KR101258351B1

KR101258351B1 - 프로브 카드

Info

Publication number: KR101258351B1
Application number: KR1020117017888A
Authority: KR
Inventors: 겐이치 가타오카
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2009-06-02
Filing date: 2010-05-27
Publication date: 2013-04-30
Also published as: TW201109673A; WO2010140642A1; US20120068728A1; JP2012529007A; TWI391669B; KR20110110284A

Abstract

웨이퍼에 형성된 전기 회로의 전자적 특징을 테스트하는 테스터와 함께 사용되는 프로브 카드가 개시한다. 이 프로브 카드는, 테스터 보드의 하면에 장착되고 테스터에 전기적으로 접속되는 제1 송수신기 부품; 제1 송수신기 부품에 대향하여 배치되고 제1 송수신기 부품과 비접촉으로 신호를 송수신하는 제2 송수신기 부품; 전자 회로의 대응 전극 패드와 접촉하고 대응 전극 패드와 제2 송수신기 부품을 전기 접속하도록 구성된 복수의 프로브; 가스가 도입됨으로써 팽창되어 복수의 프로브를 테스터 보드로부터 멀어지게 이동시킬 수 있도록 유연성을 갖는 팽창 가능한 챔버를 구비한다.

Description

프로브 카드{PROBE CARD}

본 발명은, 집적 회로로 제작되는 전자 회로의 전자적 특징을 테스트하는데 사용되는 프로브 카드에 관한 것이다.

프로브 카드를 이용하여, 반도체 웨이퍼(이하에서는 웨이퍼로 지칭함) 상에 제작되는 집적 회로 등의 전자 회로를 테스트한다. 일부 프로브 카드는, 웨이퍼 상의 전자 회로의 대응 전극 패드와 접촉하는 복수의 프로브(컨택터)와, 테스터로부터 복수의 프로브로 출력되는 테스트 신호를 공급하는 테스터 보드와, 플렉서블 인쇄 보드와 테스터 보드 사이에 설치되고 플렉서블 인쇄 보드의 복수의 프로브를 전자 회로의 대응 전극 패드 상에 압박하도록 구성된 팽창 가능한 챔버를 포함할 수도 있다.

팽창 가능한 챔버 내에 압축가스를 도입하면, 팽창 가능한 챔버가 팽창되어 복수의 프로브를 테스트 대상 웨이퍼의 대응 전극 패드 상에 가압하기 위한 접촉력이 생성된다. 접촉력은 웨이퍼 전체에 걸쳐 복수의 프로브에 균일하게 적용되고, 팽창 가능한 챔버 내로 도입되는 압축가스의 압력에 의해 제어될 수 있다. 따라서 웨이퍼의 넓은 면적에서 프로브와 대응 전극 패드 사이의 적절한 접촉이 용이하게 구현된다(특허문헌 1 및 2).

특허문헌 1 : 미국 특허 제5604446호 특허문헌 2 : 일본 특허 공개 H07-94561호 공보

최근에 회로 패턴이 지속적으로 감소함에 따라, 웨이퍼의 사이즈 증가와 함께 전자 회로의 전극 패드의 사이즈 및 공간이 감소하기 때문에, 웨이퍼에 형성된 전극의 수가 증가한다. 따라서 프로브 카드에 다수의 프로브 및 대응 접속 배선을 형성할 필요가 있다.

이러한 접속 배선 상황에서는, 팽창 가능한 챔버가 테스터 보드의 아래에 배치되어 있기 때문에, 테스터 보드의 하부 내측 영역으로부터 플렉서블 인쇄 보드의 하면 상의 프로브에 도달할 수 없다. 따라서 접속 배선이 테스터 보드의 둘레 가장자리로부터 대응 프로브까지 연장될 필요가 있으므로, 접속 배선의 공간이 불충분하게 되는 문제가 초래될 수 있다. 또한, 상이한 접속 배선은 프로브의 위치에 따라 상이한 길이를 갖기 때문에(예컨대, 웨이퍼의 중심 근방에 위치한 프로브에 연결되는 접속 배선이 웨이퍼의 원주 방향 가장자리 근처에 위치하는 프로브에 연결되는 접속 배선보다 길기 때문에), 테스터로부터 출력되는 테스트 신호가 동기화를 벗어나, 웨이퍼의 적절한 테스트를 방해할 수 있다는 문제가 초래될 수도 있다.

본 발명은 이상의 사항을 고려하여 개발된 것으로, 프로브와 대응 전극 패드 사이의 접촉을 안정적으로 유지하면서 웨이퍼 상의 전자 회로를 적절하게 테스트할 수 있게 하는 프로브 카드 및 이 프로브 카드를 이용한 프로브 장치를 제공한다.

