JP4123408B2

JP4123408B2 - プローブカード交換装置

Info

Publication number: JP4123408B2
Application number: JP2001379376A
Authority: JP
Inventors: 浩二川口; 政志清水
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2001-12-13
Filing date: 2001-12-13
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2021-12-13
Also published as: US20040113643A1; WO2003050866A1; KR20040064614A; JP2003177158A; EP1455387A1; TWI266881B; EP1455387A4; US6794888B2; KR100713263B1; TW200301361A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プローブカード交換装置に関し、更に詳しくは、プローブカードの交換を短時間で行うことができると共にコスト低減を実現することができるプローブカード交換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のプローブ装置は、例えば図５の（ａ）、（ｂ）に示すように、ウエハＷを搬送するローダ室１と、ローダ室１から引き渡されたウエハＷの電気的特性検査を行うプローバ室２とを備えて構成されている。ローダ室１にはカセット収納部３と、ウエハＷをローダ室１へ搬送するウエハ搬送機構４と、ウエハ搬送機構４を介してウエハＷを搬送する過程でそのオリフラまたはノッチを基準にしてプリアライメントするサブチャック５とが配設されている。また、プローバ室２には、ウエハ搬送機構４からプリアライメント後のウエハＷを載置し且つＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向へ移動する検査用の載置台（メインチャック）６と、メインチャック６上のウエハＷを正確に位置合わせする位置合わせ機構（アライメント機構）７と、アライメント機構７による位置合わせ後のウエハＷの電極パッドと電気的に接触するプローブ８Ａを有するプローブカード８とが配設されている。プローブカード８はプローバ室２の上面を形成するヘッドプレート９にカードクランプ機構（図示せず）を介して固定されている。
【０００３】
また、プローバ室２にはテストヘッドＴが旋回可能に配設され、このテストヘッドＴがプローブカード８と図示しないポゴリングを介して電気的に接続し、テストヘッドＴ及びプローブ８Ａを介してテスタからの信号をウエハＷの電極パッドへ送信し、ウエハＷに形成された複数の半導体素子（チップ）の電気的特性検査を行う。
【０００４】
ところで、電気的特性検査を実施する際にはウエハＷの種類に応じてプローブカード８を交換する必要がある。この場合には、カード交換機構（図示せず）を手動で操作してカードホルダ付きプローブカード８を外部からプローバ室２内のメインチャック６上に載置する。次いで、図５の（ａ）、（ｂ）に一点鎖線で示すようにメインチャック６が制御装置の制御下でプローバ室２内の中央部へ移動した後、カードクランプ機構の位置まで上昇すると、カードクランプ機構が作動してプローブカード８のカードホルダーをクランプし、プローブカード８をヘッドプレート９に固定する。そして、検査を行う際にはカード交換機構を元に位置まで戻す。
