JP4130101B2 - プローバ装置およびプローバ装置を備えた検査装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハなどの被検査体の電気的特性を検査するための検査装置に関し、より詳細には、プローバ装置におけるプローブ針と被検査体とを接触させるための被検査体の位置調整に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体ウエハなどの被検査体の電気的特性の検査は、図1に示すような検査装置により行われている。検査装置本体101は、プローバ装置110およびテスタ装置本体130を備える。被検査体111は、プローバ装置110内の載置台112の上面に載置され固定される。載置台112としては、例えばウエハチャックが好適に使用される。載置台112は、支持手段113により支持されており、図2(a)に示すように支持手段113は、X、Y方向に移動可能であるテーブル114bおよび114cを有するステージ114上に設けられる。さらに支持手段113は、載置台112を上下動(Z方向)および回転(θ)させることが可能である。また支持手段113は図2(b)に示すように、載置台112の上面をX、Y面に対して傾ける(φ)ことが可能である。これらステージ114および支持手段113は、プローバ制御部120からの指令により駆動される。
【0003】
一方、プローバ装置110の上部には、ヘッドプレート115およびポゴピンリング116からなるテストヘッド接続部が設けられる。さらにヘッドプレート115には、カードホルダ117を介してプローブカード118が装着されている。プローブカード118には、被検査体111の電極パッドと接触するプローブ針が設けられている。テスタ装置本体130には、テストヘッド131および図示されないテスタが設けられ、テストヘッド131はテストヘッド支持部132によって支えられている。テストヘッド下部には、被検査体の電気的特性を検査するテスタと接続されている接点群を設けたパフォーマンスボード133が設けられている。テストヘッド131がプローバ装置110と接続すると、パフォーマンスボード133に設けられた接点が、ポゴピンリング116に設けられたポゴピンとよばれる端子の一方の終端に押しつけられる。ポゴピンのもう一方の終端は、プローブ針から引き出されているプローブカード上の端子に押しつけられる。これにより被検査体とテスタとの電気的導通を得ることができる。
【0004】
またテスタ装置本体130は、テスタの動作を制御するテスタ制御部134およびテストヘッドを移動するためのテストヘッド駆動部135を備える。
【0005】
被検査体111の電極パッドとプローブ針とを接触させるためには、載置台112の位置調整(以下「針合わせ作業」と示す。)を行う必要がある。針合わせ作業は次の手順で行われる。まず、テストヘッド131がプローバ装置110に接続されていない状態で、プローブカード118をヘッドプレート115に装着する。その後テストヘッド131をプローバ装置110に接続する。そして、テーブル114bおよびテーブル114cをX、Y方向に移動させることにより、載置台112と一定の相対位置を有する針合わせカメラ119を移動させてプローブ針の下に移動させ、針先の位置および高さを順次読み取る。そして、その読み取り値から載置台112との相対距離を差し引き、被検査体111の電極パッドとプローブ針とが接触する載置台112の位置(X、Y)、高さ(Z)および角度(θ、φ)を導出し、プローバ制御部120内の図示しない記憶手段にこれら位置、高さ、角度を記憶して、針合わせ作業を終了する。針合わせ作業は、プローブカード118を交換した場合だけでなく、その他にもプローブ針の先端位置を直接変動させる作業、例えばプローブカード118の位置を調整する作業等の後にも、当然行われる。
【0006】
検査作業の際には、載置台112上に載置された被検査体111をステージ114および支持手段113により、前記記憶した位置(X、Y)、高さ(Z)および角度(θ)にセットする。これにより、被検査体111の電極パッドとプローブ針が接触させることができる。検査作業中はプローブカード118やプローブ針の位置が変動することはないため、原則として針合わせ作業を行う必要はない。
【0007】
