KR102143306B1 - 프로브 카드 및 검사 방법 - Google Patents

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가부시키가이샤 니혼 마이크로닉스
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Abstract

본 발명에 따른 프로브 카드(100)는 복수의 패드(51)를 포함하는 작업물(50)을 검사한다. 프로브 카드(100)는: 평면 형상의 평면 전극(22)을 포함하고 평면 전극(22)이 작업물(50)과 마주하도록 배치되는 평면 형상의 2차 배터리(10); 및 작업물(50)과 2차 배터리(10) 사이에 배치되는 전기적 연결 본체(30)를 포함한다. 2차 배터리(10)는 평면 전극(22)의 임의적 위치로부터 배선이 인출될 수 있는 구조를 포함한다. 전기적 연결 본체(30)는 마주 대하는 패드(51) 쪽으로 돌출되는 복수의 접촉부(31)를 포함하고, 복수의 패드(51) 및 평면 전극(22)을 그 사이에 개재된 복수의 접촉부(31)로 전기적으로 연결시킨다.

Description

프로브 카드 및 검사 방법
본 발명은 배터리를 사용하여 전기적 검사를 수행하는 기술에 관한 것이다.
특허 문헌 1은 연결 본체가 프로브 기판과 회로 보드 사이에 제공된 프로브 카드를 개시한다. 특허 문헌 1의 프로브 카드 상에는 릴레이 스위치와 캐패시터가 실장된다. 특허 문헌 1에 따르면, 릴레이 스위치는 디바이스로부터 바이패스 캐패시터까지 배선 길이의 변동을 억제하도록 적절하게 배치된다.
특허 문헌 1: 일본 미심사 특허 출원 공개 No. 2014-25761
이러한 반도체 디바이스의 전기적 검사에 따르면, 전력 공급원으로부터 접촉 지점까지의 거리 간 차이는 응답 성능 및 측정 정확도에 영향을 미친다. 전기적 검사 중에, 양호한 회로일지라도 전압 인가 명령으로부터 응답에 이르기까지 발생하는 속도 지연으로 인해 NG라는 결정이 내려진다.
이러한 응답 속도 지연 때문에, 배선 설계에 의해 등거리 패턴화(isometric patterning)를 수행하기 위한 방법 및 캐패시터를 사용함으로써 배선 거리로 인한 응답 속도의 지연을 상쇄하기 위한 방법이 있다. 또한, 속도 지연이 문제가 되지 않는 유효 영역을 설정하고 유효 영역으로부터 집합적 측정 영역을 제한하는 오프셋 검사를 수행하는 방법도 있다.
그러나, 제한된 영역에서 등거리 패턴화를 수행하는 것은 어렵다. 또한, 등거리 패턴화를 수행할 때, 가장 긴 배선 길이에 따라 배선 길이를 설계할 필요가 있다. 또한, 거리를 상쇄하기 위한 방법에 따르면, 측정 채널이 증가할 때, 캐패시터와 같은 회로 요소의 수가 증가한다. 그러므로 회로 요소를 실장하는 것이 어려워지고, 실장 비용이 증가한다. 오프셋 검사는 집단 측정에 비해 사이클 시간을 필요로 한다. 그래서, 오프셋 검사는 집단 측정보다 생산성이 낮다.
본 발명은 위의 문제점을 감안하여 이루어졌으며, 본 발명의 목적은 전기적 검사의 응답 속도의 변동을 억제할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
본 실시예의 일 실시예에 따른 프로브 카드는 복수의 패드를 포함하는 작업물을 검사하기 위한 프로브 카드이고, 프로브 카드는: 평면 형상의 평면 전극을 포함하고 평면 전극이 작업물과 마주하도록 배치되는 평면 형상의 2차 배터리; 및 작업물과 2차 배터리 사이에 배치되는 전기적 연결 본체를 포함하고, 전기적 연결 본체는 마주 대하는 패드 쪽으로 돌출되는 복수의 접촉부를 포함하고, 복수의 패드 및 평면 전극을 그 사이에 개재된 복수의 접촉부로 전기적으로 연결시킨다.
위의 프로브 카드에서, 평면 전극으로부터 마주 대하는 접촉부까지의 배선 길이는 바람직하게는 동일하다.
위의 프로브 카드에서, 전기적 연결 본체는 평면 전극과 접촉하도록 구성되는 포고 핀(Pogo pin)을 포함할 수 있다.
위의 프로브 카드에서, 전기적 연결 본체는 그 사이에 개재된 전도성 접착제로 평면 전극에 연결될 수 있다.
본 실시예의 일 실시예에 따른 2차 배터리는 복수의 패드를 포함하는 작업물을 검사하기 위한 검사 장치에 전력을 공급하기 위한 평면 형상의 2차 배터리이고, 2차 배터리는: 평면 형상의 배터리 요소; 및 배터리 요소 위에서 마주 대하도록 배치된 평면 형상의 평면 전극을 포함하고, 평면 전극은 배터리 요소의 임의적 위치로부터 전류를 추출할 수 있다.
