JP6289962B2 - プローブ装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体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載置台（チャックトップ）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載置台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、用途に応じて取り扱う電圧（耐圧または定格電圧）が大きく異なり、家電機器では１００Ｖまたは２００Ｖであるが、自動車や産業用機器では６００Ｖ〜１０００Ｖとかなり高くなり、鉄道車両や送配電システムでは数１０００Ｖ以上にもなる。

したがって、半導体試験装置において、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場合は、ウエハ上で検査対象となる個々のチップ（パワーデバイス）上の端子にテスタからプローブ針を介して用途に応じた電圧を印加することになる。ところが、検査時の印加電圧が高いときは、ウエハ表面付近でスパーク（放電）が発生して、付近のチップ（パワーデバイス）が破壊することがある。これは、ＳｉのパワーデバイスよりもＳｉＣのパワーデバイスにおいてより顕な問題になっている。

近年、ＳｉＣのパワーデバイスは、小型、高耐圧、低損失の次世代パワーデバイスとして期待されている。しかし、ＳｉＣのパワーデバイスは、チップが小型であるがために、チップ上で電極間が狭く、高電圧を印加するプローブ針と低電圧を印加するプローブ針との間で、あるいは高電圧側のプローブ針と近くのチップ上の電極との間でスパークが発生しやすい。また、小型のチップ内に保護回路を作り込むのが難しいことも、スパークに弱い原因の一つになっている。

この問題に対しては、半導体ウエハの表面全体を大気よりも高い絶縁性を有する液体で覆い、あるいはウエハ上で局所的に被検査チップの表面をそのような絶縁液で覆い、絶縁液で覆われた被検査チップの電極にプローブ針を接触させて耐圧試験を行う耐圧検査装置が知られている（特許文献１，２）。

このような耐圧検査装置においては、プローブ針の先端部が絶縁液の中で被検査チップの電極に接触するので、プローブ針からスパークが発生しなくなり、数１０００Ｖ以上の高電圧を印加する試験でも安全に行うことができる。

特開２００３−１００８１９号公報 国際公開ＷＯ２０１０／０２１０７０

しかしながら、半導体ウエハの表面全体を絶縁液で覆う方式（特許文献１）も、ウエハ上で被検査チップの表面を局所的に絶縁液で覆う方式（特許文献２）も、程度の違いがあるだけで、実際の耐圧検査装置またはプローブ装置に具現化するとなると、ウエハ上で絶縁液を扱う機構や制御が煩雑であるとともに、検査時間が長くなるという不利点がある。

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、半導体デバイスの電気的特性検査をウエハレベルで行う際にウエハ表面付近でスパーク（放電）が発生するのを簡便かつ効率的に防止できるようにしたプローブ装置を提供する。

本発明の第１の観点におけるプローブ装置は、半導体ウエハ上に形成された半導体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、前記半導体ウエハを載せて支持する移動可能な載置台と、前記載置台と向かい合ってその上方に配置され、前記載置台に支持されている前記半導体ウエハ上の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、前記プローブカードと前記載置台との間で前記プローブ針の周囲を囲む囲繞部材と、前記半導体デバイスの電気的特性の検査が行われる時に、前記プローブ針の周囲に大気圧より高くて前記半導体ウエハの表面付近でスパークが発生するのを防止できる所定圧力の雰囲気を形成するために、前記囲繞部材の内部または近傍を経由して前記プローブ針の周囲にガスを供給するガス供給機構と、前記半導体ウエハの周囲を取り囲み前記半導体ウエハと面一になる厚さを有して前記載置台上に設けられるシールリングとを有する。

上記第１の観点においては、半導体ウエハ上の半導体デバイスに対して電気的特性の検査を行う時に、パッシェンの法則に基づいて、プローブ針の周囲に大気圧より高くて半導体ウエハの表面付近でスパークが発生するのを防止できる所定圧力の雰囲気を形成する。半導体ウエハ上でプローブ針の周囲の雰囲気（圧力）を制御してスパークを防止する方式であるから、構成および制御が簡単であり、検査時間を増やすこともない。また、半導体ウエハの周辺部に対する電気的特性の検査等でプローブ針の囲繞空間が半導体ウエハの外にはみ出る場合でも、半導体ウエハの周囲にシールリングが面一に延びているので、囲繞部材と半導体ウエハおよび／またはシールリングとの間に形成される隙間の大きさを一定に保ち、囲繞空間からのガス漏れの増加を回避し、囲繞空間内にスパークの発生を防止できる上記所定圧力の雰囲気を容易に設定することができる。

本発明の第２の観点におけるプローブ装置は、半導体ウエハ上に形成された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、前記半導体ウエハを載せて支持する移動可能な載置台と、前記載置台と向かい合ってその上方に配置され、前記載置台に支持されている前記半導体ウエハ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、前記プローブ針とテスタの対応する第１の端子とを電気的に繋ぐ第１の接続導体と、前記載置台の載置面を形成し、前記載置台に支持されている前記半導体ウエハ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、前記載置台に取り付けられ、前記載置面導体に電気的に接続されている昇降移動可能な接触子と、その下面にて前記接触子と接触できるように前記プローブカードよりも低い位置で前記載置台の上方に配置され、前記プローブ針の周囲を囲む導電性のコンタクトプレートと、前記コンタクトプレートと前記テスタの対応する第２の端子とを電気的に繋ぐ第２の接続導体と、前記パワーデバイスの電気的特性の検査が行われる時に、前記プローブ針の周囲に大気圧より高くて前記半導体ウエハの表面付近でスパークが発生するのを防止できる所定圧力の雰囲気を形成するために、前記コンタクトプレートの内部または近傍を経由して前記プローブ針の周囲にガスを供給するガス供給機構と、前記半導体ウエハの周囲を取り囲み前記半導体ウエハと面一になる厚さを有して前記載置台上に設けられるシールリングとを有する。

上記第２の観点においても、上記第１の観点と同様の作用効果が奏される。加えて、上記第２の観点によれば、半導体ウエハ上で電気的特性の検査を受ける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にプローブカードと載置台との間に配置されるコンタクトプレートが、プローブ針の周囲を囲んで囲繞空間を形成する囲繞部材を兼ねるので、スパーク防止機構の簡便性および効率性を一層向上させることができる。