しかし、実際の検査作業では、テストヘッド131をプローバ装置110から切り離して移動する操作を伴う作業が発生する場合がある(以下、テストヘッド操作と記す)。例えば、キャリブレーションなどのテストヘッド自体のメンテナンスや、テストヘッド131が接続されている状態ではメンテナンスできないテストヘッド接続部のメンテナンス等の作業である。テストヘッド操作自体は、上記のようなプローブ針の先端位置を変動させることを目的とするものではないが、プローブ針の先端位置に影響を与える。なぜならテストヘッド131は、通常200kg〜700kg程度の重量があり、テストヘッド接続部にその圧力が加わっている。その圧力がプローブカードおよびプローブ針にも影響を与えるためである。したがってテストヘッド操作をし、テストヘッド131をプローバ装置110に再接続した後にも針合わせを行う必要がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述の従来の検査装置においては、テストヘッド操作後に必要なプローブ針の針合わせ操作を、オペレータの記憶に基づいて行なっていた。そのため、針合わせ操作を失念したオペレータが、プローブ針と被検査体の電極パッドとが十分に接触していない状態で検査を再開することがあった。これにより検査結果に誤差を生じて作業効率を低下させるなどといった不都合があった。
【0009】
本発明の目的は、テストヘッド操作を行われたことを検査装置が検知することにより、オペレータの記憶に依存することなくプローブ針の針合わせを行い、適正な精度を維持して被検査体の電気的特性の検査を行うことが可能な検査装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
このため本発明の検査装置は、被検査体の電気的特性を検査のために使用されるテスタ装置および前記被検査体の位置合わせのために使用するプローバ装置を備え、
前記テスタ装置が、電気的特性の測定を行うテスタおよび前記テスタと電気的に接続するテストヘッドを備え、
前記プローバ装置が、前記被検査体の電極と接触するプローブ針を備えたプローブカード、前記テストヘッドおよび前記プローブカードを電気的に接続するテストヘッド接続部、前記被検査体を搭載する載置台を備え、および
該検査装置が、前記テストヘッド接続部とテストヘッドとを電気的に接続し、よって前記被検査体の電極と前記テスタの電気的導通を図る検査装置において、
該検査装置が、前記テストヘッドが移動したことを感知する手段、およびその感知した結果に基づき前記プローブ針の針先と前記被検査体の電極が接触するように前記載置台の位置調整を自動的に行う手段を備えて構成されることとした。
【0011】
また本発明の検査装置は、被検査体の電気的特性を検査のために使用されるテスタ装置および前記被検査体の位置合わせのために使用するプローバ装置を備え、
前記テスタ装置が、電気的特性の測定を行うテスタおよび前記テスタと電気的に接続するテストヘッドを備え、
前記プローバ装置が、前記被検査体の電極と接触するプローブ針を備えたプローブカード、前記テストヘッドおよび前記プローブカードを電気的に接続するテストヘッド接続部、前記被検査体を搭載する載置台を備え、および
該検査装置が、前記テストヘッド接続部とテストヘッドとを電気的に接続し、よって前記被検査体の電極と前記テスタの電気的導通を図る検査装置において、
該検査装置が、前記テストヘッドが移動したことを感知する手段、およびその感知した結果に基づき前記テストヘッドが移動したことを合図する手段を備えて構成されることとした。
【0012】
また本発明の検査装置は、被検査体の電気的特性を検査のために使用されるテスタ装置および前記被検査体の位置合わせのために使用するプローバ装置を備え、
前記テスタ装置が、電気的特性の測定を行うテスタおよび前記テスタと電気的に接続するテストヘッドを備え、
前記プローバ装置が、前記被検査体の電極と接触するプローブ針を備えたプローブカード、前記テストヘッドおよび前記プローブカードを電気的に接続するテストヘッド接続部、前記被検査体を搭載する載置台を備え、および
該検査装置が、前記テストヘッド接続部とテストヘッドとを電気的に接続し、よって前記被検査体の電極と前記テスタの電気的導通を図る検査装置において、
該検査装置が、前記テストヘッドが移動したことを感知する手段、およびその感知した結果に基づき、前記プローブ針の針先と前記被検査体の電極が接触するように前記載置台の位置調整が行われるまで前記被検査体の電気的特性の検査を禁止する手段を備えて構成されることとした。
【0013】
