JPH10321681A - ウエハプローバ及びテストボードの交換方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 テストヘッド１の開閉なしにテストボード８
の交換を可能とし、ポゴピンや位置決めガイド等の破損
を抑え、作業者への精神的負担を軽減し、自動化に対応
するウエハプローバを提供する。 【解決手段】 半導体ウエハ１２に形成された半導体素
子の電気的特性を測定するために使用されるウエハプロ
ーバ３０であって、当該ウエハプローバ３０に設けられ
た開閉自在のテストヘッド１に着脱自在にテストボード
８が接続されており、当該テストヘッド１が閉鎖状態に
ある段階で、該テストボード８が、該テストヘッド１と
離反せしめられ、且つ該テストヘッド１と離反せしめら
れた状態で、該テストヘッド１との接合面と平行な面、
若しくはそれに近似する面に沿って摺動し得る様に構成
されているウエハプローバ３０。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハに形
成されたチップの電気的特性を測定するテスタの電極
（テスタピン）と前記チップ上の電極（パッド）とを電
気的に接続させるウエハプローバに関し、特にテストヘ
ッドを搭載したウエハプローバに関する。

【０００２】

【従来の技術】ウエハプローバは、半導体ウエハ内の各
チップの電気的特性を測定し、良品と不良品を判別する
テスタの電極とチップの電極とをプローブカードを介し
て、電気的に接続させる装置であり、ウエハが収納され
たウエハキャリアからウエハを自動的に搬送し、自動的
に各チップを測定（電気的に接続する）し、測定後、ウ
エハを自動的にウエハキャリアに回収できる装置に改良
され、現在では、プローブカードを自動で交換する機
能、ネットワークに接続し、品種データをダウンロー
ド、測定データをアップロードする機能を有するまでに
自動化が進み、作業性が向上している。

【０００３】ところで、近年の半導体チップの高機能・
高集積化に伴い、製造上少量多品種生産が増加してい
る。このため、作業者の操作が非常に増加している。例
えば、品種Ａのウエハを測定後、引き続いて異なる品種
Ｂのウエハを測定する場合、作業者は、品種Ｂに対応し
たプローブカードと、品種によってはテストボードを交
換しなければならない。

【０００４】また、テスターとウエハの間の接触抵抗が
高いなどのトラブルが発生した場合、テストボードの交
換、脱着及びテストヘッド開閉などを繰り返して対応す
ることが多い。従来のテストボードの交換作業につい
て、図面を参照して詳細に説明する。図８〜図１１に
は、例えば、特開昭６２−２６３６４７号公報に示され
る様な、従来のウエハプローバの構成が示されており、
当該ウエハプローバは、例えば、テストヘッド１、メイ
ンステージ２、ローダステージ３、テストヘッド開閉機
構部４から構成されている。 図８（Ａ）はウエハプロ
ーバの要部正面説明図、図８（Ｂ）はウエハプローバの
要部上面説明図、図９はウエハプローバの内部構造説明
図である。

【０００５】係る従来に於けるウエハプローバのテスト
ヘッド１は、常時（測定時）閉じているため、テストボ
ード８を交換する場合は、先ず（１）テストヘッド１を
開き、（２）テストボード８を交換する(即ち、例えば
固定解除→交換→再固定を行う。又テストボード８の固
定及び解除は、ワンタッチ式が主流である）。次に、
（３）テストヘッド１を閉めるという作業が必要であ
る。このテストボード８交換作業を低減するため、該特
開昭６２−２６３６４７号公報では、半導体全品種に対
してボード８（テストボード８、コンタクトボード８
ａ、プローブカード１０ａ、接続リング９を含み、一体
構造となっている）の交換を把持搬送手段１７を介して
自動化している。

【０００６】これを図１０及び図１１を参照して説明す
る。図１０（Ａ）はウエハプローバの要部平面説明図で
あり、図１０（Ｂ）はウエハプローバの要部正面説明
図、図１１はボードを把持搬送手段５を介して交換する
状態を示した要部平面説明図である。当該ウエハプロー
バは、以下の様な機構を有している。

【０００７】即ち、メインステージ２、ウエハプローバ
のローダステージ３、収納室１８（ボード収納棚を含
む）、ボード１６（テストボード８、コンタクトボード
８ａ、ポゴピンボード、プローブカード１０ａ）、ハウ
ジング（接続リング９）、クランプ用金具（接続リング
固定治具１０を含む）、把持搬送手段１７（昇降用モー
タ１７ａ、昇降用スクリュー１７ｂ、昇降用レール１７
ｃ、スライド用モータ１７ｄ、スライド用スクリュー１
７ｅ、スライド用レール１７ｆ、ボード用ホーク１７ｇ
を含む）、テストヘッド１、ヘッドプレート６、テスト
ヘッドの回転制御モータ１９、コントローラ２０から構
成され、ウエハ１２がウエハキャリア１５に収納された
状態でウエハプローバのローダステージ３に搭載され
る。

【０００８】又、上記従来のウエハプローバに於けるテ
ストボードの交換作業は、前記のように、まず（１）テ
ストヘッド１をテストヘッドの回転制御モータ１９によ
り、図１０（Ｂ）に示す様に、左側方向に回転する。
（２）それによって解放された当該ウエハプローバの上
部表面から、現在装着されているボード１６を把持搬送
手段１７により取り外し、収納室１８に収納する。

【０００９】次いで、（３）切り替える品種に対応した
新たなテストボード１６を収納室１８からヘッドプレー
ト６に上記把持搬送手段１７により搬送する。（４）そ
の後、テストヘッド１を、テストヘッドの回転制御モー
タ１９により、図１０（Ｂ）に示す様に、右側方向に回
転して、ヘッドプレート６に接続させて、閉鎖状態とな
す。