【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、カード交換機構を介してメインチャック６までプローブカード８を搬送し、メインチャック６を介してカードクランプ機構までプローブカード８を上昇させて装着するため、プローブ装置にはカード交換機構とは別にカードクランプ機構が必要となるという課題があった。また、プローブカード８を交換する時にはメインチャック６とクランプ機構との位置合わせが上手くいかないとこれら両者の間でのカードの受け渡しに失敗することがある。また、プローブカード８の受け渡しに失敗すると場合によってはメインチャック６が損傷する虞もあった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、独立したカードクランプ機構が必要でなく製造コストを低減することができると共にプローブカードの交換時に載置台を利用することなくプローブカードを搬送してプローブカードの交換時間を短縮することができ、しかも交換後のプローブカードを水平方向にガタツクことなく接続位置に安定した状態で確実に固定することができるプローブカード交換装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載のプローブカード交換装置は、テストヘッドが配置されるヘッドプレートに設けられ且つ上記テストヘッドと導通可能に接続されるプローブカードを交換する装置であって、上記プローブカードを載置する載置プレートを有するカード載置機構と、このカード載置機構を一方向に移動させる一対の伸縮機構と、を備え、上記カード載置機構は、上記プローブカードを上記テストヘッドに接続し、または上記プローブカードとの接続を解除するために上記載置プレートを介して上記プローブカードを昇降させる昇降機構と、上記昇降機構を介して上昇する上記載置プレートを、上記プローブカードと上記テストヘッドの接続位置に位置決めする位置決め機構と、この位置決め機構を介して位置決めされた上記載置プレートの水平方向のガタツキを防止するガタツキ防止機構と、を有することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の請求項２に記載のプローブカード交換装置は、請求項１に記載の発明において、上記昇降機構は、上記載置プレートの両側に配置された上記一対の伸縮機構にそれぞれ連結された一対の支承ブロックと、これらの支承ブロックにそれぞれ設けられたシリンダ機構と、上記載置プレート上面の両側に上記一対の支承ブロックに対応させてそれぞれ立設された連結プレートと、を備え、上記各シリンダ機構のロッドが上記連結プレートの上端から上記各支承ブロック側に延びる水平部の下面に連結されていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の請求項３に記載のプローブカード交換装置は、請求項２に記載の発明において、上記ガタツキ防止機構は、上記各連結プレートの水平部の上面にそれぞれ互いに直交する位置関係になるように設けられたＶ溝をそれぞれ有する一対のブロックと、これらのブロックのＶ溝にそれぞれ嵌入するように上記ヘッドプレートから垂下する一対のピンと、を有することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の請求項４に記載のプローブカード交換装置は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、上記一対の伸縮機構は、上記カード載置機構を両側から移動自在に支持する一対の第１伸縮機構と、これらの第１伸縮機構をそれぞれ移動自在に支持する一対の第２伸縮機構と、これらの第２伸縮機構をそれぞれ移動させる一対の駆動機構と、を有することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の請求項５に記載のプローブカード交換装置は、請求項４に記載の発明において、上記第１伸縮機構に対する上記載置プレートの動きを規制するストッパ機構を上記載置プレートに設けたことを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図４に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。
