JPH0458898B2

JPH0458898B2 -

Info

Publication number: JPH0458898B2
Application number: JP60172785A
Authority: JP
Inventors: Masaru Inagaki; Atsushi Nakajima
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1985-08-05
Filing date: 1985-08-05
Publication date: 1992-09-18
Also published as: JPS6232332A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は圧力検出素子の検定方法及び装置、特
に半導体結晶ウエハ状態のままでこのウエハに形
成された各圧力検出素子の特性の検定を行うこと
を可能とする改良された圧力検出素子の検定方法
及び装置に関する。

［従来の技術］背景技術今日流体計測は各種分野で行われており、例え
ば石油プラントや発電設備等の大がかりなものか
ら、自動車の油圧制御や燃焼制御、身近かなとこ
ろでは家庭用電気製品、医療機器に至る各種分野
にまで広範囲に亘つて行われている。

このような流体計測は、一般に流体の圧力や流
量の測定を中心として行われており、近年このよ
うな測定を行う流量センサ及び圧力センサに対し
ては小型化、高信頼性化、低価格化の要求が高ま
つている。

このような要求を満足する圧力センサとして、
従来より各種の半導体圧力検出素子が用いられて
おり、このような半導体圧力検出素子としては、
第８図Ｂに示すキヤパシタンスタイプのものと、
第８図Ｃに示す歪ゲージタイプのもとが周知であ
る。

第８図Ｂに示すキヤパシタンスタイプの半導体
圧力検出素子１００は、その中央部を裏面側から
周知の半導体微細加工技術を用いて座ぐり加工し
て肉薄のダイアフラム１０を形成し、このダイア
フラム１０の裏面に電極１２を設けて形成されて
いる。

また、第８図Ｃに示す歪ゲージ型の半導体圧力
検出素子１００は、そのダイアフラム１０をＮ型
Si単結晶板を用いて作成し、その中央部、周縁部
の境界近傍に不純物としてボロン拡散したＰ型の
歪抵抗ゲージを設けることにより形成されてい
る。

ところで、このような各半導体圧力検出素子１
００の作成は、一般に半導体処理技術の特徴であ
る高集積度、高信頼度、量産性といつた有用性を
生かして行われ、具体的には第８図Ａに示すよう
に、１枚のシリコンウエハ２００上に多数の圧力
検出素子チツプを形成しておき、このウエハ２０
０を個々のチツプに切断することにより行われ
る。

ここにおいて、前記圧力検出素子１００の材料
となるSiなどの半導体単結晶は、化学的に安定で
あり、しかも外部応力に対して良好な弾性と鋼材
なみの強度を有し起歪体として最適な機械的特性
を備えている。これに加えて、前記半導体単結晶
は、クリープ、ヒステリシスによる誤差が少な
く、振動や経時変化がほとんどないという優れた
特徴を有している。

従来技術従来、この種の半導体単結晶を用いて形成され
た圧力検出素子の検査は、まず最初に、半導体検
査装置として利用されているウエハプロバーによ
つてウエハ状態のままその電気特性の測定が行わ
れる。これにより、キヤパシタンス型の圧力セン
サでは、測定された電気特性により電極形成の状
態が検査され、また歪抵抗ゲージ型の圧力センサ
では、測定された電気特性からゲージ抵抗、オフ
セツト電圧、整流性などの特性が検査されること
になる。

そして、このウエハプロバーによる検査に合格
した圧力検出素子は、その後ウエハから切断され
個々の圧力センサチツプとして取り出され、第８
図Ｄに示すように、圧力センサ検定用治具上にマ
ウントあるいはハウジングされ圧力センサとして
の圧力検定試験が行われる。

この圧力検定試験は、圧力検出素子に要求され
る精度に応じて、単に圧力センサとして動作する
かどうかを判断するにすぎない簡単な検定方法か
ら、高精度の補償、較正を行う検定方法まで各種
の方法が存在する。

［発明が解決しようとする問題点］しかし、いずれにしても従来の圧力検定試験
は、ウエハから切り離された個々の半導体圧力検
出素子に対して個別に行われ、ウエハ状態のまま
で行うことができないため、前記圧力検出素子の
量産性、信頼性、集積度を高める上での妨げとな
るという問題があつた。

すなわち、従来の圧力検定試験は、ウエハから
切り離された各圧力検出素子の全てに対し個別に
行われるため、その試験に多大な時間と動力を必
要とし、たとえ製造工程において圧力検出素子を
ウエハから量産したとしても、これに続く検査工
程においてその量産性、経済性が損われてしまう
という問題があつた。

また、今日、超微細半導体加工技術を駆使する
ことにより、１枚のウエハから数千個の超小型圧
力検出素子を形成することができる。

しかし、このような超小型の圧力検出素子は、
その大きさが極めて小さいことから、圧力検定試
験を行う場合にその取扱いが極めて繁雑なものと
なり、試験に要する時間及び手間が更に増大する
という問題があつた。

