KR101251926B1 - 프로브 유닛 - Google Patents

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KR101251926B1
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이수원
황귀순
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황귀순
이수원
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Abstract

기판; 상기 기판 표면에 접착 형성된 다수의 금속배선; 상기 금속배선 표면에 소정 거리 이격되어 배열되며, 피검사체와 접촉되어 전기적 결선 상태를 측정하는 프로브 팁을 포함하는 프로브 유닛에 있어서, 상기 프로브 팁은 접촉저항을 줄여줄 수 있는 저저항부와 기계적 강도를 증가시키는 고경도부로 이루어지며, 상기 프로브 팁에 상기 저저항부가 적어도 하나 이상 포함되는 것을 특징으로 하는 프로브 유닛에 관한 것이다.

Description

프로브 유닛 {Probe Unit}
본 발명은 디스플레이 패널이나 반도체 소자 등의 전기적 특성을 검사하는 프로브 유닛에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 피검사체와 접촉되어 전기적 결선 상태를 측정하는 프로브 팁의 전기적 저항을 줄일 수 있는 저저항부를 포함하는 프로브 유닛에 관한 것이다.
디스플레이, 반도체 소자 등의 분야에서 경량화와 고집접화가 되어 갈수록 검사장치도 소형화 되고 있다. 기존의 탐침형 프로브 유닛의 조립 기술이 한계에 도달하여 프로브 피치가 작은 것을 구현하기 위해 마이크로 머시닝 기술에 의해 제조되는 MEMS(Micro-electro mechanical system) 프로브 유닛이 개발 되었다. 대부분의 프로브 유닛은 유리 기판에 제작되어 사용되었다. 그러나 필름 위에 제작 된 프로브 유닛 기술이 개발됨에 따라 시장에서도 큰 관심을 가지게 되었다.
반도체 웨이퍼 등의 피검사체는 프로브 유닛(probe unit)의 프로브 팁(probe tip)접촉에 의한 테스트 공정을 통해 불량품인지 여부가 판정된다. 테스터(Tester)는 프로브 유닛의 프로브 팁을 웨이퍼 등에 접촉시킨 다음, 프로브 팁을 통해 웨이퍼의 각 소자에 전기 신호를 제공하고 프로브 팁을 통해 각 부의 신호를 읽어온다. 프로브 유닛은 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Pannel)와 같은 디스플레이 패널의 테스트에도 사용된다.
위와 같이 반도체 웨이퍼 또는 디스플레이 패널에서 전기적 특성을 검사하기 위한 검사장비들에 들어가는 프로브 유닛은 많이 개발 되어왔다. 그러나 프로브 유닛의 피치가 작아짐에 따라 프로브 유닛의 기계적 강도를 증가시켜 수명을 길게 하기 위해 고경도의 금속 합금을 사용하게 되었다. 이러한 경우 전기가 흐를 수 있는 면적은 작아지고 큰 경도를 가지는 금속 재료의 특성상 접촉저항이 커지게 되어 미세전류가 검출되지 않는 문제가 발생 된다. 이러한 문제는 전극 간격이 작아질수록 매우 심각한 문제가 된다.
한국특허공개공보 10-2011-0065540
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 피검사체와 접촉되는 프로브 팁에 기계적 강성을 증가시키는 고경도부와 접촉저항을 줄여 미세전류를 측정할 수 있는 저저항부가 포함되어 이루어지도록 하여, 기계적 강성이 증가되는 동시에, 미세전류를 측정할 수 있는 프로브 팁을 포함하는 프로브 유닛을 제공하는 데 있다.
또한 본 발명은 프로브 팁 또는 금속배선의 외면을 감싸는 차폐막을 형성하여, 기판을 구성하는 파티클(particle) 기타 이물질을 차단하여, 프로브 팁 또는 금속배선의 오염을 방지할 수 있는 프로브 유닛을 제공하는 데 있다.
