(57)【要約】【課題】プローブカードの各プローブ針の交換を容易に行うことができるプローブカードホルダを提供する。【解決手段】プローブカードホルダ１６は、ウエハＷに形成された半導体デバイスの電極パッド等へ接触するプローブ針を有するプローブカード１７を保持し、プローバ１０が有する本体１２におけるプローブカード１７の相対位置を規制し、本体１２に係合するアウターリング２６と、プローブカード１７を保持し、且つアウターリング２６の内側に嵌合自在に形成されるインナーリング２７と、アウターリング２６及びインナーリング２７を連結する１つのリンクピン２９とを備え、１つのリンクピン２９は、インナーリング２７のアウターリング２６に対する位置変化を許容するとともに、インナーリング２７のアウターリング２６からの離間を防止する。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に形成された半導体デバイスの電極へ接触するプローブ針を有するプローブカードを保持し、基板検査装置が有する本体における前記プローブカードの相対位置を規制するプローブカードホルダであって、
前記本体に係合する外側環状体と、
前記プローブカードを保持し、且つ前記外側環状体の内側に嵌合自在に形成される内側環状体と、
前記外側環状体及び前記内側環状体を連結する１つの連結機構とを備え、
前記１つの連結機構は、前記内側環状体の前記外側環状体に対する位置変化を許容するとともに、前記内側環状体の前記外側環状体からの離間を防止することを特徴とするプローブカードホルダ。
【請求項２】
前記１つの連結機構は、球体から丸棒状のシャフトが延伸して形成される被遊嵌部材と、前記球体を収容可能な内部空間であって、外部とスリットを介して連通する内部空間を有する遊嵌部材とを有し、
前記スリットの幅は前記球体の直径以下であって前記シャフトの直径以上であり、
前記被遊嵌部材の球体が前記遊嵌部材の内部空間に収容される際、前記被遊嵌部材のシャフトは前記スリットを介して前記遊嵌部材の外側へ延伸することを特徴とする請求項１記載のプローブカードホルダ。
【請求項３】
前記被遊嵌部材は前記内側環状体に設けられ、前記遊嵌部材は前記外側環状体に設けられることを特徴とする請求項２記載のプローブカードホルダ。
【請求項４】
前記遊嵌部材は断面が下向きコの字状の筐体からなり、
前記スリットは前記筐体における前記内側環状体側の側面において前記筐体の高さ方向に沿い、さらに前記筐体における天井面に到達するように形成され、且つ前記天井面の途中で途切れることを特徴とする請求項３記載のプローブカードホルダ。
【請求項５】
半導体デバイスが形成された基板を収容する筐体状の本体と、該本体内に配置されて前記基板を載置する載置台と、前記載置された基板の前記半導体デバイスの電極へ接触するプローブ針を有するプローブカードと、該プローブカードを保持し、前記本体における前記プローブカードの相対位置を規制するプローブカードホルダとを備える基板検査装置であって、
前記プローブカードホルダは、前記本体に係合する外側環状体と、前記プローブカードを保持し、且つ前記外側環状体の内側に嵌合自在に形成される内側環状体と、前記外側環状体及び前記内側環状体を連結する１つの連結機構とを有し、
前記１つの連結機構は、前記内側環状体の前記外側環状体に対する位置変化を許容するとともに、前記内側環状体の前記外側環状体からの離間を防止することを特徴とする基板検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブカードホルダ及び基板検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板としての半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）に形成された半導体デバイス、例えば、パワーデバイスやメモリの電気的特性を検査する装置としてプローバが知られている。
【０００３】
プローバは、多数のプローブ針を有する円板状のプローブカードと、ウエハを載置して上下左右に自在に移動するステージとを備え、プローブカードの各プローブ針を半導体デバイスが有する電極パッドや半田バンプに接触させ、各プローブ針から電極パッドや半田バンプへ検査電流を流すことによって半導体デバイスの電気的特性を検査する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
