(57)【要約】【課題】  プローブをウエハに加えた時、ウエハを支持する上部チャック組立体素子が平面性を失わないチャックを提供する。【解決手段】  このチャックはウエハを支持するようにした上面１９８を有する上部チャック組立体素子１８０を具え、更に、上部チャック組立体素子と、その下の中央チャック組立体素子１８２との間に、間隔を画成する３個の独立したピン２００、２０２、２０４を有し、上部チャック組立体素子１８０に連結されたチャック離間装置とを具える。このチャック離間装置は中央チャック組立体素子の上面２２４に押圧掛合する第１面と、導電Ｕ字状部材２４４の第１面に押圧掛合する第２面とを有する絶縁Ｕ字状部材２４６を有する。導電Ｕ字状部材２４４の第２面は上部チャック組立体素子の下面に押圧掛合する。絶縁Ｕ字状部材の第１面の厚さは導電Ｕ字状部材の厚さの１／３より薄い。【選択図】図１３
2008306215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブステーション用チャックにおいて、
（ａ）ウエハを支持するのに適するほぼ平坦な上面、およびほぼ平坦な下面を有する第１チャック組立体素子と、
（ｂ）ほぼ平坦な上面を有する他のチャック組立体素子と、および
（ｃ）前記第１チャック組立体素子と、前記他のチャック組立体素子との間を相互連結する正確に３個の独立した支持体を有して、前記第１チャック組立体素子に連結したチャック離間装置であって、前記３個の独立した支持体は、前記第１チャック組立体素子の前記ほぼ平坦な下面、および前記他のチャック組立体素子の前記ほぼ平坦な上面が、互いに対向関係となるよう、前記第１チャック組立体素子と前記他のチャック組立体素子との間に間隔を画成するものとした、該チャック離間装置と
を具えることを特徴とするプローブステーション用チャック。
【請求項２】
前記チャック離間装置の前記３個の独立した支持体は、それぞれ、前記第１チャック組立体素子の前記ほぼ平坦な下面と、これに対向する前記他のチャック組立体素子の前記ほぼ平坦な上面との間に介在させた絶縁素子を有し、この絶縁素子の一部が、前記第１チャック組立体素子と前記他のチャック組立体素子との間に間隔を画成する構成とした請求項１のチャック。
【請求項３】
各前記支持体が相互にほぼ等しい距離にある請求項１のチャック。
【請求項４】
各前記支持体が前記第１チャック組立体素子、及び前記他のチャック組立体素子に直接電気的に接続されないよう構成されている請求項１のチャック。
【請求項５】
前記第１チャック組立体素子が信号経路に電気的に接続されている請求項１のチャック。
【請求項６】
前記他のチャック組立体素子がガード経路に電気的に接続されている請求項５のチャック。
【請求項７】
（ａ）前記第１チャック組立体素子は前記上面までの少なくとも１個の第１空気経路を内部に画成すると共に、下面を有しており、
（ｂ）前記他のチャック組立体素子は前記第１チャック組立体素子の前記下面に向き合う関係の上面を有すると共に、少なくとも１個の第２空気経路を内部に画成しており、
（ｃ）前記第１空気経路から前記第２空気経路まで真空を与えるよう、前記第１空気経路と第２空気経路とを相互に連結する相互連結部材を設け、前記第１チャック組立体素子、及び第２チャック組立体素子の少なくとも一方に対し移動し得るよう前記相互連結部材を構成した請求項１のチャック。
【請求項８】
（ａ）前記第１チャック組立体素子は少なくとも１個の凹所を画成する下面を有し、
（ｂ）前記第１チャック組立体素子の前記下面に対し上に位置する関係にあるカバー板を設け、前記上面によって支持される前記ウエハに真空を供給するために適する前記上面への前記空気経路の少なくとも一部を前記カバー板と前記第１チャック組立体素子の前記下面とによって画成している請求項１のチャック。
【請求項９】
（ａ）前記第１チャック組立体素子は前記上面までの少なくとも１個の第１空気経路を内部に画成すると共に、下面を有しており、
（ｂ）前記他のチャック組立体素子は前記第１チャック組立体素子の前記下面に向き合う関係の上面を有すると共に、少なくとも１個の第２空気経路を内部に画成しており、
（ｃ）前記第１空気経路から前記第２空気経路まで真空を与えるよう、前記第１空気経路と第２空気経路とを相互に連結する相互連結部材を設けた請求項１のチャック。
【請求項１０】
前記第１チャック組立体素子と前記他のチャック組立体素子との間の間隔を少なくとも一部決定する最も近い部材よりも、前記第１チャック組立体素子の周縁に一層近く前記相互連結部材を配置した請求項９のチャック。
【請求項１１】
（ａ）前記第１チャック組立体素子は下面を有し、
（ｂ）前記他のチャック組立体素子は前記第１チャック組立体素子の前記下面に対し向き合う関係の上面と、下面とを有し、
（ｃ）前記チャック離間装置の素子に隣接する前記他のチャック組立体素子の前記下面の少なくとも主要部に対し上に位置する関係のカバー板を設けた請求項１のチャック。
【請求項１２】
（ａ）前記第１チャック組立体素子は下面を有し、
（ｂ）前記他のチャック組立体素子は前記第１チャック組立体素子の前記下面に対し向き合う関係の上面と、下面とを有し、
