KR101267145B1

KR101267145B1 - 프로브 카드

Info

Publication number: KR101267145B1
Application number: KR1020117017567A
Authority: KR
Inventors: 겐이치 가타오카; 준 모치즈키
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2009-03-12
Filing date: 2010-02-15
Publication date: 2013-05-24
Also published as: KR20110112824A; US20110316576A1; TWI421501B; JP2010210600A; WO2010103892A1; JP5396112B2; TW201107758A

Abstract

본 발명의 프로브 카드는, 회로 기판과, 회로 기판의 아래쪽에 설치되고, 검사시에 피검사체에 접촉하는 복수의 접촉 부재를 지지하는 지지판과, 회로 기판의 아래쪽 및 지지판의 위쪽에 설치되고, 내부에 기체를 봉입 가능하여 가요성을 가지며, 또한 상기 복수의 접촉 부재가 피검사체에 접촉될 때에 이 복수의 접촉 부재에 정해진 접촉 압력을 부여하는 탄성 부재와, 탄성 부재의 내부에 배치되고, 검사시에 상기 회로 기판과 상기 접촉 부재를 전기적으로 접속하는 도전부를 포함하며, 도전부는, 유연성을 갖는 절연층과, 이 절연층에 형성된 배선층을 구비한 도전층을 포함한다.

Description

프로브 카드{PROBE CARD}

본 발명은, 피검사체의 전기적 특성을 검사하기 위한 프로브 카드에 관한 것이다.

예컨대 반도체 웨이퍼(이하,「웨이퍼」라고 함) 상에 형성된 IC, LSI 등의 전자 회로의 전기적 특성의 검사는, 예컨대 프로브 카드와 웨이퍼를 유지하는 배치대 등을 갖는 프로브 장치를 이용하여 행해진다. 프로브 카드는, 통상 웨이퍼 상의 전자 회로의 전극 패드에 접촉되는 복수의 접촉 부재와, 이들 접촉 부재를 하면에서 지지하는 지지판과, 지지판의 상면측에 설치되고, 각 접촉 부재에 검사용 전기 신호를 보내는 회로 기판 등을 구비하고 있다. 그리고, 각 접촉 부재를 웨이퍼의 각 전극 패드에 접촉시킨 상태에서 회로 기판으로부터 각 접촉 부재에 전기 신호를 보냄으로써, 웨이퍼 상의 전자 회로의 검사가 행해지고 있다.

이러한 전자 회로의 전기적 특성의 검사를 적정(適正)하게 행하기 위해서는, 접촉 부재와 전극 패드를 정해진 접촉 압력에 의해 접촉시킬 필요가 있다. 그래서, 종래부터, 회로 기판과, 접촉 부재를 지지하는 지지판 사이에, 내부에 기체 등을 봉입한 신축 가능한 유체 챔버를 설치하는 것이 제안되어 있다. 지지판 상에는, 접촉 부재와 접속된 배선이 형성되어 있고, 이 지지판은, 유체 챔버의 외측까지 연장되어 있다. 이 유체 챔버의 외측에 있어서, 지지판의 배선이 회로 기판에 접속되고, 이에 따라, 접촉 부재와 회로 기판이 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 전자 회로의 검사시에는, 유체 챔버에 기체 등을 유입시켜 지지판을 가압함으로써, 접촉 부재와 전극 패드를 정해진 접촉 압력에 의해 접촉시키고 있다(특허문헌 1).

일본국 특허 공개 평성7-94561호 공보

그런데, 최근, 전자 회로의 패턴의 미세화가 진행되어 전극 패드가 미세화되고, 또한, 전극 패드의 간격이 좁아지고 있다. 또한, 웨이퍼 자체도 대형화되고 있기 때문에, 웨이퍼 상에 형성되는 전극 패드의 수가 매우 증가되고 있다. 이에 따라, 프로브 카드에도 매우 다수의 접촉 부재나 대응하는 배선을 설치할 필요가 있다.

이러한 상황 하에서 전술한 바와 같이 유체 챔버의 외측에서 지지판의 배선과 회로 기판을 접속하려고 하면, 이 유체 챔버 외측의 좁은 영역 내에서, 매우 좁은 간격으로 배선을 형성해야 하므로 현실적으로는 곤란하였다.

또한, 유체 챔버의 외측에 배선을 배치한 경우, 접촉 부재와 회로 기판까지의 배선 길이가 각 접촉 부재에 있어서 상이하기 때문에, 검사시에 회로 기판으로부터 접촉 부재로 보내어지는 전기 신호의 전달 방법이 각 접촉 부재에 있어서 상이한 경우가 있었다. 이 때문에, 피검사체의 전기적 특성을 적절하게 검사할 수 없었다.

