JP4949454B2 - プローブ装置 - Google Patents

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本発明は、プローブ装置に関する。
従来、プローブ装置では、プローブカードのプローブ針等のプローブを半導体ウエハ(以下ウエハという。)等の被検査基板の半導体チップの電極パッドに接触させて電気的特性を調べるプローブテストを行っている。このプローブ装置は、プローブカード及び載置台を有するプローブ検査室と、ウエハキャリア(FOUP)が収容されるロードポートとプローブ検査室間でウエハを搬送する基板搬送機構が設けられたローダ室とを備えている。
そして、ロードポート内に搬入されたウエハキャリアからローダ室内に設けられた基板搬送機構がウエハを取り出し、ローダ室内のプリアライメント機構、あるいは基板搬送機構に設けられたプリアライメント機構により、プリアライメントを行った後、当該ウエハをプローブ検査室内の載置台に搬送している。また、基板搬送機構に支持されたウエハに記録された情報、例えばバーコードや文字を光学的に読み取る読み取り機構(例えば光学的文字読み取り機構(OCR機構))を、ローダ室内に設けたプローブ装置も知られている(例えば、特許文献1参照。)。
また、ローダ室に対して複数のプローブ検査室を設けたプローブ装置も知られている。このようなプローブ装置では、クリーンルーム内における搬送ロボットによる搬送高さ及びフットプリントの削減の観点から、図8に示すように、FOUP(ウエハキャリア)20をプローブ検査室21より高い位置に配置し、ローダ室1内に設けた基板搬送機構3によってFOUP20から取り出したウエハをプローブ検査室21の搬入出口23の高さまで下降させ、この後水平方向にウエハを搬送して各搬入出口23からプローブ検査室21内に搬入出するように構成されている。また、このようなプローブ装置の場合、OCR機構60は、FOUP20の載置部の下側に設けた構成となっている。
このプローブ装置では、図8中矢印で示すように、FOUP20から取り出したウエハをプローブ検査室21に搬入する際、基板搬送機構3をまず、OCR機構60の高さ位置まで下降させ(図中の矢印A)、OCR機構60側に向けて一旦水平方向に移動させる(図中の矢印B)。そして、OCR機構60によりウエハに記録された文字の読み取りを行い、この後、基板搬送機構3を元の水平位置に戻し(図中の矢印C)、プローブ検査室21の搬入出口23の高さまで再度下降させる(図中の矢印D)。この後、所定のプローブ検査室21の搬入出口23の前までウエハを水平に搬送する(図中の矢印E)。
特開2007−329458号公報
上記のプローブ装置では、さらにスループットを向上させて効率良く被検査基板の検査を行えるようにすることが求められている。
本発明は、このような事情に対処してなされたものであり、その目的は、スループットの向上を図ることができ、効率良く被検査基板の検査を行うことのできるプローブ装置を提供することにある。
本発明に係るプローブ装置は、直線上に配設された複数台のプローブ検査室と、前記プローブ検査室より上方に配置された収納容器から被検査基板を取出し、前記プローブ検査室の搬入出口の高さまで被検査基板を下降させた後、前記プローブ検査室の列の前方をこの列と平行に移動し、収納容器から取出した被検査基板を前記プローブ検査室内へ搬送する基板搬送機構を有するローダ室とを備え、前記プローブ検査室内に設けられた載置台に載置された被検査基板上の電極パッドと、プローブカードのプローブとを接触させて、前記被検査基板の被検査チップの電気的特性を測定するプローブ装置であって、前記基板搬送機構を前記プローブ検査室の列の前方をこの列と平行に移動させる水平移動機構上に、前記基板搬送機構に支持された被検査基板に記録されている情報を読み取るための読み取り機構を設け、前記基板搬送機構により、被検査基板を前記プローブ検査室の搬入出口へ搬入する工程途中で、前記読み取り機構による被検査基板に記録されている情報の読み取りを行うことを特徴とする。
本発明のプローブ装置では、スループットの向上を図ることができ、効率良く被検査基板の検査を行うことができる。
