JPH07302830A - ウェハステージ及びウェハプロービング装置 - Google Patents

ウェハステージ及びウェハプロービング装置

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JPH07302830A
JPH07302830A JP9504694A JP9504694A JPH07302830A JP H07302830 A JPH07302830 A JP H07302830A JP 9504694 A JP9504694 A JP 9504694A JP 9504694 A JP9504694 A JP 9504694A JP H07302830 A JPH07302830 A JP H07302830A
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JP
Japan
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wafer
sub
stage
stages
central
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JP9504694A
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English (en)
Inventor
Akizumi Sano
日隅 佐野
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】反りの生じたウェハを確実に吸着保持できるよ
うにして、ウェハプロービング時、ウェハと電極針間の
相対的な位置関係が損なわれたり、ウェハが破損したり
しないようにする。 【構成】ウェハステージを複数個のサブステージ1、2
に分割して構成する。中央に設けたサブステージ1を基
準として、その周辺に複数のサブステージ2、2を配置
する。この複数の周辺サブステージ2、2は、そのステ
ージ面の方向を自由に変えられる機構をもつ。また、中
央のサブステージ1に対し、それぞれ独立に上下動でき
るとともに、その上下位置が固定できる機構をもつ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ウェハステージ及びウ
ェハプロービング装置に係り、特にウェハの保持特性を
改善したものに関する。
【0002】
【従来の技術】半導体ウェハ上に形成されたIC、LE
Dなどのチップ(半導体装置)の電気特性や電気光特性
を評価するためにウェハプロービング装置が使用され
る。ウェハプロービング装置は、ウェハを載置するステ
ージ面を有し、このステージ面にウェハを保持したまま
ウェハを移動させるウェハステージを備える。
【0003】このウェハステージを備えたウェハプロー
ビング装置を用いて半導体装置を評価するには、図2に
示すように複数の半導体装置を作り込んだウェハ21を
ウェハステージ22に載せ、ステージに設けた穴23、
又はこの穴と連通する溝24を介して減圧吸着(一般的
には真空吸着と言っている)させ、ウェハステージ22
に固定する。その後、特性測定用の電極針25の下へ、
このステージ22を移動させ、半導体装置の特性測定用
電極パッド26が電極針25の下に来るように位置合わ
せする。
【0004】この位置合わせの後に、電極パッド26上
に電極針25を圧接させて、予めプログラムされたテス
ト信号に従って、通電及び特性測定が自動的に行われ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、SiやGa
As等の半導体ウェハでは、ウェハ裏面は平坦に加工さ
れている。ウェハ裏面が平坦であれば、ウェハ上に作り
込まれた半導体装置の電極パッドに電極針を圧接したと
き、殆ど問題を生ずることはない。
【0006】しかし、化合物半導体ウェハでは、GaA
s基板上にAlGaAs層を形成するというように、格
子定数の異なる結晶を積み重ねた結晶(ヘテロ結晶)が
多用されるようになって来た。このような結晶の場合に
はウェハに反りが生じ易く、半導体装置をウェハに作り
込んだ場合に、次のような問題がある。
【0007】(1)ウェハの反りが裏面側に凸に湾曲し
