JPH0240524Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の属する技術分野〕 本考案は、たとえばシリコン基板上に突出する
ように形成された半導体装置の電極のような層状
構造の微細パターンの、パターン・基板間または
層間の接合強度を測定する測定装置、特に測定操
作が容易となる構成に関する。

〔従来技術とその問題点〕

半導体装置においては、たとえば電極を形成す
る場合層状構造のパターンをシリコン基板上に突
出するようにして形成することがあり、この場合
前記パターンとシリコン基板間または前記パター
ンを形成する各層間の接合強度が半導体装置の寿
命、性能等を左右する重要な要件となるため、半
導体装置の製造工程等では前記接合強度を測定す
る必要がある。第７図はシリコン・ウエハーの平
面図で、同図における１に示す区画はシリコン・
ウエハー上に電気回路パターンが形成された半導
体装置チツプ、第８図は一個の半導体装置チツプ
１の拡大平面図、第９図は第８図のＧ−Ｇ断面の
一部拡大図である。第８図および第９図において
２はシリコン基板、３はシリコン基板２上に積み
重なつて突出するように形成された複数層構造の
突起物としての電極である。電極３は第８図にお
いては上下に各一列づつ列状に配置されていて各
電極の平面形状は短冊状に形成され、Ａ，Ｂはこ
の短冊の寸法を示している。第８図においては説
明の便宜上電極３以外の電気回路パターンは示し
ていない。第９図におけるＨおよびＤはそれぞれ
電極３の高さおよび中心間距離であつて、電極３
はたとえばＡ＝80μm、Ｂ＝150μm、Ｈ＝20μm、
Ｄ＝100μmのような寸法を有している。半導体装
置チツプ１においては電極３が上述のように形成
されていて、信頼性の高いチツプ１を出荷するた
めにはこの電極のシリコン基板２に対する接合強
度および電極３を構成する各層間の接合強度が測
定される必要がある。

さて、前述した電極３のように、基板上に多層
構造の突起物を接合によつて形成したものにおけ
る接合強度を測定する場合、従来第１０図に示し
たような方法がよく採用されている。すなわち、
第１０図において４は平板上基板、５は基板４上
に積み重なつて突出するように形成された多層金
属膜構造の突起物、６は一端面を突起物５の上面
に当接させ接着剤７によつて固定した測定用の棒
状部材で、この場合基板４を図示していない取り
付け台に固定した状態で部材６の他端においてＰ
矢印方向に力を加え、突起物５と基板４との間あ
るいは突起物を構成する層間に剥離が発生した時
の印加力を図外の検出装置によつて検出して、突
起物５と基板４との間および突起物５を構成する
各層間の接合（以下これら複数個所の接合を単に
突起物と基板との接合ということがある）の強度
を測定するようにしているが、このような測定方
法には、前記接合の部分が剥離する以前に接着剤
７の部分で剥離が生じて測定不能となることが多
く、また接着剤７による接着作業を行うために突
起物５の平面形状が１cm四方程度以上の大きさを
もつている必要があつて、第８図の電極３のよう
な突起物に対しては適用できないという問題があ
る。

第１１図は第１０図とは異なる従来の測定装置
の説明図で、図の第１０図と異なる所は、基板４
の突起物５が設けられている表面の位置に対応す
る基板４の裏面の位置に、一端面が該基板に当接
するようにして接着剤８で第２の棒状部材９が接
着、固定されていることで、この場合接合強度の
測定は部材６，９をそれぞれ図示の矢印方向に引
張るように力を加えることによつて行われるが、
この場合にも第１０図の場合におけると同様な問
題があることは明らかである。

〔考案の目的〕

本考案は上述したような従来の接合強度測定に
おける問題を解消して、基板上に形成された微細
突起物における該突起物と基板、あるいは突起物
の層間の接合強度の測定を確実かつ容易に行うこ
とのできる接合強度測定装置を提供することを目
的とする。

〔考案の要点〕

本考案は、上述の目的を達成するために、基板
の一面に接合によつて突起物が形成された試料を
取り付ける取り付け台と、試料を取り付け台に固
定する試料固定機構と、突起物と最鋭角部で接触
する錐体状あるいは楔状を有する棒状プローブの
一端に測定部が設けられこのプローブの他端に加
えられる力を測定部によつて測定する荷重計と、
試料を取り付け台に取り付けて固定した状態でプ
ローブの他端が前記試料の基板面との間隔を保持
すると共に前記突起物の側面を押圧するように取
り付け台と荷重計とを相対的に移動させる駆動機
構と、で接合強度測定装置を構成し、駆動機構に
よつて荷重計のプローブで試料に形成された突起
物にせん断力を加えて突起物と基板との間に接合
部あるいは突起物の層間に剥離を発生させ、この
剥離を生じた時のせん断力を荷重計の測定部で測
定して前記接合部における接合強度を測定するよ
うにすることによつて、前記突起物が微細であつ
ても該突起物と基板との接合あるいは突起物の層
間の強度が確実かつ容易に測定できるようにした
ものである。

