JP4068127B2

JP4068127B2 - 除電装置及び除電方法並びにプログラム記録媒体

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Publication number: JP4068127B2
Application number: JP2007063310A
Authority: JP
Inventors: 榮一篠原; 一紀花輪
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2006-11-01
Filing date: 2007-03-13
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2027-03-13
Also published as: TW200826213A; CN101175362B; CN101175362A; KR100834176B1; KR20080039784A; TWI362712B; JP2007180580A

Description

本発明は、除電装置及び除電方法並びにプログラム記録媒体に関し、更に詳しくは、被検査体の電気的特性検査を行う際に被検査体に帯電する静電気の影響をなくすことができる除電装置及び除電方法並びにプログラム記録媒体に関する。

半導体製造の後工程には検査装置を用いて複数のデバイスが形成された被検査体（例えば、ウエハ）をそのまま検査する工程がある。この検査装置は、カセット内に収納されたウエハを一枚ずつ搬送するためのローダ室と、このローダ室から受け取ったウエハの電気的特性検査を行うためのプローバ室とを備えている。

ローダ室は、ウエハを一枚ずつ搬送するウエハ搬送機構と、ウエハ搬送機構を介してウエハを搬送する間にウエハのオリフラまたはノッチを基準にしてウエハの向きを揃えるプリアライメント機構（以下、「サブチャック」と称す。）と、を備えている。一方、プローバ室は、ウエハを載置してＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動すると共にθ方向で正逆回転する載置台（以下、「メインチャック」と称す。）と、メインチャックの上方に配置されたプローブカードと、プローブカードのプローブとメインチャック上のウエハとのアライメントを行うアライメント機構と、を備えている。また、プローバ室のヘッドプレートにはプローブカードと電気的に接触するテストヘッドが配置され、テストヘッドを介してテスタとプローブカードとの間で所定の信号を送受信する。

ウエハの検査を行う場合には、ローダ室内ではウエハ搬送機構がカセット内のウエハを搬送し、サブチャックを介してプリアライメントを行った後、ウエハ搬送機構がプローバ室内のメインチャック上にウエハを載置する。プローバ室内ではメインチャックがＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向へ移動する間にアライメント機構を介してウエハとプローブカードのプローブとのアライメントを行う。その後、メインチャックがＸ、Ｙ方向へ移動し、最初のデバイスをプローブの真下に位置させた後、メインチャックがＺ方向に上昇してデバイスとプローブを電気的に接触させてデバイスの検査を行う。検査後にはメインチャックが下降し、メインチャックがウエハのインデックス送りを行い、他のデバイスの検査を順次行う。ウエハの検査後、メインチャック及びウエハ搬送機構を介してウエハをカセット内の元の位置へ戻し、残りのウエハの検査を順次行う。

ところで、検査を行っている時にメインチャックの移動時の空気との摩擦等によりメインチャックやウエハに静電気が帯電する。この現象は避けがたく、そのまま放置すると静電気の影響で検査中にデバイスの配線構造が損傷する虞があった。特に、デバイスの微細構造化によりこのような現象が顕著になりつつある。そこで、本出願人は、特許文献１においてメインチャックの除電機構を提案した。この除電機構では、ウエハ搬送機構とメインチャックとの間でウエハの受け渡しをする間にメインチャックの静電気を除去している。

特開２００３−２１８１７５

しかしながら、特許文献１の除電機構は、一枚のウエハの検査を開始してから終了するまでのウエハの検査中にはメインチャックから静電気を除去することができないため、一枚のウエハの検査中にウエハ及びメインチャックに静電気が徐々に蓄積され、検査の進行に連れてデバイス間の検査結果に違いが生じ、検査の信頼性が低下する虞があった。殊に、最近のようにデバイスの配線構造が６５ｎｍプロセス以降のものになると検査時の印加電流が極めて小さいため、ウエハの静電気の影響が顕著になって検査結果への影響が大きくなって信頼性が低下し、極端な場合にはデバイスの配線構造が損傷する虞すらある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、静電気の影響を無くし、６５ｎｍプロセス以降の超微細構造の被検査体であっても被検査体の検査の信頼性を向上させると共にデバイスの損傷を確実に防止することができる除電装置及び除電方法並びにプログラム記録媒体を提供することを目的としている。

