KR101103430B1 - 헤드 플레이트의 레벨링 기구 및 프로브 장치 - Google Patents

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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 피검사체와 프로브 카드가 전기적으로 접촉할 때의 헤드 플레이트의 위치 어긋남을 억제하여, 신뢰성이 높은 검사를 행할 수 있는 헤드 플레이트의 레벨링 기구 및 프로브 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 레벨링 기구(20)는, 헤드 플레이트(11)의 후단부를 좌우 양단부에서 지지하는 제1 지지 기둥(12)의 상단에 마련되고 또한 헤드 플레이트(11)의 후단부를 좌우 양측에서 각각 개별적으로 승강시키는 한 쌍의 승강 기구(14)와, 한 쌍의 제2 지지 기둥(13)에 가설된 지지체(15)의 중앙에 고정되고 또한 헤드 플레이트(11)의 전단부를 좌우 방향으로 요동 가능하게 축 지지하는 축 기구(16)와, 헤드 플레이트(11)의 전단부와 한 쌍의 제2 지지 기둥(13)의 상단면 각각에 마련되고 또한 헤드 플레이트(11)의 수평 방향의 위치 어긋남을 구속하는 위치 구속 기구(19)를 구비하고 있다.

Description

헤드 플레이트의 레벨링 기구 및 프로브 장치{DEVICE FOR LEVELING HEAD PLATE AND PROBE APPARATUS}
본 발명은, 헤드 플레이트의 레벨링 기구 및 프로브 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는, 피검사체와 프로브 카드가 전기적으로 접촉하여 피검사체의 전기적 특성 검사를 행할 때에 헤드 플레이트에 큰 접촉 하중이 작용해도 헤드 플레이트의 변형에 기초하는 프로브의 위치 어긋남을 방지하여 신뢰성이 높은 검사를 행할 수 있는 헤드 플레이트의 레벨링 기구 및 프로브 장치에 관한 것이다.
프로브 장치는, 피검사체(예컨대, 반도체 웨이퍼)를 배치하고 또한 X, Y, Z방향 및 θ방향으로 이동 가능한 배치대와, 배치대의 상방에 배치된 프로브 카드와, 프로브 카드를 유지하는 헤드 플레이트와, 헤드 플레이트를 4모퉁이에서 지지하는 지지 기둥을 구비하고 있다. 반도체 웨이퍼의 전기적 특성 검사를 행할 때에는, 배치대 상의 반도체 웨이퍼의 복수의 전극 패드와 프로브 카드의 복수의 프로브와의 위치 맞춤을 행한 후, 배치대가 상승하여 반도체 웨이퍼와 프로브 카드를 전기적으로 접촉시켜 반도체 웨이퍼의 전기적 특성 검사를 행한다.
그런데, 반도체 웨이퍼의 복수의 전극 패드와 프로브 카드의 복수의 프로브가 각각 균일한 침압(針壓)으로 접촉하기 위해서는, 배치대 상의 반도체 웨이퍼와 프로브 카드가 항상 평행하게 되어 있지 않으면 안 된다. 그래서, 프로브 장치에는 프로브 카드를 배치대 상의 반도체 웨이퍼에 대하여 평행하게 조정하기 위한 레벨링 기구가 마련되어 있다. 이러한 레벨링 기구로서는, 예컨대 특허문헌 1∼3에 기재된 발명이 알려져 있다.
특허문헌 1에 기재된 발명에서는, 프로브 카드를 지지하는 인서트 링(insert ring)과 헤드 플레이트 사이에 둘레 방향으로 등간격을 두고 제1, 제2 지지 기구를 개재시키고 있다. 제1 지지 기구는 인서트 링을 경사 가능하게 1부위에서 지지하고, 제2 지지 기구는 2부위에 있으며 인서트 링을 개별적으로 승강 가능하게 지지하고 있다. 제2 지지 기구는, 모터, 볼 나사, 쐐기 및 구체(球體)를 구비하고, 모터를 구동시켜 볼 나사를 통해 쐐기를 진퇴 이동시켜 인서트 링을 승강시키며, 구체를 통해 인서트 링의 경사 상태를 조정하도록 하고 있다. 또한, 특허문헌 2에는 특허문헌 1에 기재된 발명과 마찬가지로 인서트 링을 둘레 방향으로 소정 간격을 둔 3점에서 지지하고, 2부위의 지지점에서 프로브 카드의 기울기를 조정하는 발명이 기재되어 있다. 특허문헌 2의 발명은 프로브 카드의 기울기를 조정하기 위한 조정 나사가 이용되고 있는 점에서, 특허문헌 1의 발명과는 상이하다. 이와 같이 배치대 상의 반도체 웨이퍼와 프로브 카드의 평행도를 조정하는 기구를, 이하에서는 레벨링 기구라고 칭한다.
