(57)【要約】【課題】確実に電気的接続を行い、半導体装置の検査を行う。【解決手段】半導体装置の検査方法は、まず、ハンドラにより、半導体装置をテスターのうちテストヘッドのソケットに載置する（セット工程、Ｓ２０）。次いで、半導体装置を水平方向に１０００Ｈｚ以下の周波数で振動させる（振動工程、Ｓ６０）。次いで、半導体装置をテスターのプローブに押し当てることにより、テスター内のテストボードと電気的に接続する（テスト工程、Ｓ８０）。【選択図】図３
2012112686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドラにより半導体装置をテスターのソケットに載置するセット工程と、
前記半導体装置を水平方向に１０００Ｈｚ以下の周波数で振動させる振動工程と、
前記振動工程の後、前記半導体装置を前記テスターのプローブに押し当てることにより、前記テスター内のテストボードと電気的に接続するテスト工程と、
を備える半導体装置の検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の検査方法において、
前記振動工程は、前記ハンドラのプッシャー部に設けられた振動部により行われる半導体装置の検査方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体装置の検査方法において、
前記振動工程の振動時間は、０．５秒以下である半導体装置の検査方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置の検査方法において、
前記振動工程の振幅は、前記半導体装置の外形寸法公差の１／２以下である半導体装置の検査方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体装置の検査方法において、
前記振動工程の振幅は、０．０５ｍｍ以下である半導体装置の検査方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体装置の検査方法において、
複数の前記半導体装置の全てに対して前記セット工程と前記テスト工程を行い、
サンプルとして所定数の前記半導体装置を抽出し、抽出した前記半導体装置に対して、前記セット工程、前記振動工程、及び前記テスト工程を行う半導体装置の検査方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体装置の検査方法において、
所定数の前記半導体装置に対して前記セット工程と前記テスト工程を行う検査を行った後、
当該検査において、オープン不良となった前記半導体装置の個数が多かった場合は、前記振動工程の振動時間を増加させ、前記オープン不良となった前記半導体装置の個数が少なかった場合は、前記振動工程の振動時間を減少させる半導体装置の検査方法。
【請求項８】
半導体装置を載置するソケットと、
前記半導体装置を保持しながら上下に移動させる昇降機構と、前記ソケットに前記半導体装置が載置された状態で前記半導体装置を水平方向に１０００Ｈｚ以下の周波数で振動させる振動部を備えるハンドラと、
を備える半導体検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の検査方法、及び半導体検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の小型化、高密度化に伴い、外部端子の多ピン化が進んでいる。このため、半導体装置の検査工程において、外部端子を検査装置の微細なプローブに対して確実に電気的接触をさせることが困難となってきている。プローブの接触不良が生じた場合は、半導体装置が良品であっても、オープン不良品として誤認してしまう可能性がある。
【０００３】
特許文献１（特開２００５−１２９４４４号公報）には、プローブの先端を円筒状でかつ９０度以下の角度とし、プローブに６０ｋＨｚ以上の超音波振動を付加する超音波振動装置を有する半導体装置の検査ソケットが記載されている。特許文献１によれば、プローブを超音波振動させ、半田ボール表面に形成された酸化膜を破壊することで、半田ボールとプローブの電気的接触が不良になることを抑制できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１２９４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プローブの接触不良の原因としては、上記した半田ボールの酸化膜が生じている場合のみではなく、プローブ上に異物が生じている場合や、プローブが斜めに接触している場合などが考えられる。特許文献１のようにプローブを超音波振動させる方法では、プローブ上に異物が生じている場合や、プローブが斜めに接触している場合などにおいて、振動の周波数が大きすぎるため、プローブを適正な接触状態に修正することができない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、
