WO2015015921A1 - プローバ - Google Patents

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WO2015015921A1
WO2015015921A1 PCT/JP2014/065664 JP2014065664W WO2015015921A1 WO 2015015921 A1 WO2015015921 A1 WO 2015015921A1 JP 2014065664 W JP2014065664 W JP 2014065664W WO 2015015921 A1 WO2015015921 A1 WO 2015015921A1
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WO
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probe
probe head
probe card
prober
main body
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PCT/JP2014/065664
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Inventor
光義 宮園
Original Assignee
東京エレクトロン株式会社
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Publication date
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Priority to CN201480043403.2A priority patent/CN105452887B/zh
Priority to US14/907,616 priority patent/US10082524B2/en
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    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/06711—Probe needles; Cantilever beams; "Bump" contacts; Replaceable probe pins
    • G—PHYSICS
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    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/073—Multiple probes
    • G01R1/07307—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card
    • G01R1/07314—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card the body of the probe being perpendicular to test object, e.g. bed of nails or probe with bump contacts on a rigid support
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of measuring instruments, e.g. of probe tips
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a prober, and more particularly to a prober that automatically replaces the probe head of a probe card.
  • a prober is known as a substrate inspection apparatus for inspecting electrical characteristics of a semiconductor device such as a power device or a memory formed on a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as “wafer”) as a substrate.
  • the prober includes a disk-shaped probe card having a large number of probe needles, and a stage on which a wafer is placed and moves freely up, down, left, and right.
  • the electrical characteristics of the semiconductor device are inspected by bringing the inspection current into contact with the bumps and passing an inspection current from each probe needle to the electrode pads or solder bumps (see, for example, Patent Document 1).
  • each probe needle of the probe card repeatedly contacts the electrode pad and the needle tip may be worn out. Therefore, it is necessary to periodically replace the probe needle.
  • each probe needle was welded to the wiring inside the probe card, so when replacing the probe needle, the probe card was also replaced.
  • the probe card was placed inside the prober body, so the probe card was replaced.
  • the probe card is expensive, replacement of the probe card requires a considerable cost.
  • a probe head (probe insert) 121 that can be attached to and detached from the probe card 120 is provided, and the probe needles 122 are exchanged by intensively arranging the probe needles 122 on the probe head 121.
  • a prober has been proposed that can replace each probe needle 122 with a worn tip only (see, for example, Patent Document 2).
  • a tiltable clamp 123 is provided on the probe card 120, and when the probe head 121 is pressed against the probe card 120 as shown in FIG. 13A, it is shown in FIG. 13B.
  • FIG. 13B an exchange method in which the clamp 123 is tilted and the probe head 121 is held has been proposed.
  • a flange 141 is partially provided on the periphery of the disk-shaped probe head 140 (FIGS. 14A and 14D), and a cylindrical clamp 143 having a flange 142 is provided at the tip of the probe card 120 (FIG. 14).
  • the probe head 140 is rotated relative to the clamp 143, and as shown in FIGS. 14B and 14E, the flange of the probe head 140 is rotated.
  • An exchange method for holding the probe head 140 by engaging 141 with the flange 142 of the clamp 143 has also been proposed.
  • the probe card 120 shown in FIGS. 13A to 13B and FIGS. 14A to 14E is also arranged inside the prober main body and the operator's work space cannot be secured inside the prober main body, the probe head 121, In order to replace 140, it is necessary to detach the probe card 120 from the prober and to attach it to the prober again.
  • the probe card 120 As the diameter of the wafer increases in recent years, the probe card 120 also becomes larger and the weight of the probe card 120 exceeds, for example, 20 kg. Therefore, it is difficult to detach the probe card 120. There is a problem that the probe head cannot be replaced.
  • An object of the present invention is to provide a prober in which a probe head can be easily replaced.
  • a main body a stage disposed inside the main body and placing a substrate thereon, and a probe card disposed inside the main body and facing the stage.
  • the probe card is a prober that is detachable from the probe card and has a probe head on which a plurality of probe needles are arranged, and is arranged inside the main body, and holds the probe head to hold the probe head.
  • a prober having a moving mechanism that is movable toward the probe card is provided.
  • the moving mechanism is preferably configured to be rotatable about an axis along the moving direction as a central axis.
  • a stocker disposed inside the main body and capable of accommodating the probe head.
  • a camera for confirming the position of the moving mechanism is further provided, and the camera detects a mark for confirming the position provided on the moving mechanism.
  • the moving mechanism has a facing surface that faces the probe card and on which the two position confirmation marks are arranged, and the two position confirmation marks are arranged diagonally on the facing surface. It is preferred that
  • the moving mechanism has a vacuum suction mechanism capable of vacuum-sucking the probe head, and it is determined whether or not a negative pressure can be applied to the vacuum suction mechanism.
  • a main body a stage disposed inside the main body and placing a substrate thereon, a probe card disposed inside the main body and facing the stage, A probe card exchange mechanism movable toward the probe card for exchanging the probe card, the probe card being removable from the probe card and having a probe head on which a plurality of probe needles are arranged A prober, wherein the probe card exchange mechanism has a moving mechanism that holds the probe head and is movable toward the probe card separately from the probe card exchange mechanism.
  • a main body a stage disposed inside the main body and placing a substrate thereon, and a probe card disposed inside the main body and facing the stage.
  • the probe card is a prober that is detachable from the probe card and has a probe head on which a plurality of probe needles are arranged, wherein the stage is configured to be movable toward the probe card, and A prober having an adapter that is detachable from the stage and holds the probe head is provided.
  • the stage has a vacuum suction mechanism capable of vacuum-sucking the probe head via the adapter, and it is determined whether or not a negative pressure can be applied to the vacuum suction mechanism.
  • a main body a stage disposed inside the main body and placing a substrate thereon, and a probe card disposed inside the main body and facing the stage.
  • the probe card is a prober that is removable from the probe card and has a probe head on which a plurality of probe needles are arranged, and polishes the tip of each probe needle of the probe head attached to the probe card.
  • the needle tip polishing mechanism is configured to be movable toward the probe card, and further includes an adapter that is detachable from the needle tip polishing mechanism and holds the probe head.
  • a prober is provided.
  • the stage has a vacuum suction mechanism capable of vacuum-sucking the probe head via the adapter, and it is determined whether or not a negative pressure can be applied to the vacuum suction mechanism.
  • a probe card wherein the probe card is a prober that is detachable from the probe card and has a probe head on which a plurality of probe needles are arranged, A prober having a moving mechanism that holds a probe head and is movable toward the probe card is provided.
  • the moving mechanism is provided inside the main body and is movable toward the probe card while holding the probe head, the probe head is moved toward the probe card by the moving mechanism. Therefore, the probe head can be exchanged without bothering the operator and without detaching the probe card from the main body. As a result, the probe head can be easily replaced.
  • the probe card exchanging mechanism has a moving mechanism that holds the probe head and is movable toward the probe card separately from the probe card exchanging mechanism.
  • the probe head can be exchanged without bothering the operator's hand and without detaching the probe card from the main body. As a result, the probe head can be easily replaced.
  • the stage movable toward the probe card has the adapter holding the probe head
  • the probe head held on the adapter by the stage can be moved toward the probe card.
  • the probe head can be exchanged without bothering the user and without detaching the probe card from the main body. As a result, the probe head can be easily replaced.
  • the needle tip polishing mechanism that is movable toward the probe card has the adapter that holds the probe head, so that the probe head held by the adapter by the needle tip polishing mechanism is moved toward the probe card. Therefore, the probe head can be exchanged without bothering the operator and without detaching the probe card from the main body. As a result, the probe head can be easily replaced.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a configuration of a prober according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing a configuration inside the main body of the prober of FIG. [FIG. 3A to FIG. 3B]
  • FIG. 7 is a perspective view schematically showing a configuration inside a main body of a prober according to a second embodiment of the present invention. [FIG. 8A to FIG. 8C] FIG. FIG. FIG.
  • FIG. 9 is a perspective view schematically showing a configuration inside the main body of the prober according to the present embodiment.
  • FIG. 10 is a perspective view schematically showing a configuration inside a main body of a modified example of the prober according to the present embodiment.
  • FIG. 11A to FIG. 11B FIG. 11A to FIG.
  • FIG. 12 is a perspective view schematically showing a configuration of a probe card having a probe head.
  • FIGS. 13A to 13B are process diagrams showing a method of mounting the probe head on the probe card of FIG.
  • FIGS. 14A to 14E are process diagrams showing another method of attaching the probe head to the probe card of FIG.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a configuration of a prober according to the present embodiment.
  • a prober 10 includes a main body 12 containing a stage 11 on which a wafer W is placed, a loader 13 disposed adjacent to the main body 12, and a test head 14 disposed so as to cover the main body 12.
  • the electrical characteristics of the semiconductor device formed on the wafer W having a large diameter, for example, a diameter of 300 mm or 450 mm, are inspected.
