JP2001024039A - プローブカード搬送機構 - Google Patents

プローブカード搬送機構

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JP2001024039A JP11195245A JP19524599A JP2001024039A JP 2001024039 A JP2001024039 A JP 2001024039A JP 11195245 A JP11195245 A JP 11195245A JP 19524599 A JP19524599 A JP 19524599A JP 2001024039 A JP2001024039 A JP 2001024039A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のプローブカード搬送機構はプローブカ
ードを載せて搬送するアームにモータやアクチュエータ
等の駆動機構が用いられているため、アームの駆動機構
が複雑でコスト的に高い。 【解決手段】 本発明のプローブカード搬送機構Ｔは、
ウエハチャック２が主たる搬送機構として利用され、ウ
エハチャック２とのプローブカード６の受け渡し機構７
として、カードホルダー付きのプローブカード６を着脱
自在に保持するアダプタ８と、このアダプタ８を着脱自
在に保持する、先端部が二股に分かれたフォーク状の搬
送トレイ９と、この搬送トレイ９をプローブカード６の
受け渡し位置まで移動案内する一対のガイドレール１
０、１０が固定されたアーム１１と、このアーム１１上
で搬送トレイ９を介して移動したアダプタ８を受け取る
ためにウエハチャック２の周囲で支持するアダプタ支持
体１２とが設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プローブ装置のプ
ローブカードを交換する際に用いられるプローブカード
搬送機構に関し、更に詳しくは、構造的に簡素化して低
コスト化を実現することができるプローブカード搬送機
構に関する。
【０００２】
【従来の技術】プローブカード搬送機構を備えたプロー
ブ装置は、通常、被検査体であるウエハを搬送過程でプ
リアライメントを行うローダ室と、このローダ室から受
け取ったウエハの電気的特性検査を行うプローバ室とを
備えている。ローダ室にはウエハの搬送機構及びプリア
ライメント機構が配設され、ローダ室において搬送機構
を介してウエハを搬送する間にウエハのプリアライメン
トを行い、プリアライメント後のウエハをプローバ室へ
引き渡す。プローバ室にはウエハの載置台、アライメン
ト機構及びプローブカードが配設され、ウエハを載置し
た載置台がＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向に移動し、この間にア
ライメント機構を介してウエハのアライメントを行い、
アライメント後には載置台を介してウエハとプローブカ
ードのプローブ針とを正確に電気的に接触させ、ウエハ
の電気的特性検査を行う。
【０００３】ところで、プローブカードはウエハの種類
に応じて交換する必要がある。プローブカードを交換す
る場合にはプローブカードの交換装置を用いてプローブ
カードをカードホルダーごと交換するようにしている。
例えば特公平５−６７０６０号公報及び特開平３−２２
０４７２号公報にはプローブカードを全自動で行うフル
オートタイプの交換装置が提案されている。
【０００４】一方、最近、ウエハの大口径化、超高集積
化等により半導体製造工場の建設コストが高騰し、各種
の半導体製造装置のコストダウンが大きな課題になって
いる。このことはプローブ装置の関しても例外ではな
い。そのため、プローブ装置においても、他の半導体製
造装置と同様、構造の簡素化及び省スペース化を通して
コストダウンを促進している。このような観点からすれ
ば、フルオートタイプの交換装置は複数種のプローブカ
ードを纏めて格納する格納部や、格納部から載置台まで
プローブカードを搬送する搬送機構等が必要になり、機
構的に複雑でスペース的にも独自のスペースが必要なた
