JP2015049137A - 半導体チップ試験装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体チップの位置ずれが発生せずに試験が可能である、半導体チップ試験装置及び方法を提供する。【解決手段】半導体チップの電気特性を測定する半導体チップ試験装置１０１であって、上側プローブ１１１を有する上部検出部１１０と、弾性を有する下側プローブ１２１を有する下部検出部１２０とを備え、下部検出部は、さらに、半導体チップを支持するチップ載置部材１２２と、下側プローブを支持するプローブ支持体１２３と、チップ載置部材又はプローブ支持体に接続され、吸引動作によって半導体チップをチップ載置部材に保持する吸着機構１２４とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体チップ試験装置、及びその試験方法に関する。

半導体素子試験は、チップ状の半導体素子（以下、半導体チップという）を試験装置のステージに搭載した状態で、半導体チップ表面の電極パッドと試験装置に接続された上側プローブとを接触させることで行なう。即ち、半導体チップ表面の電極パッドには、上側プローブを介して試験装置から様々な試験条件の電流及び電圧が印加され、その測定値によって半導体チップの特性が測定され評価される。

特に、パワー半導体チップでは、半導体チップ表面の電極パッドと半導体チップ裏面の電極との間に電流及び電圧を印加して試験を行う。その際、半導体チップ裏面電極と試験装置のステージとの間に異物が存在した場合には、半導体チップ裏面電極とステージとの接触が不安定な状態になり、半導体チップ裏面電極における接触抵抗が増大する。その結果、安定して試験ができないという問題があった。そのため、例えば、特許文献１における従来の半導体チップ試験装置では、ステージの代わりに複数の下側プローブを配置して接触の安定性を図っている。

また、上側プローブを表面電極パッドに接触させる際の押圧力で、半導体チップ裏面を損傷させるという問題もあった。この問題を回避するため、特許文献２における従来の半導体チップ試験装置では、ステージ上に金属不織布電極を設けて、接触の安定性を図るとともに、半導体チップ裏面の損傷を防いでいる。

特開２００３−１８５７０１号公報 特開２００６−３３７２４７号公報

近年、半導体チップの微細化に伴い、半導体チップ表面におけるテストプローブ用電極パッドについても縮小化が図られ、試験装置の上側プローブとの接触位置精度が、例えば±５０μｍ以下と厳しくなってきている。このような状況下において、特許文献１、２のような従来の半導体チップ試験装置では、試験時に半導体チップの保持を行わないため、上側プローブあるいは下側プローブの接触の際などに半導体チップの位置ずれが発生する可能性がある。そのため、半導体チップ表面の電極パッドと上側プローブの位置ずれによる接触不良のため、試験が実施できないという問題点がある。

また、近年、半導体チップの高性能化に伴い、数十μｍ厚の半導体チップの試験が必要となってきている。このような数十μｍ厚の半導体チップは、吸着保持を行わない場合には、静電気を除去するイオナイザーの風圧及び気流によって、半導体チップの位置ずれが発生するという問題点もある。

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、半導体チップの位置ずれが発生せずに試験が可能であり、さらに半導体素子の裏面電極に対して良好な接触が可能な半導体チップ試験装置及び方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成する。
即ち、本発明の一態様における半導体チップ試験装置は、半導体チップの表面及び裏面の各電極間の導通により上記半導体チップの電気特性を測定する半導体チップ試験装置であって、上記半導体チップの表面電極に接触し弾性を有する複数の上側プローブを有する上部検出部と、上記半導体チップの裏面電極に接触し弾性を有する複数の下側プローブを有する下部検出部とを備え、上記下部検出部は、さらに、上記半導体チップの上記裏面が載置され半導体チップ周縁部にて上記半導体チップを支持するチップ載置部材と、半導体チップ中央部に対応して上記チップ載置部材の内側に配置され、上記下側プローブを支持するプローブ支持体と、上記チップ載置部材又は上記プローブ支持体に接続され、吸引動作によって上記半導体チップを上記チップ載置部材に保持する吸着機構とを備えたことを特徴とする。

本発明の一態様における半導体チップ試験装置によれば、チップ載置部材及び吸着機構を備えたことで、半導体チップの周縁部をチップ載置部材にて支持し、半導体チップは吸着機構にてチップ載置部材に保持される。よって、試験時に半導体チップが位置ずれすることはなく、かつ、試験装置の上側プローブ及び下側プローブと、半導体チップの表面電極及び裏面電極とを精度良く位置合わせすることが可能となる。また、上側プローブ及び下側プローブは弾性を有することから、例えば半導体チップの裏面電極に異物等が付着している場合でも裏面電極と下側プローブとを安定して接触させることができる。よって半導体チップの表面電極に上側プローブを接触させるときの押圧力で半導体チップの裏面を損傷させることもない。

