(57)【要約】【課題】部分放電の発生を抑制することが可能な技術を提供することを目的とする。【解決手段】評価装置は、上部材の下面にされたプローブと、上部材の下面に配設され、プローブの側方を囲む側壁部と、第１ガス供給部とを備える。第１ガス供給部は、側壁部がステージと近接した場合には、ステージに載置された被測定物に向けてガスを供給可能であり、側壁部がステージと接触した場合には、ステージ、側壁部及び上部材に囲まれた空間にガスを供給可能である。【選択図】図３
2018105725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物の電気特性を評価する評価装置であって、
前記被測定物が載置されるステージと、
前記ステージ上方に配設された上部材と
を備え、
前記ステージと前記上部材とは、互いに近接及び離反可能であり、
前記上部材の下面に配設されたプローブと、
前記上部材の前記下面に配設され、前記プローブの側方を囲む側壁部と、
前記側壁部が前記ステージと近接した場合には、前記ステージに載置された前記被測定物に向けてガスを供給可能であり、前記側壁部が前記ステージと接触した場合には、前記ステージ、前記側壁部及び前記上部材に囲まれた空間にガスを供給可能な第１ガス供給部と、
前記第１ガス供給部のガスの供給によって前記空間の圧力が上昇された状態で、前記プローブと接続された前記被測定物の電気特性を評価する評価部と
をさらに備える、評価装置。
【請求項２】
請求項１に記載の評価装置であって、
前記側壁部が前記ステージと近接した場合には、前記プローブに向けてガスを供給可能であり、前記側壁部が前記ステージと接触した場合には、前記空間にガスを供給可能な第２ガス供給部をさらに備える、評価装置。
【請求項３】
請求項１に記載の評価装置であって、
前記側壁部が前記ステージと近接した場合には、前記側壁部に向けてガスを供給可能であり、前記側壁部が前記ステージと接触した場合には、前記空間にガスを供給可能な第３ガス供給部をさらに備える、評価装置。
【請求項４】
請求項１に記載の評価装置であって、
前記側壁部が前記ステージと近接した場合には、前記プローブに向けてガスを供給可能であり、前記側壁部が前記ステージと接触した場合には、前記空間にガスを供給可能な第２ガス供給部と、
前記側壁部が前記ステージと近接した場合には、前記側壁部に向けてガスを供給可能であり、前記側壁部が前記ステージと接触した場合には、前記空間にガスを供給可能な第３ガス供給部と
をさらに備える、評価装置。
【請求項５】
請求項４に記載の評価装置であって、
前記第１ガス供給部、前記第２ガス供給部及び前記第３ガス供給部の少なくともいずれか１つは、前記上部材の前記下面のうち前記側壁部に囲まれる部分に配設されている、評価装置。
【請求項６】
請求項２に記載の評価装置であって、
前記第１ガス供給部及び前記第２ガス供給部の少なくともいずれか１つは、前記側壁部の内側の壁面に配設されている、評価装置。
【請求項７】
請求項４に記載の評価装置であって、
前記第１ガス供給部、前記第２ガス供給部及び前記第３ガス供給部の少なくともいずれか１つは、前記ステージの上部のうち前記側壁部と接触可能な部分よりも内側の部分に配設されている、評価装置。
【請求項８】
請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の評価装置であって、
前記第１ガス供給部のガス噴出口は、前記ステージの上面に対して垂直方向に向けられている、評価装置。
【請求項９】
請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の評価装置であって、
前記第１ガス供給部のガス噴出口は、前記ステージの上面に対して斜め方向に向けられている、評価装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の評価装置であって、
複数の前記第１ガス供給部のガス噴出口は、前記上部材の平面視において環状の一方方向に向けられている、評価装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の評価装置であって、
複数の前記第１ガス供給部のうちのいくつかのガス噴出口は、前記ステージの上面に対して垂直方向に向けられ、
前記複数の第１ガス供給部のうちの残りのガス噴出口は、前記ステージの上面に対して斜め方向に向けられている、評価装置。
【請求項１２】
請求項３または請求項４のうちのいずれか１項に記載の評価装置であって、
前記第３ガス供給部のガス噴出口は、前記側壁部の内側の壁面に対して垂直方向に向けられている、評価装置。
【請求項１３】
請求項３または請求項４のうちのいずれか１項に記載の評価装置であって、
前記第３ガス供給部のガス噴出口は、前記側壁部の内側の壁面に対して斜め方向に向けられている、評価装置。
【請求項１４】
請求項３または請求項４のうちのいずれか１項に記載の評価装置であって、
複数の前記第３ガス供給部のうちのいくつかのガス噴出口は、前記側壁部の内側の壁面に対して垂直方向に向けられ、
前記複数の第３ガス供給部のうちの残りのガス噴出口は、前記側壁部の内側の壁面に対して斜め方向に向けられている、評価装置。
【請求項１５】
請求項４に記載の評価装置であって、
前記第１ガス供給部、前記第２ガス供給部及び前記第３ガス供給部の少なくともいずれか１つのガス噴出口は、先細り形状を有する、評価装置。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５のうちのいずれか１項に記載の評価装置であって、
前記側壁部は絶縁性を有する、評価装置。
【請求項１７】
請求項１から請求項１６のうちのいずれか１項に記載の評価装置であって、
前記側壁部または前記ステージに配設された弾性体をさらに備え、
