JP2019039869A - High-frequency probe position correction technique - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は所定の電気的検査を実行するための高周波プローブを備えた高周波特性検査装置においてプローブ及び試料ステージの回転軸補正に関する。 The present invention relates to rotation axis correction of a probe and a sample stage in a high-frequency characteristic inspection apparatus including a high-frequency probe for executing a predetermined electrical inspection.
ミリ波帯における平面回路の評価に高周波特性検査装置が利用されている。
高周波インピーダンス測定等の高周波検査において使用される高周波特性検査装置には、測定部材として、その先端に測定信号をＤＵＴ（被試験装置、被測定回路網）に入力、或いはＤＵＴから出力するシグナル端子（Ｓ）および接地されたグランド端子（Ｇ）が離間し並行して配設された高周波プローブ（Ｓ−Ｇタイプ、またはＧ−Ｓタイプ）や、その先端にシグナル端子（Ｓ）を挟むように２本のグランド端子（Ｇ，Ｇ）が各離間し並行して配設された高周波プローブ（Ｇ−Ｓ−Ｇタイプ）などが使用されている。
A high-frequency characteristic inspection apparatus is used for evaluation of planar circuits in the millimeter wave band.
In a high-frequency characteristic inspection apparatus used in high-frequency inspection such as high-frequency impedance measurement, a measurement signal is input to a DUT (device under test, circuit under test) as a measurement member, or a signal terminal (output from the DUT) S) and a high-frequency probe (SG type or GS type) in which the ground terminal (G) that is grounded and spaced apart are arranged in parallel, or 2 so that the signal terminal (S) is sandwiched between the tips thereof. A high-frequency probe (GSG type) or the like in which two ground terminals (G, G) are spaced apart and arranged in parallel is used.
高周波特性検査装置は、図６に示すように、一般的にＤＵＴを載置して回転軸（以降、θ軸と呼ぶ）を中心に回転しさらにＸ、Ｙ、Ｚ軸に移動可能な水平面を備えた可動サンプルステージ（以降、簡単にステージとも呼ぶ）と、その載置されたＤＵＴに接触して電気的特性を測定する対向した一対の高周波プローブ、各プローブのＸＹＺ位置を調整する可動プローブステージ、及びプローブの傾きを調整するティルトステージ、ＤＵＴ測定のための高周波を生成する周波数拡張ユニット、およびシステムを制御してＤＵＴからの反射波・透過波を測定・解析するベクトルネットワークアナライザー（ＶＮＡ）等から構成されている（非特許文献１）。 As shown in FIG. 6, the high-frequency characteristic inspection apparatus generally has a horizontal plane on which a DUT is placed and rotated around a rotation axis (hereinafter referred to as the θ axis) and further movable along the X, Y, and Z axes. A movable sample stage (hereinafter also referred to simply as a stage), a pair of opposed high-frequency probes that contact the DUT mounted thereon to measure electrical characteristics, and a movable probe stage that adjusts the XYZ position of each probe , And tilt stage that adjusts the tilt of the probe, a frequency expansion unit that generates a high frequency for DUT measurement, and a vector network analyzer (VNA) that controls the system to measure and analyze reflected / transmitted waves from the DUT, etc. (Non-Patent Document 1).
この高周波プローブを用いてＤＵＴの所定の電気的検査を実行する前には検査値に含まれるその機器固有の誤差等を測定評価するための校正を行うのが一般的である。
校正は検査用の所定の基準パターンをステージ上に用意し、たとえば、図７に示す校正用の基準器を用いてＺ軸方向の調整（プローブ押付け量）を行なった後、所定の校正用の基準器（例えば、ＴＨＲＵ，ＳＨＯＲＴ，ＬＯＡＤ基準器、図１〜図３）に移動して、目視（図４、比較例１）、或いは、ＰＣ制御等により予め決められた量プローブを平行移動させる（図４、比較例２）ことによって高周波プローブのＸＹ位置を決めてから所定の電気的検査を行うのが一般的である（非特許文献１、２）。
なお、適用する校正手法によっては、校正用の基準器としてＯＰＥＮ，ＬＩＮＥ基準器（図１２）を利用する場合もある。
Before performing a predetermined electrical inspection of the DUT using this high-frequency probe, it is common to perform calibration for measuring and evaluating errors inherent in the device included in the inspection value.
For calibration, a predetermined reference pattern for inspection is prepared on the stage. For example, after adjustment (probe pressing amount) in the Z-axis direction is performed using a calibration reference device shown in FIG. Move to a reference unit (for example, THRU, SHORT, LOAD reference unit, FIGS. 1 to 3), and translate a predetermined amount of probe by visual inspection (FIG. 4, Comparative Example 1) or PC control. In general, the predetermined electrical inspection is performed after determining the XY position of the high-frequency probe (FIG. 4, Comparative Example 2) (Non-Patent Documents 1 and 2).
Depending on the calibration method to be applied, an OPEN / LINE reference device (FIG. 12) may be used as a reference device for calibration.
