JP4951523B2

JP4951523B2 - テストヘッド、電子部品試験装置、及び電子部品試験装置へのパフォーマンスボードの装着方法

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Publication number: JP4951523B2
Application number: JP2007545161A
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Inventors: 克彦並木; 茂明内藤
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Description

本発明は、ウェハ上に形成された半導体集積回路素子等の各種電子部品（以下、代表的にＩＣデバイスとも称する。）の電気的特性を試験するためのテストヘッド、電子部品試験装置、及び、電子部品試験装置へのパフォーマンスボードの装着方法に関する。

ＩＣデバイス等の電子部品の製造過程においては、ウェハ上に造り込まれた状態やパッケージングされた状態でＩＣデバイスの性能や機能を試験するために電子部品試験装置が用いられている。

ウェハＷ上に形成されたＩＣデバイスの電気的特性を試験する装置１’として、図１５に示すように、プローバ７０によりウェハＷをプローブカード５０に押し付けて、プローブカード５０のプローブ針５１をＩＣデバイスの電極に電気的に接触させ、プローブカード５０及びテストヘッド１０を介してテスタ（不図示）によりＩＣデバイスの電気的特性を試験するものが従来から知られている。電気的に接続するための多数のコネクタ５３が、プローブカード５０の外周部に配設されており、多数のプローブ針５１がプローブカード５０の中央部分に配設されている。

この装置１’では、同図中の破線矢印Ｘで示すように、ウェハＷをプローブカード５０に押し付けるプローバ７０の押付力が、円端部のホルダ６０及びアダプタ６５を介してプローバ７０の筐体７１に伝達するので、当該押付力によりプローブカード５０においてプローブ針５１が設けられている中央部分が湾曲変形する場合がある。特に、近年の同時測定数の増加に伴って更に多数本のプローブ針５１をプローブカード５０上に実装しなければならず、その結果、要求される押付力も更に増大している。また、プローブカード５０の湾曲変形に伴って、各プローブ針５１の間で、接触圧が異なるため、安定した電気的接触が阻害されたり、接触不良が発生する場合もある。これらの不安定要因は、試験品質の悪化を招来する。

これに対し、プローブカード５０を補強するスティフナ５４の剛性を上げることにより、プローブカード５０の変形を防止することもできるが、材質や形状の変更によるコストアップを招くと共に、重量増加により品種交換時等におけるプローブカードの取り扱いに支障を来す。また、試験を実施する温度条件が、高温から低温まで温度変動するので、プローブカード５０のプリント基板５２やスティフナ５４の熱膨張に対する対策が必要である。また、被試験ウェハＷの品種に応じて交換されるプローブカード５０は、基板の厚みが異なる場合があるので、これに対応した多数種類のスティフナ５４を準備しておく必要性がある。

本発明は、パフォーマンスボードの変形を防止することが可能なテストヘッド、電子部品試験装置、及び、電子部品試験装置へのパフォーマンスボードの装着方法を提供することを目的とする。

（１）上記目的を達成するために、本発明の第１の観点によれば、被試験電子部品の電気的特性の試験を行うためのテストヘッドであって、前記被試験電子部品と前記テストヘッドとを電気的に接続するパフォーマンスボードの裏面に向かって接近し、前記パフォーマンスボードの裏面に当接する当接手段と、前記当接手段が前記パフォーマンスボードの裏面に当接している状態で前記当接手段を固定する固定手段と、前記パフォーマンスボードの中央部分及び／又はその周囲で、前記パフォーマンスボードを保持する保持手段と、前記当接手段と前記パフォーマンスボードの裏面とが密着するように、前記パフォーマンスボードを保持している前記保持手段を前記当接手段に対して相対移動させる移動手段と、を備えたテストヘッドが提供される（請求項１参照）。

本発明では、当接手段をパフォーマンスボードの裏面に当接させ、その状態で固定手段により当接手段を固定する。これにより、試験時に押圧手段により印加される押付力をパフォーマンスボードの裏面で直接支えることが可能となるので、パフォーマンスボードの変形を防止することができる。

また、本発明では、当接手段をパフォーマンスボードの裏面に当接させる前に、当接手段をパフォーマンスボードの裏面に向かって接近させるので、被試験ウェハＷの品種毎に交換されるパフォーマンスボードの厚みの違いや加工公差等に起因する厚さ方向のバラツキを、当接手段のストロークで自動調整することができ、被試験電子部品とパフォーマンスボードとの安定した接触を確保することができる。

