JP4980870B2 - 半導体検査装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体検査装置に関するもので、特に、半導体集積回路パッケージをテストチャンバー内でテストボードに移送して密着させるための半導体検査装置に関するものである。

半導体集積回路パッケージは、生産段階の後半部に正常動作可否を確認するためのテスト過程を経るようになる。このために、半導体検査装置の一部としてテストハンドラーが用いられる。このテストハンドラーは、ローダーから送られた半導体集積回路パッケージが搭載されたトレーをテストボードに加圧し、半導体集積回路パッケージの入出力端子をテストボードに接触させる。

特許文献１には、テストボード上に複数のロードセルを設置して圧力及び変位を測定することが開示されている。テストしようとする半導体集積回路パッケージの規格が変更されると、テストボードも新しい規格に合う新しいテストボードに取り替えるべきである。しかしながら、この特許文献１に開示された技術の場合、テストボード上にロードセルが設けられるので、テストボードごとにロードセルを装着しなければならなく、その結果、半導体検査装置の価格が上昇するという問題点があった。

特許文献２には、テストハンドラーに荷重センサ（ロードセル）を設置して圧力を測定することが開示されている。この特許文献２に開示された技術の場合、単一の荷重センサ（ロードセル）を用いるので、トレーとテストボードとが平行でなく、一部の半導体集積回路パッケージがテストボードに接触できない場合、これを認知してトレーの位置を修正するための手段が設けられていない。
日本公開特許公報平７−０２７６３７号公報 韓国登録特許公報第１０−０３９４２１５号公報

本発明の目的は、より少ない数の部品（荷重センサ）を用いながらも、半導体集積回路パッケージとテストボードとの接触安定性を高めることで、半導体検査装置の価格を低下させることにある。

本発明の他の目的は、集積回路パッケージとテストボードの平行制御を通して半導体集積回路パッケージとテストボードとの間の正確な接触を可能にすることにある。

上記の目的を達成するための本発明に係る半導体検査装置は、プレートの複数の地点にそれぞれ連結されており、プレートをテストボード方向に移動させ、プレートとテストボードとの間に位置する半導体集積回路パッケージをテストボードに密着させる複数の移送部と、複数の移送部ごとに設置される複数の荷重センサと、複数の荷重センサによって測定される荷重に基づいて、半導体集積回路パッケージをテストボードに密着させるのに必要な複数の移送部の移送距離をそれぞれ算出し、複数の移送部の動力を調節することで、算出された移送距離だけプレートが移動するように制御する制御部と、を含む。

また、上述したプレートの前面は、半導体集積回路パッケージに接するように設けられ、複数の駆動部は、プレートの背面の互いに異なる位置にリンク部材を通して連結される。

また、上述した複数の駆動部は、モーターと、モーターによって回転するリードスクリューと、リードスクリューが回転するにつれて、リードスクリューのねじ部と相互作用して往復移動する移動部材と、移動部材と一緒に往復運動してプレートを移送させるロッドと、を含む。

また、上述した荷重センサは、移動部材とロッドとの間に設けられており、荷重センサは、移動部材の往復運動時にロッドに加えられる荷重を測定する。

また、上述した制御部は、半導体集積回路パッケージの入出力端子がテストボードのテスト端子に電気的に接触するように、テストボードに対するプレートの相対的な位置を制御する。

また、上述した制御部は、半導体集積回路パッケージの入出力端子がテストボードのテスト端子に電気的に接触するときにプレートに加えられる荷重を測定した後、その値を保存し、半導体集積回路パッケージの測定時ごとに保存された荷重値と同一大きさの荷重を発生させるように、複数の移送部の動力をそれぞれ制御する。

また、上述した制御部は、テストしようとする半導体集積回路パッケージの規格が変更されると、変更された半導体集積回路パッケージの入出力端子がテストボードのテスト端子に電気的に接触するときにプレートに加えられる荷重を再び測定した後、その値を保存し、変更された半導体集積回路パッケージのテスト時に保存された荷重に基づいて複数の移送部の動力をそれぞれ制御する。
また、上述した複数の荷重センサがロードセルである。

