JPH03270043A - 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） 本発明は検査装置に係り、特に複数の半導体チップを塔
載してモジュール化した半導体装置の検査装置に関する
。

（従来の技術） 近年、複数の半導体素子（以下チップと称す）をセラミ
ック基板上に搭載してなる半導体モジュールの利用か高
まり、この半導体モジュールに対する検査への対応が望
まれている。

ところで、チップは、高集積化や処理速度の高速化等に
伴って通電時の動作発熱量が上昇する傾向にあることか
ら、検査中に基板が熱膨脹して数μｍオーダーで変形、
移動し、電極パッドの位置と検査端子との整合がとれな
くなるという不具合が生しる。

このような点に鑑みて、最近、半導体モジュールを例え
ば不活性液体中に浸漬する等して冷却しながら検査を行
う方決が考えられているが、必ずしもこれにより確実に
基板の熱膨脹が防止されるとは限らない。

そこで、基板の裏側に位置確認用のマークを設け、この
マークを黒点固定カメラ等の所定の撮像手段により撮像
して基板の位置ずれを検出するという方性が注目されて
いる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような撮像手段を用いた基板位置ず
れ検出機構を構成する場合、基板の背面は撮像のため開
放しておく必要があり、特別な構造を有する基板支持部
材が要求される。

また、基板表面を数倍の倍率で撮像するためには焦点合
せを行うことが必要になることから、捩れや反りのある
基板に対しては、撮像手段であるカメラを基板表面に対
して垂直方向に移動させる機構が必要となる。

ところが、基板の下には多数のケーブル類等が高密度に
納められていることが多いことから、こうした場所に上
述したカメラの移動機構を配置するスペースを確保する
ことは、装置サイズの拡大を招くことになる。そこで、
スペースを極力要しない光学系の開発が望まれていた。

発明はこのような課題を解決するためのもので、簡単な
構成で、基板の背面を撮像のために開放しながらも安定
して該基板を支持することのできる半導体検査装置の提
供を目的としている。

〔発明の構成〕 （課題を解決するための手段） 本発明の検査装置は上記した目的を達成するために、複
数の゛Ｐ導体素子が塔載された基板の背面に該基板の位
置確認用マークを設け、このマークを所定の撮像手段に
より撮像して位置確認を行う検査装置において、基板の
端部が、基板支持枠の西側水平方向に３点での支持によ
り、対角のターゲット面高さがいつも一定となるような
位置に突出された突出部により支持されている。また、
光学系は基板の固定誤差を吸収できる長さの黒点深度を
もち、焦点合せ機構を備えなくてもよいようにした（例
、焦点深度±　２００μｍ１光学的分解能８．５μｍ）
。

（作　用） 本発明の検査装置では、基板を、基板支持枠の内側水平
方向に突出された突出部により支持した構成とされてい
るので、簡単な構成で、基板の背面を撮像のために開放
しながらも安定して該基板を支持することが可能となる
。また、反りや捩れがある基板でも焦点合せ用の移動機
構無しで数倍の倍率で撮像が可能となる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図および第２図は本発明に係る一実施例の検査装置
の構成を示す図である。

装置本体１は、被検査体である半導体モジュール２を搬
送および検査可能な状態としたワーク３の所定の検査を
実行する検査部１０と、半導体モジュール２上に塔載さ
れた複数の半導体素子（以下、チップと記す）にχ４応
した複数の検査用接触端子が収容され、これらの交換お
よび位置合せを行う接触端子供給部２０とから構成され
ている。

装置本体１の検査部１０側の端部には、上記ワク３をロ
ード・アンロードするためのワークローダ一部３０が設
置されている。装置本体１およびワークローダ一部３０
上には、それぞれワークローダ一部３０．検査部１０、
接触端子供給部２０の並列方向（以下、Ｘ方向とよぶ）
に沿って移動可能とされたワーク搬送機構４０と接触端
子移動機構５０とが塔載されている。

第３図から第５図は上記したワーク３の構成を示してい
る。

同図に示すように、半導体モジュール２は、種類の異な
る複数のチップ２ａをセラミ・ソクス基板２ｂ上に搭載
してなっている。ワーク３は、ソケットボード４上に、
半導体モジュール２の図示を省略した各人出力ビンと電
気的に接触してこれにテスト電圧を供給するためのソケ
・ソト５と、半導体モジュール２を水平方向から押える
神え板６と、押え板６を支持するとともに半導体モジュ
ール２を支持するための３つのブラケット（突出部）７
を水平方向に突出してなるサポートボード８とから主体
部か構成されている。なお、このサポートボード８にお
ける３つのブラケット７は、３点による支持で半導体モ
ジュール２裏面の対角位置に設けられたターゲットの高
さが常に一定となるような位置に設けられている。

