(57)【要約】【課題】テストヘッド側保持構造を改良して、トッププレートの移動機能を保持したまま、プローブカード反り防止機能が向上された半導体試験装置を実現する。【解決手段】プローバに接するトッププレ−トと、このトッププレ−トをフローティング支持するテストヘッド本体とを具備する半導体試験装置において、前記トッププレ−トと前記テストヘッド本体との間に設けられ前記プローバとトッププレ−トとの結合動作後に前記トッププレ−トと前記テストヘッド本体とを固定する固定手段を具備したことを特徴とする半導体試験装置である。【選択図】図１
2011141227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローバに接するトッププレ−トと、このトッププレ−トをフローティング支持するテストヘッド本体とを具備する半導体試験装置において、
前記トッププレ−トと前記テストヘッド本体との間に設けられ前記プローバとトッププレ−トとの結合動作後に前記トッププレ−トと前記テストヘッド本体とを固定する固定手段
を具備したことを特徴とする半導体試験装置。
【請求項２】
前記固定手段は、
前記トッププレ−トに一方端が接続された固定ブロックと、
この固定ブロックの他方端に設けられた第１の斜面部と、
前記テストヘッド本体に水平方向に移動可能に支持された楔状部材と、
この楔状部材に設けられ前記第１の斜面部と同じ傾斜を有し前記第１の斜面部に隙間を保って対向して設けられ前記プローバとトッププレ−トとの結合動作後に前記楔状部材の移動により前記第１の斜面部に接して前記トッププレ−トと前記テストヘッド本体とを固定する第２の斜面部と、
前記楔状部材を水平方向に移動する移動手段と
を具備したことを特徴とする請求項１記載の半導体試験装置。
【請求項３】
前記移動手段はピストンシリンダー機構が使用されたこと
を特徴とする請求項２記載の半導体試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体試験装置に関するものである。
更に詳述すれば、プローブカードの変形を小さくするプローブカード保持機構を有する、特に、プローブ針がウエハに安定して接触することができるプローブカード保持機構を有する半導体試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図２は従来より一般に使用されている従来例の要部構成説明図、図３は図２に示す装置のトッププレート３０の要部を示した下面図、図４は図２に示す装置のフック部３４の拡大構成図、図５は図２に示す装置のフック部３５の拡大構成図、図６は図２に示す装置の動作を説明する図、図７は図２に示す装置の動作を説明する図である。
【０００３】
図２において、テストヘッド１０は、図示しない装置本体と電気的に接続され、図示しないピンエレクトロニクスカードと呼ばれるプリント基板が複数搭載されている。
テストボード２０は、長方形状で、テストヘッド１０に取り付けられ、４つのフローティングユニット２１、１つのフローティングユニット２２を有している。
【０００４】
フローティングユニット２１は、テストボード２０の四隅に配置される。フローティングユニット２２は、フローティングユニット２１よりテストヘッド１０に近く、テストボード２０の中心に配置される。
そして、フローティングユニット２１，２２は、ＸＹＺ方向にフローティングが行えるように、内部にばねが設けられる。
【０００５】
トッププレート３０は、テストヘッド１０と電気的に接続し、テストボード２０に取り付けられ、複数のコネクタ３１、コネクタホルダ３２、複数のコネクタホルダ３３、複数のフック部３４，３５、ブロック３６，３７，３８を有する。
複数のコネクタ３１は、図示しないケーブルによりテストヘッド１０と電気的に接続し、コネクタホルダ３２に取り付けて円周状に配置される。
【０００６】
コネクタホルダ３２は、コネクタ３１が取り付けられていない位置に複数の突起部３２１が設けられる。
複数のフック３３は、Ｌ字状に形成され、コネクタ３１より外側に設けられる。
複数のフック部３４、３５は、コネクタ３１の取り付け位置より内側の窪んで形成された面に、図３に示されるように交互に放射状に配置される。
【０００７】
フック部３４は、図４に示されているように、エアシリンダ３４１、アーム３４２、可動部材３４３、バネ３４４、くさび形部材３４５、Ｔ字部材３４６、バネ３４７を有する。
