(57)【要約】【課題】電気的特性の測定においてプロービングの位置決めが容易で且つ再現性と位置決め精度を向上することを可能とし、特に高周波特性の測定において再現性よく高精度な測定置の取得が可能な半導体装置、およびその測定方法を提供する。【解決手段】ＴＥＧ１０の主面上には、シグナルパッドＳ（ａ），Ｓ（ｂ）が形成されている。シグナルパッドＳ（ａ）を挟んだ両側にはグランドパッドＧ１（ａ），Ｇ２（ａ）が形成され、シグナルパッドＳ（ｂ）を挟んだ両側にはグランドパッドＧ１（ｂ），Ｇ２（ｂ）が形成されている。シグナルパッドＳ（ａ）とグランドパッドＧ１（ａ），Ｇ２（ａ）との各電極パッド間には、複数の目盛り線からなる目盛りパターンＰ１がそれぞれ設けられ、シグナルパッドＳ（ｂ）と、この両側に配設されたグランドパッドＧ１（ｂ），Ｇ２（ｂ）との各電極パッド間には、目盛りパターンＰ１がそれぞれ設けられている。【選択図】図１
2008227124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体素子が配置された半導体基板と、主面上に形成され前記半導体素子と電気的に接続された複数の電極パッドと、前記電極パッドの近傍に形成された目盛りパターンと、を少なくとも有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記目盛りパターンが、隣接する前記電極パッド間に形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置において、
前記目盛りパターンが、前記複数の電極パッドのそれぞれと対応するプローブピンを備えたプローブヘッドを用いて前記半導体装置の電気的特性の測定を行なうときに、前記電極パッド上と対応する前記プローブピンが接触する位置が確認できるプローブ初期接触高さにおいて前記電極パッド上の前記プローブピン先端または前記プローブヘッドの一部の基準位置に対応する初期接触位置目盛りと、前記電極パッドに前記プローブピンを所定の測定圧力にて接触させたときの前記電極パッド上の前記プローブピン先端または前記プローブヘッドの一部の基準位置に対応する測定位置目盛りと、を少なくとも含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項２に記載の半導体装置において、
前記目盛りパターンが、前記電極パッドの隣接する前記電極パッド間側の辺と直交する方向の辺の近傍にも形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体装置において、
近傍に前記目盛りパターンが形成された前記電極パッドが、高周波特性を有する前記半導体素子と接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
複数の半導体素子が配置された半導体基板と、主面上に形成され前記半導体素子と電気的に接続された複数の電極パッドと、前記電極パッドの近傍に形成された目盛りパターンと、を少なくとも有する半導体装置の電気的特性の測定方法であって、
複数の前記半導体装置が形成された半導体ウェハを位置決め搭載した半導体装置載置台を、被検対象となる前記半導体装置の前記複数の電極パッドがそれぞれと対応するプローブピンを備えたプローブヘッドの直下となる位置に移動させた後、
前記電極パッドと前記プローブピンとの平面視の接触位置が確認可能なプローブ初期接触高さまで前記半導体装置載置台を上昇させまたは前記プローブヘッドを下降させ、前記プローブ初期接触高さにおける前記複数の電極パッドと対応する前記プローブピンとの基準接触位置に対する位置ずれ量を、前記目盛りパターンの一部と前記プローブピンまたは前記プローブヘッドの一部との平面視の位置のずれ量として取得するステップと、
前記目盛りパターンの一部と前記プローブピンまたは前記プローブヘッドの一部との平面視の位置が基準位置となるように前記半導体装置載置台または前記プローブヘッドを水平方向に移動させることにより前記ずれ量を修正して前記基準位置に合わせしめた後、
前記半導体装置載置台をさらに上昇させまたは前記プローブヘッドをさらに下降させて前記電極パッドと前記プローブピンとを所定の測定圧力にて接触させるステップを含み、
前記電極パッドと前記プローブピンとを所定の測定圧力にて接触させるステップにおいて、該プローブヘッドまたはプローブヘッドの支点が有する弾性により前記半導体装置載置台の上昇または前記プローブヘッドの下降に伴って前記電極パッド上で移動する前記プローブピンまたは前記プローブヘッドの一部の位置と、前記目盛りパターンの一部との位置を合わせることにより前記電極パッドと前記プローブピンとが所定の測定圧力にて接触されたことを認識することを特徴とする半導体装置の測定方法。
【請求項７】
複数の半導体素子が配置された半導体基板と、主面上に形成され前記半導体素子と電気的に接続された複数の電極パッドと、前記電極パッドの近傍に形成された目盛りパターンと、を少なくとも有し、前記目盛りパターンが、前記複数の電極パッドのそれぞれと対応するプローブピンを備えたプローブヘッドを用いて前記半導体装置の電気的特性の測定を行なうときに、前記電極パッド上と対応する前記プローブピンが接触する位置が確認できるプローブ初期接触高さにおいて前記電極パッド上の前記プローブピン先端または前記プローブヘッドの一部の基準位置に対応する初期接触位置目盛りと、前記電極パッドに前記プローブピンを所定の測定圧力にて接触させたときの前記電極パッド上の前記プローブピン先端または前記プローブヘッドの一部の基準位置に対応する測定位置目盛りと、を少なくとも含むことを特徴とする半導体装置の電気的特性の測定方法であって、
複数の前記半導体装置が形成された半導体ウェハを位置決め搭載した半導体装置載置台を、被検対象となる前記半導体装置の前記複数の電極パッドがそれぞれと対応するプローブピンを備えたプローブヘッドの直下となる位置に移動させた後、
