(57)【要約】【課題】小スペースで多段構成を可能にし、且つ低コストの製作が可能になる、ウエハーレベルパッケージの試験装置を提供することにある。【解決手段】  前記ウエハートレー２０は、複数のウエハー位置制御機構２９を備え、前記ウエハー位置制御機構２９を個々に且つ相互に制御することで、前記ウエハーレベルパッケージ４０を所定の方向に所定の距離を移動させ、前記ウエハーレベルパッケージ４０と前記プローブカード６０を高精度に位置決めし、さらに前記ウエハートレー２０に搭載した嵌め合い機構２４と、前記プローブカード６０に設けられる前記トレー位置決めピン６３の嵌合により高精度に位置決めができる。なお、前記アライメント用撮影機構８４の位置情報で、前記ウエハー位置制御機構２９と前記ウエハー回転制御機構８７が制御される。【選択図】図１
2018148060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハーレベルパッケージを搭載するウエハートレーを搭載し、
プローブカードを搭載するテスターボードユニットを備え、
ウエハーレベルパッケージの端子とプローブカードの端子間の接触圧に、真空圧を利用して試験を実施するウエハーレベルパッケージの試験装置であり、
前記ウエハートレーは、
前記ウエハーレベルパッケージの端子を収容する穴を備え、
該ウエハーレベルパッケージが搭載される時に、位置決めを行う複数のウエハー位置制御機構を備えると共に、
前記ウエハートレーを前記テスターボードユニットに搭載する時に、複数のトレー位置決めピンと嵌合する複数の嵌め合い機構を備えることを特徴とする、ウエハーレベルパッケージの試験装置。
【請求項２】
前記ウエハートレーは、前記プローブカードの上面側に保持されることを特徴とする、請求項１に記載のウエハーレベルパッケージの試験装置。
【請求項３】
前記ウエハー位置制御機構は、
前記ウエハートレーの対向する両側に一対の構成で設けられ、
前記ウエハーレベルパッケージを浮上りなく移動させるウエハー位置制御具と、前記ウエハー位置制御具を駆動する駆動部とを備えると共に、
複数の前記ウエハー位置制御機構の動作により、前記ウエハーレベルパッケージの端子を留めることを特徴とする、請求項１または２に記載のウエハーレベルパッケージの試験装置。
【請求項４】
前記ウエハー位置制御機構は、
該ウエハー位置制御機構を制御する位置情報を得るためのアライメント用撮影機構を、前記ウエハーレベルパッケージを搬送する搬送ロボットに備えることを特徴とする、請求項３に記載のウエハーレベルパッケージの試験装置。
【請求項５】
前記アライメント用撮影機構は、
前記搬送ロボットの第１のアームにアライメント用カメラを備え、前記搬送ロボットの第２のアームに２個の反射ミラーを備えることを特徴とする、請求項４に記載のウエハーレベルパッケージの試験装置。
【請求項６】
前記搬送ロボットの第１のアームに、
前記ウエハーレベルパッケージを吸着し、該ウエハーレベルパッケージを回転制御するウエハー回転制御機構を備えることを特徴とする、請求項４または５に記載のウエハーレベルパッケージの試験装置。
【請求項７】
前記搬送ロボットの第２のアームに、前記ウエハーレベルパッケージを保持する機能を備えることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか一つに記載のウエハーレベルパッケージの試験装置。
【請求項８】
前記嵌め合い機構は、
スライドベアリングを内蔵し、
前記スライドベアリングは、位置決めの基準となる前記スライドベアリングを除き、それぞれが微動可能に取り付けられ、前記プローブカードに設けられた前記トレー位置決めピンと嵌合することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載のウエハーレベルパッケージの試験装置。
【請求項９】
前記プローブカードは、
プローブ基板と１ＤＵＴまたは複数ＤＵＴで構成する複数のコンタクト基板と、前記コンタクト基板をプローブ基板に保持するコンタクト基板ホルダーと、前記ウエハートレーとの位置決めを行う複数の前記トレー位置決めピンと、前記ウエハートレーを保持するトレー支持具とを備え、
前記コンタクト基板は、
前記ウエハーレベルパッケージの端子と相対する位置にプローブピンと、
前記コンタクト基板の表面側に、前記コンタクト基板ホルダーの格子部と嵌合するスリットと、
前記コンタクト基板の裏面側に、前記プローブ基板の位置決め穴と嵌合する位置決めピンとを備えることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つに記載のウエハーレベルパッケージの試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスのバーンイン試験装置や後工程試験装置等に使用されるバーンインボードやＤＵＴボード、或はパフォーマンスボードとも呼ばれるテスターボードに、ウエハーレベルパッケージが搭載されるウエハートレーを搭載し、ウエハーレベルパッケージの端子とプローブカードの端子間の接触圧に、真空圧を利用して試験を実施する、ウエハーレベルパッケージの試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウエハーレベルパッケージの試験は、個別半導体パッケージと同様に高温或いは低温の環境下で、ストレス試験や機能試験等の電気的特性試験が行われている。
これらの試験には、前工程のウエハー試験で使用されるプローバー装置でウエハーの試験を行う、或はウエハーの切断・組立工程を経て、個別半導体パッケージとしてテストソケットに搭載され、バーンイン試験装置や後工程試験装置でそれぞれの試験が行われている。
