JPH0719817B2 - プロ−ブカ−ド自動交換方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、プローブカード自動交換装置に関する。

（従来の技術） プローブ装置は被測定体例えば半導体ウエハに多数形成
されたチップの夫々の電気的特性を測定し、不良と判定
されたチップをアセンブリ工程の前で排除することによ
り、コストダウンや生産性の向上に寄与させるための装
置である。

近年チップの高集積化や多品種化により、少量多品種生
産工程が増加しており、このため、オペレータの操作が
非常に増加しているのが現状である。特にプローブカー
ドは、測定対象チップの品種毎に交換する必要がある。
このようにプローブカードを交換する場合には、オペレ
ータがマニュアルでプローブカードの取付部のビス等を
緩めてプローブカードを取外し、この後他のプローブカ
ードを取付けていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記のようなプローブ装置では、ウエハ
の品種交換毎にオペレータがプローブカードを入為的に
交換するため、半導体製造工程におれる自動化に相反す
るものであることは、勿論のこと、生産性、歩溜り並び
に品質等の向上を図ることは極めて困難である。

特にプローブカードの取付けは、ICチップの電極パッド
が極小のため、信頼性の高い測定結果を得るためには、
プローブカードを精度良く取付け交換しなければなら
ず、このためオペレータが一々プローブカードの交換や
精度調整に多くの時間を費やすことになり、作業時間の
短縮化の障害となる問題点があった。

この発明は、上記点を改善するためになされたもので、
プローブカードの精度調整を、プローブ装置に取付け前
に実行することにより、プローブカードの取付け精度調
整を容易にし、プローブカードの交換時間を短縮可能と
するプローブカード自動交換装置を提供するものであ
る。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） この発明は、被測定体上に形成されたチップの電極パッ
ドとプローブカードに装着された触針とを位置決めし電
気的に接触して測定するプローブ装置のプローブカード
自動交換装置において、 上記プローブカードを保持機構の予め定められた位置に
位置決めする第１手段と、上記保持機構を予め定められ
た設置位置に設置する第２手段と、を具備してなること
を特徴とするプローブカード自動交換装置を提供するも
のである。

さらに本発明によれば、前記第１手段を、プローブカー
ドと前記保持機構との位置決め固定が可能なネジとナッ
トから構成し、前記第２手段を、前記保持機構を前記設
置位置に設置可能なガイド孔とガイドピンから構成する
ことが好ましい。

（作用効果） 本発明によれば、プローブカードを保持機構の予め定め
られた位置に位置決めする手段と、上記保持機構を予め
定められた設置位置に設置する手段とを具備することに
より、プローブカードの取付け精度の調整が容易とな
り、さらにプローブカードの交換時間を短縮することが
可能である。

（実施例） 次に本発明に基づいて構成されたプローブカードの自動
交換装置を半導体ウエハプローバに適用した一実施例を
説明する。

このウエハプローバ（１）の構成は、第２図に示すよう
にウエハカセット（２）に所定の間隔を設けてウエハ
（３）を25枚設置する。このウエハ（３）を収納したカ
セット（２）をカセット収納部（４）に搬送する。この
収納部（４）からウエハ（３）を一枚づつ取出し、予備
位置決めステージ（５）に搬送する。この予備ステージ
（５）を回転させてウエハ（３）のオリフラを基準に精
度±１℃位まで予備位置決めした後、ウエハ（３）を測
定ステージ（６）に搬送する。この測定ステージ（６）
に搬送されたウエハ（３）を正確に位置決めするため
に、CCDカメラを使ったパターン認識機構やレーザを用
いた認識機構が設置されている。この位置決め後ウエハ
（３）上にプローブカード（７）のプローブ針（８）を
ソフトタッチし、自動的にウエハ（３）の電気的特性を
測定する。

このような連続自動測定機能をもったプローブ装置によ
り、半導体ウエハの検査工程を実行するうえにおいて
は、半導体ウエハの品種毎に電極パッド模様が異なる当
該品種の電極パッドに対応したプローブカード（７）に
交換する必要がある。次に、このプローブカード（７）
の交換および精度調整について説明する。