ている場合には、ウェハはステージに密着せず、半導体
装置の電極パッドに電極針を圧接した時に、ウェハ中心
部の吸引が破れてウェハの位置がずれ、測定用の電極パ
ッドと電極針間の相対的な位置関係が損なわれ、自動測
定が出来なくなる。
【0008】(2)また、ウェハの反りが表面側に凸に
湾曲している場合には、ウェハはステージに吸着保持さ
れるが、中央が密着していないため、ウェハの反りの大
きさによっては、ウェハを吸引した時、又は電極針を圧
接した時にウェハが破損する場合がある。
【0009】本発明の目的は、上述した従来技術の問題
点を解消し、ウェハ形状に沿ってウェハを保持させるこ
とにより、反りの生じたウェハに対応できるウェハステ
ージを提供すること、および、反りの生じたウェハに対
応するウェハステージを用いることにより、半導体装置
の特性を自動測定できるウェハプロービング装置を提供
することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明のウェハステージ
は、ウェハを載置するステージ面を有し、該ステージ面
にウェハを保持したままウェハを移動させるウェハステ
ージであって、該ウェハステージを上記ウェハの形状に
対応するように複数のサブステージに分割したものであ
る。
【0011】この場合において、複数のサブステージの
中の1個を基準のサブステージとし、該基準サブステー
ジに対して他のサブステージをそれぞれ独立して上下動
自在に設けるとともに、その上下動位置を任意の位置で
固定できるようすることが好ましい。また、上記他のサ
ブステージを、ウェハを載置するステージ面の向きを任
意に変えられるように構成することが好ましい。
【0012】また、より具体的には、複数のサブステー
ジに分割され、それらのサブステージが2次元に配置さ
れたウェハステージであって、中央に配置されるサブス
テージと、周辺に配置される複数のサブステージと、こ
の周辺に配置される複数のサブステージを上記中央のサ
ブステージに対してそれぞれ独立に上下動自在に保持す
るとともに、その上下位置を固定できる手段と、上記周
辺に配置される複数のサブステージをそれぞれ上方向に
付勢して、それらのウェハを載置するサブステージ面
を、上記中央のサブステージのウェハを載置するサブス
テージ面より所定高さ突出させる弾性体と、上記周辺に
配置される複数のサブステージのウェハを載置するサブ
ステージ面の方向を自由に変えられる手段とを備えたも
のである。
【0013】また、本発明のウェハプロービング装置
は、上記ウェハステージを使用して構成したものであ
る。
【0014】
【作用】本発明のウェハステージでは、ウェハの形状に
対応するようにウェハステージが複数のサブステージに
分割されているので、ウェハに反りがあっても、ステー
ジ面にウェハを確実に保持できる。
【0015】また、中央のサブステージに対して周辺の
サブステージをそれぞれ独立して上下動自在に設けるよ
うにすると、周辺のサブステージをウェハの反り位置に
定めることができる。周辺のサブステージの上下動位置
を任意の位置で固定できるようにすると、周辺のサブス
テージの位置が定まった時点でその位置を固定すること
ができる。周辺のサブステージを、そのサブステージ面
の向きを任意に変えられるように構成すると、サブステ
ージ面をウェハに確実にフィットさせることができる。
【0016】より具体的なウェハステージでは、ウェハ
を中央に設けたサブステージに押し付けると、その周辺
に配した複数のサブステージがウェハの反りに合せて上
下動するとともに、そのサブステージ面がウェハに沿う
ように方向を変えてウェハ面にフィットする。複数のサ
ブステージの上下位置がウェハの反りに合ったところで
複数のサブステージを固定する。これにより、反りのあ
るウェハをステージ面に確実に保持できる。
【0017】特に、周辺に配置される複数のサブステー
ジをそれぞれ上方向に付勢して、それらのウェハを載置
するサブステージ面を、中央のサブステージのウェハを
載置するサブステージ面より所定高さ突出させる弾性体
を設けてあるので、ウェハの中央部を中央のサブステー
ジに押しつけると、ウェハの周辺部が周辺のサブステー
ジに自動的に密着するので、周辺のサブステージの上下