【０００３】
これに対して、マルチウエハーテストを実現し、プローブカードとウエハーを真空圧により加圧接触させて、試験を行うウエハー検査装置が特許文献１に開示されている。
【０００４】
該特許文献１には、プローブカードとウエハーとをバキューム吸引力により加圧接触させて行われるウエハーレベルの検査において、所望のバキューム吸引力を発生させるための真空引きを高速かつ安定に行う発明が開示されている。
【０００５】
すなわち、特許文献１に係る発明は、ウエハーの搭載ステージに搭載されたウエハーとプローブカードの電気的接続に真空圧を利用することにより、従来のプローバー装置に比べ、プローバー機構の高さを低くしウエハー検査装置の多段構成を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−４６２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の発明は、プローバー機構の高さを低くすることで、ウエハー検査装置の多段構成を実現しているので、プローバー機構の高さは低くするには限界があり、３段或は４段構成が最大と思われ、コストも高くなるという課題があった。
また、高さ方向における多段構成の限界から、処理能力増を実現する為には、プローバー機構を横方向に数列設置することが考えられるが、ウエハー検査装置の横方向の大きさも大きくなり、且つコストも高くなるという課題があった。
【０００８】
従って、本発明の解決しようとする課題は、小スペースで多段構成を可能にし、さらに、ウエハーレベルパッケージの端子とプローブカードの端子を高精度に位置合せし、且つ低コストの製作が可能になる、ウエハーレベルパッケージの試験装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の課題を解決するための手段は、下記のとおりである。
なお、下記において「所定の」とは、当業者にとって常識的な事項を示している。
【００１０】
第１に、
ウエハーレベルパッケージを搭載するウエハートレーを搭載し、プローブカードを搭載したテスターボードユニットを備え、
ウエハーレベルパッケージの端子とプローブカードの端子間の接触圧に、真空圧を利用して試験を実施するウエハーレベルパッケージの試験装置であり、
前記ウエハートレーは、
前記ウエハーレベルパッケージの外形をガイドして搭載する円形状の穴と、
該ウエハーレベルパッケージの端子を収容する所定の形状と寸法の穴を備え、
該ウエハーレベルパッケージが搭載される時、該ウエハーレベルパッケージを浮上りなく、所定の方向に所定の距離を移動させ、位置決めを行う複数のウエハー位置制御機構を備え、
さらに、前記ウエハートレーを前記テスターボードユニットに搭載する時、前記プローブカードに設けられた複数のトレー位置決めピンと嵌合する嵌め合い機構を備えることを特徴とする、
ウエハーレベルパッケージの試験装置。
ここで、前記ウエハートレーを構成する主要部材は、前記ウエハーレベルパッケージの熱膨張率に近い熱膨張率を持つセラミック、または低熱膨張積層樹脂などを使用し、高精度に加工されることが望ましい。
【００１１】
第２に、
前記ウエハートレーは、前記テスターボードユニットに搭載する時、前記プローブカードの上側である所定の高さに保持され、所定の荷重を加えると下方に移動することを特徴とする、前記第１に記載のウエハーレベルパッケージの試験装置。
前記ウエハートレーを保持する高さは、該ウエハートレーと前記プローブカード間に、後述の搬送ロボットの第２のアームが出し入れできる高さを示すものである。
【００１２】
第３に、
前記ウエハー位置制御機構は、
前記ウエハートレーの対向する両側に一対の構成で複数設けられ、
前記ウエハーレベルパッケージを浮上りなく、所定の方向に所定の距離を移動させるウエハー位置制御具と、前記ウエハー位置制御具を駆動する駆動部を備え、
さらに、複数の前記ウエハー位置制御機構の動作により、前記ウエハーレベルパッケージの端子を所定の位置に留めることを特徴とする、
前記第１または第２に記載のウエハーレベルパッケージの試験装置。
前記ウエハー位置制御機構は、前記駆動部にパルスモーターを使用する場合、直接的には前記プローブカードに設けられるプローブピンと、前記プローブピンに相対する位置の前記ウエハーレベルパッケージの端子との位置合せで位置決めを行い、前記駆動部にスプリングを使用する場合は、前記ウエハーレベルパッケージの端子を前記ウエハートレーの端子ガイド穴の端面で止めて位置決めを行うものである。
ここで、ウエハー位置制御機構の設置場所は、正確な制御を行うためＸ軸、Ｙ軸方向の２ヵ所とすることができる。
【００１３】
第４に、
前記ウエハー位置制御機構は、
該ウエハー位置制御機構を制御する位置情報を得るための、１又は２個のアライメント用撮影機構を、ウエハーレベルパッケージを搬送する搬送ロボットの第１のアームと第２のアームに備えることを特徴とする、
前記第３に記載のウエハーレベルパッケージの試験装置。
【００１４】
第５に、
前記アライメント用撮影機構は、
前記搬送ロボットの第１のアームにアライメント用カメラを備え、
さらに、前記ウエハートレーの下側に挿入される前記搬送ロボットの第２のアームに２個の反射ミラーを備え、
前記第１のアームを、前記第２のアームより先に試験装置内へ移動させ、
前記アライメント用カメラで前記プローブピンの位置情報を所得した後、
前記第２のアームを試験装置内に移動し反射ミラーを利用して、前記アライメント用カメラで前記ウエハーレベルパッケージの端子の位置情報を取得することを特徴とする、前記第４に記載のウエハーレベルパッケージの試験装置。
