JP2673870B2 - 電気回路測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ウエハー等の基板上
の電気回路にプローブ針を接触させて電気回路を測定す
る電気回路測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５はウエハー上の電気回路にプローブ
針を接触させる形式の従来の電気回路測定装置の正面断
面図である。この測定装置は、特開平２−２２０４５３
号公報の第４図に示されているものである。図５の装置
において、ウエハー１０はウエハー支持台１２に支持さ
れ、ウエハー支持台１２とベース台１４の間には、絶縁
部材１６を介して第１のガード板１８が配置されてい
る。ベース台１４の外周部には第２のガード板２０がネ
ジ結合されている。プローブ針２２はプローブ針支持台
２４で支持されている。第２のガード板２０の上端はプ
ローブ針支持台２４に接触している。ベース台１４と第
２のガード板２０とプローブ針支持台２４はすべてアー
ス電位にされている。一方、第１のガード板１８はウエ
ハー支持台１２と同じ電位にされている。この測定装置
によれば、ウエハー支持台１２は、第１のガード板１８
や第２のガード板２０によって電磁遮蔽されているの
で、電流測定の際に外部からのノイズの影響を受けにく
くなっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ウエハー１０上の電気
回路にプローブ針２２を接触させて微小電流を検出する
場合、理想的には、ウエハー支持台１２の周囲を被測定
回路と仮想的に同じ電位にすることが望ましく、これに
よって、測定の際の漏れ電流を防いだり、ノイズの影響
をほとんどなくしたりすることができる。上述の図５に
示す従来装置では、ウエハー支持台１２の下面と側面
は、絶縁部材１６を介して第１のガード板１８で覆わ
れ、しかも、この第１のガード板１８はウエハー支持台
１２と仮想的に同じ電位にされている。しかしながら、
ウエハー１０の上方空間は、アース電位のプローブ針支
持台２４で覆われているだけである。一般に、被測定回
路とアース電位との間には電位差が存在し、また、この
電位差も変動するので、微小電流測定時に、アース電位
部分からの影響を受けて、漏れ電流が生じたり、ノイズ
が入ったりする恐れがある。

【０００４】図５の第１のガード板１８は、その上端が
内側に折り曲げられているので、この折り曲げ部をウエ
ハー１０の中央付近まで延長すれば、電磁遮蔽としては
理想的なものになる。しかし、このように延長すること
は不可能である。なぜならば、ベース台１４はプローブ
針支持台２４に対して前後左右に移動可能であり、この
移動によって、ウエハー１０上の電気回路の所望の位置
にプローブ針２２を接触させるようにしているからであ
る。もし、第１のガード板１８の上端折り曲げ部がウエ
ハー１０の中央付近まで延長されていると仮定すると、
ベース台１４を移動させたときにプローブ針２２が第１
のガード板１８に衝突することになってしまい、ウエハ
ー１０上の広い領域を測定することが不可能となる。

【０００５】この発明の目的は、被検体の上方空間につ
いても理想的な電磁遮蔽状態にすることのできる電気回
路測定装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、被測定回路
を備えた被検体を支持する被検体支持台と、プローブ針
を支持するプローブ針支持台と、被検体支持台をプロー
ブ針支持台に対して相対的に移動可能にする移動機構と
を備える電気回路測定装置において、前記被検体支持台
に、被検体を直接支持する導電性の支持板と、導電性の
第１のガード板と、導電性のベース台と、支持板と第１
のガード板の間に配置された第１の絶縁部材と、第１の
ガード板とベース台の間に配置された第２の絶縁部材と
を設け、前記プローブ針支持台には導電性の第２のガー
ド板を絶縁材を介して取り付けて、この第２のガード板
が前記被検体支持台の上方をすべて覆うようにするとと
もに、第２のガード板にプローブ針を挿入するための貫
通孔を形成して被検体にプローブ針で電気的接続ができ
るようにし、前記第１のガード板と前記第２のガード板
の電位を被測定回路の電位に仮想的に等しくできるよう
にしたものである。この発明は電気回路測定装置に関す
るものであるが、この明細書における電気回路とは、能
動素子を含まない電気回路はもちろんのこと、トランジ
スタなどの能動素子を備えるいわゆる電子回路も含む。

