JP4123400B2 - プローブの研磨機構及びプローブ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、プローブの研磨機構及びプローブ装置に関し、更に詳しくは半導体ウエハ(以下、単に「ウエハ」と称す。)等の被検査体の電気的特性検査を行う際に用いられるプローブへの付着物を除去するプローブの研磨機構及びこの研磨機構を有するプローブ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
被検査体であるウエハの電気的特性検査には例えばプローブ装置が用いられる。プローブ装置は、カセット内に収納されたウエハWを搬送するローダ室と、このローダ室内に配設された搬送機構(図示せず)を介して搬送されたウエハWの電気的特性検査を行うプローバ室とを備えている。
【0003】
プローバ室は、ウエハWを載置するX、Y、Z及びθ方向に移動可能な載置台(メインチャック)と、このメインチャック上に載置されたウエハWを検査位置に正確にアライメントするアライメント機構と、アライメント機構によりアライメントされたウエハの電気的検査を行うためのプローブを有するプローブカードとを備え、テストヘッドを介してプローブカードとテスタ(図示せず)間を電気的に接続し、プローブと接触したウエハの検査を行うようになっている。
【0004】
ウエハWの検査を行う時には、ウエハの電極パッド(例えばアルミニウムによって形成されている)表面に形成された自然酸化膜(酸化アルミニウムからなる)等をプローブによって削り取り、プローブと電極パッドとを電気的に導通させてウエハの検査を行うが、この検査を繰り返しているとプローブの針先に絶縁性の酸化アルミニウム等の不純物が付着し、その後の検査に支障を来すことがある。そこで、例えばメインチャック近傍に配設された研磨機構を用いてプローブの針先の不純物を除去し、その後の検査を支障なく行うようにしている。
【0005】
而して、従来のプローブの研磨機構は、例えば図4に示すように、載置台(メインチャック)1に隣接する正方形状の研磨体2と、この研磨体2を昇降させる昇降駆動機構として設けられたエアシリンダ3と、このエアシリンダ3が立設された固定台4とを備えている。エアシリンダ3は研磨体1の四隅に配置され、研磨体2を四隅で昇降するように支持している。また、固体台4は例えばメインチャック1の側面に固定され、メインチャック1から水平に張り出している。
【0006】
上記研磨機構を用いてプローブを研磨する場合には、メインチャック1がX、Y方向へ移動し、図5に示すように研磨体2がプローブカード5の真下に来る間に、研磨機構のエアシリンダ3が駆動して研磨体2が図4の位置から図5の実線位置まで上昇する。引き続きメインチャック1が上昇してプローブ5Aと研磨体2が接触する。その後、研磨のためにメインチャック1がZ方向に上昇オーバードライブして研磨体2とプローブ5Aが圧接した後、メインチャック1が下降し、再び上昇する。この昇降動作を繰り返す間に、エアシリンダ3の空気圧で研磨体2を支持した状態でプローブ5Aの研磨を行うことができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のプローブの研磨機構の場合には、研磨時にエアシリンダ3の空気圧で研磨体2を支持しているが、最近ではICチップの高集積化に伴ってプローブ本数が激増し、その本数が2000〜3000本レベルに達し研磨時の研磨体2への荷重も格段に大きくなっているため、エアシリンダ3の空気圧では研磨体2を十分に支持することができず、プローブ5Aから荷重を受けると研磨体2が図5の実線位置から一点鎖線位置(初期の位置)まで沈み込み研磨を行うことができず、ひいては研磨体2に隣接するアライメント用のカメラを損傷する虞すらある。しかも、研磨体2に適用し得るエアシリンダ3の能力、つまり空気圧にも限界があるため、従来の研磨機構では最近のプローブカード5の研磨には対応することができない。