【００１５】
第６に、
前記搬送ロボットの第１のアームに、
前記ウエハーレベルパッケージを吸着し、該ウエハーレベルパッケージを所定の角度に回転制御するウエハー回転制御機構を備えることを特徴とする、
前記第４または第５に記載のウエハーレベルパッケージの試験装置。
前記ウエハー回転制御機構により、前記ウエハー位置制御機構では対応できない回転制御機能を得ることができ、前記ウエハー位置制御機構とあわせて高精度の位置決めができる。
【００１６】
第７に、
前記搬送ロボットの第２のアームの先端に、前記ウエハーレベルパッケージをクリップ、或は吸着等により保持する機能を備えることを特徴とする、
前記第４〜第６のいずれか一つに記載のウエハーレベルパッケージの試験装置。
【００１７】
第８に、
前記嵌め合い機構は
スライドベアリングを内蔵し、
前記スライドベアリングは、位置決めの基準となるスライドベアリングを除き、それぞれが所定の方向に微動可能に取り付けられ、前記プローブカードに設けられた前記トレー位置決めピンと嵌合することを特徴とする、
前記第１〜第７のいずれか一つに記載のウエハーレベルパッケージの試験装置。
具体的には、位置決めの基準となるスライドベアリングは微動させないで、Ｘ軸方向のスライドベアリングはＸ軸方向に微動し、Ｙ軸方向のスライドベアリングはＹ軸方向に微動し、対角方向のスライドベアリングはＸ軸、Ｙ軸方向に微動できるように、前記嵌め合い機構のフレームの穴の形状で対応する。
【００１８】
第９に、
前記プローブカードは、
プローブ基板と１ＤＵＴまたは複数ＤＵＴで構成する複数のコンタクト基板と、
前記コンタクト基板をプローブ基板に保持するコンタクト基板ホルダーと、
前記ウエハートレーとの位置決めを行う複数のトレー位置決めピンと、前記ウエハートレーを所定の高さに保持するトレー支持具とを備え、
前記コンタクト基板は、
前記ウエハーレベルパッケージの端子と相対する位置にプローブピンと、
該コンタクト基板の表面側に、前記コンタクト基板ホルダーの格子部と嵌合するスリットと、
前記コンタクト基板の裏面側に、前記プローブ基板の位置決め穴と嵌合する位置決めピンとを備えることを特徴とする、
前記第１〜第８のいずれか一つに記載のウエハーレベルパッケージの試験装置
前記コンタクト基板を１枚構成ではなく、複数枚で構成することにより、熱膨張の影響を最小化でき、且つ加工性及び組立性を改善し低コスト化も可能になる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば以下の効果を奏することができる。
【００２０】
第１の発明によれば、プローバー機構の代わりに、前記ウエハートレーが、複数の前記ウエハー位置制御機構と、前記プローブカードの位置決めピンと嵌合する前記嵌め合い機構を備えることで、前記ウエハートレーと前記ウエハーレベルパッケージとの位置決め、及び前記プローブカードとの位置決めとを高精度に行うので、小スペースで多段構成を可能にし、且つ低コストの製作が可能になる。
【００２１】
第２の発明によれば、前記ウエハートレーを前記プローブカード上に保持する高さを、前記ウエハートレーと前記テスターボードユニット間に、前記搬送ロボットの第２のアームが出し入れできる高さにすることにより、前記アライメント用撮影機構が前記ウエハートレー下面から前記ウエハーレベルパッケージの搭載前と搭載後の該ウエハーレベルパッケージの端子の位置情報を取得することができる。
なお、前記ウエハートレーを前記プローブカード上に保持するトレー支持具は、前記ウエハートレーと前記ウエハーレベルパッケージの重量ではたわまないバネ定数を有した板バネ材で製作され、前記プローブカードに設けられている。
【００２２】
第３の発明によれば、前記ウエハー位置制御機構は、対向する両側に一対で構成され、前記ウエハーレベルパッケージをＸ軸，Ｙ軸の２方向から駆動し、前記ウエハーレベルパッケージの端子を、前記ウエハートレーの端子ガイド穴の所定の位置に止めて、その状態を維持させる機構を備えているので、前記ウエハートレーと前記ウエハーレベルパッケージ間の位置決めを高精度に行うことができる。
ここで、ウエハー位置制御機構の設置場所は、Ｘ軸、Ｙ軸方向の２ヵ所とすることで、正確な制御を行うことができる。
【００２３】
第４の発明によれば、前記ウエハー位置制御機構を制御する位置情報を得る前記アライメント用撮影機構を備えることで、前記ウエハーレベルパッケージの端子と前記プローブピン及び前記ウエハートレーの端子ガイド穴の正確な位置情報を得ることができる。
【００２４】
第５の発明によれば、前記アライメント用撮影機構は、前記搬送ロボットの第１のアームに前記アライメント用カメラを備え、さらに、前記ウエハートレーの下側に挿入される前記搬送ロボットの第２のアームに２個の前記反射ミラーを備え、前記搬送ロボットの第１のアームを、前記ウエハートレーの下側に挿入される前記搬送ロボットの第２のアームより先に、試験装置内へ移動させることで、一個の前記アライメント用カメラで前記プローブピンの位置情報と前記ウエハートレーの端子ガイド穴の位置情報が取得できる。
次に、前記第２のアームを挿入することで、前記反射ミラーを利用して前記ウエハーレベルパッケージの端子の位置情報を取得することができる。
さらに、前記ウエハーレベルパッケージ搭載前と搭載後の位置情報を比較することで、フィードバック制御による高精度の位置決めができる。
【００２５】
第６の発明によれば、前記ウエハー回転制御機構は、前記ウエハーレベルパッケージを保持する機能を備えており、前記第２のアームとの間で、該ウエハーレベルパッケージの受け渡しを行うことができると共に、該ウエハーレベルパッケージの回転方向の角度を制御するウエハー回転制御機能を備えている為、前記ウエハートレーに搭載する時に搭載角度の補正を行って高精度に搭載することができる。
