(57)【要約】【課題】プロービング状態におけるウエハの反りを可及的に抑え、かつ十分な観測視野が得ることが可能なウエハプローバ、及び当該ウエハプローバを用いた故障解析方法を提供する。【解決手段】ウエハ１に対して固浸レンズ２３を用いた裏面解析を行うためのウエハプローバ１０であって、  ウエハ１を支持する表面に設けられた凹部１１ａと、この凹部１１ａの底面１１ａ２の一部を貫通する開口部１１ｂとを有するウエハステージ１１と、  凹部１１ａにｘ−ｙ方向に移動可能に収容され、ウエハ１を支持し、開口部１１ｂよりも小さい観測口１２ａを有する、可動プレート１２と、  を備える。【選択図】図１
2011108734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハに対して裏面解析を行うためのウエハプローバであって、
厚さ方向に対向する表面と裏面を有し、前記ウエハを支持する前記表面に設けられた凹部と、前記凹部に前記凹部を厚さ方向に貫通する状態に形成された第１の貫通孔とを有する、ウエハステージと、
前記第１の貫通孔よりも小さく前記第１の貫通孔に連通し、厚さ方向に貫通する状態に形成された、第２の貫通孔を有し、前記ウエハステージの前記凹部内にｘ−ｙ方向に移動可能に収容された、可動プレートと、
を備えることを特徴とするウエハプローバ。
【請求項２】
ウエハに対して裏面解析を行うためのウエハプローバであって、
厚さ方向に貫通する第１の収容孔と、前記第１の収容孔の側面からｘ軸方向に延びる第１のシャフト穴とを有し、前記ウエハを支持する、ウエハステージと、
前記第１の収容孔に収容され、前記ウエハを支持する、可動プレートと、
を備え、
前記可動プレートは、
前記第１のシャフト穴に勘合する第１のシャフト部と、側面からｙ軸方向に延びる第２のシャフト穴が設けられた第２の収容孔を有する第１の本体部とを有し、前記第１の収容孔にｘ軸方向に移動可能に収容された、ｘ軸可動プレートと、
前記第２のシャフト穴に勘合する第２のシャフト部と、貫通孔が設けられた第２の本体部とを有し、前記第２の収容孔にｙ軸方向に移動可能に収容された、ｙ軸可動プレートと、を備える、
ことを特徴とするウエハプローバ。
【請求項３】
前記可動プレートの上面にイマージョンオイルが塗布されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のウエハプローバ。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のウエハプローバを用いる故障解析方法であって、
前記ウエハの裏面が前記ウエハステージ及び前記可動プレートの上面に接するように、前記ウエハを前記ウエハステージ及び前記可動プレートの上に載置し、
固浸レンズを先端に有するＳＩＬシステムと前記可動プレートを連動して移動させることにより、前記固浸レンズを前記チップにおける観測位置の直下に位置させ、
前記ウエハステージの上方に配置され、プローブ針が固定されたプローブカードを降下させることにより、前記チップ上の所定の電極パッドに前記プローブ針を接触させ、
前記ＳＩＬシステムを上昇させることにより、前記ウエハの裏面に前記固浸レンズを密着させる、
ことを特徴とする故障解析方法。
【請求項５】
請求項３に記載のウエハプローバを用いる故障解析方法であって、
前記ウエハの裏面が前記ウエハステージ及び前記可動プレートの上面に接するように、前記ウエハを前記ウエハステージ及び前記可動プレートの上に載置し、
前記ウエハステージの上方に配置され、プローブ針が固定されたプローブカードを降下させることにより、前記チップ上の所定の電極パッドに前記プローブ針を接触させ、
前記プローブ針が前記所定の電極パッドに接触した状態で、固浸レンズを先端に有するＳＩＬシステムと前記可動プレートを連動して移動させることにより、前記固浸レンズを前記チップにおける観測位置の直下に位置させ、
前記ＳＩＬシステムを上昇させることにより、前記ウエハの裏面に前記固浸レンズを密着させる、
ことを特徴とする故障解析方法。
【請求項６】
請求項１又は２のいずれかに記載のウエハプローバを用いる故障解析方法であって、
前記ウエハの裏面が前記ウエハステージ及び前記可動プレートの上面に接するように、前記ウエハを前記ウエハステージ及び前記可動プレートの上に載置し、
固浸レンズを先端に有するＳＩＬシステムと前記可動プレートを連動して移動させることにより、前記固浸レンズを前記チップにおける観測位置の直下に位置させ、
その後、前記ＳＩＬシステムを上昇させることにより、前記ウエハの裏面に前記固浸レンズを密着させ、
前記固浸レンズが前記ウエハの裏面に密着した状態において、プローブ針が固定されたプローブカードを降下させることにより、前記チップ上の所定の電極パッドに前記プローブ針を接触させる、
