JPH03185327A - 真空測定装置 - Google Patents

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】

【産業上の利用分野１ 本発明は真空測定装置に係り、とくに真空容器内に設け
られているステージ上に半導体ウェハ等の試料を載置し
、ブ０−ブを上記試料の表面に接触させて測定を行なう
ようにした装置に関する。 【発明の概要１ 真空容器内に配されかつ加熱手段と冷却手段とを備え、
測定をするための半導体ウェハ等の測定試料をその上面
に載置するようにしたステージをＸ輪方向、Ｙ軸方向、
およびＺ軸方向に移動可能にし、セミリジットケーブル
あるいはリジッドケーブルおよび高周波ケーブルと接続
されたプローブヘッドを固定した状態で特に測定を行な
い得るようにしたものであって、特に高周波特性の測定
を行ない得るようにしたものである。 【従来の技術ｌ 半導体を製造するための半導体ウェハの評働のために、
例えば実公昭６２−４２５３８号公報に開示されている
ような測定装置を用いるようにしている。この装置は半
導体ウェハを真空容器内のステージ上に配置し、測定試
料、例えば半導体つ■への所定の位置にプローブを接触
させて真空の雰囲気中で温度を変えながら測定を行なう
ようにしている。 また特公昭６２−５８６６０号公報に開示されているよ
うに、真空容器内に配されているプローブを移動させる
移動手段を設けるようにし、外部から操作してこのプロ
ーブの位置合せを行なうようにしている。このような構
造の測定装置によれば、その度毎に真空容器を開いたり
冷部や昇温を繰返す不都合を排除することが可能になる
。 【発明が解決しようとする問題点】 ところが特公昭６２−５８６６０号公報に開示されてい
るようなプローブの移動機構を用いるようにすると、プ
ローブヘッドをフレキシブルなケーブルを介して外部の
測定器に接続する必要がある。すなわちこのようなプロ
ーブヘッドを先端に備えるプローブヘッドは編線同軸ケ
ーブルを用いて接続するようにしている。従って高周波
、とくに１ＧＨｚ以上の周波数になると、特性が悪化し
、あるいは出力が減衰することになり、高周波特性を測
定することができなくなるという欠点を有している。 本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであっ
て、高周波特性の測定をも可能にするようにした真空測
定装置を提供することを目的とするものである。 Ｋ問題点を解決するための手段】 本発明は、真空容器内に設けられているステージ上に試
料を載置し、プローブを前記試料に接触させて測定を行
なうようにした装置において、前記ステージを前記真空
容器内において、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動させる
手段を設けるようにし、さらに必要に応じてステージを
Ｚ軸方向に移動させる手段を設けるようにしたものであ
る。 １作用】 従ってプローブヘッドを固定したままでプローブに対し
て測定試料を保持するステージを移動させることが可能
になり、プローブヘッドを外部の測定器とセミリジット
ケーブルあるいはリジッドケーブルによって接続できる
ようになる。

【実施例１ 図面は本発明の一実施例に係る半導体ウェハの測定装置
を示すものであって、この測定装置は第１図〜第３図に
示すような偏平な円筒状の真空容器を備えている。そし
てこの容器の底部は第３図に示すような円形の底板１０
から構成されている。 これに対して真空容器は外周部が円筒状をなす側板１１
から構成されている。側板１１の上端にはリングホルダ
１２が結合されている。リングホルダ１２はその上面に
Ｏリング１３を保持した溝を備えている。そして真空容
器内には第２図に示すような円形のステージ１４が備え
られており、このステージ１４上に半導体ウェハ１５が
載置されるようになっている。 円盤状のステージ１４は移動テーブル１８によって、第
２図に示す支持部材１９．２０および断熱部材２１を介
して支持されており、ステージ１４と移動テーブル１８
との間が断熱部材２１によって断熱されている。そして
移動テーブル１８はＹ軸方向クロスローラ２２によって
Ｙ軸方向、すなわち第１図および第２図において紙面に
垂直な方向に移動可能に支持されている。クロスローラ
２２はＹ軸方向案内板２３によって支持されるとともに
、このＹ軸方向案内板２３がＸ軸方向クロスローラ２４
によってＸ軸方向、すなわち第１図および第２図におい
て左右の方向に移動可能に支持されている。なおＸ軸方
