JPH02278745A - アライメント装置 - 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、例えばパッケージングされた半導体素子の検
査装置等に利用されるアライメント装置に関する。

（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測定を行う場合には、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） 本発明は、上述した従来の事情を鑑みてなされたもので
、その目的とするところは、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
アライメント装置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、被処理体のアライメント用基準部を撮像する
撮像手段と、この撮像したアライメント用基準部の重心
を求める手段と、求められた上記重心と予め設定された
基準位置部からのずれ量を算出するずれ量算出手段と、
この算出されたずれ瓜に基づいて上記被処理体を位置補
正する移動手段とを具備することを特徴とするものであ
る。

（作　用） 本発明では、撮像手段によって被処理体のアライメント
用基準部が撮像されると、この撮像されたアライメント
用基準部の重心が求められ、ずれ量算出手段によって、
求められた上記重心と予め設定された基準位置部とのず
れ量が算出され、移動手段によって、上記算出されたず
れ量に基づいて上記被処理体が位置補正されアライメン
トが行われる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例に係る半導体検査装置について
図を参照して説明する。

第３図に示すように装置本体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
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４図に示すよう
に、導電性樹脂からなる　２８０Ｘ　２２０ａｍ、厚さ
　８．５Ｈ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
規定するための面取り部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により上述第４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
上段に棚積みされたトレー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ステージ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、１’７ｂ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。

上記検査ステージ系５の中央部には、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とが配置されている。

このファインアライメント機構２０は第２図に示すよう
に、チップ２のリード列における所定の部位の面積を撮
像するリード撮像部２０ａと、このリード撮像部２０ａ
における重心を算出する重心算出部２０ｂと、該算出し
た重心の基準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そのずれ量情報を求めるずれ全算
出部２０ｃと、算出されたずれ量情報に基づいて検査台
ステージ１９の駆動を制御して検査台１８を適量移動さ
せファインアライメントを行うためのファインアライメ
ント実行部２０ｄとを有する。

また、検査ステージ系５のチップ搬入機構１２側には、
チップ搬入機構１２により搬送されたチップ２が裁置さ
れる粗位置合せ（以下、プリアライメントと呼ぶ）用載
置台２１が配置され、このプリアライメント用載置台２
１上には、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。

このプリアライメント用画像認識機構２２は第１図に示
すように、チップ２のモールド部における所定の部位の
面積を撮像するモールド撮像部２２ａと、このモールド
撮像部２２ａにおける重心を算出する重心算出部２２ｂ
と、該算出した重心の基準位置情報とカメラの中心座標
とを比較してそのずれ量情報を求めるずれ全算出部２２
ｃと、算出されたずれ量情報に基づいて検査台ステージ
１つの駆動を制御して検査台１８を適量移動させプリア
ライメントを行うためのプリアライメント実行部２２ｄ
とを有する。

検査ステージ系５のチップ搬出機構１３側には、チップ
搬出機構１３へ受渡すためのチップ２が載置される受渡
し載置台２３が配置される。

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側のプリアライメント用載置
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。

ここで、プリアライメント用画像認識機構２２により、
プリアライメント用ａ置台２１上のチップ２のモールド
部の画像を撮像し、正規の基準位置情報とのずれ量を検
出する。

このときのプリアライメント用画像認識部２２の動作の
詳細を第５図のフローチャートに基づいて説明する。

まず、撮像部２２ａは、第７図に示すようにチップ２の
モールド部２ａ全体の像ＦｌおよびＸ方向に所定距離り
を隔てた平行な２つのウィンドＷ１　、Ｗ２を通して得
られる像Ｆ２、Ｆ３を撮像する（ステップ５０１）。な
お、モールド部２ａは反射光量の少ない例えば黒色であ
り、リード列部２ｂは反射光量の多い例えば銀白色であ
る。また、プリアライメント用載置台２１のステージ表
面は、リード列部２ｂ同様反射光量の多い例えば白色に
設定されている。そして、撮像部２２ａの例えばＣＣＤ
カメラにより得られる受光量の違いに応じて、所定の閾
値に基づいて２値化することにより、モールド部２ａを
識別することができる。

