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KR101435439B1 - 전력용 반도체 디바이스 검사용 프로브 집합체 및 그것을 이용한 검사장치 - Google Patents

전력용 반도체 디바이스 검사용 프로브 집합체 및 그것을 이용한 검사장치 Download PDF

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KR101435439B1
KR101435439B1 KR1020120134261A KR20120134261A KR101435439B1 KR 101435439 B1 KR101435439 B1 KR 101435439B1 KR 1020120134261 A KR1020120134261 A KR 1020120134261A KR 20120134261 A KR20120134261 A KR 20120134261A KR 101435439 B1 KR101435439 B1 KR 101435439B1
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KR
South Korea
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cooling
semiconductor device
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power semiconductor
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카쯔오 야스타
히카루 마스타
히데키 네이
타쯔야 이시와타리
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가부시키가이샤 니혼 마이크로닉스
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Abstract

본 발명은 프로브나 반도체 디바이스의 통전에 의한 온도 상승을 방지하여, 정확한 측정을 가능하게 하는 전력용 반도체 디바이스 검사용 프로브 집합체와 그것을 이용하는 검사장치를 제공하는 것을 과제로 한다. 복수 개의 프로브 수용구멍을 갖춘 프로브 블록; 상기 프로브 수용구멍의 각각에 수용된 프로브로서, 외주를 상기 프로브 수용구멍의 내주와 접촉시키고, 그리고 검사 시에 대상물과 접촉하는 하단부를 상기 프로브 블록으로부터 돌출시킨 복수의 프로브; 및 상기 프로브 블록을 냉각하는 1 또는 2 이상의 냉각수단;을 갖는 전력용 반도체 디바이스 검사용 프로브 집합체와 그것을 갖춘 검사장치를 제공함으로써 상기 과제를 해결한다.

Description

전력용 반도체 디바이스 검사용 프로브 집합체 및 그것을 이용한 검사장치{Probe assembly for inspecting power semiconductor devices and inspection apparatus using the same}
본 발명은 전력용 반도체 디바이스 검사용 프로브 집합체와 그것을 이용한 전력용 반도체 디바이스 검사장치에 관한 것이다.
파워 트랜지스터, IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등의 전력용 반도체 디바이스의 전기적 특성을 검사할 때에는, 본래라면, 실용 시의 동작 조건에 근거하여 수 100 A 레벨의 대전류를 반도체 디바이스에 흘려 그 특성을 검사하는 것이 바람직하다. 그러나 웨이퍼 상태 또는 칩으로 잘린 상태에서의 전력용 반도체 디바이스에 검사용 프로브를 통하여 대전류를 흘리면, 반도체 디바이스 자체의 내부 저항이나 반도체 디바이스의 전극과 프로브 사이의 접촉 저항 등에 의해 반도체 디바이스나 검사용 프로브가 발열하고, 온도 드리프트(drift)가 발생하여 정확한 측정이 불가능해지거나, 경우에 따라서는 반도체 디바이스나 검사용 프로브가 파손할 우려가 있다.
이 때문에, 전력용 반도체 디바이스에 관해서는, 웨이퍼 상태 또는 칩 상태에서 비교적 소전류에 의한 특성 검사를 하여 대략 선별을 하고, 그 후 최종공정의 팩키지에 설치된 상태에서 최종적인 특성 검사를 하는 것이 일반적으로 되어 있다. 그러나, 소전류에 의한 특성 검사를 패스한 전력용 반도체 디바이스라도, 최종적 풀스펙 검사에서 특성 불량이 발견되는 경우가 많이 있고, 그 경우에는 대략 선별 후에 행해지는 각종 공정이 쓸모없게 되어, 제품 비용의 상승이나 폐기물량의 증가라는 문제를 초래하고 있다.
한편, 프로브 카드에 관해서는, 냉각수단을 갖춘 프로브 카드가 각종 제안되어 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, 프로브 카드에 냉각용 파이프를 안에 설치하고, 적절한 냉각 매체를 흐르게 한 프로브 카드가 개시되어 있다. 그러나, 이 프로브 카드는 검사 때문에 고온상태가 되는 반도체 장치로부터의 복사열에 의해 프로브 카드가 용융하거나, 변형하는 것을 방지하기 위해 프로브 카드를 냉각하도록 한 것으로서, 프로브를 통해 대전류를 반도체 장치에 흘렸을 때에 생기는 프로브나 반도체 장치의 발열을 방지하는 것은 아니다.
또, 특허문헌 2에는, 검사 때문에 고온상태가 되는 반도체 장치로부터 프로브를 통해 열이 프로브 카드에 전달되는 것을 방지하기 위해, 프로브 침의 기부(基部)를 수용하는 냉각실을 설치하고, 그 냉각실에 냉각용 공기를 공급함으로써 프로브 침의 기부를 냉각하도록 한 프로브 카드가 개시되어 있다. 그러나 이 프로브 카드에 있어서도, 문제가 되고 있는 것은, 검사대상이 되는 반도체 장치에서 프로브 카드로 전달되는 열로서, 프로브를 통해 검사용 대전류를 반도체 장치에 흘렸을 때에 생기는 프로브나 반도체 장치의 발열이 아니다. 또, 프로브 침 기부의 외주에 냉각용 공기를 불어넣고 있을 뿐이므로, 충분한 냉각효과가 얻어지지 않는 문제도 있다.
게다가, 특허문헌 3에 있어서는, 프로브 카드를 구성하는 세라믹 기판의 측면에 펠티에(Peltier) 소자를 설치하고, 프로브 배선의 일부를 분기하여 인출배선으로 하고, 그 인출배선을 상기 세라믹 기판의 측면에 접속함으로써, 인출배선을 통하여 프로브를 냉각하도록 한 프로브 카드가 개시되어 있다. 그러나, 이 프로브 카드는 프로브의 냉각이 인출배선을 통한 간접적인 냉각이고, 충분한 냉각효과가 얻어지지 않을 우려가 있음과 동시에, 냉각 시에 인출배선이 되는 것을 배선할 필요가 있어, 구조가 복잡하고, 제조에 수고가 드는 불편이 있다.
특허문헌 1: 일본 특개평2-192749호 공보 특허문헌 2: 일본 특개2000-28641호 공보 특허문헌 3: 일본 특개2007-121245호 공보
본 발명은, 상기 종래기술의 상황에 비추어 이루어진 것으로, 전력용 반도체 디바이스의 대전류 검사에 있어서, 프로브나 반도체 디바이스의 통전(通電)에 의한 발열에서 기인하는 온도 상승을 유효하게 방지하여, 정확한 측정을 가능하게 하는 전력용 반도체 디바이스 검사용 프로브 집합체와, 그것을 이용하는 전력용 반도체 디바이스 검사장치를 제공하는 것을 과제로 하는 것이다.
