JP6379253B2 - プローバ - Google Patents

Description

本発明は、プローバに関し、特に、チャンバ内の空気の清浄度を維持すると共にウェハの低温電気特性試験にも対応可能なプローバに関する。

従来より、ウェハ上に形成されたパッドにプローブを押し当てて、パッドの電気特性を検査するプローバが知られている。このようなプローバを用いて実施されるパッドの電気特性検査は、常温で行う常温検査やウェハを常温から昇温させて行う高温検査の他に、ウェハを低温（例えば、−６０℃）まで下げて行う低温検査が含まれる。

しかしながら、低温環境下でパッドの電気特性検査を実施する場合、ウェハを保持するウェハチャックやプローブカードを収容するチャンバ内の空気が結露したり氷結して、ウェハに悪影響を及ぼす虞がある。そのため、チャンバと、チャンバに連結された循環ダクトと、循環ダクトの出口側に配設されたＦＦＵ（Ｆａｎ Ｆｉｌｔｅｒ Ｕｎｉｔ）と、を備え、ＦＦＵが低露点の乾燥空気をチャンバ及び循環ダクト内で循環させるものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００３−１７９１０９号公報。

しかしながら、上述したようなプローバでは、プローブカードがテスタ等の機器に接続されるため、チャンバ内に僅かな隙間が生じがちであり、チャンバの排気口付近ではチャンバの内圧が外圧に比べて低くなりがちで、上述した隙間から高露点の外気が侵入することがあるため、循環する空気の露点が徐々に高くなってしまう虞があった。

チャンバ内の空気の露点を下げるものとして、図８に示すように、チャンバ２０１及び循環ダクト２０２内の空気をＦＦＵ２０３で強制的に循環させ、チャンバ２０１内の空気に乾燥空気を直接供給するプローバ２００が考えられる。しかしながら、このようなプローバでは、ＦＦＵ２０３が形成する気流に沿って乾燥空気がチャンバ２０１内に拡散することにより、乾燥空気はチャンバ２０１の上部には拡散しにくくチャンバ２０１の下部に偏在しがちなため、チャンバ２０１と循環ダクト２０２内を繰り返し循環させて空気の露点を安定させる必要があり、電気特性試験を開始するまでに待機時間が長いという問題があった。また、空気と乾燥空気とが効率的に混ざり難く、空気の露点が高止まりしてチャンバ２０１内の空気の結露や氷結を抑制することができない虞があった。

また、チャンバ内の空気の露点を下げるものとして、図９に示すように、チャンバ３０１に循環ダクト３０２内の空気をＦＦＵ３０３で吸引する際に、空気に乾燥空気を混入させるプローバ３００も考えられる。しかしながら、このようなプローバ３００では、プローバ２００と比べると、乾燥空気がチャンバ３０１の上部に達し易いもののチャンバ３０１内に均一に拡散しにくいため、プローバ２００と同様に、空気の露点を安定させるまでに長時間を要すると共に、空気の露点が高止まりしてチャンバ３０１内の空気の結露や氷結を抑制することができない虞があった。

そこで、チャンバ内に高清浄度且つ低露点の空気を供給するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は、この課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、ウェハチャックとプローブカードとを収容するチャンバと、該チャンバに吸気口と排気口とを介して接続されて空気の循環経路を形成する循環ダクトと、前記空気を前記循環経路内で循環させる空気循環手段と、を備えたプローバであって、前記循環ダクトの上流側に配置され、前記空気の露点を低下させる乾燥空気を前記循環ダクト内に供給する乾燥空気供給手段を備えているプローバを提供する。

この構成によれば、乾燥空気供給手段が循環ダクト内で空気に乾燥空気を混入することにより、空気が循環ダクト内を流れる際に空気と乾燥空気とが均一に混ざり合うため、循環ダクトを経てチャンバ内に供給される空気の露点を均一化すると共に空気の露点を下げることができる。

また、外部から密閉された循環ダクト内に乾燥空気を供給することにより、高露点の空気全体に乾燥空気が拡散して、空気の露点が効率的に下がるため、空気の到達露点を下げると共に、空気の到達露点まで短時間で降下させることができる。