重心算出部２２ｂは、像ＦｌのＸ、Ｙ方向の面積に基づ
いてＸ方向の重心座標ＧｘｌおよびＹ方向の重心座標Ｇ
ｙｌを算出し、この重心座標Ｇｘｌ、Ｇｙｌの交点から
像Ｆｌの重心Ｇｌを算出する（ステップ５０２）。また
、像Ｆ２、Ｆ３に基づいてそれぞれの像の重心Ｇ２　、
Ｇ３を算出する（ステップ５０３）。

ずれ量算出部２２ｃは、重心Ｇ１と、カメラの中心座標
ＧＯとを比較して、重心Ｇ１とＧＯとのＸ、Ｙ方向のず
れ量を求める（ステップ５０４）。

また、重心Ｇ２　、Ｇ３と距離りに基づいてθ方向のず
れ量を算出する（ステップ５０５）。なお、この時のθ
方向のずれ量「θ」は、重心Ｇ２、Ｇ３のＹ方向の重心
座標をそれぞれＧｙ２、Ｇｙ３とすると、 「θ−ｊａｎ’　　（Ｇ　ｙ２−　Ｇ　ｙ３／　Ｌ　）
　　Ｊの式で表される。

プリアライメント実行部２０ｄは、これらのＸ１Ｙ１θ
方向のずれ量の情報に基づいて検査台ステージ１９の駆
動を制御して検査台１８を適量移動させプリアライメン
トを行わせる（ステップ５゜６）。

こうして、プリアライメント用の位置情報を算出した後
、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１７ｂ
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、上述したステップ５０６により、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
た基準位置上に載置されるように位置ずれ分移動補正し
た状態で待機する。こうして、チップ２は、常に、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、テストカード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。

ここで、ファインアライメント機＋Ｍ　２０により、検
査台１８上のチップ２の直交する２辺のリード列２ｂの
一部を撮像し、この撮像した情報がら撮像した部分の重
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■の重心位置情報とを比較して位置ずれ量
を算出し、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。

このときのファインアライメント機構２０の動作の詳細
を第６図のフローチャートに基づいて説明する。

まず、撮像部２０ａは、第８図に示すようにＹ方向に縦
長のウィンドＷ３を通して、チップ２のＸ方向の一辺の
リード列２ｂの一部のｆｉｌｆｌを撮像し、また、ウィ
ンドＷ３に対してＸ方向に所定距Ｍ℃を隔てたウィンド
Ｗ４を通してチップ２のＸ方向の一辺のリード列２ｂの
一部の像ｆ２を撮像し、さらにまた、Ｘ方向に縦長でか
つ、ウィンドＷ４に対して直交するウィンドＷ５を通し
て、チップ２のＹ方向の一片のリード列の一部の像ｆ３
を撮像する（ステップ６０１）。なお、検査台１８のス
テージ表面は、モールド部２ａ同様反射光量の少ない例
えば茶褐色に設定されている。そして、撮像部２０ａの
例えばＣＣＤカメラによりｆ５られる受光量の違いに応
じて、撮像部２２ａ同Ｆ、１所定の閾値に基づいて２値
化することにより、リード列２ｂを識別することができ
る。

重心算出部２０ｂは、像ｆｌ、ｆ２のＹ方向の面積に基
づいてそれぞれＹ方向の重心座標ｇ　ｙＬｇｙ２を算出
する（ステップ６０２）。また、像ｆ３のＸ方向の面積
に基づいてＸ方向の重心座標ｇｘ３を算出する（ステッ
プ６０３）。

