JPS63153833A - 半導体集積回路の測定装置 - 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） この発明は、半導体集積回路（以下、適宜ＩＣという）
の測定装置（以後ツローパと言う）に関し、特にウェハ
を加熱処理（３０℃〜５００　℃）しながら素子特性を
測定できるようにしたものである。

（従来の技術） 第３図は３０℃〜５００℃の範囲でウェハを加熱冷却で
きる従来のプローバの一構造例である。

この第３図において、台１はウェハへの熱伝導をよくす
るために銅製であり、内部には加熱用のヒータ線２と冷
却用の循環水Ａイブ３が組み込まれている。

ま几、台１の上には台４が設けられている。この台４は
ウェハ５を固定するため、真空チャックできるようにな
っている。このウエノＡ５にプローグ針６が当てるよう
になっている。

このプローブ針６は第４図忙詳細に示されている。この
第４図に示すように、プローグ針６は水平部６ａと垂直
部６ｂを有し、水平部６ａと垂直部６ｂの境界部分はθ
＃　１２０’の鈍角で折り曲げられており、水平部６ａ
の長さｌ＠＝４０ｗａｉ、垂直部６ｂの長さｔ１＝２Ｑ
ｍとなっている。

さらに、このプローグ針６はアルミ線による芯部６Ｃと
、その外周面に銅が被覆されて外皮６ｄによ多構成され
ておシ、垂直部６ｂの所定個所よシ先端まで外皮６ｄが
剥離され、芯部６Ｃが露出されている。この芯部６Ｃの
露出されている長さｔ３＝ｌＱｍとなっている。垂直部
６ｂの先端は素子のパットに当接させ、水平部は測定器
（図示せず）に接続するようにしている。

このようなツローパは主４ＣＭＯ８）ランジスタのキャ
ノゼシタンスの測定（ＣＶ測測定やＢＴ試験のように酸
化膜中のＮａのような稼動イオンの測定を行い、炉の汚
染度のチェックなどに用いている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記構成のツローパでは、たとえはＭＯ
Ｓ　ＦＥＴのＢＴ試験のようにウェハを室温から設定温
度（さ３００℃）に加熱し、室温に戻す間中、素子に一
定電圧をかけ続ける試験方法の場合、第５図に示すよう
に、素子としてＮＰＮトランジスタＱのコレクタＣ１エ
ミッタＥ、ペースＢからそれぞれパットＰＣ，ＰＥ、Ｐ
Ｂが引き出されている。このノぞットＰＣ％ＰＥ、ＰＢ
にそれぞれ上述のプローブ針６が幽てられている（なお
、第、５図の斜線を施した部分はアルミ配線である）。

温度上昇にともなって素子から引き出されているパラ）
ＰＣ，ＰＥ、ＰＢに当てである針６と台１が熱膨張を起
こすためにプローブ針６がパットＰＣ，ＰＥ、ＰＲから
ずれてしまい、正しくバイアス電圧をかけることができ
なかったり、プローグ針６の圧力でパットや素子を破壊
してしまうという問題点があった。

そこで、まずブロー１針６のずれｔ−調べてみる。

第４図に示した埃在使用のプローブ針６においては、外
皮６ｄは銅製、芯部６ｃはアルミ製であり、室温３０℃
〜３００℃にウェハ５を加熱するが、そのとき同様にブ
ロー１針６も加熱される。次の第１表は各物質の線膨張
率を示す。

