JPS63217636A - ウエハプロ−バ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、半導体ウェハ（以下、ウェハ）表面に多数形
成された半導体素子（以下、チップ）の電気的諸特性を
測定するプローバに係り、特にプローブカードの自動搬
送装置を備えたウエハプローバに関する。

（従来の技術） ウエハブローバはウェハに多数形成されたチップの夫々
の電気的諸特性を測定し、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。

ところで、近年の半導体製造工程は生産性の向上、歩留
りの向上並びに品質の向上が要求されており、しかも、
ウェハの大形直径化と製造装置の自動化が進行している
なかで、プローバについてもこれと同様であって、ウェ
ハが収容されたウェハカセットをセットするのみで、自
動的に測定可能な１０−バが開発されている。

しかしながら、近年の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、特定対象チップの品種毎に交換
する必要があり、例えば、Ｘ品種のチップを測定し、続
いてＹ品種のチップを測定する場合には、プローブカー
ドをＹ品種に応じたしのに交換する必要がある。

従来、このようなプローブカードの交換手段は、オペレ
ータがヘッドプレート上のビス等を緩めてプローブカー
ドを取外し、次にＹ品種に適したプローブカードを取付
る等の作業を行い、これら全ての作業を人為的手段によ
り行っていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述したように従来のウエハブローバで
は、ウェハの品種交換毎にオペレータがプローブカード
を人為的に交換するため、半導体製造工程における自動
化に相反するものであることは勿論のこと、生産性、歩
留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触針は、チップに対する牽擦によ
って耐久性を欠くため、信頼性の高い測定結果を得るな
めには、プローブカードを繁雑に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品
種の選択等に多くの時間を費すことになり、作業時間の
短縮化の障害となるばかりか、プローブカード取付は時
の搬送途中でオペレータがプローブカードを落下させこ
れを破損させてしまう恐れもあった。

そこで本発明は上述した問題点を解決するためになされ
たもので、プローブカードの搬送系を自動化して、プロ
ーバの全自動化への対応を容易にし、生産性、歩留り向
上およびプローブカード交換時の安全性を向上させるこ
とができるウエハブローバを提供することを目的とする
。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明のウエハプローバは、半導体ウェハに多数形成さ
れた半導体素子の電極パッドにプローブカードに装着さ
れた触針を接触して測定するウエハプローバにおいて、
前記プローブカードを複数種予め定められた位置に配置
すると共に、このプローブカードを予め設定されたプロ
グラムに従って取出してインサートリングへ搬送する伸
縮腕を備えた搬送ａｍを介してプローブカードを自動交
換でき得るように構成したことを特徴とするものである
。

（作　用） ブローバ本体内に配置された上下・回転方向に移動可能
な伸縮腕により、カード収容棚に収容した複数のプロー
ブカードから所望のプローブカードを把持して、これを
インサートリングまで搬送することで、プローブカード
交換時におけるカード搬送系の完全自動化が図れ、ブロ
ーバの全自動化ぺの対応を容易にし、生産性、歩留り向
上およびプローブカード交換時の安全性を向上させるこ
とができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図を参照にして説明す
る。

第１図は、実施例のウエハブローバの外観を示す図で、
符号１はウエハプローバのメインステージであり、２は
ウエハプローバのローダステージである。

ローダステージ２内にはウェハを収容するウェハカセッ
ト３ａ、３ｂが配置されており、例えばウェハカセット
３ａのウェハを測定する場合には、ウェハカセット３ａ
から図示を省略したウェハ搬送機構によりウェハを取出
して測定位置まで搬送し、測定の終了したウェハはこの
逆の手順でウェハカセット３ｂへと搬送して収容する構
造となっている。

