(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査体の載置台に隣接し、この載置台の上方に固定されたプローブカードのプローブを研磨する研磨機構において、上記プローブを研磨する昇降可能な研磨体と、この研磨体を昇降させる昇降駆動機構と、この昇降駆動機構を介して昇降する上記研磨体を下降端で支承し且つ上記載置台の近傍に固定された支持体と、この支持体を支承する水平移動可能な支持板と、この支持板を水平方向に直進させる直進駆動機構とを備え、上記研磨体にはその下面から垂下して上記支持体から下方へ突出するシャフトを設けると共に上記支持板には上記シャフトが嵌入する嵌入孔を設け、上記プローブの研磨時には上記昇降駆動機構を介して上記研磨体を押し上げて上記シャフトの突出下端を上記嵌入孔から抜き出した後、上記直進駆動機構を介して上記支持板を直進させて上記支持板の嵌入孔以外の部分で上記シャフトを支承することを特徴とするプローブの研磨機構。
【請求項２】
上記昇降駆動機構としてエアシリンダを設けたことを特徴とする請求項１に記載のプローブの研磨機構。
【請求項３】
上記昇降駆動機構として上記直進駆動機構を介して駆動するカム及びカムフォロワを設け、上記カムは上記直進駆動機構によって直進する上記支持板の上面にその上面を上記支持板が直進する方向に横切って立設され且つ上記カムの上端面が上記直進方向に起伏して形成されており、また、上記カムフォロワは上記研磨体に連結され且つ上記研磨体の自重により上記カムの上端面と係合しており、上記支持板が上記直進駆動機構を介して直進する間に上記カムフォロワが上記カムの上端面の起伏に従って昇降して上記研磨体を上記支持体において昇降させることを特徴とする請求項１に記載のプローブの研磨機構。
【請求項４】
被検査体の載置台と、この載置台の上方に配置されたプローブカードと、このプローブカードのプローブを研磨する研磨機構とを備えたプローブ装置において、上記研磨機構は、上記プローブを研磨する昇降可能な研磨体と、この研磨体を昇降させる昇降駆動機構と、この昇降駆動機構を介して昇降する上記研磨体を下降端で支承し且つ上記載置台の近傍に固定された支持体と、この支持体を支承する水平移動可能な支持板と、この支持板を水平方向に直進させる直進駆動機構とを備え、上記研磨体にはその下面から垂下して上記支持体から下方へ突出するシャフトを設けると共に上記支持板には上記シャフトが嵌入する嵌入孔を設け、上記プローブの研磨時には上記昇降駆動機構を介して上記研磨体を押し上げて上記シャフトの突出下端を上記嵌入孔から抜き出した後、上記直進駆動機構を介して上記支持板を直進させて上記支持板の嵌入孔以外の部分で上記シャフトを支承することを特徴とするプローブ装置。
【請求項５】
上記昇降駆動機構としてエアシリンダを設けたことを特徴とする請求項４に記載のプローブ装置。
【請求項６】
上記昇降駆動機構として上記直進駆動機構を介して駆動するカム及びカムフォロワを設け、上記カムは上記直進駆動機構によって直進する上記支持板の上面にその上面を上記支持板が直進する方向に横切って立設され且つ上記カムの上端面が上記直進方向に起伏して形成されており、また、上記カムフォロワは上記研磨体に連結され且つ上記研磨体の自重により上記カムの上端面と係合しており、上記支持板が上記直進駆動機構を介して直進する間に上記カムフォロワが上記カムの上端面の起伏に従って昇降して上記研磨体を上記支持体において昇降させることを特徴とする請求項４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、プローブの研磨機構及びプローブ装置に関し、更に詳しくは半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」と称す。）等の被検査体の電気的特性検査を行う際に用いられるプローブへの付着物を除去するプローブの研磨機構及びこの研磨機構を有するプローブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被検査体であるウエハの電気的特性検査には例えばプローブ装置が用いられる。プローブ装置は、カセット内に収納されたウエハＷを搬送するローダ室と、このローダ室内に配設された搬送機構（図示せず）を介して搬送されたウエハＷの電気的特性検査を行うプローバ室とを備えている。
【０００３】
プローバ室は、ウエハＷを載置するＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向に移動可能な載置台（メインチャック）と、このメインチャック上に載置されたウエハＷを検査位置に正確にアライメントするアライメント機構と、アライメント機構によりアライメントされたウエハの電気的検査を行うためのプローブを有するプローブカードとを備え、テストヘッドを介してプローブカードとテスタ（図示せず）間を電気的に接続し、プローブと接触したウエハの検査を行うようになっている。
