WO2013042467A1 - プローブ装置 - Google Patents

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榮一 篠原
健 田岡
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東京エレクトロン株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a probe apparatus for measuring electrical characteristics (static characteristics, dynamic characteristics) of a power device.
  • Power devices are becoming more versatile as they are used as various power supplies, automotive electrical parts, or industrial equipment electrical parts. Power devices have higher breakdown voltages and higher currents than ordinary semiconductor elements, and have higher speeds and higher frequencies depending on the application. Examples of the power device include an IGBT, a diode, a power transistor, a power MOS-FET, and a thyristor. These power devices are put on the market according to their use after the non-defective products are selected by measuring their electrical characteristics (static characteristics, dynamic characteristics).
  • the probe apparatus is widely used as an inspection apparatus that measures the electrical characteristics of a semiconductor element such as a memory device in a state where the power device is not cut out from the wafer.
  • a probe device generally includes a loader chamber and a prober chamber adjacent to the loader chamber. Pre-alignment is performed while a wafer is transferred in the loader chamber, and the electrical characteristics of the wafer loaded from the loader chamber are measured in the prober chamber. After that, the wafer after measurement is returned to the loader chamber.
  • various techniques for applying this type of probe device to the measurement of electrical characteristics of power devices have been developed, and probe devices used for measuring static characteristics such as resistance values of power devices have been developed and put into practical use. .
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of a conventional probe device.
  • FIG. 4 shows a prober chamber of a probe apparatus that measures the static characteristics of a power device at the wafer level.
  • the prober chamber includes a movable mounting table 1 on which the wafer W is mounted, and a probe card 2 disposed above the mounting table 1.
  • a conductive film electrode (shown by a thick line in the figure) 3 made of a conductive metal such as gold is formed on the surface of the mounting table 1, and this conductive film electrode 3 is connected via a measurement line (for example, cable) 4.
  • the tester 5 is electrically connected.
  • the collector electrode of the power device on the lower surface of the wafer W is placed on the mounting table 1. It is in electrical contact with the conductor film electrode 3.
  • the probe card 2 is brought into contact with the wafer W, the gate electrode and the emitter electrode of the power device and the plurality of probes 2A are electrically connected.
  • the probe card 2 is fixed to the head plate 6 via a clamp mechanism (not shown).
  • the probe apparatus used for measuring the static characteristics of the power device has been put into practical use, but the probe apparatus for measuring the dynamic characteristics of the power device is still under development and has reached the level of practical use. Absent. Therefore, the measurement of the dynamic characteristics of the power device must be performed at the packaging stage, and if the package product is evaluated as defective, it is discarded as it is, so the production efficiency of the power device as much as that There is a problem that defective products are likely to occur.
  • the present applicant has developed a probe device that can measure the dynamic characteristics of a power device based on the probe device shown in FIG. 4 (see Patent Document 1). That is, in the probe apparatus of Patent Document 1, by providing a measurement line similar to the measurement line 4 shown in FIG. 4 on the mounting base of the probe apparatus, the static characteristics and dynamic characteristics of the power device can be achieved with a single probe apparatus. Both can be measured.
  • the measurement line 4 is provided with a measurement line similar to the measurement line 4. It has been found that the probe apparatus cannot measure the dynamic characteristics with high accuracy when measuring the dynamic characteristics such as the switching characteristics of the power device because the inductance component of the measurement line 4 becomes an obstacle.
  • An object of the present invention is to measure both the static characteristics and dynamic characteristics of a power device at the wafer level, and in particular, the dynamic characteristics of a power device can be measured without being affected by the measurement line used for measuring the static characteristics.
  • An object of the present invention is to provide a probe apparatus capable of reliably measuring at a wafer level.
  • a movable mounting table for mounting an object to be inspected on which a plurality of power devices are formed is disposed above the mounting table.
  • a probe card having a plurality of probes, at least a conductor film electrode formed on the mounting surface of the mounting table, and at least one measurement line for electrically connecting the conductor film electrode and the tester;
  • a probe apparatus for measuring electrical characteristics of the power device by electrically contacting a plurality of electrodes and the plurality of probes of each power device of the object to be inspected placed on a mounting table,
  • a probe device is provided in which the at least one measurement line is provided with a switch mechanism for opening and closing the measurement line between the conductive film electrode and the tester.
  • the switch mechanism is preferably a relay switch mechanism.
  • the switch mechanism includes a solenoid mechanism and a contact that is electrically connected to and separated from the conductive film electrode via the solenoid mechanism.
  • a movable mounting table for mounting an object to be inspected on which a plurality of power devices are formed is disposed above the mounting table.
  • a probe card having a plurality of probes, a conductor film electrode formed on at least a mounting surface of the mounting table, and the probe card for use in measuring dynamic characteristics of the power device.
  • a first measurement line that is electrically connected via a second measurement line, and a second measurement line that electrically connects the conductive film electrode and the tester for use in measurement of the static characteristics of the power device.
  • a probe device is provided, wherein the second measurement line is provided with a switch mechanism for opening and closing the second measurement line between the conductor film electrode and the tester.
