JP5517344B2 - プローブカードの搬送機構、プローブカードの搬送方法及びプローブ装置 - Google Patents

Description

本発明は、プローブカードの搬送機構、プローブカードの搬送方法及びプローブ装置に関し、更に詳しくは、プローブ装置のテストヘッドの旋回駆動機構側の側面からプローブカードを簡単に交換することができるプローブカードの搬送機構、プローブカードの搬送方法及びプローブ装置に関する。

プローブ装置は、通常、被検査体である半導体ウエハを搬送するローダ室と、半導体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。ローダ室には半導体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半導体ウエハを搬送する間に半導体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半導体ウエハをプローバ室へ引き渡す。プローバ室には半導体ウエハの載置台、アライメント機構及びプローブカードが配設され、半導体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半導体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半導体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、半導体ウエハの電気的特性検査を行う。

ところが、プローブカードは半導体ウエハの種類に応じて適宜交換する。そのため、プローブ装置には外部とインサートリング等のプローブカードの固定部との間でプローブカードを搬送する機構が設けられている。この種のプローブカードの搬送機構は、例えば特許文献１〜４において提案されている。

特許文献１にはプローブカード自動交換機構に用いられるカード搬送部が記載されている。このカード搬送部は検査装置の外部と内部のカード固定部との間でプローブカードを搬送するが、カード搬送部が検査装置内に設けられているため、カード搬送部に専用の設置空間が必要であり、プローブ装置が大型化する虞がある。

また、特許文献２にはプローブ装置内に設置されたストッカとカードチャックの間でプローブカードを移載する移載機構が記載されている。この場合にもプローブカードのストッカと移載機構がプローブ装置内に設けられているため、プローブ装置が大型化する虞がある。このプローブ装置で用いられるカードチャックは、プローブカードが固定される部分で、プローブカードの受け渡し位置とプローブカード取付台との間でプローブカードを搬送する機能も備えている。このようにプローブカードの固定部を兼ねた搬送機構が特許文献３にも記載されている。特許文献３に記載のプローブカード搬送機構は、プローブ装置の外部とプローブカードの固定部との間でプローブカードを搬送するため、プローブカードを搬送する時には側面にある開閉扉を開いた状態でプローブカードを搬送する。

また、特許文献４にはプローブカード搬送機構について記載されている。このプローブカード搬送機構は、プローブカードを搬送する搬送トレイと、搬送トレイを搬送方向へ移動案内するガイドレールと、搬送トレイとプローブカードの取付部との間でプローブカードを搬送する載置台と、を有している。ここで、搬送トレイ及びガイドレールがプローブ装置の一側面に折り畳み可能に設けられ、プローブカードを搬送する時には、搬送トレイ及びガイドレールを起こして水平に保持した後、搬送トレイ上に載置したプローブカードを載置台まで搬送する。この場合には、プローブカード搬送機構がプローブ装置の通路側正面に折り畳み可能に設けられているため、プローブ装置内に専用の設置空間を必要とせず、プローブ装置の小型化を実現することができ、しかも機構が簡単で低コストである。

特開２００８-０１６６７６号公報 特開平６−０４５４１６号公報 特開２００３−１７７１５８号公報 特開２００１−０２４０３９号公報

しかしながら、特許文献４に記載のプローブカード搬送機構は、搬送トレイ及びガイドレールが折り畳むようになっているため、プローブカードが大型化、重量化した場合には搬送トレイ及びガイドレールを起こして水平にすると機械的強度が十分でなく、また、搬送トレイ及びガイドレールが通路側に張り出すため、狭い通路での作業性に課題があった。また、この場合にも開閉扉を開いてプローブカードを搬送するため、特に例えば−５０℃程度の低温検査を行うプローブ装置の場合には、プローブカードの搬送時に扉を開けるため、大量の外気が装置内に進入し、低温に設定された載置台などにおいて結露、氷結を起こす問題もあった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、プローブカードが大型化しても機械的強度を十分に確保することができると共にプローブカードの搬送漏れや位置ずれを生じさせることなく正確に搬送してプローブカードのインサートリングに対する着脱ミスを生じさせることなく、プローブカードの交換作業を円滑に行うことができるプローブカードの搬送機構、プローブカードの搬送方法及びプローブ装置を提供することを目的としている。また、低温検査の場合にも結露、氷結を格段に抑制することができるプローブカードの搬送機構、プローブカードの搬送方法及びプローブ装置を併せて提供することを目的としている。

