(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体評価装置が備えるプローブの位置を検査するプローブ位置検査装置であって、
前記プローブは、被評価半導体装置との接触位置に対応して磁場を形成する検査用磁場形成手段を備え、
前記プローブ位置検査装置は、
前記プローブが接触可能な表面と、当該表面に対し平行な面内に設けられ前記検査用磁場形成手段に基づく磁場を検出する複数の磁気センサとを含む基体部と、
前記磁気センサに電気的に接続され、前記磁場に基づく前記磁気センサの信号を出力する出力部とを備えることを特徴とするプローブ位置検査装置。
【請求項２】
前記磁気センサは、前記磁場の静的な状態である静磁場を検出する静磁場センサである請求項１に記載のプローブ位置検査装置。
【請求項３】
前記磁気センサは、リニア出力型のホールＩＣ、又は、２値出力型のホールＩＣのいずれかである請求項２に記載のプローブ位置検査装置。
【請求項４】
前記磁気センサは、前記面内と平行な方向とは異なる方向の磁場成分を感磁方向として検出する磁気センサである請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のプローブ位置検査装置。
【請求項５】
前記基体部は、前記表面の反対側に裏面を含み、
前記磁気センサは、前記裏面側に配置される請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のプローブ位置検査装置。
【請求項６】
前記基体部は、ザグリ部をさらに含み、
前記磁気センサは、前記ザグリ部に配置される請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のプローブ位置検査装置。
【請求項７】
前記基体部は、
基体部本体と、
複数の前記磁気センサを含むセンサ基板と、
前記センサ基板を前記基体部本体に着脱する第１着脱手段とを備える請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のプローブ位置検査装置。
【請求項８】
前記基体部は、非磁性材料を含む請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のプローブ位置検査装置。
【請求項９】
前記基体部は、ステンレス材料、又は、セラミクス材料、又は、エンジニアリングプラスチックのいずれかで構成される請求項８に記載のプローブ位置検査装置。
【請求項１０】
前記基体部は、前記表面を保護する保護部材をさらに備える請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のプローブ位置検査装置。
【請求項１１】
前記基体部の裏面側または前記基体部の外周に磁気シールドをさらに備える請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のプローブ位置検査装置。
【請求項１２】
前記磁気センサの周辺の温度を測定する温度検出手段をさらに備える請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のプローブ位置検査装置。
【請求項１３】
前記基体部は、前記検査用磁場形成手段に外部磁場を付与する外部磁場付与手段をさらに備え、
前記外部磁場付与手段は、前記磁気センサの設置位置に応じた位置に設けられる請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載のプローブ位置検査装置。
【請求項１４】
前記外部磁場付与手段は、前記基体部の前記表面側からの平面視において、前記磁気センサの設置位置と同じ位置に設けられる請求項１３に記載のプローブ位置検査装置。
【請求項１５】
前記外部磁場付与手段は、前記磁気センサに接して配置される請求項１４に記載のプローブ位置検査装置。
【請求項１６】
前記外部磁場付与手段は、永久磁石または電磁石である請求項１３から請求項１５のいずれか一項に記載のプローブ位置検査装置。
【請求項１７】
請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載のプローブ位置検査装置と、
前記被評価半導体装置を支持するステージと、
前記プローブと、
前記ステージ上に設置された前記被評価半導体装置に前記プローブを介して電気信号を入出力し、前記被評価半導体装置の電気特性を評価する評価部とを備える半導体評価装置。
【請求項１８】
前記プローブが備える前記検査用磁場形成手段は、強磁性体である請求項１７に記載の半導体評価装置。
【請求項１９】
前記半導体評価装置は、前記強磁性体の外周に環状の電流を流して前記強磁性体を着磁する着磁手段をさらに備える請求項１８に記載の半導体評価装置。
【請求項２０】
請求項１３から請求項１６のいずれか一項に記載のプローブ位置検査装置と、
前記被評価半導体装置を支持するステージと、
前記プローブと、
前記ステージ上に設置された前記被評価半導体装置に前記プローブを介して電気信号を入出力し、前記被評価半導体装置の電気特性を評価する評価部とを備える半導体評価装置であって、
前記プローブが備える前記検査用磁場形成手段は、強磁性体もしくは常磁性体である半導体評価装置。
【請求項２１】
前記基体部に接続して支持する保持部と、
前記基体部と前記保持部とを着脱可能に接続する第２着脱手段とをさらに備える請求項１７から請求項２０のいずれか一項に記載の半導体評価装置。
【請求項２２】
前記検査用磁場形成手段は、前記プローブに対し着脱可能な構造を備える請求項１７から請求項２１のいずれか一項に記載の半導体評価装置。
【請求項２３】
前記プローブと前記半導体評価装置とを着脱可能に接続する第３着脱手段をさらに備え、
前記第３着脱手段が、前記検査用磁場形成手段である請求項１７から請求項２２のいずれか一項に記載の半導体評価装置。
【請求項２４】
請求項１７から請求項２３のいずれか一項に記載の半導体評価装置を用いたプローブ位置検査方法であって、
前記プローブが、前記基体部の前記表面に接触するステップと、
前記基体部に設けられた前記磁気センサが、前記プローブが備える前記検査用磁場形成手段に基づく前記磁場を検出するステップと、
前記出力部が、前記磁気センサによって検出された前記磁場に基づく出力信号を出力するステップとを備えるプローブ位置検査方法。
【請求項２５】
前記評価部が、前記出力部から前記出力信号を入力して解析し、前記プローブと前記基体部の前記表面との接触位置を算出するステップをさらに備える請求項２４に記載のプローブ位置検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体評価装置が備えるプローブの位置を検査するプローブ位置検査装置およびそのプローブ位置検査装置を備える半導体評価装置、ならびにその半導体評価装置を用いたプローブ位置検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体評価装置は、半導体ウエハや半導体ウエハから個片化したチップ状の被評価半導体装置の電気特性を評価する。その評価の際、半導体評価装置は、被評価物である被評価半導体装置の設置面を真空吸着等によりチャックステージの表面に接触させて固定する。そして、半導体評価装置は、被評価半導体装置の表面に設けられた電極に半導体評価装置のプローブを接触させ電気的な入出力を行う。被評価半導体装置が、その縦方向つまり面外方向に電流を流す縦型構造の半導体装置である場合、半導体評価装置のチャックステージ表面が電極を兼ねる。複数のプローブを有する半導体評価装置は、複数の半導体装置の複数の電極と一度に電気的に接続できることから、被評価半導体装置へ、大電流を流したり、高電圧を印加したりすることが可能となる。
【０００３】
半導体評価装置の各プローブを被評価半導体装置の表面に設けられた電極に高い位置合わせ精度で接触させることは重要である。プローブと電極との接触位置がずれた場合には、例えば、被評価半導体装置に所望の電流もしくは電圧が印加されず正常な評価ができない。また、プローブが本来接触すべき電極とは異なる領域と接触した場合には、その被評価半導体装置が破壊されることもある。