まず第１図に示すようにプローブカード（７）を保持機
構例えばプローブカードホルダー（９）に装着固定す
る。この装着固定は、プローブカード（７）に設けられ
たネジ穴と上記ホルダー（９）に設けられたネジ穴を重
ね合わせ、上下からネジとナットで固定するものであ
る。この時、ホルダー（９）のネジ穴は、プローブカー
ド（７）の回転（θ方向）調整が可能なように構成され
ている。ここでウエハ（３）測定時におけるプローブカ
ード（７）のプローブ針（８）先端配列模様の位置決め
微調整を実行する。

また、ホルダー（９）の外端リング部（10）には、直径
例えば2mmのガイド孔（11）が120゜の角度の間隔ごとに
３箇所設けてある。さらにリング部（10）には、下面に
半径方向の固定溝（12）および上面に半径方向の取脱溝
（13）が設けられている。

上記のようなプローブカード（７）を装着固定したホル
ダー（９）をインサートリング（14）に取付ける。この
取付けは、インサートリング（14）に設けられたガイピ
ン（15）直径例えば2mmにホルダー（９）のガイド孔（1
1）を挿入位置決めした後に、インサートリング（14）
の外周に設置された保持機構でホルダー（９）を保持す
ることにより行われる。

この保持機構は、複数例えば３箇所設置してあり、エア
シリンダ（16）に係合している基台（17）を所定の１箇
所でネジ（18）止めして構成される。この基台（17）に
は、位置決めピン（19）および取脱ピン（20）が設置さ
れている。さらにこの基台（17）をネジ（18）を中心に
してθ回転させ、位置決めピン（19）と取脱ピン（20）
をほぼ相対的に移動可能に構成する。

すなわち、ホルダー（９）の保持は、エアシリンダ（1
6）を夫々駆動させ、位置決めピン（17）をホルダー
（９）の固定溝（12）の嵌挿させて下面から押圧して保
持固定するものである。この時、固定溝（12）の構成
は、外端から中心に向けて、上方から下方にやや斜めと
するのが望ましい。

上記のように保持機構で保持固定されたホルダー（９）
を取脱するには、エアシリンダ（16）を駆動させホルダ
ー（９）の固定溝（12）から位置決めピン（19）を抜き
さると同時にホルダー（９）の取脱溝（13）に取脱ピン
（20）を挿入しホルダー（９）を押し下げ取脱する。こ
の時、取脱溝（13）は、外端から中心に向けて、下方か
ら上方へやや斜めとするのが望ましい。

上記のようにプローブカード（７）を予め正確に位置決
めした後に所定のインサートリング（14）の場所に装着
するようにしたことにより、プローブカードの交換が容
易になり操作時間が短縮可能となる。さらにプローブカ
ードの自動交換も可能となる。この自動交換方法を第３
図に参照して説明する。

まず、ホルダー（９）に正確に位置決めしたプローブカ
ード（７）を収納ラック（21）に所定の間隔を設けて複
数平行に積載する。ここで予めプローバCPUの記憶機構
にプログラムされたウエハの品種情報に基づいて、この
ウエハ品種に対応するプローブカード（７）を選択し、
この選択されたプローブカード（７）の下面に搬送アー
ム（22）を挿入する。

この搬送アーム（22）の先端には、円盤状のプローブカ
ード載置板（23）が取付けられており、その周縁部には
例えば120度の角度の間隔をおいてプローブカード支持
ピン（24）が突設されている。このような搬送アーム
（22）を上昇させることによりプローブカード（７）を
載置台（23）に載置する。そして図示を省略したホルダ
ー（９）位置合わせ機構にプローブカード（７）を保持
したホルダー（９）を一時載置して位置合わせをおこな
う。

この位置合わせ終了後、再びプローブカード（７）をホ
ルダー（９）ごと載置し搬送アーム（22）を回転させて
インサートリング（14）下面まで搬送する。

次にこの搬送アーム（22）を垂直に上昇させて、ホルダ
ー（９）のガイ孔（11）にインサートリング（14）のガ
イドピン（15）を挿入位置決め後、保持機構でプローブ
カード（７）をホルダー（９）ごと保持する。

上記の搬送アームとして例えば多数のリングをＸ状に枢
着ピンで連結した構造の伸縮腕などが考えられるが、こ
の搬送機構に限定するものではなく、例えばスカラーロ
ボット等を用いてプローブカーを搬送してもかまわな
い。さらにこのようなプローブカード自動交換機構はプ
ローブ装置内に設置することにより、プローブ装置の完
全自動化が達せられる。