本発明の一実施形態のプローブ装置の概略を示す斜視図。 図1のプローブ装置の概略を示す平面図。 図1のプローブ装置の概略を示す側面図。 図1のプローブ装置のウエハ搬送アームの概略を示す斜視図。 図1のプローブ装置のプローブ検査室内部の概略を示す斜視図。 図1のプローブ装置の搬入出口の外観を示す斜視図。 図1のプローブ装置における基板搬送方法を示す説明図。 従来のプローブ装置の構成を示す図。
以下、本発明の一実施形態のプローブ装置について、図1ないし図7を参照しながら説明する。図1に示すように、プローブ装置は、多数の被検査チップが配列された基板であるウエハWの受け渡しを行うためのローダ室1と、ウエハWに対してプロービングを行うプローブ装置本体2とを備えている。先ず、ローダ室1及びプローブ装置本体2の全体のレイアウトについて説明する。
ローダ室1は、複数收のウエハWが収納された密閉型搬送容器であるFOUP20が搬入され、互いにY方向(図示左右方向)に離間して対向配置されたロードポート11及びロードポート12と、これらのロードポート11,12の間に配置された搬送室10とを備えている。
ロードポート11,12は、各々ケーシング13,14を備え、ロードポート11,12の図示X方向に設けられた搬入口15,16から、FOUP20が、ケーシング13,14内に搬入されるようになっている。搬入されたFOUP20は、ロードポート11,12に設けられている図示しない蓋体開閉手段により、蓋体が外されてロードポート11,12内の側壁に蓋体が保持されるようになっており、蓋体を外されたFOUP20は回転され、開口部が搬送室10側に向けられる。
ローダ室1には、図2に示すようにプローブ装置を制御する制御部5が設けられている。制御部5は、例えばコンピュータからなり、メモリ、CPUからなるデータ処理部を具備しており、この制御部5には、プローブテストプログラム50等の制御プログラムがインプットされている。プローブテストプログラム50には、FOUP20がロードポート11,12に搬入され、FOUP20からウエハWがプローブ装置本体2に搬入されてプローブテストが行われ、その後ウエハWがFOUP20に戻されてFOUP20が搬出されるまでのウエハWの搬送スケジュールや、一連の各部の動作を制御するためのステップ群が組まれている。さらに、処理パラメータの入力操作や表示に関するプログラムも含めて、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、MO(光磁気ディスク)、ハードディスクなどの記憶媒体に格納されて制御部5にインストールされている。
プローブ装置本体2は、ローダ室1と図示X軸方向に並ぶように当該ローダ室1に隣接して配置され、Y軸方向に複数台(例えば4台)並ぶプローブ検査室21を備えている。なお、各プローブ検査室21の上方には、図示しない検査用のテストヘッドが装着されるようになっている。
プローブ検査室21は、図3に示すように筐体22を備えており、筐体22の内部にステージユニット24と上側撮像部9とが設けられている。ステージユニット24は、X、Y、Z(上下)軸方向に移動自在、即ち水平面上で縦横に移動自在かつ高さ方向に移動自在であって、更に上部が鉛直軸回りに回転する。このステージユニット24の上部に、ウエハWを載置するための載置台であり、真空吸着機能を有するウエハチャック4が設けられている。そして、ステージユニット24の側部には、プローブカード6を撮像するためのマイクロカメラ等を備えた下側撮像部8が設けられている(図2参照)。
図3に示すように、上側撮像部9は、ウエハチャック4に載置されているウエハWを撮像するためのマイクロカメラ等を備えている。ウエハチャック4及び上側撮像部9の移動領域の上方には、筐体22の天井部を構成するヘッドプレート25が設けられ、プローブカード6は、このヘッドプレート25に装着保持されている。
プローブカード6の上面側には、図示しないテストヘッドが取り付けられ、プローブカード6とテストヘッドは、図示しないポゴピンユニットを介して電気的に接続されている。またプローブカード6の下面側には、上面側の電極群に夫々電気的に接続されたプローブ針7が、ウエハWの電極パッドの配列に対応して、例えばプローブカード6の全面に設けられている。
