JPH02281165A

JPH02281165A - 半導体検査装置

Info

Publication number: JPH02281165A
Application number: JP10297489A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Saegusa; 健三枝; Jiyunichirou Shibata; 柴田　淳一朗
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1989-04-21
Filing date: 1989-04-21
Publication date: 1990-11-16

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】し発明の目的コ（産業上の利用分野）本発明は半導体検査装置に係り、とくにパッケージング
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ハンドラ）が必要とされていたか、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
ッドに設けられた検査用端子部に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。

従来のＩＣハンドラにおける検査用端子部としては、断
面口字状の基体の内周面に多数の検査用ピンを弾性を持
たせるように湾曲させて配設し、この検査用ピンが配設
された開口内に半導体素子を抑圧挿入して半導体素子の
各電極端子と検査用ピンとを接触させ、電気的な導通を
得て検査を行うソケット式のものが多用されてきた。

（発明が解決しようとする課題）ところで、最近、半導体素子の高集積化に伴い、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測定を行う場合には、高精度の位
置合せを行い、各電極端子と検査用ピンとを確実に接触
させることが重要である。

しかしながら、上述した従来のソケット式検査用端子部
では、測定用開口内に配設することが可能な検査用ピン
の数やその配設ピッチに限界があり、多端子化、狭ピッ
チ化された半導体素子への対応が不十分であるという問
題があった。

また、検査用接触端子としてプローブピン式のものも一
部で用いられているが、ソケットタイプを用いたＩＣハ
ンドラと同様に、上方から半導体素子を接触させる方式
が多用されており、この方式では位置合せ精度を充分に
高めることが困難であり、また多端子化への対応も不十
分であるという問題があった。

そこで、半導体ウェハ上に形成された集積回路の検査装
置として実績のあるプローブピン、すなわち検査用接触
端子の下方側から被測定物を接触させ、位置合せ精度を
高めるとともに、接触性を高めたプローブカード技術を
流用することが考えられているが、半導体素子の全体形
状や電極端子の形状に応じて、対応させなければならな
い点も多い。例えば半導体素子の場合、半導体ウェハ上
の集積回路とは異なり、接触部となる電極端子の検査位
置にばらつきがあるため、プローブピンに充分な弾性を
持たせた上で、その信頼性を向上させることか必要であ
る。

本発明は、このような課題に対処するためになされたも
ので、多端子化、狭ピッチ化された半導体素子に対して
、高精度の位置合せを可能にするとともに、接触性を高
めて検査の信頼性を向上させた半導体検査装置を提供す
ることを目的としている。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）すなわち第１の本発明の半導体検査装置は、検査台上に
載置された半導体素子の電極端子を、検査用端子部に接
触させて検査を行う半導体検査装置において、バネ機構
を内臓し一部曲折可能なプローブ針の伸縮自在な先端部
を前記半導体素子の電極端子の配列形状に応じて支持基
台の穴の側部に設けた前記検査用端子部を構成し、この
検査用端子部の下方側から前記半導体素子を上昇させ、
前記半導体素子の電極端子を接触させて前記検査を行う
ことを特徴としている。

また、第２の発明の半導体検査装置は、検査台上に載置
された被検査半導体素子の電極端子を、検査用端子部に
接触させて検査を行う半導体検査装置において、下方に
向けてＬ字状に曲折して弾性を付与したプローブ針を前
記半導体素子の電極端子の配列形状に応じて支持基台に
配設して前記検査用端子部を構成し、この検査用端子部
の下方側から前記半導体素子を上昇させ、前記プローブ
針のＬ字先端に前記半導体素子の電極端子を接触させて
前記検査を行うことを特徴としている。

さらに、第３の発明の半導体検査装置は、検査台上に載
置された被検査半導体素子の電極端子を、検査用端子部
に接触させて検査を行う半導体検査装置において、Ｕ字
状に曲折して弾性を付与しかつその開放側端部を下方に
向けて突出させたプローブ針を前記半導体素子の電極端
子の配列形状に応じて支持基台に配設して前記検査用端
子部を構成し、この検査用端子部の下方側から前記半導
体素子を上昇させ、前記プローブ針の開放側突出部に前
記半導体素子の電極端子を接触させて前記検査を行うこ
とを特徴としている。

