JPH098086A - プローブカード装着機構およびそれに用いる移動部材、並びにプローブカード装着機構を有するプローバー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高精度の部品を必要とせず、メンテナン性が良
好であり、しかも耐久性およびクリーン度の面で優れた
プローブカード装着機構を提供すること。 【構成】半導体ウエハの電気特性を検査するプローバー
にプローブカードを装着するプローブカード装着機構３
０は、プローブカードを係止する回転リング部材３１
と、この回転リング部材３１によって係止されたプロー
ブカード４０を検査位置および退避位置の間で移動させ
る昇降機構３２とを備えている。昇降機構は、中空の弾
性体からなる移動部材３４と、移動部材内にガスを供給
するガス供給機構３８とを有し、移動部材３４内に供給
されたガスによって移動部材３４を膨張させることによ
り、プローブカード４０を退避位置から検査位置へ移動
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハ等の電気
特性を検査するプローバーに用いられるプローブカード
装着機構およびそれに用いる移動部材、並びにプローブ
カード装着機構を有するプローバーに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造においては、半導
体ウエハに多数の半導体デバイスが形成され、この後各
デバイス毎に切断される。このような半導体デバイスの
製造工程では、従来からプローバーを用いて、半導体デ
バイスの電気的特性を半導体ウエハの状態で検査してい
る。

【０００３】このプローバーには、半導体ウエハ上の各
チップの電極パッドに接触可能な多数のプローブを備え
たプローブカードが装着され、プローブは各チップのパ
ッドに接触した時に、テスタからの各種測定パターンを
各チップに付与する。各チップからの出力パターンは、
テスターによってモニタリングされる。この結果、半導
体ウエハ上の各チップの電気的特性が検査される。

【０００４】このようなプローバーとしては、検査回路
等を内蔵しているテストヘッドが検査位置とこの位置か
ら退避した退避位置との間で移動可能な構造を有するも
のが用いられ、このようなプローバーにプローブカード
を装着する機構としては、従来、図８に示すようなもの
が用いられている（特開平２−９１４５号公報参照）。

【０００５】図８において、参照符号１はテストヘッド
であり、その下には接続リング２が設けられており、そ
の下端にはテストヘッド１からの配線が接続された複数
のポゴピン２ａが設けられている。この接続ユニット２
はプローバーのヘッドプレートに嵌め込まれたインサー
トリング３に係止されている。そして、ホルダー５に固
定された状態のプローブカード４がプローバーに装着さ
れ、プローブカードのパッド４ａと接続リングのポゴピ
ン２ａとが接続される。

【０００６】プローブカード装着機構６は、ホルダー５
を係止する係止部材７とプローブカード４を昇降させる
ための昇降機構８を有している。この昇降機構８は、係
止部材７に係合された伝達部材９と、インサートリング
３に固定され、上方に向けて開口する溝１０ａを有する
受け部材１０と、溝１０ａに嵌め込まれ、溝１０ａ内に
気密室を形成するＯリング１１とを備えており、先ずプ
ローブカード４を係止部材７に係止させ、次いで通路１
２を介して溝１０ａ内に空気を供給してＯリング１１を
上昇させることによって伝達部材９を上昇させる。この
移動がプローブカード４に伝達されて上昇し、プローブ
カード４が所定の測定位置にセットされる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
なプローブカード装着機構を採用する場合には、Ｏリン
グ１１を溝１０ａに気密状態で嵌め込まなければなら
ず、空気漏れを防止する観点から高寸法精度で溝１０ａ
を形成する必要がある。従って、受け部材１０が極めて
高価なものとなってしまう。また、Ｏリング１１を溝１
０ａ内で摺動させる必要があるため、定期的に分解して
グリスアップしなければならず、メンテナンス性が悪い
という問題がある。また、耐久性も十分ではなく、さら
にグリスが一部飛散して汚染の原因となる可能性もあ
る。

【０００８】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであって、高精度の部品を必要とせず、メンテナンス
性が良好であり、しかも耐久性およびクリーン度の面で
優れたプローブカード装着機構およびそれに用いる移動
部材、並びにそのようなプローブカード装着機構を有す
るプローバーを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、第１に、被検査体の電気特性を検査するプ
ローバーにプローブカードを装着するプローブカード装
着機構であって、プローブカードを係止する係止部材
と、この係止部材によって係止されたプローブカードを
検査位置および退避位置の間で移動させる移動手段とを
備え、前記移動手段は、中空の弾性体からなる移動部材
と、移動部材内にガスを供給するガス供給機構とを有
し、移動部材内に供給されたガスによって移動部材を膨
張させることにより、前記プローブカードを退避位置か
ら検査位置へ移動させることを特徴とするプローブカー
ド装着機構を提供する。

