JP2967860B2 - ウエハプローバ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ウエハプローバに係
り、特に半導体ウエハ上に多数形成された半導体素子回
路の電気的性能を検査するウエハプローバに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子は、ウエハと称される所定大
の略円盤形の薄板上を縦横に整列区画して、夫々に所要
の同一電気素子回路を多数形成することにより製造され
る。そして、同一電気素子回路が多数形成されたウエハ
は、電気素子回路が形成された素子を各チップとして分
断する前に、ウエハプローバと称される半導体素子検査
装置で電気素子回路を個々に検査して、電気素子回路の
良・不良を判定選別する。この半導体素子に粉塵などが
付着しないように、半導体素子をクリーンルーム内で検
査するために、一般にウエハプローバはクリーンルーム
内で使用される。

【０００３】図８に示すように、ウエハプローバ１０は
テーブル１２を備え、テーブル１２にはウエハ１４が載
設されている。テーブル１２は、ウエハ１４に形成され
た複数の電気素子回路の配列に従って、Ｘ・Ｙ方向の水
平移動とＺ方向の上下移動を行なう。また、ウエハプロ
ーバ１０は回転リング１６を備えていて、回転リング１
６はテーブル１２の上方に配設されている。回転リング
１６にはパフォマンスボード１８を介してプローブカー
ド２０が取り付けられている。プローブカード２０には
複数のプローブニードル２０Ａ、２０Ａ…が設けられて
いる。複数のプローブニードル２０Ａ、２０Ａ…は、検
査しようとする電気素子回路の各電極に対応する位置に
位置決めされている。

【０００４】このプローブカード２０は測定するウエハ
１４の品種毎に専用のプローブカードが用意され、専用
のプローブカードには測定するウエハ１４に関する品種
・記号等が明記されている。従って、検査するウエハ１
４の種類を変える毎に回転リング１６に専用のプローブ
カードを取り付ける必要がある。さらに、ウエハプロー
バ１０はテストヘッド２２を備え、テストヘッド２２に
はアーム２４が固定されている。アーム２４は軸２６を
介して装置本体２８に回動自在に支持されている。テス
トヘッド２２には複数の基板が収納され、複数の基板は
ケーブルを介してテスタに電気的に接続されている。こ
の複数の基板は、テストヘッド２２のパフォーマンスボ
ード（図示せず）に電気的に接続され、このパフォーマ
ンスボードはテストヘッド２２に着脱自在に取り付けら
れている。

【０００５】そして、テストヘッド２２を検査位置に位
置決めすると、テストヘッド２２のパフォーマンスボー
ドは装置本体側のパフォマンスボード１８を介してプロ
ーブカード２０に電気的に接続される。これにより、テ
スタがプローブカード２０に電気的に接続され、テスタ
は、プローブニードル２０Ａ、２０Ａ…がウエハ１４の
各電気素子回路の電極に接触したときに、各電気素子回
路を検査する。

【０００６】ところで、テストヘッド２２のパフォーマ
ンスボードはプローブカード２０と同様に、測定するウ
エハ１４の品種毎に専用のパフォーマンスボードが用意
され、専用のパフォーマンスボードには測定するウエハ
１４に関する品種・記号等が明記されている。このよう
に、専用のパフォーマンスボードを使用することによ
り、測定するウエハにテスタの仕様を合わせることがで
きる。従って、検査するウエハ１４の種類を変える毎に
テストヘッド２２側に設けられた専用のパフォーマンス
ボードと交換する必要がある。

【０００７】このパフォーマンスボードはテストヘッド
２２の下端部に保持枠３０で取り付けられているので、
テストヘッド２２側のパフォーマンスボードを交換する
場合、軸２６を中心にしてテストヘッド２２を約１８０
°回動してテストヘッド２２の下端部を上向きにして、
保持枠３０をテストヘッド２２から取り外してパフォー
マンスボードを交換する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、テスト
ヘッド２２側のパフォーマンスボードを交換する場合、
軸２６を中心にしてテストヘッド２２を約１８０°回動
するので、余分なフロアスペースＡ（図７参照）が装置
本体２８の左側に必要になる。従って、ウエハプローバ
１台分のスペースが大きくなり、クリーンルームの空間
を有効に使用することができないという問題がある。

【０００９】また、交換したテストヘッド２２側のパフ
ォーマンスボードを装置本体２８側のパフォーマンスボ
ード１８に電気的に接続させる際、テストヘッド２２を
軸２６を中心にして回動させるので、交換したパフォー
マンスボードのポゴピンは、軸２６を中心とした円弧に
沿って移動する。従って、交換したパフォーマンスボー
ドのポゴピンを装置本体２８側のパフォーマンスボード
１８の嵌合穴に嵌入する際に、交換したパフォーマンス
ボードはパフォーマンスボード１８の嵌合穴に対して横
ズレが発生する。これにより、ポゴピンがパフォーマン
スボード１８の嵌合穴に偏った状態で接触して、ポゴピ
ンにストレスが発生する。

