特許 6029385 プローブユニット、及び検査装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6029385

(24)【登録日】2016年10月28日

(45)【発行日】2016年11月24日

(54)【発明の名称】プローブユニット、及び検査装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 1/073 20060101AFI20161114BHJP

   G01R 31/26 20140101ALI20161114BHJP

   H01L 21/66 20060101ALI20161114BHJP

【ＦＩ】

   G01R1/073 D

   G01R31/26 J

   H01L21/66 B

【請求項の数】5

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2012-188564(P2012-188564)

(22)【出願日】2012年8月29日

(65)【公開番号】特開2014-48052(P2014-48052A)

(43)【公開日】2014年3月17日

【審査請求日】2015年5月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000153018

【氏名又は名称】株式会社日本マイクロニクス

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】木村 靖

(72)【発明者】

【氏名】大里 衛知

【審査官】 三田村 陽平

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−２６６６９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０３６８００（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００２−２０２３４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５２０１６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０６８０７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３２３５１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ １／０６− １／０７３

Ｇ０１Ｒ ３１／２６

Ｈ０１Ｌ ２１／６４−２１／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

本体部と、
金属板で形成され前記本体部に着脱可能に設けられた複数のベースであって、側面が互いに対向するように配置された複数のベースと、
前記ベースと一体に形成され、下方に延在し、同じ電気信号又は同じ電圧が供給される複数のプランジャと、
前記複数のプランジャに対応して複数設けられ、前記プランジャと電気的に接続されたコンタクトピンと、
試験対象と接触した前記コンタクトピンを付勢する付勢部材と、を備え、
前記付勢部材がスプリングであり、
前記コンタクトピンと前記プランジャが前記スプリングの内部に挿入されているプローブユニット。

【請求項2】

隣接する前記ベースの側面同士が当接することで、隣接する前記ベースが導通している請求項１に記載のプローブユニット。

【請求項3】

前記複数のベースに貫通穴が設けられ、前記複数のベースの前記貫通穴に固定部材を挿入することで、前記複数のベースが前記本体部に固定される請求項１、又は２に記載のプローブユニット。

【請求項4】

３つ以上の前記ベースを有し、隣接する前記ベースの間の少なくとも１つに絶縁体が介在することで、前記絶縁体を挟んで隣接する前記ベースが絶縁されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のプローブユニット。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか１項に記載のプローブユニットを備える検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プローブユニット、及び検査装置に関するものであり、特に詳しくは、複数のコンタクトピンを有するプローブユニット、及び検査装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置等の検査には、プローブが用いられている。また、ＩＧＢＴ等のパワー半導体素子用のプローブでは、大電流を供給する必要がある。例えば、特許文献１には、大電流を供給するためのプローブユニットが開示されている。特許文献１のプローブユニットでは、プローブホルダ、及びプランジャホルダを用いている。そして、プローブホルダが複数のプローブを保持しており、プランジャホルダが複数のプランジャを保持している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−６８０７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のプローブユニットでは、１つのプランジャが故障した場合、プランジャホルダとプローブホルダを取り外す必要がある。そして、プランジャホルダから故障したプランジャを取り外して、電線が接続されたプランジャを新たに取り付ける必要がある。従って、プランジャの交換作業が煩雑になってしまい、メンテナンス性が劣化してしまうという問題点がある。

【0005】

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、メンテナンス性の高いプローブユニット、及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】

【0006】

本発明の一態様に係るプローブユニットは、本体部と、前記本体部に着脱可能に設けられた複数のベースであって、側面が互いに対向するように配置された複数のベースと、前記ベースと一体に形成され、下方に延在した複数のプランジャと、前記複数のプランジャに対応して複数設けられ、前記プランジャと電気的に接続されたコンタクトピンと、試験対象と接触した前記コンタクトピンを付勢する付勢部材と、を備えたものである。このようにすることで、ベース毎の交換が可能になるため、メンテナンス性を向上することができる。

【0007】

上記のプローブユニットにおいて、隣接する前記ベースの側面同士が当接することで、隣接する前記ベースが導通していてもよい。このようにすることで、簡便に複数のプローブを導通させることができる。

【0008】

上記のプローブユニットにおいて、前記複数のベースに貫通穴が設けられ、前記複数のベースの前記貫通穴に固定部材を挿入することで、前記複数のベースが前記本体部に固定されていてもよい。これにより、複数のベースを簡便に固定することができるため、容易に脱着することができる。よってメンテナンス性を向上することができる。

