(57)【要約】【課題】検査作業の手順及び手間を減少可能で且つ検査時間を短縮可能であると共に、検査装置を単純化して製造及び操作費用を低減可能な半導体式圧力センサの検査装置を提供する。【解決手段】本発明の検査装置は、少なくとも、密閉、開放可能であって被検査物を収容する加圧容器と、該加圧容器内に設置されていて被検査物と電気的接触導通を取るプローブと、前記加圧容器内に設置されていて被検査物を保持する保持部と、前記加圧容器内を加圧する加圧部と、前記加圧容器内の前記プローブおよび被検査物の位置を同時に計測可能な計測部と、前記プローブを介して得られた信号を処理する演算処理部と、前記プローブと前記保持部の相対的な位置関係を調整する機能を有する位置調整機構とを具備しており、加圧容器内の２つの異なる圧力において被検査物の計測及び検査が可能である。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査装置において、この検査装置は、
少なくとも、密閉、開放可能であって被検査物を収容する加圧容器と、
該加圧容器内に設置されていて被検査物と電気的接触導通を取るプローブと、
前記加圧容器内に設置されていて被検査物を保持する保持部と、
前記加圧容器内を加圧する加圧部と、
前記加圧容器内の前記プローブおよび被検査物の位置を同時に計測可能な計測部と、
前記プローブを介して得られた信号を処理する演算処理部と、
前記プローブと前記保持部の相対的な位置関係を調整する機能を有する位置調整機構と、を具備しており、
前記加圧容器内の少なくとも２つの異なる圧力において被検査物の計測及び検査が可能であることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記位置調整機構は、前記プローブを移動させる第１の位置調整機構と、前記保持部を移動させる第２の位置調整機構とを具備しており、
前記第１の位置調整機構と前記第２の位置調整機構の移動可能な範囲の合計が、Ｘ軸、Ｙ軸（被検査物の形成する平面であるＸ−Ｙ軸平面）、Ｚ軸（Ｘ−Ｙ平面に垂直な軸）の三次元及びθ軸（Ｚ軸周りの回転軸）の４軸において移動可能な範囲であることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記位置調整機構は、前記プローブ又は前記保持部のいずれか一方が、Ｘ軸、Ｙ軸（被検査物の形成する平面であるＸ−Ｙ軸平面）、Ｚ軸（Ｘ−Ｙ平面に垂直な軸）の三次元及びθ軸（Ｚ軸周りの回転軸）の４軸において移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項４】
前記保持部は、吸引部を備えており、
前記吸引部は、前記被検査物の外周近傍で前記被検査物を吸引保持し、且つ
前記被検査物と前記保持部間に隙間を設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項５】
前記隙間は、前記保持部の前記被検査物に面する部分において、前記保持部の吸引部のある部分以外の部分に形成されることを特徴とする請求項４に記載の検査装置。
【請求項６】
前記保持部が前記Ｘ、Ｙ、Ｚ、θの４軸に全て移動可能であり、
前記位置調整機構において、まず、前記加圧容器内にθ軸の移動機構を設け、
該θ軸の移動機構上に前記Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸の移動機構を設けたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記被検査物はウエファであることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検査装置に係り、特には半導体ウエファ等の材料から製作される電気・電子製品の検査装置に係わり、より特別には半導体ウエファから製作される圧力センサのための検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧力センサには種々のタイプがあるが、近年半導体式圧力センサは幅広く使用されるようになった。半導体式圧力センサは、ウエファチップの形の圧力センサ要素をウエファにマトリックス状に多数形成し、ウエファチップを分割後製品に組み込んで製作される。この様なウエファの例を図２に示す。図２の例において、ウエファ１１は直径約１００ｍｍであり、ウエファチップ２１は一辺約３ｍｍの正方形状である。更にこの様なウエファチップ２１の単体の例の詳細を図３に示す。
【０００３】
