JP6045993B2

JP6045993B2 - プローブ装置

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Publication number: JP6045993B2
Application number: JP2013142462A
Authority: JP
Inventors: 健田岡; 榮一篠原; 一美山県; 鈴木　裕; 裕鈴木
Original assignee: Welcon
Current assignee: Welcon
Priority date: 2013-07-08
Filing date: 2013-07-08
Publication date: 2016-12-14
Anticipated expiration: 2033-07-08
Also published as: JP2015015419A

Description

本発明は、基板の両面に電極を有する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、高電圧で大電流を扱うために、チップの両面に電極を設けて、チップの厚さ方向に電流を流すようになっている。たとえば、パワーＭＯＳＦＥＴは、チップのおもて面にソース電極とゲート電極を設けるとともに、チップの裏面にドレイン電極を設け、ゲート電極に一定の制御電圧を印加されると、ソース電極とドレイン電極との間で大きな電流を流せるようになっている。また、ＩＧＢＴは、チップのおもて面にエミッタ電極とゲート電極を設ける一方で、チップの裏面にコレクタ電極を設け、ゲート電極に一定の制御電圧を印加されると、エミッタ電極とコレクタ電極との間でパワーＭＯＳＦＥＴよりも更に大きな電流を流せるようになっている。

このようにチップの両面に電極を有する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ためのプローブ装置は、検査対象となる個々のチップまたはパワーデバイスとテスタとの間で電気的導通をとるために、半導体ウエハのおもて側の電極（ゲート電極およびソース電極／エミッタ電極）に対しては通常通り上方のプローブカードよりプローブ針を当てる一方で、半導体ウエハの裏側の電極（ドレイン電極／コレクタ電極）に対しては載置台の上面を導体つまり載置面導体で構成し、ウエハ裏側の電極と載置面導体との間で直接接触の電気的接続を形成するようにしている。そして、載置台の載置面導体とテスタの対応する端子との間にはパワーデバイスの出力信号を伝送するための線路または測定ラインを設けている。

この場合、被検査チップの位置合わせのために行われる載置台の移動を邪魔しないように、載置台の周辺で測定ラインの引き回しを工夫する必要があり、従来のプローブ装置の多くはケーブルベア（登録商標）に装入された数ｍ以上の長い電気ケーブルを引き回している。しかしながら、そのように数ｍ以上の長い電気ケーブルが用いられると、そのインダクタンスが無視できなくなる。一般に、動特性の検査では、マイクロ秒単位の矩形波パルスが用いられる。この場合、測定ラインのインダクタンスが大きいと、インピーダンスも比例して高くなり、パワーデバイスよりテスタに取り込まれるパルスの波形がなまる。このことによって、たとえばターンオン時間や立ち上がり時間等の測定精度が低下する。

この問題に対しては、載置台の上方に、通常はプローブ針と干渉しないようにそれよりも横方向の外側でプローブカードより低い位置に、水平方向に一定の拡がりを有する平板の導体を固定配置するとともに、載置台側にはその可動範囲内の任意の位置で平板導体の下面と接触できる昇降可能な接触子を載置台の側面に取り付ける構成のプローブ装置が既に考案されている（特許文献１参照）。

この方式のプローブ装置においては、載置面導体と接触子は載置台の周辺エッジ付近でインダクタンスを無視できる接続導体たとえば短いハードワイヤによって電気的に接続される。そして、位置合わせが完了した載置台の傍らで接触子が原位置から一定の高さ位置まで上昇移動すると、接触子の上端が平板導体の下面に当接して両者間に電気的な接続状態が形成され、ひいては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が確立される。こうして、載置台の載置面導体から平板導体までの区間では電気ケーブルの引き回しが不要となる。

特開２０１２−５８２２５号公報

しかしながら、上記のように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中継手段として載置台の上方に平板導体を配置する従来のプローブ装置においては、載置面導体から平板導体までの線路ではインダクタンスないしインピーダンスを顕著に低減することはできても、平板導体のインピーダンスが高いために、載置面導体からテスタに至る測定ラインの総インピーダンスは大して低減しない。このため、パワーデバイスの動特性試験においてテスタに取り込まれるパルスの波形のなまりを効果的に小さくすることができない。

