KR100248571B1 - 프로우브 장치 - Google Patents

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KR100248571B1
KR100248571B1 KR1019930016787A KR930016787A KR100248571B1 KR 100248571 B1 KR100248571 B1 KR 100248571B1 KR 1019930016787 A KR1019930016787 A KR 1019930016787A KR 930016787 A KR930016787 A KR 930016787A KR 100248571 B1 KR100248571 B1 KR 100248571B1
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마루모히로시
사사모토가쿠지
시바타쥰이치로
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히가시 데쓰로
동경 엘렉트론주식회사
이노우에 쥰이치
도쿄 에레쿠토론 야마나시 가부시키가이샤
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Abstract

프로우브 장치는 반도체 웨이퍼상에 형성된 칩의 전극패드에, 프로우브 침을 접촉시켜서 전기적 특성을 측정한다. 프로우브 침은, 전원전위용, 신호용, 및 접지전위용 침을 구비한다. 프로우브 침은, 프로우브 카드의 주 PCB 중앙에 부착된 링 블럭을 수직으로 관통한 상태로 부착된다. 프로우브 카드의 상방에는 다수의 퓨즈를 수납하는 트레이가 지주를 통해서 부착된다. 트레이내의 퓨즈는 직류전원의 전원전위가 부여되는 주 PCB의 배선과, 대응하는 프로우브 침을 접속한다. 퓨즈 및 트레이는 일괄해서 상기 프로우브 카드로부터 제거하여, 교환할 수가 있다.

Description

프로우브 장치
제1도는 본 발명의 제1실시예에 관한 프로우브 장치의 측면을 나타낸 개략도,
제2도는 상기 장치의 퓨즈박스를 나타낸 측면도,
제3도는 퓨즈의 부착상태를 확대해서 나타낸 부분 단면도,
제4도는 퓨즈박스의 상면을 나타낸 평면도,
제5도는 퓨즈박스의 변경예를 나타낸 사시도,
제6도는 제1실시예 장치의 프로우브 카드를 나타낸 단면도,
제7도는 제1실시예 장치의 프로우브 카드를 나타낸 사시도,
제8도는 프로우브 침에 흐르는 전류와, 냉각용 기체의 송풍량과, 침의 온도와의 관계를 나타낸 그래프,
제9도는 본 발명의 제2실시예에 관한 프로우브 장치의 측면을 나타낸 개략도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 마운트 12 : 지지링
16 : 주제어부(CPU) 18 : 테스터
20, 200 : 프로우브 카드 19 : 직류전원
22, 202 : 회로기판(PCB) 24 : 링블럭
26, 28 : 포고고정부 28a : 신호용 포고고정부
28b : 그라운드용 포고고정부 32 : 포고핀링
34, 102 : 포고핀 36 : 테스트헤드
38 : 리드 다발 42a, 42b, 42c : 배선
44 : 중계포스트(중계폴) 46 : 지주
48, 142, 142a, 142b : 케이블 52 : 그라운드용 회로기판
54, 56, 58 : 중계용 제1~제3회로기판 62 : 퓨즈박스
64, 128 : 덮개 66, 126 : 퓨즈 수납트레이
68 : 지지용 바닥판 72, 152N, 164, 166 : 나사
74 : 볼록부 76, 154a, 158a, 162a : 관통구멍
78a~78c : 링형상 영역 84 : 절연기판
84a~84c : 케이블 86 : 관통구멍
88 : 도체층 92 : 퓨즈
94 : 도체범프 96 : 구멍
98 : 작은구멍 104 : 기초부
106 : 도체스프링 108 : 가동단자
82, 112a, 112b : 단자 114 : 볼
122 : 박스 124 : 케이싱체
134 : 걸어맞춤편 136 : 절취부(노치)
138 : 걸어맞춤홈 144 : 프로우브 침
146 : 선단부 148 : 플랜지
154 : 중간링 158 : 상부링
162 : 보호커버 168, 172, 174 : 안내판
176 : 접착제 178, 184 : 배관
182 : 기체공급부 186 : 열전대
188 : 리드 192 : 센서
204 : 프로우브 침 206 : 원형개구
212 : 적외선 카메라 214 : 온도검출부
본 발명은 프로우브 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 반도체 웨이퍼나 LCD 기판에 형성된 집적회로 등의 반도체 디바이스의 각 전극패드에 프로우브 카드의 프로우브 침을 접촉시켜 그 전기적 특성을 검사하는 프로우브 장치에 관한 것이다.
