WO2011013231A1 - プローブカード保持装置及びプローバ - Google Patents

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card holding
cylindrical body
prober
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聡 柴原
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株式会社アドバンテスト
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/2851—Testing of integrated circuits [IC]
    • G01R31/2886—Features relating to contacting the IC under test, e.g. probe heads; chucks
    • G01R31/2889—Interfaces, e.g. between probe and tester
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer

Definitions

  • the present invention relates to a probe card holding device for holding a probe card and a prober equipped with the same.
  • a probe card used for testing an electronic device under test such as a semiconductor integrated circuit element built in a semiconductor wafer is mounted on an opening formed in a top plate of a prober through a holder.
  • the In such a probe card in order to increase the number of simultaneous measurements (the number of DUTs that can be tested simultaneously) or to expand the mounting area of electronic components such as relays used for testing, it is necessary to enlarge the probe card itself. There is.
  • the existing prober may not secure a space for interposing the holder between the opening of the top plate and the probe card.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a probe card holding device capable of mounting a large probe card on an existing prober, and a prober having the probe card holding device.
  • a probe card holding device that is provided in a prober and holds a probe card, a clamp mechanism that clamps a protrusion formed on the probe card, and an opening into which the probe card is inserted in the prober.
  • a probe card mounting device comprising: a beam member installed on the beam member; and a lifting / lowering means provided on the beam member for moving the clamp mechanism up and down (see claim 1).
  • the clamping mechanism can be lifted and lowered by the lifting means in a state where the protruding portion is clamped (see claim 2).
  • the clamping mechanism can be lowered into the opening by the elevating means (see claim 3).
  • the clamp mechanism has an engaging portion that can be engaged with the protruding portion, and the first cylindrical body that is raised and lowered by the elevating means, and the first cylindrical body. And a second cylindrical body inserted in a movable manner in the axial direction, and the beam member has a recess in which the second cylindrical body is inserted in a movable manner in the axial direction. It is preferable to have (refer to Claim 4).
  • the engaging portion protrudes from the inner peripheral surface of the first cylindrical body by the relative movement of the first cylindrical body with respect to the second cylindrical body. It is preferable to protrude toward the engaging groove formed in the portion (see claim 5).
  • the engaging portion is a sphere accommodated in an accommodation hole formed in the wall surface of the first cylindrical body, and the first cylindrical body is provided with respect to the second cylindrical body. It is preferable that a part of the sphere protrudes from the accommodation hole toward the groove by relative movement of the cylindrical body (see claim 6).
  • the first cylindrical body closes the first cylindrical portion having a first inner hole capable of accommodating the protruding portion and the upper end of the first cylindrical portion. It is preferable that the first upper lid portion be in contact with the protruding portion (see claim 7).
  • the elevating means includes an actuator for expanding and contracting the drive shaft, a cam plate attached to the tip of the drive shaft and formed with a cam, a cam follower following the cam, and the cam follower Is attached to the upper end, and the first upper cover part is preferably attached to the lower end (refer to claim 8).
  • the second cylindrical body includes a second cylindrical portion having a second inner hole capable of accommodating the first cylindrical body, and a second cylindrical portion. And a second upper lid portion that closes the upper end, and a through hole into which the connecting member is inserted is preferably formed in the second upper lid portion (see claim 9).
  • a prober comprising: the above-described probe card holding device; and a top plate in which an opening into which the probe card is inserted is formed and the probe card holding device is provided. Is provided (see claim 10).
  • a lifting / lowering means is provided on the beam member installed on the opening of the prober, and the clamping mechanism can be lifted / lowered by the lifting / lowering means, so that a large probe can be added to an existing prober without using a holder.
  • a card can be installed.
  • FIG. 1 is a schematic side view showing an electronic component testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an internal enlarged view of the II part of FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the probe card and the probe card holding device in the embodiment of the present invention.
  • 4 is a perspective view of the probe card and the probe card holding device shown in FIG. 3 as viewed from below.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the probe card holding device in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an enlarged view of a VI portion in FIG.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the probe card holding device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view (part 1) showing the operation of the probe card holding device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic side view showing an electronic component testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an internal enlarged view of the II part of FIG.
  • FIG. 3 is
  • FIG. 9 is an enlarged view of a part IX in FIG.
  • FIG. 10 is sectional drawing (the 2) which shows operation
  • FIG. 11 is an enlarged view of a portion XI in FIG.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view (part 3) illustrating the operation of the probe card holding device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is an enlarged view of a portion XIII in FIG.
  • FIG. 14 is a perspective view showing a state in which the probe card holding device holds the probe card in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic side view showing an electronic component testing apparatus according to the present embodiment
  • FIG. 2 is an enlarged view of the inside of the II part of FIG. 1
  • FIGS. 5 is a cross-sectional view of the probe card holding device according to the present embodiment
  • FIG. 6 is an enlarged view of a VI portion of FIG. 5
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the probe card holding device according to the present embodiment.
  • the electronic component test apparatus 1 in this embodiment is an apparatus for testing the electrical characteristics of a DUT built in a semiconductor wafer 100, and includes a test head 10, a tester 30, and a prober 40 as shown in FIG. Yes.
  • the prober 40 presses the semiconductor wafer 100 against the probe card 20 mounted on the test head 10, and the tester 30 connected to the test head 10 via the cable 31 sends a test signal to the DUT.
  • a DUT test is executed by inputting and outputting.
