JPH01161173A - プローブ装置のプローブカード自動交換方法 - 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、プローブ装置のプローブカード自動交換方
法に関する。

（従来の技術） ウエハプローバはウェハに多数形成されたチップの夫々
の電気的諸特性をｍｌ定し、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。

ところで、近年の半導体製造工程は生産性の向上、歩留
りの向」二並びに品質の向−にが要求されており、しか
も、ウェハの大形直径化と製造装置の自動化が進行して
いるなかで、プローバについてもこれと同様であって、
ウェハが収容されたつ工ハカセッ１〜をセットするのみ
で、自動的に測定可能なプローバが開発されている。

しかしながら、近年の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、特定対象チップの品種毎に交換
する必要があり、例えは、Ｘ品種のチップを１ｌｌ１１
定し、続いてＸ品種のチップを４Ｉす定する場合には、
プローブカードをＸ品種に応したものに交換する必要が
ある。

又、１−記のような高性能チップの測定に際しては、測
定時間の高速化や測定周波数の関係で、ドライバーコン
パレークなとアナログ回路部をピンエレタトロニクスポ
ードと呼ばれる基板に絹み込み、その基板を設置したテ
ストヘッドをプローブカードのずぐ上に配設して高周波
測定を実行していた。この場合−に記プローブカードの
交換毎にデス１〜ヘツ１〜を設置し直す必要がある。

従来、１−１記のようなプローブカー１〜の交換手段は
、オペ１ノータがヘッドプレー１〜Ｊ―のビス等を緩め
てプローブカードを取外し、次に他品種に適したプロー
ブカードを取付る等の作業を行い、これら全ての作業を
人為的手段により行っていた。

又、高周波測定用のナス１〜ヘツドも、プローブカード
の交換毎に、プローブカード交換の支障のおよばない位
置に退避させておき、交換終了時には再びナス１〜ヘツ
ドを所定の位置に設置するという作業を、オペレータに
より人為的に行なっていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、」二連したように従来のウェハプローバ
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。

特にプローブカードの触針は、チップに対する摩擦によ
って耐久性を欠くため、信頼性の高いＭＩＴＩ定結果を
得るためには、プローブカードを繁４！１１″に交換し
なければならず、このためオペレータが一々プローブカ
ードの交換や品種の選択等に多くの時間を費すことにな
り、作業時間の短縮化の障害となるばかりか、プローブ
カード取付は時の搬送途中でオペレータかプローブカー
ドを落下させこれを破損させてしまう恐れもあった。

又、高周波測定のために、プローブカード上にナス１〜
ヘツドを配設して測定する際も、上記プローブカードの
交換毎にオペレータが配設動作を繰返すため、作業に多
くの時間を費やすこととなり、作業時間の短縮は望めな
かった。

この発明は上記点に対処してなされたもので、プローブ
装置の全自動化への対応を容易にし、作業時間の短縮や
歩留りの向上およびプローブカード交換の安全性を向上
させることができるプローフ装ｆｉ″）：のプローブカ
ード自動交換方法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、プローブカードに取着された触針と被測定
体を位置決め接続してテスタで被測定体の電気特性を測
定するプローブ装置のプローブカードを自動で交換する
に際し、上記テスタに配線された接続基板を昇降移動し
て装着されたプローブカードと電気的に配線する手段を
具備したことを特徴とするプローブ装置のプローブカー
ド自動交換方法を得るものである。

（作用効果） テスタに配線された接続基板を昇降移動して装着された
プローブカードと電気的に配線する手段を具備したこと
により、プローブ装置におけるプローブカー１〜の交換
を全自動で行なえ作業時間の短縮や歩留りの向−ヒＪ）
よび安全性の向上がかなえられる。

例えば高周波測定に対応したテストヘットを設置した状
態で、プローブカー１くを交換し、ナス１〜ヘツドとプ
ローブカードの配線を自動的に行なえるので、ナス１〜
ヘツドの配設時間が不要となり作業時間が短縮される。