ことを特徴とする故障解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハプローバ、より詳しくは固浸レンズを用いてウエハを裏面解析するために用いられるウエハプローバ、及び当該ウエハプローバを用いた故障解析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、システムＬＳＩ等の半導体装置の多層化に伴って、半導体装置における配線層の数が増加している。それにより、半導体装置の配線層側（表面側）から故障解析を行うことが困難になっている。故障箇所及びその影響を受けて誤動作している箇所から放出される微弱な光を観測するエミッション顕微鏡（Emission Microscopy）を用いたエミッション解析（発光解析）と呼ばれる故障解析方法が知られている。このエミッション解析を用いて配線層の数が多い半導体装置の故障解析を行う場合、故障箇所等からの発光が配線によって遮断されてしまうため、半導体装置の表面側から発光を観測することは極めて困難である。また、光を利用した他の故障解析方法、例えばＯＢＩＣ（Optical Beam Induced Current）法及びＯＢＩＲＣＨ（Optical Beam Induced Resistance CHange）についても、半導体装置の外部から照射するレーザ光が配線により遮られて半導体装置の所望の部位に到達しないため、実施することが困難である。
【０００３】
そこで、半導体装置の裏面（半導体基板側）からの故障解析、いわゆる裏面解析を行う必要性が増している。この裏面解析によりエミッション解析を行う場合、半導体基板側から発光を観測するため、配線層を介さずに発光を観測することができる。
【０００４】
半導体プロセスの微細化により、高解像度の故障解析が求められている。高解像度観測技術の一つとして、固浸レンズ（Solid Immersion Lens。以下、ＳＩＬともいう。）を用いた手法が知られている。この手法では、ＳＩＬを対物レンズと組み合わせた光学系（以下、ＳＩＬシステムという。）を用いる。ＳＩＬを用いて裏面解析を行う場合、ＳＩＬを半導体基板の裏面に密着させ、ＳＩＬの半球断面の中心が観測位置にくるようにする。これにより、開口数（ＮＡ：Numerical Aperture）が向上し、高解像度の観測が可能となる。
【０００５】
このＳＩＬを用いた裏面解析をダイシング前のウエハに対して行う場合、ＳＩＬをウエハの裏面に密着させるためにはウエハを載置するウエハステージに開口部を設ける必要がある。十分な観測視野を確保しようとすると。この開口部は解析対象のチップに対して大きいものとならざるを得ない。このように広い開口部を設けると、ウエハステージがウエハを支持する力が弱まってしまう。そのため、チップの電極パッドの上にプローブ針を接触させた状態（以下、プロービング状態ともいう）にすると、プローブ針の針圧によってウエハは開口部において落ち込むようにして反ってしまう。その結果、プローブ針が所定の電極パッドから外れ、故障解析を安定して行うことができなくなる虞がある。また、最悪の場合にはウエハが割れてしまう虞もある。
【０００６】
この課題を解決する手段として、ウエハを裏面から支える支持治具が開示されている（特許文献１）。この支持治具１はウエハ２を裏面から支えることで、プローブの針圧が加わった状態でもウエハ２の破損を防ぐというものである。また、従来の装置に設けられていた石英ガラス製のステージ１０１を不要とすることで、このステージの厚みによる分解能と測定感度の低下を防いでいる。この手法の問題点として、解析対象のチップに対して十分な観測視野を確保しようとすると、支持治具１の接触部１１を半導体装置２１よりも大きくする必要がある。このため、例えば大規模な半導体装置の場合、多数のプローブ針をチップに落とすために針圧が大きくなり、ウエハの反りを十分に抑えられないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−３２４４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、プロービング状態におけるウエハの反りを可及的に抑え、かつ十分な観測視野が得ることが可能なウエハプローバ、及び当該ウエハプローバを用いた故障解析方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、ウエハに対して裏面解析を行うためのウエハプローバであって、厚さ方向に対向する表面と裏面を有し、前記ウエハを支持する前記表面に設けられた凹部と、前記凹部に前記凹部を厚さ方向に貫通する状態に形成された第１の貫通孔とを有する、ウエハステージと、前記第１の貫通孔よりも小さく前記第１の貫通孔に連通し、厚さ方向に貫通する状態に形成された、第２の貫通孔を有し、前記ウエハステージの前記凹部内にｘ−ｙ方向に移動可能に収容された、可動プレートと、を備えるウエハプローバが提供される。