搬送室10には、図3に示すように、ウエハWを搬送する基板搬送機構3が設けられている。基板搬送機構3は、鉛直軸回りに回転自在、昇降自在及び図示Y方向に移動自在な搬送基台30上に設けられ、進退可能な第1アーム体35と第2アーム体36との2枚のアーム体を備えている。図3には、Y方向に伸びるレール19に沿って移動する基台移動部33と、基台移動部33に対して昇降する基台昇降部32と、基台昇降部32に設けられた回転部31が示されている。
また、レール19に沿ってY方向に移動する基台移動部33には、ウエハWに記録された情報を読み取るための読み取り機構として、光学的文字読み取り機構(OCR機構)60が設けられている。このOCR機構60は、基台移動部33に対して支持部材61によって支持されており、プローブ検査室21の搬入出口23と略同一の高さ位置に設けられている。そして、ウエハWをプローブ検査室21の搬入出口23の高さまで下降させてY方向に搬送する際に、高さ方向の途中位置で一旦停止させることなく、搬入出口23の高さまで下降させた位置でOCR機構60による文字の読み取りを行えるようになっている。すなわち、本実施形態では、ウエハWの搬送動作が、図3(b)中に点線の矢印A,Bで示すように、FOUP20から取り出したウエハWをプローブ検査室21の搬入出口23の高さまで下降させる下降動作(A)と、この下降させたウエハWを所定の搬入出口23の前まで水平に搬送する水平搬送動作(B)との2段階の動作のみとなり、OCR機構60による文字の読み取りは、下降した位置における搬送基台30の回転動作及び第1アーム体35又は第2アーム体36の伸縮動作等によって行うことができるようになっている。
このように、本実施形態では、OCR機構60がレール19に沿ってY方向に移動する基台移動部33に設けられているので、図8に示した従来のプローブ装置の場合に比べて基板搬送機構3により、ウエハWをFOUP20から取り出してプローブ検査室21のウエハチャック4に搬送するまでの時間の短縮を図ることができる。すなわち、図8に示すように、ウエハWをFOUP20から取り出して下降させる際に、一旦下降動作を停止させ、水平方向に移動させてOCR機構60による読み取りを行う場合(図8に示す矢印A→B→C→D→Eの搬送を行う場合)に比べて、基板搬送機構3による搬送動作を図3(b)に示すA→Bの搬送に単純化することができ、搬送経路の短縮化と、搬送の一時停止回数を削減することによる搬送効率の向上を図ることができ、これによって、スループットの向上を図ることができる。
図4に示すように、第1アーム体35と第2アーム体36には、先端側にU字状の切り欠き部55,56が形成されている。そして、搬送基台30の上面におけるアーム体の左右両端には一対のガイドレール37が平行に設けられており、第1アーム体35と第2アーム体36とは、夫々アームガイド38,39を介して、これらガイドレール37に沿って前後に移動する。
また、搬送基台30には、第1アーム体35、若しくは第2アーム体36に載置されているウエハWに対してプリアライメントするためのプリアライメント機構40が設けられている。このプリアライメント機構40は、図4に示すように、チャック部41、センサブリッジ42、受光センサ43、光通過部44を備えており、第1アーム体35、第2アーム体36の下方には図示しない発光部が設けられている。
チャック部41は、ウエハWを回転させる回転ステージであり、チャック部41の回転中心は、搬送基台30上を後退した第1アーム体35、第2アーム体36上のウエハWの中心に対応する位置に設定されている。このチャック部41は、図示Z軸方向に昇降する昇降部を備えており、プリアライメントを行わない待機状態にあるときは、下降して第1アーム体35、第2アーム体36の進退に干渉しない位置で停止する。そしてプリアライメントを行うときは、上昇して第1アーム体35若しくは第2アーム体36上からウエハWを僅かに持ち上げて回転できるように構成されている。
搬送基台30の上面には、第1アーム体35、第2アーム体36に支持されているウエハWと干渉しないセンサブリッジ42が設けられており、このセンサブリッジ42には、図示しない発光部から照射されてウエハWを通過した光を受け取る受光センサ43が搭載されている。そして第1アーム体35、第2アーム体36には、図示X軸方向に伸びる光透過部44が形成されており、発光部からの光が透過部44を通って、チャック部41により第1アーム体35若しくは第2アーム体36から持ち上げられているウエハWの周縁部(端部)を含む領域に、下方から照射される。