【０００４】
半導体評価装置のプローブと被評価半導体装置の電極との位置ずれを抑制するためには、プローブの長さが短いことが好ましいが、そのような構成では、プローブを支持する半導体評価装置のプローブカードと被評価半導体装置との間で、印加電圧による放電が生じる場合がある。よって、プローブの長さを延長し、プローブカードと被評価半導体装置との距離を一定の距離以上確保することが求められる。以上のような理由から、被評価半導体装置の評価の際、プローブ位置を正確に検査し把握することが重要となる。
【０００５】
特許文献１から特許文献３には、被評価半導体装置の電気特性の評価前に、プローブの位置を予め検査する半導体評価装置が開示されている。特許文献１に記載されたプローブ検査装置は、平坦な接触面を有する変形体にプローブを接触させ、その接触により形成されるプローブ痕の位置や大きさを観察してプローブの位置を測定する。また、特許文献２には、特許文献１と同様ではあるが、プローブ痕すなわち針跡を消去できる針跡転写部材について開示されている。特許文献３に記載のプローブカード検査装置は、被評価物を設置する電極平板と同一平面に併設された透明ガラス平板に、プローブすなわち測定針を押し当て、その透明ガラス平板を介してカメラ等の針先観察装置により針先座標を測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１８９３５３号公報
【特許文献２】特開２００９−１９８４０７号公報
【特許文献３】特開平０５-１５７７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のプローブ検査装置は、プローブ痕を観察してプローブ位置を把握するため、検査に時間を要する。また、プローブの検査の度に、プローブ痕を転写した変形体の再生処理が必要となりコストがかかる。また従来の評価装置に容易に後から付加することができない。
【０００８】
特許文献２に記載の針跡転写部材は、針跡が形成された転写材の再生時間は特許文献１よりも短時間であるものの、転写材の再生処理は依然として必要である。また、針跡を転写後に観察して針の位置を検査することには変わりないため、検査に時間を要する。
【０００９】
特許文献３に記載のプローブカード検査装置は、針先観察装置を用いて光学的に針先の位置を観察する。個々の針先との焦点合わせ工程において、針先の背景や照明、針先と観察装置との距離のばらつき、針先および視野内の付着物など、複数の光学的外乱要素に影響を受けやすく、検査精度が不安定である。
【００１０】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、半導体評価装置が備えるプローブの位置を容易にかつ精度良く検査できるプローブ位置検査装置の提供を目的とする。また本発明は、そのプローブ位置検査装置を備える半導体評価装置の提供を目的とする。また本発明は、半導体評価装置が備えるプローブの位置を容易にかつ精度良く検査できるプローブ位置検査方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るプローブ位置検査装置は、半導体評価装置が備えるプローブの位置を検査するプローブ位置検査装置であって、プローブは、被評価半導体装置との接触位置に対応して磁場を形成する検査用磁場形成手段を備え、プローブ位置検査装置は、プローブが接触可能な表面と、その表面に平行な面内に設けられ検査用磁場形成手段に基づく磁場を検出する複数の磁気センサとを含む基体部と、磁気センサに電気的に接続され、磁場に基づく磁気センサの信号を出力する出力部とを備えることを特徴とするプローブ位置検査装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るプローブ位置検査装置によれば、半導体評価装置が備えるプローブの位置を容易にかつ精度良く検査できるプローブ位置検査装置の提供が可能である。また、そのプローブ位置検査装置を備える半導体評価装置の提供が可能である。
【００１３】
また、半導体評価装置が備えるプローブの位置を容易にかつ精度良く検査できるプローブ位置検査方法の提供が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１におけるプローブ位置検査装置および半導体評価装置の構成を示す概略図である。
【図２】実施の形態１におけるプローブの構成を示す側面図である。
【図３】本発明に係る半導体評価装置が備えるプローブの構成を示す側面図である。
【図４】実施の形態１におけるプローブ位置検査装置の構成を示す概略図である。
【図５】実施の形態１におけるプローブ位置検査結果を表す基体部の平面図である。
【図６】実施の形態１におけるプローブ位置検査結果を表す基体部の平面図である。
【図７】実施の形態１の変形例における、センサ基板を備えるプローブ位置検査装置の構成を示す概略図である。
【図８】実施の形態２におけるプローブ位置検査装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜実施の形態１＞
本発明に係るプローブ位置検査装置、およびそのプローブ位置検査装置を備える半導体評価装置の実施の形態を述べる。なお、本実施の形態１では、被評価半導体装置の電気特性の評価前に、磁気センサを備えた基体部にプローブを接触させ、磁気センサが検出する磁場の強度から、プローブの接触部の位置を検査する例を示す。なお、後にも説明するが、被評価半導体装置とは、電気特性等の測定の対象物となる半導体装置等のことであり、例えば半導体チップや複数の半導体チップが形成された半導体ウエハでのことである。
【００１６】
図１は、本実施の形態１におけるプローブ位置検査装置４０と、そのプローブ位置検査装置４０を備える半導体評価装置１０の構成を表す概略図である。半導体評価装置１０は、被評価半導体装置１１を支持する支持面１２ａを含むステージ１２を備える。また半導体評価装置１０は、被評価半導体装置１１の電気特性の評価時に被評価半導体装置１１に電気信号を入出力する複数のプローブ２０をさらに備える。そのプローブ２０は、被評価半導体装置１１の主面１１ａに設けられた電極（図示せず）に接触する接触部２１を含む（図２参照）。また、半導体評価装置１０は、プローブ２０を支持する絶縁板１３と、その絶縁板１３を支持するプローブ基体１４とをさらに備える。
【００１７】
（プローブ）
図２は、本実施の形態１の半導体評価装置１０が備えるプローブ２０の基本構成の概略を表す側面図である。なお、ここではプローブ２０の特徴を説明するため、後述する検査用磁場形成手段は図示を省略している。プローブ２０は、被評価半導体装置１１の評価時に、主面１１ａに設けられた電極（図示せず）に機械的に接触し、かつ、電気的に接続する接触部２１を備える。本実施の形態１において、その接触部２１はプローブ２０の先端に設けられる。
【００１８】
なお、図２は半導体評価装置１０が備える絶縁板１３およびプローブ基体１４の図示を省略しているが、プローブ２０は絶縁板１３と接続するバレル部２２と、外部への出力端子の機能を有する電気的接続部２３とを備え、その電気的接続部２３は絶縁板１３およびプローブ基体１４等が備える金属配線等を介して接続部１８ａと電気的に接続する。
【００１９】
またプローブ２０はプランジャ部２４をさらに備え、プランジャ部２４はその一端が接触部２１に接続し、その他端が押し込み部２５を通じて電気的接続部２３に接続する。押し込み部２５は、内部にばね等の弾性部材が組み込まれた構造を有する。押し込み部２５は、接触部２１を電極等に接触させて押し付けた際、摺動して接触部２１に加わる応力を低減する機能を有する。図２（ｃ）は、プローブ２０を矢印の方向へ移動させ、基体部４１上の保護部材４６に接触部２１を押し付けた際の押し込み部２５の摺動の様子を表す図である。なお基体部４１および保護部材４６については後述する。
【００２０】
