JP4299917B2 - Vacuum joint mechanism - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空継手機構に関し、更に詳しくは、半導体ウエハ(以下、単に「ウエハ」と称す。)全面に形成されたICチップをウエハ状態のまま信頼性試験を行う際に、ウエハ及びコンタクタをウエハ保持体に真空吸着して形成される一体化物の弁機構に対して真空継手を接続するための真空継手機構に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の信頼性試験ではICチップのパッケージ製品に温度的、電気的ストレスを加えてICチップの潜在的欠陥等を検出して顕在化させ、不良品を除去するようにしている。ICチップは、電気製品の小型化、高機能化に伴って小型化、高集積化している。しかも、最近では、半導体製品の更なる小型化のための実装技術が種々開発され、特に、ICチップをパッケージ化せず、いわゆるベアチップのまま実装する技術が開発されている。ベアチップを市場に出すためにはベアチップの信頼性試験を行わなくてはならない。従来の信頼性試験装置の場合にはベアチップとソケットとの電気的接続等の種々の難しい点を解決しなくてならず、しかも小さなベアチップを取り扱うため、取り扱いが極めて煩雑になり試験コストの上昇を招く虞がある。
【0003】
そこで、ウエハ状態のまま試験できる信頼性試験技術が例えば特開平7−231019号公報、特開平8−5666号公報及び特開平8−340030号公報において提案されている。特に、前二者の公報には信頼性試験時にウエハとプローブシート等のコンタクタとを熱的影響を受けることなく確実に一括接触させて一体化する技術が提案されている。コンタクタは、ウエハ上に形成された複数のICチップの所定の電極に対して電気的に接触する接触端子と、この接触端子に接続された外部端子とを備え、接触端子が所定の電極に接触してウエハ上に密着する部品である。この信頼性試験を行う場合にはコンタクタ、ウエハ及びウエハトレイ(ウエハ保持体)が確実に一体化した状態を保持することが信頼性を確保する上で極めて重要である。尚、コンタクタ、ウエハ及びウエハ保持体が一体化したものを以下ではシェルと称する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来からウエハ状態で行う信頼性試験の場合に必要とされる、ウエハとコンタクタとの一括接触技術については種々提案されているが、コンタクタ、ウエハ及びウエハ保持体の一体化物であるシェルの信頼性試験装置への自動装着を実現するまでには至っていない。そこで、本出願人は、このような信頼性試験装置の一環として例えば特願平9−318920号明細書等において、所定の試験温度を一定に保ち信頼性試験の信頼性を高めたウエハ温度制御装置及びウエハ収納室として提案したが、これらの発明においてもウエハ収納室内にシェルを自動装着して信頼性試験を自動化する技術については開発過程にあった。
【0005】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、信頼性試験装置の一環としてコンタクタ、ウエハ及びウエハ保持体の一体化物(シェル)を試験室内に自動装着してもシェルと真空排気装置とを確実に接続することができ、安定した信頼性試験を確実に行うことができる真空継手機構を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に記載の真空継手機構は、半導体ウエハ及びコンタクタをウエハ保持体に真空吸着した一体化物の弁機構に対して真空継手を接続する真空継手機構であって、上記弁機構に接続するために上記真空継手を中立位置から進出させる進退駆動機構と、この進退駆動機構を介して上記真空継手と一体に移動する位置決め部材と、この位置決め部材と協働して上記真空継手を上記弁機構の接続位置へ案内するガイド部材と、このガイド部材及び上記位置決め部材と協働して上記真空継手を上記弁機構に対して位置調整を行う位置調整機構と、この位置調整機構と協働して中立位置から偏倚した上記真空継手をその後退と共に中立位置へ復帰させるセンタリング機構とを備えたことを特徴とするものである。
【0007】
また、本発明の請求項2に記載の真空継手機構は、半導体ウエハ及びコンタクタをウエハ保持体に真空吸着した一体化物の弁機構に対して真空継手を接続する真空継手機構であって、上記弁機構に接続するために上記真空継手を中立位置から進出させる進退駆動機構と、この進退駆動機構を介して上記真空継手と一体に移動する位置決め部材と、この位置決め部材と協働して上記真空継手を上記弁機構の接続位置へ案内するガイド部材と、このガイド部材及び上記位置決め部材と協働して上記真空継手を上記弁機構に対して位置調整を行う位置調整機構と、この位置調整機構と協働して中立位置から偏倚した上記真空継手をその後退と共に中立位置へ復帰させるセンタリング機構とを備え、上記位置調整機構は、上記ガイド部材を介して上記位置決め部材が進出する間に上記進退駆動機構を上記ウエハ保持体の周囲でその周方向へ移動案内して角度のずれを矯正する角度調整手段を有することを特徴とするものである。
【0008】
また、本発明の請求項3に記載の真空継手機構は、請求項2に記載の発明において、上記角度調整手段は、上記ウエハ保持体よりも大径に形成されたガイドレールと、このガイドレールと係合し且つ上記進退駆動機構側に固定されたローラとを有することを特徴とするものである。
【0009】
また、本発明の請求項4に記載の真空継手機構は、請求項2に記載の発明において、上記角度調整手段は、上記進退駆動機構を支持機構を介して正逆回転可能に軸支する回転支持機構として構成されていることを特徴とするものである。
【0010】
また、本発明の請求項5に記載の真空継手機構は、請求項2〜請求項4のいずれか1項に記載の発明において、上記位置決め部材は先端部に回転自在なローラを少なくとも1個有すると共に、上記ガイド部材は上記ローラを嵌入溝へ案内する左右一対のテーパ面を有することを特徴とするものである。