특허문헌 1의 발명에서는 인서트 링을 통해 프로브 카드의 수평도를 조정하고 있으나, 도 4, 도 5에 도시하는 바와 같이 프로브 카드가 유지되는 헤드 플레이트를 통해 프로브 카드의 수평도를 조정하는 레벨링 기구도 있다. 이 레벨링 기구에 대해서 도 4, 도 5를 참조하면서 개략적으로 설명한다. 이 레벨링 기구는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 프로브 카드(도시하지 않음)가 유지되는 구멍(1A)을 갖는 헤드 플레이트(1)와, 헤드 플레이트(1)를 후단부(도 4의 우측)의 좌우 양측에서 지지하는 한 쌍의 제1 지지 기둥(2, 2)과, 헤드 플레이트(1)를 전단부(도 4의 좌측)의 좌우 양측에서 지지하는 한 쌍의 제2 지지 기둥(3, 3)과, 제1 지지 기둥(2, 2)의 상단에 마련되고 또한 헤드 플레이트(1) 후단부를 좌우 양측에서 각각 개별적으로 승강시키는 한 쌍의 승강 기구(4, 4)와, 한 쌍의 제2 지지 기둥(3, 3) 사이에 가설(架設)된 지지체(5)의 중앙부와 헤드 플레이트(1)의 전단부 각각의 중앙부에 고정되고 또한 지지체(5) 상에서 헤드 플레이트(1) 전단부를 좌우 방향으로 요동 가능하게 지지하는 축 기구(6)(도 5 참조)를 구비하며, 축 기구(6)에 의한 지지점을 기준으로 한 쌍의 승강 기구(4, 4)에 의해 헤드 플레이트(1)의 후단부를 승강하여 헤드 플레이트(1)의 수평도를 조정하도록 구성되어 있다. 또한, 도 4에서 도면 부호 1B는 축 기구(6)를 헤드 플레이트(1)에 고정하기 위한 나사 구멍이다.
헤드 플레이트(1)의 하방에는 배치대(도시하지 않음)가 이동 가능하게 배치되고, 이 배치대는 제1, 제2 지지 기둥(2, 3)으로 형성되는 공간 내에서 이동한다. 헤드 플레이트(1)의 후단부는 제1 지지 기둥(2, 2)의 상단면에 배치된 한 쌍의 고정 블록(7, 7)에 핀(8, 8)에 의해 힌지 결합되고, 헤드 플레이트(1)의 전단부를 들어 올려 내부를 개방할 수 있도록 되어 있다. 또한, 한 쌍의 고정 블록(7, 7) 사이에는 서브 플레이트(도시하지 않음)가 가설되어 있다.
이와 같이 헤드 플레이트(1)는, 그 후단부의 좌우의 2점이 한 쌍의 승강 기구(4, 4)에 의해 지지되고, 그 전단부의 중앙의 1점이 축 기구(6)에 의해 지지되어 있으며, 도 6에 굵은 선으로 나타내는 바와 같이 삼각형의 3점에서 지지되는 3점 지지 구조로 되어 있다. 또한, 헤드 플레이트(1)의 상면에는 테스트 헤드(도시하지 않음)가 배치되고, 이 테스트 헤드는 헤드 플레이트(1)의 상면의 3부위의 지지점(S)에서 지지되어 있다.
도 4에 도시하는 승강 기구(4)는, 예컨대 기본적으로는 본 출원인에 의해 제안된 특허문헌 1에 기재된 승강 기구와 마찬가지로, 모터(4A), 볼 나사(4B) 및 쐐기(4C)를 가지며, 모터(4A)가 볼 나사(4B)를 통해 쐐기(4C)를 진퇴 이동시키고, 고정 블록(7)을 통해 헤드 플레이트(1)를 승강시킨다. 또한, 축 기구(6)는, 예컨대 도 5에 도시하는 바와 같이, 헤드 플레이트(1) 하면의 전후에 소정 간격을 두고 고정되고 또한 축 구멍을 갖는 한 쌍의 제1 축 지지 부재(6A, 6A)와, 한 쌍의 축 지지 부재(6A, 6A)에 의해 협지(挾持)된 축 구멍을 가지며 또한 지지체(5)의 상면에 고정되는 제2 축 지지 부재(6B)와, 한 쌍의 제1 축 지지 부재(6A, 6A)의 축 구멍 및 제2 축 지지 부재(6B)의 축 구멍을 관통하는 축(6C)을 갖고, 축(6C)을 중심으로 해서 헤드 플레이트(1)를 요동 가능하게 지지하고 있다.