上記発明においては特に限定されないが、前記当接手段は、前記パフォーマンスボードの中央部分及び／又はその周囲に当接することが好ましい（請求項２参照）。

また、本発明によれば、上記のテストヘッドと、前記被試験電子部品と前記テストヘッドとを電気的に接続するパフォーマンスボードと、前記被試験電子部品と前記パフォーマンスボードとを電気的に接続するために前記当接手段とは反対の方向から前記被試験電子部品を前記パフォーマンスボードに押し付ける押圧手段と、を備えた電子部品試験装置が提供される（請求項３参照）。
上記発明においては特に限定されないが、前記被試験電子部品は、ウェハ上に形成された半導体デバイスであり、前記パフォーマンスボードは、前記半導体デバイスの電極に電気的に接触するプローブ針を有するプローブカードであり、前記押圧手段は、前記ウェハを保持して移動させることが可能なプローバであり、前記当接手段は、前記プローブカードにおいて前記プローブ針が配置されている部分及び／又はその周囲の裏面に当接することが好ましい（請求項４参照）。

（２）上記目的を達成するために本発明の第２の観点によれば、被試験電子部品の電気的特性の試験を行う試験装置本体と、前記被試験電子部品と前記試験装置本体とを電気的に接続するパフォーマンスボードと、前記被試験電子部品を前記パフォーマンスボードに電気的に接続するために前記被試験電子部品を前記パフォーマンスボードに押し付ける押圧手段と、を備えた電子部品試験装置に、前記パフォーマンスボードを装着する装着方法であって、前記パフォーマンスボードと前記試験装置本体とをコネクタを介して電気的に接続する接続ステップと、前記試験装置本体に設けられた当接手段を前記押圧手段とは反対の方向から前記パフォーマンスボードの裏面に向かって接近させ、前記当接手段を前記パフォーマンスボードの裏面に当接させる当接ステップと、前記当接手段が前記パフォーマンスボードの裏面に当接している状態で前記当接手段を固定する固定ステップと、を備えており、前記パフォーマンスボードの装着方法は、前記パフォーマンスボードの中央部分及び／又はその周囲で、前記パフォーマンスボードを保持手段で保持する保持ステップと、前記当接手段と前記パフォーマンスボードの裏面とが密着するように、前記パフォーマンスボードを保持している前記保持手段を前記当接手段に対して相対移動させるステップと、をさらに備えたパフォーマンスボードの装着方法が提供される（請求項５参照）。

本発明では、パフォーマンスボードを保持部材に保持させ、コネクタを接続した後に、当接ステップにおいて当接手段を接近させてパフォーマンスボードの裏面に当接させ、固定ステップにおいて当接手段を固定する。これにより、試験時に押圧手段により印加される押付力をパフォーマンスボードの裏面で直接支えることが可能となるので、パフォーマンスボードの変形を防止することができる。

また、当接ステップにおいて当接手段をパフォーマンスボードの裏面に当接させる前に、当接手段をパフォーマンスボードに向かって接近させるので、パフォーマンスボードの加工公差等に起因する厚さ方向のバラツキを当接手段のストロークで吸収することができ、被試験電子部品とパフォーマンスボードとの安定した接触を確保することが可能となる。

上記発明においては特に限定されないが、前記当接ステップにおいて、前記当接手段を前記パフォーマンスボードの中央部分及び／又はその周囲に当接させることが好ましい（請求項６参照）。

上記発明においては特に限定されないが、前記被試験電子部品は、ウェハ上に形成された半導体デバイスであり、前記パフォーマンスボードは、前記半導体デバイスの電極に電気的に接触するプローブ針を有するプローブカードであり、前記押圧手段は、前記ウェハを保持して移動させることが可能なプローバであり、前記当接ステップにおいて、前記当接手段を前記プローブカードにおいて前記プローブ針が配置されている部分及び／又はその周囲の裏面に当接させることが好ましい（請求項７参照）。