さらに、空気の露点を効率的に下げることにより、乾燥空気の供給量が低減されるため、乾燥空気の省資源化及び空気の高清浄化を実現することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のプローバの構成に加えて、前記循環ダクト内に設けられて、前記空気と前記乾燥空気とを撹拌する撹拌手段を備えているプローバを提供する。

この構成によれば、撹拌手段が空気と乾燥空気とを循環ダクト内で撹拌することにより、チャンバ内に供給される空気内における乾燥空気の偏在が抑制されるため、空気の露点を効率的に下げることができる。

請求項３記載の発明は、請求項２記載のプローバの構成に加えて、前記撹拌手段は、前記循環ダクト内を流れる空気の温度を検知する温度検知部と、前記空気の温度に基づいて、前記循環ダクト内の前記空気及び前記乾燥空気を撹拌可能な臨界レイノルズ数と該臨界レイノルズ数以上を維持可能な空気の乱流維持可能流量とを導出する演算部と、前記空気の乱流維持可能流量に応じて前記空気循環手段の循環流量を制御する制御部と、を備えているプローバを提供する。

この構成によれば、温度検知部が検知した空気の温度に応じて臨界レイノルズ数を維持するように空気の循環流量を調整することにより、空気の温度上昇に起因して空気のレイノルズ数が臨界レイノルズ数を下回ることを回避し、空気の温度変化にかかわらず循環ダクト内に乱流を生じさせて、空気と乾燥空気とが循環ダクト内で撹拌されるため、チャンバ内に供給される空気の露点を更に効率的に下げることができる。

本発明は、循環ダクトを経てチャンバ内に供給される空気の露点を均一化すると共に、外部の空気の混入を抑制して空気全体の露点が効率的に下げるため、チャンバ内に高清浄度且つ低露点の空気を供給することができる。

本発明の第１実施例に係るプローバを示す正面図。 図１に示す循環ダクトのレイノルズ数と従来のプローバに用いられた循環ダクトのレイノルズ数との比較結果を示す図。 プローバ内を循環する空気の露点の推移を示す図。 プローバ内の空気の露点が安定するまでに要する時間を示す図。 本発明の第２実施例に係るプローバを示す正面図。 図５に示す循環ダクトのＩＶ部拡大断面図。 図６に示す撹拌手段の変形例を示す断面図。 チャンバ内の空気に乾燥空気を供給する従来のプローバを示す正面図。 ＦＦＵ内の空気に乾燥空気を供給する従来のプローバを示す正面図。

本発明は、チャンバ内に高清浄度且つ低露点の空気を供給するために、ウェハチャックとプローブカードとを収容するチャンバと、チャンバに吸気口と排気口とを介して接続されて空気の循環経路を形成する循環ダクトと、空気を循環経路内で循環させる空気循環手段と、を備えたプローバであって、循環ダクトの上流側に配置され、空気の露点を低下させる乾燥空気を循環ダクト内に供給する乾燥空気供給手段を備えていることにより実現する。

以下、本発明の第１実施例に係るプローバ１について、図１に基づいて説明する。

プローバ１は、チャンバ２と、チャンバ２に両端を接続されて空気の循環経路Ｒを形成する循環ダクト３と、循環経路Ｒ内で空気を循環させる空気循環手段４と、空気の露点を下げる乾燥空気を供給する乾燥空気供給手段５と、を備えている。

チャンバ２には、ウェハＷを保持するウェハチャック２１と、ウェハＷ上に形成されたパッドの電気特性を検査するプローブ２２ａを有するプローブカード２２と、が収容されている。

ウェハチャック２１は、ウェハＷを載置面２１ａ上に真空吸着して保持するようになっている。ウェハチャック２１は、図示しない温度調整機構に接続されており、この温度調整機構を用いて、ウェハチャック２１の温度を昇温又は降温させて、ウェハＷの温度を検査条件に応じて任意に設定することができる。

