JP5789206B2 - ウエハ検査用インターフェース及びウエハ検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、プローブカードを備えるウエハ検査用インターフェース及びウエハ検査装置に関する。

ウエハ検査装置として、例えば、ウエハに形成された複数の半導体デバイスについて電気的特性検査を行うプローブ装置やバーンイン検査装置が知られている。

通常、プローブ装置は、ウエハを搬送する搬送領域を形成するローダ室と、ウエハに形成された複数の半導体デバイスの電気的特性検査を行う検査室とを備え、ローダ室及び検査室内の各種の機器を制御装置によって制御して半導体デバイスの電気的特性検査を行うように構成されている。検査室は、ローダ室からのウエハを載置し、Ｘ、Ｙ、Ｚ及びθ方向に移動する載置台と、載置台の上方に配置されたプローブカードと、載置台と協働してプローブカードの複数のプローブ（検査針）とウエハに形成された複数の半導体デバイスの各電極とのアライメント（位置合わせ）を行うアライメント機構とを備え、載置台とアライメント機構とが協働してウエハとプローブカードのアライメントを行った後、プローブカードの各プローブとウエハの各電極を接触させてウエハに形成された複数の半導体デバイスの電気的特性検査を行う。

ところが、アライメント機構は配置に大きなスペースを必要とするため、検査室も立体的に大きなスペースを占め、プローブ装置の設置スペースを広く確保する必要があった。そこで、本発明者は、プローブ装置において、検査室とは別に設けられたアライメント室でウエハと該ウエハを保持するウエハ保持体とのアライメントを行い、検査室において予めプローブカードとのアライメントが行われている昇降体へ位置決め機構を使用してウエハ保持体を支持させることにより、検査室からアライメント機構を外すことを提案した（例えば、特許文献１参照）。

このプローブ装置では、検査室において昇降体によって持ち上げられたウエハ保持体のウエハは、当該ウエハとプローブカードとの間に形成された空間が減圧されることによってプローブカードへ引き寄せられる。

特願２０１０−２０７２２４号明細書

しかしながら、プローブカードではウエハと対向する面の全てにプローブが配置されていないため、図９（Ａ）に示すように、ウエハＷにおけるプローブ６０と接触していない部分６１が減圧された空間６２へ引き寄せられてウエハＷが反り、該部分６１近傍においてプローブ６０と電極との接触圧が高まり、電極に針跡が残るという問題がある。

また、ウエハＷとプローブカード６３の間にはシール部材６４が介在するが、該シール部材６４が圧縮され難い場合、図９（Ｂ）に示すように、ウエハＷにおける中央部６５のみが減圧された空間６２へ引き寄せられてウエハＷが反り、シール部材６４近傍においてプローブ６０と電極の接触圧が低くなり、ウエハに形成された複数の半導体デバイスの電気特性検査を正確に行うことができないという問題がある。

上述したいずれの問題も、ウエハＷが圧力差のある２つの空間を仕切るためにウエハＷが反ることに起因する問題である。

本発明の課題は、ウエハに形成された複数の半導体デバイスの電気特性検査を行う際に、ウエハが反るのを防止することができるウエハ検査用インターフェース及びウエハ検査装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１記載のウエハ検査用インターフェースは、ウエハに対向する面に多数のプローブが配置されたプローブカードと、該プローブカードの外周を保持する保持部材と、前記ウエハを挟んで前記プローブカードに対向する台状のチャック部材と、前記保持部材及び前記チャック部材のいずれとも当接することによって前記保持部材、前記プローブカード及び前記チャック部材によって囲まれた第１の空間を密封する第１のシール部材と、前記プローブカード及び前記ウエハのいずれとも当接することによって前記プローブカード及び前記ウエハによって囲まれた第２の空間を前記第１の空間から密封する第２のシール部材と、前記第１の空間を減圧する第１の減圧経路と、前記第２の空間を減圧する第２の減圧経路とを備え、前記第２の空間は前記第１の空間に内包され、前記ウエハは前記第２の空間内に配置されることを特徴とする。

請求項２記載のウエハ検査用インターフェースは、請求項１記載のウエハ検査用インターフェースにおいて、前記チャック部材は、前記ウエハを載置するウエハ載置面と、該ウエハ載置面に開口し、該ウエハ載置面と前記ウエハとの隙間を減圧して前記ウエハを前記ウエハ載置面に吸着させるウエハ吸着経路と、前記ウエハ載置面における前記ウエハ吸着経路の開口位置よりも外側に開口し、大気に連通する大気開放経路とを有することを特徴とする。

請求項３記載のウエハ検査用インターフェースは、請求項１又は２記載のウエハ検査用インターフェースにおいて、前記第１の減圧経路と前記第２の減圧経路とが合流することを特徴とする。

請求項４記載のウエハ検査用インターフェースは、請求項２記載のウエハ検査用インターフェースにおいて、前記ウエハ吸着経路は、前記ウエハ載置面に設けられた環状の吸着溝を有し、前記大気開放経路は、前記吸着溝と同心円状の大気開放溝を有し、前記大気開放溝は前記吸着溝の外側に設けられていることを特徴とする。

