WO2021153100A1 - 半導体測定装置、半導体測定システム、及び半導体測定方法 - Google Patents

半導体測定装置、半導体測定システム、及び半導体測定方法 Download PDF

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WO2021153100A1
WO2021153100A1 PCT/JP2020/047819 JP2020047819W WO2021153100A1 WO 2021153100 A1 WO2021153100 A1 WO 2021153100A1 JP 2020047819 W JP2020047819 W JP 2020047819W WO 2021153100 A1 WO2021153100 A1 WO 2021153100A1
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俊寿 ▲ひばり▼野
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日本電産リード株式会社
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor measuring device, a semiconductor measuring system, and a semiconductor measuring method for measuring the electrical characteristics of a semiconductor substrate.
  • Patent Document 1 a microphone formed by micromachining (MEMS) on a silicon wafer has been known (see, for example, Patent Document 1).
  • the microphone described in Patent Document 1 includes a diaphragm electrode that functions like a capacitor and a fixed sensing electrode. When the diaphragm electrode vibrates in response to the sound wave, the distance between the diaphragm electrode and the fixed sensing electrode changes, and the capacitance changes in response to the sound wave.
  • An object of the present invention is to provide a semiconductor measuring device, a semiconductor measuring system, and a semiconductor measuring method that can easily measure the electrical characteristics of a measurement target block corresponding to a functional element on a semiconductor substrate.
  • the semiconductor measuring device is a semiconductor measuring device that measures the electrical characteristics of each measurement target block in a semiconductor substrate having a plurality of measurement target blocks, and is a pair of two or more set numbers. By integrally moving the probe and the set number of probe pairs with respect to the semiconductor substrate, at least one pair selected according to the arrangement of the measurement target block among the set number of probe pairs is measured.
  • the probe control unit that comes into contact with the target block, the at least pair of probes are active pairs, and the probe pairs other than the active pair among the set number of probe pairs are inactive pairs, and the potential of the probe pairs of the inactive pair is defined as an inactive pair.
  • the semiconductor measurement method is a semiconductor measurement method for measuring the electrical characteristics of each measurement target block in a semiconductor substrate having a plurality of measurement target blocks, and is a pair of two or more set numbers.
  • the semiconductor substrate By moving the probe integrally with respect to the semiconductor substrate, at least one of the set number of probe pairs selected according to the arrangement of the measurement target block is brought into contact with the measurement target block.
  • the control step at least the pair of probes are set as active pairs, and among the set number of probe pairs, probe pairs other than the active pair are set as inactive pairs, and the potentials of the probe pairs of the inactive pair are floated and described.
  • the correction value includes a correction step of correcting based on the correction value corresponding to the above, and the correction value corresponds to the combination pattern in the set number of probe pairs and is stored in advance corresponding to each of the set number of probe pairs. ing.
  • the semiconductor measurement system measures the electrical characteristics of each measurement target block as a reference characteristic by sequentially contacting the above-mentioned semiconductor measurement device and only a pair of probes with the measurement target blocks.
  • a reference characteristic measuring unit is provided, and a correction value calculating unit that calculates the correction value based on the difference between the reference characteristic measured in the same measurement target block and the measurement characteristic.
  • the semiconductor measuring device, the semiconductor measuring system, and the semiconductor measuring method having such a configuration can easily measure the electrical characteristics of the measurement target block corresponding to the functional element on the semiconductor substrate.
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows an example of the structure of the semiconductor inspection apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. It is a top view of the semiconductor substrate W shown in FIG. It is explanatory drawing which conceptually explains the microphone element M shown in FIG. It is explanatory drawing for demonstrating the combination pattern of an active pair and an inactive pair. It is explanatory drawing for demonstrating the contact position of a probe pair PP0 to PP7 which contacts a unit measurement area B. It is explanatory drawing which shows an example of the pattern number assigned to each combination pattern. It is explanatory drawing which shows an example of the combination pattern of each unit measurement area B stored in the storage part 67.
  • the semiconductor inspection device 1 shown in FIG. 1 corresponds to an example of the semiconductor measuring device and the semiconductor measuring system according to the present invention.
  • the semiconductor inspection device 1 shown in FIG. 1 roughly includes a probe card 2, a switching circuit 3, a measurement circuit 4, an AC power supply 5, a table 7, and a control unit 6.
  • the probe card 2 includes a set number of pairs, for example, eight pairs of probe pairs PP0 to PP7. In the example shown in FIG. 1, the number of settings is eight. The number of settings may be two or more, and is not limited to eight.
  • the probe pair PPn (n is 0, 1, 2, ..., 7, and so on) includes probes Pn1, Pn2.
  • the probe card 2 is removable and replaceable with respect to the main body of the semiconductor inspection device 1.
  • probe pairs PP0 to PP7 are collectively referred to as probe pairs PP
  • probes Pn1 and Pn2 are collectively referred to as probe P.
  • the probe P various types of probes such as a cantilever shape, a pin shape, a bump shape, and a pad shape can be used.
  • the semiconductor substrate W to be inspected is placed on the table 7.
  • the table 7 is movable by a moving mechanism (not shown).
  • the probe P can be brought into contact with an arbitrary position on the semiconductor substrate W on the table 7.
  • the moving mechanism may move the probe card 2 as long as the probe to PP can be moved relative to the semiconductor substrate W.
  • the switching circuit 3 includes switches SWn1 and SWn2.
  • the switches SWn1 and SWn2 are turned on and off according to the control signal from the control unit 6.
  • the measuring circuit 4 includes an ammeter An.
  • the ammeter An outputs the measured current value In of the alternating current to the control unit 6.
  • the AC power supply 5 outputs an AC voltage having a preset frequency f and voltage V.
  • the probe Pn1 is connected to the positive electrode of the ammeter An via the switch SWn1.
  • the negative electrode of the ammeter An is connected to the circuit ground.
  • the probe Pn2 is connected to the positive electrode of the AC power supply 5 via the switch SWn2.
  • the negative electrode of the AC power supply 5 is connected to the circuit ground.
  • the control unit 6 is configured by using a so-called microcomputer.
  • the control unit 6 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) that executes a predetermined arithmetic process, a RAM (Random Access Memory) that temporarily stores data, an SSD (Solid State Drive) that stores a predetermined program or data, and the like. It includes a non-volatile storage unit 67 such as an HDD (Hard Disk Drive), peripheral circuits thereof, and the like.
  • a CPU Central Processing Unit
  • RAM Random Access Memory
  • SSD Solid State Drive
  • HDD Hard Disk Drive
  • the control unit 6 functions as a probe control unit 61, a measurement unit 62, a correction unit 63, an inspection unit 64, a reference characteristic measurement unit 65, and a correction value calculation unit 66, for example, by executing the above-mentioned program.
  • a plurality of microphone elements M and a TEG (Test Element Group) 8 for testing are formed on the upper surface of a so-called semiconductor wafer by MEMS (Micro Electro Mechanical Systems).
  • the microphone element M corresponds to an example of a block to be measured.
  • the block to be measured is not limited to the block formed by MEMS, and may not be a microphone element.
  • the microphone element M shown in FIG. 3 includes, for example, a diaphragm electrode that vibrates in response to a sound wave and a fixed sensing electrode that is arranged to face the diaphragm electrode, and is between the diaphragm electrode and the fixed sensing electrode in a silent state. Capacitance C is generated in.
  • the microphone element M includes an electrode E1 connected to a diaphragm electrode and an electrode E2 connected to a fixed sensing electrode.
  • the capacitance C can be measured by measuring the capacitance between the electrodes E1 and E2.
  • the semiconductor inspection device 1 brings the probes Pn1 and Pn2 into contact with the electrodes E1 and E2, and measures the capacitance between the electrodes E1 and E2, that is, the capacitance C by the probes Pn1 and Pn2.
  • Capacitance C corresponds to an example of electrical characteristics.
  • the electrical characteristics are not limited to capacitance.
  • the electrical characteristics may be inductance, impedance, resistance value, and the like.
