JP6084469B2 - 半導体評価装置および半導体評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、被測定物の電気的特性の評価について、被測定物に流体を吹き付けた状態で実施する半導体評価装置および半導体評価方法に関するものである。

半導体ウエハ状態または半導体チップ状態の半導体装置（被測定物）の電気的特性を評価する際、真空吸着等によって被測定物の設置面を、チャックステージの表面に接触させた状態で固定した後、電気的な入出力を行うために、被測定物の表面にコンタクトプローブを接触させる。また、以前から大電流、高電圧印加の要求等により、コンタクトプローブの多ピン化が図られている。

このような状況の下、被測定物の評価中に、部分放電現象が、例えばコンタクトプローブと被測定物との間に生じて、被測定物の部分的な破損、不具合が生じることが知られている。このため、このような部分放電を抑制することは重要である。部分放電の生じた被測定物が良品として後工程に流出した場合、後工程にてこのような被測定物を抽出することは非常に困難であるため、事前に部分放電を抑制する措置を施すことが望ましい。そこで、部分放電を抑制する手法が、例えば、特許文献１，２に開示されている。

特許文献１には、絶縁性の液体中で電子部品の特性検査を行うことで、当該特性検査中に発生する放電を抑制する技術が記載されている。また、特許文献２には、絶縁性の液体を用いず、不活性ガスを充満した閉空間にて被検査物の特性検査を実施することで、当該特性検査中に発生する放電を抑制する技術が記載されている。

特開２００３−１３０８８９号公報 特開平１０−９６７４６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、高価なプローバが必要であるとともに、液体中での評価のため、評価工程の時間が増大し、低コスト化に向かないという問題点があった。また、被測定物がウエハテストおよびチップテストにおける半導体素子である場合、評価後に絶縁性の液体を半導体素子から完全に除去する必要があり、この評価方法の適用は困難であった。

特許文献２に記載の技術では、絶縁性の液体を用いず、不活性ガスを充満した閉空間にて検査を実施するものの、評価装置の構成が複雑であるため、低コスト化に向かないという問題点と、被検査物を交換するごとに不活性ガスを閉空間に充満させる必要があるため、評価工程に掛かる時間が増大するという問題点があった。

そこで、本発明は、低コストで、かつ評価工程に掛かる時間を増大させることなく、被測定物における部分放電の発生を簡単に抑制できる半導体評価装置および半導体評価方法を提供することを目的とする。

本発明に係る半導体評価装置は、被測定物を保持するチャックステージと、前記チャックステージに保持された前記被測定物に接触させて当該被測定物の電気的特性を評価するためのコンタクトプローブと、前記コンタクトプローブおよび前記被測定物が設置された測定空間が開放された状態で、前記被測定物に流体を吹き付ける流体吹き付け手段とを備え、前記コンタクトプローブを設置するための絶縁性基体をさらに備え、前記流体吹き付け手段は、前記絶縁性基体に設置され、前記流体吹き付け手段は、前記被測定物の外縁部に流体を吹き付け可能に設けられ、前記絶縁性基体に、前記流体吹き付け手段により吹き付けられた流体が前記被測定物の外縁部から内側に流入しないように遮蔽する遮蔽手段を設けたものである。

また、本発明に係る半導体評価方法は、前記コンタクトプローブを前記被測定物に接触させることで前記被測定物の電気的評価を行う工程と、前記被測定物の電気的評価を行う工程の際に、前記流体吹き付け手段により前記被測定物の表面に流体を吹き付ける工程とを備えたものである。

本発明に係る半導体評価装置によれば、半導体評価装置は、被測定物を保持するチャックステージと、チャックステージに保持された被測定物に接触させて当該被測定物の電気的特性を評価するためのコンタクトプローブと、コンタクトプローブおよび被測定物が設置された測定空間が開放された状態で、被測定物に流体を吹き付ける流体吹き付け手段とを備えた。

したがって、コンタクトプローブにより被測定物の電気的特性を評価する際に、流体吹き付け手段により被測定物に流体を吹き付けることで、評価時に部分放電が発生することを簡単に抑制できる。

被測定物に流体を吹き付けるだけでよいため、コンタクトプローブおよび被測定物が設置された測定空間を密閉する必要がなく、また、評価ごとに流体を充満させたり、評価後に被測定物から流体を除去したりするなどの追加処理を必要としないため、低コストで、かつ評価工程に掛かる時間が増大することを抑制できる。コンタクトプローブを設置するための絶縁性基体をさらに備え、流体吹き付け手段は、絶縁性基体に設置されたため、評価対象の半導体装置に接近して流体を吹き付けることで、部分放電の抑制効果を向上させることができる。流体吹き付け手段は、被測定物の外縁部に流体を吹き付け可能に設けられたため、特に半導体装置の終端部近傍に多発する部分放電の発生を抑制できる。絶縁性基体に、流体吹き付け手段により吹き付けられた流体が被測定物の外縁部から内側に流入しないように遮蔽する遮蔽手段を設けたため、流体が半導体装置の素子部に吹き付けられることが抑制され、半導体装置の素子部の温度が変化することを抑制できる。

