JPH0559841U - プロービング装置及び半導体ウエハ検査システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案はプロービング装置及びこのプロービ
ング装置を用いる半導体ウエハ検査システムに関し、測
定する半導体ウエハの種類に応じて交換する必要のある
プローブカードの交換が容易に行なえ、プローブカード
の効率的な使用を可能にするプロービング装置を低コス
トで実現することを目的とする。 【構成】 プロービング装置において、プローブカード
１を収容したカードホルダ２が外部より載置され載置さ
れたカードホルダ２をポゴピン介装ソケット３の直下に
移動し上昇させる移動手段３、及びプローブカード１を
ポゴピン介装ソケット３に接続して係合する係合手段５
を備える。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、半導体ウエハの電気特性測定のため電気信号の入出力を行なう触針 を半導体ウエハの電極パッドに接触させるプロービング装置に関し、特に触針を 有しており測定する半導体ウエハに対応して交換されるプローブカードの交換を 容易にしたプロービング装置に関する。更にこのようなプロービング装置を用い た半導体ウエハ検査システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、半導体部品はシリコン単結晶を薄片状に切り出したウエハの表面に、 回路パターンをエッチングで形成した後、ウエハをダイシング装置によって個々 のチップに切断して製造される。回路パターンが形成されたウエハはダイシング 装置による切断の前に、不良チップを発見するためプロービング装置でウエハの 電気的特性の検査が行われる。

【０００３】 プロービング装置による電気的特性の検査は、チップの回路パターンに対応し た触針を有する円盤形のプローブカードをプロービング装置のテスタに接続され ているポゴピン介装ソケットに固定し、プローブカードの触針（プローブ）をウ エハに接触させて行われる。プローブカードはウエハの種類に応じて交換される が、これまではオペレータが手動操作でプローブカード取付部のねじ等を回わし て行っていた。

【０００４】 しかしながら、上記のようにオペレータが手動操作によりプローブカードを交 換する場合、作業中に触針の部分を損傷する事故が発生する。また測定作業を自 動化することも要求されている。そこで特開昭６３−２８０４３１号公報では、 図５に示すようにプロービング装置１１に多種類のプローブカード１を有するプ ローブカード格納部１２を設け、測定する半導体ウエハに対応したプローブカー ドを取り出して自動的に装着するプロービング装置が提案されている。

【０００５】 また本出願人は、上記のプロービング装置を更に改良し、測定する半導体ウエ ハを格納する部分を上記プローブカード格納部１２として利用することで簡単な 構成で実現できる装置を、特願平２−１５９０２号で提案している。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

近年半導体の高集積化が図られており、プロービング装置での測定内容が複雑 化し、測定に要する時間が長くなっている。また生産効率向上のため半導体ウエ ハの大口径化が図られており、一枚当りのチップ数も増大している。そのため一 枚の半導体ウエハを検査するのにかなりの時間を要するようになっている。

【０００７】 プロービング装置はどのような種類の半導体ウエハにも対応可能なように汎用 化が図られているが、半導体生産工程の関係からも測定する半導体ウエハの種類 が次々に変わることはほとんどなく、一旦プローブカードを装着した後はかなり の長時間プローブカードの交換の必要がないのが実状である。 そのため上記の特願昭６３−２８０４３１号公報及び特願平２−１５９０２号 のプロービング装置を用いた場合でも、実際にはプローブカードの交換はあまり 頻繁に行なわれない。従って多数のプローブカードが格納部内で長時間にわたっ て使用されることなく保管された状態が続くことになる。

【０００８】 上記のように一枚の半導体ウエハの測定が終了するまでには長時間を要するた め、ある程度以上の生産規模の工場では多数のプロービング装置を並行して使用 している。もしそれぞれのプロービング装置が上記のように多数のプローブカー ドを格納している場合、全体では膨大な数のプローブカードを備える必要がでて くる。しかもそのうちの多くが使用されずにいることになり、プローブカードの 使用効率は非常に悪いことになる。

【０００９】 その上、複数のプローブカードを格納するため装置は大型化し複雑にならざる を得ない。 本考案は上記問題点に鑑みてなされたものであり、プローブカードを容易に装 着でき且つ装置の使用状況に即してプローブカードが全体として効率良く使用さ れるプロービング装置を、簡単な機構で実現しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案のプロービング装置は、上記問題点を解決するため、単一のプローブカ ードを自動装着できるようにする。図１は本考案のプロービング装置の基本構成 を示す。 すなわち本考案は、半導体ウエハの電気的特性を測定するための半導体ウエハ の種類に対応したプローブカード１の触針を半導体ウエハの電極パッドに接触さ せるプロービング装置において、単一のプローブカード１を収容したカードホル ダ２が載置され、カードホルダ２をプローブカード１が接続されるポゴピン介装 ソケット３の直下に移動させ、更にカードホルダ２を上昇させる移動手段４、及 びプローブカード１をポゴピン介装ソケット３に接続して係合する係合手段５を 備えることを特徴とする。

【００１１】

【作用】

本考案のプロービング装置では、外部より一個のプローブカードを収容したカ ードホルダ２を移動手段４に載置するだけでよく、載置後は自動的に移動手段４ により搬送された後ポゴピン介装ソケット３に装置されるため、プローブカード １の装着は非常に簡易に行なえる。

【００１２】 しかもプローブカードを一個づつ使用する装置であるため装置も簡単であり、 測定する半導体ウエハに応じてプローブカードを選択すればよく、余分なプロー ブカードを用意する必要がない。

【００１３】

【実施例】

図面を参照して本考案の実施例を説明する。 図１では移動手段４上にカードホルダ２を載置するように示したが、装着を小 型化するためには外部へ引き出し可能なトレイを設け、トレイにカードホルダ２ を載置した後、移動手段４上にまで移動させることがが望ましく、引き出し可能 なトレイを設けた実施例を図２に示す。プロービング装置は半導体ウエハの電気 的特性の測定が本来の機能であり、当然そのための機構を備えているが、図２で はそのような部分は直接本考案に関係しないので省略してある。

【００１４】 図２において、３がポゴピン介装ソケットであり、テストヘッド１３が接続さ れる。プローブカード１は測定する半導体ウエハに対応した触針１Ａを有してお り、このポゴピン介装ソケット３に接続される。そして触針１Ａを半導体ウエハ に接触した状態でテストヘッド１３から検査プログラムに従って信号が印加され 、半導体ウエハからの信号をテストヘッドが解析して各チップの良否を判定する 。

【００１５】 プローブカード１は円盤状に形成され、カードホルダ２に収容されている。こ のカードホルダ２に収容した状態で引き出したトレイ７に載置される。そしてト レイ７は所定位置まで押し上げられる。このトレイ７の操作は手動でも、広く知 られているコンパクトディスクのセッティング用トレイ機構に類似した機構を用 いて自動的に行っても構わない。

【００１６】 ４１から４４はＸＺテーブルを構成する各部分を示す。４１は水平移動台であ り、水平軸４２に沿って移動する。４３は垂直移動台であり、垂直軸４４に沿っ て移動する。トレイ７に載置されて押し入れられたカードホルダ２は、垂直移動 台４３が上方に移動することにより支持棒４５に支持された状態になる。その状 態でポゴピン介装ソケット３の直下まで水平移動台４１が移動して搬送される。 そして垂直移動台４３を更に上昇させることにより、プローブカード１はポゴピ ン介装ソケット３に押し当てられクランプ５で固定される。この時ポゴピンは圧 縮された状態になる。

【００１７】 プローブカード１とポゴピン介装ソケット３との接続部をより詳細に示した断 面図が図３の（ａ）である。カードホルダはリング状のホルダ２１とキャリア２ ２で構成されており、触針１Ａを損傷しないように中央部が凹状に形成されてい る。ホルダ２１にはプローブカード１をポゴピン介装ソケット３に接続する時に 正確な位置合せが行なえるように基準穴２３が設けられており、ポゴピン介装ソ ケット３が取り付けられている筐体３２に設けられた基準ピン３１と嵌合する。

【００１８】 本実施例においては、プローブカード１のポゴピン介装ソケット３との係合は 図２に示したクランプ５により行なわれる。そのため基準ピン３１と基準穴２３ が嵌合するように位置合せした上で、キャリア２２を押し上げてプローブカード １をポゴピン介装ソケット３に押し当てた状態でクランプ５を移動することによ り係合される。

【００１９】 別の新しいプローブカード１に交換するためには、それまで取り付けてあるプ ローブカード１をポゴピン介装ソケット３から取り外して、外部へ戻す必要があ る。上記のようにプローブカード１とポゴピン介装ソケット３の係合はポゴピン の接触によって行なわれているため、取り外しはクランプ５を移動させればよく 、極めて簡単である。図３の（ｂ）はポゴピン介装ソケット３にプローブカード １を装着した状態を示す図である。プローブカード１を取り外すにはクランプ５ を解除するだけでよい。この時ホルダ２１は所定位置まで上昇しており、分離さ れたプローブカード１を収容して、装着時と逆のコースを通って排出され、新し いプローブカードが前述のようにして装着される。

【００２０】 本実施例では、プローブカード１とポゴピン介装ソケット３との接続はポゴピ ンの接触により行なわれクランプにより固定されたが、接触圧を利用する他のチ ャック機構等でもよい。 上記の実施例ではプローブカード装着用に移動機構を設けたが、半導体ウエハ の測定時に半導体ウエハを搬送するウエハチャックを共用してプローブカードの 移動機構を実現すると小型で簡単な構造のプロービング装置とすることが可能で ある。このようなウエハチャックを共用する実施例を図４に示す。

【００２１】 図４において、１４が測定する半導体ウエハを格納する格納箱であり、外部よ り設置され測定終了後回収される。格納箱１４に収容された半導体ウエハ９は、 挿入排出機構１５により格納箱１４より取り出され、ウエハチャック８上に載置 される。ウエハチャック８は半導体ウエハ９を真空力等で保持し、プローブカー ド１が取り付けられているポゴピン介装ソケットの下に移動させる。実際にはこ こで触針と半導体ウエハの位置合せが顕微鏡を用いて行なわれた後、電極パッド に触針を接触させて測定を行なう。

【００２２】 本実施例では、プローブカード１はカードホルダに収容されてトレイ７に載置 され、図示の位置まで挿入される。従ってウエハチャック８をカードホルダがチ ャックできる所まで更に移動できるようにする必要がある。ウエハチャック８の 移動機構は通常ＸＹＺテーブルが利用されており、上記の分だけ移動距離を大き くする必要があるが、共通化できる所が多く、大きさ及びコストの点で利点が大 きい。

【００２３】 前述のように相当量の生産量を有する工場での検査のためには、多数のプロー ビング装置を並行して使用する必要がある。そこでは測定する半導体ウエハの供 給及び排出も含めて自動化することが求められており、ロボット装置により半導 体ウエハの供給及び排出を行なっている。その場合半導体ウエハは図４の格納箱 １４に収容されて搬送され、設置される。測定する半導体ウエハには対応するプ ローブカードが存在し、このプローブカードを装着して測定する。そこで半導体 ウエハの搬送時に対応するプローブカードを組み合せて一緒に搬送し、測定開始 前にプローブカードの装着を行ない、測定終了後は半導体ウエハと一緒に回収す るようにすることで、プローブカードの効率的な使用が可能な自動化検査システ ムが実現できる。しかも本考案のプロービング装置は、プローブカードを収容す るプローブホルダを載置するだけで装着が行なえるためこのような自動化システ ムが容易に実現できる。

【００２４】

【考案の効果】

本考案により、プローブカードの交換が容易に行なえるプロービング装置が低 コストで実現でき、プローブカードの効率的な使用が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のプロービング装置の基本構成を示す図
である。

【図２】外部に引き出すトレイを備え、トレイにプロー
ブカードを載置する実施例を示す図である。

【図３】図２の実施例でのプローブカードとポゴピン介
装ソケットの接続部を示す図である。

【図４】プローブカードの移動にウエハチャックを共用
する実施例を示す図である。

【図５】多数のプローブカードを保持し、測定する半導
体ウエハに応じて選択するようにした従来例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１…プローブカード ２…カードホルダ ３…ポゴピン介装ソケット ４…移動手段 ５…係合手段 ６…分離手段

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウエハの電気的特性を測定するた
   め半導体ウエハの種類に対応したプローブカード（１）
   の触針を半導体ウエハの電極パッドに接触させるプロー
   ビング装置において、 単一のプローブカード（１）を収容したカードホルダ
   （２）が載置され、該カードホルダ（２）を前記プロー
   ブカード（１）が接続されるポゴピン介装ソケット
   （３）の直下に移動させ、さらに前記カードホルダ
   （２）を上昇させる移動手段（４）、及び前記プローブ
   カード（１）を前記ポゴピン介装ソケット（３）に接続
   して係合する係合手段（５）を備え、プローブカードの
   ポゴピン介装ソケット（３）への着脱を容易にしたこと
   を特徴とするプロービング装置。
2. 【請求項２】 外部に引き出し可能で、引き出した状態
   で載置された前記カードホルダ（２）を前記移動手段
   （４）上まで移動するトレイ（７）を備えることを特徴
   とする請求項１に記載のプロービング装置。
3. 【請求項３】 前記移動手段（４）はプロービング装置
   で測定する半導体ウエハ（９）を搬送するウエハチャッ
   ク（８）を共用することを特徴とする請求項１又は２の
   いずれかに記載のプロービング装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載のプロービング装置を備
   え、プロービング装置への半導体ウエハの供給及び排出
   をロボット搬送装置により行なう検査システムにおい
   て、測定する半導体ウエハと対応するプローブカード
   （１）とが組み合されて供給及び排出されることを特徴
   とする半導体ウエハ検査システム。