〔考案の実施例〕

第１図は本考案の一実施例の構成図、第２図は
第１図における要部の拡大模式図、第３図は第１
図および第２図における荷重計のプローブの拡大
斜視図である。第１図ないし第３図において、１
２はシリコン基板２と突起物としての電極３とか
らなる試料１１を、電極３が形成された面が表側
になるようにして載置するようにした板状取り付
け台で、試料１１は取り付け台１２に載置された
後、取り付け台１２に設けた貫通孔等の図示して
いない内部機構およびパイプ１３を介してポンプ
等を含む真空吸引装置１４によつて取り付け台１
２に吸着、固定されている。１５はこのようにし
て試料１１を取り付け台１２に固定する、前述の
取り付け台内部機構とパイプ１３と真空吸引装置
１４とからなる試料固定機構である。１６は棒状
プローブ１７と測定部１８とを備えた荷重計で、
この場合、プローブ１７は、突起物と最鋭角部で
接触する錐体状あるいは楔状を有する棒状プロー
ブで、例えば、その形状は、第３図に三角柱本体
部１７ａとこの本体部の一端に形成された三角錐
状錐体部１７ｂとで構成されているものを示す
が、第４図に示したように錐体部１７ｂのない本
体部１７ａのみからなる形状であつても差し支え
ない。ここで、突起物と接触する最鋭角部の箇所
は、第３図の三角錐状錐体部１７ｂの場合では稜
線１７ｃであり、第４図の本体部１７ａの場合で
は稜線１７ｄである。プローブ１７は本体部１７
ａの他端に固定されたレバー１９を介して測定部
１８に連結され、測定部１８は図示していない歪
み検出器等の内部機構によつてプローブの錐体部
１７ｂに加えられた力の大きさを測定し、測定結
果の最大値を記憶、保持して電気信号として出力
するように構成されている。２０は測定部１８の
出力信号をケーブル２１を介して表示する表示器
である。図示していないが測定部１８には出力信
号をリセツトするリセツト機構が設けられてい
る。２２は測定部１８を支持して装置台２３に固
定するようにした脚である。表示器２０も脚２２
によつて装置台２３に固定されている。

２４ａはＸ軸用支持台２４ｂに固定されたＸ軸
用モータ２４ｃによつて第１図の紙面内の水平な
Ｘ軸方向に駆動されるＸ軸ブロツクで、取り付け
台１２は試料１１を取り付けた上面が水平になる
ようにしてＸ軸ブロツク２４ａに固定されてい
る。ブロツク２４ａは支持台２４ｂ上を移動する
ように構成されていて、２４ｄはブロツク２４ａ
を手動で移動させるつまみである。２４はブロツ
ク２４ａと支持台２４ｂとモータ２４ｃとつまみ
２４ｄとからなるＸ軸機構である。

２５ａは装置台２３に固定されたＹ軸用モータ２
５ｃによつて第１図の紙面に垂直なＹ軸方向に駆
動されるＹ軸ブロツクで、支持台２４ｂはブロツ
ク２５ａに固定されている。２５はブロツク２５
ａとモータ２５ｃとからなるＹ軸機構で、このＹ
軸機構にもブロツク２５ａを手動で移動させるつ
まみ２５ｄが設けられている。第１図においては
Ｘ軸機構２４とＹ軸機構２５とが上述のように構
成されているのでモータ２４ｃ，２５ｃ、つまみ
２４ｄ，２５ｄによつて取り付け台１２、したが
つて試料１１を二次元的に移動させることがで
き、この場合試料１１を移動させることによつ
て、荷重計のプローブ１７の錐体部１７ｂが、試
料１１における電極３の側面から、該電極を押圧
しうるように構成されている。２６は試料１１を
固定した取り付け台１２を前述のように移動させ
る、Ｘ軸機構２４とＹ軸機構２５とからなる駆動
機構である。２７はプローブ１７が電極３を押圧
する状態を目視できるようにした顕微鏡で、２８
は上述の各部からなる接合強度測定装置である。

