(57)【要約】【課題】従来のプローブ装置は一台で複数のテスタには対応できない。【解決手段】本発明のプローブ装置２０は、プローブカード２４を着脱可能に保持し且つテストヘッド専用のポゴリング２５を接続するカードクランプ２６と、このカードクランプ２６が固定されたヘッドプレート２７とを備え、カードクランプ２６は、テスタの種類に関係なく、それぞれに専用のポゴリング２５、４０、５０を装着できる大きさを有し、且つ、上記各ポゴリングの接続部がカードクランプ２６の接続部に適合しない時にポゴリング２５、４０、５０をカードクランプ２６の接続構造に変換する変換リング３０、４１、５１を有する。【選択図】　　　図２
2004140241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブカードを着脱可能に保持し且つテストヘッド専用のポゴリングを接続するカード保持機構と、このカード保持機構が固定されたヘッドプレートとを備え、上記ポゴリングを介して上記プローブカードと上記テストヘッドとを電気的に接触させてテスタからの信号に基づいて被検査体の電気的特性検査を行なうプローブ装置において、複数種の大きさのポゴリングに対応可能なカード保持機構を設けると共に、複数種のポゴリングをそれぞれに専用の接続変換リングを介して上記カード保持機構に装着することを特徴とするプローブ装置。
【請求項２】
プローブカードを着脱可能に保持し且つテストヘッド専用のポゴリングを接続するカード保持機構と、このカード保持機構が固定されたヘッドプレートとを備え、上記ポゴリングを介して上記プローブカードと上記テストヘッドとを電気的に接触させてテスタからの信号に基づいて被検査体の電気的特性検査を行なうプローブ装置において、上記カード保持機構は、テスタの種類に関係なく、それぞれに専用のポゴリングを装着できる大きさを有し、且つ、上記各ポゴリングの接続部が上記カード保持機構の接続部に適合しない時に上記各ポゴリングを上記カード保持機構の接続構造に変換する接続変換リングを有することを特徴とするプローブ装置。
【請求項３】
上記各種のポゴリングそれぞれに専用の接続変換リングは、内周面がそれぞれのポゴリングの外周面と係合すると共に外周面が上記カード保持機構と係合することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプローブ装置。
【請求項４】
上記ヘッドプレートは、複数種のテストヘッドそれぞれの接続用部品を装着するための加工部を有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のプローブ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プローブ装置に関し、更に詳しくは、最小限の設計変更、改造で複数種のテスタと接続することができるプローブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程でウエハに形成されたデバイスの電気的特性検査を行なう場合にはプローブ装置が用いられる。このプローブ装置は、例えば図６の（ａ）、（ｂ）に示すように、ウエハＷを搬送するローダ室１と、ローダ室１から引き渡されたウエハＷの電気的特性検査を行うプローバ室２とを備えている。ローダ室１は、カセット収納部３と、ウエハＷをローダ室１へ搬送するウエハ搬送機構４と、ウエハ搬送機構４を介してウエハＷを搬送する過程でそのオリフラまたはノッチを基準にしてプリアライメントするサブチャック５とを備えている。
【０００３】
また、プローバ室２は、ウエハ搬送機構４からプリアライメント後のウエハＷを載置し且つ昇降機構を内蔵した載置台（メインチャック）６と、メインチャック６をＸ及びＹ方向に移動させるＸＹテーブル７と、ＸＹテーブル７を介して移動するメインチャック６の上方に配置されたプローブカード８と、プローブカード８を着脱可能に保持するカード保持機構（以下、「カードクランプ」と称す。）９と、プローブカード８の複数のプローブピン８Ａとメインチャック６上のウエハＷの複数の電極パッドを正確に位置合わせする位置合わせ機構（アライメント機構）１０とを備えている。アライメント機構１０は、アライメントブリッジ１０Ａに取り付けられ且つウエハＷを撮像する上カメラ１０Ｂと、メインチャック６に付設され且つプローブピン８Ａを撮像する下カメラ１０Ｃとを備え、アライメントブリッジ１０Ａが一対のガイドレール１０Ｄに従ってプローバ室２の正面最奥部から中央のプローブセンタまで進出し、ウエハＷの電極パッドとプローブピン８ＡのＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向のアライメントを行なう。
【０００４】
また、図６の（ａ）に示すようにプローバ室２の上端にはヘッドプレート１１が装着され、ヘッドプレート１１の開口部にはプローブカード８を着脱自在に保持するカードクランプ９が装着されている。そして、ヘッドプレート１１にはテスタ（図示せず）のテストヘッドＴが旋回可能に配設され、テストヘッドＴとプローブカード８はカードクランプ９においてポゴリング１２を介して電気的に接続されている。そして、テスタから検査用信号をテストヘッドＴ、パフォーマンスボード及びポゴリング１２を介してプローブピン８Ａへ送信し、プローブピン８ＡからウエハＷの電極パッドに検査用信号を印加してウエハＷに形成された複数の半導体素子（デバイス）の電気的特性検査を行う。