本発明の請求項１に記載の除電装置は、被検査体の載置台とプローブカードとが相対的に移動して、上記載置台上の上記被検査体と上記プローブカードとが電気的に接触して上記被検査体の電気的特性検査を行う際に、上記被検査体と上記プローブカードが電気的に接触していない時に上記載置台を介して上記被検査体の静電気を除去する除電装置であって、上記載置台を接地する接地用配線と、この接地用配線に設けられたリレースイッチと、このリレースイッチを開閉制御するスイッチコントローラと、を備え、且つ、上記載置台は上記被検査体の載置面となるトッププレートを有し、上記接地用配線は上記トッププレートの上面に載置面として形成された第１導体膜に接続されていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載の除電装置は、被検査体の載置台とプローブカードとが相対的に移動して、上記載置台上の上記被検査体と上記プローブカードとが電気的に接触して上記被検査体の電気的特性検査を行う際に、上記被検査体と上記プローブカードが電気的に接触していない時に上記載置台を介して上記被検査体の静電気を除去する除電装置であって、上記載置台を接地する接地用配線と、この接地用配線に設けられたリレースイッチと、このリレースイッチを開閉制御するスイッチコントローラと、を備え、且つ、上記載置台はケーブルを介してテストヘッドに接続され、上記接地用配線は上記ケーブルの中心導体に電気的に接続されていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３に記載の除電装置は、請求項２に記載の発明において、上記ケーブルの外部導体は、上記トッププレートの下面に形成された第２導体膜に電気的に接続されていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項４に記載の除電装置は、請求項２に記載の発明において、上記ケーブルの外部導体は、配線を介して上記リレースイッチの収納ケースに接続されていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項５に記載の除電装置は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発明において、上記リレースイッチは、手動操作可能に構成されていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項６に記載の除電装置は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の発明において、上記被検査体の帯電状態を確認する帯電確認装置を備えたことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項７に記載の除電装置は、請求項６に記載の発明において、上記帯電確認装置は、帯電電位の許容範囲を設定する手段を有することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項８に記載の除電装置は、請求項７に記載の発明において、上記帯電確認装置は、上記帯電電位の許容範囲を外れたこと判定する手段を有することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項９に記載の除電装置は、請求項７または請求項８に記載の発明において、上記帯電確認装置は、上記帯電電位を表示する手段を有することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項１０に記載の除電方法は、被検査体の載置台とプローブカードとが相対的に移動して、上記載置台上に載置された上記被検査体と上記プローブカードとが電気的に接触して上記被検査体の電気的特性検査を行う際に、上記載置台の載置面を形成する導体膜に接続された接地用配線に設けられたリレースイッチを用いて上記被検査体の静電気を除去する方法であって、上記被検査体と上記プローブカードが電気的に接触していない時に上記リレースイッチを閉じることにより上記載置台を、上記導体膜及び上記接地用配線を介して接地して上記被検査体の静電気を除去する第１の工程と、上記被検査体と上記プローブカードが電気的に接触している時に上記リレースイッチを開くことにより上記載置台の上記導体膜の接地を解除する第２の工程と、備えたことを特徴とするものである。
また、本発明の請求項１１に記載の除電方法は、被検査体の載置台とプローブカードとが相対的に移動して、上記載置台上に載置された上記被検査体と上記プローブカードとが電気的に接触して、テストヘッドからの信号に基づいて上記被検査体の電気的特性検査を行う際に、上記テストヘッドとケーブルを介して接続された上記載置台の接地用配線に設けられたリレースイッチを用いて上記被検査体の静電気を除去する方法であって、上記被検査体と上記プローブカードが電気的に接触していない時に上記リレースイッチを閉じることにより上記載置台を、上記ケーブル及び上記接地用配線を介して接地して上記被検査体の静電気を除去する第１の工程と、上記被検査体と上記プローブカードが電気的に接触している時に上記リレースイッチを開くことにより上記載置台の接地を解除する第２の工程と、備えたことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項１２に記載の除電方法は、請求項１０または請求項１１に記載の発明において、上記第１の工程は、上記プローブカードと上記載置台が相対的に移動する工程であることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項１３に記載の除電方法は、請求項１０または請求項１１に記載の発明において、上記第１の工程は、上記載置台上に上記被検査体を載置する工程と、上記被検査体と上記プローブカードとをアライメントする工程と、を含むことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項１４に記載の除電方法は、請求項１０または請求項１１に記載の発明において、上記第１の工程は、上記載置台上から上記被検査体を除去する工程を含むことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項１５に記載の除電方法は、請求項１０または請求項１１に記載の発明において、上記第２の工程は、上記載置台がオーバードライブする工程を含むことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項１６に記載の除電方法は、請求項１０〜請求項１５のいずれか1項に記載の発明において、上記被検査体の帯電状態を確認する工程を備えたことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項１７に記載の除電方法は、請求項１６に記載の発明において、上記帯電状態を確認する工程は、上記アライメント工程の後工程であることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項１８に記載のプログラム記録媒体は、コンピュータが駆動して、被検査体の載置台とプローブカードとを相対的に移動させて、上記載置台上の被検査体と上記プローブカードとを電気的に接触させて上記被検査体の電気的特性検査を行う際に、上記載置台の載置面を形成する導体膜に接続された接地用配線に設けられたリレースイッチを用いることにより、上記載置台を介して上記被検査体の静電気を除去する方法を実行するプログラムが記録された記録媒体であって、上記コンピュータを駆動させて、上記被検査体と上記プローブカードが電気的に接触していない時に上記リレースイッチを閉じることにより上記載置台を、上記導体膜を介して接地して上記被検査体の静電気を除去する第１の工程と、上記被検査体と上記プローブカードが電気的に接触している時に上記リレースイッチを開くことにより上記載置台の上記導体膜の接地を解除する第２の工程と、を実行させることを特徴とするものである。
また、本発明の請求項１９に記載のプログラム記録媒体は、コンピュータが駆動して、被検査体の載置台とプローブカードとを相対的に移動させて、上記載置台上の被検査体と上記プローブカードとを電気的に接触させて、テストヘッドからの信号に基づいて上記被検査体の電気的特性検査を行う際に、上記テストヘッドとケーブルを介して接続された上記載置台の接地用配線に設けられたリレースイッチを用いることにより、上記載置台を介して上記被検査体の静電気を除去する方法を実行するプログラムが記録された記録媒体であって、上記載置台はケーブルを介してテストヘッドに接続され、上記接地用配線は上記ケーブルの中心導体に電気的に接続されており、上記コンピュータを駆動させて、上記被検査体と上記プローブカードが電気的に接触していない時に上記リレースイッチを閉じることにより上記載置台を上記接地用配線及び上記ケーブルを介して接地して上記被検査体の静電気を除去する第１の工程と、上記被検査体と上記プローブカードが電気的に接触している時に上記リレースイッチを開くことにより上記載置台の接地を解除する第２の工程と、を実行させることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２０に記載のプログラム記録媒体は、請求項１８または請求項１９に記載の発明において、上記被検査体の帯電状態を確認する第３の工程を実行させることを特徴とするものである。