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、半導体体デバイスの電気的特性検査をウエハレベルで行う際にウエハ表面付近でスパーク（放電）が発生するのを簡便かつ効率的に防止することができる。

本発明の第１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。 上記プローブ装置の要部を斜め下方から見た斜視図である。 載置台および接触子が中心の基準位置にある場合のコンタクトプレートと接触子との位置関係を示す略平面図である。 載置台および接触子が−Ｘ方向に最大シフトした場合のコンタクトプレートと接触子との位置関係を示す略平面図である。 載置台および接触子の＋Ｘ方向に最大シフトした場合のコンタクトプレートと接触子との位置関係を示す略平面図である。 載置台および接触子の＋Ｙ方向に最大シフト場合のコンタクトプレートと接触子との位置関係を示す略平面図である。 載置台および接触子の−Ｙ方向に最大シフトした場合のコンタクトプレートと接触子との位置関係を示す略平面図である。 全チップ検査においてコンタクトプレート上で接触子が接触する領域を示す略平面図である。 一実施例においてコンタクトプレートに設けられるプレート流路のレイアウトの一例を示す図である。 上記プレート流路のレイアウトの別の例を示す図である。 ガス供給機構が複数種類のガス供給源を有する場合の構成例を示すブロック図である。 第２の実施例におけるスパーク防止機構を備えるプローブ装置の構成を示す一部断面正面図である。 第３の実施例におけるスパーク防止機構を備えるプローブ装置の構成を示す一部断面正面図である。 第４の実施例におけるスパーク防止機構を備えるプローブ装置の構成を示す一部断面正面図である。 第４の実施例においてコンタクトプレートの開口部と環状突起部との位置関係を示す略平面図である。 第４の実施例においてコンタクトプレートの開口部と環状突起部との位置関係を示す略平面図である。 第２の実施形態におけるプローブ装置の構成を示す断面図である。 囲繞部材の構成に関する一変形例を示す略平面図である。 囲繞部材の構成に関する別の変形例を示す略平面図である。 第３の実施形態におけるプローブ装置の構成を示す断面図である。 実施例におけるスパーク防止機構を組み込んだプローブ装置の要部の構成を示す断面図である。 図１４のプローブ装置においてコンタクトプレートを下からみた底面図である。 図１４のプローブ装置において載置台および半導体ウエハを上からみた上面図である。 実施例におけるシールリングの作用を説明するための側面図である。 実施例におけるシールリングの作用を説明するための上面図である。

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、本発明の第１の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要部の構成を示す。

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を被検査体とし、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（たとえばパワーＭＯＳＦＥＴ）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。半導体ウエハＷの種類は限定されないが、典型的にはＳｉＣウエハまたはＳｉウエハである。

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、載置台（チャックトップ）１２を移動ステージ１４に搭載するとともに、載置台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、載置台１２は、被検査体の半導体ウエハＷを水平に載せて支持する載置面を有し、この載置面を電気伝導率の高い板状または膜状の導体つまり載置面導体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（ドレイン電極）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。

載置台１２は、載置面導体２２上で半導体ウエハＷを吸着して保持するためのバキューム機構（図示せず）に接続されており、載置面導体２２には真空吸着用の多数の孔または溝が形成されている。また、載置面導体２２には、載置台１２上で半導体ウエハＷのローディング／アンローディングを行うために昇降移動する複数本のリフトピン（図示せず）を通すための孔も形成されている。

移動ステージ１４は、載置台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，ソース電極）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，２４Ｓ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，２６Ｓ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，ソース電極）に接触するようになっている。

各接続導体２６Ｇ，２６Ｓは、プローブカード１６の貫通孔（スルーホール）３０Ｇ，３０Ｓ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，３２Ｓ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，３２Ｓ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を囲むように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している。

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，２４Ｓの周囲を囲む開口２５が中心部に形成されている単体または一体物のコンタクトプレート３４が、プローブカードホルダ１８と載置台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、左右（点対称の位置）に一対のプレート上面端子３８が形成されている。各々のプレート上面端子３８は、その直上で鉛直方向に延びる棒状（またはブロック状）の接続導体４０の下端に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３２Ｄ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３２Ｄ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、コンタクトプレート３４上の左右一対のプレート上面端子３８に対応するテストヘッド２０の左右一対の端子３２Ｄ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。

載置台１２の側面には、コンタクトプレート３４の下面にそれぞれ独立に接触可能な一対の接触子４４が左右（点対称の位置）に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、その位置で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、載置台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，２４Ｓ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，２４Ｓ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上で載置台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，ソース電極）がそれぞれ対応するプローブ針２４Ｇ，２４Ｓの先端の真下に位置決めされる。

次いで、載置台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，ソース電極）をそれぞれ対応するプローブ針２４Ｇ，２４Ｓ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，ソース電極）とテストヘッド２０の対応する端子３２Ｇ，３２Ｓとの間で、プローブカード１６の接続導体２６Ｇ，２６Ｓおよびプローブ針２４Ｇ，２４Ｓからなる第１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、左右のいずれか片側の接触子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（ドレイン電極）とテストヘッド２０の対応する端子３２Ｄとの間で、載置台１２の載置面導体２２、片側のハードワイヤ４６、片側の接触子４４、コンタクトプレート３４および片側の接続導体４０からなる第２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，ソース電極，ドレイン電極）とテストヘッド２０の各対応する端子３２Ｇ，３２Ｓ，３２Ｄとの間で電気的導通状態がとられる。そして、この状態の下で、テスタから第１および第２の測定ラインを介して当該パワーデバイスのソース電極およびドレイン電極間に所定の電圧が印加され、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第１および第２の測定ラインを流れてテスタに取り込まれる。テスタは、テストヘッド２０の端子３２Ｄ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。

図３Ａ〜図３Ｂに、半導体ウエハＷ上の全てのチップに対して上記のような電気的特性検査を行う場合に、載置台１２および接触子４４が移動範囲内の中心基準位置または一方向に最大シフトした場合のコンタクトプレート３４と接触子４４との位置関係を示す。なお、図示の例では、電流容量を大きくするために並列に３個の接触子４４を設けている。