プローブカード２２は、プローブカード２２の周縁を支持されてチャンバ２の上部に固定されている。

プローブ２２ａは、プローブカード２２の略中央に取り付けられており、ウェハＷのパッドと図示しないテスタとを接続してパッドの電気特性を検査する。プローブ２２ａは、ウェハチャック２１が接近して押し当てられたパッドを検査する。

また、チャンバ２には、ウェハチャック２１を図１の紙面左右方向に一致するＸ軸方向に移動可能なＸ軸移動ステージ２３と、ウェハチャック２を図１の紙面垂直方向に一致するＹ軸方向に移動可能なＹ軸移動ステージ２４と、ウェハチャック２を図１の紙面上下方向に一致するＺ軸方向に移動可能なＺ軸移動ステージ２５と、を備えている。

Ｘ軸移動ステージ２３は、Ｙ軸移動ステージ２４を載置するスライドテーブル２３ａと、スライドテーブル２３ａの下方でベース２６上にＸ軸方向に沿って敷設されたガイドレール２３ｂと、スライドテーブル２３ａに連結されてガイドレール２３ｂ間にＸ軸方向に沿って延設された図示しないボールネジに螺合するスライド２３ｃと、ボールネジを回転させる図示しないＸ方向駆動モータと、を備えている。なお、ボールネジの代わりにリニアモータを採択しても構わない。

Ｘ方向駆動モータが、ボールネジを回転させることにより、ボールネジ２３ｃに螺合されたスライダ２３ｃがＸ軸方向に移動し、スライドテーブル２３ａが、Ｙ軸ステージ２４に対して相対的にＸ軸方向に移動するようになっている。

Ｙ軸移動ステージ２４は、Ｚ軸移動ステージ２５を載置するスライドテーブル２４ａと、スライドテーブル２４ａの下方にＹ軸方向に沿って延設された一対のガイドレール２４ｂ、２４ｂと、一対のガイドレール２４ｂ、２４ｂ間にＹ軸方向に沿って延設された図示しないボールネジと、スライドテーブル２４ａに連結されてボールネジと螺合するスライダと、ボールネジを回転させる図示しないＹ方向駆動モータと、を備えている。なお、ボールネジの代わりにリニアモータを採択しても構わない。

Ｙ方向駆動モータが、ボールネジを回転させることにより、ボールネジに螺合されたスライダがＹ軸方向に移動し、スライドテーブル２３ａが、Ｘ軸移動ステージ２３に対して相対的にＹ軸方向に移動するようになっている。

Ｚ軸移動ステージ２５は、ウェハチャック２１を載置している。Ｚ軸移動ステージ２５は、ウェハチャック２１をＺ軸方向に昇降させる図示しないＺ方向駆動モータと、ウェハチャック２１の中央を通ってＺ軸方向に延びる回転軸回りにウェハチャック２１を回転させる図示しないΘ方向駆動モータと、を備えている。

Ｘ軸移動ステージ２３とＹ軸移動ステージ２４とＺ軸移動ステージ２５とは、図示しない制御装置によって駆動制御されている。制御装置は、Ｘ方向駆動モータ、Ｙ方向駆動モータ、Ｚ方向駆動モータ及びΘ方向駆動モータに駆動信号を送り、各駆動モータの駆動量に応じてウェハチャック２を所望の位置に位置決めする。

循環ダクト３は、断面円形状に形成された円管であり、一方端をチャンバ２の吸気口２ａに接続され、他方端をチャンバ２の排気口２ｂに接続されている。排気口２ｂの付近では、空気の流路が狭まり流速が上がるため、空気の内圧が小さくなっており、循環経路Ｒ内で空気の露点が最も高くなっている。

空気循環手段４は、チャンバ２の吸気口２ａに取り付けられた吸引ファン４１と吸引ファン４１によって吸引された空気を通過させて防塵する図示しないフィルタとを有するＦＦＵ４２と、チャンバ２の排気口２ｂを塞ぐように設けられる排気ファン４３と、を備えている。吸引ファン４１及び排気ファン４３により、図１の紙面反時計回りの空気の循環経路Ｒが形成されている。以下、「上流側」、「下流側」とは、循環経路Ｒにおける上流側、下流側に対応するものとする。