上述した目的を達成するための本発明に係る半導体検査装置の制御方法は、プレートの複数の地点にそれぞれ連結されており、プレートをテストボード方向に移動させ、プレートとテストボードとの間に位置する半導体集積回路パッケージをテストボードに密着させる複数の移送部と、複数の移送部ごとに設置される複数の荷重センサとを含む半導体検査装置の制御方法において、複数の移送部をそれぞれ駆動することで、半導体集積回路パッケージをテストボードに密着させ、プレートに加えられる荷重を測定し、複数の荷重センサによって測定される荷重に基づいて、半導体集積回路パッケージをテストボードに密着させるのに必要な複数の移送部の移送距離をそれぞれ算出し、複数の移送部の動力をそれぞれ調節することで、算出された移送距離だけプレートが移動するように制御する。

また、上述したプレートの位置制御は、半導体集積回路パッケージの入出力端子がテストボードのテスト端子に電気的に接触するように、テストボードに対するプレートの相対的な位置を制御する。

また、上述した半導体集積回路パッケージの入出力端子がテストボードのテスト端子に電気的に接触するときにプレートに加えられる荷重を測定した後、その値を保存し、半導体集積回路パッケージの測定時ごとに保存された荷重値と同一大きさの荷重を発生させるように、複数の移送部の動力をそれぞれ制御する。

また、テストしようとする半導体集積回路パッケージの規格が変更されると、変更された半導体集積回路パッケージの入出力端子がテストボードのテスト端子に電気的に接触するときにプレートに加えられる荷重を再び測定した後、その値を保存し、変更された半導体集積回路パッケージのテスト時に再び測定されて保存された荷重に基づいて、複数の移送部の動力をそれぞれ制御することをさらに含む。

また、上述した測定された荷重を予め設定された基準荷重と比較し、その差が予め設定された誤差範囲を超えると、複数の移送部から発生する荷重を再び調整することで、プレートの位置を再び設定する。

また、上述した予め設定された荷重と前記測定された荷重とを比較した後、その差を求め、設定荷重と測定荷重との差が予め設定された許容誤差範囲内にあると、プレートの現在位置を最終位置と設定し、設定荷重と測定荷重との差が許容誤差範囲を逸脱すると、設定荷重と測定荷重との差を考慮してプレートの位置を再び調整する。

また、上述した最終位置は、半導体集積回路パッケージがテストボードに検査可能な程度に充分に密着されたときのプレートの位置である。

本発明は、テストボードやトレーでない移送部に荷重センサ（ロードセル）を設置して運営することで、テストしようとする半導体集積回路パッケージの規格が変更されて新しいトレーやテストボードが用いられる場合も、既存の移送部をそのまま用いることができるので、半導体検査装置の価格を低下させることができる。

また、複数の移送部ごとに荷重センサを設置して運用することで、集積回路パッケージとテストボードの平行制御を通して半導体集積回路パッケージとテストボードとの間の正確な接触が可能になる。

以下、上記のように構成される本発明の好適な実施例を、図１〜図６に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施例に係る半導体検査装置の構成を示した図である。図１に示すように、テスト用チャンバー１０２内にテストボード１０４が設けられ、このテストボード１０４の前面にはトレー１０６が位置する。トレー１０６は、多数の半導体集積回路パッケージ１０６ａを収納するためのもので、半導体集積回路パッケージ１０６ａを収納した状態で別途のローダーなどによって半導体工程の必要な段階に移動する。このトレー１０６をテストボード１０４に密着させると、テストボード１０４に形成されたソケット１０４ａに半導体集積回路パッケージ１０６ａが挿入されることで、半導体集積回路パッケージ１０６ａとソケット１０４ａとが電気的に連結される。トレー１０６をテストボード１０４に密着させるために、プレート１０８と複数の移送部１１０が設けられる。図１は、複数の移送部１１０の一部分のみを示しており、図２と図３は、複数の移送部１１０の全体的な構成を示している。複数の移送部１１０とプレート１０８は、トレー１０６をテストボード１０４側に移送して加圧する。