본 발명의 양태는, 웨이퍼에 형성된 전기 회로의 전자적 특징을 테스트하는 테스터와 함께 사용되는 프로브 카드를 제공한다. 프로브 카드는, 테스터 보드의 하면에 장착되고 테스터에 전기적으로 접속되는 제1 송수신기 부품; 제1 송수신기 부품에 대향하여 배치되고 제1 송수신기 부품과 비접촉으로 신호를 송수신하는 제2 송수신기 부품; 전자 회로의 대응 전극 패드와 접촉하고 대응 전극 패드와 제2 송수신기 부품을 전기 접속하도록 구성된 복수의 프로브; 가스가 도입됨으로써 팽창되어 복수의 프로브를 테스터 보드로부터 멀어지게 이동시킬 수 있도록 유연성을 갖는 팽창 가능한 챔버를 구비한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 프로브 카드가 사용되는 프로브 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이고,
도 2a는 도 1의 프로브 장치의 조작을 설명하기 위한 설명도이고,
도 2b는 도 2a에 이어지는, 도 1의 프로브 장치의 조작을 설명하기 위한 다른 설명도이고,
도 2c는 도 2b에 이어지는, 도 1의 프로브 장치의 조작을 설명하기 위한 다른 설명도이고,
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 프로브 카드가 사용되는 프로브 장치를 도시하는 개략도이고,
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 프로브 카드가 사용되는 프로브 장치를 도시하는 개략도이고,
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 프로브 카드가 사용되는 프로브 장치를 도시하는 개략도이고,
도 6은 도 1의 프로브 장치에 전력을 공급하는 것을 설명하기 위한 설명도이다.

이제, 한정의 의도는 없는 본 발명의 예시적인 실시예를 첨부 도면을 참고로 하여 설명한다. 도면에 있어서, 동일하거나 대응하는 부재 또는 부품에 동일하거나 대응하는 도면 부호가 부여된다.

(제1 실시예)

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 프로브 카드(2)가 사용되는 프로브 장치(1)를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도시된 바와 같이, 프로브 카드(2)는 압력 제어 유닛(12)으로부터 도입되는 압축가스에 의해 팽창될 수 있는 팽창 가능한 챔버(3)와, 팽창 가능한 챔버(3)의 내측에 배치되는 송수신기 부품(84, 86)과, 팽창 가능한 챔버(3)의 하면에 설치된 프로브 보드(9)와, 프로브 보드(9)의 하면에 설치되고 테스트 대상의 웨이퍼[이하에서는 테스트 대상 디바이스(DUT; Device Under Test)로 지칭함] 상의 대응 전극 패드와 접촉하게 되는 복수의 프로브(10)를 구비한다.

팽창 가능한 챔버(3)는 테스터 보드(4), 밀봉 보드(6) 및 밀봉 부재(7)를 구비한다.

테스터 보드(4)는 위에서 보아 대략 원형인 인쇄 회로 보드이고, 테스터(도시 생략)와 프로브 보드(9)의 복수의 프로브(10) 사이를 전기 접속시킨다. 즉, 테스터 보드(4)는 테스터와 프로브 사이에 개재되어 테스터로부터 프로브(10)로 테스트 신호를 보내고, 테스트 대상 디바이스(DUT)로부터 테스터로 신호를 출력한다. 테스터 보드(4)는 그 상면에 테스터에 접속하기 위한 전자 회로 및/또는 부품을 구비하고, 그 하면에 송수신기 부품(84)을 탑재하기 위한 전극 패드(도시 생략)를 구비한다. 또한, 테스터 보드(4)는, 프로브(10)가 후술하는 바와 같이 테스트 대상 디바이스(DUT)의 대응 전극 패드 상에 가압될 때에, 테스터 보드(4)에 견고성을 부여하는 지지판(5)의 하면에 부착된다. 지지판(5)은 스테인리스강, 알루미늄 등의 금속으로 제조될 수 있고, 프로브 카드(2)를 유지한다.

한편, 테스터 보드(4)와 지지판(5)에는, 테스터 보드(4)와 지지판(5)을 관통하는 가스 유출입구(11)가 마련되어 있다. 압력 제어 유닛(12)은 정해진 파이프(튜브)를 매개로 가스 유출입구(11)에 연결된다. 이에 따라, 가스 유출입구(11)를 통하여, 압축가스를 제어된 압력으로 팽창 가능한 챔버(3)에 도입할 수 있고, 팽창 가능한 챔버(3) 내의 압축가스를 팽창 가능한 챔버(3)로부터 배기할 수 있다. 도 1에는 하나의 가스 유출입구(11)가 도시되어 있지만, 팽창 가능한 챔버(3)에 대하여 압축가스를 신속하게 도입하고 배기하기 위하여 2개 이상의 가스 유출입구(11)가 마련될 수도 있다.

밀봉 보드(6)는 플라스틱, 세라믹 재료 등의 비교적 유연한 전기 절연재로 제조되고, 위에 보아 대략 원형의 형상을 갖는다. 밀봉 보드(6)는 그 상면에 송수신기 부품(86)을 장착하기 위한 패드(6a)를 구비하고, 그 하면에 패드(6c)를 구비한다. 또한, 밀봉 보드(6)는, 대응 패드(6a, 6c)를 전기 접속하도록 밀봉 보드(6)를 관통하는 관통 전극(6b)을 구비한다. 본 실시예에 있어서, 관통 전극(6b)은 밀봉 보드(6)에 형성된 관통 구멍을 전기 도전성 페이스트로 채우고 이 전기 도전성 페이스트를 가열함으로써 형성될 수 있다. 관통 전극(6b)에 의해, 밀봉 보드(6)의 상면의 패드(6a)에 장착된 송수신기 부품(86)과 밀봉 보드(6)의 하면에 부착된 프로브 보드(9) 사이를 전기 접속시킬 수 있다. 또한, 밀봉 보드(6)는, 팽창 가능한 챔버(3)를 기밀하게 밀봉하는, 팽창 가능한 챔버(3)의 하부 밀봉 부재로서 기능한다. 한편, 밀봉 보드(6)에 형성된 관통 구멍이 관통 전극(6b)으로 확실하게 밀봉되기 때문에, 팽창 가능한 챔버(3)의 기밀성이 유지된다.