  • the probe control unit 61 controls the movement mechanism (not shown) to integrally move the probe card 2 relative to the semiconductor substrate W, so that the probe control unit 61 can move the probe card 2 integrally with respect to the semiconductor substrate W according to the arrangement of the microphone element M among the probe pairs PP0 to PP7. At least a selected pair is brought into contact with the microphone element M.
  • the probe pair PP that contacts the microphone element M is referred to as an active pair
  • the probe pair PP that does not contact the microphone element M is referred to as an inactive pair.
  • the measuring unit 62 floats the potential of the probe pair PP of the inactive pair and measures the capacitance C of the microphone element M by the probe pair PP of the active pair.
  • the measuring unit 62 can float the potential of the probe pair PPn of the inactive pair by turning off the switches SWn1 and SWn2, and can perform the measurement by the probe pair PPn of the active pair by turning on the switches SWn1 and SWn2.
  • the measuring unit 62 can calculate the capacitance C using the following equation (1) based on the current value In measured by the ammeter An.
  • Capacitance C In / (V ⁇ 2 ⁇ f) ⁇ ⁇ ⁇ (1)
  • the probe card 2 includes eight pairs of probe pairs and PPs, the probe pairs and PPs can be brought into contact with eight microphone elements M at a time, and the capacitance C of the eight microphone elements M can be obtained at one time. It can be measured in parallel.
  • each unit measurement area B is indicated by X coordinate 0 to 2 and Y coordinate 0 to 19 in the XY orthogonal coordinate system.
  • the unit measurement area B of the coordinates (X, Y) is shown as the unit measurement area B (X, Y).
  • the probe pairs PP0 to PP7 contact each unit measurement area B in the order from right to left.
  • the portion where the probe vs. PP contacts the region where the microphone element M is not formed on the semiconductor substrate W and the region where the probe pair PP is located outside the semiconductor substrate W are represented by hatched shades. ..
  • the probe pair PP does not contact the microphone element M, so that the probe pair PP corresponding to this hatched region is an inactive pair.
  • the Inactive pair is represented by "1”
  • the combination pattern in the unit measurement region B (0,0) can be represented by a binary number of "11111100”.
  • the TEG8 indicated by the black square is located at the position of the probe vs. PP3. That is, at the position of the probe pair PP3 indicated by the black square, the probe pair PP does not contact the microphone element M, so that the probe pair PP corresponding to the region indicated by the black square becomes an inactive pair. Therefore, the combination pattern in the unit measurement area B (1,1) can be expressed as "00001000" in binary.
  • each combination pattern and the pattern number are associated with each other and stored in advance in the storage unit 67.
  • the storage unit 67 stores in advance the combination pattern of each unit measurement area B shown in FIG. As shown in FIG. 7, the combination patterns corresponding to the unit measurement areas B (0,0) to (2,19) are stored in the storage unit 67.
  • the combination pattern may be stored by the pattern number.
  • storing the combination pattern of each unit measurement area B obtained according to the arrangement of the microphone elements M in the storage unit 67 means that the probe pairs PP0 to PP7 are stored according to the arrangement of the microphone elements M. It corresponds to selecting the active pair corresponding to each unit measurement region B from among them.
  • the measurement unit 62 Based on the combination pattern of each unit measurement area B stored in advance in the storage unit 67, the measurement unit 62 turns off the switches SWn1 and SWn2 corresponding to the inactive pair to float the potential of the inactive pair, and activates the active pair.
  • the switches SWn1 and SWn2 corresponding to the above are turned on, and the capacitance C of each microphone element M is measured as a measurement characteristic by the active pair.
  • the capacitance C measured as a measurement characteristic by the measuring unit 62 using the probe card 2 will be referred to as a capacitance Cm.
  • the correction value K corresponding to the combination pattern of the unit measurement area B is stored in advance corresponding to each of the probe pairs PP0 to PP7.
  • the correction value K calculated by the correction value calculation unit 66 may be stored in the storage unit 67 in advance before being used by the correction unit, and the correction value K separately obtained externally is stored in advance. It may be stored in the part 67.
  • the correction unit 63 corrects each capacitance Cm measured by the measurement unit 62 based on the correction value K stored in the storage unit 67 corresponding to the combination pattern when each capacitance Cm is measured. do.
  • the inspection unit 64 determines the pass / fail of each microphone element M by comparing each capacitance Cm corrected by the correction unit 63 with a preset reference value Clef.
  • the capacitance Cm after correction by the correction unit 63 is referred to as a capacitance Cc (correction characteristic).
  • the probe card 2a includes only one probe vs. PP, for example, only probe vs. PP0. Further, when calculating the correction value K, it is preferable to use the semiconductor substrate Wr, which is known in advance to have a high non-defective rate of the microphone element M contained in one semiconductor substrate W.
  • the reference characteristic measuring unit 65 measures the capacitance C of each microphone element M as a reference characteristic by sequentially bringing only the probe pair PP0 into contact with each microphone element M by the probe card 2a.
  • the capacitance C measured as the reference characteristic by the reference characteristic measuring unit 65 using the probe card 2a is referred to as the capacitance Cr.
  • the correction value calculation unit 66 has a capacitance C (reference characteristic) measured by the reference characteristic measurement unit 65 and a capacitance C (measurement characteristic) measured by the measurement unit 62 for the same microphone element M.
  • the correction value K is calculated based on the difference D of the above, and is stored in the storage unit 67.
  • the operation of the semiconductor inspection device 1 configured as described above will be described.
  • the operation of the semiconductor inspection device 1 when generating the correction value K will be described with reference to FIG.
  • the user attaches the probe card 2a to the semiconductor inspection device 1 as shown in FIG.
  • the reference characteristic measuring unit 65 measures the capacitance Cr of each microphone element M (step S1).
  • step S2 the user replaces the probe card 2a with the probe card 2 to bring the state of the semiconductor inspection device 1 shown in FIG. 1 (step S2).
  • the measuring unit 62 measures the capacitance Cm (measurement characteristic) of each microphone element M in association with the combination pattern for each measurement value group corresponding to the probe pair PP0 to PP7 by the probe card 2 (measurement characteristic). Step S3). At the time of measurement, the measuring unit 62 floats the potential of the probe pair PP of the inactive pair and measures the capacitance Cm by the probe pair PP of the active pair.
  • the capacitance Cm of each microphone element M is indicated by the coordinates of the unit measurement area B and the probe vs. PP number.
  • the capacitance Cm corresponding to the probe pair PP0 to PP7 in each unit measurement region B corresponds to the measured value group, respectively.
  • the combination pattern represented by the pattern number is associated with the measured value group of the capacitance Cm.
  • the difference D corresponding to the probe pairs PP0 to PP7 in the measured value group that is, the difference D corresponding to each microphone element M is calculated.
  • the correction value calculation unit 66 calculates the correction value K by averaging the difference D between the ones corresponding to the same probe vs. PP for each combination pattern of the measurement value group corresponding to each unit measurement area B. (Step S5).
  • the combination pattern is "11001000" and the pattern number is 200 in the unit measurement areas B (0,7) and (0,10).
  • the correction value K of the probe vs. PP0 is 4, and the probe pair.
  • the correction value K of PP1 is 4, the correction value K of probe vs. PP2 is 5, the correction value K of probe vs. PP4 is 8, and the correction value K of probe vs. PP5 is 9.
  • the correction value K of the probe vs. PP0 corresponding to the pattern number 200 is 4, the correction value K of the probe vs. PP1 is 4, the correction value K of the probe vs. PP2 is 5, and the correction value K of the probe vs. PP4 is 4. 8.
  • the correction value K of the probe vs. PP5 is 9.
  • the correction value K corresponding to other combination patterns is also calculated in the same manner.
  • the correction value calculation unit 66 can reduce the influence of such an abnormal value by setting the average value of the difference D as the correction value K.
  • step S5 the difference D exceeding the abnormal value determination value set in advance for determining the abnormal value may be excluded and averaged. This makes it possible to further improve the accuracy of the correction value K.
  • the correction value calculation unit 66 stores the correction value K corresponding to the probe pairs PP0 to PP7, for example, the correction value K shown in FIG. 12 in the storage unit 67 for each combination pattern (step S6).