  • the main body 12 has a hollow casing shape, and the ceiling portion 12a is provided with an opening 12b that opens above the wafer W placed on the stage 11, and the opening 12b has a substantially disc shape.
  • the probe card holder (not shown) is engaged, and the probe card holder holds the disc-like probe card 16 (see FIG. 2 described later). As a result, the probe card 16 faces the wafer W placed on the stage 11.
  • the wafer W is vacuum-sucked to the stage 11 by a vacuum hole 42 (vacuum suction mechanism) described later so that the relative position with respect to the stage 11 does not shift.
  • the test head 14 has a rectangular parallelepiped shape and is configured to be rotatable upward by a hinge mechanism 15 provided on the main body 12. When the test head 14 covers the main body 12, the test head 14 is electrically connected to the probe card 16 through a contact ring (not shown).
  • the test head 14 stores an electrical signal indicating electrical characteristics of the semiconductor device transmitted from the probe card 16 as measurement data, and the electrical of the semiconductor device of the wafer W to be inspected based on the measurement data.
  • a determination unit (none of which is shown) for determining whether or not there is a defect.
  • the loader 13 takes out a wafer W on which a semiconductor device is formed, which is accommodated in a FOUP (not shown), which is a transfer container, from the FOUP and places it on the stage 11 of the main body 12.
  • the inspected wafer W is removed from the stage 11 and stored in the FOUP.
  • the probe card 16 has a detachable probe head 30, and a large number of probe needles 35 (see FIGS. 3A and 4A described later) are concentrated on the probe head 30.
  • the stage 11 adjusts the relative positions of the probe card 16 and the wafer W to bring the electrode pads of the semiconductor device into contact with the probe needles 35.
  • the test head 14 passes an inspection current to the semiconductor device via the probe needles 35 of the probe card 16, and then the probe card 16 is electrically connected to the semiconductor device.
  • An electrical signal indicating the characteristics is transmitted to a data storage unit of the test head 14, the data storage unit stores the transmitted electrical signal as measurement data, and the determination unit is a semiconductor device to be inspected based on the stored measurement data The presence or absence of electrical defects is determined.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing a configuration inside the main body of the prober of FIG.
  • a stage 11 includes a Y-direction moving unit 17 that moves along the Y direction shown in the figure, an X-direction moving unit 18 that moves along the X direction shown in the figure, and a Z direction shown in the figure. And a Z-direction moving unit 19 that moves the stage 11 toward the probe card 16.
  • the Y-direction moving unit 17 is driven with high precision in the Y-direction by the rotation of a ball screw (not shown) arranged along the Y-direction, and the ball screw is a stepping motor for a Y-direction moving unit (not shown). It is rotated by.
  • the X-direction moving unit 18 is driven with high accuracy in the X direction by the rotation of a ball screw 18a disposed along the X direction.
  • the ball screw 18a is also rotated by an X-direction moving unit motor (not shown) which is a step motor.
  • the stage 11 is disposed on the Z-direction moving unit 19 so as to be movable in the ⁇ direction shown in the drawing, and the wafer W is placed on the stage 11.
  • the Y-direction moving unit 17, the X-direction moving unit 18, and the Z-direction moving unit 19 can move the stage 11 in the Y direction, the X direction, the Z direction, and the ⁇ direction in the figure, and place the wafer W thereon.
  • the stage 11 to be opposed is made to face the probe card 16.
  • the Z-direction moving unit 19 moves the stage 11 toward the probe card 16 along the Z direction in the figure, and brings the electrode pads of the semiconductor device on the wafer W into contact with the probe needles 35.
  • a probe card holder guide 20 (probe card exchange mechanism) is disposed adjacent to the stage 11.
  • the probe card holder guide 20 has a bifurcated fork 21 that can hold a probe card holder for holding the probe card 16, and is configured to be movable in the Y direction and the Z direction in the figure.
  • the fork 21 of the probe card holder guide 20 moves in the Y direction in the figure to face the probe card 16, and further moves toward the probe card 16 in the Z direction in the figure.
  • the probe card 16 is received together with the probe card holder and carried out of the main body 12. The operator removes the probe card holder from the main body 12 from the outside of the main body 12.
  • an ASU camera 22, a needle tip polishing unit 23 (needle tip polishing mechanism), and a probe head holder 24 (moving mechanism) are arranged inside the main body 12 between the stage 11 and the probe card holder guide 20. Furthermore, an alignment bridge 25 is disposed above the stage 11.
  • the ASU camera 22, the needle tip polishing unit 23, and the probe head holder 24 are connected to the stage 11 and configured to be movable together with the stage 11 in the X direction and the Y direction in the figure. 24 is configured to be movable separately from the stage 11 in the Z direction in the figure, and the probe head holder 24 is configured to be rotatable in the ⁇ direction in the figure with an axis along the Z direction in the figure as a central axis.
  • the alignment bridge 25 is configured to be movable in the Y direction in the figure.
  • the ASU camera 22 moves so as to face the alignment bridge 25 and detects a position confirmation mark (not shown) provided on the alignment bridge 25 to confirm the accurate position of the stage 11 inside the main body 12.
  • the needle tip polishing unit 23 moves toward the probe card 16 and polishes the needle tip of each probe needle 35 in the probe head 30 of the probe card 16.
  • the probe head holder 24 holds the probe head 30 and moves toward the probe card 16, and attaches the probe head 30 to the probe card 16 as shown in FIGS. 3A to 3B and 4A to 4B described later. Alternatively, the probe head 30 is received from the probe card 16. Thereby, the probe head holder 24 can replace the probe head 30 of the probe card 16.
  • a stocker 26 capable of accommodating a plurality of probe heads 30 is disposed in the vicinity of the probe head holder 24, and a probe head supply unit 28 having an arm 27 is disposed between the stocker 26 and the probe head holder 24.
  • the probe head supply unit 28 takes out the replacement probe head 30 from the stocker 26 and holds it to the probe head holder 24. Also, the probe head 30 held by the probe head holder 24 and removed from the probe card 16 is transferred to the stocker 26. Accommodate. Since the stocker 26 and the probe head supply unit 28 are arranged in the vicinity of the probe head holder 24 inside the main body 12, the replacement probe head 30 can be delivered to the probe head holder 24 in a short time, and thus the probe The head 30 can be replaced in a short time.
  • the probe head holder 24 has two position confirmation marks 29 on the facing surface 24a facing the alignment bridge 25, while the alignment bridge 25 has a camera (not shown) directed to the probe head holder 24, which is a probe.
  • the position of the probe head holder 24 is confirmed by detecting each position confirmation mark 29 on the head holder 24.
  • the probe head holder 24 is moved based on the position confirmed by the camera and faces the probe card 16.
  • 3A to 3B are process diagrams showing a method of mounting the probe head to the probe card in the prober of FIG. 3A to 3B, a tiltable clamp 31 is provided in the probe card 16 where the probe head 30 is mounted.
  • the probe head holder 24 holds the replacement probe head 30 by the probe head supply unit 28, and the probe head holder 24 moves toward the probe card 16 along the Z direction in FIG. 2 (FIG. 3A).
  • FIG. 4A to 4B are process diagrams showing another method of mounting the probe head to the probe card in the prober of FIG. 4A to 4B, a cylindrical clamp 33 having a flange 32 partially at the tip is provided at the mounting position of the probe head 30 in the probe card 16, and a flange 34 is partially provided at the periphery of the probe head 30. It is done.
  • the probe head supply unit 28 holds the probe head 30 for replacement in the probe head holder 24, and the probe head holder 24 moves toward the probe card 16 along the Z direction in FIG. 2 (FIG. 4A).
  • the probe head 30 is rotated with respect to the clamp 33 in the ⁇ direction in FIG. 2, and the flange 34 of the probe head 30 is engaged with the flange 32 of the clamp 33. This holds the probe head 30 (FIG. 4B).
  • the probe head holder 24 is disposed inside the main body 12 and includes the probe head holder 24 that holds the probe head 30 and is movable toward the probe card 16.
  • the probe head 30 can be moved toward the probe card 16, and the probe head 30 can be exchanged without detaching the probe card 16 from the main body 12.
  • the probe head 30 can be easily replaced.
  • the probe head 30 can be replaced without bothering the operator, and it is not necessary to remove the heavy probe card 16 when replacing the probe head 30. , Can reduce the burden on the operator and increase the safety of the work.
  • the probe head holder 24 is provided independently of the stage 11, the probe card holder guide 20, the ASU camera 22, and the needle tip polishing unit 23 provided in the conventional prober, thereby realizing the present invention. Only the probe head holder 24 may be added to the conventional prober. Further, since the added probe head holder 24 only holds the relatively light and small probe head 30, it is not necessary to strengthen the structure of the probe head holder 24, so that the probe head holder 24 can be constructed with a simple structure. Can be realized.
