JP6072638B2 - プローブ装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板の両面に電極を有するパワーデバイスの電気的特性検査をウエハレベルで行うためのプローブ装置に関する。

半導体デバイスの製造プロセスでは、前工程または後工程の最後に、半導体試験装置により半導体デバイスの基本的な電気的特性が検査され、チップの良否判定が行われる。このような半導体試験装置において、プローブ装置は、ウエハ状態またはウエハレベルで検査を行う際に、半導体ウエハ上の各チップと信号処理の一切を担うテスタとをインタフェースするハンドリング装置として機能する。通常、プローブ装置は、半導体ウエハを載せて支持する可動のチャックトップ（載置台）と、各チップの電極にプローブ針を当ててテスタとの電気的導通をとるプローブカードと、一定位置に固定されたプローブカードないしプローブ針に対して検査対象のチップを位置合わせするためにチャックトップを移動させる移動機構とを備えている。

ところで、パワーＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴのような電力用の半導体デバイスいわゆるパワーデバイスは、高電圧で大電流を扱うために、チップの両面に電極を設けて、チップの厚さ方向に電流を流すようになっている。たとえば、パワーＭＯＳＦＥＴは、チップのおもて面にソース電極とゲート電極を設けるとともに、チップの裏面にドレイン電極を設け、ゲート電極に一定の制御電圧を印加されると、ソース電極とドレイン電極との間で大きな電流を流せるようになっている。また、ＩＧＢＴは、チップのおもて面にエミッタ電極とゲート電極を設ける一方で、チップの裏面にコレクタ電極を設け、ゲート電極に一定の制御電圧を印加されると、エミッタ電極とコレクタ電極との間でパワーＭＯＳＦＥＴよりも更に大きな電流を流せるようになっている。

このようにチップの両面に電極を有するパワーデバイスの電気的特性検査をウエハレベルで行うためのプローブ装置は、検査対象となる個々のチップまたはパワーデバイスとテスタとの間で電気的導通をとるために、半導体ウエハのおもて側の電極（ゲート電極およびソース電極／エミッタ電極）に対しては通常通り上方のプローブカードよりプローブ針を当てる一方で、半導体ウエハの裏側の電極（ドレイン電極／コレクタ電極）に対してはチャックトップの上面を板状の導体つまり載置面導体で構成し、ウエハ裏側の電極と載置面導体との間で直接接触の電気的接続を形成するようにしている。そして、チャックトップの載置面導体とテスタの対応する端子との間にはパワーデバイスより出力される電流を流すための線路または測定ラインを設けている。

一般に、プローブ装置は、プローブカードないしプローブ針に対する半導体ウエハの位置合わせを正確に行うために、チャックトップ上で半導体ウエハを一定の位置に固定する必要があり、そのためにバキューム吸引方式の吸着機構を用いている。

従来より、この種の吸着機構には、チャックトップの載置面上に形成されるバキューム吸引口の形態として、同心円状に複数の円環溝（吸引溝）を設ける溝型と、一定のピッチで一面に多数の孔（吸引孔）を設ける孔型の２種類がある。典型的には、溝型の吸着機構は、０．５ｍｍの溝幅を有する円環状の吸引溝を半径方向に１５〜２０ｍｍの間隔を置いて同心円状に配置する。一方、孔型の吸着機構は、０．５ｍｍの口径を有する吸引孔を１０ｍｍのピッチで格子状に配置する。したがって、載置台が８インチ（２００ｍｍ）仕様の場合、溝型における円環吸引溝の総数は６〜８本程度であり、孔型における吸引孔の総数は３００〜４００個程度である。溝型および孔型のいずれも、旋削加工やドリル加工等の機械加工を用いてチャックトップの載置面導体に吸引溝または吸引孔を形成している。

特開２０１１−８９８９１号公報 特開２０１２−５８２２５号公報

基板の両面に電極を有するパワーデバイスの電気的特性検査をウエハレベルで行うためのプローブ装置においては、上記のような吸着機構のバキューム吸引力を用いて、チャックトップ上で半導体ウエハを一定の位置に固定すると同時に、半導体ウエハの裏側電極とチャックトップの載置面導体との間で直接接触の電気的接続を形成するようにしている。しかしながら、この種の従来のプローブ装置では、ウエハ裏面側の電極とチャックトップの載置面導体との間で接触面の電気抵抗（ウエハ接触抵抗）が高いことが課題となっている。

