JP2020020664A - 半導体デバイスの検査治具 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｉ／Ｏ変換の機能を持ち、１０ＧＨｚ以上の信号を送受信可能で、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検査治具を提供する。【解決手段】検査電極５１の対応位置に設けられた複数のプローブ１を、半導体デバイス５０と高周波基板１１との間のホルダー１４に保持した検査治具１０であって、プローブ１は、平行で一定の隙間長さを保って配置された電気信号電極用プローブ及びグランド電極用プローブを有し、それらプローブ１が有する各接触ピンの一方又は両方が可動する構造であり、ホルダー１４は、接触ピンを挿入する貫通孔を有する半導体デバイス側ホルダー１３と、接触ピンを挿入する貫通孔を有する高周波基板側ホルダー１２とで構成され、各貫通孔内には、プローブ１が有する各接触ピンが検査時に収まるように構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体デバイスの検査治具に関し、さらに詳しくは、Ｉ／Ｏ変換の機能を持ち、１０ＧＨｚ以上の信号を送受信可能で、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に関する。

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。

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。

こうした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。

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以下になっており、狭ピッチ化が進んでいる。

狭ピッチ化に対応した技術として、特許文献３では、非常に狭い狭ピッチの電極端子を有するＲＦ用デバイスを検査する場合に、同軸構造のコンタクトプローブを用いて、ノイズの影響を受けず、信頼性の高い検査が可能な検査ソケットが提案されている。この検査ソケットは、金属ブロックの貫通孔を横切る面で金属ブロックが少なくとも２分割され、該少なくとも２分割された金属ブロックの分割面のそれぞれに、金属ブロックの貫通孔と同心になり、信号用コンタクトプローブの外径より大きく、貫通孔の内径より小さい孔があけられた絶縁シートを介在させて少なくとも２分割された金属ブロックが固定されている。

特開２０００−１６４６５５号公報 特開２０１５−８２５８７号公報 特開２００９−１５６７１０号公報

特許文献３の技術では、グランドとなる金属等の導電性ブロックにプローブを挿入したり、インピーダンス整合のため空隙を設けたりして、距離を保つため種々工夫をしている。しかしながら、こうした技術では、近年のような狭ピッチ化が進むと、グランドとプローブとの絶縁も困難となる。また、２５０μｍ以下の狭ピッチ電極に対しては、特許文献３で提案された導電性ブロックで特性インピーダンスを整合させることは困難である。

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、Ｉ／Ｏ変換の機能を持ち、１０ＧＨｚ以上の信号を送受信可能で、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検査治具を提供することにある。

本発明に係る半導体デバイスの検査治具は、高周波信号を送受信する半導体デバイスの電気特性の検査に使用され、前記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、前記半導体デバイスと高周波基板との間のホルダーに保持した検査治具であって、
前記プローブは、平行で一定の隙間長さを保って配置された電気信号電極用プローブ及びグランド電極用プローブを有し、それらはいずれも半導体デバイス側接触ピン、スプリング及び高周波基板側接触ピンを導体筒中にその順で有し、該半導体デバイス側接触ピン及び該高周波基板側接触ピンの一方又は両方が可動する構造であり、
前記ホルダーは、前記半導体デバイス側接触ピンを挿入する貫通孔を有する半導体デバイス側ホルダーと、前記高周波基板側接触ピンを挿入する貫通孔を有する高周波基板側ホルダーとで構成され、前記各貫通孔内には、前記プローブが有する前記各接触ピンが検査時に収まる、ことを特徴とする。

この発明によれば、プローブを構成する各接触ピンの一方又は両方が可動して、各接触ピンが電極に接触した検査時に貫通孔内に収まるので、検査時に貫通孔内に収まらずに電極側に露出した場合のような接触部位でのホルダーと隙間（空気領域）との誘電率の違いによる特性インピーダンスの変化点が生じない。さらに、電気信号電極用プローブとグランド電極用プローブとが、平行で一定の隙間長さを保って配置されているので、従来のような導電性ブロックを用いることなく、特性インピーダンスを整合させて遅延時間差を低減することができる。このように、接触ピンが貫通孔内に収まる接触部位での特性インピーダンスを低減し、プローブ部位での特性インピーダンスを整合させて遅延時間差を低減することができるので、特に狭ピッチ配線における１０ＧＨｚを超える周波数帯域での反射による減衰を低減して減衰量を小さくすることができる。

