JP2012141197A - 試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエハの表面および裏面の両方からコンタクトする。
【解決手段】ウエハに形成された電子デバイスを試験する試験装置であって、ウエハが載置される弾性層と、弾性層上に設けられウエハの裏面に形成された電極パットに電気的に接続される複数の凸部とを有するステージと、ウエハをステージ上に固定する固定部材と、を備え、弾性層は、ウエハが固定部材により固定された場合に、複数の凸部のそれぞれを沈み込ませて、複数の凸部の周囲の面がウエハの裏面に接触する試験装置を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ウエハに形成された電子デバイスを試験する試験装置に関する。

半導体基板の主表面と裏面の双方に電極を有する半導体デバイスが知られている。このような半導体デバイスの一例として、高電圧・大電流をスイッチングするパワー半導体素子として用いられる絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（以下、ＩＧＢＴと称す）、ＳｉＣ（シリコンカーバイト）バイポーラトランジスタ等がある（例えば、特許文献１および２参照）。例えばＩＧＢＴは、ゲート電極およびエミッタ電極が表面側に形成され、コレクタ電極が裏面側に形成される。このため、例えば、ウエハに形成されたＩＧＢＴを試験する場合、ウエハの表面側および裏面側の両方に電気的にコンタクトを取らなくてはならない（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１ 特開２００９−２７２４７３号公報
特許文献２ 特開２００８−１７７２７４号公報

ところが、ウエハの試験においては、ウエハはステージに載置して保持する。従って、ウエハの表面からＩＧＢＴ等の半導体デバイスに対してコンタクトを取ることは比較的に容易にできるが、ウエハの裏面から半導体デバイスに対してコンタクトを取ることは非常に困難である。特に、ウエハに形成された複数の半導体デバイスのそれぞれに対して、裏面から互いに異なる信号を印加することは困難であった。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、ウエハに形成された電子デバイスを試験する試験装置であって、前記ウエハが載置される弾性層と、前記弾性層上に設けられ前記ウエハの裏面に形成された電極パットに電気的に接続される複数の凸部とを有するステージと、前記ウエハを前記ステージ上に固定する固定部材と、を備え、前記弾性層は、前記ウエハが前記固定部材により固定された場合に、前記複数の凸部のそれぞれを沈み込ませて、前記複数の凸部の周囲の面が前記ウエハの裏面に接触する試験装置を提供する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本実施形態に係る試験装置１０の構成をウエハ２００とともに示す。 本実施形態に係るステージ２２における、ウエハ２００を載置する前の状態を示す。 本実施形態に係るステージ２２における、ウエハ２００を載置された後の状態を示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係る試験装置１０の構成をウエハ２００とともに示す。本実施形態に係る試験装置１０は、ウエハ２００に形成された複数の電子デバイスのそれぞれを試験する。ウエハ２００には、表面および裏面のそれぞれに電極を有する縦型の電子デバイスが形成される。本実施形態においては、ウエハ２００に形成された電子デバイスは、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）およびＳｉＣ（シリコンカーバイト）バイポーラトランジスタ等の縦型パワーデバイスである。ＳｉＣバイポーラトランジスタの製造方法は、一例として、特許文献２に記載されている。

ウエハ２００に電子デバイスとしてＩＧＢＴが形成された場合には、ウエハ２００の表面側にゲート電極およびエミッタ電極が形成され、ウエハ２００の裏面側にコレクタ電極が形成される。また、ウエハ２００に電子デバイスとしてＳｉＣバイポーラトランジスタが形成された場合には、ウエハ２００の表面側にベース電極およびエミッタ電極が形成され、ウエハ２００の裏面側にコレクタ電極が形成される。そして、ウエハ２００の表面には、複数の電子デバイスのそれぞれのゲート電極（またはベース電極）およびエミッタ電極と接続された電極パットが形成される。また、ウエハ２００の裏面には、複数の電子デバイスのそれぞれのコレクタ電極と接続された電極パットが形成される。