一般的に各基準器は規則性をもって同一基板上に配されており、例えば基準パターンからＸ方向に１ｍｍ移動してＴＨＲＵ基準、さらにＸ方向に１ｍｍ移動してＬＯＡＤ基準器、
さらにＸ方向に１ｍｍ移動してＳＨＯＲＴ基準器、というようにステージを平行移動させてプローブを配置する。
この時、ステージのＸＹ軸と基板（ＤＵＴ）のＸＹ軸が不一致の場合、上述のようにステージを平行移動させても狙いの基準器上に正しくプローブを配することができない。
そのため、ステージのＸＹ軸を固定したままθ軸を回転させることで、ステージのＸＹ軸と基板のＸＹ軸を一致させる。
In general, each reference unit is arranged on the same substrate with regularity. For example, the reference pattern is moved by 1 mm in the X direction from the reference pattern to the THRU reference, and further moved by 1 mm in the X direction to be a LOAD reference unit.
Further, the probe is arranged by moving the stage by 1 mm in the X direction and moving the stage in parallel, such as a SHORT reference device.
At this time, if the XY axis of the stage and the XY axis of the substrate (DUT) do not match, the probe cannot be correctly placed on the target reference device even if the stage is translated as described above.
Therefore, the XY axis of the stage and the XY axis of the substrate are matched by rotating the θ axis while fixing the XY axis of the stage.
この目的のため、従来の方法では、基板上に規則的に配された基準器の基準軸または一辺に平行に併設された２つの補正用パターンを用いて、顕微鏡によって観察をしてθ軸を調整することで位置合わせを行なっていた。
詳しくは、顕微鏡像で２つの補正用パターンの各々が顕微鏡中央に来る時のステージのＸＹ座標情報から基板のＸＹ軸とステージのＸＹ軸のオフセット量を求めてθ軸の調整量を算出していた（図９）。
この場合、ステージのθ軸を実際に動かして補正するハード補正と、θ軸のズレを考慮してＸＹ軸の移動量をソフトウェア上で補正するソフト補正の双方が用いられている。
For this purpose, in the conventional method, the reference axis of the reference unit regularly arranged on the substrate or the two correction patterns provided in parallel with one side are used for observation with a microscope to obtain the θ axis. The position was adjusted by adjusting.
Specifically, the amount of adjustment of the θ axis is calculated by obtaining the offset amount between the XY axis of the substrate and the XY axis of the stage from the XY coordinate information of the stage when each of the two correction patterns comes to the center of the microscope in the microscope image. (FIG. 9).
In this case, both hardware correction for correcting the stage by actually moving the θ axis of the stage and software correction for correcting the movement amount of the XY axes on the software in consideration of the deviation of the θ axis are used.
しかしながら、上に記載の手法によると顕微鏡を利用するため、観察像の解像度は顕微鏡の解像度により制限され、一般的な計測システムでは取得する座標の精度は±１０μｍ程度であるところ、２つのマーカー間の長さＬ＝１ｃｍとすると、θ軸の調整は０．１°程度の精度であり、θ軸補正の精度の改善が望まれていた。 However, according to the method described above, since the microscope is used, the resolution of the observation image is limited by the resolution of the microscope, and in a general measurement system, the accuracy of the acquired coordinates is about ± 10 μm. If the length L is 1 cm, the adjustment of the θ axis has an accuracy of about 0.1 °, and improvement of the accuracy of the θ axis correction has been desired.
一般的に、実体顕微鏡を用いた時の解像度（せいぜい１０μｍ程度）よりもプローブの微動精度（０．１〜１μｍ程度）の方が高いことが知られている。
本発明は、高周波プローブから基板上の位置決め用パターン（以降、単にパターン、または基準パターンと呼ぶ）に高周波を放出してその反射波・透過波を測定したＳパラメータの測定値をフィードバックして得た座標に基づいてθ軸補正を行なう構成とした。
In general, it is known that the fine movement accuracy (about 0.1 to 1 μm) of the probe is higher than the resolution when using a stereomicroscope (about 10 μm at most).
The present invention is obtained by feeding back a measured value of an S parameter obtained by emitting a high frequency from a high frequency probe to a positioning pattern (hereinafter simply referred to as a pattern or a reference pattern) on a substrate and measuring the reflected wave / transmitted wave. The θ axis is corrected based on the coordinates.
本技術は電気信号センシングによってθ軸の調整・補正する手段を提供する。
図５に示したＳｈｏｒｔ型或いはＬｏａｄ型の位置決め用パターンを用いて、特許文献１に記載の手法をさらに改善したアルゴリズムにより位置決め用パターンの座標を高精度に取得する（図８）。
The present technology provides means for adjusting and correcting the θ axis by electrical signal sensing.
Using the Short type or Load type positioning pattern shown in FIG. 5, the coordinates of the positioning pattern are obtained with high accuracy by an algorithm further improved from the method described in Patent Document 1 (FIG. 8).