또한, 특허문헌 3에는 헤드 플레이트를 4모퉁이에서 지지하는 지지 기구를 갖는 프로버가 기재되어 있다. 이 프로버는, 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 척과, 웨이퍼 척을 이동시키는 XY 이동 기구 및 Z 이동 기구와, 프로브 카드를 유지하는 헤드 스테이지를 구비하고 있다. 그리고, 헤드 스테이지의 기울기를 조정하는 스테이지 지지 기구가 복수 부위(구체적으로는 헤드 스테이지의 4모퉁이)에 마련되어 있다. 스테이지 지지 기구는, 모터, 기어, 이송 나사 기구 및 가이드를 구비하고, Z 이동 기구를 통해 웨이퍼 척 상의 웨이퍼의 전극과 프로브 카드의 프로브가 전기적으로 접촉할 때에 구동하여, 전극과 프로브의 접촉압을 소정 범위로 조정한다. 따라서, 이 프로버는, 헤드 스테이지를 그 4모퉁이의 4점에서 지지하고, 4점으로부터 헤드 스테이지의 수평도를 조정하며, 웨이퍼 척에 의한 웨이퍼의 오버드라이브를 보완하도록 하고 있다.
일본 특허 공개 제2006-317302호 공보 일본 특허 공개 평성07-231018호 공보 일본 특허 공개 제2008-294292호 공보
그러나, 반도체 웨이퍼가 대구경화되고 고집적화됨으로써 프로브 카드의 프로브수가 급격히 증가하여, 검사시에 반도체 웨이퍼와 프로브 카드가 전기적으로 접촉할 때의 접촉압이 200 Kg 정도에 달하고, 헤드 플레이트에 휘어짐이 발생한다. 도 4 내지 도 6에 도시하는 바와 같이 레벨링 기구를 구비하고, 헤드 플레이트(1)가 3점에서 지지되어 있는 프로브 장치의 경우, 헤드 플레이트(1) 상의 테스트 헤드의 지지점(S)의 3점 중 2점이 2개의 승강 기구(4)와 1개의 축 기구(6)를 연결하는 삼각형 영역의 외측에 있기 때문에, 테스트 헤드의 하중에 의해 헤드 플레이트(1)가 하방으로 휘어져, 가라앉기 쉬운 구조로 되어 있다. 이 구조에서는 반도체 웨이퍼와 프로브 카드가 전기적으로 접촉할 때에 헤드 플레이트(1)의 중앙부 하면으로부터 전술한 바와 같은 큰 하중이 작용하면 모처럼 평행도를 조정한 헤드 플레이트에 새로운 휘어짐이 발생한다. 또한, 헤드 플레이트(1)의 전단부는 축 기구(6)의 축(6C)에 의해 지지되어 있으나, 이 축(6C)은 강성이 낮기 때문에, 접촉압에 의한 휘어짐에 의해 축(6C)이 변형하여 헤드 플레이트(1)가 전후 방향이나 좌우 방향으로 위치가 어긋나고, 나아가서는 프로브가 대응하는 전극 패드로부터 위치가 어긋나, 검사의 신뢰성을 저하시킬 우려가 있다. 특허문헌 3에 기재된 프로버도 축에 의해 지지되어 있기 때문에, 헤드 스테이지의 전후 좌우 방향으로의 위치 어긋남에 약하여, 동일한 문제가 발생한다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 반도체 웨이퍼 등의 피검사체와 프로브 카드가 전기적으로 접촉할 때의 헤드 플레이트의 위치 어긋남을 억제하여, 신뢰성이 높은 검사를 행할 수 있는 헤드 플레이트의 레벨링 기구 및 프로브 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 청구항 1에 기재된 헤드 플레이트의 레벨링 기구는, 프로브 카드를 유지하는 헤드 플레이트와, 상기 헤드 플레이트를 후단부의 좌우 양측에서 지지하는 한 쌍의 제1 지지 기둥과, 상기 헤드 플레이트를 전단부의 좌우 양측에서 지지하는 한 쌍의 제2 지지 기둥과, 상기 제1 지지 기둥의 상단에 마련되고 또한 상기 헤드 플레이트의 후단부를 좌우 양측에서 각각 개별적으로 승강시키는 한 쌍의 승강 기구와, 상기 한 쌍의 제2 지지 기둥에 가설된 지지체의 중앙에 고정되고 또한 상기 헤드 플레이트의 전단부를 좌우 방향으로 요동 가능하게 축 지지하는 축 기구를 구비하며, 상기 헤드 플레이트의 수평도를 조정하는 헤드 플레이트의 레벨링 기구로서,
