JP4880831B2

JP4880831B2 - 載置装置

Info

Publication number: JP4880831B2
Application number: JP2001192511A
Authority: JP
Inventors: 英生坂川; 靖二平松
Original assignee: Ibiden Co Ltd; Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd; Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2001-06-26
Filing date: 2001-06-26
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2021-06-26
Also published as: JP2003007780A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばプローブ装置に用いられる載置装置に関し、更に詳しくは、プローブ検査時の耐荷重性を向上させることができる載置装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プローブ装置は、ウエハ等の被検査体を載置して所定の電気的特性を行うための載置装置を具備している。被検査体の検査に伴って発熱するために載置装置を介して被検査体を冷却したり、あるいは被検査体の種類によっては載置装置を介して被検査体を高温あるいは低温に設定して検査を行うことがある。
【０００３】
従来の載置装置は、例えば、冷却ジャケットを兼ねた載置体、ヒータ及び昇降体を備え、冷却する場合には冷却ジャケットに冷媒を供給して載置体上面を冷却して被検査体を所定の温度まで冷却し、加熱する場合にはヒータを用いて載置体を加熱して載置体上の被検査体を所定の温度まで加熱する。
【０００４】
また、上記載置体の内部には複数の昇降ピンが昇降可能に設けられ、これらの昇降ピンを介して被検査体の受け渡しを行う。被検査体の検査を行う場合には、載置体を上昇させて被検査体をオーバードライブさせ、被検査体の電極パッドとその上方に配置されたプローブを所定の針圧で接触させて被検査体の電気的特性検査を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の載置装置の場合には載置体はトッププレートと外周壁を有するボトムプレートによって中空状に形成されているため、載置体のオーバードライブにより被検査体の電極パッドに対してプローブから針圧を受けると、載置体のトッププレートが針圧により僅かではあるが弾性変形して沈み、電極パッドからプローブが位置ずれすると共にボトムプレートも多少ではあるが歪み、検査の信頼性を低下させる虞があった。特に、被検査体の超微細化が進むほど僅かな位置ずれが大きな問題となることがある。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、針圧に対する耐荷重性が向上し、トッププレートの弾性変形及びボトムプレートの歪みを防止し、しかも載置体の気密性を高めて信頼性の高い検査を行うことができる載置装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の載置装置は、上面に同心円状に形成された複数の円形溝を有するトッププレートと外周壁を有するボトムプレートとを重ねて内部に空間を形成し且つ上記トッププレート上に載置された被検査体を吸着、固定する載置体と、この載置体上の上記被検査体の温度を調節する温度調節機構と、を備え、上記被検査体の電気的特性検査を行う際に、上記温度調節機構を介して上記載置体上の上記被検査体の温度を調節する載置装置において、上記ボトムプレートを収納するケースを設けると共に上記空間全体に上記トッププレートを下面から支持する複数の支持体を分散配置して上記ボトムプレートと一体的に形成し、これらの支持体を介して上記トッププレートを支持する構造を備え、上記載置体内で径方向に配列された複数の上記支持体をそれぞれ貫通し且つ上記トッププレートに形成