專利名稱：探針卡的定位機(jī)構(gòu)及檢查裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體晶圓等被處 理體的電特性檢查所采用的探針卡的定位機(jī)構(gòu)及檢查裝置，更詳細(xì)地講，涉及使探針卡不在水平方向上錯位就能夠安裝在檢查裝置內(nèi)的探針卡的定位機(jī)構(gòu)及檢查裝置。
背景技術(shù)：
例如，如圖4、圖5所示，以往的檢查裝置包括彼此相鄰的裝載室L和探針室P。裝載室L包括用于以盒為單位收容多張半導(dǎo)體晶圓W的盒收容部、用于將半導(dǎo)體晶圓W逐張地相對于盒輸出、輸入的晶圓輸送機(jī)構(gòu)、用于在利用晶圓輸送機(jī)構(gòu)輸送半導(dǎo)體晶圓W的期間里將半導(dǎo)體晶圓W預(yù)對準(zhǔn)的預(yù)對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)。探針室P包括用于保持半導(dǎo)體晶圓W的、能夠在X、Y、Z和0方向上移動的載置臺(晶圓卡盤(chuck)) I、具有與該晶圓卡盤I上的半導(dǎo)體晶圓W所形成有的多個電極焊盤接觸的多個探針2A的探針卡2、用于借助卡支架3(參照圖5)夾緊該探針卡2的夾緊機(jī)構(gòu)4(參照圖5)、用于安裝探針卡2的鑲嵌墊環(huán)(insertring) 5、固定有鑲嵌墊環(huán)5的頭板(head plate) 6、控制裝置。測試頭T借助連接環(huán)8電連接于探針卡2。另外，在圖4中，附圖標(biāo)記7是用于與晶圓卡盤I協(xié)作而對半導(dǎo)體晶圓W和探針卡2進(jìn)行對準(zhǔn)的對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，附圖標(biāo)記7A是上照相機(jī)，附圖標(biāo)記7B是下照相機(jī)。在對半導(dǎo)體晶圓W進(jìn)行檢查時，在控制裝置的控制下，自裝載室L將半導(dǎo)體晶圓W載置在探針室P內(nèi)的晶圓卡盤I上，晶圓卡盤I和對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)7協(xié)作而對半導(dǎo)體晶圓W的多個電極焊盤和多個探針2A進(jìn)行對準(zhǔn)之后，使多個電極焊盤和多個探針2A電接觸而對形成于半導(dǎo)體晶圓W的多個器件進(jìn)行電特性檢查。然后，例如，如圖5所示，探針卡2借助定位機(jī)構(gòu)9相對于頭板6向規(guī)定的朝向定位。如圖5所示，該定位機(jī)構(gòu)9包括在周向上彼此隔開規(guī)定間隔地設(shè)置在探針卡2的外周緣部的3處定位用的銷9A、與這些銷9A相對應(yīng)地設(shè)置于鑲嵌墊環(huán)5的3處定位用的孔9B。定位用的孔9B均形成為直徑比銷9A的外徑大的圓形孔，3處銷9A間隙配合在對應(yīng)的3處孔9B中。通過將定位用的孔9B形成得直徑比銷9A的外徑大，即使探針卡2或者鑲嵌墊環(huán)5熱膨脹，或者探針卡2和鑲嵌墊環(huán)5錯位一些，銷9A也能可靠地插入到孔9B內(nèi)。在將探針卡2安裝于鑲嵌墊環(huán)5時，將探針卡2調(diào)整為規(guī)定的朝向并配置在鑲嵌墊環(huán)5的正下方，自該位置抬起探針卡2而接近鑲嵌墊環(huán)5時，如圖5所示，定位用的銷9A插入到鑲嵌墊環(huán)5的定位用的孔9B內(nèi)，銷9A間隙配合在孔9B內(nèi)，探針卡2的外周緣部和鑲嵌墊環(huán)5的內(nèi)周緣部接觸。