め、コスト的にも高くなりがちであった。そこで、本出
願人は例えば特開平８−１３９１４１号公報においてセ
ミオートタイプの交換装置を提案し、交換装置の簡素化
及び省スペース化を促進し、低コスト化を実現した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
８−１３９１４１号公報において提案したプローブカー
ドの交換装置の場合には、フルオートタイプの交換装置
と比較してプローブカードの格納部等が省略され、省ス
ペース化、低コスト化が実現されているが、プローブカ
ード搬送機構にはプローブカードを載せて搬送するアー
ムにモータやアクチュエータ等の駆動機構が用いられて
いるため、アームの駆動機構が若干複雑でコスト的に高
くなっているという課題があった。
【０００６】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、プローブ装置が本来具備する機構以外には
極力余分な駆動機構を用いることなく機構的、構造的に
簡素化し、もって更に低コスト化を促進することができ
るプローブカード搬送機構を提供することを目的として
いる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
のプローブカード搬送機構は、プローブ装置本体内で
Ｘ、Ｙ、Ｚ及びθ方向に移動可能な載置台と、この載置
台との間でカードホルダー付きプローブカードを受け渡
す受け渡し機構とを備え、上記受け渡し機構から受け取
った上記プローブカードをその取付位置まで上記載置台
を介して搬送するプローブカード搬送機構であって、上
記受け渡し機構は、上記プローブカードを着脱自在に保
持するアダプタと、このアダプタを着脱自在に保持する
搬送トレイと、この搬送トレイを上記受け渡し位置まで
移動案内するガイド部材が固定されたアームと、このア
ーム上で上記搬送トレイを介して移動した上記アダプタ
を受け渡すために上記載置台の周囲の複数箇所で支持す
るアダプタ支持体とを備えたことを特徴とするものであ
る。
【０００８】また、本発明の請求項２に記載のプローブ
カード搬送機構は、請求項１に記載の発明において、上
記アームを上記装置本体の外側面に水平状態を保持可能
に枢着されたことを特徴とするものである。
【０００９】また、本発明の請求項３に記載のプローブ
カード搬送機構は、請求項１または請求項２に記載の発
明において、上記アームに上記アダプタの存否を検出す
るセンサを設けたことを特徴とするものである。
【００１０】また、本発明の請求項４に記載のプローブ
カード搬送機構は、請求項１〜請求項３のいずれか１項
に記載の発明において、上記アダプタ支持体に上記アダ
プタを吸引して固定する吸引部を設けたことを特徴とす
るものである。
【００１１】また、本発明の請求項５に記載のプローブ
カード搬送機構は、請求項１〜請求項４のいずれか１項
に記載の発明において、上記アダプタ支持体に上記カー
ドホルダー付きプローブカードの存否を検出する検出部
を設けたことを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図１〜図３に示す実施形態
に基づいて本発明を説明する。本実施形態のプローブカ
ード搬送機構（以下、単に「搬送機構」と称す。）Ｔが
適用されたプローブ装置Ｐは、図１に示すように、プロ
ーバ室１内でＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向に移動可能に配設さ
れ且つ被検査体であるウエハを載置する載置台（ウエハ
チャック）２と、このウエハチャック２の上方でヘッド
プレート３の略中央孔３Ａに固定されたインサートリン
グ４と、このインサートリング４に対してカードホルダ
ー５を介して着脱可能に保持されたプローブカード６と
を備えている。プローバ室１には図示しないローダ室が
隣接し、このローダ室からプローバ室１内のウエハチャ
ック２でウエハを受け取る。プローバ室１内ではウエハ
チャック２がＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向に移動する間にアラ
