KR101134394B1

KR101134394B1 - 프로브

Info

Publication number: KR101134394B1
Application number: KR1020057024714A
Authority: KR
Inventors: 카즈미치 마치다; 아츠오 우라타; 타케시 콘노; 아키라 이시다; 미츠루 에가시라; 미키히코 코바야시
Original assignee: 일본전자재료(주); 도쿠리츠교세이호징 붓시쯔 자이료 겐큐키코
Priority date: 2004-05-31
Filing date: 2005-05-19
Publication date: 2012-04-09
Also published as: WO2005116667A1; JP2005345129A; US7692438B2; JP4201739B2; US20080054916A1; KR20070029036A

Abstract

본 발명의 목적은 미세화되더라도 측정 대상의 전극과 안정된 전기적 도통을 도모할 수 있는 프로브를 제공하는 것에 있다.

이를 위해, 프로브(100)는 측정 대상의 전극(10)에 대해 거의 수직으로 접촉 가능한 원주 형상의 접촉부(110)와 이 접촉부(110)에 연결되는 부재인 도시되지 않은 기초단부를 구비하고, 접촉부(110)는 기초부(111)와, 이 기초부(111)의 폭 방향 단부에 접합된 팽창부(111a)를 구비하며, 이 팽창부(111a)가 기초부(111) 보다도 열팽창율이 큰 재료로 구성되어 있다.

프로브

Description

프로브{PROBE}

본 발명은 측정 대상의 전기적 특성을 측정하기 위해 사용되는 프로브에 관한 것이다.

이러한 종류의 프로브는 직선상의 접촉부를 가지고 있고, 이 접촉부가 측정 대상의 전극에 대해 거의 수직으로 접촉하도록 되어 있다(특허문헌1 참조).

특허문헌1: 일본 특허공개 2002-055119 호 공보

그러나, 프로브의 접촉부가 전극에 거의 수직으로 접촉하도록 되어 있기 때문에, 그 구성상 상기 접촉부를 상기 전극상에서 횡방향으로 슬라이딩 시키기가 곤란하다. 즉, 상기 프로브가 전극을 스크러빙(scrubing)시키기 어려운 구성으로 되어 있으므로 상기 전극상에 부착되는 산화막 등의 절연막을 제거할 수 없다. 따라서, 프로브와 전극 사이의 접촉 저항이 높아지고, 그 결과 접촉 불량이 발생하기 쉽다는 문제를 가지고 있다.

그러나, 이러한 문제는 오버드라이빙(overdriving)에 의해 프로브를 전극에 대해 고접촉압으로 가압시켜 프로브가 전극을 스크러빙시키도록 하면 해결될 수 있지만, 최근 프로브는 측정 대상의 고집적화에 따라 미세화되어 있으므로 상기 프로브를 고접촉압으로 전극에 가압시키는 것이 곤란해진다. 즉, 상기 문제가 해결되지 않으므로 프로브와 전극의 안정된 전기적 도통을 도모하기가 곤란해진다.