特に、１枚のウエハから数千個の超小型半導体
圧力検出素子が形成するような場合には、これを
全数個別試験することは膨大な時間と手間を必要
とするため実際上不可能であり、その有効な対策
が望まれていた。

また、一般に圧力検出素子は、所望の圧力感度
特性を有するようそのダイアフラムの直径と厚さ
が適宜設定されおり、従来の圧力検定試験は、圧
力検出素子のダイアフラムの板厚を、触針などを
用いて検査していた。

しかし、一般に圧力検出素子のダイアフラム
は、その板厚が極めて薄く、特に前述した超小型
の半導体圧力検出素子ではそのダイアフラムの板
厚は数μm程度に形成されている。

従つて、このようなダイアフラムを触針を用い
て検査すると、触針とダイアフラムとの接触によ
りダイアフラムにマイクロクラツク等が発生し製
品の歩止りが低下するという問題があつた。

発明の目的本発明は、このような従来の課題に鑑みなされ
たものであり、その目的は、半導体圧力検出素子
の特性の検定をウエハ状態のまま迅速かつ正確に
行うことの可能な半導体圧力検出素子の検定方法
及びその装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］圧力検出素子の検定方法第１図には本発明に係る圧力検出素子の検定方
法を表すフローチヤートが示されており、本発明
の方法は、被測定半導体結晶ウエハと同一高さ位置に設け
られた較正用圧力検出素子に対向し、この較正用
圧力検出素子から離隔した位置に圧力噴射ノズル
を位置させ、圧力検出素子に対しその上方より検
定圧力を印加すると共に、その値を所望の値に較
正する圧力較正工程と、較正された検定圧力を前記ウエハに印加し、こ
のウエハ上に形成された複数の圧力検出素子の特
性の検定を行う検定工程と、を含み、前記検定工程は、前記ウエハ上に形成された各圧力検出素子の電
極部に触針を接触させる触針接触工程と、触針の接触された圧力検出素子に対向し、この
圧力検出素子から離隔した位置に前記圧力噴射ノ
ズルを位置させ、ダイアフラム部分に対しその上
方より較正後の検定圧力を印加する圧力印加工程
と、圧力検出素子から出力される信号を前記触針を
介して順次測定する圧力特性測定工程と、を前記ウエハ上に形成された各圧力検出素子に対
して順次繰返して行い、測定された各圧力検出素
子の信号に基づき各圧力検出素子の特性の検定を
ウエハ状態のままで行うことを特徴とする。

以下に本発明の方法の構成を更に具体的に説明
する。

本発明の圧力較正工程は、圧力印加方向に対し
交差するＸ，Ｙ平面内で較正用圧力検出素子を微
動制御しながら検定圧力の印加を行い、このとき
較正用圧力検出素子から出力される最大値に基づ
き検定圧力の較正を行うことがこの好ましい。

また、前記検定工程は、検定圧力のウエハへの
印加を、圧力印加方向に対し交差する平面内でウ
エハを微動制御しながら行い、圧力印加時に圧力
検出素子から出力される信号の最大値となる位置
を初期位置として設定することが好ましい。

更に、前記圧力特性測定工程は、各圧力検出素
子から出力される圧力印加時の信号と非圧力印加
時の信号とを差演算することにより、検定圧力に
対応した信号を求めその特性を検定することが好
ましい。

圧力検出素子の検定装置また、本発明に係る圧力検出素子の検定装置
は、多数の圧力検出素子が形成された半導体結晶
ウエハを固定するステージ部と、前記ステージ部に隣接して半導体結晶ウエハと
同一高さ位置に設けられた較正用圧力検出素子
と、前記ウエハまたは較正用圧力検出素子から離隔
して設けられ、離隔した位置から圧力を印加する
圧力噴射ノズルと、前記ウエハへ向け進退し検定圧力が印加される
圧力印加素子の電極部に接触する触針と、前記ステージ部及び較正用圧力検出素子を少な
くとも圧力印加方向と交差する平面内で移動制御
するプローバ駆動手段と、前記プローバ駆動手段を制御して圧力噴射ノズ
ルと較正用圧力検出素子とを対向させ、この圧力
検出素子から出力される信号に基づき圧力噴射ノ
ズルから印加される検定圧力を所望の値に予め較
正する圧力較正手段と、前記プローバ駆動手段を制御してウエハ上に形
成された各圧力検出素子のダイアフラム部を前記
圧力噴射ノズルに順次対向させ、前記触針をこの
圧力検出素子の電極部にその都度接触させること
により、検出素子の切替えを順次繰返して行う検
出素子切替制御手段と、この検出素子の切替え動作が終了する毎に、圧
力噴射ノズルから較正後の検定圧力を圧力検出素
子に向け印加し、この時圧力検出素子から出力さ
れる信号に基づき各圧力検出素子の特性の検定を
行う圧力特性測定手段と、を含み、各圧力検出素子の特性の検定をウエハ状
態のままで行うことを特徴とする。

