(57)【要約】【課題】ＩＣのプローブ検査の効率を大幅に向上させ、多様なパッケージ製品に柔軟に対応できるようにしてプローブ検査の自由度を格段に高める。【解決手段】半導体装置を載置する半導体トレイ１０４を収容する半導体トレイ収納部１０２と、半導体トレイ１０４が載置される検査ステージ１０６と、半導体トレイ１０４を検査ステージ１０６に搬送する搬送部と、半導体トレイ１０４上の半導体装置とプローブ接触するテスタヘッド１０８とを備える。【選択図】  図１
2006058206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査ステージ上の半導体装置に対するプローブ検査を行う半導体プローブ検査装置であって、
半導体装置を載置する半導体トレイを収容する半導体トレイ収納手段と、
前記半導体トレイが載置されるステージと、  
前記半導体トレイを前記ステージに搬送する搬送手段と、
前記半導体トレイ上の半導体装置とプローブ接触するプローブ手段と、
を備えるプローブ検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体プローブ検査装置であって、
前記ステージは前記半導体トレイの空洞部に連結する吸引孔を備え、
前記吸引孔を介して前記半導体トレイおよび前記半導体装置を吸引する吸引手段を備える半導体プローブ検査装置。
【請求項３】
請求項１記載の半導体プローブ検査装置であって、
前記プローブ手段は前記半導体装置のパッケージ形状に応じてプローブ針形状が切替可能である半導体プローブ検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は検査ステージ上の半導体装置に対するプローブ検査を行う半導体プローブ検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置（ＩＣ）の電気的特性の検査は、製品の製造過程で、随時行われる。すなわち、ウエハ段階で所定の検査が実施され、その後、半導体装置（ＩＣ）が個別化され、その個別化された半導体装置（ＩＣ）の各々について、最終的な電気的特性の検査が実施され、良品／不良品の選別がなされる。個別化された半導体装置（ＩＣ）について、最終的な電気的特性の検査を実施する装置としては、例えば、プローブ式テストハンドラがある。
【０００３】
プローブ式テストハンドラは、個別化された半導体装置（ＩＣ）を、一個ずつ検査ステージに搬送し、検査ステージ上の半導体装置（ＩＣ）の外部接続端子（ピンやグリッド）に、プローブカードのプローブ針を接触させて所定の電気的特性を測定、検査し、さらに、その検査結果に基づいて、半導体装置（ＩＣ）を良品／不良品に振り分け、所定のストッカーに収納する機能を有する。プローブ式テストハンドラの改良例は、例えば、特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開平８−９４７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のプローブ式テストハンドラーでは、個別化された半導体装置（ＩＣ）に対して、最終的な電気的特性の検査を実施する場合、半導体装置（ＩＣ）を一個ずつ取りだして検査ステージ（ホットプレート）に搬送し、プローブ検査を行い、その後、検査済の半導体装置（ＩＣ）を検査ステージの外に搬出する、という作業を繰り返す必要がある。
【０００５】
したがって、半導体装置（ＩＣ）を一個ずつハンドリングする（つまり、一個のＩＣの取り出し、搬送、プローブ検査、搬出を実施する）しなければならず、手順が面倒であり、この点で、検査作業の効率化がむずかしい。
【０００６】
また、半導体装置（ＩＣ）の少量多品種化の進展に伴い、パッケージの態様がきわめて多様化し、外部接続端子（ピンやグリッド等）の形状も種々のものがある。したがって、個々の半導体装置（ＩＣ）の外部接続端子の形状に、プローブ針の形状を合わせる必要があり、一つのプローブ針で検査できるのは、同様の形状の外部接続端子をもつ製品だけである。
【０００７】
このため、プローブ検査の自由度はかなり低いのが現状であり、異なる半導体装置（ＩＣ）の検査を実施するためには、検査装置を新たに購入したり、あるいは、既存の検査装置を大幅に改良するといった、大がかりな対処法を採る必要がある。この場合には、装置コストが大きな負担となる。
【０００８】
