JP2008277769A - プローブ抵抗値測定方法、プローブ抵抗値測定用パッドを有する半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のプローブのパッドとの間の接触抵抗値を個別に測定する。
【解決手段】プローブユニットが備える複数のプローブと、抵抗値測定用パッドが備える３以上のノードとの間に一対一の対応関係を設定する。その関係に従って、プローブユニットと抵抗値測定用パッドとを接触させて、３以上のノードの相互間の抵抗値を測定した結果を記録する。その測定結果に基づいて、プローブユニットが備える複数のプローブの各々の接触抵抗値を計算する。
【選択図】図７Ａ

Description

本発明は、デバイスの電気的特性を評価する方法に関する。

デバイスの電気的特性を評価するために、プローブをパッドに接触させて配線間の電気抵抗を測定する方法が行われている。抵抗の測定値には、プローブの接触抵抗が影響する。デバイスの電気的特性評価に用いるオート測定装置のプローブ接触抵抗の影響について、従来までは、ゴミ等の影響でプローブに余計な抵抗が付加し、特性が少々ずれていても、製造ばらつき範囲内に収まり、許容される範囲であった。

以下に、プローブとパッドの接触状態について考慮した検査方法に関連する特許文献１〜６を記載する。図１〜６は特許文献１〜６にそれぞれ対応する。これらの文献について詳しくは［発明を実施するための最良の形態］の末尾部分を参照。
特開２００４−８５３７７号公報 特開２００１−３４３４２６号公報 特開平８−８２６５７号公報 特開平１１−３９８９８号公報 特開２００４−１１９７７４号公報 特開２００６−５９８９５号公報

しかし、微細化が進むにつれ、一層の精度ばらつき低減が要求され、オープン・ショートチェックおよびパッド間の大雑把な抵抗チェックでは、測定要求をみたすことが出来なくなった。

一例として、近年、高性能のＬＳＩでは、製品ウェハ上に設けられた特性モニター用のＭＯＳＦＥＴのテストを行う選別工程にて、電圧による選別ではなく電流による選別が行われるようになってきている。そうした選別においては、ＭＯＳＦＥＴの閾値電圧Ｖｔｈで選別判定されるのではなく、ＭＯＳＦＥＴのオン電流Ｉｏｎで判定が行われる。閾値電圧Ｖｔｈの場合はマイクロアンペア程度の微小電流を測定すればよいのに対して、オン電流Ｉｏｎの場合はミリアンペア程度の比較的大きな電流を測定する必要がある。よって、ひとつのプローブに１０Ω程度の接触抵抗が付いている場合でも、その接触抵抗による電圧降下が電源電圧に対して無視できず電流がかなりの割合で低減するため、オン電流Ｉｏｎによる選別に影響を与えてしまう。さらに、オン電流Ｉｏｎの厳しい選別規格を満足させるために、測定ばらつきが無視できないレベルになる。したがって、常にプローブの接触抵抗を低抵抗に保って測定することが必要である。理想的には、各プローブの接触抵抗値を１Ω以下に保つ必要がある。このため、プローブの接触抵抗値を測定する手段が求められている。特に、ｎ本（ｎ≧３）のプローブの各々の接触抵抗値を測定することのできる技術が求められている。

以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明によるプローブ抵抗値測定方法は、プローブユニット（５）が備える複数のプローブ（１）と抵抗値測定用パッド（７、８、２０）が備える３以上のノード（２）との間に設定された第一の一対一の対応関係に従って、プローブユニットと抵抗値測定用パッドとを接触させて、３以上のノードの相互間の抵抗値を測定して第一測定結果として記録する第一測定ステップと、第一測定結果に基づいて、プローブユニットが備える複数のプローブの各々の接触抵抗値を計算する計算ステップとを備える。

本発明によるプローブ抵抗値測定用パッド（２０）は、半導体基板（９）上に設けられた半導体回路（１０）と電気的に分離した３以上のパッド（２）と、３以上のパッドを直列に接続し、互いに同一の抵抗値を有する配線（３）とを備える。

本発明によれば、配線パターン、もしくは、低抵抗配線で３個以上のパッド間をつないだテストエレメントグループ（以下、ＴＥＧという）を、製品ウェハ上、評価ウェハ上に用意しておくことにより、各プローブごとの接触抵抗値をそれぞれ測定できる。製品ウェハの選別・テスト工程、および、デバイスの電気的特性評価の際に、プローブの接触抵抗値および状態を容易に確実に確認することが出来、一例として、接触抵抗によって顕著な影響を受けやすいＭＯＳＦＥＴのオン電流測定において、誤測定を防止することが出来る。

本発明を実施することにより、各プローブの接触抵抗値を１本毎に測定することが出来、精度よくデバイスの電流値を測定することが可能である。

本発明により、ｎ本の各プローブの接触抵抗値を１本ごとにそれぞれ測定することにより、各プローブごとの合否を判定でき、従来は判別が困難であった、１０Ω程度の接触抵抗値の異常も見逃すことなく、精度の高い測定が可能となる。

また、常に全プローブの接触抵抗値変動を、測定毎に記録しておくことにより、プローブユニットのメンテ・管理も可能である。この他、高温、常温、低温の温度特性評価においても、温度毎にプローブの接触抵抗値を測定しモニターすることにより、精度の高い測定が可能となる。

［実施例１］
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について説明する。図７Ａのように、ｎ本のプローブ１（ｎ≧３）を備えたプローブユニットに対して、直列に接続したｍ個のパッド２（ｍ≧３、必ずしもｎ＝ｍである必要はない）を備え、隣接パッド２間の抵抗値（配線３の抵抗値）が等価となるようにレイアウトされた接触抵抗測定用ＴＥＧ２０が配置される。こうしたプローブユニットとパッド２によりｎ本の各プローブ１の接触抵抗値が測定される。測定される接触抵抗値は、プローブ１の先端からプローブユニットを通じ、装置内配線等の抵抗を含んでいる。

（ａ）ｎ≧４，ｎ≦ｍの場合の一例を示す。接触抵抗測定用ＴＥＧ２０の端に配置されたパッド２から順にパッド２に１、２、３…と番号を割り当て、まず、そのうちの番号１から４の直列に接続した４個のパッド２に着目する。番号１−２間，２−３間，１−３間，３−４間，２−４間のパッド２間の抵抗測定値をそれぞれＲ１２，Ｒ２３，Ｒ１３，Ｒ３４，Ｒ２４とし、番号１，２，３，４のパッド２に一対一の対応関係に従って接触している一組の４本の各プローブ１の接触抵抗値をそれぞれＲｃ１，Ｒｃ２，Ｒｃ３，Ｒｃ４とする。

例えば、プローブ１とパッド２は同じピッチで配列されているものと仮定し、隣接パッド２間の配線抵抗をｒ（＝一定）と仮定すると、以下の関係が成り立つ。
Ｒ１２＝Ｒｃ１＋Ｒｃ２＋ｒ
Ｒ２３＝Ｒｃ２＋Ｒｃ３＋ｒ
Ｒ１３＝Ｒｃ１＋Ｒｃ３＋２ｒ
Ｒ３４＝Ｒｃ３＋Ｒｃ４＋ｒ
Ｒ２４＝Ｒｃ２＋Ｒｃ４＋２ｒ
これらの式をＲｃ１〜Ｒｃ４について解くと、
Ｒｃ１＝（２Ｒ１２−Ｒ２３＋Ｒ３４−Ｒ２４）／２
Ｒｃ２＝（Ｒ１２＋Ｒ２３−Ｒ１３）／２
Ｒｃ３＝（Ｒ２３＋Ｒ３４−Ｒ２４）／２
Ｒｃ４＝（２Ｒ３４−Ｒ２３＋Ｒ１２−Ｒ１３）／２
と、一組の４本の各プローブ１の接触抵抗値が求まる。

このように、直列に接続した４個のパッド２間の抵抗を測定することにより、当該４個のパッド２に一対一の対応関係に従って接触している一組の４本の各プローブ１の接触抵抗値が測定される。同様にして、ｎ本の各プローブ１に対し、順次直列に接続した４個のパッド２間の抵抗測定を行うことにより、順次当該４個のパッド２に一対一の対応関係に従って接触している一組の４本の各プローブ１の接触抵抗値が測定され、結果としてｎ本の全プローブ１の接触抵抗値を測定することができる。図７Ａに示されたレイアウトであれば、１回の接触で、順次直列に接続した４個のパッド２間の抵抗測定を行うことにより、ｎ本の全プローブ１の接触抵抗値が求まる。