（実施例） 次に本発明方法の一実施例について図面を参照して説明
する。

プローブ装置（１）の構成は、主にプローバ部（２）と
プローブカード自動交換部（■で構成されている。

ブローバ部（２）は、第３図に示すようにカセッ１〜（
４）に板厚方向に所定の間隔を設けて被検査測定体例え
は半導体ウェハ０を例えは２５枚縦列状に設置する。こ
のウェハ０を収納したカセットＩ／１）を人手又はロボ
ッＩ〜ハンド笠でカセット収納部（６）に搬入する。こ
の収納部（６）からウェハ（ハ）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１Ｎ決め
ステージωを回転させてウェハ０のオリエンテーション
フラットを基準に精度±］°位まで予備位置決めした後
、ウェハ０を検査測定ステージ（８）シこ搬送する。こ
の検査Ｈ１ｌ＋定ステージ（８）に搬送されたウェハ０
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（ハ）のパターン
を基準に正確に位置決めした後、ウェハ０上にプローブ
カード（９）の触針であるプローブ釧（１０）をラフ１
〜タツチし、プローブカード（９）上方に設けられたド
ライバ・コンパレータなどアナログ回路が組み込まれた
ピンエレクトロニクスボードが設置されたテストヘッド
（１１）により自動的にウェハ０の電気特性を検査測定
する。このような連続自動検査測定機能をもつプローバ
部■により、半導体ウェハ０の検査測定工程を実行する
うえにおいては、半導体ウェハ■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（ロ）しこ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。

各種のプローブカード０）は、第４図、第５図に示すよ
うに夫々リング状のプローブカードホルダ（１２）の下
面に正確に位置決めされた状態で、取着例えはネジ止め
されている。ホルダ（１ｚ）には、′耐久的に導通可能
な如く、プローブカード（９）からホルダ（１２）の上
面まで内部配線されていて、この両者で一体品となって
いる。又、ホルダ（１２）内壁には、環状溝（１３）が
形成されている。

」−記のようなプローブカードホルダ（］２）と−・体
品のプローブカード（９）は、予めプローブカード収納
部例えばプローブカード収納ラック（１４）に正確に位
置決めされた状態で複数種収納されている。

この収納ラック（１４）からプローブカード０）を所定
の位置に搬送する手段が設けられている。この手段とし
て、材質例えばアルミニウム板等の金属部組からなる保
持腕（１５）が設けられ、　この保持腕（１５）の先端
しこは両側面を対称に切欠いた矩形の凸部（１６）が形
成されている。

この凸部（１６）の両側には、夫々はぼ円弧形のバット
（１７）、（１８）が凸部（１６）の側面と間隙を保持
して配置されおり、該パッド（１７）、（１８）は夫々
が３本の伸縮ピン（１９ａ）、（１９ｂ）、（１９ｃ）
により凸部（１６）に連結されている。

真中の伸縮ピン（＋９ｂ）は、凸部（１６）に内装され
た複動式エアーシリンダ（２０）のプランジャー先端に
接続されており、このエアーシリンダ（２０）を駆動す
ることにより伸縮ピン（１９１））が伸長してパッド（
１７）、（１８）が凸部（１６）の側壁から離間する構
造となっている。又、伸縮ピン（１７）、（］８）は凸
部（１６）内に内挿されたリニアブツシュ（２１）に挿
入されており、上記パラ１（（１７）、（１８）の移動
時の移動ガイドとして作用する。

パッド（１７）、（１８）の側面下部にはその円周に沿
ってプローブカード係止用凸部（２２）が突設されてい
る。

一１―記のような保持腕（１５）は、第６図に示すよう
に駆動機構（２３）に搭載されている。

保持腕（１５）の一端は、保持腕駆動機構（ｚ３）の搭
載台（２４）に搭載されており、この搭載台（２４）は
、基台（２５）に垂設された垂直即動捩子（２６）およ
びガイド棒（２７）に取付けられている。