【0009】

上記のプローブユニットにおいて、前記付勢部材がスプリングであり、前記コンタクトピンと前記プランジャが前記スプリングの内部に挿入されていてもよい。これにより、簡便な構成でプローブを構成することができる。

【0010】

上記のプローブユニットにおいて、隣接する前記複数のベースの間に絶縁体が介在することで、隣接する前記ベースが絶縁されていてもよい。これにより、検査対象に異なる電気信号や電源電圧を供給することができる。

【0011】

本発明にかかる検査装置は、上記のプローブユニットを備えるものである。これにより、メンテナンス性を向上することができる。

【発明の効果】

【0012】

以上のように、本発明によれば、メンテナンス性の高いプローブユニット、及び検査装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本実施の形態に係る検査装置の構成を示す正面部分断面図である。

【図2】本実施の形態に係る検査装置の構成を示す平面図である。

【図3】チャックステージとその周辺部を示す拡大正面図である。

【図4】図３の平面図である。

【図5】表面電極用プローブと裏面電極用プローブとチャックステージの関係を示す正面図である。

【図6】図５の平面図である。

【図7】本実施の形態にかかるプローブユニットの構成を示す斜視図である。

【図8】本実施の形態にかかるプローブユニットの構成を示す分解斜視図である。

【図9】プローブの構成を示す分解斜視図である。

【図10】プローブの構成を示す正面図である。

【図11】プローブの構成を示す平面断面図である。

【図12】本実施の形態にかかるプローブユニットの接触点を説明するための正面図である。

【図13】比較例にかかるプローブユニットの接触点を説明するための正面図である。

【図14】ベース４１を絶縁した変形例１の構成を模式的に示す平面図である。

【図15】変形例２のプローブ配置を模式的に示す平面図である。

【図16】変形例３のプローブ配置を模式的に示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

（検査装置）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態にプローブユニットを用いた検査装置の全体構成について説明する。なお、以下の説明では、本実施の形態に係る検査装置の検査対象として、電力用半導体デバイスの一つであるＩＧＢＴ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を例に説明するが、検査対象となるデバイスは、特に限定されるものではない。例えば、ＩＧＢＴ以外の半導体デバイスを検査対象とすることもできる。また、本実施の形態に係る検査装置は、図示された構成に限られるものではない。

【0015】

図１は、検査装置の一例を示し正面部分断面図であり、図２は、その平面図である。検査装置１は、チャックステージ２、絶縁板３、断熱板４、ｘｙｚ−θステージ５、マニピュレータ６、マニピュレータ７、テスタ８、ウェハカセット９、ウェハ搬送装置１０、上部ベースプレート１１、フォース用導電性部材１３、及び導電性ケーブル１４Ａ、１４Ｂを備えている。

【0016】

断熱板４の上に絶縁板３が載置されて、保持されている。チャックステージ２は、絶縁板３の上に載置されて、保持されている。絶縁板３と断熱板４との間には、後述するヒータが介装されている。ｘｙｚ−θステージ５は、チャックステージ２を絶縁板３、及び断熱板４と共にＸＹＺ方向、及びθ方向に移動させる。マニピュレータ６は、表面電極用プローブを保持して、ＸＹＺ方向に微小範囲で移動させる。マニピュレータ７は、裏面電極用プローブを保持して、ＸＹＺ方向に微小範囲で移動させる。

【0017】

本実施の形態では、検査対象は半導体チップがダイシングされる前のウェハＷである。従って、検査対象のウェハＷにはダイシング前の複数の半導体チップが形成されている。検査装置１は、ウェハＷに設けられた複数の半導体チップを順番に検査していく。ウェハＷは、ウェハカセット９に収納される。ウェハ搬送装置１０は、ウェハカセット９からウェハＷを取り出して、チャックステージ２上のウェハ保持部に載置する。また、ウェハ搬送装置１０は、検査が終了したウェハＷをウェハ保持部から、外部へと搬出する。ウェハ搬送装置１０がウェハＷを搬送する機構については、特に制限されるものではない。例えば、ウェハ搬送装置１０として、ベルヌーイ方式のウェハ搬送装置を用いることができる。

【0018】

上部ベースプレート１１は、チャックステージ２の上方に配置されている。上部ベースプレート１１には、長円形の穴１２が設けられている。マニピュレータ６、及びマニピュレータ７は、穴１２の縁部近傍に取り付けられている。マニピュレータ６、及びマニピュレータ７はそれぞれ、片持ち式に延ばした腕と、その腕の先端部から穴１２を通過して下方に突出した保持部を有している。マニピュレータ６、及びマニピュレータ７は、表面電極用プローブ、及び裏面電極用プローブを上部ベースプレート１１よりも下方の位置に保持する。表面電極用プローブ、及び裏面電極用プローブはそれぞれ、マニピュレータ６、及びマニピュレータ７によって、ＸＹＺ方向に移動可能である。