前記側壁部は、前記弾性体を介して前記ステージと接触可能である、評価装置。
【請求項１８】
請求項１から請求項１６のうちのいずれか１項に記載の評価装置であって、
前記側壁部は、
前記ステージと接触可能な部分に配設された、柔軟性を有する保護部材を有する、評価装置。
【請求項１９】
請求項１から請求項１８のうちのいずれか１項に記載の評価装置であって、
前記上部材の前記下面に溝部が配設され、
前記側壁部は、前記溝部と嵌合されている、評価装置。
【請求項２０】
請求項１から請求項１８のうちのいずれか１項に記載の評価装置であって、
前記上部材の前記下面を貫通する貫通孔が配設され、
前記側壁部は、前記貫通孔と嵌合されている、評価装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の評価装置であって、
複数の前記貫通孔と嵌合される複数の突起が、前記側壁部の前記ステージと逆側の部分に配設されている、評価装置。
【請求項２２】
請求項４に記載の評価装置であって、
前記側壁部に配設され、前記第１ガス供給部、前記第２ガス供給部及び前記第３ガス供給部の少なくともいずれか１つのガスの噴出方向を、前記ステージに載置された前記被測定物の方向に変更可能な可変機構をさらに備える、評価装置。
【請求項２３】
請求項１から請求項２２のうちのいずれか１項に記載の評価装置であって、
前記ステージに載置された前記被測定物の温度を計測する温度計測部をさらに備える、評価装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の評価装置であって、
前記温度計測部は熱電対を含む、評価装置。
【請求項２５】
請求項２３に記載の評価装置であって、
前記温度計測部は放射温度計を含む、評価装置。
【請求項２６】
請求項２３に記載の評価装置であって、
前記温度計測部はサーミスタを含む、評価装置。
【請求項２７】
請求項４に記載の評価装置が行う評価方法であって、
前記側壁部が前記ステージと近接した場合に、前記第２ガス供給部及び前記第３ガス供給部の少なくともいずれか１つからガスを供給する第１ガス供給工程と、
前記第１ガス供給工程後、前記側壁部が前記ステージと接触する前に、前記第１ガス供給部からガスを供給する第２ガス供給工程と、
前記側壁部が前記ステージと接触した場合に、前記第１ガス供給部、前記第２ガス供給部及び前記第３ガス供給部の少なくともいずれか１つから、前記空間にガスを供給する第３ガス供給工程と
を備える、評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定物の電気特性を評価する評価装置及び評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハまたは半導体ウエハから個片化された半導体チップである半導体装置などの被測定物について、電気特性を評価する評価装置が知られている。電気的特性を評価する際、評価装置は、チャックステージの載置面に、真空吸着等により被測定物の設置面を接触させて固定した後、被測定物の非設置面の一部に設けた電極に、電気的な入出力を行うためのプローブを接触させる。被測定物が、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である場合には、載置面に電極が設けられたチャックステージが用いられる。このような評価装置では、以前から、プローブの多ピン化が実施され、大電流、高電圧印加の要求に応えている。
【０００３】
さて、被測定物が、チップの状態の縦型構造の半導体装置である場合、その評価中に、半導体装置の非設置面の一部に設けた電極と、チャックステージ側のチャックステージと同電位の領域との間に電位差が生じて、部分放電現象が発生することがある。この部分放電は、半導体装置の部分的な破損や、半導体装置の不具合などを生じさせる。なお、部分放電は、電位差の生じたプローブ間やプローブと電位差のある他の電極との間でも起こりうる。
【０００４】
部分放電の生じた半導体装置が良品としてそのまま後工程に流出した場合、後工程にてそのような半導体装置を抽出することは非常に困難である。このため、事前に部分放電を抑制することによって、部分放電に起因する不具合を回避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技術が様々に提案されている（例えば特許文献１及び２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２５２７９２号公報
【特許文献２】特開２０１５−３５５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に開示された技術では、密閉した圧力容器内に被測定物を載置し、圧力容器内を加圧した状態で評価を行うことによって、被測定物の高電圧試験中に発生する放電を防止している。上記特許文献２に開示された技術では、密閉した圧力容器を用いずに、非密閉状態で部材内を加圧してウエハ内のデバイスの検査を実施することによって、放電を防止している。
