JP2006038791A - Prober needle switching device, prober device and method for measuring semiconductor element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プローバ針切り換え装置、プローバ装置および半導体素子測定方法にかかり、特に裏面電極を有するディスクリート素子を測定するプローバ針切り換え装置、プローバ装置および半導体素子測定方法に関する。 The present invention relates to a prober needle switching device, a prober device, and a semiconductor element measuring method, and more particularly to a prober needle switching device, a prober device, and a semiconductor element measuring method for measuring a discrete element having a back electrode.
近年、ウェハのプロービング試験にかかる時間短縮を目的として、複数の素子を同時に測定するといった同測処理が行われている。図9に、従来のプロービング試験方法を示す。図9は、同測を行う半導体試験装置の基本的な概要図である。 In recent years, for the purpose of shortening the time required for the wafer probing test, the same measurement process has been performed in which a plurality of elements are simultaneously measured. FIG. 9 shows a conventional probing test method. FIG. 9 is a basic schematic diagram of a semiconductor test apparatus that performs the same measurement.
図示の如く、半導体試験装置は、装置全体の制御を行うテストプロセッサ40と、試験信号を生成する論理パターン発生部41と、同測を行う個々の素子に対応した複数のテスタ部44とから構成されている。
As shown in the figure, the semiconductor test apparatus includes a
テストプロセッサ40からのスタート信号を受信した論理パターン発生部41は、テスト信号および期待値信号を生成し、テスタ部44のパルスパターン発生部45のレジスタ群にテスト信号を、論理比較部48のレジスタ群に期待値信号をそれぞれ送信する。パルスパターン発生部45から出力されるテスト信号はドライバ46を介してDUT(Device Under Test)60に与えられる。DUT60から出力される応答信号はコンパレータ47を介して論理比較部48に与えられる。論理比較部48はコンパレータ47からの試験結果と、論理パターン発生部41からの期待値信号とを論理比較して、一致・不一致を検出し、DUT60の良否判定を行う。上記半導体試験装置の動作を個々の素子に対応した複数のテスタ部44に対して同時に行う。(例えば特許文献1参照)。
しかしながら、複数の素子に対する同測を行うための従来の半導体試験装置は、個々の素子に対応した複数のテスタ部を備える必要があるため、半導体試験装置の大きさは大口径化が進むウェハの大きさに比例して大きくなり、かつ多大なコストを要するという問題があった。 However, since a conventional semiconductor test apparatus for performing the same measurement for a plurality of elements needs to include a plurality of tester units corresponding to the individual elements, the size of the semiconductor test apparatus is increased as the diameter of the wafer advances. There has been a problem that it increases in proportion to the size and requires a large amount of cost.
また、従来の半導体試験装置を用いて測定を行うと、測定が進むに従い各素子の測定時間に差が生じ、テスト項目がずれてしまう可能性がある。LSIに代表される基板の電位が変動しない素子では、そのような場合でも複数の素子に対して同時にテストの信号を印加することが可能である。 In addition, when measurement is performed using a conventional semiconductor test apparatus, there is a possibility that the measurement time of each element is different as the measurement progresses, and the test items are shifted. In an element such as an LSI in which the potential of the substrate does not vary, a test signal can be simultaneously applied to a plurality of elements even in such a case.
一方、基板電位が変動する素子ではウェハの状態でテストを行うため、測定の際、裏面電極に共通の測定信号を送信する。そのため、各素子の測定時間に差が生じ、テスト項目がずれてしまうと、隣接する素子に異なる信号が印加され、互いの素子の電位に影響を及ぼし各素子の正確な測定を行うことができない。 On the other hand, since an element whose substrate potential varies is tested in a wafer state, a common measurement signal is transmitted to the back electrode during measurement. Therefore, if a difference occurs in the measurement time of each element and the test item is shifted, different signals are applied to adjacent elements, affecting the potential of each element, and accurate measurement of each element cannot be performed. .
そのため、ディスクリートデバイスで裏面電極を有する素子の同測を行うためには、各測定素子のテスト項目がずれて干渉しないようにテスト項目ごとに各測定素子に対応する複数のテスタ部の同期をとる必要がある。 Therefore, in order to perform the same measurement of an element having a back electrode with a discrete device, a plurality of tester units corresponding to each measurement element are synchronized for each test item so that the test items of each measurement element are not shifted and interfere with each other. There is a need.