이러한 종류의 프로우브 장치는, 일반적으로 웨이퍼등의 기판을 탑재하여 수평 및 상하방향으로 이동 가능한 마운트와, 마운트 위쪽에 배치된 프로우브 카드를 구비한다. 프로우브 카드에는 피검사체인 반도체 칩의 전극패드에 접촉하는 다수의 프로우브 침이 배설된다.
프로우브 카드는 그 위쪽에 배치된 테스트헤드와 포고핀 등을 통하여 전기적으로 접속된다. 테스트헤드는 힌지부를 축으로 하여 선회가 가능하며, 테스트위치와 퇴피위치 사이를 이동할 수 있게 되어 있다. 매니퓰레이터에 의해 테스트헤드를 승강이 가능하도록 지지하는 구조의 것도 알려져 있다.
프로우브 카드로서는 이른바 횡침형과 종침형이 존재한다. 횡침형은 프로우브 침의 기초단을 프린트기판의 아래면에 형성된 도체 패턴에 납땜하여, 프로우브 침의 자유단을 중앙부에 집중시킨 구조로 되어 있다. 종침형은 프로우브 카드의 선단을 프린트 기판의 중앙부를 관통시켜 아래면쪽에 수직으로 유도하고, 수지재에 의해 서로 전기적 접촉을 끊은 상태에서 다발형태로 배치한 구조를 이루고 있다.
종래에는, 횡침형의 프로우브 카드가 일반적으로 많이 보급되어 왔으나, 프로우브 침의 집적도를 높히는 것이 어렵기 때문에, 근년에는 프로우브 침의 고집적화의 적합한 종침형의 프로우브 카드가 주류를 이루고 있다.
반도체 집적회로의 고집적화에 따라, 한개의 반도체 칩당 소자의 갯수가 증대함과 동시에 스위칭속도가 고속화하고 소비전력이 커진다. 이와 같이 집적도가 높고, 또 소비전력이 큰 집적회로의 검사를 행하는 프로우브 카드에 있어서는 집적회로의 신호단자에 접촉시키기 위한 프로우브 침 뿐만 아니라, 전원 전위용의 프로우브 침도 수없이 필요하게 된다. 예를 들어 프로우브 침의 전체수가 1500개인 프로우브 카드의 경우, 그중 500개 정도가 전원 전위용으로 사용된다.
그러나, 침의 수가 많은 프로우브 카드를 사용해서 소비전력이 큰 집적회로 칩을 검사하는 경우, 즉 전원전위에 접속되는 집적회로의 단자가 그라운드측에 쇼트되고 있는 등과 같은 결함이 있으면, 동 단자와 접속하는 프로우브 침에 전류가 집중하여 녹아 끊어지는 등의 문제가 생긴다. 프로우브 침이 하나라도 파손되면, 그 프로우브 카드는 전체적으로 쓸모가 없게 된다.
그리하여, 근년에는 프로우브 침과 전원의 사이에 퓨즈를 삽입한 각종 프로우브 장치가 제안되고 있다(예컨대, 일본국 특개소 63-31130호, 특개평 3-24743호 등). 이들 프로우브 장치는 프로우브 카드의 기판인 프린트 기판의 도체 패턴 도중에 퓨즈를 끼운 구조로 되어 있다. 이 때문에 퓨즈가 절단된 경우의 퓨즈교환작업이 불편하다. 또 침의 수량을 증가시키면 이들에 대응하는 퓨즈를 프린트 기판상에 장치하는 것이 곤란하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 프로우브 침과 전원 사이에 삽입한 퓨즈를 용이하게 교환할 수 있는 프로우브 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 프로우브 침의 과열을 방지할 수 있는 프로우브 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 프로우브 침의 과열을 검지하여, 신속히 검사를 정지시킬 수 있는 프로우브 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 의하면, 다수개의 전극패드를 가지는 피처리체의 전기적 특성을 측정하는 프로우브장치로서, 상기 피처리체가 놓여지는 마운트와; 상기 마운트상에 위치되며 테스터에 전기적으로 접속된 배선을 가지는 회로기판과; 상기 마운트 및 회로기판을 상호간에 접근 및 이격하도록 상대이동하기 위한 수단과; 상기 회로기판에 의하여 아래쪽으로 돌출하도록 지지되며 상기 마운트에 대향하는 개구를 가지는 지지링과; 상기 지지링의 상기 개구를 덮는 링블럭과; 상기 피처리체의 상기 전극패드와 각각 접촉하며, 상기 링블럭의 하부표면으로부터 돌출하도록 배치되고, 상기 회로기판의 상기 배선에 전기적으로 접속하는 다수개의 프로우브 단자와; 상기 링블럭과 상기 지지링을 결합함으로써 상기 링블럭의 상부 표면상에 폐쇄된 냉각실을 형성하는 수단과; 상기 냉각실로 냉각가스를 공급하는 수단; 및 상기 냉각실로부터 상기 냉각가스를 배출시키기 위한 배출용 배관을 포함하여 구성되는 프로우브 장치가 제공된다.