  • the switch mechanism preferably comprises a relay switch mechanism.
  • the switch mechanism includes a solenoid mechanism and a contactor that is electrically connected to and separated from the conductive film electrode via the solenoid mechanism.
  • the first measurement line has a conductor interposed between the conductor film electrode and the probe card.
  • both static characteristics and dynamic characteristics of the power device can be measured at the wafer level, and the dynamic characteristics of the power device can be measured without being affected by the measurement line used for measuring the static characteristics. It is possible to provide a probe apparatus capable of reliably measuring at the wafer level.
  • FIG. 1 It is a conceptual diagram which shows the probe apparatus which concerns on embodiment of this invention. It is a block diagram which shows the principal part of the probe apparatus shown in FIG. It is a block diagram which shows the principal part of the probe apparatus which concerns on other embodiment of this invention. It is a conceptual diagram which shows an example of the conventional probe apparatus.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing a probe device according to an embodiment of the present invention.
  • the probe apparatus 10 receives a wafer W in a prober chamber 11 from a loader chamber (not shown) for transferring the wafer W, and transfers the wafer W to the wafer W in the prober chamber 11.
  • the electrical characteristics (static characteristics, dynamic characteristics) of the formed plurality of power devices are measured.
  • a mounting table 12 on which a wafer W is mounted is provided in the prober chamber 11 so as to be movable in the X direction, the Y direction, the Z direction, and the ⁇ direction, and the chuck top 12 ⁇ / b> A of the mounting table 12 is mounted.
  • a conductor film electrode (shown by a thick line in FIG. 1) 13 made of a conductive metal such as gold is formed as a collector electrode on the entire surface and the entire peripheral surface.
  • a vacuum suction means is formed on the chuck top 12A, and the wafer W is configured to be vacuum suctioned to the mounting surface of the chuck top 12A.
  • the mounting table 12 has a built-in temperature adjustment mechanism, and heats or cools the wafer W to a predetermined temperature to measure the electrical characteristics (static characteristics and dynamic characteristics) of the power device.
  • the conductor film electrode 13 includes a first conductor film electrode portion 13A formed on the entire mounting surface of the chuck top 12A, and a second conductor film electrode portion 13B formed on the entire outer peripheral surface of the chuck top 12A. It has become.
  • a probe card 14 with a card holder is fixed to a head plate 11A that forms the upper surface of the prober chamber 11 via a clamping mechanism (not shown).
  • a plurality of probes 14A are attached to the central portion of the lower surface of the probe card 14, and these probes 14A are electrically connected to the gate electrode and the emitter electrode of the power device formed on the wafer W so as to improve the electrical characteristics of the power device. Configured to measure.
  • the probe apparatus 10 of the present embodiment is a first measurement line 15 used when measuring the dynamic characteristics of the power device and a first measurement line 15 used when measuring the static characteristics of the power device. 2 measurement lines 16.
  • the first measurement line 15 includes, for example, a plurality of conductive pins 15A provided at predetermined intervals in the circumferential direction on the outer peripheral edge of the lower surface of the probe card 14, and the plurality of conductive pins 15A. And a cable 15B electrically connected to each other via a conductor portion (not shown), and the other end of the cable 15B is electrically connected to the tester 17. A conductor portion that mediates the connection between the conductive pin 15A and the cable 15B is attached to the lower surface of the probe card 14.
  • the plurality of conductive pins 15A are configured to be electrically connected to and separated from the first conductive film electrode portion 13A by moving the chuck top 12A up and down via a lifting drive mechanism (not shown) built in the mounting table 12. Has been. These conduction pins 15A have elasticity such as pogo pins, for example, and are configured to elastically contact the first conductor film electrode portion 13A. These conductive pins 15A are preferably provided at a plurality of locations at predetermined intervals on the outer peripheral edge of the probe card 14, but may be provided only at one location.
  • the chuck top 12A of the mounting table 12 When measuring the dynamic characteristics of the power device, the chuck top 12A of the mounting table 12 is raised by a predetermined dimension. As a result, the first conductor film electrode portion 13A (collector electrode) of the chuck top 12A is in electrical contact with the conduction pin 15A, and the conductor film electrode of the tester 17 and the chuck top 12A (via the first measurement line 15). Collector electrode) 13 is electrically connected. The plurality of probes 14A are in electrical contact with the gate electrode and the emitter electrode of the power device formed on the wafer W on the chuck top 12A.
  • the second measurement line (cable) 16 is configured to be electrically connected between the tester 17 and the second conductor film electrode portion 13B and used when measuring the static characteristics of the power device. ing.
  • the measurement line 16 is preferably shortened in order to suppress the influence of electromagnetic noise from the surroundings as much as possible, and is set to about 2000 mm in the present embodiment.
  • the measurement line 16 is provided with a switch mechanism 18, and the switch mechanism 18 opens and closes an electric circuit between the second conductor film electrode portion 13 ⁇ / b> B and the tester 17.
  • the switch mechanism 18 opens the switch, disconnects the second measurement line 16 from the chuck top 12A, and affects the influence of the inductance component of the second measurement line 16. I try to prevent it.
