JP5539033B2 - Semiconductor measuring apparatus and measuring method - Google Patents

Semiconductor measuring apparatus and measuring method Download PDF

Info

Publication number
JP5539033B2
JP5539033B2 JP2010123673A JP2010123673A JP5539033B2 JP 5539033 B2 JP5539033 B2 JP 5539033B2 JP 2010123673 A JP2010123673 A JP 2010123673A JP 2010123673 A JP2010123673 A JP 2010123673A JP 5539033 B2 JP5539033 B2 JP 5539033B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wafer
semiconductor
semiconductor element
chuck
probe needle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2010123673A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2011249695A (en
Inventor
賢一 鷲尾
昌志 長谷川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Micronics Japan Co Ltd
Original Assignee
Micronics Japan Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Micronics Japan Co Ltd filed Critical Micronics Japan Co Ltd
Priority to JP2010123673A priority Critical patent/JP5539033B2/en
Publication of JP2011249695A publication Critical patent/JP2011249695A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5539033B2 publication Critical patent/JP5539033B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、半導体素子、特に、パワートランジスタなどの電力用半導体素子の電気的特性を試験する半導体測定装置及び測定方法、並びにそれらの装置又は方法に用いる同軸プローブ針ユニットに関する。   The present invention relates to a semiconductor measuring device and a measuring method for testing electrical characteristics of a semiconductor element, in particular, a power semiconductor element such as a power transistor, and a coaxial probe needle unit used in those devices or methods.

パワートランジスタ、整流ダイオード、サイリスタ、パワーMOSFETなどの電力用半導体素子は、発電や送電などの電力分野を始めとして、電気鉄道分野、自動車、家庭用電化製品など非常に幅広く使用されており、その電気的特性を試験する測定装置も多数提案されている。   Power semiconductor elements such as power transistors, rectifier diodes, thyristors, and power MOSFETs are used in a wide range of fields including electric power generation such as power generation and power transmission, electric railways, automobiles, and household appliances. Many measuring devices have been proposed to test the mechanical characteristics.

例えば、特許文献1には、上下動自在な裏面電極針と、上部電極針との間に半導体素子が形成されたウエハを支持するウエハ支持枠を設け、ウエハ支持枠をフォーシング端子、裏面電極をセンシング端子として、被験半導体素子の真裏側面でケルビンコンタクトをとるようにした測定装置が開示されている。また、特許文献2には、被験半導体素子が形成されたウエハの外縁部をウエハホルダーで支持し、ウエハの裏面から接触するプローブの接触面積を被験半導体素子の裏面の面積と等しくして、半導体素子の裏面の不具合を検出するようにした測定装置が提案されている。さらに、特許文献3には、半導体ウエハに上下から接触するプローブの可動量を制御する制御手段を設けることによって、厚みの薄いウエハにおいても適切な押圧力でプローブを接触させることができるようにした試験装置が開示されている。しかし、これら従来の測定装置或いは試験装置においては、ウエハをウエハ支持枠或いはウエハホルダーなどによってその外縁で支持しているので、ウエハの厚さが薄くなると、ウエハ自身が撓み、プローブ針と半導体素子の電極との間で正確なコンタクトが行えないという問題点がある。   For example, Patent Document 1 provides a wafer support frame that supports a wafer on which a semiconductor element is formed between a back electrode needle that can move up and down and an upper electrode needle, and the wafer support frame is a forcing terminal and a back electrode. Is a sensing device, and a measuring device is disclosed in which a Kelvin contact is made on the back side surface of a test semiconductor element. In Patent Document 2, the outer edge of the wafer on which the test semiconductor element is formed is supported by a wafer holder, and the contact area of the probe that contacts from the back surface of the wafer is made equal to the area of the back surface of the test semiconductor element. There has been proposed a measuring apparatus that detects a defect on the back surface of an element. Furthermore, in Patent Document 3, by providing a control means for controlling the movable amount of the probe that comes into contact with the semiconductor wafer from above and below, the probe can be brought into contact with an appropriate pressing force even on a thin wafer. A test apparatus is disclosed. However, in these conventional measuring apparatuses or test apparatuses, the wafer is supported at its outer edge by a wafer support frame or a wafer holder. Therefore, when the thickness of the wafer becomes thin, the wafer itself bends, and the probe needle and the semiconductor element. There is a problem that accurate contact cannot be made with the other electrodes.

一方、特許文献4及び特許文献5には、ステージと呼ばれるウエハ支持台をウエハの裏面全体と接触させてウエハを支持することにより、薄いウエハであっても撓みが発生しないようにした測定装置及び試験装置がそれぞれ開示されている。これらの測定装置又は試験装置においては、ウエハの裏面電極とプローブ針との接触は、前記ステージに複数の挿入孔を形成しておいて、測定時には、被験半導体素子のほぼ真下に位置する挿入孔の下までプローブ針を移動させて、その位置でプローブ針を上昇させてプローブ針をウエハの裏面電極に接触させる(特許文献4)か、或いは、ステージに設けられた複数の挿入孔のそれぞれに予めコンタクトピンを挿入しておき、測定時には、被験半導体素子のほぼ真下に位置するコンタクトピンの下までコンタクト片を移動させ、その位置でコンタクト片を上昇させて直上のコンタクトピンを押し上げて、ウエハの裏面電極と接触するようにしている(特許文献5)。これにより、これらの測定装置又は試験装置においては、測定電流はウエハ裏面電極の厚み方向に流れ、被験半導体素子の真裏からプローブ針との接触点までの電位差が抵抗分として測定値に重畳されることがないので、精度の高い測定ができるとされている。   On the other hand, in Patent Document 4 and Patent Document 5, a wafer support base called a stage is brought into contact with the entire back surface of the wafer to support the wafer, and a measuring apparatus that prevents bending even with a thin wafer and Each test apparatus is disclosed. In these measurement apparatuses or test apparatuses, the contact between the back electrode of the wafer and the probe needle is such that a plurality of insertion holes are formed in the stage, and at the time of measurement, an insertion hole located almost directly below the test semiconductor element. The probe needle is moved to the bottom and the probe needle is raised at that position to bring the probe needle into contact with the back electrode of the wafer (Patent Document 4), or in each of a plurality of insertion holes provided on the stage A contact pin is inserted in advance, and at the time of measurement, the contact piece is moved to a position below the contact pin located almost directly below the test semiconductor element, and the contact piece is lifted at that position to push up the contact pin immediately above the wafer. It is made to contact with the back electrode of this (patent document 5). Thereby, in these measuring apparatuses or test apparatuses, the measurement current flows in the thickness direction of the wafer back electrode, and the potential difference from the back of the test semiconductor element to the contact point with the probe needle is superimposed on the measurement value as a resistance component. It is said that it is possible to measure with high accuracy.

しかし、特許文献4及び特許文献5に開示されている測定装置及び試験装置においては、プローブ針又はコンタクトピンを、被験半導体素子のほぼ真下の位置で裏面電極と接触させる必要があるので、試験対象ウエハが新しいウエハに切り替わったり、同じ試験対象ウエハ上であっても、被験半導体素子が次の半導体素子へと切り替わると、それに合わせて測定用のプローブ針又はコンタクト片を新たな被験半導体素子のほぼ真下に位置する挿入孔又はコンタクトピンの下まで移動させる必要がある。そのため、これら従来の測定装置及び試験装置においては、プローブ針又はコンタクト片を被験半導体素子の真下まで移動させるための装置が必要になるとともに、移動に要する時間の分だけ測定時間が長くなり、測定効率が悪くなるという欠点がある。   However, in the measurement apparatus and the test apparatus disclosed in Patent Document 4 and Patent Document 5, it is necessary to bring the probe needle or the contact pin into contact with the back electrode at a position almost directly below the test semiconductor element. Even if the wafer is switched to a new wafer or on the same wafer to be tested, when the test semiconductor element is switched to the next semiconductor element, the probe needle or contact piece for measurement is adjusted accordingly. It is necessary to move it below the insertion hole or contact pin located directly below. Therefore, in these conventional measuring devices and test devices, a device for moving the probe needle or the contact piece to just below the test semiconductor element is required, and the measurement time becomes longer by the time required for the movement. There is a disadvantage that the efficiency is lowered.

実公平4−14933号公報Japanese Utility Model Publication No. 4-14933 特開2000−114325号公報JP 2000-114325 A 特開2003−332395号公報JP 2003-332395 A 実開平3−45643号公報Japanese Utility Model Publication No. 3-45643 特開2004−311799号公報JP 2004-311799 A

本発明は、上記従来の半導体測定装置の不都合や欠点を解消するために為されたもので、厚みが薄い試験対象ウエハであっても撓みなく支持できるとともに、試験対象ウエハが新たなウエハに切り替わったり、同じ試験対象ウエハ上で測定される半導体素子が切り替わった場合でも、ウエハの裏面電極と接触するプローブ針を測定位置にある半導体素子の直下まで移動させる必要のない半導体測定装置及び測定方法と、それに用いる同軸プローブ針ユニットを提供することを課題とするものである。   The present invention was made to eliminate the disadvantages and disadvantages of the conventional semiconductor measuring apparatus described above, and can support a test target wafer having a small thickness without bending, and the test target wafer can be switched to a new wafer. Or a semiconductor measuring apparatus and a measuring method that do not require the probe needle that contacts the back electrode of the wafer to be moved directly below the semiconductor element at the measurement position even when the semiconductor element to be measured on the same test target wafer is switched. An object of the present invention is to provide a coaxial probe needle unit used therefor.

本発明者らは上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、試験対象ウエハを支持する支持面を備えたウエハチャックに、マトリックス状に配置した複数のプローブ針を保持させておき、測定時には、それらマトリックス状に配置された複数のプローブ針を非選択的にウエハの裏面電極と接触させるとともに、被験半導体素子のほぼ真下に位置するプローブ針を選択して、そのプローブ針をテスタ装置と電気的に接続することによって、試験対象ウエハが切り替わった場合や、被験半導体素子が次の半導体素子へと切り替わった場合でも、プローブ針を被験半導体素子の真下まで機械的に移動させる必要がなく、常に、被験半導体素子のほぼ真下の裏面電極にプローブ針を接触させて測定精度高く半導体素子の電気的特性を試験することができることを見出して本発明を完成した。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have held a plurality of probe needles arranged in a matrix form on a wafer chuck having a support surface for supporting a wafer to be tested, and performed measurement. Sometimes, a plurality of probe needles arranged in a matrix are non-selectively brought into contact with the back electrode of the wafer, and a probe needle positioned almost directly below the semiconductor element to be tested is selected, and the probe needle is used as a tester device. By electrically connecting, even when the wafer to be tested is switched or when the test semiconductor element is switched to the next semiconductor element, there is no need to mechanically move the probe needle to just below the test semiconductor element, It is always possible to test the electrical characteristics of the semiconductor element with high measurement accuracy by bringing the probe needle into contact with the back electrode almost directly below the test semiconductor element. And completed the present invention have found that the kill.