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、基板を載置する載置台の載置面導体からテスタに至る測定ラインのインピーダンスを低減して、基板の両面に電極を有するパワーデバイスに対する電気的特性検査（特に動特性検査）の測定精度を向上させるプローブ装置を提供する。

本発明のプローブ装置は、被検査基板上に形成され前記基板の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、前記基板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基板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基板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、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、その下面にて前記接触子と接触可能な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の接続導体とを有し、前記コンタクトプレートが、網状に広がって、または枝状に分かれて延びる信号伝送路を有する。

上記の装置構成においては、コンタクトプレートが、検査対象の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中継手段として、プローブカードより低い位置で載置台の上方に配置され、検査時には下方から上昇移動する接触子と接触する。このコンタクトプレートが網状に広がって、または枝状に分かれて延びる信号伝送路を有することにより、接触子からコンタクトプレートの下面に入った電流は、パルスの高調波成分であっても、コンタクトプレートの網状または枝状の信号伝送路を流れながら、コンタクトプレートを板厚方向に貫通して、第２の接続導体へ抜け出ることにより、コンタクトプレートを低いインピーダンスで通過することができる。その結果、パワーデバイスの裏側電極とテスタの対応する端子との間で電気的導通状態を形成する測定ラインの総インピーダンスも低くなり、テスタに取り込まれるパルスの波形のなまりが減少する。

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、基板を載置する載置台の載置面導体からテスタに至る測定ラインのインピーダンスを大幅に低減して、基板の両面に電極を有するパワーデバイスに対する電気的特性検査（特に動特性検査）の測定精度を大きく向上させることができる。

本発明の一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。一実施例におけるコンタクトプレートの構成を示す斜視図である。実施例におけるコンタクトプレート上でパルスの電流（特に高次の高調波）が流れる経路を模式的に示す断面図である。比較例におけるコンタクトプレート上でパルスの電流（特に高次の高調波）が流れる経路を模式的に示す断面図である。一変形例におけるコンタクトプレートのメッシュ構造を示す部分拡大平面図である。別の実施例におけるコンタクトプレートの一形態を示す一部拡大断面図である。別の実施例におけるコンタクトプレートの別の形態を示す一部拡大断面図である。別の実施例におけるコンタクトプレートの別の形態を示す一部拡大断面図である。別の実施例におけるコンタクトプレートの全体構造を示す斜視図である。図９のコンタクトプレートの一部を拡大して示す部分拡大斜視図である。図９のコンタクトプレートの積層構造を示す側面図である。

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、本発明の一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を被検査基板とし、この半導体ウエハＷ上に形成され、チップ（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ＩＧＢＴ）について、ウエハレベルでチップ毎の電気的特性、特に動特性の検査を行えるように構成されている。

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、被検査基板の半導体ウエハ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（コレクタ電極）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，エミッタ電極）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，２４Ｅ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，２６Ｅ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，エミッタ電極）に接触するようになっている。

各接続導体２６Ｇ，２６Ｅは、プローブカード１６の貫通孔（スルーホール）３０Ｇ，３０Ｅ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，３２Ｅ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，３２Ｅ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を囲んで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なっている。

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，２４Ｅと干渉しないようにその左右両側に分かれて一対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３５に螺合しており、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、その中央部にパッド状のプレート上面端子３８が形成され、このプレート上面端子３８の上に鉛直方向に延びる棒状またはブロック状の接続導体４０の下端が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３２Ｃ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３２Ｃ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、一対のコンタクトプレート３４に対応するテストヘッド２０の左右一対の端子３２Ｃ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。

コンタクトプレート３４はこの実施形態の主たる特徴部分であり、その構成および作用は後に詳細に説明する。

載置台１２の側面には、左右一対のコンタクトプレート３４とそれぞれ独立に接触可能な一対の接触子４４が左右に分かれて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、その位置で少なくとも一方の接触子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，２４Ｅ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，２４Ｅ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，エミッタ電極）がそれぞれ対応するプローブ針２４Ｇ，２４Ｅ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，エミッタ電極）をそれぞれ対応するプローブ針２４Ｇ，２４Ｅ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，エミッタ電極）とテストヘッド２０の対応する端子３２Ｇ，３２Ｅとの間で、プローブカード１６の接続導体２６Ｇ，２６Ｅおよびプローブ針２４Ｇ，２４Ｅ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、片側または両側の接触子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（コレクタ電極）とテストヘッド２０の対応する少なくとも一方の端子３２Ｃとの間で、載置台１２の載置面導体２２、ハードワイヤ４６、少なくとも一方の接触子４４、少なくとも一方のコンタクトプレート３４および少なくとも一方の接続導体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，エミッタ電極，コレクタ電極）とテストヘッド２０の各対応する端子３２Ｇ，３２Ｅ，３２Ｃ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エミッタ電極およびコレクタ電極間に所定の高電圧が印加され、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大電流のパルスが出力され、この大電流のパルスが第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３２Ｃ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。