本発明の実施の形態１による半導体チップ試験装置の概略構成を示す図である。 図１に示すチップ載置部材を示す斜視図である。 本発明の実施の形態２による半導体チップ試験装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態３による半導体チップ試験装置の概略構成を示す図である。 図４に示すＳ字型の下側プローブを示す斜視図である。 図４に示す半導体チップ試験装置に備わる下側プローブに代えて使用可能な下側プローブを示す斜視図である。 図４に示す半導体チップ試験装置における下側プローブに代えて使用可能な下側プローブであって、図６に示す下側プローブをスペーサを介して積層したプローブを示す斜視図である。 本発明の実施の形態１〜３による半導体チップ試験装置にて実行する試験方法の動作を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態４による半導体チップ試験装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態５による半導体チップ試験装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態６による半導体チップ試験装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態４〜６による半導体チップ試験装置にて実行する試験方法の動作を説明するフローチャートである。

本発明の実施形態である半導体チップ試験装置及び方法について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において、同一又は同様の構成部分については同じ符号を付している。また、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け当業者の理解を容易にするため、既によく知られた事項の詳細説明及び実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。また、以下の説明及び添付図面の内容は、特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
また以下に説明する各実施の形態における半導体チップ試験装置にて試験される半導体チップは、対向する表、裏面の両方に電極を設けた、例えばベアチップ等の半導体素子が相当する。また、このような半導体チップは、通常電圧が印加される半導体素子のみならず、高電圧が印加されるパワー半導体素子をも含む概念である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による半導体チップ試験装置１０１の概略構成を示している。ここで、各構成部分のサイズ、形状、各構成部分間の位置関係等について、実際の構造とは相違する箇所も存在する。
この半導体チップ試験装置１０１は、半導体チップ１の表面１ａ及び裏面１ｂにそれぞれ形成した電極間の導通によって、半導体チップ１の電気特性を測定する装置であり、上部検出部１１０と、下部検出部１２０と、測定装置１８０とを有する。
ここで上部検出部１１０は、半導体チップ１の表面電極２ａに接触可能で弾性を有する複数の探触子である上側プローブ１１１と、半導体チップ１の厚み方向１ｃに沿って上側プローブ１１１を昇降させ表面電極２ａ及び上側プローブ１１１の接触、非接触を行う上側昇降装置１１２とを有する。尚、上側プローブ１１１及び上側昇降装置１１２は、以下で説明する下側プローブ１２１及び昇降装置１２６と同じ構成を採ることができる。

下部検出部１２０は、基本的構成として、下側プローブ１２１と、チップ載置部材１２２と、プローブ支持体１２３と、吸着機構１２４とを有する。本実施の形態１では、これらに加えて昇降装置１２６を有することができる。

下側プローブ１２１は、半導体チップ１の裏面電極２ｂに接触可能であり弾性を有する複数の金属製探触子である。本実施の形態において下側プローブ１２１は、例えばφ１５０μｍのタングステン線を用いている。このような下側プローブ１２１は、半導体チップ１の特に厚み方向１ｃにおいて弾力性を有する。尚、下側プローブ１２１用の線材及びその直径は、本例のものに限定されない。
また、図１において、半導体チップ１の表面電極２ａ及び裏面電極２ｂは、一例を図示したものであり、その数、形状及び配置位置は図示の形態に限定するものではない。

チップ載置部材１２２は、半導体チップ１の裏面１ｂ側で半導体チップ１の周縁部に対応して配置され、半導体チップ１の周縁部を載置して半導体チップ１を支持する部材であり、本実施形態では、図２に示すように四角形の枠状の部材である。またチップ載置部材１２２は、吸着機構１２４を構成する吸引用通路１２５を有し、この吸引用通路１２５は半導体チップ１の裏面１ｂが接触するチップ載置面１２２ａに開口する。よって吸引用通路１２５も、チップ載置部材１２２に沿って図２に示すように枠状に形成され、吸引用溝を形成している。

プローブ支持体１２３は、図示するように枠状のチップ載置部材１２２の内側で半導体チップ１の中央部に対応して配置され、複数の下側プローブ１２１を植設して支持する、電気的絶縁性を有する部材である。ここでプローブ支持体１２３に植設されたそれぞれの下側プローブ１２１は、測定装置１８０に電気的に接続される。
本実施の形態では、プローブ支持体１２３には昇降装置１２６が取り付けられている。この昇降装置１２６は、半導体チップ１の厚み方向１ｃに沿ってプローブ支持体１２３を昇降させて、半導体チップ１の裏面電極２ｂと下側プローブ１２１との接触、非接触を行う装置であり、本実施の形態では例えばピエゾ素子を用いて、０〜３００μｍ程度の昇降幅を駆動可能としている。

吸着機構１２４は、吸引装置１２４ａと吸引用通路１２５とを有し、本実施の形態では上述のようにチップ載置部材１２２に形成した吸引用通路１２５にチューブ等を介して吸引装置１２４ａが接続され、吸引装置１２４ａによる吸引動作によって半導体チップ１をチップ載置部材１２２のチップ載置面１２２ａに保持する。

