JP6424719B2 - 半導体試験治具、半導体装置の試験方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置の電気的特性の評価等に用いる半導体試験治具、半導体装置の試験方法に関する。

複数の半導体装置が形成されたウエハの電気的特性を評価する際は、まず真空吸着等によりウエハの下面を真空チャック（ステージ）の表面に接触させてウエハを固定する。その後、ウエハの上面に電気的な入出力を行うためのプローブピンを接触させて半導体装置の電気的特性を測定する。大電流及び高電圧を印加する場合は多数のプローブピンを半導体装置に接触させる。

被測定物の評価中に部分放電現象等が起こると被測定物がダメージを受ける。被測定物がウエハであれば、ウエハに形成された個々の半導体装置がダメージを受ける。被測定物がダメージを受けたことに伴い、真空チャックの表面に荒れが生じたり、被測定物の一部が真空チャックの表面に密着したり、埋め込まれたりすることがある。真空チャック表面の不具合は、その後の評価における被測定物と真空チャックの密着性を悪化させたり、被測定物に傷又は欠けを生じさせたりするので、評価の精度又は歩留まりに悪影響を与える。そのため、真空チャックの表面を保護することは重要である。

特許文献１、２には、個片化した半導体装置の電気的特性を測定する技術が開示されている。具体的には、矩形のチップトレイに個片化された半導体装置をセットしたうえで、半導体装置の評価を行なう。

実願昭５４-１３１７４３号公報 特開平６−１３４５４号公報

略円形のウエハを搬送するためのウエハ搬送系、及びウエハを真空吸着する真空チャックを用いて、個片化（チップ化）された半導体装置の電気的特性を試験することが望ましい。

しかしながら、特許文献１では矩形のチップトレイで半導体装置を運ぶので、ウエハ搬送系を用いることができない。矩形のチップトレイを搬送するための特殊な機構が必要となる。特許文献２のトレイは、特定の大きさ又は形状の半導体装置の専用品であるので、半導体装置の大きさ又は形状毎にトレイを多数用意する必要がありコスト高となる問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ウエハの評価に用いられる搬送系と真空チャックを用いて、個片化された半導体装置の電気的特性を評価できる半導体試験治具と半導体装置の試験方法を提供することを目的とする。

本願の発明に係る半導体試験治具は、複数の基台貫通穴が形成された板状の基台と、該基台貫通穴より大きい枠部貫通穴が複数形成され、該基台の上面に重ねられた枠部と、該枠部貫通穴と該基台貫通穴をつなげるように、該基台と該枠部の位置を定める位置調整部と、を備え、該枠部は該基台に着脱可能に取り付けられ、平面視で円状の輪郭を有し、複数の該基台貫通穴の少なくとも１つは、該枠部貫通穴とつながらず、該枠部の直下に位置することを特徴とする。

本願の発明に係る半導体装置の試験方法は、複数の基台貫通穴が形成された板状の基台の上に、該基台貫通穴より大きい枠部貫通穴が複数形成された枠部を、該枠部貫通穴と該基台貫通穴がつながるように、重ねる重ね合わせ工程と、該基台のうち該枠部貫通穴により露出した部分に半導体装置をのせ、該半導体装置の下面を該基台貫通穴の上に位置させる半導体搭載工程と、該基台と該枠部を有する半導体試験治具を、真空チャックの上にのせる治具搭載工程と、該真空チャックにより、該基台貫通穴の空気を吸引することで、該半導体装置を該基台に密着させる密着工程と、該半導体装置の上面にプローブピンをあてて、該半導体装置の電気的特性を測定する測定工程と、を備え、該半導体試験治具は平面視で円状の輪郭を有し、複数の該基台貫通穴の少なくとも１つは、該枠部貫通穴とつながらず、該枠部の直下に位置することを特徴とする。

本発明によれば、個片化された半導体装置をのせる半導体試験治具をウエハと類似形状としたので、ウエハの評価に用いられる搬送系と真空チャックを用いて、半導体装置を測定できる。

実施の形態１に係る半導体試験治具を含む半導体評価装置の構成図である。 半導体試験治具の断面図である。 枠部の平面図である。 基台の平面図である。 半導体試験治具の平面図である。 半導体試験治具の外周部における断面図である。 真空チャックの平面図である。 フローチャートである。 半導体試験治具と、それに設置された半導体装置の断面図である。 治具搭載工程後の半導体試験治具等の断面図である。 枠部交換後の半導体試験治具の平面図である。 変形例に係る半導体試験治具等の断面図である。 実施の形態２に係る半導体試験治具等の断面図である。 実施の形態３に係る基台と枠部の平面図である。 クランプが取り付けられた半導体試験治具の断面図である。 クランプを取り付けた半導体試験治具の平面図である。 図１６のＢ−Ｂ破線における断面図である。 実施の形態４に係る半導体試験治具の断面図である。 実施の形態４に係る半導体試験治具の断面図である。 実施の形態５に係る半導体試験治具の断面図である。