（ｃ）前記他のチャック組立体素子の前記上面、及び下面の間に少なくとも１個の前記支持体の少なくとも一部を包囲して、第１面と第２面とを有する絶縁体を前記支持体の少なくとも１個が有し、前記絶縁体の第１面の少なくとも第１部分が前記他のチャック組立体素子に押圧掛合しており、前記絶縁体の第２面の少なくとも第２部分が前記少なくとも１個の支持体に押圧掛合する請求項１のチャック。
【請求項１３】
前記第１表面の前記第１部分、及び前記第２表面の前記第２部分が前記第１部分、及び第２部分の少なくとも一方の少なくとも主要部に重複する関係にある請求項１のチャック。
【請求項１４】
（ａ）前記第１チャック組立体素子は下面を有し、
（ｂ）前記他のチャック組立体素子は前記第１チャック組立体素子の前記下面に対し向き合う関係の上面と、下面とを有し、
（ｃ）前記他のチャック組立体素子の前記上面に押圧掛合する第１面と、ほぼＵ字状の導電スペーサの第１面に押圧掛合する第２面とを有するほぼＵ字状の絶縁体を前記支持体の少なくとも１個が有し、前記Ｕ字状の導電スペーサの第２面は前記第１チャック組立体素子の前記下面に押圧掛合する請求項１のチャック。
【請求項１５】
（ａ）前記第１チャック組立体素子は下面を有し、
（ｂ）前記他のチャック組立体素子は前記第１チャック組立体素子の前記下面に対し向き合う関係の上面と、下面とを有し、
（ｃ）前記第１チャック組立体素子と前記第２チャック組立体素子とを相互に連結すると共に、これ等第１チャック組立体素子と第２チャック組立体素子との間に間隔を画成するチャック離間装置を設け、
（ｄ）前記他のチャック組立体素子の前記上面に押圧掛合する第１面と、導電スペーサの第１面に押圧掛合する第２面とを有する絶縁体を前記支持体の少なくとも１個が有し、前記導電スペーサの第２面は前記第１チャック組立体素子の前記下面に押圧掛合しており、前記上面に押圧掛合する前記絶縁体の前記第１面は前記導電スペーサに押圧掛合する前記絶縁体の前記第２面にほぼ直接向き合って同一方向に延びている請求項１のチャック。
【請求項１６】
（ａ）前記第１チャック組立体素子は下面を有し、
（ｂ）前記他のチャック組立体素子は前記第１チャック組立体素子の前記下面に対し向き合う関係の上面と、下面とを有し、
（ｃ）前記他のチャック組立体素子の前記上面に押圧掛合する第１面と、導電スペーサの第１面に押圧掛合する第２面とを有する絶縁体を前記チャック離間装置が有し、前記導電スペーサの第２面は前記第１チャック組立体素子の前記下面に押圧掛合しており、前記上面に押圧掛合する前記絶縁体の前記第１面は前記第２面に押圧掛合する前記導電スペーサの厚さの１／３より薄い請求項１のチャック。
【請求項１７】
（ａ）前記第１チャック組立体素子と、前記第２チャック組立体素子とを相互に連結すると共に、これ等第１チャック組立体素子と、第２チャック組立体素子との間に間隔を画成するチャック離間装置を設け、
（ｂ）前記第２チャック組立体素子の前記上面と下面との間で前記チャック離間装置の少なくとも一部を包囲する第２面と第１面とを有する絶縁体を前記チャック離間装置が有し、前記絶縁体の第１面の少なくとも第１部分は前記第２チャック組立体素子に押圧掛合しており、前記絶縁体の第２面の少なくとも第２部分は前記チャック離間装置に押圧掛合しており、前記第１面の前記第１部分、及び前記第２面の前記第２部分は前記第１部分、及び第２部分の少なくとも一方の少なくとも主要部に重複する関係にある請求項１６のチャック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はウエハのような検査を受ける装置を保持する改良したプローブステーション用チャックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１〜図４におけるプローブステーションは多数のジャッキ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを介して、プラテン１２を支持するベース１０（図面には一部を示す）を具える。次に記載する目的で、ジャッキはほぼ２．５４ｍｍ（ほぼ０．１インチ）づつ、僅かづつ、ベースに対し相対的に、垂直にプラテンを選択的に上下動させる。このプローブステーションのベース１０によって、動力位置決め装置１６を支持する。この位置決め装置１６が有する長方形のプランジャ１８はウエハ、又はその他の検査を受ける装置を支持するため、移動自在のチャック組立体２０を支持する。チャック組立体２０はプラテン１２の大きな孔２２を自由に貫通しており、これにより、Ｘ、Ｙ、Ｚの軸線に沿って、即ち、相互に垂直な２個の軸線Ｘ、及びＹに沿う水平方向に、及び軸線Ｚに沿う垂直方向に、位置決め装置１６によって、プラテンから独立して、チャック組立体を動かすことができる。同様に、ジャッキ１４によってプラテン１２が垂直に動かされた時、プラテン１２はチャック組立体２０、及び位置決め装置１６から独立して動く。
【０００３】
プラテン１２の頂部には多数の個々のプローブ位置決め装置２４（１個のみを示す）を取り付ける。各プローブ位置決め装置２４は延長部材２６を有し、この延長部材２６にプローブホルダ２８を取り付ける。チャック組立体２０の頂部に取り付けられたウエハ、及びその他の検査を受ける装置に接触するよう、それぞれのプローブ３０をプローブホルダ２８によって支持する。チャック組立体２０に対して、それぞれＸ、Ｙ、Ｚ軸線に沿って、プローブホルダ２８の位置、即ちプローブ３０の位置を調整するため、プローブ位置決め装置２４にマイクロメータ調整装置３４、３６、３８を設ける。プローブホルダ２８とチャック組立体２０との間の「接近軸線」として、ここで例としてＺ軸線を挙げる。しかし、プローブチップと、ウエハ、又はその他の検査を受ける装置とが相互に接触しようとして動く時に沿う、垂直でもなく、直線状でもない接近方向もこの「接近軸線」に含まれる。