  • the probe head holder 24 is configured to be rotatable in the ⁇ direction about the axis along the Z direction in FIG. 2, the probe head 30 is inserted into the clamp 33 of the probe card 16. Then, the probe head 30 can be rotated in the ⁇ direction to engage the flange 34 of the probe head 30 with the flange 32 of the clamp 33. As a result, even the probe head 30 with the flange 34 can be easily replaced.
  • the position of the probe head holder 24 can be accurately grasped, and thus the probe head holder The relative position between the probe card 16 and the probe card 16 can be adjusted accurately.
  • the probe head 30 can be moved with the probe head holder 24 facing the clamp 33 of the probe card 16 with the probe head 30 facing the clamp 33 accurately, and the probe head 30 can be exchanged reliably.
  • the probe head holder 24 may have a vacuum hole 36 (vacuum suction mechanism) that opens to the facing surface 24 a, and when holding the probe head 30, The probe head 30 may be vacuum-sucked to the probe head holder 24 by applying a negative pressure to the vacuum hole 36. Thereby, when the probe head holder 24 moves toward the probe card 16, the probe head 30 can be prevented from being displaced relative to the probe head holder 24.
  • a vacuum hole 36 vacuum suction mechanism
  • the probe head holder 24 when the probe head holder 24 receives the probe head 30 from the probe head supply unit 28 or the probe card 16, it may be determined whether or not negative pressure can be applied to the vacuum hole 36.
  • the negative pressure can be applied to the vacuum hole 36, it is nothing but the case where the probe head 30 is adsorbed to the probe head holder 24. Therefore, by determining whether or not the negative pressure can be applied to the vacuum hole 36, It can be determined whether or not the probe head holder 24 has received the probe head 30.
  • the probe head holder 24 is not provided with a vacuum hole 36 and is not vacuum-adsorbed to the probe head holder 24, a pin is provided on the probe head holder 24 and a pin hole or notch that engages with the pin is provided on the probe head 30. By providing, it is preferable to prevent the probe head 30 from being displaced relative to the probe head holder 24.
  • the probe head holder 24 has two position confirmation marks 29 on the facing surface 24a.
  • the two position confirmation marks 29 are arranged diagonally on the facing surface 24a. May be.
  • the position of the probe head holder 24 in the rotational direction can be accurately grasped, and thus the probe head holder 24 in the rotational direction and The relative position of the probe card 16 can be adjusted accurately.
  • the present embodiment is basically the same in configuration and operation as the first embodiment described above, and does not include the probe head holder 24 provided independently, and the probe card holder guide 20 replaces the probe head 30. It differs from the first embodiment described above in that it has a probe head holder 38 that can be held and moved toward the probe card 16. Therefore, the description of the duplicated configuration and operation is omitted, and the description of the different configuration and operation is given below.
  • FIG. 7 is a perspective view schematically showing a configuration inside the main body of the prober according to the present embodiment.
  • the probe card holder guide 20 of the prober 37 has a probe head holder 38 that can hold the probe head 30.
  • the probe head holder 38 is configured to be movable with respect to the Y direction and the Z direction in the drawing together with the probe card holder guide 20. However, the probe head holder 38 can be moved separately from the fork 21 of the probe card holder guide 20 with respect to the Z direction. It moves toward the probe card 16 together with the probe head 30 configured and held, and the probe head 30 is attached to the probe card 16 as shown in FIGS. 8A to 8C described later, or from the probe card 16 to the probe head 30. Receive. Thereby, the probe head holder 38 can replace the probe head 30 of the probe card 16.
  • the probe head holder 38 is normally positioned below the fork 21 in the Z direction in the figure so that it does not interfere with the probe card holder when the probe card holder guide 20 holds the probe card holder.
  • FIG. 8A to 8C are process diagrams showing a method of mounting the probe head to the probe card in the prober of FIG. 8A to 8C, a tiltable clamp 31 is provided at the mounting position of the probe head 30 in the probe card 16.
  • the probe head holder 38 moves in the Y direction in FIG. 7 together with the probe card holder guide 20 and advances to the outside of the main body 12, and then receives and holds the probe head 30 from the operator.
  • the probe head holder 38 moves in the Y direction in FIG. 7 together with the probe card holder guide 20 and enters the inside of the main body 12, and then faces the clamp 31 of the probe card 16 (FIG. 8A).
  • the probe head holder 38 moves separately from the fork 21 of the probe card holder guide 20 along the Z direction in FIG. 7 and moves toward the probe card 16 (FIG. 8B).
  • the probe head holder 38 can replace the probe head 30 in the probe card 16.
  • the probe card holder guide 20 holds the probe head 30 and is movable toward the probe card 16 separately from the fork 21 of the probe card holder guide 20. 38, the probe head 30 can be moved toward the probe card 16 by the probe head holder 38, so that the probe head 30 can be easily replaced.
  • the operator can easily hold the probe head 30 to the probe head holder 38. .
  • the present embodiment is basically the same in configuration and operation as the first embodiment described above, has no probe head holder 24 provided independently, and the stage 11 has a probe head adapter 40. This is different from the above-described first embodiment. Therefore, the description of the duplicated configuration and operation is omitted, and the description of the different configuration and operation is given below.
  • FIG. 9 is a perspective view schematically showing a configuration inside the main body of the prober according to the present embodiment.
  • the stage 11 of the prober 39 has a probe head adapter 40 that is detachable from the stage 11 and can hold the probe head 30.
  • the probe head adapter 40 is placed on the top of the stage 11 and moves with the stage 11 in the X direction, the Y direction, and the Z direction in the figure.
  • the probe head adapter 40 holds the probe head 30 and moves together with the stage 11 toward the probe card 16, and attaches the probe head 30 to the probe card 16 as shown in FIGS. 11A to 11B described later.
  • the probe head 30 is received from the probe card 16.
  • the probe head adapter 40 can replace the probe head 30 of the probe card 16.
  • the probe head adapter 40 has two position confirmation marks 29 on the facing surface 40a facing the alignment bridge 25. Each position confirmation mark 29 is detected by the camera of the alignment bridge 25, and the position of the probe head adapter 40 is detected. Is confirmed. When the probe head 30 is exchanged by the probe head adapter 40, the probe head adapter 40 is moved based on the position confirmed by the camera to face the probe card 16.
  • the two position confirmation marks 29 may be arranged diagonally on the facing surface 40a.
  • the probe head adapter 40 has a vacuum hole 41 that opens to the opposing surface 40a and communicates with the vacuum hole 42 of the stage 11 (see FIG. 11A described later).
  • a negative pressure is applied to the vacuum hole 41 through the vacuum hole 42 to cause the probe head 30 to be vacuum-adsorbed to the probe head adapter 40.
  • the probe head adapter 40 moves toward the probe card 16
  • the probe head 30 can be prevented from being displaced relative to the probe head adapter 40.
  • the probe head adapter 40 is pressed against the stage 11 by the probe head 30 that is vacuum-sucked, it is possible to prevent the probe head adapter 40 from being displaced relative to the stage 11.
  • FIG. 10 is a perspective view schematically showing a configuration inside the main body of a modified example of the prober according to the present embodiment.
  • the probe tip polishing unit 23 of the prober 43 has a probe head adapter 44 that is detachable from the probe tip polishing unit 23 and can hold the probe head 30.
  • the probe head adapter 44 is placed on the top of the needle tip polishing unit 23 and moves with the needle tip polishing unit 23 in the X direction, Y direction, and Z direction in the figure.
  • the probe head adapter 44 holds the probe head 30 and moves together with the needle tip polishing unit 23 toward the probe card 16 to replace the probe head 30 of the probe card 16.
  • the probe head adapter 44 has two position confirmation marks 29 on the facing surface 44 a facing the alignment bridge 25, and each position confirmation mark 29 is detected by the camera of the alignment bridge 25 to detect the position of the probe head adapter 44. Is confirmed.
  • the probe head adapter 44 is moved based on the position confirmed by the camera so as to face the probe card 16.
  • the two position confirmation marks 29 may be arranged diagonally on the facing surface 44a.
  • the probe head adapter 44 has a vacuum hole 46 that opens to the opposing surface 44a and communicates with a vacuum hole 45 (vacuum suction mechanism) of the needle tip polishing unit 23 (see FIG. 11A described later).
  • a negative pressure is applied to the vacuum hole 46 through the vacuum hole 45 to cause the probe head 30 to be vacuum-adsorbed to the probe head adapter 44.
  • the probe head adapter 44 moves toward the probe card 16
  • the probe head 30 can be prevented from being displaced relative to the probe head adapter 44.
  • the probe head adapter 44 is pressed against the needle tip polishing unit 23 by the probe head 30 that is vacuum-sucked, it is possible to prevent the probe head adapter 44 from being displaced relative to the needle tip polishing unit 23. .
  • FIG. 11A to FIG. 11B are process diagrams showing a method of attaching the probe head to the probe card in the prober of FIG. 9 and FIG.
  • a tiltable clamp 31 is provided at the probe card 30 where the probe head 30 is mounted.
  • the mounting process of the probe head 30 in the prober 39 in FIG. 9 will be mainly described.
