JPH11186348A - 半導体集積回路試験装置 - Google Patents

半導体集積回路試験装置

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JPH11186348A
JPH11186348A JP9355499A JP35549997A JPH11186348A JP H11186348 A JPH11186348 A JP H11186348A JP 9355499 A JP9355499 A JP 9355499A JP 35549997 A JP35549997 A JP 35549997A JP H11186348 A JPH11186348 A JP H11186348A
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JP
Japan
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probe card
probe
unit
integrated circuit
semiconductor integrated
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JP9355499A
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English (en)
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Manabu Nagayama
学 永山
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 稼働率を向上させた、半導体ウェハに形成さ
れた半導体集積回路等を試験する半導体集積回路試験装
置を提供する。 【解決手段】 ICテスタ1のプローブ装置部50に
は、プローブカードを制御信号による駆動部の動作でプ
ローブカード支持部に押さえ付ける押さえ部材を有する
プローブヘッド部が設けられたプロービング部51と、
プローブカードチェンジャ52と、プローブカード搬送
部53とを設け、制御装置部70の制御部72にはプロ
ービング部51、プローブカードチェンジャ52および
プローブカード搬送部53の駆動部を制御する制御系を
設け、入力キーボード部71の操作で所定のICを試験
するための、所定のプローブカード交換を自動的に行
う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路試験
装置に関し、さらに詳しくは、半導体ウェハに形成され
ている半導体集積回路を試験する際に使用するプローブ
カード交換を自動化させた半導体集積回路試験装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路等の半導体装置の製造工
程においては、ウェハプロセス終了後の半導体ウェハに
形成されている多数の半導体集積回路(IC)の、配線
パターンのオープン、ショートや、ICを構成する基本
素子のDC特性や、IC自体の動作特性等の電気的特性
の試験を実施し、各ICの良否判別を行っている。この
ICの試験を実施することで、後工程のIC組み立て工
程において不良品ICを組み立てないようにしている。
上述したICの電気的特性の試験に使用されるのが、半
導体ウェハ状態での半導体集積回路試験装置(ICテス
タ)である。
【0003】ここで、従来の半導体ウェハ状態での半導
体集積回路等を試験するICテスタの一例を、図7〜図
9を参照して説明する。まずICテスタ1は、図7に示
すように、プローブ装置部2と制御装置部3とにより概
略構成されている。プローブ装置部2は、複数枚の半導
体ウェハ16が収納されたウェハカセットをローディン
グしたり、アンローディングしたするローダ部11と、
半導体ウェハ16を搭載して、駆動装置17によりX−
Y−Z−θ方向に移動するウェハステージ18および半
導体ウェハ16のIC等を試験するプローブカードが設
置されているプローブヘッド部19で構成するプロービ
ング部12と、ローダ部11とウェハステージ18間
で、半導体ウェハ16を搬送するウェハ搬送部13と、
半導体ウェハ16の搭載されたウェハステージ18をX
−Y−Z−θ方向に移動させ、IC等の試験端子である
パッド部とプローブ針との位置合わせをTVカメラ20
を用いた画像処理等で行うアライメント部14および種
々のICを試験する際に用いるプローブカードを保管す
るプローブカード保管部15とで概略構成されている。
