JP3252083B2 - プローブ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プローブ装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来のプローブ装置は、装置本体の天面
に装着されたプロービングカードと、このプロービング
カードの裏面に形成された接続端子に、これらの端子と
対応する接続端子が形成されたテストヘッドとを備え、
上記テストヘッドの接続端子を上記プロービングカード
の接続端子に電気的に導通させて被検査体例えば半導体
ウエハの電気的検査を行なうように構成されている。

【０００３】即ち、プローブ装置本体にはその天面を形
成するヘッドプレートが取り付けられている。このヘッ
ドプレートの略中央には開口部が形成され、この開口部
にインサートリングが装着されている。そして、このイ
ンサートリングにカードホルダーを介してプロービング
カードが着脱自在に装着されている。また、このヘッド
プレートの上方にはプロービングカードの接続端子と電
気的に導通するテストヘッドが配設されている。テスト
ヘッドは装置本体の側面の外方に向けて反転できるよう
に例えば装置本体の左側面に取り付けられ、プロービン
グカードを交換する時あるいは装置本体内を点検する時
などのメンテナンス作業時にテストヘッドは左側方へ反
転し、ヘッドプレートはテストヘッドと干渉しない別の
方向例えば後方へ反転してメンテナンス作業が行なえる
ようになっている。また、テストヘッドが反転する側に
はテスタが配置されている。そして、テストヘッドとテ
スタとがケーブルによって接続され、テスタとプローブ
装置間で信号を授受し、半導体ウエハの電気的検査を行
うようにしてある。また、テストヘッドとプロービング
カードとはパフォーマンスボードや接続リングなどのポ
ゴピンを介して互いに電気的に導通するようになってい
る。

【０００４】また、最近では半導体ウエハの大口径化、
高集積化により、検査内容が豊富になり検査対象によっ
てはテストヘッドが大型化、重量化して来ているため、
モータを用いてテストヘッドを移動させるようになって
来ている。そして、テストヘッドとプロービングカード
とを電気的に接続する時には、ボールネジを利用してテ
ストヘッドを下降させ、テストヘッドと装置本体のプロ
ービングカードとを電気的に接触させるようにしてあ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
プローブ装置の場合には、テストヘッドが例えば２５０
〜３００Ｋｇの重量があるため、アームの自由端側がテ
ストヘッドの重みで下がってアームが僅かではあるが傾
斜している。この傾斜のために、アームに固定されたテ
ストヘッドが共に傾斜し、そのパフォーマンスボード
（図示せず）とプロービングカードのインサートリング
との位置合わせが難しくなるという課題があった。しか
もモータによりテストヘッドを下降させる場合には、テ
ストヘッドを本来の検査位置で正確に停止させることが
難しく、テストヘッドを確実にプロービングカード側へ
接続するために本来の停止位置より余分にテストヘッド
を下降させ、パフォーマンスボードのポゴピンなどに余
分な負荷が掛かり、ポゴピンなどを損傷する虞があっ
た。また、従来のプローブ装置の場合には、プロービン
グカードを交換する時にはテストヘッドをその都度反転
させているため、その作業効率が悪く、それだけ交換作
業に多くに時間が掛かるという課題があった。更に、従
来のプローブ装置の場合には、テストヘッドをテスタ側
へ反転するようにしてあるため、テスタとプローブ装置
本体との間に反転したテストヘッドが納まる空間が必要
になる。そのため、プローブ装置からテスタまでの距離
が遠くなり、それだけケーブルの長さが長くなるという
課題があった。

【０００６】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、モータ駆動方式によってテストヘッド側と
プロービングカード側とを電気的に接続する際に、テス
トヘッド側をプロービングカード側へ簡単に位置合わせ
できると共にテストヘッド側からの余分な負荷を軽減で
きるプローブ装置を提供することを目的としている。ま
た、本発明の他の目的は、パフォーマンスボードの交換
作業を短時間で行うことができ、しかもテストヘッドと
テスタを接続するケーブルを短く且つ設置面積を縮小す
ることができるプローブ装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
のプローブ装置は、装置本体に固定されたプロービング
カードと、このプロービングカードの裏面に形成された
接続端子と対応する接続端子を有するテストヘッドと、
このテストヘッドを上記装置本体の側方から支持するア
ームと、このアームを介して上記テストヘッドを上記装
置本体の上側で昇降させる昇降駆動機構とを備え、上記
テストヘッドの自重により傾斜した上記アームを介して
上記テストヘッドを下降させて上記テストヘッドを上記
プロービングカードに電気的に接触させて被検査体の電
気的検査を行なうプローブ装置であって、上記テストヘ
ッドの前後両面に支持軸を設けると共に各支持軸を上記
アームの支持孔に嵌入し、上記各支持軸を介して上記テ
ストヘッドを上記アームに対して傾斜可能に軸支し、且
つ、上記テストヘッドの昇降時に上記テストヘッドの傾
きを水平に補正すると共に上記テストヘッドと上記プロ
ービングカードが電気的に接触して上記テストヘッドか
ら切り離される傾斜補正機構を設けたことを特徴とする
ものである。

