JPH0351777A - 半導体装置の測定装置及びその測定方法 - Google Patents
半導体装置の測定装置及びその測定方法Info
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- JPH0351777A JPH0351777A JP1186492A JP18649289A JPH0351777A JP H0351777 A JPH0351777 A JP H0351777A JP 1186492 A JP1186492 A JP 1186492A JP 18649289 A JP18649289 A JP 18649289A JP H0351777 A JPH0351777 A JP H0351777A
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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。
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ｃ戴 半導体基板上に形成された半導体装置の
電気特性のプローブ測定において、再現性良く高精度に
測定するための測定装置及び測定方法に関するものであ
ム 従来の技術 従来 プローブ針を用いて半導体基板上の半導体装置の
高周波特性を測定する場合、プローブ針と測定試料であ
る半導体基板上の半導体装置の電極部とが接触している
か否かを特性測定目的用のプローブ針以外にセンサーピ
ンを別に設けることによって検出し そこからプローブ
針のオーバードライブ量を設定し プローブ針と電極部
とを完全に接触させた徽 測定を行うというものであっ
た 第３図（ａ）は従来のセンサーピンの概略図であり、第
３図（ｂ）、 （ｃ）はセンサーピンが半導体基板との
接触状態を検出しているときの断面図であム 従来のセ
ンサーピンの原理ｃ−ｔ 第３図（ｂ）に示すように
針ａ３１が半導体基板１に接触していないと針ａ３１と
針ｂ３２は接触状態になっているので針ａ３１と針ｂ３
２の間に電流は流れも しかし第３図（ｃ）のように針
ａ３１が半導体基板１に接触すると、針ａ３１と針ｂ３
２の間の電流経路が開放状態になａ この針ａ３１と針
ｂ３２の間の電流経路の知謀 開放を利用して、プロー
ブ針と半導体装置の電極部とが接触しているかどうかを
検出してい九 そして、前記の原理によって半導体装置
の電極部とプローブ針との接触を検出した抵 プローブ
針を設定量だけオーバードライブしてプローブ針と電極
部とを完全に接触させてい總発明が解決しようとする課
題 従来の方法でＣヨ 第１にセンサーピンがメカニカル
な原理を用いているの六 精度が数μｍとそれほど高く
ないという理由と、第２に半導体基板上の電極部が金属
薄膜であるため＋Ｑ 電極部にプローブ針を何度も接
触させていると電極部がはがれたりすり減ったりする力
交 通常はセンサーピンを電極部以外の半導体基板表面
に接触させることによりプローブ針と電極部との接触状
態を検出するという方法を取るので、電極部のはがれや
減りを検出できず、それを考慮することができないとい
う理由によって、常に同じ状態、同じ針圧でプローブ針
を電極部と接触させることができながっ九以上の理由に
より、特に高周波の測定では プローブ針と電極部の接
触部における測定試料に対する入出力信号の損失が測定
のたびに大きくなるのみならず、常に変化することとな
り非常に測定精嵐 再現性が悪いという問題を有してい
九本発明Ｃ友 上述の課題に鑑みて試されたちの六プ
ローブ針と半導体基板上の電極部との接触状態を変化さ
せる事なく、半導体装置の電気詩法 特に高周波特性を
非常に再現性よく高精度に測定することができる半導体
装置の測定装置及びその測定方法を提供することを目的
とすも 課題を解決するための手段 本発明（よ 半導体基板上に形成された半導体装置の電
気特性を測定するためのプローブ装置において、前記半
導体基板を乗せて保持するためのウェハステージと、プ
ローブカードまたはプローブ針と、前記プローブカード
またはプローブ針を支持するための支持台と、前記プロ
ーブ針と前記半導体基板上の電極部との接触状態を電気
的な反射係数によって測定するための電気的反射係数測
