特許 7068088 半導体デバイスの検査治具及び検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-05-06

(45)【発行日】2022-05-16

(54)【発明の名称】半導体デバイスの検査治具及び検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/26 20200101AFI20220509BHJP

   H01L 21/66 20060101ALI20220509BHJP

   G01R 1/073 20060101ALI20220509BHJP

   G01R 31/28 20060101ALI20220509BHJP

【ＦＩ】

G01R31/26 F

H01L21/66 B

G01R1/073 E

G01R31/26 J

G01R31/28 K

G01R31/28 J

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018144577

(22)【出願日】2018-07-31

(65)【公開番号】P2020020659

(43)【公開日】2020-02-06

【審査請求日】2021-06-29

(73)【特許権者】

【識別番号】000003414

【氏名又は名称】東京特殊電線株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100117226

【弁理士】

【氏名又は名称】吉村 俊一

(72)【発明者】

【氏名】坂口 穂高

(72)【発明者】

【氏名】林 重雄

(72)【発明者】

【氏名】竹田 聖司

(72)【発明者】

【氏名】長谷 真吾

【審査官】島▲崎▼ 純一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－３３５６５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２３７３１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１９７５９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０２８３０２５２（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ ３１／２６

Ｇ０１Ｒ ３１／２８

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

Ｇ０１Ｒ １／０７３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

受光素子を有する半導体デバイスの電気特性の検査に使用され、前記半導体デバイスの電気特性を検査する電極の対応位置に設けられた複数のプローブを前記電極に接触して前記電気特性を検査する半導体デバイスの検査治具であって、
インピーダンス整合された高周波基板と、前記高周波基板側に設置されて前記プローブの位置を固定する高周波基板側ホルダーと、前記半導体デバイス側に設置されて前記プローブの位置を固定する半導体デバイス側ホルダーとを備え、
前記高周波基板、前記高周波基板側ホルダー及び前記半導体デバイス側ホルダーには、それぞれ、前記受光素子に光を到達させるための穴が設けられており、
少なくとも前記半導体デバイス側ホルダーに設けられた穴には、前記半導体デバイスが有する電極及び／又は回路パターン等の目印に対応した２個以上の切り欠きを有する、ことを特徴とする半導体デバイスの検査治具。

【請求項2】

前記半導体デバイス側ホルダーに設けられた前記穴の大きさは、前記高周波基板及び前記高周波基板側ホルダーに設けられた前記穴よりも小さい、請求項１に記載の半導体デバイスの検査治具。

【請求項3】

前記高周波基板側ホルダーと前記半導体デバイス側ホルダーとは、一定の距離を空けて設置されている、請求項１又は２に記載の半導体デバイスの検査治具。

【請求項4】

受光素子を有する半導体デバイスの電気特性の検査に適用され、前記半導体デバイスの電気特性を検査する電極の対応位置に設けられた複数のプローブを前記電極に接触して前記電気特性を検査する半導体デバイスの検査治具を用いた検査方法であって、
前記検査治具は、インピーダンス整合された高周波基板と、前記高周波基板側に設置されて前記プローブの位置を固定する高周波基板側ホルダーと、前記半導体デバイス側に設置されて前記プローブの位置を固定する半導体デバイス側ホルダーとを備え、前記高周波基板、前記高周波基板側ホルダー及び前記半導体デバイス側ホルダーには、それぞれ、前記受光素子に光を到達させるための穴が設けられており、少なくとも前記半導体デバイス側ホルダーに設けられた穴には、前記半導体デバイスが有する電極及び／又は回路パターン等の目印に対応した２個以上の切り欠きを有し、
前記高周波基板側に撮像装置を配置し、該撮像装置で得た画像を見ながら、前記半導体デバイス上の目印と、前記半導体デバイス側ホルダーに少なくとも設けられた切り欠きとの位置合わせを行い、その位置合わせにより、前記半導体デバイス上の前記電極と前記プローブとを位置合わせする、ことを特徴とする半導体デバイスの検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体デバイスの検査治具及び検査方法に関し、さらに詳しくは、例えばＩ／Ｏ変換の機能を持ち、１０ＧＨｚ以上の信号を送受信し、２５０μｍ以下の狭ピッチ電極を備えた半導体デバイス等を検査するための検査治具及び検査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体集積回路の検査では、半導体基板上の複数のチップ内の集積回路に所定の信号を同時入力させ、このときの出力信号の正常／異常を同時検査することで、一括動作確認を行っている。そのための検査装置としては、例えば特許文献１に記載のアライメント装置が提案されている。このアライメント装置は、プローブシートに設けられているプローブ端子と半導体ウエハに形成されている検査用電極とを正確に位置合わせできるようにした装置である。詳しくは、半導体基板の外周付近に２個の位置合わせマークを形成し、プローブ基板にも２個の位置合わせマークを形成し、これら位置合わせマークの位置をそれぞれ検出して位置ずれ量を測定している。検査基板には、位置合わせマークを検出するために２個の貫通孔が設けられ、その２個の貫通孔の上方にそれぞれ１台のＣＣＤカメラを設置している。各ＣＣＤカメラは、検査基板の貫通孔を介して、半導体基板の位置合わせマーク及びプローブ基板の位置合わせマークを１個ずつ撮像し、撮像画像を用いて位置ずれ量を測定し、さらに、測定結果に基づいて基板載置台の位置を調整して、半導体基板の検査用電極とプローブ間の位置合わせと接触を行っている。