乾燥空気供給手段５は、循環ダクト３内に乾燥空気を供給するノズル５１と、ノズル５１に接続された図示しない乾燥空気供給源と、を備えている。ノズル５１から供給される乾燥空気の流量は、任意に調整することができる。

ノズル５１は、排気ファン４３の下流側、即ち、循環ダクト３の上流側の乾燥空気供給位置Ｄに配置されている。なお、ノズル５１は、外部から遮断された、即ち、密閉された循環ダクト３内の上流側であれば、どこに設けられても構わない。

プローバ１は、循環ダクト３内を流れる空気とノズル５１を介して循環ダクト３内に供給された乾燥空気とを撹拌する撹拌手段６を備えている。撹拌手段６は、温度検知部６１と、流速検知部６２と、演算部６３と、制御部６４と、を備えている。

温度検知部６１は、循環ダクト３内を流れる空気の温度を検知する。温度検知部６１は、乾燥空気供給位置Ｄより下流側で循環ダクト３に取り付けられている。

流速検知部６２は、循環ダクト３内を流れる空気の流速を検知する。流速検知部６２は、乾燥空気供給位置Ｄより下流側で温度検知部６１と対向して循環ダクト３に取り付けられている。

演算部６３は、温度検知部６１が検知した空気の温度に基づいて、循環ダクト３内を流れる空気の臨界レイノルズ数Ｒｅｃと、臨界レイノルズ数Ｒｅｃ以上を維持可能な空気の乱流維持可能流量を導出する。本実施例では、円管状の循環ダクト３の臨界レイノルズ数Ｒｅｃは、２３００〜４０００となる。また、演算部６３は、乱流維持可能流量を導出する際には、温度検知部６１が検知した空気の温度に基づいて、図示しない記憶部内に記憶された空気の動粘性係数を呼び出し、臨界レイノルズ数Ｒｅｃに対応する空気の臨界速度を導出し、乱流維持可能流量を導出するようになっている。

ここで、「空気の臨界速度」とは、空気の温度に応じて変動するものであり、臨界レイノルズ数Ｒｅｃと動粘性係数との積を循環ダクト３の内径と循環ダクト３の断面積とで除したものである。本実施例における空気の臨界速度は、０．３４８４５〜０．６０６００ｍ／ｓとなっている。また、「空気の乱流維持可能流量」とは、空気の臨界速度に循環ダクト３の断面積を乗じたものである。本実施例における空気の乱流維持可能流量は、０．００２６６〜０．００４６２ｍ＾３／ｓとなっている。

制御部６４は、演算部６３が導出した空気の乱流維持可能流量に基づいて、空気のレイノルズ数Ｒｅを臨界レイノルズ数Ｒｅｃ以上に維持するように吸引ファン４１の回転数を調整して、空気の循環流量を調整する。また、流速検知部６２で循環ダクト３内の空気の流速を検知することにより、空気の循環流量をフィードバック制御するのが好ましい。本実施例では、空気の循環流量を０．００８３３３ｍ＾３／ｓに設定しており、空気のレイノルズ数Ｒｅが約７１０３に達し、空気のレイノルズ数Ｒｅは臨界レイノルズ数Ｒｅｃ以上であるため、循環ダクト３内に乱流を生じさせることができる。

このようにして、図２に示すように、従来のプローバでは、空気の温度が上昇するにしたがって動粘性係数が上昇し、空気のレイノルズ数が下がり乱流を維持できない虞があったが、プローバ１では、空気の温度変化に応じて空気の循環流量を調整することにより、空気の温度にかかわらず空気のレイノルズ数Ｒｅを臨界レイノルズ数Ｒｅｃ以上で維持可能なため、空気と乾燥空気とを循環ダクト３内で撹拌することができる。

