(57)【要約】【課題】本発明は、半導体試験装置に関し、例えばウエハによるＭＯＳ−ＦＥＴのオン抵抗測定等に適用して、ソリの大きなウエハについても、さらにはウエハの周囲のチップについても測定可能であって、ウエハ裏面に係る測定精度の劣化を有効に回避することができるようにする。【解決手段】本発明は、ステージ２に複数のコンタクトピン４を設けると共に、可動するコンタクト片５Ｆ、５Ｓによりコンタクトピン４を選択的に押圧し、このコンタクト片５Ｆ、５Ｓに対応する特定部位でコンタクトピン４を半導体ウエハの裏面に当接させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージに半導体ウエハを保持し、前記半導体ウエハに形成されたチップの特性を試験する半導体試験装置において、
相互に絶縁されて所定ピッチにより前記ステージに保持され、背面側からの押圧により、前記半導体ウエハの裏面に先端が当接する複数のコンタクトピンと、
前記ステージの背面にて、前記半導体ウエハを保持する面に沿って可動して、対向する部位に設けられた前記コンタクトピンを押圧するコンタクト片と
を備えることを特徴とする半導体試験装置。
【請求項２】
前記コンタクト片が、センス用のコンタクト片と、フォース用のコンタクト片とであり、
前記センス用及びフォース用のコンタクト片によるケルビン接続により前記チップの特性を測定する
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体試験装置。
【請求項３】
前記コンタクト片の押圧により前記コンタクトピンが裏面に当接してなる前記半導体ウエハの部位を、前記半導体ウエハの表面側から前記半導体ウエハに接触するプローブを有してなる
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体試験装置に関し、例えばウエハによるＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ  ）のオン抵抗測定等に適用することができる。本発明は、ステージに複数のコンタクトピンを設けると共に、可動するコンタクト片によりコンタクトピンを選択的に押圧し、このコンタクト片に対応する特定部位でコンタクトピンを半導体ウエハの裏面に当接させることにより、ソリの大きなウエハについても、さらにはウエハの周囲のチップについても測定可能であって、ウエハ裏面に係る測定精度の劣化を有効に回避することができるようにする。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体試験装置においては、例えば特開平１１−６４３８５公報等に開示されているように、いわゆるケルビン接続により測定精度を向上するようになされている。
【０００３】
すなわちこの種の半導体試験装置においては、所定のステージに半導体ウエハを吸着して保持した後、この半導体ウエハの各チップに順次プローブを押し付けて各チップの特性を測定するようになされている。この種の半導体試験装置は、この各プローブがいわゆるケルビン接続により測定装置のセンス及びフォースに接続されるようになされ、これによりプローブにおける接触抵抗等による測定精度の劣化を防止するようになされている。
【０００４】
このようなステージに半導体ウエハを吸着して保持する半導体試験装置においては、測定装置のセンス及びフォースがステージに接続されるようになされている。このためこの種の半導体試験装置においては、ウエハ裏面とステージとの接触抵抗分に、ステージ自体の抵抗分を加算した抵抗値分が測定結果に重畳され、例えばＭＯＳ−ＦＥＴ等における微小抵抗値の測定においては、測定精度が劣化する欠点があった。
【０００５】
これに対してこのようなステージに半導体ウエハを吸着して保持する半導体試験装置において、半導体ウエハの裏面に、ケルビン接続による接点を設ける構成も提案されるようになされている。このような構成によれば、ウエハ裏面とステージとの接触抵抗分、ステージ自体の抵抗分による測定精度の低下については、防止することができる。しかしながらこの方法の場合、必ずしも測定対象のチップの裏面に接点が設けられているとは限らないことにより、被測定チップの真裏からセンスラインまでの電位差が抵抗分として測定値に重畳されてしまう。これによりこの方法の場合、測定する部位と接点との間の距離によって、さらにはチップの大きさによって、測定結果が変化する欠点があった。
