JP2004140241A - プローブ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】従来のプローブ装置は一台で複数のテスタには対応できない。
【解決手段】本発明のプローブ装置20は、プローブカード24を着脱可能に保持し且つテストヘッド専用のポゴリング25を接続するカードクランプ26と、このカードクランプ26が固定されたヘッドプレート27とを備え、カードクランプ26は、テスタの種類に関係なく、それぞれに専用のポゴリング25、40、50を装着できる大きさを有し、且つ、上記各ポゴリングの接続部がカードクランプ26の接続部に適合しない時にポゴリング25、40、50をカードクランプ26の接続構造に変換する変換リング30、41、51を有する。
【選択図】   図2

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プローブ装置に関し、更に詳しくは、最小限の設計変更、改造で複数種のテスタと接続することができるプローブ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程でウエハに形成されたデバイスの電気的特性検査を行なう場合にはプローブ装置が用いられる。このプローブ装置は、例えば図6の(a)、(b)に示すように、ウエハWを搬送するローダ室1と、ローダ室1から引き渡されたウエハWの電気的特性検査を行うプローバ室2とを備えている。ローダ室1は、カセット収納部3と、ウエハWをローダ室1へ搬送するウエハ搬送機構4と、ウエハ搬送機構4を介してウエハWを搬送する過程でそのオリフラまたはノッチを基準にしてプリアライメントするサブチャック5とを備えている。
【0003】
また、プローバ室2は、ウエハ搬送機構4からプリアライメント後のウエハWを載置し且つ昇降機構を内蔵した載置台(メインチャック)6と、メインチャック6をX及びY方向に移動させるXYテーブル7と、XYテーブル7を介して移動するメインチャック6の上方に配置されたプローブカード8と、プローブカード8を着脱可能に保持するカード保持機構(以下、「カードクランプ」と称す。)9と、プローブカード8の複数のプローブピン8Aとメインチャック6上のウエハWの複数の電極パッドを正確に位置合わせする位置合わせ機構(アライメント機構)10とを備えている。アライメント機構10は、アライメントブリッジ10Aに取り付けられ且つウエハWを撮像する上カメラ10Bと、メインチャック6に付設され且つプローブピン8Aを撮像する下カメラ10Cとを備え、アライメントブリッジ10Aが一対のガイドレール10Dに従ってプローバ室2の正面最奥部から中央のプローブセンタまで進出し、ウエハWの電極パッドとプローブピン8AのX、Y、Z及びθ方向のアライメントを行なう。
【0004】
また、図6の(a)に示すようにプローバ室2の上端にはヘッドプレート11が装着され、ヘッドプレート11の開口部にはプローブカード8を着脱自在に保持するカードクランプ9が装着されている。そして、ヘッドプレート11にはテスタ(図示せず)のテストヘッドTが旋回可能に配設され、テストヘッドTとプローブカード8はカードクランプ9においてポゴリング12を介して電気的に接続されている。そして、テスタから検査用信号をテストヘッドT、パフォーマンスボード及びポゴリング12を介してプローブピン8Aへ送信し、プローブピン8AからウエハWの電極パッドに検査用信号を印加してウエハWに形成された複数の半導体素子(デバイス)の電気的特性検査を行う。
【0005】
ところが、デバイスの種類によって検査内容、電極パッドの数や配列パターンが異なるため、デバイスの検査内容に即して複数のテスタを使い分けている。複数のテスタにはそれぞれに専用のテストヘッド、パフォーマンスボードを有している。一方、プローブ装置は特定のテスタに専用のプローブカード8及びポゴリング12を有し、プローブカード8はポゴリング12を介してテスタのパフォーマンスボードと電気的に接続されている。従って、プローブ装置はテスタと一対一の関係で対応している。
【0006】
従って、プローブ装置は特定のテスタにしか接続できない接続構造になっている。特定のテスタに接続されているプローブ装置を他のテスタに接続する場合には、他のテスタのパフォーマンスボードに対応してポゴリング12及びプローブカード8を準備しなくてはならない。ところが、ポゴリング12はテスタ毎にポゴピン数、ピン配列及び外形が異なるため、ポゴリング12とプローブカード8とを接続部する場合の接続部材であるカードクランプ9の構造をポゴリング12に合わせて設計変更するなど、接続構造を大幅に改造しなくてはならない。殊に近年、半導体装置が多様化して多品種少量生産になっているため、デバイスの検査も多様化し、テスタ及びプローブ装置の種類が多くなってきている。
【0007】
そこで、ポゴリングとインナーリング(カードクランプに相当する)の間にアダプタリングを介在させ、テスタを変更してもアダプタで対応し、インナーリングを改造することなくそのまま使用することができる、接続構造が提案されている(特許文献1)。
