JPH0587952U - 半導体ウェーハ特性測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体ウェーハにおける半導体素子の表裏両
面電極に一対ずつのニードルを接触させて特性測定する
装置の簡略化、ニードルの位置調整の簡略化を図る。 【構成】 半導体ウェーハ（1）の表裏両面側で、枢軸
（11）を支点に同時に開閉駆動する一対のアーム（4）
の各先端部に、一対ずつ独立したニードル位置調整ユニ
ット（10）が設置される。各ニードル位置調整ユニット
（10）は、アーム（4）にその長手方向のＹ方向にスラ
イド可能に嵌挿された第１ブロック（7）と、第１ブロ
ック（7）にＸ方向にスライド可能に嵌挿された第２ブ
ロック（9）から成り、第２ブロックに１本の特性測定
用ニードル（5）が支持される。一対のアーム（4）を開
閉させて、半導体ウェーハ（1）に形成された半導体素
子（2）の表裏両面の電極（3）に、ニードル位置調整ユ
ニット（10）で位置調整されたニードル（5）を接触さ
せて特性測定が行われる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、半導体ウェーハに形成された複数の半導体素子の特性測定装置で、 詳しくは、半導体ウェーハに複数形成されたダイオードなどの半導体素子の表裏 両面の電極のそれぞれに、一対ずつの特性測定用ニードルを接触させて、半導体 素子の特性測定を行う半導体ウェーハ特性測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

半導体ウェーハに複数形成されたダイオード素子の特性測定を、各ダイオード 素子の表裏両面に形成されたバンプ電極の各々に一対ずつの特性測定用ニードル を接触させて行う測定装置の従来例を、図５及び図６を参照して説明する。

【０００３】 図５に示される半導体ウェーハ（1）は、リング状のウェーハホルダー（15） で水平に支持されて、図５の実線の測定位置と鎖線の調整位置の間を移動する。 実線の測定位置の半導体ウェーハ（1）の上下に一対ずつのニードル（5）…が上 下動可能に配置される。

【０００４】 各ニードル（5）…は、それぞれにニードル位置調整ユニット（31）…に支持 される。各ニードル位置調整ユニット（31）…は、上下一対の水平なアーム（30 ）（30）に支持される。一対のアーム（30）（30）は、１本の垂直な送りネジ（ 34）にナット（33）（33）を介して支持される。送りネジ（34）を一方向に回転 させると、一対のアーム（30）（30）が接近移動し、反対方向に回転させると離 反移動する。

【０００５】 上側一対のニードル（5）…の１本は、半導体ウェーハ（1）のダイオード素子 （2）に電流を供給するフォース側ニードルであり、他の１本はダイオード素子 （2）の特性を測定するセンス側ニードルである。下側一対のニードル（5）…も 同様で、フォース側ニードルとセンス側ニードルの一対である。上下一対ずつの ニードル（5）…の各先端は、上下で対向する位置にある。

【０００６】 測定位置の半導体ウェーハ（1）の上下からアーム（30）（30）を同時に接近 させると、各ニードル（5）…の先端が半導体ウェーハ（1）におけるダイオード 素子（2）の表裏両面のバンプ電極（3）（3）に同時接触する。この状態でダイ オード素子（2）の特性測定が行われる。１つのダイオード素子（2）の測定が完 了すると、アーム（30）（30）が離反移動して半導体ウェーハ（1）から離れる 。

【０００７】 各ニードル（5）…の先端をダイオード素子（2）のバンプ電極（3）（3）に正 確に接触させるため、各ニードル（5）…はそれぞれのニードル位置調整ユニッ ト（31）…に、半導体ウェーハ（1）と平行な直交するＸＹ方向に位置調整可能 に支持される。各ニードル位置調整ユニット（31）…は同一構造で、その１つの 具体例を図６に示す。

【０００８】 アーム（30）の長手方向〔図面Ｙ方向〕と直交するＸ方向〔図紙面と直交方向 〕に平行な支軸（32）に、二股状のクランプホルダー（35）をクランプネジ（36 ）で保持する。支軸（32）は、アーム（30）の先端部に固定される。クランプホ ルダー（35）は、クランプネジ（36）を緩めることで、支軸（32）に沿ってＸ方 向にスライド移動する。

