JP2023148322A - 導通検査装置、ケルビン測定用プローバ、及び除電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フォース線及びセンス線の二本のチャックリード線の導通の有無を自動且つ簡単に検査する。【解決手段】ウェハテストシステムにおいて、ケルビン測定用プローバで測定するウェハを保持する支持面を有するウェハチャック１６と、ウェハの表面に形成された半導体チップの表面電極に接触するプローブと、ウェハの裏面に形成された半導体チップの裏面電極に接触するフォース線４０Ｆ及びセンス線４０Ｓと、フォース線又はセンス線のいずれか一方に接続される第１接続配線６４と、フォース線又はセンス線のいずれか他方に接続される第２接続配線６６と、第１接続配線の側に設けられた第１リレー４６及び第１抵抗４８と、第２接続配線６６の側に設けられた電源５８と備え、第１接続配線と第２接続配線との間を、第１リレー、第１抵抗及び電源を介して電気的結合して電流ループを形成し、電流ループに電流が流れるか否かの判定を行う統括制御部６２を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、ウェハに複数形成された半導体チップの電気的特性を検査するウェハテストシステムに用いられる導通検査装置、ケルビン測定用プローバ、及び除電装置に関する。

ウェハ（半導体ウェハともいう）には、複数の半導体チップが形成される。そして、形成された半導体チップの電気的特性は、プローバとテスタで構成されるウェハテストシステムにより検査される。形成される半導体チップの種類によっては、表面に電極（表面電極）が形成されると共に、その裏面にも電極（裏面電極）が形成される。このような半導体チップの検査に対応したウェハテストシステムのウェハチャックには、ウェハの裏面に接触した状態でウェハを支持する支持面であって、テスタの測定電極として作用する導電性の支持面（ウェハ載置面）が設けられる。この支持面は、ウェハチャックから引き出されるチャックリード線を介してテスタに電気的に接続される。

ここで、パワーデバイスの半導体チップの測定では、ウェハチャックに２本のチャックリード線（フォース線及びセンス線）を接続してケルビン接続を行って測定を行う（特許文献１参照）。また、ウェハチャックには大電流や高電圧を印加するために、チャックリード線は、径を太く設計したり、チャックリード線材に硬質なのもが使用されたりする。測定中は、ウェハチャックは動き回ると共に温度も高温になるので、チャックリード線は、機械的にも熱的にも過酷な条件にさらされて切れ易い傾向がある。

そこで従来、チャックリード線が断線しないようにチャックリード線の固定方法を工夫したり、定期的なメンテナンス時に担当者がハンディテスタなどを用いてチャックリード線の導通を確認していたりしていた。

また、特許文献２では、チャックリード線の導通検査を自動で行うことができる導通検査装置が提案されている。

特開２０１２－５８２２５号公報 特開２０１９－１７６０８０号公報

しかしながら、チャックリード線が断線しないようにチャックリード線の固定方法を工夫したとしても断線が発生してしまうことがある。また、定期的なメンテナンスが行われる前には、チャックリード線の断線を発見することができず、その間は不正確なウェハの検査が行われることになる。また、特許文献２に記載された導通検査装置では、１本のチャックリード線の導通検査を行う場合に、追加配線をウェハチャックに接続し、チャックリード線と追加配線を含む電流ループを形成し、その電流ループに電流が流れるか否かで、チャックリード線の導通検査を行うため、フォース線及びセンス線で構成される２本のチャックリード線を有し、ケルビン測定を行うウェハテストシステムには適用できない形である。

さらに、ウェハチャックには、電荷（静電気）が帯電し、ひいてはウェハチャック上のウェハにも電荷が帯電するため、ウェハの検査に伴って半導体チップの表面電極とプロー
ブとが接触する際に、半導体チップとプローブとの間に放電によるアークが発生して半導体チップを損傷するおそれがある。このため、ウェハチャックの除電を行う必要がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、フォース線及びセンス線の２本のチャックリード線の導通の有無を自動且つ簡単に検査することができる導通検査装置及びケルビン測定用プローバを提供することを第１の目的とする。また、リーク電流の発生を最小限に抑えられる除電装置を提供することを第２の目的とする。

本発明の第１の目的を達成するための導通検査装置は、ケルビン測定用プローバで測定するウェハを保持する支持面を有するウェハチャックと、ウェハの表面に形成された半導体チップの表面電極に接触するプローブと、ウェハの裏面に形成された半導体チップの裏面電極に接触するフォース線及びセンス線と、フォース線又はセンス線のいずれか一方に接続される第１接続配線と、フォース線又はセンス線のいずれか他方に接続される第２接続配線と、第１接続配線の側に設けられた第１リレー及び第１抵抗と、第２接続配線の側に設けられた電源と、備え、第１接続配線と第２接続配線との間を、第１リレー、第１抵抗、及び電源を介して電気的結合して電流ループを形成し、電流ループに電流が流れるか否かの判定を行う判定部を備える。

本実施形態によれば、第１接続配線と第２接続配線により、ウェハチャックに設けられたフォース線及びセンス線を含む電流ループを形成することができ、この電流ループに電流が流れるか否かを判定することで、フォース線及びセンス線の導通の有無を判定することができる。

本発明の他の態様に係る導通検査装置において、電流ループに含まれ、第２接続配線の側に設けられた第２リレー及び第２抵抗と、第２抵抗の電圧を検出する電圧検出部と、を備え、判定部が、電圧検出部の検出結果に基づき、判定を行う。これにより、電圧検出部よる第２抵抗の電圧検出結果に基づき、電流ループに電流が流れるか否かを判定することができる。

本発明の他の態様に係る導通検査装置において、第１リレー及び第２リレーの双方のクローズ状態とオープン状態との切り替えを個別に行うリレー制御部を備え、判定部が、リレー制御部により第１リレー及び第２リレーの双方がクローズ状態に切り替えられた状態での電圧検出部の検出結果に基づき、判定を行う。これにより、電圧検出部よる第２抵抗の電圧検出結果に基づき、電流ループに電流が流れるか否かを判定することができる。