  • Examples of the switch mechanism 18 include a relay switch mechanism, a solenoid switch mechanism, and a cylinder switch mechanism. As shown in FIGS. 2 and 3, the connection mode between the second measurement line 16 and the second conductor film electrode portion 13B is different depending on the type of the switch mechanism 18.
  • FIG. 2 shows a probe device to which a relay switch mechanism is applied
  • FIG. 3 shows a probe device to which a solenoid switch mechanism is applied. Therefore, hereinafter, a relay switch mechanism and a solenoid switch mechanism will be described as examples.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a main part of the probe device shown in FIG.
  • the relay switch mechanism 181 as the switch mechanism 18 includes a switch 181A provided on the second measurement line 16, a contact 181B of the switch 181A, a coil 181C for exciting the contact 181B, and a coil 181C. And a controller 181E that controls the coil 181C.
  • the switch 181A is electrically connected to the contact 181B as indicated by a one-dot chain line.
  • the collector electrode of the power device on the chuck top 12A and the tester 17 are electrically connected via the second measurement line 16.
  • the switch 181A, the contact 181B, and the coil 181C are all housed in the highly insulating block 181F.
  • the second measurement line 16 provided with the relay switch mechanism 181 is electrically connected at one end to the second conductor film electrode portion 13B formed on the entire peripheral surface of the chuck top 12A. The other end is electrically connected to the tester 17.
  • the connection part between the second measurement line 16 and the second conductor film electrode part 13B The conductor plate 12B is affixed within a predetermined range, and the second measurement line 16 is firmly fixed to the conductor plate 12B by a fixing means such as a screw.
  • the relay switch mechanism 181 is provided in the second measurement line 16 so as to be positioned in the vicinity of the mounting table 12 as shown in FIG.
  • the relay switch mechanism 181 is opened when measuring the dynamic characteristics of the power device, and is closed when measuring the static characteristics of the power device.
  • the solenoid switch mechanism 182 as the switch mechanism 18 includes a contact 182A electrically connected to the end of the second measurement line 16, a solenoid 182B that linearly moves the contact 182A, and a solenoid A drive control unit 182C that excites 182B, and a coil spring 182D that returns the contact 182A to the original position when the solenoid 182B is demagnetized.
  • the contact 182A is moved back and forth in the linear direction to move the tip of the contact 182A away from the second conductor film electrode portion 13B of the chuck top 12A.
  • the contact 182A comes into contact with the second conductor film electrode portion 13B, and the tester 17 and the second conductor film electrode portion 13B are brought into conduction.
  • the contact 182A is separated from the second conductor film electrode part 13B, and the second measurement line 16 is separated from the conductor film electrode 13, and the second conductor film electrode part. 13B is disconnected from the tester 17.
  • the solenoid 182B includes a plunger, a receiving portion for receiving the plunger, and a coil for reciprocating the plunger.
  • the contact 182A is mounted along the axis of the plunger and reciprocates through the plunger.
  • the switch mechanism 18 is driven in advance to close the electric circuit of the second measurement line 16, and the second conductor film electrode portion 13B of the chuck top 12A and the tester 17 are electrically connected.
  • the wafer W on which a plurality of power devices are formed is placed on the chuck top 12A of the mounting table 12 in the prober chamber 11 from the loader chamber, and the wafer W is placed on the chuck top 12A via the vacuum suction mechanism. Fix it.
  • the gate electrode and the emitter electrode of the wafer W on the mounting table 12 are aligned with the plurality of probes 14 ⁇ / b> A of the probe card 14 through the alignment mechanism.
  • the mounting table 12 is moved to raise the mounting table 12 from directly below the power device to be measured first, and the gate electrode and emitter electrode of the power device and the plurality of probes 14A are brought into electrical contact.
  • the second conductor film electrode portion 13B of the chuck top 12A that is, the conductor film, is passed from the tester 17 via the second measurement line 16.
  • a large current flows through the electrode 13.
  • This current flows from the collector electrode of the power device to the emitter electrode.
  • the static characteristics such as the resistance value of the power device are measured via the other probe 14A, and the tester 17 obtains the static characteristics such as the resistance value based on the measurement result.
  • the mounting table 12 moves and the static characteristics of the subsequent power devices are sequentially measured.
  • the switch mechanism 18 is driven to open the electric circuit of the second measurement line 16, and the tester 17 is disconnected from the chuck top 12A.
  • the gate electrode and the emitter electrode of the power device are electrically connected to the plurality of probes 14A of the probe card 14.
  • the first conductive film electrode portion 13A of the chuck top 12A is in electrical contact with a plurality of conduction pins 15A protruding downward from the probe card 14.
  • the gate electrode and the emitter electrode of the power device are connected to the tester 17 through the probe 14A, and the collector electrode of the power device is connected to the first conductive film electrode portion 13A of the chuck top 12A and the plurality of conduction pins 15A ( It is electrically connected to the tester 17 via the first measurement line 15).
