KR100791113B1 - 비접촉식 프로브 카드 탐침 높이 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 프로브 카드에 설치되어 있는 탐침 높이를 측정하는 프로브 카드 탐침 높이 측정 장치에 관한 것으로서, 카드장착 기준 플레이트(150)의 윗면 세군데에 레이저를 출사하여 레이저 장치(180)와 카드장착 기준 플레이트(150) 사이의 거리를 측정함으로써 카드장착 기준 플레이트(150)의 3차원공간에서의 평면 방정식을 구하고, 탐침(14)이 위치하는 좌표에 레이저 장치(180)를 수평이동 시키면서 레이저를 탐침(14)에 각각 출사하여 탐침(14)의 끝단과 레이저 장치(180) 사이의 거리를 파악하고 이 때의 좌표에서의 카드장착 기준 플레이트(150)와 레이저 장치(180) 사이의 거리에서 탐침(14)의 끝단과 레이저 장치(180) 사이의 거리를 빼어서 탐침(14)의 높이를 판단하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 비접촉식으로 행해지기 때문에 측정과정에서 탐침(14)에 손상을 주지 않으며, 프로브 카드(도1)를 설치할 때 약간 기울어지더라도 이러한 기울어짐이 저절로 보상된다.
레이저, 프로브 카드, 비접촉식 높이측정, 평면 방정식, 탐침