以下に本発明の装置の構成を更に具体的に説明
する。

本発明において、前記ステージ部は半導体結晶
ウエハを平面的に固定するものであり、このステ
ージ部は、その表面に多数の吸着用細孔を設け前
記ウエハを平面的に吸着固定することが好まし
い。

また、較正用圧力検出素子は、前述したように
ステージ部に隣接して半導体結晶ウエハと同一高
さ位置に設けられており、このような較正用圧力
検出素子としては、前記半導体結晶ウエハとほぼ
同時期に作成されたもので、しかもウエハ上に形
成された各圧力検出素子と同一のダイアフラム形
状及び板厚を有し、更に所定の圧力較正を経たも
のを用いることが好ましい。

また圧力噴射ノズルは、較正用圧力検出素子及
び前記ウエハ上にそれぞれその上方から圧力を印
加するものであり、このような圧力噴射ノズルと
しては、ウエハに対しその相対位置及び高さを調
整する調整機構を有し、圧力制御装置で制御され
た圧力ガスを噴射させるものを用いることが好ま
しい。

また触針は、ステージ部に固定されたウエハへ
向け進退して圧力が印加される圧力印加素子の電
極部に押圧接触し、電気的な接続を得るために用
いられている。そして、この触針は、圧力検出素
子の電極部の個数に対応した本数、通常は４〜６
本設けられており、また位置、高さの調整機構を
用いてステージ部の上方空間内の所定位置に保持
固定させるよう形成することが好ましい。

また、プローバ駆動手段は圧力較正手段及び検
出素子切替制御手段から供給される制御信号によ
り前記ステージ部及び較正用圧力検出素子を少な
くとも圧力印加方向と交差するＸ−Ｙ平面内で移
動もしくは微動制御し、しかも前記触針の上下動
を制御するものである。

また、圧力較正手段は、前記プローバ駆動手段
を制御し、圧力噴射ノズルを較正用圧力検出素子
のダイアフラム部と対向させ、このダイアフラム
部に検定圧力を印加させる。そして、このときこ
の圧力検出素子から出力される信号に基づき検定
圧力の圧力レベルを所望の値に較正するものであ
る。

また検出素子切替制御手段は、前記プローバ駆
動手段を制御し、圧力噴射ノズルをウエハ上に形
成された各圧力検出素子のダイアフラム部に順次
対向させる。そして、前記触針をこのようにして
圧力噴射ノズルに対向した圧力検出素子の電極部
にその都度押圧接触させ、特性の測定準備を行
う。

また圧力特性測定手段は、前記圧力検出素子切
替制御手段による検出素子の切替が行なわれる度
に、圧力噴射ノズルから検定圧力を較正された圧
力レベルで対向する圧力検出素子に印加し、圧力
検出素子から出力される信号に基づきその圧力検
出素子の特性の検定を行う。

そして、本発明によれば、このような検定結果
を表示するためのデータ出力装置を設け、ウエハ
状態で検定された各圧力検出素子の特性を数値デ
ータあるいはグラフイツクデータとして表示する
ことが好ましい。

［作用］本発明の方法及び装置は以上の構成から成り次
にその作用を説明する。

測定される圧力検出素子が形成された半導体結
晶ウエハをまずステージ部上に平面的に固定す
る。

このようにして、測定の準備が終了した時点
で、次に前記ウエハに印加される検定圧力の圧力
較正を行う。

この圧力較正は、まずプローバ駆動手段を制御
し、圧力噴射ノズルを較正用圧力検出素子に対向
させそのダイアフラム部に検定圧力を印加する。
このとき較正用の圧力検出素子から出力される信
号に基づきその圧力レベルをフイードバツク制御
し、検定圧力を所望の値に較正する。

ここにおいて、検定圧力の印加は、圧力印加方
向に対し交差するＸ−Ｙ平面内で圧力検出素子を
微動制御しながら行い、このとき圧力検出素子か
ら出力される信号の最大値に基づきその較正を行
うことが好ましい。

このようにして検定圧力の較正が終了すると、
次に半導体結晶ウエハ上に形成された各圧力検出
素子の検定動作を開始する。

まず、前記圧力較正工程が終了すると、前記ス
テージ部を移動し、半導体結晶ウエハ上に形成さ
れた任意の圧力検出センサを圧力噴射ノズルと対
向させ、この圧力検出素子の電極部に前記触針を
押圧接触させる。

この時、前記ステージ部をＸ−Ｙ平面内で微動
制御しながら圧力噴射ノズルから較正された検定
圧力を圧力検出素子のダイアフラム部に印加す
る。そして、圧力検出素子から出力される信号が
最大値となる位置を探索し、この位置において圧
力噴射ノズルとダイアフラム部とが対向するよう
前記半導体結晶ウエハの位置を初期設定すること
が好ましい。