本発明に係る半導体評価方法によれば、コンタクトプローブを被測定物に接触させることで被測定物の電気的評価を行う工程と、被測定物の電気的評価を行う工程の際に、流体吹き付け手段により被測定物の表面に流体を吹き付ける工程とを備えた。

したがって、コンタクトプローブにより被測定物の電気的特性を評価する際に、流体吹き付け手段により被測定物に流体を吹き付けることで、評価時に部分放電が発生することを簡単に抑制できる。

被測定物に流体を吹き付けるだけでよいため、コンタクトプローブおよび被測定物が設置された測定空間を密閉する必要がなく、また、評価ごとに流体を充満させたり、評価後に被測定物から流体を除去したりするなどの追加処理を必要としないため、低コストで、かつ評価工程に掛かる時間が増大することを抑制できる。

実施の形態１に係る半導体評価装置の概略図である。 実施の形態１に係る半導体評価装置におけるコンタクトプローブの動作説明図である。 実施の形態１に係る半導体評価装置における流体吹き付け部と流体吸い込み部の配置構成を示す平面図である。 実施の形態１の変形例１に係る半導体評価装置における流体吹き付け部と流体吸い込み部の配置構成を示す平面図である。 実施の形態１の変形例２に係る半導体評価装置における流体吹き付け部の配置構成を示す正面図である。 実施の形態１の変形例３に係る半導体評価装置における流体吹き付け部の配置構成を示す正面図である。 実施の形態１の変形例４に係る半導体評価装置における流体吹き付け部と流体吸い込み部の配置構成を示す平面図である。 実施の形態１の変形例５に係る半導体評価装置における流体吹き付け部と流体吸い込み部の配置構成を示す平面図である。 実施の形態２に係る半導体評価装置の概略図である。 実施の形態３に係る半導体評価装置の概略図である。 実施の形態３に係る半導体評価装置における流体吹き付け部の配置構成を示す平面図である。 実施の形態３に係る半導体評価装置におけるコンタクトプローブの動作説明図である。 実施の形態３の変形例１に係る半導体評価装置における流体吹き付け部の配置構成を示す平面図である。

＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１について、図面を用いて以下に説明する。図１は、実施の形態１に係る半導体評価装置１の概略図である。半導体評価装置１は、プローブ基体２と、チャックステージ３と、制御部４（制御手段）と、流体吹き付け部７（流体吹き付け手段）と、流体吸い込み部１７（流体吸い込み手段）と、移動アーム９とを備えている。

プローブ基体２は、コンタクトプローブ１０と、絶縁性基体１６と、接続部８ｂとを備えている。本実施の形態１では、絶縁性基体１６に流体吹きつけ部７および流体吸い込み部１７が設置され、半導体装置５の電気的特性の評価は、半導体装置５の表面に流体を吹き付けた状態で実施される。

本実施の形態１では、半導体装置５の縦方向、つまり面外方向に大きな電流を流す縦型構造の半導体装置５を一例として示すが、これに限るものではなく、半導体装置の一面において入出力を行う、横型構造の半導体装置であってもよい。縦型構造の半導体装置５の評価の際、外部と接続するための一方の電極は、半導体装置５の上面に設けた接続パッド１８（図２参照）と接触するコンタクトプローブ１０である。そして他方の電極は、半導体装置５の下面、つまり、設置面にて接触するチャックステージ３の上面である。

コンタクトプローブ１０は、絶縁性基体１６に固定されており、絶縁性基体１６の接続部８ｂに接続された信号線６ｂを介して、制御部４と接続されている。チャックステージ３は、チャックステージ３の側面に設けた接続部８ａに接続された信号線６ａを介して、制御部４に接続されている。

なお、コンタクトプローブ１０は、大電流を印加することを想定して複数個設置されており、各コンタクトプローブ１０に加わる電流密度が略一致するように、各コンタクトプローブ１０から、信号線６ｂと絶縁性基体１６の接続位置である接続部８ｂの距離と、チャックステージ３の側面に設けた接続部８ａの距離が、どのコンタクトプローブ１０を介しても略一致する位置に各接続部８ａ，８ｂを設けることが望ましい。つまり、接続部８ａと接続部８ｂは、コンタクトプローブ１０を介してそれぞれ対向する位置にあることが望ましい。また、各コンタクトプローブ１０と接続部８ｂ間は、例えば、絶縁性基体１６上に設けた金属板（図示省略）を介して接続されている。