しかし、上記複数のテスタ部で各テスト項目の同期がとれたとしても、測定素子の中に1つでもドレイン・ソース間ショートもしくはドレイン・ゲート間ショートによるショート不良があると、同測を行う際に全ての素子がショート不良になってしまう。 However, even if each test item is synchronized with the above multiple testers, if one of the measuring elements has a short circuit between the drain and source or a short circuit between the drain and gate, All the elements are short-circuited.
上記の理由により、ディスクリートデバイスで裏面電極を有する素子を正確に測定するためには、1つの素子のみにプローバ針を接触させ、測定が終わるとそのプローバ針を素子から離し、ステージを次の測定素子まで移動させて測定を行う必要があった。 For the above reasons, in order to accurately measure an element having a back electrode with a discrete device, the prober needle is brought into contact with only one element, and when the measurement is completed, the prober needle is separated from the element, and the stage is moved to the next measurement. It was necessary to move to the element for measurement.
そのため、ウェハ上に形成された多数個の素子に対するテストを完了するために要するステージの移動時間が長くなり効率が悪いという問題があった。 Therefore, there is a problem that the stage moving time required for completing the test for a large number of elements formed on the wafer becomes long and the efficiency is low.
本発明はかかる課題に鑑みて成されたものであり、半導体ウェハ上の複数のディスクリート素子に一括して接触し該素子と個々に対応する複数のプローバ針と、
前記プローバ針に接続し、前記複数のプローバ針を順次切り換えて個別に前記素子の測定を行う測定素子切り換え手段とを具備することを特徴とするものである。
The present invention has been made in view of such problems, and a plurality of prober needles that collectively contact a plurality of discrete elements on a semiconductor wafer and individually correspond to the elements,
It comprises measuring element switching means for connecting to the prober needle and sequentially switching the plurality of prober needles to measure the elements individually.
また、前記測定素子切り換え手段は、前記複数の素子に対応して用意され、外部からの切り換え信号を受信して前記複数のプローバ針を切り換えるリレー回路により構成されることを特徴とするものである。 The measuring element switching means is prepared corresponding to the plurality of elements, and is configured by a relay circuit that receives a switching signal from the outside and switches the plurality of prober needles. .
また、前記リレー回路は水銀リレー回路であることを特徴とするものである。 The relay circuit is a mercury relay circuit.
また、半導体ウェハ上の複数のディスクリート素子に一括して接触し該素子と個々に対応する複数のプローバ針と、
前記プローバ針に測定信号を送信して前記素子の測定を行う1つのテスタと、
前記テスタに測定開始信号を送信するプローバ制御部と、
前記テスタおよび前記プローバ針に接続し、前記複数のプローバ針を順次切り換えて個別に前記素子の測定を行う測定素子切り換え手段とを具備することを特徴とするものである。
A plurality of prober needles that collectively contact a plurality of discrete elements on the semiconductor wafer and individually correspond to the elements;
One tester for measuring the element by transmitting a measurement signal to the prober needle;
A prober controller for transmitting a measurement start signal to the tester;
And a measuring element switching means connected to the tester and the prober needle and sequentially switching the plurality of prober needles to measure the elements individually.
また、前記測定素子切り換え手段は、前記複数の素子に対応して用意され、外部からの切り換え信号を受信して前記複数のプローバ針を切り換えるリレー回路により構成されることを特徴とするものである。 The measuring element switching means is prepared corresponding to the plurality of elements, and is configured by a relay circuit that receives a switching signal from the outside and switches the plurality of prober needles. .
また、半導体ウェハ上の複数のディスクリート素子と個々に対応する複数のプローバ針を一括して前記複数の素子に接触させ、前記複数のプローバ針のうち1組のプローバ針を選択して1つの前記素子の測定を行い、前記プローバ針を切り換えることにより前記複数の素子を順次測定することを特徴とするものである。 Further, a plurality of prober needles individually corresponding to a plurality of discrete elements on the semiconductor wafer are brought into contact with the plurality of elements at a time, and one set of prober needles is selected from the plurality of prober needles. The plurality of elements are sequentially measured by measuring the elements and switching the prober needle.
