JP2000208569A - 測定装置及び測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 デバイス動作のテストの際、テスタピンから
デバイスまでの間の接触抵抗による電圧降下をテスタ内
部での電圧または電流の値の調整に反映させる。 【解決手段】 抵抗値測定用の導電ステージを持つプロ
ーバと、各テスタピンごとのＤＣ測定ユニットと、電圧
または電流値の調整機能を持つテスタとで構成される測
定装置を用いて、テスタからテスタピン、プローブカー
ド、導電ステージを通して流れる電流を計測することに
より、各テスタピンに対応するプローブカード上の接触
抵抗値を計算する。計算した接触抵抗値を記憶し、その
値を用いることでテスタピンからデバイスの間に介在す
るデバイスインタフェースボードおよびプローブカード
によって生じる電圧降下分も加味した電圧または電流調
整を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体デバイス
の動作等をテストする測定装置及び測定方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】測定装置を使って半導体デバイスの動作
等の正しいテストを行うためには、測定装置からデバイ
スへの入力電圧または入力電流を正しく伝え、デバイス
からの出力電圧または出力電流を正しく判定することが
必要である。そのため測定装置は、デバイスから出力さ
れる電圧または電流の測定機能と、デバイスへ入力する
電圧または電流の調整機能とを備えている。その動作に
ついて、デバイスへの入力電圧及びデバイスからの出力
電圧を調整する場合を例にとって以下に説明する。

【０００３】図５は、測定装置のうち、デバイスとやり
とりされる信号を処理する部分であるテスタ３０１の構
造を表したものである。テスタ３０１は、デバイス（図
示せず）の各コンタクトパッドへの入力信号の送出とデ
バイスの各コンタクトパッドからの出力信号の受容を受
け持つテスタピン３０９１，３０９２，・・・・，３０９ｎ
（ｎは自然数）と、テスタピンごとの電圧発生及び電圧
測定を受け持つテスタピン別ユニット３０２１，３０２
２，・・・・，３０２ｎと、各テスタピンにおける電圧の補
正値を計算する補正値計算部３１３と、各テスタピンご
との電圧の補正値を記憶する補正値記憶部３１４とを備
えている。また、各々のテスタピン別ユニットは、例え
ばテスタピン別ユニット３０２１を参照すれば、デバイ
スに与える信号を増幅して出力するドライバ３０４と、
デバイスからの信号のHigh，Lowを判定するコンパレー
タ３０５と、ドライバ３０４の出力電圧およびコンパレ
ータ３０５の比較電圧を規定するレベル電源３０８と、
スイッチ３０３，３０６，３０７と、ドライバ３０４の
出力電圧の測定及びコンパレータ３０５へのテスト電圧
の発生を受け持ちテスタピン３０９１での電圧値を正確
に計測できるよう外部計測器により校正されたＤＣ測定
ユニット３１０と、コンパレータ３０５の出力電圧を測
定してその信号のHigh，Lowの変化点を判定するコンパ
レータ判定部３１５とを備えている。

【０００４】テスタ３０１からデバイスへと入力される
電圧はレベル電源３０８よりドライバ３０４に与えられ
たレベル電圧ＶＩＨ，ＶＩＬ（ＶＩＨ＞ＶＩＬとする）
で決定され、テスタ３０１へとデバイスから出力される
電圧はレベル電源３０８よりコンパレータ３０５に与え
られた比較電圧ＶＯＨ，ＶＯＬ（ＶＯＨ＞ＶＯＬとす
る）を元に判定される。つまり、レベル電圧ＶＩＨ，Ｖ
ＩＬはそれぞれドライバ３０４の正電源端子、負電源端
子に与えられて、それぞれドライバの出力電圧の最大
値、最小値となる。また、比較電圧ＶＯＨ，ＶＯＬはそ
れぞれコンパレータ３０５の基準電圧端子に接続され
て、それぞれコンパレータのHigh信号のしきい値、Low
信号のしきい値となる。

【０００５】しかし、テスタ３０１のレベル電圧ＶＩ
Ｈ，ＶＩＬは、たとえ全テスタピン別ユニット３０２１
〜３０２ｎのレベル電源３０８の設定を同じくしていた
としても、信号径路での電圧降下などの影響のためテス
タピン３０９１〜３０９ｎに到った段階で各テスタピン
３０９１〜３０９ｎごとに微妙に異なった値となってし
まう。すると、あるテスタピンでの電圧信号ＶＩＨはデ
バイス側でHighと認識されるのに、別のテスタピンでの
電圧信号ＶＩＨはデバイス側でLowと認識されてしまう
というような問題が生じやすい。同様のことはデバイス
からの出力信号をテスタ３０１が受け取る場合にも当て
はまり、たとえデバイスから各テスタピン３０９１〜３
０９ｎに等しい電圧信号の変化が入力されたとしても、
各テスタピン別ユニット３０２１〜３０２ｎにおいて信
号径路での電圧降下などの影響のため、コンパレータ３
０５で受け取る電圧信号の値が微妙に異なってしまい、
テスタピン別ユニット３０２１〜３０２ｎごとに信号の
High，Lowの判断のタイミングが異なってしまうといっ
た問題が生じやすい。

【０００６】そこで、校正済みのＤＣ測定ユニット３１
０を用いて、上記の問題が生じないように調整すること
が必要となる。特にテスタピンごとにレベル電源３０８
を持つテスタ３０１においては、電源を複数持っている
ため、誤差が発生する可能性が高く、電圧レベルの調整
は必須である。