본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 다수의 전극 패드가 형성된 웨이퍼 등의 피검사체의 전기적 특성의 검사에 있어서, 피검사체와 접촉 부재와의 접촉을 안정시키면서, 검사를 적절하게 행하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 피검사체의 전기적 특성을 검사하기 위한 프로브 카드로서, 회로 기판과, 상기 회로 기판의 아래쪽에 설치되고, 검사시에 피검사체에 접촉하는 복수의 접촉 부재를 지지하는 지지판과, 상기 회로 기판의 아래쪽 및 상기 지지판의 위쪽에 설치되고, 내부에 기체를 봉입 가능하여 가요성을 가지며, 또한 상기 복수의 접촉 부재가 피검사체에 접촉할 때에 이 복수의 접촉 부재에 정해진 접촉 압력을 부여하는 탄성 부재와, 상기 탄성 부재의 내부에 배치되고, 검사시에 상기 회로 기판과 상기 접촉 부재를 전기적으로 접속하는 도전부를 포함하며, 상기 도전부는, 유연성을 갖는 절연층과, 이 절연층에 형성된 배선층을 구비한 도전층을 포함하고 있다.

본 발명에 따르면, 검사시에 회로 기판과 접촉 부재를 전기적으로 접속하는 도전부는, 회로 기판의 아래쪽 및 지지판의 위쪽에 설치된 탄성 부재 내에 설치되기 때문에, 종래와 같이 좁은 영역 내에 매우 좁은 간격으로 배선을 형성할 필요가 없고, 접촉 부재의 간격과 동일한 정도의 간격으로 도전부를 무리없이 배치할 수 있다. 따라서, 본 발명의 프로브 카드는, 다수의 전극 패드가 형성된 웨이퍼 등의 피검사체에도 대응할 수 있다.

또한, 회로 기판과 지지판 사이에는 탄성 부재가 설치되어 있기 때문에, 탄성 부재가 지지판을 눌러 피검사체와 접촉 부재를 정해진 접촉 압력에 의해 안정적으로 접촉시킬 수 있다. 게다가, 각 도전층이 유연성을 갖는 절연층을 구비하고 있기 때문에, 도전부는 상하 방향으로 신축할 수 있다. 그렇게 하면, 검사시에 피검사체와 접촉 부재를 정해진 접촉 압력에 의해 접촉시키기 위해서, 탄성 부재에 의해 접촉 부재가 아래쪽으로 눌려 이동했을 경우에도, 도전부가 상하 방향으로 신장되어 회로 기판과 접촉 부재와의 전기적 접속을 확실하게 유지할 수 있다.

게다가, 도전부가 지지판의 위쪽에 설치되어 있기 때문에, 각 접촉 부재에 있어서, 이 접촉 부재와 회로 기판 사이의 배선 길이가 동일해진다. 따라서, 회로 기판으로부터 접촉 부재로 보내어지는 전기 신호의 전달 방법이 각 접촉 부재에 있어서 동일해진다.

따라서, 본 발명의 프로브 카드를 이용하면, 피검사체의 전기적 특성을 적절하게 검사할 수 있다.

별도의 관점에 따른 본 발명은, 피검사체의 전기적 특성을 검사하기 위한 프로브 카드로서, 회로 기판과, 상기 회로 기판의 아래쪽에 설치되고, 검사시에 피검사체에 접촉하는 복수의 접촉 부재를 지지하는 지지판과, 상기 회로 기판과 상기 지지판 사이에 설치되고, 상기 복수의 접촉 부재가 피검사체에 접촉할 때에 이 복수의 접촉 부재에 정해진 접촉 압력을 부여하는 탄성 부재와, 상기 회로 기판의 아래쪽 또한 상기 지지판의 위쪽에 설치되고, 검사시에 상기 회로 기판과 상기 접촉 부재를 전기적으로 접속하는 도전부를 포함하며, 상기 도전부는, 상하 방향으로 배치된 복수의 도전층을 포함하고, 최상층의 상기 도전층에 있어서, 하나의 단부(端部)는 검사시에 상기 회로 기판과 전기적으로 접속되며, 다른 단부는 이 도전층의 하측에 배치된 도전층의 단부와 고정되고 또한 전기적으로 접속되며, 최하층의 상기 도전층에 있어서, 하나의 단부는 검사시에 상기 접촉 부재와 전기적으로 접속되고, 다른 단부는 이 도전층의 상측에 배치된 도전층의 단부와 고정되고 또한 전기적으로 접속되며, 상기 최상층의 도전층과 상기 최하층의 도전층 사이에 중간층의 상기 도전층이 배치되어 있는 경우에는, 이 중간층의 도전층의 하나의 단부는 이 도전층의 상측에 배치된 도전층의 단부와 고정되고 또한 전기적으로 접속되며, 다른 단부는 이 도전층의 하측에 배치된 도전층의 단부와 고정되고 또한 전기적으로 접속되며, 상기 도전층은, 유연성을 갖는 절연층과, 이 절연층에 형성된 배선층을 갖고 있다.

본 발명에 따르면, 피검사체의 전기적 특성의 검사에 있어서, 피검사체와 접촉 부재와의 접촉을 안정시키면서, 검사를 적절하게 행할 수 있다.

