(57)【要約】【課題】複数のテストヘッドが多段積みで配置されていても、ポゴフレームにおける各ポゴピンの交換を容易に行うことができるウエハ検査装置を提供する。【解決手段】ウエハ検査装置１０は、複数のテストヘッド１６を備え、該複数のテストヘッド１６は多段に配置され、テストヘッド１６の各々の下部には多数のポゴピンを搭載するポゴフレーム１７が装着され、テストヘッド１６の各々の脇には当該テストヘッド１６に関する側方向への移動を当該テストヘッド１６に関する上方向への移動に変換するカム機構２７が配置され、カム機構２７は、上記側方向へ引き出し可能なカムベース３０と、テストヘッド１６のフランジ３２を支持するレールガイド２８から突出するカムフォロア２９とを有し、カムベース３０は引き出し方向と反対方向に向けて上昇する傾斜面３４を有し、該傾斜面３４はカムフォロア２９を支持する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のテストヘッドを備え、該複数のテストヘッドは多段に配置され、前記テストヘッドの各々の下部には多数のポゴピンを搭載するポゴフレームが装着されるウエハ検査装置において、
前記テストヘッドの各々の脇に配置されて当該テストヘッドに関する側方向への移動を当該テストヘッドに関する上方向への移動に変換する第１の移動機構を備え、
前記ポゴフレームの各々は前記側方向への移動を許容する第２の移動機構を有することを特徴とするウエハ検査装置。
【請求項２】
前記第１の移動機構は、前記側方向へ引き出し可能なカムベースと、前記テストヘッドの脇において突出するカムフォロアとを有し、
前記カムベースは当該カムベースの引き出し方向と反対方向に向けて上昇する傾斜面を有し、該傾斜面は前記カムフォロアを支持することを特徴とする請求項１記載のウエハ検査装置。
【請求項３】
１つの前記テスタヘッドに対応して２つの前記カムベースが設けられ、各前記カムベースは前記テスタヘッドの両脇のそれぞれに配置され、
各前記カムベースが引き出される際、各前記カムベースは連結部材で連結されることを特徴とする請求項２記載のウエハ検査装置。
【請求項４】
前記カムフォロアはころからなることを特徴とする請求項２又は３記載のウエハ検査装置。
【請求項５】
前記カムベースの傾斜面の傾斜角は当該カムベースを引き出す際に必要な引き出し力が１０ｋｇｆ以下となるように設定されることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のウエハ検査装置。
【請求項６】
複数のテストヘッドを備え、該複数のテストヘッドは多段に配置され、前記テストヘッドの各々の下部には多数のポゴピンを搭載するポゴフレームが装着され、前記テストヘッドの各々の脇に配置されて当該テストヘッドに関する側方向への移動を当該テストヘッドに関する上方向への移動に変換する第１の移動機構をさらに備え、前記ポゴフレームの各々は前記側方向への移動を許容する第２の移動機構を有するウエハ検査装置の整備方法であって、
前記第１の移動機構が前記側方向への移動を前記上方向への移動に変換し、該上方向の移動によって前記テストヘッドを上昇させて当該テストヘッドを前記ポゴフレームから離間させるテストヘッド離間ステップを有することを特徴とするウエハ検査装置の整備方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハ検査装置及び該装置の整備方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の半導体デバイスが形成された半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）において各半導体デバイスの電気的特性検査を行うために、ウエハ検査装置としてのプローバが用いられている。プローバはウエハと対向する円板状のプローブカードを備え、プローブカードはウエハの半導体デバイスにおける各電極パッドや各半田バンプと対向するように配置される複数の柱状接触端子であるコンタクトプローブを有する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
プローバでは、プローブカードの各コンタクトプローブが半導体デバイスにおける電極パッドや半田バンプと接触し、各コンタクトプローブから各電極パッドや各半田バンプに接続された半導体デバイスの電気回路へ検査信号を流すことによって該電気回路の導通状態等を検査する。
【０００４】
プローブカードの各コンタクトプローブへは検査回路を搭載したテストヘッドから検査信号が流されるが、プローブカード及びテストヘッドの間にはポゴフレームが介在し、該ポゴフレームは各コンタクトプローブ及びテストヘッドの検査回路を電気的に導通させる多数のポゴピンを有する。各ポゴピンは極細針状導通体であり、各コンタクトプローブとの接触の繰り返しを通じて消耗するため、定期的に交換する必要がある。
【０００５】
