JPH08201431A - ウェハプローバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プローバの交換を自動的にできるように改良
されたウェハプローバを提供する。 【構成】 本ウェハプローバ１０は、半導体装置形成ウ
ェハをプローバにより検査する装置である。本ウェハプ
ローバは、従来の構成に加えて、プローバ接続部３０
と、保持枠３２と、取り付けアーム３４と、プローバ接
続部に保持枠を位置決めする手段とを備えている。プロ
ーバ接続部は、ヘッドプレート１６のプローバ座２０の
ピン孔に嵌入する接続ピン３６を上面に、それに対応し
て導通する端子３８を下面に有する。保持枠は、プロー
バ１４を保持する手段とプローバ接続部に連結する手段
とを有する。プローバを保持した保持枠をプローバ接続
部下に搬送し、保持枠を位置決めしつつ連結手段を動作
して保持枠をプローバ接続部に連結して、プローバのピ
ンをプローバ接続部の端子に電気的に接触させることに
より、自動的にプローバの交換ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ウェハプローバに関
し、更に詳細には、多ピン式のプローバピンを自動的に
交換できるようにしたウェハプローバに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ウェハ上に多数個のチップとして形成さ
れた半導体装置は、ウェハプロセス終了段階で、即ちダ
イシング前に回路試験（以下、ウェハプロービング試験
と言う）が施され、ウェハプロセスで発生した不良チッ
プが後に続く組み立て工程に移行しないようにしてい
る。ウェハプロービング試験は、ウェハプローバを使用
して自動的にウェハ毎に全ウェハについて行われる。ウ
ェハプロービング試験は、一般に、直流特性試験、交流
特性試験及び機能試験の３種類に類別され、更にその類
毎に種々の試験種目に細分されている。ウェハプロービ
ング試験は、その試験種目に特有のプローバピンをウェ
ハプローバに装着して行われる。

【０００３】ウェハプローバは、図５に示すように、オ
ートローダ（図示せず）と、プロービングステージ１２
と、下面のプローバピン座２０に板状ブロックのプロー
バピン１４を交換自在に取り付けるようにされたヘッド
プレート１６とを備えている。オートローダは、カセッ
トからウェハを取り出してプロービングステージ１２上
に位置決めして載置する。プロービングステージ１２
は、Ｘ、Ｙ及びＺ方向に自在に動いてプローバピン１４
の探針が丁度ウェハの被測定箇所に接触するようにウェ
ハをプローバピン１４下に位置決めする機能を備えてい
る。プローバピン１４は、図６及び図７に示すように、
その下面に、各試験種目に合わせて必要な個数の下向き
の探針１９をウェハの被測定箇所に合わせた配列で備
え、その上面に探針１９に１対１で対応する上向きピン
１８を備えている。更に、上面には位置決め用の位置決
めピン（図示せず）を備えている。

【０００４】一方、ヘッドプレート１６は、プローバピ
ン１４の上面に対向するプローバピン座２０に各試験種
目毎に異なるプローバピン１４のピン１８の全てに対応
するように配列されたピン孔２２と位置決めピン用の位
置決め孔（図示せず）とを有する。プローバピン１４の
ピン１８をヘッドプレート１６のピン孔２２に嵌入する
ことにより、プローバピン１４とヘッドプレート１６と
の相互の電気的接続及び機械的連結が行われる。

【０００５】ウェハプロセスが終了したウェハＷは、オ
ートローダによりカセットから取り出されプロービング
ステージ１２上に載置される。プロービングステージ１
２が移動してウェハＷをプローバピン１４の下に位置決
めし、プローバピン１４の探針１９がウェハの被測定箇
所に接触してウェハプロービング試験を行う。探針１９
の出力は、プローバピン１４のピン１８とプローバピン
座２０のピン孔２２との電気的接触を介してヘッドプレ
ート１６の回路に入力され、更にリード線２４を経てテ
スタ（図示せず）に送られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ウェハプロー
ビング試験の種目は、多数あって、試験種目が異なる毎
にプローバピン（又は針）を取り替える必要がある。と
ころで、各プローバピンは、それぞれ異なる配列で多数
本のピン、例えば７０から１２０ピンを有していて、プ
ローバピンを交換するには、その都度ヘッドプレートを
裏返しに回転させてピン孔を上向きに変え、人の手でプ
ローバピンの位置決めピンをプローバピン座の位置決め
孔に嵌入しつつ各ピンをプローバピン座の対応するピン
孔に嵌入する必要がある。従って、プローバピンの交換
作業が、極めて面倒で、人手と時間とを要する作業であ
るために、ウェハプロービング試験の生産性の向上が難
しかった。

