JPH03211744A - 半導体装置の特性測定装置および半導体装置の特性測定方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は半導体装置の特性測定装置および特性測定方法
に関し、特に、探針を半導体装置のパッドと接触させて
測定を行う特性測定装置および特性測定方法に関する。

［従来の技術］ 従来のこの種特性測定装置の探針付近の構成は第３図に
示すものであった。すなわち、ホルダー３０４に探針ゲ
ース３０１ａを固着しておき、探針３０１を探針ケース
３０１ａ内に摺動自在に装着し、探針３０１と配線３０
３とをコネクタ３０２で接続したものである。なお、３
０５は探針３０１とパッドとの間の接触圧力を緩和する
ために探針ケース３０１ａ内に装填されたばねである。

この測定装置を用いて測定者は顕微鏡でパッド付近を観
察しながらホルダー３０４を降下させ、探針３０１の先
端がパッドと接触したと認識した後さらにホルダーを降
下させた後これを固定して測定を行ってきた。

［発明が解決しようとする課題］ 上述した従来例の半導体装置の特性測定装置では、手動
により探針を降下させていたので、測定に長時間を要す
るとともに探針のパッドに対する接触圧が一定せず測定
値のばらつきが大きいという欠点があった。第４図に探
針がパッドに接触した後、さらにボルダ−を降下させた
距離と測定データ（図示した例ではＭＯ３容量値）の関
係を示す。同図から明らかなように、降下距離が８０μ
ｍ以上となれば測定値は飽和して一定の値が得られるが
、これ以下の距離例えば５０μｍでは８０μｍのときの
半分の値の測定値となる。このようにある降下距離で測
定値が飽和するのは、この点で探針とパッドとの接触抵
抗が一定値に落ち着くからである。

従来、測定者は、ホルダーの降下距離を勘に頼って決め
ていたので測定値にばらつきが大きくその再現性・信頼
性が低かった。さらに、ホルダーを必要以上に下げすぎ
てパッドに損傷を与えてしまうことがあった。

［課題を解決するための手段］ 本発明の半導体装置の特性測定装置は、探針のパッドに
対する接触圧力を検出する圧力検知手段を設け、該圧力
検知手段の出力値を監視しながらコントロールユニット
により探針の降下を制御するものである。

また、この特性測定装置の使用方法としては、探針とパ
ッドとの接触抵抗が一定以下の安定した値とするに必要
な探針とパッドとの間の最低の接触圧力を確定してこの
値をコントロールユニット内番ご設定し、この値に圧力
検知手段の出力値が一致するように探針を降下させて測
定を行うものである。

［実施例コ 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は、本発明の一実施例を示す断面図である。同図
に示すように、探針１０１は、ホルダー１０４に設けら
れた透孔に摺動自在に装着されており、その末端部は、
支持棒１０７によってホルダー１０４に固定された圧電
素子１０６とばね１０５を介して結合されている。圧電
素子１０６は探針１．０１と被測定半導体装置のパッド
との接触圧を検出する。この検出値はコントロールユニ
ット１０８へ伝達される。

また、探針により検出された検出信号は、コネクタ１０
２および配線１０３を介して図示されない信号処理部へ
伝達される。探針１０１の上下動は、コントロールユニ
ット１０８の制御の下にモータ１０９を回転させ、モー
タ１０９によって駆動される歯車１１０とホルダー１０
４に螺刻されたねじ山１１１とを歯合させることにより
行う。

ホルダー１０４を降下させると、探針１０１はステージ
１１２上の被測定半導体装置１１３と接触する。

次に、この測定装置を用いた測定方法を具体的に説明す
る。ここでは半導体装置のＭＯ３容量を測定する場合に
ついて説明する。

ロットの中の１枚のウェハを取り出しステージ１１２上
に載置する。コントロールユニット１０８を操作してホ
ルダー１０４を降下させて探針１０１の先端を被測定半
導体装Ｗ１１３のパッドと接触させる。しかる後、一定
の距離、例えば１０）１　ｍホルダー１０４を降下させ
その点における測定値（この場合はＭＯ８容量値）と圧
電素子の出力値を記憶させる。以下、例えば１０μｍず
つホルダーを降下させ、その都度測定値と圧電素子の出
力値とを記憶していく、ある点までホルダーが降下する
と、探針とパッドとの接触抵抗が一定値に落ち着くこと
により、測定容量値も飽和する。

この飽和した測定値がこのウェハに関する求めるべき容
量値である。この飽和を始める点の圧電素子の出力値を
コントロールユニット１０８にセットする。

２枚目以降のウェハについては、コントロールユニット
１０８は圧電素子の出力値を監視しながらホルダー１０
４を降下させ、出力値が先にセットした値と一致したと
ころでホルダーを停止させる。続いて、図示されていな
い測定システムはこの被測定半導体装置の特性を測定す
る。

第２図は、本発明の他の実施例を示す断面図である。こ
の実施例では、探針２０１はホルダー２０４に固着され
、探針２０１と被測定半導体装置のパッドとの接触圧は
、ばね２０５を介してホルダー２０４と結合された圧電
素子２０６によって検出される。圧電素子２０６は歯車
２１０とねじ山２１１との歯合により上下動せしめられ
る伝動軸２１４の下端に固着されている。

この実施例によれば、先の実施例と比較して探針取付部
の構造が簡素化されているため、探針の交換を容易に実
施することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は、圧力検出手段により探
針とパッドとの接触圧力を検出し、これが予め設定され
た探針とパッドとの間の接触抵抗が一定以下の安定した
値とするための最低圧力と一致するように、探針の移動
を行うものであるので、以下の効果を奏することができ
る。

■　探針とパッドとの間の接触抵抗が一定となったとこ
ろで測定を行っているので、安定した再現性の高い測定
値を得ることができる。

■　従来人手により勘に頼って操作していた探針の上下
動を自動的に行えるので作業能率を大幅に向上させるこ
とができる。

■　探針によるパッドへの加圧を最小限にとどめること
ができるので、パッドの探針による損傷を抑制すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は、それぞれ本発明の実施例を示す断面
図、第３図は、従来例を示す断面図、第４５！ｉは、ホ
ルダー降下量と測定データとの関係を示す図である。 １０１．２０１．３０１・・・探針、　　１０２．２０
２．３０２・・・コネクタ、　　　　１０３．２゜３．
３０３・・・配線、　　　１０４．２０４．３０４・・
ホルダー　　　　１０５．２０５．３０５・・・ばね、
　　１０６，２０６−・・圧電素子、　　１０７・・・
支持棒、　　　１０８．２０８・・・コントロールユニ
ット、　　　１０９．２０９・・・モータ、　　　１１
０．２１０・・・歯車、　　　　１１１．２１１・・・
ねじ山、 １２、 ２・・・ステージ、 ３、 ３・・・被測定半導体装置、 ４・・・伝 動軸。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定半導体装置のパッドと接触する探針と、探
   針の前記パッドとの接触圧力を検知する圧力検知手段と
   、前記圧力検知手段の出力を監視して前記探針の降下を
   自動的に制御するコントロールユニットとを備えた半導
   体装置の特性測定装置。
2. （２）請求項１に記載された半導体装置の特性測定装置
   を使用して行う半導体装置の特性測定方法であって、探
   針と被測定半導体装置のパッドとの接触抵抗値が一定以
   下となる探針−パッド間接触圧力を確定してこれをコン
   トロールユニット内に設定し、この設定値と圧力検知手
   段の出力値が一致するように探針を降下させて探針によ
   る測定を行う半導体装置の特性測定方法。