본 발명은 상기 사정을 감안해서 창안된 것으로서, 그 목적으로 하는 바는 미세화되었다고 해도 측정 대상의 전극과 프로브 간의 안정된 전기적 도통을 도모할 수 있는 프로브를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 프로브는 측정 대상의 전극에 대해 거의 수직으로 접촉 가능한 거의 직선상의 접촉부와 이 접촉부에 연장되어 있는 기초단부를 구비한 프로브로서, 상기 접촉부는 기초부와, 이 기초부와는 다른 열팽창율을 가진 소재로 구성되어 있고 또한 상기 기초부의 횡방향 단부를 따라 길이 방향으로 일체로 설치된 거의 직선상의 접합부를 구비하고 있으며, 상기 기초부 및 접합부가 85 ~ 125℃하에서 각각 열팽창함으로써 상기 접촉부가 상기 기초부의 길이 방향에 대해 거의 직각 방향으로 변형되는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명에 의한 다른 프로브는 측정 대상의 전극에 대해 거의 수직으로 접촉 가능한 거의 직선상의 접촉부와, 이 접촉부에 연장되어 있는 기초단부를 구비한 프로브로서, 상기 접촉부는 기초부와, 80 ~ 90℃하에서 상기 기초부의 길이 방향으로 팽창 변형 또는 수축 변형 가능한 형상 기억 합금으로 형성되어 있고 또한 상기 기초부의 폭 방향 단부에 일체적으로 설치된 접합부를 구비하고 있으며, 상기 접합부의 변형에 의해 상기 접촉부가 상기 기초부의 길이 방향에 대해 거의 직각 방향으로 변형되는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 청구항 1에 의한 프로브의 경우, 직선상의 접촉부는 기초부와, 이 기초부와 다른 열팽창율을 가진 소재로 형성되어 있고 또한 상기 기초부의 폭 방향 단부를 따라 길이 방향으로 일체적으로 설치된 거의 직선상의 접합부를 가진 구성으로 되어 있다. 즉, 접촉부는 바이메탈로 되어 있으므로 85 ~ 125℃의 환경 온도하에서 접촉부를 측정 대상의 전극에 거의 수직으로 접촉시키고, 그 상태에서 오버드라이빙을 행하면 상기 측정 대상의 전극으로부터 전달되는 상기 온도 범위의 열에 의해 상기 기초부 및 접합부가 각각 열팽창하고, 이것에 의해 상기 접촉부는 상기 기초부의 길이 방향에 대해 거의 직각인 방향(상기 기초부 및 접합부 중 열팽창율이 작은 방향)으로 변형된다. 이 변형에 의해 상기 접촉부의 선단이 측정 대상의 전극을 스크러빙한다. 이것에 의해 전극상에 부착된 산화막 등의 절연막을 스크러빙할 수 있으므로, 종래 예와 같이 접촉부를 전극에 대해 고접촉압으로 가압시키지 않고 접촉부와 전극 사이의 접촉 저항을 낮게 할 수 있다. 따라서, 미세화된 프로브라도 접촉 불량을 야기하지 않고 프로브의 접촉부와 측정 대상의 전극 사이의 안정된 전기적 도통을 도모할 수 있다.

본 발명의 청구항 2에 의한 프로브의 경우, 직선상의 접촉부는 기초부와, 80 ~ 90℃하에서 상기 기초부의 길이 방향으로 팽창 변형 또는 수축 변형 가능한 형상 기억 합급으로 구성되어 있고 또한 상기 기초부의 폭 방향 단부에 일체적으로 설치된 접합부를 가진 구성으로 되어 있다. 그 때문에, 상기 온도 하에서 접촉부를 측정 대상의 전극에 거의 수직으로 접촉시켜 그 상태에서 오버드라이빙을 행하면 상기 측정 대상의 전극으로부터 전달되는 상기 온도 범위의 열에 의해 상기 접합부가 변형되고, 이것에 의해 상기 접촉부는 상기 기초부의 길이 방향에 대해 거의 직각 방향으로 변형된다. 이 변형에 의해 상기 접촉부의 선단이 측정 대상의 전극을 스크러빙한다. 이것에 의해 전극 상에 부착된 산화막 등의 절연막을 스크러빙할 수 있으므로, 종래 예와 같이 접촉부를 전극에 대해 고접촉압으로 가압시키지 않고 접촉부와 전극 사이의 접촉 저항을 낮게 할 수 있다. 따라서, 미세화된 프로브라도 접촉 불량을 야기시키지 않고 프로브의 접촉부와 측정 대상의 전극간의 안정된 전기적 도통을 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 프로브의 접촉부를 도시하는 개략 단면도이다.

도 2는 동 프로브의 접촉부가 전극을 스크러빙하는 상태를 도시하는 개략 단면도이다.

도 3은 동 프로브의 접촉부의 설계 변경예를 도시하는 개략 단면도이다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 프로브의 접촉부를 도시하는 개략 단면도이다.

도 5는 동 프로브의 접촉부가 전극을 스크러빙하는 상태를 도시하는 개략 단면도이다.

도 6은 동 프로브의 접촉부의 설계 변경예를 도시하는 개략 단면도로서, (a)는 원호 형상의 변형부가 설치된 경우를 도시하는 개략 단면도, (b)는 삼각 피라미드 형상의 변형부가 설치된 경우를 도시하는 개략 단면도이다.

[부호의 설명]

100 : 프로브(probe) 110 : 접촉부

111 : 기초부 111a : 팽창부

200 : 프로브 210 : 접촉부

211 : 기초부 211a : 변형부

(본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.

