(57)【要約】【課題】  コスト増大を抑制し、小型化するデバイスの搬送も容易に行なえ、さらにはデバイスの品質低下や製造装置の稼動率低下をも抑制可能な半導体検査装置を提供する。【解決手段】  半導体検査装置は、複数の半導体デバイスを搭載し位置決め用穴を有するリードフレームを収納するフレームマガジン４と、フレームマガジン４から取出されたリードフレームに示された情報を読み取るフレームＩＤリーダ１２と、リードフレームを搬送する搬送レールユニットと、半導体デバイスを加熱するプリヒート部９と、半導体デバイスの検査を行なうテスト部８と、リードフレームの位置決め用穴を非接触で検知するインテリアセンサとを備える。【選択図】        図１
2005062090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体デバイスを搭載し位置決め用穴を有するリードフレームを収納するフレーム収納部と、
前記フレーム収納部から取出された前記リードフレームに示された情報を読み取る情報読取部と、
前記リードフレームを搬送する搬送レールユニットと、
前記半導体デバイスを加熱する加熱部と、
前記半導体デバイスの検査を行なう検査部と、
前記リードフレームの前記位置決め用穴を非接触で検知する位置決め用センサと、
を備えた、半導体検査装置。
【請求項２】
前記搬送レールユニットは、
前記リードフレームを搬送するための搬送レールと、
前記搬送レールが取付けられた搬送レール取付板と、
前記リードフレームを前記搬送レールに沿って駆動する駆動手段とを含む、請求項１に記載の半導体検査装置。
【請求項３】
前記検査部下に前記半導体デバイスをテスタと接続するためのソケットを設置し、
前記検査部において前記搬送レール取付板を昇降させることで前記デバイスを前記ソケットと接触させるためのガイドポストと、
前記ガイドポストに沿って前記搬送レール取付板を昇降させる昇降手段とをさらに備えた、請求項２に記載の半導体検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体検査装置に関し、特に複数の半導体デバイスを搭載したフレームの状態で各半導体デバイスの電気特性の検査を行なう半導体検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体検査装置として、パッケージ単位に分割した後に該パッケージをテスト用ラインパレットに挿入し、パレット単位で搬送し、テスト部ではパッケージ毎に位置決めを行ない、テスタに接続されたソケットに接触させることでデバイスの検査（試験）を行なうものがある。
【０００３】
また、他の従来例として、特開平４−３８８４５号公報に記載のように、テスタの電気計測経路にあってドライバおよびコンパレータを内臓しテスタから独立した複数個のテストヘッドと、半導体装置の外部端子からドライバおよびコンパレータまでの配線長を定寸法とする手段と、少なくとも２個の半導体装置を同時に検査するためのピンエレクトロニクス部を有するテスト手段と、半導体装置を一定方向に整列されたフレーム状で搬送する搬送手段とを備え、搬送された半導体装置を位置決めし、常温および高温の検査を兼ねている半導体装置の電気特性検査装置がある。
【０００４】
また、他の従来例として、帯状のリードフレームに連続して複数の半導体素子を装着してそれぞれ樹脂封止し、測定を行なって不良品を取り除き、１個宛の半導体装置に分離する半導体装置の製造方法が、特開昭５８−１２１６３６号公報に記載されている。
【０００５】
また、他の従来例として、リードフレームに支持された複数の電子部品の各特性をリードフレームの高い形状寸法精度を利用して位置決めし、リードフレームの状態で各電子部品を一括して同時に測定するようにした特性検査装置および特性検査方法が、特開昭６０−１９５４６５号公報に記載されている。
【０００６】
他方、特開２００１−２１６１７号公報には、複数の電子部品が貼り付けられたウェハシートをウェハフレームによって保持したものを被測定物として測定部に供給し、被測定物をカメラで撮像して個々の電子部品の位置を算出し、被測定物をテストステーションに搬送し、算出した電子部品の位置情報に基づいて各電子部品の端子と検査のためのソケットとを接触させるようにした電子部品の搬送装置および方法が記載されている。
【特許文献１】特開平４−３８８４５号公報
【特許文献２】特開昭５８−１２１６３６号公報
【特許文献３】特開昭６０−１９５４６５号公報