定装置とを備えた半導体装置の測定装置であ４また 本
発明は半導体基板上に形成された半導体装置の電気特性
をプローブ針を用いて測定する隊 前記プローブ針を前
記半導体基板上に設けられた電極部と接触させる場合へ
前記プローブ針と前記電極部との接触部での電気的な
反射係数を測定し 前記反射係数が常に同じになるよう
に前記電極部と前記プローブ針との接触状態を調節する
ことにより、前記プローブ針と前記電極部の接触状態
及びプローブ針の針圧を常に同じ状態にして半導体装置
の電気特性を測定する半導体装置の測定方法である。
電気特性のプローブ測定において、再現性良く高精度に
測定するための測定装置及び測定方法に関するものであ
ム 従来の技術 従来 プローブ針を用いて半導体基板上の半導体装置の
高周波特性を測定する場合、プローブ針と測定試料であ
る半導体基板上の半導体装置の電極部とが接触している
か否かを特性測定目的用のプローブ針以外にセンサーピ
ンを別に設けることによって検出し そこからプローブ
針のオーバードライブ量を設定し プローブ針と電極部
とを完全に接触させた徽 測定を行うというものであっ
た 第３図（ａ）は従来のセンサーピンの概略図であり、第
３図（ｂ）、 （ｃ）はセンサーピンが半導体基板との
接触状態を検出しているときの断面図であム 従来のセ
ンサーピンの原理ｃ−ｔ 第３図（ｂ）に示すように
針ａ３１が半導体基板１に接触していないと針ａ３１と
針ｂ３２は接触状態になっているので針ａ３１と針ｂ３
２の間に電流は流れも しかし第３図（ｃ）のように針
ａ３１が半導体基板１に接触すると、針ａ３１と針ｂ３
２の間の電流経路が開放状態になａ この針ａ３１と針
ｂ３２の間の電流経路の知謀 開放を利用して、プロー
ブ針と半導体装置の電極部とが接触しているかどうかを
検出してい九 そして、前記の原理によって半導体装置
の電極部とプローブ針との接触を検出した抵 プローブ
針を設定量だけオーバードライブしてプローブ針と電極
部とを完全に接触させてい總発明が解決しようとする課
題 従来の方法でＣヨ 第１にセンサーピンがメカニカル
な原理を用いているの六 精度が数μｍとそれほど高く
ないという理由と、第２に半導体基板上の電極部が金属
薄膜であるため＋Ｑ 電極部にプローブ針を何度も接
触させていると電極部がはがれたりすり減ったりする力
交 通常はセンサーピンを電極部以外の半導体基板表面
に接触させることによりプローブ針と電極部との接触状
態を検出するという方法を取るので、電極部のはがれや
減りを検出できず、それを考慮することができないとい
う理由によって、常に同じ状態、同じ針圧でプローブ針
を電極部と接触させることができながっ九以上の理由に
より、特に高周波の測定では プローブ針と電極部の接
触部における測定試料に対する入出力信号の損失が測定
のたびに大きくなるのみならず、常に変化することとな
り非常に測定精嵐 再現性が悪いという問題を有してい
九本発明Ｃ友 上述の課題に鑑みて試されたちの六プ
ローブ針と半導体基板上の電極部との接触状態を変化さ
せる事なく、半導体装置の電気詩法 特に高周波特性を
非常に再現性よく高精度に測定することができる半導体
装置の測定装置及びその測定方法を提供することを目的
とすも 課題を解決するための手段 本発明（よ 半導体基板上に形成された半導体装置の電
気特性を測定するためのプローブ装置において、前記半
導体基板を乗せて保持するためのウェハステージと、プ
ローブカードまたはプローブ針と、前記プローブカード
またはプローブ針を支持するための支持台と、前記プロ
ーブ針と前記半導体基板上の電極部との接触状態を電気
的な反射係数によって測定するための電気的反射係数測
定装置とを備えた半導体装置の測定装置であ４また 本
発明は半導体基板上に形成された半導体装置の電気特性
をプローブ針を用いて測定する隊 前記プローブ針を前
記半導体基板上に設けられた電極部と接触させる場合へ
前記プローブ針と前記電極部との接触部での電気的な
反射係数を測定し 前記反射係数が常に同じになるよう
に前記電極部と前記プローブ針との接触状態を調節する
ことにより、前記プローブ針と前記電極部の接触状態
及びプローブ針の針圧を常に同じ状態にして半導体装置
の電気特性を測定する半導体装置の測定方法である。
作用