された上記複数の円形溝でそれぞれ開口する複数の排気通路を設けると共に上記複数の排気通路をこれらに対応する複数のノズルを介して一つの排気通路に合流させて排気する排気ノズルを上記ケースに装着してなることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項２に記載の載置装置は、請求項１に記載の発明において、上記ケースを上記ボトムプレートより弾性率の高い材料によって形成したことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項３に記載の載置装置は、請求項１または請求項２に記載の発明において、上記ボトムプレート及び上記ケースそれぞれに、複数の熱媒体供給口を分散させて設けると共に上記熱媒体供給口より少数の熱媒体排出口を分散させて設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項４に記載の載置装置は、請求項３に記載の発明において、上記各熱媒体供給口それぞれに供給ノズルを取り替え可能に装着したことを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図４に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。
本実施形態の載置装置１は、例えば図１に示すように、被検査体（例えば、ウエハ）Ｗを載置する載置体２と、この載置体２の温度を調節する温度調節機構と、載置体２を支持する基台３と、この基台３を介して載置体２をＺ方向に昇降させる昇降体４とを備え、温度調節機構を介して載置体２上のウエハＷの温度を調節して所定の温度下で被検査体の電気的特性検査をを行うように構成されている。この載置装置１は、プローブ装置の検査室（図示せず）内でＸ−Ｙ駆動機構を介してＸ、Ｙ方向に移動可能に構成されていると共に昇降体４を介してＺ方向に昇降可能に構成されている。また、載置体２自体はθ駆動機構（図示せず）を介して所定範囲内でθ方向に正逆回転可能に構成されている。この載置装置１の上方にはプローブカード（図示せず）が配置され、検査時には従来公知のように載置装置１がアライメント機構（図示せず）と協働して載置体２上のウエハＷとプローブカードのプローブとの位置合わせを行った後、ウエハＷをインデックス送りしてウエハＷの電極パッドとプローブを電気的に接触させてウエハＷの電気的特性検査を繰り返し行う。
【００１４】
而して、上記載置体２は、図１〜図３に示すように、例えば窒化アルミニウム等のセラミックヒータ（図示せず）を具備した円形状のトッププレート２Ａと、このトッププレート２Ａを支持するこれよりやや小径のボトムプレート２Ｂと、このボトムプレート２Ｂが収納されたトッププレート２Ａと同一外径に形成されたケース２Ｃとを備え、トッププレート２Ａとボトムプレート２Ｂの間に空間が形成されている。ボトムプレート２Ｂは、図１〜図３に示すように、外周縁に沿って形成された外周壁２Ｄを有し、例えばマシナブルセラミック等のセラミックによって形成されている。このボトムプレート２Ｂの内面には多数の角柱状の支持体２Ｅがボトムプレート２Ｂと一体的にセラミックによって形成されている。これらの支持体２Ｅは、図３に示すようにボトムプレート２Ｂの全面に行列状に分散配置され、図１に示すように外周壁２Ｄと協働してトッププレート２Ａを支持している。従って、トッププレート２Ａ上のウエハＷの如何なる場所で針圧が作用してもその真下あるいはその近傍に支持体２Ｅが存在するため、トッププレート２Ａは撓むことがなく、耐荷重性の高いものになっている。また、ケース２Ｃは、例えばボトムプレート２Ｂよりも弾性率の高いアルミニウム等の金属によってその外周壁２Ｆがボトムプレート２Ｂの外周壁２Ｄと一緒になってトッププレート２Ａに接触し、トッププレート２Ａとの気密性を高めている。従って、ボトムプレート２Ｂはケース２Ｃによって強度的に補強され、歪み防止が図られている。
【００１５】