【０００７】

【作用】被検体の下方は第１の絶縁部材を介して第１の
ガード板で覆われ、被検体の上方は第２のガード板で覆
われている。そして、測定中は、第１のガード板と第２
のガード板が被測定回路と仮想的に同じ電位に制御され
る。したがって、被検体の周囲の電磁遮蔽は理想的にな
り、微小電流測定時に、漏れ電流がなくなり、また、外
部からのノイズの影響も受けにくくなる。しかも、被検
体の上方の第２のガード板はプローブ針支持台に取り付
けられているので、被検体支持台がプローブ針支持台に
対して移動した場合でも、プローブ針と第２のガード板
との相対位置関係が変化することがない。したがって、
プローブ針挿入用の貫通孔を第２のガード板に形成する
場合に、この貫通孔の寸法を、測定に支障がない程度の
最小寸法にすることができる。

【０００８】

【実施例】図１はこの発明の一実施例の一部を断面にし
た正面図である。ベース定盤２６には移動機構２７が搭
載され、この移動機構２７の上に円形のウエハーチャッ
ク２８が載っている。ウエハーチャック２８は、移動機
構２７によって上下、前後、左右に移動できる。プロー
ブ針支持台３０はベースプレート３２とリングプレート
３４とを備え、リングプレート３４にはマニピュレータ
３６が固定されている。このマニピュレータ３６にプロ
ーブ針３８が１本または必要に応じて数本取り付けられ
ていて、三つのつまみ４０、４２、４４を回すことによ
ってプローブ針３８を任意の位置に移動させることがで
きる。マニピュレータ３６とプローブ針３８は取付部分
で絶縁されている。ベースプレート３２の下側には絶縁
部材４８を介して円形の第２のガード板４６が固定され
ている。測定の際の第２のガード板４６とウエハーチャ
ック２８との間隔は１ｍｍ程度である。この測定装置全
体は、アース電位のシールドケース５０の内部に収納可
能である。

【０００９】図２はウエハーチャック２８の拡大正面断
面図である。このウエハーチャック２８は、上から、導
電性のチャックトップ５２と、第１の絶縁部材５４と、
導電性の第１のガード板５６と、第２の絶縁部材５８
と、導電性のチャックベース６０とからなる。チャック
トップ５２の上にウエハー６２を支持できる。第１のガ
ード板５６の内部には通路６４が形成され、この通路６
４は、第１の絶縁部材５４及びチャックトップ５２の内
部の通路と連通して、ウエハー６２の背面に通じてい
る。通路６４を負圧源に接続することによりウエハー６
２をチャックトップ５２上に固定することができる。す
なわち真空チャック方式でウエハー６２を固定してい
る。チャックトップ５２の上方は第２のガード板４６で
覆われており、この第２のガード板４６の中央に貫通孔
６６が形成されている。この貫通孔６６を通してプロー
ブ針３８がウエハー６２上の電気回路に接触できる。プ
ローブ針３８は同軸ケーブルでできており、外周部はガ
ードであり、中央部が信号線となっている。このプロー
ブ針の他端は測定ケーブル（図示せず）により測定器に
接続されており、この測定器の働きにより、プローブ針
３８の外周部のガードは中央部の信号線と同電位にコン
トロールされる。

【００１０】図３はウエハーチャック２８の一部をさら
に拡大した正面断面図である。チャックトップ５２と第
１のガード板５６はネジ６８で固定され、ネジ６８と第
１のガード板５６の間には絶縁リング７０が挿入されて
いる。第１のガード板５６とチャックベース６０はネジ
７２で固定され、ネジ７２とチャックベース６０の間に
は絶縁リング７４が挿入されている。端子７６は、測定
ケーブル（図示せず）により測定器に接続されている。
この測定器の働きにより、第１のガード板５６はチャッ
クトップ５２とほぼ同電位にコントロールされる。同様
に、チャックトップ５２は、機械的に可動のケーブルに
より、前記第２のガード板４６（図２参照）に電気的に
接続されている。

【００１１】なお、この実施例の測定装置におけるウエ
ハー６２、ウエハーチャック２８、チャックトップ５
２、チャックベース６０は、それぞれ、この発明におけ
る被検体、被検体支持台、支持板、ベース台に相当す
る。