本発明のプローブカード交換装置は例えば図１に示すプローブ装置に用いられる。そこで、このプローブ装置について説明する。このプローブ装置１０は、図１の（ａ）、（ｂ）に示すように、ローダ室（図示せず）と、このローダ室に隣接するプローバ室１１と、このプローバ室１１内にＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向に移動可能に配置され且つウエハＷを載置するメインチャック１２と、メインチャック１２を介してウエハＷと電気的に接触してウエハＷの電気的特性検査を行うプローブカード１３とを備え、制御装置の制御下で駆動する。プローバ室１１の上部開口にはヘッドプレート１４が開放可能に取り付けられ、このヘッドプレート１４上にテストヘッド１５が配置される。そして、プローブカード１３とテストヘッド１５はポゴリング１６を介して導通可能に接続する。また、例えば図２〜図４に示すようにヘッドプレート１４にはその下面側からプローバ室１１の正面側から略コ字状に切り欠いた切り欠き部１４Ａが形成され、この切り欠き部１４Ａにプローブカード交換装置２０が設けられている。そして、ヘッドプレート１４の切り欠き部１４Ａの略中央にはポゴピンリング１６が臨む孔１４Ｂが形成されている。従って、プローブカード１３はプローブカード交換装置２０を介して適宜交換される。このプローブカード交換装置１０は、プローブ装置１０に付帯する表示装置（図５参照）の操作パネルに表示される操作ボタンを触れることによって操作することができる。
【００１３】
ところで、本実施形態のプローブカード交換装置２０は、例えば図１の（ａ）、（ｂ）に示すように、プローブカード１３を載置するカード載置機構２１と、このカード載置機構２１を一方向（プローバ室１１の前後方向）に手動操作と自動操作の二段階で移動させる伸縮機構２２とを備え、カード載置機構２１を伸縮機構２２を介してテストヘッド１５のポゴリング１６の真下まで移動させ、カード載置機構２１上のプローブカード１３をポゴリング１６に接続するように構成されている。
【００１４】
上記カード載置機構２１は、例えば図１〜図４に示すように、中央にプローブカード１３が臨む孔２３Ａが形成された矩形状の載置プレート２３と、この載置プレート２３の左右にそれぞれ前後して配置された一対のエアシリンダ２４と、これらのエアシリンダ２４を支承する支承ブロック２５と、この支承ブロック２５上のエアシリンダ２４のロッド２４Ａに連結され且つ載置プレート２３上面に固定された正面視でＬ字状の連結プレート２６とを備えている。載置プレート２３上には例えば位置決めピン（図示せず）が複数箇所に設けられ、これらの位置決めピンを介してプローブカード１３の向きを合わせるようになっている。また、支承ブロック２５は伸縮機構２２側に固定され、載置プレート２３上のプローブカード１３がエアシリンダ２４を介して伸縮機構２２を基準に昇降する。
【００１５】
更に、載置プレート２３上面の両端部にはそれぞれ前後一対のガイドピン２７が立設されていると共に支承ブロック２５にはこれらのガイドピン２７の上端部が嵌入する貫通孔２５Ａが形成され、エアシリンダ２４を介して載置プレート２３が昇降する際にこれらのガイドピン２７及び貫通孔２５Ａを介して垂直方向に昇降案内する。従って、カード載置機構２１は、エアシリンダ２４を介して載置プレート２３がポゴリング１６の真下において上昇し、プローブカード１３をテストヘッド１５のポゴリング１６に接続、固定する。このカード載置機構２１は伸縮機構２２を介してプローバ室１１の正面外側から奧の所定位置まで移動する。尚、貫通孔２５Ａにはブッシュ２５Ｂが装着されている。
【００１６】
また、図１の（ａ）、（ｂ）〜図４に示すように、上記連結プレート２６の水平部上には一箇所位置決め機構２６Ａ及び二箇所のガタツキ防止機構２６Ｂがそれぞれ設けられ、これら両者を介してプローブカード１３とポゴリング１６がガタツクことなく安定的に接触し、安定した検査を行うようにしてある。位置決め機構２６Ａは、例えば左側の連結プレート２６の奥に形成された位置決め孔２６Ｃと、この位置決め孔２６Ｃに対応してヘッドプレート１４に固定された位置決めピン２６Ｄによって構成されている。ガタツキ防止機構２６Ｂは、図１の（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｙ方向のＶ溝を有する第１Ｖブロック２６Ｅと、Ｘ方向のＶ溝を有する第２Ｖブロック２６Ｆと、第１、第２Ｖブロック２６Ｅ、２６Ｆに対応してヘッドプレート１４に固定されたピン２６Ｇ、２６Ｈとを備え、第１Ｖブロック２６ＥでＸ方向のガタツキを防止すると共に第２Ｖブロック２６ＦでＹ方向のタツキを防止する。第１Ｖブロック２６Ｅは図２〜図４に示すように左側に連結プレート２６の手前に固定され、第２Ｖブロック２６Ｆは右側の連結プレート２６の奥で第１Ｖブロック２６Ｅと対角線上でプローブカード１３を挟む位置に固定されている。図１の（ｂ）はＸ方向のガタツキ防止機構２６Ｂを拡大して示す図で、Ｖブロックの向きを異にする以外はＹ方向のガタツキ防止機構と同様に構成されている。