測定装置１８０は、上側プローブ１１１と下側プローブ１２１とに接続され、これらの間の導通に基づいて半導体チップ１の電気特性の測定を行う。

以上のように構成した半導体チップ試験装置１０１において実行される半導体チップ１の電気特性の試験方法について、図８を参照して以下に説明する。
図８におけるステップＳ１では、図１に示すように、枠状のチップ載置部材１２２における吸引用通路１２５の開口を塞ぐように、方形状の半導体チップ１をチップ載置部材１２２に載置する。
次のステップＳ２では、吸着機構１２４の吸引装置１２４ａを作動させて、チップ載置部材１２２に載置した半導体チップ１をチップ載置部材１２２に吸着し保持する。
次のステップＳ３では、下部検出部１２０に備わる昇降装置１２６を作動させることで、半導体チップ１の厚み方向１ｃに沿って下側プローブ１２１を上昇させ、半導体チップ１の裏面電極２ｂに下側プローブ１２１を接触させる。
次のステップＳ４では、同様に上部検出部１１０に備わる上側昇降装置１１２を作動させることで、半導体チップ１の厚み方向１ｃに沿って上側プローブ１１１を半導体チップ１側へ移動させ、半導体チップ１の表面電極２ａに上側プローブ１１１を接触させる。これにより上側プローブ１１１と下側プローブ１２１との電気的導通が可能となる。
次のステップＳ５では、測定装置１８０は、上側プローブ１１１及び下側プローブ１２１を介して半導体チップ１の電気特性の測定を行う。

電気特性の取得後、ステップＳ６では、上側昇降装置１１２を作動して上側プローブ１１１を半導体チップ１とは反対側へ移動させ、半導体チップ１の表面電極２ａから上側プローブ１１１を離す。
次のステップＳ７では、同様に、昇降装置１２６を作動して下側プローブ１２１を半導体チップ１とは反対側へ移動させ、半導体チップ１の裏面電極２ｂから下側プローブ１２１を離す。
次のステップＳ８では、吸引装置１２４ａを停止して吸引用通路１２５を大気圧に戻し半導体チップ１の吸着を解除する。
次のステップＳ９では、ピンセットあるいはコレット等（図示せず）を用いて、半導体チップ１をチップ載置部材１２２から取り外す。
そして次のステップＳ１０において、別の半導体チップ１の電気特定測定を行うか否かが判断され、行う場合には再びステップＳ１に戻り、一方、否の場合には作業を終了する。

このように本実施の形態１の半導体チップ試験装置１０１によれば、以下の効果を得ることができる。
即ち、半導体チップ１をチップ載置部材１２２に真空吸着し固定した後に、下部検出部１２０の下側プローブ１２１を半導体チップ１の裏面電極２ｂに、続いて上部検出部１１０の上側プローブ１１１を表面電極２ａにそれぞれ接触させることができる。よって、半導体チップ１の表面電極２ａと上側プローブ１１１との接触位置を精度良く一致させることが可能となる。
また、例えば下側プローブ１２１は、半導体チップ１の厚み方向１ｃにおいて弾性を有することから、半導体チップ１の裏面１ｂに例えば粒状の異物（パーティクル）が付着している場合でも、この異物に接する下側プローブ１２１のみが撓むことができ、半導体チップ１の裏面１ｂを損傷させることはない。また、他の下側プローブ１２１にて半導体チップ１と電気的な接触を取ることができるため、接触抵抗が増大し安定して試験が行えないという不具合を防止することが可能となる。

また、下部検出部１２０に備わる昇降装置１２６にピエゾ素子を用いることで、厚み方向１ｃに沿った上下駆動が数十μｍレベルにて制御できるため、例えば、５０μｍ厚の半導体チップ１をチップ載置部材２に載置した際に、自重で撓んだ半導体チップ１を下側プローブ１２１が支えるように調整をすることが可能となる。よって、半導体チップ１の撓みによって半導体チップ１の周縁部が浮き上がり、チップ載置部材１２２の吸引用通路１２５の開口を塞ぐことができなくなることを防止することが可能となる。したがって、半導体チップ１を確実にチップ載置部材１２２に吸着保持することができる。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２による半導体チップ試験装置１０２の概略構成を示している。ここで、各構成部分のサイズ、形状、各構成部分間の位置関係等について、実際の構造とは相違する箇所も存在する。
上述した実施の形態１による半導体チップ試験装置１０１と比較して、本実施の形態２による半導体チップ試験装置１０２の相違点は、下側プローブ、及びプローブ支持体１２３の昇降装置の構成であり、その他の構成に変更箇所はない。したがって以下には、半導体チップ試験装置１０２における下側プローブ１２７及び昇降装置１２８について主に説明する。
尚、上部検出部１１０に備わる上側プローブ１１１及び上側昇降装置１１２について、本実施の形態２では実施の形態１における構成と同じ構成を有するが、以下に説明する下側プローブ１２７及び昇降装置１２８を用いてもよい。