【特許文献４】特開２００１−２１６１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、パッケージ単位に分割した後にデバイスの検査を行なう半導体検査装置では、パッケージ毎に位置決め方法や場所が異なり、パッケージ毎に対応した治具を準備する必要があった。そのため、コストが増大し、小型化する半導体デバイスの搬送が困難となり、搬送途中の装置トラブルによる停止のため稼動率が悪化するなどの問題があった。
【０００８】
また、特開平４−３８８４５号公報、特開昭５８−１２１６３６号公報および特開昭６０−１９５４６５号公報に記載の装置および方法では、フレーム穴にピンを挿入して位置決めを行なっているため、フレームの破損、ピンの変形による精度不良や、それに伴う装置トラブルが発生し易くなる。このことが、デバイスの品質低下や製造装置の稼動率低下といった不具合を引き起こすという問題があった。
【０００９】
また、特開２００１−２１６１７号公報ではＸＹＺθテーブルを用いてウェハフレームに設けた切欠きの位置をカメラで検知してフレーム位置の誤差を補正するようにしているので、装置構成および制御が複雑となり、コストが増大するという問題が生じる。
【００１０】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、コスト増大を抑制し、小型化するデバイスの搬送も容易に行なえ、さらにはデバイスの品質低下や製造装置の稼動率低下をも抑制可能な半導体検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る半導体検査装置は、複数の半導体デバイスを搭載し位置決め用穴を有するリードフレームを収納するフレーム収納部と、リードフレーム収納部から取出されたリードフレームに示された情報を読み取る情報読取部と、リードフレームを搬送する搬送レールユニットと、半導体デバイスを加熱する加熱部と、半導体デバイスの検査を行なう検査部と、リードフレームの位置決め用穴を非接触で検知する位置決め用センサとを備える。
【発明の効果】
【００１２】
上記のようにリードフレームに半導体デバイスを搭載した状態で検査を行なえるので、デバイス毎に対応した治具を準備する必要がなくなり、コスト増大や、小型化する半導体デバイスの搬送の問題や、搬送途中の装置トラブルによる停止のため稼動率が悪化するなどの問題を解消することができる。また、リードフレームの位置決め用穴を非接触で検知する位置決め用センサを備えるので、フレーム穴にピンを挿入して位置決めを行なう必要がなくなり、フレームの破損、ピンの変形による精度不良や、それに伴う装置トラブルを回避することができる。したがって、デバイスの品質低下や製造装置の稼動率低下といった不具合を回避することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図１〜図６を用いて、本発明の１つの実施の形態における半導体検査装置について説明する。
【００１４】
図１に示すように、本実施の形態における半導体検査装置１は、テストヘッド２と、ローダ部３と、フレームマガジン（フレーム収納部）４，１４と、ボード部５と、搬送レール６と、テスト部（検査部）８と、プリヒート部（加熱部）９と、チャンバ１０と、フレームＩＤリーダ（情報読取部）１２と、アンローダ部１５とを備える。
【００１５】
テストヘッド２にはボード部５が取付けられる。このボード部５にはリードフレーム上の半導体パッケージなどの半導体デバイスをテストするためのソケットが取り付けられ、該ボード部５はテスタに接続される。ローダ部３は、テスト前のフレームマガジン４を投入する箇所であり、フレームマガジン４には、デバイスを個片化する前のリードフレームを複数収納する。搬送レール６は、フレームマガジン４からリードフレームを取出し搬送するために用いる。
【００１６】
テスト部８は、リードフレーム上のデバイスの電気特性に関するテストを行なう。図２に、テスト部８の構造例を示す。図２に示すように、テスタに接続されるテストヘッド２上にマザーボード部３２を設置し、該マザーボード部３２上にフローティング１６を介してＩＦ（Intermediate-Frequency）基板ユニット１７を含むボード部５を設置する。ボード部５は、マザーボード部３２を介してテストヘッド２と接続される。フローティング１６は、ＩＦ基板ユニット１７の位置精度のばらつきを吸収し、ＩＦ基板ユニット１７とマザーボード部３２との間の位置ずれを緩和する機能を有する。