試験装置１０は、ステージ２２と、複数のプローブ２４と、テストヘッド２６と、温度制御部２８と、試験部３０とを備える。ステージ２２は、ウエハ２００の裏面側と接触して、ウエハ２００を載置する。即ち、ステージ２２は、表面側を上向きにした状態でウエハ２００を載置する。また、ステージ２２は、ウエハ２００の裏面に形成された電極パットに電気的に接続する。これにより、ステージ２２は、ウエハ２００に形成された複数の電子デバイスのコレクタ電極と電気的に接続することができる。

複数のプローブ２４のそれぞれは、ウエハ２００がステージ２２に載置されている状態において、ウエハ２００の表面に形成された複数の電極パットのうち対応する電極パットと電気的に接触する。複数のプローブ２４のそれぞれは、一例として、先端部分が電極パットに接触する。これにより、複数のプローブ２４のそれぞれは、ウエハ２００に形成された複数の電子デバイスのゲート電極（またはベース電極）、またはエミッタ電極と電気的に接続することができる。

テストヘッド２６は、複数のプローブ２４を保持する。より具体的には、テストヘッド２６は、一例として、先端部分がウエハ２００の表面に接触可能なように、複数のプローブ２４のそれぞれの根元部分を保持する。

さらに、テストヘッド２６は、ウエハ２００がステージ２２上において固定されるように、複数のプローブ２４を介してウエハ２００をステージ２２側に押し付ける。これにより、テストヘッド２６は、ウエハ２００をステージ２２上に固定する固定部材として機能する。

温度制御部２８は、ステージ２２を介してステージ２２に固定されたウエハ２００の冷却および加熱の少なくとも一方を行う。温度制御部２８は、一例として、ステージ２２の裏面側に設けられる。

また、温度制御部２８は、ウエハ２００を領域毎に冷却または加熱できる構成であってもよい。温度制御部２８は、一例として、特表２０１０−５３５４１７号公報に記載された温度制御装置により、冷却水または加熱用温水の流路を切り替えてウエハ２００における指定された領域を冷却または加熱する。これにより、温度制御部２８は、ウエハ２００に形成された複数の電子デバイスのうちの一部についてのみ試験している場合において、試験対象の電子デバイスが設けられている領域を冷却または加熱することができる。

試験部３０は、ウエハ２００に形成された複数の電子デバイスのそれぞれに、ステージ２２、複数のプローブ２４およびテストヘッド２６を介して信号を印加して、これら複数の電子デバイスのそれぞれを試験する。試験部３０は、一例として、ＩＧＢＴである電子デバイスにおけるコレクタ−エミッタ間に６００Ｖから２５００Ｖ程度の電圧を印加して、オフ耐圧を試験する。

図２は、本実施形態に係るステージ２２における、ウエハ２００を載置する前の状態を示す。図３は、本実施形態に係るステージ２２における、ウエハ２００を載置された後の状態を示す。

ステージ２２は、弾性層３４と、複数の凸部３６と、保持層３８とを有する。弾性層３４は、ウエハ２００が載置される層であって、弾力性を有する。

複数の凸部３６のそれぞれは、金属等の導電性材料である。複数の凸部３６のそれぞれは、弾性層３４上における、ウエハ２００の裏面に形成された電極パットに対向する位置に設けられる。このような、複数の凸部３６のそれぞれは、ウエハ２００がステージ２２に載置された状態において、ウエハ２００の裏面に形成された電極パットに電気的に接続される。

さらに、複数の凸部３６のそれぞれは、ステージ２２の内部に形成される配線等を介して試験部３０に接続される。例えば、弾性層３４が異方性導電膜である場合、複数の凸部３６は、弾性層３４を介して、保持層３８内に形成された配線と電気的に接続されてもよい。

保持層３８は、弾性層３４の下層に設けられ、弾性層３４を下側から保持する。保持層３８は、一例として、金属等の導電性材料である。

このようなステージ２２において、弾性層３４は、図３に示されるように、ウエハ２００が固定部材（例えばプローブ２４）により固定された場合に、複数の凸部３６のそれぞれを沈み込ませて、複数の凸部３６の周囲の面がウエハ２００の裏面に接触する。即ち、この場合、弾性層３４は、複数の凸部３６の上面がウエハ２００の裏面における対応する電極パットに接触するとともに、複数の凸部３６の周囲の面がウエハ２００における電極パット以外の部分に接触する。