本発明に係る半導体デバイスにおいて、前記複数の電気信号電極用プローブの伝搬遅延時間差が、０．０１０ｎｓ／ｍ以下である。この発明によれば、電気信号電極用プローブとグランド電極用プローブとが、平行で一定の隙間を保って配置されているので、特性インピーダンスを整合させて上記範囲の遅延時間差とすることができる。

本発明に係る半導体デバイスの検査治具において、前記ホルダーが、誘電率３．０〜６．０の範囲内の絶縁樹脂で構成されている。この発明によれば、ホルダーの誘電率を上記範囲内とすることにより、特性インピーダンスを調整して全体の減衰量を小さくすることができる。

本発明に係る半導体デバイスの検査治具において、前記各接触ピンの直径が、０．０５〜０．１ｍｍの範囲内であることが好ましい。この発明によれば、狭ピッチ電極にも対応できる検査治具を提供できる。

本発明によれば、Ｉ／Ｏ変換の機能を持ち、１０ＧＨｚ以上の信号を送受信可能で、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、接触ピンが貫通孔内に収まる接触部位での特性インピーダンスを低減し、プローブ部位での特性インピーダンスを整合させて遅延時間差を低減することができる。

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１の検査治具において、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例示する模式図である。 プローブの一例を示す全体図（Ａ）と断面構成図（Ｂ）である。 本発明で使用される検査治具の一例の説明図である。 本発明で使用される検査治具の他の一例の説明図である。 電気信号電極用プローブとグランド電極用プローブとが平行で一定の隙間を保って配置されている形態の説明図である。

本発明に係る半導体デバイスの検査治具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。

［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、高周波信号を送受信する半導体デバイス５０の電気特性の検査に使用され、そ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、半導体デバイス５０と高周波基板１１との間のホルダー１４に保持した検査治具１０である。

プローブ１は、平行で一定の隙間長さＬ１，Ｌ２を保って配置された電気信号電極用プローブ１Ｓ及びグランド電極用プローブ１Ｇを有し、それらはいずれも半導体デバイス側接触ピン２Ａ、スプリング５及び高周波基板側接触ピン２Ｂを導体筒４中にその順で有し、各接触ピン２Ａ，２Ｂの一方又は両方が可動する構造となっている。ホルダー１４は、半導体デバイス側接触ピン２Ａを挿入する貫通孔を有する半導体デバイス側ホルダー１３と、高周波基板側接触ピン２Ｂを挿入する貫通孔を有する高周波基板側ホルダー１２とで構成され、各貫通孔内には、プローブ１が有する各接触ピン２Ａ，２Ｂが検査時に収まるように構成されている。

この検査治具１０では、プローブ１を構成する各接触ピン２Ａ，２Ｂの一方又は両方が可動して、各接触ピン２Ａ，２Ｂが電極（半導体デバイスの電極５１及び高周波基板の電極）に接触した検査時に貫通孔内に収まるので、検査時に貫通孔内に収まらずに電極側に露出した場合のような接触部位でのホルダーと隙間Ｌ（空気領域）との誘電率の違いによる特性インピーダンスの変化点が生じない。さらに、電気信号電極用プローブ１Ｓとグランド電極用プローブ１Ｇとが、平行で一定の隙間長さＬ１，Ｌ２を保って配置されているので、従来のような導電性ブロックを用いることなく、特性インピーダンスを整合させて遅延時間差を低減することができる。このように、接触ピン２Ａ，２Ｂが貫通孔内に収まる接触部位での特性インピーダンスを低減し、プローブ部位での特性インピーダンスを整合させて遅延時間差を低減することができる。特に複数の電気信号電極用プローブの伝搬遅延時間差を０．０１０ｎｓ／ｍ以下とすることができる。