상기 헤드 플레이트의 전단부와 상기 한 쌍의 제2 지지 기둥의 상단면 각각에 상기 헤드 플레이트의 수평 방향의 위치 어긋남을 구속하는 위치 구속 기구를 마련한 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 청구항 2에 기재된 헤드 플레이트의 레벨링 기구는, 청구항 1에 기재된 발명에 있어서, 상기 위치 구속 기구는, 상기 제2 지지 기둥에 형성된 역원추형의 제1 오목부와, 상기 헤드 플레이트의 전단부에 상기 제1 오목부에 대응하여 형성된 제2 오목부와, 상기 제1 오목부와 제2 오목부 사이에 개재되고 또한 상기 헤드 플레이트의 전단부와 상기 한 쌍의 제2 지지 기둥의 상단면 사이에 간극을 형성하는 구체를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 청구항 3에 기재된 헤드 플레이트의 레벨링 기구는, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 발명에 있어서, 상기 제1 오목부는 상기 제2 지지 기둥의 상단면에 고정하는 제1 받침구에 형성되어 있고, 상기 제2 오목부는, 상기 헤드 플레이트에 고정하는 제2 받침구에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 청구항 4에 기재된 프로브 장치는, 피검사체를 배치하는 이동 가능한 배치대와, 상기 배치대의 상방에 배치되는 프로브 카드를 유지하는 헤드 플레이트와, 상기 헤드 플레이트를 후단부의 좌우 양측에서 지지하는 한 쌍의 제1 지지 기둥과, 상기 헤드 플레이트를 전단부의 좌우 양측에서 지지하는 한 쌍의 제2 지지 기둥과, 상기 헤드 플레이트의 수평도를 조정하는 헤드 플레이트의 레벨링 기구를 구비한 프로브 장치로서, 상기 레벨링 기구는, 상기 제1 지지 기둥의 상단에 마련되고 또한 상기 헤드 플레이트의 후단부를 좌우 양측에서 각각 개별적으로 승강시키는 한 쌍의 승강 기구와, 상기 한 쌍의 제2 지지 기둥에 가설된 지지체의 중앙에 고정되고 또한 상기 헤드 플레이트의 전단부를 좌우 방향으로 요동 가능하게 축 지지하는 축 기구를 구비한 프로브 장치이며, 상기 헤드 플레이트의 전단부와 상기 한 쌍의 제2 지지 기둥의 상단면 각각에 상기 헤드 플레이트의 수평 방향의 위치 어긋남을 구속하는 위치 구속 기구를 마련한 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 청구항 5에 기재된 프로브 장치는, 청구항 4에 기재된 발명에 있어서, 상기 위치 구속 기구는, 상기 제2 지지 기둥에 형성된 역원추형의 제1 오목부와, 상기 헤드 플레이트의 전단부에 상기 제1 오목부에 대응하여 형성된 제2 오목부와, 상기 제1 오목부와 제2 오목부 사이에 개재되고 또한 상기 헤드 플레이트의 전단부와 상기 한 쌍의 제2 지지 기둥의 상단면 사이에 간극을 형성하는 구체를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 청구항 6에 기재된 프로브 장치는, 청구항 4 또는 청구항 5에 기재된 발명에 있어서, 상기 제1 오목부는 상기 제2 지지 기둥의 상단면에 고정하는 제1 받침구에 형성되어 있고, 상기 제2 오목부는 상기 헤드 플레이트에 고정하는 제2 받침구에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 따르면, 반도체 웨이퍼 등의 피검사체와 프로브 카드가 전기적으로 접촉할 때의 헤드 플레이트의 위치 어긋남을 억제하여, 신뢰성이 높은 검사를 행할 수 있는 헤드 플레이트의 레벨링 기구 및 프로브 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 프로브 장치의 일 실시형태의 주요부를 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 프로브 장치에 이용되는 본 발명의 헤드 플레이트의 레벨링 기구의 일 실시형태의 지지 구조를 설명하기 위한 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시하는 헤드 플레이트의 레벨링 기구의 주요부를 도시하는 단면도이다.
