JPH05175290A - プローブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プローブ装置を設置するにあたり省スペース
化を図ること。 【構成】 プローブ装置本体１の上面にテストヘッド３
を着脱自在に載置すると共に、プローブ装置本体１とは
別個に、床面を移動自在なテストヘッド保持手段４を装
置本体１の多数台に対して１台の割合で設置する。この
保持手段４は、昇降自在でかつＸ、Ｙ、Ｚ軸のまわりに
回動できる一対の開閉自在なアーム４１、４２を備え、
テストヘッド３をプローブ装置本体１から持ち上げる役
割をもっている。また筐体１０内のプローブカードは、
取り付けリングに保持されて、ガイドレール７４、７５
に沿って窓７６を介して装置本体１の外部に引き出すこ
とができるようになっており、テストヘッド３を装置本
体１に装着したままプローブカードの着脱を行うことが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プローブ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造工程においては、
ウエハ内にＩＣチップが完成した後、各チップに分断さ
れてパッケージングされるが、パッケージングされる前
に不良チップを排除するためにプローブ装置によりウエ
ハ内の各チップに対してプローブテストと呼ばれる電気
的測定が行われる。

【０００３】従来のプローブ装置は、例えば図４に示す
ようにプローブ装置本体１の外装部をなす筐体１０内
に、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ方向に移動可能なウエハ保持台１１
を配置すると共に、このウエハ保持台１１の上方側に、
プローブ針２１を備えたプローブカード２を設け、当該
プローブカード２をインサートリング２２を介して筐体
１０に装着し、更に図示しないテスタに接続されたテス
トヘッド３を前記インサートリング２２の上面に対して
接離するように、主軸１２を介して筐体１０に回動自在
に構成されている。

【０００４】このような装置では、ウエハ保持台１１を
上昇させて、プローブ針２１をウエハＷ内のＩＣチップ
の電極パッドに位置合わせした状態で接触させると共
に、テストヘッド３を図４の実線で示すようにインサー
トリング２２にポゴピン１３を介して電気的に接触さ
せ、図示しないテスタにより電気的測定を行ってＩＣチ
ップの良否を判定するようにしている。

【０００５】ここでテストヘッド３は、ドライバセンサ
基板などの多数の電子部品を内蔵し、しかも半導体デバ
イスの複雑化に伴って入出力ピンの数も多数化している
ため重量が相当大きくて例えば数百Ｋｇのものもある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで上述の装置で
は一枚ずつウエハを測定しており、ウエハ一枚当りの測
定に要する時間は１時間を越える場合もあることから、
スループットの向上を図るためにプローバ装置を多数台
例えば百台以上設置する場合が多い。一方従来のプロー
ブ装置においては、ウエハ保持台１１をＸ、Ｙ、Ｚ、θ
方向に移動するための機構やウエハカセットとウエハ保
持台１１との間でウエハを受け渡すための機構、更には
上述の如く大重量のテストヘッド３を簡単に操作できる
ように着脱機構が内蔵されており、しかも今後ウエハの
サイズが大口径化する傾向にあることから、増々大型化
し、このため多数枚のウエハについてＩＣチップの検査
を同時に行うためには広いスペースが必要になるという
問題がある。