【０００４】
ウエハＷの検査を行う時には、ウエハの電極パッド（例えばアルミニウムによって形成されている）表面に形成された自然酸化膜（酸化アルミニウムからなる）等をプローブによって削り取り、プローブと電極パッドとを電気的に導通させてウエハの検査を行うが、この検査を繰り返しているとプローブの針先に絶縁性の酸化アルミニウム等の不純物が付着し、その後の検査に支障を来すことがある。そこで、例えばメインチャック近傍に配設された研磨機構を用いてプローブの針先の不純物を除去し、その後の検査を支障なく行うようにしている。
【０００５】
而して、従来のプローブの研磨機構は、例えば図４に示すように、載置台（メインチャック）１に隣接する正方形状の研磨体２と、この研磨体２を昇降させる昇降駆動機構として設けられたエアシリンダ３と、このエアシリンダ３が立設された固定台４とを備えている。エアシリンダ３は研磨体１の四隅に配置され、研磨体２を四隅で昇降するように支持している。また、固体台４は例えばメインチャック１の側面に固定され、メインチャック１から水平に張り出している。
【０００６】
上記研磨機構を用いてプローブを研磨する場合には、メインチャック１がＸ、Ｙ方向へ移動し、図５に示すように研磨体２がプローブカード５の真下に来る間に、研磨機構のエアシリンダ３が駆動して研磨体２が図４の位置から図５の実線位置まで上昇する。引き続きメインチャック１が上昇してプローブ５Ａと研磨体２が接触する。その後、研磨のためにメインチャック１がＺ方向に上昇オーバードライブして研磨体２とプローブ５Ａが圧接した後、メインチャック１が下降し、再び上昇する。この昇降動作を繰り返す間に、エアシリンダ３の空気圧で研磨体２を支持した状態でプローブ５Ａの研磨を行うことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のプローブの研磨機構の場合には、研磨時にエアシリンダ３の空気圧で研磨体２を支持しているが、最近ではＩＣチップの高集積化に伴ってプローブ本数が激増し、その本数が２０００〜３０００本レベルに達し研磨時の研磨体２への荷重も格段に大きくなっているため、エアシリンダ３の空気圧では研磨体２を十分に支持することができず、プローブ５Ａから荷重を受けると研磨体２が図５の実線位置から一点鎖線位置（初期の位置）まで沈み込み研磨を行うことができず、ひいては研磨体２に隣接するアライメント用のカメラを損傷する虞すらある。しかも、研磨体２に適用し得るエアシリンダ３の能力、つまり空気圧にも限界があるため、従来の研磨機構では最近のプローブカード５の研磨には対応することができない。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、今後プローブ本数が増加し、プローブと研磨体間の荷重が格段に増大しても安定した研磨を確実に行うことができるプローブの研磨機構及びプローブ装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載のプローブの研磨機構は、被検査体の載置台に隣接し、この載置台の上方に固定されたプローブカードのプローブを研磨する研磨機構において、上記プローブを研磨する昇降可能な研磨体と、この研磨体を昇降させる昇降駆動機構と、この昇降駆動機構を介して昇降する上記研磨体を下降端で支承し且つ上記載置台の近傍に固定された支持体と、この支持体を支承する水平移動可能な支持板と、この支持板を水平方向に直進させる直進駆動機構とを備え、上記研磨体にはその下面から垂下して上記支持体から下方へ突出するシャフトを設けると共に上記支持板には上記シャフトが嵌入する嵌入孔を設け、上記プローブの研磨時には上記昇降駆動機構を介して上記研磨体を押し上げて上記シャフトの突出下端を上記嵌入孔から抜き出した後、上記直進駆動機構を介して上記支持板を直進させて上記支持板の嵌入孔以外の部分で上記シャフトを支承することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項２に記載のプローブの研磨機構は、請求項１に記載の発明において、上記昇降駆動機構としてエアシリンダを設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項３に記載のプローブの研磨機構は、請求項１に記載の発明において、上記昇降駆動機構として上記直進駆動機構を介して駆動するカム及びカムフォロワを設け、上記カムは上記直進駆動機構によって直進する上記支持板の上面にその上面を上記支持板が直進する方向に横切って立設され且つ上記カムの上端面が上記直進方向に沿って起伏して形成されており、