JPH0541424A - プローブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】装置の小型化を図り、かつ、テストヘッドから
の発熱による影響を除去すると共に被検査体へのごみの
付着を低減する。 【構成】チャック５はウエハ２をその電極パッドを下方
に向けた状態で保持する。チャック５の下に、触針６を
上方に向けた状態でプローブカード７を設置する。プロ
ーブカード７の下にはテストヘッド１１を置く。供給ノ
ズル１５から冷却されたエアＡを供給する。エアＡはウ
エハ２、プローブカード７、更にはテストヘッド１１内
をダウンフローとなって流下する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体エウハ等の被
検査体の電極パッドにプローブカードの触針を接触させ
て、被検査体の電気的特性を測定するプローブ装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハ（以下、単にウエハとい
う）に多数形成された各ＩＣチップの電気特性を検査す
るプローブ装置として、図５に示すものが知られてい
る。ウエハａはこれを吸着保持するウエハチャックｂ上
に載置され、ウエハａの上方にはプローブカードｃが設
置されている。プローブカードｃの下面にはウエハａの
ＩＣチップの電極パッドに接触する触針ｄが植設されて
いる。また、テストヘッドｅが図示のように、ヒンジｆ
により支持され、プローブカードｃの上方に起倒可能に
設けられている。そして、ウエハａの電気特性を検査す
る際には、テストヘッドｅをプローブカードｃの上部に
移動させ、テストヘッドｅとプローブカードｃとをピン
等を介して電気的に接続している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種のプ
ローブ装置では、ＩＣチップの微細化・複雑化に伴って
テストヘッドｅが多ピン構造化しており、大型で高重量
なものとなっている。このため、従来のようにプローブ
装置の上部にテストヘットｅを設置することは、その支
持構造を堅牢なものとする必要があり、プローブ装置の
大型化・高重量化を免れない。

【０００４】また、上向きに保持されるウエハａをその
上方のプローブカードｃの触針ｄで接触させて検査する
構造であるため、触針ｄによって電極パットの表面から
削り取られた酸化膜の屑やプローブ装置外部から侵入す
る微細な塵などがウエハａ上に付着し易く、ウエハａの
品質が低下するという問題があった。

【０００５】そこで、本発明者らは、上記問題を解決す
べくウエハを下向きに保持し、その下に触針を上向きに
してプローブカードを設け、更にその下にテストヘッド
を設けるという、従来のプローブ装置とは上下関係を逆
転した倒立型のブローブ装置を創案した。

【０００６】ところが、この新規な倒立型のプローブ装
置を採用すると、次のような新たな問題が発生する。す
なわち、上述したように、テストヘッドは多ピン構造化
しており、テストヘッド内蔵のエレクトロニクス、主と
してテスターのドライバーセンサーカードやピンエレク
トロニクスの発熱が多い。このテストヘッドからの発
熱、特に対流によってテストヘッド上方に位置するプロ
ーブカードが高温となる虞れがある。また、一般的に、
プローブカードやウエハなどは一定温度に保たれるのが
望ましい。

【０００７】この発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、装置の小型化、被検査体へのごみの付着を防止する
と共に、テストヘッドからの発熱による影響を除去する
等の熱対策を図ったプローブ装置を提供することを目的
とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、被検査体の電極パッドにプローブカー
ドの触針を接触させて、プローブカートにテストヘッド
を介して接続されたテスタにより被検査体の電気的特性
を測定するプローブ装置であって、上記テストヘッドの
上方に上記プローブカードの触針を上向きにして設け、
上記プローブカードの上方に上記被検査体をその電極パ
ットが下向きとなるように保持手段で保持すると共に、
上記被検査体、プローブカードおよびテストヘッドを流
下する冷却用ガスのダウンフローを形成してなるもので
ある。

【０００９】この発明において、上記保持手段として
は、例えば真空吸着可能な載置台などを用いればよく、
Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に移動自在な構造とするのがよい。ま
た、上記冷却用ガスとしては、エアコン等で冷却された
クリーンなエアや低温のＮ2 ガスなどが挙げられる。更
に冷却用ガスのダウンフローを形成するには、例えば保
持手段側に冷却用ガスの吹出し口を設け、テストヘッド
下側に吸引排気用のファンを設ければよい。