（ｂ）次に、ｎ＞４、ｍ＝４の場合の一例を示す。ｎ本のプローブ１を備えたプローブユニットに対して、直列に接続した４個のパッド２を備えた接触抵抗測定用ＴＥＧ２０を用いて、プローブ１のｎ本のプローブの接触抵抗値を測定する場合の実施例を示す。このとき、当該プローブユニットが備えている複数のプローブのうちの接触抵抗測定対象のプローブ１はｎ本であり、当該ｎ本のプローブ１は、前記直列に接続した４個のパッド２に一対一の対応関係に従って接触させることが可能な４本のプローブ１の一組を複数組み合わせて成るように配列されている、と仮定する。

直列に接続した４個のパッド２間の抵抗を測定することにより、当該４個のパッド２に一対一の対応関係に従って接触している一組の４本の各プローブ１の接触抵抗値が測定されるところまでは、前述した（ａ）の実施例の最初のステップと同様である。続いて、当該直列に接続した４個のパッド２に他の一組の４本の各プローブ１を接触させることにより、他の一対一の対応関係に従って接触している当該他の一組の４本の各プローブ１の接触抵抗値が測定される。この操作を繰り返し、ｎ本のうち一組の４本の各プローブ１を順次接触させることにより、順次当該一組の４本の各プローブ１の接触抵抗値が測定され、結果としてｎ本の全プローブ１の接触抵抗値を測定することができる。

なお、上記（ａ）ｎ≧４，ｎ≦ｍの場合と（ｂ）ｎ＞４，ｍ＝４の場合の一例として、直列に接続した４個のパッド２に着目し、当該４個のパッド２に一対一の対応関係に従って接触している一組の４本の各プローブ１の接触抵抗値が測定されることを順次繰り返して、結果としてｎ本の全プローブ１の接触抵抗値を測定する実施例を示したが、ｍの最小単位は４ではなく５以上であってもよく、すなわち、前記の４個のパッド２もしくは一組の４本のプローブ１は５個以上のパッド２もしくは一組の５本以上のプローブ１であってもよく、同様にパッド２間で測定された抵抗値をプローブ１の接触抵抗値について解くことによってｎ本の全プローブ１の接触抵抗値が算出される。

上記接触抵抗値は、隣接パッド２間の配線抵抗ｒ＝一定と仮定して計算された。しかし現実には配線抵抗には一定値からの誤差があると考えられる。一定値ｒからの番号１−２間，２−３間，３−４間のパッド２間の配線抵抗誤差分をそれぞれαｒ、βｒ、γｒとすると、以下の式が成り立つ。
Ｒ１２＝Ｒｃ１＋Ｒｃ２＋（１＋α）ｒ
Ｒ２３＝Ｒｃ２＋Ｒｃ３＋（１＋β）ｒ
Ｒ１３＝Ｒｃ１＋Ｒｃ３＋（２＋α＋β）ｒ
Ｒ３４＝Ｒｃ３＋Ｒｃ４＋（１＋γ）ｒ
Ｒ２４＝Ｒｃ２＋Ｒｃ４＋（２＋β＋γ）ｒ
これらの式をＲｃ１〜Ｒｃ４について解くと、
Ｒｃ１＝（Ｒ１２−Ｒ２３＋Ｒ１３）／２−ｒ‐αｒ
Ｒｃ２＝（Ｒ１２＋Ｒ２３−Ｒ１３）／２
Ｒｃ３＝（Ｒ２３＋Ｒ３４−Ｒ２４）／２
Ｒｃ４＝（Ｒ３４−Ｒ２３＋Ｒ２４）／２−ｒ‐γｒ
となる。すなわち、Ｒｃ２およびＲｃ３は配線抵抗ｒの誤差に影響を受けず、Ｒｃ１に‐αｒ、Ｒｃ４に‐γｒの配線抵抗誤差分が加わる。ここで、例えば、ｒ＜１Ω（α≒１０％，γ≒１０％）とし、配線の幅、長さ、膜厚、および配線材料の抵抗率全体で１０％程度ばらつきが発生した場合、Ｒｃ１，Ｒｃ４に加わる配線抵抗誤差分は０．１Ω程度以下である。実際は、レイアウト上、隣接パッド２間配線の幅、長さは、数１０ｕｍと十分長く、番号１〜４のパッド２間の距離も高々数１００ｕｍ程度にレイアウトすることは十分可能なので、膜厚、抵抗率を含めた配線抵抗が１０％もの大きなばらつきをもつことはない。よって、接触抵抗値を１Ω以下にする場合でもｒのばらつきは無視できるため、ｒ＝一定と仮定することができる。

（ｃ）ｎ＝３，ｍ＝３の場合の一例を示す。３本のプローブ１（ｎ＝３）を備えたプローブユニットの場合、上記とは異なる方法により接触抵抗値が測定される。チップ基板用端子を利用し、図７Ｂに示されるように、直列に接続した３個のパッド２を備え１つのパッド２（ここでは番号３のパッド２）をチップ基板（ＳＵＢで示される）に接続した接触抵抗測定用ＴＥＧ２０を用いることにより、３本すべてのプローブ１の接触抵抗値が測定可能である。チップ基板用端子の接触抵抗値をＲｓ，番号３のパッド２とチップ基板間の内部抵抗値をｒｓ，チップ基板用端子と番号１，２，３のパッド２との間の抵抗測定値をそれぞれＲ１ｓ，Ｒ２ｓ，Ｒ３ｓとすると、以下の式が成り立つ。
Ｒ１２＝Ｒｃ１＋Ｒｃ２＋ｒ
Ｒ２３＝Ｒｃ２＋Ｒｃ３＋ｒ
Ｒ１３＝Ｒｃ１＋Ｒｃ３＋２ｒ
Ｒ３ｓ＝Ｒｃ３＋Ｒｓ＋ｒｓ
Ｒ２ｓ＝Ｒｃ２＋Ｒｓ＋ｒ＋ｒｓ
Ｒ１ｓ＝Ｒｃ１＋Ｒｓ＋２ｒ＋ｒｓ
これらの式をＲｃ１、Ｒｃ２、Ｒｃ３について解くと、以下のように接触抵抗値が求まる。
Ｒｃ１＝（２Ｒ１２−Ｒ２３＋Ｒ３ｓ−Ｒ２ｓ）／２
Ｒｃ２＝（Ｒ１２＋Ｒ２３−Ｒ１３）／２
Ｒｃ３＝（Ｒ２３＋Ｒ３ｓ−Ｒ２ｓ）／２

（ｄ）次に、ｎ＞３，ｍ＝３の場合の一例を示す。上記（ｃ）では３本のプローブ１（ｎ＝３）を備えたプローブユニットの３本のプローブ１の接触抵抗値を測定する実施例を示したが、前述した直列に接続した３個のパッド２を備え１つのパッド２をチップ基板に接続した接触抵抗測定用ＴＥＧ２０を用いれば、３本に限定されることなくｎ本のプローブ１（ｎ＞３）を備えたプローブユニットのｎ本の全プローブ１の接触抵抗値を測定することができる。このとき、当該プローブユニットが備えている複数のプローブのうちの接触抵抗測定対象のプローブ１はｎ本であり、当該ｎ本のプローブ１は、前記直列に接続した３個のパッド２に一対一の対応関係に従って接触させることが可能な３本のプローブ１の一組を複数組み合わせて成るように配列されている、と仮定する。

すなわち、前述した直列に接続した３個のパッド２を備え１つのパッド２をチップ基板に接続した接触抵抗測定用ＴＥＧ２０の３個のパッド２に、ｎ本のうち一組の３本の各プローブ１を順次接触させることにより、順次当該３個のパッド２に一対一の対応関係に従って接触している当該一組の３本の各プローブ１の接触抵抗値が測定され、結果としてｎ本の全プローブ１の接触抵抗値を測定することができる。

以上（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）で示したように、ｎ本のプローブ１（ｎ≧３）を備えたプローブユニットに対して、直列に接続した３個以上のパッド２を備え隣接パッド間の抵抗値（配線３の抵抗値）が等価となるようにレイアウトされた接触抵抗測定用ＴＥＧ２０を測定することにより、当該３個以上のパッド２に一対一の対応関係に従って接触している一組の３本以上のプローブ１の接触抵抗値が測定される。測定を順次繰り返すことによって、ｎ本の全プローブ１の接触抵抗値を測定することができる。

ここで、配線３は、たとえばアルミニウム等のように、なるべく低抵抗でかつ隣接パッド２間の配線抵抗が等価となる幅、長さ、膜厚、および配線材料の抵抗率を選択して形成されることが望ましい。具体的には数Ω程度以下にすることができる配線幅、長さ、膜厚、および配線材料の抵抗率を選択するのが望ましい。隣接パッド２間の配線抵抗が等価でありさえすれば、それぞれの配線３の幅、長さ、膜厚、および配線材料の抵抗率の各々は異なっていてもよく、また、配線３は複数の配線材料を組み合わせて構成してもよい。