【００１０】
本発明の第２の態様によれば、第1の態様に記載のウエハプローバを用いる故障解析方法であって、前記ウエハの裏面が前記ウエハステージ及び前記可動プレートの上面に接するように、前記ウエハを前記ウエハステージ及び前記可動プレートの上に載置し、固浸レンズを先端に有するＳＩＬシステムと前記可動プレートを連動して移動させることにより、前記固浸レンズを前記チップにおける観測位置の直下に位置させ、前記ウエハステージの上方に配置され、プローブ針が固定されたプローブカードを降下させることにより、前記チップ上の所定の電極パッドに前記プローブ針を接触させ、前記ＳＩＬシステムを上昇させることにより、前記ウエハの裏面に前記固浸レンズを密着させる、故障解析方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、プロービング状態におけるウエハの反りを可及的に抑え、かつ十分な観測視野が得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る故障解析装置の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る故障解析方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る故障解析方法を説明するための断面図である。
【図４】図３に続く、本発明の第１の実施形態に係る故障解析方法を説明するための断面図である。
【図５】図４に続く、本発明の第１の実施形態に係る故障解析方法を説明するための断面図である。
【図６】第１の実施形態に係る可動プレートの詳細な構成を説明するための図である。図６（ａ）はウエハステージと可動プレートの平面図である。図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図６（ｃ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る故障解析装置の断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る故障解析方法を説明するためのフローチャートである。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る故障解析方法を説明するためのフローチャートである。
【図１０】第４の実施形態に係るウエハステージ及び可動プレートの詳細な構成を説明するための図である。図１０（ａ）はウエハステージと可動プレートの平面図である。図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図１０（ｃ）は図１０（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の各実施形態において述べるように、本発明は、ウエハを対象とするＳＩＬを用いた裏面解析において、プロービング状態におけるウエハの反りを可及的に抑えるとともに、十分な観測視野を確保することが可能なウエハプローバ、及びそれを用いた故障解析方法を提供するものである。
【００１４】
以下、本発明に係る４つの実施形態について図面を参照しながら説明する。第１の実施形態では、ウエハプローバとこれを用いた故障解析方法を説明する。第２の実施形態では、第１の実施形態に係るウエハプローバにイマージョンオイルを追加したウエハプローバ及びこれを用いた故障解析方法を説明する。第３の実施形態では、ウエハへの支持力をさらに高める故障解析方法を説明する。第４の実施形態では、第１の実施形態と異なる構成を有するウエハプローバを説明する。
【００１５】
なお、同等の機能を有する構成要素には同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００１６】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る故障解析装置について説明する。図１は、第１の実施形態に係るウエハプローバ１０とＳＩＬシステム２０を備える故障解析装置の断面図を示している。
【００１７】
図１からわかるように、ウエハプローバ１０は、ウエハステージ１１と、可動プレート１２と、プローブカード１３と、プローブカード１３に固定されたプローブ針１４とを備える。
【００１８】
