JP5427522B2 - 磁界プローバ及び磁界印加方法 - Google Patents

Description

本発明は、磁界プローバ及び磁界印加方法に関する。

磁性体デバイスをウエハレベルで測定するための装置として、磁界印加装置を搭載したウエハプローバ(磁界プローバ)が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
従来の磁界プローバの構成例を図３に示す。この磁界プローバ１００は、磁界印加手段１０１を有する磁界印加装置１０２の下側に、プローブピン１０３を有するプローブカード１０４が、ガイド１０５に保持されて設置されている。このような磁界プローバ１００は、ステージ１０６上に載置された、磁性体デバイスが形成されたウエハ１１０（被測定物）に対して、磁界を印加する構造となる。またプローブカード１０４は、図４に示すように、一般的にプローブカードを保持するガイド１０５と、プローブカードエッジ１０４ａで測定器との電気的導通を確保するカードエッジコネクタ１０７によって、プローバ本体に取り付けられている。

図３に示したような漏れ磁界型の磁界印加装置１０２では、一般的に磁界の均一範囲が１〜数ｍｍレベルと狭く、磁界均一範囲内に正確にプローブピン１０３を設置する必要がある。また、デバイスによっては印加する磁界の角度（スキュー）が特性に影響を及ぼすため、プローブカード１０４と磁界印加装置１０２のθ方向の精度も重要となる。ここで、θは、ＸＹ平面におけるＸ方向またはＹ方向となす角度を表す。

磁界印加を行わないプローバでは、測定時にプローブカードとウエハの相対位置を補正可能であるため、プローバ本体とプローブカードのＸＹθ方向の位置決め精度は、重要とはならないが、磁界プローバでは、磁界印加装置(固定)、プローブカード(手動設置)、ウエハ(自動アライメント)の３つの位置関係がｍｍ単位で整合が取れていることが必須となる。

ところが従来の方法では、ガイド１０５と磁界印加装置１０２に測定誤差があること、ガイド１０５とプローブカード１０４、またプローブカードエッジ１０４ａとプローブカード１０４に設置のための多少の遊びがあること、さらにはプローブカード自体の剛性が不足していること、から均一磁界範囲に正確にプローブピン１０３を設置できない虞があった。

これを解決する方法として、従来、プローブカード上に磁界印加装置を設ける手法が提案されている（例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。しかし、この構成では、磁界印加装置をなすコイルがプローブカード毎に必要であり、また、ｋＯｅ（キロエルステッド）レベルの強磁界を印加することは困難である。
一方、固定磁石を回転することにより磁界を印加する方法も提案されている（例えば特許文献４参照）。しかし、磁界の変更が困難であること、磁石特性のバラツキに測定結果が影響を受ける、等の問題がある。

さらに、図３のような磁界印加装置１０２では、磁界印加手段１０１がウエハ１１０から離れた位置に設置されており、比較的大きなコイルが必要であった。また、印加磁界は磁界均一範囲から離れるに従い緩やかに減少するが、ウエハ１１０内に磁性体デバイスが多数面付けされていてチップに占める磁性体部分の面積が大きい場合、多数の磁性体デバイスが集磁構造となることにより想定した磁界が印加できない可能性もある。
そこで、特に磁性体部分の面積が大きい磁性体デバイスウエハを測定する際には、集磁効果を避けるために磁界均一範囲を狭くし、その範囲内に精度良く磁性体デバイスが設置されることが重要となる。

特開２００７−１４７５６８号公報 特開２００７−５７５４７号公報 特開２００６−２４８４５号公報 特許第３０５４４５８号公報

http://www.toei-tc.co.jp/top.html

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、磁性体デバイスに均一に磁界を印加することができ、磁性体部分の面積が大きい磁性体デバイスを測定する際にも、所望の磁界を確実に精度良く印加させることが可能な、測定精度が高い磁界プローバを提供することを第一の目的とする。
また、本発明は、磁性体デバイスの狭い範囲に対して確実に所望の磁界を印加することができ、精度の高い特性を得ることができる磁界印加方法を提供することを第二の目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る磁界プローバは、磁界を発生する磁界印加手段と、被測定物を載置するステージと、を少なくとも備えた磁界プローバであって、前記磁界印加手段は複数のコイルから構成されており、各々のコイルは前記ステージの内部にあって、かつ前記被測定物が配されるステージ上面から所定距離だけ離間した位置にある仮想面内に、二次元的に配置されていることを特徴とする。

本発明の請求項２に係る磁界プローバは、請求項１において、前記ステージは、前記磁界印加手段を内在する第１部位、及び、該第１部位に重ねて配され、前記被測定物を載置するとともに、該載置する面内において回転可能に構成されている第２部位、から構成されていることを特徴とする。

本発明の請求項３に係る磁界印加方法は、請求項１に記載の磁界プローバを用いた磁界印加方法であって、前記ステージ上面に被測定物を載置する工程と、前記被測定物のアライメント角度から前記ステージの回転角と前記被測定物の直交度を求め、前記磁界印加手段に通電する電流値を制御することにより、ステージ上面に載置された被測定物に任意の方向の磁界を印加する工程と、を少なくとも有することを特徴とする。