すなわち、図３Ａは、半導体ウエハＷ上の中心のチップについて検査を行うために、載置台１２がＸＹ方向の中心位置または基準位置（０，０）に在る場合である。この場合は、左右両側の接触子４４はどちらもコンタクトプレート３４の下に位置する。この位置では、各々の接触子４４が、原位置から上昇（往動）することで、コンタクトプレート３４の下面に接触することができる。もっとも、通常は、左側もしくは右側の片方の接触子４４が原位置から上昇（往動）してコンタクトプレート３４の下面に接触し、もう片方の接触子４４は原位置に止まる。したがって、第２の測定ラインは、左側系統または右側系統のいずれかで結線される。

図３Ｂは、半導体ウエハＷ上の図の右端のチップについて検査を行うために、載置台１２がＸＹ方向の中心位置（０，０）から−Ｘ方向に約Ｄ／２（Ｄはウエハの直径）だけシフトした場合である。この場合は、左側の接触子４４がコンタクトプレート３４の左端よりも左（外）に位置しており、両者間で電気的接触は得られない。しかし、右側の接触子４４はコンタクトプレート３４の下に位置しているので、両者間の電気的接触は得られる。したがって、第２の測定ラインは、右側系統で結線される。

図３Ｃは、半導体ウエハＷ上の図の左端のチップについて検査を行うために、載置台１２がＸＹ方向の中心位置（０，０）から＋Ｘ方向に約Ｄ／２だけシフトした場合である。この場合は、図３Ｂの場合と逆になり、第２の測定ラインは、左側系統で結線される。

図３Ｄは、半導体ウエハＷ上の図の下端のチップについて検査を行うために、載置台１２がＸＹ方向の中心位置（０，０）から＋Ｙ方向に約Ｄ／２だけシフトした場合である。また、図３Ｅは、半導体ウエハＷ上の図の上端のチップについて検査を行うために、載置台１２がＸＹ方向の中心位置（０，０）から−Ｙ方向に約Ｄ／２だけシフトした場合である。いずれの場合でも、第２の測定ラインは、左側系統または右側系統のいずれかで結線される。

図４に、全チップ検査のために載置台１２を移動させた場合に、左右の接触子４４がコンタクトプレート３４に接触する領域ＣＥを斜線部分で示す。図示のように、コンタクトプレート３４上で接触子４４が接触する領域ＣＥは、コンタクトプレート３４の中心部を挟んで左右に半円の弧を描いて拡がっている。コンタクトプレート３４のサイズまたは面積は、プレート形状が矩形である場合は、必要最小限で済ましている。

このプローブ装置は、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第１および第２の測定ラインを可及的に短くしている。特に、第１の測定ラインにおいて、プローブ針２４Ｇ，２４Ｓの基端とテストヘッド２０の対応する端子３２Ｇ，３２Ｓ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，２６Ｓを介して最短距離で電気的に接続されている。また、第２の測定ラインにおいて、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３２Ｄ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を電気的に非接触で貫通する棒状（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。このように第１および第２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、動特性検査の際に第１および第２の測定ラインを流れるパルスの電流が受けるインピーダンスを従来のプローブ装置よりも格段に低くしている。

さらに、このプローブ装置は、半導体ウエハＷ上の被検査チップ（パワーデバイス）に対して上記のような電気的特性の検査が行われる際に、プローブ針２４Ｇ，２４Ｓの周囲に大気圧よりも高い所定圧力の雰囲気を形成することにより、半導体ウエハＷの表面付近でスパーク（放電）が発生するのを防止するスパーク防止機構５０を備えている。

このスパーク防止機構５０は、いわゆるパッシェンの法則に基づいている。たとえばＳｉＣウエハの場合、パワーデバイスのチップサイズは数ｍｍ×数ｍｍであり、ソース電極に接触する高電圧側のプローブ針２４Ｓとゲート電極に接触する低電圧側のプローブ針２４Ｇとの最小距離間隔ｄ_aは数ｍｍ以内であり、高電圧側のプローブ針２４Ｓと付近のチップ上の電極との最小距離間隔ｄ_bも数ｍｍ以内である。

パッシェンの法則によれば、プローブ針２４Ｓ，２４Ｇの周囲の圧力をｐとすると、上記距離間隔ｄ_a，ｄ_bを隔てた２つの導体の間でスパークが発生するときの電圧（放電開始電圧）Ｖ_a，Ｖ_bは、圧力ｐと距離間隔ｄ_a，ｄ_bとの積ｐ＊ｄ_a，ｐ＊ｄ_bで決まり、極小値Ｖ_am，Ｖ_bmが存在する。通常、これらの極小値Ｖ_am，Ｖ_bmは、大気圧より低い減圧領域内にある。

したがって、大気圧以上の圧力領域内では、パッシェン曲線にしたがい、プローブ針２４Ｓ，２４Ｇの周囲の圧力ｐを高くするほど、高電圧側のプローブ針２４Ｓの先端部付近または半導体ウエハＷの表面付近における放電の開始電圧Ｖ_a，Ｖ_bが高くなり、プローブ針２４Ｓ，２４Ｇの周囲または半導体ウエハＷの表面付近でスパークが発生し難くなる。

この実施形態のプローブ装置に搭載されるスパーク防止機構５０は、プローブカード１６と載置台１２との間でプローブ針２４Ｓ，２４Ｇの周囲を囲む囲繞部材５２と、半導体ウエハＷ上で各チップ（パワーデバイス）に対する電気的特性の検査が行われる際に、プローブ針２４Ｓ，２４Ｇの周囲に大気圧より高い所定圧力の雰囲気が形成されるように、囲繞部材５２の内部または近傍を経由してプローブ針２４Ｓ，２４Ｇの周囲にガスを供給するガス供給機構５４とを有する。図１および図２に示す第１の実施例では、コンタクトプレート３４が囲繞部材５２を兼ねている。

［スパーク防止機構に関する実施例１］

図１および図２に示すように、コンタクトプレート３４は、プローブカードホルダ１８と載置台１２との間に設けられ、プローブカード１６のプローブ針２４Ｇ，２４Ｓの周囲を囲む開口または内周壁２５をプレート中心部に有しており、第１の実施例における囲繞部材５２を構成している。ここで、コンタクトプレート３４とプローブカードホルダ１８（またはプローブカード１６）との間の隙間には、プレート上面端子３８よりも中心寄りの位置に無端状のシール部材たとえばＯリング５３が挿入されている。これにより、プローブ針２４Ｇ，２４Ｓの周囲には、プローブカード１６、プローブカードホルダ１８、コンタクトプレート３４、半導体ウエハＷないし載置台１２によって形成される検査用の区画スペースまたは囲繞空間３５が形成される。