本発明は 上述の構成によって、プローブ針と電極部と
の接触部での電気的な反射係数を測定し前記反射係数が
常に適性値αになるように電極部とプローブ針との接触
状態を調節すゑ っまり前記反射係数を常に同じ値に保
つことにより、プローブ針と電極部とのマツチング状態
を常に同じ状態に保つことができも 従って、プローブ
針と半導体基板上の電極部との接触状態及びプローブ針
の針圧を常に同じ状態に保つことができ、何回同じ電極
部を使用して電気特性の測定を行ってｋまた異なった電
極部を用いて測定を行う場合でにプローブ針と電極部と
の接触部における測定試料に対する人出力信号の損失を
常に同じ値にすることができる。
の接触部での電気的な反射係数を測定し前記反射係数が
常に適性値αになるように電極部とプローブ針との接触
状態を調節すゑ っまり前記反射係数を常に同じ値に保
つことにより、プローブ針と電極部とのマツチング状態
を常に同じ状態に保つことができも 従って、プローブ
針と半導体基板上の電極部との接触状態及びプローブ針
の針圧を常に同じ状態に保つことができ、何回同じ電極
部を使用して電気特性の測定を行ってｋまた異なった電
極部を用いて測定を行う場合でにプローブ針と電極部と
の接触部における測定試料に対する人出力信号の損失を
常に同じ値にすることができる。
実施例
第１図は本発明の一実施例における半導体装置の測定装
置を示す構成概略図であり、第２図はその測定方法を示
すブロック図である。以下、第１図、第２図を用いて実
施例の詳細な説明を行う。
置を示す構成概略図であり、第２図はその測定方法を示
すブロック図である。以下、第１図、第２図を用いて実
施例の詳細な説明を行う。
第１図において、 １は半導体基板（ウェハ）、２は半
導体基板１を保持するための可動式のウェハステージ、
３はプローブ針またはプローブカードを支持する可動
式の支持台、 ４は測定用プローブ此 ５は半導体基板
１上の測定用電極 ６は接触状態検出用プローブ訊 ７
は半導体基板ｌ上の接触状態検出用電極 ８は電気的な
反射係数測定装態 ９はウェハステージ制御用コントロ
ーラであも 本実施例のプローブ装置ｉｔ 少なくと
も以上のような構成要素のもとに構成されたものであも 以下へ その動作及び半導体装置の測定方法について第
１図及び第２図を用いて説明すもまず、第２図（ａ）に
示すようく 測定したい試料とプローブ針とのＸ、Ｙ方
向のアライメントを取るために第１図のウェハステージ
制御用コントローラ９によってウェハステージ２を移動
させ、プローブ針４．６がそれぞれ半導体基板１上の電
極５．７上に来るように位置合わせを行う。
導体基板１を保持するための可動式のウェハステージ、
３はプローブ針またはプローブカードを支持する可動
式の支持台、 ４は測定用プローブ此 ５は半導体基板
１上の測定用電極 ６は接触状態検出用プローブ訊 ７
は半導体基板ｌ上の接触状態検出用電極 ８は電気的な
反射係数測定装態 ９はウェハステージ制御用コントロ
ーラであも 本実施例のプローブ装置ｉｔ 少なくと
も以上のような構成要素のもとに構成されたものであも 以下へ その動作及び半導体装置の測定方法について第
１図及び第２図を用いて説明すもまず、第２図（ａ）に
示すようく 測定したい試料とプローブ針とのＸ、Ｙ方
向のアライメントを取るために第１図のウェハステージ
制御用コントローラ９によってウェハステージ２を移動
させ、プローブ針４．６がそれぞれ半導体基板１上の電
極５．７上に来るように位置合わせを行う。
次へ プローブ針４、６と半導体基板１上の電極５．７
とを接触させるため置 ウェハステージ制御用コントロ
ーラ９によってウェハステージ２を上昇させも （第２
図（ｂ））。
とを接触させるため置 ウェハステージ制御用コントロ
ーラ９によってウェハステージ２を上昇させも （第２
図（ｂ））。
そして、接触状態検出用プローブ針６と接触状態検出用
電極７との接触状態を例えば電圧反射係数測定装置８に
よって測定する（第２図（Ｃ））。
電極７との接触状態を例えば電圧反射係数測定装置８に
よって測定する（第２図（Ｃ））。
ここで、測定した電圧反射係数の値力交 接触状態検出
用プローブ針６と接触状態検出用電極７との接触状態が
適性である場合の値αを示しているかどうかの判定を行
う（第２図（ｄ））。