【０００７】本発明は、このような事情のもとになされ
たものであり、その目的は、例えば半導体ウエハなどの
被検査体の検査を行うにあたって省スペース化を図るこ
とのできるプローブ装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、一面
側にプローブ針を備えたプローブカードをプローブ装置
本体に装着し、プローブ針と被検査体の電極パッドとを
接触させると共にプローブカードの他面側にテストヘッ
ドを電気的に接触させて被検査体の電気的測定を行うプ
ローブ装置において、前記テストヘッドを保持してプロ
ーブ装置本体に対して着脱するためのテストヘッド保持
手段を、プローブ装置本体及びテストヘッドに対して独
立して移動自在に設けたことを特徴とする。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、テストヘッドをプローブ装置本体に装着したまま、
プローブカードをプローブ装置本体からの取り外しと、
プローブ装置本体内に導入して装着とを行うプローブカ
ード着脱機構を設けたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】被検査体の測定時には、テストヘッドはプロー
ブ装置本体の例えば上面に被検査体に対向して載置され
ているが、プロ−ブ装置のデバッグやテストヘッドの交
換あるいはテストヘッドのメンテナンスなどを行うとき
には、テストヘッド保持手段を、対応するプローブ装置
本体の近傍まで移動させ、この保持手段によりテストヘ
ッドを保持してプローブ装置本体から離脱させて上昇さ
せる。メンテナンスなど所定の作業が終了した後はテス
トヘッドを元の位置に載置する。そしてプローブ針が摩
耗した場合などには、請求項２の発明のように構成すれ
ば、テストヘッドを離脱させなくとも装置本体に装着し
たままプローブカードを外部に取り出して、別のプロー
ブカードに交換することができる。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の実施例の全体斜視図、図２及
び図３は夫々本発明の実施例の要部の断面図及び全体斜
視図であり、図４と同一部分については同符号を付して
ある。この実施例では、図示しないテスタにケーブルを
介して接続されたテストヘッド３は、プローブ装置本体
１の外装部をなす筐体１０の上面に、当該装置本体１と
は着脱自在に載置されており、図２に示すように筐体１
０に形成された円形状の穴２３を通じて、例えばテスト
ヘッド３側に設けられたポゴピン１３により後述のイン
サートリング２２に電気的に接触している。

【００１２】そして筐体１０の上面側及びテストヘッド
３の下面側には、夫々突起部１５及び凹部３１が形成さ
れており、これら突起部１５及び凹部３１が互に係合す
ることにより筐体１０に対してテストヘッド３が位置決
めされる。なお、図１中３２は、プローブ針とウエハＷ
上の電極パッドとの位置合わせに用いられるＣＲＴ、３
３はテストヘッド３に形成された覗き窓である。

【００１３】一方前記プローブ装置本体１とは別個に、
テストヘッド３を保持して当該装置本体１に着脱するた
めのテストヘッド保持手段４が床面に移動自在に設けら
れている。このテストヘッド保持手段４は、テストヘッ
ド３の両側面を保持するための一対のアーム４１、４２
を備えており、このアーム４１、４２は、両端部に互に
逆方向にネジ切り部が形成されたボールネジ４３に螺合
して設けられ、このボールネジ４３の回動により開閉す
るように構成されいる。

【００１４】そして前記アーム４１、４２の内面及びテ
ストヘッド３の側面には、夫々対応する位置に突起部４
４及び凹部３４が形成されており、これら突起部４４、
凹部３４の係合によりテストヘッド３を確実に保持する
ようにしている。このアーム４１、４２の外側には、夫
々ボールネジ４３を支持する支持片４５、４６が設けら
れており、これら支持片４５、４６は、前記ボールネジ
４３に沿って伸びるコ字形の固定板５の両端部にネジ５
１により固定されると共に、このネジ５１を調整するこ
とによりＸ軸（ボールネジ４３の伸びる方向）のまわり
に回動する。

【００１５】前記固定板５は、断面Ｔ字形の回動部材５
２の垂直端面にネジ５３により固定されると共に、この
ネジ５３を調整することによりＹ軸（Ｘ軸と直交して水
平に伸びる軸）のまわりに回動する。前記回動部材５２
は、昇降部材６の凹部内に、ネジ６１の調整によりＺ軸
（鉛直軸）のまわりに回動できるように嵌入して取り付
けられており、前記昇降部材６は、支柱６２の前面側の
溝内にてＺ軸方向に伸びかつモータＭにより駆動される
ボールネジ６３に螺合して設けられると共に、ワイヤ６
４により吊り下げられている。このワイヤ６４は、支柱
６２の上端部の滑車（図示せず）を介して支柱６２の背
面側に垂下し、その先端（下端）には図では見えない重
錘が取り付けられており、従って昇降部材６２を通じて
ボールネジ６３に加わる負荷は、前記重錘によって軽減
されることになる。また前記支柱６２の下端には、放射
状に横方向に伸び、キャスタ６５ａを備えた例えば４本
の脚部６５が取り付けられており、テストヘッド保持手
段４が床面を移動できるように構成されている。