본 실시예의 일 실시예에 따른 검사 방법은 표면에 복수의 패드를 포함하는 작업물을 검사하기 위한 검사 방법이고, 검사 방법은: 작업물에 마주 대하여 프로브 카드를 배치하는 단계; 및 프로브 카드에 제공되는 복수의 접촉부를 패드와 접촉하여 배치하는 단계를 포함하고, 프로브 카드는 평면 형상의 평면 전극을 포함하고 평면 전극이 작업물과 마주하도록 배치되는 평면 형상의 2차 배터리, 및 작업물과 2차 배터리 사이에 배치되는 전기적 연결 본체를 포함하고, 전기적 연결 본체는 마주 대하는 패드 쪽으로 돌출하는 복수의 접촉부를 포함하고, 복수의 패드 및 평면 전극을 그 사이에 개재된 복수의 접촉부로 전기적으로 연결시킨다.
위의 검사 방법에 따르면, 접촉부가 패드와 접촉하는 상태로 패드와 평면 전극 사이에서 평면 전극의 평면 방향에 수직인 방향으로 전류가 흐를 수 있다.
위의 검사 방법에 따르면, 전기적 연결 본체는 평면 전극과 접촉하도록 구성되는 포고 핀을 포함할 수 있다.
위의 검사 방법에 따르면, 전기적 연결 본체는 그 사이에 개재되어 있는 전도성 접착제로 평면 전극에 연결될 수 있다.
본 발명에 따르면, 전기적 검사의 응답 속도의 변동을 억제할 수 있는 기술을 제공하는 것이 가능하다.
도 1은 프로브 카드의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 2는 프로브 카드를 사용하여 검사를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 프로브 카드의 접촉부와 패드가 접촉하는 상태를 도시하는 단면도이다.
도 4는 배터리로부터 공급되는 전류의 지연을 측정하기 위한 테스트 구성을 도시하는 도면이다.
도 5는 도 4의 구성의 테스트 결과를 도시하는 그래프이다.
도 6은 회로 요소가 전기적 연결 본체에 실장되는 구성을 도시하는 단면도이다.
도 7은 전기적 연결 본체와 배터리를 연결하기 위한 구성 1을 도시하는 단면도이다.
도 8은 전기적 연결 본체와 배터리를 연결하기 위한 구성 2를 도시하는 단면도이다.
도 9는 프로브 카드에 사용되는 2차 배터리의 구성을 도시하는 단면도이다.
이하 본 발명의 일 실시예의 하나의 예가 도면을 참조하여 설명된다. 다음의 설명은 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이며, 본 발명의 기술적 범위는 다음의 실시예로 제한되지 않는다.
본 실시예에 따른 프로브 카드의 구성은 도 1을 참조하여 아래에서 설명된다. 도 1은 본 실시예에 따른 프로브 카드의 구성을 도시하는 사시도이다. 또한, 설명의 간략화를 위해, 도 1은 XYZ 3차원 직교 좌표 시스템을 도시한다. +Z 방향은 터치다운 방향(touchdown direction)이고, 검사하는 동안 수직적으로 하단측이다. 또한, XY 평면은 터치다운 방향에 수직인 평면 방향이다. 또한, X 방향 및 Y 방향은 직사각형 모양의 배터리(10)의 양끝 측면을 따른 방향이다.
프로브 카드(100)는 배터리(10) 및 전기적 연결 본체(30)를 포함한다. 배터리(10)는 전기적 연결 본체(30)의 +Z 측에 배치된다. 배터리(10)는 예를 들면, 시트 형상의 배터리이고, XY 평면에 평행하게 배치된다. 배터리(10)는 제1 전극(14) 및 제2 전극(22)을 포함한다. 배터리(10)는 예를 들어, 제2 전극(22)의 임의적 위치로부터 배선이 인출될 수 있는 구조를 채택한다. 또한, 배터리(10)는 도 1에 도시되지 않았지만, 제1 전극(14)과 제2 전극(22) 사이의 충전 층을 포함한다. 이와 관련하여, 배터리(10)의 상세한 단면 구성은 이후에 설명된다.
제1 전극(14)은 예를 들어, 금속 시트 또는 금속 기판으로 형성된다. 제1 전극(14)은 음극이다. 제1 전극(14)은 일부의 경우에 이후 설명되는 적층 구조를 형성하기 위한 베이스 재료가 되기도 한다. 제2 전극(22)은 배터리(10)의 표면상에 형성된 양극이다.
전기적 연결 본체(30)가 배치된 상태에서, 제1 전극(14)은 배터리(10)의 한 표면으로부터 노출되고, 제2 전극(22)은 다른 표면으로부터 노출된다. 제2 전극(22)은 제1 전극(14)의 모서리를 제외한 영역에 형성된 평면 전극이다. 제1 전극(14) 및 제2 전극(22)은 실질적으로 XY 평면에 평행하다. 또한, 본 실시예에 따른 프로브 카드는 제1 전극(14)이 음극이고 제2 전극(22)이 양극이라 가정하여 설명될 것이다. 그러나, 제1 전극(14)이 양극일 수 있고 제2 전극(22)이 음극일 수 있다.
평판 형상의 전기적 연결 본체(30)는 배터리(10)와 마주 대하여 배치된다. 전기적 연결 본체(30)는 베이스부(32) 및 접촉부(31)를 포함한다. 베이스부(32)은 XY 평면을 따라 놓인 평평한 기판이다. 베이스부(32)의 -Z 측 상의 표면에는 복수의 접촉부(31)가 제공된다. 이와 관련하여, 복수의 접촉부(31)는 어레이 패턴으로 배열된다.