また、図２の（ａ）に示すようにボトムプレート２Ｂ及びケース２Ｃには例えば８個の熱媒体供給口（以下、単に「供給口」と称す。）２Ｇ及び２個の熱媒体排出口２Ｈがそれぞれ設けられ、各供給口２Ｇから熱媒体として冷媒を供給してトッププレート２Ａを直に冷却し、吸熱冷媒を排出口２Ｈから排出する。冷媒としては例えば空気等の気体を使用することができる。本実施形態では、例えば空気を冷媒として使用する。８個の供給口２Ｇのうち４個の第１供給口２Ｇはそれぞれ上下左右対称の位置に配置され、これらの供給口２Ｇの結線で正四角形が形成されている。また、他の４個の第２供給口２Ｇは正四角形の各辺の中点より外側にそれぞれ配置されている。また、２個の排出口２Ｈは図２の（ａ）、（ｂ）に示すようにボトムプレート２Ｂの直径上に配置されている。この直線上には２個の第２供給口２Ｇも位置している。更に、８個の供給口２Ｇにはそれぞれ供給ノズル５（図４の（ａ）参照）が装着され、各供給ノズル５から冷媒を噴射するようにしている。噴射された冷媒は、図１に矢印で示すように、載置体２内で支持体２Ｅ間の隙間を縫って内部空間全体に瞬時に行き渡るようになっている。冷媒は支持体２Ｅを介して乱流を形成するため、トッププレート２Ａを効率良く冷却することができる。載置体２内全体に行き渡った冷媒は、図１に矢印で示すように、載置体２の中央近傍の２箇所の排出口２Ｈに集束し、これらの排出口２Ｈから排出される。排出口２Ｈには供給ノズル５と同様に形成された排出ノズル（図示せず）が装着され、排出ノズルを介して外部へ排気される。尚、供給ノズル５の開口部５Ａの面積は排出ノズルの開口面積よりも小さく設定され、供給ノズル５から冷媒をより高速で供給することができ、載置体２内により迅速に行き渡るようになっている。
【００１６】
また、上記基台３内には例えば供給ノズル５（図４の（ａ）参照）及び排出ノズルが複数個ずつ取り替え可能に埋設され、これらの供給ノズル５及び排出ノズルは、図２及び図３に示す載置体２の供給口２Ｇ及び排出口２Ｈに装着され、図１に示すような流路を形成している。そして、これらの供給ノズル５及び排出ノズルはそれぞれ給気管（図示せず）及び排出管（図示せず）を介して供給源及び排出手段に接続されている。これらの供給ノズル５はいずれも給気管から分岐して載置体２の８箇所の供給口２Ｇに連通し、また、排出ノズル３Ｂも排出管から分岐して載置体２の２箇所の排出口２Ｈに連通している。供給ノズル５及び排出ノズルは、上述のように取り替え可能に構成されているため、載置装置１の仕様に即して適宜取り替えることができ、また、複数種の異なる口径、形状を準備しておくこともできる。
【００１７】
更に、図３に示すように載置体２内で径方向に一直線上に並んだ複数の支持体２ＥにはウエハＷを真空吸着する際に用いられる真空排気路２Ｉが形成され、これらの真空排気路２Ｉはいずれもトッププレート２Ａ表面に同心円状に形成された複数の円形溝２Ｊにおいて開口している。ケース２Ｃには図３に示すように複数の真空排気路２Ｉが並ぶ範囲に合わせて長孔２Ｋが形成され、この長孔２Ｋ内に真空排気ノズル６（図４の（ｂ）参照）が装着されている。真空排気ノズル６には真空排気路２Ｉに対応する複数のノズル６Ａが一体的に形成されている。そして、真空排気ノズル６内で複数のノズルの排気通路（図示せず）が合流し、合流通路の開口に真空排気装置が接続されている。真空排気ノズル６は供給ノズル５及び排出ノズルと同様に基台３内に埋設されている。また、載置体２の中心近傍には複数（例えば、３本）の昇降ピン（図示せず）が昇降する孔２Ｌが同一の円周上に周方向等間隔を空けて形成され、ウエハＷを受け渡す際に昇降ピンがトッププレート２Ａから突出し、ウエハＷの受け渡し後には載置体２内に退没する。
【００１８】
また、上記温度調節機構は、図１に示すように、上記トッププレート２Ａに内蔵されたヒータ、冷媒の供給口２Ｇ及び排出口２Ｈを備えて構成され、図示しない制御装置の制御下でウエハＷを加熱する時にはヒータが作動し、ウエハＷを冷却する時には載置体２内の供給口２Ｇと排出口２Ｈを介して冷媒を給排する。ヒータはトッププレート２Ａ内に内蔵されているため、ウエハＷを直に加熱するため、ウエハＷを所定の設定温度まで短時間で加熱することができる。また、冷媒は供給口２Ｇから載置体２内の空間全体に乱流を形成して短時間で行き渡り、しかも冷媒でトッププレート２Ａを直に冷却するため、ウエハＷを短時間に冷却することができる。
