(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の針と第２の針とを有するエッジセンサを備え、
前記第１の針と前記第２の針とは、前記第１の針とウエハとが非接触のときには接触しており、前記第１の針と前記ウエハとが接触しているときには非接触であり、
前記第１の針と前記第２の針との間に接続された可変抵抗をさらに備えるプローブカード。
【請求項２】
前記エッジセンサの抵抗値をＲとし、しきい値をＲｔｈとした場合、Ｒ＜Ｒｔｈであれば前記第１の針と前記ウエハとが非接触であると判定し、Ｒ＞＝Ｒｔｈであれば接触していると判定する半導体測定装置と接続可能で、
前記可変抵抗の抵抗値をＲ１とし、前記第１の針と前記第２の針とが接触した状態かつ前記可変抵抗を外した状態における前記エッジセンサの抵抗値をＲ２とした場合、Ｒ１は、Ｒ２＜＝ＲｔｈであればＲ１＞＝Ｒｔｈの条件を満たし、Ｒ２＞ＲｔｈであればＲｔｈ＜＝Ｒ１＜Ｒｔｈ＊Ｒ２／（Ｒ２−Ｒｔｈ）の条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
【請求項３】
請求項１に記載のプローブカードと接続可能で、
前記可変抵抗の抵抗値を設定可能であることを特徴とする半導体測定装置。
【請求項４】
前記エッジセンサの抵抗値をＲとし、しきい値をＲｔｈとした場合、Ｒ＜Ｒｔｈであれば前記第１の針と前記ウエハとが非接触であると判定し、Ｒ＞＝Ｒｔｈであれば接触していると判定し、
前記可変抵抗の抵抗値をＲ１とし、前記第１の針と前記第２の針とが接触した状態かつ前記可変抵抗を外した状態における前記エッジセンサの抵抗値をＲ２とした場合、Ｒ２＜＝ＲｔｈであればＲ１＞＝Ｒｔｈの条件を満たすようにＲ１を設定可能で、Ｒ２＞ＲｔｈであればＲｔｈ＜＝Ｒ１＜Ｒｔｈ＊Ｒ２／（Ｒ２−Ｒｔｈ）の条件を満たすようにＲ１を設定可能であることを特徴とする請求項３に記載の半導体測定装置。
【請求項５】
前記第１の針と前記ウエハとが非接触であるときに、Ｒを測定し、
Ｒ２をＲ２＝Ｒ１＊Ｒ／（Ｒ１−Ｒ）から算出し、
Ｒ１を再設定可能であることを特徴とする請求項４に記載の半導体測定装置。
【請求項６】
請求項１に記載のプローブカードと、
前記プローブカードと接続し、前記エッジセンサの抵抗値をＲとし、しきい値をＲｔｈとした場合、Ｒ＜Ｒｔｈであれば前記第１の針と前記ウエハとが非接触であると判定し、Ｒ＞＝Ｒｔｈであれば接触していると判定する半導体測定装置とを備える半導体測定システム。
【請求項７】
請求項１に記載のプローブカードと、
前記プローブカードと接続し、請求項３〜５のいずれか１項に記載の半導体測定装置とを備える半導体測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ウエハ上に作製された半導体装置の測定に用いられるプローブカード、このプローブカードを用いて半導体装置を測定する半導体測定装置、および、このプローブカードと半導体測定装置を備えた半導体測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ウエハ状態の半導体装置を測定するために、エッジセンサを備えたプローブカードが使われる。エッジセンサは、プローブカード上に形成された測定用のプローブ針がウエハと接触したかどうかの検知に用いられる。【０００３】
エッジセンサは、第１の針と第２の針を備え、第１の針がウエハに接触したかどうかを検知する。第１の針がウエハに非接触の状態では、第１の針と第２の針は接触している。これをショート状態と呼ぶことにする。接触箇所は、第１の針の下部と第２の針の上部である。他方、第１の針がウエハと接触した状態では、第１の針が持ち上がることで、第１の針と第２の針は非接触となる。この状態をオープン状態と呼ぶことにする。第１の針がウエハに接触したかどうかは、エッジセンサがショート状態とオープン状態のどちらにあるかを判別すれば分かる。【０００４】
プローブカードを接続した半導体測定装置は、第１の針がウエハと接触したかどうかを、エッジセンサがショート状態とオープン状態のどちらにあるかで判別する。この判別は以下のように実施する。まず、半導体測定装置は、第１の針と第２の針の間の抵抗（エッジセンサの抵抗）の値を測定する。そして、このエッジセンサの抵抗値と、半導体測定装置に設定されたしきい値との大小を調べる。もし、エッジセンサの抵抗値がしきい値より小さければ、エッジセンサがショート状態であると判定する。他方、エッジセンサの抵抗値がしきい値より大きければ、エッジセンサがオープン状態であると判定する。半導体測定装置は、上記の手順でエッジセンサの状態を判別し、ショート状態であれば第１の針とウエハは非接触であると判定する。これに対して、エッジセンサがオープン状態であれば第１の針とウエハが接触していると判定する。【０００５】