ガス供給機構５４は、プローブ室１０の外に配置されるガス供給源５６と、コンタクトプレート３４のプローブ針２４Ｇ，２４Ｓと対向する内周面３４ａまたはその近傍に設けられるガス噴出口５８と、ガス供給源５６とガス噴出口５８とを繋ぐガス供給ライン６０と、ガス供給ライン６０の途中に設けられる開閉弁６２とを有している。

ガス供給源５６は、プローブ針２４Ｇ，２４Ｓの周囲に正圧雰囲気を形成するのに使われるガスを貯留するタンクと、このタンクから正圧のガスを送出するコンプレッサまたは給気ポンプと、給気ポンプより送出される正圧ガスの圧力を調整するためのレギュレータとを有している。

この実施例において、ガス噴出口５８は、コンタクトプレート３４の内周面３４ａに好ましくは一様な密度で多数または無数に形成されている。ガス供給ライン６０は、プローブカードホルダ１８の貫通孔５７に取り付けられる中継管６４と、ガス供給源５６の出側から中継管６４の入口（上端）まで延びる外部配管６６と、中継管６４の出口（下端）からコンタクトプレート３４を通ってガス噴出口５８まで延びるプレート流路６８とを有している。

ガス供給機構５４において、開閉弁６２を開けると、ガス供給源５６より所定の圧力で送出される正圧ガスが、ガス供給ライン６０を通ってコンタクトプレート３４の内周面３４ａに形成されているガス噴出口５８より噴射され、囲繞空間３５の中に供給される。囲繞空間３５の上部は、プローブカード１６、プローブカードホルダ１８、コンタクトプレート３４およびＯリング５３によって完全に塞がっている。一方で、囲繞空間３５の底部には、コンタクトプレート３４と半導体ウエハＷまたは載置台１２との間にたとえば０．８ｍｍ程度の隙間ｇが形成される。したがって、囲繞空間３５の中に供給された正圧ガスは、囲繞空間３５内に充満する一方で、底部の隙間ｇから外へ漏れるようになっている。ここで、ガス供給機構５４より囲繞空間３５の中に供給する正圧ガスの圧力または流量を十分に高くすることで、囲繞空間３５の中に、つまりプローブ針２４Ｇ，２４Ｓの周囲に、大気圧よりも高い所定圧力の雰囲気を形成することができる。

上記のように、プローブ針２４Ｓ，２４Ｇが入っている囲繞空間３５内では、パッシェン曲線にしたがい、圧力ｐを高くするほど、半導体ウエハＷの表面付近（より正確には高電圧側のプローブ針２４Ｓの先端部付近）におけるスパーク（放電）の開始電圧が高くなる。したがって、半導体ウエハＷ上の各チップ（パワーデバイス）に印加される電圧が囲繞空間３５内の放電開始電圧を下回るように、囲繞空間３５内の圧力ｐを調整すればよく、それによってプローブ針２４Ｓ，２４Ｇの周囲または半導体ウエハＷの表面付近でスパークが発生しなくなる。一般的に、囲繞空間３５内の圧力ｐは、１atm＜ｐ＜１０atmの範囲内で調整されてよい。

本発明者が上記プローブ装置を用いてＳｉＣウエハ上に形成されたパワーデバイスについて耐圧試験を行ったところ、正圧ガスにドライエアを用いて囲繞空間３５内の圧力ｐを６atmに調整した場合は、試験電圧７０００Ｖでもスパークが発生しなかった。

図５Ａに、コンタクトプレート３４に設けられるプレート流路６８のレイアウトの一例を示す。図示のように、コンタクトプレート３４において、プレート流路６８は、開口２５の周囲で無端状に延びる１段または複数段（図示の例は２段）のマニホルド流路７０，７２と、外側のマニホルド流路７０と内側のマニホルド流路７２とを接続するために放射状に延びる連通路７４と、内側のマニホルド流路７２とガス噴出口５８とを接続するために放射状に延びるノズル流路７６とが形成されている。このようなガス流路６８のレイアウトによれば、開口２５の全周から、つまりコンタクトプレート３４の全周（４辺）の内周面３４ａから均一に正圧ガスを吐出することができる。

もっとも、図５Ａに示すレイアウトは一例にすぎず、プレート流路６８は任意のレイアウトを採ることができる。たとえば、図５Ｂに示すように、コンタクトプレート３４および開口２５を平面視で円形にしてもよく、その場合は外側および／または内側のマニホルド流路７０，７２を円環状に構成してもよい。また、ガス噴出口５８においては、必ずしも開口２５の全周から正圧ガスを噴出する必要はなく、コンタクトプレート３４の内周面３４ａの一部たとえば対向する２辺から、あるいは１辺のみから、正圧ガスを噴出してもよい。

なお、コンタクトプレート３４は、高い導電率と剛性を備えた任意の導体からなり、一枚板に限らず、ラミネート金属板のような多層構造板であってもよい。また、プレート流路６８は、コンタクトプレート３４の内部に形成されるトンネルの形態に限定されず、コンタクトプレート３４の表面に形成される密閉カバー付きの溝の形態や、あるいはコンタクトプレート３４の表面に沿って延びる配管の形態等も可能である。

ガス供給機構５４は、一種類の正圧ガスを送出する単一のガス供給源５６を備える構成でも構わないが、たとえば図６に示すように複数種類の正圧ガス供給源たとえばドライエア供給源５６(1)，窒素ガス供給源５６(2)および絶縁ガス供給源５６(3)を備えるのが好ましい。

