JPH0719809B2 - Wafer prober - Google Patents

Wafer prober

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JPH0719809B2
JPH0719809B2 JP62052292A JP5229287A JPH0719809B2 JP H0719809 B2 JPH0719809 B2 JP H0719809B2 JP 62052292 A JP62052292 A JP 62052292A JP 5229287 A JP5229287 A JP 5229287A JP H0719809 B2 JPH0719809 B2 JP H0719809B2
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probe card
wafer
prober
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wafer prober
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  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、半導体ウエハ(以下、ウエハ)表面に多数形
成された半導体素子(以下、チップ)の電気的諸特性を
測定するプローバに係り、特にプローブカードの自動搬
送装置を備えたウエハプローバに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention measures various electrical characteristics of semiconductor elements (hereinafter, chips) formed on a surface of a semiconductor wafer (hereinafter, wafer). In particular, the present invention relates to a wafer prober equipped with an automatic transfer device for probe cards.

(従来の技術) ウエハプローバはウエハに多数形成されたチップの夫々
の電気的諸特性を測定し、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。
(Prior Art) A wafer prober measures the electrical characteristics of each of a large number of chips formed on a wafer and eliminates chips that have been determined to be defective before the assembly process, thus reducing costs and improving productivity. Is a device for contributing to.

ところで、近年の半導体製造工程は生産性の向上、歩留
りの向上並びに品質の向上が要求されており、しかも、
ウエ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、ウエ
ハが収容されたウエハカセット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。
By the way, recent semiconductor manufacturing processes are required to improve productivity, yield and quality.
As the size of wafers increases and automation of manufacturing equipment progresses, the same goes for probers.A prober that can measure automatically by setting a wafer cassette containing wafers is available. Being developed.

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、例えば、X品種のチップを測定し、続
いてY品種のチップの測定する場合には、プローブカー
ドをY品種に応じたものに交換する必要がある。
However, due to the high integration of chips and the increase in the number of products in recent years, the number of small-quantity and multi-product production processes is increasing, and the number of operations by the operator is greatly increasing.
In particular, the probe card needs to be exchanged for each specific target chip type. For example, when measuring X type chips and then measuring Y type chips, the probe card is used according to the Y type. Need to be replaced.

従来、このようなプローブカードの交換手段は、オペレ
ータがヘッドプレート上のビス等を緩めてプローブカー
ドを取外し、次にY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。
Conventionally, in such a probe card exchange means, an operator loosens a screw or the like on the head plate to remove the probe card, and then attaches a probe card suitable for the Y type, and the like. Was done by artificial means.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、上述したように従来のウエハプローバで
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
留り並びに品種等の向上を図ることは極めて困難であ
る。
(Problems to be Solved by the Invention) However, as described above, in the conventional wafer prober, the operator artificially replaces the probe card every time the type of wafer is replaced, which conflicts with automation in the semiconductor manufacturing process. Of course, it is extremely difficult to improve productivity, yield, variety, etc.

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、信頼性の高い測定結果を得るた
めには、プローブカードを繁雑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け
時の搬送途中でオペレータが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。
In particular, the probe stylus of a probe card lacks durability due to friction against the tip, so in order to obtain highly reliable measurement results, the probe card must be replaced frequently, and therefore the operator must check the probe card one by one. This requires a lot of time for replacement and selection of product types, which not only hinders the reduction of work time, but also causes the operator to drop the probe card during transportation while installing the probe card and damage it. I was afraid.