〈第　１　表〉 この第１表におけるインパールとは３６％Ｎｉ鋼であり
、一般名称である。

ここで、αを銅の線膨張率とし、βをアルミの長さであ
るが、室温でよい、１．は距離、ｔは温度を示す）より
計算すると、アルミのＸ方向へのずれは、 ／”０２９Ｘ１０−’ｄｔ＝工ｆｄｔ ｔ＝８Ｘ　１０−”ＣｄＩ２０：４０　／Ｊ１）　（Ａ
ｓ領域）・・・・・・ｔｌ＋ 銅のＸ方向ずれは ／”’　２　Ｘ　１０−’ｄ　ｔ　＝±ｆｄｔＬ＝　５
．５Ｘ１０−２ｃｏｓ６０＝２７．５μｎ　（ｔｓ−ｔ
ｌ領域）・・・・・・（２） ／”’２０Ｘ１０−’　ｄｔｗ上ｆｄｔｔ＝２．２Ｘ１
０　　＝　２２０μｍ　（ｔｘ領領域　・＋３４したが
って、第４図のＸ方向へのずれはｉｌｌ　＋　＋２１＋
（３１式で、 Ｌｓ　＝　２８７．５　ａｍ となる。第５図に示した一番大きいアルミの）々ットで
も１辺１００〜１５０μｍであるため、熱膨張によ〕完
全にノぐシト外にすれてしまうという問題点があった。

この発明は、前記従来技術がもっている問題点のうち、
熱膨張によってブロー１針がノぞットからずれるという
点について解決した半導体集積回路の測定装置を提供す
るものである。

（問題点を解決するための手段） この発明の半導体集積回路の測定装置は、半導体集積回
路の測定用端子となる／セット部のほぼ中央部に接続す
るブロー１針の伸びがパットの中央から周辺部までの最
短距離を越えないようにプローブ針の線膨張率が、 Ｌ　：　ノ＃ットの中央部から周辺部までの最短距離、
Ｌｓ：ｆロー１針固定部材の長さ、 ｔ！＝βニブロープ針さ、 αニブロープ針固定部材の線膨張率、 βニブロープ針の線膨張率、 Ｔｌ：バイアス印加前のプローブ針および針固定部材温
度、 Ｔｌ：バイアス印加後のプローブ針およびプローブ針固
定部材温度、 を満足する値に設定するようにしたものである。

（作　用） この発明によれば、以上のように半導体集積回路の測定
装置を構成したので、半導体集積回路の３０℃〜５００
℃の加熱処理時の測定においてもブロー１針はノぞット
の中央から周辺部までの最短距離を越えない範囲でノぞ
ットに接触状態を保持しながら測定を行い、したがって
、前記問題点を除去できる。

（実施例） 以下、この発明の半導体集積回路の測定装置の実施例に
ついて図面に基づき説明する。第１図はその一実施例の
構成を示す図である。

この第１図において、ウェハ１）は真全チャック台１２
上に真壁チャックされるようになっておシ、この真空チ
ャック台１２は台１３上に殿シ付けられている。

この台１３の中には、加熱用の銅線１４と冷却用の循環
水パイプ１５が組み込着れている。

また、半導体集積回路、すなわち、ウェハ１）の測定端
子となるノぐット邪にはプローブ針１６の先端が接触す
るようになっている。このプローブ針１６はたとえばイ
ンパール（３６％Ｎｉ鋼）ｔ−使用しておシ、このプロ
ーブ針１６は針固定用アーム１７によシ支見られている
。針固定用アーム１７は石英によシ形成されている。

従来使用しているプローブ針のウェハに対する角度が平
均６００であるが、この実施例の場合はプローブ針１６
のウェハ１）Ｉ／Ｃ対する角度を現在のものよ）１０°
増しθ＝７００に変更されている。

このブロー１針１６のウェハ１）に対する角度が従来よ
）１０°増したのは、ブロー１針１６の伸び量を少なく
抑えるためであシ、９ｏ０にすると、ｃａｓ　９０　＝
　０であるが、パットにプローブ針１６ｔ−当てにくく
、また、パットにストレスがかがるため、７０％位が良
好である。

ｅのプｏ−ｙ針ｌｅと針固定用アーム１７との寸法関係
は第２図に示されている。この第２図に示すように、プ
ローブ針１６の先端（パットに当接する部分）から針固
定用アーム１７の下面までの寸法ｔ！≠２０１）１）＋
１針固定用アーム１７の長さ、ｔｌ；４０簡である。