ウエハステージ１１は、ウエハ１を支持する表面に設けられた凹部１１ａと、開口部１１ｂとを有する。凹部１１ａは、ウエハステージ１１上にウエハ１を載置でき、かつ、後述の可動プレート１２が十分広い範囲を移動できる程度の大きさのものとして形成されている。また、図１からわかるように、凹部１１ａの底面１１ａ２の一部を貫通する開口部１１ｂが設けられている。この開口部１１ｂは、後述のＳＩＬ２３がウエハ１の裏面１ａに密着できるようにＳＩＬシステム２０を通すことができ、かつ十分な観測視野が得られる程度の大きさのものとして形成されている。
【００１９】
可動プレート１２は、観測口１２ａを有し、凹部１１ａの底面１１ａ２の上に配置されている。この可動プレート１２は、可動プレート駆動機構（図示せず）により、ウエハステージ１１の上面と平行な方向（以下、ｘ−ｙ方向ともいう。）に移動可能に凹部１１ａ内に収容されている。図１からわかるように、観測口１２ａはウエハステージ１１の開口部１１ｂに連通している。
【００２０】
この可動プレート１２の厚さは凹部１１ａの側面１１ａ１の高さに等しいため、ウエハステージ１１の上面と可動プレート１２の上面は同じ高さとなっている。これにより、ウエハ１の裏面１ａが可動プレート１２の上面及びウエハステージ１１の上面と同時に接するように、ウエハ１をウエハステージ１１上に載置することができる。このため、ウエハ１は、図１からわかるように、ウエハステージ１１だけでなく可動プレート１２によっても支持される。
【００２１】
可動プレート１２の観測口１２ａは、ウエハステージ１１の開口部１１ｂよりも小さい貫通孔として形成されている。プロービング状態におけるウエハ１の反りをより抑えるために、観測口１２ａの大きさは解析対象のチップ２よりも小さくしてもよい。好ましくは、観測口１２ａの大きさはレンズホルダ２１の先端部分２１ａの径に若干のマージンを加えたものとする。換言すれば、観測口１２ａは、レンズホルダ２１の先端部分２１ａに沿った形状に加工されていることが好ましい。
【００２２】
なお、観測口１２ａと開口部１１ｂは、図１に示すようにテーパ状に形成することが好ましい。このようにすることで、可動プレート１２の上面の面積及びウエハステージ１１の底面１１ａ２の面積をさらに大きくし、ウエハ１を支持する力を向上させることができる。
【００２３】
ウエハステージ１１の上方には、プローブカード１３が配置される。このプローブカード１３には複数のプローブ針１４，１４,・・・が固定されている。
【００２４】
ＳＩＬシステム２０は、ウエハプローバ１０の下方に配置されており、レンズホルダ２１と、対物レンズ２２と、ＳＩＬ（固浸レンズ）２３とを備える。このＳＩＬシステム２０は、ＳＩＬシステム駆動部（図示せず）により、ウエハステージ１１の上面と平行な方向（ｘ−ｙ方向）及びそれと垂直な方向（以下、ｚ方向ともいう。）に移動させることが可能である。なお、ＳＩＬシステム２０として、パッケージを対象にした裏面解析に用いられるＳＩＬシステムをそのまま用いることができる。
【００２５】
図１からわかるように、レンズホルダ２１の先端部分２１ａは、ＳＩＬ２３とそれより径の大きな対物レンズ２２を収容するため、好ましくはテーパ状に形成される。先端部分２１ａをテーパ形状とすることで、可動プレート１２の上面の面積を可及的に広くし、その結果、プロービング状態におけるウエハ１の反りを抑えることができる。
【００２６】
なお、このＳＩＬ２３は、例えば半球状のシリコンレンズである。ＳＩＬ２３の形状に関しては、半球型の他にワイエルストラス球と呼ばれる超半球型が一般的である。ＳＩＬ２３の材質に関しては、半導体基板と同じ材料、若しくは半導体基板の屈折率と近い屈折率を持つ材料が用いられる。これは、ＳＩＬ２３とウエハ１の界面での屈折を回避することで開口数を維持するためである。
【００２７】
レンズホルダ２１は、その先端にＳＩＬ２３を保持する。図１からわかるように、半球断面２３ａがウエハ１の方を向くように保持する。レンズホルダ２１はその内部に対物レンズ２２を保持する。
【００２８】
ここで、図２のフローチャートに沿って、第１の実施形態に係る故障解析装置による裏面解析の手順を説明する。
【００２９】
（１）まず、解析対象のチップ２が作り込まれたウエハ１を、裏面１ａが図１中下側に向くように（即ち、裏面１ａがウエハステージ１１及び可動プレート１２の上面と接触するように）、ウエハステージ１１及び可動プレート１２の上に載置し、その後、真空チャックなどの手段によってウエハ１をウエハステージ１１に固定する（ステップＳ１１）。なお、ウエハ１を固定する前に、プローブカード１３を降下させたときにプローブ針１４がチップ２の所定の電極パッドに接触するようにウエハ１の位置を微調整しておく。
【００３０】
（２）次に、図３からわかるように、ＳＩＬシステム２０と可動プレート１２を連動してｘ−ｙ方向に移動させることにより、ＳＩＬ２３をチップ２の観測位置の直下に位置させる（ステップＳ１２）。
【００３１】