図３に示される例示のウエファチップ２１は、ハーフカットガラス台座２３の上に載せられた半導体部２２を具備する。半導体部２２の中央には真空部屋２４が設けられており、真空部屋２４の上面を塞ぐ状態でダイアフラム２５が具備される。外部圧力によりダイアフラム２５が変位することにより、圧力を検知する。この様なウエファチップ２１は、圧力センサの一部分であり、ウエファ１１から分割された後に、圧力センサ本体に組み込まれる。
【０００４】
センサは製造時にその性能検査が必要であるが、半導体式圧力センサに関しては一般的に、異なる２点（２種類の圧力）において所定の電圧をかけて電流を計測する。異なる２点の圧力における電流値を計測することにより、圧力に対する電流の関係、即ち圧力センサの性能が計測され検査することが出来る。計測された電流値に基づいて最終的に性能を補正し、所定の性能の圧力センサを製造する。この補正は、ウエファチップの抵抗値を調整することにより実施されており、この抵抗値の調整は、トリミングと呼ばれる、ウエファチップに備えられた抵抗の切断により一般的に実施されており、これはブリッジ回路における抵抗の調整と類似の周知の調整方法である。従来の検査方法においてトリミングは一般的に、各計測圧力点において、つまり２回実施される。この抵抗値の調整のより詳しい説明については後述する。
【０００５】
上記の電流値の計測は、ウエファチップ２１を導通することにより実施されるが、これは図３において図解的に示すように、計測器の入力プローブ２６と出力プローブ２７をウエファチップ２１の電極に接触させることにより実施される。この際、ウエファチップ２１の電極は約５０μｍ程度の直径の寸法であるので、プローブはその様な高い精度で位置決めされる必要がある。
【０００６】
上記の様に、半導体式圧力センサの電圧計測の検査は、２種類の異なる圧力において実施することが必要である。従来の検査において、まず第１の計測点として、ウエファの状態で大気圧において導通を計測し、第２の計測点としては、ウエファチップを製品に組み込んだ半製品の状態で、ウエファチップの組み込まれた半製品を圧力容器内に設置し、圧力下でウエファチップの導通が計測される。この際の半製品は、完成品に近い状態であり、複雑な形状を有し、更にセンサのタイプにより形状、寸法が異なることが一般的である。その様な圧力センサーの例について図５に示す。
【０００７】
図４を参照して、半導体式圧力センサの従来の大気圧における検査装置１０について説明する。第１の計測点において、圧力センサの要素であるウエファチップは、ウエファ１１に組み込まれた状態で、大気圧下において導通が計測される。
ガラス台座２３を有する平板形状のウエファ１１は保持部４上に設置される。一般的にＩＣ等の半導体チップにおいて見られるように、ウエファ１１には圧力センサの要素であるウエファチップがマトリックス状に多数配置されている。検査装置１０において、ウエファ１１の上にはウエファ１１に対向してプローブ３が設けられている。プローブ３は、ウエファ１１のウエファチップに接続されウエファチップに電圧がかけられて電流が計測される。この第１の計測点において、この様に大気圧下における計測が実施される。この計測において、ウエファ１１とプローブ３との相対位置の調整及びプローブ３のウエファチップへの接続方法、ウエファ１１の位置の計測、プローブ３を介して計測された信号の演算処理は本発明と同様であるので、本項では省略し後述する。
【０００８】
第２の計測点は、加圧状態においてウエファチップの導通が計測されるが、このためにウエファチップは、ウエファ１１から分割されて圧力センサの半製品に組み込まれた後に、圧力容器内に収納され、加圧状態下に設置されて、電流が計測される。この検査計測工程において、半製品は単一の状態で、圧力容器内への設置・保持、加圧、半製品の位置検出、プローブの接続、計測、放圧、取り外し、取り出し、等の手順の実施が必要であり、これらの手順が各半製品毎に繰り返し実施されなければならない。また、複雑な形状の半製品を設置し保持するために、第２の計測点の計測用の検査装置は複雑なものになる。更にセンサのタイプにより異なる検査装置が必要になる。
【０００９】
上記のような従来の一般的な半導体式圧力センサの検査において、特に第２の計測点の計測において、半製品状態の圧力センサを収容し圧力下でテストする検査装置は複雑なものになると共に、圧力センサのタイプにより半製品の形状等が異なるため、保持部の形状、構造が異なる検査装置が必要になるので、検査装置の費用が高くなる問題があった。更に、単一の半製品状態の圧力センサ毎に実施する必要のある、取り付け取り外し等の作業に手間を要し、検査に時間がかかるという問題があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように従来の半導体式圧力センサの検査は、検査装置の製造や検査作業の費用において、更に検査工程の時間と手間において種々の問題が存在しており、その改善が必要であった。