【0011】
また、本発明の請求項6に記載の真空継手機構は、請求項2〜請求項4のいずれか1項に記載の発明において、上記位置調整機構は、上記ガイド部材を介して上記位置決め部材が進出する間に上記進退駆動機構を上下方向へ昇降案内して上下位置のずれを矯正する上下調整手段を有することを特徴とするものである。
【0012】
また、本発明の請求項7に記載の真空継手機構は、請求項6に記載の発明において、上記位置決め部材は先端部に回転自在な第1、第2のローラを少なくとも1個ずつ有すると共に、上記ガイド部材は第1のローラを嵌入溝へ案内して中立位置からの水平方向のずれを矯正する左右一対のテーパ面と、第2のローラを上下いずれかの方向へ案内して上下方向のずれを矯正する第2のテーパ面とを有することを特徴とするものである。
【0013】
また、本発明の請求項8に記載の真空継手機構は、請求項7に記載の発明において、上記位置決め部材は先端部に回転自在なローラを少なくとも1個有すると共に、上記ガイド部材は上記ローラを嵌入溝へ案内して中立位置からの水平方向のずれを矯正する左右一対のテーパ面と、これらのテーパ面にその先端から基端に向けて幅を漸減させて形成され且つ上記ローラが嵌合して上下方向のずれを矯正する第2の溝とを有することを特徴とするものである。
【0014】
また、本発明の請求項9に記載の真空継手機構は、請求項2〜請求項8のいずれか1項に記載の発明において、上記進退駆動機構は上記ガイドレールと係合する回転自在なローラを有することを特徴とするものである。
【0015】
また、本発明の請求項10に記載の真空継手機構は、請求項2〜請求項9のいずれか1項に記載の発明において、上記ガイド部材は上記弁機構の下側に配置されていることを特徴とするものである。
【0016】
また、本発明の請求項11に記載の真空継手機構は、請求項2〜請求項10のいずれか1項に記載の発明において、上記センタリング機構は中立位置にある上記進退駆動機構の左右両側面に対して無負荷状態で接触する一対の弾接機構からなることを特徴とするものである。
【0017】
また、本発明の請求項12に記載の真空継手機構は、請求項11に記載の発明において、上記弾接機構はバネを有することを特徴とするものである。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図13に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。
本実施形態の真空継手機構10は、例えば図1、図2に示すように構成され、主として図3、図4に示す信頼性試験室(以下、単に「試験室」と称す。)20内に設けられている。図1〜図8に示す真空継手機構10は、後述するように真空継手と弁機構の同一平面内での角度のずれを矯正して位置合わせするための機構を有している。そこで、本実施形態の真空継手機構10が適用された試験室20について説明する。この真空継手機構10は、試験室20内にシェル30を装着した時にシェル30が例えば基準位置から周方向へ±3°程度位置ずれしていてもシェル30と試験室20の真空排気装置(図示せず)とを確実に接続し、コンタクタ、ウエハ及びウエハチャックをシェルとして確実に一体化し、信頼性試験を確実に行えるようにするものである。尚、試験室20は信頼性試験装置(図示せず)に上下左右に複数段に渡って形成され、各試験室20内で複数のウエハの信頼性試験を同時に実施できるようになっている。
【0019】
上記試験室20は、図3、図4に示すように、シェル30の試験温度を管理する温度管理室21と、この温度管理室21に隣接する制御室22を備え、温度管理室21内で制御室22内に配設された制御装置22Aの制御下でシェル30を試験温度に制御し、ウエハWの信頼性試験を行うようにしてある。温度管理室21の基板23の四隅にはシリンダ機構24が配設され、各シリンダ機構24のシリンダロッド24A上端はそれぞれ基板23の上方には配設された押圧板25の四隅に連結されている。この押圧板25の裏面には図示しないシリンダ機構等からなるクランプ機構が配設され、このクランプ機構を介して温度管理室21内にシェル30を着脱可能に受け取るようにしてある。
【0020】
また、図4、図5に示すように基板23上には基台26が配設され、この基台26の略中央に円形状の孔26Aが形成されている。また、図4、図5に示すように基台26には孔26Aを囲む多数(例えば、2000〜3000本)のポゴピン27がリング状に複数列に渡って垂直に植設されている。シェル30は、図4〜図6に示すように、ウエハWと、このウエハWの試験用電極と一括接触したコンタクタ31と、このコンタクタ31と気密に接触すると共にウエハWを保持するウエハ保持体であるウエハチャック32とを備え、ウエハWの信頼性試験を行う時にはこれら三者31、W、32が真空吸着によりシェル30として一体化した状態で各試験室20に対してそれぞれ着脱可能に装着するようにしてある。コンタクタ31のバンプ端子の周囲にはリング状に配置された多数の外部端子31Aが設けられ、これらの外部端子31Aとポゴピン27とが接触してバンプ端子と外部端子が電気的に導通可能になっている。ここで、ウエハWとコンタクタ31が一体化した状態とは、ウエハ全面に形成された多数のICチップそれぞれの試験用電極パッドとこれらの電極パッドに対応してコンタクタ31に設けられたバンプ端子とがそれぞれ一括接触し、信頼性試験を実施する際にウエハWとコンタクタ31間で試験用信号Sを授受できる状態をいう。
【0021】
更に、図4、図5に示すように上記基台26の孔26Aの内側にはこの孔26Aよりやや小径に形成されたボトムジャケット28が配置され、ボトムジャケット28の上面は基台26上面と略同一高さになっている。このボトムジャケット28は図示してないヒータ及び下部冷却ジャケットを内蔵し、押圧板25に固定された上部冷却ジャケット29とでシェル30を挟み、シェル30を所定の試験温度(例えば、110℃)まで昇温し、試験時にウエハWが発熱してもその試験温度を一定に維持するようにしてある。
【0022】