すなわち、本発明は、ウエハ上に形成された複数の半導体素子の各々の電極と前記ウエハの裏面電極のそれぞれにプローブ針を接触させて半導体素子の特性を試験する半導体測定装置であって、試験対象ウエハを支持する支持面を備えたウエハチャックと;前記ウエハチャックを前記ウエハチャックの上部に位置する上プローブ針に対して相対的に上下方向及び水平方向に移動させる移動機構と;その上部先端が試験対象ウエハの裏面電極と接触する下プローブ針であって、前記ウエハチャックに保持され、前記支持面内で縦横方向にマトリックス状に配置されている複数の下プローブ針と;上プローブ針と電気的に接続されるとともに、前記複数の下プローブ針の各々と選択スイッチを介して電気的に接続されるテスタ装置と;測定位置にある被験半導体素子に対応する下プローブ針が前記テスタ装置と電気的に接続されるように前記選択スイッチを切り換える切換装置とを有している半導体測定装置を提供することによって、上記の課題を解決するものである。   That is, the present invention is a semiconductor measuring apparatus for testing the characteristics of a semiconductor element by contacting a probe needle to each of a plurality of semiconductor elements formed on a wafer and a back electrode of the wafer. A wafer chuck having a support surface for supporting a target wafer; a moving mechanism for moving the wafer chuck in a vertical direction and a horizontal direction relative to an upper probe needle located above the wafer chuck; A plurality of lower probe needles that are in contact with the back electrode of the wafer to be tested and are held in the wafer chuck and arranged in a matrix in the vertical and horizontal directions within the support surface; A tester device electrically connected and electrically connected to each of the plurality of lower probe needles via a selection switch; The above-described problem is solved by providing a semiconductor measurement device having a switching device that switches the selection switch so that a lower probe needle corresponding to a test semiconductor element is electrically connected to the tester device To do.

本発明の半導体測定装置の好ましい一態様において、前記切換装置は、試験対象ウエハ上の各半導体素子の大きさ及び位置に関する情報及び/又は各半導体素子の電極の大きさ及び位置に関する情報と、前記ウエハチャックに保持される前記複数の下プローブ針の位置に関する情報と、前記ウエハチャックの支持面上に支持される試験対象ウエハの基準位置からのずれに関する情報に基づいて、試験対象ウエハ上の半導体素子の各々と、各々の半導体素子の測定時に前記テスタ装置と電気的に接続されるべき下プローブ針との対応関係を求める手段と、前記対応関係に基づいて、測定位置にある半導体素子に対応する下プローブ針が前記テスタ装置と電気的に接続されるように前記選択スイッチを切り換える手段を備えている。   In a preferred aspect of the semiconductor measuring apparatus of the present invention, the switching device includes information on the size and position of each semiconductor element on the wafer to be tested and / or information on the size and position of the electrode of each semiconductor element, Based on information on the positions of the plurality of lower probe needles held by the wafer chuck and information on deviation from a reference position of the wafer to be tested supported on the support surface of the wafer chuck, the semiconductor on the wafer to be tested Corresponding to the semiconductor element at the measurement position based on the correspondence between each element and means for obtaining the correspondence between the lower probe needle to be electrically connected to the tester device when measuring each semiconductor element Means for switching the selection switch so that the lower probe needle is electrically connected to the tester device.

切換装置が上記のような手段を備えている場合には、試験対象ウエハがウエハチャック上に支持されると、当該試験対象ウエハ上に形成されている複数の半導体素子の各々と、下プローブ針との対応関係が自動的に求められるので、その対応関係に基づいて、当該ウエハ上で被験半導体素子が次々と切り替わる場合でも、その都度、対応する下プローブ針を選択して、テスタ装置と電気的に接続することができる。なお、どの半導体素子が現時点で測定位置にあり、次にどの半導体素子が測定位置に移動するかについての情報は、例えば、半導体測定装置に内蔵されている制御装置から得ることができる。   When the switching device includes the above-described means, when the wafer to be tested is supported on the wafer chuck, each of the plurality of semiconductor elements formed on the wafer to be tested and the lower probe needle Therefore, even when the test semiconductor elements are successively switched on the wafer based on the correspondence, the corresponding lower probe needle is selected each time, and the tester device and the electrical Can be connected. Information about which semiconductor element is currently at the measurement position and which semiconductor element is next moved to the measurement position can be obtained from, for example, a control device built in the semiconductor measurement apparatus.

本発明の半導体測定装置の好ましい一態様において、ウエハチャックは、試験対象ウエハを支持する支持面を備えたチャックトップと、複数の下プローブ針を保持するチャック本体とを含み、前記チャックトップの支持面には、複数の下プローブ針の少なくとも上部先端を摺動自在に貫通させる貫通孔が設けられているとともに、試験対象ウエハを負圧によって吸着支持する吸引溝が設けられており、複数の下プローブ針は、各下プローブ針を前記支持面上に支持される試験対象ウエハの方向に付勢する弾性手段を有しており、かつ、前記チャックトップが、前記複数の下プローブ針の上部先端が、無負荷状態で、前記支持面よりも上方に位置する測定位置と、前記支持面よりも下方に位置する吸着位置との間で、前記チャック本体に対して移動可能に支持されている。   In a preferred aspect of the semiconductor measuring apparatus of the present invention, the wafer chuck includes a chuck top having a support surface that supports the wafer to be tested, and a chuck body that holds a plurality of lower probe needles. The surface is provided with a through-hole through which at least the upper tips of the plurality of lower probe needles are slidably slidable, and a suction groove for adsorbing and supporting the wafer under test by negative pressure. The probe needle has elastic means for urging each lower probe needle in the direction of the wafer under test supported on the support surface, and the chuck top is an upper tip of the plurality of lower probe needles However, with respect to the chuck body between the measurement position positioned above the support surface and the suction position positioned below the support surface in an unloaded state. And it is rotatably supported.

ウエハチャックが上記のように構成されている場合には、試験対象ウエハをチャックトップに吸着支持させるに当たっては、まず、チャックトップを吸着位置に移動させ、下プローブ針の上部先端をチャックトップの支持面よりも下方に位置させて、試験対象ウエハの吸着支持を妨げないようにすることができる。試験対象ウエハがチャックトップの支持面上に一旦吸着支持された後では、チャックトップを測定位置へと移動させて、チャックトップに支持されている試験対象ウエハの裏面電極と複数の下プローブ針とを接触させても、下プローブ針は弾性手段によって上方に付勢されているだけであるので、下プローブ針の上部先端は試験対象ウエハの裏面電極と接触しつつ下方に移動し、試験対象ウエハの吸着支持が破壊されることはない。   When the wafer chuck is configured as described above, when the wafer to be tested is sucked and supported by the chuck top, first, the chuck top is moved to the sucking position, and the upper tip of the lower probe needle is supported by the chuck top. It can be positioned below the surface so as not to interfere with the adsorption support of the wafer under test. After the wafer to be tested is once adsorbed and supported on the support surface of the chuck top, the chuck top is moved to the measurement position, and the back electrode of the wafer to be tested supported on the chuck top and a plurality of lower probe needles Since the lower probe needle is only urged upward by the elastic means even if it is brought into contact, the upper tip of the lower probe needle moves downward while contacting the back electrode of the wafer under test, and the wafer under test The adsorption support is not destroyed.

本発明の半導体測定装置において、下プローブ針は導電性の芯線と、芯線と同軸に配置された導電性の外皮を有する同軸構造を有しているのが望ましい。下プローブ針をこのような同軸構造とする場合には、測定信号をより正確にテスタ装置に伝えることができるので、精度の高い測定が可能になる。また、ウエハチャックの前記支持面には加熱手段を設け、測定時の温度環境を可変とするのが望ましい。   In the semiconductor measuring apparatus of the present invention, it is desirable that the lower probe needle has a coaxial structure having a conductive core wire and a conductive outer skin disposed coaxially with the core wire. When the lower probe needle has such a coaxial structure, the measurement signal can be transmitted to the tester device more accurately, so that highly accurate measurement is possible. In addition, it is desirable to provide heating means on the support surface of the wafer chuck so that the temperature environment during measurement is variable.

また、本発明は、ウエハ上に形成された複数の半導体素子の各々の電極と前記ウエハの裏面電極のそれぞれにプローブ針を接触させて半導体素子の特性を試験する半導体測定方法であって、試験対象ウエハを支持する支持面を備えたウエハチャック上に試験対象ウエハを支持する工程;ウエハチャック上に支持された前記試験対象ウエハの裏面電極に前記支持面内で縦横方向にマトリックス状に配置されている複数の下プローブ針を接触させる工程;前記ウエハチャックを前記ウエハチャックの上部に位置する上プローブ針に対して相対的に水平方向に移動させて測定する半導体素子を測定位置に移動させる工程;測定位置に移動した半導体素子に対応する下プローブ針を前記複数の下プローブ針の中から選択する工程;選択した下プローブ針をテスタ装置と電気的に接続する工程;前記ウエハチャックを上プローブ針に対して相対的に上下方向に移動させ被験半導体素子の電極と上プローブ針とを接触させる工程を含む、半導体測定方法を提供することによって上記の課題を解決するものである。   Further, the present invention is a semiconductor measurement method for testing characteristics of a semiconductor element by contacting a probe needle with each of a plurality of semiconductor elements formed on a wafer and a back electrode of the wafer, A step of supporting a wafer to be tested on a wafer chuck having a support surface for supporting the target wafer; arranged on the back surface electrode of the wafer to be tested supported on the wafer chuck in a matrix in the vertical and horizontal directions within the support surface A step of bringing a plurality of lower probe needles into contact with each other; a step of moving a semiconductor element to be measured to a measurement position by moving the wafer chuck in a horizontal direction relative to an upper probe needle located above the wafer chuck Selecting a lower probe needle corresponding to the semiconductor element moved to the measurement position from the plurality of lower probe needles; A semiconductor measuring method comprising: a step of electrically connecting the wafer chuck to a tester device; and a step of moving the wafer chuck in a vertical direction relative to the upper probe needle to bring the electrode of the semiconductor element to be tested into contact with the upper probe needle. By providing this, the above-mentioned problems are solved.

本発明の半導体測定方法の好ましい一態様において、測定位置に移動した半導体素子に対応する下プローブ針を前記複数の下プローブ針の中から選択する工程が、試験対象ウエハ上の各半導体素子の大きさ及び位置に関する情報及び/又は各半導体素子の電極の大きさ及び位置に関する情報と、前記ウエハチャックに保持される前記複数の下プローブ針の位置に関する情報と、前記ウエハチャックの支持面上に支持される試験対象ウエハの基準位置からのずれに関する情報に基づいて、試験対象ウエハ上の各半導体素子と、各半導体素子の測定時に前記テスタ装置と電気的に接続されるべき下プローブ針との対応関係を求める工程と;測定位置に移動した半導体素子についての情報と前記対応関係とに基づいて、測定位置に移動した半導体素子に対応する下プローブ針を前記複数の下プローブ針の中から選択する工程を含むものである。   In a preferred aspect of the semiconductor measurement method of the present invention, the step of selecting the lower probe needle corresponding to the semiconductor element moved to the measurement position from the plurality of lower probe needles is the size of each semiconductor element on the wafer to be tested. Information on height and position and / or information on size and position of electrodes of each semiconductor element, information on positions of the plurality of lower probe needles held on the wafer chuck, and support on the support surface of the wafer chuck Correspondence between each semiconductor element on the wafer to be tested and the lower probe needle to be electrically connected to the tester device at the time of measuring each semiconductor element based on information on the deviation from the reference position of the wafer to be tested A step of obtaining a relationship; a semiconductor element moved to the measurement position based on the information about the semiconductor element moved to the measurement position and the correspondence It is intended to include the step of selecting a lower probe needle from the plurality of lower probe needles corresponding to.

