(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソケット受部とソケット蓋部からなる半導体チップテストソケットにおいて、
前記ソケット受部にはプローブを取り付け、前記ソケット蓋部には半導体チップの位置決めステージを取り付け、前記位置決めステージには模擬電極パッドを形成し、前記ソケット受部には、前記プローブが前記半導体チップに接触するに先立って前記模擬電極パッドに接触し、接触圧の高まりとともに待避するパイロットプローブを設けるとともに、前記ソケット受部の架台の上面に、前記模擬電極パッドに対する前記パイロットプローブの接触状況を撮像するカメラを設けたことを特徴とする半導体チップテストソケット。
【請求項２】
前記位置決めステージは前記半導体チップを真空吸着することを特徴とする請求項１に記載の半導体チップテストソケット。
【請求項３】
前記位置決めステージは三次元の位置決めが可能であることを特徴とする請求項１に記載の半導体チップテストソケット。
【請求項４】
前記ソケット受部に、前記プローブの高さ調整装置を設けたことを特徴とする請求項１に記載の半導体チップテストソケット。
【請求項５】
前記架台の上面に、半導体チップに対する前記プローブの接触状況を撮像するカメラを設けたことを特徴とする請求項１に記載の半導体チップテストソケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体チップテストソケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体は製造過程の様々な局面でテストされる。テストは電極端子にプローブを接触させて行う。ダイシングして個々の半導体チップに分割する前のウェハに対してはプローブカードを接触させてテストする。半導体チップをパッケージにワイヤボンディングした段階ではパッケージ側の電極端子にプローブを接触させてテストする。パッケージにボンディングする前のベアチップの状態でテストを行うこともある。
【０００３】
特許文献１にはベアチップをテストするための半導体チップ用ソケットが記載されている。この半導体チップ用ソケットでは、前後左右及び上下の移動が可能なステージにベアチップを固定し、ステージの移動により、ソケットフタに設けられたプローブにベアチップを接触させている。
【特許文献１】特開平９−８０１１６号公報（第３−４頁、図１−４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、プローブのセッティング等の準備作業が容易であり、プローブと半導体チップを正確に位置決めし無理なく接触させることができる半導体チップテストソケットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために本発明は、ソケット受部とソケット蓋部からなる半導体チップテストソケットにおいて、前記ソケット受部にはプローブを取り付け、前記ソケット蓋部には半導体チップの位置決めステージを取り付け、前記位置決めステージには模擬電極パッドを形成し、前記ソケット受部には、前記プローブが前記半導体チップに接触するに先立って前記模擬電極パッドに接触し、接触圧の高まりとともに待避するパイロットプローブを設けるとともに、前記ソケット受部の架台の上面に、前記模擬電極パッドに対する前記パイロットプローブの接触状況を撮像するカメラを設けたことを特徴としている。
【０００６】
この構成によると、ソケット受部に上向きにプローブを取り付けるものであるから、プローブのセッティングが楽である。ソケット受部は可動部でなく不動側の部材なので、プローブに対する配線の断線の懸念なく確実な電気的接続を得ることができる。プローブは不動部にしっかりと支えられ、半導体チップに対する接触が接触不良となる可能性が少ない。またプローブが半導体チップに接触するに先立ってパイロットプローブが模擬電極パッドに接触するから、その接触具合を見て半導体チップの位置を微調整し、プローブを正確に接触させることができる。
【０００８】
また、架台の上面に設けたカメラが撮像した模擬電極パッドとパイロットプローブの映像を目視してそれらの相対位置を正確に認識し、半導体チップの位置決めを精度良く行うことができる。
【０００９】
また本発明は、上記構成の半導体チップテストソケットにおいて、前記位置決めステージは前記半導体チップを真空吸着することを特徴としている。
【００１０】
この構成によると、半導体チップが真空圧で位置決めステージの下面に確実に貼り付き、落下のおそれがない。
【００１１】
また本発明は、上記構成の半導体チップテストソケットにおいて、前記位置決め前記位置決めステージは三次元の位置決めが可能であることを特徴としている。
【００１２】