上記ウエハチャック32の上面には図6の(a)に示すように同心円状のリング状溝32Aが形成され、その外周縁にはシール部材32Bが取り付けられている。また、各リング状溝32Aはそれぞれ内部に形成された内部流路32Cと連通し、ウエハチャック32の周面に取り付けられた弁機構33を介して内部流路32Cを開閉するようにしてある。これらのリング状溝32A及び内部流路32Cによって真空吸着機構が構成されている。この弁機構33は図1に示す本実施形態の真空継手機構10の真空継手11によって開閉操作し、内部流路32Cと真空排気装置44を自動的に接続し、切り離すようにしてある。真空継手機構10を介して弁機構33を真空排気装置44に連結することにより、信頼性試験中でも内部流路32Cを真空引きしてウエハチャック32上にコンタクタ31を真空吸着し、コンタクタ31、ウエハW及びウエハチャック32が確実にシェル30として一体化するようにしてある。弁機構33は同図の(b)に示すように弁体33A及びバネ33Bを内蔵し、真空継手11を弁機構33に接続すると弁体33Aをバネ33Bの付勢力に抗して押し込んで内部流路32Cを開いて内部流路32Cと真空排気装置を連通し、真空継手11を弁機構33から切り離すと弁体33Aがバネ33Bの付勢力で元の位置に復帰し内部流路32Cを真空排気装置44から遮断するようにしてある。
【0023】
次に、本実施形態の真空継手機構10について図1〜図3を参照しながら詳述する。この真空継手機構10は、図1に示すように、ウエハチャック32の弁機構33と接続する真空継手11と、この真空継手11を弁機構33に対して進退動させる進退駆動機構(例えば、エアシリンダ)12と、このエアシリンダ12によって真空継手11と一体に前後に進退動する棒状の位置決め部材13と、この位置決め部材13を介して真空継手11を弁機構33との接続位置へ案内する、ウエハチャック32の周面に径方向に突出させて取付られたガイド部材14と、このガイド部材14に従って位置決め部材13が進出する間にエアシリンダ12をウエハチャック32の周囲で中立位置から周方向へ移動案内して平面内での角度のずれを矯正する、押圧板25の下面に固定された円弧状のガイドレール15と、このガイドレール15に従って移動するエアシリンダ12を中立位置へ復帰させる左右一対のセンタリング機構(例えば、ポゴピン)16、16とを備え、ウエハチャック32の弁機構33が真空継手11から例えば±3°程度周方向へ位置ずれしている場合に、その角度のずれを矯正し、弁機構33と真空継手11を確実に接続するようにしてある。センタリング機構16はエアシリンダ12に対して弾接する機構であれば、ポゴピン以外にエアシリンダのように空気圧を利用したもの等種々の機構を用いることができる。
【0024】
上記エアシリンダ12は図1に示すように支持板17を介してガイドレール15に連結されている。即ち、ガイドレール15の両側面にはガイド溝15Aが形成され、ガイドレール15の両側に配置された4個のガイドローラ18が各ガイド溝15Aと係合し、エアシリンダ12が中立位置を中心にしてガイドレール15に従って±3°程度往復移動するようにしてある。従って、ガイドレール15及びローラ18とで角度調整機構が構成されている。ここで中立位置とは図2(a)の一点鎖線で示すように位置決め部材13の軸心の延長線がボトムジャケット28上のウエハチャック32の中心Cを通る位置を云う。そして、エアシリンダ12が中立位置にある時、左右のポゴピン16、16がエアシリンダ12の左右両側面に無負荷の状態で接触し、エアシリンダ12が左右のいずれか一方へ移動すると一方のポゴピン16にエアシリンダ12を中立位置へ戻そうとする負荷が掛かるようになっている。ポゴピン16は、図2に示すように、シリンダ16Aと、このシリンダ16Aに内蔵されたバネ16Bと、このバネ16Bの作用でシリンダ16Aから出入りするロッド16Cとを有している。尚、図1ではガイドローラ18を支持板17に取り付けてあるが、支持板17を省略しガイドローラ18をエアシリンダ12に直付けしても良い。
【0025】
図1に示すように、上記エアシリンダ12のシリンダロッド12Aの先端に連結部材12Bが取り付けられ、連結部材12Bの左右にはガイドロッド12C、12Cが連結されている。これらのガイドロッド12C、12Cはいずれもエアシリンダ12の左右に形成されたガイド孔(図示せず)に従って進退動し、シリンダロッド12Aが上下左右に振れることなく直進するようにしてある。また、連結部材12Bには支持体19が取り付けられ、この支持体19の前面に片方の弁機構33を開閉操作する1個の真空継手11及び位置決め部材13が取り付けられている。
【0026】
上記位置決め部材13は図1に示すように真空継手11のやや下方に位置すると共に支持体19の左右の中心に位置している。この位置決め部材13の先端部には2個のローラ13Aが長手方向に配列され、水平面内で回転自在に支持されている。これらローラ13Aを介して位置決め部材13の先端がガイド部材14の溝に嵌合するようにしてある。即ち、図1、図2に示しようにガイド部材14には先端から基端側に向けて略V字状をなすテーパ面14A、14Aが左右対称に形成されている。各テーパ面14A、14Aの奥には位置決め部材13のローラ13Aが丁度嵌入する大きさに形成された溝14Bが連続して形成され、この溝14Bの両側面は互いに平行する平行面として形成されている。
【0027】
図1では真空継手機構10は1個の真空継手11を有し、これと対応する弁機構33を操作するようにしてあるが、図7の(a)、(b)で示すように2個の弁機構33、33を操作する場合には2個の真空継手11を取り付ければ良い。また、ガイド部材14のテーパ面14A、14Aは、図7の(b)に示すよう湾曲面14Aとして形成したものであっても良い。尚、図2の(b)〜(d)ではガイドレール15及びガイドローラ18は省略してある。
【0028】
また、図1ではガイドレール15の両側面にガイド溝15Aが形成されたものについて説明したが、図8に示すようにガイド溝15Aをガイドレール15の底面に形成し、このガイド溝15Aに係合するガイドローラ18を支持板17の上面に取り付けたものであっても良い。