【００１７】
ＩＦ基板ユニット１７は、各デバイスに対応して設計され、マザーボード部３２から延出する配線と接続され、各デバイスに対応したソケット１９を有する。ソケット１９は、テスト部８下に設置されたテスタと電気的に接続され、ソケット１９を介してリードフレーム７上のデバイスとテスタとが電気的に接続される。
【００１８】
上記のＩＦ基板ユニット１７上に、リードフレーム７を搬送する搬送レールユニットを設置する。搬送レールユニットは、リードフレーム７を搬送するための複数の搬送レール６と、この搬送レール６が取付けられる搬送レール取付板３３と、リードフレーム７を搬送レール６に沿って駆動する駆動手段とを含む。
【００１９】
搬送レール取付板３３は、ＩＦ基板ユニット１７を含むボード部５に立設されたガイドポスト１８に沿って昇降する。ガイドポスト１８は、ＩＦ基板ユニット１７と搬送レール取付板３３間の位置精度を確保するとともに、搬送レール取付板３３を上下方向に案内するガイドとして機能する。図示しない昇降手段によってテスト部８においてガイドポスト１８に沿って搬送レール取付板３３を昇降させることでリードフレーム７上のデバイスをソケット１９と接触または離隔させることができる。
【００２０】
リードフレーム７の駆動手段としては、たとえば図５（ａ）に示す搬送ローラ２３、駆動ベルト２４およびローラ駆動モータ２５を使用することができる。搬送ローラ２３は、図５（ａ）に示すように、リードフレーム７を上下から挟み込むように上下方向に間隔をあけて設置され、ローラ駆動モータ２５により駆動される。図５（ａ）の例では、駆動側の各ローラをリードフレーム７の上側に配置し、従動側の各ローラをリードフレーム７の下側に配置している。各搬送ローラ２３は、駆動ベルト２４を介して連結され、ローラ駆動モータ２５からの動力（トルク）が駆動ベルト２４を介して駆動側の各搬送ローラ２３に伝達される。
【００２１】
図５（ａ）に示すように、本実施の形態の半導体検査装置では、リードフレーム７の位置決め用穴（図６における２８）を検知する位置決め用センサとしてのインテリアセンサ２６を設ける。インテリアセンサ２６は、たとえば所定の搬送ローラ２３間に設置され、該インテリアセンサ２６によりリードフレーム７の通過時に非接触でリードフレーム７の位置決め用穴を検出することができる。
【００２２】
図５（ｂ）に示すように、搬送レール６は基準レール面（一方の搬送レール６の内側の面：たとえば図２の左側搬送レール６の内側の面）２７を有し、各搬送ローラ２３は、基準レール面２７に向かってリードフレーム７を押し付けるような力をリードフレーム７に付与するように、基準レール面２７に対し傾斜して設置される。より詳しくは、リードフレーム７の搬送される方向（図５（ｂ）では右向き）に向かうにつれて搬送ローラ２３が基準レール面２７に近づくように基準レール面２７に対し搬送ローラ２３を傾斜させて設置する。
【００２３】
プリヒート部９は、デバイスをテスト温度まで昇温させる。チャンバ１０は、内部にプリヒート部９とテスト部８とを有し、これらの温度を所定温度に維持する。図３に示すように、プリヒート部９にはプリヒート部ヒートブロック２０を設け、テスト部８にはテスト部ヒートブロック２１を設ける。プリヒート部ヒートブロック２０によりテスト前に予め加熱されたリードフレーム７がテスト部８内に搬送され、テスト部８内においてテスト部ヒートブロック２１によりリードフレーム７を所定温度にまで昇温しながらテストを行なう。
【００２４】
本実施の形態におけるプリヒート部ヒートブロック２０およびテスト部ヒートブロック２１は、リードフレーム７およびデバイスに押付けられ、リードフレーム７およびデバイスと接触した状態でこれらを加熱する。また、本実施の形態では、テスト部ヒートブロック２１からデバイスに与えられる加圧力を利用して、デバイスをソケット１９に押圧する。なお、常温テスト時には、テスト部ヒートブロック２１を昇温させずに該テスト部ヒートブロック２１を介してデバイスに加圧力を与え、デバイスをソケット１９に押圧して互いにコンタクトさせればよい。
【００２５】