請求項５記載のウエハ検査用インターフェースは、請求項２又は４記載のウエハ検査用インターフェースにおいて、前記第１の減圧経路は、前記第１の空間を−１ｋＰａ乃至−５０ｋＰａに減圧し、前記ウエハ吸着経路は、前記ウエハと前記ウエハ載置面との隙間を−６０ｋＰａ乃至−８０ｋＰａに減圧することを特徴とする。

請求項６記載のウエハ検査用インターフェースは、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のウエハ検査用インターフェースにおいて、前記第２のシール部材は圧縮方向に柔軟性を有することを特徴とする。

請求項７記載のウエハ検査用インターフェースは、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のウエハ検査用インターフェースにおいて、前記プローブカードにおける前記第２のシール部材が当接する部分には凹部が設けられていることを特徴とする。

請求項８記載のウエハ検査用インターフェースは、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のウエハ検査用インターフェースにおいて、前記第２のシール部材は、前記ウエハに当接する部分及び前記プローブカードに当接する部分の少なくとも１つが前記第２の空間とは反対側に傾斜していることを特徴とする。

上記目的を達成するために、請求項９記載のウエハ検査装置は、ウエハに形成された半導体デバイスの電気的特性を検査する検査室と、該検査室への前記ウエハの搬出入を行う搬送機構とを備えるウエハ検査装置において、前記検査室はウエハ検査用インターフェースを有し、該ウエハ検査用インターフェースは、ウエハに対向する面に多数のプローブが配置されたプローブカードと、該プローブカードの外周を保持する保持部材と、前記ウエハを挟んで前記プローブカードに対向する台状のチャック部材と、前記保持部材及び前記チャック部材のいずれとも当接することによって前記保持部材、前記プローブカード及び前記チャック部材によって囲まれた第１の空間を密封する第１のシール部材と、前記プローブカード及び前記ウエハのいずれとも当接することによって前記プローブカード及び前記ウエハによって囲まれた第２の空間を前記第１の空間から密封する第２のシール部材と、前記第１の空間を減圧する第１の減圧経路と、前記第２の空間を減圧する第２の減圧経路とを備え、前記第２の空間は前記第１の空間に内包され、前記ウエハは前記第２の空間内に配置されることを特徴とする。

請求項１０記載のウエハ検査装置は、請求項９記載のウエハ検査装置において、前記チャック部材は、前記ウエハを載置するウエハ載置面と、該ウエハ載置面に開口し、該ウエハ載置面と前記ウエハとの隙間を減圧して前記ウエハを前記ウエハ載置面に吸着させるウエハ吸着経路と、前記ウエハ載置面における前記ウエハ吸着経路の開口位置よりも外側に開口し、大気に連通する大気開放経路とを有することを特徴とする。

本発明によれば、第１のシール部材によって密封された、保持部材、プローブカード及びチャック部材によって囲まれた第１の空間が第１の減圧経路によって減圧され、ウエハが第１の空間に内包された第２の空間内に配置されるので、チャック部材が保持部材へ引き寄せられてウエハをプローブカードへ押しつける。これにより、ウエハは圧力差のある２つの空間を仕切ることなくプローブカードと接触できるので、ウエハに形成された複数の半導体デバイスの電気特性検査を行う際に、ウエハが反るのを防止することができる。

本発明の実施の形態に係るウエハ検査装置の構成を概略的に示す図であり、図１（Ａ）は平面図であり、図１（Ｂ）は正面図である。 図１における検査室が有するウエハ検査用インターフェースの構成を概略的に示す断面図である。 ウエハに形成された各半導体デバイスの電気的特性検査を行う際における外側シールリング及び内側シールリングの近傍の拡大断面図である。 図２における各シールリング近傍の構成を概略的に示す拡大断面図であり、図４（Ａ）は内側シールリング近傍を示し、図４（Ｂ）は外側シールリング近傍を示す。 図２のウエハ検査用インターフェースを用いたウエハにおける各半導体デバイスの電気的特性検査の工程図である。 図２のウエハ検査用インターフェースを用いたウエハにおける各半導体デバイスの電気的特性検査の工程図である。 本発明の別の実施の形態に係るウエハ検査装置のウエハ検査用インターフェースの構成を概略的に示す断面図である。 図７におけるチャックトップの平面図である。 従来のウエハ検査用インターフェースの構成を概略的に示す断面図であり、図９（Ａ）はウエハにおけるプローブと接触していない部分が反る場合を示し、図９（Ｂ）はウエハにおける中央部が反る場合を示す。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施の形態に係るウエハ検査装置の構成を概略的に示す図であり、図１（Ａ）は平面図であり、図１（Ｂ）は正面図である。

図１（Ａ）及び図１（Ｂ）において、ウエハ検査装置１０は、当該ウエハ検査装置１０の正面においてカセット、例えばフープ（ＦＯＵＰ）ＦからのウエハＷの搬出入を行う搬出入領域Ｓ１０と、図中において搬出入領域Ｓ１０の右に形成されたアライメント領域Ｓ２０と、搬出入領域Ｓ１０及びアライメント領域Ｓ２０に沿ってウエハＷを搬送する搬送領域Ｓ３０と、搬送領域Ｓ３０に沿って形成されたウエハＷの検査領域Ｓ４０とに区画される。搬出入領域Ｓ１０、アライメント領域Ｓ２０、搬送領域Ｓ３０及び検査領域Ｓ４０には、それぞれ載置機構１１、アライメント室１２、ウエハ搬送機構１３及び検査室１４が設けられている。

