JP2007243068A - プローブ校正用治具、校正用治具付きプローブカードおよびデバイス測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デバイス測定装置を小型で低コストに実現可能なプローブ校正用治具等を提供する。
【解決手段】本プローブ校正用治具３は、信号の入力端子と出力端子を兼ねる入出力端子Ｔｏを備え、測定プローブ４２を通ることによって特性が変化した交流信号Ｖｉを入出力端子Ｔｏから入力して検波し、直流の検波電圧Ｖｏに変換し、検波電圧Ｖｏを入出力端子Ｔｏから出力する検波回路３４と、検波回路３４の入出力端子Ｔｏに電気的に接続され、測定プローブ４２と接触可能な入出力電極パッド３２とを有する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、測定プローブから出力される交流信号を検波するプローブ校正用治具、校正用治具付きプローブカード、および、デバイス測定装置に関する。

半導体集積回路デバイス（ＩＣデバイス）は、図１に示す半導体ウェハ１００から切り出された図２に示す個片チップ（ＩＣチップ）１０１を様々な形態のパッケージに収容した電子部品である。
図３に、モールド樹脂などによりＩＣチップが封入されたインライン・パッケージ製品１０２を示す。旧来は、このような樹脂封入タイプのパッケージが殆どであったが、樹脂封入タイプのパッケージはモールド樹脂による特性低下（とくに高周波特性の低下）が著しい。また、樹脂封入タイプのパッケージは外形寸法が規格化され、比較的大面積のＩＣチップを搭載するには、そのパッケージの外形寸法もある程度大きなものとなる。これはインライン形のリード端子のピッチ縮小が困難であることが、その小型化を阻害する１つの要因となっているからである。

一方、最近の携帯情報端末などに見られる電子製品の高性能化、多機能化、小型化の要求にともなって、ＩＣデバイスのパッケージにも様々なタイプが使用されるようになってきている。これらの多くは高密度パッケージと称され、ボール状の面状配置のリードを有するものに代表されるように以前に比べ小型化、高性能化されているが、パッケージすることによる外形寸法がＩＣチップの大きさより大きくなることは避けられない。また、パッケージすることによるコストを削減したい要請も強まっている。

したがって、最近の電子製品においては、そのメイン回路基板（マザーボード）あるいはサブ基板（モジュール基板）などにチップをベアで実装し、結線部分のみ樹脂でポッティングした形態も増えてきている。
このような実装形態でＩＣチップを使用する場合、その特性をウェハ状態で保証する必要がある。

ウェハ状態の特性測定においては、プローブカードに予め取り付けられている複数の測定プローブを個々のＩＣチップ部の電極パッドに接触させる。そして、このＩＣチップ部の電源用の電極パッドに、半導体ウェハ測定装置（ＩＣテスタ）から電流または電圧を供給して、測定信号を信号入力用の電源パッドに印加し、信号出力端子に現出する電圧または電流を測定する方法がとられている。

このプローブカードの測定プローブは、それ自体で抵抗成分、インダクタンス成分、キャパシタンス成分を有するだけでなく、測定プローブ間の結合容量、結合インダクタンス、その他の導体との結合によって高周波特性が変化する。したがって、プローブカードを使うと所定の高周波特性が得られにくく、正しい測定が行われているかどうかが不明なところがある。たとえば、高周波においてＩＣに印加する電力が、実際にどれだけＩＣチップ部の電極パッドに印加されているかが分からないという不都合があった。

このような不都合に対処するために、プローブカードの測定プローブの先端にて、印加する信号を調整（校正）する方法として、ウェハプローバ（半導体ウェハ測定装置）の中にある、ウェハを搭載するステージ（メインチャック）以外に、もうひとつの信号調節が可能な校正用ステージ（接触体）を有している半導体ウェハ測定装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００３−３０７５５２号公報

この特許文献１に記載の半導体ウェハ測定装置（プローブ装置）は、校正用ステージとウェハを搭載するウェハ測定用ステージが別に設けられ、これらは共通なＸＹテーブルに固定されている。このため、ウェハ測定用ステージと校正用ステージとのプローブカードに対する位置関係（上下位置関係）を、ウェハの測定時と校正時には切り替える必要がある。そのための手段としてＸＹテーブル上に、校正用ステージを上下に移動させ、ウェハ測定時には校正用ステージを下げてウェハ測定に邪魔にならないように退避させ、校正時には逆にウェハ測定用ステージより上げるシリンダを備えている。

