(57)【要約】【課題】従来の検査方法のように電極パッドの酸化膜を破る針圧を付与すると、接触子からの針圧によりトランジスタ特性等の電気的特性が変化する虞があり、また、低誘電率を有するＬｏｗ−ｋ材のように柔らかい材料が電極パッドの下層に使用されている場合には電極パッドの酸化膜を破るほどの針圧を付与できない。【解決手段】本発明のプローブ方法は、フォーミングガスを用いてウエハＷの電極パッドを還元処理する工程と、乾燥雰囲気下で電極パッドとプローブピン１４Ａを接触させる工程とを備えている。【選択図】　　　図１
2004093450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査体の電気的特性を検査するプローブ方法において、水素ガスを含むガスを用いて上記被検査体の検査用電極を還元処理する工程と、乾燥雰囲気下で上記検査用電極とプローブピンを接触させる工程とを備えたことを特徴とするプローブ方法。
【請求項２】
上記還元処理工程では、上記水素ガスを含むガスを白金族金属またはその合金によって活性化することを特徴とする請求項１に記載のプローブ方法。
【請求項３】
上記白金族金属としてパラジウムを含む触媒を用いることを特徴とする請求項２に記載のプローブ方法。
【請求項４】
上記還元処理工程では、上記被検査体を加熱することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のプローブ方法。
【請求項５】
上記還元処理工程では、上記水素ガスを含むガスをプラズマ化して供給することを特徴とする請求項１に記載のプローブ方法。
【請求項６】
上記水素ガスを含むガスとしてフォーミングガスを用いることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のプローブ方法。
【請求項７】
上記検査用電極は、銅または銅合金からなることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のプローブ方法。
【請求項８】
被検査体の電気的特性検査を行なうプローブ装置において、水素ガスを含むガスを用いて上記被検査体の検査用電極を還元処理する手段と、上記検査用電極とプローブピンを接触させる手段とを備えたことを特徴とするプローブ装置。
【請求項９】
乾燥雰囲気を形成する手段を設けたことを特徴とする請求項８に記載のプローブ装置。
【請求項１０】
上記還元処理手段を、上記被検査体の検査を行なうプローバ室側に設けたことを特徴とする請求項８または請求項９に記載のプローブ装置。
【請求項１１】
上記還元処理手段を、上記被検査体をロード、アンロードするローダ室側に設けたことを特徴とする請求項８または請求項９に記載のプローブ装置。
【請求項１２】
上記還元処理手段は、処理容器と、この処理容器内に配置され且つ上記被検査体を保持する保持体と、この保持体を加熱する加熱手段と、この加熱手段を介して加熱された上記被処理体に対して上記水素ガスを含むガスを供給する手段とを有することを特徴とする請求項１１に記載のプローブ装置。
【請求項１３】
上記還元処理手段は、水素ガスを含むガスを供給するガス供給手段と、このガス供給手段から供給される水素ガスを加熱下で活性化するガス流路と、このガス流路を加熱する加熱手段とを備えたことを特徴とする請求項８〜請求項１１のいずれか１項に記載のプローブ装置。
【請求項１４】
上記ガス流路は、白金族金属またはその合金によって形成されてなることを特徴とすることを特徴とする請求項１３に記載のプローブ装置。
【請求項１５】
上記白金族金属がパラジウムであることを特徴とする請求項１４に記載のプローブ装置。
【請求項１６】
上記還元処理手段は、処理容器と、この処理容器内に配置され且つ上記被検査体を保持する保持体と、上記処理容器内に上記水素ガスを含むガスを供給する手段と、上記処理容器内で上記ガスからプラズマを発生させる手段とを有することを特徴とする請求項８、請求項９及び請求項１１のいずれか１項に記載のプローブ装置。
【請求項１７】
被検査体の電気的特性を検査するプローブ装置に設けられ、上記被検査体の検査用電極を還元処理する電極還元装置であって、水素ガスを含むガスを供給するガス供給手段と、このガス供給手段から供給される水素ガスを加熱下で活性化するガス流路と、このガス流路を加熱する加熱手段とを備えたことを特徴とする電極還元装置。
【請求項１８】
