JPH01158372A

JPH01158372A - プローブ装置

Info

Publication number: JPH01158372A
Application number: JP62318057A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Sugiyama; 雅彦杉山; Masahiko Kono; 正彦河野
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1987-12-15
Filing date: 1987-12-15
Publication date: 1989-06-21
Anticipated expiration: 2010-11-29
Also published as: JPH07111455B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）この発明は、プローブ装置に関する。

（従来の技術）周知のように、今日半導体は各種産業分野において幅広
く用いられている。特に、これら半導体は低温域から高
温域にわたるさまざまな温度環境下で用いられることが
多い。

従って、半導体の製造工程では、これら半導体が使用さ
れる温度環境を想定し、ウェハ状態でその温度特性試験
、環境特性試験を行う必要がある。

たとえば、ウェハ状態では検査の過程で半導体チップの
温度が上昇し、著しい場合には、半導体チップが焼損す
る危険があった。そこで、載置台を冷却し、コンピュー
タ実装時と同様な条件下で検査する必要が生じていた。

このように、載置台を冷却する機構を有したものは特開
昭５５−４４９３１号、特開昭５８−２２０４３８号、
特開昭５９−１９３４３号。

特開昭５９−４１８４６号、特開昭５９−５７４４４号
公報で周知であり、又、特願昭６２−６０５８１号で提
案されている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記に記載したように、被検査体を載置
した載置台を冷却した場合、冷却された載置台からの放
射冷却によって、載置台近傍の空気が急激に冷され、空
気中の水蒸気を結露状態に変化させる。この結露した水
滴は、載置台の表面や周辺に付着し、さらに冷えて箱状
に凍結する。

この載置台の表面に付着した箱状の股は、被検査体を載
置台に載置しても、高さのバラツキ等の原因により正確
に載置することは困難であり、たとえ載置しても被検査
体が載置部に凍りついて離脱が出来ないという問題点が
あった。

又、載置台の周辺に付着した霜は、載置台の移動におい
て、支障をきたし、高精度に移動範囲を制御することは
困難であった。

又、上記のような問題点を解決するために、載置台に圧
縮乾燥空気を吹きつけるようにしても、工場から供給さ
れた圧縮エアは、放出したまま循環させることはできな
いので、供給能力にも限界があり、除湿効果を得るよう
な十分な乾燥エアを供給することは困難であり又、不経
済でもあった。

さらに、除湿機から載置台に乾燥エアを供給するように
しても、排気調整を正確に行なわないと、載置台の近傍
は開口が設けられたプローブカード等が設置されている
ため、完全密封はされていないので、間隙から湿めった
空気が侵入し、上記に記載したように載置台に悪影響を
与えるという問題点があった。

この発明は上記点に対処してなされたもので、載置台を
冷却しても載置台の表面や周辺に結露せずに、又霜の発
生を防止し、正確な被検査体の検査を行なうことを可能
とするプローブ装置を提供するものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）この発明は、冷却可能な載置台に被検査体を載置し、乾
燥エア雰囲気でこの被検査体の電極部にプローブを接触
させて検査するプローブ装置において、上記乾燥エアの
一部を排気する手段と、上記排気以外のエアを乾燥させ
て再＠環させる手段を具備したことを特徴とする。

（作用効果）乾燥エアの一部を排気する手段と、上記排気以外のエア
を乾燥させて再循環させるようにしたことにより、載置
台を冷却しても、載置台の表面や周辺に結露せずに、又
霜の発生を防止し、正常な状態で被検査体の検査を行な
うことが出来る。

特に排気手段として、密閉包囲空間部に設けられた開口
からの排気と、除湿気への循環とを同時に行なうと、外
部からの湿った空気の侵入を防止でき、なおかつ除湿機
での除湿を高性能に行なうことが可能となる。

（実施例）次に、本発明プローブ装置の一実施例を図面を参照して
説明する。

このプローブ装置■の構成は、第２図に示すようにウェ
ハカセット■に所定の間隔を設けて被検査体例えば半導
体ウェハ（３）を２５枚設置する。このウェハ（３）を
収納したカセット■をカセット収納部（至）に搬入する
。この収納部（へ）からウェハ（３）を−枚づつ取出し
、予備位置決めステージ０に搬送する。