さらに、本発明は、導電性の芯線と、前記芯線の少なくとも上部先端を残してその外周を覆う絶縁体と、前記絶縁体の外周を覆う導電性の外皮を備えた同軸構造を有し、さらに、前記外皮の上部近傍に半径方向に突出したストッパーと、前記ストッパーに上端部を当接させ、前記外皮の外周に嵌装されるコイルバネを備えた同軸プローブ針ユニットを提供することによって、上記の課題を解決するものである。   Furthermore, the present invention has a coaxial structure comprising a conductive core wire, an insulator that covers at least the upper end of the core wire and covers the outer periphery thereof, and a conductive sheath that covers the outer periphery of the insulator, By providing a coaxial probe needle unit comprising a stopper projecting radially in the vicinity of the upper part of the outer skin, and a coil spring fitted on the outer periphery of the outer skin, with the upper end abutted against the stopper. It solves the problem.

このような本発明の同軸プローブ針ユニットは、その下部をチャック本体に設けられた保持孔内に挿入し、その上部先端をチャックトップの貫通孔に摺動自在に貫通させた状態で使用される。チャック本体における同軸プローブ針ユニットの保持孔内には半径方向に収縮した段部が設けられており、この段部に前記外皮の外周に嵌装されるコイルバネの下端部が当接することによって、本発明の同軸プローブ針ユニットは、試験対象ウエハの方向に付勢された状態で、チャック本体に保持されることになる。本発明の同軸プローブ針ユニットは、前記芯線の前記絶縁体で覆われていない上部先端の外周に絶縁性のスリーブを有しているのが望ましく、また、絶縁性のスリーブは摩擦係数が小さく、芯線の上部先端がチャックトップの貫通孔内で上下に摺動するのを妨げない材料で構成されているのが望ましい。   Such a coaxial probe needle unit of the present invention is used in such a state that its lower part is inserted into a holding hole provided in the chuck body and its upper end is slidably passed through the through hole of the chuck top. . A step portion contracted in the radial direction is provided in the holding hole of the coaxial probe needle unit in the chuck body, and the lower end portion of the coil spring fitted on the outer periphery of the outer skin comes into contact with the step portion, thereby The coaxial probe needle unit of the invention is held by the chuck body while being biased in the direction of the test target wafer. The coaxial probe needle unit of the present invention preferably has an insulating sleeve on the outer periphery of the upper end of the core wire that is not covered with the insulator, and the insulating sleeve has a small friction coefficient, It is desirable that the core wire is made of a material that does not prevent the upper end of the core wire from sliding up and down in the through hole of the chuck top.

なお、本発明の半導体測定装置及び半導体測定方法において、個々の被験半導体素子の電極及びウエハの裏面電極と接触させるプローブ針の本数には特段の制限はなく、上下から各1本のプローブ針を接触させる単接続方式であっても良いし、上下から各2本のプローブ針を接触させるケルビンコンタクト方式であっても良い。また、本発明の半導体測定装置及び半導体測定方法が対象とする半導体素子は、それらがウエハ上に形成されており、各半導体素子上の電極とウエハの裏面電極とにプローブ針を接触させてその電気的特性を試験することができるものである限りいかなるものであっても良いが、一般にパワーデバイスと呼ばれるパワートランジスタ、パワーMOSFET、サイリスタ、整流ダイオード、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、トライアックなどの電力用半導体素子を対象とする場合に、本発明の半導体測定装置及び半導体測定方法は最も効果的である。   In the semiconductor measuring device and the semiconductor measuring method of the present invention, the number of probe needles to be brought into contact with the electrodes of the individual semiconductor elements to be tested and the back electrode of the wafer is not particularly limited, and one probe needle is attached from above and below. It may be a single connection method that makes contact, or a Kelvin contact method that makes two probe needles contact each other from above and below. Further, the semiconductor elements targeted by the semiconductor measuring apparatus and the semiconductor measuring method of the present invention are formed on the wafer, and the probe needle is brought into contact with the electrode on each semiconductor element and the back electrode of the wafer. Any semiconductor device can be used as long as it can test electrical characteristics, but it is generally called a power device, such as a power transistor, a power MOSFET, a thyristor, a rectifier diode, an insulated gate bipolar transistor, or a triac. The semiconductor measuring apparatus and the semiconductor measuring method of the present invention are most effective.

本発明の半導体測定装置及び半導体測定方法によれば、測定位置にくる半導体素子が切り替わった場合でも、ウエハの裏面電極と接触する下プローブ針をその真下まで移動させる必要がないので、そのための移動装置や移動工程を必要とせず、装置が簡単になり安価であるとともに、移動に掛かる時間も不要であるので、短い測定時間で効率良く測定を行うことができるという利点が得られる。   According to the semiconductor measuring apparatus and the semiconductor measuring method of the present invention, even when the semiconductor element at the measurement position is switched, it is not necessary to move the lower probe needle that contacts the back electrode of the wafer to the position immediately below it. Since no apparatus or moving process is required, the apparatus is simple and inexpensive, and no time is required for movement, there is an advantage that the measurement can be performed efficiently in a short measurement time.

また、本発明の半導体測定装置及び半導体測定方法によれば、ウエハ支持面内で縦横にマトリックス状に配置されている複数の下プローブ針の中から、試験対象ウエハ上の各半導体素子に対応した1又は2、若しくはそれ以上の下プローブ針を選択すれば良いので、複数の下プローブ針の配置は試験対象ウエハに合わせた特定の配置である必要はなく、半導体素子の数や配置が異なる種々のウエハに対し単一の半導体測定装置で測定が可能であり、汎用性が高いという利点を有している。   In addition, according to the semiconductor measuring apparatus and the semiconductor measuring method of the present invention, each of the plurality of lower probe needles arranged vertically and horizontally in a matrix form on the wafer support surface corresponds to each semiconductor element on the wafer to be tested. Since one, two, or more lower probe needles may be selected, the arrangement of the plurality of lower probe needles does not need to be a specific arrangement according to the wafer to be tested, and the number and arrangement of semiconductor elements vary. The wafer can be measured with a single semiconductor measuring apparatus, and has the advantage of high versatility.

さらに、本発明の半導体測定装置及び半導体測定方法が、上述した試験対象ウエハ上の各半導体素子の位置情報等に基づいて、試験対象ウエハ上の各半導体素子と、各半導体素子の測定時に前記テスタ装置と電気的に接続されるべき下プローブ針との対応関係を求める手段や工程と、前記対応関係に基づいて、測定される半導体素子に対応する下プローブ針が前記テスタ装置と電気的に接続されるように前記選択スイッチを切り換える手段や工程を備えている場合には、試験対象ウエハが切り替わった場合や、同一ウエハ上で測定される半導体素子が順次切り替わった場合でも、それぞれの半導体素子に対応する下プローブ針を自動的に選択して、テスタ装置と電気的に接続することができるので、効率良くかつ迅速に測定を行うことができるという利点が得られる。   Furthermore, the semiconductor measuring apparatus and the semiconductor measuring method of the present invention provide the semiconductor device on the test target wafer and the tester at the time of measuring each semiconductor element based on the position information of each semiconductor element on the test target wafer. Means and process for obtaining a correspondence relationship between the apparatus and the lower probe needle to be electrically connected, and the lower probe needle corresponding to the semiconductor element to be measured is electrically connected to the tester device based on the correspondence relation. In the case where a means or a process for switching the selection switch is provided as described above, each semiconductor element is provided even when the wafer to be tested is switched or when semiconductor elements measured on the same wafer are sequentially switched. The corresponding lower probe needle can be automatically selected and electrically connected to the tester device, enabling efficient and quick measurement. An advantage that can be obtained.

また、本発明の半導体装置が、吸引溝を有し、測定位置と吸着位置との間で移動可能に支持されるチャックトップと、試験ウエハに向かって弾性手段によって付勢された下プローブ針を有している場合には、試験対象ウエハの吸着支持をスムースに行うことができるという利点が得られる。   Further, the semiconductor device of the present invention includes a chuck top having a suction groove and supported so as to be movable between the measurement position and the suction position, and a lower probe needle biased by elastic means toward the test wafer. When it has, the advantage that the adsorption | suction support of the test object wafer can be performed smoothly is acquired.

さらに、本発明の同軸プローブ針ユニットによれば、下プローブ針の取り扱いが容易となり、チャック本体への装着も簡単にできるとともに、同軸構造を有しているので、測定信号のテスタ装置への伝達をより精度高く行うことができるという利点が得られる。   Furthermore, according to the coaxial probe needle unit of the present invention, the lower probe needle can be easily handled, can be easily mounted on the chuck body, and has a coaxial structure so that measurement signals can be transmitted to the tester device. Can be obtained with higher accuracy.

本発明の半導体測定装置の一例を示す側面図である。It is a side view which shows an example of the semiconductor measuring apparatus of this invention. ウエハチャックの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of a wafer chuck. ウエハチャックの平面図である。It is a top view of a wafer chuck. ウエハチャックの側面図である。It is a side view of a wafer chuck. ウエハチャックの部分切り欠き斜視図である。It is a partial notch perspective view of a wafer chuck. 吸着位置にあるときのチャックトップの側面図及び側面断面図である。It is the side view and side surface sectional drawing of a chuck top when it exists in an adsorption position. 測定位置にあるときのチャックトップの側面図及び側面断面図である。It is the side view and side surface sectional drawing of a chuck | zipper top when it exists in a measurement position. 同軸プローブ針ユニットの斜視図である。It is a perspective view of a coaxial probe needle unit. 同軸プローブ針ユニットの断面図である。It is sectional drawing of a coaxial probe needle unit. チャックトップの水平部分断面図である。It is a horizontal fragmentary sectional view of a chuck top. 本発明の半導体測定装置における測定回路の一例の概略を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the outline of an example of the measurement circuit in the semiconductor measuring device of this invention.

以下、図面を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明が図示のものに限られないことは勿論である。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the illustrated one.