図5に示すように、ウエハチャック4は、ウエハWの受け渡しを行うための受け渡し位置と、ウエハW表面の撮像位置と、プローブカード6のプローブ針7にウエハWをコンタクトさせる検査位置との間で自在に移動できるようにX,Yステージ上に設けられている。X,Yステージ及びウエハチャック4を収容する筐体22を構成する側壁のうち、搬送室10側(前面側)の側壁22aの、隣接するプローブ検査室21と接する領域には、面取り形状の角部27が形成されている。すなわち、この角部27は、前面側の側壁22aと、隣接するプローブ検査室21との間の側壁とを接続する角の部分を面取りするように形成されている。そして、筐体22の側壁には、筐体22の前面の側壁22aから角部27に渡って、前面から側面側に回り込むように開口し、屈曲した形状の搬入出口23が形成されている。この搬入出口23を介して搬送室10の内部と筐体22の内部とが接続されている。
図6に示すように、屈曲した形状の搬入出口23には、搬入出口23と同様に屈曲した形状とされたシャッタ部材17が設けられている。このシャッタ部材17は、シリンダ18により昇降されて、搬入出口23の開閉が行われる。シャッタ部材17により、ウエハWの搬入出時以外は、搬入出口23が塞がれてプローブ検査室21の内部が密閉状態に維持される。ウエハWを筐体22内のウエハチャック4上へ搬送する際には、シリンダ18が作動しシャッタ部材17が降下して搬入出口23が開放される。
次に、このプローブ装置で行われるプローブテストの一連の流れについて説明する。まず、基板搬送機構3により、ウエハWをロードポート11,12に載置されているFOUP20から搬出して、既に詳述したように基板搬送機構3に組み合わせて設けられたプリアライメント機構40によりプリアライメントを行う。
次に、ウエハWを、搬入出口23の高さまで下降させ、まずOCR機構60によるウエハWに記載された文字の認識を行い、この後、所定のプローブ検査室21の搬入出口23まで水平方向に搬送する。その後、シャッタ部材17が降下して搬入出口23が開放され、搬入出口23を介して、プローブ検査室21のウエハチャック4上にウエハWを搬送する。このような、FOUP20からプローブ検査室21のウエハチャック4までのウエハWの搬入動作において、前述したとおり、本実施形態では、OCR機構60がレール19に沿ってY方向に移動する基台移動部33に設けられているので、図8に示した従来のプローブ装置の場合に比べウエハWの搬送に要する時間を短縮することができる。
ウエハWの搬入が完了した後に、シャッタ部材17を閉じることにより、プローブ検査室21の内部を気密状態にすることができる。これにより、ウエハ搬送時の熱や露点の悪化を軽減することができる。
ここで本実施形態では、図7(b)に示すように、筐体側壁(遮蔽板)を介して隣接する2つのプローブ検査室21の角部27を、互いに向かい合う面取り形状に形成することにより、一箇所に固定した基板搬送機構3からウエハWを容易に搬入出することが可能となる。すなわち、中央のローディング位置から両プローブ検査室21のウエハチャック4へウエハWを搬送する際に、前面の搬入出口では、図7(a)に示すように、搬入出口の幅を充分に確保する必要があり、また、アームのストロークも充分に確保する必要がある。そこで、図7(b)に示す形状にすることにより、最短のアームストロークで、搬送アームと搬入出口23との干渉を避けて、ウエハWを両プローブ検査室21へ搬送することが可能となる。
このように、一箇所から2つのウエハチャック4へウエハWを搬送することにより、基板搬送機構3の移動距離を小さくできて、スループットが改善されると共に、基板搬送機構3のサイズを小さくすることもできる。
上記動作を繰り返すことにより、全部のプローブ検査室21にウエハWを搬送し、各プローブ検査室21でプローブテストが行われる。その間、基板搬送機構3は、第1アーム体35で次に検査を行うウエハWを搬出してプリアライメントを行い、搬送室10内で待機する。
