KR0144231B1 - 웨이퍼 프로브 스테이션의 프로브 카드 고정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 분석용 시스템, 예를 들면 소정의 단위 공정을 거친 웨이퍼의 각 다이에 프로브를 접촉시켜 특성검사 등을 행하는 웨이퍼 프로브 스테이션의 프로브 카드 고정장치에 관한 것으로, 특히 스프링의 장력을 이용하여 일정한 힘으로 프로브 카드를 고정하도록 함으로써 고정의 불평형 문제를 해소하고, 자동화를 통한 작업의 편리성 및 셋-업 시간의 단축을 도모한 것이다. 이와 같은 본 발명은 프로브 카드의 양측면을 지지하는 지지단이 각각 형성되어 테스트 헤드에 일정 간격을 유지하여 병설된 한쌍의 지지대; 상기 지지대에 지지된 프로브 카드의 양측면을 위에서 눌러 고정하는 누름단이 형성된 고정부재; 상기 고정부재와 지지대 사이에 설치되어 고정부재가 일정한 힘으로 지지대에 밀착하여 프로브 카드를 고정하도록 탄력 지지하는 스프링; 및 상기 고정부재의 외향면에 각각 부착되며 하면에는 경사 구동면이 형성된 구동캠과, 상기 구동캠의 경사 구동면에 접촉하면서 슬라이딩 왕복 이동하는 에어 실린더로 구성되어 상기 고정부재를 일정 행정 거리로 승,하강 시키는 수단을 구비한 구조로 되어 있다.

Description

웨이퍼 프로브 스테이션의 프로브 카드 고정장치

제1도는 본 발명에 의한 프로브 카드 고정장치의 구조를 보인 분해 사시도.

제2도는 본 발명 장치의 프로브 카드 고정 상태를 보인 평면도.

제3도 내지 제5도는 본 발명의 요부 구성 및 작용을 보인 상세도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3,3' : 지지대 3a : 지지단

5,5' : 고정부재 5a : 누름단

6 : 스프링 10,10' : 구동캠

10a : 경사 구동면 20,20' : 에어 실린더

21 : 가이드 롤러

본 발명은 반도체 분석용 시스템, 예를 들면 소정의 단위 공정을 거친 웨이퍼의 각 다이에 탐침(probe : 이하 프로브 라 총칭함)을 접촉시켜 특성검사 등을 행하는 웨이퍼 프로브 스테이션의 프로브 카드 고정장치에 관한 것으로, 특히 스프핑의 장력을 이용하여 일정한 힘으로 프로브 카드를 고정하도록 함으로써 고정의 불평형 문제를 해소하고, 자동으로 고정할 수 있도록 한 웨이퍼 프로브 스테이션의 프로브 카드 고정장치에 관한 것이다.

일반적으로 소정의 단위 공정을 거친 웨이퍼상의 각 칩의 특성검사들을 포함하는 반도체 분석 방법에 프로빙이라는 것이 있다. 프로빙이란 트랜지스터나 IC칩의 패드에 프로브를 세워 해당 칩의 특성검사 등을 행하는 방법으로, 주로 프로브 카드라는 중간 매개체를 이용, 테스터에 연결하여 검사를 행하게 된다.

상기 프로브 카드는 대략 사각 형태의 소형기판으로 이루어지는 바, 이 소형기판의 일측에는 테스터 등에 연결하기 위한 외부접속패드가 형성되어 있고, 중간부에 형성된 통공에는 웨이퍼의 해당 칩에 접촉하여 시그널을 주고 받는 다수개의 프로브가 배열된 구조로 되어 있다.

이와 같은 프로브 카드는 테스터의 헤드에 놓인 웨이퍼 위에 위치하게 되는데, 그는 프로브가 칩의 패드에 일대일로 대응, 접촉하는 것에 으하여 칩과 테스트간의 신호 교환이 이루어지면서 검사가 진행된다. 이 때 칩의 패드에 프로브 카드의 프로브가 동시에 접촉되어야만 검사의 정확성을 기할 수 있으므로 프로브 카드의 정확한 위치 설정은 매우 중요한 것으로 알려지고 있다. 이에 따라 테스터의 헤드에는 프로브 카드를 정확한 위치에 고정하기 위한 프로브 카드 홀더가 구비되어 있다. 이와 같은 종래의 프로브 카드 홀더를 이용한 프로브 카드 고정 구조를 다음과 같다.