通常、図１０に示すように、プローバ１００においてテストヘッド１０１はヒンジ機構１０２によって上方向へ回動可能に構成されるため（例えば、特許文献２参照。）、各ポゴピンを交換する際には、テストヘッド１０１を回動させて該テストヘッド１０１の下面に装着されているポゴフレームを暴露させることにより、作業者が各ポゴピンの交換を行う。
【０００６】
近年、ウエハの検査効率を向上するために、それぞれにプローブカード及びポゴフレームが装着された複数のテストヘッドを備え、搬送ステージによって一のテストヘッドへウエハを搬送中に他のテストヘッドでウエハの半導体デバイスを検査可能なウエハ検査装置が開発されている。このウエハ検査装置では、フットプリント削減の観点から複数のテストヘッドが多段積みで配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−０６３２２７号公報
【特許文献２】特開２００９−６００３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した複数のテストヘッドを備えるウエハ検査装置では、一のテストヘッドの上に他のテストヘッドが配置されるため、一のテストヘッドに装着されたポゴフレームの各ポゴピンを交換するために、当該一のテストヘッドを上方向へ回動させることは困難であり、ウエハ検査装置において作業者が各ポゴピンの交換を行うことは困難である。
【０００９】
本発明の目的は、複数のテストヘッドが多段積みで配置されていても、ポゴフレームにおける各ポゴピンの交換を容易に行うことができるウエハ検査装置及び該装置の整備方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１記載のウエハ検査装置は、複数のテストヘッドを備え、該複数のテストヘッドは多段に配置され、前記テストヘッドの各々の下部には多数のポゴピンを搭載するポゴフレームが装着されるウエハ検査装置において、前記テストヘッドの各々の脇に配置されて当該テストヘッドに関する側方向への移動を当該テストヘッドに関する上方向への移動に変換する第１の移動機構を備え、前記ポゴフレームの各々は前記側方向への移動を許容する第２の移動機構を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載のウエハ検査装置は、請求項１記載のウエハ検査装置において、前記第１の移動機構は、前記側方向へ引き出し可能なカムベースと、前記テストヘッドの脇において突出するカムフォロアとを有し、前記カムベースは当該カムベースの引き出し方向と反対方向に向けて上昇する傾斜面を有し、該傾斜面は前記カムフォロアを支持することを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載のウエハ検査装置は、請求項２記載のウエハ検査装置において、１つの前記テスタヘッドに対応して２つの前記カムベースが設けられ、各前記カムベースは前記テスタヘッドの両脇のそれぞれに配置され、各前記カムベースが引き出される際、各前記カムベースは連結部材で連結されることを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載のウエハ検査装置は、請求項２又は３記載のウエハ検査装置において、前記カムフォロアはころからなることを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載のウエハ検査装置は、請求項２乃至４のいずれか１項に記載のウエハ検査装置において、前記カムベースの傾斜面の傾斜角は当該カムベースを引き出す際に必要な引き出し力が１０ｋｇｆ以下となるように設定されることを特徴とする。
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項６記載のウエハ検査装置の整備方法は、複数のテストヘッドを備え、該複数のテストヘッドは多段に配置され、前記テストヘッドの各々の下部には多数のポゴピンを搭載するポゴフレームが装着され、前記テストヘッドの各々の脇に配置されて当該テストヘッドに関する側方向への移動を当該テストヘッドに関する上方向への移動に変換する第１の移動機構をさらに備え、前記ポゴフレームの各々は前記側方向への移動を許容する第２の移動機構を有するウエハ検査装置の整備方法であって、前記第１の移動機構が前記側方向への移動を前記上方向への移動に変換し、該上方向の移動によって前記テストヘッドを上昇させて当該テストヘッドを前記ポゴフレームから離間させるテストヘッド離間ステップを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、第１の移動機構が側方向への移動を上方向への移動に変換し、該上方向の移動によってテストヘッドを上昇させて当該テストヘッドをポゴフレームから離間させるので、テストヘッドの上方向への回動を伴うことなくポゴフレームを側方向へ引き出して暴露させることができる。その結果、複数のテストヘッドが多段積みで配置されていても、ポゴフレームにおける各ポゴピンの交換を容易に行うことができる。また、ポゴフレームを側方向へ引き出す際、ポゴフレームの各ポゴピンがテストヘッドと擦れることがないので、ポゴピンの折損等を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係るウエハ検査装置の構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１のウエハ検査装置の各セルにおけるテスタヘッド、ポゴフレーム及びプローブカードの配置状態を示す側面図である。