【００１７】
上記伸縮機構２２は、例えば図１〜図４に示すように、カード載置機構２１を左右両側から移動自在に支持する一対の第１伸縮機構２８と、これらの第１伸縮機構２８にそれぞれ固定された左右一対の第１スペーサ２９と、これらの第１スペーサ２９を介して第１伸縮機構２８を前後方向に移動自在に支持する左右一対の第２伸縮機構３０と、これらの第２伸縮機構３０が固定され且つヘッドプレート１４の切り欠き部１４Ａの両側面に固定された第２スペーサ３１と、第２スペーサ３１に固定された第２伸縮機構３０を伸縮させて第１伸縮機構２８をそれぞれ前後方向に移動させる左右一対の駆動機構（例えば、エアシリンダ）３２とを有している。そして、第１伸縮機構２８はカード載置機構２１の手動操作によって伸縮するようになっている。エアシリンダ３２はヘッドプレート１４の奧に固定され、エアシリンダ３２のロッド３２Ａが図２〜図３に示すように第１スペーサ２９に接続されている。第１、第２伸縮機構２８、３０は図１に示すようにそれぞれスライドレールによって伸縮自在に構成されている。従って、以下では第１、第２伸縮機構２８、３０を第１、第２スライドレール２８、３０として説明する。例えば第１スライドレール２８は一対のガイドレール２８Ａと、これらのガイドレール２８Ａ、２８Ａ間に介在するローラ等の回転部材２８Ｂによって伸縮するようになっている。そして、一方のガイドレール２８Ａが固定され、他方のガイドレール２８Ａが回転部材２８Ｂを介して一方のガイドレール２８Ａに従って移動して伸縮する。
【００１８】
上記カード載置機構２１の載置プレート２３両端の奧にはそれぞれエアシリンダからなるストッパ機構３３が左右に設けられ、第１スペーサ２９の内側面の奧にはストッパ機構３３を構成するエアシリンダのロッド３３Ａが嵌入する孔が形成されている。そして、カード載置機構２１が第１スライドレール２８を介してプローバ室１１の奧へ移動した後、ストッパ機構３３のロッド３３Ａが第１スペーサ２９の孔に嵌入し、第１スライドレール２８の動きを規制し、カード載置機構２１が一定距離以上手動操作でプローバ室１１内に押し込めないようになっている。尚、図２〜図４において、３４はカード搬送機構２１を手動操作する際に用いられるハンドルであり、矢印はエアシリンダ３２を駆動する際の圧縮空気の空気流である。
【００１９】
次に動作について説明する。プローブカード１３を交換する場合には、まず、操作パネルを介して操作すると、カード載置機構２１のエアシリンダ２４が駆動し、載置プレート２３が下降してプローブカード１３とポゴリング１６の接続及び固定を解除する。次いで、図２に示すようにエアシリンダ３２が駆動して第２スライドレール３０が伸びるに従って第１スライドレール２８が第１スペーサ２９を介してプローバ室１１の正面に向けて進出し、オペレータの手がカード載置機構２１のハンドル３４に届く位置に達すると共にストッパ機構３３が第１スライドレール２８を解除する。次いで、図２に示すようにオペレータがハンドル３４を握ってカード載置機構２１を引っ張ると第１スライドレール２８が伸び、カード載置機構２１をプローバ室１１内から正面外側へ引き出すことができる。この状態でカード載置機構２１の載置プレート２３上からプローブカード１３を取り外した後、次に使用するプローブカード１３を位置決めピンに合わせて載置プレート２３上に装着する。
【００２０】