本発明の他の態様に係る導通検査装置において、第１リレー及び第１抵抗は、第１接続配線のフォース線又はセンス線のいずれか一方が接続される一端とは反対側の他端と接地との間に、第１リレー、第１抵抗の順で接続される。これにより、第１リレーをオフすることにより、支持面から第１抵抗を最短で分離することができるので、リーク電流を最小に抑えることができる。

本発明の他の態様に係る導通検査装置において、支持面に接続されたフォース線の一端とは反対側の他端が接続する、半導体チップの電気的特性を検査するテスタのフォースコネクタに、第１接続配線又は第２接続配線のうち一方が接続され、支持面に接続されたセンス線の一端とは反対側の他端が接続する、テスタのセンスコネクタに、第１接続配線又は第２接続配線のうち他方が接続される。

本発明の第１の目的を達成するためのケルビン測定用プローバは、半導体チップが複数形成されたウェハを保持するウェハチャックであって、且つウェハの裏面に形成された半
導体チップの裏面電極に接触する導電性の支持面を有するウェハチャックと、ウェハの表面に形成された半導体チップの表面電極に接触するプローブと、上述の導通検査装置と、を備える。

本発明の第２の目的を達成するための除電装置は、半導体チップが複数形成されたウェハを保持するウェハチャックと、ウェハの表面に形成された半導体チップの表面電極に接触するプローブと、を備えるケルビン測定用プローバのウェハチャックに設けられたウェハの支持面であって、且つウェハの裏面に形成された半導体チップの裏面電極に接触する導電性の支持面に対して電気的に接続されるフォース線又はセンス線のいずれか一方と、フォース線又はセンス線のうち一方に接続される第１接続配線と、第１接続配線に接続された第１リレーと、第１リレーに接続され且つ接地された第１抵抗と、を備える。

この除電装置によれば、第１リレーをオフすることにより、支持面から第１抵抗を最短で分離することができるので、リーク電流を最小に抑えることができる。

本発明の導通検査装置及びケルビン測定用プローバによれば、第１接続配線と第２接続配線により、ウェハチャックに設けられたフォース線及びセンス線を含む電流ループを形成することができ、この電流ループに電流が流れるか否かを判定することで、フォース線及びセンス線の導通の有無を判定することができる。また、本発明の除電装置は、リーク電流の発生を最小限に抑えられる。

図１は、ウェハテストシステムの概略図である。 図２は、テスタ本体、プローブ、及びウェハチャックにおける配線に関して説明する図である。 図３は、フォース線、センス線、及び追加回路を説明するための説明図である。 図４は、比較例の除電回路の概略図である。 図５は、電流ループ及び電源を説明するための説明図である。 図６は、プローバの統括制御部の機能ブロック図である。 図７は、追加回路によるウェハチャックの除電、チャックリード線の導通検査、及び各リレーの自己診断の処理の流れを示すフローチャートである。

［ウェハテストシステムの構成］
図１は、ウェハテストシステム９の概略図である。以下、図中の上下方向であるＺ軸方向の上方及び上面を適宜「上方」及び「上面」といい、Ｚ軸方向の下方及び下面を適宜「下方」及び「下面」という。

ウェハテストシステム９は、ウェハＷに複数形成された半導体チップ（不図示）であって両面に電極（不図示）が形成されている複数の半導体チップの各々の電気的特性を検査する。このウェハテストシステム９は、プローバ１０とテスタ３０とを備える。特に、ウェハテストシステム９は、半導体チップとして、パワーデバイスが複数形成されたウェハＷを検査するための構成を備えたものである。したがって、プローバ１０は、後で説明するようにケルビン接続により接続されるフォース線及びセンス線を有するケルビン測定用プローバである（図２を参照）。

プローバ１０は、ウェハＷ上の個々の半導体チップ（不図示）の表面に形成された表面電極（不図示）にプローブ２５を接触させると共に、個々の半導体チップの裏面に形成さ
れた裏面電極（不図示）に後述のウェハチャック１６の導電性の支持面１６ａを接触させる。テスタ３０は、プローブ２５と支持面１６ａとに電気的に接続され、個々の半導体チップの電気的特性を検査する。

プローバ１０は、基台１１と、ベース１２と、Ｙステージ１３と、Ｘステージ１４と、Ｚθステージ１５と、ウェハチャック１６と、プローブ位置検出カメラ１８と、プローブ高さ検出器２０と、高さ調整機構２１、２７と、ウェハアライメントカメラ１９と、ヘッドステージ２２と、カードホルダ２３と、プローブカード２４と、プローブ２５と、を備える。

基台１１の上面には、略平板状のベース１２が固定されている。なお、基台１１の代わりに脚部材を用いてもよいし、或いは基台１１を省略してもよい。

ベース１２の上面には、不図示のＹ移動部を介して略平板状のＹステージ１３がＹ軸方向に移動自在に支持されている。Ｙ移動部は、ベース１２の上面に設けられ且つＹ軸に平行なガイドレールと、Ｙステージ１３の下面に設けられ且つガイドレールに係合するスライダと、Ｙステージ１３をＹ軸方向に移動させるモータ等の駆動機構と、を備える。このＹ移動部を駆動することにより、ベース１２上でＹステージ１３と、後述のＸステージ１４及びＺθステージ１５等とが一体的にＹ軸方向に移動される。

Ｙステージ１３の上面には、不図示のＸ移動部を介して略平板状のＸステージ１４がＸ軸方向に移動自在に支持されている。Ｘ移動部は、Ｙステージ１３の上面に設けられ且つＸ軸に平行なガイドレールと、Ｘステージ１４の下面に設けられ且つガイドレールに係合するスライダと、Ｘステージ１４をＸ軸方向に移動させるモータ等の駆動機構と、を備える。このＸ移動部を駆動することにより、Ｙステージ１３上でＸステージ１４及び後述のＺθステージ１５等が一体的にＸ軸方向に移動される。