  • the prober 43 in FIG. This will be explained using writing.
  • the replacement probe head 30 is held on the probe head adapter 40 (probe head adapter 44), and the probe head adapter 40 (probe head adapter 44) together with the stage 11 (needle tip polishing unit 23) is shown in FIG. It moves toward the probe card 16 along the middle Z direction (FIG. 11A).
  • probe head adapter 40 can replace the probe head 30 in the probe card 16.
  • the stage 11 that is movable toward the probe card 16 has the probe head adapter 40 that holds the probe head 30, and therefore the probe held by the probe head adapter 40 by the stage 11.
  • the head 30 can be moved toward the probe card 16, so that the probe head 30 can be easily replaced.
  • the needle tip polishing unit 23 that is movable toward the probe card 16 has the probe head adapter 44 that holds the probe head 30.
  • the probe head 30 held by the probe head 30 can be moved toward the probe card 16, so that the probe head 30 can be easily replaced.
  • a negative pressure is applied to the vacuum hole 41 and the vacuum hole 46 via the vacuum hole 42 and the vacuum hole 45 so that the probe head 30 is vacuum-adsorbed to the probe head adapter 40 and the probe head adapter 44.
  • the probe head adapter 40 or the probe head adapter 44 receives the probe head 30 from the operator or the probe card 16, it may be determined whether or not negative pressure can be applied to the vacuum hole 42 or the vacuum hole 45. Thereby, it can be determined whether the probe head adapter 40 or the probe head adapter 44 has received the probe head 30.
  • the prober 39 and the prober 43 described above can be configured simply by adding the probe head adapter 40 and the probe head adapter 44 to the stage 11 and the needle tip polishing unit 23 provided in the conventional prober, so that existing equipment can be used effectively. It is possible to avoid unnecessary capital investment.
  • Probe head adapter W Wafer 10, 39, 43 Prober 11 Stage 12 Main body 20 Probe card holder guide 23 Needle tip polishing unit 24, 38 Probe head holder 24a, 40a, 44a Opposing surface 26 Stocker 29 Position confirmation mark 30 Probe head 35 Probe needle 36, 42,45 Vacuum hole 40,44 Probe head adapter

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Abstract

　プローブヘッドを容易に交換することができるプローバを提供する。プローバ１０は、本体１２と、該本体１２の内部に配置されてウエハＷを載置するステージ１１と、本体１２の内部に配置され且つステージ１１に対向するプローブカード１６と、本体１２の内部に配置されてプローブカード１６へ向けて移動可能なプローブヘッドホルダ２４とを備え、プローブカード１６は当該プローブカード１６から着脱可能であり且つ複数のプローブ針３５が配置されたプローブヘッド３０を有し、プローブヘッドホルダ２４はプローブヘッド３０を保持してプローブカード１６へ向けて移動する。

Description

プローバ
　本発明は、プローバに関し、特に、プローブカードのプローブヘッドを自動で交換するプローバに関する。
　基板としての半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）に形成された半導体デバイス、例えば、パワーデバイスやメモリの電気的特性を検査する基板検査装置としてプローバが知られている。
　プローバは、多数のプローブ針を有する円板状のプローブカードと、ウエハを載置して上下左右に自在に移動するステージとを備え、プローブカードの各プローブ針を半導体デバイスが有する電極パッドや半田バンプに接触させ、各プローブ針から電極パッドや半田バンプへ検査電流を流すことによって半導体デバイスの電気的特性を検査する（例えば、特許文献１参照）。
　プローバでは、プローブカードの各プローブ針が電極パッド等への接触を繰り返し、針先が摩耗することがあるため、定期的にプローブ針を交換する必要がある。
　従来、各プローブ針はプローブカード内の配線に溶接されていたため、プローブ針を交換する際にはプローブカードも交換していたが、プローブカードはプローバの本体の内部に配置されているため、交換が容易ではなく、また、プローブカードは高価であるため、プローブカードの交換にはかなりのコストを要する。
　そこで、図１２に示すように、プローブカード１２０から着脱可能なプローブヘッド（プローブインサート）１２１を設け、該プローブヘッド１２１へ各プローブ針１２２を集中的に配置することにより、プローブヘッド１２１を交換するだけで針先が摩耗した各プローブ針１２２を交換することができるプローバが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
　また、プローブヘッド１２１の交換作業を容易にするために、プローブカード１２０に可倒式のクランプ１２３を設け、図１３Ａに示すように、プローブヘッド１２１をプローブカード１２０へ押し付けると、図１３Ｂに示すように、クランプ１２３が倒れてプローブヘッド１２１が保持される交換方法が提案されている。
　さらに、円板状のプローブヘッド１４０の周縁へ部分的にフランジ１４１を設ける（図１４Ａ及び図１４Ｄ）とともに、プローブカード１２０の先端において部分的にフランジ１４２を有する円筒状のクランプ１４３を設け（図１４Ａ及び図１４Ｃ）、プローブヘッド１４０をクランプ１４３へ挿嵌させた後、該プローブヘッド１４０をクランプ１４３に対して相対的に回転させ、図１４Ｂ及び図１４Ｅに示すように、プローブヘッド１４０のフランジ１４１をクランプ１４３のフランジ１４２へ係合させることにより、プローブヘッド１４０を保持させる交換方法も提案されている。
　ところで、図１３Ａ乃至図１３Ｂや図１４Ａ乃至図１４Ｅに示すプローブカード１２０もプローバの本体の内部に配置されており、プローバの本体の内部では作業者の作業スペースが確保できないため、プローブヘッド１２１、１４０を交換するためにはプローブカード１２０をプローバから脱離させ、さらに再度プローバへ装着する必要がある。
特開平７−２９７２４２号公報 特表２００９−５００６３３号公報
　しかしながら、近年のウエハの大口径化に伴い、プローブカード１２０も大きくなり、重量が、例えば、２０ｋｇを越えるものも存在するため、プローブカード１２０の脱着作業は難作業であり、その結果、容易にプローブヘッドを交換することができないという問題がある。
　本発明の目的は、プローブヘッドを容易に交換することができるプローバを提供することにある。