イメント機構（図示せず）を介してウエハとプローブカ
ード６のプローブ針６Ａとのアライメントを行った後、
ウエハをインデックス送りを行いながらウエハの電気的
特性検査を実行する。
【００１３】而して、本実施形態の搬送機構Ｔは、図
１、図２に示すように、プローバ室１内でＸ、Ｙ、Ｚ及
びθ方向に移動可能なウエハチャック２と、このウエハ
チャック２との間でカードホルダー付きのプローブカー
ド６を受け渡す受け渡し機構７とを備え、受け渡し機構
７から受け取ったプローブカード６をその取付位置であ
るインサートリング４までウエハチャック２を介して搬
送するようになっている。
【００１４】上記受け渡し機構７は、カードホルダー付
きのプローブカード６を着脱自在に保持するアダプタ８
と、このアダプタ８を着脱自在に保持する、先端部が二
股に分かれたフォーク状の搬送トレイ９と、この搬送ト
レイ９をプローブカード６の受け渡し位置まで移動案内
する一対のガイドレール１０、１０が固定されたアーム
１１と、このアーム１１上で搬送トレイ９を介して移動
したアダプタ８を受け取るためにウエハチャック２の周
囲の３箇所で支持するアダプタ支持体１２とを備えてい
る。
【００１５】上記プローブ装置Ｐにプローブカード６を
最初に取り付けたり交換したりする時には図１、図２の
（ａ）に示すようにカードホルダー５付きのプローブカ
ード６をアダプタ８の中央に装着するようになってい
る。このアダプタ８の中央にはカードホルダー５が嵌ま
り込む凹陥部８Ａが形成され、この凹陥部８Ａの中央に
はプローブ針６Ａが通る中央孔８Ｂが形成されている。
このアダプタ８の裏面には図２の（ｂ）に示すように搬
送トレイ９の表面に設けられたガイドピン９Ａが嵌入す
る第１ガイド孔８Ｃが形成され、第１ガイド孔８Ｃ及び
ガイドピン９Ａを介して搬送トレイ９上でアダプタ８を
常に一定の場所に位置決めした状態で支持するようにな
っている。更に、図２の（ａ）に示すようにガイドピン
９Ａの近傍にはアダプタ８を検出する近接センサ９Ｂが
設けられ、この近接センサ９Ｂを介して搬送トレイ９上
のアダプタ８の存否を検出するようになっている。
【００１６】図１、図２の（ａ）に示すように搬送トレ
イ９の基端部裏面には一対のガイドレール１０、１０と
係合する係合部９Ｃ、９Ｃが設けられ、搬送トレイ９は
手動操作により両係合部９Ｃ、９Ｃを介してアーム１１
上を図１の矢印Ａで示すようにプローバ室１内の内側へ
押し込み、その位置から引き出せるようになっている。
図２の（ｃ）に示すようにアーム１１上には各ガイドレ
ール１０、１０の先端側にはストッパー１３、１３が設
けられ、これらのストッパー１３、１３で搬送トレイ９
を止め、プローブカード６をプローバ室１内の常に一定
の位置（ウエハチャックとのプローブカードの受け渡し
位置）まで押し込むことができるようになっている。ま
た、各ガイドレール１０、１０の基端側にはストッパー
（図示せず）が設けられ、これらのストッパーで搬送ト
レイ９がガイドレール１０、１０から抜け出さないよう
にしてある。
【００１７】上記アーム１１は図１に示すようにプロー
ブ室１の正面（同図の右側）に対して基端部の軸１１Ａ
を介して枢着され、同図の矢印Ｂで示すように垂直状態
から水平状態まで引き起こせるようになっている。そし
て、アーム１１は引き起こした状態でロックすることに
より水平状態を保持できるようになっている。このアー
ム１１は倒れた状態でケーシング１３内に収納するよう
になっている。従って、搬送トレイ９及びアーム１１は
通常ケーシング１３内に収納されている。
【００１８】図１、図３に示すようにウエハチャック２
には例えば周方向等間隔を空けた３箇所にアダプタ支持
体１２が設けられ、３箇所のアダプタ支持体１２でアダ
プタ８を裏面から支持するようになっている。これらの
アダプタ支持体１２はリング状の部材で連結されたもの
であって良く、個々に独立したものであっても良い。ア
ダプタ支持体１２は図３に示すようにウエハチャック２
の周面から側方へ突出し、その表面がウエハチャック２
の表面からやや下方へ後退している。図１に示すように