[실시예]
제1도에 나타낸 본 발명의 제1실시예에 관한 프로우브 장치는, 본 발명을 종침형의 프로우브 카드에 사용한 예이다.
본 장치는 진공척을 가지는 마운트(10)를 구비하며, 그 위에 반도체 웨이퍼(W)가 흡착 유지된다. 반도체 웨이퍼(W)에는 다수의 전극패드를 가지는 반도체 디바이스, 즉 피검사체가 들어 있는 반도체 칩이 다수 형성된다. 마운트(10)는 수평방향(X, Y) 및 상하방향(Z)으로 이동이 가능하며, 또 그 중심축 둘레(θ)로 회전 가능하게 구성된다. 마운트(10)의 수평방향 이동 및 회전에 의해 반도체 웨이퍼(W)가 일체적으로 이동되어, 전극패드가 후술하는 프로우브 침의 선단에 위치가 일치된다.
마운트(10)의 상하방향 이동에 의하여 반도체 웨이퍼(W)가 일체적으로 승강되며, 전극패드와 프로우브 침의 선단이 접촉 및 이탈 조작된다. 마운트(10)는 주제어부, 즉 CPU(16)에 의해 제어된다.
마운트(10)의 위쪽에는, 장치의 케이스체에 고정된 지지링(12)이 배치되고, 링(12)에 프로우브 카드(20)가 나사 등을 통하여 고정된다. 프로우브 카드(20)는 절연기판(Substrate)상에 도체배선패턴이 배설된 링 형상의 주 회로기판(PCB)(22)과, 주 PCB(22) 중앙의 원형 개구에 대해 동심상태로 되도록 PCB(22)에 부착된 링블럭 (24)을 구비한다. 주 PCB(22)상에는 다수의 도체로서 이루어지는 포고고정부(시이트)(26)가 형성된다. 포고고정부(26)는 프로우브 카드(20)에 전압이나 신호를 부여하기 위한 포고핀링(32)의 하부에 배설된 포고핀(34)과 1 대 1의 대응 관계로 배치된다.
포고핀링(32)은 테스트헤드(36)의 아래면에 배설된 퍼포먼트 보드를 통해 테스트헤드(36) 내의 전기회로에 접속된다. 테스트헤드(36)는 리드다발(38)을 통하여 테스터(18)에 접속되고, 테스터(18)는 CPU(16)에 의해 제어된다.
포고핀(34)의 포고고정부(28)의 몇개의 쌍은 테스터(18)로 부터의 신호를 프로우브 카드(20)로 전달하기 위하여 사용된다. 예컨대 신호용 포고고정부(28a)는 PCB(22) 상에 형성된 배선 패턴중의 배선(42a)을 통해 중계 포스트(44)에 접속된다. 배선(42a) 및 후술하는 배선(42b~42e)은, 모두 PCB(22) 상에 형성된 배선 패턴중의 것이나, 제1도에서는 편의상 PCB(22)의 측면상에 파선으로 표시하였다. 또 제1도에서는 신호용의 포고고정부(28a) 및 중계포스트(44)는 각각 하나만을 대표해서 도시하고 있으나, 실제로는 신호 라인의 수만큼 PCB(22)상에 설치된다.
포고핀(34)의 포고고정부(28) 중 몇개의 쌍은, 또 테스터(18)에 내장되는 정전압 직류전원(19)으로부터의 고전위와 저전위, 즉 본 실시예에서는 전원전위 및 접지전위 혹은 기준전위를 프로우브 카드(20)에 부여된다.
주 PCB(22)의 중심 개구 주위에는 여러개의 지주(46)가 고정된다. 지주(46)에는 아래로부터 차례대로 그라운드용 PCB(52), 중계용 제1 내지 제3PCB(54, 56, 58) 및 퓨즈박스(62)가 지지된다. PCB(52~58) 및 퓨즈박스(62)는 각각 원형 링형상의 평면 형상이며, 주 PCB(22)의 중심개구에 대해 동심형태로 배치된다. PCB(52~56)의 중앙개구는 후술하는 프로우브 침이 통과하는 것을 용이하게 하기 위하여 도시한 바와 같이 아래로 갈수록 커지도록 설정된다.