図１は、本発明の第１実施形態に係る電子部品試験装置の構成を示す概略断面図である。図２は、本発明の第１実施形態におけるプローブカードを裏面側から見た平面図である。図３は、図２のIII-III線に沿った概略断面図である。図４は、本発明の他の実施形態における当接部材及びプローブカードの概略断面図である。図５は、本発明のさらに他の実施形態における当接部材及びプローブカードの概略断面図である。図６は、本発明の第１実施形態に係るプローブカードの装着方法を示すフローチャートである。図７Ａは、本発明の第１実施形態に係るプローブカードの装着方法を説明するための当接機構、ロック機構及びプローブカードの概略断面図であり、当接機構が伸長する前の状態を示す図である。図７Ｂは、本発明の第１実施形態に係るプローブカードの装着方法を説明するための当接機構、ロック機構及びプローブカードの概略断面図であり、当接機構が伸長した状態を示す図である。図７Ｃは、本発明の第１実施形態に係るプローブカードの装着方法を説明するための当接機構、ロック機構及びプローブカードの概略断面図であり、ロック機構が当接機構をロックした状態を示す図である。図８は、本発明の第２実施形態に係る電子部品試験装置の構成を示す部分斜視図である。図９は、本発明の第２実施形態に係る電子部品試験装置の構成を示す部分断面図である。図１０は、本発明の第２実施形態に係るプローブカードの装着方法を示すフローチャートである。図１１Ａは、本発明の第２実施形態に係るプローブカードの装着方法を説明するための部分断面図であり、当接部材がプローブカードの裏面に接近している状態を示す図である。図１１Ｂは、図１１ＡのXIB部の拡大図である。図１２Ａは、本発明の第２実施形態に係るプローブカードの装着方法を説明するための部分断面図であり、スライドボディがプローブカードの裏面に当接した状態を示す図である。図１２Ｂは、図１２ＡのXIIB部の拡大図である。図１３Ａは、本発明の第２実施形態に係るプローブカードの装着方法を説明するための部分断面図であり、エアシリンダをロックした状態を示す状態を示す図である。図１３Ｂは、図１３ＡのXIIIBの拡大図である。図１４は、本発明の第２実施形態に係るプローブカードの装着方法を説明するための拡大断面図であり、スライドボディを引き上げた状態を示す図である。図１５は、従来の電子部品試験装置の構成を示す概略断面図である。

符号の説明

１…電子部品試験装置
１０Ａ、１０Ｂ…テストヘッド
１１…ハイフィックス
２０Ａ、２０Ｂ…当接機構
２１…エアシリンダ
２１ａ…ロッド
２２ａ〜２２ｄ…当接部材
３０…ロック機構
３１…クランプ
４０…エア供給装置
４５…制御装置
８０…スライドボディ
８４…鋼球
９０…エアシリンダ
５０Ａ、５０Ｂ…プローブカード
５１…プローブ針
５２…プリント基板
５４Ａ、５４Ｂ…スティフナ
５７…クランプヘッド
６０…ホルダ
６５…アダプタ
７０…プローバ
Ｗ…ウェハ

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態に係る電子部品試験装置の構成を示す概略断面図、図２は本発明の第１実施形態におけるプローブカードを裏面側から見た平面図、図３は図２のIII-III線に沿った概略断面図である。

本実施形態に係る電子部品試験装置１は、ウェハＷ上に形成されたＩＣデバイスの電気的特性を試験するための装置である。この電子部品試験装置１は、図１に示すように、ＩＣデバイスの試験を行うテスタ（不図示）にケーブル（不図示）を介して電気的に接続されたテストヘッド１０Ａと、ウェハＷ上のＩＣデバイスとテストヘッド１０Ａとを電気的に接続するためのプローブカード５０Ａと、ウェハＷをプローブカード５０Ａに押し付けるプローバ７０と、を備えている。

プローブカード５０Ａは、図１〜図３に示すように、電気的／機械的に接続するハイフィックス１１を仲介してテストヘッド１０Ａに接続されている。そして、このプローブカード５０Ａは、ウェハＷ上に形成されたＩＣデバイスの電極に電気的に接触する多数のプローブ針５１と、このプローブ針５１が実装されたプリント基板５２と、プローブカード５０Ａをテストヘッド１０Ａのハイフィックス１１側のコネクタ１２に電気的に接続するための多数のコネクタ５３と、プローブカード５０Ａを補強するためのスティフナ５４Ａと、から構成されている。なお、本実施形態におけるプローブカード５０Ａが、請求の範囲におけるパフォーマンスボードの一例に相当する。

同図に示すように、プローブ針５１は、プリント基板５２の一方の主面の略中央部分に設けられている。これに対し、コネクタ５３及びスティフナ５４Ａは、プリント基板５２の他方の主面に設けられている。

コネクタ５３は、図２に示すように、プリント基板５２の略中央部分を囲むように放射状に配置されている。スティフナ５４Ａは、同心円状の２つの環状部材５４ａ、５４ｂとそれらを連結している桟５４ｃとから構成されており、コネクタ５３の各グループを囲んでいる。これにより、接続相手のハイフィックス１１側のコネクタ１２に接続する開口が形成されている。なお、本実施形態では、プローブカード５０Ａにおいて、プローブ針５１が実装されている側の面を表面と称し、コネクタ５３及びスティフナ５４Ａが設けられている側の面を裏面と称する。

このプローブカード５０Ａは、プローブ針５１が中央開口６１を介して下方に臨むように、環状のホルダ６０に支持されている。ホルダ６０は、プローブカード５０Ａを支持した状態で、環状のアダプタ６５に支持されており、さらに、アダプタ６５が、プローバ７０の筐体７１に形成された開口７２に支持されている。このアダプタ６５は、被試験ウェハＷの品種及びテストヘッド１０Ａの形状に対応してサイズの異なるプローブカード５０Ａを、プローバ７０の開口７２に適合させるためのものである。プローブカード５０Ａ側とハイフィックス１１側とは、図１に示すように、ハイフィックス１１の下面に設けられたフック１３と、アダプタ６５に設けられたフック６６とを互いに係合させることにより、機械的に連結されている。