【0029】
次に、動作について説明する。ウエハWの信頼性試験を実施する場合には、まず、前工程で真空吸着によりコンタクタ31、ウエハW及びウエハチャック32を一体化してシェル30を形成する。このシェル30を自動搬送機を用いて信頼性試験装置まで搬送し、試験室20内にシェル30を挿入する。試験室20内ではクランプ機構が駆動してシェル30を受け取った後、シリンダ機構24が駆動して押圧板25を介してシェル30を図4の矢印で示すように下降させ、ボトムジャケット28と上部ジャケット29とでシェル30が挟持し、コンタクタ31の各外部端子31Aとこれらに対応するポゴピン27が電気的に接触する。コンタクタ31、ウエハW及びウエハチャック32が一体化する際に、コンタクタ31とウエハチャック32の向きは厳密に一致する訳ではなく、多少の位置ずれが生じる。一方、自動搬送機でシェル30を搬送する場合には常に一定の軌道を辿るため、シェル30によっては図2の(a)に示すように必ずしも真空継手機構10の軸心、即ち位置決め部材13の軸心(図2の(a)で示す一点鎖線)の延長線上に弁機構33の中心が来るとは限らず、前述したように例えば最大限±3°程度周方向へ位置ずれする。
【0030】
このようにシェル30が試験室20内に若干の位置ずれを持った状態で装着されても、本実施形態では真空継手機構10により真空継手11をシェル30の弁機構33に確実に接続することができる。即ち、真空継手機構10のエアシリンダ12が駆動し、シリンダロッド12Aが中立位置から進出するとガイドロッド12Cを介して真空継手11がシェル30に向けて直進すると、図2の(a)に示すようにまず位置決め部材13のローラ13Aがガイド部材14のテーパ面14Aに当接する。引き続きエアシリンダ12を介して真空継手11が直進すると、ローラ13Aがテーパ面14Aを転動しながら一対の弁機構33、33の中心に近づきながら位置決め部材13が直進する。これに伴ってエアシリンダ12はガイドレール15及びガイドローラ18を介して中立位置から反時計方向へ左側のポゴピン16の付勢力に抗して徐々に移動する。そして、同図に(c)に示すように位置決め部材13のローラ13Aがガイド部材14の溝14Bに到達すると、真空継手11が弁機構33との接続位置に達する。
【0031】
更に、エアシリンダ12を介して位置決め部材13が直進すると、図2の(d
)に示すようにローラ13Aが溝14B内に嵌入すると共に真空継手11が弁機構33内に嵌入して弁体33Aを押し込み、ウエハチャック32の内部流路32Cと真空排気装置とを連通し、真空排気装置による内部流路32Cの真空排気を行い、シェル30をより確実に一体化し、コンタクタ31のバンプ端子とこれらと対応するウエハWの電極パッドを確実に接続し、その後の信頼性試験を確実に行うことができる。
【0032】
信頼性試験が終了すると、エアシリンダ12が逆方向に駆動し、位置決め部材13が上述した場合とは逆の経路を辿って真空継手11が弁機構33から外れ、弁機構33の弁体33Aがバネ33Bを介して元の位置に復帰し、ウエハチャック32の内部流路32Cを外部から遮断し、ウエハチャック32とコンタクタ31間の真空を保持し、シェル30として一体化した状態を維持する。真空継手11が弁機構33から外れると、エアシリンダ12は左側のポゴピン16の付勢力でガイドレール15に従って中立位置へ復帰し、そのポゴピン16が無負荷の状態になる。しかる後、試験室20内のシリンダ機構24が駆動し、シェル30をボトムジャケット28から持ち上げ、クランプ機構が駆動してシェル30を試験室20から搬出できる状態になる。
【0033】
以上説明したように本実施形態によれば、エアシリンダ12を介して真空継手11を弁機構33に接続する際に、真空継手11を位置決め部材13及びガイド部材14を介して弁機構33との接続位置へ導くと共にエアシリンダ12をガイドレール15に従って移動させるようにしたため、弁機構33の軸芯と真空継手11の軸芯とが水平面内で若干位置ずれし、両軸芯間で角度のずれがあっても、真空継手11が弁機構33に向けて進出する際に真空継手11を周方向で移動させて真空継手11の軸芯と弁機構33の軸芯を一致させ両者を確実に接続することができる。また、ガイドレール15に従って移動するエアシリンダ12を一対のポゴピン16、16でセンタリングするようにしたため、真空継手11を弁機構33から切り離すとポゴピン16、16を介してエアシリンダ12を常に中立位置へ戻してポゴピン16、16が無負荷になり、各ポゴピン16を長寿命化することができる。
【0034】
また、本実施形態によれば、位置決め部材13は先端に回転自在なローラ13Aを2個有すると共にガイド部材14は2個のローラ13Aが嵌入する溝14B及びこの溝14Bを左右に拡大する一対のテーパ面14A、14Aを有するため、位置決め部材13がガイド部材14に従って円滑に進出し、真空継手11を弁機構33に対して円滑に接続することができる。また、エアシリンダ12はガイドレール15と係合する回転自在なローラ18を有するため、位置決め部材13の直進に伴ってエアシリンダ12が中立位置から円滑に移動し真空継手11と弁機構33をより円滑に接続することができる。また、センタリング機構16はバネを有するポゴピン等の弾接機構からなるため、低コストなセンタリング機構を得ることができる。また、ガイド部材14は弁機構33の下側に配置されているため、真空継手機構10をコンパクト化することができる。
【0035】
(以下は追加事項)