【００１０】第２に、被検査体の電気特性を検査するプ
ローバーにプローブカードを装着するプローブカード装
着機構においてプローブカードを検査位置および退避位
置の間で移動させる移動部材であって、中空の弾性体か
らなり、その中にガスが供給されることによって膨張す
ることにより、前記プローブカードを退避位置から検査
位置へ移動させることを特徴とするプローブカードの移
動部材を提供する。

【００１１】第３に、複数のプローブを有するプローブ
カードが装着され、これらプローブを被検査体に接触さ
せて被検査体の電気特性を検査するプローバーであっ
て、プローバー本体と、本体に設けられたヘッドプレー
トと、ヘッドプレートに嵌合されたインサートリング
と、前記被検査体の電気的測定を行なうテストヘッド
と、前記プローブカードと前記テストヘッドとを電気的
に接続すると共に、前記インサートリングに支持された
接続部材と、プローブカードを装着するためのプローブ
カード装着機構とを具備し、前記プローブカード装着機
構は、プローブカードを係止する係止部材と、この係止
部材によって係止されたプローブカードを検査位置およ
び退避位置の間で移動させる移動手段とを備え、前記移
動手段は、中空の弾性体からなる移動部材と、移動部材
内にガスを供給するガス供給機構とを有し、移動部材内
に供給されたガスによって移動部材を膨張させることに
より、前記プローブカードを退避位置から検査位置へ移
動させることを特徴とするプローバーを提供する。

【００１２】

【作用】本発明によれば、プローブカードを検査位置お
よび退避位置の間で移動させる移動手段を、中空の弾性
体からなる移動部材と、移動部材内にガスを供給するガ
ス供給機構とで構成し、移動部材内に供給されたガスに
よって移動部材を膨張させることにより、プローブカー
ドを退避位置から検査位置へ移動させるようにしたの
で、従来のＯリングのような摺動する部材が不要とな
る。従って、高精度の加工部品が不要となり、さらにグ
リスアップが不要となる。そのため、クリーン度が高
く、しかも耐久性も向上する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例について具体的に説明
する。図１は本発明の一態様に係るプローバーの全体構
成を示す概略図である。このプローバーは、筐体２０を
有しており、その中に被検査体としての半導体ウエハＷ
の位置合わせを行う位置合わせ部１００が設けられてい
る。

【００１４】位置合わせ部１００は、メインステージ１
０１と、その上に設けられた移動機構１０２とを有して
いる。移動機構１０２は、半導体ウエハＷを載置すると
共にｚ方向及びθ方向に移動するｚ−θステージ１０３
と、ｘ方向に移動するｘステージ１０４と、ｙ方向に移
動するｙステージ１０５を備えており、所望の位置に半
導体ウエハＷを移動させることができる。

【００１５】筐体２０の上部にはヘッドプレート２１が
設けられており、ヘッドプレート２１にはインサートリ
ング２２が嵌め込まれている。ヘッドプレート２１の上
方には被検査体である半導体ウエハＷの電気的測定を行
うテストヘッド２３が設けられており、インサートリン
グ２２の中空部分にはテストヘッド２３の配線に接続さ
れた接続ユニット２４が挿入されている。

【００１６】接続ユニット２４は円筒状をなし、その外
周に突起部２４ａが形成されており、この突起部２４ａ
がインサートリング２２に係止されることにより、イン
サートリング２２に支持される。また、接続ユニット２
４の底部には、プローブカードの電極パッドに弾性的に
接触する複数のポゴピン２４ｂが設けられている。ポゴ
ピン２４ｂの弾性力は、接続ユニット２４内に設けられ
たコイルスプリング（図示せず）によって付与される。
この接続ユニット２４はテストヘッド２３とプローブカ
ードとを接続する機能を有している。

【００１７】インサートリング２２にはプローブカード
装着機構３０が取り付けられており、これにより多数の
プローブ４１を有するプローブカード４０がホルダー４
３に保持された状態でプローバーに装着されると共に、
プローブカード４０の電極パッド４２に接続ユニット２
４のポゴピン２４ｂが接触する測定位置まで移動され
る。

【００１８】次に、図２を参照しながら、プローブカー
ド装着機構３０について詳細に説明する。プローブカー
ド装着機構３０は、ホルダー４３を係止するための係止
部３１ａを有する回転リング部材３１と、プローブカー
ド４０を昇降させるための昇降機構３２を備えている。
この昇降機構３２は、インサートリング２２に固定さ
れ、上方に向けて開口する溝３３ａを有する受け部材３
３と、溝３３ａに固定され、プローブカード４０を移動
させるための移動部材３４と、移動部材３４の頂部に接
するフランジを有し、かつ係止部材３１に係合された伝
達部材３５を備えている。