向クロスローラ２４はＸ軸方向案内板２５によって支持
されている。 第１図において側板１１の左側の部分にはＸ軸方向移動
機構２８が設けられている。この移動機構２８はつまみ
２９を備えるとともに、つまみ２９が回転円盤３０に取
付けられている。そして円盤３０にはスリーブ３１が固
着されるとともに、このスリーブ３１は軸受ハウジング
３２内の１対のベアリング３３によって回転可能に支持
されている。そしてスリーブ３１内を挿通する送りねじ
３４がスリーブ３１の内周面の雌ねじに螺合されており
、しかも送りねじ３４が回転防止手段によって回転を防
止されている。従ってつまみ２９によって円盤３０を回
転操作すると、送りねじ３４が軸線方向に移動され、Ｙ
軸方向案内板２３がＸ軸方向に送られるようになってい
る。また同様の機構から成るＹ軸方向移動機構３５が第
１図に示すように、側板１１の外周面上において円周方
向に９０’離れた位置に設けられており、この移動機構
３５によって移動テーブル１８を第１図および第２図に
おいて紙面と垂直な方向、すなわちＹ軸方向に移動させ
るようにしている。 Ｘ軸方向案内板２５は第１図および第３図に示すように
、その下面に４本のロッド３８を備えており、これらの
ロッド３８がスライドベアリング３９によって高さ方向
、すなわちＺ軸方向に移動可能に案内されている。また
Ｚ軸方向移動機構４０は第１図に示すようにコントロー
ルレバー４１を備えており、このレバー４１が回転円Ｍ
４２に固着されている。円盤４２は回転軸４３の先端部
に支持されている。そして回転軸４３が一対のユニバー
サルジヨイント４４．４５を介して真空容器内のカム軸
４６に連結されている。カム軸４６は底板１０の上面に
おいて回転可能に支持されており、しかもカム４７を固
着するようにしている。 従ってコントロールレバー４１によって回転円盤４２を
回転させると、カム４７が回転し、Ｘ軸方向案内板２５
がカム４７に押されて上下方向に移動されることになる
。 底板１０はその中心部に第２図に示すような円形の開口
５０を備えており、この開口５０を挿通するように液体
窒素供給バイブ５１と液体窒素排出パイプ５２とが配さ
れている。そしてこれらのパイプ５１．５２にはそれぞ
れ一対のべ０−ス５３．５４および５５．５６がそれぞ
れ接続されている。これらのベローズ５３〜５６は、ス
テージ１４がＸ軸方向、Ｙ軸方向、あるいはＺ軸方向に
移動したときに変形するようになっており、これによっ
て上記の各方向の変位を吸収するようにしている。また
ステージ１４にはその内部にヒータ５７が内蔵されてい
る。 第２図に示すステージ１４上の半導体ウェハ１５は支持
部材６０によって保持されている押えばね６１で押えら
れるようになっている。しかも半導体ウェハ１５はプロ
ーブヘッド６２の先端部に固着されているプローブ６３
によってその特性が測定されるようになっている。プロ
ーブ６３はセミリジットケーブル６４と接続されるよう
になっている。セミリジットケーブル６４の端部はコネ
クタ６５に接続されている。このコネクタ６５は側板１
１の外側面上に支持されているコネクタホルダ６６によ
って支持されるとともにＯリングによってシールされる
ようになっている。 なお上記プローブヘッド６２に接続されているセミリジ
ットケーブル６４は第４図に示すように、中心導体６８
の外表面をテフロンから成る絶縁体によって被覆すると
ともに、さらにその外側に無継目鋼管から成る外部導体
７０によって被覆した構造になっており、低い減衰量で
信号の伝送を行なうようにしている。 このような構成に係る半導体ウェハの測定装置によって
半導体ウェハの測定を行なう場合には、図外の蓋体を除
去して上ａｈａ口を通してステージ１４上に測定すべき
半導体ウェハ１５を載置する。 そして上部開口を閉じるとともに、内部の空気を真空吸
引手段によって吸引除去し、容器内を真空状態に保持す
る。またステージ１５を必要な温度に昇温あるいは冷却
する。昇温はステージ１４上に内蔵されているヒータ５
７によって行なう。これに対してステージ１４の冷却を
行なう場合には、液体窒素供給パイプ５１および液体窒
素排出バイブ５２によって液体窒素をステージ１４内の
空洞を循環させながらステージ１４の冷却を行なう。 このようにして真空容器内の雰囲気を設定する。 またステージ１４上の半導体ウェハ１５のプローブ６３
に対する位置を適正にするために、Ｘ軸方向移動機４１
１２８およびＹ軸方向移動機構３５によってステージ１
４を容器内においてＸ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ
移動させる。Ｘ軸方向移動機構２８のつまみ２９を回転