このような半導体ウェハ測定装置は、校正用ステージおよびそれをプローブカードに対して移動させる機構が必要であり、装置が大掛かりで、その金額が高価であるという課題があった。また、この汎用の半導体ウェハ測定装置を、このような機構を備えるように改造するにも改造費が高くなるという課題があった。

本発明が解決しようとする課題は、デバイス測定装置を小型で低コストに実現可能なプローブ校正用治具、校正用治具付きプローブカード、および、プローブ校正用治具を備えるデバイス測定装置を提供することである。

本発明に係るプローブ校正用治具は、信号の入力端子と出力端子を兼ねる入出力端子を備え、測定プローブを通ることによって特性が変化した交流信号を前記入出力端子から入力して検波し、直流の検波電圧に変換し、前記検波電圧を前記入出力端子から出力する検波回路と、前記検波回路の前記入出力端子に電気的に接続され、前記測定プローブと接触可能な入出力電極パッドとを有する。

本発明に係る校正用治具付きプローブカードは、被検査デバイスの端子配置に合わせて先端位置が調整されている複数の測定プローブを有するカード本体と、前記複数の測定プローブの１つから出力される交流信号を検波するプローブ校正用治具とを備え、前記プローブ校正用治具は、前記１つの測定プローブと接触可能な入出力電極パッドと、前記１つの測定プローブを通ることによって特性が変化した前記交流信号を前記入出力電極パッドから入力して検波し、直流の検波電圧に変換し、前記検波電圧を前記入出力電極パッドに出力する検波回路とを有する。
好適に、前記カード本体は、前記交流信号の入力端子、前記直流の検波電圧の出力端子および前記測定プローブの接続端子を備える交流直流分配器をさらに有する。

本発明に係るデバイス測定装置は、被検査デバイスの電気的特性を、測定プローブを介して測定する測定部と、前記被検査デバイスと置き換え可能なプローブ校正用治具とを備え、前記プローブ校正用治具は、前記測定プローブと接触可能な入出力電極パッドと、前記測定部から前記測定プローブに出力される交流信号を前記入出力電極パッドから入力して検波し、直流の検波電圧に変換し、前記検波電圧を前記入出力電極パッドに出力する検波回路とを有する。

本発明は好適に、前記検波回路が、検波ダイオードと、前記検波ダイオードのアノードと前記入出力端子との間に接続されているコンデンサと、前記検波ダイオードのカソードと前記入出力端子との間に接続されているインダクタとを有する。
あるいは好適に、前記検波回路が、前記入出力端子からの前記交流信号から直流電源を生成する電源回路と、前記電源回路から電源供給を受ける検波ＩＣと、前記検波ＩＣの入力と前記入出力端子との間に接続されているコンデンサと、前記検波ＩＣの出力と前記入出力端子との間に接続されているインダクタとを有する。

本発明の作用を、デバイス測定装置を例として説明すると、以下の如くである。
デバイス測定装置の測定経路の校正時に、被検査デバイスに置き換えて、当該デバイス測定装置に付属するプローブ校正用治具を当該デバイス測定装置にセットする。そして、プローブ校正用治具の入出力電極パッドに対して、校正を行いたい測定プローブを接触させる。
校正が開始されると、測定部から交流信号が上記測定プローブに印加される。そして、この交流信号はプローブ校正用治具の入出力電極パッドから検波回路に入力される。検波回路は、入力した交流信号を検波し、直流の検波電圧に変換して、交流信号が入力されている入出力電極パッドと同じ入出力電極パッドに出力する。そして、検波電圧は入出力電極パッドから測定プローブを通って測定部に入力され、校正に供せられる。