本発明の請求項１に記載のプローブカードの搬送機構は、プローブ装置のインサートリングにカードホルダ付きのプローブカードを着脱するために上記プローブカードを搬送する第１のカード搬送機構と、上記第１のカード搬送機構と上記インサートリングとの間で上記プローブカードを搬送する第２のカード搬送機構と、を備えたプローブカードの搬送機構であって、上記第１のカード搬送機構は、テストヘッドを上記インサートリングまで旋回させる旋回駆動機構の下側に上記プローブ装置の側面に隣接させて設けられ且つ上記第２のカード搬送機構との間で上記プローブカードの受け渡しを行う進退動可能なカード保持具を有し、上記カード保持具は、上記プローブカードを検出する第１センサと、上記カードホルダに形成された凹部に嵌入して上記プローブカードを位置決めする第１位置決めピンと、を有し、上記第２のカード搬送機構は、上記第１のカード搬送機構と上記インサートリングの間で上記プローブカードを搬送する際に水平方向及び上下方向に移動する載置台と、上記載置台の周囲に互いに所定間隔を空けて昇降可能に設けられ且つ上記第１のカード搬送機機構と上記載置台との間で上記プローブカードを受け渡す第１、第２、第３昇降機構と、を有し、また、上記第１、第２、第３昇降機構は、それぞれ上記カードホルダを受けて上記プローブカードを支持する支持面を有する支持体と、これらの支持面を上記載置台の載置面より低い位置と高い位置の間で昇降させるシリンダ機構とを有し、且つ、上記第１、第２昇降機構の上記支持体は、それぞれの支持面より低い位置に形成された低位面にそれぞれ設けられ且つ上記プローブカードを検出する第２センサと、上記低位面に上記支持面より上方に突出させてそれぞれ設けられ且つ上記支持面で受ける上記カードホルダに形成された凹部に嵌入して上記インサートリングに対して上記プローブカードを位置決めする第２位置決めピンと、をそれぞれ有することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載のプローブカードの搬送機構は、請求項１に記載の発明において、上記第１のカード搬送機構は、上記プローブ装置の上記旋回駆動機構側の側面に形成された開口部を開閉する開閉扉の外側に配置され、上記開閉扉は、上記第１のカード搬送機構のカード保持具が上記プローブ装置内に進出する時にのみ上記開口部を開くことを特徴とするものである。

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、上記第１のカード搬送機構は、積層された複数の基板と、上記各基板を直進させる直進駆動機構と、を有し、上記カード保持具は、最上段の上記基板上に設けられ、上記直進駆動機構を介して直進することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項４に記載のプローブカード搬送方法は、プローブ装置に用いられるテストヘッドを上記プローブ装置のインサートリングまで旋回させる旋回駆動機構の下側に上記プローブ装置の側面に隣接させて設けられた第１のカード搬送機構を構成するカード保持具にカードホルダ付きプローブカードを設置する工程と、上記第１のカード搬送機構のカード保持具が直進して上記プローブ装置内に設けられた第２のカード搬送機構を構成する上下方向、水平方向へ移動可能な載置台及びその周囲に互いに所定間隔を空けて昇降可能に設けられた第１、第２、第３昇降機構の真上まで上記プローブカードを搬送する工程と、上記第２のカード搬送機構では上記第１、第２昇降機構の支持体の支持面より低い位置に形成された低位面それぞれに設けられたセンサを介して上記プローブカードを検出し、上記第１、第２、第３昇降機構の支持体がそれぞれ上記載置台の載置面より低い位置から高い位置まで上昇する工程と、上記載置台が上記第１、第２、第３昇降機構と同時に上昇して上記第１、第２昇降機構それぞれの支持体の低位面に設けられた位置決めピンが上記カードホルダに上記位置決めピンに対応して形成された凹部に嵌入して上記インサートリングに対する上記プローブカードの位置決めを行うと共に上記第１、第２、第３昇降機構それぞれの支持体の支持面で上記プローブカードを支持する工程と、上記第１、第２、第３昇降機構の内側に設けられた載置台が上記第１、第２、第３昇降機構と同時に上昇して上記プローブカードを上記カード保持具から受け取る共に上記カード保持具が上記載置台から後退する工程と、上記載置台及び上記第１、第２、第３昇降機構が同時に上昇して上記プローブカードを上記インサートリングまで搬送する工程と、を備えたことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項５に記載のプローブカード搬送方法は、請求項４に記載の発明において、上記インサートリングに装着された上記プローブカードを取り外す時には、上記第１、第２のカード搬送機構が上記の工程と逆の工程を辿って上記プローブカードを上記インサートリングから上記旋回駆動機構の下側へ搬送することを特徴とすものである。

また、本発明の請求項６に記載のプローブカード搬送方法は、請求項４または請求項５に記載の発明において、上記プローブ装置の上記旋回駆動機構側の側面には開閉扉が設けられ、上記第１、第２のカード搬送機構を介して上記プローブカードを搬送する時に上記開閉扉が開くことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項７に記載のプローブ装置は、インサートリングに装着されたプローブカードと、上記プローブカードの下方に移動可能に設けられた被検査体の載置台と、上記プローブカードと導通させるためにテストヘッドを上記インサートリングまで旋回させる旋回駆動機構と、上記プローブカードを着脱するために上記旋回駆動機構の下側と上記インサートリングとの間で上記プローブカードを搬送するプローブカードの搬送機構と、を備えたプローブ装置であって、上記プローブカードの搬送機構は、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によって構成されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、プローブカードが大型化しても機械的強度を十分に確保することができると共にプローブカードの搬送漏れや位置ずれを生じさせることなく正確に搬送してプローブカードのインサートリングに対する着脱ミスを生じさせることなく、プローブカードの交換作業を円滑に行うことができるプローブカードの搬送機構、プローブカードの搬送方法及びプローブ装置を提供することができる。また、低温検査の場合にも結露、氷結を格段に抑制することができるプローブカードの搬送機構、プローブカードの搬送方法及びプローブ装置を併せて提供することができる。