ハンドラにより半導体装置をテスターのソケットに載置するセット工程と、
前記半導体装置を水平方向に１０００Ｈｚ以下の周波数で振動させる振動工程と、
前記振動工程の後、前記半導体装置を前記テスターのプローブに押し当てることにより、前記テスター内のテストボードと電気的に接続するテスト工程と、
を備える半導体装置の検査方法、が提供される。
【０００７】
本発明によれば、
半導体装置を載置するソケットと、
前記半導体装置を保持しながら上下に移動させる昇降機構と、前記ソケットに前記半導体装置が載置された状態で前記半導体装置を水平方向に１０００Ｈｚ以下の周波数で振動させる振動部を備えるハンドラと、
を備える半導体検査装置、が提供される。
【０００８】
本発明によれば、半導体装置を水平方向に１０００Ｈｚ以下の周波数で振動させることにより、プローブと半田ボールとの間に挟まれた異物が除去され、また、斜めに接触したプローブは半田ボールに対して適正な位置に修正される。以上により、確実に電気的接続を行い、半導体装置の検査を行うことができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、確実に電気的接続を行い、半導体装置の検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第一の実施形態における半導体検査装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示すＡ部分を拡大した断面図である。
【図３】第一の実施形態における半導体装置の検査方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】第一の実施形態の効果を説明するための図である。
【図５】第二の実施形態における半導体装置の検査方法を説明するためのフローチャートである。
【図６】第三の実施形態における半導体装置の検査方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１２】
（第一の実施形態）
図１は、第一の実施形態における半導体検査装置の構成を示す断面図である。この半導体検査装置は、例えば、テスター１００、及びハンドラ３００を備える。このテスター１００は、テスター本体１２０、及びテストヘッド２００を備える。
【００１３】
図１のように、テスター１００は、半導体装置の製造工程において、モジュール化された半導体装置（後述、１０）に対して電気的試験の検査を行う。この検査により、半導体装置（１０）を良品か否かに選別する。
【００１４】
また、テスター本体１２０は、テストヘッド２００及びハンドラ３００に配線１４０で接続しており、検査信号及び制御信号を送受信する。
【００１５】
ハンドラ３００は、テスター本体１２０から送信された制御信号に従って動作することにより、テストヘッド２００へ半導体装置（１０）を自動搬送する。ハンドラ３００には、テストヘッド２００のソケット（後述、２６０）へ半導体装置（１０）を載置するプッシャー部（後述、３２０）が設けられている。このプッシャー部（３２０）等については、詳細を後述する。
【００１６】
テストヘッド２００は、テスター本体１２０から送信された検査信号を、半導体装置１０に入力する。そして、テストヘッド２００は、検査結果信号を半導体装置１０から受信してテスター本体１２０へ送信する。
【００１７】
また、ハンドラ３００は、テスター本体１２０から上記した検査結果に基づいて送信された制御信号に従って、半導体装置（１０）を良品または不良品へ分別して搬送する。
【００１８】
図２は、図１に示すＡ部分を拡大した断面図である。本実施形態における半導体検査装置は、以下の構成を備える。半導体検査装置のテストヘッド２００には、半導体装置１０を載置するソケット２６０が備えられている。また、半導体検査装置のハンドラ３００には、半導体装置１０をプッシャー基部３２２に保持しながら、上下に移動させる昇降機構３２６が備えられている。また、当該ハンドラ３００には、ソケット２６０に半導体装置１０が載置された状態で、半導体装置１０を水平方向に１０００Ｈｚ以下の周波数で振動させる振動部３２４が備えられている。以下、詳細を説明する。
【００１９】