기판; 상기 기판 표면에 접착 형성된 다수의 금속배선; 상기 금속배선 표면에 소정 거리 이격되어 배열되며, 피검사체와 접촉되어 전기적 결선 상태를 측정하는 프로브 팁을 포함하는 프로브 유닛에 있어서, 상기 프로브 팁은 접촉저항을 줄여줄 수 있는 저저항부와 기계적 강도를 증가시키는 고경도부로 이루어지며, 상기 프로브 팁에 상기 저저항부가 적어도 하나 이상 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 저저항부는 상기 프로브 팁 내부에 적어도 하나 이상이 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 프로브 팁은 상기 저저항부와 고경도부가 연속적으로 교대하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 프로브 팁은 공간부가 형성되게 이격 배치된 2개의 상기 저저항부들이 상기 프로브 팁 내부에 배치되며, 상기 2개의 저저항부는 상기 고경도부보다 길게 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 금속배선의 외면 또는 프로브 팁의 외면을 감싸 이물질을 차단하는 차폐막을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기판은 비도전성 필름, 유리, 실리콘 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 저저항부는 금속 또는 금속합금으로, 구리(Cu), 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 로듐(Rh) 중 적어도 1종 이상의 원소를 함유하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고경도부는 금속 또는 금속합금으로, 니켈(Ni), 니켈코발트(NiCo), 텅스텐(W), 티탄(Ti) 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 차폐막은 로듐(Rh), 금(Au), 텅스텐(W), 이리듐(Ir), 팔라듐(Pd), 티탄(Ti) 중 적어도 1종 이상의 원소를 함유하는 것을 특징으로 한
본 발명에 의하면, 기존의 프로브 유닛의 소형화에 따른 가장 큰 문제점 중 하나인 접촉저항을 크게 줄이면서 기계적 강도를 높일 수 있는 프로브 유닛을 제공할 수 있는 장점이 있다.
또한 프로브 팁이 피검사체와 접촉을 반복하여, 접촉 부위가 마모되어도 초기의 접촉저항과 높은 기계적 강도를 유지할 수 있는 장점이 있다.
도 1(A)는 종래의 프로브 유닛을 도시한 개략도.
도 1(B)는 종래 프로브 유닛을 도시한 단면도.
도 2(A)는 본 발명의 제1실시예에 따른 프로브 유닛의 개략도.
도 2(B)는 본 발명의 제1실시예에 따른 프로브 유닛의 단면도.
도 3(A)는 본 발명의 제2실시예에 따른 프로브 유닛의 개략도.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 프로브 유닛의 단면도.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 프로브 유닛의 사시도.
도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 프로브 유닛의 단면도.
이하, 본 발명의 상세한 구조 및 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 종래의 프로브 유닛(100)을 개략적으로 도시하는 예시도이며, 도 2는 본 발명의 제1실시예의 프로브 유닛(100)을 개략적으로 도시한 개략도이다. 도 1(a),(b)를 참조하면, 종래의 프로브 유닛(100)은 기계적 접촉을 하는 프로브 팁(30) 부분이 전기적 접촉까지 같이 담당을 하고 있다. 이러한 경우 주로 기계적 강도가 더 중요하기 때문에 금속이나 금속 합금을 사용하게 되는데, 고가의 희귀금속을 제외하고는 접촉저항이 낮으면서 높은 기계적 강도를 갖는 물질은 존재하지 않는다. 따라서 도 1과 같이, 프로브 유닛(100)이 제작되는 경우 미세전류는 접촉저항이 높아 피검사체의 전기적 신호가 나타나지 않게 된다. 이러한 문제는 전극 간격이 작아질수록 매우 심각한 문제가 된다.
상기 종래의 문제점들을 해결하기 위해 본 발명의 프로브 유닛(100)이 제공된다. 도 2는 본 발명의 제1실시예의 프로브 유닛(100)을 개략적으로 도시한 개략도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명 제1실시예의 프로브 유닛(100)은 기판(10); 상기 기판(10) 표면에 접착 형성된 다수의 금속배선(20); 상기 금속배선(20) 표면에 소정 거리 이격되어 배열되며, 피검사체와 접촉되어 전기적 결선 상태를 측정하는 프로브 팁(30)을 포함하는 프로브 유닛(100)에 있어서, 상기 프로브 팁(30)은 접촉저항을 줄여줄 수 있는 저저항부(31)와 기계적 강도를 증가시키는 고경도부(32)로 이루어지며, 상기 프로브 팁(30)에 상기 저저항부(31)가 적어도 하나 이상 포함된다. 바람직하게, 상기 저저항부(31)는 상기 프로브 팁(30) 내부에 적어도 하나 이상이 배치된다. 도 2(A)와 같이 본 발명의 프로브 유닛(100)에 포함되는 프로브 팁(30)은 접촉저항을 줄여 미세전류의 검출이 가능하게 하는 저저항부(31)와 기계적 강성을 증가시키는 고경도부(32)로 구성되며, 상기 프로브 팁(30)에 상기 저저항부(31)가 적어도 하나 이상 포함된다. 바람직하게, 상기 저저항부(31)는 상기 프로브 팁(30) 내부에 적어도 하나 이상이 배치된다. 상기 저저항부(31)는 접촉저항이 낮은 금속 또는 금속합금으로 구성되어, 피검사체의 미세전류 검출을 가능하게 한다. 또한 고경도부는 경도가 높은 금속 또는 금속합금으로 구성되어, 상기 프로브 팁(30)의 기계적 강도를 증가시킨다.