Description

비접촉식 프로브 카드 탐침 높이 측정장치{Non-contact type apparatus for measuring the height of needle of probe card}
도 1은 일반적인 프로브 카드를 설명하기 위한 도면;
도 2은 종래의 프로브 카드 탐침 높이 측정장치를 설명하기 위한 도면;
도 3a 및 도 3b는 종래의 다른 프로브 카드 탐침 높이 측정장치를 설명하기 위한 도면;
도 4a는 본 발명에 따른 프로브 카드 탐침 높이 측정장치를 설명하기 위한 사시도이고, 도 4b는 도 4a의 평면도이고, 도 4c는 도 4a의 측면도;
도 5는 본 발명에 따른 프로브 카드 탐침 높이 측정장치의 원리를 설명하기 위한 개략도이다.
<도면의 주요부분에 대한 참조번호의 설명>
12: 피시비 기판 14: 탐침
15: 에폭시 블록 16: 상판
20: 석정반 30: 전도성 플레이트
35: 접촉식센서 40: 모터
120: 메인 플레이트
150: 카드장착 기준 플레이트 155: 가상 기준면
160: 덮개 플레이트 180: 레이저 장치
본 발명은 프로브 카드 탐침 높이 측정 장치에 관한 것으로서, 특히 비접촉식으로 프로브 카드의 탐침 높이를 측정하는 장치에 관한 것이다.
실리콘 웨이퍼나 FPD 등에 형성되는 집적회로의 전기적 특성을 테스트하기 위해서 프로브 카드가 사용된다. 상기 프로브 카드는 미세한 탐침(needle)을 포함하며 이러한 탐침들이 집적회로의 금속 패드에 접촉되어 전기적 테스트가 이루어진다.
도 1은 일반적인 프로브 카드를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 피시비 기판(12) 상에 세라믹으로 이루어지는 상판(16)이 설치되며 상판(16) 상에는 에폭시 블록(15)이 설치된다. 에폭시 블록(15)에는 복수개의 탐침(14)들이 꼽혀 있으며 탐침(14)들은 적절한 형태로 꺾여서 끝단이 위를 향하도록 설치된다.
탐침(14)의 높이가 일정치 않으면 탐침(14)과 웨이퍼 상의 패드와의 접촉이 제대로 이루어지지 않아 전기적 테스트가 신뢰성 있게 진행되지 않는다. 따라서 웨이퍼나 FPD 등에 형성되는 집적회뢰의 전기적인 테스트를 진행할 때 좀더 우수한 프로브 카드로 테스트 할 수 있는 환경조건이 되기 위해 탐침(14)의 높이가 미리 정확하게 측정되어 있는 프로브 카드가 제공이 되는 것이 바람직하다.
도 2는 종래의 프로브 카드 탐침 높이 측정장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 피시비 기판(12)은 탐침(14)이 밑을 향하도록 석정반(20)의 구멍에 거꾸로 걸쳐진다. 석정반(20)의 하부공간에는 모터(40)에 의해 상하좌우운동이 가능한 전도성 플레이트(30)가 설치된다. 모터(40)로 전도성 플레이트(30)의 높이를 적절히 이동시켜 전도성 플레이트(30)와 탐침(14)을 전기적으로 접촉시켜서 탐침(14)의 높이 측정이 이루어진다.
그러나, 이러한 접촉식 측정장치의 경우에는, 탐침(14)이 전도성 플레이트(30)와 직접 접촉되기 때문에 탐침(14)의 높이를 측정하는 과정에서 탐침(14)이 손상을 입게 되어 바람직하지 못하다. 또한, 모든 탐침(14)이 전도성 플레이트(30)에 접촉될 때까지 전도성 플레이트(30)를 상승시켜야 하는데, 탐침(14)이 허용할 수 있는 과부(over drive)가 정해져 있으므로 무한정 이를 상승시킬 수는 없다는 제약이 있다.
그리고, 탐침(14)과 플레이트(30)가 접촉되었다는 신호를 얻기 위해서는 전기적인 신호를 감지할 수 있는 라인이 설치되어야 하는데, 이를 위해서는 배선작업 등과 같이 전기적 신호를 인식하기 위한 전기 시스템이 필요하며 이로 인해 장비 제작과 유지보수에 어려움이 많다.
도 3a는 종래의 다른 프로브 카드 탐침 높이 측정장치를 설명하기 위한 도 면이다. 도 3a를 참조하면, 피시비 기판(12)은 탐침(14)이 아래를 향하도록 석정반(20) 상에 놓여지고, 석정반(20)의 하부공간에는 모터(40)에 의해 상하좌우 이동이 가능하고 높이를 조금씩 이동하면서 측정이 가능한 접촉식 센서(35)가 설치된다.
도 3b는 종래의 또 다른 프로브 카드 탐침 높이 측정장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 3b를 참조하면, 피시비 기판(12)은 탐침(14)이 위를 향하도록 석정반(20) 상에 놓여지고, 석정반(20)의 상부공간에는 모터(40)에 의해 상하 좌우 이동이 가능하고 높이를 조금씩 이동하면서 측정이 가능한 접촉식 센서(35)가 설치된다.
도 3a 및 3b의 경우는 도 2와 달리 접촉식 센서(35)를 탐침(14) 하나하나에 정확하게 접촉시키면서 이루어지기 때문에 검사 속도가 매우 느리다는 문제가 있다. 그리고, 탐침(14)의 간격이 좁을 때는 25um 정도 되기 때문에 인접되어 있는 탐침 사이의 간격보다 접촉식 센서가 더 큰 경우에는 일일이 하나하나 측정하기가 어렵다는 단점이 있다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 비접촉식으로 프로브 카드의 탐침 높이를 측정하여 상술한 종래의 문제점을 해결할 수 있는 프로브 카드 탐침 높이 측정장치를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 프로브 카드 탐침 높이 측정 장치는, 프로브 카드에 설치되어 있는 탐침의 높이를 측정하는 프로브 카드 탐침 높이 측정장치로서,
상기 프로브 카드가 올려 놓여지는 카드장착 메인 플레이트;
상기 메인 플레이트 상부에 설치되며 상기 메인 플레이트의 가운데 부분을 노출시키는 개구부가 형성되는 덮개 플레이트;
링 형태를 하며 상기 링의 외주면은 상기 덮개 플레이트 상에 올려 놓여지고 상기 링의 내주면은 상기 프로브 카드의 주변과 밀착되는 카드장착 기준 플레이트;
상기 카드 장착 기준 플레이트의 상부 공간에 수평이동 가능하게 설치되는 레이저 장치;
