KR102343160B1

KR102343160B1 - Method of measuring and assessing a probe card with an inspection device

Info

Publication number: KR102343160B1
Application number: KR1020177000253A
Authority: KR
Inventors: 그레그 올름스테드
Original assignee: 루돌프 테크놀로지스 인코퍼레이티드
Priority date: 2014-06-06
Filing date: 2015-06-05
Publication date: 2021-12-23
Also published as: JP2017518493A; TW201617625A; WO2015188093A1; JP6680695B2; TWI655439B; KR20170016444A

Abstract

프로브 카드의 기능성을 평가하는 방법은 프로브 카드 인터페이스가 없는 프로브 카드 분석기를 제공하는 단계, 프로브들을 갖춘 프로브 카드를 프로브 카드 분석기의 지지 판에 제거가능하게 결합시키는 단계, 프로브 카드 분석기의 센서 헤드를 프로브 카드와 정렬시키는 단계, 및 센서 헤드로 프로브들의 구성요소를 측정하는 단계를 포함한다.A method for evaluating the functionality of a probe card includes providing a probe card analyzer without a probe card interface, removably coupling a probe card with probes to a support plate of the probe card analyzer, and probes a sensor head of the probe card analyzer. aligning with the card, and measuring a component of the probes with a sensor head.

Description

MEASURING AND ASSESSING A PROBE CARD WITH AN INSPECTION DEVICE

<관련 출원의 상호 참조><Cross-reference to related applications>

본 출원은 2010년 4월 23일자로 출원된, 발명의 명칭이 "수직으로 이동가능한 조립체를 갖춘 검사 장치(Inspection Device with Vertically Moveable Assembly)"인 미국 가특허 출원 제61/327,220호의 이익을 청구하는, 2011년 4월 25일자로 출원된, 발명의 명칭이 "수직으로 이동가능한 조립체를 갖춘 검사 장치(Inspection Device with Vertically Moveable Assembly)"인, 이제 미국 특허 제8,729,917호인 특허 출원 제13/093,456호의 계속 출원인, 2014년 5월 20일자로 출원된, 발명의 명칭이 "수직으로 이동가능한 조립체를 갖춘 검사 장치(Inspection Device with Vertically Moveable Assembly)"인 특허 출원 제14/282,565호의 일부 계속 출원이며, 전술한 출원들의 전체 교시 내용들은 본 명세서에 참고로 포함된다.This application claims the benefit of U.S. Provisional Patent Application Serial No. 61/327,220, entitled "Inspection Device with Vertically Moveable Assembly," filed on April 23, 2010. , a continuation of patent application Ser. No. 13/093,456, now U.S. Patent No. 8,729,917, entitled "Inspection Device with Vertically Moveable Assembly," filed April 25, 2011 Applicant, a continuation-in-part of Patent Application No. 14/282,565, entitled "Inspection Device with Vertically Moveable Assembly," filed on May 20, 2014, and The entire teachings of the applications are incorporated herein by reference.

집적 회로들의 제조 중에 그것들을 시험하는 데 사용되는 프로브 카드(probe card)들은 집적 회로들의 손상을 회피하기 위해 주기적인 평가와 관리를 필요로 한다. 프로브 카드들의 평가와 관리의 일부로서, 프로브들이 평탄한지 여부와 그것들이 프로브들이 어드레싱하도록 의도되는 반도체 웨이퍼 상의 본드 패드(bond pad)들의 설정 패턴과 정확히 정렬되는지 여부를 결정하기 위해 프로브 카드 내의 프로브들의 X, Y 및 Z 위치들을 측정하는 데 흔히 광학 검사 장치들이 사용된다. 이러한 장치들은 또한 본드 패드를 갖춘 반도체 웨이퍼 대신에 기준 판(fiducial plate)(즉, 체크 플레이트(check plate))을 사용하여 수행되는 측정들에 기초하여 본드 패드 내에 형성될 스크럽 마크(scrub mark)의 길이와 위치를 예측할 수 있다. 프로브 카드들의 다른 평가들이 또한 요망될 수 있다.Probe cards used to test integrated circuits during manufacture require periodic evaluation and maintenance to avoid damage to the integrated circuits. As part of the evaluation and management of the probe cards, the probes in the probe card are tested to determine whether the probes are flat and whether they align exactly with the set pattern of bond pads on the semiconductor wafer to which the probes are intended to address. Optical inspection devices are often used to measure X, Y and Z positions. These devices also allow for the formation of scrub marks in the bond pads based on measurements performed using a fiducial plate (ie, a check plate) instead of a semiconductor wafer with bond pads. The length and position can be predicted. Other evaluations of probe cards may also be desired.