このようにして、半導体結晶ウエハの初期位置
の設定が終了すると、次に検出素子切替制御手
段、圧力特性測定手段が作動し、前述した触針接
触工程、圧力印加工程及び圧力特性測定工程をウ
エハ上に形成された各圧力検出素子に対して順次
繰返して行い、ウエハ上に形成された各圧力検出
素子の全てに対し特性の検定を行う。

すなわち、検出素子切替制御手段は、１個の圧
力検出素子の圧力検定が終了する毎に、プローバ
駆動手段を制御してウエハ上に形成された次の圧
力検出素子のダイアフラム部を圧力噴射ノズルに
対向させ、更に前記触針をこの圧力検出素子の電
極部にその都度押圧接触させ、検出素子の切替を
行う。

圧力特性測定手段はこのようにして検出素子の
切替が行なわれる度に、この圧力検出素子に向け
噴射ノズルから較正後の検定圧力を印加し、圧力
印加時、非圧力印加時にこの圧力検出素子から出
力される信号に基づきその特性、例えば抵抗値、
出力電圧等の測定を行う。

そして、このようにして求められた各測定デー
タは圧力特性測定手段内に設けられたメモリに順
次記憶され、データ出力装置により数値データあ
るいはグラフイツクデータとして表示される。

このように、本発明によれば、圧力検出素子の
特性の測定を、半導体結晶ウエハの状態のままで
迅速かつ自動的に行うことができるので、半導体
製造技術の有する本来の特徴である量産性を発揮
し、低価格の圧力検出素子を提供することが可能
となる。

また、本発明によれば、圧力検出素子の特性の
測定をウエハ状態のままで行うことができるた
め、従来その特性の測定が困難であつた超小型の
圧力検出素子に対しても、その特性測定を迅速か
つ自動的に行うことができ、この結果、本発明を
用いることにより、従来不可能であつた超小型圧
力検出素子の生産を工業生産ベースで行うことが
可能となる。

更に、本発明によれば、圧力印加時に圧力検出
素子が出力される信号に基づきその良否判定を行
うことができるため、従来行われていた触針を用
いたダイアフラムの板厚測定を省略することが可
能となる。この結果、本発明によれば板厚測定時
に生ずるダイアフラムのマイクロクラツクやダイ
アフラムの破損による歩留の低下を防止すること
ができ、信頼性の高い圧力検出素子を提供するこ
とが可能となる。

特に、本発明によれば、圧力較正時および検定
時共に上方に隔離して設けられた圧力噴射ノズル
からの圧力空気等の吹き付けによつて行う。従つ
て、圧力印加時のシール等が不要であり、かつそ
の工程も簡略化できる。そこで、多数の圧力検出
素子に対する圧力の印加を効率的に行うことがで
きる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、圧力検
出素子の特性の検定を、半導体結晶ウエハ状態の
ままで行うことができ、この結果、半導体製造技
術の本来の特徴である量産性を発揮し、超小型、
高信頼性、低価格の半導体圧力検出素子の提供を
行うことが可能となる。

［実施例］次に本発明の好適な実施例を図面に基づき説明
する。

実施例の構成第３図には、本発明に係る圧力検出素子の検定
装置の好適な実施例が示されており、実施例の装
置は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向に三次元的に移動可能に
設けられた基台２０上に、ステージ部２２及び較
正用圧力検出素子２４を設けている。

前記ステージ部２２は、基台２０の中央部に設
けられ、その表面には半導体結晶ウエハ２００を
水平に吸着固定する多数の細孔２６が設けられて
いる。

また、前記較正用圧力検出素子２４は、ステー
ジ部２２に隣接して設けられ、その上面が半導体
結晶ウエハ２００と同一高さとなるよう位置決め
されている。

ここにおいてこの較正用圧力検出素子２４とし
ては、測定される半導体結晶ウエハ２００とほぼ
同時期に作成されたものを用いることが好まし
く、しかもこれらウエハ２００上に形成された各
圧力検出素子１００と同様の特性を有するようそ
のダイアフラム形状及び板厚が同一であり、しか
も所定の圧力較正を経たものを用いることが必要
とされる。

また、このようにして形成されたステージ部２
２の上方には圧力噴射ノズル３０及び触針３２が
設けられている。

前記圧力噴射ノズル３０は、図示しない位置調
整機構によりその取付位置がXYZ軸方向に三次
元的に調整され、基台２０をＸ−Ｙ平面内におい
て相対移動することにより、ステージ部２２上に
吸着固定された半導体結晶ウエハの所望位置また
は較正用圧力検出素子２４に対向し検定圧力を印
加することができるように形成されている。