図２のように、半導体装置１０は、例えばＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）タイプの半導体パッケージである。
【００２０】
図２のように、半導体検査装置のテストヘッド２００には、テストボード２２０、プローブ２４０、及びソケット２６０が備えられている。テストボード２２０は、プローブ２４０と電気的に接続されており、テスター本体１２０と検査信号を送受信する配線（非図示）が備えられている。
【００２１】
また、プローブ２４０は、一般にポゴピンと呼ばれるものである。プローブ２４０には、バネ（非図示）とコンタクトピン（非図示）が備えられている。なお、コンタクトピンの先端部における形状は、半導体装置１０の外部端子の形状と接触しやすいように形成されている。例えば、コンタクトピンの先端部は、半導体装置１０の半田ボール１２と接触しやすいように、断面形状がＶ字となるように形成されている。
【００２２】
さらに、半導体検査装置のテストヘッド２００には、半導体装置１０を載置するソケット２６０が備えられている。ソケット２６０の内枠は、半導体装置１０の外形寸法に一定のマージンを加えた大きさを有している。ここでのマージンは、ハンドラ３００の搬送精度、及び振動工程（後述）における振幅以上のマージンを有する。
【００２３】
一方、半導体検査装置のハンドラ３００には、プッシャー部３２０が備えられている。また、プッシャー部３２０には、プッシャー基部３２２、振動部３２４、及び昇降機構３２６が備えられている。ここで、プッシャー基部３２２には、半導体装置１０を保持するための吸着機構（非図示）が備えられている。
【００２４】
プッシャー部３２０は、半導体装置１０をプッシャー基部３２２に吸着させて保持しながら、昇降機構３２６によって上下に移動させる。この昇降機構３２６は、たとえば、圧縮空気で可動するシリンダである。
【００２５】
また、プッシャー部３２０は、半導体装置１０をプッシャー基部３２２に保持したまま、振動部３２４によって半導体装置１０を振動させる。このとき、ソケット２６０に半導体装置１０が載置された状態で、半導体装置１０を水平方向に１０００Ｈｚ以下の周波数で振動させる。この半導体装置１０を振動させる工程（振動工程）については、詳細を後述する。
【００２６】
ここで、振動部３２４は、例えば、振動モーターである。振動モーターの振動部分（非図示）には、プッシャー基部３２２が固定されている。
【００２７】
このとき、振動モーターによる振幅は、回転軸と、プッシャー基部３２２の取り付け位置との距離で決定されている。半導体装置１０を水平方向に振動させるために、プッシャー基部３２２は、プッシャー基部３２２の振動方向と、半導体装置１０が保持される吸着面とが平行になるように取り付けられている。
【００２８】
次に、図３を用いて、第一の実施形態における半導体装置１０の検査方法について説明する。図３は、第一の実施形態における半導体装置１０の検査方法を説明するためのフローチャートである。第一の実施形態における半導体装置１０の検査方法は、以下の工程を備える。まず、ハンドラ３００により、半導体装置１０をテスター１００のうちテストヘッド２００のソケット２６０に載置する（セット工程、Ｓ２０）。次いで、半導体装置１０を水平方向に１０００Ｈｚ以下の周波数で振動させる（振動工程、Ｓ６０）。次いで、半導体装置１０をテスター１００のプローブ２４０に押し当てることにより、テスター１００内のテストボード２２０と電気的に接続する（テスト工程、Ｓ８０）。以下、詳細を説明する。
【００２９】
半導体装置１０は、ハンドラ３００内のトレイ（非図示）に入れられた状態で準備されている。
【００３０】
まず、ハンドラ３００は、テスター本体１２０から送信された制御信号に従って、吸着機構（非図示）を動作させて、トレイ（非図示）にある半導体装置１０をプッシャー基部３２２に吸着させる。次いで、ハンドラ３００は、プッシャー部３２０を移動させることにより、半導体装置１０をトレイ（非図示）から取り出し、ソケット２６０直上まで搬送する（Ｓ１０）。
【００３１】
次いで、ハンドラ３００は、半導体装置１０を保持したプッシャー部３２０を下降させることにより、半導体装置１０をテストヘッド２００のソケット２６０に載置する（Ｓ２０）。以降、この工程をセット工程（Ｓ２０）と表記する。
【００３２】
次いで、半導体装置１０をソケット２６０に載置した状態で、プッシャー部３２０を水平方向に１０００Ｈｚ以下の周波数で振動させる（Ｓ６０）。このとき、プッシャー部３２０に設けられた振動部３２４は、半導体装置１０を保持したプッシャー基部３２２のみを振動させる。以降、この工程を振動工程（Ｓ６０）と表記する。
【００３３】