ウエハ搬送機構１３は、図１（Ｂ）に示すように、基台１３Ａと、基台１３Ａ上に回転軸を介して正逆回転可能に設けられた回転体１３Ｂと、回転体１３Ｂ上でそれぞれ個別に一方向に往復移動する上下二枚のアーム１３Ｃ、１３Ｄと、基台１３Ａ及びアーム１３Ｃ、１３Ｄを昇降させる昇降機構１３Ｅと、これらの機構を搬送領域Ｓ３０に沿って往復移動させる移動機構１３Ｆと、上のアーム１３Ｃの先端に設けられたピック１３Ｇ（図２参照。）とを備えている。

ウエハ検査装置１０では、ウエハ搬送機構１３がフープＦから未検査のウエハＷをアライメント室１２へ搬送し、該アライメント室１２は、ウエハ搬送機構１３のピック１３Ｇに対するウエハＷのアライメントを行い、ウエハ搬送機構１３がアライメント後のウエハＷを検査室１４へ搬送する。検査室１４は、後述するウエハ検査用インターフェース１８を有し、該ウエハ検査用インターフェース１８は、ウエハＷに形成された複数の半導体デバイスの電気的特性検査を行う。

さらに、ウエハ搬送機構１３は検査済みのウエハＷを検査室１４から図中において載置機構１１の左に位置する針跡検査領域Ｓ５０内に設けられた針跡検査装置１７へ受け渡し、針跡検査装置１７は検査済みのウエハＷにおける各半導体デバイスの電極における針跡（プローブ２５の接触痕）の検査を行い、再度、ウエハ搬送機構１３が検査後のウエハＷを載置機構１１上のフープＦへ搬入する。

図２は、図１における検査室が有するウエハ検査用インターフェースの構成を概略的に示す断面図である。

図２において、ウエハ検査用インターフェース１８は、検査室１４内の天井部に配された板状部材からなるヘッドプレート１９と、該ヘッドプレート１９の下面に配置されるプローブカード２０と、該プローブカード２０の外周を保持してヘッドプレート１９へ固定する固定リング２１（保持部材）と、検査室１４内の底部から立設されて図中上下方向に移動する棒状のリフター２２と、該リフター２２の頂部に設置される台状のチャックトップ２３（チャック部材）とを有する。チャックトップ２３は断面凸状を呈し、中央部において図中上方へ突出する凸部２３Ａと、該凸部２３Ａを囲んで凸部２３Ａよりも一段低く形成される段差部２３Ｂとを有する。

ウエハＷに形成された各半導体デバイスの電気的特性検査を行う前において、ウエハ搬送機構１３の上のアーム１３Ｃ及びピック１３Ｇは検査室１４内に進入し、ウエハＷをプローブカード２０及びチャックトップ２３の間に位置させる。したがって、チャックトップ２３はウエハＷを挟んでプローブカード２０に対向し、特に、凸部２３Ａはプローブカード２０と対向し、段差部２３Ｂはプローブカード２０の外周を囲む固定リング２１と対向する。凸部２３Ａの上部平面がウエハ載置面２３Ｃとなる。

チャックトップ２３は段差２３Ｂ上に配された外側シールリング２４（第１のシール部材）を有し、外側シールリング２４は凸部２３Ａを囲む。プローブカード２０は、チャックトップ２３（ウエハＷ）に対向する面においてウエハＷに形成された各半導体デバイスの電極に対応して配置される多数のプローブ（検査針）２５を有する。固定リング２１は、プローブカード２０におけるプローブ２５が形成された領域を囲むように配置される内側シールリング２６（第２のシール部材）をプローブカード２０とともに挟み込んで保持する。

ウエハＷに形成された各半導体デバイスの電気的特性検査を行う際、リフター２２はチャックトップ２３を図中上方へ移動させて外側シールリング２４を介して固定リング２１と当接させる。このとき、ウエハＷはチャックトップ２３のウエハ載置面２３Ｃ上に位置し、内側シールリング２６を介してプローブカード２０と当接する。

図３は、ウエハに形成された各半導体デバイスの電気的特性検査を行う際における外側シールリング及び内側シールリングの近傍の拡大断面図である。

図３において、外側シールリング２４は、固定リング２１、チャックトップ２３及び内側シールリング２６と協働して外側空間２７（第１の空間）を形成し、該外側空間２７を検査室１４内の雰囲気から密封する。内側シールリング２６は、プローブカード２０及びウエハＷと協働して内側空間２８（第２の空間）を形成し、該内側空間２８を外側空間２７から密封する。

チャックトップ２３は外側空間２７に向けて開口する外側減圧経路２９（第１の減圧経路）を有し、プローブカード２０及びヘッドプレート１９は内側空間２８に向けて開口する内側減圧経路３０（第２の減圧経路）を有する。外側減圧経路２９及び内側減圧経路３０はそれぞれチャックトップ２３やヘッドプレート１９の外に引き出されて合流し、排気装置３１に接続されている。外側減圧経路２９は図中矢印方向に沿って排気を行い、外側空間２７を減圧し、内側減圧経路３０は図中矢印方向に沿って排気を行い、内側空間２８を減圧する。