【０００７】そこで、本発明の目的は、プローバピンの
交換を自動的にできるように改良されたウェハプローバ
を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るウェハプローバは、オートローダと、
プロービングステージと、下面にプローバピン座を有
し、そこに板状ブロックのプローバピンを着脱自在に取
り付けるようにされたヘッドプレートとを備え、測定用
針（以下、プローバピンと言う）がその上面に多数本の
上向きピンを有し、プローバピン座が所要プローバピン
の全てのピンに対応できるように配置されたピン孔を有
し、ピンをピン孔に嵌入することによりプローバピンと
ヘッドプレートとの相互の電気的接続及び機械的連結を
行って、オートローダによりプロービングステージ上に
載置された半導体装置形成ウェハをプローバピンにより
特性検査するウェハプローバにおいて、プローバピンと
同じ形状の接続ピンの群をプローバピン座のピン孔と同
じ配列で上面に、接続ピンの配列と同じ配列で配置さ
れ、かつ接続ピンに１対１の対応で導通する端子を下面
にそれぞれ有し、プローバピンに代えてヘッドプレート
のプローバピン座に一部品として取り付けられた接続部
と、プローバピンを保持する保持手段と、保持したプロ
ーバピンとプローバピン接続部の対応する端子とを接触
させるようにプローバピン接続部に連結する連結手段と
を有する保持枠と、保持枠によって保持したプローバピ
ンとプローバピン接続部の端子とが所定通り接触するよ
うにプローバピン接続部に対して保持枠を位置決めする
位置決め手段と、プローバピンを保持した保持枠をプロ
ーバピン接続部下に搬送し、位置決め手段によって保持
枠を位置決めし、かつ保持枠の連結手段を動作して保持
枠をプローバピン接続部に連結する保持枠取り付け手段
とを備えることを特徴としている。

【０００９】本発明に係るウェハプローバは、半導体装
置の種類に関係なく、例えばバイポーラトランジスタ、
電界効果トランジスタ等の半導体装置形成ウェハの特性
試験の装置に適用できる。本発明で「接続ピンの群をプ
ローバピン座のピン孔と同じ配列で」とは、単に配列が
相似していることではなく、接続ピンの配列ピッチが、
ピン孔の配列ピッチに同じあって、接続ピンの位置が、
対応するピン孔の位置に一致し、しかも接続ピンの直径
が、対応するピン孔の内径と同じであることを意味す
る。プローバピン接続部の端子は、プローバピンと接触
し易い形態である限り、特に制約はなく、例えば後述の
半球形の端子でも良い。プローバピンを保持する保持手
段は、後述する支持棚式でも機械的チャック式でも真空
吸着式でも良い。また、保持枠の連結手段は、同じく、
真空吸着式或いは磁石式等の既知の連結手段であり、位
置決め手段は位置センサと位置センサからの入力に基づ
き保持枠取り付け手段を制御する制御手段とを備える既
知の機構である。また、保持枠取り付け手段も、既知の
搬送アームである。

【００１０】

【作用】本発明では、別の試験種目に移行する度ごとに
ヘッドプレートのプローバピン座にその試験種目に特有
のプローバピンを取り付ける従来の方法に変えて、ウェ
ハプロービング試験に必要な全てのプローバピンと接触
できるように配列された端子を備えたプローバピン接続
部をプローバピン座に取り付け、各プローバピンを一個
の共通のプローバピン接続部を介してヘッドプレートに
接続することにより、しかもピンとピン孔との孔接触に
代えてピンと端子との面接触にすることにより、自動化
を容易にしている。また、保持枠にプローバピンを収容
し、プローバピンを収容した保持枠を保持枠取り付け手
段によりプローバピン接続部下に位置決めし、連結手段
によりプローバピン接続部に連結することにより、自動
化を容易にしている。本発明では、位置決め手段と、連
結手段と、保持枠取り付け手段との協働動作により、プ
ローバピンの交換作業が自動的に行われる。