프로브 카드 분석기(probe card analyzer)가 프로브 카드들의 성능을 평가하기 위해 사용될 수 있다. 프로브 카드 분석기들의 많은 상이한 시험기 플랫폼들이 이용가능하다. 특정 시험기 인터페이스를 갖춘 특정 시험기 플랫폼이 전형적으로 특정 프로브 카드 구성과 관련되어, 일부 상황들에서 다수의 프로브 카드 분석기들을 구비할 필요가 있게 한다. 프로브 카드 인터페이스(probe card interface)(PCI)는 전체 프로브 카드 분석기의 매우 고가의 부품이다.A probe card analyzer may be used to evaluate the performance of the probe cards. Many different tester platforms of probe card analyzers are available. A specific tester platform with a specific tester interface is typically associated with a specific probe card configuration, making it necessary to have multiple probe card analyzers in some situations. The probe card interface (PCI) is a very expensive component of the overall probe card analyzer.

각각의 프로브가 매우 작지만, 적절한 양의 스크러빙(scrubbing)을 달성하는 데 필요한 힘은 수 그램이다. 단일 프로브 카드 내에 수백 개 또는 수천 개의 프로브들이 있는 경우에, 적절한 스크럽 마크를 달성하기 위해 프로브들을 오버트래블(overtravel)시키는 데 필요한 힘의 양이 매우 클 수 있다. 흔히, 모든 프로브들의 오버트래블이 동시에 발생한다. 예를 들어, 장치는 각각의 별도로 와이어링된(wired) 프로브의 Z 높이와 일군의 버싱된(bussed) 프로브들(일부 프로브들이 함께 와이어링되어 신호들을 서로 전기적으로 분리시키는 것을 불가능하게 함) 중 최저 프로브의 Z 높이를 측정하기 위해 사용되는 전도성 체크 플레이트를 구비할 수 있다. 이러한 Z 높이 측정 프로세스에서, 체크 플레이트가 모든 프로브들과 접촉되고, 각각의 프로브(또는 프로브들의 군)가 전기 접촉할 때 체크 플레이트의 Z 높이가 기록된다.Although each probe is very small, the force required to achieve an adequate amount of scrubbing is several grams. When there are hundreds or thousands of probes in a single probe card, the amount of force required to overtravel the probes to achieve a proper scrub mark can be very large. Often, overtravel of all probes occurs simultaneously. For example, the device may determine the Z height of each separately wired probe and one of a group of bussed probes (some probes wired together making it impossible to electrically isolate signals from each other). It may have a conductive check plate used to measure the Z-height of the lowest probe. In this Z-height measurement process, the check plate is in contact with all the probes, and the Z-height of the check plate is recorded when each probe (or group of probes) makes electrical contact.

또한 프로브들의 정렬로 지칭되는, 프로브들의 XY 위치를 측정하기 위해, 프로브들의 이미지들이 캡처될 수 있다. 일부 경우들에, 프로브들이 이미지 내에 위치되고, 카메라가 그것 상에 장착되는 스테이지들의 선형 인코더(encoder)들이 XY 위치를 결정하는 데 도움을 주기 위해 사용된다. 다른 경우들에, 프로브들의 위치는 이미지에서 윈도우들 상에 형성되는 기준 마크들과 관련된다. 모든 프로브들을 기준 판과 접촉하도록 오버트래블시키는 데 수반되는 큰 힘들로 인해, 검사 시스템과 프로브 카드의 편향들이 발생할 수 있다. 따라서, 인가되는 힘들을 최소화시키는 것이 바람직하다.Images of the probes may be captured to measure the XY position of the probes, also referred to as the alignment of the probes. In some cases, probes are positioned within the image, and linear encoders of the stages on which the camera is mounted are used to help determine the XY position. In other cases, the position of the probes is related to fiducial marks formed on windows in the image. Due to the large forces involved in overtraveling all the probes into contact with the reference plate, deflections of the inspection system and probe card can occur. Therefore, it is desirable to minimize the applied forces.

