KR102220342B1 - 프로브 스테이션 - Google Patents

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KR102220342B1
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fixing
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안병인
황인욱
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세메스 주식회사
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Abstract

프로브 스테이션은, 기판을 지지하는 척, 상기 척의 상부에 배치되며, 상기 기판에 형성된 반도체 소자를 검사하기 위한 프로브 카드를 지지하는 카드 홀더, 상기 카드 홀더가 장착되며 상기 소자의 검사를 위한 검사 신호를 제공하는 테스트 헤드와 결합되는 테스트 플레이트 및 상기 테스트 플레이트 및 상기 테스트 헤드를 전자기력을 이용하여 고정 또는 분리시키는 자기력 발생 유닛을 포함한다.

Description

프로브 스테이션{PROBE STATION}
본 발명의 실시예들은 프로브 스테이션에 관한 것이다. 보다 상세하게는 프로브 카드를 이용하여 반도체 소자들에 대하여 전기적인 검사를 수행하는 포함하는 프로브 스테이션에 관한 것이다.
일반적으로 집적 회로 소자들과 같은 반도체 소자들은 반도체 기판 상에 일련의 반도체 공정들을 반복적으로 수행함으로써 형성될 수 있다. 예를 들면, 기판 상에 박막을 형성하는 증착 공정, 박막을 전기적 특성들을 갖는 패턴들로 형성하기 위한 식각 공정, 패턴들에 불순물들을 주입 또는 확산시키기 위한 이온 주입 공정 또는 확산 공정, 패턴들이 형성된 기판으로부터 불순물들을 제거하기 위한 세정 및 린스 공정 등을 반복적으로 수행함으로써 반도체 회로 소자들이 기판 상에 형성될 수 있다.
이러한 일련의 공정들을 통해 반도체 소자들을 형성한 후 반도체 소자들의 전기적인 특성을 검사하기 위한 검사 공정이 수행될 수 있다. 검사 공정은 복수의 니들을 갖는 프로브 카드를 포함하는 프로브 스테이션과 전기적인 신호를 제공하기 위하여 프로브 카드와 연결된 테스터에 의해 수행될 수 있다.
검사 공정을 위해 검사 챔버의 상부에는 프로브 카드가 장착될 수 있으며, 프로브 카드 아래에는 기판을 지지하는 척이 배치될 수 있다. 척의 아래에는 척을 회전시키는 회전 구동부가 배치될 수 있으며, 회전 구동부의 아래에는 척을 수직 방향으로 이동시키는 수직 구동부와 척을 수평 방향으로 이동시키는 수평 구동부가 배치될 수 있다.
상기 프로브 스테이션에 테스터를 연결하기 위하여 클램프 슬라이딩 방식이 사용된다.
즉, 상기 프로브 스테이션에 포함된 테스트 플레이트에는 제1 클램프가 구비되고, 상기 테스터에 구비되며 상기 제1 클램프에 회전하면서 슬라이딩하여 체결되는 제2 클램프가 구비된다.
상기 제2 클램프가 제1 클램프에 대하여 회전하면서 슬라이딩함으로써 일정 유격을 갖는 상태에서 상호 맞물림으로써, 상기 프로브 스테이션 및 상기 테스터가 도킹될 수 있다.
하지만, 기판 및 프로브 카드 간의 컨택될 때 발생하는 컨택 하중이 증가함에 따라, 제1 및 제2 클램프 중 어느 하나가 파손되는 문제가 발생한다.
이에 대한 관련기술로는 대한민국 공개특허 제10-2018-0057351호가 공지되어 있다.
본 발명의 실시예들은 테스터가 안정적으로 도킹할 수 있는 프로브 스테이션을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예들에 따른 프로브 스테이션은, 기판을 지지하는 척, 상기 척의 상부에 배치되며, 상기 기판에 형성된 반도체 소자를 검사하기 위한 프로브 카드를 지지하는 카드 홀더, 상기 카드 홀더가 장착되며 상기 소자의 검사를 위한 검사 신호를 제공하는 테스트 헤드와 결합되는 테스트 플레이트 및 상기 테스트 플레이트 및 상기 테스트 헤드를 전자기력을 이용하여 고정 또는 분리시키는 자기력 발생 유닛을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 자기력 발생 유닛은, 상기 카드 홀더에 대응되도록 상기 테스트 플레이트의 상면에 구비되며, 전원을 이용하여 자기장을 발생하는 전자석 부재를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 자기력 발생 유닛은, 상기 전자석 부재와 마주보도록 배치되며, 상기 자기장을 증대시킬 수 있도록 구비된 마그네틱 부재를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 자기력 발생 유닛은, 상기 전자석 부재에 전원을 공급하는 전원 소스 및 상기 전원의 공급 여부를 제어하는 전원 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 척을 수용할 수 있도록 검사 공간을 제공하는 챔버 및 상기 챔버의 외측 상부면에 구비되며, 상기 테스트 헤드를 포함하는 테스터와 상기 챔버 사이를 고정시키는 고정 유닛이 추가적으로 구비될 수 있다.