テストヘッド１０Ａの下部にはハイフィックス１１が装着されており、このハイフィックス１１の下面にコネクタ１２が設けられている。このコネクタ１２の一端には、図１に示すように、通常、同軸ケーブルが接続される。そして、このテストヘッド１０Ａ側のコネクタ１２と、プローブカード５０Ａの裏面に設けられたコネクタ５３とが連結することにより、テストヘッド１０Ａとプローブカード５０Ａとが電気的に接続されるようになっている。コネクタ１２、５３として、例えばＺＩＦ（Zero Insertion Force）コネクタ等を用いることができる。

プローバ７０は、真空チャックによりウェハＷを保持することが可能であると共に、この保持したウェハＷをＸＹＺ方向に移動させ、θ回転させることが可能な搬送アーム７３を有しており、ウェハＷを筐体７１の外部から内部に搬送することが可能となっている。そして、試験に際して、開口７２を介して筐体７１内に臨むプローブカード５０Ａに対して搬送アーム７３がウェハＷを対向させ押し付けた状態で、テスタが、ウェハＷ上に形成されたＩＣデバイスに対して試験信号をテストヘッド１０Ａを介して入力することにより、当該ＩＣデバイスの試験が遂行される。

本実施形態に係る電子部品試験装置１は、図１に示すように、プローブカード５０Ａに向かって伸長し、当該プローブカード５０Ａの裏面に当接する当接機構２０Ａと、当接している状態で当接機構２０Ａの伸長を固定するロック機構３０と、当接機構２０Ａ及びロック機構３０に駆動用エアを供給するエア供給装置４０と、これらの動作を制御する制御装置４５と、をさらに備えている。

当接機構２０Ａは、エア供給装置４０から供給されるエアによりロッド２１ａを上下方向に伸長させることが可能なエアシリンダ２１を備えており、ロッド２１ａの先端には、プローブカード５０Ａの裏面に当接する当接部材２２ａが取り付けられている。

この当接機構２０Ａは、図２及び図３に示すように、プリント基板５２の裏面の略中央部分（図２に示す当接部分５５）に当接部材２２ａが当接するような姿勢で、テストヘッド１０Ａのハイフィックス１１に機械的に固定されている。

図４は本発明の他の実施形態における当接部材及びプローブカードの概略断面図、図５は本発明のさらに他の実施形態における当接部材及びプローブカードの概略断面図である。

プローブカード５０Ａの裏面の略中央部分に電子部品やその他の突起物５６が存在している場合には、図４に示すように、当接部材２２ｂがスティフナ５４Ａの内側環状部材５４ａの上面に当接するように構成しても良い。或いは、図５に示すように、凹状の当接面を有する当接部材２２ｃによりプリント基板５２の裏面に当接しても良く、この凹部により突起物５６を回避することができる。

なお、例えば吸着等によりプローブカード５０Ａの裏面を保持する保持機構を当接部材２２ａの下面に設けても良い。これにより、ホルダ６０が不要となるので、プローブカード５０Ａの熱膨張を径方向に逃がして高さ方向の変形をなくすことができ、更に安定したコンタクトを確保することができる。

ロック機構３０は、搬送アーム７３がウェハＷを押圧したときに当接機構２０Ａのロッド２１ａが移動しないように、エア供給装置４０から供給されたエアによりロッド２１ａを挟持してロッド２１ａの現在の伸長状態を強固に固定することが可能なエア式のクランプ３１を有している。

なお、ロック機構３０として、エア式クランプ３１の他に、例えば磁石等を用いてロッド２１ａを固定しても良い。また、例えば、当接機構２０Ａ及びロック機構３０としてロック付きエアシリンダ等を用いることにより、当接機構２０Ａとロック機構３０を一体で構成することができる。当接機構２０Ａ及びロック機構３０のアクチュエータとして、電動式のモータ等を用いても良い。

制御装置４５は、当接機構２０Ａ及びロック機構３０の駆動を制御して、搬送アーム７３による押圧をプローブカード５０Ａの裏面で直接受け止めるように当接機構２０Ａのロッド２１ａを伸長させた後、当該伸長量でロック機構３０によりロッド２１ａの移動位置を固定させる。具体的には、例えば、エア供給装置４０から当接機構２０Ａのエアシリンダ２１へのエア供給を開始してから計時を開始し、所定時間経過後にロック機構３０のクランプ３１へのエア供給を開始する制御を行う。これにより、プローブカード５０Ａに当接した状態で当接機構２０Ａの伸長がロック機構３０により固定される。