（１） ＶＮＡと接続され、周波数拡張ユニットに保持されたプロ―ブが接地し得る水平な回転ステージを備えた高周波特性検査装置において、前記回転ステージの上に載置された基板のＸ軸と前記回転ステージの固定されたＸ軸のオフセットを解消する方法であって、
前記回転ステージはＸ，Ｙ，Ｚ方向に可動し、回転軸の周りをＸＹ平面で回転するように構成され、
前記プローブは、前記回転ステージに同時に接地するように等間隔に整列されたグランド端子とシグナル端子（Ｓ端子）とグランド端子（以降、ＧＳＧ端子と呼ぶ）を備え、
前記ＧＳＧ端子の整列する方向と前記回転ステージのＸ方向は平行に調整されている場合において、
その１辺に平行に所定形状の位置決め用パターン（以後単にパターンとよぶ）を前記基板に平行に２個配置した前記基板を、前記回転ステージの上に前記１辺と前記回転ステージの固定されたＸ軸が略平行になるように載置し、
前記プローブのＧＳＧ端子を前記基板の上方から前記パターンにコンタクトして前記Ｓ端子から高周波を放出して得られるその反射波のＳパラメータを解析して前記パターンとのコンタクト位置（Ｚ軸座標）を決定し、
前記パターンにおいて、前記回転ステージを操作して、前記プローブをその上方から前記決定されたコンタクト位置（Ｚ軸座標）に関してリリースとコンタクトを繰り返し移動しながら、前記Ｓ端子から高周波を放出して得られる反射波のＳパラメータを解析して前記パターンの中心の前記回転ステージ上のＸ座標、Ｙ座標を取得し、
前記取得した２つの位置決め用パターンの前記中心のＸ座標、Ｙ座標に基づいて、前記基板のＸ軸と前記回転ステージのＸ軸のオフセットを算出し、
前記算出したオフセット分だけ前記回転ステージを前記回転軸の周りに逆に回転させて、前記オフセットを解消することを特徴とする方法。
(1) In a high-frequency characteristic inspection apparatus having a horizontal rotary stage connected to a VNA and capable of grounding a probe held by a frequency extension unit, the X-axis of the substrate placed on the rotary stage; A method for eliminating an offset of a fixed X axis of the rotary stage,
The rotary stage is movable in the X, Y, and Z directions, and is configured to rotate around an axis of rotation on an XY plane.
The probe includes a ground terminal, a signal terminal (S terminal), and a ground terminal (hereinafter referred to as a GSG terminal) aligned at equal intervals so as to be grounded simultaneously to the rotary stage.
In the case where the alignment direction of the GSG terminals and the X direction of the rotary stage are adjusted in parallel,
The substrate on which two positioning patterns (hereinafter simply referred to as “patterns”) having a predetermined shape parallel to one side thereof are arranged in parallel to the substrate, and the one side and the rotation stage are fixed on the rotation stage. Place it so that the X axis is almost parallel,
Contact the GSG terminal of the probe to the pattern from above the substrate and analyze the S parameter of the reflected wave obtained by emitting a high frequency from the S terminal, and determine the contact position (Z-axis coordinate) with the pattern. Decide
In the pattern, it is obtained by operating the rotary stage to emit a high frequency from the S terminal while repeatedly moving the release and contact with respect to the determined contact position (Z-axis coordinate) from above. Analyzing the S parameter of the reflected wave to obtain the X and Y coordinates on the rotary stage at the center of the pattern;
Based on the X and Y coordinates of the center of the two positioning patterns obtained, an offset between the X axis of the substrate and the X axis of the rotary stage is calculated,
A method of eliminating the offset by rotating the rotary stage in the reverse direction around the rotation axis by the calculated offset.
（２） さらに前記周波数拡張ユニットを載置して前記保持された前記プローブを前記回転ステージのＸＹ平面と水平な平面で回転する回転軸を有し、前記プローブをＸ，Ｙ，Ｚ方向に可動するプローブステージを備え、
前記回転ステージに代って前記プローブステージを操作して、前記プローブを移動させて前記パターンの中心の前記プローブステージ上のＸ座標、Ｙ座標を取得し、
前記取得した２つの位置決め用パターンの前記中心のＸ座標、Ｙ座標に基づいて、前記基板のＸ軸と前記プローブステージのＸ軸のオフセットを算出し、
前記算出したオフセット分だけ前記プローブステージを前記プローブステージに係る回転軸の周りに逆に回転させて、前記オフセットを解消することを特徴とする（１）に記載の方法。
(2) Further, the apparatus has a rotating shaft for mounting the frequency extension unit and rotating the held probe on a plane parallel to the XY plane of the rotary stage, and the probe is movable in the X, Y, and Z directions. Equipped with a probe stage
Operate the probe stage instead of the rotation stage, move the probe to obtain the X coordinate and Y coordinate on the probe stage at the center of the pattern,
Based on the X-coordinate and Y-coordinate of the center of the obtained two positioning patterns, an offset between the X axis of the substrate and the X axis of the probe stage is calculated,
(1) The method according to (1), wherein the offset is eliminated by rotating the probe stage around the rotation axis of the probe stage by the calculated offset.
