JP3326317B2 - Voltage measuring device - Google Patents

Voltage measuring device

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JP3326317B2
JP3326317B2 JP31670095A JP31670095A JP3326317B2 JP 3326317 B2 JP3326317 B2 JP 3326317B2 JP 31670095 A JP31670095 A JP 31670095A JP 31670095 A JP31670095 A JP 31670095A JP 3326317 B2 JP3326317 B2 JP 3326317B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電気光学効果を有する
電気光学材料を備えたプローブを用いて電界強度を検出
する方法により集積回路などの電圧を測定する電圧測定
装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a voltage measuring device for measuring a voltage of an integrated circuit or the like by a method of detecting an electric field intensity using a probe provided with an electro-optic material having an electro-optic effect.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、電気光学効果を有するLiTaO3
等の電気光学材料を含むプローブを用いて集積回路等の
所定部分の電圧を非接触で測定する電圧測定装置があ
る。この装置は、図11に示すように、EO(Electro-
Optic )プローブティップ702を被測定物(試料)7
03の電界内に位置させておき、対物レンズ701を通
してこのプローブ702内に光ビームを照射すると、電
界強度に応じて電気光学材料の屈折率が変化するため、
反射された光ビームの偏光状態が変わり、これを光検出
器(光学ユニット)により検出することによって試料の
電圧を測定するもので、これを利用した製品として例え
ば浜松ホトニクス株式会社製のEO−プローバ(EOP
−01)がある。
2. Description of the Related Art LiTaO 3 having an electro-optical effect has been conventionally used.
There is a voltage measuring device that measures a voltage of a predetermined portion of an integrated circuit or the like in a non-contact manner using a probe including an electro-optical material such as an electronic device. This device has an EO (Electro-
Optic) Connect the probe tip 702 to the DUT (sample) 7
When the probe is placed in the electric field of No. 03 and the probe 702 is irradiated with a light beam through the objective lens 701, the refractive index of the electro-optic material changes according to the electric field strength.
The polarization state of the reflected light beam changes, and the voltage of the sample is measured by detecting this with a photodetector (optical unit). As a product using this, for example, an EO-prober manufactured by Hamamatsu Photonics KK (EOP
-01).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな電圧測定装置では次のような問題があった。 高周波プローブ(RFプローブ)を集積回路のパッド
に接触させるとき、EOプローブティップが操作の邪魔
にならないように遠方に退避する必要があり、操作性が
良くなかった。 上記の操作の後、試料台上の試料(被測定IC)を
測定する前に、試料のチップの中心と、測定用の光学系
の中心に、上記EOプローブティップをμmオーダの高
精度で位置合わせする必要があるが、そのための方法な
らびに手順が極めて複雑であった。 上記の操作の後、試料台の試料を測定する時には、
対物レンズの焦点にEOプローブティップの先端が来る
ように位置決めし、しかも試料をその先端と数μmのギ
ャップが空くように位置決めする必要があるが、そのた
めの方法ならびに手順が複雑であった。
However, such a voltage measuring device has the following problems. When a high-frequency probe (RF probe) is brought into contact with a pad of an integrated circuit, the EO probe tip needs to be retreated far away so as not to hinder the operation, resulting in poor operability. After the above operation, before measuring the sample (IC to be measured) on the sample stage, the EO probe tip is positioned with high precision on the order of μm at the center of the sample chip and the center of the optical system for measurement. It was necessary to match, but the method and procedure for that were very complicated. After the above operation, when measuring the sample on the sample stage,
It is necessary to position the tip of the EO probe tip at the focal point of the objective lens and to position the sample such that there is a gap of several μm from the tip of the EO probe tip. However, the method and procedure for that are complicated.