（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明のプローブ装置の一実施形態を示す図で、（ａ）はプローブカードの搬送機構のカード保持具にプローブカードが載置された状態を示す平面図、（ｂ）はその側面図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１に示すプローブカードの搬送機構に用いられる第１のカード搬送機構を示す図で、（ａ）はプローブカードを設置する時の状態を示す斜視図、（ｂ）はプローブカードを搬送する時の平面図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれプローブカードの搬送機構に用いられる第２のカード搬送機構を示す図で、（ａ）はその平面図、（ｂ）はプローブカードを載置台から持ち上げる動作を示す側面図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１に示すプローブ装置の旋回駆動機構側の側面に取り付けられる開閉扉を示す図で、（ａ）は開閉扉が閉じた状態を示す内面からの正面図、（ｂ）は開閉扉が開いた状態を示す内面からの正面図である。 （ａ）〜（ｄ）はそれぞれ図２に示すプローブカードの搬送機構の第１のカード搬送機構と第２のカード搬送機構の間でプローブカードを受け渡す動作を示す工程図である。

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カード搬送機構（以下、単に「搬送機構」と称す。）１０は、例えば図１の（ａ）、（ｂ）に示すように本実施形態のプローブ装置５０に設けられて、プローブカードを交換する際に用いられる。

本実施形態のプローブ装置５０は、図１の（ａ）、（ｂ）に示すように、半導体ウエハ（図示せず）を搬送するローダ室（図示せず）と、半導体ウエハの電気的特性検査を行うプローバ室５１と、を備え、ローダ室内において制御装置（図示せず）の制御下で半導体ウエハをプリアライメントしてプローバ室５１へ搬送し、プローバ室５１において半導体ウエハの電気的特性検査を行うように構成されている。プローバ室５１は、Ｘ、Ｙ、Ｚ及びθ方向に移動可能に配設され載置台５２（図３参照）と、この載置台５２の上方でヘッドプレート５３の略中央に形成された孔５３Ａに固定されたインサートリング５４と、このインサートリング５４に対してカードホルダ５５を介して着脱可能に保持されたプローブカード５６と、プローバ室５１の正面（図１の（ａ）の右側）を基準にして左側面（図１の（ａ）の下側）に設けられ且つテストヘッド（図示せず）を旋回させるヘッド旋回駆動機構５７と、を備えている。ヘッド旋回駆動機構５７は、テストヘッドに連結された駆動軸５７Ａと、この駆動軸５７Ａを回転駆動させる駆動モータ（図示せず）と、を備え、駆動モータ等の機器がハウジング５７Ｂ内に収納されている。プローブ装置５０の正面には通路が形成され、プローブ装置５０の左側面にはヘッド旋回駆動機構５７の旋回空間が形成されている。尚、図１の（ａ）において、５６Ａはプローブカード５６を補強する補強部材である。

半導体ウエハの電気的特性検査を行う時には、プローバ室５１内では載置台５２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）を介して半導体ウエハの複数の電極パッドとプローブカード５６のプローブ（図示せず）とのアライメントを行った後、半導体ウエハのインデックス送りを行いながら半導体ウエハの電気的特性検査を実行する。ある種の半導体ウエハの検査が終了し、異なる半導体ウエハの電気的特性検査を行う時にはプローブカード５６を交換する。この時に搬送機構１０が用いられる。そこで、搬送機構１０について説明する。

本実施形の搬送機構１０は、図１の（ａ）、（ｂ）に示すように、ヘッド旋回駆動機構５７の駆動軸５７Ａの下方に形成されたプローブ装置５０の基台５８上に設けられている。この搬送機構１０は、同図に示すように、プローバ室５１の外側へ張り出した基台５８とプローバ室５１内との間でプローブカード５６を搬送する第１のカード搬送機構１１（図２参照）と、第１のカード搬送機構１１とインサートリング５４との間でプローブカード５６を搬送する第２のカード搬送機構１２（図３参照）と、を備え、制御装置の制御下でプローブカード５６を搬送する。プローブカード５６をインサートリング５４へ取り付ける時には、第１のカード搬送機構１１がプローブカード５６をプローバ室５１の外側から内部へ搬送し、第２のカード搬送機構１２が第１のカード搬送機構１１からプローブカード５６を受け取ってインサートリング５４のプローブカード５６の装着部位まで搬送する。インサートリング５４は、第２のカード搬送機構１２によって搬送されたプローブカード５６をクランプ機構によって固定する。プローブカード５６をインサートリング５４から取り外す時には搬送機構１０はプローブカード５６を装着する時とは逆方向にプローブカード５６を搬送する

而して、第１のカード搬送機構１１は、図２の（ａ）、（ｂ）に示すように、プローブカード５６（図２の（ａ）ではカードホルダ５５を示してある）を保持するカード保持具１３と、カード保持具１３を下側から支持するように複数（図２の（ａ）では４枚）積み重ねて設けられている第１、第２、第３、第４基板１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄと、カード保持具１３及び最下段以外の基板１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃをそれぞれ個別に直進させる第１、第２、第３、第４直進駆動機構１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄと、を備えている。

カード保持具１３は、図２の（ｂ）に示すように細長形状の一対のカード保持部材１３Ａと、一対のカード保持部材１３Ａを基端で連結する連結部材１３Ｂと、一対のカード保持部１３Ａにそれぞれ設けられ且つカードホルダ５５の凹部（図示せず）に嵌入して位置決めする位置決めピン１３Ｃと、各位置決めピン１３Ｃの内側に配設され且つプローブカード５６を検出するカードセンサ１３Ｄと、を有し、カードセンサ１３Ｄによってカード保持具１３に設置されたプローブカード５６を検出するようにしてある。