Ｘステージ１４の上面には、Ｚθステージ１５及び高さ調整機構２１、２７が設けられている。Ｚθステージ１５の内部には、不図示のＺθ移動部が設けられている。また、Ｚθステージ１５の上面には、不図示のＺθ移動部を介して、ウェハチャック１６が保持されている。このＺθ移動部は、例えば、Ｚθステージ１５の上面をＺ軸方向に移動自在な昇降機構と、且つこの上面をＺ軸の軸周りに回転させる回転機構とを有する。このため、Ｚθ移動部は、Ｚθステージ１５の上面に保持されているウェハチャック１６をＺ軸方向に移動させると共に、Ｚ軸の軸周りに回転させる。

ウェハチャック１６は、ウェハＷをその裏面側から保持する。このウェハチャック１６は、既述のＹステージ１３とＸステージ１４とＺθステージ１５とにより、ベース１２に対してＸＹＺ軸方向に移動自在に支持されている共に、Ｚ軸の軸周りに回転自在に支持されている。これにより、ウェハチャック１６に保持されているウェハＷと、後述のプローブ２５とを相対移動させることができる。

ウェハチャック１６の上面であるウェハＷの支持面１６ａは、例えばニッケルメッキ又は金メッキ等の各種金属メッキが施されており、導電性を有している。この支持面１６ａは、ウェハＷの各半導体チップの裏面電極（不図示）に接触する。そして、この支持面１６ａは、後述のチャックリード線（フォース線４０Ｆ及びセンス線４０Ｓ）（図２参照）を介してテスタ本体３１に接続されており、このテスタ本体３１の測定電極として作用する。これにより、ウェハＷの各半導体チップ（不図示）の検査時の各種測定条件に応じて、各半導体チップの裏面電極が、支持面１６ａを介してテスタ本体３１から電圧及び電流等が印加されたり、或いは接地されたりする。

高さ調整機構２１は、後述のプローブ位置検出カメラ１８のＺ軸方向の昇降を行う。また、高さ調整機構２７は、後述のプローブ高さ検出器２０のＺ軸方向の昇降を行う。高さ調整機構２１、２７は、公知の直線的な移動機構であればよく、例えばリニアガイド機構及びボールネジ機構等が用いられる。

ヘッドステージ２２は、例えばプローバ１０の不図示の筐体の天板を構成しており、不図示の支柱等によってウェハチャック１６（ウェハＷ）の上方に支持されている。ヘッドステージ２２は、略環状に形成されており、その中央部にはプローブカード２４を保持する略環状のカードホルダ２３が設けられている。すなわち、ヘッドステージ２２は、カードホルダ２３を介してプローブカード２４を保持する。

プローブカード２４は複数のプローブ２５を有している。これらプローブ２５は、検査対象のウェハＷの不図示の各半導体チップの表面電極の配置パターンに対応するパターンでプローブカード２４に配置されている。

プローブ位置検出カメラ１８は、高さ調整機構２１に取り付けられている。プローブ位置検出カメラ１８は、例えば針合せ顕微鏡を備えたカメラであり、プローブカード２４のプローブ２５を下方から撮影する。このプローブ位置検出カメラ１８にて撮影されたプローブ２５の画像に基づき、プローブ２５の位置を検出することができる。具体的には、プローブ２５の先端位置のＸＹ座標がプローブ位置検出カメラ１８の位置座標から検出され、プローブ２５の先端位置のＺ座標がプローブ位置検出カメラ１８の焦点位置から検出される。

ウェハアライメントカメラ１９は、ベース１２上に設けられた不図示の支柱によって支持されており、ウェハチャック１６に保持されているウェハＷの半導体チップ（不図示）を上方から撮影する。このウェハアライメントカメラ１９にて撮影された半導体チップの画像に基づき、半導体チップの電極の位置を検出することができる。これにより、ウェハアライメントカメラ１９で得られた情報とプローブ位置検出カメラ１８で得られたプローブ２５の先端の位置情報とに基づき、プローブ２５とウェハＷの半導体チップの電極とのＸＹ面内の二次元的な位置合わせ（アライメント）を行うことができる。

プローブ高さ検出器２０は、Ｘステージ１４上の既述の高さ調整機構２７に取り付けられている。このプローブ高さ検出器２０は、プローブ位置検出カメラ１８の高さの基準となる基準面からのプローブ２５の先端の高さを検出する。プローブ高さ検出器２０は、接触式の検出器であり、物理的にプローブ２５の先端に接触することにより、プローブ２５の先端の高さを検出する。ここで、基準面とはプローバ１０の全般において高さの基準となる面であり、任意（例えばＸステージ１４の上面）に設定されるものである。

既述の高さ調整機構２１は、プローブ２５の先端の高さの検出結果に基づいて、プローブ位置検出カメラ１８をプローブ２５の先端からワーキングディスタンスだけ離れた高さに調整する。これにより、プローブ位置検出カメラ１８を上昇させ過ぎて、プローブ位置検出カメラ１８がプローブ２５の先端に衝突することが防止される。

テスタ３０は、テスタ本体３１を有し、テスタ本体３１は、フォース線３３Ｆ及びセンス線３３Ｓによりプローブカード２４に設置されたプローブ２５に接続する（図２参照）。プローブカード２４には、各プローブ２５に接続される端子が設けられている。

テスタ本体３１は、フォース線３３Ｆ、センス線３３Ｓ、プローブカード２４、及びプローブ２５等を介して不図示の半導体チップの表面電極に電気的に接続され、且つフォース線３５Ｆ、４０Ｆ、センス線３５Ｓ、４０Ｓ、フォースコネクタ６８Ｆ、センスコネク
タ６８Ｓ、及び支持面１６ａ等を介して不図示の半導体チップの裏面電極に電気的に接続される。そして、テスタ本体３１は、半導体チップに電流又は電圧等を印加することにより、半導体チップの電気的特性を検査する。