상기 레이저 장치에서 상기 카드장착 기준 플레이트의 윗면 세군데에 레이저를 출사토록 하여 상기 레이저 장치와 카드장착 기준 플레이트 사이의 거리를 측정함으로써 상기 카드장착 기준 플레이트의 평면 방정식을 구하고, 상기 탐침이 위치하는 좌표에 상기 레이저 장치를 수평 이동시키면서 레이저를 상기 탐침에 각각 출사하여 상기 탐침의 끝단과 상기 레이저 장치 사이의 거리를 파악하고 이 때의 좌표에서의 상기 카드장착 기준 플레이트와 상기 레이저 장치 사이의 거리에서 상기 탐침의 끝단과 상기 레이저 장치 사이의 거리를 빼어서 상기 탐침의 높이를 판단하는 높이연산장치;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 메인 플레이트는 상하 및 수평이동 가능하게 설치되는 것이 바람직하 다.
상기 카드장착 기준 플레이트는 금속 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 높이연상장치는 상기 탐침의 위치좌표를 외부로부터 미리 입력받아 기본 데이터로 보유하고 있는 것이 바람직하다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되는 것으로 해석돼서는 안 된다.
도 4a는 본 발명에 따른 프로브 카드 탐침 높이 측정장치를 설명하기 위한 사시도이고, 도 4b는 도 4a의 평면도이고, 도 4c는 도 4a의 측면도이다.
도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 프로브 카드(도1)는 메인 플레이트(120) 상에 올려놓여진다. 메인 플레이트(120) 상부에는 메인플레이트(120)의 가운데 부분을 노출시키는 개구부를 갖는 덮개 플레이트(160)가 설치된다. 덮개 플레이트(160)는 힌지에 의해 위로 열고 닫음이 가능하게 설치된다. 참조번호 162는 덮개 플레이트(160)를 열고 닫을 때 잡기 위한 손잡이다.
덮개 플레이트(160) 상에는 카드장착 기준 플레이트(150)가 올려 놓여진다. 카드장착 기준 플레이트(150)는 링 형태를 하며 상기 링의 외주면이 덮개 플레이트(160) 상에 걸쳐지고, 내주면은 프로브 카드(도1)의 피시비 기판(12) 윗면에 놓 여진다. 즉, 프로브 카드(도1)는 피시비 기판(12)의 윗면이 카드장착 기준 플레이트(150)의 내주면 밑면에 밀착된 형태로 하여 탐침(14)이 윗방향을 향하도록 놓여진다.
카드장착 기준 플레이트(150)의 상부공간에는 레이저 장치(180)가 수평이동 가능하게 설치된다. 레이저 장치(180)는 수평이동 하면서 카드장착 기준 플레이트(150)의 윗면 세군데에 레이저를 쏘아서 레이저 장치(150)와 카드장착 기준 플레이트(150) 사이의 거리를 측정한다. 높이연산장치(미도시)는 이러한 세 점에서의 거리를 입력받아 3차원 공간에서의 카드장착 기준 플레이트(150)의 평면 방정식을 구한다. 카드장착 기준 플레이트(150)는 레이저를 반사시킬 수 있는 것이어야 하므로 금속재질의 것을 사용하는 것이 바람직하고 윗면은 평평해야 한다.
카드장착 기준 플레이트(150)의 가운데 구멍을 통해서는 프로브 카드(도1)의 탐침(14)이 위로 서 있는 형상을 하므로 상기 높이연상장치는 레이저 장치(180)를 탐침(14)의 각각의 위치로 수평이동 시키면서 탐침(14)의 끝단에 레이저를 조사하여 레이저 장치(180)와 탐침(14) 사이의 거리를 파악한다. 이 때, 상기 높이연산장치에 탐침(14)의 위치좌표를 미리 입력하여 레이저 장치(180)를 수평이동시킨후 높이 측정을 실행 한다.
상기와 같은 과정을 거치면 상기 높이연산장치는 특정좌표(탐침이 있는 위치)에서의 카드장착 기준 플레이트(150)와 레이저 장치(180) 사이의 거리와, 탐침(14) 끝단과 레이저 장치(180)사이의 거리를 파악할 수 있게 된다. 그러면 상기 높이연산장치는 이들의 차를 통하여 탐침(14)의 높이를 파악한다.
상기 높이연산장치에 미리 탐침의 위치좌표를 입력하더라도, 프로브 카드(도1)를 메인 플레이트(120)에 올려놓는 과정에서 프로브 카드(도1)가 비틀어지게 놓이면 이러한 위치좌표가 무용지물 되므로 메인 플레이트(120)를 수평이동 가능하게 설치하여 탐침높이 측정을 시작하기 전에 이들을 수평이동시키면서 상기 높이연산장치에 입력된 탐침의 위치좌표와 실제 탐침의 위치를 보정시킨다.
도 5는 본 발명에 따른 프로브 카드 탐침 높이 측정장치를 원리를 설명하기 위한 개략도이다. 먼저 레이저 장치(180)를 통하여 카드장착 기준 플레이트(150)의 윗면 세군데에 레이저를 조사하여 레이저 장치(180)와 카드장착 기준 플레이트(150) 사이의 거리를 측정한다. 그러면 카드장착 기준 플레이트(150)의 윗면이 이루는 평면(이하, 가상 기준면, 155)의 방정식이 구해진다.
가상 기준면(155)의 평면방정식을 구한 다음에, 레이저 장치(180)를 탐침이 위치한 좌표로 이동시켜면서 탐침(14)의 끝단에 레이저를 조사하여 탐침(14) 끝단과 레이저 장치(180) 사이의 거리를 측정한다.
그 후에 레이저 장치(180)와 가상 기준면(155) 사이의 거리에서 탐침(14) 끝단과 레이저 장치(180) 사이의 거리를 빼면 각 탐침(14)의 높이가 얻어진다. 이러한 일련의 과정은 상기 높이연산장치에 의해 제어된다. 이러한 과정을 거치면 카드장착 기준 플레이트(150)가 다소 기울어지게 설치되더라도 각 위치좌표에서 탐침(14)의 높이를 정확하게 측정할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 비접촉식으로 행해지기 때문에 측정과정에서 탐침(14)에 손상을 주지 않는다. 또한 단파장의 레이저를 이용하기 때문에 탐침(14) 사이의 간격이나 탐침(14)의 직경에 제한을 받지 않으며 신뢰성이 있는 데이터가 얻어진다. 그리고 프로브 카드(도1)를 설치할 때 약간 기울어지더라도 이러한 기울어짐이 저절로 보상된다.