カード保持具１３は、図２の（ａ）、（ｂ）に示すように、第１基板１４Ａ上に配置された第１直進駆動機構１５Ａを介して第１基板１４Ａ上でプローブカード５６の搬送方向に直進するようにしてある。この第１直進駆動機構１５Ａは、例えば第１基板１４Ａの搬送方向両側の前後に配置された２対のローラ１５Ａ_１と、２対のローラ１５Ａ_１にそれぞれ掛け回された無端ベルト１５Ａ_２と、無端ベルト１５Ａ_２の内側に無端ベルト１５Ａ_２と平行に配設された一対のガイドレール１５Ａ_３と、を有し、一対のガイドレール１５Ａ_３が一対のカード保持部材１３Ａの下面に形成された溝と係合している。また、前後のローラ１５Ａ_１、１５Ａ_１は、例えば、一方が駆動ローラとして構成され、他方が従動ローラとして構成されている。そして、無端ベルト１５Ａ_２が連結具（図示せず）を介して一対のカード保持部材１３Ａの下面に連結されている。従って、第１直進駆動機構１５Ａが駆動して２対のローラ１５Ａ_１を介して無端ベルト１５Ａ_２が回転すると、カード保持具１３が連結具を介して第１基板１４Ａ上で一対のガイドレール１５Ａ_３に従って第１基板１４Ａからプローブカード５６の搬送方向に直進するようになっている。

また、第１基板１４Ａには図２の（ｂ）に示すようにカード保持具１３の連結部材１３Ｂを介してカード保持具１３を検出する復帰センサ１４Ａ_１が設けられ、復帰センサ１４Ａ_１が第１基板１３上に復帰するカード保持具１３を検出するようにしてある。

第１基板１４Ａは、図２の（ａ）に示すように先端側が一対のカード保持部材１３Ａを支持するように二股に分かれて形成されている。この第１基板１４Ａは、図２の（ａ）、（ｂ）に示すように、第２基板１４Ｂ上に配置された第２直進駆動機構１５Ｂを介して第２基板１４Ｂ上でプローブカード５６の搬送方向に直進するようにしてある。この第２直進駆動機構１５Ｂは、例えば第２基板１４Ｂの幅方向の中ほどに搬送方向に沿って配設されたエアシリンダ等のシリンダ機構１５Ｂ_１と、シリンダ機構１５Ｂ_１の両側にシリンダ機構１５Ｂ_１と平行に配設された一対のガイドレール１５Ｂ_２と、を有し、一対のガイドレール１５Ｂ_２が第１基板１４Ａの下面に形成された溝と係合している。ここで、シリンダ機構１５Ｂ_１のロッド先端が第１基板１４Ａの下面に連結されている。従って、第２直進駆動機構１５Ｂのシリンダ機構１５Ｂ_１が駆動すると、第１基板１４Ａが第２基板１４Ｂ上で一対のガイドレール１５Ｂ_２に従ってプローブカード５６の搬送方向に直進するようになっている。

また、第２基板１４Ｂには図２の（ｂ）に示すように第１基板１４Ａを検出する進出センサ１４Ｂ_１が設けられ、進出センサ１４Ｂ_１が第１基板１４Ａを検出しないことによってカード保持具１３が第１基板１４Ａを介して搬送方向への進出を検出するようにしてある。

第２基板１４Ｂは、図２の（ａ）に示すように、第３基板１４Ｃ上に配置された第３直進駆動機構１５Ｃを介して第３基板１４Ｃ上でプローブカード５６の搬送方向に直進するようにしてある。この第３直進駆動機構１５Ｃは、第３基板１４Ｃの内側の前後に配置された一対のローラ１５Ｃ_１と、一対のローラ１５Ｃ_１にそれぞれ掛け回された無端ベルト１５Ｃ_２と、無端ベルト１５Ｃ_２の両側に無端ベルト１５Ａ_２と平方に配設された一対のガイドレール１５Ｃ_３と、を有し、一対のガイドレール１５Ｃ_３が第２基板１４Ｂの下面に形成された溝と係合している。一対のローラ１５Ｃ_１は、第１直進駆動機構１５Ａのものと同様に駆動ローラと従動ローラによって構成されている。従って、第３直進駆動機構１５Ｃが駆動して一対のローラ１５Ｃ_１を介して無端ベルト１５Ｃ_２が回転すると、第２基板１４Ｂが第３基板１４Ｃ上で一対のガイドレール１５Ｃ_３に従って第２基板１４Ｂからプローブカード５６の搬送方向に直進するようになっている。

また、第２基板１４Ｂには図２の（ｂ）に示すように第２基板１４Ｂを介して第１基板１４Ａにカード保持具１３を検出する復帰センサ１４Ａ _１が設けられ、復帰センサ１４Ａ _１がカード保持具１３の第２基板１４Ｂ上への復帰を検出するようにしてある。

第３基板１４Ｃは、図２の（ａ）に示すように、第４基板１４Ｄ上に配置された第４直進駆動機構１５Ｄを介して第４基板１４Ｄ上でプローブカード５６の搬送方向に直進するようにしてある。この第４直進駆動機構１５Ｄは、第２の直進駆動機構１５Ｂと同様にシリンダ機構１５Ｄ_１と、シリンダ機構１５Ｄ_１の両側にシリンダ機構１５Ｄ_１と平行に配設された一対のガイドレール１５Ｄ_２と、を有し、一対のガイドレール１５Ｄ_２が第３基板１４Ｃの下面に形成された溝と係合している。従って、第４直進駆動機構１５Ｄのシリンダ機構１５Ｄ_１が駆動すると、第３基板１４Ｃが第４基板１Ｄ上で一対のガイドレール１５Ｄ_２に従ってプローブカード５６の搬送方向に直進するようになっている。