【０００８】また、本発明の請求項２に記載のプローブ
装置は、請求項１に記載の発明において、上記傾斜補正
機構は、上記支持軸に回転自在に軸支された揺動部材
と、この揺動部材の上面に左右対称に設けられた一対の
係合突起と、各係合突起が係合可能な係合凹部を有し且
つ上記テストヘッド側に固定された左右一対の係合ブロ
ックと、これらの係合ブロックを押さえるように上記ア
ームに設けられた左右一対の押さえ部材と、これらの押
さえ部材を介して揺動した上記揺動部材の傾斜を制限す
る傾斜制限機構とを備えたことを特徴とするものであ
る。

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図６に示す実施例に
基づいて本発明を説明する。尚、図１は本発明のプロー
ブ装置の実施形態を示す図で、（ａ）はその斜視図、
（ｂ）はテストヘッドの回転角制限機構を示す側面図、
図２は図１に示すプローブ装置に用いられたテストヘッ
ドの駆動機構を示す図で、（ａ）はその側面図、（ｂ）
は（ａ）に示す旋回駆動機構のロック機構を示す構成
図、図３は図１に示すプローブ装置の旋回駆動機構の旋
回動作を補助する補助機構の動作説明図、図４は図１に
示すプローブ装置に用いられた傾斜補正機構を取り出し
て示す図で、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその係合突
起と係合凹部の係合状態を示す断面図、（ｃ）はその傾
斜制限機構を示す断面図、図５は図１に示すプローブ装
置に用いられたテストヘッドロック機構を示す構成図、
図６はテストヘッドのパフォーマンスボードとインサー
トリングとの位置合わせに用いられるテンプレートの使
用状態を示す斜視図である。

【００１２】本実施形態のプローブ装置は、図１に示す
ように、装置本体１に固定されたプロービングカード
（図示せず）と、このプロービングカードの裏面に形成
された接続端子と対応する接続端子を有するテストヘッ
ド２と、このテストヘッド２を装置本体１の左側方（図
１では手前側）から支持するアーム３と、このアーム３
を介してテストヘッド２を装置本体１から移動させる移
動機構４とを備えて構成されている。また、このプロー
ブ装置正面（図１では左側）の左側には距離Ｌを隔てて
テスタ５が配置され、このテスタ５とテストヘッド２は
ケーブル６を介して電気的に接続されている。

【００１３】上記移動機構４は、装置本体１正面の左側
に配置され、アーム３を装置本体１の上方で矢印Ａで示
すように昇降させる昇降駆動機構７と、アーム３を矢印
Ｂで示すように旋回させる旋回駆動機構８とを備えてい
る。また、移動機構４と対向する装置本体１の右側には
被検査体としての半導体ウエハをカセット単位で収納す
るウエハ収納部９が形成されている。尚、移動機構４等
の駆動機構は所定のプログラムが組み込まれたコントロ
ーラの制御下で駆動するようにしてある。

【００１４】上記昇降駆動機構７は、図２の（ａ）で示
すように、モータ７Ａと、このモータ７Ａの回転軸に固
定された第１歯車７Ｂと、この第１歯車７Ｂと噛合する
第２歯車７Ｃと、この第２歯車７Ｃを下端に有するボー
ルネジ７Ｄと、このボールネジ７Ｄに螺合する上下一対
のナット部材７Ｅ、７Ｅとを備えている。また、ボール
ネジ７Ｄの下端には軸受７Ｆが取り付けられている。そ
して、上下のナット部材７Ｅ、７Ｅは双方とも旋回駆動
機構８を支持する支持体１０に固定され、この支持体１
０で支持された旋回駆動機構８はボールネジ７Ｄの正逆
回転により図示しないガイドレールに従って矢印Ａ方向
で昇降するようにしてある。また、第１歯車７Ｂの左側
には第１歯車７Ｂに突起１１Ａが噛み込む昇降ロック機
構１１が配設され、この昇降ロック機構１１のロック爪
１１Ａが進出して昇降駆動機構７をロックしてテストヘ
ッドを所望位置で停止させ、ロック爪１１Ａが後退して
ロックを解除するようにしてある。

【００１５】また、上記旋回駆動機構８は、図２の
（ａ）で示すように、モータ８Ａと、このモータ８Ａの
回転軸に固定された小歯車８Ｂと、この小歯車８Ｂと噛
合する大歯車８Ｃとを備えている。そして、大歯車８Ｃ
の回転軸（図示せず）にはアーム３を支持するヒンジア
ーム１２が固定され、大歯車８Ｃの回転によりヒンジア
ーム１２、アーム３を介してテストヘッド２が例えば１
２０°後方（同図の矢印Ｂ方向）へ旋回するようにして
ある。また、大歯車８Ｃの下方には大歯車８Ｃに噛み込
む旋回ロック機構１３が配設され、この旋回ロック機構
１３によって旋回駆動機構８をロックし、テストヘッド
を所望旋回位置で停止させるようにしてある。