そこで本発明は上述した問題点を解決するためになされ
たもので、プローブカードの搬送系を自動化して、プロ
ーバの全自動化への対応を容易にし、生産性、歩留り向
上およびプローブカード交換時の安全性を向上させるこ
とができるウエハプローバを提供することを目的とす
る。
Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, by automating the probe card transport system, facilitating full automation of the prober, and improving productivity, yield, and probe card replacement. An object of the present invention is to provide a wafer prober capable of improving safety.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明のウエハプローバは、半導体ウエハに多数形成さ
れた半導体素子の電極パッドにプローブカードに装着さ
れた触針を接触して測定するウエハプローバにおいて、
前記プローブカードを複数種予め定められた位置に配置
すると共に、このプローブカードを予め設定されたプロ
グラムに従って取出してインサートリングへ搬送する伸
縮腕を備えた搬送機構を介してプローブカードを自動交
換でき得るように構成したことを特徴とするものであ
る。
[Structure of the Invention] (Means for Solving Problems) A wafer prober of the present invention is a wafer for measuring by contacting a stylus mounted on a probe card with electrode pads of semiconductor elements formed in large numbers on a semiconductor wafer. In the prober,
A plurality of types of the probe card can be arranged at predetermined positions, and the probe card can be automatically exchanged through a transfer mechanism including an expandable arm that takes out the probe card according to a preset program and transfers the probe card to the insert ring. It is characterized by being configured as described above.

(作 用) プローバ本体内に配置された上下・回転方向に移動可能
な伸縮腕により、カード収容棚に収容した複数のプロー
ブカードから所望のプローブカードを把持して、これを
インサートリングまで搬送することで、プローブカード
交換時におけるカード搬送系の完全自動化が図れ、プロ
ーバの全自動化への対応を容易にし、生産性、歩留り向
上およびプローブカード交換時の安全性を向上させるこ
とができる。
(Working) With the telescopic arm that is vertically movable in the prober body and movable in the direction of rotation, hold the desired probe card from the multiple probe cards stored in the card storage shelf and transport it to the insert ring. As a result, the card carrier system can be fully automated when the probe card is exchanged, the prober can be easily automated, and the productivity, the yield, and the safety when the probe card is exchanged can be improved.

(実施例) 以下、本発明の一実施例について図を参照にして説明す
る。
(Example) Hereinafter, one example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、実施例のウエハプローバの外観を示す図で、
符号1はウエハプローバのメインステージであり、2は
ウエハプローバのローダステージである。
FIG. 1 is a view showing the outer appearance of a wafer prober of the embodiment,
Reference numeral 1 is a main stage of the wafer prober, and 2 is a loader stage of the wafer prober.

ローダステージ2内にはウエハを収容するウエハカセッ
ト3a、3bが配置されており、例えばウエハカセット3aの
ウエハを測定する場合には、ウエハカセット3aから図示
を省略したウエハ搬送機構によりウエハを取出して測定
位置まで搬送し、測定の終了したウエハはこの逆の手順
でウエハカセット3bへと搬送して収容する構造となって
いる。
Wafer cassettes 3a and 3b for accommodating wafers are arranged in the loader stage 2. For example, when measuring a wafer in the wafer cassette 3a, the wafer is taken out from the wafer cassette 3a by a wafer transfer mechanism (not shown). The wafer that has been transferred to the measurement position and the measurement of which has been completed is transferred to the wafer cassette 3b and stored in the reverse order.

符号4はテストヘッドであり、プローバ本体との取付け
部である回転軸5により回転可能に取付けられている。
そしてメインステージ1上面中央部にはリング状のイン
サートリング6が設けられており、このインサートリン
グ6にプローブカードが装着される。ウエハ測定中は、
テストヘッド4はメインステージ1上に密着された状態
となっており、このときプローブカードの触針で検出し
た検出信号は、プローブカード、インサートリング6、
テストヘッド4内の測定回路を介して図示を省略したプ
ローバテスタへと伝達される。
Reference numeral 4 is a test head, which is rotatably attached by a rotary shaft 5 that is an attachment portion with the prober main body.
A ring-shaped insert ring 6 is provided at the center of the upper surface of the main stage 1, and a probe card is mounted on the insert ring 6. During wafer measurement,
The test head 4 is in close contact with the main stage 1, and the detection signal detected by the stylus of the probe card at this time is the probe card, the insert ring 6,
It is transmitted to a prober tester (not shown) via a measurement circuit in the test head 4.

一方、メインステージ1内の左側部にはプローブカード
を複数枚収容したカード収容ラック7と、このカード収
容ラック7から所望のプローブカードを自動的に取出し
てプローブカード装着位置即ちインサートリング6下面
までこれを搬送するプローブカード自動搬送機構8が設
けられている。
On the other hand, on the left side of the main stage 1, a card storage rack 7 that stores a plurality of probe cards, and a desired probe card is automatically taken out from the card storage rack 7 to the probe card mounting position, that is, the lower surface of the insert ring 6. An automatic probe card transport mechanism 8 for transporting this is provided.

