JPH0564784U - 圧力素子測定用圧力印加ステージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は圧力素子が形成された半導体ウエハ
を各素子に圧力を加えながら特性を測定するための圧力
印加ステージに関し、半導体ウエハを載置したウエハ載
置板とステージとの位置合わせを自動化可能にすること
を目的とする。 【構成】 各素子１１に対応した貫通穴２２を有し且つ
二つの基準面２１を有するウエハ載置板２、貫通穴２２
に対応する開口３１を有する空気経路３２及び基準ガイ
ド４を有する載置台３、及び空気経路３２に真空圧を印
加するバキューム手段５を備え、半導体ウエハ１を載置
したウエハ載置板２を接触面２１と基準ガイド４を合致
させて載置し、各素子１１に真空圧を印加する圧力素子
測定用圧力印加ステージにおいて、ウエハ載置板２を移
動させる載置板移動手段６を備える。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、半導体ウエハ上に形成された圧力素子の特性を圧力を加えながら測 定するための圧力素子測定用圧力印加ステージに関し、特にステージ上での半導 体ウエハの位置合わせを容易に行えるようにした圧力印加用ステージに関する。

【０００２】

【従来の技術】

半導体素子の一つに圧力素子と呼ばれるものがある。これは圧力を加えること により電圧を生じる材料を組み込んだ素子であり、半導体ウエハ上に回路も含め て一体に形成される。図６の（ａ）に示すようにこのような圧力素子１１は、半 導体ウエハ１上に多数形成される。

【０００３】 半導体ウエハ上に形成された半導体素子（チップ）を切り離す前に、各素子の 特性を測定して不良チップを後工程から除くことが行われる。通常は電気的特性 について測定するため、各素子の電極パッドに触針を接触させ、この触針を介し て電気信号を入出力して測定を行う。この触針を電極パッドに接触させる装置が プロービング装置と呼ばれ、電気信号の発生及び処理を行うのがＩＣテスタであ る。

【０００４】 圧力素子が形成された半導体ウエハに対して上記のような特性測定を行う場合 、実際に圧力を印加した上での特性を測定する必要がある。そこで図６の（ａ） 及び（ｂ）に示すように、特製の載置台３上に半導体ウエハ１を載置して各素子 １１に圧力を印加した上で、プローブソケット９の触針９１を電極パッドに接触 させて測定を行う。ＩＣテスタはプローブソケット９に接続される。載置台３は 三軸方向に移動可能なＸＹＺ移動台上に設けられており、触針９１を各素子の電 極パッドに接触させる。

【０００５】 載置台３には半導体ウエハ１上の各素子１１の位置に対応する形で開口３１が 設けられており、各開口３１は連絡穴３２により連絡されており、更に接続口３ ３を通して外部と連絡されている。この接続口３３に真空ポンプを接続して真空 圧を印加すると、開口３１に接する素子１１の部分に力が加えられるので、この 状態で測定を行う。開口３１の大きさは圧力素子１１の所定部分に圧力が印加さ れるように設定される。空気経路３２を形成するには載置台３を上下に分割した 上で加工を設した後一体化する。空気経路３２を全面に渡って大きくすると真空 圧を印加した時に上面に歪みが生じ、それが圧力素子に影響する。従って空気経 路３２は細い経路で連絡されている必要がある。

【０００６】 上記より明らかなように、半導体ウエハ１上の素子１１の配列に合わせて載置 台３上に開口３１を設ける必要があり、測定時には開口３１と素子１１の位置を 合わせる必要がある。一つの方法は肉眼で観察しながら合わせる方法であるが、 半導体ウエハ１は不透明であり、各素子１１と開口３１を合わせるのは容易でな い。そこで図７の（ａ）及び（ｂ）に示すように、半導体ウエハ１上の素子１１ の配列に対応する貫通穴２２を有するウエハ載置板２に、あらかじめ素子と貫通 穴２２の位置を合わせた状態で半導体ウエハ１を載置する。通常はこの状態で両 者を貼り付ける。ウエハ載置板２の側面には基準面２１が設けられており、この 基準面２１を基準ガイド４に押し当てると載置台３とウエハ載置板２の位置関係 が定まる。載置台３には貫通穴２２に対応する穴で開口３１が設けられており、 位置決めした時に貫通穴２２と開口３１が一致し、接続口３３に真空圧を印加す ることで各素子１１に圧力が印加される。