これにより、ステージ２２は、ウエハ２００の裏面に形成された電極パットのそれぞれに対して、別個に電気的なコンタクトを取ることができる。さらに、ステージ２２は、凸部３６を内部に沈み込ませて弾性層３４の表面によりウエハ２００の裏面を支持するので、凸部３６の接触による機械的なストレスをウエハ２００に与えずに、ウエハ２００の裏面を弾性層３４に密着させて保持することができる。

また、ステージ２２の弾性層３４は、一例として、複数の凸部３６の周囲におけるウエハ２００の裏面に接触する部分が基準電位に接続されてもよい。ここで、基準電位は、一例として、グランド電位、電源電位、または、ユーザにより設定された任意の直流電位である。これにより、ステージ２２は、ウエハ２００における電極パット以外の部分を基準電位として試験をすることができる。

また、複数の凸部３６の周囲におけるウエハ２００の裏面に接触する部分を基準電位に接続する場合において、弾性層３４は、複数の凸部３６の周囲におけるウエハ２００の裏面に接触する部分が異方性導電膜であってよい。さらに、この場合、保持層３８は、外部から基準電位が印加される。これにより、弾性層３４は、内部に配線層等を設けずに、ウエハ２００の裏面に基準電位を印加することができる。

また、弾性層３４および保持層３８は、温度制御部２８により効率良くウエハ２００が冷却または加熱されるように、熱伝達係数が高い方が好ましい。弾性層３４は、一例として、ＪＳＲマイクロテック社のＰＣＲ（商標）を用いることができる（インターネットＵＲＬ http://www.jmt.jsr.co.jp/wlbi.html）。また、弾性層３４は、一例として、信越ポリマー株式会社のＧＢ−Ｍａｔｒｉｘ（インターネットＵＲＬ http://www.shinpoly.co.jp/business/connector/product/category/detail/pdf/gb-matrix.pdf）であってもよい。このような材料を用いることにより、弾性層３４は、弾力性を有するとともに、熱伝達特性を高くすることができる。

このような本実施形態に係る試験装置１０によれば、ウエハ２００をステージ２２上に載置しながら、ウエハ２００の表面および裏面の両方にコンタクトを取ることができる。さらに、試験装置１０によれば、ウエハ２００の裏面における複数の電極パットのそれぞれに異なる信号を印加することもできる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ 試験装置
２２ ステージ
２４ プローブ
２６ テストヘッド
２８ 温度制御部
３０ 試験部
３４ 弾性層
３６ 凸部
３８ 保持層
２００ ウエハ

Claims (5)

1. ウエハに形成された電子デバイスを試験する試験装置であって、
   前記ウエハが載置される弾性層と、前記弾性層上に設けられ前記ウエハの裏面に形成された電極パットに電気的に接続される複数の凸部とを有するステージと、
   前記ウエハを前記ステージ上に固定する固定部材と、
   を備え、
   前記弾性層は、前記ウエハが前記固定部材により固定された場合に、前記複数の凸部のそれぞれを沈み込ませて、前記複数の凸部の周囲の面が前記ウエハの裏面に接触する
   試験装置。
2. 前記ステージは、前記複数の凸部の周囲における前記ウエハの裏面に接触する部分が基準電位に接続される
   請求項１に記載の試験装置。
3. 前記ステージは、前記複数の凸部の周囲における前記ウエハの裏面に接触する部分が異方性導電膜である
   請求項２に記載の試験装置。
4. 前記ステージを介して、前記ステージに固定された前記ウエハの冷却および加熱の少なくとも一方を行う温度制御部を
   更に備える請求項１から３の何れか１項に記載の試験装置。
5. 前記ウエハに形成された電子デバイスは、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタまたはＳｉＣバイポーラトランジスタである
   請求項１から４の何れか１項に記載の試験装置。

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