半導体装置の測定方法および検査装置
【課題】検査装置が設置されている室温や装置内部の雰囲気温度ならびに治具温度が変化しても、安定かつ正確に電気特性値を測定することを可能にする。
【解決手段】検査装置１１に、半導体装置１２を載置する測定部１３と、コンピュータ装置１４と、測定部１３の近傍の雰囲気温度を検出する温度検出手段である温度センサ１５とを設置し、コンピュータ装置１４には、半導体装置１２に電流を供給して駆動する駆動手段１６と、駆動された半導体装置１２の電気特性を測定する特性測定手段１７と、温度センサ１５により検出した温度に基づき、予め設定された演算方法で測定した電気特性値を補正演算する演算手段である補正手段１８と、補正手段１８により補正された電気特性値が判定基準に対して良品か不良品かを判定する判定手段１９とを設ける。
【解決手段】検査装置１１に、半導体装置１２を載置する測定部１３と、コンピュータ装置１４と、測定部１３の近傍の雰囲気温度を検出する温度検出手段である温度センサ１５とを設置し、コンピュータ装置１４には、半導体装置１２に電流を供給して駆動する駆動手段１６と、駆動された半導体装置１２の電気特性を測定する特性測定手段１７と、温度センサ１５により検出した温度に基づき、予め設定された演算方法で測定した電気特性値を補正演算する演算手段である補正手段１８と、補正手段１８により補正された電気特性値が判定基準に対して良品か不良品かを判定する判定手段１９とを設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の特性を測定する測定方法、および半導体装置の特性を測定して半導体装置の良否判定を行う検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の電気特性の中で測定時の温度の影響を受け易いものがあり、その項目を測定するときには、半導体装置を恒温槽あるいは温度コントロールされた環境下で測定する必要があった。高温環境での電気特性検査は、通常、８０℃あるいは１００℃程度の温度で実施され、恒温槽内に測定装置を配置したり、あるいは所望の温度に上昇させることができるヒータープレートの上に半導体装置を載置して測定する方式が一般的に用いられている。
【０００３】
しかしながら、高温環境での電気特性検査が必要なく、常温で電気特性検査を実施する場合には、これらの方式は用いられず、室温コントロールしているエアコンの温度制御で測定環境を保証している場合が多い。すなわち、半導体装置を測定検査する検査装置が常温の室内に置かれ、管理をエアコンで行っている。半導体装置の組立におけるクリーンルームでは一般に２５℃±３℃で管理されている。
【０００４】
また、半導体装置の検査装置には搬送システムを付属していることが多く、この搬送機構により半導体装置を検査装置の測定部へ自動搬送する。これにより作業者が、半導体装置が多数収納されているトレイを搬送システムの投入ポジションへ投入すれば、搬送機構が半導体装置を自動的に１個ずつ検査装置の測定部へ搬送し、測定後、良否判定を行い、良品は搬送システムの良品トレイへ、また不良品は不良トレイへ搬送して分類する機能を有している。
【０００５】
従来の検査装置について図面を参照して説明する。
【０００６】
図１０は従来の半導体装置の検査装置の概略構成図である。
【０００７】
検査装置３１は、半導体装置３２を載置する測定部３３と、コンピュータ装置３４とを有している。コンピュータ装置３４は、半導体装置３２に電流を供給して駆動する駆動手段３５と、駆動された半導体装置３２の電気特性を測定する測定手段３６と、測定結果を判定基準に照合して判定する判定手段３７とを有している。
【０００８】
さらに検査装置３１は、搬送システム３８が設けられており、半導体装置３２が複数個収納されている投入トレイ用カセット３９と、投入トレイカセット３９から半導体装置３２を取り出して測定部３３へ搬送し、かつ測定完了した半導体装置３２を所定のトレイへ搬送する搬送機構４０と、判定結果に基づいて半導体装置３２が分類収納される良品トレイカセット４１および不良品トレイカセット４２とを有している。
【特許文献１】特開平４−２５０３６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、図１０に示す半導体装置の検査装置３１において、温度が変化することで電気特性値が変化し易い半導体装置であった場合、検査装置３１内、特に測定部３３の温度が半導体装置自体の自己発熱や周囲環境の変動により温度が変化すると、測定した電気特性値が変化して、判定手段１９で行った判定が正確でない可能性があり、その上、自動で半導体装置３２を搬送する搬送システム３８が必要であるため、検査システム全体のコストが高くなる。
【００１０】
また、搬送システム３８を廃止して手作業で測定部３３へ半導体装置３２を挿入したり、取り出す作業を行った場合には、作業者の体温が半導体装置３２に伝導してしまい、電気特性値がますます正確に測定できない。
【００１１】
図１１は検査装置が設置されている室温と検査装置内部の雰囲気温度と半導体装置を載置した治具の温度を測定した結果を示す図であり、稼動開始から室温は上昇し始め、約１０００秒後に、エアコンの温度管理の下において２６±２℃程度の変動状態となる。検査装置内部の雰囲気温度は、ほぼこの室温と追随している。
【００１２】
一方、治具温度は稼働開始から同様に上昇し始めるが、約１０００秒後には２７℃付近で若干雰囲気温度と連動しているものの一定状態となる。これは作業者の体温が治具に伝導し、雰囲気温度との中間で恒温状態になるためと考えられる。また、この治具に載置されている半導体装置が治具の温度に影響を受け易いのか、雰囲気温度に影響を受け易いのかは、半導体装置の熱容量と測定時間とにより異なり、半導体装置の熱容量が小さく測定時間が短いものは雰囲気温度に、また半導体装置の熱容量が大きく測定時間が長いものは治具温度に影響を受け易い。
【００１３】