【０００４】
別個のマイクロメータ調整装置４０はプローブホルダ２８を調整するように傾け、チャック組立体２０によって支持されるウエハ、又はその他の検査を受ける装置に対し、プローブの平面性を調整する。それぞれのプローブをそれぞれ支持する１２個もの個々のプローブ位置決め装置２４をチャック組立体２０の周りに、プラテン１２上に配置し、車輪のスポークと同様に、チャック組立体に向け、半径方向にプローブ位置決め装置が集まることができるようにする。このような構成の場合、各個々の位置決め装置２４はそのそれぞれのプローブをＸ、Ｙ、Ｚ方向に独立して調整することができると共に、ジャッキ１４を作動させて、プラテン１２、従って、位置決め装置２４、及びそのそれぞれのプローブを全て、一体に上下動させることができる。
【０００５】
周囲制御包囲体はプラテン１２に剛固に取り付けた上部箱部４２と、ベース１０に剛固に取り付けた下部箱部４４とから成る。これ等上部、下部の箱部は共に、鋼、又はその他適切な導電材料で造られ、電磁干渉シールドができるようにする。ジャッキ１４を作動させて、プラテン１２を上下動させた時、２個の箱部４２、４４が僅かに垂直に動くのを調整するため、銀、又は炭素含浸シリコーンから成るのが好適な導電性弾性発泡ガスケット４６を下部箱部４４とプラテン１２との間の周縁に介挿し、２個の箱部４２、４４の間が相対的に垂直に移動しても、電磁干渉シ−ル、密封シ−ル、及び光のシ−ルが全て維持される。上部箱部４２がプラテン１２に剛固に取り付けているにも拘らず、上部箱部４２と、プラテンの頂部との間に同様のガスケット４７を介挿し、最高のシ−ルを行うのが好適である。
【０００６】
図６（Ａ）、（Ｂ）において、上部箱部４２の頂部は８個の側パネル４９ａ、４９ｂを有する八角形の鋼箱４８を具え、この鋼箱４８を通じて、それぞれのプローブ位置決め装置２４の延長部材２６を貫通して動かすことができる。各側パネルは上述のガスケット材料と同様の弾性発泡体のそれぞれのシート５０を内部に設置する中空ハウジングを具える。各パネルハウジングの内面、及び外面に形成された溝孔５４に一線に、発泡体内に部分的にスリット５２を垂直に切り、これ等を通して、それぞれのプローブ位置決め装置２４のそれぞれの延長部材２６を動かして通すことができる。
【０００７】
スリットを形成したこの発泡体によって、各プローブ位置決め装置の延長部材２６のＸ、Ｙ、Ｚ軸線方向の運動を可能にすると共に、包囲体によって設けた電磁干渉シ−ル、実質的な密封シ−ル、及び光に対するシ−ルを維持する。４個の側パネル内で、一層大きな範囲のＸ方向、及びＹ方向の運動を行えるようにするため、溝孔５４を有する１対の鋼板５５の間に、サンドイッチ状に発泡シート５０を挟む。パネルハウジングの内面、及び外面の一層大きな溝孔５６によって包囲される移動範囲にわたり、鋼板５５はパネルハウジング内で、横方向に摺動可能である。
【０００８】
八角形の箱４８の頂部に、円形覗き孔５８を設け、この孔５８に凹形の透明なシ−ル窓６０を設ける。ブラケット６２によって、孔付き摺動シャッタ６４を保持し、窓を通じて、選択的に透過させたり、透過を妨げたりする。CRT モニタに接続されたステレオスコープ（図示せず）を窓の上方に設け、設定中、又は操作中、適切にプローブを設置するため、プローブの先端、及びウエハ、又はその他検査を受ける装置の拡大した表示が得られるようにする。代案として、電磁干渉をシールドし、密封し、光を遮るシ−ルをする発泡体によって包囲された顕微鏡レンズを窓60の代わりに、覗き孔５８に挿入することができる。
【０００９】
周囲制御包囲体の上部箱部４２に蝶着鋼ドア６８を設け、図３に示すヒンジ７０の枢着軸線の周りに、ドア６８を外方に回動させ得るようにする。このヒンジは上部箱部４２の頂部に向け、ドアを下方に押圧し、上部箱部の頂部に対する緊密な、重複する摺動周縁のシ−ル６８ａを形成する。ドアを開いた時、図３に示すように開いているドアの下の位置決め装置１６によって、チャック組立体２０を動かした時、チャック組立体はウエハを乗せ、又は降ろすために接近することができる。
【００１０】
図４、及び図５において、一連の４個のシ−ル板７２、７４、７６、７８を相互に摺動するように重ねて設けることにより、動力位置決め装置１６による位置決め運動にわたり、包囲体のシ−ルの完全性が維持される。これ等の板の寸法は頂部の板から底部の板まで徐々に増大し、同じ傾向にそれぞれの板７２、７４、７６、７８に中心孔７２ａ、７４ａ、７６ａ、７８ａを形成し、下部箱部４４の底４４ａに孔７９ａを形成する。頂板７２の中心孔７２ａは垂直に移動し得るプランジャ１８の軸受ハウジング１８ａの周りに密接整合する。下方に進んで、次の板である板７４は上方に突出する周端縁７４ｂを有し、板７４の頂部を横切って、板７２が摺動する程度を限定する。
【００１１】