すなわち、パワーデバイスのゲート電極に一定の制御電圧が印加されると、ソース電極（またはエミッタ電極）とドレイン電極（またはコレクタ電極）との間が導通して、パワーデバイスはオン状態になる。ここで、パワーデバイスは、テスタからたとえば数１０００Ｖの高電圧を印加されると、数１００Ａの電流を出力するようになっている。この出力電流がテスタに取り込まれ、動特性の検査ではターンオン時間やターンオフ時間等が測定され、静特性の検査ではオン抵抗等が測定される。したがって、測定精度の面でも電力損失の面でも、テスタからパワーデバイスの裏側の電極（ドレイン電極またはコレクタ電極）までの往路測定ラインのインピーダンスは低いほど好ましい。

しかるに、従来のプローブ装置においては、ウエハ接触抵抗が高いために、復路測定ラインのインピーダンスを低くすることが難しかった。特に、測定精度の面では、チャックトップの載置面上でウエハ接触抵抗のばらつきが大きいために、ウエハレベルの電気的特性検査において測定の再現性が良くないことが課題となっている。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するものであり、基板の裏側電極とチャックトップの載置面導体との間で接触抵抗の低減と均一化を実現することにより、基板の両面に電極を有するパワーデバイスに対する電気的特性検査の測定精度および電力消費効率を向上させるプローブ装置を提供する。

本発明のプローブ装置は、被検査基板上に形成され前記基板の両面に電極を有するパワーデバイスの電気的特性を検査するためのプローブ装置であって、前記基板を載せて支持する移動可能なチャックトップと、前記チャックトップと向かい合ってその上方に配置され、前記チャックトップに支持されている前記基板のおもて面に露出している前記パワーデバイスのおもて側電極にその先端にて接触可能なプローブ針を支持するプローブカードと、前記パワーデバイスのおもて側電極をテスタの対応する第１の端子に電気的に繋ぐための前記プローブ針を含む第１の測定ラインと、前記チャックトップ上で載置面を形成し、前記チャックトップに支持されている前記基板の裏面に露出している前記パワーデバイスの裏側電極と接触する載置面導体と、前記パワーデバイスの裏側電極を前記テスタの対応する第２の端子に電気的に繋ぐための前記載置面導体を含む第２の測定ラインと、前記載置面上に設けられた吸着領域内に高密度で分布し、各々が前記載置面導体の表面から内奥へ垂直に延びる無数の垂直微細孔を含み、前記チャックトップに支持されている前記基板の裏面に前記垂直微細孔を介してバキュームの吸引力を与える吸着機構とを有し、前記吸着領域において、前記垂直微細孔の口径およびピッチをそれぞれφ、ｐとすると、φ＜ｐ≦２φであり、前記垂直微細孔の密度は、１００個／ｃｍ ² 以上である。

本発明のプローブ装置においては、チャックトップ上に支持される基板の裏面にバキュームの吸引力を与える吸着機構が、チャックトップの載置面導体にφ＜ｐ≦２φの条件を満たすパターン（口径φ、ピッチｐ）で無数の垂直微細孔を１００個／ｃｍ ² 以上の高密度に設ける構成により、基板の裏側電極と載置面導体との間で接触抵抗（ウエハ接触抵抗）の大幅な低減と均一化を実現することができる。

本発明のプローブ装置によれば、上記のような構成および作用により、基板の裏側電極とチャックトップの載置面導体との間で接触抵抗の低減と均一化を実現することができ、それによって基板の両面に電極を有するパワーデバイスに対する電気的特性検査の測定精度および電力消費効率を向上させることができる。

本発明の一実施形態におけるプローブ装置の構成を示す一部断面正面図である。 上記プローブ装置のプローブカード回りの構成を斜め下方から見た斜視図である。 上記プローブ装置においてチャックトップの載置面上の吸着領域および垂直微細孔を示す平面図である。 上記チャックトップの載置面導体の内部構造を示す縦断面図である。 上記載置面導体の製作工程を模式的に説明するための斜視図である。 吸着機構におけるバキューム通路のレイアウトの一例を示す略平面図である。 上記バキューム通路のレイアウトの別の例を示す略平面図である。 半導体ウエハが実施例の垂直微細孔および比較例の垂直孔によって載置面導体に吸着されているそれぞれの状態を対比して示す縦断面図である。 実施形態における垂直微細孔のパターン（口径およびピッチ）について幾つかの好適な例を示す平面図である。 上記チャックトップの載置面上の吸着領域に関する一変形例を示す平面図である。 別の実施形態におけるプローブ装置の構成を示す一部断面正面図である。