本発明は、前記従来の課題を解決し、測定した電気特性値を温度変化に応じて補正して、正確な良品，不良品判定を行うことができる半導体装置の測定方法および検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するため、本発明に係る半導体装置の測定方法は、半導体装置を検査装置内に入れて半導体装置の特性を測定する測定方法において、半導体装置の特性を測定した値を、前記検査装置の近傍部位の温度に基づいて補正演算することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る半導体装置の検査装置は、半導体装置の特性を測定する検査装置において、半導体装置の特性を測定する特性測定手段と、当該検査装置の近傍部位の温度を検出する温度検出手段と、前記特性測定手段によって測定された測定値を前記温度検出手段の温度検出結果により補正演算する演算手段と、該補正値とあらかじめ設定された判定基準とを比較して測定した半導体装置が良品か不良品かを判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
前記構成によって、半導体装置の特性測定値を、検査装置内外の装置近傍部位の温度に基づいて補正することができ、よって、補正値とあらかじめ設定された判定基準とを比較することにより、測定した半導体装置が良品か不良品かを正確に判定することが可能になる。例えば、測定した半導体装置の電気特性、あるいは半導体レーザ装置の波長特性が正確な値に補正される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る半導体装置の測定方法および検査装置によれば、半導体装置において温度に影響を受け易い電気特性項目であっても、検査装置内の発熱源や半導体装置自体から放出される熱や周辺の環境変化、ならびに作業者の体温による治具などの温度変化を検知して、測定した電気特性値に適切な補正をすることができるため、温度に影響を受けない安定した測定をすることができる。
【００１８】
このように測定した電気特性値を温度変化に応じて補正することにより、半導体装置の正確な良品，不良品判定が行われる検査装置が実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の半導体装置の検査装置およびその測定方法の実施形態について、以下、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１は本発明の第１の実施形態である半導体装置の検査装置の概略構成図である。
【００２１】
図１において、検査装置１１は、半導体装置１２を載置する測定部１３と、コンピュータ装置１４と、測定部１３の近傍の雰囲気温度を検出する温度検出手段である温度センサ１５とを有している。
【００２２】
コンピュータ装置１４は、半導体装置１２に電流を供給して駆動する駆動手段１６と、駆動された半導体装置１２の電気特性を測定する特性測定手段１７と、温度センサ１５により検出した温度に基づき、予め設定された演算方法で測定した電気特性値を補正演算する演算手段である補正手段１８と、補正手段１８により補正された電気特性値が判定基準に対して良品か不良品かを判定する判定手段１９とを有している。
【００２３】
補正手段１８において補正演算を実行するに当たっては、予め温度変動に対して電気特性値が既知の基準半導体装置を元に算出する必要があるが、これは検査装置１１を恒温槽に入れて基準半導体装置の電気特性を測定することで得ることができる。
【００２４】
図２は検査装置１１を恒温槽２０に入れた状態を示した図であり、恒温槽２０内の温度を変化させたときの電気特性値の変化を測定することにより基準半導体装置２１の電気特性値を得る。このときの電気特性値は、恒温槽２０内での温度で管理されており、基準半導体装置２１に実装されている半導体素子も、この温度に平衡状態に管理されていると考えることができる。すなわち、半導体素子の温度変化に対する電気特性値の真値であると考えることができる。
【００２５】
図３の（ａ）〜（ｂ）は恒温槽２０の温度変化に対する基準半導体装置２１の真の電気特性測定値を示した一例である。
【００２６】
次に、補正手段１８で使用する補正式について前記基準半導体装置２１を用いて算出する方法について図３を参照して説明する。図３に示す半導体装置の温度変動に対して真の電気特性値を測定済みの基準半導体装置２１を用いて、図４に示すように、実際に検査装置１１にて測定を行い、雰囲気温度（ｃ）と仮の電気特性値（ｄ）を求め、既知の値（ｂ）と比較して差分Δｘ（ｅ）を求める。
【００２７】
図５は雰囲気温度（ｃ）と差分Δｘ（ｅ）の関係を示したグラフとその曲線の近似式の一例であり、近似式（１）は、
ｙ＝０.０９６４ｘ3−７.４７０２ｘ2＋１９３.３４ｘ−１６５５.８‥‥（１）
と表される。
【００２８】
すなわち、雰囲気温度をｔ、仮の電気特性値をｋ、補正後の電気特性値をｈとすると、
ｈ＝ｋ+０.０９６４ｔ3−７.４７０２ｔ2＋１９３.３４ｔ−１６５５.８‥‥（２）
と表され、これが補正式（２）となる。
【００２９】
判定手段１９は、この補正後の電気特性値ｈと判定基準を比較して良品か不良品かを判定する。
【００３０】
なお、第１の実施形態には、従来例のような搬送システムを図示していないが、検査装置１１に設けてもよい。
【００３１】
次に、第１の実施形態の半導体装置の検査装置を用いた測定方法について、図１を参照して説明する。図１に示すように、半導体装置１２を検査装置１１の測定部１３にセットし、駆動手段１６により半導体装置１２を駆動する。その後、特性測定手段１７で電気特性を測定し、これを仮の電気特性値ｋ１とする。
【００３２】
測定された仮の電気特性値は補正手段１８によって補正演算される。すなわち、温度センサ１５で検出した温度ｔ１と特性測定手段１７で測定した仮の電気特性値ｋ１を補正式（ｇ）に代入し、補正後の電気特性値ｈ１が求められる。
【００３３】
このように補正式（ｇ）に検出した温度と仮の電気特性値を代入することにより、補正後の電気特性値を求めることができる。この補正後の電気特性値と判定基準を比較して、測定した半導体装置が良品か不良品かを判定する。
【００３４】
特性測定部１３に対しては繰り返して、半導体装置１２が作業者もしくは従来例で説明した搬送システム３８（図１０参照）により半導体装置１２が供給される。
【００３５】
なお、測定する半導体装置の特性としては、その特性の中で温度依存性が大きい特性を対象として測定することが有効である。
【００３６】
図６は本発明の第２の実施形態である半導体装置の検査装置の概略構成図である。第２の実施形態と第１の実施形態との相違点は、温度検出箇所が雰囲気ではなく測定部１３を構成する半導体装置に近くの構造物、例えば半導体装置１２を固定し駆動することにより発熱した熱や半導体装置を駆動させることにより発生した熱を放熱するプレートなどであることである。
【００３７】
すなわち、温度センサ２２は半導体装置１２を固定し放熱する放熱プレート２３に埋め込まれ、この放熱プレート２３の温度を検出する。