本発明の実施の形態に係る半導体試験治具と半導体装置の試験方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る半導体試験治具２０を含む半導体評価装置１０の構成図である。この半導体評価装置１０は真空チャック１２を備えている。真空チャック１２は、ウエハを真空吸着するために設けられたものである。真空チャック１２の平面形状は例えば円形となっている。真空チャック１２の上には半導体試験治具２０がある。半導体試験治具２０は、基台１６と、基台１６の上に設けられた枠部１４と、基台１６の下に設けられた密着部１８を備えている。

半導体試験治具２０の上方には基板３２がある。この基板３２は例えばプローブカードである。基板３２はアーム３０に保持され、アーム３０により任意の方向へ移動可能となっている。ここでは、１つのアーム３０で基板３２を保持する構成としたが、安定的に基板３２を保持するために、複数のアームで基板３２を保持してもよい。また、測定時に基板３２を移動するのではなく、真空チャック１２を移動させてもよい。

基板３２にはプローブピン３４が取り付けられている。プローブピン３４は基板３２に設けられた金属板により接続部３６に接続されている。接続部３６は信号線３８を介して制御部４０に接続されている。なお、プローブピン３４は、大電流を印加することを想定して、個々の半導体装置に対して複数用意することが好ましい。

真空チャック１２の側面には接続部４２が設けられている。真空チャック１２の表面は、この接続部４２と、接続部４２に取り付けられた信号線４４を介して、制御部４０に接続されている。測定時における複数のプローブピン３４の電流密度を略一致させるために、接続部３６から接続部４２までの電流経路長が、どのプローブピン３４を介しても略一致する位置に各接続部を設けるのがよい。具体的には、プローブピン３４を介して接続部３６と接続部４２を対向させることが望ましい。

半導体評価装置１０はウエハ搬送系５０を備えている。ウエハ搬送系５０は、平面視で略円形のウエハを搬送するための周知の機構である。ウエハ搬送系５０は、例えばＵ字型の板材に真空吸着穴を複数備えるＵ字型アームを備える。

図２は、半導体試験治具２０の断面図である。基台１６には複数の基台貫通穴１６ａが形成されている。基台１６の上面には枠部１４が重ねられている。枠部１４の材料は例えばＰＰＳなどの絶縁性樹脂である。したがって、枠部１４は成形加工により容易に作成できる。枠部１４には、基台貫通穴１６ａより大きい枠部貫通穴１４ａが複数形成されている。基台１６と枠部１４は板状の形状である。

図３は、枠部１４の平面図である。枠部１４は平面視で略円形の輪郭を有している。枠部１４には、複数の枠部貫通穴１４ａとともに、穴１４ｂが形成されている。枠部１４の下面外周部には溝１４ｃが設けられている。図３において溝１４ｃは破線で示され、枠部１４の外周部と穴１４ｂの間に設けられている。なお、溝１４ｃの位置については、これに限定されない。

図４は、基台１６の平面図である。基台１６は平面視で略円形の輪郭を有している。基台１６には、複数の基台貫通穴１６ａとともに、凸部１６ｂが設けられている。凸部１６ｂは切削加工で形成してもよいが、ねじ式の凸部を基台に設けたねじ穴に取り付けてもよい。基台１６は半導体装置をのせる部分であるので、バリ又は突起などで半導体装置にダメージを与えないように、洗浄又は研磨を施しフラットな面を確保することが望ましい。

図４の破線部分は基台１６の下面に設けられた密着部１８を表している。密着部１８は、基台１６の下面外周部に沿って設けられた環状のテープである。密着部１８の材料は、例えばテフロン（登録商標）などの柔軟性を有するものとすることが望ましい。密着部１８の厚みは例えば数十μｍ程度である。

ところで、実施の形態１では、半導体装置の縦方向、つまり半導体装置の上面と下面の間で大きな電流を流す縦型構造の半導体装置の電気的特性を測定する。縦型構造の半導体装置を測定する場合、基台１６と真空チャック１２に電流を流すので、基台１６は例えば銅又はアルミニウムのような導電性を有する材料で作製する。基台１６は機械加工で作成できる。