また本発明の検査装置は、前記感知手段として、前記テストヘッドの移動を検知する検知手段を備えることとした。
【0014】
また本発明の検査装置は、前記感知手段として、前記テスタ装置が備えるテストヘッド駆動部が、テストヘッドを移動する際に生成する信号を受信する手段を備えることとした。
【0015】
さらに、本発明のプローバ装置は、被検査体の電気的特性を検査する検査装置に用いられ、前記被検査体の位置合わせのために使用されるプローバ装置であって、
該プローバ装置は、前記被検査体の電極と接触するプローブ針を備えたプローブカード、テストヘッドおよびプローブカードを電気的に接続するテストヘッド接続部、前記被検査体を搭載する載置台を備えたプローバ装置において、
該プローバ装置が、前記テストヘッドが移動したことを感知する手段、およびその感知した結果に基づき前記プローブ針の針先と前記被検査体の電極が接触するように前記載置台の位置調整を自動的に行う手段を備えて構成されることとした。
【0016】
また、本発明のプローバ装置は、被検査体の電気的特性を検査する検査装置に用いられ、前記被検査体の位置合わせのために使用されるプローバ装置であって、
該プローバ装置は、前記被検査体の電極と接触するプローブ針を備えたプローブカード、テストヘッドおよびプローブカードを電気的に接続するテストヘッド接続部、前記被検査体を搭載する載置台を備えたプローバ装置において、
該プローバ装置が、前記テストヘッドが移動したことを感知する手段、およびその感知した結果に基づき前記テストヘッドが移動したことを合図する手段を備えて構成されることとした。
【0017】
また、本発明のプローバ装置は、被検査体の電気的特性を検査する検査装置に用いられ、前記被検査体の位置合わせのために使用されるプローバ装置であって、
該プローバ装置は、前記被検査体の電極と接触するプローブ針を備えたプローブカード、テストヘッドおよびプローブカードを電気的に接続するテストヘッド接続部、前記被検査体を搭載する載置台を備えたプローバ装置において、
該プローバ装置が、前記テストヘッドが移動したことを感知する手段、およびその感知した結果に基づき前記プローブ針の針先と前記被検査体の電極が接触するように前記載置台の位置調整が行われるまで前記被検査体の電気的特性の検査を禁止する手段を備えて構成されることとした。
【0018】
また本発明のプローバ装置は、前記感知手段として、前記テストヘッドの移動を検知する検知手段を備えることとした。
【0019】
また本発明のプローバ装置は、前記感知手段として、前記テスタ装置が備えるテストヘッド駆動部が、テストヘッドを移動する際に生成する信号を受信する手段を備えることとした。
【0020】
【発明の実施の形態】
図面を使って本発明の実施の形態を説明する。なお全図を通じて、同様の構成要素には同一の参照番号を付して記す。
図3は、本発明に基づく検査装置の第1の実施例を示す図である。ここに第1の実施例では、検査装置本体301がさらにテストヘッド131が移動したことを検知する検知手段311ならびにプローバ制御部120およびテスタ制御部134の間で信号を入出力する入出力ポート312を備えることを特徴とする。検知手段311は、例えばマイクロスイッチのような機械式センサ、光センサ、超音波センサなど様々なセンサにより実現可能である。図1では、プローバ装置110上に設けられているが、テストヘッド131やテストヘッド支持部132に設けてもよい。また検知手段311は図示されない有線または無線による通信手段により接続されている。
【0021】
図4のフローチャートにより、本発明の第1実施例の動作を説明する。検査作業を停止すると、テスタ制御部134が検査作業を停止したことを示す信号をプローバ制御部120に出力する(ステップ401)。プローバ制御部120はテストヘッド131が移動したことを示す変数を初期化しておき(ステップ402)、オペレータが検査を再開する指示を待つ(ステップ405)。前記指示を待つループの間に、検知手段311からテストヘッド131が移動したことを示す信号を受け取ると(ステップ403)、プローバ制御部120は前記変数にその旨を記憶する(ステップ404)。その後、検査を再開する指示があったとき(ステップ405)、プローバ制御部120は前記変数を参照し(ステップ406)、検査作業停止中にテストヘッドが移動されていれば、針合わせ作業を自動で行う(ステップ407)。針合わせ作業が終了後、プローバ制御部120が、検査作業を再開する信号をテスタ制御部134に出力する(ステップ408)。