また、半導体ウェハ上の複数のディスクリート素子と個々に対応する複数のプローバ針を一括して前記複数の素子に接触させる工程と、
前記複数のプローバ針に接続する測定素子切り換え手段により1つの前記素子の測定を行う1組のプローバ針を選択する工程と、
テスタより測定信号を送信し、前記1つの素子の測定を行う工程と、
前記測定素子切り換え手段により前記プローバ針を切り換える工程と、
を具備することを特徴とするものである。
A step of bringing a plurality of prober needles individually corresponding to a plurality of discrete elements on a semiconductor wafer into contact with the plurality of elements at once;
Selecting a set of prober needles for measuring one of the elements by means of measuring element switching means connected to the plurality of prober needles;
Transmitting a measurement signal from a tester and measuring the one element;
Switching the prober needle by the measuring element switching means;
It is characterized by comprising.
また、前記測定素子切り換え手段はリレー回路により構成され、プローバ制御部が送信する素子選択信号により前記リレー回路を順次切り換えることを特徴とするものである。 Further, the measuring element switching means is constituted by a relay circuit, and the relay circuit is sequentially switched by an element selection signal transmitted by a prober control unit.
また、前記リレー回路により、前記素子の4端子測定を行うことを特徴とするものである。 The relay circuit performs four-terminal measurement of the element.
また、前記測定素子切り換え手段の切り換え時間は、20ms以下であることを特徴とするものである。 The switching time of the measuring element switching means is 20 ms or less.
本発明によれば、第1に、従来の測定方法では1つの素子を測定する度にプローバ針を移動させて測定を行うため、素子から素子への移動時間が約200msであるのに対し、本発明のプローバ針切り換え装置は、複数の素子に対応し一括して接触させる複数のプローバ針と、測定素子切り換え手段によって、プローバ針を切り換えて測定を行うため、測定素子から次の素子への切り換え時間が約5msとなり、従来の測定方法と比較して約40分の1に短縮することができる。 According to the present invention, firstly, in the conventional measurement method, the measurement is performed by moving the prober needle every time one element is measured, so that the movement time from the element to the element is about 200 ms, The prober needle switching device of the present invention performs measurement by switching a prober needle by a plurality of prober needles corresponding to a plurality of elements and making contact in a lump and a measuring element switching means. The switching time is about 5 ms, which can be reduced to about 40 times that of the conventional measurement method.
第2に、測定素子切り換え手段はプローバ針切り換え装置上に脱着可能なリレー回路であるため、測定素子数の変更によって基板上の配線の複雑な変更を必要とせず、リレー回路を脱着することによって切り換えを行う素子数を容易に変更することが可能となる。 Secondly, since the measuring element switching means is a relay circuit that can be attached and detached on the prober needle switching device, a complicated change of wiring on the board is not required by changing the number of measuring elements, and by removing and attaching the relay circuit It is possible to easily change the number of elements to be switched.
第3に、複数の素子に対応したリレー回路は水銀リレーであるため、リレーの切り換え時にチャタリングが起こらず、安定した測定を行うことが可能となる。 Third, since the relay circuit corresponding to a plurality of elements is a mercury relay, chattering does not occur when the relay is switched, and stable measurement can be performed.
また、リレー接触部が完全封入接点であり、信頼性の高い測定を行うことが可能となる。 In addition, the relay contact portion is a completely encapsulated contact, and measurement with high reliability can be performed.
また、リレー接触時の摩耗が少なく、多数回の測定が可能となる。 In addition, wear at the time of contact with the relay is small, and multiple measurements are possible.
第4に、プローバ装置はプローバ針切り換え装置を備え、プローバ針を切り換えて測定を行うことにより複数の測定素子に対して1台のテスタで測定を行うことができる。そのため、プローバ装置にかかるコストの低減化およびプローバ装置の省スペース化を図ることができる。 Fourthly, the prober device includes a prober needle switching device, and the measurement can be performed with a single tester for a plurality of measurement elements by performing measurement by switching the prober needle. Therefore, it is possible to reduce the cost for the prober device and to save the space for the prober device.
第5に、プローバ針は複数の素子に対し一括して接触するが、測定は1つの素子に対して1組のプローバ針を選択して行うため、ディスクリートデバイスで特に裏面電極を有する素子を、隣接する素子の電位の影響を受けることなく正確に測定することが可能となる。 Fifth, the prober needle contacts a plurality of elements at a time, but since the measurement is performed by selecting one set of prober needles for one element, an element having a back electrode, particularly a discrete device, It becomes possible to measure accurately without being influenced by the potential of the adjacent element.