  • the test head 10 is inverted on the top plate 41 of the prober 40 from the maintenance position (indicated by a broken line in FIG. 1) by the manipulator 50 and the drive motor 51.
  • a HiFix 11 is attached to the lower part of the inverted test head 10, and a probe card 20 that is in electrical contact with the DUT on the semiconductor wafer 100 is attached to the HiFix 11. ing. Therefore, on the lower surface of the HiFix 11, there is a connector (not shown) that fits with the connector 25 (see FIG. 3) of the probe card 20, and the probe card 20 is HiFix to securely fit these connectors.
  • a lock mechanism 12 is provided that is attracted to 11 and fixed.
  • the probe card 20 in this embodiment includes a probe needle 21, a circuit board 22, a stiffener 23, and a clamp head 24, as shown in FIGS.
  • the probe needle 21 is a contact for making electrical contact with the input / output terminals of the DUT on the semiconductor wafer 100, and specifically comprises a pogo pin, a needle or the like. In FIG. 4, the probe needle 21 is not shown.
  • the circuit board 22 in the present embodiment has a rectangular shape as a whole, and a large number of probe needles 21 are mounted on the center portion of the lower surface thereof.
  • a frame-like stiffener 23 is attached to the upper surface of the circuit board 22. A portion of the upper surface of the circuit board 22 surrounded by the stiffener 23 is used for a connector 25 (see FIG. 3) for electrically connecting the probe card 20 to the HiFix 11 and a DUT test.
  • Various electronic components 26 (see FIG. 5) such as relays are mounted.
  • the clamp head 24 is a disk-shaped member provided in the approximate center of the swiffer 23. As shown in FIG. 6, an engagement groove 241 for engaging the probe card holding device 60 is formed on the upper peripheral surface of the clamp head 24. Further, as shown in FIG. 3, a concave portion 231 into which a part of the clamp bar 70 of the probe card holding device 60 enters is formed transversely in the center of the stiffener 23.
  • circuit board 22 by making the circuit board 22 rectangular, more probe needles 21 can be mounted, so that an increase in the number of simultaneous measurements can be accommodated. Further, by making the circuit board 22 rectangular, it is possible to secure a wide mounting area for the electronic component 26 necessary for the test.
  • the probe card 20 described above is inserted into the opening 42 formed in the top plate 41 of the prober 40 while being held by the probe card holding device 60 of the prober 40.
  • the prober 40 moves the suction stage 43 in the XYZ directions while rotating the suction stage 43 in the XYZ directions and rotates it around the Z axis.
  • a replacement arm 45 (see FIG. 8) for replacing the probe card 20 located in the opening 42 of the top plate 41.
  • the transfer arm 44 causes the semiconductor wafer 100 held on the suction stage 43 to face the probe card 20 facing the prober 40 through the opening 42, and presses the wafer 100 against the probe card 20.
  • the probe needle 21 is brought into electrical contact with the input / output terminal.
  • the tester 30 inputs a test signal to the DUT via the test head 10, receives a response signal from the DUT, and compares the response signal with a predetermined expected value. Evaluate electrical characteristics.
  • the probe card holding device 60 in the present embodiment includes a clamp bar 70 installed on the opening 42 of the top plate 41, a clamp mechanism 80 that clamps the clamp head 24 of the probe card 20, and a clamp And an elevating device 90 that is provided on the bar 70 and elevates and lowers the clamp mechanism 80.
  • the clamp bar 70 of the probe card holding device 60 is a substantially plate-like beam member provided on the top plate 41 of the prober 40 so as to straddle the opening 42 into which the probe card 20 is inserted. Although not particularly illustrated, the clamp bar 70 is fixed to the periphery of the opening 42 in the top plate 41 by bolts or the like at both ends thereof.
  • a concave portion 71 having a circular cross section for accommodating the clamp mechanism 80 is formed in the approximate center of the lower surface of the clamp bar 70. Further, as shown in FIGS. 5 and 7, a through hole 72 into which the connecting member 95 of the lifting device 90 is inserted is formed between the upper surface of the clamp bar 70 and the recess 71.
  • the clamp mechanism 80 of the probe card holding device 60 includes a cylindrical first covered cylinder 81 having an upper lid and a cylindrical second covered cylinder having an upper lid. And a body 82.
  • the first covered cylinder 81 has a first cylinder part 811 having a first inner hole 812 and a first upper cover part 816 that closes the upper end of the first cylinder part 811.
  • the clamp head 24 of the probe card 20 can be accommodated in the first inner hole 812 of the first cylindrical portion 811.
  • eight accommodation holes 813 are formed at substantially equal intervals along the circumferential direction, and steel balls 83 are accommodated in the respective accommodation holes 81.
  • the number of the accommodation holes 813 formed in the 1st cylinder part 811 is not specifically limited. 5 and 6, the steel ball 83 is not shown in the accommodation hole 81 located on the left side in the drawing in order to make the accommodation hole 81 itself easy to see.
  • each accommodation hole 813 includes an inner opening 814 that opens to the first inner hole 812, and an outer opening 815 that opens outward (toward the second covered cylindrical body 82). ,have.
  • the inner opening 814 has an inner diameter smaller than the diameter of the steel ball 83, and only a part of the steel ball 83 can protrude from the inner opening 814.
  • the outer opening 815 has an inner diameter larger than the diameter of the steel ball 83. Therefore, a part of the steel ball 83 can be retracted from the outer opening 815 to the tapered portion 823 of the second covered cylinder 82.