각각의 접촉부(31)는 마주 대하는 작업물과 접촉하도록 베이스부(32)으로부터 -Z 방향으로 돌출된다. 각 접촉부(31)의 말단부는 터치다운에 의해 마주 대하는 작업물과 접촉하여 위치한다. 또한, 접촉부(31)가 -Z 방향으로 돌출되는 한 접촉부(31)는 임의의 구성을 이용할 수 있다. 예를 들면, 캔틸레버형(cantilever-type) 프로브가 접촉부(31)로 이용될 수 있다. 대안적으로, 접촉부(31)는 스프링에 의해 바이어스되는 포고 핀(Pogo pin)일 수 있다. 접촉부(31)는 바람직하게는 오버드라이브(overdrive)에 의해 패드에 의해 바이어스되도록 구성된다. 즉, 접촉부(31)는 바람직하게는 탄성력을 발생하는 구조를 채택한다.
또한, 전기적 연결 본체(30)의 구성은 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명될 것이다. 도 2는 작업물(50) 및 프로브 카드(100)의 구성을 도시하는 단면도이다. 도 3은 프로브 카드(100)의 접촉부(31)와 패드(51)가 접촉된 상태를 도시하는 단면도이다. 전기적 연결 본체(30)는 작업물(50)과 배터리(10) 사이에 개재된다. 즉, 배터리(10)는 전기적 연결 본체(30)가 그 사이에 개재된 작업물(50)과 마주 대하여 배치된다. 전기적 연결 본체(30)는 분리 가능하게 배터리(10) 상에 배치된다.
전기적 연결 본체(30)는 배터리(10)의 제2 전극(22)에 마주 대하도록 배터리(10)에 부착된다. 즉, 전기적 연결 본체(30)의 상단 표면은 배터리(10)의 하단 표면에 마주 대하고, 전기적 연결 본체(30)의 하단 표면(-Z 방향)은 작업물(50)의 상단 표면에 마주 대한다. 작업물(50)은 반도체 웨이퍼, CCD 디바이스, 및 CMOS 디바이스와 같은 반도체 디바이스이다. 신호를 입력 및 출력하는 복수의 패드(51)는 작업물(50)의 상단 표면(+Z 방향) 상에 제공된다.
베이스부(32)은 복수의 전도부(34) 및 복수의 절연부(33)를 포함한다. 전도부(34)는 금속과 같은 전도성 재료로 형성된다. 전도부(34)는 Z 방향으로 연장하여 접촉부(31)를 제2 전극(22)에 전기적으로 연결한다. 절연부(33)는 수지와 같은 절연성 재료로 형성된다. 절연부(33)는 전도부(34) 사이에 배치되어 인접한 전도부(34)를 절연한다. 절연부(33)와 전도부(34)는 X 방향으로 번갈아 배치된다.
절연부(33)는 X 방향과 Y 방향으로 2 개의 인접한 전도부(34) 사이에 배치된다. 따라서 인접한 전도부(34)는 절연부(33)에 의해 전기적으로 절연된다. 또한, 접촉부(31)는 전도부(34) 바로 아래 배치된다. 즉, 접촉부(31)는 접촉부(31)의 바로 위에 있는 전도부(34)와 전기적으로 연결된다. 그렇게 함으로서, 인접한 접촉부(31)는 전기적으로 절연된다. 결과적으로, 검사 신호를 접촉부(31)에 독립적으로 공급하는 것이 가능하다.
복수의 접촉부(31) 각각은 베이스부(32)의 하단 표면으로부터 -Z 방향으로 돌출된다. 접촉부(31)가 터치다운에 의해 패드(51)와 접촉하여 위치될 때, 프로브 카드(100)와 작업물(50) 사이의 위치 관계는 도 3에 도시된 바와 같다. 즉, 제2 전극(22)과 접촉부(31)는 터치다운에 의해 전도부(34)를 통하여 전기적으로 전도된다. 배터리(10)의 제1 전극(14)과 작업물(50)의 접지는 공통된다. 따라서 배티러(10)로부터의 전류(검사 신호)는 각 접촉부(31)를 통해 마주 대하는 패드(51)에 공급된다.
접촉부(31) 및 전도부(34)는 제2 전극(22)으로부터 각 패드의 패드(51)까지 전류 경로(P) (도 3의 화살표)를 형성한다. 그 결과, 전기적으로 독립하여 각 패드(510)에 전류를 공급하는 것이 가능하다.
제2 전극(22) 상에는 XY 평면을 따라 배선 패턴이 제공되지 않으므로, XY 평면을 따라 전류가 흐르지 않게 된다. 즉, 전류 경로(P)는 배터리(10)로부터의 전류가 주로 Z 방향으로 흐르게 한다. 다시 말해, 제2 전극(22)으로부터 패드(51)까지 배선 길이는 전기적 연결 본체(30)의 Z 방향으로의 두께에 따라 결정된다.
이와 관련하여, 전기적 연결 본체(30)의 Z 방향으로의 두께는 균일하므로, 모든 패드(51)에 대해 배선 길이를 거의 등거리로 만드는 것이 가능하게 된다. 즉, 도 3은 제2 전극(22)으로부터 패드(51)까지의 모든 배선 길이가 실질적으로 전류 경로(P)의 배선 길이와 등거리인 것을 도시한다. 배선 길이는 실질적으로 등거리이므로, 배터리(10)로부터의 전류가 속도 지연 없이 패드(51)로 흘러가게 하는 것이 가능하다. 즉, 본 실시예에 따른 프로브 카드는 검사 신호의 응답 속도의 변동을 방지하고, 결과적으로 작업물(50)을 적절하게 전기적으로 검사할 수 있다.