図9は本発明の他の実施形態を示す側面図である。上記実施形態では下記角度調整機構としてガイドレール15及びローラ18が用いられていたが、本実施形態ではエアシリンダ12の角度調整手段として回転支持機構40が用いられている。尚、以下では上記実施形態と同一または相当部分には同一符号を附して説明する。即ち、本実施形態の真空継手機構10は、同図に示すように、ウエハチャック32の弁機構33と接続する真空継手11と、この真空継手11を弁機構33に対して進退動させる進退駆動機構であるエアシリンダ12と、このエアシリンダ12によって真空継手11と一体に前後に進退動する棒状の位置決め部材13と、この位置決め部材13を介して真空継手11を弁機構33との接続位置へ案内する、ウエハチャック32の周面に取付られたガイド部材14と、このガイド部材14及び位置決め部材13と協働して真空継手11を弁機構33に対して角度調整を行う角度調整手段としての回転支持機構40と、この回転支持機構40と協働してエアシリンダ12を中立位置へ復帰させる左右一対のセンタリング機構としてのポゴピン16、16とを備えている。
【0036】
図9に示すように本実施形態ではシリンダ12のシリンダロッド12Aが押圧板25の外方へ突出している。このシリンダロッド12A及びその両側のガイドロッド12Cの突出端に連結部材12Bが連結されている。この連結部材12Bはシリンダロッド12A及びガイドロッド12Cから垂直下方に延びている。真空継手11及び位置決め部材13は連結部材12Bの下端から内方へ延びる支持体19の先端にそれぞれ取り付けられ、位置決め部材13及びガイド部材14を介して真空継手11が弁機構33に接続するようになっている。
【0037】
上記シリンダ12は、図9に示すように、押圧板25の中央部から外方へ延びる細長形状の第1支持板17及び第2支持板17Aを介して支持されている。第1支持板17は第2支持板17Aの上面に配置されたレール等のスライド機構(図示せず)を介して第2支持板17A上面を長手方向に往復移動可能になっている。第2支持板17Aは押圧板25の中央部分で回転支持機構40を介して回転可能に支持されている。この回転支持機構40は、同図に示すように、押圧板15の上面で上部冷却ジャケット29の中心と一致する位置に固定された支持軸40Aと、この支持軸40Aに第2支持板17Aを挟むように装着されたスラストベアリング40Bと、支持軸40Aを固定する支持部材40Cとを有し、真空継手11が平面内で弁機構33から例えば±3°程度位置ずれしていてもエアシリンダ12が第1、第2支持板17、17Aを介して支持軸40Aを中心に正逆回転し、その角度のずれを矯正して真空継手11を弁機構33に対して確実に接続するようにしてある。
【0038】
従って、ウエハWの信頼性試験を実施する際に、シェル30の弁機構33が真空継手11から若干角度ずれしていても以下のようにして角度のずれが調整される。即ち、真空継手11を弁機構33に接続する時には、真空継手11がエアシリンダ12を介して弁機構33に向けて直進して位置決め部材13のローラ13Aがガイド部材14のテーパ面14Aに当接する。その後、ローラ13Aがガイド部材14のテーパ面14Aを転動すると共に回転支持機構40を介してシリンダ12が中立位置から時計方向あるいは反時計方向へポゴピン16の付勢力に抗して移動して徐々に水平方向の位置ずれを矯正すると共に、位置決め部材13のローラ13Aがガイド部材14の溝14Bに到達し、真空継手11が弁機構33内に嵌入して弁体33Aを押し込み、ウエハチャック32の内部流路32Cと真空排気装置とを連通し、真空排気装置を介して内部流路32Cの真空排気を行い、シェル30をより確実に一体化し、上記実施形態と同様にウエハWの信頼性試験を確実に行うことができる。従って、本実施形態においても上記実施形態と同様に作用効果を期することができる。
【0039】
上記各実施形態では位置調整機構として平面内での角度調整手段を設けた真空継手機構について説明したが、以下では角度調整手段に上下方向の位置調整機構が付加された真空継手機構について図10〜図13を参照しながら上記実施形態と同一または相当部分には同一符号を附して説明する。
【0040】
図10〜図13に示す真空継手機構10は、真空継手11と弁機構33が水平面内での角度のずれ及び上下方向のずれがあってもこれら両者間の位置を接続位置に調整できる位置調整機構を備えている。本実施形態では上下方向の位置ずれを矯正する機構が付加されいるため、これに関連して本実施形態の位置決め部材13、ガイド部材14は図9に示す真空継手機構とは相違している。そこで以下では図9との相違点を中心に説明する。
【0041】
即ち、図10に示すように本実施形態の真空継手機構10には連結部材12Bの下方に真空継手11及び位置決め部材13を上下方向に昇降案内する昇降ガイド機構80が上下位置調整手段として設けられている。この昇降ガイド機構80は、同図に示すように、連結部材12Bの下端部に固定された上下方向のレール81と、このレール81に従って昇降する移動部材82と、この移動部材82の下方への移動を規制するストッパー83とを有している。この移動部材82には支持体19を介して真空継手11及び位置決め部材13が水平に固定され、これら両者11、13は移動部材82を介してレール81に従って昇降するようになっている。
【0042】
上記位置決め部材13に対応するガイド部材14は、例えば図11に示すように、上記各実施形態と同様の第1のテーパ面14A、14A及び溝14Bと、片方(図11では右側)のテーパ面14Aの上方へ延設された延設部上面に形成された第2のテーパ面14Dとを有している。第2のテーパ面14Dは前方へ下降傾斜している。また、図12に示すように真空継手11の支持体19の側面には第2のローラ13Bが回転自在に取り付けられ、位置決め部材13がガイド部材14と接触すると第1のローラ13Aがテーパ面14A、14A間に入り込み、第2のローラ13Bが第2のテーパ面14Dに乗り上げて真空継手11の水平面内の角度のずれ及び上下方向の位置ずれを矯正するようにしてある。
【0043】