本発明によれば、検査段階であっても載置台上の被検査体とプローブカードが電気的に接触していない時には静電気を除去して被検査体に静電気が帯電する機会を極力なくし、検査時に静電気の影響を無くし、６５ｎｍプロセス以降の超微細構造の被検査体であっても被検査体の検査の信頼性を向上させると共にデバイスの損傷を確実に防止することができる除電装置及び除電方法並びにプログラム記録媒体を提供することができる。

以下、図１〜図６に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。尚、各図中、図１は本発明の除電装置の一実施形態を適用した検査装置の構造の一例を部分的に破断して示す正面図、図２は図１に示す検査装置のトッププレートを示す断面図、図３は図１の示す除電装置を示すブロック図、図４は図１に示す検査装置のアライメントブリッジに取り付けられた帯電確認装置を示すブロック図、図５は図４に示す帯電確認装置のコントローラを示すブロック図、図６の（ａ）〜（ｃ）はそれぞれウエハの除電方法を示すタイミングチャートである。

本実施形態の除電装置を備えた検査装置１０は、例えば図１に示すように、ローダ室１１及びプローバ室１２を備え、制御装置（図示せず）の制御下でウエハＷの電気的特性検査を行うように構成されている。

ローダ室１１は、図１に示すように、複数のウエハＷを収納する収納部（図示せず）と、収納部にウエハＷを搬出入するウエハ搬送機構（図示せず）と、ウエハＷのプリアライメントを行うサブチャック（図示せず）と、を備えている。ローダ室１１内では、ウエハ搬送機構がウエハＷを搬送する間にサブチャックにおいてプリアライメントした後、プローバ室１２との間でウエハＷの受け渡しを行う。

プローバ室１２は、図１に示すように、ウエハＷを載置し水平方向及び上下方向に移動する載置台（以下、「メインチャック」と称す。）１４と、このメインチャック１４の上方に配置されたプローブカード１５と、このプローブカード１５の複数のプローブ１５Ａとメインチャック１４上のウエハＷとのアライメントを行うアライメント機構（図示せず）と、を備えている。プローバ室１２内では、アライメント機構によってメインチャック１４上のウエハＷとプローブカード１５の複数のプローブ１５Ａとのアライメントを行った後、複数のプローブ１５ＡとウエハＷとを電気的に接触させてウエハＷの電気的特性検査を行う。ウエハＷの電気的特性検査を行う際、プローブカード１５の上面に配置されたテストヘッドＴを介してテスタ（図示せず）とプローブカード１５との間で所定の信号を送受信する。尚、プローブカード１５は、ヘッドプレート１６の開口部に固定されている。

メインチャック１４は、図１に示すように、例えばウエハＷを真空吸着できるトッププレート１４Ａと、トッププレート１４Ａを昇降させる昇降機構１４Ｂと、を備え、ＸＹテーブル１７を介して水平方向に移動すると共に昇降機構１４Ｂを介してトッププレート１４Ａが昇降するように構成されている。トッププレート１４Ａは、例えば図２に模式的に示すようにセラミック等の絶縁基板によって形成されており、その上面に第１導体膜１４Ｃが形成されていると共にその下面には第２導体膜１４Ｄが形成されている。第１、第２導体膜１４Ｃ、１４Ｄは、例えば金の薄膜によって形成されている。

また図１に示すように、トッププレート１４Ａには測定用として用いられるケーブル１８を介してテストヘッドＴが電気的に接続されている。ケーブル１８は、例えば図３に示すように、測定電圧、測定電流の伝送路となる中心導体１８Ａと、中心導体１８Ａを絶縁材を介して被覆する第１外部導体（例えば網状の第１シールド導体）１８Ｂと、第１シールド導体１８Ｂを絶縁材を介して被覆する第２外部導体（例えば網状の第２シールド導体）１８Ｃと、を有し、第1コネクタ１９Ａを介してテストヘッドＴに電気的に接続されていると共に第２コネクタ１９Ｂを介してトッププレート１４Ａ側に電気的に接続されている。

ケーブル１８の中心導体１８Ａは、図１〜図３に示すように、トッププレート１４Ａの第１導体膜１４Ｃに対して電気的に接続され、第１シールド導体１８Ｂはトッププレート１４Ａの第２導体膜１４Ｄに対して電気的に接続されている。また、ケーブル１８の第２シールド導体１８Ｃは、図３に示すように接地されている。従って、テストヘッドＴは、プローブカード１５がウエハＷと電気的に接触した時にプローブカード１５を介してウエハＷに検査信号を送信すると共にトッププレート１４Ａ上面の第１導体膜１４Ｃにもケーブル１８の中心導体１８Ａを介して検査信号を送信し、ウエハＷの電気的特性検査を行うように構成されている。

ウエハＷの検査を行う際に、ウエハＷに形成された多数のデバイスには静電気が帯電するため、この静電気によって個々のデバイスの検査に悪影響を及ぼすことがある。そこで、本実施形態では図１、３に示す除電装置２０を設け、ウエハＷに帯電する静電気を除去するようにしている。そこで、この除電装置２０及び除電装置２０を用いる本発明の除電方法の一実施形態について説明する。本発明の除電方法を実施するためのプログラムは、制御装置であるコンピュータの記憶部に格納され、コンピュータを駆動することによって実行される。

