JPH04145638A - 半導体ウエハ検査装置 - 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〉 本発明は、背面入射型赤外線センサを構成する半導体ウ
ェハなど、半導体集積回路製造における前工程の最終段
階（半導体ウェハ上に回路を形成しチップサイズに分割
する直前）において半導体ウェハをプローブカードを用
いてブロービング検査（探針接触による電気特性試験）
を行なうための半導体ウェハ検査装置に関するものであ
る。

〈従来の技術〉 この種の半導体ウェハ検査装置では、検出感度を向上さ
せるために被検査用半導体ウェハ並びにその周辺を一１
００°〜−２００℃程度に冷却することが好ましい。そ
こで冷却チャンバの内部にウェハ支持板を設置すると共
に液体窒素を入れ、冷却チャンバの上部開口を天板で気
密状に被蓋し、そして冷却チャンバをＸＹステージ上に
設置した円筒状架台に支持させると共に、天板を２ステ
ージに取着させ、天板の下面にプローブカード取付枠を
一体的に垂設せしめて、円筒状架台の下側からその内部
を通して冷却チャンバ内の被検査用半導体ウェハに赤外
光を照射させながら、冷却チャンバ内の被検査用半導体
ウェハと天板側のプローブカード取付枠に固着せしめた
プローブカードとを相対的に水平方向にステップ運動さ
せて被検査用半導体ウェハの回路を順次検査できるよう
に構成されている。

この様に構成された検査装置では、冷却チャンバ内のウ
ェハ支持板上に設置した被検査用半導体ウェハに赤外光
を円筒状架台の下側から安定した光量で照射させると同
時に、架台を伝って外部の熱が冷却チャンバ内へ流入し
ないようにする必要がある。

そこで、従来のこの種検査装置では、上記円筒状架台の
上下開口を赤外光透過性窓板でもって気密状に封止して
円筒状架台の内部を真空断熱していた。しかしながら、
その架台をステンレス材を用いて構成していた為、架台
を伝って外部の熱が冷却チャンバ内へ流入しやすいだけ
でなく、円筒状架台が冷却チャンバ内の温度（−１００
°〜−２００℃）の影響を受けて水平方向に大きく熱収
縮し赤外光透過性窓板との気密性を損ないや、すく、架
台自体の熱伝導性と架台内部の真空度劣化により、赤外
光透過性窓板の外側に霜が付着し赤外光を安定した光量
でもって照射できなくなる不具合があった。

その為に、従来では赤外光透過性窓板として高価なハー
メチック型のサファイヤガラス窓を用いて架台内部の気
密性を確保しなければならず、その結果、装置がコスト
高になる不具合があった。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明はこの様な従来の不具合に鑑みてなされたもので
あり、架台を伝って外部の熱が冷却チャンバ内へ流入す
るのを防止し得ると共に、円筒状架台の上下開口を封止
するための赤外光透過性窓板として高価なハーメチック
型のサファイヤガラス窓を用いずとも架台内部の気密性
を保持することが出来、しかも赤外光透過性窓板に霜が
付着する惧れがなく赤外光を安定した光量でもって照射
することができる半導体ウェハ検査装置を提供せんとす
るものである。

〈課題を解決するための手段〉 斯る目的を達成する本発明の半導体ウェハ検査装置は、
冷却チャンバの内部に被検査用半導体ウェハを載承する
ためのウェハ支持板を設置し、該冷却チャンバの上部開
口を天板で被蓋すると共に、該天板の下面にプローブカ
ード取付枠を垂設せしめ、且つ上記冷却チャンバを支持
する架台の下側から上記ウェハ支持板に設置した被検査
用半導体ウェハに赤外光を照射するようにした半導体ウ
ェハ検査装置において、前記架台を上下にフランジ部を
有する略円筒状に形成すると共に、該上下のフランジ部
をガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等の強化繊維材
で強化したＦＲＰ材における上記強化繊維の含有量及び
繊維配向を制御して下記赤外光透過性窓板の熱膨張率と
同じとなるように積層して構成し、該上下のフランジ部
に架台の上下開口を封止するように赤外光透過性窓板を
夫々気密状に取着せしめた事を特徴としたものである。