【００１１】
本発明は上述した事情に鑑みなされたもので、半導体式圧力センサの検査において、検査作業の手順及び手間を減少可能で且つ検査時間を短縮可能であると共に、検査装置を単純化して製造及び操作費用を低減可能な検査装置を提供することを目的とする。
【００１２】
本発明のこれとは別の目的は、半導体式圧力センサの検査において、被検査物であるウエファを確実に保持し、且つ高速高精度で位置決めすることが可能な検査装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１の形態の検査装置は上述した目的を達成するために、少なくとも、密閉、開放可能であって被検査物を収容する加圧容器と、該加圧容器内に設置されていて被検査物と電気的接触導通を取るプローブと、前記加圧容器内に設置されていて被検査物を保持する保持部と、前記加圧容器内を加圧する加圧部と、前記加圧容器内の前記プローブおよび被検査物の位置を同時に計測可能な計測部と、前記プローブを介して得られた信号を処理する演算処理部と、前記プローブと前記保持部の相対的な位置関係を調整する機能を有する位置調整機構とを具備しており、前記加圧容器内の少なくとも２つの異なる圧力において被検査物の計測及び検査が可能であることを特徴とする。
【００１４】
この様に構成することにより、半導体式圧力センサの検査において、少なくとも２点の異なる圧力においてウエファの状態で各ウエファチップを連続的に検査可能であるので、検査の手順及び手間を減少可能で且つ検査時間を短縮可能である。
圧力センサのタイプにより半製品の形状、構造等が異なるが、平板形状のウエファの状態で検査することにより、半製品の形状に関係なく同じ検査装置を使用可能であるので、検査装置を単純化して、製造及び操作費用を低減可能である検査装置を提供できる。
被検査物であるウエファとプローブの位置関係を高速高精度で位置決めすることが可能な検査装置を提供する。
ウエファチップの抵抗値の調整において、多数のウエファチップについて連続的に実施できるので、この調整作業を効率的に且つ時間を短縮して実施できる。ウエファチップの抵抗値の調整において、従来２回のトリミングを実施していたものを、１回のトリミングの実施で良く、トリミング回数を減少できる。
【００１５】
本発明の請求項２の形態では、上記請求項１の形態において、前記位置調整機構は、前記プローブを移動させる第１の位置調整機構と、前記保持部を移動させる第２の位置調整機構とを具備する。前記第１の位置調整機構と前記第２の位置調整機構の移動可能な範囲の合計が、Ｘ軸、Ｙ軸（被検査物の形成する平面であるＸ−Ｙ軸平面）、Ｚ軸（Ｘ−Ｙ平面に垂直な軸）の三次元及びθ軸（Ｚ軸周りの回転軸）の４軸において移動可能な範囲であることを特徴とする。
この様に構成することにより、高速高精度で且つ確実に前記プローブを被検査物の電極に接続して検査可能である。
【００１６】
本発明の請求項３の形態では、上記請求項１の形態において、前記位置調整機構は、前記プローブ又は前記保持部のいずれか一方が、Ｘ軸、Ｙ軸（被検査物の形成する平面であるＸ−Ｙ軸平面）、Ｚ軸（Ｘ−Ｙ平面に垂直な軸）の三次元及びθ軸（Ｚ軸周りの回転軸）の４軸において移動可能であることを特徴とする。この様に構成することにより、高速高精度で且つ確実に前記プローブを被検査物の電極に接続して検査可能な検査装置の別の形態を提供する。
【００１７】
本発明の請求項４の形態では、上記請求項１から３の形態のいずれか一項において、前記保持部は、吸引部を備えており、前記吸引部は、前記被検査物の外周近傍で前記被検査物を吸引保持し、且つ前記被検査物と前記保持部間に隙間を設けたことを特徴とする。
【００１８】
この様に構成することにより、吸引部によりウエファの外周近傍を吸引することにより、被検査物であるウエファを確実に保持することが可能な検査装置を提供する。
ウエファの外周近傍の保持部がウエファに当接して支持する部分以外の、ウエファと保持部間に隙間が存在可能であるので、ウエファに反りや凹凸があっても、ウエファをその外周近傍だけで支持保持するため、ウエファと保持部が接触することによるウエファの変形は生じず、圧力だけによる歪みが計測できる。
【００１９】
本発明の請求項５の形態では、上記請求項４の形態において、前記隙間は、前記保持部の前記被検査物に面する部分において、前記保持部の吸引部のある部分以外の部分に形成されることを特徴とする。
本形態によれば、上記の請求項４の形態をより具体化する形態を開示する。
【００２０】