도 1은 본 실시형태에 따른 프로브 카드를 갖는 프로브 장치의 구성의 개략을 나타낸 종단면도이다.
도 2는 프로브 카드의 구성의 개략을 나타낸 횡단면도이다.
도 3은 도전부의 구성의 개략을 나타낸 종단면도이다.
도 4는 도전층의 사시도이다.
도 5는 복수의 절연층과 복수의 배선층이 형성된 절연막의 평면도이다.
도 6은 프로브 장치를 이용하여 검사를 행하는 모습을 나타낸 설명도이다.
도 7은 프로브 장치를 이용하여 검사를 행하는 모습을 나타낸 설명도이다.
도 8은 다른 실시형태에 따른 도전부의 구성의 개략을 나타낸 종단면도이다.
도 9는 다른 실시형태에 따른 절연막의 평면도이다.
도 10은 다른 실시형태에 따른 도전부의 구성의 개략을 나타낸 종단면도이다.
도 11은 다른 실시형태에 따른 프로브 장치의 구성의 개략을 나타낸 종단면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 도 1은 본 실시형태에 따른 프로브 카드를 갖는 프로브 장치(1)의 구성의 개략을 나타낸 종단면도이다.

프로브 장치(1)에는, 예컨대 프로브 카드(2)와, 피검사체로서의 웨이퍼(W)를 배치하는 배치대(3)가 설치되어 있다. 프로브 카드(2)는, 배치대(3)의 위쪽에 배치되어 있다.

프로브 카드(2)는, 예컨대 전체가 대략 원반 형상으로 형성되어 있다. 프로브 카드(2)는, 배치대(3)에 배치된 웨이퍼(W)에 검사용 전기 신호를 보내기 위한 회로 기판(10)과, 검사시에 웨이퍼(W)의 전극 패드(U)에 접촉하는 복수의 접촉 부재로서의 프로브(11)를 하면에서 지지하는 지지판(12)을 포함한다.

회로 기판(10)은, 예컨대 대략 원반 형상으로 형성되고, 도시하지 않은 테스터에 전기적으로 접속되어 있다. 회로 기판(10)의 내부에는, 프로브(11)와의 사이에서 검사용 전기 신호를 전송하기 위한, 도시하지 않은 전자 회로가 실장되어 있다. 테스터로부터의 검사용 전기 신호는, 회로 기판(10)의 전자 회로를 통해 프로브(11)에 송수신된다. 회로 기판(10)의 하면에는, 복수의 접속 단자(13)가 지지판(12)의 프로브(11)에 대응하여 배치되어 있다. 이 접속 단자(13)는 회로 기판(10)의 전자 회로의 일부로서 형성되어 있다.

회로 기판(10)의 상면측에는, 회로 기판(10)을 보강하는 보강 부재(14)가 회로 기판(10)과 평행하게 설치되어 있다. 보강 부재(14)는, 예컨대 대략 원반 형상으로 형성되어 있다. 회로 기판(10)의 외주부에는, 홀더(15)가 설치되어 있다. 이 홀더(15)에 의해 회로 기판(10)과 보강 부재(14)가 유지되어 있다.

지지판(12)은, 예컨대 대략 원반 형상으로 형성되고, 배치대(3)와 대향하도록 회로 기판(10)의 복수의 접속 단자(13)의 아래쪽에 배치되어 있다. 또한, 지지판(12)의 하면에서 지지되는 복수의 프로브(11)는, 웨이퍼(W)의 전극 패드(U)에 대응하여 배치되어 있다. 지지판(12)의 상면에는, 복수의 접속 단자(16)가 설치되어 있다. 이 접속 단자(16)는, 접속 배선(17)을 통해 각 프로브(11)와 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 프로브(11)에는, 예컨대 니켈 코발트 등의 금속 도전성 재료가 이용된다. 또한, 지지판(12)에는, 절연성이 있고, 웨이퍼(W)와 거의 같은 열팽창률을 갖는 재료가 이용되며, 예컨대 세라믹이나 유리 등의 절연성 재료 또는 표면이 코팅된 도전성 재료가 이용된다.

지지판(12)의 외주 상면에는, 도 2에 도시된 바와 같이 탄성을 갖는 지지 부재(18)가 둥근 고리 형상으로 설치되어 있다. 지지 부재(18)는, 도 1에 도시된 바와 같이 회로 기판(10)에 접속되어 지지판(12)을 지지하고 있다. 또한, 지지 부재(18)는, 예컨대 홀더(15)에 접속되어 있어도 좋다.

회로 기판(10)과 지지판(12) 사이에는, 탄성 부재로서의 유체 챔버(20)가 설치되어 있다. 유체 챔버(20)는, 지지판(12)의 상면의 거의 전체면을 덮도록 설치되어 있다. 이 유체 챔버(20)는, 내부에 기체, 예컨대 압축 공기를 봉입할 수 있고, 또한 가요성을 갖고 있다. 유체 챔버(20)에는, 내부에 압축 공기를 유입 및 유출시키기 위한 급기관(21)이 설치되어 있다. 급기관(21)은, 도시하지 않은 압축 공기 공급원에 접속되어 있다. 그리고, 유체 챔버(20) 내에 정해진 양의 압축 공기가 봉입되면, 유체 챔버(20)는 상하 방향으로 팽창하여 유체 챔버(20)의 상면은 회로 기판(10)의 하면과 압접하고, 또한 유체 챔버(20)의 하면은 지지판(12)의 상면과 압접하도록 되어 있다. 이 때, 보강 부재(14)가 고정되어 있기 때문에, 지지판(12)을 수평면 내에서 균일하게 아래쪽으로 눌러 이동시킬 수 있고, 이 지지판(12)에 지지되어 있는 복수의 프로브(11)도 아래쪽으로 이동시킬 수 있다. 이렇게 해서, 유체 챔버(20)는, 검사시에 복수의 프로브(11)에 정해진 접촉 압력을 부여할 수 있다. 또한, 유체 챔버(20)의 수평 방향의 이동을 방지하기 위해서, 유체 챔버(20)의 하면은, 지지판(12)의 상면에 접착되어 있어도 좋거나 또는 유체 챔버(20)의 주위에 도시하지 않은 가이드를 설치하여도 좋다. 또한, 유체 챔버(20)는, 예컨대 2장의 가요성막 사이에 후술하는 복수의 도전부(30)를 배치한 후, 이 2장의 가요성막을 밀봉함으로써 형성된다.