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び２のいずれの技術でも、評価時に被測定物上に異物があると、異物を介した放電のパスが生じる可能性があるので、放電抑制効果が見込めないおそれがあった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、部分放電の発生を抑制することが可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る評価装置は、被測定物の電気特性を評価する評価装置であって、前記被測定物が載置されるステージと、前記ステージ上方に配設された上部材とを備える。前記ステージと前記上部材とは、互いに近接及び離反可能である。評価装置は、前記上部材の下面に配設されたプローブと、前記上部材の前記下面に配設され、前記プローブの側方を囲む側壁部と、前記側壁部が前記ステージと近接した場合には、前記ステージに載置された前記被測定物に向けてガスを供給可能であり、前記側壁部が前記ステージと接触した場合には、前記ステージ、前記側壁部及び前記上部材に囲まれた空間にガスを供給可能な第１ガス供給部と、前記第１ガス供給部のガスの供給によって前記空間の圧力が上昇された状態で、前記プローブと接続された前記被測定物の電気特性を評価する評価部とをさらに備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第１ガス供給部は、側壁部がステージと近接した場合には、ステージに載置された被測定物に向けてガスを供給可能であり、側壁部がステージと接触した場合には、ステージ、側壁部及び上部材に囲まれた空間にガスを供給可能である。このような構成によれば、部分放電の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係る評価装置の構成を示す側面概略図である。
【図２】半導体装置の構成の一例を示す平面概略図である。
【図３】実施の形態１に係る評価装置の一部の構成を示す断面概略図である。
【図４】実施の形態１に係る評価装置の一部の構成を示す平面概略図である。
【図５】実施の形態１に係る評価装置の一部の構成を示す断面概略図である。
【図６】実施の形態１に係る評価装置の一部の構成を示す側面図である。
【図７】実施の形態１に係る評価装置の一部の構成を示す断面概略図である。
【図８】実施の形態１に係る評価装置の一部の構成を示す平面概略図である。
【図９】変形例１に係る評価装置の一部の構成を示す断面概略図である。
【図１０】変形例１に係る評価装置の一部の構成を示す断面概略図である。
【図１１】変形例２に係る評価装置の一部の構成を示す断面概略図である。
【図１２】変形例２に係る評価装置の一部の構成を示す平面概略図である。
【図１３】変形例２に係る評価装置の一部の構成を示す平面概略図である。
【図１４】変形例２に係る評価装置の一部の構成を示す断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る評価装置１の構成を示す側面概略図である。図１の評価装置１は、被測定物の電気特性を評価する装置である。以下、被測定物は、チップなどの半導体装置５であるとして説明するが、これに限るものではなく、例えば、半導体ウエハなどであってもよい。評価装置１について説明する前に、被測定物である半導体装置５について説明する。
【００１３】
図２は、半導体装置５の構成の一例を示す平面概略図である。本実施の形態１では、半導体装置５は、縦方向、つまり面外方向に大きな電流を流す縦型構造のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）であるものとするが、これに限るものではない。半導体装置５は、平面視にて、活性領域１９と終端部２０とを有する。終端部２０は、耐圧を保持することができるように、ひとつの半導体装置５のダイシングラインの内側で外周面２１に沿って設けられる。終端部２０の内部に設けられた活性領域１９には、縦型のＩＧＢＴなどの所望の素子が配設されている。
【００１４】
活性領域１９の表裏面には、外部との電気的な入出力を行う接続パッドである電極パッド１８が配設されている。電極パッド１８は、例えば導電性を有したアルミニウムによって作製される。縦型のＩＧＢＴにおいては、表面側の電極パッド１８が、エミッタ電極及びゲート電極として配設され、裏面側の電極パッド１８が、コレクタ電極として配設される。ただし、半導体装置５の各電極の位置や個数は、これに限るものではない。
【００１５】
図１の評価装置１は、プローブ基体２と、半導体装置５が載置されるステージであるチャックステージ３と、評価部及び制御部である評価制御部４と、移動アーム９とを備える。
【００１６】
プローブ基体２は、チャックステージ３上方に配設された上部材である取付板１６を有する。
【００１７】
移動アーム９は、プローブ基体２、ひいては取付板１６を任意の方向に移動することが可能となっている。これにより、チャックステージ３と取付板１６とは、移動アーム９によって互いに近接及び離接可能となっている。なお、プローブ基体２は、一の移動アーム９によってではなく、複数の移動アーム９によって安定的に保持されてもよい。また、プローブ基体２を移動するのではなく、半導体装置５、つまりはチャックステージ３側を移動させても構わない。
【００１８】
図３は、本実施の形態１に係る評価装置１の一部の構成、具体的にはプローブ基体２及びチャックステージ３を含む一部の構成を示す断面概略図である。図４は、当該一部の構成を取付板１６の下側から見た平面概略図である。図５は、当該一部の構成を別の断面から見た断面概略図である。なお、図３は、図４のＡ−Ａ線に沿った断面概略図であり、図５は、図４のＢ−Ｂ線に沿った断面概略図である。
【００１９】
評価装置１は、図３に示すように、取付板１６の下面に配設されたプローブ１０を備える。プローブ１０は、外部と接続するためのひとつの電極であり、縦型構造の半導体装置５の評価の際、半導体装置５の上面に設けた電極パッド１８（図２）と接触する。チャックステージ３の表面は、外部と接続するための別の電極であり、縦型構造の半導体装置５の評価の際、半導体装置５の下面である設置面と接触する。
【００２０】