下側プローブ１２７は、半導体チップ１の裏面電極２ｂに接触可能であり、プローブ支持体１２３に複数本を植設した金属線にて形成される探触子であり、一例としてφ０．３ｍｍのＢｅＣｕ線を使用して、その先端部分をＣ字形のような円形状に成形している。勿論、その線材及び線径は、本例のものに限定されない。このような下側プローブ１２７では、先端部分を円形状に成形したことで、半導体チップ１の厚み方向１ｃに沿って下側プローブ１２７と半導体チップ１の裏面電極２ｂとが接触する際に、下側プローブ１２７は弾性を有する。

昇降装置１２８は、半導体チップ１の厚み方向１ｃに沿ってプローブ支持体１２３を昇降させて、半導体チップ１の裏面電極２ｂと下側プローブ１２７との接触、非接触を行う装置であり、本実施の形態では例えばステッピングモータを用いている。ステッピングモータを使用することで、例えば０〜１ｍｍ程度の移動幅を０．０５ｍｍステップでプローブ支持体１２３を厚み方向１ｃに移動させることが可能となり、半導体チップ１の裏面電極２ｂと下側プローブ１２７との接触状態の調整が可能となる。

以上のように構成される半導体チップ試験装置１０２においても、上述の実施の形態１における半導体チップ試験装置１０１と同様に試験方法を実行する。簡単に説明すると、チップ載置部材１２２における吸引用通路１２５の開口を塞ぐように、方形状の半導体チップ１がチップ載置部材１２２に載置され、吸引装置１２４ａによって半導体チップ１をチップ載置部材１２２に吸着し保持する。吸着保持後、先端部分がＣ字形のような円形状の複数の下側プローブ１２７を支持するプローブ支持体１２３を、ステッピングモータを用いた昇降装置１２８により上昇させる。これにより半導体チップ１の裏面電極２ｂと複数の下側プローブ１２７とが接触し、電気的導通が取れる。また、上側プローブ１１１と半導体チップ１の表面電極２ａとの電気的導通を取り、測定装置１８０によって、上側プローブ１１１及び下側プローブ１２７を介して半導体チップ１の電気特性の測定を行う。測定後、半導体チップ１と下側プローブ１２７及び上側プローブ１１１との電気的導通を解除し、半導体チップ１の吸着保持を解除して、半導体チップ１をチップ載置部材１２２から取り外す。

以上説明した半導体チップ試験装置１０２においても、実施の形態１における半導体チップ試験装置１０１について説明した効果と同様の効果を得ることができる。特に、半導体チップ試験装置１０２では、先端部分をＣ字形のような円形状に成形した下側プローブ１２７を有することから、半導体チップ１の裏面１ｂに例えば粒状の異物（パーティクル）が付着している場合でも、この異物に接する下側プローブ１２７のみが撓み、半導体チップ１の裏面１ｂを損傷させることはない。また、他の下側プローブ１２７にて半導体チップ１と電気的な接触を取ることができるため、接触抵抗が増大し安定して試験が行えないという不具合を防止することが可能となる。

実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３による半導体チップ試験装置１０３の概略構成を示している。ここで、各構成部分のサイズ、形状、各構成部分間の位置関係等について、実際の構造とは相違する箇所も存在する。
上述した実施の形態１による半導体チップ試験装置１０１と比較して、本実施の形態３による半導体チップ試験装置１０３の相違点は、下側プローブ、及びプローブ支持体１２３の昇降装置の構成であり、その他の構成に変更箇所はない。したがって以下には、半導体チップ試験装置１０３における下側プローブ１２９について主に説明する。尚、昇降装置については、上述の実施の形態２による半導体チップ試験装置１０２と同様にステッピングモータを用いた昇降装置１２８を使用する。また、上部検出部１１０に備わる上側プローブ１１１及び上側昇降装置１１２について、本実施の形態３では実施の形態１における構成と同じ構成を有するが、以下に説明する下側プローブ１２９及び実施の形態２で説明した昇降装置１２８を用いてもよい。

下側プローブ１２９は、半導体チップ１の裏面電極２ｂに接触可能であり、プローブ支持体１２３に複数本を植設した金属板にて形成される探触子であり、一例として板厚が０．３ｍｍで幅０．３ｍｍのＢｅＣｕ板を、図５に示すようにＳ字型に曲げ形成したＳ字型プローブである。その板材、板厚、板幅、折り曲げ回数、及び全体形状は、本例のものに限定されない。下側プローブ１２９では、その上端及び下端間を蛇腹状に折り畳んで成形したことで、半導体チップ１の厚み方向１ｃに沿って下側プローブ１２９と半導体チップ１の裏面電極２ｂとが接触する際に、下側プローブ１２９は特に厚み方向１ｃにおいて弾性を有する。

以上のように構成される半導体チップ試験装置１０３においても、上述の実施の形態１、２における半導体チップ試験装置１０１、１０２と同様に動作する。ここでの説明は省略する。