その場合は、このプローブ装置で行われる電気的特性検査の条件（半導体ウエハＷの種類、パワーデバイスの種類、検査の種類、パワーデバイスに印加する試験電圧等）に応じて、出力ポートの開閉弁５７(1)，５７(2)，５７(3)を制御してそれら複数のガス供給源５６(1)，５６(2)，５６(3)のいずれか１つを選択する。たとえば、パワーデバイスに印加する試験電圧がそれほど高くない場合、たとえば１０００Ｖ以下では、ドライエア供給源５６(1)または窒素ガス供給源５６(2)を優先的に使用してよい。しかし、試験電圧が相当高い場合は、たとえば３０００Ｖ以上では、絶縁ガス供給源５６(3)を優先的に使用してよい。

絶縁ガス供給源５６(3)は、たとえばＳＦ₆ガスのような周知の絶縁ガスを所望の圧力で送出する構成を有している。さらに、絶縁ガス供給源５６(3)は、耐圧性のより高い絶縁液たとえばフロリナート（３Ｍ社製の商品名）をバブリング法たとえば窒素バブリング法により気体化して窒素混合の絶縁ガスを生成する絶縁液気化装置を備えることもできる。

この実施例において、ガス供給源５６と囲繞空間３５とを結ぶガス供給ライン６０は、プローブカード１６の周囲つまりプローブカードホルダ１８を通り抜ける。したがって、ガス供給ライン６０は、プローブカード１６の設計、製作、構造または交換・取付等に一切影響しない。

また、この実施例におけるスパーク防止機構５０は、プローブ針２４Ｓ，２４Ｇの周囲に大気圧より高い所定圧力の雰囲気を形成することにより、パッシェンの法則に基づいて半導体ウエハＷの表面上のスパークを防止するので、検査体の半導体ウエハ上で絶縁液を扱う従来技術とは異なり、構成および制御が簡単であり、検査時間を増やすこともない。

また、この実施例では、半導体ウエハＷ上で電気的特性の検査を受ける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第２の測定ラインの一部または一区間として、プローブカード１６ないしプローブカードホルダ１８と載置台１２との間にコンタクトプレート３４が配置される。そして、このコンタクトプレート３４が、スパーク防止機構５０の一構成要素として、プローブ針２４Ｓ，２４Ｇの周囲を囲んで囲繞空間３５を形成する囲繞部材５２を兼ねている。このことも、スパーク防止機構５０のみならずプローブ装置全体の簡便性および効率性に大きく寄与している。

［スパーク防止機構に関する実施例２］

図７に、スパーク防止機構５０に関する第２の実施例を示す。この第２の実施例におけるスパーク防止機構５０は、上記第１の実施例におけるガス供給機構５４を一部変形するものであり、囲繞室３５内に形成される正圧雰囲気の圧力を任意に高くするのに好適な構成を有している。

より詳しくは、囲繞空間３５内に正圧ガスを噴出するガス噴出口５８が、コンタクトプレート３４の内周面３４ａだけでなく、コンタクトプレート３４の内周面３４ａの近くの上面および下面にも設けられる。これによって、ガス噴出口５８のトータルな開口面積を増やし、コンダクタンスを下げている。さらに、２系統のガス供給源５６Ａ，５６Ｂおよびガス供給ライン６０Ａ，６０Ｂを備え、囲繞空間３５内に供給する正圧ガスの流量を任意に増やせるようにしている。

さらに、この第２の実施例においては、コンタクトプレート３４の下面のガス噴出口５８より正圧ガスがコンタクトプレート３４と半導体ウエハＷないし載置台１２との間の隙間ｇに噴射されることで、隙間ｇの中に一種のエアカーテンが形成される。これによって、囲繞空間３５内に充満した正圧ガスが隙間ｇを通って外へ漏れるのを抑制して、囲繞空間３５内の圧力を容易に所望の高い圧力（たとえば６atm）に調整することができる。

なお、第２のガス供給源５６Ｂを省いて、第１のガス供給源５６Ａを２つのガス供給ライン６０Ａ，６０Ｂに共通接続する構成も可能である。

［スパーク防止機構に関する実施例３］

図８に、スパーク防止機構５０に関する第３の実施例を示す。この第３の実施例におけるスパーク防止機構５０は、上記第１の実施例または上記第２の実施例の構成に加えて、ガス供給機構５４によりプローブ針２４Ｇ，２４Ｓの周囲（囲繞空間３５）に供給された正圧ガスをバキュームの吸引力で回収するためのガス回収機構７８を備える構成を特徴とする。

図示の構成例では、ガス供給機構５４における第２のガス供給ライン６０Ｂに切換弁８０を介してバキューム源８２と第２のガス供給源５６Ｂとを並列に接続している。この場合、バキューム源８２が開閉弁８３および切換弁８０を介してガス供給ライン６０Ｂに接続されるときは、コンタクトプレート３４の下面のガス噴出口５８は吸引口８４として機能し、第２のガス供給ライン６０Ｂはバキュームライン８６として機能する。

かかる構成においては、囲繞空間３５から隙間ｇを通って外に漏れようとする正圧ガスが、吸引口８４の中に吸い込まれ、バキュームライン８６および切換弁８０を介してバキューム源８２に送られる。なお、バキューム源８２の出側には、ガス回収処理部（図示せず）が接続されている。

この実施例におけるガス回収機構７８は、たとえば、第１のガス供給源５６Ａおよびガス供給ライン６０Ａより囲繞空間３５に供給された正圧ガス（特に絶縁ガス）が周囲に拡散することが望ましくない場合に、好適に使われる。

なお、第２のガス供給源５６Ｂおよび切換弁８０を省いて、バキューム源８２を開閉弁８３を介して専用のバキュームライン８６に接続する構成も可能である。

［スパーク防止機構に関する実施例４］

図９に、コンタクトプレート３４に関する一変形例と、スパーク防止機構５０に関する第４の実施例を示す。

図９に示すプローブ装置は、検査体の半導体ウエハＷ上で全てのチップ（パワーデバイス）に対して電気的特性検査を行う場合に、載置台１２および接触子４４が移動範囲内の如何なる位置にあっても、左右両側の接触子４４がどちらも往動位置への上昇移動によってコンタクトプレート３４の下面に接触できるように、つまり、第２の測定ラインが左側系統および右側系統の双方で並列的に結線されるように、コンタクトプレート３４のサイズまたは面積を拡張している。

さらに、このプローブ装置は、載置台１２の上面に、好ましくは周縁エッジに近い位置に、絶縁体たとえば樹脂からなる環状の突起部９０を所定の高さ（突出量）に設けている。この環状突起部９０は、スパーク防止機構５０の一構成要素をなす。