プローブカードでは各プローブ針が、該プローブカードがプローバに装着された際の下面に相当する片面（以下、「プローブ針配置面」という。）に配置されるが、プローブカードの各プローブ針は電極パッド等への接触を繰り返し、針先が摩耗することがあるため、定期的にプローブ針を交換する必要がある。
【０００５】
各プローブ針を交換する場合、プローブカードをプローバから取り出した後、プローブカードを上下面に関して転回させてプローブ針配置面が上方を向くように作業台等に載置する。これにより、作業者は窮屈な姿勢を取ることなく、各プローブ針の交換を容易に行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７―２９７２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、通常、プローブカードは、該プローブカードを囲むプローブカードホルダに装着され、プローブカードホルダはプローブカードのプローバにおける相対位置を規制するため、プローブカードとプローブカードホルダを分離させるのは好ましくない。
【０００８】
したがって、プローブ針を交換するためにプローブカードを上下面に関して転回させる際、プローブカードホルダ及びプローブカードを一体的に転回させる必要があるが、プローブカードホルダ及びプローブカードを合わせた重量は約１０ｋｇｆに達するため、作業者にとってプローブカードホルダ及びプローブカードの転回は難作業となり、結果として、プローブカードの各プローブ針の交換を容易に行うことができないという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、プローブカードの各プローブ針の交換を容易に行うことができるプローブカードホルダ及び基板検査装置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記載のプローブカードホルダは、基板に形成された半導体デバイスの電極へ接触するプローブ針を有するプローブカードを保持し、基板検査装置が有する本体における前記プローブカードの相対位置を規制するプローブカードホルダであって、前記本体に係合する外側環状体と、前記プローブカードを保持し、且つ前記外側環状体の内側に嵌合自在に形成される内側環状体と、前記外側環状体及び前記内側環状体を連結する１つの連結機構とを備え、前記１つの連結機構は、前記内側環状体の前記外側環状体に対する位置変化を許容するとともに、前記内側環状体の前記外側環状体からの離間を防止することを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載のプローブカードホルダは、請求項１記載のプローブカードホルダにおいて、前記１つの連結機構は、球体から丸棒状のシャフトが延伸して形成される被遊嵌部材と、前記球体を収容可能な内部空間であって、外部とスリットを介して連通する内部空間を有する遊嵌部材とを有し、前記スリットの幅は前記球体の直径以下であって前記シャフトの直径以上であり、前記被遊嵌部材の球体が前記遊嵌部材の内部空間に収容される際、前記被遊嵌部材のシャフトは前記スリットを介して前記遊嵌部材の外側へ延伸することを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載のプローブカードホルダは、請求項２記載のプローブカードホルダにおいて、前記被遊嵌部材は前記内側環状体に設けられ、前記遊嵌部材は前記外側環状体に設けられることを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載のプローブカードホルダは、請求項３記載のプローブカードホルダにおいて、前記遊嵌部材は断面が下向きコの字状の筐体からなり、前記スリットは前記筐体における前記内側環状体側の側面において前記筐体の高さ方向に沿い、さらに前記筐体における天井面に到達するように形成され、且つ前記天井面の途中で途切れることを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