KR101496123B1

KR101496123B1 - 프로브 홀더

Info

Publication number: KR101496123B1
Application number: KR1020107010276A
Authority: KR
Inventors: 외르크 키제베터; 슈토얀 카네브; 슈테판 크라이지크
Original assignee: 캐스캐이드 마이크로텍 드레스덴 게엠베하
Priority date: 2007-10-10
Filing date: 2008-10-10
Publication date: 2015-02-26
Also published as: JP2011501116A; US20100294053A1; WO2009050127A3; KR20100105541A; US8402848B2; DE112008002564A5; WO2009050127A2

Abstract

본 발명은 조정기, 조정기 상에 배치된 프로브 아암, 그리고 프로브 아암과 적어도 간접적으로 연결되는 프로브 탐침을 포함하는 프로브 홀더에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 검사되는 기판의 접촉부 개수를 증가시키는 것이고 또한 웨이퍼 그룹에서 반도체 부재의 식각된 트랜치 내의 다수의 접촉부를 검사하는 것을 가능하게 하는 것이다. 본 발명에 따르면, 프로브 아암은 프로브 탐침과 하나 이상의 제2 프로브 탐침이 배치되는 탐침 지지부에 연결된다.

Description

프로브 홀더 {PROBE HOLDER}

본 발명은 프로버(prober)의 프로브 홀더 플레이트에 연결될 수 있는 프로브 홀더에 관한 것이다.

이러한 프로브 홀더 플레이트(probe holder plate)는 조절장치, 프로브 아암 수용부, 및 기부 표면을 구비하는 조정기(manipulator)를 포함한다. 프로브 홀더는 또한 프로브 아암 및 검사되는 기판과 접촉할 수 있는 프로브 탐침도 포함한다. 상기 프로브 아암은 제1 및 제2 단부 사이의 종방향 길이를 가지며 상기 제1 단부에서 프로브 아암 수용부에 고정된다. 상기 프로브 아암은 상기 제2 단부 상에 프로브 탐침을 수용한다. 상기 프로브 아암 수용부는 상기 조절 장치에 의하여 상기 기부 표면에 수직하게 연장하는 z-방향에서, 상기 프로브 아암의 종방향 길이에 평행하며 상기 z-방향에 수직하게 연장하는 x-방향에서, 그리고 상기 x-방향에 수직하고 상기 z-방향에 수직하게 연장하는 y-방향에서 조절가능하다.

본 발명은 소위 프로버에 사용될 수 있는 그러한 프로브 홀더에 관한 것이다. 프로버는 프로브 홀더가 장착되어 고정될 수 있는 프로브 홀더 플레이트를 가지며 기판의 전기적 기능을 검사할 수 있는 검사 장치를 의미하는 것으로 이해되고 있다. 이러한 프로브 홀더 플레이트는 프로브 홀더 플레이트 밑에 놓인 기판으로의 통공(passage opening)을 가지며, 프로브 아암이 이를 통과한다.

프로브 홀더 플레이트 상에 장착되어 조정 이후에 이에 연결될 수 있는 그러한 프로브 홀더는 공지되어 있다. 여기서는 예를 들어 진공 흡입 장치(vacuum suction device)가 기부 표면 아래에 배치된다.

다수의 이와 같은 프로브 홀더에 의해서, 검사될 기판, 예를 들어 반도체 부품상의 접촉부(contacts)의 패턴에 따라 프로브 탐침을 설정하는 것이 가능하다. 이러한 경우 반도체 부품이 웨이퍼 구조 내에서 검사되어, 동일한 접촉부 패턴을 가지는 각각의 반도체 부품이 접촉 탐침 아래로 이동하여 연속적으로 이와 접촉하여 배치될 수 있다.

이러한 경우 프로브 홀더 플레이트 상의 프로브 홀더의 개수가 조정기의 치수에 의해 제한된다는 것이 단점이다.