エアシリンダ３４１は、トッププレート３０の内側の窪んだ面に取り付けられる。
アーム３４２は、Ｔ字状に形成され、Ｔ字状の長手方向にスライド可能にエアシリンダ３４１に取り付けられる。
【０００８】
可動部材３４３は、アーム３４２の先端に、Ｔ字状の短手方向にスライド可能に取り付けられる。
バネ３４４は、アーム３４２と可動部材３４３とのスライド部分に取り付けられる。
くさび形部材３４５は、可動部材３４３のスライド方向に対して、垂直方向にスライド可能に取り付けられ、上面を傾斜させている。
Ｔ字部材３４６は、くさび形部材３４５を貫通して、可動部材３４３にネジ止めする。  バネ３４７は、Ｔ字部材３４６の長手が差し込まれ、くさび形部３４５を押す。
【０００９】
フック部３５は、図５に示されているように、エアシリンダ３５１、アーム３５２、くさび形部材３５３、Ｔ字部材３５４、バネ３５５を有する。
エアシリンダ３５１は、トッププレート３０の内側に窪んだ面に取り付けられる。
アーム３５２は、Ｌ字状に形成され、Ｌ字状の長手方向にスライド可能にエアシリンダ３５１に取り付けられる。
【００１０】
くさび形部材３５３は、アーム３５２のＬ字形状の短手の先端に、アーム３５２のスライド方向と同じ方向にスライド可能に取り付けられ、上面を傾斜させている。
Ｔ字部材３５４は、アーム３５２を貫通して、くさび形部材３５３にネジ止めする。
バネ３５５は、Ｔ字部材３５３の長手が差し込まれ、くさび形部材３５３を押す。
【００１１】
ブロック３６は、中心部に、四角柱状に形成されると共に、下面が四角錐形状に形成され、くさび形部材３４５の傾斜面が四角錐形状部の傾斜面に当接される。
ブロック３７，３８は、円柱状に形成されている。
そして、ブロック３７は、フローティングユニット２１に対向する位置に形成される。  ブロック３８は、フローティングユニット２２に対向する位置に形成される。
ここで、フローティングユニット２２、ブロック３６，３８が押圧部となるが、くさび部材３４５を押圧部として含ませてもよい。
【００１２】
プローブカード４０は、円状で、下面に複数のプローブピン４１が設けられ、上面にコネクタ３１と連結するコネクタ４２、補強部材４３、つば状部材４４を有する。
コネクタ４２は、コネクタ３１と共に、例えば、ＺＩＦ（Zero Insertion Force）コネクタ等が用いられる。
補強部材４３は、骨組みが放射状に形成され、突起部３２１が当接される。
【００１３】
つば状部材４４はブロックで、上面がプローブカード４０に平行な平面状に形成されると共に、上部につば状部が形成され、補強部材４３の中央部に設けられ、くさび形部材３４５の下面がつば状部の上面に当接し、くさび形部材３５３の傾斜面がつば状部の下面に当接する。
【００１４】
プローバ５０は、開口の周囲に複数のフック５１が設けられ、開口にカードホルダ５２が取り付けられ、ＸＹＺ方向、回転可能な測定ステージ５３を有している。
フック５１は、Ｌ字状に形成され、円周状に移動可能で、フック３３に嵌めあわされる。
【００１５】
カードホルダ５２は、開口を有し、プローブカード４０が搭載される。
プローブカード４０の中央部には、プローブピン４１が挿入されている。
測定ステージ５３は、ウェハ６０が搭載され、ウェハ６０のチップをプローブピン４１に押し当てて、電気的に接続させる。
【００１６】
このような装置の動作を、図６，図７を用いて以下に説明する。
図６に示す状態から、カードホルダ５２が図示しない取付装置により上昇し、コネクタ４２をコネクタ３１に連結し、突起部３２１が補強部材４３に当接され、図７に示す状態になる。
【００１７】
エアシリンダ３４１を駆動させて、くさび形部材３４５の傾斜面をブロック３６の傾斜面に当接させ、くさび形部材３４５の下面をつば状部材４４の上面に当接させる。
このとき、バネ３４７の弾性力により、くさび形部材３４５がブロック３６、つば状部材４４に対して押し当てられる。
【００１８】
また、バネ３４４の弾性力が、可動部材３４３を介して、くさび形部３４５を下方向へ押し下げ、つば状部材４４へ押圧する。
この結果、フローティングユニット２２のバネの弾性力による押圧力が、ブロック３８、３６、くさび形状部３４５を介して、つば状部材４４に伝達され、プローブカード４０の中央部が押圧される。