밀봉 부재(7)는 평평한 원통 형상을 갖고, 테스터 보드(4)의 둘레부 및 밀봉 보드(6)의 둘레 가장자리와 기밀하게 결합되고, 테스터 보드(4) 및 밀봉 보드(6)와 함께 팽창 가능한 챔버(3)를 구성한다. 밀봉 부재(7)는 유연성이 있고, 원형의 벨로우즈 및 유연한 밀봉 부재로 제조된다. 압력 제어 유닛(12)으로부터 테스터 보드(4) 및 지지판(5)에 형성된 가스 유출입구(11)를 통하여 팽창 가능한 챔버(3) 내로 압축가스가 도입되면, 밀봉 부재(7)는 그 유연성으로 인하여 하향 연장되어, 밀봉 보드(6)가 밀봉 부재(7)에 의해 하향으로 가압되고, 이에 의해 프로브 보드(9)를 하향으로, 즉 테스터 보드(4)로부터 멀어지게 이동시킨다.

송수신기 부품(84)은 테스터 보드(4)의 하면에 배치되고, 송수신기 부품(86)은 밀봉 보드(6)의 상면에 배치되어, 송수신기 부품(84)은 대응 송수신기 부품(86)에 마주한다. 서로 마주하는 송수신기 부품(84, 86)은 비접촉으로 신호 또는 소스 전력을 송수신할 수 있다. 비접촉의 송수신은 근거리 무선 통신(NFC; near-field communication), RF(radio frequency) 통신 및 광 통신 등의 다양한 통신 기술에 의해 구현될 수 있다. 송수신기 부품(84, 86)들 사이의 거리[또는 팽창 가능한 챔버(3)의 높이], 비접촉으로 송수신되는 신호의 주파수 또는 펄스 간격, 비접촉으로 송수신되는 신호의 수 등에 따라 적절한 통신 기술을 선택할 수 있다. 송수신기 부품(84, 86)은 통신 기술을 기초로 선택된다. 예컨대, 서로 마주하는 송수신기 부품(84, 86)들 사이의 거리가 비교적 작고, 상당히 많은 수의 송수신기 부품(84)들이 사용되는 경우에는, 근거리 무선 통신이 바람직한데, 그 이유는 이 통신 기술에 의해 극히 근접한 범위의 통신이 가능하게 되고, 이로써 인접 쌍의 송수신기 부품(84, 86)으로부터의 크로스 토크(cross talk)를 줄일 수 있기 때문이다. 대안으로, 서로 마주하는 송수신기 부품(84, 86)들 사이의 거리가 비교적 큰 경우에는, RF 통신 기술이 바람직하다. 또한, 복수의 신호가 동시에 송수신되는 경우에는, 주파수 분할 다중화(FDM) 기술 또는 시분할 다중화(TDM) 기술을 사용할 수도 있다. 고속 통신에서는 광 통신이 바람직한데, 그 이유는 광 통신이 그다지 간섭의 영향을 받지 않기 때문이다. 또한, 비용이 비교적 여유가 있다면, 광 통신을 사용할 수 있다.

한편, 송수신기 부품(84, 86)은 하나의 송수신기 칩일 수도 있고, 복수의 전자 부품으로 이루어질 수도 있다.

프로브 보드(9)는 예컨대 실리콘 또는 세라믹 재료로 제조되고, 그 하면에 부착된 복수의 프로브(10)를 지지한다. 또한, 밀봉 보드(6)의 관통 전극(6b)을 프로브(10)와 전기적으로 접속하는 전자 회로가 프로브 보드(9)에 형성된다.

테스트 대상 디바이스(DUT)의 전극 패드에 대응하는 복수의 프로브(10)가 프로브 보드(9)의 하면에 부착된다. 본 실시예에 있어서, 프로브(10)는 캔틸레버의 형상을 갖는다. 프로브(10)는 예컨대 니켈, 텅스텐 등의 금속, 또는 니켈 및 텅스텐을 포함하는 합금으로 제조될 수 있다. 프로브(10)는, 포토리소그래피, 에칭 및 전기도금을 포함한 미세가공 공정, 또는 소위 LIGA[독일어로 LIthographie, Galvanoformung und Abformung의 약자를 나타내고, 이들은 각각 리소그래피, 전기도금 및 몰딩을 의미하는 것임)에 의해 형성될 수 있다.

압력 제어 유닛(12)은 도시 생략하고 있는 압축가스의 공급원, 압력 제어 밸브, 압력 센서, 밸브, 진공 펌프 등을 구비하여, 팽창 가능한 챔버(3) 내의 압력을 제어한다. 압축가스의 공급원은 압축기일 수도 있고, 고압가스로 채워진 가스 실린더일 수도 있다.

한편, 프로브 장치(1)는 프로브 보드(9)의 아래에서 테스트 대상 디바이스(DUT)를 지지하는 척(C)[도 2a 내지 도 2c 참조]을 구비한다. 척(C)은 테스트 대상 디바이스(DUT)의 전극 패드를 대응 프로브(10)와 정렬시키도록 수평 방향으로 이동할 수 있고, 전극 패드와 대응 프로브(10)를 거의 접촉시키도록 수직 방향으로 이동할 수 있다.

다음으로, 도 2a 내지 도 2c를 참고로 하여, 프로브 장치(1)의 동작을 설명한다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 팽창 가능한 챔버(3)를 압력 제어 유닛(12)에 의해 대기압 또는 약간 낮은 압력으로 유지하고, 이에 의해 팽창 가능한 챔버(3)를 수축시킨다. 이러한 상황에서, 테스트 대상 디바이스(DUT)를 척(C)에 배치한다.