［ケルビン接続］
図２は、テスタ本体３１、プローブ２５、及びウェハチャック１６における配線に関して説明する図である。

ウェハチャック１６上にウェハＷが載置され、ウェハＷに対向するようにプローブカード２４がヘッドステージ２２（図２では不図示）及びカードホルダ２３（図２では不図示）により設置される。プローブカード２４は、半導体チップの表面電極に同時に接触可能な一対のプローブ２５Ａ、２５Ｂを有する。なお、以下の説明ではプローブ２５をプローブ２５Ａ、２５Ｂとして説明する。

プローブ２５Ａはフォース線３３Ｆに、プローブ２５Ｂはセンス線３３Ｓに接続されている。フォース線３３Ｆは、プローブ２５Ａとテスタ本体３１とを接続し、センス線３３Ｓは、プローブ２５Ｂとテスタ本体３１とを接続する。また、テスタ本体３１の内部では、フォース線３３Ｆは、電流源３１Ｂに接続されており、センス線３３Ｓは、電圧計３１Ａに接続されている。また、フォース線３５Ｆは、電流源３１Ｂとフォースコネクタ６８Ｆとを接続し、センス線３５Ｓは、電圧計３１Ａとセンスコネクタ６８Ｓとを接続する。また、フォース線４０Ｆは、フォースコネクタ６８Ｆとウェハチャック１６に接続され、センス線４０Ｓは、センスコネクタ６８Ｓとウェハチャック１６に接続されている。ウェハチャック１６の一端（図２の右端）にフォース線４０Ｆが接続され、他端（図２の左端）にセンス線４０Ｓが接続される。

このように、テスタ本体３１、プローブ２５Ａ、２５Ｂ、及びウェハチャック１６は、フォース線３３Ｆ、３５Ｆ、４０Ｆ及びセンス線３３Ｓ、３５Ｓ、４０Ｓを介してケルビン接続されている。

［チャックリード線及び追加回路］
図３は、フォース線４０Ｆ、センス線４０Ｓ、及び追加回路５２を説明するための説明図である。

フォース線４０Ｆ及びセンス線４０Ｓは、チャックリード線を構成する。したがって、ウェハチャック１６には、２本のチャックリード線が電気的に接続されていることになる。フォース線４０Ｆは、支持面１６ａに電気的に接続される一端４０Ｆａと、一端４０Ｆａとは反対側の他端４０Ｆｂであって且つフォースコネクタ６８Ｆに電気的に接続される他端４０Ｆｂと、を有する。また、センス線４０Ｓは、支持面１６ａに電気的に接続される一端４０Ｓａと、一端４０Ｓａとは反対側の他端４０Ｓｂであって且つセンスコネクタ６８Ｓに電気的に接続される他端４０Ｓｂと、を有する。なお、フォース線４０Ｆ及びセンス線４０Ｓの種類は特に限定はされない。また、本実施形態では、フォース線４０Ｆ及びセンス線４０Ｓの双方の一部がケーブルベア（登録商標）７８内に収納されている。

追加回路５２は、全体が本発明の導通検査装置として機能し且つその一部が本発明の除電装置として機能するものである。追加回路５２は、フォース線４０Ｆ及びセンス線４０Ｓの導通検査（断線検査）を行うと共に、ウェハチャック１６の除電（ディスチャージ）を行う。

追加回路５２は、フォースコネクタ６８Ｆ、センスコネクタ６８Ｓ、第１接続配線６４、第２接続配線６６、除電回路５０（第１リレー４６及び第１抵抗４８）、第２リレー５
４、第２抵抗５６、電源５８、及び検出回路６０を備える。追加回路５２は、フォースコネクタ６８Ｆ及びセンスコネクタ６８Ｓにおいて、フォース線４０Ｆとセンス線４０Ｓに電気的に接続される。具体的には、フォースコネクタ６８Ｆにおいて、フォース線４０Ｆと第１接続配線６４が電気的に接続される。また、センスコネクタ６８Ｓにおいて、センス線４０Ｓと第２接続配線６６が電気的に接続される。

第１接続配線６４のフォースコネクタ６８Ｆに接続する一端とは反対側の他端には、除電回路５０を構成する第１リレー４６が電気的に接続されている。これにより、フォース線４０Ｆ、及びフォースコネクタ６８Ｆを介して、支持面１６ａとテスタ３０とが電気的に接続され、且つ支持面１６ａ、第１接続配線６４、及び除電回路５０（第１リレー４６）が電気的に接続される。

除電回路５０は、本発明の除電装置に相当するものである。除電回路５０は、フォース線４０Ｆに、フォースコネクタ６８Ｆ及び第１接続配線６４を介して電気的に接続された第１リレー４６と、第１リレー４６に接続され且つ接地された第１抵抗４８と、を備える。ウェハチャック１６には、既述の通り、電荷（静電気）が帯電し、その結果、ウェハチャック１６上のウェハＷにも電荷が帯電する。このため、除電回路５０は、ウェハチャック１６に帯電した電荷（静電気）を除電する。

第１リレー４６は、第１接続配線６４、フォース線４０Ｆ、及び支持面１６ａ（以下、支持面１６ａ等と略す）と、第１抵抗４８との双方の間において、双方を電気的に接続するクローズ状態（接続状態）と、双方の電気的な接続を解除したオープン状態（非接続状態）とに切替可能である。なお、第１リレー４６の種類については特に限定はされない。また、本明細書では第１リレー４６を、クローズ状態に切り替えることを「オン」と定義し、逆にオープン状態に切り替えることを「オフ」と定義する。そして、第１リレー４６のオンオフの切り替えは、後述の統括制御部６２により制御される。

第１リレー４６は、ウェハチャック１６の除電時、及び後述のフォース線４０Ｆ及びセンス線４０Ｓの導通検査時にオンされ、支持面１６ａ等と第１抵抗４８とを電気的に接続する。また、第１リレー４６は、各半導体チップ（不図示）の電気的特性の検査時にはオフされ、支持面１６ａ等と第１抵抗４８との電気的な接続を解除する。

