JPH0329335A - 半導体チッププローバ - 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、パッケージングされない状態での半導体チッ
プの電気的特性を検査する半導体チップブローバに関す
る。

（従来の技術） 従来より半導体製造メーカでは、半導体ウエハ上に半導
体チップを形成した後には、下記のような検査等の手順
を経た後に出荷を行っている。

■ウエハブローバを用いた半導体ウエハの検査一■半導
体ウエハのダイシングー■良品選別一■ワイヤボンディ
ング→■バッケージング→■ハンドラーを用いた完成品
検査一■出荷 このように、半導体製造メーカでは、パッケージング後
の半導体チップについてその性能を保障して、セットメ
ーカに出荷していた。

しかしながら、近年基板上へのより高密度なチップの実
装を図るために、パッケージングされてない状態の半導
体チップをそのまま基板等に実装するという方法が採用
されるようになっている。

半導体チップをパッケージングするためには、電極パッ
ドピッチを規格に合わせる必要があり、パッケージング
しなければ、それよりもパッドピッチを狭められるので
、高密度実装が可能となる。

この種の接続方式としては、ＴＡＢ　（テープ・オート
メーテッド・ボンディング）．フリップチップまたはワ
イヤーボンディング方式が採用されている。

このため半導体製造メーカーよりセットメーカーに半導
体チップを出荷するにあたり、ウエハブローブでの検査
終了後のウエハ状態、あいろはダイシング，良品選別後
のチップ単体の状態にて出荷する場合が増大するものと
考えられている。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように、従来の半導体チップの検査工程として
は、ダイシング前のウエハ状態でのウエハブローブによ
る検査と、パッケージング終了後ハンドラーを用いての
完戊品検査との２種類のものしかなかった。

ところで、ウエハプローバを用いてウエハ状態の半導体
チップを検査した場合には、それが良品となる歩留りは
８０％程度である。その後ダイシングして良品選別した
後のチップ単体状態での半導体チップの歩留りは、輪送
時の静電破壊を考慮したとしても９８％程度と極めて高
い歩留りが得られるものと予想されている。しかし、半
導体チップの単体状態にて検査を行わずに、この多数の
半導体チップを基板上に高密度実装した場合には、その
内の１つの半導体チップのみが不良となった場合でも、
基板上の全ての半導体チップを廃棄処理しなければなら
なかった。すなわち、基板上へのマウント後に不良の半
導体チップを交換する作業は、極めて困難であるからで
ある。このため、単体状態の半導体チップの歩留りがた
とえ高くても、その不良に伴う価格的な損害が大きかっ
た。

このため、半導体製造メーカーでの出荷検査用として、
あるいはセットメーカーの受け入れ検査用として、パッ
ケージングされない単体状態での半導体チップの電気的
特性を測定するためのチッププローバが必要となる。し
かしながら、従来よりパッケージング前の単体状態の半
導体チップを測定するチッププローバが提供されていな
かった。

そこで、本発明の目的とするところは、バッケージシグ
されない単体状態の半導体チップを基板上にマウンティ
ングする以前に、この半導体チップの電気的特性を測定
して良品選別を行うことができる半導体チップブローバ
を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、パッケージングされない単体状態の半導体チ
ップの電気的特性を測定するための測定ステージと、 この測定ステージ上方に配設され、上記半導体チップの
電極パッドにコンタクト可能な触針と、一つの上記半導
体チップ毎に、又は複数の上記半導体チップを収容した
パレット毎に、上記Ｍ１定ステージに対して搬入するロ
ータ部とを有するものである。

（作　用） 本発明では、半導体ウエハのダイシング工程後であって
、パブケージングされない単体状態の半導体チップを測
定ステージにロードしている。

このロード方法としては、１つの半導体チップ毎に行う
もの、あるいは複数の半導体チップを収容したパレット
毎に行うものとの２種の゛方法を採用できる。そして、
測定ステージ上に載置された半導体チップの電極パッド
に、触針をコンタクトするこ．とによって、この半導体
チップの電気的特性を測定することが可能となる。