그라운드용 PCB(52)에는 접지전위를 부여하기 위하여, 그라운드용 포고고정부 (28b)로부터의 배선(42b)이 케이블(48)을 통해 접속된다. 제1도에서는 그라운드용 포고고정부(28b) 및 케이블(48)은, 각각 하나만을 대표하여 나타내었으나, 실제로는 그라운드 라인의 수, 예컨대 8개가 주 PCB(22)상에 배설된다.
퓨즈박스(62)는 제2도에 나타낸 바와 같이 덮개(64), 퓨즈 수납트레이(66) 및 포고된 지지용 바닥판(68)을 구비한다. 이들은 덮개(64)가 위에서 바닥판(68)의 암 나사부까지 관통하는 나사(72)에 의해 분해가 자유롭도록 조립된다. 각 나사(72)의 부착부에 대응하여 덮개(64) 및 바닥판(68)에는 볼록부(74)가 형성되며, 이것은 트레이 (66)에 형성된 대응하는 오목부에 끼워 맞춰진다. 이에 따라 덮개(64), 트레이(66), 바닥판(68)이 정확하게 위치맞춤이 가능하게 된다. 이들 볼록부(74) 및 오목부는 별도로 위치맞춤용 가이드핀 및 가이드구멍의 쌍을 각 부재간에 형성할 수도 있다. 바닥판(68)은 지주(46)의 상단에 고정되며, 이에 의해 퓨즈박스(62)는 지주(46)상단에 지지된다. 퓨즈박스(62)의 중앙에는 제4도에 나타낸 바와 같이 개구 혹은 관통구멍(76)이 형성된다.
덮개(64)는 도체층(88)이 아래면에 형성된 절연기판(substratre)(84을 구비한다. 도체층(88)은 제4도에서와 같이 3개의 다른 전원전위에 대응하여 서로 절연분리된 동심상의 제1내지 제3링형상 영역(78a~78c)으로 이루어진다. 덮개(64) 위에는 각 영역(78a~78c)에 대응하여 각각 2개의 단자(82)가 배설되고, 각 단자(82)는 절연기판(84)에 형성된 관통구멍(86)을 통하여 아래면의 도체층(88)에 접속된다. 기판(84)의 아래면에는 박스(62) 내로 수납되는 퓨즈(92)에 대응하여 도체범프(94)가 배설된다. 각 범프(94)에는 소정의 도체층(88)을 통해 어떠한 전원전위가 부여된다.
각 단자(82)에는 3개의 전원전위에 대응하는 케이블(84a~84c)의 하나가 접속된다. 다시 말하면 본 실시예에서 케이블(84a~84c)은 각각 2개씩 설치된다. 케이블(84a~84c)은 각각의 전위를 공급하기 위해, 전원전위용의 포고고정부 (28c~28e)로부터의 배선(42c~42e)에 접속된다.
트레이(66)는 덮개(64)의 범프(94)와 일렬로 되도록 배치된 다수의 구멍(96)가 형성된 절연블록으로 이루어진다. 각 구멍(96)에 퓨즈(92)가 수납된다. 구멍(96)의 정상부는 퓨즈(92)의 탈착이 가능하도록 내부와 동일한 지름으로 개구한다. 구멍(96)의 저면부에는 퓨즈(92)보다도 작은 지름의 구멍(98)이 트레이(66)의 저면까지 관통한다.
바닥판(68)은 트레이(66)의 구멍(96)에 대응해서 다수의 포고핀(102)이 설치된 절연판으로 형성되어 있다. 포고핀(102)은 바닥판(68)에 고정된 기초부(104)와, 도체 스프링(106)을 통하여 기초부(104)에 대하여 탄성적으로 지지된 가동단자 (108)를 구비한다. 가동단자(108)의 선단은 스프링(106)에 의해 탄성이 부여된 상태로 구멍(98)에서 구멍(96) 내로 침입한다.
제2도에서와 같이, 퓨즈(92)가 구멍(96) 내에 수납되고, 덮개(64), 트레이 (66) 및 바닥판(68)이 조립된 상태에서, 퓨즈(92)는 정상부가 범프(94)에 접촉할 때까지 포고핀(102)의 단자(108)에 의해 탄성적으로 밀려 올라간다. 퓨즈(92)는 소정의 전류 설정값에서 녹아 끊어지는 퓨즈로 되어 있고, 정상부 및 저면부가 단자(112a, 112b)로서 형성되다. 즉 퓨즈(92)의 양 단자(112a, 112b)는 힘이 가해진 상태에서 범프(94)와 단자(108)에 접촉되고, 이에 의해 범프(94)와 포고핀(102) 사이의 도통이 실현된다.