図３Ａ〜図３Ｅ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動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と接触子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がそれぞれ左右両側のコンタクトプレート３４の下に位置する。この位置で、左右両側の接触子４４は、原位置から上昇（往動）することで、左右両側のコンタクトプレート３４の下面にそれぞれ接触することができる。こうして、第２の測定ラインは左右両側の２系統（あるいは左右いずれかの一系統）で構築または結線される。

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が左側のコンタクトプレート３４の外（左）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は右側の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、左側系統では結線されないが、右側系統では結線される。

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、右側系統では結線されないが、左側系統では結線される。

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−Ｘ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、左右両側の２系統（あるいは左右いずれかの一系統）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、右側の接触子４４が右側の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の略全面積に重なっている。左側の接触子４４と左側のコンタクトプレート３４との間でも同じである。

すなわち、この実施形態では、全チップ検査で載置台１２の位置が変わる度に接触子４４とコンタクトプレート３４との間の接触位置が変わり、コンタクトプレート３４のインピーダンス（より正確には接触子４４と接続導体４０との間のインピーダンス）も変化する中で、そのインピーダンス平均値を可及的に低くするように、コンタクトプレート３４の形状および面積を必要最小限に設計している。もっとも、第２の測定ラインが常に左右両側の２系統で結線されるように、コンタクトプレート３４のサイズ（面積）を図の左右の方向（Ｘ方向）で拡張する構成も可能である。

上記したように、このプローブ装置では、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，２４Ｅの基端とテストヘッド２０の対応する端子３２Ｇ，３２Ｅ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，２６Ｅ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３２Ｃ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より格段に低くしている。

そして、以下に述べるように、コンタクトプレート３４上でパルスの電流が受けるインピーダンス（より正確には接触子４４と接続導体４０との間のインピーダンス）を可及的に低くするための特殊なプレート構造をコンタクトプレート３４に持たせているので、第２の測定ラインの総インピーダンスをより一層低減している。このことにより、テスタに取り込まれるパルスの波形に生じるなまりを可及的に小さくして、動特性検査における測定の精度ないし判定性能を大きく向上させることができる。

［コンタクトプレートの構成及び作用］

図５に、一実施例におけるコンタクトプレート３４の構成を示す。図示のように、コンタクトプレート３４は、撓みの無い水平な姿勢を安定に保つため、ボード並みの板厚（たとえば５ｍｍ〜１０ｍｍ）を有している。ただし、コンタクトプレート３４は、従来のような平板ではなく、メッシュ構造を有している。図示の例は、格子状のメッシュ構造であり、透かし部（開口部）５０を縦横に区切っている非透かし部（骨格部）５２が信号伝送路（つまり第２の測定ラインの一部）を形成している。

このようにコンタクトプレート３４がメッシュ構造を有することにより、動特性検査において半導体ウエハＷ上の被検査パワーデバイスより出力されたパルスの電流ｉは、第２の測定ライン上でコンタクトプレート３４を低いインピーダンスで通過することができる。すなわち、図６Ａに示すように、接触子４４よりコンタクトプレート３４の下面に入った電流ｉは、その付近の透かし部（開口部）５０あるいは接触子４４とプレート上面端子３８とを結ぶ直線に沿って分布する任意の透かし部５０を通り抜けて、コンタクトプレート３４の上面に出る。そして、コンタクトプレート３４の上面に出た電流ｉは、非透かし部（骨格部）５２を通ってプレート上面端子３８に至り、そこから接続導体４０を通ってテストヘッド２０の端子３２Ｃに入る（図１）。