また、空気の循環流量は乱流維持可能流量に近い値に調整されるのが好ましく、即ち、循環ダクト３内の乱流を維持可能な範囲で空気の循環流量を絞るのが好ましい。これにより、ウェハチャック２付近の気流の乱れが軽減されるため、電気特性検査の際にウェハチャック２の温度を局所的に低下させることなくウェハＷを精度良く検査することができる。さらに、循環ダクト３内の乱流を維持可能な範囲で空気の循環流量を絞ることにより、露点の高い外気の流入を抑制して空気の露点を確保し易くなると共に、パラメトリックテスト等の微小電流測定の際のリーク電流を軽減することができる。

本実施例との比較例として乾燥空気を供給する場所を変えたプローバについて、本実施例及び比較例に係るプローバにおける空気の露点を比較したものを図３に示す。比較例１は、図８に示すように、チャンバ内に乾燥空気を直接供給するものであり、比較例２は、図９に示すように、チャンバ内に空気を吸引する際にＦＦＵ内で空気に乾燥空気を供給するものである。

図３中におけるＡ、Ｂ、Ｃは、それぞれ空気の露点の計測場所を示しており、Ａは、チャンバ２の吸気口２ａ付近の循環ダクト３の一方端であり、Ｂは、チャンバ２内であり、Ｃは、チャンバ２の吸気口２ｂ付近の循環ダクト３の他方端である。本実施例及び各比較例に係るプローバのチャンバ内の空気の露点を比較すると、図３に示すように、比較例１では−２８℃、比較例２では−３４℃であるのに対して、本実施例では−５５℃であることが分かる。

また、本実施例及び各比較例に係るプローバにおいて、空気の露点に達するまでに要する時間を比較したものを図４に示す。図４によれば、比較例１では７０分、比較例２では５０分を要するのに対して、本実施例では３０分で済むことが分かる。

このようにして、本実施例に係るプローバ１は、乾燥空気供給手段５が循環ダクト３内で空気に乾燥空気を混入することにより、空気が循環ダクト３内を流れる際に空気と乾燥空気とが均一に混ざり合うため、循環ダクト３を経てチャンバ２内に供給される空気の露点を均一化すると共に空気の露点を下げることができる。

また、外部から密閉された循環ダクト３内に乾燥空気を供給することにより、高露点の空気全体に乾燥空気が拡散して、空気の露点が効率的に下がるため、空気の到達露点を下げると共に、空気の到達露点まで短時間で降下させることができる。

さらに、空気の露点を効率的に下げることにより、乾燥空気の供給量が低減されるため、乾燥空気の省資源化及び空気の高清浄化を実現することができる。

また、空気の温度変化に応じて、空気のレイノルズ数が臨界レイノルズ数以上を維持するように空気の循環流量を調整することにより、空気の温度変化に起因したレイノルズ数の低下を抑制するため、空気と乾燥空気とを循環ダクト３内で撹拌して、チャンバ２内に供給される空気の露点を均一にすることができる。

次に、本発明に第２実施例に係るプローバについて、図面に基づいて説明する。なお、本発明の第２実施例に係るプローバは、上述した第１実施例に係るプローバと比較すると、撹拌手段の具体的構成が異なっており、その他の構成については、基本的に何ら変わるところがないため、上述した第１実施例のプローバと同一部材については、同一の符号を付し、その重複する説明を省略する。

すなわち、撹拌手段６は、図６に示すように、乾燥空気供給位置Ｄより下流側で循環ダクト３の内周面に刻設された撹拌溝６５である。撹拌溝６５は、循環ダクト３の周方向に周設され、循環ダクト３の長手方向に沿って複数並設されている。撹拌溝６５は、図６中の矢印に示すように、循環ダクト３内を流れる空気及び乾燥空気の流れを乱すことにより、空気と乾燥空気とを撹拌する。なお、撹拌溝６５の具体的な形状は、空気の乱すものであれば、如何なるものであっても構わない。

なお、撹拌手段６は、図７に示すように、乾燥空気供給位置Ｄより下流側で循環ダクト３の内周面から立設された撹拌壁６６であっても構わない。撹拌壁６６は、略円弧状に形成されており、循環ダクト３の上方及び下方から交互に延びて、図７中の矢印に示すように、空気の流れを妨げるラビリンス構造を形成するように配設されている。なお、撹拌壁６６の具体的な形状は、空気の流れを妨げるものであれば、如何なるものであっても構わない。