本実施の形態１においては、プローブ２０は、押し込み部２５の内部に摺動性を有する弾性部材を含むものについて説明したが、これに限るものではなく、弾性部材例えばばねを外部に備えたものであっても良い。また、本実施の形態１に示したプローブ２０は、図２に示した構成に限らず、カンチレバーや積層プローブ、ワイヤープローブ等であっても良い。
【００２１】
プローブ２０は導電性を有する。プローブ２０を構成する材料は、例えば銅またはタングステン、レニウムタングステンなどの金属成分を主成分に含む。また、接触部２１は導電性向上や耐久性向上等の観点から、例えば金またはパラジウム、タンタル、プラチナ等を含む材料によりその表面が被覆されて保護されることが好ましい。
【００２２】
（検査用磁場形成手段）
図３はプローブ２０の構成の概略を表す側面図である。半導体評価装置１０が備えるプローブ２０は、接触部２１の周辺に磁場を形成する検査用磁場形成手段３１を備える。本実施の形態１のプローブ２０が備える検査用磁場形成手段３１は、残留磁化を有する強磁性体３１すなわち着磁された強磁性体３１であり、図３（ａ）に示すように、プローブ２０はリング状の強磁性体３１をプランジャ部２４に備える。強磁性体３１の材料は上述したように強磁性材料であり、強磁性材料とは例えば鉄またはコバルト、ニッケルのいずれかを含む材料である。また、着磁状態を維持するために、強磁性体３１を構成する材料は、例えばカーボンを含んでも良い。
【００２３】
（プローブ位置検査装置）
図４は、プローブ位置検査装置４０の構成の概略を表す断面図である。なお図４において、基体部４１のザグリ部４５の部分は断面を表し、プローブ２０を支持する絶縁板１３の図示は省略している。プローブ位置検査装置４０は基体部４１を備える。基体部４１は、表面４１ａとその表面４１ａとは反対側に位置する裏面４１ｂを含む。表面４１ａはプローブ２０の接触部２１と接触可能に対向する。プローブ２０の位置検査時には基体部４１の表面４１ａにプローブ２０の接触部２１が接触する。
【００２４】
基体部４１は、表面４１ａと平行な面内の方向に複数の磁気センサ４２を備える。プローブ位置検査装置４０は、磁気センサ４２が検出した磁場に基づいた信号を外部に取り出すための出力部４３をさらに備える。磁気センサ４２と出力部４３とは基体部４１の裏面４１ｂ側に設けられた配線４４によって電気的に接続される。以下、プローブ位置検査装置４０の各構成を詳細に説明する。
【００２５】
（磁気センサ）
基体部４１は、表面４１ａと平行な面内の方向に複数の磁気センサ４２を備えており、それら磁気センサ４２は、プローブ２０が備える検査用磁場形成手段３１による磁場、本実施の形態１においては強磁性体３１による磁場を検出する。本実施の形態１では、磁気センサ４２は、基体部４１の裏面４１ｂに設けられた複数のザグリ部４５に配置される。磁気センサ４２は基体部４１の面内において格子状に配置される。磁気センサ４２の設置個数は、プローブ２０の設置個数以上であることが好ましく、本実施の形態１では、プローブ２０の本数と同数の磁気センサ４２を設置する。
【００２６】
磁気センサ４２は、磁場の静的な状態である静磁場を検出する静磁場センサを用いる。また、磁気センサ４２にはホール素子と処理回路とを一体化したホールＩＣを用いる。例えば、本実施の形態１ではリニア出力型のホールＩＣを用いる。また、磁気センサ４２は、２値出力型のホールＩＣであってもよい。リニア出力型のホールＩＣもしくは２値出力型のホールＩＣの選定は、磁気センサ４２から出力される信号の信号処理の取り扱いにより使い分けることが好ましい。
【００２７】
磁気センサ４２は出力部４３と配線４４により電気的に接続されており、検出した磁場に基づく信号は出力部４３に出力される。本実施の形態１においては、その配線４４は、基体部４１の裏面４１ｂ側に設ける。出力部４３は、磁気センサ４２の出力信号を外部へ取り出す機能を有する。出力部４３は、複数の磁気センサ４２にそれぞれ接続する配線４４を介して出力しても良いし、出力部４３はスイッチを備えることで、それら複数の配線４４から所望の磁気センサ４２からの信号のみを出力しても良い。
【００２８】
（基体部）
本発明ではプローブの位置検査に磁場を用いる。その磁場を検出するための磁気センサ４２を設置する基体部４１自体が磁場検出の外乱要因とならないようにするため、本実施の形態１の基体部４１は非磁性材料で構成される。また、基体部４１は、プローブ位置検査時にプローブ２０の接触部２１が基体部４１へ押し付けられることで生じる応力に耐えられるような強度を有することが求められる。例えば、プローブ２０を基体部４１へ押し付けることで基体部４１が変形したり破損したりすると正確なプローブ２０の位置を検出することができない。以上の理由から本実施の形態１において、基体部４１は厚さ数ｍｍのエンジニアリングプラスチックを主材料として構成される。
【００２９】
なお、エンジニアリングプラスチックとは、例えば耐熱性が１００℃以上の樹脂のことである。また例えば強度が５０ＭＰａ以上の樹脂のことである。また例えば曲げ弾性率が２．４ＧＰａ以上の特性を有する樹脂のことである。また、エンジニアリングプラスチックとは、例えばポリアセタールまたはポリアミド、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート等であるが、これらに限るものではない。
【００３０】
また、基体部４１の主構成材料はステンレス材料もしくはセラミクス材料であってもよい。これらエンジニアングプラスチックまたはステンレス材料、セラミクス材料を含む基体部４１は破損や劣化が少なく交換が不要で、他の材料よりも低コストに作製可能である。
【００３１】
また、基体部４１は表面４１ａ上に保護部材４６を備える。保護部材４６は交換可能なように表面４１ａと着脱可能に設置される。保護部材４６は、柔軟性を備えた軟質な素材で構成され、例えば導電性物質である導電フィラーを付与したＰＶＣ（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  Ｃｈｌｏｒｉｄｅ）シートであるが、これに限るものではない。
【００３２】
（磁気シールド）
本実施の形態１のプローブ位置検査装置４０は、基体部４１の裏面４１ｂ側に、磁気シールド４９をさらに備える。磁気シールド４９は、少なくとも磁気センサ４２と配線４４とを覆うだけの大きさを有する。磁気シールド４９は強磁性部材であり、例えばＦｅ−Ｎｉ系の金属を含むことが好ましい。Ｆｅ−Ｎｉ系の金属とは、例えばパーマロイであるがこれに限るものではない。磁気シールド４９は、基体部４１とネジ止め等により固定する。
【００３３】
また、プローブ位置検査装置４０は、基体部４１の側面側、すなわち外周に磁気シールド４９を備えても良い。また、プローブ位置検査装置４０は、基体部４１の裏面４１ｂ側と外周との両方に磁気シールド４９を備えても良い。これらの磁気シールド４９は、強磁性体３１（検査用磁場形成手段）によって形成される磁場とは異なる起源からの磁場を低減する。磁気シールド４９がそのような雑音磁場を遮蔽することにより、プローブ位置検査装置４０は、プローブ位置を正確に検出できるようになる。
【００３４】
（温度センサ）
本実施の形態１のプローブ位置検査装置４０は、磁気センサ４２の周辺の温度を測定する温度検出手段として温度センサ５０をさらに備える。磁気センサ４２の出力に温度依存性がある場合、温度センサ５０の出力を用いて磁気センサ４２の出力補正が可能である。本実施の形態１において、その出力補正は評価部１６にて行う。なお、温度が安定的に管理される場合は、温度センサ５０を用いた出力補正は不要である。
【００３５】
（半導体評価装置）
次に、図１を用いて、上述したプローブ位置検査装置４０を備える半導体評価装置１０の構成を説明する。半導体評価装置１０は、被評価半導体装置１１を支持する支持面１２ａを含むステージ１２を備える。ステージ１２は、被評価半導体装置１１の設置面１１ｂと支持面１２ａとを接触して固定する手段を備える。例えば、その固定手段は真空吸着や静電吸着である。また、例えばステージ１２はチャックステージである。
【００３６】