  • the conductor of the chuck top 12A from the tester 17 via the first measurement line 15 (cable 15B and conduction pin 15A).
  • a large current flows into the membrane electrode 13.
  • This large current flows into the collector electrode of the power device, flows into the tester 17 from the emitter electrode, and the dynamic characteristics of the power device can be measured in the tester 17.
  • the second measurement line 16 is separated from the chuck top 12 ⁇ / b> A, the adverse effect of the inductance based on the second measurement line 16 can be prevented.
  • both the static characteristics and the dynamic characteristics of the power device can be performed, and the static characteristics are measured when measuring the dynamic characteristics.
  • the dynamic characteristics of the power device can be reliably measured at the wafer level without being affected by the second measurement line 16 used for the measurement of
  • the present invention is not limited to the embodiment described above, and each component can be designed and changed as necessary.
  • the switch mechanism provided in the second measurement line 16 is not limited to the one described in this embodiment, and a switch mechanism having a switching mechanism can be appropriately applied to the present invention.

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Abstract

パワーデバイスの静特性及び動特性の双方をウエハレベルで測定することができ、特に静特性に使用される測定ラインに影響されることなく、パワーデバイスの動特性をウエハレベルで確実に測定することができるプローブ装置を提供する。本発明のプローブ装置10は、複数のパワーデバイスが形成されたウエハWを載置する移動可能な载置台12と、載置台12の上方に配置された複数のプローブ14Aを有するプローブカード14と、載置台12の載置面とその外周面に形成された導体膜電極13と、導体膜電極13とテスタ17とを電気的に接続する測定ライン16と、を備え、載置台12上のパワーデバイスの電気的特性をウエハレベルで測定するプローブ装置であって、第2の測定ライン16には、導体膜電極13とテスタ17の間で測定ライン16の電路を開閉するスイッチ機構18を設けたものである。

Description

プローブ装置
　本発明は、パワーデバイスの電気的特性（静特性、動特性）の測定を行うプローブ装置に関する。
　パワーデバイスは、種々の電源や自動車の電装関連部品として、あるいは産業機器の電装関連部品として用いられるなど汎用性が高まっている。パワーデバイスは、通常の半導体素子と比べて高耐圧化、大電流化され、また、用途に応じて高速、高周波数化されている。パワーデバイスとしては、ＩＧＢＴ、ダイオード、パワートランジスタ、パワーＭＯＳ−ＦＥＴ、サイリスタなどがある。これらのパワーデバイスは、それぞれの電気的特性（静特性、動特性）の測定により良品が選別された後、それぞれ用途に応じて市場に出される。
　プローブ装置は、メモリデバイス等の半導体素子の電気的特性をパワーデバイスがウエハから切り出されていない状態で測定する検査装置として汎用されている。プローブ装置は、一般的に、ローダ室とこれに隣接するプローバ室を備え、ローダ室でウエハを搬送する間にプリアライメントを行い、プローバ室でローダ室から搬入されたウエハの電気的特性を測定した後、測定後のウエハをローダ室へ戻すようにしている。現在、この種のプローブ装置をパワーデバイスの電気的特性の測定に適用する技術が種々開発され、パワーデバイスの抵抗値等の静特性の測定に用いられるプローブ装置が開発され、実用化されている。