【００１１】

【実施例】以下、添付図面を参照し、実施例に基づいて
本発明をより詳細に説明する。図１は本発明に係るウェ
ハプローバの実施例の要部構成を示す模式図、図２はプ
ローバピン接続部の側面図、図３（ａ）は保持枠の平面
図、図３（ｂ）は図３（ａ）の線Ｉ−Ｉでの断面図及び
図４はプローバピン接続部と保持枠との部分断面側面図
である。

【００１２】本実施例のウェハプローバ１０は、図５に
示した構成に加えてプローバピン接続部３０と、保持枠
３２と、取り付けアーム３４とを備えている。プローバ
ピン接続部３０は、ヘッドプレート１６のプローバピン
座２０のピン孔２２の配列と同じ配列の接続ピン３６を
上面に、接続ピン３６の配列と同じ配列で配置され、か
つ１対１で対応して接続ピン３６に導通する接触端子３
８を下面にそれぞれ備えている。接続ピン３６の形状
は、プローバピン１４のピン１８と同じであり、接触端
子３８は、本実施例では、ピン１８との接触が容易なよ
うに、半田等による半球形の端子で形成され、その表面
に各プローバピン１４のピン１８が１対１で対応して接
触するようになっている。プローバピン接続部３０は、
接続ピン３６をヘッドプレート１６のプローバピン座２
０のピン孔２２に嵌入することにより、ヘッドプレート
１６に電気的に接続され、かつ機械的に連結される。以
上の構成により、１個の共通のプローバピン接続部３０
を介して、所定のウェハプロービング試験に必要とする
複数個のプローバピン１４のピン１８の全てをヘッドプ
レート１６に電気的に接続することができる。

【００１３】保持枠３２は、図３（ａ）に示すようにプ
ローバピン１４の周縁と同じ形状、寸法の内法を有して
その内側にプローバピン１４を収容する枠体４０と、プ
ローバピン１４を支持する棚部４２とを備えている。棚
部４２には、プローバピン１４を上方に押し上げるよう
に付勢された小さなコイルバネ又は板バネ４２が適所に
設けてあって、これにより、プローバピン１４のピン１
８とプローバピン接続部３０の接触端子３８との接触を
確実にしている。

【００１４】保持枠３２には、位置決め手段として位置
センサ（図示せず）が設けてあって、位置センサの信号
が後述する取り付けアーム３４の駆動機構に入力され、
それによって取り付けアーム３４を制御してプローバピ
ン接続部３０に対して保持枠３２を位置決めするように
なっている。位置決めに必要ならば、更に位置決めピン
を保持枠３２に設け、位置決め孔をプローバピン接続部
３０に設けてもよい。また、保持枠３２とプローバピン
接続部３０とを連結するために、真空吸着手段又は磁石
式吸着手段等の常用の連結手段（図示せず）が保持枠３
２とプローバピン接続部３０との間に設けてある。取り
付けアーム３４は、先端に保持枠３２の枠体４０を真空
吸着して保持する常用の手段（図示せず）を備え、駆動
機構（図示せず）によりＸ、Ｙ及びＺ方向に自在に移動
できるようになっている。

【００１５】以下に本実施例のウェハプローバ１０の使
用方法を説明する。先ず、プローバピン座２０が上側に
向くようにヘッドプレート１６を裏返し、プローバピン
座２０のピン孔２２にプローバピン接続部３０の接続ピ
ン３６を所定通り嵌入してプローバピン座２０にプロー
バピン接続部３０を取り付け、その後ヘッドプレート１
６を元の状態に戻す。尚、以上の操作は、最初にヘッド
プレート１６にプローバピン接続部３０を取り付ける場
合にのみ必要で、以後のプローバピン１４の交換の際に
は、ヘッドプレート１６を裏返しにする必要はない。