本実施の形態１において、被評価半導体装置１１は、主面１１ａと設置面１１ｂとの間に電流を流す縦型構造の半導体装置である。被評価半導体装置１１は、評価時に、プローブ２０の接触部２１と接触する一方の極性の電極を主面１１ａ上に備え、また、もう一方の極性の電極をステージ１２の支持面１２ａと接触する設置面１１ｂ上に備える（いずれの電極も図示せず）。なお、本実施の形態１においては、面外方向すなわち主面１１ａと設置面１１ｂとの間を接続する方向に大きな電流を流すことができる縦型構造の被評価半導体装置１１を一例として示すが、これに限るものではなく、被評価半導体装置１１はその主面１１ａの面内方向で電気信号の入出力を行う横型構造の半導体装置であっても良い。また、被評価半導体装置１１は、例えば半導体チップや複数の半導体チップが形成された半導体ウエハであるが、これらに限るものではなく、ステージ１２に固定できる被評価半導体装置１１であればよい。また、すでに述べたように、本実施の形態１の半導体評価装置１０は複数のプローブ２０を備える。これにより、各プローブ２０に流れる電流密度を略一致させることができる。それにより、例えば５Ａ以上の大電流を被評価半導体装置１１に流すことができる。
【００３７】
半導体評価装置１０は、プローブ２０が接続された絶縁板１３を支持するプローブ基体１４と、プローブ基体１４と接続する移動アーム１５をさらに備え、移動アーム１５が移動することにより、プローブ２０のステージ１２に対する相対位置を移動させる。なお、本実施の形態１では、プローブ基体１４を１つの移動アーム１５で支持する構成例を示すが、これに限るものではなく、複数の移動アーム１５によって安定的に支持してもよい。また、プローブ２０の被評価半導体装置１１に対する相対位置は、移動アーム１５によりプローブ基体１４を移動して変更する構成だけでなく、被評価半導体装置１１のステージ１２を移動して変更する構成でもよい。
【００３８】
また、半導体評価装置１０は、被評価半導体装置１１の電気特性を評価する評価部１６をさらに備える。さらに、半導体評価装置１０は、その評価部１６とプローブ２０とを電気的に接続する信号線１７ａと接続部１８ａとをさらに備える。なお、接続部１８ａとプローブ２０との間の電気的接続は図示していないが、例えば絶縁板１３やプローブ基体１４に設けた金属配線等により電気的に接続する。
【００３９】
また半導体評価装置１０は、評価部１６と支持面１２ａとを電気的に接続する信号線１７ｂと接続部１８ｂとをさらに備える。なお、接続部１８ｂと支持面１２ａとの間の電気的接続は図示していないが、ステージ全体が導体で作製されていれば、接続部１８ｂと支持面１２ａとは導通する。なお、例えば金属配線等により接続部１８ｂと支持面１２ａとを電気的に接続しても良い。また、接続部１８ａからプローブ２０を介して接続部１８ｂまでの距離が、いずれのプローブ２０を通じた場合においても、それら距離が略一致するよう接続部１８ａと接続部１８ｂとの間を配線することが好ましい。
【００４０】
（プローブ位置検査装置と半導体評価装置の接続）
半導体評価装置１０は、プローブ位置検査装置４０が備える基体部４１を支持する保持部４７をさらに備える。また半導体評価装置１０は、基体部４１を保持部４７と着脱可能に接続する第２着脱手段４８をさらに備える。すなわち、プローブ位置検査装置４０は、第２着脱手段４８と保持部４７により、半導体評価装置１０に接続される。
【００４１】
なお、第２着脱手段４８と保持部４７によりプローブ位置検査装置４０を半導体評価装置１０に接続する際、基体部４１の表面４１ａは、支持面１２ａと平行になるよう半導体評価装置１０に接続されることが好ましい。また、表面４１ａと支持面１２ａの高さは略一致するよう、半導体評価装置１０に接続されることが好ましい。また、基体部４１とステージ１２は隣り合うよう配置して接続されることが好ましい。保持部４７は、プローブ位置検査装置４０を保持するのに必要な強度を有する材料で構成されることが好ましく、例えば、ステンレス等の金属材料とするが、これに限るものではない。
【００４２】
第２着脱手段４８は、例えばネジである。また、第２着脱手段４８により、基体部４１は交換可能となる。例えば、設置済みの基体部４１と、それとは異なる磁気センサ４２の配置を有する他の基体部とを交換してプローブ位置検査装置４０に設置することで、様々な配置を有するプローブ２０の位置検査を実施することができる。
【００４３】
また、本実施の形態１においては、プローブ位置検査装置４０の出力部４３と、半導体評価装置１０の評価部１６とは、信号線１７ｃにより電気的に接続される。基体部４１に設けられた磁気センサ４２の出力は、出力部４３を介して評価部１６へ入力され、評価部１６にてプローブ２０の位置を算出する。
【００４４】
（プローブ位置検査方法）
次に、上述したプローブ位置検査装置４０を備える半導体評価装置１０の動作と、プローブ位置検査装置４０を用いたプローブ位置検査方法を説明する。本実施の形態１では、半導体評価装置１０が被評価半導体装置１１の評価を行う前に、プローブ位置検査装置４０がプローブ２０の位置検査を行う例を示す。その概略は、また、プローブ位置検査装置４０は、検査用磁場形成手段３１を含むプローブ２０を、保護部材４６を含む基体部４１に接触させる。この際、プローブ２０は実際の評価時と近似した荷重で基体部４１へ押し付けられる。磁場の強度を磁気センサ４２が検出し、電気信号に変換して出力する。その出力結果を評価部１６が解析してプローブ２０の接触部２１の位置を算出する。以下にその詳細ステップを説明する。
【００４５】
本実施の形態１では、図３に示すように、プローブ２０は着磁されたリング状の強磁性材料である強磁性体３１をプランジャ部２４に備える。これにより、プローブ２０は、接触部２１の周辺に磁場を形成する（ステップＳ１）。
【００４６】
つづいて、図１に示すように、半導体評価装置１０は、被評価半導体装置１１の設置面１１ｂをステージ１２上の支持面１２ａに真空吸着で固定する（ステップＳ２）。なお、ステップＳ１とステップＳ２は、順序が前後しても良い。
【００４７】
つづいて、半導体評価装置１０は移動アーム１５により、強磁性体３１を備えるプローブ２０をプローブ位置検査装置４０が備える基体部４１上に移動させる。プローブ２０の基体部４１へのおおよその接触位置を調整した後、半導体評価装置１０は、被評価半導体装置１１の電気特性の評価時と同様の荷重にてプローブ２０を基体部４１上の保護部材４６に接触させ押し付ける（ステップＳ３）。
【００４８】
ここで、ステップＳ３におけるプローブ２０の基体部４１への接触動作を図２を用いて説明する。なお、ここでは、プローブ位置検査装置４０が備える基体部４１のへのプローブ２０の接触動作について説明するが、被評価半導体装置１１に対するプローブ２０の接触動作も同様である。図２（ａ）から図２（ｃ）は、保護部材４６で覆われた基体部４１の表面４１ａにプローブ２０を接触させる際のプローブ２０の状態を表す。図２（ａ）は、プローブ２０が表面４１ａと接触する前の初期状態である。図２（ｂ）は、プローブ２０を図中−ｚ方向すなわち図中の矢印の方向に向けて下降させて表面４１ａに近づけ、接触部２１と保護部材４６とが接触した状態を表す。図２（ｃ）は、さらにプローブ２０を−ｚ方向へ向けて下降させた状態を表す。押し込み部２５がバレル部２２内に設けられた弾性部材によって摺動して押し込まれ、プローブ２０の接触部２１は表面４１ａに接触する。つまり、プローブ２０が基体部４１の方向へ押し込まれることにより、接触部２１は表面４１ａに確実に接触し、その接触位置が安定化する。なお、本明細書では、基体部４１が保護部材４６を備えるプローブ位置検査装置４０によるプローブ位置検査の場合、接触部２１が接触する表面４１ａは、保護部材４６と読み替えても良い。すなわち、プローブ２０が基体部４１の方向へ押し込まれることにより、接触部２１が保護部材４６に確実に接触し、その接触位置が安定化することでも本発明の効果を奏する。図２には図示していないが、接触部２１が保護部材４６に押し込まれることにより磁気センサ４２との距離が近くなる。
【００４９】