図９に示すように、半導体ウエハＷ上の任意のチップ（パワーデバイス）に対して電気的特性検査を行うために、被検査チップのおもて側電極（ゲート電極，ソース電極）にそれぞれ対応するプローブ針２４Ｇ，２４Ｓの先端が接触している状態では、環状突起部９０の頂部がコンタクトプレート３４の下面に接触または近接して、コンタクトプレート３４と載置台１２との間の隙間Ｇが少なくとも雰囲気に関して塞がるようになっている。この場合、図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、載置台１２および接触子４４が移動範囲内の如何なる位置にあっても、環状突起部９０はコンタクトプレート３４の開口２５つまり囲繞空間３５の外（周り）に位置するようになっている。

かかる構成においては、検査時に囲繞空間３５の雰囲気は環状突起部９０によって外部から遮断されるので、ガス供給機構５４からのガス供給により囲繞室３５内に形成される正圧雰囲気の圧力をより効率的に高くすることができる。

なお、この第４の実施例においても、上記第３の実施例におけるガス回収機構７８を併設してもよく、それによって囲繞空間３５内の圧力を上げ下げする調整をより任意かつ高速に行うことができる。

［その他の実施形態または変形例］

図１１に、本発明の第２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第２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３２Ｄまで電気ケーブル９２を引き回す構成を採っている。電気ケーブル９２の両端は、コネクタ９４，９６を介して載置面導体２２および端子３２Ｄにそれぞれ接続される。

この実施形態では、上記のように第２の測定ラインにコンタクトプレートを用いないことと関連して、囲繞部材５２にたとえば樹脂からなる絶縁体プレート９８を用いる。この場合、絶縁体プレート９８をプローブカードホルダ１８に直付けで（接触させて）取り付けることが可能であり、Ｏリング５３（図１）を省くことができる。

この実施形態のプローブ装置においても、スパーク防止機構５０の構成および作用は、上述した第１〜第４の実施例と全く同じである。なお、スパーク防止機構５０に環状突起部９０（図９）を備える場合は、環状突起部９０を絶縁体プレート９８側に取り付けてもよい。

また、囲繞部材５２に関する別の変形例として、図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、コンタクトプレート３４を左右一対のプレート３４Ａ，３４Ｂに分割（分離）して、それらの間に絶縁プレート１００を挟んでもよい。その場合、ガス供給ライン６０の一部を構成するプレート流路６８は、分割コンタクトプレート３４Ａ，３４Ｂに設けてもよいが、絶縁プレート１００に設ける構成を採ることもできる。

図１３に、本発明の第３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、半導体ウエハＷ上に形成されチップのおもて面にだけ電極が形成されている（裏面に電極が無い）多数の横型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。

この場合、プローブカード１６には、半導体ウエハＷのおもて面に露出している各チップ（パワーデバイス）の電極つまりゲート電極，ソース電極、ドレイン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，２４Ｓ，２４Ｄが接続導体２６Ｇ，２６Ｓ，２６Ｄを介して取り付けられる。各接続導体２６Ｇ，２６Ｓ，２６Ｄは、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，３２Ｓ，３２Ｄ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。

検査時には、位置合わせの後に、載置台１２が垂直上方に一定ストロークだけ上昇して、被検査チップのゲート電極，ソース電極，ドレイン電極をそれぞれ対応するプローブ針２４Ｇ，２４Ｓ，２４Ｄの先端に下から押し当てる。これにより、被検査チップのゲート電極，ソース電極，ドレインとテストヘッド２０の対応する端子３２Ｇ，３２Ｓ，３２Ｄとの間で、電気的導通状態がとられる。

この実施形態においても、上記第２の実施形態と同様に、コンタクトプレート（３４）が用いられないことと関連して、囲繞部材５２に絶縁体プレート９８が用いられる。スパーク防止機構５０の構成および作用は、上述した第１〜第４の実施例と全く同じである。

図１４〜図１８を参照して、スパーク防止機構５０に関する第５の実施例を説明する。 図１４は、この実施例におけるスパーク防止機構５０を組み込んだプローブ装置の要部の構成を示す。図１５は、このプローブ装置においてコンタクトプレート３４を下からみた底面図である。図１６は、このプローブ装置において載置台１４および半導体ウエハを上からみた上面図である。図１７および図１８は、この実施例におけるシールリングの作用を説明するための側面図および上面図である

この実施例におけるプローブ装置は、コンタクトプレート３４の下面に環状または無端状のラビリンスシール１０２を設けている。ラビリンスシール１０２は、好ましくはＳＵＳ，銅またはアルミニウムなどの金属またはＰＥＥＫなどの耐熱性樹脂からなり、プローブ針２４Ｇ，２４Ｓの先端部を取り囲む同心状の複数の凹凸部またはラビリンスフィンＦＮを有している。

ラビリンスシール１０２は、好ましくは、コンタクトプレート３４の最も内側の下面（内周面２５に近接する下面）に隔壁１０４を介して取り付けられる。隔壁１０４は、コンタクトプレート３４の下面に固着または一体形成され、たとえば数ｍｍ程度の高さまたは厚さで突出している。隔壁１０４は、ラビリンスシール１０２を保持するとともに、ラビリンスシール１０２以外の場所でコンタクトプレート３４の下面と載置台１２上の半導体ウエハＷとの間のギャップ間隔を調整する機能を有している。もっとも、隔壁１０４を省いて、ラビリンスシール１０２をコンタクトプレート３４の下面に直付けで接合し、または一体形成することも可能である。ラビリンスシール１０２と載置台１２上の半導体ウエハＷとの間には、隙間Δｇが形成される。ラビリンスシール１０２は、スパーク防止機構５０の一構成要素をなしている。

このプローブ装置においては、囲繞空間３５から外の大気空間へ向かって流れる正圧ガスが、ラビリンスシール１０２の傍ら（下）の隙間Δｇを通過する際に、多段のラビリンスフィンＦＮによって大きな圧力損失を受ける。すなわち、各ラビリンスフィンＦＮの先端での絞り効果と隣接するラビリンスフィンＦＮ間に生ずる渦とによって、高圧側の囲繞空間３５から低圧側の大気空間へ流れるガスは大きな抵抗を受けて漏れ難くなる。なお、図示のラビリンスフィンＦＮの形状および数は一例であり、ガスの漏れ止めに効き目がある任意のフィン形状および任意のフィン数を選ぶことができる。