また、第４基板１４Ｄには第３基板１４Ｃの直進を検出する一対のセンサ１５Ｄ_３が搬送方向の前後にそれぞれ設けられ、前後のセンサ１５Ｄ_３が第３基板１４Ｃを検出し第３基板１４Ｃが第４基板１４Ｄから搬送方向の前後への直進を検出するようにしてある。この第４基板１４Ｄは、プローバ室５１からヘッド旋回駆動機構５７側に張り出した基台５８上に固定されている。

第１のカード搬送機構１１は、プローバ室５１内において第２のカード搬送機構１２との間でプローブカード５６の受け渡しを行う。この第２のカード搬送機構１２は、図３の（ａ）（ｂ）に示すように、水平方向及び上下方向に移動する載置台５２と、載置台５２の周囲に周方向に等間隔を空けて配設された、例えば３つの第１、第２、第３昇降機構１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃと、を有し、第１、第２、第３昇降機構１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃを介して載置台５２上でプローブカード５６の受け渡しを行うように構成されている。載置台５２としては半導体ウエハを載置するものが利用される。

第１、第２、第３昇降機構１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃは、例えば図３の（ａ）、（ｂ）に示すようにいずれもシリンダ機構を主体に構成され、シリンダ機構のロッド先端にプローブカード５６を支持する支持体１６Ａ_１、１６Ｂ_１、１６Ｃ_１が設けられている。第１、第２昇降機構１６Ａ、１６Ｂは、図３の（ａ）（ｂ）に示すように第３昇降機構１６Ｃとは異なる支持体を有している。

第１、第２昇降機構１６Ａ、１６Ｂの支持体１６Ａ_１、１６Ｂ_１の上面には、図３の（ａ）、（ｂ）に示すようにカードホルダ５５を支持する支持面１６Ａ_２、１６Ｂ_２と、各支持面１６Ａ_２、１６Ｂ_２より低い低位面１６Ａ_３、１６Ｂ_３がそれぞれ形成されている。各低位面１６Ａ_３、１６Ｂ_３には図３の（ｂ）に示すようにカードホルダ５５の下面に形成された凹部５５Ａに嵌入する位置決めピン１６Ａ_４、１６Ｂ_４がぞれぞれの支持面１６Ａ_２、１６Ｂ_２に隣接して設けられている。これらの位置決めピン１６Ａ_４、１６Ｂ_４はそれぞれの支持面６Ａ_２、１６Ｂ_２から上方に突出する高さで、カード保持具１３の位置決めピン１３Ｃに対応して形成されていてカードホルダ５５の凹部５５Ａに嵌入し、プローブカード５６をインサートリング５４に装着できる向きに位置決めするようにしてある。また、 第１、第２昇降機構１６Ａ、１６Ｂの位置決めピン１６Ａ_４、１６Ｂ_４は、図３の（ｂ）に示すように初期位置では載置台５２の載置面の高さと同一かそれ以下の高さに設定されている。

また、各低位面１６Ａ_３、１６Ｂ_３には、図３の（ａ）に示すようにプローブカード５６の存否を検出するカード検出センサ１６Ａ_５、１６Ｂ_５がそれぞれの支持面１６Ａ_２、１６Ｂ_２に隣接して設けられている。第３昇降機構１６Ｃの支持体１６Ｃ_１には支持面１６Ｃ_２のみが形成されており、この支持面１６Ｃ_２には位置決めピンやセンサは設けられていない。第１、第２、第３昇降機構１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃによって支持されたプローブカード５６は、複数のプローブ５６Ｂの先端が載置台５２の載置面から離間し、損傷しないようになっている（図５参照）。尚、第１、第２、第３昇降機構１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃそれぞれの支持面はいずれも同一高さに設定されている。

第２のカード搬送機構１２が第１のカード搬送機構１１またはインサートリング５４との間でプローブカードを受け渡す時に、第１、第２昇降機構１６Ａ、１６Ｂのカード検出センサ１６Ａ_５、１６Ｂ_５がプローブカード５６を検出すると、第１、第２、第３昇降機構１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃの支持体１６Ａ_１、１６Ｂ_１、１６Ｃ_１がそれぞれ同期して上昇し、第１、第２昇降機構１６Ａ、１６Ｂの位置決めピン１６Ａ_４、１６Ｂ_４がカードホルダ５５の凹部５５Ａに嵌入、それぞれの支持面１６Ａ_２、１６Ｂ_２、１６Ｃ_２で支持したプローブカード５６を第１のカード搬送機構１１のカード保持具１３から持ち上げた後、この状態の第１、第２、第３昇降機構１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃが載置台５２と一体的にインサートリング５４内まで上昇する。この位置でインサートリング５４のクランプ機構が作動し、プローブカード５６がカードホルダ５５を介してインサートリング５４に固定される。