(실시예 1)

우선, 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 프로브에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 프로브의 접촉부를 도시하는 개략 단면도, 도 2는 동 프로브의 접촉부가 전극을 스크러빙하는 상태를 도시하는 개략 단면도, 도 3은 동 프로브의 접촉부의 설계 변경예를 도시하는 개략 단면도이다.

도 1에서 도시하는 프로브(100)는 프로브 카드를 구성하는 기판에 설치된 도시되지 않은 기초단부와, 이 기초단부와 연결되며 또한 측정 대상의 전극(10)에 대해 거의 수직으로 접촉 가능한 원주 형상의 접촉부(110)를 구비한다. 또한, 기초단부의 형상에 대해서는 임의로 구성할 수 있다.

접촉부(110)는 선단부가 첨예화된 기초부(111)와, 이 기초부(111)의 폭 방향 단부를 따라 길이 방향으로 일체적으로 설치된 종단면으로 보았을 때 거의 사각 형상(즉, 거의 직선상)의 팽창부(111a)(즉, 접합부)를 구비하는 구성으로 되어 있다. 이 팽창부(111a)는 기초부(111)보다도 열팽창율이 큰 재료로 구성되어 있다. 즉, 이 접촉부(110)는 바이메탈이다. 이 접촉부(110)에 의하면, 85 ~ 125℃의 환경 온도하에서 도 2에 도시된 바와 같이 바이메탈로서의 기능을 발휘하도록, 기초부(111)에는 열팽창율이 0.4×10^-6인 인바(invar)를, 팽창부(111a)에는 열팽창율이 20×10^-6인 황동을 사용하고 있다.

상기 프로브(100)의 접촉부(110)는 기초부(111)의 폭 방향 단부를 따라 팽창부(111a)가 공지의 각종 플레이팅(plating) 기술이나 각종 본딩 기술에 의해 본딩됨으로써 제조된다.

가열 수단은 도시되지 않은 웨이퍼 척(wafer chuck)으로서, 면상에 측정 대상이 셋팅된다. 이 번인(burn in) 가열 수단은 측정 대상의 환경 온도를 85 ~ 125℃로 할 수 있도록 되어 있다.

상기한 바와 같이, 상기 프로브(100)는 접촉부(110)의 기초부(111)의 폭 방향 단부에 길이 방향을 따라 종단면으로 보았을 때 거의 사각 형상인 팽창부(111a)가 접합된 구성으로 되어 있다. 즉, 상기 접촉부(110)는 바이메탈이다. 이 때문에 상기 프로브(100)가 설치된 프로브 카드를 도시되지 않은 프로버(prober)에 장착한다. 한편, 측정 대상을 상기 가열 수단 상에 설치하고 상기 가열 수단에 의해 환경 온도를 85 ~ 125℃로 한 상태에서 상기 프로버를 동작시키면, 프로브(100)의 접촉부(110)가 측정 대상에 상대적으로 근접하고, 상기 측정 대상의 전극(10)에 수직으로 접촉한다. 이 상태에서, 프로브(100)의 접촉부(110)와 측정 대상의 전극(10)을 더욱 근접시키고 오버드라이빙을 행하면 상기 측정 대상의 전극(10)을 통해 전달되 는 환경 온도의 열에 의해 접촉부(110)의 기초부(111) 및 팽창부(111a)가 각각 열팽창하고, 이것에 의해 접촉부(110)는 기초부(111)가 열팽창율이 작기 때문에 기초부(111)의 방향을 향해 굴곡된다[즉, 접촉부(110)는 기초부(111)의 길이 방향에 대해 거의 직각 방향으로 변형된다(도 2 참조)]. 이 접촉부(110)의 변형에 의해 접촉부(110)의 선단부가 측정 대상의 전극(10)을 스크러빙한다. 이것에 의해 전극(10)상에 부착된 산화막 등의 절연막을 스크러빙할 수 있으므로, 종래예와 같이 접촉부(110)를 전극(10)에 대해 고접촉압으로 가압시키지 않고 접촉부(110)와 전극(10) 사이의 접촉 저항을 낮게 할 수 있다. 따라서, 미세화된 프로브(100)이더라도 접촉 불량을 야기시키지 않고 프로브(100)의 접촉부(110)와 측정 대상의 전극(10)간의 안정된 전기적 도통을 도모할 수 있다.