  • the lower end of the connecting member 95 of the lifting device 90 is fixed to the first upper lid portion 816, and the first covered cylinder 82 can be lifted and lowered by the lifting device 90.
  • the first upper lid portion 816 is in close contact with the upper surface of the clamp head 24 when the clamp head 24 is accommodated in the first inner hole 812. Therefore, when the semiconductor wafer 100 is pressed against the probe card 20, deformation of the probe card 20 due to the pressing force is suppressed.
  • the second covered cylindrical body 82 includes a second cylindrical portion 821 having a second inner hole 822 and a second upper lid portion 824 that closes the upper end of the second cylindrical portion 821.
  • the clamp bar 70 is accommodated so as to be movable in the axial direction.
  • the first covered cylindrical body 81 is accommodated so as to be movable in the axial direction.
  • a tapered portion 823 that extends in a slope or curved surface is formed on the lower end of the inner periphery of the second cylindrical portion 821, and the inner diameter of the second inner hole 822 is formed. Expands as it approaches the opening. Note that the tapered portion 823 may be formed only at a position corresponding to the accommodation hole 813 of the first covered cylinder 81.
  • the second upper lid portion 824 is formed with a through-hole 825 into which the connecting member 95 of the elevating device 90 is inserted so as to be movable in the axial direction, and the first covered cylinder 81 and the second covered cylinder 82. Can be moved up and down in a nested manner.
  • the first covered cylinder 81 can be moved up and down relatively with respect to the second covered cylinder 82. (See FIGS. 8 and 9).
  • the elevating device 90 moves up and down while the first and second upper lid portions 816 and 824 are in contact, the first covered cylinder 81 and the second covered cylinder 82 can be moved up and down integrally. (See FIGS. 10 and 11).
  • the steel ball 83 that has been retracted to the tapered portion 823 is reduced in the inner diameter of the second covered cylinder 82. Accordingly, it is pushed back inward and partially protrudes from the inner opening 814 of the accommodation hole 813. Since the steel balls 83 are engaged with the engagement grooves 241 of the clamp head 24 of the probe card 20, the clamp head 24 is clamped by the clamp mechanism 80.
  • the lifting device 90 of the probe card holding device 60 includes an actuator 91, a pair of cam plates 92, a linear guide 93, a cam follower 94, and a connecting member 95. .
  • Such an elevating device 90 is provided on the clamp bar 70 and covered with a cover member 61 as shown in FIG.
  • Actuator 91 is composed of an air cylinder that expands and contracts drive shaft 911.
  • the actuator 91 is installed on the clamp bar 70 so that the drive shaft 911 faces substantially the center of the clamp bar 70.
  • a pair of cam plates 92 are attached to the tip of the drive shaft 911 via a block member 922.
  • Each cam plate 92 is slidably provided on the clamp bar 70 via a linear guide 93.
  • the linear guide 93 includes a pair of guide rails 931 provided along the X direction so as to sandwich the through hole 72 of the clamp bar 70, and a slide block 932 that can slide on the guide rail 931. Yes.
  • the cam plate 92 is fixed to the slide block 932, and the cam plate 92 can move along the drive direction of the actuator 91 by sliding the slide block 932 on the guide rail 931.
  • the cam plate 92 is formed with a cam 921 that the cam follower 94 follows.
  • the cam follower 94 is rotatably attached to both side surfaces of the connecting member 95.
  • the connecting member 95 is sandwiched between a pair of cam plates 92, and the two cam followers 94 are both held by the cam 921.
  • the connecting member 95 is inserted into the through-hole 72 of the clamp bar 70 so as to be movable up and down, and the second covered cylinder 82 of the clamp mechanism 80 is fixed to the lower end thereof.
  • FIG. 8 to 13 are cross-sectional views showing the operation of the probe card holding device in this embodiment
  • FIG. 14 is a perspective view showing a state in which the probe card holding device holds the probe card in this embodiment.
  • the air cylinder 91 of the elevating device 90 shortens the drive shaft 911, thereby lowering the clamp mechanism 80 to the lower limit.
  • the second covered cylinder 82 is protruded to the maximum from the recess 71 of the clamp bar 70, and the first covered cylinder 81 is maximized from the second inner hole 822 of the second covered cylinder 82. Make it protrude.
  • the first covered cylinder 81 is lowered into the opening 42 of the top plate 41, and the clamp head 24 is accommodated in the first cylinder portion 811 of the first covered cylinder 81.
  • the steel ball 83 is partially retracted to the tapered portion 823 of the second covered cylindrical body 82 and does not protrude from the inner opening 814 of the accommodation hole 813. .
  • the air cylinder 91 of the elevating device 90 extends the drive shaft 911 so that the first covered cylinder 81 rises relative to the second covered cylinder 82, The first covered cylinder 81 is completely accommodated in the second inner hole 822.
  • the steel ball 83 is pushed back by the second covered cylinder 82 and partially protrudes from the inner opening 814 of the accommodation hole 813. Thereby, a part of the steel ball 83 enters the engagement groove 241 of the clamp head 24 of the probe card 20, so that the clamp head 24 is clamped by the clamp mechanism 80, and the upper surface of the clamp head 24 of the probe card 20 is the first. In close contact with the upper lid portion 816.
  • the clamp mechanism 80 of the probe card holding device 60 clamps the probe card 20 supplied to the predetermined height by the exchange arm 45
  • the clamp device 80 is opened by the lifting device 90. Therefore, a holder for holding the probe card 20 in the prober 40 is not necessary.