以上ように構成した半導体チップ試験装置１０３においても、実施の形態１における半導体チップ試験装置１０１について説明した効果と同様の効果を奏することができる。特に、半導体チップ試験装置１０３では、蛇腹状に折り畳んで成形した下側プローブ１２９を有することから、半導体チップ１の裏面１ｂに例えば粒状の異物（パーティクル）が付着している場合でも、この異物に接する下側プローブ１２９のみが撓み、半導体チップ１の裏面１ｂを損傷させることはない。また、他の下側プローブ１２９にて半導体チップ１と電気的な接触を取ることができるため、接触抵抗が増大し安定して試験が行えないという不具合を防止することが可能となる。

また、下側プローブ１２９のすべての先端をチップ載置部材１２２におけるチップ載置面１２２ａよりも、例えば０．３ｍｍ程度突出するように配置することもできる。このように配置することで、半導体チップ１をチップ載置部材１２２に配置する際に吸引用通路１２５の開口を塞ぐように半導体チップ１を押圧した状態で吸引装置１２４ａによる吸引動作を行うことで、下側プローブ１２９の弾力性により下側プローブ１２９と半導体チップ１の裏面電極２ｂとを接触させることが可能となる。したがってこの場合、昇降装置１２８を不要とすることが可能である。

また、上述した下側プローブ１２９に代えて、図６及び図７に示す形態の下側プローブを用いることもできる。
図６に示す下側プローブ１３０は、厚み方向１ｃに対して斜めに配向した例えば７本の探触子１３０ａを横梁１３０ｂで一体化したプローブであり、横梁１３０ｂがプローブ支持体１２３に固定される。よって昇降装置１２８によるプローブ支持体１２３の移動により探触子１３０ａが半導体チップ１の裏面電極２ｂに接触可能である。このような 下側プローブ１３０は、板厚が例えば０．２ｍｍの真鍮板から作製可能である。下側プローブ１３０の板材、板厚、探触子１３０ａの数は、本例のものに限定されない。

さらにまた、図７に示す下側プローブ１３１は、上述の下側プローブ１３０とスペーサとを板厚方向に交互に配置し積層して形成した積層プローブである。ここでスペーサの板厚は例えば０．８ｍｍである。
これらの下側プローブ１３０、１３１を用いた場合でも、下側プローブ１２９を用いた構成と同じ効果を得ることができる。

実施の形態４．
上述した実施の形態１〜３では、チップ載置部材１２２に形成した吸引用通路１２５を介した吸引動作により、半導体チップ１をチップ載置部材１２２に吸着保持している。これに対して、以下に説明する実施の形態４〜６では、下側プローブが配置される空間を吸引動作にて減圧し、これによって半導体チップ１の保持、さらに下側プローブと半導体チップ１の裏面電極２ｂとの接触の両動作を実行する構成を採る。
また、以下で詳しく説明するように、実施の形態４〜６間での構成上の主な相違点は、下側プローブの形態であり、実施の形態４では実施の形態１で説明した下側プローブ１２９を用い、実施の形態５では実施の形態２で説明した下側プローブ１２７を用い、実施の形態６では実施の形態３で説明した下側プローブ１２９を用いる。また、上部検出部１１０に備わる上側プローブ１１１及び上側昇降装置１１２について、ここでは実施の形態１における構成と同じ構成を採るが、実施の形態２、３で既に説明した下側プローブ及び昇降装置を適宜用いてもよい。
尚、実施の形態４〜６において、実施の形態１〜３で説明した構成部分と同じ構成については、その説明を省略あるいは簡略化する。

図９は、本発明の実施の形態４による半導体チップ試験装置１０４の概略構成を示している。ここで、各構成部分のサイズ、形状、各構成部分間の位置関係等について、実際の構造とは相違する箇所も存在する。
この半導体チップ試験装置１０４は、半導体チップ１の表面１ａ及び裏面１ｂにそれぞれ形成した電極間の導通によって、半導体チップ１の電気特性を測定する装置であり、上部検出部１１０と、下部検出部１４０と、測定装置１８０とを有する。ここで上部検出部１１０及び測定装置１８０については、実施の形態１で説明した構成に同じである。

下部検出部１４０は、基本的構成として、下側プローブ１２１と、チップ載置部材１４２と、プローブ支持体１４３と、吸着機構１２４とを有する。ここで下側プローブ１２１及び吸着機構１２４については、実施の形態１〜３で説明した構成に同じである。

チップ載置部材１４２は、半導体チップ１の周縁部にて半導体チップ１を支持する部材であり、本実施形態では四角形の枠状の部材である。さらに半導体チップ１の裏面１ｂに対向する上端面１４２ａには、気密性及び弾性を有する弾性部材１４１を設けている。この弾性部材１４１は、半導体チップ１の厚み方向１ｃに弾力性を有し弾性変形する板状の部材で、いわゆる板状パッキンに相当する部材であり、例えばゴム材等で形成される。よって半導体チップ１は、その周縁部が弾性部材１４１上に載置され支持される。また弾性部材１４１は、チップ載置部材１４２の上端面１４２ａ及び半導体チップ１の裏面１ｂに対しても気密性を有する。尚、チップ載置部材１４２では、実施の形態１〜３における構成とは異なり吸引用通路１２５を有していない。