　図４は、従来のプローブ装置の一例を示す概念図である。図４において、ウエハレベルでパワーデバイスの静特性を測定するプロープ装置のプローバ室が示されている。
　プローバ室は、図４に示すように、ウエハＷを載置する移動可能な載置台１と、載置台１の上方に配置されたプローブカード２と、を備えている。載置台１の表面には金等の導電性金属からなる導体膜電極（同図では太線で示してある）３が形成され、この導体膜電極３が測定ライン（例えば、ケーブル）４を介してテスタ５に電気的に接続されている。
　図４に示すプローブ装置を用いてパワーデバイスの静特性をウエハレベルで測定する場合には、載置台１上にウエハＷを載置すると、ウエハＷの下面のパワーデバイスのコレクタ電極が載置台１の導体膜電極３と電気的に接触する。このウエハＷにプローブカード２を接触させると、パワーデバイスのゲート電極及びエミッタ電極と複数のプローブ２Ａとが電気的に接続される。この状態で、プローブ２Ａからパワーデバイスのゲート電極に電圧を印加すると、テスタ５から測定ライン４、導体膜電極３、コレクタ電極及びエミッタ電極へ大電流が流れる。この時、他のプローブ２Ａを介してパワーデバイスの抵抗値等の静特性が測定される。尚、図４において、プローブカード２はクランプ機構（図示せず）を介してヘッドプレート６に固定されている。
　上述のように、パワーデバイスの静特性の測定に用いられるプローブ装置は、実用化されているが、パワーデバイスの動特性を測定するプローブ装置は依然として開発途上にあって実用化のレベルに達していない。そのため、パワーデバイスの動特性の測定は、パッケージング段階で行わざるを得ず、パッケージ品が不良品として評価されると、そのまま廃棄されるために、その分だけパワーデバイスの製品としての生産効率が悪くなり、不良品が発生しやすいという問題がある。
　また、本出願人は、図４に示すプローブ装置を基本にしてパワーデバイスの動特性の測定を行うことができるプローブ装置を開発した（特許文献１参照）。すなわち、特許文献１のプローブ装置では該プローブ装置の載置台に、図４に示した測定ライン４と同様の測定ラインを設けることによって、一台のプローブ装置でパワーデバイスの静特性と動特性の双方を測定することができるようになる。
特開２０１２−５８２２５号公報
　ところが、図４に示すプローブ装置では、測定ライン４によって載置台１の導体膜電極３とテスタ５とが常時接続されているため、該測定ライン４と同様の測定ラインを設けた特許文献１のプローブ装置では、パワーデバイスのスイッチング特性等の動特性を測定する時に、測定ライン４のインダクタンス成分が障害となって動特性を精度良く測定することができないことが判った。
　本発明の課題は、パワーデバイスの静特性及び動特性の双方をウエハレベルで測定することができ、特に静特性の測定に使用される測定ラインに影響されることなく、パワーデバイスの動特性をウエハレベルで確実に測定することができるプローブ装置を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明の第１の態様によれば、複数のパワーデバイスが形成された被検査体を載置する移動可能な載置台と、前記載置台の上方に配置された複数のプローブを有するプローブカードと、少なくとも前記載置台の載置面に形成された導体膜電極と、前記導体膜電極とテスタとを電気的に接続する少なくとも一つの測定ラインと、を備え、前記載置台上に載置された前記被検査体の各パワーデバイスそれぞれの複数の電極と前記複数のプローブとを電気的に接触させて前記パワーデバイスの電気的特性を測定するプローブ装置であって、前記少なくとも一つの測定ラインには、前記導体膜電極と前記テスタの間で前記測定ラインを開閉するスイッチ機構を設けたことを特徴とするプローブ装置が提供される。
　本発明の第１の態様において、前記スイッチ機構は、リレースイッチ機構からなることが好ましい。
　本発明の第１の態様において、前記スイッチ機構は、ソレノイド機構と、前記ソレノイド機構を介して前記導体膜電極と電気的に離接する接触子と、を有することが好ましい。
　上記課題を解決するために、本発明の第２の態様によれば、複数のパワーデバイスが形成された被検査体を載置する移動可能な載置台と、前記載置台の上方に配置された複数のプローブを有するプローブカードと、少なくとも前記載置台の載置面に形成された導体膜電極と、前記パワーデバイスの動特性の測定に使用するために前記導体膜電極とテスタとを前記プローブカードを経由して電気的に接続する第１の測定ラインと、前記パワーデバイスの静特性の測定に使用するために前記導体膜電極とテスタとを電気的に接続する第２の測定ラインと、を備え、前記載置台上に載置された前記被検査体の各パワーデバイスそれぞれの複数の電極と前記複数のプローブとを電気的に接触させて前記パワーデバイスの静特性または動特性を測定するプローブ装置であって、前記第２の測定ラインには、前記導体膜電極と前記テスタの間で前記第２の測定ラインを開閉するスイッチ機構を設けたことを特徴とするプローブ装置が提供される。
　本発明の第２の態様において、前記スイッチ機構は、リレースイッチ機構からなることが好ましい。