テストボード１０４は、ハイフィックスボード（ｈｉ−ｆｉｘ ｂｏａｒｄ）とも呼ばれるもので、半導体集積回路パッケージ１０６ａとテスト回路１１２とを電気的に連結するための装置である。テスト回路１１２は、テストボード１０４に挿入された半導体集積回路パッケージ１０６ａとテスト信号を取り交わしながら半導体集積回路パッケージ１０６ａの正常可否を判定する。テスト回路１１２は、テスト用チャンバー１０２の外部に設置される。

トレー１０６に収納された半導体集積回路パッケージ１０６ａを正確に検査するためには、全ての半導体集積回路パッケージ１０６ａがテストボード１０４のソケット１０４ａに正確に挿入されるべきであるので、トレー１０６とテストボード１０４との間の平行整列が非常に重要である。図１において、プレート１０８とテストボード１０４との間の距離Ｌ１，Ｌ２が“Ｌ１≠Ｌ２”として互いに異なる場合、トレー１０６の一側（Ｌ１及びＬ２のうちより大きい側）がテストボード１０４に充分に接近できなくなり、一部の半導体集積回路パッケージ１０６ａがソケット１０４ａに挿入されないこともある。このようになると、該当の半導体集積回路パッケージ１０６ａのテストが不可能になるか、信頼できないテスト結果が発生しうる。

また、複数の移送部１１０とプレート１０８がトレー１０６を加圧する程度も重要である。すなわち、過度に大きい荷重でトレー１０６を加圧すると、半導体集積回路パッケージ１０６ａやその他の装備が破損される憂いがあり、過度に小さい荷重でトレー１０６を加圧すると、半導体集積回路パッケージ１０６ａがソケット１０４ａに充分に挿入されない可能性がある。

図２は、本発明の実施例に係る半導体検査装置の斜視図で、図３は、図２に示した半導体検査装置の移送部の構成を示した断面図で、特に、複数の移送部の構成を具体的に示した図である。図２及び図３に示すように、複数の移送部１１０は、その構成が同一であるので、各移送部１１０における同一の構成要素には同一の参照番号を付与し、一つの移送部１１０のみを基準にして構成を説明する。

動力を発生させるモーター２０２の回転力は、第１プーリー２０４、ベルト２０６及び第２プーリー２０８を通してリードスクリュー２１０に伝達される。リードスクリュー２１０は、この回転力によって元の位置で回転する。リードスクリュー２１０には、移動部材２１２が連結されるが、リードスクリュー２１０の回転運動が移動部材２１２の往復運動に変換される。移動部材２１２の往復運動は、ロッド２１４を通してプレート１０８に伝達されることで、プレート１０８の移送に関与する。結局、モーター２０２の回転力によってプレート１０８が矢印Ａ方向に往復移動する。ロッド２１４とプレート１０８は、リンク部材２１６を通して機械的に連結されるので、複数の移送部１１０の加圧力を互いに異なるように調整することで、プレート１０８とテストボード１０４との間の平行整列を制御することができる。

図２における参照番号２１８は、テスト用チャンバー１０２の隔壁で、その一部分のみを示した。この隔壁２１８を基準にしてロッド２１４の一部分とプレート１０８がテスト用チャンバー１０２内に位置し、複数の移送部１１０は、テスト用チャンバー１０２の外部に位置する。ロッド２１４の中間部分を取り囲む断熱材２２０は、ロッド２１４を通したテスト用チャンバー１０２内部の熱損失を防止するためのものである。

図３において、荷重センサ３０２は、移動部材２１２とロッド２１４との間に設置される。移動部材２１２とロッド２１４は、単方向ストッパー３０４によって連結される。移動部材２１２がプレート１０８側に移動するとき、移動部材２１２、荷重センサ３０２及びロッド２１４を通してプレート１０８に加圧力が伝えられ、このときの加圧力（すなわち荷重）は、荷重センサ３０２を通して測定する。結局、プレート１０８が図１のトレー１０６をテストボード１０４に密着させて加圧するときの荷重は、荷重センサ３０２を通して検出することができる。