上記ガス流路は、白金族金属またはその合金によって形成されてなることを特徴とする請求項１７に記載の電極還元装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プローブ方法、プローブ装置及び電極還元装置に関し、更に詳しくは被検査体の検査用電極との電気的接触性を高めることができるプローブ方法、プローブ装置及び電極還元装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体処理工程にはウエハ状態の被検査体を検査する工程やパッケージ状態の被検査体を検査する工程等の種々の工程がある。検査を実施する場合には、被検査体の検査用の電極パッドに接触子を接触させ、接触子を介して被検査体に信号を印加する。ところが、検査用の電極パッドには電気的に絶縁性のある酸化膜が形成されているため、接触子を接触させただけでは導通を取ることができず、検査用の信号を印加することができないことがある。そこで、従来は、検査用の電極パッドと接触子間に所定の針圧を付与した上で接触子を電極パッド表面でスクラブさせて酸化膜を破り、接触子と電極パッド間の導通を確保している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体製品の超高集積化に伴って各成膜層の薄膜化が加速度的に進み検査用電極パッドも薄膜化しているため、従来のプローブ方法のように電極パッドの酸化膜を破る針圧を付与すると、接触子からの針圧によりトランジスタ特性等の電気的特性が変化する虞があり、また、低誘電率を有するＬｏｗ−ｋ材のように柔らかい材料が電極パッドの下層に使用されている場合には電極パッドの酸化膜を破るほどの針圧を付与できないなどという課題があった。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、検査用電極等の成膜層が薄膜化してもプローブピンを極力低い針圧で成膜層を損傷させることなく検査用電極に電気的に接触させ、両者間を確実に導通させて信頼性の高い検査を確実に行なうことができるプローブ方法、プローブ装置及び電極還元装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載のプローブ方法は、被検査体の電気的特性を検査するプローブ方法において、水素ガスを含むガスを用いて上記被検査体の検査用電極を還元処理する工程と、乾燥雰囲気下で上記検査用電極とプローブピンを接触させる工程とを備えたことを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明の請求項２に記載のプローブ方法は、請求項１に記載の発明において、上記還元処理工程では、上記水素ガスを含むガスを白金族金属またはその合金によって活性化することを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の請求項３に記載のプローブ方法は、請求項２に記載の発明において、上記白金族金属としてパラジウムを含む触媒を用いることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の請求項４に記載のプローブ方法は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、上記還元処理工程では、上記被検査体を加熱することを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項５に記載のプローブ方法は、請求項１に記載の発明において、上記還元処理工程では、上記水素ガスを含むガスをプラズマ化して供給することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項６に記載のプローブ方法は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の発明において、上記水素ガスを含むガスとしてフォーミングガスを用いることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項７に記載のプローブ方法は、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の発明において、上記検査用電極は、銅または銅合金からなることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項８に記載のプローブ装置は、被検査体の電気的特性検査を行なうプローブ装置において、水素ガスを含むガスを用いて上記被検査体の検査用電極を還元処理する手段と、上記検査用電極とプローブピンを接触させる手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項９に記載のプローブ装置は、請求項８に記載の発明において、乾燥雰囲気を形成する手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項１０に記載のプローブ装置は、請求項８または請求項９に記載の発明において、上記還元処理手段を、上記被検査体の検査を行なうプローバ室側に設けたことを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の請求項１１に記載のプローブ装置は、請求項８または請求項９に記載の発明において、上記還元処理手段を、上記被検査体をロード、アンロードするローダ室側に設けたことを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