프로브 카드에 인가되는 힘의 양을 최소화시키는 것에 더하여, 프로브 카드와 그것의 프로브들이 겪는 마모의 양을 최소화시키는 것이 바람직하다. 예를 들어, 미국 특허 제5,657,394호 및 제6,118,894호에 기술된 것과 같은 시스템들에서, 광학 정렬 측정이 수행될 때마다 프로브들이 접촉하는 것이 필요하다. 심지어 다수의 프로브들이 함께 이미징될 수 있음을 고려하면, 프로브 카드가 수백 개 또는 수천 개의 프로브들을 구비하는 경우에, 각각의 프로브와 프로브 카드가 필연적으로 프로브 카드와 그것의 프로브들에 대한 보다 짧은 수명을 초래하는 많은 불필요한 마모를 겪을 것이다.In addition to minimizing the amount of force applied to the probe card, it is desirable to minimize the amount of wear experienced by the probe card and its probes. For example, in systems such as those described in US Pat. Nos. 5,657,394 and 6,118,894, it is necessary for the probes to contact each time an optical alignment measurement is performed. Even considering that multiple probes can be imaged together, if a probe card has hundreds or thousands of probes, each probe and probe card will inevitably have a shorter lifespan for the probe card and its probes. will suffer a lot of unnecessary wear and tear resulting in

따라서, 프로브 카드들의 평가를 수행하는 더욱 저렴한 시스템 및 방법과, 프로브 카드와 그것의 프로브들에 가해지는 응력들을 최소화시키고 유사하게 프로브 카드와 그것의 프로브들의 마모를 최소화시키는 프로브 카드들을 분석하기 위한 메커니즘이 필요하다.Thus, a less expensive system and method for performing the evaluation of probe cards and a mechanism for analyzing the probe cards that minimize stresses on the probe card and its probes and similarly minimize wear of the probe card and its probes. I need this.

본 개시내용의 원리들에 따른 일부 양태들은 프로브 카드의 기능성을 평가하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 프로브 카드 인터페이스가 없는 프로브 카드 분석기를 제공하는 단계, 프로브들을 갖춘 프로브 카드를 프로브 카드 분석기의 지지 판에 제거가능하게 결합시키는 단계, 프로브 카드 분석기의 센서 헤드를 프로브 카드와 정렬시키는 단계, 및 센서 헤드로 프로브들의 구성요소를 측정하는 단계를 포함한다.Some aspects in accordance with the principles of the present disclosure relate to a method of evaluating the functionality of a probe card. The method comprises the steps of providing a probe card analyzer without a probe card interface, removably coupling a probe card with probes to a support plate of the probe card analyzer, aligning a sensor head of the probe card analyzer with the probe card; and measuring a component of the probes with the sensor head.

본 개시내용의 원리들에 따른 다른 양태들은 프로브 카드를 평가하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 지지 판과 센서 헤드를 포함하는 프로브 카드 분석기를 제공하는 단계, 어댑터를 지지 판에 결합시키는 단계, 프로브들을 갖춘 프로브 카드를 어댑터에 결합시키는 단계, 프로브 카드를 지지 판의 구멍을 통해 센서 헤드와 어드레싱하는 단계, 및 프로브들의 기계적 측정을 수행하는 단계를 포함한다.Other aspects in accordance with the principles of the present disclosure relate to a method of evaluating a probe card. The method comprises the steps of providing a probe card analyzer comprising a support plate and a sensor head, coupling an adapter to the support plate, coupling a probe card with probes to the adapter, inserting the probe card through a hole in the support plate to the sensor addressing the head, and performing mechanical measurements of the probes.

본 개시내용의 원리들에 따른 다른 양태들은 프로브 카드를 모니터링하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 프로브 카드에 대한 제1 서비스 기간(service interval)을 확립하는 단계, 프로브 카드에 대한 제2 서비스 기간을 확립하는 단계, 프로브 카드를 프로브 카드 분석기에 제거가능하게 결합시키는 단계, 및 제1 서비스 기간 중에 프로브 카드 인터페이스를 사용함이 없이 프로브 카드를 평가하는 단계를 포함한다.Other aspects in accordance with the principles of the present disclosure relate to a method of monitoring a probe card. The method includes establishing a first service interval for the probe card, establishing a second service interval for the probe card, removably coupling the probe card to a probe card analyzer, and a first and evaluating the probe card without using the probe card interface during the service period.

