KR100863114B1 - 평면 조정 기구를 갖는 프로우브 콘택트 시스템 - Google Patents

Abstract

콘택터 선단부와 콘택트 타겟 사이의 거리를 단순히 저비용 기구에 의해 조정하는 프로우브 콘택트 시스템으로서, 이 평면 조정 기구는 다수의 콘택터를 갖는 콘택트 기판과, 콘택터와 반도체 테스트 시스템의 테스트 헤드 사이에 전기적 접속을 형성하기 위한 프로우브 카드와, 프로우브 카드와 프로우브 콘택트 시스템의 프레임을 기계적으로 결합하기 위해 그 사이에 설치되는 프로우브 카드 링과, 프로우브 카드와 프로우브 카드 링을 프로우브 카드 상의 3점 위치에 있어서 접속하고, 프로우브 카드와 프로우브 카드 링 사이의 거리를 조정할 수 있도록 회전하는 접속 부재에 의해 구성되어 있다. 다른 태양에 있어서는 프로우브 카드와 프로우브 카드 링 사이의 거리를 조정하기 위해 얇은 부재(심)를 필요 수만큼 삽입한다.

콘택트, 프로우브 카드 링, 반도체 테스트 시스템, 평면 조정 기구

Description

평면 조정 기구를 갖는 프로우브 콘택트 시스템{PROBE CONTACT SYSTEM HAVING PLANE ADJUSTING MECHANISM}

본 발명은 피시험 반도체 장치와의 전기적 접속을 확립하기 위한 다수의 콘택터를 갖는 반도체 테스트 시스템에 관한 것으로, 특히 다수의 콘택터의 선단부와 피시험 반도체 웨이퍼의 콘택트 패드와 같은 콘택트 타겟 사이의 거리를 균일해지도록 조정하기 위한 평면 조정 기구를 갖는 프로우브 콘택트 시스템에 관한 것이다.

LSI나 VLSI 회로와 같은 고집적도이면서 고스피드인 전자 장치를 테스트하는 경우에는, 프로우브 카드 상에 장비된 고성능 콘택트 스트럭쳐를 사용해야만 한다. 콘택트 스트럭쳐는, 기본적으로 다수의 콘택터 또는 프로우브 소자와 그들을 탑재하는 콘택트 기판(「스페이스 트랜스포머」라고도 칭함)에 의해 구성되어 있다. 콘택트 기판은 프로우브 카드(「PCB 기판」이라고도 칭함) 상에 탑재되고, LSI나 VLSI 칩, 반도체 웨이퍼의 테스트, 반도체 웨이퍼나 다이의 번인, 패키지된 반도체 장치 등의 테스트나 번인, 프린트 회로 기판 등을 테스트하기 위해 이용된다.

피시험 반도체 장치가 반도체 웨이퍼의 형태를 이루고 있는 경우에는, IC 테스터와 같은 반도체 테스트 시스템을 자동 웨이퍼 프로우버 등의 기판 핸들러에 접 속하여 그 반도체 웨이퍼의 테스트를 자동적으로 실행한다. 이와 같은 구성예를 도1에 도시한 바와 같이, 반도체 테스트 시스템은 일반적으로 별도의 하우징으로서 형성된 테스트 헤드(100)를 갖고 있다. 그 테스트 헤드(100)와 테스트 시스템 본체는 케이블 묶음(110)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 테스트 헤드(100)와 기판 핸들러(400)는, 예를 들어 모터(510)에 의해 작동하는 머니퓰레이터(500)에 의해 서로 기계적 및 전기적으로 접속되어 있다. 피시험 반도체 웨이퍼는 기판 핸들러(400)에 의해 테스트 헤드(100)의 테스트 위치에 자동적으로 공급된다.

테스트 헤드(100) 상에서는 반도체 테스트 시스템에 의해 생성된 테스트 신호가 피시험 반도체 웨이퍼에 공급된다. 피시험 반도체 웨이퍼(예를 들어, 반도체 웨이퍼 상에 형성된 IC 회로)로부터 테스트 신호가 부여된 결과로서 출력된 신호가 반도체 테스트 시스템으로 송신된다. 반도체 테스트 시스템은 그 출력 신호와 기대치 데이터를 비교하여 반도체 웨이퍼 상의 IC 회로가 정확하게 기능하고 있는지의 여부를 검증한다.

도1에 있어서, 테스트 헤드(100)와 기판 핸들러(400)는 인터페이스부(140)를 거쳐서 서로 접속되어 있다. 인터페이스부(140)(「테스트 픽스쳐」혹은「핀 픽스쳐」라고도 칭함)는 테스트 헤드의 배선 형성에 고유의 전기 회로 접속을 갖는 프린트 회로 기판인 퍼포먼스 보드(120)(도2)와, 동축 케이블, 포고 핀, 커넥터 등에 의해 구성되어 있다.

도2에 있어서, 테스트 헤드(100)는 다수의 프린트 회로 기판(150)(「핀 카드」라고도 칭함)을 갖고, 그들 회로 기판수는 반도체 테스트 시스템의 테스트 채널( 테스트 핀)의 수에 대응하고 있다. 프린트 회로 기판(150)의 각각은 퍼포먼스 보드(120)에 구비된 대응하는 콘택트 터미널(121)(접속 단자)과 접속하기 위한 커넥터(160)를 갖고 있다. 퍼포먼스 보드 상에는, 또한 플럭 링(130)이 기판 핸들러(400)에 대한 콘택트 위치를 정확하게 결정하기 위해 탑재되어 있다. 플럭 링(130)은, 예를 들어 ZIF 커넥터 또는 포고 핀과 같은 다수의 콘택트 핀(141)을 갖고 있고, 동축 케이블(124)을 거쳐서 퍼포먼스 보드(120)의 콘택트 터미널(121)에 접속하고 있다.

도2에 도시한 바와 같이, 테스트 헤드(100)는 기판 핸들러(400) 상에 배치하고 있고, 인터페이스부(140)를 거쳐서 기계적 및 전기적으로 기판 핸들러(400)에 접속하고 있다. 기판 핸들러(400)에는 척(180) 상에 피시험 반도체 웨이퍼(300)가 탑재되어 있다. 본 예에서는 프로우브 카드(170)가 피시험 반도체 웨이퍼(300)의 상부에 구비되어 있다. 프로우브 카드(170)는 피시험 반도체 웨이퍼(300) 상의 IC 회로의 회로 단자 또는 콘택트 패드와 같은 콘택트 타겟과 접촉하기 위해, 다수의 프로우브 콘택터(캔틸레버 또는 니들)(190)를 갖고 있다.

프로우브 카드(170)의 전기 터미널(콘택트 패드)은 플럭 링(130)에 구비된 콘택트 핀(141)과 전기적으로 접속되어 있다. 콘택트 핀(141)은 동축 케이블(125)을 경유하여 퍼포먼스 보드(120) 상의 콘택트 터미널(121)에 접속하고 있다. 각각의 콘택트 터미널(121)은 테스트 헤드(100) 내의 대응하는 프린트 회로 기판(150)에 접속하고 있다. 또한, 프린트 회로 기판(150)은 수백개의 내부 케이블을 갖는 케이블 묶음(110)을 거쳐서 반도체 테스트 시스템 본체와 접속하고 있다.

본 구성하에서, 척(180) 상의 반도체 웨이퍼(300)의 표면(콘택트 타겟)에 프로우브 콘택터(190)가 접촉하고, 반도체 테스트 시스템으로부터 반도체 웨이퍼(300)에 테스트 신호를 부여한다. 또한, 반도체 테스트 시스템은 반도체 웨이퍼(300)로부터의 결과 출력 신호를 수신한다. 상기와 같이, 반도체 테스트 시스템은 피시험 반도체 웨이퍼(300)로부터의 결과 출력 신호를 미리 형성한 기대치와 비교하여 반도체 웨이퍼(300) 상의 회로가 정확하게 기능하고 있는지의 여부를 검증한다.

이와 같은 반도체 웨이퍼의 테스트에 있어서는, 예를 들어 수백 또는 수천과 같은 다수의 콘택터를 사용해야만 한다. 그와 같은 구성에 있어서, 모든 콘택터가 콘택트 타겟에 대해 동일한 압력으로 동시에 접촉하도록 각 콘택터 선단부의 평면 높이를 균일하게(평탄화) 할 필요가 있다. 콘택터 선단부를 평탄화할 수 없는 경우에는, 일부의 콘택터만이 대응하는 콘택트 타겟과 전기적 접속을 형성하고, 다른 콘택터는 전기적 접속을 형성하지 않는 상태가 발생하게 되어, 반도체 웨이퍼의 테스트를 정확하게 실시하는 것이 불가능해진다. 이 경우, 모든 콘택터를 콘택트 타겟에 접속하기 위해서는 반도체 웨이퍼를 프로우브 카드에 의해 강하게 압박해야만 한다. 그 결과, 콘택터에 의해 과도한 압력을 받은 반도체 웨이퍼 상의 칩이 물리적인 손상을 입게 되는 문제가 발생해 버린다.

