JPH02272371A - 半導体検査装置及び半導体素子のアライメント方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、半導体検査装置に関する。

（従来の技術） 従来、パッケージング済みの半導体の電気的諸特性を検
査する工程では、半導体素子のパッケージが多種多用に
わたるため、夫々のパッケージの種類に合わせた専用検
査装置（ＩＣハンドラ）が必要とされていたが、近年の
半導体素子の多品種少量生産化に対応し、測定部のユニ
ット等を交換することで１台で多くの形状の半導体素子
の測定が可能ないわゆるユニバーサルハンドラが開発さ
れている。

このヨウなユニバーサルハンドラへの半導体素子供給形
態として、トレ一方式が知られている。

このトレ一方式のＩＣハンドラは、トレー上に多数例え
ば格子状に素子収容部を設け、この素子収容部内にパッ
ケージ済みの半導体素子例えばＱＦＰ、ＳＯＰ等を収容
し、該トレーから半導体素子を１つずつ取出して、ＩＣ
ハンドラのテストヘッドに設けられたプローブ針等の検
査端子に上記トレー上の各半導体素子を順次当接して検
査するように構成されている。

ところで、半導体素子の高集積化に伴い、このパッケー
ジングされた半導体素子の端子も多端子化、端子の狭ピ
ッチ化が進んでおり、このような多端子化、狭ピッチ化
された半導体素子の８１１定を行う場合には、高精度の
位置合せが必要とされ、また、装置のスルーブツトを向
上させるために、この高精度の位置合せを高速にて行う
必要があるため、高精度の位置合せおよび位置合せの高
速化が可能な半導体検査装置の開発が要望されていた。

（発明が解決しようとする課題） 本発明し、上述した従来の事情を鑑みてなされたもので
、高精度の位置合せが高速で行え、検査精度および装置
スルーブツトの向上が図れる半導体検査装置を提供する
ことを目的とするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の半導体検査装置は、取出した半導体素子の電極
端子とプローブ針とを当接させて検査を行う半導体検査
装置において、検査対象の半導体素子を収容したトレー
を複数収容したトレーセンター機構と、検査終了済みの
半導体素子を収容するためのトレーを複数収容したレシ
ーバ機構と、前記半導体素子を搭載し３次元および回転
方向に移動自在な検査台と、前記検査台との間で半導体
素子の移載を行う素子移載機構と、前記検査台を移動し
て半導体素子と前記プローブ針とのプリアライメントお
よびファインアライメントを行うアライメント機構とを
具備したことを特徴とするものである。

（作　用） 本発明は、上述した手段により、半導体素子の位置合せ
を高精度かつ高速で行うことが可能となり、検査精度の
向上とともに装置のスループット向上を図ることが可能
となる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図を参照して説明する
。

装置本体１は、半導体素子（以下、チップと呼ぶ）２を
多数例えば格子状に配列収容したトレー３をロード・ア
ンロードするためのトレーローダ−系４と、このトレー
３から一つずつ取出されたチップ２を検査台上に搭載し
、該チップ２を検査部へ搬送する検査ステージ系５とか
ら構成されている。また、上記トレーローダ−系４の検
査ステージ県側境界部には、チップ２を一つずつ保持し
てトレーローダ−系４ｇ検査ステージ系５間でのチップ
移載を行うためのチップ移載機構６が具備されている。

本実施例に用いるトレー３は、例えば第２図に示すよう
に、導電性樹脂からなる　２６０Ｘ　２２０ａｍ　。

厚さ　６．５ｎｍの長方形状のトレー本体３１の表面に
チップ２を収容する収容凹部３２を５行６列の格子状に
形成し、該収容凹部３２にチップ２を収容するように構
成されている。また、トレー本体３１の４隅から　２行
２列の凹部は、後述するトレー搬送機構の保持部により
トレー２を保持するための保持板３３を形成している。