도 4는 종래의 프로브 장치에 이용되는 헤드 플레이트의 레벨링 기구의 일례를 도시하는 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시하는 헤드 플레이트의 레벨링 기구에 이용되는 축 기구를 도시하는 사시도이다.
도 6은 도 4에 도시하는 헤드 플레이트의 레벨링 기구에 있어서의 헤드 플레이트의 지지 구조를 설명하기 위한 평면도이다.
이하, 도 1 내지 도 3에 도시하는 실시형태에 기초하여 본 발명을 설명한다.
본 실시형태의 프로브 장치(10)는, 예컨대 도 1에 도시하는 바와 같이, 피검사체(예컨대, 반도체 웨이퍼)(도시하지 않음)를 배치하는 이동 가능한 배치대(도시하지 않음)와, 배치대의 상방에 배치되는 프로브 카드(도시하지 않음)를 유지하는 헤드 플레이트(11)와, 헤드 플레이트(11)를 후단부의 좌우 양측에서 지지하는 한 쌍의 제1 지지 기둥(12)과, 헤드 플레이트(11)를 전단부의 좌우 양측에서 지지하는 한 쌍의 제2 지지 기둥(13)과, 헤드 플레이트(11)의 수평도를 조정하는 헤드 플레이트의 레벨링 기구(이하, 간단히 「레벨링 기구」라고 칭함)(20)를 구비하고 있다.
레벨링 기구(20)는, 헤드 플레이트(11)의 후단부를 좌우 양단부에서 지지하는 제1 지지 기둥(12)의 상단에 마련되고 또한 헤드 플레이트(11)의 후단부를 좌우 양측에서 각각 개별적으로 승강시키는 한 쌍의 승강 기구(14)와, 한 쌍의 제2 지지 기둥(13)에 가설된 지지체(15)의 중앙에 고정되고 또한 헤드 플레이트(11)의 전단부를 좌우 방향으로 요동 가능하게 축 지지하는 축 기구(16)와, 헤드 플레이트(11)의 전단부의 좌우 양측과 한 쌍의 제2 지지 기둥(13)의 상단면 사이에 개재되고 또한 헤드 플레이트(11)의 수평 방향의 위치 어긋남을 구속하는 위치 구속 기구(19)를 구비하고 있다. 본 실시형태의 레벨링 기구(20)는, 위치 구속 기구(19)를 구비하고 있는 것 이외에는, 종래의 레벨링 기구에 준하여 구성되어 있다.
승강 기구(14)는, 도 1에 도시하는 바와 같이 종래의 승강 기구와 동일하게 구성되어 있고, 모터(14A), 볼 나사(14B) 및 쐐기(14C)를 가지며, 모터(14A)가 볼 나사(14B)를 통해 쐐기(14C)를 진퇴 이동시켜, 헤드 플레이트(11)를 승강시킨다. 축 기구(16)도 종래의 축 기구(6)와 동일하게 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 전술한 바와 같이 헤드 플레이트(11) 전단부의 좌측 양측과 한 쌍의 제2 지지 기둥(13)의 상단면 사이에 위치 구속 기구(19)가 마련되어, 도 2에 도시하는 바와 같이 헤드 플레이트(11)의 5부위를 하면으로부터 지지하고 있는 5점 지지 구조에 특징이 있다. 또한, 도 1, 도 2에서는 위치 구속 기구(19)의 지지점은 망점(網點)이 있는 동그라미 표시로 나타나 있다.
위치 구속 기구(19)는, 예컨대 도 3에 도시하는 바와 같이, 제2 지지 기둥(13)의 상단면에 형성된 역원추형의 제1 오목부(19A)와, 헤드 플레이트(11)의 전단부에 제1 오목부(19A)에 대응하여 형성된 제2 오목부(19B)와, 제1 오목부(19A)와 제2 오목부(19B) 사이에 개재되고 또한 헤드 플레이트(11)의 전단부의 하면과 한 쌍의 제2 지지 기둥(13)의 상단면 사이에 간극(δ)을 형성하는 구체(19C)를 갖고 있다. 간극(δ)이 형성되어 있기 때문에, 헤드 플레이트(11)가 도 3에 화살표로 나타내는 바와 같이 구체(19C)를 통해 좌우 전후로 경사진다. 또한, 제1, 제2 오목부(19A, 19B) 내에 구체(19C)가 구속되어 있기 때문에, 헤드 플레이트(11)가 검사시에 휘어지는 일이 있어도, 헤드 플레이트(11)는 한 쌍의 구체(19C)를 통해 제1, 제2 오목부(19A, 19B) 내에 구속되며, 헤드 플레이트(11)가 전후 좌우 방향으로 위치가 어긋나는 일이 없이 구속되어, 반도체 웨이퍼의 전극 패드와 프로브 카드의 프로브 사이에 위치 어긋남을 발생시키지 않고서, 신뢰성이 높은 검사를 행할 수 있다.
