載置臺的製作方法

2023-07-29 06:32:31

專利名稱：載置臺的製作方法
載置臺技術領域5 本發明涉及一種在對半導體晶片等的被檢查體進行電特性檢査時 所使用的載置被檢查體的載置臺，更詳細地說，涉及一種例如能夠獲 得穩定的施加電壓的載置臺。
背景技術：
10 檢査裝置通常具有運送被檢查體(例如半導體晶片)的裝載室、和對從裝載室運送來的半導體晶片進行電特性檢查的探測器室。探測 器室包括用於載置半導體晶片的可移動的載置臺、配置在載置臺上 方的探針板(probe card)、以及對半導體晶片和探針板的多個探針進行 調整的調整機構，使調整後的半導體晶片與多個探針電接觸，根據來is 自於檢測器(tester)的檢查用信號進行規定的電特性檢查。例如，如圖3 (a)所示，載置臺具有用於載置半導體晶片(未 圖示)的頂板1、通過絕緣墊2配置在該頂板1下面的冷卻套管3以及 加熱板(未圖示)、通過絕緣圈4配置在加熱板下面的絕緣體5、和用 於將半導體晶片吸附固定在頂板1上的吸附裝置，該載置臺可升降地20 配置在XY臺(為圖示)上。在對半導體晶片進行檢查時，半導體芯 片被吸附固定在頂板1上，載置臺通過XY臺沿XY方向移動，並通 過升降機構使半導體晶片升降，使半導體晶片與探針板的多個探針電 接觸，進行規定的電特性檢查。但是，如圖3 (b)所示，頂板1具有例如厚度大約為15mm、25 純度為99.5重量％的氧化鋁等的陶瓷燒結體1A、形成於該陶瓷燒結體 1A的上下兩表面上的由金、鎳等導電性金屬構成的第一、第二導電體 膜1B、 1C。第一、第二導電體膜1B、 1C都通過例如離子鍍(ion plating) 等形成為第一、第二電極。因此，下面，將第一導電體膜1B作為第一 電極1B，並將第二導電體膜1C作為第二電極1C進行說明。第一、第30 二電極1B、 1C分別連接在檢測器側，從檢測器側施加規定的檢查用信號。另外，絕緣墊2例如通過矽橡膠等耐熱性樹脂形成，使冷卻套管3與頂板1電絕緣。冷卻套管3通過銅等的導電性金屬形成，與第二電 極1C同樣被施加檢查用信號。在該冷卻套管3的內部形成有用於使冷 卻劑循環的通道3A，當冷卻劑在冷卻套管3內循環時，通過頂板l對 5 半導體晶片進行冷卻。絕緣圈4通過雲母等的絕緣材料形成，絕緣體5 通過鋯石堇青石(zircon cordierite)等的陶瓷燒結體形成。當對半導體晶片進行電特性檢查時，將半導體晶片載置於頂板1 上，並使其沿著X、 Y以及Z方向移動，使形成於半導體晶片上的電 極墊與探針(未圖示)電接觸，以此來進行規定的檢查。此時，從探 io 針板的探針施加檢查用電壓，並且在第一電極1B上施加偏壓，例如通 過C—V法等進行容量檢測。另外，例如在專利文獻1 3中記載有這種載置臺。專利文獻1的 載置臺的頂板由石英、聚四氟乙烯等的絕緣材料形成，在其上表面形 成有通過金蒸鍍等形成的導電體層，在其下表面配置屏蔽部件。專利 15 文獻2的載置臺的頂板，其本身由不鏽鋼等導電體形成，在其下表面 通過絕緣層配置有屏蔽板。在專利文獻3中，記載有隻在由絕緣材料 構成的頂板的上表面形成有導電體膜的載置臺。專利文獻1日本特開昭63—13874專利文獻2日本特開昭58—220438 20專利文獻3日本特開昭62—291937但是，現有的圖3所示的載置臺的頂板1通過陶瓷燒結體1A形成 其主體，在該陶瓷燒結體1A的上下兩表面通過離子鍍形成第一、第二 電極1B、 1C，因此，使陶瓷燒結體1A維持一定的品質比較困難，在 其表面形成的第一、第二電極1B， 1C為lPm左右極薄，表面電阻變 25 高，半導體晶片的電特性檢查結果會產生誤差，另外，由於頂板1通 過離子鍍在陶瓷燒結體1A的表面形成第一、第二電極1B、 1C，所以 存在頂板1的製造成本較高的缺點。