JP2015200545A - 半導体部品の検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体部品の電気特性を検査する検査装置において、半導体部品に当接するプローブホルダによって、半導体部品に損傷を与えない検査装置を提供する。
【解決手段】駆動軸１２が制御運転されプローブホルダ１４は下降すると、搭載部１のステージ５に設置の支持機構６０の支持部材６に支持され、第１のバネ９と共に下降を続け、支持部材６の突出部６ｂと第２のバネ１０との間に所定の隙間値Ｓを形成する状態でプローブホルダ１４が停止、テスタ３によって検査を行う。
【選択図】図５

Description

この発明は、半導体部品の検査装置に関するもので、特に半導体部品に通電試験を行うための検査装置に係るものである。

半導体部品は、製造工程の様々な段階においてテストを行うことが要求されている。その例として、ベアチップ状態および半導体チップ状態におけるテストとして、半導体部品の電極端子にプローブを接触させて電気特性を確認するものがある。このような半導体部品のテストを行う従来技術として、プローブカードアセンブルを支持する支持構造が半導体装置の方へ、あるいは半導体装置が前記プローブカードアセンブルの方に移動後、支持構造と半導体装置とが制御装置に電気的に接続されるとともに、プローブカードアセンブルに設けられたオーバトラベルストップアセンブルには、一対の剛直な支柱およびストッププレートが設けられ、支柱は一端において間隔変換器に固定されその対向する端部にストッププレートが取付けられたものが示されている（例えば、特許文献１参照）。

特表２００６−５１００２８号公報

しかしながら上記特許文献１に示された技術は、オーバトラベルストップアセンブルのストッププレートが検査対象の半導体装置に接触する構造であるため、半導体装置に傷がつく、もしくは半導体装置が破壊する可能性がある。またプローブカードアセンブルのプローブ治具は、検査対象の半導体装置の仕様によっては電極位置が異なるため、検査対象の半導体装置ごとにプローブ治具を準備する必要があり、とりわけ上記特許文献１に示された構造では、準備するプローブ治具すべてにオーバトラベルストップアセンブルを設ける必要があり、プローブ治具が高価になるという問題点がある。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、半導体部品に損傷を与えることなく、簡易的な構成でかつ、プローブ押し込み量が許容範囲内となる半導体部品の検査装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、半導体部品をステージ上に固定する搭載部と、プローブを設置したプローブホルダを上下移動させる駆動部と、テスタとが設けられた半導体部品の検査装置において、プローブホルダは、駆動部の制御駆動によって下降し、搭載部のステージに設けられた支持機構の支持部材によって支持されるとともに、支持機構に設けられた第１のバネが圧縮されて支持部材が下降し、第１のバネの外側に設けられた第２のバネの上面が、支持部材に設けられた突出部と所定の隙間値を有する位置においてプローブホルダが下降停止するように配置され、半導体部品にプローブが当接して押し込まれて、テスタによって半導体部品の検査を行うものである。

第２の発明は、半導体部品をステージ上に固定する搭載部と、プローブを設置したプローブホルダを上下移動させる駆動部と、テスタとが設けられた半導体部品の検査装置において、プローブホルダは、駆動部の制御駆動によって下降し、搭載部のステージに設けられた支持機構の支持部材によって支持されるとともに、支持機構に設けられた第１のバネが圧縮されて支持部材が下降し、支持機構に設けられた第２のバネが支持部材の突出部に当接して、プローブホルダが下降停止するものである。

第１の発明に係る半導体部品の検査装置は、上記のような構成を採用しているので、半導体部品に接触する部材はプローブ先端のみであり、かつプローブが過大な押し込み量で半導体部品に押し込まれないよう第２のバネの上面と支持部材の突出部との間に所定の隙間値を形成する状態でプローブが下降停止されるので、簡単な構造で、コスト低減され、かつ半導体部品表面への傷付きや、半導体部品の破壊を抑制した半導体部品の検査装置となるという効果がある。

第２の発明に係る半導体部品の検査装置は上記のような構成を採用しているので、駆動部に何らかの要因によって動作不良が発生してプローブホルダと支持部材とが下降し続けたとしても、支持部材の突出部に第２のバネが当接することで、第１のバネと第２のバネの反力発生による過負荷を駆動部が検出してプローブホルダを下降停止とするので、プローブホルダや、プローブの破損を回避できるという効果がある。

