JPH01145586A - プローブカード自動交換機能付プローブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明はプローブカード自動交換機能付プローブ装置
に関する。

（従来の技術） プローブ装置は、被検査体例えば半導体ウェハに多数形
成されたＩＣチップの夫々の電気特性を検査し、不良と
判定されたチップをアセンブリ工程の前で排除すること
により、コストダウンや生産性の向上に寄与させるため
の装置である。

近年ＩＣチップの高集積化や多品種化により、少量多品
種生産工程が増加しており、このためオペレータの操作
が非常に増加しているのが現状である。特にプローブカ
ードは測定対称ＩＣチップの品種毎、電極パッドの配列
パターンが異なる毎に交換する必要がある。このような
プローブカードの交換手段は、オペレータがマニュアル
操作でプロ−ブカードの取付部のビス等を緩めてプロー
ブカードを取外し、この後他のプローブカードを取付け
ていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記のようなプローブ装置では。

ウェハの品種交換毎にオペレータがプローブカードを人
為的に交換するため、半導体製造工程における自動化に
相反するものであることは、勿論のこと、生産性、歩留
り並びに品質等の向上を図ることは極めて困難である。

又、プローブカードの自動交換として特開昭５８−１９
６０２９号、特開昭６０−４７４３３号、特開昭６１−
１５３３９号などが提案されているが完全な自動交換の
実用化には至っていない。

特に、プローブカードを自動的に交換する場合、複数の
異品種のプローブカードをラック等の収容容器に収容し
ておく必要があるが、この場合、ストックされているプ
ローブカードのプローブ針に塵等の微細なゴミが付着し
たり、プローブ針が導電性材質のため酸化したりして、
プローブ針に悪影響があり、プローブカードが劣化しし
いてはＩＣ検査の信頼性の低下につながるという問題点
があった。さらにストックされているプローブカードに
は静電気が帯電する場合があり、この静電気の静電破壊
によりＩＣ検査の信頼性が低下するという問題点があっ
た。

この発明は上記点に対処してなされたもので。

各種プローブカードを収容位置に収容しておいても、プ
ローブカードの劣化を防止し、精度の高い状態のプロー
ブカードを交換して使用でき、信頼性の高い検査を行な
えるプローブカード自動交換機能付プローブ装置を提供
するものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） この発明は複数のプローブカードが複数個収容された位
置から所望のプローブカードを選択して装着し検査する
プローブ装置において、少なくとも検査期間中プローブ
カード収容領域にダウンブロー状態を形成する手段を具
備したことを特徴とするプローブカード自動交換機能付
プローブ装置。

（作用効果） プローブカードを自動で交換するプローブ装置において
、少なくとも検査期間中プローブカード収容領域にダウ
ンブロー状態を形成する手段を具備したことにより、プ
ローブカードへの塵等のゴミの付着を防止でき、精度の
劣化のない状態で各種プローブカードを収納しておくこ
とが可能となり、被検査体の検査の結果も信頼の高いも
のとなる。

特にダウンブローのエアをドライエアにすると。

プローブカード収容領域の湿度や温度をコントロールで
きプローブ針の酸化も防止可能となる。又、ダウンブロ
ーのエアの中にイオン化された酸素を含ませると、この
イオン化された酸素で帯電している静電気を取り除くこ
とが可能となり、より正常な状態でプローブカードを収
容しておくことが可能となる。

（実施例） 次に本発明プローブカード自動交換機能付プローブ装置
の一実施例を図面を参照して説明する。

この装置の構成は、主にプローバ部■とプローブカード
自動交換部■で構成されている。プローバ部■は、カセ
ット■に板厚方向に所定の間隔を設けて被検査体例えば
半導体ウェハ（４）を例えば縦列状に２５枚設置する。

このウェハ（イ）を収納したカセット■をカセット収納
部に搬入する。この収納部からウェハ（４）を−枚づつ
取出し、予備位置決めステージ■に搬送する。この予備
位置決めステージ■を回転させてウェハ（４）のオリエ
ンテーションフラットを基準に精度±１°位まで予備位
置決めした後、ウェハ（４）を検査ステージ０に搬送す
る。