また、トレー本体３１の４隅の一角には、トレー２の方
向性を規定するだめの面取り部３４が形成されている。

ところで、上記トレーローダ−系４には、トレ３を多数
棚積み積層した昇降自在のセンダー機構７、空トレーを
一時保管するためのトレーバッファ機構８、検査の終了
したチップ２を収容したトレー３を多数棚積み積層した
昇降自在のレシーバ機構９が夫々上記チップ移載機構６
に沿って並設されている。以下これらセンダー機構７、
トレーバッファ機構８、レシーバ機構９の並設方向をＹ
方向とし、これに直交する方向をＸ方向とする。

チップ移載機構６の構成は、トレーローダ−系４と検査
ステージ系５の境界に配置した基台１０を中心にしてチ
ップ移載のだめの各種機構を展開した構成となっており
、基台１０のトレーローダ系４の側面には、センダー機
構７、トレーバッファ機構８、レシーバ機構９の上方に
沿ってＹ−Ｚ方向に移動自在なトレー移載機構１１が配
設されている。このトレー移載機構１１の保持部１１ａ
により上述第２図に示したトレー３の保持板３３が吸着
保持される。

また、基台１０のセンダー機構７側端部に直交して、セ
ンダー機構７の最上段に棚積みされたトレー３から一つ
ずつチップ２を保持して検査ステージ系５へと搬送する
チップ搬入機構１２が設けられており、−刃基台１０の
レシーバ機構９側端部に直交して、検査ステージ系５で
検査の終了したチップ２を保持してレシーバ機構９の最
上段に側積みされたトレー３上へと搬送するチップ搬出
機構１３が設けられている。

これらチップ搬入機構１２およびチップ搬出機構１３は
、夫々、Ｙ方向へ突出した搬送腕１４をＸ−Ｚ方向に移
動させるための例えばＬＭガイドとボールスクリュー等
から組合されるＸ−Ｚステジ１５と、搬送腕１４の側面
にＹ方向に対して移動自在に設けられチップ２を保持例
えば吸着保持するための保持部１６とから構成されてい
る。

基台１０の検査ステージ系５側側面には、チップ２を保
持例えば吸着保持するための保持部１７ａ、１７ｂを所
定の間隔をおいて一対設け、一方の保持部１７ａで上記
チップ搬入機構１２により検査ステージ系５へと搬送さ
れたチップ２を検査ステージ系５の検査台１８上へと移
載すると同時に、他方の保持部１７ｂで検査台１８上の
検査終了済みのチップ２を上記チップ搬出機構１３への
受渡し部へと移載するダブル移載機構１７がＹ−Ｚ方向
に移動自在に配設されている。

また、検査ステージ系５は、チップ２を載置する検査台
１８と、この検査台１８を搭載し該検査台１８をＸ−Ｙ
−Ｚ−θ方向に移動させる検査台ステージ１９と、検査
台１８の移動軌道上に配設され検査台１８上のチップ２
の画像を撮像し、最終の位置合せ（以下、ファインアラ
イメントと呼ぶ）時における位置合せ情報を検査台ステ
ージ１９の駆動制御機構へと提供するファインアライメ
ント機構２０とから構成されている。

このような構成の半導体検査装置の動作について以下に
説明する。

まず、チップ搬入機構１２のＸ−Ｙステージを駆動して
、搬送腕１４をトレー３上の所定のチップ列上へ搬送さ
せた後、搬送腕１４のチップ保持部１６をＹ方向に移動
させて検査を行うチップ上に移動し、搬送腕１４を下降
させてチップ２を保持部１６にて保持例えば吸着保持す
る。

この後、チップ搬入機構１２を駆動して吸着保持したチ
ップ２を検査ステージ系５側の粗位置合せ（以下、プリ
アライメントと呼ぶ）用載置台２１上へと搬送し、該プ
リアライメント用載置台２１上に移載する。

このプリアライメント用載置台２１上方には、この載置
台２１上のチップ２の画像を撮像して正規の基準位置情
報とのずれ量を検出するプリアライメント用画像認識機
構２２が設けられている。