【0003】

近年、半導体集積回路の多品種少量生産品に対応する半導体検査装置が要請されている。特許文献２では、特許文献１のような従来型の半導体検査装置をそのまま用いたときの問題（精度、その場観察及び価格に劣る）を解決した小型基板検査装置を提案している。その小型基板検査装置は、小形の半導体基板の集積回路中の検査用電極とプローブとの間の位置あわせ精度・接触精度が高く、処理基板全体の状態をその場で観察しながら検査ができる、安価で小型な基板検査装置であって、集積回路と、集積回路の電極に当接されるプローブ端子が設けられたプローブ基板とを位置合わせするために、プローブ基板を透明にして、集積回路に設けた複数の第１の位置合わせマークとプローブ基板に設けた複数の第２の位置合わせマークとをカメラにより撮像して位置合わせするという技術である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０００－１６４６５５号公報

【文献】特開２０１５－８２５８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記した従来の半導体検査装置において、固定された半導体デバイスの電極と検査治具のプローブとの位置合わせは、半導体デバイスの上に検査治具を移動させ、半導体デバイス上の目印（使用していない電極や回路パターンなど）を目視（カメラによる一つの画像）により確認しながら、検査治具側との位置を少しずつ移動（ＸＹＺθ方向）させて調整している。

【0006】

ところで、現在の半導体デバイスでは、１０ＧＨｚ以上の高周波信号を送受信するなど、高速化が進んでおり、電気信号を取り出して検査する検査冶具の伝送線路もインピーダンス整合をしなければならない。また、半導体デバイスには、Ｉ／Ｏ変換機能のための複数の受光素子、発光素子及び電気信号電極を備えたものがあり、そうした半導体デバイスの検査では、受光素子と発光素子との間で光信号の送受信を行っている。また、半導体デバイスの小型化もさらに進んでおり、近年では、サイズは５ｍｍ角以下、電極ピッチは２５０μｍ以下になっている。

【0007】

このような半導体デバイスを検査する検査治具の位置調整において、検査治具の検査基板には半導体デバイス上の複数の受光素子や発光素子に光信号を送受信するための穴が開いているとともに、インピーダンス整合のために検査基板の片面にグランド層を設けている。

【0008】

しかしながら、特許文献１のアライメント装置では、位置合わせのための貫通穴を開けるスペースがなく、受光素子や発光素子に光信号を送受信することができない。また、特許文献２の半導体検査装置では、透明基板による透過光を観察しながら位置合わせしており、片面にグランド層を有する高周波基板には適用できない。

【0009】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、例えばＩ／Ｏ変換の機能を持ち、１０ＧＨｚ以上の信号を送受信し、２５０μｍ以下の狭ピッチ電極を備えた半導体デバイス等を検査するための、半導体デバイスの検査治具及び検査方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

（１）本発明に係る半導体デバイスの検査治具は、受光素子を有する半導体デバイスの電気特性の検査に使用され、前記半導体デバイスの電気特性を検査する電極の対応位置に設けられた複数のプローブを前記電極に接触して前記電気特性を検査する検査治具であって、
インピーダンス整合された高周波基板と、前記高周波基板側に設置されて前記プローブの位置を固定する高周波基板側ホルダーと、前記半導体デバイス側に設置されて前記プローブの位置を固定する半導体デバイス側ホルダーとを備え、
前記高周波基板、前記高周波基板側ホルダー及び前記半導体デバイス側ホルダーには、それぞれ、前記受光素子に光を到達させるための穴が設けられており、
少なくとも前記半導体デバイス側ホルダーに設けられた穴には、前記半導体デバイスが有する電極及び／又は回路パターン等の目印に対応した２個以上の切り欠きを有する、ことを特徴とする。