【図３】図１におけるテストヘッドの移動機構を説明するための斜視図である。
【図４】図１におけるテストヘッドの移動機構を説明するための正面図である。
【図５】図１におけるテストヘッドの移動機構を説明するための側面図である。
【図６】本実施の形態に係るウエハ検査装置の整備方法としてのテストヘッド離間処理を示す工程図である。
【図７】図３乃至図５におけるカム機構のカムベースにおける傾斜面の傾斜角を示す図である。
【図８】本実施の形態に係るウエハ検査装置の整備方法におけるポゴフレームの引き出しを説明するための図である。
【図９】図３乃至図５のテストヘッドの移動機構の変形例を示す斜視図である。
【図１０】従来のウエハ検査装置としてのプローバの構成を概略的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
まず、本実施の形態に係るウエハ検査装置について説明する。
【００２０】
図１は、本実施の形態に係るウエハ検査装置の構成を概略的に示す斜視図である。
【００２１】
図１において、ウエハ検査装置１０は、複数の検査室（セル）１１が多段に配置されたセルタワー１２と、該セルタワー１２に隣接して配置され、搬送機構（図示しない）を内蔵してウエハの各セル１１への搬出入を行うローダ１３とを備える。セルタワー１２及びローダ１３はそれぞれ直方体状を呈し、高さは、例えば、２．４ｍである。
【００２２】
ウエハ検査装置１０では、セルタワー１２におけるローダ１３との隣接面の反対側（以下、「外側」という。）、及びローダ１３におけるセルタワー１２との隣接面の反対側には作業者がウエハの投入作業や各セル１１の整備作業を行うことが可能な空間が確保されている。
【００２３】
図２は、各セルにおけるテスタヘッド、ポゴフレーム及びプローブカードの配置状態を示す側面図である。
【００２４】
図２において、セル１１は、内部において、プローブカード１５と、検査回路（図示しない）を搭載するテストヘッド１６と、プローブカード１５及びテストヘッド１６の間に介在するポゴフレーム１７とを有する。プローブカード１５及びポゴフレーム１７、並びにポゴフレーム１７及びテストヘッド１６の間にはシール部材１８、１９が配置され、該シール部材１８、１９に囲まれた空間が減圧されることにより、プローブカード１５及びポゴフレーム１７が真空吸着によってテストヘッド１６へ装着される。
【００２５】
また、セル１１の内部にはチャックプレート１４に載置されたウエハＷが搬送機構によって搬入され、該ウエハＷはチャックプレート１４とともにプローブカード１５へ向けて上昇する。チャックプレート１４の上面にはシール部材２５が配置され、該シール部材２５がポゴフレーム１７に当接した際、シール部材２５に囲まれた空間が減圧されることにより、ウエハＷはチャックプレート１４とともにプローブカード１５へ向けて引き寄せられ、ウエハＷ及びプローブカード１５が当接する。
【００２６】
プローブカード１５は、円板状の本体２０と、本体２０の上面のほぼ一面に配置される多数の電極（図示しない）と、本体２０の下面から図中下方へ向けて突出するように配置される多数の柱状接触端子であるコンタクトプローブ２１とを有する。各電極は対応する各コンタクトプローブ２１と接続され、各コンタクトプローブ２１は、プローブカード１５へウエハＷが当接した際、該ウエハＷに形成された各半導体デバイスの電極パッドや半田バンプ（いずれも図示しない）と接触する。
【００２７】
ポゴフレーム１７は、略平板状の本体２２と、該本体２２に穿設された複数の貫通穴であるポゴブロック挿嵌穴２３とを有し、各ポゴブロック挿嵌穴２３には多数のポゴピンが配列されて形成されるポゴブロック２４が挿嵌される。ポゴブロック２４はテストヘッド１６が有する検査回路に接続されるとともに、ポゴフレーム１７へ装着されたプローブカード１５における本体２０の上面の多数の電極へ接触し、該電極に接続される各コンタクトプローブ２１へ検査信号を流すとともに、ウエハＷの各半導体デバイスの電気回路から各コンタクトプローブ２１を介して流れてきた電流を検査回路へ向けて流す。
【００２８】
図１に戻り、各セル１１の外側にはテストヘッド１６及びポゴフレーム１７に対応した大きさの整備用開口部２６が開設され、該整備用開口部２６を介してテストヘッド１６及びポゴフレーム１７が露出する。