図４は、図２に示した半導体検査装置の制御系統を示したブロック図である。図４に示すように、制御部４０２は、複数の駆動回路４０４を通して複数の移送部１１０をそれぞれ制御する。特に、制御部４０２は、複数の移送部１１０に設けられる荷重センサ３０２を通して測定した荷重に基づいて複数の移送部１１０をそれぞれ制御することで、半導体集積回路パッケージ１０６ａの入出力端子が、テストボード１０４のソケット１０４ａに形成されたテスト端子に電気的に接触するように、テストボード１０４に対するプレート１０８の相対的な位置を制御する。

また、制御部４０２は、半導体集積回路パッケージ１０６ａの入出力端子がテストボード１０４のテスト端子に電気的に接触するときにプレート１０８に加えられる荷重を測定した後、その値をメモリ４０６に保存し、半導体集積回路パッケージ１０６ａの測定時ごとにメモリ４０６に保存された荷重値と同一大きさの荷重を発生させるように複数の移送部１１０の動力をそれぞれ制御する。

また、制御部４０２は、テストしようとする半導体集積回路パッケージ１０６ａの規格（例えば、ピンタイプやピン数など）が変更されると、変更された半導体集積回路パッケージ１０６ａの入出力端子がテストボード１０８のテスト端子に電気的に接触するときにプレートに加えられる荷重を再び測定した後、その値をメモリ４０６に保存し、変更された半導体集積回路パッケージ１０６ａのテスト時にメモリ４０６に保存された荷重値に基づいて複数の移送部１１０の動力をそれぞれ制御する。

図５は、本発明の実施例に係る半導体検査装置の制御方法を示したフローチャートである。図５に示すように、半導体集積回路パッケージ１０６ａが搭載されたトレー１０６をプレート１０８と複数の移送部１１０を用いてテストボード１０４に加圧しながら、そのときに複数の荷重センサ３０２にかかる荷重Ｗ１，Ｗ２を測定する（５０２）。この測定された荷重Ｗ１，Ｗ２を予め設定された荷重と比較し、その差の絶対値ｄ１，ｄ２を求める（５０４）。

ここで、設定荷重は、トレー１０６がテストボード１０４に完全に密着し、半導体集積回路パッケージ１０６ａがソケット１０４ａに完全に挿入された状態の荷重である。したがって、測定荷重Ｗ１，Ｗ２が設定荷重より小さい場合、トレー１０６がテストボード１０４に完全に密着した状態でないと判定する。ただし、一定水準の誤差範囲を設けて、測定荷重Ｗ１，Ｗ２と設定荷重との差ｄ１，ｄ２がこの許容誤差範囲内にあると、トレー１０６がテストボード１０４に充分に密着し、正常なテストが可能な状態であると判定する。

測定荷重Ｗ１，Ｗ２と設定荷重との差ｄ１，ｄ２がこの許容誤差範囲内にあるかどうかを判断し、測定荷重Ｗ１，Ｗ２と設定荷重との差ｄ１，ｄ２が許容誤差範囲内にある場合（５０６の‘はい’）、現在のプレート１０８の位置を＜最終位置＞と決定する（５０８）。ここで、＜最終位置＞は、プレート１０８がトレー１０６をテストボード１０４に加圧し、半導体集積回路パッケージ１０６ａがソケット１０４ａに充分に挿入されて正常なテストが可能であるときのプレート１０８の位置を意味する。プレート１０８が＜最終位置＞に到達できない場合、半導体集積回路パッケージ１０６ａがソケット１０４ａに充分に挿入された状態でないと言えるし、その反対に、プレート１０８が＜最終位置＞に対応する荷重を過度に超えてトレー１０６を加圧する場合、半導体集積回路パッケージ１０６ａがソケット１０４ａに過度に挿入または密着されることで、損傷が発生しうる状態と言える。したがって、正常なテストを可能にするためには、複数の移送部１１０に適切な荷重を発生させることで、プレート１０８が＜最終位置＞に到達できるようにすべきで、このためには、測定荷重Ｗ１，Ｗ２と設定荷重との差ｄ１，ｄ２が許容誤差範囲内にあることが好ましい。測定荷重Ｗ１，Ｗ２と設定荷重との差ｄ１，ｄ２のうち何れか一側のみが許容誤差範囲内にあり、残りが許容誤差範囲を逸脱する場合、これは、許容誤差範囲を逸脱した側のトレー１０６とテストボード１０４とが充分に密着された状態でないと見なせるので、許容誤差範囲を逸脱した側の移送部１１０に一層大きい荷重を発生させることで、該当部分のトレー１０６をテストボード１０４に一層近く密着させる。