またセラミックス裁板２ｂと押え板６との間には、この
間を液密封止するための例えばＯリング等のリング状パ
ツキン９が挟持されている。なお、図示は省略したが、
チップ２ａの周囲には測定用電極パッドが、多層セラミ
ックス基板２ｂの上面の３角にはアライメント用ターゲ
ットが、下面には対角線上の２角に熱膨脹補正用ターゲ
ットが設けられており、サポートボード８の４角には位
置決め孔が設けられている。

上記検査部１０は、液）ｌ！１１３を有している。また
、ワーク載置台１２の開口部下方には、ワーク３のソケ
ットボード４に接触して電気的な接続を行う図示を省略
した多数のポゴピンが突設されたワークセットベースユ
ニット１７が配置されている。またワーク３のセラミッ
クス基板２ｂの下面に設けられた一対の熱膨脹補正用タ
ーゲットの形成位置と対向する位置に、焦点方向に移動
機構を持たない下アライメントカメラ１８ａ、１８ｂが
配置されている。例えば、さらにワーク搬送機構４０お
よびワーク載置台１２間におけるワーク３の移載を行う
昇降可能なワーク移載ビン１９が設けられている。

ここで、下アライメントカメラ１８ａ、１８ｂの構成に
ついて第６図を用いて説明する。

下アライメントカメラ１８ａ、１８ｂは、ボアスコープ
１８Ｃ，アダプタ１８ｅ、ＣＣＤカメラ１８ｆが、この
順に一体的に構成されてなっている。そしてワーク載置
台１２の下面に取付けられた固定部１８ｇ、および支持
部材１８ｈ、１８ｉに取付けられた固定部１８ｊに、ロ
ングカラー１８ｋが接着剤等により固定されたボアスコ
ープ１８ｃが摺動自在に挿入されている。またボアスコ
ープ１８ｃには、組ねじ１８１を有したハンドル１８ｍ
およびカラー１８ｎが取付けられており、この雄ねじ１
８１は、固定部１８ｊに形成された雌ねじ１８ｐに噛合
っている。そしてハンドル１８ｍを回転させると、下ア
ライメントカメラ１８８％　１８ｂは上下方向へ移動す
るようなされている。

また、接触端子供給部２０は、半導体モジュル２に塔載
されたチップ２ａの周囲に形成された１１ＦＩ定用電極
パツドの形状およびピッチに応じてプローブビンが植設
された複数のビンブロック２１を個々に保持する複数例
えば９個のビンブロックチェンジャ２２と、接触端子移
動機構５０側に受は渡されたビンブロック２１の位置確
認を行うビンブロックアライメントカメラ２３とによっ
て構成されている。

上記ビンブロックチェンジャ２２は、ビンブロック２１
を挟持する保持部２４と、この保持部２４を接触端子移
動機構５０側に上昇させる機構によって構成されており
、検査プログラムに応して使用ビンブロック２１を個別
に上昇させ、接触端子移動機構５０に供給する。

ワークローダ一部３０は、ローダ一部基台３１と、ワー
ク３を収容しつつ移動可能とされたワークセットテーブ
ル３２と、ワーク３をワーク搬送機構４０へと受渡すワ
ーク昇降機構３３とにより構成されている。また、上記
ワーク昇降機構３３によって上昇したワーク３を保持す
る保持部４１を有している。この保持部４１は、ワーク
３の下面を支持するＸ方向に進退自在の一対のっめ４２
によって構成されている。

また、接触端子移動機構５０は、ワーク搬送機構４０と
同様に、上記ステージ用ガイド３０ａ、ｌｂ上に塔載さ
れた口字形状を有するＸステージ５１、このＸステージ
上に配置された同様の開口面積を有する口字形状のＹス
テージ５２、上記Ｘステージ５１およびＹステージ５２
の開口部内に配置された２ステージ５３によって、この
Ｚステプ５３に固定されたビンブロック２１のチャック
部５４と上アライメント用カメラ５５とが設置された測
定部５６が、ｘ−ｙ−ｚ方向に移動可能に構成され、ま
た図示を省略したθ駆動機構によってチャック部５４が
回転自在とされている。そシテ、上記チャック部５４に
保持されたビンブロック２１は、Ｚステージ５３によっ
て検査部１゜の液槽１３内まで下降し、液槽１３内に浸
漬されているワーク３との接触が行われる。

ｉｌｐ］定部５６には、非導電性不活性肢体導入管５７
が配設されている。またチャック部５４の上部にはビン
ブロック２１と図示を省略したテスタに接続されたタッ
チプレートが配置されており、このタッチプレートによ
ってビンブロック２１とテスタとの電気的な接続が行わ
れている。

次にこの半導体検査装置における検査手順について説明
する。

まず、ワークセットテーブル３２の収容部内に配置され
たワーク３をワーク搬送機構４０により検査部１０の保
持部４１のワーク載置台１２上に搬送し、ワーク載置台
１２上に位置決めされて載置される。この際、接触端子
移動機構５０は、接触端子供給部側へと移動する。