前記電極パッドと前記プローブピンとの平面視の接触位置が確認可能なプローブ初期接触高さまで前記半導体装置載置台を上昇させまたは前記プローブヘッドを下降させ、前記プローブ初期接触高さにおける前記複数の電極パッドと対応する前記プローブピンとの基準接触位置に対する位置ずれ量を、前記目盛りパターンのうちの初期接触位置目盛りと前記プローブピンまたは前記プローブヘッドの一部との平面視の位置のずれ量として取得するステップと、
前記初期接触位置目盛りと前記プローブピンまたは前記プローブヘッドの一部との平面視の位置が基準位置となるように前記半導体装置載置台または前記プローブヘッドを水平方向に移動させることにより前記ずれ量を修正して前記基準位置に合わせしめた後、
前記半導体装置載置台をさらに上昇させまたは前記プローブヘッドをさらに下降させて前記電極パッドと前記プローブピンとを所定の測定圧力にて接触させるステップを含み、
前記電極パッドと前記プローブピンとを所定の測定圧力にて接触させるステップにおいて、該プローブヘッドまたはプローブヘッドの支点が有する弾性により前記半導体装置載置台の上昇または前記プローブヘッドの下降に伴って前記電極パッド上で移動する前記プローブピンまたは前記プローブヘッドの一部の位置と、前記目盛りパターンのうちの測定位置目盛りとの位置を合わせることにより前記電極パッドと前記プローブピンとが所定の測定圧力にて接触されたことを認識することを特徴とする半導体装置の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気的特性、特に高周波特性の測定を再現性よく高精度に行なうことが可能な半導体装置、およびその測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の半導体素子が配置された半導体基板と、主面上に形成され半導体素子と電気的に接続された複数の電極パッドと、を少なくとも有する半導体装置において、従来より行なわれている電気的特性の測定方法が、例えば特許文献１に示されている。
【０００３】
特許文献１に記載の半導体装置における電気的特性の測定方法では、被検対象となる半導体装置の複数の電極パッドと対応するプローブピンが植設されたプローブヘッドを備えた半導体検査装置（ウェハプローバ）が用いられる。
まず、複数の半導体装置が形成された半導体ウェハ（被検査物）を位置決め搭載した半導体装置載置台（チャック）を、被検対象となる半導体装置の複数の電極パッドとそれぞれ対応するプローブピンが植設されたプローブヘッド（基板）の直下となる位置（載置台初期位置）に移動させる。その後、電極パッドにプローブピンを十分に近づけ、または僅かに接触させた状態で、複数の電極パッドと対応するプローブピン先端の基準接触位置に対するずれ量を取得する。そして、電極パッドとプローブピンとの接触位置を確認しながら半導体装置載置台またはプローブヘッドを水平方向に移動させることにより、ずれ量を修正して基準接触位置に合わせる。その後、電極パッドにプローブピンをさらに押し当てて所定の測定圧力にて接触させた状態にしてから、プローブヘッドに接続された信号源からプローブピンを介して電極パッドに所定の信号を印加し、当該電極パッドに接続された半導体素子の電気的特性を測定する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−９３６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した従来の半導体装置の測定方法では、電極パッドとプローブピンの位置合わせには、例えば顕微鏡などにより作業者が目で確認しながら半導体装置とプローブヘッドとの位置を調整していく方法がとられる。同様に、位置合わせした電極パッドとプローブヘッドとをさらに押し当てて測定圧力にて接触させる調整作業も、作業者の目合わせにより行なわれる。このため、作業者の勘に頼る作業となり、位置合わせおよび圧力調整を精度よく行なうことが困難であるうえに、個人差が出易く再現性の確保が難しい。電極パッドへのプローブピン当て位置の基準位置に対するずれが生ずると、プローブピンと電極パッドとの接触抵抗にばらつきが発生して測定値に影響を及ぼす。特に、接触抵抗の影響を顕著に受ける高周波特性の測定において、安定して精度よく高周波測定データを取得することができない虞があるという問題があった。
【０００６】
上記課題を鑑み、本発明の目的は、電気的特性の測定においてプロービングの位置決めが容易で且つ再現性と位置決め精度を向上することを可能とし、特に高周波特性の測定において再現性よく高精度な測定値の取得が可能な半導体装置、およびその測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の半導体装置は、複数の半導体素子が配置された半導体基板と、主面上に形成され半導体素子と電気的に接続された複数の電極パッドと、電極パッドの近傍に形成された目盛りパターンと、を少なくとも有することを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、目盛りパターンが、複数の電極パッドのそれぞれと対応するプローブピンを備えたプローブヘッドを用いて半導体装置の電気的特性を測定する際に、電極パッド上に当てるプローブピンの位置を合わせるときの目安とすることができる。これにより、位置合わせ作業が容易となるとともに、従来の作業者の勘に頼るプローブピンの位置合わせに比して、作業者によるばらつきが抑えられ、プローブピンの位置合わせの精度と再現性を向上させることが可能となる。
【０００９】
本発明の半導体装置は、目盛りパターンが、隣接する電極パッド間に形成されていることが望ましい。
【００１０】
この構成によれば、一つの目盛りパターンにより、近接する二つの電極パッドのプローブピン位置合わせ精度と再現性を向上させる効果を奏する。
【００１１】