図５は、図２（図５のＡ−Ａ線における断面図）の半導体試験治具２０の平面図である。基台１６の凸部１６ｂが枠部１４の穴１４ｂに収容されることで、枠部１４を基台１６に嵌め、これらが一体化されている。凸部１６ｂが穴１４ｂに収容されたことで、基台１６の予め定められた場所に枠部１４が設けられる。具体的には、枠部貫通穴１４ａと基台貫通穴１６ａをつなげるように、基台１６と枠部１４の位置を定めることができる。枠部１４は基台１６に着脱可能に取り付けられている。枠部貫通穴１４ａにより、基台１６と、基台１６に形成された基台貫通穴１６ａが露出している。１つの枠部貫通穴１４ａには少なくとも１つの基台貫通穴１６ａが露出するようにする。なお、枠部貫通穴１４ａの中央に基台貫通穴１６ａがなくてもよい。

半導体試験治具２０は、枠部貫通穴１４ａにより露出した基台１６の上面に半導体装置を配置し、その電気的特性を評価する際に真空チャック１２上に半導体装置を安定して固定するための治具である。なお、枠部貫通穴１４ａの数は測定対象とする半導体装置の個数に応じて変化させることができ、３２個に限定されない。枠部貫通穴１４ａの数は、例えば、測定対象となる半導体装置の大きさ及び形状に応じて決定する。

半導体試験治具２０は平面視で円状の輪郭を有している。半導体試験治具２０の平面形状をウエハの平面形状と一致又は類似させる。例えば、半導体評価装置１０（真空チャック１２とウエハ搬送系５０）が３００ｍｍウエハに適合したものであれば、半導体試験治具２０の平面形状を、３００ｍｍウエハの平面形状に一致させる。

図６は、半導体試験治具２０の外周部における断面図である。枠部１４に形成された溝１４ｃにより、基台１６の上面と枠部１４の下面の間に空隙５８が形成されている。枠部１４を基台１６から取り外す際には、この空隙５８に例えば薄板状の金属片又はマイナスドライバなどの治具５２を差込み上に枠部１４を持ち上げる。そうすると、枠部１４を基台１６から容易に取り外すことができる。基台１６の上面と枠部１４の下面の間に空隙５８を提供することで上記要領での枠部１４の取り外しが可能となる。空隙を提供するための溝は、枠部１４の外周部ではなく、基台１６の外周部に設けてもよい。

図７は、真空チャック１２の平面図である。真空チャック１２の上面には吸着溝１２ａが形成されている。吸着溝１２ａは、複数のＸ方向に延びる吸着溝１２ａとＹ方向に延びる吸着溝１２ａで構成されている。Ｘ方向に延びる吸着溝１２ａとＹ方向に延びる吸着溝１２ａとが交差する場所に複数の吸着穴１２ｂが形成されている。吸着穴１２ｂは吸着溝１２ａよりもＺ負方向に伸びる孔であり、吸着溝１２ａとつながっている。吸着穴１２ｂが外部に設けられた真空ポンプにより真空引きされることで、吸着溝１２ａも真空に引かれる。なお、吸着穴１２ｂは、真空チャック１２の下面に達するように形成されてもよいし、真空チャック１２の内部において屈曲させてもよい。

次に図８のフローチャートに沿って、本発明の実施の形態１に係る半導体装置の試験方法を説明する。まず、使用する枠部を選択する（ステップＳ１）。この工程では測定対象とする半導体装置の形状及び大きさ、並びに個数に適合した枠部を選択する。

次いで、選択した枠部１４を基台１６に設置する（ステップＳ２）。この工程では、基台１６の上に、枠部１４を、枠部貫通穴１４ａと基台貫通穴１６ａがつながるように、重ねる。具体的な作業は、基台１６の凸部１６ｂを枠部１４の穴１４ｂに挿入するだけである。凸部１６ｂを穴１４ｂに挿入すると枠部貫通穴１４ａと基台貫通穴１６ａがつながる。この工程を重ね合わせ工程という。

次いで、半導体試験治具２０に半導体装置６０を設置する（ステップＳ３）。図９は、半導体試験治具と、それに設置された半導体装置６０の断面図である。この工程では、基台１６のうち枠部貫通穴１４ａにより露出した部分に半導体装置６０をのせ、半導体装置６０の下面を基台貫通穴１６ａの上に位置させる。この工程を半導体搭載工程という。枠部貫通穴１４ａを囲む枠部１４の壁面は、枠部１４の上面側から枠部１４の下面側に向かって枠部貫通穴１４ａが小さくなるように、傾斜面１４ｄとなっている。したがって、この傾斜面１４ｄをガイドとして、半導体装置６０を滑らすことで、半導体装置６０を基台１６に容易に設置することができる。

半導体搭載工程を終えると、半導体装置６０の下面は基台１６に接し、側面は枠部１４の側壁に対向する。複数の基台貫通穴１６ａの少なくとも１つは、枠部貫通穴１４ａとつながらず、枠部１４の直下に位置する。