保持腕（１５）は、保持腕（１５）と搭載台（２４）と
の取付は軸にタイミングベルト（２８）を介して連結し
た回転用モータ（２９）の駆動により回転し、また垂直
駆動捩子（２Ｇ）にタイミングベルト（３０）を介して
連結した垂直駆動用モータ（３１）により昇降可能な構
造となっている。

上記のように、プローブカー１〜（■の搬送手段が設け
られている。この手段により、ブローブカード０）は、
予め定められた位置例えはへラドブレー１〜（３２）の
下面に設けられたインサートリング（３３）に搬送され
る。このインサートリング（３３）の予め定められた位
置には、位置決めピン（３４）が設けられていて、プロ
ーブカードホルダ（１２）に設けられた貫通孔（３５）
に挿入して位置決めされる。」−記位置に設置されたプ
ローブカー１−〇）の上方には第１図、第２図に示すよ
うにテストヘッド（１１）に配線された円形状の厚さ例
えばＬｏａｎの絶縁性の材質例えはベークライトから成
る接続基板（３６）が配設されている。この接続基板（
３６）には、プローブカードホルダ（１２）に設けられ
たプローブカーＦ　（９）の配線端子である円形バソ１
＜（図示せず）との対応する位置に、貫通孔が多数例え
ば３００個設けられている。この各貫通孔には、導電性
の端子例えばポゴピン（３７）が圧入されていて、安全
対策として絶縁性の接着剤により固定されている。上記
ポゴピン（３７）は、テストヘラＦ（１１，）側に例え
ば７〜８ｍ程度垂直上方に導出していて、プローブカー
ド（９）側に例えば１０ｍｍ程度垂直下方に導出してい
る。又、プローブカード■）側に導出しているポゴピン
（３７）の先端は、ポゴピン（３７）内部にスプリング
（図示せず）が設けられているので、上下方向に例えば
４ｍ程度スライド伸縮が可能となっている。さらに、デ
ス１〜ヘツド（１１）側に導出しているポゴピン（３７
）は、ヘッドプレー１−（３２）に固定されたデス１〜
ヘツド（１１）の中継基板であるパフォーマンスポード
（３８）と、導電性のワイヤに絶縁部材で被覆したシー
ルドワイヤ（３９）により配線されている。このワイヤ
リング基は、接続基板（３６）が」１下移動するので、
そのことに対応して、少し余裕のある長さで構成されて
いる。上記のように多数のポゴピン（３７）が設けられ
た接続基板（３６）は、周縁部でリング状の保持ポード
（４０）に図示しないネジ等により固定されている。保
持ボード（４０）には、予め定められた角度間隔をおい
て例えば３箇所に貫通孔が設けられている。この各貫通
孔には摩擦対策として摺動材であるブツシュ（４１）が
設（づられている。このブツシュ（４１）を介して各貫
通孔にはシャフト（４２）が貫通して設置されている。

　このシャフ１〜（４２）には一端がヘッドプレー１〜
（３２）に固定されていて、このシャツ１〜（４２）を
ガイドとして、接続基板（３６）を保持した保持ボーＦ
（４０）が昇降移動する機構が構成されている。この機
構は、いわゆるエアシリンダと呼ばれるもので、シャフ
ト（４２）およびシャツｈ（４２）と密閉状態で周設さ
れた移動リング（４３）および移動リング（４３）の外
周と密閉状態の外股壁（４４）により密閉空間（４５）
が設けられている。この密閉空間（４５）は容量が可変
となっていて、エア源（４６）からエアが供給され、こ
のエアによりシャフト（４２）に周設されている移動リ
ング（４３）が、シャツｈ（４２）に沿って移動可能と
されている。この移動時のエアの流出防止のため、移動
リング（４３）のシャフト（４２）の接触部および外設
壁（４４）の接触部においては、オーリング（４７）に
よりシールされている。又、上記保持ボード（４０）ど
ヘラドブ１ノー１−（３２）を接続するバネ（４８）が
、所定の角度間隔を設しって例えば３箇所設けられてい
る。−４−述したように、接続基板（３６）の各ポゴピ
ン（３７）とパフォーマンスポード（３８）は、シール
ドヮイヤ（３９）により配線され、パフォーマンスポー
ド（３８）とテストヘッド（１１）のピンエレクトロニ
クスポードとは配線されているため、プローブカー１く
ホルダ（１２）の円形パッドとポゴピン（３７）を接続
することにより、プローブカード（９）の各プローブ針
（１０）とデス１〜ヘツド（１コ）は配線されることに
なる。