また、本発明の請求項６の形態では、上記請求項１から５の形態いずれか一項において、前記保持部が前記Ｘ、Ｙ、Ｚ、θの４軸に全て移動可能であり、前記位置調整機構において、まず、前記加圧容器内にθ軸の移動機構を設け、該θ軸の移動機構上に前記Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸の移動機構を設けたことを特徴とする。
本形態では、まずθ軸を位置決めすれば、ウエファとプローブのそれぞれのＸ−Ｙ軸は平行になるので、その後のプローブの各ウエファチップに対する位置決め、接続がより効率的に高速で実施できる。
【００２１】
また、本発明の請求項７の形態では、上記請求項１から６の形態いずれか一項において、前記被検査物はウエファであることを特徴とする。
本形態によれば、被検査物がより具体化される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の第１の実施の形態の装置を詳細に説明する。図１は、本発明に係る半導体式圧力センサの検査装置１の一実施の形態を図解的に示す。ここでは図面、より特別には図１を参照すると、図４に開示される従来の検査装置の例の要素部分と同じ又は同様である図１の要素部分は、図４におけるものと同じ参照符号により指定されている。
【００２３】
本発明の検査装置１は、加圧容器２を具備しており、加圧容器２内に具備される保持部４上に、被検査物であるウエファ１１が設置される。加圧容器２内には、ウエファ１１の上に対向するようにプローブ３が配置されており、本実施の形態においてはプローブ３は加圧容器２の本体に固定されている。加圧容器２には加圧部５が接続されており、加圧部５は例えば圧縮機、圧力調整器、フィルタ、圧力計等を具備しており、本実施の形態においては加圧容器２を空気により加圧可能である。加圧容器２には排出部１２が更に具備されており、加圧容器２から加圧に使用された流体を排出して加圧容器２内を大気圧まで減圧することが可能である。加圧容器２内を加圧する流体として空気以外の窒素等の別の流体が使用されても良い。加圧部５は、圧縮機の代わりに圧力ボンベ等他の手段を具備しても良い。
【００２４】
本実施の形態において、保持部４は、三次元（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）及びθ軸（平板形状のウエファ１１の形成する平面（Ｘ−Ｙ軸平面）に垂直な軸（Ｚ軸）周りの回転軸）の４軸において移動可能である、移動機構よりなる位置調整機構を具備しており、ウエファ１１とプローブ３の相対的位置関係を調整すると共に、プローブ３をウエファ１１のウエファチップの端子部に接続可能にする。本実施の形態においては、θ軸の移動機構上にＸ、Ｙ、Ｚ軸の移動機構を設けており、それにより後述の如く、ウエファ１１とプローブ３の位置調整を容易にする。保持部４は吸引部９に接続しており、ウエファ１１が保持部４に設置された際に、吸引部９がウエファ１１をそのウエファ１１の外周近傍のみで吸引することにより、ウエファ１１を確実に保持する。この様に構成されることにより、保持部４のウエファ１１に当接して支持する部分以外の、ウエファの中央部分において、ウエファ１１と保持部４間には隙間が存在するので、ウエファ１１に反りや凹凸があっても、ウエファ１１をその外周だけで支持保持するため、ウエファ１１と保持部４が接触することによるウエファ１１の変形は生じず、圧力だけによる歪みが計測できる。
【００２５】
検査装置１は更に、ウエファ１１とプローブ３の相対的位置調整等に寄与する計測部６と、プローブ３を介して計測された歪み信号等を処理する演算処理部７を具備する。本実施の形態において、計測部６は例えばカメラ等を具備しておりプローブ３とウエファ１１のそれぞれの位置を同時に計測可能であり、演算処理部７は例えばコンピュータを具備しており、演算処理部７には計測された位置情報、電流情報、圧力情報等が入力される。演算処理部７は、種々の情報を演算処理して、検査装置を制御する役割りを実施する。
【００２６】
本実施の形態の作動について説明する。以下の操作を大気圧下と、加圧下で実施し、異なる二点の圧力下において計測を実施する。
まず、加圧容器２の蓋を開けて、中の保持部４に被検査物であるウエファ１１を取付ける。次に、センサ８によりウエファチップ夫々の高さ位置を計測し記憶した後、加圧容器２の蓋を閉じて、加圧容器２内を所定圧力になるまで加圧部５から圧力気体を供給し加圧する。次に、加圧容器２の蓋に取付けられたのぞき窓からウエファ１１のチップを見ながら概略の位置決めを行い、更にウエファチップの回転方向をθ軸を使って位置決めする。これにより、ウエファ１１とプローブのＸ−Ｙ軸が平行に設定されるので、その後は保持部４をＸ−Ｙ軸に関して平行に移動すれば良いのでＸ、Ｙ軸の位置決めは容易になる。