以下、各構成要素を詳しく説明する。

（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、Ｉ／Ｏ変換の機能を持ち、１０ＧＨｚ以上の信号を送受信可能で、２５０μｍ以下の狭ピッチ電極を備えた半導体デバイス等であれば特に限定されない。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。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。

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。

（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。

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。

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、この高周波基板１１では、伝送線路のインピーダンスを保持したまま、図２の半導体デバイス側ホルダー１３が有する穴２０と同様の穴をあけている。その穴は、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２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。

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。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。

（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、図４に示すように、プローブ１を構成する高周波基板側接触ピン２Ｂを挿入する貫通孔１２ａを有している。この貫通孔１２ａの大きさとピッチは特に限定されないが、プローブ１の直径、高周波基板側接触ピン２Ｂの直径、検査対象となる電極の大きさとピッチとを考慮して形成されている。この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。

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、誘電率調整、加工精度及び加工性の観点では、ポリエステル系樹脂等の加工精度の良い樹脂を採用でき、誘電率を小さくするという観点では、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。好ましい例としては、インピーダンスへ整合のために加工精度を重視し、全芳香族ポリエステル系樹脂（誘電率３．０〜６．０の範囲内）のものを挙げることができる。ポリエステル系樹脂を採用することにより、特性インピーダンスを調整して全体の減衰量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。

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、図４に示すように、一定の距離の空気空間９を空けて設置してもよいし、図５に示すように、絶縁体８を介して一定の距離となるように設置してもよい。空気空間９は誘電率が１．０であり、絶縁体８はその樹脂によっても異なるが誘電率２．１〜４．０程度とすることができる。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との間に、従来のような導電性ブロックを設けることなく、空気空間９や絶縁体８を設けるので、加工が容易でコストダウンを図ることができる。こうした構造形態は、電気信号電極用プローブ１Ｓとグランド電極用プローブ１Ｇとを平行で一定の隙間長さＬ１，Ｌ２で配置しやすい。例えば樹脂製の絶縁体８は、樹脂板を積層した後に上記隙間長さＬ１，Ｌ２となるように穴開け加工したり、プローブを上記隙間長さＬ１，Ｌ２となるように配置した状態でインサート成形したりして作製することができる。

高周波基板側ホルダー１２には、図２の半導体デバイス側ホルダー１３が有する穴２０と同様の穴をあけている。その穴は、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２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。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。

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１２を薄くすることができる。

（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、図４に示すように、プローブ１を構成する半導体デバイス側接触ピン２Ａを挿入する貫通孔１３ａを有している。この貫通孔１３ａの大きさとピッチは特に限定されないが、プローブ１の直径、半導体デバイス側接触ピン２Ａの直径、検査対象となる半導体デバイス５０の電極５１の大きさとピッチとを考慮して形成されている。この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と一定の距離となるように設置されている。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が一定の空間距離となるように構成されている。

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、誘電率調整、加工精度及び加工性の観点では、ポリエステル系樹脂等の加工精度の良い樹脂を採用でき、誘電率を小さくするという観点では、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。好ましい例としては、インピーダンスへ整合のために加工精度を重視し、全芳香族ポリエステル系樹脂（誘電率３．０〜６．０の範囲内）のものを挙げることができる。ポリエステル系樹脂を採用することにより、特性インピーダンスを調整して全体の減衰量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。

半導体デバイス側ホルダー１３には、光信号を送受信させるための穴２０が設けられている。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。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。

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。

（プローブ）
プローブ１は、図１に示すように、高周波信号を送受信する半導体デバイス５０の電気特性の検査に使用され、その電気特性を検査する電極５１の対応位置に設けられる。複数のプローブ１は、図４に示すように、半導体デバイス５０と高周波基板１１との間のホルダー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）に保持されている。

個々のプローブ１は、図３（Ａ）（Ｂ）の例には限定されないが、半導体デバイス側接触ピン２Ａ、スプリング５及び高周波基板側接触ピン２Ｂを導体筒４中にその順で有している。各接触ピン２Ａ，２Ｂのうち、一方の接触ピン２Ａはその先端２ａが半導体デバイス５０の電極５１に接触し、他方の接触ピン２Ｂはその先端２ｂが高周波基板１１の電極に接触又は接合する。スプリング５は、接触ピン２Ａ，２Ｂの間に位置する弾性部材であり、スプリング５の弾性力で両方又は一方の接触ピン２Ａ，２Ｂが電極に接触する。なお、「両方又は一方」としたのは、半導体デバイス側接触ピン２Ａはスプリング５で動いて電極５１に接触するが、高周波基板側接触ピン２Ｂは必ずしもスプリング５で動かなくてもよく、高周波基板１１の電極に接合されてもよいためである。