プローブ支持体１４３は、枠状のチップ載置部材１４２の内側で半導体チップ１の中央部に対応して配置され、下側プローブ１２１を植設して支持する、電気的絶縁性を有する部材である。ここでプローブ支持体１４３に植設されたそれぞれの下側プローブ１２１は、測定装置１８０に電気的に接続される。また、プローブ支持体１４３は、このプローブ支持体１４３を厚み方向１ｃに沿って貫通する一又は複数本の吸引用通路１２５を有する。つまり吸引用通路１２５は、プローブ支持体１４３において下側プローブ１２１が植設されているプローブ支持面１４３ａに開口するとともに、プローブ支持体１４３における反開口側では、例えばチューブ等を介して吸着機構１２４の吸引装置１２４ａに連通している。

このようなプローブ支持体１４３は、チップ載置部材１４２に対して気密性が確保可能なようにチップ載置部材１４２との隙間はシールされている。
したがって、チップ載置部材１４２における弾性部材１４１上に半導体チップ１を載置している状態では、半導体チップ１、チップ載置部材１４２及びプローブ支持体１４３によって囲まれた空間１４４内に下側プローブ１２１が存在する。そして、吸引装置１２４ａを作動させることで、吸引用通路１２５を介して空間１４４内を排気し減圧することが可能である。

以上のように構成した半導体チップ試験装置１０４において実行される半導体チップ１の電気特性の試験方法について、図１２を参照して以下に説明する。
図１２におけるステップＳ２１では、図９に示すように、枠状のチップ載置部材１４２の上端面１４２ａに設けた弾性部材１４１上に方形状の半導体チップ１の周縁部を対向させて半導体チップ１を載置する。
次のステップＳ２２では、吸着機構１２４の吸引装置１２４ａを作動させて、半導体チップ１、チップ載置部材１４２及びプローブ支持体１４３によって囲まれた空間１４４内を排気し減圧する。この減圧によって半導体チップ１は、厚み方向１ｃにおいて弾性変形する弾性部材１４１を圧縮しながらプローブ支持体１４３側へ移動するとともに、プローブ支持体１４３に保持される。さらに、プローブ支持体１４３側へ半導体チップ１が移動することによって、半導体チップ１の裏面電極２ｂと下側プローブ１２１とが接触し、電気的導通が可能になる。

次のステップＳ２３では、上部検出部１１０に備わる上側昇降装置１１２を作動させることで、半導体チップ１の厚み方向１ｃに沿って上側プローブ１１１を半導体チップ１側へ移動させ、半導体チップ１の表面電極２ａに上側プローブ１１１を接触させる。これにより上側プローブ１１１と下側プローブ１２１との電気的導通が可能となる。
次のステップＳ２４では、測定装置１８０は、上側プローブ１１１及び下側プローブ１２１を介して半導体チップ１の電気特性の測定を行う。
電気特性の取得後、ステップＳ２５では、上側昇降装置１１２を作動して上側プローブ１１１を半導体チップ１とは反対側へ移動させ、半導体チップ１の表面電極２ａから上側プローブ１１１を離す。

次のステップＳ２６では、吸引装置１２４ａの動作を停止して、半導体チップ１、チップ載置部材１４２及びプローブ支持体１４３によって囲まれた空間１４４内を大気圧に戻す。このとき、弾性変形している弾性部材１４１は元の形状まで復元し、これに伴い、厚み方向１ｃにおいて半導体チップ１はプローブ支持体１４３とは反対側へ移動する。この移動により、半導体チップ１の裏面電極２ｂと下側プローブ１２１との接触が解除される。さらにまた、大気圧への復帰によって、チップ載置部材１４２への半導体チップ１の保持が解除される。

次のステップＳ２７では、ピンセットあるいはコレット等（図示せず）を用いて、半導体チップ１をチップ載置部材１４２から、正確には弾性部材１４１から取り外す。
そして次のステップＳ２８において、別の半導体チップ１の電気特定測定を行うか否かが判断され、行う場合には再びステップＳ２１に戻り、一方、否の場合には作業を終了する。

このような本実施の形態４の半導体チップ試験装置１０４においても、上述した実施の形態１〜３の場合と同様の効果を得ることができる。
即ち、半導体チップ１をチップ載置部材１４２に保持した後に、上部検出部１１０の上側プローブ１１１を接触させることができることから、半導体チップ１の表面電極２ａと上側プローブ１１１との接触位置を精度良く一致させることが可能となる。

一方、下側プローブ１２１は、半導体チップ１の厚み方向１ｃにおいて弾性を有することから、半導体チップ１の裏面１ｂに例えば粒状の異物（パーティクル）が付着している場合でも、この異物に接する下側プローブ１２１のみが撓み、半導体チップ１の裏面１ｂを損傷させることはない。また、他の下側プローブ１２１にて半導体チップ１と電気的な接触を取ることができるため、接触抵抗が増大し安定して試験が行えないという不具合を防止することが可能となる。