【０００９】 クランプホルダー（35）にニードル支持板（37）をＸ方向と直交するＹ方向に スライド移動可能に連結する。クランプホルダー（35）にＹ方向の長孔（44）を 貫通形成し、この長孔（44）に挿通した調整ネジ（38）でニードル支持板（37） を支持する。調整ネジ（38）を緩めると、ニードル支持板（37）が長孔（44）の ストローク内でＹ方向にスライド移動する。

【００１０】 ニードル支持板（37）に板バネ（39）を介してニードル取付板（40）が連結さ れ、ニードル取付板（40）の先端部にニードルブロック（41）が固定される。ニ ードルブロック（41）にニードル（5）がバネ（42）を介して固定される。ニー ドル支持板（37）とニードル取付板（40）の間にショックアブソーバ（43）が設 置される。ニードル支持板（37）に対してニードル取付板（40）は、板バネ（39 ）でもって上下揺動可能に取付けられる。ニードル取付板（40）の上下揺動範囲 は、ニードル支持板（37）に固定された位置規制板（45）で規制される。

【００１１】 上下一対のアーム（30）（30）の各ニードル（5）…の位置調整は、半導体ウ ェーハ（1）の種類変更時など必要時に行われる。このニードル位置調整は、半 導体ウエーハ（1）を図５の鎖線の調整位置に移動させた状態で、次のように行 われる。

【００１２】 一対のアーム（30）（30）を接近移動させて、各ニードル（5）…の上下で対 向するもの同士の先端を接触させるようにして、各ニードル（5）…の相互の位 置ずれ量を調べる。この調査結果に基づいて各ニードル（5）…のＸ方向とＹ方 向の位置を、それぞれのニードル位置調整ユニット（31）…で調整する。

【００１３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記ニードル位置調整ユニット（31）は、部品点数が多くて複雑高 価となる。また、支軸（32）にクランプネジ（36）で取付けられるクランプホル ダー（35）が、支軸（32）に対して上下に回転してニードル（5）の先端位置が 微妙な位置ずれをすることがあって、ニードル（5）の正確な位置調整に手間と 時間を要していた。

【００１４】 また、上下一対のアーム（30）（30）を送りネジ（34）で平行に接近離反駆動 させる駆動系は、アーム（30）（30）の上下平行移動のためのガイド手段や、送 りネジ（34）の正逆回転駆動手段などを必要として、測定装置全体が大掛り、高 価となる不具合があった。

【００１５】 本考案の目的は、半導体ウェーハの半導体素子の表裏両面電極に接触させる特 性測定用ニードルの支持機構を簡略化すると共に、ニードルの位置調整が正確に 作業性良く行える測定装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】

本考案は、半導体ウェーハに形成された半導体素子の表裏両面の電極に、半導 体ウェーハの表裏両面側で同時に接近離反駆動する一対のアームのそれぞれに一 対ずつ支持された特性測定用ニードルの先端を接触させる装置であって、一対の アームに半導体ウェーハと平行な所定のＹ方向に形成されたガイド溝にスライド 可能に嵌挿されたニードルＹ方向位置調整用第１ブロックと、この第１ブロック に半導体ウェーハと平行でＹ方向と直交するＸ方向に形成されたガイド溝にスラ イド可能に嵌挿されたニードルＸ方向位置調整用第２ブロックから成る独立した ４つのニードル位置調整ユニットを備え、各ニードル位置調整ユニットの第２ブ ロックで、ニードルの各１本を支持した構成にて、上記目的を達成するものであ る。

【００１７】 また、装置全体の構成として、一対のアームのニードル位置調整ユニット側と 反対側の端部を１本の枢軸で回転可能に連結し、この枢軸を支点に一対のアーム を同時同速で接近離反方向に回転揺動させて、ニードルを半導体ウェーハに接近 離反移動させる構造が、装置全体を簡略化する上で望ましい。

【００１８】

【作用】

アームのＹ方向ガイド溝にスライド可能に嵌挿されたニードルＹ方向位置調整 用第１ブロックと、この第１ブロックのＸ方向ガイド溝にスライド可能に嵌挿さ れたニードルＸ方向位置調整用第２ブロックから成る独立した４つのニードル位 置調整ユニットは、ニードルを二次元で位置移動調整するＸＹテーブル構造体で あり、かかる構造体は構造簡単であり、ニードルを簡単、正確に位置移動させる 。