第2図は、プローブカード自動搬送機構8およびテスト
ヘッド4の下面部のさらに詳細な構造を示す図で、プロ
ーブカード収容ラック7には複数枚のプローブカード9
が収容されている。
FIG. 2 is a view showing a more detailed structure of the probe card automatic transfer mechanism 8 and the lower surface of the test head 4, in which a plurality of probe cards 9 are provided in the probe card accommodation rack 7.
Is housed.

符号21はプローブカード自動搬送機構の基台であり、こ
の基台21上には間隙を保持して回転基台22が配置されて
いる。
Reference numeral 21 is a base of the probe card automatic transfer mechanism, and a rotary base 22 is arranged on the base 21 with a gap therebetween.

回転基台21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23が配置さ
れている。
An expandable telescopic arm, for example, an expandable arm 23 having a structure in which a large number of links are connected to each other in an X shape by pivot pins is arranged on the rotary base 21.

この伸縮腕23の伸縮方向と平行に伸縮腕駆動捩子24がそ
の両端を摺動支持部材25a、25bにより回転基台21に取付
けられている。伸縮腕駆動捩子24にはボールナット26が
螺合されており、このボールナット26と伸縮腕23の支持
ピン27とがナット連結板28により連結されている。
The expandable arm drive screw 24 is attached to the rotary base 21 at both ends thereof by sliding support members 25a and 25b in parallel with the expandable direction of the expandable arm 23. A ball nut 26 is screwed into the telescopic arm driving screw 24, and the ball nut 26 and the support pin 27 of the telescopic arm 23 are connected by a nut connecting plate 28.

また、回転基台22上には伸縮腕駆動モータ29が設置され
ており、この29の回転軸に設けられた歯車29aと伸縮腕
駆動捩子24の一端に設けられた歯車24aとがタイミング
ベルト30で連結されている。
Further, a telescopic arm drive motor 29 is installed on the rotary base 22, and a gear 29a provided on the rotating shaft of this 29 and a gear 24a provided at one end of the telescopic arm drive screw 24 are a timing belt. It is connected by 30.

即ち、伸縮腕23の伸縮動作は、回転基台22上に取付けら
れた伸縮腕駆動モータ29の回転をタイミングベルト25を
介して駆動捩子24に伝達しこの回転により駆動捩子24に
螺合したボールナット27を移動させることにより、ボー
ルナット27と伸縮腕23の支持ピン28とを連結するナット
連結板29が移動して行われる。
That is, the expansion and contraction operation of the expansion and contraction arm 23 transmits the rotation of the expansion and contraction arm drive motor 29 mounted on the rotation base 22 to the drive screw 24 via the timing belt 25, and this rotation causes the drive screw 24 to be screwed. By moving the ball nut 27, the nut connecting plate 29 that connects the ball nut 27 and the support pin 28 of the expandable arm 23 is moved.

伸縮腕23の先端には、円盤状のプローブカード載置板31
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32が突設されてい
る。
A disk-shaped probe card mounting plate 31 is attached to the tip of the telescopic arm 23.
Are attached, and probe card support pins 32 are provided on the peripheral portion of the probe card at intervals of 120 degrees.

一方、基台21には回転モータ33が取付けられてお、この
回転モータ33の回転軸には歯車が装着され、該歯車は回
転基台22と基台21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33を回転させることにより、回転
基台22が回転する構造となっている。
On the other hand, a rotary motor 33 is attached to the base 21, a gear is attached to the rotary shaft of the rotary motor 33, and the gear is provided in the gap between the rotary base 22 and the base 21. It is connected by a timing belt to the omitted rotary base rotary shaft. That is, the rotation base 22 is rotated by rotating the rotation motor 33.

ところで、基台21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34と垂直駆動捩子35お
よび垂直駆動モータ36とから構成されている。
By the way, the base 21 can be moved up and down in the Z-axis direction by a vertical drive mechanism. This vertical drive mechanism has three vertical guide shafts 34 vertically mounted on the main body of the prober, a vertical drive screw 35, and a vertical drive mechanism. It is composed of a motor 36.