頂板７２の端縁が板７４の周端縁７４ｂに衝合するまで、位置決め装置１６がプランジャ１８とその軸受ハウジング１８とをＸ軸線、及びＹ軸線に沿って動かすことができるように、板７４の中心孔７４ａの寸法を定める。しかし、上述のような衝合が起きた時、この孔７４ａの寸法は非常に小さいので、頂板７２によって、孔７４ａは必ず覆われる。従って、プランジャ１８、及びその軸受ハウジングがＸ軸線、及びＹ軸線に沿って動くこととは無関係に、板７２、７４間にシ−ルを維持すことができる。板７２が周端縁７４ｂに衝合する方向に、プランジャ１８、及びその軸受ハウジングが更に動くと、板７４が下にある板７６の周端縁７６ｂに向け摺動する。ここでも、板７６の中心孔は板７４が周端縁７６ｂに衝合するに十分に大きいが、板７４が孔７６ａを覆わないようにするには中心孔７６ａは非常に小さいから、必ず孔を覆い、板７４、７６間にも同様にシ−ルを維持することができる。
【００１２】
プランジャ１８、及び軸受ハウジングが同一方向に更に移動すると、板７６、７８をその下にある板に対し相対的に摺動させ、周端縁７８ｂ、及び箱部４４の側部にそれぞれ衝合させ、しかも、孔７８ａ、７９ａが覆いを外れることがない。摺動板、及び中心孔の徐々に増大する寸法のこの組合せによって、位置決め装置１６によるＸ軸線、Ｙ軸線に沿うプランジャ１８の全範囲にわたる移動が可能になると共に、このような位置決めの運動にも拘らず、包囲体をシ−ルされた状態に維持する。位置決め装置１６の電動機についても、この構造による電磁干渉シ−ルは有効である。それは摺動板の下方に電動機があるからである。
【００１３】
特に図４、図７、及び図８において、このチャック組立体は周囲制御包囲体があっても、無くとも使用し得るモジューラ構造である。プランジャ１８は調整板７９を支持し、調整板７９は第１、第２、及び第３のチャック組立体素子８０、８１、及び８３をそれぞれ支持する。これ等素子は接近軸線に沿って、プローブから累進的に増大する距離に位置している。素子８３は導電性の長方形ステージ、又はシールド８３であって、このシールド８３は円形の導電性の素子８０、８１を着脱自在に取り付けている。素子８０は平坦な上方に向くウエハ支持面８２を有し、この支持面は一連の垂直孔８４を有する。
【００１４】
これ等の孔８４はＯリング８８によって分離されるそれぞれの室に連通し、これ等の室は異なる真空の管９０ａ、９０ｂ、９０ｃ（図７参照）に別々に連結されており、これ等の真空の管は別個に制御される真空弁（図示せず）を介して真空源に連通する。通常のように、それぞれの真空の管は選択的にそれぞれの室、及び室の孔を真空源に連結して、ウエハを保持し、又は代わりに室の孔を真空源から分離し、ウエハを釈放する。それぞれの室、及び対応する孔を別個に操作し得ることにより、チャックは種々の直径のウエハを保持することができる。
【００１５】
接触基材、及びキャリブレーション基材を支持し、素子８０によって、ウエハ、又はその他の検査を受ける装置を同時に支持する目的で、円形の素子８０、８１に加えて、ねじ（図示せず）によって、補助チャック９２、９４を素子８０、８１から独立して、素子８３の隅角部に着脱自在に取り付ける。各補助チャック９２、９４は素子８０の表面８２に対し平行な関係にある別個の上方に向く平坦面１００、１０２を有する。真空孔１０４は各補助チャックの本体内のそれぞれの室に連通し、表面１００、１０２に通る。
【００１６】
各これ等の室は別個の真空の管、及び別個の独立して作動する真空弁（図示せず）を介して、真空源に連通する。このような各弁は素子８０の孔８４の作用とは独立して、それぞれの孔１０４のそれぞれの組を選択的に真空源に連結し、又は真空源から分離し、ウエハ、又は検査を受ける装置から独立して、それぞれの表面１００、１０２上にある接触基材、又はキャリブレーション基材を選択的に保持し、又は釈放する。必須ではない任意の金属シールド１０６を素子８３の端縁から上方に突出し、他の素子８０、８１、及び補助チャック、９２、９４を包囲するようにしてもよい。
【００１７】
全てのチャック組立体素子８０、８１、８３、及び付加的チャック組立体素子７９は導電性金属で構成されており、金属のねじ９６によって着脱自在に相互に連結されているが、相互に電気的に絶縁されている。図４において、弾性の誘電Ｏリング８８に加えて、誘電スペーサ８５、及び誘電座金８６を設けることによって、この電気的絶縁が行われる。ねじ９６により相互に結合している２個の素子のうちの下側の素子の過大な孔にねじ９６が貫通していることにより、ねじのシャンクと下側の素子との間の電気的接触を防止することと結びついて、希望する絶縁を達成している。
【００１８】
図４から明らかなように、誘電スペーサ８５は相互に連結されたチャック組立体素子の対向する表面積の僅かな部分の上に延在するに過ぎず、これ等のそれぞれの面積の主要な部分にわたり、対向する表面間に空気間隙を残している。このような空気間隙はそれぞれのチャック組立体素子間の間隙内の誘電率を最小にし、これにより、対応して、これ等の素子間のキャパシタンスを最小にし、一方の素子から他方の素子に電流が漏洩する可能性を最小にする。高い寸法的安定性と、高い体積抵抗率に両立する可能最低限の誘電率を有する材料でそれぞれスペーサ８５、及び座金８６を構成するのが好適である。スペーサ、及び座金にとって適切な材料はE.I.DuPont社からDelrinの商標名で市販されているアセチルホモポリマ、又はガラスエポキシである。