方向の位置合せが不要となる。
【0018】本発明のウェハプロービング装置では、ス
テージ面にウェハを確実に保持できるウェハステージを
用いるので、ウェハに電極針を圧接した時に、ウェハの
位置がずれてウェハと電極針間の相対的な位置関係が損
なわれたり、電極針を圧接した時にウェハが破損するこ
とがない。
【0019】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図1は本
実施例のウェハプロービング装置のウェハステージ部を
示したものである。ここでは、図の複雑化を避けるた
め、ウェハステージを中央に位置するサブステージと、
周辺に位置するサブステージとに3分割した例を示す。
【0020】中央に位置するサブステージ1は基準のサ
ブステージを構成し、回転自在で上下動する垂直な主軸
3と、主軸3から水平方向両側に延びた副軸ガイド5と
を有する。垂直な主軸3は、その頂部に水平なサブステ
ージ面6をもつ方形のウェハ載置部7を有する。主軸3
内にウェハ吸引穴8が貫通し、そのウェハ吸引穴8はサ
ブステージ面6に開口している。したがって真空吸着に
よりウェハ10がサブステージ面6に保持される。ウェ
ハ吸引穴8は第1の吸引系11につながっている。
【0021】回転および上下動する主軸3は、水平面内
でX,Yの2軸方向に移動できるステージ機構(図示せ
ず)に設けられ、主軸3を回転させることによりウェハ
載置部7に載置されたウェハ上のパターン配列の向き
を、上記X,Y軸方向に平行に合わせることができる。
【0022】周辺に位置するサブステージ2、2は、主
軸3から水平方向両側に延びた副軸ガイド5に取り付け
られる。周辺サブステージ2は、副軸ガイド5に垂直方
向に設けたガイド孔9に挿通されて、中央の主軸2に対
して独立して上下動できる副軸4と、副軸4の頂部に水
平なサブステージ面14をもつ方形のウェハ載置部15
とを有する。ウェハ載置部15はそのサブステージ面1
4の向きを任意に変えられるように副軸4に取り付けら
れる。その取付けは、例えば、ウェハ載置部15は副軸
4に球面継手16に接続され、そのサブステージ面14
をいずれの方向にも傾けることができるようになってい
る。
【0023】副軸4内にもウェハ吸引穴17が貫通し、
そのウェハ吸引穴17はサブステージ面14に開口して
いる。したがって真空吸着によりウェハ10がサブステ
ージ面14に保持される。吸引穴17は第2の吸引系1
3つながっている。
【0024】また、副軸ガイド5に設けたガイド孔9、
9にそれぞれ挿通された各副軸4、4は、その側面に一
端を副軸ガイド5に接続したバネ18の他端を接続し、
そのサブステージ面14が中央のサブステージ面6より
約2mm程度高い所に停止するように設定してある。ここ
で、この高さはウェハ10の反りの程度とステージの分
割数に関係するものであり、この値に限定されるもので
はない。また、副軸ガイド5には各ガイド孔9に開口す
る吸引穴19が設けられ、ここから吸引することにより
各ガイド孔9、9に挿通された副軸4、4を、当該位置
に吸着固定できるようになっている。吸引穴19は第3
の吸引系12につながっている。
【0025】なお、中央のサブステージ1の吸引系1
1、周辺のサブステージ2の吸引系13及び副軸ガイド
5の吸引系12は互に分離してある。
【0026】さて、上記のような構成による作用を説明
する。まず、分割された3つのサブステージ1、2のウ
ェハ載置部7、15上にウェハ10を載置し、第1の吸
引系11を作動して中央のサブステージ1を吸引状態に
する。すると、ウェハ10は中央のウェハ載置部7のサ
ブステージ面6に吸着され、吸着されたウェハ10が周
辺のサブステージ2を押すことになり、ウェハ10の反
りに応じて周辺のサブステージ2のウェハ載置部15
は、そのサブステージ面14の向きを変え、同時に上下
動してウェハ10に接触する。
【0027】このようにして周辺のサブステージ2の位
置が定まった時点で、その位置を保持させる必要があ
る。そこで、第3の吸引系12を作動して副軸4をガイ
ド孔9の内壁に吸着し、副軸4の上下動を固定する。そ
して、上下動を固定したら更に周辺サブステージの第2
の吸引系13を作動してウェハ10をサブステージ面1