この検査ステージ０に搬送されたウェハ（４）を正確に
位置決めするために、ＣＣＤカメラを使ったパターン認
識機構又は、レーザを用いた認識機構が設置されている
。この認識機構を用いてウェハ（４）のパターンを基準
に正確に位置決めした後、検査ステージ■上方に設けら
れたインサートリング■に装着されているプローブカー
ド（８）によりウェハ（４）上にプローブカード（へ）
のプローブ針０）をソフトタッチし、プローブカード■
上方に設けられたテストヘッド（１０）により自動的に
ウェハ０）の電気特性を検査する。このような連続自動
検査機能をもつプローバ部■により、半導体ウェハ（４
）の検査工程を実行するうえにおいては、半導体ウェハ
（４）の品種毎に電極パッド模様が異なるため当該品種
の電極パッドに対応したプローブカード■に交換する必
要がある。次にプローブカード自動交換部■について説
明する。

この交換部■は、高周波特性の検査に用いられるテスト
ヘッド（１０）の回転基台内に設けられている。プロー
ブカード（へ）を予め位置調整してプローブカードホル
ダ（８ａ）にネジ化めする。このプローブカード（８）
と一体のホルダ（８ａ）を夫々適当な間隔を設けて縦列
状に例えば６機種収容可能な収容ラック（１１）に収容
する。この時、各プローブカード（ハ）は、夫々の検査
対象品種に対応した夫々異品種のものが好ましい。この
ように収容されたプローブカード■をホルダー（８ａ）
ごとラック（１１）からプローバ部■のプローブカード
設置位置（１２）まで選択的に、搬送機構（１３）で搬
送する。この搬送機構（１３）は、第２図に示すように
プローブカード自動搬送機構（１３）の基台（１４）上
には間隙を保持して回転基台（１５）が配置されている
。

回転基台（１５）上には伸縮自在の伸縮腕１例えば多数
のリンクをＸ状に枢着ピンで連結した構造の伸縮腕（１
６）が配置されている。

この伸縮腕（１６）の伸縮方向と平行に伸縮腕駆動捩子
（１７）がその両端を摺動支持部材（１８ａ）、（１８
ｂ）により回転基台（１５）に取付けられている。伸縮
腕駆動捩子（１７）にはポールナツト（１９）が螺合さ
れており、このポールナツト（１９）と伸縮腕（１６）
の支持ピン（２０）とがナツト連結板（２１）により連
結されている。

また、回転基台（１５）上には伸縮腕駆動モータ（２２
）が設置されており、このモータ（２２）の回転軸に設
けられた歯車（２３）と伸縮腕駆動捩子（１７）の一端
に設けられた歯車（２４）とがタイミングベルト（２５
）で連結されている。

即ち、伸縮腕（１６）の伸縮動作は、回転基台（１５）
上に取付けられた伸縮腕駆動モータ（２２）の回転をタ
イミングベルト（２５）を介して駆動捩子（１７）に伝
達しこの回転により駆動捩子（１７）に螺合したポール
ナツト（１９）を移動させることにより、ポールナツト
（１９）と伸縮腕（１６）の支持ピン（２０）とを連結
するナツト連結板（２１）が移動して行なわれる。

伸縮腕（１６）の先端には、円盤状のプローブカード載
置板（２６）が取付けられており、その周縁部には１２
０度の角度の間隔をおいてプローブカード支持ピン（２
７）が突設されている。

一方、基台（１４）には回転モータ（２８）が取付けら
れており、この回転モータ（２８）の回転軸には歯車が
装着され、該歯車は回転基台（１５）と基台（１４）と
の間隙に設けられた図示を省略した回転基台回転軸とタ
イミングベルトにより連結されている。即ち、回転モー
タ（２８）を回転させることにより、回転基台（１５）
が回転する構造となっている。