実施の形態１による、半導体部品の検査装置を示す概略図である。 実施の形態１による搭載部を示す図である。 実施の形態１による駆動部を示す図である。 実施の形態１による所定の隙間値を説明する図である。 実施の形態１によるテスト時の様子を示す図である。 実施の形態１による駆動軸がオーバランした状態を説明する図である。 実施の形態１によるプローブ押し込み量とバネ反力との関係を示す図である。 実施の形態２による支持機構を示す図である。

実施の形態１．
以下、この発明による半導体部品の検査装置を図に基づいて説明する。
図１は実施の形態１による半導体部品の検査装置（以下、検査装置と略す）１００を示す概略図であり、後述するチップの搭載部１の上部に駆動部２が離れて配置された状態を示す図である。尚この実施の形態１および後述する実施の形態２において、半導体部品としてウェハからダイシング後のベアチップの例を示すが、これに限定されず樹脂モールド後の半導体チップであってもよい。尚、以下、これら半導体部品をチップと称す。図１において、検査装置１００は、チップの搭載部１と駆動部２とテスタ３とから構成されている。前記搭載部１の詳細を図２に、また駆動部２の詳細を図３に示す。図２に示すように搭載部１のステージ５には、ステージ上面５ａからステージ下面５ｂにかけて、図示省略した複数の貫通穴のそれぞれに、前記駆動部２を支持する支持機構６０が設けられている。また、同じくステージ上面５ａからステージ下面５ｂにかけて貫通する排気穴１１が所定位置に所定数設けられているとともに、このステージ上面５ａには検査対象のチップ７が所定数搭載され、前記排気穴１１に接続される図示省略の排気装置によって、前記チップ７がステージ上面５ａに強固に真空吸着される。尚、排気穴１１の大きさと個数はチップ７の寸法や、ステージ５に搭載されるチップ７の個数によって適宜最適なものが選択される。このステージ５の材質は銅または銅合金製とし、耐摩擦性と耐食性の向上のため、金メッキ等のメッキが施されている。

前記支持機構６０を構成する支持部材６は、前記ステージ上面５ａから突出するように設けられているとともに、その上部には前記駆動部２を支持するための支持面６ａを有しており、前記ステージ下面５ｂに設けられた支持部材受け８の図示省略したリニアブッシュによって支持されている。また支持部材受け８の上部にはバネ受け１２０が設けられており、このバネ受け１２０と支持部材６に設けられた突出部６ｂの下面との間に、支持部材６の外周を取り囲む例えばうず巻き状の第１のバネ９と、この第１のバネ９の外側に設けられた複数のうず巻き状の第２のバネ１０とが設けられている。尚、第２のバネ１０は図２において２個設ける例を示したが、２個以上であってもよく、また第１のバネ９の外径より大きい内径を有して外周を取り囲む大径のバネであってもよい。これら第１のバネ９の第１のバネ定数ａと、第２のバネ１０の第２のバネ定数ｂは異なっており、バネ定数ａ＜バネ定数ｂとしている。また図１に示したような搭載部１に駆動部２が搭載されていない状態においては、第１のバネ９はバネ受け１２０を介し、支持部材６の突出部６ｂの上面がステージ上面５ａと同一平面となるよう、長さＬ１の状態で支持部材６を支持しているとともに、第２のバネ１０は無負荷状態での自由長Ｌ２で設置されている。すなわちＬ１＞Ｌ２とされている。支持部材６は、支持部材受け８に設けられ図示省略のリニアブッシュによって動作方向を制限され、図１に示した駆動部２が動作してプローブホルダ１４が下降し、支持部材６の支持面６ａに接すると、ステージ５内で下方向に摺動するとともに、プローブホルダ１４が支持面６ａから離れるに伴い、第１のバネ９の反力によって図２に示す状態に戻る。この動作については後に詳述する。支持部材６の材質は金属が用いられるが、電気的絶縁性を必要とする場合には樹脂とする。この樹脂としてはエンジニアリングプラスチック、例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニルンスルファイド（ＰＰＳ）等が用いられる。尚この実施の形態１では支持機構６０を２個設ける例を示したが、チップ７の寸法や個数によって２個以上設けてもよい。

