(57)【要約】【課題】  ウエハの裏面を一方の電極とする容量の測定が、より高精度で行なえる容量測定システム及び容量測定方法の実現。【解決手段】  ウエハ1を載置して固定するステージ10とテスタ20とを備え、ウエハの裏面を一方の電極として形成された容量3を測定する容量測定システムであって、ステージは、導電性チャック11と、その下側に設けられ、周囲から絶縁された電気的シールド部材14と、導電性チャック11及び電気的シールド部材14を支持するバックプレート13とを備え、テスタは、プローブが接続される第１の測定端子と、導電性チャックに接続されるベース測定端子24と、電気的シールド部材を測定グランドに接続する測定グランド端子27とを備える。【選択図】      図２
2006128351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハを載置して固定するステージと、テスタとを備え、前記ウエハの裏面を一方の電極として形成された容量を、前記テスタで測定する容量測定システムであって、
前記ステージは、
前記ウエハの裏面が載置される導電性チャックと、
前記導電性チャックの下側に設けられ、周囲から絶縁された電気的シールド部材と、
前記導電性チャック及び前記電気的シールド部材を支持するバックプレートとを備え、
前記テスタは、
前記ウエハの表面に電極に接触されるプローブが接続される第１の測定端子と、
前記導電性チャックに接続されるベース測定端子と、
前記電気的シールド部材を測定グランドに接続する測定グランド端子とを備え、
前記電気的シールド部材を前記測定グランドに接続した状態で、前記容量を測定することを特徴とする容量測定システム。
【請求項２】
前記ステージは、前記導電性チャックの底面を支持する絶縁部材を更に備え、
前記バックプレートは、導電性材料で作られ、前記絶縁部材を支持する請求項１に記載の容量測定システム。
【請求項３】
ウエハの裏面を一方の電極として形成された容量を測定する容量測定方法であって、
他の部分から電気的に絶縁された導電性チャック上に、前記ウエハを載置して固定し、
前記ウエハの表面に電極にテスタのプローブを接触させ、
前記導電性チャックを前記テスタのベース測定端子に接続し、
前記導電性チャックの下側に設けられた電気的シールド部材を、前記テスタの測定グランドに接続し、
前記容量を測定することを特徴とする容量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハ上に形成された容量を測定する容量測定システム及び容量測定方法に関し、特にウエハの裏面を一方の電極とする容量を測定する容量測定システム及び容量測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子などの電子素子の製造工程では、半導体ウエハなどの薄い板状のウエハに多数の素子を形成する。ウエハ上に形成した素子は切り離され、電子部品に組み立てられるが、切り離す前にウエハ上に形成した各素子が正常に動作するか試験するプローブテストが行われる。
【０００３】
プローブテストは、ウエハをプローバのステージ上に載置して固定し、プローブをウエハ上の電極に接触させる。その上で、テスタからプローブに信号を供給し、プローブに出力される信号をテスタで検出して、正常に動作するかを確認する。ウエハ上には、例えば、半導体集積回路、抵抗、容量など各種の電子素子が形成される。半導体集積回路の場合には多数のトランジスタ、抵抗、容量、及びそれらを接続する配線などが形成され、それをテストするためには多数のプローブを接触する必要がある。また、抵抗や容量を測定する場合には、抵抗及び容量の両端の電極にプローブを接触させて測定を行なう。プローバ及びテスタは、半導体集積回路、抵抗、容量など各種の電子素子のテスト及び測定が行なえるように汎用化されている場合と、特定の電子素子のテスト又は測定を行なうように専用化されている場合がある。本発明は容量の測定に関係するので、容量測定のプローバ及びテスタを例として説明するが、他の電子素子をテスト及び測定する汎用のプローバ及びテスタにも適用可能である。
【０００４】
図１は、従来のプローブ測定システムの概略構成を示す図である。図１に示すように、ウエハ１はプローバのステージ１０に真空吸着などにより固定される。ステージ１０は、裏面が接触するようにウエハ１が載置される導電性チャック１１と、導電性チャック１１を支持するバックプレート１３と、バックプレート１３の内部に設けられた電気的シールド部材（プレート）１４と、電気的シールド部材１４の下側に設けられたヒータ１５とを有する。ヒータ１５は、発熱体１６の回りをシリコーン、マイカ、ポリイミド等の高絶縁体で被覆したもので、加熱回路１７から発熱体１６に電流を供給すると発熱する。
