JPH01235139A - 電子ビームプローバにおける試料装着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 電子ビームプローバにおける試料装着方法に関し、 ウェハ用ステージ系を簡素化することにより真空槽の小
型化、作業時間の短縮を図ると共に、プローバとチップ
との接続を大気中で行うことにより電子ビームによるチ
・７プへの悪影響を出来るだけ少な（することを目的と
し、 電子ビームプローバによりＩＣの診断を行うに際し、ウ
ェハからＩＣチップを切り出し、それをトレイに固定し
、大気中でプローブピンとの接続を完了した後、電子ビ
ームプローバの真空槽内に装着するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は半導体装置の集積回路（ＩＣ）の診断（回路の
動作の良否等を検査）等に用いられる電子ビームプロー
バ、特に、その試料装着方法に関する。

近年、半導体装置におけるＩＣの集積度の高密度化が進
み、Ｌ　Ｓ　Ｉ　　（Ｌａｒｇｅ　５ｃａｌｅ　Ｉｎｔ
ｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）からＶ　Ｌ　Ｓ　Ｉ　
　（Ｖｅｒｙ　Ｌａｒｇｅ　５ｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒ
ａｔｅｄ　Ｃ１ｒｃｕｉｔ）の時代へと移行するにつれ
、そのパターンの微細化が著しい。

従来からＩＣの診断として機械的触針法が用いられてき
たが、大規模、高密度化されたＩＣの診断に用いるには
空間的分解能が不十分であり、またパターンを傷める等
の理由によりもはや適用出来なくなってきた。

そこで、これに代わる微細パターンの診断法として電子
ビームプローブを用いる電子ビームプローバが開発、実
用されている。尚、この電子ビームプローバの原理自体
は本発明とは直接関係ないので詳しい説明は省略するが
、その詳細は古川、後藤、稲垣、共著ｒＬｓＩの診断に
威力を発揮する電子ビーム・ブロービング」日経エレク
トロニクス、１９８２年３月１５日号、ｐ　１７２〜２
０１に記載されている。

〔従来の技術〕

従来、被検試料であるＩＣチップはＩＣパッケージに装
着した状態、即ち、製品の状態で電子ビームプローバの
真空槽内に置かれ診断を受けていた。しかしながら、こ
の方法では診断前処理に時間がかかるため、最近ではパ
ッケージに装着する前に、ＩＣチップを切り出す前のウ
ェハの状態で診断する方法が採られている。

第５図は従来のウェハ状態でのＩＣ診断方法を示すもの
である。同図において、１３は電子ビームブローハの真
空槽を示すもので、この真空槽の中で電子ビーム鏡筒１
３から電子ビームがウェハ３０の被検部分（チップ）３
８に照射される。この時、その照射部分から２次電子が
放出されるので、それをエネルギ分析器（図示せず）に
導くことによりＩＣチップの動作解析等を行うことが出
来る。

真空槽ｌｌ内にはウェハ１０を直交３次元方向（ｘ、ｙ
、ｚ方向）に動かして診断部分を電子ビームの下方に位
置決めするためのＸステージ３、Ｘステージ５．２ステ
ージ７、及びｘ−ｙ平面内で回転させるための回転ステ
ージ９から成る第１のステージ系４と、位置決めされた
ウェハ３０の診断部分（チップ３８）を微動させて、電
子ビームをチップ全体に渡って走査するようにするため
のＸステージ２３、Ｙステージ２５、Ｚステージ２７か
ら成る第２のステージ系２４（１ｍ整用）が設けられる
。第１ステージ系４はホルダ（ハウジング）１５を介し
て第２ステージ系２４上に宜かれ、ホルダごと全体が第
２ステージ系２４により動かされる。