【００１０】（５）かくして、当該テストボードの交換
作業が完了した後、ウエハプローバのローダステージ３
によりウエハキャリア１５に収納されたウエハ１２をウ
エハプローバのメインステージ２に搬送し、測定に移
る。しかしながら、この従来例では、テストヘッド１を
回転させ開閉動作を行うため、ポゴピン（例えば、ばね
を有するコンタクトピン）やテストヘッド１とヘッドプ
レート６を位置決めするガイド（ピン等）の破損が今ま
でと変わらず、又当該テストヘッドも重量が大きいの
で、人為的な作業では、危険も伴う。

【００１１】また、ボード１６がテストボード８、ポゴ
ピンボード８ａ、プローブカード１０ａ、接続リング９
の一体構造である必要があるため、テストボード８やプ
ローブカード１０ａ単独の交換ができず、品種の数に応
じて、ポゴピンボード８ａ、接続リング９が必要となっ
てしまうためコストが大きい。さらに、接続リング(9)
がヘッドプレート６と一体構造の形式には適用できな
い。

【００１２】又、種々の組み合わせからなるテストボー
ドを多数用意しておかなければならないと言う問題もあ
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】つまり、係る従来のウ
エハプローバに於いては、テストボードを交換する場
合、まず問題点となるのがテストヘッドの開閉である。
近年、開閉数は多品種少量生産の増大のため多くなり、
一日に十数回以上という場合もある。一般的にテストヘ
ッドは大重量であり、多ピン化、高速化等の影響により
１００ｋｇ〜２００ｋｇが主流となっている。このため
開閉作業は非常に危険を伴い、作業者への精神的な圧迫
感が強い。

【００１４】また、開閉機構の主流が旋回式のため、プ
ローバ上面の位置決めピン及びポゴピンが破損し、半導
体ウエハとテスタとの間の電気的導通が不能になるとい
う問題点がある。このため、テストボード自動交換に際
しては、テストヘッド開閉動作を無くす必要がある。し
かしながら、上記した特開昭６２−２６３６４７号公報
に於いては、テストヘッドを開く必要があり、当該テス
トヘッドの開閉作業は人が行うものであるため、上記問
題点の解決とならない。また、プローブカードとボード
（テストボード、ポゴピンボード、接続リングを含む）
が一体である必要があるため、例えばプローブカードの
み交換する場合、テストボードのみ交換する場合では、
フレキシブルな対応ができない。

【００１５】さらに、プローバヘッドプレートにボード
（接続リング）が固定されている形式のテスタでは、自
動交換が不可能となり、特定の機種あるいは形式のテス
タに限定されてしまう。また、プローブカードとボード
が一体構造のため、品種の数に応じて、ポゴピンボー
ド、接続リング等がそれぞれ必要となるためコストが大
きい。

【００１６】従って、本発明の目的は、上記した従来技
術の欠点を改良し、重量のあるテストヘッドを開閉操作
することなく、テストボードの交換を可能とし、テスト
ヘッドとウエハプローバの間を電気的に接続しているポ
ゴピンや機械的な接続のための位置決めガイド等の破損
を抑え、作業者への精神的負担を軽減し、且つ自動化に
対応しえるウエハプローバを提供するものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成する為、以下に示す様な基本的な技術構成を採用す
るものである。即ち、本発明の第１の態様としては、半
導体ウエハに形成された半導体素子の電気的特性を測定
するために使用されるウエハプローバであって、当該ウ
エハプローバに設けられた開閉自在のテストヘッドに着
脱自在にテストボードが接続されており、当該テストヘ
ッドが閉鎖状態にある段階で、該テストボードが、該テ
ストヘッドと離反せしめられ、且つ該テストヘッドと離
反せしめられた状態で、該テストヘッドとの接合面と平
行な面、若しくはそれに近似する面に沿って摺動し得る
様に構成されているウエハプローバであり、第２の態様
としては、半導体ウエハに形成された半導体素子の電気
的特性を測定するために使用されるウエハプローバであ
って、当該ウエハプローバに設けられた開閉自在のテス
トヘッドに、適宜のテストボード着脱機構を介して、当
該テストボードが着脱自在に接続されているウエハプロ
ーバに於いて、当該テストヘッドが閉鎖状態にある段階
で、当該テストボード着脱機構を駆動させて、該テスト
ボードを当該テストヘッドから離反させる工程、当該テ
ストボード着脱機構を更に駆動させて、該テストボード
をテストボードガイドに係合保持せしめる工程、当該テ
ストボードを該テストボードガイドに沿って摺動させる
工程、及び当該ウエハプローバ本体側部に於ける当該テ
ストボードガイドと対応する位置に設けられたテストボ
ード交換手段により、当該テストボードが該ウエハプロ
ーバ外部に取り出され、別のテストボードが当該テスト
ボードガイドに挿入される工程、とから構成されている
ウエハプローバに於けるテストボード交換方法である。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明に係るウエハプローバ及び
テストボードの交換方法は、上記問題点を解決するた
め、具体的には、テストボードの交換をテストヘッドを
開閉せずに行えるよう、例えば、テストボードとプロー
ブカードとの間の接続リング部を、シリンダあるいはモ
ータによる駆動部を有した接続リング固定治具に取り付
けることにより、テストボードと、プローブカード及び
接続リング部とを一体的に構成し且つ一体的に上下可動
とし、該テストボード（パフォーマンスボード）交換時
に接続リング部を降下させ、テストボードと接続リング
部を分離させる様に構成するか、また、テストボードに
付随した接続リングとを一体的な構造となし、これをシ
リンダあるいはモータによる駆動部を有した接続リング
固定治具に取り付けることにより上下可動とし、テスト
ボード（パフォーマンスボード）交換時に接続リング固
定治具を降下させ、接続リング固定治具とテストボード
と該テストボードに固定された接続リング部とを分離さ
せることにより該接続リング部を含むテストボードを挿
抜可能にし、さらに自動化に対応しえる様にしたもので
ある。

