JP4789734B2 - ウエハ載置台 - Google Patents

Description

本発明は、ウエハ上に形成された複数のデバイス（ダイ）の電気的な検査を行うプローバにおいて、前記ウエハを保持するウエハ載置台に関し、特にウエハを載置する表面部分は導電性であるが、表面部分を支持する支持部分は絶縁性であるウエハ載置台に関する。

半導体製造工程などでは、薄い円板状のウエハをウエハ載置台（ウエハチャック）に保持して各種の処理を施す。例えば、ウエハに複数のデバイス（ダイ）を形成した後、各デバイスの電気的特性が検査され、その後ダイサーで切り離なされた後、リードフレームなどに固定されて組み立てられる。上記の電気的特性の検査は、プローバとテスタで構成されるウエハテストシステムにより行われる。プローバは、ウエハをウエハ載置台に保持し、各デバイスの電極にプローブを接触させる。テスタは、プローブに接続される端子から、電源および各種の試験信号を供給し、デバイスの電極に出力される信号をテスタで解析して正常に動作するかを確認する。

電気的特性の検査では微小な電流を検出する場合がある。図１は、そのような場合に使用されるウエハ載置台の構成例を示す。図１に示すように、ウエハ載置台は、導電性の第１部分１１と、第１部分を支持する絶縁性の第２部分１２と、で構成され、第１部分１１にウエハの裏面が載置される。第１部分１１の上にウエハを載置するため、及び第１部分１１の上からウエハを取り上げるために、第１部分１１及び第２部分１２に上下に貫通する穴１３が設けられ、穴１３の内部を移動するリフターピン２１が設けられる。一般的には、穴１３は３個設けられ、リフターピン２１も３本設けられる。３本のリフターピン２１は移動部材２２で連結され、図示していない移動機構により上下移動する。各リフターピン２１は金属製であるが、その先端部には樹脂製のピンヘッド２３が設けられる。

第１部分１１の上にウエハＷを載置する時には、図１の（Ｂ）に示すように、図示していない搬送アームによりウエハＷを第１部分１１の上に移動させた状態で、先端部２３がウエハＷを押し上げる位置までリフターピン２１を上昇させ、リフターピン２１にウエハＷが載置された状態にする。そして、搬送アームを退避させた後、リフターピン２１を降下させてウエハＷを第１部分１１の上に載置して、図示していない真空チャックでウエハＷを第１部分１１の上に保持する。第１部分１１に保持されたウエハを他の部分に移送するために取り上げる場合には、真空チャックを解除した後、図１の（Ｂ）に示すように、リフターピン２１を上昇させてリフターピン２１にウエハＷが載置された状態にする。そして、搬送アームをウエハＷと第１部分１１の間に移動させた状態でリフターピン２１を降下させて、ウエハＷが搬送アーム上に保持された状態にして、他の部分へ移送する。

第１部分は第２部分により非常に高い絶縁抵抗で接地グランド（アース）から浮いた形になっており、例えば第１部分のリーク電流は１００ｆＡ程度であることが要求される場合がある。

このように、ウエハが載置される第１部分は接地グランドから絶縁されているため色々な原因で帯電する（静電気を帯びる）可能性がある。例えば、載置したウエハを冷却するためにウエハ載置台の内部に冷媒液が循環するチラーシステムを設けた場合には、冷媒液が流れることにより帯電する。また、ウエハＷをアームで搬送している時に空気との摩擦でウエハＷが帯電し、帯電したウエハＷをウエハ載置台に載置することにより帯電する。更に、ウエハ載置台からウエハＷを離脱させる時に帯電する。

静電気により放電が発生すると、検査中のウエハのデバイスを損傷することがある。そのため、ウエハ載置台の表面（第１部分）を除電する必要がある。そこで、各種の除電方法が提案されている。

冷媒液が流れることによる帯電は、冷媒液が流れる部分を接地グランドに接続された導電性部材で覆うことにより、言い換えれば、図１の第１及び第２部分を冷媒液が流れる部分から分離することにより解決できる。また、アームによるウエハＷの搬送時の帯電は、アームを接地グランドに接続したり、イオナイザーを設けることにより解決できる。