【0008】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、今後プローブ本数が増加し、プローブと研磨体間の荷重が格段に増大しても安定した研磨を確実に行うことができるプローブの研磨機構及びプローブ装置を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に記載のプローブの研磨機構は、被検査体の載置台に隣接し、この載置台の上方に固定されたプローブカードのプローブを研磨する研磨機構において、上記プローブを研磨する昇降可能な研磨体と、この研磨体を昇降させる昇降駆動機構と、この昇降駆動機構を介して昇降する上記研磨体を下降端で支承し且つ上記載置台の近傍に固定された支持体と、この支持体を支承する水平移動可能な支持板と、この支持板を水平方向に直進させる直進駆動機構とを備え、上記研磨体にはその下面から垂下して上記支持体から下方へ突出するシャフトを設けると共に上記支持板には上記シャフトが嵌入する嵌入孔を設け、上記プローブの研磨時には上記昇降駆動機構を介して上記研磨体を押し上げて上記シャフトの突出下端を上記嵌入孔から抜き出した後、上記直進駆動機構を介して上記支持板を直進させて上記支持板の嵌入孔以外の部分で上記シャフトを支承することを特徴とするものである。
【0010】
また、本発明の請求項2に記載のプローブの研磨機構は、請求項1に記載の発明において、上記昇降駆動機構としてエアシリンダを設けたことを特徴とするものである。
【0011】
また、本発明の請求項3に記載のプローブの研磨機構は、請求項1に記載の発明において、上記昇降駆動機構として上記直進駆動機構を介して駆動するカム及びカムフォロワを設け、上記カムは上記直進駆動機構によって直進する上記支持板の上面にその上面を上記支持板が直進する方向に横切って立設され且つ上記カムの上端面が上記直進方向に沿って起伏して形成されており、上記カムフォロワは上記研磨体に連結され且つ上記研磨体の自重により上記カムの上端面と係合しており、上記支持板が上記直進駆動機構を介して直進する間に上記カムフォロワが上記カムの上端面の起伏に従って昇降して上記研磨体を上記支持体において昇降させることを特徴とするものである。
【0012】
また、本発明の請求項4に記載のプローブ装置は、被検査体の載置台と、この載置台の上方に配置されたプローブカードと、このプローブカードのプローブを研磨する研磨機構とを備えたプローブ装置において、上記研磨機構は、上記プローブを研磨する昇降可能な研磨体と、この研磨体を昇降させる昇降駆動機構と、この昇降駆動機構を介して昇降する上記研磨体を下降端で支承し且つ上記載置台の近傍に固定された支持体と、この支持体を支承する水平移動可能な支持板と、この支持板を水平方向に直進させる直進駆動機構とを備え、上記研磨体にはその下面から垂下して上記支持体から下方へ突出するシャフトを設けると共に上記支持板には上記シャフトが嵌入する嵌入孔を設け、上記プローブの研磨時には上記昇降駆動機構を介して上記研磨体を押し上げて上記シャフトの突出下端を上記嵌入孔から抜き出した後、上記直進駆動機構を介して上記支持板を直進させて上記支持板の嵌入孔以外の部分で上記シャフトを支承することを特徴とするものである。
【0013】
また、本発明の請求項5に記載のプローブ装置は、請求項4に記載の発明において、上記昇降駆動機構としてエアシリンダを設けたことを特徴とするものである。
【0014】
また、本発明の請求項6に記載のプローブ装置は、請求項4に記載の発明において、上記昇降駆動機構として上記直進駆動機構を介して駆動するカム及びカムフォロワを設け、上記カムは上記直進駆動機構によって直進する上記支持板の上面にその上面を上記支持板が直進する方向に横切って立設され且つ上記カムの上端面が上記直進方向に沿って起伏して形成されており、上記カムフォロワは上記研磨体に連結され且つ上記研磨体の自重により上記カムの上端面と係合しており、上記支持板が上記直進駆動機構を介して直進する間に上記カムフォロワが上記カムの上端面の起伏に従って昇降して上記研磨体を上記支持体において昇降させることを特徴とするものである。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図3に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。
本実施形態のプローブの研磨機構(以下、単に「研磨機構」と称す。)及びこの研磨装置を有するプローブ装置について説明する。本実施形態のプローブ装置10は、例えば図1に示すように、カセットC内に収納されたウエハWを搬送するローダ室11と、このローダ室11から搬送されたウエハWを検査するプローバ室12と、このプローバ室12及びローダ室11を制御するコントローラ13と、このコントローラ13を操作する操作パネルを兼ねる表示装置14とを備えている。
【0016】
上記ローダ室11は、ウエハ搬送機構15及びサブチャック16を備え、ウエハ搬送機構15でウエハWをプローバ室12へ搬送する間にサブチャック16を介してオリエンテーションフラットまたはノッチを基準にしたウエハWのプリアライメントを行う。
【0017】