【００１６】上記旋回ロック機構１３は、例えば図２の
（ｂ）で示すように、エアシリンダ１３Ａと、そのシリ
ンダロッドに連結されたピン１３Ｂと、このピン１３Ｂ
を介して結合された一対のフラットバー１３Ｃ、１３Ｄ
を有している。そして、右側のフラットバー（以下、
「右フラットバー」と称す。）１３Ｃの左端にはピン１
３Ｂが固定され、その右端には大歯車８Ｃに噛み込むロ
ック爪１３Ｅがピン１３Ｆを介して連結されている。ま
た、ロック爪１３Ｅは支持体１０に固定されたガイド部
材１３Ｇのガイド孔に水平に嵌入している。一方、左側
のフラットバー（以下、「左フラットバー」と称す。）
１３Ｄの右端部から長手方向に延びる長孔１３Ｈが形成
され、この長孔１３Ｈにおいてピン１３Ｂが移動自在に
なっている。また、左フラットバー１３Ｄの左端は支持
体１０に固定されたピン１３Ｉを介して連結され、左フ
ラットバー１３Ｄがピン１３Ｉを中心に回転自在になっ
ている。また、支持体１０と各フラットバー１３Ｃ、１
３Ｄは互いにスプリング１３Ｊによってそれぞれ連結さ
れ、各スプリング１３Ｊによって各フラットバー１３
Ｃ、１３Ｄを常にエアシリンダ１３Ａによる押し上げ方
向とは逆の方向へ付勢するようにしてある。

【００１７】従って、エアシリンダ１３Ａが駆動して図
２の（ｂ）の実線で示すようにシリンダロッドが伸長す
ると、左フラットバー１３Ｄは左端のピン１３Ｉを中心
に反時計方向へ回転すると共に、右フラットバー１３Ｃ
はコロ１３Ｆがガイド溝１３Ｇ内で左方へ移動しながら
持ち上げられ、ロック爪１３Ｅが大歯車８Ｃから外れて
旋回駆動機構８のロックを解除するようにしてある。逆
に、シリンダ内の圧縮空気が抜けると、スプリング１３
Ｊによって各フラットバー１３Ｃ、１３Ｄが引き下げら
れて図３の一点鎖線で示すように水平状態にし、ロック
爪１３Ｅを大歯車８Ｃに噛み込ませ、旋回駆動機構８を
所望の旋回位置でロックするようにしてある。

【００１８】また、図１の（ａ）に示すように、上記ヒ
ンジアーム１２の先端部には回転体１４が回転自在に装
着され、この回転体１４はアーム３のベースフレーム３
Ａ中央に固定された歯車（図示せず）と一体化してい
る。この歯車は回転体１４に図示しないモータの回転軸
に固定された歯車（図示せず）と噛合し、モータによっ
て歯車を介してアーム３及びテストヘッド２を正逆回転
するようにしてある。また、アーム３にはロックピン１
５が取り付けられていると共に、ベースフレーム３Ａに
はロックピン１５を挿入する孔（図示せず）が例えば２
箇所に設けられ、それぞれの孔にロックピン１５を挿入
してテストヘッド２を例えば水平に保持するようにして
ある。一方の孔は図１に示すように装置本体１の上方で
テストヘッド２を水平に保持する時に使用され、他方の
孔は図３に示すようにテストヘッド２が後方へ反転し、
テストヘッド２をマニュアル旋回して水平に保持する時
に使用するようにしてある。また、アーム３の正面左側
にはスイッチ１５Ａが設けられており、このスイッチ１
５Ａを操作することによりベースアーム３Ａの孔にロッ
クピン１５を固定したり、それを解除してロックピン１
５を孔から抜け易くするようにしてある。

【００１９】更に、図１の（ｂ）に示すように、アーム
３の左側面にはＬ字状のブラケット１６を介してショッ
クアブソーバ１７が取り付けられ、ヒンジアーム１２の
正面側側面にはショックアブソーバ１７が弾接する受け
部材１８が取り付けられている。また、ブラケット１６
にはショックアブソーバ１７に隣接させた調整用ボルト
１９が取り付けられ、この調整用ボルト１９が受け部材
１８に当接することでテストヘッド２及びアーム３の時
計方向の回転を規制し、テストヘッド２及びアーム３を
水平に保持するようにしてある。ショックアブソーバ１
７は、テストヘッド２がモータ１５により時計方向に回
転した時に調整用ボルト１９が受け部材１８へ当接する
直前に、受け部材１８に弾接し、調整用ボルト１９が受
け部材１８へ当たる時の衝撃を防止してテストヘッド２
が上述のように水平位置で停止するようにしてある。つ
まり、これらの部材１６〜２０によりテストヘッド２の
回転角度を制限する回転角制限機構が構成されている。
また、テストヘッド２はモータ１５により反時計方向へ
所定角度例えば６０°だけ回転し、上述したショックア
ブソーバ１７等と同様の部材（図示せず）によってその
回転位置で止まるようにしてある。後者の各部材は上述
の各部材１６〜１９とでヒンジアーム１２を挟むように
取り付けられている。尚、図１の（ｂ）において、２０
はロックナットである。