本実施形態の除電装置２０は、図１、図３に示すように、両端がケーブル１８の中心導体１８Ａとアース２１にそれぞれ接続された接地用配線２２と、接地用配線２２の途中に設けられたリレースイッチ２３と、アース２１とリレースイッチ２３との間に設けられた接地抵抗２４と、リレースイッチ２３及び接地抵抗２４を支持する支持基板２５と、リレースイッチ２３を開閉制御するスイッチコントローラ２６と、スイッチコントローラ２６以外の部品を収納するハウジング２７と、を備え、ウエハＷの検査を実行している時にスイッチコントローラ２６の制御下で規則的にリレースイッチ２３を開閉制御してトッププレート１４に帯電した静電気を除去するように構成されている。この除電装置２０は、図１に示すようにハウジング２７を介してヘッドプレート１６に装着されている。

リレースイッチ２３は、図３に示すように、コイル２３Ａと、コイル２３Ａ内に軸芯に沿って配置されたスイッチ２３Ｂと、コイル２３Ａを収納するケース２３Ｃと、を有し、スイッチコントローラ２６からの信号に基づいて作動する。また、コイル２３Ａは配線２３Ｄを介してコントローラケーブル２８に電気的に接続されている。コントローラケーブル２８はＩ／Ｏボード２８Ａを介してスイッチコントローラ２６に電気的に接続されている。また、スイッチ２３Ｂの一端は、接地用配線２２に電気的に接続され、スイッチコントローラ２６からの信号に基づいてコイル２３Ａが付勢された時にケーブル１８の中心導体１８Ａとアース２１とを電気的に接続し、コイル２３Ａが消勢された時に中心導体１８Ａとアース２１との接続を解除するようになっている。ケーブル１８の第１シールド導体１８Ｂは、配線２２Ａを介してスイッチ２３Ｂの近傍まで延長され、ケース２３Ｃと電気的に接続されているため、スイッチ２３Ｂとケース２３Ｃを略等電位に設定することにより、接地用配線２２やスイッチ２３Ｂからのリーク電流や電気的ノイズを抑制することができる。更に、ケーブル１８の第１シールド導体１８Ｂは、トッププレート１４下面の第２導体膜１８Ｄに電気的に接続されているため、第２導体膜１４Ｄにも第１導体膜１４Ｃと略同じ電圧を印加することができる。これにより第１導体膜１４Ｃからのリーク電流を抑制してデバイスの測定精度を高めることができる。

スイッチコントローラ２６は、コンピュータからなる制御装置の一部として構成されている。このスイッチコントローラ２６は、本発明の除電方法を実行するプログラムが記録された記録媒体を介して制御装置に格納されている。

また、除電装置２０のハウジング２７にはボタンスイッチ２９が装着され、オペレータがボタンスイッチ２９を押圧操作することにより、リレースイッチ２３を付勢し、除電できるようにしてある。このボタンスイッチ２９は、図３に示すように、ダイオード２９Ａを介してコイル２３Ａの配線２３Ｄに電気的に接続されている。ボタンスイッチ２９は、ウエハＷの検査を行う時には使用せず、例えばメンテナンス時に使用するようにしてある。更に、この除電装置２０は、図５、図６に示すようにウエハＷの帯電状態を確認するための帯電確認装置３０を備えている。この帯電確認装置３０は、ウエハＷの帯電状態を確認し、ウエハＷにおける静電気の帯電による検査への悪影響を防止するために用いられる。

次いで、帯電確認装置３０について説明する。帯電確認装置３０は、図４に示すようにアライメント機構を構成するアライメントブリッジ４０に装着された表面電位センサ３１と、表面電位センサ３１に接続されたコントローラ３２とを備え、表面電位センサ３１によってウエハＷの表面電位を検出するように構成されている。表面電位センサ３１は、ウエハＷの測定対象表面Ｍから所定距離（例えば、数ｍｍ）だけ離間して配置され、測定対象表面Ｍの表面電位を検出するように構成されている。この帯電確認装置３０を使用する際には、予めコントローラ３２に対して表面電位の閾値を設定すると共にゼロアジャスト調整を施しておく必要がある。

表面電位センサ３１は、図５に示すように、センサ部３１Ａ及びＡ／Ｄ変換器３１Ｂを有し、センサ部３１ＡによってウエハＷの表面電位を測定し、その測定信号を、Ａ／Ｄ変換器３１Ｂを介してコントローラ３２へ送信する。コントローラ３２は、図５に示すように、入力、補正処理部３２Ａ、比較判定処理部３２Ｂ、表示処理部３２Ｃ及び出力処理部３２Ｄを備え、表面電位センサ３１において測定したウエハＷの表面電位を確認できるようになっている。以下、コントローラ３２の各構成要素について説明する。

入力、補正処理部３２Ａは、表面電位センサ３１から所定時間内に入力した測定信号に基づいて表面電位の平均値を算出し、その平均値に所定の補正を施して本来の表面電位を求め、その表面電位を表わす処理信号として比較判定処理部３２Ｂへ送信する。比較判定処理部３２Ｂは、予め設定された表面電位の閾値と入力、補正処理部３２Ａからの処理信号の表わす表面電位とを比較し、その表面電位がマイナス側の閾値とプラス側の閾値の範囲（許容範囲）内にあるか否かを判定し、その判定信号を表示処理部３２Ｃへ送信する。表示処理部３２Ｃは、比較判定処理部３２Ｂからの判定信号をＬＥＤ表示部３２Ｅに表示するための処理を行う。ＬＥＤ表示部３２Ｅは、許容範囲内にある表面電位と許容範囲内にない表面電位を色分け表示する。表示部は、ＬＥＤ表示部３２Ｅ以外の表示手段を用いることもできる。出力処理部３２Ｄは、判定信号の表わす表面電位が許容範囲内であるか否かによって異なる出力ポート３２Ｆ、３２Ｇへ出力すると共にＤ／Ａ変換器３２Ｈを介してアナログ信号として表面電位を出力する。出力ポート３２Ｆは、許容範囲内の表面電位でＯＮになり、それ以外の表面電位でＯＦＦになり、それぞれのＯＮ、ＯＦＦ信号を出力する。逆に出力ポート３２Ｇは、許容範囲内の表面電位でＯＦＦになり、それ以外の表面電位でＯＮになり、そのＯＮ、ＯＦＦ信号を出力する。