  • the air cylinder 91 of the lifting device 90 further extends the drive shaft 911.
  • the clamp mechanism 80 is raised by the lifting device 90 in a state where the probe card 20 is clamped, and the second covered cylinder 82 is completely accommodated in the recess 71 as shown in FIG.
  • the HiFix 11 in a floating state is slightly pushed up.
  • the HiFix 11 is drawn toward the probe card 20 and the connectors are fitted together. As shown in FIG. Is retained.
  • the HiFix 11 may be fitted with the connector of the HiFix 11 and the connector 25 of the probe card 20 by using the lifting and lowering of the clamp mechanism 80 by the lifting device 90 without providing the lock mechanism 12.
  • the lifting / lowering device 90 is provided on the clamp bar 70 installed on the opening 42 of the prober 40, and the clamping mechanism 80 is lifted / lowered by the lifting / lowering device 90.
  • a large probe card can be attached to the prober.
  • the clamp bar 70 is provided on the top plate 41 so as to straddle the opening 42, deformation of the probe card 20 when the semiconductor wafer 100 is pressed can be suppressed.
  • the probe card holding device 60 when holding the probe card is used.
  • the total thickness can be reduced.
  • the lower surface of the clamp bar 71 is placed on the stiffener 23 of the probe card 20. In close contact. For this reason, when the semiconductor wafer 100 is pressed, the pressing force can be received by the entire clamp bar 71, so that the deformation of the probe card 20 can be further suppressed.
  • the clamp of the clamp mechanism 80 and the raising / lowering of the clamp mechanism 80 are performed by one actuator 91, so that the structure of the probe card holding device 60 is simplified.

Abstract

プローバ（４０）に設けられてプローブカード（２０）を保持するプローブカード保持装置（６０）は、プローブカード（２０）に形成されたクランプヘッド（２４）をクランプするクランプ機構（８０）と、プローバ（４０）においてプローブカード（２０）が挿入される開口（４２）上に架設されたクランプバー（７０）と、クランプバー（７０）に設けられ、クランプ機構（８０）を昇降させる昇降装置（９０）と、を備えている。

Description

プローブカード保持装置及びプローバ
　本発明は、プローブカードを保持するプローブカード保持装置、及びそれを備えたプローバに関する。
　半導体ウェハに造り込まれた半導体集積回路素子等の被試験電子部品（ＤＵＴ：Device Under Test）の試験に用いられるプローブカードは、ホルダを介して、プローバのトッププレートに形成された開口に装着される。こうしたプローブカードにおいて、同時測定数（同時に試験可能なＤＵＴの数）を増加させたり、試験に使用されるリレー等の電子部品の実装エリアを拡大するためには、プローブカード自体を大型化する必要がある。
　しかしながら、プローブカードを大型化すると、既存のプローバではトッププレートの開口とプローブカードとの間にホルダを介在させるスペースを確保できない場合があるという問題がある。
　本発明が解決しようとする課題は、既存のプローバに大型のプローブカードを装着することが可能なプローブカード保持装置、及びそれを備えたプローバを提供することである。
　本発明によれば、プローバに設けられてプローブカードを保持するプローブカード保持装置であって、プローブカードに形成された突出部をクランプするクランプ機構と、前記プローバにおいて前記プローブカードが挿入される開口上に架設されたビーム部材と、前記ビーム部材に設けられ、前記クランプ機構を昇降させる昇降手段と、を備えていることを特徴とするプローブカード装着装置が提供される（請求項１参照）。