미국 특허 번호 5861759는 프로우브 카드의 프로우브 선단부 평면화 시스템을 개시하고 있다. 이 시스템은 프로우브 카드의 복수의 접촉점에 의해 정의된 제1 면을 프로우브 상에 지지된 반도체 웨이퍼의 상면에 의해 정의된 제2 면에 대 해 평탄화한다. 이 평탄화 프로세스를 간단하게 설명한다. 반도체 웨이퍼의 상면을 기준으로 하여 프로우브 카드 상의 접촉점으로서 선택한 적어도 3점에 대해, 그 높이를 카메라를 사이에 두고 측정한다. 그리고, 측정된 값에 의거하여 제2 면을 기준으로 하는 제1 면의 위치를 계산한다.

이 계산 결과 정보와, 프로우버와 테스터의 기하학적 위치 정보를 이용하여 높이 조정을 위한 2점에 대해 그 높이 변수를 결정하여, 제2 면에 대한 제1 면을 평탄화한다. 이 종래 기술은 접촉점의 높이를 평탄화하기 위해, 그 높이를 눈으로 확인하기 위한 카메라를 필요로 하므로 비용을 증가시키고, 또한 시스템 전체로서의 신뢰성을 저하시키는 문제가 있다.

미국 특허 번호 5974662는 프로우브 카드 어셈블리의 프로우브 소자의 선단부를 평탄화하는 방법을 개시하고 있다. 프로우브 소자는 스페이스 트랜스포머(콘택트 기판)에 직접 부착되어 있다. 스페이스 트랜스포머의 방향, 따라서 프로우브 소자의 방향은 프로우브 카드를 기준으로 하여, 즉 프로우브 카드의 방향을 변경하지 않고 조정할 수 있도록 구성되어 있다. 이 방법에서는 전기 도전 금속판(가상 웨이퍼)이 목적으로 하는 반도체 웨이퍼 대신에 기준면으로서 이용된다. 또한 케이블과 컴퓨터가 설치되고, 컴퓨터의 화면 상에 있어서, 프로우브 선단부의 각각이 도전 금속판과 전기 통로를 형성하였는지의 여부를, 예를 들어 흑백의 점에 의해 표시한다.

이 표시 화면에 있어서의 비주얼 이미지에 의거하여 프로우브 선단부의 평면 높이를 프로우브의 선단부 전체가 금속판과 동시에 접촉하도록, 차동(디퍼렌셜) 스 크류를 회전시켜 조정한다. 그러나, 이 종래 기술은 프로우브 소자 전체의 도전 통로를 확립시키기 위해 도전 금속판을 이용하므로 이 금속판을 접착하고, 또한 그것을 목적으로 하는 반도체 웨이퍼로 치환하기 위한 충분한 시간을 필요로 한다. 또한, 이 방법은 프로우브 소자의 반도체 금속판과의 접촉, 비접촉의 상태를 표시하기 위해 컴퓨터 등의 표시기를 필요로 하므로, 전체적으로 비용이 필연적으로 증가한다.

이와 같은 상황에 있어서, 반도체 웨이퍼의 표면에 대해 콘택터 선단부의 평탄면을 보다 간단하게 저비용으로 조정할 수 있는 프로우브 콘택트 시스템이 필요하게 되어 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 전콘택터의 선단부 높이 평면과 피시험 반도체 웨이퍼의 표면 사이의 거리를 조정할 수 있는 평면 조정 기구를 갖는 프로우브 콘택트 시스템을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 다수의 콘택터를 갖는 콘택트 기판에 의해 구성된 콘택트 스트럭쳐를 탑재한 프로우브 카드와, 그 콘택터의 선단부 높이를 조정하는 평면 조정 기구를 구비한 프로우브 콘택트 시스템을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 콘택트 기판 상에 설치된 콘택터 모두가 반도체 웨이퍼의 표면에 동시에 접촉하도록 콘택트 기판과 피시험 반도체 웨이퍼 사이의 거리를 조정하는 평면 조정 기구를 구비한 프로우브 콘택트 시스템을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 콘택터가 반도체 웨이퍼에 접촉할 때에, 각 콘택터가 반도체 웨이퍼의 표면에 대해 동일한 압력을 발휘하도록 콘택트 기판과 피시험 반도체 웨이퍼 사이의 거리를 조정하는 평면 조정 기구를 구비한 프로우브 콘택트 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명에서는, 콘택트 타겟과 전기적 접속을 형성하기 위한 프로우브 콘택트 시스템에 장비된 평면 조정 기구는 다수의 콘택터를 갖는 콘택트 기판과, 그 콘택터와 반도체 테스트 시스템의 테스트 헤드 사이에 전기적 접속을 형성하기 위한 프로우브 카드와, 그 프로우브 카드 상에 콘택트 기판을 고정시키는 수단과, 프로우브 카드를 프로우브 콘택트 시스템의 프레임에 접속하기 위한 프로우브 카드 링과, 프로우브 카드와 프로우브 카드 링을 프로우브 카드 상의 3점 이상의 위치에 있어서 접속하는 부재이며, 각각이 프로우브 카드와 프로우브 카드 링 사이의 갭을 조정 가능하게 회전하는 복수의 접속 부재 의해 구성하고 있다.

또한, 본 발명의 다른 태양에 있어서의 평면 조정 기구에서는, 타겟 기판은 평탄성을 조정하기 위한 피시험 반도체 웨이퍼 혹은 기준 플레이트이고, 콘택트 기판의 소정 위치에 있어서, 그 타겟 기판과 콘택트 기판 사이의 갭을 계측하는 갭 센서와, 프로우브 카드와 프로우브 카드 링 사이의 갭을 제어하여, 콘택터의 선단부와 콘택트 타겟 사이의 거리가 서로 동일해지도록 상기 접속 부재를 조정하기 위한 회전 조정 장치를 더 갖고 구성되어 있다.

본 발명의 프로우브 콘택트 시스템은, 바람직하게는 콘택트 기판과 프로우브 카드를 전기적으로 접속하기 위해 그 사이에 설치된 도전 엘라스토머와, 콘택트 기 판을 지지하기 위해 그 콘택트 기판과 도전 엘라스토머 사이에 설치된 서포트 프레임을 더 갖고 구성된다.

또한, 본 발명의 또 다른 태양에 있어서는 콘택트 기판과 프로우브 카드를 접속하는 접속 부재는 볼트와 너트에 의해 구성되어 있고, 너트는 프로우브 카드의 표면에 회전 가능하게 지지되고, 상기 회전 조정 장치는 그 너트와 결합하기 위한 바닥부 개구를 갖고, 각각 3점의 위치에 있어서, 콘택트 기판과 타겟 기판 사이의 갭이 서로 동일해지도록 그 바닥부 개구와 너트를 결합하여 상기 접속 부재를 회전시킨다.

또한, 본 발명의 또 다른 기능에 있어서는, 평면 조정 장치는 콘택트 기판과 타겟 기판 사이의 거리를 조정하는 자동 시스템이다. 평면 조정 장치는 제어기로부터의 제어 신호에 의거하여 너트를 회전시키기 위한 모터를 갖고 있다. 제어기는 측정된 갭치를 계산하여 제어 신호를 형성한다.

또한, 본 발명의 또 다른 기능에 있어서는, 평면 조정 장치는 콘택트 기판과 타겟 기판 사이의 거리를 조정하기 위해, 프로우브 카드와 프로우브 카드 링 사이에 박편(심)을 포개어 삽입하고, 그 심의 삽입 수를 조정함으로써 프로우브 카드 링에 대한 프로우브 카드의 기울기를 조정하고, 콘택터의 선단부와 콘택트 타겟 사이의 거리가 서로 동일해지도록 구성하고 있다. 이에 의해 저비용으로 평면 조정 장치를 실현할 수 있다.

본 발명에 따르면, 프로우브 콘택트 시스템은 콘택트의 선단부와 피시험 반도체 웨이퍼 또는 기준 플레이트의 표면 사이의 거리를 조정할 수 있다. 평면 조 정 기구를 이용하여 콘택트 기판과 반도체 웨이퍼 사이의 거리를 조정함으로써, 콘택트 기판에 탑재한 콘택터 모두가 반도체 웨이퍼의 표면에 동일한 압력으로 동시에 접촉할 수 있다.