이제는 반도체 기술에서 기판상의 접촉부만이 아니라 검사의 목적으로 반도체 부품 사이의 새김 공(scribing pits)도 검사하는 것이 일반적이다. 이를 위하여 새김 공에는 다수의 접촉 지역(contact island)이 배치되며, 이는 예를 들어 프로세스 파라미터를 평가하는 것을 보조한다. 통상적인 프로브 홀더로 검사 구조를 설정하기 위한 비용은 매우 높다.

따라서 본 발명의 목적은 검사되는 기판상의 접촉부 개수를 증가시킬 수 있도록 하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 웨이퍼 복합체 내의 반도체 부품의 새김 공 내에 있는 다수의 접촉부를 검사할 수 있도록 하는 것이다.

이러한 과제는 본 발명에 따라 청구범위 제1항의 특징을 가지는 기판 홀더에 의하여 해결된다. 청구범위 제2항 내지 제7항은 본 발명의 바람직한 실시예의 특징을 제공한다.

본 발명은 이하에서 실제적인 예를 통해 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 프로브 홀더 플레이트 상의 프로브 홀더의 사시도이다.
도 2는 제2 기부 피벗 축이 y-방향에 놓인, 본 발명에 따른 피벗 기부의 평면도이다.
도 3은 도 2에 따르는, 본 발명에 의한 피벗 기부의 측면도이다.
도 4는 제1 기부 피벗 축이 x-방향에 놓인, 본 발명에 따른 피벗 기부의 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 프로브 홀더의 평면도이다.
도 6은 프로브 카드가 연결된, 본 발명에 따른 각도 조절 장치의 사시도이다.
도 7은 x-방향에서 피벗이 가능한, 본 발명에 따른 프로브 카드의 사용방식을 도시한다.
도 8은 제2 기부 피벗 축 주위로 y-방향에서 피벗이 가능한, 본 발명에 따른 프로브 카드의 사용 방식을 도시한다.
도 9는 반도체 웨이퍼 상의 새김 공 내의 접촉부를 검사하기 위한, 본 발명에 따른 기판 홀더의 다중 배치를 도시한다.
도 10은 도 9에 따른 배치의 평면도이다.
도 11은 기판 홀더의 차폐부를 구비하는 프로버에서 사용되는, 본 발명에 따른 다수의 기판 홀더를 도시한다.
도 12는 서로 이격되어 있는, 본 발명에 따른 다수의 기판 홀더의 평면도이다.

도 1에 따르면, 본 발명에 따른 프로브 홀더(1)는 조정기(manipulator; 2)를 구비한다. 이러한 조정기(2)는 그 기부 표면(3)으로 피벗 기부(4) 상에 지지되며 여기에 고정된다. 이동 방향 x, y 및 z는 도 1에 화살표에 의해 개략적으로 도시되어 있다. 프로브 아암 수용부(probe arm receptacle; 8)는 조절 스크루(5, 6, 7)에 의하여 x-, y-, 및 z-방향에서 조정될 수 있다. 제1 단부(10)를 구비하는 프로브 아암(9)은 프로브 아암 수용부(8)에 고정된다. 그 제2 단부(11) 상에는 각도 조절 장치(12)가 배치된다. 이러한 각도 조절 장치(12)는 프로브 카드(probe card; 13)에 연결된다. 프로브 카드(13)는 각도 조절 장치(12)에 의하여 z-방향에 놓인 피벗 축(14) 주위로 피벗될 수 있다.