ウエハWが搬入された第1のプローブ検査室21では、下側撮像部8でプローブカード6を撮像すると共に、上側撮像部9でウエハチャック4上のウエハWを撮像して、プローブ針7の先端位置とウエハWの表面の図示しない電極パッドの位置の撮像データを取得し、その撮像データを基にプローブ針7と電極パッドとを接触させるコンタクト座標を求めてそのコンタクト座標にウエハWを移動させる。
そして、プローブ針7と電極パッドとをコンタクトさせてプローブテストが終了すると、ウエハチャック4が搬入出口23の近傍に移動する。このとき基板搬送機構3の第2アーム体36には、ウエハWが乗っていないので、第2アーム体36で検査済みのウエハWを受け取ると共に、第1アーム体35に支持されている未検査のウエハWをウエハチャック4に受け渡す。その後基板搬送機構3は検査済みのウエハWをFOUP20に戻すと共に、FOUP20にまだ未検査のウエハWが収納されている場合には、次に検査対象となるウエハWを搬出する。
この一連の工程は、他の第2〜第4のプローブ検査室21でも同様に行われる。以上の工程を経て本実施形態のプローブ装置では、4台のプローブ検査室21に1つの基板搬送機構3で順次ウエハWを搬送してプローブテストを行う。上述したプローブテストは、プローブテストプログラム50に基づいて制御部5が各ユニットを制御することにより行われている。なお、本実施形態では、プローブ検査室21は4台設けられているが、プローブ検査室21の台数は何台でもよい。
なお、上述した実施形態において、プローブ検査室21の搬入出口23は屈曲形状としたが湾曲形状でもよい。また、シャッタ部材17の開閉駆動機構にはシリンダ18を用いているが、モーターや他の駆動機構を用いてもよい。さらに、シャッタ部材17により密閉されたプローブ検査室21内にドライエアーを充満させるようにして、内部の結露を防止するように構成してもよい。
1……ローダ室、2……プローブ装置本体、3……基板搬送機構、4……ウエハチャック(載置台)、10……搬送室、20……FOUP(収納容器)、21……プローブ検査室、22……筺体、22a……側壁、23……搬入出口、24……ステージユニット、27……角部、35……第1アーム体、36……第2アーム体、60……OCR機構。

Claims (4)

  1. 直線上に配設された複数台のプローブ検査室と、
    前記プローブ検査室より上方に配置された収納容器から被検査基板を取出し、前記プローブ検査室の搬入出口の高さまで被検査基板を下降させた後、前記プローブ検査室の列の前方をこの列と平行に移動し、収納容器から取出した被検査基板を前記プローブ検査室内へ搬送する基板搬送機構を有するローダ室とを備え、
    前記プローブ検査室内に設けられた載置台に載置された被検査基板上の電極パッドと、プローブカードのプローブとを接触させて、前記被検査基板の被検査チップの電気的特性を測定するプローブ装置であって、
    前記基板搬送機構を前記プローブ検査室の列の前方をこの列と平行に移動させる水平移動機構上に、前記基板搬送機構に支持された被検査基板に記録されている情報を読み取るための読み取り機構を設け
    前記基板搬送機構により、被検査基板を前記プローブ検査室の搬入出口へ搬入する工程途中で、前記読み取り機構による被検査基板に記録されている情報の読み取りを行う
    ことを特徴とするプローブ装置。
  2. 前記水平移動機構は、
    前記プローブ検査室の列の前方に、この列と平行に設けられたレールと、
    前記レールに沿って移動し前記基板搬送機構が設けられた基台移動部とを具備し、
    前記読み取り機構が、前記基台移動部に固定されていることを特徴とする請求項1に記載のプローブ装置。
  3. 前記基板搬送機構を、被検査基板を前記プローブ検査室の搬入出口へ搬入出する際の高さと同一高さに位置させた状態で、前記読み取り機構による被検査基板に記録されている情報の読み取りを行うよう構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のプローブ装置。
  4. 前記読み取り機構が、被検査基板に記載された文字を読み取る光学的文字読み取り機構であることを特徴とする請求項1〜いずれか1項に記載のプローブ装置。
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