本発明によって、デバイス測定装置を小型で低コストに実現可能なプローブ校正用治具を提供できる。
また、本発明によって、かかるプローブ校正用治具を付属する校正用治具付きプローブカードを提供できる。
さらに、本発明によって、プローブ校正用治具を付属し、このプローブ校正用治具を被検査デバイスと置き換え、デバイス測定時と校正時で測定部を共用できる小型で低コストのデバイス測定装置を実現できる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳述する。
本実施の形態は、プローブカードを使用した、たとえばウェハ状態での被検査デバイスの電気的特性試験を行うに当たり、被検査デバイスの端子に印加する電気信号（交流信号）を正確に検波電圧に変換し、これを基に測定プローブにおける電気信号の変化の程度を知ることができ、その結果として、調整（校正）が容易なプローブ校正用治具、その校正用治具付きプローブカード、および、デバイス測定装置に関するものである。

図４に、本発明のデバイス測定装置の一例である半導体ウェハ測定装置の基本構成を示す。
この半導体ウェハ測定装置１は、装置本体２に、本発明が適用されたプローブ校正用治具３が付属品として備えられていることが大きな特徴である。
装置本体２は、そのウェハプローバボディ２６の内部に、ウェハステージ２１、ウェハステージの移動装置、たとえばウェハステージ２１の昇降が可能なＸＹテーブル２２、ウェハプローバボディ２６に固定されプローブカード４が装着されるパフォーマンスボード２３、ウェハプローバボディ２６に固定されパフォーマンスボード２３に接続されているテストヘッド２４、および、テストヘッド２４にケーブルなどで接続されているテスタ２５を有する。このうちプローブカード４、ウェハステージ２１、パフォーマンスボード２３、テストヘッド２４およびテスタ２５が、本発明における「測定部」の例に該当する。

図５（Ａ）にプローブカード４の側面図、図５（Ｂ）に、その下面図を示す。また、図６（Ａ）にプローブ校正用治具３の斜視図、図６（Ｂ）に、その下面図（裏面図）を、図６（Ｃ）に図６（Ｂ）のＡ−Ａ線の断面図を示す。
この２つの図に示すプローブカード４およびプローブ校正用治具３は、本発明における「校正用治具付きプローブカード」の例に該当する。

図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すプローブカード４は、円盤状のカード本体４１と、カード本体４１の中心部に開口されたプローブ配置穴４１Ａと、プローブ配置穴４１Ａ周囲のカード本体４１の裏面（下面）からプローブ配置穴４１Ａの中心に先端を向けて固定されている複数の測定プローブ４２とを有する。複数の測定プローブ４２の各先端は、測定対象のＩＣチップ部の電極パッド配置に対応して、相互の位置が調整されている。

図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示すプローブ校正用治具３は、円盤状の治具本体３１と、治具本体の裏面（下面）に大きく形成されている凹部３１Ａと、治具本体３１の表面（上面）に配置されている入出力電極パッド３２と、治具本体３１の裏面に形成されている凹部３１Ａ内に固定されている検波回路３４とを有する。
入出力電極パッド３２は、図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示す複数の測定プローブ４２の何れか１本の先端が接触する大きさを有する。そして、その入出力電極パッド３２の大きさは、詳細は後述するが図５（Ｂ）に示す複数の測定プローブ４２において、それらの先端のピッチに基づいて決められている。

検波回路３４は、校正時に図４のテスタ２５から出力される交流信号（たとえば高周波の正弦波信号）を入力し、当該交流信号を直流の検波電圧に変換するものである。検波電圧は、入力した上記交流信号の電力（または振幅）に依存した電圧値を有する。このように、交流信号の電力を検出することを、ここでは“検波”と称する。
そして検波回路３４は、交流信号の入力端子と検波電圧の出力端子を兼ねる入出力端子を備えている。この検波回路３４の入出力端子は、図６（Ｃ）に示すように、治具本体３１の凹部３１Ａの薄肉部に形成され入出力電極パッド３２の裏面に達する貫通穴３１Ｂを通る導体３５によって、入出力電極パッド３２の裏面に接続されている。