프로브 홀더(1)는, 특히 레일(16)이 프로브 홀더 플레이트(probe holder plate; 15)에 단단하게 연결되도록 프로브 홀더 플레이트(15)에 연결된다. 이러한 레일(16)은 정렬 홈(alignment groove; 17)을 가지며, 이러한 정렬 홈에 정렬 탭(alignment tab; 18)이 맞물린다. 이러한 정렬 탭(18)은 피벗 기부(4)에 연결되며, 이를 통해서 프로브 홀더(1)는 기부 표면(3)의 연결에 의하여 피벗 기부(4)에 고정된다. 피벗 기부(4)에는 하부 상에서 자성 홀더(magnetic holder; 19)가 제공되며, 이러한 자성 홀더는 피벗 기부(4)를 한편으로는 프로브 홀더 플레이트(15)상에 지지하며 다른 한편으로는 이를 고정시킨다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 피벗 기부(4)는 상부 플레이트(20) 및 하부 플레이트(21)로 이루어진다. 이렇게 하여 제1 기부 피벗 축(35)이 x-방향에서 연장하거나 제2 기부 피벗 축(36)이 y-방향에서 연장할 수 있다.

도시되지 않은 변형 실시예에서는, 피벗 기부(4)가 제1 기부 피벗 축(35) 및 제2 기부 피벗 축(36) 모두에서 피벗가능하게 구성될 수 있다.

도 2 및 도 3은 고형 조인트(solid joint; 22)의 위치에 있는 정렬 탭(18) 과의 관계를 보여주며, 이러한 고형 조인트는 여기서 y-방향의 제2 기부 피벗 축(36)의 방향으로 연장하고 있다. 도 4에 도시된 피벗 기부(4)에서는, 고형 조인트(22)가 정렬 탭(18)에 수직하게 정렬되는데, 이는 이러한 피벗 기부의 기부 피벗 축(35)이 x-방향으로 연장한다는 것을 의미한다. 원하는 프로브 카드(13) 정렬에 따라서, 도 2 및 도 3의 그림 또는 도 4의 그림에 따른 피벗 기부가 사용될 것이다. 양 변형 실시예는 두 개의 피벗 기부(4)가 공통 하부 플레이트(21) 상에 배치되는 구성을 제공한다. 이로 인해서, 다수 개의 프로브 홀더(1)를 서로의 바로 옆에 배치하는 것이 가능하다. 이렇게 하여 피벗 기부(4)는 x-방향으로 연장하는 제1 기부 피벗 축(35) 또는 y-방향으로 연장하는 제2 기부 피벗 축(36) 또는 양 기부 피벗 축(35 및 36)에서 독립적으로 피벗될 수 있게 된다.

세트 스크루(23)를 통해서 설정된 피벗 기부(4)에서의 각도를 정확하게 판정할 수 있도록 하기 위하여, 편향 디스플레이(deflection display; 24)가 제공된다.

도 5는 확대도로서, 각도 조절 장치(12)가 배치되는 프로브 아암(9)의 제2 단부(11)로서 프로브 카드(13)가 연결 부재(25)를 통해서 연결되는 프로브 아암(9)의 제2 단부(11)를 도시한다. 프로브 카드(13)는 세트 스크루(26)에 의하여 피벗 축(14) 주위로 피벗될 수 있다.

추가로 도시될 바와 같이, 다수 개의 프로브 홀더(1)가 차폐된 인클로져(shielded enclosure) 내에 배치될 수 있다. 이렇게 되면 세트 스크루(26)로의 접근성(accessibility)이 방해를 받을 수 있다. 이러한 이유로, 도 6에 도시된 바와 같이, 세트 스크루(26)를 작동시킬 수 있는 제어 레버(27)가 제공될 수 있다.

또한 도 6에 도시된 바와 같이, 접촉 지역(contact islands)에 대하여 프로브 카드의 위치를 조절할 수 있도록 하기 위하여, 프로브 카드상에 현미경 대물렌즈(28)가 장착될 수 있다.