上記カムフォロワは上記研磨体に連結され且つ上記研磨体の自重により上記カムの上端面と係合しており、上記支持板が上記直進駆動機構を介して直進する間に上記カムフォロワが上記カムの上端面の起伏に従って昇降して上記研磨体を上記支持体において昇降させることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項４に記載のプローブ装置は、被検査体の載置台と、この載置台の上方に配置されたプローブカードと、このプローブカードのプローブを研磨する研磨機構とを備えたプローブ装置において、上記研磨機構は、上記プローブを研磨する昇降可能な研磨体と、この研磨体を昇降させる昇降駆動機構と、この昇降駆動機構を介して昇降する上記研磨体を下降端で支承し且つ上記載置台の近傍に固定された支持体と、この支持体を支承する水平移動可能な支持板と、この支持板を水平方向に直進させる直進駆動機構とを備え、上記研磨体にはその下面から垂下して上記支持体から下方へ突出するシャフトを設けると共に上記支持板には上記シャフトが嵌入する嵌入孔を設け、上記プローブの研磨時には上記昇降駆動機構を介して上記研磨体を押し上げて上記シャフトの突出下端を上記嵌入孔から抜き出した後、上記直進駆動機構を介して上記支持板を直進させて上記支持板の嵌入孔以外の部分で上記シャフトを支承することを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項５に記載のプローブ装置は、請求項４に記載の発明において、上記昇降駆動機構としてエアシリンダを設けたことを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項６に記載のプローブ装置は、請求項４に記載の発明において、上記昇降駆動機構として上記直進駆動機構を介して駆動するカム及びカムフォロワを設け、上記カムは上記直進駆動機構によって直進する上記支持板の上面にその上面を上記支持板が直進する方向に横切って立設され且つ上記カムの上端面が上記直進方向に沿って起伏して形成されており、上記カムフォロワは上記研磨体に連結され且つ上記研磨体の自重により上記カムの上端面と係合しており、上記支持板が上記直進駆動機構を介して直進する間に上記カムフォロワが上記カムの上端面の起伏に従って昇降して上記研磨体を上記支持体において昇降させることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図３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の研磨機構（以下、単に「研磨機構」と称す。）及びこの研磨装置を有するプローブ装置について説明する。本実施形態のプローブ装置１０は、例えば図１に示すように、カセットＣ内に収納されたウエハＷを搬送するローダ室１１と、このローダ室１１から搬送されたウエハＷを検査するプローバ室１２と、このプローバ室１２及びローダ室１１を制御するコントローラ１３と、このコントローラ１３を操作する操作パネルを兼ねる表示装置１４とを備えている。
【００１６】
上記ローダ室１１は、ウエハ搬送機構１５及びサブチャック１６を備え、ウエハ搬送機構１５でウエハＷをプローバ室１２へ搬送する間にサブチャック１６を介してオリエンテーションフラットまたはノッチを基準にしたウエハＷのプリアライメントを行う。
【００１７】
また、上記プローバ室１２は、駆動機構１７を介してＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向に移動する温度調節可能なメインチャック１８と、このメインチャック１８上に載置されたウエハＷを正確にアライメントするアライメント機構１９と、アライメント機構１９によりアライメントされたウエハＷの電気的検査を行うためのプローブとしてのプローブ２０Ａを有するプローブカード２０とを備えている。アライメント機構１９は、例えば上下のＣＣＤカメラ１９Ａ（図１では上方のＣＣＤカメラのみを図示し、下方のＣＣＤカメラ（図示せず）は例えばメインチャックに付設されている。）と、上方のＣＣＤカメラ１９Ａが下向きに配設されたアライメントブリッジ１９Ｂと、このアライメントブリッジ１９ＢがＹ方向に移動案内する一対のガイドレール１９Ｃとを備えている。プローブカード２０はプローバ室１２の上面に対して開閉可能なヘッドプレートの中央の開口部にインサートリングを介して固定されている。そして、テストヘッド（図示せず）がプローバ室１２のプローブカード２０上へ移動し、プローブカード２０とテスタ（図示せず）間を電気的に中継し、テスタからの所定の信号をプローブカード２０を介してメインチャック１８上のウエハＷにおいて授受し、ウエハＷに形成された複数のチップの電気的検査をテスタによって順次行う。
【００１８】