배터리(10)는 복수의 패드를 포함하는 작업물을 검사하는 검사 디바이스에 전력을 공급하는 평면 형상의 2차 배터리이다. 배터리(10)는 전류가 임의적 위치로부터 추출될 때 조차도 전류 획득 시간의 응답 지연을 일으키지 않는 제2 전극(22)을 포함한다. 제2 전극(22)으로부터 각 접촉부(31)까지의 배선 길이는 동일하고, 전류는 제2 전극(22)으로부터 -Z 방향으로 각 접촉부(31)를 향해 흐른다.
뿐만 아니라, 인접한 접촉부(31)는 절연부(33)에 의해 절연되므로, 배터리(10)로부터의 전류는 각 접촉부(31)에 독립적으로 흐르게 된다. 예를 들면, 배터리(10)로부터 각 패드(51)로 흐르는 전류는 작업물(50)을 전기적으로 검사하는 검사 신호로서 사용된다.
배터리(10)의 출력 전압은 전체의 제2 전극(22)에서 고정된다. 그 결과, 똑같은 출력 전압이 배터리(10)로부터 복수의 패드(51)에 공급된다. 작업물(50)에서의 부하가 패드(51)에 따라 상이할 때, 각 패드(51)의 부하에 대응하는 전류는 배터리(1)로부터 각 패드(51)에 공급된다. 그 결과, 적절한 전기적 연결을 수행하는 것이 가능하다.
전류가 배터리(10)로부터 각 패드(51)에 적절하게 공급될 수 있다는 것은 도 4 및 도 5를 참조하여 설명된다. 도 4는 배터리(10)의 방전 테스트를 수행하는 구성을 도시하는 평면도이다. 도 5는 도 4에 도시된 구성의 테스트 결과를 도시하는 그래프이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 3개의 양극 단자(40a 내지 40c)가 배터리(10)의 제2 전극(22)에 부착된다. 3개의 양극 단자(40a 내지 40c)는 XY 평면상에서 제2 전극(22)의 상이한 위치에 부착된다. 보다 구체적으로는, 양극 단자(40a)는 제2 전극(22)의 +Y 측 상의 끝 부분에 부착되고, 양극 단자(40b)는 +X 측 상의 끝 부분에 부착되며, 양극 단자(40c)는 -Y 측 상의 끝 부분에 부착된다. 또한, 하나의 음극 단자(41)는 음극인 제1 전극(14)에 부착된다.
도 5는 충전/방전 전력 공급원을 도 4의 양극 단자(40a 내지 40c) 각각에 연결시켜, 충전/방전 전력 공급원이 동시에 방전되게 함으로서 획득되는 측정 결과를 도시한다. 도 5는 이어지는 2번의 방전 테스트가 행해졌을 때 방전 전압과 방전 전류의 일시적인 변화를 도시한다. 도 5는 양극 단자(40a 내지 40c)의 측정 결과를 a, b 및 c로서 도시한다.
테스트 I에서는 3개의 양극 단자(40a 내지 40c)로부터 동일한 방전 전류가 추출된다. 보다 구체적으로는, 양극 단자(40a 내지 40c)로부터 동일한 전류 값(D)을 추출하도록 방전이 수행된다. 테스트 II에서는 양극 단자(40a)로부터 추출된 방전 전류가 양극 단자(40b, 40c)로부터의 방전 전류보다 더 높게 한다.
보다 구체적으로는, 방전이 수행되어 양극 단자(40a)로부터 전류 값(3D)을 추출하고 양극 단자(40b, 40c)로부터 전류 값(D)을 각각 추출한다. 또한, 각 테스트 I 및 테스트 II에서, 양극 단자(40a 내지 40c)는 동시에 방전을 시작한다. 즉, 양극 단자(40a 내지 40c)로부터 동시에 전류가 추출된다.
테스트 I에서, 3개의 양극 단자(40a 내지 40c)로부터의 방전 전류는 동일하다. 전류는 모든 양극 단자(40a 내지 40c)로부터 균일하게 추출될 수 있다. 또한, 방전 전류는 방전이 끝날 때까지 실질적으로 고정된다. 따라서 전류 값(D)은 양극 단자(40a 내지 40c)로부터 안정적으로 추출된다. 또한, 양극 단자(40a 내지 40c)의 방전 전압은 동일하게 변화된다.
테스트 II에서, 양극 단자(40b, 40c)로부터의 방전 전류는 동일하다. 양극 단자(40a)로부터의 방전 전류는 실질적으로 전류 값(3D)으로 고정된다. 또한, 양극 단자(40b, 40c)로부터의 방전 전류는 실질적으로 전류 값(D)으로 고정된다. 양극 단자(40a)로부터의 방전 전류는 양극 단자(40b 또는 40c)로부터의 방전 전류의 3배이다. 양극 단자(40a 내지 40c)의 방전 전압은 동일하게 변화된다. 따라서 전류 값(3D)은 양극 단자(40a)로부터 안정적으로 추출되고, 전류 값(D)는 양극 단자(40b, 40c)로부터 안정적으로 추출된다. 테스트 II에서, 배터리(10)로부터 방전되는 전류 값은 테스트 I에서 보다 더 높다. 그래서, 테스트 II에서 방전으로 말미암은 전압 강하는 테스트 I에서 보다 더 빠르다.