本発明の半導体装置では、目盛りパターンが、複数の電極パッドのそれぞれと対応するプローブピンを備えたプローブヘッドを用いて半導体装置の電気的特性の測定を行なうときに、電極パッドと対応するプローブピンが接触する位置が確認できるプローブ初期接触高さにおいて電極パッド上のプローブピン先端またはプローブヘッドの一部の基準位置に対応する初期接触位置目盛りと、電極パッドにプローブピンを所定の測定圧力にて接触させたときの電極パッド上のプローブピン先端またはプローブヘッドの一部の基準位置に対応する測定位置目盛りと、を少なくとも含むことを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、プローブピンが電極パッドに接触した高さにおいて、初期接触位置目盛りを基準として電極パッド上のプローブピンの水平方向の位置を精度よく合わせることが可能となる。また、従来、プローブヘッドと半導体装置の高さ関係を作業者の勘に頼って調整することにより行なっていた電極パッドへのプローブピンの測定圧力の印加を、測定位置目盛りを基準として電極パッド上のプローブピン先端位置を管理することにより制御することができる。
【００１３】
本発明の半導体装置では、目盛りパターンが、電極パッドの隣接する電極パッド間側の辺と直交する方向の辺の近傍にも形成されていることが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、電極パッド上において、電極パッドの隣接する電極パッド間側の辺と直交する辺の方向のプローブピン当て位置についても、再現性および精度を向上させて位置合わせすることができる。
【００１５】
本発明の半導体装置では、近傍に目盛りパターンが形成された電極パッドが、高周波特性を有する半導体素子と接続されていることを特徴とする。
【００１６】
半導体装置の電気的特性検査において、特に半導体素子の高周波特性を取得する場合には、電極パッドへのプローブピン当て位置の基準位置に対するずれによって発生するプローブピンと電極パッドとの接触抵抗のずれが、取得される高周波特性測定値に大きく影響を及ぼす。上記構成の半導体装置によれば、電極パッドにプローブピンを目盛りパターンにより高精度にて位置合わせでき、また、作業者による個人差も抑えることができる。これにより、再現性のよい安定して高精度な高周波測定データを取得することが可能になるという顕著な効果を奏する。
【００１７】
本発明は、複数の半導体素子が配置された半導体基板と、主面上に形成され半導体素子と電気的に接続された複数の電極パッドと、電極パッドの近傍に形成された目盛りパターンと、を少なくとも有する半導体装置の電気的特性の測定方法であって、複数の半導体装置が形成された半導体ウェハを位置決め搭載した半導体装置載置台を、被検対象となる半導体装置の複数の電極パッドがそれぞれと対応するプローブピンを備えたプローブヘッドの直下となる位置に移動させた後、電極パッドとプローブピンとの平面視の接触位置が確認可能なプローブ初期接触高さまで半導体装置載置台を上昇させまたはプローブヘッドを下降させ、プローブ初期接触高さにおける複数の電極パッドと対応するプローブピンとの基準接触位置に対する位置ずれ量を、目盛りパターンの一部とプローブピンまたはプローブヘッドの一部との平面視の位置のずれ量として取得するステップと、目盛りパターンの一部とプローブピンまたはプローブヘッドの一部との平面視の位置が基準位置となるように半導体装置載置台またはプローブヘッドを水平方向に移動させることによりずれ量を修正して前記基準位置に合わせしめた後、半導体装置載置台をさらに上昇させまたはプローブヘッドをさらに下降させて電極パッドとプローブピンとを所定の測定圧力にて接触させるステップを含み、電極パッドとプローブピンとを所定の測定圧力にて接触させるステップにおいて、該プローブヘッドまたはプローブヘッドの支点が有する弾性により半導体装置載置台の上昇またはプローブヘッドの下降に伴って電極パッド上で移動するプローブピンまたはプローブヘッドの一部の位置と、目盛りパターンの一部との位置を合わせることにより電極パッドとプローブピンとが所定の測定圧力にて接触されたことを認識することを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、プローブ初期接触位置における複数の電極パッドと対応するプローブピン先端の基準接触位置に対する位置ずれ量を、目盛りパターンの一部を目安としたプローブピン先端またはプローブヘッドの一部との平面視の位置のずれ量として取得することができる。また、取得したずれ量に基づき、目盛りパターンの一部を目安としてプローブピン先端またはプローブヘッドの一部との平面視の位置とを合わせることにより、プローブピンを電極パッドの基準位置に修正することができる。さらに、電極パッドとプローブピンとを所定の測定圧力にて接触させるときに、プローブヘッドまたはプローブヘッド支点が有する弾性により電極パッド上で移動するプローブピン先端またはプローブヘッドの一部の位置を、目盛りパターンの一部を目安として位置を合わせることにより所定の測定圧力となったことを平面視にて判定することができる。これにより、電極パッドとプローブピンとの位置合わせおよび接触圧力調整が容易となり、また、作業者による位置合わせ精度の個人差が軽減されるので、安定した半導体装置の電気的特性の測定を行なうことが可能になる。
【００１９】