測定装置２８は上述のように構成されているの
で、荷重計のプローブの錐体部１７ｂの稜線１７
ｃが取り付け台１２に固定された試料１１の電極
３の側面を押圧するように駆動機構２６を操作す
ると、電極３と基板２との接合状態によつてほぼ
三種類の現象が発生する。第２図の矢印Ｑはこの
時のプローブ１７に対する試料１１の移動方向を
示している。すなわち第１の現象は、第５図に示
したように、プローブ１７の押圧力によつて電極
３全体が基板２から剥離する現象であり、第２の
現象は第６図に示したように電極３がプローブ１
７によつて切断されて該電極の一部が基板２から
剥離する現象であり、第３の現象は電極３がプロ
ーブ１７によつて切断されるだけで上述のような
剥離が全く発生しない現象である。ところが本測
装置２８においては上述の第３現象が発生しない
ようにプローブの錐体部１７ｂの形状が決定され
ているので、このような測定装置２８によれば、
上述の第１および第２現象のいずれの場合におい
ても表示器２０によつて電極３と基板２との接合
の強度を確実に測定することができ、かつこの測
定は電極３ならびにその配置が微細であつても駆
動機構２６と顕微鏡２７とによつて容易に行うこ
とができる。

なお上述の実施例においては駆動機構２６によ
つて取り付け台１２を静止した荷重計１６に対し
て移動させるようにしたが、本考案は取り付け台
１２を静止させ荷重計１６を移動させるように構
成しても差し支えないものであり、本考案が電極
３以外の突起物の接合強度測定にも適用できるも
のであることは説明するまでもなく明らかであ
る。

〔考案の効果〕

上述したように、本考案においては、基板の一
面に接合によつて多層突起物が形成された試料を
取り付ける取り付け台と、試料を取り付け台に固
定する試料固定機構と、突起物と最鋭角部で接触
する錐体状あるいは楔状を有する棒状プローブの
一端に測定部が設けられ、このプローブの他端に
前記接触により加えられる直角方向の力の大きさ
を測定部によつて測定する荷重計と、試料を取り
付け台に取り付けて固定した状態で、プローブの
他端が試料の基板面との間隔を保持すると共に突
起物の側面を押圧するように取り付け台と荷重計
とを相対的に移動させる駆動機構と、で接合強度
測定装置を構成し、駆動機構によつて荷重計のプ
ローブで試料に形成された突起物にせん断力を加
えて突起物と基板との間の接合部あるいは突起物
の層間の接合部に剥離を発生させ、この剥離を生
じた時のせん断力を荷重計の測定部で測定して前
記接合部における接合強度を測定するようにした
ので、前記突起物が微細であつても該突起物と基
板との接合あるいは該突起物の層間の接合の強度
が確実かつ容易に測定できる効果がある。

特に、多層から成る突起物においては、各層の
うち、どこの層がどれくらいの荷重で剥離したか
を調べることができるという顕著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の構成図、第２図は
第１図における要部の拡大模式図、第３図はプロ
ーブの拡大斜視図、第４図は第３図のプローブの
変形例の斜視図、第５図および第６図はそれぞれ
剥離現象説明用の第１説明図および第２説明図、
第７図はシリコン・ウエハーの平面図、第８図は
第７図における半導体装置チツプの拡大平面図、
第９図は第８図における要部の断面拡大図、第１
０図および第１１図はそれぞれ従来の第１および
第２接合強度測定装置の各説明図である。 ２，４……基板、３……突起物としての電極、
５……突起物、１１……試料、１２……取り付け
台、１５……試料固定機構、１６……荷重計、１
７……プローブ、１８……測定部、２６……駆動
機構、２８……接合強度測定装置。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 基板と，該基板の一面上に接合された多層突
   起物と，からなる試料を取り付ける取り付け台
   と；前記試料を前記取り付け台に固定する試料
   固定機構と；前記突起物と最鋭角部で接触する
   錐体状あるいは楔状を有する棒状プローブと；
   前記棒状プローブの一端に測定部が設けられ，
   前記プローブの他端に前記接触により加えられ
   る直角方向の力の大きさを前記測定部によつて
   測定する荷重計と；前記プローブの前記他端が
   前記試料の基板面との間隔を保持すると共に前
   記突起物の側面を押圧するように，前記試料固
   定機構によつて前記試料を固定した前記取り付
   け台と，前記荷重計とを相対的に移動させる駆
   動機構と；を備えたことを特徴とする接合強度
   測定装置。 ２ 実用新案登録請求の範囲第１項に記載の測定
   装置において，荷重計の測定部はプローブの他
   端に前記接触により加えられた直角方向の力の
   最大値を記憶，保持するように形成されている
   ことを特徴とする接合強度測定装置。