ところで、基台（１４）は垂直駆動機構によりＺ軸方向
に昇降可能となっており、この垂直駆動機構は、プロー
バ本体に垂設された３本の垂直ガイド軸（２９）と垂直
駆動捩子（３０）および垂直駆動モータ（３１）とから
構成されている。

垂直駆動モータ（３１）の回転軸には歯車が装着されて
おり、この歯車は垂直駆動捩子（３０）の下端部に挿通
された歯車とタイミングベルトを介して連結されている
。　　　　゛ ３本の垂直ガイド軸（２９）は夫々基台（１４）に設け
られた軸受部材（３２）を貫通し−てプローブ装置本体
から垂設されており、その貫通部は摺動自在構造となっ
ている。また、垂直駆動捩子（３０）にはポールナツト
（３３）が螺合されており、このポールナツト（３３）
は基台（Ｉ４）と固着されている。

即ち基台（１４）の昇降動作構造は、垂直駆動モータ（
３１）の回転により垂直駆動捩子（３０）を回転させる
ことで、垂直駆動捩子（３０）に螺合した基台（１４）
と一体となったポールナツト（３３）が昇降することで
行われる。

上記のように構成されたプローブカード自動交換部■は
、プローバ部■とは独立した１つの筐体である。ここで
プローバ部ωで、当該品種を検査中は、他品種対応の各
プローブカード（へ）は、待機中状態で収容ラック（１
１）にストックされている。

このストックされた状態の各プローブカード（８）をゴ
ミの付着やプローブ針（９）の酸化等による品質の劣化
を防止するため、プローブカード自動交換部■内には、
エアが流通するような構造となっている。

次に、この構造を説明すると、　自動交換部■の筐体の
上面には、エア吹き出し口となる拡散板（３４）が設け
られている。この拡散板（３４）には、多数の通風小孔
が所定間隔を設けて規則的に設定されている。上記拡散
板（３４）は、状況に応じて、筐体の側面に設けても良
い。又、上記拡散板（３４）にエアを供給するエア供給
装置（３５）が自動交換部■外部に設けられている。こ
のエア供給装置（３５）から供給されるエアは、エア供
給装置（３５）から供給チューブ（３６）およびエアフ
ィルタ（３，７）を介して例えば０．０１ミクロンの塵
を取り除いた後に、クリーンエアとして拡散板（３４）
に供給される。又、上記エア供給装置は、空気調節装置
も兼ねているので、このことによりエアの温度や湿度を
調節して１例えばエアをドライな状態にすることにより
、収納されているプローブカード（へ）の酸化を防止し
たりすることも可能である。ここで、上記拡散板（３４
）から供給されたエアを排出可能なように、自動交換部
■の底面は構成されている。即ち、床方向の面は、上記
供給されたエアが通風可能なように格子状に通風孔が設
けられたグレーティング構造（３８）となっている。又
、このグレーティング構造（３８）の床方向側には、エ
アの排出を促進するために換気扇としてファンを取り付
けても良い、ここで上記グレーティング構造（３８）を
通過したエアを吸入するための吸入機構が設けられてい
る。この吸入機構は、グレーティング構造（３８）の下
方向に設けられており、グレーティング構造（３８）を
上面とした室（３９）から排出チューブ（４０）がバキ
ューム装置（４１）に接続していて、装置に悪影響の及
ばない所にエアが排出される。上記のようにプローブ装
置が構成されている。

次にプローブ装置の動作作用を説明する。

プローバ部■において、カセット■に収納されている半
導体ウェハ（４）を予備アライメント後、検査ステージ
０に搬送する。ここで、正確にアライメントして、所定
の動作により、プローブカード■の対向位置にウェハ（
イ）を設置する０次に検査ステージ０を上昇してウェハ
（４）に形成されたＩＣチップの電極パッドとプローブ
カード■のプローブ針■）を接続し、この接続状態で図
示しないテスタでＩＣチップの電気特性の検査を行なう
。上記のような検査を繰返し、当該品種のウェハ（イ）
の検査を終了した後に１次の品種に対応したプローブカ
ード（８）に交換する。次に、このようなプローブカー
ド自動交換動作について説明する。