アダプタ支持体１２の表面には図１に示すようにガイド
ピン１２Ａが設けられ、また、アダプタ８の裏面にはガ
イドピン１２Ａに対応する第２ガイド孔８Ｄが設けら
れ、アダプタ支持体１２上でアダプタ８を位置ズレなく
支持するようになっている。また、アダプタ８の凹陥部
８Ａでプローブカード６を支持した時に、プローブ針６
Ａの下端がウエハチャック２の表面に接触しないように
なっている。
【００１９】また、図３に示すように上記アダプタ支持
体１２には例えば排気用の第１、第２流路１２Ｂ、１２
Ｃが２箇所で貫通し、第１、第２流路１２Ｂ、１２Ｃは
いずれも真空排気装置（図示せず）に接続されている。
図３では第１、第２流路１２Ｂ、１２Ｃは上下に貫通し
た状態になっているが、真空排気装置との関係で種々の
形態を採ることができる。また、アダプタ８には第２流
路１２Ｃに対応して設けられた貫通孔８Ｅが設けられて
いる。この貫通孔８Ｅは下端がアダプタ支持体１２の第
２流路１２Cと重なる位置にあり、その上端が凹陥部８
Ａで開口している。更に、アダプタ８の裏面及びアダプ
タ支持体１２の表面はいずれも鏡面仕上げになってお
り、アダプタ８がアダプタ支持体１２上に密着するよう
になっている。
【００２０】従って、アダプタ８がアダプタ支持体１２
上で支持された状態で真空排気装置が駆動すると、第１
流路１２Ｂを介してアダプタ８をアダプタ支持体１２の
表面に真空吸着すると共に、第２流路１２Ｃ及び貫通孔
８Ｅを介してアダプタ８の凹陥部８Ａにカードホルダー
５を介してプローブカード６を真空吸着するようになっ
ている。また、第２流路１２Ｃ及び貫通孔８Ｅからの真
空排気に伴う圧力変動によりアダプタ８上のカードホル
ダー５（プローブカード６）の存否を検出することがで
きる。特に、現在のようにプローブカード６をカードホ
ルダー５と一緒に交換する場合には、１０Ｋｇを超える
重量に達するため、従来のようにウエハチャック２表面
で３本のピンを昇降させてプローブカードを受ける構造
ではプローブカードを保持しきれないが、本実施形態で
はアダプタ８及びアダプタ支持体１２を用い、従来の弱
点を解決している。
【００２１】上記ウエハチャック２は、プローブ装置Ｐ
の制御装置の制御下でプローブカード６の受け渡し位置
まで移動し、アダプタ支持体１２のガイドピン１２Ａが
搬送トレイ９で搬送されてくるアダプタ８の第２ガイド
孔８Ｄと一致する向きで停止するようにしてある。ま
た、アーム１１の二股の間隔はウエハチャック２が通り
抜けられる幅になっている。
【００２２】次に、動作について説明する。プローブカ
ード６をインサートリング４に取り付ける場合には、図
１の矢印Ｂで示すようにアーム１１を起こして水平状態
にする。この状態で搬送トレイ９のガイドピン９Ａをア
ダプタ８の第１ガイド孔８Ｃに合わせてアダプタ８を搬
送トレイ９上に装着する。この搬送トレイ９上にカード
ホルダー付きのプローブカード６を所定の向きにガイド
ピン９Ａを第１ガイド孔８Ｃに合わせて装着する。この
間に、プローブ装置Ｐの制御装置の制御下でウエハチャ
ック２が駆動し、プローブカード６の受け渡し位置まで
移動する。受け渡し位置に来たウエハチャック２はアダ
プタ支持体１２が搬送トレイ９上のアダプタ８を受け渡
す向きになっている。
【００２３】この状態で搬送トレイ９を図１の矢印Ａで
示す方向に手動操作でプローバ室１内に押し込み、アダ
プタ８をウエハチャック２の真上に位置させる。次い
で、制御装置の制御下でウエハチャック２が上昇する
と、アダプタ支持体１２のガイドピン１２Ａがアダプタ
８の第２ガイド孔８Ｄに嵌入し、更に、ウエハチャック
２がアーム１１の二股部分の間を通り抜けて上昇する
と、プローブカード６を所定の向きに向けた状態でカー
ドホルダー付きのプローブカード６をアダプタ８ごと搬
送トレイ９から持ち上げる。
【００２４】この時、真空排気装置が駆動し、第１、第
２流路１２Ｂ、１２Ｃから排気すると第１流路１２Ｂに
おいてアダプタ８を吸引し、アダプタ支持体１２の表面
にアダプタ８を吸着、固定する。また、これと同時に第
２流路１２Ｃからカードホルダー５を吸引し、カードホ