次いで、操作パネルを操作した後、ハンドル３４を握ってカード載置機構２１をプローバ室１１内に押すと、第１スライドレール２８が縮み、ストッパ機構３３が駆動してロッド３３Ａが第１スペーサ２９の孔に嵌入し、図３に示すように第１スライドレール２８の動きを規制する。引き続き、エアシリンダ３２が駆動し、ロッド３２Ａを介して第１スペーサ２９を引っ張ると、第２スライドレール３１が縮んでカード載置機構２１がポゴリング１６の真下に達する。次いで、カード載置機構２１のエアシリンダ２４が駆動すると、ロッド２４Ａが連結プレート２６を介して載置プレート２３を上昇させる。この際、載置プレート２３は、ガイドピン２７及び支承ブロック２５の貫通孔２５Ａを介して水平を維持して上昇する。載置プレート２３が上昇すると、位置決め機構２６Ａ及びガタツキ防止機構２６Ｂが働いてプローブカード１３とポゴリング１６の位置決めを行うと共に両者１３、１６のガタツキを防止する。即ち、位置決め機構２６Ａでは位置決め孔２６Ｃ内にその上方の位置決めピン２６Ｄが嵌入してプローブカード１３を水平方向で位置決めする。また、ガタツキ防止機構２６Ｂでは第１、第２Ｖブロック２６Ｅ、２６Ｆにその上方のピン２６Ｇ、２６Ｈがそれぞれ接触し、Ｘ方向及びＹ方向の動きを規制する。このような状態でプローブカード１３とポゴリング１６が均等に圧接し、プローブカード１３がポゴリング１６を介してテストヘッド１５と電気的に導通可能になる。引き続き、ウエハＷをローダ室からプローバ室１１内のメインチャック１２上に載置した後、アライメント機構（図示せず）を介してメインチャック１２上のウエハＷとプローブカード１３のプローブ１３Ａのアライメントを行った後、メインチャック１２をインデックス送りをしてウエハＷの電気的特性検査を行う。検査終了後にプローブカード１３を交換する場合には上述の操作を繰り返す。
【００２１】
以上説明したように本実施形態によれば、ヘッドプレート１４の下面側を切り欠いた切り欠き部１４Ａ内にプローブカード１３を交換するプローブカード交換装置１０を設けたため、プローブカード交換装置１０を設ける空間を節約することができ、プローブ装置１０をコンパクト化することができる。また、プローブカード交換装置１０は、プローブカード１３をテストヘッド１５と導通可能に載置するカード載置機構２１と、このカード載置機構２１をプローバ室１１の前後方向に移動させる伸縮機構２２とを備え、テストヘッド１５が配置されるヘッドプレート１４の下面側を切り欠いた切り欠き部１４Ａ内に設けられているため、プローブカード１３をメインチャック１２を利用することなくテストヘッド１５のポゴリング１６に直接接続することができ、メインチャック１２を損傷する虞がない。
【００２２】
また、本実施形態によれば、カード載置機構２１はプローブカード１３をテストヘッド１５と電気的に接続したポゴリング１６に接続、固定するエアシリンダ２４を有するため、エアシリンダ２４とポゴリング１６がプローブカード１３のクランプ機構として機能し、独立したカードクランプ機構が必要でなくプローブ装置１０のコストを低減することができる。また、カード載置機構２１は、プローブカード１３とテストヘッド１５のポゴリング１６とを位置決めする位置決め機構２６Ａと、この位置決め機構２５Ａを介して位置決めされたプローブカード１３のガタツキを防止するガタツキ防止機構２６Ｂとを有するため、プローブカード１３をガタツクことなく接続位置で確実に固定することができる。更に、カード載置機構２１をプローバ室１１内に押し込んだままウエハＷの検査を行うことができるため、カード載置機構２１をプローバ室１１内から外部へ戻す時間が必要でなく、その時間を節約することができ、ひいてはプローブカード１３の交換時間を短縮することができる。
【００２３】
また、本実施形態によれば、伸縮機構２２は、カード載置機構２１を両側から移動自在に支持する一対の第１スライドレール２８と、これらの第１スライドレール２８をそれぞれ移動自在に支持する一対の第２スライドレール２９と、これらの第２スライドレール２９を伸縮させて第１スライドレール２８をそれぞれ移動させる一対のエアシリンダ３２とを有するため、カード載置機構２１の搬送機構を簡素化してコストダウンを実現することができる。また、カード載置機構２１に第１スライドレール２８の動きを規制するストッパ機構３３を設けたため、第１スライドレール２８の誤動作を確実に防止することができる。
【００２４】