まず、予めプローブ装置ＣＰＵの記憶機構にプログラム
されたウェハ（４）の品種情報に基づいて該ウェハ品種
に対応するプローブカード（へ）を選択し、プローブカ
ード載置板（２６）がカード収容ラック（１１）に収容
された選択されたホルダ（８ａ）と一体のプローブカー
ド■の下面に挿入するように伸縮腕（１６）を伸ばした
後、垂直駆動モータ（３１）を駆動して基台（１４）を
上昇させ、　プローブカード載置板（２６）上にプロー
ブカード（８）を載置する。そして図示を省略したプロ
ーブカード位置合せ機構にプローブカード■を一時載置
して位置合せを行う。

位置合せ終了後、再びプローブカード（へ）を載置し１
回転モータ（２８）を駆動して回転基台（１５）を９０
度回転させた後、伸縮腕（１６）を伸ばしてプローバの
テストヘッド（１０）下面に設けられたインサートリン
グ■下面までプローブカード■を搬送し、次に垂直モー
タ（３１）を駆動して基台（１４）を上昇させてプロー
ブカード■とインサートリング■とを当接する。この後
、プローブカード固定機構によりプローブカード０とイ
ンサートリング■とを固定する。

ところでプローブカード固定機構であるが、これはどの
ような機構でもよく、例えば１本例では、テストヘッド
（１０）側に複数のエアシリンダ（４２）により夫々駆
動される位置決めピン（４３）をインサートリング■外
周に複数箇所配置し、この位置決めピン（４３）がプロ
ーブカード■のカードホルダ部（８ａ）を下面から押圧
して固定する構成とした。

即ち、カードホルダ（８ａ）下面の複数箇所に半径方向
の固定溝（８ｂ）を設けておき、この固定溝（８ｂ）に
位置決めピン（４３）が嵌挿するようにしたものである
。

上記のように、プローバ部（υでウェハ（４）に形成さ
れたＩＣチップの電気特性の検査動作中およびプローブ
カード自動交換部■でプローブカード（ハ）の自動交換
を実施中に、各種プローブカード■を収納しているプロ
ーブカード自動交換部■内にクリーンなエアを流通させ
ておく。即ち、エア供給装置（３５）により、チューブ
（３６）およびフィルタ（３７）を介して塵等のゴミが
取り除かれ、なおかつ温度および湿度が調節されたクリ
ーンなエアを拡散板（３４）に供給する。このクリーン
エアは、拡散板（３４）に設けられた多数の通風孔から
自動交換部■内に供給される。ここで、クリーンエアは
、自動交換部■上面から下面に向って流通する。即ち、
自動交換部■は、クリーンエアのダウンブロー状態とな
り自動交換部■内に存在している塵等のゴミは、このク
リーンエアと共に下方向に流される。

又、ゴミを含んだクリーンエアは、グレーティング構造
（３８）を通過して、自動交換部■の最下面に設けられ
た室（３９）に到達する。ここで、ゴミを含んだクリー
ンエアを、室（３９）に接続しているバキューム装置（
４１）によりチューブ（４０）を介してプローブ装置や
他の装置に悪影響を及ぼさない所に排出する。

上記のように複数のプローブカードを収納した自動交換
部に温度および湿度を調節されたクリーンなエアを流通
させることにより、自動交換部内に存在する塵等のゴミ
をすみやかに排出できて、検査待機中のプローブカード
およびプローブカード（へ）の搬送機構（１３）に塵等
のゴミ付着を防止することが可能となる。

特に、自動交換部にダウンブロー状態で流通させるエア
をドライな状態にすると、プローブカードのプローブ針
の酸化を防止することが可能となる。

さらに又、イオナイザ等により例えばイオン化した酸素
を自動交換部内に流通させると、プローブカードやプロ
ーブカードの搬送機構などに帯電している静電気を取り
除くことも可能である。