ステップＳ３につづいて、基体部４１に接触したプローブ２０の強磁性体３１が形成する磁場を、基体部４１の面内に備えられた複数の磁気センサ４２が検出し、検出した磁場に基づいた信号を出力する（ステップＳ４）。つまり、磁気センサ４２は、プローブ２０が評価時と同様の荷重で基体部４１へ押し付けられた状態における磁場を検出する。
【００５０】
これらの磁気センサ４２の出力は、配線４４を通じて出力部４３へ出力される。本実施の形態１では、図１および図４に示すように、出力部４３は信号線１７ｃにより評価部１６と電気的に接続されているため、磁気センサ４２の出力は、評価部１６へ入力される。評価部１６は、その出力信号に基づきプローブ２０の接触部２１の位置を算出する（ステップＳ５）。このステップＳ５において、評価部１６は磁気センサ４２が検出する感磁方向の磁場が所定のレベルに達した場合、その磁気センサ４２が設置された近傍にプローブ２０が接触しているものと推定する。
【００５１】
図５は、正常な設置位置にある９本のプローブ２０を基体部４１へ接触させた際に、その面内に配置した９個の磁気センサ４２（点線の矩形で図示）が検出した接触部２１の接触位置（黒丸で図示）を表す基体部４１の平面図である。この場合、磁気センサ４２の出力は何れも類似した値をとる。図６は、図中左下の１本のプローブ２０ａに位置ずれが生じている場合において、磁気センサ４２が検出した接触部２１の位置を表す基体部４１の平面図である。図中左下の１本のプローブ２０ａの近くに位置する磁気センサ４２ａの出力は、他の８つの磁気センサ４２の出力と比較して異常値を示す。本実施の形態１では、磁気センサ４２はリニア出力型のホールＩＣであるので、磁気センサ４２ａからの出力信号は他の磁気センサ４２と比較して小さくなる。なお、磁気センサ４２が２値出力型の磁気センサ、すなわちしきい値に対して検出強度が高い場合にＯＮ、検出強度が低い場合にＯＦＦの信号を出力する方式であれば、左下の磁気センサ４２の出力のみＯＦＦとなる。以上のようにステップＳ５において、プローブ位置検査装置４０は、プローブ２０の接触部２１の、基体部４１の面内における位置を、正確に検査することができる。
【００５２】
プローブ２０の位置に異常が検出された場合、半導体評価装置１０は、その後実施する予定であった被評価半導体装置１１の電気特性評価の処理フローを一時中断させる（ステップＳ６）。これにより、プローブ位置検査装置４０の使用者は、プローブ２０の位置を点検し修正することができる。
【００５３】
プローブ２０の位置に異常がなければ、ユーザーは必要に応じてプローブ２０に取り付けた強磁性体３１を取り外す。特に、強磁性体３１の影響すなわち残留磁化による磁場が、被評価半導体装置１１の電気特性評価に影響を与える懸念がある場合、強磁性体３１をプローブ２０から取り外すことが好ましい。また、例えば磁気デバイスの評価の際にも強磁性体３１をプローブ２０から取り外すことが好ましい（ステップＳ７）。
【００５４】
半導体評価装置１０は移動アーム１５によりプローブ２０を被評価半導体装置１１上へ移動させる（ステップＳ７）。そして、被評価半導体装置１１の主面１１ａに設けられた電極にプローブ２０を接触させて、電気特性の評価を実施する（ステップＳ８）。
【００５５】
なお、本実施の形態１では、被評価半導体装置１１の電気特性の評価前に、プローブ２０の位置を検査したが、その検査タイミングはこれに限らない。また、プローブ位置検査装置４０による、プローブ２０の位置検査は、被評価半導体装置１１ごと、もしくは、所定の頻度にて実施しても良い。
【００５６】
（効果）
以上のように、本発明に係るプローブ位置検査装置４０は、半導体評価装置１０が備えるプローブ２０の位置を検査するプローブ位置検査装置４０であって、プローブ２０は、被評価半導体装置１１との接触位置に対応して磁場を形成する検査用磁場形成手段を備え、そのプローブ位置検査装置４０は、プローブ２０が接触可能な表面４１ａと、その表面４１ａに対し平行な面内に設けられ、検査用磁場形成手段による磁場を検出する複数の磁気センサ４２とを含む基体部４１と、磁気センサ４２に電気的に接続され、磁場に基づく磁気センサ４２の信号を出力する出力部４３とを備える。以上のような構成により、プローブ位置検査装置４０は、プローブ痕を利用することなくプローブ２０の位置を検査することが可能となる。すなわち、本発明に係るプローブ位置検査装置４０によれば、特許文献１や特許文献２に記載されたような変形体や針跡転写部材を用いた検査を必要としないため、プローブ位置の検査時間の短時間化および低コスト化が可能である。また、本発明に係るプローブ位置検査装置４０は、撮像手段を用いないため撮影時の外乱要素等を考慮する必要もなく、プローブ２０の位置を正確に検査可能である。
【００５７】
また、本発明に係る半導体評価装置１０は、そのプローブ位置検査装置４０と、被評価半導体装置１１を支持するステージ１２と、プローブ２０と、ステージ１２上に設置された被評価半導体装置１１にプローブ２０を介して電気信号を入出力し、被評価半導体装置１１の電気特性を評価する評価部１６とを備える。このような構成により、半導体評価装置１０は、被評価半導体装置１１の電気特性等の評価前に、プローブ位置検査装置４０によってプローブ２０の位置を正確に検査可能となる。その結果、被評価半導体装置１１が備える電極と、プローブ２０との接触位置の位置ずれよる不具合、例えば、被評価半導体装置１１に所望の電流もしくは電圧が印加されないという不具合や、プローブ２０が本来接触すべき電極とは異なる領域に接触して被評価半導体装置１１が破壊されるという不具合の頻度を低減できる。
【００５８】
本発明に係る半導体評価装置１０を用いたプローブ位置検査方法は、プローブ２０が、基体部４１の表面４１ａに接触するステップと、基体部４１に設けられた磁気センサ４２が、プローブ２０が備える検査用磁場形成手段３１に基づく磁場を検出するステップと、出力部４３が、磁気センサ４２によって検出された磁場に基づく出力信号を出力するステップとを備える。このような構成により、プローブ位置検査方法は、プローブ２０の位置検査にプローブ痕を利用することなくプローブ２０の位置を検査するための磁気センサ４２の信号を出力部４３から得ることが可能となる。例えば、その出力部４３から得た信号をハードウェアに入力して解析することでプローブ位置の正確な算出が可能となる。本発明に係るプローブ位置検査方法は、特許文献１や特許文献２に記載されたような変形体や針跡転写部材を用いた検査を必要としないため、プローブの検査時間の短時間化が可能である。また、本発明に係るプローブ位置検査方法は、撮像手段を用いないため撮影時の外乱要素等を考慮する必要もなく、プローブ２０の位置を正確に検査可能である。
【００５９】
また本発明に係るプローブ位置検査方法は、評価部１６が、出力部４３から出力信号を入力して解析し、プローブ２０と基体部４１の表面４１ａとの接触位置を算出するステップをさらに備える。このような構成により、半導体評価装置１０が備える評価部１６によって、磁気センサ４２の信号を解析してプローブ２０の正確な位置を算出することができる。
【００６０】
また、本実施の形態１におけるプローブ位置検査装置４０と半導体評価装置１０の構成によれば、以下に記す効果も加えて奏する。
【００６１】
本発明に係るプローブ２０が備える検査用磁場形成手段３１は強磁性体である。このような構成により、強磁性体３１を設けたプローブ２０の周囲に磁場が形成される。その結果、プローブ位置検査装置４０が備える磁気センサ４２がその磁場を検出し、プローブ２０の位置を正確に検出できるようになる。
【００６２】
プローブ位置検査装置４０が備える基体部４１は、表面４１ａの反対側に裏面４１ｂを含み、磁気センサ４２は、裏面４１ｂ側に配置される。これにより、プローブ２０と磁気センサ４２の直接の接触が避けられることから、プローブ２０の磁気センサ４２への接触による物理的損傷を防ぐ。電気的な接触が必要なセンサとは異なり、磁気センサ４２は検出対象のプローブ２０と非接触であってもそれら位置を検出可能である。
【００６３】