【００１９】
図７、及び図８において、チャック組立体２０も１対の着脱自在の電気コネクタ１０８、１１０を有し、各電気コネクタは少なくとも２個のそれぞれ相互に電気的に絶縁された導電コネクタ素子１０８ａ、１０８ｂ、及び１１０ａ、１１０ｂを有する。コネクタ素子１０８ｂ、１１０ｂはガードとして、コネクタ素子１０８ａ、１１０ａを同軸に包囲しているのが好適である。望ましければ、図８に示すように、それぞれのコネクタ素子１０８ｂ、１１０ｂを包囲するそれぞれの外側シールド１０８ｃ、１１０ｃを有するよう、コネクタ組立体１０８、１１０を三軸の形態にすることができる。望ましければ、シールド箱１１２、及びコネクタ支持ブラケット１１３を介して、外側シールド１０８ｃ、１１０ｃをチャック組立体素子８３に電気的に接続してもよい。しかし、このような電気的な接続は包囲する電磁干渉シールド包囲体４２、４４にかんがみ、特にオプションである。
【００２０】
いずれの場合でも、チャック組立体素子８０の湾曲端縁に、ねじ１１４ｂ、１１４ｃによって、湾曲接触面１１４ａに沿って、相互に着脱自在に連結されているコネクタ板１１４に、並列にそれぞれのコネクタ素子１０８ａ、１１０ａは電気的に接続されている。逆に、同様に、素子８１に相互に着脱自在に連結されているコネクタ板１１６に並列に、コネクタ素子１０８ｂ、１１０ｂは接続されている。このコネクタ素子は箱１１２の長方形の開口１１２ａに自由に貫通しており、このコネクタ素子は箱１１２に対し、電気的に絶縁されており、従って、素子８３からも、また相互に電気的に絶縁されている。止めねじ１１８はコネクタ素子をそれぞれのコネクタ板１１４、１１６に着脱自在に緊締する。
【００２１】
同軸ケーブル、又は図示のような三軸ケーブル１１８、１２０はそれぞれの外し得る電気コネクタ組立体１０８、１１０の一部を形成しており、それぞれの着脱自在の三軸コネクタ１２２、１２４は周囲制御包囲体の下部４４の壁に貫入し、三軸コネクタ１２２、１２４の外側シールドを包囲体に電気的に接続する。他の三軸ケーブル１２２ａ、１２４ａを適当な検査装置からコネクタ１２２、１２４に着脱自在に接続することができる。検査装置は検査の用途によってHewlett-Packard 4142B モジュラ直流電源モニタ、又はHewlett-Packard 4284A 精密LCR メータ等である。ケーブル１１８、１２０が単に同軸ケーブルであるか、又は唯２個の導線を有する他の形式のケーブルであれば、１個の導線がそれぞれのコネクタ１２２、又は１２４の（単一の）内部コネクタ素子をそれぞれのコネクタ素子１０８ａ、又は１１０ａに相互に接続すると共に、他の導線はそれぞれのコネクタ１２２、又は１２４の（ガードの）中間コネクタ素子をそれぞれのコネクタ素子１０８ｂ、１１０ｂに接続する。米国特許第5532609 号はプローブステーション、及びチャックを開示しており、ここに援用する。
【００２２】
対応する垂直孔８４と、Ｏリング８８によって分離されたそれぞれの室とを有するチャック組立体２０は３個の異なる帯域内に選択的に真空を発生する。金属ねじ９６を包囲する誘電スペーサ８５、及び３個のＯリング８８を有することは隣接する第１、第２、及び第３のチャック組立体素子８０、８１、８３を合体して取り付けることができる。第１、及び第２のチャック組立体素子によって、同心のＯリング８８を圧縮し、チャック組立体の上面にわたる力の分散を助け、平坦な表面を維持する。しかし、Ｏリング、及び誘電スペーサ８５は電流の漏洩を生ずる周囲の空気よりも誘電率が大きい。
【００２３】
また、隣接するチャック組立体素子８０、８１、８３の間の付加的材料は隣接するチャック組立体素子の間のキャパシタンスを減少させる。更に、Ｏリング、及び誘電スペーサ８５の誘電材料は検査中、電荷を生じ、誘電吸収を増大する。チャックに保持されるウエハがプローブによる検査を受けている時、Ｏリング、及び誘電スペーサ８５によって、チャックの変形に対する機械的安定性を提供するから、一層薄いチャック組立体素子８０、８１、８３を使用することができる。種々のＯリング、及び誘電スペーサ８５の高さは僅かに異なる傾向があり、これがため、第１、第２、及び第３のチャック組立体素子８０、８１、８３を互いに取り付けた時、上面が平坦に、即ち水平にならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本発明の目的はウエハ、又は検査すべき装置にプローブを加えた時、ウエハを支持する上部チャック組立体素子が平面性を失わないプローブステーション用チャックを得るにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
この目的を達成するため、本発明プローブステーション用チャックはウエハを支持するのに適する上面を有する第１チャック組立体素子と、前記第１チャック組立体素子と、他のチャック組立体素子との間に間隔を画成する正確に３個の独立した支持体を有し、前記第１チャック組立体素子に連結されたチャック離間装置とを具えることを特徴とする。
【００２６】
添付図面を参照して、次に本発明を詳細に説明し、本発明の上述の、及びその他の目的、要旨、及び利点を一層明らかにする。
【実施例】
【００２７】