도 2(B)와 같이 상기 저저항부(31)는 금속배선(20)과 접촉되어, 전기적으로 도통하게 된다. 또한 상기 프로브 팁(30)은 상기 저저항부(31)와 상기 고경도부(32)로 구성됨에 따라 저저항부(31)에 의해 접촉저항이 감소되어 피검사체의 미세전류 검출이 가능함과 동시에 프로브 팁(30)의 기계적 강성이 증가된다. 따라서 프로브 팁(30)이 피검사체에 접촉되어 접촉 부위가 마모되어도 초기의 접촉저항과 기계적 강도를 유지할 수 있다.
도 2(A)에 도시된 바와 같이 상기 저저항부(31)는 프로브 팁(30) 내부에 두 개 배치될 수 있다. 다만 이에 한정된 것은 아니며, 상기 저저항부(31)는 프로브 팁(30) 내부에 적어도 한 개 이상 배치될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2실시예인 프로브 유닛(100)을 개략적으로 도시한 개략도이다. 본 발명의 제2실시예의 프로브 유닛(100)은 기판(10); 상기 기판(10) 표면에 접착 형성된 다수의 금속배선(20); 상기 금속배선(20) 표면에 소정 거리 이격되어 배열되며, 피검사체와 접촉되어 전기적 결선 상태를 측정하는 프로브 팁(30)을 포함하는 프로브 유닛(100)에 있어서, 상기 프로브 팁(30)은 접촉저항을 줄여줄 수 있는 저저항부(31)와 기계적 강도를 증가시키는 고경도부(32)로 이루어지며, 상기 저저항부(31)와 고경도부(32)가 연속적으로 교대하여 형성된다.
상기 저저항부(31)는 접촉저항이 낮은 금속 또는 금속합금으로 구성되어, 피검사체의 미세전류 검출을 가능하게 한다. 또한 고경도부는 경도가 높은 금속 또는 금속합금으로 구성되어, 상기 프로브 팁(30)의 기계적 강도를 증가시킨다.
도 3을 계속 참조하면 저저항부(31)는 금속배선(20)과 접촉되어, 전기적으로 도통하게 된다. 또한 상기 프로브 팁(30)은 상기 저저항부(31)와 상기 고경도부(32)로 구성됨에 따라 저저항부(31)에 의해 접촉저항이 감소되어 피검사체의 미세전류 검출이 가능함과 동시에, 프로브 팁(30)의 기계적 강성이 증가된다. 따라서 프로브 팁(30)이 피검사체에 접촉되어 접촉 부위가 마모 되어도 초기의 접촉저항과 기계적 강도를 유지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제3실시예인 프로브 유닛(100)을 도시한 사시도이다. 도 4를 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 프로브 유닛(100)을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 제1실시예의 프로브 유닛(100)은 기판(10); 상기 기판(10) 표면에 접착 형성된 다수의 금속배선(20); 상기 금속배선(20) 표면에 소정 거리 이격되어 배열되며, 피검사체와 접촉되어 전기적 결선 상태를 측정하는 프로브 팁(30)을 포함하며, 상기 프로브 팁(30)은 접촉저항을 줄여줄 수 있는 저저항부(31)와 기계적 강도를 증가시키는 고경도부(32)로 이루어진다. 바람직하게 상기 프로브 팁(30)은 공간부(33)가 형성되게 이격 배치된 2개의 상기 저저항부(31)들이 상기 프로브 팁(30) 내부에 배치되며, 상기 2개의 저저항부(31)는 상기 고경도부(32)보다 길게 돌출되어 형성된다.
상기 저저항부(31)는 금속배선(20)과 접촉되어, 전기적으로 도통하게 된다. 또한 상기 프로브 팁(30)은 상기 저저항부(31)와 상기 고경도부(32)로 구성됨에 따라 저저항부(31)에 의해 접촉저항이 감소되어 피검사체의 미세전류 검출이 가능함과 동시에, 프로브 팁(30)의 기계적 강성이 증가된다. 따라서 프로브 팁(30)이 피검사체에 접촉되어 접촉 부위가 마모되어도 초기의 접촉저항과 기계적 강도를 유지할 수 있다.