（３）次に、図４からわかるように、プローブカード１３を降下させることにより、チップ２上の所定の電極パッドにプローブ針１４を接触させる（ステップＳ１３）。この際、ウエハ１にはプローブ針１４の針圧が加わるものの、ウエハ１はウエハステージ１１だけでなく可動プレート１２によっても支持されているため、ウエハ１の反りを抑えることができる。
【００３２】
（４）次に、図５からわかるように、ＳＩＬシステム２０を上昇させることにより、ウエハ１の裏面１ａにＳＩＬ２３を密着させる（ステップＳ１４）。
【００３３】
（５）次に、観測を行なう（ステップＳ１５）。即ち、プローブ針１４を介してチップ２内の電子回路へテストパターン信号を印加することによりチップ２の故障を再現させ、故障再現状態におけるチップ２からの発光をＳＩＬシステム２０により観測する。
【００３４】
（６）観測を終えた後、チップ２の他の位置で観測するか否かを判断する（ステップＳ１６）。他の位置で観測する場合、ＳＩＬシステム２０を降下させてＳＩＬ２３をウエハ１から外すとともに、プローブカード１３を上昇させてプロービングを解除する（ステップＳ１７）。そして、ステップＳ１２に戻る。一方、他の位置で観測しない場合は観測を終了する。なお、或るチップ２について観測が終了した後、ウエハ１に作製された他のチップを観測する場合には、プローブカード１３を降下させたときにプローブ針１４がそのチップの所定の電極パッドに接触するようにウエハ１をずらしてから、上記の方法と同様にして観測を行う。
【００３５】
次に、図６を用いて、可動プレート１２の構成例について説明する。図６（ａ）は、ウエハステージ１１と可動プレート１２の平面図を示している。図６（ｂ）は、図６（ａ）中のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図６（ｃ）は、図６（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【００３６】
可動プレート１２は、ｘ軸可動プレート１２Ｘとｙ軸可動プレート１２Ｙを有する。図６（ａ）乃至図６（ｃ）からわかるように、ｘ軸可動プレート１２Ｘはｙ軸可動プレート１２Ｙを収容するための収容孔１２ｂを有する。このｘ軸可動プレート１２Ｘには、ｘ軸方向にネジ穴１２Ｘ１が設けられており、ネジが切られたモータシャフト１７ｘがこのネジ穴１２Ｘ１に螺入されている。このモータシャフト１７ｘを回転させるモータ１６ｘは、ウエハステージ１１に固定されている。このモータ１６ｘは、ｘ軸可動プレート１２Ｘの移動量に応じてモータシャフト１７ｘを回転させる。
【００３７】
ｙ軸可動プレート１２Ｙは、図６（ａ）乃至図６（ｃ）からわかるように、ｘ軸可動プレート１２Ｘに設けられた収容孔１２ｂに嵌め込まれるようにして配置されている。このｙ軸可動プレート１２Ｙには、ｙ軸方向にネジ穴１２Ｙ１が設けられており、ネジが切られたモータシャフト１７ｙがこのネジ穴１２Ｙ１に螺入されている。このモータシャフト１７ｙを回転させるモータ１６ｙは、ｘ軸可動プレート１２Ｘに固定されている。このモータ１６ｙは、ｙ軸可動プレート１２Ｙの移動量に応じてモータシャフト１７ｙを回転させる。
【００３８】
上記のような可動プレート１２を構成することにより、観測口１２ａを水平面内の所望の位置に移動させることができる。
【００３９】
以上説明したように本実施形態に係るウエハプローバ１０は、ウエハステージ１１の凹部１１ａに配置された、ｘ−ｙ方向に移動可能な可動プレート１２を有する。別の見方をすれば、固定部（ウエハステージ１１）と可動部（可動プレート１２）に分けたものとしてウエハステージを構成していると捉えることもできる。この可動プレート１２に設けられたＳＩＬ２３を通すための観測口１２ａは、ウエハステージ１１の開口部１１ｂに比べて狭く形成されている。このため、プロービング状態において観測口１２ａでのウエハ１の反りを抑えることができる。その結果、ウエハの破損を防止するとともに、プローブ針が解析対象のチップの電極パッドから外れずに安定した故障解析を行うことができる。
【００４０】
また、本実施形態によれば、ウエハの反りを抑えるとともに、可動プレート１２を設けることで、観測口１２ａを観測位置に応じて自由に移動させることができる。これにより、解析対象のチップの全領域を観測可能な観測視野を確保することができる。
【００４１】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る故障解析装置について説明する。第２の実施形態と第１の実施形態の相違点の一つは、可動プレート１２の上面にイマージョンオイル（光学オイル）が塗布されていることである。これにより、可動プレート１２がｘ−ｙ方向に移動する際に生じる、可動プレート１２とウエハ１間の摩擦が軽減される。このため、プロービングした状態のまま可動プレート１２をｘ−ｙ方向に移動することができる。