본 발명자들은, 상기의 과제를 해결하기 위해 예의연구를 거듭한 결과, 프로브 카드 대신에, 복수의 프로브를 지지하는 프로브 수용구멍을 갖춘 프로브 블록을 이용하고, 이 프로브 블록을 히트 싱크(sink)로서 프로브를 냉각함으로써, 간단한 구조로 프로브를 유효하게 냉각할 수 있음을 발견하였다. 또, 냉각매체를 프로브 블록과 검사대상인 전력용 반도체 디바이스를 향해 분출시킴으로써, 프로브와 전력용 반도체 디바이스 양쪽을 유효하게 냉각할 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명은 복수개의 프로브 수용구멍을 갖춘 프로브 블록; 상기 프로브 수용구멍의 각각에 수용된 프로브로서, 외주를 상기 프로브 수용구멍의 내주(內周)와 접촉시키고, 그리고 검사 시에 대상물과 접촉하는 하단부를 상기 프로브 블록으로부터 돌출시킨 복수의 프로브; 상기 프로브 블록을 냉각하는 1 또는 2 이상의 냉각수단을 갖고 있는 전력용 반도체 디바이스 검사용 프로브 집합체, 및 그것을 이용하는 전력용 반도체 디바이스 검사장치를 제공함으로써, 상기의 과제를 해결하는 것이다.
본 발명의 프로브 집합체는, 프로브 블록 내에 복수의 프로브를 각 프로브의 외주와 프로브 수용구멍의 내주를 접촉시킨 상태에서 수용하고, 프로브 블록을 통하여 프로브를 냉각하도록 하고 있기 때문에, 프로브 블록이 히트 싱크로서 기능하여, 냉각매체를 프로브에 직접 불어 냉각하는 경우에 비해 보다 유효하게 프로브를 냉각할 수 있다. 따라서, 본 발명의 프로브 집합체에서의 프로브 블록은 열전도성이 좋은 재료로 구성되는 것이 바람직하고, 열전도성에 더하여 전기 전도성이 좋은 재료로 구성되어 있는 것이 보다 더 바람직하다. 프로브 블록이 열전도성에 더하여 전기 전도성이 좋은 재료로 구성되어 있는 경우에는, 프로브 블록을 통하여 프로브를 유효하게 냉각할 수 있을 뿐 아니라, 프로브 블록을 통하여 프로브, 특히 포스(force)용 프로브에 대전류를 공급할 수 있다. 열전도성과 전기 전도성 양쪽이 우수한 재료로는, 예를 들어 구리, 알루미늄, 은 등의 금속을 들 수 있다.
프로브 블록을 냉각하는 수단으로는 각종 수단을 이용할 수 있다. 예를 들어, 프로브 블록에 냉각용 기체를 쐬어 프로브 블록을 냉각하는 송풍장치, 프로브 블록 내 또는 프로브 블록 외 또는 그 양쪽에 설치된 냉각실과 그 냉각실에 냉각매체를 공급하는 냉각매체 공급장치, 또는 프로브 블록을 냉각하는 펠티에 소자 등의 냉각수단을 이용할 수 있고, 이들은 각각 단독으로 이용할 수도 있고, 2종 이상을 조합하여 이용하는 것도 유효하다.
또, 프로브 블록에는 냉각용 기체와의 열교환 효율을 높이기 위해, 적절한 형상의 냉각용 핀(fin)을 설치할 수 있다. 경우에 따라서는, 냉각용 핀을 설치하는 대신, 프로브 블록에 수용되는 복수의 프로브의 상단부를 프로브 블록으로부터 돌출시키고, 그 돌출한 프로브 상단부를 냉각용 핀으로서 이용하도록 해도 좋다.
전력용 반도체 디바이스를 냉각하는 데는, 프로브 블록의 냉각에 이용한 냉각용 기체나 냉각매체를 이용할 수 있다. 예를 들어, 프로브 블록의 냉각에 이용한 냉각용 기체를 이용하여 전력용 반도체 디바이스를 냉각하는 경우에는, 냉각용 기체를 프로브 블록의 위쪽에서 프로브 블록을 향해 불어, 냉각용 기체가 프로브 블록과 열교환한 후에 그 아래에 위치하는 전력용 반도체 디바이스에 닿도록 하면 된다.
또, 프로브 블록의 냉각에 이용한 냉각매체를 이용하여 전력용 반도체 디바이스를 냉각하는 경우에는, 냉각매체가 공급되는 냉각실에, 프로브의 하단부가 프로브 블록으로부터 돌출해 있는 방향, 즉 검사 시에 전력용 반도체 디바이스가 위치하는 방향으로 개구하는 냉각매체 출구를 설치하고, 냉각실에 공급된 냉각매체가 프로브 블록과 열교환한 후에 상기 냉각매체 출구로부터 분출하여 아래쪽에 위치하는 전력용 반도체 디바이스에 닿도록 하면 된다. 이 경우, 이용하는 냉각매체로는, 전력용 반도체 디바이스의 검사에 지장이 없도록, 기체의 냉각매체를 이용하는 것이 바람직하다.
게다가, 본 발명의 프로브 집합체는, 그 적절한 한 양태에 있어서, 프로브 블록의 온도를 계측하는 온도 센서를 갖추고 있고, 프로브 블록의 온도를 항상 감시하여, 프로브 블록과 그것과 열적으로 접하고 있는 프로브의 온도를 항상 파악할 수 있도록 구성되어 있다. 또, 본 발명의 프로브 집합체는, 그 적절한 한 양태에 있어서, 상기 온도센서의 출력신호에 근거하여 냉각수단의 동작을 조정하고, 프로브 블록의 온도를 제어하는 제어장치를 갖추고 있어, 항상 최적의 프로브 온도로 전력용 반도체 디바이스의 특성 검사를 할 수 있다.
본 발명의 전력용 반도체 디바이스용 프로브 집합체에 의하면, 프로브를 지나 전력용 반도체 디바이스에 대전류를 흘린 경우에도, 프로브나 검사대상이 되는 전력용 반도체 디바이스의 온도 상승이 억제되기 때문에, 온도 드리프트가 없는 정확한 측정이 가능하고, 전력용 반도체 디바이스에 대해서, 웨이퍼 상태에서 또는 칩 형상으로 자른 상태에서의 실제 사용조건에 근거한 특성 검사가 가능해진다는 이점이 얻어진다. 또, 본 발명의 프로브 집합체를 갖춘 전력용 반도체 디바이스 검사장치에 의하면, 전력용 반도체 디바이스의 실제 사용 조건에 근거한 특성 검사를, 웨이퍼 상태에서 또는 칩 형상으로 자른 상태에서 할 수 있기 때문에, 팩키지 후의 최종 검사에서 특성 불량이 발견되는 비율을 현저히 저감시켜, 제품 비용의 상승이나 폐기물량의 증가를 억제할 수 있는 이점이 얻어진다.
도1은 본 발명의 전력용 반도체 디바이스 검사용 프로브 집합체를 갖춘 검사장치의 한 예를 나타낸 정면 부분 단면도이다.
도2는 본 발명의 전력용 반도체 디바이스 검사용 프로브 집합체를 갖춘 검사장치의 한 예를 나타낸 평면도이다.
도3은 척 스테이지와 그 주변부만을 분리하여 나타낸 확대 정면도이다.