【００１９】上記移動部材３４は、図３に示すような中
空環状をなす弾性体例えばウレタンゴムからなり、受け
部材３３に固定リング３６およびねじ３７により固定さ
れている。そして、移動部材３４にはガス通路３９を介
して給排気機構３８が接続されており、給排気機構３８
から空気などのガスが移動部材３４の内部に供給される
ことにより移動部材３４が膨張し、この状態から給排気
機構３８によりガスが排出されることにより移動部材３
４が収縮する。

【００２０】プローブカード４０が回転リング部材３１
により係止された状態において、上記移動部材３４の膨
張および収縮に対応して伝達部材３５が上昇および下降
し、これにより回転リング部材を介してプローブカード
４０が上昇および下降する。そして、図２に示す移動部
材３４が膨張した状態においてプローブカード４０が測
定位置に位置される。なお、移動部材３４が収縮した状
態を図４に示す。

【００２１】次に、図５および図６を参照して、回転リ
ング部材３１と、プローブカードを保持したホルダ４３
との係止機構について説明する。回転リング部材３１
は、図５に示すように、その内周に凸部３１ａおよび凹
部３１ｂが等間隔で交互に形成されている。この回転リ
ング部材３１は、伝達部材３５の係合溝に沿って回転可
能に設けられており、その外周には回転リングの接線方
向に伸縮するシリンダ５１がガイド溝部材５２とその溝
に沿って移動するガイドローラ５３とからなる連結部材
５４を介して取り付けられている。

【００２２】一方、図６に示すように、ホルダ４３もリ
ング状をなし、その外周には凸部４３ａおよび凹部４３
ｂが等間隔で交互に形成されており、これらの間隔は回
転リング部材３１の凸部３１ａおよび凹部３１ｂとほぼ
同じ間隔となっている。

【００２３】そして、プローブカード４０を保持した状
態のホルダ４３の凸部４３ａを回転リング部材３１の凹
部３１ｂに対応させ、その状態でホルダ４３を上昇させ
ることにより、ホルダ４３を回転リン部材３１の上方に
位置させ、その際にシリンダ５１を駆動して、回転リン
グ部材３１をその凸部３１ａがホルダ４３の凸部４３ａ
に対応する位置になるまで回転させることにより、ホル
ダ４３と共にプローブカード４０が回転リング部材３１
に係止される。

【００２４】以上のように構成されたプローバーにおい
ては、先ず、図示しない搬送機構により、ホルダ４３に
保持されたプローブカード４０を接続ユニット２４の直
下間で搬送し、ホルダ４３の凸部４３ａを回転リング部
材３１の凹部３１ｂに対応させ、凸部４３ａを凹部３１
ｂに挿入することにより、ホルダ４３を回転リング部材
３１の上方に位置させ、その状態でエアシリンダ５１を
駆動（例えば伸長）させることにより回転リング部材３
１をその凸部３１ａがホルダ４３の凸部４３ａに対応す
る位置になるまで回転させる。これにより、ホルダ４３
と共にプローブカード４０が回転リング部材３１に係止
される。

【００２５】そのとき、給排気機構３８により、移動部
材３４内が排気されており、プローブカード４０は、そ
の電極パッド４２が接続ユニット２４のポゴピン２４ｂ
には接触していない退避位置に位置している。

【００２６】その状態において、給排気機構３８から空
気等のガスを移動部材３４内に供給することにより移動
部材３４が膨張し、これに伴って伝達部材３５および回
転リング部材３１が上昇し、プローブカード４０が、そ
の電極パッド４２が接続ユニット２４のポゴピン２４ｂ
に接触する測定位置まで移動される。この時点でプロー
ブカードの装着動作が完了する。

【００２７】次に、ｚ−θステージ１０３に載置された
半導体ウエハＷの位置を移動機構１０２により調整し、
プローブカード４０の複数のプローブ４１と半導体ウエ
ハＷの電極パッドとの位置合わせを行い、次いでｚ−θ
ステージ１０３を上昇させて複数のプローブ４１を所定
の電極パッドに接触させる。そして、この状態で半導体
ウエハＷ上のチップを順次プロービングする。

【００２８】このようにして、所定のプローブカード４
０での測定が終了すると、プローブカードを交換する。
その際には、先ず、給排気機構３８により移動部材３４
内を排気することによって移動部材３４を収縮させ、プ
ローブカード４０を退避位置まで移動させる。次いで、
回転リング部材３１をシリンダ５１により回転させてホ
ルダ４３の凸部４３ａを回転リング部材３１の凹部３１
ｂに対応させ、その状態で搬送機構によりプローブカー
ド４０を降下させ、搬送機構によりプローバの外に搬出
する。そして、次のプローブカードが上述した手順と同
様にしてプローバーに装着される。