【００２６】
第７の発明よれば、前記搬送ロボットの第２のアームの先端に、前記ウエハーレベルパッケージをクリップ、或は吸着等により保持する機能を備えているので、前記第１のアームと前記第２のアームとの間で、前記ウエハーレベルパッケージの受け渡しができ、さらに該ウエハーレベルパッケージの受け渡し時に、前記第１のアームが備える位置制御機能によりプリアライメントを行うことができる。
また、該ウエハーレベルパッケージの端子面が上を向いてウエハーカセットに収容される場合、前記第２のアームに上下面の反転機能を設けることで、端子面を下にして前記第１のアームに供給することも可能である。
【００２７】
第８の発明よれば、前記嵌め合い機構は、前記プローブカードの前記トレー位置決めピンと嵌合する部分に、前記スライドベアリングを使用し、且つ、前記スライドベアリングは基準となるスライドベアリングを除き、それぞれ所定の方向への微動を可能にしているため、前記トレー位置決めピンと前記スライドベアリング間のギャップも発生せず、位置精度を悪下することなく、熱変形等の影響も小さくし、前記ウエハートレーのスムーズな搭載と、上下移動と、高精度の位置決めとが可能になる。
【００２８】
第９の発明によれば、前記プローブカードを１ＤＵＴ又は数ＤＵＴで構成される複数のコンタクト基板で構成することにより、使用材料の熱膨張による影響が小さく、材料の選択幅も増し、且つ低コストで製作することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係るウエハーレベルパッケージの試験装置の主要部の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明に係るテスターボードユニットの構成を示す斜視図である。
【図３】本発明に係るウエハーの位置制御の駆動部に、パルスモーターを使用するウエハートレーの構成を示す斜視図である。
【図４】図３で示されるＡ部の詳細図である。
【図５】図３で示されるウエハートレーに、ウエハーレベルパッケージが搭載された状態を上面から透視した拡大図である。
【図６】本発明に係るテスターボードユニットが搭載されたボードラックと、アライメント用撮影機構とウエハー回転制御機構とが搭載された搬送ロボットを示す斜視図である。
【図７】本発明に係るアライメント用撮影機構とウエハー回転制御機構の構成を示す側面図である。
【図８】本発明に係るウエハーの位置制御の駆動部に、スプリングを使用するウエハートレーの構成を示す斜視図である。
【図９】図８で示されるウエハートレーにウエハーレベルパッケージが搭載され、ウエハー位置制御具で押された状態における断面図で、［ａ］がＢ−Ｂ断面、［ｂ］がＣ−Ｃ断面である。
【図１０】テスターボードユニットを構成する１枚構成のプローブカードを示す斜視図である。
【図１１】本発明に係る複数のコンタクト基板で構成されるプローブカードを示す斜視図である。
【図１２】図１１で示されるコンタクト基板を示す斜視図で、［ａ］が表面側の斜視図、［ｂ］が裏面側の斜視図である。
【図１３】本発明に係るボードラックに搭載された複数のテスターボードユニットと、ウエハー搬送ロボットを示す斜視図である。
【図１４】図１３で示される押圧板を斜め下方から見た斜視図である。
【図１５】本発明に係る複数のテスターボードユニットが搭載されるウエハー試験装置の外観斜視図である。
【図１６】図１５で示されるウエハー試験装置の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明を実施するための形態を、ウエハーレベルパッケージを引用し、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。
ここで、添付図面において同一の部材には同一符号を付しており、また重複した説明は省略されている。
なお、ここでの説明は本発明が実施される一形態であることから、本発明は該当形態に限定されるものではない。
【００３１】
図１に示される本発明に係るウエハーレベルパッケージの試験装置１０は、前記ボードラック７０に搭載される前記テスターボードユニット３０と、前記ウエハーレベルパッケージ４０と、前記押圧板７１と、前記搬送ロボット８２とから構成されている。
前記ウエハートレー２０は、前記テスターボードユニット３０に搭載し、取出しができる機構になっている。
【００３２】
また、前記ウエハートレー２０は、前記ウエハーレベルパッケージ４０の位置決めを行う複数の前記ウエハー位置制御機構２９を備えている。
さらに、前記テスターボードユニット３０を構成する前記プローブカード６０に設けられる前記トレー位置決めピン６３と、前記ウエハートレー２０の嵌め合い機構２４が嵌合することで、高精度の位置決めがなされる。
【００３３】
前記搬送ロボット８２は、前記ウエハーレベルパッケージ４０を前記ウエハートレー２０に搭載し、試験終了後取出しを行っている。
また、前記搬送ロボット８２は、詳細は図６で説明するが前記アライメント用撮影機構８４と前記ウエハー回転制御機構８７を備えている
【００３４】
図２に示される本発明に係る前記テスターボードユニット３０は、ウエハートレー２０を搭載し、前記プローブカード６０との接続を行うプローブカード接続コネクター３３を搭載するテスターボード３１と、ウエハー試験装置９０（図１５）との電気的接続を行う接続コネクター３２と、押圧板７１と前記テスターボード３１とで試験空間を構成する真空チャンバー枠３４と、前記テスターボード３１を補強するボードフレーム３５と、前記テストトレー２０を下部より支持する板バネ性の前記トレー支持具６８と、前記プローブカード６０とから構成されている。