プローブ位置検査装置４０が備える基体部４１はザグリ部４５をさらに含み、磁気センサ４２はザグリ部４５に配置される。これにより、磁気センサ４２を基体部４１へ設置する際の位置合わせが容易となる。また、基体部４１の面内でザグリ部４５が設けられていない部分の厚さは、ザグリ部４５が形成されている部分の厚さよりも厚いため、プローブ２０の接触等の外部応力に対し強度を確保できる。また、本実施の形態１において、磁気センサ４２は、裏面４１ｂに設けられたザグリ部４５に設置しているため、磁気センサ４２とプローブ２０の距離を近接させることができ磁場の検出精度が向上する。
【００６４】
プローブ位置検査装置４０が備える磁気センサ４２は、静磁場を検出する静磁場センサである。これにより、磁場検出の際、プローブ２０と磁気センサ４２との距離を変動させ続ける必要がない。すなわち、本実施の形態１のように、プローブ２０の接触部２１を基体部４１に押し付けて接触した状態でプローブ２０の位置検査が可能となり、プローブ２０の位置を正確に検出できる。
【００６５】
プローブ位置検査装置４０が備える磁気センサ４２は、リニア出力型のホールＩＣ、又は、２値出力型のホールＩＣのいずれかである。これらホールＩＣは、ホール素子と処理回路が一体化されており、他の磁気センサよりも安価に出力処理回路を構築できる。さらにリニア出力型のホールＩＣは、検出した磁場の強度に応じた信号を出力するため、プローブ２０と磁気センサ４２との距離を算出することが容易である。また、リニア出力型のホールＩＣは、プローブ２０が含む強磁性体３１（検査用磁場形成手段）の着磁の状況に応じて検出閾値を容易に可変できるため検出精度の向上が可能である。２値出力型のホールＩＣは、他の磁気センサ４２と比較して、出力処理回路の簡略化が可能である。
【００６６】
プローブ位置検査装置４０が備える基体部４１は非磁性材料を含む。これにより、基体部４１自体が磁場検出の外乱要因とならないため、プローブ位置検査装置４０はプローブ２０の位置を正確に検出できる。
【００６７】
プローブ位置検査装置４０が備える基体部４１は、ステンレス材料、又は、セラミクス材料、又は、エンジニアリングプラスチックのいずれかで構成される。基体部４１の構成材料にエンジニアリングプラスチックを用いることで、プローブ２０の接触応力による基体部４１の変形を抑えることが可能となり、プローブ２０の位置を精度よく検査できる。また、その強度により、長期間の繰り返し使用に対しても破損や劣化が起こりにくいため、劣化や破損等による基体部４１の交換必要性を低くする。また、エンジニアリングプラスチックは、加工が容易であり、ザグリ部４５を射出成形等により安価に容易に形成できる。また、エンジニアリングプラスチックは、以上のような特性を有する他の材料と比較して安価である。また、ステンレス材料やセラミクス材料を含む基体部４１も破損や劣化が少なく交換が不要で、他の材料よりも低コストに作製可能である。
【００６８】
プローブ位置検査装置４０が備える基体部４１は、表面４１ａを保護する保護部材４６をさらに備える。保護部材４６は、基体部４１の表面４１ａにプローブ２０を押し付ける際の応力から基体部４１および接触部２１を保護する。よって、保護部材４６を設けることは、基体部４１の長期間の繰り返し使用を可能とし、交換の必要性を小さくできる。
【００６９】
また、プローブ位置検査装置４０を備える半導体評価装置１０は、基体部４１に接続して支持する保持部４７と、基体部４１と保持部４７とを着脱可能に接続する第２着脱手段４８とをさらに備える。これにより、基体部４１は交換可能となり、例えば、設置済みの基体部４１と、それとは異なる磁気センサ４２もしくは外部磁場付与手段５２の配置を有する他の基体部とを交換してプローブ位置検査装置４０に設置することで、様々な配置を有するプローブ２０の位置検査を実施することができる。さらには、既存の半導体評価装置１０に、本発明に係るプローブ位置検査装置４０を後から付加することも容易に可能である。
【００７０】
プローブ位置検査装置４０は、基体部４１の裏面４１ｂ側または基体部４１の外周に磁気シールド４９をさらに備える。このような構成により、強磁性体３１（検査用磁場形成手段）によって形成される磁場もしくは外部磁場を付与する外部磁場付与手段５２とは異なる起源からの磁場を低減する。磁気シールド４９がそのような雑音磁場を遮蔽することにより、プローブ位置検査装置４０は、プローブ位置を正確に検出できるようになる。
【００７１】
プローブ位置検査装置４０は、磁気センサ４２の周辺の温度を測定する温度検出手段として温度センサ５０をさらに備える。温度センサ５０は、その出力を用いて、磁気センサ４２の出力の補正が可能となるため、検査環境の温度に依存せず、プローブ２０の位置を正確に検出できるようになる。
【００７２】
＜実施の形態の変形例＞
以上、本発明に係るプローブ位置検査装置およびそのプローブ位置検査装置を備える半導体評価装置、ならびにプローブ位置検査装置を用いたプローブ位置検査方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明が奏する効果は、その実施の形態に限定されるものではない。以下に、本実施の形態１の変形例とその効果を述べる。
【００７３】
（検査用磁場形成手段の変形例）
半導体評価装置１０が備えるプローブ２０の材料は、磁性を付与する磁性材料を含んでもよい。すなわちプローブ２０の位置検出用の磁場は、プローブ２０を構成する材料によって提供されてもよい。その磁性材料は、強磁性材料であることが好ましく、例えば鉄またはコバルト、ニッケル、これらの合金のいずれかを含むことが好ましい。プローブ２０自体が磁性を付与されることで、プローブ２０に別途、検査用磁場形成手段３１を付加する必要がなく取り扱いが容易である。
【００７４】
また、上述した実施の形態では、プローブ２０が備える強磁性体３１はプランジャ部２４に付加されていたが、その付加位置はこれに限らない。例えば、図３（ｂ）に示すように、筒状の強磁性体３１をバレル部２２に備えるプローブ２０であっても良く、この場合、取り付けが容易である。
【００７５】
半導体評価装置１０は、検査用磁場形成手段３１である強磁性体３１の外周に環状の電流を流して着磁用磁場を形成する着磁手段３２をさらに備えてもよい。その場合、その強磁性体３１は、着磁用磁場が付与されることで残留磁化を得る強磁性体３１であってもよい。すなわち、検査用磁場形成手段３１として、既に着磁されている強磁性体がプローブ２０へ設置されても良いし、着磁されていない強磁性体がプローブ２０に設置された後、着磁手段３２によって着磁されても良い。さらに、その磁化を強めるために強磁性体に追加の着磁を行っても良い。図３（ｃ）は、その着磁手段３２の例を示しており、半導体評価装置１０はバレル部２２に設置された筒状の強磁性体３１の外周にコイルを含み、強磁性体３１の外周に環状の電流を流して強磁性体３１を着磁することができる。図７はその強磁性体３１と着磁手段３２を備えるプローブ位置検査装置４０の一例を図示している。
【００７６】
また、着磁手段３２は上記の構成に限らない。例えば、図３（ｄ）に示すプローブ２０は、リング状の強磁性体３１に加えて、その近傍に着磁手段として永久磁石３３を備える。この永久磁石３３は、例えば、リング状の強磁性体の一部に設けられた切り欠き部に設置される。プローブ２０は複数の永久磁石３３を備えても良い。その設置手段は、例えば、嵌合構造や接着構造である。プローブ２０が永久磁石３３を含むことで強磁性体３１の着磁状態を維持できる。なお、プローブ２０が、着磁手段としてではなく強磁性体３１として永久磁石３３を備える場合は、実施の形態１と同様の効果を奏する。
【００７７】
半導体評価装置１０が備える検査用磁場形成手段３１は、プローブ２０に対し着脱可能な構造を備えることが好ましい。着脱可能な構造とは、例えば、嵌合構造や接着構造である。検査用磁場形成手段３１がプローブ２０に対し着脱可能であることにより、検査用磁場形成手段３１の交換が容易となる。例えば、プローブ２０の位置検査に必要な磁場の強さに応じて、検査用磁場形成手段３１を交換することが容易である。また、被評価物である被評価半導体装置１１が磁気デバイスである場合、プローブ位置検査後、検査用磁場形成手段３１を取り外すことができ、その磁気デバイスの電気特性評価に影響をあたえることがない。例えば、図３（ａ）に示したリング状の強磁性体３１（検査用磁場形成手段）は嵌合構造により、プローブ２０に固定されている。また例えば、図３（ｂ）に示した筒状の強磁性体３１は接着構造によりプローブ２０に固定される。また例えば、図３（ｄ）に示したプローブ２０は、リング上の強磁性体３１（検査用磁場形成手段）が含む切り欠き部と永久磁石３３の一部とが嵌合構造により固定される。