또한, 제2 오목부(19B)는, 예컨대 헤드 플레이트(11)의 구멍에 고정된 제2 받침구(19D)에 형성되어 있다. 제2 오목부(19B)는, 도 2에 도시하는 바와 같이 구체(19C)의 외경과 실질적으로 동일한 직경을 갖는 원통형으로 형성되고, 안쪽이 원추형으로 형성되어 있다. 따라서, 구체(19C)는 제2 오목부(19B) 내에서 선접촉하고 있다. 또한, 구체(19C)가 끼워진 제2 오목부(19B)의 구체(19C)측에는 링 형상의 걸림부(19E)가 고정되어, 제2 오목부(19B)로부터 구체(19C)가 탈락되지 않도록 하고 있다. 또한, 제1 오목부(19A)는 제2 지지 기둥(13)의 상단면에 바로 형성되어 있으나, 제2 오목부(19B)와 마찬가지로 제1 받침구(도시하지 않음)의 한 면에 형성하고, 제1 받침구를 제2 지지 기둥(13)의 상단면에 고정해도 된다.
계속해서, 레벨링 기구(20)의 동작에 대해서 설명한다. 먼저, 프로브 카드를 헤드 플레이트(11)에 부착하고, 헤드 플레이트(11) 상에 테스트 헤드를 배치한 후, 배치대 상의 반도체 웨이퍼와 헤드 플레이트(11)의 평행도를 측정한다. 이 단계에서 헤드 플레이트(11)와 배치대 상의 반도체 웨이퍼와의 평행도는 조정되어 있지 않다. 그래서, 배치대가 수평 방향으로 이동하여 제2 CCD 카메라에 의해 프로브 카드의 프로브 선단의 높이를 서로 떨어진 복수 부위에서 검출한다. 이들 검출값은, 도시하지 않은 제어 장치의 기억부에 저장된다. 복수 부위의 프로브 선단 높이가 각각 동일하면, 프로브 카드, 즉 헤드 플레이트와 배치대의 상면은 평행하게 되어 있기 때문에 헤드 플레이트(11)의 평행도를 조정하지 않고서, 반도체 웨이퍼의 검사로 옮겨간다.
헤드 플레이트(11)와 배치대의 상면이 평행하지 않은 경우에는, 레벨링 기구(20)를 사용하여 이들 양자가 평행하게 되도록 조정한다. 이 경우에는, 배치대의 제2 CCD 카메라에 의해 복수 부위의 프로브 선단 높이를 검출하고, 이 산출 결과에 기초하여 축 기구(16)에 대한 한 쌍의 제1 지지 기둥(12) 상의 2개의 승강 기구(14)의 승강량을 산출한다. 계속해서, 제어 장치로부터 2개의 승강 기구(14)에 대하여 각각의 제어 신호를 송신하면, 2개의 승강 기구(14)는 각각의 제어 신호에 기초하여 모터(14A)가 구동하고, 볼 나사(14B)를 통해 쐐기(14C)를 진퇴 이동시켜 헤드 플레이트(11)의 후단부를 좌우 양측으로부터 승강시키며, 축 기구(16)를 기점으로 헤드 플레이트(11)의 수평도를 조정한다. 이때, 위치 구속 기구(19)에 있어서도 구체(19C)를 통해 헤드 플레이트(11)가 원활하게 경사진다. 이에 따라 헤드 플레이트(11)와 배치대의 평행도가 조정되고, 배치대 상의 반도체 웨이퍼의 복수의 전극 패드와 프로브 카드의 복수의 프로브가 균일한 접촉압(침압)으로 전기적으로 접촉하여, 반도체 웨이퍼의 전기적 특성 검사를 행할 수 있다.
