JP2005134241A

JP2005134241A - プローバチャック及びプローバ

Info

Publication number: JP2005134241A
Application number: JP2003370775A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Kojima; 信一小島
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-10-30
Filing date: 2003-10-30
Publication date: 2005-05-26

Abstract

【課題】ウェハレベルＣＳＰをチャックで吸引する際に発生するリークを解決し、チャックでの吸引を可能とするプローバにおけるプローバチャック及びプローバを提供する。
【解決手段】従来、プローバチャックは一体型であったのを、本発明では、輪状に１ａ〜１ｄと分割する。更に、ウェハレベルＣＳＰの凹反りに適合するように、チャック駆動手段、例えば、ボールネジ２ｂ〜２ｄ、及びモーター３ｂ〜３ｄを用いて、プローバチャック１ｂ〜１ｄを上下駆動して、ウェハレベルＣＳＰの凹反りの形状に適合させる。更に、プローバチャック１ａ〜１ｄの各々に、吸引手段として吸引溝５ａ〜５ｄ、及びバキューム配管６ａ〜６ｄを設けることにより、より強力にウェハレベルＣＳＰを吸引し、プローバチャック１とウェハレベルＣＳＰを完全に吸着させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ウェハレベルＣＳＰをテストするプローバにおけるプローバチャックに関する。

近年、携帯電話機やノート型ＰＣ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、デジタルカメラ等の家庭用電子機器をはじめとして、様々な電子機器の小型軽量化が進んでいる。電子機器の小型軽量化に伴い、電子機器を構成する内部部品、特に半導体チップの小型軽量化が進んでおり、このような小型軽量化の技術は、電子機器の開発や製造において、更なる小型軽量化、或いは性能の向上という面で、非常に重要視されている。

最近では、電子機器を構成する内部部品である半導体チップとして、ウェハレベルＣＳＰ（ウェハレベルChip Scale Package、又はChip Size Packageのこと。以下、ＷＬＣＳＰと略す。）が多い。ＷＬＣＳＰとは、再配置技術を用いて、半導体チップと同じ、もしくは同程度の大きさを実現した小型パッケージであり、ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）やクワッド・フラット・パッケージ（ＱＦＰ）などと比較して、最も小さく、且つ軽量なパッケージであり、携帯電話機や携帯情報端末（ＰＤＡ）などの小型電子機器の内部構成部品として用いるのに最も適しているパッケージの一つである。

このような、様々な半導体チップの製造工程においては、半導体チップの電気的特性が設計通りに動作するか否かを測定するプロービング工程がある。そのために、いわゆるプローバを用いてテストを行う必要がある。
このような従来のプローバとして、例えば、反りが発生している薄型ウェハをメインチャック上に吸着することが可能な検査装置、及びその配置構造に関する発明がある（特許文献１参照）。
特開２００３−２２４１６９号公報

しかしながら、ＷＬＣＳＰは、通常の薄型ウェハと同様に凹反り量が大きい。凹反り量が大きいＷＬＣＳＰをチャック上に開放する際には、凹反りになったウェハの中央部が最初に水平なチャック上に置かれるので、正確な位置（チャック中心）にＷＬＣＳＰが開放されないという問題があった。
また、ＷＬＣＳＰは、通常の薄型ウェハの凹反りとは異なり、凹反りを保持したままであるので、チャックで吸引できるのはＷＬＣＳＰの中央部だけで、その外周部までは吸引できないという問題があった。
この様子を、図７〜９を用いて示す。

図７は、従来のプローバにおけるチャックの構造を示す図である。
従来のプローバチャックは、図に示すように、円盤上に吸引の溝を設けただけの構造であるために、凹反りを保持するＷＬＣＳＰでは、正しい位置に開放することができなかった。

図８は、ＷＬＣＳＰがプローバに開放されている様子を示す図である。
ＷＬＣＳＰは、凹反りを保持しているため、吸引のための溝とＷＬＣＳＰとの間に隙間ができてしまい、リークが発生するため、吸引が行えない問題も発生している。
本発明では、このような問題を、以下に示すチャックを分割することによって解決していて、これまでの従来技術では、チャックを分割する発明は全くない。また、ＷＬＣＳＰの凹反り問題をチャック上の位置やチャックの吸引の面で改善しようとしている発明もない。