【００３８】
第２の実施形態において、検出した温度に基づき補正する方法、その補正結果に基づいて判定する方法については第１の実施形態と同様にして行う。放熱プレート２３の温度を検出する理由は、半導体装置１２に実装されている半導体素子に最も近く、その温度に最も近似すると考えられるためである。
【００３９】
図７は本発明の第３の実施形態である半導体装置の検査装置の概略構成図である。第３の実施形態において、検査装置１１は半導体装置１２を載置し固定する治具２４と、該治具２４をセットして半導体装置１２の電気的特性を測定する検査装置本体２５とが分離されている。
【００４０】
また、検査装置２５は、コンピュータ装置１４と、測定部１３内に測定対象物である半導体装置１２を固定した治具２４を載置する測定ステージ２６と、治具２４の温度を測定する温度センサ２７とを有している。
【００４１】
コンピュータ装置１４は、第１，第２の実施形態と同様に、半導体装置１２に電流を供給して駆動する駆動手段１６と、駆動された半導体装置の電気特性を測定する特性測定手段１７と、温度センサ２７により検出した温度に基づき予め設定された演算方法で測定した電気特性値を補正する補正手段１８とを有している。
【００４２】
温度センサ２７は、治具２４の温度を接触式で測定する表面温度計、あるいは非接触で測定できる赤外放射温度計を用いる。本実施形態では赤外放射温度計を用いている。
【００４３】
半導体装置１２を固定する治具２４は、検査装置２５が１個に対して、通常、２個以上のものを用いる。
【００４４】
次に、第３の実施形態の半導体装置の検査装置を用いた測定方法について図７〜図９を参照して説明する。
【００４５】
まず、図７に示すように、半導体素子が実装された半導体装置１２を、作業者が手作業により真空ピンセットなどを用いて治具２４にセットする。
【００４６】
次に、図８に示すように、治具２４を検査装置２５の測定ステージ２６に載置して固定し、駆動装置１６により半導体装置１２を駆動する。その後、特性測定手段１７で半導体装置１２の電気特性を測定する。
【００４７】
測定された電気特性値は補正手段によって第１の実施形態と同様に補正演算される。第１の実施形態と異なるところは、温度センサ２７が雰囲気温度を測定するのではなく、治具２４の温度を直接的に測定するところであり、その他の補正式を求める方法、および、その補正結果に基づいて判定する方法については第１の実施形態と同じである。
【００４８】
電気特性の測定が完了したら、図９に示すように、作業者が手で治具２４を検査装置２５の測定ステージ２６から取り出し、測定済みの半導体装置１２を治具２４から取り外し、良否判定表示器等（図示せず）に基づき分類した後、次に測定したい半導体装置１２’を治具２４に取り付ける。
【００４９】
その後、治具２４を、再び検査装置２５の測定ステージ２６に載置して固定し、電気特性を測定する。
【００５０】
このように、半導体装置１２を順次載置した治具２４を、検査装置２５の測定ステージ２６に対して繰り返して取り付け取り外すことにより、電気特性検査を進めていく。
【００５１】
本実施形態では、検査装置２５が１個に対して治具が１個の場合を説明したが、検査装置が１個に対して治具が２個以上の構成でも適用できる。この場合には、一方の治具による電気特性測定中に、他方の治具の測定済み半導体装置を取り外し、未測定の半導体装置を取り付けるようにすることができる。
【００５２】
すなわち、一方の治具で電気測定中に、他方の治具の半導体装置の交換作業ができるため、効率よく測定の前段取り作業を行うことができる。
【００５３】
次に、第３の実施形態を半導体装置が半導体レーザ装置であった場合に限定して、より具体的に図７〜図９を参照して説明する。基本的構成は既に説明した構成と同様のものである。
【００５４】
図７において、検査装置１１は、半導体レーザ装置１２を載置して固定する治具２４と、該治具２４をセットして半導体レーザ装置１２の波長特性などの電気的特性を測定する検査装置２５とが分離されている。
【００５５】
検査装置２５は、コンピュータ装置１４と、測定部１３内に測定対象物である半導体レーザ装置１２を固定した治具２４を載せる測定ステージ２６と、治具２４の温度を測定する温度センサ２７とを有している。
【００５６】
コンピュータ装置１４は、第１，第２の実施形態と同様に、半導体レーザ装置１２に電流を供給して駆動する駆動手段１６と、駆動された半導体レーザ装置の電気特性を測定する測定手段１７と、温度センサ２７により検出した温度に基づき予め設定された演算方法で測定した電気特性の内で温度に影響を受け易い波長特性値を補正する補正手段１８とを有している。
【００５７】
温度センサ２７は治具２４の温度を接触式で測定する表面温度計、あるいは非接触で測定できる赤外放射温度計を用いる。本実施形態では赤外放射温度計を用いている。
【００５８】
半導体レーザ装置１２を固定する治具２４は、検査装置２５が１個に対して、通常、２個以上で用いる。
【００５９】
次に、第３の実施形態の半導体レーザ装置の検査装置を用いた測定方法について図７〜図９を参照して説明する。
【００６０】
まず、図７のように半導体レーザ素子が実装された半導体レーザ装置１２を、作業者が手作業により真空ピンセットなどを用いて治具２４にセットする。
【００６１】
次に、図８に示すように、治具２４を検査装置２５の測定ステージ２６に載置して固定し、駆動装置１６により半導体レーザ装置１２を駆動する。その後、特性測定手段１７で半導体レーザ装置１２の電気特性を測定する。
【００６２】
測定された電気特性値の内の波長特性値は、補正手段１８によって第１の実施形態と同様に補正演算される。第１の実施形態と異なるところは、温度センサ２７が雰囲気温度を測定するのではなく、治具２４の温度を直接的に測定するところであり、その他、補正式を求める方法、その補正結果に基づいて判定する方法については第１の実施形態と同じである。
【００６３】
波長特性を含む電気特性の測定が完了した後、図９に示すように、作業者が手で治具２４を検査装置２５の測定ステージ２６から取り出し、測定済みの半導体レーザ装置１２を治具２４から取り外し、良否判定表示器等（図示せず）に基づき分類した後、次に測定したい半導体レーザ装置１２’を治具２４に取り付ける。
【００６４】
その後、治具２４を再び検査装置本体２５の測定ステージ２６に載置して固定し、波長特性などの電気特性を測定する。
【００６５】