（３） 前記Ｓパラメータ解析は、前記反射波の反射特性であって、その位相、または反射係数、のいずれかの解析であることを特徴とする（１）または（２）のいずれかに記載の方法。
（４） 前記位置決め用パターンは、矩形部に短手方向に凸部を接続した櫛形形状をして、
前記位置決め用パターンの中心について、
前記Ｘ座標は、前記矩形部の前記凸部の反対側の端部に係るＸ座標であって、
前記Ｙ座標は、前記矩形部の前記凸部の両端部の中心に係るＹ座標で定められることを特徴とする（３）に記載の方法。
（５） 前記位置決め用パターンは、ＬＯＡＤ型基準器またはＳＨＯＲＴ型基準器に前記凸部を接続したことを特徴とする（４）に記載の方法。
（６） 前記オフセットは、数式（１）で表されるオフセット角であることを特徴とする（５）に記載の方法。
ただし、数式（１）において前記取得した２つの位置決め用パターンの前記中心の前記回転ステージの、または、前記プローブステージのＸ座標、Ｙ座標をそれぞれ、Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２とする。
(3) The S parameter analysis is an analysis of any one of a reflection characteristic of the reflected wave and a phase or a reflection coefficient thereof, according to any one of (1) and (2) the method of.
(4) The positioning pattern has a comb shape in which a convex portion is connected to a rectangular portion in a short direction,
About the center of the positioning pattern,
The X coordinate is an X coordinate related to an end portion of the rectangular portion opposite to the convex portion,
The method according to (3), wherein the Y coordinate is determined by a Y coordinate related to a center of both end portions of the convex portion of the rectangular portion.
(5) The method according to (4), wherein the positioning pattern has the convex portion connected to a LOAD type reference unit or a SHORT type reference unit.
(6) The method according to (5), wherein the offset is an offset angle represented by Expression (1).
However, the X coordinate and Y coordinate of the rotation stage at the center of the two positioning patterns acquired in Equation (1) or the X coordinate and Y coordinate of the probe stage are X 1 , X 2 , Y 1 , Y 2 , respectively. To do.
（７） さらに前記基板は前記位置決め用パターンと所定の間隔をあけて前記位置決め用パターンと平行に配置された校正用の基準器を備え、（１）乃至（６）のいずれか１項に記載の方法で前記基板のＸ軸と前記回転ステージのＸ軸のオフセットを解消した後に、前記プローブを前記中心のいずれかから前記所定の間隔だけ移動させて、前記校正用の基準器で前記高周波特性検査装置の校正を行うことを特徴とする方法。
（８） さらに前記基板は前記位置決め用パターンと所定の間隔をあけて前記位置決め用パターンと平行に配置された校正用の基準器を備え、（１）乃至（６）のいずれかに記載の方法において前記算出したオフセット分だけ前記回転ステージおよび前記プローブステージを当該回転軸の周りに逆に回転させて、前記オフセットを解消する代わりに、
前記回転ステージまたは前記プローブステージを前記中心のいずれかから数式（２）により算出されるＸ値、Ｙ値だけ移動させて、前記校正用の基準器で前記高周波特性検査装置の校正を行うことを特徴とする方法。
ただし、数式（２）においてＸ方向においてＸｎ、Ｙ方向においてＹｎを前記所定の間隔とし、前記θは前記算出したオフセットとする。
（９） さらに前記回転ステージおよび前記プローブステージの移動および前記ＶＮＡを制御する制御装置を備えた前記高周波特性検査装置において、前記制御装置において（７）または（８）のいずれかに記載の方法を実行することを特徴とするプログラムおよびプログラムを記録した記憶媒体。
(7) The substrate further includes a calibration reference device arranged in parallel with the positioning pattern at a predetermined interval from the positioning pattern, and described in any one of (1) to (6). After eliminating the offset between the X axis of the substrate and the X axis of the rotary stage by the method, the probe is moved from any one of the centers by the predetermined interval, and the high frequency characteristics are obtained using the calibration reference device. A method comprising calibrating an inspection apparatus.
(8) The method according to any one of (1) to (6), wherein the substrate further includes a calibration reference device arranged in parallel with the positioning pattern at a predetermined interval from the positioning pattern. Instead of rotating the rotary stage and the probe stage around the rotation axis by the calculated offset in order to eliminate the offset,
The high-frequency characteristic inspection apparatus is calibrated with the calibration reference device by moving the rotary stage or the probe stage from either of the centers by the X value and the Y value calculated by Equation (2). Feature method.
In Equation (2), Xn in the X direction and Yn in the Y direction are the predetermined intervals, and the θ is the calculated offset.
(9) In the high-frequency characteristic inspection apparatus further comprising a control device for controlling the movement of the rotary stage and the probe stage and the VNA, the method according to any one of (7) and (8) in the control device. A program that is executed and a storage medium that records the program.
本発明は顕微鏡の解像度や人の作業能力に依存しないことで顕微鏡的手法よりも高精度なθ軸の補正ができる。
具体的には本発明の実施によって、理論値としてはステージの移動分解能である２０ｎｍ精度で位置決め用パターンの座標を決定することができる。
実用上は高精度動作をさせると座標取得に要する時間が膨大になってしまうため、０．１μｍ〜程度で取得する。
そのようにして得た位置決め用パターンの座標を用いて、最高０．０００２°、実用上も０．００１°〜程度でθ軸角度を調整・補正することができるようになった。
The present invention can correct the θ axis with higher accuracy than the microscopic technique because it does not depend on the resolution of the microscope or the human work ability.