また前記触針３２は、上下方向へ進退自在に形
成され、圧力が印加される圧力検出素子１００の
電極部に押圧接触するよう形成されている。

ここにおいてこの触針３２は、第４図に示すご
とく、圧力検出素子２４または１００の電極部１
６の個数に対応した本数だけ設ける必要があり、
通常は４〜６本設けられる。

第５図には、本実施例において検定される圧力
検出素子１００の回路構成が示され、実施例の圧
力検出素子１００はブリツジ回路を含むゲージ型
に形成されており、ブリツジ端子に接続された４
個の電極部１６を有している。

従つて、本実施例においては、触針３２は第４
図に示すごとく４本設けられており、２本の触針
３２を介してブリツジ回路に直流電圧を印加し、
残りの２本の触針を介してこのブリツジ回路の出
力電圧を取り出している。

そして、このようにして設けられた触針３２
は、各圧力検出素子の電極部１６に確実に押圧接
触できるよう図示しない調整機構によりXYZの
三次元方向にその取付位置が調整可能に形成され
ている。

本発明の特徴的事項は、圧力検出素子１００の
特性の検定を、半導体結晶ウエハ２００の状態の
まま行うことを可能としたことにある。

このため、本発明の方法は、まずウエハ２００
に印加される検定圧力を前記較正用圧力検出素子
２４に予め印加し、その値を所望の値に較正する
圧力較正工程を行う。

そして、このような圧力較正工程が終了した
後、次に較正された検定圧力を前記ウエハに印加
し、このウエハ上に形成された各圧力検出素子１
００の圧力の検定をウエハ状態のまま行う検定工
程を実行する。

ここにおいて本発明の検定工程は、触針接触工
程と、圧力印加工程と、圧力特定測定工程と、を
前記ウエハ上に形成された各圧力検出素子１００
に対して繰返して行つている。

すなわち、まず触針接触工程において、ウエハ
２００上に形成された各圧力検出素子１００の電
極部１６に触針３２を押圧接触させる。

これに続いて、圧力印加工程において、触針の
接触された圧力検出素子１００のダイアフラム１
０部分に較正後の検定圧力を印加する。

そして、この圧力印加時に圧力検出素子１００
から出力される信号を前記触針３２を介して順次
測定する。

このような一連の工程を、前記ウエハ２００上
に形成された各圧力検出素子１００に対して順次
繰返して行い、測定された各圧力検出素子１００
の信号に基づき各圧力検出素子１００の特性の検
定をウエハ状態のままで行つている。

第２図にはこのような本発明の方法を実行する
装置の電気回路が示されている。

実施例の装置は、基台２０をＸ−Ｙ平面内で移
動制御するとともに前記触針３２の上下方向へ向
けた進退を制御するプローバ駆動装置４０と、圧
力噴射ノズル３０の圧力を制御する圧力制御装置
４２と、を含む。

前記プローバ駆動装置４０は、基台２０のＸ−
Ｙ平面内における移動をステツプモータ及び精密
機構を用いて制御し、前記圧力噴射ノズル３０に
対向する圧力検出素子２４又は１００の位置制御
を精度良く行つている。

また、前記圧力制御装置４２は、圧力パイプ４
２ａを介して圧力噴射ノズル３０と接続されてお
り、加圧装置４２ｂ、電子制御減圧バルブ及び電
磁弁を用いて形成されている。

ここにおいて、前記プローバ駆動装置４０によ
り基台２０を移動し較正用圧力検出素子２４と圧
力噴射ノズル３０とを対向させ、圧力噴射ノズル
３０から較正用圧力検出素子２４へ圧力を印加す
ると、この較正用圧力検出素子２４からは印加圧
力に応じた信号が出力される。このようにして出
力された信号は、増幅器４４，Ａ／Ｄ変換器４６
を介して演算制御装置４８へ入力される。

また、プローバ駆動装置４０により、基台２０
を移動し半導体結晶ウエハ２００の所望圧力検出
素子１００と圧力噴射ノズルとを対向させ、この
状態で圧力噴射ノズル３０から圧力を印加する
と、この圧力検出素子１００からは同様にして印
加圧力に応じた信号が出力される。

そして、このようにして出力された信号は触針
３２を介して電気的に取り出され、増幅器５０，
Ａ／Ｄ変換器５２を介して演算制御装置４８に入
力される。

本発明においてこの演算制御装置４８は、圧力
較正回路５４、検出素子切替制御回路５６、圧力
特性測定回路５８、を含み前述した圧力較正工程
及び検定工程を行つている。

ここにおいて、前記圧力較正回路５４は、前記
プローバ駆動装置４０を制御して、噴射ノズル３
２と較正用圧力検出素子２４とを対向させ、次に
圧力制御装置４２を制御して、圧力噴射ノズル３
０から圧力検出素子２４へ向け検定圧力を印加す
る。