（作　用）上記第１の発明の半導体検査装置においては、バネ機構
を内臓したプローブ針を用い、また第２の半導体検査装
置においては、Ｌ字状に曲折したプローブ針を用い、さ
らに第３の半導体検査装置においては、Ｕ字状に曲折し
たプローブ針を用いることによって、充分な弾性を付与
している。これによって、検査用端子部にその下方側か
ら半導体素子を確実に接触させることが可能となる。し
たがって、高精度な位置合せが可能となる。

（実施例）以下、本発明の半導体検査装置の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、このトレ３から取出されたチップ
２を検査部へ搬送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。

上記トレーローダ−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６、空トレーを一時保管
するためのトレーバッファ機構７、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８が図示矢印Ｙ方向に沿って直線状に並
設されている。

また、上記センダー機構６、トレーバッファ機構７、レ
シーバ機構８の上方に設けられた基台９には、この基台
９の長平方向（Ｙ方向）および上下方向（Ｚ方向）に移
動してトレー３を搬送可能に構成されたトレー移載機構
１０が配設されている。

また、基台９のセンダー機構７側端部には、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を保持してブリアライメン！・ステージ１１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
９のレシーバ機構８側端部には、アンロードステージ１
３に載置された検査部チップ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３上へと搬送するチッ
プ搬出機構１４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１４は、夫々、Ｙ方向へ突
出した搬送腕１５をＸ−Ｚ方向に移動させるためのＸ−
ｚステージ１６と、搬送腕１５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１７とから構成されている。

さらに、上記基台９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１８ａ、
１８ｂが所定の間隔をおいて２個設けられ、Ｙ−Ｚ方向
に移動してチップ２を搬送可能に構成されたダブル移載
機構１８が配設されている。

また、検査ステージ系５は、チップ２を載置する検査台
１９と、この検査台１９を塔載し該検査台１９をｘ−ｙ
−ｚ−θ方向に移動させる検査台ステージ２０と、検査
台１９の移動軌道上に配設され、チップ２の画像を撮像
し最終の位置合せ時の位置合せ情報を検査台ステージ２
０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２１と、チップ２の電極端子の形状に合せて多数のプ
ローブ針を配設したプローブコンタクタ２２が上方に設
置されている検査部２３とを有しており、検査部２３位
置に移動した検査台１９が上昇して、チップ２の電極端
子がプローブコンタクタ２２の各プローブ針に下方側か
ら接触することによって検査が行われるよう構成されて
いる。

ここで、上記プローブコンタクタ２２について説明する
。第２図、第３図および第４図は、この実施例の半導体
検査装置で使用したプローブコンタクタ２２を示す図で
ある。なお、第２図はその上面を、第３図はその正面を
、第４図はその下面をそれぞれ示す図である。

このプローブコンタクタ２２は、スプリングプローブ針
３１と、このスプリングプローブ針３１の測定部となる
先端３１ａの配列位置を規制する中央部に四角形の開口
部３２ａが設けられた下部ガイドプレート３２と、スプ
リングプローブ針３１のテスタ側への接続部となる他端
部３１ｂの配列位置を規制する四角板状の上部ガイドプ
レート３３および円板状のセンタープレート３４とから
構成されている。なお、このスプリングプローブ針３１
は、第５図に示すように、中央部の円筒状保持部３１１
内にバネ状の導通部３１２が挿入されているとともに、
この円筒状保持部３１１に連続して可撓性を有するチュ
ーブ３１３か設けられており、測定部側先端３１ａの探
針３１４がチューブ３１３から出没自在に構成されてい
る。また、探針３１４の伸縮ストロークはテスタ側他端
部３１ｂのネジ３１５によって変更可能とされている。

上部ガイドプレート３３およびセンタープレート３４に
は、テスタ側の端子形状に応じてプローブ針挿入孔３３
ａおよび３４ａが穿設されており、スペーサ３５を介し
て捩子３６．３７で組立てられたガイドプレート３３お
よびセンタープレート３４のプローブ針挿入孔３３ａお
よび３４ａに、スプリングプローブ針３１が植設されて
いる。