【００１６】次に、ウェハプロービング試験の種目に必
要なプローバピン１４を保持枠３２内に収容し、続いて
ヘッドプレート１６のプローバピン接続部３０を下向き
にしたままで、取り付けアーム３４を操作して保持枠３
２をプローバピン接続部３０の下に搬送し、更に位置セ
ンサによって位置決めしつつ保持枠３２をプローバピン
接続部３０に接触させ、連結手段により図４に示すよう
に保持枠３２をプローバピン接続部３０に取り付ける。
これにより、プローバピン１４の各ピン１８は、プロー
バピン接続部３０の対応する接触端子３８に電気的に接
触する。以下、従来のウェハプローバと同様にしてウェ
ハのウェハプロービング試験を行う。次に別の種目のウ
ェハプロービング試験に移行する時には、上述の手順と
逆の手順に従って保持枠３２をプローバ接続部３０より
取り外し、次いで別の所要のプローバピンを保持枠３２
に収容して、上述と同じ手順で保持枠３２をウェハプロ
ーバ１０に装着する。以上の手順により、本実施例のウ
ェハプローバ１０を使用すれば、ヘッドプレート１６を
上方に上げたり、回動させたりすることなく、プローバ
ピン１４の交換を自動的に行うことができる。

【００１７】

【発明の効果】本発明の構成によれば、ウェハプロービ
ング試験に必要なプローバピンの全てのピンに対応でき
るように配列された端子を有する全プローバピンに共通
の一個のプローバピン接続部と、プローバピンを保持し
てプローバピン接続部に連結し、プローバピンとプロー
バピン接続部の対応する端子とを接触させるようにした
保持枠と、プローバピン接続部に対して保持枠を位置決
めする位置決め手段と、保持枠を搬送してプローバピン
接続部下に位置決めする保持枠取り付け手段とを備え、
それらの協働動作により、本発明に係るウェハプローバ
は、プローバピンを自動的に交換できるようになってい
る。本発明に係るウェハプローバを使用することによ
り、従来のウェハプローバに比べて、ウェハプロービン
グ試験の能率を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るウェハプローバの実施例の要部構
成を示す模式図である。

【図２】プローバピン接続部の側面図である。

【図３】図３（ａ）は保持枠の平面図及び図３（ｂ）は
図３（ａ）の線Ｉ−Ｉでの断面図である。

【図４】プローバピン接続部と保持枠との部分断面側面
図である。

【図５】従来のウェハプローバの構成を示す模式図であ
る。

【図６】プローバピンの平面図である。

【図７】プローバピンとプローバピン座との取り付け方
法を説明する断面図である。

【符号の説明】

１０ 本発明に係るウェハプローバの実施例 １２ プロービングステージ １４ プローバピン １６ ヘッドプレート １８ ピン １９ 探針 ２０ プローバピン座 ２２ ピン孔 ２４ リード線 ３０ プローバピン接続部 ３２ 保持枠 ３４ 取り付けアーム ３６ 接続ピン ３８ 接触端子 ４０ 枠体 ４２ 棚部 ４４ コイルバネ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オートローダと、プロービングステージ
   と、下面にプローバピン座を有し、そこに板状ブロック
   のプローバピンを着脱自在に取り付けるようにされたヘ
   ッドプレートとを備え、測定用針（以下、プローバピン
   と言う）がその上面に多数本の上向きピンを有し、プロ
   ーバピン座が所要プローバピンの全てのピンに対応でき
   るように配置されたピン孔を有し、ピンをピン孔に嵌入
   することによりプローバピンとヘッドプレートとの相互
   の電気的接続及び機械的連結を行って、オートローダに
   よりプロービングステージ上に載置された半導体装置形
   成ウェハをプローバピンにより特性検査するウェハプロ
   ーバにおいて、 プローバピンと同じ形状の接続ピンの群をプローバピン
   座のピン孔と同じ配列で上面に、接続ピンの配列と同じ
   配列で配置され、かつ接続ピンに１対１の対応で導通す
   る端子を下面にそれぞれ有し、プローバピンに代えてヘ
   ッドプレートのプローバピン座に一部品として取り付け
   られた接続部と、 プローバピンを保持する保持手段と、保持したプローバ
   ピンとプローバピン接続部の対応する端子とを接触させ
   るようにプローバピン接続部に連結する連結手段とを有
   する保持枠と、 保持枠によって保持したプローバピンとプローバピン接
   続部の端子とが所定通り接触するようにプローバピン接
   続部に対して保持枠を位置決めする位置決め手段と、 プローバピンを保持した保持枠をプローバピン接続部下
   に搬送し、位置決め手段によって保持枠を位置決めし、
   かつ保持枠の連結手段を動作して保持枠をプローバピン
   接続部に連結する保持枠取り付け手段とを備えることを
   特徴とするウェハプローバ。