【０００６】
このためこの種の半導体試験装置においては、半導体ウエハの周囲を上下より挟持して半導体ウエハを保持し、この半導体ウエハの両面よりケルビン接続によるプローブを押し付けるもの（以下、ダブルサイド方式と呼ぶ）も提案されるようになされている。このダブルサイド方式の半導体試験装置においては、上述した半導体ウエハを吸着して保持する構成に係る半導体試験装置の欠点については、有効に回避することができるようになされている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１─６４３８５公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのダブルサイド方式の半導体試験装置においては、半導体ウエハの周囲を上下より挟持して半導体ウエハを保持することにより、結局、半導体ウエハの周囲に形成されたチップについては、特性を試験することが困難な問題がある。因みに、このように試験することが困難な周囲のチップについては、結局、捨て去ることになり、これによりこの方式の半導体試験装置によると、１枚のウエハから取得されるチップの収率が悪くなる欠点がある。
【０００９】
またこのように半導体ウエハの周囲を上下より挟持して半導体ウエハを保持することにより、ソリの大きな半導体ウエハについては、測定することが困難な問題があり、これにより厚さの薄い、大きな半導体ウエハにあっては、適用することが困難な欠点があった。
【００１０】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、ソリの大きなウエハについても、さらにはウエハの周囲のチップについても測定可能であって、ウエハ裏面に係る測定精度の劣化を有効に回避することができる半導体試験装置を提案しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため請求項１の発明においては、ステージに半導体ウエハを保持し、前記半導体ウエハに形成されたチップの特性を試験する半導体試験装置に適用する。本発明は、相互に絶縁されて所定ピッチにより前記ステージに保持され、背面側からの押圧により、前記半導体ウエハの裏面に先端が当接する複数のコンタクトピンと、前記ステージの背面にて、前記半導体ウエハを保持する面に沿って可動して、対向する部位に設けられた前記コンタクトピンを押圧するコンタクト片とを備えるようにする。
【００１２】
また請求項２の発明においては、請求項１の構成において、前記コンタクト片が、センス用のコンタクト片と、フォース用のコンタクト片とであり、前記センス用及びフォース用のコンタクト片によるケルビン接続により前記チップの特性を測定するようにする。
【００１３】
また請求項３の発明においては、請求項１又は請求項２の構成において、前記コンタクト片の押圧により前記コンタクトピンが裏面に当接してなる前記半導体ウエハの部位を、前記半導体ウエハの表面側から前記半導体ウエハに接触するプローブを有してなるようにする。
【００１４】
請求項１の構成によれば、ステージに半導体ウエハを保持し、前記半導体ウエハに形成されたチップの特性を試験する半導体試験装置に適用することにより、ソリの大きなウエハについても、さらにはウエハの周囲のチップについても測定可能とすることができる。また相互に絶縁されて所定ピッチにより前記ステージに保持され、背面側からの押圧により、前記半導体ウエハの裏面に先端が当接する複数のコンタクトピンと、前記ステージの背面にて、前記半導体ウエハを保持する面に沿って可動して、対向する部位に設けられた前記コンタクトピンを押圧するコンタクト片とを備えることにより、測定対象のチップに対応する部位にコンタクト片を可動してコンタクトピンを押圧することにより、測定対象のチップの裏面でコンタクトを図ることができ、その分、ウエハの裏面に係る測定精度の劣化を有効に回避することができる。
【００１５】
また請求項２の構成によれば、請求項１の構成において、前記コンタクト片が、センス用のコンタクト片と、フォース用のコンタクト片とであり、前記センス用及びフォース用のコンタクト片によるケルビン接続により前記チップの特性を測定することにより、コンタクト片、コンタクトピンの接触抵抗等に係る測定誤差を防止し得、その分、さらに一段とウエハ裏面に係る測定精度の劣化を有効に回避することができる。
