KR100812447B1 - 프로브 카드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 프로브 카드의 콘택터와 프로브 장치 내의 피검사체 사이의 평행이 무너진 경우라도, 양자를 평행 상태로 조정하여 신뢰성이 높은 검사를 행하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 유지체를 통해 프로브 장치에 장착되는 프로브 카드로서, 콘택터와, 이 콘택터와 전기적으로 접속되는 회로 기판과, 이 회로 기판을 보강하는 보강 부재와, 상기 콘택터와 상기 프로브 장치 내에 배치된 피검사체와의 평행도를 조정하는 평행 조정 기구를 갖는다.

Description

프로브 카드{PROBE CARD}
본 발명은, 웨이퍼 등의 피검사체의 전기적 특성 검사를 행할 때에 이용되는 프로브 카드에 관한 것으로, 보다 구체적으로 프로브 카드와 피검사체를 평행하게 조정하여 이들 양자를 항상 균일한 접촉 압력으로 접촉시킬 수 있는 평행 조정 기구를 구비한 프로브 카드에 관한 것이다.
프로브 카드는, 예컨대 도 7에 도시하는 프로브 장치에 장착하여 이용된다. 프로브 장치는 도 7에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)를 반송하는 로더 챔버(1)와, 로더 챔버(1)로부터 반송된 웨이퍼(W)의 전기적 특성 검사를 행하는 프로브 챔버(2)를 구비하고, 로더 챔버(1)에서 웨이퍼(W)의 반송 과정 중에 웨이퍼(W)의 프리 얼라인먼트를 행한 후, 프로브 챔버(2) 내에서 웨이퍼(W)의 전기적 특성 검사를 행한다.
프로브 챔버(2)는 도 7에 도시하는 바와 같이, 프리 얼라인먼트 후의 웨이퍼(W)를 적재할 수 있고 온도 조정 가능한 적재대(메인 척)(3)와, 메인 척(3)을 X 및 Y 방향으로 이동시키는 XY 테이블(4)과, 이 XY 테이블(4)을 통해 이동하는 메인 척(3)의 위쪽에 배치된 프로브 카드(5)와, 프로브 카드(5)의 복수의 프로브(5A)와 메인 척(3)상의 웨이퍼(W)의 복수의 전극 패드를 정확히 정렬하는 정렬 기구(얼라 인먼트 기구)(6)를 구비하고 있다.
또한, 도 7에 도시하는 바와 같이 프로브 챔버(2)의 헤드 플레이트(7)에는, 테스터의 테스트 헤드(T)가 선회 가능하게 배치되고, 테스트 헤드(T)와 프로브 카드(5)는 퍼포먼스 보드(도시 생략)를 통해 전기적으로 접속되어 있다. 그리고 메인 척(3) 상의 웨이퍼(W)를, 예컨대 -20℃ 내지 +150℃의 온도 범위에서 웨이퍼(W)의 온도를 설정하고, 테스터로부터 검사용 신호를 테스트 헤드(T) 및 퍼포먼스 보드를 통해 프로브(5A)에 송신하며, 프로브(5A)로부터 웨이퍼(W)의 전극 패드에 검사용 신호를 인가하여 웨이퍼(W)에 형성된 복수의 반도체 소자(디바이스)의 전기적 특성 검사를 행한다. 고온 검사를 행하는 경우에는 메인 척(3)에 내장된 온도 조절 기구(가열 기구)를 통해 웨이퍼를 소정의 온도(100℃ 이상)까지 가열하여 웨이퍼 검사를 행한다.
다음에, 프로브 카드(5)에 대해서 도 8(a) 및 도 8(b)를 참조하면서 설명한다. 프로브 카드(5)는, 예컨대 도 8(a)에 도시하는 바와 같이, 복수의 프로브(51A)를 갖는 콘택터(51)와, 콘택터(51)의 상면에 접속되고 또한 탄력을 갖는 중간 부재로서의 복수의 접촉자(52)와, 이들 접촉자(52)와 전기적으로 접촉하는 프린트 배선 기판(53)과, 프린트 배선 기판(53)을 보강하는 스테인리스 등의 금속제의 보강 부재(54)와, 콘택터(51) 및 프린트 배선 기판(53)을 보강 부재(54)에 대하여 일체적으로 체결하는 체결 수단(55)을 구비한다. 프로브 카드(5)에는, 예컨대 도 8에 도시하는 바와 같이 카드 홀더(8)가 부착되고, 프로브 카드(5)는 카드 홀더(8)를 통해 프로브 장치에 장착된다.
체결 수단(55)은 콘택터(51)를 프린트 배선 기판(53)에 고정하는 제1 고정구(55A)와, 제1 고정구(55A)를 프린트 배선 기판(53)에 고정하는 제2 고정구(55B)와, 제2 고정구(55B)를 프린트 배선 기판(53)에 체결 고정하는 복수의 나사 부재(55C)를 구비하고 있다. 그리고 콘택터(51)는, 제1 고정구(55A)에 부착된 복수의 판 스프링(55D)에 의해 프린트 배선 기판(53)측으로 압박되고, 제1 고정구(55B)는 제2 고정구(55B) 부착된 복수의 판 스프링(55D)에 의해 프린트 배선 기판(53)측으로 압박된다.