従って、ウエハWの信頼性試験を実施する際に、シェル30の弁機構33が真空継手11から水平方向で若干角度ずれし、しかも上下方向の位置ずれがあっても以下のようにして位置ずれを矯正することができる。即ち、真空継手11を弁機構33に接続する時には、エアシリンダ12を介して真空継手11がエアシリンダを介して弁機構33に向けて直進して位置決め部材13の第1のローラ13Aがガイド部材14の第1のテーパ面14Aに当接してテーパ面14A、14A間に入り込んだ後、引き続き第2のローラ13Bが第2のテーパ面14D上に乗り上げる。その後、第1のローラ13Aがテーパ面14Aを転動して回転支持機構40を介してシリンダ12が中立位置から時計方向あるいは反時計方向へポゴピン16の付勢力に抗して移動して徐々に水平方向の位置ずれを徐々に矯正すると共に、第2のローラ13Bが第2のテーパ面14Dに乗り上げて位置決め部材13が昇降ガイド機構80を介して上昇して上下方向の位置ずれを徐々に矯正する。位置決め部材13が更に進出すると回転支持機構40及び昇降ガイド機構80を介して真空継手11が旋回及び上昇しながら弁機構33との角度のずれ及び上下のずれが接続位置まで徐々に矯正され、真空継手11が弁機構33内に嵌入して弁体33Aを押し込み、ウエハチャック32の内部流路32Cと真空排気装置とを連通し、真空排気装置を介して内部流路32Cの真空排気を行い、シェル30をより確実に一体化し、上記実施形態と同様にウエハWの信頼性試験を確実に行うことができる。従って、本実施形態によれば、真空継手11の水平面内での角度のずれ及び上下方向のずれを矯正して真空継手11を弁機構33に対して確実に接続することができ、また、その他にも上記各実施形態と同様に作用効果を期することができる。
【0044】
また、図13は他の実施形態のガイド部材14を示す図で、このガイド部材14は、図11に示す第2のテーパ面14Dに代えてテーパ面14A、14Aの入口から溝14Bの両側面に渡って形成された断面V字状の第2の溝14C、14Cを有している。その他は図10に示す真空継手機構10と同様に構成されている。この溝14Cの側面は、その幅が入口から奥に向かって漸減するテーパ面14Aとして形成され、しかもローラ13Aが嵌合して奥に進むに連れて上下方向のずれを矯正することができる。つまり、溝14Cは入口では幅広になっているため、ローラ13Aが上下に若干位置ずれしていてもローラ13Aが確実に溝14Cと嵌合する。そして、位置決め部材13が進出するに連れて溝幅が狭くなっているため、幅の狭い位置に行くに従って真空継手11が昇降ガイド機構80を介して昇降し、真空継手11の上下のずれを徐々に矯正するようになっている。尚、この場合には図12に示す第2のローラ13Bは必要ない。
【0045】
尚、本発明は上記各実施形態に何等制限されるものではなく、必要に応じて各構成要素を適宜設計変更することができる。例えば、図10に示す昇降ガイド機構80に代えて第1、第2支持板17、17Aをゴム等の弾性体によって形成し、位置決め部材13及びガイド部材14を介して真空継手11を持ち上げる際に弾性体が弾性変形するようにしても良い。また、上記各実施形態ではシェル30を自動搬送機を用いて試験室20内に自動装着する場合について説明したが、オペレータがシェル30を装着しても良い。
【0046】
【発明の効果】
本発明の請求項1〜請求項10に記載の発明によれば、信頼性試験装置の一環としてコンタクタ、ウエハ及びウエハ保持体の一体化物を試験室内に自動装着しても一体化物と真空排気装置とを確実に接続することができ、安定した信頼性試験を確実に行うことができる真空継手機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の真空継手機構の一実施形態を示す斜視図である。
【図2】図1に示す真空継手機構の動作説明図である。
【図3】図1に示す真空継手機構を適用した信頼性試験装置の試験室を示す平面図である。
【図4】図3に示す試験室の正面図である。
【図5】図4に示すシェルと試験室との関係を示す分解斜視図である。
【図6】(a)は図5に示すシェルを構成するウエハチャックを示す斜視図、(b)はその弁機構の断面図である。
【図7】(a)は本発明の他の実施形態の弁機構及びガイド部材を示す斜視図、(b)は本発明の更に他の実施形態の弁機構及びガイド部材を示す斜視図である。
【図8】本発明の更に他の実施形態の真空継手機構を示す図1に相当する斜視図である。
【図9】本発明の更に他の実施形態の真空継手機構を示す側面図である。
【図10】本発明の更に他の実施形態の真空継手機構を示す側面図である。
【図11】本発明の更に他の実施形態の真空継手機構のガイド部材を示す図7の(a)、(b)に相当する斜視図である。
【図12】図11に示すガイド部材に対応する位置決め部材を中心に示す側面図である。
【図13】本発明の更に他の実施形態の真空継手機構のガイド部材を示す図11に相当する斜視図である。
【符号の説明】
10 真空継手機構
11 真空継手
12 エアシリンダ(進退駆動機構)
13 位置決め部材
13A、13B ローラ
14 ガイド部材
14A、14D テーパ面
14B、14C 溝
15 ガイドレール(角度調整手段)
16 ポゴピン(センタリング機構)
18 ガイドローラ(角度調整手段)
20 試験室
30 シェル(一体物)
31 コンタクタ
32 ウエハチャック(ウエハ保持体)
33 弁機構
40 回転支持機構(角度調整手段)
80 昇降ガイド機構(上下調整手段)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vacuum joint mechanism, and more specifically, when a reliability test is performed on an IC chip formed on the entire surface of a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as “wafer”) while the wafer is in a wafer state, the wafer and the contactor are connected. The present invention relates to a vacuum joint mechanism for connecting a vacuum joint to an integrated valve mechanism formed by vacuum suction on a wafer holder.