　本発明の第２の態様において、前記スイッチ機構は、ソレノイド機構と、前記ソレノイド機構を介して前記導体膜電極と電気的に離接する接触子と、を有することが好ましい。
　本発明の第２の態様において、前記第１の測定ラインは、前記導体膜電極と前記プローブカードの間に介在する導体を有することが好ましい。
　本発明によれば、パワーデバイスの静特性及び動特性の双方をウエハレベルで測定することができ、特に静特性の測定に使用される測定ラインに影響されることなく、パワーデバイスの動特性をウエハレベルで確実に測定することができるプローブ装置を提供することができる。
本発明の実施の形態に係るプローブ装置を示す概念図である。 図１に示すプローブ装置の要部を示す構成図である。 本発明の他の実施の形態に係るプローブ装置の要部を示す構成図である。 従来のプローブ装置の一例を示す概念図である。
　以下、本発明の実施の形態に係るプローブ装置について、図１~図３を参照しつつ説明する。
　図１は、本発明の実施の形態に係るプローブ装置を示す概念図である。
　本実施の形態に係るプローブ装置１０は、例えば図１に示すように、ウエハＷを搬送するローダ室（図示せず）からプローバ室１１内でウエハＷを受け取り、プローバ室１１内でウエハＷに形成された複数のパワーデバイスの電気的特性（静特性、動特性）を測定するように構成されている。
　図１に示すように、プローバ室１１にはウエハＷを載置する載置台１２がＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向及びθ方向に移動可能に設けられ、載置台１２のチャックトップ１２Ａの載置面全面及び周面全面には金等の導電性金属からなる導体膜電極（図１では太線で示してある）１３がコレクタ電極として形成されている。チャックトップ１２Ａには真空吸着手段が形成され、ウエハＷをチャックトップ１２Ａの載置面に真空吸着するように構成されている。また、載置台１２は、温度調節機構を内蔵し、ウエハＷを所定の温度に加熱し、あるいは冷却してパワーデバイスの電気的特性（静特性及び動特性）を測定するようにしてある。導体膜電極１３は、チャックトップ１２Ａの載置面全面に形成された第１の導体膜電極部１３Ａと、チャックトップ１２Ａの外周面全面に形成された第２の導体膜電極部１３Ｂと、からなっている。
　載置台１２の上方には、図１に示すようにカードホルダ付きのプローブカード１４がクランプ機構（図示せず）を介してプローバ室１１の上面を形成するヘッドプレート１１Ａに固定されている。プローブカード１４の下面中央部には複数のプローブ１４Ａが取り付けられ、これらのプローブ１４ＡがウエハＷに形成されたパワーデバイスのゲート電極及びエミッタ電極と電気的に接続してパワーデバイスの電気的特性を測定するように構成されている。
　而して、本実施の形態のプローブ装置１０は、後述するように、パワーデバイスの動特性を測定する時に用いられる第１の測定ライン１５と、パワーデバイスの静特性を測定する時に用いられる第２の測定ライン１６と、を備えている。
　第１の測定ライン１５は、図１に示すように、例えばプローブカード１４の下面の外周縁部に周方向に所定間隔を空けて設けられた複数の導通ピン１５Ａと、該複数の導通ピン１５Ａに導体部（図示せず）を介して電気的に接続されたケーブル１５Ｂと、を有し、ケーブル１５Ｂの他端がテスタ１７に対して電気的に接続されている。導通ピン１５Ａとケーブル１５Ｂの接続を仲介する導体部はプローブカード１４の下面に装着されている。複数の導通ピン１５Ａは、チャックトップ１２Ａが載置台１２に内蔵された昇降駆動機構（図示せず）を介して昇降することにより第１の導体膜電極部１３Ａと電気的に離接するように構成されている。これらの導通ピン１５Ａは、例えばポゴピンのように弾力を有し、第１の導体膜電極部１３Ａと弾力的に接触するように構成されている。これらの導通ピン１５Ａは、プローブカード１４の外周縁部に所定の間隔を空けて複数個所に設けられていることが好ましいが、一箇所にだけ設けられたものであっても良い。
　パワーデバイスの動特性を測定する場合には、載置台１２のチャックトップ１２Ａが所定の寸法だけ上昇する。これにより、チャックトップ１２Ａの第１の導体膜電極部１３Ａ（コレクタ電極）が導通ピン１５Ａと電気的に接触し、第１の測定ライン１５を介してテスタ１７とチャックトップ１２Ａの導体膜電極（コレクタ電極）１３とが電気的に接続される。また、複数のプローブ１４Ａがチャックトップ１２Ａ上のウエハＷに形成されたパワーデバイスのゲート電極及びエミッタ電極と電気的に接触する。この状態で、テスタ１７からパワーデバイスのゲート電極に所定の電圧を印加すると、テスタ１７から第１の測定ライン１５を介してチャックトップ１２Ａの第１の導体膜電極部１３Ａに大電流が流れ、この電流はパワーデバイスのコレクタ電極からエミッタ電極を経てテスタ１７に達する。第１の測定ライン１５は、極めて短いため、インダクタンス成分が極めて小さく、インダクタンス成分に影響されることなく、パワーデバイスの動特性を確実に測定することができる。