도4는 도3의 평면도이다.
도5는 표면 전극용 프로브 집합체 및 이면(裏面) 전극용 프로브 집합체와 척 스테이지와의 관계를 나타낸 정면도이다.
도6은 도5의 평면도이다.
도7은 표면 전극용 프로브 집합체와 이면 전극용 프로브 집합체의 이동 모습을 나타낸 평면도이다.
도8은 포스용 도전성 부재 및 척 스테이지 내를 흐르는 전류의 모습을 나타낸 개략도이다.
도9는 발생하는 자계의 모습을 나타낸 개략도이다
도10은 본 발명의 프로브 집합체의 한 예를 나타낸 확대 부분 단면도이다.
도11은 도10에 나타낸 프로브 집합체의 조립 분해도이다.
도12는 블록 덮개를 벗긴 상태의 평면도이다.
도13은 도10에 나타낸 프로브 집합체의 측면도이다.
도14는 도10에 나타낸 프로브 집합체의 동작상태를 나타낸 부분 단면도이다.
도15는 본 발명의 프로브 집합체의 다른 일례를 나타낸 확대 부분 단면도이다.
도16은 도15에 나타낸 프로브 집합체의 평면도이다.
도17은 도15에 나타낸 프로브 집합체의 측면도이다.
도18은 본 발명의 프로브 집합체의 또 다른 일례를 나타낸 확대 부분 단면도이다.
도19는 본 발명의 프로브 집합체의 또 다른 일례를 나타낸 확대 부분 단면도이다.
도20은 본 발명의 프로브 집합체의 또 다른 일례를 나타낸 개략도이다.
이하, 본 발명이 대상으로 하는 전력용 반도체 디바이스의 한 예로서 IGBT를 예로, 도면을 이용하여 본 발명을 설명하지만, 본 발명의 대상이 IGBT에 한정되지 않고, 또 본 발명이 도시한 것에 한정되지 않음은 물론이다.
도1은, 본 발명의 프로브 집합체를 갖춘 전력용 반도체 디바이스 검사장치의 한 예를 나타낸 정면 부분 단면도, 도2는 그 평면도이다. 도1, 도2에 있어서, 101은 전력용 반도체 디바이스 검사장치이고, 102는 척 스테이지, 103은 척 스테이지(102)를 그 위에 놓고 지지하는 절연판, 104는 단열판이다. 절연판(103)과 단열판(104) 사이에는 후술하는 히터가 끼워져 있다. 105는 척 스테이지(102)를 절연판(103) 및 단열판(104)과 함께 XYZ 및 θ방향으로 이동시키는 XYZ-θ 스테이지, 106은 표면 전극용 프로브 집합체를 지지하는 매니퓰레이터(manipulator), 107은 이면 전극용 프로브 집합체를 지지하는 매니퓰레이터, 108은 테스터이다. 표면 전극용 프로브 집합체 및 이면 전극용 프로브 집합체는 각각 매니퓰레이터(106 및 107)에 의해 XYZ 방향으로 작은 범위에서 이동 가능하다.
W는 검사대상이 되는 웨이퍼, 109는 웨이퍼(W)를 수용하는 웨이퍼 카세트, 110은 웨이퍼 카세트(109)로부터 웨이퍼(W)를 꺼내어 척 스테이지(102) 위의 후술하는 웨이퍼 지지부에 놓음과 동시에, 검사가 종료한 웨이퍼(W)를 웨이퍼 지지부로부터 외부로 반출하는 웨이퍼 반송장치이다. 웨이퍼 반송장치(110)가 웨이퍼(W)를 반송하는 기구에 관해서는, 웨이퍼(W)를 반송할 수 있는 한 특단의 제한은 없고, 예를 들어 베르누이(Bernoulli) 방식의 웨이퍼 반송장치 등을 적절히 이용할 수 있다.
111은 검사장치(101)의 상부 베이스 플레이트이고, 상부 베이스 플레이트(111)에는, 장원형의 구멍(112)이 설치되어 있다. 매니퓰레이터(106, 107)는 상부 베이스 플레이트(111)에서의 장원형의 구멍(112)의 가장자리 근방에 설치되어, 캔틸레버식으로 연장한 암과, 그 암의 선단부에서 장원형의 구멍(112)을 통과하여 아래쪽으로 돌출한 지지부에 의해, 후술하는 표면 전극용 프로브 집합체 및 이면 전극용 프로브 집합체를 상부 베이스 플레이트(111)보다도 아래쪽 위치에 지지하고 있다. 113은 포스용 도전성 부재, 114A, 114B는 도전성 케이블이고, 후술하는 표면 전극용 프로브 집합체는 포스용 도전성 부재(113) 및 도전성 케이블(114A)을 통하여 테스터(108)에, 이면 전극용 프로브 집합체는 도전성 케이블(114B)을 통하여 테스터(108)에 접속되어 있다. 또한, 검사장치(101)는, 상기 부재 이외에, 얼라이먼트용의 도시하지 않은 현미경이나 촬상장치를 포함하고 있다.
도3은 척 스테이지(102)와 그 주변부만을 분리하여 나타낸 확대 정면도이다. 도3에 있어서, 115는 절연판(103)과 단열판(104) 사이에 끼워진 히터이고, 도시하지 않은 전력원으로부터 전력의 공급을 받아 척 스테이지(102)와, 척 스테이지(102)의 웨이퍼 지지부 위에 놓이는 웨이퍼(W)를 가열한다. 웨이퍼 지지부에는 도시하지 않은 온도센서가 설치되어 있고, 그 온도센서로부터의 신호에 근거하여 히터(115)에 공급하는 전력을 가감함으로써, 척 스테이지(102)와 웨이퍼 지지부 위에 놓이는 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 가열할 수 있다.
도4는 도3의 평면도이다. 도면에 나타낸 대로, 척 스테이지(102)의 윗면에는 α로 나타낸 웨이퍼 지지부와, β로 나타낸 프로브 컨택트 영역이 서로의 영역이 겹쳐지지 않도록 인접하여 배치되어 있다. 웨이퍼 지지부(α)에는, 예를 들어 부압원(負壓源)에 접속된 흡인 홈 등의 도시하지 않은 적절한 흡인기구가 설치되어 있고, 이에 의해 웨이퍼 지지부(α)는 그 윗면을 웨이퍼(W)의 이면과 접촉시킨 상태에서 웨이퍼(W)를 흡인, 지지한다.
웨이퍼 지지부(α)의 크기에 특단의 제한은 없고, 검사장치(101)에서 검사가 예정되어 있는 최대의 웨이퍼(W)를 지지할 수 있는 크기면 된다. 또, 웨이퍼 지지부(α)의 형상은 검사대상이 되는 웨이퍼(W)는 통상 원형이기 때문에, 웨이퍼(W)의 형상에 맞추어 통상 원형이지만, 웨이퍼(W)를 지지할 수 있는 것이라면 반드시 원형에 한정될 필요는 없고, 타원형이나, 장원형, 다각형이어도 좋다.