垂直駆動モータ36の回転には歯車が装着されており、こ
の歯車は垂直駆動捩子35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。
A gear is attached to the rotation of the vertical drive motor 36, and this gear is connected to the gear inserted through the lower end of the vertical drive screw 35 via a timing belt.

3本の垂直ガイド軸34は夫々基台21に設けられた軸受部
材38を貫通してプローバ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35にはボールナット37が螺合されており、このボール
ナット37は基台21と固着されている。
Each of the three vertical guide shafts 34 penetrates a bearing member 38 provided on the base 21 and is vertically provided from the main body of the prober, and the penetrating portions have a slidable structure. A ball nut 37 is screwed onto the vertical drive screw 35, and the ball nut 37 is fixed to the base 21.

即ち基台21の昇降動作構造は、垂直駆動モータ36の回転
により垂直駆動捩子35を回転させることで、垂直駆動捩
子35に螺合した基台21と一体となったボールナット37が
昇降することで行われる。
That is, in the ascending / descending structure of the base 21, by rotating the vertical drive screw 35 by the rotation of the vertical drive motor 36, the ball nut 37 integrated with the base 21 screwed to the vertical drive screw 35 moves up and down. It is done by doing.

このようなプローブカード自動搬送装置の動作について
説明する。
The operation of such a probe card automatic transport device will be described.

まず、予めプローバCPUの記憶機構にプログラムされた
ウエハ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9を選択し、プローブカード載置板31がカ
ード収容ラック7に収容された選択されたプローブカー
ド9の下面に挿入するように伸縮腕23を伸ばした後、垂
直駆動モータ36を駆動して基台21を上昇させ、プローブ
カード載置板31上にプローブカード9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9を一時載置して位置合せをおこなう。
First, the probe card 9 corresponding to the wafer type is selected based on the wafer type information programmed in advance in the memory mechanism of the prober CPU, and the probe card mounting plate 31 is stored in the card storing rack 7 and is selected. After extending the telescopic arm 23 so as to be inserted into the lower surface of the probe card 9, the vertical drive motor 36 is driven to raise the base 21, and the probe card 9 is mounted on the probe card mounting plate 31. Then, the probe card 9 is temporarily placed on a probe card alignment mechanism (not shown) for alignment.

位置合せ終了後、再びプローブカード9を載置し、回転
モータ33を駆動して回転基台22を90度回転させた後、伸
縮腕23を伸ばしてプローバのテストヘッド4下面に設け
られたインサートリング6下面までプローブカード9を
搬送し、次に垂直モータ36を駆動して基台21を上昇させ
てプローブカード9とインサートリング6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9とインサートリング6とを固定する。
After the alignment is completed, the probe card 9 is mounted again, the rotary motor 33 is driven to rotate the rotary base 22 by 90 degrees, and then the telescopic arm 23 is extended to insert the probe card 9 on the lower surface of the test head 4. The probe card 9 is conveyed to the lower surface of the ring 6, and then the vertical motor 36 is driven to raise the base 21 to bring the probe card 9 and the insert ring 6 into contact with each other. After that, the probe card 9 and the insert ring 6 are fixed by the probe card fixing mechanism.

ところでプローブカード固定機構であるが、これはのよ
うな機構でもよく、例えば、本例では、テストヘッド4
側に複数のエアシリンダ41により夫々駆動される位置決
めピン42をインサートリング6外周に複数箇所配置し、
この位置決めピン42がプローブカード9のカードホルダ
部9aを下面から押圧して固定する構成とした。
By the way, although it is a probe card fixing mechanism, this may be a mechanism such as, for example, in this example, the test head 4
Positioning pins 42, which are respectively driven by a plurality of air cylinders 41, are arranged on the outer periphery of the insert ring 6 at a plurality of positions.
The positioning pin 42 presses the card holder 9a of the probe card 9 from the lower surface to fix it.