プローブ基体２は、移動アーム９により任意の方向へ移動可能に保持されている。ここで、１つの移動アーム９でのみプローブ基体２を保持する構成としたが、これに限るものではなく、複数の移動アームにより安定的に保持してもよい。また、移動アーム９は、チャックステージ３を移動可能に保持する構成とし、プローブ基体２を移動するのではなく、半導体装置５、つまり、チャックステージ３側を移動させてもよい。チャックステージ３は、半導体装置５の設置面と接触して固定（保持）する台座であり、半導体装置５を固定するための手段として、例えば真空吸着の機能を有する。なお、半導体装置５を固定するための手段は真空吸着に限るものではなく、静電吸着等であってもよい。

次に、コンタクトプローブ１０について説明する。図２は、実施の形態１に係る半導体評価装置１におけるコンタクトプローブ１０の動作説明図であり、図２（ａ）は、初期状態を示し、図２（ｂ）は、接触状態を示し、図２（ｃ）は、押圧状態を示す。

コンタクトプローブ１０は、基台として形成され、下向き（−Ｚ方向）に絶縁性基体１６に固定されている。コンタクトプローブ１０は、絶縁性基体１６に固定される設置部１４と、半導体装置５の上面に設けられた接続パッド１８と機械的かつ電気的に接触するコンタクト部１１を有する先端部１２と、内部に組み込まれたスプリング等のばね部材を介して接触時に摺動可能な押し込み部１３と、先端部１２と電気的に通じかつ外部への出力端となる電気的接続部１５とを備えている。

コンタクトプローブ１０は導電性を有する、例えば銅、タングステン、レニウムタングステンなどの金属材料により形成されるが、これらに限るものではなく、特にコンタクト部１１は導電性向上および耐久性向上等の観点から、別の部材、例えば金、パラジウム、タンタル、プラチナ等で被覆されてもよい。

コンタクトプローブ１０が、図２（ａ）に示す初期状態から、半導体装置５の表面に設けた接続パッド１８に向けて（−Ｚ方向に）下降すると、最初に、図２（ｂ）に示すように、接続パッド１８とコンタクト部１１が接触する。その後、コンタクトプローブ１０がさらに下降すると、図２（ｃ）に示すように、押し込み部１３が設置部１４内にばね部材を介して押し込まれ、半導体装置５の接続パッド１８との接触を確実なものとなる。

次に、図３を用いて、絶縁性基体１６に配置される流体吹き付け部７および流体吸い込み部１７の設置例について説明する。流体吹き付け部７から吹き付けられる流体としては、熱的、化学的に安定で、絶縁性能に優れ、電離性の低い気体が望ましい。具体的には、六フッ化硫黄ガス、二酸化炭素ガス、窒素ガスなどであるが、これらに限るものではない。特に六フッ化硫黄ガスは、優れた消弧媒体としても知られており、パッファ形ガス遮断器に利用されている。上述の特性を有した流体を吹きつけた状態、つまり、流体の雰囲気濃度が高い状態で、電気的特性の評価を行うことで、半導体装置５の表面近傍に生じる部分放電を抑制することが可能となる。

図３は、半導体評価装置１における流体吹き付け部７と流体吸い込み部１７の配置構成を示す平面図であり、図面を見やすくするために絶縁性基体１６は省略されている。１つの流体吹き付け部７は、絶縁性基体１６において、半導体装置５の１つの角部の略中央に対応する位置に、例えば、垂直方向（Ｚ方向）に対して傾斜させた状態で設置されており、流体吹き付け部７により半導体装置５の表面全体に対して流体２０の吹きつけが行われる。

１つの流体吸い込み部１７は、絶縁性基体１６において、流体吹き付け部７が設置された半導体装置５の角部と対向する角部の略中央に対応する位置に設置されており、流体吸い込み部１７により半導体装置５に吹き付けられた流体２０の吸い込みが行われる。半導体評価装置１において限られた測定空間が加圧されることを抑制するために、また、流体２０の飛散を抑制するために、流体吸い込み部１７が設置されている。

