JPH03270034A - 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関する。

（従来の技術） 規格の異なる複数のチップを内部配線が施された基板上
に搭載し、モジュールとしての動作を可能にした半導体
モジュールの総合的な検査は、検査精度の向上を図る上
でチップの電極に対応して設けられた電極パッドに高精
度にプローブビンを電気的に接触させることが必要不可
決であり、また、検査効率の向上を図るためには、規格
の異なる複数のチップに対して柔軟に対処することが必
要である。

また、最近のＬＳＩチップ等は、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
におり、数十μｍオーダーの精度で電気的な接触を必要
とする半導体モジュールの検査においては、発熱による
電極パッドの位置ずれを防止することが検査精度を向上
させる上で非常に重要となる。例えば、半導体ウエノ＼
上に形成されたチップの検査を行うブローμ等において
は、被検体となる半導体ウエノ１の保持部内に冷却ジャ
ケットを設ける等して、チップの使用環境に対応させた
温度で検査を実施することも行われているが、このよう
な冷却方法では動作発熱を押える程の冷却効果は得られ
ず、特に上述の半導体モジュールのようにセラミックス
基板等に搭載されたチップに対しては、検査精度を維持
する上での冷却効果は期待できない。

このように、規格の塁なるチップが複数搭載されて構成
された半導体モジュールの検査を正確に、かつ迅速に行
うためには、個々のチップに対して高精度の電気的な接
触を得ることと、動作発熱による位置ずれを防止するこ
とが特に重要であり、このような要求を満足する半導体
モジュールの検査装置の開発が強く望まれている。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、このような要望を満足するためになされたも
ので、基板上に搭載された個々の被検査体に対し、動作
発熱を考慮した上で高精度な電気的接触を可能とし、高
検査精度および高検査効率を維持しつつ、装置の小型化
を図ることができる検査装置を堤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） 本発明の検査装置は、上記目的を達成するために、ｘ−
ｙ−ｚ方向に移動可能なステージにより検査端子を位置
決めし、この検査端子を被検査体である基板の電極端子
に接触させて検査を行う検査装置において、被検査体を
浸漬させるための非導電性の冷却液が供給されるととも
に、一端面が開口されこの開口部の周端部にＺ方向にエ
アを吹出すエアー吹出し口を有した液槽と、開口部を有
し液槽上にＸ方向に移動可能に配置されたＸステージと
、このＸステージと同程度の開口部を有し、このＸステ
ージ上にＹ方向に移動可能に配置されたＹステージと、
このＹステージおよびＸステージの開口部内にＺ方向に
移動可能に配置されたＺステージと、Ｚ方向にエアーを
吹出すエアー吹出し口を有し、Ｘステージに取付けられ
るとともに、液槽のエアー吹出し口を僅かな隙間をもっ
て覆うＸ用シールと、Ｚステージにより僅かな隙間をも
って覆われる中心に向けＸおよびＹ方向にエアーを吹出
すエアー吹出し口を有し、Ｙステジの底部に取付けられ
るとともに、Ｘ用シールのエアー吹出し口を僅かな隙間
をもって覆うＺ用シールとを具備するものである。

（作　用） 本発明の検査装置では、ｘ、ｙ、ｚの各ステージ間およ
び液槽とＸステージとの間の隙間にＸ用シール、Ｚ用シ
ールおよび液槽の各エアー吹出し−から吹出されるエア
ーの風圧によるエアーカテンを形成し、液槽の開口部を
塞ぐようにしたので、立体的なエアーシール構造を実現
することができ、これにより平面上のスペースを小さく
することができる。

（実施例） 以下、本発明の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図は本発明の一実施例の検査装置の構
成を模式的に示す図であり、装置本体１は、非導電性液
体中で被検体となる半導体モジュル２を搬送および検査
可能な状態としたワーク３の所定の検査を行う検査部１
０と、半導体モジュール２上に搭載された複数の半導体
素子（以下、チップと記す）に対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とから構成されており、装置本体１
の検査部１０側の端部には、上記ワーク３をロード・ア
ンロードするためのワークローダー部３０が着脱自在に
設置されている。また、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とが搭載されている。