[0002]
[Prior art]
In a conventional reliability test, temperature and electrical stress are applied to an IC chip package product to detect and reveal potential defects of the IC chip and remove defective products. IC chips are miniaturized and highly integrated as electric products become smaller and more functional. In addition, recently, various mounting technologies for further miniaturization of semiconductor products have been developed, and in particular, a technology for mounting an IC chip as a so-called bare chip without packaging an IC chip has been developed. In order to bring a bare chip to the market, a reliability test of the bare chip must be performed. In the case of a conventional reliability test apparatus, various difficult points such as electrical connection between the bare chip and the socket must be solved, and handling of a small bare chip makes the handling extremely complicated and increases the test cost. There is a risk of inviting.
[0003]
In view of this, a reliability test technique capable of testing in a wafer state is proposed in, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 7-231019, 8-5666, and 8-340030. In particular, the former two publications propose a technique for reliably bringing a wafer and a contactor such as a probe sheet into contact with each other without being affected by heat during a reliability test. The contactor includes a contact terminal that is in electrical contact with a predetermined electrode of a plurality of IC chips formed on the wafer, and an external terminal connected to the contact terminal, and the contact terminal contacts the predetermined electrode. Thus, it is a component that is in close contact with the wafer. When performing this reliability test, it is extremely important to ensure reliability that the contactor, the wafer, and the wafer tray (wafer holder) are securely integrated. In the following description, the contactor, the wafer, and the wafer holding body are integrated.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, various techniques have been proposed for batch contact technology between a wafer and a contactor, which has been conventionally required in the case of a reliability test performed in a wafer state. It has not yet reached the point where automatic mounting to a reliability testing device is realized. In view of this, the present applicant, for example, in Japanese Patent Application No. Hei 9-318920 as a part of such a reliability test apparatus, maintains a predetermined test temperature and keeps the wafer temperature control with a high reliability test reliability. Although proposed as an apparatus and a wafer storage chamber, in these inventions, a technique for automatically mounting a shell in the wafer storage chamber and automating the reliability test was in the process of development.
[0005]
The present invention has been made to solve the above problems, and even if a contactor, a wafer and an integrated body of a wafer holder (shell) are automatically mounted in a test chamber as a part of the reliability test apparatus, the shell and the vacuum evacuation apparatus are provided. It is an object of the present invention to provide a vacuum joint mechanism that can be reliably connected to each other and can reliably perform a stable reliability test.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The vacuum joint mechanism according to claim 1 of the present invention isHalfA vacuum joint mechanism for connecting a vacuum joint to an integrated valve mechanism in which a conductor wafer and a contactor are vacuum-adsorbed on a wafer holder, and the vacuum joint is advanced and retracted from a neutral position in order to connect to the valve mechanism. A driving mechanism; a positioning member that moves integrally with the vacuum joint via the advance / retreat driving mechanism; a guide member that cooperates with the positioning member to guide the vacuum joint to a connection position of the valve mechanism; A position adjusting mechanism for adjusting the position of the vacuum joint relative to the valve mechanism in cooperation with the member and the positioning member; and the vacuum joint biased from the neutral position in cooperation with the position adjusting mechanism along with its retreat. And a centering mechanism for returning to the neutral position.
[0007]
The vacuum joint mechanism according to claim 2 of the present invention isHalfA vacuum joint mechanism for connecting a vacuum joint to an integrated valve mechanism in which a conductor wafer and a contactor are vacuum-adsorbed on a wafer holder, and the vacuum joint is advanced and retracted from a neutral position in order to connect to the valve mechanism. A driving mechanism; a positioning member that moves integrally with the vacuum joint via the advance / retreat driving mechanism; a guide member that cooperates with the positioning member to guide the vacuum joint to a connection position of the valve mechanism; A position adjusting mechanism for adjusting the position of the vacuum joint relative to the valve mechanism in cooperation with the member and the positioning member; and the vacuum joint biased from the neutral position in cooperation with the position adjusting mechanism along with its retreat. A centering mechanism for returning to the neutral position, and the position adjusting mechanism moves the advance / retreat drive mechanism to the above-described position while the positioning member advances via the guide member. It is characterized in that an angle adjustment means for correcting the circumferential displacement of the mobile guide to the angle in the direction around the Movement holder.
[0008]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the vacuum joint mechanism according to the second aspect, wherein the angle adjusting means includes a guide rail having a larger diameter than the wafer holder, and the guide rail. And a roller fixed to the advancing / retreating drive mechanism side.
[0009]
According to a fourth aspect of the present invention, in the vacuum joint mechanism according to the second aspect of the invention, the angle adjusting means is a rotation that pivotally supports the advance / retreat drive mechanism via a support mechanism so that the forward / reverse rotation is possible. It is configured as a support mechanism.
[0010]
According to a fifth aspect of the present invention, in the vacuum joint mechanism according to any one of the second to fourth aspects, the positioning member has at least one rotatable roller at the tip. The guide member has a pair of left and right tapered surfaces for guiding the roller to the insertion groove.
[0011]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the vacuum joint mechanism according to any one of the second to fourth aspects, wherein the positioning member is arranged such that the positioning member is interposed via the guide member. It is characterized by having an up-and-down adjustment means for correcting the deviation of the up-and-down position by guiding the advance / retreat drive mechanism up and down in the up-and-down direction while moving forward.