【００１６】
また請求項３の構成によれば、請求項１又は請求項２の構成において、前記コンタクト片の押圧により前記コンタクトピンが裏面に当接してなる前記半導体ウエハの部位を、前記半導体ウエハの表面側から前記半導体ウエハに接触するプローブを有してなるようにすることにより、例えば吸着等によりステージに載置した半導体ウエハの上方より各チップのパッドにプローブを接触させて、各チップの特性を測定することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。
【００１８】
（１）実施の形態の構成
図１は、本発明の実施の形態に係る半導体試験装置の一部構成を示す斜視図である。この半導体試験装置１は、ステージ２に半導体ウエハを吸着して保持し、この半導体ウエハに形成されたチップのオン抵抗等の特性を試験する。
【００１９】
ここでこのステージ２は、例えばテフロン等による絶縁体を円板形状に加工して形成され、所定ピッチにより半導体ウエハを吸着する空気吸引口が形成されるようになされている。これによりこの半導体試験装置１では、例えばハンドラ等により半導体ウエハをこのステージ２に搬送した後、この空気吸引口より吸引を開始して半導体ウエハを保持することにより、ソリの大きなウエハについても、さらにはウエハの周囲のチップについても測定可能とすることができるようになされている。
【００２０】
さらにステージ２は、半導体ウエハを保持する面の全面に、所定ピッチにより貫通穴３が形成され、図２に断面を取って示すように、各貫通穴３にコンタクトピン４が配置される。ここでこのコンタクトピン４においては、背面側より押圧し得るように、背面側に一端が突出するように設けられ、この背面側より何ら押圧しない場合には、図２（Ａ）に示すように、半導体ウエハ側の先端が、ステージ２の半導体ウエハを保持する面から奥まった状態となるように配置される。また図２（Ｂ）に示すように、後述するコンタクト片５Ｆ、５Ｓにより押圧されると、半導体ウエハを保持する面から先端が極く僅かに飛び出し、この面に保持された半導体ウエハの裏面に先端が当接するようになされている。
【００２１】
ステージ２は、図３に示すように、半導体ウエハに形成された１つのチップＴに対して、複数個のコンタクトピン４が割り当てられるように、コンタクトピン４が密に配置される。
【００２２】
このようなステージ２に対して、半導体試験装置１は、図示しない可動機構によりコンタクト片５Ｆ、５Ｓ、プローブ６が可動して順次半導体ウエハに形成されたチップの特性を試験するようになされている。
【００２３】
すなわち半導体試験装置１は、それぞれステージ２の表面側及び背面側に延出するアーム７及び８が設けられ、このアーム７、８の先端に、それぞれプローブ６及びコンタクト片５Ｆ、５Ｓが対向するように配置される。ここでプローブ６及びコンタクト片５Ｆ、５Ｓは、それぞれ特性を試験する対応する試験装置に接続されるようになされている。
【００２４】
このアーム７、８においては、半導体ウエハがステージ２に保持されると、それぞれプローブ６及びコンタクト片５Ｆ、５Ｓが半導体ウエハの上方、ステージ２の下方に位置するように、矢印Ａにより示すように、所定の駆動機構により可動される。またこのように上下にプローブ６及びコンタクト片５Ｆ、５Ｓを保持すると、プローブ６を降下させて半導体ウエハに接触させた後、コンタクト片５Ｆ、５Ｓを上昇させてコンタクトピン４を押圧し、これにより試験対象であるチップの表面及び裏面にそれぞれプローブ６及びコンタクト片５Ｆ、５Ｓを接続してこのチップの特性を試験するようになされている。またこのように特性を試験すると、コンタクト片５Ｆ、５Ｓを降下させた後、プローブ６を上昇させ、これらプローブ６及びコンタクト片５Ｆ、５Ｓを続く試験対象のチップまで可動する。半導体試験装置１においては、これらの動作を繰り返して、半導体ウエハに形成された全てのチップについて試験を完了すると、プローブ６及びコンタクト片５Ｆ、５Ｓを元の待機位置まで退避させた後、半導体ウエハの吸着を終了する。
【００２５】
このようにして試験装置１に接続されてなるプローブ６及びコンタクト片５Ｆ、５Ｓのうち、プローブ６においては、従来の半導体試験装置と同様に、プローブ針を対応するチップのパッドに押し付けるように構成され、またケルビン接続により試験装置に接続され、これにより測定精度の劣化を防止し得るようになされている。