도 1은 본 개시내용에 따른 검사 장치의 일 실시예의 개략적인 측면도이다.
도 2a 내지 도 2g는 본 개시내용에 따른 대물렌즈 초점 플렉셔의 실시예들이다.
도 3a 내지 도 3g는 본 개시내용에 따른 대물렌즈 초점 플렉셔의 실시예들이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 개시내용에 따른 캠 조립체의 실시예들이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 개시내용에 따른 하우징, 캐리어, 액추에이터 조립체의 실시예들이다.
도 6은 종래 기술의 프로브 카드 분석기의 개략적인 측면도이다.
도 7a와 도 7b는 프로브의 실시예들의 개략도들이다.
도 8은 일 실시예에 따른 프로브 카드를 갖춘 프로브 카드 분석기의 개략적인 측면도이다.
도 9는 다른 실시예에 따른 프로브 카드 분석기의 개략적인 측면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 프로브 카드 분석기의 개략적인 사시도이다.
도 11a는 도 1에 예시된 검사 장치와 프로브의 개략도이다.
도 11b는 본 개시내용에 따른 프로브 카드 분석기의 센서 헤드의 일 실시예의 부분 개략도이다.1 is a schematic side view of an embodiment of an inspection apparatus according to the present disclosure;
2A-2G are embodiments of an objective focal flexure according to the present disclosure;
3A-3G are embodiments of an objective focal flexure according to the present disclosure.
4A-4D are embodiments of a cam assembly according to the present disclosure.
5A-5C are embodiments of a housing, carrier, and actuator assembly in accordance with the present disclosure.
6 is a schematic side view of a prior art probe card analyzer.
7A and 7B are schematic diagrams of embodiments of a probe.
8 is a schematic side view of a probe card analyzer with a probe card according to an embodiment;
9 is a schematic side view of a probe card analyzer according to another embodiment.
10 is a schematic perspective view of the probe card analyzer shown in FIG.
11A is a schematic diagram of the inspection device and probe illustrated in FIG. 1 ;
11B is a partial schematic diagram of one embodiment of a sensor head of a probe card analyzer according to the present disclosure;

본 개시내용에 따른 일부 양태들은 체크 플레이트 및 프로브 카드와 함께 사용하기 위한 검사 장치에 관한 것이다. 이를 고려하여, 검사 장치(100)의 일 실시예가 도 1에 개괄적으로 예시되고, 윈도우/핀을 수직 상하로 순환시키는 왕복 메커니즘과 독립적으로 장착되는 체크 플레이트(102)를 포함한다. 이는 다른 하나의 영향으로 인해 전체 조립체의 복잡성과 플렉션(flexion)을 최소화시킨다. 체크 플레이트 및 왕복 메커니즘 둘 모두는 XY 및 Z 스테이지들에 결합된다.Some aspects in accordance with the present disclosure relate to inspection devices for use with check plates and probe cards. In view of this, one embodiment of an inspection apparatus 100 is schematically illustrated in FIG. 1 and includes a check plate 102 mounted independently of a reciprocating mechanism that circulates windows/pins vertically up and down. This minimizes the complexity and flexion of the overall assembly due to the influence of the other. Both the check plate and the reciprocating mechanism are coupled to the XY and Z stages.

도 1은 검사 장치(100)의 일 실시예의 개략도이다. 검사 장치(100)가 그것이 반도체 프로브 카드 핀들의 검사에 사용되는 것으로 기술될 것이지만, 검사 장치(100)가 이러한 특정 용도 이외의 응용들을 가질 수 있는 것에 유의하여야 한다. 일반적으로, 검사 장치(100)는 외측 본체 또는 하우징(90), 캐리어(92), 및 액추에이터(94)를 구비한다.1 is a schematic diagram of an embodiment of an inspection apparatus 100 . Although the inspection apparatus 100 will be described as being used for the inspection of semiconductor probe card pins, it should be noted that the inspection apparatus 100 may have applications other than this specific use. In general, the inspection apparatus 100 includes an outer body or housing 90 , a carrier 92 , and an actuator 94 .