そして、このとき圧力検出素子２４から出力さ
れる信号に基づき検定圧力を所望の値に較正す
る。

また、前記検出素子切替制御装置５８は、前記
検定圧力の較正が終了したのち、プローバ駆動装
置４０を制御し、圧力噴射ノズル３０と対向する
ウエハ上の圧力検出素子１００を順次切替える検
出素子切替動作を行う。

すなわち、この検出素子切替回路５６は、前記
プローバ駆動装置４０を制御し、ウエハ２００上
に形成された各圧力検出素子１００のダイアフラ
ム部を前記圧力噴射ノズル３０に順次対向させ
る。そして、このようにして対向した圧力検出素
子１００の電極部に、前記第４図に示すごとく、
その都度触針３２を押圧接触させる。

そして、このようにして検出素子の切替動作が
行なわれる度に、前記圧力特性測定回路５８は、
圧力噴射ノズル３０から検定圧力を対向する圧力
検出素子１００のダイアフラム部に印加し、圧力
検出素子１００から出力される信号に基づき各圧
力検出素子１００の特性の検定を行う。

このようにして、本発明によれば、検出素子切
替制御回路５６及び圧力特性測定回路５８によ
り、ウエハ２００上に形成された各圧力検出素子
１００の特性の検定をウエハ状態のまま順次行う
ことができ、測定された特性データを圧力特性測
定回路５８内のメモリに順次記憶し、その値をデ
ータ出力装置５９上に数値表示あるいはグラフイ
ツク表示している。

第６図には、前記演算制御装置４８の具体的な
構成が示されており、実施例の演算制御装置４８
はマイクロプロセツサ６０、プログラムメモリ６
２、データメモリ６４及びインターフエイス６６
を含む。

実施例において前記プログラムメモリ６２内に
は、前記圧力較正工程と検定工程を実行するプロ
グラム情報が記憶されており、マイクロプロセツ
サ６０はプログラムメモリ６２及びデータメモリ
６４と協働してプローバ駆動装置４０及び圧力制
御装置４２を制御している。

そして、このマイクロプロセツサ６０で演算さ
れた各圧力検出素子の評価データは、インターフ
エイス６６にてコード変換され、データ出力装置
５９上に表示される。

実施例の作用本実施例は以上の構成からなり、次にその作用
を３Kg／cm²仕様の圧力検出素子１００が多数形成
された半導体結晶ウエハ２００の測定を行う場合
を例に採り説明する。

(a) 測定準備まず、測定されるウエハ２００をステージ部２
２上に載置し、このステージ部２２を真空排気す
ることにより、ステージ部２２上に設けられた多
数の細孔２６により前記ウエハ２００を平面的に
吸着固定する。

これに続いて各圧力検出素子１００の電極の個
数に対応した本数の触針３２を前記ステージ部２
２の上方にセツトし、次にセツトされた各触針３
２が圧力検出素子１００の電極部に押圧接触でき
るようその位置調整を行う。

(b) 圧力較正このようにして、測定の準備が終了した時点
で、次に前記ウエハ２００に印加される検定圧力
の較正を行う。

この圧力較正工程においては、まず最初に圧力
較正回路５４によりプローバ駆動装置４０を制御
し、圧力噴射ノズル３０と較正用圧力検出素子２
４とが対向する位置まで基台２０を移動させる。

そして、この状態で圧力較正回路５４は、圧力
制御装置４２を制御して、圧力噴射ノズル３０か
ら較正用圧力検出素子２４へ向け検定圧力を印加
させ、このとき圧力検出素子２４から出力される
信号に基づきその圧力レベルをフイードバツク制
御し、検定圧力を３Kg／cm²の値に較正する。

このとき、前記検定圧力の印加は、プローバ駆
動装置４０により基台２０をＸ−Ｙ水平面内で微
動制御しながら行い、圧力噴射ノズル３０から供
給される検定圧力を圧力検出素子２４のダイアフ
ラム部にまんべんなく印加させる。そして、この
とき圧力検出素子２４から出力される信号の最大
値が３Kg／cm²の圧力に対応する値となるよう検定
圧力の較正を行う。

このようにして、圧力噴射ノズル３０から印加
される検定圧力が３Kg／cm²の値に較正されると、
次に半導体結晶ウエハ２００上に形成された各圧
力検出素子１００の圧力検定動作を開始する。

(c) ウエハ位置の初期設定まず、前記圧力較正工程が終了すると、検出素
子切替制御回路５６はプローバ駆動装置４０を制
御し、半導体結晶ウエハ２００上に形成された任
意の圧力検出センサ１００を圧力噴射ノズル３０
に対向させるよう基台２０を移動する。そして、
任意の圧力検出センサ１００を圧力噴射ノズル３
０に対向させたのち、触針３２を第４図に示すご
とくこの圧力検出素子１００の電極部に押圧接触
させる。