本発明は、半導体装置（ＩＣ）のプローブ検査の効率を大幅に向上させ、また、多様なパッケージ製品に柔軟に対応できるようにしてプローブ検査の自由度を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の半導体プローブ検査装置は、検査ステージ上の半導体装置に対するプローブ検査を行う半導体プローブ検査装置であって、半導体装置を載置する半導体トレイを収容する半導体トレイ収納手段と、前記半導体トレイが載置されるステージと、前記半導体トレイを前記ステージに搬送する搬送手段と、前記半導体トレイ上の半導体装置とプローブ接触するプローブ手段とを備える。
【００１０】
半導体装置（ＩＣ）を個別に搬送するのではなく、多数のＩＣをトレイに収納しておき、そのトレイごと搬送して検査ステージ（ホットプレート）にセットし、そのトレイ上の個々のＩＣに対してプローブ検査を行うことができるようにしたものである。トレイ単位でのローディングや搬送により、いわゆるバッチ処理が可能となり、従来のように、１個のＩＣをローディングし、搬送し、アンローディングするという面倒な処理が不要となり、迅速なプローブ検査が実現され、処理効率が向上し、検査の安定性の面でも有利となる。また、トレイの形態（例えば、ＩＣを収容する凹部の形状、大きさ等）を、検査対象のＩＣのパッケージ形態に合わせて、適宜、変更できるため、多様なＩＣの自動搬送が可能であり、検査装置の自由度、柔軟性が格段に向上する。また、検査ステージには、多数のＩＣが同時にセットされるため、プローブカードを工夫すれば、検査ステージ上の複数のＩＣに対する同時測定、同時検査も可能となり、この点でも検査の自由度が高く、検査効率の向上に貢献する。また、一定の面積と厚みをもつトレイを搬送し、プローブ検査ができるということは、同様に、半導体ウエハ（一定の面積と厚みをもつ）にも対応できるということであり、したがって、個別化されたＩＣ（パッケージ品やベアチップ）の最終のプローブ測定、検査のみならず、ウエハ段階のＩＣの検査も可能となり、１台のプローブ検査装置を有効利用することができ、検査設備のコスト面でも有利となる。また、本発明の検査装置は、既存の検査装置（検査システム）を部分的に改良すること（具体的には、ステージと、トレイと、ローディングシステムを変更すること）により実現でき、実現が比較的容易であるという利点がある。
【００１１】
本発明の半導体プローブ検査装置の一態様では、前記ステージは前記半導体トレイの空洞部に連結する吸引孔を備え、前記吸引孔を介して前記半導体トレイおよび前記半導体装置を吸引する吸引手段を備える。半導体プローブ検査装置は、検査対象のＩＣを検査ステージ（ホットプレート）上で固定するための真空吸着機構（真空チャック）を有するのが一般的である。この点に着目し、真空吸着を、半導体トレイの固定にも利用するものである。すなわち、トレイの内部（底部を含む）に形成される空洞部を、検査ステージ上の真空吸着用の吸引孔（内部の中空部分の他、底部に開口された孔も含む）に連結させる。そして、プローブ検査の際に、真空吸着を行うことで、ＩＣをトレイ上に固定すると同時に、（トレイ内部の空洞部の内壁を吸着して）、トレイ自体を検査ステージ上に安定的に固定する。したがって、トレイと検査ステージとの間で十分な接合強度が得られ、また、トレイとＩＣも安定的に固定される。よって、検査ステージが微妙に振動しても、ＩＣがまったく動かないようにすることができ、安定なプローブ検査が可能となる。また、検査ステージを、トレイの搭載が可能な形状とし、かつ、トレイの内部構造を工夫するだけでよいため、比較的容易に実現することができる。
【００１２】
本発明の半導体プローブ検査装置の他の態様では、前記プローブ手段は前記半導体装置のパッケージ形状に応じてプローブ針形状が切替可能である。これにより、多様なＩＣのプローブ検査が可能となり、検査装置の自由度、柔軟性が向上する。プローブ針の形状の切替態様としては、プローブ針を交換可能としたり、あるいは、複数のプローブ針を用意しておき、いずれかを選択的に切り替えて使用する、といった態様が考えられる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、既存の検査装置がもつ機能を有効利用しつつ、最小限の改良、変更によって、プローブ検査の迅速化、自由度（柔軟性）の大幅向上を実現し、さらに、従来不可能であった、複数のＩＣに対する同時測定、検査を可能とし、また、個別化されたＩＣとウエハ段階のＩＣの双方の検査に対応可能とし、設備コストの削減にも貢献する。