このように検波回路３４は、交流信号の入力と、直流信号（検波電圧）の出力とを１つの入出力端子にて行う。そして、検波回路３４の入出力端子は、校正時に、図６（Ａ）および図６（Ｃ）に示す入出力電極パッド３２を介して、図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示す複数の測定プローブ４２の１本に電気的に接続される。したがって、当該測定プローブ４２に、校正時に交流信号と直流信号が重畳されるため、両信号を分離する必要がある。
本例では図５（Ａ）に示すように、この交流信号の入力経路から、直流信号（検波電圧）の出力経路を分岐するための手段として、交流直流分配器４３をプローブカード４に備える。交流直流分配器４３は、カード本体４１の上面に設けられ、上記１本の測定プローブ４２に電気的に接続されている。これによって、図４のテスタ２５からの交流信号を測定プローブ４２に伝達し、かつ、検波回路３４からの検波電圧を取り出してテスタ２５のＤＣ入力端子に送ることができる。

図７に、交流直流分配器４３をバイアスティ(Bias-T)から構成した場合の基本回路を示す。
交流直流分配器４３は、交流入力端子Ｔacと、直流出力端子Ｔdcと、プローブ接続端子Ｔpとを備える。また、交流直流分配器４３は、交流入力端子Ｔacおよび直流出力端子Ｔdcと直流出力端子Ｔdcとの間にコンデンサＣ１とインダクタＬ１を備える。コンデンサＣ１の一方電極が交流入力端子Ｔacに接続され、他方電極がプローブ接続端子Ｔpに接続されている。一方、インダクタＬ１は、コンデンサＣ１とプローブ接続端子Ｔpとの接続線と、直流出力端子Ｔdcとの間に接続されている。このインダクタＬ１によって交流信号が遮断され、コンデンサＣ１によって直流信号（検波電圧）が遮断される。

ここで検波回路３４の構成を２例、図面を用いて説明する。

＜検波回路の構成例１＞
図８に検波回路の構成例１を示す。
図８に示す検波回路３４Ａは、いわゆるダイオード検波回路であり、交流信号を整流するためのダイオードＤｉを有する。検波回路３４Ａの入出力端子ＴｏとダイオードＤｉの入力（アノード）との間に、直流遮断のためのコンデンサＣ２が接続されている。また、ダイオードＤｉの出力（カソード）と入出力端子Ｔｏとの間に交流成分遮断のためのインダクタＬ２が接続されている。また、ダイオードＤｉのアノードと接地電位との間に直流成分除去およびインピーダンス整合のための抵抗Ｒ１が接続され、検波ダイオードＤｉのカソードと接地電位との間に、交流成分を除去し平滑化するためのコンデンサＣ３と、ノイズ成分を除去するための抵抗Ｒ２とが並列に接続されている。この構成では、入出力端子Ｔｏからの入出力インピーダンスが５０[Ω]となるように、とくにコンデンサＣ２、抵抗Ｒ２およびインダクタＬ２等の素子定数が決められている。

＜検波回路の構成例２＞
検波回路３４Ａの同様な機能は、図９に示す検波ＩＣを含む検波回路３４Ｂによっても実現できる。
図９に示す検波回路３４Ｂは、検波ＩＣ５０、検波ＩＣ５０に入力される交流信号を基に直流の電源電圧を生成する電源回路５１、減衰器（ＡＴＴ）５２、分配器５３、直流遮断のためのコンデンサＣ２、および、交流遮断のためのインダクタＬ２を有する。このコンデンサＣ２とインダクタＬ２は、同一符号を付した図８のものと同じ役割を果たす。

電源回路５１は、交流を直流に変換する定電圧回路として、整流ダイオードＤｉ、抵抗Ｒ１とＲ２、および、コンデンサＣ３を備える。この構成は、図８の検波回路３４Ａにおいて、コンデンサＣ２とインダクタＬ２を省略したものと同じであり、各素子の基本的な機能は同じである。したがって、ここでの接続関係と機能説明は省略する。ただし、素子定数は電源回路として最適な値に決められている。
電源回路５１は、直流電圧を入力して、そのレベルを調整して一定電源電圧に変換する低電圧回路として、レギュレータ（ＲＥＧ）５４を、さらに有する。レギュレータ５４から検波ＩＣ５０を駆動する直流電源が供給される。