在該狀態(tài)下，夾緊機(jī)構(gòu)4夾緊卡支架3，從而將探針卡2安裝并固定于鑲嵌墊環(huán)5。之后，在檢查半導(dǎo)體晶圓W之前，使用對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)7的下照相機(jī)7B，檢測探針卡2的多個探針2A的針尖位置作為XYZ坐標(biāo)值，進(jìn)行探針對準(zhǔn)。但是，在以往的檢查裝置的情況下，將探針卡2安裝于鑲嵌墊環(huán)5時，利用定位機(jī)構(gòu)9進(jìn)行探針卡2相對于鑲嵌墊環(huán)5的定位，但起到定位機(jī)構(gòu)9的功能的銷9A和圓形的孔9B是在彼此之間帶有間隙地進(jìn)行間隙配合的構(gòu)造，因此，每次安裝探針卡2時，都如圖5所示那樣銷9A的軸心自孔9B的軸心在水平方向上錯位，探針2A的針尖位置在每次安裝探針卡2時都會錯位。因此，在反復(fù)使用探針卡2的情況下，也存在每次安裝探針卡2時都必須進(jìn)行探針對準(zhǔn)這樣的課題。另外，在變更晶圓卡盤I的溫度的情況下，也存在同樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述課題而做成的，其目的在于提供這樣的探針卡的定位機(jī)構(gòu)及檢查裝置，即，將探針卡不會相對于檢查裝置的鑲嵌墊環(huán)或者頭板錯位就能夠準(zhǔn)確地安裝在規(guī)定的位置，特別是即使在反復(fù)使用探針卡的情況下，也只要僅進(jìn)行一次探針對準(zhǔn)，就能夠省略之后的探針對準(zhǔn)。本發(fā)明的技術(shù)方案I所述的探針卡的定位機(jī)構(gòu)在將用于對被檢查體進(jìn)行電特性檢查的探針卡相對于檢查裝置的頭板或者固定于上述頭板的鑲嵌墊環(huán)能夠裝卸地安裝于 該頭板或者該鑲嵌墊環(huán)時，將在周向上彼此隔開規(guī)定間隔地設(shè)置在上述探針卡的外周緣部的至少3處定位用的銷分別插入到與上述至少3處銷相對應(yīng)地設(shè)置在上述頭板中或者上述鑲嵌墊環(huán)中的至少3處定位用的孔中，將上述探針卡相對于上述頭板或者上述鑲嵌墊環(huán)定位在上述頭板或者上述鑲嵌墊環(huán)的規(guī)定的位置，其特征在于，上述定位用的孔形成為朝向與上述探針卡的徑向?qū)嵸|(zhì)上一致的長孔，而且，上述長孔的整個內(nèi)周面形成為朝向上述銷的插入方向逐漸縮小的錐形面。另外，本發(fā)明的技術(shù)方案2所述的探針卡的定位機(jī)構(gòu)的特征在于，在技術(shù)方案I所述的發(fā)明中，在上述長孔的縮小端，短軸的長度形成得短于上述銷的直徑。另外，本發(fā)明的技術(shù)方案3所述的探針卡的定位機(jī)構(gòu)的特征在于，在技術(shù)方案2所述的發(fā)明中，上述銷的頂端形成為球面狀。另外，本發(fā)明的技術(shù)方案4所述的檢查裝置包括用于對被檢查體進(jìn)行電特性檢查的探針卡、用于支承上述探針卡的鑲嵌墊環(huán)和頭板，作為用于將上述探針卡定位在上述鑲嵌墊環(huán)的規(guī)定位置或者上述頭板的規(guī)定位置的定位機(jī)構(gòu)，在上述探針卡的外周緣部設(shè)置有在周向上彼此隔開規(guī)定間隔的至少3處定位用的銷、并且、在上述鑲嵌墊環(huán)中或者上述頭板中設(shè)置有與上述3處銷相對應(yīng)的至少3處定位用的孔，其特征在于，上述定位用的孔形成為朝向與上述探針卡的徑向?qū)嵸|(zhì)上一致的長孔，而且，上述長孔的整個內(nèi)周面形成為朝向上述銷的插入方向逐漸縮小的錐形面。