次に、プローブ針１６のパット部におけるずれをα＝±
ｄｔ ６゜■ｔｚｏは温度ｏ℃のときの長さ、室温でよい）よ
り計算してみる。この第２図において、プローブ針１６
（インパール）の線膨張＆ｌβ、針固定用アーム１７の
線膨張率をαとし、温度Ｔ１からＴｌ（Ｔｌ＜Ｔ２）に
変化させ、ブロー１針１６のウェハ１）に対する角度を
第２図に示すようにθとする。この場合の第２図に示す
Ｘ方向へのプローブ針１６のずれは これより、 となる。

次に、Ｘ方向への針固定用アーム１７のＸ方向へのずれ
は（熱伝導により、温度がＴｌよυＴ！になったとする
）、 これより、 となる。

よって、プローブ針１６のずれＬは、αυ式十α２式よ
シ、 なお、プローブ針１６はパットの＃１は中央に当てるた
め、パット周辺部マイナス５μ程度とノぞツト中央部間
の距離（ノソットが１００Ｘ１００μの場合）は４５μ
以内のずれであればよい。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、この発明によれば、半導
体集８ｊ回路の測定装置の使用時に発生するプローブ針
の伸びがパットの中央から周辺部までの最短路Ｓを越え
ないように、プローブ針の線膨張率が上記０１式を満足
する伽に設定するようにしたので、バイアスをかけたま
ま温Ｊｕｌ上昇下降させて素子特性を測定する踪、プロ
ーブ針のずれを確認し、素子に当て直す必要がなくなる
。

これにともない、常に素子に定条件のバイアスがかけら
れ、測定結果の信頼性向上と、素子の破壊の防止を期待
できる。

また、プローブ針のずれを最小に抑えることができるた
め、パット部の形状も小さくでき、大集積化したＩＣの
測定に貢献し、さらに、ノソット部の材料費削減にも貢
献する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の半導体集！Ｒ回路の測定装置の一実
施例の構成を示す正面図、第２図は同上実施例における
プローブ針と針固定用アームの寸法関係を示す図、第３
図は従来の半導体集積・回路の測定装置の正面図、第４
図は従来のプローブ針と針固定用アームの寸法関係を示
す図、第５図は従来の素子とノクットの配置関係を示す
斜視図である。 １）・・・ウェハ、１２・・・真空チャック台、１３・
・・台、１４・・・銅線、１５・・・ノゼイプ、１６・
・・プローブ針、１７・・・針固定用アーム。 特許出願人　沖電気工業株式会社 第１図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体集積回路の測定用端子となるパット部のほ
   ぼ中央部にプローブ針とこのプローブ針を支える針固定
   用アームとを有し、前記プローブ針を介して所定のバイ
   アスを上記パット部に印加する半導体集積回路の測定装
   置において、 上記半導体集積回路の測定装置の使用時に発生するプロ
   ーブ針の伸びが上記パット部の中央から周辺部までの最
   短距離を越えないように上記プローブ針の線膨張率が ▲数式、化学式、表等があります▼ Ｌ：パツトの中央から周辺部までの最短距離、ｌ＿１：
   針固定用アームの長さ、 ｌ＿２：プローブ針の長さ、 α：針固定用アームの線膨張率、 β：プローブ針の線膨張率、 θ：プローブ針とパットの接触角度、 Ｔ＿１：バイアス印加前のプローブ針および針固定用ア
   ームの温度、 Ｔ＿２：バイアス印加後のプローブ針および針固定用ア
   ームの温度、 を満足する値に設定されることを特徴とする半導体集積
   回路の測定装置。
2. （２）前記プローブ針の材質はインバールとしたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体集積回路
   の測定装置。
3. （３）前記針固定用アームの材質は石英としたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項および第２項記載の測定
   装置。
4. （４）前記プローブ針とパットの接触角度を７０°とす
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項
   記載の半導体集積回路の測定装置。