Specifically, by implementing the present invention, as a theoretical value, the coordinates of the positioning pattern can be determined with an accuracy of 20 nm, which is the moving resolution of the stage.
In practice, if a high-precision operation is performed, the time required for coordinate acquisition becomes enormous.
Using the coordinates of the positioning pattern thus obtained, the θ-axis angle can be adjusted and corrected at a maximum of 0.0002 ° and practically from about 0.001 °.
以下に図を用いて本発明を説明するが、以下は本発明を特定するものであって、本発明を限定するためのものでないことは言うまでもない。
図６は本発明に使用した高周波特性検査装置の概略構成を表す図である。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. However, it is needless to say that the following is intended to identify the present invention and not to limit the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of the high-frequency characteristic inspection apparatus used in the present invention.
本実施例によれば、特許文献１に記載されているＺ方向のコンタクト位置の決定手法を応用し、かつ位置決め用パターンを用いることでθ軸を高精度に補正することができる。
なお本実施例では、基板とその上に規則的に配された基準器とは、矩形状の基板の一辺と基準器の基準軸または一辺が平行であることを仮定するが、本発明は、その基準器が規則的にオフセット角をもって配置されている基板であっても、適宜変更実施できることは言うまでもない。
According to the present embodiment, the θ-axis can be corrected with high accuracy by applying the Z-direction contact position determination method described in Patent Document 1 and using the positioning pattern.
In this embodiment, it is assumed that the substrate and the reference device regularly arranged thereon are parallel to one side of the rectangular substrate and the reference axis or one side of the reference device. Needless to say, even if the reference device is a substrate that is regularly arranged with an offset angle, the reference device can be appropriately changed.
特許文献１の実施例３に記載のプローブの高精度位置決め技術はパターン内部に直接コンタクトを行なう必要があるため、パターン形状が変化し再現性が劣化する恐れがあった。
そこで、本実施例ではパターン内部へのコンタクトを抑制することによって、再現性を高めることができる手法を提案する。
The high-precision positioning technique for the probe described in Example 3 of Patent Document 1 needs to make direct contact with the inside of the pattern, so that the pattern shape may change and the reproducibility may deteriorate.
Therefore, this embodiment proposes a method that can improve reproducibility by suppressing contact with the inside of the pattern.
本実施例で使用する位置決め用パターンは図５に示したような矩形部とプローブのＧＳＧと同じ等間隔に並んだ凸部を有する櫛型形状であり、その凸部を利用してＸ、Ｙ及びＺ位置を高精度に決定する（図８）。 The positioning pattern used in this embodiment is a comb shape having a rectangular portion as shown in FIG. 5 and convex portions arranged at the same interval as the GSG of the probe, and X, Y using the convex portions. And the Z position are determined with high accuracy (FIG. 8).
櫛型形状は、ＳＨＯＲＴ型の場合、例えば、矩形部は２０×６００（μｍ）、凸部は、２０×２０（μｍ）である。
ＬＯＡＤ型の場合、例えば、矩形部は５０×６００（μｍ）、凸部は、２０×２０（μｍ）である。
厚み方向は双方とも５μｍ程度である。
When the comb shape is a SHORT type, for example, the rectangular portion is 20 × 600 (μm) and the convex portion is 20 × 20 (μm).
In the case of the LOAD type, for example, the rectangular portion is 50 × 600 (μm) and the convex portion is 20 × 20 (μm).
Both thickness directions are about 5 μm.
図１１にθ軸を調整するフローチャートを示す。
本実施例では、単一のプローブのみを用いて位置決めが可能である。
FIG. 11 shows a flowchart for adjusting the θ-axis.
In this embodiment, positioning can be performed using only a single probe.
まず、プローブを位置決め用パターンの凸部のおおよそ直上に配し（Ｓ１）、特許文献１の実施例１の手法によってコンタクト位置（Ｚ位置）を検出する（Ｓ２）。
すなわち、ステージを少しずつ上昇させながらＶＮＡによる測定値であるＳパラメータの反射係数の急峻な変化を検知して、その時のＺ座標をコンタクト位置と定義する。
First, the probe is arranged almost immediately above the convex portion of the positioning pattern (S1), and the contact position (Z position) is detected by the method of Example 1 of Patent Document 1 (S2).
That is, a steep change in the reflection coefficient of the S parameter, which is a measured value by VNA, is detected while raising the stage little by little, and the Z coordinate at that time is defined as the contact position.
（Ｓ３ステップの開始）プローブがＸ方向にパターンの凸部の先端位置からおおよそ１０μｍ程度離れた位置にあるようにステージを移動する。 (Start of Step S3) The stage is moved so that the probe is approximately 10 μm away from the tip position of the convex portion of the pattern in the X direction.