為了使第一、第二電極1B、 1C 的表面電阻較低，具有通過無電解電鍍、電解電鍍加厚第一、第二電 極的方法，但是，這種情況下，由於高溫檢查時溫度的變化，該鍍層 30 會從陶瓷燒結體1A上剝離。另一方面，在專利文獻l、 3技術的情況下，因為頂板由絕緣材料和在其上面的導電體膜構成，所以導電體膜的表面電阻較高，對檢査 結果會有較壞的影響。另外，在專利文獻2技術的情況下，因為頂板 與屏蔽板通過絕緣墊鄰接，兩者相互接近，所以電流會從頂板洩漏到 屏蔽板上。發明內容本發明是為解決上述課題而提出的，其目的在於提供一種載置臺， 其能夠使頂板(上部板狀體)的表面電阻降低，獲得穩定的檢査結果， 並且，能夠防止來自於頂板的漏電流，進一步降低製造成本。 10 本發明技術方案1所述的載置臺，其用於載置被檢查體，其特徵在於，包括具有上述被檢查體的載置面的由導電性材料構成的上部 板狀體；連續地覆蓋該上部板狀體的與上述載置面相反側的表面以及 側面的至少下部的由電絕緣材料構成的絕緣被膜；和以與該絕緣被膜 接觸的方式配置並且由導電性材料構成的下部板狀體。 15 此外，本發明技術方案2所述的載置臺，是在技術方案1所述發明的基礎上，所述導電性材料為銅。此外，本發明技術方案3所述的載置臺，是在技術方案1或2所 述發明的基礎上，所述電絕緣材料是非金屬的無機材料。此外，本發明技術方案4所述的載置臺，是在技術方案1或2所 20 述發明的基礎上，所述無機材料為陶瓷。此外，本發明技術方案5所述的載置臺，是在技術方案4所述發 明的基礎上，所述陶瓷以氧化鋁為主體。此外，本發明技術方案6所述的載置臺，是在技術方案5所述發 明的基礎上，所述氧化鋁的純度為99.99重量％以上。 25 此外，本發明技術方案7所述的載置臺，是在技術方案5所述發明的基礎上，所述絕緣被膜的膜厚為0.3mm 1.5mm。此外，本發明技術方案8所述的載置臺，是在技術方案1 7的任 意一個所述發明的基礎上，所述絕緣被膜通過噴鍍形成。此外，本發明技術方案9所述的載置臺，是在技術方案1 7的任 30 意一個所述發明的基礎上，所述絕緣被膜通過塗敷或蒸鍍形成。此外，本發明技術方案10所述的載置臺，是在技術方案1 9的任意一個所述發明的基礎上，在所述上部板狀體與所述絕緣被膜之間 存在有具有介於該兩者各自的熱膨脹係數之間的熱膨脹係數的中間層。此外，本發明技術方案ll所述的載置臺，是在技術方案i io的 5 任意一個所述發明的基礎上，所述上部板狀體至少具有10mm的厚度。 此外，本發明技術方案12所述的載置臺，是在技術方案1 11的 任意一個所述發明的基礎上，在所述上部板狀體的載置面上形成有用 於吸附所述被檢査體的槽。此外，本發明技術方案13所述的載置臺，是在技術方案1 12的 io 任意一個所述發明的基礎上，為了對所述載置面上的所述被檢查體進 行電特性檢查時施加檢查用信號而使用的配線，分別與所述上部板狀 體和下部板狀體連接。根據本發明能夠提供一種載置臺，其能夠使頂板(上部板狀體) 的表面電阻降低，獲得穩定的檢測結果，並且能夠防止來自於頂板的 15 漏電流，進一步能夠降低製造成本。