接触ピン２Ａ，２Ｂ及び導体筒４の形状、形態、材質等は特に限定されず、検査対象となる電極の大きさやピッチ等を考慮して形成されている。材質は、良導電性の材質で構成されていればよく、例えば銅、銅合金、タングステン、パラジウム等の導電材料を挙げることができる。接触ピン２Ａ，２Ｂと導体筒４とは電気的に導通している。スプリング５は、接触ピン２Ａ，２Ｂ及び導体筒４の形状、形態に応じて任意に選択でき、特に限定されない。材質は特に限定されず、導電性を有しても有していなくてもよいが、所望の弾性力を生じさせるものが選択される。スプリング５と接触ピン２Ａ，２Ｂとは接合部６において、はんだ又はカシメによって接合されている。導体筒４は、その両端を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とに当接させることで、空気空間９又は絶縁体８の間隔を規制できるので、希望する空気空間９又は絶縁体８の間隔に応じた長さとすることが望ましい。

プローブ１は、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０．０９〜０．１２ｍｍ程度であることが好ましく、各接触ピン２Ａ，２Ｂの直径は狭ピッチ電極５１にも対応できる０．０５〜０．１ｍｍの範囲内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。

プローブ１は、電気信号電極用プローブ１Ｓとグランド電極用プローブ１Ｇとを有する。これらはいずれも同一形状であることが好ましい。こうすることにより、プローブ１を共通化できるとともに、特性インピーダンスへの影響を極力少なくすることができる。

こうしたプローブ１は、その長手方向両側に設けられたホルダー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）に保持されているが、各ホルダー１２，１３については、既に説明している。図４に示すように、いずれのホルダー１２，１３も、各接触ピン２Ａ，２Ｂを挿入する貫通孔１２ａ，１３ａを有し、その貫通孔１２ａ，１２ｂに各接触ピン２Ａ，２Ｂの先端２ａ，２ｂが挿入され、各プローブ１が位置決めされている。貫通孔１２ａ，１２ｂの大きさは、各接触ピン２Ａ，２Ｂの直径に応じて任意に設計され、それよりもやや大きい直径で設けられる。

図４及び図５では、半導体デバイス側ホルダー１３と高周波基板側ホルダー１２とは、一定の距離の空気空間９を空けて設置してもよいし、絶縁体８を介して一定の距離となるように設置してもよい。こうした構造形態において、本発明の特徴は、図６に示すように、電気信号電極用プローブ１Ｓとグランド電極用プローブ１Ｇとを平行で一定の隙間長さＬ１，Ｌ２で配置したことにある。その結果、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との間に、従来のような導電性ブロックを設けることなく、特性インピーダンスを整合させて遅延時間差を低減することができる。

さらに、本発明では、各接触ピン２Ａ，２Ｂが電極５１に接触又は接合する検査時に、各接触ピ２Ａ，２Ｂが貫通孔内に収まるように構成されていることに特徴がある。こうした動作は、図４に示すように、プローブ１がスプリング５を有するとともに、接触時に貫通孔内に収まる長さとなるように調整された構造形態により実現できる。

図４の構造形態例では、半導体デバイス５０と半導体デバイス側ホルダー１３とが近づいて接触ピン先端２ａ’（破線で示している）と電極５１とが最初に接触したときの半導体デバイス５０と半導体デバイス側ホルダー１３とは隙間Ｌが残っている。その後、さらに半導体デバイス５０と半導体デバイス側ホルダー１３とが近づくと、接触ピン先端２ａ（実線で示している）はスプリング５で貫通孔内に収容され、電極５１と半導体デバイス側ホルダー１３とが当接して隙間Ｌがなくなる。このような隙間Ｌがなくなることにより、検査時に貫通孔内に収まらずに電極側に露出した図５に示す従来例のような接触部位でのホルダー１３と隙間Ｌ（空気領域）との誘電率の違いによる特性インピーダンスの変化点が生じない。その結果、本発明では、接触ピン２Ａ，２Ｂが貫通孔内に収まる接触部位での特性インピーダンスを低減することができ、その結果、特に１０ＧＨｚを超える周波数帯域での反射による減衰を低減して減衰量を小さくすることができる。