【０００７】レベル電圧ＶＩＨの調整は以下のようにし
て行う（図５において破線で囲まれた内容はこの調整を
説明するものである）。ＤＣ測定ユニット３１０では、
テスタピン３０９１で必要とされる電圧の値（例えば５
Ｖ）に対応するＤＣ測定ユニット３１０での電圧の値
（例えば５．１Ｖ）が校正によって既に判明している。
そこでまず、ＤＣ測定ユニット３１０において測定され
るべき電圧の値（先の５．１Ｖ）を、印加電圧３１２と
してレベル電源３０８で発生させ、これにより与えられ
たレベル電圧ＶＩＨの値を、スイッチ３０３，３０７，
３０６を導通させＤＣ測定ユニット３１０にて測定す
る。測定された値が、ＤＣ測定ユニット３１０において
測定されるべき電圧の値どおりであれば問題はないが、
もし異なっておれば、印加電圧３１２を修正する必要が
ある。そこで、測定された電圧値すなわち読み出し電圧
３１１を補正値計算部３１３へと与える。このときま
た、印加電圧３１２も補正値計算部３１３へと与えるこ
とで、読み出し電圧３１１と印加電圧３１２との差を補
正値計算部３１３で計算し、その計算結果を補正値とし
て補正値記憶部３１４へ記憶させる。そして、記憶され
た補正値をレベル電源３０８に与え、それ以降に出力さ
れるレベル電圧ＶＩＨにはそれまでの値にこの補正値を
加えた値を用いる。このようにすれば、ＤＣ測定ユニッ
ト３１０で必要な電圧の値を確実に発生させることがで
きる。レベル電圧ＶＩＬについても全く同様の方法を行
えばよい。

【０００８】一方、比較電圧ＶＯＨの調整の場合は、Ｄ
Ｃ測定ユニット３１０でLow→Highへと変化するテスト
電圧（例えば０．１Ｖ→５．１Ｖ）を発生させ、スイッ
チ３０７，３０６を導通させてコンパレータ３０５に与
える。このときレベル電源３０８において全テスタピン
別ユニットで共通の比較電圧ＶＯＨ（例えば４．０Ｖ）
をコンパレータ３０５に与えておく。さてこのとき、コ
ンパレータ判定部３１５はＤＣ測定ユニット３１０での
テスト電圧の変化とコンパレータ３０５の出力信号の変
化とを監視しておき、コンパレータ３０５の出力信号の
変化が実際にはテスト電圧の変化のどの辺りで発生する
かを判定する。つまり、コンパレータ３０５の変化点電
圧３１６を計測する。仮に比較電圧ＶＯＨに比べ実際の
変化点電圧３１６が小さな値であった場合（例えば先の
４．０Ｖに対し３．８Ｖであった場合）、このテスタピ
ン別ユニットは他のテスタピン別ユニットに比べ、デバ
イスの出力電圧の変化に対する対応のタイミングが早す
ぎることになる。よって、この変化点電圧３１６を補正
値計算部３１３へと与え、また、レベル電源３０８での
比較電圧ＶＯＨも補正値計算部３１３へと与えること
で、変化点電圧３１６と比較電圧ＶＯＨとの差を補正値
計算部３１３で計算し、その計算結果を補正値として補
正値記憶部３１４へ記憶させる。そして、記憶された補
正値をレベル電源３０８に与え、それ以降に出力される
比較電圧ＶＯＨにはそれまでの値にこの補正値を加えた
値を用いる。このようにすれば、このテスタピン別ユニ
ットでのデバイスの出力電圧の変化に対する対応のタイ
ミングを、他のテスタピン別ユニットでの対応のタイミ
ングにあわせることが可能となる。比較電圧ＶＯＬにつ
いても全く同様の方法を行えばよい。

【０００９】以上のようにして従来のテスタは、テスタ
内部でのテスタピン間の出力電圧の誤差やデバイスの信
号変化への対応のタイミングの誤差を調整していた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような電
圧または電流の値の調整はテスタ内部に限り行われてお
り、従来の技術では、テスタピンの先からデバイスまで
の間に生じる電圧降下を考慮した調整ができていなかっ
た。

【００１１】実際の半導体ウェハ上のデバイスをテスト
する際には、デバイスのコンタクトパッドに与える信号
をリレーによってＯＮ／ＯＦＦしたり複数の信号から一
つを選択したりすることが可能なデバイスインタフェー
スボードや、プローブを多数備えたプローブカードを、
テスタピンからデバイスまでの間に介在させることが多
く、それらにおける電圧降下の影響で、テスタから与え
られるレベル電圧が正しくデバイスに伝わらない、また
デバイスからの出力電圧がテスタで正しく読み出せない
という問題が発生する。特に、高い精度が要求されるデ
バイス（例えば、微小化し低電源電圧化したデバイス）
については、この問題が顕著となる。

【００１２】テスタピンからデバイスまでの間のデバイ
スインタフェースボード、プローブカードによる電圧降
下は、それらが有する内部抵抗（以下、それらをひとま
とめにして接触抵抗と記す）に起因する。よって、この
接触抵抗の値をプローブごとに計測して求め、その値を
テスタ内部での電圧または電流の値の調整に反映させる
必要がある。

【００１３】ただしこの接触抵抗の値は、プローブとデ
バイスのコンタクトパッドとの接触から生じるゴミなど
のために変動することがあるため、最初に計測した値を
そのまま用いるというわけにはいかない。