この構成によると、半導体チップの平面位置のみならず高さまでも調整し、所定の接触圧でプローブに接触させることができる。
【００１３】
また本発明は、上記構成の半導体チップテストソケットにおいて、前記ソケット受部に、前記プローブの高さ調整装置を設けたことを特徴としている。
【００１４】
この構成によると、プローブの針先の高さを調整し、正確な接触圧が得られるようにすることができる。
【００１５】
また本発明は、上記構成の半導体チップテストソケットにおいて、前記架台の上面に、前記半導体チップに対する前記プローブの接触状況を撮像するカメラを設けたことを特徴としている。
【００１６】
この構成によると、カメラが撮像した半導体チップとプローブの映像を目視してそれらの相対位置を正確に認識し、半導体チップを正確に位置決めすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、不動側の部材であるソケット受部にプローブを取り付けるものであるから、セッティングが楽であるとともに、プローブに対する配線が断線したり、プローブが接触不良を起こしたりする可能性が少ない。またソケット受部の架台の上面に設けたカメラの映像でパイロットプローブの模擬電極パッドに対する接触具合を見て半導体チップの位置を微調整し、プローブを正確に接触させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下本発明の一実施形態を図１−９に基づき説明する。図１は半導体チップテストソケットの正面図、図２はソケット受部の上面図、図３は半導体チップテストソケットの側面図、図４はソケット蓋部の下面図、図５は図１と異なる状態を示す半導体チップテストソケットの正面図、図６は図５から一歩進んだ状態における半導体チップテストソケットの上面図、図７は図５から一歩進んだ状態における半導体チップテストソケットの正面図、図８は部分斜視図、図９は図７から一歩進んだ状態における半導体チップテストソケットの正面図である。
【００１９】
半導体チップテストソケット１はソケット受部１０とソケット蓋部４０により構成される。まずソケット受部１０の構造から説明する。
【００２０】
ソケット受部１０の構造の中心をなすのは架台１１である。架台１１は平面形状矩形であって、図示しない脚部により、机上又は床上に水平に支持される。架台１１の上面中央にはプローブカード支持ステージ１２及びそれを支える基台１３が設置される。プローブカード支持ステージ１２はプローブカード１４を支持するものであり、高さ方向、すなわちＺ軸方向に変位可能である。基台１３の正面にはプローブカード支持ステージ１２をＺ軸方向に微動させるＺ軸微動装置１５が設けられている。
【００２１】
プローブカード１４はテスト対象である半導体チップＣ（図４参照）に適応する種類のものである。プローブカード１４にはストレートタイプの垂直なプローブ１６が所定の配置パターンに従って複数個取り付けられている。プローブ１６は図示しない配線基板を介して図示しない試験装置に電気的に接続される。
【００２２】
プローブカード１４は、通常のプローブ１６の他、複数（実施形態では２本）のパイロットプローブ１７を備えている。パイロットプローブ１７には配線を施さない。パイロットプローブ１７は上下に浮き沈み可能であり、図示しないバネにより常時上昇位置に付勢されている。上昇位置におけるパイロットプローブ１７の針先高さはプローブ１４の針先高さより高い。
【００２３】
架台１１の上面には、プローブカード支持ステージ１２の傍らに位置して、カメラ１８が設置される。カメラ１８はＣＣＤカメラ等の小型カメラであり、プローブ１６と半導体チップの接触状況、及びパイロットプローブ１７と後述する模擬電極パッドとの接触状況を撮像する。
【００２４】
架台１１の左右両端にはソケット蓋部４０を受けるアングル２０Ｌ、２０Ｒが配置される。架台１１上に設置されたナットブロック２１Ｌ、２１Ｒにネジ込まれた送りネジ２２Ｌ、２２Ｒがアングル２０Ｌ、２０Ｒに回転自在且つ軸線方向には分離不能に連結し、これを支持する。送りネジ２２Ｌ、２２Ｒには架台１１の下面においてサムホイール２３Ｌ、２３Ｒが固定されている。サムホイール２３Ｌ、２３Ｒを指で回すと送りネジ２２Ｌ、２２Ｒがナットブロック２１Ｌ、２１Ｒに対し進退、すなわち昇降する。
【００２５】
送りネジ２２Ｌ、２２Ｒにはサムホイール２３Ｌ、２３Ｒの下の箇所にタイミングプーリ２４Ｌ、２４Ｒが固定され、これにタイミングベルト２５が巻き掛けられている。この構造により、送りネジ２２Ｌ、２２Ｒは一方が回転すれば他方も同じ角度だけ回転し、アングル２０Ｌ、２０Ｒを均等に昇降させることになる。
【００２６】