【0011】

この発明によれば、高周波基板、高周波基板側ホルダー及び半導体デバイス側ホルダーにそれぞれ設けられた穴により、半導体デバイスが備える受光素子に光を到達させることができる。そして、少なくとも半導体デバイス側ホルダーに設けられた穴は２以上の切り欠きを有するので、その切り欠きが半導体デバイスの電極及び／又は回路パターン等の目印に対応することにより、当該検査治具が備えるプローブを、検査のための電極位置に正確に接触させるように位置決めすることができる。

【0012】

本発明に係る半導体デバイスの検査治具において、前記半導体デバイス側ホルダーに設けられた前記穴の大きさは、前記高周波基板及び前記高周波基板側ホルダーに設けられた前記穴よりも小さいことが好ましい。この発明によれば、高周波基板側から、半導体デバイス側のホルダーに設けられた切り欠きが観察し易くなる。

【0013】

本発明に係る半導体デバイスの検査治具において、前記高周波基板側ホルダーと前記半導体デバイス側ホルダーとは、一定の距離を空けて設置されていることが好ましい。この発明によれば、インピーダンス整合のためにプローブの周囲に誘電体を無くすことが好ましく、高周波基板側ホルダーと半導体デバイス側ホルダーとの間を一定の距離とすることにより適当なインピーダンス整合を実現しやすくなる。

【0014】

（２）本発明に係る半導体デバイスの検査方法は、受光素子を有する半導体デバイスの電気特性の検査に適用され、前記半導体デバイスの電気特性を検査する電極の対応位置に設けられた複数のプローブを前記電極に接触して前記電気特性を検査する半導体デバイスの検査治具を用いた検査方法であって、
前記検査治具は、インピーダンス整合された高周波基板と、前記高周波基板側に設置されて前記プローブの位置を固定する高周波基板側ホルダーと、前記半導体デバイス側に設置されて前記プローブの位置を固定する半導体デバイス側ホルダーとを備え、前記高周波基板、前記高周波基板側ホルダー及び前記半導体デバイス側ホルダーには、それぞれ、前記受光素子に光を到達させるための穴が設けられており、少なくとも前記半導体デバイス側ホルダーに設けられた穴には、前記半導体デバイスが有する電極及び／又は回路パターン等の目印に対応した２個以上の切り欠きを有し、
前記高周波基板側に撮像装置を配置し、該撮像装置で得た画像を見ながら、前記半導体デバイス上の目印と、前記半導体デバイス側ホルダーに少なくとも設けられた切り欠きとの位置合わせを行い、その位置合わせにより、前記半導体デバイス上の前記電極と前記プローブとを位置合わせする、ことを特徴とする。

【0015】

この発明によれば、半導体デバイス上の電極と検査治具が備えるプローブとを正確に位置合わせすることができるので、半導体デバイスの電気特性を検査する電極の対応位置に設けられた複数のプローブを電極に接触して半導体デバイスの電気特性を正確に検査することができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、例えばＩ／Ｏ変換の機能を持ち、１０ＧＨｚ以上の信号を送受信し、２５０μｍ以下の狭ピッチ電極を備えた半導体デバイス等を検査するための、半導体デバイスの検査治具を提供することができる。この検査治具を使用することにより、１つのカメラ画像を見ながら、半導体デバイス上の目印と半導体デバイス側ホルダーの切り欠きとの位置を容易に合わせることができ、その位置合わせにより、半導体デバイス上の検査用電極と検査治具のプローブとを正確に位置合わせして接触させ、検査することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明に係る半導体デバイスの検査治具の一例を示す模式図である。

【図2】ホルダーに設けられるプローブ穴の位置と、切り欠き設けた穴の位置の一例を示す平面図である。

【図3】切り欠きを有する矩形穴を設けたホルダーの例と、そのホルダーを半導体デバイス上に配置して位置合わせした平面図であり、（Ａ）は矩形穴の一辺に切り欠きを２つ設けた例であり、（Ｂ）は矩形穴の二辺に切り欠きをそれぞれ１つ設けた例である。

【図4】半導体デバイス側ホルダーの一例と、その半導体デバイス側ホルダーを半導体デバイス上に配置して位置合わせする態様を示す模式図である。

【図5】プローブの一例を示す全体図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明に係る半導体デバイスの検査治具及び検査方法について図面を参照しつつ説明する。本発明はその要旨の範囲で変形又は応用が可能であり、以下の実施形態に限定されない。なお、本発明の「検査治具」は「検査部品」に言い換えてもよい。