【００１４】そのような接触抵抗値の変動をある程度防
ぐことが可能な技術として、デバイスの動作テストを複
数回繰り返した後に接触抵抗値を測定して、その値が許
容限界を超えた場合にプローブを研磨してクリーニング
する、という技術が例えば特開昭６４−１２４９号公報
や特開昭６３−１７０９３３号公報に示されている。

【００１５】しかし、上記の技術はいずれも接触抵抗値
が許容限界を超えたときにプローブを研磨するだけであ
り、接触抵抗値を考慮したテスタ内部での電圧または電
流の値の調整についての技術を開示しているわけではな
い。また、プローブを研磨するまでの接触抵抗の悪化状
況をモニターしているにもかかわらず、その情報を有効
に生かしているわけでもない。

【００１６】また他に、接触抵抗値の増加に対しデバイ
スの動作テストを安定して行うための方法として、特開
平８−３２７６９０号公報にてプローブ圧を自動調整す
る技術が開示されているが、接触抵抗値の大小とプロー
ブ圧の大小の関係は必ずしも一対一ではなく、例えばプ
ローブ圧が充分でもプローブ先端への微小異物付着によ
り接触抵抗値が増加することがあり、この場合、いくら
プローブ圧を調整しても適正な接触抵抗値は得られな
い。またこの技術によれば、ウェハステージを上下させ
ることによりプローブ圧の調整を実現している。しか
し、このような方法は全プローブのプローブ圧がそろっ
て弱い、もしくはそろって強い場合には有効であるが、
特定のプローブについて接触抵抗値が規格外である場合
にそのプローブに合わせてプローブ圧を調整してしまう
と、他のプローブのプローブ圧が強すぎ、または弱すぎ
となってしまう。

【００１７】本発明は以上の問題点に鑑み、デバイスの
動作テストの際、定期的にテスタピンからデバイスまで
の間の接触抵抗を測定して、それによる電圧降下分を計
算し、その計算結果を電圧または電流の値の調整に反映
させる測定装置を提供するものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この発明のうち請求項１
にかかるものは、所定の接続点に接続された導電性の第
１のステージと、テスト信号を受けるデバイスを備えた
ウェハを載置可能な第２のステージと、前記第１及び第
２のステージの位置を制御するステージ制御機構とを有
するプローバと、前記第１のステージ及び前記デバイス
に接触可能な複数のプローブと、前記プローブに対応し
て設けられ、対応する前記プローブにおける電圧及び電
流のいずれか一方を前記所定の接続点を基準として規定
しつつ他方を測定し、測定結果から接触抵抗値を求める
第１の動作と、対応する前記プローブを開放状態におく
第２の動作とを行う測定ユニットと、前記第１のステー
ジに前記プローブを接触させ、一の前記プローブに対応
する前記測定ユニットが前記第１の動作を行い、他の前
記プローブに対応する前記測定ユニットが第２の動作を
行うことにより、プローブごとに求められた接触抵抗値
を記憶する抵抗値記憶部と、前記接触抵抗値に基づいて
前記テスト信号を校正して出力するテスト信号生成部と
を備える測定装置である。

【００１９】この発明のうち請求項２にかかるものは、
請求項１に記載の測定装置であって、前記デバイスが前
記テスト信号を受けて発する出力信号を前記接触抵抗値
に基づいて校正する出力信号受信部を更に備える。

【００２０】この発明のうち請求項３にかかるものは、
請求項２に記載の測定装置であって、前記測定ユニット
は、対応する前記プローブを前記所定の接続点に接続す
る第３の動作を行う。

【００２１】この発明のうち請求項４にかかるものは、
（ａ）所定の接続点に接続された導電性のステージに複
数のプローブを接触させる工程と、（ｂ）前記複数のプ
ローブのうちの一つを除き、前記ステージ以外には前記
所定の接続点へとつながる径路を有しないようにする工
程と、（ｃ）前記工程（ｂ）において除かれた前記一つ
のプローブにおける電圧及び電流のいずれか一方を、前
記所定の接続点を基準として規定して他方を測定し、測
定結果から接触抵抗値を求める工程と、（ｄ）前記工程
（ａ）〜（ｃ）からプローブ毎に求められた前記接触抵
抗値を記憶する工程と、（ｅ）前記工程（ｄ）で記憶さ
れた前記接触抵抗値に基づいて校正されるテスト信号を
用い、ウェハのデバイスに対してテストを行う工程とを
備える測定方法である。

【００２２】この発明のうち請求項５にかかるものは、
請求項４に記載の測定方法であって、（ｆ）前記デバイ
スが前記テスト信号を受けて発する出力信号を、前記工
程（ｄ）で記憶された前記接触抵抗値に基づいて校正し
つつ受信する工程を更に備える。

【００２３】この発明のうち請求項６にかかるものは、
請求項５に記載の測定方法であって、（ｇ）前記工程
（ｃ）で求めた前記接触抵抗値が、前記デバイスの特性
上不良と判断される上限値よりも大きいか、または、前
記デバイスの特性上不良と判断される下限値よりも小さ
いかを判断する工程を更に備える。

【００２４】この発明のうち請求項７にかかるものは、
請求項５に記載の測定方法であって、前記工程（ａ）に
先んじて、（ｈ）前記複数のプローブを、前記ステージ
に接触させずに前記所定の接続点に接続する工程と、
（ｉ）前記複数のプローブのうちの一つにおける電圧及
び電流のいずれか一方を、前記所定の接続点を基準とし
て規定して他方を測定する工程とを更に備える。