なお上記ワーク３は、例えば第３図に示すように、複数
のチップ２ａが内部配線を有する多層セラミックス基板
２ｂ上にボンディングされて構成された半導体モジュー
ル２の下部に、この半導体モジュール２の図示を省略し
た各入出力ピンと電気的に接触されたソケット４および
ソケットボド５と、半導体モジュール２の外周側に押え
板６とＯリング７とによって液密シールが形成されたク
ランプ部となるサポートボード８が配置されて構成され
たものである。また、図示を省略したがチップ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、またサポートボード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、装置本体１の基台１ａ上に設置され
た検査部基台１１の上面側に突設された槽外壁１１ａお
よび槽内壁１１ｂと、例えばネオブレンゴム等によって
形成された口字、状のワーク載置台１２およびワーク３
自体とによって形成される液槽１３を有しており、ワー
ク３はクランプ１４によってワーク載置台１２に対し、
液密シールを形成するように密着固定される。そして、
液橘１３内に注入された非導電性不活性液体１５中にワ
ーク３を浸漬し、その状態で検査が行われる。

なお、検査部基台１１内には、槽外壁１１ａと槽内壁１
１ｂとの間にオーバーフローした非導電性液体１５の排
出管１６ａと、ワーク交換時の排出管１６ｂとが設けら
れており、それぞれ図示を省略した冷却機構に接続され
ている。また、上記口字状のワーク載置台１２の開口部
下方には、ワーク３のソケットボード５に対して差込ま
れ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
た一対の熱膨脹捕正用ターゲットの形成位置に応じて下
アライメントカメラ１８ａ、１８ｂ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ピン１つが設けられてい
る。　ここで、上記下アライメントカメラ１８ａおよび
１８ｂは、カメラ本体１ｓＣ，ボアスコープ１８ｄ１ア
ダプタ１８　ｅ　、　ＣＣＤカメラ１８ｆがこの順に一
体的にされて構成されている。

ボアスコープ１８ｃは、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にボルトにより固定される。

ロングカラー１８にはボアスコープに接着剤により固定
されている。またボアスコープ１８ｃには、雄ねじ１８
１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、その雄ねじ１８１は、上記固定部１８」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１８ａおよび１８ｂは上下方向へ移動する。

また、接触端子供給部２０は、半導体モジュール２に搭
載されたチップ２ａの周囲に形成された７１＃Ｉ定用電
極パツドの形状およびピッチに応じてプローブピンが植
設された複数のピンブロック２１を個々に保持する複数
例えば９個のピンブロックチェンジャ２２と、接触端子
移動機構５０側に受は渡されたピンブロック２１の位置
確認を行うピンブロック補正用カメラ２３とによって構
成されている。

上記ピンブロックチェンジャ２２は、ピンブロック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側に上昇させる例えばシリンダ機構２５とに
よって構成されており、検査プログラムに応じて使用す
べきピンブロック２１を個別に上昇させ、接触端子移動
機構５０に供給する。

ワーク搬送機構４０は、Ｘ方向に沿って移動可能とされ
ており、接触端子移動機構５０は、ワク搬送機構４０と
同様に、上記ステージ用ガイド３０ａ、ｌｂ上に搭載さ
れた口字形状を有するＸステージ５１、このＸステージ
上に配置された同程度の開口面積を有する口字形状のＹ
ステージ５２および上記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Ｚステージ５３によって
、このＺステージ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
されており、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。そして、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１０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。

ここで、上記液槽１３の蒸気シール構造について説明す
る。

例えば、第４図および第５図に示すように、液槽１３の
槽外壁１１ａには、この周端部にＺ方向にエアーを吹出
すエアー吹出し口１１ｃが形成されている。エアー吹出
し口ｌｉｅには、細孔１１ｄを介してチューブｌｌｅが
連通している。