【００１９】
次に、動作について説明する。まず、図示しない搬送機構を介して載置体２へウエハＷを搬送すると、昇降ピンを介してウエハＷを受け取ってトッププレート２Ａ上に載置する。次いで、真空排気ノズル６から空気を排気してウエハＷをトッププレート２Ａ上に真空吸着して固定した後、載置装置１はＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向に移動し、アライメント機構と協働してウエハＷとプローブとの位置合わせを行う。そして、例えばウエハＷの高温検査を行う場合には、位置合わせを行う間にヒータが作動してウエハＷを所定の温度まで加熱する。
【００２０】
引き続き、載置台１はウエハＷをインデックス送りを行ってプローブの真下まで移動させた後、昇降体４を介してウエハＷをオーバードライブさせてウエハＷとプローブを電気的に接触させる。この際、ウエハＷに針圧が作用するが、トッププレート２Ａは支持体２Ｅによって支持されているため、トッププレート２Ａが弾性変形する虞がなく、プローブがウエハＷの電極パッドから位置ずれすることもなく、ウエハＷの高温検査を確実に行うことができる。インデックス送りを繰り返してウエハＷの高温検査が終了すれば、温度調節機構がヒータの電源を切ると共に、８箇所の供給口２Ｇからそれぞれの供給ノズル５を介して載置体２内に空気を冷媒として供給する。空気が図１に矢印で示すように各供給ノズル５から噴出すると、同図に示すように支持体２Ｅ間の隙間を縫って乱流を形成しながら載置体２の内部空間全体に瞬時に行き渡り、トッププレート２Ａを短時間で冷却してトッププレート２Ａの温度を下げる。吸熱空気は図１に矢印で示すように排出口２Ｈから排出される。
【００２１】
以上説明したように本実施形態によれば、載置体２内の空間全体に複数の支持体２Ｅを行列状に分散配置し、これらの支持体２Ｅを介してトッププレート２Ａを支持し、しかもボトムプレート２Ｂがケース２Ｃによって補強されているため、ウエハＷの検査を行う際にウエハＷに針圧が作用しても、針圧の作用点は支持体２Ｅの真上あるいはその近傍になり、しかもケース２Ｃの補強作用と相俟ってトッププレート２Ａの沈み（弾性変形）を防止することができ、ひいてはウエハＷの電極とプローブの位置ずれをなくし、信頼性の高い検査を行うことができる。また、冷媒を用いて載置体２を冷却する時には、冷媒が支持体２Ｅを介して乱流を形成しながら載置体２内の空間全体に行き渡るため、冷媒の冷却能力を最大限活かすことができる。
【００２２】
また、本実施形態によれば、複数の支持体２Ｅをボトムプレート２Ｂと一体的に成形したため、金型等により高精度に成形することができる。また、ボトムプレート２Ｂに複数の供給口２Ｇを分散させて設けると共に、供給口２Ｇより少数の排出口２Ｈを分散させて設け、供給口２Ｇを排出口２Ｈより多く設けたため、供給ノズル５を介して新鮮な冷媒（本実施形態では空気）を勢い良く供給して高速でトッププレート２Ａの全領域で均一に接触させることができると共に吸熱冷媒を集束させて冷媒の滞留時間を延ばすことができ、ひいてはトッププレート２Ａを短時間で冷却することができる。
【００２３】
また、本実施形態によれば、ケース２Ｃをボトムプレート２Ｂより弾性率の高い材料によって形成したため、ケース２Ｃの外周壁２Ｆはボトムプレート２Ｂの外周壁２Ｄよりトッププレート２Ａとの接触に馴染んで気密性が高まり、しかもこれら両外周壁２Ｆ、２Ｄが同時にトッププレート２Ａと接触して接触面積が増え、更に載置体２の気密性を高めることができる。また、供給ノズル５を取り替え可能に装着したため、空気の流量に応じて給気孔の径を異にする供給ノズル５を準備しておけば、その時の空気流量に即して供給ノズル５を適宜取り替えることができる。また、トッププレート２Ａ及び支持体２Ｅそれぞれに、ウエハＷを吸引するための真空排出通路２Ｉを連設したため、真空排気のために独自の配管を載置体２内に設ける必要がなく、構造を簡素化することができる。
【００２４】