【0004】本発明の目的は、このような問題を解決す
るもので、位置決めの手順が簡単で、しかも操作性に優
れた電圧測定装置を提供することにある。
An object of the present invention is to solve such a problem and to provide a voltage measuring apparatus which is simple in positioning procedure and excellent in operability.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明では、電界強度に応じ結晶の屈折率が変
化する電気光学材料を備えたプローブを電界中に置き、
前記電気光学材料に光を入射させ、電気光学材料を透過
した光の偏光状態の変化から電界強度を測定する方式を
用いて集積回路の電圧を測定する電圧測定装置におい
て、試料を載置する試料台と、この試料台を移動するこ
とのできる第1のステージ群と、前記プローブと測定用
の対物レンズを一体構造とし、前記プローブは水晶板に
馬蹄形状の空隙部を設けて形成されたマイクロ天秤方式
の機構の一方の円板部に取り付けられ、他方の円板部に
はバランサとしてのダミープローブが取付けられてなる
プローブユニットと、このプローブユニットとアライメ
ント用の対物レンズが取り付けられ、回転によりいずれ
も同一軸上に移動することができるレボルバと、このレ
ボルバが取り付けられると共に、レーザ光を外部から入
射し前記電気光学材料の端面で反射した光を直交した偏
光成分に分離し電気信号に変換する機能と、パターン観
測のための光を外部から入射し前記プローブユニットま
たは前記アライメント用の対物レンズに送り戻って来た
光を外部に出力する機能と、前記プローブユニットの先
端で反射された光の角度の変化によりプローブユニット
の先端が集積回路表面に接触したことを検知する手段を
持つ光学系ユニットと、前記光学系ユニットを移動する
ことのできる第2のステージ群と、前記光学系ユニット
から位置情報を受け、少なくとも前記第2のステージ群
の駆動および停止を制御することのできる制御手段を具
備したことを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a probe provided with an electro-optic material in which a refractive index of a crystal changes in accordance with an electric field intensity.
In a voltage measuring apparatus for measuring a voltage of an integrated circuit by using a method of measuring electric field intensity from a change in a polarization state of light transmitted through the electro-optic material by causing light to enter the electro-optic material, a sample on which the sample is mounted A stage, a first stage group capable of moving the sample stage, and the probe and an objective lens for measurement are integrally formed, and the probe is mounted on a quartz plate.
Micro balance method formed with a horseshoe-shaped void
The mechanism is attached to one disk and the other disk
Is a probe unit on which a dummy probe as a balancer is mounted, a revolver on which the probe unit and an objective lens for alignment are mounted, and which can move on the same axis by rotation, and a revolver Attached, a function of separating laser light incident from the outside and reflecting light reflected at the end face of the electro-optical material into orthogonal polarization components and converting it into an electric signal, and incident light for pattern observation from the outside a function of outputting a light came back feeding the probe unit or the objective lens for the alignment to the outside, above the probe unit
Probe unit by changing the angle of the light reflected at the end
Means to detect when the tip of the
An optical system unit, a second stage group that can move the optical system unit, and position information from the optical system unit, and can control at least the driving and stopping of the second stage group. It is characterized by having control means.

【0006】[0006]

【作用】電気光学材料を備えたプローブと測定用の対物
レンズを一体構造とする。これにより常に電気光学材料
の先端で焦点が結ばれ、プローブと対物レンズの相対位
置を決める位置決めが不要となる。接触検出用の対物レ
ンズとアライメント用の対物レンズをレボルバに取り付
ける構成とすることにより、光学系全体を退避すること
なくZ軸方向に上げてレボルバを回転させるだけで容易
に対物レンズを交換することができる。また、電動ステ
ージを使用して試料台と光学系を移動できる構成とす
る。これにより、容易に試料のチップの中心を光学系の
中心に合わせることができる。また、プローブティップ
端で反射した光の角度の変化を検出する光学系を備え、
プローブが試料に接触したことを検出し、さらにプロー
ブを上方に移動させて試料との間に所定のギャップを空
け位置決めできるように構成した。これにより、位置決
めの操作が簡単になった。また、プローブは水晶板に馬
蹄形状の空隙部を設けて形成されたマイクロ天秤方式の
機構の一方の円板部に取り付けられ、他方の円板部には
バランサとしてのダミープローブを取付け、プローブが
試料に接触するときは非常に弱い力(0.1g程度)で
当るようにした。これにより、接触による接触面の損傷
を防止できる。
According to the present invention, a probe having an electro-optical material and an objective lens for measurement are integrated. Thereby, the focus is always focused on the tip of the electro-optic material, and the positioning for determining the relative position between the probe and the objective lens is not required. The objective lens for contact detection and the objective lens for alignment are attached to the revolver, so that the objective lens can be easily exchanged only by rotating the revolver by raising it in the Z-axis direction without retracting the entire optical system. Can be. The sample stage and the optical system can be moved using an electric stage. Thus, the center of the sample chip can be easily adjusted to the center of the optical system. In addition, an optical system that detects a change in the angle of light reflected at the probe tip end is provided.
It was configured such that it was detected that the probe was in contact with the sample, and the probe was further moved upward to position a predetermined gap between the probe and the sample. Thereby, the positioning operation is simplified. The probe is a horse on a quartz plate.
A micro balance system formed with a hoof-shaped void
It is attached to one disk part of the mechanism and the other disk part
Attach a dummy probe as a balancer.
When contacting the sample, use a very weak force (about 0.1 g)
I tried to hit. This can cause damage to the contact surface due to contact
Can be prevented.

【0007】[0007]

【実施例】以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
図1は本発明に係る電圧測定装置の一実施例を示す構成
図である。図において、1はベース部、2はベース部1
の上に載置されたX軸方向に移動可能な第1のXステー
ジ、3はXステージ2の上に載置されY軸方向に移動可
能な第1のYステージ、4はYステージ3の上に載置さ
れZ軸方向に移動可能な第1のZステージ、5はZステ
ージ4の上に載置され水平面で回転可能なθステージで
ある。なお、ステージ2,3,4,5から成る部分を第
1のステージ群と呼ぶ。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of a voltage measuring device according to the present invention. In the figure, 1 is a base portion, 2 is a base portion 1
A first X stage mounted on the X stage and movable in the X-axis direction, 3 is a first Y stage mounted on the X stage 2 and movable in the Y-axis direction, and 4 is a Y stage A first Z stage 5 mounted on the Z stage and movable in the Z-axis direction is a θ stage mounted on the Z stage 4 and rotatable in a horizontal plane. Note that a portion including the stages 2, 3, 4, and 5 is referred to as a first stage group.

