特許 6486747 プローバチャック、磁気メモリ用プローバチャック及びプローバ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6486747

(24)【登録日】2019年3月1日

(45)【発行日】2019年3月20日

(54)【発明の名称】プローバチャック、磁気メモリ用プローバチャック及びプローバ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20190311BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20190311BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/66 B

   H01L21/68 N

【請求項の数】5

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2015-68544(P2015-68544)

(22)【出願日】2015年3月30日

(65)【公開番号】特開2016-189387(P2016-189387A)

(43)【公開日】2016年11月4日

【審査請求日】2018年1月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】504157024

【氏名又は名称】国立大学法人東北大学

(73)【特許権者】

【識別番号】302042379

【氏名又は名称】株式会社東栄科学産業

(74)【代理人】

【識別番号】110000729

【氏名又は名称】特許業務法人 ユニアス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大野 英男

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 哲郎

(72)【発明者】

【氏名】山城 智万

(72)【発明者】

【氏名】内海 良一

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 茂行

(72)【発明者】

【氏名】小磯 直也

【審査官】 小池 英敏

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１５４５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５３５０９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２２７２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１７０８６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

載置されたウエハを保持するプローバチャックであって、
導電材料で形成され、前記ウエハが載置されるチャックトップと、
導電材料で形成され、前記チャックトップの下方に配置されるガード層と、
導電材料で形成され、前記ガード層の下方に配置されるグランド層と、
絶縁材料で形成され、前記チャックトップと前記ガード層との間に配置され、前記チャックトップと前記ガード層とを絶縁する第１の絶縁部と、
絶縁材料で形成され、前記ガード層と前記グランド層との間に配置され、前記ガード層と前記グランド層とを絶縁する第２の絶縁部と、
上面に前記チャックトップが形成され、前記第１の絶縁部を構成する第１の絶縁板材と、
上面又は下面に前記ガード層が形成される第２の絶縁板材と、
下面に前記グランド層が形成され、前記第２の絶縁部を構成する第３の絶縁板材と、を備え、
前記第１の絶縁部および前記第２の絶縁部は、いずれも接着要素が接触していない状態で機械的固定要素によって固定されており、
前記第１の絶縁板材と前記第２の絶縁板材との合わせ面において、少なくとも一方の板材に凹部が設けられることで、前記チャックトップと前記ガード層との間に第１の中空部が形成されており、
前記第２の絶縁板材と前記第３の絶縁板材との合わせ面において、少なくとも一方の板材に凹部が設けることで、前記ガード層と前記グランド層との間に第２の中空部が形成されており、
前記第１の中空部には、前記第１の絶縁板材よりも誘電率の低い層が形成されており、
前記第２の中空部には、前記第３の絶縁板材よりも誘電率の低い層が形成されている、プローバチャック。

【請求項2】

前記第１の中空部および前記第２の中空部には、中空部を形成する部材の少なくとも一方の部材から延びて相手側の部材を支持するリブが設けられている、請求項１に記載のプローバチャック。

【請求項3】

前記第１の絶縁板材は、吸引により前記ウエハを保持するための吸引口が前記第１の中空部に導通するように形成されており、
前記第１の中空部に設けられるリブは、閉領域を形成するように配置され、前記吸引口に導通する吸引経路を構成している、請求項２に記載のプローバチャック。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれかに記載のプローバチャックであって、
前記チャックを構成する全ての部材は、非磁性体で構成されている、磁気メモリ用のプローバチャック。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれかに記載のプローバチャックと、
針を有するプローブカードと、
前記プローバチャックと前記プローブカードとの少なくとも一方を相対的に移動させて、前記プローバチャックに保持されるウエハと前記針とを接離させる接離機構と、を備える、プローバ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、半導体素子や磁気メモリなどの素子に対する電気的な検査を行うために使用され、素子が形成されたウエハを保持するプローバチャック、磁気メモリ用プローバチャック及びプローバに関する。

【背景技術】

【0002】

集積回路などの半導体素子は、一般的に、ウエハ上に形成された後、切り離され、電子部品として組み立てられてパッケージングされて製造される。検査工程として、各素子を切り離す前に、ウエハ上の各々の素子の動作を確認するプローブテストが実施される。

【0003】

プローブテストでは、プローバが用いられる。プローバは、ウエハを保持するプローバチャックと、検査針に対してチャックを相対移動させるためのステージとを有する。まず、ウエハをチャックに載置して保持し、ステージの動作により半導体素子の電極と針とを接触させ、針を介してテスタから電気信号を素子に供給し、素子から出力される信号をテスタで検出して、素子が正常に動作するかを検査する。