図1は、本発明の半導体測定装置の一例を示す側面図である。図1において、1は本発明の半導体測定装置であり、半導体測定装置1は、ウエハチャック2と、ウエハチャック2が載置されているXYZθステージ3と、テスタ装置4、及び切換装置5を備えている。6はウエハチャック2の構成要素の一つであるチャックトップ、7はプローブカード、8、8はプローブカード7に取り付けられているプローブ針であり、ウエハチャック2の上部に位置する上プローブ針である。図1に示すとおり、テスタ装置4は、プローブカード7を介して、プローブ針8、8と電気的に接続されている。また、ウエハチャック2は、XYZθステージ3によって、プローブ針8、8に対して上下方向及び水平方向に移動可能であり、かつ、Z軸のまわりに回転も可能である。図示の例ではプローブ針8、8はプローブカード7に取り付けられているが、プローブカード7に取り付けられていないプローブ針であっても良い。   FIG. 1 is a side view showing an example of a semiconductor measuring apparatus according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a semiconductor measuring apparatus according to the present invention. The semiconductor measuring apparatus 1 includes a wafer chuck 2, an XYZθ stage 3 on which the wafer chuck 2 is mounted, a tester device 4, and a switching device 5. ing. 6 is a chuck top which is one of the components of the wafer chuck 2, 7 is a probe card, 8 and 8 are probe needles attached to the probe card 7, and upper probe needles located above the wafer chuck 2. is there. As shown in FIG. 1, the tester device 4 is electrically connected to probe needles 8 and 8 via a probe card 7. Further, the wafer chuck 2 can be moved in the vertical direction and the horizontal direction with respect to the probe needles 8 and 8 by the XYZθ stage 3 and can also rotate around the Z axis. In the illustrated example, the probe needles 8 and 8 are attached to the probe card 7, but may be probe needles that are not attached to the probe card 7.

図2は、図1におけるウエハチャック2の縦断面図である。図に示すとおり、ウエハチャック2は、チャックトップ6と、チャック本体2aとから構成されており、チャック本体2aは、さらに、外周リング2b、ハウジング2c、及びチャックベース2dを有している。チャックトップ6の上面は、試験対象ウエハを支持する支持面となっている。   FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the wafer chuck 2 in FIG. As shown in the figure, the wafer chuck 2 includes a chuck top 6 and a chuck body 2a, and the chuck body 2a further includes an outer peripheral ring 2b, a housing 2c, and a chuck base 2d. The upper surface of the chuck top 6 is a support surface that supports the wafer to be tested.

9、9、9・・・は同軸プローブ針ユニットであり、下プローブ針を構成している。図に示すとおり、下プローブ針である同軸プローブ針ユニット9、9、9・・・は、その下部をハウジング2cに設けられた保持孔内に挿入することによってハウジング2c、つまりはチャック本体2aに保持されている。また、同軸プローブ針ユニット9、9、9・・・の下端から突出する芯線は、互いに絶縁された状態でまとめられ、信号線10として、外部の切換装置5へと接続されている。一方、同軸プローブ針ユニット9、9、9・・・の上部はチャックトップ6に設けられた貫通孔内に上下方向に摺動自在に挿通されており、図示の状態において、その上部先端はチャックトップ6の上面、すなわち、支持面よりも若干上に突出している。11はチャックトップ6に内蔵されている加熱手段としてのヒータであり、図示しない電源に接続されている。   9, 9, 9... Are coaxial probe needle units, which constitute a lower probe needle. As shown in the figure, the coaxial probe needle units 9, 9, 9..., Which are lower probe needles, are inserted into the housing 2c, that is, the chuck body 2a by inserting the lower part thereof into a holding hole provided in the housing 2c. Is retained. Further, the core wires protruding from the lower ends of the coaxial probe needle units 9, 9, 9... Are collected in a state of being insulated from each other, and are connected to the external switching device 5 as a signal line 10. On the other hand, the upper portions of the coaxial probe needle units 9, 9, 9... Are inserted into a through hole provided in the chuck top 6 so as to be slidable in the vertical direction. It protrudes slightly above the upper surface of the top 6, that is, the support surface. Reference numeral 11 denotes a heater as a heating means built in the chuck top 6 and is connected to a power source (not shown).

図3はウエハチャック2の平面図である。図3において、9aで示される多数の小円は、同軸プローブ針ユニット9の上部先端を表しており、同軸プローブ針ユニット9、9、9・・・は、チャックトップ6に形成された多数の貫通孔からその上部先端を覗かせた状態にある。図3に示すとおり、下プローブ針を構成する同軸プローブ針ユニット9、9、9・・・は、チャックトップ6の試験対象ウエハを支持する支持面内で、縦横方向にマトリックス状に配置されている。図に示す例では、下プローブ針を構成する同軸プローブ針ユニット9、9、9・・・は、縦横両方向に等しいピッチで等間隔に配置されているが、同軸プローブ針ユニット9、9、9・・・の配置間隔は縦と横とで異なっていても良いし、必ずしも等間隔である必要はない。また、図に示す例では、縦横方向に整列状態に配置されているが、交互に位置をずらして千鳥状に配置しても良い。   FIG. 3 is a plan view of the wafer chuck 2. 3, a large number of small circles 9 a represent the upper ends of the coaxial probe needle units 9, and the coaxial probe needle units 9, 9, 9... Are formed on the chuck top 6. It is in a state where the top end is seen from the through hole. As shown in FIG. 3, the coaxial probe needle units 9, 9, 9... Constituting the lower probe needle are arranged in a matrix in the vertical and horizontal directions within the support surface for supporting the test target wafer of the chuck top 6. Yes. In the example shown in the figure, the coaxial probe needle units 9, 9, 9... Constituting the lower probe needle are arranged at equal intervals in the vertical and horizontal directions, but the coaxial probe needle units 9, 9, 9. The arrangement interval of... May be different in the vertical and horizontal directions, and is not necessarily equal. Further, in the example shown in the figure, they are arranged in an aligned state in the vertical and horizontal directions, but they may be arranged in a zigzag pattern by alternately shifting the positions.

12は吸引溝であり、チャックトップ6の上面、すなわち、支持面上に形成されている。図に示すとおり、吸引溝12は、チャックトップ6の支持面をほぼ覆うように縦横に配置されており、互いに連通して、一箇所から吸引すれば、その吸引力が吸引溝12を介して支持面全体に行き渡るようになっている。13、13は、チャックトップ6の昇降ガイドピン、14、14、14はカムフォロアであるが、これらの機能については後述する。   A suction groove 12 is formed on the upper surface of the chuck top 6, that is, on the support surface. As shown in the drawing, the suction grooves 12 are arranged vertically and horizontally so as to substantially cover the support surface of the chuck top 6. If the suction grooves 12 communicate with each other and suck from one place, the suction force is passed through the suction grooves 12. It is designed to spread over the entire support surface. Reference numerals 13 and 13 denote lifting guide pins of the chuck top 6, and reference numerals 14, 14, and 14 denote cam followers. These functions will be described later.

図4は、ウエハチャック2の側面図である。15はカム溝、16は吸引チューブである。吸引チューブ16の根元側は上述した吸引溝12に接続されており、先端側は図示しない吸引装置に接続されている。図示しない吸引装置を作動させると、吸引チューブ16を介して吸引溝12内は負圧に引かれ、チャックトップ6は、その支持面上に載置されている試験対象ウエハを支持面上に吸着支持することになる。   FIG. 4 is a side view of the wafer chuck 2. Reference numeral 15 is a cam groove, and 16 is a suction tube. The base side of the suction tube 16 is connected to the suction groove 12 described above, and the distal end side is connected to a suction device (not shown). When a suction device (not shown) is operated, the inside of the suction groove 12 is pulled to a negative pressure via the suction tube 16, and the chuck top 6 sucks the wafer to be tested placed on the support surface onto the support surface. I will support it.

図5は、ウエハチャック2の部分切り欠き斜視図である。図に示すとおり、同軸プローブ針ユニット9、9、9・・・は、下部をハウジング2cの保持孔内に挿入した状態でハウジング2cに保持されており、その上部先端9a、9a、9a・・・は、チャックトップ6に設けられた貫通孔6a、6a、6a・・・に摺動自在に挿入され、チャックトップ6の上面よりも若干突出した状態にある。2eは、ハウジング2cに固定された固定リング、17は、固定リング2eの下面と、外周リング2bの内周部の上面との間に介挿されたベアリング、18は、外周リング2bの下面とハウジング2cの外周部上面との間に介挿された滑りリングである。なお、図に示すとおりカムフォロア14はチャックトップ6の側面に固定されている。   FIG. 5 is a partially cutaway perspective view of the wafer chuck 2. As shown in the figure, the coaxial probe needle units 9, 9, 9... Are held by the housing 2c with their lower portions inserted into the holding holes of the housing 2c, and their upper ends 9a, 9a, 9a,. Is inserted in the through holes 6 a, 6 a, 6 a... Provided in the chuck top 6 slidably and slightly protrudes from the upper surface of the chuck top 6. 2e is a fixing ring fixed to the housing 2c, 17 is a bearing interposed between the lower surface of the fixing ring 2e and the upper surface of the inner peripheral portion of the outer peripheral ring 2b, and 18 is a lower surface of the outer peripheral ring 2b. It is a sliding ring inserted between the upper surface of the outer peripheral part of the housing 2c. As shown in the figure, the cam follower 14 is fixed to the side surface of the chuck top 6.

次に、図6〜図7を用いて、チャックトップ6の上下方向の移動機構を説明する。図6(a)(b)は、チャックトップ6が吸着位置にある状態を示している。吸着位置では、チャックトップ6に固定されているカムフォロア14は、カム溝15の左の端にある。カム溝15は、図に示すとおり、その右端部よりも左端部の方が高い位置に設けられているので、カムフォロア14がカム溝15の左の端に位置するときには、カムフォロア14はカム溝15内で最も高い位置にあり、同時に、カムフォロア14が固定されているチャックトップ6も、昇降ガイドピン13に案内されて、最も高い位置に上昇した状態にある。この状態、すなわち、チャックトップ6が吸着位置にあるとき、下プローブ針である同軸プローブ針ユニット9、9、9・・・の上部先端9a、9a、9a・・・は、図に示すとおり、チャックトップ6の上面、すなわち、試験対象ウエハの支持面よりも下方に位置している。   Next, the vertical movement mechanism of the chuck top 6 will be described with reference to FIGS. 6A and 6B show a state in which the chuck top 6 is at the suction position. At the suction position, the cam follower 14 fixed to the chuck top 6 is at the left end of the cam groove 15. As shown in the figure, the cam groove 15 is provided at a position where the left end is higher than the right end thereof. Therefore, when the cam follower 14 is positioned at the left end of the cam groove 15, the cam follower 14 At the same time, the chuck top 6 to which the cam follower 14 is fixed is also guided by the lifting guide pins 13 and is raised to the highest position. In this state, that is, when the chuck top 6 is in the suction position, the upper tips 9a, 9a, 9a... Of the coaxial probe needle units 9, 9, 9. It is located below the upper surface of the chuck top 6, that is, the support surface of the wafer to be tested.