プリヒート部ヒートブロック２０とテスト部ヒートブロック２１には、図４に示すように熱電対３１を設置する。該熱電対３１は、温度コントローラ２２と接続され、プリヒート部ヒートブロック２０とテスト部ヒートブロック２１の温度を検出する。熱電対３１によって検出されたプリヒート部ヒートブロック２０とテスト部ヒートブロック２１の温度が温度コントローラ２２に入力され、該検出温度に基づいてプリヒート部ヒートブロック２０とテスト部ヒートブロック２１の温度をフィードバック制御する。プリヒート部ヒートブロック２０とテスト部ヒートブロック２１は、チャンバ１０に覆われているので、外部との熱の出入りを抑制することができ、プリヒート部９およびテスト部８内の温度を均一に制御することができる。
【００２６】
フレームＩＤリーダ１２は、図１に示すＩＤ読取位置１１で、テスト前のリードフレームに印字されたＩＤナンバーを読み取る。アンローダ部１５は、テストの完了したリードフレームをフレームマガジン１４に収納する。
【００２７】
次に、上述の構成を有する半導体検査装置の動作について説明する。
【００２８】
まず作業者の手作業でフレームマガジン４をローダ部３にセットする。ローダ部３は、リードフレーム７を１枚単位で取出し、ＩＤ読取位置１１までリードフレーム７を搬送する。このＩＤ読取位置１１においてフレームＩＤリーダ１２によりＩＤコードナンバーが読み取られ、リードフレーム７を識別する。ＩＤコードナンバーにより、ＦＡ（Factory Automation）管理されたシステムから前工程の不良情報を入手することができ、既に不良判別されたデバイスについては、これ以降のテストをスタートさせないようにすることができる。また、リードフレーム７のＩＤコードナンバーを用いてテスト情報を管理することにより、該テスト情報を後工程でも使用することができ、結果としてＩＤコードナンバーを用いてテスト情報を含む各種デバイス情報を一貫して管理することができる。
【００２９】
次に、ローラ駆動モータ２５を駆動して搬送ローラ２３を回転駆動し、ＩＤコードナンバーの読取を終えたリードフレーム７を搬送レール６に沿って進行方向に移動させる。このとき、図５（ａ）に示すように駆動側の搬送ローラ２３は駆動ベルト２４で連結されているので、実質的な搬送の役割を順次隣り合う搬送ローラ２３に引き継ぎながらリードフレーム７を前進させることとなる。また、上述のように各搬送ローラ２３が、図５（ｂ）に示すように、基準レール面２７に対して傾いているので、リードフレーム７を基準レール面２７に押し付けながら搬送することができる。
【００３０】
上記のようにしてリードフレーム７は搬送レール６に沿って移動し、プリヒート部９に達する。そして、高温テスト時にはプリヒート部９で加熱され、室温テスト時にはテスト部８前で待機する。
【００３１】
プリヒート部９で加熱されたリードフレーム７は、搬送レール６内をさらに移動し、テスト部８内に搬入される。デバイスのテストを行なう際には、テスト位置にリードフレーム７を正確に位置決めすることが望ましい。そこで、図６（ａ），（ｂ）に示すような位置決め手法を採用する。
【００３２】
具体的には、図６（ｂ）に示すように、リードフレーム７に設けた位置決め用穴２８をインテリアセンサ２６により検知する。より詳しくは、リードフレーム７の搬送の際に、インテリアセンサ２６下を位置決め用穴２８が通過したか否かを検出するとともに、位置決め用穴２８間の間隔をも検出する。その後、図示しないコントローラによって通過した位置決め用穴２８間の中心位置３０を算出し、中心位置３０から予め設定された設計値に装置固有の補正値を加えた距離Ｄ３だけリードフレーム７を移動させる。それにより、図６（ａ）に示すテスト中心２９の位置を、リードフレーム７の所定位置と高精度に一致させることができる。つまり、リードフレーム７をテスト位置に高精度に位置決めすることができる。なお、図６（ａ）において、Ｄ２が設計値、Ｄ１が補正値に対応する。
【００３３】
また、インテリアセンサ２６を、テスト位置におけるリードフレーム７の進行方向側端部（テスト停止位置）近傍に配置することが好ましい。それにより、インテリアセンサ２６によって位置決め用穴２８を検出した後に、リードフレーム７を短い距離だけ移動させることで、テスト部８でのテスト位置に配置することができる。テスト部８までリードフレーム７を搬送するにはリードフレーム７を比較的長距離搬送することが必要となり、搬送距離が長くなるにつれて搬送距離における誤差が大きくなりやすくなる。そこで、上記のようにインテリアセンサ２６を用いてテスト位置の直前でリードフレーム７の位置を検知して位置決めを行なうことにより、テスト部８までの長距離搬送により生じ得る搬送距離における誤差をリセットすることができ、リードフレーム７の正確な位置決めを行なえる。