図１に示すようにメインチャック１８には本実施形態の研磨機構３０が付設されている。本実施形態の研磨機構３０とメインチャック１８の一部を拡大して示したものが図２の（ａ）〜（ｃ）である。この研磨機構３０は、同図の（ａ）に示すように、プローブ２０Ａを研磨する昇降可能な正方形（例えば、一辺が１００ｍｍ前後）の研磨体３１と、この研磨体３１を昇降させる昇降駆動機構（例えば、第１のエアシリンダ）３２と、このエアシリンダ３２を介して昇降する研磨体３１を下降端で支承し且つメインチャック１８の近傍に固定された矩形状の支持体３３と、この支持体３３を支承する水平移動可能な支持板３４と、この支持板３４を水平方向に直進させる直進駆動機構３５とを備えている。上記研磨板３１の下面の四隅には４本のシャフト３６が連結され、これらのシャフト３６はそれぞれ研磨板３１から垂下し、その下端が支持体３３の下面から突出している。図２の（ａ）に示すように上記支持板３４には支持体３３から突出した左側２本のシャフト３６の下端が嵌入する嵌入孔３４Ａが幅方向所定間隔を隔てて２箇所に設けられ、研磨機構３０を使用しない時には２本のシャフト３６の下端が対応する嵌入孔３４Ａ内にそれぞれ嵌入している。
【００１９】
上記研磨体３１は、図２の（ａ）〜（ｃ）に示すように、研磨紙（図示せず）が貼着された研磨板３１Ａと、この研磨板３１Ａを真空吸着する吸着板３１Ｂとからなり、メインチャック１８の載置面よりも低く位置している。この吸着板３１Ｂ内には上面の複数箇所で開口する真空排気路が形成され、この真空排気路に接続された真空排気装置を介して真空排気し、吸着板３１Ｂ上面に配置された研磨板３１Ａを吸着固定する。また、研磨板３１Ａの表面は粘着剤を介して貼着された研磨紙からなっている。
【００２０】
上記支持体３３はブラケット（図示せず）を介して取付台３７上に固定されている。この支持体３３の四隅には研磨板３１の４本のシャフト３６に対応する貫通孔が形成され、これらの貫通孔をこれらに対応するシャフト３６がそれぞれ貫通している。この支持体３３の中心部には深い凹陥部３３Ａが形成されている。この凹陥部３３Ａ内には第１のエアシリンダ３２が固定され、このエアシリンダ３２のシリンダロッド３２Ａの伸縮で研磨板３１が支持体３３の上面で昇降する。
【００２１】
上記直進駆動機構３５は、図２の（ａ）に示すように、取付台３７上に平行して配設された２本のガイドレール３５Ａと、これらのガイドレール３５Ａの２箇所で係合し且つ支持板３４の下面にそれぞれ固定された４個の係合部材３５Ｂと、支持板３４の右端面に連結板３５Ｃを介して連結され且つ取付台３７上に固定された第２のエアシリンダ３５Ｄとを備え、シャフト３６が第１のエアシリンダ３２を介して支持板３４の嵌入孔３４Ａから抜け出した状態でエアシリンダ３５Ｄが駆動して支持板３４をガイドレール３５Ａに従って左右方向に直進させる。
【００２２】
次に、動作について説明する。ウエハＷの検査によりプローブ２０Ａに酸化アルミニウム等の不純物が付着すると、研磨機構３０を用いてプローブ３１Ａの針先を研磨する。それには、例えば制御装置１３の制御下でメインチャック１８がＸ、Ｙ方向に移動し、研磨機構３０がプローブカード２０の真下に到達する。研磨機構３０がプローブカード２０の真下に達するまでの間、制御装置１３の制御下で研磨機構３０の第１のエアシリンダ３２が駆動して研磨板３１を図２の（ａ）に示す状態から同図の（ｂ）の白抜きの矢印で示すように持ち上げて停止すると、４本のシャフト３６が支持板３４のそれぞれの嵌入孔３４Ａから抜け出す。この状態で直進駆動機構３５のエアシリンダ３５Ｄが駆動すると、ロッドが縮んで支持板３４がガイドレール３５Ａに従って図２の（ｂ）の矢印方向（右方）へ直進して停止すると、同図の（ｃ）に示すように支持板３４の上面で４本のシャフト３６を支持する位置に到達する。
【００２３】
上述のようにして研磨板３１が研磨位置（メインチャック１８の載置面よりも若干高い位置）に達すると共にプローブカード２０の真下に来ると、制御装置１３の制御下でメインチャック１８が駆動し、Ｚ方向に上昇し、図２の（ｃ）に示すように研磨板３１とプローブ２０Ａが接触し、更にメインチャック１８がオーバドライブと下降を繰り返して研磨板３１でプローブ２０Ａを研磨する。この際、プローブ２０Ａと研磨板３１の間に働く荷重を第１のエアシリンダ３２の空気圧で支えきれなくても、４本のシャフト３６が支持板３４で確実に支持されているため、研磨板３１は上昇端から沈むことなく、安定した状態で確実にプローブ２０Ａを研磨することができる。
【００２４】