尚、本発明は上記実施形態に何等制限されるものではなく、本発明の要旨に反しない限り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、上記実施形態ではプローブカードを二段階で挿入する際に、第一段階を手動操作で行うようにしてあるが、第二段階と同様にエアシリンダ等を用いて自動化しても良い。また、伸縮機構としてスライドレールを使用したが、伸縮可能なものであればスライドレール以外のものも使用することができる。また、プローブカードを搬送する場合にはＡＧＶ等の自動搬送車を使用することもできる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、独立したカードクランプ機構が必要でなく製造コストを低減することができると共にプローブカードの交換時に載置台を利用することなくプローブカードを搬送してプローブカードの交換時間を短縮することができ、しかも交換後のプローブカードを水平方向にガタツクことなく接続位置に安定した状態で確実に固定することができるプローブカード交換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプローブカード交換装置の一実施形態を適用したプローブ装置の一実施形態の要部を示す図で、（ａ）はプローバ室の断面図、（ｂ）はガタツキ防止機構を示す断面図である。
【図２】図１に示すプローブカード交換装置のカード載置機構を引き出した状態を示す平面図である。
【図３】図１に示すプローブカード交換装置のカード載置機構を手動操作でプローバ室内に押し込んだ状態を示す平面図である。
【図４】図１に示すプローブカード交換装置のカード載置機構をポゴリングの真下まで押し込んだ状態を示す平面図である。
【図５】従来の検査装置の一例を示す図で、（ａ）はその一部を破断して示す正面図、（ｂ）は（ａ）の内部を示す平面図である。
【符号の説明】
１０プローブ装置
１３プローブカード
１４ヘッドプレート
１５テストヘッド
２０プローブカード交換装置
２１カード載置機構
２２伸縮機構
２４エアシリンダ（昇降機構）
２８第１スライドレール（第１伸縮機構）
３０第２スライドレール（第２伸縮機構）
３２エアシリンダ（駆動機構）
３３ストッパ機構
Ｗウエハ

Claims

テストヘッドが配置されるヘッドプレートに設けられ且つ上記テストヘッドと導通可能に接続されるプローブカードを交換する装置であって、上記プローブカードを載置する載置プレートを有するカード載置機構と、このカード載置機構を一方向に移動させる一対の伸縮機構と、を備え、上記カード載置機構は、上記プローブカードを上記テストヘッドに接続し、または上記プローブカードとの接続を解除するために上記載置プレートを介して上記プローブカードを昇降させる昇降機構と、上記昇降機構を介して上昇する上記載置プレートを、上記プローブカードと上記テストヘッドの接続位置に位置決めする位置決め機構と、この位置決め機構を介して位置決めされた上記載置プレートの水平方向のガタツキを防止するガタツキ防止機構と、を有することを特徴とするプローブカード交換装置。
上記昇降機構は、上記載置プレートの両側に配置された上記一対の伸縮機構にそれぞれ連結された一対の支承ブロックと、これらの支承ブロックにそれぞれ設けられたシリンダ機構と、上記載置プレート上面の両側に上記一対の支承ブロックに対応させてそれぞれ立設された連結プレートと、を備え、上記各シリンダ機構のロッドが上記連結プレートの上端から上記各支承ブロック側に延びる水平部の下面に連結されていることを特徴とする請求項１に記載のプローブカード交換装置。
上記ガタツキ防止機構は、上記各連結プレートの水平部の上面にそれぞれ互いに直交する位置関係になるように設けられたＶ溝をそれぞれ有する一対のブロックと、これらのブロックのＶ溝にそれぞれ嵌入するように上記ヘッドプレートから垂下する一対のピンと、を有することを特徴とする請求項２に記載のプローブカード交換装置。
上記一対の伸縮機構は、上記カード載置機構を両側から移動自在に支持する一対の第１伸縮機構と、これらの第１伸縮機構をそれぞれ移動自在に支持する一対の第２伸縮機構と、これらの第２伸縮機構をそれぞれ移動させる一対の駆動機構と、を有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のプローブカード交換装置。
上記第１伸縮機構に対する上記載置プレートの動きを規制するストッパ機構を上記載置プレートに設けたことを特徴とする請求項４に記載のプローブカード交換装置。