アングル２０Ｌ、２０Ｒの両端からは、図３に見られるようにガイドロッド２６が垂下する。ガイドロッド２６は架台１１の上面に設置されたガイドブロック２７を上下に貫通している。この構造によりアングル２０Ｌ、２０Ｒは、送りネジ２２Ｌ、２２Ｒを中心として水平面内で回転したり、図３において左右に傾いたりすることなく、常に水平を保った状態で昇降する。
【００２７】
アングル２０Ｌ、２０Ｒの上面にはキャッチ板２８が設置される。キャッチ板２８はアングル２０Ｌ、２０Ｒに受け止められたソケット蓋部４０の上方への抜け出しを阻止するものである。図２に見られるように、キャッチ板２８にはＸ軸方向に延びる長穴２９が設けられている。長穴２９は並列に２条配置されており、各々の長穴２９を通じ植え込みボルト３０がアングル２０Ｌ、２０Ｒにネジ込まれている。この構成により、キャッチ板２８は長穴２９の長さの範囲内でＸ軸方向にスライド可能となっている。
【００２８】
続いてソケット蓋部４０の構造を説明する。ソケット蓋部４０の中心をなすのは架台１１と同じ大きさの蓋板４１である。蓋板４１の長手方向両端にはアングル２０Ｌ、２０Ｒの垂直壁部を受け入れる切欠４２が形成されている。
【００２９】
ソケット蓋部４０の下面には、プローブカード支持ステージ１２に対向する位置に、半導体チップＣを保持する位置決めステージ４３が設置される。位置決めステージ４３を構成する部材には耐食性に優れた材料を用い、これに金メッキを施して、耐摩擦性の向上と帯電防止を図るのがよい。
【００３０】
位置決めステージ４３はソケット蓋部４０に、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向の三次元変位が可能であるように支持されている。位置決めステージ４３を囲む平面形状矩形の固定枠４４の外側には、位置決めステージ４３をＸ軸方向に微動させるＸ軸微動装置４５、Ｙ軸方向に微動させるＹ軸微動装置４６、及びＺ軸方向に微動させるＺ軸微動装置４７が取り付けられている。
【００３１】
位置決めステージ４３の下面には、それぞれ平面形状Ｌ字形の位置決めフック４８、４９が、互いの間に半導体チップＣの包容空間を形成するよう巴形に配置される。位置決めフック４８は固定であり、位置決めフック４９は可動である。位置決めフック４９は、図示しないバネにより、位置決めフック４８との間隔を縮める方向に、すなわち前記包容空間を縮小する方向に付勢されている。バネの付勢力に抗して位置決めフック４９を引き、包容空間を広げておいてその中に半導体チップＣを入れ、位置決めフック４９を離せば、半導体チップＣは位置決めフック４８、４９に挟まれて保持されることになる。この構造により、サイズの異なる半導体チップＣでも問題なく受け入れて保持することができる。
【００３２】
また位置決めステージ４３の下面には、半導体チップＣに重なる位置に所定個数の真空吸引孔（図示せず）が形成されている。真空吸引孔は図示しない真空ホースを介して図示しない真空源に接続されており、半導体チップＣに真空吸引力を及ぼす。これにより半導体チップＣには、位置決めフック４８、４９による保持力に真空吸引力が加わり、位置決めステージ４１の下面に確実に貼り付く。
【００３３】
さらに位置決めステージ４３の下面には、パイロットプローブ１７に対向する位置に模擬電極パッド５０が形成されている。模擬電極パッド５０は半導体チップＣの電極パッドの寸法形状だけをまねたものであり、電気的な接続はなされていない。
【００３４】
半導体チップテストソケット１は次のように用いる。ソケット蓋部４０を取り外し、位置決めフック４８、４９により半導体チップＣを保持させる。さらに、位置決めステージ４３に真空吸引力を作用させ、半導体チップＣが落下しないようにしっかりと吸着する。
【００３５】
位置決めステージ４３に半導体チップＣを保持させた後、ソケット蓋部４０をアングル２０Ｌ、２０Ｒに載置する。図３及び図５がこの状態に対応する。言うまでもないが、この時はキャッチ板２８を外側にスライドさせ、載置の妨げとならないようにしておく。
【００３６】
蓋板４１の両端の切欠４２の中にアングル２０Ｌ、２０Ｒの垂直壁部をはまり込ませるようにしてソケット蓋部４０の載置を終えたら、図６及び図７に示すようにキャッチ板２８を内側にスライドさせ、ソケット蓋部４０がアングル２０Ｌ、２０Ｒから外れないようにする。そうしておいて送りネジ２２Ｌ、２２Ｒを回転させ、アングル２０Ｌ、２０Ｒを引き下げて行く。サムホイール２３Ｌ、２３Ｒのどちらか一方を回転させれば送りネジ２２Ｌ、２２Ｒは同期回転し、アングル２０Ｌ、２０Ｒは互いの相対高さを同一に保ちつつ降下する。
【００３７】
アングル２０Ｌ、２０Ｒが降下すると、キャッチ板２８でそれに拘束されたスライド蓋部４０も降下する。模擬電極パッド５０がパイロットプローブ１７に接触する寸前でアングル２０Ｌ、２０Ｒの降下を停止し、以後はＺ軸微動装置４７で位置決めステージ４３をＺ軸方向に微動させ、模擬電極パッド５０とパイロットプローブ１７との接触を図る。この時カメラ１８で模擬電極パッド５０とパイロットプローブ１７の先端を撮像し、その映像を図示しないモニタ装置に拡大表示する。その拡大映像を目視しつつ、慎重に位置決めステージ４３を降下させる。