【0008】2〜5の各ステージはモータドライバ/コ
ントローラ25により電気的に制御され、また各ステー
ジは位置検出機能を有し、モータドライバ/コントロー
ラ25にその位置情報を送る。6はZステージ5上に取
り付けられた試料台、7は試料台6に載置する試料であ
る。試料7はICのウェハやパッケージクングされたI
Cなどであり、RFプローブ9から駆動信号が与えられ
る。RFプローブ9はマニピュレータで動かされ、IC
のパッドに接触するように動く。図ではマニピュレータ
はRFプローブ9に含めて示してある。RFプローブ9
はRFプラテン8の上に取り付けられている。
Each of the stages 2 to 5 is electrically controlled by a motor driver / controller 25, and each stage has a position detecting function, and sends the position information to the motor driver / controller 25. Reference numeral 6 denotes a sample table mounted on the Z stage 5, and 7 denotes a sample mounted on the sample table 6. Sample 7 is an IC wafer or packaged IC.
C and the like, and a drive signal is given from the RF probe 9. The RF probe 9 is moved by the manipulator and the IC
Move to touch the pad. In the figure, the manipulator is included in the RF probe 9. RF probe 9
Is mounted on the RF platen 8.

【0009】11はX軸方向に移動可能な第2のXステ
ージで、ブリッジ10の上に載置されている。ブリッジ
10は、Xステージ11およびその上に搭載の機構およ
び光学系を試料台に対して適切な高さに保つための支持
枠である。12は第2のXステージ11の上に載置され
Y軸方向に移動可能な第2のYステージ、13は第2の
Yステージ12の上に載置されZ軸方向に移動可能な第
2のZステージである。なお、X,Y,Zステージから
成る部分を第2のステージ群と呼ぶ。ステージ11,1
2,13は、位置検出機構を有し、ステージ2,3,
4,5と同様にモータドライバ/コントローラ25から
制御されると共に位置情報をモータドライバ/コントロ
ーラ25に送る。
Reference numeral 11 denotes a second X stage movable in the X-axis direction, which is mounted on the bridge 10. The bridge 10 is a support frame for keeping the X stage 11 and the mechanism and optical system mounted thereon at an appropriate height with respect to the sample stage. Reference numeral 12 denotes a second Y stage mounted on the second X stage 11 and movable in the Y-axis direction. Reference numeral 13 denotes a second Y stage mounted on the second Y stage 12 and movable in the Z-axis direction. Z stage. Note that a portion including the X, Y, and Z stages is referred to as a second stage group. Stage 11, 1
The stages 2 and 13 have a position detecting mechanism, and the stages 2 and 3
Controlled by the motor driver / controller 25 in the same manner as in the steps 4 and 5, the position information is sent to the motor driver / controller 25.

【0010】14は光学系ユニットであり、第2のZス
テージ13に固着されている。図2は光学系ユニット1
4の詳細を示す図である。レーザ光源15から入力され
たレーザ光をコリメートレンズ201でコリメートし、
ウェッジ板206で少し角度をつけて対物レンズ(図示
せず)に送る。戻ってきた光は偏光ビームスプリッタ2
13で直交方向に分解し、フォトダイオード214a,
214bで電気信号に変換する。207〜209は試料
のパターンを観察するための照明光を前記レーザ光と合
成、分解し、カメラでとらえるためのミラーであり、2
07がダイクロイックミラー、208がハーフミラー、
209が反射ミラーである。
Reference numeral 14 denotes an optical system unit, which is fixed to the second Z stage 13. FIG. 2 shows the optical system unit 1.
FIG. 4 is a diagram showing the details of FIG. Laser light input from the laser light source 15 is collimated by a collimating lens 201,
It is sent to an objective lens (not shown) at a slight angle by the wedge plate 206. The returned light is polarized beam splitter 2
At 13, the photodiodes are decomposed in the orthogonal direction.
At 214b, it is converted into an electric signal. Reference numerals 207 to 209 denote mirrors for synthesizing and decomposing illumination light for observing the pattern of the sample with the laser light, and capturing them with a camera.
07 is a dichroic mirror, 208 is a half mirror,
209 is a reflection mirror.

