(57)【要約】【課題】自動化のために、測定中における試験対象物の接触面とプローブの間でのアークの発生を防止するとともに、各測定ごとにかかる時間を短縮し、測定効率を向上させること。【解決手段】試験対象物を固定器具で固定するステップと、プローブ支持装置により少なくとも１つの電気式のプローブを支持するステップと、前記試験対象物又は前記プローブを位置決め装置によってそれぞれ他方に対して選択的に位置決めし、前記試験対象物において電気的な接続を担う該試験対象物の接触面に前記プローブを接触させるステップと、測定信号としての信号を出力し、又は入力される信号ユニットと前記プローブの間の電気的な接続を遮断するステップと、前記プローブと前記接触面の接触が確認された後、前記信号ユニットと前記プローブの間の電気的な接続を行うステップと、前記試験対象物を測定するステップを行う。
2012530915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験対象物（２０）の測定方法であって、
試験対象物（２０）を固定器具（２２）で固定するステップと、
プローブ支持装置（２８）により少なくとも１つの電気式のプローブ（２６）を支持するステップと、
前記試験対象物（２０）又は前記プローブ（２６）を位置決め装置によってそれぞれ他方に対して選択的に位置決めし、前記試験対象物（２０）において電気的な接続を担う該試験対象物（２０）の接触面（２１）に前記プローブ（２６）を接触させるステップと、
測定信号としての信号を出力し、又は入力される信号ユニット（３４）と前記プローブ（２６）の間の電気的な接続を遮断するステップと、
前記プローブと前記接触面（２１）の接触が確認された後、前記信号ユニット（３４）と前記プローブ（２６）の間の電気的な接続を行うステップと、
前記試験対象物（２０）を測定するステップ
を行うことを特徴とする測定方法。
【請求項２】
前記試験対象物（２０）の測定後、かつ、前記プローブ（２６）の前記接触面（２１）からの離間前に、前記信号ユニット（３４）と前記プローブ（２６）の間の電気的な接続を再び遮断することを特徴とする請求項１記載の測定方法。
【請求項３】
前記プローブ（２６）と前記接触面（２１）の接触がなされる際に、前記信号ユニット（３４）と前記プローブ（２６）の間の電気的な接続を行うための接続信号を生成することを特徴とする請求項１又は２記載の測定方法。
【請求項４】
前記測定後に、前記信号ユニット（３４）と前記プローブ（２６）の間の電気的な接続を遮断するための遮断信号を生成することを特徴とする請求項２又は３記載の測定方法。
【請求項５】
前記信号ユニット（３４）を測定ユニット（３２）の一部とするとともに、該測定ユニット（３２）において前記接続信号及び／又は前記遮断信号を生成することを特徴とする請求項３又は４記載の測定方法。
【請求項６】
前記位置決め装置が制御ユニット（４２）を含んでおり、該制御ユニット（４２）において前記接続信号及び／又は前記遮断信号を生成することを特徴とする請求項３又は４記載の測定方法。
【請求項７】
前記プローブ（２６）と前記接触面（２１）の接触を光学的に検出することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の測定方法。
【請求項８】
前記試験対象物（２０）に複数の前記プローブ（２６）を接触させるとともに、これらすべてのプローブ（２６）がそれぞれ対応する前記接触面（２１）に接触したことが確認されたとき、前記信号ユニット（３４）と前記プローブ（２６）の間の電気的な接続を行うことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロニクスパワー回路における半導体部材、このような半導体部材を備えたウエハ、エレクトロニクスパワー回路システムなど（以下総称して「試験対象物」という。）を電子部品の試験に適した測定装置（以下単に「試験装置」という。）において測定する測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロニクスパワー回路における半導体部材とは、以下、特に高圧・高出力性能及び高い遮断能力を有する、半導体内に形成された電子部品を意味する。エレクトロニクスパワー回路の構成部材は、例えばダイオード、サイリスタ、ＭＯＳＦＥＴ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などの特に高い電気的及び物理的な条件下並びに急激な電圧変化及び電流変化を伴う高い回路周波数下において使用される部材である。このような試験対象物又はこのような部材を含むウエハは、測定に関連して「被試験デバイス（ＤＵＴ）」として知られている。