　上記発明においては特に限定されないが、前記クランプ機構は、前記突出部をクランプしている状態で、前記昇降手段によって昇降可能であることが好ましい（請求項２参照）。
　上記発明においては特に限定されないが、前記クランプ機構は、前記昇降手段によって前記開口内まで下降可能であることが好ましい（請求項３参照）。
　上記発明においては特に限定されないが、前記クランプ機構は、前記突出部に係合可能な係合部を有し、前記昇降手段によって昇降する第１の筒状体と、前記第１の筒状体が軸方向に移動自在に内挿された第２の筒状体と、を有しており、前記ビーム部材は、前記第２の筒状体が軸方向に移動自在に内挿された凹部を有することが好ましい（請求項４参照）。
　上記発明においては特に限定されないが、前記係合部は、前記第２の筒状体に対する前記第１の筒状体の相対移動によって、前記第１の筒状体の内周面から、前記突出部に形成された係合溝に向かって突出することが好ましい（請求項５参照）。
　上記発明においては特に限定されないが、前記係合部は、前記第１の筒状体の壁面に形成された収容孔に収容された球体であり、前記第２の筒状体に対する前記第１の筒状体の相対移動によって、前記球体の一部が前記収容孔から前記溝に向かって突出することが好ましい（請求項６参照）。
　上記発明においては特に限定されないが、前記第１の筒状体は、前記突出部を収容可能な第１の内穴を持つ第１の筒部と、前記第１の筒部の上端を閉塞する第１の上蓋部と、を有しており、前記第１の上蓋部は、前記突出部と当接可能であることが好ましい（請求項７参照）。
　上記発明においては特に限定されないが、前記昇降手段は、駆動シャフトを伸縮させるアクチュエータと、前記駆動シャフトの先端に取り付けられ、カムが形成されたカムプレートと、前記カムに追従するカムフォロアと、前記カムフォロアが上端に取り付けられ、前記第１の上蓋部が下端に取り付けられた連結部材と、を有することが好ましい（請求項８参照）。
　上記発明においては特に限定されないが、前記第２の筒状体は、前記第１の筒状体を収容可能な第２の内穴を持つ第２の筒部と、前記第２の筒部の上端を閉塞する第２の上蓋部と、を有しており、前記第２の上蓋部には、前記連結部材が挿入された貫通孔が形成されていることが好ましい（請求項９参照）。
　また、本発明によれば、上記のプローブカード保持装置と、前記プローブカードが挿入される開口が形成され、前記プローブカード保持装置が設けられたトッププレートと、を備えたことを特徴とするプローバが提供される（請求項１０参照）。
　本発明では、プローバの開口上に架設されたビーム部材に昇降手段を設け、その昇降手段によってクランプ機構を昇降させることが可能となっているので、ホルダを用いずに既存のプローバに大型のプローブカードを装着することができる。
図１は、本発明の実施形態における電子部品試験装置を示す概略側面図である。 図２は、図１のII部の内部拡大図である。 図３は、本発明の実施形態におけるプローブカード及びプローブカード保持装置を示す斜視図である。 図４は、図３に示すプローブカード及びプローブカード保持装置を下方から見た斜視図である。 図５は、本発明の実施形態におけるプローブカード保持装置の断面図である。 図６は、図５のVI部の拡大図である。 図７は、本発明の実施形態におけるプローブカード保持装置の分解斜視図である。 図８は、本発明の実施形態におけるプローブカード保持装置の動作を示す断面図（その１）である。 図９は、図８のIX部の拡大図である。 図１０は、本発明の実施形態におけるプローブカード保持装置の動作を示す断面図（その２）である。 図１１は、図１０のXI部の拡大図である。 図１２は、本発明の実施形態におけるプローブカード保持装置の動作を示す断面図（その３）である。 図１３は、図１２のXIII部の拡大図である。 図１４は、本発明の実施形態においてプローブカード保持装置がプローブカードを保持した状態を示す斜視図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
　図１は本実施形態における電子部品試験装置を示す概略側面図、図２は図１のII部の内部拡大図、図３及び図４は本実施形態におけるプローブカード及びプローブカード保持装置を示す斜視図、図５は本実施形態におけるプローブカード保持装置の断面図、図６は図５のVI部の拡大図、図７は本実施形態におけるプローブカード保持装置の分解斜視図である。
　本実施形態における電子部品試験装置１は、半導体ウェハ１００に造り込まれたＤＵＴの電気的特性を試験する装置であり、図１に示すように、テストヘッド１０、テスタ３０及びプローバ４０を備えている。この電子部品試験装置１では、プローバ４０が半導体ウェハ１００をテストヘッド１０に装着されたプローブカード２０に押し付け、ケーブル３１を介してテストヘッド１０に接続されたテスタ３０がＤＵＴに対してテスト信号を入出力することで、ＤＵＴの試験が実行される。因みに、テストヘッド１０は、マニピュレータ５０及び駆動モータ５１によって、メンテナンス位置（図１にて破線で示す）からプローバ４０のトッププレート４１上に反転される。
　図２に示すように、反転したテストヘッド１０の下部にはハイフィックス１１が装着されており、このハイフィックス１１には、半導体ウェハ１００上のＤＵＴと電気的に接触するプローブカード２０が装着されている。そのため、このハイフィックス１１の下面には、プローブカード２０のコネクタ２５（図３参照）と嵌合するコネクタ（不図示）や、これらのコネクタを確実に嵌合させるためにプローブカード２０をハイフィックス１１に引き寄せて固定するロック機構１２が設けられている。
　本実施形態におけるプローブカード２０は、図２～図５に示すように、プローブ針２１と、回路基板２２と、スティフナ２３と、クランプヘッド２４と、を備えている。
　プローブ針２１は、半導体ウェハ１００上のＤＵＴの入出力端子に電気的に接触するための接触子であり、具体的にはポゴピンやニードル等から構成されている。なお、図４ではプローブ針２１の図示を省略している。