以下、添付図を参照して本発明の実施形態を説明する。

［プローブ装置全体の構成及び作用］

図１に、本発明の一実施形態におけるプローブ装置の構成を示す。図２に、このプローブ装置において斜め下方から見たプローブカード回りの構成を示す。

このプローブ装置は、半導体プロセスの前工程を終えた半導体ウエハＷを被検査基板とし、この半導体ウエハＷ上に形成され、チップの両面つまりウエハの両面に電極が形成されている多数のパワーデバイス（たとえばＩＧＢＴ）について、ウエハレベルでチップ毎の電気的特性検査を行えるように構成されている。

このプローブ装置は、テスタの本体（図示せず）の傍に設置され、筺体（図示せず）により画成されるプローブ室１０の中で、チャックトップ（載置台）１２を移動ステージ１４に搭載するとともに、チャックトップ１２の上方にプローブカード１６をプローブカードホルダ１８により水平に支持（固定）し、プローブカード１６およびプローブカードホルダ１８の上でテスタのテストヘッド２０と着脱可能にドッキングできるようになっている。

より詳細には、チャックトップ１２は、被検査基板である半導体ウエハＷを水平に載せて支持する円形の載置面を有し、この載置面を電気伝導率の高いたとえば無酸素銅からなる板状の載置面導体２２で構成している。この載置面導体２２の上に半導体ウエハＷを載せると、半導体ウエハＷ上の裏面にチップ単位で露出している電極（コレクタ電極）が載置面導体２２に直接の接触で電気的に接続されるようになっている。チャックトップ１２の載置面導体２２はこの実施形態の主たる特徴部分であり、その構成および作用については後に詳細に説明する。

移動ステージ１４は、チャックトップ１２を水平（ＸＹ）方向、鉛直(Ｚ)方向および周回（θ）方向に移動させ、かつ可動範囲内の任意の位置で固定（静止）できるように構成されている。

プローブカード１６は、プリント配線板の一種として作製され、半導体ウエハＷ上のおもて面にチップ単位で露出している電極（ゲート電極，エミッタ電極）に個別接触または共通接触するための１本または複数本のプローブ針２４Ｇ，２４Ｅを下面に取り付けている。より詳しくは、各プローブ針２４は、その基端部または根元にてプローブカード１６の対応する接続導体２６Ｇ，２６Ｅの下端に接合されるとともに、中間部にてプローブカード１６の下面より突出する絶縁体の支持部２８に支持され、先端部（自由端）にて半導体ウエハＷのおもて面に露出している対応する電極（ゲート電極，エミッタ電極）に接触するようになっている。

各接続導体２６Ｇ，２６Ｅは、プローブカード１６の貫通孔（スルーホール）３０Ｇ，３０Ｅを鉛直方向に貫通してプローブカード１６の上下に露出または突出し、図示のようにドッキング状態ではその上端または頂面にてテストヘッド２０の対応する端子３２Ｇ，３２Ｅとそれぞれ直接の接触で電気的に接続するようになっている。なお、ドッキング状態においてテストヘッド２０とプローブカード１６との間で安定な電気的接続を得るために、たとえばテストヘッド２０側の端子３２Ｇ，３２Ｅ側にバネ（図示せず）を付けてもよい。

プローブカードホルダ１８は、プローブ室１０の上面を構成する堅固な金属板であり、プローブカード１６を囲んでその周囲に水平に延びており、その中心部に形成される開口の中にプローブカード１６を着脱可能または交換可能に取り付けるようになっている。

さらに、プローブカードホルダ１８は、その下面から離して導電性のコンタクトプレート３４を支持する。この実施形態では、プローブカード１６のプローブ針２４Ｇ，２４Ｅと干渉しないようにその左右両側に分かれて一対のコンタクトプレート３４がプローブカードホルダ１８とチャックトップ１２との間で水平に配置される。プローブカードホルダ１８の貫通孔に上から絶縁性のボルト３６が差し込まれ、このボルト３６の先端部がコンタクトプレート３４のネジ穴３５に螺合することで、コンタクトプレート３４は水平に支持される。

コンタクトプレート３４の上面には、その中央部にパッド状のプレート上面端子３８が形成され、このプレート上面端子３８の上に鉛直方向に延びる棒状またはブロック状の接続導体４０の下端が直接接触または半田接合等で電気的に接続されている。この接続導体４０は、プローブカードホルダ１８の貫通孔（スルーホール）４２を貫通してプローブカードホルダ１８の上にも露出または突出している。そして、図１に示すように、テストヘッド２０とのドッキング状態において、接続導体４０は、その上端または頂面にてテストヘッド２０の対応する端子３２Ｃと直接の接触で電気的に接続するようになっている。