圖1為表示局部剖切利用本發明的載置臺的一個實施方式的檢査 裝置結構的一個示例的主視圖。 20 圖2 (a) (c)均為表示適用於圖1表示的檢查裝置的載置臺的示意圖，(a)為其截面圖，(b)為放大載置臺的絕緣被膜的一部分的 截面圖，(c)為放大載置臺的一部分的截面圖。圖3為表示現有的載置臺的一個示例的截面圖。標號說明25 20:載置臺；21:頂板(上部板狀體)；21A:下表面；21B:側面;21C:吸附用槽；22:絕緣被膜；22A:中間層；23:冷卻套管(jacket) (下部板狀體)；51A:中心導體(用於施加檢査用信號的配線)；51B: 外部導體(用於施加檢査用信號的配線)30具體實施方式
以下，根據圖l、圖2所示的實施方式對本發明進行說明。另外，在各圖中，圖1為表示局部地剖切利用本發明的載置臺的一個實施方式的檢查裝置結構的一個示例的主視圖。圖2 (a) (c)均為表示適 用於圖1表示的檢查裝置的載置臺的示意圖，(a)為其截面圖，(b) 為放大載置臺的絕緣被膜的一部分的截面圖，(c)為放大載置臺的一 5 部分的截面圖。首先，參照圖l對具有本實施方式的載置臺的檢查裝置進行說明。 例如，如圖1所示，檢查裝置具有用於對半導體晶片W進行電特性檢 査的探測器(probe)室10、和將半導體晶片W運送到探測器室10的 裝載室(未圖示)。io 如圖1所示，探測器室10包括用於載置半導體晶片W的載置臺20;使載置臺20沿著X、 Y方向移動的XY工作檯30;配置在載 置臺20的上方的探針板40;對探針板40的多個探針41和載置臺20 上的半導體晶片W進行調整的調整機構(未圖示)；以及與探針板40 上面的多個端子電極電連接的檢測頭50，通過調整機構對載置臺2015 上的半導體晶片W和探針板40的多個探針15A進行調整之後，使多 個探針41與半導體晶片W電接觸，對半導體晶片W進行電特性檢查。 在進行電特性檢查時，通過檢測頭50從檢測器(未圖示)向探針板40 的多個探針41施加高頻信號等的檢査用信號，並且在載置臺20的載 置面上施加偏壓，進行根據C一V法的容量檢測等的電特性檢查。另20 夕卜，探針板40固定在頭板11的開口部。例如，如圖2 (a)所示，載置臺20具有例如能夠利用載置面對 半導體晶片W進行真空吸附的上部板狀體(頂板)21;連續地覆蓋頂 板21的與載置面相反側的表面(下表面)21A以及側面21B的直到上 部附近的由電絕緣材料構成的絕緣被膜22;以與該絕緣被膜22接觸的25 方式配置並且由導電性材料構成的下部板狀體(冷卻套管)23;通過 絕緣圈24配置在冷卻套管23的下方的絕緣體25;以及使這些部件一 體升降的升降機構(未圖示)。另外，從頂板21到絕緣體25的部件在 規定的角度範圍內能夠一體地沿e方向旋轉。頂板21通過導電性材料形成，導電性材料只要是導電性金屬則不30 作特別限定。作為頂板21的導電性材料例如優選導電性良好的無氧銅。 頂板21的厚度取決於半導體晶片W的大小，但是，例如300mm直徑的半導體晶片W用的頂板21，為了確保對於檢査用的高頻信號等的低阻抗性和機械強度，優選厚度至少為10mm。在本實施方式中，頂板 21例如形成為14.8mm的厚度。覆蓋側面21B的絕緣被膜22為了防止 頂板21的無垢表面與冷卻套管23之間的漏電，優選從下表面21A開 5 始形成10mm以上。另外，優選在由無氧銅構成的頂板21的表面上通過鎳、鋁等難以 氧化的金屬的無電解電鍍施加鍍層(未圖示)。通過該鍍層對頂板21 的無氧銅賦予耐氧化性，能夠長時間維持作為頂板21的電特性。鍍層 只要能夠防止無氧銅氧化，其厚度不作特別限定。本實施方式中，鍍
io 層例如形成為3um的厚度。如圖2 (a)所示，該頂板21通過同軸電纜51的中心導體51A與 檢測頭50電連接。並且，在檢査時從探針41向半導體晶片W的電極 墊施加檢查用信號的同時，從檢測頭50向頂板21施加檢査用信號， 通過C一V法等對半導體晶片W進行規定的容量檢測等。通過使頂板