このときのプローブ１の接触抵抗値とは、プローブ１の先端からプローブユニット内および測定系配線等の抵抗を含む。

オート制御装置のアルゴリズムにより、接触抵抗値は測定時直ちに算出可能である。すなわち、図７Ａの例において、接触抵抗測定用ＴＥＧ２０の端に配置されたパッド２から順にパッド２に１、２、３…と番号を割り当て、まず、そのうちの番号１から４の直列に接続した４個のパッド２に着目し、番号１−２間，２−３間，１−３間，３−４間，２−４間のパッド２間の抵抗Ｒ１２，Ｒ２３，Ｒ１３，Ｒ３４，Ｒ２４を測定し、測定された測定値から番号１，２，３，４のパッド２に一対一の対応関係に従って接触している各プローブ１の接触抵抗値Ｒｃ１，Ｒｃ２，Ｒｃ３，Ｒｃ４を算出する。同様にして、順次直列に接続した４個のパッド２間の抵抗測定を行うことにより、順次当該４個のパッド２に一対一の対応関係に従って接触している４本の各プローブ１の接触抵抗値が算出され、結果としてｎ本の全プローブ１の接触抵抗値が算出される。算出された接触抵抗値を所定の基準と比較することによって各プローブ１毎に良否判定を行って出力する過程を自動的に行うことが可能である。更に、良否判定の結果がＮＧであったプローブ１に対してクリーニングやメンテナンスが施されるように自動的に識別することも可能である。

［実施例２］
図８に示されるように、ウェハを１８０°ローテーションし、接触抵抗値を測定することも可能である。図８（ａ）に示されるように、本実施例において、ｎ個（ｎは偶数）のパッドを備えるＴＥＧは、一端からｎ／２個のパッド２を含む接触抵抗測定用ＴＥＧ２０と、他端からｎ／２個の素子用パッドを含むデバイス特性評価用ＴＥＧ２１とを備える。接触抵抗測定用ＴＥＧ２０の構成は図７Ａに示されたＴＥＧと同様である。

まず接触抵抗測定用ＴＥＧ２０に対して、ｎ本のプローブ１のうちのｎ／２本のプローブ１を接触し、実施例１で説明した方法により接触抵抗値が測定される。その後、オートプローバの特性を生かしてウェハを１８０°回転させることにより、接触抵抗値が測定されていない残りのｎ／２本のプローブ１を接触抵抗測定用ＴＥＧ２０に接触し、接触抵抗値が測定される。こうした方法により、２回の接触でｎ本全てのプローブ１の接触抵抗値が測定される。

本実施例によれば、接触抵抗値を測定するためのパッド２の個数をプローブ１の本数（ｎ本）に比べて半分（ｎ／２個）に減らすことができる。よって、そのパッド数減少によって得られた領域に、デバイスの電気的特性評価のための素子用パッドなどを配置することができる。つまり、レイアウトエリアの有効活用化を図れる。

［実施例３］
図９のように、パッド２の配置は、一直線上にレイアウトする必要はなく、まげて配置することも可能。隣接パッド２間の抵抗が等価となるようレイアウトすることにより、図７Ａと同様にプローブ１の接触抵抗値が測定できる。

［実施例４］
本実施例においては、図１０Ａに示されるような直列に接続した３個以上のパッド２を備えた接触抵抗測定用ＴＥＧ２０により接触抵抗値が測定される。図１０Ｂのように、デバイスの電気的特性評価のための素子用パッドの隙間に、直列に接続した３個以上のパッド２を備えた接触抵抗測定用ＴＥＧ２０が配置される。こうした接触抵抗測定用ＴＥＧ２０付きＴＥＧを備えたウェハに対して、プローブ１をシフト、あるいはウェハをローテーションして接触することにより、プローブ１の接触抵抗測定が可能となる。プローブ１がシフト、あるいはウェハをローテーションして接触する際には、プローブ１が接触する位置にパッドが配置される。この特徴により、接触抵抗測定用ＴＥＧ２０のために大きなエリアを確保する必要がなく、プローブ１の接触抵抗値の測定が可能である。

ここで、プローブ１が接触する位置にパッドを配置したが、このパッドは接触抵抗測定用ＴＥＧ２０のパッド２であってもよく、デバイスの電気的特性評価のための素子用パッドであってもよく、また、単にパッドのみを配置しただけのダミー用パッドであってもよい。プローブ１が接触する位置にパッドを配置することにより、プローブ１はパッドに対してだけ接触するので、ウェハ上の他の部分、たとえば半導体回路を保護するためのパッシベーション用絶縁膜などに接触することによってプローブ１の精度に何らかの影響が与えられる可能性を排除することができ、好適な実施形態となる。

使用するプローブ１の本数により、レイアウトの仕方（配置位置、パッド２の個数、パターンの個数等）はいろいろあるが、説明の便宜上、１個のパッド飛びごとに３個のパッド２を直列に接続した接触抵抗測定用ＴＥＧ２０を配置した場合の一例にて説明する。まず、図１０Ｂ（ａ）のように、プローブ１を接触し、パッド２間の抵抗値が測定される。
Ｒ１２＝Ｒｃ１＋Ｒｃ２＋ｒ
Ｒ２３＝Ｒｃ２＋Ｒｃ３＋ｒ
Ｒ１３＝Ｒｃ１＋Ｒｃ３＋２ｒ
次に、図１０Ｂ（ｂ）のように、プローブ１を左へ１個のパッド２分シフトして接触し、再び測定を行う。動かす方向・距離は、最初にプローブ１を当てた位置および、レイアウトによる。このとき、厳密には接触抵抗値Ｒｃ２およびＲｃ３は１回目の接触と２回目の接触との間で若干異なる値となる場合があるが、実用的には接触抵抗値Ｒｃ２およびＲｃ３の１回目の接触と２回目の接触との間の差がたとえば０．１Ω程度以下であれば同一値であると仮定してもよい。ここでは、接触抵抗値Ｒｃ２およびＲｃ３は１回目の接触と２回目の接触との間で同一値であると仮定している。
Ｒ３４＝Ｒｃ３＋Ｒｃ４＋ｒ
Ｒ２４＝Ｒｃ２＋Ｒｃ４＋２ｒ
図１０Ｂ（ａ）（ｂ）に示された２回の接触による測定から、
Ｒｃ１＝（２Ｒ１２−Ｒ２３＋Ｒ３４−Ｒ２４）／２
Ｒｃ２＝（Ｒ１２＋Ｒ２３−Ｒ１３）／２
Ｒｃ３＝（Ｒ２３＋Ｒ３４−Ｒ２４）／２
Ｒｃ４＝（２Ｒ３４−Ｒ２３＋Ｒ１２−Ｒ１３）／２
のように、接触抵抗値Ｒｃ１，Ｒｃ２，Ｒｃ３，Ｒｃ４が計算される。Ｒｃ５からＲｃｎまでの接触抵抗値も同様に測定される。

この例のような、ひとつの１個のパッドと他の１個のパッドとの間に、３個のパッド２を直列に接続した接触抵抗測定用ＴＥＧ２０を配置した場合は、２回の接触による測定でｎ本すべてのプローブ１の接触抵抗値が測定できる。使用するプローブユニットのプローブ１の本数ｎおよび、３個のパッド２を直列に接続した接触抵抗測定用ＴＥＧ２０の配置位置、配置数により、接触抵抗測定用ＴＥＧ２０を含んだパッドの総数、シフトして接触させる回数、シフト量、ローテーション有無などの条件が決まる。

［実施例５］
図１１を参照して、実施例４に示されたような３個のパッド２を直列に接続した接触抵抗測定用ＴＥＧ２０で２４本のプローブ１を備えたプローブユニットの各プローブ１の接触抵抗値を測定する方法の例を示す。本実施例においては、３８個のパッドを備えたＴＥＧ４の中央付近に２箇所の３個のパッド２を直列に接続した接触抵抗測定用ＴＥＧ２０が配置されている。

図１１（ａ）の上図は、パッドの配列を示す。２箇所の３個のパッド２を直列に接続した接触抵抗測定用ＴＥＧ２０がＴＥＧ４のパッド位置１５〜１７と２３〜２５に配置されている。図１１（ａ）の下図は、ＴＥＧ４に対するプローブユニット５の位置を示す。最上列は１回目の接触の時のプローブユニット５の位置を示す。以下、２回目の接触、３回目の接触…におけるプローブユニット５の位置が、２列目、３列目…に示されている。桝目の中に描かれている○は、すでに３個のパッド２を直列に接続した接触抵抗測定用ＴＥＧ２０に接触したプローブ１であることを示す。８回の接触で２４本の全プローブ１の接触抵抗値が測定可能である。図１１（ｂ）は、３個のパッド２を直列に接続した接触抵抗測定用ＴＥＧ２０の位置が異なる例を示す。この場合は、９回の接触で２４本の全プローブ１の接触抵抗値が測定される。