유체 챔버(20)의 내부에는, 검사시에 회로 기판(10)의 접속 단자(13)와 지지판(12)의 프로브(11)를 전기적으로 접속하는 복수의 도전부(30)가 설치되어 있다. 도전부(30)는, 접속 단자(13) 및 프로브(11)와 대응하는 위치에 배치되고, 즉 회로 기판(10)의 아래쪽 및 지지판(12)의 위쪽에 배치되어 있다. 또한, 복수의 도전부(30)는, 도 2에 도시된 바와 같이 유체 챔버(20) 내에 수평 방향으로 나란히 배치되어 있다.

도전부(30)는, 도 3에 도시된 바와 같이 상하 방향으로 배치된 복수, 예컨대 4층의 도전층(31, 32, 33, 34)을 갖고 있다. 또한, 도 3은, 예컨대 검사시에 유체 챔버(20)가 팽창한 경우를 나타내고 있다. 또한, 도전층의 적층수는, 본 실시형태에 한정되지 않고, 5층 이상이어도 좋고, 또한 3층 이하여도 좋다.

도전부(30)는, 측면에서 보아 지그재그 형상으로 신장되어 있다. 그리고, 수평 방향으로 인접한 도전부(30, 30)의 도전층(31, 31)은, 전체적으로 위쪽으로 볼록하게 만곡되도록 배치되어 있다. 또한, 도전층(32, 32)은, 전체적으로 아래쪽으로 볼록하게 만곡되도록 배치되어 있다. 이것에 의해, 도전층(31, 31)과 도전층(32, 32) 사이에는, 도 4에 도시된 바와 같이 양측이 개구된 공간부(35)가 형성되어 있다. 또한, 도전층(33, 34)도 마찬가지로 배치되어 있고, 인접한 도전부(30)의 도전층(33, 33)과 도전층(34, 34) 사이에는 공간부(35)가 형성되어 있다. 또한, 도전층이 볼록하게 만곡된다고 하는 것은, 반드시 도전층이 연속적으로 만곡되어 있을 필요는 없고, 도전층이 코너부를 갖는 경우여도, 전체적으로 만곡되어 있으면 된다.

도전층(31)은, 도 3에 도시된 바와 같이 예컨대 FPC(Flexible Printed Circuits)로서, 유연성을 갖는 예컨대 수지막의 절연층(40)과, 절연층(40)의 하면에 형성된 배선층(41)을 갖고 있다. 절연층(40)의 단부(端部)에는 도통부(42)가 형성되고, 도통부(42)는 배선층(41)에 접속되어 있다.

도전층(31)의 절연층(40)은, 도 5에 도시된 바와 같이 하나의 절연막(43)에 수평 방향으로 복수개 형성되어 있다. 복수의 절연층(40)은, 절연막(43)에 형성된 복수의 노치(44)에 의해 평면에서 보아 사각 형상으로 구획되어 형성되어 있다. 이러한 구성에 의해, 절연층(40)은, 노치(44)가 마련되어 있지 않은 기단부(45)를 중심으로 상하 이동 가능하게 되어 있다. 또한, 절연층(40)의 표면에는, 복수의 배선층(41)이 수평 방향으로 나란히 배치되어 있다. 그리고, 예컨대 포토리소그래피 기술이나 에칭 기술 등을 이용하여 복수의 배선층(41)을 절연막(43) 상의 정해진 위치에 일괄적으로 형성한 후, 이 절연막(43)에 복수의 노치(44)를 마련하여 복수의 절연층(40)을 형성한다. 따라서, 복수의 절연층(40)과 복수의 배선층(41)을 일괄적으로 형성할 수 있다.

도전층(32∼34)도, 도전층(31)과 마찬가지로 절연층(40), 배선층(41) 및 도통부(42)를 갖고 있다. 또한, 도전층(32∼34)의 복수의 절연층(40)과 복수의 배선층(41)도, 하나의 절연막(43)에 일괄적으로 형성된다. 즉, 도 2에 도시된 수평 방향으로 나란히 배치된 복수의 도전부(30)에 있어서, 동일한 높이에 위치하는 도전층이 하나의 절연막(43)에 일괄적으로 형성된다.

