JPH02281101A - 半導体検査装置 - 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係り、特にパッケージングさ
れた半導体素子の検査装置に関する。

（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／＼Ｃ／ラン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。

このよう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ＱＦＰＳＳＯＰ等を収容
し、該トレーから半導体素子を１つずつ取出し、半導体
素子の位置合せを行った後に、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位置合せ済
の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、パッケージジ
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
た半導体素子の測定を行う場合には、高精度の位置合せ
が必要とされる。

そこで、半導体検査装置における被測定物の位置合せは
、まず半導体素子の各側面に当接部材を押し当てること
等によって位置出しを行う粗位置合せ（以下、プリアラ
イメントと呼ぶ。）と、このプリアライメントされた半
導体素子を検査台に搬送移載した後に、その状態を画像
認識する等によって行う最終の位置合せ（以下、ファイ
ンアライメントと呼ぶ。）とによって行い、位置合せ精
度の向上が図られている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述したような従来の位置合せ方法では
、プリアライメントを機械的に行っているため、検査装
置とは別に独立した位置合せ機構が必要であり、装置コ
ストの上昇を招いているとともに、プリアライメントさ
れた半導体素子を検査台に搬送移載する際の搬送経路が
長くなり、搬送機構等の機械的な誤差によってずれか生
じる恐れが高いという問題があった。また、プリアライ
メントを機械的に行っているため、半導体素子の形状に
よっては位置合せ精度を充分に高めることができないと
いう問題もあった。これらによって、ファインアライメ
ントに長時間要したり、さらにはファインアライメント
による修正範囲を超えて正確な検査を行うことが不可能
になる等の難点があった。

上述したような多端子化や狭ピッチ化された半導体素子
の検査を正確に、かつ迅速に行うためには、高精度の位
置合せを高速にて行うことか重要であり、このような要
求を満足する高精度の位置合せおよび位置合せの高速化
か可能な半導体検査装置の開発が強く望まれている。

本発明は、このような課題に対処するために成されたも
ので、高精度の位置合せが高速で行え、検査精度および
装置スループッ！・の向上が図れ、かつ装置コストを低
減した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） すなわち本発明は、検査台上に塔載された半導体素子の
電極端子に検査端子を接触させて検査を行う半導体検査
装置において、前記半導体素子のロータ・アンローダ部
と別の一筐体内に、前記検査台に塔載される前の半導体
素子の位置ずれを判定するプリアライメント部と、前記
検査台に塔載された半導体素子の位置ずれを判定するフ
ァインアライメント部と、前記各位置ずれ情報に基づい
て検査台位置を補正する位置ずれ補正機構とを設けたこ
とを特徴としている。

（作　用） 本発明の半導体検査装置においては、プリアライメント
部およびファインアライメント部とも・に半導体素子の
位置すれの判定のみを行い、実際の位置合せは検査台側
において行っている。これによって、機械式等のプリア
ライメント機構を別途設ける必要がなくなり、必要な機
構全てを一筐体内にコンパクトに収容することが可能と
なる。

また実際の位置合せは検査台側で行うことにより、位置
合せの高速化および高精度化が達成される。

（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
多数収容したトレー３をロード・アンロドするためのト
レーローダ−系４と、この１・し３から取出されたチッ
プ２を検査部へ搬洋し所定の検査を行う検査ステージ系
５とから構成されている。また、上記トレーローダ−系
４の検査ステージ系５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４−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か具備さ
れている。なおトレー３は、例えばチップ２の収容部が
５行６列等の格子状に形成され、チップ収容部の一部が
トレー搬送機構の保持部を形成しているものである。

」二記トレーローダー系４には、トレー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ｌ・レーバッフ７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Ｘ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
載のた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側側面には、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１１．　ａ
によりトレー３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］０のレ
シーバ機構９側端部に直交して、検査ステージ系５て検
査の終了し＼−たチップ２を保持してレシーバ機構９の
最上段に棚積みされたトレー９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、Ｘ方向へ突出した搬送腕］４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ステージ１５と、搬送腕１４の側
面にＸ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。