【０００５】
ところが、デバイスの種類によって検査内容、電極パッドの数や配列パターンが異なるため、デバイスの検査内容に即して複数のテスタを使い分けている。複数のテスタにはそれぞれに専用のテストヘッド、パフォーマンスボードを有している。一方、プローブ装置は特定のテスタに専用のプローブカード８及びポゴリング１２を有し、プローブカード８はポゴリング１２を介してテスタのパフォーマンスボードと電気的に接続されている。従って、プローブ装置はテスタと一対一の関係で対応している。
【０００６】
従って、プローブ装置は特定のテスタにしか接続できない接続構造になっている。特定のテスタに接続されているプローブ装置を他のテスタに接続する場合には、他のテスタのパフォーマンスボードに対応してポゴリング１２及びプローブカード８を準備しなくてはならない。ところが、ポゴリング１２はテスタ毎にポゴピン数、ピン配列及び外形が異なるため、ポゴリング１２とプローブカード８とを接続部する場合の接続部材であるカードクランプ９の構造をポゴリング１２に合わせて設計変更するなど、接続構造を大幅に改造しなくてはならない。殊に近年、半導体装置が多様化して多品種少量生産になっているため、デバイスの検査も多様化し、テスタ及びプローブ装置の種類が多くなってきている。
【０００７】
そこで、ポゴリングとインナーリング（カードクランプに相当する）の間にアダプタリングを介在させ、テスタを変更してもアダプタで対応し、インナーリングを改造することなくそのまま使用することができる、接続構造が提案されている（特許文献１）。
【０００８】
また、特許文献１と同様に一つのプローブ装置のヘッドプレートに取り付けることにより複数のテストヘッドに接続できるユニバーサルツーリングプレートが提案されている（非特許文献１）。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−３４９１２８号公報（段落
【００１３】第１行〜第６行）
【非特許文献１】
システマチック社ホームページ［平成１４年７月１９日検索］（ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｒｏｂｅｒｓｏｌｕｔｏｉｎｓ．ｃｏｍ／ｉｄ１＿ｍ．ｈｔｍ）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の接続構造の場合には、ポゴリングとインナーリング間にアダプタリングを介在させることにより、一つのインナーリングの汎用性を高めるようにしたものであるが、インナーリング自体はテスタの種類に応じて複数準備する必要があり、全てのテスタには対応できないという課題があった。この場合にはテストヘッド毎にヘッドプレートのテストヘッドとの接続構造を設計し改造しなくてはならないという課題があった。
【００１１】
また、非特許文献１のユニバーサルツーリングプレートの場合には種々のテストヘッドとの接続部品を装着することができるものの、ユニバーサルツーリングプレートをヘッドプレートに取り付けなくてはならないという課題があった。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、最小限の設計、改造で複数のテスタそれぞれに専用のテストヘッドに対して電気的に接続できる汎用性の高いプローブ装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載のプローブ装置は、プローブカードを着脱可能に保持し且つテストヘッド専用のポゴリングを接続するカード保持機構と、このカード保持機構が固定されたヘッドプレートとを備え、上記ポゴリングを介して上記プローブカードと上記テストヘッドとを電気的に接触させてテスタからの信号に基づいて被検査体の電気的特性検査を行なうプローブ装置において、複数種の大きさのポゴリングに対応可能なカード保持機構を設けると共に、複数種のポゴリングをそれぞれに専用の接続変換リングを介して上記カード保持機構に装着することを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項２に記載のプローブ装置は、プローブカードを着脱可能に保持し且つテストヘッド専用のポゴリングを接続するカード保持機構と、このカード保持機構が固定されたヘッドプレートとを備え、上記ポゴリングを介して上記プローブカードと上記テストヘッドとを電気的に接触させてテスタからの信号に基づいて被検査体の電気的特性検査を行なうプローブ装置において、上記カード保持機構は、テスタの種類に関係なく、それぞれに専用のポゴリングを装着できる大きさを有し、且つ、上記各ポゴリングの接続部が上記カード保持機構の接続部に適合しない時に上記各ポゴリングを上記カード保持機構の接続構造に変換する接続変換リングを有することを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の請求項３にプローブ装置は、請求項１または請求項２に記載の発明において、上記各種のポゴリングそれぞれに専用の接続変換リングは、内周面がそれぞれのポゴリングの外周面と係合すると共に外周面が上記カード保持機構と係合することを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の請求項４に記載のプローブ装置は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、上記ヘッドプレートは、複数種のテストヘッドそれぞれの接続用部品を装着するための加工部を有することを特徴とするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図５に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。