本発明は、複数の半導体素子が配置された半導体基板と、主面上に形成され半導体素子と電気的に接続された複数の電極パッドと、電極パッドの近傍に形成された目盛りパターンと、を少なくとも有し、目盛りパターンが、複数の電極パッドのそれぞれと対応するプローブピンを備えたプローブヘッドを用いて半導体装置の電気的特性の測定を行なうときに、電極パッド上と対応するプローブピンが接触する位置が確認できるプローブ初期接触高さにおいて電極パッド上のプローブピン先端またはプローブヘッドの一部の基準位置に対応する初期接触位置目盛りと、電極パッドにプローブピンを所定の測定圧力にて接触させたときの電極パッド上のプローブピン先端またはプローブヘッドの一部の基準位置に対応する測定位置目盛りと、を少なくとも含む半導体装置の電気的特性の測定方法であって、複数の半導体装置が形成された半導体ウェハを位置決め搭載した半導体装置載置台を、被検対象となる半導体装置の複数の電極パッドがそれぞれと対応するプローブピンを備えたプローブヘッドの直下となる位置に移動させた後、電極パッドとプローブピンとの平面視の接触位置が確認可能なプローブ初期接触高さまで半導体装置載置台を上昇させまたはプローブヘッドを下降させ、プローブ初期接触高さにおける複数の電極パッドと対応するプローブピンとの基準接触位置に対する位置ずれ量を、目盛りパターンのうちの初期接触位置目盛りとプローブピンまたはプローブヘッドの一部との平面視の位置のずれ量として取得するステップと、初期接触位置目盛りとプローブピンまたはプローブヘッドの一部との平面視の位置が基準位置となるように半導体装置載置台またはプローブヘッドを水平方向に移動させることによりずれ量を修正して基準位置に合わせしめた後、半導体装置載置台をさらに上昇させまたは前記プローブヘッドをさらに下降させて電極パッドとプローブピンとを所定の測定圧力にて接触させるステップを含み、電極パッドとプローブピンとを所定の測定圧力にて接触させるステップにおいて、該プローブヘッドまたはプローブヘッドの支点が有する弾性により半導体装置載置台の上昇またはプローブヘッドの下降に伴って電極パッド上で移動するプローブピンまたはプローブヘッドの一部の位置と、目盛りパターンのうちの測定位置目盛りとの位置を合わせることにより電極パッドとプローブピンとが所定の測定圧力にて接触されたことを認識することを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、プローブ初期接触位置における複数の電極パッドと対応するプローブピン先端の基準接触位置に対する位置ずれ量を、初期接触位置目盛りとプローブピン先端またはプローブヘッドの一部との平面視の位置のずれ量として取得することができる。また、取得したずれ量に基づき、初期接触位置目盛りとプローブピン先端またはプローブヘッドの一部との平面視の位置とを合わせることにより、プローブピンを電極パッドの基準位置に修正することができる。さらに、電極パッドとプローブピンとを所定の測定圧力にて接触させるときに、プローブヘッドまたはプローブヘッド支点が有する弾性により電極パッド上で移動するプローブピン先端またはプローブヘッドの一部の位置と、測定位置目盛りとの位置を合わせることにより所定の測定圧力となったことを平面視にて認識することができる。以上のことにより、半導体装置の電気的特性の測定において、電極パッドへのプローブピン当て位置を高精度にて位置合わせすることが可能となり、また、作業者による個人差も抑えることができる。したがって、電極パッドとプローブピンとの接触位置のずれによる接触抵抗のばらつきが抑えられ、再現性がよく高精度な電気的特性の測定データを取得することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面にしたがって説明する。
【００２２】
図１（ａ）は、本発明の半導体装置としてのＩＣが複数形成されたＩＣウェハの模式平面図、同図（ｂ）は、ＩＣウェハに形成された半導体装置ＩＣの一つとしてのＴＥＧ（Test Element Group）を示す図１（ａ）のＤ部の拡大模式平面図である。
【００２３】
＜ＴＥＧ（半導体装置）＞
図１（ａ）において、ＩＣウェハ１は、シリコンなどからなるウェハ状の半導体基板上に複数の半導体素子により形成された半導体装置としてのＩＣ１１やＴＥＧ１０が規則的に複数配列された半導体基板２から構成されている。
【００２４】
図１（ｂ）において、ＴＥＧ１０には、図示はしないが、シリコンなどの半導体基板上に形成されたトランジスタ等の複数の半導体素子と、シリコン酸化膜などからなる層間絶縁膜およびＡｌ（アルミニウム）などからなる配線層が繰り返し積層されて形成されている。複数の半導体素子は、配線層に形成された回路配線および層間絶縁膜に形成された層間配線により接続されて半導体集積回路を形成している。このうち、ＴＥＧ１０には半導体回路の一つとしてのＤＵＴ（Device Under Test）が形成されている。ＤＵＴは、ＴＥＧ１０において電気的特性を測定する目的を持った非試験体であり、本実施形態では高周波特性データを取得する対象として説明する。
【００２５】
半導体基板２の主面上には、ＤＵＴの対向電極でありアルミ合金などからなる電極パッドとしてのシグナルパッドＳ（ａ），Ｓ（ｂ）がそれぞれＤＵＴに接続されて形成されている。また、シグナルパッドＳ（ａ）を挟んだ両側には電極パッドとしてのグランドパッドＧ１（ａ），Ｇ２（ａ）が形成され、シグナルパッドＳ（ｂ）を挟んだ両側にはグランドパッドＧ１（ｂ），Ｇ２（ｂ）が形成されている。グランドパッドＧ１（ａ），Ｇ１（ｂ），Ｇ２（ａ），Ｇ２（ｂ）は半導体基板２内に形成されたグランド部（図示せず）にそれぞれ接続されている。このように、本実施形態のＴＥＧ１０は、シグナル用のシグナルパッドＳ（ａ）と対応するグランド用のグランドパッドＧ１（ａ），Ｇ２（ａ）と、シグナルパッドＳ（ｂ）に対応するグランドパッドＧ１（ｂ），Ｇ２（ｂ）との、二つの所謂ＧＳＧ（Ground-Signal-Ground）パッドを有した高周波ＴＥＧとなっている。
【００２６】
一方のＧＳＧパッドを構成するシグナルパッドＳ（ａ）と、この両側に配設されたグランドパッドＧ１（ａ）、Ｇ２（ａ）の各電極パッド間には、アルミ配線材料などによりパッド配列方向と平行する方向に形成された複数の目盛り線からなる目盛りパターンＰ１がそれぞれ設けられている。同様に、他方のＧＳＧパッドを構成するシグナルパッドＳ（ｂ）と、この両側に配設されたグランドパッドＧ１（ｂ）、Ｇ２（ｂ）の各電極パッド間には、アルミ配線材料などからなる複数の目盛り線からなる目盛りパターンＰ１がそれぞれ設けられている。
【００２７】