［実施例６］
図１２（ａ）には、幅がパッドサイズ程度の棒状の配線パターンである抵抗値測定用パッド７が描かれている。このような抵抗値測定用パッド７を用いても、接触抵抗値が測定可能である。配線パターンの膜厚が均一で十分薄く、かつ、ｎ本のプローブ１はほぼ等間隔で配列され間隔の誤差が小さいと仮定すれば、ほぼ等間隔の隣接したプローブ１が接触しているノード間の抵抗値測定用パッド７の抵抗は、それぞれｒ＝一定となり、図１２（ｂ）のパターンとほぼ等価、すなわち図７Ａの接触抵抗測定用ＴＥＧ２０とほぼ等価とみなせ、図７Ａで説明した方法と同様に測定できる。

［実施例７］
図１３は、大面積配線ベタパターンである抵抗値測定用パッド８を示す。半導体ウェハ９の広い領域が導電体の膜で覆われており、この導電体の膜が抵抗値測定用パッド８として用いられる。一例として、ウェハ１枚ベタに低抵抗の配線材料を形成したウェハを用いることにより、実施例６と同じ理由により、ｎ本の全プローブ１の接触抵抗値を測定することが可能である。半導体ウェハ９内に収まるサイズのｎ本のプローブ１（ｎ≧３）を備えたプローブユニットであれば、プローブ１の接触抵抗測定が可能である。ここで、大面積配線ベタパターン終端付近では、隣接した２本のプローブ１間で測定される抵抗値測定用パッド８の抵抗は、厳密には当該終端からの距離により抵抗値が変わるが、その誤差は無視しても問題ない程度である。

［実施例８］
図１４は、接触抵抗測定用ＴＥＧ２０付きＴＥＧ４が適用された製品チップ１０のレイアウトを示す。図１４のように、ウェハ内すべての製品チップ１０の中に、接触抵抗測定用ＴＥＧ２０付きＴＥＧ４を１つ以上レイアウトしておく。既述の実施例に示された方法により、ひとつの製品チップ１０に含まれる接触抵抗測定用ＴＥＧ２０を用いてプローブ１の接触抵抗値を測定した後、直ちに当該プローブ１を用いて当該製品チップ１０内の評価に入ることにより、プローブ１の接触抵抗値による影響をあまり受けることなく評価できる。

以上説明した実施例１から実施例８のいずれかの方法を用いて、ウェハ面内の複数の箇所においてプローブ１の接触抵抗値を測定することにより、ウェハ面内の位置に依存する針圧の相違等によるプローブ１の接触抵抗値の分布をモニターすることも可能である。

［実施例９］
図１５Ａは、製品外周などの未使用領域を有効活用してプローブ１の接触抵抗値の測定を行うための構成を示す。図は、便宜上、ウェハの一部分の外周のみ描いているが、全周にわたり、接触抵抗測定用パターンを用意しておくことが可能である。図１５Ａのように、ウェハ９上の製品外周などの未使用領域に接触抵抗測定用ＴＥＧ２０、または棒状の配線パターンである抵抗値測定用パッド７を用意しておくことにより、実施例６と同じ理由により、プローブ１の接触抵抗値を測定することができる。

応用例として、図１５Ｂのように、製品外周などの未使用領域に、最上層の配線等で導電体の膜を形成し、その上を絶縁膜２３でカバーし、その絶縁膜２３に窓２４を形成して導電体の膜を露出させ、大面積配線ベタパターンである抵抗値測定用パッド８として使用することにより、専用マスク不要で、プローブ１の接触抵抗値を測定することが出来る。この例で示したように、前述した接触抵抗測定用ＴＥＧ２０、棒状の配線パターンである抵抗値測定用パッド７、大面積配線ベタパターンである抵抗値測定用パッド８のいずれも、それらのパターンを保護するため最上層の導電体の上を絶縁膜２３でカバーし、その絶縁膜２３に窓２４を形成することによりノードとなる領域を露出させて形成することができる。

［抵抗値測定用パッドの配置］
次に、抵抗値測定用パッドを配置する位置に関する実施例を説明する。実際に半導体製品に付属したＴＥＧを設計するとき、付属ＴＥＧ用に与えられた領域の範囲内で可能な限り多種類のＴＥＧを設けようとする傾向がある。そのため、抵抗値測定用パッドのために専用の領域を確保するのは困難な場合が多い。

そこで、デバイスの電気的特性評価用ＴＥＧを配置することができない領域に抵抗値測定用パッドを配置することにより、半導体製品の付属ＴＥＧの一部として抵抗値測定用パッドの配置を容易にすることが可能である。そうした領域は、例えばアライメント用パターン等の下地パターンの領域、特に、縮小投影型露光装置を用いて露光工程を実施する場合の、１回の露光工程で形成される領域（以下、露光フィールドという）の端部において、隣接する複数の露光フィールドの合成によって形成されるスクライブ線上に配置された、アライメント用パターン等の下地パターンの領域である。

本実施の形態によれば、どのような半導体製品であっても必ず配置されているアライメント用パターンなどの領域を利用できる。そのため、付属ＴＥＧ用に与えられた領域の広さにかかわりなく、どのような半導体製品にも、付属ＴＥＧの一部として抵抗値測定用パッドを配置することが可能となる。

以下、こうした抵抗値測定用パッドの配置について、より詳細に説明する。以下に説明する抵抗値測定用パッドの配置は、既述の実施例１−９のそれぞれに記載の抵抗値測定用パッドに矛盾の無い範囲で適用可能である。なお、以下の実施例では抵抗値測定用パッドのうち接触抵抗測定用ＴＥＧ２０を用いて説明しているが、抵抗値測定用パッドは棒状の配線パターンである抵抗値測定用パッド７や大面積配線ベタパターンである抵抗値測定用パッド８であってもよい。

［実施例１０］
接触抵抗測定用ＴＥＧ２０は、当該接触抵抗測定用ＴＥＧ２０を形成する工程以前の工程で形成された下地パターン領域との間で少なくとも一方が他方に悪影響を及ぼすことがなければ、当該下地パターン領域の上層に少なくとも一部を重ねて形成してもよい。下地パターン領域としては、アライメント基準位置計測用パターン、アライメント誤差計測用パターン等のアライメント関連のパターン領域や、寸法測定パターン、膜厚測定パターン等の工程モニタ関連のパターン領域や、デバイスの電気的特性評価用ＴＥＧ等のＴＥＧ関連のパターン領域が例示される。

図１６Ａ、図１６Ｂ、図１６Ｃに一例を示す。図１６Ｃは図１６Ｂの線ａ−ａ’における断面図である。図１６Ａでは、接触抵抗測定用ＴＥＧ２０が下地パターン領域２５とは高さ方向において重ならず分離した位置に形成されている場合を示している。

図１６Ｂでは、接触抵抗測定用ＴＥＧ２０が下地パターン領域２５と高さ方向において重なる位置に形成されている。このとき、図１６Ｃに示す断面図では接触抵抗測定用ＴＥＧ２０の一部である導電体パターン２６と下地パターン領域２５の一部である下地パターン２７とを表している。接触抵抗測定用ＴＥＧ２０の一部である導電体パターン２６の表面は下地パターン領域２５の上層に重なる位置か否かにかかわりなく平坦性が維持されている。この例のように、接触抵抗測定用ＴＥＧ２０は、当該接触抵抗測定用ＴＥＧ２０を形成する工程以前の工程で形成された下地パターン領域２５との間で少なくとも一方が他方に悪影響を及ぼすことがなければ、当該下地パターン領域２５の上層に少なくとも一部を重ねて形成してもよい。なお、図１６Ｃでは、接触抵抗測定用ＴＥＧ２０の上方に絶縁膜２３が形成され、プローブ１が接触するノードとなる領域については絶縁膜２３が除去されることにより窓２４が形成されている例を示している。

図１６Ｂに示す下地パターン領域２５としては、アライメント関連のパターン領域や、工程モニタ関連のパターン領域や、ＴＥＧ関連のパターン領域が例示される。アライメント関連のパターン領域は、アライメント基準位置計測用パターン、アライメント誤差計測用パターンなどのリソグラフィー工程で使用されるパターン領域である。工程モニタ関連のパターン領域は、寸法測定用パターン、膜厚測定用パターンなどの工程モニタ関連のパターン領域である。ＴＥＧ関連のパターン領域は、デバイスの電気的特性評価を行う目的で設けた半導体回路のパターン領域である。