【0011】204,205は波長板であり、偏光状態
を任意の状態に調整するためのものである。202,2
03は入力光の偏光状態を調整するためのモニタで、2
02は偏光子、203はフォトダイオードである。21
1,212はプローブが試料に接触したことを検出する
ための光学系であり、211はビームスプリッタ、21
2は4分割フォトダイオードである。
Reference numerals 204 and 205 denote wavelength plates for adjusting the polarization state to an arbitrary state. 202, 2
03 is a monitor for adjusting the polarization state of the input light.
02 is a polarizer, and 203 is a photodiode. 21
Reference numerals 1 and 212 are optical systems for detecting that the probe has contacted the sample, 211 is a beam splitter,
Reference numeral 2 denotes a four-division photodiode.

【0012】図3(a) は4分割フォトダイオード212
(PDa,PDb,PDc,PDd)の正面図であり、
プローブが試料に接していないときはスポットが4分割
の中心に当たっているがプローブが試料に接するとスポ
ットは横方向に移動する。スポットの移動は例えば同図
(b) に示すような回路により検出する。この回路は右側
と左側のフォトダイオード(それぞれ2個ずつ)に流れ
る電流を電圧に変換し、その差を求めることにより、ス
ポットの移動を検出するものである。
FIG. 3A shows a four-division photodiode 212.
(PDa, PDb, PDc, PDd) front view,
When the probe is not in contact with the sample, the spot is at the center of the quadrant, but when the probe is in contact with the sample, the spot moves in the horizontal direction. The movement of the spot is, for example,
Detection is performed by a circuit as shown in (b). This circuit detects the movement of the spot by converting the current flowing through the right and left photodiodes (two each) into a voltage and obtaining the difference.

【0013】再び図1に戻って、16は信号処理装置で
あり、フォトダイオード214a,214bの出力を差
動増幅などの処理を行い表示するものである。17は照
明用光源、18はモニタ用のカメラである。19は画像
処理装置であり、カメラ18からの信号をモニタ20で
表示できるように、あるいはコンピュータ26で処理で
きるように変換する。モニタ20には中央にマーカーが
印刷されていて光学系の中心がマーカー位置に一致する
ように調整されている。
Returning to FIG. 1, reference numeral 16 denotes a signal processing device for displaying the outputs of the photodiodes 214a and 214b by performing processing such as differential amplification. Reference numeral 17 denotes an illumination light source, and reference numeral 18 denotes a monitor camera. An image processing device 19 converts a signal from the camera 18 so that the signal can be displayed on the monitor 20 or processed by the computer 26. A marker is printed on the center of the monitor 20 so that the center of the optical system is adjusted to match the marker position.

【0014】21はレボルバで、光学系ユニット14に
取り付けられている。22は対物レンズ、23は電気光
学材料などから構成されるプローブティップとプローブ
ティップ保持機構および接触位置検出機構からなるプロ
ーブユニットである。第1の対物レンズ22とプローブ
ユニット23は一体構造となっており、対物レンズ22
上端がレボルバ21に取り付けられる。レボルバ21に
は第2の対物レンズ24が取り付けられていて、レボル
バ21を回転することによりプローブユニット23と対
物レンズ24を同一軸上に移動することができるように
なっている。
A revolver 21 is attached to the optical system unit 14. Reference numeral 22 denotes an objective lens, and reference numeral 23 denotes a probe unit including a probe tip made of an electro-optic material or the like, a probe tip holding mechanism, and a contact position detecting mechanism. The first objective lens 22 and the probe unit 23 have an integral structure.
The upper end is attached to the revolver 21. A second objective lens 24 is attached to the revolver 21, and by rotating the revolver 21, the probe unit 23 and the objective lens 24 can be moved on the same axis.

【0015】プローブユニット23は、例えば図4に示
すようにEOプローブティップを水晶の板に接着したも
のを中空のセラミックの筒で固定したものと、それと対
物レンズ22を固定する機構を持つものである。このよ
うなプローブユニット23は図5に示すような構成によ
り対物レンズ22と連結されている。図5において、5
02は対物レンズ22の下端に係合する溝付きリングで
あり、このリング502に筒503(プローブユニット
23が取り付けられている)の上端部がねじ504によ
りねじ止めされている。
The probe unit 23 has, for example, an EO probe tip bonded to a quartz plate and fixed by a hollow ceramic tube as shown in FIG. 4, and a mechanism for fixing the EO probe tip to the objective lens 22. is there. Such a probe unit 23 is connected to the objective lens 22 by a configuration as shown in FIG. In FIG. 5, 5
Reference numeral 02 denotes a grooved ring that engages with the lower end of the objective lens 22, and the upper end of the cylinder 503 (to which the probe unit 23 is attached) is screwed to the ring 502 with a screw 504.