なお、高周波基板側ホルダー１２においても、上記同様、高周波基板１１と接触ピン先端２ｂとを接触又は接合させて、高周波基板１１の電極と高周波基板側ホルダー１２とが当接して隙間をなくすことができ、上記同様の効果を実現できる。

（検査方法）
検査治具１０で行う検査方法は、図１及び図２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。位置合わせされたプローブ１は、半導体デバイス５０の電気特性を検査する電極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。

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、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。

以上説明したように、本発明は、検査時において、プローブ１を構成する各接触ピン２Ａ，２Ｂの一方又は両方が可動して、各接触ピン２Ａ，２Ｂが電極（半導体デバイスの電極５１及び高周波基板の電極）に接触するが、その検査時に各接触ピン２Ａ，２Ｂが貫通孔内に収まるので、検査時に貫通孔内に収まらずに電極側に露出した場合のような接触部位でのホルダーと隙間Ｌ（空気領域）との誘電率の違いによる特性インピーダンスの変化点が生じない。さらに、電気信号電極用プローブ１Ｓとグランド電極用プローブ１Ｇとが、平行で一定の隙間長さＬ１，Ｌ２を保って配置されているので、従来のような導電性ブロックを用いることなく、特性インピーダンスを整合させて遅延時間差を低減することができる。

１ プローブ
１Ｓ 電気信号電極用プローブ
１Ｇ グランド電極用プローブ
２ プローブ金属部
２Ａ 半導体デバイス側接触ピン
２ａ 検査時の接触ピン先端
２ａ’ 非検査時の接触ピン先端
２Ｂ 高周波基板側接触ピン
２ｂ 検査時の接触ピン先端
２ｂ’ 非検査時の接触ピン先端
３ プローブ胴体部
４ 導体筒
５ スプリング
６ 接合部
８ 絶縁体
９ 空気空間
１０ 検査治具
１１ 高周波基板
１２ 高周波基板側ホルダー
１２ａ 貫通孔
１３ 半導体デバイス側ホルダー
１３ａ 貫通孔
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
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
Ｌ 隙間（空気領域）
Ｌ１，Ｌ２ 電気信号電極用プローブとグランド電極用プローブとの隙間長さ

Claims (4)

1. 高周波信号を送受信する半導体デバイスの電気特性の検査に使用され、前記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、前記半導体デバイスと高周波基板との間のホルダーに保持した検査治具であって、
   前記プローブは、平行で一定の隙間長さを保って配置された電気信号電極用プローブ及びグランド電極用プローブを有し、それらはいずれも半導体デバイス側接触ピン、スプリング及び高周波基板側接触ピンを導体筒中にその順で有し、該半導体デバイス側接触ピン及び該高周波基板側接触ピンの一方又は両方が可動する構造であり、
   前記ホルダーは、前記半導体デバイス側接触ピンを挿入する貫通孔を有する半導体デバイス側ホルダーと、前記高周波基板側接触ピンを挿入する貫通孔を有する高周波基板側ホルダーとで構成され、前記各貫通孔内には、前記プローブが有する前記各接触ピンが検査時に収まる、ことを特徴とする半導体デバイスの検査治具。
2. 前記複数の電気信号電極用プローブの伝搬遅延時間差が、０．０１０ｎｓ／ｍ以下である、請求項１に記載の半導体デバイスの検査治具。
3. 前記ホルダーが、誘電率３．０〜６．０の範囲内の絶縁樹脂で構成されている、請求項１又は２に記載の半導体デバイスの検査治具。
4. 記各接触ピンの直径が、０．０５〜０．１ｍｍの範囲内である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体デバイスの検査治具。