項５記載の基板検査装置は、半導体デバイスが形成された基板を収容する筐体状の本体と、該本体内に配置されて前記基板を載置する載置台と、前記載置された基板の前記半導体デバイスの電極へ接触するプローブ針を有するプローブカードと、該プローブカードを保持し、前記本体における前記プローブカードの相対位置を規制するプローブカードホルダとを備える基板検査装置であって、前記プローブカードホルダは、前記本体に係合する外側環状体と、前記プローブカードを保持し、且つ前記外側環状体の内側に嵌合自在に形成される内側環状体と、前記外側環状体及び前記内側環状体を連結する１つの連結機構とを有し、前記１つの連結機構は、前記内側環状体の前記外側環状体に対する位置変化を許容するとともに、前記内側環状体の前記外側環状体からの離間を防止することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、プローブカードホルダの１つの連結機構が、内側環状体の外側環状体に対する位置変化を許容するとともに、内側環状体の外側環状体からの離間を防止するので、内側環状体は１つの連結機構を支点として外側環状体に対して転回することができる。その結果、外側環状体を基板検査装置の本体に係合させたまま、内側環状体のみを転回させて該内側環状体が保持するプローブカードを上下面に関して転回させることができる。すなわち、プローブカードホルダを作業台へ搬送することなく、プローブカードの転回を行うことができ、もって、プローブカードの各プローブ針の交換を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板検査装置としてのプローバの構成を概略的に説明する斜視図である。
【図２】図１におけるステージの移動機構の構成を概略的に示す斜視図である。
【図３】本実施の形態に係るプローブカードホルダの構成を概略的に示す斜視図である。
【図４】図３におけるリンク機構近傍の部分拡大斜視図である。
【図５】図３におけるリンク機構近傍の分解部分拡大斜視図であり、図５（Ａ）はリンクピン近傍を示し、図５（Ｂ）はブラケット近傍を示す。
【図６】図３におけるリンク機構近傍の部分拡大断面図であり、図６（Ａ）はインナーリングがアウターリングへ嵌合される場合を示し、図６（Ｂ）はインナーリングをアウターリングから持ち上げる場合を示す。
【図７】図１のプローバにおけるプローブカードの各プローブ針の交換方法の工程図である。
【図８】図１のプローバにおけるプローブカードの各プローブ針の交換方法の工程図である。
【図９】図１のプローバにおけるプローブカードの各プローブ針の交換方法の工程図である。
【図１０】図１のプローバにおけるプローブカードの各プローブ針の交換方法の工程図である。
【図１１】図１のプローバにおけるプローブカードの各プローブ針の交換方法の工程図である。
【図１２】図１におけるプローブカードホルダガイドの変形例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】
【００１７】
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。
【００１８】
図１は、本実施の形態に係る基板検査装置としてのプローバの構成を概略的に説明する斜視図である。
【００１９】
図１において、プローバ１０は、ウエハＷを載置するステージ１１（載置台）を内蔵する本体１２と、該本体１２に隣接して配置されるローダ１３と、本体１２を覆うように配置されるテストヘッド１４とを備え、大口径、例えば、直径が３００ｍｍや４５０ｍｍのウエハＷに形成された半導体デバイスの電気的特性の検査を行う。
【００２０】
本体１２は内部が空洞の筐体形状を呈し、天井部１２ａにはステージ１１に載置されたウエハＷの上方において開口する開口部１２ｂが設けられ、該開口部１２ｂには、略円板状のプローブカードホルダ１６が係合し、プローブカードホルダ１６は円板状のプローブカード１７を保持する（いずれも後述の図３参照）。これにより、プローブカード１７はウエハＷと対向する。ウエハＷはステージ１１に対する相対位置がずれないように該ステージ１１へ真空吸着される。
【００２１】