上述したプローブ装置（１）の動作作用製法に説明する
。

まず、予めプローブ装置（１）のＣＰＵの記憶機構にプ
ログラムされた被検査体例えば半導体ウェハ（ハ）の品
種情報に基づいて、このウェハ（ハ）品種に対応するプ
ローブカード（９）を選択する。　この選択されたプロ
ーブカード（９）は、プローブカードホルダ（１２）と
一体品として、収納ラック（１４）に収納されているた
め、当該ホルダ（１２）の上方に、駆動機構（２３）に
より保持腕（１５）を設置する。即ち、駆動モータ（３
１）でタイミングベルト（３０）を所定方向に回転し、
搭載台（２４）を所定高さに設置した後、保持腕（１５
）に係合したタイミングベルト（２８）を駆動モ−タ（
２９）により所定方向に回転し、保持腕（１５）を約９
０°回転して所定位置に設置する。ここで、第５図（Ａ
）に示すように、駆動機構（２３）により所定量だしづ
保持腕（１５）を下降するか又は、収納ラック（１４）
を上昇して、保持腕（１５）のパッド（１７）、（］８
）をプローブカードホルタ（１２）の内孔部に挿入する
。

この時、パッド（１７）、（１８）は、保持腕（１５）
の凸部（１６）の側面に最接近した状態となっている。

次にエアーシリンダ（２０）を駆動して伸縮ピン（１９
ｂ）を伸長させ、パッド（１７）、（１８）を保持腕（
１５）の凸部（］６）側面から離間させる。この時、伸
縮ピン（］、９ａ）、　（＋、９ｃ）は、伸縮ピン（＋
、９ｂ）と連動して伸縮し、パッド（１７）、（１８）
の移動ガイドとして作用する。又、パラＦ（１７）、（
１８）に形成された円弧状の係止用凸部（ｚ２）と、プ
ローブカードホルダ（１２）の内壁面に形成された環状
溝（１３）とか、嵌合するように位置合わせされている
。こうして、係止用凸部（２２）と環状溝（１３）とが
第５しＩ（１３）Ｌこ示すようしこ嵌合した後に、保持
腕駆動機構（２３）により、保持腕（１５）を移動して
、プローブカード■）を所定の位置であるインサートリ
ング（３３）に搬送する。この時、インサートリング（
３３）に設けられた位置決めピン（３４）に、プローブ
カードホルダ（１２）に設けられた貫通孔（３５）を挿
入させることにより、プローブカード０を位置決めした
状態で設置する。ここで、プローブカードホルダ（１２
）と接続基板（３６）を接続配線する。

この配線として、まずエア源（４６）から３箇所に設け
られた各密閉空間（４５）にエアを供給する。このエア
の圧力により、各移動リング（４３）は同時に、各シャ
フト（４３）をガイドとして下降移動する。この移動に
伴ないリング状に設けられた保持ポード（３８）が平行
度を保ちながら下降し、この保持ボード（３８）に取付
けられた接続基板（３６）が所定量だしり下降する。こ
のことにより、接続基板（３６）に設けられた各ポゴピ
ン（３７）が、ブローブカードホルり゛（１２）の」二
面に設けられた各電極パッド（図示せず）に当接する。

この時ポゴピン（３７）は、保護のため図示しない内部
スプリングにより約２ｍ程度縮む。

−１−記の接続基板（３６）の各ポゴピン（３７）をプ
ローブカー１〜ホルダ（１２）の各電極パッドに当接さ
せると、プローブカード（９）の各プローブ針（１０）
とプローブカードホルダ（１２）の各電極パッドは配線
されていて、又、各ポゴピン（３７）からテストヘッド
（１１）のピンエレクトロニクスポードまでは、シール
ドワイヤ（３９）およびパフォーマンスポード（３８）
を介して配線されているため、各プローブ針（１０）と
テストヘッド（１１）は、夫々絶縁状態を保ちながら配
線される。