여기서, 상기 고정 유닛은 상기 챔버의 외측 상면에 구비되며, 전원을 이용하여 자기장을 발생하는 제2 전자석 부재 및 상기 전자석 부재와 마주보도록 배치되며, 상기 자기장을 증대시킬 수 있도록 구비된 제2 마그네틱 부재를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 테스트 플레이트 및 상기 테스트 헤드를 전자기력을 이용하여 고정 또는 분리시키는 자기력 발생 유닛이 구비됨으로써, 테스터를 프로브 스테이션에 안정적으로 도킹할 수 있다. 특히, 프로브 카드 및 기판 사이에 하중이 증가할 경우에도 테스터가 프로브 스테이션에 안정적으로 고정될 수 있다.
나아가, 고정 유닛이 테스터 및 프로브 스테이션의 외부에 추가적으로 구비됨으로써, 테스터가 프로브 스테이션에 안정적으로 고정될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 스테이션을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 테스터 및 프로브 스테이션을 도킹한 상태를 설명하기 위한 정면도이다.
도 3는 도 2에 도시된 고정 유닛의 일 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 고정 유닛의 다른 예를 설명하기 위한 분해 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.
본 발명의 실시예들에서 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들이 이들 사이에 개재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결되는 것으로 설명되는 경우 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화는 충분히 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것은 아니라 형상들에서의 편차를 포함하는 것이며, 도면들에 설명된 요소들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 요소들의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 스테이션을 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 스테이션(100)은 기판(10)에 형성된 반도체 소자들에 대하여 프로브 카드(20)를 이용해 전기적인 특성 검사를 수행할 수 있다. 상기 프로브 스테이션(100)은 검사 챔버(105), 척(110), 카드 홀더(140), 테스트 플레이트(150) 및 자기력 발생 유닛(170)을 포함한다.
구체적으로, 상기 검사 챔버(105)는 상기 기판(10)에 대하여 전기적 검사를 수행하기 위한 검사 공간을 제공한다. 상기 검사 챔버(105)의 상기 검사 공간 내에는 상기 프로브 카드를 홀딩하는 카드 홀더(140) 및 상기 척(110)이 배치될 수 있다.
또한, 상기 프로브 스테이션(100)은 상기 기판(10) 상의 반도체 소자들을 상기 프로브 카드(20)의 탐침들과 접촉시키기 위하여 상기 척(110)을 수평 및 수직 방향으로 이동시키기 위한 구동부(130)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 구동부(130)는 상기 척(110)을 지지하기 위한 스테이지를 포함할 수 있으며, 상기 스테이지는 상기 척(110)을 수직 방향으로 이동시키기 위한 수직 구동부 상에 배치될 수 있다. 상기 수직 구동부 아래에는 상기 스테이지와 수직 구동부를 수평 방향으로 이동시키기 위한 수평 구동부가 배치될 수 있으며, 상기 스테이지 상에는 상기 척(110)을 회전시키기 위한 회전 구동부가 배치될 수 있다.
상기 프로브 카드(20)는 상기 반도체 소자들과 접촉하여 상기 반도체 소자들에 전기적인 신호를 인가하기 위한 다수의 탐침들을 가질 수 있다. 상기 구동부(130)는 상기 반도체 소자들이 상기 탐침들에 컨택되도록 상기 척(110)을 수직 방향으로 이동시킬 수 있다.
상기 카드 홀더(140)는 상기 프로브 카드(20)를 지지한다. 상기 카드 홀더(140)는 대략 원형 링 형태를 가질 수 있으며, 상기 카드 홀더(140)의 상부면에는 상기 프로브 카드(20)가 삽입되는 원형의 관통홀이 구비될 수 있다. 상기 카드 홀더(140)은 클램핑 방식으로 프로브 카드(20)를 홀딩할 수 있다.