【0004】

磁気メモリの検査にもプローバが用いられる。特許文献１には、磁気メモリ用のプローバチャックの一例が開示されている。半導体素子用および磁気メモリ用のいずれの用途のプローバチャックも、ウエハが載置される導電性のチャックトップと、導電性のガード層と、導電性のグランド層と、を有し、各々の導電層の間に絶縁部材が配置され、各導電層間の絶縁が確保されている。

【0005】

プローバチャックには、半導体素子用や磁気メモリ用などの用途に応じて要求される性能値が異なるものの、低リークであること、すなわち、リーク電流値が、設計値よりも小さいことが求められる。リーク電流を低減する手段の一つとして、例えば特許文献１には、チャックトップとガード層とに同電位を印加することにより、チャックトップからグランド層（アース）へ流れるリーク電流を低減することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１４−１５４５８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１に記載のプローバチャックは、絶縁部材同士の固定に、接着剤や両面テープなどの絶縁性の接着要素を用いている。

【0008】

しかしながら、本発明者らは、接着要素を用いたチャックに生じるリーク電流が、経年によって次第に増大することに気づいた。その原因を本発明者らは、次のように考えている。

【0009】

図９に模式的に示すように、絶縁部材１０１３が有する所定厚みＤ１によって、所望の絶縁性能が確保されているのが理想である。しかし、経年によって接着要素Ｓが絶縁材料１０１３に浸透してしまうと、浸透した部位における絶縁部材１０１３の厚みＤ２が所定厚みＤ１よりも薄くなる。接着要素Ｓの絶縁性能は絶縁部材１０１３よりも低いので、チャック全体の絶縁性能が低下する。更に、接着要素Ｓが湿気を吸収して接着要素Ｓ自体の絶縁性能が低下してしまうと、チャック全体の絶縁性能が低下する。その結果、絶縁性能の低下によってリーク電流が増大してしまう。

【0010】

本開示は、このような未知の課題に着目してなされたものであって、その目的は、経年によるリーク電流の増大を抑制又は防止したプローバチャック、磁気メモリ用プローバチャック及びプローバを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本開示は、上記目的を達成するために、次のような手段を講じている。

【0012】

すなわち、本開示のプローバチャックは、載置されたウエハを保持するプローバチャックであって、導電材料で形成され、前記ウエハが載置されるチャックトップと、導電材料で形成され、前記チャックトップの下方に配置されるガード層と、導電材料で形成され、前記ガード層の下方に配置されるグランド層と、絶縁材料で形成され、前記チャックトップと前記ガード層との間に配置され、前記チャックトップと前記ガード層とを絶縁する第１の絶縁部と、絶縁材料で形成され、前記ガード層と前記グランド層との間に配置され、前記ガード層と前記グランド層とを絶縁する第２の絶縁部と、を備え、前記第１の絶縁部および前記第２の絶縁部は、いずれも接着要素が接触していない状態で機械的固定要素によって固定されている。

【0013】

「接着要素」は、接着剤やテープなどの接着手段を意味する。
「機械的固定要素による固定」は、ネジ、ボルト、ナットなどの締着具による締着、突起と孔との嵌合、係合爪と溝との嵌合など、構造物の干渉による固定を意味する。

【0014】

このように、第１の絶縁部及び第２の絶縁部に接着要素が接触していない状態で機械的固定要素によって両絶縁部を固定しているので、接着要素が絶縁部に浸透し絶縁性能の低下することに起因するリーク電流の経時変動を防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本開示の第１実施形態の半導体素子用のプローバチャックを模式的に示す断面図。

【図2】第１実施形態のチャックを構成する各部材の径を模式的に示す平面図。

【図3】第１実施形態の半導体素子用のプローバを模式的に示す正面図。

【図4】第２実施形態の磁気メモリ用のプローバチャックを模式的に示す断面図。

【図5】第２実施形態の磁気メモリ用のプローバを模式的に示す正面図。

【図6】第３実施形態のプローバチャックを模式的に示す断面図。

【図7】第３実施形態のチャックを構成する各々の絶縁板材を示す分解斜視図。

【図8A】第３実施形態におけるリブの配置に関する平面図。

【図8B】図８ＡにおけるＡ−Ａ部位断面図。

【図8C】図８ＡにおけるＢ−Ｂ部位断面図。

【図9】従来のプローバチャックに生じる課題に関する説明図。

【図10】第３実施形態のチャックの変形例を模式的に示す図。

【図11】比較例と実施例について経年後のリーク電流値を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

＜第１実施形態＞
以下、本開示の第１実施形態の半導体素子用のプローバチャック及びプローバについて、図面を参照して説明する。

【0017】

［プローバチャック］
図１に示すように、プローバチャック１は、ウエハＷ上に形成された半導体素子の電気的な検査を行うために用いられ、半導体素子が形成されたウエハＷを保持する。プローバチャック１は、シグナル層としてのチャックトップ１０と、チャックトップ１０の下方に配置されるガード層１１と、ガード層１１の下方に配置されるグランド層１２と、第１の絶縁部１３と、第２の絶縁部１４と、を有する。各部１０〜１４は、円盤状をなし、積層構造をなしている。なお、図１において、チャックトップ１０、ガード層１１及びグランド層１２は、位置関係を明示するために、厚みを誇張して図示している。