ドッキング状態で安定な電気的接続を得るために、たとえばテストヘッド２０側の端子３２Ｃ側にバネ（図示せず）を付けてもよい。また、接続導体４０をプローブカードホルダ１８に支持させるように、貫通孔４２の中に絶縁体のスリーブまたはパッキン（図示せず）を挿入してもよい。なお、一対のコンタクトプレート３４に対応するテストヘッド２０の左右一対の端子３２Ｃは、テストヘッド２０の中では電気的に共通接続されている。

チャックトップ１２の側面には、左右一対のコンタクトプレート３４とそれぞれ独立に接触可能な一対の接触子４４が左右に分かれて取り付けられている。載置台１２がその可動範囲内の如何なる位置に在っても、いずれか一方の接触子４４が原位置から一定の高さ位置まで上昇移動（往動）すると、その上端または頂面が対向するコンタクトプレート３４の下面に当接するようになっている。

この実施形態では、接触子４４がたとえばプローブピンからなり、移動ステージ１４から独立して接触子４４の昇降移動および昇降位置を制御できる昇降機構４５が備わっている。また、接触子４４とコンタクトプレート３４との間で安定な電気的接触を得るために、接触子４４にバネ（図示せず）を付けることができる。各々の接触子４４は、チャックトップ１２の周辺エッジから外に延びる可撓性の接続導体たとえばハードワイヤ４６を介して載置面導体２２に電気的に接続されている。

このプローブ装置において、半導体ウエハＷ上の各チップ（パワーデバイス）について動特性の検査を行うには、図１に示すようにテスタのテストヘッド２０がドッキングしており、プローブ針２４Ｇ，２４Ｅの先端から半導体ウエハＷが下に離れており、かつ接触子４４がコンタクトプレート３４から下に離れている状態の下で、先ずプローブカード１６ないしプローブ針２４Ｇ，２４Ｅに対する半導体ウエハＷ上の被検査チップ（パワーデバイス）の位置合わせが行われる。この位置合わせでは、移動ステージ１４上でチャックトップ１２が水平（ＸＹ）方向に移動して、被検査チップのおもて側電極（ゲート電極，エミッタ電極）がそれぞれ対応するプローブ針２４Ｇ，２４Ｅの先端の真下に位置決めされる。

次いで、チャックトップ１２が垂直上方に一定ストロークだけ上昇して、被検査チップのおもて側電極（ゲート電極，エミッタ電極）をそれぞれ対応するプローブ針２４Ｇ，２４Ｅの先端に下から押し当てる。これにより、被検査チップのおもて側電極（ゲート電極，エミッタ電極）とテストヘッド２０の対応する端子３２Ｇ，３２Ｅとの間で、プローブカード１６の接続導体２６Ｇ，２６Ｅおよびプローブ針２４Ｇ，２４Ｅからなる復路の測定ラインを介して、電気的導通状態が確立される。

一方で、左右いずれか片方の接触子４４を上昇移動（往動）させて、その上端または頂面をコンタクトプレート３４の下面に接触させる。これによって、被検査チップの裏側電極（コレクタ電極）とテストヘッド２０の対応する片方の端子３２Ｃとの間で、載置台１２の載置面導体２２、ハードワイヤ４６、片方の接触子４４、片方のコンタクトプレート３４および片方の接続導体４０からなる往路の測定ラインを介して、電気的導通状態が確立される。

上記のようにして、半導体ウエハＷ上の被検査チップつまりパワーデバイスの各電極（ゲート電極，エミッタ電極，コレクタ電極）とテストヘッド２０の各対応する端子３２Ｇ，３２Ｅ，３２Ｃとの間で電気的導通の状態がとられる。そして、この状態の下で、テスタから往路および復路の測定ラインを介して当該パワーデバイスのコレクタ電極およびエミッタ電極間に所定の高電圧が印加され、ゲート電極に所定の制御パルスが印加されると、当該パワーデバイスより電流のパルスが出力され、この電流のパルスが往路および復路の測定ラインを流れてテスタに取り込まれる。この時、往路および復路の測定ライン上でインピーダンスの抵抗分に応じた電力損失が発生する。テスタは、テストヘッド２０の端子３２Ｃまたは端子３２Ｅに取り込んだパルスを基に、所定の信号処理により、たとえばターンオン時間やターンオフ時間、あるいは立ち上がり時間や立ち下がり時間等を測定して、動特性を評価し、当該パワーデバイスの良否判定を行う。

このプローブ装置においては、上記のような動特性の検査だけでなく、耐圧試験やオン抵抗測定のような静特性の検査も、テスタ側から与えられる電圧や制御信号が異なるだけで、上記と同様の仕方で行うことができる。