【0004】制御装置部3は、IC等を試験するための
プログラムを入力する入力キーボード部21と、入力キ
ーボード部21の信号やアライメント部14からの信号
等により、ICを試験するための各種信号の作製、これ
ら信号をプローブ装置部2のプロービング部12のプロ
ーブヘッド部19への供給、IC等の検査結果のディス
プレイ23への表示や記憶部への記憶、プローブ装置部
2の各種機構部の駆動装置等を制御する信号の供給、お
よび各種情報の記憶等を行う制御部22とで概略構成さ
れている。
【0005】プロービング部12のプローブヘッド部1
9の主要部の構造は、図8に示すように、プローブ針3
1が取り付けられているプローブカード30と、プロー
ブカード支持部32と、プローブカード30を、ネジ3
4等を用いて、プローブカード支持部32に固定するた
めの押さえ部材33と、プローブカード30の後述する
各接続端子に接続して、制御部22からの試験信号をプ
ローブカード30へ供給する端子部であるテストヘッド
端子部35より概略構成されている。
【0006】プローブカード30は、図9に示すよう
に、プリント基板40のほぼ中央に所定の孔41が設け
られていて、この孔41の周囲のプリント基板40にプ
ローブ針31が取り付けられている。プローブ針31の
先端位置は、試験を行うIC等の電極パッドの位置に対
応した状態に配置されている。又プローブ針31の他方
の端部は、プリント基板40の孔41の周囲に設けられ
たプローブ針31の貫通孔42を通してプリント基板4
0の上方まで達しており、このプリント基板40上面部
でプリント基板40上の配線43と接続している。配線
43の他方の端部は、ほぼ一か所に集められて配置され
た接続端子部44となっている。この接続端子部44に
おいて、プローブカード30と上述したプローブヘッド
部19のテストヘッド端子部35が電気的に接続する。
なお、図9(b)は、図9(a)に示すプローブカード
30のA−A部での概略断面図である。
【0007】上述したICテスタ1を用いて、ウェハプ
ロセス終了後の半導体ウェハに形成されている多数のI
Cの電気的特性を試験する際に、試験しようとするIC
の種類の異なる時や、同じICが形成された半導体ウェ
ハにおいても、その半導体ウェハ内に形成した主要構成
素子等のみを測定する時などにおいては、プローブカー
ド30を交換しなければならない。このプローブカード
30の交換は、まずプロービング部12のプローブヘッ
ド部19に取り付けてあるプローブカード30を、押さ
え部材33をプローブカード支持部32より取り外した
後、プローブカード支持部32より取り出す。次に試験
しようとするIC等に対応するプローブカード30を、
プローブ装置部2のプローブカード保管部15より取り
出して、プローブカード支持部32に載置し、その後プ
ローブカード30を固定するために、押さえ部材33を
プローブカード支持部32に取り付ける。上述の如く、
従来のICテスタ1においては、試験対象であるIC等
が異なる毎に、プローブカード30の交換を手作業で行
わなければならないため、作業効率が悪く、従ってIC
テスタ1の稼働率が悪いという問題があった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のICテスタ
によるIC等の試験においては、試験しようとする対象
が異なる毎に、プローブカード30の交換を手作業で行
わなければならず、ICテスタの稼働率が悪いという問
題があった。本発明は、上記事情を考慮してなされたも
のであり、その目的は、稼働率を向上させた、半導体ウ
ェハに形成された半導体集積回路等を試験する半導体集
積回路試験装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路
試験装置は、上述の課題を解決するために提案するもの
であり、プローブカードを用いる半導体集積回路試験装
置において、プローブカードを複数枚収納し、制御信号
による駆動部の動作で所定のプローブカードを選択でき
るプローブカードチェンジャと、プロービング部のプロ
ーブカード支持部に載置されたプローブカードを、制御
信号による駆動部の動作でプローブカード支持部に押さ
え付ける押さえ部材を有するプローブヘッド部と、プロ
ーブカードチェンジャとプロービング部間を、プローブ
カードを保持して搬送するプローブカード搬送部とを有
し、プローブカードチェンジャ、プローブヘッド部およ
びプローブカード搬送部の駆動装置を制御する制御信号
を送り出す制御系を有する制御部と、制御部の動作プロ
グラムを入力する入力キーボード部とを有した制御装置