第6に、各素子の測定は4端子測定により行われるため、配線抵抗およびプローバ針と測定素子の接触抵抗を含まず正確な測定を行うことができる。 Sixth, since each element is measured by four-terminal measurement, accurate measurement can be performed without including the wiring resistance and the contact resistance between the prober needle and the measuring element.
図1から図8を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
図1は、プローバ装置のシステム構成を示すブロック図である。図示のごとく、本実施のプローバ装置14は、プローバ針切り換え装置3と、テスタ2と、プローバ制御部1と、HEADBOX4と、により構成されている。
FIG. 1 is a block diagram showing a system configuration of the prober apparatus. As shown in the figure, the
プローバ針切り換え装置3は、半導体ウェハ上の複数のディスクリート素子に一括して接触し該素子と個々に対応する複数のプローバ針を備え、複数のプローバ針を順次切り換えて個別に素子の測定を行う。なお、詳細については後述する。
The prober
テスタ2は測定を終了するためのEND信号や測定結果などをプローバ制御部1へ出力する。
The
プローバ制御部1は、測定を開始するためのSTART信号をテスタ2へ出力する。また、プローバ制御部1は内部に測定するウェハ6を設置するステージ19を有し、ステージ19の移動を行う。
The
HEADBOX4は微小電流を検出し、測定を高精度に行うほか、測定の際に生じる発振を抑えるなどの機能を有する。 The HEADBOX 4 has a function of detecting a minute current and performing measurement with high accuracy and suppressing oscillation generated during the measurement.
プローバ制御部1とテスタ2はI/Fケーブル5により接続されている。プローバ針切り換え装置3とプローバ制御部1はI/Fケーブル5により接続されている。なお、プローバ針切り換え装置3は測定素子切り換え手段39を有しており(後述)、その駆動電源はプローバ制御部1もしくはテスタ2から供給される。
The
プローバ針切り換え装置3とHEADBOX4、HEADBOX4とステージ19、およびHEADBOX4とテスタ2はそれぞれアナログケーブル7により接続されている。
The prober
図2に、プローバ針切り換え装置3の詳細を示す。図2(A)はプローバ針切り換え装置3を示す平面図である。図示のごとく、プローバ針切り換え装置3は測定素子切り換え手段39と、プローバ制御部接続部36と、プロービングカード35と、プロービングカード接続部33と、HEADBOX接続部32とから構成される。
FIG. 2 shows details of the prober
測定素子切り換え手段39は、複数の素子に対応して用意され、外部からの切り換え信号を取得して複数のプローバ針を切り換えるリレー回路であり、基板上に設置された複数のリレー部9から構成される。
The measuring element switching means 39 is a relay circuit which is prepared corresponding to a plurality of elements, acquires a switching signal from the outside, and switches a plurality of prober needles, and includes a plurality of
リレー部9はリレー回路により切り換えを行う測定素子の数に対応して用意される。そのため測定素子数を変更すると、それに応じてリレー部9を用意する必要がある。しかし、リレー部9は取り外し可能であるため、測定素子数の変更に伴い配線30の構成を複雑に変更しなくても、リレー部9を脱着するのみで容易に変更することができる。
The
プロービングカード35は複数の測定素子の各電極パッドに接触するための複数のプローバ針を有するプローブ部34を備えている。なお、詳細については後述する。また、プロービングカード35は基板31に脱着可能である。そのため、電極パッドの位置が異なる素子の測定や、測定素子数の異なる測定などはプロービングカード35を交換するだけでよく、柔軟に対応することができる。
The probing
測定信号や測定値などは、配線30を介して、測定素子やHEADBOX接続部32へと伝送される。例えば、測定素子選択信号はプローバ制御部接続部36から配線30を介してリレー部9へと伝送される。
A measurement signal, a measurement value, and the like are transmitted to the measurement element and the
図2(B)は、プロービングカード35の裏面の一部を拡大した平面図である。図示のごとく、測定素子に接触するプローブ部34は基板接続部38に接続されている。
FIG. 2B is an enlarged plan view of a part of the back surface of the probing
本実施形態では測定素子を、裏面電極を有するMOSFETとして説明を行う。本実施形態では、測定方法として配線抵抗や接触抵抗の影響を受けない4端子測定を採用する。そのため、1個の素子に4本のプローバ針からなるプローブ部が対応している。具体的には、素子8aに対応するプローブ部34aは4本のプローバ針15、16、17、18を有し、素子8aのゲート電極パッド26にプローバ針15、16が接触し、ソース電極パッド27にプローバ針17、18が接触する。プローブ部34は、測定する素子8に対応して複数設けられ、上記のごとく対応する素子8に一括して接触する。そして外部から入力される測定素子選択信号により測定を行う1組のプローブ部34aが選択され、対応する素子8aが測定される。1つの素子8aの測定が終了するとプローブ部34aが切り換えられてプローブ部34bが選択され、対応する素子8bの測定を行う。このように本実施形態によれば複数のプローブ部34を複数の素子8に一括して接触させ、プローブ部34を順次切り換えて選択することにより、対応する素子を個別に測定することができる。