このように、半導体装置１２を順次載置した治具２４を、検査装置２５の測定ステージ２６に対して繰り返して取り付け取り外すことにより、電気特性検査を進めていく。
【００６６】
本実施形態では、検査装置２５が１個に対して治具が１個の場合を説明したが、検査装置が１個に対して治具が２個以上の構成でも適用できる。この場合には、一方の治具による電気特性測定中に、他方の治具の測定済み半導体レーザ装置を取り外し、未測定の半導体レーザ装置を取り付けるようにすることができる。
【００６７】
すなわち、一方の治具で電気測定中に、他方の治具の半導体レーザ装置の交換作業ができるため、効率よく測定の前段取り作業を行うことができる。
【００６８】
このように、本実施形態では、検査装置の測定部の構造物などに温度センサを埋設し、リアルタイムに温度検出を行い、その温度によって予め設定された補正方法に基づき補正し、半導体装置の測定した電気特性値を正確な値に補正することができる。
【００６９】
また、検査装置本体と半導体装置をセットする治具が分離してあることにより、治具を入れ替えることにより半導体装置を次々と検査を行い、また、治具が２個以上あるときは一方が測定中に他方の治具の半導体装置を入れ替えることができる。また、治具温度を非接触でリアルタイムで検出する放射温度センサを備え、その温度によって予め設定された補正方法に基づき補正し、測定した電気特性値を正確な値に補正することができる。
【００７０】
さらに、半導体装置本体から治具を分離した検査システムにすることによって、半導体装置の搬送を手作業で行うことが可能になり、検査装置のコストを大幅に削減できる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、半導体装置の電気特性、特に温度に影響を受け易い電気特性を測定するための測定方法および検査装置として有用であって、半導体装置の組立の最終工程で電気特性を測定して良否判定を行う検査装置に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１の実施形態である半導体装置の検査装置の概略構成図
【図２】第１の実施形態の基準半導体装置を得るための検査装置の概略構成図
【図３】第１の実施形態の基準半導体装置の温度変化に伴う電気特性値の変化を示す図
【図４】第１の実施形態の基準半導体装置の温度変化に伴う電気特性値の変化を測定する検査装置の概略構成図
【図５】第１の実施形態の基準半導体装置の温度補正を示す図
【図６】本発明の第２の実施形態である半導体装置の検査装置を示す概略構成図
【図７】本発明の第３の実施形態である半導体装置の検査装置を示す概略構成図
【図８】第３の実施形態の半導体装置の検査装置に治具をセットした状態を示す構成図
【図９】第３の実施形態の半導体装置の検査装置から治具を外した状態を示す構成図
【図１０】従来例である半導体装置の検査装置の概略構成図
【図１１】検査装置の治具温度と検査装置内の雰囲気温度および室温の経時変化を示す図
【符号の説明】
【００７３】
１１，２５，３１ 検査装置
１２，３２ 半導体装置
１３，３３ 測定部
１４，３４ コンピュータ装置
１５，２２，２７ 温度センサ
１６，３５ 駆動手段
１７，３６ 特性測定手段
１８ 補正手段
１９，３７ 判定手段
２０ 恒温槽
２１ 基準半導体装置
２３ 放熱プレート
２４ 治具
２６ 測定ステージ
３８ 搬送システム
３９ 投入トレイ
４０ 搬送機構
４１ 良品トレイ
４２ 不良品トレイ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の特性を測定する測定方法、および半導体装置の特性を測定して半導体装置の良否判定を行う検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の電気特性の中で測定時の温度の影響を受け易いものがあり、その項目を測定するときには、半導体装置を恒温槽あるいは温度コントロールされた環境下で測定する必要があった。高温環境での電気特性検査は、通常、８０℃あるいは１００℃程度の温度で実施され、恒温槽内に測定装置を配置したり、あるいは所望の温度に上昇させることができるヒータープレートの上に半導体装置を載置して測定する方式が一般的に用いられている。
【０００３】
しかしながら、高温環境での電気特性検査が必要なく、常温で電気特性検査を実施する場合には、これらの方式は用いられず、室温コントロールしているエアコンの温度制御で測定環境を保証している場合が多い。すなわち、半導体装置を測定検査する検査装置が常温の室内に置かれ、管理をエアコンで行っている。半導体装置の組立におけるクリーンルームでは一般に２５℃±３℃で管理されている。
【０００４】
また、半導体装置の検査装置には搬送システムを付属していることが多く、この搬送機構により半導体装置を検査装置の測定部へ自動搬送する。これにより作業者が、半導体装置が多数収納されているトレイを搬送システムの投入ポジションへ投入すれば、搬送機構が半導体装置を自動的に１個ずつ検査装置の測定部へ搬送し、測定後、良否判定を行い、良品は搬送システムの良品トレイへ、また不良品は不良トレイへ搬送して分類する機能を有している。
【０００５】
従来の検査装置について図面を参照して説明する。
【０００６】
図１０は従来の半導体装置の検査装置の概略構成図である。
【０００７】
検査装置３１は、半導体装置３２を載置する測定部３３と、コンピュータ装置３４とを有している。コンピュータ装置３４は、半導体装置３２に電流を供給して駆動する駆動手段３５と、駆動された半導体装置３２の電気特性を測定する測定手段３６と、測定結果を判定基準に照合して判定する判定手段３７とを有している。
【０００８】
さらに検査装置３１は、搬送システム３８が設けられており、半導体装置３２が複数個収納されている投入トレイ用カセット３９と、投入トレイカセット３９から半導体装置３２を取り出して測定部３３へ搬送し、かつ測定完了した半導体装置３２を所定のトレイへ搬送する搬送機構４０と、判定結果に基づいて半導体装置３２が分類収納される良品トレイカセット４１および不良品トレイカセット４２とを有している。
【特許文献１】特開平４−２５０３６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、図１０に示す半導体装置の検査装置３１において、温度が変化することで電気特性値が変化し易い半導体装置であった場合、検査装置３１内、特に測定部３３の温度が半導体装置自体の自己発熱や周囲環境の変動により温度が変化すると、測定した電気特性値が変化して、判定手段１９で行った判定が正確でない可能性があり、その上、自動で半導体装置３２を搬送する搬送システム３８が必要であるため、検査システム全体のコストが高くなる。