以下に、本発明の第１実施形態に係る電子部品試験装置へのプローブカードの装着方法について説明する。

図６は本発明の第１実施形態に係るプローブカードの装着方法を示すフローチャート、図７Ａ〜図７Ｃは本発明の第１実施形態に係るプローブカードの装着方法を説明するための当接機構、ロック機構及びプローブカードの概略断面図であり、図７Ａは当接機構が伸長する前の状態を示す図、図７Ｂは当接機構が伸長した状態を示す図、図７Ｃはロック機構が当接機構をロックした状態を示す図である。

例えば、被試験ウェハＷの品種交換等に伴ってプローブカード５０Ａを交換するような場合に、図６に示すように、先ず、プローブ針５１が中央開口６１を介して臨むようにホルダ６０にプローブカード５０Ａを保持させながら、プローブカード５０Ａ及びハイフィックス１１のコネクタ５３、１２を接続することにより、ホルダ６０にプローブカード５０Ａをセットする（ステップＳ１０）。この際、本実施形態では、後のステップＳ４０においてロック機構３０によりプローブカード５０Ａがホルダ６０に固定されるので、プローブカード５０Ａをホルダ６０にネジ止めする必要はなく、プローブカード５０Ａをホルダ６０に載せるだけで良い。

次いで、プローブカード５０Ａをプローバ７０の開口７２に挿入して、プローブカード５０Ａをローディングする（ステップＳ２０）。

次いで、制御装置４５が、エア供給装置４０から当接機構２０Ａのエアシリンダ２１にエアを供給するようにエア供給装置４０に対して制御信号を送信する。この制御信号に基づいて、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、エア供給装置４０はエアシリンダ２１にエアを供給し、エアシリンダ２１のロッド２１ａが伸長し、当接部材２２ａがプローブカード５０Ａの裏面に当接する（ステップＳ３０）。

制御装置４５は、エア供給装置４０からエアシリンダ２１へのエアの供給開始から計時を開始し、ロッド２１ａの伸長が十分に完了する程度の所定時間（例えば２秒程度）が経過したら、ロック機構３０にエアを供給するようにエア供給装置４０に対して制御信号を送信する。この制御信号に基づいて、エア供給装置４０はロック機構３０にエアを供給し、図７Ｃに示すように、クランプ３１がエアシリンダ２１のロッド２１ａを挟持して強固に固定する（ステップＳ４０）。

以上のステップＳ１０〜Ｓ４０によりプローブカード５０Ａの装着作業が完了する。プローブカード５０Ａの装着作業が完了したら通常の試験が実施される。すなわち、プローバ７０により筐体７１内に搬送された被試験ウェハＷがプローブカード５０Ａのプローブ針５１に押し付けられ、テストヘッド１０Ａを介してテスタにより試験信号がＩＣデバイスに入出力されることにより、ウェハＷ上に形成されたＩＣデバイスの試験が実施される。

本実施形態では、当接部材２２ａがプローブカード５０Ａの裏面に当接した状態で停止するので、当接部材２２ａの押圧位置は自動的に調整される。この状態で、ロッド２１ａをロック機構３０が強固に固定する。これにより、試験時に、プローバ７０の搬送アーム７３がウェハＷをプローブカード５０Ａに押し付けても、その押付力を当接部材２２ａによりプローブカード５０Ａの裏面で直接受け止めることができるので、プローブカード５０Ａの湾曲が的確に防止でき、プローブカード５０Ａの平坦度が維持できる。従って、多数本のプローブ針５１との接触信頼性が向上する。また、プローブ針５１が押圧可能な押圧方向の有効ストロークが小さいプローブ針でも安定した接触を確保することができる。

なお、本実施形態では、当接部材２２ａはプローブカード５０Ａの裏面に接触さえすれば良いので、エアシリンダ２１に供給されるエアの圧力は当接部材２２ａを上下動させる程度の圧力で良く、プローブカード５０Ａに不要に大きな荷重を懸けることがない。

また、本実施形態では、試験時の押付力を当接部材２２ａによりプローブカード５０Ａの裏面で直接受け止めることにより、スティフナの剛性を上げなくても、同時測定数の増加により押付力の増大化しても対処することができ、コストや取り扱いの点においても優れている。

さらに、本実施形態では、被試験ウェハＷの品種毎に交換されるプローブカード５０Ａの基板の厚みが異なっていても、共通のスティフナを適用できる。また、本実施形態では、プローブカード５０Ａの湾曲変形が解消できるから、各プローブ針５１の安定した電気的接触が実現でき、試験品質の向上が図れる。