【００１０】

【作用】被検査体の電極パットにプローブカードの触針
を接触させて被検査体の電気的特性の測定を行なうと、
テストヘッドが発熱し、主に熱対流によってテストヘッ
ド上方のプローブカードなどが熱的影響にさらされる。
しかし、この発明では被検査体からプローブカードを経
てテストヘッドを流下する冷却用ガスのダウンフローを
形成しているので、テストヘッドの発熱による問題を除
去できる。また、このダウンフローにより、外部から塵
などが侵入しウエハ等に付着することも抑制され、プロ
ーブ装置がクリーンな状態に維持される。更に、冷却用
ガスのダウンフローの流量、温度を制御することによ
り、被検査体例えばウエハ等の温度を一定状態に保つこ
とも可能となる。

【００１１】

【実施例】以下にこの発明の実施例を図面に基いて詳細
に説明する。図１及びその平面図である図２において、
１はプローブ装置の装置本体ケーシングであり、プロー
ブ装置には被検査体であるウエハ２上に多数形成された
ＩＣチップの電気特性を検査する検査部３と、検査部３
にウエハ２を搬送する搬送部４とがある。検査部３に
は、ウエハ２のＩＣチップの形成面を下方に向けた状態
で真空保持するチャック５と、チャック５に保持された
ウエハ２の各ＩＣチップの電極パッドに対応して配設さ
れた触針６を有するプローブカード７とが設けられてい
る。

【００１２】プローブカード７は、図３に示すように、
装置本体ケーシング１のプレート８上にインサートリン
グ９を介して設置されている。また、各触針６は配線１
０等によりテストヘッド１１のパフォーマンスボード１
２に接続されている。一方、チャック５は、図４に示す
ように、Ｙステージ１３下方のＸステージ１４に設けら
れており、Ｘステージ１４、Ｙステージ１３と共にＸ，
Ｙ方向に移動可能となっている。更に、チャック５はＸ
ステージ１４に対して上下方向（Ｚ方向）に移動できる
と共に回転可能な構造となっている。

【００１３】図３または図１に示すように、チャック５
ないしはＸステージ１４の側方には、図示しないエアコ
ン等によって冷却され、また、フィルタによって清浄化
されたエアＡを供給するための供給ノズル１５が配設さ
れている。供給ノズル１５はプローブカード７側に下向
きに設けられている。また、テストヘッド１１の底部に
は、この冷却用のエアＡを吸引してエアＡのダウンフロ
ーを形成するためのファン１６が設けられている。ま
た、テストヘッド１１にはキャスタ１７が取り付けられ
ており、床部１８上を移動できるようになっている。更
にテストヘッド１１は、図２に示すように、ケーブル１
９によりテスタ２０に接続されている。

【００１４】また、検査部３の側方にはアライメントブ
リッジ２１が設置されており、アライメントブリッジ２
１にはウエハ２上のＩＣチップの位置を検出すると共に
ダミーウエハ上の触針６による針跡を検出するためのＴ
Ｖカメラ２２と、ウエハ２までのＺ方向の距離（高さ）
を検出するための静電容量センサ２３とが設けられてい
る。一方、Ｘステージ１４には、図４に示すように、プ
ローブカード７の触針６の位置を検出するためのＴＶカ
メラ２４が設けられると共に、チャック５の側壁面には
ＴＶカメラ２２、静電容量センサ２３及びＴＶカメラ２
４からなる検出系の基準位置のずれを補正するためのタ
ーゲット部材２５が取り付けられている。ターゲット部
材２５はガラス製の小片であり、その下面にはＴＶカメ
ラ２２，２４の基準点となるクロム製の十字マーク２６
が施されると共に静電容量センサ２３によるＺ方向の位
置検出が可能なように導電性透明薄膜が塗布されてい
る。

【００１５】次に、この実施例の動作を説明する。ま
ず、キャスタ１７付きのテストヘッド１１を床部１８上
を移動させて検査部３に設置し、パフォーマンスホード
１２とプローブカード７との間の電気的な接続をとる。
テストヘッド１１とテスタ２０との間はケーブル１９で
接続されているが、キャスタ１７によってテストヘッド
１１を床部１８上を移動させる方式なので、ケーブル１
７の屈曲や長距離の引きずりによるケーブル１９の断線
や接触不良等の虞れは従来に比較して大幅に軽減でき
る。