この予備位置決めステージ■を回転させてウェハ■のオ
リフラを基準に精度±１６位まで予備位置決めした後、
ウェハに）を検査ステージ０に搬送する。この検査ステ
ージ■に搬送されたウェハ■を正確に位置決めするため
に、ＣＣＤカメラを使ったパターン認識機構やレーザを
用いた認識機構が設置されている。この位置決め後ウェ
ハ（３）上にプローブカード■の接触端子であるプロー
ブ例えばプローブ針（８）をソフトタッチし、自動的に
ウェハ０の電気的特性を測定する。このような連続自動
測定機能をもつプローブ装置■により、半導体ウェハ（
３）の検査において、ウェハ（３）の品種により、ウェ
ハ■を冷却又は加熱して検査する必要がある。

この冷却及び加熱は、ウェハ■を載置した載置台即ち検
査ステージ急により行なう。この検査ステージ０は、載
置面０にバキューム孔（図示せず）が設けられ、このバ
キューム孔は図示しない真空装置にチューブ等を介して
接続されているので、載置面０）においてウェハ（３）
を真空吸着可能とされている。又、第３図のように上記
検査ステージ（０の内部には、冷却ジャケット（１０）
が内蔵され、載置面（９）の裏面のほぼ全体に接触する
よう敷設されている。この冷却ジャケット（１０）は、
均一な厚さの冷却液の流路であり、その厚み方向に均等
な幅で仕切る材質、例えばアルミニウム等の熱伝導性の
良好な金属からなるリブ（１１）により、蛇行した、あ
るいは格子状等の流路を冷却ジャケット（１０）に形成
して冷却液を流すようになっている。このリブ（１１）
により、冷却液の冷却ジャケット（１０）内における流
れを乱すことを防止し、冷却液の液体損失を低減でき、
容易に大量の液を流すことができることから、熱交換効
率をより高くすることができる。上記冷却液としてはエ
チレングリコール水溶液などの不凍液が好適に使用され
る。このほか液体窒素冷却、フロン冷却、そして望まし
くはフロン−不凍液の二元冷却を使用できる。また冷却
ジャケット（１０）としては、銅やその他の熱伝導率の
よい材料を使用する必要がある。

上記リブ（１１）の側面には、冷却液を冷却ジャケット
（ｉｏ）内に供給するための給液口もしくは排出するた
めの排液口（１２）が設けられ、冷却ジャケット（１０
）に冷却した冷却液を供給するとともに、冷却液を環流
させて冷却装置に戻す構成になっている。

上記冷却ジャケット（１０）の下側には、冷却ジャケッ
ト（ｌＯ）と密着させて、検査ステージ０のほぼ全面に
相当する広さの、面状発熱体等からなるヒータ（１３）
が敷設されている。ヒータ（１３）をこのように冷却ジ
ャケット（ｌＯ）の下側に形成したのは。

冷却ジャケット（１０）の上側にヒータ（１３）を設け
ると、ヒータ（１３）自身が断熱材の作用をはたしてし
まい、冷却をさまたげるからである。そして、ヒータ（
１３）をこのような位置に設けても、上記リブ（１１）
がヒータ（１３）の熱を載置面０にスムーズに伝導する
。したがって、冷却中に加温して温度の微調整制御を行
なうことができるだけでなく、必要に応じて加熱する場
合にも載置面（９）の温度を均一にすることができる。

この構成により一５５℃〜１５０℃の温度範囲で使用で
きる。

上記のような検査ステージ■により、ウェハ（３）を冷
却して検査する場合は、検査ステージ０の冷却による周
辺空気の湿気からの結露や霜の発生を防止可能なように
構゛成されている。

この構成は第１図に示すように、上記検査ステージ■を
包囲する如く外部と遮断して略気密の空間部（１４）を
設ける。この空間部（１４）の上面においてはプローブ
カード■が設けられていて、側面において、検査ステー
ジ■の高さ位置とほぼ平行位置に乾燥エアを供給する給
気口（１５）が設けられている。この給気口（１５）は
、エアの流路となる供給用ダクト（１６）を介して乾式
の除湿機（１７）に接続されている。又、除湿機（１７
）とダクト（１６）の間には、微細な塵を除却するため
にエアフィルター（１８）が設けられている。さらに、
上記空間部（１４）には供給された乾燥エアを排気する
手段が設けられてぃる。この排気手段として、空間部（
１４）の所望する位置には、外部とのエア流路となる開
口即ち、排気口（１９）が設けられていて、一部の乾燥
エアがこの排気口（１９）から外部に排気される。又、
他の乾燥エアにおいては、空間部（１４）の側面に設け
られた循環口（２０）が循環用ダクト（２１）を介して
除湿機（１７）に接続されている。即ち、一部の乾燥エ
アは、除湿機（１７）と空間部（１４）を各ダクト（１
６）　（２１）を介して再循環するように構成されてい
る。又、循環用ダクト（２１）の所望の位置には、三方
弁（２２）が設けられていて、この三方弁（２２）の１
つは、外部空気を吸入可能なように外部空気吸入口（２
３）となっている。