【００１９】尚、本発明に於ける当該ウエハプローバで
の、該テストヘッド開閉動作は、テストヘッドメンテナ
ンス、接続リング部メンテナンスのため、従来通り開閉
可能となる様に構成されている。更に、プローブカード
交換については、例えば前記した従来例である特開昭６
１−１０７３８号公報において提案されたような自動交
換手段が使用可能であり、さらに、当該テストボードを
該テストヘッドに固定させる方法は、特に特定されるも
のではないが、例えばねじ止めの様な人為的なものでは
なく、ワンタッチ式であるテストボード固定方式を使用
する事が望ましい。

【００２０】つまり、本発明に係るウエハプローバのよ
り具体例な構成の例としては、当該ウエハプローバのテ
ストヘッドに、当該テストヘッドと着脱自在に接続され
るテストボード、当該半導体素子と接触するプローブを
有するプローブカード及び当該両者の中間に位置し、当
該両者を相互に接続する接続リング部とからなる検査部
材が、取りつけられており、当該テストボードの交換時
に、該テストボードは、該テストヘッドと離反せしめら
れ、且つ当該テストボードは、該テストヘッドと離反せ
しめられた状態で、該テストヘッドとの接合面と平行な
面、若しくはそれに近似する面に沿って摺動し得る様に
構成されているウエハプローバである。

【００２１】

【実施例】以下に、本発明に係るウエハプローバの具体
例を図面を参照しながら詳細に説明する。図１〜図４
は、本発明に係るウエハプローバの一具体例の構成を説
明する図であり、図中、半導体ウエハ１２に形成された
半導体素子の電気的特性を測定するために使用されるウ
エハプローバ３０であって、当該ウエハプローバ３０に
設けられた開閉自在のテストヘッド１に着脱自在にテス
トボード８が接続されており、当該テストヘッド１が閉
鎖状態にある段階で、該テストボード８が、該テストヘ
ッド１と離反せしめられ、且つ該テストヘッド１と離反
せしめられた状態で、該テストヘッド１との接合面と平
行な面、若しくはそれに近似する面に沿って摺動し得る
様に構成されているウエハプローバ３０が示されてい
る。

【００２２】つまり、本発明に於いては、従来の方法に
於ける様に、重量のある当該テストヘッド１を開閉する
作業を回避し、当該テストヘッド１が閉鎖状態のまま、
使用中のテストボード８を抜取り、且つそれに替わって
別に必要とされるテストボード８を同様に当該ウエハプ
ローバ３０のテストヘッド１を閉鎖したままの状態で当
該ウエハプローバ内の必要な場所まで挿入し移動させる
様に構成したものである。

【００２３】即ち、本発明に於ける該ウエハプローバ３
０に於いては、当該テストヘッド１が閉鎖状態にある段
階で、該テストボード８を該テストヘッド１から離反せ
しめるか、該テストボード８を該テストヘッド１に当接
せしめる様に機能するテストボード着脱機構１１が当該
ウエハプローバ３０の内部に設けられているものであ
る。

【００２４】本発明に於ける該ウエハプローバ３０に於
いては、該テストボード８は、単独で交換する様にして
もよいが、後述する様に、接続リング部及びプローブカ
ード等を一体化した形で交換出来る様にする事も出来
る。係るテストボードの交換方法に関しては、より具体
的には、図３（Ａ）〜図４に示されている。

【００２５】即ち、図示の様に、当該テストボード８を
交換する場合には、該テストヘッド１が閉鎖状態にある
段階で、該テストボード８を該テストヘッド１から図で
見て下の方向に下降させて、該テストボード８を該テス
トヘッド１から離反させた後、当該テストボード８を下
降させた位置から、図２に示す様に、該テストヘッド１
の下面が構成する平面に平行に移動させて当該ウエハプ
ローバ３０の側面から当該ウエハプローバ３０の外部に
取り出せる様に構成されている。

【００２６】又、別のテストボード８を挿入設定する際
には、上記の動きとは逆の動作を行わせる事によって、
新しいテストボード８を該テストヘッド１に当接固定さ
せる事が出来る。更に、本発明に於いては、当該テスト
ボード８は、適宜のテストボード着脱機構１１によって
その位置が下降或いは上昇する様に構成されているもの
であり、当該テストボード着脱機構は、例えば、モータ
或いはシリンダー等で構成させているものであり、更
に、該テストボード８は当該テストボード着脱機構１１
に直接接続してその位置を変化させる様に構成したもの
であっても良く、又該テストボード着脱機構１１と連動
してその位置が変化する固定治具１０に保持されている
ものであっても良い。

【００２７】尚、本発明に於いて使用されるテストボー
ド８は、その一例として、図３（Ａ）から図４に示す様
に、該テストヘッド１と対向する面とは反対側に面に、
検査されるべき当該半導体ウェハ素子１２と接触するプ
ローブを有するプローブカード１０ａが接続リング部９
を介して接合せしめられているものである。その場合に
は、該テストボード８は、該プローブカード１０ａと該
接続リング部９とを介して該固定治具１０に保持されて
いる事になる。

【００２８】係る構成に於いては、図３（Ａ）及び図３
（Ｂ）から明らかな様に、当該固定治具９は、該プロー
ブカード１０ａの全部と該接続リング部９の一部を保持
する様に構成されている事が望ましい。上記した本発明
に係るウエハプローバ３０に於いて、該テストボード８
と接続リング９及びプローブカード１０ａとが一体構造
になっている場合について、その構成と動作をより詳細
に以下に説明する。

【００２９】図１（Ａ）ａはウエハプローバの要部正面
説明図、図１（Ｂ）は要部側面説明図、図２は要部上面
説明図、図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図４、図５（Ａ）、
図５（Ｂ）及び図６は、当該ウエハプローバ３０の内部
構造及び動作説明図である。図において、１はテストヘ
ッドであり、２はウエハプローバのメインステージ、３
はウエハプローバ３０のローダステージ、４はウエハプ
ローバ３０のテストヘッド開閉機構部である。図７はテ
ストボード交換時の動作フローチャートである。