このようにして、本実施例に係るプローバ１は、循環ダクト３内に撹拌溝６５または撹拌壁６６を設けるだけで、簡単に空気と乾燥空気とを撹拌することができる。

また、撹拌溝６５又は撹拌壁６６が、乾燥空気供給位置Ｄより下流側に配置されていることにより、空気に乾燥空気が混入された状態で空気と乾燥空気とを確実に撹拌されて、チャンバ２内に供給される空気の露点を更に効率的に下げることができる。

なお、本実施例に係る撹拌溝６５又は撹拌壁６６は、乾燥空気供給位置Ｄより下流側に配置されているものについて説明したが、撹拌溝６５又は撹拌壁６６は乾燥空気供給位置Ｄより上流に配置されても良く、予め循環ダクト３内の空気を乱流にした状態で乾燥空気を供給し乾燥空気を空気内に拡散させても構わない。

以上、上述したように、本発明は、乾燥空気供給手段５が循環ダクト３内で空気に乾燥空気を混入することにより、空気が循環ダクト３内を流れる際に空気と乾燥空気とが均一に混ざり合うため、循環ダクト３を経てチャンバ２内に供給される空気の露点を均一化すると共に空気の露点を下げることができる。

また、外部から密閉された循環ダクト３内に乾燥空気を供給することにより、高露点の空気全体に乾燥空気が拡散して、空気の露点を効率的に下げることができる。

さらに、空気の露点を効率的に下げることにより、乾燥空気の供給量が低減されるため、乾燥空気の省資源化及び空気の高清浄化を実現することができる。

上述した各実施例では、本発明を適用したプローバについて説明したが、本発明は、プローバに限定して適用されるものではなく、例えば、プローバに隣接して設けられるローダに適用しても構わない。

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。

１ ・・・ プローバ
２ ・・・ チャンバ
２ａ・・・ 吸気口
２ｂ・・・ 排気口
２１・・・ ウェハチャック
２２・・・ プローブカード
２２ａ・・・プローブ
２３・・・ Ｘ軸移動ステージ
２４・・・ Ｙ軸移動ステージ
２５・・・ Ｚ軸移動ステージ
３ ・・・ 循環ダクト
４ ・・・ 空気循環手段
４１・・・ 吸引ファン
４２・・・ ＦＦＵ
４３・・・ 排気ファン
５ ・・・ 乾燥空気供給手段
５１・・・ ノズル
６ ・・・ 撹拌手段
６１・・・ 温度検知部
６２・・・ 速度検知部
６３・・・ 演算部
６４・・・ 制御部
６５・・・ 撹拌溝
６６・・・ 撹拌壁
Ｄ ・・・ 乾燥空気供給位置
Ｒ ・・・ 循環経路
Ｗ ・・・ ウェハ

Claims (3)

1. ウェハチャックとプローブカードとを収容するチャンバと、該チャンバに吸気口と排気口とを介して接続されて空気の循環経路を形成する循環ダクトと、前記空気を前記循環経路内で循環させる空気循環手段と、を備えたプローバであって、
   前記循環ダクトの上流側に配置され、前記空気の露点を低下させる乾燥空気を前記循環ダクト内に供給する乾燥空気供給手段を備えていることを特徴とするプローバ。
2. 前記循環ダクト内に設けられて、前記空気と前記乾燥空気とを撹拌する撹拌手段を備えていることを特徴とする請求項１記載のプローバ。
3. 前記撹拌手段は、
   前記循環ダクト内を流れる空気の温度を検知する温度検知部と、
   前記空気の温度に基づいて、前記循環ダクト内の前記空気及び前記乾燥空気を撹拌可能な臨界レイノルズ数と該臨界レイノルズ数以上を維持可能な空気の乱流維持可能流量とを導出する演算部と、
   前記空気の乱流維持可能流量に応じて前記空気循環手段の循環流量を制御する制御部と、
   を備えていることを特徴とする請求項２記載のプローバ。
   

Images