図９は、ＷＬＣＳＰがプローバに対して正しくない位置で開放されている様子を示す図である。
ＷＬＣＳＰをセットしたカセットをプローバにセットし、ローディングされると、搬送アーム上でＷＬＣＳＰのオリフラやノッチ位置を認識し、搬送アームがチャック上に搬送される。通常、オリフラやノッチの位置は、チャック上で０度、９０度、１８０度、２７０度の４種類での位置に開放できる。しかしながら、凹反りを保持している場合には、水平なチャック上でも不安定な状態で開放されるために、θズレ（駒のように少し回転してしまう）を起こしたり、シーソーのように、若干の重心位置の差である方向の外周部がチャック側に倒れて、逆側の外周部が元々の凹反りより高く浮いてしまう。
このような状態のウェハをチャック上に吸引するにはリークする部分が多く、プローバとしては、吸引エラーとして告知（オペコール）するだけで停止してしまう。
本発明では、上記の問題を、複数に分割されたチャックが、ＷＬＣＳＰの凹反りにあわせて、上下に段差を作り、チャック上面自体に凹反り形状を作り出すことによって解決している。

このように、θズレや、若干の重心位置の差である方向の外周部が倒れ、逆の外周部が高く浮いてしまうようなトラブルが発生していたが、生産上、一番困ることは、オートプローバがウェハ毎に停止（オペコール）してしまい、オペレータが自動に動かせるところまで手動調整をおこなう必要があった。

また、このようなチャック上で不安定な状態のウェハを吸引するにはリークする部分が多く、プローバとしては、吸引エラーとして停止してしまう。ＷＬＣＳＰがチャック上での位置が悪いだけでなく、吸引もできなければ、単なるチャックへ搬送しただけのオートプローバで、後は全てオペレータが調整したり、プローバの上面部（テスターのテストヘッドやパフォーマンスボードやプローブカードが取り付けられたヘッド部）を外して、チャック上で吸引できずにいるＷＬＣＳＰを、手袋を着用した手と綿棒などで浮いている部分を押さえつけて吸引させる作業が必要になる。
このような人為的な作業は、テスタースループットが低下し、テスト工数が増加するだけでなく、手動調整による人為的な作業ミスや、ＷＬＣＳＰの汚染等による品質の低下という問題も発生しうる作業であり、できる限り回避すべき課題である。

本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、ウェハレベルＣＳＰをチャックで吸引する際に発生するリークを解決し、チャックでの吸引を可能とするプローバにおけるプローバチャック及びプローバを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、ウェハレベルＣＳＰをテストするプローバにおいて、前記プローバが有するプローバチャックが複数個に分割されていて、且つ、前記プローバチャックがウェハレベルＣＳＰの形状にあわせて上下駆動を行うチャック駆動手段を有することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、前記プローバチャックは、輪状に複数個に分割されていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、前記プローバチャックは、ウェハレベルＣＳＰを吸引する吸引手段を有することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、ウェハレベルＣＳＰをテストするプローバであって、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプローバチャックを有することを特徴とする。

本発明によれば、ウェハレベルＣＳＰをテストするプローバにおいて、前記プローバが有するプローバチャックが複数個に分割されていて、且つ、前記プローバチャックがウェハレベルＣＳＰの形状にあわせて上下駆動を行うチャック駆動手段を有することにより、ウェハレベルＣＳＰをチャックに吸引する際に、余分なリークが発生せずに吸引を行うことが可能となる。また、チャックから浮いているＷＬＣＳＰを、手袋を着用した手と綿棒などで押さえつけながら吸引を行うという作業が不要となる。

ＷＬＣＳＰの凹反りの形状から、ＷＬＣＳＰを最も効率よく吸引し、プローバチャックに対して吸着できるためのプローバチャックの分割方法は、輪状にプローバチャックを分割することである。本発明では、プローバチャックの分割方法を輪状に分割し、それぞれの分割されたチャックが、チャックの上下動作を行う駆動手段、ＷＬＣＳＰを吸引する吸引手段を有するものが、最も最良の実施形態である。