그러나, 프로브수의 급격한 증가에 의해 접촉압이 200 Kg 정도에 달하면, 헤드 플레이트(11)의 중앙부를 밀어 올려 헤드 플레이트(11)에 휘어짐이 발생한다. 그러나, 본 실시형태에서는 헤드 플레이트(11) 상에서의 테스트 헤드의 3부위의 지지점이 모두 5부위의 지지점을 연결하는 오각형의 영역 내에 있기 때문에, 테스트 헤드로부터의 하중에 의한 헤드 플레이트(11)의 휘어짐 및 가라앉음이 억제되어 있으므로, 그 만큼 프로브 카드와 배치대 상의 반도체 웨이퍼 사이에 작용하는 접촉압에 의한 헤드 플레이트(11)의 휘어짐도 적어진다. 또한, 헤드 플레이트(11)의 전단부의 좌우의 2부위에서 위치 구속 기구(19)에 의해 구속되어 있기 때문에, 헤드 플레이트(11)의 휘어짐에 의한 위치 어긋남을 방지할 수 있고, 나아가서는 프로브 카드의 복수의 프로브와 배치대 상의 반도체 웨이퍼의 복수의 전극 패드의 위치 어긋남을 방지하여, 신뢰성이 높은 검사를 행할 수 있다.
여기서, 실제로, 테스트 헤드를 헤드 플레이트(11) 상에 착지시키고, 헤드 플레이트(11) 상의 3부위의 지지점(S)에 각각 200 kgf의 하중을 가하며, 각 지지점(S)에서의 X 방향, Y 방향 및 Z 방향의 변위량을 측정한 결과를 표 1에 나타내었다. 표 1에 나타내는 결과에 따르면, 헤드 플레이트(11)의 전단부의 좌우 양측과 한 쌍의 제2 지지 기둥(13)의 상단면 사이의 2부위에 위치 구속 기구(19)를 개재시킴으로써, 테스트 헤드의 3부위의 지지점(S)에서의 X 방향 및 Y 방향의 변위량이 현격하게 억제되어 있고, Z 방향의 가라앉음량이 현격하게 억제되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 표 1에서의 평면성은, 각 지지점(S)에서의 가라앉음량의 최대값과 최소값의 차를 나타내고 있다. 또한, 표 1에서, 구체는 위치 구속 기구(19)를 나타내고 있다.
Figure 112010056812793-pat00001
이상 설명한 바와 같이 본 실시형태에 따르면, 레벨링 기구(20)는, 헤드 플레이트(11)의 후단부를 좌우 양단부에서 지지하는 제1 지지 기둥(12)의 상단에 마련되고 또한 헤드 플레이트(11)의 후단부를 좌우 양측에서 각각 개별적으로 승강시키는 한 쌍의 승강 기구(14)와, 한 쌍의 제2 지지 기둥(13)에 가설된 지지체(15)의 중앙에 고정되고 또한 헤드 플레이트(11)의 전단부를 좌우 방향으로 요동 가능하게 축 지지하는 축 기구(16)와, 헤드 플레이트(11)의 전단부와 한 쌍의 제2 지지 기둥(13)의 상단면 각각에 마련되고 또한 헤드 플레이트(11)의 수평 방향의 위치 어긋남을 구속하는 위치 구속 기구(19)를 구비하며, 또한 위치 구속 기구(19)는, 제2 지지 기둥(13)의 상단면에 형성된 역원추형의 제1 오목부(19A)와, 헤드 플레이트(11)의 전단부에 제1 오목부(19A)에 대응하여 형성된 제2 오목부(19B)와, 제1 오목부(19A)와 제2 오목부(19B) 사이에 개재되고 또한 헤드 플레이트(11)의 전단부의 하면과 한 쌍의 제2 지지 기둥(13)의 상단면 사이에 간극(δ)을 형성하는 구체(19C)를 구비하고 있기 때문에, 헤드 플레이트(11)에 큰 하중이 작용해도 헤드 플레이트(11)의 휘어짐을 억제하고 헤드 플레이트(11)의 수평 방향의 위치 어긋남을 방지할 수 있으며, 반도체 웨이퍼와 프로브 카드가 전기적으로 접촉할 때의 헤드 플레이트의 위치 어긋남을 억제하여, 신뢰성이 높은 검사를 행할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 제1 오목부(19A)를 제2 지지 기둥(13)의 상단면에 고정하는 제1 받침구(도시하지 않음)에 형성하고, 제2 오목부(19B)를 헤드 플레이트(11)에 고정하는 제2 받침구(19D)에 형성함으로써, 종래의 3점 지지 구조를 5점 지지 구조로 개조할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 조금도 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범위 내에서 각 구성 요소를 적절하게 설계 변경할 수 있다.