エッジセンサを備えたプローブカードについて記載された文献として特許文献１が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１−１８２７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ショート状態におけるエッジセンサの抵抗値は、半導体装置の測定を重ねるたびに、あるいは時間が経過するとともに大きくなる。その要因は２つある。１つ目は、第１の針と第２の針の接触部が摩耗劣化することである。２つ目は、第１の針と第２の針の弾性力が劣化することである。【０００８】
ショート状態におけるエッジセンサの抵抗値が大きくなると、半導体測定装置は第１の針がウエハに接触したかどうかを判定できなくなる。もし、エッジセンサの抵抗値がしきい値より大きくなってしまうと半導体測定装置は、本来ショート状態と判定すべきところを誤ってオープン状態と判定してしまうからである。【０００９】
その結果、半導体装置の測定を継続するには、プローブカードあるいはエッジセンサの交換が必要になる。これでは、コストの上昇や作業時間の増加が避けられない。【００１０】
この発明は、上述の問題を解決するためになされたもので、簡単な加工を施すことで、安価にプローブカードの寿命を延ばせるプローブカードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明のプローブカードは、第１の針と第２の針とを有するエッジセンサを備え、第１の針と第２の針とは、第１の針とウエハとが非接触のときには接触しており、第１の針とウエハとが接触しているときには非接触であり、第１の針と第２の針との間に接続された可変抵抗をさらに備える。
【００１２】
この発明の半導体測定装置は、後述するプローブカードと接続可能で、後述の可変抵抗の抵抗値を設定可能である。上記のプローブカードは、第１の針と第２の針とを有するエッジセンサを備え、第１の針と第２の針とは、第１の針とウエハとが非接触のときには接触しており、第１の針とウエハとが接触しているときには非接触であり、第１の針と第２の針との間に接続された可変抵抗をさらに備える。【００１３】
この発明の半導体測定システムは、後述するプローブカードと半導体測定装置を備える。上記のプローブカードは、第１の針と第２の針とを有するエッジセンサを備え、第１の針と第２の針とは、第１の針とウエハとが非接触のときには接触しており、第１の針とウエハとが接触しているときには非接触であり、第１の針と第２の針との間に接続された可変抵抗をさらに備える。上記の半導体測定装置は、上記のプローブカードを接続し、エッジセンサの抵抗値をＲとし、しきい値をＲｔｈとした場合、Ｒ＜Ｒｔｈであれば第１の針とウエハとが非接触であると判定し、Ｒ＞＝Ｒｔｈであれば接触していると判定する。
【発明の効果】
【００１４】
この発明のプローブカードを用いると、簡単な加工を施すことでプローブカードの寿命を延ばせる。【００１５】
この発明の半導体測定装置を用いると、プローブカードに取り付けられた可変抵抗の抵抗値を設定することでプローブカードの寿命を延ばせる。【００１６】
この発明の半導体測定システムを用いると、簡単な加工を施すことでプローブカードの寿命を延ばせる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態１のエッジセンサの上面図である。
【図２】実施の形態１のショート状態におけるエッジセンサの側面図である。
【図３】実施の形態１のオープン状態におけるエッジセンサの側面図である。
【図４】実施の形態１のショート状態におけるプローブカードの等価回路図である。
【図５】実施の形態１のオープン状態におけるプローブカードの等価回路図である。
【図６】実施の形態１のショート状態におけるプローブカードと半導体測定装置の接続を示す図である。
【図７】実施の形態１のオープン状態におけるプローブカードと半導体測定装置の接続を示す図である。
【図８】実施の形態２のショート状態におけるプローブカードの等価回路図である。
【図９】実施の形態２のオープン状態におけるプローブカードの等価回路図である。
【図１０】実施の形態２のショート状態におけるプローブカードと半導体測定装置の接続を示す図である。