本実施形態では、各目盛りパターンＰ１を構成する複数の目盛り線のうち、ＴＥＧ１０の外周側の目盛り線を、後述するＴＥＧ１０の高周波測定をする際にプローブピンの初期接触位置における位置合わせ目盛りとなる初期接触位置目盛りＰ１（ａ）としている。また、複数の目盛り線のうち、各電極パッドの略中央に配置された目盛り線を、高周波測定する際のプローブピンの測定位置における位置合わせ目盛りとなる測定接触位置目盛りＰ１（ｂ）としている。
【００２８】
＜ＴＥＧの高周波測定方法＞
次に、ＩＣの電気的特性の測定方法として、本実施形態ではＴＥＧ１０の高周波測定方法について図面にしたがって説明する。
（半導体測定装置）
まず、ＴＥＧ１０の高周波測定に用いる半導体測定装置について説明する。
図２は、本実施形態のＴＥＧ１０の高周波測定に用いる半導体測定装置１００の構成原理を説明する模式斜視図である。図３は、半導体測定装置のプローブヘッド部の先端部分の概略構成を説明する図であり、図３（ａ）は模式部分平面図、同図（ｂ）は図３（ａ）の図中Ｓ方向から見た模式部分側面図である。
【００２９】
図２において、半導体測定装置１００は、ＩＣウェハ１を位置決めしてチャックする半導体装置載置台としてのウェハ載置台８６および測定ヘッド部８４を有する測定機構部８１と、測定操作および測定データの処理などを行なう周辺装置からなる周辺装置部９１と、により構成されている。
【００３０】
測定機構部８１において、測定ヘッド部８４は、基台８２上に立設された支柱板上に備えられ、２個の直交するアリ機構を介して係合する２個のモータ８３ａ，８３ｂによりＸ−Ｙ方向に制御可動できる可動テーブル８３を有している。可動テーブル８３には、プローブブロック７０とその上方に備えられたカメラユニット８８とが、エアシリンダ８７ａにより上下動が可能な状態で設置されている。カメラユニット８８には、プローブブロック７０の先端部分に備えられたプローブヘッド６１近傍を撮像できるように位置合わせされたＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ８７ｂが備えられている。
【００３１】
また、基台８２上の測定ヘッド部８４の側方には、支柱８５上に固定されたウェハ載置台８６が備えられている。ウェハ載置台８６は、支柱８５の基台８２側に係合された昇降機構および回転機構を備えた制御可動装置８５ａにより任意の回転と昇降が可能となっている。ウェハ載置台８６の上面には、ＩＣウェハ１の図示しない位置決め機構およびチャック機構を有し、被検のＩＣウェハ１を位置再現性よくチャックできるようになっている。
【００３２】
一方、周辺装置部９１は、モータドライバ９２と、シリンダドライバ９３と、認識装置９４と、モニタ９５と、入力装置９６と、測定演算部９７とを有している。モータドライバ９２は、上記した各モータ８３ａ，８３ｂおよび制御可動装置８５ａのモータ（図示せず）を制御しながら作動させる。シリンダドライバ９３は、上記したエアシリンダ８７ａを制御しながら作動させる。認識装置９４は、上記ＣＣＤカメラ８７ｂに接続され該ＣＣＤカメラ８７ｂの視野を認識する位置センサとしての機能を有し、モニタ９５は、ＣＣＤカメラ８７ｂによる撮像を目視確認するのに供する。入力装置９６は、測定機構部８１の各部を操作するキーボードなどである。また、測定演算部９７は、認識装置９４や入力装置９６から入力されるデータを演算処理して、モータドライバ９２に各種の制御信号を出力する。また、測定演算部９７はプローブブロック７０に接続されていて、プローブヘッド６１に所定の信号を印加する信号源を有するとともに、プローブヘッド６１を介して取得される被検の半導体装置の測定データを演算処理する。
【００３３】
次に、プローブブロック７０の先端部分の構成について詳細に説明する。
図３に示すプローブブロック７０は、プローブブロック７０を測定ヘッド部８４にクランプするための電波吸収体などからなるブロック部７１と、ブロック部７１に一端が設置された中継アーム部６５の他端部に備わるプローブヘッド６１とを有している。中継アーム部６５は、上下方向に所定の弾性を有してブロック部７１に設置されている。また、プローブヘッド６１の先端側の下側部分には、プローブピン６０Ｓ，６０Ｇが先端部分を下向きにして植設されている。本実施形態では、プローブヘッド６１の先端部分において、中央にシグナル用のプローブピン６０Ｓが植設され、これを挟んだ両端にグランド用のプローブピン６０Ｇがそれぞれ植設されたＧＳＧプローブヘッドが構成されている。
【００３４】
（測定方法）
次に、ＴＥＧ１０の高周波測定方法について図面にしたがって説明する。
図４は、本実施形態の高周波測定方法を説明するフローチャート図である。図５は、ＴＥＧ１０上のプローブ初期接触位置にプローブを合わせた状態を説明する図であり、図５（ａ）は模式平面図、同図（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ線模式断面図である。図６は、プローブ測定位置におけるＴＥＧ１０上のプローブ位置を説明する図であり、図６（ａ）は模式平面図、同図（ｂ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ線模式断面図である。なお、下記に示す測定方法の説明において半導体測定装置１００については図２を参照し、図示していないが半導体測定装置１００の基台８２上においてウェハ載置台８６はＸ−Ｙ方向にも制御可動できる機構を備えているものとして説明する。
【００３５】
図４において、ＩＣウェハ１の電気的特性の測定を開始したとき、まず、ステップＳ１に示すように、ウェハ載置台８６の位置決め機構をガイドとして被検のＩＣウェハ１を位置決め載置し、ウェハ載置台８６のチャック機構によりＩＣウェハ１をチャックする。
【００３６】