Claims (4)

  1. 프로브 카드에 설치되어 있는 탐침의 높이를 측정하는 프로브 카드 탐침 높이 측정장치에 있어서,
    상기 프로브 카드가 올려 놓여지는 카드장착 메인 플레이트;
    상기 메인 플레이트 상부에 설치되며 상기 메인 플레이트의 가운데 부분을 노출시키는 개구부가 형성되는 덮개 플레이트;
    링 형태를 하며 상기 링의 외주면은 상기 덮개 플레이트 상에 올려 놓여지고 상기 링의 내주면은 상기 프로브 카드의 주변과 밀착되는 카드장착 기준 플레이트;
    상기 카드 장착 기준 플레이트의 상부 공간에 수평이동 가능하게 설치되는 레이저 장치;
    상기 레이저 장치에서 상기 카드장착 기준 플레이트의 윗면 세군데에 레이저를 출사토록 하여 상기 레이저 장치와 카드장착 기준 플레이트 사이의 거리를 측정함으로써 상기 카드장착 기준 플레이트의 평면 방정식을 구하고, 상기 탐침이 위치하는 좌표에 상기 레이저 장치를 수평 이동시키면서 레이저를 상기 탐침에 각각 출사하여 상기 탐침의 끝단과 상기 레이저 장치 사이의 거리를 파악하고 이 때의 좌표에서의 상기 카드장착 기준 플레이트와 상기 레이저 장치 사이의 거리에서 상기 탐침의 끝단과 상기 레이저 장치 사이의 거리를 빼어서 상기 탐침의 높이를 판단하는 높이연산장치;를 구비하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드 탐침 높이 측정장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 메인 플레이트가 상하 및 수평이동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드 탐침 높이 측정장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 카드장착 기준 플레이트가 금속 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프로브 카드 탐침 높이 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 높이연상장치가 상기 탐침의 위치좌표를 외부로부터 미리 입력받아 기본 데이터로 보유하고 있는 것을 특징으로 하는 프로브 카드 탐침 높이 측정 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR19990088355A (ko) * 1998-05-19 1999-12-27 비센트 비.인그라시아 기판프로빙방법

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Non-Patent Citations (2)

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Title
공개특 1999-0088355호(1999.12.27)
일본공개특허 소64-54363호(1989.03.01)

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