【0016】なお、対物レンズ22とEOプローブティ
ップの相対距離はレーザ光がプローブの先端で焦点を結
ぶように調整されている。EOプローブティップは、例
えば図6に示すように、水晶板601に馬蹄形状の空隙
部604,605により形成されたマイクロ天秤方式の
機構の一方の円板部に取り付けられている。なお他方の
円板部にはバランサとしてのダミープローブティップ6
03が取り付けられている。このような構造のため、プ
ローブの先端が他の物体に当たったときは非常に弱い力
(0.1g程度)で当たり、接触による接触面の損傷を
防ぐことができる。
The relative distance between the objective lens 22 and the EO probe tip is adjusted so that the laser beam is focused at the tip of the probe. As shown in FIG. 6, for example, the EO probe tip is attached to one disk portion of a microbalance-type mechanism formed by a horseshoe-shaped gap portion 604, 605 in a quartz plate 601. The other disk has a dummy probe tip 6 as a balancer.
03 is attached. For this structure, Ri per very weak force when the tip of the probe hits another object (about 0.1 g), damage to the contact surface by contacting
Can be prevented.

【0017】第2の対物レンズ24は、RFプローブ9
を試料7に接触させるための位置合わせなどに使用する
もので、対物レンズ22に比較すると低倍率のものであ
る。
The second objective lens 24 includes the RF probe 9
Is used for positioning for bringing the sample into contact with the sample 7, and has a lower magnification than the objective lens 22.

【0018】モータードライバ/コントローラ25はコ
ンピュータ26または操作パネル27により制御され、
各ステージのモータ(図示せず)をドライブあるいは制
御する。28は接触位置検出回路であり、4分割フォト
ダイオード212の出力を図3(b) に示すような回路で
処理してプローブユニット23の先端が試料7に接触し
たことを検出し、その出力がある規定値を越えたとき割
込みあるいはステータスでモータードライバ/コントロ
ーラ25やコンピュータ26に通知する。
The motor driver / controller 25 is controlled by a computer 26 or an operation panel 27,
Drives or controls a motor (not shown) of each stage. Reference numeral 28 denotes a contact position detection circuit which processes the output of the four-division photodiode 212 by a circuit as shown in FIG. 3B to detect that the tip of the probe unit 23 has come into contact with the sample 7, and outputs the output. When a certain specified value is exceeded, the motor driver / controller 25 and the computer 26 are notified by an interrupt or status.

【0019】このような構成において、試料を測定する
場合の手順について以下説明する。試料の例として図7
に示すようなICウェハを測定する場合を例にとって説
明する。なお、ウェハには複数個のICチップがあり、
ワイヤリング用のパッドがある。
The procedure for measuring a sample in such a configuration will be described below. FIG. 7 as an example of a sample
The following describes an example of measuring an IC wafer as shown in FIG. Note that there are multiple IC chips on the wafer,
There is a pad for wiring.

【0020】(1) 第1のXステージ2および第1のYス
テージ3を駆動し、試料台6を試料7が載せられる位置
まで移動する。 (2) 試料7を載せ、第1のXステージ2およびYステー
ジ3を初期位置まで移動する。なお、この(1) および
(2) の動作のとき、第2のXステージ11、第2のYス
テージ12および第3のZステージ13は上限の位置ま
で退避している。
(1) The first X stage 2 and the first Y stage 3 are driven to move the sample stage 6 to a position where the sample 7 is placed. (2) Place the sample 7 and move the first X stage 2 and Y stage 3 to the initial position. This (1) and
In the operation (2), the second X stage 11, the second Y stage 12, and the third Z stage 13 have been retracted to the upper limit positions.

【0021】(3) レボルバ21を回転させ、対物レンズ
24を試料7の上方に持って来る。 (4) モニタ20を見ながら第2のZステージ13を動か
し、対物レンズ24を試料7が観察できる位置まで下降
させる。 (5) アライメント(θ方向の調整)を行う。試料台6を
移動してアライメントのために使うスクライブラインを
決める。図8の(a) に示すようにスクライブラインの左
端寄りがモニタ20上のマーカ点に来るように試料台6
を移動させ、所定のキーを押す。次に図8の(b) に示す
ようにX方向に移動すると共にスクライブラインの右端
寄りが同じ位置に来るようにY方向に移動して(図8の
(c) )試料台6を移動させ所定のキーを押す。コンピュ
ータ26は所定のキーが押されたときにモニタドライバ
/コントローラ25から取り込んだ位置情報からθ回転
させる量を計算しθステージ5を回転させる。
(3) The revolver 21 is rotated to bring the objective lens 24 above the sample 7. (4) The second Z stage 13 is moved while looking at the monitor 20, and the objective lens 24 is lowered to a position where the sample 7 can be observed. (5) Perform alignment (adjustment in the θ direction). The sample stage 6 is moved to determine a scribe line to be used for alignment. As shown in FIG. 8A, the sample table 6 is moved so that the left end of the scribe line comes to the marker point on the monitor 20.
And press a predetermined key. Next, as shown in FIG. 8B, the scribe line is moved in the X direction and in the Y direction such that the right end of the scribe line is located at the same position (FIG. 8B).
(c)) Move the sample stage 6 and press a predetermined key. The computer 26 calculates the amount of θ rotation from the position information taken from the monitor driver / controller 25 when a predetermined key is pressed, and rotates the θ stage 5.