다음으로, 도 2b에 도시된 바와 같이, 테스트 대상 디바이스(DUT) 및 프로브 보드(9)에 마련된 정렬 마크를 활용하여, 테스트 대상 디바이스(DUT)의 복수의 전극 패드를 대응 프로브(10)와 정렬시킨다. 그 후, 정렬된 테스트 대상 디바이스(DUT)를 척(C)에 의해 상방으로 이동시키고, 이에 따라 전극 패드가 대응 프로브(10)와 거의 접촉한다.

다음으로, 도 2c에 도시된 바와 같이, 압력 제어 유닛(12)으로부터 팽창 가능한 챔버(3) 내로 압축가스를 도입하면, 팽창 가능한 챔버(3)가 팽창하여, 프로브 보드(9)를 하향으로, 즉 테스터 보드(4)로부터 멀어지게 가압하고, 이에 의해 프로브(10)를 변형시킨다. 변형된 프로브(10)의 반작용력에 의해, 테스트 대상 디바이스(DUT)의 전극 패드가 대응 프로브(10)와 안정적으로 접촉할 수 있다. 따라서 테스트 중에 전극 패드와 대응 프로브(10)의 접촉은 깨지지 않는다.

이어서, 테스터(도시 생략)로부터 테스터 보드(4)의 하면에 부착된 대응 송수신기 부품(84)에 테스트 신호를 보내면, 송수신기 부품(84)은 입력된 테스트 신호에 대하여 필요한 처리를 실행하고, 처리된 테스트 신호를 밀봉 보드(6)의 상면에 부착된 대응 송수신기 부품(86)을 향하여 비접촉으로 송신한다. 대응 송수신기 부품(84)으로부터 테스트 신호를 수신하면, 송수신기 부품(86)은 수신된 테스트 신호에 대하여 필요한 처리를 실행하고, 테스트 신호를 대응 출력 단자에 출력한다. 그 후, 테스트 신호가, 패드(6a), 관통 전극(6b), 패드(6c), 그리고 프로브 보드(9)에 형성된 전자 회로를 통하여 대응 프로브(10)에 송신되고, 이에 따라 테스트 대상 디바이스(DUT) 상의 대응 전극 패드에 입력된다.

전극 패드로부터 테스트 신호를 입력하면, 테스트 대상 디바이스(DUT)에 형성된 테스트 대상 전자 회로(도시 생략)가 입력 테스트 신호에 따라 출력 신호를 출력한다. 출력 신호는 프로브 카드(2)에 형성된 전자 회로, 패드(6c), 관통 전극(6b) 및 패드(6a)를 통하여 송수신기 부품(86)에 입력된다. 송수신기 부품(86)은 입력된 출력 신호에 대하여 필요한 처리를 실행하고, 출력 신호를 송수신기 부품(86)과 마주하는 송수신기 부품(84)에 비접촉으로 송신한다. 출력 신호를 수신하면, 송수신기 부품(84)은 출력 신호에 대하여 필요한 처리를 실행하고, 처리된 출력 신호를 테스터 보드(4)를 통하여 테스터에 송신한다. 테스터는, 테스트 대상 디바이스(DUT)에 형성된 테스트 대상 전자 회로로부터의 출력 신호와 테스트 신호를 비교하여, 테스트 대상의 전자 회로가 통상적으로 작용하고 있는가의 여부를 판단한다. 이와 같이 하여, 테스트 대상 디바이스(DUT)를 테스트한다.

전술한 바와 같이, 본 실시예의 프로브 카드(2)에 따르면, 테스터로부터의 테스트 신호와 테스트 대상의 전자 회로로부터 출력되는 출력 신호는, 서로 마주하도록 팽창 가능한 챔버(3) 내에 배치된 송수신기 부품(84, 86)들 사이에서 비접촉으로 송수신된다. 테스트 신호와 출력 신호가 팽창 가능한 챔버(3) 내측의 송수신기 부품(84, 86)에 의해 비접촉으로 송수신되기 때문에, 프로브와 테스터를 전기적으로 접속하기 위한 배선에 대한 요구를 없앨 수 있다. 따라서 팽창 가능한 챔버(3)가 테스터 보드(4)와 프로브 보드(9) 사이에 있고, 전극 패드의 수가 회로 사이즈의 감소 및 웨이퍼 사이즈의 증가에 따라 증가하기 때문에 초래될 수 있는, 테스터 보드(4)에 있어서의 그러한 배선의 공간이 불충분하게 되는 문제를 해결할 수 있다.

또한, 협소한 공간에 배선을 설치할 필요가 없기 때문에, 제조비용을 절감할 수 있다.

또한, 송수신기 부품(86)의 출력 단자로부터 패드(6a), 관통 전극(6b), 패드(6c) 등을 매개로 하여 프로브(10)에 이르는 전기 경로들 사이의 길이에 있어서 큰 차이는 없다. 따라서 전기 경로들 사이의 길이의 차이로 인하여 초래될 수 있는 신호의 비동기화 문제를 해결할 수 있다.