部とを具備することを特徴とするものである。
【0010】本発明によれば、半導体集積回路試験装置
を上述の如き構成とすることで、入力キーボード操作
で、種々の試験しようとする半導体集積回路の試験プロ
グラムと、プロービング部のプローブカードを、上記種
々の半導体集積回路に対応するプローブカードに交換す
るプローブカード交換プログラムとを入力し、これらプ
ログラムを制御部に記憶させて、実際に所定の半導体集
積回路を試験する時は、記憶させた上記プログラムのう
ち、所定の半導体集積回路に対応するプログラムを入力
キーボード操作で選択し、このプログラムを実行するこ
とで半導体集積回路の試験ができ、従来例のように試験
しようとする半導体集積回路が変わる毎に、プローブカ
ードの手作業による交換作業が不用となる。従って、半
導体集積回路の試験時の作業が軽減され、半導体集積回
路試験装置の稼働率が向上する。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的実施の形態
例につき、添付図面を参照して説明する。なお従来技術
の説明で参照した図7〜図9中の構成部分と同様の構成
部分には、同一の参照符号を付すものとする。
【0012】本実施の形態例は、半導体ウェハ状態での
半導体集積回路等を試験する半導体集積回路試験装置
(ICテスタ)に本発明を適用した例であり、従来例の
説明で使用した図9と、図1〜図6を参照して説明す
る。本発明の半導体集積回路試験装置(ICテスタ)1
は、図1のブロック図に示す如き構成となっている。即
ちICテスタ1は、プローブ装置部50と、このプロー
ブ装置部50の駆動装置への制御信号や、半導体集積回
路(IC)等を試験するための電気信号をプローブ装置
部50へ送ったり、種々の信号形成や種々の情報記憶等
を行う制御装置部70とで構成されている。ICテスタ
1のプローブ装置部50は、従来例と同様なローダ部1
1、ウェハ搬送部13と、アライメント部14と、本発
明の特徴部分であるプロービング部51、プローブカー
ドチェンジャ52およびプローブカード搬送部53より
概略構成されている。又ICテスタ1の制御装置部70
は、入力キーボード部71と制御部72とで概略構成さ
れている。
【0013】図1のブロック図に示す如き構成を採るI
Cテスタ1は、図2に示す概略正面図のような構成とな
っている。即ちローダ部11とプロービング部51との
間に、ローダ部11のウェハカセット内の半導体ウェハ
16を取り出して、プロービング部のウェハステージ1
8上に載置させるウェハ搬送部13があり、プローブカ
ードチェンジャ52とプロービング部51との間に、プ
ローブカードチェンジャ52のプローブカードを取り出
して、プロービング部のプローブヘッド部54に搬送す
るプローブカード搬送部53が設けられている。
【0014】次に、プローブ装置部50の従来例と同様
な部分の説明は省略し、プローブ装置部50の本発明の
特徴部分に関して詳述する。まず、プローブ装置部50
のプロービング部51は、従来例と同様な、駆動装置1
7によりX−Y−Z−θ方向に移動するウェハステージ
18と、図3に示すようなプローブヘッド部54で構成
されている。プローブヘッド部54は、図3に示す如
く、プローブ針31が取り付けられているプローブカー
ド30と、プローブカード支持部32と、プローブカー
ド30をプローブカード支持部32に押さえ付けて固定
する、矢印P方向、例えば上下方向に移動させる駆動部
(図示省略)に取り付けられた押さえ部材55と、プロ
ーブカード30の各接続端子部44(図9参照)に接続
して、制御部72からの試験信号を供給する端子部で、
矢印Q方向、例えば上下方向に移動させる駆動部(図示
省略)に取り付けられたテストヘッド端子部56より概
略構成されている。
【0015】プローブカードチェンジャ52は、図4に
示すように、複数枚のプローブカード30を収納したプ
ローブカードマガジン57が矢印R方向、例えば上下方
向に移動させる駆動部(図示省略)に取り付けられてい
て、この不図示の駆動部が制御装置部70からの制御信
号により移動して、試験しようとする半導体集積回路に
対応したプローブカード30の水平位置を、後述するプ
ローブカード搬送部53のプローブカード保持部66の
真空チャック部67と略等しい水平位置に停止させるこ
とで、所定のプローブカードを選択できるようにしたも
のである。プローブカードマガジン57側壁部には、プ
ローブカード30を載置する支持部材58が略等間隔に
設けられて、支持部材58に載置されたプローブカード
30の間隔を略等間隔としている。
【0016】なお、プローブカードチェンジャ52は、