【００１０】特に、高集積化された半導体素子の場合、
ポゴピンの本数が増加するのでポゴピンの径が細くな
り、ポゴピンの横ズレに基づいて発生したストレスでポ
ゴピンが破損するという問題がある。本発明はこのよう
な事情に鑑みてなされたもので、クリーンルームのスペ
ースを有効に使用し、また、ポゴピンの破損を防止する
ことができるウエハプローバを提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、半導体素子の電極に接触可能な複数のプ
ローブニードルを有するプローブカードが設けれた装置
本体と、前記プローブカードに電気的に接続可能なパフ
ォーマンスボードが設けられたテストヘッドと、水平方
向の回動軸を介して前記テストヘッドを回動自在に支持
する支持枠体と、前記装置本体に設けられ、前記支持枠
体を上下方向に案内するガイド部材と、前記支持枠体を
昇降させて、前記プローブカード及び前記パフォーマン
スボードを電気的に接続する検査位置と前記接続が解除
される前記検査位置の上方の待機位置とに前記テストヘ
ッドを位置決めする昇降手段と、を有することを特徴と
している。

【００１２】本発明は、前記目的を達成するために、前
記水平方向の回動軸は前記テストヘッドの略中央に位置
していることを特徴としている。

【００１３】

【作用】本発明によれば、半導体素子の電極に接触可能
な複数のプローブニードルを有するプローブカードを装
置本体に設け、前記プローブカードに電気的に接続可能
なパフォーマンスボードをテストヘッドに設けた。この
テストヘッドは水平方向の回動軸を介して支持枠体に回
動自在に支持され、支持枠体はガイド部材を介して上下
方向に案内される。支持枠体は昇降手段で昇降され、昇
降手段はプローブカード及びパフォーマンスボードを電
気的に接続する検査位置と電気的な接続が解除される検
査位置の上方の待機位置とにテストヘッドを位置決めす
る。

【００１４】そして、待機位置に位置決めされたテスト
ヘッドを水平方向の回動軸を介して所定位置まで回動し
て、テストヘッドのパフォーマンスボードを交換する。
この場合、水平方向の回動軸はテストヘッドの略中央に
位置しているので、水平方向の回動軸を中心にテストヘ
ッドを回動した場合、テストヘッドは装置本体の外側に
張り出さない。

【００１５】

【実施例】以下添付図面に従って本発明に係るウエハプ
ローバについて詳細する。図１、図２は本発明に係るウ
エハプローバ５０の正面図であり、図３はその平面図で
ある。図３に示すように、ウエハプローバ５０の装置本
体５２は後端部の左右コーナ及び前端部の左コーナにそ
れぞれガイド棒５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃを上下方向に移
動自在に備えている。ガイド棒５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ
の頂部にはそれぞれ矩形状ブラケット５６Ａ、５６Ｂ、
５６Ｃが固定され、矩形状ブラケット５６Ａ、５６Ｂは
プレート５８で一体になるように連結されている。ま
た、矩形状ブラケット５６Ａ、５６Ｃはプレート６０で
一体になるように連結され、矩形状ブラケット５６Ｃに
はプレート６２の端部が固定されている。これにより、
プレート５８、プレート６０及びプレート６２で略コ字
型の支持枠６４が一体的に形成される。

【００１６】支持枠６４内には矩形状のテストヘッド６
６が配され、図３上でテストヘッド６６の前端部６６Ａ
及び後端部６６Ｂはそれぞれプレート６２及びプレート
５８に対向している。プレート６２には支持ピン６８を
介してテストヘッド６６の前端部６６Ａが回動自在に支
持されている。また、プレート５８には支持リング７０
を介してテストヘッド６６の後端部６６Ｂが回動自在に
支持されている。支持リング７０内にはハーネス７２が
嵌入されている。支持リング７０及び支持ピン６８は同
軸上に配され、それぞれの軸線はテストヘッド６６の中
心線Ａと一致する。この場合、テストヘッド６６は中心
線Ａを軸にして待機位置と交換位置との間で９０°回動
し（図２参照）、それぞれの位置でロック状態に保持さ
れる。