【0019】

［半導体デバイスの検査治具］
本発明に係る半導体デバイスの検査治具１０（単に「検査治具」ともいう。）は、図１～図４に示すように、受光素子５２を有する半導体デバイス５０の電気特性の検査に使用され、電気特性を検査する電極５１の対応位置に設けられた複数のプローブ１を電極５１に接触して電気特性を検査する半導体デバイス５０の検査治具１０であって、インピーダンス整合された高周波基板１１と、高周波基板側に設置されてプローブ１の位置を固定する高周波基板側ホルダー１２と、半導体デバイス側に設置されてプローブ１の位置を固定する半導体デバイス側ホルダー１３とを備えている。高周波基板１１、高周波基板側ホルダー１２及び半導体デバイス側ホルダー１３にはそれぞれ受光素子５２に光を到達させるための穴２０が設けられており、少なくとも半導体デバイス側ホルダー１３に設けられた穴２０には、半導体デバイス５０が有する電極及び／又は回路パターン等の目印に対応した２個以上の切り欠き２１を有している。

【0020】

この検査治具１０を用いた半導体デバイスの検査では、図１に示すように、高周波基板側に撮像装置４０を配置し、その撮像装置４０で得た画像を見ながら、図３に示す半導体デバイス上の目印５３，５４と、半導体デバイス側ホルダー１３に少なくとも設けられた切り欠き２１との位置合わせを行い、その位置合わせにより、半導体デバイス上の電極（検査用電極）５１とプローブ１とを位置合わせする。この位置合わせは半導体デバイスステージ（図示しない）又は検査治具ステージ（図示しない）の一方又は両方を移動して行うことができ、半導体デバイス５０の電気特性を検査する電極５１の対応位置に設けられた複数のプローブ１を電極に接触して半導体デバイスの電気特性を正確に検査することができる。

【0021】

この検査治具１０は、高周波基板１１、高周波基板側ホルダー１２及び半導体デバイス側ホルダー１３にそれぞれ穴２０を設け、その穴２０により、半導体デバイス５０が備える受光素子５２に光を到達させて半導体デバイスが備えるＩ／Ｏ変換機能を動作させ又は動作させないで検査することができる。こうした位置合わせは、目視又は撮像装置４０で得た画像を見ながら手動又は自動で行うが、少なくとも半導体デバイス側ホルダー１３に設けられた穴２０には２以上の切り欠き２１（図３参照）が設けられているので、その切り欠き２１を半導体デバイス５０の目印（電極５４、回路パターン５３等）に対応させて位置調整する。その結果、検査治具１０が備えるプローブ１を、半導体デバイス５０の電極５１に正確に接触させることができる。本発明に係る検査治具１０は、こうした方法での検査を可能にする穴２０及び切り欠き２１を有する点に特徴がある。

【0022】

以下、各構成要素を詳しく説明する。

【0023】

（半導体デバイス）
半導体デバイス５０は、図１に示すように、本発明に係る検査治具１０の検査対象である。この半導体デバイス５０は、受光素子５２を有するものであれば特に限定されないが、１０ＧＨｚ以上の高周波信号を送受信する高速デバイスである。具体的には、受光素子、発光素子及び電気信号電極等を任意に同一面に有するＩ／Ｏ変換機能を備えたものを好ましく挙げることができる。こうした半導体デバイス５０は、１０ＧＨｚ以上の高周波で駆動し、受光素子と発光素子との間で光信号の送受信を行っている。また、小型化もさらに進んでおり、サイズは５ｍｍ角以下、電極ピッチは２５０μｍ以下、さらに１５０μｍ以下の狭ピッチ電極を備えたものに対して好ましく検査できる。

【0024】

一例としては、１００Ｇｂｐｓの光信号を受信し、２５Ｇｂｐｓで４ラインの電気信号で発信する半導体デバイス５０を挙げることができる。この半導体デバイス５０は、５ｍｍ角以下のサイズの受光素子５２を複数個備え、同一面に電気信号を発信する電極５１を１５０μｍピッチで複数個有しているもの等を例示できる。

【0025】

（高周波基板）
高周波基板１１は、図１に示すように、プローブ１の位置を固定するホルダー１４（高周波基板側ホルダー１２と半導体デバイス側ホルダー１３）に接合して一体化した検査治具１０を構成している。高周波基板１１は、半導体デバイス５０に対して、ホルダー１４を挟んだ反対側の位置に設けられている。