제2도의 우측 구멍내에서 나타낸 바와 같이, 범프(94) 대신에 도체 예컨대 금으로 된 볼(114)을 통해 퓨즈(92)의 단자(112a)와 도체층(88)과의 도통을 도모할 수도 있다. 이 경우 제작시에 있어서의 범프(94)의 형성시간과 수고를 절약할 수가 있으나, 덮개(64)의 제거시에 볼(114)을 분실하지 않도록 유의하지 않으면 안된다는 문제가 생긴다.
제5도는 퓨즈박스의 변형예를 나타낸 사시도이다. 이 변형예의 박스(122)에서는 지주(46)의 상부에 케이싱체(124)가 고정설치되고, 이 바닥판이 제2도 및 제3도에 도시한 바닥판(68)과 마찬가지로 구성된다. 케이싱체(124)의 상부에는 퓨즈 수납트레이(126)와 덮개(128)가 착검식 결합에 의하여 원터치로 착탈이 가능하게 된다. 트레이 (126)에는 정상부가 개구된 다수의 관(132)이 설치된다. 트레이(126)와 덮개(128)는 각각 형성된 가이드핀 및 가이드구멍에 의해 위치맞춤된다.
트레이(126) 및 덮개(128)는 조합된 상태에서 둘레 가장자리부의 4개소에 걸어맞춤편(134)이 형성되도록 구성된다. 이에 대해 케이싱체(124)의 상부에는 걸어맞춤편(134)을 삽입하기 위한 절취부(136) 및 걸어맞춤편(134)과 걸어 맞추어지는 홈(138)이 형성된다. 착검식결합 대신에 공지의 회동식 후크부재에 의하여 트레이 (126) 및 덮개(128)를 케이싱체(124)에 착탈이 자유롭게 고정하도록 구성할 수도 있다.
다시, 제1도 내지 제3도에서 퓨즈박스(62)의 포고핀(102)은, 케이블(142)을 통하여 중계 PCB(54~58)에 접속된다. 덮개(64)의 제1영역(78a)에 접속된 포고핀 (102)은 케이블(142a)을 통해 제3중계 PCB(58)에, 제2영역(78b)에 접속된 포고핀 (102)은 케이블(142b)을 통해 제2중계 PCB(56)에, 제3영역(78c)에 접속된 포고핀 (102)은 케이블(142c)을 통해 제1중계 PCB(54)에 각각 접속된다. 중계 PCB (54~58)로 부터의 아래면의 배선 패턴에는 각각 도체, 예를 들어 금으로 된 프로우브 침(144)이 부착된다. 본 실시예에서는 3개의 프로우브 침(144)에 접속된 배선이 하나의 퓨즈(92)와 연결되도록 구성된다. 다시 말해 퓨즈(92)는 1개당 3개의 프로우브 침(144)의 과전류를 관리하게 된다.
그라운드용 PCB(52) 및 신호용 중계포스트(44)에도 또한 도체, 예컨대 금으로된 프로우브 침(144)이 부착되며, 또한 대응하는 라인과 전기적으로 접속된다. 합계 1500개 정도가 되는 이들 전원전위, 접지전위 및 신호용의 모든 프로우브 침(144)은 프로우브 카드(20)의 링 블럭(24)을 관통하여 선단부(146)(제6도 참조)가 수직상태로 링블럭(24)으로부터 돌출한다. 프로우브 침(144)의 선단(146)은 피검사체인 반도체 디바이스가 들어있는 반도체 칩의 전극패드에 대응하여 배치된다.
제6도 및 제7도에 나타낸 바와 같이, 링블럭(24)은 프로우브 카드(20)의 주 PCB(22)중앙의 원형개구(22a)에 대하여 동심상태가 되도록 배치된다. 링 블럭(24)은 플랜지(148)가 나사(152)를 통해 PCB(22)에 고정된다. 링블럭(24)은 저면부 중앙에 관통구멍(154a)을 가지는 컵형상의 중간링(154)과, 중간링(154)의 상부개구에 끼워 맞추어지는 상부링(158)과, 중간링(154)의 아래면에 끼워 맞추어지는 보호커버 (162)로서 이루어진다. 상부링(158) 및 보호커버(162)는 중간링(154)에 끼워 맞춘 후, 나사(164) 및 (166)로 죄어서 고정한다.