その後、プローブがパターン端部（凸部の反対側）に近づくように少しずつＸ方向にステージ位置を変えながらコンタクトとリリースを繰り返していく。 Thereafter, contact and release are repeated while the stage position is gradually changed in the X direction so that the probe approaches the pattern end (opposite side of the convex portion).
プローブがパターンの端部に達すると、プローブがパターンにコンタクトするため、反射係数の急峻な変化が認められる。
そのため、パターンの端部のＸ座標を決定することができる。
When the probe reaches the end of the pattern, since the probe contacts the pattern, a sharp change in the reflection coefficient is recognized.
Therefore, the X coordinate of the end portion of the pattern can be determined.
次に、プローブの配置とコンタクト検出をＹ方向に対しても同様に実施する。
パターン凸部のＹ方向の一方の端部から１０μｍ程度離れた位置にプローブを配する。
パターンの他方の端部に近づくように少しずつステージのＹ座標を変えながら反射係数が急激に変化する点を検出し、パターンの端部のＹ座標を決定することができる。
Next, probe placement and contact detection are similarly performed in the Y direction.
A probe is arranged at a position about 10 μm away from one end in the Y direction of the pattern protrusion.
The point where the reflection coefficient changes abruptly while changing the Y coordinate of the stage little by little so as to approach the other end of the pattern can be detected to determine the Y coordinate of the end of the pattern.
（Ｓ３ステップの終了）同様の操作をＹ軸の逆方向についても行なうことによって、パターンの凸部の両端部のＹ座標が決定できるため、それらの中心座標を基準となるＹ座標と定義することができる。 (End of step S3) By performing the same operation in the reverse direction of the Y-axis, the Y-coordinates of both ends of the convex portion of the pattern can be determined, so that the center coordinates are defined as the reference Y-coordinates. Can do.
この手法により、位置決め用パターンを基準としてＸ、Ｙ、Ｚ座標を決定することができる。
この時のＸ、Ｙ座標を位置決め用パターンの中心として記録する（Ｓ４）。
With this method, the X, Y, and Z coordinates can be determined based on the positioning pattern.
The X and Y coordinates at this time are recorded as the center of the positioning pattern (S4).
上記Ｘ，Ｙ座標の決定手法を、校正用の基準器等と並列して配された２つのパターンについて実施することによって（（Ｓ５）から（Ｓ８））、２つの位置決め用パターンの中心のＸ，Ｙ座標の組を得ることができる。 By performing the above X and Y coordinate determination method on two patterns arranged in parallel with a calibration reference unit or the like (from (S5) to (S8)), the X at the center of the two positioning patterns , Y coordinate sets can be obtained.
しかも、特許文献１と異なり、パターンとの近接するのは端部のみであるため、パターンとプローブの接触によるパターン形状の変化を大幅に抑制するため、再現性を向上させることが可能である。
得られたＸ，Ｙ座標の組から、下式によりθ軸の補正値を算出する（Ｓ９）。
In addition, unlike Patent Document 1, since only the end portion is close to the pattern, the change in the pattern shape due to the contact between the pattern and the probe is greatly suppressed, so that reproducibility can be improved.
From the set of X and Y coordinates obtained, a correction value for the θ axis is calculated by the following equation (S9).
ここで、Ｘａ、Ｙａ（ａ＝１，２）は単一のプローブに対して基準となる位置決め用パターンについて位置調整を行なった時のサンプルステージのＸ，Ｙ座標である。 Here, Xa and Ya (a = 1, 2) are the X and Y coordinates of the sample stage when the position of a positioning pattern serving as a reference for a single probe is adjusted.
得られたθ値に従い、ステージのθ軸そのものを回転させる（ハード補正）か、或いはステージがＸ，Ｙ方向に動作する際にソフトウェア上で角度補正を行なう（ソフト補正）ことによって、ステージのＸＹ軸と基板のＸＹ軸を一致させる（Ｓ１０）。 According to the obtained θ value, the stage θ axis itself is rotated (hard correction), or angle correction is performed on the software when the stage moves in the X and Y directions (soft correction). The axis and the XY axis of the substrate are matched (S10).
後者の場合の角度補正は下式（２）を用いて行なう。
例えば基準パターンからＸ方向に１ｍｍ移動してＴＨＲＵ基準に移動したい場合は、Ｘｎ＝１ｍｍ、Ｙｎ＝０ｍｍとし、式（１）で導かれた角度補正値θによって算出されたＸ，Ｙ値だけステージを移動すれば、目的のＴＨＲＵ基準に移動することが可能である。
The angle correction in the latter case is performed using the following equation (2).
For example, if it is desired to move 1 mm in the X direction from the reference pattern and move to the THRU reference, Xn = 1 mm and Yn = 0 mm, and the stage is set by the X and Y values calculated by the angle correction value θ derived by Equation (1) , It is possible to move to the target THRU standard.
特許文献１の図１６では凸部は全て短絡した構造になっている（図は記載せず）。
本実施例では図５（ｂ）に示すＳｈｏｒｔ型基準器を使用するが、図５（ａ）に示したＬｏａｄ型のパターンでも同様の動作を行なうことができる。
In FIG. 16 of Patent Document 1, all the convex portions are short-circuited (not shown).