【０００７】 ウエハ載置板２は一般的にガラス製平板で、載置台３の面と精密に接触するよ うに加工されており、載置台３の面上を摺動可能で且つ接触した状態で充分な真 空圧が各素子に印加可能である。 ウエハ載置板２の基準面２１が基準ガイド４に接触するように押し当てる位置 決めは、これまでは人間がウエハ載置板を押すことによって行っていた。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】 プロービング装置には、測定操作の自動化が求められている。そのため図８に 示すようにプロービング装置への半導体ウエハ１の供給は、格納ボックス１０１ に複数の半導体ウエハを収容して行う。ボックス１０１内のウエハ１は搬送装置 で一枚づつ取り出され、ウエハステージ（ウエハチャック）８上に固定されて触 針を有するプローブソケット９の下に移動され、顕微鏡等を用いてウエハ１と触 針との位置を微調整した後、触針を電極パッドに接触させて測定を行なう。ウエ ハ１上のすべての素子の測定終了後、ウエハ１は上記と逆の経路を通って格納ボ ックス１０１に戻される。

【０００９】 上記のような半導体ウエハ１の供給の他、半導体素子の種類に応じたプローブ ソケットの供給や半導体素子と触針の位置調整も自動化が図られている。 しかし圧力素子の半導体ウエハ又はウエハ載置板に載置した半導体ウエハを図 ８に示すウエハ自動供給機構で供給する場合、ウエハステージ８上に真空圧を生 じる開口を設けても、ウエハステージ８と半導体ウエハ又はウエハ載置台との位 置が合致しないため、各素子に圧力を印加することはできない。

【００１０】 そのため圧力素子の半導体ウエハを測定する時には、図７に示したように半導 体ウエハ１を位置合わせして貼り付けたウエハ載置台２を載置台上の基準ガイド に手動操作で押し当てることで位置決めしている。このためプロービング装置の 自動化を図る上で大きな障害になっている。位置合わせの精度が低くても良いよ うにするにはウエハ載置板の穴を大きくすることが考えられるが、これでは圧力 素子の所定部分のみに圧力を印加することができない。また載置台側の開口を大 きくしたり、全面を溝にすることはウエハ載置板を歪ませ、圧力素子に好ましく ない変型が生じるため行えず、図７に示すような形で正確な位置合わせを行うこ とが必要である。

【００１１】 本考案は上記問題点に鑑みてなされたものであり、圧力素子の半導体ウエハに 圧力を印加しながら特性を測定することができるプロービング装置の圧力印加ス テージを自動化が可能なように改良することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

上記問題点を解決するため、本考案では載置台上でウエハ載置板を移動させる 手段を備える。又は載置台を移動させる手段及び移動する載置台と一緒に移動す るウエハ載置板を停止させる手段を備える。 すなわち本考案は、半導体ウエハ上に多数形成された圧力素子の特性を各圧力 素子に圧力を加えながら測定するための圧力素子測定用圧力印加ステージであっ て、半導体ウエハの各圧力素子に対応した貫通穴を有し、側面に二つの基準面を 有するウエハ載置板、貫通穴に対応する位置に開口を有する相互に連絡した空気 経路、及び基準面が接触される基準ガイドを上面に有する載置台、及び空気経路 に真空圧を印加するバキューム手段を備え、圧力素子が貫通穴に対応するように 半導体ウエハをウエハ載置板上に載置した後、ウエハ載置板の基準面を基準ガイ ドに押し当てることにより貫通穴と空気経路の開口との位置合わせを行い、空気 経路より真空圧を印加して各圧力素子に圧力を印加するステージにおいて、ウエ ハ載置板を載置台上で移動させる載置板移動手段を備えることを特徴とする。

【００１３】 また本考案の別の態様では、載置板移動手段の替わりに、載置台を移動させる 載置台移動手段及び載置台に載置されて移動するウエハ載置板を停止させる載置 板停止手段を備えることを特徴とする。