15 21為上述厚度，來使頂板21的表面電阻減小，因此，從檢測頭50施 加的檢查用信號較穩定，能夠進行可靠度較高的檢查。另外，在頂板21的上表面上同心圓狀地形成有多個吸附晶片用的 第一槽21C，這些槽21C彼此通過沿著直徑方向形成的吸附晶片用的 第二槽(未圖示)相互連接。在各第一槽21C的底部，形成於頂板21
20 內部的排氣用通道(未圖示)在多個部位開口，通過與排氣用通道連 接的排氣裝置將半導體晶片W真空吸附在頂板21上，使半導體晶片 W固定在頂板21上。絕緣被膜22通過電絕緣材料形成。電絕緣材料只要是具有電絕緣 性的材料，則不作特別限定，但是，優選高絕緣性、高耐電壓性以及
25 高耐熱性的材料。作為這樣的電絕緣材料例如優選非金屬的無機材料， 其中，優選氧化鋁等的陶瓷。例如，如果是氧化鋁，則優選其純度為 99.99重量％以上的材料。可以利用純度為99.99重量％以上的氧化鋁 的噴鍍被膜來實現在現有技術中以純度為99.5重量％的氧化鋁燒結體 所實現的耐電壓性。如果是噴鍍，則因為可以使噴鍍被膜比較容易地
30 粘貼在頂板21的下表面和側面，形成絕緣被膜，因此，噴鍍被膜在成 本和絕緣性能的兩個方面都良好。絕緣被膜22優選在頂板21的下表面21A和側面21B形成相同厚 度，但是可以通過使側面21B比下表面21A薄來降低成本。通過將絕 緣被膜22形成到頂板21的側面21B的上端附近，使頂板21的無垢側 面遠離由導電性材料構成的冷卻套管23，即使在施加有高電壓的情況 5 下，也能夠可靠地防止從頂板21向冷卻套管23漏電，使頂板21的電 位穩定。該絕緣被膜22可以通過各種方法形成，但是，優選例如通過 噴鍍技術來形成。當絕緣被膜22通過氧化鋁噴鍍形成時，優選對氧化 鋁噴鍍膜的微小裂縫滲透二氧化矽(Si02)，由此來抑制絕緣被膜22 表面的吸溼性。絕緣被膜22除噴鍍技術以外，也可以通過塗敷或者蒸 io 鍍來形成。絕緣被膜22的厚度不作特別限制，但是，優選0.3 1.5mm的範 圍。如果小於0.3mm，則耐電壓性降低，如果超過1.5mm，則超過需 要的耐電壓變成多餘，而導致成本提高。在本實施方式中，絕緣被膜 22通過純度為99.99重量％以上的氧化鋁例如形成為0.7mm的厚度。15 此時，根據實驗，能夠確認即使是25(TC下12KV，絕緣也不被破壞。 另外，如圖2 (b)所示，在絕緣被膜22上形成有與頂板21的中 間層22A,該中間層22A是具有處於頂板21的熱膨脹係數和絕緣被 膜22的熱膨脹係數之間的熱膨脹係數的無機材料，能夠防止因高溫熱 膨脹而使絕緣被膜22裂開。作為中間層22A的無機材料，只要其熱膨20 脹係數處於頂板21的熱膨脹係數與絕緣被膜22的熱膨脹係數中間的 程度，則不作特別限制，但是優選例如以鎳或者鋁為主要成分的材料。 在本實施方式中，中間層22A形成為例如60um的厚度。冷卻套管23如上所述通過導電性材料形成。導電性材料只要是具 有導電性的金屬，則不作特別限定。作為冷卻套管23的導電性材料優25 選例如無氧銅。在該冷卻套管23上連接同軸電纜51的外部導體51B， 冷卻套管23與頂板21同樣被施加檢查用信號，不從頂板21漏電。冷 卻套管23的厚度根據半導體晶片W的大小，優選的範圍不同。在本 實施方式中，冷卻套管23形成為10.0mm的厚度。在冷卻套管23內形成有冷卻劑的通道23A，該通道23A與冷卻劑30 供給部23B連接。該供給部23B連接冷卻劑罐(未圖示)，冷卻劑罐的 冷卻劑通過供給部23B在冷卻套管23的通道23A內循環，對頂板21進行冷卻，以進行低溫檢査。