도전층(31, 32) 사이에 있어서, 도전층(31)의 배선층(41)의 단부와, 도전층(32)의 절연층(40)의 단부에 형성된 도통부(42)는, 예컨대 납땜에 의해 고정되어 접속되어 있다. 또한, 도전층(32, 33) 사이 및 도전층(33, 34) 사이에 있어서도, 마찬가지로, 배선층(41)의 단부와 도통부(42)의 단부는, 예컨대 납땜에 의해 고정되어 접속되어 있다. 또한, 도전층(32)에 있어서, 상측의 도전층(31)과 접속되는 하나의 단부와 하측의 도전층(33)과 접속되는 다른 단부는 대향하고 있다. 마찬가지로, 도전층(33)에 있어서도, 상측의 도전층(32)과 접속되는 하나의 단부와 하측의 도전층(34)과 접속되는 다른 단부는 대향하고 있다.

또한, 도전층(31)의 단부와 도전층(32)의 단부는, 예컨대 수지(46)에 의해 밀봉되어 있다. 마찬가지로, 도전층(33)의 단부와 도전층(34)의 단부도, 예컨대 수지(46)에 의해 밀봉되어 있다.

최상층의 도전층(31)의 배선층(41) 단부에 형성된 도통부(42)는, 유체 챔버(20)에 형성된 접속부(50)에 접속되어 있다. 접속부(50)는, 도전성을 가지며, 회로 기판(10)의 접속 단자(13)에 대응하는 위치에 배치되어 있다. 접속부(50)는, 예컨대 유체 챔버(20)에 형성된 관통 구멍에 도전성 페이스트를 충전한 후, 이 도전성 페이스트를 가열함으로써 형성되어 있다. 그리고, 이 접속부(50)가 접속 단자(13)와 접촉함으로써, 도전부(30)의 도전층(31)과 접속 단자(13)가 전기적으로 접속된다. 즉, 이 접속부(50)에 의해, 유체 챔버(20) 내부의 기밀성을 유지하면서, 도전부(30)와 접속 단자(13)를 전기적으로 접속할 수 있다. 또한, 접속부(50)는, 전술한 유체 챔버(20)의 관통 구멍에 땜납볼을 넣고, 이 땜납볼을 가열 용융시켜 형성하여도 좋다.

최하층의 도전층(34)의 배선층(41) 단부는, 유체 챔버(20)에 형성된, 다른 접속부로서의 접속부(51)에 접속되어 있다. 접속부(51)는, 도전성을 가지며, 지지판(12)의 접속 단자(16)에 대응하는 위치에 배치되어 있다. 접속부(51)는, 예컨대 유체 챔버(20)에 형성된 관통 구멍에 소위 와이어 본딩을 행함으로써 형성되어 있다. 즉, 유체 챔버(20)의 관통 구멍에 와이어(52)를 삽입하고, 와이어(52)의 선단이 돌출되도록 관통 구멍 내에 수지(53)를 충전한다. 그리고, 와이어(52)의 선단을 덮도록 관통 구멍 내에 도전성 페이스트(54)를 충전하여 접속부(51)가 형성된다. 그리고, 이 접속부(51)가 접속 단자(16)와 접촉함으로써, 도전부(30)의 도전층(32)과 접속 단자(16)가 전기적으로 접속되고, 이 도전층(32)과 프로브(11)가 전기적으로 접속된다. 즉, 이 접속부(51)에 의해, 유체 챔버(20)의 내부의 기밀성을 유지하면서, 도전부(30)와 프로브(11)를 전기적으로 접속할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서, 접속부(51)는 지지판(12)의 상면에 설치된 접속 단자(16)에 접촉되지만, 접속부(51)가 지지판(12)을 두께 방향으로 관통하여 설치되고, 이 접속부(51)는 지지판(12)의 하면측에 설치된 도시하지 않은 접속 단자에 접촉하도록 하여도 좋다.

배치대(3)는, 예컨대 수평 방향 및 수직 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있고, 배치된 웨이퍼(W)를 3차원 이동시킬 수 있다.

본 실시형태에 따른 프로브 장치(1)는 이상과 같이 구성되어 있고, 프로브 장치(1)에서 행해지는 웨이퍼(W)의 전자 회로의 전기적 특성의 검사 방법에 대해서 설명한다.

검사의 개시시에는, 도 6에 도시된 바와 같이 유체 챔버(20)의 내부에는, 압축 공기가 공급되어 있지 않고, 유체 챔버(20)는 압축된 상태로 되어 있다. 또한, 이 유체 챔버(20) 내의 도전부(30)도 신장되지 않고, 도전부(30)의 도전층(31∼34)은 수평으로 적층되어 있다.

그리고, 웨이퍼(W)가 배치대(3)에 배치되면, 도 7에 도시된 바와 같이 배치대(3)가 정해진 위치까지 상승한다. 이것과 동시에 또는 그 후, 유체 챔버(20) 내에 급기관(21)으로부터 압축 공기가 공급되고, 이 유체 챔버(20) 내에 정해진 양의 압축 공기가 봉입된다. 그렇게 하면, 유체 챔버(20)는, 상하 방향으로 팽창되어 지지판(12)을 수평면 내에서 균일하게 아래쪽으로 누른다. 이 때, 유체 챔버(20) 내의 도전부(30)도, 유체 챔버(20)의 팽창과 함께 상하 방향으로 신장된다. 눌려진 지지판(12)은 아래쪽으로 이동하고, 지지판(12)에 지지된 복수의 프로브(11)도 아래쪽으로 이동한다. 그리고, 각 프로브(11)가 웨이퍼(W)의 각 전극 패드(U)에, 정해진 접촉 압력에 의해 접촉된다.