この後、ワーク載置台１２上に載置されたワーク３は、
クランプ］４によってワーク載置台１２に対して液密に
固定されると共に、ワーク３のソケットボード４と検査
部１０側のワークセットベースユニット１７との電気的
な接続が行われる。

またこの際に、下アライメントカメラ１８ａ５１８ｂに
よって、ワーク３の多層セラミックス基板２ｂの下面に
設けられた熱膨脹補正用ターゲットの初期位置が認識さ
れる。

ワーク３のセツティングと相前後して、ピンブロック２
１の装着が行われる。ビンブロック２１の装着は、まず
検査プログラムに応じて自動的に、第１番目に検査を行
うチップ２ａに対応したピンブロック２１を選択し、接
触端子移動機構５０をビンブロック２１上に移動させて
、上記選択したピンブロック２１を保持する。

この後、ビンブロック補正用カメラ２３によって、ピン
ブロック２１の保持状態を撮像し、上アライメントカメ
ラ５５との位置確認が行われた後、検査部１０上方へと
接触端子移動機構５０は移動する。

次に、検査部１０上方へと移動した接触端子移動機構５
０の測定部５６に配置された上アライメントカメラ５５
によって、ワーク３とピンブロック２１とのアライメン
トが行われる。このアライメントは、ます上アライメン
トカメラ５５によって多層セラミックス基板２ｂの表面
を撮像しつつその３角に設けられたアライメント用ター
ゲ・ソトの位置を、接触端子移動機構５０側のＸ−Ｙス
テジにおける位置座標として認識し、予め入力されたア
ライメント用ターゲット位置に基づいた各チップ２ａ位
置がＸ−Ｙステージの位置座標として求められる。そし
て、チップ２ａの位置座標にしたがってピンブロック２
１の位置か訣定され、Ｘステージ５１、Ｙステージ５２
および図示を省略したθ駆動機構を駆動してチップ２ａ
の周囲に形成された測定用電極パッドとピンブロック２
１に埴設されたプローブビンとのアライメントが行われ
る。

このアライメントを行った後、不活性液が戚檜１３山に
供給され、ワーク３は非導電性不活性液体１５内に浸漬
された状態となる。

この後、非導電性液体１５を測定対象チップ２ａ上およ
び周囲に供給しつつ、Ｚステージ５３を駆動することに
よってｆｌＰＩ定部５弓部５６させ、ピンブロック２１
のプローブビンを非導電性液体１５中に浸漬しつつ、測
定用電極パッドに当接させる。そして半導体モジュール
２にテスト電圧を供給し当該チップ２ａの検査を行う。

以上の動作によりチップ２ａに対する検査が終了する。

かくしてこの実施例の半導体検査装置によれば、ワーク
３において、サポートボード８に、３つのブラケット７
を水平方向に突出して設け、このブラケット７て半導体
モジュール２の反りや捩れがあっても、ターゲットの高
さが一定となるように支持したので、セラミックス基板
２ｂの背面を下アライメントカメラ１８ａ、１８ｂによ
り撮像できるよう開放した状態で安定してセラミックス
基板２ｂを支ｔｊｊすることができる。

また、コンパクトで長埠点深度、高分解能な光学系を使
用したことにより、焦点合せ機構を不要とする簡単な方
式となった。

また、上述した実施例では、検査対象としてパッケージ
された複数秤の半導体素子をセラミック基板に設けた半
導体モジュールとして説明したが本発明はこれに限定さ
れるものでない。例えば、披検査体は、パッケージされ
た半導体素子でなくても、チップ状態のものでもよい。

また、半導体ウェハに異品種のチップが搭載されたもの
でもよい。さらに半導体でなくてもＬＣＤやプリント基
板を搭載したものであってもよい。また、被検査体の基
板への実装は、片面だけでなく両面でもよントカメラ。

い。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の検査装置によれば、簡単な
構成で、基板の１！面を撮像のために開放しながらも安
定して該基板を支持することができる。

また、反りや捩れがある基板でも焦点合せ用の移動機構
無しで数倍の倍率で撮像が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例の検査装置を示す斜視図
、第２図は第１図の断面図、第３図は第１図におけるワ
ークの構成を説明するための断面図、第４図は第３図の
一部を拡大して示す断面図、第５図は第３図におけるサ
ポートボードを示す斜視図、第６図は下アライメントカ
メラの構成を示す断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　複数の半導体素子が塔載された基板の背面に該基板の
   位置確認用マークを設け、このマークを所定の撮像手段
   により撮像して位置確認を行う検査装置において、 前記基板の端部が、基板支持枠の内側水平方向に突出さ
   れた突出部により支持されていることを特徴とする検査
   装置。