【００２９】
ところで、ウエハ検査装置１０では、各セル１１が多段に配置されるため、一のセル１１におけるテストヘッド１６の上方向には空間が存在せず、特許文献２に記載されたプローバ１００のようにテストヘッド１６を上方向へ回動させて該テストヘッド１６の下面に装着されているポゴフレーム１７を暴露させることは困難である。
【００３０】
したがって、各ポゴピンの交換を行う際には、ポゴフレーム１７を暴露させるために、ポゴフレーム１７を外側へ引き出すことが考えられるが、各ポゴピンはテストヘッド１６と接触して検査回路に接続されているため、ポゴフレーム１７をテストヘッド１６に関する側方向（図２中における水平方向）へ移動させると、各ポゴピンがテストヘッド１６と擦れて折損することがある。
【００３１】
本実施の形態では、これに対応して、テストヘッド１６をポゴフレーム１７から離間させる移動機構を備える。
【００３２】
図３乃至図５は、テストヘッドの移動機構を説明するための図であり、図３は斜視図であり、図４は正面図（外側から眺めた図）であり、図５は側面図である。図３乃至図５に示すテストヘッド１６の移動機構は各セル１１に配置される。なお、図５中において後述するカムベース３０は破線で示される。
【００３３】
図３乃至図５において、各セル１１では、テストヘッド１６の両脇のそれぞれにカム機構２７（第１の移動機構）が配置される。
【００３４】
カム機構２７は、テストヘッド１６に関する側方向（以下、単に「側方向」という。）（図３中の白抜き矢印の方向であって、外側に向かう方向）に沿って配置される断面Ｌ字状の長尺部材であるレールガイド２８と、レールガイド２８の側面から側方向と垂直に突出する、例えば、ころからなるカムフォロア２９と、レールガイド２８に隣接して側方向に沿って配置される略角柱状のカムベース３０と、レールガイド２８の下方に配置される略平板状のベース３１とを有する。
【００３５】
レールガイド２８、カムベース３０及びベース３１はテストヘッド１６に固定されず、テストヘッド１６はこれらのレールガイド２８、カムベース３０及びベース３１に対して相対的に移動可能である。カムベース３０はガイド等によって側方向に沿って外側へ引き出し可能に構成される一方、レールガイド２８は上下方向の移動のみが許容され、さらにベース３１はセル１１に固定されて移動が許容されない。
【００３６】
テストヘッド１６は上部において側方向と垂直に突出する鍔状のフランジ３２を有し、該フランジ３２はレールガイド２８によって支持される。また、レールガイド２８及びベース３１の間にはアシストばね３３が配置され、ベース３１に対してレールガイド２８を上方向へ付勢する。カムベース３０は上面において側方向と反対方向にむけて上昇する傾斜面３４を有し、該傾斜面３４はカムフォロア２９を支持する。
【００３７】
また、ポゴフレーム１７は本体２２の両脇から上方向へ立設される側壁３５を有し、該側壁３５には当該ポゴフレーム１７の側方向への移動を許容するガイド３６（第２の移動機構）が配される。
【００３８】
図６は、本実施の形態に係るウエハ検査装置の整備方法としてのテストヘッド離間処理を示す工程図である。なお、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）において、カムベース３０は破線で示される。
【００３９】
図６において、まず、シール部材１８、１９に囲まれた空間の減圧を停止し、テストヘッド１６に対するポゴフレーム１７及びプローブカード１５の装着状態を解除し、さらに、搬送機構によってプローブカード１５をセル１１から搬出した後、作業者がカムベース３０を側方向（図中の白抜き矢印の方向）へ引き出す。
【００４０】
このとき、カムフォロア２９は傾斜面３４から当該傾斜面３４に対して垂直な抗力を受けるが、カムフォロア２９が結合されるレールガイド２８は上下方向の移動のみが許容されるため、傾斜面３４はカムフォロア２９を図中の黒矢印方向に上昇させるのみである（図６（Ａ））。
【００４１】
カムフォロア２９の上昇に伴い、レールガイド２８も上昇するが、該レールガイド２８はテストヘッド１６のフランジ３２を支持するため、フランジ３２を介してテストヘッド１６を上昇させる。
【００４２】
このとき、アシストばね３３はレールガイド２８を上方向に付勢するため、傾斜面３４によるカムフォロア２９の上昇をアシストし、結果として、カムベース３０の引き出しに要する引き出し力を軽減する。
【００４３】
その後、カムベース３０の側方向への引き出しを継続すると、カムフォロア２９は傾斜面３４を相対的に登るが、カムフォロア２９が傾斜面３４を登り切ってカムベース３０の上面に設けられた窪み状のフォロアストッパ３７に到達すると、カムフォロア２９の上昇は止まり、テストヘッド１６も以後、上昇しない（図６（Ｂ））。
【００４４】
カムフォロア２９がフォロアストッパ３７に到達したとき、テストヘッド１６は所定の距離だけ上昇してポゴフレーム１７から離間する（図６（Ｃ））（テストヘッド離間ステップ）。