伝統的なチャックの設計者は薄いチャック組立体素子と、半径方向に配置された多くのねじを使用し、いずれかのチャック組立体素子、特に上部チャック組立体素子に大きな変形を生ずることなく、ねじを堅く締め付けられるようにしている。水平な上部チャック組立体素子を維持することはウエハに正確にプローブの作用を加え、しかもプローブの破損を防止するために重要であり、そうでないと、プローブ作用を加えている間、破損する。多層チャックの場合には、下部チャック組立体素子を中央チャック組立体素子に取り付け、中央チャック組立体素子を上部チャック組立体素子に取り付ける。これによりチャック組立体素子、及び介挿した誘電素子の僅かな厚さの差の不均一性は累積し、平面性が悪くなる。
【００２８】
例えば、下部チャック組立体素子の平面性に均一性がなく、誘電スペーサの厚さに差があると、取り付けた時、中央チャック組立体素子は僅かに変形する。中央チャック組立体素子の平面性が不均一で、中央チャック組立体素子の僅かな変形があり、誘電スペーサ、及びＯリングの厚さに差があると、中央チャック組立体素子に取り付けた時、上部チャック組立体素子の大きな変形が起こる。従って、（１）各チャック組立体素子、（２）誘電スペーサ、（３）Ｏリングの厚さ、及び平面性は正確に制御されることが必要であり、これは上部チャック組立体の上面の平面性を達成するためである。
【００２９】
薄いチャック組立体素子、及び上部チャック組立体素子の変形を最小にする必要があることを考え、本願の発明者は３点取付けシステムを実現した。これは例えば、図９に示すように、上部チャック組立体素子内に応力を導入することなく、３個のピンによって、上部チャック組立体素子の方位を画成する。ここに、「方位」とは平面的な方向でなく、三次元的な方向を意味する。これ等のピンは相互にほぼ等しい距離にあるのが好適である。ピン２００、２０２、２０４のいずれかの高さの変化があると、上部チャック組立体素子１８０は残りの２個のピンの周りに回動し、従って、付加された応力が導入されることはなく、従って、上部チャック組立体素子の上面１９８が非平面性になることはない。ピン２００、２０２、２０４以外には、上部チャック組立体素子と、中央チャック組立体素子との間の間隔を維持し、又は画成する誘電スペーサは無い方が好適である。
【００３０】
Ｏリングのような誘電スペーサを無くすることにより、上部チャック組立体素子が中央チャック組立体素子に押圧掛合した時、上部チャック組立体素子に応力が加わるのを避けることができる。３点システムを使用することによって達成される他の利益は、中間層の平面性はあまり関係なく、プローブステージ、及びプローブに対して、上部チャック組立体素子の上面の方位を画成することができることである。言い換えれば、中央チャック組立体素子、及び下部チャック組立体素子の平面性を正確に制御しなくとも、上部チャック組立体素子の平面性には影響がないと言うことである。通常、上部チャック組立体素子と、中央チャック組立体素子との間、及び中央チャック組立体素子と、下部チャック組立体素子との間の間隔は比較的均一であり、それぞれチャック組立体素子の間に、比較的均一なキャパシタンスを生ずる。チャック組立体素子の３個の分離した点、又は領域を含む任意適当な相互接続組立体を採用することができることを理解すべきである。
【００３１】
上部チャック組立体素子と、中央チャック組立体素子との間のＯリングのようなスペーサを最小にすることによって、上部チャック組立体素子と、中央チャック組立体素子との間の容量結合を減少させ、これ等組立体素子の間に付加的誘電層材料を有する場合の容量結合より少ない値にする。同様に付加的スペーサを無くすることによって、隣接するチャック組立体素子の間の抵抗を増大させる。
【００３２】
各真空の管を上部チャック組立体素子１８０の中心に、直接連結すれば、少なくとも１個の対応する孔を上部チャック組立体素子内に、半径方向に穿孔する必要があり、垂直に延びる真空室はこの孔から上部チャック組立体素子の上面に真空を供給する。半径方向、及び垂直方向の孔の組合せを機械加工するには高い精度の機械加工が必要であり、そのような機械加工は困難であり、時間を要し、高価である。このチャックの寸法が増大すると、このような孔を機械加工することは益々、一層困難になる。
【００３３】
上部チャック組立体素子１８０の側部に、正確な孔を機械加工する困難性を考えて、本願の発明者は図１０に示すように、上部チャック組立体素子の下面２０８に１組の空気経路２１０Ａ〜２１０Ｅを機械加工するのは一層容易であり、一層正確に加工される傾向があると決定した。更に、このチャックの下面２０８の空気経路２１０Ａ〜２１０Ｅは塵埃、及び屑を容易に清掃することができる。上部チャック組立体素子の下面２０８は薄いのが好適なカバー板２１２でカバーする（図１２参照）。接着剤（図示せず）と、真空グリースの薄い層とによって、このカバー板２１２を上部チャック組立体に取り付けるのが好適であり、両者間をシ−ルする。
【００３４】
カバー板２１２は上部チャック組立体素子に電気的に接続された導電材料である。カバー板は希望するような任意の厚さを有するいかなる材料で造ってもよい。図１１において、上面１９８に、真空用孔２１４Ａ〜２１４Ｅによって画成された複数個の「帯域」を設け、これ等の帯域は本来、同心であるのが好適であり、各帯域は個々に制御され、希望により、真空が供給される。これにより異なる寸法のウエハに対して正確な圧力制御を行うことができる。例えば、３、６、８及び１２インチの寸法をそれぞれ有するウエハを収容するためには、これ等の同心のリングの直径はそれぞれ、2.5 、5.5 、7.5 、及び11.5インチである。