본 예의 검사장치(101)에 있어서는, 척 스테이지(102)는 방청 도금 처리된 구리 등의 도전성 재료로 구성되어 있고, 척 스테이지(102)의 윗면의 일부 영역이 웨이퍼 지지부(α)를 구성하고 있기 때문에, 웨이퍼 지지부(α)의 윗면도 도전성이다. 따라서, 웨이퍼 지지부(α) 위에 웨이퍼(W)를 놓으면, 웨이퍼 지지부(α)의 도전성의 윗면이 웨이퍼(W)의 이면과 접촉하게 되고, 이 웨이퍼 지지부(α)에서의 웨이퍼(W)의 이면과 접촉하는 부분이 도전성의 접촉부가 된다.
한편, 프로브 컨택트 영역(β)은, 후술하는 이면 전극용 프로브가 접촉하는 영역이며, 척 스테이지(102)의 윗면에 웨이퍼 지지부(α)와 인접하여 설치되어 있고, 척 스테이지(102)의 윗면의 일부가 프로브 컨택트 영역(β)을 구성하고 있다. 본 예의 검사장치(101)에 있어서는, 상술한 대로, 척 스테이지(102)는 방청 도금 처리된 구리 등의 도전성 재료로 구성되어 있기 때문에, 프로브 컨택트 영역(β)은 도전성이고, 척 스테이지(102)에서의 웨이퍼 지지부(α) 및 프로브 컨택트 영역(β) 이외의 부분을 통하여, 웨이퍼 지지부(α)에서의 상기 접촉부와 전기적으로 통하고 있다.
프로브 컨택트 영역(β)의 크기는, 웨이퍼 지지부(α)에 지지되는 최대의 웨이퍼(W)와 동일 형상 그리고 동일 크기의 영역을 포함하는 크기로 선택된다. 본 예에 있어서는, 웨이퍼 지지부(α)에 지지되는 웨이퍼(W)가 원형이고, 그 직경은 최대라도 웨이퍼 지지부(α)의 직경을 넘지 않는다고 가정하고 있기 때문에, 프로브 컨택트 영역(β)은 웨이퍼 지지부(α)와 같은 반경의 원형의 영역으로서 설정되어 있다. 다만, 프로브 컨택트 영역(β)의 형상은 원형에 한정되지 않고, 가정되는 최대의 웨이퍼(W)와 동일 형상 그리고 동일 크기의 영역을 포함하는 한, 타원, 장원, 다각형 등 어느 형상이어도 좋다. 또, 프로브 컨택트 영역(β)의 크기는, 웨이퍼 지지부(α)에 지지되는 최대의 웨이퍼(W)와 동일 형상 그리고 동일 크기의 영역을 포함하고 있으면 되고, 극단의 경우에는 웨이퍼 지지부(α)에 지지되는 최대의 웨이퍼(W)와 동일 형상 그리고 동일 크기여도 되지만, 여유를 두어 웨이퍼 지지부(α)에 지지되는 최대의 웨이퍼(W)보다도 큰 면적의 영역을 프로브 컨택트 영역(β)으로서 설정하는 것이 바람직하다.
또, 본 예에 있어서는, 척 스테이지(102)의 도전성의 윗면 자체가 웨이퍼 지지부(α)와 프로브 컨택트 영역(β) 양쪽을 구성하고 있지만, 척 스테이지(102)의 윗면에, 웨이퍼 지지부(α)에 지지되는 최대의 웨이퍼(W)와 동일한 크기 및 동일한 형상 부분을 커버하는 크기의 도전성 시트를 놓고, 그 도전성 시트의 윗면을 프로브 컨택트 영역(β)으로 해도 좋다. 이와 같이, 도전성 시트를 프로브 컨택트 영역(β)으로 하는 경우에는, 이면 전극용 프로브가 여러번 접촉함으로써 프로브 컨택트 영역(β)이 손상을 받은 경우에, 도전성 시트만을 교환하면 되어, 유지관리의 수고와 비용을 저감할 수 있다.
또한, 도면에 나타낸 대로, 척 스테이지(102)는 XYZ-θ 스테이지(105) 위에 있고, 척 스테이지(102)의 윗면에 웨이퍼 지지부(α) 및 프로브 컨택트 영역(β)이 형성되어 있기 때문에, XYZ-θ 스테이지(105)를 작동시켜 척 스테이지(102)를 이동시키면 당연히 웨이퍼 지지부(α)와 프로브 컨택트 영역(β)은 일체가 되어 같은 방향으로 이동한다.
도5는 본 발명의 프로브 집합체인 표면 전극용 프로브 집합체 및 이면 전극용 프로브 집합체와 척 스테이지(102)와의 관계를 나타낸 정면도, 도6은 그 평면도이다. 편의상, 설명에 필요한 부재만을 추출하여 도시하고 있다. 도5, 도6에 있어서, PA는 표면 전극용 프로브 집합체, PB는 이면 전극용 프로브 집합체, W는 웨이퍼 지지부(α)에 지지되어 있는 검사대상 웨이퍼이다. 표면 전극용 프로브 집합체(PA)와 이면 전극용 프로브 집합체(PB)는, 각각 도시하지 않은 복수의 포스용 프로브와 복수의 센스용 프로브를 갖고 있다. 포스용 프로부의 수는 하나여도 좋지만, 전력용 반도체 디바이스의 검사 시에는 대전류를 흘릴 필요가 있기 때문에, 포스용 프로브는 복수 개인 것이 바람직하다. 마찬가지로, 센스용 프로브의 수도 하나여도 되지만, 복 수개이면 도통(導通) 체크가 가능하므로 바람직하다. 또한, 표면 전극용 프로브 집합체(PA)는, 검사대상이 되는 반도체 디바이스의 종류에 따르지만, 통상 상기 포스용 프로브와 센스용 프로브에 더하여, 도시하지 않은 게이트용 프로브 또는 베이스용 프로브를 갖고 있다.
표면 전극용 프로브 집합체(PA)와 이면 전극용 프로브 집합체(PB)는, 수평방향으로 서로 거리(D)를 두고 배치되어 있고, 척 스테이지(102)가 XYZ-θ 스테이지(105)에 의해 상승했을 때에, 표면 전극용 프로브 집합체(PA)는 웨이퍼 지지부(α)에 지지된 웨이퍼(W)와 접촉하고, 이면 전극용 프로브 집합체(PB)는 프로브 컨택트 영역(β)과 접촉하는 위치에 배치되어 있다. 또, 포스용 도전성 부재(113)는, 표면 전극용 프로브 집합체(PA)와 이면 전극용 프로브 집합체(PB)를 잇는 직선을 따라 척 스테이지(102)의 윗면과 평행하게 배치되어 있다. 본 예의 경우, 포스용 도전성 부재(113)는, 강성이 있는 판상의 도전성 부재이고, 그 표면 전극용 프로브 집합체(PA) 쪽의 끝은, 표면 전극용 프로브 집합체(PA)가 갖는 복수의 포스용 프로브와 전기적으로 접속되고, 다른쪽 끝은 도전성 케이블(114A)을 통하여 테스터(108)에 접속되어 있다. 또한, 이면 전극용 프로브 집합체(PB)는 도전성 케이블(114B)을 통하여 테스터(108)에 접속되어 있다.