【０００５】
プローブ測定は、電子素子の使用環境の仕様に応じて、高温や低温で行なう場合があり、このような測定は、ウエハが載置されるステージを所定の温度に設定し、載置されたウエハが所定の温度になった状態で行なう。上記のヒータ１５は、ステージ１０を高温状態にするのに使用する。なお、ステージの冷却は、導電性チャック１１の内部又は下側に設けられた冷却液やエヤーの導管に冷却液やエヤーを流すことにより行なうが、本発明には直接関係しないので説明は省略する。図１の例では、ヒータ１５を設けた例を説明したが、温調を行なう必要のない測定であれば、ヒータ１５が設けられない場合もある。
【０００６】
図１の従来例では、バックプレート１３は絶縁材で作られている。また、導電性チャック１１は端子１８を有し、端子１８に所定の電位を供給することにより、導電性チャック１１が所定の電位に設定される。
【０００７】
また、一般にウエハ上の電極に接触するプローブ４１、４２はプローバとテスタ間に設けられており、テスタの端子がプローブ４１、４２に接続される。
【０００８】
テスタ２０は、テスト信号を発生し、検査対象の電子素子から出力された電気信号を検出する信号処理部２１と、プローブ４１、４２に接続される端子２２、２３と、導電性チャック１１の端子１８に接続される端子２４と、端子２３の信号処理部２１への接続を切り替えるスイッチ２５と、端子２４の信号処理部２１への接続を切り換えるスイッチ２６とが設けられている。信号処理部２１は、例えば、ＤＣ測定ユニットとＬＣＲ測定ユニットで構成される。
【０００９】
ウエハ１上に形成され、その両端の電極がウエハ１の表面に形成された容量２を測定する場合には、図１で破線で示すように、プローブ４１と４２をウエハ１の表面の２つの電極に接触させて測定を行なう。この時、スイッチ２５はＬＣＲ測定ユニット側に接続され、プローブ４１と４２、すなわち容量２の両端の端子が信号処理部２１のＬＣＲ測定ユニットに接続された状態になる。更に、導電性チャック１１の端子１８は、テスタ２０の端子２４に接続され、スイッチ２６はＤＣ測定ユニットに接続し、導電性チャック１１に０Ｖを印加することで、下側のヒータ１５からの雑音が遮断されて、高精度の測定が安定して行なえるようになる。
【００１０】
ここでは、端子２２に接続される信号処理部２１の端子を第１の測定端子、端子２３に接続される信号処理部２１の端子を第２の測定端子と称し、導電性チャック１１の端子に接続されるテスタ２０の端子２４をベース測定端子と称することとする。従って、ベース測定端子２４は、第２の測定端子とノイズシールドのいずれかに接続可能である。
【００１１】
一方、ウエハ上に容量を形成する場合、容量の一方の電極をウエハの上面に、他方の電極をウエハの裏面に設ける場合がある。図１に示したプローバ及びテスタ２０は、このような容量を測定する場合にも使用される。このような容量３の測定は、図１で実線のような接続の下で行われる。容量２を測定する場合と異なるのは、プローブ４２は使用せず、スイッチ２６は第２の測定端子側に接続された状態になることである。容量３の一方の電極は、プローブ４１及び端子２２を介して信号処理部２１の第１の測定端子に接続され、容量３の他方の電極は、導電性チャック１１、端子１８、２４、スイッチ２６を介して信号処理部２１の第２の測定端子に接続される。
【００１２】
【特許文献１】特開２００４−６３４８６号公報
【特許文献２】特開平１１−１１１７８９号公報
【特許文献３】特開２００３−１００８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
図１に示す構成で、ウエハの上面と下面に電極を有する容量３を測定する場合、測定電極として作用する導電性チャック１１の下に設けられた電気的シールド部材１４は、プローバのフレームグランドに接続されており、ヒータの雑音の導電性チャック１１への影響を低減する。しかし、近年容量測定の一層の高精度化が求められており、図１に示す構成では、この要求を十分に満たせないことが判明した。
【００１４】