또한, 송수신기 부품(84 및/또는 86)은 신호 보정 기능을 가질 수도 있다. 이러한 기능에 의해, 테스터가 아닌 송수신기 부품(84 및/또는 86)에 의해 테스터로부터의 테스트 신호와, 테스트 대상 디바이스(DUT)에 형성된 테스트 대상 전자 회로로부터의 출력 신호의 파형을 보정할 수 있다. 이에 따라, 테스터의 신호 처리 부하를 줄일 수 있으므로, 테스트 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 프로브 카드(2)가 팽창 가능한 챔버(3)를 구비하기 때문에, 압축가스를 압력 제어 유닛(12)으로부터 가스 유출입구(11)를 통하여 팽창 가능한 챔버(3) 내로 제어된 압력으로 도입함으로써 테스트 대상 디바이스(DUT)의 실질적으로 전체에 걸쳐서, 프로브(10)가 테스트 대상 디바이스(DUT)의 대응 전극 패드와 확실하게 접촉할 수 있다. 따라서 테스트 대상 디바이스(DUT)를 확실하게 테스트할 수 있다. 또한, 도입된 압축가스에 의해 팽창된 팽창 가능한 챔버(3)에 의해 프로브 보드(9)가 하향으로 가압되기 때문에, 프로브 보드(9)를 유연하게 제조하면, 테스트 대상 디바이스(DUT)의 전극 패드들 사이의 높이차 및/또는 테스트 대상 디바이스(DUT)의 휘어짐을 보상할 수 있고, 이로써 프로브(10)를 테스트 대상 디바이스(DUT)의 전극 패드와 확실하게 접촉시킬 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 여러 다른 실시예를 설명한다. 복수의 프로브를 대응 전극 패드와 안정적으로 접촉시킬 수 있도록 도 2a 내지 도 2c를 참고로 설명한 것과 동일한 동작을 다른 실시예의 프로브 장치에서도 실행할 수 있다. 따라서 반복적인 설명은 생략한다.

(제2 실시예)

다음으로, 도 3을 참고로 하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 프로브 카드를 이용하는 프로브 장치를 설명한다. 도시된 바와 같이, 테스터 보드(4)의 하면에 기밀하게 결합된 밀봉 부재(70)가 제2 실시예에 따른 프로브 장치(100)의 프로브 카드(20)에 부가된다. 밀봉 부재(70)와 테스터 보드(4)가 팽창 가능한 챔버(30)를 구성한다. 즉, 프로브 카드(20)는 팽창 가능한 챔버(30), 회로 보드(60), 송수신기 부품(84, 86), 프로브 보드(9), 복수의 프로브(10) 및 지지 부품(14)으로 구성된다.

밀봉 부재(70)는 제1 실시예에 따른 프로브 카드(2)의 밀봉 부재(7)와 마찬가지로 유연한 재료로 제조되고, 팽창 가능한 챔버(30)의 하부 밀봉 부재로서 기능한다. 지지판(5) 및 테스터 보드(4)에 마련된 가스 유출입구(11)를 통하여 팽창 가능한 챔버(30) 내로 압축가스가 도입되면, 밀봉 부재(70)가 하향으로 팽창된다.

또한, 송수신기 부품(86)과 동일한 높이를 갖는 스페이서(15)가 밀봉 부재(70)의 하면과 회로 보드(60)의 상면 사이에 배치되어 있으므로, 하향으로 팽창된 밀봉 부재(70)는 스페이서(15)와 송수신기 부품(86)을 매개로 회로 보드(60)를 하향으로 가압한다. 스페이서(15)에는 대응 송수신기 부품(86)이 수용되는 개구가 형성되어 있다. 또한, 스페이서(15)의 직경은 밀봉 부재(70)의 직경보다 크다. 따라서 하향으로 팽창된 밀봉 부재(70)의 하향 힘은 회로 보드(60)에 균일하게 전달된다. 한편, 송수신기 부품(86)과 동일한 높이를 갖는 복수의 스페이서(15)가 송수신기 부품(86)들 사이의 영역에 배치될 수도 있다.

밀봉 보드(6)와 마찬가지로, 회로 보드(60)의 상면에는 패드(6a)가 형성되고, 회로 보드(60)의 하면에는 패드(6c)가 형성된다. 송수신기 부품(86)은 패드(6a)를 이용하여 장착된다. 또한, 회로 보드(60)는 패드(6a)를 대응 패드(6c)와 전기 접속시키는 관통 전극(6b)을 구비한다. 프로브 보드(9)는 회로 보드(60)의 하면에 부착된다. 프로브 보드(9)의 하면에 마련된 복수의 프로브(10)와 송수신기 부품(86)은 패드(6a), 관통 전극(6b), 패드(6c) 등을 매개로 전기적으로 접속된다.

팽창 가능한 챔버(30) 아래에 회로 보드(60)를 매달도록 지지 부품(14)이 테스터 보드(4)와 결합된다. 지지 부품(14)이 유연하기 때문에, 압축가스를 도입함으로써 팽창 가능한 챔버(30)가 하향으로 팽창되면, 회로 보드(60)가 하향으로 이동할 수 있다. 또한, 지지 부품(14)은 제1 실시예의 밀봉 부재(7)와 동일한 방식으로 구성되고 테스터 보드(4) 및 회로 보드(60)와 결합될 수도 있다. 그러나 지지 부품(14)이 테스터 보드(4) 및 회로 보드(60)와 반드시 기밀하게 결합되어야 하는 것은 아니다.