このプローブ装置は、半導体ウエハＷをチャックトップ１２の載置面導体２２に保持するために、以下に詳細に説明する吸着機構５０を備えている。この吸着機構５０は、チャックトップ１２の載置面導体２２に従来の孔型の約３００倍の高密度で分布する無数の垂直微細孔５２を有し、これによって半導体ウエハＷの裏側電極（コレクタ電極）とチャックトップ１２の載置面導体２２との間で接触抵抗（ウエハ接触抵抗）の大幅な低減と均一化を実現している。そして、ウエハ接触抵抗の大幅な低減と均一化により、半導体ウエハＷ上のパワーデバイスに対する電気的特性検査の測定精度および電力消費効率を大きく向上させることができる。

さらに、この実施形態では、上記したように、検査対象のパワーデバイスの各電極とテストヘッド２０の各対応する端子との間で電気的導通状態を形成する往路および復路の測定ラインを可及的に短くしている。特に、復路の測定ラインにおいて、プローブ針２４Ｇ，２４Ｅの基端とテストヘッド２０の対応する端子３２Ｇ，３２Ｅとは、鉛直方向で真正面に向かい合い、プローブカード１６の接続導体２６Ｇ，２６Ｅを介して最短距離で電気的に接続されている。

また、往路の測定ラインにおいては、検査対象のパワーデバイスの裏側電極（コレクタ電極）とテスタの対応する端子３２Ｃとの間で電気的導通状態を確立するための中継手段として、プローブカードホルダ１８とチャックトップ１２との間にコンタクトプレート３４を配置し、載置面導体２２に電気的に接続されている接触子４４をチャックトップ１２の側面に昇降可能に取り付けている。載置面導体２２は、コンタクトプレート３４に接触子４４を介して最短ルートで電気的に接続される。そして、コンタクトプレート３４のプレート上面端子３８とテストヘッド２０の対応する端子３２Ｃとは、鉛直方向で真正面に向かい合い、プローブカードホルダ１８の貫通孔４２を電気的に接触貫通する棒状（またはブロック状）の接続導体４０を介して最短距離で電気的に接続されている。このように往路および復路の測定ラインの線路長を可及的に短くすることによって、それらの線路のインピーダンスを低くし、半導体ウエハＷ上のパワーデバイスに対する電気的特性検査の測定精度および電力消費効率を一層向上させている。

［吸着機構の構成及び作用］

この実施形態における吸着機構５０は、図３に示すように、チャックトップ１２の載置面上に設定された円形の吸着領域ＢＥ内に一定の高密度でたとえば格子状に分布する無数の垂直微細孔５２を有している。この垂直微細孔５２の口径φおよびピッチｐは、たとえばφ＝０．２５ｍｍ、ｐ＝０．５ｍｍであり、従来の典型的な孔型の吸着機構における吸引孔に比して、口径φは１／２に、ピッチｐは１／２０に縮小している。

このような高密度の垂直微細孔５２を機械加工によって載置面導体２２に作製することは、技術的にもコスト的にも不可能なほど難しい。この実施形態では、図４に示すように、載置面導体２２の少なくとも表層部は、各垂直微細孔５２と対応する位置に同一口径の開口ＡＰが形成されている複数枚（たとえば１０〜２０枚）の薄板導体５４(1)，５４(2)，・・・５４(n)を重ね合わせて構成されている。各々の薄板導体５４(i)（i＝1〜ｎ）は、載置面導体２２と同じ材質つまり無酸素銅からなる。

各々の薄板導体５４(i)において、開口ＡＰはエッチング（通常はウエットエッチング）により同一のパターンに、つまり同一の口径φおよび同一のピッチｐに形成される。エッチング加工なので、開口ＡＰの周りに加工歪やバリが発生することはない。

そして、図５に示すように、複数枚の薄板導体５４(1)，５４(2)，・・・５４(n)を各対応する位置の開口ＡＰが一列に揃うように重ね合わせて、拡散接合により接合する。拡散接合は、母材を溶融させることなく加熱・加圧し、原子の拡散を利用して接合する技術である。拡散接合により一体化された薄板導体５４(1)，５４(2)，・・・５４(n)からなるラミネート構造の載置面導体２２には、各薄板導体５４(i) の開口ＡＰと同一のパターンで、つまり同一の口径φおよびピッチｐで垂直微細孔５２が形成される。