ウェハ３０は第１ステージ系の最上段ステージ（図示例
ではＸステージ３）上に載置される。電子ビームプロー
バにおいては、診断はＩＣを動作させながら行う必要が
あるから、チップ３８の所定のランド部３９（第５図）
にプローブビン１８（電源用、並びにアドレス信号、制
御信号等の種々の駆動信号用）が押し当てられる。プロ
ーブピン１Ｂは原則としてチップのランド部（接続端子
部）に対応する数だけ有り、ホルダ１５に保持されるリ
ード片（接続導体）２２、及びそれに接続されるリード
線（電源線、信号線）２４を介して外部の制御装置（図
示せず）に接続される。チップ３８のランド部３９（第
５図）をプローブピン１８に押し当てる際の上下動は２
ステージ７及びＺステージ２７により行われる。尚、プ
ローブピン１８の配列パターンはチップ３８のランドパ
ターンに応じて異なるから、異種のチップに対してはプ
ローブピン（ビン群）１８も取り替えられることになる
。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、上記の従来方法においては、ウェハのチップ
に電源や信号を供給するためのプローブピンを被検対象
（多数のチップ）が移る度に接触させなければならない
ため、その作業が非常に面倒であるのみ成らず、チップ
の測定位置決めのための移動ステージ（第１ステージ系
）４が必要である。

しかも、電子ビームプローバにおいてはこれらの作業を
真空中で行う必要があるために、第１ステージ系及び第
２ステージ系共に真空槽内に置かれる。そのため、真空
槽が大型化し、真空排気時間の増大を招く。このことは
、試料を交換した後再び測定を開始する迄の時間、即ち
、真空槽を再度真空にするまでの待ち時間が増大するこ
とを意味し、作業性の低下を惹起する。

また、近年、ウェハの形状が大型化しつつあるが、それ
も真空槽の大型化に繋がる。

更に、プローブピンとチップとの位置合わせをする際に
も、その位置決めの目的のために電子ビーム鏡筒から電
子ビームを照射し結像状態を観察しながら行うことが必
要である。つまり、電子ビームプローバを電子顕微鏡と
して使用する必要があるが、この時、チップに塵埃粒子
等の汚れが付着する可能性があり好ましくない。

本発明の目的はかかる問題を解決すべく、第１ステージ
系を不要となすことにより真空槽の小型化、作業時間の
短縮を図ると共に、プローブピンとチップとの接続を真
空槽外部で行うことにより電子ビームによるチップへの
悪影響（汚れの付着等）を出来るだけ少なくすることに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本発明に係る試料装着方
法によれば、真空槽を有する電子ビームプローバにより
ＩＣの診断を行うに際し、ウェハからＩＣチップを切り
出し、それをトレイに固定し、真空槽外部でプローブピ
ンとの接続を完了した後に真空槽内に装着することを構
成上の特徴とする。

（作　用〕 診断に際しては、予めウェハからチップを切り出すので
真空槽の大きさはウニへの大きさによって制約されるこ
とはなく、従って真空槽を可能な限り小さく出来る。

また、チップとプローブピンとの接続は大気中（真空槽
外部）で行うので真空槽内で行う場合に比較し、位置合
わせが温かに容易且つ簡単に行えるのみ成らず、測定位
置決め用の第１ステージ系は不要となる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を詳細に説明する（第１〜３図）
。尚、以下の実施例において、第４．５図に示す部品に
対応する部品には同一の番号を付すことにより説明を省
略する。

本発明では、診断対象となるチップ３８（第３図）は予
め、ウェハ３０（第４図）から適当なカッタ（ダイヤモ
ンドカッタ等）を用いて切り出される。

次いで、このチップ３８をトレイ　（保持台）２６上に
載置しく固定してもしなくてもいずれでもよい）、当該
チップとその接続ランド３９のパターンに対応して配列
されたプローブピン１８との接続作業を大気中（真空槽
の外部）において行う（第２図）。

つまり、トレイ２６上に載置されたチップ３８のランド
部３９とプローブピン１８とを大気中で位置合わせして
接触させる。プローブピン１８はばね性のあるリード片
２２に接続、保持され、従って、リード片のばね力によ
りチップ３８とプローブピン１８との接触は着脱自在に
維持される。