この状態で、圧力特性測定回路５８は、プロー
バ駆動装置４０及び圧力制御装置４２を制御し、
基台４０をＸ−Ｙ水平面内で微動制御しながら、
圧力噴射ノズル３０から較正された３Kg／cm²の検
定圧力を圧力検出素子１００のダイアフラム部に
印加する。

このとき、前述したように基台２４が微動制御
されるため、圧力噴射ノズル３０からは圧力検出
素子２４のダイアフラム部にまんべんなく検定圧
力が印加され、実施例の演算制御装置４８は、こ
のとき圧力検出素子１００から出力される信号が
最大値となる位置を探索し、この位置において圧
力噴射ノズル３０とダイアフラム部とが対向する
よう前記半導体結晶ウエハ２００の位置を初期設
定する。

(d) データ入力このようにして、半導体結晶ウエハ２００の位
置が初期設定されると、次に各圧力検出素子１０
０の半導体結晶ウエハ２００内におけるピツチ間
隔、検定圧力の圧力印加時間、圧力検出素子１０
０の抵抗測定タイミングなどのデータが入力され
る。なお、これらのデータ入力は、このような圧
力検定工程の開始前に行つてもよく、また前述し
た圧力較正工程の開始前に予め行つておいても良
い。

(e) 検定動作このようにして、半導体結晶ウエハ２００の初
期位置設定及び前記データの入力が終了すると、
次に検出素子切替制御回路５６及び圧力特性測定
回路５８が作動し、前述した触針接触工程、圧力
印加工程及び圧力特性測定工程をウエハ２００上
に形成された各圧力検出素子１００に対して順次
繰返して行い、ウエハ１００上に形成された各圧
力検出素子１００の全てに対しその特性の検定を
行う。

第７図には、本実施例の検定工程のタイミング
チヤートが示されている。

実施例の装置において、検出素子切替制御回路
５６は、１個の圧力検出素子１００の圧力検定が
終了するごとに、触針３２をウエハ２００から上
方に退避させ、これと同時に隣接する圧力検出素
子１００を圧力噴射ノズル３０と対向させるよう
基台２０を検出素子１ピツチ分だけその都度移動
させる。そして、この基台２０の移動が終了する
と同時に、前記触針３２を下降させ新たな圧力検
出素子１００の電極部に押圧接触させる。

このようにして、検出素子切替制御回路５６に
よる検出素子の切替は終了すると、次に圧力特性
測定回路５８により、非圧力印加時における圧力
検出素子のオフセツト電圧及び抵抗値が測定さ
れ、この値が第６図に示すデータメモリ６４内に
書込記憶される。

そして、これに続いて圧力特性測定回路５８
は、圧力噴射ノズル３０から圧力検出素子１００
に向け３Kg／cm²の検定圧力を設定された噴射時間
だけ印加し、このとき圧力検出素子１００から出
力される電圧を同様にしてデータメモリ６４内に
書込記憶する。

従つて、得られた非圧力印加時のオフセツト電
圧と圧力印加時の出力電圧との差を求めれば、こ
の圧力検出素子１００の３Kg／cm²の検定圧力に対
するこの出力電圧特性が求められる。

このようにして、本発明によれば、前記一連の
動作をウエハ２００上に形成された全ての圧力検
出素子１００に対して順次行い、測定された各圧
力検出素子１００のデータをデータメモリ６４内
に順次書込記憶して行く。

そして、このようにしてデータメモリ６４に書
込記憶されたデータを、各圧力検出素子１００の
アドレスとともにデータ出力装置５９上に数値デ
ータあるいはグラフイツクデータとしてプリント
アウトあるいは画像表示することにより各圧力検
出素子１００の特性の検定をウエハ状態のままで
迅速かつ自動的に行うことが可能となる。

他の実施例また、本発明において、前記圧力特性測定回路
５８は、求められた各圧力検出素子１００のデー
タを予め入力された標準値と比較してその良否を
判定し判定結果を表示することも可能である。

そして、このような良否判定を行う装置におい
ては、不合格と判定された圧力検出素子の存在す
るウエハ位置になんらかの目印を付けるマーカー
機構を設けることが好ましい。

また、前記実施例においては、第５図に示すご
とく歪ゲージ型の圧力検出素子の検定を行う場合
を例に取り説明したが、本発明はこれに限らず他
の種類の圧力センサに対しても同様にその特性の
検定をすることができる。