另外，本發(fā)明的技術(shù)方案5所述的檢查裝置的特征在于，在技術(shù)方案4所述的發(fā)明中，在上述長孔的縮小端，短軸的長度形成得短于上述銷的直徑。另外，本發(fā)明的技術(shù)方案6所述的檢查裝置的特征在于，在技術(shù)方案4或技術(shù)方案5所述的發(fā)明中，上述銷的頂端形成為球面狀。采用本發(fā)明，能夠提供這樣的探針卡的定位機(jī)構(gòu)及檢查裝置，即，將探針卡不會相對于檢查裝置的鑲嵌墊環(huán)或者頭板錯位就能夠準(zhǔn)確地安裝在規(guī)定的位置，特別是即使在反復(fù)使用探針卡的情況下，也只要僅進(jìn)行一次探針對準(zhǔn)，就能夠省略之后的探針對準(zhǔn)。


圖I是表示本發(fā)明的檢查裝置的一個實施方式的主要部分的剖視圖。圖2的(a) 圖2的(C)是分別表示圖I所示的檢查裝置所采用的定位機(jī)構(gòu)的圖，圖2的(a)是表示包含定位機(jī)構(gòu)的銷在內(nèi)的探針卡的俯視圖，圖2的(b)是表示包含定位機(jī)構(gòu)的長孔在內(nèi)的鑲嵌墊環(huán)和頭板的俯視圖，圖2的(c)是將圖2的(b)所示的長孔部分放大表示的俯視圖。圖3的(a)、圖3的(b)是分別將圖I所示的檢查裝置所采用的定位機(jī)構(gòu)放大表示的圖，圖3的(a)是表示鑲嵌墊環(huán)的周向截面的剖視圖，圖3的(b)是表示探針卡和鑲嵌墊環(huán)的徑向截面的剖視圖。
圖4是將以往的檢查裝置的探針室的一部分剖切表示的主視圖。圖5是表示圖4所示的檢查裝置所采用的定位機(jī)構(gòu)的、與圖3的(a)相當(dāng)?shù)钠室晥D。
具體實施例方式下面，根據(jù)圖I 圖3所示的實施方式說明本發(fā)明。本實施方式的檢查裝置除了探針卡的定位機(jī)構(gòu)與以往的檢查裝置的探針卡的定位機(jī)構(gòu)不同之外，依照以往的檢查裝置構(gòu)成。因此，下面，以本實施方式的特征部分為中心進(jìn)行說明。如圖I所示，本實施方式的檢查裝置10包括晶圓卡盤11、探針卡12、夾緊機(jī)構(gòu)14、鑲嵌墊環(huán)15、頭板16、對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)(未圖示)、連接環(huán)18和定位機(jī)構(gòu)19，除定位機(jī)構(gòu)19之外依照以往的檢查裝置構(gòu)成。如圖I所示，鑲嵌墊環(huán)15例如以在內(nèi)周緣部15A和外周緣部15B之間存在高度差、內(nèi)周緣部15A自外周緣部下陷的方式形成。在該鑲嵌墊環(huán)15中，內(nèi)周緣部15A自頭板16的上方插入到安裝孔內(nèi)，外周緣部15B接合于頭板16的上表面。夾緊機(jī)構(gòu)14安裝在鑲嵌墊環(huán)15的外周緣部15B的下表面。如圖I所示，本實施方式的定位機(jī)構(gòu)19配置于探針卡12的外周緣部和鑲嵌墊環(huán)15的內(nèi)周緣部15A。