本発明は、ウエハの裏面を一方の電極とする容量の測定が、より高精度で行なえる容量測定システム及び容量測定方法の実現を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を実現するため、本発明の容量測定システム及び容量測定方法は、測定電極として作用する導電性チャックの下に設けられた電気的シールド部材を、テスタの測定グランドに接続する。具体的には、電気的シールド部材を周囲から電気的に絶縁し、テスタの測定グランドに接続される測定グランド端子を設け、電気的シールド部材をテスタの測定グランド端子に接続する。
【００１６】
すなわち、本発明の容量測定システムは、ウエハを載置して固定するステージと、テスタとを備え、前記ウエハの裏面を一方の電極として形成された容量を、前記テスタで測定する容量測定システムであって、前記ステージは、前記ウエハの裏面が載置される導電性チャックと、前記導電性チャックの下側に設けられ、周囲から絶縁された電気的シールド部材と、前記導電性チャック及び前記電気的シールド部材を支持するバックプレートとを備え、前記テスタは、前記ウエハの表面に電極に接触されるプローブが接続される第１の測定端子と、前記導電性チャックに接続されるベース測定端子と、前記電気的シールド部材を測定グランドに接続する測定グランド端子とを備え、前記電気的シールド部材を前記測定グランドに接続した状態で、前記容量を測定することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の容量測定方法は、ウエハの裏面を一方の電極として形成された容量を測定する容量測定方法であって、他の部分から電気的に絶縁された導電性チャック上に、前記ウエハを載置して固定し、前記ウエハの表面に電極にテスタのプローブを接触させ、
前記導電性チャックを前記テスタのベース測定端子に接続し、前記導電性チャックの下側に設けられた電気的シールド部材を、前記テスタの測定グランドに接続し、前記容量を測定することを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、測定電極として作用する導電性チャックの下の電気的シールド部材が、テスタの測定グランドに接続される。これにより、従来に比べてより測定精度が向上することを実験的に確認した。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、容量の測定精度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図２は、本発明の第１実施例の容量測定システムの構成を示す図である。プローバのステージ１０は、図１に示したステージと類似の構成を有するが、電気的シールド部材１４に接続される端子１９が設けられている点が異なる。また、テスタ２０も、図１に示したテスタと類似の構成を有するが、テスタ２０の測定グランドＧＮＤに接続される測定グランド端子２７が設けられている点が異なる。
【００２１】
図２に示すように、スイッチ２５をＬＣＲ測定ユニットに接続し、スイッチ２６を第２の測定端子（ＬＣＲ測定ユニット）に接続した状態にして、端子２２に接続されるプローブ４１を容量３のウエハ１の上面側の電極に接触させ、導電性チャック１１の端子１８を端子２４に接続し、端子１９を端子２７に接続する。これにより、プローブ４１は第１の測定端子に、導電性チャック１１は第２の測定端子に、電気的シールド部材１４はテスタの測定グランドＧＮＤに接続された状態になり、高精度で測定が行なえる。
【００２２】
なお、図２の第１実施例の構成で図１のような両側の電極がウエハ１の表面上に設けられた容量２を測定することも可能である。この場合には、図１と同様に、スイッチ２５をＬＣＲ測定ユニットに接続し、プローブ４１をウエハ１の表面上の一方の電極に接続し、端子２３に接続されたプローバ４２をウエハ１の表面上の他方の電極に接続し、スイッチ２６も同様にＬＣＲ測定ユニットに接続する。
【００２３】
図３は、本発明の第２実施例の容量測定システムの構成を示す図である。第２実施例のシステムは、バックプレート１３が導電性材料で作られ、導電性チャック１１とバックプレート１３の間に絶縁性部材１２が設けられている点が、第１実施例と異なる。この構成により、導電性チャック１１の電気的シールド部材１４との間の容量を低減でき、測定精度を一層向上できる。
【００２４】
図２に示すように、第１実施例ではヒータ１５の上にプレート状の電気的シールド部材１４を配置した従来と同様の構成を使用した。この部分に、図４に示すような電気的シールド部材を有するヒータ３０を使用することも可能である。この場合、電気的シールド部材１４を除くことができる。