또한, 프로브 카드(5)는 도 8(a)에 도시하는 바와 같이 콘택터(51)에 부착된 복수의 접촉자(52)와 프린트 배선 기판(53)과의 접촉 압력을 조정하는 압력 조정 기구(56)를 구비하며, 각 접촉자(52)의 접촉 압력을 적정값으로 조정할 수 있도록 되어 있다. 따라서, 검사시의 열적 영향 등에 의해 프린트 배선 기판(53)에 다소의 요철 등이 발생하여 평탄성이 저하되어 각 접촉자(52)와 프린트 배선 기판(53)의 접촉이 불안정해지는 경우에도 압력 조정 기구(56)에 의해 접촉 압력을 조정함으로써 접촉 불량을 해소할 수 있다. 이러한 종류의 압력 조정 기구를 구비한 프로브 카드(5)는, 예컨대 특허 문헌 1에 제안되어 있다. 특허 문헌 1에는 웨이퍼 등의 피검사체의 전기적 특성 검사를 행할 때에 이용되는 프로브, 더 자세히는 검사시의 침압(針壓)을 저감할 수 있는 프로브가 개시되어 있다.
특허 문헌 1: 일본 공표 특허 공보 제2001-524258호 공보
그러나 종래의 프로브 카드(5)는 압력 조정 기구(56)에 의해 콘택터(51)와 프린트 배선 기판(53)의 접촉 불량을 해소할 수 있지만, 프로브 장치 내에 장착된 프로브 카드(5)와 프로브 장치 내의 메인 척(3) 상의 웨이퍼(W)의 평행이 무너진 경우에는 프로브 장치 내의 다른 기구를 이용하여 이들 양자간의 평행을 맞추는 것이 어렵기 때문에 압력 조정 기구(56)를 이용하여 콘택터(51)와 웨이퍼(W)의 평행을 맞출 수 있다. 그러나 이 경우에는 콘택터(51)에 부착된 복수의 접촉자(52)와 프린트 배선 기판(53) 사이의 평행이 무너져 각 접촉자(52)와 프린트 배선 기판(53)의 접촉 불량이 발생한다. 극단적인 경우에는 도 8(b)에 도시하는 바와 같이 프린트 배선 기판(53)과 접촉할 수 없는 접촉자(52)가 발생하여 웨이퍼(W)의 검사를 행할 수 없게 된다고 하는 문제가 있었다. 이러한 문제는 접촉자(52)나 압력 조정 기구(56)를 포함하지 않고, 콘택터와 프린트 배선 기판이 직접 접속되어 있는 프로브 카드에서도 발생한다.
본 발명은, 상기 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 프로브 카드의 콘택터와 프로브 장치 내의 피검사체 사이의 평행이 무너진 경우라도 양자를 평행 상태로 조정하여 신뢰성이 높은 검사를 행할 수 있는 평행 조정 기구를 구비한 프로브 카드를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명은 유지체를 통해 프로브 장치에 장착되는 프로브 카드를 제공하며, 이 프로브 카드는 콘택터와, 이 콘택터와 전기적으로 접속되는 회로 기판과, 이 회로 기판을 보강하는 보강 부재와, 상기 콘택터와 상기 프로브 장치 내에 배치된 피검사체의 평행도를 조정하는 평행 조정 기구를 구비한다.
상기 평행 조정 기구는, 상기 유지체에 있어서 상기 프로브 카드를 부상시키는 복수의 평행 조정 수단을 구비하더라도 좋다.
상기 회로 기판과 상기 보강 부재를 중첩하고 이들 양자를 복수의 체결 부재를 매개로 연결하여도 좋다.
상기 콘택터와 상기 회로 기판 사이에, 이들 양자를 탄력적이면서 전기적으로 접촉시키는 중간 부재를 개재시켜도 좋다.
상기 프로브 카드는, 상기 콘택터와 상기 회로 기판 사이, 그리고 상기 회로 기판과 상기 보강 부재 사이에 각각 탄성 부재를 구비하더라도 좋다.
상기 프로브 카드는, 상기 콘택터와 상기 회로 기판의 접촉 압력을 조정하는 압력 조정 기구를 구비하고 있어도 좋다.
상기 콘택터는 세라믹 기판과, 이 세라믹 기판의 상기 피검사체와의 접촉면측에 설치된 복수의 프로브를 구비하고 있어도 좋다.
본 발명에 의하면, 프로브 카드의 콘택터와 프로브 장치 내의 피검사체 사이의 평행이 무너진 경우라도 양자를 평행 상태로 조정하여 신뢰성이 높은 검사를 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 프로브 카드의 일 실시형태를 도시하는 단면도로, 도 1(a)는 조정 전의 상태를 도시하는 단면도, 도 1(b)는 평행 상태를 조정한 후의 상태를 도시하는 단면도이다.
도 2(a) 및 도 2(b)는 본 발명의 프로브 카드의 다른 실시형태를 도시한 도 1(a) 및 도 1(b)에 상당하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 프로브 카드의 또 다른 실시형태를 도시하는 도 1(a)에 상당하는 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시하는 프로브 카드의 온도의 영향을 도시하는 설명도이다.
도 5는 본 발명의 프로브 카드의 또 다른 실시형태를 도시하는 도 1(a)에 상당하는 단면도이다.
도 6(a) 및 도 6(b)는 본 발명의 프로브 카드의 또 다른 실시형태를 도시하는 도 1(a) 및 도 1(b)에 상당하는 단면도이다.
도 7은 프로브 장치의 일례를 부분적으로 파단하여 도시하는 정면도이다.
도 8은 종래의 프로브 카드를 도시한 도면으로, 도 8(a)는 그 단면도, 도 8(b)는 프로브 카드와 메인 척 상의 웨이퍼를 평형 상태로 조정한 상태를 도시하는 단면도이다.