【００３５】
このようにして、検査するウエハの寸法に応じられるよう、このシステムを選択的に制御し、覆われていない真空用孔は真空を供給しようとせず、利用できる真空圧を減少させ、このシステムを通じて汚損した空気を引き出す。汚れた空気の中の塵埃、及びその他の屑は次に説明するように、真空を相互に連結する部分内で塵埃の薄い層となり、上部チャック組立体素子と、中央チャック組立体素子との間の電気的分離を弱くする。導電性で、面と面とが掛合するのが好適な材料の隣接する層の間に、一連の空気経路を画成するのに任意適切な構造を使用することができる。この空気経路の限定は真空の管を上部チャック組立体素子に相互に連結しているチャックにも使用することができる。
【００３６】
隣接する上部チャック組立体素子と、中央チャック組立素子との間のＯリングを無くすことによって、希望する時、上部チャック組立体素子の頂面に真空をどのようにして供給するかについて困難に直面する。真空の管の外部の導電表面は通常、シールドポテンシャルに接続されているから、真空の管を上部チャック組立体素子に直接、取り付けるのは望ましくないと、本願の発明者は決定した。上部チャック組立体素子に直接隣接する真空の管の外部のシールドポテンシャルは上部チャック組立体と、真空の管との間に電流の漏洩を生ずる。
【００３７】
中央チャック組立体素子と、上部チャック組立体素子との間に真空経路を設けるため、図１２に示すように、真空ピン２０６によって、それぞれの真空の管と、上部チャック組立体素子の上面の特定の真空孔（例えば「帯域」）とを相互に連結する。通常、各「帯域」について、１個の真空の管と、１個の真空のピンとを設ける。上部チャック組立体素子、及び中央チャック組立体素子の向き合う表面２０８、２２４のそれぞれの開口２２０ａ、２２０ｂ内に真空ピンを埋め込むのが好適である。各真空ピンには１対のＯリング２２２ａ、２２２ｂを設け、これ等のＯリングによって、それぞれの開口２２０ａ、２２０ｂ内をシ−ルすると共に、これ等の開口内で真空ピン２０６が移動し得るようにする。向き合う表面２０８、２２４の間の間隔が変化しても、真空ピン２０６が開口２２０ａ、２２０ｂ内で若干動き得るように、向き合う表面２０８、２２４の間の間隔、開口２２０ａ、２２０ｂの深さ、及び真空ピン２０６の長さを選択するのが好適である。
【００３８】
従って、真空ピンは開口内で浮動し、上部チャック組立体素子と、中央チャック組立体素子との間の間隔を決定せず、又は限定しない。更に、真空ピンは上部チャック組立体素子と、中央チャック組立体素子との両方に剛固に連結されていない。場合により、代案として、上部チャック組立体素子、及び中央チャック組立体素子の一方に、剛固に連結してもよい。真空ピンはテフロン（登録商標）、又はPCTFE のような良好な誘電材料から構成するのが好適である。真空ピンをピン２００、２０１、２０４の外部に設置し（例えばチャックの中心からピンまでの距離をチャックの中心から真空ピンまでの距離より小さくし）、騒音を最小にする。間隔を画成しない真空経路の任意の非剛強的に相互に連結された真空経路を１対のチャック組立体素子の間に設けてもよい。
【００３９】
中央チャック組立体素子を上部チャック組立体素子１８０に取り付けるピンは、下部チャック組立体素子に開放していて、通常、シールドに連結されている下の部分を有する。また、特に、上部チャック組立体素子１８０に電気的に接続しているピン２０４は中央チャック組立体素子１８２を通じて、下部チャック組立体素子１８４までの不随意な漏洩経路を生ずる。現在の設計では、小さな板をこの開口上に取り付けて防護している。一層、便利な防護構造は、ピン開口上にある下部カバー板２３０であり、中央チャック組立体素子１８２の主要部を覆うのが好適である。この下部カバー板２３０はピンから電気的に分離している。更に、中央チャック組立体素子１８２と共に、この板２３０は真空経路を画成する。
【００４０】
図１３において、このピン構造は機械的な安定性と、電気的な分離との両方を達成する。ねじ２４０を中央チャック組立体素子１８２に挿入し、上部チャック組立体素子１８０の下面のねじ孔にねじ込む。導電性の円形の、縦断面がほぼＵ字状の部材２４４によって、上部チャック組立体素子と、中央チャック組立体素子とを分離する。この部材２４４を上部チャック組立体素子に押圧掛合させる。導電Ｕ字状部材２４４をねじ２４０に電気的に接続し、この部材２４４をねじ２４０から半径方向外方に延在させる。この導電Ｕ字状部材により、チャック組立体の側方への安定性が得られる。絶縁性の円形の、断面がほぼＵ字状の部材２４６はPCTFE で造るのが好適で、導電Ｕ字状部材２４４に対向させ、中央チャック組立体素子に加圧掛合させる。
【００４１】