또한, 도 5는 테스트 II에서 방전이 시작한 직후에 확대된 방전 전류를 도시한다. 방전 전류가 상이할지라도 전류 상승이 지연되지 않는 것을 확인할 수 있다.
테스트 I 및 테스트 II 둘 모두에서, 원하는 전류가 안정적으로 추출될 수 있다. 즉, 제2 전극(22)의 추출 위치에 따른 응답 지연이 없음을 확인할 수 있다. 다시 말해서, 전류가 제2 전극(22)의 임의적 위치로부터 추출될 때에도 응답 지연이 없다.
뿐만 아니라, 테스트 II에서와 같이 상이한 전류가 상이한 위치로부터 추출될 때 조차도, 응답 지연은 일어나지 않는다. 결과적으로, 제2 전극(22)의 임의적 위치로부터 전류를 적절하게 공급하는 것이 가능하다. 그 결과, 도 1 내지 도 3에 도시된 프로브 카드(100)가 사용될 때 조차도, 각 패드(51)에 대한 신호의 응답 속도 변화를 억제하는 것이 가능하다.
또한, 배터리(10)로부터 공급되는 검사 전압이 각 패드(51)에 따라 변화되어야 할 때, 각 전류 경로에는 단지 저항만 직렬로 연결하면 된다. 그렇게 함으로써, 저항 전압 분할로 인해 각 패드(51)에 적절한 전압이 공급될 수 있다. 예를 들면, 전도부(34)와 접촉부의 저항을 조정함으로써, 패드(51) 각각을 통해 작업물(50)에 공급되는 검사 전압을 변화시키는 것이 가능하다. 또한, 저항 요소는 전류 경로에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로는, 저항 요소는 단지 전기적 연결 본체(30)의 하단 표면 상에 있는 접촉부(31) 부근에 형성되기만 하면 된다.
또한, 릴레이 스위치가 전기적 연결 본체(30)에도 또한 제공될 수 있다. 그렇게 함으로써, 각 접촉부(31)에 검사 신호를 공급하는 타이밍을 제어하는 것이 가능하다. 즉, 릴레이 스위치의 온(on) 및 오프(off)를 스위칭함으로써, 접촉부(31)를 통해 흐르는 전류의 타이밍을 제어하는 것이 가능하다. 예를 들면, 릴레이 스위치는 단지 전기적 연결 본체(30)의 하단 표면 상에 있는 접촉부(31) 부근에 형성되기만 하면 된다.
도 6은 저항 요소 또는 릴레이 스위치와 같은 회로 요소(37)를 포함하는 프로브 카드(100A)의 구성을 도시한다. 회로 요소(37)는 전기적 연결 본체(30A)의 하단 표면에 실장된다. 접촉부(31)는 회로 요소(37)와 비교하여 -Z 측으로 돌출된다. 회로 요소(37)는 위의 릴레이 스위치 또는 저항 요소로 제한되지 않고, 캐패시터일 수 있다. 또한, 회로 요소는 전기적 연결 본체(30A)와 상이한 회로 보드에 실장될 수 있다. 즉, 회로 요소(37)가 실장되는 회로 보드가 프로브 카드(100)에 더 추가될 수 있다. 또한, 회로 요소(37)를 제어하기 위한 배선이 전기적 연결 본체(30)와 회로 보드 중 적어도 하나에 제공될 수 있다.
또한, 배터리(10)가 작업물(50)보다 큰 사이즈를 가질 때, 전체 작업물(50)은 집합적으로 검사될 수 있다. 즉, 배터리(10)의 제2 전극(22)은 작업물(50)의 모든 패드와 마주 대한다. 그 결과, 배터리(10)로부터 모든 패드(51)로 검사 신호(전류)를 동시에 공급하는 것이 가능하다. 이 경우, 전기적 연결 본체(30)에는 모든 패드(51)와 연관된 접촉부(31)가 제공된다. 예를 들어, XY 평면에서 배터리(10)의 사이즈가 350 mm × 350 mm의 정사각형 형상일 때, 300 mm의 지름을 갖는 반도체 웨이퍼를 집합적으로 검사하는 것이 가능하다. 결과적으로, 생산성이 높은 검사를 수행하는 것이 가능하다.
또한, 배터리(10)가 작업물(50)보다 작은 사이즈를 가질 때, 작업물(50)은 단지 여러 번에 걸쳐 전기적으로 검사되면 된다. 즉, XY 평면에서 프로브 카드(100)와 작업물(50) 사이의 상대적인 위치를 변경하고 터치다운을 반복함으로써, 전체 작업물(50)을 검사하는 것이 가능하다.
다음에는 배터리(10)와 전기적 연결 본체(30)를 연결시키는 구성이 설명된다. 도 7은 배터리(10)와 전기적 연결 본체(30B)를 연결시키는 구성 1을 도시하는 단면도이다. 도 7은 배터리(10)와 전기적 연결 본체(30B)가 그 사이에 개재된 전도성 접착제(35)로 연결된 프로브 카드(100B)를 도시한다. 전도성 접착제(35)는 실질적으로 전기적 연결 본체(30B)와 동일한 사이즈를 갖는 시트 형상의 구성원이고, 배터리(10)와 전기적 연결 본체(30B)를 부착시킨다. 제2 전극(22)과 전도부(34)는 전도성 접착제 구성원(35)을 통해 서로 전기적으로 연결된다. 그렇게 함으로써, 배터리(10)로부터 출력된 전류는 전도성 접착제 구성원(35)을 통해 패드(51)로 공급된다. 그 결과, 적절한 전기적 검사를 실행하는 것이 가능하다.