ルダー５を介してプローブカード６をアダプタ８の凹陥
部８Ａ内に吸着する。この吸引作用でアダプタ支持体１
２上のプローブカード６の存在が確認される。
【００２５】引き続き、ウエハチャック２が制御装置の
制御下で駆動し、図１に示すように受け渡し位置からイ
ンサートリング４の真下まで移動する。更に、ウエハチ
ャックが上昇し、カードホルダー５をインサートリング
４内に挿入すると、インサートリング４が機能し、カー
ドホルダー５を介してプローブカード６をインサートリ
ング４で保持し、固定する。インサートリング４へのプ
ローブカード６の装着が終了すると、ウエハチャック２
が下降する。この時、第２流路１２Ｃ及び貫通孔８Ｅを
介して真空排気しているが、万一この流路の圧力が上昇
せず、真空度が低下しなければアダプタ８上にカードホ
ルダー５が存在し、インサートリング４に対してプロー
ブカード６を装着できなかったことを意味する。
【００２６】その後、ウエハチャック２は受け渡し機構
７側へ戻る。この時、搬送トレイ９では近接センサ９Ｂ
が機能し搬送トレイ９上のアダプタ８を検出する。その
後、真空排気装置が停止し、第２流路１２Ｃ内の圧力を
常圧に戻し、ウエハチャック２が下降すると、搬送トレ
イ９上へのアダプタ８の移載が終了する。この時点で手
動操作により搬送トレイ９を引き出す。これによりプロ
ーブカード６の取付が完了したことになる。後は、アー
ム１１を折り畳み、ケーシング１３内へ格納する。
【００２７】上記プローブカード６を交換する場合に
は、アーム１１を水平状態にし、上述したようにアダプ
タ８を搬送トレイ９上に装着し、手動操作で搬送トレイ
９をウエハチャック２の真上まで押し込む。ウエハチャ
ック２が上昇し、アダプタ支持体１２でアダプタ８を受
け取り、真空排気装置が駆動するとアダプタ支持体１２
上にアダプタ８を固定する。ウエハチャック２が上述し
た要領でインサートリング４の真下まで移動し、その位
置からプローブカード６の受け取り位置まで上昇する。
次いで、インサートリング４が機能してプローブカード
６を解放すると、プローブカード６はカードホルダー５
ごとアダプタ８の凹陥部８Ａに着地する。この時、第２
流路１２Ｃ及び貫通孔８Ｅを介して排気しているため、
カードホルダー５を介してプローブカード６をアダプタ
８上に吸着し、第２路１２Ｃの真空度が高くなる。真空
度が高くならない時にはアダプタ８におけるプローブカ
ード６の受け渡しがうまく行かなかったことになり、再
度受け渡し動作を行い、プローブカード６をアダプタ８
上で確実に受け取る。プローブカード６を受け取れば、
ウエハチャック２が移動し、搬送トレイ９の位置まで戻
り、搬送トレイ９上へプローブカード６をアダプタ８ご
と引き渡す。そして、搬送トレイ９を手動操作で引き出
し、次のプローブカードと交換する。後は最初に説明し
たように新しいプローブカードをインサートリング４へ
装着する。
【００２８】以上説明したように本実施形態によれば、
プローバ室１内でＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向に移動可能なウ
エハチャック２と、このウエハチャック２との間でカー
ドホルダー付きプローブカード６を受け渡す受け渡し機
構７とを備え、受け渡し機構７は、プローブカード６を
着脱自在に保持するアダプタ８と、このアダプタ８を着
脱自在に保持する搬送トレイ９と、この搬送トレイ９を
受け渡し位置まで移動案内するガイドレール１０、１０
が固定されたアーム１１と、このアーム１１上で搬送ト
レイ９を介して移動したアダプタ８を受け渡すためにウ
エハチャック２の周囲の３箇所で支持するアダプタ支持
体１２とを備えているため、プローブカード６の搬送に
は主としてウエハチャック２を用いることができ、ウエ
ハチャック２との間でプローブカード６を受け渡す機構
７としては駆動機構を設ける必要がなく、構造的に極め
て簡素化することができ、余分なスペースが一切不要で
あり、大幅なコストダウンを実現することができる。
【００２９】また、本実施形態によれば、搬送トレイ９
にアダプタ８の存否を検出する近接センサ９Ｂを設けた