<부호의 설명>
10, 10A, 10B, 10C, 10D: 프로브 카드
11: 콘택터
11A: 세라믹 기판
11B: 프로브
12: 프린트 배선 기판(회로 기판)
13: 보강 부재
14: 카드 홀더(유지체)
15: 평행 조정 기구
15A: 평행 조정 수단
16: 접촉자, 인터포저(중간 부재)
18: 압력 조정 기구
20, 21: 탄성 부재
이하, 도 1 내지 도 6에 도시하는 각 실시예에 기초하여 본 발명을 설명한다. 또한, 도 1은 본 발명의 프로브 카드의 일 실시형태를 도시하는 단면도로, 도 1(a)는 조정 전의 상태를 도시하는 단면도, 도 1(b)는 평행 상태를 조정한 후의 상태를 도시하는 단면도이다. 도 2(a) 및 도 2(b)는 본 발명의 프로브 카드의 다른 실시형태를 도시하는 도 1(a) 및 도 1(b)에 상당하는 단면도이다. 도 3은 본 발명의 프로브 카드의 또 다른 실시형태를 도시하는 도 1(a)에 상당하는 단면도이다. 도 4는 도 3에 도시하는 프로브 카드의 온도의 영향을 도시하는 설명도이고, 도 5는 본 발명의 프로브 카드의 또 다른 실시형태를 도시하는 도 1(a)에 상당하는 단면도이며, 도 6(a) 및 도 6(b)는 본 발명의 프로브 카드의 또 다른 실시형태를 도시하는 도 1(a) 및 도 1(b)에 상당하는 단면도이다.
제1 실시형태
본 실시형태의 프로브 카드(10)는, 예컨대 도 1(a) 및 도 1(b)에 도시하는 바와 같이, 콘택터(11)와, 이 콘택터(11)와 전기적으로 접속되는 프린트 배선 기판(12)과, 이 프린트 배선 기판(12)을 보강하는 보강 부재(13)를 구비하고, 유지체(카드 홀더)(14)를 통해 프로브 장치(도시 생략)에 장착하여 사용된다. 이 프로 브 카드(10)의 외주 가장자리부에는 도 1에 도시하는 바와 같이, 콘택터(11)와 프로브 장치 내의 적재대(메인 척)상에 배치된 웨이퍼(W)와의 평행도를 조정하는 평행 조정 기구(15)가 설치된다. 이 평행 조정 기구(15)는 카드 홀더(14)에 있어서 프로브 카드(10)를 부상시키는 복수의 평행 조정 수단(15A)을 구비하고 있다.
또한, 콘택터(11)와 프린트 배선 기판(12)은 복수의 접촉자(16)를 통해 전기적으로 접속되어 있다. 이들 접촉자(16)는, 각각 예컨대 텅스텐 등의 도전성 금속에 의해 탄성 변형 가능하게 형성되어 있다. 접촉자(16)는 각각의 기단이 콘택터(11)의 상면에 형성된 복수의 단자 전극에 각각 접속되고, 각각의 상단이 프린트 배선 기판(12)의 하면에 복수 형성된 단자 전극에 전기적으로 접촉되어 있다.
콘택터(11)는 도 1(a) 및 도 1(b)에 도시하는 바와 같이, 예컨대 세라믹에 의해 형성된 세라믹 기판(11A)과, 이 세라믹 기판(11A)의 하면에 웨이퍼(W)의 복수의 전극 패드(도시 생략)에 대응하여 배치된 복수의 프로브(11B)와, 이들 프로브(11B)에 대응시켜 세라믹 기판(11A)의 상면에 형성된 단자 전극(11C)과, 이들 단자 전극(11C)과 프로브(11B)가 접속하도록 세라믹 기판(11A) 내에 형성된 접속 배선(11D)을 구비하며, 웨이퍼(W)에 형성된 복수의 칩을 동시에 검사할 수 있도록 구성되어 있다. 콘택터(11)는, 예컨대 마이크로머신 기술 등의 미세 가공 기술을 이용하여 형성할 수 있다.
콘택터(11)는, 체결 수단(17)을 통해 프린트 배선 기판(12)에 압박 고정되어 있다. 체결 수단(17)은 도 1(a) 및 도 1(b)에 도시하는 바와 같이, 콘택터(11)의 외경에 의거하여 형성되면서 콘택터(11)의 외주 가장자리부를 수용하는 오목부가 하면 내주 가장자리부에 형성된 프레임형의 고정구(17A)와, 고정구(17A)의 하면에 나사 부재(17B)를 통해 부착되면서 콘택터(11)를 고정구(17A)의 오목부에 고정하는 복수의 판 스프링(17C)과, 고정구(17A)를 프린트 배선 기판(12)에 체결 고정하는 복수의 나사 부재(17D)를 구비하고 있다. 콘택터(11)를 판 스프링(17C)에 의해 고정구(17A)에 고정함으로써 콘택터(11)의 복수의 접촉자(16)와 프린트 배선 기판(12)의 단자 전극을 소정의 압력으로 전기적으로 접속하고 있다.
보강 부재(13)는 도 1(a) 및 도 1(b)에 도시하는 바와 같이 프린트 배선 기판(12)의 상면에 부착되어 프린트 배선 기판(12)이 열적 영향에 의해 전혀 변형되지 않게 하도록 되어 있다. 이 보강 부재(13)는, 예컨대 선팽창계수가 작은 인바 등의 저팽창 합금에 의해 형성되고, 검사시에 열을 받아도 전혀 팽창하지 않도록 형성되어 있다. 보강 부재(13)는, 예컨대 평면에서 보았을 때 프린트 배선 기판(12)의 외주 가장자리부를 따라 형성된 링과, 프린트 배선 기판(12)의 중앙부에 형성된 원판부와, 링부와 원판부를 둘레 방향으로 등간격을 둔 위치에서 연결하는 동시에 방사형으로 배치된 복수의 연결부로 이루어져 있다. 또한, 프린트 배선 기판(12)으로서는 종래 공지의 수지제의 프린트 배선 기판을 이용할 수 있다.