以上説明したように本実施形態によれば、研磨板３１にはその下面から垂下して支持体３３から下方へ突出するシャフト３６を設けると共に水平移動可能な支持板３４にはシャフト３６が嵌入する嵌入孔３４Ａを設け、プローブ２０Ａの研磨時には第１のエアシリンダ３２を介して研磨板３１を押し上げてシャフト３６の突出下端を支持板３４の嵌入孔３４Ａから抜き出した後、直進駆動機構３５を介して支持板３４を直進させて支持板３４の嵌入孔以外の部分でシャフト３６を支承するようにしたため、研磨時にプローブ２０Ａと研磨板３１の間に第１のエアシリンダ３２の支持力を超える荷重を受けても研磨板３１は沈むことがなく、プローブ２０Ａを確実に安定した研磨を行うことができる。
【００２５】
図３の（ａ）、（ｂ）は本発明の他の実施形態の研磨機構４０を示す図である。本実施形態の研磨機構４０は研磨板４１の昇降駆動機構４２及び支持体４３の構造を異にする以外は上記実施形態の研磨機構３０に準じて構成されている。この昇降駆動機構４２は、図３の（ａ）に示すように、カム４２Ａ及びカムフォロワ（例えば、ベアリング）４２Ｂとから構成されている。カム４２Ａは図３の（ａ）、（ｂ）に示すように支持板４４の幅方向中央でその左端から右方へ延設されていると共にその上端面が起伏しており、カムフォロワ４２Ｂは研磨体４１に連結部材（図示せず）を介して連結、固定されている。カム４２Ａの上端面は、直進駆動機構４５側からその反対側に向け隆起し窪むように起伏して形成されている。また、支持体４３は、支持板４４の四隅に対応して配設された外形が矩形状に形成された４本のシリンダを主体に構成され、これらのシリンダ内に４本のシャフト４６が摺動自在に貫通し、研磨機構４０を使用しない時にはシャフト４６の下端が支持板４４の嵌入孔４４Ａ内に嵌入している。また、図示してないが各シリンダは支持体４３として一体化して取付台４７上にブラケット等を介して固定されている。
【００２６】
従って、研磨時には、直進駆動機構４５が駆動し、支持板４４が図３の（ａ）の矢印で示す方向へ移動すると、支持板４４上のカム４２Ａが支持板４４と一緒に矢印方向へ移動すると共にカムフォロワ４２Ｂがカム４２Ａの上端面の起伏に従って移動する間に、研磨体４１及びシャフト４６がカムフォロワ４２Ｂを介して急激に上昇し、シャフト４６が支持板４４の嵌入孔４４Ａから抜け出し、引き続き支持板４４が矢印方向へ移動した後、支持板４４はカムフォロワ４２Ｂを介してカム４２Ａの窪み部分で停止する。この時、研磨体４１はメインチャック１８の載置面よりも若干高い位置にあり、しかもその位置では研磨体４１はシャフト４６を介して支持板４４上面で支持されている。従って、本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果を期することができる。
【００２７】
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く、必要に応じて各構成要素を適宜設計変更することができる。例えばカム及びカムフォロワは支持板の幅方向中央以外、例えば幅方向の両端に配設しても良い。また、図２の支持体３３も図３の支持体４３と同様の構造にしても良い。この場合には第１のエアシリンダ３２は例えば支持体であるシリンダ間を連結する連結板上に固定すれば良い。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の請求項１〜請求項６に記載の発明によれば、今後プローブ本数が増加し、プローブと研磨体間の荷重が格段に増大しても安定した研磨を確実に行うことができるプローブの研磨機構及び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】本発明の一実施形態のプローブ装置の一部を破断して示す斜視図である。
【図２】図１に示す用いられた本実施形態の研磨機構の動作を説明するための要部断面図で、（ａ）は動作前の状態を示す図、（ｂ）は研磨板を押し上げた状態を示す図、（ｃ）はプローブを研磨する状態を示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態の研磨機構の動作を示す図１に相当する図で、（ａ）は動作前の状態を示す図、（ｂ）はプローブを研磨する状態を示す図である。
【図４】従来の研磨機構を示す側面図である。
【図５】図４に示す研磨機構でプローブを研磨する状態を示す側面図である。
【符号の説明】
１０ プローブ装置
１８ メインチャック（載置台）
２０ プローブカード
２０Ａ プローブ
３０、４０ プローブの研磨機構
３１、４１ 研磨体
３２ 第１のエアシリンダ（昇降駆動機構）
４２ 昇降駆動機構
４２Ａ カム
４２Ｂ カムフォロワ
３３、４３ 支持体
３４、４４ 支持板
３４Ａ、４４Ａ 嵌入孔
３５、４５ 直進駆動機構
【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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