本実施形態のプローブ装置２０は、例えば図１に示すように、ローダ室２１と、プローバ室２２と、コントロールパネル２３とを備えている。そして、コントロールパネル２３を介してプローブ装置２０を駆動制御する。ローダ室２１及びプローバ室２２は、最大級（例えば、３００ｍｍ）の口径を有するウエハを含め、如何なる口径のウエハの如何なる検査にも対応できる能力を有し、後述するようにあらゆる種類のテスタに対しても接続可能な構造になっている。従って、ローダ室２１及びプローバ室の駆動機構等は従来のプローブ装置に準じて構成されている。
【００１８】
以下、本実施形態の特徴部分を中心に説明する。即ち、プローバ室２２は、例えば図２の（ａ）、（ｂ）及び図３に示すように、プローブカード２４を着脱可能に保持し且つテストヘッド（図示せず）専用のポゴリング２５を接続するカードクランプ２６と、このカードクランプ２６が固定されたヘッドプレート２７とを備え、ポゴリング２５を介してプローブカード２４とテストヘッドとを電気的に接触させてテスタ（図示せず）からの信号に基づいてメインチャック２８上のウエハＷの電気的特性検査を行なう。
【００１９】
ヘッドプレート２７は最も大型のテストヘッドであっても接続し得る大きさに形成されている。このヘッドプレート２７の略中央には図２の（ａ）、図３に示すように円形状の開口部が形成され、この開口部にリング部材２９を介してリング状のカードクランプ２６が装着されている。このカードクランプ２６は一種類でテスタ（テストヘッド）の種類に関係なくあらゆる種類のテストヘッドに対応したポゴリング２５を装着し得るように形成されている。ポゴリング２５は、テストヘッドによってポゴピン２５Ａ（図４の（ａ）参照）の本数、配列パターン、外径及び外観が異なるため、図２の（ａ）、（ｂ）に示すようにポゴリング２５とカードクランプ２６の間には接続変換リング（以下、単に「変換リング」と称す。）３０が介在する。
【００２０】
変換リング３０は、ポゴリングの種類によって異なり、一種類のポゴリングに対して専用に使用される。そこで、図２の（ｂ）に示すポゴリング２５に使用される変換リング３０について説明する。この変換リング３０は、図２の（ｂ）及び図４の（ａ）に示すように内周面がポゴリング２５の外周面に係合するようポゴリング２５の外径と略同一径に形成されている。そして、変換リング３０の内周縁部上面にネジ孔が形成され、このネジ孔においてポゴリング２５がネジ止めされて一体化している。また、変換リング３０の外周縁部にはフランジ部３０Ａが形成され、このフランジ部３０Ａを介してカードクランプ２６と係合する。
【００２１】
カードクランプ２６の内周面には図３に示すように内側フランジ部２６Ａが形成され、この内側フランジ部２６Ａ上に変換リング３０のフランジ部３０Ａが係合する。そして、フランジ部３０Ａと内側フランジ部２６Ａをネジ止めすることによってポゴリング３０とカードクランプ２６が接続され、一体化される。
【００２２】
また、カードクランプ２６にはプローブカード２４が固定されているため、ポゴリング２５とカードクランプ２６が一体化すると、図４の（ａ）に模式的に示すように複数のポゴピン２５Ａがこれらに対応してプローブカード２４上面の外周縁部に形成された接続端子２４Ａとそれぞれ弾接し、ポゴリング２５とプローブカード２４が電気的に接続される。また、プローブカード２４は下面に複数のプローブピン（図示せず）を有している。
【００２３】
また、図２の（ａ）、（ｂ）に示すようにヘッドプレート２７には、テストヘッドをポゴリング２５に接続する際に用いられるガイドピン３１が固定用プレート３１Ａを介して立設されている。固定用プレート３１Ａは、ヘッドプレート２７に予め穿設されたネジ孔２７Ａに対してネジ止めすることによってヘッドプレート２７上に固定される。また、リング部材２９の左右上面にはテストヘッドとの接続に必要な部品３２が互いに対向して配置されている。従って、テストヘッドをポゴリング２５と接続する際には、テストヘッドの孔がガイドピン３１に嵌入してテストヘッドをヘッドプレート２７上で位置決めすると共に、これら両者が部品３２を介して接続する。
【００２４】
更に、図２の（ａ）に示すようにヘッドプレート２７には他の全てのテストヘッドを接続する際に使用するガイドピンや接続部材を取り付けるためのネジ孔等の加工部が全て形成されている。従って、如何なるテストヘッドであってもヘッドプレート２７上に接続することができるようになっている。
【００２５】