【０００３】
試験装置においては、試験又は種々のパラメータを得る目的で試験対象物に対して様々な測定がなされる。このとき、測定を特殊な周囲環境条件下で行うことがある。また、測定に対しては、計測信号を入力又は測定するために、試験対象物を探針（プローブ）に接触させる。さらに、試験対象物の接触面及びプローブをそれぞれ互いに対して位置決めし、互いに接触させる必要がある。多くの場合には、複数の接触面が同時に複数のプローブと接触する。測定経過に影響を与える１つの過程は、試験対象物若しくはプローブ又はこれら両者の互いの接触のための移動である。
【０００４】
従来、試験対象物の位置決め及び接触は多くの場合電気式の駆動装置によって行われ、その後の補正が必要となることがある。また、試験対象物の接触面の移動開始時には、測定に必要な高い電流信号又は電圧信号により、不意の閃絡が生じるおそれがある。このような事態は、例えば接触前又はキャリブレーション中の信号ユニットの接続のような誤った測定作業により起こるとともに、試験対象物又はプローブの損傷や、更には探針が接触面に溶接されてしまうような事態をも招くことがある。また、閃絡のおそれは、自動的又は準自動的な測定作業においてのみならず、探針を接触面へ近づける際に両者の間隔が所定の間隔を下回るときに、特に手動による測定作業において生じることもある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記問題にかんがみてなされたもので、その目的とするところは、自動化のために、測定中における試験対象物の接触面とプローブの間でのアークの発生を防止するとともに、各測定ごとにかかる時間を短縮し、測定効率を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、信号ユニットを一時的に遮断することで、プローブと接触面の間でのアークの発生を防止することが可能である。また、この遮断は、プローブの接触面への接触が確認されるまで、すなわち、いわゆる「接触モード」が確認されるまで解除することが不可能であるとともに、プローブと試験対象物の間の位置決め中に測定信号が発出されないようにすることに寄与している。
【０００７】
また、信号ユニットの作動（接続）が単に時間的な位置決め過程においてすでに検出され得る接触の形成に関連することだけではなく、接触の条件が満たされるのが積極的に検出されたことを確認する必要がある。各プローブに対する機械的かつ電気的な接触が確実になされたのを確認して初めて信号ユニットが作動するため、上記事項は、試験対象物が複数のプローブに同時に接触する場合に大きな意義がある。
【０００８】
また、信号ユニットとプローブの間の電気的な接続は、プローブと試験対象物の間で接触がなされるよう基本的に適し、定義された最終的な移動の後に初めてなされるようになっている。通常、この移動はＺ軸方向、すなわち垂直方向であるが、プローブ及び／又は試験対象物の形状及び配置に応じて、その他の移動形態としてもよい。したがって、「接触モード」の確認は、技術的なパラメータ、すなわちプローブと試験対象物の接触がなされるまでの試験対象物方向への移動の終了に基づく「接触モード」の時点の定義により行われる。これにより、信号ユニットの作動への影響が排除されるとともに、技術的なパラメータを自動化の目的で使用することが可能となる。
【０００９】
さらに、信号ユニットの作動に対する技術的なパラメータの準備により、測定信号の入力又は測定までの時間を短縮することが可能である。そして、これにより、試験における処理能力が高められることになる。
【００１０】
また、どのような形態で信号ユニットの作動を行うかは、測定量、測定事情、測定パラメータ、試験対象物などの条件に応じて適合させればよい。基本的には、機械的、光学的又は電気的な手段を用いることが可能である。
【００１１】
これに合わせて、例えば位置決め装置、監視装置又は測定ユニット自体を「接触モード」の確認に合わせて構成することが考えられる。そして、この位置決め装置により接触を目的とする少なくとも１つのプローブと試験対象物の間の相対移動がなされ、また、測定ユニットは、信号ユニットを含んで構成されされているとともに、測定の制御を行うものとなっている。
【００１２】