도6에 나타낸 L은, 웨이퍼 지지부(α)와 프로브 컨택트 영역(β)의 중심 사이의 거리이고, 본 예에 있어서, 거리 D는 거리 L과 거의 같게 설정되어 있다. 이와 같이 거리 D가 거리 L과 거의 같게 설정되어 있고, 또 프로브 컨택트 영역(β)이 웨이퍼 지지부(α)에 지지되는 최대의 웨이퍼(W)와 동일한 형상 그리고 동일한 크기의 영역을 포함하는 크기로 되어 있기 때문에, XYZ-θ 스테이지(105)에 의해 척 스테이지(102)가 이동하여, 표면 전극용 프로브 집합체(PA)가 웨이퍼 지지부(α) 위에 지지된 검사대상 웨이퍼(W) 내를 상대적으로 이동하면, 이면 전극용 프로브 집합체(PB)는 프로브 컨택트 영역(β) 내를 상대적으로 이동한다.
도7은, 표면 전극용 프로브 집합체(PA)와 이면 전극용 프로브 집합체(PB)의 이동 모습을 나타낸 평면도이고, 웨이퍼 지지부(α)에 지지되는 최대의 웨이퍼로서, 웨이퍼 지지부(α)와 같은 반경의 원형의 웨이퍼(W)가 웨이퍼 지지부(α) 위에 놓이고, 지지되어 있는 경우를 나타내고 있다. 도7의 (a)∼(d)에 나타낸 대로, 척 스테이지(102)가 도면에서 상하좌우로 이동하여, 표면 전극용 프로브 집합체(PA)가 웨이퍼 지지부(α) 위에 지지되어 있는 웨이퍼(W) 내를 상대적으로 이동하면, 그 이동에 대응하여, 이면 전극용 프로브 집합체(PB)는, 표면 전극용 프로브 집합체(PA)와의 사이에 거리(D)를 유지하면서, 프로브 컨택트 영역(β) 내를 상대적으로 이동한다.
이와 같이, 검사장치(101)에 의하면, 웨이퍼(W) 위에 형성되어 있는 다수의 반도체 디바이스를 차례로 검사하도록 XYZ-θ 스테이지(105)에 의해 척 스테이지(102)를 이동시키는 경우에도, 표면 전극용 프로브 집합체(PA)가 검사대상이 되는 반도체 디바이스의 표면 전극에 접촉할 때에는, 이면 전극용 프로브 집합체(PB)는 검사대상이 되는 반도체 디바이스의 이면 전극과 전기적으로 통하는 프로브 컨택트 영역(β)에 접촉하고, 반도체 디바이스에 필요한 전기신호를 공급하여, 그 전기적 특성을 웨이퍼 상태인 채로 검사할 수 있다. 또, 웨이퍼(W) 위의 반도체 디바이스를 차례로 검사하는 경우에도, 표면 전극용 프로브 집합체(PA)와 이면 전극용 프로브 집합체(PB)는 이동시킬 필요가 없기 때문에, 테스터(108)와 표면 전극용 프로브 집합체(PA) 및 이면 전극용 프로브 집합체(PB)와의 위치 관계는 불변이다. 이 때문에, 본 예의 검사장치(101)에 의하면, 반도체 디바이스의 검사를 웨이퍼 상태인 채로 하는 경우에도, 테스터(108)와 표면 전극용 프로브 집합체(PA) 및 테스터(108)와 이면 전극용 프로브 집합체(PB)와의 전기적 접속경로의 길이를 항상 일정한 최단 길이로 유지할 수 있기 때문에, 측정경로에 발생하는 기생 인덕턴스(inductance)를 최소로 할 수 있고, 반도체 디바이스의 실력값(實力値)에 가까운 대전류 측정이나 동(動)특성 시험에 필요한 과도(過渡)특성을 얻을 수 있는 이점이 얻어진다.
도8은 포스용 도전성 부재(113) 및 척 스테이지(102) 내를 흐르는 전류의 모습을 나타낸 개략도, 도9는 발생하는 자계(磁界)의 모습을 나타낸 개략도이다. 검사 시에, 테스터(108)로부터 도전성 케이블(114A), 포스용 도전성 부재(113), 표면 전극용 프로브 집합체(PA)의 포스용 프로브를 경유하여, 웨이퍼(W) 위의 반도체 디바이스를 통과하고, 그리고 웨이퍼 지지부(α)의 도전성 접촉부, 척 스테이지(102), 프로브 컨택트 영역(β), 이면 전극용 프로브 집합체(PB), 도전성 케이블(114B)을 경유하여 테스터(108)로의 경로가 형성되고, 포스용 도전성 부재(113) 내에는 도면 중 Ii로 나타낸 전류가, 그리고 척 스테이지(102) 내에는 도면 중 Io로 나타낸 전류가 흐른다. 이때, 포스용 도전성 부재(113)는, 표면 전극용 프로브 집합체(PA)와 이면 전극용 프로브 집합체(PB)를 잇는 직선을 따라 척 스테이지(102)의 윗면과 평행하게 배치되어 있기 때문에, 전류(Ii)에 의해 발생되는 자계와 전류(Io)에 의해 발생되는 자계는 도9에 나타낸 대로 방향이 반대가 되어, 서로 상쇄된다. 따라서, 표면 전극용 프로브 집합체(PA)와 이면 전극용 프로브 집합체(PB) 사이의 전류 경로에서의 실효 인덕턴스를 저감할 수 있어, 보다 과도특성이 좋은, 정밀도가 높은 측정이 가능해진다.
또한, 포스용 도전성 부재(113)는, 표면 전극용 프로브 집합체(PA)와 이면 전극용 프로브 집합체(PB)를 잇는 직선을 따라 척 스테이지(102)의 윗면과 평행하게 배치할 수 있는 것이라면, 반드시 강성이 있는 판상의 도전성 부재에 한정되는 것은 아니고, 단면이 원형인 선상(線狀) 부재여도 좋다. 그러나, 전류(Io)가 흐르는 척 스테이지(102)가 판상이기 때문에, 척 스테이지(102)와의 사이에 유전체로서의 공기를 개재시킨 병렬결합 구조를 형성하도록, 포스용 도전성 부재(113)는 포스용 도전성 부재(113)와 척 스테이지(102)와의 간극의 크기보다도 넓은 폭을 가진 판상부재로 하는 것이 바람직하다.