【0019】

表面電極用プローブは、フォース用導電性部材１３及び導電性ケーブル１４Ａを介してテスタ８に接続されている。裏面電極用プローブは導電性ケーブル１４Ｂを介してテスタ８に接続されている。なお、検査装置１は、上記部材以外に、アライメント用の図示しない顕微鏡や撮像装置を備えている。

【0020】

図３は、チャックステージ外の周辺部だけを取り出した示す拡大正面図である。図３に示すように、絶縁板３と断熱板４の間には、ヒータ１５が配置されている。ヒータ１５には、図示しない電力源から電力が供給される。これにより、ヒータ１５がチャックステージ２とチャックステージ２のウェハ保持部上に載置されたウェハＷと加熱する。ウェハ保持部には、図示しない温度センサが取り付けられている。そして、温度センサからの信号に基づいて、ヒータ１５に供給する電力を調整する。こうすることで、チャックステージ２と、ウェハ保持部に載置されるウェハＷを予定の温度に加熱することができる。

【0021】

図４は、図３の平面図である。図４に示すとおり、チャックステージ２の上面には、ウェハ保持部αと、プローブコンタクト領域βとが設けられている。ウェハ保持部αとプローブコンタクト領域βとは、互いに重ならないように隣接して配置されている。ウェハ保持部αには、例えば、負圧源に接続された吸引溝等の図示しない吸引機構が設けられている。これにより、ウェハ保持部αは、その上面をウェハＷの裏面と接触させた状態で、ウェハＷを吸引、保持する。

【0022】

ウェハ保持部αの大きさには特段の制限はなく、検査装置１で検査することを予定している最大のウェハＷを保持できる大きさであればよい。また、検査対象となるウェハＷが通常円形であるため、ウェハＷの形状に合わせてウェハ保持部αの形状を円形としているが、ウェハＷを保持することができれば、円形に限られるわけではなく、楕円形、長円形、多角形状であっても良い。

【0023】

チャックステージ２は、防錆メッキ処理された銅等の導電性材料で構成されている。チャックステージ２の上面の一部の領域がウェハ保持部αを構成しているので、ウェハ保持部αの上面も導電性である。従って、ウェハ保持部α上にウェハＷを載置すると、ウェハ保持部αの導電性の上面がウェハＷの裏面と接触することになり、ウェハ保持部αにおけるウェハＷの裏面と接触する部分が導電性の接触部となる。

【0024】

一方、プローブコンタクト領域βは、後述する裏面電極用プローブが接触する領域である。プローブコンタクト領域βは、チャックステージ２の上面にウェハ保持部αと隣接して設けられており、チャックステージ２の上面の一部が、プローブコンタクト領域βを構成している。チャックステージ２は、防錆メッキ処理された銅等の導電性材料で構成されているので、プローブコンタクト領域βは導電性である。従って、チャックステージ２におけるウェハ保持部α及びプローブコンタクト領域β以外の部分を介して、プローブコンタクト領域βはウェハ保持部αにおける前記接触部と導通している。

【0025】

プローブコンタクト領域βの大きさは、ウェハ保持部αに保持される最大ウェハＷと同形かつ同大の領域を包含する大きさに選ばれる。本例においては、ウェハ保持部αに保持されるウェハＷが円形で、その径は最大でもウェハ保持部αの径を越えることが無いと想定される。よって、プローブコンタクト領域βは、ウェハ保持部αと同じ半径の円形の領域として設定されている。但し、プローブコンタクト領域βの形状は円形に限られず、想定される最大のウェハＷと同形かつ同大の領域を包含する限り、楕円形、長円形、多角形等のいかなる形状であってもよい。また、プローブコンタクト領域βの大きさは、ウェハ保持部αに保持される最大のウェハＷと同形かつ同大の領域を包含していればよい。極端な場合には、ウェハ保持部αに保持される最大のウェハＷと同形かつ同大の領域であってもよいが、ウェハ保持部αに保持される最大のウェハＷよりも大きな面積の領域をａβとして設定するのが好ましい。