상부링(158) 및 보호커버(162)의 중앙부에도, 중간링(154)의 관통구멍 (154a)과 같은 지름의 개구(158a, 162a)가 형성된다. 상부링(158)의 관통구멍 (158a)의 아래쪽에는 제1안내판(168)이, 그리고 보호커버(162)의 관통구멍 (162a)의 상측과 하측에는 제2, 제3안내판(172, 174)이 부착된다. 안내판(168, 172, 174)은 절연성이며, 다수의 프로우브 침(144)이 이들에 서로 접촉되지 않도록 수직으로 안내할 수 있게 다수의 작은구멍(도시하지 않음)을 구비한다.
프로우브 침(144)은 상부링(158)쪽에서 제1안내판(168)을 통해 링블럭(24)의 내부공간으로 도입된다. 프로우브 침(144)은 또한 제2, 제3의 안내판(172, 174)을 통해 링블럭(24)의 아래면쪽으로 안내된다. 프로우브 침(144)은 침의 끝(146)을 가지런히 한 상태에서 상부링(158)의 관통구멍(158a) 내에 충전되는 에폭시 수지등의 합성수지제 접착제(176)에 의해 유지된다.
링블럭(24)은 그 내부공간을 프로우브 침(144)의 냉각실로서 이용하도록 구성된다. 중간링(154)의 측벽에는 배관(178)을 통해 냉각용 기체공급부(182)가 접속된다. 상부링(158)에는 배출용 배관(184)이 접속된다. 링블럭(24)을 관통하는 프로우브 침(144)의 근방에는 온도검출수단이 열전대(186)가 설치된다. 열전대(186)의 리드 (188)는 상부링(158)의 관통구멍(154a)을 통해 외부로 유도되어 센서(192)에 접속된다. 또한 센서(192)는 공급부(182)를 구동 제어하는 주제어부(16)에 접속된다.
주제어부(16) 내의 제어회로는, 열전대(186)에 의한 검출온도가 가령 60℃이상이 되면 냉각용 기체공급부(182)를 작동시키고, 검출온도가 50℃이하로 되면 냉각용 기체공급부(182)의 작동을 정지시키도록 사전에 설정된다. 이 경우에 냉각용 기체로서는 압축공기나 질소가스 등이 사용된다.
링블럭(24) 내의 온도를 열전대(186)에 의해 검출하고, 그 검출온도에 의거하여 링블럭(24) 내에 필요량의 냉각용기체가 도입된다. 링블럭(24)내의 냉각에 사용되어 더워진 기체는 상부링(158)의 배관(184)을 통하여 외부로 배출된다. 이에 따라 블럭(24) 내의 온도는 항상 60℃이하(바람직하게는 상온 ±5℃)로 유지된다. 이와 같이 프로우브 침(144)의 온도상승을 억제한 상태에서 웨이퍼(W)의 전기적 특성의 검사를 함으로써, 이상 전류에 의한 프로우브 침(144)의 통상적 변형이나 절연 피막의 열손(熱損)등의 발생을 미연에 방지할 수가 있다.
제1도 내지 제7도에 나타낸 프로우브 장치를 사용하여, 일반적인 반도체 칩의 검사상태에서, 전원전위용 프로우브 침(144)에 흐르는 전류와 냉각용 기체로서의 에어송풍량과, 침(144)의 온도와의 관계를 측정하였다. 제8도에 그 결과를 나타낸다. 그리고 제8도중 전류는 3개의 침(144)당의 양으로서 mA, 온도는 ℃를 단위로 한다. 라인 L1, L2, L3, L4, L5는 각각 송풍량(1/min)이 0, 2.3, 3.4, 5.6, 7.2인 경우를 나타낸다. 도시한 바와 같이 침(144)의 온도는 송풍량의 증가와 더불어 감소하며, 본 발명에 따른 냉각기구의 효과가 실증되고 있다.
그리고, 냉각용 기체는 링블럭(24)의 위쪽에서 공급하고, 링블럭의 옆으로 배기하도록 하여도 좋다. 또 냉각용 기체의 공급용 배관을 링블럭(24)의 여러곳에 접속하여, 냉각용 기체를 여러방향에서 공급함과 동시에 배기하도록 구성할 수도 있다.
다음에, 제1도 내지 제4도를 참조하여 퓨즈박스(62)의 기능을 설명한다.
예를 들어, 웨이퍼(W)의 칩 검사중에 어떠한 원인으로, 어떤 프로우브 침(144)에 과전류, 가령 500mA 이상의 전류가 흐르면 프로우브 침(144)이 손살될 염려가 있다. 그러나 본 발명에서는 프로우브 침(144)의 손상전에 프로우브 침(144)에 접속된 퓨즈(92)가 그 전류에 의한 발열로 절단된다. 이 때문에 프로우브 침(144)으로의 통전이 정지되어, 프로우브 침(144)의 파손이 미연에 방지된다.