【0018】

図１に示すように、チャックトップ１０は、導電材料で形成され、ウエハＷが載置される。ガード層１１は、導電材料で形成され、チャックトップ１０の下方に配置されている。グランド層１２は、導電材料で形成され、ガード層１１の下方に配置されている。チャックトップ１０、ガード層１１及びグランド層１２を構成する導電材料は、導電材料であれば、適宜利用可能である。例えば、金、銀、銅、アルミニウム、クロム、ニッケル、チタン、白金またはパラジウムなどの金属材料が挙げられる。

【0019】

第１の絶縁部１３は、絶縁材料で形成され、チャックトップ１０とガード層１１との間に配置され、チャックトップ１０とガード層１１とを絶縁する。本実施形態では、第１の絶縁部１３は、１枚の板材で構成されているが、これに限定されない。第１の絶縁部１３は、１又は複数の絶縁部材で構成できる。

【0020】

第２の絶縁部１４は、絶縁材料で形成され、ガード層１１とグランド層１２との間に配置され、ガード層１１とグランド層１２とを絶縁する。本実施形態では、第２の絶縁部１４は、１枚の板材で構成されているが、これに限定されない。第２の絶縁部１４は、１又は複数の絶縁部材で構成できる。

【0021】

本実施形態では、第１の絶縁部１３および第２の絶縁部１４は、アルミナや窒化珪素等のセラミックが用いられているが、絶縁材料であれば、これ以外も利用可能である。

【0022】

図２に示すように、チャックトップ１０の径ｒ１は、ガード層１１の径ｒ２よりも小さい。これにより、シグナル層としてのチャックトップ１０をガード層１１で電気的に保護でき、より一層低リーク評価に好ましくなる。グランド層１２の径ｒ３はガード層１１の径ｒ２以上あればよい。本実施形態では、グランド層１２の径ｒ３はガード層１１の径ｒ２よりも大きくしてある。すなわち、チャックトップ１０の径ｒ１＜ガード層１１の径ｒ２＜グランド層１２の径ｒ３、となる。このように導電層（チャックトップ１０、ガード層１１、グランド層１２）の全ての径が異なるので、配線の引き出しを容易にしてある。勿論、チャックトップ１０の径ｒ１＜ガード層１１の径ｒ２≦グランド層１２の径ｒ３でもよい。

【0023】

図２に示すように、第１の絶縁部１３及び第２の絶縁部１４の径ｒ４は、チャックトップ１０、ガード層１１及びグランド層１２の径よりも大きい寸法に設定されている。これにより、各々の絶縁板材（１３、１４）の周縁には、導電層が介在しない領域が形成されている。本実施形態では、第１の絶縁部１３および第２の絶縁部１４は、いずれも接着要素が接触しない状態で機械的固定要素１５によって固定されている。具体的には、第１〜２の絶縁部（１３、１４）は、ネジ（締着具）によって固定される。

【0024】

本明細書において、「接着要素」は、接着剤やテープなどの接着手段を意味する。「機械的固定要素による固定」は、ネジ、ボルト、ナットなどの締着具による締着、突起と孔との嵌合、係合爪と溝との嵌合など、構造物の干渉による固定を意味する。

【0025】

［プローバ］
次に、上記プローバチャック１を備える、半導体素子検査用のプローバ３について図３を用いて説明する。なお、この明細書において、鉛直方向をＺ軸、水平方向のうち或る方向をＸ軸、水平方向のうちＸ軸に直交する方向をＹ軸として説明する。

【0026】

プローバ３は、上記プローバチャック１と、接離機構３Ｘと、を有する。接離機構３Ｘは、プローバチャック１とプローブカード４との少なくとも一方を相対的に移動させて、プローバチャック１に保持されるウエハＷとプローブカード４の針４ａとを接離させる。本実施形態では、接離機構３Ｘは、θＸＹステージ３１と、Ｚステージ３２と、を有する。

【0027】

θＸＹステージ３１は、チャック１をＺ軸回りに回転可能に且つＸ軸Ｙ軸に沿って移動可能に支持する。Ｚステージ３２は、プローブカード４が取付け可能であり、取付けられたプローブカード４の針４ａをＺ軸に沿って移動させる。本実施形態では、チャックをθＸＹ方向に移動させる機構（θＸＹステージ３１）と、プローブカード４をＺ方向に移動させる機構（Ｚステージ３２）とが別々に設けられているが、一体にしてもよい。