用プローブ針６と接触状態検出用電極７との接触状態が
適性である場合の値αを示しているかどうかの判定を行
う（第２図（ｄ））。
適正値αを示していれ（瓜 測定用プローブ針４と測定
用電極５の接触状態も適性であるから測定用プローブ針
４を通して、各種測定器で所望の測定を行う（第２図（
ｅ））。
用電極５の接触状態も適性であるから測定用プローブ針
４を通して、各種測定器で所望の測定を行う（第２図（
ｅ））。
適正値αを示していなけれ（瓜 測定用プローブ針４と
測定用電極５の接触状態は適性でないので、プローブ針
と電極との接触状態を変えるため鳳第１図のウェハステ
ージ制御用コントローラ９によってウェハステージ２を
上昇または下降させる（第２図（ｂ））。
測定用電極５の接触状態は適性でないので、プローブ針
と電極との接触状態を変えるため鳳第１図のウェハステ
ージ制御用コントローラ９によってウェハステージ２を
上昇または下降させる（第２図（ｂ））。
以下、電圧反射係数の値が適性値αになるまで第２図（
ｂ）〜（ｄ）を繰り返し行ｔ＼ 適正値αになれば第２
図（ｅ）に進ん玄 第１図の測定用プローブ針４を通し
て、各種測定器で所望の測定を行う。
ｂ）〜（ｄ）を繰り返し行ｔ＼ 適正値αになれば第２
図（ｅ）に進ん玄 第１図の測定用プローブ針４を通し
て、各種測定器で所望の測定を行う。
以上のようく 本実施例によれば プローブ針と電極部
との接触状態を電圧反射係数によって検出Ｌ その値が
同じになるように接触状態を調節するのス 常に同じ接
触状態 同じ針圧でプローブ針と電極とをコンタクトさ
せることができる。
との接触状態を電圧反射係数によって検出Ｌ その値が
同じになるように接触状態を調節するのス 常に同じ接
触状態 同じ針圧でプローブ針と電極とをコンタクトさ
せることができる。
従って、プローブ針と電極との接触部における測定試料
に対する入出力信号の損失が常に同じであるのゑ 所望
の測定において、非常に再現性のよい結果が得られるだ
けでなく、電圧反射係数がプローブ針と電極との接触部
における信号の損失比を示すものであるので、プローブ
針と電極の接触部における測定試料に対する入出力信号
の損失を測定結果に考慮することにより、実際の測定試
料の特性のみをデータとして反映できることとなり、非
常に高精度な測定を行うことができも この方法（友
特に高周波帯での測定で非常に有効であもな抵 本実施
例ではプローブ針及び半導体基板上の電極を測定用と接
触状態検出用に分けて使用した力（測定用と接触状態検
出用を一つのプロ−ブ針及び半導体基板（ウェハ）上の
電極で兼用し電圧反射係数測定装置及び各種測定器とプ
ローブ針の接続を並列にする力＼ それぞれの接続を切
り替えるかしてもよｌ、％ この方法の場合、−層高
精度かつ再現性のよい測定が行えるだけでなく、半導体
基板（ウェハ）上に不要な電極を設ける必要が無いので
、半導体装置の高密度（Ｌ 高集積化が可能となム
また 本実施例で（よ ウェハステージの移動・上下動
のためにウェハステージ制御用コントローラを用いて自
動で行った力丈 手動でウェハステージの移動及び上下
の調整を行ってもよし〜 さらに 本実施例で（上 ウ
ェハステージを上下させてプローブ針と電極の接触状態
を変えた力丈プローブ針支持台を上下させても良いし
両方を上下させるようにしてもよ（〜 また 本実施例
で（よ ウェハステージに移動・上下動のためのコント
ローラを接続した力（プローブ針支持台に接続しても良
いし 両方にコントローラを接続してもよ（Ｔｏ ま
た 本実施例では 測定にプローブ針を用いた力（プロ
ーブカードを用いてもより〜 また本方法を用いれば
同じ原理で半導体基板（ウェハ）上の電極とプローブ針
が接触しているかどうかの判定に使用することも当然可
能であも また本実施例で（よ 電気的な反射係数とし
て電圧反射係数を測定した力丈 電力反射係数、電流反
射係数を測定しても良いし 電気的な反射係数の代わり
く 電気的なＳパラメータを用いてもよい。
に対する入出力信号の損失が常に同じであるのゑ 所望
の測定において、非常に再現性のよい結果が得られるだ
けでなく、電圧反射係数がプローブ針と電極との接触部
における信号の損失比を示すものであるので、プローブ
針と電極の接触部における測定試料に対する入出力信号