分配器５３は、この電源回路５１に与える交流信号を、検波ＩＣ５０への交流信号から分岐させる手段である。分配器５３は、コンデンサＣ２の後段に接続され、分配器５３の一方出力が電源回路５１の入力に接続され、他方出力が、減衰器５２を介して検波ＩＣ５０の入力に接続されている。
減衰器５２は、検波ＩＣ５０の許容入力信号レベルが小さい場合に、交流信号レベルを下げるために設けられている。つまり、検波ＩＣ５０の電源を供給するためには、その元となる交流信号の電力をある程度大きくする必要があり、それが検波ＩＣ５０の許容入力信号レベルを超える場合がある。そのような場合、交流信号レベルを減衰器５２で低下させる。ただし、その必要がなければ減衰器５２を省略することが可能である。

検波ＩＣ５０を用いると、図８のダイオード検波の場合より検波精度が高いという利点がある。ただし、検波ＩＣ５０の電源供給が必要である。そして、本例のように一つの入出力端子Ｔｏでプローブと接触する場合、入出力端子Ｔｏからの交流信号で電源電圧を生成する必要がある。そのため本例では、図９の構成が採られている。
もちろん、図６のプローブ校正用治具３に直流電源供給の端子を備えるようにすることも可能である。その場合、図９の電源回路５１および分配器５３は省略できる。しかし、本発明の目的がデバイス測定装置の構成を簡略化しコストを削減することである点を考慮すると、高精度な検波回路を図９の構成にすることが望ましい。

つぎに、以上に説明した構成の半導体ウェハ測定装置１の動作を説明する。最初に、校正時の手順および動作を説明する。
図１０は、プローブカード４とプローブ校正用治具３とを接触させた校正時の状態を示す断面図である。また、図１１は、複数の測定プローブの１つを校正するときに他のプローブの入力電極パッドに対する位置関係を示す上面図である。ここで図１１に示す８本の測定用プローブのうち、測定プローブ４２Ｂが、信号経路の構成を行う際の被検査プローブであるとする。

図４に示す半導体ウェハ測定装置１において、プローブ校正用治具３をウェハステージ２１に載せて固定、たとえば真空チャックする。また、プローブカード４を取り付け、その後、プローブカード４とプローブ校正用治具３との位置合わせを行う。より詳細には、ＸＹテーブル２２が自動で、あるいは目合わせによる場合は手動で移動し、被検査対象である測定プローブ４２Ｂの先端が、ウェハステージ２１上に固定されているプローブ校正用治具３の入出力電極パッド３２の位置に合わされる。その状態でＸＹテーブル２２によりウェハステージ２１が上昇し、図１０および図１１に示すように、測定プローブ４２Ｂの先端が入出力電極パッド３２に十分に接触する。

入出力電極パッド３２の周囲には電気的に接地とされた接地電極パッド３６が形成されており、両隣の測定プローブ４２Ａと４２Ｃは必ず、その先端が接地電極パッド３６に接触した状態となる。換言すると、このような状態となるように、測定プローブの各先端のピッチに適合して入出力電極パッド３２の大きさが決められ、また、入出力電極パッド３２と接し電極パッドとの電気的絶縁を達成するためのギャップ幅などが決められている。
これにより、複数の測定プローブから任意に１つを選んで校正するときは、必ず他の測定プローブは、測定時と同じ条件になる。なお、両端の２つのプローブ４２Ｙ,４２Ｚを構成するときは、その両隣の片側のみプローブが存在し、両側にプローブが存在する他のプローブとは測定時の条件が異なるが、これは測定プローブの配置上、やむを得ない。また、実際のＩＣチップの測定においては、信号端子の両側の電極パッドが接地されているとは必ずしも言えないが、一定条件での校正を行う意味では、この方法が好ましく、また、とくに高周波ＩＣでは高い周波数の信号入出力パッドの両端に接地端子を設けることも多く、その意味で現実的な方法である。
なお、測定プローブ４２の先端のピッチをＩＣにおける電極パッド配置ルールの最小間隔に設定することで、汎用的に複数の違ったＩＣにも使用することが可能となり、この場合、ＩＣごとにプローブ校正用治具３を製作する必要がなくなる。

その状態で図４に示すテスタ２５からテストヘッド２４およびパフォーマンスボード２３を介して検査用の電気信号、たとえば高周波の交流信号Ｖｉが、図１０の交流直流分配器４３の交流入力端子Ｔacに入力される。交流信号Ｖｉは、図７に示す交流直流分配器４３内のコンデンサＣ１を通って、そのプローブ接続端子Ｔpから測定プローブ４２Ｂに印加される。このとき、交流信号ＶｉはインダクタＬ１に遮断され、直流出力端子Ｔdc側に漏洩することがない。
さらに交流信号Ｖｉは、測定プローブ４２Ｂから、入出力電極パッド３２に供給される。