上記のように配線された状態で、プローバ部■で所定の
動作により、プローブ針００）に半導体ウェハ（ハ）に
形成された工Ｃの電極パッドを接続し、この接続状態で
、テストヘット（１１）から高周波検査信号を送受信し
、ＩＣの電気特性の検査測定を実行する。

当該品種の半導体ウェハ０の検査後に、次の品種に対応
するプローブカード０）に交換する。この交換は、まず
エア源（４６）からエアの供給を停止する。このことに
より、予めヘッドプレート（３２）と保持ボード（４０
）に接続して設けられたバネ（４８）の弾性力により接
続基板（３６）が」−昇する。すると、接続基板（３６
）の各ポゴピン（３７）とプローブカードホルダ（］２
）は、非接触状態となる。次に、保持腕駆動機構（２３
）により保持１１１１Ｉ！（１５）を作動して、プロー
ブカード（９）を収納ラック（１４）の所定の位置に搬
送し、次の品種に対応したプローブカード（９）をホル
ダ（１２）ごとインサートリング（３３）　Ｌこ搬送す
る。

上記のように、プローブカード上方に高周波検査測定用
のテストヘッドを設置した状態で、プローブカードを自
動的に交換し、この交換したプローブカードとテストヘ
ットを自動的に配線することにより、テストヘッドの配
設動作が不用となり、作業時間の短縮となる。

この発明は」−記実施例に限定されたものではなく、例
えば接続基板の昇降はエアシリンダ機構を用いずに、高
精度モータにより駆動しても良い。

又、高周波検査用のテストヘッドを配設せずに、通常の
検査の際しこも外部テスタとの配線に有効である。さら
に、接続基板を昇降せずにプローブカードを昇降させて
も良いがプローブカードの保護および平行度を保つため
には、接続、ｌ、ｌ：板を昇降するのが望ましい。さら
に又、プローブカードを搬送する際に、ホルダを設置せ
ずしコ、例えは保持腕のパラ１〜の外周面にゴミシ−１
〜等の摩擦抵抗が大きく柔軟性に優れた部材を取付けて
、このゴムシー１へをプローブカードの中央部貫通孔の
内周面に押圧させて保持してもよく、プローブカー１〜
内孔ｉ″９１Ｘを保持する手段であれはいずれでもよい
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例を説明するためのテスト
ヘットとプローブカードの配線機構の説明図、第２図は
第１−図の要部拡大図、第３図は第１図の機構を有した
プローブ装置の図、第４図は第１図にプローブカードを
搬送する機構の説明図、第５図は第４図の側面図、第６
図は第４図保持腕の駆動部の図である。 ９・・フ０ローフ゛カーＩり１０・プローブ針１トテス
１−ヘッド １２　　フ０ローブ゛カードホルり

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）プローブカードに取着された触針と被測定体を位
   置決め接続してテスタで被測定体の電気特性を測定する
   プローブ装置のプローブカードを自動で交換するに際し
   、上記テスタに配線された接続基板を昇降移動して装着
   されたプローブカードと電気的に配線する手段を具備し
   たことを特徴とするプローブ装置のプローブカード自動
   交換方法。
2. （２）テスタは、プローブカードの上方向に設けられた
   高周波測定対応のテストヘッドであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のプローブ装置のプローブカ
   ード自動交換方法。
3. （３）接続基板に設けられた接続端子をプローブカード
   に当接して電気的に配線することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のプローブ装置のプローブカード自動
   交換方法。
4. （４）接続端子は、プローブカードとの当接圧力で伸縮
   することを特徴とする特許請求の範囲第３項記載のプロ
   ーブ装置のプローブカード自動交換方法。