前述したアライメント関連のパターンは一般的に複数の要素パターンの配列や組み合わせによって構成されたパターン群からなる。「パターン領域」とは、その構成されたパターン群の全体の領域のことを示している。

下地パターン領域の上層に重なる位置に接触抵抗測定用ＴＥＧが形成されると、以下に例示したように、それらの少なくとも一方が他方に悪影響を及ぼす場合が考えられる。
（１）パッド上にパッシベーション膜の開口を形成するリソグラフィー工程で用いるアライメント関連のパターンの上層に重ねて当該ＴＥＧを形成したことによって、アライメント関連のパターンが計測不可能になる場合には、下地パターンの使用目的が損なわれる。
（２）段差の影響がある下地パターンの上層に重ねたことによって接触抵抗測定用ＴＥＧの導電体パターンの表面が平坦ではなくなり測定精度が悪化する場合には、接触抵抗測定用ＴＥＧの使用目的が損なわれる。
接触抵抗測定用ＴＥＧは、これらの悪影響を避ける位置に配置されることが望まれる。

例えば図１６Ｂ、図１６Ｃに示すように、接触抵抗測定用ＴＥＧ２０を形成する工程以降では用いることのない下地パターン領域２５の上層に、平面視した場合に両者が重なるように形成したときに、接触抵抗測定用ＴＥＧ２０の導電体パターン２６の表面が平坦で測定精度に悪影響がない場合には、好適である。

［実施例１１］
接触抵抗測定用ＴＥＧ２０は、複数の回数の露光工程を用いて形成してもよい。複数の回数の露光によって、接触抵抗測定用ＴＥＧ２０の一部が多重露光されてもよい。多重露光によって、接触抵抗測定用ＴＥＧ２０の一部が変形してもよい。

図１７Ａ、図１７Ｂ、図１７Ｃ、図１７Ｄ、図１７Ｅ、図１７Ｆに一例を示す。
図１７Ａは、たとえば縮小投影型露光装置を用いて露光工程を実施する場合の、露光フィールドの下端部を描いた概略図である。線ｂ−ｂ’はスクライブ線領域の中心線を表している。製品領域２９Ａに隣接した露光フィールド下端部のスクライブ線領域３０Ａ上に、接触抵抗測定用ＴＥＧ上側２０Ａが形成される。

図１７Ｂは、図１７Ａと同様に露光フィールドの上端部を描いた概略図である。線ｂ−ｂ’はスクライブ線領域の中心線を表している。製品領域２９Ｂに隣接した露光フィールド上端部のスクライブ線領域３０Ｂ上に、接触抵抗測定用ＴＥＧ下側２０Ｂが形成される。

図１７Ｃは、図１７Ａと図１７Ｂで例示した部分がウェハ上で上下方向に隣接したことによって形成された接触抵抗測定用ＴＥＧ２０を示す。線ｂ−ｂ’はスクライブ線領域の中心線を表している。この接触抵抗測定用ＴＥＧ２０は、上側の領域の下端部に図１７Ａで示した接触抵抗測定用ＴＥＧ上側２０Ａが形成され、下側の領域の上端部に図１７Ｂで示した接触抵抗測定用ＴＥＧ２０Ｂが形成されることにより形成される。図１７Ａと図１７Ｂの線ｂ−ｂ’は、図１７Ｃの線ｂ−ｂ’に一致する。

図１７Ｃは、たとえば縮小投影型露光装置を用いて、露光フィールドのサイズで規定された一定のピッチでウェハをシフトさせながら順次露光したときの、隣接する複数の露光フィールドの境界部を示す。露光フィールド下端部のスクライブ線領域３０Ａと露光フィールド上端部のスクライブ線領域３０Ｂとが合成されてスクライブ線領域３０が形成される。また、接触抵抗測定用ＴＥＧ上側２０Ａと接触抵抗測定用ＴＥＧ下側２０Ｂとが合成されて接触抵抗測定用ＴＥＧ２０が形成されている。このように、接触抵抗測定用ＴＥＧは、複数の回数の露光工程を用いて形成してもよい。

複数の回数の露光工程により、接触抵抗測定用ＴＥＧに変形が生じる場合がある。以下、その変形について説明する。図１７Ｄおよび図１７Ｅは、それぞれ図１７Ａおよび図１７Ｂの一部を拡大して露光フィールドの下端部および上端部を描いた詳細図である。ここで、線ｃ−ｃ’および線ｄ−ｄ’はスクライブ線領域の中心線を表している。

図１７Ａおよび図１７Ｂの概略図では露光フィールドの下端および上端は線ｂ−ｂ’で表したスクライブ線領域の中心線と一致させて描かれている。しかし通常は、図１７Ｄおよび図１７Ｅの詳細図で示すように、露光フィールドの下端および上端は線ｃ−ｃ’および線ｄ−ｄ’で表したスクライブ線領域の中央よりもそれぞれ寸法Ｘだけはみ出している。このはみ出した領域により、上側露光フィールドの下端と下側露光フィールドの上端は幅２Ｘ分、重なり合う。

この重なり合いは、以下の理由によって設けられる。たとえば縮小投影型露光装置を用いて、露光フィールドのサイズで規定された一定のピッチでウェハをシフトさせながら順次露光したときに、隣接する複数の露光フィールドの境界部を正確に一致させるのは一般に困難である。それは、ウェハ上に転写される露光フィールドのサイズの光学的誤差、ウェハをシフトさせるときの機械的誤差、ウェハ自体の変形による寸法誤差、などの複数の誤差の要因が存在することに起因している。そのため、誤差により隣接する複数の露光フィールドの境界部に未露光の隙間ができてしまう可能性がある。図１７Ｄ、図１７Ｅに示された幅Ｘのはみ出した領域は、こうした隙間ができてしまうのを防ぐ目的で設けられている。

図１７Ｆは、図１７Ｄで示した露光フィールド下端部と図１７Ｅで示した露光フィールド上端部とを、重ね合わせて形成したときの接触抵抗測定用ＴＥＧ２０を示している。線ｅ−ｅ’はスクライブ線領域の中心線を表している。線ｅ−ｅ’は、誤差により若干のずれがあるが線ｃ−ｃ’および線ｄ−ｄ’と概略一致している。

露光フィールドの下端および上端において線ｃ−ｃ’および線ｄ−ｄ’で表したスクライブ線領域の中央よりもそれぞれ寸法Ｘだけはみ出している部分は相互に重なり合う。その結果、概略幅２Ｘの多重露光部が線ｅ−ｅ’で表したスクライブ線領域の中央上に形成されている。接触抵抗測定用ＴＥＧ上側２０Ａと接触抵抗測定用ＴＥＧ下側２０Ｂとが合成されて形成された接触抵抗測定用ＴＥＧ２０においても、概略幅２Ｘの多重露光部が形成される。

一般に、多重露光を受けた部分は通常の部分に比べてより多くのエネルギーがフォトレジスト膜に与えられる。そのため、フォトリソグラフィー工程の条件設定によっては、フォトレジスト膜が変形する場合がある。パターンの端部でフォトレジスト膜の変形が起こると直ちにパターンの内側方向もしくは外側方向への変形につながり、フォトリソグラフィーによってウェハ上のパターンを加工する段階でその変形が転写される結果に帰着する場合がある。図１７Ｆの変形領域３１はパッドのパターンの端部が多重露光により変形した部分を示している。

これに対して、図１７Ｆでパッドとパッドとを接続する配線部分は変形していない。たとえばパッドと接続配線とが同じ配線材料で形成される場合には、パッドとパッドとを接続する配線部分は多重露光部ではあってもパターン端部ではない。そのため、フォトレジスト膜の変形はフォトレジスト膜が薄くなるなどの膜厚方向の変形にとどまる。フォトレジスト膜の膜厚に若干の影響があったとしてもウェハ上のパターン自体が変形しないように形成することが可能である。この場合は、接続配線部分の配線材料の形状が変形しないため、配線抵抗への影響がなく、接触抵抗測定用ＴＥＧ２０の測定精度にも悪影響がない。

本実施例１１で示したように、接触抵抗測定用ＴＥＧ２０は、複数の回数の露光によって、ＴＥＧの一部が多重露光されて形成されてもよい。また、測定精度に悪影響がなければ、多重露光によってＴＥＧ２０の一部が変形してもよい。

［実施例１２］
接触抵抗測定用ＴＥＧ２０は、横方向のスクライブ線領域と縦方向のスクライブ線領域との両方に形成してもよい。

図１８に一例を示す。１つの露光フィールド３２内に４箇所の製品領域２９が形成されている。隣接する複数の製品領域２９の間にはスクライブ線領域３０が形成されている。こうした露光フィールド３２が一定のピッチで周期的に形成されている。