このテスタから測定プローブ４２Ｂの先端までの経路を伝達中に、様々な寄生成分によって信号が変化する。この変化後の電気信号が入出力電極パッド３２に入力され、検波回路３４（図８の検波回路３４Ａまたは図９の検波回路３４Ｂ）で検波電圧Ｖｏに変換される。
具体的には、たとえば検波回路３４Ａにおいて、その入出力端子ＴｏからコンデンサＣ１を介してダイオードＤｉに入力された交流信号Ｖｉを、ここで整流し半波に変換する。さらに、半波信号が、コンデンサＣ２および信号経路に直列接続される抵抗成分で積分されて直流に変換される。これにより検波回路３４Ａは、入力された交流信号Ｖｉを、その電力（規則的な正弦波の場合は波高値）に応じた直流の検波電圧Ｖｏに変換する。整流ダイオードＤｉからの検波電圧Ｖｏは、インダクタＬ２を通って入出力端子Ｔｏから出力される。一方、この検波電圧ＶｏはコンデンサＣ１により遮断されダイオードＤｉの入力に伝達されない。
この検波時に、測定プローブ４２Ｂから入力される交流信号Ｖｉが、インダクタＬ２により遮断されダイオードＤｉの出力に伝達されない。一方、ダイオードＤｉから出力される検波電圧ＶｏはインダクタＬ２を通過し、入出力端子Ｔｏ、入出力電極パッド３２を経由して測定プローブ４２Ｂに伝わる。
そして、検波電圧Ｖｏが、図１０の交流直流分配器４３に、プローブ接続端子Ｔpから入力され、図７に示すインダクタＬ１を通って直流出力端子Ｔdcを経由してテスタ２５に戻される。このとき、交流直流分配器４３内のコンデンサＣ１によって、検波電圧Ｖｏが交流入力端子Ｔac側に漏洩しない。

テスタ２５内に通常、コンピュータベースの演算手段が内蔵され、演算手段が、得られた検波電圧Ｖｏを参照して、測定プローブ４２Ｂの番号と電力ロスとの対応を計算またはテーブル参照によって求める。そして、得られた電力ロスから、実際のウェハ測定時に測定プローブ先端に印加すべき最適な電力が求められる。
この動作が全ての測定プローブ、または、校正が必要な測定プローブの全てに対して順次実行される。

なお、測定プローブ先端から検波回路３４までの経路に信号の電力ロスがあると校正誤差になる。
しかし、交流信号Ｖｉの周波数が高い場合でも、本例の配置においては、入出力電極パッド３２から検波回路３４の入出力端子Ｔｏまでの経路が短くて信号ロスが殆どない導体３５によって達成され、これによる高周波信号（入力交流信号）の変化は殆どない。したがって、入出力電極パッド３２に印加された交流信号Ｖｉの電力が正確に反映した検波電圧Ｖｏが、この検波回路３４から出力され入出力電極パッド３２に与えられる。
またプローブ校正用治具３は、図１１に示すように、単一の測定プローブ４２Ｂのみが入出力電極パッド３２に接触し、両隣の入出力電極パッド３２Ｂ,３２Ｃが接地される構造を有するため、校正時に両隣の入出力電極パッド３２Ｂ,３２Ｃの影響が十分に低減される。この単一のプローブ接触状態が、最も外側の測定プローブ４２Ｙ,４２Ｚを除くと、他の測定プローブを校正する際にも同じになるように、入出力電極パッド３２の大きさと、その周囲の接地電極パッド３６までのギャップ長とが決められている。したがって、どの測定プローブを校正する際にも条件がほぼ同じになる。
そして、このプローブ先端のピッチと、入出力電極パッド３２および接地電極パッド３６の配置との関係を、実際にウェハ測定を行う際のＩＣチップにおける電極パッド配置ルールの最小間隔に合わせることができる。具体的には、プローブカード４において測定プローブ４２の先端位置が微調整できるようになっているので、その微調整機構を利用して、電極パッド配置が異なるタイプのＩＣチップでも、常に図１１のような校正時の状態にすることが可能である。したがって、プローブ校正用治具３を、汎用的に複数の違ったＩＣにも使用することが可能となり、ＩＣごと個別に校正用ウェハを製作する必要がなくなる。