外側空間２７が減圧されると、チャックトップ２３は固定リング２１へ引き寄せられる。これにより、チャックトップ２３が固定リング２１によって間接的に保持される。また、内側空間２８が減圧されると、ウエハＷはプローブカード２０へ引き寄せられる。これにより、ウエハＷがプローブカード２０によって間接的に保持される。本実施の形態では、外側空間２７が減圧されると、チャックトップ２３が固定リング２１へ引き寄せられるため、ウエハ載置面２３Ｃ上に配置されたウエハＷは固定リング２１によって固定されるプローブカード２０へ押しつけられ、さらに、内側空間２８が減圧されると、ウエハＷ自身もプローブカード２０へ引き寄せられるため、ウエハＷに形成された各半導体デバイスの電極は各プローブ２５と確実に接触する。

図４は、図２における各シールリング近傍の構成を概略的に示す拡大断面図であり、図４（Ａ）は内側シールリング近傍を示し、図４（Ｂ）は外側シールリング近傍を示す。

図４（Ａ）において、内側シールリング２６は、横倒しにされた略Ｔ字状の断面形状を有し、固定リング２１及びプローブカード２０に挟まれてプローブ２５へ向けて延出された基部２６Ａと、該基部２６Ａの先端に設けられてそれぞれプローブカード２０へ向けて突出する接触部２６Ｂ（プローブカードに当接する部分）及びウエハＷへ向けて突出する接触部２６Ｃ（ウエハに当接する部分）とを有する。

内側シールリング２６では、接触部２６Ｂ及び接触部２６Ｃのいずれも内側空間２８とは反対側に傾斜して形成されている。後述するように、チャックトップ２３が固定リング２１へ引き寄せられる前に、ウエハＷのみがプローブカード２０と当接して引き寄せられるが、このとき、内側空間２８は内側減圧経路３０によって減圧される一方、内側シールリング２６を挟んで反対側は検査室１４内の雰囲気であるため、内側シールリング２６の接触部２６Ｂや接触部２６Ｃは、図中破線で示すように、内側空間２８側へ引き込まれる。しかしながら、接触部２６Ｂ及び接触部２６Ｃのいずれも内側空間２８とは反対側に傾斜して形成されるため、内側空間２８側へ引き込まれる際、それぞれ基部２６Ａとの接続部を中心に回転して内側空間２８側へ引き寄せられ、その結果、接触部２６Ｂや接触部２６Ｃの先端はプローブカード２０やウエハＷへより強く当接する（図中の破線参照。）。したがって、ウエハＷをプローブカード２０へ引き寄せる際に、内側空間２８のみを減圧しても内側空間２８の密封が妨げられることがない。

接触部２６Ｃでは、基部２６Ａとの接続部から先端部まで所定の長さ、例えば、１．２ｍｍが確保されている。また、プローブカード２０において接触部２６Ｂが当接する部分には凹部２０Ａが設けられて、接触部２６Ｂにおける基部２６Ａとの接続部から先端部までの長さ、例えば、１．２ｍｍが確保されている。したがって、内側シールリング２６は、ウエハＷがプローブカード２０へ引き寄せられる際、圧縮される方向に関して高い柔軟性を有する。その結果、ウエハＷが内側シールリング２６から反力を受けて反るのを防止することができる。

また、図４（Ｂ）において、外側シールリング２４は、横倒しにされた略Ｌ字状の断面形状を有し、段差部２３Ｂに配置される基部２４Ａと、該基部２４Ａから図中上方へ向けて突出する接触部２４Ｂとを有する。

外側シールリング２４では、接触部２４Ｂが外側空間２７とは反対側に傾斜して形成されている。チャックトップ２３が固定リング２１へ引き寄せられる際、外側空間２７は外側減圧経路２９によって減圧される一方、外側シールリング２４を挟んで反対側は検査室１４内の雰囲気であるため、外側シールリング２４の接触部２４Ｂは、図中破線で示すように、外側空間２７側へ引き込まれる。しかしながら、接触部２４Ｂは外側空間２７とは反対側に傾斜して形成されるため、外側空間２７側へ引き込まれる際、基部２４Ａとの接続部を中心に回転して外側空間２７側へ引き寄せられ、その結果、接触部２４Ｂの先端は固定リング２１へより強く当接する（図中の破線参照。）。したがって、チャックトップ２３を固定リング２１へ引き寄せる際に、外側空間２７の密封が妨げられることがない。

接触部２４Ｂでは、基部２４Ａとの接続部から先端部まで所定の長さ、例えば、１．２ｍｍが確保されている。したがって、外側シールリング２４は、チャックトップ２３が固定リング２１へ引き寄せられる際、圧縮される方向に関して高い柔軟性を有し、チャックトップ２３が外側シールリング２４から反力を受けて反るのを防止することができる。

次に、図２のウエハ検査用インターフェースを用いたウエハにおける各半導体デバイスの電気的特性検査について説明する。

図５及び図６は、図２のウエハ検査用インターフェースを用いたウエハにおける各半導体デバイスの電気的特性検査の工程図である。

まず、ウエハ搬送機構１３がアライメント後のウエハＷを検査室１４内へ搬入し、ピック１３Ｇに対してアライメントが行われたウエハＷをプローブカード２０と対向させる。このとき、ウエハ搬送機構１３はアーム１３Ｃを微小に移動させて、ピック１３Ｇとプローブカード２０とのアライメントを行う（図５（Ａ））。これにより、ウエハＷとプローブカード２０とのアライメントが行われる。