  • the semiconductor inspection device 1 to which the probe card 2 is attached it is possible to measure a plurality of capacitances C at a time by a plurality of probe pairs PP0 to PP7, and it is easy to increase the measurement speed. ..
  • a probe pair PP that does not contact the microphone element M but contacts the TEG8 or is located in a region where the microphone element M is not formed occurs. ..
  • the measuring unit 62 turns off the switches SWn1 and SWn2 corresponding to the inactive pair that does not contact the microphone element M to float the potential of the inactive pair. As a result, it is possible to reduce the possibility that an unintended current wraps around.
  • the wirings from the probe pairs PP0 to PP7 and the probe pairs PP0 to PP7 to the switching circuit 3 are arranged substantially adjacent to each other, and capacitive coupling occurs with each other.
  • the switches SWn1 and SWn2 corresponding to the inactive pair are turned off to float the potential of the inactive pair, the inventors of the present invention increase the stray capacitance of the probe pair PP of the inactive pair, and the inactive pair and the like. It has been found to affect the surrounding probe-to-PP that is capacitively coupled.
  • the inventors of the present invention have found that an error occurs in the measured value measured by the probe card 2 depending on the combination pattern which is a combination of the active pair and the inactive pair.
  • steps S1 to S5 the switches SWn1 and SWn2 corresponding to the inactive pair are turned off to float the potential of the inactive pair, the switches SWn1 and SWn2 corresponding to the active pair are turned on, and each microphone element is turned on by the active pair. It is possible to calculate the correction value K that can correct the error caused by measuring the capacitance C of M.
  • the semiconductor inspection device 1 is not limited to the example in which the reference characteristic measurement unit 65 and the correction value calculation unit 66 are provided.
  • the semiconductor inspection device 1 does not include the reference characteristic measurement unit 65, and step S1 is executed by a device provided with the probe card 2a and the reference characteristic measurement unit 65, which is different from the semiconductor inspection device 1, and the static result obtained is obtained.
  • the semiconductor inspection device 1 not provided with the reference characteristic measuring unit 65 may execute steps S3 to S6.
  • the semiconductor inspection device 1 does not include the reference characteristic measurement unit 65 and the correction value calculation unit 66, and the correction value calculation unit 66 may be configured by another information processing device such as a personal computer. Then, step S1 is executed by an apparatus provided with the probe card 2a and the reference characteristic measuring unit 65, which is different from the semiconductor inspection apparatus 1, and the semiconductor inspection apparatus 1 not provided with the reference characteristic measuring unit 65 and the correction value calculating unit 66. Step S2 may be executed, and steps S4 and S5 may be executed by the correction value calculation unit 66 of the information processing apparatus. As described above, the semiconductor inspection device 1 may be configured as a semiconductor measurement system in which a plurality of devices are combined.
  • step S6 the correction values K corresponding to the probe pairs PP0 to PP7 are fixed. May be 0. This makes it possible to simplify the calculation process of the correction value K.
  • the semiconductor substrate W to be inspected is placed on the table 7.
  • the measuring unit 62 measures the capacitance Cm of each microphone element M in association with the combination pattern for each measured value group corresponding to the probe pair PP0 to PP7 by the probe card 2 (step S11). .. Similar to step S2, the measuring unit 62 floats the potential of the probe pair PP of the inactive pair and measures the capacitance Cm by the probe pair PP of the active pair.
  • the capacitance Cm of each microphone element M is measured in association with the combination pattern.
  • the correction unit 63 corrects the capacitance Cm of each microphone element M based on the correction value K corresponding to the corresponding combination pattern to obtain the capacitance Cc (correction characteristic) (step S12).
  • the correction unit 63 corrects the capacitance Cm of the unit measurement area B (0,0)
  • the correction unit 63 acquires the correction value K corresponding to the pattern number 252 of the unit measurement area B (0,0).
  • the correction value K corresponding to the pattern number 252 is 4 for the probe vs. PP0 and 7 for the probe vs. PP1.
  • the correction unit 63 subtracts 4 and 7 from 105 and 108, which are capacitances Cm with respect to the probe pairs PP0 and PP1 in the unit measurement area B (0,0) shown in FIG. Then, 101 and 101 are obtained as the capacitance Cc for the probe pair PP0 and PP1 in the unit measurement region B (0,0) shown in FIG.
  • the corrected capacitance Cc of each microphone element M can be obtained.
  • the inventors of the present invention have found that an error occurs in the measured value measured by the probe card 2 depending on the combination pattern which is a combination of the active pair and the inactive pair. Therefore, according to steps S11 and S12, the capacitance Cm measured by the probe card 2 can be corrected in the storage unit 67 based on the correction value K stored in advance according to the combination pattern. As a result, the capacitances C of the plurality of microphone elements M are measured in parallel by the plurality of probe pairs PP0 to PP7 while reducing the possibility of unintended current wraparound due to the floating of the inactive pair. can do.
  • the inspection unit 64 determines the pass / fail of each microphone element M by comparing the capacitance Cc of each microphone element M with the reference value Clef (step S13). Specifically, for example, the capacitance Cc of each microphone element M is compared with the reference value Clef, and if the difference between the capacitance Cc and the reference value Clef is within a preset error range, the microphone is used. The element M is a good product, and if the difference between the capacitance Cc and the reference value Clef is out of the error range, it can be determined that the microphone element M is defective. This makes it possible to inspect functional elements such as the microphone element M formed on the semiconductor substrate W.
  • the capacitance Cm measured in step S11 may be used as it is as the capacitance Cc without performing the correction in step S12. This makes it possible to simplify the correction process.
  • the semiconductor inspection device 1 may be a semiconductor measuring device that does not include the inspection unit 64 and does not execute step S13.
  • the semiconductor measuring device is a semiconductor measuring device that measures the electrical characteristics of each of the measurement target blocks in a semiconductor substrate having a plurality of measurement target blocks, and has two or more sets of pairs.
  • the semiconductor substrate By integrally moving the set number of probe pairs and the set number of probe pairs with respect to the semiconductor substrate, at least one pair of the set number of probe pairs selected according to the arrangement of the measurement target block is selected.
  • the probe control unit that comes into contact with the measurement target block, the at least one pair of probes are active pairs, and the probe pairs other than the active pair among the set number of probe pairs are inactive pairs, and the probe pairs of the inactive pair are defined as inactive pairs.
  • the active pair and the inactive pair in the set number of probe pairs and the measuring unit that floats the potential of the above and measures the electrical characteristic of the measurement target block as the measurement characteristic by the probe pair of the active pair.
  • a storage unit that stores the correction value corresponding to the combination pattern in advance corresponding to each of the set number of probe pairs, and the storage of the measurement characteristic corresponding to the combination pattern when the measurement characteristic is measured.
  • a correction unit for correcting based on the correction value stored in the unit is provided.
  • the semiconductor measurement method is a semiconductor measurement method for measuring the electrical characteristics of each measurement target block in a semiconductor substrate having a plurality of measurement target blocks, and is a pair of two or more set numbers.
  • the semiconductor substrate By moving the probe integrally with respect to the semiconductor substrate, at least one of the set number of probe pairs selected according to the arrangement of the measurement target block is brought into contact with the measurement target block.
  • the control step at least the pair of probes are set as active pairs, and among the set number of probe pairs, probe pairs other than the active pair are set as inactive pairs, and the potentials of the probe pairs of the inactive pair are floated and described.
  • the correction value includes a correction step of correcting based on the correction value corresponding to the above, and the correction value corresponds to the combination pattern in the set number of probe pairs and is stored in advance corresponding to each of the set number of probe pairs. ing.
  • the electrical characteristics of the set number of blocks to be measured can be measured at one time by moving a plurality of probe pairs together. It is easy to increase the measurement speed. However, when a set number of probe pairs are moved relative to each other and brought into contact with the semiconductor substrate, some probe pairs may not come into contact with the measurement target block. If the operation of measuring the electrical characteristics with a probe pair that does not come into contact with the measurement target block is performed in this way, an unintended current wraparound may occur, which may adversely affect the semiconductor substrate and the measurement circuit. Therefore, the measuring unit can reduce the possibility of adverse effects by floating the potential of the inactive pair that does not contact the measurement target block and performing the measurement with the active pair. On the other hand, each probe pair and the wiring connected to each probe pair may cause capacitive coupling with each other.