【0022】(6) 測定するチップの中心を光学系ユニッ
ト14、対物レンズ22、プローブユニット23の光学
中心に来るように試料台6の位置決めを行う。第2のX
ステージ11、第2のYステージ12を可動範囲のセン
ター位置にする。測定するチップの中心がモニタ20の
マーカに来るように試料台6を移動する。精度良く行う
ために次のようにする。図9に示すようにチップの四角
形の角がモニタ20のマーカに来るように試料台6を移
動し、所定のキーを押す。四角形の3点について同様の
操作を行い。コンピュータ26で中心位置を求め、試料
台6を求めた位置に移動する。
(6) The sample stage 6 is positioned so that the center of the chip to be measured is located at the optical center of the optical system unit 14, the objective lens 22, and the probe unit 23. The second X
The stage 11 and the second Y stage 12 are set at the center position of the movable range. The sample stage 6 is moved so that the center of the chip to be measured comes to the marker on the monitor 20. The following is performed in order to perform the measurement with high accuracy. As shown in FIG. 9, the sample table 6 is moved so that the square corner of the chip comes to the marker of the monitor 20, and a predetermined key is pressed. The same operation was performed for three rectangular points. The center position is determined by the computer 26, and the sample stage 6 is moved to the determined position.

【0023】(7) 第2のXステージ11と第2のYステ
ージ12の可動範囲のソフトウェアリミットを指定す
る。図10に示すようにチップのパッドの位置などをモ
ニタ20のマーカの位置に来るように第2のXステージ
11と第2のYステージ12を動かし、所定のキーを押
して指定する。コンピュータ26はこの位置を記憶して
おき、測定時にソフトウェアでリミットをかける。これ
はプローブユニット23がRFプローブ9と当たるのを
防止するためである。
(7) A software limit of the movable range of the second X stage 11 and the second Y stage 12 is specified. As shown in FIG. 10, the second X stage 11 and the second Y stage 12 are moved so that the positions of the pads of the chip and the like are located at the positions of the markers on the monitor 20, and a predetermined key is pressed to specify. The computer 26 stores this position, and applies a limit by software at the time of measurement. This is to prevent the probe unit 23 from hitting the RF probe 9.

【0024】(8) RFプローブ9をモニタ20を見なが
らチップのパッドに接触させる。 (9) 第2のZステージ13を動かし上限まで退避する。 (10)レボルバ21を回転させ、対物レンズ24から対物
レンズ22に切り換える。 (11)モニタ20を見ながら試料7のパターンが見えるま
で第2のZステージ13を降下させる。 (12)レーザ光源15をONし、レーザ光を光学系ユニッ
ト14に入力する。
(8) The RF probe 9 is brought into contact with the chip pad while watching the monitor 20. (9) Move the second Z stage 13 to retract to the upper limit. (10) The revolver 21 is rotated to switch from the objective lens 24 to the objective lens 22. (11) The second Z stage 13 is lowered while watching the monitor 20 until the pattern of the sample 7 can be seen. (12) Turn on the laser light source 15 and input the laser light to the optical system unit 14.

【0025】(13)観測したいパターンの上にスポットが
来るように第2のXステージ11と第2のYステージ1
2を動かす。すなわち、コンピュータ26で画像処理装
置19の出力を処理し、コンピュータ上で表示し、カー
ソルで指示することにより移動量を計算して第2のXス
テージ11と第2のYステージ12を駆動する。 (14)第2のZステージ13をプローブユニット23の先
端の電気光学材料が試料7に接するまで下降させる。光
学系ユニット14における接触位置検出用のフォトダイ
オード212の出力を接触位置検出回路28で処理し、
モータドライバ/コントローラ25に対して直接的に指
示、あるいはコンピュータ26を経由して間接的に指示
して、第2のZステージ13の下降を止めるよう動作さ
せる。
(13) The second X stage 11 and the second Y stage 1 are arranged such that a spot comes on a pattern to be observed.
Move 2 That is, the output of the image processing device 19 is processed by the computer 26, displayed on the computer, and the amount of movement is calculated by instructing with the cursor to drive the second X stage 11 and the second Y stage 12. (14) Lower the second Z stage 13 until the electro-optic material at the tip of the probe unit 23 contacts the sample 7. The output of the photodiode 212 for detecting the contact position in the optical system unit 14 is processed by the contact position detection circuit 28,
It instructs the motor driver / controller 25 directly or indirectly via the computer 26 to operate to stop the second Z stage 13 from lowering.

【0026】(15)所定のギャップ(例えば、数μm)を
開けるように第2のZステージ13を上方に移動する。 (16)RFプローブ9から試料7を駆動する(信号源とR
Fプローブ9への信号線は図には示していない)と共
に、光学系ユニット14内のフォトダイオード214の
出力を信号処理装置16で処理する。以上のようにして
試料のあるパターン上の電界(結局はパターン電圧)波
形を測定することができる。
(15) The second Z stage 13 is moved upward so as to open a predetermined gap (for example, several μm). (16) Driving the sample 7 from the RF probe 9 (signal source and R
The signal line to the F probe 9 is not shown in the figure), and the output of the photodiode 214 in the optical system unit 14 is processed by the signal processing device 16. As described above, the electric field (eventually, pattern voltage) waveform on a certain pattern of the sample can be measured.