固定したプローブカードマガジン57と制御信号による
駆動部の動作で移動するプローブカード選択部とで構成
してもよい。このプローブカード選択部は、例えば平面
内を回転可能で伸縮自在のアームが上下方向に移動する
機構とする。このアーム先端のプローブカード保持部に
より、プローブカードマガジン57の所定のプローブカ
ード30を保持し、後述するプローブカード搬送部53
のプローブカード保持部66の真空チャック部67と略
等しい水平位置に停止させることで、所定のプローブカ
ードを選択できるようにした構成であってもよい。
【0017】プローブカード搬送部53は、概略平面図
である図5(a)と概略側面図である図5(b)に示す
ように、プローブカードチェンジャ52のプローブカー
ドマガジン57より取り出したプローブカード30を、
プロービング部51のプローブヘッド部54のプローブ
カード支持部32に移動させるための、X方向駆動部5
9とY方向駆動部60とで構成されている。X方向駆動
部59は、支持台(図示省略)に固定されていて、ステ
ッピングモータ61に接続するウォームギヤ62の回転
で、ウォームギヤ62と支持棒63とで支持された移動
ステージ64を移動させる。移動ステージ64上には、
X方向駆動部59と同様な構成のY方向駆動部60が搭
載されていて、Y方向駆動部60の移動ステージ65に
は、プローブカード30を保持する保持手段であるプロ
ーブカード保持部66が搭載されている。
【0018】上記プローブカード保持部66は、図6に
示すように、例えば油圧等により矢印S方向、即ち上下
方向に僅かに移動する可動部66aと固定部66bとで
構成されていて、Y方向駆動部60の移動ステージ65
に固定されている。可動部66aには、図6に示すよう
な真空チャック部67があり、この部分でプローブカー
ド30端部を真空チャックして保持するものである。な
お、プローブカード保持部66の真空チャック部67が
プローブカード30端部の下方に移動した段階で、上述
した油圧機構により、プローブカード保持部66の固定
部66bに接続する油圧配管69の途中の電磁弁(図示
省略)がONし、可動部66aを押し上げることで真空
チャック部67とプローブカード30端部を接触させ、
その後プローブカード保持部66に接続する真空配管6
8の途中に設けた電磁弁(図示省略)がONし、プロー
ブカード30を真空チャックするようになっている。
【0019】次に、プローブ装置部50の駆動装置への
制御信号や、半導体集積回路(IC)等を試験するため
の電気信号等をプローブ装置部50へ送る制御装置部7
0の制御部72には、上述したプローブ装置部50のプ
ロービング部51の押さえ部材55の駆動部や、プロー
ブカードチェンジャ52のプローブカードマガジン57
の駆動部や、プローブカード搬送部53のX方向駆動部
59とY方向駆動部60のステッピングモータ61や、
プローブカード保持部66の真空チャックのON/OF
Fを行う電磁弁等の動作を制御する制御系が組み込まれ
ている。この制御系は、入力キーボード部71への入力
操作で作製した制御系動作プログラムで動作する。
【0020】次に、上述したICテスタ1の動作につい
て述べる。まず、ICテスタ1でIC等を試験する前に
以下の準備を行う。このICテスタ1で試験する複数の
IC等に対応する複数のプローブカード30をプローブ
カードチェンジャ52のプローブカードマガジン57の
支持部材58上に載置する。その後プローブカードマガ
ジン57のどの位置に入れたプローブカードがどのIC
等に対応するものであるかを入力キーボード部71に入
力しておく。次に、入力キーボード部71により各種I
C等の電気的特性を試験するための試験プログラムと、
各々のIC等に対応するプローブカード30を、プロー
ビング部51のプローブカード支持部32にセットする
ためのプローブカード交換プログラムとを入力し、各I
Cの試験プログラムとプローブカード交換プログラムを
セットにして各ICの試験プログラムとし、制御部72
の記憶系に記憶させておく。以上の準備をすることで、
IC等の試験開始前の作業は終了する。
【0021】実際の所定のICの試験を行うには、まず
ICテスタ1のローダ部に試験しようとする半導体ウェ
ハ16の収納されているウェハカセットをセットする。
その後入力キーボード部71により、所定のICを試験
するための、試験プログラムとプローブカード交換プロ
グラムを制御部72の記憶系より読み出し、これらプロ
グラムを実行する。
【0022】プログラムの実行指示により、まずプロー
ブカード搬送部53が動作して、プロービング部51に