【００１４】
すなわち、トレイ単位でのローディング、搬送を実現することにより、いわゆるバッチ処理が可能となり、従来のように、１個のＩＣをローディングし、搬送し、アンローディングするという面倒な処理が不要となり、迅速なプローブ検査が実現され、処理効率が向上する。また、検査の安定性の面でも有利となる。
【００１５】
また、トレイの形態（例えば、ＩＣを収容する凹部の形状、大きさ等）を、検査対象のＩＣのパッケージ形態に合わせて、適宜、変更できるため、多様なＩＣの自動搬送が可能であり、検査装置の自由度、柔軟性が格段に向上する。
【００１６】
また、検査ステージには、多数のＩＣが同時にセットされるため、プローブカードを工夫すれば、検査ステージ上の複数のＩＣに対する同時測定、同時検査も可能となり、この点でも検査の自由度が高く、検査効率の向上に貢献する。
【００１７】
また、一定の面積と厚みをもつトレイを搬送し、プローブ検査ができるということは、同様に、半導体ウエハ（一定の面積と厚みをもつ）にも対応できるということであり、したがって、個別化されたＩＣ（パッケージ品やベアチップ）の最終のプローブ測定、検査のみならず、ウエハ段階のＩＣの検査も可能となる。よって、１台のプローブ検査装置を有効利用することができ、検査設備のコスト面でも有利となる。
【００１８】
また、本発明の検査装置は、既存の検査装置（検査システム）を部分的に改良すること（具体的には、ステージと、トレイと、ローディングシステムを変更すること）により実でき、実現が比較的容易であるという効果も得られる。
【００１９】
また、半導体パッケージ品のハンドラー機能を設けることもでき（例えば、検査の結果として不良品と判定されると、パッケージにマーキングを施し、後に、そのマーキングを目印として、良品と不良品を選別して個別に収納する）、これにより、プローブ式テストハンドラの大幅な高速化も実現可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の半導体プローブ検査装置の要部の概略を説明するための図である。図１に示されるように、半導体プローブ検査装置１００には、複数枚の半導体トレイ１０４を収納する収納部１０２が設けられている。収納部１０２に収納されている半導体トレイ（以下、単に、トレイという場合もある）１０４を、一枚ずつ取り出し、検査ステージ１０６上に搬送できるようになっている。検査ステージ１０６は、真空吸着機構を内蔵する支持部１１０に支持されている。
【００２１】
また、検査ステージ１０６上には、テストヘッド１０８（プローブカードを備えている）が設けられている。そして、プローブカードのプローブ針を、検査ステージ１０６上の半導体トレイ１０６に載った状態の半導体装置（個別化されたＩＣ：パッケージ品）の外部接続端子に接続することで、電気的特性の測定、検査を実施することができる。このとき、複数のＩＣの外部接続端子の各々に、複数のプローブ針の各々を接触させて同時に測定、検査を実施することができる。
【００２２】
図２は、多数のＩＣが搭載されている状態の半導体トレイの断面図である。図示されるように、半導体トレイ１０４の底面ならびに内部には、真空吸着のための孔１０２ａならびに中空部１１２ｂ（これらを合わせて空洞部と称する）が設けられている。半導体トレイ１０４の上面には、複数の凹部２０３が設けられ、各凹部２０３には、複数のＣＳＰ（チップ・スケール（あるいはサイズ）・パッケージ）２００ａ〜２００ｃの各々が搭載されている。各ＣＳＰの上部には、外部接続端子としてのバンプ電極（ソルダーボール）ＢＰが、形成されている。
【００２３】
図２の例では、多数のＣＳＰの各々（２００ａ〜２００ｃ）を半導体トレイ１０４上に載置した状態で、そのトレイ１０４ごとローディングし、搬送するようにする。つまり、既存の検査装置を改良し、半導体トレイ１０４をローディングし、搬送できるようにする。この構成により、どのようなＩＣであっても、半導体トレイ１０４を変更するだけで対応でき、検査装置自体の構造は、変更する必要がなくなる。したがって、検査装置の自由度（柔軟性）が格段に向上する。また、トレイ１０４毎にローディング、搬送を実施するため、従来できなかった個別ＩＣのバッチ処理（一括処理）が可能となり、検査の高速化、効率化に役立つ。
【００２４】