In the present embodiment, the measurement element is described as a MOSFET having a back electrode. In the present embodiment, four-terminal measurement that is not affected by wiring resistance or contact resistance is employed as a measurement method. For this reason, a probe portion composed of four prober needles corresponds to one element. Specifically, the
プローブ部34のプローバ針同士の接触によるショートを防ぐため、また各プローバ針の測定位置のずれを防ぐため、プローバ針を絶縁体37により固定している。
In order to prevent a short circuit due to contact between the prober needles of the
基板接続部38は表側に図示しないプローバ針切り換え装置3への接続ピンを有し、その接続ピンをプロービングカード接続部33の裏面に接続している。
The
図3は、測定素子切り換え手段39を備えたプローバ針切り換え装置3の回路概要図である。
FIG. 3 is a circuit schematic diagram of the prober
素子8aのゲート電極パッド26、ソース電極パッド27に接触された各プローバ針はリレー部9aへとつながる。そして、リレー部9aのリレー10、11、12、13を接続させることによって、素子8aに電圧を印加するほか、素子8aの測定結果の取得などを行う。
Each prober needle in contact with the
リレー部9のリレー回路には、チャタリングが発生しないことを特徴とする水銀リレーを用いている。そのため、安定した測定を行うことが可能となる。なお、本実施形態では水銀リレーを使用したが、短時間で接続を行うことを特徴とするドライリレーを使用してもよい。
The relay circuit of the
図4は、測定信号と電力の流れを示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing the flow of measurement signals and power.
まず、プローバ制御部1からテスタ2へSTART信号を送信する。テスタ2は1つの素子を測定し、測定素子の不良チェックを行う。そして測定結果と同時にEND信号をプローバ制御部1へ送信する。
First, a START signal is transmitted from the
プローバ制御部1はそのEND信号をトリガーとして素子選択信号をプローバ針切り換え装置3に送信する。素子選択信号を受信したプローバ切り換え装置3はリレー部9を次の測定素子へと切り換える。
The
上述したようなプローバ装置14を使用することにより、複数の測定素子に対して1台のテスタで測定を行うことができるため、プローバ装置の省スペース化およびコスト低減化が可能となる。また、複数の素子に対応し一括して接触させる複数のプローバ針と測定素子切り換え手段によってプローバ針を切り換えて測定を行うため、ウェハの測定時間の短縮化が可能となる。
By using the
次に、本実施形態の半導体素子測定方法について図5から図8を参照して説明を行う。 Next, the semiconductor element measurement method of this embodiment will be described with reference to FIGS.
本実施形態の半導体素子測定方法は、半導体ウェハ上の複数のディスクリート素子と個々に対応する複数のプローバ針を一括して前記複数の素子に接触させ、前記複数のプローバ針のうち1組のプローバ針を選択して1つの前記素子の測定を行い、前記プローバ針を切り換えることにより前記複数の素子を順次測定するものである。 In the semiconductor element measuring method of this embodiment, a plurality of discrete elements on a semiconductor wafer and a plurality of prober needles respectively corresponding to the plurality of prober needles are brought into contact with the plurality of elements at a time, and one set of prober needles among the plurality of prober needles One of the elements is measured by selecting a needle, and the plurality of elements are sequentially measured by switching the prober needle.
図5は測定素子切り換え手段39を用いた測定動作のフローチャート図である。また、図6は測定素子切り換え手段39を用いた測定動作のタイミングチャート図である。 FIG. 5 is a flowchart of the measuring operation using the measuring element switching means 39. FIG. 6 is a timing chart of the measuring operation using the measuring element switching means 39.