【００１７】また、支持枠６４のプレート６０にはブラ
ケット７２（図３参照）を介してエアシリンダ７４のロ
ッド部７４Ａが連結され、エアシリンダ７４のシリンダ
部７４Ｂが装置本体５２に固定されている。そして、エ
アシリンダ７４を収縮するとテストヘッド６６が検査位
置に位置決めされ、図４に示すようにテストヘッド６６
の下端部に支持されたパフォーマンスボード７６のポゴ
ピン７６Ａ、７６Ａ…が装置本体５２のパフォマンスボ
ード７８を介してプローブカード８０に電気的に接続さ
れる。

【００１８】これにより、テスタがプローブカード８０
に電気的に接続される。この状態で、プローブニードル
８０Ａ、８０Ａ…にウエハの各電気素子回路の電極を接
触させることにより、ウエハの各電気素子回路がテスタ
で検査される。一方、エアシリンダ７４を伸長するとテ
ストヘッド６６が検査位置から待機位置まで平行に上昇
する（図１参照）。エアシリンダ７４はスイッチ（押し
ボタン式、トグルスイッチ、マニュアルバルブ）等の操
作で伸縮するように構成されている。従って、オペレー
タはスイッチの操作だけでテストヘッド６６を昇降する
ことができるので、オペレータの負担が軽減される。

【００１９】尚、前記ウエハは図７、図８の従来技術と
同様にＸ・Ｙ方向の水平移動とＺ方向の上下移動が可能
なテーブル上に載置される。また、図１〜図３上で８２
はウエハが収納されたカセットを収納するカセット収納
部、８４は作業内容を指示するキーボード、８６は操作
状況を表示する操作画面である。前記の如く構成された
本発明に係るウエハプローバの作用について説明する。
ウエハプローバで検査中のウエハの種類を変える場合、
テストヘッド６６の下端部に取り付けられたパフォーマ
ンスボード７６を交換する必要がある。パフォーマンス
ボード７６を交換する場合、先ず、エアシリンダ７４を
伸長してテストヘッド６６を検査位置から待機位置まで
上昇する（図１参照）。次に、テストヘッド６６の中心
線Ａ（図３参照）を軸として待機位置から交換位置まで
装置本体５２正面から見て時計回り方向に９０°回動す
る。

【００２０】これにより、テストヘッド６６の下端部に
取り付けられたパフォーマンスボード７６が装置本体５
２の左側を向いて垂直状態に支持される。次いで、装置
本体５２の左側の作業者がテストヘッド６６の下端部に
取り付けられたパフォーマンスボードを新たなパフォー
マンスボード７６と交換する。また、この状態で装置本
体５２のプローブカードを新たなプローブカード８０と
交換する。パフォーマンスボード及びプローブカードを
それぞれ新たなパフォーマンスボード７６及び新たなプ
ローブカード８０と交換した後、テストヘッド６６の中
心線Ａを軸として、交換位置から待機交換位置まで反時
計回り方向に９０°回動する。

【００２１】次に、エアシリンダ７４を収縮してテスト
ヘッド６６を待機位置から検査位置まで下降する（図１
参照）。これにより、図４に示すようにテストヘッド６
６の下端部に新たに支持されたパフォーマンスボード７
６のポゴピン７６Ａ、７６Ａ…が装置本体５２のパフォ
マンスボード７８を介してプローブカード８０に電気的
に接続される。従って、テスタがプローブカード８０に
電気的に接続される。この状態で、操作画面８６で操作
状況を見ながらキーボード８４を操作して検査内容を指
令する。

【００２２】この指令に基づいて、カセット収納部８２
に取付けられたカセット内のウエハがテーブル（図示せ
ず）上に載置され、このテーブルを上昇してウエハの各
電気素子回路の電極をプローブニードル８０Ａ、８０Ａ
…に接触させる。これにより、ウエハの各電気素子回路
がテスタで検査される。前記実施例ではパフォーマンス
ボード７６を装置本体５２の左側から交換する場合につ
いて説明したが、これに限らず、図５、図６に示す他の
実施例のようにパフォーマンスボード７６を装置本体５
２の前側から交換するように構成することも可能であ
る。以下、図５、図６に示す他の実施例を説明する。
尚、図５、図６上で前記実施例の構成部材と同一類似部
材については同一符号を付して説明を省略する。

【００２３】前記実施例と同様に装置本体５２は後端部
の左右コーナ及び前端部の左コーナにそれぞれガイド棒
５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃを上下方向に移動自在に備えて
いる。ガイド棒５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃの頂部には支持
枠９０が固定されている。支持枠９０は略コ字型に形成
され、支持枠９０の開口部は装置本体５２の前方に位置
している。支持枠９０の対向する左右のプレート９０
Ａ、９０Ｂには支持ピン９４、９４を介してテストヘッ
ド６６の両側部が回動自在に支持されている。