상기 프로브 카드 홀더는 프로브 카드의 양측을 위에서 눌러 고정하는 고정부재를 구비하고 있다. 이 고정부재는 수개의 고정볼트에 의해 착탈 및 상,하 방향으로의 이동이 가능하도록 설치되어 있는 바, 상기 고정볼트를 풀어 고정부재를 홀더의 지지로부터 탈리시킨 후(또는 고정부재와 홀더 지지부를 소정의 간격만큼 이격시킬 수도 있다.), 홀더 지지부에 프로브 카드를 안착시키고, 프로브 카드가 안착된 홀더 지지부에 고정부재를 얹어 고정볼트로 체결하는 방법으로 프로브 카드를 유동하지 않고 또 다수개의 프로브 카드가 해당 칩의 패드에 일괄적으로 접촉하도록 고정하고 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 프로브 카드 고정구조는, 고정볼트를 풀어 고정부재를 해체한후, 프로브 카드를 장착하고, 다시 고정부재를 수개의 고정볼트로 체결, 고정하는 수동 방식으로, 그 작업이 번거롭고, 또 각각의 고정볼트에 가해지는 체결력이 서로 달라 프로브 카드가 어느 한쪽으로 편위되어 고정됨으로써 접촉 불량을 발생시키는 문제가 있었으며, 이를 보정하기 위한 많은 셋-업(set-up) 시간이 소요되는 문제가 있었다. 또한 종래의 프로브 카드 고정구조는 고정볼트를 이용하여 고정하는 방식으로, 이 고정볼트가 프로브 카드나 웨이퍼 위에 떨어져 프로브 카드의 손상 및 웨이퍼 불량을 발생시키는 등 시스템의 사용측면이나 안전성 측면에 나쁜 영향을 끼치는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 감안하여 창안한 것으로, 스프링의 장력을 이용하여 일정한 힘으로 프로브 카드를 고정하도록 함으로써 고정의 불평형 문제를 해소하고, 자동으로 고정할 수 있도록 한 웨이퍼 프로브 스테이션의 프로브 카드 고정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 프로브 카드의 양측면을 지지하는 지지단이 각각 형성되어 테스트 헤드에 일정 간격을 유지하여 병설된 한쌍의 지지대와, 상기 지지대에 지지된 프로브 카드의 양측면을 위에서 눌러 고정하는 누름단이 형성된 고정부재와, 상기 고정부재와 지지대 사이에 설치되어 고정부재가 일정한 힘으로 지지대에 밀칙하여 프로브 카드를 고정하도록 탄력 지지하는 스프링과, 상기 고정부재의 외향면에 각각 부착되며 하면에는 경사 구동면이 형성된 구동캠과 상기 구동캠의 경사 구동면에 접촉하면서 슬라이딩 왕복 이동하는 에어 실린더로 구성되어 상기 고정부재를 일저 행정 거리로 승,하강 시키는 수단을 구바하여서 된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 프로브 스테이션의 프로브 카드 고정장치가 제공된다.

이와 같은 본 발명에서 상기 고정부재의 하면 양측에는 가이드 포스트가 하향 돌출 형성되고, 지지대에는 상기 가이드 포스트가 삽입되는 가이드공이 형성되어 고정부재의 승,하강 운동을 균일하게 안내하도록 구성된다. 또한 상기 에어 실린더의 구동축 단부에는 롤러가 부설되어 구동캠의 경사 구동면과 구름 접촉하도록 구성된다. 그리고 에어 실린더의 에어 양은 적어도 80psi 이상으로 함이 바람직하다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 웨이퍼 프로브 스테이션의 프로브 카드 고정장치를 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 의한 프로브 카드 고정장치의 구조를 보인 분해 사시도 이고, 제2도는 본 발명 장치의 프로브 카드 고정 상태를 보인 평면도 이며, 제3도 내지 제5도는 본 발명의 요부 구성 및 작용을 보인 상세도로서, 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 웨이퍼 프로브 스테이션의 프로브 카드 고정장치는 테스트 헤드의 플래턴(1)에 링 캐리어(2)가 설치되어 있고, 이 링 캐리어(2)의 내부에는 한쌍의 지지대(3)(3')가 일정 간격[예컨대 프로브 카드(4)의 폭과 같은 폭]을 유지하여 나란히 병설되어 있다.