【0026】

高周波基板１１は、上記半導体デバイス５０の検査に使用されるものであり、インピーダンス整合のために、片面（裏面ともいう。）にＧＮＤ層を有し、他方の面（表面ともいう。）に回路パターンを有した高周波伝送可能な基板である。この高周波基板１１は、表面の回路パターンと裏面のＧＮＤ層との間に絶縁層が設けられている。絶縁層としては、例えば低誘電率のフッ素系絶縁材料（例えばＰＦＡ等）を挙げることができ、その厚さは特に限定されない。高周波基板１１の回路パターンのピッチも特に限定されないが、近年の小型化・集積化に対応したものとして、例えば２５０μｍ以下、さらには１５０μｍ以下等を挙げることができる。例えば、回路パターンのピッチが１５０μｍの場合、導体幅が７０μｍで導体間が８０μｍで精密配線されるように構成できる。

【0027】

高周波基板１１は、表面には回路パターンが高密度配線され、裏面にはＧＮＤ層が配置されていることから、ＧＮＤ層が設けられた位置には穴が開けられないし、大きな穴や余計な穴を開けるスペースもない。しかし、本発明では、高周波基板１１の構造設計により、伝送線路のインピーダンスを保持したまま、図２～図４に示すような小さな穴２０をあけている。その穴２０は、半導体デバイス５０が有する受光素子５２を含む位置に開けられ、検査器（図示しない）側の光ファイバー（図示しない）から照射される光信号を受光素子で受光することができる。さらに、図１に示すように、撮像装置４０で得た画像を見ながら、図３に示す半導体デバイス上の目印５３，５４と、半導体デバイス側ホルダー１３に少なくとも設けられた切り欠き２１とを、目視又は撮像して位置決め調整することで、半導体デバイス５０と検査治具１０との位置合わせを行い、半導体デバイス５０が備える電極５１と、検査治具１０が備えるプローブ１とを位置合わせしたうえで接触させることができる。

【0028】

なお、高周波基板１１の表面に設けられる回路パターンは、プローブ１と接続される回路パターンと、裏面のＧＮＤ層とビア（スルーホールの内周にメッキで接続）で接続させているＧＮＤパターンとで構成されている。こうした高周波基板１１では、プローブ１に接触する電極付近の回路パターンは幅が細いけれども、その回路パターンの幅を広くするように変化させるとインピーダンスが変化してしまう。そのため、幅が変化した回路パターンには、前記したＧＮＤパターンを沿わせることによりインピーダンスを一定にすることができる。

【0029】

（高周波基板側ホルダー）
高周波基板側ホルダー１２は、図１に示すように、プローブ１の位置を固定するホルダー１４（高周波基板側ホルダー１２と半導体デバイス側ホルダー１３）のうち、高周波基板側に位置するホルダーである。高周波基板側ホルダー１２は、半導体デバイス側ホルダー１３と一定の距離を空けて設置されている。こうすることにより、適当なインピーダンス整合を実現しやすくなる。なお、高周波基板側ホルダー１２は、加工性、絶縁性、誘電率等を考慮して選択された樹脂材料で形成されていればよい。例えば、加工性の観点では、ポリエステル系樹脂等の加工性の良い樹脂を採用でき、低誘電率の観点では、フッ素系樹脂材料等の樹脂を採用でき、インピーダンスへの影響を小さくすることができる。また、反射特性を最少とするために、厚さは薄い方が望ましい。また、インピーダンス整合のために、プローブ１が設けられる位置での高周波基板側ホルダー１２と半導体デバイス側ホルダー１３との間は、プローブ１の周囲に誘電体を設けないことが好ましい。

【0030】

高周波基板側ホルダー１２には、例えば図２に示すように、プローブ１を挿通させるためのプローブ穴２２と、上記した高周波基板１１と同様、光信号を送受信させるための穴２０とが少なくとも設けられている。穴２０への切り欠きは、少なくとも半導体デバイス側ホルダー１３には設けられているが、高周波基板側ホルダー１２には設けられていなくてもよいし、必要に応じて設けられていてもよい。

【0031】

なお、高周波基板側ホルダー１２には、後述する半導体デバイス側ホルダー１３と同様の堀り込み部を設けてもよい。こうすることにより、高周波基板側ホルダーを薄くすることができる。