【００１４】

【作用】

半導体ウエハを載置したウエハ載置板は、ある程度の方向精度と位置精度で載 置台上に載置されるので、載置板移動手段で基準ガイドに向かって押せば基準面 が基準ガイドに接触して位置決めが行なえる。 また載置台移動手段により移動する載置台上のウエハ載置板を載置板停止手段 で停止させれば、ウエハ載置板は相対的に基準ガイドに向かって進むので、同様 に基準面が基準ガイドに接触して位置決めが行なえる。

【００１５】

【実施例】 まずウエハ載置板を押す実施例を図１に示す。図において、１は半導体ウエハ であり、多数の圧力素子１１が形成されている。２はウエハ載置板であり、半導 体ウエハ１の圧力素子１１の圧力を印加する位置に対応した貫通穴２２を有して おり、更に側面に二つの基準面２１を有している。半導体ウエハ１はこのウエハ 載置板２に貼り付けられて供給される。

【００１６】 ３は載置台であり、載置面に基準ガイド４を備えており、上記の基準面２１が この基準ガイド４に接触して位置決めされ。位置決めされた状態でウエハ載置板 ２の貫通穴２２に対応する位置に開口３１がある。開口３１は空気経路３２によ って連絡されており、この空気経路３２には真空ポンプ５が接続されており、各 開口３１には真空力が印加される。

【００１７】 ６はウエハ載置板２を移動させる移動手段であり、押し板６１をエアシリンダ ６２で押す構造になっている。 ここでウエハ載置板２を押す時のウエハ載置板２の動作を図２を参照して説明 する。ウエハ載置板はある程度の方向精度及び位置精度で載置台３上に載置され る。これを押し板６１で押す。基準ガイド４は押し板６１で押す方向に対して４ ５°をなしており、基準面２１が基準ガイド４の面にほぼ平行になるように載置 される。

【００１８】 載置される位置は、図２で一点鎖線で示す線上が理想的であるが、たとえずれ ても図示のように押し板６１によって押され、まず左側の基準ガイド４と基準面 ２１が接触する。その後左側の基準ガイド４に沿って移動し、上方の基準ガイド に接触して停止する。押し板６１を押すのはエアシリンダ６２であり、その押し 圧を適当に設定することによりウエハ載置板２は載置台３の上面を摺動し、一方 の基準ガイドに接触した後もそのまま摺動し、両方の基準ガイド４に接触した時 に停止する。従ってウエハ載置板２と載置台３の上面、基準ガイド４の面、及び 押し板６１との接触面は容易に摺動可能なように加工されていることが必要であ る。

【００１９】 ウエハ載置板２の載置方向がずれた場合には、ウエハ載置板２が押されて基準 ガイドに接触した時にウエハ載置板２を回転させる力が働き、基準面２１と基準 ガイド４が接触する。 ウエハ載置板２の載置位置の許容誤差範囲はウエハ載置板２の中心が押し板６ １の幅内にある範囲である。

【００２０】 次にウエハ載置板２を図３に示すような二点で接触する押し板で押す場合を考 えてみる。この場合ウエハ載置板２の位置は、押し板６１の二つの接触点及び基 準ガイド４の二つの接触面のうちの三つで規定されるため、図３に示すように基 準ガイド４の一方に接触しないことも起こり得る。従って正確な位置決めが行え ず好ましくないが、基準ガイド４と押し板６１との方向及び位置関係が充分な精 度を有すれば実際には問題ない。

【００２１】 図１の実施例では、押し板６１は一個であり、エアシリンダ６２も一個であっ たが、図４に示すように押し板６３と６５、及びエアシリンダ６４と６６を組み 合わせて二方向からウエハ載置板２を押すようにしてもよい。この場合一方向の みに移動させて一方の基準ガイドにエアシリンダの力で押し付けた状態でもう一 方の方向に移動させるのは摩擦力が大きくなるため好ましくない。そこで一方に 押し付けた後は、力を解除してもう一方の方向に移動するか、図４のようにそれ ぞれの押し板を同時又は交互に動作させて、図の一点鎖線に沿って移動させるこ とが望ましい。

【００２２】 以上はウエハ載置板２を移動させる場合であるが、載置台３を移動させ、その 上に載置されているウエハ載置板２を停止させれば、ウエハ載置板２を載置台３ に対して移動させることになる。これでも位置合わせが可能であり、図５はこの ような実施例を示す図である。 図５において、７はウエハ載置板２を停止させる部材で、載置台３の移動方向 に対して垂直な接触面を有している。この場合も基準ガイド４は載置台３の移動 方向に対して４５°の角度をなす接触面を有している。載置台３の移動に伴うウ エハ載置板２の動作は図１の実施例と同様であり、図２から図４を参照した説明 についても同様である。