さらに、上述した実施の形態１〜３の半導体チップ試験装置１０１〜１０３とは異なり、本実施の形態４の半導体チップ試験装置１０４では、半導体チップ１、チップ載置部材１４２及びプローブ支持体１４３によって囲まれた空間１４４内の気圧を吸引装置１２４ａによって変化させることで、厚み方向１ｃにおいて半導体チップ１を移動させることができ、この移動によって、半導体チップ１の裏面電極２ｂと下側プローブ１２１との接触及び接触解除を行うことができる。このような構成により、半導体チップ試験装置１０４における特有の効果として、実施の形態１〜３の半導体チップ試験装置１０１〜１０３に備わる昇降装置１２６、１２８を省略することが可能となる。

実施の形態５．
図１０は、本発明の実施の形態５による半導体チップ試験装置１０５の概略構成を示している。ここで、各構成部分のサイズ、形状、各構成部分間の位置関係等について、実際の構造とは相違する箇所も存在する。
既に述べたように実施の形態４〜６では、下側プローブが配置される空間を吸引動作にて減圧し、これによって半導体チップ１の保持、さらに下側プローブと半導体チップ１の裏面電極２ｂとの接触の両動作を実行する形態を有する。このような形態において、上述した実施の形態４による半導体チップ試験装置１０４と比較して、本実施の形態５による半導体チップ試験装置１０５は、下側プローブ１２１に代えて下側プローブ１２７を用いる点で相違する。一方、この下側プローブ１２７は、実施の形態２で既に説明した下側プローブ１２７を用いている。その他の構成に変更箇所はない。
したがって本実施の形態５における半導体チップ試験装置１０５の構成について、ここでの説明は省略する。
尚、上部検出部１１０に備わる上側プローブ１１１及び上側昇降装置１１２について、実施の形態１における構成と同じ構成を有するが、実施の形態２、３で既に説明した下側プローブ及び昇降装置を適宜用いてもよい。

このように構成される本実施の形態５による半導体チップ試験装置１０５についても、実施の形態４による半導体チップ試験装置１０４と同様の動作を行い、半導体チップ１の試験方法を実行することができる。また、本実施の形態５による半導体チップ試験装置１０５においても、実施の形態４の半導体チップ試験装置１０４が奏する効果と同様の効果を得ることができる。特に、実施の形態１〜３の半導体チップ試験装置１０１〜１０３とは異なり、本実施の形態５の半導体チップ試験装置１０５では空間１４４内の気圧を変化させることで、厚み方向１ｃにおいて半導体チップ１を移動させて半導体チップ１の裏面電極２ｂと下側プローブ１２７との接触及び接触解除を行うことができる。このような構成により、実施の形態１〜３の半導体チップ試験装置１０１〜１０３に備わる昇降装置１２６、１２８を省略することができる。

また、半導体チップ試験装置１０５では、先端部分をＣ字形のような円形状に成形した下側プローブ１２７を有することから、半導体チップ１の裏面１ｂに異物（パーティクル）が付着している場合でも、パーティクルに接する下側プローブ１２７のみが撓み、半導体チップ１の裏面１ｂを損傷させることがない。また、他の下側プローブ１２７にて電気的な接触を取ることができるため、接触抵抗が増大して安定な試験ができないという問題を防ぐことが可能となる。

実施の形態６．
図１１は、本発明の実施の形態６による半導体チップ試験装置１０６の概略構成を示している。ここで、各構成部分のサイズ、形状、各構成部分間の位置関係等について、実際の構造とは相違する箇所も存在する。
実施の形態４、５と同様に本実施の形態６の半導体チップ試験装置１０６においても、下側プローブが配置される空間を吸引動作にて減圧し、これによって半導体チップ１の保持、さらに下側プローブと半導体チップ１の裏面電極２ｂとの接触の両動作を実行する形態を有する。このような形態において、上述した実施の形態４による半導体チップ試験装置１０４と比較して、本実施の形態６による半導体チップ試験装置１０６は、下側プローブ１２１に代えて下側プローブ１２９を用いる点で相違する。一方、この下側プローブ１２９は、実施の形態３で既に説明した下側プローブ１２９を用いている。その他の構成に変更箇所はない。
したがって本実施の形態６における半導体チップ試験装置１０６の構成について、ここでの説明は省略する。
尚、上部検出部１１０に備わる上側プローブ１１１及び上側昇降装置１１２について、実施の形態１における構成と同じ構成を有するが、実施の形態２、３で既に説明した下側プローブ及び昇降装置を適宜用いてもよい。

このように構成される本実施の形態６による半導体チップ試験装置１０６についても、実施の形態４による半導体チップ試験装置１０４と同様の動作を行い、半導体チップ１の試験方法を実行することができる。また、本実施の形態６による半導体チップ試験装置１０６においても、実施の形態４の半導体チップ試験装置１０４が奏する効果と同様の効果を得ることができる。特に、実施の形態１〜３の半導体チップ試験装置１０１〜１０３とは異なり、本実施の形態６の半導体チップ試験装置１０６でも実施の形態４，５の半導体チップ試験装置１０４、１０５と同様に、空間１４４内の気圧変化により半導体チップ１の裏面電極２ｂと下側プローブ１２９との接触及び接触解除を行うことができる。このような構成により、実施の形態１〜３の半導体チップ試験装置１０１〜１０３に備わる昇降装置１２６、１２８を省略することができる。

