JP2008281400A - 高絶縁抵抗測定装置及び高絶縁抵抗測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエハに形成された素子の絶縁抵抗を効率的に測定する高絶縁抵抗測定装置を提供する。
【解決手段】本発明の高絶縁抵抗測定装置は、スイッチ制御手段と、複数のスイッチと、複数の測定手段と、電源と、保護抵抗と、監視手段とを備えている。
これにより、測定媒体（抵抗）の片方が共通端子となっている場合の測定において、測定素子に絶縁不良が含まれていないときは、複数の素子を同時に測定することができ、測定素子の絶縁不良が含まれているときは、個別測定に自動的に切り換えて測定することができる。
よって、ウエハに形成された素子の絶縁抵抗の測定を迅速に、効率よく測定することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウエハに形成された素子の絶縁抵抗を測定する装置であって、特に、複数の測定器を有する高絶縁抵抗測定装置及びこれを用いた高絶縁抵抗測定方法に関する。

従来、ウエハに形成された素子の電気的特性の検査は、ウエハ上に形成された検査用の電極にプローブを接触させることにより、素子と、このプローブに接続された検査装置を電気的に接続することによって行われていた。

多数の被検査電極についての電気的検査を一括して行うことのできるウエハ検査装置として、「プローブ装置およびこのプローブ装置を具えたウエハ検査装置並びにウエハ検査方法」（特許文献１）が提案されている。

特許文献１に記載されたウエハ検査装置は、ウエハに対する平行度を調整する平行度調整機構を備えているので、ウエハに対する高い平行度がプローブ装置全体に維持され、ウエハに形成された各被検査電極とプローブとの電気的接続が、小さな荷重で安定的に得られるとしている。
特開２００５−３１７９４４号公報

しかしながら、従来の検査装置では、ウエハに形成された素子であって、共通のＧＮＤを有するものの電気検査として、約１×１０^１２Ωの超高抵抗を測定する場合は、以下の理由により、同時に複数の素子の抵抗測定ができなかった。

即ち、同時に複数測定した素子のうち１個でも抵抗値の低い絶縁不良を有する素子が含まれていた場合は、各素子のＧＮＤが共通なので、絶縁不良の素子に大電流が流れることによる電圧降下が発生し、各素子に印加される測定電圧が低下し、同時に測定している他の素子の測定値も不正確なものとなるからである。

このため、一度に素子を１個ずつしか測定できないので、ウエハ１枚測定するために多大な時間を要するという問題があった。例えば、ハードディスク用のヘッドに使用される素子の場合は、１ウエハに約２万個形成される。よって、１素子あたりの測定時間が０．５秒としても、１ウエハあたり１万秒、即ち、１ウエハあたり約２時間４７分もの測定時間が必要となる。更に、測定素子を切り換える時間を加えると、１ウエハあたりの測定時間として、６時間から８時間も必要としていた。

そこで、本発明の目的は、超高抵抗を測定する場合であっても、一度に複数の素子の抵抗測定を可能とする、高絶縁抵抗測定装置及び高絶縁抵抗測定方法を提供することにある。

本発明の課題は、下記の各発明によって解決することができる。
即ち、本発明の高絶縁抵抗測定装置は、ウエハに形成された素子の絶縁抵抗を測定する高絶縁抵抗測定装置であって、前記素子の絶縁抵抗を測定するための測定手段と、一方に前記素子を、もう一方に前記測定手段を接続し、前記素子と前記測定手段との電気的接続の開閉を行うスイッチと、前記スイッチの開閉を制御するスイッチ制御手段と、前記素子に電圧を印加するための電源と、前記電源と前記ウエハとの間に接続された抵抗と、前記電源により前記ウエハに印加される電圧を監視する監視手段と、を備え、前記測定手段と、前記スイッチとを一度に測定する素子の数だけ有し、前記スイッチ制御装置が、すべての前記スイッチを閉じることにより、複数の前記測定手段が、複数の前記素子の絶縁抵抗を同時に測定し、前記監視手段が、前記電圧が所定の値以下となったことを検出した際には、前記スイッチ制御手段が１個のスイッチのみ閉じて残りのスイッチを開き、前記測定手段が閉じたスイッチに接続された素子の絶縁抵抗を測定した後、前記スイッチ制御手段が１個のみ閉じたスイッチを順次切り換えることにより、前記測定手段が順番に閉じたスイッチに接続された素子の絶縁抵抗を測定することを主要な特徴としている。