の請求項１２に記載のプローブ装置は、請求項１１に記載の発明において、上記還元処理手段は、処理容器と、この処理容器内に配置され且つ上記被検査体を保持する保持体と、この保持体を加熱する加熱手段と、この加熱手段を介して加熱された上記被処理体に対して上記水素ガスを含むガスを供給する手段とを有することを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の請求項１３に記載のプローブ装置は、請求項８〜請求項１１のいずれか１項に記載の発明において、上記還元処理手段は、水素ガスを含むガスを供給するガス供給手段と、このガス供給手段から供給される水素ガスを加熱下で活性化するガス流路と、このガス流路を加熱する加熱手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明の請求項１４に記載のプローブ装置は、請求項１３に記載の発明において、上記ガス流路は、白金族金属またはその合金によって形成されてなることを特徴とすることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明の請求項１５に記載のプローブ装置は、請求項１４に記載の発明において、上記白金族金属がパラジウムであることを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明の請求項１６に記載のプローブ装置は、請求項８、請求項９及び請求項１１のいずれか１項に記載の発明において、上記還元処理手段は、処理容器と、この処理容器内に配置され且つ上記被検査体を保持する保持体と、上記処理容器内に上記水素ガスを含むガスを供給する手段と、上記処理容器内で上記ガスからプラズマを発生させる手段とを有することを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明の請求項１７に記載の電極還元装置は、被検査体の電気的特性を検査するプローブ装置に設けられ、上記被検査体の検査用電極を還元処理する電極還元装置であって、水素ガスを含むガスを供給するガス供給手段と、このガス供給手段から供給される水素ガスを加熱下で活性化するガス流路と、このガス流路を加熱する加熱手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明の請求項１８に記載の電極還元装置は、請求項１７に記載の発明において、上記ガス流路は、白金族金属またはその合金によって形成されてなることを特徴とするものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図１０に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。
本発明のプローブ方法は、水素ガスを含むガス（例えば、水素ガスと窒素ガスとの混合ガスであるフォーミングガス）を用いてウエハの検査用の電極パッドに形成された酸化膜を還元処理して除去した後、プローブピンと電極パッドとを接触させてウエハの電気的特性検査を行なう点に特徴がある。酸化膜を還元することによりプローブピンと電極パッド間の針圧を現状より格段に低減することができるため、低い針圧で電極パッドを傷つけることがなく、しかもプローブピンの寿命を延ばすことができる。
【００２４】
そこで、まず本実施形態のプローブ装置について説明する。本実施形態のプローブ装置１０は、例えば図１に示すように、被処理体（例えば、ウエハ）Ｗを搬送するローダ室（図示せず）と、ウエハＷの電気的特性検査を行なうプローバ室１１と、これら両者内に配置された後述の各種機器を制御する制御装置（図示せず）とを備えている。
【００２５】
ローダ室は、例えば２５枚のウエハＷが収納されたカセットを載置する載置部と、この載置部のカセットからウエハＷを一枚ずつ搬送するウエハ搬送機構と、このウエハ搬送機構を介してウエハＷを搬送する間にウエハを所定の向きに揃えるサブチャックとを備えている。
【００２６】
また、プローバ室１１は、三軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）移動機構１２を介して三軸方向に移動すると共にθ方向で正逆回転する温度調整可能なメインチャック１３と、このメインチャック１３の上方に配置され且つウエハＷ上に例えば銅、銅合金、アルミニウム等の導電性金属によって形成された電極パッドと電気的に導通するプローブカード１４と、このプローブカード１４のプローブピン１４ＡとウエハＷの位置合わせを行なうアライメント機構（図示せず）と、ウエハＷの電極パッドを還元する還元処理手段１５とを備え、還元処理手段１５でメインチャック１３上のウエハＷの電極パッドを還元処理した後、プローブピン１４ＡとウエハＷの電極パッドを電気的に接触させてウエハＷの電気的特性検査を行なう。
【００２７】