또한, 보강 부재(13)의 외측의 외주 가장자리부(구체적으로는 링부)에는 둘레 방향으로 등간격을 두고 복수의 평행 조정 수단(15A)이 부착되고, 이들 평행 조정 수단(15A)에 의해 평행 조정 기구(15)가 구성되어 있다. 평행 조정 수단(15A)은 도 1(a) 및 도 1(b)에 도시하는 바와 같이, 보강 부재(13)의 외주 가장자리부에 형성된 암나사부와 나사 결합하는 볼트(15B)와, 이 볼트(15B)의 선단을 지지하는 지지구(15C)를 구비하고 있다. 그리고 볼트(15B)의 나사 결합 상태를 조정함으로써 프린트 배선 기판(12)의 카드 홀더(15)로부터의 부상 상태를 적절하게 조정할 수 있도록 되어 있다. 또한, 보강 부재(13) 외주 가장자리부의 두꺼운 부분의 하면에는 수용 부재(15C)가 끼워 넣어지는 오목부가 형성되어 있다.
따라서, 프로브 카드(10)를 카드 홀더(14)에 의해 프로브 장치 내에 장착하였을 때에, 프로브 카드(10)의 각 구성 부재의 가공 오차나 프린트 배선 기판(12) 등의 열적 변형 등에 의해 콘택터(11)와 프로브 장치 내의 메인 척(30) 상의 웨이퍼(W)와의 평행도가 무너지는 경우에는 도 1(b)에 도시하는 바와 같이 평행 조정 수단(15A)의 볼트(15B)를 조작하여 프로브 카드(10)를 카드 홀더(14)로부터 부상시킴으로써 콘택터(11)와 웨이퍼(W)의 평행을 맞출 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시형태에 의하면, 카드 홀더(14)를 통해 프로브 장치에 장착된 프로브 카드(10)와 프로브 장치 내의 메인 척 상에 배치된 웨이퍼(W)와의 평행도를 조정하는 평행 조정 기구(15)를 구비한 프로브 카드(10)로서, 상기 평행 조정 기구(15)는 카드 홀더(14)에 있어서 프로브 카드(10)의 둘레 가장자리부를 부분적으로 부상시키는 복수의 평행 조정 수단(15A)을 구비한다. 이 때문에 프로브 카드(10)의 콘택터(13)와 메인 척(30) 상의 웨이퍼(W)와의 평행이 무너져도 평행 조정 수단(15A)을 조작함으로써 콘택터(11)와 웨이퍼(W)와의 평행도를 조정할 수 있고, 콘택터(11)의 각 프로브(11A)는 웨이퍼(W)가 대응하는 전극 패드를 균등한 압력으로 접촉시킬 수 있어 신뢰성이 높은 검사를 행할 수 있다.
제2 실시형태
본 실시형태의 프로브 카드(10A)는 도 2(a) 및 도 2(b)에 도시하는 바와 같이, 제1 실시형태의 프로브 카드(10)에 콘택터와 프린트 배선 기판의 압력을 조정하는 압력 조정 기구를 부가한 것 이외는 제1 실시형태의 프로브 카드(10)와 동일하게 구성되어 있다. 따라서, 본 실시형태에서는 제1 실시형태와 동일하거나 유사한 부분에는 동일 부호를 붙이고, 본 실시형태의 특징 부분을 중심으로 설명한다.
본 실시형태의 프로브 카드(10A)는 도 2(a) 및 도 2(b)에 도시하는 바와 같이, 평행 조정 기구(15)와, 평행 조정 기구(15)의 내측(구체적으로는 예컨대 연결부)에 콘택터(11)의 복수의 접촉자(16)와 프린트 배선 기판(12)과의 접촉 압력을 조정하는 압력 조정 기구(18)를 구비하고 있다. 압력 조정 기구(18)와 관련하여 체결 수단(17)도 제1 실시형태와는 다른 구성을 갖는다.
본 실시예의 체결 수단(17)은 도 2(a) 및 도 2(b)에 도시하는 바와 같이, 콘택터(11)의 외경에 의거하여 형성되면서 콘택터(11)의 외주 가장자리부를 수용하는 오목부가 내주 가장자리부에 형성된 프레임형의 제1 고정구(17A)와, 제1 고정구(17A)의 하면에 나사 부재(17B)를 통해 부착되면서 콘택터(11)를 고정구(17A)의 오목부에 고정하는 복수의 판 스프링(17C)과, 제1 고정구(17A)를 둘러싸도록 배치된 제2 고정구(17F)와, 제2 고정구(17E)의 하면 내에 나사 부재(17B)를 통해 부착되면서 제1 고정구(17A)를 프린트 배선 기판(12)측에 압박 고정하는 복수의 판 스프링(17F)과, 제2 고정구(17E)를 프린트 배선 기판(12)측에 체결 고정하는 복수의 나사 부재(17D)를 구비하고 있다. 판 스프링(17C)에 의해 콘택터(11)의 복수의 접촉자(16)와 프린트 배선 기판(12)의 단자 전극을 소정의 압력으로 전기적으로 접속 하고 있다. 또한, 프린트 배선 기판(12)의 하면에는 지지구(18C)가 끼워 넣어지는 오목부가 형성되어 있다.
또한, 보강 부재(13)의 내측에는 둘레 방향으로 등간격을 두고 복수의 압력 조정 수단(18A)이 부착되고, 이들 압력 조정 수단(18A)에 의해 압력 조정 기구(18)가 구성되어 있다. 압력 조정 수단(18A)은 도 2(a) 및 도 2(b)에 도시하는 바와 같이, 보강 부재(13)의 내측(예컨대 연결부)에 형성된 암나사부와 나사 결합하는 볼트(18B)와, 이 볼트(18B)의 선단을 지지하는 지지구(18C)를 구비하고 있다. 지지구(18C)는 체결 수단(17)의 제1 고정구(17A) 상에 고정되어 있다. 그리고 볼트(18B)의 나사 결합 상태를 조정함으로써 콘택터(11)의 복수의 접촉자(16)와 프린트 배선 기판(12)의 단자 전극과의 접촉 압력을 적절하게 조정할 수 있도록 되어 있다.