図１では部分的にしか図示されていないが、プローブ１０は、取付板１６と、取付板１６に設けられた接続部８Ａと、接続部８Ａに接続された信号線６とを介して、評価制御部４と電気的に接続されている。チャックステージ３の表面は、チャックステージ３の内部と、チャックステージ３の側面に設けられた接続部８Ｂと、接続部８Ｂに接続された信号線６とを介して、評価制御部４と電気的に接続されている。したがって、半導体装置５の評価の際には、評価制御部４は、半導体装置５の表面及び裏面のそれぞれと電気的に接続される。なお、電気的に接続されているとは、通常使用される電圧を印加した場合に双方向に電流が流れる程度に接続されていることを意味する。
【００２１】
プローブ１０は、例えば５Ａ以上の大電流を印加することを想定して複数個設けられている。なお、信号線６と取付板１６とを接続する接続部８Ａと、チャックステージ３の側面に設けられた接続部８Ｂとの間の距離は、どのプローブ１０を経由しても略一致することが好ましい。このように構成した場合、各プローブ１０に加わる電流密度を略一致させることができる。このような構成では、特に、プローブ１０を介して、接続部８Ａの位置と接続部８Ｂの位置とが対向されていることが好ましい。
【００２２】
次に、チャックステージ３について詳細に説明する。チャックステージ３は、一または複数の半導体装置５を、その設置面と接触して固定する台座である。本実施の形態１では、半導体装置５の固定手段、つまり半導体装置５の保持手段として、真空吸着を用いるものとする。ただし、半導体装置５の保持手段は真空吸着に限るものではなく、静電吸着等を用いてもよい。以下、説明を簡単にするために、１つの半導体装置５をチャックステージ３に設置する例について説明するが、これに限るものではない。
【００２３】
次に、プローブ１０から評価制御部４までの構成要素について詳細に説明する。
【００２４】
図６は、本実施の形態１に係る評価装置１のプローブ１０を示す側面図である。プローブ１０は、コンタクト部１１を有する先端部１２と、押し込み部１３と、基体設置部１４と、電気接続部１５とを備える。
【００２５】
コンタクト部１１は、半導体装置５の表面に配設された電極パッド１８と機械的かつ電気的に接触する。押し込み部１３は、コンタクト部１１を有する先端部１２と機械的かつ電気的に接続されており、内部に組み込まれた図示しないスプリング等のばね部材を介して接触時に摺動可能となっている。基台である基体設置部１４は、ソケット１７（図３及び図４）を介して取付板１６に保持されている。外部への出力端である電気接続部１５は、押し込み部１３を介して先端部１２と電気的に接続されている。
【００２６】
プローブ１０は、導電性を有する金属材料、例えば銅、タングステン、レニウムタングステンなどにより構成されるがこれらに限るものではない。特に、コンタクト部１１は、導電性向上や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、プラチナ等を被覆してもよい。
【００２７】
ここで、プローブ１０の動作について簡単に説明する。初期状態（図６（ａ））から、Ｚ軸下方に下降する、つまり半導体装置５に設けた電極パッド１８に向けて下降すると、まず、電極パッド１８とコンタクト部１１とが接触する（図６（ｂ））。その後、さらに下降させると、押し込み部１３が基体設置部１４内の図示しないばね部材を弾性変形させながら、基体設置部１４内に押し込まれる（図６（ｃ））。このような構成によれば、半導体装置５の電極パッド１８と確実に接触することが可能となる。
【００２８】
ここでは、プローブ１０はＺ軸方向に摺動性を備えた図示しないばね部材を内蔵するとして説明したが、これに限るものではなく、ばね部材を外部に備えたものであっても構わない。また、プローブ１０は、スプリング式に限らず、カンチレバー式のコンタクトプローブであっても構わない。なお、プローブ１０は、Ｚ軸方向に摺動性を有したものであれば、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構わない。
【００２９】
プローブ１０は、図３及び図４に示されるソケット１７を介して取付板１６に保持されている。このような構成によれば、取付板１６に対するプローブ１０の着脱が容易であるため、例えば半導体装置５の大きさに応じたプローブ１０の本数の可変や、破損したプローブ１０の交換などを容易化することができる。
【００３０】
次に、取付板１６について説明する。各プローブ１０と接続部８Ａ（図１）とは、例えば取付板１６上に配設された、図示しない金属板等の配線により接続される。なお、取付板１６に、プローブ１０と接続される導電性の配線が直接配設されるように構成する場合には、取付板１６は、絶縁性を有することが望ましい。ただし、配線に絶縁性の被覆が施されたケーブル等を用いる構成の場合には、取付板１６は、絶縁性を有さなくてもよく、例えば金属性、つまり導電性を有しても構わない。
【００３１】
評価装置１のプローブ基体２は、以上のような取付板１６、プローブ１０、接続部８Ａ、ソケット１７、及び、各プローブ１０と接続部８Ａとを繋ぐ図示しない配線を備える。評価装置１のプローブ基体２は、これらに加えて、図３及び図４に示される側壁部７、第１ガス供給部３０、第２ガス供給部３１、及び、温度計測部である温度センサ３７をさらに備えている。
【００３２】
側壁部７は、取付板１６の下面に配設され、プローブ１０の側方を囲んでいる。図３に示すように、側壁部７は、半導体装置５の評価時にチャックステージ３と接触される。この際、側壁部７は、チャックステージ３及び取付板１６と協働して、半導体装置５とその周辺の空間である測定空間３５を囲んで密閉する。
【００３３】
側壁部７は、絶縁性を有した材質、例えば、ＰＰＳ（Poly Phenylene Sulfide）等の樹脂やシリコーンゴムなどの材質から構成される。これにより、評価時の放電を抑制することができる。側壁部７の材質は、これらに限るものではないが、半導体装置５は、チャックステージ３を昇温して例えば２００℃程度の高温の状況下で評価されることがあるので、このような温度に耐えうる材質が用いられることが望ましい。なお、同一形状の側壁部７を複数作製する場合には、成型加工を用いると、コストの低減が期待できる。