【００７８】
半導体評価装置１０は、プローブ２０と半導体評価装置１０とを着脱可能に接続する第３着脱手段３４をさらに備え、第３着脱手段３４が検査用磁場形成手段３１であってもよい。図３（ｅ）は、第３着脱手段３４であるソケットとプローブ２０の例を示す図である。つまり、ソケット３４は、たとえば残留磁化を有する強磁性体であっても良い。
【００７９】
また、ソケット３４が、着磁用磁場によって着磁可能な強磁性体であってもよく、その場合、図３（ｅ）に示すように、ソケット３４は、その一部に設けられた切り欠き部に着磁手段として永久磁石３３を備えてもよい。その設置手段は嵌合構造や接着構造であり永久磁石３３は着脱可能である。また、図３（ｆ）に示すように、半導体評価装置１０は、ソケット３４の周囲に着磁手段としてコイル３２を含んでも良い。また、上記の構成に加えて、プローブ２０がソケット３４とは別に強磁性体３１を備えても良い。半導体評価装置１０が、第３着脱手段３４を備えることにより、コイル３２の着脱を伴わずにプローブ２０の交換が可能となるため、半導体評価装置１０のメンテナンス性が向上しコストを削減できる。
【００８０】
（磁気センサの変形例）
磁気センサ４２は、基体部４１の表面４１ａに設けても良い。表面４１ａに配置した磁気センサ４２は、検査用磁場形成手段３１が形成する磁場を高感度の検出できるため、プローブ２０の位置検査精度が向上する。
【００８１】
磁気センサ４２の設置個数は、プローブ２０の設置個数以上であることが好ましい。これにより磁気センサ４２を配置することで、プローブ２０の位置検査の精度が向上する。一方で、これら、磁気センサ４２の配置と個数は、磁気センサ４２と接続する配線の煩雑さ、磁気センサ４２からの出力信号の処理の複雑さを考慮して、プローブ２０の所望の位置検査精度に応じて設定する。つまり実際に評価する被評価半導体装置のパッドサイズを考慮して設定する。
【００８２】
プローブ位置検査装置４０が備える磁気センサ４２は、表面４１ａと平行な面内の方向とは異なる方向の磁場成分を感磁方向として検出する磁気センサ４２であることが好ましい。すなわち磁気センサ４２は面外方向が感磁方向であることが好ましい。これにより、プローブ２０の先端の高さばらつきは不問とし、プローブ２０の位置を精度よく検出することも可能である。
【００８３】
プローブ位置検査装置４０が備える基体部４１は、基体部本体４１ｃと複数の磁気センサ４２を含むセンサ基板４１ｄと、センサ基板４１ｄを基体部本体４１ｃに着脱する第１着脱手段５１とを備えても良い。図７はセンサ基板４１ｄを裏面４１ｂに備えるプローブ位置検査装置４０の構成の概略を表す図である。センサ基板４１ｄは、例えば、複数の磁気センサ４２をプリント基板に実装した基板である。センサ基板４１ｄを用いることで、磁気センサ４２を基体部４１へ取り付ける際の各磁気センサ４２の取り付け位置の決定が容易となる。
【００８４】
また、センサ基板４１ｄ上には、磁気センサ４２の出力を出力部４３に接続するための配線４４が設けられている。その配線４４は、複数の磁気センサ４２の配置組み合わせに対応できるよう予め複数の配線パターンが形成される。磁気センサ４２はその配線４４のパターンに合わせてセンサ基板４１ｄと着脱可能に設置される。また、センサ基板４１ｄは例えばプリント基板であり、その場合、配線４４の導体部分はパターニングで容易に形成でき低コスト化が可能である。このように、センサ基板４１ｄを用いることで、複数の配線４４を設置した場合の磁気センサ４２の交換等のメンテナンスに伴う煩雑さを抑制できる。またプローブ２０の配置変更に応じて、プリンt基板のみの交換で対応できる。
【００８５】
また、第１着脱手段５１は、センサ基板４１ｄの交換を容易に可能とする。例えば、プローブ２０の配置変更に応じて、異なる磁気センサ４２の配置を有するセンサ基板４１ｄへ容易に交換できる。
【００８６】
＜実施の形態２＞
本実施の形態２におけるプローブ位置検査装置４０は、プローブ２０が含む検査用磁場形成手段３１が常磁性体もしくは着磁されない強磁性体である場合においても、プローブ２０の位置を正確に検出可能なプローブ位置検査装置４０および半導体評価装置１０の例を示す。なお、実施の形態１と同様の構成については説明を省略する。
【００８７】
（磁気センサ）
図８は、本実施の形態２におけるプローブ位置検査装置４０の構成を表す図である。なお図８において、基体部４１の部分は断面を表す。磁気センサ４２は、実施の形態１と同様に、基体部４１の裏面４１ｂに設けられた複数のザグリ部４５に配置される。本実施の形態２の磁気センサ４２は、基体部４１の表面４１ａと平行な面内方向とは異なる方向すなわち面外方向の磁場成分を感磁方向として検出する磁気センサである。磁気センサ４２は、プローブ２０の接触部２１と磁気センサ４２との間を結ぶ方向の磁束を高感度に検出する。本実施の形態２の磁気センサ４２は、リニア出力型のホールＩＣが好ましい。リニア出力型のホールＩＣであれば、プローブ位置検査装置４０はプローブ位置ずれ判定に関する閾値を、磁気センサ４２の後段の出力信号処理手段にて容易に変えることができる。よって、本実施の形態２の磁気センサがリニア出力型のホールＩＣである場合、プローブ位置検査装置４０は、後述する外部磁場付与手段５２の磁束密度やプローブ２０が含む検査用磁場形成手段３１の種類に応じて、その判定に関わる閾値を評価部１６等の後段の処理回路で調整することができる。つまり、プローブ位置の検出精度の向上には、磁気センサ４２はリニア出力型のホールＩＣであることが望ましい。
【００８８】
（外部磁場付与手段）
プローブ位置検査装置４０の基体部４１は、プローブ２０が備える検査用磁場形成手段３１に対し外部磁場を付与する外部磁場付与手段５２をさらに備え、その外部磁場付与手段５２は磁気センサ４２の設置位置に応じた位置に設けられる。特に本実施の形態２においては、外部磁場付与手段５２は、基体部４１の表面４１ａ側からの平面視において、磁気センサ４２の設置位置と同じ位置に設けられる。つまり、図８に示すように、磁気センサ４２が設置される位置において、表面４１ａ側から基体部４１のザグリ部４５および磁気センサ４２、外部磁場付与手段５２が順に配置される。その際、外部磁場付与手段５２は磁気センサ４２の一方面に接して配置されることが好ましく、本実施の形態２においては、外部磁場付与手段５２は磁気センサ４２の一方面に密着する。また、外部磁場付与手段５２は、磁気センサ４２よりも基体部４１の外側に設けられることが好ましい。また、磁気センサ４２を設けたセンサ基板４１ｄを使用する場合には、外部磁場付与手段５２は同じセンサ基板４１ｄに設けられる。外部磁場付与手段５２は永久磁石または電磁石である。
【００８９】
（検査用磁場形成手段）
本実施の形態２のプローブ２０は、検査用磁場形成手段３１の構成を除いて実施の形態１と同様である。図３（ａ）に示すように、プローブ２０はリング状の検査用磁場形成手段３１をプランジャ部２４に備える。本実施の形態２の検査用磁場形成手段３１は、外部磁場付与手段５２が付与する外部磁場により磁化される強磁性体もしくは常磁性体である。つまり、本実施の形態２のプローブ位置検査装置４０は、実施の形態１に記載した強磁性体とは異なり、残留磁化を有さない強磁性体、または着磁手段によって着磁しようとしても残留磁化を付与することができない強磁性体もしくは常磁性体であっても良い。強磁性体の着磁可能性は、その構成材料に含まれるカーボン等の不純物濃度に依存する。すなわち、本実施の形態２における検査用磁場形成手段３１の強磁性体を構成する材料の不純物濃度は、実施の形態１に記載した強磁性体を構成する材料の不純物濃度よりも低い。なお強磁性体の主構成材料は、例えば鉄またはコバルト、ニッケルのいずれかを含む。また、常磁性体の構成材料は、例えばアルミニウムまたは白金を含む。