また、プローブ校正用治具３はウェハ形状の広い面積を有し、それに対し、必要な入出力電極パッド３２と検波回路３４の配置面積は小さい。一方、入出力電極パッド３２は、何度もプローブ接触を行うと磨耗する。
そこで、たとえば図１２に示すように、入出力電極パッド３２と検波回路３４の対を複数、たとえば８対程度設けることができる。この数は任意である。

上述したように本実施の形態によれば、検波回路３４を内蔵したプローブ校正用治具３、そのプローブ校正用治具３を付属品として備える校正用治具付きプローブカードを提供することができる。検波回路３４は、入力端子と出力端子を兼用した単一の入出力端子Ｔｏを備え、その内部構成も、入力する交流信号Ｖｉと、それを検波して得られる検波電圧Ｖｏとの干渉が防止できるようになっている。さらに、プローブ校正用治具３および検波電圧Ｖｏを取り出すための構成が不要である。その代わりに、通常のテスタ２５を用いる場合、交流直流分配器４３が必要となるが、その回路は１つのコンデンサとインダクタで形成できる。

以上の理由によって、半導体ウェハ測定装置１において、実際のＩＣ測定用と校正用で測定部を分ける必要がなく、共通の測定部を用いて校正を行った後にＩＣ測定を実施できる。よって、半導体ウェハ測定装置１の構成が簡素であり、その分、開発や製造にかかるコストが削減できる。
また、半導体ウェハ測定装置１にプローブ校正機能がない場合、その装置に改造を施すことなく、本発明が適用されたプローブ校正用治具３やプローブカード４を用意するだけで、安価にプローブカード先端での印加電力の調整（校正）が可能となる。
このときプローブ校正用治具３は、ほぼ同じ電極パッド配置ルールを持つＩＣ群には共通で使用することが可能なため、安価に運用することができる。

なお、交流直流分配の機能をテスタ２５が有する場合は、交流直流分配器４３は不要である。一方で、図５（Ａ）や図１０に示すように交流直流分配器４３をプローブカード４に設ける場合は、校正すべき測定プローブ４２ごとに交流直流分配器４３が必要となるが、図４のパフォーマンスボード２３やテストヘッド２４の内部のリレー等によって信号切り替えを行う構成では、その切り替え機能によって、校正対象の測定プローブ４２を任意に交流直流分配器４３に接続できるため、交流直流分配器４３を単一にすることもできる。

一般的な半導体ウェハの斜視図である。 一般的なＩＣチップの斜視図である。 一般的なインライン・モールド樹脂パッケージの斜視図である。 実施形態に係る半導体ウェハ測定装置の基本構成図である。 （Ａ）はプローブカードの側面図、（Ｂ）は下面図である。 （Ａ）はプローブ校正用治具の斜視図、（Ｂ）は下面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＡ−Ａ線の断面図である。 交流直流分配器の基本回路図である。 検波回路の構成例１を示す回路図である。 検波回路の構成例２を示す回路図である。 プローブカードとプローブ校正用治具とを接触させた校正時の状態を示す断面図である。 校正時に複数の測定プローブを接触させた状態を示すプローブ校正用治具の上面図である。 入出力電極パッドと検波回路を８対設けたプローブ校正用治具の上面図である。

符号の説明

１…半導体ウェハ測定装置、２…装置本体、３…プローブ校正用治具、４…プローブカード、２１…ウェハステージ、２５…テスタ、２６…ウェハプローバボディ、３１…治具本体、３１Ａ…凹部、３２…入出力電極パッド、３４,３４Ａ,２４Ｂ…検波回路、３５…導体、４１…カード本体、４２,４２Ｂ,４２Ｃ等…測定プローブ、５１…電源回路、５３…分配器、５４…レギュレータ、Ｄｉ…ダイオード、Ｃ２…コンデンサ、Ｌ２…インダクタ

Claims (12)