測定ユニット自身を「接触モード」の確認に合わせて構成するる場合、当該測定ユニット内の適当な回路によって信号ユニットを接続及び遮断可能とすることが考えられる。そして、これとは無関係に接触センサユニットによって、プローブと接触面の間の接触を確認することが可能である。
【００１３】
また、接触の確認のための接触センサユニットとして、プローブ自体又は追加的な基準プローブを用いることが可能である。この場合、基準プローブはプローブに共通のものとして配置されるとともに接触させられる。さらに、基準プローブからの信号は、接触の確認と電気的接続の間に測定装置の保護に必要な時間が得られるよう、幾何学的な基準又は時間的な基準により処理される。また、接触センサ又は距離センサからの信号も同様に電気的接続のために使用される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、自動化のために、測定中における試験対象物の接触面とプローブの間でのアークの発生を防止するとともに、各測定ごとにかかる時間を短縮し、測定効率を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】試験対象物の測定ための試験装置の概要を示す図である。
【図２】試験対象物の測定方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１において概略的に示す試験装置において、一般に被試験デバイス（ＤＵＴ）とも呼ばれる試験対象物２０が固定器具２２の支持面上に配置されている。この固定器具２２は、当該固定器具２２と、この上に配置された試験対象物２０を移動させるためのＸ−Ｙ−Ｚ−Θ移動台（以下単に「移動台」という。）２４備えている。そして、この移動台２４により、固定器具２２の支持面に平行な面として定義されるＸ−Ｙ平面における両方向への移動が可能となっている。さらに、この移動台２４により、Ｘ−Ｙ平面に対して垂直なＺ方向への移動と、Ｚ方向へ延在するＺ軸周りの任意角度（Θ）の回転も可能となっている。
【００１８】
また、試験対象物２０の基準線又は基準縁をＸ軸方向又はＹ軸方向に対して調整するために、移動台２４にける角度駆動部によって固定器具２２の角度調整がなされるようになっている。上記のようなＸ−Ｙ平面における移動、Ｚ軸方向の移動及び角度調整に対してそれぞれ独立の駆動部が設けられており、これら駆動部のうち少なくともいずれかは電動式のものとなっている。
【００１９】
図１に示す実施の形態においては、複数のプローブ２６が互いに対向させて２列に配置されているとともに（図示では一方向からのみ視認可能）プローブ支持装置２８によって支持されている。また、これらプローブ２６の配置は、測定すべき試験対象物２０の接触面２１に対応したものとなっている。
【００２０】
また、例えば、試験対象物２０、入力若しくは測定すべきテスト信号、又は測定中若しくは２つの測定間に試験装置内において必要な動作に応じた様々なプローブ支持装置が、少なくとも１つのプローブ２６のプローブ支持装置２８として知られている。例えば、プローブ２６がプローブカード上に設けられており（図１）、このプローブカードにより、同時に接触すべき試験対象物２０の接触面２１を配置するために各プローブ２６の方向の調整と互いの固定がなされるとともに、プローブ２６からインターフェースへの電気的な接続が形成される。多くの場合、このようなプローブカードは独自の駆動部を含んで構成されておらず、このプローブカードは、計測結果に基づき固定器具２２あるいは試験対象物２０に対して向きの適当な調整がなされるとともに、その位置に位置決めされる。なお、計測中に固定器具２２のみによって位置決め及び接触のための移動がなされる。
【００２１】
不図示の他の実施形態においては、個々に又はグループでまとめられたプローブ２６がいわゆるプローブヘッドに設けられる。このプローブヘッドもプローブ２６の向きの調整、固定及び電気的な接続の役割を果たすものだが、このプローブヘッドは、更に手動又はモータで動作してプローブ２６の動作を行う操作ユニットを含んで構成されている。手動又はモータで動作する操作ユニットによりなされる動作の組合せは、固定器具２２の動作と同等程度のものである。
【００２２】
また、様々な実施形態において、操作ユニットにより固定器具２２の個々の運動あるいはすべての運動を行うことが可能である。この場合にも、操作ユニットにより行われる各運動は、それぞれ独自の駆動部により行われる。そして、この駆動部のうち少なくともいずれかは電気的に動作するようになっている。