【0028】

図３に示すように、プローブテストの際には、テスタ５とプローブカード４とが接続され、シグナル層（チャックトップ１０）、ガード層１１及び第２のガード層２が同電位に印加され、グランド層１２が接地される。プローバ３は、テスト対象となる半導体素子に対して針４ａが接触するように、接離機構３Ｘの駆動を制御し、素子の検査が実施される。

【0029】

＜第２実施形態＞
以下、本開示の第２実施形態の磁気メモリ用のプローバチャック及びプローバについて、図面を参照して説明する。第１実施形態と同じ構造について、第１実施形態で用いた説明及び図面を引用して説明する。

【0030】

［プローバチャック］
図４に示すように、磁気メモリ用のプローバチャック１０１は、ウエハＷ上に形成された磁気メモリの電気的な検査を行うために用いられ、磁気メモリが形成されたウエハＷを保持する。

【0031】

磁気メモリの検査には、図４に示すように、磁気メモリ（ウエハＷ）に対して磁場発生部１３０によって磁場Ｈを印加するため、チャックを構成する部材に磁性体が含まれていれば、磁力によってチャックが物理的に引っ張られ、振動してノイズ源となり、低リーク評価が難しくなる。よって、磁気メモリ用のプローバチャック１０１は、チャックを構成する全ての部材が非磁性体で構成されている。

【0032】

具体的に、図４に示すように、プローバチャック１０１は、ウエハＷ上に形成された磁気メモリの電気的な検査を行うために用いられ、磁気メモリが形成されたウエハＷを保持する。プローバチャック１０１は、シグナル層としてのチャックトップ１１０と、チャックトップ１１０の下方に配置されるガード層１１１と、ガード層１１１の下方に配置されるグランド層１１２と、第１の絶縁部１１３と、第２の絶縁部１１４と、を有する。各部１１０〜１１４は円盤状をなし、積層構造をなしている。なお、図４において、チャックトップ１１０、ガード層１１１及びグランド層１１２は、位置関係を明示するために、厚みを誇張して図示している。

【0033】

チャックトップ１１０は、非磁性体の導電材料で形成され、ウエハＷが載置される。非磁性体は、例えば１Ｔ（テスラ）などの所定強さの磁場において引力及び斥力を発現しない部材を意味する。また、外部磁場（環境磁場）に影響を与えない部材ともいえる。本実施形態では、材料として金が用いられているが、非磁性体の導電材料であれば、これ以外も利用可能である。例えば、アルミ、銅、チタン、白金などが挙げられる。ウエハＷとの接触抵抗を低減するためには、金を用いることが好ましい。

【0034】

ガード層１１１は、非磁性体の導電材料で形成され、チャックトップ１１０の下方に配置されている。本実施形態では、金が用いられているが、ガード層１１１もチャックトップ１１０と同様に、非磁性体の導電材料であれば、金以外も利用可能である。

【0035】

グランド層１１２は、非磁性体の導電材料で形成され、ガード層１１１の下方に配置されている。本実施形態では、金が用いられているが、ガード層１１１もチャックトップ１１０と同様に、非磁性体の導電材料であれば、金以外も利用可能である。

【0036】

第１の絶縁部１１３は、非磁性体の絶縁材料で形成され、チャックトップ１１０とガード層１１１との間に配置され、チャックトップ１１０とガード層１１１とを絶縁する。本実施形態では、第１の絶縁部１１３は、１枚の板材で構成されているが、これに限定されない。第１の絶縁部１１３は、１又は複数の絶縁部材で構成できる。

【0037】

第２の絶縁部１１４は、非磁性体の絶縁材料で形成され、ガード層１１１とグランド層１１２との間に配置され、ガード層１１１とグランド層１１２とを絶縁する。本実施形態では、第２の絶縁部１１４は、１枚の板材で構成されるが、これに限定されない。第２の絶縁部１１４は、１又は複数の絶縁部材で構成できる。

【0038】

本実施形態では、第１の絶縁部１１３および第２の絶縁部１１４は、アルミナや窒化珪素等のセラミックが用いられているが、非磁性体の絶縁材料であれば、これ以外も利用可能である。例えば、各種セラミック材、各種樹脂材、Ｐｅｅｋ（高絶縁抵抗体）などが挙げられる。検査の際には、ウエハを介してかなりの荷重がかけられるため、薄くても強度のあるセラミックを用いることが好ましい。なお、「Ｐｅｅｋ」は、英国のビクトレックス社の登録商標で、ポリエーテルエーテルケトン樹脂とも呼ばれる。