従って、本発明の半導体チッププローバを、半導体製造
メーカーの出荷検査用として、あるいはセットメーカー
の受け入れ検査用として用いることで、半導体チップを
基板に実装した後に不良が発見されることを極力低減し
、１つの半導体チップの不良により基板上の全ての半導
体チップを廃棄しなければならないという無駄を大幅に
低減することが可能となる。

（実施例） 以下、本発明を適用した半導体チッププローバの一実施
例について図面を参照して具体的に説明する。

被測定体は、例えば第３図に示すように１辺が５　＋＊
ｍ〜２ｃ＋ｎ程度の正方形状をなす半導体チヅブ１であ
り、この半導体チップ１はバッケージングされることな
く出荷され、セットメーカーにおいてそのまま回路基板
上に実装されるものである。この半導体チップ１の回路
基板に対する実装面１ａには、例えば１辺が１００μｍ
程度の矩形状をなす電極パッド１ｂが多数設けられてい
る。この電極パッド１ｂは、回路基板に対して熱圧着に
より接続されるものであり、第４図に示すように盛上り
高さが２０μｍ程度のバンプ形状をなしている。

本実施例装置では、この半導体チップ１を多数同時に測
定ステージにロードするために、第２図（Ａ）に示すよ
うなパレット２を用いている。このパレット２には、そ
の縦横に多数のくり抜き穴３が形成され、このくり抜き
穴３の底面にはその下面に連通ずるバキューム孔３ａが
形成されている（同図（Ｂ）参照）。

次に、多数の上記半導体チップ１を収容したパレット２
を測定ステージ上にロードし、このパレット２内の各半
導体チップ１の電気的特性を検査する半導体チップブロ
ーバの構成について、第１図を参照して説明する。

ロータ部４には、上記半導体チップ１を収容したパレッ
ト２を複数枚例えば２０枚収納したカセット５を、載置
台６上に載置している。この載置台６は、モータ７に連
結した支持軸８の回動により上下動可能に構成されてい
る。

この載置台６に載置されたカセット５よリパレット２を
１枚ずつ取り出すための取出し機構が設けられている。

この取出し機構は、測定ステージ１０に設定されている
。

パレット２の上記取出し機構は、第５図に示すように、
一軸上をスライドする構造となっており、板状アームｌ
ｌａ．ｌｌｂが板状体１２、ａ，１２ｂ，１２ｃによっ
て形成されるガイドに沿って移動する構造となっている
。上記アーム１１８．１ｌｂのスライドは、モータ１３
の回転により回転軸１４に係合したベルト１５を回転し
、このベルト１５の回転によりスクリュー１６を動作さ
せ、螺合作用で係合してスライドさせるものである。

尚、この板状アームｌｌａ，ｌｌｂ及び板状体１２ａ．
１２ｂ，１２ｃには、図示しない真空吸着機構が設定さ
れてる。また、この測定ステージ１０は、図示しないモ
ータに連結されており、Ｘ方向，Ｙ方向，Ｚ方向及びθ
方向の各駆動が可能である。

前記測定ステージ１０の上方の対向した位置には、プロ
ーブカード２０が設けられていて、このプロープカード
２０には触針としてのプローブ針２１が取付けられてい
る。そして、このプローブ針２１は図示しないテスタと
電気的に接続されている。

このブローブカード２０の上方には、プローブカード２
０の中央切矢部を介してパレット２内の半導体チップ１
の電極パッド位置を撮像可能なＩＴＶカメラ２２が配置
されている。そして、このＩＴＶカメラ２２により、パ
レット２内の各半導体チップｌのアライメント情報を収
集可能としている。尚、このＩＴＶカメラ２２によるア
ライメント情報の収集は、１つの半導体チップ１の測定
が終了し、１ステップ駆動が終了する毎に行うものであ
ってもよいし、あるいは、電気的特性の測定の前に、予
めパレット２内の全ての半導体チップ１をスキャンをす
ることによりアライメント情報を収集してもよい。この
他、第６図に示すように、相隣り合う２つの半導体チッ
プ１．１のアライメント情報を収集可能な２台のＩＴＶ
カメラ２２ａ，２２ｂを設け、１つの半導体チップ１の
測定を実施中に、その次の半導体チップ１についてのア
ライメント情報を収集する構成としてもよい。