ここで、例えば、流体吹き付け部７は、流体導出管（図示省略）を介して流体供給部（図示省略）に接続されるとともに、流体吸い込み部１７は、流体導入管（図示省略）を介して流体供給部に接続され、流体供給部は制御部４によって制御される。制御部４は、半導体装置５の電気的特性の評価開始と同時に、流体供給部から流体導出管を介して流体吹き付け部７への流体２０の供給を開始するとともに、流体吸い込み部１７により流体２０の吸い込みを開始するように流体供給部を制御する。

次に、実施の形態１に係る半導体評価装置１の動作手順について説明する。複数のコンタクトプローブ１０を有するため、評価前に、各コンタクトプローブ１０のコンタクト部１１の平行度が揃えられる。半導体装置５の設置面をチャックステージ３上に接触するようにして、半導体装置５をチャックステージ３上に固定する。半導体装置５としては、例えば複数の半導体チップが形成された半導体ウエハまたは半導体チップそのものが考えられるが、これに限るものではなく、真空吸着等により固定される半導体装置５であればよい。

半導体装置５のチャックステージ３上への固定後、接続パッド１８を介してコンタクトプローブ１０と半導体装置５の接触が行われる。その後、所望の電気的特性に関する評価が実施されるが、制御部４は、評価開始と同時に、流体吹き付け部７により、半導体装置５の表面に流体２０を吹き付けるとともに、吹き付けられた流体２０を、流体吸い込み部１７により吸い込む。これにより、評価中は、半導体装置５の表面近傍において、流体２０の雰囲気濃度が高い状態を維持することが可能となる。制御部４は、評価終了とともに流体２０の吹き付けおよび吸い込みも終了させる。流体２０の雰囲気濃度が高い状態で評価を実施するため、半導体装置５の表面近傍に部分放電が発生することを効果的に抑制できる。

以上のように、実施の形態１に係る半導体評価装置１では、半導体評価装置１は、被測定物である半導体装置５を固定するチャックステージ３と、チャックステージ３に固定された半導体装置５に接続パッド１８を介して接触させて半導体装置５の電気的特性を評価するためのコンタクトプローブ１０と、コンタクトプローブ１０および半導体装置５が設置された測定空間が開放された状態で、半導体装置５に流体２０を吹き付ける流体吹き付け部７とを備えた。

したがって、コンタクトプローブ１０により半導体装置５の電気的特性を評価する際に、流体吹き付け部７により半導体装置５に流体２０を吹き付けることで、評価時に部分放電が発生することを簡単に抑制できる。このため、半導体装置５の歩留り向上を図ることができる。

半導体装置５に流体２０を吹き付けるだけでよいため、コンタクトプローブ１０および半導体装置５が設置された測定空間を密閉する必要がなく、また、評価ごとに流体２０を充満させたり、評価後に半導体装置５から流体２０を除去したりするなどの追加処理を必要としないため、低コストで、かつ評価工程に掛かる時間が増大することを抑制できる。

流体吹き付け部７に対向する位置に設けられ、かつ、流体吹き付け部７により吹き付けられた流体２０を吸い込む流体吸い込み部１７をさらに備えたため、吹き付けられた流体２０が飛散することを抑制できるとともに、測定空間が加圧されることを抑制できる。

コンタクトプローブ１０を設置するための絶縁性基体１６をさらに備え、流体吹き付け部７は、絶縁性基体１６に設置されたため、評価対象の半導体装置５に接近して流体２０を吹き付けることで、部分放電の抑制効果を向上させることができる。

コンタクトプローブ１０を設置するための絶縁性基体１６をさらに備え、流体吹き付け部７および流体吸い込み部１７は、絶縁性基体１６に設置されたため、評価対象の半導体装置５に接近して流体２０を吹き付けることで、部分放電の抑制効果を向上させることができる。また、接近して流体２０を吸い込むことで、吹き付けられた流体２０が飛散することを効率的に抑制できるとともに、測定空間が加圧されることを効率的に抑制できる。

半導体装置５の電気的特性の評価開始と同時に、流体吹き付け部７による流体２０の吹き付けを開始する制御部４をさらに備えたため、評価中のみ流体２０を吹き付けることで、工程の簡略化を図ることができるとともに、低コスト化を図ることができる。

流体吹き付け部７により吹き付けられる流体２０は、六フッ化硫黄ガス、二酸化炭素ガス、もしくは窒素ガスであるため、部分放電の抑制効果を向上させることができる。

流体吹き付け部７は、半導体装置５の表面全体に流体２０を吹き付け可能に設けられたため、流体２０の吹き付けを効率的に行うことができる。

ここで、流体吹き付け部７はノズルを備えてもよい。すなわち、流体吹き付け部７の吹き付け口はノズル状に形成され、流体２０を高速で噴出させて、確実に流体２０が半導体装置５の表面に広がる構成としてもよい。この場合、半導体装置５における目標とする位置に流体２０を効率的に吹き付けることができる。