따라서, 카드 홀더(14)를 통해 프로브 카드(12)를 프로브 장치 내에 장착하였을 때에 프로브 카드(10A)의 가공 오차나 프린트 배선 기판(12) 등의 열적 변형 등에 의해 콘택터(13)와 프로브 장치 내의 메인 척상의 웨이퍼(W)와의 평행도가 무너지는 경우에는 도 2(b)에 도시하는 바와 같이 평행 조정 수단(15A)의 볼트(15B)를 조작하여 프로브 카드(10A)를 카드 홀더(14)로부터 부상시키는 것에 의해 콘택터(11)와 웨이퍼(W)의 평행을 맞출 수 있다. 또한, 콘택터(11)의 복수의 접촉자(16)와 프린트 배선 기판(12)의 단자 전극과의 접촉 압력에 변동이 있어 접촉 불량이 발생할 가능성이 있는 경우에는 압력 조정 기구(18)를 조작하여 각 접촉자(16) 각각의 접촉 압력을 안정화할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시형태에 있어서도 제1 실시형태와 같은 작용 효과를 발휘할 수 있는 동시에 압력 조정 기구(18)에 의해 콘택터(11)의 복수의 접촉자(16)와 프린트 배선 기판(12)과의 전기적 접촉을 안정화할 수 있고, 검사의 신뢰성을 더 높일 수 있다.
제3 실시형태
본 실시형태의 프로브 카드(10B)는 인터포저로서 상기 각 실시예의 접촉자(16) 대신에 기판이 있는 접촉자를 이용하여 프로브 카드(10B)의 열 변형에 의한 접촉 불량을 개선하는 것 이외에는 제1 실시형태와 유사하게 구성되어 있다. 따라서, 본 실시형태에서는 제1 실시형태와 동일 또는 해당 부분에는 동일 부호를 붙이고, 본 실시형태의 특징 부분을 중심으로 설명한다.
프로브 카드(10B)는, 예컨대 도 3에 도시하는 바와 같이, 콘택터(11)와, 프린트 배선 기판(12)과, 이들 양자(11, 12)를 연결하여 일체화하는 연결 부재(19)와, 이 연결 부재(19)에 의해 일체화한 프린트 배선 기판(12)을 보강하는 보강 부재(13)를 구비하고 있다. 또한 콘택터(11)와 프린트 배선 기판(12) 사이에 이들 양자(11, 12)를 탄력적이면서 전기적으로 접촉시키는 인터포저(16)가 중간 부재로서 설치되고, 이 인터포저(16)에 의해 프린트 배선 기판(12)의 열 변형을 흡수하도록 되어 있다.
상기 인터포저(16)는 도 3에 도시하는 바와 같이, 예컨대 세라믹에 의해 형성된 기판(16A)과, 이 기판(16A)의 상면에 프린트 배선 기판(12)의 단자 전극(12A)에 대응시켜 설치된 탄성 변형 가능한 복수의 접촉자(16B)와, 상기 기판(16A)의 하 면에 세라믹 기판(11A)의 단자 전극(11C)에 대응시켜 설치된 탄성 변형 가능한 복수의 접촉자(16C)와, 상하 양면의 접촉자(16B, 16C)를 전기적으로 접속하는 비아홀 도체(도시 생략)를 구비하며, 후술의 탄성 부재를 통해 연결 부재(19)에 고정되어 있다.
기판(16A) 상면의 복수의 접촉자(16B)는, 각각 비아홀 도체로부터 상향 경사지게 연결되고, 각각의 선단의 단자(16E)에 의해 프린트 배선 기판(12)의 단자 전극(12A)과 전기적으로 접촉한다. 또한, 상기 기판(16A) 하면의 복수의 접촉자(16C)는 각각 비아홀 도체로부터 하향 경사지게 연결되고, 각각의 선단의 단자(16E)에 의해 세라믹 기판(11A) 상면의 단자 전극(11C)과 전기적으로 접촉한다. 이들 접촉자(16B, 16C)는 모두 탄성을 갖는 금속, 예컨대 텅스텐 등에 의해 탄성 변형 가능하게 형성되고 콘택터(11)와 프린트 배선 기판(12)을 전기적으로 접속하는 동시에 프린트 배선 기판(12)의 열 변형을 흡수하는 기능을 갖고 있다.
또한, 상하의 접촉자(16B, 16C)는 모두 프로브 카드(10B)가 열적으로 안정된 상태(검사시의 상태)에서 각각 대응하는 단자 전극(12A, 11C)과 확실하게 접촉하도록 구성되어 있다. 달리 말하면, 상기 프린트 배선 기판(12)의 단자 전극(12A) 및 콘택터(11)의 단자 전극(11C)은 프린트 배선 기판(12)이 최대로 열 변형하여도 인터포저(16)의 접촉자(16B, 16C)와 확실하게 접촉하는 크기로 형성되어 있다.
또한, 상기 보강 부재(13)의 상하에는 고무 등에 의해 형성된 탄성 부재(20, 21)가 장착되어 있다. 이들 탄성 부재(20, 21)는 콘택터(11)와 프린트 배선 기판(12) 사이 및 프린트 배선 기판(12)과 보강 부재(13) 사이에 각각 개재되어 있 다. 이들 탄성 부재(20, 21)는, 연결 부재(19)에 장착된 상태에서 프린트 배선 기판(12)의 열 변형을 흡수하고, 프로브(11B)의 접촉 위치를 안정화한다.