【００１０】
また、搬送システム３８を廃止して手作業で測定部３３へ半導体装置３２を挿入したり、取り出す作業を行った場合には、作業者の体温が半導体装置３２に伝導してしまい、電気特性値がますます正確に測定できない。
【００１１】
図１１は検査装置が設置されている室温と検査装置内部の雰囲気温度と半導体装置を載置した治具の温度を測定した結果を示す図であり、稼動開始から室温は上昇し始め、約１０００秒後に、エアコンの温度管理の下において２６±２℃程度の変動状態となる。検査装置内部の雰囲気温度は、ほぼこの室温と追随している。
【００１２】
一方、治具温度は稼働開始から同様に上昇し始めるが、約１０００秒後には２７℃付近で若干雰囲気温度と連動しているものの一定状態となる。これは作業者の体温が治具に伝導し、雰囲気温度との中間で恒温状態になるためと考えられる。また、この治具に載置されている半導体装置が治具の温度に影響を受け易いのか、雰囲気温度に影響を受け易いのかは、半導体装置の熱容量と測定時間とにより異なり、半導体装置の熱容量が小さく測定時間が短いものは雰囲気温度に、また半導体装置の熱容量が大きく測定時間が長いものは治具温度に影響を受け易い。
【００１３】
本発明は、前記従来の課題を解決し、測定した電気特性値を温度変化に応じて補正して、正確な良品，不良品判定を行うことができる半導体装置の測定方法および検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するため、本発明に係る半導体装置の測定方法は、半導体装置を検査装置内に入れて半導体装置の特性を測定する測定方法において、半導体装置の特性を測定した値を、前記検査装置の近傍部位の温度に基づいて補正演算することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る半導体装置の検査装置は、半導体装置の特性を測定する検査装置において、半導体装置の特性を測定する特性測定手段と、当該検査装置の近傍部位の温度を検出する温度検出手段と、前記特性測定手段によって測定された測定値を前記温度検出手段の温度検出結果により補正演算する演算手段と、該補正値とあらかじめ設定された判定基準とを比較して測定した半導体装置が良品か不良品かを判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
前記構成によって、半導体装置の特性測定値を、検査装置内外の装置近傍部位の温度に基づいて補正することができ、よって、補正値とあらかじめ設定された判定基準とを比較することにより、測定した半導体装置が良品か不良品かを正確に判定することが可能になる。例えば、測定した半導体装置の電気特性、あるいは半導体レーザ装置の波長特性が正確な値に補正される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る半導体装置の測定方法および検査装置によれば、半導体装置において温度に影響を受け易い電気特性項目であっても、検査装置内の発熱源や半導体装置自体から放出される熱や周辺の環境変化、ならびに作業者の体温による治具などの温度変化を検知して、測定した電気特性値に適切な補正をすることができるため、温度に影響を受けない安定した測定をすることができる。
【００１８】
このように測定した電気特性値を温度変化に応じて補正することにより、半導体装置の正確な良品，不良品判定が行われる検査装置が実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の半導体装置の検査装置およびその測定方法の実施形態について、以下、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１は本発明の第１の実施形態である半導体装置の検査装置の概略構成図である。
【００２１】
図１において、検査装置１１は、半導体装置１２を載置する測定部１３と、コンピュータ装置１４と、測定部１３の近傍の雰囲気温度を検出する温度検出手段である温度センサ１５とを有している。
【００２２】
コンピュータ装置１４は、半導体装置１２に電流を供給して駆動する駆動手段１６と、駆動された半導体装置１２の電気特性を測定する特性測定手段１７と、温度センサ１５により検出した温度に基づき、予め設定された演算方法で測定した電気特性値を補正演算する演算手段である補正手段１８と、補正手段１８により補正された電気特性値が判定基準に対して良品か不良品かを判定する判定手段１９とを有している。
【００２３】
補正手段１８において補正演算を実行するに当たっては、予め温度変動に対して電気特性値が既知の基準半導体装置を元に算出する必要があるが、これは検査装置１１を恒温槽に入れて基準半導体装置の電気特性を測定することで得ることができる。
【００２４】
図２は検査装置１１を恒温槽２０に入れた状態を示した図であり、恒温槽２０内の温度を変化させたときの電気特性値の変化を測定することにより基準半導体装置２１の電気特性値を得る。このときの電気特性値は、恒温槽２０内での温度で管理されており、基準半導体装置２１に実装されている半導体素子も、この温度に平衡状態に管理されていると考えることができる。すなわち、半導体素子の温度変化に対する電気特性値の真値であると考えることができる。
【００２５】
図３の（ａ）〜（ｂ）は恒温槽２０の温度変化に対する基準半導体装置２１の真の電気特性測定値を示した一例である。
【００２６】
次に、補正手段１８で使用する補正式について前記基準半導体装置２１を用いて算出する方法について図３を参照して説明する。図３に示す半導体装置の温度変動に対して真の電気特性値を測定済みの基準半導体装置２１を用いて、図４に示すように、実際に検査装置１１にて測定を行い、雰囲気温度（ｃ）と仮の電気特性値（ｄ）を求め、既知の値（ｂ）と比較して差分Δｘ（ｅ）を求める。
【００２７】
図５は雰囲気温度（ｃ）と差分Δｘ（ｅ）の関係を示したグラフとその曲線の近似式の一例であり、近似式（１）は、
ｙ＝０.０９６４ｘ3−７.４７０２ｘ2＋１９３.３４ｘ−１６５５.８‥‥（１）
と表される。
【００２８】
すなわち、雰囲気温度をｔ、仮の電気特性値をｋ、補正後の電気特性値をｈとすると、
ｈ＝ｋ+０.０９６４ｔ3−７.４７０２ｔ2＋１９３.３４ｔ−１６５５.８‥‥（２）