　上記目的を達成するために、本発明によれば、本体と、該本体の内部に配置されて基板を載置するステージと、前記本体の内部に配置され且つ前記ステージに対向するプローブカードとを備え、前記プローブカードは当該プローブカードから着脱可能であり且つ複数のプローブ針が配置されたプローブヘッドを有するプローバであって、前記本体の内部に配置されるとともに、前記プローブヘッドを保持して前記プローブカードへ向けて移動可能な移動機構を備えるプローバが提供される。
　本発明において、前記移動機構は移動方向に沿う軸を中心軸として回動可能に構成されることが好ましい。
　本発明において、前記本体の内部に配置されて前記プローブヘッドを収容可能なストッカをさらに備えることが好ましい。
　本発明において、前記移動機構の位置確認用のカメラをさらに備え、該カメラは前記移動機構に設けられた位置確認用のマークを検知することが好ましい。
　本発明において、前記移動機構は前記プローブカードに対向し且つ２つの前記位置確認用のマークが配置された対向面を有し、該対向面において前記２つの位置確認用のマークは対角に配置されることが好ましい。
　本発明において、前記移動機構は前記プローブヘッドを真空吸着可能な真空吸着機構を有し、前記真空吸着機構に負圧を印加可能か否かが判定されることが好ましい。
　上記目的を達成するために、本発明によれば、本体と、該本体の内部に配置されて基板を載置するステージと、前記本体の内部に配置され且つ前記ステージに対向するプローブカードと、該プローブカードを交換するために前記プローブカードへ向けて移動可能なプローブカード交換機構とを備え、前記プローブカードは当該プローブカードから着脱可能であり且つ複数のプローブ針が配置されたプローブヘッドを有するプローバであって、前記プローブカード交換機構は、前記プローブヘッドを保持し且つ当該プローブカード交換機構とは別個に前記プローブカードへ向けて移動可能な移動機構を有するプローバが提供される。
　上記目的を達成するために、本発明によれば、本体と、該本体の内部に配置されて基板を載置するステージと、前記本体の内部に配置され且つ前記ステージに対向するプローブカードとを備え、前記プローブカードは当該プローブカードから着脱可能であり且つ複数のプローブ針が配置されたプローブヘッドを有するプローバであって、前記ステージは、前記プローブカードへ向けて移動可能に構成され、さらに、前記ステージから着脱可能であり且つ前記プローブヘッドを保持するアダプタを有するプローバが提供される。
　本発明において、前記ステージは前記アダプタを介して前記プローブヘッドを真空吸着可能な真空吸着機構を有し、前記真空吸着機構に負圧を印加可能か否かが判定されることが好ましい。
　上記目的を達成するために、本発明によれば、本体と、該本体の内部に配置されて基板を載置するステージと、前記本体の内部に配置され且つ前記ステージに対向するプローブカードとを備え、前記プローブカードは当該プローブカードから着脱可能であり且つ複数のプローブ針が配置されたプローブヘッドを有するプローバであって、前記プローブカードへ装着されたプローブヘッドの各プローブ針の針先を研磨する針先研磨機構をさらに備え、前記針先研磨機構は、前記プローブカードへ向けて移動可能に構成され、さらに、前記針先研磨機構から着脱可能であり且つ前記プローブヘッドを保持するアダプタを有するプローバが提供される。
　本発明において、前記ステージは前記アダプタを介して前記プローブヘッドを真空吸着可能な真空吸着機構を有し、前記真空吸着機構に負圧を印加可能か否かが判定されることが好ましい。
　上記目的を達成するために、本発明によれば、プローブカードを備え、前記プローブカードは当該プローブカードから着脱可能であり且つ複数のプローブ針が配置されたプローブヘッドを有するプローバであって、前記プローブヘッドを保持して前記プローブカードへ向けて移動可能な移動機構を備えるプローバが提供される。
　本発明によれば、本体の内部に配置されるとともに、プローブヘッドを保持してプローブカードへ向けて移動可能な移動機構を備えるので、当該移動機構によってプローブヘッドをプローブカードへ向けて移動させることができ、もって、作業者の手を煩わすこと無く、且つプローブカードを本体から脱離させることなく、プローブヘッドを交換することができる。その結果、プローブヘッドを容易に交換することができる。
　本発明によれば、プローブカード交換機構は、プローブヘッドを保持し且つ当該プローブカード交換機構とは別個にプローブカードへ向けて移動可能な移動機構を有するので、当該移動機構によってプローブヘッドをプローブカードへ向けて移動させることができ、もって、作業者の手を煩わすこと無く、且つプローブカードを本体から脱離させることなく、プローブヘッドを交換することができる。その結果、プローブヘッドを容易に交換することができる。
　本発明によれば、プローブカードへ向けて移動可能なステージはプローブヘッドを保持するアダプタを有するので、ステージによってアダプタに保持されたプローブヘッドをプローブカードへ向けて移動させることができ、もって、作業者の手を煩わすこと無く、且つプローブカードを本体から脱離させることなく、プローブヘッドを交換することができる。その結果、プローブヘッドを容易に交換することができる。
　本発明によれば、プローブカードへ向けて移動可能な針先研磨機構はプローブヘッドを保持するアダプタを有するので、針先研磨機構によってアダプタに保持されたプローブヘッドをプローブカードへ向けて移動させることができ、もって、作業者の手を煩わすこと無く、且つプローブカードを本体から脱離させることなく、プローブヘッドを交換することができる。その結果、プローブヘッドを容易に交換することができる。
　［図１］本発明の第１の実施の形態に係るプローバの構成を概略的に示す斜視図である。
　［図２］図１のプローバの本体の内部における構成を概略的に示す斜視図である。
　［図３Ａ乃至図３Ｂ］図１のプローバにおけるプローブカードへのプローブヘッドの装着方法を示す工程図である。
　［図４Ａ乃至図４Ｂ］図１のプローバにおけるプローブカードへのプローブヘッドの別の装着方法を示す工程図である。
　［図５］図２におけるプローブヘッドホルダの変形例の構成を示す断面図である。
　［図６］図２における位置確認用マークの配置の変形例を示す図である。
　［図７］本発明の第２の実施の形態に係るプローバの本体の内部における構成を概略的に示す斜視図である。
　［図８Ａ乃至図８Ｃ］図７のプローバにおけるプローブカードへのプローブヘッドの装着方法を示す工程図である。
　［図９］本実施の形態に係るプローバの本体の内部における構成を概略的に示す斜視図である。
　［図１０］本実施の形態に係るプローバの変形例の本体の内部における構成を概略的に示す斜視図である。
　［図１１Ａ乃至図１１Ｂ］図９及び図１０のプローバにおけるプローブカードへのプローブヘッドの装着方法を示す工程図である。
　［図１２］プローブヘッドを有するプローブカードの構成を概略的に示す斜視図である。
　［図１３Ａ乃至図１３Ｂ］図１２のプローブカードへのプローブヘッドの装着方法を示す工程図である。
　［図１４Ａ乃至図１４Ｅ］図１２のプローブカードへのプローブヘッドの別の装着方法を示す工程図である。
　以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
　まず、本発明の第１の実施の形態に係るプローバについて説明する。
　図１は、本実施の形態に係るプローバの構成を概略的に示す斜視図である。
　図１において、プローバ１０は、ウエハＷを載置するステージ１１を内蔵する本体１２と、該本体１２に隣接して配置されるローダ１３と、本体１２を覆うように配置されるテストヘッド１４とを備え、大口径、例えば、直径が３００ｍｍや４５０ｍｍのウエハＷに形成された半導体デバイスの電気的特性の検査を行う。
　本体１２は内部が空洞の筐体形状を呈し、天井部１２ａにはステージ１１に載置されたウエハＷの上方において開口する開口部１２ｂが設けられ、該開口部１２ｂには、略円板状のプローブカードホルダ（図示しない）が係合し、プローブカードホルダは円板状のプローブカード１６を保持する（後述の図２参照）。これにより、プローブカード１６はステージ１１に載置されたウエハＷと対向する。ウエハＷはステージ１１に対する相対位置がずれないように該ステージ１１へ後述するバキューム穴４２（真空吸着機構）によって真空吸着される。
　テストヘッド１４は直方体形状を呈し、本体１２上に設けられたヒンジ機構１５によって上方向へ回動可能に構成される。テストヘッド１４が本体１２を覆う際、該テストヘッド１４はコンタクトリング（図示しない）を介してプローブカード１６と電気的に接続される。また、テストヘッド１４はプローブカード１６から伝送される半導体デバイスの電気的特性を示す電気信号を測定データとして記憶するデータ記憶部や該測定データに基づいて検査対象のウエハＷの半導体デバイスの電気的な欠陥の有無を判定する判定部（いずれも図示しない）を有する。
　ローダ１３は、搬送容器であるＦＯＵＰ（図示しない）に収容される、半導体デバイスが形成されたウエハＷをＦＯＵＰから取り出して本体１２のステージ１１へ載置し、また、半導体デバイスの電気的特性の検査が終了したウエハＷをステージ１１から除去してＦＯＵＰへ収容する。
　プローブカード１６は着脱可能なプローブヘッド３０を有し、該プローブヘッド３０には多数のプローブ針３５（後述の図３Ａや図４Ａ参照）が集中的に配置される。ステージ１１はプローブカード１６及びウエハＷの相対位置を調整して半導体デバイスの電極パッド等を各プローブ針３５へ当接させる。