これにより、一度に複数の素子の抵抗測定を行うことができるので、測定時間を短縮することができる。また、測定素子に絶縁不良の素子が含まれていても、測定用電圧を測定している素子１個にだけ印加する個別測定に、自動的に切り替わるので、各素子の抵抗を正確に測定することができる。

以上説明したように、本発明の高絶縁抵抗測定装置は、ウエハに形成された素子であって、ＧＮＤが共通するものの抵抗測定を、複数素子同時に測定することができる。これにより、ウエハ１枚あたりの測定時間を大幅に短縮することができる。

また、同時に測定している素子中に絶縁不良の素子が含まれていても、測定する素子のみに測定用電圧を印加する個別測定に自動的に切り替わるので、絶縁不良素子に大電流が流れることによる電圧降下の影響を受けず、正確に各素子の抵抗を測定することができる。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面に基づいて具体的に説明する。

（構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る高絶縁抵抗測定装置の全体構成図である。高絶縁抵抗測定装置１は、測定対象ウエハ２と電気的に接続されている。高絶縁抵抗測定装置１と測定対象ウエハ２との接続は、プローブカードと当該プローブカードに配置されたプローブとを介することによって行うことができる。前記プローブが測定対象ウエハ２に形成された各素子の検査用電極に押圧されることにより、前記プローブと前記測定対象ウエハ２が電気的に接続され、前記プローブと接続されているケーブルが高絶縁抵抗測定装置１と接続されることにより、測定対象ウエハ２と、高絶縁抵抗測定装置１とが電気的に接続されることになる。

高絶縁抵抗測定装置１は、スイッチ制御手段３と、スイッチ４と、測定手段５と、電源６と、保護抵抗７と、監視手段８とから構成されている。
スイッチ制御手段３は、スイッチ４の開閉を個別に制御する。スイッチ４は、プローブを介してウエハ２の検査用電極に接続されている。図１においては、スイッチ４は４個記載されているが、４個に限られることはない。スイッチ４は、一度に測定するウエハ２の素子の数だけ取り付けることができる。

測定手段５は、スイッチ４に接続されており、前記スイッチ４と同様に、一度に測定する素子の数だけ取り付けることができる。また、測定手段５は、例えば微少電流（数ｐＡ）の測定が可能な電流計によって構成されており、スイッチ４がオンされることにより接続されるウエハ２の素子の抵抗値、または、前記素子に流れる電流値を測定する。

電源６は、保護抵抗７を介してウエハ２のＧＮＤに接続されており、ウエハ２の各素子に、当該素子の抵抗値測定のための電圧を印加し、電流を供給する。保護抵抗７は、過電流が流れるのを防止するために設置されており、例えばウエハ２の素子の不良が原因で短絡が発生した場合であっても、保護抵抗７によって過電流が流れることが防止され、素子や測定手段５、電源６が破壊されるのを防ぐことができる。

監視手段８は、保護抵抗７とウエハ２を接続している導線に接続され、前記導線と電源６のＧＮＤとの間の電圧を監視している。監視手段８は、すべてのスイッチ４が閉じられて、各測定手段５が、接続された素子の抵抗値を同時に測定する際、監視している電圧が所定の値より低くなったら、信号をスイッチ制御手段３に送信する。

スイッチ制御手段３は、監視手段８からの信号を受信するとスイッチ４を制御して、一つのスイッチのみ閉じて残りのスイッチは開き、閉じたスイッチを順番に切り換える。それにより、測定手段５は、ウエハ２の素子の抵抗値を順番に測定することができる。

ウエハ２には、多数の素子が形成されている。例えば、ハードディスク用のヘッドの場合は、１枚のウエハに約２万素子が形成されている。各素子のＧＮＤは、ウエハが切断される前の状態では、共通となっている。

（動作）
次に、本発明の一実施形態に係る高絶縁抵抗測定装置の動作について図１を参照して説明する。
高絶縁抵抗測定装置１は、スイッチ４が接続されたプローブをウエハ２に形成された素子の検査用電極に接触させることにより、ウエハ２に形成された各素子の抵抗値を測定する。

この際、高絶縁抵抗測定装置１は、測定が終了するごとに、プローブを上昇させて検査用電極から離し、ウエハ２を駆動装置によって移動させることによってプローブの下に未測定の素子の検査用電極が配置されるようにし、プローブを下降させて未測定の素子の検査用電極と接触させることを繰り返すことができる。これにより、ウエハ２の全素子を順番に自動的に測定することができる。