測定荷重Ｗ１，Ｗ２と設定荷重との差ｄ１，ｄ２が許容誤差範囲内にあるかどうかを判断し、測定荷重Ｗ１，Ｗ２と設定荷重との差ｄ１，ｄ２が許容誤差範囲内にない場合（５０６の‘いいえ’）、測定荷重Ｗ１，Ｗ２と設定荷重との差ｄ１，ｄ２が許容誤差範囲内になるように複数の移送部１１０の荷重を再び調整し、プレート１０８の位置を再び設定する（５１０）。

図６は、本発明の他の実施例に係る半導体検査装置を示した斜視図である。図６に示すように、複数の移送部６１０を４個に構成し、プレート６０８の４部分に対する荷重を独立的に制御することで、トレー１０６とテストボード１０４との密着程度を一層精巧に制御することができる。この場合、リンク部材６１６は、図２のリンク部材２１６とは異なって、上下左右の全てに動かせる構造のリンク部材６１６であることが好ましい。

本発明の実施例に係る半導体検査装置の構成を示した図である。 本発明の実施例に係る半導体検査装置の斜視図である。 図２に示した半導体検査装置の移送部の構成を示した断面図である。 図２に示した半導体検査装置の制御系統を示したブロック図である。 本発明の実施例に係る半導体検査装置の制御方法を示したフローチャートである。 本発明の他の実施例に係る半導体検査装置を示した斜視図である。

符号の説明

１０２ テスト用チャンバー
１０４ テストボード
１０４ａ ソケット
１０６ トレー
１０６ａ 半導体集積回路パッケージ
１０８，６０８ プレート
１１０，６１０ 移送部
１１２ テスト回路
２０２ モーター
２０４，２０８ プーリー
２０６ ベルト
２１０ リードスクリュー
２１２ 移動部材
２１４ ロッド
２１６，６１６ リンク部材
２１８ 隔壁
２２０ 断熱材
３０２ 荷重センサ
３０４ ストッパー
４０２ 制御部
４０４ 駆動回路
４０６ メモリ

Claims (8)