【００３４】
このようにしてリードフレーム７のテスト位置での位置決めを行なった後、図２に示すように、昇降手段によって搬送レール取付板３３をガイドポスト１８に沿って下降させ、搬送レール６に固定されたリードフレーム７上のデバイスをソケット１９に押し付ける。このとき、テスト部ヒートブロック２１をリードフレーム７上のデバイスに押し付け、テスト部ヒートブロック２１でデバイスを押圧しながらソケット１９に押し付けるようにする。それにより、デバイスの所定部分とソケット１９とを接触させることができ、これらを電気的に接続することができる。この接続状態を保持しながら電気特性のテストを行なう。
【００３５】
なお、高温テストを行なう際には、所定温度に昇温したテスト部ヒートブロック２１をデバイスに押圧しながらテストを行なうこととなるが、テスト部ヒートブロック２１に内蔵された熱電対３１により該ヒートブロックの温度が検知され、この検知された温度に基づいて温度コントローラ２２によってテスト部ヒートブロック２１の温度が高精度に管理される。
【００３６】
テスト完了後、昇降手段によって搬送レール取付板３３をガイドポスト１８に沿って上昇させる。それにより、デバイスとソケット１９とが離隔し、搬送可能な状態となる。なお、ＩＦ基板ユニット１７やマザーボード部３２のメンテナンスを容易に行なえるようにするために、搬送レール６および搬送レール取付板３３を上方へ逃がす（取出す）ことができるようにしておくことが好ましい。
【００３７】
デバイスとソケット１９とが離隔した後、テストを完了したリードフレーム７を待機させるフレーム待機位置１３までリードフレーム７を搬送する。そして、アンローダ部１５によりテスト完了後のリードフレーム７を搬送し、マガジン１４内に収容する。
【００３８】
なお、上述の実施の形態では、搬送ローラを採用した搬送レールにてリードフレーム７を搬送する例について説明したが、送り爪やフレームを挟み込むなどの強制搬送手段を用いた搬送レールを採用可能である。また、ヒートブロックの代わりに、チャンバを密閉して温風を吹き込み、チャンバ内部の温度を上昇させるようにしてもよい。
【００３９】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、リードフレーム上に形成された複数の半導体デバイスの検査を行なう半導体検査装置に有効に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の１つの実施の形態における半導体検査装置の斜視図である。
【図２】本発明の１つの実施の形態における半導体検査装置のテスト部の概略構成図である。
【図３】本発明の１つの実施の形態における半導体検査装置のチャンバ内部の概略構成図である。
【図４】本発明の１つの実施の形態における半導体検査装置の温度制御システムのブロック図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は、本発明の１つの実施の形態における半導体検査装置の搬送レール部の概略構成図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は、本発明の１つの実施の形態における半導体検査装置のフレーム位置決め方法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  半導体検査装置、２  テストヘッド、３  ローダ部、４，１４  フレームマガジン、５  ボード部、６  搬送レール、７  リードフレーム、８  テスト部、９  プリヒート部、１０  チャンバ、１１  ＩＤ読取位置、１２  フレームＩＤリーダ、１３  フレーム待機位置、１５  アンローダ部、１６  フローティング、１７  ＩＦ基板ユニット、１８  ガイドポスト、１９  ソケット、２０  プリヒート部ヒートブロック、２１  テスト部ヒートブロック、２２  温度コントローラ、２３  搬送ローラ、２４  駆動ベルト、２５  ローラ駆動モータ、２６  インテリアセンサ、２７  基準レール面、２８  位置決め用穴、２９  テスト中心、３０  中心位置、３１  熱電対、３２  マザーボード部、３３  搬送レール取付板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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