본 발명의 프로우브 콘택트 시스템에 이용하는 평면 조정 기구는 미세한 스텝에서 프로우브 카드 상의 너트를 회전시키는 회전 조정 장치를 갖고 있고, 이에 의해 콘택트 기판과 반도체 웨이퍼 사이의 거리를 용이하고 또한 정확하게 조정할 수 있다. 본 발명의 평면 조정 기구는 프로우브 카드에 너트를 구동하는 모터와, 갭 센서에서 측정된 갭치에 의거하여 모터에 제어 신호를 송출하는 제어기를 이용함으로써, 자동 시스템으로서 구성하는 것도 가능하다. 또한, 프로우브 카드와 프로우브 카드 링 사이에 박편(심)을 포개어 삽입하여 높이를 조정하는 방식인 경우, 매우 저비용으로 평면 조정 기구를 실현할 수 있다.

도1은 테스트 헤드를 갖는 반도체 테스트 시스템과 기판 핸들러의 구성을 도시한 개념도이다.

도2는 반도체 테스트 시스템의 테스트 헤드를 기판 핸들러에 접속하기 위한 상세한 구성예를 나타낸 도면이다.

도3은 본 발명의 프로우브 콘택트 시스템의 프로우브 카드에 탑재하는 빔 형상(실리콘 핑거)의 콘택터를 갖는 콘택트 스트럭쳐 예를 나타낸 단면도이다.

도4는 복수의 빔 형상의 콘택터를 갖는 도3의 콘택트 스트럭쳐의 바닥면을 도시한 개념도이다.

도5는 도3 및 도4의 콘택트 스트럭쳐를 도2의 피시험 반도체 장치와 테스트 헤드 사이의 인터페이스로서 구성한 프로우브 콘택트 시스템의 전체 조립 구성을 도시한 단면도이다.

도6은 본 발명의 평면 조정 기구를 갖는 프로우브 콘택트 시스템의 구성예를 도시한 단면도이다.

도7은 도6의 프로우브 콘택트 시스템에 이용하는 프로우브 카드와 프로우브 카드 링의 상면을 도시한 사시도이다.

도8a 내지 도8c는 본 발명의 평면 조정 기구와 함께 이용하는 회전 조정 장치 각각의 상면도, 정면도 및 바닥면도이다.

도9a 내지 도9g는 본 발명의 회전 조정 장치에 이용하는 각 부품과 그 조립 구조를 도시한 분해도이다.

도10은 본 발명의 회전 조정 장치와 평면 조정의 구조를 갖는 프로우브 카드의 상면을 도시한 사시도이다.

도11은 본 발명의 평면 조정 기구를 갖는 프로우브 콘택트 시스템의 다른 예를 도시한 단면도이다.

도12는 도11의 프로우브 콘택트 시스템에 이용하는 프로우브 카드, 프로우브 카드 링 및 중간 링의 상면을 도시한 사시도이다.

도13은 본 발명의 평면 조정 기구를 갖는 프로우브 콘택트 시스템의 또 다른 예를 도시한 단면도이다.

도14는 본 발명의 평면 조정 기구를 갖는 프로우브 콘택트 시스템의 또 다른 예를 나타낸 단면도이다.

도15는 도14의 프로우브 콘택트 시스템에 이용하는 프로우브 카드와 프로우브 카드 링의 상면을 도시한 사시도이다.

본 발명의 프로우브 콘택트 시스템에 이용하는 콘택트 스트럭쳐의 예에 대해 도3과 도4를 참조하여 설명한다. 그 밖의 많은 다른 타입의 콘택트 스트럭쳐에 대해서도 본 발명의 프로우브 콘택트 시스템으로 실현 가능하다. 도3의 콘택트 스트럭쳐(10)는 반도체 제조 공정을 거쳐서 생성된 빔 형상(실리콘 핑거)의 콘택터(30)를 갖고 있다.

콘택트 스트럭쳐(10)는 기본적으로 콘택트 기판(20)(스페이스 트랜스포머)과 다수의 실리콘 핑거 콘택터(30)에 의해 구성되어 있다. 콘택트 스트럭쳐(10)는 피시험 반도체 웨이퍼(300) 상의 콘택트 패드(320)와 같은 콘택트 타겟 상에 위치 맞춤되어 있고, 콘택터(30)와 반도체 웨이퍼(300)가 누르게 되었을 때에, 그 사이에서 전기적 접속이 확립된다. 도3에는 2개의 콘택터(30)밖에 도시되어 있지 않지만, 반도체 웨이퍼의 테스트 등의 실제 응용에서는 수백 또는 수천과 같은 다수의 콘택터(30)가 콘택트 기판(20) 상에 배열되어 이용된다. 또한 콘택터(30)의 형상은 각종의 것이 있고, 도3의 빔 형상으로 한정되는 것은 아니다.

이와 같은 다수의 콘택터는 실리콘 기판 상에 있어서, 포토리소그래피(사진 제판) 공정과 같은 반도체 제조 공정에 의해 동시에 작성되고, 예를 들어 세라믹, 실리콘, 알루미나, 글래스 파이버, 혹은 다른 재료에 의해 구성하는 콘택트 기판(200에 탑재되어 있다. 반도체 웨이퍼 상의 콘택트 패드(320) 사이의 피치는, 예를 들어 50 ㎛ 또는 그 이하의 미소 사이즈이고, 콘택트 기판(20)에 탑재되는 콘택터(30)는 반도체 웨이퍼(300)와 같은 반도체 제조 공정에 의해 형성되므로, 용이하게 동등한 피치 사이즈로 배열할 수 있다.

실리콘 핑거 콘택터(30)를 도3 및 도4에 도시한 바와 같이 콘택트 기판(20) 상에 직접적으로 탑재하여 콘택트 스트럭쳐를 형성하고, 그 콘택트 스트럭쳐를 도2의 프로우브 카드(170)에 탑재하고 있다. 실리콘 핑거 콘택터(30)는 매우 작은 사이즈로 형성할 수 있으므로, 콘택트 스트럭쳐, 따라서 본 발명의 콘택터를 탑재한 프로우브 카드의 동작 가능한 주파수 범위를 용이하게 2 ㎓ 혹은 그 이상으로 증가시킬 수 있다. 또한, 미소한 사이즈이므로 프로우브 카드의 콘택터의 수는 2000 또는 그 이상으로 증가시킬 수 있고, 이에 의해 예를 들어 32개 또는 그 이상의 메모리 장치의 테스트를 동시에 병행하여 실시할 수 있다.

도3에서는 각 콘택터(30)는 핑거(빔) 형상의 도전층(35)을 갖는다. 또한, 콘택터(30)는 콘택트 기판(20)에 고정하기 위한 베이스(40)를 더 갖는다. 콘택트 기판(20)의 바닥에 있어서, 도전층(35)과 서로 접속 트레이스(24)가 접속되어 있다. 이와 같은 상호 접속 트레이스(24)와 도전층(35) 사이는, 예를 들어 핸더 볼(28)을 거쳐서 접속된다. 콘택트 기판(20) 사이는, 또한 바이어 홀(23)과 전극(22)을 갖고 있다. 전극(22)은 와이어 또는 도전 엘라스토머를 거쳐서 콘택트 기판(20)을 포고 핀 블럭 혹은 IC 패키지 등의 외부 스트럭쳐에 접속된다.

따라서, 반도체 웨이퍼(300)가 상방으로 이동하면, 실리콘 핑거 콘택터(30) 와 반도체 웨이퍼(300) 상의 콘택트 타겟(320)은 서로 기계적 및 전기적으로 접속한다. 그 결과, 콘택트 타겟(320)으로부터 콘택트 기판(20) 상의 전극(22)에 걸쳐서 신호 통로가 형성된다. 상호 접속 트레이스(24), 바이어 홀(23), 전극(22)은 포고 핀 블럭 또는 IC 패키지 등의 외부 스트럭쳐의 피치에 적합하도록 콘택터(30)의 미소 피치를 팬 아웃(확대)하는 기능도 동시에 발휘하고 있다.

빔 형상의 실리콘 핑거 콘택터(30)는 스프링력을 가지므로, 반도체 웨이퍼(300)가 콘택트 기판(20)에 압박되었을 때, 도전층(35)의 선단부에 충분한 접촉력을 발휘한다. 도전층(35)의 선단부는 콘택트 타겟(320)에 눌려지게 되었을 때, 그 타겟 상의 산화 금속층을 관통하는 절삭 작용(스크래핑 효과)을 달성할 수 있도록 예리하게 형성되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 반도체 웨이퍼(300) 상의 콘택트 타겟(320)의 표면에 산화 알루미늄층을 갖는 경우는, 저접촉 저항으로 전기적 접속을 실현하기 위해 그 산화 알류미늄층의 절삭 동작이 필요해진다.

빔 형상의 콘택터(30)에 의해 생긴 스프링력에 의해, 콘택트 타겟(320)에 대해 적절한 접촉력을 초래한다. 또한, 실리콘 핑거 콘택터(30)의 스프링력에 의해 발휘된 탄성에 의해, 콘택트 기판(20), 콘택트 타겟(320), 반도체 웨이퍼(300) 및 콘택터(90) 각각에 있어서의 사이즈 또는 평면의 불균일을 보상할 수 있다. 그러나, 다수의 콘택터 전체를 콘택트 타겟에 대해 대략 동일한 압력으로 동시에 접속시키기 위해서는, 본 발명에 의한 평면 조정 기구를 이용할 필요가 있다.