ここで、水平方向の振動により、プローブ２４０と半田ボール１２との間に挟まれた異物（後述、５０）が除去され、また、斜めに接触したプローブ２４０は半田ボール１２に対して適正な位置に修正される。
【００３４】
このとき、振動工程（Ｓ６０）において、振動時間は、振動部３２４の仕様または振動周波数等を考慮して決定される。この振動時間は、たとえば０．５秒以下である。検査時間を短くするために、または半導体装置１０への振動の影響をより少なくするために、振動時間は、たとえば０．２秒以下としてもよい。
【００３５】
さらに、この振動工程（Ｓ６０）において、半導体装置１０を振動させる振幅は、たとえば半導体装置１０の外形寸法公差の１／２以下である。このように、振幅を上記範囲内に設定することにより、半導体装置１０を故障させることなく、後述する異物（５０）の除去やプローブ２４０位置の適正化が行われる。具体的には、半導体装置１０を振動させる振幅は、たとえば０．０５ｍｍ以下である。
【００３６】
次いで、振動工程（Ｓ６０）の後、半導体装置１０をテスター１００のプローブ２４０に押し当てることにより、テスター１００内のテストボード２２０と電気的に接続する。このとき、プローブ２４０ひとつあたり、たとえば３５ｇ重を荷重する。これにより、半導体装置１０を検査する（Ｓ８０）。以降、この工程をテスト工程（Ｓ８０）と表記する。
【００３７】
以上の工程により、検査を行い、半導体装置１０を良品か否かに選別する。
【００３８】
図４を用いて、第一の実施形態の効果について説明する。この図４は、セット工程（Ｓ２０）後の半導体装置１０とプローブ２４０の状態を示している。
【００３９】
図４（ａ）のように、セット工程（Ｓ２０）後において、プローブ２４０と半田ボール１２との間に異物５０が挟まれている場合や、プローブ２４０が適正な位置で半田ボール１２と接触していない場合が生じる。このような場合、その後のテスト工程（Ｓ８０）において、良品の半導体装置１０であってもオープン不良と誤認してしまう可能性がある。
【００４０】
一方、図４（ｂ）のように、本実施形態では、半導体装置１０を水平方向に１０００Ｈｚ以下の周波数で振動させることにより、プローブ２４０上の異物５０がプローブ２４０と半田ボール１２との間から外され、また、斜めに接触したプローブ２４０は半田ボール１２に対して適正な位置に修正される。以上により、確実に電気的接続を行い、半導体装置１０の検査を行うことができる。
【００４１】
（第二の実施形態）
図５は、第二の実施形態における半導体装置１０の検査方法を説明するためのフローチャートである。第二の実施形態は、以下の点を除いて、第一の実施形態と同様である。
【００４２】
第二の実施形態では、複数の半導体装置１０の全てに対してセット工程（Ｓ２０）とテスト工程（Ｓ８０）を行うが、振動工程（Ｓ６０）については、サンプルとして抽出した所定数の半導体装置１０に対してのみ行う。以下、詳細を説明する。
【００４３】
あらかじめ、パッケージング工程（非図示）が完了した複数の半導体装置１０が、ハンドラ３００内のトレイ（非図示）に入れられた状態で準備されている。そのうちの一つの半導体装置１０に対して、第一の実施形態と同様にして、セット工程（Ｓ２０）までを行う。
【００４４】
次いで、前回の検査で振動工程（Ｓ６０）を実施したか否かを判断する（Ｓ３２）。前回の検査で振動工程（Ｓ６０）を実施した場合は（Ｓ３２のＹＥＳ）、振動工程（Ｓ６０）を行わずに、テスト工程（Ｓ８０）を行う。
【００４５】
一方、前回の検査で振動工程（Ｓ６０）を実施しなかった場合は（Ｓ３２のＮＯ）、第一の実施形態と同様にして、半導体装置１０をソケット２６０に載置した状態で、プッシャー部３２０を水平方向に１０００Ｈｚ以下の周波数で振動させる（Ｓ６０）。
【００４６】
次いで、振動工程（Ｓ６０）の後、半導体装置１０をテスター１００のプローブ２４０に押し当て、半導体装置１０を検査する（Ｓ８０）。
【００４７】
このように、たとえば、検査対象となる複数の半導体装置１０のうち、１／２の半導体装置１０をサンプルとして抽出し、抽出した半導体装置１０に対して、セット工程（Ｓ２０）、振動工程（Ｓ６０）、及びテスト工程（Ｓ８０）を行ってもよい。上記した例では、複数の半導体装置１０のうち、１／２の半導体装置１０を抽出したが、抽出する所定数は任意の数であってもよく、他の抽出比率であってもよい。
【００４８】
第二の実施形態によれば、複数の半導体装置１０のうち、サンプルとして所定数の半導体装置１０を抽出した半導体装置１０に対してのみ、振動工程（Ｓ６０）を行う。プローブの接触不良は連続して起こることが少ないため、本実施形態の方法を用いることにより、適正に検査時間の短縮を図ることができる。