例えば図４の（ｂ）、（ｃ）は他の種類のテストヘッドに接続するためのポゴリング４０、５０及びその変換リング４１、５１を示す図である。図４の（ｂ）、（ｃ）に示すポゴリング４０、５０はそれぞれポゴピンの数、外観等の仕様が異なり、このままでは図３に示すカードクランプ２６には装着することができない。そこで、変換リング４１を介してポゴリング４０をカードクランプ２６に対して装着する。変換リング４１の内周面はポゴリング４０の外周面と係合し、連結できる形状に形成されている。変換リング４１の外周面にはフランジ部４１Ａが形成され、このフランジ部４１Ａが図３に示すカードクランプ２６のフランジ部２６Ａと係合し、連結できるようになっている。
【００２６】
図５の（ａ）、（ｂ）はポゴリング４０をヘッドプレート２７に装着した状態を示す図である。ポゴリング４０を接続するテストヘッドは図４の（ａ）に示すテストヘッドとは異なるため、ガイドピンや接続用の部品も異なる。そのため、図２、図５に示すようにヘッドプレート２７には接続用の部品４２を取り付けるためのネジ孔２７Ｂ等が予め形成され、リング部材２９には部品４２を装着するための切欠き部２９Ａが予め形成されている。図４の（ｃ）に示すポゴリング５０をヘッドプレート２７に装着した状態については図示してないが、ポゴリング５０に対応するテストヘッドに対する接続部品を取り付けるための加工部もヘッドプレート２７に形成されている。
【００２７】
以上説明したように本実施形態によれば、複数種の大きさのポゴリング２５、４０、５０に対応可能なカードクランプ２６を設けると共に、複数種のポゴリング２５、４０、５０をそれぞれに専用の変換リング３０、４１、５１を介してカードクランプ２６に装着するようにしたため、例えばテスタ（テストヘッド）の種類の変更によりポゴリング２５からポゴリング４０、５０に変更になっても、変更後のポゴリング４０、５０をそれぞれに専用の変換リング４１、５１を介してカードクランプ２６に装着ことができ、ヘッドプレート２７の改造を最小限の設計変更で複数のテスタのテストヘッドに対して電気的に接続することができ、一種類のプローブ装置２０で複数のテスタに対応することができる。また、テストヘッドとプローブカード２４を接続する際にインターフェースとして機能するカードクランプ２６も一種類で済ますことができ、予備品としての在庫管理を簡素化することができる。従って、多品種少量生産のデバイスであっても一種類のプローブ装置２０で迅速に対応することができる。
【００２８】
使用するテスタの全てが予め判っておれば、全てのテスタのテストヘッドを接続するための加工部をヘッドプレート２７加工しておくことにより簡単に各テスタに対して簡単に接続することができる。また、予定していないテスタにプローブ装置２０を接続する場合であっても、新たに必要なガイドピン等の接続用部品、変換リングやテストヘッドとの接続に必要なネジ孔等の加工部を最小限の設計し、加工で新たなテスタに対してもプローブ装置２０を引き続き使用して接続することができる。
【００２９】
また、本実施形態によれば、複数種のテスタに対して一種類のプローブ装置２０を必要台数設置するだけで良く、装置のメンテナンス等の保守管理を簡素化することができる。
【００３０】
尚、本発明は上記各実施形態に何等制限されるものではない。要は、複数種の大きさのポゴリングに対応可能なカード保持機構を設けると共に、複数種のポゴリングをそれぞれに専用の変換リングを介してカード保持機構に装着することができるプローブ装置であれば、本発明に含まれる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の請求項１〜請求項４に記載の発明によれば、最小限の設計、改造で複数のテスタそれぞれに専用のテストヘッドに対して電気的に接続できる汎用性の高いプローブ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプローブ装置の一実施形態を示す外観図である。
【図２】図１に示すプローバ室の要部を示す図で、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその断面図である。
【図３】図２の（ｂ）に示すヘッドプレートの部分を拡大して示す断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ異なるポゴリングと各ポゴリングに専用の変換リングを装着した状態を示す断面図である。
【図５】図４の（ｂ）に示すポゴリングを図３に示すヘッドプレートに装着した状態を示す図で、（ａ）は図２の（ａ）に相当する図、（ｂ）は図２の（ｂ）に相当する図である。
【図６】従来のプローブ装置の一例を示す図で、（ａ）はプローブ装置の一部を破断して示す正面図、（ｂ）はプローブ装置の平面図である。
【符号の説明】
２０　　プローブ装置
２４　　プローブカード
２５、４０、５０　　ポゴリング
２６　　カードクランプ（カード保持機構）
２７　　ヘッドプレート
３０、４１、５１　　変換リング
【図１】
2004140241.tif 000003
【図２】
2004140241.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004140241.tif 000006
【図５】
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【図６】
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