【0027】なお本発明の構成は実施例に限定されるも
のではない。例えば、上記実施例ではステージはモータ
で動く形式になっているが、手動でも良い。また、プロ
ーブは対物レンズの他、光学系ユニットととも一緒に動
く形になっているが、必ずしも光学系ユニットが一緒に
動く形でなくてもよく、プローブユニットと対物レンズ
が一体的に動くようになっていればよい。
The configuration of the present invention is not limited to the embodiment. For example, in the above embodiment, the stage is driven by a motor, but may be manually operated. In addition, the probe is configured to move together with the optical system unit in addition to the objective lens, but the optical system unit does not necessarily have to move together, so that the probe unit and the objective lens move integrally. It should just be.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、試
料台をX,Y,Z,θ方向のすべてのステージ上に搭載
しているので、アライメントが容易である。また電気光
学材料でなるプローブユニット23と対物レンズ22を
一体構造とし、接触検出用およびアライメント用の対物
レンズと共にレボルバ21に取り付けてあるので、光学
系全体を退避せずZ方向に上げてレボルバ21を回転さ
せるだけで容易に対物レンズを変換することができ、位
置決めなどの操作が容易である。また、レボルバ21を
使用していることと、ステージを使用していることから
チップの中心を光学系の中心に合わせる操作が容易であ
る。
As described above, according to the present invention, since the sample stage is mounted on all stages in the X, Y, Z, and θ directions, alignment is easy. Further, since the probe unit 23 made of an electro-optical material and the objective lens 22 are integrally formed and attached to the revolver 21 together with the contact detection and alignment objective lenses, the entire optical system is raised in the Z direction without being retracted, and the revolver 21 is not moved. The objective lens can be easily converted simply by rotating the lens, and operations such as positioning are easy. Further, since the revolver 21 is used and the stage is used, the operation of aligning the center of the chip with the center of the optical system is easy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る電圧測定装置の一実施例を示す構
成図
FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of a voltage measuring device according to the present invention.

【図2】光学系ユニットの構成を示す図FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an optical system unit.

【図3】4分割フォトダイオードおよび検出回路の構成
を示す図
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a four-division photodiode and a detection circuit.

【図4】プローブユニットの構成例FIG. 4 is a configuration example of a probe unit.

【図5】対物レンズとプローブユニットの連結状態を示
す図
FIG. 5 is a diagram showing a connection state between an objective lens and a probe unit.

【図6】EOプローブティップの構成図FIG. 6 is a configuration diagram of an EO probe tip.

【図7】ICウェハを試料とした場合の説明図FIG. 7 is an explanatory view when an IC wafer is used as a sample;

【図8】スクライブラインの決定手順を示す図FIG. 8 is a diagram showing a procedure for determining a scribe line.

【図9】試料台の位置決めを説明するための図FIG. 9 is a diagram for explaining positioning of a sample stage.

【図10】ソフトウェアリミット指定の動作を説明する
ための図
FIG. 10 is a diagram for explaining an operation of designating a software limit;

【図11】従来の電圧測定装置の一例を示す要部構成図
である。
FIG. 11 is a main part configuration diagram showing an example of a conventional voltage measuring device.