本発明の請求項４に係る磁界印加方法は、請求項２に記載の磁界プローバを用いた磁界印加方法であって、前記第２部位上面に被測定物を載置する工程と、前記第２部位を回転させることにより前記被測定物の角度を調節する工程と、前記磁界印加手段に通電し、前記第２部位上面に載置された被測定物に磁界を印加する工程と、を少なくとも有することを特徴とする。

本発明の磁界プローバでは、被測定物を載置するステージ内部に磁界印加手段である複数のコイルを内在させたことにより、磁界印加手段と被測定物の距離を短くすることができるため、小型のコイルを用いても磁界を印加でき、さらに、狭い範囲に精度良く均一磁界を印加することが可能となる。これにより、磁性体部分の面積が大きい磁性体デバイスを測定する際にも、所望の磁界を確実に精度良く印加させることが可能となり、その結果、本発明では測定精度が高い磁界プローバの提供に寄与する。

また、本発明の磁界印加方法では、磁界印加手段である複数の独立したコイルに通電する電流値を制御して被測定物に任意の方向の磁界を精度良く印加することができるため、磁界印加手段、プローバ、プローブカード間の位置決め精度を考慮することなく磁界の印加を行うことが可能となる。これにより、磁界印加装置からの磁界を磁性体デバイスに対して精度良く印加させることができる。その結果、本発明では、精度の高い特性を得ることができる磁界印加方法を提供することができる。

本発明に係る磁界プローバの一構成例を示す断面図。 本発明に係る磁界プローバの他の一構成例を示す断面図。 従来の磁界プローバの構成例を示す断面図。 カードエッジコネクタを有するプローブカードの一例を示す平面図。

以下、本発明に係る磁界プローバの一実施形態を図面に基づいて説明する。
＜第一実施形態＞
図１は、本発明の磁界プローバの一構成例を模式的に示す断面図である。
本実施形態に係る磁界プローバ１Ａ（１）は、磁界を発生する磁界印加手段２と、ウエハ２０（被測定物）を載置するステージ３と、を少なくとも備え、前記ステージ３の上側には、プローブピン４及びプローブピン基板５を有するプローブカード６が、磁界プローバ１Ａ（１）の筐体（非図示）に固定されたガイド７により前記ステージ３の一面と略平行に保持されて設置されている。プローブピン基板５は、プローブピン部分の絶縁性を確保するため、プリント基板から構成される。プローブカード６の幅は、例えば４．５インチ（１１４．３１ミリ）である。
このような磁界プローバ１Ａ（１）は、ステージ３上に載置された被測定物であるウエハ２０に対してある磁界を印加したときの出力を測定する。磁界プローバ１Ａ（１）は、磁界印加手段２を除いて、外部磁界の影響を抑えるため適宜、非磁性材料で構成される。

本発明の磁界プローバ１Ａ（１）では、前記磁界印加手段２は、前記ステージ３内部にあって、かつ前記ステージ３上面から所定距離だけ離間した位置にある仮想面内に、二次元的に独立して複数個配置されていることを特徴とする。
ステージ３は、例えばＡｌや真鍮などの非磁性材料を用い、内部に空洞を設けて該空洞内に小型の磁界印加手段２を設置する。磁界印加手段２としては、例えば小型の平型巻き線コイルが用いられ、残留磁界低減のためにはコアレス（空芯）であることが望ましく、強磁界を印加する際にはコア付きであることが望ましい。個数は所望する印加磁界の大きさやコイルサイズなどに応じて適宜設定することが可能であり、各コイルの切り替えや複数コイルの並列動作は、マトリックススイッチによって行う。
また、図１に示す例では、磁界印加手段２であるコイルの巻き面はステージ３上面と平行に配されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ステージ３上面と垂直に配されていても良い。

このように、磁界印加手段２がステージ３内部に配置されていることにより、磁界印加手段２とウエハ２０間の距離を短くすることができるため、より小型のコイルを用いても充分な磁界を印加可能となる。また、ステージ３内に磁界印加手段２を組み込んであるため、別途磁界印加装置を設ける場合に比べて本体の小型化も可能である。さらに、磁気プローバ１台につき必要な磁界印加手段２は１セットのみで良いため、プローブカード上に磁界印加装置を設ける手法と比べ大幅な低コスト化も図れる。
また、複数の独立した小型の磁界印加手段２を配置し、測定場所近辺の磁界印加手段２のみを選択して磁界を印加することにより、狭い範囲に精度良く均一磁界を印加することが可能となる。これにより、磁性体部分の面積が大きい磁性体デバイスを測定する際にも、集磁効果を受けることなく所望の磁界を確実に精度良く印加させることが可能であり、さらに測定精度の高い磁界プローバが得られる。

次に、このような磁界プローバ１Ａ（１）を用いた磁界印加方法について説明する。
本発明の磁界印加方法は、ステージ３上面に被測定物（ウエハ２０）を載置する工程と、前記ウエハ２０のアライメント角度から前記ステージ３の回転角と前記ウエハ２０の直交度を求め、前記磁界印加手段２に通電する電流値を制御することにより、ステージ３上面に載置されたウエハ２０に任意の方向の磁界を印加する工程と、を少なくとも有することを特徴とする。