第１抵抗４８は、ウェハチャック１６の除電時において第１リレー４６がオンされた場合に、ウェハチャック１６に帯電した電荷（静電気）が接地側に向けて一気に流れることを防止する電流制限抵抗であり、高抵抗体が用いられる。これにより、ウェハチャック１６の除電時において、第１リレー４６がオンされると、第１抵抗４８を介して、ウェハチャック１６に帯電した電荷を接地側に徐々に放電することができ、その結果、ウェハチャック１６が除電される。

次に、本実施形態の除電回路５０と比較例の除電回路２００（図４参照）と比較して、本実施形態の除電回路５０の作用効果についてより詳しく説明する。なお、本発明は以下の作用効果の説明に限定されるものではない。

図４は、比較例の除電回路２００の概略図である。なお、図４に示した比較例において、本実施形態と機能又は構成上同一のものについては、同一符号を付してその説明は省略する。図４に示すように、比較例の除電回路２００では、例えば特開２００３－２１８１７５号公報に開示されているように、フォースコネクタ６８Ｆに対して第１抵抗４８が先に電気的に接続され、且つこの第１抵抗４８に対して接地された第１リレー４６が接続されている。

このような比較例の除電回路２００においても、第１リレー４６をオンすることで、本実施形態の除電回路５０と同様に、第１抵抗４８を介して、ウェハチャック１６に帯電した電荷を接地側に徐々に放電することができる。

しかしながら、比較例の除電回路２００では、ウェハチャック１６と第１リレー４６との間に第１抵抗４８が配置されているので、第１リレー４６をオフに切り替えた場合でも、支持面１６ａ等と第１抵抗４８との接続が維持される。一方、第１抵抗４８は、高抵抗体であるため、第１リレー４６がオフされている状態ではリーク電流が発生する可能性がある。そして、第１抵抗４８からリーク電流が発生すると、このリーク電流が、ウェハＷの各半導体チップ（不図示）の検査時に裏面電極（不図示）から出力される信号に混入することで各半導体チップの検査に影響を及ぼしたり、或いは各半導体チップに悪影響を与えたりするおそれがある。したがって、各半導体チップの正確な検査を行うためには、ウェハチャック１６が高絶縁状態（外部からのリーク電流等の影響を受けない状態）であることが必要であり、ウェハチャック１６に余分な部品を接続することは好ましくない。

このような比較例の除電回路２００に対して、本実施形態の除電回路５０では、図３に示したように、フォースコネクタ６８Ｆに対して第１リレー４６を先に電気的に接続し、この第１リレー４６に対して接地された第１抵抗４８を電気的に接続している。これにより、各半導体チップの検査時には第１リレー４６をオフすることにより、支持面１６ａ等から第１抵抗４８を最短で分離することができる。その結果、除電用に追加する除電回路５０によるリーク電流を最小に抑えることができる。

図３に戻って、センス線４０Ｓは、一端４０Ｓａが支持面１６ａに電気的に接続されており、一端４０Ｓａと反対側の他端４０Ｓｂには、センスコネクタ６８Ｓが電気的に接続されている。これにより、センス線４０Ｓとフォース線４０Ｆとは、支持面１６ａを介して電気的に接続される。また、センス線４０Ｓは、センスコネクタ６８Ｓを介して、第２接続配線６６が電気的に接続される。

第２接続配線６６のセンスコネクタ６８Ｓに接続する一端とは反対側の他端には、第２リレー５４が電気的に接続されている。これにより、センス線４０Ｓ、コネクタ４４Ｓ、及びセンスコネクタ６８Ｓを介して、支持面１６ａとテスタ３０とが電気的に接続され、且つ支持面１６ａ、第２接続配線６６、及び第２リレー５４が電気的に接続される。

第２リレー５４は、電源５８と、第２抵抗５６と、第２接続配線６６と、センス線４０Ｓとの間において、電気的に接続するクローズ状態（接続状態）と、電気的な接続を解除したオープン状態（非接続状態）とに切替可能である。なお、第２リレー５４の種類についても特に限定はされない。また、本明細書では、第２リレー５４についても、クローズ状態に切り替えることを「オン」と定義し、逆にオープン状態に切り替えることを「オフ」と定義する。そして、この第２リレー５４のオンオフの切り替えは、第１リレー４６と同様に後述の統括制御部６２により制御される。

第２リレー５４は、フォース線４０Ｆ及びセンス線４０Ｓの導通検査時にオンされ、第２抵抗５６と、電源５８と、第２接続配線６６と、センス線４０Ｓとを電気的に接続する。また、第２リレー５４は、ウェハチャック１６の除電時及び各半導体チップ（不図示）の電気的特性の検査時にはオフされ、第２抵抗５６と、電源５８と、第２接続配線６６と、センス線４０Ｓとの電気的な接続を解除する。

第２抵抗５６は、第２リレー５４に電気的に接続されている。この第２抵抗５６は、第１抵抗４８と同様の電流制限抵抗であり、高抵抗体が用いられる。この第２抵抗５６の電圧（両端電圧、電位差）は、フォース線４０Ｆ及びセンス線４０Ｓの導通（断線）の有無
の判定に利用される。

図５は、電流ループＣＲ及び電源５８を説明するための説明図である。図３及び図５に示すように、電源５８は、第２抵抗５６に接続され且つ接地されている。なお、電源５８及び既述の第１抵抗４８は、所謂フレーム接地（例えばアース電極又は金属製の筐体に接続）されているので、電源５８と第１抵抗４８とは電気的に接続されている。このため、フォース線４０Ｆ、センス線４０Ｓ、第１リレー４６、第１抵抗４８、第１接続配線６４、第２接続配線６６、第２リレー５４、第２抵抗５６、及び電源５８は、電気的結合された電流ループＣＲを構成している。

電源５８は、後述のフォース線４０Ｆ及びセンス線４０Ｓの導通検査時、すなわち、第１リレー４６及び第２リレー５４の双方がオンされている状態で、電流ループＣＲに対して電流供給（電圧印加）を行う。これにより、フォース線４０Ｆ及びセンス線４０Ｓが導通している場合（断線していない場合）、すなわち電流ループＣＲが構成されている場合、この電流ループＣＲには電流Ｉｓ（微小電流）が流れる。