도 8은 배터리(10)와 전기적 연결 본체(30C)를 연결시키는 구성 2를 도시하는 단면도이다. 도 8은 배터리(10)와 전기적 연결 본체(30)가 그 사이에 개재된 포고 핀(36)으로 연결된 프로브 카드(100C)를 도시한다. 포고 핀(36)은 베이스부(32)의 상단 표면으로부터 +Z 방향으로 돌출된다. 그래서, 포고 핀(36)은 제2 전극(22)와 접촉한다. 복수의 포고 핀(36)은 복수의 접촉부(31)와 맞추어 제공된다.
제2 전극(22) 및 전도부(34)는 포고 핀(36)을 통해 전도된다. 그렇게 함으로써, 배터리(10)로부터 출력된 전류는 포고 핀(36)을 통해 패드(51)로 공급된다. 그 결과, 적절한 전기적 검사를 실행하는 것이 가능하다. 또한, 포고 핀(36)을 사용함으로써, 배터리(10)와 전기적 연결 본체(30)를 용이하게 분리하고 부착하는 것이 가능하다. 그 결과, 배터리(10)의 용량과 성능이 낮을 때, 배터리(10)를 용이하게 교환하는 것이 가능하다.
다음에는 배터리(10)의 적층 구조가 도 9를 참조하여 설명된다. 도 9는 배터리(10)의 구성을 도식적으로 도시하는 단면도이다. 배터리(10)는 제1 전극(14), n-타입 산화물 반도체층(16), 충전층(18), p-타입 산화물 반도체층(20), 및 제2 전극(22)이 이 순서로 적층된 적층 구조를 채택한다(제1 전극(14) 및 제2 전극(22)이 배터리(10)로부터 제거된 상태는 이후 “배터리 요소”라고 지칭된다). 배터리(10)가 이러한 적층 구조를 채택하여, 결과적으로 제2 전극(22)은 배터리 요소의 임의적 부분으로부터 배선이 인출될 수 있는 구조를 채택한다.
제1 전극(14)은 전도성 시트 또는 전도성 기판으로 형성되고, 적층 구조를 형성하는 베이스 재료로서 기능한다. 예를 들면, 금속 호일 시트(metal foil sheet)가 제1 전극(14)으로서 사용될 수 있다. 이 경우, 스테인리스 금속(SUS)(Steel Use Stainless) 시트가 제1 전극(14)으로서 사용된다. 대안적으로, 구리 또는 알루미늄과 같은 금속 호일 시트가 제1 전극(14)으로서 사용될 수 있다.
또한, 절연 재료로 제조된 베이스 재료를 준비하여, 그 베이스 재료 상에 제1 전극(14)을 형성하는 것이 가능하다. 제1 전극(14)이 베이스 재료에 형성될 때, 크롬(Cr) 또는 티타늄(Ti)과 같은 금속 재료가 제1 전극(14)의 재료로서 사용될 수 있다. 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)을 포함하는 합금 필름이 제1 전극(14)의 재료로서 사용될 수 있다. 제1 전극(14)이 베이스 재료상에 형성될 때, 제1 전극(14)은 제2 전극(22)에 대해 이후 설명하는 것과 동일한 방법으로 형성될 수 있다.
n-타입 산화물 반도체층(16)은 제1 전극(14) 상에 형성된다. 이산화티타늄(TiO2), 산화주석(SnO2), 또는 산화아연(ZnO)이 n-타입 산화물 반도체층(16)의 재료로서 사용될 수 있다. 산화티타늄이 n-타입 산화물 반도체층(16)으로서 사용될 수 있다. n-타입 산화물 반도체층(16)의 두께는 바람직하게는 30 nm 내지 120 nm이다. 예를 들면, 60 내지 120 nm의 두께를 갖는 산화티타늄이 n-타입 산화물 반도체층(16)으로서 사용될 수 있다. 예를 들면, n-타입 산화물 반도체는 스퍼터링(spattering) 또는 증발 증착(evaporation deposition)에 의해 제1 전극(14) 상에 필름으로서 형성될 수 있다.
충전층(18)은 n-타입 산화물 반도체층(16) 상에 형성된다. 충전층(18)은 절연 재료와 n-타입 산화물 반도체 재료를 혼합하여 획득된 혼합물로 형성된다. 예를 들면, 미립자의 n-타입 산화물 반도체가 충전층(18)의 n-타입 산화물 반도체 재료로서 사용될 수 있다. n-타입 산화물 반도체는 자외선이 조사될 때 광여기(photoexcitation) 구조에 변화를 일으켜, 충전 기능을 갖는 층이 된다. n-타입 산화물 반도체는 n-타입 산화물 반도체 재료와 절연 재료를 혼합하여 획득된 혼합물을 포함한다. 실리콘 수지(silicone resin)가 절연 재료로서 사용될 수 있다. 예를 들면, 산화규소의 실록산 결합(siloxane bonding)에 의해 형성된 주요 골격을 갖는 규소 화합물(실리콘)을 사용하는 것이 바람직하다.