ところで、第１のカード搬送機構１１は、使用しない時には第１、第２、第３、第４基板が垂直に積み重なり、カード保持具１３が最上段の第１基板１４Ａ上に積み重なってヘッド旋回駆動機構５７の駆動軸５７Ａの真下に収納され、プローバ室５１の側面（側壁）に対向する。第１のカード搬送機構１１が対向するプローバ室５１の側壁５１Ａの上部には図４の（ａ）、（ｂ）に示すように開口部５１Ｂが形成されている。また、この側壁５１Ａには開口部５１Ｂを開閉する開閉扉５１Ｃが設けられている。この開閉扉５１Ｃは、その内面の左右両側に設けられた一対のエアシリンダ等からなる開閉駆動機構５１Ｄによって上下して開口部５１Ｂを開閉するようにしてある。また、側壁５１Ａの内面には開閉扉５１Ｃの下部に設けられた被検出部５１Ｅを検出することによって開閉扉５１Ｃの開閉を確認する開閉センサ５１Ｆが設けられている。この開閉扉５１Ｃは、第１のカード搬送機構１１を使用しない時には開口部５１Ｂを閉鎖してプローバ室５１を外部から遮断する。

開口部５１Ｂは、プローブカード５６を搬送する時に必要とされる最小限の開口面積、即ちカード保持具１３及び第１基板１４Ａが通るだけの面積として形成され、プローブカード５６を搬送する時に乾燥空気が供給されて正圧に設定されたプローバ室５１内に外気が極力入り込まないようにしている。特に、半導体ウエハの低温検査を行う場合には、プローバ室５１内の載置台が例えば−５０℃程度の低温に設定されているため、外気が進入すると載置台５２等で結露、氷結するため、その解氷操作が必要になり、スループットを低下させる。この点、本実施形態では開口部５１Ｂが最小限の面積に形成され、且つ、プローブカードの搬送機構１０が自動化されているため、プローブカード５６を短時間で搬送することができ、プローブカード５６の交換作業を短縮し、載置台５２等での氷結を抑制し、防止することができる。

次に、図１〜図５を参照しながら本実施形態のプローブカードの搬送機構１０を用いる本発明のプローブカードの搬送方法の一実施形態について説明する。プローブカード５６をインサートリング５４に装着する場合には、まず、制御装置の制御下で第１のカード搬送機構１１の第３、第４直進駆動機構１５Ｃ、１５Ｄが同期して駆動し、第３基板１４Ｃが第４基板１４Ｄ上でプローバ室５１の側壁５１Ａから離れる方向へ直進すると共に第２基板１４Ｂが第３基板１４Ｃ上で第３基板１４Ｃと同一方向へ直進し、第４基板１４Ｄ上のセンサ１５Ｄ_３が第３基板１４Ｃの先端を検出すると、第３、第４直進駆動機構１５Ｃ、１５Ｄが停止し、第１のカード搬送機構１１が図１の（ａ）、図２の（ｂ）に示す状態になる。この時、第１、第２直進駆動機構１５Ａ、１５Ｂは駆動しないため、カード保持具１３及び第１基板１４Ａが第２基板１４Ｂ上に積み重なって収納された状態にある。この状態で図１の（ａ）に示すように位置決めピン１３Ｃを基準にしてカード保持具１３上にプローブカード５６を載置する。このようにカード保持具１３がプローバ室５１の外側へ延びても、この場所がテストヘッドの旋回空間であるため、プローブ装置５０の正面側の通路を阻害する虞がない。

プローブカード５６をカード保持具１３上に載置し、第３、第４直進駆動機構１５Ｃ、１５Ｄが逆方向に駆動してカード保持具１３と第１、第２、第３基板１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃが元の位置に戻ると、センサ１５Ｄ_３が第３基板１４Ｃを検出し一時的に上下に重なる。引き続きプローバ室５１の側壁５１Ａの開閉扉５１Ｃが開閉駆動機構５１Ｄを介して開くと共に第１、第２直進駆動機構１５Ａ、１５Ｂが駆動してカード保持具１３及び第１基板１４Ａが開口部５１Ｂを通ってプローバ室５１内へ一定の距離だけ進出し、カード保持具１３上のプローブカード５６が第２のカード搬送機構１２の載置台５２の真上に達した時点で第１、第２直進駆動機構１５Ａ、１５Ｂが停止する。

図５の（ａ）に示すようにプローブカード５６が載置台５２の真上に達すると、同図の（ｂ）に示すように第１、第２、第３昇降機構１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃが駆動し、それぞれの支持体１６Ａ_１、１６Ｂ_１、１６Ｃ_１の支持面１６Ａ_２、１６Ｂ_２ 、１６Ｃ _２ が載置台５２の載置面を越えて上昇する。各支持体１６Ａ_１、１６Ｂ_１、１６Ｃ_１が上昇端に達してもそれぞれの位置決めピン１６Ａ_４、１６Ｂ_４はカードホルダ５５に達しない。その後は、載置台５２の昇降駆動機構が駆動し、載置台５２が各昇降機構１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃと同時に上昇し、同図の（ｃ）に示すように第１、第２昇降機構１６Ａ、１６Ｂの位置決めピン１６Ａ_４、１６Ｂ_４がそれぞれカードホルダ５５の凹部５５Ａに嵌入すると共に各支持体１６Ａ_１、１６Ｂ_１、１６Ｃ_１の支持面１６Ａ_２、１６Ｂ_２ 、１６Ｃ _２ がカードホルダ５５の下面と接触してプローブカード５６を安定した状態で支持する。更に、載置台５２が各昇降機構１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃと一体的に上昇すると、同図の（ｄ）に示すように各昇降機構１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃで支持されたプローブカード５６がカード保持具１３から浮上し、カード保持具１３から第２のカード搬送機構１２へのプローブカード５６の引渡しを終了する。この時、第１のカード搬送機構１１が駆動しカード保持具１３及び第１基板１４Ａが後退し、初期位置へ戻ると同時に開閉扉５１Ｃが開口部５１Ｂを閉じてプローバ室５１内を外部から遮断する。