また、上記プローバ室12は、駆動機構17を介してX、Y、Z及びθ方向に移動する温度調節可能なメインチャック18と、このメインチャック18上に載置されたウエハWを正確にアライメントするアライメント機構19と、アライメント機構19によりアライメントされたウエハWの電気的検査を行うためのプローブとしてのプローブ20Aを有するプローブカード20とを備えている。アライメント機構19は、例えば上下のCCDカメラ19A(図1では上方のCCDカメラのみを図示し、下方のCCDカメラ(図示せず)は例えばメインチャックに付設されている。)と、上方のCCDカメラ19Aが下向きに配設されたアライメントブリッジ19Bと、このアライメントブリッジ19BがY方向に移動案内する一対のガイドレール19Cとを備えている。プローブカード20はプローバ室12の上面に対して開閉可能なヘッドプレートの中央の開口部にインサートリングを介して固定されている。そして、テストヘッド(図示せず)がプローバ室12のプローブカード20上へ移動し、プローブカード20とテスタ(図示せず)間を電気的に中継し、テスタからの所定の信号をプローブカード20を介してメインチャック18上のウエハWにおいて授受し、ウエハWに形成された複数のチップの電気的検査をテスタによって順次行う。
【0018】
図1に示すようにメインチャック18には本実施形態の研磨機構30が付設されている。本実施形態の研磨機構30とメインチャック18の一部を拡大して示したものが図2の(a)〜(c)である。この研磨機構30は、同図の(a)に示すように、プローブ20Aを研磨する昇降可能な正方形(例えば、一辺が100mm前後)の研磨体31と、この研磨体31を昇降させる昇降駆動機構(例えば、第1のエアシリンダ)32と、このエアシリンダ32を介して昇降する研磨体31を下降端で支承し且つメインチャック18の近傍に固定された矩形状の支持体33と、この支持体33を支承する水平移動可能な支持板34と、この支持板34を水平方向に直進させる直進駆動機構35とを備えている。上記研磨板31の下面の四隅には4本のシャフト36が連結され、これらのシャフト36はそれぞれ研磨板31から垂下し、その下端が支持体33の下面から突出している。図2の(a)に示すように上記支持板34には支持体33から突出した左側2本のシャフト36の下端が嵌入する嵌入孔34Aが幅方向所定間隔を隔てて2箇所に設けられ、研磨機構30を使用しない時には2本のシャフト36の下端が対応する嵌入孔34A内にそれぞれ嵌入している。
【0019】
上記研磨体31は、図2の(a)〜(c)に示すように、研磨紙(図示せず)が貼着された研磨板31Aと、この研磨板31Aを真空吸着する吸着板31Bとからなり、メインチャック18の載置面よりも低く位置している。この吸着板31B内には上面の複数箇所で開口する真空排気路が形成され、この真空排気路に接続された真空排気装置を介して真空排気し、吸着板31B上面に配置された研磨板31Aを吸着固定する。また、研磨板31Aの表面は粘着剤を介して貼着された研磨紙からなっている。
【0020】
上記支持体33はブラケット(図示せず)を介して取付台37上に固定されている。この支持体33の四隅には研磨板31の4本のシャフト36に対応する貫通孔が形成され、これらの貫通孔をこれらに対応するシャフト36がそれぞれ貫通している。この支持体33の中心部には深い凹陥部33Aが形成されている。この凹陥部33A内には第1のエアシリンダ32が固定され、このエアシリンダ32のシリンダロッド32Aの伸縮で研磨板31が支持体33の上面で昇降する。
【0021】
上記直進駆動機構35は、図2の(a)に示すように、取付台37上に平行して配設された2本のガイドレール35Aと、これらのガイドレール35Aの2箇所で係合し且つ支持板34の下面にそれぞれ固定された4個の係合部材35Bと、支持板34の右端面に連結板35Cを介して連結され且つ取付台37上に固定された第2のエアシリンダ35Dとを備え、シャフト36が第1のエアシリンダ32を介して支持板34の嵌入孔34Aから抜け出した状態でエアシリンダ35Dが駆動して支持板34をガイドレール35Aに従って左右方向に直進させる。
【0022】
次に、動作について説明する。ウエハWの検査によりプローブ20Aに酸化アルミニウム等の不純物が付着すると、研磨機構30を用いてプローブ31Aの針先を研磨する。それには、例えば制御装置13の制御下でメインチャック18がX、Y方向に移動し、研磨機構30がプローブカード20の真下に到達する。研磨機構30がプローブカード20の真下に達するまでの間、制御装置13の制御下で研磨機構30の第1のエアシリンダ32が駆動して研磨板31を図2の(a)に示す状態から同図の(b)の白抜きの矢印で示すように持ち上げて停止すると、4本のシャフト36が支持板34のそれぞれの嵌入孔34Aから抜け出す。この状態で直進駆動機構35のエアシリンダ35Dが駆動すると、ロッドが縮んで支持板34がガイドレール35Aに従って図2の(b)の矢印方向(右方)へ直進して停止すると、同図の(c)に示すように支持板34の上面で4本のシャフト36を支持する位置に到達する。