【0026】

また、本例においては、チャックステージ２の導電性の上面自体が、ウェハ保持部α及びプローブコンタクト領域βの双方を構成しているが、チャックステージ２の上面に、ウェハ保持部αに保持される最大のウェハＷと同大かつ同形の部分をカバーする大きさの導電性シートを載置して、その導電性シートの上面をプローブコンタクト領域βとしてもよい。このように、導電性シートをプローブコンタクト領域βとする場合には、裏面電極プローブが多数回接触すること等によってプローブコンタクト領域が損傷を受けた場合には、導電性シートだけを交換すればよく、メンテナンスの手間と費用を低減することができる。

【0027】

また、図に示すとおり、チャックステージ２は、ｘｙｚ−θステージ５上にある。そして、チャックステージ２の上面のウェハ保持部α及びプローブコンタクト領域βが形成されているので、ｘｙｚ−θステージ５を作動させてチャックステージ２を移動させると、ウェハ保持部αとプローブコンタクト領域βは一体となって同じ方向に移動する。

【0028】

図５は、表面電極用プローブ及び裏面電極用プローブとチャックステージ２との関係を示す正面図であり、図６はその平面図である。便宜上、説明に必要な部材のみを抽出して図示してある。表面電極用プローブＰ_Ａと裏面電極用プローブＰ_Ｂは、それぞれ図示しない複数本のフォース用プローブと、複数本のセンス用プローブと、を有している。フォース用プローブの数は１本であってもよいが、電力用半導体デバイスの検査に際しては、大電流を流す必要があるため、フォース用プローブは複数本あるのが好ましい。同様に、センス用プローブの数も１本であってもよいが、複数本あると導通チェックができるので好ましい。なお、表面電極用プローブＰ_Ａは、検査対象となる半導体デバイスの種類にもよるが、通常、前記フォース用プローブとセンス用プローブに加えて、図示しないゲート用プローブとベース用プローブを有している。

【0029】

表面電極用プローブＰ_Ａと裏面電極用プローブＰ_Ｂとは、水平方向に互いに距離Ｄだけ隔てて配置されている。チャックステージ２がｘｙｚ−θステージ５によって上昇した時に、表面電極用プローブＰ_Ａは、ウェハ保持部αに保持されたウェハＷと接触し、裏面電極用プローブＰ_Ｂはプローブコンタクト領域βと接触する位置に配置されている。また、フォース用導電性部材１３は表面電極用プローブＰ_Ａと裏面電極用プローブＰ_Ｂとを結ぶ直線に沿ってチャックステージ２の上面と平行に配置されている。本例の場合、フォース用導電性部材１３は剛性のある板状の導電性部材であり、表面電極用プローブＰ_Ａ側の一端は表面電極用プローブＰ_Ａが有する複数本のフォース用プローブと電気的に接続され、他端は、導電性ケーブル１４Ａを介してテスタ８に接続されている。なお、裏面電極用プローブＰ_Ｂは、導電性ケーブル１４Ｂを介してテスタ８に接続されている。

【0030】

図６に示すＬは、ウェハ保持部αとプローブコンタクト領域βの中心間の距離であり、本例においては、距離Ｄは距離Ｌと略同じになるように設定されている。このように距離Ｄが距離Ｌと略同じに設定されている。また、プローブコンタクト領域βがウェハ保持部αで保持される最大のウェハＷと同形かつ同大の領域を包含する大きさになっている。よって、ｘｙｚ−θステージ５によってチャックステージ２が移動し、表面電極用プローブＰ_Ａがウェハ保持部α上に保持されたウェハＷ内を相対的に移動すると、裏面電極用プローブＰ_Ｂはプローブコンタクト領域β内を相対的に移動する。そして、表面電極用プローブＰ_Ａと裏面電極用プローブＰ_Ｂが一定の距離Ｄだけ離れた状態で検査が行われる。

【0031】

ウェハＷ上に形成されている多数の半導体デバイスを順次検査すべくｘｙｚ−θステージ５によってチャックステージ２を移動させる場合であっても、表面電極用プローブＰ_Ａが半導体デバイスの表面電極に接触する時には、裏面電極用プローブＰ_Ｂが半導体デバイスの裏面電極と電気的に導通するプローブコンタクト領域βに接触する。半導体デバイスに必要な電気信号を供給して、その電気的特性をウェハ状態のまま検査することが可能となる。また、表面電極用プローブＰ_Ａと裏面電極用プローブＰ_Ｂは移動させる必要が無いので、テスタ８と表面電極用プローブＰ_Ａ及び裏面電極用プローブＰ_Ｂとの位置関係は不変である。このため半導体デバイスの検査をウェハ状態のまま行う場合であっても、テスタ８と表面電極用プローブＰ_Ａ、及びテスタ８と裏面電極用プローブＰ_Ｂとの電気的接続経路の長さとを常に一定の最短長さに維持することができる。よって、測定経路に発生する寄生インダクタンスを最小にすることができ、半導体デバイスの実力値に近い大電流測定や動特性試験に必要な過渡特性を得ることができるという利点が得られる。さらに、フォース用導電性部材１３内を流れる電流と、チャックステージ２ないに流れる電流が逆向きで平行になる。よって、発生する磁界が相殺され、表面電極用プローブＰ_Ａと裏面電極用プローブＰ_Ｂ間の電流経路における実効インダクタンスを低減することができ、より過渡特性の良い、精度の高い測定が可能になる。