特許文献１は、ウエハ載置台の導電性部分（第１部分１１）に抵抗体を介して接地グランドに接続された接触子を随時接触させたり、ウエハ載置台の導電性部分をスイッチ（リレー）及び抵抗体を介して接地グランドに接続して随時スイッチを接続することにより、ウエハ載置台からウエハＷを離脱させる時の帯電を除電する方法を記載している。測定を行う時には、接触子を接触させないかスイッチを開放状態にし、除電する時には接触子を接触させるかスイッチを接続状態にする。

特開２００３−２１８１７５

しかし、特許文献１に記載されたスイッチ（リレー）を用いる構成は、リレー自体のリーク電流により、ウエハ載置台のリーク電流が数ｐＡになるため、微小電流を測定する場合には適用できない。

また、特許文献１に記載された接触子を使用する構成は、ウエハ載置台の導電性部分から伸びる部材に対して接触子を接触させた状態と接触しない状態の間で移動させる別の機構が必要であり、構造が複雑でコストアップになるという問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、簡単な機構で、ウエハ載置台の絶縁性を損なうことなく、随時ウエハ載置台の除電が行えるようにすることを目的とする。

上記目的を実現するため、本発明のウエハ載置台は、リフターピンを利用してウエハ載置台の導電性部分（第１部分）の除電を行うことを特徴とする。

すなわち、本発明のウエハ載置台は、ウエハ上に形成された複数のデバイスの電気的な検査を行うために前記ウエハを保持するウエハ載置台であって、前記ウエハが載置される導電性の第１部分と、前記第１面を支持する絶縁性の第２部分と、前記ウエハを前記第１部分に対して受け渡しするために、前記第１及び第２部分を貫通する複数の穴を通して移動する複数のリフターピンと、を備え、前記複数のリフターピンは、降下した状態では前記第１部分と電気的に絶縁されており、少なくとも１つのリフターピンは、接地グランドに接続され、先端が前記第１部分の上面より高い位置にある時には、前記第１部分と電気的に接続されることを特徴とする。

本発明によれば、ウエハ載置台に既に設けられているリフターピンを利用し、すべてのリフターピンは、降下した状態では第１部分（ウエハ載置台の導電性部分）と電気的に絶縁される、具体的には物理的に接触しない状態になるので、ウエハ載置台が高絶縁抵抗で絶縁された状態で測定が行え、少なくとも１本のリフターピンが上昇した時には、リフターピンは第１部分（ウエハ載置台の導電性部分）を電気的に接地グランドに接続するので、第１部分の除電が行える。

リフターピンは、上昇している時、具体的には少なくとも先端がウエハ載置台の第１部分の表面より上に位置している時には、第１部分と電気的に接触しており、降下すると第１部分と電気的に接触しないことが必要である。そこで、一方が第１部分に、他方が少なくとも１つのリフターピンに電気的に接続される接触部材を使用し、この接触部材は、少なくとも１つのリフターピンの先端が第１部分の上面より高い位置にある時に接触状態になる。

接触部材は、少なくとも１つのリフターピンが通過する第１部分及び第２部分の穴に設けても、それ以外の部分に設けることも可能である。

接触部材は、色々な構成をとり得るが、例えば、穴に固定された板バネ、巻きバネ又はベアリングでれば、構成が簡単である。また、接触部材として、バネで付勢されたスプリングピンを使用することも可能である。

本発明によれば、簡単な機構で、ウエハ載置台の絶縁性を損なうことなく、随時ウエハ載置台の除電が行えるようになる。

図２から図５は、本発明の実施例のウエハ載置台の動作原理を説明する図であり、図２と図３がウエハ載置台上にウエハＷを載置するウエハロード時の動作を、図４と図５がウエハ載置台からウエハＷを他の位置に移送するウエハアンロード時の動作を示す。

図２の（Ａ）に示すように、ウエハ載置台は、導電性の第１部分（チャックトップ）１１と、第１部分１１を支持する絶縁性の第２部分１２と、で構成される。第１部分１１及び第２部分１２に上下に貫通する穴１３が設けられ、穴１３の内部を移動するリフターピン２１が設けられる。ここでは２個の穴１３と、２本のリフターピン２１を示したが、実際にはウエハ載置台の中心から同一の半径で円周を３等分した位置に３個の穴１３が設けられ、３子の穴を通過する３本のリフターピン２１が設けられる。３本のリフターピン２１は移動部材２２で連結され、図示していない移動機構により上下移動する。各リフターピン２１は金属製であるが、その先端部には樹脂製のピンヘッド２３が設けられる。以上の構成は、従来例と同じである。