1. プレートの複数の地点にそれぞれ連結されており、前記プレートをテストボード方向に移動させ、前記プレートと前記テストボードとの間に位置する半導体集積回路パッケージを前記テストボードに密着させる複数の移送部と、
   前記プレートの背面の互いに異なる位置にリンク部材を通して連結される複数の駆動部であって、該複数の駆動部のそれぞれは、モーターと、該モーターによって回転するリードスクリューと、該リードスクリューが回転するにつれて、前記リードスクリューのねじ部と相互作用して往復移動する移動部材と、を含む、複数の駆動部と、
   前記移動部材と一緒に往復運動して前記プレートを移送させるロッドと、
   前記複数の移送部ごとに設置される複数の荷重センサであって、該荷重センサは前記移動部材と前記ロッドとの間に設けられており、前記荷重センサは、前記移動部材の往復運動時に前記ロッドに加えられる荷重を測定する、複数の荷重センサと、
   前記半導体集積回路パッケージの入出力端子が前記テストボードのテスト端子に電気的に接触するときに前記テストボードに対する前記プレートの相対的な位置を制御するように前記プレートに加えられる荷重を前記荷重センサが測定した後、その荷重の値を保存し
   、前記半導体集積回路パッケージの測定時ごとに前記保存された荷重値と同一大きさの荷重を発生させるように、前記複数の移送部の移動距離をそれぞれ測定し、前記複数の移送部の動力をそれぞれ調節することで、前記測定された移送距離だけ前記プレートが移動するように制御する制御部と、を含むことを特徴とする半導体検査装置。
2. 前記制御部は、
   テストしようとする半導体集積回路パッケージの規格が変更されると、前記変更された半導体集積回路パッケージの入出力端子が前記テストボードのテスト端子に電気的に接触するときに前記プレートに加えられる荷重を荷重センサが再び測定した後、その荷重の値を保存し、前記規格が変更された半導体集積回路パッケージの測定時ごとに前記保存された荷重値と同一大きさの荷重を発生させるように、前記複数の移送部の移動距離をそれぞれ測定し、前記複数の移送部の動力をそれぞれ調節することで、前記測定された移送距離だけプレートが移動するように制御することを特徴とする請求項１に記載の半導体検査装置。
3. 前記複数の荷重センサは、ロードセルであることを特徴とする請求項１に記載の半導体検査装置。
4. プレートの複数の地点にそれぞれ連結されており、前記プレートをテストボード方向に移動させ、前記プレートと前記テストボードとの間に位置する半導体集積回路パッケージを前記テストボードに密着させる複数の移送部と、
   前記プレートの背面の互いに異なる位置にリンク部材を通して連結される複数の駆動部であって、該複数の駆動部のそれぞれは、モーターと、該モーターによって回転するリードスクリューと、該リードスクリューが回転するにつれて、前記リードスクリューのねじ部と相互作用して往復移動する移動部材と、を含む、複数の駆動部と、
   前記移動部材と一緒に往復運動して前記プレートを移送させるロッドと、
   前記複数の移送部ごとに設置される複数の荷重センサであって、該荷重センサは前記移動部材と前記ロッドとの間に設けられており、前記荷重センサは、前記移動部材の往復運動時に前記ロッドに加えられる荷重を測定する、複数の荷重センサと、を含む半導体検査装置の制御方法において、
   前記半導体集積回路パッケージの入出力端子が前記テストボードのテスト端子に電気的に接触するときに前記テストボードに対する前記プレートの相対的な位置を制御するように前記プレートに加えられる荷重を前記荷重センサが測定した後、その荷重の値を保存し、前記半導体集積回路パッケージの測定時ごとに前記保存された荷重値と同一大きさの荷重を発生させるように、前記複数の移送部の移動距離をそれぞれ測定し、前記複数の移送部の動力をそれぞれ調節することで、前記測定された移送距離だけ前記プレートが移動するように制御することを特徴とする半導体検査装置の制御方法。
5. テストしようとする半導体集積回路パッケージの規格が変更されると、前記変更された半導体集積回路パッケージの入出力端子が前記テストボードのテスト端子に電気的に接触するときに前記プレートに加えられる荷重を荷重センサが再び測定した後、その荷重の値を保存し、前記規格が変更された半導体集積回路パッケージの測定時ごとに前記保存された荷重値と同一大きさの荷重を発生させるように、前記複数の移送部の移動距離をそれぞれ測定し、前記複数の移送部の動力をそれぞれ調節することで、前記測定された移送距離だけプレートが移動するように制御することを特徴とする請求項４に記載の半導体検査装置の制御方法。
6. 前記測定された荷重を予め設定された基準荷重と比較し、その差が予め設定された誤差範囲を超えると、前記複数の移送部から発生する荷重を再び調整することで、前記プレートの位置を再び設定することを特徴とする請求項４に記載の半導体検査装置の制御方法。
7. 予め設定された荷重と前記測定された荷重とを比較した後、その差を求め、
   前記設定荷重と前記測定荷重との差が予め設定された許容誤差範囲内にあると、前記プレートの現在位置を最終位置と設定し、
   前記設定荷重と前記測定荷重との差が前記許容誤差範囲を逸脱すると、前記設定荷重と前記測定荷重との差を考慮して前記プレートの位置を再び調整することを特徴とする請求項４に記載の半導体検査装置の制御方法。
8. 前記最終位置は、前記半導体集積回路パッケージが前記テストボードに検査可能な程度に充分に密着されたときの前記プレートの位置であることを特徴とする請求項７に記載の半導体検査装置の制御方法。

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