【００１９】 また、一対のアームの基端部を１本の枢軸で回転可能に連結し、この枢軸を支 点に一対のアームを開閉式に駆動させることで、その駆動源にカムが使用できる などして、装置全体が簡略化される。

【００２０】

【実施例】

以下、本考案の第１の実施例を図１乃至図３を、第２の実施例を図４を参照し て説明する。

【００２１】 図１の第１の実施例に示される測定装置は、所定の測定位置の半導体ウェーハ （1）の上下で回転揺動する一対の開閉式アーム（4）（4）の各先端部に、一対 ずつ計４つのニードル位置調整ユニット（10）…を有する。各ニードル位置調整 ユニット（10）…にニードル（5）…が１本ずつ取付けられる。上下各一対のニ ードル（5）…は、図５のニードル（5）…と同様に、半導体ウェーハ（1）の１ つのダイオード素子（2）の表裏両面のバンプ電極（3）（3）に同時接触して、 ダイオード素子（2）の特性測定を行う。

【００２２】 各ニードル位置調整ユニット（10）は、各アーム（4）（4）に独立して取付け た同一構造のもので、その１つの具体例を図２に示す。

【００２３】 図２のニードル位置調整ユニット（10）は、ニードルＹ方向位置調整用第１ブ ロック（7）と、ニードルＸ方向位置調整用第２ブロック（9）で主要部が構成さ れる。第２ブロック（9）に１本のニードル（5）が取付けられる。なお、Ｘ方向 とＹ方向は、半導体ウェーハ（1）と平行な直交２方向である。

【００２４】 第１ブロック（7）は、アーム（4）の先端部内面側にＹ方向に形成されたＹ方 向ガイド溝（6）にスライド可能に嵌挿される。第１ブロック（7）のスライド移 動は、図示しないマイクロメータなどで行われる。ガイド溝（6）をスライドし て、適当位置に位置調整された第１ブロック（7）は、アーム（4）の先端部側面 に螺装された固定ネジ（12）で固定される。

【００２５】 第１ブロック（7）のアーム（4）からの突出部分に、Ｘ方向にガイド溝（8） が形成される。このＸ方向ガイド溝（8）に第２ブロック（9）が、Ｘ方向にスラ イド可能に嵌挿される。第２ブロック（9）のスライド移動も、図示しないマイ クロメータなどで行われる。Ｘ方向ガイド溝（8）をスライドして、適当位置に 位置調整された第２ブロック（9）は、第１ブロック（7）の側面に螺装された固 定ネジ（13）で固定される。

【００２６】 第２ブロック（9）の第１ブロック（7）からの突出部分に、ニードル（5）の 基端部が挿入されて、取付ネジ（14）で固定される。

【００２７】 上下一対のアーム（4）（4）のニードル位置調整ユニット（10）…と反対側の 基端部が、１本の枢軸（11）に回転可能に連結される。一対のアーム（4）（4） は、枢軸（11）を支点に上下に同時に開閉駆動して、先端部が接近離反動作をす る。アーム（4）（4）の開閉駆動は、半導体ウェーハ（1）の特性測定時と、各 ニードル（5）…の位置調整時に行われる。

【００２８】 次に、上記実施例による半導体ウェーハ特性測定の動作例を説明する。

【００２９】 まず、図３に示すように、半導体ウェーハ（1）をウェーハホルダー（15）と 共に測定位置から調整位置に移動させる。なお、半導体ウェーハ（1）だけを調 整位置に移動させてもよい。そして後、一対のアーム（4）（4）を、その先端部 が接近する方向に回転させて、各ニードル位置調整ユニット（10）…のニードル （5）…の上下で対応するもの同士の先端を接触させる。

【００３０】 ニードル先端の接触の有無、良否で各ニードル（5）…の位置ずれ量を調べ、 アーム（4）（4）を少し開いて各ニードル（5）…の位置調整を独自に行う。こ のニードル位置調整は、アーム（4）に対する第１ブロック（7）の位置調整と、 第１ブロック（7）に対する第２ブロック（9）の位置調整だけで簡単、正確に行 える。

【００３１】 各ニードル（5）…の位置調整が完了すると、半導体ウェーハ（1）を測定位置 に移動させる。そして、図１の鎖線位置のアーム（4）（4）を閉じて、各ニード ル（5）…の先端を半導体ウェーハ（1）におけるダイオード素子（2）の表裏両 面のバンプ電極（3）（3）に接触させ、特性測定を行う。１つのダイオード素子 （2）の特性測定が完了すると、アーム（4）（4）を開き、半導体ウェーハ（1） を１ピッチ移動させて、次のダイオード素子（2）の特性測定を行う。以後、こ の特性測定動作が順次に繰り返し行われる。