【００４２】
図７は、第２の実施形態に係るウエハプローバ１０ＡとＳＩＬシステム２０を備える故障解析装置の断面図を示している。この図７からわかるように、ウエハプローバ１０Ａの可動プレート１２の上面にはイマージョンオイル１５が塗布されている。このイマージョンオイル１５が可動プレート１２とウエハ１の間に介在することにより、稼動プレート１２が移動する際に発生するウエハ１と可動プレート１２間の摩擦が軽減される。
【００４３】
次に、図８のフローチャートに沿って、第２の実施形態に係る故障解析装置による裏面解析の手順を説明する。
【００４４】
（１）まず、第１の実施形態のステップＳ１１と同様にして、ウエハステージ１１上にウエハ１を固定する（ステップＳ２１）。
【００４５】
（２）次に、プローブカード１３を降下させることにより、チップ２上の所定の電極パッドにプローブ針１４を接触させる（ステップＳ２２）。
【００４６】
（３）次に、ＳＩＬシステム２０と可動プレート１２を連動してｘ−ｙ方向に移動させることにより、ＳＩＬ２３をチップ２の観測位置の直下に位置させる（ステップＳ２３）。このとき、可動プレート１２の上面にイマージョンオイル１５が塗布されているため、プロービングした状態のまま可動プレート１２を移動させることができる。
【００４７】
（４）次に、ＳＩＬシステム２０を上昇させることにより、ウエハ１の裏面１ａにＳＩＬ２３を密着させる（ステップＳ２４）。
【００４８】
（５）次に、第１の実施形態のステップＳ１５と同様にして、観測を行なう（ステップＳ２５）。
【００４９】
（６）観測を終えた後、チップ２の他の位置で観測するか否かを判断する（ステップＳ２６）。他の位置で観測する場合、ＳＩＬシステム２０を下降させてＳＩＬ２３をウエハ１から外し（ステップＳ２７）、その後、ステップＳ２３に戻る。一方、他の位置で観測しない場合は観測を終了する。
【００５０】
以上、説明したように、本実施形態では、可動プレート１２の上面にイマージョンオイル１５が塗布されている。このため、可動プレート１２がｘ−ｙ方向に移動する際に生じる、可動プレート１２とウエハの裏面１ａ間の摩擦が軽減され、それにより、プロービング状態のままで可動プレート１２を動かし観測位置を変更することが可能となる。その結果、観測位置を変える際にプローブカード１３を昇降させる必要がなくなり、故障解析の効率を向上させることができる。それとともに、プロービングの繰り返しに伴う電極パッドの劣化を防止することができる。
【００５１】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る故障解析方法について説明する。第３の実施形態と第1の実施形態の相違点の一つは、チップ上の所定の電極パッドにプローブ針を接触させる（プロービングする）前にＳＩＬシステムを上昇させてＳＩＬをウエハに密着させることで、ウエハステージ及び可動プレートだけでなく、ＳＩＬによってもウエハを支持する点である。その結果、ウエハはより大きな荷重に耐えることが可能となる。その結果、より多くのプローブ針をチップに接触させることができる。
【００５２】
以下、図９のフローチャートに沿って、第３の実施形態に係る故障解析装置による裏面解析の手順を説明する。
【００５３】
（１）まず、第１の実施形態で説明したステップＳ１１と同様にして、ウエハステージ１１上にウエハ１を固定する（ステップＳ３１）。
【００５４】
（２）次に、ＳＩＬシステム２０と可動プレート１２を連動してｘ−ｙ方向に移動させることにより、ＳＩＬ２３をチップ２の観測位置の直下に位置させる（ステップＳ３２）。
【００５５】
（３）次に、ＳＩＬシステム２０を上昇させ、ウエハ１の裏面１ａにＳＩＬ２３を密着させる（ステップＳ３３）。
【００５６】
（４）次に、第１の実施形態のステップＳ１３と同様にして、プローブカード１３を降下させ、チップ２上の所定の電極パッドにプローブ針１４を接触させる（ステップＳ３４）。
【００５７】
（５）次に、第１の実施形態のステップＳ１５と同様にして、観測を行なう（ステップＳ３５）。
【００５８】
（６）観測を終えた後、他の位置で観測するか否かを判断する（ステップＳ３６）。他の位置で観測する場合、プローブカード１３を上昇させてプロービングを解除した後（ステップＳ３７）、ＳＩＬシステム２０を下降させてＳＩＬ２３をウエハ１から外す（ステップＳ３８）。その後、ステップＳ３２に戻る。一方、他の位置で観測しない場合は観測を終了する。
【００５９】