前記真空チャンバー枠３４は、プローブ基板６２（図１１）と、前記押圧板７１とで前記試験空間を構成しても良い。
【００３５】
前記トレー支持具６８は、前記ウエハーレベルパッケージが搭載された重量ではたわまないバネ定数を有したバネ性の材料で製作されている。
なお、前記トレー位置決めピン６３及び前記トレー支持具６８は、前記プローブカード６０に設けられている。  
【００３６】
また、図１でも説明したように、前記プローブカード６０に設けられる前記トレー位置決めピン６３と、前記ウエハートレー２０の前記嵌め合い機構２４が嵌合することで、高精度の位置決めがなされる。
【００３７】
図３に示される本発明に係る前記ウエハートレー２０は、トレーフレーム２１と、前記嵌め合い機構２４と、及び前記ウエハー位置制御機構２９とを備えている。
前記トレーフレーム２１は、前記ウエハーレベルパッケージ４０を搭載時、その外形をガイドして搭載するウエハーガイド穴２３と、ウエハーレベルパッケージの端子４１（図５）全てを収容し、その外周の端子をガイドする端子ガイド穴２２とを備えている。
【００３８】
前記ウエハートレー２０は、前記ウエハー位置制御機構２９の駆動部２７に、パルスモーターを使用したものであり、ウエハーの位置制御を容易にし、前記ウエハーレベルパッケージの端子４１のボール径が小さくなっても位置制御が可能であり、ＢＧＡだけでなくＬＧＡなどの平坦な端子の位置制御も可能である。
【００３９】
前記ウエハー位置制御機構２９は、前記トレーフレーム２１上に対向してＸ、Ｙ方向に２対設けられている。
該ウエハー位置制御機構２９は、前記ウエハーレベルパッケージ４０を白抜矢印方向に移動させるウエハー位置制御具２６と、前記駆動部２７とから構成されている。
【００４０】
図４は、図３で表示のＡ部の詳細図であり、前記ウエハー位置制御機構２９の構成を示している。
前記ウエハー位置制御具２６は、ボールネジ２７ａと連結するナット２６ａと、スライドピン２７ｂと嵌合するガイド穴２６ｂとを備え、ウエハー押圧部先端の下部には点線で示すテーパー部２６ｆが設けられ、ウエハーを保持しやすくしている。
前記駆動部２７は、パルスモーターの他に、前記ボールネジ２７ａと、前記スライドピン２７ｂと、取付板２７ｃとを備えている。
【００４１】
前記駆動部２７を構成する前記パルスモーターが駆動すると、前記ボールネジ２７ａが回転し、回転力が前記ナット２６ａに伝わる。
その結果、前記ナット２６ａと一体の前記ウエハー位置制御具２６が、矢印方向に所定の距離を移動する。
この際、前記スライドピン２７ｂと前記ガイド穴２６ｂとが２ヵ所で嵌合しているので、前記ウエハー位置制御具２６は回転しないで矢印方向に動くことができる。
【００４２】
前記ウエハー位置制御機構２９は、前記アライメント用撮影機構８４（図６、図７）により、前記プローブカード６０のプローブピン６１ａ（図１１）の位置情報と、前記ウエハーレベルパッケージの端子４１の位置情報を取得し、前記ウエハー試験装置９０の制御装置９１（図１５）により位置制御が行なわれている。
【００４３】
図３に示すように、前記嵌め合い機構２４は、前記スライドベアリング２５を内蔵し、前記トレーフレーム２１の四隅に設けられ、前記ウエハートレー２０と前記プローブカード６０間の位置決めを高精度に行い、且つ、スムーズな搭載・上下動及び取り出しを可能にしている。
【００４４】
図３で位置のみ示している、前記スライドベアリング２５を収容する前記嵌め合い機構２４のガイド穴の形状は、次のとおりである。
２４ａは、基準となる穴でスライドベアリングとの間でギャップの無い円形状の穴である。
２４ｂは、Ｘ軸方向に微動可能な長円又は矩形状の穴である。
２４ｃは、スライドベアリングと所定のギャップを持つ円形状の穴である。
２４ｄは、Ｙ軸方向に微動可能な長円又は矩形状の穴である。
【００４５】
図５は、前記ウエハーレベルパッケージ４０を前記ウエハートレー２０に搭載し、位置決めを実施した状態を上から透視拡大した図であり、前記ウエハーレベルパッケージの端子４１と前記プローブピン６１ａ及び前記端子ガイド穴２２との位置関係を表示している。
【００４６】
図５に示す前記ウエハーレベルパッケージの端子４１と前記端子ガイド穴２２は、接触していない。
但し、前記ウエハーレベルパッケージ４０の回転方向の小さな傾きを補正する手段として、位置決め前に前記端子ガイド穴２２と接触させた後、位置制御することも効果的である。
【００４７】
図６は、ボードラック７０に搭載された前記テスターボードユニット３０と、該テスターボードユニット３０に前記ウエハーレベルパッケージ４０を供給する前記搬送ロボット８２を示している。
【００４８】
前記搬送ロボット８２は、前記第１のアーム８６ａと、前記第２のアーム８６ｂと、昇降機構８３とを有している。
また、前記搬送ロボット８２は、前記アライメント用撮影機構８４と前記ウエハー回転制御機構８７とを備えている。
【００４９】
前記アライメント用撮影機構８４は、前記第１のアーム８６ａに前記アライメント用カメラ８４ａを備え、前記第２のアーム８６ｂに前記反射ミラー８５ａと前記反射ミラー８５ｂとを備える構成で、２セット設けられている。
【００５０】
前記ウエハー回転制御機構８７は、前記第１のアーム８６ａの中央部に設けられ、高精度のパルスモーター８７ａと、ウエハーチャック８７ｂを備えている。
前記ウエハーチャック８７ｂは、前記ウエハーレベルパッケージ４０を吸引し保持する機能を備えている。
前記パルスモーター８７ａは、保持された前記ウエハーレベルパッケージ４０を所定の角度に回転させる機能を備えている。
【００５１】