另外，雖然未圖示，但是在冷卻套管23的下表面配置有面加熱器，通過面加熱器對頂板21進行加熱，以進行咼溫檢查。另外，絕緣圈24使冷卻套管23以及面加熱器與下部絕緣體35實 5 現熱隔離與電絕緣。絕緣圈24例如通過耐熱性良好的雲母等無機材料 形成，絕緣體25例如通過氧化鋁等的陶瓷形成。在本實施方式中，絕 緣圈24例如形成為8.54mm的厚度，絕緣體25例如形成為10.9mm的厚度。另外，如圖2 (c)所示，在上述各部件上，在多處(例如3處) io 沿圓周方向隔開等間隔形成有貫穿孔20A，在這些貫穿孔20A中可升 降地配置有銷26。這些銷26使半導體晶片W在頂板21的載置面上升 降，用於在與裝載室之間進行半導體晶片W的傳遞。在貫穿孔20A的 內周面安裝有襯套(bush) 27。該襯套27優選通過氧化鋁燒結體或者 樹脂(例如四氟化乙烯、聚醯亞胺)等絕緣材料形成。另外，也可以 15 取代襯套27，而在貫穿孔20A中實施氧化鋁噴鍍。通過這樣在貫穿孔 20A的內周面施加絕緣材料，能夠更可靠防止頂板21與冷卻套管23 之間的漏電。下面，對動作進行說明。在探測器室10內，載置臺20從裝載室 接受預先已調整的半導體晶片W之後，使銷26下降，將晶片W載置 20 在頂板21上，然後，驅動排氣裝置，將半導體晶片W吸附固定在頂 板21的載置面上。接著，使XY工作檯30移動，使載置臺20沿X方 向以及Y方向移動，通過調整機構對半導體晶片W與探針板40的多 個探針41進行調整。然後，載置臺20向探針41的正下方移動，通過升降機構使頂板 25 21等一體上升，使半導體晶片W的電極墊與探針41接觸，進一步地， 頂板21被過載驅動(overdrive),使半導體晶片W的電極墊與探針41 電接觸。在這種狀態下，從檢測頭50經由探針41向半導體晶片W施 加高頻信號，同時對頂板21施加檢測用信號。此時，由於頂板21通過無氧銅形成為規定的厚度，表面電阻較低， 30 所以在頂板21上施加所需的檢查用信號，即使是OV電壓，電位也較 穩定，能夠更可靠地進行通過C一V法等的容量檢測等的電特性檢查。另外，頂板21的側面21B直到上端附近通過絕緣被膜22覆蓋，因此， 即使在頂板21上施加高電壓，也可以防止從頂板21向冷卻套管23漏 電，可以進行穩定的檢查，可以提高可靠度。另外，絕緣被膜22耐電 壓性極高，因此，即使在頂板21上施加高電壓的檢查用信號，絕緣被 5 膜22也不會使絕緣破壞。另外，冷卻套管23作為頂板21的保護電極發揮作用，因此，即 使進行高頻檢查，也能防止高頻洩漏，半導體晶片W的柵極酸化膜即 使為超薄膜化，也可以可靠地進行根據C—V法的容量檢查等。半導體晶片W的檢査結束後，載置臺20向裝載室移動，將檢査 io 完的半導體晶片W轉送到裝載室，並且接受下個半導體晶片W進行 上述的檢查。根據以上說明的實施方式，因為包括具有半導體晶片W的載置 面的由無氧銅構成的頂板21;連續地覆蓋該頂板21的下表面21A以 及側面21B的下部的由氧化鋁構成的絕緣被膜22;以及與該絕緣被膜15 22接觸配置並且由無氧銅構成的冷卻套管23，所以頂板21的表面電 阻較低，即使在頂板21上施加從低電壓到高電壓的任何檢查用信號， 都能獲得穩定的電位，可以進行穩定的可靠性高的根據C一V法等的 容量檢測等的電特性檢査。此時，絕緣被膜22具有極高的絕緣性，而且，頂板21的下表面20 21A被覆蓋到側面21B的上端附近，因此，即使施加高電壓也不會使 絕緣破壞，另外，能夠防止從頂板21向冷卻套管23漏電，即使是施 加高壓的功率器件(power device)等，也能夠進行可靠性高的檢查。