また、半導体チップ試験装置１０６では、蛇腹状に折り畳んで成形した下側プローブ１２９を有することから、下側プローブ１２９は厚み方向１ｃにおいて弾性を有する。よって、半導体チップ１の裏面１ｂに異物（パーティクル）が付着している場合でも、パーティクルに接するＳ字型の下側プローブ１２９のみが撓み、半導体チップ１の裏面１ｂを損傷させることがない。また、他の下側プローブ１２９にて電気的な接触を取ることができるため、接触抵抗が増大し安定な試験ができないという問題を防ぐことが可能となる。

また、実施の形態３で説明したように、下側プローブ１２９に代えて、図６及び図７に示す形態の下側プローブ１３０，１３１を用いることもできる。これらの下側プローブ１３０，１３１を用いた構成でも、本実施の形態６と同様の効果を得ることができる。

また、各実施の形態１〜６を適宜組み合わせた構成を採ることも可能であり、そのような構成は、組み合わされた各構成が奏する効果を得ることができる。

１ 半導体チップ、１ｃ 厚み方向、
１０１〜１０６ 半導体チップ試験装置、
１１０ 上部検出部、１１１ 上側プローブ、１２０ 下部検出部、
１２１ 下側プローブ、１２２ チップ載置部材、１２３ プローブ支持体、
１２４ 吸着機構、１２６ 昇降装置、１２７ 下側プローブ、１２８ 昇降装置、
１２９〜１３１ 下側プローブ、１４０ 下部検出部、１４１ 弾性部材、
１４２ チップ載置部材、１４３ プローブ支持体、１４４ 空間。

Claims (6)

1. 半導体チップの表面及び裏面の各電極間の導通により上記半導体チップの電気特性を測定する半導体チップ試験装置であって、
   上記半導体チップの表面電極に接触し弾性を有する複数の上側プローブを有する上部検出部と、
   上記半導体チップの裏面電極に接触し弾性を有する複数の下側プローブを有する下部検出部とを備え、
   上記下部検出部は、さらに、
   上記半導体チップの上記裏面が載置され半導体チップ周縁部にて上記半導体チップを支持するチップ載置部材と、
   半導体チップ中央部に対応して上記チップ載置部材の内側に配置され、上記下側プローブを支持するプローブ支持体と、
   上記チップ載置部材又は上記プローブ支持体に接続され、吸引動作によって上記半導体チップを上記チップ載置部材に保持する吸着機構と、
   を備えたことを特徴とする半導体チップ試験装置。
2. 上記半導体チップの厚み方向に沿って上記プローブ支持体を昇降して上記半導体チップの上記裏面電極と上記下側プローブとの接触非接触を行う昇降装置をさらに備えた、請求項１に記載の半導体チップ試験装置。
3. 上記吸着機構は、上記プローブ支持体に接続され、上記チップ載置部材に上記半導体チップを支持した状態にて上記チップ載置部材と上記半導体チップと上記プローブ支持体とで囲まれた空間の排気を行い、
   上記チップ載置部材は、上記半導体チップの上記裏面に対向する端面に気密性及び弾性を有する弾性部材を有する、請求項１に記載の半導体チップ試験装置。
4. 半導体チップの表面及び裏面の各電極間の導通により上記半導体チップの電気特性を測定する半導体チップ試験方法であって、
   上記半導体チップの上記裏面をチップ載置部材に載置して半導体チップ周縁部にて上記半導体チップを支持し、
   上記半導体チップの支持後、吸着機構による吸着動作にて上記半導体チップを上記チップ載置部材に保持し、
   上記吸着動作による保持後、上記半導体チップの裏面電極と弾性を有する複数の下側プローブとを接触させる、
   ことを備えたことを特徴とする半導体チップ試験方法。
5. 上記裏面電極と上記下側プローブとの接触動作は、上記半導体チップの厚み方向に沿って上記下側プローブを支持するプローブ支持体を昇降装置にて移動させて行う、請求項４に記載の半導体チップ試験方法。
6. 上記チップ載置部材は、上記半導体チップの上記裏面に対向する端面に気密性及び弾性を有する弾性部材を有し、
   上記チップ載置部材に上記半導体チップの周縁部を支持した状態にて、上記半導体チップの中央部に対応して上記チップ載置部材の内側に配置され上記下側プローブを支持するプローブ支持体と上記チップ載置部材と上記半導体チップとで囲まれた空間を上記吸着機構で排気し、
   上記空間の減圧により上記半導体チップが上記弾性部材を圧縮しながら上記下側プローブの方へ移動して上記裏面電極と上記下側プローブとを接触させる、請求項４に記載の半導体チップ試験方法。

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