　半導体デバイスの電極パッド等を各プローブ針３５へ当接する際、テストヘッド１４はプローブカード１６の各プローブ針３５を介して半導体デバイスへ検査電流を流し、その後、プローブカード１６は半導体デバイスの電気的特性を示す電気信号をテストヘッド１４のデータ記憶部に伝送し、該データ記憶部は伝送された電気信号を測定データとして記憶し、判定部は記憶された測定データに基づいて検査対象の半導体デバイスの電気的な欠陥の有無を判定する。
　図２は、図１のプローバの本体の内部における構成を概略的に示す斜視図である。
　図２において、ステージ１１は、図中に示すＹ方向に沿って移動するＹ方向移動ユニット１７と、図中に示すＸ方向に沿って移動するＸ方向移動ユニット１８と、図中に示すＺ方向に沿って移動してステージ１１をプローブカード１６へ向けて移動させるＺ方向移動ユニット１９とによって支持される。
　Ｙ方向移動ユニット１７はＹ方向に沿って配置されたボールねじ（図示しない）の回動によってＹ方向に高精度に駆動され、ボールねじはステップモータであるＹ方向移動ユニット用モータ（図示しない）によって回動される。Ｘ方向移動ユニット１８はＸ方向に沿って配置されたボールねじ１８ａの回動によってＸ方向に高精度に駆動される。ボールねじ１８ａもステップモータであるＸ方向移動ユニット用モータ（図示しない）によって回動される。また、ステージ１１は、Ｚ方向移動ユニット１９の上において、図中に示すθ方向に移動自在に配置され、該ステージ１１上にウエハＷが載置される。
　すなわち、Ｙ方向移動ユニット１７、Ｘ方向移動ユニット１８、Ｚ方向移動ユニット１９はステージ１１を図中Ｙ方向、同Ｘ方向、同Ｚ方向、同θ方向に移動可能であり、ウエハＷを載置するステージ１１をプローブカード１６に対向させる。特に、Ｚ方向移動ユニット１９はステージ１１を図中Ｚ方向に沿ってプローブカード１６へ向けて移動させ、ウエハＷにおける半導体デバイスの電極パッド等を各プローブ針３５へ当接させる。
　本体１２の内部には、ステージ１１に隣接してプローブカードホルダガイド２０（プローブカード交換機構）が配置される。プローブカードホルダガイド２０は、プローブカード１６を保持するプローブカードホルダを担持可能な二股状のフォーク２１を有し、図中Ｙ方向及び同Ｚ方向に関して移動可能に構成される。
　プローブカード１６を交換する際、プローブカードホルダガイド２０のフォーク２１は図中Ｙ方向に移動してプローブカード１６と対向し、さらに、図中Ｚ方向に沿ってプローブカード１６へ向けて移動した後、プローブカード１６をプローブカードホルダごと受け取り、本体１２の外部へ搬出する。なお、本体１２からのプローブカードホルダの取り外しは、本体１２の外部から作業者が行う。
　また、本体１２の内部には、ステージ１１及びプローブカードホルダガイド２０の間において、ＡＳＵカメラ２２と、針先研磨ユニット２３（針先研磨機構）と、プローブヘッドホルダ２４（移動機構）とが配置され、さらに、ステージ１１の上方には、アライメントブリッジ２５が配置される。
　ＡＳＵカメラ２２、針先研磨ユニット２３及びプローブヘッドホルダ２４はステージ１１へ接続され、図中Ｘ方向及び同Ｙ方向に関してステージ１１とともに移動可能に構成されるが、針先研磨ユニット２３及びプローブヘッドホルダ２４は、図中Ｚ方向に関してステージ１１と別個に移動可能に構成され、さらに、プローブヘッドホルダ２４は図中Ｚ方向に沿う軸を中心軸として図中θ方向に回動可能に構成される。また、アライメントブリッジ２５は図中Ｙ方向に移動可能に構成される。
　ＡＳＵカメラ２２はアライメントブリッジ２５に対向するように移動し、該アライメントブリッジ２５に設けられた位置確認用マーク（図示しない）を検知して本体１２の内部におけるステージ１１の正確な位置を確認する。針先研磨ユニット２３はプローブカード１６へ向けて移動してプローブカード１６のプローブヘッド３０における各プローブ針３５の針先を研磨する。プローブヘッドホルダ２４はプローブヘッド３０を保持してプローブカード１６へ向けて移動し、後述する図３Ａ乃至図３Ｂや図４Ａ乃至図４Ｂに示すように、プローブヘッド３０をプローブカード１６へ装着し、若しくは、プローブカード１６からプローブヘッド３０を受け取る。これにより、プローブヘッドホルダ２４はプローブカード１６のプローブヘッド３０を交換することができる。
　プローブヘッドホルダ２４の近傍には複数のプローブヘッド３０を収容可能なストッカ２６が配置され、該ストッカ２６及びプローブヘッドホルダ２４の間にはアーム２７を有するプローブヘッド供給ユニット２８が配置される。プローブヘッド供給ユニット２８はストッカ２６から交換用のプローブヘッド３０を取り出してプローブヘッドホルダ２４へ保持させ、また、プローブヘッドホルダ２４が保持する、プローブカード１６から外されたプローブヘッド３０をストッカ２６へ収容する。ストッカ２６及びプローブヘッド供給ユニット２８は本体１２の内部においてプローブヘッドホルダ２４の近傍に配置されるため、交換用のプローブヘッド３０をプローブヘッドホルダ２４へ短時間で受け渡すことができ、もって、プローブヘッド３０の交換を短時間で行うことができる。
　プローブヘッドホルダ２４はアライメントブリッジ２５に対向する対向面２４ａにおいて２つの位置確認用マーク２９を有する一方、アライメントブリッジ２５はプローブヘッドホルダ２４を指向するカメラ（図示しない）を有し、該カメラはプローブヘッドホルダ２４の各位置確認用マーク２９を検知することにより、プローブヘッドホルダ２４の位置を確認する。プローブヘッドホルダ２４によってプローブヘッド３０を交換する際、カメラによって確認された位置に基づいてプローブヘッドホルダ２４は移動されてプローブカード１６と正対する。
　図３Ａ乃至図３Ｂは、図１のプローバにおけるプローブカードへのプローブヘッドの装着方法を示す工程図である。図３Ａ乃至図３Ｂでは、プローブカード１６におけるプローブヘッド３０の装着箇所に可倒式のクランプ３１が設けられる。
　まず、プローブヘッド供給ユニット２８によってプローブヘッドホルダ２４へ交換用のプローブヘッド３０を保持させ、プローブヘッドホルダ２４が図２中Ｚ方向に沿ってプローブカード１６へ向けて移動する（図３Ａ）。
　次いで、プローブヘッド３０がプローブカード１６へ押し付けられると、プローブヘッド３０の一部がクランプ３１と接触し、クランプ３１は図中内側へ倒れ込んでプローブヘッド３０を保持する（図３Ｂ）。
　また、プローブカード１６からプローブヘッド３０を受け取る場合は、図３Ａ乃至図３Ｂに示す方法とは逆の手順を実行する。これにより、プローブヘッドホルダ２４はプローブカード１６においてプローブヘッド３０を交換することができる。
　図４Ａ乃至図４Ｂは、図１のプローバにおけるプローブカードへのプローブヘッドの別の装着方法を示す工程図である。図４Ａ乃至図４Ｂでは、プローブカード１６におけるプローブヘッド３０の装着箇所に先端において部分的にフランジ３２を有する円筒状のクランプ３３が設けられ、プローブヘッド３０の周縁には部分的にフランジ３４が設けられる。
　まず、プローブヘッド供給ユニット２８によってプローブヘッドホルダ２４へ交換用のプローブヘッド３０を保持させ、プローブヘッドホルダ２４が図２中Ｚ方向に沿ってプローブカード１６へ向けて移動する（図４Ａ）。
　次いで、プローブヘッド３０をクランプ３３へ挿嵌させた後、該プローブヘッド３０をクランプ３３に対して図２中θ方向に回転させ、プローブヘッド３０のフランジ３４をクランプ３３のフランジ３２へ係合させることにより、プローブヘッド３０を保持する（図４Ｂ）。
　また、本装着方法でも、プローブカード１６からプローブヘッド３０を受け取る場合は、図４Ａ乃至図４Ｂに示す方法とは逆の手順を実行する。これにより、プローブヘッドホルダ２４はプローブカード１６においてプローブヘッド３０を交換することができる。
　本実施の形態に係るプローバ１０によれば、本体１２の内部に配置されるとともに、プローブヘッド３０を保持してプローブカード１６へ向けて移動可能なプローブヘッドホルダ２４を備えるので、プローブヘッドホルダ２４によってプローブヘッド３０をプローブカード１６へ向けて移動させることができ、プローブカード１６を本体１２から脱離させることなく、プローブヘッド３０を交換することができる。その結果、プローブヘッド３０を容易に交換することができる。
　また、上述したプローバ１０では、作業者の手を煩わすこと無くプローブヘッド３０を交換することができ、さらに、プローブヘッド３０の交換の際に重量物であるプローブカード１６を脱着する必要がないため、作業者の負担を軽減し、作業の安全性を高めることができる。
　さらに、上述したプローバ１０では、プローブヘッドホルダ２４が、従来のプローバが備えるステージ１１、プローブカードホルダガイド２０、ＡＳＵカメラ２２や針先研磨ユニット２３から独立して設けられるため、本発明を実現するには、従来のプローバにプローブヘッドホルダ２４のみを追加すればよい。さらに、追加されるプローブヘッドホルダ２４は、比較的軽量且つ小さいプローブヘッド３０を保持するのみなので、プローブヘッドホルダ２４の構造を強固にする必要がなく、もって、プローブヘッドホルダ２４を簡素な構造で実現することができる。
　また、上述したプローバ１０では、プローブヘッドホルダ２４が図２中Ｚ方向に沿う軸を中心軸としてθ方向に回動可能に構成されるので、プローブヘッド３０をプローブカード１６のクランプ３３へ挿嵌させた後、該プローブヘッド３０をθ方向に回転させてプローブヘッド３０のフランジ３４をクランプ３３のフランジ３２へ係合させることができる。その結果、フランジ３４付きのプローブヘッド３０であっても容易に交換することができる。