4に吸着保持する。
【0028】したがって、反りが裏面側に凸に湾曲した
ウェハ10(図示例)は、中央部はもちろん周辺部もス
テージに密着するため、ウェハ周辺部に位置する半導体
装置の電極パッドに電極針を圧接させても、平面ステー
ジの場合のように、ウェハ中心部の吸引が破れてウェハ
の位置がずれることはない。その結果、測定用の電極パ
ッドと電極針間の相対的な位置関係が確保できるので自
動測定が出来る。この状況は、ウェハの反りが表面側に
凸に湾曲したウェハの場合でも同様であり、ウェハ周辺
部はもちろんウェハ中央部もステージに接触するので、
ウェハを吸引した時、または電極針を圧接した時に、ウ
ェハの反りの大きさにかかわらずウェハが破損すること
がない。
【0029】なお、上記実施例では各ウェハ載置部を方
形としたが、この形状はその中央を円形とし、周辺を扇
形としたサブステージも可能であり、その組合せは任意
である。また、実際のステージは面を構成するものであ
り、それらのサブステージは2次元に配置される。基本
は曲面を如何に少ない多面体で保持するかにあり、分割
数およびその形状は、実用上の必要性と加工コストから
決められる。
【0030】また、上記実施例では図の複雑化を避ける
ため、ステージを3分割したものを例示したが、これに
限定されるものではなく、2分割あるいは4分割以上と
してもよい。
【0031】
【発明の効果】本発明のウェハステージによれば、ウェ
ハステージが複数のサブステージに分割されているの
で、ウェハに反りがあってもウェハを確実に保持でき
る。
【0032】また、本発明のウェハプロービング装置に
よれば、ウェハを確実に保持できるウェハステージを用
いるので、ウェハ中心部の吸引が破れたり、ウェハが破
損することがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すウェハステージの断面
図である。
【図2】従来例のウェハの手前半分を除いた状態を示す
ウェハステージの斜視図。
【符号の説明】
1 中央のサブステージ(基準サブステージ) 2 周辺のサブステージ 3 主軸 4 副軸 5 副軸ガイド 6 サブステージ面 7 ウェハ載置部 9 ガイド孔 10 ウェハ 14 サブステージ面 15 ウェハ載置部 16 球面継手 18 バネ 19 吸引穴

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ウェハの形状に対応するように複数のサブ
    ステージに分割したことを特徴とするウェハステージ。
  2. 【請求項2】上記複数のサブステージの中の1個を基準
    のサブステージとし、該基準サブステージに対して他の
    サブステージをそれぞれ独立して上下動自在に設けると
    ともに、その上下動位置を任意の位置で固定できるよう
    にしたことを特徴とする請求項1に記載のウェハステー
    ジ。
  3. 【請求項3】上記他のサブステージを、ウェハを載置す
    るステージ面の向きを任意に変えられるように構成した
    ことを特徴とする請求項2に記載のウェハステージ。
  4. 【請求項4】複数のサブステージに分割され、それらの
    サブステージが2次元に配置されたウェハステージであ
    って、中央に配置されるサブステージと、周辺に配置さ
    れる複数のサブステージと、この周辺に配置される複数
    のサブステージを上記中央のサブステージに対してそれ
    ぞれ独立に上下動自在に保持するとともに、その上下位
    置を固定できる手段と、上記周辺に配置される複数のサ
    ブステージをそれぞれ上方向に付勢して、それらのウェ
    ハを載置するサブステージ面を、上記中央のサブステー
    ジのウェハを載置するサブステージ面より所定高さ突出
    させる弾性体と、上記周辺に配置される複数のサブステ
    ージのウェハを載置するサブステージ面の方向を自由に
    変えられる手段とを備えたウェハステージ。
  5. 【請求項5】請求項1ないし4のいずれかに記載のウェ
    ハステージを備えたウェハプロービング装置。
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