この状態で試験対象ウエハWをチャックトップ6の支持面上に載置して、吸引溝12、12を負圧に吸引すると、試験対象ウエハWはチャックトップ6の支持面上に吸着支持されることになる。このようにチャックトップ6が吸着位置にあるときには、同軸プローブ針ユニット9、9、9・・・の上部先端9a、9a、9a・・・はチャックトップ6の上面よりも下方に位置しており、支持面上に突出していないので、試験対象ウエハWを支障なく支持面上に吸着支持することができる。   In this state, when the test target wafer W is placed on the support surface of the chuck top 6 and the suction grooves 12 and 12 are sucked to a negative pressure, the test target wafer W is sucked and supported on the support surface of the chuck top 6. It will be. When the chuck top 6 is in the suction position, the upper tips 9a, 9a, 9a, etc. of the coaxial probe needle units 9, 9, 9... Are located below the upper surface of the chuck top 6. Since it does not protrude on the support surface, the test target wafer W can be sucked and supported on the support surface without any trouble.

図7(a)(b)は、チャックトップ6が測定位置にある状態を示している。すなわち、外周リング2bは、例えば、図6(b)に示すとおり、ハウジング2cとは滑りリング18を介して、また、固定リング2eとはベアリング17を介して接触しているので、円周方向には回転可能であり、外周リング2bを図6(a)に示す矢印方向に回転して、図7(a)に示すとおり、カムフォロア14をカム溝15の右端まで移動させると、その移動に伴い、カムフォロア14が固定されているチャックトップ6は昇降ガイドピン13に案内されて下方に移動し、図7(b)に示す測定位置へと移動する。   7A and 7B show a state where the chuck top 6 is at the measurement position. That is, the outer peripheral ring 2b is in contact with the housing 2c through the sliding ring 18 and with the fixed ring 2e through the bearing 17 as shown in FIG. The outer ring 2b is rotated in the direction of the arrow shown in FIG. 6A and the cam follower 14 is moved to the right end of the cam groove 15 as shown in FIG. Accordingly, the chuck top 6 to which the cam follower 14 is fixed is guided by the lifting guide pins 13 and moves downward, and moves to the measurement position shown in FIG.

チャックトップ6が測定位置にあるときには、同軸プローブ針ユニット9、9、9・・・の上部先端9a、9a、9a・・・は、無負荷状態においては、チャックトップ6の支持面よりも上方に位置することになる。しかし、チャックトップ6の支持面上に試験対象ウエハWが吸着支持されているときには、チャックトップ6が吸着位置から測定位置へと移動する途中に、同軸プローブ針ユニット9、9、9・・・の上部先端9a、9a、9a・・・は試験対象ウエハWの裏面電極と接触し、接触したまま下方に押し下げられることになる。すなわち、同軸プローブ針ユニット9、9、9・・・は、後述するとおり、チャックトップ6の支持面上に支持される試験対象ウエハWの方向に弾性手段によって付勢されており、その付勢する力は、支持面上に試験対象ウエハWを吸着支持する力よりも弱く設定されているので、上部先端9a、9a、9a・・・が試験対象ウエハWの裏面電極と接触することによって、同軸プローブ針ユニット9、9、9・・・は、その上部先端9a、9a、9a・・・を試験対象ウエハWの裏面電極と接触させたまま下方に押し下げられることになる。   When the chuck top 6 is in the measurement position, the upper tips 9a, 9a, 9a, ... of the coaxial probe needle units 9, 9, 9 ... are above the support surface of the chuck top 6 in the unloaded state. Will be located. However, when the wafer to be tested W is sucked and supported on the support surface of the chuck top 6, the coaxial probe needle units 9, 9, 9... Are moved while the chuck top 6 moves from the suction position to the measurement position. The top tips 9a, 9a, 9a... Are in contact with the back electrode of the wafer W to be tested, and are pushed downward while in contact. That is, the coaxial probe needle units 9, 9, 9... Are biased by elastic means in the direction of the test target wafer W supported on the support surface of the chuck top 6 as will be described later. Since the force to be set is weaker than the force to suck and support the test target wafer W on the support surface, the upper tips 9a, 9a, 9a... Come into contact with the back electrode of the test target wafer W, The coaxial probe needle units 9, 9, 9... Are pushed downward while their upper tips 9 a, 9 a, 9 a.

図8は、同軸プローブ針ユニット9の斜視図であり、図9は同軸プローブ針ユニット9の断面図である。図に示すとおり、同軸プローブ針ユニット9は、導電性の芯線9bと、芯線9bの上部先端を残して芯線9bの外周を覆う絶縁体9cと、芯線9bと同軸で、絶縁体9cの外周を覆う導電性の外皮9dとを備えた同軸構造を有している。   FIG. 8 is a perspective view of the coaxial probe needle unit 9, and FIG. 9 is a cross-sectional view of the coaxial probe needle unit 9. As shown in the figure, the coaxial probe needle unit 9 is composed of a conductive core wire 9b, an insulator 9c that covers the outer periphery of the core wire 9b, leaving the upper end of the core wire 9b, and is coaxial with the core wire 9b and covers the outer periphery of the insulator 9c. It has a coaxial structure with a conductive outer covering 9d.

芯線9bを構成する材料としては、導線性を有し、試験対象ウエハWの裏面電極と繰り返し接触しても容易に摩耗、変形しない強度を備えた材料であればどのような材料を用いて構成しても良いが、例えば銅やタングステンなどの導電性金属を用いることができ、タングステンを用いるのが好ましい。絶縁体9cとしては、絶縁体である限り、どのような材料を用いても良いが、例えばポリテトラフルオロエチレンなどの絶縁性樹脂を用いるのが好ましい。外皮9dを構成する材料としては、導線性を備えた材料であればどのような材料を用いて構成しても良いが、入手のし易さと高い導電率の観点からは銅を用いるのが好ましい。   As the material constituting the core wire 9b, any material can be used as long as it has conductivity and has a strength that does not easily wear and deform even when repeatedly contacted with the back electrode of the wafer W to be tested. For example, a conductive metal such as copper or tungsten can be used, and tungsten is preferably used. As the insulator 9c, any material may be used as long as it is an insulator. For example, an insulating resin such as polytetrafluoroethylene is preferably used. As a material constituting the outer skin 9d, any material may be used as long as it is a conductive material. However, it is preferable to use copper from the viewpoint of availability and high conductivity. .

9fは、外皮9dの上部近傍に半径方向に突出したストッパー、9eは、外皮9dの外周に嵌装される弾性手段としてのコイルバネであり、コイルバネ9eの上端部はストッパー9fの下面と当接している。ストッパー9fの材料に特段の制限はないが、例えば銅を用いることができる。コイルバネ9eの下端部は、同軸プローブ針ユニット9がハウジング2cの保持孔内に挿入されるとき、保持孔の下部近傍に形成されている半径が縮小した段部と当接し、同軸プローブ針ユニット9を、上方、つまりはチャックトップ9に吸着支持される試験対象ウエハWの方向に付勢する。9gは、芯線9bの絶縁体9cで覆われていない先端部の外周を覆う絶縁性のスリーブであり、絶縁性がありかつ摩擦係数の小さな材料である、例えば、ポリテトラフルオロエチレンなどの絶縁性樹脂を用いて構成される。   9f is a stopper protruding radially in the vicinity of the upper part of the outer skin 9d, 9e is a coil spring as elastic means fitted on the outer periphery of the outer skin 9d, and the upper end of the coil spring 9e is in contact with the lower surface of the stopper 9f. Yes. Although there is no special restriction | limiting in the material of the stopper 9f, For example, copper can be used. When the coaxial probe needle unit 9 is inserted into the holding hole of the housing 2c, the lower end portion of the coil spring 9e comes into contact with a stepped portion having a reduced radius formed near the lower portion of the holding hole, and the coaxial probe needle unit 9 Is biased upward, that is, in the direction of the test target wafer W that is sucked and supported by the chuck top 9. 9g is an insulating sleeve that covers the outer periphery of the tip portion of the core wire 9b that is not covered with the insulator 9c, and is an insulating material having a low friction coefficient, such as an insulating material such as polytetrafluoroethylene. Consists of resin.

本発明の同軸プローブ針ユニット9は、上記のように構成されているので、構造が簡単であり、かつ、一体的にまとまっているので取り扱いが易く、例えば図5に示すように、下部をハウジング2cに設けられた保持孔内に挿入し、上部をチャックトップ6に設けられた貫通孔6a内に貫通させるだけで本発明の半導体測定装置における下プローブ針として使用することができる。また、同軸構造となっているので、測定信号の伝送性に優れ、正確な測定を可能にするという優れた利点を備えるものである。   Since the coaxial probe needle unit 9 of the present invention is configured as described above, it has a simple structure and is easy to handle because it is integrated together. For example, as shown in FIG. It can be used as a lower probe needle in the semiconductor measuring device of the present invention by simply inserting it into the holding hole provided in 2c and allowing the upper part to pass through the through hole 6a provided in the chuck top 6. Further, since it has a coaxial structure, it has excellent advantages such as excellent measurement signal transmission and accurate measurement.

図10は、図2のウエハチャック2の断面図において、ヒータ11が内蔵されている面で、チャックトップ6を水平に切断した状態を示す水平部分断面図である。図に示すとおり、ヒータ11は、同軸プローブ針ユニット9の間を縫ってチャックトップ6のほぼ前面にわたって配置されている。ヒータ11が図示しない電源に接続されていることはいうまでもなく、電源をONにしてヒータ11を作動させることにより、チャックトップ6の温度を上昇させることができる。チャックトップ6には、図示しない温度センサが内蔵されており、適宜の温度コントロールを行うことによって、チャックトップ6の支持面の温度を調節し、半導体素子の任意の温度における特性の試験を行うことができる。なお、ヒータ11に代えて、或いはヒータ11とともに、ペルチエ素子をチャックトップ6内に配置して、チャックトップ6の加熱又は冷却を行うようにしても良い。   FIG. 10 is a horizontal partial cross-sectional view showing a state in which the chuck top 6 is cut horizontally on the surface in which the heater 11 is built in the cross-sectional view of the wafer chuck 2 of FIG. As shown in the figure, the heater 11 is arranged over the almost front surface of the chuck top 6 by sewing between the coaxial probe needle units 9. Needless to say, the heater 11 is connected to a power source (not shown), and the temperature of the chuck top 6 can be raised by turning on the power source and operating the heater 11. The chuck top 6 incorporates a temperature sensor (not shown), and the temperature of the support surface of the chuck top 6 is adjusted by performing appropriate temperature control to test the characteristics of the semiconductor element at an arbitrary temperature. Can do. Instead of the heater 11 or together with the heater 11, a Peltier element may be disposed in the chuck top 6 to heat or cool the chuck top 6.