テストヘッド１４は方体形状を呈し、本体１２上に設けられたヒンジ機構１５によって上方向へ回動可能に構成される。テストヘッド１４が本体１２を覆う際、該テストヘッド１４はコンタクトリング（図示しない）を介してプローブカード１７と電気的に接続される。また、テストヘッド１４はプローブカード１７から伝送される半導体デバイスの電気的特性を示す電気信号を測定データとして記憶するデータ記憶部や該測定データに基づいて検査対象のウエハＷの半導体デバイスの電気的な欠陥の有無を判定する判定部（いずれも図示しない）を有する。
【００２２】
ローダ１３は、搬送容器であるＦＯＵＰ（図示しない）に収容される、半導体デバイスが形成されたウエハＷを取り出して本体１２のステージ１１へ載置し、また、半導体デバイスの電気的特性の検査が終了したウエハＷをステージ１１から除去してＦＯＵＰへ収容する。
【００２３】
プローブカード１７におけるウエハＷと対向する面（以下、「プローブ針配置面」という。）にはウエハＷの半導体デバイスの電極パッドや半田バンプに対応して多数のプローブ針（図示しない）が配置される。ステージ１１はプローブカード１７及びウエハＷの相対位置を調整して半導体デバイスの電極パッド等を各プローブ針へ当接させる。
【００２４】
半導体デバイスの電極パッド等を各プローブ針へ当接する際、テストヘッド１４はプローブカード１７の各プローブ針を介して半導体デバイスへ検査電流を流し、その後、プローブカード１７は半導体デバイスの電気的特性を示す電気信号をテストヘッド１４のデータ記憶部に伝送し、該データ記憶部は伝送された電気信号を測定データとして記憶し、判定部は記憶された測定データに基づいて検査対象の半導体デバイスの電気的な欠陥の有無を判定する。
【００２５】
図２は、図１におけるステージの移動機構の構成を概略的に示す斜視図である。
【００２６】
図２において、ステージ１１の移動機構１８は、図２中に示すＹ方向に沿って移動するＹステージ１９と、同図中に示すＸ方向に沿って移動するＸステージ２０と、同図中に示すＺ方向に沿って移動するＺ移動部２１とを有する。
【００２７】
Ｙステージ１９はＹ方向に沿って配置されたボールねじ（図示しない）の回動によってＹ方向に高精度に駆動され、ボールねじはステップモータであるＹステージ用モータ（図示しない）によって回動される。Ｘステージ２０はＸ方向に沿って配置されたボールねじ２２の回動によってＸ方向に高精度に駆動される。ボールねじ２２もステップモータであるＸステージ用モータ（図示しない）によって回動される。また、ステージ１１は、Ｚ移動部２１の上において、図２中に示すθ方向に移動自在に配置され、該ステージ１１上にウエハＷが載置される。
【００２８】
移動機構１８では、Ｙステージ１９、Ｘステージ２０、Ｚ移動部２１及びステージ１１が協働してウエハＷに形成された半導体デバイスを、プローブカード１７と対向する位置に移動させ、さらに、半導体デバイスの電極パッド等を各プローブ針へ当接させる。
【００２９】
また、プローバ１０の本体１２内には、図２に示すように、プローブカードホルダガイド２３が配置される。プローブカードホルダガイド２３は、略円板状のプローブカードホルダ１６を担持可能な二股状のフォーク２４と、略平板状のガイド２５とを有し、フォーク２４はガイド２５の長手方向に関してスライド移動可能に構成される。
【００３０】
ウエハＷに形成された半導体デバイスの電気的特性の検査時、プローブカードホルダガイド２３は、図２中Ｚ方向に沿って立設し、且つステージ１１と対向するように、本体１２の正面側（本体１２の図２中Ｙ方向に関する端面側）へ配置され、プローブカード１７の各プローブ針の交換時、プローブカードホルダガイド２３は、ガイド２５の上端を支点として引き上げられて図２中Ｙ方向と反対方向（以下、「正面方向」という。）へ延出する。
【００３１】
図３は、本実施の形態に係るプローブカードホルダの構成を概略的に示す斜視図である。
【００３２】
図３において、プローブカードホルダ１６は、略円環状のアウターリング２６（外側環状体）と、該アウターリング２６の内側に嵌合される略円環状のインナーリング２７（内側環状体）とを有する。インナーリング２７は上下２分割可能に構成され、プローブカード１７を挟み込んで保持する。
【００３３】