また、コントローラ３２は、図５に示すようにキー入力部３２Ｉを有している。キー入力部３２Ｉは、閾値等を入力するために用いられる。

次いで、図６の（ａ）〜（ｃ）を参照しながら除電装置２０を用いる本発明の除電方法の一実施形態について説明する。本発明の除電方法は、そのプログラムによって実行される。

ウエハＷの検査を行う場合には、ローダ室１１内でウエハ搬送機構がウエハＷを収納部から搬出し、サブチャックにおいてプリアライメントを行った後、プローバ室１２内で待機するメインチャック１４上にウエハＷを載置（ロード）する。ウエハＷが収納部からメインチャック１４のトッププレート１４Ａ上にロードされるまでの間に、図６の（ａ）に示すようにスイッチコントローラ２６が起動し、リレースイッチ２３を付勢する。リレースイッチ２３の付勢によりスイッチ２３Ｂが閉じ、トッププレート１４Ａの第１導体膜１４Ｃがケーブル１８の中心導体１８Ａ及び接地用配線２２を介して接地される。これによりトッププレート１４Ａに帯電する静電気が除去される。

ウエハ搬送機構がウエハＷをトッププレート１４Ａ上にロードすると、トッププレート１４Ａ上でウエハＷを真空吸着した後、メインチャック１４が水平方向に移動する。トッププレート１４ＡにウエハＷが吸着固定されると、トッププレート１４Ａを介してそれまでにウエハＷに帯電した静電気が、トッププレート１４Ａを介して除去される。メインチャック１４が移動する間に、メインチャック１４はアライメント機構と協働してウエハＷとプローブカード１５のプローブ１５Ａとのアライメントを行う。この間にも静電気がウエハＷ及びトッププレート１４Ａに帯電しようとするが、トッププレート１４Ａが接地されているため、ウエハＷがプローブ１５Ａと接触するまでの間、ウエハＷ及びトッププレート１４Ａの静電気はトッププレート１４Ａを介して除去されるため静電気がウエハＷに帯電することはない。

しかし、場合によってはウエハＷから静電気が十分に除去されないことも想定される。ウエハＷから静電気が十分に除去されず、帯電したウエハＷをそのまま検査に供すると、正確な検査を行えず、帯電状態によってはデバイスを損傷することにもなりかねない。そこで、本実施形態ではアライメント終了時に、除電方法の一環としてアライメントブリッジ４０に付設された帯電確認装置３０が作動し、アライメント終了後のウエハＷの帯電状態を確認する。この時にはメインチャック１４が帯電確認装置３０の表面電位センサ３１の真下で移動し、所定距離ずつ離間した複数箇所でそれぞれ停止して、それぞれの位置でセンサ部３１ＡによってウエハＷの帯電電位を測定する。表面電位センサ３１において表面電位を測定すると、その測定信号がＡ／Ｄ変換器３１Ｂを介してコントローラ３２へ出力される。

コントローラ３２の入力、補正処理部３２Ａに測定信号が入力する。入力、補正処理部３２Ａでは、表面電位センサ３１からの測定信号に基づいて表面電位の平均値を算出し、その平均値に所定の補正を施して本来の表面電位を求め、その処理信号を比較判定処理部３２Ｂへ送信する。比較判定処理部３２Ｂでは、予め設定された表面電位の閾値と入力、補正処理部３２Ａからの処理信号の表わす表面電位とを比較し、その表面電位が許容範囲内にあるか否かを判定し、その判定信号を表示処理部３２Ｃへ送信する。

表示処理部３２Ｃでは、比較判定処理部３２Ｂからの判定信号を信号処理し、その表面電位をＬＥＤ表示部３２Ｅに表示する。オペレータは、ＬＥＤ表示部３２Ｅを見ることによってウエハＷの現在の表面電位が許容範囲内にある否かを表示色によって簡単に確認することができると共に表面電位の数値を具体的に知ることができる。

出力処理部３２Ｄは、判定信号の表わす表面電位が許容範囲内である時には出力ポート３２ＦからＯＮ信号を出力させ、表面電位が許容範囲を外れた時には出力ポート３２ＦからＯＦＦ信号を出力させる。出力処理部３２Ｄは、判定信号の表わす表面電位が許容範囲内である時には出力ポート３２ＧからＯＦＦ信号を出力させ、表面電位が許容範囲を外れた時には出力ポート３２ＧからＯＮ信号を出力させる。更に、出力処理部３２Ｄは、判定信号をＤ／Ａ変換器３２Ｈからアナログ信号として出力させる。

従って、アライメント後のウエハＷが帯電している場合には帯電確認装置３０によってウエハＷの帯電状態を簡単且つ迅速に確認することができる。ウエハＷの帯電状態によっては再度除電した後、検査工程へ移行する。