상기 저저항부(31)는 접촉저항이 낮은 금속 또는 금속합금으로 구성되어, 피검사체의 미세전류 검출을 가능하게 한다. 또한 고경도부는 경도가 높은 금속 또는 금속합금으로 구성되어, 상기 프로브 팁(30)의 기계적 강도를 증가시킨다.
도 4를 계속 참조하면, 프로브 팁(30)은 2개의 상기 저저항부(31) 사이에 경도부(32)에 의해 채워지지 않는 빈 공간인 공간부(33)가 배치되고, 상기 저저항부(31)가 고경도부(32)보다 길게 돌출되도록 형성된다. 프로브 팁(30)의 제조공정상 저저항부(31)와 고경도부(32)의 높이가 같도록 제조하기 어렵다. 따라서 본 발명의 제3실시예와 같이 저저항부(31)가 고경도부(32)보다 길게 돌출되도록 형성되는 경우, 저저항부(31)가 피검사체와 기계적으로 접촉될때, 저저항부(31) 상부에 외력이 가해지게 된다. 이때, 상기 저저항부(31)는 무른 금속 또는 금속 합금으로 구성되므로 쉽게 눌려진다. 눌린 상기 저저항부(31)의 상부 중 일부는 상기 고경도부(32)와 수평을 이룰때까지 공간부(33)로 밀려들어가게 되어, 상기 저저항부(31)와 상기 고경도부(32)가 수평을 이루게 된다.
도 5를 참조하면, 기판(10) 위에 금속배선(20)이 소정 이격 거리를 이격되어, 어레이 형태로 배열된다. 상기 금속배선(20)의 양쪽 끝으로 각각 프로브 팁(30)과 본딩 전극(50)이 돌출되어 형성된다. 상기 프로브 팁(30)은 피검사체의 전극에 직접 접촉되어, 피검사체의 전기적 결선상태를 측정하며, 상기 본딩 전극(50)은 피검사체의 전기적 결선상태에 대한 신호를 다른 칩으로 전송한다. 도 5와 같이 프로브 팁(30)과 본딩 전극(50)은 다수 개 형성될 수 있다. 또한 도 5에 도시한바와 같이, 하나의 프로브 팁(30)에 저저항부(31) 2개로 구성된 공간부(33)가 여러 개 형성될 수도 있다. 또는 하나의 프로브 팁(30)에 상기 저저항부(31) 2개로 구성된 공간부(33)가 1개 존재할 수도 있다.
또한, 다수의 프로브 팁(30) 또는 본딩 전극(50) 내에는 저항이 작은 금속 또는 금속 합금으로 이루어진 저저항부(31)가 하나 이상 배치되어, 피검사체의 미세전류를 측정하여, 다른 칩으로 전송될 수 있게 한다.
따라서 본 발명의 제3실시예에 따른 프로브 유닛(100)은 종래 프로브 유닛(100)의 가장 큰 단점이었던 접촉저항을 획기적으로 줄일 수 있다.
도 6은 본 발명의 제4실시예로, 본 발명의 제1실시예 내지 제3실시예의 구성을 모두 포함하며, 금속배선(20)의 외면 또는 프로브 팁(30)의 외면 또는 금속배선(20)의 외면과 프로브 팁(30)의 외면을 감싸 이물질을 차단하는 차폐막(40)을 더 포함하는 프로브 유닛(100)에 관한 것이다.
프로브 팁(30) 및/또는 금속배선(20)에 상기 기판(10)을 구성하는 파티클(particle) 기타 이물질에 의한 오염이 발생할 수 있다.상기 기판(10)을 구성하는 유리 파티클(particle)이 금속배선(20)이나 프로브 팁(30)에 달라붙을 수 있다. 이 경우, 금속배선(20)이나 프로브 팁(30)이 오염되어, 미세전류가 측정되지 않거나, 측정전류의 오차가 발생하는 문제점이 발생한다. 따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 금속배선(20)의 외면 및/또는 프로브 팁(30)의 외면을 감싸 이물질을 차단하는 차폐막(40)을 더 포함하여, 기판(10) 조각 기타 이물질이 금속배선(20) 및/또는 프로브 팁(30)에 부착되는 것을 방지할 수 있다. 상기 차폐막(40)은 그 종류에 제한이 없으나, 바람직하게 로듐(Rh), 골드(Au), 텅스텐(W), 이리듐(Ir), 팔라듐(Pd) ,티탄(Ti) 중 적어도 1종 이상의 원소를 함유하는 금속 또는 금속합금으로 구성될 수 있다.