プリアライメント用画像認識機構２２における位置情報
の検出方式としては、例えばチップ２のモールド部にお
ける所定の部位の面積を撮像し、その撮像部における基
準位置例えば重心をａｌｌ定し、該測定した重心情報と
予め定められている正規の重心の基準位置情報とを比較
してそのずれ量情報を求める方式等が好適である。

こうして、プリアライメント用の位置情報を８１１定し
た後、ダブル移載機構１７の一方のチップ保持部１７ａ
にてプリアライメント用載置台２１上のチップ２を保持
し、検査ステージ系５の検査台１８上へと搬送移載する
とともに、ダブル移載機構１７の他方のチップ保持部１
７ｂにて検査台１８上の検査終了済みチップ２を上記チ
ップ搬出機構１３への受渡し部である受渡し載置台２３
上へと搬送移載する。

このプリアライメント用載置台２１から検査台１８への
チップ移載動作の際には、検査台１８は予め所定の受渡
し位置例えば基台１０の検査ステージ系５側側面の略中
央部にて待機しているが、上記プリアライメント用画像
認識機構２２によりチップ２の位置ずれが検出された場
合には、この位置ずれ情報に基づいて、チップ２が検査
台１８の予め定められた基皇位置上に載置されるように
検査ステージ系５は位置ずれ分秒動補正した状態で待機
する。こうして、チップ２は、常に、チップ２のプリア
ライメントされた検査台１８の定められた位置上に搭載
される。

チップ２を搭載した検査台１８は、テストヘッド２４等
を配設した検査部２５へ移動する途中、ファインアライ
メント機構２０下方で一旦停止し、ここでチップ２のフ
ァインアライメント動作が行われる。

本実施例のファインアライメント機構２０は、画像認識
機構により行われるように構成されており、その位置合
せ方式としては、例えばチップ２の直交する２辺のリー
ド列の一部を撮像し、この撮像した情報から撮像部の重
心位置を算出し、該算出した重心位置情報と、予め定め
られている基準の重心位置情報とを比較して位置ずれ量
を求め、該位置ずれ量の情報に基づいてチップ２が正規
の位置となるように検査台１８を移動させる方式等が好
適である。

こうしてチップ２のファインアライメントを終了した後
、検査台１８をテストヘッド２４下方の予め定められた
位置へ移動させ、次に検査台１８を上昇させてチップ２
のリード列をテストヘッド２４下面に設けられた図示を
省略したプローブ針列に当接させ検査を行う。

検査終了後は、検査台１８を再び移載位置まで移動させ
て、ここで、ダブル移載機構１７の一方のチップ保持部
１７ｂにて検査台１８上の検査終了済みチップ２を保持
しチップ受渡し載置台２３上へと搬送移載するとともに
、ダブル移載機構１７の他方のチップ保持部１７ａにて
プリアライメント用載置台２１上の次検査用チ・ツブ２
を保持し、検査台１８上へと搬送移載する。

検査終了済みチップ２をチップ受渡し載置台２３上へ移
載した後、チップ搬出機構１３の搬送腕１４に設けられ
たチップ保持部１６にてチ・ツブ２を保持例えば吸着保
持し、この搬送腕１４をレシーバ機構９のトレー３上へ
と移動させ、トレー３上の所定の位置に該チップ２を搭
載する。このとき、検査により不良と判定されたチップ
２は、搬送腕１４の移動軌道の下方に配置された不良品
収容箱２６に落される。