次に、ステップＳ２に示すように、ＩＣウェハ１の被検のＩＣであるＴＥＧ１０がプローブヘッド６１の直下になるようにウェハ載置台８６を移動する。このときのウェハ載置台８６の移動先のポジションは、被検のＴＥＧ１０の各電極パッド上の基準位置に、対応するプローブヘッド６１のプローブピン６０Ｓ，６０Ｇの先端が接触するように、設計値にしたがって予め半導体測定装置１００に設定されている。
【００３７】
次に、ステップＳ３に示すように、プローブ初期接触高さまでウェハ載置台８６を上昇させる。プローブ初期接触高さとは、各電極パッドと対応するプローブピンとが接触したときの電極パッド上の平面視のプローブピン接触位置（プローブ初期接触位置）が確認できる高さを指す。このとき、次のステップＳ４で電極パッドとプローブピンとの接触位置を修正するときにプローブピンによりＴＥＧ１０の表面に必要以上のダメージを与えないように、各電極パッドと対応するプローブピン先とが僅かに接触した状態、若しくは微小な隙間を残した状態とすることが好ましい。
【００３８】
次に、ステップＳ４に示すように、プローブ初期接触高さにおけるプローブ初期接触位置の基準接触位置に対するずれ量を取得する。本実施形態では、ＴＥＧ１０の目盛りパターンＰ１のうちの初期接触位置目盛りＰ１（ａ）とプローブヘッド６１の先端部分との平面視の位置関係により、基準位置に対する現在位置のずれ量を取得する。さらに、本実施形態では、ＴＥＧ１０の初期接触位置目盛りＰ１（ａ）とプローブヘッド６１の先端部分とを半導体測定装置１００のＣＣＤカメラ８７ｂにより撮像データとして認識装置９４に取り込まれる。そして、認識装置９４に取り込まれた撮像データは測定演算部９７に出力され、予め測定演算部９７に設定された基準位置に対するずれ量データとして取得される。
【００３９】
ＴＥＧ１０の初期接触位置目盛りＰ１（ａ）とプローブピン先端またはプローブヘッド６１の一部との位置（プローブ初期接触位置）が基準位置の許容範囲内にあった場合（ステップＳ５でＹｅｓ）は、プローブ初期接触位置の基準位置に対するずれ量はなく適正であると判断できるのでステップＳ７に進む。
【００４０】
ＴＥＧ１０の初期接触位置目盛りＰ１（ａ）とプローブヘッド６１の先端部分との位置（プローブ初期接触位置）が基準位置の許容範囲から外れていた場合（ステップＳ５でＮｏ）は、プローブ初期接触位置を基準位置の許容範囲内に修正する（ステップＳ６）。プローブ初期接触位置の修正は、ＴＥＧ１０の目盛りパターンＰ１のうちの初期接触位置目盛りＰ１（ａ）とプローブヘッド６１の先端部分との位置が合うように、ウェハ載置台８６または測定ヘッド部８４を水平方向に移動させることにより行なう。
【００４１】
本実施形態では、上記のステップＳ４で半導体測定装置１００の測定演算部９７で取得されたずれ量データに基づいて基準位置に修正するための補正量を算出し、モータドライバ９２を制御してウェハ載置台８６または測定ヘッド部８４のモータ８３ａ、モータ８３ｂを作動させることによりプローブ初期接触位置を修正する。このとき、図５に示すように、ＴＥＧ１０の各目盛りパターンＰ１の初期接触位置目盛りＰ１（ａ）と、プローブピン６０Ｓ，６０Ｇが植設されたプローブヘッド６１の先端部分とが平面視で合致したことにより、プローブ初期接触位置が許容範囲内に修正されたと認識する。
【００４２】
プローブ初期接触位置が許容範囲内にあることを確認できた場合（図４のステップＳ５でＹｅｓ）には、ステップＳ７に示すように、電極パッドとプローブピンとが所定の測定圧力で接触するまでウェハ載置台８６を上昇させる。このとき、ブロック部７１に所定の弾性を有して上下動可動に設置されている中継アーム部６５が、圧力の印加に伴ってブロック部７１との設置部を支点として上方に押動される。この中継アーム部６５の動きに追動されるプローブヘッド６１およびプローブピンは、平面視でＴＥＧ１０の中央部の方向に移動し、電極パッド上におけるプローブピン先端の接触位置が測定時の接触位置に着設される。
【００４３】
本実施形態では、図６に示すように、ＴＥＧ１０の各目盛りパターンＰ１の測定接触位置目盛りＰ１（ｂ）と、プローブピン６０Ｓ，６０Ｇが植設されたプローブヘッド６１の先端部分とを平面視で合わせることにより所定の測定圧力となったことを認識する。即ち、上記のステップＳ７において、ウェハ載置台８６を上昇させていったとき、測定接触位置目盛りＰ１（ｂ）とプローブヘッド６１の先端部分の位置が基準位置の許容範囲内に到達しないうち（図４のステップＳ８でＮｏ）はウェハ載置台８６の上昇を続ける。そして、測定接触位置目盛りＰ１（ｂ）とプローブヘッド６１の先端部分の位置が基準位置の許容範囲内に入ったときを、電極パッドとプローブピンとが所定の測定圧力で接触したものと判断して（図４のステップＳ８でＹｅｓ）ウェハ載置台８６の上昇を停止する（ステップＳ９）。
【００４４】
上記のステップＳ６のときと同様に、本実施形態ではＣＣＤカメラ８７ｂから取り込んだ撮像データのＴＥＧ１０の各目盛りパターンＰ１の測定接触位置目盛りＰ１（ｂ）と、プローブヘッド６１の先端部分とが平面視で合致したことにより、プローブ初期接触位置が基準位置に修正されたと認識する。
【００４５】
次に、ステップＳ１０に示すように、半導体測定装置１００の測定演算部９７から所定の測定信号をシグナル用のプローブピン６０Ｓを介してＴＥＧ１０のシグナルパッドＳ（ａ），Ｓ（ｂ）にそれぞれ入力し、ＴＥＧ１０の高周波特性を測定する。得られたＴＥＧ１０の高周波測定値は測定演算部９７の電子記憶装置若しくはその他の出力装置などによって記録する（ステップＳ１１）。その後、ステップＳ１２に示すように、各電極パッドと対応するプローブピンとが離間される位置までウェハ載置台８６を下降させる。
【００４６】
ＩＣウェハ１に、被検のＩＣがまだある場合（ステップＳ１３でＮｏ）は、ウェハ載置台８６または測定ヘッド部８４を次の被検のＩＣをプローブブロック７０の直下に移動させるようにＸ−Ｙ方向にスキャンさせ（ステップＳ１４）、上記したステップＳ３以降のフローを繰り返す。
ＩＣウェハ１において、被検のＩＣが終了したとき（ステップＳ１３でＹｅｓ）、一連のＩＣウェハ１（ＴＥＧ１０）の電気的特性の測定（高周波測定）を終了する。