と表され、これが補正式（２）となる。
【００２９】
判定手段１９は、この補正後の電気特性値ｈと判定基準を比較して良品か不良品かを判定する。
【００３０】
なお、第１の実施形態には、従来例のような搬送システムを図示していないが、検査装置１１に設けてもよい。
【００３１】
次に、第１の実施形態の半導体装置の検査装置を用いた測定方法について、図１を参照して説明する。図１に示すように、半導体装置１２を検査装置１１の測定部１３にセットし、駆動手段１６により半導体装置１２を駆動する。その後、特性測定手段１７で電気特性を測定し、これを仮の電気特性値ｋ１とする。
【００３２】
測定された仮の電気特性値は補正手段１８によって補正演算される。すなわち、温度センサ１５で検出した温度ｔ１と特性測定手段１７で測定した仮の電気特性値ｋ１を補正式（ｇ）に代入し、補正後の電気特性値ｈ１が求められる。
【００３３】
このように補正式（ｇ）に検出した温度と仮の電気特性値を代入することにより、補正後の電気特性値を求めることができる。この補正後の電気特性値と判定基準を比較して、測定した半導体装置が良品か不良品かを判定する。
【００３４】
特性測定部１３に対しては繰り返して、半導体装置１２が作業者もしくは従来例で説明した搬送システム３８（図１０参照）により半導体装置１２が供給される。
【００３５】
なお、測定する半導体装置の特性としては、その特性の中で温度依存性が大きい特性を対象として測定することが有効である。
【００３６】
図６は本発明の第２の実施形態である半導体装置の検査装置の概略構成図である。第２の実施形態と第１の実施形態との相違点は、温度検出箇所が雰囲気ではなく測定部１３を構成する半導体装置に近くの構造物、例えば半導体装置１２を固定し駆動することにより発熱した熱や半導体装置を駆動させることにより発生した熱を放熱するプレートなどであることである。
【００３７】
すなわち、温度センサ２２は半導体装置１２を固定し放熱する放熱プレート２３に埋め込まれ、この放熱プレート２３の温度を検出する。
【００３８】
第２の実施形態において、検出した温度に基づき補正する方法、その補正結果に基づいて判定する方法については第１の実施形態と同様にして行う。放熱プレート２３の温度を検出する理由は、半導体装置１２に実装されている半導体素子に最も近く、その温度に最も近似すると考えられるためである。
【００３９】
図７は本発明の第３の実施形態である半導体装置の検査装置の概略構成図である。第３の実施形態において、検査装置１１は半導体装置１２を載置し固定する治具２４と、該治具２４をセットして半導体装置１２の電気的特性を測定する検査装置本体２５とが分離されている。
【００４０】
また、検査装置２５は、コンピュータ装置１４と、測定部１３内に測定対象物である半導体装置１２を固定した治具２４を載置する測定ステージ２６と、治具２４の温度を測定する温度センサ２７とを有している。
【００４１】
コンピュータ装置１４は、第１，第２の実施形態と同様に、半導体装置１２に電流を供給して駆動する駆動手段１６と、駆動された半導体装置の電気特性を測定する特性測定手段１７と、温度センサ２７により検出した温度に基づき予め設定された演算方法で測定した電気特性値を補正する補正手段１８とを有している。
【００４２】
温度センサ２７は、治具２４の温度を接触式で測定する表面温度計、あるいは非接触で測定できる赤外放射温度計を用いる。本実施形態では赤外放射温度計を用いている。
【００４３】
半導体装置１２を固定する治具２４は、検査装置２５が１個に対して、通常、２個以上のものを用いる。
【００４４】
次に、第３の実施形態の半導体装置の検査装置を用いた測定方法について図７〜図９を参照して説明する。
【００４５】
まず、図７に示すように、半導体素子が実装された半導体装置１２を、作業者が手作業により真空ピンセットなどを用いて治具２４にセットする。
【００４６】
次に、図８に示すように、治具２４を検査装置２５の測定ステージ２６に載置して固定し、駆動装置１６により半導体装置１２を駆動する。その後、特性測定手段１７で半導体装置１２の電気特性を測定する。
【００４７】
測定された電気特性値は補正手段によって第１の実施形態と同様に補正演算される。第１の実施形態と異なるところは、温度センサ２７が雰囲気温度を測定するのではなく、治具２４の温度を直接的に測定するところであり、その他の補正式を求める方法、および、その補正結果に基づいて判定する方法については第１の実施形態と同じである。
【００４８】
電気特性の測定が完了したら、図９に示すように、作業者が手で治具２４を検査装置２５の測定ステージ２６から取り出し、測定済みの半導体装置１２を治具２４から取り外し、良否判定表示器等（図示せず）に基づき分類した後、次に測定したい半導体装置１２’を治具２４に取り付ける。
【００４９】
その後、治具２４を、再び検査装置２５の測定ステージ２６に載置して固定し、電気特性を測定する。
【００５０】
このように、半導体装置１２を順次載置した治具２４を、検査装置２５の測定ステージ２６に対して繰り返して取り付け取り外すことにより、電気特性検査を進めていく。
【００５１】
本実施形態では、検査装置２５が１個に対して治具が１個の場合を説明したが、検査装置が１個に対して治具が２個以上の構成でも適用できる。この場合には、一方の治具による電気特性測定中に、他方の治具の測定済み半導体装置を取り外し、未測定の半導体装置を取り付けるようにすることができる。
【００５２】
すなわち、一方の治具で電気測定中に、他方の治具の半導体装置の交換作業ができるため、効率よく測定の前段取り作業を行うことができる。
【００５３】
次に、第３の実施形態を半導体装置が半導体レーザ装置であった場合に限定して、より具体的に図７〜図９を参照して説明する。基本的構成は既に説明した構成と同様のものである。
【００５４】
図７において、検査装置１１は、半導体レーザ装置１２を載置して固定する治具２４と、該治具２４をセットして半導体レーザ装置１２の波長特性などの電気的特性を測定する検査装置２５とが分離されている。
【００５５】
検査装置２５は、コンピュータ装置１４と、測定部１３内に測定対象物である半導体レーザ装置１２を固定した治具２４を載せる測定ステージ２６と、治具２４の温度を測定する温度センサ２７とを有している。
【００５６】