即ち、カードホルダ9a下面の複数箇所に半径方向の固定
溝9bを設けておき、この固定溝9bに位置決めピン42が嵌
挿するようにしたものである。
That is, radial fixing grooves 9b are provided at a plurality of locations on the lower surface of the card holder 9a, and the positioning pins 42 are fitted into the fixing grooves 9b.

このように本発明のプローバによれば、プローブカード
をテストヘッドのインサートリングまで完全自動で搬送
すことが可能となので、オペレータがプローブカードを
搬送する際にこれを落下させて破損する事故がなくな
り、さらには、作業の全自動化例えばプローブカードと
インサートリングとの着脱を自動化して作業の完全自動
化を図る場合、これに容易に対応することができ、生産
効率や品種、歩留りの向上が図れる。
As described above, according to the prober of the present invention, it is possible to transport the probe card to the insert ring of the test head completely automatically.Therefore, the operator does not accidentally drop and damage the probe card when transporting it. Further, when the work is fully automated, for example, when the attachment / detachment of the probe card and the insert ring is automated to achieve the complete automation of the work, this can be easily dealt with, and the production efficiency, the product type, and the yield can be improved.

また、搬送機構にスカラーロボット等を用いてもよく、
この場合、プローブカード収容棚の代わりにリング状の
カード載置板に複数品種のプローブカードを載置しても
よい。
Also, a scalar robot or the like may be used for the transport mechanism,
In this case, a plurality of types of probe cards may be mounted on the ring-shaped card mounting plate instead of the probe card storage shelf.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明のウエハプローバによれ
ば、作業の完全自動化に大きく貢献し、生産効率や品
質、歩留りの向上が図れ、他品種少量生産への対応も容
易となる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the wafer prober of the present invention, it greatly contributes to the complete automation of the work, the production efficiency, the quality, and the yield are improved, and it is easy to cope with the small-lot production of other products. Become.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の実施例のウエハプローバの外観を示す
図、第2図はプローブカード自動搬送機構の構造を示す
図である。 4……テストヘッド、6…インサートリング、7……カ
ード収容ラック、8……プローブカード自動搬送機構、
9……プローブカード、21……基台、22……回転基台、
23……伸縮腕、24……伸縮腕駆動捩子、29……伸縮腕駆
動モータ、31……プローブカード載置板、33……回転モ
ータ、35……垂直駆動捩子、36……垂直駆動モータ。
FIG. 1 is a view showing the outer appearance of a wafer prober of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view showing the structure of a probe card automatic transfer mechanism. 4 ... Test head, 6 ... Insert ring, 7 ... Card storage rack, 8 ... Probe card automatic transfer mechanism,
9 ... Probe card, 21 ... Base, 22 ... Rotation base,
23 ... Telescopic arm, 24 ... Telescopic arm drive screw, 29 ... Telescopic arm drive motor, 31 ... Probe card mounting plate, 33 ... Rotation motor, 35 ... Vertical drive screw, 36 ... Vertical Drive motor.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体ウエハに多数形成された半導体素子
の電極パッドにプローブカードに装着された触針を接触
して測定するウエハプローバにおいて、 前記プローブカードを複数種予め定められた位置に配置
すると共に、このプローブカードを予め設定されたプロ
グラムに従って取出してインサートリングへ搬送する伸
縮腕を備えた搬送機構を介してプローブカードを自動交
換でき得るように構成したことを特徴とするウエハプロ
ーバ。
1. A wafer prober for measuring a contact point of a probe card by contacting electrode pads of a plurality of semiconductor elements formed on a semiconductor wafer with a plurality of types of the probe card at predetermined positions. At the same time, the wafer prober is configured so that the probe card can be automatically exchanged via a transfer mechanism having an expandable arm that takes out the probe card according to a preset program and transfers the probe card to the insert ring.
【請求項2】伸縮腕が、多数のリンクをX状に交差させ
てその交点および関節部を枢着ピンで連結した構造をし
ていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のウ
エハプローバ。
2. The telescopic arm has a structure in which a large number of links are crossed in an X shape and the intersections and joints are connected by pivot pins. Wafer prober.
JP62052292A 1987-03-06 1987-03-06 Wafer prober Expired - Lifetime JPH0719809B2 (en)

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