【００３０】テストヘッド１は、テストヘッド固定治具
５によって固定されており、テストヘッド開閉機構部４
と接続しており、測定時（通常時）にはメインステージ
２上のヘッドプレート６に設けてある位置決めガイド及
びテストヘッドクランパ７により固定されている。ま
た、テストヘッド１は、テストボード８（コンタクトボ
ード８ａを含む）が装着され、ポゴピン（例えば、バネ
を有するコンタクトピン）を介して電気的に接続され
る。

【００３１】又、ウエハプローバ３０本体とは、接続リ
ング９に付随したポゴピンを介して電気的に接続されて
いる。一方、該ウエハプローバ３０のメインステージ２
は、ヘッドプレート６、接続リング９、プローブカード
１０ａ、及び接続リング固定治具１０（プローブカード
ホルダ１０ｂ、プローブカードクランパ１０ｃ等が含ま
れている）及び接続リング固定治具１０を上下動作させ
るための上下駆動部１１が上部に配置され、内部に半導
体ウエハ１２を真空により把持するチャック１３とそれ
をＸＹＺθ駆動するためのステージ（図示せず）が連結
され、配置されている。

【００３２】また、メインステージ２は、テストボード
８を出し入れするための扉１４があり、ヘッドプレート
６には、テストボード８を引き出すためのガイド１６
（スライダー等）が設けられている。又、ローダステー
ジ３は、半導体ウエハ１２を収納するウエハキャリア１
５を搭載し、ウエハプローバ３０に設けた適宜のコント
ローラ制御手段（図示せず）により、半導体ウエハ１２
をメインステージ２のチャック１３に自動的に搬送す
る。

【００３３】更に、テストヘッド開閉機構部４は、テス
トヘッド固定治具５を介してテストヘッド１と機械的に
接続されており、適宜の駆動手段、例えばシリンダ、モ
ータ等により旋回状に開閉動作を行う。一方、接続リン
グ９は、接続リングの固定治具１０の位置決めガイドあ
るいはボルト等により固定される。

【００３４】つまり、接続リング固定治具１０は、上下
駆動部１１と機械的に接続され、シリンダやモータ等に
より上下駆動が可能であり、半導体ウエハ１２に平行に
固定できる。例えば、品種Ａの半導体ウエハ１２を測定
し、次いで、品種Ｂの半導体ウエハ１２を測定する場合
には、テストボード８及びプローブカード１０ａを品種
Ｂに応じたものに交換する必要がある。

【００３５】係るテストボード８の交換操作を図７に示
すフローチャートを参照しながらその具体例を説明す
る。先ず、作業者は、品種Ａから品種Ｂへ切り替える場
合、スタート後、ステップ（１）でまず品種Ｂに対応し
た品種パラメータを、所定の情報源から所定の制御手段
を介して取得する。

【００３６】この段階では、図３（Ａ）に示す様に、固
定治具１０は、第１の位置にあり、該テストボード８が
該接続リング部９及び該プローブカード１０ａと一体の
状態で該テストヘッド１に接合せしめられている。次い
でステップ（２）に進み、そのパラメータに従って、テ
ストボード８を交換作業に入るが、当該交換操作は、先
ずステップ（２）でウエハプローバ３０に設けられたテ
ストボード交換用ＳＷを押し、テストボード交換開始信
号がウエハプローバ３０のコントローラ（図示せず）に
伝達され、各センサーの状態を検出し、交換可能かどう
かを判断する。そこで、交換作業が必要でないとの判断
が出た場合には、通常の測定作業が継続され、又、当該
判断が交換可能である場合、ステップ（３）に進み、当
該コントローラからテストヘッド１あるいはテスタの制
御部にその信号が伝達され、テストヘッド１のテストボ
ードクランプをリセットして外し、テストボード８がフ
リーの状態になる。次いでステップ（４）に於いて、チ
ャック１３を交換作業に障害とならない位置に退避させ
る。

【００３７】本具体例に於いては、図の下方に退避させ
る事になる。次いでステップ（５）に進み、図３（Ｂ）
に示される様に、接続リング固定治具１０は上下駆動部
１１により、テストボード８と接続リング９が離反する
位置まで下降する。つまり、該固定治具１０が第２の位
置に変位するものであり、係る段階では、該接続リング
部９及び該プローブカード１０ａとが、該固定治具１０
に保持された状態で、上記第２の位置迄下降し、更に下
降を継続すると、ステップ（６）に移行し、該テストボ
ード８が、当該固定治具１０の変位行程の途中の設けら
れたテストボードガイド１６に係合保持せしめられる事
になる。

【００３８】テストボードガイド１６は、ヘッドプレー
ト６に設けられた高精度なガイドであって、このガイド
に沿って該テストボード８が、ウエハプローバ３０の外
部に排出され、若しくは新たなテストボード８が外部か
ら挿入されて、テストヘッド１と接合する位置に移動せ
しめられる。更に、ステップ（７）に於いて、該固定治
具１０の下降操作が継続され、当該固定治具１０が図４
に示す様に、第３の位置に来た場合には、当該テストボ
ード８は、該接続リング部及び該プローブカードと一体
化されたまま、該テストボードガイド１６に係合保持さ
れ、一方該固定治具１０はそのまま下降を続ける第３の
位置に到達する。

【００３９】尚、上記工程が実行されている間、各ステ
ップ毎にそれぞれ必要な状態を検出して異常状態の発生
の有無を確認しながら、各ステップの工程を実行する事
になっている。例えば、該テストボード８がヘッドプレ
ート６の高精度なテストボードガイド１６上に乗ったか
否か、或いは該固定治具１０が該接続リング９と一体と
なったテストボード８と干渉しない所定の位置まで下降
したか否か等を適宜のセンサにより検出し、検出された
信号はウエハプローバのコントローラに伝達され、必要
な場合には、警報を発生させ、或いは当該工程の操作を
中止させる。