상기 프로브(100)는 측정 대상의 전극에 대해 거의 수직으로 접촉 가능한 거의 직선상의 접촉부와, 이 접촉부와 연결되는 기초단부를 구비하고, 상기 접촉부는 기초부와, 이 기초부와는 다른 열팽창율을 가진 소재로 구성되어 있고 또한 상기 기초부의 폭 방향 단부를 따라 길이 방향으로 일체적으로 설치된 거의 직선상의 접합부를 구비하고 있으며, 상기 기초부 및 접합부가 85 ~ 125℃하에서 각각 열팽창 할 때 상기 접촉부가 상기 기초부의 길이 방향에 대해 거의 직각 방향으로 변형되는 한 어떤 설계 변경을 행해도 상관없다.

즉, 접촉부(110)가 바이메탈로서 기능을 할 수 있는 한 임의로 설계 변경 가능하고, 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이 기초부(111)의 거의 반 만큼을 팽창부(111a)로 하는 것도 가능하다. 대안으로, 기초부(111)가 팽창부(111a) 보다도 열 팽창율이 높은 소재로 구성되도록 해도 좋다.

상기 실시형태에 있어서 접촉부(110)는 원주 형상이라고 했지만, 직선 형상인 한 다른 형상이라도 좋다는 것은 말할 필요도 없다. 접촉부(110)의 선단부가 반드시 첨예화되지 않아도 좋다. 또한, 프로브 카드의 구성에 대해서는 프로브(100)와 이 프로브(100)가 설치된 기판을 구비하는 한 어떠한 구성이라도 좋다는 것은 말할 필요도 없다.

(실시예 2)

이어서, 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 프로브에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 프로브의 접촉부를 도시하는 개략 단면도, 도 5는 동 프로브의 접촉부가 전극을 스크러빙하는 상태를 도시하는 개략 단면도, 도 6은 동 프로브의 접촉부의 설계 변형예를 도시하는 도면으로서 (a)는 원호 형상의 변형부가 설치된 개략 단면도, (b)는 삼각 피라미드 형상의 변형부가 설치된 개략 단면도이다.

도 4에서 도시한 프로브(200)는 프로브 카드를 구성하는 기판에 설치된 도시되지 않은 기초단부와, 이 기초단부와 연결되며 또한 측정 대상의 전극(10)에 대해 거의 수직으로 접촉 가능한 원주상의 접촉부(210)를 구비한다. 또한, 기초단부의 형상에 대해서는 임의로 구성할 수 있다.

접촉부(210)는 선단부가 첨예화된 기초부(211)와, 이 기초부(211)의 폭 방향 단부를 따라 길이 방향으로 일체적으로 설치된 종단면으로부터 보았을 때 거의 사각 형상의 변형부(211a)(즉, 접합부)를 구비하는 구성으로 되어 있다. 기초부(211) 는 탄성 변형 가능한, 예를 들면 텅스텐을 소재로 사용하고 있다. 한편, 변형부(211a)는 80 ~ 90℃하에서 기초부(211)의 길이 방향으로 수축 변형되고, 50 ~ 60℃하에서 원래의 길이로 되돌아가는 형상 기억 합금으로 형성되어 있다. 이러한 형상 기억 합금으로서는, 예를 들면 85℃하에서 수축 변형하는 티타늄-니켈(Ti-Ni) 등이 있다.

이 접촉부(210)는 기초부(211)의 폭 방향 단부에 공지의 저항 용접 기술에 의해 변형부(211a)가 접합됨으로써 제조된다. 기타의 접합 방법으로서는 확산 용접, 표면 개질 기술 등을 사용할 수 있다.

가열 수단은 도시되지 않은 웨이퍼 척으로서, 면상에 측정 대상이 셋팅된다. 이 번인 가열 수단은 측정 대상의 환경 온도를 85℃이상으로 할 수 있도록 되어 있다.