次に、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態であるプローバにおけるチャックの部品構成を示す図である。
チャックは、図に示すように、複数のチャック１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄと分割されている。特に、本発明での実施例では、所定の間隔で分割されたチャック１ａ〜１ｄ（大小の輪）を重ね合わせて、１つの円盤（チャック）を形成している。

図２は、本発明の実施形態であるプローバにおける上下駆動部品の構成を示す図である。
チャック１ｂ〜１ｄの下には、各チャックが独立して上下駆動することができるように、上下駆動手段として、各々にボールネジ、モーター等を設ける。これにより、各チャック１ｂ〜１ｄは、それぞれが異なる上下動作を行うことが可能である。また、中央のチャック１ａは、その他のチャック１ｂ〜１ｄの上下動作の基準となるため、固定されている。

図３は、本発明の実施形態であるプローバにおける上下駆動部品の構成を示す図である。
図３の構成は、プローバの上下駆動手段としてカム４を用いていて、カム駆動部により、各チャックに対応したカムが回転し、各チャックが上下動作を行う。
また、図示しないが、他にもプローバの上下駆動の手段として、エアーシリンダーを用いる等の方法も考えられる。
また、ＷＬＣＳＰの凹反り量を設定することで、図２または図３のように、受け皿のように段差をつけることも可能である。このように、段差をつけるための具体的な方法を図４、図５に示す。

図４は、本発明の実施形態であるプローバにおける凹反り量の検知手段を示す図である。
また、図５は、本発明の実施形態であるプローバにおける、プローバチャックがＷＬＣＳＰに適合して上下動作した様子を示す図である。
ＷＬＣＳＰの凹反りに対して、より正確にプローバチャック１の上面形状をあわせるためには、オリフラ８またはノッチ位置を認識している搬送アーム１０上に、レーザーによる反射型の距離測定が行える反射センサー７を設けることで、ＷＬＣＳＰ中央部の位置からどのような反り量になっているかを把握し、その情報をチャック１ｂ〜１ｄに展開することで、図５に示すようによりＷＬＣＳＰの凹反りに適合した受け皿を形成することが可能である。

従来のプローバチャックでは、チャックの形状とＷＬＣＳＰの形状が一致していないため、吸引の際にリークが発生し、そのリークを回避するために、手袋を着用した手と綿棒などで浮いている部分を押さえつけて吸引させるというような人的な作業が必要となっていた。このような人為的な作業は、テスタースループットが低下し、テスト工数が増加するだけでなく、手動調整による人為的な作業ミスや、ＷＬＣＳＰの汚染等による品質の低下という問題も発生しうるものであった。
しかしながら、本発明では、ＷＬＣＳＰの凹反り形状にあわせて、チャックが上下動することにより、後述する吸引において、ＷＬＣＳＰをチャックに押さえつけて吸引を行うような人的作業が不要となる。

ＷＬＣＳＰが、突き上げピン上に乗っかっている状態（図５上図参照）から突き上げピンが降下する。その後、突き上げピンが完全に降下し、ＷＬＣＳＰは、ＷＬＣＳＰの凹反りの形状にあわせて上下動したプローバチャック上に収まる（図５下図参照）。
その後、図５下図の状態から、吸引動作が始まる（図６参照）。

図６は、本発明の実施形態であるプローバにおけるプローバチャックの吸引機構を示す図である。
図に示すように、プローバチャック１ａ〜１ｄのそれぞれに、吸引のための吸引溝５ａ〜５ｄを設ける。吸引溝５ａ〜５ｄのそれぞれにバキューム配管６ａ〜６ｄ（チューブ等）を取り付けることにより、各プローバチャックが個々にＷＬＣＳＰを吸引できるようになる。
プローバチャックが分割されているため、図に示されているように、個々にバキューム配管を取り付ける必要があるが、上下駆動させるためのボールネジ２ｂ〜２ｄ、モーター３ｂ〜３ｄなどの部品を避けた位置に取り付けてある。