図３に示すように駆動部２には、モータ４、駆動軸１２、ホルダ１３、プローブホルダ１４、プローブ１５が設けられている。駆動源としての前記モータ４はサーボモータ、ステッピングモータ等の電動駆動方式あるいは空圧駆動方式のいずれかより適宜選択され、このモータ４によって駆動軸１２が駆動される。この駆動軸１２にはプローブホルダ１４を固定したホルダ１３が設置されており、駆動軸１２の駆動によって図１に示した搭載部１に対して前記ホルダ１３が上昇下降移動する。プローブホルダ１４をホルダ１３に固定する方式としては、エアシリンダやトグルクランプ、ボルト締結方式があるが、図３では図示省略したボルトによって固定した場合を示している。プローブホルダ１４にはプローブ１５が設けられており、このプローブ１５は検査対象のチップ７の仕様（大きさ、耐圧特性等）によって、スプリングプローブ、ワイヤプローブ等から最適なものが選択され、また、チップ７の種類や電極数に合わせた本数のプローブ１５が設置されている。図３ではプローブ１５としてのスプリングプローブがプローブホルダ１４から搭載部１の方向に突き出した状態で保持されている。図４はプローブ１５の許容する最大押し込み量Ｓと、第２のバネ１０と支持部材６の下面と第２のバネ１０との距離Ｃを示す図である。すなわち駆動部２が下降してプローブ１５がチップ７に当接する際、プローブホルダ１４に保持されたプローブ１５が許容する最大押し込み量Ｓと、ステージ５に設けられた支持部材６の突出部６ｂの下面と第２のバネ１０との距離Ｃが、Ｓ＞Ｃとなるように組み立てられている。

検査装置１００を用いてチップ７のテスト時の様子を図５で説明する。図５（ａ）に示すように、ステージ上面５ａに真空吸着・固定されたチップ７に対して、モータ４を運転制御し駆動軸１２を介しプローブホルダ１４を下降させ、プローブ１５をチップ７の表面に当接した後、さらにプローブホルダ１４をチップ７側に下降移動させることで、プローブ１５がチップ７に押し込まれる。この押し込み量は第２のバネ１０の上面と突出部６ｂの下面との間に形成される隙間が所定の隙間値Ｈとなる押し込み量とし、予め駆動部２のモータ４の制御がなされるよう選定されている。そしてこの押し込み量はプローブ１５の種類によって異なるが、一般的にはプローブ１５の許容最大押し込み量Ｓの２／３以下に設定されている。プローブ１５がスプリングプローブであればスプリングが撓むことによって発生する荷重分、ワイヤプローブであればワイヤプローブ自体が撓むことによって発生する荷重をチップ７に付加させることで、チップ７とプローブ１５との接触抵抗が安定化される。
図５（ｂ）に示す状態において、ステージ５とプローブ１５に接続しているテスタ３から、所定の電圧、電流をチップ７に供給し、テストを行う。なお、チップ７の表面に形成され、プローブ１５の先端と接触する表面電極としては、例えば、ダイオード（Ｄｉｏｄｅ）の場合は、アノード電極、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の場合はエミッタ電極、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の場合はソース電極などである。図５（ｂ）に示すように、駆動部２が正常に動作をしている場合は、チップ７に接触しているものは、プローブ１５のみであり、かつチップ７に対するプローブ１５の押し込み量は、常に許容最大押し込み量Ｓ以下となる。このとき、ステージ５に組込まれた支持部材６は、第１のバネ９のみを縮めており、第２のバネ１０には接触しておらず、支持部材６と第２のバネ１０との間には、所定の隙間値Ｈが存在する。前述したようにこの所定の隙間値Ｈは、プローブ１５の許容最大押し込み量Ｓの２／３以下の場合に形成される隙間となるようモータ４が制御される。従って、テスト時にチップ７に損傷を与えず歩留りが向上する。

図６は検査装置１００の駆動部２に何らかの要因で異常が発生し、図１に示した駆動軸１２がオーバランして所定の位置で停止しない状態を示す図である。このような状態でプローブ１５のチップ７に対する押し込み量が、プローブ１５の許容最大押し込み量Ｓの２／３を超えると、図６に示すようにステージ５に組込まれた支持部材６の突出部６ｂの下面は、第１のバネ９に加え、第２のバネ１０に接触する。図７にプローブ１５のチップ７への押し込み量に対する第１のバネ９ならびに第２のバネ１０が支持部材６を介して駆動軸１２へ付加する反力との関係を示す。プローブ１５の押し込み量に対する第１のバネ９ならびに第２のバネ１０から受ける荷重を図７に示すように、プローブ１５の許容最大押し込み量Ｓの（２／３）Ｓ＋Ｈを超えたところから、反力を急増させることで、最大押し込み量になる前に、モータ４が過負荷検知を行い運転停止とし、駆動軸１２を停止させることができる。また、このような機能を満足させるために、支持部材６の設置本数、第１のバネ９のバネ定数ａと第２のバネ１０のバネ定数ｂならびに第１のバネ９と第２のバネ１０の設置本数は、適宜最適なものを選択できるものとする。以上のように、この実施形態１によれば、チップ７のテスト時に駆動軸１２の動作異常が発生しても、チップ７に対してプローブ１５からの過度な負荷の印加ならびにプローブ１５以外のものが接触することによる傷付きを防止することが可能であり、チップ７の歩留りが向上する。また、検査装置１００は、プローブ１５を保持させるだけの安価な構造にすることができる。