〈実施例〉 以下、本発明実施の一例を図面に基づいて説明する。

冷却チャンバ１は、従来と同様にステンレス材を用いる
か或いはＣＦＲＰ　（炭素繊維強化プラスチックス）又
はＧＦＲＰ　（ガラス繊維強化プラスチックス）を用い
て、上部並びに底部中央を開放し且つ底部開口部２に内
方へ向は適宜高さの円筒状立壁２ａを立設せしめた略円
形容器状に形成すると共に、全体を外筒１ａと内筒１ｂ
とからなる二重構造に形成せしめ、外筒１ａと内筒１ｂ
との間に真空断熱空間３を有する真空断熱容器様に構成
してなる。

そして、冷却チャンバ１の内部に液体窒素４を収容させ
ると共に、上記円筒状立壁２ａの上端部に鋼材等の熱伝
導性に優れた材料でもって略ドーナツ板状に形成したチ
ャック台５を一体的に取付け、そのチャック台５の上面
に被検査用半導体ウェハ６を載承するためのウェハ支持
板７を一体的に取付け、ウェハ支持板７をチャック台５
からの熱伝導によって直接的に冷却し得るように、チャ
ック台５の外周に冷却チャンバ１内の液体窒素４内に浸
漬される環状垂下部５ａを同一体に形成せしめる。

またウェハ支持板７は熱伝導性に優れ且つ赤外光を透過
し得るようにサファイヤガラスを用いて形成する。

又、チャック台５の下面には冷却チャンバ１全体を支持
するための架台８を一体的に取付ける。

架台８は、下側からその内部を通って冷却チャンバ１内
の被検査用半導体ウェハ６に赤外光ＩＲを照射し得るよ
うに、ＣＦＲＰ材を用いて円筒状に形成すると共に、上
下開口の外周に夫々フランジ部８ｂ、　８ｅを有する略
円筒形状に形成してなる。即ち、架台８を円筒部８ａと
上下２つのフランジ部８ｂ　８ｃとで構成すると共に、
円筒部８ａを形成するＣＦＲＰ材における炭素繊維の繊
維配向を０°と９０°〜±３０’の２方向に制御して疑
似等方性に２〜１０層程度積層して成形するものである
。尚、ここで、繊維配向０°とは円筒部８ａの軸方向に
沿った垂直方向の配向をいい、９０’　とは周方向に沿
った水平方向の配向をいう。そして、円筒部８ａを構成
するＣＦＲＰ材としては熱伝導率が小さい炭素繊維を用
いることが好ましいと共に、炭素繊維の０°方向の繊維
配向の割合を全体の５０％以上に配置設定することが好
ましい。このように構成することにより、円筒部８ａの
強度を持たせつつ垂直方向に対する熱収縮率及び熱伝導
率をより極小なものとすることが出来るようになる。

また、上下のフランジ部８ｂ、８ｃは、ガラス繊維。

炭素繊維、アラミド繊維等の強化繊維材で強化したＦＲ
Ｐ材を用い、上記強化繊維の含有量及び繊維配向を制御
して、できるだけ赤外光透過性窓板９ａ、　９ｂの熱膨
張率に合わせた構成とする。即ち、上下のフランジ部８
ｂ、８ｃは、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等の
強化繊維材で強化したＦＲＰ材を用いて、内輪部８１ｂ
、　８１ｃと外輪部８２ｂ、　８２ｃとからなる二重リ
ング状に構成すると共に、内輪部８１ｂ、８１ｃをその
強化繊維材の繊維配向を±６０゜〜３５°に制御して疑
似等方性に２層〜１０層程度積層して形成し、外輪部８
２ｂ、　８２ｃをその強化繊維材の繊維配向を９００（
水平方向）に制御して形成するものである。従って、内
輪部８１ｂ、８］Ｃは赤外光透過性窓板９ａ、　９ｂの
熱膨張、収縮と同じ熱変形を行ない、外輪部８２ｂ、　
８２ｃは内輪部８１ｂ、　８１Ｃの熱変形量に合わせて
周方向に熱膨張、収縮しやすくなる。尚、上下のフラン
ジ部８ｂ、８ｃは、必ずしも内輪部８１ｂ、　８１ｃと
外輪部８２ｂ、　ｌ１２ｃとの二重リング状に構成せず
とも単リング状に構成しても良く、その場合にはＦＲＰ
材における強化繊維材の含有量及び繊維配向を上述した
内輪部８１ｂ、　８１ｃの場合と同様に構成する。しか
して、上下フランジ部８ａ。