第1の工程は、半導体ウェハ上の複数のディスクリート素子と個々に対応する複数のプローバ針を一括して前記複数の素子に接触させる工程である(ステップS1)。なお、本実施形態では、プローバ針切り換え装置3により一度に測定できる素子を8個の素子からなる素子群とした。
The first step is a step of bringing a plurality of discrete elements on the semiconductor wafer and a plurality of prober needles individually corresponding to the plurality of elements together (step S1). In the present embodiment, the elements that can be measured at once by the prober
プローバ制御部1内のステージ19を上方に移動させ、素子8a、8b、・・・、8hと個々の素子に対応したプローバ針切り換え装置3の複数のプローブ部34a、34b、・・・、34hを接触させ、各素子を測定可能な状態にしておく。このとき、ステージ19に備わる2本の配線はウェハ6裏面のドレイン電極25と接触し、すなわち全素子に接続されている状態となる(図3参照)。
The
第2の工程は、前記複数のプローバ針に接続する測定素子切り換え手段により1つの前記素子の測定を行う1組のプローバ針を選択する工程である(ステップS2)。 The second step is a step of selecting one set of prober needles for measuring one of the elements by the measuring element switching means connected to the plurality of prober needles (step S2).
プローバ制御部1は、最初に素子の測定を行う1組のプローバ針を選択するために、素子選択信号1をLOとし、1組のプローバ針15、16、17、18が選択され、それに対応する素子8aが測定可能となる(図6のa参照)。
The
第3の工程は、テスタより測定信号を送信し、前記1つの素子の測定を行う工程である(ステップS3)。 The third step is a step of transmitting a measurement signal from the tester and measuring the one element (step S3).
素子8aが測定可能となった後、テスタ2はプローバ制御部1からのSTART信号(図6のb参照)によりHEADBOX4を介してプローバ針切り換え装置3に電力を送信し、素子8aに対して複数の電気的特性の測定を行う。テスタ2は、測定値が設定した任意の値の範囲内である場合はPASS信号を生成し、範囲外である場合はFAIL信号を生成する。
After the
第4の工程は、前記測定素子切り換え手段により前記プローバ針を切り換える工程である(ステップS4のYes)。 The fourth step is a step of switching the prober needle by the measuring element switching means (Yes in step S4).
テスタ2はプローバ制御部1にEND信号と測定結果であるPASS/FAIL信号を送信する(図6のcとd参照)。そして、その測定結果はプローバ制御部1に内蔵されるメモリに格納される。
The
同時に、プローバ制御部1はそのEND信号をトリガーとして素子選択信号をプローバ針切り換え装置3に送信する。素子選択信号を受信したプローバ切り換え装置3はその素子選択信号を受信することにより、前記素子の測定を行う1組のプローバ針を選択し、素子8bを測定可能状態にする。このとき素子選択信号1はHI(非選択状態)となる(図6のe参照)。
At the same time, the
このように、プローブ部9を切り換えることで、素子から素子への切り換え時間を3ms〜10msにすることができる。なお、本実施形態では5msを採用した。つまり、1つの素子が測定を終了してから次の素子の測定を開始するまでの時間が5msとなる。
Thus, by switching the
上記の動作を繰り返し、プローバ針切り換え装置3の複数のプローブ部に接触している全ての素子の測定が終了すると(ステップS4のNo)、プローバ制御部1はステージ19を下方に移動させ、素子8とプローブ部34の接触部を離す(ステップS5)。そして、まだ未測定の素子がある場合は(ステップS6のYes)、ステージ19を移動させ(ステップS7)、プローブ部34を次に測定対象となる素子群に接触させ測定を行う。
When the above operation is repeated and the measurement of all the elements in contact with the plurality of probe units of the prober
上記の動作を繰り返し、ウェハ6上の全ての素子を測定する(ステップS6のNo)。また、不良素子のマーキング処理は、プローバ制御部1に格納された測定結果をもとにウェハ6上の全ての素子の測定が完了した後に一括して行う(アフターマーキング)。
The above operation is repeated to measure all elements on the wafer 6 (No in step S6). Further, the defective element marking process is performed collectively after the measurement of all the elements on the