상기 지지대(3)(3')의 대향면에는 프로브 카드(4)의 양측면을 지지하는 지지단(3a)이 내측으로 돌설되어 장착되는 프로브 카드(4)를 지지하도록 되어 있다. 또한 상기 지지대(3)(3')에는 지지단(3a)에 지지된 프로브 카드(4)의 양측면을 위에서 눌러 고정하는 누름단(5a)이 형성된 고정부재(5)(5')가 설치되어 있는 바, 이 고정부재(5)(5')는 그 중간부에 개재된 스프링(6)에 의해 하측, 즉 지지대(3)(3')에 밀착하는 방향으로 탄력 지지되어 있다. 이 스프링(6)의 장력에 의한 고정부재(5)(5')의 하강으로 프로브 카드(4)가 지지대(3)(3')의 지지단(3a)과 고정부재(5)(5')의 누름단(5a) 사이에서 고정되는 것이다.

상기 고정부재(5)(5')와 지지대(3)(3')와의 결합 관계를 보면, 고정부재(5)(5')의 하면 양측에 형성한 가이드 포스트(7)(7')가 지지대(3)(3')에 형성한 가이드 공(8)(8')에 삽입되어 결합되어 있다. 따라서 스프링(6)에 의한 인장력 작용시 고정부재(5)(5')가 어느 한쪽으로 치우치지 않고 평형을 유지하여 하강하므로 프로브 카드(4)를 안정하게 고정하는 것이다.

한편, 프로브 카드(4)를 고정하기 위해서는 상기 고정부재(5)(5')를 지지대(3)(3')로부터 일정 거리만큼 상승시켜 지지대(3)(3')의 지지단(3a)과 고정부재(5)(5')의 누름단(a) 사이에 프로브 카드(4) 두께 이상의 공간을 확보하여야 하는 바, 이를 위한 구조를 보면 다음과 같다.

즉, 상기 고정부재(5)(5')의 외향면에서 경사 구동면(10a)을 가지는 구동캠(10)(10')이 각각 부착되어 있고, 지지대(3)(3')의 측면에는 구동캠(10)(10')의 경사 구동면(10a)에 접촉하느 에어 실린더(20)(20')가 부착되어,이 에어 실린더(20)(20')의 왕복 이동에 연동하여 상기 구동캠(10)(10')이 상하로 이동하면서 고정부재(5)(5')를 일정 행정거리로 상승시키도록 되어 잇다. 부연하면 상기 구동캠(10)(10')의 경사 구동면(10a)에 에어 실린더(20)(20')의 구동축(20a) 단부가 슬라이딩 접촉하여 구동축의 왕복 이동에 따라 구동캠(10)(10')이 상,하 이동하는 것이다.

상기 구동캠(10)(10')은 그의 일측면에 구비된 고정바(10b)가 고정부재(5)(5')의 고정공(5b)에 끼워지는 구조로 부착되어 있고, 경사 구동면(10a)에 접촉하는 에어 실린더(20)(20')의 구동축(20a) 단부에는 가이드 롤러(21)가 설치되어 원활한 동작을 이루도록 되어 있다.

이와 같은 구조에서 상기 고정부재(5)(5')의 상승 높이는 구동캠(10)(10')의 경사 구동면(10a)의 경사각에 따라 달라지며, 또한 에어 실린더(20)(20')의 구동은 기존 시스템에 공급되는 에어를 이용하여 구동시키는 바, 이 때 에어의 양은 적어도 80psi 정도 이상이어야 한다. 그리고 상기 에어 실린더(20)(20')는 시스템 조작 컨트롤러에 연결되어 컨트롤러의 버튼을 누르는 것에 의하여 원터치 방식으로 구동되도록 되어 있다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 프로브 카드 고정장치의 작용 및 그에 따르는 효과를 살펴본다.

초기 고정부재(5)(5')는 스프링(6)의 장력에 의해 지지대(3)(3')에 밀착된 상태를 하고 있다.