【００３４】
図３に示すように、本実施の形態１では、側壁部７のチャックステージ３と逆側の部分、つまり側壁部７の上部に、突起である嵌合部２７が配設されている。この側壁部７の嵌合部２７が、取付板１６の下面に配設された溝部２８に嵌合されることで、側壁部７が取付板１６の下面に固定的に配設されている。ここでは、評価される対象となる半導体装置５の外形（図２）が、正方形状である場合を想定しているため、側壁部７は、半導体装置５を取り囲むことが可能な四角形状（図４）を有している。ただし、側壁部７の平面視での形状は、これに限るものではない。なお、図３及び図４では図の簡単化のため、Ｙ方向に伸延する複数の溝部２８のみを図示したが、Ｘ方向に伸延する溝部も取付板１６に配設されても構わない。
【００３５】
また以上では、側壁部７が、取付板１６の下面に配設された溝部２８と嵌合されることで取付板１６の下面に配設される構成について説明した。しかしこれに限るものではなく、側壁部７の嵌合部２７が、取付板１６の下面を貫通する貫通孔（図示せず）と嵌合されることで、取付板１６の下面に固定的に配設されてもよい。嵌合部２７が貫通孔に嵌め合わされる構成によれば、側壁部７を取り外す際、貫通孔のうち側壁部７と反対の開口から側壁部７を押し出すことができるため、取付板１６からの側壁部７の取り外しが容易となる。
【００３６】
またこのような構成において、取付板１６に複数の貫通孔が配設され、かつ、当該複数の貫通孔と嵌合される複数の嵌合部２７が、側壁部７の上部に配設されることが好ましい。この場合、各貫通孔のサイズを比較的小さくすることができるので、取付板１６の上部のうち、配線等に利用することができる、貫通孔がない部分を大きくすることができる。
【００３７】
図３及び図５に示すように、プローブ基体２がチャックステージ３と近接すると、側壁部７の嵌合部２７と逆側の端部、つまり側壁部７の下部は、チャックステージ３と接触する。側壁部７の下部は、チャックステージ３と面接触するように平坦面２３を有している。
【００３８】
ここで本実施の形態１では、側壁部７のうちチャックステージ３と接触可能な平坦面２３には、柔軟性を有する保護部材２４が配設されている。保護部材２４には例えば弾性体が用いられる。このような構成によれば、繰り返し接触される側壁部７の下部の耐久性を高めることができ、かつ、側壁部７とチャックステージ３との間の接触性及び密着性の改善を図ることができる。側壁部７が樹脂材であれば、保護部材２４には例えばゴム材などが用いられ、側壁部７がゴム材であれば、保護部材２４には例えばテフロンコート等のコート材（「テフロン」は登録商標）などが用いられる。ただし、側壁部７及び保護部材２４の材質はこれらに限るものではない。
【００３９】
このような構成とは別の構成として、図７に示すように、側壁部７の平坦面２３の面内の略中央に凹部２５が配設され、かつ、当該凹部２５内に弾性体であるＯリング等のシール部材２６が配設される構成でもよい。この構成では、側壁部７は、シール部材２６を介してチャックステージ３と接触される。図３及び図５に示した構成では、保護部材２４が劣化したとき、保護部材２４のみを交換するのは多少困難である。これに対して図７に示した構成において、Ｏリング等のシール部材２６のみを交換するのは比較的容易であることから、交換作業を容易化できる。なお、図７の構成では、側壁部７の平坦面２３にシール部材２６が配設されているが、これに限るものではなく、チャックステージ３にシール部材が配設されてもよい。
【００４０】
図３及び図４に示すように、温度センサ３７が、取付板１６の下面のうち側壁部７に囲まれる部分に配設される。この温度センサ３７は、チャックステージ３に載置された半導体装置５の温度を計測する。本実施の形態１では、温度センサ３７は半導体装置５の温度を随時計測するモニターを行う。これにより、温度の変化を伴う半導体装置５の評価において、半導体装置５の評価時の温度を正確に検出することができ、測定精度を向上させることが可能となる。
【００４１】
ここで、後述のガス噴出であるガス吹付けを行うと、吹き付けるガスの温度次第で、半導体装置５の温度が、所望の評価温度から変動してしまうことがある。このため、半導体装置５の電気特性を評価している期間中には、温度センサ３７によって半導体装置５の温度をモニターすることが望ましい。なお、ガス吹付けによる半導体装置５の温度変動を抑制するためには、評価温度と同等の温度に調節されたガスを吹き付けるのがよい。
【００４２】
本実施の形態１では、半導体装置５と非接触であっても半導体装置５の温度を計測可能な放射温度計を、温度センサ３７に用いる。このような構成によれば、メンテナンスの容易化、及び、半導体装置５の破損の低減化が期待できる。
【００４３】
ただし、温度センサ３７は、放射温度計に限るものではない。例えば、プローブ１０とともに、あるいはプローブ１０に代えて、いずれも図示しない熱電対またはサーミスタを温度センサ３７として配設してもよい。そして、熱電対またはサーミスタを半導体装置５の評価の際に接触させて、半導体装置５の温度をモニターしてもよい。熱電対またはサーミスタを用いる構成では、これらが半導体装置５に接触するため、半導体装置５の表面状態によらず、半導体装置５の温度を正確に計測することが期待できる。なおここでは、一つの温度センサ３７を配設したが、これに限るものではなく、複数の温度センサ３７を配設して、半導体装置５の複数の箇所の温度を計測することによって、計測精度を高めてもよい。
【００４４】