の損失を測定結果に考慮することにより、実際の測定試
料の特性のみをデータとして反映できることとなり、非
常に高精度な測定を行うことができも この方法（友
特に高周波帯での測定で非常に有効であもな抵 本実施
例ではプローブ針及び半導体基板上の電極を測定用と接
触状態検出用に分けて使用した力（測定用と接触状態検
出用を一つのプロ−ブ針及び半導体基板（ウェハ）上の
電極で兼用し電圧反射係数測定装置及び各種測定器とプ
ローブ針の接続を並列にする力＼ それぞれの接続を切
り替えるかしてもよｌ、％ この方法の場合、−層高
精度かつ再現性のよい測定が行えるだけでなく、半導体
基板（ウェハ）上に不要な電極を設ける必要が無いので
、半導体装置の高密度（Ｌ 高集積化が可能となム
また 本実施例で（よ ウェハステージの移動・上下動
のためにウェハステージ制御用コントローラを用いて自
動で行った力丈 手動でウェハステージの移動及び上下
の調整を行ってもよし〜 さらに 本実施例で（上 ウ
ェハステージを上下させてプローブ針と電極の接触状態
を変えた力丈プローブ針支持台を上下させても良いし
両方を上下させるようにしてもよ（〜 また 本実施例
で（よ ウェハステージに移動・上下動のためのコント
ローラを接続した力（プローブ針支持台に接続しても良
いし 両方にコントローラを接続してもよ（Ｔｏ ま
た 本実施例では 測定にプローブ針を用いた力（プロ
ーブカードを用いてもより〜 また本方法を用いれば
同じ原理で半導体基板（ウェハ）上の電極とプローブ針
が接触しているかどうかの判定に使用することも当然可
能であも また本実施例で（よ 電気的な反射係数とし
て電圧反射係数を測定した力丈 電力反射係数、電流反
射係数を測定しても良いし 電気的な反射係数の代わり
く 電気的なＳパラメータを用いてもよい。
発明の詳細
な説明したように本発明によれ（瓜 プローブ針と電極
部との接触状態を電気的な反射係数によって検出し そ
の値が同じになるように接触状態を調節するので、常に
同じ接触状態、同じ針圧でプローブ針と電極とをコンタ
クトさせることができも 従って、プローブ針と電極と
の接触部における測定試料に対する入出力信号の損失が
常に同じであるので、所望の測定において、非常に再現
性のよい結果が得られるだけでなく、プローブ針と電極
の接触部における測定試料に対する入出力信号の損失を
測定結果に考慮することもできるので、非常に高精度な
測定を行うことができ、その実用的効果は大きしも
部との接触状態を電気的な反射係数によって検出し そ
の値が同じになるように接触状態を調節するので、常に
同じ接触状態、同じ針圧でプローブ針と電極とをコンタ
クトさせることができも 従って、プローブ針と電極と
の接触部における測定試料に対する入出力信号の損失が
常に同じであるので、所望の測定において、非常に再現
性のよい結果が得られるだけでなく、プローブ針と電極
の接触部における測定試料に対する入出力信号の損失を
測定結果に考慮することもできるので、非常に高精度な
測定を行うことができ、その実用的効果は大きしも
第１図は本発明の一実施例におけるプローブ装置の構成
概略医 第２図は本発明の実施例における測定方法を示
すブロック医 第３図は従来のプローブ針とウェハとの
接触状態を検出していたセンサービンの一例であり、第
３図（ａ）は従来のセンサービンの概略は 第３図（ｂ
）、 （ｃ）はセンサービンがウェハとの接触状態を検
出しているときの模式図であム ト・・半導体基板（ウエノ））、 ２・・・ウェハステ
ージ、 ３・・・プローブ針支持台、 ４・・・測定用
プローブ此 ５・・・測定用電極 ６・・・接触状態検
出用プローブ銘 ７・・・接触状態検出用電板 ８・・
・電気的な反射係数測定装置 ９・・・ウェハステージ
制御用コントローラ。
概略医 第２図は本発明の実施例における測定方法を示
すブロック医 第３図は従来のプローブ針とウェハとの
接触状態を検出していたセンサービンの一例であり、第
３図（ａ）は従来のセンサービンの概略は 第３図（ｂ
）、 （ｃ）はセンサービンがウェハとの接触状態を検
出しているときの模式図であム ト・・半導体基板（ウエノ））、 ２・・・ウェハステ
ージ、 ３・・・プローブ針支持台、 ４・・・測定用
プローブ此 ５・・・測定用電極 ６・・・接触状態検