본 발명에 따른 프로브 카드의 사용 방법이 이제 도 7 및 8에 도시된다. 도면으로부터 알 수 있듯이, 프로브 카드(13)는 반도체 웨이퍼(33) 상의 반도체 부품(32) 사이의 새김 공(scribing pit; 31) 상에 배치된 접촉 지역(30)과 접촉하는 프로브 탐침(29)을 가진다. 도 7의 이러한 새김 공은 y-방향으로 접촉하게 된다. 이러한 이유로, 도 7에 따른 접촉 지역의 접촉을 위한 프로브 홀더 플레이트에서는, 도 4에 따른 피벗 기부(4)가 사용된다. 도 8에서는 접촉될 접촉 지역(30)이 x-방향으로 연장하는 새김 공(31) 내에 놓인다. 이러한 이유로, 프로브 탐침(29)의 정렬을 위해서, 프로브 카드(13)는 y-방향으로 놓인 제2 기부 피벗 축(36) 주위에서 피벗가능해야 하며, 이는 도 2 및 도 3에 따른 피벗 기부(4)에 의하여 달성된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 반도체 웨이퍼(33) 상의 x- 및 y-방향 모두에 있는 새김 공(31) 내에서 다수의 접촉 지역(30)이 접촉될 수 있도록, 다수 개의 프로브 카드(13)를 배치하는 다수의 프로브 홀더(1)가 제공된다. 이러한 패킹 밀도(packing density)는 종래기술에 따른 프로브 홀더에서는 얻을 수 없는 것이다.

조정기(2) 사이의 공간적 거리를 보상하기 위하여, 도 9에 도시된 바와 같이, 프로브 카드(13)를 매우 타이트한 밀도로 배치할 수 있도록 상이하게 장착될 수 있는 상이한 굽힘(bend)을 가지는 프로브 아암(9)을 제공하는 방안이 제시된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 이러한 정렬에 의하여 프로브 카드(13) 및 이에 따른 프로브 탐침(29)의 높은 패킹 밀도가 얻어질 수 있고, 이에 따라 x-방향 및 y-방향 모두에서 정렬된 새김 공(31) 내의 접촉 지역(30)이 동시에 접촉될 수 있다는 것이 명백하다.

도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다수의 프로브 홀더(1)는 하우징(34) 내에 수용될 수 있으며, 여기서 하우징(34)은 전자기적 성향(electromagnetic direction)에서 그리고 또한 열적인 영향으로부터 프로브 홀더(1)를 차폐시키는데 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 프로브 홀더(1)의 구성에 의해서, 결과적으로, 하우징(34)의 개방을 수반하는 재 조정을 할 필요 없이, 다수의 프로브 카드(13)를 배치하여 이러한 상태로 유지시키는 것이 가능하게 된다.

마지막으로, 도 12는 본 발명에 따른 프로브 홀더(1)의 이격된 배치에 의하여 프로브 카드(13) 사이의 큰 거리도 맞춰질 수 있다는 것을 도시한다.

1 프로브 홀더
2 조정기
3 기부 표면
4 피벗 기부
5 조절 스크루
6 조절 스크루
7 조절 스크루
8 프로브 아암 수용부
9 프로브 아암
10 제1 단부
11 제2 단부
12 각도 조절 장치
13 프로브 카드
14 피벗 축
15 프로브 홀더 플레이트
16 레일
17 정렬 홈
18 정렬 탭
19 자성 홀더
20 상부 플레이트
21 하부 플레이트
22 고형 조인트
23 세트 스크루
24 정렬 디스플레이
25 연결 아암
26 세트 스크루
27 조절 레버
28 현미경 대물렌즈
29 프로브 탐침
30 접촉 지역
31 새김 공
32 반도체 부품
33 반도체 웨이퍼
34 하우징
35 제1 기부 피벗 축
36 제2 기부 피벗 축