【００１９】
次に、エアシリンダ３５１を駆動させて、くさび形部材３５３の傾斜面をつば状部材４４のつば状部分の下面に当接させる。
このとき、バネ３５５の弾性力により、くさび形部材３５３がつば状部材４４に対して押し当てられる。この結果、くさび形部材３５３がつば状部材４４を押し上げ、プローブカード４０の中央部が押し上げられる。
【００２０】
そして、フローティングユニット２１のバネの弾性力による押圧力が、ブロック３７を介して、トッププレート３０に伝達される。
そして、トッププレート３０のコネクタ３１、突起部３２１からプローブカード４０に対して、押圧力が伝達される。
【００２１】
測定ステージ５３が、上昇して、ウェハ６０をプローブピン４１に電気的に接続させ、図２の状態になる。そして、テストヘッド１０とウェハ６０のチップが信号のやり取りを行い、チップの試験が行われる。
【００２２】
このように、フローティングユニット２２が、ブロック３８，３６、フック部３４を介して、バネの弾性力によりつば状部材４４を押圧して、プローブカード４０の中央部を押圧するので、測定ステージ５３（プローバ５０）の押圧力によりプローブカード４０が上方に反ることを抑制することができる。
【００２３】
また、フック部３５が、つば状部材４４を押し上げて、プローブカード４０の中央部を押し上げるので、プローブカード４０が下方に反ることを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】特開２００７−１１６０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
このような装置においては、以下の問題点がある。
プローブピン４１の接触により生じる反力は、フック部３４，３５およびブロック３６を介して、トッププレート３０で保持される。
【００２６】
トッププレート３０は、フローティングユニット２１，２２を介しテストヘッド１０にて保持され、また、フック３３，５１を介しプローバ５０でも保持される。
トッププレート３０はフローティングユニット２１，２２を介しているため、テストヘッド１０との相対位置を変更することが可能であり、プローバ５０の動作に連動し、カードホルダ５２、プローバ５０との相対位置を保ったまま、移動できる。
【００２７】
テストヘッド１０側の保持部はフローティング機能をバネ構造で実現しているために、上記プローブピン反力をバネ力で保持する構造となっている。
このため、半導体試験装置のプローブピンの増大の趨勢に対して、増大するプローブピン反力と、フローティング機能に適切なバネ力のバランスを取ることが難しい構造となっており、期待通りのプローブカード反り防止機能が得られない場合がある。
【００２８】
本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、テストヘッド側保持構造を改良して、トッププレートの移動機能を保持したまま、プローブカード反り防止機能が向上された半導体試験装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
このような課題を達成するために、本発明では、請求項１の半導体試験装置においては、
プローバに接するトッププレ−トと、このトッププレ−トをフローティング支持するテストヘッド本体とを具備する半導体試験装置において、前記トッププレ−トと前記テストヘッド本体との間に設けられ前記プローバとトッププレ−トとの結合動作後に前記トッププレ−トと前記テストヘッド本体とを固定する固定手段を具備したことを特徴とする。
【００３０】
本発明の請求項２の半導体試験装置においては、請求項１記載の半導体試験装置において、
前記固定手段は、前記トッププレ−トに一方端が接続された固定ブロックと、この固定ブロックの他方端に設けられた第１の斜面部と、前記テストヘッド本体に水平方向に移動可能に支持された楔状部材と、この楔状部材に設けられ前記第１の斜面部と同じ傾斜を有し前記第１の斜面部に隙間を保って対向して設けられ前記プローバとトッププレ−トとの結合動作後に前記楔状部材の移動により前記第１の斜面部に接して前記トッププレ−トと前記テストヘッド本体とを固定する第２の斜面部と、前記楔状部材を水平方向に移動する移動手段とを具備したことを特徴とする。
【００３１】