図11は、本発明の半導体測定装置における測定回路の一例の概略を示す概念図であり、チャックトップ6や、ウエハチャック2等は省略してある。図11において、Wnは試験対象ウエハであり、試験対象ウエハWnには複数の半導体素子D(n,m)、D(n,m+1)・・・が形成されている(図では半導体素子D(n,m)及び半導体素子D(n,m+1)の2つしか示していない)。Tは各半導体素子D(n,m)、D(n,m+1)・・・の電極であり、図では上プローブ針であるプローブ針8、8が半導体素子D(n,m)の電極Tに接触している。   FIG. 11 is a conceptual diagram showing an outline of an example of a measurement circuit in the semiconductor measurement apparatus of the present invention, and the chuck top 6 and the wafer chuck 2 are omitted. In FIG. 11, Wn is a test target wafer, and a plurality of semiconductor elements D (n, m), D (n, m + 1)... Are formed on the test target wafer Wn (in the figure, semiconductor elements are shown). D (n, m) and only two semiconductor elements D (n, m + 1) are shown). T is an electrode of each semiconductor element D (n, m), D (n, m + 1)..., And in the figure, the probe needles 8 and 8 which are upper probe needles are the semiconductor elements D (n, m). It is in contact with the electrode T.

Bは、試験対象ウエハWnの裏面電極である。裏面電極Bには、下プローブ針である多数の同軸プローブ針ユニット9(p,q)、9(p,q+1)、9(p,q+2)、9(p,q+3)・・・が接触している(図では同軸プローブ針ユニット9(p,q)、9(p,q+1)、9(p,q+2)、9(p,q+3)の4つしか示していない)。S(p,q)、S(p,q+1)、S(p,q+2)、S(p,q+3)・・・は、各同軸プローブ針ユニット9(p,q)、9(p,q+1)、9(p,q+2)、9(p,q+3)・・・に対応した切り換えスイッチであり、各同軸プローブ針ユニット9(p,q)、9(p,q+1)、9(p,q+2)、9(p,q+3)・・・は、それぞれ切り換えスイッチS(p,q)、S(p,q+1)、S(p,q+2)、S(p,q+3)・・・を介して、テスタ装置4と接続されている。5は切換装置であり、切り換えスイッチS(p,q)、S(p,q+1)、S(p,q+2)、S(p,q+3)・・・の各々をON、OFFする機能を有している。なお、図では、1つの半導体素子D(n,m)に対して、上下から各2本のプローブ針が接触しており、ケルビンコンタクトをとるように為されているが、1つの半導体素子D(n,m)に対して、上下から各1本のプローブ針が接触するようにしても良いし、場合によっては、各3本以上のプローブ針が接触するようにしても良い。   B is a back electrode of the wafer to be tested Wn. The back electrode B has a number of coaxial probe needle units 9 (p, q), 9 (p, q + 1), 9 (p, q + 2), 9 (p, q + 3) which are lower probe needles. ... are in contact (in the figure, coaxial probe needle units 9 (p, q), 9 (p, q + 1), 9 (p, q + 2), 9 (p, q + 3) 4 Only one). S (p, q), S (p, q + 1), S (p, q + 2), S (p, q + 3)... Are the respective coaxial probe needle units 9 (p, q), 9 (p, q + 1), 9 (p, q + 2), 9 (p, q + 3)... Switch, corresponding to each coaxial probe needle unit 9 (p, q), 9 (p, q + 1), 9 (p, q + 2), 9 (p, q + 3)... are changeover switches S (p, q), S (p, q + 1), S, respectively. It is connected to the tester device 4 via (p, q + 2), S (p, q + 3). 5 is a switching device, and each of the changeover switches S (p, q), S (p, q + 1), S (p, q + 2), S (p, q + 3). Has a function to turn off. In the drawing, two probe needles are in contact with one semiconductor element D (n, m) from above and below so as to make a Kelvin contact, but one semiconductor element D One (1) probe needle may be in contact with (n, m) from above and below, and in some cases, three or more probe needles may be in contact with each other.

次に、図1と図11を参照しながら、本発明の半導体測定装置の動作、及び本発明の半導体測定方法を説明する。まず、別途プリアライメントした試験対象ウエハWnを、吸着位置にあるチャックトップ6の支持面上に載置し、吸引溝12を介して支持面上を負圧に吸引することにより、試験対象ウエハWnをウエハチャック2の支持面、つまりは、チャックトップ6の支持面上に吸着支持する。この状態で、XYZθステージ3を駆動して、試験対象ウエハWnとプローブカード7若しくはプローブ針8、8との正確なアライメントを行う。アライメントが完了すると、チャックトップ6を測定位置に移動させ、同軸プローブ針ユニット9(p,q)、9(p,q+1)、9(p,q+2)、9(p,q+3)・・・を試験対象ウエハWnの裏面電極Bに接触させる。   Next, the operation of the semiconductor measurement apparatus of the present invention and the semiconductor measurement method of the present invention will be described with reference to FIGS. First, the test target wafer Wn separately pre-aligned is placed on the support surface of the chuck top 6 at the suction position, and the support surface W is sucked to the negative pressure via the suction groove 12 to thereby test the wafer Wn. Is supported on the support surface of the wafer chuck 2, that is, the support surface of the chuck top 6. In this state, the XYZθ stage 3 is driven to perform accurate alignment between the test target wafer Wn and the probe card 7 or the probe needles 8 and 8. When the alignment is completed, the chuck top 6 is moved to the measurement position, and the coaxial probe needle units 9 (p, q + 1), 9 (p, q + 1), 9 (p, q + 2), 9 (p, q + 3) is brought into contact with the back electrode B of the wafer to be tested Wn.

この状態で、XYZθステージ3を駆動して、ウエハチャック2を水平方向に移動させて、例えば、半導体素子D(n,m)が被験半導体素子である場合には、その電極Tがプローブ針8、8の直下にくる測定位置に移動させ、併せて、切換装置5によって、選択スイッチS(p,q)とS(p,q+1)をONにし、半導体素子D(n,m)に対応する同軸プローブ針ユニット9(p,q)、9(p,q+1)をテスタ装置5と接続する。この状態でウエハチャック2を上昇させると、プローブ針8、8と被験半導体素子D(n,m)の電極Tとは接触し、半導体素子D(n,m)の測定が行われることになる。測定が終了すると、ウエハチャック2は下降して、プローブ針8、8と被験半導体素子D(n,m)の電極Tとの接触は解除される。   In this state, the XYZθ stage 3 is driven to move the wafer chuck 2 in the horizontal direction. For example, when the semiconductor element D (n, m) is a test semiconductor element, the electrode T is connected to the probe needle 8. , 8 is moved to the measurement position immediately below, and at the same time, the selector device S (p, q) and S (p, q + 1) are turned on by the switching device 5 to the semiconductor element D (n, m). Corresponding coaxial probe needle units 9 (p, q), 9 (p, q + 1) are connected to the tester device 5. When the wafer chuck 2 is raised in this state, the probe needles 8 and 8 and the electrode T of the test semiconductor element D (n, m) come into contact, and the measurement of the semiconductor element D (n, m) is performed. . When the measurement is completed, the wafer chuck 2 is lowered and the contact between the probe needles 8 and 8 and the electrode T of the test semiconductor element D (n, m) is released.

半導体素子D(n,m)の測定が終了し、次の被験半導体素子が半導体素子D(n,m+1)である場合には、XYZθステージ3を駆動して、ウエハチャック2を半導体素子D(n,m+1)の電極Tがプローブ針8、8の直下にくる測定位置に移動させ、併せて、切換装置5によって、選択スイッチS(p,q)、S(p,q+1)に代えて、選択スイッチS(p,q+2)とS(p,q+3)をONにして、半導体素子D(n,m+1)に対応する同軸プローブ針ユニット9(p,q+2)と9(p,q+3)をテスタ装置5と接続する。この状態でウエハチャック2を上昇させると、プローブ針8、8と被験半導体素子D(n,m+1)の電極Tとは接触し、半導体素子D(n,m+1)の測定が行われることになる。これを順次繰り返すことによって、試験対象ウエハWn上の各半導体素子についての測定を行い、全て終了すると、チャックトップ6による試験対象ウエハWnの吸着支持を解除して、試験対象ウエハWnを外部へと搬出する。   When the measurement of the semiconductor element D (n, m) is completed and the next test semiconductor element is the semiconductor element D (n, m + 1), the XYZθ stage 3 is driven, and the wafer chuck 2 is moved to the semiconductor element. The electrode T of D (n, m + 1) is moved to the measurement position immediately below the probe needles 8 and 8, and the selector switch S (p, q), S (p, q + Instead of 1), the selection switches S (p, q + 2) and S (p, q + 3) are turned ON, and the coaxial probe needle unit 9 (p) corresponding to the semiconductor element D (n, m + 1) , q + 2) and 9 (p, q + 3) are connected to the tester device 5. When the wafer chuck 2 is raised in this state, the probe needles 8 and 8 and the electrode T of the test semiconductor element D (n, m + 1) are in contact with each other, and the measurement of the semiconductor element D (n, m + 1) is performed. It will be. By repeating this in sequence, each semiconductor element on the test target wafer Wn is measured, and when all of the measurement is completed, the suction support of the test target wafer Wn by the chuck top 6 is released, and the test target wafer Wn is moved outside. Take it out.

このように本発明の半導体測定装置によれば、測定対象となる半導体素子が順次切り替わった場合でも、その裏面電極の真下に下プローブ針である同軸プローブ針ユニット9を移動させる必要がなく、単に選択スイッチSを切り換えるだけで良いので、装置が簡単になるとともに、下プローブ針の移動に掛かる時間が不要であるので、測定を効率良く迅速に行うことができるという利点が得られる。   As described above, according to the semiconductor measuring apparatus of the present invention, even when the semiconductor elements to be measured are sequentially switched, it is not necessary to move the coaxial probe needle unit 9 that is the lower probe needle just below the back surface electrode. Since only the selection switch S needs to be switched, the apparatus is simplified, and the time required for the movement of the lower probe needle is not required. Therefore, there are advantages that the measurement can be performed efficiently and quickly.

なお、被験半導体素子に対応する下プローブ針の選択は、以下のようにして切換装置5によって自動的に行われるようにするのが好ましい。すなわち、半導体測定装置1又は切換装置5に図示しない記憶装置を付属させ、その記憶装置に、半導体測定装置1のウエハチャック2に保持されている複数の下プローブ針である同軸プローブ針ユニット9、9、9・・・の位置についての情報を予め入力し記憶させておくとともに、試験対象となる各ウエハについての諸元情報、すなわち、ウエハの大きさ、ウエハ上に形成されている半導体素子の数、大きさ、配置などに関する情報や、及び/又は、ウエハ上に形成されている各半導体素子の電極の大きさ、位置などに関する情報を、測定に先だって適宜の手段を介して入力し、記憶させる。さらに、チャックトップ6の支持面上に吸着支持されている試験対象ウエハについて、プローブカード7若しくはプローブ針8、8との正確なアライメントを行ったときに得られるXYZθステージ3の基準位置からの移動量を、その試験対象ウエハの基準位置からの位置ずれ量として記憶装置に記憶させる。   The selection of the lower probe needle corresponding to the test semiconductor element is preferably performed automatically by the switching device 5 as follows. That is, a storage device (not shown) is attached to the semiconductor measurement device 1 or the switching device 5, and a coaxial probe needle unit 9 that is a plurality of lower probe needles held by the wafer chuck 2 of the semiconductor measurement device 1 is attached to the storage device. Information about the positions 9, 9... Is input and stored in advance, and specification information about each wafer to be tested, that is, the size of the wafer, the semiconductor element formed on the wafer, and so on. Information on the number, size, arrangement, etc. and / or information on the size, position, etc. of the electrodes of each semiconductor element formed on the wafer are input and stored via appropriate means prior to measurement. Let Further, the movement of the XYZθ stage 3 from the reference position obtained when accurate alignment with the probe card 7 or the probe needles 8 and 8 is performed on the wafer to be tested that is sucked and supported on the support surface of the chuck top 6. The amount is stored in the storage device as a displacement amount from the reference position of the wafer under test.