次いで、ウエハ搬送機構１３がピック１３Ｇをプローブカード２０へ向けて移動させてウエハＷをプローブカード２０へ当接させる。このとき、既にウエハＷとプローブカード２０とのアライメントが行われているので、プローブカード２０の各プローブ２５がウエハＷに形成された各半導体デバイスの電極と接触する（図５（Ｂ））。

次いで、ウエハＷがプローブカード２０へ当接されて、内側シールリング２６、プローブカード２０及びウエハＷによって内側空間２８が形成されると、内側減圧経路３０が内側空間２８を減圧してウエハＷをプローブカード２０へ引き寄せて仮止めする。その後、ピック１３ＧはウエハＷから離れてウエハ搬送機構１３によって検査室１４から退出する（図５（Ｃ））。

次いで、リフター２２がチャックトップ２３を上方へ移動させて固定リング２１へ当接させる。このとき、チャックトップ２３の凸部２３Ａは段差部２３Ｂから上方へ突出しているので、ウエハ載置面２３Ｃはプローブカード２０へ仮止めされたウエハＷへ当接し、結果としてウエハＷがウエハ載置面２３Ｃ上に位置することになる（図６（Ａ））。

次いで、チャックトップ２３が固定リング２１へ当接されて、内側シールリング２６、固定リング２１、チャックトップ２３及び外側シールリング２４によって外側空間２７が形成されると、外側減圧経路２９が外側空間２７を減圧してチャックトップ２３を固定リング２１へ引き寄せ、チャックトップ２３が固定リング２１によって間接的に保持される。このとき、固定リング２１へ引き寄せられたチャックトップ２３はウエハ載置面２３Ｃ上に位置するウエハＷをプローブカード２０へ押しつけるが、チャックトップ２３はウエハＷよりも高い剛性を有するので、ウエハＷをプローブカード２０へ均一に押しつけることができる。

また、外側減圧経路２９及び内側減圧経路３０は合流して排気装置３１に接続されるので、外側空間２７や内側空間２８を減圧する際、外側空間２７の圧力と内側空間２８の圧力とを同じ値に設定することができる。その結果、外側空間２７及び内側空間２８を仕切る内側シールリング２６や外側空間２７及び内側空間２８のいずれにも面するチャックトップ２３が変形するのを防止することができる。その後、リフター２２は図中下方へ移動してチャックトップ２３から離れる（図６（Ｂ））。

次いで、各プローブ２５から所定値の電流が各半導体デバイスの電極へ流されて各半導体デバイスの電気的特性検査が行われた後、本検査を終了する。

本実施の形態に係るウエハ検査装置１０によれば、外側シールリング２４によって密封された、固定リング２１、プローブカード２０及びチャックトップ２３によって囲まれた外側空間２７が外側減圧経路２９によって減圧され、ウエハＷは外側空間２７に囲まれた内側空間２８内に配置されるので、チャックトップ２３が固定リング２１へ引き寄せられてウエハＷをプローブカード２０へ押しつける。これにより、ウエハＷは圧力差のある２つの空間を仕切ることなくプローブカード２０と接触できるので、ウエハＷに形成された複数の半導体デバイスの電気特性検査を行う際に、ウエハＷが反るのを防止することができる。

また、ウエハ検査装置１０では、内側シールリング２６によって密封された、プローブカード２０及びウエハＷによって囲まれた内側空間２８が内側減圧経路３０によって減圧されるので、チャックトップ２３を外側シールリング２４を介して固定リング２１に当接させて外側空間２７を形成する前に、ウエハＷのみをプローブカード２０へ引き寄せて仮止めすることができる。

本実施の形態において、外側シールリング２４や内側シールリング２６として断面が略Ｌ字状や略Ｔ字状のものを用いたが、主にコストを抑えるために、断面が円形のＯリングをこれらのシールリングとして用いてもよい。

また、チャックトップ２３は各検査室１４に配置されるが、ウエハ検査装置１０として１つのチャックトップ２３のみを各検査室１４とは別の場所に備え、ウエハＷの各半導体デバイスの電気的特性検査を行う際に、チャックトップ２３をウエハ搬送機構１３によって検査室１４へ搬入し、ウエハ搬送機構１３によって固定リング２１へ向けて持ち上げてもよい。これにより、検査室１４からチャックトップ２３やリフター２２を廃止して各検査室１４の大きさをさらに小さくすることができる。

ところで、ウエハ検査装置を用いたウエハにおける半導体デバイスの電気的特性検査は、高温雰囲気、例えば９０℃乃至低温雰囲気、例えば−３０℃で行われる場合があり、かかる特性検査に適用されるウエハ検査用インターフェースのチャック部材には、ウエハの温度を調整するための温度制御装置が内臓されている。温度制御装置としては、例えば加熱用の電熱ヒータや冷却用のチラー等が挙げられる。