　また、第２の測定ライン（ケーブル）１６は、テスタ１７と第２の導体膜電極部１３Ｂとの間を電気的に接続し、パワーデバイスの静特性を測定する時に使用されるように構成されている。この測定ライン１６は、周囲からの電磁ノイズの影響を極力抑えるためにも短くする方が良く、本実施の形態では２０００ｍｍ程度に設定されている。この測定ライン１６にはスイッチ機構１８が設けられ、スイッチ機構１８が第２の導体膜電極部１３Ｂとテスタ１７間の電路を開閉する。このスイッチ機構１８は、上述のようにパワーデバイスの動特性の測定をする時には、スイッチを開いて第２の測定ライン１６をチャックトップ１２Ａから切り離して第２の測定ライン１６のインダクタンス成分による影響を防止するようにしてある。
　スイッチ機構１８としては、例えば、リレースイッチ機構、ソレノイドスイッチ機構及びシリンダスイッチ機構を挙げることができる。スイッチ機構１８の種類によって図２、図３に示すように第２の測定ライン１６と第２の導体膜電極部１３Ｂとの接続態様が異なる。図２はリレースイッチ機構を適用したプローブ装置を示し、図３はソレノイドスイッチ機構を適用したプローブ装置を示している。そこで、以下では、リレースイッチ機構及びソレノイドスイッチ機構を例に挙げて説明する。
　図２は、図１に示すプローブ装置の要部を示す構成図である。
　スイッチ機構１８としてのリレースイッチ機構１８１は、図２に示すように、第２の測定ライン１６に設けられたスイッチ１８１Ａと、スイッチ１８１Ａの接点１８１Ｂと、接点１８１Ｂを励磁するコイル１８１Ｃと、コイル１８１Ｃと電源（図示せず）を繋ぐ配線１８１Ｄと、コイル１８１Ｃを制御するコントローラ１８１Ｅと、を備え、コイル１８１Ｃを介して接点１８１Ｂを励磁すると、スイッチ１８１Ａが一点鎖線で示すように接点１８１Ｂと電気的に接触し、第２の測定ライン１６を介してチャックトップ１２Ａ上のパワーデバイスのコレクタ電極とテスタ１７とを電気的に接続するように構成されている。スイッチ１８１Ａ、接点１８１Ｂ及びコイル１８１Ｃは、いずれも高絶縁性ブロック１８１Ｆ内に収納されている。
　リレースイッチ機構１８１が設けられた第２の測定ライン１６は、図２に示すように、一端がチャックトップ１２Ａの周面全面に形成された第２の導体膜電極部１３Ｂに電気的に接続され、他端がテスタ１７に電気的に接続されている。第２の測定ライン１６と第２の導体膜電極部１３Ｂとの電気的な接続を十分に確保するために、第２の測定ライン１６と第２の導体膜電極部１３Ｂとの接続部には導体プレート１２Ｂが所定の範囲で貼り付けられ、この導体プレート１２Ｂに対して第２の測定ライン１６がネジ等の固定手段によって強固に固定されている。リレースイッチ機構１８１は、同図に示すように載置台１２の近傍に位置させて第２の測定ライン１６に設けられている。リレースイッチ機構１８１は、パワーデバイスの動特性を測定する時に開状態になり、パワーデバイスの静特性を測定する時に閉状態になる。
　スイッチ機構１８としてのソレノイドスイッチ機構１８２は、図３に示すように、第２の測定ライン１６の端部に電気的に接続された接触子１８２Ａと、接触子１８２Ａを直進させるソレノイド１８２Ｂと、ソレノイド１８２Ｂを励磁する駆動制御部１８２Ｃと、ソレノイド１８２Ｂが消磁された時に接触子１８２Ａを元の位置に戻すコイルスプリング１８２Ｄと、を備え、駆動制御部１８２Ｃの制御下でソレノイド１８２Ｂとコイルスプリング１８２Ｄが協働して接触子１８２Ａを直線方向に往復移動させて接触子１８２Ａの先端をチャックトップ１２Ａの第２の導体膜電極部１３Ｂに対して離接させるように構成されている。パワーデバイスの静特性を測定する場合には、接触子１８２Ａが第２の導体膜電極部１３Ｂと接触し、テスタ１７と第２の導体膜電極部１３Ｂが導通状態になる。一方、パワーデバイスの動特性を測定する場合には、接触子１８２Ａが第２の導体膜電極部１３Ｂから離れて第２の測定ライン１６を導体膜電極１３から切り離し、第２の導体膜電極部１３Ｂをテスタ１７から遮断する。図示してないが、ソレノイド１８２Ｂは、プランジャと、プランジャを受ける受け部と、プランジャを往復移動させるコイルと、を備えている。接触子１８２Ａは、プランジャの軸芯に沿って装着され、プランジャを介して往復移動する。
　次いで、本実施の形態のプローブ装置１０の動作について説明する。パワーデバイスの電気的特性を測定する場合には、例えば静特性を測定した後、動特性を測定する。それにはまず、予めスイッチ機構１８を駆動させて第２の測定ライン１６の電路を閉じ、チャックトップ１２Ａの第２の導体膜電極部１３Ｂとテスタ１７とを電気的に接続しておく。この状態で、複数のパワーデバイスが形成されたウエハＷをローダ室からプローバ室１１内の載置台１２のチャックトップ１２Ａ上に載置し、真空吸着機構を介してウエハＷをチャックトップ１２Ａ上に固定する。次いで、アライメント機構を介して載置台１２上のウエハＷのゲート電極及びエミッタ電極とプローブカード１４の複数のプローブ１４Ａとをアライメントする。
　引き続き、載置台１２を移動させて最初に測定すべきパワーデバイスの真下から載置台１２を上昇させてパワーデバイスのゲート電極及びエミッタ電極と複数のプローブ１４Ａとを電気的に接触させる。この状態でプローブ１４Ａを介してテスタ１７からパワーデバイスのゲート電極に電圧を印加すると、テスタ１７から第２の測定ライン１６を介してチャックトップ１２Ａの第２の導体膜電極部１３Ｂ、つまり導体膜電極１３に大電流が流れる。この電流は、パワーデバイスのコレクタ電極からエミッタ電極に流れる。この時、他のプローブ１４Ａを介してパワーデバイスの抵抗値等の静特性を測定し、その測定結果に基づいてテスタ１７が抵抗値等の静特性を求める。最初のパワーデバイスについて静特性を測定した後、載置台１２が移動し、後続のパワーデバイスの静特性を順次測定する。