【0032】

（半導体デバイス側ホルダー）
半導体デバイス側ホルダー１３は、図１及び図４に示すように、プローブ１の位置を固定するホルダー１４（高周波基板側ホルダー１２と半導体デバイス側ホルダー１３）のうち、半導体デバイス側に位置するホルダーである。半導体デバイス側ホルダー１３は、適当なインピーダンス整合を実現しやすくするため、高周波基板側ホルダー１２と一定の距離を空けて設置されている。例えば、高周波基板側ホルダー１２と半導体デバイス側ホルダー１３とは、上面からみた形状がロの字形状のプレート１５を間に介して固定され、高周波基板側ホルダー１２と半導体デバイス側ホルダー１３との間の空間１６が一定の空間距離を保つように構成されている。この半導体デバイス側ホルダー１３も、高周波基板側ホルダー１２と同様、加工性、絶縁性、誘電率等を考慮して選択された樹脂材料で形成されていればよい。例えば、加工性の観点では、ポリエステル系樹脂等の加工性の良い樹脂を採用でき、低誘電率の観点では、フッ素系樹脂材料等の樹脂を採用でき、インピーダンスへの影響を小さくすることができる。また、反射特性を最少とするために、厚さは薄い方が望ましい。

【0033】

半導体デバイス側ホルダー１３にも、例えば図２に示すように、プローブ１を挿通させるためのプローブ穴２２と、光信号を送受信させるための穴２０とが少なくとも設けられている。この半導体デバイス側ホルダー１３では、図２及び図３に示すように、穴２０への切り欠き２１が設けられている。切り欠き２１は、半導体デバイス上の目印５３，５４と最も近い位置に配置される半導体デバイス側ホルダー１３に、その目印５３，５４と対応するように設ける。こうすることで、目視確認も容易であるし、撮像装置（カメラ）４０の焦点を最も合わせやすく、正確な位置決めを可能とするのに最も有効である。

【0034】

半導体デバイス側ホルダー１３に設けられた穴２０の大きさは、高周波基板１１及び高周波基板側ホルダー１２に設けられた穴よりも小さい。こうすることにより、高周波基板側から、半導体デバイス側ホルダー１３に設けられた切り欠き２１を目視や撮像装置４０で観察し易くなる。なお、穴２０と切り欠き２１については、後で詳しく説明する。

【0035】

半導体デバイス側ホルダー１３は、検査治具１０に組み込む際に必要な機械的強度が必要であるが、その機械的強度を確保するために、半導体デバイス側ホルダー１３の厚さを一定の厚さ（１．１５ｍｍ以上）とすることが望ましい。しかし、その厚さが厚くなり過ぎると、高周波基板側の撮像装置（カメラ）４０から半導体デバイス側ホルダー１３の切り欠き２１と半導体デバイス上の目印５３，５４とを撮像する場合、半導体デバイス側ホルダー１３の高周波基板側の面と半導体デバイス上の目印５３，５４との距離が大きくなってしまうので、焦点を双方同時に合わせることができない。そのため、半導体デバイス側ホルダー１３の高周波基板側の面を薄くするための掘り込み部１８を設けることが好ましい。この堀り込み部１８により、前記した距離を短くすることができ、焦点を合わせ易くすることができる。また、半導体デバイス５０をはめ込むための半導体デバイス側の面にも掘り込み部１７を必要に応じて設けてもよく、中央部分の厚さをさらに薄くすることが可能である。

【0036】

図４の例では、例えば、半導体デバイス側ホルダー１３の厚さを１．１５ｍｍとし、高周波基板側の面を薄くするための掘り込み部１８の深さを０．６５ｍｍとし、半導体デバイス５０をはめ込むための半導体デバイス側の面の掘り込み部１７の深さを０．２５ｍｍとした場合、中央部分の厚さを０．２５ｍｍと薄くすることができる。なお、半導体デバイス５０をはめ込むための掘り込み部１７は必須ではなく、必要に応じて設ければよい。半導体デバイス５０をはめ込むための半導体デバイス側の面に掘り込み部１７を設けない場合は、高周波基板側の面の掘り込み部１８を深く（例えば０．９ｍｍ）することもできる。また、中央部分の厚さを薄く（例えば０．２５ｍｍ）することにより、例えば直径０．０７μｍのプローブ１を挿通させるための穴２２（例えば直径０．０９ｍｍ）の加工を容易にできるという付随効果を奏することができる。こうした例より、位置合わせにおいて、半導体デバイス側ホルダー１３の高周波基板側の面と半導体デバイス上の目印５３，５４との距離を例えば０．５５ｍｍ程度と距離を短くすることにより焦点を合わせやくなり、目視や撮像しながら検査治具１０の位置を微調整し、少しずつ検査治具１０を半導体デバイス５０に近づけていくことができる。また、半導体デバイス側ホルダー１３を薄くすることにより、反射特性も改善することができる。なお、この段落で例示した各寸法は一例であり、特に限定されない。