　本実施形態における回路基板２２は、全体として矩形形状を有しており、その下面の中央部分に多数のプローブ針２１が実装されている。一方、この回路基板２２の上面には枠状のスティフナ２３が取り付けられている。そして、この回路基板２２の上面においてスティフナ２３に囲まれた部分には、このプローブカード２０をハイフィックス１１と電気的に接続するためのコネクタ２５（図３参照）や、ＤＵＴの試験に使用されるリレー等の各種電子部品２６（図５参照）が実装されている。
　クランプヘッド２４は、スフェィフナ２３の略中央に設けられた円盤状の部材である。図６に示すように、このクランプヘッド２４の周面上部には、プローブカード保持装置６０が係合するための係合溝２４１が形成されている。また、図３に示すように、スティフナ２３の中央には、プローブカード保持装置６０のクランプバー７０の一部が入り込む凹部２３１が横断的に形成されている。
　本実施形態では、回路基板２２を矩形状とすることで、より多くのプローブ針２１を実装できるので同時測定数の増加に対応できる。また、回路基板２２を矩形状とすることで、試験に必要な電子部品２６の実装エリアを広く確保することができる。
　以上に説明したプローブカード２０は、プローバ４０のプローブカード保持装置６０に保持された状態で、プローバ４０のトッププレート４１に形成された開口４２に挿入されている。
　プローバ４０は、このプローブカード保持装置６０に加えて、図２に示すように、半導体ウェハ１００を吸着保持する吸着ステージ４３と、この吸着ステージ４３をＸＹＺ方向に移動させると共にＺ軸を中心として回転させる搬送アーム４４と、トッププレート４１の開口４２に位置するプローブカード２０を交換する交換アーム４５（図８参照）と、を備えている。
　試験に際して、搬送アーム４４は、吸着ステージ４３に保持された半導体ウェハ１００を、開口４２を介してプローバ４０内に臨んでいるプローブカード２０に対向させ、当該ウェハ１００をプローブカード２０に押し付け、ＤＵＴの入出力端子にプローブ針２１を電気的に接触させる。この状態で、ＤＵＴに対してテスタ３０がテストヘッド１０を介して試験信号を入力すると共に、当該ＤＵＴからの応答信号を受信し、この応答信号を所定の期待値と比較することで、ＤＵＴの電気的特性を評価する。
　本実施形態におけるプローブカード保持装置６０は、図５に示すように、トッププレート４１の開口４２上に架設されたクランプバー７０と、プローブカード２０のクランプヘッド２４をクランプするクランプ機構８０と、クランプバー７０に設けられ、クランプ機構８０を昇降させる昇降装置９０と、を備えている。
　プローブカード保持装置６０のクランプバー７０は、プローブカード２０が挿入される開口４２上を跨ぐように、プローバ４０のトッププレート４１に設けられた略板状の梁部材である。なお、特に図示しないが、このクランプバー７０は、その両端で、トッププレート４１における開口４２周縁にボルト等によって固定されている。
　図４～図６に示すように、クランプバー７０の下面の略中央には、クランプ機構８０を収容する断面円形の凹部７１が形成されている。また、図５及び図７に示すように、クランプバー７０の上面と凹部７１との間には、昇降装置９０の連結部材９５が挿入される貫通孔７２が形成されている。
　プローブカード保持装置６０のクランプ機構８０は、図５～図７に示すように、上蓋を持つ筒型形状の第１の有蓋筒体８１と、同じく上蓋を持つ筒型形状の第２の有蓋筒体８２と、を備えている。
　第１の有蓋筒体８１は、第１の内穴８１２を持つ第１の筒部８１１と、第１の筒部８１１の上端を閉塞する第１の上蓋部８１６と、を有している。
　第１の筒部８１１の第１の内孔８１２内には、プローブカード２０のクランプヘッド２４を収容することが可能となっている。また、この第１の筒部８１１には、周方向に沿って実質的に等間隔に８個の収容孔８１３が形成されており、それぞれの収容孔８１には鋼球８３が収容されている。なお、第１の筒部８１１に形成される収容孔８１３の数は特に限定されない。また、図５及び図６では、収容孔８１自体を見易くするために、図中左側に位置する収容孔８１には鋼球８３を図示していない。
　図６に示すように、それぞれの収容孔８１３は、第１の内穴８１２に開口する内側開口８１４と、外側に向かって（第２の有蓋筒体８２に向かって）開口する外側開口８１５と、を有している。
　内側開口８１４は、鋼球８３の直径よりも小さな内径を有しており、鋼球８３の一部のみが内側開口８１４から突出可能となっている。一方、外側開口８１５は、鋼球８３の直径よりも大きな内径を有している。そのため、鋼球８３の一部は、外側開口８１５から第２の有蓋筒体８２のテーパ部８２３に退避可能となっている。
　また、第１の上蓋部８１６には、昇降装置９０の連結部材９５の下端が固定されており、昇降装置９０によって第１の有蓋筒体８２が昇降可能となっている。この第１の上蓋部８１６は、クランプヘッド２４が第１の内孔８１２内に収容された際に、当該クランプヘッド２４の上面と密着する。そのため、プローブカード２０に半導体ウェハ１００が押し付けられた際に、その押圧力に伴うプローブカード２０の変形を抑制される。
　第２の有蓋筒体８２は、第２の内穴８２２を持つ第２の筒部８２１と、この第２の筒部８２１の上端を閉塞する第２の上蓋部８２４と、を有しており、クランプバー７０の凹部７１内に軸方向に移動自在に収容されている。
　第２の筒部８２１の第２の内孔８２２内には、第１の有蓋筒体８１が軸方向に移動自在に収容されている。また、図６に示すように、第２の筒部８２１の内周下端には、斜面又は曲面状に広がるテーパ部８２３が全周に亘って形成されており、第２の内穴８２２の内径が開口に近づくに従って広がっている。なお、第１の有蓋筒体８１の収容孔８１３に対応した位置のみにテーパ部８２３を形成してもよい。