設置されている、以前に使用したプローブカード30を
元に戻す動作が行われる。このためには、まずプロービ
ング部51のプローブヘッド部54の押さえ部材55と
テストヘッド端子部56とが上方に移動し、その後プロ
ーブカード搬送部53のプローブカード保持部66がプ
ロービング部51に移動し、プローブカード30を真空
チャック部67で保持し、その後プローブカード搬送部
53が動作して、プローブカード30をプローブカード
マガジン57の、元のプローブカード30の支持部材5
8上に載置する。
【0023】次に、試験しようとする所定のICに対応
する所定のプローブカード30をプロービング部51に
設置する動作が行われる。まずプローブカードチェンジ
ャ52のプローブカードマガジン57が移動して、所定
のプローブカード30裏面の位置が、プローブカード搬
送部53のプローブカード保持部66の真空チャック部
67上面より僅か上部の位置となる。その後プローブカ
ード保持部66の動作により、所定のプローブカード3
0をプローブカード保持部66が保持する。次に、プロ
ーブカード搬送部53が動作して、所定のプローブカー
ド30をプロービング部51のプローブヘッド部54に
移動させ、プローブカード支持部32に所定のプローブ
カード30を載置する。その後プローブヘッド部54の
押さえ部材55とテストヘッド端子部56とが下方に移
動し、所定のプローブカード30をプローブカード支持
部32に固定し、所定のプローブカード30の配線43
の接続端子部44がテストヘッド端子部56のICの試
験するための信号が送られてくる電極端子と接続する。
以上の動作で、プローブカード30交換の動作が終了す
る。
【0024】次に、従来のICの試験と同じの動作、即
ちローダ部11とウェハ搬送部13の動作で、ローダ部
11のウェハカセットの半導体ウェハ16をウェハステ
ージ18に載置し、アライメント部14のTVカメラ2
0による画像認識等により、プローブ針31とICの電
極パッドとのアライメントを行い、その後プロービング
部51で半導体ウェハ16に形成されたICの電気的特
性の試験をする。電気的特性の試験終了後の半導体ウェ
ハは、ウェハ搬送部13の動作で、ローダ部11のウェ
ハカセットへと戻り、上述したと同様の動作で次の半導
体ウェハのICの電気的特性の試験をする。この様にし
て、ウェハカセットの半導体ウェハを全て試験した後、
ローダ部11よりウェハカセットを取り出し、ICテス
タ1による所定のICの電気的特性試験動作が終了す
る。
【0025】上述したICテスタ1は、制御装置部3の
入力キーボード部71の操作で、制御部の記憶系に記憶
させた所定のICの試験プログラムを読み出し、これを
実行することで、所定のプローブカード30の交換と所
定のICの電気的特性の試験を行うことができ、所定の
半導体集積回路等の試験の作業性が著しく向上する。従
って、ICテスタ1の稼働率を向上させることができ
る。
【0026】以上、本発明を実施の形態例により説明し
たが、本発明はこの実施の形態例に何ら限定されるもの
ではない。例えば、本発明の実施の形態例では、プロー
ブカードの保持手段として真空チャックを用いて説明し
たが、駆動部を設けた2枚の平板により挟持する機構
や、その他の機構の保持手段であってもよい。また、本
発明の実施の形態例では、プローブカード搬送部をステ
ッピングモータとウォームギアを用いた2個の搬送部で
構成するとして説明したが、平面内を回転可能で伸縮自
在のアームを複数個用いた構成や、その他の構成のプロ
ーブカード搬送部であってもよい。
【0027】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の半導体集積回路試験装置は、入力キーボード部の操作
で、制御部の記憶系に記憶させた所定の半導体集積回路
等の試験プログラムを読み出し、これを実行すること
で、所定のプローブカードの交換と所定のICの電気的
特性の試験を行うことができ、所定の半導体集積回路等
の試験の作業性が著しく向上する。従って、ICテスタ
の稼働率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のICテスタのブロック図である。
【図2】本発明のICテスタの概略正面図である。
【図3】本発明のICテスタのプローブヘッド部の概略
断面図である。
【図4】本発明のICテスタのプローブカードチェンジ
ャのプローブカードマガジンの概略斜視図である。
【図5】本発明のICテスタのプローブカード搬送部の
概略図で、(a)は概略平面図、(b)は概略側面図で
ある。
【図6】本発明のICテスタのプローブカード搬送部の