実施の形態２．
実施の形態２を図８に示す。この実施の形態２は前述した実施の形態１の支持機構６０に設けられたバネ受け１２０上の第２のバネ１０に代替して台座１７とこの台座１７上の例えばシリコンゴムの弾性板１６を設けたものである。この弾性板１６は前述の第２のバネ１０と同等の第２のバネ定数ｂを有している。弾性板１６と突出部６ｂ下面との距離Ｃは、実施の形態１と等しいものとする。このような構成を採用することで実施の形態１で示した駆動軸１２がオーバランした場合の図７で得られる効果と同様の効果を得ることができる。

尚、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ 搭載部、２ 駆動部、３ テスタ、５ ステージ、６ 支持部材、６ｂ 突出部、７ チップ、９ 第１のバネ、１０ 第２のバネ、１２０ バネ受け、
１４ プローブホルダ、１５ プローブ、１６ 弾性板、１７ 台座、６０ 支持機構、１００ 検査装置、Ｈ 所定の隙間値。

Claims (11)

1. 半導体部品をステージ上に固定する搭載部と、プローブを設置したプローブホルダを上下移動させる駆動部と、テスタとが設けられた前記半導体部品の検査装置において、前記プローブホルダは、前記駆動部の制御駆動によって下降し、前記搭載部の前記ステージに設けられた支持機構の支持部材によって支持されるとともに、前記支持機構に設けられた第１のバネが圧縮されて前記支持部材が下降し、前記第１のバネの外側に設けられた第２のバネの上面が、前記支持部材に設けられた突出部と所定の隙間値を有する位置において前記プローブホルダが下降停止するように配置され、前記半導体部品に前記プローブが当接して押し込まれて、前記テスタによって前記半導体部品の検査を行うことを特徴とする半導体部品の検査装置。
2. 半導体部品をステージ上に固定する搭載部と、プローブを設置したプローブホルダを上下移動させる駆動部と、テスタとが設けられた前記半導体部品の検査装置において、前記プローブホルダは、前記駆動部の制御駆動によって下降し、前記搭載部の前記ステージに設けられた支持機構の支持部材によって支持されるとともに、前記支持機構に設けられた第１のバネが圧縮されて前記支持部材が下降し、前記支持機構に設けられた第２のバネが前記支持部材の突出部に当接して、前記プローブホルダが下降停止することを特徴とする半導体部品の検査装置。
3. 前記所定の隙間値は、前記プローブが前記半導体部品に当接して押し込まれる際に、前記プローブに許容される最大押し込み量以下の場合に形成される所定の隙間値であることを特徴とする請求項１に記載の半導体部品の検査装置。
4. 前記第２のバネに代替して設けられた台座の上面の弾性板が前記支持部材に設けられた突出部に当接して、前記プローブホルダが下降停止するように配設されたことを特徴とする請求項２に記載の半導体部品の検査装置。
5. 前記支持機構は、前記ステージに２個以上設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の半導体部品の検査装置。
6. 前記半導体部品はベアチップあるいは樹脂モールドされた半導体チップのいずれかであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の半導体部品の検査装置。
7. 前記プローブは複数本設置されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の半導体部品の検査装置。
8. 前記駆動部は電動駆動方式あるいは空圧駆動方式のいずれかであることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の半導体部品の検査装置。
9. 前記第１のバネおよび前記第２のバネはうず巻き状のバネであるとともに、前記第１のバネは前記支持部材の外周を取り囲むように設けられているとともに、前記第２のバネは前記第１のバネの外側に複数個設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３および請求項５から請求項８のいずれか１項に記載の半導体部品の検査装置。
10. 前記第１のバネおよび前記第２のバネはうず巻き状のバネであるとともに、前記第２のバネは前記第１のバネの外径よりも大きい内径を有して、前記第１のバネを取り囲むように設けられたことを特徴とする請求項１から請求項３および請求項５から請求項８のいずれか１項に記載の半導体部品の検査装置。
11. 前記第１のバネのバネ定数＜前記第２のバネのバネ定数とすることを特徴とする請求項１から請求項３および請求項５から請求項１０のいずれか１項に記載の半導体部品の検査装置。

Images