【0008】
また、特許文献1と同様に一つのプローブ装置のヘッドプレートに取り付けることにより複数のテストヘッドに接続できるユニバーサルツーリングプレートが提案されている(非特許文献1)。
【0009】
【特許文献1】
特開2000−349128号公報(段落
【0013】第1行〜第6行)
【非特許文献1】
システマチック社ホームページ[平成14年7月19日検索](URL:http://www.probersolutoins.com/id1_m.htm)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1に記載の接続構造の場合には、ポゴリングとインナーリング間にアダプタリングを介在させることにより、一つのインナーリングの汎用性を高めるようにしたものであるが、インナーリング自体はテスタの種類に応じて複数準備する必要があり、全てのテスタには対応できないという課題があった。この場合にはテストヘッド毎にヘッドプレートのテストヘッドとの接続構造を設計し改造しなくてはならないという課題があった。
【0011】
また、非特許文献1のユニバーサルツーリングプレートの場合には種々のテストヘッドとの接続部品を装着することができるものの、ユニバーサルツーリングプレートをヘッドプレートに取り付けなくてはならないという課題があった。
【0012】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、最小限の設計、改造で複数のテスタそれぞれに専用のテストヘッドに対して電気的に接続できる汎用性の高いプローブ装置を提供することを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に記載のプローブ装置は、プローブカードを着脱可能に保持し且つテストヘッド専用のポゴリングを接続するカード保持機構と、このカード保持機構が固定されたヘッドプレートとを備え、上記ポゴリングを介して上記プローブカードと上記テストヘッドとを電気的に接触させてテスタからの信号に基づいて被検査体の電気的特性検査を行なうプローブ装置において、複数種の大きさのポゴリングに対応可能なカード保持機構を設けると共に、複数種のポゴリングをそれぞれに専用の接続変換リングを介して上記カード保持機構に装着することを特徴とするものである。
【0014】
また、本発明の請求項2に記載のプローブ装置は、プローブカードを着脱可能に保持し且つテストヘッド専用のポゴリングを接続するカード保持機構と、このカード保持機構が固定されたヘッドプレートとを備え、上記ポゴリングを介して上記プローブカードと上記テストヘッドとを電気的に接触させてテスタからの信号に基づいて被検査体の電気的特性検査を行なうプローブ装置において、上記カード保持機構は、テスタの種類に関係なく、それぞれに専用のポゴリングを装着できる大きさを有し、且つ、上記各ポゴリングの接続部が上記カード保持機構の接続部に適合しない時に上記各ポゴリングを上記カード保持機構の接続構造に変換する接続変換リングを有することを特徴とするものである。
【0015】
また、本発明の請求項3にプローブ装置は、請求項1または請求項2に記載の発明において、上記各種のポゴリングそれぞれに専用の接続変換リングは、内周面がそれぞれのポゴリングの外周面と係合すると共に外周面が上記カード保持機構と係合することを特徴とするものである。
【0016】
また、本発明の請求項4に記載のプローブ装置は、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、上記ヘッドプレートは、複数種のテストヘッドそれぞれの接続用部品を装着するための加工部を有することを特徴とするものである。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図5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装置20は、例えば図1に示すように、ローダ室21と、プローバ室22と、コントロールパネル23とを備えている。そして、コントロールパネル23を介してプローブ装置20を駆動制御する。ローダ室21及びプローバ室22は、最大級(例えば、300mm)の口径を有するウエハを含め、如何なる口径のウエハの如何なる検査にも対応できる能力を有し、後述するようにあらゆる種類のテスタに対しても接続可能な構造になっている。従って、ローダ室21及びプローバ室の駆動機構等は従来のプローブ装置に準じて構成されている。
【0018】
以下、本実施形態の特徴部分を中心に説明する。即ち、プローバ室22は、例えば図2の(a)、(b)及び図3に示すように、プローブカード24を着脱可能に保持し且つテストヘッド(図示せず)専用のポゴリング25を接続するカードクランプ26と、このカードクランプ26が固定されたヘッドプレート27とを備え、ポゴリング25を介してプローブカード24とテストヘッドとを電気的に接触させてテスタ(図示せず)からの信号に基づいてメインチャック28上のウエハWの電気的特性検査を行なう。