【００２５】

【発明の実施の形態】実施の形態１．本実施の形態にお
いては、内部に接触抵抗の情報を記憶する抵抗値記憶部
を設け、接触抵抗値の測定結果を抵抗値記憶部に記憶さ
せて、その記憶させた値を用いて電圧調整を行う測定装
置について説明する。

【００２６】図１は本実施の形態にかかる測定装置ＤＴ
を示したものである。測定装置ＤＴは、テスタ１１２
と、信号径路１１７１，１１７２，・・・・，１１７ｎによ
りテスタ１１２と接続されたデバイスインタフェースボ
ード１２０と、プローブ１０１１，１０１２，・・・・，１
０１ｎを備えデバイスインタフェースボード１２０と接
続されたプローブカード１０９と、プローバ１０４とを
備えている。またこの図１は、接触抵抗値の測定に先立
って行い得るプローブ間リークチェック（後述）を示す
図でもある。

【００２７】テスタ１１２は、「従来の技術」に示した
テスタ３０１と同様に、テスタピン３０９１，３０９
２，・・・・，３０９ｎ（ｎは自然数）と、テスタピン別ユ
ニット１２１１，１２１２，・・・・，１２１ｎと、補正値
計算部３１３と、補正値記憶部３１４とを備えている。
テスタピン別ユニット１２１１〜１２１ｎはそれぞれテ
スタ３０１のテスタピン別ユニット３０２１〜３０２ｎ
に対応している。また、テスタピン３０９１〜３０９ｎ
はそれぞれプローブ１０１１〜１０１ｎに対応してい
る。

【００２８】テスタピン別ユニット１２１１〜１２１ｎ
は、例えばテスタピン別ユニット１２１１を参照すれ
ば、ドライバ３０４と、コンパレータ３０５と、レベル
電源３０８と、スイッチ３０３，３０６，３０７と、コ
ンパレータ判定部３１５とを備えている点で、テスタピ
ン別ユニット３０２１と共通している。しかしテスタピ
ン別ユニット１２１１では、テスタピン別ユニット３０
２１におけるＤＣ測定ユニット３１０がＤＣ測定ユニッ
ト１１６と置換されている。ＤＣ測定ユニット１１６
は、一端が接地された定電圧源１１８と、定電圧源１１
８の他端に接続された電流計１１９と、電流計１１９に
接続された一端を有するスイッチ１２３と、一端がスイ
ッチ１２３の他端に接続され、他端が接地されたスイッ
チ１２２とを備えている。また、スイッチ１２３とスイ
ッチ１２２との接続点にスイッチ３０６の一端が接続さ
れている。

【００２９】テスタ１１２はさらに抵抗値記憶部１０３
をも備えており、この抵抗値記憶部１０３は各テスタピ
ンからデバイスまでの接触抵抗値を記憶しておくための
ものである。

【００３０】プローバ１０４は、テスタピン３０９１〜
３０９ｎからデバイス（図示せず）までの抵抗値を測定
する際に用いられる、ステージ全体が導電性部材で構成
された導電ステージ１０２と、デバイス動作検査の際に
デバイスが形成されたウェハ１１０を載置するためのウ
ェハステージ１０５とを備えている。さらにプローバ１
０４は、ウェハステージ１０５の移動機構であるステー
ジ制御部１０６及びステージＸＹ駆動部１０７及びステ
ージＺ駆動部１０８を備えており、ステージ制御部１０
６からの信号によりステージＸＹ駆動部１０７を用いた
前後左右のステージ移動および、ステージＺ駆動部１０
８を用いた上下のステージ移動が可能となっている。ま
た、プローブカード１０９のプローブ１０１１〜１０１
ｎにウェハ１１０に形成されたデバイスのコンタクトパ
ッドを接触させ接触位置を確定させた際のステージ位置
を記憶するステージ位置記憶部１１１も備えており、ウ
ェハステージ１０５が別の位置に移動した場合も、移動
前の位置に戻ることができるようになっている。またプ
ローバ１０４は、テスタ１１２からの命令によってウェ
ハステージ１０５が制御されるように、テスタ１１２と
配線１１４によって接続され、ステージ制御部１０６に
対し命令を伝えるテスタインタフェース１１５も備えて
いる。また導電ステージ１０２には、テスタ１１２側の
グランドＧＮＤにつながる電気的経路１１３も備わって
いる。

【００３１】なお、導電ステージ１０２とウェハステー
ジ１０５とは支柱１２５を介して接続されており、ウェ
ハステージ１０５の移動機構を用いてウェハステージ１
０５と相対的な位置関係を変化させることなく連動し
て、前後左右および上下に導電ステージ１０２を移動さ
せることができる。また、ステージ位置記憶部１１１に
導電ステージ１０２のステージ位置を記憶させることも
できる。例えば、ウェハステージ１０５上に載置したウ
ェハ１１０をプローブカード１０９に接触させたときの
ウェハステージ１０５のステージ表面の高さをステージ
位置記憶部１１１に記憶させておき、ステージＺ駆動部
１０８を駆動させて一旦ウェハステージ１０５を下げ、
ステージＸＹ駆動部１０７を駆動させてプローブカード
１０９の直下に導電ステージ１０２を配置した後、記憶
したウェハステージ１０５のステージ表面の高さの情報
を用いて、ウェハステージ１０５のステージ表面の高さ
にウェハ１１０の厚さを加えた高さになるよう導電ステ
ージ１０２のステージ表面の高さを調整すれば、ウェハ
ステージ１０５とプローブカード１０９が接触した状態
と同じ高さで、導電ステージ１０２とプローブカード１
０９を接触させることができる。こうしておけば、プロ
ーブカード１０９の位置を固定しておくことができる。
なお、ウェハ１１０の厚さはプローバ１０４内に高さセ
ンサ（図示せず）を備えれば測定可能である。また、高
さセンサがなくともプローバ１０４内に、ウェハステー
ジ１０５上に例えば移動可能なＣＣＤカメラ（図示せ
ず）が備えられておれば、ウェハステージ１０５上にウ
ェハ１１０が載置された場合の表面の高さと、ウェハ１
１０が載置されない場合の表面の高さを測定しておき、
それらの結果からウェハ厚を算出可能であり、また導電
ステージ１０２の高さも容易に求められる。