ウエハＷのアライメント後、ウエハＷが帯電していないか、帯電していても許容範囲内の時には次の検査工程へ移行する。検査工程では、ウエハＷ内の最初のデバイスがプローブ１５Ａの真下に位置し、この位置でメインチャック１４の昇降機構１４Ｂが駆動してウエハＷが上昇し、デバイスとプローブ１５Ａとが接触する。この接触と同時にスイッチコントローラ２６が作動してリレースイッチ２３が消勢してスイッチ２３Ｂが開き、トッププレート１４Ａの接地を解除し、ウエハＷ及びトッププレート１４Ａからの除電を中断する。

デバイスとプローブ１５Ａとの接触後、メインチャック１４の昇降機構１４Ｂを介してウエハＷがオーバードライブして、ウエハＷとプローブ１５Ａとが電気的に接触し、テスタからプローブカード１５へテストヘッドＴを介して検査用信号を送信すると共にテストヘッドＴからケーブル１８の中心導体１８Ａを介してトッププレート１４Ａの上面の第１導体膜１４Ｃへも検査用信号としての電圧を印加してデバイスの電気的特性検査を行う。この時、トッププレート１４Ａの下面の第２導体膜１４Ｄには第１導体膜１４Ｃと略同じ電圧が印加される。これにより第１導体膜１４Ｃからのリーク電流を抑制し、デバイスの測定精度を高めることができる。また、トッププレート１４Ａの下面の第２導体膜１４Ｄがケーブル１８の第１シールド導体１８Ｂ及び配線２２Ａを介してケース２３Ｃに電気的に接続されているため、接地用配線２２に設けられたスイッチ２３Ｂとケース２３Ｃを略等電位とすることができ、接地配線２２やスイッチ２３Ｂからのリーク電流や電気的ノイズを抑制することができる。

最初のデバイスの検査を終えると、トッププレート１４Ａが昇降機構１４Ｂを介して下降してデバイスとプローブ１５Ａの接触が解除される。この下降動作と同時にスイッチコントローラ２６からの指令信号に基づいてリレースイッチ２３が作動してスイッチ２３Ｂを閉じてトッププレート１４の第１導体膜１４Ｃを接地し、図６の（ｂ）に示すように検査中にウエハＷ及びトッププレート１４Ａに帯電した静電気を、トッププレート１４Ａを介して除去する。

そして、メインチャック１４がＸ方向またはＹ方向へ移動してウエハＷをインデックス送りし、次のデバイスがプローブ１５Ａの真下に達した後、トッププレート１４Ａが昇降機構１４Ｂを介して上昇し、デバイスとプローブ１５Ａが電気的に接触する。トッププレート１４Ａの下降動作から接触動作までの間にウエハＷ及びトッププレート１４Ａの静電気を、トッププレート１４Ａを介して除電する。デバイスとプローブ１４Ａとの接触と同時にスイッチコントローラ２６からの指令信号に基づいてリレースイッチ２３を作動してスイッチ２３Ｂを開き、トッププレート１４Ａからの除電を中断する。この状態でテストヘッドＴからプローブ１５Ａを介して検査用信号を送信し、上述のデバイスの電気的特性検査を繰り返す。

ウエハＷ内の最後のデバイスの検査を終了すると、トッププレート１４Ａが下降する。この下降動作と同時にスイッチコントローラ２６からの指令信号に基づいてリレースイッチ２３のスイッチ２３Ｂが閉じてウエハＷ及びトッププレート１４Ａの除電を行う（図６の（ｃ）参照）。そして、メインチャック１１が検査、除電済みのウエハＷを受け渡すためにローダ室１１側へ移動し、ローダ室１１で待機しているウエハ搬送機構がメインチャック１４上のウエハＷをアンロードする。ウエハＷをアンロードした後、ウエハ搬送機構は検査済みのウエハＷを収納部へ戻した後、次のウエハＷを収納部から搬出する。

更に、ウエハ搬送機構はサブチャックでプリアライメントされたウエハＷをプローバ室１２内で待機するメインチャック１４へウエハＷを引き渡す。メインチャック１４上にウエハＷをロードした後は、上述の動作を繰り返してウエハＷの検査を行うと共にウエハＷとプローブ１５Ａとが非接触の時にウエハＷ及びトッププレート１４Ａからの除電を行う。尚、上下二枚のアームを有するウエハ搬送機構を用い、一方のアームで収納部からウエハＷを搬出し、プリアライメントを行って検査済みのウエハＷを待機し、検査済みのウエハＷがウエハ搬送機構に達した時点で、他方のアームでウエハＷのアンロードした後、一方のアームでロードを行うようにしても良い。

上述ようにウエハＷとプローブ１５Ａとが接触している時以外は、ウエハＷ及びトッププレート１４Ａの静電気を、トッププレート１４Ａを介して除去するため、ウエハＷに静電気が帯電する機会が極めて少なく、最初のデバイスから最後のデバイスまで略同一の少ない電荷量を維持することができるため、検査の最初から最後までデバイス間の検査結果にズレがなく、信頼性の高い検査を行うことができる。また、ウエハＷでの電荷量が少ないため、検査中にデバイスを損傷する虞もない。

仮に、検査直前のウエハＷの除電が十分でなく、帯電電荷が許容範囲を超えるようなことがあっても、アライメント直後に帯電確認装置３０を用いて検査直前にウエハＷの帯電異常を確認することができるため、検査中にデバイスを損傷させることがなく、常に信頼性の高い検査を行うことができる。