露光フィールド３２の境界部分では、隣り合う露光フィールド同士によってスクライブ線領域３０が合成されている。また、接触抵抗測定用ＴＥＧ２０が合成されている。接触抵抗測定用ＴＥＧ２０は、横方向、縦方向の両方の向きのスクライブ線領域上に形成されている。

横方向のスクライブ線領域と縦方向のスクライブ線領域との両方に各種のデバイスの電気的特性評価用ＴＥＧが配置されていることがある。そのような場合、たとえば複数のプローブを備えたプローブユニットを用いて横方向のスクライブ線領域上のＴＥＧと縦方向のスクライブ線領域上のＴＥＧの両方の測定を行うときは、ウェハステージ上のウェハの向きを９０度回転する必要がある。通常はウェハを回転して置きなおすことによりウェハの向きが変えられる。仮にウェハステージの軸が傾いているような場合には、横方向のＴＥＧを測定するときと、ウェハを回転して縦方向のＴＥＧを測定するときとで、針圧の相違等の原因によりプローブ接触抵抗が異なる。このことに起因して誤測定を誘引する可能性がある。

この課題を解決するためには、ウェハの向きをどちらにした場合でもプローブ接触抵抗を確認できるように、複数の接触抵抗測定用ＴＥＧ２０の少なくともひとつを横方向に延長するように配置し、少なくとも他のひとつを縦方向に延長するように配置しておくことが望まれる。

実施例１０と実施例１１とを組み合わせて、露光フィールド３２の境界部分に配置されているアライメント関連のパターン領域の上層に重ねて接触抵抗測定用ＴＥＧ２０を設けることにより、この課題が解決される。どのような半導体製品であっても必ず横方向、縦方向の両方の向きにアライメント関連のパターン領域が配置されている。それらのパターン領域を利用して、接触抵抗測定用ＴＥＧ２０を横方向、縦方向の両方の向きに配置することが可能となる。また、本実施例１２で示したように、接触抵抗測定用ＴＥＧ２０は、横方向、縦方向の両方の向きのスクライブ線領域上に形成してもよい。

［先行技術］
以下、背景技術欄に掲げた先行技術文献について説明する。
特許文献１（図１参照）には、プローブの接触抵抗測定方法が記載されている。この測定方法において、電気的な試験を行う半導体デバイスに、導電性の配線にて接続された複数の電極パッドが設けられる。［解決手段］に記載されている接触抵抗測定方法では、「ウェハ１０１２の試験時には１０１６Ａをテスタ１０１４の電圧源と接続し、プローブの接触抵抗測定時にはプローブ１０１６Ａを接地するリレー１０３８を備え」、「プローブ１０１６Ｂ、１０１６Ｃに電流を供給して電圧を測定する。この測定値と供給した電流の電流値とからプローブ１０１６Ａ〜１０１６Ｃの全体の接触抵抗値を求める」。

この特許文献１において、プローバとプローブユニットで構成された装置は、どのパッドにも移動可能で、ウェハ回転制御もできる。測定パッドも隣同士とはかぎらない。抵抗値の判定とクリーニング動作が含まれる。

（第２実施形態）［００７２］から［００７５］に記載されている実施形態では、「［００７４］このように、ウェハ１０１２の試験時にはプローブ１０１６Ａがオープンとなり非接続状態となるため、プローブ１０１６Ａには電流が流れてない。これにより、プローブ１０１６Ａは１０１６Ｂ、１０１６Ｃと比較して汚れが少なくなる」。１０１６Ｂ，１０１６Ｃの接触抵抗値と比べ、１０１６Ａの接触抵抗値が小さいことを利用して、プローブ１０１６Ｂのみ、１０１６Ｃのみの接触抵抗を測定することができると主張している。

この文献に記載されているのは「［解決手段］（略）この測定値と供給した電流の電流値とからプローブ１０１６Ａ〜１０１６Ｃの全体の接触抵抗値を求める」と（第２実施形態）「［００７５］このためプローブ１０１６Ａの接触抵抗ＲＡは、接触抵抗ＲＢ、接触抵抗ＲＣと比較して小さいため、実質的にプローブ１０１６Ｂ、１０１６Ｃの接触抵抗のみを測定することが可能となり、この場合測定値を２で除算することにより、プローブ１０１６Ｂのみ、１０１６Ｃのみの接触抵抗を測定することができる」（第２実施形態を略して一部抜粋）という手法である。この従来技術では、各プローブ毎の接触抵抗値を正確に測定するには不十分である。

本実施例１〜１２に開示された発明によれば、電流の誤差を少なく測定することを目的とした、各プローブ毎の接触抵抗値の詳細な測定が可能である。また、３本以上のプローブを備えるプローブユニットの全プローブの接触抵抗値を測定することができるという効果がある。

特許文献２（図２参照）には、半導体装置の検査方法が記載されている。この検査方法は、半導体装置の内部回路の測定を行う工程において得られた測定値が異常を示す場合に、複数パッドの互いに接続された少なくとも２つのプローブ間の電流経路のインピーダンスを求める工程と、その値が所定の値より大きい場合、プローブの洗浄を行う工程を特徴とする。

この特許文献２において、互いに接続された少なくとも２つのパッドに電流を流すことにより、電流経路の抵抗が求められ、その抵抗値の判定により、プローブの洗浄が行われる。

図２に示されるように、すくなくとも２つのパッド間がショートさせられ、電流が流されることにより、経路の抵抗が測定される。検査が繰り返されるとき、付着するゴミ等の影響は、全プローブほぼ均一に進行する為、特定のプローブをチェックすることにより、すべてのプローブ状態が推定できる。配線等の抵抗を観察する為に用いるパターンやダミーに配置しているパッドを測定用に使用することも可能である。

この文献の段落［０００６］に「ここで、工程（ｂ）において、少なくとも２つのパッドにそれぞれのプローブを介して電流を流して発生する電圧を測定することにより、電流経路のインピーダンスを求めるようにしても良い。あるいは、工程（ｂ）において、少なくとも２つのパッドにそれぞれのプローブを介して電圧を印加して流れる電流を測定することにより、電流経路のインピーダンスを求めるようにしても良い。以下略」とあるが、この手法は、全プローブの接触抵抗値を測定しない手法であり、各プローブにどの程度の抵抗が付いているか判別できず、各プローブ毎の接触抵抗値を詳細に求めることができない。

また、［０００９］の記載によれば、「多数の半導体装置についてこのような検査を繰り返していると、例えば、アルミパッドの場合には、プローブの針先にパッドを形成するアルミ配線層の酸化皮膜が付着し、プローブとパッド間の接触抵抗が増加してくる。この接触抵抗の増加は、全てのプローブについてほぼ均一に進行する。そこで、特定のプローブ２０２０および２０３０とパッド２００１および２００２との間の接触抵抗を測定することにより、全てのプローブの状態を推定することが出来る」が、この仮定に問題があり、これでは、各プローブの正確な状態を調査したことにならず、電流の誤差を少なく測定するという目的をみたすことができない。

特許文献３（図３参照）には、集積回路装置の試験装置およびその試験方法が記載されている。この試験装置は、複数の導電性電極からなる第１パッド部と、抵抗値の異なる複数の抵抗からなる第１抵抗部と、複数の導電性電極からなる第２パッド部と、抵抗値の異なる複数の抵抗からなる第２抵抗部と、第１抵抗部の各抵抗の他端と第２抵抗部の各抵抗の他端を接続する接続部とを具備し、第１パッド部と第２パッド部とプローブとの接触状態（接触位置および押圧）を検出する。

図３に示されるように、パッド内が３００１ａ−３００２ａ，３００１ｂ−３００２ｂ，３００１ｃ−３００２ｃとエリア毎それぞれ異なる抵抗で接続され、プローブ間の抵抗により、パッド接触位置・ズレ等、接触状態が詳細に判定される。

この文献には「［０００５］本発明は、複数の導電性電極からなる第１のパッド部と（略）〜［０００７］上記第１のパッド部と上記第２のパッド部との間の抵抗値を測定し、この測定された抵抗値に基づいて上記第１のパッド部および第２のパッド部と上記プローブとの接触状態を検出する」と記載されている。この技術によれば、２パッド間の抵抗、接触状態、針圧などは検出できるが、電流測定の為に行う各プローブ毎の接触抵抗値を詳細に求めることが出来ない。また、抵抗の異なる導電性電極を用意するのに、レイアウトおよびプロセスにて、コストがかかる点も問題である。

本実施例１〜１２に開示された発明によれば、電流の誤差を少なく測定することを目的とした、３本以上のプローブを備えるプローブユニットの全プローブの接触抵抗値の詳細な測定が可能である。また、レイアウト手段に工夫があり、容易に製品等に盛り込めるという効果が得られる。