また、流体吸い込み部１７の吸い込み口は幅広く、つまり、コーン状の吸い込み口として形成され、流体２０の吸い込み性能を向上させてもよい。また、図３には流体吹き付け部７および流体吸い込み部１７がそれぞれ１つずつ設置された例を示したが、これに限るものではなく、流体２０の雰囲気濃度の全体的な調整、あるいは部分的な調整に、複数の流体吹き付け部７および流体吸い込み部１７が設置された構成であってもよい（例えば、後述する図４）。

部分放電は、半導体装置５において、コンタクトプローブ１０が接触する活性領域である素子部を構成する中央領域だけでなく、終端部が形成された外縁部の周辺領域において、頻繁に発生することが知られている。このため、流体２０を吹き付ける領域を外縁部のみに特化することが考えられる。

図４は、実施の形態１の変形例１に係る半導体評価装置１における流体吹き付け部７と流体吸い込み部１７の配置構成を示す平面図であり、図面を見やすくするために絶縁性基体１６は省略されている。ここでは、流体２０を吹き付ける領域を外縁部のみに特化するために、４つの流体吹き付け部７が、絶縁性基体１６において、半導体装置５の４つの角部に対応する位置にそれぞれ設置され、４つの流体吸い込み部１７が、絶縁性基体１６において、流体吹き付け部７が設置された半導体装置５の角部と対向する角部に対応する位置にそれぞれ設置されている。

図４では、流体吹き付け部７と流体吸い込み部１７が重なるように示されているが、図１のように、流体吹き付け部７は、半導体装置５の斜め上方から流体２０を半導体装置５の一辺の外縁部へ向けて吹き付け、流体吸い込み部１７は半導体装置５の表面近傍で流体２０の吸い込みを行うため、流体吹き付け部７と流体吸い込み部１７が設置される高さ位置がそれぞれ異なる。このため、設置において、流体吹き付け部７および流体吸い込み部１７が干渉しない。流体吹き付け部７は、半導体装置５の外縁部に流体２０を吹き付け可能に設けられたため、特に半導体装置５の終端部近傍に多発する部分放電の発生を抑制できる。

また、コンタクトプローブは、Ｚ軸方向に摺動性を有するスプリング式のものについて説明したが、これに限るものではなく、カンチレバー式のコンタクトプローブであってもよい（例えば、図５に示す構成）。なお、Ｚ軸方向に摺動性を有するものについても、スプリング式に限らず、積層プローブ、ワイヤープローブ等であってもよい。

カンチレバー式のコンタクトプローブ１０Ａを用いる場合について簡単に説明する。図５は、実施の形態１の変形例２に係る半導体評価装置１における流体吹き付け部７の配置構成を示す正面図である。絶縁性基体１６としてプリント基板が採用されている。絶縁性基体１６の下面にコンタクトプローブ１０Ａを構成するプローブピン１０ａ，１０ｂが所定の間隔をあけてそれぞれ垂直方向（Ｚ方向）に対して傾斜させた状態で固定されている。より具体的には、絶縁性基体１６に形成されたくりぬき部１６ａの外周部にプローブピン１０ａ，１０ｂの基端部が固定され、プローブピン１０ａ，１０ｂの先端側に、半導体装置５が設置されている。くりぬき部１６ａの上側に流体吹き付け部７が設置され、流体吹き付け部７は、くりぬき部１６ａを介して半導体装置５の表面全体に流体２０を吹き付ける。

また、流体２０の温度は、評価時の半導体装置５の温度と略一致することが望ましい。半導体装置５の評価は、温度特性の評価を実施するため、低温から高温、具体的には、例えば−４０℃程度から＋２００℃程度にまで及ぶ場合がある。このため、評価時に与える流体２０の温度と、半導体装置５の温度が乖離している場合、流体２０の吹き付けにより半導体装置５の温度が不安定となり、所望する温度特性の評価が得られない結果となる。

そこで、流体吹き付け部７に第１温度調整手段を付加した例を図６に示す。図６は、実施の形態１の変形例３に係る半導体評価装置１における流体吹き付け部７の配置構成を示す正面図である。流体２０の温度を調整するための第１温度調整手段として、流体吹き付け部７のノズルに、電熱線をコイル状に巻いたヒータ部２２が設けられている。ヒータ部２２に電流を印加することで、流体吹き付け部７の温度、ひいては吹き付けられる流体２０の温度を所望の値に調整する。これにより、流体２０の吹き付けにより生じる半導体装置５の温度が不安定になることを抑制できる。