1. 信号の入力端子と出力端子を兼ねる入出力端子を備え、測定プローブを通ることによって特性が変化した交流信号を前記入出力端子から入力して検波し、直流の検波電圧に変換し、前記検波電圧を前記入出力端子から出力する検波回路と、
   前記検波回路の前記入出力端子に電気的に接続され、前記測定プローブと接触可能な入出力電極パッドと、
   を有するプローブ校正用治具。
2. 前記検波回路が、
   検波ダイオードと、
   前記検波ダイオードのアノードと前記入出力端子との間に接続されているコンデンサと、
   前記検波ダイオードのカソードと前記入出力端子との間に接続されているインダクタと、
   を有する請求項１に記載のプローブ校正用治具。
3. 前記検波回路が、
   前記入出力端子からの前記交流信号から直流電源を生成する電源回路と、
   前記電源回路から電源供給を受ける検波ＩＣと、
   前記検波ＩＣの入力と前記入出力端子との間に接続されているコンデンサと、
   前記検波ＩＣの出力と前記入出力端子との間に接続されているインダクタと、
   を有する請求項１に記載のプローブ校正用治具。
4. 前記検波回路が、前記コンデンサと前記検波ＩＣとの間に接続され、前記コンデンサからの前記交流信号を前記検波ＩＣと前記電源回路に分配する分配器を、
   さらに有する請求項３に記載のプローブ用校正治具。
5. 前記電源回路が、
   前記交流信号を検波する電源用検波手段と、
   前記電源用検波手段の検波出力を一定電源電圧に変換する定電圧回路と、
   を有する請求項３に記載のプローブ校正用治具。
6. 複数本の前記測定プローブが並ぶ箇所で、当該複数の測定プローブの先端におけるピッチの許容範囲が予め決められており、前記許容範囲内のピッチを有する複数の測定プローブであれば、その何れか１本の先端のみが接触するように前記入出力電極パッドの大きさが決められている
   請求項１に記載のプローブ校正用治具。
7. １本の前記測定プローブの先端が前記入出力電極パッドのいずれの位置に接触した場合でも、他の全ての測定プローブ先端が接触する位置と大きさを有し、かつ、前記電極入力パッドと電気的に絶縁分離されている接地電極プレートを
   さらに有する請求項６に記載のプローブ校正用治具。
8. 前記検波回路、および、当該検波回路に電気的に接続している前記入出力電極パッドの組が複数設けられている
   請求項１に記載のプローブ校正用治具。
9. 裏面の一部に凹部が形成されている円盤状の治具本体を有し、
   前記治具本体の表面に前記入出力電極パッドが配置され、
   前記治具本体の裏面の前記凹部内に前記検波回路が配置され、
   前記凹部による前記治具本体の薄肉部を貫通する導体によって、前記検波回路と前記入出力電極パッドが接続されている
   請求項１に記載のプローブ校正用治具。
10. 被検査デバイスの端子配置に合わせて先端位置が調整されている複数の測定プローブを有するカード本体と、
    前記複数の測定プローブの１つから出力される交流信号を検波するプローブ校正用治具と、を備え、
    前記プローブ校正用治具は、
    前記１つの測定プローブと接触可能な入出力電極パッドと、
    前記１つの測定プローブを通ることによって特性が変化した前記交流信号を前記入出力電極パッドから入力して検波し、直流の検波電圧に変換し、前記検波電圧を前記入出力電極パッドに出力する検波回路と、
    を有する校正用治具付きプローブカード。
11. 前記カード本体は、前記交流信号の入力端子、前記直流の検波電圧の出力端子および前記測定プローブの接続端子を備える交流直流分配器を、
    さらに有する請求項１０に記載の校正用治具付きプローブカード。
12. 被検査デバイスの電気的特性を、測定プローブを介して測定する測定部と、
    前記被検査デバイスと置き換え可能なプローブ校正用治具と、を備え、
    前記プローブ校正用治具は、
    前記測定プローブと接触可能な入出力電極パッドと、
    前記測定部から前記測定プローブに出力される交流信号を前記入出力電極パッドから入力して検波し、直流の検波電圧に変換し、前記検波電圧を前記入出力電極パッドに出力する検波回路と、
    を有するデバイス測定装置。

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