【００２６】
これに対してコンタクト片５Ｆ、５Ｓにおいては、フォース用のコンタクト片５Ｆ、センス用のコンタクト片５Ｓにより構成され、これによりケルビン接続により試験装置に接続できるようになされている。すなわち図２及び図３に示すように、コンタクト片５Ｆ、５Ｓは、アーム８の先端に設けられた絶縁板材９により絶縁され、フォース用のコンタクト片５Ｆは、略円柱形状により形成されるのに対し、センス用のコンタクト片５Ｓは、フォース用のコンタクト片５Ｆの周囲を囲むように、円筒形状により形成される。コンタクト片５Ｆ、５Ｓは、背面側に形成された端子を介してそれぞれ試験装置のセンス及びフォースに接続される。
【００２７】
またこれらコンタクト片５Ｆ、５Ｓにおいては、図３に半導体ウエハ側より見て示すように、センス用のコンタクト片５Ｓの中央を半導体ウエハのチップＴの中央に配置した場合に、フォース用のコンタクト片５ＦがこのチップＴの周辺の部分でコンタクトピン４を押圧するように、またそれぞれ複数のコンタクトピン４を押圧するように形成される。これにより半導体試験装置１においては、それぞれセンス用及びフォース用のコンタクト片５Ｆ、５Ｓにより対応するコンタクトピン４を選択的に押圧して半導体ウエハの裏面に当接するコンタクトピン４についても、それぞれ押圧するコンタクト片５Ｆ、５Ｓに対応してセンス用及びフォース用に割り当てて、半導体ウエハの裏面に接続するようになされている。
【００２８】
（２）実施の形態の動作
以上の構成において、この半導体試験装置１では（図１）、半導体ウエハがステージ２に載置されると、このステージ２に設けられた空気吸引口より吸引が開始され、これにより半導体ウエハが吸着によりステージ２に保持される。またそれぞれプローブ６及びコンタクト片５Ｆ、５Ｓが半導体ウエハの上方及びステージ２の下方であって、試験対象のチップの上下に可動され、プローブ６が降下されて半導体ウエハに接触される。これによりこの半導体試験装置１では、このチップに形成されたパッドにそれぞれケルビン接続によるプローブ針が接続される。
【００２９】
また続いてコンタクト片５Ｆ、５Ｓが上昇してチップＴが配置されてなる箇所のコンタクトピン４を選択的に押圧し（図２及び図３）、これによりそれまでステージ２の保持面より奥まった位置に先端が位置してなるプローブ６の先端が、この押圧により半導体ウエハの裏面に当接する。これによりこの半導体試験装置１では、半導体ウエハの試験対象であるチップが作成されてなる箇所で、試験装置のセンスに接続されてなるセンス用のコンタクト片５Ｓが、このコンタクト片５Ｓが押圧してなるコンタクトピン４を介して半導体ウエハの裏面に接続されるのに対し、試験装置のフォースに接続されてなるフォース用のコンタクト片５Ｆが、このコンタクト片５Ｆが押圧してなるコンタクトピン４を介して半導体ウエハの裏面に接続される。
【００３０】
これにより半導体試験装置１では、ステージ２に半導体ウエハを保持することにより、ソリの大きなウエハについても、さらにはウエハの周囲のチップについても測定可能に半導体ウエハを保持して、試験対象であるチップが作成されてなる箇所で、ウエハ裏面を試験装置に接続し得、被測定チップの真裏からセンスラインまでの電位差が抵抗分として測定値に重畳されてしまうような状況を有効に回避することができ、その分、測定精度を向上することができるようになされている。
【００３１】
またこれらセンス用のコンタクト片５Ｓとフォース用のコンタクト片５Ｆがケルビン接続されて、１つのチップＴに対応する断面積による同軸形状により作成されていることにより、コンタクト片５Ｆ、５Ｓとコンタクトピン４の接触抵抗分、コンタクトピン４と半導体ウエハ裏面との接触抵抗等による測定精度の低下についても有効に回避することができ、その分、測定精度の低下を有効に回避することができるようになされている。
【００３２】
実際上、このような半導体試験装置の試験対象の１つであるＭＯＳ−ＦＥＴにおいては、その特性の試験においてオン抵抗を測定するようになされており、近年、このようなオン抵抗においては、１０〔ｍΩ〕以下のデバイスも増大してきており、これにより被測定チップの真裏からセンスラインまでの電位差、裏面におけるコンタクトピンの接触抵抗分等にあっても、測定精度を著しく劣化させる。しかしながらこの実施の形態の構成によれば、このような半導体ウエハの裏面に係る測定誤差を１〔ｍΩ〕以下に低減することができ、その分、従来に比して格段的に測定精度を向上することができる。