切換装置5は、これら記憶装置に記憶されている情報に基づいて、試験対象であるウエハ上に形成されている半導体素子の各々について、形成されている電極Tの真下若しくは真下に最も近い同軸プローブ針ユニット9を割り出し、割り出された同軸プローブ針ユニット9を、各半導体素子の測定時にテスタ装置4と電気的に接続すべき同軸プローブ針ユニット9として各半導体素子と対応させ、この対応関係を、各半導体素子と同軸プローブ針ユニットの対応関係として記憶する。形成されている電極Tの真下若しくは真下に最も近い同軸プローブ針ユニット9の割り出しは、個々の半導体素子についての大きさ及び位置情報、及び/又は、個々の半導体素子に形成されている電極Tについての大きさ及び位置情報と、ウエハチャック2に保持されている複数の同軸プローブ針ユニット9の位置情報と、アライメント時に得られる試験対象ウエハの基準位置からの位置ずれ量とに基づいて、計算によって行うことができる。1本の同軸プローブ針ユニット9を裏面電極Bと接触させる場合には、電極Tの真下に最も近いものを、また、2本の同軸プローブ針ユニット9を裏面電極Bと接触させる場合には、電極Tの真下に最も近いものと、その次に近いものを、それぞれテスタ装置4に接続すべき下プローブ針として選択すれば良い。   Based on the information stored in these storage devices, the switching device 5 uses, for each of the semiconductor elements formed on the wafer to be tested, a coaxial probe that is closest to or directly below the formed electrode T. The needle unit 9 is indexed, and the determined coaxial probe needle unit 9 is made to correspond to each semiconductor element as a coaxial probe needle unit 9 to be electrically connected to the tester device 4 when measuring each semiconductor element. And stored as a correspondence between each semiconductor element and the coaxial probe needle unit. The index of the coaxial probe needle unit 9 that is directly below or closest to the electrode T that is formed is determined based on the size and position information about each semiconductor element and / or the electrode T that is formed on each semiconductor element. And the positional information of the plurality of coaxial probe needle units 9 held on the wafer chuck 2 and the amount of positional deviation from the reference position of the wafer under test obtained at the time of alignment. It can be carried out. When one coaxial probe needle unit 9 is brought into contact with the back electrode B, the one closest to the bottom of the electrode T, and when two coaxial probe needle units 9 are brought into contact with the back electrode B, The one closest to the electrode T and the one closest to the next may be selected as the lower probe needle to be connected to the tester device 4.

切換装置5は、上記のようにして求めた対応関係に基づいて、新たな半導体素子がプローブ針8、8の直下、すなわち測定位置に移動すると、その半導体素子に対応する同軸プローブ針ユニット9(p,q)、9(r,s)を選択して、対応する選択スイッチS(p,q)、S(r,s)をONにする。どの半導体素子が測定位置にあるかの情報は、半導体測定装置1に組み込まれている図示しない制御装置から得ることができる。なお、各半導体素子Dと、同軸プローブ針ユニット9との上記の対応関係は、試験対象ウエハの測定開始前に、形成されている全ての半導体素子について予め求めておくようにしても良いし、測定対象となる被験半導体素子が切り替わる度に求めるようにしても良い。   When the new semiconductor element moves to a position immediately below the probe needles 8, 8, that is, to the measurement position based on the correspondence obtained as described above, the switching device 5 selects the coaxial probe needle unit 9 ( p, q) and 9 (r, s) are selected, and the corresponding selection switches S (p, q) and S (r, s) are turned ON. Information about which semiconductor element is at the measurement position can be obtained from a control device (not shown) incorporated in the semiconductor measurement device 1. The above correspondence between each semiconductor element D and the coaxial probe needle unit 9 may be obtained in advance for all formed semiconductor elements before the measurement of the test target wafer is started. You may make it obtain | require, whenever the test semiconductor element used as a measuring object switches.

以上のように本発明の半導体測定装置及び半導体測定方法によれば、試験対象ウエハや、測定される半導体素子が切り替わっても、テスタ装置に電気的に接続される下プローブ針を選択スイッチによって切り換えるだけで良く、下プローブ針を測定される半導体素子の直下に移動させる移動機構が不要であるとともに、移動に要する時間も不要となり、安価で効率の良い測定を行うことができる。また、本発明の半導体測定装置及び半導体測定方法によれば、形成されている半導体素子の大きさや数、さらには配置が異なる種々のウエハを試験対象とする場合でも、チャックトップの支持面内に縦横方向にマトリックス状に配置された複数の下プローブ針の中から、測定する半導体素子の上部電極により近いものを選択して、下プローブ針として使用することができるので、下プローブ針の配置を個々の試験対象ウエハに合わせた特定の配置をする必要がなく、高い汎用性が得られるという利点がある。   As described above, according to the semiconductor measuring apparatus and the semiconductor measuring method of the present invention, the lower probe needle electrically connected to the tester apparatus is switched by the selection switch even when the wafer to be tested and the semiconductor element to be measured are switched. This eliminates the need for a moving mechanism for moving the lower probe needle directly below the semiconductor element to be measured, and also eliminates the time required for the movement, making it possible to perform inexpensive and efficient measurement. In addition, according to the semiconductor measuring apparatus and the semiconductor measuring method of the present invention, even when various types of wafers having different sizes and numbers of semiconductor elements formed and different arrangements are to be tested, they are within the support surface of the chuck top. The lower probe needle can be used as the lower probe needle by selecting the one closer to the upper electrode of the semiconductor element to be measured from among the plurality of lower probe needles arranged in a matrix in the vertical and horizontal directions. There is an advantage that a high versatility can be obtained without a specific arrangement according to each wafer to be tested.

以上の述べたとおり、本発明の半導体測定装置及び半導体測定方法によれば、安価で効率の良い測定が可能になるので、半導体素子、特に、今後用途の更なる拡大が見込まれる電力用半導体素子の品質並びに性能の向上に大きく寄与し、多大なる産業上の利用可能性を有するものである。また、本発明の同軸プローブ針ユニットは、構造が簡単で、取り扱い易く、かつ、測定信号の伝送性に優れているので、半導体測定装置や半導体測定方法に用いられて大いなる利便性を発揮し、その産業上の利用可能性にも多大のものがある。   As described above, according to the semiconductor measuring device and the semiconductor measuring method of the present invention, it is possible to perform measurement with low cost and high efficiency. Therefore, semiconductor devices, particularly power semiconductor devices for which further expansion of applications is expected in the future. It greatly contributes to the improvement of the quality and performance, and has a great industrial applicability. In addition, the coaxial probe needle unit of the present invention has a simple structure, is easy to handle, and is excellent in measurement signal transmission, so that it exhibits great convenience when used in semiconductor measurement devices and semiconductor measurement methods. There is also a great deal of industrial applicability.

1 半導体測定装置
2 ウエハチャック
2a チャック本体
2b 外周リング
2c ハウジング
2d チャックベース
3 XYZθステージ
4 テスタ装置
5 切換装置
6 チャックトップ
7 プローブカード
8 プローブ針
9 同軸プローブ針ユニット
10 信号線
11 ヒータ
12 吸引溝
13 昇降ガイドピン
14 カムフォロア
15 カム溝
16 吸引チューブ
17 ベアリング
18 滑りリング
W ウエハ
D 半導体素子
T 電極
S 選択スイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor measuring device 2 Wafer chuck 2a Chuck body 2b Outer ring 2c Housing 2d Chuck base 3 XYZθ stage 4 Tester device 5 Switching device 6 Chuck top 7 Probe card 8 Probe needle 9 Coaxial probe needle unit 10 Signal line 11 Heater 12 Suction groove 13 Lifting guide pin 14 Cam follower 15 Cam groove 16 Suction tube 17 Bearing 18 Slip ring W Wafer D Semiconductor element T Electrode S Selection switch

Claims (8)