図３及び図４に示される第１ガス供給部３０は、側壁部７がチャックステージ３と近接した場合に、チャックステージ３に載置された半導体装置５に向けてガスを供給可能となっている。これにより、側壁部７がチャックステージ３に接触する前に、第１ガス供給部３０から半導体装置５にガスを吹き付けることができる。この結果、半導体装置５の評価前に、半導体装置５上に付着している異物を吹き飛ばして除去することができる。特に、異物が半導体装置５の終端部２０上に存在したまま評価が行われると、放電が生じやすくなるため、上述のように、評価前に終端部２０上の異物を除去することは有効である。
【００４５】
図３及び図４に示すように本実施の形態１では、４つの第１ガス供給部３０が、取付板１６の下面のうち側壁部７に囲まれる部分に配設されている。そして、第１ガス供給部３０のガス噴出口３０ａ（図３）が、チャックステージ３の上面、ひいては半導体装置５の上面に対して垂直方向に向けられている。このため、第１ガス供給部３０は、半導体装置５に対してガスを比較的強く吹き付けることができる。
【００４６】
なお、第１ガス供給部３０は、側壁部７がチャックステージ３と接触した場合には、チャックステージ３、側壁部７及び取付板１６に囲まれた測定空間３５（図３）にガスを供給可能となっている。
【００４７】
第２ガス供給部３１は、側壁部７がチャックステージ３と近接した場合に、プローブ１０に向けてガスを供給可能となっている。これにより、側壁部７がチャックステージ３に接触する前に、第２ガス供給部３１からプローブ１０にガスを吹き付けることができる。この結果、半導体装置５の評価前に、プローブ１０に付着している異物を吹き飛ばして除去することができる。
【００４８】
図４及び図５に示すように、本実施の形態１では、４つの第２ガス供給部３１が、取付板１６の下面のうち側壁部７に囲まれる部分に配設されている。そして、第２ガス供給部３１のガス噴出口３１ａ（図５）が、プローブ１０に対して傾斜された方向である斜め方向に向けられている。このため、ガスがプローブ１０に斜めから吹き付けられて、プローブ１０から異物が除去される。
【００４９】
なお、第２ガス供給部３１は、側壁部７がチャックステージ３と接触した場合には、第１ガス供給部３０と同様に、測定空間３５（図３）にガスを供給可能となっている。
【００５０】
第１ガス供給部３０及び第２ガス供給部３１に用いられるガスは、図１のガス供給源２２からガス流路３６を介して、これら供給部に供給される。ガスの供給量及び供給時間は、調整部２９によって調整され、調整部２９の調整は、評価制御部４によって制御される。ガスには、例えばアルゴンや窒素、空気等が用いられるが、これに限るものではない。評価室内に設置済の圧縮空気を流用するのであれば、レギュレーターを設けて圧力調整してもよい。
【００５１】
図１の評価制御部４は、例えば評価装置１の図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）などが、評価装置１の図示しない半導体メモリなどの記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、当該ＣＰＵの機能として実現される。評価制御部４は、評価装置１の各構成要素を統括的に制御する。ここでは、評価制御部４は、例えば第１ガス供給部３０のガスの供給によって測定空間３５の圧力が上昇された状態、つまり部分放電が抑制された状態で、プローブ１０と接続された半導体装置５の電気特性を評価することが可能となっている。
【００５２】
＜動作＞
次に、本実施の形態１に係る評価装置１の動作について説明する。本実施の形態１のように複数のプローブ１０を用いる場合、評価前には、複数のプローブ１０についてコンタクト部１１の平行度を揃える。それから、半導体装置５をチャックステージ３上へ固定した後、第１ガス供給部３０及び側壁部７を、半導体装置５及びチャックステージ３にそれぞれ近接される。その後、ガス吹付けが行われる。
【００５３】
本実施の形態１に係るガス吹付けでは、まず、第２ガス供給部３１がプローブ１０に対してガス吹付けを行う第１ガス供給工程を行う。その後、第１ガス供給部３０が半導体装置５に対してガス吹付けを行う第２ガス供給工程を行う。これにより、プローブ１０から離脱した異物を落下させた後に、当該落下された異物と、半導体装置５上に元々存在していた異物との両方を除去することができる。なお、時間短縮を優先する場合には、第１ガス供給工程及び第２ガス供給工程は、同時に行われてもよい。
【００５４】
第２ガス供給工程後、半導体装置５の電極パッド１８とプローブ１０との接触に遅れて、または同時に、側壁部７の平坦面２３が、チャックステージ３に押し付けられる。プローブ１０と電極パッド１８との接触を確実に行うために、プローブ１０の下端は、側壁部７の下端と同じ、または、側壁部７の下端よりも下方に配設される。
【００５５】
その後、第１ガス供給部３０及び第２ガス供給部３１の少なくともいずれか１つから測定空間３５にガスを供給する第３ガス供給工程を行うことにより、測定空間３５内の圧力を上昇させる加圧を行う。加圧の値は、評価する温度や印加する電圧に依存するが、例えば２０ｋＰａ以上の値が用いられる。加圧が所望の値に調節された後、評価制御部４は、温度センサ３７によって半導体装置５の温度を確認しながら、半導体装置５の電気特性の評価を開始する。このように加圧の状態で評価を行うと、部分放電が効果的に抑制される。所望の電気的特性に関する評価の実施後、図示していないリーク弁を用いて、測定空間３５内の圧力が元に戻され、側壁部７及びプローブ１０が、チャックステージ３の表面及び半導体装置５の表面からそれぞれ離間する。この際、リーク弁を用いずに、側壁部７の離間によって測定空間３５内の圧力を元に戻してもよい。その後、チャックステージ３に載置されている半導体装置５と、次に評価する半導体装置５とが交換される。
【００５６】
＜実施の形態１のまとめ＞