上記のような構戊の半導体チップブローバにおいて、半
導体チップ１の電気的特性の検査を行うに際しては、予
め単体状態の多数の半導体チップ１をパレット２の各く
り抜き穴３に収容しておく。

そして、２０枚のパレット２をカセット５内に収納して
おく。次に、測定ステージ１ｏをＸ，Ｙ方向の駆動によ
りカセット５の前面に設定し、その後第５図に示す取出
し機構を利用して１枚のパレット２を測定ステージ１０
上に設定する。その後、測定ステージ１０内部の図示し
ない真空吸着機構を利用し、パレット２を真空吸着する
と共に、パレット２のバキューム穴３ａを介して各半導
体チップ１を真空吸着する。以降は、このパレット２を
測定ステージ１０の移動によりブロープカード２０の下
方に設定し、その後上述したいずれかのアライメント方
法により半導体チップ１のアライメントを実施し、ブロ
ーブ針２１を各半導体チップ１の電極バッド１ｂにコン
タクトすることによって、従来のウエハブローバと同様
に電気的特性の検査が可能となる。この際、半導体ウエ
ハをダイシングした後の単体状態の小片の半導体チップ
１を、パレット２内に多数収容しているので、特に多数
の半導体チップ１のロード等の駆動が簡易となり、多数
の半導体チップ１の電気的特性検査を連続して効率良く
実施することが可能となる。

ここで、各半導体チップ１の電極パッド１ｂは、バッケ
ージングされる半導体チップの平面的な電極パッド形状
とは異なり、第４図に示すようなバンブ形状となってい
る。そして、このようなバンブ形状の電極パッド１ｂに
ついては、その後の熱圧着を確実に行うために極力針跡
が付かない方が好ましい。従って、バンプ形状の電極パ
ッド１ｂを有する半導体チップ１の測定を行うに際して
は、ブロープ針２１のコンタクト圧が過度にならないよ
うにする必要があり、測定ステージ１ｏの２方向停止位
置を管理する必要がある。

従来、ウエハブローバにおいては、測定ステージ１０の
上昇停止位置を検出するためには、下記のような方法が
採用されていた。

■　操作者がブローブカード２ｏの上方に設けられたマ
イクロスコープを覗きながら、測定ステージ上のウエハ
とブローブ針とのコンタクトを確認する。

■　測定ステージ上方にて互いに接触しているエッジセ
ンサを配置し、半導体ウェハを上昇させることにより一
方のエッジセンサを機械的に上方に押し上げ、２つのエ
ッジセンサ間の導通がなくなることを利用して、測定ス
テージの上方停止位置を検出する。

■　ブローブ針とウエハチャック間にウェハを介して直
流を流し、ブローブ針がウェハの電極パッドに接触する
ことによる導通を検出する。

上記の３つの方法のうち、■．■の方法についてはきめ
の細かいコンータクト圧調整は不可能である。一方、■
の検出方法にあっては、半導体ウエハのパッド上に存在
する酸化膜を突破り、導電性の電極パッド自体に接触し
ない限り導通が取れないという問題がある。

本実施例装置では、■の構成を採用しながらも、第７図
に示すように、プローブ針２１とチャック１０ａ間に交
流をａ電することで、上記の問題を解決している。すな
わち、ブロープ針２１が接触する電極パッド１ｂ面にた
とえ酸化膜が存在したとしても、両者間に交流を通電す
ることでキャパシタの原理によりその接触が確認でき、
この結果プローブ針２１のソフトコンタクトが実現可能
となる。この際、パレット２を使用する場合には、パレ
ット２自体を導電材で形成する必要がある。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

上記実施例は、半導体チップ１の検査工程を、その後工
程である基板へのマウンティング工程とはオフラインに
て検査を行うものであったが、このマウティング工程と
オンラインにて、すなわち、マウンティング装置に上記
の半導体チップブローバを組込んだ構成について第８図
を参魚して説明する。