特許文献４（図４参照）には、半導体装置が記載されている。第１〜Ｎ（Ｎ３以上）のパッド、および第１〜Ｎのプローブ針とパッドのコンタクトチェックを行うためのコンタクトチェック回路を備えた半導体装置において、コンタクトチェック回路は第２からＮ−１のパッドに接続され、第１〜Ｎ間に直列に接続されたトランジスタを含み、第２〜Ｎ−１のプローブ針各々に、第１〜Ｎ−２のトランジスタ各々導通させるテスト信号が与えられるとともに、１および第Ｎのプローブ間の導通状態がチェックされる。

図４のような、グランドパッドＰ０、チップ選択パッドＰ５、チェックパッドＰ６を有し、Ｐ１からＰ５にＮＭＯＳＴｒ．を接続。図４のＰ１〜Ｐ５にＨレベルを与え、Ｐ０とＰ６の導通状態をチェックすることにより、プローブ群のコンタクト状態チェックが可能である。

特許文献５（図５参照）には、半導体装置が記載されている。この半導体装置は、信号の入力、または出力に用いられる複数の外部接続用パッドを有する半導体装置であって、コンタクトチェックのための信号を入力するテストパッドと、結果を外部に出力するモニターパッドと、前記複数の外部接続用パッドに対応してアノードが接続された複数の整流素子と、テストパッドに接続された電圧にしたがって、導通状態または非導通状態が設定される電流路を有し、電流路の一端がカソードに接続され、他モニターパッドに接続されている複数のスイッチ素子を具備し、スイッチング素子が導通状態になる信号を与え、外部接続用パッド１つに所定の電位を与えた時モニターパッドに現れる電圧によって、コンタクトチェック結果が出力されることを特徴とする。また、モニター抵抗で発生する発熱を赤外線検知装置に出力することを特徴とする。

この半導体装置は、図５に示されるようにコンタクトチェック用のテストパッド５０１１とモニターパッド５０１２を備え、５０１０、５０２１、５０２３にＴｒダイオード接続、５０２０、５０２２、５０２４にＴｒスイッチが直列に接続等されている。５０１１および、各５０１６、５０１７、５０１８のパッドにパルスジェネレータで信号が与えられ、５０１２にオシロスコープ等接続し波形が観察され、電気的にプローブとパッドの導通チェックが行われる。

特許文献４には「［解決手段］（略）パッドＰ０とＰ６間の導通状態をチェックする。」と記載されている。特許文献５には「［００１２］（略）前記テストパッドに前記複数のスイッチ素子が導通状態となる信号を与え、前記複数の外部接続用パッドの一つに所定の電位を与えた時に前記モニターパッドに現れる電圧によってコンタクトチェック結果が出力されるようにしたことを特徴としている」と記載されている。これら手法では、各プローブ接触状態の良否判定しか行えない。

これに対し、本発明は、電流の誤差を少なく測定することを目的とした、各プローブ毎の接触抵抗値の詳細な測定が可能である。また、特許文献４のコンタクトチェック回路や特許文献５のスイッチ素子を必要とせず、配線パターンのみ用意しておく簡単なＴＥＧ、配線パターンでコンタクトチェック可能である。

特許文献６（図６参照）には、コンタクトプラグまたはビアプラグの導通チェック不良判定について記載されている。この検査手法によれば、層間膜中に形成されたコンタクトプラグまたはビアプラグの上層配線に測定用電極パッド、下２つの解析用パッドで電気的測定を行うことにより、導通不良の有無が判定される。図６のように解析用パッドを広範囲で配置できるよう多数接続して、広い範囲での不良を確認することができ、不良がみつかった場合は、さらに狭い範囲で電気的測定を行うことにより、不良範囲が特定される検査手法。導通不良の箇所が段階的に限定できる。

この文献に記載の技術は、「［課題］コンタクトプラグまたはビアプラグでの導通不良発生箇所を特定することができる半導体装置検査用ＴＥＧ、半導体装置の検査方法、半導体装置の検査装置を提供する」であり、本発明と目的が異なる。

本発明の効果は、電流の誤差を少なく測定することを目的とした、各プローブ毎の接触抵抗値の詳細な測定ができ、３本以上のプローブを備えるプローブユニットの全プローブの接触抵抗値を測定できることである。

また、「［請求項４］前記一対の測定用電極パッド間で電気測定を行うことにより、当該一対の測定電極パッド間でのコンタクトプラグまたはビアプラグの導通不良の有無を判定する第１の判定工程と、（以下略）」と記載されているが、本発明は使用するｎ本のプローブを備えるプローブユニットの全プローブの接触抵抗値を測定できるように、ウェハやプローブの移動を考慮した、直列に接続した３個以上のパッドを備えたレイアウトで、全プローブの接触抵抗値を測定できるという効果がある。

図１は、従来技術の一例である。 図２は、従来技術の一例である。 図３は、従来技術の一例である。 図４は、従来技術の一例である。 図５は、従来技術の一例である。 図６は、従来技術の一例である。 図７Ａは、実施例１におけるプローブ１と接触抵抗測定用ＴＥＧ２０を示す。 図７Ｂは、３本のプローブ１を備えたプローブユニットの場合の接触抵抗測定用ＴＥＧ２０を示す。 図８は、ウェハを回転してプローブ１の接触抵抗値を測定する方法を説明するための図である。 図９は、パッド２が一直線上に配置されていない例を示す。 図１０Ａは、直列に接続した３個以上のパッド２を備えた接触抵抗測定用ＴＥＧ２０を示す。 図１０Ｂは、直列に接続した３個以上のパッド２を備えた接触抵抗測定用ＴＥＧ２０を用いてｎ本のプローブ１を備えたプローブユニットの各プローブ１の接触抵抗値を測定する方法を説明するための図である。 図１１は、直列に接続した３個以上のパッド２を備えた接触抵抗測定用ＴＥＧ２０を用いて２４本のプローブ１を備えたプローブユニットの各プローブ１の接触抵抗値を測定する方法を説明するための図である。 図１２は、棒状の配線パターンである抵抗値測定用パッド７を示す。 図１３は、大面積配線ベタパターンである抵抗値測定用パッド８を用いてｎ本のプローブ１を備えたプローブユニットの各プローブ１の接触抵抗値を測定する方法を説明するための図である。 図１４は、接触抵抗測定用ＴＥＧ２０が適用された製品チップ１０のレイアウトを示す。 図１５Ａは、製品外周部などの未使用領域を有効活用してプローブ１の接触抵抗値の測定を行うための構成例を示す。 図１５Ｂは、製品外周部などの未使用領域を有効活用してプローブ１の接触抵抗値の測定を行うための構成例を示す。 図１６Ａは、接触抵抗測定用ＴＥＧ２０が下地パターン領域と高さ方向において重ならず分離している構成を示す。 図１６Ｂは、接触抵抗測定用ＴＥＧ２０が下地パターン領域と高さ方向において重なっている構成を示す。 図１６Ｃは、下地パターン２７と接触抵抗測定用ＴＥＧ２０の断面図である。 図１７Ａは、露光フィールド下端部に形成される部分的な接触抵抗測定用ＴＥＧ２０Ａを示す。 図１７Ｂは、露光フィールド上端部に形成される部分的な接触抵抗測定用ＴＥＧ２０Ｂを示す。 図１７Ｃは、隣接する露光フィールドの境界に形成された接触抵抗測定用ＴＥＧ２０を示す。 図１７Ｄは、露光フィールド下端部に形成される部分的な接触抵抗測定用ＴＥＧ２０Ａを示す。 図１７Ｅは、露光フィールド上端部に形成される部分的な接触抵抗測定用ＴＥＧ２０Ｂを示す。 図１７Ｆは、隣接する露光フィールドの境界に形成された接触抵抗測定用ＴＥＧ２０を示す。 図１８は、横方向、縦方向の両方の向きのスクライブ線領域上に形成された接触抵抗測定用ＴＥＧ２０を示す。

符号の説明

１…プローブ
２…接触抵抗測定用ＴＥＧのパッド
３…接触抵抗測定用ＴＥＧの配線
４…ＴＥＧ
５…プローブユニット
７…棒状の配線パターンである抵抗値測定用パッド
８…大面積配線ベタパターンである抵抗値測定用パッド
９…半導体ウェハ
１０…製品チップ
２０…接触抵抗測定用ＴＥＧ
２０Ａ…接触抵抗測定用ＴＥＧ上側
２０Ｂ…接触抵抗測定用ＴＥＧ下側
２１…デバイス特性評価用ＴＥＧ
２３…絶縁膜
２４…窓
２５…下地パターン領域
２６…接触抵抗測定用ＴＥＧの一部である導電体パターン
２７…下地パターン
２９…製品領域
２９Ａ…露光フィールド下端部の製品領域
２９Ｂ…露光フィールド上端部の製品領域
３０…スクライブ線領域
３０Ａ…露光フィールド下端部のスクライブ線領域
３０Ｂ…露光フィールド上端部のスクライブ線領域
３１…多重露光により変形した部分
３２…露光フィールド