前記第２のアーム８６ｂは、その先端に前記ウエハーレベルパッケージ４０を吸着により保持するチャック部８６ｃ（図示は省略）を備え、ウエハーカセット８１（図１５）から前記ウエハーレベルパッケージ４０の取出と収納を行うことができる。
【００５２】
また、前記第２のアーム８６ｂは、前記第１のアーム８６ａとの間で前記ウエハーレベルパッケージ４０の受け渡しを行うことができ、受け渡しを行う時、前記第１のアーム８６ａに設けられた前記パルスモーター８７ａの制御により、回転方向のプリアライメントを行うことができる。
なお、図示は省略するが、前記第２のアーム８６ｂは、前記ウエハーレベルパッケージ４０の上下面の反転機能を備えることも可能である。
【００５３】
ここで、前記ウエハーレベルパッケージ４０は、前記搬送ロボット８２の第１のアーム８６ａに搭載される前記ウエハー回転制御機構８７により、回転方向の角度が補正されて前記ウエハートレー２０に搭載され、前記ウエハー位置制御機構２９のＸ軸とＹ軸の位置制御が加わり、高精度に位置決めがなされる。
【００５４】
さらに、前記ウエハーレベルパッケージ４０が前記ウエハートレー２０に搭載されたのち、再度前記アライメント用撮影機構８４により、前記ウエハーレベルパッケージの端子４１の位置情報が取得され、フィードバック制御を行うことにより高精度の位置決めを行うことができる。
【００５５】
図７は、前記アライメント用撮影機構８４と前記ウエハー回転制御機構８７の構成を示している。
前記ウエハーレベルパッケージ４０が搭載される前記ウエハートレー２０の上側と下側に、前記搬送ロボット８２の第１のアーム８６ａと第２のアーム８６ｂが挿入された状態を示している。
【００５６】
前記第１のアーム８６ａと前記第２のアーム８６ｂの試験装置内への挿入は、前記第１のアーム８６ａを先に、前記ウエハートレー２０の上側に挿入することにより行われる。
ここで、前記アライメント用カメラ８４ａは、前記プローブピン６１ａと前記ウエハートレー２０の端子ガイド穴２２（図３）の位置情報を取得することができる。
【００５７】
次に、前記第２のアーム８６ｂを前記ウエハートレー２０の下側に挿入する。
ここで、前記反射ミラー８５ａと前記反射ミラー８５ｂを通して前記ウエハーレベルパッケージの端子４１の位置情報を取得することができる。
【００５８】
これまで説明したように、前記ウエハーレベルパッケージの端子４１と前記プローブピン６１ａ間の位置合せは、前記アライメント用撮影機構８４からの位置情報を、前記ウエハー検査装置９０に搭載される前記制御部９１により、前記ウエハー位置制御機構２９と前記ウエハー回転制御機構８７とが制御されることで、高精度の位置決めが行われるものである。
【００５９】
さらに、前記ウエハーレベルパッケージ４０を前記ウエハートレー２０に搭載した後の位置情報を取得することで、搭載前と搭載後の位置情報の比較が可能になり、フィードバック制御を行うことができ、より高精度の位置決めが実現できる。
【００６０】
図８は、前記ウエハー位置制御機構２９の駆動部２７にスプリングを使用した前記ウエハートレー２０の構成を示し、前記駆動部２７の起動に押圧解除ピン９４の押圧解除穴２８への挿入と抜去時のスプリングの反力を利用する機構である。
【００６１】
前記ウエハー位置制御具２６は、スライド用のスライド穴２６ｃを備え、下部にネジ山を有する２個のピン２６ｄで前記トレーフレーム２１上のスライド溝２１ａにスライド可能に取り付けられている。
なお、押圧解除ピン９４は、図示はされていないが図６で示される前記搬送ロボット８２に設けられる。
【００６２】
前記ウエハー位置制御具２６の中央部には、それぞれを外側へ強制的に移動させる前記押圧解除穴２８が設けられ、前記解除穴２８に前記押圧解除ピン９４を挿入することにより、前記ウエハーレベルパッケージ４０の搭載或は取出しが可能になる。
この時、前記ウエハー位置制御具２６と前記駆動部２７には、前記ウエハートレー２０の中心方向（矢印方向）の反力が発生している。
【００６３】
前記ウエハーレベルパッケージ４０が搭載された後、前記押圧解除ピン９４が前記押圧解除穴２８から引抜かれ、前記駆動部２７の推力で、前記ウエハー位置制御具２６は中心方向（矢印方向）に押圧され、前記ウエハーレベルパッケージ４０は所定の距離を移動し、前記ウエハートレー２０の端子ガイド穴２２の端面に、前記ウエハーレベルパッケージの端子４１が接触し停止して、前記ウエハートレー２０との位置決めが行われる。
この時、対面側２ヵ所の前記ウエハー位置制御具２６は、先行して前記ウエハーレベルパッケージ４０の移動に備え、該ウエハーレベルパッケージ４０が前記端子ガイド穴２２の端面を乗り越えないように停止させる位置に移動し待機している。
【００６４】
また、前記ウエハーレベルパッケージ４０を搭載する前に、前記アライメント用撮影機構８４により、前記プローブピン６１ａ（図１１参照）の位置情報と、前記端子ガイド穴２２の位置情報と、前記ウエハーレベルパッケージの端子４１（図９参照）の位置情報とが取得される。
前記ウエハーレベルパッケージ４０は、図６に示す前記搬送ロボット８２の第１のアーム８６ａに搭載される前記ウエハー回転制御機構８７により、回転方向の角度が補正されて、前記端子ガイド穴２２の端面に前記ウエハーレベルパッケージの端子４１が接するように搭載され、前記ウエハー位置制御機構２９のＸ軸とＹ軸の押圧力で保持され位置決めがなされる。
【００６５】
図９中の（ａ）はＢ−Ｂ断面であり、前記ウエハー位置制御具２６と、前記駆動部２７と、前記プローブピン６１ａと、及び前記ウエハーレベルパッケージの端子４１との位置関係を示している。