如圖2的(a)、圖2的(b)所示，該定位機(jī)構(gòu)19包括在周向上彼此隔開規(guī)定間隔地設(shè)置在探針卡12的外周緣部的3處定位用的銷(以下簡稱作“銷”)19A、與這些銷19A相對應(yīng)地在周向上彼此隔開規(guī)定間隔地設(shè)置在鑲嵌墊環(huán)15的內(nèi)周緣部15A的定位用的長孔19B，3處銷19A和3處長孔19B能夠嵌合。3處銷19A均配置在由探針卡12形成的同一個圓上，3處長孔19B配置在由鑲嵌墊環(huán)15的內(nèi)周緣部15A形成的同一個圓上。如圖3的(a)、圖3的(b)所示，3處銷19A的頂端均形成為球面狀，并且分別插入到與各個銷19A相對應(yīng)的3處長孔19B內(nèi)而嵌合，探針卡12的外周緣部和鑲嵌墊環(huán)15的內(nèi)周緣部15A在整個周面中均等地接觸。如圖2的(C)所示，長孔19B形成為其長軸與探針卡12的徑向(鑲嵌墊環(huán)15的徑向)實質(zhì)上一致。只要上述長孔19B的朝向?qū)嵸|(zhì)上與探針卡12的徑向一致，就也可以不嚴(yán)格地一致。長孔19B的內(nèi)周面形成為靠探針卡12側(cè)的開口端形成得最大、并且朝向銷19A的插入方向逐漸縮小的錐形面19Bp長孔19B的靠探針卡12側(cè)的開口端的短軸的長度形成得長于銷19A的直徑。另外，長孔19B的縮小端的開口的短軸的長度形成得短于銷19A的直徑，其長軸的長度形成得長于銷19A的直徑。因此，3處銷19A均插入到銷19A內(nèi)時，各自的頂端的球面同時點接觸于長軸方向上的一對錐形面WB1，并且，探針卡12的外周緣部和鑲嵌墊環(huán)15的內(nèi)周緣部15A均勻地接觸。此時，如圖2的(b)所示，在短軸方向上的一對錐形面WB1與銷19A頂端的球面之間形成有間隙。即，3處銷19A分別插入到對應(yīng)的長孔19B內(nèi)，各自的頂端的球面在3處長孔19B內(nèi)分別與長軸方向上的一對錐形面WB1點接觸而被約束，不會錯位地嵌合在各個長孔19B內(nèi)。因而，探針卡12在借助定位機(jī)構(gòu)19相對于鑲嵌墊環(huán)15定位時被約束在規(guī)定的位置，不會向X、Y及0方向錯位地進(jìn)行安裝，在探針卡12的中心和鑲嵌墊環(huán)15的中心始終對齊的狀態(tài)下被頭板16下表面的夾緊機(jī)構(gòu)14夾緊。S卩，探針卡12相對于鑲嵌墊環(huán)15始終再現(xiàn)性良好且準(zhǔn)確地安裝在恒定的位置。同一個探針卡12相對于檢查裝置10進(jìn)行裝卸并反復(fù)使用。因此，在探針卡12上附設(shè)有條形碼等識別記號。另外，檢查裝置10附設(shè)有用于讀取識別記號的讀取裝置(未圖示)，由讀取裝置讀取到的信息存儲在控制裝置的存儲部中。在反復(fù)使用探針卡12的情況下，在將該探針卡12安裝于鑲嵌墊環(huán)15之前，預(yù)先讀取探針卡12的識別記號，將該讀取信息存儲在存儲部中。在將該探針卡12安裝于鑲嵌墊環(huán)15之后，對該探針卡12進(jìn)行探針對準(zhǔn)，將其檢測結(jié)果與探針卡12的識別記號相對應(yīng)地存儲在存儲裝置中。由此，在反復(fù)使用探針卡12的情況下，僅通過由讀取裝置讀取該探針卡12的識別記號，就能夠反復(fù)使用與讀取信息相對應(yīng)的通過探針對準(zhǔn)得出的檢測結(jié)果，從而能夠省略第二次之后的探針對準(zhǔn)。即 使在晶圓卡盤11的溫度變更的情況下，也能夠使用與探針卡12相關(guān)的被存儲在存儲部中的上述的各信息。接著，說明探針卡12的向鑲嵌墊環(huán)15的安裝。