【００３２】 図４の第２の実施例は、上記ニードル位置調整ユニット（10）の第２ブロック （9）に、図６のニードル支持構造と同様なニードル支持構造体を取付けたもの を示す。つまり、第２ブロック（9）の先端にニードル支持板（16）が固定され 、このニードル支持板（16）に板バネ（17）を介してニードル取付板（18）が固 定される。ニードル取付板（18）の先端部にニードルブロック（19）とバネ（20 ）を介してニードル（5）が取付けられる。ニードル支持板（16）とニードル取 付板（18）の間にショックアブソーバ（21）が設置される。

【００３３】 図４のニードル位置調整ユニット（10）は、図２のものと同様にしてニードル （5）の位置をＸ方向とＹ方向で調整する。位置調整されたニードル（5）の先端 が半導体ウェーハ（1）のバンプ電極（3）に接触したとき、板バネ（17）などの 弾性部材でニードル（5）に加わる外力が吸収されて、ニードル（5）とバンプ電 極（3）の接触が常に良好に行われる。

【００３４】 なお、本考案は、ダイオード素子以外の半導体素子を形成した半導体ウェーハ の特性測定装置においても、上記同様に適用される。

【００３５】

【考案の効果】

本考案によれば、一対のアームに一対ずつ取付けられる独立したニードル位置 調整ユニットは、アームのＹ方向ガイド溝にスライド可能に嵌挿されたニードル Ｙ方向位置調整用第１ブロックと、第１ブロックのＸ方向ガイド溝にスライド可 能に嵌挿されたニードルＸ方向位置調整用第２ブロックから成るＸＹテーブル構 造であるので、部品点数が少なく構造簡単、安価に構成でき、また、ニードル位 置調整が作業性良く正確に行える。

【００３６】 また、一対のアームの基端部を１本の枢軸で回転可能に連結し、この枢軸を支 点に一対のアームを開閉式に駆動させるようにしたので、アーム駆動源にカムな ど構造簡単で安価なものが使用でき、特性測定装置全体が簡略化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１の実施例の半導体ウェーハ特性測
定装置の特性測定時の状態を示す側面図

【図２】図１装置におけるニードル位置調整ユニットの
拡大斜視図

【図３】図１装置のニードル位置調整時の状態を説明す
るための側面図

【図４】本考案の第２の実施例を示すニードル位置調整
ユニットの側面図

【図５】従来の半導体ウェーハ特性測定装置の側面図

【図６】図５装置におけるニードル位置調整ユニットの
拡大側面図

【符号の説明】

1 半導体ウェーハ 2 半導体素子〔ダイオード素子〕 3 電極〔バンプ電極〕 4 アーム 5 特性測定用ニードル 6 ガイド溝 7 ニードルＹ方向位置調整用第１ブロック 8 ガイド溝 9 ニードルＸ方向位置調整用第２ブロック 10 ニードル位置調整ユニット 11 枢軸

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウェーハに形成された半導体素子
   の表裏両面の電極に、半導体ウェーハの表裏両面側で同
   時に接近離反駆動する一対のアームのそれぞれに一対ず
   つ支持された特性測定用ニードルの先端を接触させて、
   半導体素子の特性測定を行う装置であって、 前記アームに半導体ウェーハと平行な所定のＹ方向に形
   成されたガイド溝にスライド可能に嵌挿されたニードル
   Ｙ方向位置調整用第１ブロックと、この第１ブロックに
   半導体ウェーハと平行でＹ方向と直交するＸ方向に形成
   されたガイド溝にスライド可能に嵌挿されたニードルＸ
   方向位置調整用第２ブロックから成る独立した４つのニ
   ードル位置調整ユニットのそれぞれの第２ブロックで、
   前記ニードルの各１本を支持したことを特徴とする半導
   体ウェーハ特性測定装置。
2. 【請求項２】 一対のアームのニードル位置調整ユニッ
   ト側と反対側の端部を枢軸に回転可能に連結し、一対の
   アームを前記枢軸を支点に同時同速で接近離反駆動させ
   ることを特徴とする請求項１記載の半導体ウェーハ特性
   測定装置。