図５下図の状態から、バキューム配管から、チャック１とＷＬＣＳＰとの間の余分な空気を吸引する。吸引動作を行うことにより、チャック１とＷＬＣＳＰ間の隙間が徐々に無くなり、それにあわせてチャック１も上下動作する。吸引が完全に完了すると、ＷＬＣＳＰもチャック１も完全に水平な状態となり（図６参照）、この状態になることにより、ＷＬＣＳＰのテストを行うことが可能となる。
このように、ＷＬＣＳＰをチャックに吸引する際に、従来は人的作業等により吸引を行っていたが、本発明により、人的作業が不要となる。

また、従来は、１〜２本のバキューム配管で全ての吸引溝からの吸引を行っていた（図７、図８参照）。
しかしながら、本発明では、分割された個々のプローバチャックに直接バキューム配管を取り付ける（溝１本に対してバキューム１本）ことで吸引力は強くなり、ＷＬＣＳＰの凹反りに負けない吸引力が確保できる。

また、上記に示した実施形態は、本発明の好適な実施の一例である。しかしながら、本発明の実施形態は、ウェハレベルＣＳＰのプローバにおけるプローバチャック及びプローバに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、様々な変形実施が可能である。

（効果）
以上の説明から明らかなように、ウェハレベルＣＳＰをテストするプローバにおいて、前記プローバが有するプローバチャックが複数個に分割されていて、且つ、前記プローバチャックがウェハレベルＣＳＰの形状にあわせて上下駆動を行うチャック駆動手段を有することにより、ウェハレベルＣＳＰをチャックに吸引する際に、余分なリークが発生せずに吸引を行うことが可能となる。また、チャックから浮いているＷＬＣＳＰを、手袋を着用した手と綿棒などで押さえつけながら吸引を行うという作業が不要となる。

また、前記プローバチャックは、ウェハレベルＣＳＰを吸引する吸引手段を有することにより、従来のプローバチャックよりも吸引力が強くなり、確実にウェハレベルＣＳＰを吸引することが可能となる。

また、このような効果から、更に、テスタースループットの低下やテスト工数の増加を軽減できると共に、人的作業がなくなるため、手動調整による人的ミスやＷＬＣＳＰの汚染等を防ぐという品質面での効果もある。

本発明の実施形態であるプローバにおけるプローバチャックの部品構成を示す図である。本発明の実施形態であるプローバにおける上下駆動部品の構成を示す図である。本発明の実施形態であるプローバにおける上下駆動部品の構成を示す図である。本発明の実施形態であるプローバにおける凹反り量の検知手段を示す図である。本発明の実施形態であるプローバにおける、プローバチャックがＷＬＣＳＰに適合して上下動作した様子を示す図である。本発明の実施形態であるプローバにおけるプローバチャックの吸引機構を示す図である。従来のプローバにおけるチャックの構造を示す図である。ＷＬＣＳＰがプローバに開放されている様子を示す図である。ＷＬＣＳＰがプローバに対して正しくない位置で開放されている様子を示す図である。

符号の説明

１ａ〜１ｄチャック
２ｂ〜２ｄボールネジ（上下駆動部部品）
３ｂ〜３ｄモーター（上下駆動部部品）
４ｂ〜４ｄカム（上下駆動部部品）
５ａ〜５ｄ吸引溝
６ａ〜６ｄバキューム配管
７反射センサー
８オリフラ
９回転台
１０搬送アーム

Claims

ウェハレベルＣＳＰをテストするプローバにおいて、
前記プローバが有するプローバチャックが複数個に分割されていて、
且つ、前記プローバチャックがウェハレベルＣＳＰの形状にあわせて上下駆動を行うチャック駆動手段を有することを特徴とするプローバチャック。
前記プローバチャックは、輪状に複数個に分割されていることを特徴とする請求項１記載のプローバチャック。
前記プローバチャックは、ウェハレベルＣＳＰを吸引する吸引手段を有することを特徴とする請求項１または２記載のプローバチャック。
ウェハレベルＣＳＰをテストするプローバであって、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプローバチャックを有することを特徴とするプローバ。