符号４はテストヘッドであり、プローバ本体との取付は
部である回転軸５により回転可能に取付けられている。

そしてメインステージ１上面中央部にはリング状のイン
サートリング６が設けられており、このインサートリン
グ６にプローブカードが装着される。ウェハ測定中は、
テストヘッド４はメインステージ１上に密着された状態
となっており、このときプローブカードの触針で検出し
た検出信号は、プローブカード、インサートリング６、
テストヘッド４内の測定回路を介して図示を省略したブ
ローバテスタへと伝達される。

一方、メインステージ１内の左側部にはプローブカード
を複数枚収容したカード収容ラック７と、このカード収
容ラック７から所望のプローブカードを日動的に取出し
てプローブカード装着位置即ちインサートリング６下面
までこれを搬送するプローブカード自動搬送１１１１８
が設けられている。

第２図は、プローブカード自動搬送機構８およびテスト
ヘッド４の下面部のさらに詳細な構造を示す図で、プロ
ーブカード収容ラック７には複数枚のプローブカード９
が収容されている。

符号２１はプローブカード自動搬送機構の基台であり、
この基台２１上には間隙を保持して回転基台２２が配置
されている。

回転基台２１上には伸縮自在の伸縮腕、例えば多数のリ
ンクをＸ状に枢着ピンで連結した構造の伸縮腕２３が配
置されている。

この伸縮腕２３の伸縮方向と平行に伸縮腕駆動捩子２４
がその両端を摺動支持部材２５ａ、２５ｂにより回転基
台２１に取付けられている。伸縮腕駆動捩子２４にはポ
ールナツト２６が螺合されており、このポールナツト２
６と伸縮腕２３の支持ピン２７とがナツト連結板２８に
より連結されている。

また、回転基台２２上には伸縮腕駆動モータ２９が設置
されており、この２９の回転軸に設けられた歯車２９ａ
と伸縮腕駆動捩子２４の一端に設けられた歯車２４ａと
がタイミングベルト３０で連結されている。

即ち、伸縮腕２３の伸縮動作は、回転基台２２上に取付
けられた伸縮腕駆動モータ２９の回転をタイミングベル
ト２５を介して駆動捩子２４に伝達しこの回転により駆
動捩子２４に螺合したポールナツト２７を移動させるこ
とにより、ポールナツト２７と伸縮腕２３の支持ピン２
８とを連結するナツト連結板２９が移動して行われる。

伸縮腕２３の先端には、円盤状のプローブカード載置板
３１が取付けられており、その周縁部には１２０度の角
度の間隔をおいてプローブカード支持ピン３２が突設さ
れている。

一方、基台２１には回転モータ３３が取付けられており
、この回転モータ３３の回転軸には歯車が装着され、該
歯車は回転基台２２と基台２１との間隙に設けられた図
示を省略した回転基台回転軸とタイミングベルトにより
連結されている。即ち、回転モータ３３を回転させるこ
とにより、回転基台２２が回転する構造となっている。

ところで、基台２１は垂直駆動機構によりＺ軸方向に昇
降可能となっており、この垂直駆動ｖ１楕は、ブローバ
本体に垂設された３本の垂直ガイド軸３４と垂直駆動捩
子３５および垂直駆動モータ３６とから構成されている
。

垂直駆動モータ３６の回転軸には歯車が装着されており
、この歯車は垂直駆動捩子３５の下端部に挿通された歯
車とタイミングベルトを介して連結されている。

３本の垂直ガイド軸３４は夫々基台２１に設けられた軸
受部材３８を貫通してプローバ本体から垂設されており
、その貫通部は摺動自在構造となっている。また、垂直
駆動捩子３５にはポールナツト３７が螺合されており、
このポールナツト３７は基台２１と固着されている。

即ち基台２１の昇降動作構造は、垂直駆動モータ３６の
回転により垂Ｔ！Ｌ駆動捩子３５を回転させることで、
垂直駆動捩子３５に螺合した基台２１と一体となったポ
ールナツト３７が昇降することで行われる。