次に第４図を参照して他の実施例を説明する。

プローブカード（25）を例えば逆帽子形状のホルダー
（26）に装着固定する。この装着固定は、プローブカー
ド（25）に設けられたネジ穴と上記ホルダー（26）に設
けられたネジ穴を重ね合わせ、上下からネジとナットで
固定するものである。この時、ホルダー（26）のネジ穴
は、プローブカード（25）の回転（θ方向）調整が可能
なように構成されている。ここでウエハ測定時における
プローブカード（25）のプローブ針（27）先端配列の位
置決め微調整を実行する。

また、ホルダー（26）は例えばベークライト製で周縁部
の予め定められた位置には、ガイド孔を例えば２箇所設
ける。上記ガイド孔には、例えば内径5mmの真鍮のブッ
シュ（28）を埋め込む。このようなプローブカード（2
5）を位置決め装着したホルダー（26）を設置するホル
ダー設置部（29）、即ちプローブ測定部には、予め定め
られた位置、即ちホルダー（26）の各ブッシュ（28）の
対応位置には、例えば直径5mmのガイドピン（30）が設
けられている。

上記のような構成に対応してのプローブカードの自動交
換方法を説明する。

まず、ホルダー（26）に正確に位置決め装着したプロー
ブカード（25）を図示しない収納ラックに所定の間隔を
設けて複数平行に積載する。ここで予めプローバCPUの
記憶機構にプログラムされたウエハの品種情報に基づい
て、このウエハ品種に対応するプローブカード（25）を
選択し、この選択されたプローブカード（25）が装着さ
れているホルダー（26）をホルダー設置部（29）へ上方
より図示しない搬送装置で垂直下降し搬送する。この際
矢印（Ａ）の如く上記ガイドピン（30）にブッシュ（2
8）を嵌合することにより正確な位置決めが可能とな
る。この時、ガイドピンの先端をテーパ状に形成する
と、より一層嵌合がスムーズに行なえる。

上述したようにホルダー（26）に保持されたプローブカ
ード（25）をホルダー設置部（29）即ち、プローブ測定
部に搬送する際ホルダー（26）に設けられたガイド孔に
ブッシュ（28）を埋め込み、このブッシュ（28）に対応
した位置に設けられたガイドピン（30）に嵌合させるよ
うにしたことにより、プローブカードの自動交換が可能
となり、測定位置に対するプローブカードの位置再現性
の誤差は±30μｍ以下に押えられる。位置再現性が±30
μｍ以下ということは、通常測定対象であるチップのパ
ッドの形状は70〜100μｍ角をしているので、プローブ
カードを自動変換をしてから、プローブカードのプロー
ブ針とパッドの針合わせをしなくともプローブ針の先端
がパッドに接触する。この時の針跡を画像処理すること
により、プローブ針とパッドのわずかなズレを補正する
こと位が可能となる。即ち、プローブカードの交換から
プローブ針とパッドの針合わせまでの完全自動化が可能
となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、プローブカード
の測定位置における位置決め精度を、前記測定位置に取
り付け前に決めることができる様に、プローブカードを
保持機構の予め定められた位置に位置決めする手段と、
上記保持機構を予め定められた設置位置に設置する手段
を具備することにより、プローブカードの取付け精度調
整を容易にし、プローブカードの交換時間を短縮可能と
する効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するためのプローブカ
ードの装着説明図、第２図は第１図のウエハプローバの
図、第３図は第１図のプローブカード自動交換を説明す
るための図、第４図は第１図の他の実施例を説明するた
めの図である。 ７……プローブカード ９……プローブカードホルダー 10……リング部 11……ガイド孔 12……固定溝 13……取脱溝 14……インサートリング 15……ガイドピン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定体上に形成されたチップの電極パッ
   ドとプローブカードに装着さされた触針とを位置決めし
   電気的に接触して測定するプローブ装置のプローブカー
   ド自動交換装置において、 上記プローブカードを保持機構の予め定められた位置に
   位置決めする第１手段と、上記保持機構を予め定められ
   た設置位置に設置する第２手段と、を具備してなること
   を特徴とするプローブカード自動交換装置。
2. 【請求項２】前記第１手段は、プローブカードと前記保
   持機構との位置決め固定が可能なネジとナットであり、
   前記第２手段は、前記保持機構を前記設置位置に設置可
   能なガイド孔とガイドピンであることを特徴とする、特
   許請求の範囲第１項記載のプローブカード自動交換方
   法。