次いで、基台１６と枠部１４を有する半導体試験治具２０を、真空チャック１２の上にのせる（ステップＳ４）。この工程を治具搭載工程という。治具搭載工程では、図１のウエハ搬送系５０を用いて半導体試験治具２０を運び、吸着溝１２ａの直上に基台貫通穴１６ａが位置するように、半導体試験治具２０を真空チャック１２の上にのせる。図１０は、治具搭載工程後の半導体試験治具２０等の断面図である。真空チャック１２の吸着溝１２ａと吸着穴１２ｂが、基台貫通穴１６ａにつながっている。

基台貫通穴１６ａの大きさは、基台１６の上面側より基台１６の下面側で大きくなる。つまり、基台貫通穴１６ａは、基台１６の上面側より下面側で面積が大きくなるテーパー形状となっている。基台貫通穴１６ａは基台１６の下面側で比較的大きな面積であるので、基台貫通穴１６ａと真空チャック１２の吸着溝１２ａとの位置合わせが容易となる。

次いで、真空チャック１２により、基台貫通穴１６ａの空気を吸引することで、半導体装置６０を基台１６に密着（真空吸着）させる（ステップＳ５）。この工程を、密着工程という。この工程では、真空チャック１２の吸着機能により、吸着穴１２ｂ、吸着溝１２ａ、及び基台貫通穴１６ａの中の空気を吸引する。これにより、密着部１８及び基台１６の下面が、真空チャック１２の上面に真空吸着し、半導体装置６０及び枠部１４が基台１６に真空吸着する。

真空チャック１２に半導体ウエハを設置し真空吸着する場合は、半導体ウエハが多少撓んだ状態で真空チャック１２に密着する。しかし、金属製の薄板である基台１６は真空吸着されても半導体ウエハほどは撓まない。そのため、基台１６と真空チャック１２の間の間隙が原因となり、基台貫通穴１６ａの空気を十分に真空引きできない場合がある。そこで、本発明の実施の形態１では、基台１６の下面外周に沿って密着部１８を設けることで、不所望部分の真空引き（吸着漏れ）を防止している。

次いで、半導体装置の電気的特性を測定する（ステップＳ６）。この工程では、半導体装置６０の上面にプローブピン３４をあてて、半導体装置６０の電気的特性を測定する。この工程を測定工程という。一方の電極は、半導体装置６０の上面の接続パッドに接触するプローブピン３４であり、他方の電極は半導体装置６０の下面と半導体試験治具２０を介して接触する真空チャック１２の上面である。枠部１４を絶縁性の材料で形成したので、半導体装置６０と枠部１４の間の放電を抑制できる。また、半導体装置同士が導通することも回避できる。

測定工程では、半導体試験治具２０に設置した全ての半導体装置６０の電気的特性を測定する。半導体装置６０が基台１６に密着し、基台１６が真空チャック１２に密着しているので、電気的な抵抗成分を抑制することができる。

プローブピン３４は半導体装置６０に対しある程度の圧力を及ぼすので、プローブピン３４の直下における基台貫通穴１６ａが大きいと、この圧力により半導体装置６０がダメージを受けるおそれがある。本発明の実施の形態１では、図９に示すように基台貫通穴１６ａの大きさが、基台１６の上面側より下面側で大きくなるようにした。つまり、基台貫通穴１６ａは基台１６の上面側では比較的小さな面積となる。そのため、プローブピン３４の直下に基台貫通穴１６ａが位置する可能性を減らすことができ、プローブピン３４の直下に基台貫通穴１６ａがある場合でもその穴が小さいので半導体装置６０へのダメージを低減できる。

次いで、測定工程終了後、プローブピン３４を退避させる。そして、真空吸引を解除した後、ウエハ搬送系５０により、半導体試験治具２０を真空チャック１２から退避させる（ステップＳ７）。

次いで、制御部４０が、予定されていた測定が終了したか判断する（ステップＳ８）。予定されていた測定が終了した場合は処理を終了する。他方、予定された測定が終了していない場合は、枠部を変更する必要は無いか判断する（ステップＳ９）。例えば、次回測定の対象となる半導体装置が前回測定対象とした半導体装置より大きい場合には、大きい枠部貫通穴を有する枠部に変更する必要がある。ステップＳ９では、このように、次回測定の対象となる半導体装置の大きさ、形状及び数のデータから、現在基台に取り付けられた枠部を変更する必要が無いか判断する。

枠部の変更が不要であれば、測定済みの半導体装置を半導体試験治具２０から取り出し、新たに測定するする半導体装置を半導体試験治具２０に設置する。その後、上記したとおりの手順で、半導体装置の電気的特性を測定する。