【図１１】実施の形態２のオープン状態におけるプローブカードと半導体測定装置の接続を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
実施の形態１．
実施の形態１を図面を用いて説明する。
【００１９】
図１はエッジセンサ１２の上面図である。エッジセンサ１２は第１の針１４と第２の針１６を有する。
【００２０】
図２および図３はエッジセンサ１２の側面図である。図２は第１の針１４とウエハ５０とが非接触の場合を示す。この状態では、第１の針１４と第２の針１６とは接触している。これをショート状態と呼ぶことにする。このとき、第１の針１４と第２の針１６との接触部に生じる寄生的な抵抗の値をＲ２とする。図３は第１の針１４とウエハ５０とが接触している場合を示す。この状態では第１の針１４が持ち上がるため、第１の針１４と第２の針１６とは非接触である。これをオープン状態と呼ぶことにする。
【００２１】
図４および図５はエッジセンサ１２を含むプローブカード１０の等価回路図である。ここでは、エッジセンサ１２以外のプローブ針等の図示は省略している。プローブカード１０には第１の針１４と第２の針１６の間に抵抗１８が付いている。この抵抗１８の値をＲ１とする。ここで、図の右側からエッジセンサ１２を見た場合の抵抗をエッジセンサの抵抗と呼ぶことにする。この抵抗の値をＲとする。
【００２２】
図４ではエッジセンサ１２はショート状態にある。図中のＲ２は上述したように、第１の針１４と第２の針１６との接触部に生じる寄生的な抵抗の値である。このときＲ＝Ｒ１＊Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）である。図５ではエッジセンサ１２はオープン状態にある。このときＲ＝Ｒ１である。
【００２３】
図６および図７はプローブカード１０と半導体測定装置３０とを接続した図である。半導体測定装置３０は、しきい値（Ｒｔｈ）を記憶する記憶部３２を備える。さらに、エッジセンサ１２の抵抗の値（Ｒ）としきい値（Ｒｔｈ）とを比較し、その大小により第１の針１４とウエハ５０との接触あるいは非接触を判定する判定部３４を備える。
【００２４】
図６ではエッジセンサ１２はショート状態にある。このときＲ＝Ｒ１＊Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）である。図７ではエッジセンサ１２はオープン状態にある。このときＲ＝Ｒ１である。
【００２５】
判定部３４は、Ｒ＜Ｒｔｈであれば、第１の針１４がウエハ５０と非接触であると判定する。他方、Ｒ＞＝Ｒｔｈであれば、第１の針１４がウエハ５０と接触していると判定する。
【００２６】
抵抗１８の抵抗値（Ｒ１）は、Ｒ２＜＝Ｒｔｈであれば、Ｒ１＞＝Ｒｔｈの条件（条件１）を満たし、Ｒ２＞Ｒｔｈであれば、Ｒｔｈ＜＝Ｒ１＜Ｒｔｈ＊Ｒ２／（Ｒ２−Ｒｔｈ）の条件（条件２）を満たすようにする。
【００２７】
ショート状態におけるエッジセンサ１２の寄生的な抵抗の値（Ｒ２）は、半導体装置の測定を重ねるたびに、あるいは時間が経過するとともに大きくなる。その要因は、第１の針と第2の針との接触部の摩耗劣化や、これらの針の弾性力の低下である。もし抵抗１８がなければ、Ｒ２の増大によってＲ２＞＝Ｒｔｈになってしまうと、半導体測定装置は、エッジセンサがショート状態にあっても誤ってオープン状態と判定してしまう。こうなると、このエッジセンサを使用することはできなくなり、プローブカードやエッジセンサの交換が必要になる。
【００２８】
しかし、実施の形態１においては抵抗１８が挿入されているため、ショート状態におけるエッジセンサ１２の抵抗値（Ｒ）をＲ２よりも小さな値にすることができる。そのため、Ｒ２が経年的に大きくなっても、プローブカード１０を継続して使用することができる。
【００２９】
さらに、Ｒ２＜＝Ｒｔｈであれば条件１、Ｒ２＞Ｒｔｈであれば条件２を満たすようなＲ１を選べば、判定部３４における判定を確実にすることができる。理由は以下である。
【００３０】
まず、Ｒ２＜＝Ｒｔｈ（条件１）の場合を説明する。ショート状態では、ＲはＲ１とＲ２の並列接続であることからＲ＜Ｒ２がいえるため、Ｒ＜Ｒｔｈが成り立つ。よって、判定部３４は正しくショート状態を判定できる。他方、オープン状態ではＲ＝Ｒ１であるため、条件１からＲ＞＝Ｒｔｈが成り立つ。よって、判定部３４は正しくオープン状態を判定できる。
【００３１】
次に、Ｒ２＞Ｒｔｈ（条件２）の場合を説明する。まず、ショート状態を考える。条件２のＲ１＜Ｒｔｈ＊Ｒ２／（Ｒ２−Ｒｔｈ）を変形してＲｔｈ＞Ｒ１＊Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）を得る。この右辺はショート状態でのＲであるため、Ｒ＜Ｒｔｈが成り立つ、よって、判定部３４は正しくショート状態を判定できる。続いて、オープン状態を考える。オープン状態ではＲ＝Ｒ１であるため、条件２の場合もＲ＞＝Ｒｔｈが成り立ち、判定部３４は正しくオープン状態を判定できる。