【0032】

（プローブユニット）
次に、本実施の形態の特徴部分の一つであるプローブユニットの構成について、図７、及び図８を用いて説明する。図７は、プローブユニットの全体構成を示す斜視図である。図８は、プローブユニットの構成を示す分解斜視図である。なお、以下の説明では、プローブユニット３０が、例えば、表面電極用プローブＰ_Ａのフォース用プローブに用いられるプローブユニットであるとして説明する。もちろん、プローブユニット３０が供給する電気信号や電源電圧は特に限定されるものではない。

【0033】

プローブユニット３０は、本体部３１と、ベース４１と、プローブ３３と、ボルト３２とを備えている。本体部３１には、ボルト３２によってベース４１が固定される。そして、本体部３１がマニピュレータ６に取り付けられる。さらに、ベース４１の下側には、プローブ３３が設けられている。

【0034】

図８に示すように、ベース４１は、本体部３１に着脱可能に設けられている。ベース４１は板状の部材であり、ここでは導電性の金属板となっている。例えば、ベース４１として、Ｎｉ合金又は純Ｎｉの金属板を用いることができるが、材質は特に限定されるものではない。数十Ａ以上の大電流を流す場合は、低抵抗の材質を用いることが好ましい。１つのベース４１には、複数のプローブ３３が設けられている。複数のベース４１が本体部３１に取り付けられる。なお、図示は省略しているが、例えば、本体部３１には冷却用ガスを流すための穴が設けられており、ベース４１を上方から冷却していている。

【0035】

複数のベース４１は略同じ大きさ、かつ略同じ形状の金属板であり、略同じ位置にボルト３２を挿入するための穴４２を有している。ベース４１の側面に設けられた穴４２は、ベース４１を貫通する貫通穴である。従って、複数のベース４１の当該側面が互いに対向するように配置された状態では、複数のベース４１の穴４２が重なり合う。ボルト３２を複数のベース４１の穴４２に挿入する。そして、ボルト３２を本体部３１のネジ穴（不図示）に螺合すると、複数のベース４１が本体部３１に固定される。ベース４１が本体部３１に収納される。複数のベース４１が重ね合わされた状態となる。複数のベース４１の側面が互いに接触するため、複数のベース４１が導通する。

【0036】

このように、複数のベース４１の側面が互いに対向するように並設した状態で、ボルト３２を複数のベース４１の穴４２に挿入する。こうすることで、複数のベース４１を簡便に固定することができる。また、ベース４１を取り外す場合は、ボルト３２を本体部３１から取り外す。こうすることで、複数のベース４１を本体部３１から簡便に取り外すことができるようになる。この構成では、それぞれのベース４１を個別に交換することができるようになる。なお、図７、図８では、２本のボルト３２でベース４１を固定しているが、ボルト３２の本数や配置は特に限定されるものではない。また、ボルト３２以外の固定手段で、複数のベース４１を固定してもよい。

【0037】

それぞれのベース４１の下側には、複数のプローブ３３が一列に配列されている。図８では、５つのベース４１が示され、それぞれのベース４１に５つのプローブ３３が設けられている。もちろん、ベース４１、及びプローブ３３の数は、図示した構成に限定されるものではない。そして、複数のプローブ３３が等間隔に配列されている。プローブユニット３０全体では、複数のプローブ３３がアレイ状に配列された構成となる。また、複数のベース４１のそれぞれが導電性材料によって設けられているため、複数のベース４１が導通する。従って、複数のベース４１に設けられた複数のプローブ３３に同じ電気信号や電源電圧を供給することができる。よって、プローブユニット３０は、検査対象デバイスに大電流を流す検査に好適である。