【００２３】
固定器具２２の移動台２４及びプローブ支持装置２８の選択的な操作ユニットは、試験装置の位置決め装置の構成部材であり、互いに対応するものとなっている。  そして、本実施の形態においてはプローブ支持装置２８に含まれているインターフェース３０を介して、試験対象物２０に対する接触すべき各プローブ２６が測定ユニット３２に接続されている。この測定ユニット３２は信号ユニット３４を含んで構成されており、この信号ユニット３４により、必要な計測信号が出力又は入力される。ここで、信号ユニット３４のプローブ２６への接続は、特にインターロック回路３６である適当な回路により手動で、及び／又は自動で切り換えられるようになっている。
【００２４】
図示の実施形態においては、試験対象物２０の測定に使用されるすべてのプローブ２６が接触センサユニット２７としても使用される。そして、この接触センサユニット２７により、接触状態の確認がなされる。ここで、互いに直列に接続されたすべてのプローブにより小さな補助信号が送出されるため、すべてのプローブ２６が接触面２１に接触して初めて「接触モード」を示す作動信号（イネーブル信号）が測定可能である。そして、この作動信号により、インターロック回路３６を直接的又は間接的に制御することが可能である。
【００２５】
また、「接触モード」が確認されないか、又はその中断が確認されると、信号ユニット３４の動作が停止する。本発明による方法の一実施形態においては、上記のようなインターロックの発生が示され、及び／又は「接触モード」の回復の後に、信号ユニット３４の自動的な作動又は停止を行うことが可能である。
【００２６】
プローブ２６の上記のような直列な接続が試験対象物２０によってサポートされていない場合には、接触の確認及び作動信号又は停止信号の生成のために、例えば光学的な手法や機械的な手法などの他の手段を用いることも可能である。
【００２７】
また、他の実施形態においては、接触位置の形成が視覚的に確認できるか、又は光学装置４０による画像処理によって確認できるため、信号ユニット３４の作動又は停止を光学的に生成された信号によって行うことが可能である。
【００２８】
また、他の実施形態においては、「接触モード」が形成された後の作動信号、又は位置決め装置である固定器具２２によって生成される、信号ユニットの制御のための停止信号が、確実な接触のためにあらかじめ設定されたＺ軸方向の間隔が克服された後に生成されるようになっている。
【００２９】
ところで、試験対象物２０の測定の一部をなす位置決め工程及び接触工程を、図２に基づき以下に説明する。
【００３０】
まず、試験対象物２０が固定器具２０の支持面上に配置されるとともに該固定器具２０によって固定される（ステップ５０）。
【００３１】
そして、少なくとも１つのプローブ２６をプローブ支持装置２８によって支持することにより、このプローブ２６が試験対象物２０に対向する位置に配置される（ステップ５２）。
【００３２】
次に、試験対象物２０若しくはプローブ２６又はこれら両方が位置決め装置によって互いに対して位置決めされ、プローブ２６が確実に試験対象物２０の接触面２１に機械的かつ電気的に接触する（ステップ５４）。
【００３３】
位置決め及び接触は、本実施の形態においては、固定器具２２をＸ−Ｙ平面において移動させるための２つの電気式駆動装置と、固定器具２２をＺ軸方向に移動させるための１つの電気式駆動装置とを備えた移動台２４によって達成される。なお、図示では見易さの観点から１つのプローブ２６と１つの接触面２１の間の接触のみが示されているが、プローブ支持装置２８における各プローブ２６の配置が、これらが接触面の２１の配置と互いに対応するよう設定されているため、同様に複数のプローブ２６と複数の接触面２１も同時に接触するようになっている。
【００３４】
プローブ２６及び試験対象物２０は、プローブ２６の先端部がそのＸ−Ｙ平面における、Ｚ軸方向の位置にかかわらず常に試験対象物２０の接触面に対して、前記Ｚ軸方向の電気式駆動装置によって克服される間隔を有するよう、固定器具２２及びプローブ支持装置２８によって互いに対して支持される（ステップ５０，５２）。また、上記３つの電気式駆動装置の制御は、位置決め装置の一部である制御ユニット４２によってなされる。
【００３５】