例えば、ヒータ部２２は、流体２０の温度を、半導体装置５の電気的特性の評価時における半導体装置５の温度と同じ温度に調整した場合は、流体２０の吹き付けにより半導体装置５の温度が不安定になることを一層抑制できる。ここで、第１温度調整手段としてヒータ部２２を例として示したが、これに限るものではなく、近赤外線をコイル状に巻いたヒータ部を用いて加熱してもよい。また、ペルチェ素子を付加することで低温に対応する構成としてもよい。

図４に示すように、流体吹きつけを半導体装置５の外縁部に特化する場合は、流体２０の温度に、素子部が影響されないように、素子部と外縁部の間に遮蔽手段を設ける構成としてもよい。図７は、実施の形態１の変形例４に係る半導体評価装置１における流体吹き付け部７と流体吸い込み部１７の配置構成を示す平面図であり、図面を見やすくするために、絶縁性基体１６を省略し、流体吹き付け部７と流体吸い込み部１７を、半導体装置５における一辺の外縁部にのみ示した。

遮蔽部２３（遮蔽手段）は、平面視で枠状に形成され、半導体装置５の素子部を囲むように、絶縁性基体１６における半導体装置５の外縁部に対応する位置に設置されている。流体吹き付け部７は、絶縁性基体１６において、半導体装置５の所定の角部に対応する位置に設置され、流体吸い込み部１７は、絶縁性基体１６において、流体吹き付け部７が設置された半導体装置５の角部と対向する角部に対応する位置に設置されている。

このため、流体吹き付け部７により吹き付けられた流体２０は、遮蔽部２３により半導体装置５の外縁部から内側への流入が遮蔽され、概ね半導体装置５の外縁部のみに吹き付けられる。絶縁性基体１６に、流体吹き付け部７により吹き付けられた流体２０が半導体装置５の外縁部から内側に流入しないように遮蔽する遮蔽部２３を設けたため、流体２０が半導体装置５の素子部に吹き付けられることが抑制され、半導体装置５の素子部の温度が変化することを抑制できる。

遮蔽部２３は、例えば、金属板または絶縁物により形成されている。このため、遮蔽部２３が金属板で形成された場合は、加工が容易であり、また、熱の移動効果が大きくなる。遮蔽部２３が絶縁物で形成された場合は、熱容量が大きく、熱の遮蔽効果に優れる。

また、遮蔽部２３の温度を素子部の温度と略同一に維持するために、遮蔽部２３に遮蔽部２３の温度を調整する第２温度調整手段を設けてもよい。この場合、第２温度調整手段として、第１温度調整手段の場合と同様に、電熱線または近赤外線をコイル状に巻いたヒータ部、ペルチェ素子を付加した構成が適用可能である。遮蔽部２３に、遮蔽部２３の温度を調整する第２温度調整手段を設けた場合、流体２０が遮蔽部２３を通過して半導体装置５の素子部へ流入した場合にも、第２温度調整手段により流体２０の温度を素子部の温度と略同一とすることで、素子部の温度が変化することを抑制でき、熱の遮蔽効果が向上する。

また、遮蔽部２３は１つに限定することなく、半導体装置５の素子部の温度を流体２０の温度に左右されないよう高精度に維持するために、遮蔽部２３の外周側に、例えば２重または３重に遮蔽部を設置してもよい。

また、遮蔽部２４は、図８に示すように、最外周側に設置された複数のコンタクトプローブ１０に設置してもよい。図８は、実施の形態１の変形例５に係る半導体評価装置１における流体吹き付け部７と流体吸い込み部１７の配置構成を示す平面図であり、流体吹き付け部７と流体吸い込み部１７は、図７と同様の位置に設置されている。この場合にも、遮蔽部２４により流体２０が半導体装置５の素子部に吹き付けられることが抑制され、素子部の温度が変化することを抑制できる。

＜実施の形態２＞
次に、実施の形態２に係る半導体評価装置１Ａについて説明する。図９は、実施の形態２に係る半導体評価装置１Ａの概略図であり、半導体装置５の表裏面の双方からコンタクトプローブ１０を接触させる、いわゆる両面プローブ構成の半導体評価装置１Ａを示したものである。なお、実施の形態２において、実施の形態１で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。

半導体評価装置１Ａは、半導体装置５の表面側および裏面側にそれぞれ設けられたプローブ基体２、流体吹き付け部７、流体吸い込み部１７および移動アーム９と、制御部４と、半導体装置５のＸ方向の両端部をそれぞれ固定するチャックステージ３Ａとを備えている。図９では、半導体装置５を水平方向（Ｘ方向）に設置した例を示したが、これに限るものではなく、垂直方向（Ｚ方向）に設置してもよい。