プローブと、素子の検査用電極が接触した後、スイッチ制御手段３は、すべてのスイッチ４を閉じる。スイッチ４が閉じられることにより、電源６からの電圧が測定対象の各素子に印加される。測定手段５は、各素子の抵抗値を測定する。

これにより、一度に４個の素子の測定を行うことができる。ここで、一度に測定できる数は、４個に限られるわけではない。スイッチ４と、測定手段５とを増やすことにより一度に測定できる数を増加させることができる。よって、素子を１個ずつ測定する場合の４倍の速度で測定をすることができる。

測定の効率を上げるためには、一度に測定する素子の数が多ければ良いというものではなく、歩留まりとの関係で一度に測定する素子の適正な数が決まる。即ち、歩留まりが良ければよい程、一度に測定する素子の数を多くすれば測定効率が良くなり、反対に、歩留まりが悪ければ、一度に測定する素子の数を少なくした方が効率が良くなる。

発明者の研究によれば、歩留まりが７０％から９０％の間で変動する場合は、一度に測定する素子の数は４個が適当であることが判明した。

測定素子に抵抗値の低い絶縁不良を有するものが１個以上含まれていた場合は、絶縁不良の素子に電流が多く流れるため、電圧降下が発生して各素子への印加電圧が不足し正常な測定ができなくなる。

しかしながら、監視手段８が、ウエハ２に印加する電圧を監視しており、監視している電圧が、予め決められた所定の電圧以下となると信号をスイッチ制御手段３に送信する。

スイッチ制御手段３は、監視手段８からの信号を受信すると、スイッチ４のうち一つだけを閉じ、残りを開くことにより、素子を１個だけ測定できるようにする。続いて、順次、閉じているスイッチを切り換えることにより、素子を１個ずつ個別に測定してゆく。

これにより、絶縁不良を有する素子が存在しても、その場合は、素子の個別測定に自動的に切り換えられるので、確実に素子の測定を行うことができる。

次に、図２の絶縁抵抗測定のフロー図を参照して更に説明する。
監視手段８は、電源６によってウエハ２に印加される電圧を測定する（Ｓ１）。監視手段８は、測定した電圧の値を予め決められた所定値と比較する（Ｓ２）。所定値以上の場合は、測定手段５によって、４個の素子の抵抗値が同時に測定される（Ｓ３）。

所定値以下の場合は、スイッチ制御手段３によって測定する素子に接続されたスイッチのみ閉じて、その他のスイッチが開かれる。これにより、１個の素子のみ測定手段５によって測定することができる（Ｓ４）。

その後、スイッチ制御手段３によって、順次、閉じたスイッチが切り換えられて、個別に素子の抵抗値を測定することができる（Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７）。

これにより、絶縁不良の素子が測定素子に含まれない限り、４個の素子を同時に測定することができるので、ウエハ２に含まれる全素子のトータル測定時間を短くすることができる。

また、測定素子に、絶縁不良の素子が含まれていても、自動的に個別測定に切り換えられるので、１素子ずつ確実に測定をすることができる。

なお、本発明は、その技術的思想の範囲内で様々な変更が可能である。例えば、本発明の監視手段、スイッチ制御手段が行う動作は、記憶装置上のプログラムをコンピュータが読み込み実行することによって、全く同様の作用効果を得て、発明が解決しようとする課題を解決することができる。

本発明の高絶縁抵抗測定装置は、電源、電流計、コンピュータのＣＰＵ、メモリ等を含むハードウエア資源によって実現されるものであり、素子の抵抗値測定が上記ハードウエア資源を用いて具体的に実現されたものであるから、自然法則を利用した技術的思想に該当するものであり、ウエハに形成された素子の抵抗値等の電気特性を測定する分野において利用することができるものである。

本発明の一実施形態に係る高絶縁抵抗測定装置の全体構成図である。 本発明の高絶縁抵抗測定装置を使用した絶縁抵抗測定のフロー図である。

符号の説明

１ 高絶縁抵抗測定装置
２ ウエハ
３ スイッチ制御手段
４ スイッチ
５ 測定手段
６ 電源
７ 保護抵抗
８ 監視手段

Claims (4)