プローブカード１４はプローバ室１１のヘッドプレート１６に固定され、このヘッドプレート１６上にはテストヘッドＴがプローブカード１４と電気的に接続可能に配置されている。移動機構１２は、同図に示すように、プローバ室１１内の底面にＹ方向（同図では紙面に垂直方向）移動するＹテーブル１２Ａと、このＹテーブル１２Ａ上をＸ方向に移動するＸテーブル１２Ｂと、このＸテーブル１２Ｂの中心と軸心を一致させて配置されたＺ方向に昇降するＺ軸機構１２Ｃとを有し、メインチャック１３をＸ、Ｙ、Ｚ方向へ移動させる。メインチャック１３は、例えば−５５℃〜４００℃の範囲で温度を調節する温度調節機構を内蔵し、図示しないθ駆動機構を介して中心軸を中心に所定の範囲で正逆方向に回転する。
【００２８】
而して、還元処理手段１５は、例えば、プローバ室１１内にフォーミングガスを加熱して流し、常圧または減圧下でメインチャック１３によって加熱されたウエハの銅、銅合金等によって形成された電極パッドを還元処理する。還元処理手段１５は、例えば図１に示すように、ヘッドプレート１６上に配置され且つ例えば石英、セラミックス等の耐熱性材料によって形成された断熱容器１５Ａと、断熱容器１５Ａ内に設けられたヒータ１５Ｂと、断熱容器１５Ａの入口に接続されたガス供給管１５Ｃと、ガス供給管１５Ｃに接続され且つフォーミングガスを供給するガス供給手段１５Ｄと、ガス供給手段１５Ｄからのフォーミングガスの流量を制御するマスフローコントローラ（図示せず）を有し、断熱容器１５Ａ内でヒータ１５Ｂがフォーミングガスを加熱し、メインチャック１３上の加熱ウエハＷの電極パッドを所定の温度で還元する。
【００２９】
断熱容器１５Ａには断熱処理が施され、ヒータ１５Ｂの温度低下を防止して断熱容器１５Ａ内を所定の高温に維持する。この断熱容器１５Ａの入口は、同図に示すように、プローブカード１４に隣接する位置でヘッドプレート１６を貫通し、メインチャック１３と対向するように配置されている。プローバ室１１には排気口１１Ａが形成され、この排気口１１Ａには排気管１５Ｅを介して排気装置（図示せず）に接続されている。また、移動機構１２の昇降機構には上端が開口し且つメインチャック１３を取り囲む扁平な容器１５Ｆが固定されている。この容器１５Ｆはメインチャック１３よりもかなり大径に形成され、断熱容器１５Ａから供給されたフォーミングガスが充満し容器１５Ｆ内で還元雰囲気を形成する。尚、断熱容器１５Ａは、メインチャック１３が移動する範囲内であれば、その取り付け場所は特に制限されない。
【００３０】
而して、フォーミングガスは上述のように水素ガスとキャリアガスとしての窒素ガスとからなる混合ガスで、マスフローコントローラを介して水素ガスの含有量が防爆範囲内（例えば、５容量％以下、具体的には３％程度）に調整されている。また、キャリアとしては、窒素ガスの他に、例えば、アルゴン、ヘリウム等の希ガスを用いることができる。
【００３１】
また、プローバ室１１の内面にはシールド部材１５Ｇが施され、このシールド部材１５Ｇによりプローバ室１１内を気密状態に保持し、所定の減圧状態を形成することができる。このプローバ室１１内外には酸素濃度計１７がそれぞれ設けられ、これらの酸素濃度計１７を介してプローバ室１１内外の酸素濃度を監視している。酸素濃度計１７が制御装置を介してアラーム等の警報手段に接続され、酸素濃度が危険域濃度に達したら警報を発する。
【００３２】
また、プローブ装置１０は乾燥空気を供給する手段を備え、プローバ室１１内に乾燥空気を供給し、乾燥雰囲気下でウエハＷの検査を行なうようになっている。このような乾燥雰囲気を形成するのは、還元処理手段１５によってウエハＷの電極パッドを還元してもプローバ室１１内の空気中の水分による電極パッドの酸化を防止するためである。乾燥空気をプロー室１１内に供給する場合には、還元処理手段１５のガス供給管１５Ｃを利用することができる。
【００３３】
次に、上記プローブ装置１０を用いた本発明のプローブ方法の一実施形態について説明する。まず、プローバ室１１内でプローブピン１４ＡとウエハＷの電極パッドとの位置合わせを行い、検査を開始するための準備を行う。次いで、還元処理手段１５が駆動し、排気管１５Ｅからプローバ室１１内の空気を排気すると共にガス供給手段１５Ｄからフォーミングガスを断熱容器１５Ａ内に供給する。断熱容器１５Ａ内ではヒータ１５Ｂがフォーミングガスを加熱する。加熱後のフォーミングガスは断熱容器１５Ａの出口からメインチャック１３上のウエハＷに向けて流れ、容器１５Ｆ内に充満して容器１５Ｆ内に還元雰囲気を形成する。このフォーミングガスが既にメインチャック１３の温度調整機構を介して例えば２００℃以上の温度まで加熱されたウエハＷ上の電極パッドと接触すると、フォーミングガス中の水素ガスが電極パッドの酸化膜を還元し、電極パッドの金属が表出する。そして、還元処理後のフォーミングガスは容器１５Ｆからプローバ室１１内へ流出し、プローバ室１１から排気管１５Ｅを経由してプローバ室１１外へ排気される。この動作中、プローバ室１１内の空気の排気が十分でなく、酸素濃度が所定の設定値よりも高いと、警報を発しその旨報知する。
【００３４】