実施例のウエハ載置台は、穴１３の上部に第１部分１１に電気的に接続された導電部材１４が設けられ、各リフターピン２１のピンヘッド２３の下の部分に接触片２４が設けられて、リフターピン２１が接地グランド（ＧＮＤ）に電気的に接続されている。図では１本のリフターピン２１がＧＮＤに接続されるように示したが、移動部材２２も金属製であり、３本のリフターピン２１がＧＮＤに接続される。なお、ここでは３個の穴１３に導電部材１４がそれぞれ設けられ、３本のリフターピン２１にそれぞれ接触片２４が設けられるとして示したが、少なくとも１個の穴１３に導電部材１４を設け、それに対応する１本のリフターピン２１に接触片２４を設ければ、必要な機能は実現できる。ただし、３個の導電部材１４及び３個の接触片２４をそれぞれ設けると信頼性が向上する。

図２の（Ａ）は、ウエハＷを載置していない状態を示す。ウエハＷを載置する時には、図２の（Ｂ）に示すように、アーム回転部３１、第１アーム３２及び第２アーム３３が回転して、第２アーム３３に保持されたウエハＷを第１部分１１の上に移送する。この状態で、移動部材２２が図示していない移動機構により上昇して、先端部２３がウエハＷを押し上げ、図２の（Ｃ）に示すように、ウエハＷは第２アーム３３から離脱する。この時、ウエハＷが帯電するが、第２アーム３３は電気的にＧＮＤに接続されているので、直ぐに除電される。３本のリフターピン２１を避ける形状をしている。

リフターピン２１が上昇すると、接触片２４が導電部材１４に接触して第１部分１１がリフターピン２１を介してＧＮＤに接続された状態になり、第１部分１１が帯電していても除電される。

次に、アーム回転部３１、第１アーム３２及び第２アーム３３が回転して、第２アーム３３をウエハＷの下から退避し、図３の（Ａ）に示すような３本のリフターピン２１にウエハＷが支持された状態になる。次に、３本のリフターピン２１が降下して、図３の（Ｂ）に示すように、ウエハＷが第１部分１１の上に載置されるので、図示していない真空吸着機構によりウエハＷを第１部分１１に吸着する。この時、接触片２４は導電部材１４から離れ、第１部分１１は高絶縁抵抗で絶縁された状態に戻るので、微小電流を測定する検査が行える状態になる。

図４の（Ａ）は、ウエハＷを載置した状態を示す。この状態からウエハＷを他の位置に移送する時には、真空吸着を解除した後、図４の（Ｂ）に示すように、３本のリフターピン２１が上昇して、先端部２３がウエハＷを押し上げる。この時、ウエハＷは第１部分（ウエハチャック）１１から離脱するため、ウエハＷ及び第１部分が帯電する。しかし、同時にリフターピン２１の上昇に伴って接触片２４が導電部材１４に接触して第１部分１１がリフターピン２１を介してＧＮＤに接続された状態になり、第１部分１１が帯電しても除電される。

次に、図４の（Ｃ）に示すように、アーム回転部３１、第１アーム３２及び第２アーム３３が回転して、ウエハＷと第１部分１１の間に第２アーム３３が移動する。更に図５の（Ａ）に示すように、３本のリフターピン２１が降下して、ウエハＷが第２アーム３３の上に載置される。この時、接触片２４は導電部材１４から離れ、第１部分１１は高絶縁抵抗で絶縁された状態に戻る。

そして、アーム回転部３１、第１アーム３２及び第２アーム３３が回転して、ウエハＷを他の部分に移送して、図５の（Ｂ）に示す状態になる。

以上実施例のウエハ載置台の動作原理を説明したが、接触片２４と導電部材１４は、リフターピンがもっとも上昇した時だけでなく、リフターピンの先端が第１部分１１の表面より若干下に位置するまでの間は接触していることが望ましい。これは、帯電しているウエハＷが第１部分１１の上に載置されることにより第１部分１１が帯電した時にも除電できるようにするためである。