　上述したプローバ１０では、アライメントブリッジ２５のカメラがプローブヘッドホルダ２４に設けられた位置確認用マーク２９を検知するので、プローブヘッドホルダ２４の位置を正確に把握することができ、もって、プローブヘッドホルダ２４とプローブカード１６の相対位置を正確に調整することができる。その結果、プローブヘッドホルダ２４によってプローブヘッド３０をプローブカード１６のクランプ３３へ向けて正確に正対させてまま移動させることができ、プローブヘッド３０の交換を確実に行うことができる。
　また、上述したプローバ１０では、図５に示すように、プローブヘッドホルダ２４が対向面２４ａに開口するバキューム穴３６（真空吸着機構）を有していてもよく、プローブヘッド３０を保持する際、バキューム穴３６へ負圧を印加してプローブヘッド３０をプローブヘッドホルダ２４へ真空吸着させてもよい。これにより、プローブヘッドホルダ２４がプローブカード１６へ向けて移動する際、プローブヘッド３０がプローブヘッドホルダ２４に対して相対的にずれるのを防止することができる。
　さらに、プローブヘッドホルダ２４がプローブヘッド供給ユニット２８やプローブカード１６からプローブヘッド３０を受け取った際、バキューム穴３６に負圧が印加可能か否かを判定してもよい。バキューム穴３６に負圧が印加可能な場合は、プローブヘッドホルダ２４にプローブヘッド３０が吸着されている場合に他ならないので、バキューム穴３６に負圧が印加可能か否かを判定することにより、プローブヘッドホルダ２４がプローブヘッド３０を受け取ったか否かを判定することができる。
　なお、プローブヘッドホルダ２４にバキューム穴３６を設けず、プローブヘッドホルダ２４へ真空吸着させない場合は、プローブヘッドホルダ２４にピンを設けるとともに、プローブヘッド３０に当該ピンと係合するピン穴や切り欠きを設けることにより、プローブヘッド３０がプローブヘッドホルダ２４に対して相対的にずれるのを防止するのが好ましい。
　上述したプローバ１０では、プローブヘッドホルダ２４が対向面２４ａにおいて２つの位置確認用マーク２９を有するが、図６に示すように、２つの位置確認用マーク２９は対向面２４ａにおいて対角に配置されてもよい。この場合、アライメントブリッジ２５のカメラによって２つの位置確認用マーク２９を検出することにより、プローブヘッドホルダ２４の回転方向に関する位置を正確に把握することができ、もって、回転方向に関するプローブヘッドホルダ２４とプローブカード１６の相対位置を正確に調整することができる。
　次に、本発明の第２の実施の形態に係るプローバについて説明する。
　本実施の形態は、その構成や作用が上述した第１の実施の形態と基本的に同じであり、独立して設けられるプローブヘッドホルダ２４を備えず、プローブカードホルダガイド２０がプローブヘッド３０を保持し且つプローブカード１６へ向けて移動可能なプローブヘッドホルダ３８を有する点で上述した第１の実施の形態と異なる。したがって、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。
　図７は、本実施の形態に係るプローバの本体の内部における構成を概略的に示す斜視図である。
　図７において、プローバ３７のプローブカードホルダガイド２０は、プローブヘッド３０を保持可能なプローブヘッドホルダ３８を有する。プローブヘッドホルダ３８は、プローブカードホルダガイド２０とともに図中Ｙ方向及び同Ｚ方向に関して移動が可能に構成されるが、同Ｚ方向に関してはプローブカードホルダガイド２０のフォーク２１と別個に移動可能にも構成され、保持するプローブヘッド３０とともにプローブカード１６へ向けて移動し、後述する図８Ａ乃至図８Ｃに示すように、プローブヘッド３０をプローブカード１６へ装着し、若しくは、プローブカード１６からプローブヘッド３０を受け取る。これにより、プローブヘッドホルダ３８はプローブカード１６のプローブヘッド３０を交換することができる。
　なお、プローブカードホルダガイド２０によってプローブカードホルダが担持される際にプローブカードホルダと干渉しないように、常態において、プローブヘッドホルダ３８は図中Ｚ方向に関してフォーク２１よりも下方に位置する。
　図８Ａ乃至図８Ｃは、図７のプローバにおけるプローブカードへのプローブヘッドの装着方法を示す工程図である。図８Ａ乃至図８Ｃでも、プローブカード１６におけるプローブヘッド３０の装着箇所に可倒式のクランプ３１が設けられる。
　まず、プローブヘッドホルダ３８はプローブカードホルダガイド２０とともに図７中Ｙ方向に関して移動して本体１２の外部へ進出した後、作業者からプローブヘッド３０を受け取って保持する。
　次いで、プローブヘッドホルダ３８はプローブカードホルダガイド２０とともに図７中Ｙ方向に関して移動して本体１２の内部へ進入した後、プローブカード１６のクランプ３１と正対する（図８Ａ）。
　次いで、プローブヘッドホルダ３８は、図７中Ｚ方向に沿ってプローブカードホルダガイド２０のフォーク２１と別個に移動してプローブカード１６へ向けて移動する（図８Ｂ）。
　次いで、プローブヘッド３０がプローブカード１６へ押し付けられると、プローブヘッド３０の一部がクランプ３１と接触し、クランプ３１は図中内側へ倒れ込んでプローブヘッド３０を保持する（図８Ｃ）。
　また、プローブカード１６からプローブヘッド３０を受け取る場合は、図８Ａ乃至図８Ｃに示す方法とは逆の手順を実行する。これにより、プローブヘッドホルダ３８はプローブカード１６においてプローブヘッド３０を交換することができる。
　本実施の形態に係るプローバ３７によれば、プローブカードホルダガイド２０は、プローブヘッド３０を保持し且つプローブカードホルダガイド２０のフォーク２１とは別個にプローブカード１６へ向けて移動可能なプローブヘッドホルダ３８を有するので、プローブヘッドホルダ３８によってプローブヘッド３０をプローブカード１６へ向けて移動させることができ、もって、プローブヘッド３０を容易に交換することができる。
　また、プローブヘッドホルダ３８はプローブカードホルダガイド２０とともに図７中Ｙ方向に関して移動して本体１２の外部へ進出するので、作業者はプローブヘッドホルダ３８へ容易にプローブヘッド３０を保持させることができる。
　次に、本発明の第３の実施の形態に係るプローバについて説明する。
　本実施の形態は、その構成や作用が上述した第１の実施の形態と基本的に同じであり、独立して設けられるプローブヘッドホルダ２４を備えず、ステージ１１がプローブヘッドアダプタ４０を有する点等で上述した第１の実施の形態と異なる。したがって、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。
　図９は、本実施の形態に係るプローバの本体の内部における構成を概略的に示す斜視図である。
　図９において、プローバ３９のステージ１１は、該ステージ１１から着脱可能であり、且つプローブヘッド３０を保持可能なプローブヘッドアダプタ４０を有する。プローブヘッドアダプタ４０はステージ１１の頂部に載置されてステージ１１とともに図中Ｘ方向、同Ｙ方向、同Ｚ方向に関して移動する。特に、プローブヘッドアダプタ４０はプローブヘッド３０を保持してプローブカード１６へ向けてステージ１１とともに移動し、後述する図１１Ａ乃至図１１Ｂに示すように、プローブヘッド３０をプローブカード１６へ装着し、若しくは、プローブカード１６からプローブヘッド３０を受け取る。これにより、プローブヘッドアダプタ４０はプローブカード１６のプローブヘッド３０を交換することができる。
　また、プローブヘッドアダプタ４０はアライメントブリッジ２５に対向する対向面４０ａにおいて２つの位置確認用マーク２９を有し、各位置確認用マーク２９はアライメントブリッジ２５のカメラによって検知されてプローブヘッドアダプタ４０の位置が確認される。プローブヘッドアダプタ４０によってプローブヘッド３０を交換する際、カメラによって確認された位置に基づいてプローブヘッドアダプタ４０は移動されてプローブカード１６と正対する。なお、２つの位置確認用マーク２９は対向面４０ａにおいて対角に配置されてもよい。
　さらに、プローブヘッドアダプタ４０は対向面４０ａに開口するとともにステージ１１のバキューム穴４２と連通するバキューム穴４１を有し（後述の図１１Ａ参照）、プローブヘッドアダプタ４０がプローブヘッド３０を保持する際、バキューム穴４２を介してバキューム穴４１へ負圧を印加してプローブヘッド３０をプローブヘッドアダプタ４０へ真空吸着させる。これにより、プローブヘッドアダプタ４０がプローブカード１６へ向けて移動する際、プローブヘッド３０がプローブヘッドアダプタ４０に対して相対的にずれるのを防止することができる。また、プローブヘッドアダプタ４０は真空吸着されるプローブヘッド３０によってステージ１１へ押圧されるため、プローブヘッドアダプタ４０がステージ１１に対して相対的にずれるのも防止することができる。
　図１０は、本実施の形態に係るプローバの変形例の本体の内部における構成を概略的に示す斜視図である。
　図１０において、プローバ４３の針先研磨ユニット２３は、該針先研磨ユニット２３から着脱可能であり、且つプローブヘッド３０を保持可能なプローブヘッドアダプタ４４を有する。プローブヘッドアダプタ４４は針先研磨ユニット２３の頂部に載置されて針先研磨ユニット２３とともに図中Ｘ方向、同Ｙ方向、同Ｚ方向に関して移動する。特に、プローブヘッドアダプタ４４はプローブヘッド３０を保持してプローブカード１６へ向けて針先研磨ユニット２３とともに移動し、プローブカード１６のプローブヘッド３０を交換する。