還元処理手段１５によって電極パッドを還元した後、乾燥空気（例えば、露点が−７０℃）を容器１５Ｆ内に供給し、容器１５Ｆ内に乾燥雰囲気を形成し、外気が混入しないようにする。この状態で移動機構１２及び昇降機構が駆動し、プローブカード１４のプローブピン１４ＡとウエハＷの電極パッドとが接触する。この際、電極パッドの酸化膜が除去されているため、プローブピン１４Ａと電極パッドとが従来と比較して格段に低い針圧で接触するだけで両者間の電気的導通を取ることができ、ウエハＷの検査を確実に行なうことができる。
【００３５】
以上説明したように本実施形態によれば、フォーミングガスを用いて電極パッドを常圧または減圧下で還元処理する工程と、乾燥雰囲気下で電極パッドとプローブピン１４Ａを電気的に接触させる工程とを備えているため、プローブピン１４Ａと電極パッドとを極めて低い針圧（例えば、０．２ｍＮ以下）で接触させるだけでこれら両者間の電気的導通を取ることができ、電極パッドやその下地層等の成膜層が薄膜化してもプローブピン１４Ａからの針圧で成膜層を損傷させることなく安定した信頼性の高い検査を行なうことができる。また、本実施形態では、ヒータ１５Ｂによってフォーミングガス中の水素ガスを活性化するため、活性化水素によって電極パッドＰの酸化膜を短時間でエッチング除去することができる。しかもフォーミングガス及びウエハＷを加熱するため、高温によって還元反応を促進し電極パッドを確実に還元することができる。
【００３６】
上記実施形態ではヒータ１５Ｂを有する還元処理手段１５を用いているが、この還元処理手段１５に代えてヒータ１５Ｂを省略してガス供給手段のみを設け、このガス供給手段からフォーミングガスをプローバ室１１内に供給し、メインチャック１３上で所定温度（例えば、２００℃以上）まで加熱されたウエハＷをフォーミングガスで還元するようにしても良い。
【００３７】
また、図２は本発明の他の実施形態のプローブ装置に用いられる還元処理手段を示す断面図である。本実施形態のプローブ装置は還元処理手段を異にする以外は上記実施形態に準じて構成されている。本実施形態に用いられる還元処理手段２５は、同図に示すように、白金族金属（例えば、パラジウム）またはその合金によってパイプ状に形成されたガス流路としてのパラジウム管（例えば、直径が３〜１００ｍｍ）２５Ａと、このパラジウム管２５Ａを囲むパイプ状のヒータ２５Ｂと、このヒータ２５Ｂを収容する断熱管２５Ｃと、この断熱管２５Ｃを収容する二重壁構造の収納管２５Ｄとを有し、上記実施形態の還元処理手段１５と同様にヘッドプレートに取り付けられている。
【００３８】
パラジウム管２５Ａの上端にはガス供給管２５Ｅを介してガス供給手段（図示せず）が接続され、ガス供給手段からパラジウム管Ａ内に水素ガスを含むガス（例えば、フォーミングガス）をマスフローコントローラで流量制御しながら供給する。また、断熱管２５Ｃ及び収納管２５Ｄはいずれも中央に出口が形成された底面を有している。また、収納管２５Ｄは底面も二重構造に構成され、二重壁間に窒素ガス等の不活性ガスを供給し、出口からプローバ室内へ不活性ガスを供給してプローバ室内の空気を置換する。また、パラジウム管２５Ａは水素ガスを活性化する機能を有しており、メッシュ状またはスポンジ状に形成されたものであっても良い。また、パラジウム管２５Ａに代えて耐食性材料によって形成された管内に粒状のパラジウム触媒を充填し、あるいはパラジウム製のコイルを挿入しても良い。
【００３９】
次に、還元処理手段２５の動作について説明する。還元処理手段２５が駆動すると、まず窒素ガスを収納管２５Ｄからプローバ室内へ供給してプローバ室内の空気を窒素ガスで置換すると共にヒータ２５Ｂを介してパラジウム管２５Ａを水素ガスの活性化温度（６００℃以下）まで加熱する。次いで、フォーミングガスをガス供給手段２５Ｅからパラジウム管２５Ａへ供給すると、パラジウム管２５Ａと接触したがフォーミングガス中の水素ガスが活性化し、このフォーミングガスがプローバ室内のウエハに向けて流出し、加熱ウエハ上の電極パッドの酸化膜を還元する。この還元処理手段２５は例えば銅または銅合金によって形成された金属パッドを還元処理する場合に好ましく用いることができる。本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果を期することができる。
【００４０】
また、図３は本発明の更に他の実施形態のプローブ装置に用いられる還元処理手段を示す模式図である。本実施形態のプローブ装置は還元処理手段を異にする以外は上記各実施形態に準じて構成されている。本実施形態に用いられる還元処理手段３５は、同図に示すようにローダ室１６内に設けられ、ウエハＷの検査前にローダ室１６内においてウエハＷの電極パッドを還元する。この還元処理手段３５は、処理容器３５Ａと、処理容器３５Ａ内でウエハＷを加熱、冷却する温度調節機構を有する保持体３５Ｂと、保持体３５Ｂ上でウエハＷを授受する複数の昇降ピン３５Ｃと、処理容器３５Ａの上方に設けられ且つヒータ３５Ｄを有する加熱用容器３５Ｅと、加熱用容器３５Ｅに接続されたガス供給管３５Ｆと、処理容器３５Ａに接続されたガス排気管３５Ｇとを備え、ガス供給管３５Ｆを介して導入されたフォーミングガスを加熱用容器３５Ｅ内で加熱した後、処理容器３５Ａ内に導入し、ウエハＷの電極パッドを還元する。また、ローダ室１６内にはウエハ搬送機構１６Ａが設けられ、ウエハ搬送機構１６Ａを介してカセットＣと処理容器３５Ａ間でウエハＷを搬送する。このローダ室１６内はプローバ室と同様に乾燥空気を供給し、乾燥雰囲気に調整するようになっていることが好ましい。尚、３５Ｈは処理容器３５Ａを開閉する開閉扉である。