【００２９】このようなプローバーによれば、中空環状
をなす弾性体からなる移動部材３４を用い、これにガス
を供給して膨張させることによりプローブカードを退避
位置から検査位置に移動させるので、従来のようにＯリ
ングと受け部材との摺動がなく、従って受け部材の加工
精度は高くなくともよいし、グリスアップも不要であ
る。このため、グリスの飛散の問題もなく、クリーンで
しかも耐久性も向上したものとなる。

【００３０】なお、本発明は上記実施例に限定されるこ
となく、種々変形可能である。例えば、被検査体として
半導体ウエハを用いた例について示したが、これに限ら
ず、液晶表示基板等の他のものであってもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
プローブカードを検査位置および退避位置の間で移動さ
せる移動手段を、中空の弾性体からなる移動部材と、移
動部材内にガスを供給するガス供給機構とで構成し、移
動部材内に供給されたガスによって移動部材を膨張させ
ることによりプローブカードを移動させるようにしたの
で、従来のＯリングのような摺動する部材が不要とな
り、従って、高精度の加工部品が不要となり、さらにグ
リスアップが不要となる。そのため、クリーンでしかも
耐久性も向上したものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るプローバーの全体構成
を示す概略図。

【図２】本発明のプローブカード装着機構の一例を示す
断面図。

【図３】上記プローブカード装着機構に用いられる移動
部材の一部を示す斜視図。

【図４】上記移動部材の収縮した状態を示す断面図。

【図５】プローブカード装着機構に用いられる回転リン
グ部材を示す平面図。

【図６】プローブカードおよびそれを保持するホルダー
を示す平面図。

【図７】従来のプローブカード装着機構を示す断面図。

【符号の説明】

２１……ヘッドプレート ２２……インサートリング ２３……テストヘッド ２４……接続ユニット ３０……プローブカード装着機構 ３１……回転リング部材（係止部材） ３２……昇降機構 ３３……受け部材 ３４……移動部材 ３５……伝達部材 ３８……給排気機構 ４０……プローブカード ４１……プローブ ４３……ホルダー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 久 山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の１ 東京エレクトロン山梨株式会社内 (72)発明者 冨士原 等 山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の１ 東京エレクトロン山梨株式会社内 (72)発明者 太田 功 東京都港区芝大門１−12−15 エヌオーケ ー株式会社内 (72)発明者 藤本 和彦 茨城県北茨城市磯原町上相田831−２ 日 本メクトロン株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査体の電気特性を検査するプローバ
   ーにプローブカードを装着するプローブカード装着機構
   であって、 プローブカードを係止する係止部材と、 この係止部材によって係止されたプローブカードを検査
   位置および退避位置の間で移動させる移動手段とを備
   え、 前記移動手段は、中空の弾性体からなる移動部材と、移
   動部材内にガスを供給するガス供給機構とを有し、移動
   部材内に供給されたガスによって移動部材を膨張させる
   ことにより、前記プローブカードを退避位置から検査位
   置へ移動させることを特徴とするプローブカード装着機
   構。
2. 【請求項２】 被検査体の電気特性を検査するプローバ
   ーにプローブカードを装着するプローブカード装着機構
   においてプローブカードを検査位置および退避位置の間
   で移動させる移動部材であって、中空の弾性体からな
   り、その中にガスが供給されることによって膨張するこ
   とにより、前記プローブカードを退避位置から検査位置
   へ移動させることを特徴とするプローブカードの移動部
   材。
3. 【請求項３】 複数のプローブを有するプローブカード
   が装着され、これらプローブを被検査体に接触させて被
   検査体の電気特性を検査するプローバーであって、 プローバー本体と、 本体に設けられたヘッドプレートと、 ヘッドプレートに嵌合されたインサートリングと、 前記被検査体の電気的測定を行なうテストヘッドと、 前記プローブカードと前記テストヘッドとを電気的に接
   続すると共に、前記インサートリングに支持された接続
   部材と、 プローブカードを検査位置に装着するためのプローブカ
   ード装着機構とを具備し、 前記プローブカード装着機構は、 プローブカードを係止する係止部材と、 この係止部材によって係止されたプローブカードを検査
   位置および退避位置の間で移動させる移動手段とを備
   え、 前記移動手段は、中空の弾性体からなる移動部材と、移
   動部材内にガスを供給するガス供給機構とを有し、移動
   部材内に供給されたガスによって移動部材を膨張させる
   ことにより、前記プローブカードを退避位置から検査位
   置へ移動させることを特徴とするプローバー。