【００３８】
図８に示すようにパイロットプローブ１７の先端が模擬電極パッド５０に接触したら、Ｘ軸微動装置４５とＹ軸微動装置４６を操作して平面上の相対位置を調整する。これもカメラ１８が撮像したパイロットプローブ１７と模擬電極パッド５０の映像を目視しつつ行う。
【００３９】
パイロットプローブ１７と模擬電極パッド５０の位置が決まったら、Ｚ軸微動装置４７をさらに操作し、図９のように位置決めステージ４３を降下させる。パイロットプローブ１７は模擬電極パッド５０に押されて沈み込む。半導体チップＣがプローブ１６に接触するところまで位置決めステージ４３が降下したら、カメラ１８が撮像した映像により半導体チップＣとプローブ１６との接触状況を目視しつつ、Ｘ軸微動装置４５、Ｙ軸微動装置４６、及びＺ軸微動装置４７をさらに操作して、半導体チップＣとプローブ１６との位置合わせ、及び接触圧の調整を行う。なおプローブカード支持ステージ１２もＺ軸微動装置１５を備えるので、プローブカード支持ステージ１２をＺ軸方向に微動させて位置決めステージ４３のＺ軸方向微動を補うことが可能である。
【００４０】
上記のようにして半導体チップＣとプローブ１６との正確で確実な接触を無理なく実現し、その上で半導体チップＣのテストを行う。
【００４１】
テスト終了後、送りネジ２２Ｌ、２２Ｒを逆回転させてソケット蓋部４０を押し上げ、半導体チップＣをプローブ１６から引き離す。図３及び図５に示すレベルまでソケット蓋部４０を上昇させた後、キャッチ板２８を外側に開き、ソケット蓋部４０を抜き取る。それから真空吸引を解除し、位置決めフック４９を位置決めフック４８から引き離して半導体チップＣを取り出す。
【００４２】
本発明の第２実施形態を図１０に示す。図１０は半導体チップテストソケットの側面図である。
【００４３】
第２実施形態の半導体チップソケット１はクラムシェル構造であり、ソケット蓋部４０はソケット受部１０に対しヒンジ結合されている。すなわちソケット受部１０の一方の縁に支柱６０を立て、その支柱６０の上端に、ヒンジ部６１でソケット蓋部４０を取り付けるものとした。ソケット蓋部４０はヒンジ部６１を中心に回動して半導体チップＣをプローブ１６に接近させ、またプローブ１６から半導体チップＣを引き離すことになる。図示しないストッパにより、ソケット蓋部４０は模擬電極パッド５０がパイロットプローブ１７に接触する寸前で止まる。それ以後はＺ軸微動装置４７を操作して位置決めステージ４３の高さを調整し、またＺ軸微動装置１５を操作してプローブカード支持ステージ１２の高さを調整する。
【００４４】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は半導体チップテストソケットに広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】半導体チップテストソケットの正面図
【図２】ソケット受部の上面図
【図３】半導体チップテストソケットの側面図
【図４】ソケット蓋部の下面図
【図５】半導体チップテストソケットの正面図にして、図１と異なる状態を示すもの
【図６】図５から一歩進んだ状態における半導体チップテストソケットの上面図
【図７】図５から一歩進んだ状態における半導体チップテストソケットの正面図
【図８】部分斜視図
【図９】図７から一歩進んだ状態における半導体チップテストソケットの正面図
【図１０】第２実施形態に係る半導体チップテストソケットの側面図
【符号の説明】
【００４７】
１    半導体チップテストソケット
１０  ソケット受部
１２  プローブカード支持ステージ
１４  プローブカード
１５  Ｚ軸微動装置
１６  プローブ
１７  パイロットプローブ
１８  カメラ
２０Ｌ、２０Ｒ  アングル
２２Ｌ、２２Ｒ  送りネジ
４０  ソケット蓋部
４３  位置決めステージ
４５  Ｘ軸微動装置
４６  Ｙ軸微動装置
４７  Ｚ軸微動装置
５０  模擬電極パッド
Ｃ    半導体チップ
【図１】
0004562680.tif 000002
【図２】
0004562680.tif 000003
【図３】
0004562680.tif 000004
【図４】
0004562680.tif 000005
【図５】
0004562680.tif 000006
【図６】
0004562680.tif 000007
【図７】
0004562680.tif 000008
【図８】
0004562680.tif 000009
【図９】
0004562680.tif 000010
【図１０】
0004562680.tif 000011