【００４０】次いで、ステップ（８）に進み、当該テス
トボード８を該テストボードガイド１６に沿って適宜の
排出手段（図示せず）を使用して、ヘッドプレート６の
テストボードガイド１６から該テストボード８をウエハ
プローバ３０の外部に排出させる。図１（Ａ）及び図１
（Ｂ）に示す様に、当該ウエハプローバ３０の一側面部
に開口部が設けられており、当該開口部に適宜の扉１４
を設け、該テストボード８を排出する際には、該扉１４
を開放して、そこから適宜のロボット等で構成されるテ
ストボード取り出し／挿入手段１７を使用して、該テス
トボード８を取り出す様にする事が出来る。

【００４１】或いは、該ヘッドプレート６に設けた高精
度なテストボードガイド１６に付随させたスライダ及び
リードスクリュー等（人為的に引き出すことも可能）に
よりテストボード８を該扉１４からメインステージ２正
面の所定の位置に出てくる様にしても良く、それによっ
て作業者及び自動取り出し装置等により、テストボード
８が取り出される。

【００４２】尚、テストボート８を出し入れするための
扉１４が完全に開いた状態かどうかを付随のセンサによ
り検出する様にしても良い。次に品種Ｂに対応するプロ
ーブカード１０ａと接続リング部９を一体的に構成した
テストボード８を挿入する場合は、ステップ（８）の後
半に於いて、作業者及び自動挿入装置等１７により、メ
インステージ２正面の所定の位置にテストボード８をセ
ットする。セットされたテストボード８は、上記した扉
１４を介して、例えば、ヘッドプレート６に設けた高精
度なテストボードガイド１６に付随したスライダ及びリ
ードスクリューによってテストヘッド１と接続可能な位
置まで挿入される。

【００４３】次いで、ステップ（９）に進み、所定位置
まで該テストボードガイド１６に沿って挿入されたテス
トボード８は、図４に示す状態に配置され、次いで当該
接続リング固定治具１０は、図４の第３の位置から、機
械的に接続された上下駆動部１１の上昇により、前記し
た第２の位置に向けて上昇する。その後、ステップ（１
０）に到り、当該固定治具１０が、テストボード８と一
体化された接続リング部９とプローブカード１０ａと接
合し、且つ接続リング９に設けられている位置決めガイ
ドと該固定治具１０のガイドとが係合される。

【００４４】次いで、ステップ（１１）に於いて、該駆
動部１１の上昇運動が継続されるに従い、該固定治具１
０も該接続リング部９とプローブカード１０ａを保持し
ながら、当該接続リング部９に固定されている該テスト
ボード８を伴って上昇し、ステップ（１２）に於いて、
当該固定治具１０は、第１の位置に到達して、テストヘ
ッド１に設けられている適宜のガイドに接続する。

【００４５】係るテストボード８と該テストヘッド１と
が正確に接続されたかどうかをテストヘッド１に設けら
れた適宜のセンサにより検出し、該テストボード８がテ
ストヘッド１に正確にクランプされた事が確認された
後、テストボード８を挿抜するための扉１４を閉じる事
によってテストボード８の交換作業が完了する。つま
り、本発明に於ける上記具体例に於いては、当該固定治
具１０が変位する行程の途中に、当該テストボード８を
係合保持せしめるテストボードガイド１６が設けられて
いる事が特徴の一つである。

【００４６】又、上記した説明より明らかな様に、本発
明に於けるウエハプローバ３０は、該固定治具１０が図
３（Ａ）に示す第１の位置にある場合には、該テストボ
ード８が該接続リング部９及び該プローブカード１０ａ
と一体の状態で該テストヘッド１に接合せしめられてお
り、該固定治具１０が図３（Ｂ）に示す第２の位置にあ
る場合には、該接続リング部９及び該プローブカード１
０ａとが、該固定治具１０に保持された状態で、該テス
トボード８が、当該固定治具１０の変位行程の途中の設
けられたテストボードガイド１６に係合保持せしめられ
ており、当該固定治具１０が図４に示す第３の位置にあ
る場合には、該固定治具１０は、該接続リング部９及び
該プローブカード１０ａと離反状態にある様に構成され
ているものである。

【００４７】次に、本発明に於けるウエハプローバ３０
の他の具体例として、基本的な構成及びテストボード８
の交換方法の基本的なシステムは、上記具体例と同様で
あるが、本具体例は、テストボード８と接続リング部９
が分離され、かつ接続リング部９が接続リング固定治具
１０に常時支持されている様な構造である場合について
図５（Ａ）、図５（Ｂ）及び図６を参照しながら説明す
る。

【００４８】即ち、本具体例のテストボード交換方法は
基本的には、上記した図７のフローチャートと実質的に
同一であるので、異なる点のみ以下に説明する。先ず、
本具体例に於いては、当該テストボード８と該接続リン
グ部９とは適宜の着脱自在の機構（図示せず）を介して
接合せしめられているものである。従って、当該テスト
ボード８と該接続リング部９とが接合している状態を示
す図５（Ａ）は、図３（Ａ）の状態と同一である。

【００４９】先ず、作業者は、品種Ａから品種Ｂへ切り
替える場合、スタート後、ステップ（１）でまず品種Ｂ
に対応した品種パラメータを、所定の情報源から所定の
制御手段を介して取得する。この段階では、図３（Ａ）
に示す様に、固定治具１０は、第１の位置にあり、該テ
ストボード８が該接続リング部９及び該プローブカード
１０ａと一体の状態で該テストヘッド１に接合せしめら
れている。

【００５０】又、図７に於けるステップ（１）からステ
ップ（６）までの操作も前記具体例と同様である。つま
り、本具体例に於いて、接続リング固定治具１０が上下
駆動部１１により、テストボード８と接続リング９が離
反する位置まで下降し、第２の位置まで変位する操作ま
で、前記具体例と同一である。

【００５１】即ち、係る段階で、該接続リング部９及び
該プローブカード１０ａとが、該固定治具１０に保持さ
れた状態で、該テストボード８と共に上記第２の位置迄
下降し、図５（Ｂ）に示す様に、当該固定治具１０の変
位行程の途中の設けられたテストボードガイド１６に該
テストボード８が係合保持せしめられる事も、図３
（Ｂ）と同様である。