なお、本実施形態ではプローバ針切り換え装置3により切り換えできる素子数を8個単位の素子群としたが、必要に応じて素子群を構成する素子数を変更してもよい。
In this embodiment, the number of elements that can be switched by the prober
本実施形態では図7、8を参照して具体的な測定の一例を説明する。本実施例では、テスタ2により複数の電気的特性を測定する。
In the present embodiment, an example of specific measurement will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the
図7は、VDS(ON)の測定を行う回路図である。図示のごとく、テスタ2には定電流源21と定電圧源22を備え、定電流源21をドレインに、定電圧源22をゲートにそれぞれ接続している。プローバ針切り換え装置3は測定単位数の素子に対応した8個のリレー部9a、9b、・・・、9hを備える。
FIG. 7 is a circuit diagram for measuring VDS (ON). As shown in the figure, the
まず、素子の測定を行う前に、ステージ19(図1参照)を上方に移動させ、素子8a等と個々の素子に対応したプローバ針切り換え装置3の複数のプローブ部34a等(図2(B)参照)を接触させ、各素子を測定可能な状態にしておく。
First, before the measurement of the element, the stage 19 (see FIG. 1) is moved upward, and the
プローバ針切り換え装置3はプローバ制御部1による測定素子選択信号を受信し、リレー部9aのリレー10、11を素子8aのゲート電極パッド26へと伝わる回路へ、リレー12、13をソース電極パッド27へと伝わる回路へ接続させる。
The prober
プローバ制御部1からのSTART信号によりテスタ2はゲート電極に電圧を印加し、ドレイン電極から電流を流す。そして、HEADBOX4を介して素子8aのドレイン・ソース間の電圧値を測定する。テスタ2は、測定した電圧値が設定した任意の電圧値の範囲内である場合はPASS信号を生成し、範囲外である場合はFAIL信号を生成する。
In response to the START signal from the
引き続き同じ測定素子に対してBVDSSの測定を行う。 Subsequently, BVDSS is measured for the same measuring element.
図8は、BVDSSの測定を行う回路図である。図示のごとく、テスタ2は定電流源21を備え、ドレインに接続している。
FIG. 8 is a circuit diagram for measuring BVDSS. As shown, the
測定は、テスタ2内でゲート電極とソース電極をスイッチ23により接続し、さらにそれらの電極をスイッチ24によりGNDに接続した状態で行う。
The measurement is performed in a state where the gate electrode and the source electrode are connected by the
上記の電気的特性の他にも、VGS(OFF)、IDSSなどの測定を行い、全ての電気的特性の測定が終了すると、テスタ2はPASS/FAIL信号をEND信号と同時にプローバ制御部1へ送信する。プローバ制御部1はPASS/FAIL信号をプローバ制御部1に内蔵されるメモリに格納する。
In addition to the above electrical characteristics, measurements such as VGS (OFF) and IDSS are performed, and when all the electrical characteristics are measured, the
プローバ制御部1による素子選択信号を受信したプローバ針切り換え装置3は、プローブ部34aに接続されているリレー部9aを離し、次の測定素子である素子8bのプローブ部34bにリレー部9bを接続する。
Upon receiving the element selection signal from the
上記の動作を繰り返し、プローバ針切り換え装置3のプローブ部34に接触している全ての素子の測定が終了すると、プローバ制御部1はステージ19を下方に移動させ、次に測定対象となる素子群まで移動する。
When the above operation is repeated and measurement of all elements in contact with the
そして、ステージ19を再び上方に移動させ、プローブ部34を測定素子に接触させ測定を行う。
Then, the
上記の動作を繰り返し、ウェハ6上の全ての素子の測定が終了すると、プローバ制御部1に格納された各素子のPASS/FAIL信号をもとにアフターマーキングを行い、測定が完了する。
When the above operations are repeated and measurement of all elements on the
実際に、ウェハ1枚にかかる測定時間の算出を行った。 Actually, the measurement time for one wafer was calculated.