따라서, 웨이퍼(도시 생략)의 고온 검사를 실시하는 경우에는, 검사에 앞서서 프로브 카드(10B)의 콘택터(11)와 메인 척(도시 생략)상의 웨이퍼와의 평행이 무너진 경우에는 평행 조정 기구(15)를 조작하여 콘택터(11)와 웨이퍼와의 평행을 맞춘다. 계속해서, 메인 척을 열적으로 안정시키는 예열을 행한다. 또한, 메인 척의 내장 온도 조절 기구에 의해 메인 척을 가열하여 소정 온도까지 승온시키면서, 또는 승온 후, 메인 척을 프로브 카드(10B)에 근접시켜 메인 척에 의해 프로브 카드(10B)를 예열한다. 프로브 카드(10B)는 예열에 의해 승온하면 프로브 카드(10B) 중에서 다른 부재보다 선팽창계수가 큰 프린트 배선 기판(12)이 열 변형되어 다른 부재보다 크게 팽창한다. 이때, 프린트 배선 기판(12)은 주위가 연결 부재(19)에 의해 구속되어 있기 때문에 프린트 배선 기판(12)은 열 응력을 방출하지 못하고, 팽창함에 따라서 도 4에 도시하는 바와 같이 서서히 아래쪽으로 휘어 만곡한다. 한편, 콘택터(11) 및 보강 부재(13)는 프린트 배선 기판(12)과 비교하여 선팽창계수가 현저히 작기 때문에, 약간의 열 변형만이 일어나기 때문에 각각의 평탄성을 유지한다. 또한, 연결 부재(19) 대신에 제2 실시형태에 있어서의 압력 조정 기구(18)를 설치함으로써 인터포저(16)의 접촉자(16B, 16C)의 콘택터(11) 및 프린트 배선 기판(12)과의 접촉 압력을 적절하게 조정하여 안정된 전기적 도통을 취할 수 있다.
전술한 바와 같이 프로브 카드(10B) 중에서 프린트 배선 기판(12)만이 아래 쪽으로 만곡하더라도, 본 실시형태에서는 인터포저(16)의 위쪽의 접촉자(16B)에 의해 프린트 배선 기판(12)의 만곡을 흡수하는 동시에 연결 부재(19)의 주위에 있어서의 프린트 배선 기판(12)의 열 변형을 탄성 부재(20, 21)에 의해 흡수하기 때문에, 프린트 배선 기판(12)으로부터 콘택터(11)측에 걸리는 열 응력을 무효로 하여 콘택터(11)의 평탄성을 유지한다. 또한, 프린트 배선 기판(12)이 열 변형하여 인터포저(16)의 위쪽의 접촉자(16B)를 아래쪽으로 눌러 내려도, 접촉자(16B)는 프린트 배선 기판(12)의 단자 전극(12A) 내에 위치하고, 인터포저(16)로서의 기능을 손상하지 않으며, 콘택터(11)와 프린트 배선 기판(12)의 전기적 접촉을 유지할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시형태에 의하면, 콘택터(11)와, 프린트 배선 기판(12)과, 콘택터(11)와 프린트 배선 기판(12) 사이에, 이들 양자를 탄력적이면서 전기적으로 접촉시키는 인터포저(16)와, 이들을 일체화하는 연결 부재(19)와, 이 연결 부재(19)를 통해 일체화한 프린트 배선 기판(12)을 보강하는 보강 부재(13)를 구비하고 있다. 이 때문에 프린트 배선 기판(12)이 열 변형에 의해 아래쪽으로 만곡하여 콘택터(11)측에 응력이 걸려도 인터포저(16)의 탄력에 의해 이 응력을 무효화하고, 콘택터(11)의 프로브(11B)의 피검사체의 전극 패드로부터의 위치 어긋남을 방지할 수 있다. 또한, 프로브 카드(10B)가 예열 후에 검사 온도까지 승온하여 프린트 배선 기판(12)이 서서히 열 변형하여도 평행 조정 기구(15)의 작용과 함께 인터포저(16)를 통해 콘택터(11)의 복수의 프로브(11B)와 프린트 배선 기판(12)은 확실하면서 균일하게 접촉한다. 이 때문에 프린트 배선 기판(12)이 열적 으로 안정될 때까지 예열할 필요가 없고, 종래와 비교하여 예열 시간을 현격히 단축할 수 있으며, 더 나아가서는 작업 처리량을 높이고, 신뢰성이 높은 검사를 행할 수 있다.
제4 실시형태
본 실시형태의 프로브 카드(10c)는 도 5에 도시하는 바와 같이 콘택터(11)가 프린트 배선 기판(12)에 직접 접속되어 있는 것 이외에는 제1 실시형태에 유사하게 구성되어 있다. 따라서, 본 실시형태에서는 제1 실시형태와 동일하거나 유사한 부분에는 동일 부호를 붙이고, 본 실시형태의 특징 부분을 중심으로 설명한다.
프로브 카드(10C)는 제3 실시형태와 마찬가지로 검사시의 열적 영향을 완전히 없애도록 한 구조를 가지며, 평행 조정 기구(15)에 의해 콘택터(11)와 메인 척(50) 상에 배치된 웨이퍼(W)의 평행을 맞출 수 있다. 본 실시형태에서는 프린트 배선 기판(12)의 열팽창에 의한 휨이 잘 발생하지 않게 한 점에 특징이 있다. 즉, 본 실시형태에서는 도 5에 도시하는 바와 같이 콘택터(11), 프린트 배선 기판(12) 및 보강 부재(13)가 보강 부재(13)의 중앙 부분에서 복수의 나사 등으로 이루어지는 체결 부재(22)에 의해 연결되어 일체화되어 있다. 복수의 체결 부재(22)는 보강 부재(13)의 축심 근방의 둘레에 대칭으로 배치되어 있기 때문에 고온 검사시의 메인 척(50)으로부터의 방열에 의해 프린트 배선 기판(12)이 열팽창하여도 프린트 배선 기판(12)의 중심부에 있어서의 열팽창에 의한 신장이 작기 때문에 프린트 배선 기판(12)의 상하 방향으로의 열 변형이 억제되어 콘택터(11)의 상하 방향의 변위를 억제할 수 있다.