【0039】

本実施形態では、チャックトップ１１０、ガード層１１１及びグランド層１１２を、金メッキで第１〜２の絶縁部（１１３、１１４）に形成している。一般的に、金メッキを絶縁材料に施すためには、ニッケルなどの磁性体の導電材料を下地として用いるが、磁性体を使用できないため、例えば非磁性体である銅を下地として用いる。勿論、下地を用いずに、メッキすることも有効である。例えば、絶縁材料の表面を粗くすることでメッキを可能にすることも可能である。その他、導電材料を絶縁材料に薄く形成する手段には、スパッタリングや真空蒸着といったドライプロセスが挙げられる。ドライプロセスでは、下地としてアルミ、チタン、白金などを用いることが可能である。

【0040】

本実施形態では、下地無しのメッキ処理により、第１の絶縁部１１３の上面にチャックトップ１１０を形成し、第１の絶縁部１１３の下面にガード層１１１を形成している。また、第２の絶縁部１１４の下面にグランド層１１２を形成している。

【0041】

第１実施形態と同様に、第１の絶縁部１１３および第２の絶縁部１１４は、いずれも接着要素が接触しない状態で機械的固定要素１１５によって固定されている。具体的には、第１〜２の絶縁部（１１３、１１４）は、ネジ（締着具）によって固定される。

【0042】

チャックトップ１１０、ガード層１１１、グランド層１１２、第１の絶縁部１１３、及び第２の絶縁部１１４の径については、第１実施形態と同じである。

【0043】

［プローバ］
次に、上記プローバチャック１０１を備える、磁気メモリ用のプローバ１０３について図５を用いて説明する。第１実施形態との相違は、磁場発生部１３０を有することである。

【0044】

プローバ１０３は、上記プローバチャック１０１と、接離機構３Ｘと、チャック１０１の下方に配置され、チャック１０１を通過させてウエハＷに磁場Ｈを印加する磁場発生部１３０と、を有する。接離機構３Ｘは、第１実施形態と同じであるので、説明を省略する。磁場発生部１３０は、電磁石又は永久磁石で構成される。

【0045】

図５に示すように、プローブテストの際には、テスタ５とプローブカード４とが接続され、シグナル層（チャックトップ１１０）、ガード層１１１及び第２のガード層２が同電位に印加され、グランド層１１２が接地される。磁場発生部１３０は、ウエハＷに対して約１Ｔ（テスラ）の磁場を印加する。プローバ１０３は、テスト対象となる磁気メモリに対して針４ａが接触するように、接離機構３Ｘの駆動を制御する。ウエハＷには所定強さの磁場が印加された状態で検査が実施される。

【0046】

＜第３実施形態＞
第３実施形態のプローバチャックは、第２実施形態の磁気メモリ用のチャックの構造を変更することで低容量化したものである。勿論、第１実施形態の半導体素子用のチャックの構造を同様に変更すれば、半導体素子用のチャックを低容量にできる。

【0047】

図６に示すように、プローバチャック２０１は、シグナル層としてのチャックトップ２１０と、チャックトップ２１０の下方に配置されるガード層２１１と、ガード層２１１の下方に配置されるグランド層２１２と、第１の絶縁部２１３と、第２の絶縁部２１４と、を有する。図６及び図７に示すように、各部２１０〜２１４は円盤状をなし、積層構造をなしている。なお、図６において、チャックトップ２１０、ガード層２１１及びグランド層２１２は、位置関係を明示するために、厚みを誇張して図示している。

【0048】

チャックトップ２１０、ガード層２１１及びグランド層２１２は、導電性材料で形成されている。第１の絶縁部２１３は、第１の絶縁板材２１３ａと、第２の絶縁板材２１３ｂとの２枚の板材で構成されているが、これに限定されない。第１の絶縁部２１３は、１又は複数の絶縁部材で構成できる。第２の絶縁部２１４は、第３の絶縁板材２１４ａの１枚の板材で構成されているが、これに限定されない。第２の絶縁部１４は、１又は複数の絶縁部材で構成できる。

【0049】

図６に示すように、第１の絶縁板材２１３ａと第２の絶縁板材２１３ｂとの合わせ面において、第２の絶縁板材２１３ｂに凹部が設けられることで、チャックトップ２１０とガード層２１１との間に第１の中空部２１３ｈが形成されている。本実施形態では、第１の中空部２１３ｈは、チャック２０１の形状に対応して円盤状に形成されているが、これに限定されない。勿論、第１の絶縁板材２１３ａと第２の絶縁板材２１３ｂの少なくとも一方の板材に凹部を設ければ、第２の絶縁板材２１３ｂのみに凹部を設けることに限定されない。例えば、図１０に示すように、第１の絶縁板材３１３ａのみに凹部を設けてもよい。また、第１の絶縁板材２１３ａと第２の絶縁板材２１３ｂの両方に凹部を設けてもよい。