【００４５】
また、ウエハ検査装置１０のカム機構２７では、作業者によるカムベース３０の引き出しに必要な引き出し力が、例えば、１０ｋｇｆ以下に設定される。具体的には、アシストばね３３が、４５ｋｇｆ〜５５ｋｇｆでレールガイド２８を上方向へ付勢し、傾斜面３４の傾斜角（図７中のθ）が１０°〜１４°、好ましくは１０．５°〜１１．５°に設定される。この場合、アシストばね３３の付勢力（例えば、５０ｋｇｆで引き出し力を約５ｋｇｆほど低減する）にもよるが、傾斜面３４の傾斜角が１０°であって、カムベース３０の引き出し距離が８５ｍｍであれば、必要な引き出し力は１ｋｇｆ〜６．８ｋｇｆであり、傾斜面３４の傾斜角が１４°であって、カムベース３０の引き出し距離が６０ｍｍであれば、必要な引き出し力は１．４ｋｇｆ〜９．５ｋｇｆである。
【００４６】
本実施の形態に係るウエハ検査装置の整備方法では、テストヘッド１６が上昇してポゴフレーム１７から離間した後、図８に示すように、作業者がポゴフレーム１７を側方向に引き出す。ポゴフレーム１７のガイド３６は、例えば、ＬＭガイドによって構成されるのが好ましく、これにより、作業者のポゴフレーム１７の引き出しに必要な引き出し力を低減することができる。なお、図８ではカム機構２７が省略されている。
【００４７】
上述したウエハ検査装置１０によれば、カム機構２７がカムベース３０の側方向への移動を上方向への移動に変換し、該上方向の移動によってテストヘッド１６を上昇させて当該テストヘッド１６をポゴフレーム１７から離間させるので、テストヘッド１６の上方向への回動を伴うことなくポゴフレーム１７を外側へ引き出して暴露させることができる。その結果、複数のセル１１が多段積みで配置されて、実質的に複数のテストヘッド１６が多段積みに配置されていても、ポゴフレーム１７における各ポゴピンの交換を容易に行うことができる。また、ポゴフレーム１７を側方向へ引き出す際、ポゴフレーム１７の各ポゴピンがテストヘッド１６と擦れることがないので、ポゴピンの折損等を防止することができる。
【００４８】
上述したウエハ検査装置１０では、テストヘッド１６の脇においてレールガイド２８から側方向へ垂直に突出するカムフォロア２９はカムベース３０の傾斜面３４によって支持されるので、カムベース３０が引き出される際、傾斜面３４はカムフォロア２９を上昇させ、もって、テストヘッド１６を容易に上方向へ移動させることができる。
【００４９】
また、上述したウエハ検査装置１０では、カム機構２７が主に、側方向に沿って配置されるレールガイド２８と、レールガイド２８に隣接して側方向に沿って配置され、側方向に引き出されるカムベース３０と、カムベース３０の傾斜面３４に支持されるカムフォロア２９とによって構成されるので、カム機構２７を配置するために必要な空間を減少させることができ、もって、ウエハ検査装置１０の肥大化を防止することができる。
【００５０】
さらに、上述したウエハ検査装置１０では、テストヘッド１６及びポゴフレーム１７のいずれも側方向に引き出されるため、テストヘッド１６の引き出し及びポゴフレーム１７の引き出しの両方をセルタワー１２の外側で行うことでき、もって作業者の作業効率を向上することができる。
【００５１】
上述したウエハ検査装置１０では、カムフォロア２９はころからなるので、カムフォロア２９が傾斜面３４に沿って移動する際の抵抗を小さくすることができ、もって、カムベースを引き出す際に必要な引き出し力を低減することができ、さらに、カムベースの傾斜面３４の傾斜角は当該カムベースを引き出す際に必要な引き出し力が１０ｋｇｆ以下となるように設定されるので、作業者の負担を軽減することができる。
【００５２】
以上、本発明について、上述した実施の形態を用いて説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。
【００５３】
例えば、図９に示すように、カムベース３０を引き出す際、テストヘッド１６の両脇のそれぞれに配置される２つのカムベース３０を連結部材３８で連結してもよい。これにより、テストヘッド１６の両脇のカムフォロア２９を同時に上昇させることができ、もって、テストヘッド１６が上方向へ移動する際に傾くのを防止することができる。
【符号の説明】
【００５４】
Ｗ  ウエハ
１０  ウエハ検査装置
１５  プローブカード
１６  テストヘッド
１７  ポゴフレーム
２７  カム機構
２８  レールガイド
２９  カムフォロア
３０  カムベース
３３  アシストばね
３４  傾斜面
３６  ガイド
３８  連結部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014179379.tif 000009
【図８】
2014179379.tif 000010
【図９】
2014179379.tif 000011
【図１０】
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