【0022】
図5は、本発明に基づく検査装置の第2の実施例を示す図である。ここに第2実施例では、検査装置本体501が、テスタ装置本体130に備えられたテストヘッド駆動部135およびプローバ制御部120の間で信号を入出力する入出力ポート511を備え、前記第1の実施例における検知手段311による検知信号の代わりに、テストヘッド131を移動する際にテストヘッド駆動部135が生成する信号を、プローバ制御部120使用することを特徴とする。
【0023】
図6は、本発明に基づく検査装置の第3の実施例を示す図である。ここに第3実施例では、検査装置本体601が第1の実施例と同様に検知手段311および入出力ポート312を備えるとともに、プローバ装置110にコンソール611を備えることを特徴とする。コンソール611は、キーパッドなどの入力装置または/および表示装置を備える。
【0024】
図7のフローチャートにより、前記の第3の実施例の動作を説明する。検査作業を停止している際に(ステップ701)、プローバ制御部120が、検知手段311からテストヘッド131が移動したことを示す信号を受け取ると(ステップ702)、入出力ポート312を通じて、テスタ制御部134に検査を再開することを禁止する信号を出力し(ステップ703)、テストヘッド131が移動したために針合わせ作業を行う必要があることをコンソール611上に警報表示する(ステップ704)。針合わせ作業が終了した後は(ステップ705)、プローバ制御部120は、テスタ制御部134に対して検査作業の禁止を解除する信号を送信し(ステップ706)、それにより、検査作業が再開される(ステップ707)。
【0025】
特に、自動針合わせ機能を有しないプローバ装置においては、検知手段311および入出力ポート312を直接コンソール611に接続し、オペレータによる前記コンソール611への入力により針合わせ作業が終了したと判断することにより(ステップ705)、本実施例におけるプローバ制御部120の機能をコンソール611に実装させることで、プローバ制御部120を省略することができる。
【0026】
【発明の効果】
本発明の第1の実施例によれば、検査作業を一時停止している際にテストヘッド操作が行われた場合、検査装置が検査再開前の針合わせ作業をオペレータの記憶に依ることなく自動的に行う。このため前記のようなテストヘッド操作後に針合わせ作業を失念したことにより生じる測定ミスを未然に防ぎ、作業効率の向上を図ることができる。
【0027】
また、本発明の第2の実施例によれば、テストヘッドを移動させたかどうかを感知する手段として、テストヘッドを移動させるテストヘッド駆動部が生成する信号を直接受信して感知する。これにより、新たに検知手段を設けるコストを省き、また検知手段の故障による不具合を回避することができるため、より安価かつ確実に本発明の目的を達成することができる。
【0028】
また、本発明の第3の実施例によれば、自動針合わせ機能を有しない検査装置においても、テストヘッド操作後の針合わせ作業を行わずに検査作業を再開すること有効に防止することができる。これにより測定ミスを未然に防ぎ、作業効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のプローバ装置を有する検査装置を示す図である。
【図2】従来のプローバ装置における被検査体の位置調整機構を説明する図であり、(a)は、位置調節機構の斜視図、(b)はその側面図である。
【図3】本発明の第1の実施例による検査装置を示す図である。
【図4】図3に図示する検査装置の動作を説明するフローチャートである。
【図5】本発明の第2の実施例による検査装置を示す図である。
【図6】本発明の第3の実施例による検査装置を示す図である。
【図7】図6に図示する検査装置の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
301…検査装置本体
110…プローバ装置本体
111…被検査体
112…載置台
113…支持手段
114…ステージ
118…プローブカード
120…プローバ制御部
130…テスタ装置本体
131…テストヘッド
134…テスタ制御部
311…検知手段
312…入出力ポート
Claims (10)
- 被検査体の電気的特性の検査のために使用されるテスタ装置および前記被検査体の位置合わせのために使用するプローバ装置を備えた検査装置であって、