【００５２】上記両具体例の違いは、ステップ（７）に
移行した時点で見られるものであり、即ち、図６に示さ
れる様に、ステップ（７）に於いて、該固定治具１０の
下降操作が継続され、当該固定治具１０が図６に示す様
に、第３の位置に来た場合には、当該テストボード８
は、該テストボードガイド１６に係合保持されるが、該
接続リング部及び該プローブカードは、該テストボード
８と離反して該固定治具１０に保持されたまま、該固定
治具１０と一体的に下降を続け第３の位置に到達する。

【００５３】ステップ（８）では、従って、テストボー
ド８のみを交換する様に構成されているのである。そし
て、別の品種Ｂに対応するテストボード８を挿入する場
合は、品種Ｂに対応するプローブカード１０ａをステッ
プ（８）の後半に於いて、作業者及び自動挿入装置等１
７により、メインステージ２正面の所定の位置にテスト
ボード８をセットする。セットされたテストボード８
は、上記した扉１４を介して、例えば、ヘッドプレート
６に設けた高精度なテストボードガイド１６に付随した
スライダ及びリードスクリューによってテストヘッド１
と接続可能な位置まで挿入される。

【００５４】次いで、ステップ（９）に進み、所定位置
まで該テストボードガイド１６に沿って挿入されたテス
トボード８は、図６に示す状態に配置され、次いで当該
プローブカード１０ａと接続リング部９を保持した接続
リング固定治具１０は、図６の第３の位置から、機械的
に接続された上下駆動部１１の上昇により、前記した第
２の位置に向けて上昇する。

【００５５】その後、ステップ（１０）に到り、当該固
定治具１０に保持された接続リング部９とテストボード
８とが適宜の位置決めガイドを介して互いに当接、接合
される。その後の工程は、前記した具体例と同一であ
る。即ち、本具体例に於けるウエハプローバ３０は、上
記した様に、該固定治具１０が第１の位置にある場合に
は、該テストボード８が該接続リング部９及び該プロー
ブカード１０ａと一体の状態で該テストヘッド１に接合
せしめられており、該固定治具１０が第２の位置にある
場合には、該接続リング部９及び該プローブカード１０
ａとが、該固定治具１０に保持された状態で、該テスト
ボード８が、当該固定治具１０の変位行程の途中の設け
られたテストボードガイド１６に係合保持せしめられて
おり、当該固定治具１０が第３の位置にある場合には、
該接続リング部９が該テストボード８から離反せしめら
れ、且つ該固定治具１０は、該接続リング部９及び該プ
ローブカード１０ａを保持する様に構成されている事を
特徴とするものである。

【００５６】又、本発明に於けるウエハプローバ３０
は、半導体ウエハ１２に形成された半導体チップの電気
的特性を測定するために使用されるウエハプローバにお
いて、電気的特性によりチップの良、不良を判定する検
査装置のテストヘッドに装着されたテストボード８とプ
ローブカード１０ａとの間の接続リング部９を、駆動部
を有した接続リング固定治具１０に取り付けることによ
り上下可動とし、テストボード交換時に接続リング部９
を降下させ、テストボード８と接続リング部９を分離さ
せることによりテストボードを挿抜できるように構成し
たことを特徴とするものである。

【００５７】更に、本発明に於いては、テストボードに
接合された接続リングを、駆動部を有する接続リング固
定治具１０に取り付けることにより上下可動とし、テス
トボード交換時に接続リング固定治具１０を降下させ、
接続リング固定治具１０とテストボードに付随した接続
リング部９を分離させることによりテストボード８を挿
抜できるように構成しても良い。

【００５８】上記した様に、本発明に於けるテストボー
ドの交換方法としては、例えば、半導体ウエハに形成さ
れた半導体素子の電気的特性を測定するために使用され
るウエハプローバであって、当該ウエハプローバに設け
られた開閉自在のテストヘッドに、適宜のテストボード
着脱機構を介して、当該テストボードが着脱自在に接続
されているウエハプローバに於いて、当該テストヘッド
が閉鎖状態にある段階で、（１）当該テストボード着脱
機構を駆動させて、該テストボードを当該テストヘッド
から離反させる工程、（２）当該テストボード着脱機構
を更に駆動させて、該テストボードをテストボードガイ
ドに係合保持せしめる工程、（３）当該テストボードを
該テストボードガイドに沿って摺動させる工程、及び
（４）当該ウエハプローバ本体側部に於ける当該テスト
ボードガイドと対応する位置に設けられたテストボード
交換手段により、当該テストボードが該ウエハプローバ
外部に取り出され、別のテストボードが当該テストボー
ドガイドに挿入される工程、とから構成されているもの
である。

【００５９】更に、本発明に於いては、当該テストボー
ドを該テストボードガイドに挿入し、該ウエハプローバ
本体内に於ける所定の位置に配置せしめる工程、当該テ
ストボード着脱機構を駆動させて、テストボードガイド
に係止されている該テストボードに当該テストボード着
脱機構を当接せしめる工程、当該テストボード着脱機構
を更に駆動させて、該テストボードを該テストボードガ
イドから離反せしめ、当該テストヘッドに接合せしめる
工程、とから構成されている事も望ましい。

【００６０】本発明により品種交換時のテストヘッド１
の開閉によるポゴピン、位置決めガイドの破損が以下の
様に低減できる。 例えば、１日に品種交換＝１０回、テストヘッド１日常
点検（テストヘッド１開閉が必ず必要がある）＝１回の
場合 従来方法では、テストヘッド１開閉回数＝１１回、ポゴ
ピン破損数＝５本／月、位置決めガイド交換＝１回／年
であったが、本発明の方法では、テストヘッド１開閉回
数＝１回、ポゴピン破損数＝0.５本／月、位置決めガイ
ド交換＝１回／１０となり、大幅な改善が得られた。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、半導体
ウエハ１２の電気的特性を測定するためのウエハプロー
バにおいて、テストボード８を交換する場合、テストヘ
ッド１を開閉せずに行えるため、開閉動作をメンテナン
ス時など最小限に抑えることできる。このため、ポゴピ
ンやテストヘッド１とヘッドプレート６の位置決めガイ
ド等の破損を抑えることができる。また、開閉動作を行
う作業者への精神的負担を最小限に抑えることができ
る。