他方、枠部の変更が必要な場合は、次に使用すべき枠部を選択する（ステップＳ１）。例えば、大きい半導体装置を設置できる枠部を選択する。枠部を交換する際には、まず、図６に示す要領で枠部１４を基台１６から取り外し、前回使用した基台の上に次回使用する枠部をのせる。図１１は、枠部交換後の半導体試験治具の平面図である。次回測定の半導体装置が大型のチップの場合、図１１に示すように比較的大きい枠部貫通穴１４ａを有する枠部１４を用いる。この例では枠部１４の１つの枠部貫通穴１４ａには９つの基台貫通穴１６ａがつながっている。

このように基台１６を変更することなく枠部１４だけを変更することができる。したがって、枠部１４と基台１６の何れか一方が破損した場合には破損した部品だけを交換すればよいので、低コストで運用できる。

その後、上記したとおりの手順で、半導体装置の電気的特性を測定する。このように枠部を交換するだけで、大きさの異なる半導体装置の評価が可能となる。なお、予め、次回測定対象となる半導体装置を搭載した半導体試験治具を用意しておき、その半導体試験治具を、測定を終えた半導体試験治具と交換してもよい。

上記の各処理は、例えば制御部４０のプロセッサがメモリに記憶されたプログラムを実行することで実現される。なお、制御部の構成については、ＣＰＵ又はシステムＬＳＩなどの処理回路を複数設け、それらが連携して上記機能を実行してもよい。

このように、本発明の実施の形態１に係る半導体試験治具２０は、その形状を略円形とし、半導体ウエハの形状（平面視で略円形）と略一致させたので、ウエハ搬送系５０を用いて搬送できる。それだけではなく、ウエハを吸着するために設けられた真空チャック１２及びプローブピン３４をそのまま利用して、個片化（チップ化）された半導体装置を測定できる。したがって、個片化された半導体装置を測定するために新たな装置を導入する必要がなく低コストである。また、密着部１８により、真空チャック１２の表面を保護するので、真空チャック１２の表面にダメージを与えることもない。

図１２は、変形例に係る半導体試験治具等の断面図である。基台１６の下面に導電性シート７０が設けられている。この導電性シート７０により、基台１６の下面と真空チャック１２の上面の密着性を向上させつつ、両部位の電気的な導通を図ることができる。基台貫通穴１６ａは、真空チャック１２の表面の吸着溝１２ａの上に位置するようにする。

枠部貫通穴１４ａと基台貫通穴１６ａをつなげるために、基台１６と枠部１４の位置を定める位置調整部が必要である。実施の形態１では、枠部１４の穴１４ｂと基台１６の凸部１６ｂが、この位置調整部に相当する。ただ、これに限定されず枠部１４側に凸部を設けて、基台１６に穴を設けてもよい。つまり、基台１６と枠部１４の一方に凸部を設け、基台１６と枠部１４の他方に凸部を収容する穴部を設ければよい。

なお、測定対象として、半導体装置の一面において電気的入出力を行う横型構造の半導体装置だけを想定する場合は、基台１６に電流を流す必要が無い。その場合、基台１６は絶縁性を有する材料で形成してもよい。例えば樹脂材料を成形加工して基台を作成することができる。

これらの変形は以下の実施の形態に係る半導体試験治具及び半導体装置の試験方法に適宜応用できる。なお、以下の実施の形態に係る半導体試験治具、及び半導体装置の試験方法は実施の形態１との類似点が多いので、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

実施の形態２．
図１３は、実施の形態２に係る半導体試験治具等の断面図である。枠部貫通穴１４ａを囲む枠部１４の壁面は、上端部分が曲面１４ｄ´となっている。よって、枠部１４に角ができ、そこに電荷が集中し放電の原因となることを回避できる。また、この曲面１４ｄ´により半導体装置６０を容易に基台１６に載せることができ、しかも、その際に半導体装置６０が枠部１４に接触し半導体装置６０にキズがつくことを防止できる。なお、枠部の壁面の上端部分以外の部分を、実施の形態１で説明した斜面にしてもよい。

基台１６の下面には基台貫通穴１６ａにつながる溝である基台溝７２が形成されている。基台溝７２を設けることで、基台貫通穴１６ａの直下に真空チャック１２の吸着溝１２ａがない場合でも、基台溝７２の何れかの箇所が吸着溝１２ａと接すれば、基台溝７２を介して基台貫通穴１６ａと吸着溝１２ａをつなげることができる。これにより、吸着溝１２ａの直上に基台貫通穴１６ａを位置させる位置あわせが不要となり、治具搭載工程の作業が容易となる。