【0038】

（プローブの構成）
以下、ベース４１の下方に設けられたプローブ３３の構成について、図９〜図１１を用いて説明する。図９は、ベース４１の下方に設けられたプローブ３３の構成を示す分解斜視図である。図１０は、プローブ３３の構成を示す正面図であり、図１１は、プローブ３３の構成を示す水平断面図である。なお、図９〜図１１では、説明の簡略化のため一部の構成を簡略化して図示している。例えば、図９では、図８とは、１つのベース４１に対して設けられたプローブ３３の数が、図８で示した構成と異なっている。また、図１０、図１１では、ベース４１の構成を省略して図示している。

【0039】

図９に示すように、プローブ３３は、プランジャ４０、スプリング５０、及びコンタクトピン６０を有している。プランジャ４０は、ベース４１の下面から下方に延在している。なお、ベース４１の上面には、ケーブル３４を取り付けるための取付部４６が設けられている。取付部４６に電気信号や電源電圧を供給するためのケーブル３４が接続される。テスタ８からのテスト用の電気信号や電源電圧がケーブル３４を介してベース４１に供給される。

【0040】

プランジャ４０は、受け座４４と先端部４５とを有している。受け座４４は、先端部４５よりも幅広に形成されている。受け座４４は先端部４５の上側に配置されている。コンタクトピン６０は接触部６１と保持部６２と受け座６３とを有している。受け座６３は、保持部６２よりも幅広に形成されている。接触部６１は、半導体デバイスの電極パッド７１と接触する部分である。接触部６１の上に受け座６３が設けられ、受け座６３の上に保持部６２が設けられている。プランジャ４０とコンタクトピン６０の間には、スプリング５０が設けられている。スプリング５０は、圧縮コイルばねである。

【0041】

先端部４５と保持部６２の外径は、スプリング５０の内径の同程度以下となっている。従って、スプリング５０の内部に先端部４５と保持部６２が挿入される。そして、受け座４４と受け座６３の外径は、スプリング５０の内径よりも大きくなっている。従って、スプリング５０の上端は受け座４４と接触し、下端は受け座６３と接触する。すなわち、スプリング５０は受け座４４と受け座６３との間に保持される。接触部６１の先端が電極パッド７１と接触すると、コンタクトピン６０が上側に押される。これにより、スプリング５０が収縮して、コンタクトピン６０を下側に付勢する。これにより、確実に接触部６１を電極パッド７１に接触させることができる。また、接触部６１の先端は尖っているため、接触部６１が電極パッド７１の表面に形成された表面酸化膜を貫通して、電極パッド７１に接触する。これにより、確実に接触部６１を電極パッド７１に導通させることができる。

【0042】

保持部６２は、先端部４５を挟み込むように受け座６３から二本に分岐して形成されている。図１０、図１１に示すように、二本の保持部６２が先端部４５を挟み込むことで、プランジャ４０がコンタクトピン６０を保持する。さらに、先端部４５を挟み込んだ保持部６２の外周にはスプリング５０が配置されており、スプリング５０が外周から保持部６２を押さえている。これにより、二本の保持部６２の間に先端部４５が保持されるため、コンタクトピン６０がプランジャ４０から脱落するのを防ぐことができる。

【0043】

プランジャ４０はベース４１と一体的に形成されている。従って、プランジャ４０は、金属材料によって形成される。また、スプリング５０とコンタクトピン６０も、金属材料によって形成される。プランジャ４０とコンタクトピン６０とスプリング５０とは、互いに接触する。これにより、プランジャ４０がコンタクトピン６０と導通する。一つのベース４１からは複数のプランジャ４０が下方に延在している。また、スプリング５０が保持部６２を先端部４５に押し付けているため、プランジャ４０とコンタクトピン６０を確実に導通させることができる。

【0044】

上記したように、隣接するベース４１は側面同士が当接して、導通している。よって、複数のベース４１に設けられたプローブ３３の全てが導通する。例えば、図８に示す構成では、５×５個のプローブ３３がベース４１を介して導通する。よって、複数のプローブ３３に同じ電気信号や電源電圧を供給することができる。さらに、複数のベース４１のうち少なくとも一つに取付部４６を設けて、ケーブル３４を接続すれば、全てのプローブ３３に同じ電気信号や電源電圧を供給することができる。よって、複数のベース４１を容易に本体部３１に取り付けることができる。もちろん、２つ以上のベース４１に取付部４６を設けて、ケーブル３４を接続することも可能である。