この場合の位置決めは通常の光学顕微鏡により、目で位
置を確認しながら行うことが出来る。つまり、従来の如
く電子ビームプローバを電子顕微鏡として用いる必要は
ないので余分な電子ビームを照射することがなくなる。

そのため、チップに塵埃粒子等の汚れが付着する可能性
がそれだけ減少する。

また、上述の如く大気中で位置合わせを行うので、その
作業は真空槽内で行う場合に比し、はるかに簡単、確実
であり、しかも短時間に行うことが出来る。

斯くして、トレイ上２６でチップ３８とプローブピン１
８とを接続して一体化したチップカートリッジ５０（第
２図）は電子ビームプローバの真空槽ｌｌ内に導入され
る（第１図）。リード片２２は第５図と同様にリード線
２４により外部の制御装置（図示せず）に接続される。

本発明によれば、チップとプローブピンとの接続は真空
槽の外部で行われるので、第５図に示すウェハの測定の
ための位置決め用ステージ系（第１ステージ系）４は不
要であり、従って、第１図に示す如（、小型の真空槽１
１内には第２ステージ系２４のみが設けられる。チップ
カートリッジ５０は第２ステージ系２４の最上段ステー
ジ（図示実施例ではＸステージ２３）上に置かれる。

チップカートリッジ５０が真空槽内に装着された後、電
子ビームプローバによるチップの診断プロセス自体は従
来と全く同様に行われる。

尚、試料を動かす代わりに電子ビーム鏡筒１３を動かし
ても電子ビームの走査は出来る。この場合にはステージ
系２４は電子ビーム鏡筒１３に設けられることになる。

即ち、真空槽内にはステージ系は設けらないので、チッ
プカートリッジ５０はたとえば真空槽の底部あるいは適
当をホルダ上に搭載されることになる。

試料あるいは電子ビーム鏡筒を相対的に動かす上記ステ
ージ系自体は公知である。

〔発明の効果〕

以上の如く、本発明によれば、チップとプローブピンと
の接触、位置合わせは真空槽外部で完了せしめられるの
で、その作業が簡単且つ確実になるのみならず、ウェハ
の測定位置決め用のステージ系（第１ステージ系）は不
要であり、従って真空装置の小型化が図れる。その結果
、真空排気に要する時間がそれだけ短縮され、チップ交
換後に真空排気を完了するまでの待ち時間が大幅に短縮
される。　　　・ また診断対象のチップのみが予めウェハから切り出され
るので、真空槽はチップより逼かに大きなウェハを装着
することを想定したものより小さくすることが出来、こ
の点においても真空槽の小型化に寄与する。

更にまた、本発明によれば、チップとプローブピンとの
接触位置合わせは上記の如く真空槽外部で行われるので
、電子顕微鏡としての電子ビームプローバを使用する必
要はなく、従って、位置合わせに際しては従来の如く電
子ビームプローバの余分な電子ビームを受けることはな
く、この電子ビームの照射に起因するチップ表面の汚れ
等の問題は解消される。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る試料装着方法を説明する図解図、
第２図は第１図の要部を取り出して示す図、第３図はＩ
Ｃチップの一例を示す平面図、第４図は半導体ウェハを
示す平面図、第５図は従来の試料装着方法を説明する図
解図。 １１・・・真空槽、 １８・・・プローブピン、 ２４・・・ステージ系、　　２６・・・トレイ、３０・
・ウェハ、　　　　３８・・・チップ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、電子ビームプローバの真空槽（１１）内でＩＣの診
   断を行うに際し、ウェハ（３０）からＩＣチップ（３８
   ）を切り出し、それをトレイ（２６）に固定し、真空槽
   の外部でプローブピン（１８）との接続を完了した後に
   真空槽内に装着することを特徴とする電子ビームプロー
   バにおける試料装着方法。