【００２０】また、上記装置本体１の後方には図３に示
すように旋回駆動機構８の駆動力を軽減する補助機構２
１が設けられている。この補助機構２１は同図に示すよ
うにエアシリンダによって構成され、そのシリンダロッ
ド先端にローラ２１Ａが取り付けられている。このエア
シリンダには常に空気が供給されており、旋回駆動機構
８を介してテストヘッド２が図３の実線で示すアーム位
置から後方へ旋回して一点鎖線の位置まで来た時にロー
ラ２１Ａをヒンジアーム１２の後側に形成された凹部１
２Ａに係合させてテストヘッド３の荷重を受けるように
してある。従って、補助機構２１は旋回中のテストヘッ
ド２の荷重をローラ２１Ａによって受け、テストヘッド
２の重量に基づくトルクを軽減でき、ひいては旋回駆動
機構８のモータ８Ａの駆動力を軽減してモータ８Ａを小
型化できるようにしてある。尚、補助機構２１は下端で
ピン結合され、前後に揺動するようにしてある。

【００２１】また、上記テストヘッド２の前後両面には
図４に示すように取付用プレート２２が取り付けられ、
各取付用プレート２２を介して支持軸２３が取り付けら
れている。前後の支持軸２３はアーム３に形成された支
持孔３Ａに嵌入している。従って、テストヘッド２は支
持軸２３を介して支持孔３Ａで傾斜可能に支持されてい
る。また、アーム３には矩形状の孔が大きく形成され、
この孔に傾斜補正機構２４が設けられ、この傾斜補正機
構２４によってテストヘッド２の傾きを水平に補正する
と共にテストヘッド２の下降端でテストヘッド２からの
荷重を受けて装置本体１への荷重を軽減するようにして
ある。この傾斜補正機構２４は以下のように構成されて
いる。

【００２２】即ち、上記傾斜補正機構２４は、図４の
（ａ）に示すように、支持軸２３に回転自在に軸支され
た揺動部材２４Ａと、この揺動部材２４Ａの上面に左右
対称に設けられた一対の係合突起２４Ｂと、各係合突起
２４Ｂが係合する係合凹部２４Ｃとを有し且つテストヘ
ッド２側に固定された左右一対の係合ブロック２４Ｄ
と、各係合ブロック２４Ｄに対応してアーム３に設けら
れ且ついずれか一方の係合ブロック２４Ｄの上側から当
接してテストヘッド２のアーム３に対する左右の傾きを
規制する左右一対のボルトからなる押さえ部材２４Ｅ
と、各押さえ部材２４Ｅと協働してテストヘッド２の傾
きを制限する傾斜制限機構２４Ｆとを備えている。上記
係合突起２４Ｂはテストヘッド２が下降端（検査位置）
に達するまでは対応する係合ブロック２４Ｄと係合して
テストヘッド２の水平を維持し、検査位置に来た時にそ
れぞれが対応する係合ブロック２４Ｄから切り離され
る。この結果、テストヘッド２がアーム３から切り離さ
れて装置本体１側へ掛かる荷重を軽減し、パフォーマン
スボードのポゴピンなどの損傷を防止する役割を有して
いる。ここで、余分な荷重とは、昇降駆動機構７の駆動
力で検査位置から更にテストヘッド２を押し下げる力を
いう。

【００２３】上記揺動部材２４Ａは図４の（ａ）に示す
ように略Ｔ字状に形成されている。この揺動部材２４Ａ
の水平部がアーム３の孔に臨み、その上面の左右の一対
の孔には係合突起２４Ｂが図４の（ｂ）に示すように嵌
め込まれている。また、揺動部材２４Ａの脚部の幅方向
中央には孔が形成され、この孔を支持軸２３が貫通し、
揺動部材２４Ａが支持軸２３を中心に僅かな角度範囲で
シーソー運動するようにしてある。このシーソー運動は
上記傾斜制限機構２４Ｆにより制限するようにしてあ
る。

【００２４】即ち、傾斜制限機構２４Ｆは、図４の
（ｂ）、（ｃ）に示すように、４本のボルト２４Ｇと、
各ボルト２４Ｇが嵌入する孔２４Ｈとからなっている。
各ボルト２４Ｇは支持軸２３の左右上下に２対あり、支
持軸２３と同様に取付用プレート２２に固定されてい
る。各孔２４Ｈは揺動部材２４Ａの脚部及びアーム３に
形成され、それぞれの内径はそれぞれに嵌入したボルト
２４Ｇの外径より大きく形成されている。従って、揺動
部材２４Ａのシーソー運動は各ボルト２４Ｇがそれぞれ
の孔２４Ｈ内で動く範囲（例えば２°前後の傾斜範囲）
内で行われるようになっている。また、各係合ブロック
２４Ｄは取付用プレート２２にそれぞれネジ止めされて
いる。