ウエハ上に形成された複数の半導体素子の各々の電極と前記ウエハの裏面電極のそれぞれにプローブ針を接触させて半導体素子の特性を試験する半導体測定装置であって、試験対象ウエハを支持する支持面を備えたウエハチャックと;前記ウエハチャックを前記ウエハチャックの上部に位置する上プローブ針に対して相対的に上下方向及び水平方向に移動させる移動機構と;その上部先端が試験対象ウエハの裏面電極と接触する下プローブ針であって、前記ウエハチャックに保持され、前記支持面内で縦横方向にマトリックス状に配置されている複数の下プローブ針と;上プローブ針と電気的に接続されるとともに、前記複数の下プローブ針の各々と選択スイッチを介して電気的に接続されるテスタ装置と;測定位置にある被験半導体素子に対応する下プローブ針が前記テスタ装置と電気的に接続されるように前記選択スイッチを切り換える切換装置とを有し、前記切換装置が、試験対象ウエハ上の各半導体素子の大きさ及び位置に関する情報及び/又は各半導体素子の電極の大きさ及び位置に関する情報と、前記ウエハチャックに保持される前記複数の下プローブ針の位置に関する情報と、前記ウエハチャックの支持面上に支持される試験対象ウエハの基準位置からのずれに関する情報に基づいて、試験対象ウエハ上の半導体素子の各々と、各々の半導体素子の測定時に前記テスタ装置と電気的に接続されるべき下プローブ針との対応関係を求める手段と、前記対応関係に基づいて、測定位置にある半導体素子に対応する下プローブ針が前記テスタ装置と電気的に接続されるように前記選択スイッチを切り換える手段を備えている半導体測定装置。 A semiconductor measuring apparatus for testing characteristics of a semiconductor element by contacting a probe needle with each electrode of a plurality of semiconductor elements formed on a wafer and a back electrode of the wafer, and supporting a wafer to be tested A wafer chuck having a surface; a moving mechanism for moving the wafer chuck in a vertical direction and a horizontal direction relative to an upper probe needle located at an upper portion of the wafer chuck; and an upper tip of the wafer chuck; A plurality of lower probe needles which are in contact with electrodes and are held by the wafer chuck and arranged in a matrix in the vertical and horizontal directions within the support surface; electrically connected to the upper probe needles And a tester device electrically connected to each of the plurality of lower probe needles via a selection switch; to a test semiconductor element at a measurement position And a switching device for switching the selection switch to lower the probe needle is connected to the tester device electrically to respond, the switching device, information on the size and position of each semiconductor device on the test target wafer And / or information on the size and position of the electrodes of each semiconductor element, information on the positions of the plurality of lower probe needles held by the wafer chuck, and a test target wafer supported on the support surface of the wafer chuck Based on the information on the deviation from the reference position, the correspondence between each of the semiconductor elements on the wafer to be tested and the lower probe needle to be electrically connected to the tester device when measuring each semiconductor element is obtained. And a lower probe needle corresponding to the semiconductor element at the measurement position is electrically connected to the tester device based on the correspondence relationship. Semiconductor measuring device comprises means for switching the selection switch. 前記ウエハチャックが、試験対象ウエハを支持する支持面を備えたチャックトップと、前記複数の下プローブ針を保持するチャック本体とを含み、前記チャックトップの前記支持面には、前記複数の下プローブ針の少なくとも上部先端を摺動自在に貫通させる貫通孔が設けられているとともに、試験対象ウエハを負圧によって吸着支持する吸引溝が設けられており、前記複数の下プローブ針は、各下プローブ針を前記支持面上に支持される試験対象ウエハの方向に付勢する弾性手段を有しており、かつ、前記チャックトップが、前記複数の下プローブ針の上部先端が、無負荷状態で、前記支持面よりも上方に位置する測定位置と、前記支持面よりも下方に位置する吸着位置との間で、前記チャック本体に対して移動可能に支持されている請求項記載の半導体測定装置。 The wafer chuck includes a chuck top having a support surface that supports a wafer to be tested, and a chuck body that holds the plurality of lower probe needles, and the support surface of the chuck top includes the plurality of lower probes. A through-hole through which at least the upper end of the needle is slidably penetrated is provided, and a suction groove for sucking and supporting the wafer to be tested by negative pressure is provided. An elastic means for urging the needle in the direction of the wafer under test supported on the support surface, and the chuck top has an upper end of the plurality of lower probe needles in an unloaded state, A support unit is movably supported with respect to the chuck body between a measurement position located above the support surface and a suction position located below the support surface. 1 semiconductor measuring device according. 前記下プローブ針が導電性の芯線と、前記芯線の少なくとも上部先端を残してその外周を覆う絶縁体と、前記絶縁体の外周を覆う導電性の外皮を有する同軸構造を有している請求項記載の半導体測定装置。 The lower probe needle has a coaxial structure having a conductive core wire , an insulator that covers at least the upper end of the core wire and covers an outer periphery thereof, and a conductive sheath that covers the outer periphery of the insulator. 2. The semiconductor measuring apparatus according to 2 . 前記下プローブ針が、前記芯線の前記絶縁体で覆われていない上部先端の外周に絶縁性のスリーブを有している請求項3記載の半導体測定装置。The semiconductor measurement apparatus according to claim 3, wherein the lower probe needle has an insulating sleeve on an outer periphery of an upper end of the core wire that is not covered with the insulator. 前記下プローブ針が、さらに、前記外皮の上部近傍に半径方向に突出したストッパーと、前記ストッパーに上端部を当接させ、前記外皮の外周に嵌装されるコイルバネを備えている請求項3又は4記載の半導体測定装置。The lower probe needle further comprises a stopper projecting radially in the vicinity of the upper part of the outer skin, and a coil spring fitted into the outer periphery of the outer skin with the upper end abutted against the stopper. 4. The semiconductor measuring apparatus according to 4. 前記ウエハチャックの前記支持面を加熱する加熱手段が設けられている請求項1〜5のいずれかに記載の半導体測定装置。 The semiconductor measuring device according to claim 1, heating means for heating the supporting surface of the wafer chuck is provided. ウエハ上に形成された複数の半導体素子の各々の電極と前記ウエハの裏面電極のそれぞれにプローブ針を接触させて半導体素子の特性を試験する半導体測定方法であって、試験対象ウエハを支持する支持面を備えたウエハチャック上に試験対象ウエハを支持する工程;ウエハチャック上に支持された前記試験対象ウエハの裏面電極に前記支持面内で縦横方向にマトリックス状に配置されている複数の下プローブ針を接触させる工程;前記ウエハチャックを前記ウエハチャックの上部に位置する上プローブ針に対して相対的に水平方向に移動させて測定する半導体素子を測定位置に移動させる工程;測定位置に移動した半導体素子に対応する下プローブ針を前記複数の下プローブ針の中から選択する工程;選択した下プローブ針をテスタ装置と電気的に接続する工程;前記ウエハチャックを上プローブ針に対して相対的に上下方向に移動させ被験半導体素子の電極と上プローブ針とを接触させる工程を含む、半導体測定方法。 A semiconductor measuring method for testing characteristics of a semiconductor element by contacting a probe needle with each electrode of a plurality of semiconductor elements formed on a wafer and a back electrode of the wafer, and supporting a wafer to be tested A step of supporting a test wafer on a wafer chuck having a surface; a plurality of lower probes arranged in a matrix in the vertical and horizontal directions within the support surface on a back electrode of the test wafer supported on the wafer chuck A step of bringing a needle into contact; a step of moving the wafer chuck relative to an upper probe needle located above the wafer chuck in a horizontal direction to move a semiconductor element to be measured to a measurement position; Selecting a lower probe needle corresponding to the semiconductor element from the plurality of lower probe needles; Step hermetically connected; comprising the step of contacting the electrode and the upper probe of the test semiconductor device is moved relative vertical direction with respect to the upper probe the wafer chuck, a semiconductor measurement method. 測定位置に移動した半導体素子に対応する下プローブ針を前記複数の下プローブ針の中から選択する工程が、試験対象ウエハ上の各半導体素子の大きさ及び位置に関する情報及び/又は各半導体素子の電極の大きさ及び位置に関する情報と、前記ウエハチャックに保持される前記複数の下プローブ針の位置に関する情報と、前記ウエハチャックの支持面上に支持される試験対象ウエハの基準位置からのずれに関する情報に基づいて、試験対象ウエハ上の各半導体素子と、各半導体素子の測定時に前記テスタ装置と電気的に接続されるべき下プローブ針との対応関係を求める工程と;測定位置に移動した半導体素子についての情報と前記対応関係とに基づいて、測定位置に移動した半導体素子に対応する下プローブ針を前記複数の下プローブ針の中から選択する工程を含むものである請求項記載の半導体測定方法。 The step of selecting the lower probe needle corresponding to the semiconductor element moved to the measurement position from the plurality of lower probe needles includes information on the size and position of each semiconductor element on the wafer to be tested and / or each semiconductor element. Information on the size and position of the electrodes, information on the positions of the plurality of lower probe needles held by the wafer chuck, and deviation from the reference position of the wafer to be tested supported on the support surface of the wafer chuck Obtaining a correspondence relationship between each semiconductor element on the wafer to be tested and a lower probe needle to be electrically connected to the tester device when measuring each semiconductor element based on the information; and the semiconductor moved to the measurement position Based on the information about the element and the correspondence, the lower probe needle corresponding to the semiconductor element moved to the measurement position is changed to the plurality of lower probe needles. Semiconductor measuring method according to claim 7, wherein is intended to include the step of selecting from among.
JP2010123673A 2010-05-31 2010-05-31 Semiconductor measuring apparatus and measuring method Expired - Fee Related JP5539033B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010123673A JP5539033B2 (en) 2010-05-31 2010-05-31 Semiconductor measuring apparatus and measuring method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010123673A JP5539033B2 (en) 2010-05-31 2010-05-31 Semiconductor measuring apparatus and measuring method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011249695A JP2011249695A (en) 2011-12-08
JP5539033B2 true JP5539033B2 (en) 2014-07-02

Family

ID=45414550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010123673A Expired - Fee Related JP5539033B2 (en) 2010-05-31 2010-05-31 Semiconductor measuring apparatus and measuring method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5539033B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101926256B1 (en) * 2016-05-19 2018-12-06 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 Semiconductor inspection device

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012142387A (en) * 2010-12-28 2012-07-26 Advantest Corp Test device, stage device, and testing method
JP6407128B2 (en) * 2015-11-18 2018-10-17 三菱電機株式会社 Semiconductor device evaluation apparatus and semiconductor device evaluation method
JP6216994B2 (en) * 2015-11-20 2017-10-25 インクス株式会社 Contact probe for power semiconductor inspection
DE102016117682B4 (en) * 2016-09-20 2019-06-19 Infineon Technologies Ag WAFER-CHUCK, USE OF THE WAFER CHUCK, AND METHOD FOR TESTING A SEMICONDUCTOR WAFER
US11378619B2 (en) * 2019-12-18 2022-07-05 Formfactor, Inc. Double-sided probe systems with thermal control systems and related methods
JP7308792B2 (en) * 2020-05-19 2023-07-14 三菱電機株式会社 Semiconductor device evaluation apparatus and semiconductor device evaluation method
JP6889959B1 (en) * 2020-11-17 2021-06-18 ハイソル株式会社 Wafer chuck and prober equipment

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61133638A (en) * 1984-12-03 1986-06-20 Nec Corp Semiconductor manufacturing apparatus
JP3648699B2 (en) * 1997-02-03 2005-05-18 東京エレクトロン株式会社 Wafer batch inspection apparatus and wafer batch inspection method
JP2002076073A (en) * 2000-08-28 2002-03-15 Nec Corp Apparatus and method for testing wafer
JP2004311799A (en) * 2003-04-09 2004-11-04 Shibasoku:Kk Semiconductor testing device
JP2006317346A (en) * 2005-05-13 2006-11-24 Tokyo Seimitsu Co Ltd Probing system and prober

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101926256B1 (en) * 2016-05-19 2018-12-06 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 Semiconductor inspection device
US10527648B2 (en) 2016-05-19 2020-01-07 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor inspection device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011249695A (en) 2011-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5539033B2 (en) Semiconductor measuring apparatus and measuring method
JP5489356B2 (en) Semiconductor measuring equipment
JP5737536B2 (en) Prober
KR101389251B1 (en) Probe apparatus
TWI702406B (en) Inspection device and inspection method
JP5265746B2 (en) Probe device
US9261553B2 (en) Probe apparatus
JP2007040926A (en) Prober
WO2008050648A1 (en) Holding member for inspection, inspecting device, and inspecting method
JP2016142644A (en) Electrical connection device and pogo pin
TWI638174B (en) Inspection system of tested device and operation method thereof
JP5504546B1 (en) Prober
US20110031990A1 (en) Socketless Integrated Circuit Contact Connector
EP2980838A1 (en) Probe device
JP6365953B1 (en) Prober
KR101852864B1 (en) Semiconductor Inspection Device
KR101544496B1 (en) Probe pin device and ultra low leakage current probe card for DC prameter test
JP6233947B1 (en) Substrate inspection probe, substrate inspection apparatus, and substrate inspection method using them
JPH0815384A (en) Board inspection apparatus
JP2019056653A (en) Inspection jig and inspection device
JP6685526B1 (en) Prober device and measuring jig
JP6889959B1 (en) Wafer chuck and prober equipment
JP7270348B2 (en) Electrical property inspection jig
JP2005134224A (en) Energizing device of semiconductor bar
TW201212139A (en) High speed probing apparatus for semiconductor devices and probe stage for the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130327

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140226

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140228

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140325

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140417

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140424

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5539033

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140430

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees