JPH07107546B2 - プローブカード自動交換機能付プローブ装置 - Google Patents

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エハに多数形
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、このためオペレートの操作が
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、オペレートがマニュアル操作
でプロー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、ウエハ
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58−196029
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（１）とプローブカ
ード自動交換部（２）で構成されている。プローバ部
（１）は、カセット（３）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エハ（４）を例えば縦列状
に25枚設置する。このウエハ（４）を収納したカセット
（３）をカセット収納部に搬入する。この収納部からウ
エハ（４）を一枚づつ取出し、予備位置決めステージ
（５）に搬送する。この予備位置決めステージ（５）を
回転させてウエハ（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、ウエハ
（４）を検査ステージ（６）に搬送する。この検査ステ
ージ（６）に搬送されたウエハ（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
識機構を用いてウエハ（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（６）上方に設けられた
インサートリング（７）に装着されているプローブカー
ド（８）によりウエハ（４）上にプローブカード（８）
のプローブ針（９）をソフトタッチし、プローブカード
（８）上方に設けられたテストヘッド（10）により自動
的にウエハ（４）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（１）により、半導体
ウエハ（４）の検査工程を実行するうえにおいては、半
導体ウエハ（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
（８）に交換する必要がある。次にプローブカード自動
交換部（２）について説明する。

この交換部（２）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（８）を予め位置調整してプローブカードホ
ルダ（8a）にネジ止めする。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（８）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（８）をホルダー（8a）
ごとラック（11）からプローバ部（１）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、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（16）
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）、（18b）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）にはボールナット（19）が螺合されており、この
ボールナット（19）と伸縮腕（16）の支持ピン（20）と
がナット連結板（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）に螺合したボールナット（19）
を移動させることにより、ボールナット（19）と伸縮腕
（16）の支持ピン（20）とを連結するナット連結板（2
1）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120度の
角度の間隔をおいてプローブカード支持ピン（27）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）にはボールナット（33）が螺
合されており、このボールナット（33）は基台（14）と
固着されている。

即ち基台（14）の昇降動差構造は、垂直駆動モータ（3
1）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
なったボールナット（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
（２）は、プローバ部（１）とは独立した１つの筐体で
ある。ここでプローバ部（１）で、当該品種を検査中
は、他品種対応の各プローブカード（８）は、待機中状
態で収容ラック（11）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（２）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（２）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（２）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）およびエアフイルタ
（37）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、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（８）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（２）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（28）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（１）において、カセット（３）に収納され
ている半導体ウエハ（４）を予備アライメント後、検査
ステージ（６）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（８）の対
向位置にウエハ（４）を設置する。次に検査ステージ
（６）を上昇してウエハ（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（８）のプローブ針（９）
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、当該品種のウエハ（４）の検査を終了した後に、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
れたウエハ（４）の品種情報に基づいて該ウエハ品種に
対応するプローブカード（８）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（８）
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（８）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（８）を載置し、
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（７）下
面までプローブカード（８）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（８）とインサートリング（７）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
（８）とインサートリング（７）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、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（７）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（８）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）を設けており、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（１）でウエハ（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（２）でプローブカード（８）の自動
交換を実施中に、各種プローブカード（８）を収納して
いるプローブカード自動交換部（２）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（２）内に供給される。ここで、クリー
ンエアは、自動交換部（２）上面から下面に向って流通
する。即ち、自動交換部（２）は、クリーンエアのダウ
ンブロー状態となり自動交換部（２）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（２）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（８）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（８）
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（８）のプローブ針（９）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（８）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（８）のプローブ針（９）装着開口部に
おいて流通状態とし、プローブ針（９）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（８）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（２）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。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（4
7）と一体をなすプローブカード（46）をストッカ（4
8）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……プローバ部 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

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項４】ダウンブローしたエアは、イオン化した酸
   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。