【0037】

（穴、切り欠き）
穴２０は、図４に示すように、高周波基板１１、高周波基板側ホルダー１２及び半導体デバイス側ホルダー１３にそれぞれ設けられ、受光素子５２に光を到達させるとともに、穴２０に設けられた切り欠き２１と半導体デバイス５０に設けられた目印（電極５４、回路パターン５３等）とを目視又は撮影により観察するために設けられている。切り欠き２１は、少なくとも半導体デバイス側ホルダー１３に設けられた穴２０に設けられており、その位置は、半導体デバイス５０が有する目印（電極５４、回路パターン５３等）に対応して設けられている。

【0038】

切り欠き２１と、半導体デバイス５０の目印（電極５４、回路パターン５３等）とを目視又は撮像して位置決め調整することで、半導体デバイス５０と検査治具１０との位置合わせを行い、半導体デバイス５０が備える電極５１と、検査治具１０が備えるプローブ１とを位置合わせすることができる。切り欠き２１で位置を特定するための目印は、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、半導体デバイス５０上に存在する電極５４や回路パターン５３等、穴２０から見えるものを任意に利用することができる。切り欠き２１は、そうした目印５３，５４に対して位置決めする

【0039】

穴２０の形状は特に限定されず、円形、楕円形、矩形又は略矩形等、任意に設計できる。また、矩形を組み合わせたＬ字状、コ字状。Ｔ字状、くの字状等の穴でもよい。穴２０の大きさも特に限定されないが、スペースが制限されている高周波基板１１の構造設計を考慮して空けられていることが望ましい。穴２０は、高周波基板１１、高周波基板側ホルダー１２及び半導体デバイス側ホルダー１３でいずれも同じ大きさでも良いが、半導体デバイス側ホルダー１３に設けられる穴２０は、高周波基板１１及び高周波基板側ホルダー１２に設けられる穴よりも小さいことが好ましい。こうすることにより、高周波基板側から、半導体デバイス側ホルダー１３に設けられた切り欠き２１が観察し易くなる。

【0040】

切り欠き２１の位置は特に限定されないが、穴２０が例えば矩形の場合には、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、任意の辺に２カ所又はそれ以上設けることができる。この２カ所以上の切り欠き２１は、半導体デバイス上の目印５３，５４（使用していない電極５４や回路パターン５３等）に対応するものであり、その目印を高周波基板側から目視又は撮像しながら切り欠き２１に一致するように位置合わせする。

【0041】

切り欠き２１は２カ所以上であれば特に限定されず、３カ所でも４カ所でもよい。少なくとも２カ所設けることにより、その切り欠き２１と目印５３，５４とを一致させて位置決めすることができる。３カ所、４カ所としてより精度を増すようにすることも可能であるし、穴の形状を矩形の組み合わせ等として、その任意の辺に切り欠き２１を設けて、位置決め精度をさらに向上させてもよい。

【0042】

切り欠き２１の大きさは特に限定されないが、半導体デバイス５０上の電極５４や回路パターン５３を特定できるだけの大きさであればよい、例えば、半導体デバイス５０の電極５４が直径５０μｍである場合は、切り欠き２１は直径７０μｍの半円形状とすることが好ましい。

【0043】

（プローブ）
プローブ１は、図１及び図４に示すように、半導体デバイス５０の電気特性の検査に適用され、半導体デバイス５０の電気特性を検査する電極５１に位置決めされたうえで接触し、電気特性を検査する。プローブ１は、既述したように、ホルダー１４（高周波基板側ホルダー１２と半導体デバイス側ホルダー１３）で保持されている。

【0044】

プローブ１は、高周波基板１１と半導体デバイス５０とを電気的に接続する。高周波基板１１の回路パターンとＧＮＤ層との距離が決められているので、インピーダンス整合させるためには、プローブ１の太さが制限される。例えば、高周波基板１１の回路パターンのピッチが２５０μｍの場合は、プローブ１の直径は９０～１２０μｍ程度であることが好ましい。また、半導体デバイス５０が発信する例えば２５Ｇｂｐｓ（１２．５ＧＨｚ）程度の信号で共振しないように、プローブ１の長さも５ｍｍ以下に制限されることが好ましい。