예를 들면, n-타입 산화물 반도체는 산화규소와 이산화티타늄으로 형성된다. 충전층(18)으로 사용될 수 있는 n-타입 산화물 반도체 재료는 임의로 이산화티타늄(TiO2), 산화주석(SnO2), 또는 산화아연(ZnO)이다. 이산화티타늄, 산화주석, 또는 산화아연 중 두 가지 또는 이들 모두를 조합하여 획득된 재료도 또한 사용될 수 있다. 충전층(18)은 절연 재료와 n-타입 산화물 반도체 재료를 혼합하여 획득된 혼합물을 포함한다.
충전층(18)의 제조 과정이 설명된다. 먼저, 이산화티타늄, 산화주석, 또는 산화아연의 전구체와 실리콘 오일의 혼합물에 용매를 혼합하여 코팅 용액을 획득했다. 지방산 티타늄과 실리콘 오일을 혼합하여 획득된 코팅 용액이 준비된다. 또한, 코팅 용역은 스핀(spin) 코팅 방법 및 슬릿(slit) 코팅 방법에 의해 n-타입 산화물 반도체층(16) 상에 코팅된다. 코팅 필름을 건조하고 석회화함으로써, n-타입 산화물 반도체층(16) 상에 충전층(18)을 형성하는 것이 가능하다. 또한, 예를 들면, 산화티타늄의 전구체인 티타늄 스테아르산염(stearate)이 전구체의 한 예로서 사용될 수 있다. 산화티타늄, 산화주석, 및 산화아연은 금속 산화물의 전구체인 지방족 염(aliphatic salt)을 분해함으로써 만들어진다. 건조되고 석회화된 충전층(18)은 자외선에 의해 조사되어 UV-경화된다.
또한, 전구체를 사용하지 않고 산화물 반도체의 미립자가 또한 산화티타늄, 산화주석, 및 산화아연에 사용될 수 있다. 산화티타늄 또는 산화아연의 나노 입자를 실리콘 오일과 혼합함으로써, 혼합 용액이 만들어진다. 또한, 그 혼합 용액에 용매를 혼합함으로써, 코팅 용액이 만들어진다. 코팅 용액은 스핀 코팅 방법 또는 슬릿 코팅 방법에 의해 n-타입 산화물 반도체층(16) 상에 코팅된다. 코팅 필름을 건조하고, 석회화하고, UV 조사를 수행함으로써, 충전층(18)을 형성하는 것이 가능하다.
p-타입 산화물 반도체층(20)은 충전층(18) 상에 형성된다. p-타입 산화물 반도체층(20)은 상단부에 있는 제2 전극(22)으로부터 충천층(18)으로 전자의 주입을 방지하기 위해 제공된다. 산화니켈(NiO) 및 산화알루미늄구리(CuAlO2)가 p-타입 산화물 반도체층(20)의 재료로서 사용될 수 있다. 예를 들면, p-타입 산화물 반도체층(20)은 400 nm 두께의 산화 니켈 필름이다. p-타입 산화물 반도체층(20)은 증발 증착 또는 스퍼터링과 같은 필름 형성 방법에 의해 충전층(18) 상에 필름으로서 형성된다.
제2 전극(22)은 p-타입 산화물 반도체층(20) 상에 형성된다. 제2 전극(22)은 단지 전도성 필름으로 형성되면 된다. 또한, 크롬(Cr) 또는 구리(Cu)와 같은 금속 재료가 제2 전극(22)의 재료로서 사용될 수 있다. 다른 금속 재료는 알루미늄(Al)을 포함하는 은(Ag) 합금을 포함한다. 제2 전극(22)의 형성 방법은 스퍼터링, 이온 도금, 전자빔 증착, 진공 증착, 또는 화학적 증착과 같은 증기 증착을 포함한다. 대안적으로, 금속 전극은 전기도금 방법 또는 비전해 도금 방법에 의해 형성될 수 있다. 일반적으로, 구리, 구리 합금, 니켈, 알루미늄, 은, 금, 아연, 또는 주석이 도금에 사용되는 금속으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 제2 전극(22)은 300 nm 두께의 Al 필름이다.
충전층(18)은 제2 전극(22) 바로 아래에 제공된다. 그 결과, 전류가 제2 전극(22)의 임의적 위치에서 추출될 때에도, 응답 지연을 방지하는 것이 가능하다. 배터리(10)는 전해질 용액을 사용하지 않는 고체 2차 배터리이고, 그 결과 밀봉되지 않고 사용될 수 있다. 즉, 배터리(10)는 제2 전극(22)이 노출된 상태에서 충전 및 방전될 수 있다. 그 결과, 배터리(10)는 본 실시예에 따른 전기적 검사에 최적이다. 또한, 전기적 연결 본체(30)와 배터리(10)는 분리 가능하므로, 배터리(10)를 용이하게 교환하는 것이 가능하다. 배터리(10)는 검사하는 동안 또는 검사 이후에 외부 전원에 연결되어 충전될 수 있다.
배터리(10)는 캐패시터와 비교하여 큰 전기 전력 저장 용량을 갖고, 그 결과 많은 양의 전력을 필요로 하는 디바이스를 검사할 수 있다. 또한, 배터리(10)는 무선 주파수 신호를 사용하는 측정에도 또한 적합하다.