実施の形態３．
図１４は、実施の形態３に係る基台１６と基台１６の上に設けられた枠部１４の平面図である。基台１６と枠部１４の外周部には切り欠き１４ｅが形成されている。切り欠きとは、基台１６と枠部１４の側面に形成された凹形状の部分である。切り欠き１４ｅは、基台１６と枠部１４の外周に等間隔に４つ設けられている。枠部１４の上面には、収容凹部１４ｆが形成されている。収容凹部１４ｆは切り欠き１４ｅの隣に設けられている。

切り欠き１４ｅと収容凹部１４ｆは、基台１６と枠部１４を一体化させるクランプの一部を収容するために設けられている。図１５は、クランプ１００が取り付けられた半導体試験治具の断面図である。クランプ１００は、枠部１４の上面に接する枠部接触部１００Ａと、基台１６の下面に接する基台接触部１００Ｂと、基台接触部１００Ｂと枠部接触部１００Ａを接続する接続部１００Ｃを備えている。

枠部接触部１００Ａと基台接触部１００Ｂとで、基台１６と枠部１４を挟みこんでこれらを固定する。下に凸となる枠部接触部１００Ａの先端部１００ａが、枠部１４の収容凹部１４ｆに収容されることで、枠部１４を基台１６の予め定められた位置に位置決めできる。これにより、クランプ１００の枠部１４に対する位置ずれ、クランプ１００の基台１６及び枠部１４に対する抜け落ち、及び枠部１４の回転ずれを防止することができる。

基台接触部１００Ｂが基台１６の下面よりも下方にあるとウエハ搬送系５０による半導体試験治具の搬送が困難になる場合がある。そこで、基台の下面に溝１６ｃを形成し、この溝１６ｃに基台接触部１００Ｂを収容した。これにより、基台接触部１００Ｂの下面と基台１６の下面が１つの平面を構成するので、ウエハの搬送と変わらない条件下でウエハ搬送系５０を用いた搬送ができる。また、測定対象が縦型構造の半導体装置である場合は、真空チャック１２を電極として使用するために、基台１６と真空チャック１２を接触させる必要がある。その場合、クランプ１００の基台接触部１００Ｂが基台１６の下面より下にないようにするべきである。そうすることで、基台１６の吸着漏れを回避できる。

図１６は、クランプ１００を取り付けた半導体試験治具の平面図である。クランプ１００の接続部１００Ｃが、切り欠き（図１４の切り欠き１４ｅ参照）の中に収容されることで、半導体試験治具は平面視で略円形となっている。半導体試験治具をウエハと同形状である略円形とすることで、略円形のウエハを搬送するウエハ搬送系５０等を利用できる。基台１６と枠部１４に切り欠きを形成しない場合、クランプの接続部１００Ｃが基台と枠部よりも外側に突出し、半導体試験治具が平面視で略円形とならない。そうするとウエハ搬送系での搬送ができなくなる場合がある。

既に説明した図１５は図１６のＡ−Ａ破線における断面図である。図１７は、図１６のＢ−Ｂ破線における断面図である。基台１６の溝１６ｃに基台接触部１００Ｂが収容されることで、基台接触部１００Ｂが基台１６よりも下方に位置することを防止している。

クランプ１００の先端部１００ａを収容凹部１４ｆに収容する必要があるため、クランプ１００は剛体ではなくある程度の柔軟性（バネ性）を有する材料で作成する。クランプ１００の材料はそのようなバネ性を確保できれば、金属材料でもよいし樹脂材料でもよい。クランプ１００を金属材料で形成する場合は板金加工で容易に薄いクランプを製作できる。クランプ１００を樹脂材料で形成する場合は成型加工で容易に製作できる。クランプ１００の厚さは概ね１ｍｍ程度とすることが好ましい。

クランプ１００は、枠部貫通穴１４ａと基台貫通穴１６ａをつなげるように基台１６と枠部１４の位置を定める位置調整部として機能する。基台１６と枠部１４にクランプ１００を取り付けた後に、半導体試験治具に被測定物である半導体装置をのせ、真空チャック１２の上に半導体試験治具を固定し、半導体装置の電気的特性を測定する。

本発明の実施の形態３に係る半導体試験治具は様々な変形が可能である。例えば、切り欠きを省略したうえでクランプを設けても、半導体試験治具の平面形状が略円形を維持できる場合は、ウエハ搬送系を使用できる。切り欠きを省略する場合は、クランプを十分薄くすることが好ましい。また、クランプの数は４つに限定されない。クランプの数は、半導体試験治具の大きさに応じて増減させるのが好ましい。クランプの一部を収容する収容凹部１４ｆは、枠部１４の上面ではなく、基台１６の下面に形成してもよい。