【0045】

本実施の形態に係るプローブユニット３０によれば、一部のベース４１のみを交換することができるようになるため、メンテナンス性を向上することができる。例えば、故障したプローブ３３を有するベース４１を個別に交換すればよい。さらに、隣接するベース４１が接触して導通しているため、一部のベース４１を交換する場合でも、ケーブル３４の取り付けなどを省略することができる。これにより、故障したプローブ３３を簡便に交換することができ、メンテナンス性を向上することができる。

【0046】

さらに、本実施の形態では、プランジャ４０が、ベース４１から下方に延在した構成となっている。そして、ベース４１とプランジャ４０が一体的に形成されている。例えば、一つの金属板を加工することにより、プランジャ４０とベース４１が一体的に形成される。このように、ベース４１とプランジャ４０を一体的に形成することで、抵抗の劣化を防ぐことができる。これにより、良好な電気的特性を得ることができる。さらに、接触点を減らすことができるため、接触荷重によって部材が破損しづらくなる。これにより、プローブユニット３０の長寿命化が可能になる。

【0047】

図１２に示すよう、プローブ３３が電極パッド７１と接触した状態では、接触部６１と電極パッド７１の間が接触点となる。プランジャ４０とコンタクトピン６０との間も接触点となる。また、隣接するベース４１は、側面全体で接触可能であるため、良好な電気的特性を得ることができる。

【0048】

一方、図１３の比較例に示すように、ベース４１からプランジャ４０を延在させずに、ベース４１とプローブ３３とを別々に形成した場合、ベース４１とプローブ３３との間も接触点となる（図１３の箇所Ａ）。従って、接触点の増加に応じて、抵抗が劣化するおそれがある。さらに、接触荷重によって、部材が破損してしまうおそれがある。これに対して、本実施の形態に係るプローブでは、図１３の比較例に比べて接触点が少ないため、良好な電気的特性を得ることができる。さらに、接触点における破損を防ぐことができるため、プローブユニット３０の寿命を長くすることができる。なお、図１２、図１３では、説明の簡略化のため、１つのベース４１に１つのプローブ３３が設けられた構成を図示している。

【0049】

（変形例１）
また、上記の説明では、複数のベース４１の全てを導通させたが、一部のベース４１を他のベース４１から絶縁させることも可能である。このようにすることで、複数のプローブ３３に異なる電気信号や電源電圧を供給することができる。よって、複数の電極パッド７１に異なる電気信号や電源電圧を供給することが可能になる。例えば、図１４に示すように、ベース４１の間に絶縁体４７を配置することで、隣接するベース４１を絶縁することができる。絶縁体４７は絶縁シートや絶縁板などである。

【0050】

図１４は、ベース４１を絶縁した場合の構成を模式的に示す平面図である。図１４では、ベース４１ａとベース４１ｂの間に絶縁体４７を介在させることで、２つの導電経路を形成している。すなわち、ベース４１ａとベース４１ｂの間に絶縁体４７を配置して、ベース４１と絶縁体４７を並設する。この構成では、絶縁体４７に穴４２と同様の貫通穴を設けて、ボルト３２を挿入する。こうすることで、ボルト３２が複数のベース４１を絶縁体４７とともに、本体部３１に固定する。絶縁体４７で離間されたベース４１ａとベース４１ｂにそれぞれケーブル３４を取り付けることで、異なる電気信号や電源電圧を供給することが可能になる

【0051】

なお、上記の説明では絶縁体４７を２つのベース４１ａ、４１ｂの間に配置する構成としたが、ベース４１の側面を絶縁被覆することで、絶縁体４７を設けてもよい。また、絶縁体４７を複数配置して、３以上の導電経路を設けることも可能である。絶縁体４７を設ける位置や数は、検査対象となるデバイスの電極パッド７１の大きさ、形状、数、配置に応じて決定すればよい。

【0052】

（変形例２）
また、電極パッド７１の形状や配置に応じて、プローブ３３の配置や数を適宜変更することができる。例えば、電極パッド７１の形状が矩形となっていない場合、電極パッド７１の形状に応じて、プローブ３３を不規則に配置する。この構成例について、図１５を用いて説明する。図１５は、電極パッド７１とプローブ３３の配置を模式的に示す平面図である。

【0053】

図１５では、電極パッド７１の外形が矩形となっておらず、凹形状になっている。従って、電極パッド７１が存在しない箇所では、プローブ３３を間引く。すなわち、ベース４１ｃに２つのプローブ３３を設けるようにして、その他のベース４１は３つのプローブ３３を設ける構成としている。こうすることで、電極パッド７１の外側に、プローブ３３が接触するのを防ぐことができる。