【００１６】次いで、Ｘ，Ｙステージ１４，１３及びチ
ャック５を駆動して、チャック５にアライメントされた
ウエハ２の各ＩＣチップの電極パッドをプローブカード
７の触針６に当接させ、テスタ２０によって電気特性を
検査する。この検査工程において、供給ノズル１５から
冷却されたエアＡを供給する一方、テストテヘッド１１
底部のファン１６を回転駆動する。供給ノズル１５から
吹き出されたエアＡはウエハ２、プローブカード７、パ
フォーマンスボード１２を流下し、テストヘッド１１の
上板面に形成された貫通孔（図示せず）を通ってテスト
ヘッド１１内に流入し、ファン１６によりテストヘッド
１１の底部より排出される。

【００１７】テストヘッド１１を駆動すると、テストヘ
ッド１１のピンエレクトロニクス等から多くの熱が発生
するが、上記の冷却エアＡのダウンフローによってプロ
ーブカード７等は冷却され、テストヘッド１１の発熱に
よる影響を受けない。また、エアＡのダウンフローが形
成されているので、装置本体ケーシング１の外部からの
塵などの侵入を防止でき、ウエハ２の周辺をクリーンな
状態に保つことができる。更に、プローブカード７がウ
エハ２の下にあることから、触針６が削り取った酸化膜
などのごみがウエハ２に付着することもなくなる。ま
た、エアＡの流量や温度等をコントロールすることによ
りチャック５やプローブカード７の周囲の空間の温度を
一定に保つことも可能となる。

【００１８】ウエハ２の電極パッドとプローブカード７
の触針６との接触のためには正確な位置決めが必要であ
るが、位置検出系のＴＶカメラ２２，２４や静電容量セ
ンサ２３が温度その他の原因でそれらの基準点がずれて
しまうことがある。このため、ターゲット部材２５を用
いて検出系の基準点の修正を行なう。すなわち、ＴＶカ
メラ２２，２４でターゲット部材２５の十字マーク２６
を検出して、Ｘ，Ｙ座標の基準点を修正する。また、静
電容量センサ２３でターケーット部材２５までのＺ方向
の距離を求めると共に、ＴＶカメラ２４で十字マーク２
６までのＺ方向の距離を求めて、これら検出値より検出
系のＺ座標の基準点を修正する。ＴＶカメラ２４と十字
マーク２６までのＺ方向距離はＴＶカメラ２４の高倍率
と低倍率のカメラの焦点合わせに基づいて検知する。

【００１９】なお、上記の実施例では、テストヘッド１
１はキャスタ１７を有し、床部１８上を移動できる構造
のものであったが、必ずしもこのような構造とする必要
はなく、例えば案内レールを介してテストヘッド１１を
摺動可能に取付けてもよい。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明により明らかなように、この
発明によれば、テストヘッドをプローブ装置の下側に配
置する倒立型としたので、テストヘッドの支持機構や移
動機構を簡素化でき、プローブ装置の小型・軽量化が図
れる。被検査体、プローブカードを経てテストヘッドを
流下する冷却用ガスのダウンフローを形成しているの
で、テスタヘッドの発熱によるプローブカードの変形な
どの悪影響を除去できる。更にこの冷却用ガスのダウン
フローが形成されることによって、プローブ装置の外部
からの微細な塵等が侵入することを抑制でき、被検査体
へのごみ付着による品質低下を軽減できる。また、冷却
用ガスのダウンフローの流量や温度を制御すれば、被検
査体等の周辺温度を一定に保つことができ、プローブ装
置による検査の精度や信頼性をより向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るプローブ装置の一実施例を示す
概略正面断面図である。

【図２】図１の一部破断した平面図である。

【図３】図１の要部を拡大した正面断面図である。

【図４】図１のウエハのチャック部分の移動機構を拡大
した斜視図である。

【図５】従来のプローブ装置の概略構成図である。

【符号の説明】

２ ウエハ（被検査体） ５ チャック（保持手段） ６ 触針 ７ プローブカード １１ テストヘッド １５ 供給ノズル １６ ファン Ａ 冷却されたエア

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査体の電極パッドにプローブカード
   の触針を接触させ、プローブカードにテストヘッドを介
   して接続されたテスタにより被検査体の電気的特性を測
   定するプローブ装置において、 上記テストヘッドの上方に上記プローブカードの触針を
   上向きにして設け、上記プローブカードの上方に上記被
   検査体をその電極パッドが下向きとなるように保持手段
   で保持すると共に、 上記被検査体、プローブカード及びテストヘッドを流下
   する冷却用ガスのダウンフローを形成したことを特徴と
   するプローブ装置。