【0019】
ヘッドプレート27は最も大型のテストヘッドであっても接続し得る大きさに形成されている。このヘッドプレート27の略中央には図2の(a)、図3に示すように円形状の開口部が形成され、この開口部にリング部材29を介してリング状のカードクランプ26が装着されている。このカードクランプ26は一種類でテスタ(テストヘッド)の種類に関係なくあらゆる種類のテストヘッドに対応したポゴリング25を装着し得るように形成されている。ポゴリング25は、テストヘッドによってポゴピン25A(図4の(a)参照)の本数、配列パターン、外径及び外観が異なるため、図2の(a)、(b)に示すようにポゴリング25とカードクランプ26の間には接続変換リング(以下、単に「変換リング」と称す。)30が介在する。
【0020】
変換リング30は、ポゴリングの種類によって異なり、一種類のポゴリングに対して専用に使用される。そこで、図2の(b)に示すポゴリング25に使用される変換リング30について説明する。この変換リング30は、図2の(b)及び図4の(a)に示すように内周面がポゴリング25の外周面に係合するようポゴリング25の外径と略同一径に形成されている。そして、変換リング30の内周縁部上面にネジ孔が形成され、このネジ孔においてポゴリング25がネジ止めされて一体化している。また、変換リング30の外周縁部にはフランジ部30Aが形成され、このフランジ部30Aを介してカードクランプ26と係合する。
【0021】
カードクランプ26の内周面には図3に示すように内側フランジ部26Aが形成され、この内側フランジ部26A上に変換リング30のフランジ部30Aが係合する。そして、フランジ部30Aと内側フランジ部26Aをネジ止めすることによってポゴリング30とカードクランプ26が接続され、一体化される。
【0022】
また、カードクランプ26にはプローブカード24が固定されているため、ポゴリング25とカードクランプ26が一体化すると、図4の(a)に模式的に示すように複数のポゴピン25Aがこれらに対応してプローブカード24上面の外周縁部に形成された接続端子24Aとそれぞれ弾接し、ポゴリング25とプローブカード24が電気的に接続される。また、プローブカード24は下面に複数のプローブピン(図示せず)を有している。
【0023】
また、図2の(a)、(b)に示すようにヘッドプレート27には、テストヘッドをポゴリング25に接続する際に用いられるガイドピン31が固定用プレート31Aを介して立設されている。固定用プレート31Aは、ヘッドプレート27に予め穿設されたネジ孔27Aに対してネジ止めすることによってヘッドプレート27上に固定される。また、リング部材29の左右上面にはテストヘッドとの接続に必要な部品32が互いに対向して配置されている。従って、テストヘッドをポゴリング25と接続する際には、テストヘッドの孔がガイドピン31に嵌入してテストヘッドをヘッドプレート27上で位置決めすると共に、これら両者が部品32を介して接続する。
【0024】
更に、図2の(a)に示すようにヘッドプレート27には他の全てのテストヘッドを接続する際に使用するガイドピンや接続部材を取り付けるためのネジ孔等の加工部が全て形成されている。従って、如何なるテストヘッドであってもヘッドプレート27上に接続することができるようになっている。
【0025】
例えば図4の(b)、(c)は他の種類のテストヘッドに接続するためのポゴリング40、50及びその変換リング41、51を示す図である。図4の(b)、(c)に示すポゴリング40、50はそれぞれポゴピンの数、外観等の仕様が異なり、このままでは図3に示すカードクランプ26には装着することができない。そこで、変換リング41を介してポゴリング40をカードクランプ26に対して装着する。変換リング41の内周面はポゴリング40の外周面と係合し、連結できる形状に形成されている。変換リング41の外周面にはフランジ部41Aが形成され、このフランジ部41Aが図3に示すカードクランプ26のフランジ部26Aと係合し、連結できるようになっている。
【0026】
図5の(a)、(b)はポゴリング40をヘッドプレート27に装着した状態を示す図である。ポゴリング40を接続するテストヘッドは図4の(a)に示すテストヘッドとは異なるため、ガイドピンや接続用の部品も異なる。そのため、図2、図5に示すようにヘッドプレート27には接続用の部品42を取り付けるためのネジ孔27B等が予め形成され、リング部材29には部品42を装着するための切欠き部29Aが予め形成されている。図4の(c)に示すポゴリング50をヘッドプレート27に装着した状態については図示してないが、ポゴリング50に対応するテストヘッドに対する接続部品を取り付けるための加工部もヘッドプレート27に形成されている。
【0027】