また、下部ガイドプレート３２には、その開口部３２ａ
の各辺に沿って内周側に、チップ２のリド列２ａの形状
に応じたプローブ針挿入孔３２ｂが穿設されており、ま
たスペーサ３８を介して捩子３６によってセンタープレ
ート３４に固定されている。上部ガイドプレート３３お
よびセンタープレート３４によって所定の位置に配列さ
れているスプリングプローブ針３１は、センタープレト
３４の下方から曲折されて、下部ガイドプレト３２のプ
ローブ針挿入孔３２ｂまで導かれ、その先端３１ａが突
出するように植設されて、プローブコンタクタ２２を形
成している。

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の保持部］７で、トレー３上
のチップ２を吸着保持し、プリアライメントステージ１
１上に搬送移載する。

次いで、プリアライメントステージ１１でチップ２の画
像を撮像し、正規の基準位置とのずれ量を検出した後、
ダブル移載機構１８の一方のチップ保持部１８ａにてプ
リアライメントステージ１１上のチップ２を吸着保持し
、検査台１９上へと搬送移載する。この時、検査台１９
は所定の受渡し位置で待機しているが、上記プリアライ
メントステージ１１でチップ２の位置ずれが検出された
場合には、位置ずれ量に応じて検査台１つは移動補正さ
れて待機しており、常に一定位置にチップ２が載置され
る。なお、この移載の際に、ダブル移載機構１８の他方
のチップ保持部１８ｂにて検査台１９上の検査終了済み
チップ２は、アンロードステージ１３へと搬送移載され
る。

この後、ファインアライメント機構２１で例えばチップ
２のリード列を撮像し、所定の基準位置からのずれを検
出し、このずれを検査台ステージ２０で移動補正した状
態で、検査台１９をプローブコンタクタ２２下方の検査
部２３に移動させる。

そして、検査台１９を検査台ステージ２０にて上昇させ
、上述第２図ないし第４図に示したプロブコンタクタ２
２のスプリングプローブ３１の先端３１ａにチップ２の
リード列２ａを接触させ、電気的な導通を得て図示を省
略したテスタによってチップ２の検査を行う。なお、プ
ローブコンタクタ２２とチップ２との接触は、チップ２
のリード列２ａに位置のばらつきが多少存在していても
確実に接触するように、チップ２が当接した後に所定の
オーバーロード例えば１．５１１ＩＩ１１程度余分に上
昇させる。

検査終了後は、検査台１９を再び移載位置まて移動させ
、ここでダブル移載機構１８の一方のチップ保持部１８
ｂにて検査台１９上の検査終了済みチップ２を吸着保持
し、アンロードステージ１３へ搬送移載するとともに、
ダブル移載機構１８の他方のチップ保持部１８ａにてプ
リアライメントステージ１１上の次検査用チップ２を吸
着保持し、検査台１９上へと搬送移載する。

そして、アンロードステージ１３上の検査済みチップ２
は、チップ搬出機構１４によって、レシーバｊＪ＆　’
ｔＭ　８のトレー３上へと移送されるが、この時、検査
により不良と判定されたチップ２は、チップ搬出機構１
４の搬送経路の下方に配置された不良品収容箱に落され
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
６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８のトレー３上へと収容される。

このように、この実施例の半導体検査装置によれば、プ
ローブコンタクタ２２の下方側から半導体索子２を接触
させているため、確実に位置合せを行うことが可能とな
る。そして、この下方側からの接触に対して、一部曲折
可能なスプリングプローブ針３１を用い、その先端のみ
をチップ２のリード列２ａに応じた配列としているので
、多端子化および狭ピッチ化された半導体素子の検査を
行う際にも、確実に個々に接触を得ることが可能であり
、高精度の検査を実施することができる。

また、チップ２のリード列２ａ形状に多少のばらつきが
存在していても、スプリングプローブ針３１の伸縮量が
充分にあるため、リード列全体に対して確実で適度な針
圧をもった接触を得ることが可能である。