実施の形態４．
図１８は、実施の形態４に係る半導体試験治具の一部断面図である。図１８は、図１６のクランプとは異なるクランプを用いる半導体試験治具に関するものであるが、その断面位置は図１６のＡ−Ａ線に対応する。クランプ１５０は、基台接触部１５０Ｂと枠部接触部１５０Ａにこれらを近接させる力を及ぼすコイルバネ１５０Ｄを備えている。コイルバネ１５０Ｄは接続部１５０Ｃに取り付けられている。クランプ１５０はこのコイルバネ１５０Ｄを支点として開閉する開閉機構を構成している。コイルバネ１５０Ｄの弾性力により枠部１４を基台１６に密着させることができるので、測定時又は搬送時に枠部１４が基台１６から離れたり、枠部１４が基台１６からずれたりすることを防止できる。

基台１６の側面には挿入穴１６ｄが形成されている。この挿入穴１６ｄには、基台接触部１５０Ｂが収容（挿入）されている。図１９は、実施の形態４の半導体試験治具の一部断面図である。図１９の断面位置は、図１６のＢ−Ｂ線に対応する。クランプの基台接触部１５０Ｂが挿入穴１６ｄの中に挿入されている。これにより、クランプが基台１６の下面よりも下方に位置することを防止できる。そのため、半導体試験治具を安定して搬送することができ、しかも基台１６を真空チャック１２に密着させることができる。

基台接触部１５０Ｂを基台１６の挿入穴１６ｄに収容することで、基台１６の下面の任意の場所に密着部１８を設けることができる。クランプ１５０による基台１６と枠部１４の一体化は以下の手順で行う。まず、クランプ１５０を開いた状態（枠部接触部１５０Ａと基台接触部１５０Ｂが離れた状態）とし、基台接触部１５０Ｂを挿入穴１６ｄに挿入する。その後、クランプ１５０を閉じ、枠部接触部１５０Ａの先端部１５０ａを枠部１４の上面に設けた収容凹部１４ｆに入れる。こうして、基台１６と枠部１４を一体化させる。

クランプ１５０は、開閉機構を備える別の構成に置き換えることができる。例えばねじの巻き加減に応じて開閉状態が変化する構成のクランプを採用してもよい。

実施の形態５．
図２０は、実施の形態５に係る半導体試験治具の断面図である。基台１６の下面には、外周部に沿って下に凸となるリブ部分２００が設けられている。リブ部分２００は平面視で環状となっている。また、基台１６の下面には、リブ部分２００よりも内側に位置する環状のテープ（密着部１８）が設けられている。

近年、半導体装置の薄厚化に伴い、ウエハの外周部分にウエハの中央部よりも厚いリブ部を設けることがある。リブ付きウエハの電気的特性は、厚みが一定のウエハとは異なる搬送系と真空チャックを利用して、評価される。本発明の実施の形態５では、リブ付きウエハの評価に用いられるウエハ搬送系と真空チャックを利用して個片化された半導体装置を評価するために、半導体試験治具にリブ部分２００を設けた。

リブ部分２００は、リブ付きウエハのリブと類似の形状を有するように作成する。リブ部分２００は、基台１６が金属であれば、基台１６の裏面に切削加工を施すことで形成できる。基台１６とは別にリブ部分を作成し、そのリブ部分を基台１６に接着してもよい。基台とは別部品のリブ部分はたとえば板金加工で作製することができる。

なお、密着部１８の有無に関わらず、基台１６の下面にリブ部分２００よりも内側に位置する導電性シートを設けてもよい。ここまでに説明した各実施の形態の特徴は適宜に組み合わせて用いてもよい。

１０ 半導体評価装置、 １２ 真空チャック、 １２ａ 吸着溝、 １２ｂ 吸着穴、 １４ 枠部、 １４ａ 枠部貫通穴、 １４ｂ 穴、 １４ｃ 溝、 １４ｄ 傾斜面、 １４ｄ´ 曲面、 １４ｅ 切り欠き、 １４ｆ 収容凹部、 １６ 基台、 １６ａ 基台貫通穴、 １６ｂ 凸部、 １６ｃ 溝、 １６ｄ 挿入穴、 １８ 密着部、 ２０ 半導体試験治具、 ５０ ウエハ搬送系、 ５８ 空隙、 ６０ 半導体装置、 ７０ 導電性シート、 ７２ 基台溝、 １００ クランプ、 １００Ａ 枠部接触部、 １００Ｂ 基台接触部、 １００Ｃ 接続部、 １５０Ｄ コイルバネ、 ２００ リブ部分

Claims (24)