도10은, 본 발명의 프로브 집합체의 한 예인 표면 전극용 프로브 집합체(PA)의 확대 부분 단면도, 도11은 그 조립 분해도이다. 도10, 도11에 있어서, 1은 프로브 블록, 2는 블록 덮개이다. 프로브 블록(1)은 열전도성이 좋음과 동시에 전기 전도성이 좋은 재료로 구성되어 있고, 포스용 도전성 부재(113)와 결합됨으로써, 포스용 도전성 부재(113)와 전기적으로 접속되어 있다. 3은 포스용 프로브이고, 포스용 프로브(3)는, 프로브 블록(1)에 형성된 프로브 수용구멍(10)에 삽입 고정됨으로써 프로브 블록(1)에 설치되어 있다. 포스용 프로브(3)는, 그 외주가 상기 프로브 수용구멍(10)의 내주와 접촉해 있기 때문에, 프로브 블록(1)과 열적으로 접촉상태에 있음과 동시에, 프로브 블록(1) 및 포스용 도전성 부재(113)와 전기적으로 통하고 있다.
한편, 4는 센스용 프로브이고, 센스용 프로브(4)도 프로브 블록(1)에 형성된 프로브 수용구멍(10)에 삽입 고정됨으로써 프로브 블록(1)에 설치되어 있으나, 센스용 프로브(4)의 외주와 프로브 수용구멍(10)의 내주와의 사이에는 절연부재(5)가 개재해 있어, 센스용 프로브(4)와 프로브 블록(1) 및 포스용 도전성 부재(113)와는 전기적으로 절연되어 있다.
포스용 프로브(3)의 선단부(3T) 및 센스용 프로브(4)의 선단부(4T)는, 각 프로브 내에 배치되어 있는 도시하지 않은 탄성수단에 의해 아래쪽을 향해 힘이 가해져 있고, 선단부(3T 및 4T)에 위쪽으로의 외력이 가해진 경우에는, 그 외력의 크기에 따라 적절히 위쪽으로 이동 가능하다. 6은 센스용 프로브(4)와 테스터(108)를 접속하는 도전성 케이블이다.
7은 프로브 블록(1)에 설치된 냉각실이고, 8은 냉각매체 도입구, 9는 냉각매체 출구이다. 냉각매체 도입구(8)는 도시하지 않은 적절한 냉각매체 공급장치에 접속되어 있다. 냉각매체 공급장치로부터 냉각매체 도입구(8)를 통하여 냉각실(7) 내로 도입된 냉각매체는, 프로브 블록(1)을 통하여 포스용 프로브(3) 및 센스용 프로브(4), 그리고 후술하는 게이트용 프로브를 냉각함과 동시에, 냉각매체 출구(9)로부터 표면 전극용 프로브 집합체(PA)의 아래쪽에 위치하는 검사대상인 반도체 디바이스로 불어져 반도체 디바이스를 냉각한다.
이와 같이, 본 예의 표면 전극용 프로브 집합체(PA)는 각 프로브 및 반도체 디바이스의 냉각수단을 갖추고 있기 때문에, 반도체 디바이스에 큰 측정 전류를 흘리는 경우에도, 반도체 디바이스나 프로브의 과도한 온도 상승을 방지할 수 있어, 보다 안정하고 정확한 측정이 가능하다. 또한, 냉각매체로는, 통상 공기가 이용되지만, 공기에 한정되지 않고, 질소가스 그 외의 적절한 기체, 게다가 물이나 그 외의 적절한 액체를 냉각매체로서 이용해도 좋음은 물론이다. 다만, 본 예와 같이, 냉각실(7)이 포스용 프로브(3) 및 센스용 프로브(4)의 하단부가 프로브 블록(1)으로부터 돌출해 있는 방향으로 개구하는 냉각매체 출구(9)를 갖고 있고, 냉각매체를 냉각매체 출구(9)로부터 그 아래쪽에 위치하는 반도체 디바이스로 부는 경우에는 냉각매체는 공기 등의 기체인 것이 바람직하다.
도12는, 블록 덮개(2)를 벗긴 상태의 표면 전극용 프로브 집합체(PA)를 확대하여 나타낸 평면도이다. 도12에 있어서, 11은 게이트용 프로브이고, 게이트용 프로브(11)와 프로브 블록(1)에 설치된 프로브 수용구멍(10)과의 사이에도 절연부재(5)가 끼워져 있어, 게이트용 프로브(11)는 프로브 블록(1) 및 포스용 도전성 부재(113)와는 전기적으로 절연되어 있다.
도12에 나타낸 대로, 각 프로브는 바둑판 눈의 각 격자위치에 배치되어 있고, 2개의 센스용 프로브(4)와 1개의 게이트용 프로브(11)에 인접하는 바둑판 눈의 격자위치를 제외하고, 합계 14개의 포스용 프로브(3)가 배치되어 있다. 또한, 도12에 나타낸 각 프로브의 배치와 수는 한 예로서, 포스용 프로브(3), 센스용 프로브(4), 및 게이트용 프로브(11)의 배치와 수는 도시한 것에 한정되지 않는다.
도13은 도10에 나타낸 본 예의 표면 전극용 프로브 집합체(PA)의 측면도이다. 도13에 있어서, 12는 접속 케이블이고, 게이트용 프로브(11)는 접속 케이블(12)에 의해 테스터(108)에 접속되어 있다. 또, 도13에 나타낸 대로, 표면 전극용 프로브 집합체(PA)는 블록 덮개(2)를 통하여, 매니퓰레이터(106)에 설치되어 있다.
도14는 도10에 나타낸 본 예의 표면 전극용 프로브 집합체(PA)의 동작상태를 나타낸 부분 단면도이다. 도14에 있어서, 13은 냉각매체 공급장치이고, 냉각매체 공급장치(13)로부터 냉각매체 도입구(8)에 공급된 냉각매체(C)는, 냉각실(7) 내에 충만하고, 프로브 블록(1)을 통하여 포스용 프로브(3), 센스용 프로브(4), 그리고 게이트용 프로브(11)를 냉각한 후, 냉각매체 출구(9)로부터 아래쪽에 위치하는 웨이퍼(W) 위에 형성되어 있는 반도체 디바이스(S)로 불어져, 반도체 디바이스(S)를 냉각한다.
또한, 본 예에 있어서는, 냉각매체 출구(9)는, 바로 아래를 향하는 것이 아니고, 각 프로브의 돌출한 선단부가 존재하는 방향을 향해 약간 비스듬하게 아래쪽으로 개구해 있기 때문에, 냉각매체 출구(9)로부터 분출하는 냉각매체(C)는, 우선 각 프로브의 선단부에 닿아, 선단부를 냉각한 후에, 반도체 디바이스(S)에 불어지도록 되어 있다. 이 때문에, 각 프로브의 보다 충분한 냉각이 가능해지는 이점이 얻어진다. 냉각매체 출구(9)를 바로 아래를 향해 개구시켜, 냉각매체 출구(9)로부터 분출하는 냉각매체(C)를, 직접 반도체 디바이스(S)에 불어 반도체 디바이스(S)를 냉각하도록 해도 좋다. 또, 본 예에 있어서, 냉각실(7)은 프로브 블록(1)의 내부에 설치되어 있지만, 냉각실(7)의 위치는 프로브 블록(1)의 내부에 한정되지 않고, 프로브 블록(1)과 열교환할 수 있는 상태라면, 냉각실(7)은 프로브 블록(1)의 외부에 설치해도 좋고, 내부와 외부 양쪽에 설치하도록 해도 좋다.