  • the inventors of the present invention increase the stray capacitance of the probe pair of the inactive pair and affect the probe pair of the active pair that is capacitively coupled to the inactive pair. Found to give. Then, the inventors of the present invention have found that an error occurs in the measured value measured by the probe pair depending on the combination pattern which is a combination of the active pair and the inactive pair. According to these configurations, the measurement characteristic measured by the active pair is corrected based on the correction value corresponding to the combination pattern of the active pair and the inactive pair when the measurement characteristic is measured, so that the measurement characteristic is inactive.
  • the electrical characteristics of a plurality of blocks to be measured can be measured in parallel by a plurality of probe pairs at one time while reducing the possibility of unintended current wraparound by floating the pair. As a result, it becomes easy to measure the electrical characteristics of a plurality of measurement target blocks at once, and as a result, it is easy to measure the electrical characteristics of the measurement target blocks corresponding to the functional elements on the semiconductor substrate.
  • the electrical characteristic may be a capacitance
  • the correction unit does not correct the measurement characteristics when the combination pattern is that all of the probe pairs of the set number are the active pairs.
  • the above-mentioned semiconductor measuring device and only a pair of probes are sequentially brought into contact with each of the measurement target blocks, whereby the electrical characteristics of each measurement target block are referred to as reference characteristics. It is provided with a reference characteristic measuring unit for measuring as, and a correction value calculating unit for calculating the correction value based on the difference between the reference characteristic and the measurement characteristic measured in the same measurement target block.
  • the correction value corresponding to the combination pattern of the active pair and the inactive pair can be calculated.
  • the correction value calculation unit sets the measurement characteristics of the set number measured at one time by the set number of probe pairs as the measured value group, and corresponds to the set number of probe pairs for each of the plurality of the measured value groups. Then, the difference between the reference characteristic and the measurement characteristic is calculated, and the difference is averaged between those corresponding to the same probe pair for each combination pattern of each measurement value group to calculate the correction value.
  • the storage unit stores the correction value calculated by the correction value calculation unit.
  • the correction value calculation unit does not calculate the correction value when all of the probe pairs of the set number are the active pairs in the combination pattern, and the storage unit does not calculate the correction value, and the storage unit of the probe pairs of the set number. It is preferable to store 0 as the correction value for each of the set number of probe pairs corresponding to the combination pattern in which all are the active pairs.

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Abstract

半導体基板上で、機能素子に対応する測定対象ブロックの電気特性を測定することが容易な半導体測定装置、半導体測定システム、及び半導体測定方法を提供する。 半導体検査装置1は、プローブ対PP0~PP7と、プローブカード2を半導体基板Wに対して相対移動させることによって、プローブ対PP0~PP7のうち、マイク素子Mの配置に応じて選択された少なくとも一対の活性対をマイク素子Mに接触させるプローブ制御部61と、活性対以外の不活性対のプローブ対の電位をフローティングさせ、活性対によってマイク素子Mの静電容量Cmを測定特性として測定する測定部62と、活性対と不活性対との組合せパターンに対応する補正値Kを記憶する記憶部67と、静電容量Cmを、測定されたときの組合せパターンに対応する補正値Kに基づいて補正する補正部63とを備える。

Description

半導体測定装置、半導体測定システム、及び半導体測定方法
 本発明は、半導体基板の電気特性を測定する半導体測定装置、半導体測定システム、及び半導体測定方法に関する。
 従来より、シリコンウェハ上に、マイクロ機械加工(MEMS)によって形成されたマイクロフォンが知られている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1に記載のマイクロフォンは、コンデンサのように機能するダイヤフラム電極と固定感知電極とを備えている。音波に反応してダイヤフラム電極が振動することによって、ダイヤフラム電極と固定感知電極との距離が変化し、音波に対応して静電容量が変化する。
特開2011-254517号公報(特に段落0002)