すなわち、動特性検査において被検査パワーデバイスより出力されるパルス（通常は矩形波のパルス）は、基本波と多数の高調波とからなり、高次の高調波はコンタクトプレート３４上では表皮効果によりプレート表層部を伝播する。しかし、コンタクトプレート３４はメッシュ構造になっているので、接触子４４よりコンタクトプレート３４の下面に入ったパルスの高次の高調波は、透かし部（開口部）５０の内壁または非透かし部５２の側面表層部を伝播して、コンタクトプレート３４を板厚方向に貫通する。このことによって、被検査パワーデバイスより出力されたパルスの電流（特に高調波成分）ｉは、コンタクトプレート３４を低いインピーダンスで通過することができる。その結果、第２の測定ラインの総インピーダンスも低くなり、テスタに取り込まれるパルスの波形のなまりが著しく減少する。

これに対して、比較例として、平板のコンタクトプレート３４'の場合は、図６Ｂに示すように、接触子４４よりコンタクトプレート３４'の下面に入ったパルスの電流（特に高調波成分）ｉ'は、表皮効果によりコンタクトプレート３４'の周縁エッジを迂回してプレート上面端子３８に辿り着くことになるため、コンタクトプレート３４を高いインピーダンスで通過することになる。その結果、第２の測定ラインの総インピーダンスが高くなり、テスタに取り込まれるパルスの波形のなまりを効果的に除去ないし低減するのが困難になる。

［コンタクトプレートに関する他の実施例又は変形例］

コンタクトプレート３４の上記実施例における格子状のメッシュ構造は一例であり、コンタクトプレート３４は任意の網目模様のメッシュ構造を有することができる。したがって、たとえば図７に示すように、プレート上面端子３８を中心としてその周りに透かし部５０が放射状に分布するようなメッシュ構造も可能であり、この場合も非透かし部（骨格部）５２が信号伝送路を形成する。

さらに、コンタクトプレート３４は、メッシュ以外の構成によっても、網状に広がる信号伝送路を有することができる。すなわち、図８Ａ，図８Ｂおよび図８Ｃに示すように、コンタクトプレート３４は、肉薄部５０'および肉厚部５２'をメッシュの透かし部５０および非透かし部５２にそれぞれ対応させて配置する繰り返し模様の凹凸面５４を両面または片面に有してもよい。

この場合は、肉厚部５２'が信号伝送路を形成する。すなわち、接触子４４よりコンタクトプレート３４の下面に入ったパルスの高次の高調波は、肉薄部５０'の厚さがスキンデップスよりも小さければ、そこを貫通して上面に抜けることができる。これによって、メッシュの場合と同様に、パワーデバイスより出力されたパルスの電流（特に高調波成分）ｉは、コンタクトプレート３４を低いインピーダンスで通過することができる。

さらに、別の実施例として、コンタクトプレート３４は、上記のような網状に広がる信号伝送路の代わりに、枝状に分かれて延びる信号伝送路を有することもできる。

具体的には、図９〜図１１に示すように、この実施例におけるコンタクトプレート３４は、信号伝送路を構成する多数の板片ＣＰが多層構造（図示の例は６層構造）で分岐している板片複合体を有している。ここで、図９はコンタクトプレート３４の全体構成を示す斜視図、図１０は部分拡大斜視図、および図１１は側面図である。

この多層構造の板片複合体において、第１層（最上層）には、プレート上面端子３８の両側でＹ方向にまっすぐ延びる最大面積のＩ型板片ＣＰ₁が１個設けられている。

第２層には、Ｘ方向にまっすぐ延びる「Ｉ」型の板片ＣＰ_2Aと、Ｙ方向にまっすぐ延びる１本の長尺状板片部とＸ方向にまっすぐ延びる１本の長尺状板片部とが一体に組み合わさった「Ｔ」型の板片ＣＰ_2Bがそれぞれ２個設けられている。ここで、Ｉ型板片ＣＰ_2AおよびＴ型板片ＣＰ_2Bはいずれも第１層のＩ型板片ＣＰ₁より小さい（数分の１程度の）面積を有している。そして、各々のＩ型板片ＣＰ_2Aはその中心部にて第１層のＩ型板片ＣＰ₁の中間部に接続され、各々のＴ型板片ＣＰ_2BはそのＹ方向の延びる長尺状板片部の先端部にて第１層のＩ型板片ＣＰ₁の先端部に接続されている。