도전층(35)의 재질의 예는, 니켈, 알루미늄, 동, 니켈파라듐, 로듐, 니켈금, 이리듐, 또는 다른 디포지션이 가능한 재료 등이다. 반도체 테스트 응용의 경우에 있어서의 실리콘 핑거 콘택터(30) 사이즈의 예는 100-500 ㎛의 전체적 높이, 100-600 ㎛의 수평 방향 길이, 그리고 50 ㎛ 또는 그 이상의 피치를 갖는 콘택트 타겟(320)에 대해 30-50 ㎛의 빔 폭이다.

도4는 복수의 실리콘 핑거 콘택터(30)를 갖는 도3의 콘택트 기판(20)의 바닥면도를 도시하고 있다. 실제 시스템에서는 수백과 같은 다수의 콘택터가 도4에 도시한 바와 같이 배열된다. 상호 접속 트레이스(24)는, 도4에 도시한 바와 같이 콘택터(30)의 피치를 바이어 홀(23)이나 전극(22)의 피치로 확장시킨다. 콘택터(30)의 베이스(40)와 콘택트 기판(20)의 접촉점[콘택터(30) 내측의 영역]에는 접착제(33)가 공급되어 있다. 접착제(33)는 또한, 콘택터(30)의 횡측[도4의 콘택터(30)의 상부와 하부]에도 공급되어 있다. 접착제(33)의 예는 에폭시, 폴리이미드, 실리콘 등의 열경화성 수지 접착제, 아크릴, 나일론, 페녹시, 올레핀 등의 열가소성 수지 접착제 및 자외선 경화성 접착제 등이다.

도5는 도3 및 도4의 콘택트 스트럭쳐를 이용하여 프로우브 콘택트 시스템을 형성할 때의 전체 조립 구성예를 나타낸 단면도이다. 이 프로우브 콘택트 시스템은 도2의 피시험 반도체 장치와 테스트 헤드 사이의 인터페이스로서 이용되고 있다. 본 예에서는 인터페이스부는 도전 엘라스토머(50)와, 프로우브 카드(60)와, 포고 핀 블럭(플럭 링)(130)이 도5에 도시한 바와 같은 순서로 콘택트 스트럭쳐(10)의 상부에 배치되어 있다.

도전 엘라스토머(50), 프로우브 카드(60), 포고 핀 블럭(130)은 서로 기계적 및 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 케이블(124)과 퍼포먼스 보드(120)를 거쳐 서 콘택트(30)의 선단부로부터 테스트 헤드(100)까지의 사이에 전기적 통로가 형성된다(도2). 이와 같은 구성에 있어서, 반도체 웨이퍼(300)와 프로우브 콘택트 시스템이 압박되면, 피시험 장치[반도체 웨이퍼(300) 상의 콘택트 패드(320)]와 반도체 테스트 시스템 사이에 전기적 커뮤니케이션이 확립된다.

포고 핀 블럭(플럭 링)(130)은 도2의 포고 핀 블럭(130)과 동일하고, 포고 핀 등의 다수의 유연성이 있는 핀을 갖고, 프로우브 카드(60)와 퍼포먼스 보드(120) 사이를 인터페이스한다. 포고 핀의 상단부에는 동축 케이블 등의 케이블(124)이 접속되고, 퍼포먼스 보드(120)를 거쳐서 도2의 테스트 헤드(100)의 프린트 회로 기판(핀 카드)(150)에 신호를 전송한다. 프로우브 카드(60)는 다수의 전극, 즉 콘택트 패드(62, 65)를 그 상부면과 바닥면에 갖고 있다. 전극(62, 65)은 상호 접속 트레이스(63)를 거쳐서 접속되어 있고, 포고 핀 블럭(130)의 포고 핀의 피치에 정합하도록 콘택트 스트럭쳐의 피치를 팬 아웃(확대)하고 있다.

도전 엘라스토머(50)는 콘택트 스트럭쳐(10)와 프로우브 카드(60) 사이에 구비되어 있다. 도전 엘라스토머(50)는 콘택트 스트럭쳐의 전극(22)과 프로우브 카드의 전극(62) 사이의 수직 방향의 불균일성이나 불균일을 보상함으로써, 그 사이의 전기적 커뮤니케이션을 확보한다. 도전 엘라스토머(50)는 탄성이 있는 시트이고, 다수의 도전 와이어를 수직 방향에 가짐으로써, 단일 방향의 전기 전도를 형성하고 있다. 예를 들어, 도전 엘라스토머(5O)는 실리콘 고무 시트와 다수의 종배열의 금속 필라멘트 등으로 구성되어 있다. 금속 필라멘트(와이어)는 도5의 수직 방향, 즉 도전 엘라스토머(50)의 수평 시트와 직각 방향에 설치되어 있다. 금속 필 라멘트 사이의 피치는, 예를 들어 0.02 ㎜, 실리콘 고무 시트의 두께는, 예를 들어 0.2 ㎜ 등이다. 이와 같은 도전 엘라스토머는, 예를 들어 신코시 폴리머사에 의해 제조되어 있어, 시장에서 입수할 수 있다.

도6은 본 발명의 평면 조정 기구를 갖는 프로우브 콘택트 시스템의 구성예를 나타낸 단면도이다. 복수의 콘택터(30)를 탑재한 콘택트 기판(20)(스페이스 트랜스포머)은 서포트 프레임(55)과 도전 엘라스토머(50)를 거쳐서 프로우브 카드(60)에 부착되어 있다. 콘택트 기판(20)을 지지하는 서포트 프레임(55)은 나사(250)로 구성하는 고정 수단에 의해 프로우브 카드(60)에 접속하고 있다. 나사(250 : 청구범위의 고정 수단에 대응) 대신에 다른 고정 수단을 이용하는 것도 가능하다. 도5를 참조하여 위에서 설명한 바와 같이, 도전 엘라스토머(50)는 수직 방향으로만, 따라서 콘택트 기판(20)과 프로우브 카드(60) 사이에서 전기적 전도를 실현하고 있다. 이 도전 엘라스토머를 이용하는 것이 바람직하지만, 다른 수단을 이용하여 콘택트 기판(20)의 상면에 갖는 전극(22)과 프로우브 카드(60)의 바닥면에 갖는 전극(62) 사이를 접속하는 것도 가능하다.

콘택트 기판(20)의 바닥면에 있어서, 갭 센서의 일부로서 전극(29)이 설치되어 있다. 콘택트 기판의 표면(바닥면) 대신에, 이 전극(292)을 서포트 프레임(65)의 바닥면에 형성하는 것도 가능이다. 전극(292)은 콘택트 기판(20)의 바닥면에, 예를 들어 3점 위치에 배치된다. 이 전극(292)의 각 위치는, 바람직하게는 삼각형 혹은 다각형의 정점을 형성하도록 콘택트 기판(20)의 단부에 근접한 위치로 되어 있다.

도6의 예에서는 또한, 반도체 웨이퍼(300) 상에 설치된 갭 센서(290)와, 갭 센서(290)로부터 신호를 수신하는 갭 측정기(280)를 도시하고 있다. 갭 센서(290)는 기본적으로 전극이고, 반도체 웨이퍼(300)의 표면에 있어서 콘택트 기판(20)의 바닥면에 설치된 상기 전극(292)과 대향하는 위치, 따라서, 예를 들어 상기한 3점의 위치에 배치되어 있다. 본 예에서는, 각 갭 센서는 한 쌍의 전극(290, 292)에 의해 캐퍼시터(정전 용량)를 구성하고 있다.

갭 센서(290)와 전극(292) 사이의 관계를 반대로 할 수도 있다. 즉, 갭 센서(290)를 콘택트 기판(20)의 바닥면에 설치하고, 전극(292)을 반도체 웨이퍼(300)의 상면에 설치한다. 반도체 웨이퍼(300)의 표면에 형성된 도전 패드를 전극(292)으로서 이용해도 좋다. 또한, 프로우브 콘택트 시스템을 고객에게 출하하기 전에 이 시스템의 평탄 조정을 실시하기 위해, 반도체 웨이퍼(300) 대신에 금속, 세라믹스, 또는 알루미나 등에 의한 기준 플레이트를 이용할 수도 있다.

프로우브 카드(60)는 프로우브 카드 링(242)을 거쳐서 프로우브 콘택트 시스템의 프레임(204)에 탑재되어 있다. 프로우브 카드 링(242)은 나사(254) 등의 고정 수단에 의해 프레임(240)에 접속되어 있다. 너트(260)와 볼트(262)에 의한 접속 부재가 프로우브 카드(60)와 프로우브 카드 링(242) 사이의 갭을 조정하기 위해 구비되어 있다. 이 구성이 본 발명의 평면 조정 기구의 주요 부분으로 되어 있다.