캐리어(92)는 하우징(90) 내에 장착되고, 그것에 인접한 화살표에 의해 표시된 바와 같이 Z 방향으로 수직으로 왕복한다. 캐리어(92)는 도면 부호 92에 의해 식별되는, 후퇴 위치(retracted position)인 제1 위치와 도면 부호 92'에 의해 식별되는, 연장 위치(extended position)인 제2 위치 사이에서 이동한다. 일 실시예에서, 캐리어(92)는 중력에 의해 그것의 연장 위치(92')로부터 그것의 후퇴 위치(92)로 편의된다. 제2 위치(92')에서, 캐리어(92)의 상부 표면이 검사 중인 물체와 접촉할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이는 프로브 카드의 프로브 또는 핀일 수 있다. 다른 실시예들에서, 검사 중인 물체(도 1에 도시되지 않음)는 응용이 요구하는 대로 어떤 다른 물체일 수 있다. 캐리어(92)의 상부 표면이 검사 중인 물체를 편향시킬 수 있지만, 모든 경우들에, 캐리어(92)의 상부 표면을 검사 중인 물체와 접촉하게 이동시키거나 적어도 캐리어를 검사 중인 물체에 가깝게 이동시키는 것은 검사 중인 물체를 Z 방향으로 위치시키는 데 도움을 줄 것임에 유의하여야 한다. 즉, 캐리어(92)의 상부 표면과의 접촉이 있는 경우에, 검사 중인 물체의 정확한 위치가 알려진다(접촉이 물체를 편향시켰거나 변형시켰다 하더라도). 유사하게, 캐리어(92)의 상부 표면과 검사 중인 물체 사이의 접촉이 없으면, 물체가 원하는 또는 허용가능한 위치들의 범위 밖에 위치되는 것을 알 수 있다. 캐리어(92)와 시험 중인 물체 사이의 접촉은 캐리어(92)의 상부 표면이 전도성 코팅을 구비하는 경우 또는 캐리어(92)의 상부 표면이 그것 자체가 전도성인 경우에서와 같이, 전기 접촉에 의해 결정될 수 있다. 접촉은 또한 시험 중인 물체를 캐리어(92)의 상부 표면을 통해 관찰함으로써 광학적으로 결정될 수 있다. 캐리어(92)의 상부 표면이 실질적으로 투명한 윈도우인 경우에 그리고 검사 시스템(100)이 필요한 광학 경로를 제공하는 경우에, 검사 중인 물체가 광이 통과할 수 있는 캐리어(92)의 중심 통로를 통과하는 광축(optical axis) 상에 있고, 카메라 또는 다른 이미징 장치(93)가 검사 중인 물체를 검사 시스템(100)을 통해 관찰하기 위해 사용될 수 있는 것에 유의하여야 한다.The carrier 92 is mounted within the housing 90 and reciprocates vertically in the Z direction as indicated by arrows adjacent thereto. The carrier 92 moves between a first position, a retracted position, identified by reference numeral 92, and a second position, an extended position, identified by reference numeral 92'. In one embodiment, the carrier 92 is biased by gravity from its extended position 92 ′ to its retracted position 92 . In the second position 92 ′, the upper surface of the carrier 92 may contact the object under inspection. In some embodiments, this may be a probe or pin of a probe card. In other embodiments, the object under inspection (not shown in FIG. 1 ) may be any other object as the application requires. Although the upper surface of the carrier 92 may deflect the object under inspection, in all cases moving the upper surface of the carrier 92 into contact with the object under inspection, or at least moving the carrier closer to the object under inspection, will It should be noted that this will help position the object under inspection in the Z direction. That is, when there is contact with the upper surface of the carrier 92, the exact position of the object under inspection is known (even if the contact has deflected or deformed the object). Similarly, the absence of contact between the upper surface of the carrier 92 and the object under inspection may indicate that the object is positioned outside a range of desired or acceptable positions. The contact between the carrier 92 and the object under test may be determined by electrical contact, such as when the upper surface of the carrier 92 has a conductive coating or when the upper surface of the carrier 92 is itself conductive. can Contact can also be determined optically by viewing the object under test through the upper surface of the carrier 92 . The object under inspection passes through the central passageway of the carrier 92 through which light can pass when the upper surface of the carrier 92 is a substantially transparent window and when the inspection system 100 provides the necessary optical path. It should be noted that a camera or other imaging device 93 may be used to view the object under inspection through the inspection system 100 .