1. ウエハに形成された素子の絶縁抵抗を測定する高絶縁抵抗測定装置であって、
   複数の前記各素子の絶縁抵抗を並列的に測定するための複数の測定手段と、
   前記各素子と、前記各測定手段とを接続し、前記素子と前記測定手段との電気的接続の開閉を行う複数のスイッチと、
   前記スイッチの開閉を制御するスイッチ制御手段と、
   前記素子に電圧を印加するための電源と、
   前記電源により前記ウエハに印加される電圧を監視する監視手段と、
   を備え、
   前記高絶縁抵抗測定装置は、前記スイッチ制御装置が、すべての前記スイッチを閉じたときに、前記複数の測定手段によって、前記複数の素子の絶縁抵抗を同時に測定し、
   前記高絶縁抵抗測定装置は、前記測定の際、前記監視手段が、前記電圧が所定の値以下となったことを検出した場合には、前記スイッチ制御手段によって、１個のスイッチのみ閉じて残りのスイッチを開いて、前記測定手段によって閉じたスイッチに接続された素子の絶縁抵抗を測定し、
   前記高絶縁抵抗測定装置は、前記スイッチ制御手段によって１個のみ閉じたスイッチを順次切り換えて、切り換えられた閉じたスイッチに接続された素子の絶縁抵抗を前記測定手段によって順番に測定すること、
   を特徴とする高絶縁抵抗測定装置。
2. 前記測定手段を４個有し、
   前記スイッチを４個有して、
   前記素子を最大４個同時に測定可能であることを、
   特徴とする請求項１に記載の高絶縁抵抗測定装置。
3. ウエハに形成された複数の素子の絶縁抵抗を並列的に測定するための複数の測定手段と、
   前記各素子と、前記各測定手段とを接続し、前記素子と前記測定手段との電気的接続の開閉を行う複数のスイッチと、
   前記スイッチの開閉を制御するスイッチ制御手段と、
   前記素子に電圧を印加するための電源と、
   前記電源により前記ウエハに印加される電圧を監視する監視手段と、
   を備えた高絶縁抵抗測定装置における高絶縁抵抗測定方法であって、
   前記監視手段が、前記電圧を監視する監視ステップと、
   前記スイッチ制御手段が、すべての前記スイッチを閉じるステップと、複数の前記測定手段が、複数の前記素子の絶縁抵抗を同時に測定するステップとを含んだ同時測定ステップと、
   前記スイッチ制御手段が１個のスイッチのみ閉じて残りのスイッチを開くステップと、前記測定手段が、閉じたスイッチに接続された素子の絶縁抵抗を測定するステップと、前記スイッチ制御手段が、１個のみ閉じたスイッチを順次切り換えるステップと、前記測定手段が、順番に閉じたスイッチに接続された素子の絶縁抵抗を測定するステップとを含んだ個別測定ステップと、
   を有し、
   前記監視ステップが、前記電圧が所定の電圧より大きいことを検知した際には、前記同時測定ステップが実行され、
   前記監視ステップが、前記電圧が所定の電圧以下であることを検知した際には、前記個別測定ステップが実行されること、
   を特徴とする高絶縁抵抗測定装置における高絶縁抵抗測定方法。
4. ウエハに形成された複数の素子の絶縁抵抗を並列的に測定するための複数の測定手段と、
   前記各素子と、前記各測定手段とを接続し、前記素子と前記測定手段との電気的接続の開閉を行う複数のスイッチと、
   前記スイッチの開閉を制御するスイッチ制御手段と、
   前記素子に電圧を印加するための電源と、
   前記電源により前記ウエハに印加される電圧を監視する監視手段と、
   を備えた高絶縁抵抗測定装置をコンピュータに制御させる高絶縁抵抗測定プログラムであって、
   コンピュータに、
   前記監視手段が取得した前記電圧の監視をする監視ステップと、
   前記スイッチ制御手段に指令して、すべての前記スイッチを閉じさせるステップと、複数の前記測定手段に指令して、複数の前記素子の絶縁抵抗を同時に測定させるステップとを含んだ同時測定ステップと、
   前記スイッチ制御手段に指令して、１個のスイッチのみ閉じて残りのスイッチを開かせるステップと、前記測定手段に指令して、閉じたスイッチに接続された素子の絶縁抵抗を測定させるステップと、前記スイッチ制御手段に指令して、１個のみ閉じたスイッチを順次切り換えさせるステップと、前記測定手段に指令して、順番に閉じたスイッチに接続された素子の絶縁抵抗を測定させるステップとを含んだ個別測定ステップと、
   を実行させる際、
   前記監視ステップが、前記電圧が所定の電圧より大きいことを検知した際には、前記同時測定ステップを実行させ、
   前記監視ステップが、前記電圧が所定の電圧以下であることを検知した際には、前記個別測定ステップを実行させること、
   を特徴とする高絶縁抵抗測定プログラム。

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