本発明の磁界印加方法では、磁界印加手段２である複数の独立したコイルに通電する電流値を制御することでウエハ２０に任意の方向の磁界を印加することができる。よって、あらかじめプローバ本体に備えられたプローブピン用のアライメントカメラ（非図示）によるウエハ２０のアライメント動作により、ステージ３に対するウエハ２０の回転角を求めておき、磁界印加手段２とウエハ２０の角度のズレ分を測定場所近辺のコイルの電流制御により磁界印加角度の補正を行うこととする。これにより、磁界印加手段２、磁界プローバ１Ａ（１）、プローブカード６間のＸＹＺθ方向の位置決め精度を考慮することなく磁界の印加を行うことが可能となり、磁界印加手段２からの磁界を磁性体デバイスに対して精度良く印加させることができる。その結果、本発明の磁界印加方法では、精度の高い特性を得ることができる。

＜第二実施形態＞
次に、本発明の磁界プローバの第二実施形態について説明する。
図２は、本実施形態の磁界プローバ１Ｂ（１）の一例を示す断面図である。
なお、以下の説明では、上述した第一実施形態と異なる部分について主に説明し、同様の部分についてはその説明は省略する。

本実施形態の磁界プローバ１Ｂ（１）では、ステージ３は、磁界印加手段２を内在する第１部位３ａ、及び、該第１部位３ａに重ねて配され、被測定物（ウエハ）２０を載置するとともに、該載置する面内において回転可能に構成されている第２部位３ｂから構成されていることを特徴とする。このとき、ウエハ２０を載置する第２部位３ｂは回転機能を有するが、磁界印加手段２を内在する第１部位３ａは固定されている。
また、図２に示す例では、磁界印加手段２であるコイルの巻き面は第１部位３ａ上面と平行に配されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１部位３ａ上面と垂直に配されていても良い。

本実施形態では、ウエハ２０を載置する第２部位３ｂが該載置する面内において回転可能な構成となっているため、予めステージ３とウエハ２０との設置角度を補正することが可能となる。よって本実施形態では、第一実施形態の場合と比較して、磁界による角度補正が考慮不要という利点があり、簡便に所望の磁界を精度良く印加させることが可能である。その結果、本発明ではさらに測定精度の高い磁界プローバが得られる。

以下、本実施形態の磁界プローバ１Ｂ（１）を用いた磁界印加方法について説明する。
本発明の磁界印加方法では、ウエハ２０のアライメント角度からステージ３の回転角と前記ウエハ２０の直交度を求めた後、ウエハ２０の載置された第２部位３ｂを回転させることによりウエハ２０の角度を調節する工程を有する。これにより、第一実施形態の場合と比較して、磁界による角度補正が考慮不要という利点がある。これにより、電流値による複雑な制御を行わなくても、磁界印加手段２、磁界プローバ１Ｂ（１）、プローブカード６間のＸＹＺθ方向の位置決め精度を考慮することなく磁界の印加を行うことが可能となり、磁界印加手段２からの磁界を磁性体デバイスに対して簡便に精度良く印加させることができる。その結果、本発明の磁界印加方法では、精度の高い特性を得ることができる。

本発明は、磁界プローバ及び磁界印加方法に広く適用可能である。

１Ａ，１Ｂ（１） 磁界プローバ、２ 磁界印加手段、３ ステージ、３ａ 第１部位、３ｂ 第２部位、４ プローブピン、５ プローブピン基板、６ プローブカード、７ ガイド、２０ ウエハ（被測定物）。

Claims (4)

1. 磁界を発生する磁界印加手段と、被測定物を載置するステージと、を少なくとも備えた磁界プローバであって、
   前記磁界印加手段は複数のコイルから構成されており、各々のコイルは前記ステージの内部にあって、かつ前記被測定物が配されるステージ上面から所定距離だけ離間した位置にある仮想面内に、二次元的に配置されていることを特徴とする磁界プローバ。
2. 前記ステージは、前記磁界印加手段を内在する第１部位、及び、該第１部位に重ねて配され、前記被測定物を載置するとともに、該載置する面内において回転可能に構成されている第２部位、から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁界プローバ。
3. 請求項１に記載の磁界プローバを用いた磁界印加方法であって、
   前記ステージ上面に被測定物を載置する工程と、
   前記被測定物のアライメント動作から前記ステージに対する前記被測定物の回転角を求め、前記磁界印加手段に通電する電流値を制御することにより、ステージ上面に載置された被測定物に任意の方向の磁界を印加する工程と、
   を少なくとも有することを特徴とする磁界印加方法。
4. 請求項２に記載の磁界プローバを用いた磁界印加方法であって、
   前記第２部位上面に被測定物を載置する工程と、
   前記第２部位を回転させることにより前記被測定物の角度を調節する工程と、
   前記磁界印加手段に通電し、前記第２部位上面に載置された被測定物に磁界を印加する工程と、
   を少なくとも有することを特徴とする磁界印加方法。

Images