このようなプローブカード自動搬送装置の動作について
説明する。

まず、予めプローバＣＰＵの記憶機構にプログラムされ
たウェハの品種情報に基づいて該ウェハ品種に対応する
プローブカード９を選択し、プローブカード載置板３１
がカード収容ラック７に収容された選択されたプローブ
カード９の下面に挿入するように伸縮腕２３を伸ばした
後、垂直駆動モータ３６を駆動して基台２１を上昇させ
、プローブカード載置板３１上にプローブカード９を載
置する。そして図示を省略したプローブカード位置合せ
機構にプローブカード９を一時載置して位置合せをおこ
なう。

位置合せ終了後、再びプローブカード９を載置し、回転
モータ３３を駆動して回転基台２２を９０度回転させた
後、伸縮腕２３を伸ばしてプローバのテストヘッド４下
面に設けられたインサートリング６下面までプローブカ
ード９を搬送し、次に垂直モータ３６を駆動して基台２
１を上昇させてプローブカード９とインサートリング６
とを当接する。この後、プローブカード固定機構により
プローブカード９とインサートリング６とを固定する。

ところでプローブカード固定機構であるが、これはどの
ような機構でもよく、例えば、本例では、テストヘッド
４側に複数のエアシリンダ４１により夫々駆動される位
置決めピン４２をインサートリング６外周に複数箇所配
置し、この位置決めピン４２がプローブカード９のカー
ドホルダ部９ａを下面から押圧して固定する構成とした
。

即ち、カードホルダ９ａ下面の複数箇所に半径方向の固
定溝９ｂを設けておき、この固定溝９ｂに位置決めピン
４２が嵌挿するようにしたものである。

このように本発明のプローバによれば、プローブカード
をテストヘッドのインサートリングまで完全自動で搬送
することが可能となるので、オペレータがプローブカー
ドを搬送する際にこれを落下させて破損する事故がなく
なり、さらには、作業の全自動化例えばプローブカード
とインサートリングとの着脱を自動化して作業の完全自
動化を図る場合、これに容易に対応することができ、生
産効率や品質、歩留りの向上が図れる。

また、搬送機構にスカラーロボット等を用いてもよく、
この場合、プローブカード収容棚の代わりにリング状の
カード載置板に複数品種の１０−ブカードを載置しても
よい。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明のウエハプローバによれば
、作業の完全自動化に大きく貢獣し、生産効率や品質、
歩留りの向上が図れ、他品種少量生産への対応も容易と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のウェハ１０−バの外観を示す
図、第２図はプローブカード自動搬送機構の構造を示す
図である。 ４・・・・・・テストヘッド、６・・・・・・インサー
トリング、７・・・・・・カード収容ラック、８・・・
・・・プローブカード自動搬送機構、９・・・・・・プ
ローブカード、２１・・・・・・基台、２２・・・・・
・回転基台、２３・・・・・・伸縮腕、２４・・・・・
・伸縮腕ｗＡ動捩子、２９・・・・・・伸縮腕駆動モー
タ、３１・・・・・・プローブカード載置板、３３・・
・・・・回転モータ、３５・・・・・・垂直駆動捩子、
３６・・・・・・垂直駆動モータ。 出願人　　　東京エレクトロン株式会社代理人　　　弁
理士　　須　山　佐　−閉１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体ウェハに多数形成された半導体素子の電極
   パッドにプローブカードに装着された触針を接触して測
   定するウエハプローバにおいて、前記プローブカードを
   複数種予め定められた位置に配置すると共に、このプロ
   ーブカードを予め設定されたプログラムに従って取出し
   てインサートリングへ搬送する伸縮腕を備えた搬送機構
   を介してプローブカードを自動交換でき得るように構成
   したことを特徴とするウエハプローバ。
2. （２）伸縮腕が、多数のリンクをＸ状に交差させてその
   交点および関節部を枢着ピンで連結した構造をしている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のウエハプ
   ローバ。