【００２５】そして、テストヘッド２が昇降する時に
は、例えば右側の係合突起２４Ｂが対応する係合ブロッ
ク２４Ｄの係合凹部２４Ｃと係合する。これに伴って揺
動部材２４Ａが傾斜制限機構２４Ｆの許容範囲内で傾
き、テストヘッド２が所定角以上の傾斜を補正するよう
にしてある。また、テストヘッド２が検査位置にある時
には左右の係合突起２４Ｂが左右の係合ブロック２４Ｄ
下面の係合ブロック２４Ｄから切り離されるようにして
ある。

【００２６】また、図１に示すように、上記装置本体１
左側面の前方上端部及び右側面の後方上端部にはテスト
ヘッド２を検査位置でロックするテストヘッドロック機
構２５がそれぞれ設けれられている。また、テストヘッ
ド２のやや下方にはアーム３に連結されたフレーム２６
が取り付けられている。そして、このフレーム２６には
テストヘッドロック機構２５によりテストヘッド２をロ
ックするための側面Ｌ字形状の突起２７が２箇所に取り
付けられている。このテストヘッドロック機構２５は、
例えば図５に示すように、ヒンジ結合されたロック部材
２５Ａと、このロック部材２５Ａに結合されたスプリン
グ２５Ｂ及びエアシリンダ２５Ｃとを有し、コントロー
ラからの信号を受信して自動的に駆動するようにしてあ
る。従って、このテストヘッドロック機構２５はテスト
ヘッド２の下降指令信号（Ｚダウン信号）を受信しテス
トヘッド２が検査位置に達した時点で自動的にテストヘ
ッド２をロックし、また、上昇指令信号（Ｚアップ信
号）するようにしてある。

【００２７】従って、テストヘッド２が検査位置に達し
た時点で、エアシリンダ２５ＣがＯＮ状態になり、スプ
リング２５Ｂの引張力に抗してエアシリンダ２５Ｃのロ
ッドが伸び、ロック部材２５Ａが図３の一点鎖線で示す
位置から時計方向に回転して飛び出し、実線で示したよ
うにその開口２５Ｅを介して突起２７に掛かり、テスト
ヘッド２を検査位置で自動的にロックするようにしてあ
る。また、テストヘッド２のＺアップ信号を受信すると
エアシリンダ２５ＣがＯＦＦ状態になり、エアシリンダ
の圧縮空気が抜かれ、スプリング２５Ｂの引張力で元の
一点鎖線位置へ戻り、ロックを自動的に解除するように
してある。

【００２８】また、上記装置本体１の上面及びインサー
トリング１Ａの周囲には図６で示すように４本の第１位
置決め用ポスト２８Ａと２本の第２位置決め用ポスト２
８Ｂが立設され、これらの位置決め用ポスト２８Ａ、２
８Ｂによってテストヘッド２を検査位置に位置決めする
ようにしてある。６本の位置決め用ポスト２８Ａ、２８
Ｂのうち、４本の第１位置決め用ポスト２８Ａはインサ
ートリング１Ａに立設され、残りの２本の第２位置決め
用ポスト２８Ｂは装置本体１の左側前方及び右側後方に
立設されている。そして、図示しないが、テストヘッド
２側には前者の４本が嵌入する孔が形成され、テストヘ
ッド２のフレーム２６には後者の２本が嵌入する位置決
め用部材が取り付けられている。

【００２９】ところで、上記アーム３にテストヘッド２
を取り付ける際には、テストヘッド２が装置本体１のイ
ンサートリング１Ａと正確に一致するように、テストヘ
ッド２をアーム３に取り付ける必要がある。テストヘッ
ド２をアーム３に位置決めする時に図６に示す細長矩形
状のテンプレート２９が用いられる。このテンプレート
２９には例えば４個の孔が設けられている。そして、各
孔には上記位置決め用ポスト２８Ａ、２８Ｂが嵌入する
大きさのパイプ状のポスト２９Ａが貫通して固定されて
いる。２本のポスト２９Ａは、図６に示すように、装置
本体１の左側前方及び右側後方に立設された位置決め用
ポスト２８Ｂに対応してテンプレート２９の両端部の隅
に配置され、残り２本のポスト２９Ａはインサートリン
グ１Ｂの周方向で１８０°隔てた位置にある位置決め用
ポスト２８Ａに対応してテンプレート２９の長手方向の
側縁に配置されている。つまり、テンプレート２９の４
本のポスト２９Ａは、装置本体１の左前方と右後方の略
対角線上に配置された位置決め用ポスト２８に倣って配
置されている。