【0050】

図６に示すように、第２の絶縁板材２１３ｂと第３の絶縁板材２１４ａとの合わせ面において、第３の絶縁板材２１４ａに凹部が設けられることで、ガード層２１１とグランド層２１２との間に第２の中空部２１４ｈが形成されている。本実施形態では、第２の中空部２１４ｈは、チャック２０１の形状に対応して円盤状に形成されているが、これに限定されない。勿論、第２の絶縁板材２１３ｂと第３の絶縁板材２１４ａの少なくとも一方の板材に凹部を設ければ、第３の絶縁板材２１４ａのみに凹部を設けることに限定されない。例えば、第２の絶縁板材２１３ｂのみに凹部を設けてもよいし、第２の絶縁板材２１３ｂと第３の絶縁板材２１４ａの両方に凹部を設けてもよい。

【0051】

本実施形態では、第１の中空部２１３ｈ及び第２の中空部２１４ｈには、空気が存在している。その結果、第１の中空部２１３ｈには、第１の絶縁板材２１３ａよりも誘電率の低い層が形成されており、第２の中空部２１４ｈには、第３の絶縁板材２１４ａよりも誘電率の低い層が形成されている。なお、中空部に空気層が存在する場合に比べて絶縁性能が劣るが、中空部に、絶縁板材よりも誘電率の低い気体や固体を充填することも可能である。

【0052】

図６に示すように、第１の中空部２１３ｈは、第１の絶縁板材２１３ａと第２の絶縁板材２１３ｂによって形成されている。図７、図８Ａ及び図８Ｃに示すように、第１の中空部２１３ｈには、第２の絶縁板材２１３ｂから延びて相手側の部材（第１の絶縁板材２１３ａ）を支持する第１のリブ２１６が設けられている。第１のリブ２１６は、閉領域を形成するように配置され、第１の中空部２１３ｈを複数の空間に区分している。本実施形態では、第１のリブ２１６は４つ形成されているが、１つ以上形成されていればよく、その数や形状は適宜変更可能である。本実施形態では、図８Ａ及び図８Ｃに示すように、第１のリブ２１６として、直線状に延びる２つの直線状リブ２１６ａと、屈曲しつつ延びる２つの屈曲リブ２１６ｂとが設けられている。第１の絶縁板材２１３ａには、吸引によりウエアを保持するための吸引口２１７が上面から下面まで貫通して形成されており、吸引口２１７は第１の中空部２１３ｈに導通している。４つの第１のリブ２１６は、それぞれ吸引口２１７に対応しており、チャック２０１の側方から吸引口２１７に導通する吸引経路２１８を構成している（図８Ｃ参照）。勿論、本実施形態では、第１のリブ２１６は、第２の絶縁板材２１３ｂのみに形成されているが、これに限定されない。例えば、第１のリブ２１６は、第１の絶縁板材２１３ａのみに形成されていてもよいし、第１の絶縁板材２１３ａと第２の絶縁板材２１３ｂの両方に形成されていてもよい。

【0053】

図６に示すように、第２の中空部２１４ｈは、第２の絶縁板材２１３ｂと第３の絶縁板材２１４ａによって形成されている。図７、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、第２の中空部２１４ｈには、第３の絶縁板材２１４ａから延びて相手側の部材（第２の絶縁板材２１３ｂ）を支持する第２のリブ２１９が設けられている。本実施形態では、第２のリブ２１９は、円柱状をなし、絶縁板材２１４ａの中心部とその周囲に放射状に配置されているが、これに限定されない。第２のリブ２１９の形状や数は適宜変更可能である。勿論、本実施形態では、第２のリブ２１９は、第３の絶縁板材２１４ａのみに形成されているが、これに限定されない。例えば、第２のリブ２１９は、第２の絶縁板材２１３ｂのみに形成されていてもよいし、第２の絶縁板材２１３ｂと第３の絶縁板材２１４ａの両方に形成されていてもよい。

【0054】

本実施形態では、第１及び第２実施形態と同様に、第１の絶縁部２１３を構成する第１の絶縁板材２１３ａ及び第２の絶縁板材２１３ｂと、第２の絶縁部２１４を構成する第３の絶縁板材２１４ａは、いずれも接着要素が接触しない状態で機械的固定要素２１５によって固定されている。具体的には、第１〜第３の絶縁板材（２１３ａ、２１３ｂ、２１４ａ）は、セラミックネジ（非磁性体の締着具）によって固定される。