なお、上述の第１実施形態では、当接部材２２ａがプローブカード５０Ａの背面に当接した状態でエアシリンダ２１のロッド２１ａをロック機構により固定する一例を示したが、別の構成を採用しても良い。例えば、低速で回転駆動する回転駆動装置の軸にネジ付きシャフトを設け、そのネジ付きシャフトの回転により当接部材２２ａを進退可能とし、さらに、当接部材２２ａがプローブカード５０Ａの背面に当接したことを検出する接触センサを設ける。そして、当接部材２２ａがプローブカード５０Ａの背面に当接するまで、回転駆動装置によりネジ付きシャフトを回転させても良い。

＜第２実施形態＞
図８及び図９は本発明の第２実施形態に係る電子部品試験装置の構成を示す部分斜視図及び部分断面図である。

本実施形態におけるプローブカード５０Ｂは、図８及び図９に示すように、プローブ針５１、プリント基板５２、コネクタ５３及びスティフナ５４Ｂを備えている点で第１実施形態におけるプローブカード５０Ａと同様であるが、スティフナ５４Ｂに、スライドボディ８０が係合するためのクランプヘッド５７が設けられている点で第１実施形態におけるプローブカード５０Ａと相違する。

このクランプヘッド５７は、同図に示すように、スティフナ５４Ｂの裏面の略中央部分に設けられており、テストヘッド１０Ｂに向かって突出している。クランプヘッド５７は、その外周が環状の壁５７ａで囲まれ且つその内側が凹んでいる凹状形状を有しており、凹状形状の底部に、当接部材２２ｄが当接する当接面５７ｂが形成されている。また、壁５７ａの外側上部には、スライドボディ８０の鋼球８４を案内するためのテーパ面５７ｃが形成されている。さらに、壁面５７ａの外側中央部分には、スライドボディ８０の鋼球８４が係合するための円周溝５７ｄが周方向に沿って全周に亘って形成されている。

本実施形態におけるテストヘッド１０Ｂは、第１実施形態におけるテストヘッド１０Ａと同様に、当接機構２０Ｂ、ロック機構３０、エア供給装置４０及び制御装置４５を備えているが、本実施形態ではこれらに加えて、プローブカード８０を保持するためのスライドボディ８０及びエアシリンダ９０を備えている。なお、図８及び図９には、テストヘッド１０Ｂ側のコネクタ１２は図示していない。

本実施形態におけるテストヘッド１０Ｂの当接機構２０Ｂは、同図に示すように、エア供給装置４０から供給されるエアによりロッド２１ａを上下方向に沿って伸縮させることが可能なエアシリンダ２１を備えており、ロッド２１ａの先端には、プローブカード５０Ｂに当接する当接部材２２ｄが取り付けられている。

当接部材２２ｄは、プローブカード５０Ｂのクランプヘッド５７に当接するための当接面２３を下部の中央部分に有していると共に、下方に向かって開口している環状の凹部２４（後述する図１１Ｂ、図１２Ｂ、図１３Ｂ及び図１４参照。リブ２５及び円周溝２６についても同様。）を当接面２３の周囲に有している。さらに、この当接部材２２ｄは、当接面２３よりも下方に突出している環状のリブ２５を凹部２４の外周に有しており、このリブ２５の下部には、内側に向かって開口している円周溝２６が、周方向に沿って全周に亘って形成されている。

本実施形態におけるスライドボディ８０は、図９に示すように、当接部材２２ｄの当接面２３が通過可能な開口部８１が上部に形成された環状部材である。このスライドボディ８０の側面には、鋼球８４が通過可能な直径を有する貫通孔８２が周方向に沿って実質的に等間隔に形成されている。なお、貫通孔８２が明確になるように、図９において最左側に位置している貫通孔８２のみに鋼球８４が挿入されており、他の貫通孔８２には鋼球８４は図示されていないが、実際には全ての貫通孔８２に鋼球８４が挿入されている。

スライドボディ８０の上部には径方向外側に向かって突出している突出部８５が形成されている。そして、このスライドボディ８０は、当接部材２２ｄの凹部２４の中に挿入されており、突出部８５が凹部２４の段部に係合することにより、当接部材２２ｄに対するスライドボディ８０の下方への移動が制限されるようになっている。スライドボディ８０の突出部８５が凹部２４の段部に係合している状態において、スライドボディ８０の貫通孔８２が当接部材２２ｄの円周溝２５に対向するようになっている。

このスライドボディ８０は、エアシリンダ９０のロッド９１の先端に取り付けられており、当接部材２２ｄに対して相対的に上下動可能となっている。なお、本実施形態におけるスライドボディ８０が、請求の範囲における保持手段の一例に相当し、本実施形態におけるエアシリンダ９０が、請求の範囲における移動手段の一例に相当する。