このことにより、ラビリンスシール１０２の面する隙間Δｇを上記第１の実施例（図１）におけるコンタクトプレート３４と半導体ウエハＷとの間の隙間ｇと同程度のギャップサイズにした場合は、囲繞空間３５から外の大気空間へ流れる正圧ガスの流量または漏れ量を大幅に低減することができる。

あるいは、正圧ガスの漏れ量が同じである場合は、上記第１の実施例（図１）における上記隙間ｇに比べて、この実施例における上記隙間Δｇを数倍以上大きなギャップサイズにすることができる。たとえば、この実施例では上記隙間Δｇを０．４ｍｍ位に開けても、第１の実施例において上記隙間ｇを０．１ｍｍ以下に狭めた場合と同等のガス漏れ抑制効果を得ることができる。

この実施例では、このようにラビリンスシール１０２の面する隙間Δｇを極度に狭める必要がないので、囲繞空間３５回りにおける各部の機械的な寸法公差やプローブ針の先端位置のバラツキ等に何等支障なく対処することができる。

さらに、この実施例では、載置台１２の上面の周辺部に半導体ウエハＷの周囲を取り囲む環状または無端状のシールリング１０６を設けている。シールリング１０６は、たとえばＳＵＳ，銅またはアルミニウムなどの金属またはＰＥＥＫなどの耐熱性樹脂からなり、好ましくは載置台１２上で半導体ウエハＷと面一になる厚さを有している。シールリング１０６も、スパーク防止機構５０の一構成要素をなしている。

すなわち、このプローブ装置において、半導体ウエハＷのエッジ付近のチップについて試験が行われるときは、図３Ｂ〜図３Ｅに示すように、載置台１２がＸＹ方向の中心位置（０，０）から＋Ｘ，−Ｘ方向あるいは＋Ｙ，−Ｙ方向に最大で約Ｄ／２（Ｄはウエハの直径）だけシフトする。その場合、コンタクトプレート３４の開口２５または囲繞空間３５が半導体ウエハＷのエッジから半径方向外側にはみ出す。

この実施例では、コンタクトプレート３４の開口２５または囲繞空間３５が半導体ウエハＷのエッジからはみ出しても、図１７および図１８に示すようにラビリンスシール１０２がシールリング１０６の外にはみ出さないので、ラビリンスシール１０２のガス漏れ低減作用が十全に発揮される。

厳密には、図１６に示すように、載置台１２上で半導体ウエハＷの外周面とシールリング１０６の内周面との間には周回方向に延びる環状の隙間または溝１１０が形成されるので、この溝１１０を伝って正圧ガスが外の大気空間へ僅かながら漏れる。この分のガス漏れは、載置台１２上にシールリング１０６を設けない場合のガス漏れ比べると、至って少ない。

このように、この実施例では、上記のようなラビリンスシール１０２およびシールリング１０６の構成および作用により、プローブ針２４Ｓ，２４Ｇが入っている囲繞空間３５に供給された正圧ガスの漏れ量を著しく低減することが可能であり、囲繞空間３５内の圧力を一層容易に所望の高い圧力に設定または調整することができる。

さらに、この実施例では、囲繞空間３５およびその周りの密閉空間に正圧ガスが供給されることによって囲繞空間３５回りの各部に加わる荷重を大幅に低減することもできる。

比較例として、上述した第４の実施例（図９）のように載置台１２上で半導体ウエハＷの周囲を取り囲んでコンタクトプレート３４の下面と当接可能な環状の突起部９０を設ける場合は、たとえば半導体ウエハＷの口径が５インチで、正圧ガスの供給圧力が０．６ＭＰａであると、推力＝面積×圧力であるから、囲繞空間３５回りで上方向および下方向に約７６０ｋｇの推力が発生する。ここで、下方向の推力は載置台１２を下方へ推す力となり、上方向の推力はコンタクトプレート３４およびプローブカード１６を介してプローブカードホルダ１８を上方へ持ち上げる力となる。このため、当該プローブ装置は、このような上下方向の大きな推力に耐えられる強固な構造が必要になる。

これに対して、この実施例では、コンタクトプレート３４の下面にラビリンスシール１０２を設けているので、囲繞空間３５回りで推力を発生する正圧空間の面積は半導体ウエハＷの口径ではなくラビリンスシール１０２の口径で規定される。たとえば、ラビリンスシール１０２の内径が２０ｍｍ、外径が４０ｍｍである場合は、内径と外径の平均値（３０ｍｍ）を推力の発生に寄与する正圧空間の口径としてよい。そうすると、正圧ガスの供給圧力が０．６ＭＰａの場合は、囲繞空間３５回りで上方向および下方向にそれぞれ働く推力は約４２ｋｇにしかならない。このため、囲繞空間３５回りで載置台１２、コンタクトプレート３４、プローブカード１６、プローブカードホルダ１８等に加わる力が著しく軽減される。

１２ 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，２４Ｓ，２４Ｄ プローブ針
２５ コンタクトプレートの開口
２６Ｇ，２６Ｓ，２６Ｄ 接続導体
３２Ｇ，３２Ｓ，３２Ｄ テストヘッドの端子
３４ コンタクトプレート（囲繞部材）
３５ 囲繞空間
３８ プレート上面端子
４０ 接続導体
４４ 接触子
５０ スパーク防止機構
５２ 囲繞部材
５３ Ｏリング
５４ ガス供給機構
５６ ガス供給源
５８ ガス噴出口
６０ ガス供給ライン
６８ プレート流路
７８ ガス回収機構
９０ 環状突起部
９８ 絶縁体プレート（囲繞部材）
１０２ ラビリンスシール
１０４ 隔壁
１０６ シールリング

Claims (26)