上述した一連の動作を繰返すことにより、センダー機構
７のトレー３に収容されたチップ２が順次検査されてレ
シーバ機構９のトレー３上へと収容される。

そして、センダー機構７のトレー３上のチップ２が全て
検査終了し、レシーバ機構９のトレー２がチップ２を満
載した状態となると、トレー移載機構１１がそのトレー
保持部１１ａによりセンダー機構７の空トレー３ａを保
持例えば吸着保持してレシーバ機構９のチップ２を満載
したトレー３上へ搬送しこれを搭載する。この後、セン
ダー機構７は、次検査用のトレーが上記空トレー３ａの
あった位置と同様の位置になるように該次検査用トレー
を上昇させ、一方、レシーバ機構９は、搭載された空ト
レー３ａが上記チップ２を満載したトレー３と同様な位
置となるように該空トレー３ａを下降させる。

また、不良チップが発生した場合には、レシーバ機構９
のトレー３がチップ満載状態となる前にセンダー機構７
のトレー３が空トレーとなり、次検査用トレーをセツテ
ィングすることが不可能となるが、このような場合には
、センダー機構７とレシーバ機構９間に配設されたトレ
ーバ・ソファ機構８上にて空トレ〜３ａを一時待機させ
る。そして、レシーバ機構９のトレー２がチ・ノブ満載
状態となった際に、上記動作と同様にしてトレーバッフ
ァ機構８に待機した空トレー３ａをレシーバ機構９へ搭
載することにより、センダー機構７の次検査トレーが空
トレー３ａによりセツティング不可能となる状態が防止
でき、連続的な処理が可能となる。

このように、本実施例の半導体検査装置によれば、プリ
アライメントおよびファインアライメントを検査台１８
上で直接行うことが可能であるため、従来行われている
ようなプリアライメントを独立したアライメント機構に
より行った後検査台に移載する間接的な方式と異なり、
プリアライメント後の検査台移載時における位置ずれの
発生がなく高精度の位置合せが可能となる。

また検査台１８上で全ての位置合せを行う位置合せ機構
を用いたことにより位置合せ速度が向上し、また検査終
了済みチップと次検査チップとを同時搬送するチップ移
載機構により搬送効率が向上し、これらの作用により装
置スループットの向上を図ることが可能である。

さらに、従来のような独立したプリアライメント機構が
不要となることから、装置が簡素化し、低コスト化を図
ることもできる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の半導体検査装置によれば
、半導体素子の位置合せを高精度かつ高速で行うことが
可能となり、検査精度の向上とともに装置のスルーブツ
ト向上を図ることが可能となる。また、位置合せ機構の
簡素化により装置の低コスト化を図ることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による半導体検査装置の構成
を示す平面図、第２図は第１図の実施例に用いるトレー
の一例を示す平面図である。 １・・・・・・装置本体、２・・・・・・チップ、３・
・・・・・トレー４・・・・・・トレーローダ−系、５
・・・・・・検査ステージ系、６・・・・・・チップ移
載機構、７・・・・・・センダー機構、８・・・・・・
バッファ機構、９・・・・・・レシーバ機構、１０・・
・・・・基台、１１・・・・・・トレー搬送機構、１２
・・・・・・チップ搬入機構、１３・・・・・・チップ
搬送機構、１４・・・・・・搬送腕、１７・・・・・・
ダブル移裁機構、１８・・・・・・検査台、１９・・・
・・・ｘ−ｙ−ｚ−θテーブル、２０・・・・・・ファ
インアライメント機構、２２・・・・・・プリアライメ
ント用画像認識機構、２４・・・・・・テストヘッド、
２５・・・・・・検査部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 取出した半導体素子の電極端子とプローブ針とを当接さ
   せて検査を行う半導体検査装置において、検査対象の半
   導体素子を収容したトレーを複数収容したトレーセンタ
   ー機構と、 検査終了済みの半導体素子を収容するためのトレーを複
   数収容したレシーバ機構と、 前記半導体素子を搭載し３次元および回転方向に移動自
   在な検査台と、 前記検査台との間で半導体素子の移載を行う素子移載機
   構と、 前記検査台を移動して半導体素子と前記プローブ針との
   プリアライメントおよびファインアライメントを行うア
   ライメント機構とを具備したことを特徴とする半導体検
   査装置。