以上説明したように本実施形態によれば、除電装置２０は、メインチャック１４を接地する接地用配線２２と、この接地用配線２２に設けられたリレースイッチ２３と、このリレースイッチ２３を開閉制御するスイッチコントローラ２６と、を備え、ウエハＷとプローブ１５Ａが電気的に接触していない時にリレースイッチ２３を閉じることによりメインチャック１４のトッププレート１４Ａを接地してウエハＷ及びトッププレート１４Ａの静電気を除去する工程と、ウエハＷとプローブ１５Ａが電気的に接触している時にリレースイッチ２３を開くことによりトッププレート１４Ａの接地を解除する工程と、を実行することができるため、ウエハＷの検査中にウエハＷに静電気が殆ど蓄積されることがなく、６５ｎｍプロセス以降の超微細構造のウエハＷであっても検査の信頼性を向上させると共にデバイスの配線構造の損傷を確実に防止することができる。

また、本実施形態によれば、メインチャック１４のトッププレート１４Ａはケーブル１８を介してテストヘッドＴに接続され、接地用配線２２はケーブル１８の中心導体１８Ａに電気的に接続されているため、ケーブル１８の中心導体１８Ａを除電装置２０の接地用配線として利用することができる。

更に、本実施形態によれば、ケーブル１８の第１シールド導体１８Ｂは、配線２２Ａを介してリレースイッチ２３の収納ケース２３Ｃに電気的に接続されているため、スイッチ２３Ｂとケース２３Ｃを略等電位に設定することにより、接地用配線２２やスイッチ２３Ｂからのリーク電流や電気的ノイズを抑制することができる。また、ケーブル１８の第１シールド導体１８Ｂは、トッププレート１４Ａの下面の第２導体膜１４Ｄに接続されているため、第２導体膜１４Ｄに第１導体膜１４Ｃと略同じ電圧を印加することができ、これにより第１導体膜１４Ｃからのリーク電流を抑制し、デバイスの測定精度を高めることができる。また、リレースイッチ２３は、ボタンスイッチ２９に接続されて、手動操作可能に構成されているため、検査時に静電気による異常が発生した場合に等にはボタンスイッチ２９を操作することにより緊急避難的にウエハＷの静電気を除去することができる。

また、本実施形態によれば、ウエハＷのアライメント直後に帯電確認装置３０を用いてウエハＷの帯電状態を確認するようにしたため、検査の直前にウエハＷの帯電状態を確認することができ、帯電異常がなければそのまま検査を行うことができる。ウエハＷに帯電異常があれば検査の前に除電処理を行って信頼性の高い検査を行うことができ、検査時に帯電異常によるデバイスの損傷を防止することができる。

また、本実施形態によれば、帯電確認装置３０は、ウエハＷの帯電電位の許容範囲を設定するキー入力部３２Ｉを有するため、比較判定処理部３２Ｂにおいて閾値に基づいてウエハＷの帯電電位が正常であるか否かを判定することができる。比較判定処理部３２Ｂの判定結果は、表示処理部３２Ｃを介してＬＥＤ表示部３２Ｅに表示されるため、オペレータはＬＥＤ表示部３２ＥによってウエハＷの帯電の程度を確認することができる。比較判定処理部３２Ｂにおける判定結果がウエハＷの帯電電位の許容範囲を外れた時にはＬＥＤ表示部３２Ｅに表示され、除電するなどの対策を講じることができる。

尚、上記実施形態ではプローブカードに対してメインチャック（載置台）が移動する検査装置について説明したが、載置台に対してプローブカードが移動する検査装置であっても良い。また、上記実施形態ではウエハＷを検査する検査装置に適用する除電装置について説明したが、本発明はウエハ以外の検査装置にも適用することができる。また、上記実施形態では除電装置をアライメントブリッジに取り付け、帯電確認をアライメント直後に行っているが、必要に応じて適宜のタイミングで行っても良い。また、除電装置の取付部位は、被検査体表面の表面電位を確認できる部位であればアライメントブリッジに制限されるものではない。

本発明は、半導体製造分野の検査装置に好適に利用することができる。

本発明の除電装置の一実施形態を適用した検査装置の構造の一例を部分的に破断して示す正面図である。図１に示す検査装置のトッププレートを示す断面図である。図１の示す除電装置を示すブロック図である。図１の示す検査装置のアライメントブリッジに取り付けられた帯電確認装置を示すブロック図である。図４に示す帯電確認装置のコントローラを示すブロック図である。（ａ）〜（ｃ）はそれぞれウエハの除電方法を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１０検査装置
１４メインチャック（載置台）
１４Ａトッププレート
１４Ｃ第１導体膜
１４Ｄ第２導体膜
１５プローブカード
１５Ａプローブ
１８ケーブル
２０除電装置
２２接地用配線
２３リレースイッチ
２３Ｃケース
２６スイッチコントローラ
３０帯電確認装置
３２Ｂ比較判定処理部（帯電電位の許容範囲を外れたことを判定する手段）
３２Ｉキー入力部（帯電電位の許容範囲を設定する手段）
Ｗウエハ