符号５１ｂは、Ｚ方向にエアーを吹出すエアー吹出し口
５１ａを有した口字形状のＸ用シールであり、このＸ用
シール５１ｂはＸステージ５１の底部に取付けられる。

Ｘ用シール５１ｂの側面には、このＸ用シール５１ｂを
挟んでＸ方向に伸びたＸ翼５１ｃが取付けられている。

符号５３ｂは、中心に向けＸおよびＹ方向にエアーを吹
出すエアー吹出し口５３ａを有した口字形状のＺ用シー
ルであり、この２用シール５３ｂはＹステージ５２の底
部に取付けられる。Ｚ用シール５３ｂの側面には、この
Ｚ用シール５３ｂを挟んでＹ方向に伸びたＹｇ５２ｂが
取付けられている。

ソシテ、Ｘｇ５１ｃは槽外壁１１ａのエアー吹出し口１
１ｃに、ＹＷ５２ｂはＸ用シール５１ｂのエアー吹出し
口５１ａにそれぞれ覆い被さるように配される。またＺ
用シール５３ｂのエアー吹出し口５３ａは、上記ＪＦＩ
定部５６の側面にて覆われる。

さらに、各エアー吹出し口１１ｃ、５１．ａ、５３ａと
、Ｘ翼５１ｃ、Ｙ翼５２ｂ５測定部５６の側面との隙間
は　１ｍｏ＋以下とされ、これにより各隙間にて風江が
高められる。

Ｎｊｌ定部５６には、上記チャック部５４に近接して図
示を省略した冷却機構に接続された非導電性不活性液体
導入管５７が配設されており、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。

上記構成の半導体検査装置における検査手順について、
第６図を参照して以下に説明する。

まず、ワークローダ一部３０におけるワークセットテー
ブル３２のワーク収容部３２ａ内にワーク３を載置する
とともに、ワークセットテーブル３２を駆動してワーク
３をワーク昇降機構３３の上方の受渡位置まで移動させ
る。次いで、ワーク昇降機構３３の昇降テーブル３３ａ
によってワーク３を位置決めしつつワーク搬送機ｆｇ４
０の保持部４１位置まで上昇させる。ワーク３の上昇を
確認した後、保持部４］の一対のつめ４２によってワー
ク３は保持される（第６図−ａ）。

次に、ワーク搬送機構４０を駆動して、ワーク３を検査
部１０のワーク載置台１２上方のワーク受渡位置まで搬
送する。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。

ワーク受渡位置まで搬送されたワーク３は、検査部１０
側から上昇したワーク移載ビン１９上に移載される。こ
の際にワーク移載ビン１つの先端部は、ワーク３におけ
るサポートボード８の４角に設けられた位置決め孔内に
押入され、ワーク３の位置決めが行われる。この後、ワ
ーク移載ビン１９は下降し、ワーク載置台１２上にワー
ク３が載置されクランプ１４によってワーク載置台１２
に対して戒密に固定されると共に、ワーク３のソケット
ボード５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（第６図−ｂ）。また
この際に、下アライメントカメラ１８ａ、１８ｂ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、ビンブロック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に対応したビンブロック２１が保持された
ビンブロックチェンジャ２２上に接触端子移動機構５０
のチャック部５４が位置するように、Ｘステージ５１お
よびＹステージ５２が駆動される。チャック部５４がビ
ンブロック２１の受渡し位置に到達すると、ビンブロッ
クチェンジャ２２のシリンダ機構２５が上昇し、チャッ
ク部５４によって当該ビンブロック２１が保持される（
同第６図−ｂ）。

この後、ビンブロック補正用カメラ２３によって、ビン
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］０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とビンブロック２１とのアライメン
トが行われる。このアライメントは、まず上アライメン
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
ゲットの位置を、接触端子移動機構５０側のＸ−Ｙステ
ー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ビンブロック２
１の位置が決定され、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２
ａの周囲に形成された測定用電極パッドとビンブロック
２１に植設されたプローブビンとのアライメントが行わ
れる。