【００３２】次に接触抵抗値の測定方法について説明す
るが、その前にデバイスの動作テストの方法について触
れておく。

【００３３】ウェハ上のデバイスの動作テスト開始にあ
たり、まずデバイスへのテスト手順を記憶したデバイス
プログラムをテスタ１１２内部のメモリ１２７にロード
する。このときデバイスプログラムをＣＰＵ１２４で解
析して、そのデバイスではどのテスタピンが使用される
のかというコンタクトピン情報を読み出し、メモリ１２
７に記憶しておく。なお、このときレベル電圧ＶＩＨ，
ＶＩＬ及び比較電圧ＶＯＨ，ＶＯＬは調整済みであるも
のとする。

【００３４】デバイスプログラムのロードが完了した
後、プローバ１０４にウェハ１１０を載置してウェハ上
のデバイスの動作テストを順に行う。動作テストは、プ
ローブカード１０９のプローブ１０１１〜１０１ｎにウ
ェハ１１０上の各デバイスのコンタクトパッドが接触す
るようにウェハステージ１０５をステージ制御部１０６
により移動させ、テスタ１１２から信号経路１１７１〜
１１７ｎ（これらはそれぞれテスタピン３０９１〜３０
９ｎに対応している）及びデバイスインタフェースボー
ド１２０及びプローブカード１０９を介して信号を送り
その反応をテスタ１１２が監視することで行う。１つの
デバイスでのテストが全て終了すれば再びウェハステー
ジ１０５をステージ制御部１０６により移動させ別のデ
バイスでテストを行う。この動作を繰り返し、１枚のウ
ェハ上のすべてのデバイスでのテストが完了すれば、テ
スト済みウェハを移動させ、新たなウェハをウェハステ
ージ１０５に載置して同様のテストを繰り返す。

【００３５】このようなテストを繰り返すうち、プロー
ブ１０１１〜１０１ｎにコンタクトパッドの削れ等の微
小なゴミが付着するなどして、テスタピン３０９からデ
バイスまでの接触抵抗値が変動しやすくなる。そのため
に、テストの途中に定期的に接触抵抗値を測定する期間
を設けておく。接触抵抗値の測定タイミングがくれば、
ステージ制御部１０６によって、次にテストすべきデバ
イスのコンタクトパッドの位置の情報をステージ位置記
憶部１１１に記憶させ、ウェハステージ１０５を移動さ
せた後、プローブカード１０９の直下に導電ステージ１
０２を移動させる。なおプローバ１０４のステージ制御
部１０６には、例えば１００チップごと、あるいは１ウ
ェハごとというように、どのタイミングで接触抵抗値の
測定を行うかを任意に設定できるようにしておけばよ
い。

【００３６】次に接触抵抗値の測定方法について説明す
る。まずプローバ１０４は、導電ステージ１０２をプロ
ーブカード１０９のプローブ１０１１〜１０１ｎに接触
させない状態（図１）にしておき、テスタ１１２に対し
て接触抵抗値測定用プログラムを実行するよう、テスタ
インタフェース１１５を通して通知する。プローバ１０
４からの通知を受けたテスタ１１２は、デバイスプログ
ラムロード時に読み出したコンタクトピン情報に基づい
て、接触抵抗値測定用プログラムをメモリ１２７にロー
ドし実行する。この接触抵抗値測定用プログラムは、デ
バイスのコンタクトパッドの削れ等による微小ゴミの付
着の有無を検査するプローブ間リークチェックと、接触
抵抗値を測定する抵抗値チェックとから構成されてい
る。

【００３７】接触抵抗値測定用プログラムの概要は以下
の通りである。まず、プローブ間リークチェックが実行
され、その結果プローブ間リークが発生していなけれ
ば、テスタ１１２からテスタインタフェース１１５を通
しプローバ１０４に対して、導電ステージ１０２とプロ
ーブカード１０９とのコンタクトを要求する信号が送ら
れ、それに基づきプローバ１０４では、ステージ制御部
１０６の制御によりプローブカード１０９と導電ステー
ジ１０２とを接触させる（図２）。

【００３８】その後、テスタ１１２では接触抵抗値測定
用プログラム内の抵抗値チェックが実行され、測定結果
をテスタ１１２の抵抗値記憶部１０３に転送する。全テ
スタピンについての抵抗値チェックが終了し、いずれの
抵抗値も許容範囲内であれば、テスタインタフェース１
１５を通しプローバ１０４に対してｐａｓｓを通知し、
デバイスプログラムを再ロードする。つまり、テスタ１
１２からのｐａｓｓ通知に基づきプローバ１０４では、
ステージ制御部１０６の制御によりプローブカード１０
９の下の導電ステージ１０２を移動させ、ウェハステー
ジ１０５をプローブカード１０９の下に移動させて、ス
テージ位置記憶部１１１に記憶されている位置のデバイ
スにコンタクトさせ、テスタ１１２でのデバイスプログ
ラムのロードが完了次第、後続デバイスのテストを続行
する。