前記テスタ装置が、電気的特性の測定を行うテスタおよび前記テスタと電気的に接続するテストヘッドを備え、
前記プローバ装置が、前記被検査体の電極と接触するプローブ針を備えたプローブカード、前記テストヘッドおよび前記プローブカードを電気的に接続するテストヘッド接続部、前記被検査体を搭載する載置台を備え、および
該検査装置が、前記テストヘッド接続部とテストヘッドとを電気的に接続し、よって前記被検査体の電極と前記テスタの電気的導通を図る検査装置において、
該検査装置が、前記テストヘッドが移動したことを感知する手段、その感知結果を記憶する手段、およびオペレータによる検査の再開指示があったとき前記テストヘッドが移動された履歴がある場合に前記プローブ針の針先と前記被検査体の電極が接触するように前記載置台の位置調整を自動的に行う手段を備えることを特徴とする検査装置。 - 被検査体の電気的特性の検査のために使用されるテスタ装置および前記被検査体の位置合わせのために使用するプローバ装置を備えた検査装置であって、
前記テスタ装置が、電気的特性の測定を行うテスタおよび前記テスタと電気的に接続するテストヘッドを備え、
前記プローバ装置が、前記被検査体の電極と接触するプローブ針を備えたプローブカード、前記テストヘッドおよび前記プローブカードを電気的に接続するテストヘッド接続部、前記被検査体を搭載する載置台を備え、および
該検査装置が、前記テストヘッド接続部とテストヘッドとを電気的に接続し、よって前記被検査体の電極と前記テスタの電気的導通を図る検査装置において、
該検査装置が、前記テストヘッドが移動したことを感知する手段、その感知結果を記憶する手段、およびオペレータによる検査の再開指示があったとき前記テストヘッドが移動された履歴がある場合に前記プローブ針の針先と前記被検査体の電極が接触するように前記載置台の位置調整が行われるまで前記被検査体の電気的特性の検査を禁止する手段を備えることを特徴とする検査装置。 - 前記感知した結果に基づき前記テストヘッドが移動したことを合図する手段を備える、請求項2に記載の検査装置。
- 前記感知手段が、前記テストヘッドの移動を検知する検知手段である、請求項1から3のいずれか一項に記載の検査装置。
- 前記感知手段が、前記テスタ装置が備えるテストヘッド駆動部が、テストヘッドを移動する際に生成する信号を受信する手段である、請求項1から3のいずれか一項に記載の検査装置。
- 検査体の電気的特性を検査する検査装置に用いられ、前記被検査体の位置合わせのために使用されるプローバ装置であって、
該プローバ装置は、前記被検査体の電極と接触するプローブ針を備えたプローブカード、テストヘッドおよびプローブカードを電気的に接続するテストヘッド接続部、前記被検査体を搭載する載置台を備えたプローバ装置において、
該プローバ装置が、前記テストヘッドが移動したことを感知する手段、その感知結果を記憶する手段、およびオペレータによる検査の再開指示があったとき前記テストヘッドが移動された履歴がある場合に前記プローブ針の針先と前記被検査体の電極が接触するように前記載置台の位置調整を自動的に行う手段を備えることを特徴とするプローバ装置。 - 被検査体の電気的特性を検査する検査装置に用いられ、前記被検査体の位置合わせのために使用されるプローバ装置であって、
該プローバ装置は、前記被検査体の電極と接触するプローブ針を備えたプローブカード、テストヘッドおよびプローブカードを電気的に接続するテストヘッド接続部、前記被検査体を搭載する載置台を備えたプローバ装置において、
該プローバ装置が、前記テストヘッドが移動したことを感知する手段、その感知結果を記憶する手段、およびオペレータによる検査の再開指示があったとき前記テストヘッドが一度移動された履歴がある場合に前記プローブ針の針先と前記被検査体の電極が接触するように前記載置台の位置調整が行われるまで前記被検査体の電気的特性の検査を禁止する手段を備えることを特徴とするプローバ装置。 - 前記感知した結果に基づき前記テストヘッドが移動したことを合図する手段を備える、請求項7に記載のプローバ装置。
- 前記感知手段が、前記テストヘッドの移動を検知する検知手段である、請求項6から8のいずれか一項に記載のプローバ装置。
- 前記感知手段が、前記テストヘッドが移動したことを示す信号を受信する手段である、請求項6から8のいずれか一項に記載のプローバ装置。
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