 上述のように、シリコンウェハのような半導体基板上に、マイクロフォンのような機能素子を形成することが知られている。このような機能素子を半導体基板から切り離すことなく、半導体基板上で、機能素子に対応する測定対象ブロックの電気特性を測定したいというニーズがある。
 本発明の目的は、半導体基板上で、機能素子に対応する測定対象ブロックの電気特性を測定することが容易な半導体測定装置、半導体測定システム、及び半導体測定方法を提供することである。
 本発明の一例に係る半導体測定装置は、複数の測定対象ブロックを有する半導体基板における前記各測定対象ブロックの電気特性を測定する半導体測定装置であって、二以上の設定数の、対になったプローブと、前記設定数のプローブ対を前記半導体基板に対して一体に相対移動させることによって、前記設定数のプローブ対のうち、前記測定対象ブロックの配置に応じて選択された少なくとも一対を前記測定対象ブロックに接触させるプローブ制御部と、前記少なくとも一対のプローブをそれぞれ活性対、前記設定数のプローブ対のうち前記活性対以外のプローブ対を不活性対とし、前記不活性対のプローブ対の電位をフローティングさせると共に、前記活性対のプローブ対によって前記測定対象ブロックの前記電気特性を測定特性として測定する測定部と、前記設定数のプローブ対における、前記活性対と前記不活性対との組合せパターンに対応する補正値を、前記設定数のプローブ対それぞれに対応して予め記憶する記憶部と、前記測定特性を、当該測定特性が測定されたときの前記組合せパターンに対応して前記記憶部に記憶された前記補正値に基づいて補正する補正部とを備える。
 また、本発明の一例に係る半導体測定方法は、複数の測定対象ブロックを有する半導体基板における前記各測定対象ブロックの電気特性を測定する半導体測定方法であって、二以上の設定数の、対になったプローブを前記半導体基板に対して一体に相対移動させることによって、前記設定数のプローブ対のうち、前記測定対象ブロックの配置に応じて選択された少なくとも一対を前記測定対象ブロックに接触させるプローブ制御工程と、前記少なくとも一対のプローブをそれぞれ活性対、前記設定数のプローブ対のうち前記活性対以外のプローブ対を不活性対とし、前記不活性対のプローブ対の電位をフローティングさせると共に、前記活性対のプローブ対によって前記測定対象ブロックの前記電気特性を測定特性として測定する測定工程と、前記測定特性を、当該測定特性が測定されたときの前記活性対と前記不活性対との組合せパターンに対応する補正値に基づいて補正する補正工程とを含み、前記補正値は、前記設定数のプローブ対における前記組合せパターンに対応すると共に、前記設定数のプローブ対それぞれに対応して予め記憶されている。
 本発明の一例に係る半導体測定システムは、上述の半導体測定装置と、一対のプローブのみを、前記各測定対象ブロックに順次接触させることによって、前記各測定対象ブロックの前記電気特性を基準特性として測定する基準特性測定部と、同一の前記測定対象ブロックで測定された前記基準特性と前記測定特性との差分に基づき前記補正値を算出する補正値算出部とを備える。
 このような構成の半導体測定装置、半導体測定システム、及び半導体測定方法は、半導体基板上で、機能素子に対応する測定対象ブロックの電気特性を測定することが容易である。
本発明の一実施形態に係る半導体検査装置の構成の一例を示すブロック図である。 図1に示す半導体基板Wの上面図である。 図2に示すマイク素子Mを概念的に説明する説明図である。 活性対と不活性対との組合せパターンについて説明するための説明図である。 単位測定領域Bに接触するプローブ対PP0~PP7の接触位置を説明するための説明図である。 各組合せパターンに付与されたパターン番号の一例を示す説明図である。 記憶部67に記憶されている、各単位測定領域Bの組合せパターンの一例を示す説明図である。 基準特性測定部65及び補正値算出部66の動作を説明するための説明図である。 補正値Kを生成する際の半導体検査装置1の動作の一例を示すフローチャートである。 測定部62によって測定される静電容量Cmの一例を示す説明図である。 補正値算出部66によって算出される差分Dの一例を示す説明図である。 補正値算出部66によって算出される補正値Kの一例を示す説明図である。 検査を行う際の半導体検査装置1の動作の一例を示すフローチャートである。 補正部63により補正された静電容量Ccの一例を示す説明図である。
 以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。図1に示す半導体検査装置1は、本発明に係る半導体測定装置及び半導体測定システムの一例に相当する。
 図1に示す半導体検査装置1は、大略的に、プローブカード2、切替回路3、計測回路4、交流電源5、テーブル7、及び制御部6を備えている。
 プローブカード2は、設定数の対の数、例えば八対のプローブ対PP0~PP7を備えている。図1に示す例では、設定数は八である。なお、設定数は二以上であればよく、八に限らない。プローブ対PPn(nは0,1,2,・・・,7、以下同様)は、プローブPn1,Pn2を備えている。プローブカード2は、半導体検査装置1本体に対して脱着交換可能とされている。
 以下、プローブ対PP0~PP7を総称してプローブ対PPと称し、プローブPn1,Pn2を総称して、プローブPと称する。プローブPとしては、例えばカンチレバー状、ピン状、バンプ状、あるいはパッド状等、種々の形態のプローブを用いることができる。
 テーブル7には、検査対象となる半導体基板Wが載置される。テーブル7は、図略の移動機構により、移動可能とされている。これにより、テーブル7上の半導体基板Wにおける、任意の箇所にプローブPを接触させることができる。なお、移動機構は、半導体基板Wに対してプローブ対PPを相対移動させることができればよく、プローブカード2を移動させてもよい。プローブカード2又はテーブル7を移動させることによって、半導体基板Wに対して複数のプローブ対PPを一体に相対移動させることができる。
 切替回路3は、スイッチSWn1,SWn2を備えている。スイッチSWn1,SWn2は、制御部6からの制御信号に応じてオン、オフする。計測回路4は、電流計Anを備えている。電流計Anは、測定した交流電流の電流値Inを制御部6へ出力する。交流電源5は、予め設定された周波数f、電圧Vの交流電圧を出力する。
 プローブPn1は、スイッチSWn1を介して電流計Anの正極に接続されている。電流計Anの負極は回路グラウンドに接続されている。プローブPn2は、スイッチSWn2を介して交流電源5の正極に接続されている。交流電源5の負極は回路グラウンドに接続されている。
 制御部6は、いわゆるマイクロコンピュータを用いて構成されている。制御部6は、例えば、所定の演算処理を実行するCPU(Central Processing Unit)、データを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)、所定のプログラムやデータを記憶するSSD(Solid State Drive)、HDD(Hard Disk Drive)等の不揮発性の記憶部67、及びこれらの周辺回路等を備える。
 制御部6は、例えば上述のプログラムを実行することによって、プローブ制御部61、測定部62、補正部63、検査部64、基準特性測定部65、及び補正値算出部66として機能する。
 図2に示す半導体基板Wは、いわゆる半導体ウェハの上面に、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)によって複数のマイク素子Mと、テスト用のTEG(Test Element Group)8とが形成されている。マイク素子Mは、測定対象ブロックの一例に相当する。なお、測定対象ブロックは、MEMSによって形成されたものに限られず、マイク素子でなくてもよい。
 図3に示すマイク素子Mは、例えば、音波に反応して振動するダイヤフラム電極と、ダイヤフラム電極に対して対向配置された固定感知電極とを備え、無音状態でダイヤフラム電極と固定感知電極との間に静電容量Cが生じている。マイク素子Mは、ダイヤフラム電極に接続された電極E1と、固定感知電極に接続された電極E2とを備えている。
 従って、電極E1,E2間の静電容量を測定することによって、静電容量Cを測定することができる。静電容量Cが、正常範囲外の場合、そのマイク素子Mは不良であると考えられる。そこで、半導体検査装置1は、電極E1,E2にプローブPn1,Pn2を接触させ、プローブPn1,Pn2によって電極E1,E2間の静電容量、すなわち静電容量Cを測定する。
 静電容量Cは、電気特性の一例に相当する。なお、電気特性は、静電容量に限らない。電気特性は、インダクタンス、インピーダンス、抵抗値等であってもよい。
 以下、プローブPn1,Pn2をマイク素子Mの電極E1,E2に接触させることを、単に、プローブ対PPnをマイク素子Mに接触させる、と記載する。
 プローブ制御部61は、図略の移動機構を制御して、プローブカード2を半導体基板Wに対して一体に相対移動させることによって、プローブ対PP0~PP7のうち、マイク素子Mの配置に応じて選択された少なくとも一対をマイク素子Mに接触させる。以下、マイク素子Mに接触するプローブ対PPを活性対、マイク素子Mに接触しないプローブ対PPを不活性対と称する。