前記ウエハー位置制御具２６は、接触箇所にテーパー部２６ｅを有し、前記駆動部２７の推力により、ウエハーレベルパッケージ４０を浮かせないように押圧し、水平方向に移動させている。
【００６６】
図９中の（ｂ）はＣ−Ｃ断面であり、対面側の前記ウエハー位置制御具２６と、前記駆動部２７と、前記プローブピン６１ａと、及び前記ウエハーレベルパッケージの端子４１との位置関係を示している。
前記ウエハー位置制御具２６は、接触箇所にテーパー部２６ｅを有し、前記駆動部２７の推力を受け、前記ウエハーレベルパッケージ４０の浮上りを防ぎ、前記端子ガイド穴２２の端面で受け止め、前記プローブピン６１ａとの位置決めをしている。
【００６７】
図１０は汎用的に使用されている１枚構成のプローブカード５０の外観を示し、一般的にプローブピン５１と、プローブ基板５２と、フレーム５３とで構成されている。
なお、本試験装置での使用も可能である。
【００６８】
図１１に示される本発明に係る前記プローブカード６０は、１ＤＵＴ又は複数ＤＵＴで構成された複数の前記コンタクト基板６１と、前記プローブ基板６２と、前記ウエハートレー２０との位置決めを行う前記トレー位置決めピン６３と、前記ウエハートレー２０を下側から支持する板バネ性の前記トレー支持具６８と、前記コンタクト基板６１を前記プローブ基板６２上に保持する前記コンタクト基板ホルダー６４と、前記テスターボード３１との信号を接続する接続ネクター６５とを備えている。
前記トレー支持具６８は、先端側に中抜き長孔６８ａを有し、前記位置決めピン６３に前記長孔６８ａが組み合わせられている。
【００６９】
ここで、図１２中の（ａ）に示すように、前記コンタクト基板６１は、複数の前記プローブピン６１ａと、前記コンタクト基板ホルダー６４の格子部６４ａ（図１１）と嵌合する前記スリット６６とを備え、（ｂ）に示すように、裏面に前記プローブ基板６２上に設けられる位置決め穴（図示は省略）と嵌合する複数の前記位置決めピン６７を備えている。
【００７０】
前記ウエハートレー２０との位置決めを行う前記トレー位置決めピン６３は、本発明の主要部を構成するものであり、穴位置精度は高精度の加工が望ましい。
具体的には、前記トレー位置決めピン取付け穴６３ａと複数の直近の（図示は省略）前記コンタクト基板のプローブピン６１ａ間の距離精度、前記トレー位置決めピン取付け穴６３ａと水平方向の前記トレー位置決めピン取付け穴６３ｂ間の水平度、及び前記トレー位置決めピン取付け穴６３ａと垂直方向の前記トレー位置決めピン取付け穴６３ｄ間の垂直度について、高精度に加工することが望ましい。
【００７１】
図１３は、前記ボードラック７０に搭載された、複数の前記テスターボードユニット３０に、前記搬送ロボット８２が前記ウエハーレベルパッケージ４０を搭載する状態を示す斜視図である。
前記搬送ロボット８２は、上下方向の移動を行う前記昇降機構８３を備え、前記ボードラック７０の高さ方向に搭載された複数の前記テスターボードユニット３０に、前記ウエハーレベルパッケージ４０の供給と取出しを行うものである。
【００７２】
前記ボードラック７０には、前記ウエハートレー２０と前記ウエハーレベルパッケージ４０を下方へ押下げる矩形状で、その中央部下面に円形状の凸部７４（図１４）を備えた前記押圧板７１が、前記ウエハートレー２０に対応する位置に設けられている。
【００７３】
さらに、前記ボードラック７０には、詳細は省略するが前記押圧板７１を上下動させるエアーシリンダー７３が、１枚の前記押圧板７１の各角部に対応して４個ずつ取り付けられている。
前記押圧板７１には、詳細の図示は省略するが減圧用真空ポンプからの配管を接続する真空吸引口７２（図１４）が設けられている。
【００７４】
図１４は、前記押圧板７１を斜め下方より見た斜視図であり、前記押圧板７１の下面に設けられる前記円形状の凸部７４と前記真空吸引口７２を備え、前記凸部７４は平板化しているので、８インチ、１２インチ等のウエハーサイズに対応した押圧板を準備することで、同一サイズのすべての前記ウエハーレベルパッケージ４０に対応することができる
【００７５】
図１５及び図１６は、前記ウエハー試験装置９０の外観斜視図と平面図を示すものであり、前記ウエハー試験装置９０は、装置前面に前記制御部９１を備えている。
該制御部９１は、前記ウエハー位置制御機構２９（図１参照）と、前記ウエハー回転制御機構８７（図６、図７参照）と、前記アライメント用撮影機構８４（図６、図７参照）を制御するものである。
【００７６】
また、前記ウエハー試験装置９０は、装置前面側に前記ウエハーレベルパッケージ４０を収容する前記ウエハーカセット８１と、該ウエハーカセット８１の奥側の搬送室８０に前記搬送ロボット８２が設置されている。
さらに、前記搬送室８０の奥には、前記ボードラック７０に複数の前記テスターボードユニット３０が搭載され、その奥にはテスター部９５が設置されている。
【００７７】
前記搬送ロボット８２は、前記ウエハーレベルパッケージ４０を前記ウエハーカセット８１から取出し、前記テスターボードユニット３０への搭載を行い、試験終了後、前記テスターボードユニット３０からの取り出しと前記ウエハーカセット８１への収納を行うものである。
【００７８】
次に、本発明に係るウエハーレベルパッケージの試験装置１０の使用例について、図１３、図１４、図１５及び図１６をベースに説明する。
前記ウエハーレベルパッケージの試験装置１０を構成する前記テスターボードユニット３０は、前記ウエハートレー２０に前記ウエハーレベルパッケージ４０を位置決めして搭載し、試験が開始される前には減圧用真空ポンプ（図示は省略）が停止し、前記ボードラック７０に取付けられた前記エアーシリンダー７３のロッド（図示は省略）の端部が上方に移動することで、該ロッドと接続する前記押圧板７１が上方に移動している。
【００７９】