본 발명의 제1실시예 내지 제4실시예의 상기 저저항부(31)는 접촉저항이 낮아, 피검사체의 미세전류를 측정할 수 있는 금속 또는 금속합금으로, 특히 고경도부(32)에 사용되는 금속 또는 금속합금보다 저항이 작다. 상기 저저항부(31)를 구성하는 금속 또는 금속합금은 그 종류에는 제한이 없으나 바람직하게 구리(Cu), 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 로듐(Rh) 중 적어도 1종 이상의 원소를 함유할 수 있다. 또한 본 발명의 제1실시예 내지 제4실시예의 상기 고경도부(32)는 프로브 팁(30)의 기계적 강도를 증가시키는 경도가 높은 금속 또는 금속합금이다. 특히 저저항부(31)에 사용된 금속 또는 금속합금보다 경도가 큰 금속이다. 상기 고경도부(32)를 구성하는 금속 또는 금속합금은 그 종류에 제한이 없으나, 바람직하게 니켈(Ni), 니켈코발트(NiCo), 텅스텐(W), 티탄(Ti) 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
또한 제1실시예 내지 제4실시예에 포함되는 기판(10)도 그 종류에는 제한이 없으나, 바람직하게 비도전성 필름, 유리, 실리콘 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예1 내지 실시예4의 피검사체는 제한이 없으나, 바람직하게 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Pannel)와 같은 디스플레이 패널 또는 반도체의 메모리 소자가 될 수 있다.
또한 본 발명의 제1실시예 내지 제4실시예의 본 발명의 저저항부(31)의 형태는 제한이 없으나, 바람직하게 코엑셜(coaxial) 형태로 형성될 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
10: 기판
20: 금속배선
30: 프로브 팁
31: 저저항부
32: 고경도부
33: 공간부
40: 차폐막
50: 본딩 전극
100: 프로브 유닛

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 기판(10);
    상기 기판(10) 표면에 접착 형성된 다수의 금속배선(20);
    상기 금속배선(20) 표면에 소정 거리 이격되어 배열되며, 피검사체와 접촉되어 전기적 결선 상태를 측정하는 프로브 팁(30)을 포함하는 프로브 유닛(100)에 있어서,
    상기 프로브 팁(30)은 접촉저항을 줄여줄 수 있는 저저항부(31)와 기계적 강도를 증가시키는 고경도부(32)로 이루어지며,
    상기 프로브 팁(30)에 상기 저저항부(31)가 적어도 하나 이상 포함되되,
    상기 프로브 팁(30)은 상기 저저항부(31)와 고경도부(32)가 연속적으로 교대하여 형성되는 것을 특징으로 하는 프로브 유닛(100).
  4. 기판(10);
    상기 기판(10) 표면에 접착 형성된 다수의 금속배선(20);
    상기 금속배선(20) 표면에 소정 거리 이격되어 배열되며, 피검사체와 접촉되어 전기적 결선 상태를 측정하는 프로브 팁(30)을 포함하는 프로브 유닛(100)에 있어서,
    상기 프로브 팁(30)은 접촉저항을 줄여줄 수 있는 저저항부(31)와 기계적 강도를 증가시키는 고경도부(32)로 이루어지며,
    상기 프로브 팁(30)에 상기 저저항부(31)가 적어도 하나 이상 포함되되,
    상기 프로브 팁(30)은 공간부(33)가 형성되게 이격 배치된 2개의 상기 저저항부(31)들이 상기 프로브 팁(30) 내부에 배치되며, 상기 2개의 저저항부(31)는 상기 고경도부(32)보다 길게 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 하는 프로브 유닛(100).
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 금속배선(20)의 외면 또는 프로브 팁(30)의 외면을 감싸 이물질을 차단하는 차폐막(40)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 유닛(100).
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 기판(10)은 비도전성 필름, 유리, 실리콘 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 프로브 유닛(100).
  7. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 저저항부(31)는 금속 또는 금속합금으로,
    구리(Cu), 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 로듐(Rh) 중 적어도 1종 이상의 원소를 함유하는 것을 특징으로 하는 프로브 유닛(100).
  8. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 고경도부(32)는 금속 또는 금속합금으로,
    니켈(Ni), 니켈코발트(NiCo), 텅스텐(W), 티탄(Ti) 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 프로브 유닛(100).
  9. 제5항에 있어서,
    상기 차폐막(40)은 로듐(Rh), 금(Au), 텅스텐(W), 이리듐(Ir), 팔라듐(Pd) ,티탄(Ti) 중 적어도 1종 이상의 원소를 함유하는 것을 특징으로 하는 프로브 유닛(100).
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