基板カセット３０は、電気的特性検査にて良品と判断さ
れた半導体チップ１をマウンティングするための回路基
板３２を多数枚搭載するものである。この基板カセット
３０の配置位置に隣接して、接着剤ディスペンス部３６
と、マウンティング３８とがそれぞれ設けられている。

上記基板カセット３０からは、第５図に示す取出し機構
を利用して１枚ずつ回路基板３２を取り出し、この基板
３２をまず前記接着剤ディスペンス部３６に配置するよ
うにしている。この接着剤ディスペンス部３６では良品
と判断された半導体チップ１を接着剤にて仮止めするた
めに、所定量の接着剤を回路基板３２のチップ実装位置
にディスペンスするためのものである。前記マウンティ
ング部３８は、接着剤がディスベンスされた回路基板３
２を載置し、良品と判別された半導体チツプ１を仮止め
した後に、熱圧着等によって回路基板３２上のパターン
と半導体チップ１の前記電極パツド１ｂとを電気的に接
続する工程が実現可能となっている。

一方、パレットカセット４０には、第２図（Ａ）に示す
多数枚のパレット２が収納され、このパレット２内には
、１枚の回路基板３２に実装すべき多品種の半導体チッ
プ１が所定の順序で収納されている。このパレットカセ
ット４０からは、第５図に示す取出し機構を利用して１
枚ずつパレット２を取り出し可能としている。パレット
カセット４０より取り出された１枚のパレット２に対し
てアクセス可能な第１の吸着アーム４２が設けられ、こ
の第１の吸着アーム４２は前記パレット２上の１つの半
導体チップ１を真空吸着によって吸着保持可能となって
いる。この第１の吸着アーム４２は、第８図の図示Ａ方
向に揺動可能であり、その揺動軌跡上の１箇所にはアラ
イメント兼測定ステージ４４が設けられている。このス
テージ４４の上方には、上記実施例と同様にブローブカ
ード２０及びＩＴＶカメラ２２が設けられ、前記プロー
ブカード２０には半導体チツブ１の電極バツド１ｂに対
応して配列形威されたブローブ針２１が支持されている
。

さらに、前記ステージ４４はマウンテイング部３８との
間に亘って図示Ｂ方向に揺動可能な第２の吸着アーム４
６が設けられている。この第２の吸着アーム４６は、ス
テージ４４上よりマウンティング部３８に対して良品の
半導体チ・ソブ１を搬送供給するためのものである。尚
、この第２の吸着アーム４６は、ステージ４４上での良
品検査（その詳細は後述する）にて不良品と判断された
半導体チップ１を廃棄するためにも兼用され、廃棄用ト
レー４８の上方位置にも揺動可能となっている。

このようなチップブローバを搭載したマウンティング装
置の作用について説明する。

半導体チップ１が実装されるための回路基板３２は、基
板カセット３０より１枚ずつ取出され、まず接着剤ディ
スペンス部３，６にて接着剤の塗布が行われた後にマウ
ンティング部３８に移動されてここで待機することにな
る。一方、パレットカセット４０より取出される１枚の
パレット２内には、前記回路基板３２に実装すべき複数
品種の半導体チップ１が搭載されており、その半導体チ
ップ１は第１の吸着アーム４２によって測定ステージ４
４に対して１つずつ搬送されることになる。

このステージ４４上に配置された半導体チップ１に対し
て、まず、ＩＴＶカメラ２２を用いたアライメントが実
施されることになる。このために、ステージ４４は、Ｉ
ＴＶカメラ２２からの撮像情報に基づきＸ，Ｙ方向及び
θ方向に移動可能となっている。このアライメント実施
後に、ステージ４４が上方に移動し、ステージ４４上の
半導体チップ１の各電極パッド１ｂに、ブローブ針２１
がコンタクトすることになる。そして、図示しないテス
タより信号パターンを与え、その出力をテスタにてモニ
ターすることによって、この半導体チップ１の電気的特
性検査が実施されることになる。