상기 검사 챔버(105)의 상부에는 상기 카드 홀더(140)가 장착되는 테스트 플레이트(150)가 배치될 수 있다. 또한, 상기 테스트 플레이트(150)에는 상기 테스트 헤드(210)가 수직 방향으로 부분 삽입되는 원형의 리세스가 구비될 수 있다.
상기 테스트 플레이트(150) 상부에는 상기 프로브 카드(20)를 통해 상기 기판(10)으로 전기적인 신호를 제공하기 위한 테스트 헤드(210)가 배치될 수 있으며, 상기 테스트 헤드(210)와 상기 프로브 카드(20)는 전기적으로 접속될 수 있다.
상기 전자기력 발생 유닛(170)는 상기 테스트 플레이트(150) 및 상기 테스트 헤드(210) 사이에 구비된다. 상기 전자기력 발생 유닛(170)은 상기 테스트 플레이트(150) 및 상기 테스트 헤드(210) 사이를 전자기력을 이용하여 상호 고정하거나 상호 분리시킬 수 있다.
보다 상세하게, 상기 전자기력 발생 유닛(170)이 구동할 경우, 상기 테스트플레이트(150) 및 상기 테스트 헤드(210) 사이에 전자기력이 발생하여 상기 테스트 플레이트(150) 및 상기 테스트 헤드(210)이 상호 고정될 수 있다. 이로써, 상기 테스트 플레이트(150)를 포함하는 프로브(100) 및 상기 테스트 헤드(210)를 포함하는 테스터(Tester)가 상호 도킹될 수 있다. 결과적으로 상기 프로브 스테이션(100)을 이용하는 검사 공정이 진행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 자기력 발생 유닛(170)는, 리세스를 둘러싸도록 상기 테스트 플레이트(150)의 상부에 구비된다. 상기 자기력 발생 유닛(170)은 전원을 이용하여 자기장을 발생하는 전자석 부재(171)를 포함할 수 있다.
상기 전자석 부재(171)는 자성체 및 상기 자성체를 둘러싸며 전류가 흐르는 코일을 포함한다. 이 경우, 상기 전자석 부재(171)는 상기 코일로 흐르는 전류의 크기를 조절하여 상기 전자기력의 크기를 제어할 수 있다.
나아가, 상기 전류의 온/오프 제어를 통하여, 상기 테스트 플레이트(150) 및 상기 테스트 헤드(210) 사이에 전자기력의 발생이 온/오프될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 자기력 발생 유닛(170)는, 마그네틱 부재(173)를 더 포함할 수 있다. 상기 마그네틱 부재(173)는 상기 전자석 부재(171)와 마주보도록 배치된다. 상기 마그네틱 부재(1733)는 상기 전자기장을 증대시킬 수 있도록 구비된다. 결과적으로 상기 전자석 부재(171) 및 마그네틱 부재(173)는 전자기력을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 자기력 발생 유닛(170)는 전원 소스(175) 및 전원 컨트롤러(177)를 더 포함할 수 있다. 상기 전원 소스(175)는 상기 전자석 부재(171)에 포함된 코일에 전원을 공급한다. 상기 전원 컨트롤러(177)는 전원 소스(175)가 공급하는 전원의 크기 및 전원 공급 온/오프를 조절한다. 이로써, 전자석 부재(171)에 흐르는 전류의 온/오프가 제어됨에 따라, 상기 전자석 부재(171)가 발생하는 전자기력의 발생 여부를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 스테이션(100)은 휨 억제 부재(112)를 더 포함한다. 상기 휨 억제 부재(112)는, 상기 프로브 카드(20) 및 테스트 헤드(210) 사이에 개재된다. 상기 휨 억제 부재(112)는 상기 프로브 카드(20)의 중심부에 위치할 수 있다. 따라서, 휨 억제 부재(112)는 상기 프로브 카드(20)의 휨을 억제할 수 있다. 이로써, 상기 프로브 카드(20)의 평탄도가 보다 균일하게 유지될 수 있다. 즉, 상기 휨 억제 부재(112)은 상기 프로브 카드(20)을 강성을 보완함으로써, 프로브 카드(20)의 처짐 현상이 발생하는 것이 억제될 수 있다.
한편, 상기 테스트 헤드(210) 및 상기 프로브 카드(20)를 전기적으로 연결하기 위하여 ZIF(zero insertion force) 커넥터(21)이 구비될 수 있다. 상기 ZIF(zero insertion force) 커넥터(21)는 복수의 배선들을 포함함으로써, 상기 테스트 헤드(210) 및 상기 프로브 카드(20)를 전기적으로 연결시킨다.