【００４９】
（第三の実施形態）
図６は、第三の実施形態における半導体装置１０の検査方法を説明するためのフローチャートである。第三の実施形態は、以下の点を除いて、第一の実施形態と同じである。
【００５０】
第三の実施形態では、所定数の半導体装置１０に対して、セット工程（Ｓ２０）とテスト工程（Ｓ８０）を行う検査を行った後、当該検査において、オープン不良となった半導体装置１０の個数が多かった場合は、振動工程の振動時間を増加させ（後述、Ｓ６４）、オープン不良となった半導体装置１０の個数が少なかった場合は、振動工程の振動時間を減少させる（後述、Ｓ６６）。以下、詳細を説明する。
【００５１】
ここでは、たとえば１００個の半導体装置１０に対して検査を行った後、当該検査の結果から判断して、振動工程を以下のように調整する。
【００５２】
あらかじめ、パッケージング工程（非図示）が完了した複数の半導体装置１０が、ハンドラ３００内のトレイ（非図示）に準備されている。そのうちの一つの半導体装置１０に対して、第一の実施形態と同様にして、セット工程（Ｓ２０）までを行う。
【００５３】
次いで、これまでの検査で検査回数が１００回を超えたか否かを判断する（Ｓ３４）。検査回数が１００回を超えていない場合は（Ｓ３４のＮＯ）、振動工程（たとえば、Ｓ６４、Ｓ６６）を行わずに、テスト工程（Ｓ８０）を行う。
【００５４】
検査回数が１００回を超えた場合において、振動工程を以下のように調整する。まず、１００回の検査においてオープン不良が０個の場合は（Ｓ４２のＹＥＳ）、半導体装置１０にオープン不良品が存在しなかっただけでなく、プローブ２４０の接触不良も生じなかったことを意味するため、その後に振動工程（たとえば、Ｓ６４、Ｓ６６）を行わず、テスト工程を行う（Ｓ８０）。
【００５５】
１００回の検査においてオープン不良が０個でなく、たとえば５個以上であった場合（Ｓ４４のＹＥＳ）には、プローブ２４０の接触不良によって誤認が生じていた可能性がある。このため、振動工程として、プッシャー部３２０を水平方向に０．５秒間振動させる（Ｓ６４）。次いで、半導体装置１０をテスター１００のプローブ２４０に押し当て、半導体装置１０を検査する（Ｓ８０）。
【００５６】
１００回の検査においてオープン不良が０個でなく、たとえば５個未満であった場合（Ｓ４４のＮＯ）には、プローブ２４０の接触不良が生じていたとしても発生確率の低い軽微な接触不良であったと予想できる。このため、Ｓ６４の場合よりも短い振動工程として、プッシャー部３２０を水平方向に０．２秒間振動させる（Ｓ６６）。次いで、半導体装置１０をテスター１００のプローブ２４０に押し当て、半導体装置１０を検査する（Ｓ８０）。
【００５７】
第三の実施形態によれば、複数の半導体装置１０のうち、所定数の半導体装置１０に対して検査を行った後、当該検査の結果から判断して、振動工程（たとえば、Ｓ６４、Ｓ６６）を調整する。当該検査において、オープン不良となった半導体装置１０の個数が多かった場合は、振動工程（Ｓ６４）の振動時間を増加させ、オープン不良となった半導体装置１０の個数が少なかった場合は、振動工程（Ｓ６６）の振動時間を減少させる。これにより、プローブ２４０の接触不良の原因を解消しつつ、適正に検査時間の短縮を図ることができる。
【００５８】
以上の実施形態において、半導体装置１０は、ＢＧＡタイプの半導体パッケージである場合を説明したが、そのほか、半導体装置１０は、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ）タイプの半導体パッケージであっても良い。また、振動部３２４は、上記した振動モーターのほか、電磁誘導で可動するコイルと磁石（非図示）であってもよく、または圧電効果によって可動するピエゾ素子（非図示）であってもよい。
【００５９】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００６０】
１０  半導体装置
１２  半田ボール
５０  異物
１００  テスター
１２０  テスター本体
１４０  配線
２００  テストヘッド
２２０  テストボード
２４０  プローブ
２６０  ソケット
３００  ハンドラ
３２０  プッシャー部
３２２  プッシャー基部
３２４  振動部
３２６  昇降機構
【図１】
2012112686.tif 000003
【図２】
2012112686.tif 000004
【図３】
2012112686.tif 000005
【図４】
2012112686.tif 000006
【図５】
2012112686.tif 000007
【図６】
2012112686.tif 000008