도15, 도16, 도17은 각각 본 발명의 프로브 집합체인 표면 전극용 프로브 집합체(PA)의 다른 일례를 나타낸 확대 부분 단면도, 평면도 및 측면도이다. 본 예의 표면 전극용 프로브 집합체(PA)는, 냉각실(7), 냉각매체 도입구(8), 냉각매체 출구(9)로 구성되는 냉각수단에 더하여, 블록 덮개(2)의 윗면에 냉각용 핀(14)이 설치되어 있다. 본 예에 있어서는, 냉각용 핀(14)은 블록 덮개(2)의 일부를 제거하고, 블록 덮개(2)에 홈을 설치함으로써 형성되어, 냉각용 핀의 윗면은 블록 덮개(2)의 윗면과 같은 높이에 있지만, 블록 덮개(2)의 윗면에 판상의 부재를 세워, 냉각용 핀(14)으로 해도 좋다.
동작 시, 도17에 나타낸 바와 같이, 냉각용 기체 분출 노즐(15)을 표면 전극용 프로브 집합체(PA)의 위쪽에 위치시키고, 냉각용 기체 분출 노즐(15)에 접속된 도시하지 않은 송풍장치를 동작시켜, 냉각용 기체(CA)를 냉각용 기체 분출 노즐(15)로부터 표면 전극용 프로브 집합체(PA)를 향해 분출시키면 된다. 분출한 냉각용 기체(CA)는, 각 접속 케이블(6, 12)이나, 블록 덮개(2)의 윗면과 접촉하여, 그것들을 냉각한다. 이때, 블록 덮개(2)에는 냉각용 핀(14)이 설치되어 있기 때문에, 냉각용 기체(CA)와 블록 덮개(2)와의 접촉면적은 냉각용 핀(14)이 없는 경우에 비해 커지고, 냉각용 기체(CA)와 블록 덮개(2) 사이에서의 열교환이 촉진되어, 프로브 블록(1)에 수용되어 있는 각 프로브의 냉각이 보다 효율 좋게 행해진다. 또한, 블록 덮개(2)뿐만 아니라, 프로브 블록(1)에 냉각용 핀을 설치해도 좋음은 물론이다.
냉각용 기체 분출 노즐(15)로부터 냉각용 기체(CA)를 분출시켜 프로브 블록(1)이나 블록 덮개(2)를 통하여 각 프로브를 냉각함과 동시에, 전술한 냉각매체 공급장치를 작동시켜, 냉각매체 도입구(8)로부터 냉각실(7) 내로 냉각매체(C)를 도입하여, 양쪽 냉각수단으로 각 프로브를 동시에 냉각하도록 해도 좋다. 또, 냉각용 기체 분출 노즐(15)로부터 분출하는 냉각용 기체(CA)만으로 프로브 블록(1)과 그 내부에 수용되어 있는 각 프로브를 냉각하도록 해도 좋고, 냉각이 충분히 행해진다면, 냉각용 핀(14)은 없어도 좋다. 본 예에 있어서, 냉각용 기체(CA)는, 냉각용 기체 분출 노즐(15)로부터 아래쪽을 향해 분출되기 때문에, 프로브 블록(1) 및 블록 덮개(2)와 열교환하여 각 프로브를 냉각한 후, 아래쪽에 위치하는 반도체 디바이스에도 접촉하여, 반도체 디바이스를 냉각한다.
도18은, 본 발명의 프로브 집합체인 표면 전극용 프로브 집합체(PA)의 또 다른 일례를 나타낸 확대 부분 단면도이다. 도18의 예에 있어서는 표면 전극용 프로브 집합체(PA)의 블록 덮개(2)는 존재하지 않고, 포스용 프로브(3)의 상단부(3U), 센스용 프로브(4)의 상단부(4U), 그리고 도면에는 나타나지 않은 게이트용 프로브(11)의 상단부는, 모두 프로브 블록(1)으로부터 위쪽으로 돌출해 있고, 이들 각 프로브의 돌출한 상단부가 냉각용 핀으로서 기능한다. 도시하지 않은 송풍장치를 작동시켜, 냉각용 기체(CA)를 도면 중 화살표로 나타낸 바와 같이 냉각용 기체 분출 노즐(15)로부터 표면 전극용 프로브 집합체(PA)를 향해 분출시키면, 냉각용 기체는 포스용 프로브(3)의 상단부(3U), 센스용 프로브(4)의 상단부(4U), 그리고 도면에는 나타나지 않은 게이트용 프로브(11)의 상단부와 접촉하고, 열교환하여, 각 프로브를 직접 냉각한다. 각 프로브의 상단부와 접촉한 냉각용 기체는, 프로브 블록(1)과 더 접촉하여 프로브 블록(1)을 냉각하고, 프로브 블록(1)에 수용되어 있는 각 프로브를 냉각한다. 각 프로브의 상단부와 별도로, 판상의 냉각용 핀(14)을 프로브 블록(1)의 윗면에 세워 두어도 좋고, 냉각용 핀(14)이 존재하는 경우에는, 프로브 블록(1)을 통하여 각 프로브의 냉각을 보다 효율 좋게 행할 수 있다.
도19는, 본 발명의 프로브 집합체인 표면 전극용 프로브 집합체(PA)의 또 다른 일례를 나타낸 확대 부분 단면도이다. 도19의 예에 있어서, 도시하지 않은 냉각매체 공급장치로부터 공급되는 냉각매체(C)는, 냉각매체 도입구(8)로부터 프로브 블록(1) 내에 형성되어 있는 냉각실(7) 내에 도입되고, 연속해 있는 냉각실(7) 내를 통과한 후에, 냉각매체 출구(9)로부터 배출되어, 원래의 냉각매체 공급장치로 순환한다. 이와 같이 본 예의 표면 전극용 프로브 집합체(PA)에 있어서는 프로브 블록(1) 내에 형성되어 있는 연속한 냉각실(7) 내를 냉각매체(C)가 통과함으로써 프로브 블록(1)과 열교환하고, 프로브 블록(1)을 통하여 각 프로브를 냉각한다. 본 예에 있어서는 냉각매체(C)가 표면 전극용 프로브 집합체(PA)에 접촉하지 않기 때문에, 물이나 그 외의 적절한 유체(流體)를 냉각매체(C)로서 이용할 수 있다.
도20은 본 발명의 프로브 집합체인 표면 전극용 프로브 집합체(PA)의 또 다른 일례를 나타낸 개략도이다. 도20에 있어서, 16은 온도 센서이고, 프로브 블록(1)의 적절한 위치에 설치되어, 프로브 블록(1)의 온도를 계측한다. 17은 제어장치, 13은 냉각매체 공급장치, 18은 냉각매체 냉각장치, 19는 유량 조정 밸브이다. 제어장치(17)는 온도 센서(16)로부터의 출력신호를 받아, 그 출력신호를 미리 설정되어 있는 목표 온도와 비교하여, 양자 사이에 일정 레벨 이상의 차이가 있는 경우에는, 냉각매체 공급장치(13), 냉각매체 냉각장치(18), 또는 유량 조정 밸브(19)의 어느 하나, 또는 2 이상의 동작을 조정하여, 프로브 블록(1)의 온도, 결국 프로브 블록(1)에 수용되어 있는 각 프로브의 온도가 목표 온도로 유지되도록 제어한다. 본 발명의 프로브 집합체가 이와 같은 온도 센서와 제어장치를 갖추고 있는 경우에는, 프로브 블록(1)에 수용되어 있는 각 프로브의 온도를 알 수 있을 뿐 아니라, 각 프로브의 온도를 미리 정해진 목표 온도로 자동적으로 유지할 수 있게 되어, 보다 정확한 특성 검사를 할 수 있다.