第３層には、Ｙ方向にまっすぐ延びる１本の長尺状板片部とＸ方向にまっすぐ延びる２本の長尺状板片部とが一体に組み合わさった「Ｈ」型または略「Ｈ」型のＣＰ₃が８個設けられている。ここで、Ｈ型または略「Ｈ」型板片ＣＰ₃は第２層のＩ型板片ＣＰ_2AおよびＴ型板片ＣＰ_2Bより小さい（数分の１程度の）面積を有している。そして、各々のＨ型または略「Ｈ」型板片ＣＰ₃は、その中心部にて第２層のいずれかのＩ型板片ＣＰ_2AまたはＴ型板片ＣＰ_2Bの一端部に接続されている。

第４層には、Ｙ方向にまっすぐ延びる１本の長尺状板片部とＸ方向にまっすぐ延びる２本の長尺状板片部とが一体に組み合わさった「Ｈ」型の板片部ＣＰ₄が多数（３０個以上）設けられている。ここで、第４層のＨ型板片部ＣＰ₄は第３層のＨ型板片部ＣＰ₃より小さい（数分の１程度の）面積を有している。そして、第４層の各々のＨ型板片部ＣＰ₄は、その中心部にて第３層のいずれかのＨ型板片部ＣＰ₃の一端部に接続されている。

第５層および第６層（最下層）にも、Ｙ方向にまっすぐ延びる１本の長尺状板片部とＸ方向にまっすぐ延びる２本の長尺状板片部とが一体に組み合わさった「Ｈ」型の板片部ＣＰ₅，ＣＰ₆がそれぞれ多数（ＣＰ₅は１００個以上、ＣＰ₆は数１００個以上）設けられている。ここで、第５層のＨ型板片部ＣＰ₅は第４層のＨ型板片部ＣＰ₄より小さい（数分の１程度の）面積を有し、第６層のＨ型板片部ＣＰ₆は第５層のＨ型板片部ＣＰ₅より小さい（数分の１程度の）面積を有している。そして、第５層の各々のＨ型板片部ＣＰ₅はその中心部にて第４層のいずれかのＨ型板片部ＣＰ₄の一端部に接続され、第６層の各々のＨ型板片部ＣＰ₆はその中心部にて第５層のいずれかのＨ型板片部ＣＰ₅の一端部に接続されている。

上記のように、この多層構造の板片複合体においては、上層から下層にいくほど、板片の一個当たりの面積が減少するとともに、板片の一層当たりの個数が増して、上下で連続する２層の間で分岐する数も増大し、板片の一層内に分布する領域が拡大している。したがって、１層当たりの個数および領域（面積）が最小である最上層の板片ＣＰ₁がコンタクトプレート３４の上面を形成し、１層当たりの個数および領域（面積）が最大である最下層の板片ＣＰ₆がコンタクトプレート３４の下面を形成する。

動特性検査において、接触子４４は、コンタクトプレート３４内のいずれかの位置で最下層つまり第６層の板片ＣＰ₆に接触する。そして、接触子４４よりコンタクトプレート３４の下面に入った電流ｉは、第５層の板片ＣＰ₅、第４層の板片ＣＰ₄、第３層の板片ＣＰ₃、第２層の板片ＣＰ_2A、Ｔ型板片ＣＰ_2Bおよび第１層の板片ＣＰ₁の順に流れて各所で分流または合流を行いながら、上面プレート端子３８に辿り着く。

このように多層構造の板片複合体からなるコンタクトプレート３４においては、接触子４４が上面プレート端子３８から離れているほど、接触子４４から上面プレート端子３８に向かう電流が広い領域で細かく分流し、次第に大きな合流を形成するので、コンタクトプレート３４上の各位置で均一化されたインピーダンスが得られる。

［コンタクトプレート以外の他の実施形態又は変形例］

本発明のプローブ装置においては、コンタクトプレート３４以外の部分でも他の実施例または変形例が可能である。

たとえば、上記実施形態においては、上述したように、第１の測定ラインにおいては、プローブ針２４Ｇ，２４Ｅの基端とテストヘッド２０の対応する端子３２Ｇ，３２Ｅとが、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，２６Ｅ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は、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３２Ｃとが、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。

しかし、インピーダンスの増加を伴うが、たとえば第１の測定ラインにおいて、プローブ針２４Ｇ，２４Ｅの基端とテストヘッド２０の対応する端子３２Ｇ，３２Ｅとの間に介在する接続導体として、プローブカード１６の上記単体の接続導体２６Ｇ，２６Ｅを複合的な接続導体、あるいは被直線的な接続導体に変更することや、電気ケーブルを用いることも可能である。同様に、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３２Ｃとの間に介在する接続導体として、単体の接続導体４０を複合的な接続導体、あるいは被直線的な接続導体に変更することや、電気ケーブルを用いることも可能である。