이와 같은 상태에서 프로브 카드(4)를 정착하거나 새로운 것으로 교환하기 위하여, 시스템 컨트롤러에 구비된 에어 실린더(20)(20') 구동용 버튼을 누르면, 에어 실린더(20)(20')가 구동하게 된다. 이와 같은 에어 실린더(20)(20')의 구동으로 제3도에 도시한 바와 같이, 그의 구동축이 도시된 화살표 A방향으로 전진하게 되는데, 이에 따라 구동캠(10)(10')이 경사 구동면(10a)의 작용에 의해 구동캠(10)(10')이 화살표 A'방향으로 상승하여 일점쇄선으로 도시한 바와 같은 위치로 이동하게 된다. 결국 상기한 바와 같은 작용에 의해 지지대(3)(3')의 지지단(3a)과 고정부재(5)(5')의 누름단(a) 사이에는 제5도에 도시한 바와 같은 소정의 공간이 형성되는 것이다.

그런 다음 상기와 같이 형성된 소정의 공간 사이에 프로브 카드(4)의 양측면을 끼워 장착한 후, 에어 실린더(20)(20')를 반대로 동작시키면, 그의 구동축이 제3도의 화살표 B방향으로 후퇴하게 되는데, 이 때 상기 고정부재(5)(5')는 스프링(6)에 의해 하향으로 탄력 지지되어 있으므로 구동축이 후퇴함에 따라 화살표 B' 방향으로 하강하게 된다. 이와 같은 동작에 의해 지지대(3)(3')의 지지단(3a)에 고정부재(5)(5')의 누름단(a)이 밀착되어 그 사이에 장착된 프로브 카드(4)가 고정되는 것이다. 여기서 상기 고정부재(5)(5')의 하강시 그 양측의 가이드 포스트(7)(7')가 지지대(3)(3')의 가이드 공(8)(8')에 삽입되어 지지된채로 하강하게 되므로 어느 한쪽으로 치우치지 않고 전체가 균일하게 하강하여 프로브 카드(4)의 양측면을 정확하게 눌러 지지하므로 프로브 카드(4)는 편위되지 않고 고정되는 것이다. 따라서 종래 수동방식에서 문제시 됐던 프로브 카드(4) 고정의 불평형 문제를 해소하여 쉽고 빠르면서도 정확하게 고정할 수 있는 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 프로브 카드 고정장치는 스프링의 인장력과 공압을 이용한 구동 방식을 채용하여 프로브 카드를 자동으로 고장할 수 있는 것으로, 그 구조가 간단하고, 종래 볼트 고정방식에서 문제시 되었던, 즉 힘의 차이에서 오는 카드 고정의 불평형 문제, 볼트의 낙하로 인한 프로브 카드 또는 웨이퍼의 손상 문제 등으 일소 시킬 수잇다. 특히 프로브 카드를 고정하는 고정부재가 스프링의 균일한 장력에 의해 수평을 유지하면서 하강하여 프로브 카드를 고정하므로 프로브 카드 고정의 정확성을 기할 수 있고, 자동화를 통한 작업의 편리성으로 장비 셋-업 시간을 단축할 수 있다.

Claims (4)

1. 프로브 카드의 양측면을 지지하는 지지단이 각각 형성되어 테스트 헤드에 일정 간격을 유지하여 병설된 한쌍의 지지대; 상기 지지대에 지지된 프로브 카드의 양측면을 위헤서 눌러 고정하는 누름단이 형성된 고정부재; 상기 고정부재와 지지대 사이에 설치되어 고정부재가 일정한 힘으로 지지대에 밀착하여 프로브 카드를 고정하도록 탄력 지지하는 스프링; 및 상기 고정부재의 외향면에 각각 부착되며 하면에는 경사 구동면이 형성된 구동캠과, 상기 구동캠의 경사 구동면에 접촉하면서 슬라이딩 왕복 이동하는 에어 실린더로 구성되어 상기 고정부재를 일정 행정 거리로 승,하강 시키는 수단을 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 프로브 스테이션의 프로브 카드 고정장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 고정부재의 하면 양측에는 가이드 포스트가 하향 돌출 형성되고, 지지대에는 상기 가이드 포스트가 삽입되는 가이드 공이 형성되어 고정부재의 승,하강 운동을 안내하도록 된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 프로브 스테이션의 프로브 카드 고정장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 에어 실린더의 구동축 단부에는 롤러가 부설되어 구동캠의 경사 구동면과 구름 접촉하도록 된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 프로브 스테이션의 프로브 카드 고정장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에어 실린더의 에어 양은 적어도 80pai 이상인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 프로브 스테이션의 프로브 카드 고정장치.