보강 부재(13)의 외주 가장자리부는 그 내측 부분의 두께와 프린트 배선 기판(12)의 두께를 가산한 두께에 대략 동등해지는 두께로 형성되고, 외주 가장자리부의 내측면과 프린트 배선 기판(12)의 외주면 사이에 간극(δ)이 형성되며, 간극 내에서 프린트 배선 기판(12)의 열팽창을 흡수하도록 되어 있다. 그리고 프로브 카드(10C)는 보강 부재(13)를 통해 카드 홀더(14)에 고정되어 있다. 또한, 도 5에 있어서 23은 헤드 플레이트로서, 프로브 카드(10C)는 카드 홀더(14)를 통해 헤드 플레이트(23)에 체결 부재(24)에 의해 고정되어 있다.
따라서, 고온 검사시에는 메인 척(50)으로부터의 방열에 의해 프로브 카드(10C)의 온도가 상승하여도 프로브 카드(10C)는 그 중심 부분에서 복수의 체결 부재(22)에 의해 보강 부재(13)에 고정되어 있다. 이 때문에 복수의 체결 부재(22) 사이에서의 프로브 카드(10C)의 상하 방향의 변위가 거의 없고, 또한 프린트 배선 기판(12)의 외주 가장자리부가 고정되지 않고 프리로 되어 있기 때문에 프로브(11A)의 상하 방향의 변위를 억제할 수 있다. 또한, 보강 부재(13) 및 카드 홀더(14)는 저열팽창 재료에 의해 형성되어 있기 때문에 보강 부재(13) 및 카드 홀더(14)가 메인 척(50)의 방열의 영향으로 온도 상승하여도 그 열팽창에 의한 신장을 억제할 수 있고, 나아가서는 프로브(11A)의 상하 방향의 변위를 현격히 억제할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시형태에 의하면, 콘택터(11)와 메인 척(50)상의 웨이퍼(W)와의 평행이 무너져도 평행 조정 기구(15)에 의해 콘택터(11)와 메인 척(50)상의 웨이퍼(W)를 평행하게 조정할 수 있다. 이 때문에 콘택터(11)와 웨이 퍼(W)를 확실하게 전기적으로 접촉시킬 수 있고, 또한 콘택터(11), 프린트 배선 기판(12) 및 보강 부재(13)를 각각의 축심의 근방에서 복수의 체결 부재(22)를 통해 연결하는 동시에 프린트 배선 기판(12)의 외주 가장자리부가 고정되지 않고 프리로 되어 있기 때문에 고온 검사시의 콘택터(11)의 상하 방향의 열 변형, 나아가서는 프로브(11A)의 상하 방향의 변위를 현격히 억제하며, 전극 패드 및 그 하지층의 손상을 방지하여 고온 검사를 문제없이 확실하게 행할 수 있다.
제5 실시형태
본 실시형태의 프로브 카드(10D)는, 도 6(a) 및 도 6(b)에 도시하는 바와 같이, 보강 부재(13)의 내측에 설치된 평행 조정 기구(15)와, 평행 조정 기구(15)의 약간 내측[구체적으로는 예컨대 보강 부재(13)의 방사형으로 형성된 연결부]에 설치된 압력 조정 기구(18)를 구비하고 있다. 또한, 본 실시형태에서는 보강 부재(13)의 내측에 프린트 배선 기판(12)을 보강하는 제2 보강 부재(23)가 설치되고, 이 제2 보강 부재(23)에 압력 조정 기구(18)가 부착되어 있다.
즉, 도 6(a) 및 도 6(b)에 도시하는 바와 같이 보강 부재(13)는 외주 가장자리부에 배치된 나사 등의 체결 부재를 통해 카드 홀더(14)에 착탈할 수 있도록 되어 있다. 이 보강 부재(13)의 직경 방향 내측에는 2단계로 동심 원형으로 깊어지는 오목부(13A, 13B)가 순차 형성되고, 이들 오목부(13A, 13B)에 프린트 배선 기판(12)의 제2 보강 부재(23) 및 프린트 배선 기판(12)으로부터 돌출하는 부분이 각각 끼워 넣어지도록 되어 있다.
제2 보강 부재(23)는, 도 6(a) 및 도 6(b)에 도시하는 바와 같이, 예컨대 평 면에서 봤을 때 프린트 배선 기판(12)의 외주 가장자리부를 따라 형성된 링과, 프린트 배선 기판(12)의 중앙부에 형성된 원판부와, 링부와 원판부를 둘레 방향으로 등간격을 둔 위치에서 연결하면서 방사형으로 형성된 복수의 연결부로 이루어지고, 보강 부재(13)와 대략 유사한 형상으로 형성되어 있다. 제2 보강 부재(23)는 그 연결부가 보강 부재(13)의 연결부와 중첩되지 않도록 프린트 배선 기판(12) 상에 배치되어 있다. 제2 보강 부재(23)의 링부에는 둘레 방향으로 등간격을 두고 프린트 배선 기판(12)을 관통하는 체결 수단(17)의 고정구(17A)가 나사 부재를 통해 복수 연결되고, 각각의 고정구(17A)의 하단면에 부착된 나사 부재(17B) 및 판 스프링(17C)에 의해 콘택터(13)를 고정구(17A)의 오목부에 압박 고정하고 있다.
그리고 평행 조정 기구(15)는, 보강 부재(13)의 오목부(13B)에 있어서 둘레 방향으로 등간격을 두고 연결부에 배치된 복수의 평행 조정 수단(15A)에 의해 구성되어 있다. 평행 조정 수단(15A)은 볼트를 가지며, 이 볼트에 대응하여 제2 보강 부재(23)에 형성된 암나사와 나사 결합하도록 되어 있다. 복수의 평행 조정 수단(15A)의 볼트와 제2 보강 부재(23)의 암나사와의 나사 결합 상태에 의해 콘택터(11)와 메인 척(도시 생략)상의 웨이퍼와의 평행도를 조정할 수 있도록 되어 있다.