以下に、本発明の第２実施形態に係る電子部品試験装置へのプローブカードの装着方法について説明する。

図１０は本発明の第２実施形態に係るプローブカードの装着方法を示すフローチャート、図１１Ａ〜図１４は本発明の第２実施形態に係るプローブカードの装着方法を説明するための図である。

例えば、被試験ウェハＷの品種交換等に伴ってプローブカード５０Ｂを交換するような場合に、図１０に示すように、先ず、プローブ針５１が中央開口６１を介して望むようにホルダ６０にプローブカード５０Ｂを保持させながら、プローブカード５０Ｂ及びハイフィックス１１のコネクタ５３、１２を接続することにより、ホルダ６０にプローブカード５０Ｂをセットする（ステップＳ１１０）。この際、本実施形態では、後のステップＳ１７０においてロック機構３０によりプローブカード５０Ｂがホルダ６０に固定されるので、プローブカード５０Ｂをホルダ６０にネジ止めをする必要はなく、プローブカード５０Ｂをホルダ６０に載せるだけで良い。

次いで、プローブカード５０Ｂをプローバ７０の開口７２に挿入して、プローブカード５０Ｂをローディングする（ステップＳ１２０）。

次いで、制御装置４５が、当接機構２０Ｂのエアシリンダ２１にエアを供給するようにエア供給装置４０に対して制御信号を送信する。この制御信号に基づいて、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、エア供給装置４０はエアシリンダ２１にエアを供給し、エアシリンダ２１のロッド２１ａが短縮する（ステップＳ１３０）。

エアシリンダ２１が当接部材２２ｄを引き下げると、クランプヘッド５７のテーパ面５７ｃに沿って鋼球８４が外側に押され、当接部材２２ｄの円周溝２６に入り込む。

エアシリンダ２１が当接部材２２ｄを更に引き下げると、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、当接部材２２ｄよりも下方に突出しているスライドボディ８０の先端が、プローブカード５０Ｂのスティフナ５４Ｂに当接する（ステップＳ１４０）。

エアシリンダ２１が当接部材２２ｄを更に引き下げると、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、スティフナ５４Ｂに当接して停止しているスライドボディ８０に対して当接部材２２ｄが相対的に下方に移動する。この動作により、鋼球８４が当接部材２２ｄの円周溝２６から内側に押し出され、クランプヘッド５７の円周溝５７ｄに入り込む（ステップＳ１５０）。これにより、プローブカード５０Ｂがスライドボディにより保持される。

制御装置４５は、エア供給装置４０からエアシリンダ２１への供給開始から計時を開始し、ロッド２１ａの短縮が充分に完了する程度の所定時間が経過したら、ロック機構３０にエアを供給するようにエア供給装置４０に対して制御信号を送信する。この制御信号に基づいて、エア供給装置４０はロック機構３０にエアを供給し、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、クランプ３１がエアシリンダ２１のロッド２１ａを挟持して強固に固定する（ステップＳ１７０）。

次いで、制御装置４５が、エアシリンダ９０にエアを供給するようにエア供給装置４０に対して制御信号を送信する。この制御信号に基づいて、エア供給装置４０はエアシリンダ９０にエアを供給し、エアシリンダ９０のロッド９１が短縮する（ステップＳ１８０）。これにより、図１４に示すように、鋼球８４と円周溝５７ｄとの接触位置が、円周溝５７ｄの略中央部（図１３Ｂ参照）から円周溝５７ｄの上部（図１４参照）に移動して、スライドボディ８０が当接部材２２ｄに対して相対的に上方向に引き上げられるので、当接部材２２ｄの当接面２３とプローブカード５０Ｂのクランプヘッド５７の当接面５７ｂとが密着する。

以上のステップＳ１１０〜Ｓ１８０によりプローブカード５０Ｂの装着作業が完了する。プローブカード５０Ｂの装着作業が完了したら通常の試験が実施される。すなわち、プローバ７０により筐体７１内に搬送された被試験ウェハＷがプローブカード５０Ｂのプローブ針５１に押し付けられ、テストヘッド１０Ｂを介してテスタにより試験信号がＩＣデバイスに入出力されることにより、ウェハＷ上に形成されたＩＣデバイスの試験が実施される。

本実施形態では、当接部材２２ｄがプローブカード５０Ｂの裏面に当接した状態でロッド２１ａをロック機構３０により固定するので、試験時にプローブカード５０Ｂが湾曲するのを防止することができる。

また、本実施形態では、試験時の押付力を当接部材２２ｄによりプローブカード５０Ｂの裏面で直接受け止めるので、スティフナの剛性を挙げなくても、同時測定数の増加により押付力の増大化しても対処することができ、コストや取り扱いの点においても優れている。