【0054】

このように、ベース４１ｃにおけるプローブ３３の数が、他のベース４１におけるプローブ３３の数と異なっている、さらに、ベース４１ｃでは、プローブ３３のピッチが他のベース４１におけるプローブ３３のピッチと異なっている。このように、複数のベース４１におけるプローブ３３の配置及び数は適宜変更することが可能である。こうすることで、様々な形状の電極パッド７１に対応することができる。もちろん、凹形状や矩形状以外の電極パッド７１に対応することが可能である。すなわち、電極パッド７１の形状に応じて、様々なベース４１を用意しておくことで、異なる形状の電極パッド７１に対応することが可能になる。

【0055】

（変形例３）
トランジスタのソースとゲートにそれぞれ電気信号や電源電圧を供給するための構成例について、図１６を用いて説明する。図１６は、電極パッド７１とベース４１の配置を模式的に示す平面図である。図１６において、ゲート用の電極パッド７１を電極パッド７１ｇとし、ソース用の電極パッド７１を電極パッド７１ｓとして示している。ソース用の電極パッド７１ｓの外形は、図１５と同様に凹形状になっており、その凹み部分にゲート用の電極パッド７１ｇが配置されている。

【0056】

電極パッド７１ｇと接触するプローブ３３ｇは、ベース４１ｇに設けられている。電極パッド７１ｓと接触するプローブ３３ｓは、ベース４１ｓに設けられている。図１６では４つのベース４１ｓと１つのベース４１ｇが設けられている。そして、ベース４１ｓとベース４１ｇの間には、絶縁体４７が介在している。こうすることで、ベース４１ｇのプローブ３３ｇとベース４１ｓのプローブ３３ｓとが絶縁される。そして、ベース４１ｓとベース４１ｇにそれぞれケーブル３４を取り付ける。こうすることで、電極パッド７１ｓと電極パッド７１ｇに異なる電気信号や電源電圧を供給して、検査することができる。

【0057】

さらに、ベース４１ｇには１つのプローブ３３ｇが設けられている。また、ベース４１ｓのそれぞれには、３つのプローブ３３ｓが設けられている。大電流を供給するソース電極用の電極パッド７１ｓには、多数のプローブ３３ｓを等設させることができる。

【0058】

このように、電極パッド７１の数、形状、大きさ、配置に応じて、プローブ３３の配置や数を調整することができる。また、絶縁体４７の位置や数を変更することができる。もちろん、ソース、ゲート以外の電極パッド７１に電気信号や電源電圧を供給することも可能である。このように、検査対象となるデバイスの電極パッド７１に応じて、適宜プローブ３３の配置を変更することが可能となる。

【0059】

それぞれのベース４１に設けるプローブ３３の数は特に限定されるものではない。また、１つのベース４１において、２列以上でプローブ３３を配置しても良い。さらに、異なる厚さのベース４１を用いてもよい。また、電極パッド７１の形状や大きさに応じて、様々なベース４１を用意しておくことが好ましい。このようにすることで、検査対象のデバイスの仕様が変更した場合でも、容易に対応することが可能になる。例えば、プローブ３３のピッチや数を変更したり、ベース４１の厚さ等を変更したりすることができる。もちろん、図示したベース４１及びプローブ３３の配置や数は一例であり、図示した構成に限定されるものではない。なお、プローブ３３を介して電極パッド７１に大電流を供給する場合、本体部３１に冷却フィンを設けたり、冷却ガスや冷却水によって本体部３１を冷却したりしてもよい。

【符号の説明】

【0060】

１ 検査装置
２ チャックステージ
３ 絶縁板
４ 断熱板
５ ｘｙｚ−θステージ
６ マニピュレータ
７ マニピュレータ
８ テスタ
９ ウェハカセット
１０ ウェハ搬送装置
１１ 上部ベースプレート
１２ 穴
１３ フォース用導電性部材
１４Ａ 導電性ケーブル
１４Ｂ 導電性ケーブル
１５ ヒータ
３０ プローブユニット
３１ 本体部
３２ ボルト
３３ プローブ
４０ プランジャ
４１ ベース
４２ ボルト穴
４３ プランジャ
４４ 受け座
４５ 先端部
４６ 取付部
４７ 絶縁体
５０ スプリング
６０ コンタクトピン
６１ 接触部
６２ 保持部
６３ 受け座
７１ 電極パッド
α ウェハ保持部
β プローブコンタクト領域
Ｗ ウェハ
Ｐ_Ａ 表面電極用プローブ
Ｐ_Ｂ 裏面電極用プローブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】