さらに、上記基台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の各部に
移載すると同時に、他方の保持部１７ｂで検査終了済み
のチップ２を」−２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、トレーローダ−系４側から
移送されたチップ２の粗位置合せを行うプリアライメン
ト部］８と、チップ２の最終的な位置合せを行うファイ
ンアライメント部１９を含む検査部２０と、検査終了後
のチップ２をトレ−ロー系４側に移送するための受渡し
部２１とが、基台１０のＸ方向に沿って一筐体内に配設
されて構成されている。

上記プリアライメント部１８は、チップ２の載置台２２
と、その上方に配置されたプリアライメント用画像認識
機構２３とがら構成されており、このプリアライメント
部１８では載置台２２上のチップ２の画像を撮像し、正
規の基準位置とのずれ量の検出のみを行い、このずれ量
の補正は後述する検査台側で行われる。

また、上記検査部２０は、チップ２の受渡し位置である
待機位置、ファインアライメント部１９位置およびテス
トヘッド２４下方の検査位置間を、チップ２を載置する
検査台２５か検査台ステージ２６によって移動可能に構
成されており、検査台２５は、プリアライメント部１８
およびファインアライメント部１９によって得た位置ず
れ情報に基づき、チップ２が正規の基準位置状態となる
ようにｘ−ｙ−ｚ−θ方向に移動自在とされている。

ファインアライメント部１９では、検査台２５上のチッ
プ２の画像をファインアライメント用画像認識機構２７
で撮像することによって、正規の基準位置とのずれ量の
検出が行われる。

プリアライメント部１８およびファインアライメント部
１９によって得られたチップ２の画像データは、第２図
に示すように、プリアライメント制御系２８およびファ
インアライメント制御系２９により位置ずれ量に変換さ
れて、検査台ステージ駆動制御機構３０の動作制御を行
う検査台ステジ制御部３１に送られ、この位置ずれ情報
に基づいて検査台２５の待機位置およびテストヘッド２
４への当接位置が移動補正される。

上記プリアライメント制御系２８は、プリアライメント
用画像認識機構２３で得られた画像ブタから所定の基準
位置情報を得る画像データ認識部３２と、この画像デー
タから得た基準位置情報と画像の中心とのずれ量、すな
わち位置ずれ情報を得る位置ずれ全算出部３３とから構
成されている。また、ファインアライメント制御系２８
は、ファインアライメント用画像認識機構２７で得られ
た画像データから所定の基準位置情報を得る画像データ
認識部３４と、予めダミーチップ等によってプローブ針
の接触位置を確認しくティーチング）、その際の基準位
置情報が記憶されている記憶部３５と、上記画像データ
認識部３４によって得た基準位置情報とティーチングに
よって得た正規の基準位置情報とから位置ずれ情報を得
る位置ずれ全算出部３６とから構成されいる。

プリアライメント部１８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、得られた画像データから撮像部にお
ける基準位置例えば重心を求め、該測定した基準位置情
報と画像の中心とのずれ量情報を求める方式等が好適で
あり、該位置ずれ量の情報に基づいてチップ２が検査台
２５の予め定められた位置に載置されるように、検査台
ステージ制御部３１により検査台２５は位置ずれ分を移
動補正した状態で待機するよう制御される。

また、ファインアライメント部１９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、予めティーチングした際の基準の重
心位置情報とを比較して位置ずれ量を求める方式等が好
適している。

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−Ｚステージ１５および
搬送腕１４を駆動して、搬送腕１４の保持部１６を検査
を行う所定のチップ２上へ搬送し、チップ保持部１６で
チップ２を保持例えば吸着保持し、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をプリアライメ
ント部１８の載置台２２上に搬送移載する。

次に、このプリアライメント部１８のプリアライメント
用画像認識機構載２３により、載置台２２上のチップ２
の画像を撮像し、得られた画像データをプリアライメン
ト制御系２８に送る。プリアライメント制御系２８は、
画像データ認識部３２によって得られた画像データから
基準位置例えば重心位置を求め、この重心の測定位置情
報と画像の中心とから位置ずれ全算出部３３によって位
置ずれ量を求める。得られた位置ずれ情報によって、検
査台ステージ制御部３１は、検査台２５上の定められた
基準位置にチップ２が載置されるよう、予め受渡し位置
例えば基台１０の検査ステジ系５側側面の略中央部にて
待機している検査台２５の位置を位置ずれ分だけ補正す
るように検査台ステージ駆動制御機構３０を制御する。