【００９０】
（プローブ位置検査装置および半導体評価装置の動作）
本実施の形態２におけるプローブ位置検査装置４０を備える半導体評価装置１０の動作を図８に従い説明する。なお、実施の形態１と同様の動作は説明を省略する。ステップＳ２にて、検査用磁場形成手段３１として常磁性体３１もしくは強磁性体３１がプローブ２０に付加される。ステップＳ３にて、プローブ２０が基体部４１の表面４１ａに近づくと、外部磁場付与手段５２が形成する外部磁場によって常磁性体３１もしくは強磁性体３１が磁化される。つまり、プローブ２０の接触部２１の周囲に常磁性体３１もしくは強磁性体３１に起因した磁場が形成される。その磁場に関わる磁束の方向は、常磁性体３１もしくは強磁性体３１と外部磁場付与手段５２とを結ぶ方向が主である。ステップＳ４にて、磁気センサ４２はその磁束に基づく磁場を検出する。特に、本実施の形態２の磁気センサ４２は、面外方向の磁場成分を感磁方向とするため常磁性体３１もしくは強磁性体３１および外部磁場付与手段５２が形成する磁場に基づく磁束を高感度に検出する。ステップＳ６以降は、実施の形態１と同様である。
【００９１】
なお、外部磁場付与手段５２が永久磁石である場合、その永久磁石に大きな磁力は必要でなく、安価なフェライト磁石等で構わない。これは、上述した通りプローブ位置検査装置４０は、プローブ２０が外部磁場付与手段５２に近接した状態でプローブ位置を検出するためであり、少なくともその近接させた状態で常磁性体３１もしくは強磁性体３１を磁化できる磁力を永久磁石が備えていることが好ましい。また、外部磁場付与手段５２が電磁石である場合、プローブ位置検査装置４０は電磁石に接続する電気配線を備える。電磁石は形成する磁束密度を容易に可変できる利点がある。つまり、電磁石は、電磁石が付与する外部磁場の磁束密度がプローブ２０の配置や間隔に応じて適切な磁束密度を形成できる。例えば、電磁石はプローブ２０の配置間隔が密であれば磁束を弱めることも可能である。その結果、他のプローブの常磁性体もしくは強磁性体が形成する磁場との干渉を回避できるため、プローブ位置検査装置４０はそのプローブ位置検査精度の高精度化を実現する。
【００９２】
また、本実施の形態２におけるプローブ２０が含む強磁性体は、上述した通りプローブ２０への付加時には着磁されていないものとするが、プローブ位置の検査中に、外部磁場付与手段５２の外部磁場によって、予期せず着磁されることも考えられる。よって、実施の形態１と同様に、着磁された強磁性体の影響すなわち残留磁化が、被評価半導体装置１１の電気特性評価に影響を与える懸念がある場合、プローブ位置検査後、被評価半導体装置１１の評価前に強磁性体をプローブ２０から取り外すことが好ましい。このように被評価半導体装置１１の評価の際に、プローブ２０が備える検査用磁場形成手段３１が形成する磁場の影響が懸念される場合、プローブ２０へ常磁性体を付与してプローブ位置検査および被評価半導体装置１１の評価を行うか、もしくはプローブ２０へ常磁性体および強磁性体の双方を付与しておき、プローブ位置検査後、被評価半導体装置１１の評価前に、強磁性体を取り外すことが望ましい。なおプローブ位置検査の際の検出感度を上げるためには、強磁性体を付与するのが望ましい。常磁性体よりも強磁性体の方が検査用磁場形成手段３１の周囲に形成できる磁場の強さ、すなわち磁気センサが検出する磁束を増大させることができるからである。
【００９３】
また、プローブ位置検査装置４０が基体部４１の裏面４１ｂ側もしくは外周部に磁気シールド４９を備える場合、磁気シールド４９は磁気センサ４２および配線４４、外部磁場付与手段５２を覆うだけの大きさを有することが好ましい。
【００９４】
（効果）
本発明に係るプローブ位置検査装置４０の基体部４１が備える磁気センサ４２は、表面４１ａと平行な面内の方向とは異なる方向の磁場成分を感磁方向として検出する磁気センサである。このような構成により、プローブ２０の先端の高さばらつきは不問とし、プローブ位置検査装置４０はプローブ２０の位置を正確に検出できるようになる。
【００９５】
本発明に係るプローブ位置検査装置４０の基体部４１は、検査用磁場形成手段３１に外部磁場を付与する外部磁場付与手段５２をさらに備え、外部磁場付与手段５２は、磁気センサ４２の設置位置に応じた位置に設けられる。このような構成により、外部磁場付与手段５２が形成する外部磁場によって検査用磁場形成手段３１が磁化されるため、検査用磁場形成手段３１を構成する材料の選択肢は広がる。つまり、プローブ位置検査装置４０は、検査用磁場形成手段３１に、残留磁化を有さない強磁性体や着磁手段によって着磁しようとしても残留磁化を付与することができない強磁性体を用いることが可能となる。また、プローブ位置検査装置４０は、検査用磁場形成手段３１に常磁性体を用いることも可能となる。
【００９６】
本発明に係るプローブ位置検査装置４０の基体部４１が備える外部磁場付与手段５２は、基体部４１の表面４１ａ側からの平面視において、磁気センサ４２の設置位置と同じ位置に設けられる。このような構成により、磁気センサ４２が検出する磁場の強さとプローブ２０の位置との関係が正の相関を有することとなり、プローブ位置検査装置４０はプローブ２０の位置を正確に検出できるようになる。
【００９７】
本発明に係るプローブ位置検査装置４０の基体部４１が備える外部磁場付与手段５２は、磁気センサ４２に接して配置される。このような構成により、プローブ２０と外部磁場付与手段５２との間の磁束を最大化させることができ、その磁束が磁気センサ４２に引き込まれる。よって、プローブ位置検査装置４０はプローブ２０の位置を正確に検出できるようになる。
【００９８】
本発明に係るプローブ位置検査装置４０の基体部４１が備える外部磁場付与手段５２は、永久磁石または電磁石である。外部磁場付与手段５２が永久磁石である場合、電磁石に必要な配線等が不要であり、プローブ位置検査装置４０への設置が容易となりメンテナンス性が向上する。外部磁場付与手段５２が電磁石である場合、プローブ２０の配置や間隔に応じて、プローブ２０と外部磁場付与手段５２との間の磁束密度を適当に設定できる。例えば、隣り合うプローブ２０が互いに形成する磁場の干渉を回避できるため、プローブ位置検査装置４０はプローブ２０の位置検出精度を高精度化できる。
【００９９】
また、本発明に係る半導体評価装置１０は、プローブ位置検査装置と、被評価半導体装置を支持するステージと、プローブと、ステージ上に設置された被評価半導体装置にプローブを介して電気信号を入出力し、被評価半導体装置の電気特性を評価する評価部とを備える半導体評価装置であって、プローブが備える検査用磁場形成手段は、強磁性体もしくは常磁性体である。このような構成により、検査用磁場形成手段３１が常磁性体もしくは着磁されない強磁性体であっても、プローブ２０の周囲に磁場が形成される。磁気センサ４２がその磁場を検出することで、プローブ位置検査装置４０はプローブ２０の位置を正確に検出できる。
【０１００】
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、省略したりすることが可能である。
【符号の説明】
【０１０１】
１０  半導体評価装置、１１  被評価半導体装置、１１ａ  主面、１１ｂ  設置面、１２  ステージ、１２ａ  支持面、１６  評価部、２０  プローブ、３１  検査用磁場形成手段、３２  着磁手段、３３  永久磁石、３４  第３着脱手段、４０  プローブ位置検査装置、４１  基体部、４１ａ  表面、４１ｂ  裏面、４１ｃ  基体部本体、４１ｄ  センサ基板、４２  磁気センサ、４３  出力部、４５  ザグリ部、４６  保護部材、４７  保持部、４８  第２着脱手段、４９  磁気シールド、５０  温度センサ、５１  第１着脱手段、５２  外部磁場付与手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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