또한, 이상 서술한 냉각수단 대신에, 예를 들어 펠티에 소자를 냉각수단으로서 이용할 수도 있고, 펠티에 소자를 이용한 냉각수단과, 상술한 다른 냉각수단의 하나 또는 2 이상을 조합하여 이용하는 것도 적절히 가능하다.
이상은, 표면 전극용 프로브 집합체(PA)를 예로 본 발명의 프로브 집합체에 대해서 설명하였지만, 본 발명의 프로브 집합체를 이면 전극용 프로브 집합체(PB)로서 이용해도 좋음은 물론이고, 이면 전극용 프로브 집합체(PB)의 구조도 게이트용 프로브(11)를 갖추고 있지 않는 점, 그리고 포스용 프로브(3) 및 센스용 프로브(4)의 크기나 배치가 약간 다른 점을 제외하면, 기본적으로는 표면 전극용 프로브 집합체(PA)와 동일하다.
또, 이상은 전력용 반도체 디바이스의 특성을 웨이퍼 상태인 채로 검사하는 경우에 대해서 설명했지만, 본 발명의 프로브 집합체나, 본 발명의 프로브 집합체를 갖춘 검사장치는, 칩 상태로 잘린 전력용 반도체 디바이스의 검사에 이용해도 유용한 것은 말할 것도 없다.
이상 설명한 대로, 본 발명의 전력용 반도체 디바이스 검사용 프로브 집합체, 및 그것을 갖춘 전력용 반도체 디바이스 검사장치에 의하면, 실제 사용 시의 동작 조건에 근거한 대전류를 흘려 전력용 반도체 디바이스의 특성 검사를 할 수 있기 때문에, 최종적인 풀 스펙 검사에서 처음 특성 불량이 발견되던 문제가 배제된다. 본 발명의 전력용 반도체 디바이스 검사용 프로브 집합체, 및 그것을 갖춘 전력용 반도체 디바이스 검사장치는, 불필요한 공정에서 기인하는 제품 비용의 상승이나 폐기물량의 증가를 유효하게 방지하는 것이고, 그 산업상 이용 가능성은 크다.
1: 프로브 블록 2: 블록 덮개
3: 포스(force)용 프로브 4: 센스용 프로브
5: 절연부재 6, 12: 접속 케이블
7: 냉각실 8: 냉각매체 도입구
9: 냉각매체 출구 10: 프로브 수용구멍
11: 게이트용 프로브 13: 냉각매체 공급장치
14: 냉각용 핀(fin) 15: 냉각용 기체 분출 노즐
16: 온도 센서 17: 제어장치
18: 냉각매체 냉각장치 19: 유량 조정 밸브
101: 전력용 반도체 디바이스 검사장치 102: 척 스테이지
105: XYZ-θ 스테이지
106, 107: 매니퓰레이터(manipulator)
108: 테스터 110: 웨이퍼 반송장치
113: 포스용 도전성 부재 114A, 114B: 도전성 케이블
α: 웨이퍼 지지부 β: 프로브 컨택트 영역
W: 웨이퍼 S: 반도체 디바이스

Claims (15)

  1. 복수 개의 프로브 수용구멍을 갖는 프로브 블록;
    상기 프로브 수용구멍의 각각에 수용된 프로브로서, 외주를 상기 프로브 수용구멍의 내주와 접촉시키고, 그리고 검사 시에 대상물과 접촉하는 하단부를 상기 프로브 블록으로부터 돌출시킨 복수의 프로브; 및
    상기 프로브 블록을 냉각하는 1 또는 2 이상의 냉각수단을 가지고, 상기 냉각수단의 하나가 상기 프로브 블록에 냉각용 기체를 불어넣는 송풍장치이고, 상기 프로브 블록이 냉각용 핀을 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 디바이스 검사용 프로브 집합체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 복수의 상기 프로브가 상단부를 상기 프로브 블록으로부터 돌출시키고 있고, 그 돌출한 상단부가 냉각용 핀을 겸하고 있는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 디바이스 검사용 프로브 집합체.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 프로브 블록이 프로브 블록 내 및/또는 프로브 블록 밖에 냉각실을 갖고, 상기 냉각수단의 하나가 상기 냉각실에 냉각매체를 공급하는 냉각매체 공급장치인 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 디바이스 검사용 프로브 집합체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 냉각실이, 상기 프로브의 상기 하단부가 상기 프로브 블록으로부터 돌출해 있는 방향으로 개구하는 냉각매체 출구를 갖고 있고, 상기 냉각매체가 기체인 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 디바이스 검사용 프로브 집합체.
  7. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 냉각수단의 하나가 펠티에 소자인 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 디바이스 검사용 프로브 집합체.
  8. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 프로브 블록의 온도를 계측하는 온도 센서를 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 디바이스 검사용 프로브 집합체.
  9. 제8항에 있어서, 상기 온도 센서의 출력신호에 근거하여 상기 냉각수단의 동작을 조정하고, 상기 프로브 블록의 온도를 제어하는 제어장치를 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 디바이스 검사용 프로브 집합체.
  10. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 복수의 프로브가 포스용 프로브를 포함하고, 상기 포스용 프로브가 상기 프로브 수용구멍의 내주와의 접촉부를 통하여 상기 프로브 블록과 전기적으로 통해 있는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 디바이스 검사용 프로브 집합체.
  11. 제1항 또는 제4항에 기재된 전력용 반도체 디바이스 검사용 프로브 집합체를 갖춘 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 디바이스 검사장치.
  12. 제5항에 있어서, 상기 프로브 블록의 온도를 계측하는 온도 센서를 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 디바이스 검사용 프로브 집합체.
  13. 제12항에 있어서, 상기 온도 센서의 출력신호에 근거하여 상기 냉각수단의 동작을 조정하고, 상기 프로브 블록의 온도를 제어하는 제어장치를 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 디바이스 검사용 프로브 집합체.
  14. 제5항에 있어서, 상기 복수의 프로브가 포스용 프로브를 포함하고, 상기 포스용 프로브가 상기 프로브 수용구멍의 내주와의 접촉부를 통하여 상기 프로브 블록과 전기적으로 통해 있는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 디바이스 검사용 프로브 집합체.
  15. 제5항에 기재된 전력용 반도체 디바이스 검사용 프로브 집합체를 갖춘 것을 특징으로 하는 전력용 반도체 디바이스 검사장치.
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