図４に示すように、載置面導体２２においては、その表面から所定の深さｄ（好ましくは０．５ｍｍ〜３ｍｍ）までは各々の垂直微細孔５２が分離独立しており、これによって垂直微細孔５２より半導体ウエハＷに作用するバキューム吸引力が各位置で垂直下方を向くようになっている。そして、載置面導体２２において上記所定の深さｄを超えた内奥では相隣接する垂直微細孔５２の間で横に延びる連通路または溝５６が設けられるとともに、載置面導体２２の下部または下には上面が開口している溝状のバキューム通路５８が設けられる。バキューム通路５８は、その直上に位置する垂直微細孔５２と直接繋がっているだけでなく、直上から外れている付近の垂直微細孔５２とも連通路５６を介して繋がっている。

バキューム通路５８は、チャックトップ１２の内側で、たとえば図６Ａに示すように渦巻状に連続して延びており、チャックトップ１２の中心部に位置している始端がコネクタまたは継手６０および外部バキューム管６２を介してバキューム源たとえば真空ポンプ（図示せず）に接続されている。この構成においては、チャックトップ１２の載置面導体２２に半導体ウエハＷを載置して、吸着機構５０を起動させると、真空ポンプからのバキューム吸引力は最初に渦巻状バキューム通路５８の始端付近の直上で半導体ウエハＷの中心部に作用し、それから半径方向の外側にいくほど遅れて渦巻状バキューム通路５８の各部の直上で半導体ウエハＷの各部に作用する。これにより、半導体ウエハＷの各部は中心部から半径方向外側に向かって順次または段階的に載置面導体２２に吸着されるので、半導体ウエハＷに反りがあっても、その反りを矯正して半導体ウエハＷの裏面を平坦面の状態で載置面導体２２に密着させることができる。

あるいは、図６Ｂに示すように、チャックトップ１２の内側で、バキューム通路５６を同心円状に複数の円環流路５８(1)，５８(2)，５８(3)，５８(4)に分割し、それらの円環流路５８(1)，５８(2)，５８(3)，５８(4)を半径方向に延びる連通路６４で接続する構成も可能である。この場合は、最も内側（小径）の円環流路５８(1)がコネクタ６０および外部バキューム管６２を介して真空ポンプに接続される。連通路６４に圧力ディレイ回路（図示せず）を設けることも可能である。

この構成においても、チャックトップ１２の載置面導体２２に半導体ウエハＷを載置して、吸着機構５０を起動させると、真空ポンプからのバキューム吸引力は最初に最内周の円環流路５８(1)の直上で半導体ウエハＷの中心部に作用し、それから半径方向外側に向かって円環流路５８(2)，５８(3)，５８(4)の順にそれらの直上で半導体ウエハＷの各部に作用する。これにより、半導体ウエハＷの各部は中心部から半径方向外側に向かって順次または段階的に載置面導体２２に吸着されるので、半導体ウエハＷに反りがあっても、その反りを矯正して半導体ウエハＷの裏面を平坦面の状態で載置面導体２２に密着させることができる。

上記のように、この実施形態における吸着機構５０は、チャックトップ１２の載置面導体２２にたとえば口径φ＝０．２５ｍｍ、ピッチｐ＝０．５ｍｍ、開口率ＡＲ＝１９．６％で無数の垂直微細孔５２を設けている。

図７に、厚さｔ_W（たとえば６インチ口径のウエハの場合はｔ_W＝１２５μｍ）の半導体ウエハＷが実施例の垂直微細孔５２によって載置面導体２２に吸着されている状態（ａ）と、比較例の垂直孔７０によって載置面導体２２に吸着されている状態（ｂ）とを対比して示す。ここで、比較例の垂直孔７０は、口径φ'＝０．５０ｍｍ、ピッチｐ'＝１０ｍｍ、開口率ＡＲ'＝０．１９６％であり、従来の典型的な孔型の吸着機構における吸引孔に相当する。図中、半導体ウエハＷのおもて面に接触しているプローブ針（たとえばカンチレバー針）２４の先端の直径ｓはｓ＝１００μｍである。

図７に示すように、実施例（ａ）と比較例（ｂ）とでは、垂直微細孔５２および垂直孔７０のピッチｐ，ｐ'が１桁（正確には２０倍）違い、孔密度が２けた（正確には４００倍）違い、開口率が２桁（正確には１００倍）違うため、半導体ウエハＷと載置面導体２２との間の接触応力の均一性ないし接触抵抗（ウエハ接触抵抗）が著しく異なる。