【0023】
上述のようにして研磨板31が研磨位置(メインチャック18の載置面よりも若干高い位置)に達すると共にプローブカード20の真下に来ると、制御装置13の制御下でメインチャック18が駆動し、Z方向に上昇し、図2の(c)に示すように研磨板31とプローブ20Aが接触し、更にメインチャック18がオーバドライブと下降を繰り返して研磨板31でプローブ20Aを研磨する。この際、プローブ20Aと研磨板31の間に働く荷重を第1のエアシリンダ32の空気圧で支えきれなくても、4本のシャフト36が支持板34で確実に支持されているため、研磨板31は上昇端から沈むことなく、安定した状態で確実にプローブ20Aを研磨することができる。
【0024】
以上説明したように本実施形態によれば、研磨板31にはその下面から垂下して支持体33から下方へ突出するシャフト36を設けると共に水平移動可能な支持板34にはシャフト36が嵌入する嵌入孔34Aを設け、プローブ20Aの研磨時には第1のエアシリンダ32を介して研磨板31を押し上げてシャフト36の突出下端を支持板34の嵌入孔34Aから抜き出した後、直進駆動機構35を介して支持板34を直進させて支持板34の嵌入孔以外の部分でシャフト36を支承するようにしたため、研磨時にプローブ20Aと研磨板31の間に第1のエアシリンダ32の支持力を超える荷重を受けても研磨板31は沈むことがなく、プローブ20Aを確実に安定した研磨を行うことができる。
【0025】
図3の(a)、(b)は本発明の他の実施形態の研磨機構40を示す図である。本実施形態の研磨機構40は研磨板41の昇降駆動機構42及び支持体43の構造を異にする以外は上記実施形態の研磨機構30に準じて構成されている。この昇降駆動機構42は、図3の(a)に示すように、カム42A及びカムフォロワ(例えば、ベアリング)42Bとから構成されている。カム42Aは図3の(a)、(b)に示すように支持板44の幅方向中央でその左端から右方へ延設されていると共にその上端面が起伏しており、カムフォロワ42Bは研磨体41に連結部材(図示せず)を介して連結、固定されている。カム42Aの上端面は、直進駆動機構45側からその反対側に向け***し窪むように起伏して形成されている。また、支持体43は、支持板44の四隅に対応して配設された外形が矩形状に形成された4本のシリンダを主体に構成され、これらのシリンダ内に4本のシャフト46が摺動自在に貫通し、研磨機構40を使用しない時にはシャフト46の下端が支持板44の嵌入孔44A内に嵌入している。また、図示してないが各シリンダは支持体43として一体化して取付台47上にブラケット等を介して固定されている。
【0026】
従って、研磨時には、直進駆動機構45が駆動し、支持板44が図3の(a)の矢印で示す方向へ移動すると、支持板44上のカム42Aが支持板44と一緒に矢印方向へ移動すると共にカムフォロワ42Bがカム42Aの上端面の起伏に従って移動する間に、研磨体41及びシャフト46がカムフォロワ42Bを介して急激に上昇し、シャフト46が支持板44の嵌入孔44Aから抜け出し、引き続き支持板44が矢印方向へ移動した後、支持板44はカムフォロワ42Bを介してカム42Aの窪み部分で停止する。この時、研磨体41はメインチャック18の載置面よりも若干高い位置にあり、しかもその位置では研磨体41はシャフト46を介して支持板44上面で支持されている。従って、本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果を期することができる。
【0027】
尚、本発明は上記各実施形態に何等制限されるものではなく、必要に応じて各構成要素を適宜設計変更することができる。例えばカム及びカムフォロワは支持板の幅方向中央以外、例えば幅方向の両端に配設しても良い。また、図2の支持体33も図3の支持体43と同様の構造にしても良い。この場合には第1のエアシリンダ32は例えば支持体であるシリンダ間を連結する連結板上に固定すれば良い。
【0028】
【発明の効果】