일 실시예에서, 검사 시스템(100)의 하우징(90), 캐리어(92), 및 액추에이터(94)는 적어도 XY 평면 내에서 이동가능한 스테이지(98) 상에 장착된다. 일반적으로, 시험 중인 물체는 고정되어 유지될 것이지만, 일부 응용들에서, 본 기술분야의 통상의 기술자가 이러한 배열을 역으로 하여 검사 중인 물체를 하우징(90), 캐리어(92), 및 액추에이터(94)에 대해 적어도 XY 평면 내에서 이동시킬 수 있는 것이 이해되어야 한다. 스테이지(98)는 또한 Z 방향으로 이동할 수 있지만, 검사 시스템(100)의 일부 실시예들과 응용들에서, 캐리어(92)의 왕복 운동이 Z 방향으로의 모든 이동에 충분할 수 있다. 검사 중인 물체와 체크 플레이트(102) 사이의 접촉이 요망되는 경우에, 체크 플레이트(102)와 스테이지(98)가 함께 이동하도록 체크 플레이트(102)를 스테이지(98)에 결합시키는 것(파선(101)에 의해 표시된 바와 같이)이 바람직할 수 있는 것에 유의하여야 한다. 도 1에 서로 아주 근접하게 도시되지만(체크 플레이트(102)는 캐리어(92)가 체크 플레이트(102)의 상부 표면을 통해 그것 위로 연장되도록 허용하는 관통 구멍을 구비함), 체크 플레이트(102)와 스테이지 상의 하우징(90)/캐리어(92) 조립체는 체크 플레이트(102)가 중단없는 상부 표면을 구비하도록 공간적으로 분리될 수 있다. 많은 실시예들에서, 검사 중인 물체와 하우징(90)/캐리어(92)/액추에이터(94) 조립체 및/또는 체크 플레이트(102) 중 어느 하나 또는 둘 모두 사이의 접촉으로 인한 하우징(90)/캐리어(92)/액추에이터(94) 조립체 및/또는 체크 플레이트(102)의 변형을 회피하기 위해 체크 플레이트(102)를 하우징(90)에 물리적으로 결합시키는 것을 회피하는 것이 바람직할 수 있다.In one embodiment, the housing 90 , the carrier 92 , and the actuator 94 of the inspection system 100 are mounted on a stage 98 that is movable in at least the XY plane. Generally, the object under test will remain stationary, but in some applications, one of ordinary skill in the art would reverse this arrangement to place the object under test into the housing 90 , carrier 92 , and actuator 94 . ), it should be understood that it can be moved at least in the XY plane. Stage 98 may also move in the Z direction, although in some embodiments and applications of inspection system 100 , reciprocating motion of carrier 92 may be sufficient for all movement in the Z direction. When contact between the object under inspection and the check plate 102 is desired, coupling the check plate 102 to the stage 98 such that the check plate 102 and the stage 98 move together (dashed line 101 ). It should be noted that ) may be desirable, as indicated by ). Although shown in close proximity to each other in FIG. 1 (check plate 102 has through holes allowing carrier 92 to extend through and above the top surface of check plate 102 ), check plate 102 and The housing 90/carrier 92 assembly on the stage may be spatially separated such that the check plate 102 has an uninterrupted top surface. In many embodiments, the housing 90/carrier due to contact between the object under inspection and either or both of the housing 90/carrier 92/actuator 94 assembly and/or check plate 102 It may be desirable to avoid physically coupling the check plate 102 to the housing 90 to avoid deformation of the (92)/actuator 94 assembly and/or check plate 102 .

도 1에 도시된 실시예가 사실상 필연적으로 개략적이기 때문에, 도시된 검사 시스템(100)이 상이한 물리적 모드들로 구현될 수 있는 것을 쉽게 인식할 것이다.As the embodiment shown in Figure 1 is necessarily schematic in nature, it will be readily appreciated that the illustrated inspection system 100 may be implemented in different physical modes.