その後も載置台５２が各昇降機構１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃと一体的に同時に上昇すると、プローブカード５６がインサートリング５４内に進入する。この状態でインサートリング５４ではクランプ機構が作動してプローブカード５６をインサートリング５４に固定してプローブカード５６の装着を終了すると共に載置台５２及び各昇降機構１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃが下降し、それぞれ初期位置に戻る。この際、インサートリング５４にプローブカード５６が装着されずに第２のカード搬送機構１２に残っていると、カードセンサ１３Ｄによってそのことを確認することができる。

半導体ウエハの検査を終えてプローブカード５６を交換する時には、第１のカード搬送機構１１が駆動すると共に開閉扉５１Ｃが開口部５１Ｂを開き、上述したようにカード保持具１３及び第１基板１４Ａが開口部５１Ｂを通ってプローバ室５１内に進出する。これと並行して第２のカード搬送機構１２が駆動して載置台５２がインサートリング５４に向けて上昇すると共に第１、第２、第３昇降機構１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃの支持体１６Ａ_１、１６Ｂ_１、１６Ｃ_１が上昇端まで上昇してプローブカード５６を受け取る。引き続き、載置台５２が各昇降機構１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃでプローブカード５６を支持した状態で一体的に下降し、既に待機するカード保持具１３に達し、プローブカード５６がカード保持具１３に保持される。更に各昇降機構１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃの各支持体１６Ａ_１、１６Ｂ_１、１６Ｃ_１が下降して第２のカード保持機構１２からカード保持具１３へプローブカード５６を引き渡した後、カード保持具１３及び第１基板１４Ａが後退してプローブ室５１の外側へ退出すると開閉扉５１Ｃが開口部５１Ｂを閉じてプローバ室５１内を外部から遮断する。

第１のカード搬送機構１１ではカード保持具１３及び第１基板１４Ａが初期位置に戻った後、第３、第４直進駆動機構１５Ｃ、１５Ｄが駆動し、カード保持具１３が図２の（ａ）に示す状態になり、プローブカード５６をカード保持具１３から除去すると、第３、第４直進駆動機構１５Ｃ、１５Ｄが逆方向に駆動してカード保持具１３が初期位置に戻ってプローブカード５６の取り外しを終了する。

以上説明したように本実施形態によれば、プローブカードの搬送機構１０を構成する第１のカード搬送機構１１がヘッド旋回駆動機構５７側に設けられているため、プローブカード５６が大型化してもヘッド旋回駆動機構５７の旋回空間内で第１のカード搬送機構１１を介してプローブカード５６を搬送し、インサートリング５４に対してプローブカード５６を円滑に交換することができ、また、第１のカード搬送機構１１が基台５８上に水平に設置されているため、プローブカード５６の搬送作業が安定し、第１のカード搬送機構１１の機械的強度を十分に確保することができる。

また、本実施形態によれば、第１のカード搬送機構１１は、ヘッド旋回駆動機構５７側の側壁５１Ａに形成された開口部５１Ｂを開閉する開閉扉５１Ｃの外側に配置され、開閉扉５１Ｃは、第１のカード搬送機構１１のカード保持具１３がプローバ室５１内に進出する時にのみ開口部５１Ｂを開くため、プローバ室５１内への外気の侵入を抑制することができ、延いては低温検査時に載置台５２での結露、氷結を抑止、防止することができ、検査のスループットを高めることができる。

また、本実施形態によれば、第１のカード搬送機構１１は、積層された第１、第２、第３、第４基板１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄと、各基板を直進させる第１、第２、第３、第４直進駆動機構１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄと、を有し、カード保持具１３が第１基板１４Ａ上に設けられ、各直進駆動機構を介して直進するため、プローブカードの搬送機構１０を小型化することができると共にプローブカード５６の搬送作業を自動化することができる。

また、本実施形態によれば、第１のカード搬送機構１１及び第１、第２昇降機構１６Ａ、１６Ｂは、それぞれプローブカード５６を検出するセンサ１３Ｄ、１６Ａ_５、１６Ｂ_５を有するため、第１、第２のカード搬送機構１１、１２においてプローブカード５６を確実に検出することができ、プローブカード５６の搬送漏れを確実に防止することができる。また、第１、第２昇降機構１６Ａ、１６Ｂは、プローブカード５６の位置決めピン１６Ａ_４、１６Ｂ_４を有するため、インサートリング５４に対するプローブカード５６の位置決めを確実に行うことができ、プローブカード５６の着脱ミスを確実に防止することができる。

尚、本発明は、上記実施形態に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。

１０ プローブカードの搬送機構
１１ 第１のカード搬送機構
１２ 第２のカード搬送機構
１３ カード保持具
１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ 基板
１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ 直進駆動機構
１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ 昇降機構
５０ プローブ装置
５２ 載置台
５１Ｃ 開閉扉

Claims (7)