【００３０】また、上記テンプレート２９の各ポスト２
９Ａはアーム３に取り付けられた位置決め部材の孔とテ
ストヘッド２の位置決め孔に対応しており、各ポスト２
９Ａをアーム３の位置決め部材の孔及びテストヘッド２
の位置決め孔に位置合わせすれば、テストヘッド２が検
査位置に来るようにテストヘッド２をアーム３に取り付
けることができる。

【００３１】次の動作について説明する。まず、テスト
ヘッド２をアーム３に取り付ける方法について説明す
る。装置本体１の組立が終了した後、テンプレート２９
のポスト２９Ａを位置決め用ポスト２８Ａ、２８Ｂに合
わせる。全ての位置決め用ポスト２８Ａ、２８Ｂが図６
で示すように全てのポスト２９Ａに嵌まり込めば、各位
置決め用ポスト２８Ａ、２８Ｂは正規の位置に立設して
いることになる。装置本体１上の４本の位置決め用ポス
ト２８Ａ、２８Ｂが対応するポスト２９Ａからずれてお
れば、各位置決め用ポスト２８Ａ、２８Ｂが図６で示す
ように正規の位置に来るようにポスト２９Ａを調整す
る。その後、フレーム２６の左前方及び右後方にそれぞ
れ取り付けられたＬ型アングル３０をずらしてテンプレ
ート２９のポスト２９Ａに合うように調整する。これに
よってテストヘッド２とインサートリング１Ａの位置決
めを簡単に行うことができる。

【００３２】次に、テストヘッド２のパフォーマンスボ
ードを交換する場合や装置本体１あるいはテストヘッド
２をメンテナンスする場合について説明する。まず、半
導体ウエハの検査後にパフォーマンスボードを交換する
場合について説明する。半導体ウエハの検査後に、コン
トローラの制御下で昇降駆動機構７のモータ７Ａが駆動
する。これにより第１歯車７Ｂが回転し、第２歯車７Ｃ
を介してボールネジ７Ｄが回転し、ナット部材７Ｅを介
して支持体１０が旋回駆動機構８と一体的に上昇する。
旋回駆動機構８にはヒンジアーム１２を介してアーム３
及びテストヘッド２が連結されているため、テストヘッ
ド２が上昇する。テストヘッド２が所定距離例えば３０
０ｍｍ上昇すると、モータ７Ａが停止すると共に昇降ロ
ック機構１１のロック爪１１Ａが飛び出して第１歯車７
Ａに噛み込み、昇降駆動機構７をロックする。これによ
りテストヘッド２は装置本体１から３００ｍｍ上昇した
位置で停止し、その位置で水平に保持される。テストヘ
ッド２と装置本体１との間に３００ｍｍの隙間があれ
ば、この状態でパフォーマンスボードの交換を行うこと
ができる。従来の装置であれば、テストヘッド２を反転
させるため、それだけ多くに時間を必要とするが、本実
施形態ではテストヘッド２を３００ｍｍ上昇させるだけ
でパフォーマンスボードを交換できるため、その交換作
業を短縮することができる。

【００３３】また、プロービングカードを交換したりテ
ストヘッド２を点検したりする場合には、装置本体１か
ら例えば１２０ｍｍ上方へテストヘッド２を上昇させ、
この状態から旋回駆動機構８を用いてテストヘッド２を
旋回させる。この場合には旋回駆動機構８のモータ８Ａ
が駆動する。これにより小歯車８Ｂが回転し、これに噛
合した大歯車８Ｃが回転すると、ヒンジアーム１２及び
アーム３を介してテストヘッド２が図１の矢印Ｂで示す
反時計方向へ旋回する。テストヘッド２がある程度旋回
すると、図３に示すように補助機構２１の伸長したシリ
ンダロッド先端のローラ２１Ａがヒンジアーム１２の凹
部１２Ａと係合してテストヘッド２の荷重を受ける。更
に旋回駆動機構８により補助機構２１の押し上げ力に抗
してテストヘッド２が更に旋回し、水平位置から１２０
°回転した時点で、旋回駆動機構８のモータ８Ａが停止
し、旋回ロック機構１３が駆動してロック爪１３Ｅが大
歯車８Ｃに噛み込んで旋回駆動機構８をロックする。こ
れによりテストヘッド２はその旋回位置で停止し、その
状態で保持される。この時には、テストヘッド２は図３
に示すように傾斜している。

【００３４】上述の傾斜状態ではパフォーマンスボード
側が装置本体１側に対向して傾斜しているため、作用空
間が狭く点検作業がし難い。そこで、引き続きヒンジア
ーム１２に取り付けられたモータが駆動し、テストヘッ
ド２が図３の位置から時計方向へ更に６０°回転してテ
ストヘッド２が水平になる。この時ロックピン１５をア
ーム３のベースプレート３Ａの孔に挿入してテストヘッ
ド２を水平に保持する。これでテストヘッド２の後方か
ら点検作業を行うことができ点検作業が容易になる。ま
た、プロービングカードを交換する時には、装置本体１
のヘッドプレート１Ｂを容易に開放することができ、装
置本体１の内部点検も容易に行うことができる。