【００１６】そして前記筐体１内には、図示しない駆動
機構によりＸ、Ｙ、Ｚ、θ方向に移動可能なウエハ保持
台１１が設置されると共に、このウエハ保持台１１の上
方側には、プローブ針２１を備えたプローブカード２が
ウエハ保持台１１と対向するように配設されている。前
記プローブカード２は、インサートリング２２の下面に
固定されると共に、このインサートリング２２は、取り
付けリング７１内に嵌合して保持されている。

【００１７】前記筐体１０の上面部をなすヘッドプレー
ト１０ａには、例えばインサートリング２２をテストヘ
ッド３側のポゴピン１３に対して接離させるに十分なス
トロークだけ昇降させるように、穴２３の周縁部にて図
示しない昇降機構により昇降する（Ｚ方向に移動する）
Ｚプレート７２が設けられており、更にこのＺプレート
７２には、プローブ針２１とウエハＷ上の電極パッドと
のθ方向（鉛直軸を中心とする回転方向）の微小な位置
合わせを行うためにθ方向に回動自在なθプレート７３
が取り付けられている。このθプレート７３の下面に
は、一対のＬ字型のガイドレール７４、７５が、筐体１
０前面に形成された引き出し用の窓７６を通して水平に
外側に伸びるように架設されており、前記インサートリ
ング２２は前記ガイドレール７４、７５に保持されなが
ら案内されるように取り付けられている。なおプローブ
カード２のプロービングセンタへの位置設定について
は、例えば取り付けリング７４の外径を規格化すると共
に、ガイドレール７４、７５にストッパ（図示せず）を
設けておくことによって行うことができる。この実施例
では、前記取り付けリング７１、Ｚプレート７２、θプ
レート７３及びガイドレール７４は、ガイドレール着脱
機構７０を構成している。

【００１８】次に上述実施例の作用について説明する。
今図２に示すようにプローブカード２がヘッドプレート
１０ａの穴２３の下方位置（プロービングセンタ）にセ
ットされているとすると、先ず図示しない駆動機構によ
りウエハ保持台１１を上昇させてウエハＷとプローブ針
２１とを接近させ、顕微鏡や図１に示すＣＲＴ３２など
によりテストヘッド３の窓３３を介して観察しながら、
電極パッドに対するプローブ針２１のＸ、Ｙ、Ｚ、θ方
向の位置合わせをウエハ保持台１１の図示しない駆動機
構とθプレート７３とにより行う。次いでプローブ針２
１と電極パッドとを接触させ、テストヘッド３に接続さ
れた図示しないテスタによりウエハＷ上のＩＣチップに
ついて測定を行う。

【００１９】そして例えばプローブ針２１が摩耗してプ
ローブカード２を交換する場合には、テストヘッド３を
ヘッドプレート１０ａ上に装着したままＺプレート７２
を下降させて、インサートリング２２をテストヘッド３
側のポゴピン１３から離し、その後作業者により取り付
けリング７１をガイドレール７４、７５に沿ってスライ
ドさせながら筐体１０の窓７６を介して外に引き出し、
プローブカード２を取り付けリング７１から取り外して
新たな別のプローブカード２を当該取り付けリング７１
に嵌入して、逆の操作によりプローブカードを所定位置
（プロービングセンタ）に装着する。この場合プローブ
カード２をプロービングセンタから筐体１０の外に引き
出し、また逆にプロービングセンタに装着する操作は、
別途作動機構を設けて自動化してもよいし、更に取り付
けリング７１に対するプローブカード２の着脱はロボッ
トアームを用いて行ってもよい。

【００２０】またテストヘッド３のパフォーマンスボー
ドの交換、テストヘッド３のメンテナンスなどを行う場
合には、テストヘッド保持手段４を前記テストヘッド３
に近接する位置に移動させ、次のようにしてテストヘッ
ド３を保持してプローブ装置本体１から分離させる。先
ず例えばモータＭによりボールネジ６３を回動させてア
ーム４１、４２をテストヘッド３の両側面と対向する位
置まで降下させ、キャスタ６４により前記保持手段４本
体を動かしてアーム４１、４２のＸ、Ｙ方向の位置を調
整すると共に、ボールネジ６３によりＺ方向の位置を調
整し、更にネジ５１、５３及び回動部材５２を調整して
夫々Ｘ、Ｙ、Ｚ軸まわりについてのテストヘッド３に対
するアーム４１、４２の位置合わせを行う。