또한, 본 실시예에 따른 프로브 카드(100)에 사용되는 배터리는 최적으로 위의 적층 구조를 채택하는 배터리(10)이지만, 다른 배터리일 수도 있다. 즉, 표면상에 전극이 형성된 배터리가 본 실시예에 따른 프로브 카드(100)에 적용될 수 있다. 예를 들면, 리튬 이온 배터리가 배터리(10)일 수 있다.
본 실시예에 따른 검사 방법은 서로 마주 대하는 프로브 카드(100) 및 작업물(50)을 배치하는 단계와, 프로브 카드(100)에 제공되는 접촉부(31)와 패드(51)를 접촉시켜 놓는 단계를 포함한다.
위에서 본 발명의 실시예 중 하나의 예가 설명되었으며, 그럼에도 본 발명의 목적 및 이점을 약화시키지 않은 적절한 수정을 포함하고, 또한 위의 실시예에 의해 제한되지 않는다.
본 출원은 2016년 8월 2일 제출된 일본 특허 출원 No. 2016-151786의 우선권을 주장하고, 그 전체 내용은 본 출원에서 참조로 포함된다.
100 프로브 카드
10 배터리
14 제1 전극
16 n-타입 산화물 반도체층
18 충전층
20 p-타입 산화물 반도체층
22 제2 전극
30 전기적 연결 본체
31 접촉부
32 베이스부
33 절연부
34 전도부
35 전도성 접착제 구성원
36 포고 핀
37 회로 요소
40 양극 단자
41 음극 단자
50 작업물
51 패드

Claims (9)

  1. 복수의 패드를 포함하는 작업물을 검사하기 위한 프로브 카드로서,
    평면 형상의 평면 전극을 포함하고 상기 평면 전극이 상기 작업물과 마주하도록 배치되는 평면 형상의 2차 배터리; 및
    상기 작업물과 상기 2차 배터리 사이에 배치되는 전기적 연결 본체를 포함하고,
    상기 2차 배터리는 상기 평면 전극의 임의적 위치로부터 배선이 인출될 수 있는 구조를 포함하되, 상기 2차 배터리는 상기 작업물보다 큰 사이즈를 가지고,
    상기 전기적 연결 본체는 마주 대하는 패드 쪽으로 돌출되는 복수의 접촉부를 포함하고, 상기 복수의 패드 및 상기 평면 전극을 그 사이에 개재된 상기 복수의 접촉부로 전기적으로 연결시키며,
    상기 전기적 연결 본체는,
    상기 접촉부 및 평면 전극을 전도하도록 수직 방향으로 연장하는 복수의 전도부; 및
    인접하는 상기 전도부를 절연하기 위해 상기 전도부 사이에 배치되는 복수의 절연부를 포함하고,
    상기 접촉부는 상기 전도부 바로 아래에 배치되고,
    모든 상기 패드에 대해 전류 경로의 모든 배선 길이는 등거리인, 프로브 카드.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전기적 연결 본체는 상기 평면 전극과 접촉하도록 구성되는 포고 핀(Pogo pin)을 포함하는, 프로브 카드.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전기적 연결 본체는 그 사이에 개재된 전도성 접착제로 상기 평면 전극에 연결되는, 프로브 카드.
  5. 삭제
  6. 표면에 복수의 패드를 포함하는 작업물을 검사하기 위한 검사 방법으로서,
    상기 작업물에 마주 대하여 프로브 카드를 배치하는 단계; 및
    상기 프로브 카드에 제공되는 복수의 접촉부를 상기 패드와 접촉하여 배치하는 단계를 포함하고,
    상기 프로브 카드는
    평면 형상의 평면 전극을 포함하고 상기 평면 전극이 상기 작업물과 마주하도록 배치되는 평면 형상의 2차 배터리, 및
    상기 작업물과 상기 2차 배터리 사이에 배치되는 전기적 연결 본체를 포함하되, 상기 2차 배터리는 상기 작업물보다 큰 사이즈를 가지고,
    상기 전기적 연결 본체는 마주 대하는 상기 패드 쪽으로 돌출되는 복수의 접촉부를 포함하고, 상기 복수의 패드 및 상기 평면 전극을 그 사이에 개재된 상기 복수의 접촉부로 전기적으로 연결시키며,
    상기 전기적 연결 본체는,
    상기 접촉부 및 평면 전극을 전도하도록 수직 방향으로 연장하는 복수의 전도부; 및
    인접하는 상기 전도부를 절연하기 위해 상기 전도부 사이에 배치되는 복수의 절연부를 포함하고,
    상기 접촉부는 상기 전도부 바로 아래에 배치되고,
    모든 상기 패드에 대해 전류 경로의 모든 배선 길이는 등거리인, 검사 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 접촉부가 상기 패드와 접촉한 상태로 상기 패드와 상기 평면 전극 사이에서 상기 평면 전극의 평면 방향에 수직인 방향으로 전류가 흐르는, 검사 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 전기적 연결 본체는 상기 평면 전극과 접촉하도록 구성되는 포고 핀을 포함하는, 검사 방법.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 전기적 연결 본체는 그 사이에 개재된 전도성 접착제로 상기 평면 전극에 연결되는, 검사 방법.
KR1020197004274A 2016-08-02 2017-07-24 프로브 카드 및 검사 방법 KR102143306B1 (ko)

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