　第２の上蓋部８２４には、昇降装置９０の連結部材９５が軸方向に移動自在に挿入された貫通孔８２５が形成されており、第１の有蓋筒体８１と第２の有蓋筒体８２とが入れ子状に上下動することが可能となっている。
　すなわち、第１及び第２の上蓋部８１６，８２４が非接触にある状態では、第１の有蓋筒体８１は第２の有蓋筒体８２に対して相対的に昇降することが可能となっている（図８及び図９参照）。一方、第１及び第２の上蓋部８１６，８２４が接触した状態で昇降装置９０が昇降すると、第１の有蓋筒体８１と第２の有蓋筒体８２とが一体的に昇降することが可能となっている（図１０及び図１１参照）。
　また、第１の有蓋筒体８１が第２の有蓋筒体８２に対して相対的に上昇すると、テーパ部８２３に退避していた鋼球８３が、第２の有蓋筒体８２の内径の縮小に伴って内側に押し戻されて、収容孔８１３の内側開口８１４から部分的に突出する。そして、この鋼球８３が、プローブカード２０のクランプヘッド２４の係合溝２４１に係合するので、クランプ機構８０によってクランプヘッド２４がクランプされる。
　プローブカード保持装置６０の昇降装置９０は、図５及び図７に示すように、アクチュエータ９１と、一対のカムプレート９２と、リニアガイド９３と、カムフォロア９４と、連結部材９５と、を備えている。こうした昇降装置９０は、クランプバー７０上に設けられており、図７に示すようなカバー部材６１で覆われている。
　アクチュエータ９１は、駆動シャフト９１１を伸縮させるエアシリンダから構成されている。このアクチュエータ９１は、駆動シャフト９１１がクランプバー７０の略中央に向くようにクランプバー７０上に設置されている。この駆動シャフト９１１の先端には、ブロック部材９２２を介して、一対のカムプレート９２が取り付けられている。なお、昇降装置のアクチュエータを、例えばモータ及びボールネジ機構等で構成してもよい。
　それぞれのカムプレート９２は、リニアガイド９３を介してクランプバー７０にスライド可能に設けられている。リニアガイド９３は、クランプバー７０の貫通孔７２を挟むようにＸ方向に沿って設けられた一対のガイドレール９３１と、このガイドレール９３１上を摺動可能なスライドブロック９３２と、から構成されている。カムプレート９２は、スライドブロック９３２に固定されており、スライドブロック９３２がガイドレール９３１上を摺動することで、カムプレート９２がアクチュエータ９１の駆動方向に沿って移動可能となっている。
　このカムプレート９２には、カムフォロア９４が追従するカム９２１がそれぞれ形成されている。一方、カムフォロア９４は、連結部材９５の両側面に回転自在に取り付けられている。連結部材９５は、一対のカムプレート９２の間に挟まれており、２つのカムフォロア９４はいずれもカム９２１に保持されている。
　連結部材９５は、上述の通り、クランプバー７０の貫通孔７２に上下動自在に挿入されており、その下端にはクランプ機構８０の第２の有蓋筒体８２が固定されている。
　次に、本実施形態におけるプローブカード保持装置６０によるプローブカード２０の保持動作について説明する。
　図８～図１３は本実施形態におけるプローブカード保持装置の動作を示す断面図、図１４は本実施形態においてプローブカード保持装置がプローブカードを保持した状態を示す斜視図である。
　図８に示すように、プローバ４０の交換アーム４５によってプローブカード２０が所定高さまでローディングされると、先ず、昇降装置９０のエアシリンダ９１が駆動シャフト９１１を短縮させることで、クランプ機構８０を下限まで下降させる。すなわち、第２の有蓋筒体８２をクランプバー７０の凹部７１から最大限に突出させると共に、第１の有蓋筒体８１を第２の有蓋筒体８２の第２の内穴８２２から最大限に突出させる。
　この状態において、第１の有蓋筒体８１は、トッププレート４１の開口４２内まで下降しており、第１の有蓋筒体８１の第１の筒部８１１内にクランプヘッド２４が収容される。因みに、この状態では、図９に示すように、鋼球８３は、第２の有蓋筒体８２のテーパ部８２３に部分的に退避しており、収容孔８１３の内側開口８１４からは突出していない。
　次いで、図１０に示すように、昇降装置９０のエアシリンダ９１が駆動シャフト９１１を伸長させることで、第１の有蓋筒体８１が第２の有蓋筒体８２に対して相対的に上昇し、第１の有蓋筒体８１が第２の内穴８２２内に完全に収容される。この際、図１１に示すように、鋼球８３が第２の有蓋筒体８２によって押し戻されて、収容孔８１３の内側開口８１４から部分的に突出する。これにより、鋼球８３の一部が、プローブカード２０のクランプヘッド２４の係合溝２４１に入り込むので、クランプヘッド２４がクランプ機構８０によってクランプされ、プローブカード２０のクランプヘッド２４の上面が第１の上蓋部８１６に密着する。
　このように、本実施形態では、交換アーム４５によって所定高さまで供給されたプローブカード２０を、プローブカード保持装置６０のクランプ機構８０がクランプしてから、そのクランプ装置８０を昇降装置９０によって開口４２に上昇させるので、プローバ４０にプローブカード２０を保持させるホルダが不要となっている。
　次いで、図１２に示すように、昇降装置９０のエアシリンダ９１が駆動シャフト９１１をさらに伸長させる。これにより、クランプ機構８０が、プローブカード２０をクランプしている状態で、昇降装置９０によって上昇し、図１３に示すように、第２の有蓋筒体８２が凹部７１内に完全に収容されると共に、フローティング状態となっているハイフィックス１１が若干押し上げられる。
　次いで、ハイフィックス１１のロック機構１２をロックすると、ハイフィックス１１がプローブカード２０に向かって引き寄せられて、コネクタ同士が嵌合し、図１４に示すように、プローブカード保持装置６０によってプローブカード２０が保持される。なお、ハイフィックス１１にロック機構１２を設けずに、昇降装置９０によるクランプ機構８０の昇降を利用して、ハイフィックス１１のコネクタとプローブカード２０のコネクタ２５とを嵌合させてもよい。