ずれ量算出部２０ｃは、重心座標ｇｘ３と、ウィンドＷ
５に関して予め定められている正規の重心座標ｇｘＯの
基準位置情報とを比較して、重心ｇＸ３と重心ｇｘｏと
のＸ方向のずれ量を求める（ステップ６０４）。また、
重心座標ｇｙ２と、ウィンドＷ４に関して予め定められ
ている正規の重心座ｎｇｙＯの基準位置情報とを比較し
て、重心座ｌｓｇｙ２と重心座ｔｌｔ　ｇ　ｙ−０との
Ｙ方向のずれ量を求める（ステップ６０５）。さらにま
た、重心座標ｇｙｔ、ｇｙ２と距１ｊｌｔＬとに基づい
てθ方向のずれ量を算出する（ステップ６０６）。なお
、このときのθ方向のずれ量「θ」は、ウィンドＷ３に
関して予め定められている正規の重心座標をｇ　ｙｏｏ
とすると、「θ−ｔａｎ’　　［ｆ　（ｇｙｌ　−ｇｙ
ｏＯ）−（ｇｙ２−ｇｙＯ）　ｌ　／Ｊ２］　Ｊの式で
表される。

ファインアライメント実行部２０ｄは、これらのｘＳｙ
、θ方向のずれ量の情報に基づいて検査台ステージ１９
の駆動を制御して検査台１８を適量移動させファインア
ライメントを行わせる（ステップ６０７）。

なお、上記＠ｆｌと像ｆ２　　ｆ３の撮像を、例えば撮
像部２０ａの例えば１台のＣＣＤカメラのシャッタを切
換えて行うようにすれば、装置の簡素化を図ることがで
きる。

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をテストカード２４の下方へと移動させ、
検査台１８を上昇させてチップ２のリード列をテストカ
ード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。

なお、上記の正規の重心座標ｇｘＯ１ｇｙ（］、ｇｙ［
ＩＯは予め、次のようなティーチング処理により設定す
る。

すなわち、まず、検査台１８上に金属のプレートを載置
し、プローブ針に当接させ、これを所定のセンサにより
検出することにより、検査台１８からテストカード２４
のプローブ針までの高さを求める。次に検査台１８上に
カーボン紙を載置し、プローブ針に当接させて、検査台
１８上にプローブ針の跡を付け、この跡を撮像部２０ａ
のＣＣＤカメラで撮像して読取ることにより、検査台１
８上におけるプローブ針の位置を求める。データに合わ
せて最初のデバイスを合わせ、その時の重心座標をｇｘ
ｏ、ｇ　ｙＬ　ｇ　ｙｏｏと設定する。

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、ダブル移載機溝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
、ダブル移載機溝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上の次検査用チップ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ａ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にてチップ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ｔｇｌｌ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１ａＸｓ　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
ーバッファ機構８上にて空トレー３ａを一時待機させる
。そして、レシーバ機構９のトレー２がチップ満載状態
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
置スルーブツ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、本発明のアライメント装置を適用
した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図は第３図に示すプリアライメント用画像認識機構
２２の構成を示すブロック図、第２図は第３図に示すフ
ァインアライメント機構２０の構成を示すブロック図、
第３図は本発明の一実施例こ係る半導体検査装置の構成
を示す平面図、第４図は第３図に示すトレー３を示す平
面図、第５図はプリアライメント用画像認識機構２２の
動作を示すフローチャート、第６図はファインアライメ
ント機構２０の動作を示すフローチャート、第７図はプ
リアライメントの際の撮像状態を示す図、第８図はファ
インアライメントの際の撮像状態を示す図である。 ２０・・・ファインアライメント機構、２０ａ・・・リ
ード撮像部、２０ｂ・・・重心算出部、２０ｃ・・・ず
れ量算出部、２０ｄ・・・ファインアライメント実行部
、２２・・・プリアライメント用画像認識機構、２２ａ
・・・モールド撮像部、２２ｂ・・・重心算出部、２２
ｃ・・・ずれ量算出部、２２ｄ・・・プリアライメント
実行部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被処理体のアライメント用基準部を撮像する撮像
   手段と、 この撮像したアライメント用基準部の重心を求める手段
   と、 求められた上記重心と予め設定された基準位置部からの
   ずれ量を算出するずれ量算出手段と、この算出されたず
   れ量に基づいて上記被処理体を位置補正する移動手段と を具備することを特徴とするアライメント装置。