　パワーデバイスの静特性を測定した後、動特性を測定する。すなわち、スイッチ機構１８を駆動させて第２の測定ライン１６の電路を開き、テスタ１７をチャックトップ１２Ａから遮断する。この状態で、最初に測定すべきパワーデバイスをプローブカード１４の真下へ移動させた後、チャックトップ１２Ａを上昇させると、パワーデバイスのゲート電極及びエミッタ電極がプローブカード１４の複数のプローブ１４Ａと電気的に接触すると共に、チャックトップ１２Ａの第１の導体膜電極部１３Ａがプローブカード１４から下方へ突出する複数の導通ピン１５Ａと電気的に接触する。これにより、パワーデバイスのゲート電極及びエミッタ電極はプローブ１４Ａを介してテスタ１７と接続されると共に、パワーデバイスのコレクタ電極がチャックトップ１２Ａの第１の導体膜電極部１３Ａ及び複数の導通ピン１５Ａ（第１の測定ライン１５）を介してテスタ１７と電気的に接続される。
　然る後、プローブ１４Ａを介してテスタ１７からパワーデバイスのゲート電極へ電圧を印加することにより、第１の測定ライン１５（ケーブル１５Ｂ及び導通ピン１５Ａ）を介してテスタ１７からチャックトップ１２Ａの導体膜電極１３へ大電流が流入する。この大電流はパワーデバイスのコレクタ電極へ流入し、エミッタ電極からテスタ１７へ流入し、テスタ１７においてパワーデバイスの動特性を測定することができる。この際、第２の測定ライン１６がチャックトップ１２Ａから切り離されているため、第２の測定ライン１６に基づくインダクタンスの悪影響を防止することができる。
　以上説明したように本実施の形態によれば、一台のプローブ装置１０を用いることにより、パワーデバイスの静特性及び動特性の双方を行うことができ、しかも、動特性を測定する時には静特性の測定に使用される第２の測定ライン１６に影響されることなく、パワーデバイスの動特性をウエハレベルで確実に測定することができる
　本発明は、上記実施の形態に何ら制限されるものではなく、必要に応じて各構成要素を設計変更することができる。第２の測定ライン１６に設けられるスイッチ機構は、本実施の形態で説明したものに制限されるものではなく、スイッチング機構を有するものは本発明に適宜適用することができる。
　１０　　プローブ装置
　１２　　載置台
　１２Ａ　チャックトップ
　１４　　プローブカード
　１４Ａ　プローブ
　１５　　第１の測定ライン
　１５Ａ　導通ピン（導体）
　１６　　第２の測定ライン
　１７　　テスタ
　１８　　スイッチ機構
１８１　　リレースイッチ機構
１８２　　ソレノイドスイッチ機構
　　Ｗ　　ウエハ

Claims (7)

  1. 　複数のパワーデバイスが形成された被検査体を載置する移動可能な載置台と、前記載置台の上方に配置された複数のプローブを有するプローブカードと、少なくとも前記載置台の載置面に形成された導体膜電極と、前記導体膜電極とテスタとを電気的に接続する少なくとも一つの測定ラインと、を備え、前記載置台上に載置された前記被検査体の各パワーデバイスそれぞれの複数の電極と前記複数のプローブとを電気的に接触させて前記パワーデバイスの電気的特性を測定するプローブ装置であって、
    　前記少なくとも一つの測定ラインには、前記導体膜電極と前記テスタの間で前記測定ラインを開閉するスイッチ機構を設けたことを特徴とするプローブ装置。
  2. 　前記スイッチ機構は、リレースイッチ機構からなることを特徴とする請求項１記載のプローブ装置。
  3. 　前記スイッチ機構は、ソレノイド機構と、前記ソレノイド機構を介して前記導体膜電極と電気的に離接する接触子と、を有することを特徴とする請求項１記載のプローブ装置。
  4. 　複数のパワーデバイスが形成された被検査体を載置する移動可能な載置台と、前記載置台の上方に配置された複数のプローブを有するプローブカードと、少なくとも前記載置台の載置面に形成された導体膜電極と、前記パワーデバイスの動特性の測定に使用するために前記導体膜電極とテスタとを前記プローブカードを経由して電気的に接続する第１の測定ラインと、前記パワーデバイスの静特性の測定に使用するために前記導体膜電極とテスタとを電気的に接続する第２の測定ラインと、を備え、前記載置台上に載置された前記被検査体の各パワーデバイスそれぞれの複数の電極と前記複数のプローブとを電気的に接触させて前記パワーデバイスの静特性または動特性を測定するプローブ装置であって、
    　前記第２の測定ラインには、前記導体膜電極と前記テスタの間で前記第２の測定ラインを開閉するスイッチ機構を設けたことを特徴とするプローブ装置。
  5. 　前記スイッチ機構は、リレースイッチ機構からなることを特徴とする請求項４記載のプローブ装置。
  6. 　前記スイッチ機構は、ソレノイド機構と、前記ソレノイド機構を介して前記導体膜電極と電気的に離接する接触子と、を有することを特徴とする請求項４記載のプローブ装置。
  7. 　前記第１の測定ラインは、前記導体膜電極と前記プローブカードの間に介在する導体を有することを特徴とする請求項４に記載のプローブ装置。
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