そこで、実施例のウエハ載置台では、接触片２４と導電部材１４を、図６に示すように構成している。導電部材は穴１３に設けられた金属製の板バネ４１で、第１部分１１に電気的に接続されている。接触片は、リフターピン２１自体である。

図６の（Ａ）に示すように、リフターピン２１がもっとも上昇した位置では、先端部２３がウエハＷを支持し、リフターピン２１の側面の金属部分が板バネ４１に接触して、第１部分１１はリフターピン２１を介してＧＮＤに接続された状態である。図６の（Ｂ）に示すように、リフターピン２１が降下してウエハＷが第１部分１１の上に載置され、先端部２３がウエハＷから離れた直後では、リフターピン２１の側面の金属部分はまだ板バネ４１に接触している。図６の（Ｃ）に示すように、リフターピン２１が更に降下して、リフターピン２１の側面の金属部分が板バネ４１に接触しない状態になると、第１部分１１は絶縁状態になる。

接触片２４と導電部材１４の構成は、各種の変形例が可能であり、以下いくつかの例を説明する。

図７は、巻きバネを使用した例であり、接触片はリフターピン２１に固定された金属製の巻きバネ（スプリング）５１で、リフターピン２１の金属部分に設けられた金属製の係止部分５３に取り付けられている。これにより、巻きバネ５１とリフターピン２１は電気的に接続されている。導電部材は、穴１３の上部に設けられた金属製の環状部材５２で、リフターピン２１は通過可能であるが、巻きバネ５１は通過できない。

図７の（Ａ）に示すように、リフターピン２１がもっとも上昇した位置では、先端部２３がウエハＷを支持し、巻きバネ５１が環状部材５２に接触して、第１部分１１はリフターピン２１を介してＧＮＤに接続された状態である。図７の（Ｂ）に示すように、リフターピン２１が降下してウエハＷが第１部分１１の上に載置された直後では、巻きバネ５１はまだ環状部材５２に接触している。図７の（Ｃ）に示すように、リフターピン２１が更に降下して、巻きバネ５１が環状部材５２に接触しない状態になると、第１部分１１は絶縁状態になる。

なお、図７の構成で、巻きバネ５１を穴１３の側に設けることも可能である。

図８は、ベアリングを使用した例であり、導電部材は、穴１３の上部に設けられたベアリング６１で、リフターピン２１はベアリング６１に接触するが小さな抵抗で通過可能である。接触片は、リフターピン２１自体である。

図８の（Ａ）に示すように、リフターピン２１がもっとも上昇した位置では、先端部２３がウエハＷを支持し、リフターピン２１の金属部分はベアリング６１を通過している状態でベアリング６１に接触して、第１部分１１はリフターピン２１を介してＧＮＤに接続された状態である。図８の（Ｂ）に示すように、リフターピン２１が降下してウエハＷが第１部分１１の上に載置された直後では、リフターピン２１はまだベアリング６１に接触している。図８の（Ｃ）に示すように、リフターピン２１が更に降下して、リフターピン２１がベアリング６１から外れると、第１部分１１は絶縁状態になる。

図９は、導電性ブラシを使用した例であり、接触片はリフターピン２１に固定された導電性ブラシ７１で、リフターピン２１の金属部分に設けられた金属製の係止部分７３に取り付けられている。これにより、導電性ブラシ７１とリフターピン２１は電気的に接続されている。導電部材は、穴１３の上部に設けられた金属製の環状部材７２で、リフターピン２１は通過可能であるが、導電性ブラシ７１は通過できない。

図９の（Ａ）に示すように、リフターピン２１がもっとも上昇した位置では、先端部２３がウエハＷを支持し、導電性ブラシ７１が環状部材７２に接触して、第１部分１１はリフターピン２１を介してＧＮＤに接続された状態である。図９の（Ｂ）に示すように、リフターピン２１が降下してウエハＷが第１部分１１の上に載置された直後では、導電性ブラシ７１はまだ環状部材７２に接触している。図９の（Ｃ）に示すように、リフターピン２１が更に降下して、導電性ブラシ７１が環状部材７２に接触しない状態になると、第１部分１１は絶縁状態になる。