なお、この実施形態において載置面導体２２に上記のような高密度の垂直微細孔５２を設ける構成は、載置面導体２２の少なくとも表層部をいわゆる多孔質の金属で構成するのとは全く異なる。すなわち、チャックトップ１２上で半導体ウエハＷを一定の位置に固定するための保持機能に関しては、実施形態の高密度垂直微細孔５２と多孔質金属体は大して違わない。しかし、半導体ウエハＷの裏側電極と載置面導体２２との間で接触抵抗（ウエハ接触抵抗）を低減する機能およびそれ自体の電気抵抗率に関しては、多孔質金属体は実施形態の高密度垂直微細孔５２より格段に劣り、載置面導体２２には適さない。特に、パワーデバイスに数１０００Ｖの電圧を印加して数１００Ａの電流を流す検査では、ウエハ接触抵抗および固有の電気抵抗率が高い多孔質金属体は載置面導体２２には使えない。この実施形態においては、載置面導体２２に上記のような高密度の垂直微細孔５２を設ける構成により、パワーデバイスに対する電気的特性検査では数１００Ａ以上の電流でも少ない電力損失で安定に流すことができる。

この実施形態では、上記のようにエッチング加工および拡散接合の技術を用いて載置面導体２２に高密度の垂直微細孔５２を製作するので、垂直微細孔５２のパターンつまり口径φ、ピッチｐ、開口率ＡＲを広い範囲で任意に選択することができる。たとえば、図８に示すように、
（ａ）φ＝０．２ｍｍ、ピッチｐ＝０．３ｍｍ、ＡＲ＝３４％
（ｂ）φ＝０．３ｍｍ、ピッチｐ＝０．４ｍｍ、ＡＲ＝４４％
（ｃ）φ＝０．４ｍｍ、ピッチｐ＝０．５ｍｍ、ＡＲ＝５０％
（ｄ）φ＝０．５ｍｍ、ピッチｐ＝０．６ｍｍ、ＡＲ＝５７％
（ｅ）φ＝０．６ｍｍ、ピッチｐ＝０．７ｍｍ、ＡＲ＝５５％
などのパターンも好適に選択することができる。いずれの場合も、上記実施例（φ＝０．２５ｍｍ、ピッチｐ＝０．５ｍｍ）と同様に、φ＜ｐ≦２φの条件を満たしている。

［他の実施形態または変形例］

上述した実施形態では、チャックトップ１２の載置面上に一面の吸着領域ＢＥを設定し、この一面の吸着領域ＢＥに高密度の垂直微細孔５２を設けた。吸着領域ＢＥに関する一変形例として、図９に示すように、被検査基板となる半導体ウエハＷの口径サイズに合わせて、垂直微細孔５２の無い鏡面の円環分離帯ＦＢ_a，ＦＢ_bを同心円状に１つまたは複数設けて、吸着領域を径方向で複数（図示の例は３つ）の領域ＢＥ₁，ＢＥ₂，ＢＥ₃に分割することも可能である。

たとえば、口径４インチ（１００ｍｍ）の半導体ウエハＷは、ウエハエッジの全周が内側または小径の円環分離帯ＦＢ_aの中に入るように載置される。その際、鏡面または平坦面の円環分離帯ＦＢ_aは、撮像素子を用いる光学的なウエハエッジ検出を容易にする。この場合、半導体ウエハＷは、中心部の第１の吸着領域ＢＥ₁において、その領域内の高密度垂直微細孔５２よりバキューム吸引力を受け、載置面導体２２に密着して固定される。

口径６インチ（１５０ｍｍ）の半導体ウエハＷは、ウエハエッジの全周が外側または大径の円環分離帯ＦＢ_aの中に入るように載置される。その際、平坦面の円環分離帯ＦＢ_bは、撮像素子を用いる光学的なウエハエッジ検出を容易にする。この場合、半導体ウエハＷは、第１および第２の吸着領域ＢＥ₁，ＢＥ₂において、それらの領域内の高密度垂直微細孔５２よりバキューム吸引力を受け、載置面導体２２に密着して固定される。

また、口径８インチ（２００ｍｍ）の半導体ウエハＷは、ウエハエッジの全周が載置面導体２２の円環縁部ＦＢ_cの中に入るように載置される。その際、平坦面の円環縁部ＦＢ_cは、撮像素子を用いる光学的なウエハエッジ検出を容易にする。この場合、半導体ウエハＷは、全部（第１、第２および第３）の吸着領域ＢＥ₁，ＢＥ₂，ＢＥ₃において、それらの領域内の高密度垂直微細孔５２よりバキューム吸引力を受け、載置面導体２２に密着して固定される。

図１０に、別の実施形態におけるプローブ装置の構成を示す。このプローブ装置は、上述した第１の実施形態のプローブ装置と同様に、半導体ウエハＷ上に形成されチップの両面つまりウエハの両面に電極が形成されている多数のパワーデバイスについて、ウエハレベルでチップ毎の電気的特性（動特性、静特性）の検査を行えるように構成されている。