検出回路６０は、本発明の電圧検出部に相当するものであり、第２抵抗５６の電圧（両端電圧、電位差）を検出する電圧計である。第１リレー４６及び第２リレー５４の双方がオンされている状態でフォース線４０Ｆ及びセンス線４０Ｓが導通している場合、既述の電流ループＣＲに電流Ｉｓが流れる。この場合、電源５８により電流ループＣＲに印加される電圧Ｖ、第１抵抗４８の抵抗値をＲ１、及び第２抵抗５６の抵抗値をＲ２とすると、検出回路６０により検出される第２抵抗５６の検出電圧は「Ｖ×（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））」となる。したがって、例えばＲ１＝Ｒ２である場合、第２抵抗５６の検出電圧は「Ｖ／２」となる。以下、説明の煩雑化を防止するため、「Ｒ１＝Ｒ２」として説明を行う。

一方、第１リレー４６及び第２リレー５４の双方がオンされている状態であってもフォース線４０Ｆ及びセンス線４０Ｓのうち少なくとも一方が断線している場合には、電源５８による電流Ｉｓは電流ループＣＲを流れることはない。したがって、この場合に検出回路６０による検出電圧は「Ｖ」となる。

このように検出回路６０による検出電圧を参照することで、電流ループＣＲに電流Ｉｓが流れているか否か、すなわちフォース線４０Ｆ及びセンス線４０Ｓの導通の有無（断線の無し有り）を判定することができる。そして、検出回路６０は、第２抵抗５６の電圧検出結果を統括制御部６２へ出力する。

また逆に、フォース線４０Ｆ及びセンス線４０Ｓの導通が確認されている場合、検出回路６０による第２抵抗５６の電圧検出結果を、第１リレー４６及び第２リレー５４の自己診断に用いることができる。

例えば、第１リレー４６及び第２リレー５４の双方をオンさせた際に、検出回路６０による検出電圧が「Ｖ／２」となる場合は第１リレー４６及び第２リレー５４の双方が正常であると判定することができる。一方、第１リレー４６及び第２リレー５４の双方をオンさせた際に、検出回路６０による検出電圧が「Ｖ」となる場合は、第１リレー４６及び第２リレー５４の少なくとも一方が実際にはオンされていない、すなわち少なくとも一方が異常であると判定することができる。また、第１リレー４６及び第２リレー５４の少なくとも一方をオフさせた際に、検出回路６０による検出電圧が「Ｖ／２」となる場合は、第１リレー４６及び第２リレー５４の双方が実際にはオンされているため、第１リレー４６及び第２リレー５４の少なくとも一方が異常であると判定することができる。

図６は、プローバ１０（ウェハテストシステム９でも可、以下同じ）の統括制御部６２
の機能ブロック図である。統括制御部６２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）或いはＦＰＧＡ（field-programmable gate array）含む各種の演算部と処理部とメモリ等により構成されており、プローバ１０の各部の動作を統括制御する。なお、図６では、統括制御部６２の複数の機能の中で、追加回路５２によるウェハチャック１６の除電、フォース線４０Ｆ及びセンス線４０Ｓの導通検査、及び各リレー４６、５４の自己診断に係る機能のみを図示し、ウェハＷの検査等のプローバ１０の他の制御に係る機能は公知技術であるので図示は省略する。

統括制御部６２には、各種の操作入力を受け付ける操作部７０、各種表示を行う表示部７２、既述の各リレー４６、５４、電源５８、及び検出回路６０の他、プローバ１０の各部が接続されている。そして、この統括制御部６２は、所定の制御プログラムを実行することで、追加回路制御部７６、判定部８０、及び自己診断部８２として機能する。

追加回路制御部７６は、追加回路５２によるウェハチャック１６の除電、フォース線４０Ｆ及びセンス線４０Ｓの導通検査、及び各リレー４６、５４の自己診断がそれぞれ開始される際に、各リレー４６、５４のオンオフと電源５８のオンオフとを制御する。すなわち、追加回路制御部７６は、本発明のリレー制御部として機能する。

なお、追加回路５２による除電、導通検査、及び自己診断は、不図示の各半導体チップの検査を実行してない任意のタイミング、すなわちプローブ２５がウェハＷから離間しているタイミングで実行される。例えば、Ｚθステージ１５によりウェハチャック１６を下方側に退避させているタイミング、ウェハチャック１６へのウェハＷのロード又はアンロードのタイミング、及び半導体チップのインデックス送りのタイミング等が例として挙げられる。なお、除電、導通検査、及び自己診断を、操作部７０への開始操作に応じて開始させてもよい。

追加回路制御部７６は、除電を実行する任意のタイミングで或いは操作部７０への除電開始操作の入力を受けて、第１リレー４６のみをオンさせる。また、追加回路制御部７６は、導通検査を実行する任意のタイミングで或いは操作部７０への導通検査開始操作の入力を受けて、各リレー４６、５４の双方をオンさせると共に、電源５８をオンさせる。さらに、追加回路制御部７６は、自己診断を実行するタイミングで或いは操作部７０への自己診断開始操作の入力受けて、各リレー４６、５４を個別に１回以上オンオフさせると共に、電源５８をオンさせる。

判定部８０は、導通検査が開始された場合、すなわち第１リレー４６及び第２リレー５４の双方がオンされ且つ電源５８がオンされている場合、検出回路６０から入力される第２抵抗５６の電圧検出結果に基づき、電流ループＣＲに電流Ｉｓが流れているか否かを判定する。その結果、判定部８０は、フォース線４０Ｆ及びセンス線４０Ｓの導通の有無を判定することができる。既述の通り、判定部８０は、第２抵抗５６の電圧が「Ｖ／２」である場合には、電流ループＣＲに電流Ｉｓが流れていると判定すると共に、フォース線４０Ｆ及びセンス線４０Ｓが導通していると判定する。一方、判定部８０は、第２抵抗５６の電圧が「Ｖ」である場合には、電流ループＣＲに電流Ｉｓが流れてないと判定すると共に、フォース線４０Ｆ及びセンス線４０Ｓのうち少なくとも一方が断線していると判定する。