以上のように、実施の形態２に係る半導体評価装置１Ａでは、コンタクトプローブ１０および流体吹き付け部７は、半導体装置５の表裏面側にそれぞれ設けられたため、半導体装置５の表裏面全体に流体吹き付けを行うことができ、部分放電の発生を半導体装置５の表面だけでなく裏面においても抑制できる。

また、流体吹き付け部７により吹き付けられた流体２０を吸い込む流体吸い込み部１７が、半導体装置５の表裏面側における流体吹き付け部７に対向する位置にそれぞれ設けられたため、半導体装置５の表面だけでなく裏面においても、流体２０の吸い込みを行うことができ、吹き付けられた流体２０が飛散することを効率的に抑制できるとともに、測定空間が加圧されることを効率的に抑制できる。

＜実施の形態３＞
次に、実施の形態３に係る半導体評価装置１Ｂについて説明する。図１０は、実施の形態３に係る半導体評価装置１Ｂの概略図である。図１１は、実施の形態３に係る半導体評価装置１Ｂにおける流体吹き付け部７の配置構成を示す平面図であり、図面を見やすくするために絶縁性基体１６は省略されている。図１２は、実施の形態３に係る半導体評価装置１Ｂにおけるコンタクトプローブ１０の動作説明図であり、図１２（ａ）は、初期状態を示し、図１２（ｂ）は、接触状態を示し、図１２（ｃ）は、押圧状態を示す。なお、実施の形態３において、実施の形態１，２で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。

図１０と図１１に示すように、半導体評価装置１Ｂでは、流体吹き付け部７は、絶縁性基体１６において下向き（−Ｚ方向）に、かつ、コンタクトプローブ１０にそれぞれ隣接する位置に設置されている。流体吹き付け部７はノズルを備え、下方向（−Ｚ方向）に流体２０を吹き付けるようになっており、半導体装置５の表面全体に流体２０を吹き付けるために、複数の流体吹き付け部７が設置されている。

図１２（ａ）に示すように、初期状態では、流体吹き付け部７のノズルの先端は、コンタクトプローブ１０の先端部であるコンタクト部１１と高さを揃えていない。より具体的には、流体吹き付け部７のノズルの先端は、コンタクト部１１の上方に位置する。図１２（ｂ）に示すように、コンタクト部１１が接続パッド１８と接触した後、図１２（ｃ）に示すコンタクト部１１による押圧状態で、ノズルの先端が接続パッド１８の上面近傍に位置するように設置されている。特に、コンタクト部１１とノズルが接触しないよう水平方向（Ｘ方向）に間隔を空けるように、コンタクトプローブ１０と流体吹き付け部７は設置されている。

以上のように、実施の形態３に係る半導体評価装置１Ｂでは、流体吹き付け部７は、絶縁性基体１６においてコンタクトプローブ１０に隣接する位置に設置されたため、コンタクトプローブ１０の近傍に発生する部分放電を重点的に抑制できる。

また、部分放電の発生は、半導体装置５において、コンタクトプローブ１０が接触する中央領域（素子部）だけでなく、終端部が形成された周縁部の近傍においても発生することが知られている。図１３は、実施の形態３の変形例１に係る半導体評価装置における流体吹き付け部７の配置構成を示す平面図であり、図面を見やすくするために、絶縁性基体１６は省略されている。この変形例では、絶縁性基体１６において半導体装置５の周縁部に対応する位置に特化して流体吹き付け部７が設置されたものであり、絶縁性基体１６において半導体装置５の各辺に対応する位置にそれぞれ４つの流体吹き付け部７が設置されている。また、流体吹き付け部７は、図１１の場合と同様に、絶縁性基体１６において下向き（−Ｚ方向）に設置されている。なお、絶縁性基体１６において半導体装置５の各辺ごとに対応する位置での流体吹き付け部７の設置数は、４つに限るものではなく、半導体装置５の大きさに応じて、もしくは測定精度に応じて変更してもよい。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１，１Ａ，１Ｂ 半導体評価装置、３，３Ａ チャックステージ、４ 制御部、７ 流体吹き付け部、１０，１０Ａ コンタクトプローブ、１６ 絶縁性基体、１７ 流体吸い込み部、２２ ヒータ部、２３，２４ 遮蔽部。

Claims (19)