Claims

프로브 홀더로서,
프로버의 프로브 홀더 플레이트에 연결될 수 있으며, 기부 표면, 프로브 아암 수용부 및 조절 장치를 구비하는 조정기; 프로브 아암; 및 검사되는 기판과 접촉할 수 있는 프로브 탐침;을 가지며,
상기 프로브 아암은 제1 단부와 제2 단부 사이의 종방향 길이를 가지며 상기 제1 단부에서 상기 프로브 아암 수용부에 고정되고 상기 제2 단부 상에서 상기 프로브 탐침을 수용하며,
상기 프로브 아암 수용부는 상기 기부 표면에 수직하게 연장하는 z-방향으로, 상기 프로브 아암의 종방향 길이에 평행하며 상기 z-방향에 수직하게 연장하는 x-방향으로, 그리고 상기 x-방향 및 상기 z-방향 둘 다에 수직하게 연장하는 y-방향으로 상기 조절 장치에 의하여 조절가능한,
프로브 홀더에 있어서,
상기 프로브 탐침(29) 및 적어도 제2 프로브 탐침이 배치되는 탐침 캐리어(13)가 상기 프로브 아암(9)의 제2 단부(11)에 연결되고,
상기 프로브 홀더(1)와 상기 프로브 홀더 플레이트(15)의 사이에 피벗 기부(4)가 위치되고, 상기 피벗 기부(4)는 상기 탐침 캐리어(13)를 제1 기부 피벗 축(35) 및 제2 기부 피벗 축(36) 중 하나 이상의 기부 피벗 축을 중심으로 상기 검사되는 기판에 대하여 피벗시키는 것을 특징으로 하는,
프로브 홀더.
제1항에 있어서,
상기 피벗 기부(4)는 하부 플레이트(21) 및 상기 하부 플레이트의 위에 간격을 두고 배치되는 상부 플레이트(20)로 이루어지고,
상기 상부 플레이트 및 상기 하부 플레이트가 상기 제1 기부 피벗 축(35) 또는 상기 제2 기부 피벗 축(36) 또는 상기 제1 기부 피벗 축(35)과 상기 제2 기부 피벗 축(36) 둘 다에서 피벗하도록 서로 연결되어, 조절 장치(23)에 의하여, 상기 하부 플레이트(21) 및 상부 플레이트(20)에 의해 둘러싸인 각도가 조절될 수 있으며, 상기 제1 기부 피벗 축(35)이 x-방향으로 놓이거나, 상기 제2 기부 피벗 축(36)이 y-방향으로 놓이거나, 또는 상기 하부 플레이트(21)가 상기 제1 기부 피벗 축(35) 및 상기 제2 기부 피벗 축(36) 둘 다를 통해서 상기 상부 플레이트(20)에 대해 조절가능하며,
상기 조정기(2)의 상기 기부 표면(3)이 상기 상부 플레이트(20)에 연결되는 것을 특징으로 하는,
프로브 홀더.
제2항에 있어서,
상기 하부 플레이트(21)와 상기 상부 플레이트(20) 사이에 고형 조인트(22)가 배치되는 것을 특징으로 하는,
프로브 홀더.
제2항 또는 제3항에 있어서,
x-방향 또는 y-방향으로 상기 프로브 홀더 플레이트(15)에 레일(16)이 연결되며, 상기 레일은 그 하부에서 상기 하부 플레이트(21)에 연결되는 제2 정렬 가이드(18)에 상응하는 제1 정렬 가이드(17)를 가지는 것을 특징으로 하는,
프로브 홀더.
제4항에 있어서,
상기 제1 정렬 가이드가 정렬 홈(17)으로 이루어지며, 상기 제2 정렬 가이드가 상기 정렬 홈(17)과 맞물리는 정렬 탭(18)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
프로브 홀더.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 탐침 캐리어(13)를 z-방향으로 놓인 피벗 축(14)을 중심으로 피벗시킬 수 있는 각도 조절 장치(12)가 상기 프로브 아암(9)과 상기 탐침 캐리어(13) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는,
프로브 홀더.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 탐침 캐리어는 복수의 프로브 탐침(29)이 배치되는 프로브 카드(13)로 이루어지며, 상기 복수의 프로브 탐침은 상기 프로브 카드(13)를 통해서 검사 장치에 전기적으로 또는 데이터 전송 방식으로 연결되는 것을 특징으로 하는,
프로브 홀더.