【００３３】
またこの実施の形態のように、裏面側をコンタクトピン４により接続すれば、従来のケルビンチャック方式のようなプローブ針を押し付けることによる裏面の傷付きも有効に回避することができ、その分、チップのマウント時における製品不良も格段的に低減することができる。
【００３４】
なおこのようにして作成される各チップにおいては、モールディングして試験する場合もあるものの、このモールディング後の試験においては、ボンディングワイヤーの抵抗分が誤差となる。これに対してこの半導体試験装置により試験する場合にあっては、このようなボンディングワイヤーの抵抗分についても、誤差を有効に回避し得、これにより真に各チップの実力を測定することができる。
【００３５】
（３）実施の形態の効果
以上の構成によれば、ステージに複数のコンタクトピンを設けると共に、可動するコンタクト片によりコンタクトピンを選択的に押圧し、このコンタクト片に対応する特定部位でコンタクトピンを半導体ウエハの裏面に当接させることにより、ソリの大きなウエハについても、さらにはウエハの周囲のチップについても測定可能であって、ウエハ裏面に係る測定精度の劣化を有効に回避することができる。
【００３６】
またこのコンタクト片が、センス用のコンタクト片と、フォース用のコンタクト片とであり、これらセンス用及びフォース用のコンタクト片によるケルビン接続によりチップの特性を測定することにより、ウエハ裏面に係る測定精度の劣化を一段と有効に回避することができる。
【００３７】
またコンタクト片の押圧によりコンタクトピンが裏面に当接してなる半導体ウエハの部位を、半導体ウエハの表面側から半導体ウエハに接触するプローブを有してなることにより、半導体ウエハの表面側の構成においては、従来の半導体試験装置と同様に構成し得、その分、構成を簡略化することができる。
【００３８】
（４）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、センス用及びフォース用のコンタクト片を同軸形状により配置する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば単に円柱形状により併設して設ける場合等、センス用及びフォース用のコンタクト片にあっては、種々の形状による配置を広く適用することができる。
【００３９】
また上述の実施の形態においては、裏面側についても、ケルビン接続により半導体ウエハを試験する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、実用上十分な測定精度を確保し得る場合には、この裏面側に係るケルビン接続を省略するようにしてもよい。
【００４０】
また上述の実施の形態においては、表面側をプローブにより接続する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、表面側も裏面と同様に多数のコンタクトピンを設け、これらコンタクトピンを選択的に使用してコンタクトするようにしてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、ステージに複数のコンタクトピンを設けると共に、可動するコンタクト片によりコンタクトピンを選択的に押圧し、このコンタクト片に対応する特定部位でコンタクトピンを半導体ウエハの裏面に当接させることにより、ソリの大きなウエハについても、さらにはウエハの周囲のチップについても測定可能であって、ウエハ裏面に係る測定精度の劣化を有効に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体試験装置の一部構成を示す斜視図である。
【図２】図１の半導体試験装置のステージを関連する構成と共に示す断面図である。
【図３】図１の半導体試験装置におけるコンタクトピンとコンタクト片との関係を示す平面図である。
【符号の説明】
１……半導体試験装置、２……ステージ、４……コンタクトピン、５Ｆ、５Ｓ……コンタクト片、６……プローブ
【図１】
2004311799.tif 000003
【図２】
2004311799.tif 000004
【図３】
2004311799.tif 000005