【００４７】
以下、実施形態の効果を記載する。
【００４８】
（１）上記実施形態のＴＥＧ１０は、シグナルパッドＳ（ａ）と、この両側に配設されたグランドパッドＧ１（ａ）、Ｇ２（ａ）の各電極パッド間に、パッド間と平行する方向に形成された複数の目盛り線からなる目盛りパターンＰ１を設けた。目盛りパターンＰ１を構成する複数の目盛り線のうち、ＴＥＧ１０の外周側の目盛り線を初期接触位置目盛りＰ１（ａ）とした。そして、ＴＥＧ１０の電気的特性を計測する際に、プローブ初期接触高さにおいて初期接触位置目盛りＰ１（ａ）とプローブヘッド６１の先端部との位置を合わせることにより、各電極パッドに対して対応するプローブピン先端を基準位置に合わせる構成とした。
【００４９】
この構成によれば、初期接触位置目盛りＰ１（ａ）を目安として電極パッド上に当てるプローブピン位置合わせ作業が容易となり、従来の作業者の勘に頼っていたプローブピンの位置合わせに比して、作業者によるばらつきが抑えられ、プローブピンの位置合わせの精度と再現性を向上させることが可能となる。したがって、ＴＥＧ１０の電気的特性を測定したときに再現性のよく安定して高精度な測定データを得ることが可能となり、特に、パッドとプローブピンとの接触抵抗が大きく影響する高周波測定において、高精度な高周波測定データを取得することができるという顕著な効果を奏する。また、シグナルパッドＳ（ａ）とグランドパッドＧ１（ａ），Ｇ２（ａ）の各電極パッド間に目盛りパターンＰ１を設けたことにより、一つの目盛りパターンＰ１により、例えばグランドパッドＧ１（ａ）とシグナルパッドＳ（ａ）のような近接する二つの電極パッドのプローブピン位置合わせ精度と再現性を向上させることができる。
【００５０】
（２）上記実施形態では、ＴＥＧ１０に形成した目盛りパターンＰ１のうち、各電極パッドの略中央に配置された目盛り線を測定接触位置目盛りＰ１（ｂ）とした。そして、ＴＥＧ１０の電気的特性を計測する際に、測定接触位置目盛りＰ１（ｂ）と、プローブピン６０Ｓ，６０Ｇが植設されたプローブヘッド６１の先端部分とを平面視で合わせることにより所定の測定圧力となったことを確認する構成とした。
【００５１】
この構成によれば、従来、プローブブロック７０とＴＥＧ１０との高さ関係を作業者の勘に頼って調整することにより行なっていた電極パッドへのプローブピンの測定圧力の印加量の調整を、測定接触位置目盛りＰ１（ｂ）とプローブヘッド６１の先端部との位置関係により視覚的に確認して行なうことができる。これにより、作業者によるばらつきが抑えられ、測定圧力調整の精度と再現性を向上させることが可能となり、ＴＥＧ１０の電気的特性を測定において再現性のよく安定して高精度な測定データを得ることができる。また、測定接触位置目盛りＰ１（ｂ）とプローブヘッド６１の先端部との平面視の位置関係により視覚的な管理方法により測定圧力を調整することができるので、例えば画像処理装置などを用いて測定圧力調整を自動化することも可能になる。
【００５２】
（３）上記実施形態では、測定ヘッド部８４に備えたＣＣＤカメラ８７ｂによる撮像データを認識装置９４により認識して測定演算部９７に出力し、測定演算部９７で演算処理した制御信号をモータドライバ９２に出力する半導体測定装置１００を用いた。そして、ＣＣＤカメラ８７ｂにより取得する初期接触位置目盛りＰ１（ａ）または測定接触位置目盛りＰ１（ｂ）とプローブヘッド６１の先端部分との位置関係の撮像データにより、基準位置に対するずれ量もしくは基準位置に合ったことを認識し、それに基づく半導体測定装置１００の制御を行なう構成とした。
【００５３】
この構成によれば、各電極パッドと対応するプローブピンとの初期接触位置合わせおよび測定圧力調整を自動で行なうことが可能となり、ＴＥＧ１０の高周波測定の効率化が図れる。また、作業者の勘に頼る作業でなくなることにより、再現性と測定精度に優れたＴＥＧ１０の高周波測定が可能となる。
【００５４】
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、以下の変形例を実施することもできる。
【００５５】
（変形例１）上記実施形態のＴＥＧ１０では、シグナルパッドＳ（ａ）と、この両側に配設されたグランドパッドＧ１（ａ），Ｇ２（ａ）の各電極パッド間に、アルミ配線材料などをパターニングすることにより複数の目盛り線からなる目盛りパターンＰ１を形成した。これに限らず、ＴＥＧの表層に形成される配線パターンなどの一部を除去することにより目盛りパターンを形成する構成としても構わない。図７は、グランド端子パターンの一部を除去することにより目盛りパターンＰ２が形成されたＴＥＧ３０を説明する模式平面図である。なお、本変形例において、上記実施形態と同一の構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００５６】
図７に示すＴＥＧ３０の主面には、一つのＧＳＧパッドを形成するシグナルパッドＳ（ａ）と、この両側に配設されたグランドパッドＧ１（ａ），Ｇ２（ａ）とが形成されている。同様に、他方のＧＳＧパッドを構成するシグナルパッドＳ（ｂ）と、この両側に配設されたグランドパッドＧ１（ｂ），Ｇ２（ｂ）が形成されている。対向するグランドパッドＧ１（ａ），Ｇ１（ｂ）およびＧ２（ａ），Ｇ２（ｂ）のそれぞれは、シグナルパッドＳ（ａ），Ｓ（ｂ）側に形成されたグランド端子５に接続されている。
【００５７】
シグナルパッドＳ（ａ）と、この両側に配設されたグランドパッドＧ１（ａ），Ｇ２（ａ）との各電極パッド間には、グランド端子５の一部をエッチングすることにより形成された複数の孔９からなる目盛り線により目盛りパターンＰ２が形成されている。同様に、シグナルパッドＳ（ｂ）と、この両側に配設されたグランドパッドＧ１（ｂ），Ｇ２（ｂ）の各電極パッド間には、グランド端子５に形成された複数の孔９からなる目盛り線により目盛りパターンＰ２が形成されている。
【００５８】