[0012]
According to a seventh aspect of the present invention, in the vacuum joint mechanism according to the sixth aspect of the present invention, the positioning member has at least one first roller and a second roller that are rotatable at the tip portion, respectively. The guide member guides the first roller to the insertion groove and corrects the horizontal deviation from the neutral position, and guides the second roller in either the upper or lower direction. And a second tapered surface for correcting the deviation.
[0013]
According to an eighth aspect of the present invention, in the vacuum joint mechanism according to the seventh aspect, the positioning member has at least one rotatable roller at the tip, and the guide member includes the roller. A pair of left and right taper surfaces that guide the insertion groove to correct the horizontal shift from the neutral position, and these taper surfaces are formed by gradually decreasing the width from the tip to the base end, and the roller is fitted And a second groove for correcting the vertical displacement.
[0014]
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a vacuum joint mechanism according to any one of the second to eighth aspects, wherein the advance / retreat drive mechanism is a rotatable roller that engages with the guide rail. It is characterized by having.
[0015]
Moreover, the vacuum joint mechanism according to
[0016]
The vacuum joint mechanism according to an eleventh aspect of the present invention is the vacuum joint mechanism according to any one of the second to tenth aspects, wherein the centering mechanism is in the neutral position on both the left and right side surfaces of the advance / retreat drive mechanism. It consists of a pair of elastic contact mechanisms which contact with no load.
[0017]
A vacuum joint mechanism according to a twelfth aspect of the present invention is the vacuum joint mechanism according to the eleventh aspect, wherein the elastic contact mechanism has a spring.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on the embodiment shown in FIGS.
The vacuum
[0019]
As shown in FIGS. 3 and 4, the
[0020]
As shown in FIGS. 4 and 5, a
[0021]
Further, as shown in FIGS. 4 and 5, a
[0022]
As shown in FIG. 6A, a concentric ring-shaped
[0023]
Next, the vacuum
[0024]
The
[0025]
As shown in FIG. 1, a connecting
[0026]
As shown in FIG. 1, the positioning
[0027]
In FIG. 1, the vacuum
[0028]
Further, FIG. 1 illustrates the case where the
[0029]
Next, the operation will be described. When the reliability test of the wafer W is performed, first, the
[0030]
In this embodiment, the vacuum joint 11 is reliably connected to the
[0031]
Further, when the positioning
), The
[0032]
When the reliability test is completed, the
[0033]
As described above, according to this embodiment, when the vacuum joint 11 is connected to the
[0034]
Further, according to the present embodiment, the positioning
[0035]
(The following are additional items)
FIG. 9 is a side view showing another embodiment of the present invention. In the above embodiment, the
[0036]
As shown in FIG. 9, in this embodiment, the
[0037]
As shown in FIG. 9, the
[0038]
Therefore, when the reliability test of the wafer W is performed, even if the
[0039]
In each of the above-described embodiments, the vacuum joint mechanism provided with the angle adjustment means in the plane as the position adjustment mechanism has been described. Hereinafter, the vacuum joint mechanism in which the vertical position adjustment mechanism is added to the angle adjustment means will be described with reference to FIGS. With reference to FIG. 13, the same or corresponding parts as those in the above embodiment will be described with the same reference numerals.
[0040]
The vacuum
[0041]
That is, as shown in FIG. 10, the vacuum
[0042]
As shown in FIG. 11, for example, the
[0043]
Therefore, when the reliability test of the wafer W is performed, even if the
[0044]
FIG. 13 is a view showing a
[0045]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and each component can be appropriately changed in design as necessary. For example, instead of the
[0046]
【The invention's effect】
According to the first to tenth aspects of the present invention, even if an integrated product of a contactor, a wafer and a wafer holder is automatically mounted in the test chamber as part of the reliability test apparatus, the integrated product and the vacuum evacuation device. And a vacuum joint mechanism capable of reliably performing a stable reliability test.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a vacuum coupling mechanism of the present invention.
FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the vacuum joint mechanism shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a plan view showing a test chamber of a reliability test apparatus to which the vacuum joint mechanism shown in FIG. 1 is applied.
4 is a front view of the test chamber shown in FIG. 3. FIG.
5 is an exploded perspective view showing a relationship between a shell and a test chamber shown in FIG.
6A is a perspective view showing a wafer chuck constituting the shell shown in FIG. 5, and FIG. 6B is a cross-sectional view of the valve mechanism.
7A is a perspective view showing a valve mechanism and a guide member according to another embodiment of the present invention, and FIG. 7B is a perspective view showing a valve mechanism and a guide member according to still another embodiment of the present invention. .
FIG. 8 is a perspective view corresponding to FIG. 1 and showing a vacuum coupling mechanism according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a side view showing a vacuum coupling mechanism according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a side view showing a vacuum coupling mechanism according to still another embodiment of the present invention.
11 is a perspective view corresponding to (a) and (b) of FIG. 7 showing a guide member of a vacuum coupling mechanism of still another embodiment of the present invention.
12 is a side view mainly showing a positioning member corresponding to the guide member shown in FIG. 11. FIG.
FIG. 13 is a perspective view corresponding to FIG. 11 and showing a guide member of a vacuum coupling mechanism according to still another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Vacuum joint mechanism
11 Vacuum joint
12 Air cylinder (advance / retreat drive mechanism)
13 Positioning member
13A, 13B Roller
14 Guide member
14A, 14D Tapered surface
14B, 14C groove
15 Guide rail (angle adjustment means)
16 Pogo pin (Centering mechanism)
18 Guide roller (angle adjustment means)
20 test room
30 shell
31 Contactor
32 Wafer chuck (wafer holder)
33 Valve mechanism
40 Rotation support mechanism (angle adjustment means)
80 Lifting guide mechanism (up and down adjustment means)
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