Claims (23)

1. プローブユニットが備える複数のプローブと、抵抗値測定用パッドが備える３以上のノードとの間に設定された第一の一対一の対応関係に従って、前記プローブユニットと前記抵抗値測定用パッドとを接触させて、前記３以上のノードの少なくとも一対の相互間の抵抗値を測定して第一測定結果として記録する第一測定ステップと、
   前記第一測定結果に基づいて、前記プローブユニットが備える複数のプローブの各々の接触抵抗値を計算する計算ステップ
   とを具備する
   プローブ抵抗値測定方法。
2. 請求項１に記載されたプローブ抵抗値測定方法であって、
   前記計算ステップは、
   前記第一測定ステップにおいて測定された抵抗値を、前記複数のプローブと前記３以上のノードとの間の接触抵抗値と前記ノード間の抵抗値との和によって表現した第一式を生成するサブステップと、
   前記第一式を前記複数のプローブと前記３以上のノードとの間の接触抵抗値について解くことによって、前記複数のプローブとノードとの間の接触抵抗値を算出するサブステップ
   とを備える
   プローブ抵抗値測定方法。
3. 請求項１又は２に記載されたプローブ抵抗値測定方法であって、
   前記抵抗値測定用パッドが備える複数のノードの隣接するノード間の抵抗値は一定である
   プローブ抵抗値測定方法。
4. 請求項１から３のいずれかに記載されたプローブ抵抗値測定方法であって、
   前記３以上のノードは、４以上のノードである
   プローブ抵抗値測定方法。
5. 請求項１から４のいずれかに記載されたプローブ抵抗値測定方法であって、
   更に、前記プローブユニットが備える複数のプローブと、前記３以上のノードとの間に設定された第二の一対一の対応関係に従って、前記プローブユニットと前記抵抗値測定用パッドとを接触させて、前記３以上のノードの相互間の抵抗値を測定して第二測定結果として記録する第二測定ステップを具備し、
   前記計算ステップにおいて、前記各々の接触抵抗値は、前記第二測定結果に基づいて計算される
   プローブ抵抗値測定方法。
6. 請求項５に記載されたプローブ抵抗値測定方法であって、
   前記第一の一対一の対応関係と、前記第二の一対一の対応関係とは、前記抵抗値測定用パッドが設けられている基板を回転することによって切り替えられる
   プローブ抵抗値測定方法。
7. 請求項５又は６に記載されたプローブ抵抗値測定方法であって、
   前記計算ステップは更に、
   前記第二測定ステップにおいて測定された抵抗値を、前記複数のプローブと前記複数のノードとの間の接触抵抗値と前記ノード間の抵抗値との和によって表現した第二式を生成するサブステップを備え、
   前記接触抵抗値を算出するサブステップにおいて、前記複数のプローブとノードとの間の接触抵抗値は、前記第一式と前記第二式の連立式を前記複数のプローブと前記３以上のノードとの間の接触抵抗値について解くことによって算出される
   プローブ抵抗値測定方法。
8. 請求項１から７のいずれかに記載されたプローブ抵抗値測定方法であって、
   更に、前記プローブユニットが備える複数のプローブと前記抵抗値測定用パッドが設けられている基板に設けられた半導体領域とを接続させて、前記半導体領域と前記複数のノードとの間の抵抗値を測定して第三測定結果として記録する第三測定ステップを具備し、
   前記計算ステップにおいて、前記各々の接触抵抗値は、前記第三測定結果に基づいて計算される
   プローブ抵抗値測定方法。
9. 請求項８に記載されたプローブ抵抗値測定方法であって、
   前記３以上のノードは、３のノードである
   プローブ抵抗値測定方法。
10. 請求項１から９のいずれかに記載されたプローブ抵抗値測定方法であって、
    前記抵抗値測定用パッドが設けられる基板には、前記基板上に設けられた素子用パッドを介して電気的にアクセス可能な半導体回路が配置され、
    前記抵抗値測定用パッドと前記素子用パッドとは同一線上で混在する
    プローブ抵抗値測定方法。
11. 請求項１から９のいずれかに記載されたプローブ抵抗値測定方法であって、
    前記抵抗値測定用パッドは、半導体回路と電気的に接続する回路が設けられる領域よりも周縁の基板上に設けられる
    プローブ抵抗値測定方法。
12. 請求項１から９のいずれかに記載されたプローブ抵抗値測定方法であって、
    前記抵抗値測定用パッドが設けられる半導体基板上に形成された導体膜は絶縁体でカバーされ、
    前記抵抗値測定用パッドは、前記絶縁体に窓が設けられ前記導体膜が露出した領域である
    プローブ抵抗値測定方法。
13. 半導体基板上に設けられた半導体回路と電気的に分離した３以上のパッドと、
    前記３以上のパッドを直列に接続し、互いに同一の抵抗値を有する配線
    とを具備する
    プローブ抵抗値測定用パッドを有する半導体装置。
14. 請求項１３に記載されたプローブ抵抗値測定用パッドを有する半導体装置であって、
    前記３以上のパッドは４以上のパッドである
    プローブ抵抗値測定用パッドを有する半導体装置。
15. 請求項１３に記載されたプローブ抵抗値測定用パッドを有する半導体装置であって、
    前記３以上のパッドのうちの１つは前記半導体基板上に設けられた半導体領域に接続されている
    プローブ抵抗値測定用パッドを有する半導体装置。
16. 請求項１５に記載されたプローブ抵抗値測定用パッドを有する半導体装置であって、
    前記３以上のパッドは３つのパッドのみからなる
    プローブ抵抗値測定用パッドを有する半導体装置。
17. 請求項１３から１６のいずれかに記載されたプローブ抵抗値測定用パッドを有する半導体装置であって、
    更に、前記半導体回路と接続された素子用パッドを具備し、
    前記３以上のパッドと前記素子用パッドとは同一線上に配置される
    プローブ抵抗値測定用パッドを有する半導体装置。
18. 請求項１３から１７のいずれかに記載されたプローブ抵抗値測定用パッドを有する半導体装置であって、
    前記抵抗値測定用パッドは、前記半導体基板上の半導体回路が設けられる領域よりも周縁の基板上に配置される
    プローブ抵抗値測定用パッドを有する半導体装置。
19. 請求項１３から１６のいずれかに記載されたプローブ抵抗値測定用パッドを有する半導体装置であって、
    前記半導体基板の前記抵抗値測定用パッドが設けられる領域には導体膜とその導体膜を覆う絶縁体が設けられ、
    前記抵抗値測定用パッドは、前記絶縁体に窓が設けられ前記導体膜が露出した領域である
    プローブ抵抗値測定用パッドを有する半導体装置。
20. 請求項１３から１９のいずれかに記載されたプローブ抵抗測定用パッドを有する半導体装置であって、
    更に、前記半導体基板上に半導体回路を形成する際に前記半導体回路のアライメント基準位置またはアライメント誤差を計測するために使用されるアライメント関連パターンと、寸法または厚さを計測するために使用される工程モニタ関連パターンと、半導体回路とのうち少なくともひとつを具備し、
    前記３以上のパッドは、前記アライメント関連パターン、前記工程モニタ関連パターン又は前記半導体回路が形成された領域に配置される
    プローブ抵抗値測定用パッドを有する半導体装置。
21. 請求項１３から２０のいずれかに記載されたプローブ抵抗測定用パッドを有する半導体装置であって、
    前記半導体基板上にはスクライブ線が形成され、
    前記３以上のパッドは、前記スクライブ線と重なる位置に配置される
    プローブ抵抗値測定用パッドを有する半導体装置。
22. 請求項１３から２１のいずれかに記載されたプローブ抵抗測定用パッドを有する半導体装置であって、
    前記３以上のパッドは、第１の露光工程によって形成された第１部分と、第２の露光工程によって形成された第２部分とを含む
    プローブ抵抗値測定用パッドを有する半導体装置。
23. 請求項１３から２２のいずれかに記載されたプローブ抵抗測定用パッドを有する半導体装置であって、
    前記３以上のパッドは互いに第１の方向に整列し、
    更に、前記半導体基板上に設けられた半導体回路と電気的に分離した他の３以上のパッドと、
    前記他の３以上のパッドを直列に接続し、互いに同一の抵抗値を有する他の配線とを具備し、
    前記他の３以上のパッドは、前記第１の方向と異なる第２の方向に整列する
    プローブ抵抗値測定用パッドを有する半導体装置。

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