尚、本発明は上記実施形態に何等制限されるものではなく、必要に応じて本発明の各構成要素を設計変更することができる。例えば、本実施形態では支持体をボトムプレートと一体的に成形したものについて説明したが、トッププレートと一体化したものであっても良い。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載の発明によれば、針圧に対する耐荷重性が向上し、トッププレートの弾性変形及びボトムプレートの歪みが防止され、しかも冷却ジャケットを兼ねる載置体の気密性を高めることができ、また、被検査体を吸引する時の真空排気のために独自の配管を載置体内に設ける必要がなく、真空排気専用の排気通路を高精度に形成して被検査体の吸着力を独自に調整することができ、信頼性の高い検査を行うことができる載置装置を提供することができる。
【００２７】
また、本発明の請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、ケースはボトムプレートよりトッププレートとの接触に馴染んで気密性が高まり、載置体の気密性を高めることができる載置装置を提供することができる。
【００２８】
また、本発明の請求項３に記載の発明によれば、請求項１または請求項２に記載の発明において、複数の熱媒体供給口を介して新鮮な冷媒を勢い良く供給して高速でトッププレートの全領域で均一に接触させることができると共に吸熱冷媒を集束させて冷媒の滞留時間を延ばすことができ、ひいてはトッププレートを短時間で冷却することができる載置装置を提供することができる。
【００２９】
また、本発明の請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明において、給気孔の径や形状を異にする複数種の供給ノズルを準備しておけば、その時の熱媒体の流量等の仕様に即して供給ノズルを適宜取り替えることができる載置装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の載置装置の一実施形態の要部を説明するための模式図である。
【図２】図１に示すボトムプレートを拡大して示す図で、（ａ）はその平面図、（ｂ）がそのＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図３】図１に示す載置体の要部を分解して示す斜視図である。
【図４】図１に示す載置体の用いられるノズルを示す図で、（ａ）は供給ノズルを示す斜視図、（ｂ）は真空排気ノズルを示す斜視図である。
【符号の説明】
１載置装置
２載置体
２Ａトッププレート
２Ｂボトムプレート
２Ｃケース
２Ｅ支持体
２Ｇ供給口（熱媒体供給口）
５供給ノズル
２Ｉ真空排気路（排気路）

Claims

上面に同心円状に形成された複数の円形溝を有するトッププレートと外周壁を有するボトムプレートとを重ねて内部に空間を形成し且つ上記トッププレート上に載置された被検査体を吸着、固定する載置体と、この載置体上の上記被検査体の温度を調節する温度調節機構と、を備え、上記被検査体の電気的特性検査を行う際に、上記温度調節機構を介して上記載置体上の上記被検査体の温度を調節する載置装置において、上記ボトムプレートを収納するケースを設けると共に上記空間全体に上記トッププレートを下面から支持する複数の支持体を分散配置して上記ボトムプレートと一体的に形成し、これらの支持体を介して上記トッププレートを支持する構造を備え、上記載置体内で径方向に配列された複数の上記支持体をそれぞれ貫通し且つ上記トッププレートに形成された上記複数の円形溝でそれぞれ開口する複数の排気通路を設けると共に上記複数の排気通路をこれらに対応する複数のノズルを介して一つの排気通路に合流させて排気する排気ノズルを上記ケースに装着してなることを特徴とする載置装置。
上記ケースを上記ボトムプレートより弾性率の高い材料によって形成したことを特徴とする請求項１に記載の載置装置。
上記ボトムプレート及び上記ケースそれぞれに、複数の熱媒体供給口を分散させて設けると共に上記熱媒体供給口より少数の熱媒体排出口を分散させて設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の載置装置。
上記各熱媒体供給口それぞれに供給ノズルを取り替え可能に装着したことを特徴とする請求項３に記載の載置装置。