【００１２】次に、この測定装置の動作を説明する。図
１において、移動機構２７を用いてウエハーチャック２
８を上下、前後、左右に動かし、ウエハーの所望の領域
をプローブ３８に近付ける。顕微鏡（図示せず）を見な
がら、マニピュレータ３６を用いて、ウエハー上の電気
回路の所望の測定点にプローブ針３８を接触させる。こ
の状態で、ウエハー上の電気回路の測定を行う。図２に
示すように、ウエハー６２とチャックトップ５２は、そ
の下方を第１のガード板５６で覆われ、また、上方を第
２のガード板４６で覆われており、しかも、これらのガ
ード板の電位がウエハー６２の背面の電位に等しくされ
ているので、微小電流の測定の際にも、漏れ電流が生じ
ることがなく、また、外部からのノイズの影響を受ける
こともない。例えば、図１において、上方の第２のガー
ド板４６を設置しない場合には、ウエハーの電気回路
と、アース電位となっているプローブ針支持台３０やシ
ールドケース５０（図１参照）との間で、微小な漏れ電
流が生じる恐れがある。また、ウエハーの電気回路と、
プローブ針支持台３０やシールドケース５０との間で、
容量結合が生じ、これが微小電流測定の際のノイズとな
る恐れがある。この実施例では、このような漏れ電流
や、容量結合によるノイズを、効果的に防いでいる。こ
の実施例の装置によれば、１０^-15アンペア（すなわち
フェムトアンペア：ｆＡ）オーダーの微小電流を漏れ電
流やノイズの影響を受けることなく測定することが可能
となった。

【００１３】図４はウエハーチャックの変更例である。
この例では、第１のガード板５６ａの外周部が上方に立
ち上がっていて、その上端７８はチャックトップ５２ａ
の表面とほぼ同じ高さになっている。したがって、チャ
ックトップ５２ａの側面についても第１のガード板５６
ａで覆われている。チャックトップ５２ａと端子７６ａ
をつなぐ導線８２は、第１のガード板５６ａに形成した
切欠き８０を通っている。

【００１４】上述の実施例では移動機構２７を用いてウ
エハーチャック２８を移動させているが、ウエハーチャ
ック２８を静止しておいて、プローブ針支持台３０の方
を移動させるようにしてもよい。

【００１５】この発明の装置は、例えば、ウエハー上に
形成されたＭＯＳ・ＦＥＴやバイポーラ・トランジスタ
の直流特性を、１ｆＡオーダーの分解能で測定するのに
適している。

【００１６】

【発明の効果】この発明の測定装置は、プローブ針支持
台に第２のガード板を取り付けて、この第２のガード板
で被検体の上方を覆うようにしたので、微小電流測定時
に漏れ電流やノイズの影響を受けることがなくなる。ま
た、被検体支持台がプローブ針支持台に対して移動して
も、プローブ針と第２のガード板との相対位置関係は変
化しないので、第２のガード板に形成する貫通孔は、測
定に支障がない程度の最小の寸法とすることができ、電
磁遮蔽効果を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の一部を断面にした正面図
である。

【図２】ウエハーチャックを拡大した正面断面図であ
る。

【図３】ウエハーチャックの一部をさらに拡大した正面
断面図である。

【図４】ウエハーチャックの変更例の正面断面図であ
る。

【図５】従来の測定装置の正面断面図である。

【符号の説明】 ２７…移動機構 ２８…ウエハーチャック ３０…プローブ針支持台 ３８…プローブ針 ４６…第２のガード板

フロントページの続き (72)発明者 土生 理 東京都八王子市高倉町９番１号 横河・ ヒューレット・パッカード株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−220453（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−209380（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−60663（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定回路を備えた被検体を支持する被
   検体支持台と、プローブ針を支持するプローブ針支持台
   と、被検体支持台をプローブ針支持台に対して相対的に
   移動可能にする移動機構とを備える電気回路測定装置に
   おいて、 前記被検体支持台に、被検体を直接支持する導電性の支
   持板と、導電性の第１のガード板と、導電性のベース台
   と、支持板と第１のガード板の間に配置された第１の絶
   縁部材と、第１のガード板とベース台の間に配置された
   第２の絶縁部材とを設け、 前記プローブ針支持台には導電性の第２のガード板を絶
   縁材を介して取り付けて、この第２のガード板が前記被
   検体支持台の上方をすべて覆うようにするとともに、第
   ２のガード板にプローブ針を挿入するための貫通孔を形
   成して被検体にプローブ針で電気的接続ができるように
   し、 前記第１のガード板と前記第２のガード板の電位を被測
   定回路の電位に等しくできることを特徴とする電気回路
   測定装置。