図３は検査ステージの平面図である。図３において、３０２ａ〜３０２ｆは、検査ステージ１０６の表面に設けられた真空吸着用の吸引孔である。これらの吸引孔３０２ａ〜３０２ｆは、半導体トレイ１０４が検査ステージ１０６上にセットされたときに、その半導体トレイ１０４の底面に設けられた孔１１２ａに重なる位置に設けられている。検査ステージ１０６の内部には、半導体トレイ１０４の内部と同様に、空洞部３０３が設けられている。図３では、空洞部３０３は、点線で示されている。
【００２５】
本実施形態の半導体プローブ検査装置では、既存の真空吸着機構を、半導体トレイ１０４と検査ステージ１０６との安定的な接合を実現するために利用する。すなわち、半導体トレイ１０４を検査ステージ１０６上に載置しただけでは、検査ステージ１０６の微妙な振動等の要因により、両者のコンタクトが不安定になる。
【００２６】
この対策として、図２に示すように、半導体トレイ１０４に孔１１２ａならびに中空部１１２ｂ（空洞部）を設けておき、かつ、検査ステージ１０６上において、検査ステージ１０６の表面に設けられている吸引孔（３０２ａ〜３０２ｆ）と半導体トレイ１０４の底面の孔１１２ａが重なるようにし、ＣＳＰ（２００ａ〜２００ｃ）を真空吸着する際に、同時に、半導体トレイ１０４内の中空部１１２ｂの内壁を吸引して、半導体トレイ１０４を検査ステージ１０６に固定する。これにより、半導体トレイ１０４が、検査ステージ１０６上で強固に固定される。したがって、微少な振動が半導体トレイ１０４上のＣＳＰ（２００ａ〜２００ｃ）に伝わらず、安定したプローブ検査を行える。
【００２７】
図４は、プローブ検査の態様を説明するための断面図であり、（ａ）は、プローブ針の形態を示す図であり、（ｂ）はプローブ針を検査対象のＩＣに接触させて検査を行っている状態を示す図である。図４（ａ）に示すように、テスタヘッド１０８にはプローブカード１０７が接続されており、プローブカード１０７の先端には、プローブ針１１４が設けられている。図４（ｂ）に示すように、半導体トレイ１０４上において、検査対象のＣＳＰ２００が、バンプ電極（半田ボール端子）ＢＰが上面を向くように設置されており、かつ、中空部１１２ｂを介した吸引により、ＣＳＰ２００は、半導体トレイ１０４上に固定されている。そして、プローブカード１０７のプローブ針１１４が下降し、ＣＳＰ２００が半導体トレイ１０４からずれることがないように、ＣＳＰ２００を抱え込むように、バンプ電極ＢＰに接触する。これにより、コンタクトの安定性（コンタクト精度）を保つことが可能となる。
【００２８】
このように、プローブ検査（電気的特性の測定）に関して、プローブカード１０７と、検査対象のＩＣを半導体トレイ１０４に載せる方法を、適宜、変更することにより、ＣＳＰのみならず、他のすべてのパッケージに柔軟に対応できるようになり、プローブ検査の自由度が格段に向上する。また、プローブカード１０７（およびプローブ針１１４）の態様を工夫することにより、複数のＩＣ（ＣＳＰ２００）の各々の外部接続端子に同時にコンタクトし、電気的特性を同時に測定することも可能となる。これにより、プローブ検査の効率がさらに向上する。
【００２９】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の半導体プローブ検査装置の具体的な構成を示す図である。図５において、前掲の図面と共通する部分には、同じ参照符号を使用している。図５の半導体プローブ検査装置は、複数枚の半導体トレイ１０４（各半導体トレイには、多数のＩＣ２００が搭載されている）を収納しているホッパ（収納部）４００と、半導体トレイ１０４を一枚ずつ取りだすローダ部４１０と、ロードされた半導体トレイ１０４を搬送する搬送部４２０ａと、検査ステージ１０６と、テスタヘッド１０８と、プローブカード１０７（プローブ針１１４を有する）と、真空吸着のための吸引ポンプ４３０と、搬送部４２０ｂと、アンローダ部４４０と、ストッカ４５０と、を有する。
【００３０】
図５の中央に明記されるように、検査ステージ１０６上において、半導体トレイ１０４の底面の孔１１２ａと、検査ステージ１０６の表面の吸引孔３０３とが重なり合い、吸引ポンプ４３０につながる、一連の中空部（空洞部）が形成されている。真空吸着は、ＩＣ２００を固定するのと同時に、半導体トレイ１０４を固定するためにも利用される。
【００３１】