【００３９】もし、プローブ間リークチェックでリーク
が発生したり、抵抗値チェックで抵抗値が許容範囲を越
えていた場合は、テスタ１１２からテスタインタフェー
ス１１５を通してｆａｉｌが通知されるため、プローバ
１０４ではデバイスのテストを中断し、プローブの洗浄
や研磨を促すためアラームを発報する。

【００４０】このような接触抵抗値測定用プログラムの
動作について、図３及び図４のフローチャートを用いて
説明する。このフローチャートでは、ステップ２００〜
ステップ２１４がプローブ間リークチェックに、ステッ
プ２１２〜ステップ２２６が抵抗値チェックに相当す
る。

【００４１】まず初めに、導電ステージ１０２をプロー
バ１０９のプローブ１０１１〜１０１ｎと接触させない
ようにする（ステップ２００）。次に、デバイスプログ
ラムロード時にテスタ１１２のメモリ１２７に記憶した
コンタクトピン情報を入手する（ステップ２０１）。次
にそのコンタクトピン情報に基づき、接触抵抗値測定用
プログラムの終了後に最初に行われるデバイスプログラ
ムにおいて使用されるテスタピンのテスタピン別ユニッ
ト中のスイッチ１２３を開き、スイッチ１２２を閉じて
該当する全テスタピンをグランドに接続する（ステップ
２０２）。そして、該当するテスタピンに適当な順番で
番号を付し、該当するテスタピンのうち何番目のピンを
チェック中であるかを示すピン数カウントｎの値を１に
する（ステップ２０３）。

【００４２】全てのテスタピンをチェックするまで（ス
テップ２０４）、１番目のテスタピンに対応するテスタ
ピン別ユニットから順番にスイッチ１２３を閉じてスイ
ッチ１２２を開け、テスタピンを１つずつＤＣ測定ユニ
ット１１６の定電圧源１１８及び電流計１１９に接続し
（ステップ２０５）電流値を測定する（ステップ２０
６）。プローブカード１０９は導電ステージ１０２やウ
ェハ１１０には接触していない状態のため、通常ならば
電流の流れる経路はなくリークは発生しないはずである
が、もし、ＤＣ測定ユニット１１６の定電圧源１１８に
接続中のテスタピンとその他のテスタピンが、例えばプ
ローブカード１０９のプローブへのゴミの付着により電
気的に導通状態となってしまっていた場合、定電圧源１
１８に接続中のテスタピン以外はグランドに接続されて
いるため、電流の流れる経路が生じ、リークが発生す
る。例えばプローブ１０１１とプローブ１０１２にわた
ってゴミ１２６が付着しているものとすると、リーク電
流は定電圧源１１８→テスタピン３０９１→信号経路１
１７１→デバイスインタフェースボード１２０→プロー
ブカード１０９→プローブ１０１１→付着したゴミ１２
６→プローブ１０１２→プローブカード１０９→デバイ
スインタフェースボード１２０→信号経路１１７２→テ
スタピン３０９２→テスタピン別ユニット１２１２のス
イッチ１２２→グランド、という経路で流れる。このよ
うな径路で電流が流れると、テスタピン別ユニット１２
１１の電流計１１９で測定されるので、他のピンとのリ
ークがないかがチェックされる（ステップ２０７）。リ
ークがあればそのテスタピンをエラーピンとして記録し
ておく（ステップ２０８）。

【００４３】なお、次のテスタピンを順にチェックして
いくため、リークチェックの終了したテスタピンは、ス
イッチ１２３を開きスイッチ１２２を閉じてグランドに
接続し（ステップ２０９）、ピン数カウントｎをインク
リメントしておく（ステップ２１０）。

【００４４】こうして全テスタピンをチェックした結果
エラーピンがあるか否かを判断し（ステップ２１１）、
ステップ２０８で記録したエラーピンの情報を表示し
（ステップ２１２）、ｆａｉｌを通知して（ステップ２
１３）、接触抵抗値測定用プログラムの動作は終了する
（ステップ２１４）。このようにすれば、プローブでの
リークの発生が検出できる。

【００４５】エラーピンがなければ、プローバ１０４に
対し信号を送り、導電ステージ１０２にプローブカード
１０９を接触させるようステージ制御部１０６を操作す
る（ステップ２１５：図４）。

【００４６】そこで、全テスタピンをスイッチ１２２，
１２３のいずれをも開いた状態（ＯＰＥＮ）にし（ステ
ップ２１６）、何番目のテスタピンをチェック中である
かを示すピン数カウントｎを１にする（ステップ２１
７）。

【００４７】全てのテスタピンをチェックするまで（ス
テップ２１８）、１番目のテスタピンから順番にスイッ
チ１２３を閉じてスイッチ１２２を開け、１つずつＤＣ
測定ユニット１１６の定電圧源１１８及び電流計１１９
に接続し（ステップ２１９）、ＤＣ測定ユニット１１６
内の電流計１１９で電流値を測定する。その電流値と、
定電圧源１１８で発生させた電圧の値とを用いて、接触
抵抗値を計算する。