温度制御装置を内臓したチャック部材を備えたウエハ検査用インターフェースでは、チャック部材のウエハ載置面と該ウエハ載置面に載置されるウエハとの熱伝導効率を高めるために、ウエハとウエハ載置面とを密着させる必要があり、通常、チャック部材にはウエハとウエハ載置面との隙間を減圧して該ウエハＷをウエハ載置面に吸着させるウエハ吸着手段が設けられている。ウエハ吸着手段は、例えばチャック部材のウエハ載置面に設けられたウエハ吸着溝と、該ウエハ吸着溝に連結流路を介して連結された吸引装置とで構成されている。

しかしながら、上述した実施の形態に係るウエハ検査用インターフェース（図２参照）では、ウエハが反るのを防止すると共に、ウエハＷとプローブカード２０のプローブ２５とを密着されるために、固定リング２１、プローブカード２０及びチャックトップ２３によって囲まれた外側空間２７を所定の減圧状態に保持する。従って、図２の実施の形態における外側空間２７及びその減圧経路等を、温度制御装置を内臓したチャック部材を備えたウエハ検査用インターフェースに適用した場合、ウエハとウエハ載置面との当接面に隙間が生じると以下のような問題が生じる。

すなわち、ウエハＷをウエハ載置面２３Ｃに吸着する吸着圧力は、例えば−８０ｋＰａであり、外側空間２７内の圧力である、例えば−２ｋＰａよりもはるかに減圧の程度が大きい。従って、ウエハＷとウエハ載置面２３Ｃとの当接面に隙間があると、ウエハＷを吸着するための減圧によって外側空間２７が減圧されるので、排気装置３１による外側空間２７内の圧力制御が不可能となり、例えば、外側空間２７内の圧力が極端に低下してプローブカード２０とウエハＷとの当接圧が大きくなりすぎて、プローブカード２０のプローブ２５が損傷する虞がある。

なお、ウエハとチャック部材のウエハ載置面は、共に硬質部材からなるので接触面に隙間が生じ易い。また、ウエハとウエハ載置面との間に異物が挟まれることによって隙間が生じる場合もある。

そこで、本発明者は、このような問題を解決するために、ウエハを載置するウエハ載置面と、該ウエハ載置面に開口し、ウエハとウエハ載置面との隙間を減圧してウエハをウエハ載置面に吸着させるウエハ吸着経路とを有するチャック部材において、ウエハ載置面におけるウエハ吸着経路の開口位置よりも外側に開口し、且つ大気に連通する大気開放経路を設け、これによって、ウエハとウエハ載置面との間に隙間が生じた場合は、ウエハを吸着するための減圧によって大気を吸引させるようにし、もって、ウエハを吸着するための減圧がリークしても外側空間２７の圧力に影響が及ばないようにしている。

図７は、本発明の別の実施の形態に係るウエハ検査装置のウエハ検査用インターフェースの構成を概略的に示す断面図、図８は、図７におけるチャックトップ２３の平面図である。このウエハ検査用インターフェース３８は、その構成及び作用が上述した図２のウエハ検査用インターフェースと基本的に同じである。従って、重複した構成については同じ符号を付してその説明を省略し、以下に、本別の実施の形態について、上記実施の形態と異なる構成及び作用を中心に説明する。

図７及び図８において、チャックトップ２３の凸部２３Ａの上部平面であるウエハ載置面２３Ｃに、同心円状に形成された複数、例えば３つのウエハ吸着溝４１ａ、４１ｂ及び４１ｃが設けられている。ウエハ吸着溝４１ａ〜４１ｃは、例えばそれぞれ幅０．５ｍｍ、深さ０．５ｍｍの円形の溝であり、例えば、断面０．５φの連結流路４２ａ〜４２ｃを介してそれぞれ同一の減圧流路４３に連結されている。減圧流路４３は、例えば断面２．５φの配管からなり、図示省略した減圧装置に連結されている。ウエハ吸着溝４１ａ〜４１ｃ、連結流路４２ａ〜４２ｃ及減圧流路４３とでウエハ吸着経路４４が構成されている。

最外周のウエハ吸着溝４１ｃの外側には、該ウエハ吸着溝４１ｃと同心円状に形成された大気開放溝４５が設けられている。大気開放溝４５は、連結流路４６を介して大気流路４７に連結されている。大気流路４７は、例えばチャックトップ２３の段差部２３Ｂの側壁面を貫通して大気に連通している。大気開放溝４５、連結流路４６及び大気流路４７とで大気開放経路４８が構成されている。なお、大気開放溝４５は、ウエハ載置面２３Ｃにおけるウエハ吸着溝４１ｃの開口位置よりも外側であって、外側空間２７に接するチャックトップ２３の凸部２３Ａの外周面よりも内側に位置している。

次に、このような構成のウエハ検査用インターフェースを備えたウエハ検査装置を用いたウエハＷにおける各半導体デバイスの電気的特性検査について説明する。

本実施の形態において、半導体デバイスの電気的特性検査は、上述した図５及び図６と同様に行われる。すなわち、まず、ウエハ搬送機構１３によってウエハＷを検査室１４内へ搬入し、ウエハＷとプローブカード２０とのアライメントを行い、その後、ウエハＷをプローブカード２０へ当接させることによって、プローブカード２０の各プローブ２５をウエハＷに形成された各半導体デバイスの電極と接触させる。