操作すると、送りねじ３４によってＸ軸方向クロスロー
ラ２４よりも上側の部分が全体としてＸ軸方向、すなわ
ち第１図および第２図において左右に移動する。これに
対してＹ軸方向移動機構３５のつまみを回転操作するこ
とによって、７輪方向クロスローラ２２よりも上側の部
分が第１図および第２図において紙面と垂直な方向、す
なわちＹ軸方向に移動されるようになる。さらにＺ軸方
向の移動をも任意に行なうことが可能であって、ハンド
ル４１を回転操作し、この運動を回転円１１４２、回転
軸４３、ユニバーサルジヨイント４４．４５を介してカ
ム４７に伝達し、このカム４７によってＸ軸方向案内板
２５を高さ方向に移動させることにより、容器内におい
てステージ１４をＺ軸方向に位置調整できるようになる
。 このような３軸方向の移動調整を行ないながらプローブ
ヘッド６２の先端部に設けられているプローブ６３によ
って半導体ウェハ１５の表面と接触させながら半導体ウ
ェハ１５の測定を行なうことが可能になる。 このような半導体ウェハ測定装置の特徴は、Ｘ軸方向移
動機構２８、Ｙ軸方向移動機構３５、およびＺ軸方向移
動機構４０を設けることによって、プローブ６３を移動
させる必要がなくなることである。すなわちプローブヘ
ッド６２を支持機構６７によって固定した状態で支持す
ることが可能になる。従ってこのプローブヘッド６２を
外部と接続するための接続手段としてセミリジットケー
ブル６４を使用することが可能になる。 セミリジットケーブル６４は上述の如く、中心導体６８
の外周部を第４図に示すテフロンから成る絶縁体によっ
て被覆するとともに、その外周側に無継目鋼管から成る
外部導体７０によって被覆するようにしたものである。 とくに絶縁体６９として比誘電率および誘電体力率の低
く安定しているテフロンを用いるようにしており、また
外部導体７０として無継目鋼管を使用しているために低
い減衰量で信号が伝送できるようになる。このことから
２０ＧＨ２位までの高周波特性を測定することが可能に
なる。また低温での測定を行なっている際にプローブ６
３がウェハ１５から外れたような場合においても、Ｚ軸
方向移動４０によってステージ１４をＺ軸方向に移動し
、再び測定を続行することが可能になり、これによって
測定の能率を向上させることが可能になる。 【発明の効果】 以上のように第１の発明は、ステージを真空容器内にお
いてＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させる手段を設ける
ようにしたものである。従って真空容器内においてプロ
ーブを移動させる必要がなくなり、プローブヘッドを外
部と接続するための手段としてセミリジットケーブルあ
るいはリジッドケーブルを使用することが可能になり、
高周波特性の測定が可能になる。 また第２の発明は、ステージをＺ軸方向に移動させる手
段を上記第１の発明に付加するようにしたものである。 従ってこのような構成によれば、測定中にプローブが外
れてもＺ軸方向の移動手段によって修正して再び測定を
続行することが可能になり、測定の能率を向上できるよ
うになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る半導体ウェハの測定装
置を示す要部縦断面図、第２図は真空容器の内部の構造
を示す要部断面図、第３図は第２図における■〜■線断
面図、第４図はプローブヘッドを外部の測定器と接続す
るためのセミリジットケーブルの正面図である。 また図面中の主要な部分の名称はつぎの通りである。 １４・・・ステージ １５・・・半導体ウェハ １８・・・移動テーブル ２２・・・Ｙ軸方向クロスローラ ２４・・・Ｘ軸方向クロスローラ ２５・・・Ｘ軸方向案内板 ２８・・・Ｘ軸方向移動機構 ３４・・・送りねじ ３５・・・Ｙ軸方向移動機構 ４０　・　・ ４７　・　・ ６２　・　・ ６３　・　・ ・Ｚ軸方向移動機構 ・カム ・プローブヘッド ・プローブ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、真空容器内に設けられているステージ上に試料を載
   置し、プローブを前記試料に接触させて検査を行なうよ
   うにした装置において、前記ステージを前記真空容器内
   において、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動させる手段を
   設けるようにしたことを特徴とする真空測定装置。 ２、前記ステージをＺ軸方向に移動させる手段を設ける
   ようにしたことを特徴とする請求項第１項に記載の真空
   測定装置。