【0045】

プローブ１の構造は特に限定されないが、図５に示すように、プローブ金属部２とプローブ胴体部３とで構成され、プローブ金属部２のうち、一方のプローブ先端２ａは半導体デバイス５０の電極５１に接触し、他方のプローブ後端２ｂは高周波基板１１の電極に接触又は接合している。なお、プローブ金属部２は、そのたわみを利用して電極５１に接触する単線型プローブであってもよいし、中間にスプリング等の弾性部材を介してスプリング等の弾力で両方又は一方の電極に接触する複合型プローブであってもよい。単線型プローブの場合は、プローブ胴体部３には絶縁層が設けられていることが好ましい。複合型プローブの場合は、プローブ胴体部３は導電性又は絶縁性のスリーブで構成され、そのスリーブ内に、先端側プローブ、スプリング等の弾性部材、後端側プローブがその順で配置されている。

【0046】

以上説明した検査治具１０により、穴２０に設けられた２以上の切り欠き２１と、半導体デバイス５０の目印（電極５４、回路パターン５３等）とを位置決めし、検査治具１０が備えるプローブ１を、半導体デバイス５０が備える検査用電極位置に正確に位置合わせして接触させることができる。

【0047】

［検査方法］
本発明に係る半導体デバイス５０の検査方法は、上記した本発明に係る検査治具１０で行う検査方法である。詳しくは、受光素子５２を有する半導体デバイス５０の電気特性の検査に適用され、半導体デバイス５０の電気特性を検査する電極５１の対応位置に設けられた複数のプローブ１を電極５１に接触して電気特性を検査する検査治具１０を用いた検査方法である。特に、検査治具１０は、インピーダンス整合された高周波基板１１と、高周波基板側に設置されてプローブ１の位置を固定する高周波基板側ホルダー１２と、半導体デバイス側に設置されてプローブ１の位置を固定する半導体デバイス側ホルダー１３とを備え、その高周波基板１１、高周波基板側ホルダー１２及び半導体デバイス側ホルダー１３には、それぞれ、受光素子５２に光を到達させるための穴２０が設けられており、少なくとも半導体デバイス側ホルダー１３に設けられた穴２０には、半導体デバイス５０が有する電極５４及び／又は回路パターン５３に対応した２個以上の切り欠き２１を有している。こうした検査治具１０を用い、図１に示すように、高周波基板側に撮像装置４０を配置し、その撮像装置４０で得た画像を見ながら、半導体デバイス上の目印（電極５４及び／又は回路パターン５３）と、半導体デバイス側ホルダー１３に少なくとも設けられた切り欠き２１との位置合わせを行い、その位置合わせにより、半導体デバイス上の電極５１とプローブ１とを位置合わせする。

【0048】

この検査方法は、上記した検査治具１０を用いて、半導体デバイス５０上の電極５１とプローブ１とを位置合わせすることができるので、半導体デバイス５０の電気特性を検査する電極５１の対応位置に設けられた複数のプローブ１を電極５１に接触して半導体デバイス５０の電気特性を正確に検査することができる。

【0049】

なお、撮像装置４０は特に限定されず、ＣＣＤカメラ等を用いることができる。位置決めのための微調整手段も特に限定されず、ＸＹＺθ方向に駆動するステージ等を自動又は手動で動作させることにより行うことができる。なお、こうした微調整手段は、当該分野又は関連分野で通常行われる手段であるので、本願ではその説明を省略する。

【0050】

以上説明したように、本発明に係る半導体デバイスの検査治具１０及び検査方法によれば、例えばＩ／Ｏ変換の機能を持ち、１０ＧＨｚ以上の信号を送受信し、２５０μｍ以下の狭ピッチ電極を備えた半導体デバイス５０等を精度よく検査することができる。この検査治具１０を使用することにより、１つのカメラ画像を見ながら、半導体デバイス上の目印５３，５４と半導体デバイス側ホルダー１３の切り欠き２１との位置を容易に合わせることができ、その位置合わせにより、半導体デバイス上の検査用電極５１と検査治具のプローブ１とを正確に位置合わせをすることができる。

【符号の説明】

【0051】

１ プローブ
２ プローブ金属部
２ａ プローブ先端
２ｂ プローブ後端
３ プローブ胴体部
１０ 検査治具
１１ 高周波基板
１２ 高周波基板側ホルダー
１３ 半導体デバイス側ホルダー
１４ ホルダー
１５ プレート
１６ 空間
１７ 半導体デバイス側の掘り込み部
１８ 高周波基板側ホルダー側の掘り込み部
２０ 穴
２１ 切り欠き
２２ プローブ穴
４０ 撮像装置（カメラ）
５０ 半導体デバイス
５１ プローブが接触する電極
５２ 受光素子（光学素子）
５３ 目印（回路パターン）
５４ 目印（電極）
５５ 基材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】