【0055】

＜リーク電流値の経年変動の抑制＞
上記第３実施形態のチャックの効果を確認するために、比較例として接着要素（非磁性体且つ絶縁性の接着剤）を用いて第１〜３の絶縁板材（２１３ａ、２１３ｂ、２１４ａ）を固定したチャックを製作した。また、実施例として、機械的固定要素（非磁性体且つ絶縁性であるセラミックネジ）を用いて第１〜３の絶縁板材（２１３ａ、２１３ｂ、２１４ａ）を固定したチャックを製作した。比較例及び実施例のリーク電流を、製作直後と３ヶ月経過後にそれぞれ測定した。

【0056】

比較例も実施例も、製作当初は、リーク電流値が設計値である５ｐＡ以下に抑えられていた。しかし、３ヶ月経過すると、比較例は、図１１に示すように、リーク電流値が５ｐＡを超えてしまった。一方、実施例は、図１１に示すように、同時間経過しても、リーク電流値が変動せず、５ｐＡ以下に抑えられていた。この評価は、第３実施形態のチャックを用いているが、第１実施形態のチャック及び第２実施形態のチャックでも同様のことがいえる。

【0057】

＜低容量化＞
上記第３実施形態のチャックの効果を確認するために、比較例として第１の中空部２１３ｈ及び第２の中空部２１４ｈを形成しないチャックを製作した。また、実施例として、比較例と同じ大きさであって、第１の中空部２１３ｈ及び第２の中空部２１４ｈを形成したチャックを製作した。それぞれのチャックについて、チャックトップ２１０とガード層２１１との間の静電容量、ガード層２１１とグランド層２１２との間の静電容量、チャックトップ２１０とグランド層２１２との間の静電容量を計測した。

【0058】

比較例について、いずれの静電容量も数千ｐＦであるところ、実施例では、いずれの静電容量も数百ｐＦであり、１桁の低容量化を実現できている。詳細には、チャックトップ１０とガード層１１との間の静電容量が約１／８に低減され、ガード層１１とグランド層１２との間の静電容量が約１／３に低減され、チャックトップ１０とグランド層１２との間の静電容量が約１／５に低減された。この評価は、磁気メモリ用のチャックを用いているが、半導体素子用のチャックでも同様のことがいえる。

【0059】

以上のように、第１〜３実施形態のプローバチャック１（１０１、２０１）は、載置されたウエハＷを保持するプローバチャック１（１０１、２０１）であって、導電材料で形成され、ウエハＷが載置されるチャックトップ１０（１１０、２１０）と、導電材料で形成され、チャックトップ１０（１１０、２１０）の下方に配置されるガード層１１（１１１、２１１）と、導電材料で形成され、ガード層１１（１１１、２１１）の下方に配置されるグランド層１２（１１２、２１２）と、絶縁材料で形成され、チャックトップ１０（１１０、２１０）とガード層１１（１１１、２１１）との間に配置され、チャックトップ１０（１１０、２１０）とガード層１１（１１１、２１１）とを絶縁する第１の絶縁部１３（１１３、２１３）と、絶縁材料で形成され、ガード層１１（１１１、２１１）とグランド層１２（１１２、２１２）との間に配置され、ガード層１１（１１１、２１１）とグランド層１２（１１２、２１２）とを絶縁する第２の絶縁部１４（１１４、２１４）と、を備える。第１の絶縁部１３（１１３、２１３）および第２の絶縁部１４（１１４、２１４）は、いずれも接着要素が接触していない状態で機械的固定要素１５（１１５、２１５）によって固定されている。

【0060】

このように、第１の絶縁部１３（１１３、２１３）及び第２の絶縁部１４（１１４、２１４）に接着要素が接触していない状態で機械的固定要素１５（１１５、２１５）によって両絶縁部を固定しているので、接着要素が絶縁部に浸透し絶縁性能の低下することに起因するリーク電流の経時変動を防止することが可能となる。

【0061】

第３実施形態では、上面にチャックトップ２１０が形成され、第１の絶縁部２１３を構成する第１の絶縁板材２１３ａと、下面にガード層２１１が形成される第２の絶縁板材２１３ｂと、下面にグランド層２１２が形成され、第２の絶縁部２１４を構成する第３の絶縁板材２１４ａと、を備える。第１の絶縁板材２１３ａと第２の絶縁板材２１３ｂとの合わせ面において、第２の絶縁板材２１３ｂに凹部が設けられることで、チャックトップ２１０とガード層２１１との間に第１の中空部２１３ｈが形成されている。第２の絶縁板材２１３ｂと第３の絶縁板材２１４ａとの合わせ面において、第３の絶縁板材２１４ａに凹部が設けることで、ガード層２１１とグランド層２１２との間に第２の中空部２１４ｈが形成されている。第１の中空部２１３ｈには、第１の絶縁板材２１３ａよりも誘電率の低い層（空気層）が形成されている。第２の中空部２１４ｈには、第３の絶縁板材２１４ａよりも誘電率の低い層（空気層）が形成されている。