【００２５】
図４に示すように、ヒータ３０は、中心に面状発熱体１６を有し、面状発熱体１６の表裏をマイカやポリイミドなどの耐熱温度の高い絶縁材料３１で覆い、電気的シールド材３２を表裏に設け、更にその上を絶縁材料３３で覆う。絶縁材料３３は、絶縁材料３１と同じ材料を使用する場合が一般的であるが、熱伝導性に優れた高絶縁材料が選択される。面状発熱体１６には導線３４が接続され、電気的シールド材３２には導線３５が接続されている。導線３４は図２の加熱装置１７に接続され、導線３５は図２の端子２７に接続される。
なお、図４のヒータ３０を図３の第２実施例に使用することも可能である。
【００２６】
また、図４のヒータ３０において、絶縁材料３１及び３３としてシリコーンゴムを使用すると、ヒータ３０の耐熱温度は２００°Ｃ程度であるが、絶縁材料３１及び３３としてマイカ（雲母）を使用すれば、耐熱温度が３００°Ｃ程度に向上し、より高い温度条件での測定が可能になる。
【００２７】
図５は、ウエハの裏面を一方の電極として形成された容量３を測定する場合における、図１の従来例、図２の第１実施例及び図３の第２実施例における測定精度の違いを示す実験データである。これは、ウエハ１１に形成された容量を、印加する測定信号の周波数を変えて測定した場合の測定データであり、１００回測定の測定値の標準偏差であり、測定の安定性・信頼性を示す。破線のグラフが、図１の構成における測定データであり、電気的シールド部材１４がプローバのフレームグランドＦＧに接続されている時のデータである。１点鎖線のグラフが、図２の第１実施例の構成における測定データであり、電気的シールド部材１４がテスタ２０の測定グランドＧＮＤに接続された状態のデータである。また、実線のグラフが、図３の第２実施例の構成における測定データであり、絶縁部材１２を導電性チャック１１と電気的シールド部材１４の間に実装して高絶縁にした時のデータである。
【００２８】
従来の電気的シールド部材１４がテスタ２０の測定グランドＧＮＤに接続されていない状態では、１０ＫＨｚ以上の高周波数領域での測定値の標準偏差が大きくなっており、その領域で雑音（ノイズ）電流が大きくなることが分かる。これは、測定信号がテスタ側でノイズを受け易くなると共に、プローバ自体の誘導ノイズを受け易くなるためと思われる。
【００２９】
これに比べて、図２の電気的シールド部材１４を測定グランドに接続した場合には、従来例に比べて１０ＫＨｚ以上の高周波数領域での測定値の標準偏差が低いままである。但し、１５０ＫＨｚ以上の高周波数領域では標準偏差が徐々に増加している。
【００３０】
更に、図３の絶縁部材１２を導電性チャック１１と電気的シールド部材の間に実装して高絶縁にした場合には、１５０ＫＨｚ以上の高周波数領域でも標準偏差はほとんど増加していない。
【００３１】
このように、本発明を適用することにより、高周波数での容量の測定精度が改善される。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上説明したように、本発明によれば、特に高周波領域における容量の測定精度が向上し、高周波数で動作する回路に使用する容量をより的確に選択できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】従来の容量測定システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施例の容量測定システムの構成を示す図である。
【図３】本発明の第２実施例の容量測定システムの構成を示す図である。
【図４】実施例で使用するヒータの変形例を示す図である。
【図５】本発明を適用した場合の実験データを、従来例と対比して示すグラフである。
【符号の説明】
【００３４】
１    ウエハ
２、３    容量
１０    ステージ
１１    導電性チャック
１２    絶縁部材
１３    バックプレート
１４    電気的シールド部材
１５、３０    ヒータ
２０    テスタ
２１    信号処理部
２４    ベース測定端子
２５、２６    スイッチ
４１    プローブ
【図１】
2006128351.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006128351.tif 000005
【図４】
2006128351.tif 000006
【図５】
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