상기한 바와 같이, 이 프로브(200)는 접촉부(210)의 기초부(211)의 폭 방향 단부에 기초부(211)의 길이 방향으로 수축 변형 가능한 변형부(211a)가 접합된 구성으로 되어 있다. 이 때문에, 상기 프로브(200)가 설치된 프로브 카드를 도시되지 않은 프로버에 부착한다. 한편, 측정 대상을 상기 가열 수단 상에 설치하고 상기 가열 수단에 의해 환경 온도를 85℃이상으로 한 상태에서 상기 프로버를 동작시키면, 프로브(200)의 접촉부(210)는 측정 대상에 상대적으로 근접하고 상기 측정 대상의 전극(10)에 수직으로 접촉한다. 그 상태에서, 프로브(200)의 접촉부(210)와 측정 대상의 전극(10)을 더욱 근접시키고 오버드라이빙을 행하면 상기 측정 대상의 전극(10)을 통해 전달되는 환경 온도의 열에 의해 접촉부(210)의 변형부(211a)가 기초부(211)의 길이 방향으로 수축 변형되고, 이것에 의해 상기 접촉부(210)가 굴곡된다[즉, 접촉부(210)가 기초부(211)의 길이 방향에 대해 거의 직각 방향으로 변형된다(도 5 참조)]. 이 접촉부(210)의 변형에 의해 상기 접촉부(210)의 선단이 측정 대상의 전극(10)을 스크러빙한다. 이것에 의해, 전극(10) 상에 부착된 산화막 등의 절연막을 스크러빙할 수 있으므로, 종래예와 같이 접촉부(210)를 전극(10)에 대해 고접촉압으로 가압시키지 않고 접촉부(210)와 전극(10) 사이의 접촉 저항을 낮게 할 수 있다. 따라서, 미세화된 프로브(200)이더라도 접촉 불량을 야기하지 않고 프로브(200)의 접촉부(210)와 측정 대상의 전극(10)간의 안정된 전기적 도통을 도모할 수 있다.

상기 프로브(200)는 측정 대상의 전극에 대해 거의 수직으로 접촉 가능한 거의 직선상의 접촉부와, 이 접촉부와 연결되는 기초단부를 구비하며, 상기 접촉부는 기초부와 상기 기초부의 폭 방향 단부에서 일체적으로 설치된 접합부를 구비하고 있으며, 상기 접합부는 80 ~ 90℃하에서 상기 기초부의 길이 방향으로 팽창 변형 또는 수축 변형 가능한 형상 기억 합금으로 구성되어 있으며, 상기 접합부의 변형에 의해 상기 접촉부가 상기 기초부의 길이 방향에 대해 거의 직각 방향으로 변형되는 한 어떠한 설계 변경을 행하여도 상관없다.

즉, 접촉부(210)의 변형부(211a)가 기초부(211)의 길이 방향으로 수축 변형 가능한 형상 기억 합금으로 형성되어 있지만, 기초부(211)의 길이 방향으로 팽창 변형 가능한 형상 기억 합금으로 형성하는 것도 가능하다. 또한, 접촉부(210)의 변형부(211a)에 대해서는 기초부(211)의 폭 방향 단부의 일부에 설치되어 있는 한 그 형상은 임의 형상일 수 있다. 예를 들면, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 기초부(211)의 폭 방향 단부의 하부에 단면으로 보았을 때 원호 형상의 변형부(211a)를 설치하도록 해도 좋고, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 기초부(211)의 폭 방향 단부의 하부에 단면으로 보았을 때 삼각 피라미드 형상의 변형부(211a)를 설치하도록 해도 좋다.

접촉부(210)는 본 실시형태에서 원주 형상이라고 했지만, 직선 형상인 한 다른 형상이더라도 좋다는 것은 말할 필요도 없다. 접촉부(210)의 선단부가 특히 첨예화되지 않아도 좋다. 또한, 프로브 카드의 구성에 대해서는 프로브(200)와, 이 프로브(200)가 설치되는 기판을 구비하는 한 어떠한 구성이라도 좋다는 것은 말할 필요도 없다.

Claims

직선상의 접촉부와,

이 접촉부에 연장되어 있는 기초단부를 구비한 프로브에 있어서:

상기 접촉부는 측정 대상의 전극에 접촉 가능한 선단을 구비하고 또한 제 1 열팽창율을 가진 제 1 금속으로 구성된 기초부와,

이 제 1 소재와 다른 제 2 열팽창율을 가진 제 2 금속으로 구성되어 있고 또한 상기 기초부의 상기 선단 이외의 부분을 따라 일체적으로 형성되고 또한 상기 기초부의 폭을 가진 접합부를 구비하며,

상기 접촉부의 온도가 변화되면 상기 접촉부가 만곡되는 것을 특징으로 하는 프로브.
제 1항에 있어서,

상기 접합부는 상기 기초부의 길이 방향으로 팽창 변형 또는 수축 변형 가능한 형상 기억 합금으로 구성되는 것을 특징으로 하는 프로브.