【００３５】また、本実施形態では、上述したようにテ
ストヘッド２が装置本体１上方から後方へ旋回するよう
にしてあるため、装置本体１とテスタ５との間隔を詰め
て両者１、５間の距離Ｌを短くすることができ、それだ
けテストヘッド２とテスタ５を接続するケーブル６の長
さを短くすることができるため、テスタの特性を向上さ
せることができ、しかも装置の設置面積を縮小できる。

【００３６】また、種々のメンテナンス後、テストヘッ
ド２を検査位置に戻す場合には、上述した場合と逆の動
作によりテストヘッド２を検査位置に戻す。ところが、
テストヘッド２は近年益々重量化して来ているため、テ
ストヘッド２が旋回し、装置本体１の上方で水平位置に
なった時、テストヘッド２の自重によりアーム２が僅か
ではあるが傾くことになる。従来の装置であれば、昇降
駆動機構７によりテストヘッド２を検査位置に戻す場
合、前述したようにテストヘッド２がアーム３に固定さ
れているため、テストヘッド２もアーム３と共に傾斜し
ていてインサートリングとの位置合わせが難しかった。
また、テストヘッド２はモータ７Ａにより下降するた
め、テストヘッド２を本来の検査位置で正確に止めるこ
とが難しかった。ところが、本実施形態では、傾斜補正
機構２４を備えているため、検査位置に達すると共に係
合突起２４Ｂが係合ブロック２４Ｄの係合凹部２４Ｃと
係合してテストヘッド２を水平に補正し、テストヘッド
２を簡単に位置決めすることができる。

【００３７】即ち、昇降駆動機構７によりテストヘッド
２が下降する時に、アーム３が多少右下に傾斜していて
も、図４の（ａ）に示すようにテストヘッド２は基本的
には支持軸２３によってアーム３に軸支され、アーム３
に対しては浮いたフローティング状態になっているた
め、アーム３の傾斜とは関係なく略水平になる。また、
テストヘッド２が支持軸２３を中心に左右のいずれかに
傾斜しようとする場合があっても、係合ブロック２４Ｄ
に対して揺動部材２４Ａの係合突起２４Ｂまたは押さえ
部材２４Ｅと傾斜制限機構２４Ｆが作用してテストヘッ
ド２を水平に維持する。この状態でテストヘッド２が下
降し、検査位置に達すると、上述のように係合突起２４
Ｂが図４の（ｂ）に示す状態から係合ブロック２４Ｄ下
面の係合凹部２４Ｃから切り離されてテストヘッド２が
装置本体１上に設置される。これによりテストヘッド２
を本来の検査位置に簡単に位置合わせすることができ
る。また、テストヘッド２がモータ７Ａによって下降す
るため、テストヘッド２は本来の検査位置で正確に停止
せず、プロービングカードに大きな荷重を掛けそうにな
ると、係合ブロック２４Ｄと係合突起２４Ｂの離れるこ
とでモータ７Ａによるテストヘッド２の装置本体１に対
する押す込みを防止することができる。

【００３８】上述のようにしてテストヘッド２が検査位
置に達すると、図５に示すようにテストヘッドロック機
構２５のエアシリンダが駆動してシリンダロッドが瞬時
に伸び、これによりロック部材２５Ａが飛び出して突起
２７に係合してテストヘッド２を検査位置にロックす
る。これにより半導体ウエハの検査を行うことができ
る。また、検査終了後、テストヘッド２を上昇させる場
合には、コントローラからのＺアップ信号を受けると自
動的にロックは解除されテストヘッド２のロック状態を
解除する。

【００３９】以上説明したように本実施形態によれば、
昇降駆動機構７によりアーム３を介してテストヘッド２
を下降させるプローブ装置の場合には、テストヘッド２
を支持軸２３、２３を介してアーム３において回転可能
に軸支し、且つ、テストヘッド２とアーム３との間にテ
ストヘッド２の傾きを水平に補正すると共にテストヘッ
ド２からの荷重を受ける傾斜補正機構２４を設けたた
め、テストヘッド２とプロービングカードとを電気的に
接続する際に、昇降駆動機構７によりテストヘッド２を
検査位置に正確に停止させることができなくても、テス
トヘッド２が検査位置に達すれば傾斜補正機構２４がテ
ストヘッド２の傾きを水平に補正してテストヘッド２を
インサートリング１Ａの第１位置決め用ポスト２８Ａ簡
単に位置合わせすることができる。しかも、この時に昇
降駆動機構７からテストヘッド２を押し下げる力が作用
しても傾斜補正機構２４によりテストヘッド２からの荷
重を受けて装置本体１側へ荷重が掛からないようにする
ことができる。