상기한 바를 고려하여, 검사 장치(100)는 더욱 상세히 후술되는 대물렌즈 초점 플렉셔(objective focus flexure)(200)와 캠 조립체(cam assembly)(300)를 포함한다. 대체적으로, 대물렌즈 초점 플렉셔(200)는 정확한 초점을 보장하기 위해 왕복 캠 조립체(300)와 함께 초점조절 동작을 위한 대물렌즈를 유지시킨다. 흔히, 검사 장치(100)의 초점면(focal plane)은 고정될 것이지만, 초점면의 위치는 또한 변경될 수 있다. 프로브 카드 검사를 제외하고 이러한 플렉셔 초점조절 장치(flexure focusing device)의 많은 용도들이 있다. 의료 장치들, 카메라 또는 비디오 장치들, 및 다양한 다른 제조, 시험 및 품질 관리 장치들을 비롯한, 초점 조절이 요망되는 임의의 응용이 본 개시내용으로부터 이익을 얻을 수 있다.In consideration of the above, the inspection apparatus 100 includes an objective focus flexure 200 and a cam assembly 300 which will be described later in more detail. In general, the objective focusing flexure 200 holds the objective for focusing operation with the reciprocating cam assembly 300 to ensure accurate focus. Often, the focal plane of the inspection device 100 will be fixed, but the position of the focal plane may also be changed. There are many uses for these flexure focusing devices other than probe card inspection. Any application for which focus control is desired, including medical devices, cameras or video devices, and a variety of other manufacturing, testing, and quality control devices may benefit from the present disclosure.

도 2a 내지 도 2g와 도 3a 내지 도 3g를 참조하면, 대물렌즈 초점 플렉셔(200)는 중공 실린더형 구성요소이다. 대물렌즈 초점 플렉셔(200)는 상부 섹션(202), 반대편 저부 섹션(204), 및 상부 섹션(202)과 저부 섹션(204) 사이의 중간 섹션(206)을 구비한다. 플렉셔 포인트(flexure point)들(208)과 같은 탄성 커플링(resilient coupling)들이 중간 섹션(206)과 상부 섹션(202) 사이의 그리고 중간 섹션(206)과 저부 섹션(204) 사이의 계면의 영역들에 위치된다. 플렉셔 포인트들(208)은 대물렌즈 초점 플렉셔(200)의 축방향으로 탄성적이고, 대물렌즈 초점 플렉셔(200)의 반경 방향으로 실질적으로 강성이다. 일 실시예에서, 대물렌즈 초점 플렉셔(200)는 재료의 단일 피스(piece)로 제조된다.2A-2G and 3A-3G, the objective lens focal flexure 200 is a hollow cylindrical component. The objective focal flexure 200 has an upper section 202 , an opposing bottom section 204 , and an intermediate section 206 between the top section 202 and the bottom section 204 . Resilient couplings, such as flexure points 208 , are applied at the interface between the middle section 206 and the top section 202 and between the middle section 206 and the bottom section 204 . located in areas. The flexure points 208 are elastic in the axial direction of the objective focusing flexure 200 and substantially rigid in the radial direction of the objective focusing flexure 200 . In one embodiment, the objective focal flexure 200 is made from a single piece of material.

일 실시예에서, 상부 섹션(202)은 대물렌즈 초점 플렉셔(200)의 외면(exterior)까지 연장되는 칼라(collar) 또는 플랜지(flange)(212)를 포함한다. 칼라/플랜지(212)의 외경은 대물렌즈 초점 플렉셔(200)의 본체의 외경보다 크다. 일 실시예에서, 내경은 칼라(212)를 비롯하여 상부 섹션(202)을 통해 일관된다.In one embodiment, the upper section 202 includes a collar or flange 212 that extends to the exterior of the objective focal flexure 200 . The outer diameter of the collar/flange 212 is larger than the outer diameter of the main body of the objective lens focusing flexure 200 . In one embodiment, the inner diameter is consistent through the upper section 202 including the collar 212 .