このように、ＴＥＧ３０に形成されたグランド端子５などの機能膜の一部をエッチング除去することにより形成された目盛りパターンＰ２によっても、上記実施形態と同様に電気的特性の測定時において各電極パッドと対応するプローブピンとの位置合わせが容易に且つ精度よく行なうことができる。これにより、目盛りパターンＰ２を形成するための領域を特に設ける必要がなくなり、半導体装置の省面積化および目盛りパターンによる電極パッド間ショートや寄生容量の発生を軽減することが可能になる。
【００５９】
（変形例２）上記実施形態では、ＴＥＧ１０のシグナルパッドＳ（ａ）とグランドパッドＧ１（ａ），Ｇ２（ａ）、シグナルパッドＳ（ｂ）とグランドパッドＧ１（ｂ），Ｇ２（ｂ）の各電極パッド間に目盛りパターンＰ１を形成した。これに限らず、目盛りパターンが、パッドの、隣接するパッド間側の辺と直交する方向の辺の近傍にも形成されていることが好ましい。図８は、本変形例のＴＥＧ５０の概略構成を説明する模式平面図である。
【００６０】
図８に示すように、ＴＥＧ５０のシグナルパッドＳ（ａ）とグランドパッドＧ１（ａ），Ｇ２（ａ）、シグナルパッドＳ（ｂ）とグランドパッドＧ１（ｂ），Ｇ２（ｂ）の各電極パッド間と、対向するシグナルパッドＳ（ｂ）とグランドパッドＧ１（ｂ），Ｇ２（ｂ）の各電極パッド間には、それぞれ目盛りパターンＰ１が形成されている。さらに、シグナルパッドＳ（ａ），Ｓ（ｂ）とグランドパッドＧ１（ａ），Ｇ１（ｂ），Ｇ２（ａ），Ｇ２（ｂ）それぞれの目盛りパターンＰ１が形成された側の辺と直交する方向の辺の近傍には、その辺と直交する向きに形成された複数の目盛り線からなる目盛りパターンＰ３がそれぞれ形成されている。
【００６１】
この構成によれば、電気的特性を測定するときに、各電極パッド上において隣接するパッド間側の辺と直交する辺の方向のプローブピン当て位置についても、再現性および精度を向上させた位置合わせができるので、再現性がよく高精度な測定値を得ることが可能になる。
【００６２】
以上、発明者によってなされた本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。
【００６３】
例えば、上記実施形態では、上記に説明した構成の半導体測定装置１００を用いてＴＥＧ１０の電気的特性を測定する例を説明した。半導体測定装置１００では、ＴＥＧ１０の各電極パッドと対応するプローブブロック７０との位置関係が基準位置にあるか否かを、目盛りパターンＰ１を基準としてＣＣＤカメラ８７ｂにより取得した撮像によって判定し、半導体測定装置１００の各種機構の動作を制御して測定を行なった。これに限らず、各電極パッドと対応するプローブヘッド部との位置関係を目盛りパターンを基準として、例えば、顕微鏡などを用いて人の目により判定して行なった場合でも、個人差を軽減し再現性と位置精度が高い位置合わせを行なうことができる。
【００６４】
また、上記実施形態では、目盛りパターンＰ１をその目的のために形成した。これに限らず、半導体装置（例えばＴＥＧ１０）の本来の機能配線や機能パターンの形状や配置位置が目盛りパターンとして機能するのであれば、それを目盛りパターンとして利用する構成としてもよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】（ａ）は、本発明の半導体装置としてのＩＣが複数形成されたＩＣウェハの模式平面図、（ｂ）は、半導体装置ＩＣの一つとしてのＴＥＧを示す同図（ａ）のＤ部の拡大模式平面図。
【図２】本実施形態の半導体装置の高周波測定に用いる半導体測定装置の構成原理を説明する模式斜視図。
【図３】（ａ）は、半導体測定装置のプローブヘッド部の先端部分の概略構成を説明する模式部分平面図、（ｂ）は、同図（ａ）の模式部分側面図。
【図４】本実施形態の高周波測定方法を説明するフローチャート図。
【図５】（ａ）は、半導体装置上のプローブ初期接触位置にプローブを合わせた状態を説明する模式平面図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線模式断面図。
【図６】（ａ）は、半導体装置上の測定位置にプローブを合わせた状態を説明する模式平面図、（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線模式断面図。
【図７】本発明に係る半導体装置の変形例１の概略構成を説明する模式平面図。
【図８】本発明に係る半導体装置の変形例２の概略構成を説明する模式平面図。
【符号の説明】
【００６６】
１…複数の半導体装置が形成されたＩＣウェハ、２…半導体基板、５…グランド端子、９…目盛りパターンの目盛り線となる孔、１０…半導体装置としてのＴＥＧ、６０Ｇ，６０Ｓ…プローブピン、６１…プローブヘッド、６５…中継アーム部、８６…半導体装置載置台としてのウェハ載置台、１００…半導体測定装置、Ｓ（ａ），Ｓ（ｂ）…電極パッドとしてのシグナルパッド、Ｇ１（ａ），Ｇ２（ｂ）…電極パッドとしてのグランドパッド、Ｓ（ａ），Ｓ（ｂ）…電極パッドとしてのシグナルパッド、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…目盛りパターン、Ｐ１（ａ）…目盛りパターンの１つのメモリとしての初期接触位置目盛り、Ｐ１（ｂ）…目盛りパターンの１つのメモリとしての測定接触位置目盛り、Ｓ４…目盛りパターンの一部とプローブピンまたはプローブヘッドの一部との平面視の位置のずれ量を取得するステップ、Ｓ７〜Ｓ９…電極パッドとプローブピンとを所定の測定圧力にて接触させるステップ。
【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】
2008227124.tif 000007
【図６】
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【図７】
2008227124.tif 000009
【図８】
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