インナーリング２７はアウターリング２６の内側へ同心状に嵌合するが、インナーリング２７の外径はアウターリング２６の内径よりも小さく設定されるため、インナーリング２７はアウターリング２６によって拘束されない。一方で、インナーリング２７がアウターリング２６と嵌合する際、インナーリング２７のアウターリング２６に対する相対位置はノックピン（図示しない）等によって規制される。また、プローブカードホルダ１６が本体１２の開口部１２ｂへ係合する際、アウターリング２６の開口部１２ｂに対する相対位置もノックピン（図示しない）等によって規制される。したがって、プローブカードホルダ１６のアウターリング２６及びインナーリング２７は、本体１２に対するプローブカード１７の相対位置を規制する。
【００３４】
また、プローブカードホルダ１６はアウターリング２６及びインナーリング２７を連結する１つのリンク機構２８（連結機構）を有する。リンク機構２８はアウターリング２６内縁部及びインナーリング２７の外縁部を跨ぐように配置される。
【００３５】
図４は、図３におけるリンク機構近傍の部分拡大斜視図である。
【００３６】
図４に示すように、リンク機構２８はインナーリング２７の外縁部に設けられたリンクピン２９（被遊嵌部材）と、アウターリング２６の内縁部に設けられたブラケット３０（遊嵌部材）とを有する。
【００３７】
リンクピン２９は、図５（Ａ）に示すように、インナーリング２７の外縁部の上面に据え付けられたベース３１と、該ベース３１からインナーリング２７の径方向に突出する丸棒状のシャフト３２と、該シャフト３２の先端に設けられた球体状のボールコネクタ３３とを有する。
【００３８】
ブラケット３０は、図５（Ｂ）に示すように、断面が下向きコの字状を呈する筐体状のケース３４を有し、該ケース３４はアウターリング２６の内縁部の上面において当該アウターリング２６の内周縁に沿うように配置される。また、ブラケット３０はケース３４のインナーリング２７側の側面（以下、「内側面」という。）において高さ方向に沿って設けられたスリット３５を有し、該スリット３５はケース３４の内部空間３６を外部と連通させる。内部空間３６は少なくともボールコネクタ３３を収容可能な大きさに形成され、内部空間３６においてボールコネクタ３３が自在に回転可能なようにケース３４及びボールコネクタ３３の間にクリアランスが設けられる。
【００３９】
ブラケット３０は内部空間３６にボールコネクタ３３を収容した状態で取り付けネジ３７によってアウターリング２６へ取り付けられる。このとき、図６（Ａ）に示すように、リンクピン２９のシャフト３２はスリット３５を介してブラケット３０の外側へ延出する。
【００４０】
スリット３５の幅Ｗはボールコネクタ３３の直径以下であってシャフト３２の直径以上であるため、リンクピン２９がブラケット３０から離間することがない。一方で、上述したように、ボールコネクタ３３は内部空間３６において自在に回転可能であるため、ボールコネクタ３３が回転することによってリンクピン２９はブラケット３０に対する位置を自在に変化させることができる。これにより、インナーリング２７はアウターリング２６に対する位置を自在に変化させることができる。
【００４１】
また、スリット３５は、図６（Ａ）に示すように、ケース３４の内側面からさらにケース３４の天井面まで到達し、且つ天井面３４ａの途中で途切れる。したがって、スリット３５は、ボールコネクタ３３の回転に伴うシャフト３２の移動を規制し、シャフト３２の変位はケース３４の内側面及び天井面３４ａまでにおいてのみ許容される。具体的には、図６（Ｂ）に示すように、アウターリング２６の水平面からθ＝９０°以下、例えば、θ＝６５°までインナーリング２７を持ち上げることができる。
【００４２】
プローブカードホルダ１６では、アウターリング２６からインナーリング２７を持ち上げたとき、シャフト３２の中心軸Ｌ周りにボールコネクタ３３を回転させることによってインナーリング２７とともに該インナーリング２７が保持するプローブカード１７を上下面に関して転回することができる。
【００４３】
次に、プローバ１０におけるプローブカード１７の各プローブ針の交換方法について説明する。
【００４４】
図７〜図１１は、図１のプローバにおけるプローブカードの各プローブ針の交換方法の工程図である。
【００４５】