本発明の請求項３の半導体試験装置においては、請求項２記載の半導体試験装置において、
前記移動手段はピストンシリンダー機構が使用されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の請求項１によれば、次のような効果がある。
トッププレ−トがフローティング機構を介さず、固定手段によりテストヘッド本体に直接支持されるので、トッププレ−トがプローブカードのプローブピンの反力を確実に受け止めることができ、プローブカードのそり防止機能が向上された半導体試験装置が得られる。
プローブピンの反力は最終的には、テストヘッド本体で受け止めるので、プローブピンの反力に対抗するフローティング機構に、適切なばね力のバランスを取る必要が全くなくなり、半導体試験装置のプローブピンの増大の趨勢に対して、プローブピンの増大に容易に対応でき、安価な半導体試験装置が得られる。
【００３３】
本発明の請求項２によれば、次のような効果がある。
固定手段は、トッププレ−トに一方端が接続され他方端に第１の斜面部を有する固定ブロックと、テストヘッド本体に水平方向に移動可能に支持された楔状部材と、この楔状部材に設けられ第１の斜面部と同じ傾斜を有し第１の斜面部に隙間を保って対向して設けられプローバとトッププレ−トとの結合動作後に楔状部材の移動により第１の斜面部に接してトッププレ−トとテストヘッド本体とを固定する第２の斜面部と、楔状部材を水平方向に移動する移動手段とを具備する。
【００３４】
この結果、楔状部材の組み合わせにより、固定されるので、テストヘッド本体とトッププレ−トとの距離を容易に調整して固定でき、安価な半導体試験装置が得られる。
【００３５】
本発明の請求項３によれば、次のような効果がある。
移動手段はピストンシリンダー機構が使用されたので、楔状部材の移動が確実安価に出来る半導体試験装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。
【図２】従来より一般に使用されている従来例の要部構成説明図である。
【図３】図２に示す装置のトッププレート３０の要部を示した下面図である。
【図４】図２に示す装置のフック部３４の拡大構成図である。
【図５】図２に示す装置のフック部３５の拡大構成図である。
【図６】図２に示す装置の動作を説明する図である。
【図７】図２に示す装置の動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例の要部構成説明図である。
図において、図２と同一記号の構成は同一機能を表す。
以下、図２との相違部分のみ説明する。
【００３８】
図１において、固定手段７０はトッププレ−ト３０とテストヘッド本体１０との間に設けられ、プローバ５０とトッププレ−ト３０との結合動作後に、トッププレ−ト３０とテストヘッド本体１０とを固定する。
この場合は、固定手段７０は、固定ブロック７１と第１の斜面部７２と楔状部材７３と第２の斜面部７４と移動手段７５とを有する。
【００３９】
固定ブロック７１は、トッププレ−ト３０に一方端が接続されている。
第１の斜面部７２は、固定ブロック７１の他方端に設けられている。
楔状部材７３は、テストヘッド本体１０に水平方向に移動可能に支持されている。
第２の斜面部７４は、この楔状部材７３に設けられ、第１の斜面部７２と同じ傾斜を有し、第１の斜面部７２と隙間を保って対向して設けられている。
【００４０】
第２の斜面部７４は、プローバ５０とトッププレ−ト３０との結合動作後に、楔状部材７３の移動により、第１の斜面部７２に接して、トッププレ−ト３０とテストヘッド本体１０とを固定する。
移動手段７５は、楔状部材７３を水平方向に移動する。
この場合は、移動手段７５はピストンシリンダー機構が使用されている。
【００４１】
以上の構成において、テストヘッド１０がプローバ５０に接続されるプロセスにおいて、トッププレート３０はフック５１，３３によりプローバ５０と連結される。
このとき、ピストンシリンダー機構７５のピストン７５１の大部分は、シリンダー７５２に収まっている。
第２の斜面部７４は、第１の斜面部７２と隙間を保って対向して配置されおり、トッププレート３０の移動を可能としている。
【００４２】
トッププレート３０は、フローティングユニット２１を介しテストヘッド１０にて保持され、また、フック３３，５１を介しプローバ５０でも保持される。