1. 複数の基台貫通穴が形成された板状の基台と、
   前記基台貫通穴より大きい枠部貫通穴が複数形成され、前記基台の上面に重ねられた枠部と、
   前記枠部貫通穴と前記基台貫通穴をつなげるように、前記基台と前記枠部の位置を定める位置調整部と、を備え、
   前記枠部は前記基台に着脱可能に取り付けられ、
   平面視で円状の輪郭を有し、
   複数の前記基台貫通穴の少なくとも１つは、前記枠部貫通穴とつながらず、前記枠部の直下に位置することを特徴とする半導体試験治具。
2. 前記位置調整部は、
   前記基台と前記枠部の一方に設けられた凸部と、
   前記基台と前記枠部の他方に設けられ、前記凸部を収容する穴部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体試験治具。
3. 前記位置調整部は、前記基台の下面に接する基台接触部と、前記枠部の上面に接する枠部接触部とで、前記基台と前記枠部を挟みこんで固定するクランプを備えたことを特徴とする請求項１に記載の半導体試験治具。
4. 前記基台の下面には溝が形成され、
   前記基台接触部が前記溝に収容されることで、前記基台接触部の下面と前記基台の下面が１つの平面を構成することを特徴とする請求項３に記載の半導体試験治具。
5. 前記基台の側面には挿入穴が形成され、
   前記基台接触部が前記挿入穴に収容されることを特徴とする請求項３に記載の半導体試験治具。
6. 前記基台の下面又は前記枠部の上面には前記クランプの一部を収容する収容凹部が設けられたことを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の半導体試験治具。
7. 前記クランプは、前記基台接触部と前記枠部接触部を接続する接続部を備え、
   前記枠部と前記基台の外周部には切り欠きが形成され、
   前記接続部は前記切り欠きの中に収容されることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の半導体試験治具。
8. 前記クランプは、前記基台接触部と前記枠部接触部にこれらを近接させる力を及ぼすコイルバネを備えたことを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載の半導体試験治具。
9. 前記クランプは金属で形成されたことを特徴とする請求項３〜８のいずれか１項に記載の半導体試験治具。
10. 前記クランプは樹脂で形成されたことを特徴とする請求項３〜８のいずれか１項に記載の半導体試験治具。
11. 前記基台は導電性を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の半導体試験治具。
12. 前記基台は絶縁性を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の半導体試験治具。
13. 前記枠部貫通穴を囲む前記枠部の壁面は、前記枠部の上面側から前記枠部の下面側に向かって前記枠部貫通穴が小さくなるように、傾斜面となっていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の半導体試験治具。
14. 前記枠部貫通穴を囲む前記枠部の壁面は、上端部分が曲面となっていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の半導体試験治具。
15. 前記基台貫通穴の大きさは、前記基台の上面側より前記基台の下面側で大きくなることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の半導体試験治具。
16. 前記枠部の外周部又は前記基台の外周部は、前記基台の上面と前記枠部の下面の間に空隙を提供する形状であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の半導体試験治具。
17. 前記基台の下面には、外周部に沿って下に凸となるリブ部分が設けられたことを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の半導体試験治具。
18. 前記基台の下面には、前記リブ部分よりも内側に位置する環状のテープが設けられたことを特徴とする請求項１７に記載の半導体試験治具。
19. 前記基台の下面には、前記リブ部分よりも内側に位置する導電性シートが設けられたことを特徴とする請求項１７に記載の半導体試験治具。
20. 前記基台の下面外周部に沿って設けられた環状のテープを備えたことを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の半導体試験治具。
21. 前記基台の下面に設けられた導電性シートを備えたことを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の半導体試験治具。
22. 複数の基台貫通穴が形成された板状の基台の上に、前記基台貫通穴より大きい枠部貫通穴が複数形成された枠部を、前記枠部貫通穴と前記基台貫通穴がつながるように、重ねる重ね合わせ工程と、
    前記基台のうち前記枠部貫通穴により露出した部分に半導体装置をのせ、前記半導体装置の下面を前記基台貫通穴の上に位置させる半導体搭載工程と、
    前記基台と前記枠部を有する半導体試験治具を、真空チャックの上にのせる治具搭載工程と、
    前記真空チャックにより、前記基台貫通穴の空気を吸引することで、前記半導体装置を前記基台に密着させる密着工程と、
    前記半導体装置の上面にプローブピンをあてて、前記半導体装置の電気的特性を測定する測定工程と、を備え、
    前記半導体試験治具は平面視で円状の輪郭を有し、
    複数の前記基台貫通穴の少なくとも１つは、前記枠部貫通穴とつながらず、前記枠部の直下に位置することを特徴とする半導体装置の試験方法。
23. 前記真空チャックの上面には吸着溝が形成され、前記治具搭載工程では、前記吸着溝の直上に前記基台貫通穴を位置させることを特徴とする請求項２２に記載の半導体装置の試験方法。
24. 前記基台の下面には、前記基台貫通穴につながる溝である基台溝が形成されたことを特徴とする請求項２２又は２３に記載の半導体装置の試験方法。

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