Claims

被検査体の載置台とプローブカードとが相対的に移動して、上記載置台上の上記被検査体と上記プローブカードとが電気的に接触して上記被検査体の電気的特性検査を行う際に、上記被検査体と上記プローブカードが電気的に接触していない時に上記載置台を介して上記被検査体の静電気を除去する除電装置であって、上記載置台を接地する接地用配線と、この接地用配線に設けられたリレースイッチと、このリレースイッチを開閉制御するスイッチコントローラと、を備え、且つ、上記載置台は上記被検査体の載置面となるトッププレートを有し、上記接地用配線は上記トッププレートの上面に載置面として形成された第１導体膜に接続されていることを特徴とする除電装置。
被検査体の載置台とプローブカードとが相対的に移動して、上記載置台上の上記被検査体と上記プローブカードとが電気的に接触して上記被検査体の電気的特性検査を行う際に、上記被検査体と上記プローブカードが電気的に接触していない時に上記載置台を介して上記被検査体の静電気を除去する除電装置であって、上記載置台を接地する接地用配線と、この接地用配線に設けられたリレースイッチと、このリレースイッチを開閉制御するスイッチコントローラと、を備え、且つ、上記載置台はケーブルを介してテストヘッドに接続され、上記接地用配線は上記ケーブルの中心導体に電気的に接続されていることを特徴とする除電装置。
上記ケーブルの外部導体は、上記トッププレートの下面に形成された第２導体膜に電気的に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の除電装置。
上記ケーブルの外部導体は、配線を介して上記リレースイッチの収納ケースに接続されていることを特徴とする請求項２に記載の除電装置。
上記リレースイッチは、手動操作可能に構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の除電装置。
上記被検査体の帯電状態を確認する帯電確認装置を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の除電装置。
上記帯電確認装置は、帯電電位の許容範囲を設定する手段を有することを特徴とする請求項６に記載の除電装置。
上記帯電確認装置は、上記帯電電位の許容範囲を外れたこと判定する手段を有することを特徴とする請求項７に記載の除電装置。
上記帯電確認装置は、上記帯電電位を表示する手段を有することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の除電装置。
被検査体の載置台とプローブカードとが相対的に移動して、上記載置台上に載置された上記被検査体と上記プローブカードとが電気的に接触して上記被検査体の電気的特性検査を行う際に、上記載置台の載置面を形成する導体膜に接続された接地用配線に設けられたリレースイッチを用いて上記被検査体の静電気を除去する方法であって、上記被検査体と上記プローブカードが電気的に接触していない時に上記リレースイッチを閉じることにより上記載置台を、上記導体膜及び上記接地用配線を介して接地して上記被検査体の静電気を除去する第１の工程と、上記被検査体と上記プローブカードが電気的に接触している時に上記リレースイッチを開くことにより上記載置台の上記導体膜の接地を解除する第２の工程と、備えたことを特徴とする除電方法。
被検査体の載置台とプローブカードとが相対的に移動して、上記載置台上に載置された上記被検査体と上記プローブカードとが電気的に接触して、テストヘッドからの信号に基づいて上記被検査体の電気的特性検査を行う際に、上記テストヘッドとケーブルを介して接続された上記載置台の接地用配線に設けられたリレースイッチを用いて上記被検査体の静電気を除去する方法であって、上記被検査体と上記プローブカードが電気的に接触していない時に上記リレースイッチを閉じることにより上記載置台を、上記ケーブル及び上記接地用配線を介して接地して上記被検査体の静電気を除去する第１の工程と、上記被検査体と上記プローブカードが電気的に接触している時に上記リレースイッチを開くことにより上記載置台の接地を解除する第２の工程と、備えたことを特徴とする除電方法。
上記第１の工程は、上記プローブカードと上記載置台が相対的に移動する工程であることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の除電方法。
上記第１の工程は、上記載置台上に上記被検査体を載置する工程と、上記被検査体と上記プローブカードとをアライメントする工程と、を含むことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の除電方法。
上記第１の工程は、上記載置台上から上記被検査体を除去する工程を含むことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の除電方法。
上記第２の工程は、上記載置台がオーバードライブする工程を含むことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の除電方法。
上記被検査体の帯電状態を確認する工程を備えたことを特徴とする請求項１０〜請求項１５のいずれか1項に記載の除電方法。
上記帯電状態を確認する工程は、上記アライメント工程の後工程であることを特徴とする請求項１６に記載の除電方法。
コンピュータが駆動して、被検査体の載置台とプローブカードとを相対的に移動させて、上記載置台上の被検査体と上記プローブカードとを電気的に接触させて上記被検査体の電気的特性検査を行う際に、上記載置台の載置面を形成する導体膜に接続された接地用配線に設けられたリレースイッチを用いることにより、上記載置台を介して上記被検査体の静電気を除去する方法を実行するプログラムが記録された記録媒体であって、上記コンピュータを駆動させて、上記被検査体と上記プローブカードが電気的に接触していない時に上記リレースイッチを閉じることにより上記載置台を、上記導体膜を介して接地して上記被検査体の静電気を除去する第１の工程と、上記被検査体と上記プローブカードが電気的に接触している時に上記リレースイッチを開くことにより上記載置台の上記導体膜の接地を解除する第２の工程と、を実行させることを特徴とするプログラム記録媒体。
コンピュータが駆動して、被検査体の載置台とプローブカードとを相対的に移動させて、上記載置台上の被検査体と上記プローブカードとを電気的に接触させて、テストヘッドからの信号に基づいて上記被検査体の電気的特性検査を行う際に、上記テストヘッドとケーブルを介して接続された上記載置台の接地用配線に設けられたリレースイッチを用いることにより、上記載置台を介して上記被検査体の静電気を除去する方法を実行するプログラムが記録された記録媒体であって、上記載置台はケーブルを介してテストヘッドに接続され、上記接地用配線は上記ケーブルの中心導体に電気的に接続されており、上記コンピュータを駆動させて、上記被検査体と上記プローブカードが電気的に接触していない時に上記リレースイッチを閉じることにより上記載置台を上記接地用配線及び上記ケーブルを介して接地して上記被検査体の静電気を除去する第１の工程と、上記被検査体と上記プローブカードが電気的に接触している時に上記リレースイッチを開くことにより上記載置台の接地を解除する第２の工程と、を実行させることを特徴とするプログラム記録媒体。
上記被検査体の帯電状態を確認する第３の工程を実行させることを特徴とする請求項１８または請求項１９に記載のプログラム記録媒体。