絶縁性の円形のＵ字状部材２４６は導電Ｕ字状部材２４４の中で、この導電Ｕ字状部材２４４に対して自分自身で中心を占める。円形絶縁挿入部２４８は中央チャック組立体素子の開口２５０内で、ねじ２４０を包囲し、ねじ２４０の傾斜ヘッド部を支持する。ねじ２４０が傾斜部を有していない場合には、絶縁挿入部２４８がねじ２４０のヘッド部を支持する。絶縁カバー２５４をねじ２４０の端部に設置するのが好適であり、この端部から離して設置するのが好適である。このねじの端部にカバー板２３０を設け、ガードポテンシャルに接続するのが好適である。望ましければチャック組立体の他の隣接する板の間に同様にピン構造を使用する。
【００４２】
導体が十分に互いに接近していると、高電圧の測定を行っている間、２個の導体の間の空気が破断し、例えばアークが発生する。例えば、5000ボルトでテストを行っている時、導体間の間隔は５．０８ｍｍ（約０．２インチ）以上でなければならない。図１４（図１３も同様）において、ねじ、及び導電性の円形のＵ字状部材（信号ポテンシャル）からガードポテンシャルの他の導体までの空気に通る全ての経路は点線で示すように５．０８ミリ（０．２インチ）より大きい。例えば、Ｕ字状絶縁部材２４６のフィンは約５．０８ｍｍ（０．２インチ）より一層大きく沿面距離を増大する。
【００４３】
更に考慮した結果、剛固な衝撃を与える他の因子は相互に連結する材料それ自身である。導電材料は隣接するチャック組立体素子の間の絶縁材料の厚さの少なくとも３倍の厚さを有するのが好適であり、少なくとも６倍の厚さがあるのが一層好適である。このようにして、間隔を開けるためのスペース材料の主要部は剛強な導電材料であり、この部分は圧力を受けた時、絶縁材料より圧縮変形を起こす傾向が著しく少ない。
【００４４】
長く試験を行った後、誘電材料の誘電吸収は、誘電材料の両側が電気導体に面対面接触している時、一層早く、ドレインする傾向がある。これに反し、誘電材料の一側のみが電気導体に面対面接触している時は、誘電吸収は電気ポテンシャルの変化につれて、緩やかにドレインし、従って電気的性能を劣化させる。従って、図１３において、導体に接触する絶縁材料のほぼ全ては（又は少なくとも主要部は）対向する導体を有することが観察される。例えば、中心絶縁部の上部は導電性ねじに接触していない。これは対向する導体を得ることが困難であるためで、必要な間隔が無くてはならないならば、一層複雑化するためである。
【００４５】
上述の記載において採用された語と、表現とは記載のために使用したもので、本発明を限定するものでなく、このような語と、表現との使用には図示し、説明した要旨の均等物を排除するものでなく、本発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明チャックを使用するウエハプローブステーションの例示の部分前面図である。
【図２】図１のウエハプローブステーションの平面図である。
【図３】包囲体のドアを一部開いた状態の図１のプローブステーションの部分平面図である。
【図４】図１のプローブステーションを示し、（Ａ）はその部分断面図、（Ｂ）は図４（Ａ）の３Ａ−３Ａ線上の断面図である。
【図５】動力位置決め装置が包囲体の底に貫通する場合のシ−ル組立体の平面図である。
【図６】図１のプローブステーションを示し、（Ａ）は図１の５Ａ−５Ａの矢印の方向に見た拡大詳細平面図、（Ｂ）は図１の５Ｂ−５Ｂ線に沿う拡大断面図である。
【図７】図４（Ａ）の６−６の矢印の方向に見たチャック組立体の平面詳細図である。
【図８】図７のチャック組立体の部分断面図である。
【図９】スペーサの組と真空相互連結とを示す本発明チャックの斜視図である。
【図１０】本発明チャックの上部チャック組立体素子の底面の平面図である。
【図１１】本発明チャックの上部チャック組立体素子の上面の平面図である。
【図１２】本発明チャックの多層チャックの断面図である。
【図１３】図１２のチャックの１対のチャック組立体素子の間の相互の連結部の拡大断面図である。
【図１４】最小空気破断距離を示す図１２のチャックの１対のチャック組立体素子の間の相互の連結部の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  ベース
１２  プラテン
１４  ジャッキ
１６  動力位置決め装置
２０  チャック組立体
２４  プローブ位置決め装置
２６  延長部材
２８  プローブホルダ
３０  プローブ
４２  上部箱部
４４  下部箱部
７２、７４、７６、７８  シ−ル板
７９  調整板
８０  第１チャック組立体素子
８１  第２チャック組立体素子
８３  第３チャック組立体素子
９２、９４  補助チャック
１８０  上部チャック組立体素子
１８２  中央チャック組立体素子
１８４  下部チャック組立体素子
１９８  上面
２００、２０２、２０４  ピン
２０６  真空ピン
２０８  下面
２１０Ａ〜２１０Ｅ  空気経路
２１２  カバー板
２１４Ａ〜２１４Ｅ  真空用孔
２２０ａ、２２０ｂ  開口
２２２ａ、２２２ｂ  Ｏリング
２２４  表面
２３０  下部カバー板
２４０  ねじ
２４４  導電Ｕ字状部材
２４６  絶縁Ｕ字状部材
２５０  開口
２５４  絶縁カバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2008306215.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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