또한, 유체 챔버(20)의 상하 방향의 팽창에 따라, 유체 챔버(20)의 접속부(50, 51)가 회로 기판(10)의 접속 단자(13) 및 지지판(12)의 접속 단자(16)에 각각 접속된다. 이에 따라, 회로 기판(10)과 전극 패드(U)가 전기적으로 접속된다.

그리고, 웨이퍼(W)가 정해진 접촉 압력에 의해 프로브(11)에 압착된 상태로, 회로 기판(10)으로부터 검사용 전기 신호가, 접속부(50), 도전부(30), 접속부(51), 접속 단자(16), 접속 배선(17) 및 프로브(11)를 차례로 통과하여 웨이퍼(W) 상의 각 전극 패드(U)로 보내어져 웨이퍼(W) 상의 전자 회로의 전기적 특성이 검사된다.

이상의 실시형태에 따르면, 검사시에 회로 기판(10)과 프로브(11)를 전기적으로 접속하는 도전부(30)는, 회로 기판(10)의 아래쪽 및 지지판(12)의 위쪽에 설치되어 있기 때문에, 종래와 같이 좁은 영역 내에 매우 좁은 간격으로 배선을 형성할 필요가 없고, 프로브(11)의 간격과 같은 정도의 간격으로 복수의 도전부(30)를 무리없이 배치할 수 있다. 따라서, 본 실시형태의 프로브 카드(2)는, 웨이퍼(W) 상에 다수의 전극 패드(U)가 형성된 경우라도 대응할 수 있다.

또한, 회로 기판(10)과 지지판(12) 사이에는 가요성을 갖는 유체 챔버(20)가 설치되어 있기 때문에, 유체 챔버(20) 내에 정해진 양의 압축 공기를 봉입함으로써, 유체 챔버(20)를 팽창시켜 지지판(12)을 수평면 내에서 균일하게 누를 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)의 전극 패드(U)와 프로브(11)를 정해진 접촉 압력에 의해 안정적으로 접촉시킬 수 있다.

또한, 도전부(30)의 인접한 도전층의 단부끼리가 고정되고, 또한 각 도전층(31∼34)이 유연성을 갖는 절연층(40)을 각각 구비하고 있기 때문에, 도전부(30)는 상하 방향으로 지그재그 형상으로 신축될 수 있다. 그렇다면, 검사시에 유체 챔버(20) 내에 정해진 양의 압축 공기가 봉입되어 이 유체 챔버(20)가 상하 방향으로 팽창되어도, 도전부(30)가 상하 방향으로 신장되어 회로 기판(10)과 프로브(11)의 전기적 접속을 유지할 수 있다.

또한, 도전부(30)에는, 도전층(31∼34)이 상하 방향으로 복수개 적층되어 있기 때문에, 도전부(30)의 유연성이나 신축성을 높일 수 있다. 이것에 의해, 유체 챔버(20)의 상하 방향의 팽창량이 많은 경우에도, 도전부(30)는 상하 방향으로 신장될 수 있어, 회로 기판(10)과 프로브(11)의 전기적 접속을 확실하게 유지할 수 있다.

또한, 도전부(30)가 지지판(12)의 위쪽에 연신하여 설치되어 있기 때문에, 각 프로브(11)에 있어서, 프로브(11)와 회로 기판(10) 사이의 배선 길이가 동일해진다. 따라서, 회로 기판(10)으로부터 프로브(11)로 보내어지는 전기 신호의 전달방법이, 각 프로브(11)에 있어서 같아진다.

이상과 같이, 본 실시형태의 프로브 카드(2)를 이용하면, 웨이퍼(W)의 전극 패드(U)와 프로브(11)를 정해진 접촉 압력에 의해 안정적으로 접촉시키면서, 웨이퍼(W) 상의 전자 회로의 전기적 특성을 적절하게 검사할 수 있다.

또한, 복수의 도전부(30)에 있어서, 하나의 절연막(43)에 복수의 절연층(40)과 복수의 배선층(41)을 일괄적으로 형성할 수 있기 때문에, 프로브(11)마다 배선층을 형성하는 경우에 비하여 매우 용이하게 형성할 수 있고, 프로브 카드(2)의 제조 비용을 각별히 저렴하게 할 수 있다. 또한, 포토리소그래피 기술이나 에칭 기술 등을 이용하고 있기 때문에, 이들 복수의 배선층(41)을 정밀도 좋게 형성할 수 있고, 적절한 검사를 행할 수 있다.

이상의 실시형태의 프로브 카드(2)에 있어서, 도전부(30)의 구성 및 배치는, 상기 실시형태로 한정되지 않는다.

예컨대 도 8에 도시된 바와 같이, 도전부(30)에 있어서, 2층의 도전층(31, 32)을 적층하여도 좋다. 또한, 하측의 도전층(32)에 있어서, 절연층(40)의 상면에 배선층(41)을 형성하고, 상측의 도전층(31)의 배선층(41)의 단부와 하측의 도전층(32)의 배선층(41)의 단부를 직접 접속하여도 좋다. 또한, 수평 방향으로 배치된 복수의 도전부(30)에 있어서, 상기 실시형태에 나타낸 바와 같이 공간부(35)를 형성하지 않는 배치로 하여도 좋다. 즉, 도전층(31, 32) 사이에서 형성되는 개구 부분이, 한 방향을 향하도록 배치되어도 좋다. 이 경우, 도 9에 도시된 바와 같이 절연막(43)에 있어서, 노치(44)의 개구 부분도 한 방향을 향하도록 형성된다. 또한, 상기 실시형태에 있어서, 프로브 카드(2)의 그 이외의 구성에 대해서는 상기 실시형태와 동일하므로, 설명을 생략한다.