次に、計測部６でプローブ３先端とウエファチップの電極の位置を計測し、プローブ３先端とウエファチップの電極位置が重なるようにＸ軸、Ｙ軸を使って位置決めする。そのチップについて記憶している高さ位置を取出してＺ方向の位置決めを行えば、プローブ３はウエファチップの電極に接触する。演算処理部７からプローブ３を介しウエファチップに所定電圧をかけ、電流値を計測し、記憶する。ウエファ１１上の別のチップにプローブ３が接触するように移動位置決めして順次各チップの入力に対する出力信号を測定記憶する。これで第１の計測点における計測が完了する。その後同様の計測を第２の計測点（この場合、圧力を抜いて大気圧とする）について実施する。その後、この測定結果に基づいてそれぞれのウエファチップの抵抗値を調整する。加圧容器２は加圧されることにより容器が変形するため、大気圧状態と加圧状態ではプローブ３先端の位置やウエファチップの電極位置が異なるため、加圧状態のプローブ先端位置とウエファチップ電極位置を測定し位置決めすることにより、確実にチップ電極にプローブ３を接触させることができるようになり、正確な計測精度が得られる。
ここで保持部４の面とプローブ３の面は充分平行であるので、この平行度の調整は一般的に不要である。
【００２７】
ウエファチップの抵抗値の調整は、前述のごとくレーザにより抵抗を切断するレーザトリミングにより実施されるが、前述の従来の検査装置の例の方法では、大気圧下におけるラフ調整と、半製品における感度調整の２回のトリミングが行われていたが、本実施の形態では、１回のトリミングによる抵抗値調整で良い。
【００２８】
次に上記の実施の形態の効果及び作用について説明する。
本発明の一実施の形態の検査装置により以下の効果が期待できる。
・半導体式圧力センサの検査において、少なくとも２点の異なる圧力においてウエファの状態で各ウエファチップを連続して検査可能であるので、検査の手順及び手間を減少可能で且つ検査時間を短縮可能である。
・圧力センサのタイプにより半製品の形状、構造等が異なるが、平板形状のウエファの状態で検査することにより、半製品の形状に関係なく同じ検査装置を使用可能であるので、検査装置を単純化可能であり、製造及び操作費用を低減可能である。
・被検査物であるウエファを高速高精度で位置決めすることが可能である。
・吸引部によりウエファの外周近傍を吸引することにより、被検査物であるウエファを確実に保持することが可能である。
・保持部４のウエファ１１に当接して支持する部分以外の、ウエファ１１と保持部４間には隙間が存在するので、ウエファ１１に反りや凹凸があっても、ウエファ１１をその外周だけで支持保持するため、ウエファ１１と保持部４が接触することによるウエファ１１の変形は生じず、圧力だけによる歪みが計測できる。
・ウエファチップの抵抗値の調整において、多数のウエファチップについて連続的に実施できるので、この調整作業を効率的に且つ時間を短縮して実施できる。
・ウエファチップの抵抗値の調整において、従来２回のトリミングを実施していたものを、１回のトリミングの実施で良く、トリミング回数を減少できる。
【００２９】
上記の実施の形態は本発明の一例であり、本発明は、該実施の形態により制限されるものではなく、請求項に記載される事項によってのみ規定されており、上記以外の実施の形態も実施可能である。
【００３０】
上記の説明において、本発明の検査装置は半導体式圧力センサの検査装置として記載されたが、本検査装置の用途はこれに限定されるものではない。
上記実施の形態において、保持部４がＸ、Ｙ、Ｚ、θの４軸の各軸に関して移動したが、これとは別の実施の形態においてプローブ３を４軸に関して移動しても良く、あるいは保持部４とプローブ３が共に移動可能であって、この両部分の移動の合計が上記４軸に関する移動となっても良い。
保持部４又はプローブ３の前記４軸の移動を実施するための移動機構の少なくとも一部が、加圧容器２の外側に設置されても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の検査装置の一実施の形態の概要を図解的に示す。
【図２】図２は、被検査物の例であるウエファの概要図を示す。
【図３】図３は、図２のウエファの構成要素であるウエファチップの詳細の断面図である。
【図４】図４は、従来の検査装置の例の概要を図解的に示す。
【図５】図５は、半導体式圧力センサの一例の分解図であり、その構成、形状を示す。
【符号の説明】
１…検査装置
２…加圧容器
３…プローブ
４…保持部
５…加圧部
６…計測部
７…演算処理部
９…吸引部
１１…ウエファ
【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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