접속 부재는 차동 스크류 등과 같은 다른 각종 구성을 이용할 수 있다. 이 접속 부재[너트(260)]는 프로우브 카드 상에 3점 이상의 위치에 설치되어 있다. 이 너트(260)의 각 위치는 삼각형 또는 다각형의 정점을 형성하는 위치이고, 프로 우브 카드(60)의 외단부에 접속하고 있다. 콘택터 선단부의 평면 조정에 있어서, 용이하고 또한 정확하게 너트(260)를 회전시키기 위해, 회전 조정 장치(220)를 이용하는 것이 바람직하다. 회전 조정 장치(220)는 후에 상세하게 설명하는 바와 같이 미세한 스텝에서 너트(260)를 회전시키기 위해 특별히 작성된 공구이다.

피시험 반도체 웨이퍼(300)는 웨이퍼 프로우버와 같은 기판 핸들러(400)(도1, 도2)의 척(180)에 탑재된다. 도시되어 있지 않지만, 프로우브 콘택트 시스템의 프레임(240)과 기판 핸들러의 하우징은 서로 기계적으로 접속되어 있는 것은 이미 알려져 있다. 따라서, 본 예에서는 프로우브 카드(60)와 콘택트 스트럭쳐(20)의 각도 혹은 경사는 프로우브 카드 링(242)[따라서, 프로우브 콘택트 시스템의 프레임(240)]에 대해 조정되고, 이에 의해 콘택터(30) 선단부의 평탄성이 조정된다.

너트(260)의 회전에 의해 볼트(262)를 수직 방향으로 동작시키므로, 프로우브 카드(60)와 프로우브 카드 링(242) 사이의 갭을 변경하게 되어, 결과적으로 콘택트 기판(20)과 반도체 웨이퍼(300) 사이의 갭을 변경하게 된다. 이 구성에 있어서, 프로우브 카드(60)의 수직 위치는 3점 이상의 위치에서 변경되므로, 콘택트 기판(20)에 탑재된 콘택터(30)의 선단부 높이를 반도체 웨이퍼(300)의 표면에 대해 균일해지도록 조정할 수 있다. 즉, 프로우브 카드(60)와 콘택트 기판(20)은 서로 고정되어 있으므로, 프로우브 카드 링(242), 예를 들어 프로우브 콘택트 시스템의 프레임(240)에 대해 프로우브 카드의 경사를 변경함으로써 콘택터(30)의 선단부 평면이 조정된다.

갭 센서(290)는 상기와 같이, 예를 들어 캐패시턴스 센서이며, 갭 센서(290)와 대향하는 전극(292) 사이(갭)의 캐패시턴스를 측정하는 것이다. 측정된 캐패시턴스의 값은 센서와 전극 사이의 거리의 함수가 된다. 이와 같은 갭 센서의 예로서는, 미국 매사츄세츠주의 캐패시텍사가 제공하는 모델 HPT-500-V가 있다. 갭 측정기(280)에 의해 측정된 갭 센서(290)와 전극(292) 사이의 갭을 관측함으로써, 시스템 사용자는 3점 이상 위치의 각각의 갭이 서로 동일해지도록 회전 조정 장치(220)를 이용하여 너트(260)를 회전시킨다.

도7은 본 발명의 프로우브 콘택트 시스템의 프로우브 카드(60)와 프로우브 카드 링(242)의 상면을 도시한 사시도이다. 프로우브 카드 링(242)은 나사(254)와 같은 고정 수단에 의해 프로우브 콘택트 시스템의 프레임(240)에 고정되어 있다. 평탄 조정을 하는 너트(접속 부재)(260)는 프로우브 카드(60)의 외단부 중 적어도 3점의 위치에 구비되어 있다. 이와 같은 너트(260)의 각 위치는, 예를 들어 정삼각형의 각 정점에 대응하고 있다. 도7에서는 또한, 콘택트 기판(20)을 프로우브 카드(60)에 고정하기 위한 나사(250)를 도시하고 있다.

도10에 있어서, 프로우브 카드(60)의 표면에 형성되는 너트(260)의 구성예를 나타내고 있다. 회전 조정 장치(220)의 바닥부는 프로우브 카드(60) 상의 너트(260)에 적합한 개구를 갖고 있다[도8c 참조]. 프로우브 카드(60)에는 회전 조정 장치(220)에 의한 회전량을 간단하게 관찰할 수 있도록, 너트(260) 주위에 반경형의 스케일(262) 또는 마크를 갖고 있다. 프로우브 카드(60)에는 또한, 회전 조정 장치(220)의 페그(돌기)(225)를 삽입할 수 있는 페그 구멍(264)을 갖고 있다.

도8a 내지 도8c는 본 발명의 회전 조정 장치(220)의 각각의 상면도, 정면도, 바닥면도이다. 도8b의 정면도에 도시한 바와 같이, 회전 조정 장치(220)는 기본적으로, 상부 노브(221), 하부 노브(222), 노브 베이스(223)에 의해 구성되어 있다. 도8a의 상면도에 도시한 바와 같이 상부 노브(221)의 상면에는 프로우브 카드(60)에 구비된 반경형 스케일(262)(도10 참조)과의 조합에 의해, 사용자가 회전 정도를 알 수 있는 마크가 설치되어 있다. 상부 노브(221)와 하부 노브(222)는, 예를 들어 나사 등으로 결합 구멍(221a)을 거쳐서 고정된다. 상부 노브(221)의 횡면에는 미끄럼 방지를 위해, 절입부(노치) 또는 파지 테이프을 설치하는 것이 바람직하다.

도8b 및 도8c에 도시한 바와 같이, 노브 베이스(223)와 하부 노브(222)는 서로 회전 가능하게 접속되어 있다. 노브 베이스(223)는 바닥부에 페그(225)를 갖고 있고, 그 페그(225)를 프로우브 카드(60)의 페그 구멍(264)(도10)에 삽입한다. 따라서, 사용할 때에는 노브 베이스(223)는 프로우브 카드(60)에 고정되고, 상부 노브(221)와 하부 노브(222)는 노브 베이스(223) 상을 회전하여 너트(260)의 회전을 조정한다. 상부 노브(221)는 하방으로 연장된 부분(221b)과 개구(221c)를 갖는다. 너트(260)는 이 개구(221c)에 결합하고, 상부 노브(221)와 하부 노브(222)의 회전에 의해 회전된다.

도9a 내지 도9g는 본 발명의 회전 조정 장치(220)의 구성예를 상세하게 도시한 분석도이다. 도9a의 상부 노브(221)는 하방으로 연장된 부분(221b)을 갖고 있고, 평탄 조정할 때에 프로우브 카드(60) 상의 너트(260)에 도달하도록 되어 있다. 도9d의 하부 노브(222)는 도9c의 플랜저(233)와 도9b의 스프링(232)을 삽입할 수 있는 다수의 보유 지지 구멍(235)을 갖는다. 도시하고 있지 않지만, 보유 지지 구멍(235) 바닥의 직경은 하부 노브(222)의 바닥면으로부터 플랜저(233)의 선단부만큼이 돌출하도록 감소하고 있다. 플랜저(233)는, 예를 들어 저프리쿠션 플라스틱, 혹은 듀퐁사로부터 제공되고 있는 아세텔이나 디린 등의 윤활 플라스틱에 의해 구성되어 있다.

도9f의 노브 베이스(223)는 그 상면에 다수의 반경 홈(236)을 갖고 있다. 조립되었을 때, 플랜저(233) 선단부는 스프링(232)에 의한 하방으로의 압력에 의해, 이 반경 홈(236)에 결합한다. 하부 노브(222)의 보유 지지 구멍(235)의 피치와 노브 베이스(223)의 반경 홈(236)의 주변 방향 피치는 서로 조금 다르도록 구성되어 있다. 따라서, 너트(260)를 회전할 때, 회전 조정 장치(220)는 이용자에게 클릭음이 미치게 하면서, 반경 홈(236)의 플랜저(233)와의 결합에 의해, 매우 작은 회전 스텝을 형성한다.

노브 베이스(223)는 도9e의 상부 보유 지지 링(234)과 도9g의 하부 보유 지지 링(238)에 의해, 하부 노브(222)에 부착되어 있다. 플랜지(237)를 갖는 상부 보유 지지 링(234)은 하부 노브(222)의 개구로부터 삽입되고, 하부 노브(222)의 바닥부의 위치에서 보유 지지된다. 노브 베이스(223)를 하부 노브(222)와 하부 보유 지지 링(238) 사이에 협지한 상태에서, 상부 보유 지지 링(234)과 하부 보유 지지 링(238)을 접속함으로써, 노브 베이스(223)를 하부 노브(222)와 상부 노브(221)에 회전 가능하게 고정하고 있다.