ため、搬送トレイ９に対してアダプタ８が確実に装着さ
れたか否かを知ることができる。また、アダプタ支持体
１２にアダプタ８を吸引して固定する第１流路１２Ｂを
設けたため、アダプタ支持体１２においてアダプタ８が
確実に支持されているか否かを知ることができると共
に、プローブカード６が重量化してもアダプタ支持体１
２においてアダプタ８を確実に固定支持することができ
る。また、アダプタ支持体１２にカードホルダー付きプ
ローブカード６を第２流路１２Ｃを設け、この流路１２
Ｃと連通する貫通孔８Ｅをアダプタ８に設けたため、イ
ンサートリング４でのプローブカード６の受け渡しが確
実に行われたか否かを知ることができる。
【００３０】尚、本発明は、上記実施形態の何等制限さ
れるものではなく、必要に応じて各構成要素を適宜設計
変更することができる。
【００３１】
【発明の効果】本発明の請求項１〜請求項５に記載の発
明によれば、プローブ装置が本来具備する機構以外には
極力余分な駆動機構を用いることなく機構的、構造的に
簡素化し、もって更に低コスト化を促進することができ
るプローブカード搬送機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプローブカード搬送機構の一実施形態
の動作を説明するための側面図である。
【図２】図１に示す受け渡し機構を示す図で、（ａ）は
その平面図、（ｂ）はアダプタと搬送トレイの位置決め
部材を示す要部断面図、（ｃ）は搬送トレイとガイドレ
ールとの関係を示す断面図である。
【図３】図１に示すウエハチャック、アダプタ支持体、
カードホルダー及びプローブカードの関係を示す右半分
の断面図である。
【符号の説明】
１ プローブ室（プローブ装置本体） ２ ウエハチャック（載置台） ４ インサートリング（プローブカードの取付位置） ５ カードホルダー ６ プローブカード ７ 受け渡し機構 ８ アダプタ ９ 搬送トレイ ９Ｂ 近接センサ １０ ガイドレール（ガイド部材） １１ アーム １２ アダプタ支持体 １２Ｂ 第１流路（検出部） １２Ｃ 第２流路（吸引部）

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プローブ装置本体内でＸ、Ｙ、Ｚ及びθ
    方向に移動可能な載置台と、この載置台との間でカード
    ホルダー付きプローブカードを受け渡す受け渡し機構と
    を備え、上記受け渡し機構から受け取った上記プローブ
    カードをその取付位置まで上記載置台を介して搬送する
    プローブカード搬送機構であって、上記受け渡し機構
    は、上記プローブカードを着脱自在に保持するアダプタ
    と、このアダプタを着脱自在に保持する搬送トレイと、
    この搬送トレイを上記受け渡し位置まで移動案内するガ
    イド部材が固定されたアームと、このアーム上で上記搬
    送トレイを介して移動した上記アダプタを受け渡すため
    に上記載置台の周囲の複数箇所で支持するアダプタ支持
    体とを備えたことを特徴とするプローブカード搬送機
    構。
  2. 【請求項２】 上記アームを上記装置本体の外側面に水
    平状態を保持可能に枢着されたことを特徴とする請求項
    １に記載のプローブカード搬送機構。
  3. 【請求項３】 上記搬送トレイに上記アダプタの存否を
    検出するセンサを設けたことを特徴とする請求項１また
    は請求項２に記載のプローブカード搬送機構。
  4. 【請求項４】 上記アダプタ支持体に上記アダプタを吸
    引して固定する吸引部を設けたことを特徴とする請求項
    １〜請求項３のいずれか１項に記載のプローブカード搬
    送機構。
  5. 【請求項５】 上記アダプタ支持体に上記カードホルダ
    ー付きプローブカードの存否を検出する検出部を設けた
    ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に
    記載のプローブカード搬送機構。
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