另外，根據本實施方式，因為頂板21由無氧銅形成，絕緣被膜22 通過噴鍍技術形成，所以與現有技術相比，能夠降低載置臺20的製造25 成本。因為在頂板21上形成有吸附用的槽21C，所以能夠可靠地將半 導體晶片W固定在頂板21上。另外，絕緣被膜22通過純度為99.99 重量。/。的氧化鋁形成為0.3 1.5mm的厚度，所以耐電壓性極高，即使 是250'C條件下12KV的高電壓，也可以獲得不破壞絕緣的高耐電壓性。 在頂板21和絕緣被膜22之間存在具有介於該兩者21、 22中間的熱膨30 脹係數的中間層22A，因此即使具有高溫檢査的較大的溫度變化，絕 緣被膜22也不會產生裂縫。進一步地，由於頂板21至少形成為10mm的厚度，所以從低電壓到高電壓可以維持穩定的電位。另外，本發明並不被上述實施方式所限制，可以對應需要適當地 進行設計變更。另外，在上述實施方式中，對通過噴鍍技術形成絕緣 被膜的情況進行了說明，但是，也可以採用其他的塗敷或者蒸鍍等方 5 法來形成。工業上應用的可能性本發明能夠較好地利用在檢查裝置的載置臺上。
權利要求
1.一種載置臺，用於載置被檢查體，其特徵在於，包括具有所述被檢查體的載置面的由導電性材料構成的上部板狀體；連續地覆蓋該上部板狀體的與所述載置面相反側的表面以及側面的至少下部的由電絕緣材料構成的絕緣被膜；和以與該絕緣被膜接觸的方式配置且由導電性材料構成的下部板狀體。
2. 如權利要求1所述的載置臺，其特徵在於 10 所述導電性材料為銅。
3. 如權利要求1或2所述的載置臺，其特徵在於所述電絕緣材料為非金屬的無機材料。
4.如權利要求1或2所述的載置臺，其特徵在於所述無機材料為陶瓷。
5. 如權利要求4所述的載置臺，其特徵在於 所述陶瓷以氧化鋁為主體。20
6. 如權利要求5所述的載置臺，其特徵在於 所述氧化鋁的純度為99.99重量％以上。
7. 如權利要求5所述的載置臺，其特徵在於 25所述絕緣被膜的膜厚為0.3mm 1.5mm。
8. 如權利要求1 7中任一項所述的載置臺，其特徵在於 所述絕緣被膜通過噴鍍形成。
9.如權利要求1 7中任一項所述的載置臺，其特徵在於所述絕緣被膜通過塗敷或蒸鍍形成。
10.如權利要求1 9中任一項所述的載置臺，其特徵在於-在所述上部板狀體與所述絕緣被膜之間存在有具有介於該兩者各 自的熱膨脹係數之間的熱膨脹係數的中間層。
11.如權利要求1 10中任一項所述的載置臺，其特徵在於所述上部板狀體至少具有10mm的厚度。
12. 如權利要求1 11中任一項所述的載置臺，其特徵在於在所述上部板狀體的載置面上形成有用於吸附所述被檢查體的10 槽。
13. 如權利要求1 12中任一項所述的載置臺，其特徵在於為了對所述載置面上的所述被檢查體進行電特性檢查時施加檢查 用信號而使用的配線分別與所述上部板狀體和所述下部板狀體連接。
全文摘要
本發明提供一種載置臺，其能夠使頂板的表面電阻降低，獲得穩定的檢測結果，並且能夠防止來自頂板的漏電流，進一步能夠降低製造成本。本發明的載置臺(20)包括具有半導體晶片(W)的載置面的由無氧銅構成的頂板(21)；連續地覆蓋該頂板(21)的下表面(21A)以及側面(21B)的由氧化鋁構成的絕緣被膜(22)；和以與該絕緣被膜(22)接觸的方式配置的且由無氧銅構成的冷卻套管(23)。
文檔編號G01R31/28GK101266261SQ200810086088
公開日2008年9月17日 申請日期2008年3月14日 優先權日2007年3月14日
發明者山田浩史, 筱原榮一 申請人:東京毅力科創株式會社