도11은 평면 조정 기구를 갖는 본 발명의 프로우브 콘택트 시스템의 다른 실 시예를 도시한 단면도이다. 본 예에서는 중간 링(246)이 프로우브 카드(60)와 프로우브 카드 링(242) 사이에 구비되어 있다. 본 중간 링(246)과 프로우브 카드(60)는 나사(258)(도12 참조) 등의 고정 수단에 의해 서로 접속되어 있다. 본 예의 평면 조정 기구[예를 들어 너트(260)와 볼트(262)에 의해 구성된 접속 부재]는 중간 링(246)과 프로우브 카드 링(242)을 서로 3점 혹은 그 이상의 위치에서 접속하도록 구비되어 있다.

도6 및 도7의 실시예와 마찬가지로, 너트(260)의 회전에 의해 볼트(262)를 수직 방향으로 이동시키므로, 중간 링(246)[프로우브 카드(60)]과 프로우브 카드 링(242) 사이의 갭을 바꾸게 되어, 결과적으로 콘택트 기판(20)과 반도체 웨이퍼(300) 사이의 갭을 바꾸게 된다. 이 구성에서는 중간 링(246)의 수직 위치, 예를 들어 프로우브 카드(60)의 외단부는 3점 위치에 있어서 변경된다. 따라서, 콘택트 기판(20)에 탑재된 콘택터(30)의 선단부 높이는 반도체 웨이퍼(300)의 표면에 대해 균일해지도록 조정된다. 본 예에서는 프로우브 카드(60)와 콘택트 기판(20)은 서로 고정적으로 접속되어 있고, 또한 프로우브 카드(60)와 중간 링(246)은 서로 고정적으로 접속되어 있다. 이와 같이, 콘택터(30) 선단부의 평탄성이 프로우브 카드 링(242)의 표면, 예를 들어 프로우브 콘택트 시스템의 프레임(240)에 대해, 중간 링(246)에 고정된 프로우브 카드(60)의 경사를 바꿈으로써 조정된다.

도12는 도11의 실시예에 의한 본 발명의 프로우브 콘택트 시스템에 있어서, 프로우브 카드(60), 중간 링(246), 프로우브 카드 링(242) 상면을 도시한 사시도이 다. 프로우브 카드 링(242)은 나사(254) 등의 고정 수단에 의해, 프로우브 콘택트 시스템의 프레임(240)에 접속되어 있다. 평탄 조정을 하기 위한 너트(접속 부재)(260)는 삼각형의 정점 위치에 해당하도록, 중간 링(246) 상의 위치에 형성되어 있다. 너트(260)는 중간 링(246)과 프로우브 카드 링(242)을 접속하여, 회전에 의해 그 동안의 갭량을 조정한다.

도10에서 도시한 것과 마찬가지로, 중간 링(246) 상에 너트(260)의 반경 스케일과 페그 구멍(264)을 갖도록 해도 좋고, 그 경우, 회전 조정 장치(220)를 이용하여 너트(260)를 용이하게 또한 정확하게 회전시킬 수 있다.

도13은 평면 조정 기구를 갖는 본 발명의 프로우브 콘택트 시스템의 또 다른 실시예를 도시한 단면도이다. 본 예의 평면 조정 기구는 콘택트 기판과 반도체 웨이퍼 또는 기준 플레이트 사이의 거리를 조정하는 자동 시스템으로 되어 있다. 평면 조정 기구는 제어기(430)로부터의 제어 신호에 의거하여, 너트(260)를 회전하기 위한 모터(420)를 갖고 있다. 제어기(430)는 갭 측정기(280)로부터의 갭 측정치를 계산함으로써, 모터(420)에 의한 너트(260)의 회전량을 결정하는 제어 신호를 발생한다.

도14 및 도15는 본 발명의 평면 조정 기구를 갖는 프로우브 콘택트 시스템의 또 다른 구성예를 도시한다. 도14는 그 단면도이며, 도15는 그 상면 사시도이다.

도6 내지 도13의 실시예의 경우와 마찬가지로, 다수의 콘택터(30)가 탑재된 콘택트 기판(20)(스페이스 트랜스포머)은 서포트 프레임(55)과 도전 엘라스토머(50)를 거쳐서 프로우브 카드(60)에 부착되어 있다. 콘택트 기판(20)을 지지하는 서포트 프레임(55)은 나사(350) 등의 고정 수단에 의해 프로우브 카드(60)에 접속되어 있다. 도5를 참조하여 위에서 설명한 바와 같이, 도전 엘라스토머(50)는 콘택트 기판(20)과 프로우브 카드(60) 사이에 있어서, 수직 방향으로만 전기 접속을 실현하고 있다.

콘택트 기판(20)의 바닥면, 혹은 또한 서포트 프레임(55)의 바닥면에 전극(292)이 구비된다. 전극(292)은 콘택트 기판(20) 바닥면의 3점 혹은 그 이상의 위치에 배치된다. 전극(292)의 각 위치는 삼각형 또는 다각형의 정점을 형성하도록, 콘택트 기판(20)의 단부에 근접하고 있는 것이 바람직하다.

프로우브 카드(60)는 프로우브 카드 링(360)을 거쳐서 프로우브 콘택트 시스템의 프레임(340)에 구비된다. 프로우브 카드 링(360)은 나사(352) 등의 고정 수단에 의해 프레임(340)에 고정적으로 접속된다. 프로우브 카드(60)와 프로우브 카드 링(360) 사이에는 콘택터(30)의 평탄성을 조정하기 위해, 얇은 판형의 플레이트 또는 필름 등의 심(70)(얇은 부재)이 1개 이상 삽입된다. 심(70)의 예로서는, 테플론 필름, 마일러 필름, 금속 필름, 금속 플레이트 등이다. 피시험 반도체 웨이퍼(300)는 웨이퍼 프로우버와 같은 기판 핸들러(400)(도1)의 척(18) 상에 배치된다. 도시하고 있지 않지만, 이미 알려진 바와 같이 프로우브 콘택트 시스템의 프레임(340)과 기판 핸들러의 하우징은 서로 기계적으로 접속되어 있다.

도14의 예에서는 또한, 반도체 웨이퍼(300) 상에 설치된 갭 센서(290)와, 그 갭 센서(290)로부터 신호를 수신하는 갭 측정기(280)를 갖고 있다. 갭 센서(290)는 기본적으로 전극이며, 반도체 웨이퍼(300)의 표면에 있어서, 콘택트 기판(20)의 바닥면에 설치된 상부 전극(292)과 대향하는 위치, 예를 들어 상기 3점의 위치에 배치되어 있다. 갭 센서(290)와 전극과의 관계는 반대로 하는 것도 가능하다. 즉, 갭 센서(290)를 콘택트 기판(20)의 바닥면에 구비하고, 전극(292)을 반도체 웨이퍼(300)의 상면에 구비하도록 해도 좋다. 또한, 프로우브 콘택트 시스템을 고객에게 출하하기 전에, 그 시스템의 평탄 조정을 실시하기 위해, 반도체 웨이퍼(300) 대신에, 세라믹이나 알루미나 등에 의한 기판을 기준 플레이트로서 이용할 수도 있다.

상기의 갭 센서(290)는 도6 및 도7을 참조하여 설명한 바와 같이, 캐패시턴스 센서로서, 갭 센서(290)와 대향하는 전극(292) 사이(갭)의 캐패시턴스를 측정하는 것이다. 측정된 캐패시턴스의 값은 센서와 전극 사이의 거리의 함수가 된다. 캐패시턴스 값으로부터 갭치를 알 수 있는 바와 같이, 상기 3점 위치의 각각의 갭치가 서로 동일해지도록, 프로우브 카드(60)와 프로우브 카드 링(360) 사이에 삽입하는 심(70)의 수를 조정한다.

도15는 도14의 실시예에 의한 본 발명의 프로우브 콘택트 시스템의 프로우브 카드(60)의 상면을 도시한 사시도이다. 심(70)은 도15에 도시한 바와 같이, 프로우브 카드(60)와 프로우브 카드 링(360) 사이의 예를 들어 3점 혹은 그 이상의 위치에 삽입한다. 이와 같은 3점 위치를 이용할 때는 각각이 정삼각형의 각 정점에 대응하고 있는 것이 바람직하다. 삽입하는 심(70)의 수에 의해, 프로우브 카드의 각도, 따라서 프로우브 카드에 고정된 콘택트 기판(20)의 각도가 조정된다. 이와 같은 조정은 상기 각 3점 위치에 있어서, 전극(290)과 전극(292) 사이의 거리를 갭 센서와 갭 측정기(280)에 의해 측정한 결과에 의거하여 행한다.