また、コンタクトプレート３４は、上記実施形態のような２分割タイプのものに限定されない。たとえば、プローブ針と干渉しないようにその全周囲に延びる一体型または単体のコンタクトプレートであってもよい。接触子４４も、上記実施形態のようなプロープピンに限定されず、たとえば上記特許文献１に開示されるようなミアンダ型または揺動型のものも使用可能である。上記実施形態におけるプローブ装置は、上記のような動特性の検査に限らず、静特性の検査にも使用できるのは勿論である。

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，２４Ｅプローブ針
２６Ｇ，２６Ｅ接続導体
３２Ｇ，３２Ｅ，３２Ｃテストヘッドの端子
３４コンタクトプレート
３８プレート上面端子
４０接続導体
４４接触子
４６ハードワイヤ
５０透かし部（開口部）
５２非透かし部（骨格部）
５０' 肉薄部
５２' 肉厚部
５４凹凸面
ＣＰ₁，ＣＰ₂，ＣＰ₃，ＣＰ₄，ＣＰ₅，ＣＰ₆ 板片

Claims

被検査基板上に形成され前記基板の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、
前記基板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基板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基板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、
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、その下面にて前記接触子と接触可能な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
を有し、
前記コンタクトプレートが、網状に広がって、または枝状に分かれて延びる信号伝送路を有する、プローブ装置。
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、
前記コンタクトプレート上で、前記信号伝送路の任意の箇所が前記プレート上面端子に電気的に通じている、
請求項１に記載のプローブ装置。
前記プレート上面端子は、前記コンタクトプレートの中央部に設けられる、請求項２に記載のプローブ装置。
前記コンタクトプレートの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の接続導体は鉛直方向にまっすぐ延びる、請求項２または請求項３に記載のプローブ装置。
前記第２の接続導体は、前記プローブカードを支持するために前記プローブカードの周辺に延びているプローブカードホルダに形成されている第２の貫通孔を貫通して鉛直方向にまっすぐ延びる、請求項４に記載のプローブ装置。
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４または請求項５に記載のプローブ装置。
前記コンタクトプレートはメッシュ構造を有し、そのメッシュ構造の非透かし部が前記信号伝送路を形成する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のプローブ装置。
前記コンタクトプレートは、透かし部が格子状に分布するメッシュ構造を有する、請求項７に記載のプローブ装置。
前記コンタクトプレートは、前記プレート上面端子を中心としてその周りに透かし部が放射状に分布するメッシュ構造を有し、そのメッシュ構造の非透かし部が前記信号伝送路を形成する、請求項２〜６のいずれか一項に記載のプローブ装置。
前記コンタクトプレートは、肉薄部および肉厚部をメッシュの透かし部および非透かし部にそれぞれ対応させて配置する繰り返し模様の凹凸面を有し、前記肉厚部が前記信号伝送路を形成する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のプローブ装置。
前記コンタクトプレートは、前記信号伝送路を構成する多数の板片が多層構造で分岐している板片複合体を有し、
上層から下層にいくほど、前記板片の一層当たりの個数が増して、前記板片の一層内に分布する領域が拡大するとともに、前記板片の一個当たりの面積が減少する、
請求項１〜６のいずれか一項に記載のプローブ装置。
前記板片複合体の多層構造において、最上層以外の各層に含まれる各々の前記板片は、前記コンタクトプレートの面内で第１の方向に直線状に延びる第１の長尺状板片部と、前記第１の長尺状板片部の一端または両端から前記第１の方向と交差する第２の方向に直線状に延びる第２の長尺状板片部とを有する、請求項１１に記載のプローブ装置。
前記第１の長尺状板片部の中心部が、当該層の１つ上の層に含まれるいずれか１つの前記板片の一端部に接続される、請求項１２に記載のプローブ装置。
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の接続導体は鉛直方向にまっすぐ延びる、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のプローブ装置。
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に形成されている第１の貫通孔に取り付けられている、請求項１４に記載のプローブ装置。
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１４または請求項１５に記載のプローブ装置。