更に、本実施例においては演算制御装置４８を
第６図に示すごとくソフトウエア的に構成した
ものを例に取り説明したが、本発明はこれに限ら
ず前記演算制御装置４８をハードウエア的に較正
することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る圧力検出素子の検定方法
を表わすフローチヤート図、第２図は本発明の検
定装置の好適な実施例を示すブロツク図、第３図
は本実施例の圧力噴射ノズルとステージ部との位
置関係を示す説明図、第４図は圧力検出素子と触
針との接触状態を示す説明図、第５図は本実施例
に用いられる圧力検出素子の回路図、第６図は本
実施例に用いられる演算制御装置の回路図、第７
図は本実施例の装置の動作を示すタイミングチヤ
ート図、第８図は圧力検出素子の一般的な構成を
表わす説明図であり、第８図Ａは半導体圧力検出
素子が多数区画形成されたウエハの外観図、第８
図Ｂは前記ウエハから分離形成されたキヤパシタ
ンス型圧力センサの側断面図、第８図Ｃは前記ウ
エハから分離形成された歪ゲージ型圧力センサの
側断面図、第８図Ｄは従来の圧力検出素子の検定
方法を示す説明図である。１０……ダイアフラム、２２……ステージ部、
２４……較正用圧力検出素子、３０……圧力噴射
ノズル、３２……触針、４０……プローバ駆動装
置、４２……圧力制御装置、４８……演算制御装
置、５４……圧力較正回路、５６……検出素子切
替制御回路、５８……圧力特性測定回路、１００
……圧力検出素子、２００……半導体結晶ウエ
ハ。

Claims

【特許請求の範囲】１被測定半導体結晶ウエハと同一高さ位置に設
けられた較正用圧力検出素子に対向し、この較正
用圧力検出素子から離隔した位置に圧力噴出ノズ
ルを位置させ、圧力検出素子に対しその上方より
検定圧力を印加すると共に、その値を所望の値に
較正する圧力較正工程と、較正された検定圧力を前記ウエハに印加し、こ
のウエハ上に形成された複数の圧力検出素子の特
性の検定を行う検定工程と、を含み、前記検定工程は、前記ウエハ上に形成された各圧力検出素子の電
極部に触針を接触させる触針接触工程と、触針の接触された圧力検出素子に対向し、この
圧力検出素子から離隔した位置に前記圧力噴出ノ
ズルを位置させ、ダイヤフラム部分に対しその上
方より較正後の検定圧力を印加する圧力印加工程
と、圧力検出素子から出力される信号を前記触針を
介して順次測定する圧力特性測定工程と、を前記ウエハ上に形成された各圧力検出素子に対
して順次繰返して行い、測定された各圧力検出素
子の信号に基づき各圧力検出素子の特性の検定を
ウエハ状態のままで行うことを特徴とする圧力検
出素子の検定方法。２特許請求の範囲１記載の方法において、前記圧力較正工程は、検定圧力の較正用圧力検
出素子への印加を、圧力印加方向に対し交差する
平面内で較正用圧力検出素子を微動制御しながら
行い、このときこの圧力検出素子から出力される
信号の最大値に基づき検定圧力の較正を行うこと
を特徴とする圧力検出素子の検定方法。３特許請求の範囲１，２のいずれかに記載の方
法において、前記検定工程は、検定圧力のウエハへの印加
を、圧力印加方向に対し交差する平面内でウエハ
を微動制御しながら行い、圧力印加時に圧力検出
素子から出力される信号が最大となる位置を初期
位置として設定することを特徴とする検出素子の
圧力検定方法。４特許請求の範囲１，２，３のいずれかに記載
の方法において、前記圧力特性測定工程は、各圧力検出素子から
出力される圧力印加時の信号と非圧力印加時の信
号とを差演算することにより検定圧力に対応した
信号を求めることを特徴とする圧力検出素子の検
定方法。５多数の圧力検出素子が形成された半導体結晶
ウエハを固定するステージ部と、前記ステージ部に隣接して半導体結晶ウエハと
同一高さ位置に設けられた較正用圧力検出素子
と、前記ウエハまたは較正用圧力検出素子から離隔
して設けられ、離隔した位置から圧力を印加する
圧力噴射ノズルと、前記ウエハへ向け進退し検定圧力が印加される
圧力印加素子の電極部に接触する触針と、前記ステージ部及び較正用圧力検出素子を少な
くとも圧力印加方向と交差する平面内で移動制御
するプローバ駆動手段と、前記プローバ駆動手段を制御して圧力噴射ノズ
ルと較正用圧力検出素子とを対向させ、この圧力
検出素子から出力される信号に基づき圧力噴射ノ
ズルから印加される検定圧力を所望の値に予め較
正する圧力較正手段と、前記プローバ駆動手段を制御してウエハ上に形
成された各圧力検出素子のダイヤフラム部を前記
圧力噴射ノズルに順次対向させ、前記触針をこの
圧力検出素子の電極部にその都度接触させること
により、検出素子の切替えを順次繰返して行う検
出素子切替制御手段と、この検出素子の切替え動作が終了する毎に、圧
力噴射ノズルから較正後の検定圧力を圧力検出素
子に向け印加し、圧力検出素子から出力される信
号に基づき各圧力検出素子の特性の検定を行う圧
力特性測定手段と、を含み、各圧力検出素子の特性の検定をウエハ状
態のままで行うことを特徴とする圧力検出素子の
検定装置。