８ｈの内輪部８１ｂ、　８１Ｃに段部８３ｂ、　８３ｅ
を形成して、その段部８３ｂ、　８３ｃに円筒部８ａの
上下開口を封止するようにサファイヤガラスやシリコン
単結晶板等の赤外光透過材料で形成された窓板９ａ、　
９ｂをＯ−リングやインジュウム等を用いて気密状に取
着せしめると共に、内輪部８１ｂ、　８１Ｃと外輪部８
２ｂ、　８２ｃとの間に円筒部８ａの口端部８１ａを挟
持状に挿入させて、内輪部８１ｂ、　８１ｃと円筒部口
端部８１１と外輪部８２ｂ、　８２ｃとを互いに接着剤
で一体的に接着せしめ、円筒部８！の内部に真空断熱空
間ＩＯを形成し、この架台８をＸＹステージｌｌ上に設
置して、冷却チャンバ１全体を水平方向に動かし得るよ
うにする。

他方、冷却チャンバ１の上部開口を被蓋するための天板
１２は、外気と触れる外側部分をステンレス板１２ａで
形成し、冷却チャンバ１内の冷気と触れる内側部分をＣ
ＦＲＰ板１２ｃで形成し、更にステンレス板１２ａとＣ
ＦＲＰ板１２ｃとの間に発泡スチロール等で形成した断
熱板＋２ｂを介在設置せしめた３層構造に構成すると共
に、中央部に顕微鏡１３で観察し得るように石英ガラス
１４等で気密状に封止された観察用窓穴１５を有する略
円形ドーナツ板状に形成する。

そして、この天板１２を２ステージ（図示せず）に取着
せしめ、冷却チャンバ１の上部開口に従来と同様のシー
ル機構１６を介して気密状に被蓋させると共に、天板１
２の下面に、プローブカード１７を設置するためのプロ
ーブカード取付枠１８を支持棒１８ａを介して一体的に
垂設せしめ、そのプローブカード取付枠１８に取付けた
プローブカード１７のプローブ１７ａを冷却チャンバ１
内のウェハ支持板７上に載承せしめた被検査用半導体ウ
ェハ６に電気的に接触させるようにする。

〈発明の効果〉 本発明に係る半導体ウェハ検査装置は斯様に、冷却チャ
ンバを支持するための架台をＦＲＰ材を用いて上下にフ
ランジ部を有する略円筒状に構成したので、外部の熱が
架台を伝って冷却チャンバ内へ流入るのを大巾に防止す
ることが出来る。

しかも、架台の上下フランジ部をガラス繊維。

炭素繊維、アラミド繊維等の強化繊維材で強化したＦＲ
Ｐ材における上記強化繊維の含有量及び繊維配向を制御
して赤外光透過性窓板の熱膨張率と同じとなるように積
層して構成したので、冷却チャンバ内の温度の影響を受
けても架台のフランジ部の熱変形量を赤外光透過性窓板
の熱変形量に合わせて構成することが容易となり、従っ
て円筒状架台の上下開口を封止するための赤外光透過性
窓板として高価なハーメチック型のサファイヤガラス窓
を用いずとも安価な０−リングシール等でもって架台内
部の気密性を容易に保持することが出来、その結果、赤
外光透過性窓板に霜が付着する惧れがな（なり、赤外光
を安定した光量でもって照射することが出来るようにな
る。。

よって、所期の目的を達成し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施の一例を示す模式断面図であり、第
２図は本発明に係る架台の１実施例を示す一部切欠分解
斜視図である。 図中 １：冷却チャンバ ６：被検査用半導体ウェハ ７：ウェハ支持板　　　８：架台 ８ａ：円筒部　　　　　　１１ｂ、ｌｌｃ　　：フラン
ジ部９ａ、９ｂ赤外光透過性窓板 １２：天板　　　　　　　１７：プローブカード１８ニ
ブローブカード取付枠 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　冷却チャンバの内部に被検査用半導体ウェハを載承す
   るためのウェハ支持板を設置し、該冷却チャンバの上部
   開口を天板で被蓋すると共に、該天板の下面にプローブ
   カード取付枠を垂設せしめ、且つ上記冷却チヤンバを支
   持する架台の下側から上記ウェハ支持板に設置した被検
   査用半導体ウェハに赤外光を照射するようにした半導体
   ウェハ検査装置において、前記架台を上下にフランジ部
   を有する略円筒状に形成すると共に、該上下のフランジ
   部をガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等の強化繊維
   材で強化したＦＲＰ材における上記強化繊維の含有量及
   び繊維配向を制御して下記赤外光透過性窓板の熱膨張率
   と同じとなるように積層して構成し、該上下のフランジ
   部に架台の上下開口を封止するように赤外光透過性窓板
   を夫々気密査装置。