プローブカード保持部の概略側面図である。
【図7】従来例のICテスタの概略正面図である。
【図8】従来例のICテスタのプローブヘッド部の概略
断面図である。
【図9】従来例のプローブカードの概略図で、(a)は
概略平面図、(b)は図9(a)のA−A部における概
略断面図である。
【符号の説明】 1…ICテスタ、2,50…プローブ装置部、3,70
…制御装置部、11…ローダ部、12,51…プロービ
ング部、13…ウェハ搬送部、14…アライメント部、
15…プローブカード保管部、16…半導体ウェハ、1
7…駆動装置、18…ウェハステージ、19,54…プ
ローブヘッド部、20…TVカメラ、21,71…入力
キーボード部、22,72…制御部、23…ディスプレ
イ、30…プローブカード、31…プローブ針、32…
プローブカード支持部、33…押さえ部材、34…ネ
ジ、35,56…テストヘッド端子部、40…プリント
基板、41…孔、42…貫通孔、43…配線、44…接
続端子部、52…プローブカードチェンジャ、53…プ
ローブカード搬送部、55…押さえ部材、57…プロー
ブカードマガジン、58…支持部材、59…X方向駆動
部、60…Y方向駆動部、61…ステッピングモータ、
62…ウォームギア、63…支持棒、64,65…移動
ステージ、66…プローブカード保持部、66a…可動
部、66b…固定部、67…真空チャック部、68…真
空配管、69…油圧配管

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プローブカードを用いる半導体集積回路
    試験装置において、 前記プローブカードを複数枚収納し、制御信号による駆
    動部の動作で所定の前記プローブカードを選択できるプ
    ローブカードチェンジャと、 プロービング部のプローブカード支持部に載置された前
    記プローブカードを、制御信号による駆動部の動作で前
    記プローブカード支持部に押さえ付ける押さえ部材を有
    するプローブヘッド部と、 前記プローブカードチェンジャと前記プロービング部間
    を、前記プローブカードを保持して搬送するプローブカ
    ード搬送部とを有し、 前記プローブカードチェンジャ、前記プローブヘッド部
    および前記プローブカード搬送部の駆動装置を制御する
    制御信号を送り出す制御系を有する制御部と、前記制御
    部の動作プログラムを入力する入力キーボード部とを有
    した制御装置部とを具備することを特徴とする半導体集
    積回路試験装置。
  2. 【請求項2】 前記プローブカードチェンジャは、制御
    信号による駆動部の動作で可動するプローブカードマガ
    ジンの移動で、所定の前記プローブカードを選択できる
    ものであることを特徴とする、請求項1に記載の半導体
    集積回路試験装置。
  3. 【請求項3】 前記プローブカードチェンジャは、固定
    したプローブカードマガジンと、制御信号による駆動部
    の動作で可動するプローブカード選択部とを有して、所
    定の前記プローブカードを選択できるものであることを
    特徴とする、請求項1に記載の半導体集積回路試験装
    置。
  4. 【請求項4】 前記プローブカード搬送部は、前記プロ
    ーブカードを保持する保持手段を有して、前記プローブ
    カードチェンジャより所定の前記プローブカードを前記
    保持手段により保持し、前記プローブヘッド部の前記プ
    ローブカード支持部に搬送し、所定の前記プローブカー
    ドを前記プローブカード支持部上に載置すること、およ
    び前記プローブカード支持部上の前記プローブカードを
    前記保持手段で保持し、前記プローブカードチェンジャ
    に戻すことのできるものであることを特徴とする、請求
    項1に記載の半導体集積回路試験装置。
  5. 【請求項5】 前記保持手段は、真空チャックであるこ
    とを特徴とする、請求項4に記載の半導体集積回路試験
    装置。
  6. 【請求項6】 前記制御装置部の前記入力キーボード部
    は、半導体集積回路の試験プログラムと、前記プローブ
    カード支持部上の前記プローブカードを、試験する半導
    体集積回路に対応した、所定の前記プローブカードに交
    換するプローブカード交換プログラムとを入力できるこ
    とを特徴とする、請求項1に記載の半導体集積回路試験
    装置。
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