そして、判定部８０は、フォース線４０Ｆ及びセンス線４０Ｓの導通の有無を表示部７２へ出力する。これにより、表示部７２にて、フォース線４０Ｆ及びセンス線４０Ｓの導通の有無（断線の有無）が表示される。なお、表示部７２には、画面表示（画像表示）を行うモニタの他に、音声表示（音声出力）を行うスピーカ等も含まれる。

自己診断部８２は、自己診断が実行されている場合、すなわち各リレー４６、５４がオンオフされ且つ電源５８がオンされている場合、検出回路６０から入力される第２抵抗５６の電圧検出結果に基づき、各リレー４６、５４の自己診断を行う。既述の通り、自己診断部８２は、例えば、各リレー４６、５４の双方をオンさせた際に、検出回路６０による検出電圧が「Ｖ／２」となる場合は各リレー４６、５４の双方が正常であると判定し、検出電圧が「Ｖ」となる場合は各リレー４６、５４の少なくとも一方が異常であると判定する。また、自己診断部８２は、各リレー４６、５４の少なくとも一方をオフさせた際に、検出回路６０による検出電圧が「Ｖ／２」となる場合は、各リレー４６、５４の少なくとも一方が異常であると判定する。

そして、自己診断部８２は、各リレー４６、５４の自己診断結果を表示部７２へ出力する。これにより、表示部７２にて、各リレー４６、５４の自己診断結果が表示される。

［本実施形態の追加回路の作用］
図７は、上記構成の追加回路５２によるウェハチャック１６の除電、フォース線４０Ｆ及びセンス線４０Ｓの導通検査、及び各リレー４６、５４の自己診断の処理の流れを示すフローチャートである。

＜導通検査＞
図７に示すように、追加回路制御部７６は、導通検査を実行する任意のタイミングで或いは操作部７０への導通検査開始操作の入力を受けて（ステップＳ１でＹＥＳ）、各リレー４６、５４の双方をオンさせると共に（ステップＳ２）、電源５８をオンさせる（ステップＳ３）。一方、検出回路６０は、電源５８のオンに合わせて第２抵抗５６の電圧検出を開始し、第２抵抗５６の電圧検出結果を判定部８０へ出力する（ステップＳ４）。

判定部８０は、第２抵抗５６の電圧が「Ｖ／２」である場合には、電流ループＣＲに電流Ｉｓが流れていると判定、すなわちフォース線４０Ｆ及びセンス線４０Ｓが導通していると判定する（ステップＳ５）。一方、判定部８０は、第２抵抗５６の電圧が「Ｖ」である場合には、電流ループＣＲに電流Ｉｓが流れていないと判定、すなわちフォース線４０Ｆ及びセンス線４０Ｓのうち少なくとも一方が断線していると判定する（ステップＳ５）。そして、判定部８０は、判定結果を表示部７２に出力する。これにより、表示部７２にて、フォース線４０Ｆ及びセンス線４０Ｓの導通の有無の判定結果が表示される（ステップＳ６）。

＜除電＞
追加回路制御部７６は、除電を実行する任意のタイミングで或いは操作部７０への除電開始操作の入力を受けて（ステップＳ１でＮＯ、ステップＳ７でＹＥＳ）、第１リレー４６をオンさせる（ステップＳ８）。これにより、第１抵抗４８を介して、ウェハチャック１６に帯電した電荷が接地側に放電されるため、ウェハチャック１６が除電される。

＜自己診断＞
追加回路制御部７６は、各リレー４６、５４の自己診断を実行する任意のタイミングで或いは操作部７０への自己診断開始操作の入力を受けて（ステップＳ１及びステップＳ７の双方でＮＯ）、電源５８をオンさせる（ステップＳ９）。また、この電源５８のオンに合わせて、検出回路６０が、第２抵抗５６の電圧検出を開始し、その電圧検出結果を自己診断部８２へ出力する（ステップＳ１０）。

次いで、追加回路制御部７６は、各リレー４６、５４を個別に１回以上オンオフさせる（ステップＳ１１）。そして、自己診断部８２は、各リレー４６、５４のオンオフが実行されている間、検出回路６０から入力される第２抵抗５６の電圧検出結果に基づき、既述
の通り、各リレー４６、５４の自己診断を行い、その診断結果を表示部７２に出力する（ステップＳ１２）。これにより、表示部７２にて、各リレー４６、５４の自己診断結果が表示される（ステップＳ１３）。

［本実施形態の効果］
以上のように本実施形態の追加回路５２によれば、２本のチャックリード線（フォース線４０Ｆ及びセンス線４０Ｓ）と、追加回路５２とにより電流ループＣＲを形成し、この電流ループＣＲに電流Ｉｓが流れるか否か、すなわち検出回路６０による第２抵抗５６の電圧検出結果が「Ｖ／２」になるかを検出するだけで、フォース線４０Ｆ及びセンス線４０Ｓの導通の有無を判定することができる。

また、特許文献２（特開２０１９－１７６０８０号公報）に記載された導通検査装置では、追加配線を設けて１本のチャックリード線の導通の有無を検査しているのに対して、本実施形態では、フォース線４０Ｆ及びセンス線４０Ｓの各々に、第１接続配線６４及び第２接続配線６６を介して追加回路５２を電気に接続し、フォース線４０Ｆ及びセンス線４０Ｓの２本のチャックリード線の導通の有無を判定することができる。

また、本実施形態の除電回路５０では、フォースコネクタ６８Ｆに対して第１リレー４６を先に電気的に接続し、この第１リレー４６に対して接地された第１抵抗４８を電気的に接続しているので、各半導体チップの検査時には第１リレー４６をオフすることにより、チャックリード線（例えばフォース線４０Ｆ）から第１抵抗４８を最短で分離することができる。その結果、除電回路５０に起因するリーク電流を最小に抑えることができるので、リーク電流が、ウェハＷの各半導体チップ（不図示）の検査に影響を及ぼしたり、或いは各半導体チップに悪影響を与えたりすることが防止される。