【００４１】
次に、還元処理手段３５の動作について説明する。まず、ローダ室１６内でウエハ搬送機構１６Ａを介してカセットＣからウエハＷを取り出し、開閉扉３５Ｈが開いた処理容器３５Ａ内にウエハＷを搬送し、既に保持体３５Ｂから上昇した昇降ピン３５Ｃ上にウエハＷを載置する。引き続き、昇降ピン３５Ｃが下降してウエハＷを保持体３５Ｂに載置する。そして、保持体３５Ｂの温度調節機構によってウエハＷを所定の温度まで加熱する一方、ガス供給管３５Ｆからフォーミングガスを供給する。フォーミングガスは、加熱用容器３５Ｅ内でヒータ３５Ｄによって加熱され、ウエハＷと略同一温度になって処理容器３５Ａ内に流入し、ウエハＷの電極パッドを高温で還元する。還元後にはウエハ搬送機構１６Ａを介して処理容器３５Ａ内からウエハＷを取り出した後、プローバ室内にウエハＷを搬送し、プローバ室において検査を行なう。本実施形態においても上記各実施形態と同様の作用効果を期することができる。
【００４２】
また、図４は本発明の更に他の実施形態のプローブ装置に用いられる還元処理手段を示す断面図である。本実施形態のプローブ装置は還元処理手段を異にする以外は上記各実施形態に準じて構成されている。本実施形態に用いられる還元処理手段４５は、同図に示すように、乾燥雰囲気に調整可能なローダ室（図示せず）に対して連通、遮断可能に連結された処理室４５Ａと、処理室４５Ａ内に配置された下部電極を兼ねる載置台４５Ｂと、載置台４５Ｂの上方に平行に配置され且つ多数のガス供給孔を有する上部電極４５Ｃと、処理室４５Ａ内にフォーミングガスを供給するガス供給源４５Ｄと、処理室４５Ａ内のガスを排気する排気装置（図示せず）とを備え、ローダ室に対してゲートバルブＧを介して連通、遮断可能に連結されている。
【００４３】
また、載置台４５Ｂは、例えば図２に示すように、１３．５６ＭＨｚの高周波電源４５Ｅに接続された下部電極４５Ｆと、ヒータを有する加熱部４５Ｇと、加熱部４５Ｇの下側に配置され且つ冷媒流路を有する冷却部４５Ｈと、ウエハＷを載置面上で昇降させる昇降ピン（図示せず）とを備え、所定の減圧下で高周波電源４５Ｅから下部電極４５Ｆに高周波電力を印加し、上部電極４５Ｃとの間でフォーミングガスのプラズマを発生させる。また、加熱部４５Ｇ及び冷却部４５Ｈは載置台４５Ｂ上のウエハＷを適宜温度調節する。ガス供給源４５Ｄは、例えば同図に示すように、水素ガスを供給する水素ガス供給源４５Ｉと、窒素ガスを供給する窒素ガス供給源４５Ｊと、それぞれのガスの流量を調整するガス流量制御機構４５Ｋとを備え、ガス流量制御機構４５Ｋを介して水素ガスを所定濃度に調整して処理室４５Ａ内にフォーミングガスとして供給し、処理後のガスをガス排気管４５Ｌから排気する。
【００４４】
次に、還元処理手段４５の動作について説明する。まず、ローダ室内でカセットからウエハを取り出すと、ウエハの検査を行なう前にウエハ搬送機構を介してローダ室から処理室４５Ａ内の載置台４５Ｂ上に載置してゲートバルブＧを閉じ、処理室４５Ａ内を外気から遮断した後、排気装置を介して処理室４５Ａ内の空気を排気すると共に処理室内の空気を窒素ガスでパージした後、ガス供給源４５Ｄから処理室４５Ａ内へ水素ガスと窒素ガスからなるフォーミングガスを所定の流量で供給し、空気をフォーミングガスで置換した後、処理室４５Ａ内をプラズマ可能な圧力に維持する。次いで、下部電極４５Ｆに高周波電力を印加し、上部電極４５Ｃとの間でフォーミングガスのプラズマを発生させ、このプラズマでウエハＷの銅電極パッドの酸化膜をエッチングする。その後、冷却部４５Ｆが作動してウエハＷを急速冷却してウエハＷを常温まで下げた後、フォーミングガスの供給及び排気を停止する。そして、ゲートバルブＧが開くと共にウエハ搬送機構が処理室４５Ａ内に進入してウエハＷを処理室４５Ａ内からローダ室内へ搬出し、ゲートバルブＧが閉じる。その後、ウエハＷは乾燥雰囲気に調整されたローダ室を経由してプローバ室へ搬送される。後は上記各実施形態と同様にプローバ室内においてウエハＷの検査を行なう。本実施形態においても上記各実施形態と同様の作用効果を期することができる。
【００４５】
【実施例】
本実施例では、実験により銅の酸化、還元現象及び湿度の酸化への影響について具体的に観察すると共に、本発明のプローブ方法を具体的に実施して還元の効果を確認した。
【００４６】
実施例１