1. 半導体ウエハ上に形成された半導体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、
   前記半導体ウエハを載せて支持する移動可能な載置台と、
   前記載置台と向かい合ってその上方に配置され、前記載置台に支持されている前記半導体ウエハ上の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、
   前記プローブカードと前記載置台との間で前記プローブ針の周囲を囲む囲繞部材と、
   前記半導体デバイスの電気的特性の検査が行われる時に、前記プローブ針の周囲に大気圧より高くて前記半導体ウエハの表面付近でスパークが発生するのを防止できる所定圧力の雰囲気を形成するために、前記囲繞部材の内部または近傍を経由して前記プローブ針の周囲にガスを供給するガス供給機構と、
   前記半導体ウエハの周囲を取り囲み前記半導体ウエハと面一になる厚さを有して前記載置台上に設けられるシールリングと
   を有するプローブ装置。
2. 前記ガス供給機構は、前記プローブカードの周囲を通るガス供給ラインを有する、請求項１に記載のプローブ装置。
3. 前記ガス供給ラインは、前記プローブカードをその周辺で着脱可能に支持するプローブカードホルダを通り抜ける、請求項２に記載のプローブ装置。
4. 前記囲繞部材と前記プローブカードホルダまたは前記プローブカードとの間にシール部材が挿入されている、請求項３に記載のプローブ装置。
5. 前記ガス供給ラインは、前記囲繞部材の内部に形成されたガス流路を含む、請求項２〜４のいずれか一項に記載のプローブ装置。
6. 前記ガス供給機構は、前記囲繞部材の前記プローブ針と対向する内周面に設けられる第１のガス噴出口を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプローブ装置。
7. 前記ガス供給機構は、前記囲繞部材の下面に設けられる第２のガス噴出口を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のプローブ装置。
8. 前記ガス供給機構は、前記囲繞部材の上面に設けられる第３のガス噴出口を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のプローブ装置。
9. 前記囲繞部材の下面にラビリンスシールが設けられている、請求項１〜８のいずれか一項に記載のプローブ装置。
10. 前記ラビリンスシールは、前記プローブ針の先端部を取り囲む同心状の複数のラビリンスフィンを有する、請求項９に記載のプローブ装置。
11. 前記ラビリンスシールは、前記囲繞部材の前記プローブ針と対向する内周面に近接して設けられる、請求項９または請求項１０に記載のプローブ装置。
12. 前記ラビリンスシールは、前記囲繞部材の下面から突出する隔壁の下面に設けられる、請求項９〜１１のいずれか一項に記載のプローブ装置。
13. 前記半導体デバイスの電気的特性が行われる時に前記プローブ針を取り囲んで前記囲繞部材と前記載置台との間の隙間を塞ぐ突起部が、前記囲繞部材または前記載置台に設けられている、請求項１〜８のいずれか一項に記載のプローブ装置。
14. 前記ガス供給機構により前記プローブ針の周囲に供給された前記ガスをバキュームの吸引力で回収するためのガス回収部を有する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のプローブ装置。
15. 前記ガス回収部は、前記囲繞部材の下面または下方に吸い込み口を有する、請求項１４に記載のプローブ装置。
16. 前記ガス回収部は、前記囲繞部材の内部または近傍を通るバキュームラインを有する、請求項１４または請求項１５に記載のプローブ装置。
17. 前記ガス供給機構は、前記ガスの圧力を可変に調整するための圧力調整部を有する、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のプローブ装置。
18. 前記ガス供給機構は、複数の種類のガスをそれぞれ送出するための複数のガス供給源を有し、前記複数のガス供給源のいずれか１つを選択して用いる、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のプローブ装置。
19. 前記ガス供給源の少なくとも１つは、耐圧性の高い絶縁液を気化して絶縁ガスを生成する絶縁液気化装置を有する、請求項１８に記載のプローブ装置。
20. 半導体ウエハ上に形成された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、
    前記半導体ウエハを載せて支持する移動可能な載置台と、
    前記載置台と向かい合ってその上方に配置され、前記載置台に支持されている前記半導体ウエハ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、
    前記プローブ針とテスタの対応する第１の端子とを電気的に繋ぐ第１の接続導体と、
    前記載置台の載置面を形成し、前記載置台に支持されている前記半導体ウエハ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、
    前記載置台に取り付けられ、前記載置面導体に電気的に接続されている昇降移動可能な接触子と、
    その下面にて前記接触子と接触できるように前記プローブカードよりも低い位置で前記載置台の上方に配置され、前記プローブ針の周囲を囲む導電性のコンタクトプレートと、
    前記コンタクトプレートと前記テスタの対応する第２の端子とを電気的に繋ぐ第２の接続導体と、
    前記パワーデバイスの電気的特性の検査が行われる時に、前記プローブ針の周囲に大気圧より高くて前記半導体ウエハの表面付近でスパークが発生するのを防止できる所定圧力の雰囲気を形成するために、前記コンタクトプレートの内部または近傍を経由して前記プローブ針の周囲にガスを供給するガス供給機構と、
    前記半導体ウエハの周囲を取り囲み前記半導体ウエハと面一になる厚さを有して前記載置台上に設けられるシールリングと
    を有するプローブ装置。
21. 前記ガス供給機構は、前記プローブカードの周囲を通るガス供給ラインを有する、請求項２０に記載のプローブ装置。
22. 前記ガス供給ラインは、前記プローブカードをその周辺で着脱可能に支持するプローブカードホルダを貫通して延びる、請求項２１に記載のプローブ装置。
23. 前記コンタクトプレートの上面に、前記第２の接続導体に接続されるプレート上面端子が設けられ、
    前記プレート上面端子と前記テスタの前記第２の端子とは、鉛直方向で真正面に向かい合い、
    前記第２の接続導体は、前記プローブカードホルダを貫通して鉛直方向にまっすぐ延びる、
    請求項２２に記載のプローブ装置。
24. 前記第２の接続導体は、その上端にて前記テスタの前記第２の端子と着脱可能に直に接触する、請求項２３に記載のプローブ装置。
25. 前記プローブ針の基端と前記テスタの前記第１の端子とは鉛直方向で真正面に向かい合い、
    前記第１の接続導体の少なくとも一部は、前記プローブカードを貫通して鉛直方向にまっすぐ延びる、
    請求項２０〜２４のいずれか一項に記載のプローブ装置。
26. 前記第１の接続導体は、その上端にて前記テスタの前記第１の端子と着脱可能に直に接触する、請求項２５に記載のプローブ装置。