본 발명은 프로브 장치에 적합하게 이용할 수 있다.
10: 프로브 장치
11: 헤드 플레이트
12: 제1 지지 기둥
13: 제2 지지 기둥
14: 승강 기구
15: 지지체
16: 축 기구
19: 위치 구속 기구
19A: 제1 오목부
19B: 제2 오목부
19C: 구체
19D: 제2 받침구
20: 레벨링 기구

Claims (6)

  1. 프로브 카드를 유지하는 헤드 플레이트와, 상기 헤드 플레이트를 후단부의 좌우 양측에서 지지하는 한 쌍의 제1 지지 기둥과, 상기 헤드 플레이트를 전단부의 좌우 양측에서 지지하는 한 쌍의 제2 지지 기둥과, 상기 제1 지지 기둥의 상단에 마련되고 상기 헤드 플레이트의 후단부를 좌우 양측에서 각각 개별적으로 승강시키는 한 쌍의 승강 기구와, 상기 한 쌍의 제2 지지 기둥에 가설(架設)된 지지체의 중앙에 고정되고 상기 헤드 플레이트의 전단부를 좌우 방향으로 요동 가능하게 축 지지하는 축 기구를 구비하며, 상기 헤드 플레이트의 수평도를 조정하는 헤드 플레이트의 레벨링 기구로서,
    상기 헤드 플레이트의 전단부와 상기 한 쌍의 제2 지지 기둥의 상단면 각각에 상기 헤드 플레이트의 수평 방향의 위치 어긋남을 구속하는 위치 구속 기구를 마련한 것을 특징으로 하는 헤드 플레이트의 레벨링 기구.
  2. 제1항에 있어서, 상기 위치 구속 기구는, 상기 제2 지지 기둥에 형성된 역원추형의 제1 오목부와, 상기 헤드 플레이트의 전단부에 상기 제1 오목부에 대응하여 형성된 제2 오목부와, 상기 제1 오목부와 제2 오목부 사이에 개재되고 상기 헤드 플레이트의 전단부와 상기 한 쌍의 제2 지지 기둥의 상단면 사이에 간극을 형성하는 구체(球體)를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 플레이트의 레벨링 기구.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 오목부는 상기 제2 지지 기둥의 상단면에 고정하는 제1 받침구에 형성되어 있고, 상기 제2 오목부는, 상기 헤드 플레이트에 고정하는 제2 받침구에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 헤드 플레이트의 레벨링 기구.
  4. 피검사체를 배치하는 이동 가능한 배치대와, 상기 배치대의 상방에 배치되는 프로브 카드를 유지하는 헤드 플레이트와, 상기 헤드 플레이트를 후단부의 좌우 양측에서 지지하는 한 쌍의 제1 지지 기둥과, 상기 헤드 플레이트를 전단부의 좌우 양측에서 지지하는 한 쌍의 제2 지지 기둥과, 상기 헤드 플레이트의 수평도를 조정하는 헤드 플레이트의 레벨링 기구를 구비한 프로브 장치로서,
    상기 레벨링 기구는, 상기 제1 지지 기둥의 상단에 마련되고 상기 헤드 플레이트의 후단부를 좌우 양측에서 각각 개별적으로 승강시키는 한 쌍의 승강 기구와, 상기 한 쌍의 제2 지지 기둥에 가설된 지지체의 중앙에 고정되고 상기 헤드 플레이트의 전단부를 좌우 방향으로 요동 가능하게 축 지지하는 축 기구를 구비하는 것이며,
    상기 헤드 플레이트의 전단부와 상기 한 쌍의 제2 지지 기둥의 상단면 각각에 상기 헤드 플레이트의 수평 방향의 위치 어긋남을 구속하는 위치 구속 기구를 마련한 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 위치 구속 기구는, 상기 제2 지지 기둥에 형성된 역원추형의 제1 오목부와, 상기 헤드 플레이트의 전단부에 상기 제1 오목부에 대응하여 형성된 제2 오목부와, 상기 제1 오목부와 제2 오목부 사이에 개재되고 상기 헤드 플레이트의 전단부와 상기 한 쌍의 제2 지지 기둥의 상단면 사이에 간극을 형성하는 구체를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 오목부는 상기 제2 지지 기둥의 상단면에 고정하는 제1 받침구에 형성되어 있고, 상기 제2 오목부는, 상기 헤드 플레이트에 고정하는 제2 받침구에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
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