図５の半導体プローブ検査装置の、従来装置からの変更点は、半導体トレイ１０４の収納場所（４００，４５０）の確保と、半導体トレイ１０４を一枚ずつ検査ステージ１０６に移動させ、また、検査ステージから取り去るための機構（４１０，４２０ａ，４２０ｂ，４５０）の追加と、検査ステージ１０４の形状ならびに内部構造の変更と、プローブカード１０７（プローブ針１１４を含む）の適応的な変更（複数のプローブカードを用意しておいて、適宜、切り替えて使用する場合を含む）だけであり、基本的に、その他の部分はすべて、従来の半導体プローブ検査装置と共用できる。
【００３２】
よって、実現が比較的容易である。また、半導体トレイ単位で処理を行うことから、無駄が省かれ、効率的な処理が実現する。また、個別化されたＩＣを半導体トレイに載せた状態で検査ができ、従来のように、各ＩＣを一個ずつ検査ステージに移動させないことから、検査の安定性にも貢献できる。
【００３３】
また、図５の装置にさらに、検査後のＩＣのハンドラー機能を設けることもでき（例えば、検査の結果として不良品と判定されると、パッケージにマーキングを施し、後に、そのマーキングを目印として、良品と不良品を選別して個別に収納する機構を設ける）、これにより、プローブ式テストハンドラの大幅な高速化も実現することができる。
【００３４】
図６は、半導体ウエハ単位でプローブ検査を行う場合の要部構成を示す断面図である。  本発明の半導体プローブ検査装置は、所定の面積と厚みをもった半導体トレイを単位として処理ができるが、このことは、同様の面積や厚みをもつ半導体ウエハも処理できることを意味する。つまり、図６に示すように、半導体トレイを使用せずに、検査ステージ１０６上に直接に半導体ウエハ４０２を載置し、半導体ウエハ上の各チップの電気的特性の測定に適したプローブ針１１６を接触させて、プローブ検査を実施することもできる。これにより、一台の半導体プローブ検査装置で、個別化されたＩＣならびに半導体ウエハ段階のＩＣの双方のプローブ検査を実施することができるようになり、検査設備のコストを大幅に削減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の半導体プローブ検査装置は、既存の検査装置がもつ機能を有効利用しつつ、最小限の改良、変更によって、プローブ検査の迅速化、自由度（柔軟性）の大幅向上を実現し、さらに、従来不可能であった、複数のＩＣに対する同時測定、検査を可能とし、また、個別化されたＩＣとウエハ段階のＩＣの双方の検査に対応可能とし、設備コストの削減にも貢献するという効果を有し、検査ステージ上の半導体装置に対するプローブ検査を行う半導体プローブ検査装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の半導体プローブ検査装置の要部の概略を説明するための図
【図２】多数のＩＣが搭載されている状態の半導体トレイの断面図
【図３】検査ステージの平面図
【図４】プローブ検査の態様を説明するための断面図であり、（ａ）はプローブ針の形態を示す図であり、（ｂ）はプローブ針を検査対象のＩＣに接触させて検査を行っている状態を示す図
【図５】本発明の半導体プローブ検査装置の具体的な構成を示す図
【図６】半導体ウエハ単位でプローブ検査を行う場合の要部構成を示す断面図
【符号の説明】
【００３７】
１００  半導体プローブ検査装置
１０２  半導体トレイ収納部
１０４  半導体トレイ
１０６  検査ステージ
１０７  プローブカード
１０８  テスタヘッド
１１０  検査ステージの支持部
１１２ａ  半導体トレイ底面の孔（空洞部）
１１２ｂ  半導体トレイ内部の中空部（空洞部）
１１４，１１６  プローブ針
２００（２００ａ〜２００ｃ）  検査対象のＩＣ（ＣＳＰ）
２０３  半導体トレイ表面のＩＣ収容部
３０２ａ〜３０２ｆ  検査ステージ表面に設けられた真空吸着用の吸引孔
３０３  検査ステージ内部の空洞部
４００  ホッパ（収納部）
４０２  検査対象の半導体ウエハ
４１０  ローダ部
４２０ａ，４２０ｂ  搬送部
４３０  真空吸着のための吸引ポンプ
４４０  アンローダ部
４５０  ストッカ
【図１】
2006058206.tif 000003
【図２】
2006058206.tif 000004
【図３】
2006058206.tif 000005
【図４】
2006058206.tif 000006
【図５】
2006058206.tif 000007
【図６】
2006058206.tif 000008