次いで、ウエハＷとプローブカード２０との当接によって内側シールリング２６、プローブカード２０及びウエハＷとの間に形成された内側空間２８を減圧し、ウエハＷをプローブカード２０に仮止めする。ウエハＷが仮止めされた後、ウエハ搬送機構１３が検査室から退出し、その後、リフター２２（図６参照）が上方へ移動してチャックトップ２３を固定リング２１へ当接させる。このとき、チャックトップ２３の凸部２３Ａはプローブカード２０へ仮止めされたウエハＷへ当接し、凸部２３Ａの上部平面であるウエハ載置面２３ＣでウエハＷを支持する。

次いで、チャックトップ２３が固定リング２１へ当接することによって内側シールリング２６、固定リング２１、チャックトップ２３及び外側シールリング２４との間に形成された外側空間２７を減圧し、チャックトップ２３を固定リング２１へ引き寄せ、該チャックトップ２３によってウエハＷをプローブカード２０へ均等に押しつける。

このとき、外側空間２７と内側空間２８は同じ排気装置３１によって減圧され、同じ値に設定される。従って、内側シールリング２６及びチャックトップ２３が変形することはない。

次に、チャックトップ２３のウエハ載置面２３Ｃに開口するウエハ吸着溝４１ａ〜４１ｃ、連結流路４２ａ〜４２ｃ及び減圧流路４３からなるウエハ吸着経路４４によってウエハＷとウエハ載置面２３Ｃとの隙間を、例えば−８０ｋＰａに減圧してウエハＷをウエハ載置面２３Ｃに吸着させる。

このとき、ウエハＷとウエハ載置面２３Ｃとの接触面に、両者が硬質部材であること又は異物が挟まれること等に起因して隙間が生じても、ウエハ吸着溝４１ｃの外周部に、大気に連通する大気開放溝４５が設けられているので、矢印４４ａに沿って吸引されるウエハ吸着経路４４による減圧は、ウエハＷとウエハ載置面２３Ｃとの隙間を介して大気開放経路４８内を矢印４８ａに沿って流通する大気を吸引する。従って、外側空間２７の圧力は、ウエハＷをウエハ載置面２３Ｃに吸着させるための減圧による悪影響を受けることなく、排気装置３１によって良好に制御される。

ウエハＷをウエハ載置面２３Ｃに吸着させた後、チャックトップ２３に内蔵された図示省略した温度制御装置を用いてウエハＷを所定温度、例えば９０℃、又は−３０℃に調整し、その後、プローブカード２０の各プローブ２５から所定値の電流を各半導体デバイスの電極へ流して所望温度による電気的特性検査を行い、本検査を終了する。

本実施の形態によれば、チャックトップ２３のウエハ載置面２３Ｃに形成されたウエハ吸着溝４１ａ〜４１ｃの外周部に、連結流路４６及び大気流路４７を介して大気に連通す大気開放溝４５を設けたので、ウエハＷとウエハ載置面２３Ｃとの間に、両者が硬質部材であること又は異物が挟まれること等に起因して隙間が生じても、該隙間に起因する減圧のリークは、大気開放経路４８を介して大気を吸引するようになる。従って、ウエハＷとウエハ載置面２３Ｃとの間に隙間が生じても、ウエハＷをウエハ載置面２３Ｃに吸着させるための減圧によって外側空間２７の圧力に悪影響を与えることがなく、外側空間２７の圧力は排気装置３１によって良好、且つ安定に制御され、もって、外側空間２７が必要以上に減圧されることによる弊害、例えば、ウエハＷがプローブカード２０のプローブ２５に必要以上の圧力で当接されて損傷することを防止できる。

本実施の形態において、ウエハＷが配置される外側空間２７及び内側空間２８の圧力は、例えば、−１ｋＰａ〜−５０ｋＰａであり、ウエハＷをウエハ載置面２３Ｃに吸着させる際の圧力は、例えば−６０ｋＰａ〜−８０ｋＰａである。

本実施の形態において、大気開放経路４８における大気流路４７及びウエハ吸着経路４４における減圧流路４３を同一断面上に形成したが（図７参照）、本発明は、これに限定されるものではなく、大気流路４７と減圧流路４３をチャックトップ２３の周方向に沿って所定角度だけずらし、これによって、異なる断面上に表示されるようにしてもよい。

本実施の形態において、ウエハ吸着溝を同心円状に形成された３つのウエハ吸着溝４１ａ〜４１ｃで構成したが、ウエハ吸着溝の数は、特に限定されるものではなく、１つ若しくは２つ又は４つ以上であってもよい。

本実施の形態において、外側空間２７及び内側空間２８の圧力は、プローブカード２０におけるプローブ２５の数によって調整される。すなわち、外側空間２７及び内側空間２８の圧力は、プローブカード２０における各プローブ２５がウエハＷにおける半導体デバイスの電極に当接する際の押圧力が、１本当たり、例えば５〜１０グラムとなるように調整される。

ここで、プローブカード２０におけるプローブ２５の数を、例えば３０００本と仮定すると、プローブカード２０がウエハＷを押圧する全押圧力が、例えば、
５（ｇ）×３０００／１０００＝１５（ｋｇ）
となるように外側空間２７及び内側空間２８の圧力が調整される。

プローブカード２０を３３０ｍｍφの円板状と仮定して全押圧力が１５（ｋｇ）となる外側空間２７及び内側空間２８内の設定圧力を求めると、
１５（ｋｇｆ）×９．８／（π×（３３０／２）^２）＝０．００１７２（ＭＰａ）
＝１．７２（ｋＰａ）となる。