【符号の説明】 1 ベース 2 第1のXステージ 3 第1のYステージ 4 第1のZステージ 5 第1のθステージ 6 試料台 7 試料 8 RFプラテン 9 RFプローブ 10 ブリッジ 11 第2のXステージ 12 第2のYステージ 13 第2のZステージ 14 光学系ステージ 15 レーザ光源 16 信号処理装置 17 観察用光源 18 カメラ 19 画像処理装置 20 モニタ 21 レボルバ 22 第1の対物レンズ 24 第2の対物レンズ 23 プローブユニット 25 モータドライバ/コントローラ 26 コンピュータ 27 操作パネル 28 接触位置検出回路 PDa,PDb,PDc,PDd フォトダイオード[Description of Signs] 1 Base 2 First X stage 3 First Y stage 4 First Z stage 5 First θ stage 6 Sample table 7 Sample 8 RF platen 9 RF probe 10 Bridge 11 Second X stage 12 second Y stage 13 second Z stage 14 optical system stage 15 laser light source 16 signal processing device 17 observation light source 18 camera 19 image processing device 20 monitor 21 revolver 22 first objective lens 24 second objective lens 23 Probe unit 25 Motor driver / controller 26 Computer 27 Operation panel 28 Contact position detection circuit PDa, PDb, PDc, PDd Photodiode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 直 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横 河電機株式会社内 (72)発明者 及川 真志 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横 河電機株式会社内 (72)発明者 山崎 勉 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横 河電機株式会社内 (72)発明者 小山 清明 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横 河電機株式会社内 (72)発明者 鈴木 満弘 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横 河電機株式会社内 (72)発明者 林 尚典 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横 河電機株式会社内 審査官 小牧 修 (56)参考文献 特開 平7−174826(JP,A) 特開 平4−29344(JP,A) 特開 平7−72159(JP,A) 特開 平6−224269(JP,A) 特開 平6−207914(JP,A) 特開 平3−4102(JP,A) 特開 平5−72299(JP,A) 国際公開89/1603(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 31/00 - 31/44 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Nao Sugiyama 2-9-132 Nakamachi, Musashino-shi, Tokyo Yokogawa Electric Corporation (72) Inventor Masashi Oikawa 2-9-132 Nakamachi, Musashino-shi, Tokyo Inside Kawa Electric Co., Ltd. (72) Inventor Tsutomu Yamazaki 2-9-132 Nakamachi, Musashino-shi, Tokyo Yokogawa Electric Co., Ltd. (72) Inventor Kiyoaki Koyama 2-9-132 Nakamachi, Musashino-shi, Tokyo Yokogawa Electric Inside (72) Inventor Mitsuhiro Suzuki 2-93-2 Nakamachi, Musashino-shi, Tokyo Inside Yokogawa Electric Corporation (72) Inventor Nasunori Hayashi 2-9-132 Nakamachi, Musashino-shi, Tokyo Yokogawa Electric Corporation Examiner Osamu Komaki (56) References JP-A-7-174826 (JP, A) JP-A-4-29344 (JP, A) JP-A-7-72159 (JP, A) JP-A-6-224269 ( JP, JP-A-6-207914 (JP, A) JP-A-3-4102 (JP, A) JP-A-5-72299 (JP, A) International publication 89/1603 (WO, A1) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G01R 31/00-31/44

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】電界強度に応じ結晶の屈折率が変化する電
気光学材料を備えたプローブを電界中に置き、前記電気
光学材料に光を入射させ、電気光学材料を透過した光の
偏光状態の変化から電界強度を測定する方式を用いて集
積回路の電圧を測定する電圧測定装置において、 試料を載置する試料台と、 この試料台を移動することのできる第1のステージ群
と、 前記プローブと測定用の対物レンズを一体構造とし、前
記プローブは水晶板に馬蹄形状の空隙部を設けて形成さ
れたマイクロ天秤方式の機構の一方の円板部に取り付け
られ、他方の円板部にはバランサとしてのダミープロー
ブが取付けられてなるプローブユニットと、 このプローブユニットとアライメント用の対物レンズが
取り付けられ、回転によりいずれも同一軸上に移動する
ことができるレボルバと、 このレボルバが取り付けられると共に、レーザ光を外部
から入射し前記電気光学材料の端面で反射した光を直交
した偏光成分に分離し電気信号に変換する機能と、パタ
ーン観測のための光を外部から入射し前記プローブユニ
ットまたは前記アライメント用の対物レンズに送り戻っ
て来た光を外部に出力する機能と、前記プローブユニッ
トの先端で反射された前記レーザ光の角度の変化により
プローブユニットの先端が集積回路表面に接触したこと
を検知する手段を持つ光学系ユニットと、 前記光学系ユニットを移動することのできる第2のステ
ージ群と、 前記光学系ユニットから位置情報を受け、少なくとも前
記第2のステージ群の駆動および停止を制御することの
できる制御手段を具備したことを特徴とする電圧測定装
置。
1. A probe provided with an electro-optic material whose refractive index of a crystal changes according to an electric field intensity is placed in an electric field, light is incident on the electro-optic material, and the polarization state of the light transmitted through the electro-optic material is changed. In a voltage measuring apparatus for measuring a voltage of an integrated circuit by using a method of measuring an electric field intensity from a change, a sample stage on which a sample is mounted, a first stage group capable of moving the sample stage, and the probe And the objective lens for measurement have an integral structure, the probe is attached to one disk of a microbalance-type mechanism formed by providing a horseshoe-shaped gap in the quartz plate, and the other disk A probe unit to which a dummy probe as a balancer is attached, and this probe unit and an objective lens for alignment are attached, and both move on the same axis by rotation. A revolver that can be attached, and a function of attaching the revolver, separating laser light incident from the outside and reflecting light at the end face of the electro-optical material into orthogonal polarization components, and converting it into an electric signal, and a function for pattern observation. A function of outputting light that is incident from the outside and returns to the probe unit or the alignment objective lens, and a change in the angle of the laser light reflected at the tip of the probe unit. An optical system unit having means for detecting that the tip of the optical system unit has contacted the surface of the integrated circuit; a second stage group capable of moving the optical system unit; and receiving position information from the optical system unit; A voltage measuring device provided with control means capable of controlling driving and stopping of the second stage group. Apparatus.
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