본 발명에 있어서, 상술한 설명에서는 프로우브 카드 링(242)과 중간 링(246)은 원형의 형상을 갖고 있지만, 이들은 사각 등과 같은 다른 어떠한 형상이라도 좋다. 필요한 것은 프로우브 카드(60)를 웨이퍼 프로우버와 같은 기판 핸들러의 하우징 혹은 프로우브 콘택트 시스템의 프레임에 조정 기구를 거쳐서 결합하는 것이다.

본 발명에 따르면, 프로우브 콘택트 시스템은 콘택트의 선단부와 피시험 반도체 웨이퍼 또는 기준 플레이트의 표면 사이의 거리를 조정할 수 있다. 평면 조정 기구를 이용하여, 콘택트 기판과 반도체 웨이퍼 사이의 거리를 조정함으로써, 콘택트 기판에 탑재한 콘택터 모두를 반도체 웨이퍼의 표면에 동일한 압력으로 동시에 접촉할 수 있다.

본 발명의 프로우브 콘택트 시스템에 이용하는 평면 조정 기구는, 미세한 스텝에서 프로우브 카드 상의 너트를 회전시키는 회전 조정 장치를 갖고 있고, 이에 의해 콘택트 기판과 반도체 웨이퍼 사이의 거리를 용이하고 또한 정확하게 조정할 수 있다. 본 발명의 평면 조정 기구는 프로우브 카드에 너트를 구동하는 모터와, 갭 센서로 측정된 갭치에 의거하여, 모터에 제어 신호를 송출하는 제어기를 이용함으로써, 자동 시스템으로서 구성하는 것도 가능하다.

본 발명의 프로우브 콘택트 시스템에 이용하는 평면 조정 기구에 있어서, 그 평면 조정으로서 심(얇은 부재)을 이용하는 경우에는 저렴한 부재에 의해, 실용에 충분한 평면 조정을 실현할 수 있다.

바람직한 실시예밖에 명기하고 있지 않지만, 상술한 개시에 의거하여 첨부한 청구 범위의 기재 내에서, 본 발명의 정신을 벗어나는 일 없이, 본 발명의 다양한 형태나 변형이 가능하다.

Claims (36)

1. 콘택트 타겟과 전기적 접속을 형성하기 위한 프로우브 콘택트 시스템용 평면 조정 기구에 있어서,

   상기 콘택트 타겟이 상기 프로우브 콘택트 시스템에 대해 가압되는 경우 콘택터의 선단부가 콘택트 타겟과 접촉하게 되는 복수의 콘택터를 갖는 콘택트 기판과,

   상기 콘택터와 반도체 테스트 시스템의 테스트 헤드 사이에 전기적 접속을 형성하기 위해 상기 콘택트 기판을 장착하는 프로우브 카드와,

   상기 콘택트 기판과 프로우브 카드 사이에 제공되고, 탄성 시트 및 탄성 시트에 대해 수직 방향으로 탄성 시트에 매설되는 복수의 도전 필라멘트를 가지는 도전 엘라스토머와,

   상기 프로우브 카드에 콘택트 기판을 장착 고정시키는 고정 수단과,

   상기 콘택트 기판과 콘택트 타겟 사이의 거리를 비접촉 방식으로 측정하고, 상기 콘택트 기판에 직접 형성되는 갭 센서와,

   프로우브 카드와 프로우브 콘택트 시스템의 프레임을 기계적으로 접속하기 위해, 프로우브 콘택트 시스템의 프레임에 부착되는 프로우브 카드 링과,

   상기 프로우브 카드를 프로우브 콘택트 시스템 상의 3점 이상의 위치에서 프로우브 카드 링에 접속하기 위한 복수의 접속 부재를 포함하고,

   상기 접속 부재는 상기 프로우브 카드와 프로우브 카드 링 사이의 갭을 변화시키도록 조정 가능한 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
2. 제1항에 있어서, 상기 갭 센서는 상기 콘택트 기판의 소정 위치에서 상기 콘택트 기판과 타겟 기판 사이의 갭을 측정하고, 상기 타겟 기판은 평탄 조정을 위해 제공되는 피시험 반도체 웨이퍼 및 기준 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
3. 제1항에 있어서, 상기 프로우브 카드와 프로우브 카드 링 사이의 갭이 조정되도록 상기 접속 부재의 회전을 조정하는 회전 조정 장치를 더 포함함으로써, 상기 콘택터의 선단부와 콘택트 타겟 사이의 거리가 서로에 대해 균일하게 되도록 조정하는 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
4. 제1항에 있어서, 상기 도전 엘라스토머는 상기 도전 필라멘트에 의해 상기 콘택트 기판과 프로우브 카드 사이의 전기적 접속을 형성하는 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
5. 제1항에 있어서, 상기 프로우브 카드와 프로우브 카드 링을 접속하기 위한 상기 접속 부재는 볼트와 너트로 구성되는 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
6. 제1항에 있어서, 상기 프로우브 카드와 프로우브 카드 링을 접속하기 위한 상기 접속 부재는 차동 나사로 구성되는 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
7. 제2항에 있어서, 상기 갭 센서는 갭 센서와 상기 갭 센서에 대향되는 전극 사이의 캐패시턴스를 계측함으로써 상기 콘택트 기판과 타겟 기판 사이의 갭을 검출하는 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
8. 제2항에 있어서, 상기 갭 센서의 일부는 상기 타겟 기판의 상부 표면 또는 상기 콘택트 기판의 바닥 표면에 제공되는 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
9. 제2항에 있어서, 상기 기준 플레이트는 상기 갭 센서에 대향하는 위치에 전극을 가지는 세라믹스 기판 또는 알루미나 기판인 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
10. 제2항에 있어서, 상기 기준 플레이트는 모든 콘택터의 선단부가 기준 플레이트의 표면과 동일한 압력으로 동시에 접촉하도록 콘택트 기판 상에서 복수의 콘택터를 조정하는 금속 플레이트인 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
11. 제1항에 있어서, 상기 프로우브 콘택트 시스템 상의 접속 부재의 3점의 위치는 각각 정삼각형의 정점에 대응하는 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
12. 제3항에 있어서, 상기 프로우브 카드와 프로우브 카드 링을 접속하는 상기 접속 부재는 볼트와 너트에 의해 구성되어 있고, 상기 너트는 상기 프로우브 카드의 표면에 회전 가능하게 지지되고, 상기 너트와 결합하기 위한 바닥부 개구를 갖는 상기 회전 조정 장치는 복수의 위치에서의 콘택트 기판과 타겟 기판 사이의 갭이 서로 균일해지도록 너트를 회전시키기 위해 프로우브 카드 표면 상에 위치되는 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
13. 제12항에 있어서, 상기 회전 조정 장치는 상부 노브, 하부 노브 및 노브 베이스로 형성되고, 상기 상부 노브와 하부 노브는 서로 기계적으로 접속되어 있고, 상기 하부 노브와 노브 베이스는 서로 회전 가능하게 부착되어 있고, 상기 상부 노브 베이스는 상기 프로우브 카드에 고정적으로 결합되고 바닥부 개구를 가진 하방 연장부를 가지는 상기 상부 노브는 복수의 위치 각각에 있어서 갭을 조정하도록 너트를 회전시키는 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
14. 제13항에 있어서, 상기 회전 조정 장치의 하부 노브에는 스프링에 의해 생성되는 탄성에 의해 플랜저의 하부 선단부가 하부 노브의 바닥면으로부터 돌출하는 방식으로 플랜저 및 스프링을 탑재하는 복수의 보유 지지 구멍이 제공되고, 상기 회전 조정 장치의 상기 노브 베이스에는 복수의 반경 홈이 제공되어 상기 상부 및 하부 노브가 회전되는 경우 상기 플랜저의 하부 선단부가 상기 홈과 결합하고, 상기 보유 지지 구멍의 피치와 상기 반경 홈의 피치가 서로 다른 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
15. 제14항에 있어서, 상기 회전 조정 장치 내의 플랜저는 저마찰 플라스틱 또는 윤활 플라스틱으로 제조되는 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
16. 제4항에 있어서, 상기 콘택트 기판의 외주부에 제공되는 상기 콘택트 기판을 지지하기 위한 서포트 프레임을 더 포함하고, 상기 고정 수단은 상기 프로우브 카드와 서포트 프레임 사이에서 연장되는 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
17. 제4항에 있어서, 상기 도전 엘라스토머의 탄성 시트는 실리콘 고무 시트이고, 상기 도전 필라멘트는 상기 프로우브 콘택트 시스템의 수직 방향으로 이어지는 금속 필라멘트로서 상기 수직 방향으로만 통신을 형성하는 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
18. 콘택트 타겟과 전기적 접속을 형성하기 위한 프로우브 콘택트 시스템용 평면 조정 기구에 있어서,

    상기 콘택트 타겟이 상기 프로우브 콘택트 시스템에 대해 가압되는 경우 콘택터의 선단부가 콘택트 타겟과 접촉하게 되는 복수의 콘택터를 갖는 콘택트 기판과,