1. プローブ装置のインサートリングにカードホルダ付きのプローブカードを着脱するために上記プローブカードを搬送する第１のカード搬送機構と、上記第１のカード搬送機構と上記インサートリングとの間で上記プローブカードを搬送する第２のカード搬送機構と、を備えたプローブカードの搬送機構であって、
   上記第１のカード搬送機構は、テストヘッドを上記インサートリングまで旋回させる旋回駆動機構の下側に上記プローブ装置の側面に隣接させて設けられ且つ上記第２のカード搬送機構との間で上記プローブカードの受け渡しを行う進退動可能なカード保持具を有し、上記カード保持具は、上記プローブカードを検出する第１センサと、上記カードホルダに形成された凹部に嵌入して上記プローブカードを位置決めする第１位置決めピンと、を有し、
   上記第２のカード搬送機構は、上記第１のカード搬送機構と上記インサートリングの間で上記プローブカードを搬送する際に水平方向及び上下方向に移動する載置台と、上記載置台の周囲に互いに所定間隔を空けて昇降可能に設けられ且つ上記第１のカード搬送機機構と上記載置台との間で上記プローブカードを受け渡す第１、第２、第３昇降機構と、を有し、また、
   上記第１、第２、第３昇降機構は、それぞれ上記カードホルダを受けて上記プローブカードを支持する支持面を有する支持体と、これらの支持面を上記載置台の載置面より低い位置と高い位置の間で昇降させるシリンダ機構とを有し、且つ、
   上記第１、第２昇降機構の上記支持体は、それぞれの支持面より低い位置に形成された低位面にそれぞれ設けられ且つ上記プローブカードを検出する第２センサと、上記低位面に上記支持面より上方に突出させてそれぞれ設けられ且つ上記支持面で受ける上記カードホルダに形成された凹部に嵌入して上記インサートリングに対して上記プローブカードを位置決めする第２位置決めピンと、をそれぞれ有する
   ことを特徴とするプローブカードの搬送機構。
2. 上記第１のカード搬送機構は、上記プローブ装置の上記旋回駆動機構側の側面に形成された開口部を開閉する開閉扉の外側に配置され、上記開閉扉は、上記第１のカード搬送機構のカード保持具が上記プローブ装置内に進出する時にのみ上記開口部を開くことを特徴とする請求項１に記載のプローブカードの搬送機構。
3. 上記第１のカード搬送機構は、積層された複数の基板と、上記各基板を直進させる直進駆動機構と、を有し、上記カード保持具は、最上段の上記基板上に設けられ、上記直進駆動機構を介して直進することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプローブカードの搬送機構。
4. プローブ装置に用いられるテストヘッドを上記プローブ装置のインサートリングまで旋回させる旋回駆動機構の下側に上記プローブ装置の側面に隣接させて設けられた第１のカード搬送機構を構成するカード保持具にカードホルダ付きプローブカードを設置する工程と、
   上記第１のカード搬送機構のカード保持具が直進して上記プローブ装置内に設けられた第２のカード搬送機構を構成する上下方向、水平方向へ移動可能な載置台及びその周囲に互いに所定間隔を空けて昇降可能に設けられた第１、第２、第３昇降機構の真上まで上記プローブカードを搬送する工程と、
   上記第２のカード搬送機構では上記第１、第２昇降機構の支持体の支持面より低い位置に形成された低位面それぞれに設けられたセンサを介して上記プローブカードを検出し、上記第１、第２、第３昇降機構の支持体がそれぞれ上記載置台の載置面より低い位置から高い位置まで上昇する工程と、上記載置台が上記第１、第２、第３昇降機構と同時に上昇して上記第１、第２昇降機構それぞれの支持体の低位面に設けられた位置決めピンが上記カードホルダに上記位置決めピンに対応して形成された凹部に嵌入して上記インサートリングに対する上記プローブカードの位置決めを行うと共に上記第１、第２、第３昇降機構それぞれの支持体の支持面で上記プローブカードを支持する工程と、
   上記第１、第２、第３昇降機構の内側に設けられた載置台が上記第１、第２、第３昇降機構と同時に上昇して上記プローブカードを上記カード保持具から受け取る共に上記カード保持具が上記載置台から後退する工程と、
   上記載置台及び上記第１、第２、第３昇降機構が同時に上昇して上記プローブカードを上記インサートリングまで搬送する工程と、を備えた
   ことを特徴とするプローブカードの搬送方法。
5. 上記インサートリングに装着された上記プローブカードを取り外す時には、上記第１、第２のカード搬送機構が上記の工程と逆の工程を辿って上記プローブカードを上記インサートリングから上記旋回駆動機構の下側へ搬送することを特徴とする請求項４に記載のプローブカードの搬送方法。
6. 上記プローブ装置の上記旋回駆動機構側の側面には開閉扉が設けられ、上記第１、第２のカード搬送機構を介して上記プローブカードを搬送する時に上記開閉扉が開くことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のプローブカードの搬送方法。
7. インサートリングに装着されたプローブカードと、上記プローブカードの下方に移動可能に設けられた被検査体の載置台と、上記プローブカードと導通させるためにテストヘッドを上記インサートリングまで旋回させる旋回駆動機構と、上記プローブカードを着脱するために上記旋回駆動機構の下側と上記インサートリングとの間で上記プローブカードを搬送するプローブカードの搬送機構と、を備えたプローブ装置であって、
   上記プローブカードの搬送機構は、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によって構成されている
   ことを特徴とするプローブ装置。

Images