このように、検査台２５の待機位置をプリアライメント
用位置ずれ情報に基づいて移動補正することにより、チ
ップ２は常に検査台２５の定められた位置上に搭載され
る。

こうして、ブリアライメンＩ・用の位置情報を求め、検
査台の待機位置を移動補正した後、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２２上のチップ２を保持し、検査部２０の検査台２
５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１７ｂにて検査台２５上の検査終了
済みチップ２をトレーローダ−系４側への受渡し部２１
の載置台３８上へと搬送移載する。

チップ２を搭載した検査台２５は、テストヘッド２４下
方の検査位置に移動する途中、ファインアライメント部
１９で一旦停止し、検査台２５上のチップ２の画像をフ
ァインアライメント用画像認識機構２７によって撮像す
る。得られた画像ブタからファインアライメント制御系
２９によって位置ずれ量が求められ、検査台ステージ制
御部３１に送られて位置ずれ情報に基づいて検査台２５
が移動補正される。

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２５をテストヘッド２４の下方の検査位置へと
移動させ、検査台２５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
ローブ針に当接させ検査を行う。

検査終了後は、検査台２５を再び移載位置まで移動させ
て、ここて、ダブル移載機構１７の一方のチップ保持部
］７ｂにて検査台２５上の検査終了済みチップ２を保持
し、受渡し用載置台３８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２２上の次検査用チップ２を保持
し、検査台２５上へと搬送移載する。

そして、受渡し用載置台３８上の検査済みチップ２は、
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にて保持例えば吸着保持されてレシーバ機構９
のトレー３上へと移動され、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の移動軌道下方に配置された不良重板容箱２つ
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。

また、センダー機構７のトレー３上のチップ２が全て取
出されると、トレー移載機構１１によりこの空トレー３
ａを保持搬送し、トレーバッファ機構８上にて一時待機
する。そして、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、空トレー３ａをレシーバ機構９
のチ・ツブ２を満載したトレー３上に載置する。ここで
、不良チップが発生し、レシーバ機構９のトレー３かチ
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
ｌ・レーとなった場合、ｌ・レー移載機構］］は、トレ
ーバッファ機構８内に空トレー３ａを落下させて、セン
ダー機構７の空トレー３ａを保持搬送し、トレーバッフ
ァ機構８上にて待機する。

このように、本実施例の半導体検査装置によれば、プリ
アライメント部１８ては位置ずれ情報の検出のみを行い
、実際の位置ずれ補正はファインアライメントと同様に
検査台２５にて行っているため、独立したプリアライメ
ント機構が不要となり、検査装置の一筐体内に各アライ
メント機構および検査機構を収容することが可能となる
。よって、装置の簡素化および低コスト化を図ることが
可能となるとともに、装置内における半導体素子の搬送
経路を短縮化できるために、プリアライメント後のずれ
の発生も抑制できる。

また、検査台２５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、位置合せ速度および位置合せ精
度が向上し、検査精度の向上と装置スループットの向上
を図ることか可能である。

［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プッ
ト向上を図ることが可能とてなる。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図の実施例のアライメント
関係の制御系を示す図である。 １・・・・・・装置本体、２・・・・・・チップ、３・
・・・・・ｉ・し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、１８・・・プ
リアライメント部、１つ・・・・・・ファインアライメ
ント部、２０・・・・・・検査部、２３・・・・・・プ
リアライメント用画像認識機構、２４・・・・・・テス
トヘッド、２５・・・・・・検査台、２６・・・・・・
検査台ステージ、２７・・・・・・ファインアライメン
ト用画像認識機構、２８・・・・・・プリアライメント
制御系、２９・・・・・・ファインアライメント制御系
、３１・・・・・・検査台ステージ制御部、３２．３４
・・・・・・画像データ認識部、３５・・・・・・記憶
部、３３．３６・・・・・・位置ずれ量算出部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 検査台上に塔載された半導体素子の電極端子に検査端子
   を接触させて検査を行う半導体検査装置において、 前記半導体素子のロータ・アンローダ部と別の一筐体内
   に、前記検査台に塔載される前の半導体素子の位置ずれ
   を判定するプリアライメント部と、前記検査台に塔載さ
   れた半導体素子の位置ずれを判定するファインアライメ
   ント部と、前記各位置ずれ情報に基づいて検査台位置を
   補正する位置ずれ補正機構とを設けたことを特徴とする
   半導体検査装置。