 測定部62は、不活性対のプローブ対PPの電位をフローティングさせると共に、活性対のプローブ対PPによってマイク素子Mの静電容量Cを測定する。測定部62は、スイッチSWn1,SWn2をオフさせることによって不活性対のプローブ対PPnの電位をフローティングさせ、スイッチSWn1,SWn2をオンさせることによって活性対のプローブ対PPnによる測定を行うことができる。
 測定部62は、スイッチSWn1,SWn2をオンさせたとき、電流計Anによって測定された電流値Inにもとづいて、下記の式(1)を用いて静電容量Cを算出することができる。
静電容量C=In/(V×2πf) ・・・(1)
 プローブカード2は、八対のプローブ対PPを備えているから、一度に八個のマイク素子Mにプローブ対PPを接触させることができ、一度に八個のマイク素子Mの静電容量Cを並行して測定することができる。
 図4では、八対のプローブ対PPを一度に接触させることができる八個のマイク素子Mの範囲を、単位測定領域Bとして示している。各単位測定領域Bの位置を、XY直交座標系でX座標0~2、Y座標0~19で示している。座標(X,Y)の単位測定領域Bを、単位測定領域B(X,Y)のように示す。
 図5に示すように、各単位測定領域Bに対して、プローブ対PP0~PP7が右から左の順に接触する。
 図4に示す単位測定領域B(1,0)では、すべてのプローブ対PP0~PP7がマイク素子Mに接触するから、単位測定領域B(1,0)では、プローブ対PP0~PP7がすべて活性対となる。プローブ対PPの番号0~7を二進数の桁に対応させて、活性対を「0」で表すと、単位測定領域B(1,0)における活性対と不活性対との組合せパターン(以下、単に組合わせパターンと称する)は、二進数で「00000000」と表すことができる。
 一方、単位測定領域B(0,0)には、プローブ対PPがマイク素子Mに接触する部分と、半導体基板W上のマイク素子Mが形成されていない領域にプローブ対PPが接触する部分と、半導体基板Wの外側にプローブ対PPが位置する領域とが含まれる。図4では、半導体基板W上のマイク素子Mが形成されていない領域にプローブ対PPが接触する部分と、半導体基板Wの外側にプローブ対PPが位置する領域とを斜線のハッチングで表している。
 斜線のハッチングで表している領域では、プローブ対PPはマイク素子Mに接触しないから、このハッチング領域に対応するプローブ対PPは、不活性対となる。不活性対を「1」で表すと、単位測定領域B(0,0)における組合せパターンは、2進数で「11111100」と表すことができる。
 単位測定領域B(1,1)では、プローブ対PP3の位置に、黒四角で示すTEG8が位置している。すなわち、黒四角で示すプローブ対PP3の位置では、プローブ対PPはマイク素子Mに接触しないから、黒四角で示す領域に対応するプローブ対PPは、不活性対となる。従って、単位測定領域B(1,1)における組合せパターンは、二進数で「00001000」と表すことができる。
 図6に示す例では、組合せパターンを二進数で表記した場合に、その二進数を十進数で表した値がそのままパターン番号とされている。図6に示すように、各組合せパターンとパターン番号とが対応付けられて記憶部67に予め記憶されている。
 また、記憶部67には、図4に示す各単位測定領域Bの組合せパターンが予め記憶されている。図7に示すように、単位測定領域B(0,0)~(2,19)に対応する組合せパターンが、記憶部67に記憶されている。組合せパターンは、パターン番号によって記憶されていてもよい。
 図7に示すように、マイク素子Mの配置に応じて得られる各単位測定領域Bの組合せパターンを記憶部67に記憶させることは、マイク素子Mの配置に応じて、プローブ対PP0~PP7のうちから各単位測定領域Bに対応する活性対を選択することに相当する。
 測定部62は、記憶部67に予め記憶された各単位測定領域Bの組合せパターンに基づいて、不活性対に対応するスイッチSWn1,SWn2をオフさせて不活性対の電位をフローティングさせ、活性対に対応するスイッチSWn1,SWn2をオンさせ、活性対によって各マイク素子Mの静電容量Cを測定特性として測定する。以下、測定部62によって、プローブカード2を用いて測定特性として測定された静電容量Cを、静電容量Cmと表記する。
 記憶部67には、単位測定領域Bの組合せパターンに対応する補正値Kが、プローブ対PP0~PP7のそれぞれに対応して予め記憶されている。具体的には、補正値算出部66によって算出された補正値Kが、補正部で用いられる前に予め記憶部67に記憶されてもよく、外部で別途得られた補正値Kが、予め記憶部67に記憶されてもよい。
 補正部63は、測定部62によって測定された各静電容量Cmを、各静電容量Cmが測定されたときの組合せパターンに対応して記憶部67に記憶された補正値Kに基づいて補正する。
 検査部64は、補正部63によって補正された各静電容量Cmを、予め設定された基準値Crefと比較することによって、各マイク素子Mの合否を判定する。以下、補正部63による補正後の静電容量Cmを、静電容量Cc(補正特性)と表記する。
 補正値Kを生成する際には、図8に示すように、半導体検査装置1のプローブカード2をプローブカード2aに交換した後、基準特性測定部65及び補正値算出部66を動作させる。プローブカード2aは、プローブ対PPを一つだけ、例えばプローブ対PP0のみ、備えている。また、補正値Kを算出する際には、一枚の半導体基板Wに含まれるマイク素子Mの良品率が高いことが予め判っている半導体基板Wrを用いることが好ましい。
 基準特性測定部65は、プローブカード2aによって、プローブ対PP0のみを、各マイク素子Mに順次接触させることによって、各マイク素子Mの静電容量Cを基準特性として測定する。以下、基準特性測定部65によって、プローブカード2aを用いて基準特性として測定された静電容量Cを、静電容量Crと表記する。
 補正値算出部66は、同一のマイク素子Mに対して、基準特性測定部65によって測定された静電容量C(基準特性)と測定部62によって測定された静電容量C(測定特性)との差分Dに基づき、補正値Kを算出し、記憶部67に記憶させる。
 次に、上述のように構成された半導体検査装置1の動作について説明する。まず、補正値Kを生成する際の半導体検査装置1の動作について、図9を参照しつつ説明する。まず、例えばユーザが、図8に示すように、半導体検査装置1にプローブカード2aを取り付ける。
 半導体検査装置1にプローブカード2aが取り付けられた状態で、基準特性測定部65が、各マイク素子Mの静電容量Crを測定する(ステップS1)。
 次に、例えばユーザが、プローブカード2aをプローブカード2に交換し、図1に示す半導体検査装置1の状態にする(ステップS2)。
 次に、測定部62が、プローブカード2によって、プローブ対PP0~PP7に対応する測定値群毎に、組合せパターンと対応付けて各マイク素子Mの静電容量Cm(測定特性)を測定する(ステップS3)。測定に際して、測定部62は、不活性対のプローブ対PPの電位をフローティングさせると共に、活性対のプローブ対PPによって静電容量Cmを測定する。
 図10に示す例では、単位測定領域Bの座標と、プローブ対PPの番号とによって、各マイク素子Mの静電容量Cmが示されている。各単位測定領域Bにおける、プローブ対PP0~PP7に対応する静電容量Cmが、それぞれ測定値群に相当する。図10に示す例では、パターン番号によって表された組合せパターンが、静電容量Cmの測定値群に対応付けられている。
 次に、補正値算出部66は、各単位測定領域Bに対応する測定値群について、プローブ対PP0~PP7にそれぞれ対応して、下記の式(2)により差分Dを算出する(ステップS4)。
差分D=Cm-Cr ・・・(2)
 これにより、図11に示すように、測定値群におけるプローブ対PP0~PP7に対応する差分D、すなわち各マイク素子Mに対応する差分Dが算出される。
 次に、補正値算出部66は、各単位測定領域Bに対応する測定値群の組合せパターン毎に、差分Dを、同一のプローブ対PPに対応するもの同士で平均して補正値Kを算出する(ステップS5)。
 図4に示す例では、組合せパターンが「11001000」でパターン番号が200となるのは、単位測定領域B(0,7)、(0,10)の二つである。図11に示す単位測定領域B(0,7)、(0,10)の差分Dを、同一のプローブ対PPに対応するもの同士で平均すると、プローブ対PP0の補正値Kは4、プローブ対PP1の補正値Kは4、プローブ対PP2の補正値Kは5、プローブ対PP4の補正値Kは8、プローブ対PP5の補正値Kは9となる。
 従って、図12では、パターン番号200に対応するプローブ対PP0の補正値Kは4、プローブ対PP1の補正値Kは4、プローブ対PP2の補正値Kは5、プローブ対PP4の補正値Kは8、プローブ対PP5の補正値Kは9となっている。他の組合せパターンに対応する補正値Kについても、同様に算出される。
 補正値Kを算出する際に用いた半導体基板Wrに含まれるマイク素子Mのいくつかが不良であった場合、同じ組合せパターンでも異なる測定結果が得られ、差分Dが異常値になることがある。しかしながら、補正値算出部66は、差分Dの平均値を補正値Kとすることによって、このような異常値の影響を低減することができる。
 なお、ステップS5では、異常値を判定するために予め設定された異常値判定値を超える差分Dは除外して平均してもよい。これにより、補正値Kの精度をさらに向上することが可能となる。
 次に、補正値算出部66によって、組合せパターン毎に、プローブ対PP0~PP7にそれぞれ対応する補正値K、例えば図12に示す補正値Kが、記憶部67に記憶される(ステップS6)。