以上のような本実施の形態１に係る評価装置１は、側壁部７がチャックステージ３と近接した場合には、チャックステージ３に載置された半導体装置５に向けてガスを供給可能であり、側壁部７がチャックステージ３と接触した場合には、測定空間３５にガスを供給可能な第１ガス供給部３０を備える。これにより、測定空間３５内を加圧することによって、部分放電の発生を抑制することができるだけでなく、測定空間３５の形成前に半導体装置５にガス吹付けを行うことによって、半導体装置５の異物を除去することができる。この結果、部分放電の発生をさらに抑制することができる。また、一般的な評価装置１の構成に大きな設計変更を行う必要がないので、上記を低コストで実現することも期待できる。
【００５７】
また本実施の形態１は、側壁部７がチャックステージ３と近接した場合には、プローブ１０に向けてガスを供給可能であり、側壁部７がチャックステージ３と接触した場合には、測定空間３５にガスを供給可能な第２ガス供給部３１を備える。これにより、測定空間３５内を加圧すること、及び、測定空間３５形成前にプローブ１０にガス吹付けを行うことができるので、部分放電の発生をさらに抑制することができる。ただし、本実施の形態１において第２ガス供給部３１は必須ではない。
【００５８】
また本実施の形態１では、第１ガス供給部３０及び第２ガス供給部３１は、取付板１６の下面のうち側壁部７に囲まれる部分に配設されている。このような構成によれば、測定空間３５形成前のガス吹付けが、側壁部７から側方に逃げてしまうことを抑制することができるので、ガスの使用効率を高めることができる。
【００５９】
＜実施の形態２＞
図８は、本発明の実施の形態２に係る評価装置１のプローブ基体２及びチャックステージ３を含む一部の構成を示す平面概略図である。以下、本実施の形態２で説明する構成要素のうち、実施の形態１と同じまたは類似する構成要素については同じ参照符号を付し、異なる構成要素について主に説明する。
【００６０】
上述した実施の形態１に係る評価装置１（図４）は、第２ガス供給部３１を備えていた。これに対して、本実施の形態２に係る評価装置１は、図８に示すように、第２ガス供給部３１の代わりに第３ガス供給部３２を備える。
【００６１】
第３ガス供給部３２は、側壁部７がチャックステージ３と近接した場合に、側壁部７に向けてガスを供給可能となっている。これにより、側壁部７がチャックステージ３に接触する前に、第３ガス供給部３２から側壁部７にガスを吹き付けることができる。この結果、半導体装置５の評価前に、側壁部７上に付着している異物を吹き飛ばして除去することができる。
【００６２】
図８に示すように、本実施の形態２では、４つの第３ガス供給部３２が、取付板１６の下面のうち側壁部７に囲まれる部分に配設されている。そして、第３ガス供給部３２のガス噴出口３２ａが、側壁部７の内側の壁面である内壁面３４に対して斜め方向に向けられている。このため、ガスが側壁部７に斜めから吹き付けられて、側壁部７から異物が除去される。ここでは、複数の第３ガス供給部３２のガス噴出口３２ａが、取付板１６を下面から見た平面視において環状の一方方向に向けられている。このような構成によれば、ガスの回転流が生じるので、異物の除去効果の向上が期待できる。
【００６３】
なお、第３ガス供給部３２は、側壁部７がチャックステージ３と接触した場合には、第１ガス供給部３０と同様に、測定空間３５にガスを供給可能に構成されている。
【００６４】
＜動作＞
本実施の形態２に係る評価装置１の動作は、第１ガス供給工程及び第３ガス供給工程を除いて、実施の形態１で説明した動作と同様である。上述した実施の形態１に係る第１ガス供給工程では、第２ガス供給部３１がプローブ１０に対してガス吹付けを行ったが、本実施の形態２に係る第１ガス供給工程では、第３ガス供給部３２が側壁部７に対してガス吹付けを行う。また、本実施の形態２に係る第３ガス供給工程では、第１ガス供給部３０及び第３ガス供給部３２の少なくともいずれか１つから測定空間３５にガスを供給する。
【００６５】
＜実施の形態２のまとめ＞
以上のような本実施の形態２に係る評価装置１は、側壁部７がチャックステージ３と近接した場合には、側壁部７に向けてガスを供給可能であり、側壁部７がチャックステージ３と接触した場合には、測定空間３５にガスを供給可能な第３ガス供給部３２を備える。これにより、測定空間３５内を加圧すること、及び、測定空間３５形成前に側壁部７にガス吹付けを行うことができるので、部分放電の発生をさらに抑制することができる。
【００６６】
また本実施の形態２では、第１ガス供給部３０及び第３ガス供給部３２は、取付板１６の下面のうち側壁部７に囲まれる部分に配設されている。このような構成によれば、測定空間３５形成前のガス吹付けが、側壁部７から側方に逃げてしまうことを抑制することができるので、ガスの使用効率を高めることができる。
【００６７】
なお、以上に説明した構成では、第３ガス供給部３２のガス噴出口３２ａが、側壁部７の内壁面３４に対して斜め方向に向けられていたが、これに限るものではない。例えば、図示しないが、第３ガス供給部３２のガス噴出口が、側壁部７の内壁面３４に対して垂直方向に向けられた構成であってもよい。このような構成によれば、ガスによって異物を直接的に除去することができる。
【００６８】
また例えば、図示しないが、第３ガス供給部３２のガス噴出口に関して、これらを組み合わせてもよい。つまり、複数の第３ガス供給部３２のうちのいくつかのガス噴出口が、側壁部７の内壁面３４に対して垂直方向に向けられ、複数の第３ガス供給部３２のうちの残りのガス噴出口が、側壁部７の内壁面３４に対して斜め方向に向けられた構成であってもよい。
【００６９】
＜変形例１＞
実施の形態１及び実施の形態２のそれぞれで説明した評価装置１は、第２ガス供給部３１及び第３ガス供給部３２のいずれか１つを備えていたが、これに限るものではない。例えば、本変形例１のように図示しない評価装置１は、第２ガス供給部３１及び第３ガス供給部３２の両方を備えてもよい。このような構成によれば、実施の形態１及び２の両方の効果を得ることができる。