なお、本実施形態では、スライドボディ８０によりプローブカード５０Ｂを保持することが可能となっているので、ホルダ６０を不要としても良い。この場合、プローブカード５０Ｂの熱膨張を径方向に逃がして高さ方向の変形をなくすことができ、更に安定したコンタクトを確保することができる。

また、図１０のステップＳ１８０においてスライドボディ８０を当接部材２２ｄに対して相対的に引き上げて、当接部材２２ｄの当接面２３と、プローブカード５０Ｂの当接面５７ｂと、を密着させるので、当接部材２２ｄとプローブカード５０Ｂとの間のガタをなくして、安定した密着状態を維持できる。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

例えば、上述の実施形態では、ウェハＷ上に形成されたＩＣを、プローバ７０を用いて試験するタイプの電子部品試験装置について適用するように説明したが、本発明においては特にこれに限定されず、パッケージングされたＩＣをハンドラを用いて試験するタイプの電子部品試験装置に適用しても良い。

Claims

被試験電子部品の電気的特性の試験を行うためのテストヘッドであって、
前記被試験電子部品と前記テストヘッドとを電気的に接続するパフォーマンスボードの裏面に向かって接近し、前記パフォーマンスボードの裏面に当接する当接手段と、
前記当接手段が前記パフォーマンスボードの裏面に当接している状態で前記当接手段を固定する固定手段と、
前記パフォーマンスボードの中央部分及び／又はその周囲で、前記パフォーマンスボードを保持する保持手段と、
前記当接手段と前記パフォーマンスボードの裏面とが密着するように、前記パフォーマンスボードを保持している前記保持手段を前記当接手段に対して相対移動させる移動手段と、を備えたテストヘッド。
前記当接手段は、前記パフォーマンスボードの中央部分及び／又はその周囲に当接する請求項１記載のテストヘッド。
請求項１又は２記載のテストヘッドと、
前記被試験電子部品と前記テストヘッドとを電気的に接続するパフォーマンスボードと、
前記被試験電子部品と前記パフォーマンスボードとを電気的に接続するために前記当接手段とは反対の方向から前記被試験電子部品を前記パフォーマンスボードに押し付ける押圧手段と、を備えた電子部品試験装置。
前記被試験電子部品は、ウェハ上に形成された半導体デバイスであり、
前記パフォーマンスボードは、前記半導体デバイスの電極に電気的に接触するプローブ針を有するプローブカードであり、
前記押圧手段は、前記ウェハを保持して移動させることが可能なプローバであり、
前記当接手段は、前記プローブカードにおいて前記プローブ針が配置されている部分及び／又はその周囲の裏面に当接する請求項３記載の電子部品試験装置。
被試験電子部品の電気的特性の試験を行う試験装置本体と、前記被試験電子部品と前記試験装置本体とを電気的に接続するパフォーマンスボードと、前記被試験電子部品を前記パフォーマンスボードに電気的に接続するために前記被試験電子部品を前記パフォーマンスボードに押し付ける押圧手段と、を備えた電子部品試験装置に、前記パフォーマンスボードを装着する装着方法であって、
前記パフォーマンスボードと前記試験装置本体とをコネクタを介して電気的に接続する接続ステップと、
前記試験装置本体に設けられた当接手段を前記押圧手段とは反対の方向から前記パフォーマンスボードの裏面に向かって接近させ、前記当接手段を前記パフォーマンスボードの裏面に当接させる当接ステップと、
前記当接手段が前記パフォーマンスボードの裏面に当接している状態で前記当接手段を固定する固定ステップと、を備えており、
前記パフォーマンスボードの装着方法は、
前記パフォーマンスボードの中央部分及び／又はその周囲で、前記パフォーマンスボードを保持手段で保持する保持ステップと、
前記当接手段と前記パフォーマンスボードの裏面とが密着するように、前記パフォーマンスボードを保持している前記保持手段を前記当接手段に対して相対移動させるステップと、をさらに備えたパフォーマンスボードの装着方法。
前記当接ステップにおいて、前記当接手段を前記パフォーマンスボードの中央部分及び／又はその周囲に当接させる請求項５記載のパフォーマンスボードの装着方法。
前記被試験電子部品は、ウェハ上に形成された半導体デバイスであり、
前記パフォーマンスボードは、前記半導体デバイスの電極に電気的に接触するプローブ針を有するプローブカードであり、
前記押圧手段は、前記ウェハを保持して移動させることが可能なプローバであり、
前記当接ステップにおいて、前記当接手段を前記プローブカードにおいて前記プローブ針が配置されている部分及び／又はその周囲の裏面に当接させる請求項５又は６記載のパフォーマンスボードの装着方法。