首先，由讀取裝置讀取探針卡12的識別記號，將該讀取信息存儲在存儲部中。之后，將定位機(jī)構(gòu)19的3處銷19A的朝向?qū)?zhǔn)與它們相對應(yīng)的長孔19B之后，將探針卡12載置在例如探針室內(nèi)的晶圓卡盤11上，利用晶圓卡盤11將探針卡12輸送至鑲嵌墊環(huán)15的正下方。晶圓卡盤11自該位置上升，將探針卡12的3處銷19A插入到鑲嵌墊環(huán)15的3處長孔19B內(nèi)。此時，由于長孔19B的開口端的口徑大于銷19A的直徑，而且長孔19B的內(nèi)周面為錐形面19Bi，因此，3處銷19A分別順暢地插入到對應(yīng)的長孔19B內(nèi)。在晶圓卡盤11到達(dá)上升端時，探針卡12的外周緣部與鑲嵌墊環(huán)15的內(nèi)周緣部15A接觸。此時，3處銷19A各自的頂端的球面在對應(yīng)的3處長孔19B內(nèi)同時點接觸于長軸方向上的一對錐形面WB1，探 針卡12的水平方向的運動受到約束，因此，探針卡12不會在水平方向上錯位就安裝于鑲嵌墊環(huán)15，并且，借助卡支架13被夾緊機(jī)構(gòu)14夾緊而被固定于鑲嵌墊環(huán)15。之后，利用與以往同樣的方法對安裝于鑲嵌墊環(huán)15的探針卡12進(jìn)行探針對準(zhǔn)，將該檢測結(jié)果與探針卡12的識別記號相對應(yīng)地存儲在存儲裝置中。之后，按照與以往同樣的順序?qū)Π雽?dǎo)體晶圓W進(jìn)行電特性檢查。在再使用探針卡12的情況下，在將該探針卡12安裝于鑲嵌墊環(huán)15之前，由讀取裝置讀取識別記號，能夠使用與該識別記號相對應(yīng)的通過探針對準(zhǔn)得出的檢測結(jié)果，不必重新進(jìn)行探針對準(zhǔn)。像以上說明的那樣，采用本實施方式，在將探針卡12安裝于鑲嵌墊環(huán)15時，若定位機(jī)構(gòu)19的3處銷19A插入到3處長孔19B內(nèi)，則3處銷19A點接觸于長孔19B的長軸方向上的一對錐形面WB1而水平方向的運動受到約束，因此，能夠?qū)⑻结樋?2始終不會在X、Y及9方向上錯位就高精度地安裝在鑲嵌墊環(huán)15的恒定位置。因而，在反復(fù)使用同一個探針卡的情況下，只要在最初安裝該探針卡12時實施一次探針對準(zhǔn)，就能夠省略之后的探針對準(zhǔn)。另外，即使晶圓卡盤11的溫度變更，也不必進(jìn)行第二次之后的探針對準(zhǔn)。
另外，由于銷19A的頂端為球面，因此，銷19A沿著長孔19B的錐形面WB1順暢地插入到長孔19B內(nèi)，能夠可靠地將探針卡12安裝于鑲嵌墊環(huán)15。另外，在上述實施方式中，說明了在3處設(shè)有定位機(jī)構(gòu)19的銷19A和長孔19B的情況，但也可以在3處以上設(shè)置銷19A和長孔19B。另外，在上述實施方式中，將長孔19B設(shè)置在鑲嵌墊環(huán)15中，但根據(jù)探針卡的安裝構(gòu)造，也能夠?qū)㈤L孔設(shè)置在頭板中。附圖標(biāo)記說明10、檢查裝置；11、晶圓卡盤；12、探針卡；12A、探針；15、鑲嵌墊環(huán)；16、頭板；19、定位機(jī)構(gòu)；19A、銷；19B、長孔；W、半 導(dǎo)體晶圓(被檢查體)。
權(quán)利要求