【0062】

この構成によれば、各導電層の間に絶縁板材のみを配置する場合に比べて、各導電層の間の誘電率が低くなるので、効果的に低容量にすることが可能である。

【0063】

第３実施形態では、第１の中空部２１３ｈおよび第２の中空部２１４ｈには、中空部を形成する部材（第２の絶縁板材２１３ｂ、第３の絶縁板材２１４ａ）からそれぞれ延びて相手側の部材を支持するリブ（第１のリブ２１６、第２のリブ２１９）が設けられている。

【0064】

この構成によれば、リブによって剛性が高まるので、薄型化を追求することが可能となる。

【0065】

第３実施形態では、第１の絶縁板材２１３ａは、吸引によりウエハＷを保持するための吸引口２１７が第１の中空部２１３ｈに導通するように形成されており、第１の中空部２１３ｈに設けられるリブ（第１のリブ２１６）は、閉領域を形成するように配置され、吸引口２１７に導通する吸引経路２１８を構成している。

【0066】

この構成によれば、リブ（第１のリブ２１６）が、チャックを補強する役割と吸引経路を形成する役割とを両立するので、別途に吸引経路を構成するための部材を設ける必要がなく、コストダウンおよび薄型化が可能となる。

【0067】

第２〜３実施形態では、チャック１０１（２０１）を構成する全ての部材は、非磁性体で構成されている。

【0068】

この構成によれば、ウエハＷに対して磁場を印加しても、チャック１０１（２０１）を構成する部材が磁場において引力及び斥力を発現しないので、磁場を印加することに起因する振動を防止し、低リーク評価が可能となる。それでいて、ウエハＷが載置されるチャックトップ１１０（２１０）が導電材料であり、その下方に導電材料のガード層１１１（２１１）が配置されているので、双方に同電位を印加すれば、リーク電流が発現したとしてもその影響を低減又は無くすことができ、低リーク評価が可能となる。

【0069】

第１〜３実施形態のチャック１（１０１、２０１）は、下記プローバ３（１０３）に適用するのが好ましい。すなわち、本実施形態のプローバ３（１０３）は、針４ａを有するプローブカード４と、プローバチャック１（１０１、２０１）とプローブカード４との少なくとも一方を相対的に移動させて、プローバチャック１（１０１、２０１）に保持されるウエハＷと針４ａとを接離させる接離機構３Ｘと、を備える。

【0070】

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

【0071】

＜変形例＞
（１）第２実施形態及び第３実施形態ではチャックを構成する全ての部材が非磁性体で構成されているが、磁気メモリではなく、半導体素子用のチャックであれば、非磁性体に限定されない。磁性体を利用可能である。

【0072】

（２）経年によるリーク電流値の変動の抑制効果のみを狙うのであれば、第１実施形態及び第２実施形態のように、第１の中空部２１３ｈ及び第２の中空部２１４ｈを形成しなくてもよい。

【0073】

（３）図１０に示すように、ガード層２１１は、第２の絶縁板材３１３ｂの上面に形成してもよい。また、第１の絶縁部２１３を構成する第１の絶縁板材３１３ａのみに凹部を設けることで第１の中空部３１３ｈを形成してもよい。

【0074】

（４）第１実施形態及び第２実施形態では、図３及び図５に示すように、プローバ３（１０３）のＺステージに第２のガード層２を設けているが、これを省略することも可能である。

【0075】

上記の各実施形態で採用している構造を他の任意の実施形態に採用することは可能である。各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

【符号の説明】

【0076】

Ｗ…ウエハ
１、１０１、２０１…プローバチャック
１０、１１０、２１０…チャックトップ
１１、１１１、２１１…ガード層
１２、１１２、２１２…グランド層
１３、１１３、２１３…第１の絶縁部
２１３ａ、３１３ａ…第１の絶縁板材
２１３ｂ、３１３ｂ…第２の絶縁板材
２１３ｈ、３１３ｈ…第１の中空部
１４、１１４、２１４…第２の絶縁部
２１４ａ…第３の絶縁板材
２１４ｈ…第２の中空部
１５、１１５、２１５…機械的固定要素（ネジ）
２１６…第１のリブ（リブ）
２１７…吸引口
２１８…吸引経路
２１９…第２のリブ（リブ）
３、１０３…プローバ
３Ｘ…接離機構

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図9】

【図10】

【図11】