 プローブカード2が取り付けられた半導体検査装置1によれば、複数のプローブ対PP0~PP7によって、一度に複数の静電容量Cを測定することができ、測定速度を高速化することが容易である。しかしながら、プローブカード2を用いると、図4に示すように、マイク素子Mには接触せず、TEG8に接触したり、マイク素子Mが形成されていない領域に位置したりするプローブ対PPが生じる。
 このように、マイク素子Mに接触しないプローブ対PPに対して、交流電源5や回路グラウンドを接続すると、意図しない電流の回り込みを生じ、例えばTEG8や計測回路4等を劣化させるおそれがある。そこで、測定部62は、マイク素子Mに接触しない不活性対に対応するスイッチSWn1,SWn2をオフさせて不活性対の電位をフローティングさせる。これにより、意図しない電流の回り込みが生じるおそれを低減することができる。
 一方、プローブ対PP0~PP7、及びプローブ対PP0~PP7から切替回路3に至る配線は、略隣接して配置され、相互に容量結合を生じている。本発明の発明者等は、不活性対に対応するスイッチSWn1,SWn2をオフさせて不活性対の電位をフローティングさせると、不活性対のプローブ対PPの浮遊容量が増大し、不活性対と容量結合する周囲のプローブ対PPに影響を与えることを見出した。
 そして、本発明の発明者等は、活性対と不活性対の組合せである組合せパターンに応じて、プローブカード2で測定された測定値に誤差が生じることを見出した。
 ステップS1~S5によれば、不活性対に対応するスイッチSWn1,SWn2をオフさせて不活性対の電位をフローティングさせ、活性対に対応するスイッチSWn1,SWn2をオンさせ、活性対によって各マイク素子Mの静電容量Cを測定することにより生じる誤差を補正することが可能な補正値Kを算出することができる。
 なお、半導体検査装置1が基準特性測定部65、補正値算出部66を備える例に限らない。例えば、半導体検査装置1は基準特性測定部65を備えず、半導体検査装置1とは別の、プローブカード2aと基準特性測定部65とを備えた装置によってステップS1を実行し、得られた静電容量Crに基づいて、基準特性測定部65を備えない半導体検査装置1がステップS3~S6を実行してもよい。
 あるいは、半導体検査装置1は基準特性測定部65及び補正値算出部66を備えず、パーソナルコンピュータ等の別の情報処理装置によって補正値算出部66を構成してもよい。そして、半導体検査装置1とは別の、プローブカード2aと基準特性測定部65とを備えた装置によってステップS1を実行し、基準特性測定部65及び補正値算出部66を備えない半導体検査装置1によってステップS2を実行し、情報処理装置の補正値算出部66でステップS4,S5を実行してもよい。このように、半導体検査装置1は、複数の装置が組み合わされた、半導体測定システムとして構成されていてもよい。
 また、すべてのプローブ対PPが活性対である組合せパターン「00000000」のときは、電位がフローティングするプローブ対PPが生じない。そのため、フローティングしたプローブ対PPによる浮遊容量の影響が生じない。そこで、すべてのプローブ対PPが活性対である組合せパターンに対しては、ステップS1,S3,S4,S5を実行せず、ステップS6において、プローブ対PP0~PP7に対応する補正値Kを、固定的に0としてもよい。これにより、補正値Kの算出処理を簡素化することができる。
 次に、検査対象の半導体基板Wについて、検査を行う際の半導体検査装置1の動作について説明する。
 図13を参照して、まず、検査対象の半導体基板Wがテーブル7に載置される。この状態で、測定部62が、プローブカード2によって、プローブ対PP0~PP7に対応する測定値群毎に、組合せパターンと対応付けて各マイク素子Mの静電容量Cmを測定する(ステップS11)。ステップS2と同様、測定部62は、不活性対のプローブ対PPの電位をフローティングさせると共に、活性対のプローブ対PPによって静電容量Cmを測定する。
 これにより、例えば図10と同様に、組合せパターンと対応付けて各マイク素子Mの静電容量Cmが測定される。
 次に、補正部63は、各マイク素子Mの静電容量Cmを、対応する組合せパターンに応じた補正値Kに基づいて補正し、静電容量Cc(補正特性)とする(ステップS12)。
 ステップS11において例えば図10に示す静電容量Cmが測定された場合を例に、具体的に説明する。補正部63は、単位測定領域B(0,0)の静電容量Cmを補正するときは、単位測定領域B(0,0)のパターン番号252に対応する補正値Kを取得する。図12の例では、パターン番号252に対応する補正値Kは、プローブ対PP0に対して4、プローブ対PP1に対して7である。補正部63は、図10に示す単位測定領域B(0,0)のプローブ対PP0,PP1に対する静電容量Cmである105、108から4、7をそれぞれ減算する。そうすると、図14に示す単位測定領域B(0,0)のプローブ対PP0,PP1に対する静電容量Ccとして、101、101が得られる。
 他の単位測定領域Bについても、単位測定領域B(0,0)と同様の補正を繰り返すことによって、図14に示すように、補正された各マイク素子Mの静電容量Ccが得られる。
 上述したように、本発明の発明者等は、活性対と不活性対の組合せである組合せパターンに応じて、プローブカード2で測定された測定値に誤差が生じることを見出した。そこで、ステップS11,S12によれば、記憶部67に、組合せパターンに応じて予め記憶された補正値Kに基づいて、プローブカード2で測定された静電容量Cmを補正することができる。その結果、不活性対をフローティングさせることによって意図しない電流の回り込みが生じるおそれを低減しつつ、複数のプローブ対PP0~PP7によって、複数のマイク素子Mの静電容量Cを並行して一度に測定することができる。これにより、複数のマイク素子Mの静電容量Cを一度に測定することが容易になる結果、半導体基板W上で、マイク素子M等の機能素子に対応する測定対象ブロックの電気特性を測定することが容易
となる。
 次に、検査部64は、各マイク素子Mの静電容量Ccを、基準値Crefと比較することによって、各マイク素子Mの合否を判定する(ステップS13)。具体的には、例えば、各マイク素子Mの静電容量Ccと基準値Crefとを比較し、静電容量Ccと基準値Crefとの差が予め設定された誤差範囲内であれば、そのマイク素子Mは良品、静電容量Ccと基準値Crefとの差が誤差範囲外であれば、そのマイク素子Mは不良と判定することができる。これにより、半導体基板W上に形成された、マイク素子M等の機能素子を検査することが可能となる。
 なお、すべてのプローブ対PPが活性対である組合せパターン「00000000」のときは、上述したように、フローティングしたプローブ対PPによる浮遊容量の影響が生じない。そこで、すべてのプローブ対PPが活性対である組合せパターンに対しては、ステップS12における補正を実行せず、ステップS11で測定された静電容量Cmをそのまま静電容量Ccとしてもよい。これにより、補正処理を簡素化することができる。
 また、半導体検査装置1は、検査部64を備えず、ステップS13を実行しない半導体測定装置であってもよい。
 すなわち、本発明の一例に係る半導体測定装置は、複数の測定対象ブロックを有する半導体基板における前記各測定対象ブロックの電気特性を測定する半導体測定装置であって、二以上の設定数の、対になったプローブと、前記設定数のプローブ対を前記半導体基板に対して一体に相対移動させることによって、前記設定数のプローブ対のうち、前記測定対象ブロックの配置に応じて選択された少なくとも一対を前記測定対象ブロックに接触させるプローブ制御部と、前記少なくとも一対のプローブをそれぞれ活性対、前記設定数のプローブ対のうち前記活性対以外のプローブ対を不活性対とし、前記不活性対のプローブ対の電位をフローティングさせると共に、前記活性対のプローブ対によって前記測定対象ブロックの前記電気特性を測定特性として測定する測定部と、前記設定数のプローブ対における、前記活性対と前記不活性対との組合せパターンに対応する補正値を、前記設定数のプローブ対それぞれに対応して予め記憶する記憶部と、前記測定特性を、当該測定特性が測定されたときの前記組合せパターンに対応して前記記憶部に記憶された前記補正値に基づいて補正する補正部とを備える。
 また、本発明の一例に係る半導体測定方法は、複数の測定対象ブロックを有する半導体基板における前記各測定対象ブロックの電気特性を測定する半導体測定方法であって、二以上の設定数の、対になったプローブを前記半導体基板に対して一体に相対移動させることによって、前記設定数のプローブ対のうち、前記測定対象ブロックの配置に応じて選択された少なくとも一対を前記測定対象ブロックに接触させるプローブ制御工程と、前記少なくとも一対のプローブをそれぞれ活性対、前記設定数のプローブ対のうち前記活性対以外のプローブ対を不活性対とし、前記不活性対のプローブ対の電位をフローティングさせると共に、前記活性対のプローブ対によって前記測定対象ブロックの前記電気特性を測定特性として測定する測定工程と、前記測定特性を、当該測定特性が測定されたときの前記活性対と前記不活性対との組合せパターンに対応する補正値に基づいて補正する補正工程とを含み、前記補正値は、前記設定数のプローブ対における前記組合せパターンに対応すると共に、前記設定数のプローブ対それぞれに対応して予め記憶されている。