【００４０】また、本実施形態によれば、昇降駆動機構
７によりテストヘッド２を装置本体１の上方に持ち上
げ、パフォーマンスボードの交換に必要な隙間をテスト
ヘッド２と装置本体１の間に作ることができるため、テ
ストヘッド２を反転させるまでもなく、テストヘッド２
を持ち上げるだけでパフォーマンスボードの交換作業を
行うことができ、その作業時間を短時間で行うことがで
きる。

【００４１】また、本実施形態によれば、旋回駆動機構
８によりテストヘッド２を装置本体１の後方へ旋回させ
ることができるため、テストヘッドをテスタ側へ反転さ
せる従来の装置と比較して装置本体１とテスタ５との間
隔を詰めることができ、もってテストヘッド２とテスタ
５を接続するケーブルを短くすることができる。

【００４２】また、本実施形態によれば、旋回駆動機構
８をロックし、テストヘッド２を所望の旋回位置で停止
させる旋回ロック機構１３を設けたため、オペレータの
作業内容に応じてテストヘッド２を所望の傾斜角度に調
整でき、作業効率を高めることができる。

【００４３】尚、本発明は上記実施例に何等制限される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り本発明に
包含される。

【００４４】

【発明の効果】本発明の請求項１及び請求項２に記載の
発明によれば、モータ駆動方式によってテストヘッド側
とプロービングカード側とを電気的に接続する際に、テ
ストヘッド側をプロービングカード側へ簡単に位置合わ
せできると共にテストヘッド側から装置本体に掛かる余
分な負荷を軽減できるプローブ装置を提供することがで
きる。

【００４５】

【００４６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプローブ装置の実施形態を示す図で、
（ａ）はその斜視図、（ｂ）はテストヘッドの回転角制
限機構を示す側面図である。

【図２】図１に示すプローブ装置に用いられたテストヘ
ッドの駆動機構を示す図で、（ａ）はその側面図、
（ｂ）は（ａ）に示す旋回駆動機構のロック機構を示す
構成図である。

【図３】図１に示すプローブ装置の旋回駆動機構の旋回
動作を補助する補助機構の動作説明図である。

【図４】図１に示すプローブ装置に用いられた傾斜補正
機構を取り出して示す図で、（ａ）はその斜視図、
（ｂ）はその係合突起と係合凹部の係合状態を示す断面
図、（ｃ）はその傾斜制限機構を示す断面図である。

【図５】図１に示すプローブ装置に用いられたテストヘ
ッドロック機構を示す構成図である。

【図６】テストヘッドのパフォーマンスボードとインサ
ートリングとの位置合わせに用いられるテンプレートの
使用状態を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 装置本体 ２ テストヘッド ３ アーム ３Ａ 支持孔 ７ 昇降駆動機構 ８ 旋回駆動機構 １３ 旋回ロック機構 ２３ 支持軸 ２４ 傾斜補正機構 ２４Ｂ 係合突起 ２４Ｃ 係合凹部 ２４Ｄ 係合ブロック ２４Ｆ 傾斜制限機構

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−147305（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−102313（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−264603（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−148534（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−147306（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/66 G01R 1/06 G01R 31/26 G01R 31/28

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 装置本体に固定されたプロービングカー
   ドと、このプロービングカードの裏面に形成された接続
   端子と対応する接続端子を有するテストヘッドと、この
   テストヘッドを上記装置本体の側方から支持するアーム
   と、このアームを介して上記テストヘッドを上記装置本
   体の上側で昇降させる昇降駆動機構とを備え、上記テス
   トヘッドの自重により傾斜した上記アームを介して上記
   テストヘッドを下降させて上記テストヘッドを上記プロ
   ービングカードに電気的に接触させて被検査体の電気的
   検査を行なうプローブ装置であって、上記テストヘッド
   の前後両面に支持軸を設けると共に各支持軸を上記アー
   ムの支持孔に嵌入し、上記各支持軸を介して上記テスト
   ヘッドを上記アームに対して傾斜可能に軸支し、且つ、
   上記テストヘッドの昇降時に上記テストヘッドの傾きを
   水平に補正すると共に上記テストヘッドと上記プロービ
   ングカードが電気的に接触して上記テストヘッドから切
   り離される傾斜補正機構を設けたことを特徴とするプロ
   ーブ装置。
2. 【請求項２】 上記傾斜補正機構は、上記支持軸に回転
   自在に軸支された揺動部材と、この揺動部材の上面に左
   右対称に設けられた一対の係合突起と、各係合突起が係
   合可能な係合凹部を有し且つ上記テストヘッド側に固定
   された左右一対の係合ブロックと、これらの係合ブロッ
   クを押さえるように上記アームに設けられた左右一対の
   押さえ部材と、これらの押さえ部材を介して揺動した上
   記揺動部材の傾斜を制限する傾斜制限機構とを備えたこ
   とを特徴とする請求項１に記載のプローブ装置。