도 2는 테스터 및 프로브 스테이션을 도킹한 상태를 설명하기 위한 정면도이다. 도 3는 도 2에 도시된 고정 유닛의 일 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 스테이션(100)은 기판(10)에 형성된 반도체 소자들에 대하여 프로브 카드(20)를 이용해 전기적인 특성 검사를 수행할 수 있다. 상기 프로브 스테이션(100)은 검사 챔버(105), 척(110), 카드 홀더(140), 테스트 플레이트(150), 자기력 발생 유닛(170) 및 고정 유닛(180)을 포함한다.
상기 검사 챔버(105), 척(110), 카드 홀더(140), 테스트 플레이트(150) 및 자기력 발생 유닛(170)에 대하여는 전술하였으므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 고정 유닛(180)은 상기 프로브 스테이션(100)에 포함된 챔버(105)의 상면에 구비된다. 또한, 상기 고정 유닛(180)은 챔버(105) 상면의 외곽에 배치된다.
상기 고정 유닛(180)은 상기 테스트 헤드(210)를 포함하는 테스터(200)와 상기 챔버(105) 사이를 고정시킨다. 즉, 상기 고정 유닛(180)은 상기 자기력 발생 유닛(170)에 더하여 테스트(200) 및 프로브 스테이션(100)를 추가적으로 고정할 수 있다.
상기 고정 유닛(180)은 전자기력을 이용하여 테스트(200)를 프로브 스테이션(100), 특히 챔버(105)에 고정할 수 있다. 이 경우, 상기 고정 유닛(180)은 상기 전자석 부재(181) 및 마그네틱 부재(183)을 포함한다. 상기 고정 유닛(180)은 상기 자기력 발생 유닛(170)과 유사한 구성을 가지므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4는 도 2에 도시된 고정 유닛의 다른 예를 설명하기 위한 분해 단면도이다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 상기 고정 유닛은 볼락 생크(ball lock shank; 191), 수직 방향으로 삽입홀이 형성된 고정부(193) 및 고정부(193)의 내부에 수평 방향으로 구비된 탄성부(195)를 포함한다. 상기 볼락 생크(191)의 단부가 상기 삽입홀 내부로 유입될 경우, 상기 탄성부(195)가 상기 볼락 생크(191)의 단부를 홀딩할 수 있다. 이로써, 상기 고정 유닛은 볼 락 메커니즘으로 상기 테스트 및 챔버(105)를 추가적으로 고정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 고정 유닛은 클램프 로킹 방식으로 상기 테스트(200) 및 챔버(105)를 추가적으로 고정할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 기판 20 : 프로브 카드
100 : 프로브 스테이션 105 : 챔버
110 : 척 130 : 구동부
150 : 테스트 플레이트 170 : 자기력 발생 유닛
180 : 고정 유닛

Claims (6)

  1. 기판을 지지하는 척;
    상기 척의 상부에 배치되며, 상기 기판에 형성된 반도체 소자를 검사하기 위한 프로브 카드를 지지하는 카드 홀더;
    상기 카드 홀더가 장착되며 상기 소자의 검사를 위한 검사 신호를 제공하는 테스트 헤드와 결합되는 테스트 플레이트;
    상기 테스트 플레이트 및 상기 테스트 헤드를 전자기력을 이용하여 고정 또는 분리시키는 자기력 발생 유닛;
    상기 척을 수용할 수 있도록 검사 공간을 제공하는 챔버; 및
    상기 챔버의 외측 상부면에 구비되며, 상기 테스트 헤드를 포함하는 테스터와 상기 챔버 사이를 고정시키는 고정 유닛을 포함하고,
    상기 고정 유닛은, 볼락 생크, 수직 방향으로 삽입홀이 형성된 고정부 및 상기 고정부 내부에 수평 방향으로 구비된 탄성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 스테이션.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자기력 발생 유닛은, 상기 카드 홀더에 대응되도록 상기 테스트 플레이트의 상면에 구비되며, 전원을 이용하여 자기장을 발생하는 전자석 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 스테이션.
  3. 제2항에 있어서, 상기 자기력 발생 유닛은, 상기 전자석 부재와 마주보도록 배치되며, 상기 자기장을 증대시킬 수 있도록 구비된 마그네틱 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 스테이션.
  4. 제2항에 있어서, 상기 자기력 발생 유닛은,
    상기 전자석 부재에 전원을 공급하는 전원 소스; 및
    상기 전원의 공급 여부를 제어하는 전원 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 스테이션.
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