【００２４】左プレート９２Ａにはエアシリンダ７４の
ロッド部７４Ａが連結され、エアシリンダ７４のシリン
ダ部７４Ｂが装置本体５２に固定されている。そして、
エアシリンダ７４を収縮するとテストヘッド６６が検査
位置に位置決めされ、エアシリンダ７４を伸長するとテ
ストヘッド６６が待機位置に位置決めされる。前記の如
く構成された本発明に係るウエハプローバの他の実施例
の作用について説明する。先ず、エアシリンダ７４を伸
長してテストヘッド６６を検査位置から待機位置まで平
行に上昇する。次に、テストヘッド６６の中心線を軸と
して待機位置から交換位置まで装置本体５２右側から見
て時計回り方向に９０°回動し、交換位置に保持する
（図５、図６参照）。

【００２５】これにより、テストヘッド６６の下端部に
取り付けられたパフォーマンスボード７６が装置本体５
２の前側を向いて垂直状態に支持される。次いで、装置
本体５２の前側の作業者（図示せず）がテストヘッド６
６のパフォーマンスボードを新たなパフォーマンスボー
ド７６と交換する。また、また、この状態で装置本体５
２のプローブカードを新たなプローブカード８０と交換
する。続いて、テストヘッド６６の中心線を軸として、
交換位置から待機交換位置まで装置本体５２右側から見
て反時計回り方向に９０°回動する。次に、エアシリン
ダ７４を収縮してテストヘッド６６を待機位置から検査
位置まで平行に下降する。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように本発明に係るウエハプ
ローバによれば、昇降手段はプローブカード及びパフォ
ーマンスボードを電気的に接続する検査位置と電気的な
接続が解除される検査位置の上方の待機位置とにテスト
ヘッドを位置決めする。そして、待機位置に位置決めさ
れたテストヘッドを水平方向の回動軸を介して所定位置
まで回動して、テストヘッドのパフォーマンスボードを
交換する。この場合、水平方向の回動軸はテストヘッド
の略中央に位置しているので、水平方向の回動軸を中心
にテストヘッドをパフォーマンスボードの交換位置まで
回動した場合、テストヘッドは装置本体の外側に張り出
さない。

【００２７】このように、テストヘッドを装置本体の外
側に張り出さないでパフォーマンスボードの交換位置ま
で回動することができるので、クリーンルームのスペー
スを有効に使用することができる。また、テストヘッド
は検査位置と待機位置との間で上下方向に移動するの
で、テストヘッドを検査位置に位置決めする場合、又は
検査位置からテストヘッドを上昇させる場合、テストヘ
ッドのパフォーマンスボードのポゴピンの横ズレを防止
することができる。従って、パフォーマンスボードのポ
ゴピンがプローブカード側の嵌合穴と偏った状態で接触
してポゴピンに曲げ方向のストレスが発生することを防
止することができる。これにより、パフォーマンスボー
ドのポゴピンが破損することを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るウエハプローバの動作を説明した
正面図

【図２】本発明に係るウエハプローバの動作を説明した
正面図

【図３】本発明に係るウエハプローバの平面図

【図４】本発明に係るウエハプローバの要部を拡大して
示した要部拡大図

【図５】本発明に係るウエハプローバの他の実施例の動
作を説明した正面図

【図６】本発明に係るウエハプローバの他の実施例の動
作を説明した側面図

【図７】従来のウエハプローバの動作を説明した側面図

【図８】従来のウエハプローバの要部を拡大して示した
要部拡大図

【符号の説明】 ５０…ウエハプローバ ５２…装置本体 ５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ…ガイド部材 ６６…テストヘッド ６８…支持ピン（水平方向の回動軸） ７０…支持リング（水平方向の回動軸） ７４…エアシリンダ（昇降手段） ７６…パフォーマンスボード ８０…プローブカード ８０Ａ…プローブニードル ９０…支持枠体

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体素子の電極に接触可能な複数のプ
   ローブニードルを有するプローブカードが設けられた装
   置本体と、 前記プローブカードに電気的に接続可能なパフォーマン
   スボードが設けられたテストヘッドと、 水平方向の回動軸を介して前記テストヘッドを回動自在
   に支持する支持枠体と、 前記装置本体に設けられ、前記支持枠体を上下方向に案
   内するガイド部材と、 前記支持枠体を昇降させて、前記プローブカード及び前
   記パフォーマンスボードを電気的に接続する検査位置と
   前記接続が解除される前記検査位置の上方の待機位置と
   に前記テストヘッドを位置決めする昇降手段と、 を有することを特徴とするウエハプローバ。
2. 【請求項２】 前記水平方向の回動軸は前記テストヘッ
   ドの略中央に位置していることを特徴とする請求項１記
   載のウエハプローバ。