【００７０】
なお本変形例１などにおいて、第１ガス供給部３０及び第２ガス供給部３１の少なくともいずれか１つが、側壁部７の内壁面３４に配設されてもよい。図９（断面概略図）に、その一例として、４つの第１ガス供給部３０が、側壁部７の４つの内壁面３４のそれぞれに配設された構成を示す。このような構成によれば、取付板１６にガス供給部を取り付ける加工を行う必要がなくなるので、取付板１６に配設される構成要素を低減することができる。
【００７１】
また本変形例１などにおいて、第１ガス供給部３０、第２ガス供給部３１及び第３ガス供給部３２の少なくともいずれか１つが、チャックステージ３の上部のうち側壁部７と接触可能な部分よりも内側の部分に配設されてもよい。図１０（断面概略図）に、その一例として、４つの第１ガス供給部３０が、チャックステージ３の上部に配設された構成を示す。このような構成によれば、ガス流路３６の配管の扱いが容易となり、かつ側壁部７及びプローブ基体２の交換が容易となる。
【００７２】
なお、第１ガス供給部３０、第２ガス供給部３１及び第３ガス供給部３２の少なくともいずれか１つのガスの噴出方向を半導体装置５の方向に変更可能な可変機構であるガス方向可変機構が、側壁部７の内壁面３４に配設されてもよい。図１０には、その一例として、第１ガス供給部３０のガスの噴出方向を半導体装置５の方向に変更可能なガス方向可変機構３８が示されている。このような構成によれば、第１ガス供給部３０をチャックステージ３の表面から突出させずに、効果的にガスを半導体装置５に吹き付けることができる。なお、ガス方向可変機構３８は樹脂や絶縁部材等で作製され、ネジ止めや接着等で側壁部７に配設される。
【００７３】
＜変形例２＞
図３などに示される第１ガス供給部３０のガス噴出口３０ａは、半導体装置５の終端部２０の上方から半導体装置５の上面に対して垂直方向に向けられていたが、これに限るものではない。
【００７４】
例えば、第１ガス供給部３０のガス噴出口３０ａは、チャックステージ３の上面、ひいては半導体装置５の上面に対して斜め方向に向けられてもよい。このような構成によれば、斜めから吹き付けられたガスが、異物の側部から押し出すことにより、異物を除去することができる。なお、このような構成は、図５に示した第２ガス供給部３１のように、第１ガス供給部３０のガス噴出口３０ａの近傍部分が折り曲げられることにより実現されてもよいし、図１１（断面概略図）に示すように、第１ガス供給部３０が取付板１６に対して斜めに配設されることにより実現されてもよい。
【００７５】
またこのような構成において、第１ガス供給部３０のガス噴出口３０ａは、図８に示した第３ガス供給部３２のように、取付板１６を下面から見た平面視において環状の一方方向に向けられてもよい。このような構成によれば、ガスの回転流が生じるので、異物の除去効果の向上が期待できる。
【００７６】
なお、半導体装置５の終端部２０（図２）上の異物を主に除去するのであれば、図１２（平面概略図）に示すように、第１ガス供給部３０のガス噴出口３０ａは、側壁部７の内壁面３４、ひいては半導体装置５の終端部２０に沿った方向に向けられてもよい。半導体装置５の終端部２０上の異物を主に除去しないのであれば、図１３（平面概略図）に示すように、第１ガス供給部３０のガス噴出口３０ａは、側壁部７の内壁面３４、ひいては半導体装置５の終端部２０に対して斜め方向に向けられてもよい。
【００７７】
また例えば、第１ガス供給部３０のガス噴出口に関して、図３の構成と、図１１〜図１３などの構成とを組み合わせてもよい。つまり、複数の第１ガス供給部３０のうちのいくつかのガス噴出口が、チャックステージ３の上面に対して垂直方向に向けられ、複数の第１ガス供給部３０のうちの残りのガス噴出口が、チャックステージ３の上面に対して斜め方向に向けられた構成であってもよい。
【００７８】
また、第１ガス供給部３０、第２ガス供給部３１及び第３ガス供給部３２の少なくともいずれか１つのガス噴出口は、絞り構造などの先細り形状を有してもよい。図１４（断面概略図）に、その一例として、第１ガス供給部３０のガス噴出口３０ａが、先細り形状を有する構成を示す。このような構成によれば、吹付け領域は狭くなるが、ガスをより強く吹き付けることができる。
【００７９】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態及び各変形例を自由に組み合わせたり、各実施の形態及び各変形例を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１  評価装置、３  チャックステージ、４  評価制御部、５  半導体装置、７  側壁部、１０  プローブ、１６  取付板、２４  保護部材、２６  シール部材、２７  嵌合部、２８  溝部、３０  第１ガス供給部、３１  第２ガス供給部、３２  第３ガス供給部、３０ａ，３１ａ，３２ａ  ガス噴出口、３４  内壁面、３５  測定空間、３７  温度センサ、３８  ガス方向可変機構。
【図１】
2018105725.tif 000003
【図２】
2018105725.tif 000004
【図３】
2018105725.tif 000005
【図４】
2018105725.tif 000006
【図５】
2018105725.tif 000007
【図６】
2018105725.tif 000008
【図７】
2018105725.tif 000009
【図８】
2018105725.tif 000010
【図９】
2018105725.tif 000011
【図１０】
2018105725.tif 000012
【図１１】
2018105725.tif 000013
【図１２】
2018105725.tif 000014
【図１３】
2018105725.tif 000015
【図１４】
2018105725.tif 000016