さらに、プローブカード（８）を収容した収容ラック（
１１）内にエアを流通させ、より正常な状態でプローブ
カード（８）を収容しておくことも可能である。

収容ラック（１１）内に収容されている各プローブカー
ド■は、所定の間隔を設けて板厚方向に積載されている
ので、各プローブカード０のプローブ針０の装着開口部
が同軸状に設けられている。この同軸状に設けられた各
プローブカード■のプローブ針（９）装着開口部に対応
する収容ラック（１１）の上面にエア噴出ノズル（４４
）を設け、拡散板（３４）に供給されるエアの一部をチ
ューブ（４５）を介して供給する。このエアの供給は、
所望に応じて別系統でエア供給装置（３５）から供給し
ても良い。ここで、上記エア噴出ノズル（４４）からエ
アを噴出し、収容ラック（１１）内に収容されている各
種プローブカード（へ）のプローブ針■装着開口部にお
いて流通状態、とじ、プローブ針０へのゴミの付着を防
止する。

又、収容ラック（１１）の側面の各プローブカード（ハ
）に対応した位置に図示しないノズルを設け、側面から
各プローブカードにエアを吹きつけても良い。

この場合、上記収容ラック（１１）上面からのエアの噴
出より、やや弱めにエアを吹きつけるのが望ましい。

さらに、上記プローブカード自動交換部■のダウンブロ
ーとプローブカード収容ラック（１１）のみのダウンブ
ローとを組み合わせても良いし、夫々独立してダウンブ
ローしても良い。

さらに、ダウンブロー状態の形成は、検査中、常時行な
っても良く、所定の時間毎に行なっても良い。

この発明は上記実施例に限定されるものではない０例え
ば第３図に示すように、プローブカード（４６）をイン
サートリング（４７）に装着し、　このインサートリン
グ（４７）と一体をなすプローブカード（４６）をスト
ッカ（４８）に複数収納し、インサートリング（４７）
ごとプローブカード（４６）をプローバ部（４９）上方
向より交換する構成のプローブ装置においても同様に、
ストッカ（４８）上方に拡散板（５０）を設け、ストッ
カ（４８）内をダウンブロー状態を形成するようにして
も良い。

上記のように、プローブカード自動交換機能付プローブ
装置において、各種プローブカード収納部及びプローブ
カード搬送部にダウンブロー状態を形成することにより
プローブカードへの塵等のゴミの付着を防止することが
可能となる。又、温度および湿度を調節することにより
、プローブカードのプローブ針の酸化防止が可能となり
、温度差や湿度差がプローブカード及びプローブカード
搬送機構に与える歪等の悪影響を回避でき、精度よくプ
ローブカードをプローブ装置の所定の位置に設置可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するための構成図、第
２図は第１図のプローブカードの自動交換を説明するた
めの図、第３図は第１図の他の実施例を説明するための
図である。 １・・・ブローバ部 ２・・・プローブカード自動交換部 ８・・・プローブカード　１１・・・収容ラック３４・
・・拡散板　　　　　３５・・・エア供給装置３６・・
・チューブ　　　　３７・・・フィルタ特許出願人　東
京エレクトロン株式会社第１図 第３図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数のプローブカードが複数個収容された位置か
   ら所望のプローブカードを選択して装着し検査するプロ
   ーブ装置において、少なくとも検査期間中プローブカー
   ド収容領域にダウンブロー状態を形成する手段を具備し
   たことを特徴とするプローブカード自動交換機能付プロ
   ーブ装置。
2. （２）ダウンブロー状態を、プローブカードを交換する
   交換手段位置にも形成することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のプローブカード自動交換機能付プロー
   ブ装置。
3. （３）ダウンブローしたエアは、ドライエアであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプローブカー
   ド自動交換機能付プローブ装置。
4. （４）ダウンブローしたエアは、イオン化された酸素を
   含むエアであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のプローブカード自動交換機能付プローブ装置。