なお、図７の構成で、導電性ブラシ７１を穴１３の側に設けることも可能である。

図１０は、リフターピン２１の上下移動を利用するが、接触片２４と導電部材１４は、穴１３以外の別の場所に設けた構成例である。リフターピン２１に金属製の連結部材８３を取り付け、連結部材８３に上下方向に移動可能でバネで上方向に付勢されたスプリングピン８２を取り付ける。連結部材８３は移動部材２２を伸ばしたものでもよい。スプリングピン８２の上側に位置に第１部分１１に電気的に接続された導電部材８１を設ける。

図１０の（Ａ）に示すように、リフターピン２１がもっとも上昇した位置では、先端部２３がウエハＷを支持し、スプリングピン８２が導電部材８１に接触して、第１部分１１はリフターピン２１を介してＧＮＤに接続された状態である。図１０の（Ｂ）に示すように、リフターピン２１が降下してウエハＷが第１部分１１の上に載置された直後では、スプリングピン８２がまだ導電部材８１に接触している。図１０の（Ｃ）に示すように、リフターピン２１が更に降下して、スプリングピン８２が導電部材８１に接触しない状態になると、第１部分１１は絶縁状態になる。

なお、図１０の構成で、スプリングピン８２を第１部分１１又は第２部分１２に設けることも可能である。

図１０の例では、穴１３以外の部分に接触片２４と導電部材１４を設けるが、リフターピンの移動が利用できるので、別に移動機構を設ける必要がない。

以上本発明の実施例を説明したが、各種の変形例が可能であるのはいうまでもない。また、接触片と導電部材の接触抵抗、すなわち第１部分（チャックトップ）とリフターピンの接触抵抗は、除電のためであるので、ある程度大きくても良い。

本発明は、微小電流を検出する必要のある場合に使用されるウエハ載置台であれば、どのようなものにも適用可能である。

従来のウエハ載置台の構成例を示す図である。 本発明の実施例のウエハ載置台の動作原理を説明する図である。 本発明の実施例のウエハ載置台の動作原理を説明する図である。 本発明の実施例のウエハ載置台の動作原理を説明する図である。 本発明の実施例のウエハ載置台の動作原理を説明する図である。 実施例のウエハ載置台の接触片と導電部材の構成と、動作を説明する図である。 接触片と導電部材の変形例の構成と、動作を説明する図である。 接触片と導電部材の変形例の構成と、動作を説明する図である。 接触片と導電部材の変形例の構成と、動作を説明する図である。 接触片と導電部材の変形例の構成と、動作を説明する図である。

符号の説明

１１ 第１部分（チャックトップ）
１２ 第２部分
１３ 穴
１４ 導電部材
２１ リフターピン
２４ 接触片
Ｗ ウエハ

Claims (6)

1. ウエハ上に形成された複数のデバイスの電気的な検査を行うために前記ウエハを保持するウエハ載置台であって、
   前記ウエハが載置される導電性の第１部分と、
   前記第１面を支持する絶縁性の第２部分と、
   前記ウエハを前記第１部分に対して受け渡しするために、前記第１及び第２部分を貫通する複数の穴を通して移動する複数のリフターピンと、
   一方が前記第１部分に、他方が前記少なくとも１つのリフターピンに電気的に接続される接触部材であって、前記少なくとも１つのリフターピンの先端が前記第１部分の上面より高い位置にある時に接触する接触部材と、を備え、
   前記複数のリフターピンは、降下した状態では前記第１部分と電気的に絶縁されており、
   少なくとも１つのリフターピンは、接地グランドに接続され、先端が前記第１部分の上面より高い位置にある時には、前記第１部分と電気的に接続されることを特徴とするウエハ載置台。
2. 前記接触部材は、前記少なくとも１つのリフターピンが通過する前記穴に設けられる請求項１に記載のウエハ載置台。
3. 前記接触部材は、前記穴に固定された板バネである請求項２に記載のウエハ載置台。
4. 前記接触部材は、前記少なくとも１つのリフターピンまたは前記穴に固定された巻きバネである請求項２に記載のウエハ載置台。
5. 前記接触部材は、前記穴に固定されたベアリングである請求項２に記載のウエハ載置台。
6. 前記接触部材は、バネで付勢されたスプリングピンである請求項１に記載のウエハ載置台。

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