本実施例ではフォーミングガスの還元性能を観察した。即ち、参照用の銅ウエハ（銅薄膜＝１μｍ、ＴｉＮ下地＝１５ｎｍ）（以下、単に「参照ウエハ」と称す。）の酸化膜をフォーミングガス雰囲気下で還元処理し、銅薄膜内の酸素濃度分布について観察した。具体的には、参照ウエハをメインチャック上に載置し、３５０℃に温度設定されたメインチャックで参照ウエハを加熱した状態でフォーミングガス（水素ガス濃度＝３容量％）を供給し、フォーミングガス雰囲気下に参照ウエハを曝した後、その銅薄膜内の酸素濃度分布をＸ線光電子分光器（ＸＰＳ）によって観察した。また、同様にして参照ウエハを加熱した状態で窒素ガスのみを供給し、窒素ガス雰囲気下に参照ウエハを曝した後、その銅薄膜内の酸素濃度分布をＸＰＳによって観察した。これらの結果を示したものが図５である。図５に示す結果によれば、フォーミングガスを供給した場合には銅薄膜表面から深さが１０ｎｍに達する前に酸素濃度が０ａｔ％、つまり参照ウエハと比較して酸化膜が格段に薄くなってフォーミングガスによって酸化膜を確実に還元していることが判った。これに対し、窒素ガスを供給した非酸化性雰囲気下では酸素濃度が参照ウエハよりも高くなっていることが判った。
【００４７】
実施例２
本実施例ではフォーミングガスを用いて参照ウエハの酸化膜を還元する場合のメインチャックの温度の影響について観察した。即ち、図６に示すようにメインチャックの温度を２５０℃、３００℃、３２５℃、３５０℃と変化させ、各温度における銅薄膜内の酸素濃度分布をＸＰＳによって観察し、この結果を図６に示した。図６に示す結果によれば、メインチャックの温度が高いほど還元を促進することが判った。
【００４８】
実施例３
本実施例では酸化に対する湿度の影響について観察した。即ち、ウエハを乾燥空気（露点＝−７０℃）、大気（温度＝２５℃、湿度＝５０％）及び窒素ガス中に図７の（ａ）に示す時間だけ放置し、それぞれの環境下での銅ウエハ（銅薄膜＝１μｍ、ＴｉＮ下地＝１５ｎｍ）の酸化の進行具合を観察し、この結果を図７の（ａ）に示した。また、乾燥空気中の酸化速度と大気中の酸化速度を求め、この結果を同図の（ｂ）に示した。尚、図７の（ａ）に示す◆印は銅ウエハを作製した直後の銅薄膜内の酸素濃度の分布を示している。図７の（ａ）、（ｂ）に示す結果によれば、湿度の高い大気中での放置時間が長いほど銅薄膜の酸化が進み、還元すべき酸化膜厚が厚いことが判った。これに対して乾燥空気中では放置時間が長くても作製直後の銅ウエハと比較して酸化がそれほど進まないことが判った。従って、還元後であっても湿度のある大気中で検査をせず、乾燥空気中で検査する方が低い針圧で検査できることが判った。
【００４９】
実施例４
本実施例では乾燥雰囲気下でのプローブピンの針圧と銅ウエハの酸化膜の接触抵抗の関係を観察した。即ち、水素ガスを用いて下記条件で銅ウエハを還元処理した後、窒素ガス雰囲気下で２０分間保管した後、この還元銅ウエハをメインチャック上に載置し、乾燥空気（露点＝−７０℃）下でメインチャックを０μｍ、１０μｍ、３０μｍの三段階でオーバドライブさせ、各時点での銅ウエハとプローブピン間の接触抵抗を測定し、オーバドライブ量（針圧）と接触抵抗の関係を図８の（ａ）〜（ｃ）に示した。また、比較のために還元処理をしない銅ウエハを用いて乾燥空気（露点＝−７０℃）下でプローブピンの針圧と接触抵抗を同様に測定し、この結果を図９の（ａ）〜（ｃ）に示した。ここで、オーバドライブ（ＯＤ）量がＯＤ＝０μｍ、ＯＤ＝１０μｍ及びＯＤ＝３０μｍの時の針圧は、それぞれ０、１５ｍＮ、５０ｍＮであった。尚、プローブカードの３５本のプローブピンの全てが銅ウエハの中央で接触し、抵抗値が５Ω以下の時をＯＤ＝０μｍとした。また、Ｚ方向のバラツキは１０μｍ以下であった。
〔還元処理条件〕
処理室内の圧力：１３３．３３２Ｐａ
メインチャックの温度：４００℃
メインチャックの昇温時間：５分
水素ガスによる還元処理時間：１５分
水素ガスの流量：５００ｓｃｃｍ
ウエハの冷却時間：１５分
【００５０】
図８の（ａ）〜（ｃ）に示す結果によれば、オーバドライブ量が０μｍの場合、即ち、銅ウエハとプローブピンが接触しただけでは同図の（ａ）に示すように接触抵抗値が１．０Ωを超えることがあるが、測定回数が増えると接触抵抗が低下することが判った。オーバドライブ量が１０μｍになると測定初期から接触抵抗値が０．２Ω以下と格段に低くなり、銅薄膜とプローブピン間の導通性が極めて良くなることが判った。更にオーバドライブ量が大きくなって３０μｍに達しても１０μｍの場合と接触抵抗値が殆ど変わらないことが判った。従って、１０μｍのオーバドライブ量、即ち、１５ｍＮという低い針圧でウエハの検査を確実に行なえることが判った。これに対して、還元処理をしない銅ウエハの場合には、図９の（ａ）〜（ｃ）に示す結果からも明らかなように、乾燥空気雰囲気下であってもオーバドライブ量が３０μｍ、即ち、５０ｍＮという高い針圧でないとウエハの検査を行なえることが判った。
【００５１】
実施例５