試験対象物２０とその接触面２１は、Ｘ−Ｙ平面において、上記２つの電気式駆動装置によって初期位置から測定位置へと移動される。また、この測定位置においては、接触位置とは異なり、接触面のＸ−Ｙ平面における位置があらかじめ調整したＺ軸方向の間隔をもってこのＸ−Ｙ平面におけるプローブ２６の位置に一致している。測定位置への移動は、例えば、複数の部分ステップ又は一方向への１つのステップのみで構成される移動を含むものである。後者は、半導体部材のパターンをウエハ上で離間させるべきときや、このパターンをＸ軸方向とＹ軸方向に調整すべきときに該当する。
【００３６】
そして、プローブ２６の先端部が接触面に確実に接触するまで（接触位置）、接触面２１をプローブ２６に対してＺ軸方向へ移動させる。位置決め段階中及び接触段階中にプローブ２６と試験対象物２０における接触面２１の間の「接触モード」の確認が行われる。このとき、プローブ２６と信仰ユニット３４の間の電気的な接続は、インターロック回路３６により遮断されている（ステップ５６）。
【００３７】
上記のようなＺ軸方向の移動がなされる前又はなされている間に、目標とする移動と実際の移動の間の角度差が例えば実際の測定位置と目標測定位置の間の差に基づき確認されれば、Ｘ−Ｙ平面における測定位置の補正を行うために、上記のようなＺ軸方向の移動を中断又は取り消すことが可能である。この場合、プローブ２６が信号ユニット３４と接続されていないことにより当該プローブ２６には測定信号が存在しないため、接触面２１近傍におけるプローブ２６の後の補正について問題は生じない。
【００３８】
また、試験対象物２０における複数の接触面２１が複数のプローブ２６と接触する場合には、試験対象物の接触のために他の移動工程が必要となる。本実施の形態においては、上述のプローブ支持装置２８の操作ユニットによりＸ−Ｙ平面及びＺ軸方向の運動を行うようにしてもよい。例えば、固定器具２２の粗い位置決めをプローブ２６の精密な位置決めによって補うようにすることが考えられる。この場合、測定位置の調整は、接触位置を形成するための移動の前における固定器具２２の移動とプローブ２６の移動の適当な組合せにより行われる。なお、接触状態の確認は、すべてのプローブの先端部がそれに対応する試験対象物２０の接触面に接触して初めてなされる。
【００３９】
また、接触位置を形成することで、「接触モード」に達したことを確認し（ステップ５８）示す作動信号が生成される。このとき、信号ユニット３４がインターロック回路３６によって作動する（ステップ６０）。そして、このように信号ユニット３４が作動されて初めて試験対象物２０についての測定が開始される（ステップ６２）。
【００４０】
「接触モード」への到達がプローブ２６と接触面２１の接触の確認すなわち測定台で検出されるパラメータと関連していることにより、上記確認は、実際の測定の実行とは切り離されている。したがって、試験装置はマスターとして機能し、該試験装置に接続された測定ユニット３２はスレーブとして機能する。なお、他の実施形態においては、試験対象物２０の測定後、ウエハ上における隣接した次の試験対象物を測定することも可能である。
【００４１】
また、プローブ２６と接触面の間の接触を無理なく解除するために、試験対象物２０の測定後、信号ユニット３４とプローブ２６の間の電気的な接続が再び遮断される（ステップ６４）。このとき、信号ユニット３４により遮断信号が生成され、信号ユニット３４とプローブ２６の間の電気的な接続がインターロック回路３６によって再び遮断される。その後初めて例えば固定器具２２の下降により接触が解除されるとともに（ステップ６４）、新たな位置決め工程及び接触工程が開始される。
【符号の説明】
【００４２】
２０            試験対象物
２１            接触面
２２            固定器具
２４            Ｘ−Ｙ−Ｚ−Θ移動台
２６            プローブ
２７            接触センサユニット
２８            プローブ支持装置
３０            インターフェース
３２            測定ユニット
３４            信号ユニット
３６            インターロック回路
４０            光学装置
４２            制御ユニット
【図１】
2012530915.tif 000003
【図２】
2012530915.tif 000004
【国際調査報告】
2012530915.tif 000005
2012530915.tif 000006
2012530915.tif 000007
2012530915.tif 000008
2012530915.tif 000009
2012530915.tif 000010