【００２１】そしてボールネジ４３を手動であるいは図
示しないモータにより駆動させてアーム４１、４２を閉
じ、アーム４１、４２側の突起部４４とテストヘッド３
側の凹部３４とを係合させこの係合のみによってあるい
は更にテストヘッド３の両側面を狭圧した状態で、アー
ム４１、４２によりテストヘッド３を保持し、装置本体
１から分離して上昇させる。その後保持手段４を例えば
別の場所へ移動してテストヘッド３のメンテナンスやパ
フォーマンスボードの交換などを行う。テストヘッド３
について所定の作業が終了した後上述と逆の操作により
テストヘッド３をプローブ装置本体１の元の位置に戻す
が、このとき筐体１０の上面の突起部１４とテストヘッ
ド３の仮面側の凹部３１とを係合させることによって筐
体１０に対してテストヘッド３が自動的に位置合わせさ
れる。

【００２２】ここで図１ではプローブ装置本体１は１台
のみ描いてあるが、実際には半導体メモリの製造ライン
ではプロ−ブ装置は例えば百台以上配列される一方保持
手段４は例えば装置本体１十数台に対して１台の割合で
用意され、従ってこのような実施例では装置本体１台毎
にテストヘッドの着脱機構を設ける場合に比べて格段に
省スペース化を図ることができる。

【００２３】以上においてプローブカード２を筐体１０
内から外部に引き出すにあたっては、装置本体１０の例
えば背面側から引き出すようにしてもよく、プローブカ
ード２はプローブ針２１の摩耗により交換頻度が多いた
め、上述実施例のように構成すれば、テストヘッド３を
プローブ装置本体１０に装着したままプローブカード２
を交換できるので便利である。

【００２４】そしてテストヘッド保持手段４を、例えば
床面に設けたガイテドレールに沿って移動させると共
に、前記保持手段４の移動路に沿って多数のプローブ装
置本体１を設置してテストヘッド保持手段４を共用して
もよいし、あるいはまた保持手段４を床面に固定してお
いてプローブ装置本体１を必要なときに保持手段４まで
移動させるようにしてもよい。

【００２５】なお被検査体としては半導体ウエハに限ら
ずＬＣＤ基板などであってもよい。

【００２６】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、テストヘッド
を、プローブ装置本体及びテストヘッドに対して着脱す
るためのテストヘッド保持手段を設けているため、各プ
ローブ装置本体ごとのテストヘッドの着脱機構が不要に
なり、テストヘッド保持手段は複数のプローブ装置に対
して１台の割合で設ければよいので、省スペース化を図
ることができ、プローブ装置本体を多数台例えば１００
台設置する場合には省スペ−スの上で非常に有効であ
る。

【００２７】この場合請求項２の発明のように構成すれ
ば、テストヘッドをプローブ装置本体に装着したままプ
ローブカードを交換することができるので異なる被検査
体への対応を行う点で作業性が良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の全体構成を示す斜視図であ
る。

【図２】本発明の実施例の要部を示す縦断側面図であ
る。

【図３】本発明の実施例の要部を示す斜視図である。

【図４】従来のプローブ装置を示す縦断側面図である。

【符号の説明】

１ プローブ装置本体 ２ プローブカード ２１ プローブ針 ２２ 取り付けリング ３ テストヘッド ４ 保持手段 ４１、４２ アーム ７０ プローブカード着脱機構 ７４ ガイドレール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一面側にプローブ針を備えたプローブカ
   ードをプローブ装置本体に装着し、プローブ針と被検査
   体の電極パッドとを接触させると共にプローブカードの
   他面側にテストヘッドを電気的に接触させて被検査体の
   電気的測定を行うプローブ装置において、 前記テストヘッドを保持してプローブ装置本体に対して
   着脱するためのテストヘッド保持手段を、プローブ装置
   本体及びテストヘッドに対して独立して移動自在に設け
   たことを特徴とするプローブ装置。
2. 【請求項２】 テストヘッドをプローブ装置本体に装着
   したまま、プローブカードをプローブ装置本体からの取
   り外しとプローブ装置本体内への装着とを行うプローブ
   カード着脱機構を設けた請求項１記載のプローブ装置。