　以上のように、本実施形態では、プローバ４０の開口４２上に架設されたクランプバー７０に昇降装置９０を設け、その昇降装置９０によってクランプ機構８０を昇降させるので、ホルダを用いずに既存のプローバに大型のプローブカードを装着することができる。
　特に、本実施形態では、クランプバー７０が開口４２の上を跨ぐようにトッププレート４１に設けられているので、半導体ウェハ１００の押付時のプローブカード２０の変形を抑制することができる。
　また、本実施形態では、クランプバー７０の凹部７１と、クランプ機構８０の第１及び第２の有蓋筒体８１，８２が入れ子構造となっているので、プローブカード保持時のプローブカード保持装置６０の総厚を薄くすることができる。
　また、このような入れ子構造によって、第１及び第２の有蓋筒体８１，８２がクランプバー７０の凹部７１内に完全に収容されると、クランプバー７１の下面がプローブカード２０のスティフナ２３に密着する。このため、半導体ウェハ１００の押付時に、その押圧力をクランプバー７１全体で受け止めることができるので、プローブカード２０の変形を更に抑制することができる。
　また、本実施形態では、一つのアクチュエータ９１によって、クランプ機構８０のクランプと、当該クランプ機構８０の昇降を行っているので、プローブカード保持装置６０の構造の簡素化が図られている。
　なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
　１０…テストヘッド
　　１１…ハイフィックス
　　２０…プローブカード
　　　２４…クランプヘッド（突出部）
　　　　２４１…係合溝
　４０…プローバ
　　４１…トッププレート
　　　４２…開口
　　６０…プローブカード保持装置
　　　　６１…カバー部材
　　　７０…クランプバー（ビーム部材）
　　　　７１…凹部
　　　８０…クランプ機構
　　　　８１…第１の有蓋筒体
　　　　　８１１…第１の筒部
　　　　　８１６…第１の上蓋部
　　　　８２…第２の有蓋筒体
　　　　　８２１…第２の筒部
　　　　　　８２３…テーパ部
　　　　　８２４…第２の上蓋部
　　　　８３…鋼球
　　　９０…昇降装置
　　　　９１…エアシリンダ
　　　　　９１１…駆動シャフト
　　　　９２…カムプレート
　　　　９４…カムフォロア
　　　　９５…連結部材

Claims (10)

  1. 　プローバに設けられてプローブカードを保持するプローブカード保持装置であって、
    　プローブカードに形成された突出部をクランプするクランプ機構と、
    　前記プローバにおいて前記プローブカードが挿入される開口上に架設されたビーム部材と、
    　前記ビーム部材に設けられ、前記クランプ機構を昇降させる昇降手段と、を備えていることを特徴とするプローブカード装着装置。
  2. 　請求項１記載のプローブカード保持装置であって、
    　前記クランプ機構は、前記突出部をクランプしている状態で、前記昇降手段によって昇降可能であることを特徴とするプローブカード保持装置。
  3. 　請求項１又は２記載のプローブカード保持装置であって、
    　前記クランプ機構は、前記昇降手段によって前記開口内まで下降可能であることを特徴とするプローブカード保持装置。
  4. 　請求項１～３の何れかに記載のプローブカード保持装置であって、
    　前記クランプ機構は、
    　前記突出部に係合可能な係合部を有し、前記昇降手段によって昇降する第１の筒状体と、
    　前記第１の筒状体が軸方向に移動自在に内挿された第２の筒状体と、を有しており、
    　前記ビーム部材は、前記第２の筒状体が軸方向に移動自在に内挿された凹部を有することを特徴とするプローブカード保持装置。
  5. 　請求項４記載のプローブカード保持装置であって、
    　前記係合部は、前記第２の筒状体に対する前記第１の筒状体の相対移動によって、前記第１の筒状体の内周面から、前記突出部に形成された係合溝に向かって突出することを特徴とするプローブカード保持装置。
  6. 　請求項５記載のプローブカード保持装置であって、
    　前記係合部は、前記第１の筒状体の壁面に形成された収容孔に収容された球体であり、
    　前記第２の筒状体に対する前記第１の筒状体の相対移動によって、前記球体の一部が前記収容孔から前記溝に向かって突出することを特徴とするプローブカード保持装置。
  7. 　請求項４～６の何れかに記載のプローブカード保持装置であって、
    　前記第１の筒状体は、
    　前記突出部を収容可能な第１の内穴を持つ第１の筒部と、
    　前記第１の筒部の上端を閉塞する第１の上蓋部と、を有しており、
    　前記第１の上蓋部は、前記突出部と当接可能であることを特徴とするプローブカード保持装置。
  8. 　請求項７記載のプローブカード保持装置であって、
    　前記昇降手段は、
    　駆動シャフトを伸縮させるアクチュエータと、
    　前記駆動シャフトの先端に取り付けられ、カムが形成されたカムプレートと、
    　前記カムに追従するカムフォロアと、
    　前記カムフォロアが上端に取り付けられ、前記第１の上蓋部が下端に取り付けられた連結部材と、を有することを特徴とするプローブカード保持装置。
  9. 　請求項８記載のプローブカード保持装置であって、
    　前記第２の筒状体は、
    　前記第１の筒状体を収容可能な第２の内穴を持つ第２の筒部と、
    　前記第２の筒部の上端を閉塞する第２の上蓋部と、を有しており、
    　前記第２の上蓋部には、前記連結部材が挿入された貫通孔が形成されていることを特徴とするプローブカード保持装置。
  10. 　請求項１～９の何れかに記載のプローブカード保持装置と、
    　前記プローブカードが挿入される開口が形成され、前記プローブカード保持装置が設けられたトッププレートと、を備えたことを特徴とするプローバ。
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