コンピュータ装置１４は、第１，第２の実施形態と同様に、半導体レーザ装置１２に電流を供給して駆動する駆動手段１６と、駆動された半導体レーザ装置の電気特性を測定する測定手段１７と、温度センサ２７により検出した温度に基づき予め設定された演算方法で測定した電気特性の内で温度に影響を受け易い波長特性値を補正する補正手段１８とを有している。
【００５７】
温度センサ２７は治具２４の温度を接触式で測定する表面温度計、あるいは非接触で測定できる赤外放射温度計を用いる。本実施形態では赤外放射温度計を用いている。
【００５８】
半導体レーザ装置１２を固定する治具２４は、検査装置２５が１個に対して、通常、２個以上で用いる。
【００５９】
次に、第３の実施形態の半導体レーザ装置の検査装置を用いた測定方法について図７〜図９を参照して説明する。
【００６０】
まず、図７のように半導体レーザ素子が実装された半導体レーザ装置１２を、作業者が手作業により真空ピンセットなどを用いて治具２４にセットする。
【００６１】
次に、図８に示すように、治具２４を検査装置２５の測定ステージ２６に載置して固定し、駆動装置１６により半導体レーザ装置１２を駆動する。その後、特性測定手段１７で半導体レーザ装置１２の電気特性を測定する。
【００６２】
測定された電気特性値の内の波長特性値は、補正手段１８によって第１の実施形態と同様に補正演算される。第１の実施形態と異なるところは、温度センサ２７が雰囲気温度を測定するのではなく、治具２４の温度を直接的に測定するところであり、その他、補正式を求める方法、その補正結果に基づいて判定する方法については第１の実施形態と同じである。
【００６３】
波長特性を含む電気特性の測定が完了した後、図９に示すように、作業者が手で治具２４を検査装置２５の測定ステージ２６から取り出し、測定済みの半導体レーザ装置１２を治具２４から取り外し、良否判定表示器等（図示せず）に基づき分類した後、次に測定したい半導体レーザ装置１２’を治具２４に取り付ける。
【００６４】
その後、治具２４を再び検査装置本体２５の測定ステージ２６に載置して固定し、波長特性などの電気特性を測定する。
【００６５】
このように、半導体装置１２を順次載置した治具２４を、検査装置２５の測定ステージ２６に対して繰り返して取り付け取り外すことにより、電気特性検査を進めていく。
【００６６】
本実施形態では、検査装置２５が１個に対して治具が１個の場合を説明したが、検査装置が１個に対して治具が２個以上の構成でも適用できる。この場合には、一方の治具による電気特性測定中に、他方の治具の測定済み半導体レーザ装置を取り外し、未測定の半導体レーザ装置を取り付けるようにすることができる。
【００６７】
すなわち、一方の治具で電気測定中に、他方の治具の半導体レーザ装置の交換作業ができるため、効率よく測定の前段取り作業を行うことができる。
【００６８】
このように、本実施形態では、検査装置の測定部の構造物などに温度センサを埋設し、リアルタイムに温度検出を行い、その温度によって予め設定された補正方法に基づき補正し、半導体装置の測定した電気特性値を正確な値に補正することができる。
【００６９】
また、検査装置本体と半導体装置をセットする治具が分離してあることにより、治具を入れ替えることにより半導体装置を次々と検査を行い、また、治具が２個以上あるときは一方が測定中に他方の治具の半導体装置を入れ替えることができる。また、治具温度を非接触でリアルタイムで検出する放射温度センサを備え、その温度によって予め設定された補正方法に基づき補正し、測定した電気特性値を正確な値に補正することができる。
【００７０】
さらに、半導体装置本体から治具を分離した検査システムにすることによって、半導体装置の搬送を手作業で行うことが可能になり、検査装置のコストを大幅に削減できる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、半導体装置の電気特性、特に温度に影響を受け易い電気特性を測定するための測定方法および検査装置として有用であって、半導体装置の組立の最終工程で電気特性を測定して良否判定を行う検査装置に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１の実施形態である半導体装置の検査装置の概略構成図
【図２】第１の実施形態の基準半導体装置を得るための検査装置の概略構成図
【図３】第１の実施形態の基準半導体装置の温度変化に伴う電気特性値の変化を示す図
【図４】第１の実施形態の基準半導体装置の温度変化に伴う電気特性値の変化を測定する検査装置の概略構成図
【図５】第１の実施形態の基準半導体装置の温度補正を示す図
【図６】本発明の第２の実施形態である半導体装置の検査装置を示す概略構成図
【図７】本発明の第３の実施形態である半導体装置の検査装置を示す概略構成図
【図８】第３の実施形態の半導体装置の検査装置に治具をセットした状態を示す構成図
【図９】第３の実施形態の半導体装置の検査装置から治具を外した状態を示す構成図
【図１０】従来例である半導体装置の検査装置の概略構成図
【図１１】検査装置の治具温度と検査装置内の雰囲気温度および室温の経時変化を示す図
【符号の説明】
【００７３】
１１，２５，３１ 検査装置
１２，３２ 半導体装置
１３，３３ 測定部
１４，３４ コンピュータ装置
１５，２２，２７ 温度センサ
１６，３５ 駆動手段
１７，３６ 特性測定手段
１８ 補正手段
１９，３７ 判定手段
２０ 恒温槽
２１ 基準半導体装置
２３ 放熱プレート
２４ 治具
２６ 測定ステージ
３８ 搬送システム
３９ 投入トレイ
４０ 搬送機構
４１ 良品トレイ
４２ 不良品トレイ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置を検査装置内に入れて半導体装置の特性を測定する測定方法において、半導体装置の特性を測定した値を、前記検査装置の近傍部位の温度に基づいて補正演算することを特徴とする半導体装置の測定方法。
【請求項２】
前記補正演算を、測定時の前記検査装置内の雰囲気温度に基づいて行うことを特徴とする請求項１記載の導体装置の測定方法。
【請求項３】
前記補正演算を、半導体装置近傍の前記検査装置における構成部材の温度に基づいて行うことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の測定方法。
【請求項４】
前記補正演算を、半導体装置をセットし固定する治具を入れ替えることにより半導体装置を順次測定する際、前記治具の温度に基づいて行うことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の測定方法。