또한, 도 6(a) 및 도 6(b)에 도시하는 바와 같이 제2 보강 부재(23)에는 복수의 고정구(17A)의 내측에 위치하여 둘레 방향으로 등간격을 두고 연결부에 배치한 복수의 압력 조정 수단(18A)이 부착되고, 이들 압력 조정 수단(18A)에 의해 압력 조정 기구(18)가 구성되어 있다. 압력 조정 수단(18A)은 이 도면에 도시하는 바와 같이, 제2 보강 부재(23)의 내측(예컨대 연결부)에 형성된 암나사부와 나사 결합하는 볼트(18B)와, 이 볼트(18B)의 선단을 지지하는 지지구(18C)를 구비하고 있다. 지지구(18C)는 프린트 배선 기판(12) 상에 고정되어 있다. 그리고 볼트(18B)의 나사 결합 상태를 조정함으로써 콘택터(11)의 복수의 접촉자(16)와 프린트 배선 기판(12)의 단자 전극과의 접촉 압력을 적절하게 조정할 수 있도록 되어 있다. 이들 압력 조정 수단(18A)은 보강 부재(13)의 방사형으로 형성된 복수의 연결부에서 나타나고, 접촉 압력을 조정할 수 있도록 되어 있다.
따라서, 카드 홀더(14)를 통해 프로브 카드(10D)를 프로브 장치 내에 장착하였을 때에 콘택터(11)와 프로브 장치 내의 메인 척상의 웨이퍼와의 평행도가 무너지는 경우에는 도 6(b)에 도시하는 바와 같이 평행 조정 수단(15A)의 볼트를 조작하여 보강 부재(13)를 제2 보강 부재(23)로부터 부상시킴으로써 콘택터(11)와 웨이퍼(W)의 평행을 맞출 수 있다. 또한, 콘택터(11)의 복수의 접촉자(16)와 프린트 배선 기판(12)의 단자 전극과의 접촉 압력에 변동이 있어 접촉 불량이 발생할 가능성이 있는 경우에는 압력 조정 기구(18)를 조작하여 각 접촉자(16) 각각의 접촉 압력을 안정화할 수 있다. 즉, 프로브 카드(10D)를 카드 홀더(14)에 고정한 상태에서, 평행 조정 기구(15)를 조작하여 프로브 카드(10D)의 콘택터(11)와 메인 척상의 웨이퍼와의 평행 맞춤을 행할 수 있고, 또한 압력 조정 기구(18)를 조작하여 콘택터(11)와 프린트 배선 기판(12)의 접촉 압력의 조정을 행할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시형태에 있어서도 제2 실시형태와 같은 작용 효과를 발휘할 수 있다. 또한 본 실시형태에서는 평행 조정 기구(15)를 카드 홀 더(14)가 아니라 보강 부재(13)의 직경 방향 내측에 배치하였기 때문에 프로브 카드(10D)와 카드 홀더(14)는 체결 부재를 통해 착탈하는 것만으로 프로브 카드(10D)를 간단히 교환할 수 있다. 본 실시형태에서는 압력 조정 기구(18)를 구비한 프로브 카드(10D)를 예로 들어 설명하였지만, 압력 조정 기구(18)가 생략된 것이어도 좋다.
또한, 본 발명은 상기 실시형태로 절대 제한되지 않고, 프로브 카드와 프로브 장치 내에 배치된 피검사체와의 평행 상태를 조정하는 기구를 구비한 프로브 카드라면 본 발명에 포함된다. 또한, 평행 조정 기구를 구성하는 평행 조정 수단은 볼트에 제한되지 않고, 프로브 카드를 카드 홀더로부터 부상시키는 수단이면 모두 본 발명에 포함된다. 또한, 접촉자는 탄성 변형 가능하고 도전성을 갖는 것이면 접촉자의 형태 및 재료는 특별히 제한되지 않는다.
본 발명은 검사 장치에 장착되는 프로브 카드로서 적합하게 이용할 수 있다.

Claims (7)

  1. 유지체를 통해 프로브 장치에 장착되는 프로브 카드로서,
    콘택터와,
    이 콘택터와 전기적으로 접속되는 회로 기판과,
    이 회로 기판을 보강하는 보강 부재와,
    상기 콘택터와 상기 프로브 장치 내에 배치된 피검사체와의 평행도를 조정하는 평행 조정 기구
    를 포함하는 프로브 카드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 평행 조정 기구는, 상기 유지체에 있어서 상기 프로브 카드를 부상시키는 복수의 평행 조정 수단을 구비하는 것인 프로브 카드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회로 기판과 상기 보강 부재를 중첩하고 이들 양자를 복수의 체결 부재를 매개로 연결하는 것인 프로브 카드.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 콘택터와 상기 회로 기판 사이에, 이들 양자를 탄력적이면서 전기적으 로 접촉시키는 중간 부재를 개재시키는 것인 프로브 카드.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 콘택터와 상기 회로 기판 사이, 그리고 상기 회로 기판과 상기 보강 부재 사이에 각각 탄성 부재를 포함하는 것인 프로브 카드.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 콘택터와 상기 회로 기판의 접촉 압력을 조정하는 압력 조정 기구를 포함하는 것인 프로브 카드.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 콘택터는 세라믹 기판과, 이 세라믹 기판의 상기 피검사체와의 접촉면측에 설치된 복수의 프로브를 포함하는 것인 프로브 카드.
KR1020067027724A 2004-06-29 2005-06-29 프로브 카드 KR100812447B1 (ko)

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