本発明の請求項1〜請求項6に記載の発明によれば、今後プローブ本数が増加し、プローブと研磨体間の荷重が格段に増大しても安定した研磨を確実に行うことができるプローブの研磨機構及びプローブ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態のプローブ装置の一部を破断して示す斜視図である。
【図2】図1に示す用いられた本実施形態の研磨機構の動作を説明するための要部断面図で、(a)は動作前の状態を示す図、(b)は研磨板を押し上げた状態を示す図、(c)はプローブを研磨する状態を示す図である。
【図3】本発明の他の実施形態の研磨機構の動作を示す図1に相当する図で、(a)は動作前の状態を示す図、(b)はプローブを研磨する状態を示す図である。
【図4】従来の研磨機構を示す側面図である。
【図5】図4に示す研磨機構でプローブを研磨する状態を示す側面図である。
【符号の説明】
10 プローブ装置
18 メインチャック(載置台)
20 プローブカード
20A プローブ
30、40 プローブの研磨機構
31、41 研磨体
32 第1のエアシリンダ(昇降駆動機構)
42 昇降駆動機構
42A カム
42B カムフォロワ
33、43 支持体
34、44 支持板
34A、44A 嵌入孔
35、45 直進駆動機構
Claims (6)
- 被検査体の載置台に隣接し、この載置台の上方に固定されたプローブカードのプローブを研磨する研磨機構において、上記プローブを研磨する昇降可能な研磨体と、この研磨体を昇降させる昇降駆動機構と、この昇降駆動機構を介して昇降する上記研磨体を下降端で支承し且つ上記載置台の近傍に固定された支持体と、この支持体を支承する水平移動可能な支持板と、この支持板を水平方向に直進させる直進駆動機構とを備え、上記研磨体にはその下面から垂下して上記支持体から下方へ突出するシャフトを設けると共に上記支持板には上記シャフトが嵌入する嵌入孔を設け、上記プローブの研磨時には上記昇降駆動機構を介して上記研磨体を押し上げて上記シャフトの突出下端を上記嵌入孔から抜き出した後、上記直進駆動機構を介して上記支持板を直進させて上記支持板の嵌入孔以外の部分で上記シャフトを支承することを特徴とするプローブの研磨機構。
- 上記昇降駆動機構としてエアシリンダを設けたことを特徴とする請求項1に記載のプローブの研磨機構。
- 上記昇降駆動機構として上記直進駆動機構を介して駆動するカム及びカムフォロワを設け、上記カムは上記直進駆動機構によって直進する上記支持板の上面にその上面を上記支持板が直進する方向に横切って立設され且つ上記カムの上端面が上記直進方向に起伏して形成されており、また、上記カムフォロワは上記研磨体に連結され且つ上記研磨体の自重により上記カムの上端面と係合しており、上記支持板が上記直進駆動機構を介して直進する間に上記カムフォロワが上記カムの上端面の起伏に従って昇降して上記研磨体を上記支持体において昇降させることを特徴とする請求項1に記載のプローブの研磨機構。
- 被検査体の載置台と、この載置台の上方に配置されたプローブカードと、このプローブカードのプローブを研磨する研磨機構とを備えたプローブ装置において、上記研磨機構は、上記プローブを研磨する昇降可能な研磨体と、この研磨体を昇降させる昇降駆動機構と、この昇降駆動機構を介して昇降する上記研磨体を下降端で支承し且つ上記載置台の近傍に固定された支持体と、この支持体を支承する水平移動可能な支持板と、この支持板を水平方向に直進させる直進駆動機構とを備え、上記研磨体にはその下面から垂下して上記支持体から下方へ突出するシャフトを設けると共に上記支持板には上記シャフトが嵌入する嵌入孔を設け、上記プローブの研磨時には上記昇降駆動機構を介して上記研磨体を押し上げて上記シャフトの突出下端を上記嵌入孔から抜き出した後、上記直進駆動機構を介して上記支持板を直進させて上記支持板の嵌入孔以外の部分で上記シャフトを支承することを特徴とするプローブ装置。
- 上記昇降駆動機構としてエアシリンダを設けたことを特徴とする請求項4に記載のプローブ装置。
- 上記昇降駆動機構として上記直進駆動機構を介して駆動するカム及びカムフォロワを設け、上記カムは上記直進駆動機構によって直進する上記支持板の上面にその上面を上記支持板が直進する方向に横切って立設され且つ上記カムの上端面が上記直進方向に起伏して形成されており、また、上記カムフォロワは上記研磨体に連結され且つ上記研磨体の自重により上記カムの上端面と係合しており、上記支持板が上記直進駆動機構を介して直進する間に上記カムフォロワが上記カムの上端面の起伏に従って昇降して上記研磨体を上記支持体において昇降させることを特徴とする請求項4に記載のプローブ装置。
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