次に、本発明の他の実施例について説明する。

第６図および第７図は、他の実施例の半導体検査装置の
プローブコンタクタを示す図であり、他の構成は前述の
実施例と同一構造を有している。

なお、第６図はその上面を、第７図はその側断面を示し
ている。

その先端４１′ａが下方に向けてＬ字状に曲折された多
数のプローブ針４１は、中央部に四角形の開口部４２ａ
を有する四角板状の支持ブロック４２上の所定位置に載
置されるとともに、その上部に配置された同様な開口部
４３ａを有する四角板状のコンタクトブロック４３の下
面に形成された溝４４内に挿入配置されて保持されてい
る。

コンタクトブロック４３の溝４４は、それぞれコンタク
トブロック４３の各辺から、直行する辺と平行に中心部
に向けて形成されており、第８図に示すように、プロー
ブ針４１の直径とほぼ同じ深さでコンタクトブロック４
３の外周側に形成されたプローブ針保持溝部４４ａと、
このプローブ針保持溝部４４ａから開口部側に達するプ
ローブ針４１の曲折時の逃げ用溝部４４ｂとから構成さ
れている。

また、支持ブロック４２の開口部側端部は、その上部が
プローブ針４１の曲折を妨げないように、一部切り欠き
（４２ｂ）とされているとともに、プローブ針４１の横
方向の動きを規制する凸部４２ｃが突設されている。

コンタクトブロック４３の上面には、各辺に沿って基板
挿入溝４３ｂが穿設されており、この基板挿入溝４３ｂ
内にチップ２の駆動電圧供給用のチップコンデンサ４５
が塔載されたプリント基板４６が設置されている。そし
て、このチップコンデンサ４５からピン４７および４８
を介して、チップ２の電源用のリード２ａに接続されて
いる。

なお、チップコンデンサ４５はプリント基板４６上の任
意の位置に塔載可能とされており、またチップコンデン
サ４５はブツシュラバー４９によって押圧されており、
この押圧力によってピン４７と例えばプローブ針４１と
の良好な接続を可能にしている。

プローブ針４１の他方の端部４１ｂは、例えば図示を省
略したテスタ側の接続部形状に応じて、一つ置きに位置
を代えて上方に曲折されている。

上記構造のプローブコンタクタにおいても、上述の実施
例と同様に、検査台上に載置されたチップ２が上昇し、
チップ２のリード列２ａとプローブ針４１の先端４１ａ
とが接触する。そして、テスター側からの測定電圧の印
加により、チップコンデンサ４５によって高周波成分の
ノイズ除去とＶｃｃの電圧降下を補うことによる安定し
た検査測定が行われる。

この実施例のプローブコンタクタによれば、プローブ針
４１を下方に向けてＬ字状に曲折することによって弾性
を持たせているため、下方がら接触するチップ２に対し
て確実で安定した針圧をもった接触を得ることが可能で
あり、またプローブ針４１の弾性部すなわち曲折部を充
分に長くすることができるため、予期せぬ過オーバーロ
ードが加わった際のプローブ針４１が受けるダメージを
押えることにより耐久性が向上する。また、プロブ針４
１を直接支持ブロック４２とコンタクトブロック４３と
によって保持しているため、狭ピッチで多数のプローブ
針４１を配置でき、多端子化された半導体素子に対して
も充分に対応することが可能である。

次に、本発明のさらに他の実施例について説明する。

第９図および第１０図は、他の実施例の半導体検査装置
のプローブコンタクタを示す図であり、他の構成は前述
の実施例と同一構造を有している。

なお、第９図はその上面を、第１０図はその側断面を示
している。

図中５１は、中央部に四角形の開口部５１ａを有する絶
縁性支持基板であり、上記開口部５１ａの各辺に沿って
、その先端５２ａを開口部５１ａ内に突出するようにプ
ローブ針５２か配設されている。