【００４８】各テスタピンごとの接触抵抗値はこうする
ことで得られる。そこで得られた抵抗値は、デバイスイ
ンタフェースボード１２０で発生する抵抗値Ｒｂ、プロ
ーブカード１０９で発生する抵抗値Ｒａを含んでいるの
で、測定した接触抵抗値をテスタ１１２内に設けた抵抗
値記憶部１０３に転送して記憶させる（ステップ２２
０）。例えばドライバ３０４からデバイスに信号を与え
る際に、この値を抵抗値記憶部１０３から補正値計算部
３１３に渡してドライバ３０４から流れる電流値にその
接触抵抗値を乗じてテスタピンからデバイスまでの電圧
降下分を計算し、その電圧降下分を従来の方法で得られ
た補正値に加えておく。こうすれば、接触抵抗による電
圧降下分を考慮した値をオフセット値として、補正値記
憶部３１４に記憶させることで、テスタピンからデバイ
スの間に介在するデバイスインタフェースボード１２０
およびプローブカード１０９によって生じる電圧降下も
加味したレベル電圧及び比較電圧の調整が可能となる。

【００４９】続いて、接触抵抗値が許容範囲内であるか
どうかをチェックする（ステップ２２１）。許容範囲外
であればそのテスタピンをエラーピンとして記録してお
く（ステップ２２２）。

【００５０】なお、次のテスタピンを順にチェックして
いくため、抵抗値チェックの終了したテスタピンはＯＰ
ＥＮ状態とし（ステップ２２３）、ピン数カウントｎを
インクリメントしておく（ステップ２２４）。

【００５１】全テスタピンのチェックの結果、接触抵抗
値が許容範囲をオーバーするテスタピンがあるか否かを
判断し（ステップ２２５）、もしあればその情報を表示
し（ステップ２１２）ｆａｉｌを通知して（ステップ２
１３）、接触抵抗値測定用プログラムの動作は終了する
（ステップ２１４）。

【００５２】接触抵抗値が許容範囲をオーバーするテス
タピンがなければ、プローバ１０４に対しｐａｓｓを通
知して（ステップ２２６）接触抵抗値測定用プログラム
の動作は終了させ（ステップ２１４）、後続するデバイ
スの動作テストを続行する。

【００５３】なお、接触抵抗値の許容範囲については、
全てのデバイス品種について共通の値としておくことも
可能であるが、デバイスプログラム内に接触抵抗値の許
容範囲の情報を持つ部分を作成し、プログラムロード時
に、コンタクトピン情報と一緒に接触抵抗値の許容範囲
の情報も読み出すことで、各デバイスプログラム対応の
接触抵抗値の許容範囲に応じたデバイスの動作テストを
行うことができる。

【００５４】また、テスタ１１２内でのレベル電圧及び
比較電圧の調整を上記のように、接触抵抗値の計算後す
ぐに行えば、プローブを研磨する以前の接触抵抗の悪化
状況を直ちにレベル電圧及び比較電圧の調整に反映させ
ることができ、接触抵抗の変化の情報を有効に生かすこ
とができる。

【００５５】なお、接触抵抗のうち悪化する以前にデバ
イスインタフェースボード１２０及びプローブカード１
０９自身が既に有していた抵抗Ｒａ，Ｒｂでの電圧降下
も考慮すべきであることから、最初のデバイスの動作テ
ストを行う前に上記の接触抵抗値の測定を予め行ってお
くのが望ましい。

【００５６】本実施の形態にかかる測定装置及び測定方
法を用いれば、デバイス動作のテスト中、定期的にテス
タピンからデバイスまでの間の接触抵抗に流れる電流を
測定し、その測定結果から接触抵抗値を計算し、計算結
果をテスタ内の抵抗値記憶部に収め、補正値計算部によ
り接触抵抗による電圧降下分を計算してレベル電圧及び
比較電圧の値の調整に反映させるので、高い精度が要求
されるデバイスであっても、また、接触抵抗値が時間変
化しても、デバイスへの入力電圧であるレベル電圧ＶＩ
Ｈ，ＶＩＬ、及びデバイスからの出力電圧の変化に対応
するコンパレータ３０５の出力の変化タイミングを規定
する比較電圧ＶＯＨ，ＶＯＬをテスタピン単位で正確に
調整することができる。

【００５７】その他．実施の形態１ではレベル電源での
レベル電圧及び比較電圧を補正する場合について示した
が、本発明はレベル電源に限らず、例えばＤＣ測定ユニ
ットの定電圧源に対しても補正が可能となるものであ
る。ＤＣ測定ユニットもテスタピンごとに設けられてい
るため、より正確なテストを行うためには各ＤＣ測定ユ
ニットごとの電圧の値を調整し、全てのＤＣ測定ユニッ
トから同じ電圧が印加される必要がある。

【００５８】また、図１ではＤＣ測定ユニットに定電圧
源と電流計とを用いたが、定電流源と電圧計とを用いて
も実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

【００５９】

【発明の効果】この発明のうち請求項１にかかる測定装
置を用いれば、第１のステージにプローブを接触させ、
接触抵抗値を求めたいプローブに対応する測定ユニット
が第１の動作を行い、それ以外のプローブに対応する測
定ユニットが第２の動作を行うことにより、当該接触抵
抗値を求めることができる。また、第２のステージに載
置されたウェハにプローブを接触させてデバイスのテス
トを行う際に用いられるテスト信号は、第１のステージ
に対してプローブを接触させた際の接触抵抗値に基づい
て校正されているので、正確なテストを実行することが
できる。

【００６０】この発明のうち請求項２にかかる測定装置
を用いれば、デバイスから発せられる出力信号について
も接触抵抗値に基づいて校正されるので、正確なテスト
を実行することができる。

【００６１】この発明のうち請求項３にかかる測定装置
を用いれば、全てのプローブを第１及び第２のステージ
のいずれにも接触させず、一のプローブについての測定
ユニットが第１の動作を行い、他のプローブについての
測定ユニットが第３の動作を行うことにより、一のプロ
ーブと他のプローブとの間にリークが存在するか否かを
測定することができる。