【００６２】さらに、テストボード８、接続リング９、
プローブカード１０ａをそれぞれ独立させることによ
り、テストボード８とプローブカード１０ａを単独で交
換できるため、多品種生産にフレキシブルな対応が可能
となり、接続リング９を複数個持たなくてもテストボー
ド８及びプローブカード１０ａが交換できるため余計な
コストがかからない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（Ａ）は、本発明のウエハプローバの要部
正面説明図であり、図１（Ｂ）はその要部側面説明図で
ある。

【図２】図２は、本発明にかかるウエハプローバの要部
上面説明図である。

【図３】図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、本発明の一具体
例に於けるウエハプローバの内部構造及びテストヘッド
交換時の動作説明図である。

【図４】図４は、本発明の一具体例に於けるウエハプロ
ーバの内部構造及びテストヘッド交換時の動作説明図で
ある。

【図５】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、本発明の他の具
体例に於けるウエハプローバの内部構造及びテストヘッ
ド交換時の動作説明図である。

【図６】図６は、本発明の他の具体例に於けるウエハプ
ローバの内部構造及びテストヘッド交換時の動作説明図
である。

【図７】図７は、本発明に於けるテストボード交換時の
動作フローチャートである。

【図８】図８（Ａ）は、従来の一般的なウエハプローバ
における要部正面説明図であり、図８（Ｂ）は、従来の
ウエハプローバの要部上面説明図である。

【図９】図９は、従来のウエハプローバに於ける内部構
造説明図である。

【図１０】図１０（Ａ）従来のウエハプローバに於ける
テストボード交換機構の例を示す要部平面説明図であ
り、図１０（Ｂ）は、その要部正面説明図である。

【図１１】図１１は、従来のウエハプローバに於けるボ
ードを把持搬送手段を介して交換する状態を示した要部
平面説明図である。

【符号の説明】

１…テストヘッド ２…ウエハプローバのメインステージ ３…ウエハプローバのローダステージ ４…テストヘッド開閉機構 ５…テストヘッド固定治具 ６…ヘッドプレート ７…テストヘッドクランパ ８…テストボード ９…接続リング １０…固定治具 １０ａ…プローブカード １０ｂ…プローブカードホルダ １０ｃ…プローブカードクランパ １１…上下駆動部 １２…半導体ウエハ １３…チャック １４…扉 １５…ウエハキャリア １６…テストボードガイド １７…把持搬送手段 １７ａ…昇降用モータ １７ｂ…昇降用スクリュー １７ｃ…昇降用レール １７ｄ…スライド用モータ １７ｅ…スライド用スクリュー １７ｆ…スライド用レール １７ｇ…ボード用ホーク １８ …収納室 １９ …テストヘッドの回転制御モータ ２０ …コントローラ