1. 被測定物を保持するチャックステージと、
   前記チャックステージに保持された前記被測定物に接触させて当該被測定物の電気的特性を評価するためのコンタクトプローブと、
   前記コンタクトプローブおよび前記被測定物が設置された測定空間が開放された状態で、前記被測定物に流体を吹き付ける流体吹き付け手段と、
   を備え、
   前記コンタクトプローブを設置するための絶縁性基体をさらに備え、
   前記流体吹き付け手段は、前記絶縁性基体に設置され、
   前記流体吹き付け手段は、前記被測定物の外縁部に流体を吹き付け可能に設けられ、
   前記絶縁性基体に、前記流体吹き付け手段により吹き付けられた流体が前記被測定物の外縁部から内側に流入しないように遮蔽する遮蔽手段を設けた、半導体評価装置。
2. 前記流体吹き付け手段に対向する位置に設けられ、かつ、前記流体吹き付け手段により吹き付けられた流体を吸い込む流体吸い込み手段をさらに備えた、請求項１記載の半導体評価装置。
3. 前記流体吹き付け手段および前記流体吸い込み手段は、前記絶縁性基体に設置された、請求項２記載の半導体評価装置。
4. 前記流体吹き付け手段は、前記絶縁性基体において前記コンタクトプローブに隣接する位置に設置された、請求項１記載の半導体評価装置。
5. 前記被測定物の電気的特性の評価開始と同時に、前記流体吹き付け手段による流体の吹き付けを開始する制御手段をさらに備えた、請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体評価装置。
6. 前記流体吹き付け手段はノズルを備えた、請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体評価装置。
7. 前記流体吹き付け手段は、前記被測定物の表面全体に流体を吹き付け可能に設けられた、請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体評価装置。
8. 前記流体吹き付け手段は、前記被測定物の外縁部に流体を吹き付け可能に設けられた、請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体評価装置。
9. 前記コンタクトプローブおよび前記流体吹き付け手段は、前記被測定物の表裏面側にそれぞれ設けられた、請求項１記載の半導体評価装置。
10. 前記流体吹き付け手段により吹き付けられた流体を吸い込む流体吸い込み手段が、前記被測定物の表裏面側における前記流体吹き付け手段に対向する位置にそれぞれ設けられた、請求項９記載の半導体評価装置。
11. 前記流体吹き付け手段により吹き付けられる流体は、六フッ化硫黄ガス、二酸化炭素ガス、もしくは窒素ガスである、請求項１〜１０のいずれか１つに記載の半導体評価装置。
12. 前記ノズルに、前記流体吹き付け手段により吹き付けられる流体の温度を調整する第１温度調整手段を設けた、請求項６記載の半導体評価装置。
13. 前記第１温度調整手段は、流体の温度を、前記被測定物の電気的特性の評価時における前記被測定物の温度と同じ温度に調整する、請求項１２記載の半導体評価装置。
14. 被測定物を保持するチャックステージと、
    前記チャックステージに保持された前記被測定物に接触させて当該被測定物の電気的特性を評価するためのコンタクトプローブと、
    前記被測定物に流体を吹き付ける流体吹き付け手段と、
    を備え、
    前記流体吹き付け手段は、前記被測定物の外縁部に流体を吹き付け可能に設けられ、
    前記コンタクトプローブに、前記流体吹き付け手段により吹き付けられた流体が前記被測定物の外縁部から内側に流入しないように遮蔽する遮蔽手段を設けた、半導体評価装置。
15. 前記遮蔽手段は金属板で形成された、請求項１または請求項１４記載の半導体評価装置。
16. 前記遮蔽手段は絶縁物で形成された、請求項１または請求項１４記載の半導体評価装置。
17. 前記遮蔽手段に、当該遮蔽手段の温度を調整する第２温度調整手段を設けた、請求項１、請求項１４、請求項１５および請求項１６のいずれか１つに記載の半導体評価装置。
18. 請求項１記載の半導体評価装置を用いた半導体評価方法であって、
    前記コンタクトプローブを前記被測定物に接触させることで前記被測定物の電気的評価を行う工程と、
    前記被測定物の電気的評価を行う工程の際に、前記流体吹き付け手段により前記被測定物の表面に流体を吹き付ける工程と、
    を備えた、半導体評価方法。
19. 請求項２記載の半導体評価装置を用いた半導体評価方法であって、
    前記コンタクトプローブを前記被測定物に接触させることで前記被測定物の電気的評価を行う工程と、
    前記被測定物の電気的評価を行う工程の際に、前記流体吹き付け手段により前記被測定物の表面に流体を吹き付ける工程と、
    前記被測定物の表面に流体を吹き付ける工程の際に吹き付けられた流体を、前記流体吸い込み手段により吸い込む工程と、
    を備えた、半導体評価方法。

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