【００３２】
さらに、プローブカードを複数の半導体測定装置で使用する場合も、プローブカードの枚数は１枚で済ませられる。一般に、半導体測定装置の種類ごとにしきい値（Ｒｔｈ）は異なる。しかし、どのしきい値（Ｒｔｈ）であっても条件１あるいは２を満たすようにＲ１を選べば、プローブカードは１枚で済ませられる。
【００３３】
実施の形態２．
実施の形態２を図面を用いて説明する。
【００３４】
図８および図９は、エッジセンサ１２を含むプローブカード１１０の、それぞれショート状態とオープン状態における等価回路図である。実施の形態２のプローブカード１１０は、実施の形態１のものと同様であるが、実施の形態１での抵抗１８が可変抵抗１１８となっている。
【００３５】
図１０および図１１は、それぞれショート状態とオープン状態におけるプローブカード１１０と半導体測定装置１３０とを接続した図である。実施の形態２の半導体測定装置１３０は、実施の形態１のものと同様であるが、判定部１３４が可変抵抗１１８の値を設定できる点が異なる。
【００３６】
このように抵抗が可変抵抗１１８であるため、その抵抗値を所望の値にしたい場合に簡単に設定できる。もし、この抵抗が可変抵抗ではなく、はんだなどでプローブカードの基板等に接合させたものである場合、抵抗値を変えるには抵抗そのものを交換する必要がある。実施の形態２のプローブカードでは、そのような手間はかからない。
【００３７】
また、半導体測定装置１３０は、判定部１３４が可変抵抗１１８の値を設定できるため、もしエッジセンサ１２の抵抗の値（Ｒ）が経年的に大きくなっても対応可能である。その具体的な対応手順を記す。まず、判定部１３４がＲ２の値を算出する。そのためには、ショート状態においてＲを測定し、それからＲ２＝Ｒ１＊Ｒ／（Ｒ１−Ｒ）という式を用いて算出すればいい。次に、実施の形態１で述べたように、Ｒ２＜＝Ｒｔｈであれば条件１、Ｒ２＞Ｒｔｈであれば条件２を満たすようにＲ１を再設定する。こうすれば、半導体測定装置１３０はショート状態とオープン状態との判別を正しく行える。なお、上記の動作は、プローブカード１１０と半導体測定装置１３０とを接続するごとに実施してもいいし、半導体装置の測定ごとに実施してもいいし、時間間隔を設定して定期的に実施してもいいし、測定回数を設定してその回数ごとに実施してもいいし、これら以外のタイミングで実施してもいい。
【００３８】
なお、実施の形態２においては、実施の形態１で得られる効果も同様に得ることができる。
【００３９】
なお、実施の形態１および２では、判定部３４および１３４は、Ｒ＜Ｒｔｈであれば第１の針１４とウエハ５０とが接触していると判定し、Ｒ＞＝Ｒｔｈであれば非接触であると判定するとしたが、ＲとＲｔｈの大小関係がそれぞれＲ＜＝ＲｔｈとＲ＞Ｒｔｈというように等号の位置を変えてもかまわない。その場合は、条件１および条件２等、これまでに記載した不等式中に現れる等号の位置が変わるが、それは適宜計算すれば済むことであり、ここで改めて計算結果を示したり説明したりはしない。
【００４０】
また、半導体測定装置３０および１３０はしきい値を記憶する記憶部を有するとして説明したが、しきい値を外部に持ち、外部と通信することでしきい値を得るように構成してもいい。
【符号の説明】
【００４１】
１０，１１０  プローブカード、１２  エッジセンサ、１４  第１の針、１６  第２の針、１８  抵抗、３０，１３０  半導体測定装置、３２  記憶部、３４，１３４  判定部、５０  ウエハ、１１８  可変抵抗
【要約】
プローブカード（１０）はエッジセンサ（１２）を有する。エッジセンサ（１２）は第１の針（１４）と第２の針（１６）とを有する。第１の針（１４）と第２の針（１６）とは、第１の針（１４）とウエハとが非接触のときには接触しており、第１の針とウエハとが接触しているときには非接触である。プローブカード（１０）は、第１の針（１４）と第２の針（１６）との間に接続された抵抗（１８）を有する。【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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【図１１】
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