［その他］
上記実施形態では、第１接続配線６４にフォース線４０Ｆが電気的に接続され、第２接続配線６６にセンス線４０Ｓが電気的に接続されているが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１接続配線６４にセンス線４０Ｓが電気的に接続され、第２接続配線６６にフォース線４０Ｆが電気的に接続されても、上述したように、フォース線４０Ｆ及びセンス線４０Ｓの導通検査を行うことができる。

上記実施形態では、第２接続配線６６に対して、第２リレー５４、第２抵抗５６、及び電源５８の順番で接続されているが、第２リレー５４のオンオフに応じて電流ループＣＲへの電流Ｉｓの供給をオンオフ可能であれば、その順番は特に限定はされない。また、上記実施形態では、除電回路５０によるリーク電流を最小に抑えるために、第１接続配線６４に対して第１リレー４６及び第１抵抗４８の順番で接続しているが、リーク電流を考慮する必要が無い場合には第１接続配線６４に対して第１抵抗４８及び第１リレー４６の順番で接続してもよい。

上記実施形態では、第１抵抗４８及び第２抵抗５６としてそれぞれ単体の抵抗を例に挙げて説明したが、第１抵抗４８及び第２抵抗５６が複数の抵抗（抵抗と等価な電子部品、或いは抵抗以外の電子部品を含む）で構成されていてもよい。

上記実施形態では、検出回路６０により第２抵抗５６の電圧を検出しているが、検出回路６０により第１抵抗４８の電圧を検出し、この電圧検出結果に基づき判定部８０による判定と自己診断部８２による診断とを行ってもよい。

上記実施形態では、電源５８が第２接続配線側に接続されているが、電源５８が除電回路５０に接続されていてもよい。また、ウェハチャック１６の除電のみを目的とする場合
、フォースコネクタ６８Ｆに除電回路５０のみが接続されていてもよい。

以上で本発明の例に関して説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。

９…ウェハテストシステム
１０…プローバ
１６…ウェハチャック
１６ａ…支持面
３０…テスタ
４０Ｆ…フォース線
４０Ｓ…センス線
４６…第１リレー
４８…第１抵抗
５０…除電回路
５４…第２リレー
５６…第２抵抗
５８…電源
６０…検出回路
６２…統括制御部
８０…判定部
８２…自己診断部

Claims (7)

1. ケルビン測定用プローバで測定するウェハを保持する支持面を有するウェハチャックと、
   前記ウェハの表面に形成された半導体チップの表面電極に接触するプローブと、
   前記ウェハの裏面に形成された前記半導体チップの裏面電極に接触するフォース線及びセンス線と、
   前記フォース線又は前記センス線のいずれか一方に接続される第１接続配線と、
   前記フォース線又は前記センス線のいずれか他方に接続される第２接続配線と、
   前記第１接続配線の側に設けられた第１リレー及び第１抵抗と、
   前記第２接続配線の側に設けられた電源と、
   備え、
   前記第１接続配線と前記第２接続配線との間を、前記第１リレー、前記第１抵抗、及び前記電源を介して電気的結合して電流ループを形成し、
   前記電流ループに電流が流れるか否かの判定を行う判定部を備える、
   導通検査装置。
2. 前記電流ループに含まれ、前記第２接続配線の側に設けられた第２リレー及び第２抵抗と、
   前記第２抵抗の電圧を検出する電圧検出部と、を備え、
   前記判定部が、前記電圧検出部の検出結果に基づき、前記判定を行う請求項１に記載の導通検査装置。
3. 前記第１リレー及び前記第２リレーの双方のクローズ状態とオープン状態との切り替えを個別に行うリレー制御部を備え、
   前記判定部が、前記リレー制御部により前記第１リレー及び前記第２リレーの双方が前記クローズ状態に切り替えられた状態での前記電圧検出部の前記検出結果に基づき、前記判定を行う請求項２に記載の導通検査装置。
4. 前記第１リレー及び前記第１抵抗は、前記第１接続配線の前記フォース線又は前記センス線のいずれか一方が接続される一端とは反対側の他端と接地との間に、前記第１リレー、前記第１抵抗の順で接続される請求項１から３のいずれか１項に記載の導通検査装置。
5. 前記支持面に接続された前記フォース線の一端とは反対側の他端が接続する、前記半導体チップの電気的特性を検査するテスタのフォースコネクタに、前記第１接続配線又は前記第２接続配線のうち一方が接続され、
   前記支持面に接続された前記センス線の一端とは反対側の他端が接続する、前記テスタのセンスコネクタに、前記第１接続配線又は前記第２接続配線のうち他方が接続される請求項１から４のいずれか１項に記載の導通検査装置。
6. 半導体チップが複数形成されたウェハを保持するウェハチャックであって、且つ前記ウェハの裏面に形成された前記半導体チップの裏面電極に接触する導電性の支持面を有するウェハチャックと、
   前記ウェハの表面に形成された前記半導体チップの表面電極に接触するプローブと、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の導通検査装置と、
   を備えるケルビン測定用プローバ。
7. 半導体チップが複数形成されたウェハを保持するウェハチャックと、前記ウェハの表面に形成された前記半導体チップの表面電極に接触するプローブと、を備えるケルビン測定用プローバの前記ウェハチャックに設けられた前記ウェハの支持面であって、且つ前記ウ
   ェハの裏面に形成された前記半導体チップの裏面電極に接触する導電性の支持面に対して電気的に接続されるフォース線又はセンス線のいずれか一方と、
   前記フォース線又は前記センス線のうち一方に接続される第１接続配線と、
   前記第１接続配線に接続された第１リレーと、
   前記第１リレーに接続され且つ接地された第１抵抗と、
   を備える除電装置。

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