【請求項５】
非接触にて前記治具の温度を検出することを特徴とする請求項４記載の半導体装置の測定方法。
【請求項６】
少なくとも２個の前記治具の温度を検出することを特徴とする請求項４または５記載の半導体装置の測定方法。
【請求項７】
測定する半導体装置の前記特性として、該半導体装置の特性の中で温度依存性が大きい特性を対象として測定することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の測定方法。
【請求項８】
前記半導体装置が半導体レーザ装置であって、該半導体レーザ装置の波長特性を測定することを特徴とする請求項７記載の半導体装置の測定方法。
【請求項９】
半導体装置の特性を測定する検査装置において、半導体装置の特性を測定する特性測定手段と、当該検査装置の近傍部位の温度を検出する温度検出手段と、前記特性測定手段によって測定された測定値を前記温度検出手段の温度検出結果により補正演算する演算手段と、該補正値とあらかじめ設定された判定基準とを比較して測定した半導体装置が良品か不良品かを判定する判定手段とを備えたことを特徴とする半導体装置の検査装置。
【請求項１０】
前記温度検出手段により測定時の当該検査装置内の雰囲気温度を検出することを特徴とする請求項９記載の半導体装置の検査装置。
【請求項１１】
前記温度検出手段により半導体装置近傍の当該検査装置における構成部材の温度を検出することを特徴とする請求項９記載の半導体装置の検査装置。
【請求項１２】
半導体装置をセットして固定する治具を入れ替えることにより半導体装置を順次測定する構成であって、前記温度検出手段により前記治具の温度を検出することを特徴とする請求項９記載の半導体装置の検査装置。
【請求項１３】
前記温度検出手段により非接触にて前記治具の温度を検出することを特徴とする請求項１２記載の半導体装置の検査装置。
【請求項１４】
前記治具が少なくとも２個であることを特徴とする請求項１２または１３記載の半導体装置の検査装置。
【請求項１５】
測定する半導体装置の前記特性として、該半導体装置の特性の中で温度依存性が大きい特性を対象として測定することを特徴とする請求項９記載の半導体装置の検査装置。
【請求項１６】
前記半導体装置が半導体レーザ装置であって、該半導体レーザ装置の波長特性を測定することを特徴とする請求項１５記載の半導体装置の検査装置。
【請求項１】
半導体装置を検査装置内に入れて半導体装置の特性を測定する測定方法において、半導体装置の特性を測定した値を、前記検査装置の近傍部位の温度に基づいて補正演算することを特徴とする半導体装置の測定方法。
【請求項２】
前記補正演算を、測定時の前記検査装置内の雰囲気温度に基づいて行うことを特徴とする請求項１記載の導体装置の測定方法。
【請求項３】
前記補正演算を、半導体装置近傍の前記検査装置における構成部材の温度に基づいて行うことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の測定方法。
【請求項４】
前記補正演算を、半導体装置をセットし固定する治具を入れ替えることにより半導体装置を順次測定する際、前記治具の温度に基づいて行うことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の測定方法。
【請求項５】
非接触にて前記治具の温度を検出することを特徴とする請求項４記載の半導体装置の測定方法。
【請求項６】
少なくとも２個の前記治具の温度を検出することを特徴とする請求項４または５記載の半導体装置の測定方法。
【請求項７】
測定する半導体装置の前記特性として、該半導体装置の特性の中で温度依存性が大きい特性を対象として測定することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の測定方法。
【請求項８】
前記半導体装置が半導体レーザ装置であって、該半導体レーザ装置の波長特性を測定することを特徴とする請求項７記載の半導体装置の測定方法。
【請求項９】
半導体装置の特性を測定する検査装置において、半導体装置の特性を測定する特性測定手段と、当該検査装置の近傍部位の温度を検出する温度検出手段と、前記特性測定手段によって測定された測定値を前記温度検出手段の温度検出結果により補正演算する演算手段と、該補正値とあらかじめ設定された判定基準とを比較して測定した半導体装置が良品か不良品かを判定する判定手段とを備えたことを特徴とする半導体装置の検査装置。
【請求項１０】
前記温度検出手段により測定時の当該検査装置内の雰囲気温度を検出することを特徴とする請求項９記載の半導体装置の検査装置。
【請求項１１】
前記温度検出手段により半導体装置近傍の当該検査装置における構成部材の温度を検出することを特徴とする請求項９記載の半導体装置の検査装置。
【請求項１２】
半導体装置をセットして固定する治具を入れ替えることにより半導体装置を順次測定する構成であって、前記温度検出手段により前記治具の温度を検出することを特徴とする請求項９記載の半導体装置の検査装置。
【請求項１３】
前記温度検出手段により非接触にて前記治具の温度を検出することを特徴とする請求項１２記載の半導体装置の検査装置。
【請求項１４】
前記治具が少なくとも２個であることを特徴とする請求項１２または１３記載の半導体装置の検査装置。
【請求項１５】
測定する半導体装置の前記特性として、該半導体装置の特性の中で温度依存性が大きい特性を対象として測定することを特徴とする請求項９記載の半導体装置の検査装置。
【請求項１６】
前記半導体装置が半導体レーザ装置であって、該半導体レーザ装置の波長特性を測定することを特徴とする請求項１５記載の半導体装置の検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−１０３４６９（Ｐ２００８−１０３４６９Ａ）
【公開日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２８３６０６（Ｐ２００６−２８３６０６）
【出願日】平成１８年１０月１８日（２００６．１０．１８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月１８日（２００６．１０．１８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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