 これらの構成によれば、二以上の設定数のプローブ対を備えているので、複数のプローブ対を一体に相対移動させることによって、一度に設定数分の測定対象ブロックの電気特性を測定することができ、測定速度を高速化することが容易である。しかしながら、設定数のプローブ対を一体に相対移動させて半導体基板に接触させると、測定対象ブロックに接触しないプローブ対が生じる場合がある。このように、測定対象ブロックに接触しないプローブ対によって電気特性を測定する動作を行うと、意図しない電流の回り込みを生じ、半導体基板や測定回路に悪影響を与えるおそれがある。そこで、測定部は、測定対象ブロックに接触しない不活性対の電位をフローティングさせて活性対で測定を行うことで、悪影響が生じるおそれを低減できる。一方、各プローブ対、及び各プローブ対に連なる配線は、相互に容量結合を生じる場合がある。
 本発明の発明者等は、不活性対に対応するプローブ対の電位をフローティングさせると、不活性対のプローブ対の浮遊容量が増大し、不活性対と容量結合する活性対のプローブ対に影響を与えることを見出した。そして、本発明の発明者等は、活性対と不活性対の組合せである組合せパターンに応じて、プローブ対で測定された測定値に誤差が生じることを見出した。これらの構成によれば、活性対により測定された測定特性を、当該測定特性が測定されたときの活性対と不活性対との組合せパターンに対応する補正値に基づいて補正するので、不活性対をフローティングさせて意図しない電流の回り込みが生じるおそれを低減しつつ、複数のプローブ対によって、複数の測定対象ブロックの電気特性を並行して一度に測定することができる。これにより、複数の測定対象ブロックの電気特性を一度に測定することが容易になる結果、半導体基板上で、機能素子に対応する測定対象ブロックの電気特性を測定することが容易である。
 また、前記電気特性は、静電容量であってもよい。
 この構成によれば、測定対象ブロックの静電容量を測定することが可能となる。
 また、前記補正部は、前記組合せパターンが、前記設定数のプローブ対のすべてが前記活性対である場合、前記測定特性の補正を実行しないことが好ましい。
 設定数のプローブ対のすべてが活性対である場合、フローティングするプローブ対が存在しないので、フローティングによる測定への悪影響が生じない。そこでこの構成によれば、設定数のプローブ対のすべてが活性対である場合、測定特性の補正を実行しないことで、処理を簡素化することができる。
 また、本発明の一例に係る半導体測定システムは、上述の半導体測定装置と、一対のプローブのみを、前記各測定対象ブロックに順次接触させることによって、前記各測定対象ブロックの前記電気特性を基準特性として測定する基準特性測定部と、同一の前記測定対象ブロックで測定された前記基準特性と前記測定特性との差分に基づき前記補正値を算出する補正値算出部とを備える。
 この構成によれば、活性対と不活性対との組合せパターンに対応する補正値を算出することができる。
 また、前記補正値算出部は、前記設定数のプローブ対によって一度に測定された前記設定数の前記測定特性を測定値群とし、複数の前記測定値群について前記設定数のプローブ対にそれぞれ対応して前記基準特性と前記測定特性との差分を算出し、その差分を、前記各測定値群の前記組合せパターン毎に、同一のプローブ対に対応するもの同士で平均して前記補正値を算出し、前記記憶部は、前記補正値算出部によって算出された前記補正値を記憶することが好ましい。
 補正値を算出する際に用いた半導体基板に含まれる測定対象ブロックのいくつかが不良であった場合、同じ組合せパターンでも異なる測定結果が得られ、差分が異常値になることがある。この構成によれば、差分の平均値を補正値とすることによって、このような異常値の影響を低減することができる。
 また、前記補正値算出部は、前記組合せパターンが、前記設定数のプローブ対のすべてが前記活性対である場合、前記補正値を算出せず、前記記憶部は、前記設定数のプローブ対のすべてが前記活性対である前記組合せパターンに対応する前記設定数のプローブ対それぞれの補正値として、0を記憶することが好ましい。
 設定数のプローブ対のすべてが活性対である場合、フローティングするプローブ対が存在しないので、フローティングによる測定への悪影響が生じない。そこでこの構成によれば、設定数のプローブ対のすべてが活性対である場合、補正値を算出せず、記憶部は、設定数のプローブ対のすべてが活性対である組合せパターンに対応する設定数のプローブ対それぞれの補正値として、0を記憶する。その結果、補正値を算出する処理を簡素化することができる。
1    半導体検査装置(半導体測定装置、半導体測定システム)
2,2a    プローブカード
3    切替回路
4    計測回路
5    交流電源
6    制御部
7    テーブル
61  プローブ制御部
62  測定部
63  補正部
64  検査部
65  基準特性測定部
66  補正値算出部
67  記憶部
A1~A7,An  電流計
B    単位測定領域
C    静電容量(電気特性)
Cc  静電容量(補正特性)
Cm  静電容量(測定特性)
Cr  静電容量(基準特性)
Cref    基準値
D    差分
E1,E2  電極
I0~I7  電流値
K    補正値
M    マイク素子(測定対象ブロック)
P,P01~P72      プローブ
PP,PP0~PP7    プローブ対
SW01~SW72      スイッチ
V    電圧
W,Wr    半導体基板
f    周波数

Claims (7)

  1.  複数の測定対象ブロックを有する半導体基板における前記各測定対象ブロックの電気特性を測定する半導体測定装置であって、
     二以上の設定数の、対になったプローブと、
     前記設定数のプローブ対を前記半導体基板に対して一体に相対移動させることによって、前記設定数のプローブ対のうち、前記測定対象ブロックの配置に応じて選択された少なくとも一対を前記測定対象ブロックに接触させるプローブ制御部と、
     前記少なくとも一対のプローブをそれぞれ活性対、前記設定数のプローブ対のうち前記活性対以外のプローブ対を不活性対とし、前記不活性対のプローブ対の電位をフローティングさせると共に、前記活性対のプローブ対によって前記測定対象ブロックの前記電気特性を測定特性として測定する測定部と、
     前記設定数のプローブ対における、前記活性対と前記不活性対との組合せパターンに対応する補正値を、前記設定数のプローブ対それぞれに対応して予め記憶する記憶部と、
     前記測定特性を、当該測定特性が測定されたときの前記組合せパターンに対応して前記記憶部に記憶された前記補正値に基づいて補正する補正部とを備える半導体測定装置。
  2.  前記電気特性は、静電容量である請求項1に記載の半導体測定装置。
  3.  前記補正部は、前記組合せパターンが、前記設定数のプローブ対のすべてが前記活性対である場合、前記測定特性の補正を実行しない請求項1又は2に記載の半導体測定装置。
  4.  請求項1~3のいずれか1項に記載の半導体測定装置と、
     一対のプローブのみを、前記各測定対象ブロックに順次接触させることによって、前記各測定対象ブロックの前記電気特性を基準特性として測定する基準特性測定部と、
     同一の前記測定対象ブロックで測定された前記基準特性と前記測定特性との差分に基づき前記補正値を算出する補正値算出部とを備える半導体測定システム。
  5.  前記補正値算出部は、前記設定数のプローブ対によって一度に測定された前記設定数の前記測定特性を測定値群とし、複数の前記測定値群について前記設定数のプローブ対にそれぞれ対応して前記基準特性と前記測定特性との差分を算出し、その差分を、前記各測定値群の前記組合せパターン毎に、同一のプローブ対に対応するもの同士で平均して前記補正値を算出し、
     前記記憶部は、前記補正値算出部によって算出された前記補正値を記憶する請求項4に記載の半導体測定システム。
  6.  前記補正値算出部は、前記組合せパターンが、前記設定数のプローブ対のすべてが前記活性対である場合、前記補正値を算出せず、
     前記記憶部は、前記設定数のプローブ対のすべてが前記活性対である前記組合せパターンに対応する前記設定数のプローブ対それぞれの補正値として、0を記憶する請求項4又は5に記載の半導体測定システム。
  7.  複数の測定対象ブロックを有する半導体基板における前記各測定対象ブロックの電気特性を測定する半導体測定方法であって、
     二以上の設定数の、対になったプローブを前記半導体基板に対して一体に相対移動させることによって、前記設定数のプローブ対のうち、前記測定対象ブロックの配置に応じて選択された少なくとも一対を前記測定対象ブロックに接触させるプローブ制御工程と、
     前記少なくとも一対のプローブをそれぞれ活性対、前記設定数のプローブ対のうち前記活性対以外のプローブ対を不活性対とし、前記不活性対のプローブ対の電位をフローティングさせると共に、前記活性対のプローブ対によって前記測定対象ブロックの前記電気特性を測定特性として測定する測定工程と、
     前記測定特性を、当該測定特性が測定されたときの前記活性対と前記不活性対との組合せパターンに対応する補正値に基づいて補正する補正工程とを含み、
     前記補正値は、前記設定数のプローブ対における前記組合せパターンに対応すると共に、前記設定数のプローブ対それぞれに対応して予め記憶されている半導体測定方法。
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