【００６２】この発明のうち請求項４にかかる測定方法
を用いれば、接触抵抗値が変化しても、デバイスのテス
トを行う際のテスト信号及び出力信号は変化後の接触抵
抗値に基づいて校正されているので、正確なテストを実
行することができる。

【００６３】この発明のうち請求項５にかかる測定方法
を用いれば、デバイスの発する出力信号も変化後の接触
抵抗値に基づいて校正して受信するので、正確なテスト
を実行することができる。

【００６４】この発明のうち請求項６にかかる測定方法
を用いれば、テストを行うデバイスの接触抵抗値の許容
範囲に応じた接触抵抗値の測定を行うことができる。

【００６５】この発明のうち請求項７にかかる測定方法
を用いれば、一のプローブと他のプローブとの間にリー
クが存在するか否かを測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１の測定装置を示す図
である。

【図２】 この発明の実施の形態１の測定装置を示す図
である。

【図３】 この発明の実施の形態１の接触抵抗値の測定
方法を示すフローチャートである。

【図４】 この発明の実施の形態１の接触抵抗値の測定
方法を示すフローチャートである。

【図５】 従来の測定装置を示す図である。

【符号の説明】

１０１１〜１０１ｎ プローブ、１０２ 導電ステー
ジ、１０３ 抵抗値記憶部、１０４ プローバ、１０５
ウェハステージ、１０６ ステージ制御部、１０７
ステージＸＹ駆動部、１０８ ステージＺ駆動部、１１
１ ステージ位置記憶部、１１５ テスタインタフェー
ス、１１６ ＤＣ測定ユニット、３０４ドライバ、３０
５ コンパレータ。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G011 AA02 AA16 AC06 AC09 AC14 AC31 AE03 AF06 2G032 AB01 AD01 AE08 AE10 AE12 AE14 AF02 AG01 AG07 AK15 AK16 AK19 AL04 AL14 4M106 AA01 AA02 BA01 BA14 CA10 DD18 DJ02 DJ04 DJ05 DJ19 DJ21 9A001 BB05 KK31 LL05

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の接続点に接続された導電性の第１
   のステージと、テスト信号を受けるデバイスを備えたウ
   ェハを載置可能な第２のステージと、前記第１及び第２
   のステージの位置を制御するステージ制御機構とを有す
   るプローバと、 前記第１のステージ及び前記デバイスに接触可能な複数
   のプローブと、 前記プローブに対応して設けられ、対応する前記プロー
   ブにおける電圧及び電流のいずれか一方を前記所定の接
   続点を基準として規定しつつ他方を測定し、測定結果か
   ら接触抵抗値を求める第１の動作と、対応する前記プロ
   ーブを開放状態におく第２の動作とを行う測定ユニット
   と、 前記第１のステージに前記プローブを接触させ、一の前
   記プローブに対応する前記測定ユニットが前記第１の動
   作を行い、他の前記プローブに対応する前記測定ユニッ
   トが第２の動作を行うことにより、プローブごとに求め
   られた接触抵抗値を記憶する抵抗値記憶部と、 前記接触抵抗値に基づいて前記テスト信号を校正して出
   力するテスト信号生成部とを備える測定装置。
2. 【請求項２】 前記デバイスが前記テスト信号を受けて
   発する出力信号を前記接触抵抗値に基づいて校正する出
   力信号受信部を更に備える請求項１に記載の測定装置。
3. 【請求項３】 前記測定ユニットは、対応する前記プロ
   ーブを前記所定の接続点に接続する第３の動作を行う、
   請求項２に記載の測定装置。
4. 【請求項４】 （ａ）所定の接続点に接続された導電性
   のステージに複数のプローブを接触させる工程と、 （ｂ）前記複数のプローブのうちの一つを除き、前記ス
   テージ以外には前記所定の接続点へとつながる径路を有
   しないようにする工程と、 （ｃ）前記工程（ｂ）において除かれた前記一つのプロ
   ーブにおける電圧及び電流のいずれか一方を、前記所定
   の接続点を基準として規定して他方を測定し、測定結果
   から接触抵抗値を求める工程と、 （ｄ）前記工程（ａ）〜（ｃ）からプローブ毎に求めら
   れた前記接触抵抗値を記憶する工程と、 （ｅ）前記工程（ｄ）で記憶された前記接触抵抗値に基
   づいて校正されるテスト信号を用い、ウェハのデバイス
   に対してテストを行う工程とを備える測定方法。
5. 【請求項５】 （ｆ）前記デバイスが前記テスト信号を
   受けて発する出力信号を、前記工程（ｄ）で記憶された
   前記接触抵抗値に基づいて校正しつつ受信する工程を更
   に備える請求項４に記載の測定方法。
6. 【請求項６】 （ｇ）前記工程（ｃ）で求めた前記接触
   抵抗値が、前記デバイスの特性上不良と判断される上限
   値よりも大きいか、または、前記デバイスの特性上不良
   と判断される下限値よりも小さいかを判断する工程を更
   に備える請求項５に記載の測定方法。
7. 【請求項７】 前記工程（ａ）に先んじて、 （ｈ）前記複数のプローブを、前記ステージに接触させ
   ずに前記所定の接続点に接続する工程と、 （ｉ）前記複数のプローブのうちの一つにおける電圧及
   び電流のいずれか一方を、前記所定の接続点を基準とし
   て規定して他方を測定する工程とを更に備える、請求項
   ５に記載の測定方法。