1.一種探針卡的定位機(jī)構(gòu)，其在將用于對被檢查體進(jìn)行電特性檢查的探針卡相對于檢查裝置的頭板或者固定于上述頭板的鑲嵌墊環(huán)能夠裝卸地安裝于該頭板或者該鑲嵌墊環(huán)時，將在周向上彼此隔開規(guī)定間隔地設(shè)置在上述探針卡的外周緣部的至少3處定位用的銷分別插入到與上述至少3處銷相對應(yīng)地設(shè)置在上述頭板中或者上述鑲嵌墊環(huán)中的至少3處定位用的孔中，將上述探針卡相對于上述頭板或者上述鑲嵌墊環(huán)定位在上述頭板或者上述鑲嵌墊環(huán)的規(guī)定的位置，其特征在于， 上述定位用的孔形成為朝向與上述探針卡的徑向?qū)嵸|(zhì)上一致的長孔，而且，上述長孔的整個內(nèi)周面形成為朝向上述銷的插入方向逐漸縮小的錐形面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的探針卡的定位機(jī)構(gòu)，其特征在于， 在上述長孔的縮小端，短軸的長度形成得短于上述銷的直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的探針卡的定位機(jī)構(gòu)，其特征在于， 上述銷的頂端形成為球面狀。
4.一種檢查裝置，其包括用于對被檢查體進(jìn)行電特性檢查的探針卡、用于支承上述探針卡的鑲嵌墊環(huán)和頭板，作為用于將上述探針卡定位在上述鑲嵌墊環(huán)的規(guī)定位置或者上述頭板的規(guī)定位置的定位機(jī)構(gòu)，在上述探針卡的外周緣部設(shè)置有在周向上彼此隔開規(guī)定間隔的至少3處定位用的銷、并且、在上述鑲嵌墊環(huán)中或者上述頭板中設(shè)置有與上述3處銷相對應(yīng)的至少3處定位用的孔，其特征在于， 上述定位用的孔形成為朝向與上述探針卡的徑向?qū)嵸|(zhì)上一致的長孔，而且，上述長孔的整個內(nèi)周面形成為朝向上述銷的插入方向逐漸縮小的錐形面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的檢查裝置，其特征在于， 在上述長孔的縮小端，短軸的長度形成得短于上述銷的直徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的檢查裝置，其特征在于， 上述銷的頂端形成為球面狀。
全文摘要
本發(fā)明提供探針卡的定位機(jī)構(gòu)及檢查裝置。其能夠?qū)⑻结樋ú粫鄬τ跈z查裝置的鑲嵌墊環(huán)或者頭板錯位就準(zhǔn)確地安裝在規(guī)定的位置，特別是即使在反復(fù)使用探針卡的情況下，也只要僅進(jìn)行一次探針對準(zhǔn)，就能夠省略之后的探針對準(zhǔn)。本發(fā)明的定位機(jī)構(gòu)(19)包括在周向上彼此隔開規(guī)定間隔地設(shè)置在探針卡(12)的外周緣部的3處定位用的銷(19A)、與這些銷相對應(yīng)地在周向上彼此隔開規(guī)定間隔地設(shè)置在鑲嵌墊環(huán)(15)的內(nèi)周緣部(15A)的定位用的長孔(19B)，定位用的長孔(19B)形成為朝向與探針卡(12)的徑向?qū)嵸|(zhì)上一致的長孔，而且，長孔(19B)的整個內(nèi)周面形成為朝向銷(19A)的插入方向逐漸縮小的錐形面(19B1)。
文檔編號G01R1/073GK102654522SQ20111044557
公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月2日
發(fā)明者山田浩史 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社