以上、説明したように、本実施形態では、プロービングする前にＳＩＬシステム２０を上昇させてＳＩＬ２３をウエハ１に密着させる。これにより、本実施形態によれば、ウエハステージ１１と可動プレート１２だけでなく、ＳＩＬ２３によってもウエハ１は支持される。このため、プロービング状態におけるウエハ１の反りをさらに抑えることができる。その結果、よりプローブ針の数が多い場合、即ちプロービングの荷重がより大きい場合であっても、プロービング状態を維持し安定した故障解析を可能とするとともに、ウエハの破損を防止することができる。
【００６０】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係るウエハステージと可動プレートについて説明する。第４の実施形態と第１の実施形態の相違点の一つは、可動プレートは凹部に収容されるのではなく、ウエハステージを貫通するように設けられた収容孔に収容される点である。詳細は後述するが、可動プレートのシャフト部がウエハステージの収容孔の側面に設けられたシャフト穴と勘合することで、可動プレートはウエハステージに移動可能に保持される。
【００６１】
以下、図１０を用いてより詳細に説明する。図１０（ａ）は、本実施形態に係るウエハステージ３１と可動プレート３２の平面図を示している。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）中のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図１０（ｃ）は、図１０（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【００６２】
ウエハステージ３１は可動プレート３２を収容するための収容孔３１ｂを有する。また、図１０（ｂ）からわかるように、収容孔３１ｂの側面にはｘ軸方向に延びるシャフト穴３１ａが設けられている。
【００６３】
可動プレート３２は、ｘ軸方向（図１０（ａ）における水平方向）に移動可能なｘ軸可動プレート３２Ｘと、ｙ軸方向（図１０（ａ）における垂直方向）に移動可能なｙ軸可動プレート３２Ｙとを含む。
【００６４】
ｘ軸可動プレート３２Ｘは、本体部３２ＸＡとシャフト部３２ＸＢを有する。図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）からわかるように、この本体部３２ＸＡは、ｙ軸可動プレート３２Ｙを収容するための収容孔３２ｂを有する。シャフト部３２ＸＢはウエハステージ３１に設けられたシャフト穴３１ａに勘合し、ｘ軸可動プレート３２Ｘはｘ軸方向に移動可能なものとして保持される。シャフト部３２ＸＢにはネジ穴３２Ｘ１が設けられており、ネジが切られたモータシャフト３７ｘがこのネジ穴３２Ｘ１に螺入されている。このモータシャフト３７ｘを回転させるモータ３６ｘがウエハステージ３１に固定されている。このモータ３６ｘは、所望の移動量に応じてモータシャフト３７ｘを回転させる。これにより、ｘ軸可動プレート３２Ｘはｘ軸方向に移動する。
【００６５】
ｙ軸可動プレート３２Ｙは、本体部３２ＹＡとシャフト部３２ＹＢを有する。図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）からわかるように、この本体部３２ＹＡのほぼ中央には、この本体部３２ＹＡを貫通する観測口３３が設けられている。シャフト部３２ＹＢはｘ軸可動プレート３２Ｘの本体部３２ＸＡに設けられたシャフト穴３２ａに勘合し、ｙ軸可動プレート３２Ｙはｙ軸方向に移動可能なものとして保持される。シャフト部３２ＹＢにはネジ穴３２Ｙ１が設けられており、ネジが切られたモータシャフト３７ｙがこのネジ穴３２Ｙ１に螺入されている。このモータシャフト３７ｙを回転させるモータ３６ｙはｘ軸可動プレート３２Ｘに固定されている。このモータ３６ｙは、所望の移動量に応じてモータシャフト３７ｙを回転させる。これにより、ｙ軸稼働プレート３２Ｙはｙ軸方向に移動する。
【００６６】
可動プレート３２（３２Ｘ＋３２Ｙ）の上面とウエハステージ３１の上面は、同じ高さであり、面一になっている。このため、ウエハステージ３１の上に載置・固定されたウエハは、ウエハステージ３１だけではなく、可動プレート３２によっても支持される。
【００６７】
図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）からわかるように、観測口３３は、可動プレート３２の上面（ウエハの載置面）に向かうにつれて徐々に縮径するテーパ状に形成されている。これにより、可動プレート３２の上面の面積を可及的に大きくし、ウエハ１の支持力が高められる。その結果、プロービング状態におけるウエハ１の反りを抑えることができる。
【００６８】
上記のような可動プレート３２を構成することにより、観測口３３を水平面内の所望の位置に移動させることができる。
【００６９】
なお、本実施形態に係るウエハステージ３１及び可動プレート３２を用いて、第１乃至第３の実施形態において説明した故障解析方法を行うことができる。