また、このアライメントと同時に、非導電性不活性肢体
導入管５７から例えばフッ素系不活性液が液槽１３内に
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
よって測定部５６を下降させ、ビンブロック２１のプロ
ーブビンを非導電性液体１５中に浸漬しつつ、１ｌｌｌ
１重用電極パッド接させる。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（
第６図−Ｃ）このとき、各エアー吹出し口１１ｃ、５１
ａ。

５３ａからエアーが吹出されると、各隙間にて風圧が高
められるため、非導電性不活性液体１５たる例えばフロ
リナートの蒸気が液Ｉｌ！１３内に封じ込められる。

この占うに、本実施例の検査装置によれば、積重ねるよ
うにして配したｘ、ｙ、ｚステージにて非導電性不活性
ｌ皮体の蒸気を液槽内に封じ込めるようにしたので、従
来−平面にてＸ、Ｙ軸シールを行っていた構造に比べ一
平面上でのスペースを小さくすることができる。

なお、本実施例に係る検査装置でＸＳＹ、Ｚ用のシール
機構を個別に設けたのは構造上、省スペース化がはかれ
るからである。すなわちＸ、Ｙ同一平面でＸ、Ｙ方向を
移動できるシール機構はＺ方向にはスペースが少なくす
むが、Ｘ、Ｙ方向にスペースが必要となり装置全体の大
きさにも影響してくる。

［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、基板
に設けられた個々の被検査体に対し、動作発熱を考慮し
た上で高精度な電気的接触を可能とし、高検査精度およ
び高検査効率を維持しつつ、装置の小型化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例の半導体検査装
置の構成を模式的に示す図、第３図はその半導体検査装
置によって検査される半導体モジュールを搬送および検
査可能に固定するワークを示す断面図、第４図は第１図
の半導体検査装置の蒸気シール構造を示す斜視図、第５
図はその蒸気シール構造の作用を示す断面図、第６図（
ａ）〜（ｃ）は検査手順を説明するための図である。 １・・・装置本体、１ａ・・・基台、２・・・半導体モ
ジュル、２ａ・・・チップ、３・・・ワーク、４・・・
ソケット、５・・・ソケットボード、８・・・サポート
ボード、１０・・・検査部、ｌｌａ・・・槽外壁、ｌｌ
ｃ、５１ａ。 ５３ａ・・・エアー吹出し口、１２・・・ワーク載置台
、１３・・・液槽、１４・・・クランプ、１５・・・非
導電性不活性液体、２１・・・ピンブロック、３０・・
・ワークローダ部、４０・・・ワーク搬送機構、５０・
・・接触端子移動機構、５１・・・Ｘステージ、５１ｂ
・・・Ｘ用シール、５１ｃｍＸ１４．５２　ｂ−Ｙ翼、
５３　ｂ−Ｚ用ル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　Ｘ−Ｙ−Ｚ方向に移動可能なステージにより検査端子
   を位置決めし、この検査端子を被検査体である基板の電
   極端子に接触させて検査を行う検査装置において、前記
   被検査体を浸漬させるための非導電性の冷却液が供給さ
   れるとともに、一端面が開口されこの開口部の周端部に
   Ｚ方向にエアーを吹出すエアー吹出し口を有した液槽と
   、開口部を有し前記液槽上にＸ方向に移動可能に配置さ
   れたＸステージと、このＸステージと同程度の開口部を
   有し、このＸステージ上にＹ方向に移動可能に配置され
   たＹステージと、このＹステージおよび前記Ｘステージ
   の開口部内にＺ方向に移動可能に配置されたＺステージ
   と、Ｚ方向にエアーを吹出すエアー吹出し口を有し、前
   記Ｘステージに取付けられるとともに、前記液槽のエア
   ー吹出し口を僅かな隙間をもって覆うＸ用シールと、前
   記Ｚステージにより僅かな隙間をもって覆われる中心に
   向けＸおよびＹ方向にエアーを吹出すエアー吹出し口を
   有し、前記Ｙステージの底部に取付けられるとともに、
   前記Ｘ用シールのエアー吹出し口を僅かな隙間をもって
   覆うＺ用シールとを具備することを特徴とする検査装置
   。