プローブ針５２は、第１１図に示すように、絶縁性支持
基板５１の下面に沿って、内側に向けてＵ字状に曲折さ
れて弾性が付与されており、接触部となる先端５２ａは
、下方に向けて曲折されている。また、絶縁性支持基板
５１の下面には、Ｕ字状に曲折されたプローブ針５２の
内側に位置するよう支持ブロック５３が設けられており
、この支持ブロック５３によってプローブ針５２が固定
されている。

絶縁性支持基板５１の上面には、各辺に沿って接続部用
凹部５４が設けられており、この接続部用四部５４内か
らプローブ針５２に向けてピン５５が植設され、各プロ
ーブ針５２と電気的に接続されている。

上記構造のプローブコンタクタにおいても、上述の実施
例と同様に、検査台上に載置されたチップが上昇し、チ
ップのリード列とプローブ針５２２の先端５２ａとが接
触し、ピン５５と電気的に接続されたテスタによって検
査が行われる。

この実施例のプローブコンタクタによれば、プローブ針
５２をＵ字状に曲折することによって弾性を持たせてい
るため、下方から接触するチップに対して適度な接触圧
をもって接触することが可能である。また、プローブ針
５２を直接支持基板５１に設置しているため、狭ピッチ
で多数のプロブ針５２を配置でき、多端子化された半導
体素子に対しても充分に対応することが可能である。

［発明の効果］以」二説明したように、本発明の半導体検査装置によれ
ば、下方から半導体素子を確実に接触させ２することかでき、よって高精度の位置合せが実現でき、検
査精度の向上とともに装置のスループットの向上を図る
ことができる。

【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
を示す図、第２図は第１図の実施例のプローブコンタク
タの上面図、第３図はその一部断面側面図、第４図はそ
の下面図、第５図はその要部を示す断面図、第６図は他
の実施例のプローブコンタクタの上面図、第７図はその
側断面図、第８図はその要部を示す図、第９図はさらに
他の実施例のプローブコンタクタの上面図、第１０図は
その側断面図、第１１図はその要部を示す図である。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、１９・・・・・・検査台
、２０・・・・・・検査台ステージ、２２・・・・・・
プローブコンタクタ、２３・・・・・・検査部、３１・
・・・・・スプリングプローブ針、３２・・・・・上部
ガイドプレート、３３・・・・・・下部ガイドプレート
、３４・・・・・・センタプレート、４１・・・・・・
Ｌ字状プローブ針、４２・・・・・・支持ブロック、４
３・・・・・・コンタクトブロック、５１・・・・・・
絶縁性支持基板、５２・・・・・・Ｕ字状プローブ針。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）検査台上に載置された被検査半導体素子の電極端
子を、検査用端子部に接触させて検査を行う半導体検査
装置において、バネ機構を内臓し一部曲折可能なプローブ針の伸縮自在
な先端部を前記半導体素子の電極端子の配列形状に応じ
て支持基台の穴の側部に設けた前記検査用端子部を構成
し、この検査用端子部の下方側から前記半導体素子を上
昇させ、前記半導体素子の電極端子を接触させて前記検
査を行うことを特徴とする半導体検査装置。
（２）検査台上に載置された被検査半導体素子の電極端
子を、検査用端子部に接触させて検査を行う半導体検査
装置において、下方に向けてＬ字状に曲折して弾性を付与したプローブ
針を前記半導体素子の電極端子の配列形状に応じて支持
基台に配設して前記検査用端子部を構成し、この検査用
端子部の下方側から前記半導体素子を上昇させ、前記プ
ローブ針のＬ字先端に前記半導体素子の電極端子を接触
させて前記検査を行うことを特徴とする半導体検査装置
。
（３）検査台上に載置された被検査半導体素子の電極端
子を、検査用端子部に接触させて検査を行う半導体検査
装置において、Ｕ字状に曲折して弾性を付与しかつその開放側端部を下
方に向けて突出させたプローブ針を前記半導体素子の電
極端子の配列形状に応じて支持基台に配設して前記検査
用端子部を構成し、この検査用端子部の下方側から前記
半導体素子を上昇させ、前記プローブ針の開放側突出部
に前記半導体素子の電極端子を接触させて前記検査を行
うことを特徴とする半導体検査装置。