본 실시예에 따른 프로브 장치(100)에 있어서는, 테스터로부터의 테스트 신호와 테스트 대상 전자 회로로부터의 출력 신호가 송수신기 부품(84, 86)들 사이에서 비접촉으로 송수신된다. 이에 따라, 테스터와 프로브(10) 사이에 배선이 필요 없게 된다. 따라서 제1 실시예와 동일한 효과 및 이점을 얻을 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 프로브 장치(100)에 있어서는, 팽창 가능한 챔버(30)가 테스터 보드(4)와 밀봉 부재(70)로 구성되고, 송수신기 부품(86)이 밀봉 부재(70)에 부착되지 않는다. 이에 따라, 밀봉 부재(70)에는 송수신기 부품들과 프로브를 전기 접속시키는 관통 전극이 마련되어 있다. 따라서 본 실시예에 따른 프로브 장치(100)는, 팽창 가능한 챔버(30)의 기밀성이 확실하게 유지된다는 점에서 유리하다.

또한, 팽창 가능한 챔버(30)와 지지판(5)을 지지 부품(14)으로부터 분리할 수 있기 때문에, 본 실시예에 따른 프로브 장치(100)는, 프로브 카드(20)를 용이하게 재구성하거나 수리할 수 있다는 이점이 있다.

(제3 실시예)

다음으로, 도 4를 참고로 하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 프로브 카드를 이용하는 프로브 장치를 설명한다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 프로브 장치(101)에 있어서, 팽창 가능한 챔버(31)는 통합 웨이퍼(90), 밀봉 부재(7), 그리고 지지판(5)의 하면에 부착된 테스터 보드(4)로 구성되어 있다. 또한, 팽창 가능한 챔버(31), 송수신기 부품(84), 통합 웨이퍼(90) 및 복수의 프로브(10)가 프로브 카드(21)를 구성한다.

통합 웨이퍼(90)의 상면에는 전자 회로가 형성되고, 통합 웨이퍼(90)의 하면에는 복수의 프로브(10)가 형성된다. 전자 회로는 대응 송수신기 부품(84)과 마주하도록 배치되어 있고, 입력 신호를 처리하는 처리 회로와, 대응 송수신기 부품(84)과의 비접촉 송수신을 가능하게 하는 송수신기 회로(90a)를 구비한다. 또한, 전자 회로와 대응 프로브(10)를 접속하는 관통 전극(90b)이 통합 웨이퍼(90)에 형성된다.

이상의 구성에 의해, 테스터로부터의 테스트 신호는, 대응 송수신기 부품(84)으로부터 통합 웨이퍼(90)의 전자 회로의 송수신기 회로(90a)에 비접촉으로 송신된다. 그 후, 테스트 신호는 통합 웨이퍼(90)의 전자 회로의 송수신기 회로(90a)에 의해 비접촉으로 수신되고, 전자 회로의 처리 회로에 의해 처리되며, 대응 프로브(10)를 매개로 테스트 대상 디바이스(DUT)의 전극 패드에 입력된다. 전극 패드를 통하여 테스트 신호를 입력하면, 테스트 대상 디바이스(DUT)의 테스트 대상 전자 회로는 입력된 테스트 신호에 따라 미리 정해진 전극 패드에 출력 신호를 출력한다. 그 후, 출력 신호는 프로브(10)를 통하여 통합 웨이퍼(90)의 전자 회로에 입력되고, 전자 회로에 의해 처리된다. 그 후, 출력 신호는 전자 회로의 송수신기 회로(90a)로부터 송수신기 부품(84)으로 비접촉으로 송신된 후에, 테스터 보드(4)를 매개로 테스터에 입력된다.

전술한 바와 같이, 제3 실시예의 프로브 장치(101)에 있어서는, 테스터로부터의 테스트 신호와 테스트 대상 전자 회로로부터의 출력 신호가 송수신기 부품(84)과 통합 웨이퍼(90)의 전자 회로의 송수신기 회로(90a) 사이에서 비접촉으로 송수신된다. 이에 따라, 테스터와 프로브(10) 사이의 배선이 필요하지 않게 된다. 따라서 이전의 실시예와 동일한 효과 또는 이점을 얻을 수 있다.

(제4 실시예)

다음으로, 도 5를 참고로 하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 프로브 카드를 사용하는 프로브 장치를 설명한다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 프로브 장치(102)에 있어서, 프로브 카드(22)는 팽창 가능한 챔버(32)와, 하면에 송수신기 부품(84)이 장착되어 있는 테스터 보드(4)와, 송수신기 회로가 형성되어 있는 전자 회로를 갖는 통합 웨이퍼(91)와, 통합 웨이퍼(91)의 하면에 부착된 프로브 보드(9)와, 팽창 가능한 챔버(32)에 통합 웨이퍼(91)를 매달도록 유연한 지지 부품(14)과, 프로브 보드(9)의 하면에 테스트 대상 디바이스(DUT)의 전극 패드에 대응하여 마련된 복수의 프로브(10)로 구성된다.

팽창 가능한 챔버(32)는 이전의 실시예와는 상이하게 독립적인 부재로서 구성된다. 팽창 가능한 챔버(32)는 위에서 보았을 때 대략 원형인 평평한 벌룬의 형상을 갖고, 테스터 보드(4), 지지 부품(14) 및 통합 웨이퍼(91)에 의해 구획된 공간 내에 수용된다. 팽창 가능한 챔버(32)는 폴리이미드 및 폴리에스테르와 같은 수지, 고무 등을 포함한 유연한 재료로 제조될 수 있다. 또한, 팽창 가능한 챔버(32)는 유출입관(11a)에 접속되고, 유출입관(11a)을 통해서만 외부 대기와 가스 연통하게 되어 있다. 유출입관(11a)은 파이프를 통해 압력 제어 유닛(12)에 접속되며, 이러한 접속은 도 5에는 도시하고 있지 않다.