本実施例では還元後の銅ウエハとプローブピン間の接触抵抗に対する湿度の影響について観察した。即ち、乾燥空気（露点＝−７０℃）を３００Ｌ／分の流量で供給し、乾燥雰囲気下で銅ウエハを１０μｍだけオーバドライブさせて銅ウエハとプローブピンとを接触させて銅ウエハ全面の接触抵抗を測定し、この結果を図１０の（ａ）に示した。また、大気（温度＝２５℃、湿度＝５０．１％）中で還元後の銅ウエハを１０μｍだけオーバドライブさせて銅ウエハとプローブピンとを接触させて銅ウエハ全面の接触抵抗を測定し、この結果を図１０の（ｂ）に示した。
【００５２】
図１０の（ａ）、（ｂ）に示す結果によれば、乾燥雰囲気下では銅ウエハ全面で１Ω以下の低い抵抗値で安定していたが、大気中では測定時間の中程ほど接触抵抗値が著しく高くなることが判った。本実施例ではプローブカードとしては１０μｍのオーバドライブで０．２ｍＮの荷重が発生する１４ピン仕様のものを用いた。以上のことから、還元処理実施後乾燥空気中であれば４時間以上の長時間でも０．２ｍＮ程度の低針圧で確実に検査できることが判った。大気中での検査ではメインチャック上の銅ウエハは中央部が周縁部より低いため、同一のオーバドライブ量であっても中央部が周縁部より針圧が低くなって接触抵抗値が高くなっている。
【００５３】
尚、本発明は上記実施形態に何等制限されるものではない。例えばウエハの還元処理手段は上記各実施形態に示す構成以外にも種々の形態を採用することができる。また、水素ガスを含むガスはフォーミングガスに限定されるものではなく、必要に応じてキャリアガスを適宜選択して使用することができる。また、ウエハの還元処理はカセット内のウエハを一括して行なうこともできる。また、上記実施形態では被検査体としてウエハＷを用いたが、ウエハ以外のパッケージ品にも本発明を適用することができる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明の請求項１〜請求項１８に記載の発明によれば、検査用電極等の成膜層が薄膜化してもプローブピンを極力低い針圧で成膜層を損傷させることなく検査用電極に電気的に接触させ、両者間を確実に導通させて信頼性の高い検査を確実に行なうことができるプローブ方法、プローブ装置及び電極還元装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプローブ装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明のプローブ装置の他の実施形態に適用された還元処理装置を示す断面図である。
【図３】本発明のプローブ装置の更に他の実施形態に適用された還元処理装置を示す断面図である。
【図４】本発明のプローブ装置の更に他の実施形態に適用された還元処理装置を示す断面図である。
【図５】本発明のプローブ方法の一実施形態を用いて銅ウエハの還元処理を行った場合の銅薄膜内の酸素濃度の分布を比較例と一緒に示すグラフである。
【図６】本発明のプローブ方法の一実施形態を用いて銅ウエハの還元処理を行う場合の銅ウエハの温度と銅薄膜内の酸素濃度の分布を示すグラフである。
【図７】還元後の銅ウエハの酸化に対する湿度の影響を示す図で、（ａ）は乾燥空気、大気中に所定時間放置した場合の銅ウエハの温度と銅薄膜内の酸素濃度の分布を示すグラフ、（ｂ）は乾燥空気、大気中での酸化速度を示すグラフである。
【図８】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明のプローブ方法の一実施形態を示す図で、オーバドライブ量と接触抵抗値との関係を示すグラフである。
【図９】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ還元処理しない銅ウエハのオーバドライブ量と接触抵抗値との関係を示す図８の（ａ）〜（ｃ）に相当するグラフである。
【図１０】（ａ）は本発明のプローブ方法の一実施形態によって測定した銅ウエハの接触抵抗値の経時的変化を示すグラフ、（ｂ）は還元後の銅ウエハを大気中で測定した銅ウエハの接触抵抗値の経時的変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１０　　プローブ装置
１１　　プローバ室
１３　　メインチャック（接触手段）
１４　　プローブカード
１５、２５、３５、４５　　還元処理手段
１５Ａ　耐熱容器
１５Ｂ、２５Ｂ、３５Ｄ　ヒータ（加熱手段）
１５Ｄ　ガス供給手段
１５Ｆ　容器（処理容器）
１６　　ローダ室
２５Ａ　パラジウム管（ガス流路）
３５Ａ　処理容器
３５Ｂ　保持体
４５Ｃ　上部電極（プラズマ発生手段）
４５Ｆ　下部電極（プラズマ発生手段）
Ｗ　　ウエハ（被検査体）
【図１】
2004093450.tif 000003
【図２】
2004093450.tif 000004
【図３】
2004093450.tif 000005
【図４】
2004093450.tif 000006
【図５】
2004093450.tif 000007
【図６】
2004093450.tif 000008
【図７】
2004093450.tif 000009
【図８】
2004093450.tif 000010
【図９】
2004093450.tif 000011
【図１０】
2004093450.tif 000012