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウエハに形成された半導体素子の
   電気的特性を測定するために使用されるウエハプローバ
   であって、当該ウエハプローバに設けられた開閉自在の
   テストヘッドに着脱自在にテストボードが接続されてお
   り、当該テストヘッドが閉鎖状態にある段階で、該テス
   トボードが、該テストヘッドと離反せしめられ、且つ該
   テストヘッドと離反せしめられた状態で、該テストヘッ
   ドとの接合面と平行な面、若しくはそれに近似する面に
   沿って摺動し得る様に構成されている事を特徴とするウ
   エハプローバ。
2. 【請求項２】 当該テストヘッドが閉鎖状態にある段階
   で、該テストボードを該テストヘッドから離反せしめる
   か、該テストボードを該テストヘッドに当接せしめるテ
   ストボード着脱機構が設けられている事を特徴とする請
   求項１記載のウエハプローバ。
3. 【請求項３】 当該テストボードは、該テストヘッドが
   閉鎖状態にある段階で、当該ウエハプローバ本体の側面
   から該ウエハプローバに挿入出来るか、当該ウエハプロ
   ーバから排出出来る様に構成されている事を特徴とする
   請求項１又は２に記載のウエハプローバ。
4. 【請求項４】 当該テストボードは、該テストボード着
   脱機構と連動してその位置が変化する固定治具に保持さ
   れている事を特徴とする請求項２記載のウエハプロー
   バ。
5. 【請求項５】 当該テストボードは、該テストヘッドと
   対向する面とは反対側に面に、検査されるべき当該半導
   体ウェハ素子と接触するプローブを有するプローブカー
   ドが接続リング部を介して接合せしめられている事を特
   徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のウエハプロー
   バ。
6. 【請求項６】 該テストボードは、該プローブカードと
   該接続リング部とを介して該固定治具に保持されている
   事を特徴とする請求項５記載のウエハプローバ。
7. 【請求項７】 当該固定治具は、該プローブカードの全
   部と該接続リング部の一部を保持する様に構成されてい
   る事を特徴とする請求項６記載のウエハプローバ。
8. 【請求項８】 当該固定治具が変位する行程の途中に、
   当該テストボードを係合保持せしめるテストボードガイ
   ドが設けられている事を特徴とする請求項１乃至７の何
   れかに記載のウエハプローバ。
9. 【請求項９】 該固定治具が第１の位置にある場合に
   は、該テストボードが該接続リング部及び該プローブカ
   ードと一体の状態で該テストヘッドに接合せしめられて
   おり、該固定治具が第２の位置にある場合には、該接続
   リング部及び該プローブカードとが、該固定治具に保持
   された状態で、該テストボードが、当該固定治具の変位
   行程の途中の設けられたテストボードガイドに係合保持
   せしめられており、当該固定治具が第３の位置にある場
   合には、該固定治具は、該接続リング部及び該プローブ
   カードと離反状態にある様に構成されている事を特徴と
   する請求項５乃至８の何れかに記載のウエハプローバ。
10. 【請求項１０】 当該テストボードと該接続リング部と
    は着脱自在の機構を介して接合せしめられている事を特
    徴とする請求項５乃至８の何れかに記載のウエハプロー
    バ。
11. 【請求項１１】 該固定治具が第１の位置にある場合に
    は、該テストボードが該接続リング部及び該プローブカ
    ードと一体の状態で該テストヘッドに接合せしめられて
    おり、該固定治具が第２の位置にある場合には、該接続
    リング部及び該プローブカードとが、該固定治具に保持
    された状態で、該テストボードが、当該固定治具の変位
    行程の途中の設けられたテストボードガイドに係合保持
    せしめられており、当該固定治具が第３の位置にある場
    合には、該接続リング部が該テストボードから離反せし
    められ、且つ該固定治具は、該接続リング部及び該プロ
    ーブカードを保持する様に構成されている事を特徴とす
    る請求項１０記載のウエハプローバ。
12. 【請求項１２】 該テストボードは、当該テストボード
    ガイドに沿って、摺動する様に構成されている事を特徴
    とする請求項１乃至１１の何れかに記載のウエハプロー
    バ。
13. 【請求項１３】 該ウエハプローバ本体に於ける当該テ
    ストボードガイドに対応する側面部に、該テストボード
    ガイドから所定のテストボードを引き出し、且つ該テス
    トボードガイドに対して、異なるテストボードを挿入す
    る為のテストボード交換手段が設けられている事を特徴
    とする請求項１２記載のウエハプローバ。
14. 【請求項１４】 半導体ウエハに形成された半導体ウェ
    ハの電気的特性を測定するために使用されるウエハプロ
    ーバにおいて、電気的特性によりチップの良、不良を判
    定する検査装置のテストヘッドに装着されたテストボー
    ドとプローブカードとの間の接続リング部を、駆動部と
    連動する固定治具に取り付けることにより上下可動と
    し、テストボード交換時に接続リング部を降下させ、テ
    ストボードと接続リング部を分離させることによりテス
    トボードを挿抜できるように構成したことを特徴とする
    ウエハプローバ。
15. 【請求項１５】 半導体ウエハに形成された半導体ウェ
    ハの電気的特性を測定するために使用されるウエハプロ
    ーバにおいて、電気的特性によりチップの良、不良を判
    定する検査装置のテストヘッドに装着されたテストボー
    ドに接合された接続リングを、駆動部と連動する固定治
    具に取り付けることにより上下可動とし、テストボード
    交換時に固定治具を降下させ、固定治具とテストボード
    に付随した接続リング部を分離させることによりテスト
    ボードを挿抜できるように構成したことを特徴とするウ
    エハプローバ。
16. 【請求項１６】 テストボード交換の異常動作を検出す
    るための検出器を、当該ウエハプローバの所定の部位に
    配置せしめ、当該検出器から検出された信号に応答し
    て、駆動される警報手段と異常動作に対応する処理操作
    手段とが設けられている事を特徴とする請求項１４又は
    １５に記載のウエハプローバ。
17. 【請求項１７】 半導体ウエハに形成された半導体素子
    の電気的特性を測定するために使用されるウエハプロー
    バであって、当該ウエハプローバに設けられた開閉自在
    のテストヘッドに、適宜のテストボード着脱機構を介し
    て、当該テストボードが着脱自在に接続されているウエ
    ハプローバに於いて、当該テストヘッドが閉鎖状態にあ
    る段階で、 当該テストボード着脱機構を駆動させて、該テストボー
    ドを当該テストヘッドから離反させる工程、 当該テストボード着脱機構を更に駆動させて、該テスト
    ボードをテストボードガイドに係合保持せしめる工程、 当該テストボードを該テストボードガイドに沿って摺動
    させる工程、及び当該ウエハプローバ本体側部に於ける
    当該テストボードガイドと対応する位置に設けられたテ
    ストボード交換手段により、当該テストボードが該ウエ
    ハプローバ外部に取り出され、別のテストボードが当該
    テストボードガイドに挿入される工程、 とから構成されている事を特徴とするウエハプローバに
    於けるテストボード交換方法。
18. 【請求項１８】 当該テストボードを該テストボードガ
    イドに挿入し、該ウエハプローバ本体内に於ける所定の
    位置に配置せしめる工程、 当該テストボード着脱機構を駆動させて、テストボード
    ガイドに係止されている該テストボードに当該テストボ
    ード着脱機構を当接せしめる工程、 当該テストボード着脱機構を更に駆動させて、該テスト
    ボードを該テストボードガイドから離反せしめ、当該テ
    ストヘッドに接合せしめる工程、 とから構成されている事を特徴とする請求項１７記載の
    ウエハプローバに於けるテストボード交換方法。
19. 【請求項１９】 当該テストボード着脱機構は、当該テ
    ストボード着脱機構の駆動に応答してその位置を変位し
    える固定治具を含んでおり、該テストボードは当該固定
    治具により保持せしめられている事を特徴とする請求項
    １７又は１８記載のテストボード交換方法。
20. 【請求項２０】 当該テストボードは、プローブカード
    及び接続リング部を介して該固定治具に保持されている
    事を特徴とする請求項１９記載のテストボード交換方
    法。
21. 【請求項２１】 当該テストボードは、該プローブカー
    ド及び接続リング部と一体化された状態で、ウエハプロ
    ーバから排出され或いはウエハプローバに対して挿入さ
    れるものである事を特徴とする請求項２０記載のテスト
    ボード交換方法。
22. 【請求項２２】 当該テストボードは、該プローブカー
    ド及び接続リング部とは分離された状態で、ウエハプロ
    ーバから排出され或いはウエハプローバに対して挿入さ
    れるものである事を特徴とする請求項２０記載のテスト
    ボード交換方法。