통합 웨이퍼(91)에 있어서는, 제3 실시예의 통합 웨이퍼(90)와 동일한 방식으로, 테스터 보드(4)의 하면에 부착된 대응 송수신기 부품(84)과의 비접촉 송수신을 가능하게 하는 송수신기 회로(91a)를 갖는 전자 회로와, 입력 신호를 처리하는 처리 회로가 형성되어 있다. 또한, 통합 웨이퍼(91)에는, 전자 회로의 출력 단자에 전기 접속되고 통합 웨이퍼(91)를 관통하도록 관통 전극(91b)이 형성된다.

통합 웨이퍼(91)의 관통 전극(91b)과 프로브(10)를 전기 접속시키는 전기 회로가 프로브 보드(9)에 형성된다. 이에 의해, 테스트 신호가 통합 웨이퍼(91)의 전자 회로로부터 대응 프로브(10)로 송신되고, 테스트 대상 디바이스(DUT)의 테스트 대상 전자 회로로부터의 출력 신호가 통합 웨이퍼(91)의 전자 회로에 송신된다.

본 실시예의 프로브 장치(102)에 있어서, 송수신기 부품(84)은 통합 웨이퍼(91)의 전자 회로에 구비된 대응 송수신기 회로(91a)와 비접촉으로 신호의 송수신을 수행하기 때문에, 이전의 실시예와 동일한 효과 또는 이점을 얻을 수 있다.

또한, 압축가스가 압력 제어 유닛(12)으로부터 팽창 가능한 챔버(32) 내로 도입되면, 팽창 가능한 챔버(32)가 팽창되어 통합 웨이퍼(91)를 하향으로 가압한다. 이러한 구성에 의해, 통합 웨이퍼(91)의 하면에 부착된 프로브 보드(9)의 프로브(10)가 테스트 대상 디바이스(DUT)의 대응 전극 패드에 가압된다. 따라서 테스트 대상 디바이스(DUT)를 확실하게 테스트할 수 있다.

또한, 팽창 가능한 챔버(32)가 독립적인 부재로서 구성되어 있기 때문에, 팽창 가능한 챔버(32) 내측의 압축가스가 누설되기 어렵게 된다. 또한, 이러한 팽창 가능한 챔버(32)는 테스터 보드(4), 지지 부품(14) 및 통합 웨이퍼(91)에 의해 둘러싸인 공간에 수용되어 있기 때문에, 예컨대 지지 부품(14)을 테스터 보드(4)에 기밀하게 결합할 필요는 없다. 이에 따라, 지지 부품(14)을 테스터 보드(4)에 분리 가능하게 부착할 수 있어, 지지 부품(14)에 의해 지지된 통합 웨이퍼(91)를 테스트 대상 디바이스(DUT)에 따라 용이하게 교체할 수 있다.

한편, 밀봉 보드(6)[또는 통합 웨이퍼(90 또는 91)]를 통하여 통합 웨이퍼(90 또는 91)에 있어서의 전자 회로의 송수신기 부품(86)[또는 송수신기 회로(90a 또는 91a)]에 전력을 공급할 수 있다. 이 경우에, 밀봉 보드(6)는 다층 기판으로 구성되는 것이 바람직하고, 전력을 공급하기 위한 전기 회로가 다층 기판의 복수의 내층 중 하나에 형성될 수 있으며, 하나의 내층과 전력 공급원(PS)은 배선(L1)에 의해 전기 접속된다(도 6 참조). 밀봉 보드(6)를 통하여 송수신기 부품(86) 등에 전력이 공급될 때, 다수의 배선이 필요하지 않기 때문에, 전력을 공급하는 배선을 위한 공간이 충분하게 유지된다.

또한, 테스터로부터 테스터 보드(4)를 통하여 송수신기 부품(86)에 전력을 공급할 수도 있다. 이 경우에, 테스터 보드(4)는 다층 기판으로 구성되는 것이 바람직하고, 전력을 공급하기 위한 전기 회로가 복수의 내층 중 하나에 형성되며, 전기 회로와 송수신기 부품(86) 등은 배선(L2)을 통하여 전기 접속된다(도 6 참조).

또한, 송수신기 부품(84) 등으로부터 무선 전송(R)에 의해 송수신기 부품(84) 등에 전력이 공급된다(도 6 참조).

본 발명을 여러 실시예를 참고로 하여 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시예로 한정되지 않고, 첨부의 청구범위의 사상 내에서 다양하게 변경되거나 수정될 수 있다.

예컨대, 제2 실시예의 스페이서(15)를 이용하지 않고, 송수신기 부품(86)을 밀봉 부재(70)에 의해 하향으로 가압할 수도 있다.

또한, 제4 실시예의 팽창 가능한 챔버(32)는, 벌룬의 형상 대신에, 상면, 하면 및 벨로우즈형 둘레 측벽으로 구성된 평평한 폐쇄 원통의 형상을 가질 수도 있다. 이러한 팽창 가능한 챔버(32)는, 벨로우즈형 측벽에 기인하여 압축가스를 도입함으로써 팽창될 수 있고, 내부에 도입된 가스를 배기시킴으로써 배기될 수 있다.

또한, 프로브(10)는 캔틸레버 이외에 핀 또는 스프링의 형상을 가질 수도 있다. 또한, 관통 전극(6b, 90b, 91b)을 전기 도전성 페이스트 대신에, 솔더 볼로 형성할 수도 있다.