上記構成のプローブ装置■における動作作用を説明する
。

被検査体である半導体ウェハ■をウェハカセット■から
図示しない搬送機構で搬送し、予備位置決め後検査ステ
ージ０に載置する。ここで、ウェハ■を吸着保持し、正
確にアライメント後、プローブカード■のプローブ針（
ハ）にウェハ■に形成されたＩＣチップの電極部を接触
させて順次ＩＣチップの電気特性を検査する。この時、
ウェハ■の品種に対応して、予め定められた温度に、ウ
ェハ■を冷却する必要がある。このウェハ■の冷却は、
検査ステージ０を冷却することにより行なう６即ち、先
ず、冷却ジャケット（１０）に載置面（９）の設定温度
よりもやや低い温度の冷却液を流す。次いでヒータ（１
３）に通電して、温度を所定の温度まで微調整する。こ
の温度側−は載置面０の半導体ウェハ■の温度として測
定できる位置に温度センサ、例えばサーミスタ（図示せ
ず）を１ないし複数埋設し、このサーミスタ出力温度を
予め設定した温度（設定置底）と比較し、差値が零とな
るようにヒータの電流値や不凍液の温度制御を行ない、
自動設定する。不凍液の温度制御は冷凍機のＯＮ、　Ｏ
ＦＦ制御により所望値に設定できる。

上記のように、検査ステージ０を冷却して、ウェハ■の
電気特性の検査中、空気に含まれる水蒸気による水滴の
結露や霜の発生を防止するために乾燥エアを検査ステー
ジ■に吹きつけておく、即ち、乾式の除湿機（１７）の
図示しない循環ブロワ−により、除湿機（１７）に空気
を吸入すると供に、その吸入した空気を、水の分子を吸
着する吸着剤例えば活性シリカゲルと合成ゼオライトの
混合体により除湿を行ない即ち、吸入された空気中に含
まれている水の分子を、まず活性シリカゲルの１０〜２
５人の細孔で吸着した後、合成ゼオライトの３〜９人の
細孔でわずかに残在している水の分子を吸着して乾燥エ
アに変換し、この乾燥エアを検査ステージ０の設けられ
た空間部（１４）に供給する。この乾燥エアの供給は、
エアフィルター（１８）により微細な塵を除却し、供給
用ダクト（１６）を介して給気口（１５）から検査ステ
ージ■の設けられた空間部（１４）に流量例えば５００
〜１５００４２／ｓｉｎ供給する。又、空間部（１４）
において上記乾燥エアの供給と同時に乾燥エアの循環及
び排気を行なう。乾燥エアの循環は、除湿機（１７）に
設けられた循環ブロワ−により、検査ステージ０の設け
られた空間部（１４）の循環口（２０）から、循環用ダ
クト（２１）を介して乾燥エアを吸入することにより行
なう。この除湿機（１７）による吸入量は、循環用ダク
ト（２１）の所望の位置に設けられた三方弁（２２）を
予め調節して、空間部（１４）のエアから例えば４００
〜１２００ｆｆｉ／ａ＋ｉｎ即ち、供給した乾燥エアの
４７５程度を吸入し、残りの１１５即ち１００〜３００
１２／ｗｉｎを外部空気吸入口（２３）から吸入する。