【００７０】
以上、本発明に係る４つの実施形態について説明した。本発明はエミッション解析の場合に限らず、他の光を用いる裏面解析方法にも適用可能である。例えば、ＯＢＩＣ法、ＯＢＩＲＣＨ法、動的レーザ刺激法（ＤＬＳ：Dynamic Laser Stimulation）及び静的レーザ刺激法（ＳＬＳ：Static Laser Stimulation）といった、レーザを照射してデバイスの特性変化を観測する裏面解析方法に対しても適用することができる。この場合、レーザは対物レンズ２２とＳＩＬ２３を通ってウエハ裏面の所定の位置に照射される。
【００７１】
上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではない。異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
【００７２】
特許請求の範囲に記載された発明の他、上述した実施形態から、以下の付記された発明が導かれる。
【００７３】
（付記１）
ウエハに対して裏面解析を行うためのウエハプローバであって、
厚さ方向に対向する表面と裏面を有し、前記ウエハを支持する前記表面に設けられた凹部と、前記凹部に前記凹部を厚さ方向に貫通する状態に形成された第１の貫通孔とを有する、ウエハステージと、
前記第１の貫通孔よりも小さく前記第１の貫通孔に連通し、厚さ方向に貫通する状態に形成された、第２の貫通孔を有し、前記ウエハステージの前記凹部内にｘ−ｙ方向に移動可能に収容された、可動プレートと、
を備え、
前記第２の貫通孔は、固浸レンズを備えたレンズホルダの先端部分に沿った形状を有することを特徴とするウエハプローバ。
【００７４】
（付記２）
前記第２の貫通孔は、前記可動プレートの上面に向かうにつれて徐々に縮径するテーパ状に形成されていることを特徴とする付記１に記載のウエハプローバ。
【００７５】
（付記３）
前記可動プレートは、
前記ウエハステージの前記凹部内に収容され、前記ウエハステージに固定された第１のモータによってｘ軸方向に移動可能なｘ軸可動プレートと、
前記ｘ軸可動プレートに設けられた収容孔に収容され、前記第２の貫通孔を有し、前記ｘ軸可動プレートに固定された第２のモータによってｙ軸方向に移動可能なｙ軸可動プレートと、
を有することを特徴とする付記１又は２に記載のウエハプローバ。
【００７６】
（付記４）
ウエハに対して裏面解析を行うためのウエハプローバであって、
厚さ方向に貫通する第１の収容孔と、前記第１の収容孔の側面からｘ軸方向に延びる第１のシャフト穴とを有し、前記ウエハを支持する、ウエハステージと、
前記第１の収容孔に収容され、前記ウエハを支持する、可動プレートと、
を備え、
前記可動プレートは、
前記第１のシャフト穴に勘合する第１のシャフト部と、側面からｙ軸方向に延びる第２のシャフト穴が設けられた第２の収容孔を有する第１の本体部とを有し、前記第１の収容孔にｘ軸方向に移動可能に収容された、ｘ軸可動プレートと、
前記第２のシャフト穴に勘合する第２のシャフト部と、貫通孔が設けられた第２の本体部とを有し、前記第２の収容孔にｙ軸方向に移動可能に収容された、ｙ軸可動プレートと、を有し、
前記ｘ軸可動プレートは前記ウエハステージに固定された第１のモータによって駆動され、前記ｙ軸可動プレートは前記ｘ軸可動プレートに固定された第２のモータによって駆動されることを特徴とするウエハプローバ。
【符号の説明】
【００７７】
１  ウエハ
１ａ  裏面
２  チップ
１０，１０Ａ  ウエハプローバ
１１  ウエハステージ
１１ａ  凹部
１１ａ１  側面
１１ａ２  底面
１１ｂ  開口部
１１ｂ１  側面
１２  可動プレート
１２ａ  観測口
１２ａ１  側面
１２ｂ  収容孔
１２Ｘ  ｘ軸可動プレート
１２Ｙ  ｙ軸可動プレート
１２Ｘ１，１２Ｙ１  ネジ穴
１３  プローブカード
１４  プローブ針
１５  イマージョンオイル
１６ｘ，１６ｙ  モータ
１７ｘ，１７ｙ  モータシャフト
２０  ＳＩＬシステム
２１  レンズホルダ
２１ａ  先端部分
２２  対物レンズ
２３  ＳＩＬ（固浸レンズ）
２３ａ  半球断面
３１  ウエハステージ
３１ａ，３２ａ  シャフト穴
３１ｂ，３２ｂ  収容孔
３２Ｘ  ｘ軸可動プレート
３２Ｙ  ｙ軸可動プレート
３２ＸＡ，３２ＹＡ  本体部
３２ＸＢ，３２ＹＢ  シャフト部
３２Ｘ１，３２Ｙ１  ネジ穴
３３  観測口
３６ｘ，３６ｙ  モータ
３７ｘ，３７ｙ  モータシャフト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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