검사중에 퓨즈(92)가 절단된 경우에는, 우선 포고핀링(32) 및 테스트 헤드 (36)를 퇴피위치로 이동시키고, 박스(62) 정상부의 단자(82)로부터 케이블 (84a~84c)을 떼어낸다. 그리고 나사(72)를 느슨하게 하여, 덮개(64)와 트레이(66)를 함께 바닥판(68)에서 풀어낸다. 이에 의해 모든 퓨즈(92)가 프로우브 카드(22)에서 제거된다.
다음에, 절단되지 않은 모든 퓨즈를 수납하여 사전에 준비해 둔 스페어 트레이를 사용하고 있던 트레이(66)와 교환한다. 그리고 덮개(64) 및 새로운 트레이를 저면판 (68)에 부착함과 동시에, 포고핀링(32) 및 테스트헤드(36)를 테스트위치로 다시 놓고, 웨이퍼(W)의 칩검사를 재개한다. 이에 따라 장치의 다운타임을 단축시킬 수가 있다.
본 발명의 구성에 의하면, 프로우브 침(144)이 설치되는 프로우브 카드(22)와, 퓨즈(92)를 유지하는 퓨즈박스(62)가 분리 배치되므로, 프로우브 침(144)의 수가 많아진 경우에도, 그에 따라 다수의 퓨즈(92)를 장치하는 것이 가능하다. 하나의 침에 대하여 하나의 퓨즈를 설치해도, 혹은 제1실시예와 같이 여러개, 예를 들어 3개의 프로우브 침에 대하여 하나의 퓨즈를 배치하여도 좋다.
제9도에 나타낸 본 발명의 제2실시예에 관한 프로우브 장치는, 본 발명을 횡침형의 프로우브 카드에 사용한 예이다. 제9도중에서 제1도에 나타낸 제1실시예의 부재와 대응하는 부재에는 동일부호를 붙이고 필요한 경우에만 설명한다.
프로우브 카드(200)는 원형이며, 또한 경질의 절연기판 양면에 배선패턴을 형성한 PCB(202)로서 이루어진다. PCB(202) 아래면의 도체패턴에는 프로우브 침 (204)의 기초부끝단이 납땜되고, 이들 침의 선단, 즉 자유끝단은 중앙부에 집중하도록 배치된다. 프로우브 침(204)의 선단의 위쪽에서 PCB(202)의 중앙에는 원형개구 (206)가 형성된다.
포고핀링(32)의 포고핀(34)가 접촉하는 신호용 및 그라운드용 포고고정부 (28a, 28b)는 관통구멍을 통하여 PCB(202) 아래면의 도체패턴에 접속되고, 다시 소정의 프로우브 침(204)에 접속된다. 3개의 상이한 전원전위용 포고고정부(28c~28e)는 PCB(202) 상면의 도체패턴 및 케이블(84a~84c)을 통하여 전술한 퓨즈박스(62)에 접속된다. 퓨즈박스(62)의 모든 포고핀(102)(제2도 및 제3도 참조)에서의 케이블 (142)은 PCB(202)로 복귀되며, 관통구멍을 통해 PCB(202) 아래면의 도체패턴에 접속되고, 다시 소정의 프로우브 침(204)에 접속된다.
테스트헤드(36)의 중앙개구에는 적외선 카메라(212)가 설치되며, 이것은 퓨즈박스(62) 및 프로우브 카드(20)의 중앙개구(76 및 206)를 통하여 프로우브 침(204)을 촬영한다. 적외선 카메라(212)로 부터의 촬영신호는 온도검출부(214)에서 화상처리되어 침(204)의 온도가 검출된다. 여기에서 열에 의해 침(204)에서 방출되는 적외선의 양이 변화한다는 점이 이용된다. 온도검출부(214)는 다시 주제어부(16)에 접속된다.
웨이퍼(W)의 칩 검사중에, 카메라(212)에 의해 프로우브 침(204)의 온도를 모니터하는 것이 가능하게 된다. 검출부(214)에서 측정된 침의 온도는 여기서 사전에 입력된 한계온도 즉 200℃와 비교된다. 검출부(214)에서 한개라도 한계온도를 초과한 침(204)이 나타난 경우에는 이상 발생신호를 주제어부(16)로 보내고, 이 신호에 의거하여 주제어부(16)는 테스터(18)를 셧다운한다. 이어서 주제어부(16)는 테스터(18)에 측정중인 칩의 검사종료를 지시함과 동시에, 다음 칩의 검사를 행할 수 있도록 마운트(10)를 구동시킨다. 그리고 마운트(10)의 이동 완료와 함께, 테스터(18)에 다음 칩의 검사를 개시하도록 지령한다. 이와같은 조작에 의하여 프로우브 침의 손상을 미연에 방지함과 동시에, 장치의 다운타임을 감소시킬 수 있게 된다.