その結果、従来の測定方法では1つの素子を測定する度にステージを移動させて測定を行うため、素子から素子への移動時間が約200msであるのに対し、本発明の測定方法ではプローバ針をあらかじめ素子群に接触させリレー部9で切り換えを行うため、素子から素子への切り換え時間が約5msとなり、従来の測定方法と比較して素子の測定が終了してから次の素子の測定を始めるまでの時間が約40分の1に短縮されていることを確認した。
As a result, in the conventional measuring method, the stage is moved each time one element is measured, and the measurement is performed by moving the stage from the element to the element. On the other hand, in the measuring method of the present invention, the prober needle is used. Is contacted in advance with the element group, and switching is performed by the
また、ウェハ1枚にかかる測定時間は、従来の測定方法では約120分であるのに対し、本発明の測定方法では約80分となった。このことより、本発明の測定方法によれば、測定時間は従来の測定方法と比較して約3分の2に短縮することができる。 In addition, the measurement time for one wafer is about 120 minutes in the conventional measurement method, and is about 80 minutes in the measurement method of the present invention. Thus, according to the measurement method of the present invention, the measurement time can be shortened to about two thirds compared with the conventional measurement method.
1 プローバ制御部
2 テスタ
3 プローバ針切り換え装置
4 HEADBOX
5 I/Fケーブル
6 ウェハ
7 アナログケーブル
8、8a、8b、・・・ 素子
9、9a、9b、・・・ リレー部
10、11、12、13 リレー
14 プローバ装置
15、16、17、18 プローバ針
19 ステージ
21 定電流源
22 定電圧源
23、24 スイッチ
25 ドレイン電極
26 ゲート電極パッド
27 ソース電極パッド
30 配線
31 基板
32 HEADBOX接続部
33 プロービングカード接続部
34、34a、34b、・・・ プローブ部
35 プロービングカード
36 プローバ制御部接続部
37 絶縁体
38 基板接続部
39 測定素子切り換え手段
40 テストプロセッサ
41 論理パターン発生部
44 テスタ部
45 パルスパターン発生部
46 ドライバ
47 コンパレータ
48 論理比較部
60 DUT(Device Under Test)
1
5 I /
Claims (12)
前記プローバ針に接続し、前記複数のプローバ針を順次切り換えて個別に前記素子の測定を行う測定素子切り換え手段とを具備することを特徴とするプローバ針切り換え装置。 A plurality of prober needles that collectively contact a plurality of discrete elements on a semiconductor wafer and individually correspond to the elements;
A prober needle switching device, comprising: a measuring element switching means connected to the prober needle and sequentially switching the plurality of prober needles to measure the elements individually.
前記プローバ針に少なくとも測定信号を送信して前記素子の測定を行う1つのテスタと、
前記テスタに少なくとも測定開始信号を送信するプローバ制御部と、
前記テスタおよび前記プローバ針に接続し、前記複数のプローバ針を順次切り換えて個別に前記素子の測定を行う測定素子切り換え手段とを具備することを特徴とするプローバ装置。 A plurality of prober needles that collectively contact a plurality of discrete elements on a semiconductor wafer and individually correspond to the elements;
One tester for measuring the element by transmitting at least a measurement signal to the prober needle;
A prober controller that transmits at least a measurement start signal to the tester;
A prober apparatus comprising: a measuring element switching means connected to the tester and the prober needle, and sequentially switching the plurality of prober needles to measure the elements individually.
前記複数のプローバ針に接続する測定素子切り換え手段により1つの前記素子の測定を行う1組のプローバ針を選択する工程と、
テスタより測定信号を送信し、前記1つの素子の測定を行う工程と、
前記測定素子切り換え手段により前記プローバ針を切り換える工程と、
を具備することを特徴とする半導体素子測定方法。 A step of bringing a plurality of prober needles individually corresponding to a plurality of discrete elements on a semiconductor wafer into contact with the plurality of elements at once;
Selecting a set of prober needles for measuring one of the elements by means of measuring element switching means connected to the plurality of prober needles;
Transmitting a measurement signal from a tester and measuring the one element;
Switching the prober needle by the measuring element switching means;
A method for measuring a semiconductor element, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004222883A JP2006038791A (en) | 2004-07-30 | 2004-07-30 | Prober needle switching device, prober device and method for measuring semiconductor element |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013207016A (en) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Mitsubishi Electric Corp | Measuring method and measuring apparatus of semiconductor element |
US9000789B2 (en) | 2010-12-13 | 2015-04-07 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method and equipment for testing semiconductor apparatuses simultaneously and continuously |
WO2021153100A1 (en) * | 2020-01-31 | 2021-08-05 | 日本電産リード株式会社 | Semiconductor measurement device, semiconductor measurement system, and semiconductor measurement method |
-
2004
- 2004-07-30 JP JP2004222883A patent/JP2006038791A/en active Pending
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