このことにより、除湿機（１７）から空間部（１４）に
供給した乾燥エアの内、約１１５即ち、１００〜３００
Ｑ／＋ｉｎ程度は、空間部（１４）に設けられた排気口
（１９）等から強制的に外部に排気される。上記のよう
に、除湿機（１７）から供給用ダクト（１６）を介して
空間部（１４）へ乾燥エアを供給し、この供給されたエ
アの内約４７５のエアを循環用ダクト（２１）を介して
除湿機（１７）に循環し、又、供給されたエアの内約１
１５のエアを空間部（１４）に設けられた排気口（１９
）等から排気するようにすると、４１５のエアは除湿状
態で乾式除湿機（１７）を循環するので、容易に除湿効
果の向上が計れ、なおかっ、１１５のエアを空間部（１
４）の排気口（１９）等から排気するので、たとえ空間
部（１４）に隙間が開いていたとしても、その隙間にお
いて、空間部（１４）内部から外部に向けて乾燥エアの
排気効果が生じるため、隙間からの外部エアの進入を防
止可能となり、略気密状態の空間部（１４）は、常に安
定した乾燥エア雰囲気を形成することが可能となる。ゆ
えに、空間部（１４）内の検査ステージ０を冷却しても
、近傍空気は一定状態を保ちながら乾燥しているので、
水滴等の発生を防止でき、常に良好な状態で検査を実行
することが可能となる。

この発明は、上記実施例に限定するものではなく、検査
ステージが設けられた略気密空間に乾燥エアを予め冷却
した状態例えば室温以下に冷却して供給しても良く、こ
の場合、検査ステージの冷却効果を低減させることがな
く、検査ステージの冷却が容易になる。さらに、乾式除
湿機とイオナイザを接続して、乾燥エアにイオン化した
例えばｆｌ！索を含ませると、検査ステージ等に発生し
た静電気を除却でき、静電破壊による悪影響を防止でき
る。

さらに又、検査ステージの設けられた空間部の乾燥エア
供給用給気口に、乾燥エアを拡散させるための拡散板例
えば多数の小孔が規則的に設けられた板状体を設け、こ
の板状体の小孔から乾燥エアを検査ステージに吹きつけ
るようにしても良い。

さらに又、空間部に設けられた乾燥エアの排気用の排気
口を、半導体ウェハの収納位置側に設けると、収納位置
も乾燥エアにより乾燥状態とすることが可能となる。こ
の場合、乾燥エアを波板させるためウェハ収納位置の後
方に、乾燥エア排気口を設けることが望ましい。

さらに又、除湿機にエアを吸入する際に、吸入口位置に
エアフィルターを設けて塵等の微細なゴミの除湿機への
吸入を防止しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するための乾燥エアの
供給及び排気と循環を説明するための図、第２図は第１
図の機構を含むプローブ装置の説明図、第３図は第１図
の検査ステージの構成図である。１４・・・空間部　　　　　１５・・・給気口１６・・
・供給用ダクト　　１７・・・除湿機１９・・・排気口
　　　　　２０・・・循環口２１・・・循環用ダクト　
　２２・・・二方弁２３・・・空気吸入口特許出願人　東京エレクトロン株式会社第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）冷却可能な載置台に被検査体を載置し、乾燥エア
雰囲気でこの被検査体の電極部にプローブを接触させて
検査するプローブ装置において、上記乾燥エアの一部を
排気する手段と、上記排気以外のエアを乾燥させて再循
環させる手段とを具備したことを特徴とするプローブ装
置。
（２）乾燥エアを供給する手段に除湿機を用いたことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプローブ装置。
（３）排気手段は、載置台を略気密に包囲する包囲空間
部に設けられた被検査体を搬出入する開口部から外部に
エアを排気することを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のプローブ装置。
（４）乾燥エアの循環手段は、載置台を略気密に包囲す
る包囲空間部と除湿機を接続する循環用ダクトを設け、
上記除湿機にエアを循環させることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載のプローブ装置。
（５）排気手段で排気するエアの量より循環手段で循環
させるエアの量の方が多いことを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載のプローブ装置。
（６）吸着剤を使った除湿機により作られた乾燥エアを
用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプ
ローブ装置。
（７）吸着剤はシリカゲルとゼオライトである特許請求
の範囲第６項記載のプローブ装置。
（８）乾燥エアを冷却する機構を設け、冷却した乾燥エ
アを供給することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のプローブ装置。
（９）乾燥エアを載置台を包囲する包囲空間部の室温よ
り低い温度に冷却して供給する特許請求の範囲第１項記
載のプローブ装置。
（１０）乾燥エアにイオン化した酸素を含むものを用い
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプロー
ブ装置。
（１１）乾燥エアの供給部に多数の小孔が開けられた拡
散板を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のプローブ装置。