In the present embodiment, the Short type reference device shown in FIG. 5B is used, but the same operation can be performed with the Load type pattern shown in FIG.
なおこの時、Ｓｈｏｒｔ型の場合は反射係数の位相が９０〜１８０°、Ｌｏａｄ型の場合は反射係数の振幅が０．７以下を満たすかどうかを判定することでコンタクト検出することも可能である。 At this time, it is also possible to detect contact by determining whether the phase of the reflection coefficient is 90 to 180 ° in the case of the Short type, and whether the amplitude of the reflection coefficient is 0.7 or less in the case of the Load type. .
実施例１と同様に、プローブステージのθ軸（回転軸）補正によってもステージを平行移動させてプローブを正しく配置することが可能である。 As in the first embodiment, the probe can be correctly arranged by moving the stage in parallel by correcting the θ axis (rotation axis) of the probe stage.
実施例１ではステージ位置を変えながら、ステージのＸ、Ｙ座標を利用してθ軸補正を行なったが、本実施例ではプローブ位置を少しずつ変えながら基準となる２箇所の位置決め用パターンのＸ，Ｙ座標情報（Ｘａ，Ｙａ（ａ＝１，２））を取得する。 In the first embodiment, the θ-axis correction is performed using the X and Y coordinates of the stage while changing the stage position. However, in this embodiment, the X of the two positioning patterns serving as a reference is changed while the probe position is changed little by little. , Y coordinate information (Xa, Ya (a = 1, 2)) is acquired.
ただし、この時サンプルステージの座標ではなく、単一のプローブステージの座標を利用して式（１）によってθ軸補正量を算出する。 However, at this time, the θ-axis correction amount is calculated by the equation (1) using not the coordinates of the sample stage but the coordinates of a single probe stage.
その後、式（２）によってプローブのステージのＸ，Ｙ軸方向の移動量を補正する。
プローブのステージに回転軸を調整するステージが設置されていない場合は、実際例１記載のソフト補正のみが利用可能である。
Thereafter, the amount of movement of the probe stage in the X and Y axis directions is corrected by equation (2).
When the stage for adjusting the rotation axis is not installed on the probe stage, only the soft correction described in Example 1 can be used.
この調整によりあたかもステージのＸＹ軸と基板のＸＹ軸を一致させたように、プローブを基板に対して平行に移動しプローブを各基準器に正しく配置することができる。 By this adjustment, the probe can be moved in parallel with the substrate as if the XY axis of the stage and the XY axis of the substrate are aligned, and the probe can be correctly placed on each reference device.
１、１ａ、１ｂ プローブ（高周波プローブ）
２ 可動ステージ（サンプルステージ、回転ステージ）
３ ＶＮＡ（計測装置）
４ 周波数拡張ユニット
５ 抵抗体
６ ステージコントローラ
７ 制御装置
８ 高周波特性検査装置
９ ＴＨＲＵ基準器
１０ ＬＯＡＤ基準器
１１ ＳＨＯＲＴ基準器
１２ シグナル領域（信号領域）
１３ グランド領域
１４ａ、１４ｂ シグナル端子（Ｓ）
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ グランド端子（Ｇ）
１６ プローブステージ
１７ ティルトステージ
１８ 回転系（θ軸）オートステージ
１９ ＤＵＴ
２０ ＯＰＥＮ基準器
２１ ＬＩＮＥ基準器
1, 1a, 1b probe (high frequency probe)
2 Movable stage (sample stage, rotary stage)
3 VNA (measuring device)
4
13
15a, 15b, 15c, 15d Ground terminal (G)
16 Probe stage 17 Tilt stage 18 Rotating system (θ axis) Auto stage 19 DUT
20 OPEN standard 21 LINE standard
Claims (9)
前記回転ステージはＸ，Ｙ，Ｚ方向に可動し、回転軸の周りをＸＹ平面で回転するように構成され、
前記プローブは、前記回転ステージに同時に接地するように等間隔に整列されたグランド端子とシグナル端子（Ｓ端子）とグランド端子（以降、ＧＳＧ端子と呼ぶ）を備え、
前記ＧＳＧ端子の整列する方向と前記回転ステージのＸ方向は平行に調整されている場合において、
その１辺に平行に所定形状の位置決め用パターン（以後単にパターンとよぶ）を前記基板に平行に２個配置した前記基板を、前記回転ステージの上に前記１辺と前記回転ステージの固定されたＸ軸が略平行になるように載置し、
前記プローブのＧＳＧ端子を前記基板の上方から前記パターンにコンタクトして前記Ｓ端子から高周波を放出して得られるその反射波のＳパラメータを解析して前記パターンとのコンタクト位置（Ｚ軸座標）を決定し、
前記パターンにおいて、前記回転ステージを操作して、前記プローブをその上方から前記決定されたコンタクト位置（Ｚ軸座標）に関してリリースとコンタクトを繰り返し移動しながら、前記Ｓ端子から高周波を放出して得られる反射波のＳパラメータを解析して前記パターンの中心の前記回転ステージ上のＸ座標、Ｙ座標を取得し、
前記取得した２つの位置決め用パターンの前記中心のＸ座標、Ｙ座標に基づいて、前記基板のＸ軸と前記回転ステージのＸ軸のオフセットを算出し、
前記算出したオフセット分だけ前記回転ステージを前記回転軸の周りに逆に回転させて、前記オフセットを解消することを特徴とする方法。 In a high-frequency characteristic inspection apparatus having a horizontal rotary stage connected to a VNA and capable of grounding a probe held by a frequency extension unit, the X axis of the substrate placed on the rotary stage and the rotary stage A method of eliminating the fixed X-axis offset of
The rotary stage is movable in the X, Y, and Z directions, and is configured to rotate around an axis of rotation on an XY plane.