まず、プローブカードホルダガイド２３を、ガイド２５の上端を支点として引き上げて正面方向へ延出させ、フォーク２４をガイド２５に対して正面方向と反対方向へ移動させ、該フォーク２４にプローブカードホルダ１６のアウターリング２６を保持させ、さらに、フォーク２４をガイド２５に対して正面方向へ移動させてプローブカードホルダ１６をプローブカード１７とともに本体１２の外側へ引き出す（図７）。
【００４６】
次いで、リンク機構２８を支点としてインナーリング２７をアウターリング２６から持ち上げ（図８）、ブラケット３０のケース３４の内部空間３６においてボールコネクタ３３をシャフト３２の中心軸Ｌ周りに回転させることにより、リンク機構２８を支点としてインナーリング２７をアウターリング２６に対して回転させ（図９）、インナーリング２７が保持するプローブカード１７を上下面に関して転回させる（図１０）。
【００４７】
次いで、プローブカード１７のプローブ針配置面を上方に向けたままインナーリング２７をアウターリング２６へ向けて倒し込み、インナーリング２７をアウターリング２６へ嵌合させる（図１１）。その結果、プローブカード１７のプローブ針配置面が上方を向いた状態のままでプローブカードホルダ１６はプローブカードホルダガイド２３に載置される。
【００４８】
次いで、作業者はプローブ針配置面における各プローブ針の交換を実行し、本方法を終了する。
【００４９】
図１のプローバ１０によれば、プローブカードホルダ１６の１つのリンクピン２９が、インナーリング２７のアウターリング２６に対する位置変化を許容するとともに、インナーリング２７のアウターリング２６からの離間を防止するので、インナーリング２７は１つのリンクピン２９を支点としてアウターリング２６に対して転回することができる。その結果、アウターリング２６をプローブカードホルダガイド２３のフォーク２４に係合させたまま、インナーリング２７のみを転回させて該インナーリング２７が保持するプローブカード１７を上下面に関して転回させることができる。すなわち、プローブカードホルダ１６を作業台へ搬送することなく、プローブカード１７の転回を行うことができ、もって、作業者によるプローブカード１７の各プローブ針の交換を容易に行うことができる。
【００５０】
また、図１のプローバ１０では、ブラケット３０のスリット３５はケース３４における内側面においてケース３４の高さ方向に沿い、さらにケース３４における天井面３４ａに到達するように形成され、且つ天井面３４ａの途中で途切れるので、シャフト３２の変位はケース３４における内側面及びケース３４における天井面３４ａの途中までにおいてのみ許容される。その結果、シャフト３２がケース３４におけるアウターリング２６側の側面に変位することがなく、もって、シャフト３２に連結されるインナーリング２７が持ち上げられた際に当該インナーリング２７がアウターリング２６側へ倒れ込むのを防止することができる。
【００５１】
以上、本発明について、上記各実施の形態を用いて説明したが、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではない。
【００５２】
例えば、プローブカードホルダガイド２３はフォーク２４及びガイド２５によって構成されたが、プローブカードホルダガイドの構成はこれに限られず、図１２に示すように、図中Ｙ方向に沿って配置された一対のガイドレール３７によって構成されてもよい。この場合においてプローブカード１７の各プローブ針の交換を行う際、一対のガイドレール３７によってプローブカードホルダ１６を担持し、さらに、一対のガイドレール３７を正面方向へ引き出してプローブカードホルダ１６を本体１２の外側へ引き出す。
【符号の説明】
【００５３】
Ｗ  ウエハ
１０  プローバ
１６  プローブカードホルダ
１７  プローブカード
２６  アウターリング
２７  インナーリング
２８  リンク機構
２９  リンクピン
３０  ブラケット
３２  シャフト
３３  ボールコネクタ
３４  ケース
３４ａ  天井面
３５  スリット
３６  内部空間
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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