또한, 예컨대 도 10에 도시된 바와 같이, 도전부(30)에 있어서, 3층의 도전층(31∼33)을 적층하여도 좋다. 또한, 상기 실시형태에 있어서, 도전층(31∼33) 및 프로브 카드(2)의 그 이외의 구성에 대해서는 상기 실시형태와 동일하므로, 설명을 생략한다.

또한, 도전부(30)의 각 도전층(31, 32)은, 복수의 절연층(40) 및 복수의 배선층(41)이 교대로 상하 방향으로 적층된 다층 배선 구조로 하여도 좋다.

이상의 어느 하나의 실시형태에 있어서도, 도전부(30)는 상하 방향으로 신축할 수 있기 때문에, 웨이퍼(W)의 전극 패드(U)와 프로브(11)를 정해진 접촉 압력에 의해 안정적으로 접촉시키면서, 웨이퍼(W) 상의 전자 회로의 전기적 특성을 적절하게 검사할 수 있다.

이상의 실시형태에서는, 탄성 부재로서 유체 챔버(20)를 이용하고 있었지만, 검사시의 복수의 프로브(11)에 정해진 접촉 압력을 부여할 수 있는 것이면 이것에 한정되지 않는다. 예컨대 도 11에 도시된 바와 같이, 탄성 부재로서 액츄에이터(60)를 이용하여도 좋다. 그리고, 이 액츄에이터(60)를 회로 기판(10)과 지지판(12) 사이에 복수개 설치하고, 이 복수의 액츄에이터(60) 사이에 복수의 도전부(30)를 배치하여도 좋다.

본 실시형태의 액츄에이터(60)는, 예컨대 공기에 의해 일정 방향으로 일정한 추력(推力)을 발생시키는 것이다. 이러한 경우에도, 액츄에이터(60) 내에 정해진 양의 공기를 유입시킴으로써 지지판(12)을 눌러 각 프로브(11)와 웨이퍼(W)의 각 전극 패드(U)를 정해진 접촉 압력에 의해 안정적으로 접촉시킬 수 있다. 또한, 액츄에이터(60)에는, 전기 에너지에 의해 일정한 추력을 발생시키는 것을 이용하여도 좋다.

이상의 실시형태의 유체 챔버(20)에 있어서, 회로 기판(10)측의 접속부(50)를, 전술한 접속부(51)와 동일한 구성으로 형성하여도 좋다. 또한, 지지판(12)측의 접속부(51)를, 전술한 접속부(50)와 동일한 구성으로 형성하여도 좋다.

또한, 이상의 실시형태에서는, 접촉 부재로서 프로브(11)를 이용하였지만 이것에 한정되지 않는다. 예컨대 접촉 부재로서, 캔틸레버형의 프로브 등, 여러 가지 접촉 부재를 이용할 수 있다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시형태에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 당업자라면, 특허청구범위에 기재된 사상의 범주 내에서 각종 변경예 또는 수정예에 상도(想到)할 수 있는 것은 분명하며, 이들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다. 본 발명은 이 예에 한정되지 않고 다양한 양태를 채용할 수 있는 것이다. 발명은, 기판이 웨이퍼 이외의 FPD(플랫 패널 디스플레이), 포토마스크용 마스크 레티클 등의 다른 기판인 경우에도 적용할 수 있다.

본 발명은, 예컨대 반도체 웨이퍼 등의 피검사체의 전기적 특성을 검사할 때에 유용하다.

1 : 프로브 장치 2 : 프로브 카드
3 : 배치대 10 : 회로 기판
11 : 프로브 12 : 지지판
13 : 접속 단자 14 : 보강 부재
15 : 홀더 16 : 접속 단자
17 : 접속 배선 18 : 지지 부재
20 : 유체 챔버 21 : 급기관
30 : 도전부 31∼34 : 도전층
35 : 공간부 40 : 절연층
41 : 배선층 42 : 도통부
43 : 절연막 44 : 노치
45 : 기단부 46 : 수지
50, 51 : 접속부 52 : 와이어
53 : 수지 54 : 도전성 페이스트
60 : 액츄에이터 U : 전극 패드
W : 웨이퍼