この電気的特性検査の結果、良品と判断された半導体チ
ップ１は、第２の吸着アーム４６によってマウンティン
グ部３８まで搬送され、この半導体チップ１を実装すべ
き回路基板３２上の位置に配置することで、予めディス
ペンスされた接着剤を利用しての仮止めが実施されるこ
とになる。一方、上記の測定検査の結果、不良と判断さ
れた半導体チップ１は、同様に第２の吸着アーム４６に
よって吸着され、マウンティング部３８の方向とは逆方
向に配置されている廃棄用トレー４８の上方まで搬送さ
れ、その後このトレー４８内に廃棄されることになる。

このような各工糧を《りかえし実施することによって、
マウティング部３８に設定された回路基板３２には、予
め良品と判別された半導体チップ１のみが搬送されてマ
ウティングされることになる。

以上説明したように、本発明の半導体チッププローバは
、その後工程であるマウンティング工程の実施前に行う
ものであれば、マウンティングエ程とはオフラインで実
施するもの、あるいはオンラインで実施するものいずれ
であってもよい。さらに第８図に示す一部の機構を利用
することによって、第１実施例のようにパレット２毎一
体的にロードして多数の半導体チップ１をステップ駆動
により測定するものの他、真空吸着アーム等によって半
導体チップ１を１つずつ測定ステージに搬送して検査す
る構成としてもよい。

尚、第１実施例のように半導体チップブローバ単体とし
て構成した場合には、不良と判別された半導体チップ１
に対して、ウエハプローバと同様にインクの塗布あるい
はスクラッチ方式等により、チップ１の表面にマーキン
グを行うこともでき、あるいは第６図に示すように吸着
アーム等によってパレット２より不良品を選別して廃棄
する構成等を採用できる。このような選別手段を採用す
ることで、良品，不良品の自動選別が可能となり、その
後のマウンティング工程を円滑に実施できる。

また、半導体チップブローバをマウンテイング装置に組
込む場合にあっては、第８図に示すように回路基板３２
を用いるものに限らず、金属端子を表面に描いたテープ
、すなわち直接ＩＣチップヲ装着するためのＴＡＢテー
プを使用するものであってもよい。

［発四の効果］ 以上説明したように本発明によれば、バッケージングさ
れることなく直接にチップ実装部品に実装される半導体
チップを、少なくとも回路基板あるいはＴＡＢテープ等
に実装する以前にその電気的特性を検査することができ
ので、実装後に不良と判別された１つの半導体チップに
より、チップ実装部品上の全ての半導体チップを廃棄し
な？ｊればならないという無駄を大幅に低減することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を適用した半導体チップブローバの概
略構成を示す説明図、 第２図（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ半導体チップを収容
するパレットの概略斜視図、 第３図は、半導体チップの外観形状を概略的に示す斜視
図、 第４図は、バンブ形状の電極パ・ソドを有する半導体チ
ップとブローブ針とのコンタクト状態を説明するための
概略説明図、 第５図（Ａ），（Ｂ）は、半導体チップを収容したパレ
ットの取出し機構を説明するための概略斜視図、 第６図は、２台のカメラによるアライメント情報の収集
を説明するための概略説明図、第７図は、コンタクト圧
調整のための位置検出機構を説明するための概略説明図
、 第８図は、マウンテイング装置に半導体チ・ソププロー
バを搭載した変形例を説明するための概略説明図である
。 １・・・半導体チップ、１ｂ・・・電極パッド、２・・
・パレット、４・・・ロータ部、１０・・・測定ステー
ジ、 ２１・・・触針（プローブ針）、 ４４・・・測定ステージ。 第１図 第２図 （Ａ） （Ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）パッケージングされない単体状態の半導体チップ
   の電気的特性を測定するための測定ステージと、 この測定ステージ上方に配設され、上記半導体チップの
   電極パッドにコンタクト可能な触針と、一つの上記半導
   体チップ毎に、又は複数の上記半導体チップを収容した
   パレット毎に、上記測定ステージに対して搬入するロー
   タ部とを有することを特徴とする半導体チッププローバ
   。