試験開始時は、図１３に示す前記エアーシリンダー７３が前記押圧板７１を下方へ押下げることで、該押圧板７１が前記ウエハーレベルパッケージ４０と接触し、下方へ押下げられることになる。
そして、前記押圧板７１に取付けられている真空シール（図示は省略）が、前記真空チャンバー枠３４に接触するまで押し下げられる。
【００８０】
これにより、前記押圧板７１と前記テスターボード３１と前記真空チャンバー枠３４とで囲まれる前記試験空間（図示は省略）が構成される。
なお、前記真空シールの設置場所は前記押圧板７１でなく、前記真空チャンバー枠３４にその機能を付けても良い。
【００８１】
次に、前記減圧用真空ポンプ（図示省略）を稼働することで、前記試験空間は減圧され、前記押圧板７１が前記ウエハーレベルパッケージ４０をさらに押し下げ、前記ウエハーレベルパッケージの端子４１と前記プローブピン６１ａが接続され、前記ウエハーレベルパッケージ４０の試験が行われる。
【００８２】
試験終了時は前記減圧用真空ポンプを停止し、前記エアーシリンダー７３で前記押圧板７１を上方へ押し上げる。
この時前記ウエハートレー２０は、試験開始前の位置に復帰し（図示は省略）、前記搬送ロボット８２により、前記ウエハーレベルパッケージ４０が前記ウエハートレー２０から取り出される。
【００８３】
本発明は以上のように構成するので、具体的には、次の課題に対応が可能となる。
プローバー装置の位置決め方式に比較し、簡単な構造でウエハーの位置決めができ、且つユニットの高さを低くできることで、特許文献１で提案されるウエハー試験装置の２倍から３倍の多段構成のウエハー試験装置が容易に実現できる。
また、後工程テスト及びバーンインテスト双方に、少量生産から多量生産まで安価なコストの試験装置を提供できる。
【００８４】
またＩＯＴデバイスが注目されている現在、半導体デバイスのパッケージもＢＧＡ，ＦＢＧＡ，ＣＳＰ、ＷＬＣＳＰと広がり、さらに新しい実装技術であるＦＯＷＬＰへと進展してきている。また、ＭＥＭＳデバイスもＦＯＷＬＰ等のウエハーレベルパッケージの開発が進展している。
【００８５】
従来考えられてきたウエハーのテストはプローバー装置を使用し、後工程のテストは、組立が終了し個別半導体に切断された後、後工程テスターやバーンイン装置を使用して試験が行われている。
今後ウエハーレベルパッケージの生産比率が多くなってくると考えられており、ウエハーレベルでの後工程試験とバーンイン試験が避けられなくなる。
本発明のウエハーレベルパッケージの試験装置は、以上の課題が対応可能である。
【符号の説明】
【００８６】
１０  ウエハーレベルパッケージの試験装置
２０  ウエハートレー
２１  トレーフレーム
２１ａ  スライド溝
２２  端子ガイド穴
２３  ウエハーガイド穴
２４  嵌め合い機構
２４ａ  ガイド穴
２４ｂ  ガイド穴
２４ｃ  ガイド穴
２４ｄ  ガイド穴
２５  スライドベアリング
２６  ウエハー位置制御具
２６ａ  ナット
２６ｂ  ガイド穴
２６ｃ  スライド穴
２６ｄ  ピン
２６ｅ  テーパー部
２６ｆ  テーパー部
２７  駆動部
２７ａ  ボールネジ
２７ｂ  スライドピン
２７ｃ  取付板
２８  押圧解除穴
２９  ウエハー位置制御機構
３０  テスターボードユニット
３１  テスターボード
３２  接続コネクター
３３  プローブカード接続コネクター
３４  真空チャンバー枠
３５  ボードフレーム
４０  ウエハーレベルパッケージ
４１  ウエハーレベルパッケージの端子
５０  プローブカード
５１  プローブピン
５２  プローブ基板
５３  フレーム
６０  プローブカード
６１  コンタクト基板
６１ａ  プローブピン
６２  プローブ基板
６３  トレー位置決めピン
６３ａ  トレー位置決めピン取付け穴
６３ｂ  トレー位置決めピン取付け穴
６３ｃ  トレー位置決めピン取付け穴
６３ｄ  トレー位置決めピン取付け穴
６４  コンタクト基板ホルダー
６４ａ  格子部
６５  接続コネクター
６６  スリット
６７  位置決めピン
６８  トレー支持具
６８ａ  長孔
７０  ボードラック
７１  押圧板
７２  真空吸引口
７３  エアーシリンダー
７４  円形状の凸部
８０  搬送室
８１  ウエハーカセット
８２  搬送ロボット
８３  昇降機構
８４  アライメント用撮影機構
８４ａ  アライメント用カメラ
８５ａ  反射ミラー
８５ｂ  反射ミラー
８６ａ  第１のアーム
８６ｂ  第２のアーム
８６ｃ  チャック部
８７  ウエハー回転制御機構
８７ａパルスモーター
８７ｂウエハーチャック
９０  ウエハー試験装置
９１  制御部
９４  押圧解除ピン
９５  テスター部
【図１】
2018148060.tif 000003
【図２】
2018148060.tif 000004
【図３】
2018148060.tif 000005
【図４】
2018148060.tif 000006
【図５】
2018148060.tif 000007
【図６】
2018148060.tif 000008
【図７】
2018148060.tif 000009
【図８】
2018148060.tif 000010
【図９】
2018148060.tif 000011
【図１０】
2018148060.tif 000012
【図１１】
2018148060.tif 000013
【図１２】
2018148060.tif 000014
【図１３】
2018148060.tif 000015
【図１４】
2018148060.tif 000016
【図１５】
2018148060.tif 000017
【図１６】
2018148060.tif 000018