또한, 프로브 보드(9)를, 예컨대 사이에 정해진 간격을 두고 매트릭스로 배치된 타일 형상을 갖는 복수의 피스로 분리할 수도 있다. 이 경우에, 팽창 가능한 챔버(3 또는 30) 내로 압축가스를 도입하여 상기 프로브 보드(9)를 하향으로 가압하면, 각각의 피스가 하향으로 가압되므로, 밀봉 보드(6)(도 1 참조) 또는 회로 보드(60)(도 3)의 유연성에 의해, 테스트 대상 디바이스(DUT)의 전극 패드들 사이의 높이차 및/또는 테스트 대상 디바이스(DUT)의 휘어짐을 보상할 수 있다.

본 국제 특허 출원은 2009년 6월 2일자로 미국 특허청에 출원된 미국 특허 가출원 제61/183,342호에 관련한 주제를 포함하고 있으며, 이 가출원의 전체 내용은 본원 명세서에 참고로 인용된다.

Claims

웨이퍼에 형성된 전자 회로의 전기적 특징을 테스트하는 테스터에 전기적으로 접속되는 프로브 카드로서,
테스터 보드의 하면에 장착되고 테스터에 전기적으로 접속되는 제1 송수신기 부품;
제1 송수신기 부품에 대향하여 배치되고 제1 송수신기 부품과 비접촉으로 신호를 송수신하는 제2 송수신기 부품;
전자 회로의 대응 전극 패드와 접촉하고 대응 전극 패드와 제2 송수신기 부품을 전기 접속하도록 구성된 복수의 프로브;
가스가 도입됨으로써 팽창되어 복수의 프로브를 테스터 보드로부터 멀어지게 이동시킬 수 있도록 유연성을 갖는 팽창 가능한 챔버
를 구비하는 프로브 카드.
제1항에 있어서, 상기 테스터 보드의 아래에서 테스터 보드에 대향하는 밀봉 보드;
유연성이 있고, 테스터 보드와 밀봉 보드 사이와 기밀하게 결합되는 제1 밀봉 부재
를 더 구비하고,
상기 팽창 가능한 챔버는 테스터 보드, 밀봉 보드 및 제1 밀봉 부재로 구성되고,
상기 제2 송수신기 부품은 밀봉 보드의 상면에 배치되는 것인 프로브 카드.
제2항에 있어서, 밀봉 보드의 하면에 부착되는 프로브 보드를 더 구비하며, 프로브 보드의 하면에 복수의 프로브를 갖는 것인 프로브 카드.
제1항에 있어서, 유연성이 있고, 테스터 보드의 아래에서 테스터 보드와 기밀하게 결합되는 제2 밀봉 부재;
상기 제2 밀봉 부재와 대향하여 테스터 보드에 매달려 있는 회로 보드
를 더 구비하고,
상기 팽창 가능한 챔버는 테스터 보드와 제2 밀봉 부재로 구성되고,
상기 제2 송수신기 부품은 회로 보드의 상면에 배치되어 있는 것인 프로브 카드.
제4항에 있어서, 회로 보드의 하면에 부착된 프로브 보드를 더 구비하고, 프로브 보드의 하면에 복수의 프로브를 갖는 것인 프로브 카드.
제1항에 있어서, 테스터 보드의 아래에서 테스터 보드에 대향하는 제1 통합 웨이퍼;
유연성이 있고, 테스터 보드 및 제1 통합 웨이퍼와 기밀하게 결합되는 제3 밀봉 부재
를 더 구비하고,
상기 팽창 가능한 챔버는 테스터 보드, 제1 통합 웨이퍼 및 제3 밀봉 부재로 구성되고,
제2 송수신기 부품으로서 기능하는 제1 송수신기 회로가 제1 통합 웨이퍼에 집적되어 있는 것인 프로브 카드.
제6항에 있어서, 상기 복수의 프로브는 상기 제1 통합 웨이퍼의 하면에 설치되어 있는 것인 프로브 카드.
제1항에 있어서,
상기 테스터 보드에 대향하도록 테스터 보드의 아래에 테스터 보드에 매달린 제2 통합 웨이퍼;
테스터 보드와 제2 통합 웨이퍼 사이에 배치되고 팽창 가능한 챔버로서 기능하는 확장 가능 부재
를 더 구비하고,
상기 제2 송수신기 부품으로서 기능하는 제2 송수신기 회로가 상기 제2 통합 웨이퍼에 통합되어 있는 것인 프로브 카드.
제8항에 있어서, 상기 제2 통합 웨이퍼의 하면에 복수의 프로브가 설치되는 것인 프로브 카드.
제1항에 있어서, 상기 테스터 보드로부터 배선을 통하여 상기 제2 송수신기 부품에 전력이 공급되는 것인 프로브 카드.
제1항에 있어서, 상기 제1 송수신기 부품으로부터 제2 송수신기 부품으로 무선으로 전력이 전달되는 것인 프로브 카드.
제2항에 있어서, 상기 밀봉 보드를 통하여 제2 송수신기 부품에 전력이 공급되는 것인 프로브 카드.
제4항에 있어서, 상기 회로 보드를 통하여 제2 송수신기 부품에 전력이 공급되는 것인 프로브 카드.
제6항에 있어서, 상기 제1 통합 웨이퍼로부터 배선을 통하여 제2 송수신기 부품에 전력이 공급되는 것인 프로브 카드.
제8항에 있어서, 상기 제2 통합 웨이퍼로부터 배선을 통하여 제2 송수신기 부품에 전력이 공급되는 것인 프로브 카드.