【００２３】 プロービング装置に使用するウエハステージには三軸方向の移動機構が備わっ ており、図５のような例であれば、停止部材７と基準ガイド４を設け、載置台３ を空気経路を有するものに変更すれば良く、新たにエアシリンダを設ける必要が ないという利点がある。 以上ウエハ載置板２を円形であるものとして説明したが、この形状に限らず、 基準ガイド４に押し当てることで位置決めするものならばどのようなものでも構 わず、手動によらず位置決め可能とすることで、圧力素子の測定もより一層自動 化を図ることが可能になる。

【００２４】

【考案の効果】

本考案により圧力素子の半導体ウエハを測定するプロービング装置においてよ り一層の自動化を図ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ウエハ載置板を押す実施例を示す図である。

【図２】図１でのウエハ載置板の移動を説明する図であ
る。

【図３】ウエハ載置板を二点で押した時の問題点を説明
する図である。

【図４】ウエハ載置板を垂直な二方向から独立して押す
実施例を示す図である。

【図５】ウエハ載置板を停止させて載置台を移動させる
実施例を示す図である。

【図６】圧力素子の特性を圧力を加えながら測定するた
めのステージを示す図である。

【図７】半導体ウエハを載置したウエハ載置板とその基
準面による位置合わせを示す図である。

【図８】ウエハ供給を自動化したプロービング装置を示
す図である。

【符号の説明】

１…半導体ウエハ ２…ウエハ載置板 ３…載置台 ４…基準ガイド ５…バキューム手段 ６…載置板移動手段 ７…載置板停止手段 １１…圧力素子 ２１…基準面 ２２…貫通穴 ３１…開口 ３２…空気経路 ６１…押し板 ６２…エアシリンダ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウエハ上に多数形成された圧力素
   子の特性を各圧力素子に圧力を加えながら測定するため
   の圧力素子測定用圧力印加ステージであって、 前記半導体ウエハの各圧力素子に対応した貫通穴を有
   し、側面に二つの基準面を有するウエハ載置板、 前記貫通穴に対応する位置に開口を有する相互に連絡し
   た空気経路、及び前記基準面が接触される基準ガイドを
   上面に有する載置台、及び前記空気経路に真空圧を印加
   するバキューム手段を備え、前記圧力素子が前記貫通穴
   に対応するように前記半導体ウエハを前記ウエハ載置板
   上に載置した後、前記ウエハ載置板の基準面を前記基準
   ガイドに押し当てることにより前記貫通穴と前記空気経
   路の開口との位置合わせを行い、前記空気経路より真空
   圧を印加して各圧力素子に圧力を印加する圧力素子測定
   用圧力印加ステージにおいて、 前記ウエハ載置板を前記載置台上で移動させる載置板移
   動手段を備えることを特徴とする圧力素子測定用圧力印
   加ステージ。
2. 【請求項２】 半導体ウエハ上に多数形成された圧力素
   子の特性を各圧力素子に圧力を加えながら測定するため
   の圧力素子測定用圧力印加ステージであって、 前記半導体ウエハの各圧力素子に対応した貫通穴を有
   し、側面に二つの基準面を有するウエハ載置板、 前記貫通穴に対応する位置に開口を有する相互に連絡し
   た空気経路、及び前記基準面が接触される基準ガイドを
   上面に有する載置台、及び前記空気経路に真空圧を印加
   するバキューム手段を備え、前記圧力素子が前記貫通穴
   に対応するように前記半導体ウエハを前記ウエハ載置板
   上に載置した後、前記ウエハ載置板の基準面を前記基準
   ガイドに押し当てることにより前記貫通穴と前記空気経
   路の開口との位置合わせを行い、前記空気経路より真空
   圧を印加して各圧力素子に圧力を印加する圧力素子測定
   用圧力印加ステージにおいて、 前記載置台を移動させる載置台移動手段、及び前記載置
   台に載置されて移動する前記ウエハ載置板を停止させる
   載置板停止手段を備えることを特徴とする圧力素子測定
   用圧力印加ステージ。