The probe includes a ground terminal, a signal terminal (S terminal), and a ground terminal (hereinafter referred to as a GSG terminal) aligned at equal intervals so as to be grounded simultaneously to the rotary stage.
In the case where the alignment direction of the GSG terminals and the X direction of the rotary stage are adjusted in parallel,
The substrate on which two positioning patterns (hereinafter simply referred to as “patterns”) having a predetermined shape parallel to one side thereof are arranged in parallel to the substrate, and the one side and the rotation stage are fixed on the rotation stage. Place it so that the X axis is almost parallel,
Contact the GSG terminal of the probe to the pattern from above the substrate and analyze the S parameter of the reflected wave obtained by emitting a high frequency from the S terminal, and determine the contact position (Z-axis coordinate) with the pattern. Decide
In the pattern, it is obtained by operating the rotary stage to emit a high frequency from the S terminal while repeatedly moving the release and contact with respect to the determined contact position (Z-axis coordinate) from above. Analyzing the S parameter of the reflected wave to obtain the X and Y coordinates on the rotary stage at the center of the pattern;
Based on the X and Y coordinates of the center of the two positioning patterns obtained, an offset between the X axis of the substrate and the X axis of the rotary stage is calculated,
A method of eliminating the offset by rotating the rotary stage in the reverse direction around the rotation axis by the calculated offset.
前記回転ステージに代って前記プローブステージを操作して、前記プローブを移動させて前記パターンの中心の前記プローブステージ上のＸ座標、Ｙ座標を取得し、
前記取得した２つの位置決め用パターンの前記中心のＸ座標、Ｙ座標に基づいて、前記基板のＸ軸と前記プローブステージのＸ軸のオフセットを算出し、
前記算出したオフセット分だけ前記プローブステージを前記プローブステージに係る回転軸の周りに逆に回転させて、前記オフセットを解消することを特徴とする請求項１に記載の方法。 Furthermore, the probe stage has a rotating shaft on which the frequency extension unit is mounted and the held probe rotates on a plane parallel to the XY plane of the rotary stage, and the probe is movable in the X, Y, and Z directions. With
Operate the probe stage instead of the rotation stage, move the probe to obtain the X coordinate and Y coordinate on the probe stage at the center of the pattern,
Based on the X-coordinate and Y-coordinate of the center of the obtained two positioning patterns, an offset between the X axis of the substrate and the X axis of the probe stage is calculated,
2. The method according to claim 1, wherein the offset is eliminated by rotating the probe stage counterclockwise around the rotation axis of the probe stage by the calculated offset.
前記位置決め用パターンの中心について、
前記Ｘ座標は、前記矩形部の前記凸部の反対側の端部に係るＸ座標であって、
前記Ｙ座標は、前記矩形部の前記凸部の両端部の中心に係るＹ座標で定められることを特徴とする請求項３に記載の方法。 The positioning pattern has a comb shape in which convex portions are connected in a short direction to a rectangular portion,
About the center of the positioning pattern,
The X coordinate is an X coordinate related to an end portion of the rectangular portion opposite to the convex portion,
The method according to claim 3, wherein the Y coordinate is determined by a Y coordinate related to a center of both end portions of the convex portion of the rectangular portion.
ただし、数式（３）において前記取得した２つの位置決め用パターンの前記中心の前記回転ステージの、または、前記プローブステージのＸ座標、Ｙ座標をそれぞれ、Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２とする。
However, the X coordinate and Y coordinate of the rotation stage or the probe stage of the center of the two positioning patterns acquired in Equation (3) are X 1 , X 2 , Y 1 , Y 2 , respectively. To do.
前記回転ステージまたは前記プローブステージを前記中心のいずれかから次の数式（４）により算出されるＸ値、Ｙ値だけ移動させて、前記校正用の基準器で前記高周波特性検査装置の校正を行うことを特徴とする方法。
ただし、次式においてＸ方向においてＸｎ、Ｙ方向においてＹｎを前記所定の間隔とし、前記θは前記算出したオフセットとする。
The rotary stage or the probe stage is moved from either of the centers by the X and Y values calculated by the following equation (4), and the high frequency characteristic inspection apparatus is calibrated with the calibration reference unit. A method characterized by that.
However, in the following equation, Xn in the X direction, Yn in the Y direction are the predetermined intervals, and θ is the calculated offset.
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