　また、プローブヘッドアダプタ４４はアライメントブリッジ２５に対向する対向面４４ａにおいて２つの位置確認用マーク２９を有し、各位置確認用マーク２９はアライメントブリッジ２５のカメラによって検知されてプローブヘッドアダプタ４４の位置が確認される。プローブヘッドアダプタ４４によってプローブヘッド３０を交換する際、カメラによって確認された位置に基づいてプローブヘッドアダプタ４４は移動されてプローブカード１６と正対する。なお、２つの位置確認用マーク２９は対向面４４ａにおいて対角に配置されてもよい。
　さらに、プローブヘッドアダプタ４４は対向面４４ａに開口するとともに針先研磨ユニット２３のバキューム穴４５（真空吸着機構）と連通するバキューム穴４６を有し（後述の図１１Ａ参照）、プローブヘッドアダプタ４４がプローブヘッド３０を保持する際、バキューム穴４５を介してバキューム穴４６へ負圧を印加してプローブヘッド３０をプローブヘッドアダプタ４４へ真空吸着させる。これにより、プローブヘッドアダプタ４４がプローブカード１６へ向けて移動する際、プローブヘッド３０がプローブヘッドアダプタ４４に対して相対的にずれるのを防止することができる。また、プローブヘッドアダプタ４４は真空吸着されるプローブヘッド３０によって針先研磨ユニット２３へ押圧されるため、プローブヘッドアダプタ４４が針先研磨ユニット２３に対して相対的にずれるのも防止することができる。
　図１１Ａ乃至図１１Ｂは、図９及び図１０のプローバにおけるプローブカードへのプローブヘッドの装着方法を示す工程図である。図１１Ａ乃至図１１Ｂでは、プローブカード１６におけるプローブヘッド３０の装着箇所に可倒式のクランプ３１が設けられる。なお、以下において主に図９のプローバ３９におけるプローブヘッド３０の装着工程について説明するが、図１０のプローバ４３も同様の装着工程を実行するため、プローバ４３におけるプローブヘッド３０の装着工程についてはかっこ書きを用いて説明する。
　まず、プローブヘッドアダプタ４０（プローブヘッドアダプタ４４）へ交換用のプローブヘッド３０を保持させ、プローブヘッドアダプタ４０（プローブヘッドアダプタ４４）がステージ１１（針先研磨ユニット２３）とともに図９（図１０）中Ｚ方向に沿ってプローブカード１６へ向けて移動する（図１１Ａ）。
　次いで、プローブヘッド３０がプローブカード１６へ押し付けられると、プローブヘッド３０の一部がクランプ３１と接触し、クランプ３１は図中内側へ倒れ込んでプローブヘッド３０を保持する（図１１Ｂ）。
　また、プローブカード１６からプローブヘッド３０を受け取る場合は、図１１Ａ乃至図１１Ｂに示す方法とは逆の手順を実行する。これにより、プローブヘッドアダプタ４０（プローブヘッドアダプタ４４）はプローブカード１６においてプローブヘッド３０を交換することができる。
　本実施の形態に係るプローバ３９によれば、プローブカード１６へ向けて移動可能なステージ１１はプローブヘッド３０を保持するプローブヘッドアダプタ４０を有するので、ステージ１１によってプローブヘッドアダプタ４０に保持されたプローブヘッド３０をプローブカード１６へ向けて移動させることができ、もって、プローブヘッド３０を容易に交換することができる。
　また、本実施の形態に係るプローバ４３によれば、プローブカード１６へ向けて移動可能な針先研磨ユニット２３はプローブヘッド３０を保持するプローブヘッドアダプタ４４を有するので、針先研磨ユニット２３によってアダプタに保持されたプローブヘッド３０をプローブカード１６へ向けて移動させることができ、もって、プローブヘッド３０を容易に交換することができる。
　上述したプローバ３９やプローバ４３では、バキューム穴４２やバキューム穴４５を介してバキューム穴４１やバキューム穴４６へ負圧を印加してプローブヘッド３０をプローブヘッドアダプタ４０やプローブヘッドアダプタ４４へ真空吸着させるが、プローブヘッドアダプタ４０やプローブヘッドアダプタ４４が作業者やプローブカード１６からプローブヘッド３０を受け取った際、バキューム穴４２やバキューム穴４５に負圧が印加可能か否かを判定してもよく、これにより、プローブヘッドアダプタ４０やプローブヘッドアダプタ４４がプローブヘッド３０を受け取ったか否かを判定することができる。
　また、上述したプローバ３９やプローバ４３は、従来のプローバが備えるステージ１１や針先研磨ユニット２３にプローブヘッドアダプタ４０やプローブヘッドアダプタ４４を追加するだけで構成可能なので、既存の設備を有効に活用でき、無駄な設備投資を回避することができる。
　以上、本発明について、上記各実施の形態を用いて説明したが、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではない。
　本出願は、２０１３年８月１日に出願された日本特許出願第２０１３−１６０７６４号に基づく優先権を主張するものであり、当該日本特許出願に記載された全内容を本出願に援用する。
Ｗ　ウエハ
１０，３９，４３　プローバ
１１　ステージ
１２　本体
２０　プローブカードホルダガイド
２３　針先研磨ユニット
２４，３８　プローブヘッドホルダ
２４ａ，４０ａ，４４ａ　対向面
２６　ストッカ
２９　位置確認用マーク
３０　プローブヘッド
３５　プローブ針
３６，４２，４５　バキューム穴
４０，４４　プローブヘッドアダプタ

Claims (12)

  1. 　本体と、該本体の内部に配置されて基板を載置するステージと、前記本体の内部に配置され且つ前記ステージに対向するプローブカードとを備え、前記プローブカードは当該プローブカードから着脱可能であり且つ複数のプローブ針が配置されたプローブヘッドを有するプローバであって、
    　前記本体の内部に配置されるとともに、前記プローブヘッドを保持して前記プローブカードへ向けて移動可能な移動機構を備えることを特徴とするプローバ。
  2. 　前記移動機構は移動方向に沿う軸を中心軸として回動可能に構成されることを特徴とする請求項１記載のプローバ。
  3. 　前記本体の内部に配置されて前記プローブヘッドを収容可能なストッカをさらに備えることを特徴とする請求項１又は２記載のプローバ。
  4. 　前記移動機構の位置確認用のカメラをさらに備え、該カメラは前記移動機構に設けられた位置確認用のマークを検知することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプローバ。
  5. 　前記移動機構は前記プローブカードに対向し且つ２つの前記位置確認用のマークが配置された対向面を有し、該対向面において前記２つの位置確認用のマークは対角に配置されることを特徴とする請求項４記載のプローバ。
  6. 　前記移動機構は前記プローブヘッドを真空吸着可能な真空吸着機構を有し、前記真空吸着機構に負圧を印加可能か否かが判定されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のプローバ。
  7. 　本体と、該本体の内部に配置されて基板を載置するステージと、前記本体の内部に配置され且つ前記ステージに対向するプローブカードと、該プローブカードを交換するために前記プローブカードへ向けて移動可能なプローブカード交換機構とを備え、前記プローブカードは当該プローブカードから着脱可能であり且つ複数のプローブ針が配置されたプローブヘッドを有するプローバであって、
    　前記プローブカード交換機構は、前記プローブヘッドを保持し且つ当該プローブカード交換機構とは別個に前記プローブカードへ向けて移動可能な移動機構を有することを特徴とするプローバ。
  8. 　本体と、該本体の内部に配置されて基板を載置するステージと、前記本体の内部に配置され且つ前記ステージに対向するプローブカードとを備え、前記プローブカードは当該プローブカードから着脱可能であり且つ複数のプローブ針が配置されたプローブヘッドを有するプローバであって、
    　前記ステージは、前記プローブカードへ向けて移動可能に構成され、さらに、前記ステージから着脱可能であり且つ前記プローブヘッドを保持するアダプタを有することを特徴とするプローバ。
  9. 　前記ステージは前記アダプタを介して前記プローブヘッドを真空吸着可能な真空吸着機構を有し、前記真空吸着機構に負圧を印加可能か否かが判定されることを特徴とする請求項８記載のプローバ。
  10. 　本体と、該本体の内部に配置されて基板を載置するステージと、前記本体の内部に配置され且つ前記ステージに対向するプローブカードとを備え、前記プローブカードは当該プローブカードから着脱可能であり且つ複数のプローブ針が配置されたプローブヘッドを有するプローバであって、
    　前記プローブカードへ装着されたプローブヘッドの各プローブ針の針先を研磨する針先研磨機構をさらに備え、
    　前記針先研磨機構は、前記プローブカードへ向けて移動可能に構成され、さらに、前記針先研磨機構から着脱可能であり且つ前記プローブヘッドを保持するアダプタを有することを特徴とするプローバ。
  11. 　前記ステージは前記アダプタを介して前記プローブヘッドを真空吸着可能な真空吸着機構を有し、前記真空吸着機構に負圧を印加可能か否かが判定されることを特徴とする請求項１０記載のプローバ。
  12. 　プローブカードを備え、前記プローブカードは当該プローブカードから着脱可能であり且つ複数のプローブ針が配置されたプローブヘッドを有するプローバであって、
    　前記プローブヘッドを保持して前記プローブカードへ向けて移動可能な移動機構を備えることを特徴とするプローバ。
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