그리고, 전술한 제1실시예에서는 제6도에 도시한 열전대(186)에서 검출한 프로우브 침의 온도에 의거하여 이상 발생시에 테스터를 셧다운하고, 프로우브 침의 손상을 미연에 방지하는 것이 가능하게 된다. 이 경우 자외선 카메라가 없기 때문에 프로우브 침 하나하나의 온도를 검출할 수는 없으나, 프로우브 침 전체의 정상이 아닌 온도상승은 검출이 가능하다.
본 발명은, 도시한 실시예만 한정되지 않으며, 그 사상의 범위 내에서 각종 변경이 가능하다. 예컨대 상술한 프로우브 장치는 신호용의 중계폴(44)에 동축 케이블을 접속함으로써, 통상적인 회로동작의 검사 이외에, 고주파에 의한 응답테스트나 노이즈검사를 행할 수 있도록 변경시킬 수 있다. 또 본 발명은 반도체 칩내에 형성된 반도체 디바이스에 한하지 않고, LCD기판에 형성된 반도체 디바이스의 프로우빙에도 적용할 수가 있다.

Claims (10)

  1. 다수개의 전극패드를 가지는 피처리체의 전기적 특성을 측정하는 프로우브장치로서, 상기 피처리체가 놓여지는 마운트와; 상기 마운트상에 위치되며 테스터에 전기적으로 접속된 배선을 가지는 회로기판과; 상기 마운트 및 회로기판을 상호간에 접근 및 이격하도록 상대이동하기 위한 수단과; 상기 회로기판에 의하여 아래쪽으로 돌출하도록 지지되며 상기 마운트에 대향하는 개구를 가지는 지지링과; 상기 지지링의 상기 개구를 덮는 링블럭과; 상기 피처리체의 상기 전극패드와 각각 접촉하며, 상기 링블럭의 하부표면으로부터 돌출하도록 배치되고, 상기 회로기판의 상기 배선에 전기적으로 접속하는 다수개의 프로우브 단자와; 상기 링블럭과 상기 지지링을 결합함으로써 상기 링블럭의 상부 표면상에 폐쇄된 냉각실을 형성하는 수단과; 상기 냉각실로 냉각가스를 공급하는 수단 ; 및 상기 냉각실로부터 상기 냉각가스를 배출시키기 위한 배출용 배관을 포함하여 구성되는 프로우브 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배출용 배관을 상기 냉각가스가 상기 마운트로부터 떨어져서 도출되도록 배치되는 프로우브 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 냉각기체는 상기 냉각실로 측부를 통하여 도입되고, 상부로 배출되는 프로우브 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 냉각실의 온도를 검출하기 위한 검출수단과, 상기 검출수단에 의하여 얻어진 측정온도에 따라서 상기 냉각가스의 공급량을 제어하기 위한 수단을 더욱 포함하여 구성되는 프로우브 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 냉각실내의 온도를 검지하기 위한 검출수단과, 상기 검출수단에 의하여 얻어진 측정온도에 의하여 기준온도가 초과되었을때 상기테스터가 시험을 중지하도록 제어하는 수단을 더욱 포함하여 구성되는 프로우브 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 다수개의 프로우브 단자 및 상기 회로기판의 상기 배선이 각각 퓨즈를 통하여 접속되는 프로우브 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 테스터에 접속된 테스트 헤드와, 상기 테스트헤드에 접속된 포고핀을 가지는 포고핀 링과, 상기 회로기판상에 배치되어 상기 배선에 접속되며 상기 핀의 위치에 각각 대응하여 상기 포고핀에 해제가능하게 접촉되는 포고 시이트를 더욱 포함하여 구성되며, 상기 회로기판의 상기 배선과 상기 테스터가 상기 테스트 헤드, 포고핀 및 포고시이트를 통하여 접속되는 프로우브 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 회로기판은 하나의 위치에 고정되며, 상기 테스트 헤드 및 상기 포고핀링은 상기 회로기판으로부터 일체적으로 접근 및 이격이동가능하며, 상기 마운트는 상기 피처리체를 따라서 상기 프로우브 단자로부터 접근 및 이격이동 가능한 프로우브 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 프로우브 단자는 프로우브침의 끝단을 각각 포함하여 구성되는 프로우브 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 프로우브 침은 상기 냉각실을 수직으로 통과하는 프로우브 장치.
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