    상기 콘택터와 반도체 테스트 시스템의 테스트 헤드 사이에 전기적 접속을 형성하기 위해 상기 콘택트 기판을 장착하는 프로우브 카드와,

    상기 콘택트 기판과 프로우브 카드 사이에 제공되고, 탄성 시트 및 탄성 시트에 대해 수직 방향으로 탄성 시트에 매설되는 복수의 도전 필라멘트를 가지는 도전 엘라스토머와,

    상기 프로우브 카드에 콘택트 기판을 장착 고정시키는 고정 수단과,

    상기 프로우브 카드의 외주부에 부착되는 중간 링과,

    상기 콘택트 기판과 콘택트 타겟 사이의 거리를 비접촉 방식으로 측정하고, 상기 콘택트 기판에 직접 형성되는 갭 센서와,

    상기 중간 링을 통해 프로우브 카드를 프레임에 기계적으로 접속하기 위해, 프로우브 콘택트 시스템의 프레임에 부착되는 프로우브 카드 링과,

    상기 중간 링 상의 3점 이상의 위치에서 상기 중간 링을 프로우브 카드 링에 접속하기 위한 복수의 접속 부재를 포함하고,

    상기 접속 부재는 중간 링과 프로우브 카드 링 사이의 갭을 변화시키도록 조정 가능한 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
19. 제18항에 있어서, 상기 갭 센서는 상기 콘택트 기판의 소정 위치에서 상기 콘택트 기판과 타겟 기판 사이의 갭을 측정하고, 상기 타겟 기판은 평탄 조정을 위해 제공되는 피시험 반도체 웨이퍼 및 기준 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
20. 제18항에 있어서, 상기 중간 링과 프로우브 카드 링 사이의 갭이 조정되도록 상기 접속 부재의 회전을 조정하는 회전 조정 장치를 더 포함함으로써, 상기 콘택터의 선단부와 콘택트 타겟 사이의 거리가 서로에 대해 균일하게 되도록 조정하는 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
21. 제18항에 있어서, 상기 도전 엘라스토머는 상기 도전 필라멘트에 의해 상기 콘택트 기판과 프로우브 카드 사이의 전기적 접속을 형성하는 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
22. 제19항에 있어서, 상기 갭 센서는 갭 센서와 상기 갭 센서에 대향되는 전극 사이의 캐패시턴스를 계측함으로써 상기 콘택트 기판과 타겟 기판 사이의 갭을 검출하는 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
23. 제19항에 있어서, 상기 갭 센서의 일부는 상기 타겟 기판의 상부 표면 또는 상기 콘택트 기판의 바닥 표면에 제공되는 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
24. 제19항에 있어서, 상기 기준 플레이트는 상기 갭 센서에 대향하는 위치에 전극을 가지는 세라믹스 기판 또는 알루미나 기판인 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
25. 제18항에 있어서, 상기 중간 링과 프로우브 카드 링을 접속하는 상기 접속 부재는 볼트와 너트에 의해 구성되어 있고, 상기 너트는 상기 중간 링의 표면에 회전 가능하게 지지되고, 상기 너트와 결합하기 위한 바닥부 개구를 갖는 상기 회전 조정 장치는 3점 이상의 위치에서의 콘택트 기판과 타겟 기판 사이의 갭이 서로 균일해지도록 너트를 회전시키기 위해 프로우브 카드 표면 상에 위치되는 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
26. 제21항에 있어서, 상기 콘택트 기판의 외주부에 제공되는 상기 콘택트 기판을 지지하기 위한 서포트 프레임을 더 포함하고, 상기 고정 수단는 상기 프로우브 카드와 서포트 프레임 사이에서 연장되는 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
27. 콘택트 타겟과 전기적 접속을 형성하기 위한 프로우브 콘택트 시스템용 평면 조정 기구에 있어서,

    상기 콘택트 타겟이 상기 프로우브 콘택트 시스템에 대해 가압되는 경우 콘택터의 선단부가 콘택트 타겟과 접촉하게 되는 복수의 콘택터를 갖는 콘택트 기판과,

    상기 콘택터와 반도체 테스트 시스템의 테스트 헤드 사이에 전기적 접속을 형성하기 위해 상기 콘택트 기판을 장착하는 프로우브 카드와,

    상기 콘택트 기판과 프로우브 카드 사이에 제공되고, 탄성 시트 및 탄성 시트에 대해 수직 방향으로 탄성 시트에 매설되는 복수의 도전 필라멘트를 포함하는 도전 엘라스토머와,

    상기 프로우브 카드에 콘택트 기판을 장착 고정시키는 고정 수단과,

    프로우브 카드와 프로우브 콘택트 시스템의 프레임을 기계적으로 접속하기 위해, 프로우브 콘택트 시스템의 프레임에 부착되는 프로우브 카드 링과,

    상기 프로우브 카드를 프로우브 카드 상의 3점 이상의 위치에서 프로우브 카드 링에 접속하기 위한 복수의 접속 부재와,

    상기 콘택트 기판과 콘택트 타겟 사이의 거리를 비접촉 방식으로 측정하고, 상기 콘택트 기판에 직접 형성되는 갭 센서와,

    상기 갭 센서로부터의 검출 신호에 의거하여, 상기 콘택트 기판과 타겟 기판 사이의 갭 사이즈를 나타내는 제어 신호를 발생하는 제어기와,

    상기 제어기로부터의 제어 신호에 의거하여 접속 부재를 구동시키는 모터를 포함하고,

    상기 접속 부재는 프로우브 카드와 프로우브 카드 링 사이의 갭을 변화시키도록 조정 가능한 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
28. 제27항에 있어서, 상기 갭 센서는 갭 센서와 상기 갭 센서에 대향되는 전극 사이의 캐패시턴스를 계측함으로써 상기 콘택트 기판과 타겟 기판 사이의 갭을 검출하는 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
29. 제27항에 있어서, 상기 갭 센서는 상기 타겟 기판의 상부 표면 또는 상기 콘택트 기판의 바닥 표면에 제공되는 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
30. 콘택트 타겟과 전기적 접속을 형성하기 위한 프로우브 콘택트 시스템용 평면 조정 기구에 있어서,

    표면에 장착되는 복수의 콘택터를 갖는 콘택트 기판과,

    상기 콘택터와 반도체 테스트 시스템의 테스트 헤드 사이에 전기적 접속을 형성하는 프로우브 카드와,

    상기 콘택트 기판과 프로우브 카드 사이에 제공되는 탄성 시트를 가지는 도전 엘라스토머와,

    상기 프로우브 카드에 콘택트 기판을 장착 고정시키는 고정 수단과,

    상기 콘택트 기판과 콘택트 타겟 사이의 거리를 비접촉 방식으로 측정하고, 상기 콘택트 기판에 직접 형성되는 갭 센서와,

    상기 프로우브 카드를 내주부에 장착하기 위해 상기 프로우브 콘택트 시스템의 프레임에 장착되는 프로우브 카드 링과,

    상기 프로우브 카드와 프로우브 카드 링 사이에서 3점 이상의 위치에 제공되는 복수의 심을 포함하고,

    상기 심은 일편의 얇은 필름 또는 플레이트이며, 상기 위치 각각에서의 심의 개수는 상기 콘택터 선단부와 콘택트 타겟의 표면 사이의 거리가 서로 균일하게 되도록 조정되는 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
31. 제30항에 있어서, 상기 갭 센서는 상기 콘택트 기판의 소정 위치에서 상기 콘택트 기판과 타겟 기판 사이의 거리를 측정하는 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
32. 제30항에 있어서, 상기 콘택트 기판과 프로우브 카드 사이에 제공되는 상기 도전 엘라스토머는 상기 콘택트 기판과 프로우브 카드 사이에 전기적 접속을 형성하는 탄성 시트인 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
33. 제31항에 있어서, 상기 갭 센서는 갭 센서와 상기 갭 센서에 대향되는 전극 사이의 캐패시턴스를 계측함으로써 상기 콘택트 기판과 타겟 기판 사이의 갭을 검출하는 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
34. 제30항에 있어서, 상기 타겟 기판은 평탄을 조정하기 위한 반도체 기판 또는 평탄 조정을 위해 제공되는 기준 플레이트인 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
35. 제34항에 있어서, 상기 기준 플레이트는 상기 갭 센서에 대향하는 위치에 전극을 가지는 세라믹스 기판 또는 알루미나 기판인 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.
36. 제32항에 있어서, 상기 콘택트 기판의 외주부에 제공되는 상기 콘택트 기판을 지지하기 위한 서포트 프레임을 더 포함하고, 상기 고정 수단은 상기 프로우브 카드와 서포트 프레임 사이에서 연장되는 것을 특징으로 하는 프로우브 콘택트 시스템의 평면 조정 기구.

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