以上説明したように本実施形態によれば、複数種の大きさのポゴリング25、40、50に対応可能なカードクランプ26を設けると共に、複数種のポゴリング25、40、50をそれぞれに専用の変換リング30、41、51を介してカードクランプ26に装着するようにしたため、例えばテスタ(テストヘッド)の種類の変更によりポゴリング25からポゴリング40、50に変更になっても、変更後のポゴリング40、50をそれぞれに専用の変換リング41、51を介してカードクランプ26に装着ことができ、ヘッドプレート27の改造を最小限の設計変更で複数のテスタのテストヘッドに対して電気的に接続することができ、一種類のプローブ装置20で複数のテスタに対応することができる。また、テストヘッドとプローブカード24を接続する際にインターフェースとして機能するカードクランプ26も一種類で済ますことができ、予備品としての在庫管理を簡素化することができる。従って、多品種少量生産のデバイスであっても一種類のプローブ装置20で迅速に対応することができる。
【0028】
使用するテスタの全てが予め判っておれば、全てのテスタのテストヘッドを接続するための加工部をヘッドプレート27加工しておくことにより簡単に各テスタに対して簡単に接続することができる。また、予定していないテスタにプローブ装置20を接続する場合であっても、新たに必要なガイドピン等の接続用部品、変換リングやテストヘッドとの接続に必要なネジ孔等の加工部を最小限の設計し、加工で新たなテスタに対してもプローブ装置20を引き続き使用して接続することができる。
【0029】
また、本実施形態によれば、複数種のテスタに対して一種類のプローブ装置20を必要台数設置するだけで良く、装置のメンテナンス等の保守管理を簡素化することができる。
【0030】
尚、本発明は上記各実施形態に何等制限されるものではない。要は、複数種の大きさのポゴリングに対応可能なカード保持機構を設けると共に、複数種のポゴリングをそれぞれに専用の変換リングを介してカード保持機構に装着することができるプローブ装置であれば、本発明に含まれる。
【0031】
【発明の効果】
本発明の請求項1〜請求項4に記載の発明によれば、最小限の設計、改造で複数のテスタそれぞれに専用のテストヘッドに対して電気的に接続できる汎用性の高いプローブ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のプローブ装置の一実施形態を示す外観図である。
【図2】図1に示すプローバ室の要部を示す図で、(a)はその平面図、(b)はその断面図である。
【図3】図2の(b)に示すヘッドプレートの部分を拡大して示す断面図である。
【図4】(a)〜(c)はそれぞれ異なるポゴリングと各ポゴリングに専用の変換リングを装着した状態を示す断面図である。
【図5】図4の(b)に示すポゴリングを図3に示すヘッドプレートに装着した状態を示す図で、(a)は図2の(a)に相当する図、(b)は図2の(b)に相当する図である。
【図6】従来のプローブ装置の一例を示す図で、(a)はプローブ装置の一部を破断して示す正面図、(b)はプローブ装置の平面図である。
【符号の説明】
20  プローブ装置
24  プローブカード
25、40、50  ポゴリング
26  カードクランプ(カード保持機構)
27  ヘッドプレート
30、41、51  変換リング

Claims (4)

  1. プローブカードを着脱可能に保持し且つテストヘッド専用のポゴリングを接続するカード保持機構と、このカード保持機構が固定されたヘッドプレートとを備え、上記ポゴリングを介して上記プローブカードと上記テストヘッドとを電気的に接触させてテスタからの信号に基づいて被検査体の電気的特性検査を行なうプローブ装置において、複数種の大きさのポゴリングに対応可能なカード保持機構を設けると共に、複数種のポゴリングをそれぞれに専用の接続変換リングを介して上記カード保持機構に装着することを特徴とするプローブ装置。
  2. プローブカードを着脱可能に保持し且つテストヘッド専用のポゴリングを接続するカード保持機構と、このカード保持機構が固定されたヘッドプレートとを備え、上記ポゴリングを介して上記プローブカードと上記テストヘッドとを電気的に接触させてテスタからの信号に基づいて被検査体の電気的特性検査を行なうプローブ装置において、上記カード保持機構は、テスタの種類に関係なく、それぞれに専用のポゴリングを装着できる大きさを有し、且つ、上記各ポゴリングの接続部が上記カード保持機構の接続部に適合しない時に上記各ポゴリングを上記カード保持機構の接続構造に変換する接続変換リングを有することを特徴とするプローブ装置。
  3. 上記各種のポゴリングそれぞれに専用の接続変換リングは、内周面がそれぞれのポゴリングの外周面と係合すると共に外周面が上記カード保持機構と係合することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のプローブ装置。
  4. 上記ヘッドプレートは、複数種のテストヘッドそれぞれの接続用部品を装着するための加工部を有する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装置。
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