トッププレート３０はフローティングユニット２１を介しているため、テストヘッド１０との相対位置を変更することが可能であり、プローバ５０の動作に連動し、カードホルダ５２、プローバ５０との相対位置を保ったまま、移動でき、プローバ５０とトッププレート３０の位置合わせが行われる。
【００４３】
プローバ５０とトッププレート３０の位置合わせが完了した後、ピストンシリンダー機構７５のピストン７５１は伸長し、楔状部材７３を固定ブロック７１に押し当てて、第１の斜面部７２と第２の斜面部７４とが接する。
第１の斜面部７２と第２の斜面部７４とが接することで、図１の下方からのプローブピン４１の反力を、フローティングユニット２１を介さずテストヘッド１０にて直接受けることが出来る。
【００４４】
この結果、
トッププレ−ト３０がフローティング機構２１を介さず、固定手段７０によりテストヘッド本体１０に直接支持されるので、トッププレ−ト３０がプローブカード４０のプローブピン４１の反力を確実に受け止めることができ、プローブカード４０のそり防止機能が向上された半導体試験装置が得られる。
【００４５】
プローブピン４１の反力は最終的には、テストヘッド本体１０で受け止めるので、プローブピン４１の反力に対抗するフローティング機構２１に、適切なばね力のバランスを取る必要が全くなくなり、半導体試験装置のプローブピンの増大の趨勢に対して、プローブピン４１の増大に容易に対応でき、安価な半導体試験装置が得られる。
【００４６】
固定手段７０は、この場合は、トッププレ−ト３０に一方端が接続され他方端に第１の斜面部７２を有する固定ブロック７１と、テストヘッド本体１０に水平方向に移動可能に支持された楔状部材７３と、この楔状部材７３に設けられ第１の斜面部７２と同じ傾斜を有し第１の斜面部７２に隙間を保って対向して設けられプローバ５０とトッププレ−ト３０との結合動作後に楔状部材７３の移動により第１の斜面部７２に接してトッププレ−ト３０とテストヘッド本体１０とを固定する第２の斜面部７４と、楔状部材７３を水平方向に移動する移動手段７５とを具備する。
【００４７】
この結果、楔状部材７３の組み合わせにより、固定されるので、テストヘッド本体１０とトッププレ−ト３０との距離を容易に調整して固定でき、安価な半導体試験装置が得られる。
移動手段７５はピストンシリンダー機構７５１，７５２が使用されたので、楔状部材７３の移動が確実、安価に出来る半導体試験装置が得られる。
【００４８】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。
したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
【符号の説明】
【００４９】
１０    テストヘッド
２０    テストボード
２１    フローティングユニット
２２    フローティングユニット
３０    トッププレート
３１    コネクタ
３２    コネクタホルダ
３２１  突起部
３３    フック
３４    フック部
３４１  エアシリンダ
３４２  アーム
３４３  可動部材
３４４  バネ
３４５  くさび形部材
３４６  Ｔ字部材
３４７  バネ
３５    フック部
３５１  エアシリンダ
３５２  アーム
３５３  くさび形部材
３５４  Ｔ字部材
３５５  バネ
３６    ブロック
３７    ブロック
３８    ブロック
４０    プローブカード
４１    プローブピン
４２    コネクタ
４３    補強部材
４４    つば状部材
５０    プローバ
５１    フック
５２    カードホルダ
５３    測定ステージ
６０    ウェハ
７０    固定手段
７１    固定ブロック
７２    第１の斜面部
７３    楔状部材
７４    第２の斜面部
７５    移動手段
７５１  ピストン
７５２  シリンダー
【図１】
2011141227.tif 000003
【図２】
2011141227.tif 000004
【図３】
2011141227.tif 000005
【図４】
2011141227.tif 000006
【図５】
2011141227.tif 000007
【図６】
2011141227.tif 000008
【図７】
2011141227.tif 000009