ただし、被検査パワーデバイスの裏側電極とテスタとの間で電気的導通状態を確立するための往路の測定ラインとして、コンタクトプレート３４（図１）を用いずに（したがって、接触子４４および接続導体４０も用いずに）、載置台１２の載置面導体２２からテストヘッド２０の対応する端子３２Ｃまで電気ケーブル８０を引き回す構成を採っている。電気ケーブル８０の両端は、コネクタ８２，８４を介して載置面導体２２および端子３２Ｃにそれぞれ接続される。

１２ チャックトップ（載置台）
１４ 移動ステージ
１６ プローブカード
１８ プローブカードホルダ
２０ テストヘッド
２２ 載置面導体
２４Ｇ，２４Ｅ プローブ針
２６Ｇ，２６Ｅ 接続導体
３２Ｇ，３２Ｅ，３２Ｃ テストヘッドの端子
３４ コンタクトプレート
４０ 接続導体
４４ 接触子
５０ 吸着機構
５２ 垂直微細孔
５４(1)，５４(2)，・・・５４(n) 薄板導体
５６ 連通路
５８ バキューム通路

Claims (13)

1. 被検査基板上に形成され前記基板の両面に電極を有するパワーデバイスの電気的特性を検査するためのプローブ装置であって、
   前記基板を載せて支持する移動可能なチャックトップと、
   前記チャックトップと向かい合ってその上方に配置され、前記チャックトップに支持されている前記基板のおもて面に露出している前記パワーデバイスのおもて側電極にその先端にて接触可能なプローブ針を支持するプローブカードと、
   前記パワーデバイスのおもて側電極をテスタの対応する第１の端子に電気的に繋ぐための前記プローブ針を含む第１の測定ラインと、
   前記チャックトップ上で載置面を形成し、前記チャックトップに支持されている前記基板の裏面に露出している前記パワーデバイスの裏側電極と接触する載置面導体と、
   前記パワーデバイスの裏側電極を前記テスタの対応する第２の端子に電気的に繋ぐための前記載置面導体を含む第２の測定ラインと、
   前記載置面上に設けられた吸着領域内に高密度で分布し、各々が前記載置面導体の表面から内奥へ垂直に延びる無数の垂直微細孔を含み、前記チャックトップに支持されている前記基板の裏面に前記垂直微細孔を介してバキュームの吸引力を与える吸着機構と
   を有し、
   前記吸着領域において、前記垂直微細孔の口径およびピッチをそれぞれφ、ｐとすると、φ＜ｐ≦２φであり、前記垂直微細孔の密度は、１００個／ｃｍ ² 以上である、プローブ装置。
2. 前記垂直微細孔の密度は、４００個／ｃｍ²以上である、請求項１に記載のプローブ装置。
3. 前記垂直微細孔の口径φは、０．２ｍｍ〜０．６ｍｍである、請求項１または請求項２に記載のプローブ装置。
4. 前記吸着領域において、前記垂直微細孔の開口率は２０％〜６０％である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプローブ装置。
5. 前記載置面導体の少なくとも表層部は、前記垂直微細孔に対応する位置に同じ口径の開口が形成されている複数の薄板導体を重ね合わせて構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のプローブ装置。
6. 前記薄板導体の前記開口は、前記薄板導体に対するエッチング加工によって形成されたものである、請求項５に記載のプローブ装置。
7. 前記薄板導体は、拡散接合によって互いに接合されている、請求項５または請求項６に記載のプローブ装置。
8. 前記載置面導体において、その表面から所定の深さまでは、各々の前記垂直微細孔が分離独立している、請求項１〜７のいずれか一項に記載のプローブ装置。
9. 前記載置面導体において、前記所定の深さを超えた内奥では、相隣接する前記垂直微細孔の間に連通路が設けられている、請求項８に記載のプローブ装置。
10. 前記所定の深さは、０．５ｍｍ〜３ｍｍである、請求項８または請求項９に記載のプローブ装置。
11. 前記吸着機構は、前記吸着領域の各位置で前記垂直微細孔の下端に接続するように前記載置面導体の内部または下に設けられ、バキューム源に接続可能なバキューム通路を有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のプローブ装置。
12. 前記バキューム通路は、前記載置面の半径方向において中心部から周辺部まで螺旋状に延在し、または同心円状に分布し、前記バキューム源に対して中心部が最も上流側に位置し、周辺部に向かって下流になる、請求項１１に記載のプローブ装置。
13. 前記吸着機構は、前記基板に対する吸着を前記載置面の中心部で最も早く開始し、前記載置面の中心部から周辺部に向かって前記基板に対する吸着の開始を連続的または段階的に遅らせる、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のプローブ装置。