出用プローブ銘 ７・・・接触状態検出用電板 ８・・
・電気的な反射係数測定装置 ９・・・ウェハステージ
制御用コントローラ。
Claims (5)
- （１）半導体基板上に形成された半導体装置の電気特性
を測定するためのプローブ装置において、前記半導体基
板を乗せて保持するためのウェハステージと、プローブ
カードまたはプローブ針と、前記プローブカードまたは
プローブ針を支持するための支持台と、前記プローブ針
と前記半導体基板上の電極部との接触状態を電気的な反
射係数によって測定するための電気的反射係数測定装置
とを備えた半導体装置の測定装置。 - （２）反射係数測定装置で測定した電気的な反射係数が
常に同じになるようにウェハステージまたは支持台を上
下させるためのコントローラを有することを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の半導体装置の測定装置。 - （３）半導体基板上に形成された半導体装置の電気特性
をプローブ針を用いて測定する時、前記プローブ針を前
記半導体基板上に設けられた電極部と接触させる場合に
、前記プローブ針と前記電極部との接触部での電気的な
反射係数を測定し、前記反射係数が常に同じになるよう
に前記電極部と前記プローブ針との接触状態を調節する
ことにより、前記プローブ針と前記電極部の接触状態及
びプローブ針の針圧を常に同じ状態にして半導体装置の
電気特性を測定することを特徴とする半導体装置の測定
方法。 - （４）測定用プローブ針と接触状態検出用プローブ針が
別々に構成され それぞれと接触する半導体基板上の電
極部も測定用電極部と接触状態検出用電極部の別々に構
成されていることを特徴とする特許請求の範囲第３項記
載の半導体装置の測定方法。 - （５）一つのプローブ針が測定用と接触状態検出用を兼
用し、かつそれと接触する半導体基板上の電極部も測定
用と接触状態検出用を兼用していることを特徴とする特
許請求の範囲第３項記載の半導体装置の測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1186492A JPH0351777A (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | 半導体装置の測定装置及びその測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1186492A JPH0351777A (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | 半導体装置の測定装置及びその測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0351777A true JPH0351777A (ja) | 1991-03-06 |
Family
ID=16189435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1186492A Pending JPH0351777A (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | 半導体装置の測定装置及びその測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0351777A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08327690A (ja) * | 1995-05-31 | 1996-12-13 | Nec Yamagata Ltd | 半導体ウエハ検査装置および半導体ウエハ検査方法 |
| WO2008044670A1 (fr) * | 2006-10-10 | 2008-04-17 | Advantest Corporation | Appareil d'étalonnage, procédé de détermination de contact et appareil de test de semi-conducteurs |
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