従って、本別の実施の形態においては、外側空間２７及び内側空間２８の圧力は、例えば−１．７２（ｋＰａ）に制御される。

ただし、プローブカード２０の重量や内側シールリング２６及び外側シールリング２４の変形に必要な負荷を補正値として、１５ｋｇに追加する場合もある。

以上、本発明を実施の形態を用いて詳細に説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。

Ｗ ウエハ
１４ 検査室
１８ ウエハ検査用インターフェース
２０ プローブカード
２１ 固定リング
２３ チャックトップ
２４ 外側シールリング
２４Ｂ 接触部
２５ プローブ
２６ 内側シールリング
２６Ｂ，２６Ｃ 接触部
２７ 外側空間
２８ 内側空間
２９ 外側減圧経路
３０ 内側減圧経路
４１ａ〜４１ｃ ウエハ吸着溝
４４ ウエハ吸着経路
４５ 大気開放溝
４８ 大気開放経路

Claims (10)

1. ウエハに対向する面に多数のプローブが配置されたプローブカードと、
   該プローブカードの外周を保持する保持部材と、
   前記ウエハを挟んで前記プローブカードに対向する台状のチャック部材と、
   前記保持部材及び前記チャック部材のいずれとも当接することによって前記保持部材、前記プローブカード及び前記チャック部材によって囲まれた第１の空間を密封する第１のシール部材と、
   前記プローブカード及び前記ウエハのいずれとも当接することによって前記プローブカード及び前記ウエハによって囲まれた第２の空間を前記第１の空間から密封する第２のシール部材と、
   前記第１の空間を減圧する第１の減圧経路と、
   前記第２の空間を減圧する第２の減圧経路とを備え、
   前記第２の空間は前記第１の空間に内包され、前記ウエハは前記第２の空間内に配置されることを特徴とするウエハ検査用インターフェース。
2. 前記チャック部材は、前記ウエハを載置するウエハ載置面と、該ウエハ載置面に開口し、該ウエハ載置面と前記ウエハとの隙間を減圧して前記ウエハを前記ウエハ載置面に吸着させるウエハ吸着経路と、前記ウエハ載置面における前記ウエハ吸着経路の開口位置よりも外側に開口し、大気に連通する大気開放経路とを有することを特徴とする請求項１記載のウエハ検査用インターフェース。
3. 前記第１の減圧経路と前記第２の減圧経路とが合流することを特徴とする請求項１又は２記載のウエハ検査用インターフェース。
4. 前記ウエハ吸着経路は、前記ウエハ載置面に設けられた環状の吸着溝を有し、前記大気開放経路は、前記吸着溝と同心円状の大気開放溝を有し、前記大気開放溝は前記吸着溝の外側に設けられていることを特徴とする請求項２記載のウエハ検査用インターフェース。
5. 前記第１の減圧経路は、前記第１の空間を−１ｋＰａ乃至−５０ｋＰａに減圧し、前記ウエハ吸着経路は、前記ウエハと前記ウエハ載置面との隙間を−６０ｋＰａ乃至−８０ｋＰａに減圧することを特徴とする請求項２又は４記載のウエハ検査用インターフェース。
6. 前記第２のシール部材は圧縮方向に柔軟性を有することを特徴とする請求項１乃至５のずれか１項に記載のウエハ検査用インターフェース。
7. 前記プローブカードにおける前記第２のシール部材が当接する部分には凹部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のウエハ検査用インターフェース。
8. 前記第２のシール部材は、前記ウエハに当接する部分及び前記プローブカードに当接する部分の少なくとも１つが前記第２の空間とは反対側に傾斜していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のウエハ検査用インターフェース。
9. ウエハに形成された半導体デバイスの電気的特性を検査する検査室と、該検査室への前記ウエハの搬出入を行う搬送機構とを備えるウエハ検査装置において、
   前記検査室はウエハ検査用インターフェースを有し、
   該ウエハ検査用インターフェースは、ウエハに対向する面に多数のプローブが配置されたプローブカードと、該プローブカードの外周を保持する保持部材と、前記ウエハを挟んで前記プローブカードに対向する台状のチャック部材と、前記保持部材及び前記チャック部材のいずれとも当接することによって前記保持部材、前記プローブカード及び前記チャック部材によって囲まれた第１の空間を密封する第１のシール部材と、前記プローブカード及び前記ウエハのいずれとも当接することによって前記プローブカード及び前記ウエハによって囲まれた第２の空間を前記第１の空間から密封する第２のシール部材と、前記第１の空間を減圧する第１の減圧経路と、前記第２の空間を減圧する第２の減圧経路とを備え、前記第２の空間は前記第１の空間に内包され、前記ウエハは前記第２の空間内に配置されることを特徴とするウエハ検査装置。
10. 前記チャック部材は、前記ウエハを載置するウエハ載置面と、該ウエハ載置面に開口し、該ウエハ載置面と前記ウエハとの隙間を減圧して前記ウエハを前記ウエハ載置面に吸着させるウエハ吸着経路と、前記ウエハ載置面における前記ウエハ吸着経路の開口位置よりも外側に開口し、大気に連通する大気開放経路とを有することを特徴とする請求項９記載のウエハ検査装置。

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