Claims

피검사체의 전기적 특성을 검사하기 위한 프로브 카드로서,
회로 기판과,
상기 회로 기판의 아래쪽에 설치되고, 검사시에 피검사체에 접촉하는 복수의 접촉 부재를 지지하는 지지판과,
상기 회로 기판의 아래쪽 및 상기 지지판의 위쪽에 설치되고, 내부에 기체를 봉입 가능하여 가요성을 가지며, 또한 상기 복수의 접촉 부재가 피검사체에 접촉할 때에 이 복수의 접촉 부재에 정해진 접촉 압력을 부여하는 탄성 부재로서, 상기 탄성 부재의 상면은 상기 회로 기판의 하면과 압접하고 상기 탄성 부재의 하면은 상기 지지판의 상면과 압접하는 탄성 부재와,
상기 탄성 부재의 상면 및 하면으로 둘러싸인 영역의 내부에 배치되고, 검사시에 상기 회로 기판과 상기 접촉 부재를 전기적으로 접속하는 도전부를 포함하며,
상기 도전부는, 유연성을 갖는 절연층과, 이 절연층에 형성된 배선층을 구비한 도전층을 포함하는 것인 프로브 카드.
제1항에 있어서, 상기 탄성 부재에 있어서, 상기 도전층의 하나의 단부(端部)에 대응하는 위치에는, 상기 도전부와 상기 회로 기판을 전기적으로 접속하기 위한 접속부가 형성되고,
상기 탄성 부재에 있어서, 상기 도전층의 다른 단부에 대응하는 위치에는, 상기 도전부와 상기 접촉 부재를 전기적으로 접속하기 위한 다른 접속부가 형성되며,
상기 접속부와 상기 다른 접속부는, 상기 탄성 부재의 내부의 기밀성을 유지하고 있는 것인 프로브 카드.
피검사체의 전기적 특성을 검사하기 위한 프로브 카드에 있어서,
회로 기판과,
상기 회로 기판의 아래쪽에 설치되고, 검사시에 피검사체에 접촉하는 복수의 접촉 부재를 지지하는 지지판과,
상기 회로 기판과 상기 지지판 사이에 설치되고, 상기 복수의 접촉 부재가 피검사체에 접촉할 때에 이 복수의 접촉 부재에 정해진 접촉 압력을 부여하는 탄성 부재와,
상기 회로 기판의 아래쪽 및 상기 지지판의 위쪽에 설치되고, 검사시에 상기 회로 기판과 상기 접촉 부재를 전기적으로 접속하는 도전부를 포함하며,
상기 도전부는, 상하 방향으로 배치된 복수의 도전층을 포함하고,
최상층의 상기 도전층에 있어서, 하나의 단부는 검사시에 상기 회로 기판과 전기적으로 접속되고, 다른 단부는 이 도전층의 하측에 배치된 도전층의 단부와 고정되고 또한 전기적으로 접속되며,
최하층의 상기 도전층에 있어서, 하나의 단부는 검사시에 상기 접촉 부재와 전기적으로 접속되고, 다른 단부는 이 도전층의 상측에 배치된 도전층의 단부와 고정되고 또한 전기적으로 접속되며,
상기 최상층의 도전층과 상기 최하층의 도전층 사이에 중간층의 상기 도전층이 배치되어 있는 경우에는, 이 중간층의 도전층의 하나의 단부는 이 도전층의 상측에 배치된 도전층의 단부와 고정되고 또한 전기적으로 접속되며, 다른 단부는 이 도전층의 하측에 배치된 도전층의 단부와 고정되고 또한 전기적으로 접속되며,
상기 도전층은, 유연성을 갖는 절연층과, 이 절연층에 형성된 배선층을 포함하는 것인 프로브 카드.
제3항에 있어서, 상기 도전부는, 측면에서 보아 검사시에 지그재그 형상으로 신장되어 있는 것인 프로브 카드.
제3항에 있어서, 상기 도전층은, 평면에서 보아 사각 형상을 가지며,
상기 하나의 단부와 상기 다른 단부는 대향하고 있는 것인 프로브 카드.
제3항에 있어서, 상기 탄성 부재는, 내부에 기체가 봉입되고, 가요성을 갖는 유체 챔버인 것인 프로브 카드.
제6항에 있어서, 상기 도전부는, 상기 탄성 부재의 내부에 배치되어 있는 것인 프로브 카드.
제7항에 있어서, 상기 탄성 부재에 있어서, 상기 최상층의 도전층의 하나의 단부에 대응하는 위치에는, 상기 도전부와 상기 회로 기판을 전기적으로 접속하기 위한 접속부가 형성되고,
상기 탄성 부재에 있어서, 상기 최하층의 도전층의 하나의 단부에 대응하는 위치에는, 상기 도전부와 상기 접촉 부재를 전기적으로 접속하기 위한 다른 접속부가 형성되며,
상기 접속부와 상기 다른 접속부는, 상기 탄성 부재의 내부의 기밀성을 유지하고 있는 것인 프로브 카드.
제3항에 있어서, 상기 탄성 부재는, 상기 회로 기판과 상기 지지판 사이에 복수개 설치되고,
상기 도전부는 상기 복수의 탄성 부재 사이에 설치되어 있는 것인 프로브 카드.
제1항에 있어서, 하나의 상기 절연층에는, 복수의 상기 배선층이 수평 방향으로 나란히 형성되어 있는 것인 프로브 카드.
제1항에 있어서, 상기 도전부를 복수개 포함하고, 이 복수의 도전부에 있어서, 같은 높이에 위치하는 복수의 상기 절연층은, 하나의 절연막에 수평 방향으로 나란히 형성되어 있는 것인 프로브 카드.
제1항에 있어서, 상기 도전층은, 상기 절연층과 상기 배선층을 각각 복수개 포함하는 것인 프로브 카드.