중간 섹션(206)은 리세스(recess)(214)를 포함한다. 일 실시예에서, 리세스(214)의 깊이 "d"는 대물렌즈 초점 플렉셔(200)의 본체 내로 테이퍼진다. 리세스(214)는 대물렌즈 초점 플렉셔(200)의 본체가 원형인 상태에서 x-축을 따라 선형으로 연장된다. 일 실시예에서, 리세스(214)는 z-축을 따라 협착 지점(constriction point)(216)을 포함한다. 일 실시예에서, 중간 섹션(206)은 내주(inner circumference)(218) 상에서 적어도 부분적으로 나사형성된다. 일 실시예에서, 중간 섹션(206)은 대물렌즈 초점 플렉셔(200)를 토글 조립체(toggle assembly)(도시되지 않음) 내에 설치하고 정렬시키는 데 도움을 주기 위해 세트 스크류(set screw) 개구(220)를 포함한다.The intermediate section 206 includes a recess 214 . In one embodiment, the depth “d” of the recess 214 tapers into the body of the objective focal flexure 200 . The recess 214 extends linearly along the x-axis with the body of the objective lens focusing flexure 200 being circular. In one embodiment, the recess 214 includes a constriction point 216 along the z-axis. In one embodiment, the middle section 206 is at least partially threaded on the inner circumference 218 . In one embodiment, the intermediate section 206 has a set screw opening 220 to assist in installing and aligning the objective focus flexure 200 within a toggle assembly (not shown). ) is included.

도 2g를 참조하면, 저부 섹션(204)은 대체로 평탄한 저부 면(222)을 구비한다. 일 실시예에서, 저부 면(222)에 있는 스크류 구멍(224)이 대물 렌즈 플렉셔(200)를 토글 조립체 내에 부착하기 위해 포함된다.Referring to FIG. 2G , the bottom section 204 has a generally flat bottom face 222 . In one embodiment, a screw hole 224 in the bottom face 222 is included to attach the objective lens flexure 200 into the toggle assembly.

위에 언급된 바와 같이, 플렉셔 포인트들(208)은 중간 섹션(206)의 대향 단부들에서 대물렌즈 초점 플렉셔(200)의 원주를 따른 위치들에 확립된다. 플렉셔 포인트들(208)의 영역들을 통한 다수의 단면들이 도 3b 내지 도 3g에 예시된다. 일 실시예에서, 플렉셔 포인트들(208) 각각은 각각 대물렌즈 초점 플렉셔(200)의 대물렌즈 축(210)으로부터 유래되어 플렉셔의 외부에 배향되는 지점까지 연장되는 연장 반경 "R"로 구성된다. 일 실시예에서, 연장 반경 "R"은 대물렌즈 초점 플렉셔(200)의 외면의 반경 "r"보다 크다(예컨대 도 3b 참조).As mentioned above, flexure points 208 are established at positions along the circumference of the objective focal flexure 200 at opposite ends of the intermediate section 206 . Multiple cross-sections through regions of flexure points 208 are illustrated in FIGS. 3B-3G . In one embodiment, each of the flexure points 208 each has an extension radius “R” that originates from the objective axis 210 of the objective focal flexure 200 and extends to a point oriented outside of the flexure. is composed In one embodiment, the radius of extension “R” is greater than the radius “r” of the outer surface of the objective focal flexure 200 (see eg FIG. 3B ).

일 실시예에서, 플렉셔 포인트들(208)은 평면 레벨(planar level) 상에 구성되고, 대물렌즈 초점 플렉셔(200)의 원주를 따라 균일하게 이격된다. 도 3b 내지 도 3g는 대물렌즈 초점 플렉셔(200)의 일 실시예에 따른 다수의 평면 레벨들을 보여준다. 일 실시예에서, 플렉셔 포인트들(208)의 적어도 2개의 평면 레벨들이 있으며, 이때 각각의 평면 레벨은 인접 평면 레벨로부터 편위되는 플렉셔 포인트들(208)을 포함한다. 일 실시예에서, 플렉셔 포인트들(208)은 원주를 따라 균일하게 엇갈리게 배치된다. 일 실시예에서, 적어도 3개의 인접 평면 레벨들이 있는 경우에, 교번하는 레벨들이 원주를 따라 동일한 위치들에서 플렉셔 포인트들(208)을 포함하며, 예컨대 제1 및 제3 레벨이 원주를 따라 동일하게 위치되는 플렉셔 포인트들을 포함한다. (예를 들어 도 3b와 도 3d를 참조한다.) 일 실시예에서, 플렉셔 포인트들(208)의 대향측들은 외주(outer circumference)에 해당한다. 플렉셔 포인트들(208)은 상부 및 하부 면들 상에서 인접 레벨 또는 상부 섹션(202) 또는 저부 섹션(204)에 연결된다. 원주를 따라, 플렉셔 포인트들(208) 사이에, 재료의 결여에 의해 공극(void)들(226)이 형성된다. 공극들(226)은 레벨들/평면들 내에 간극(clearance)을 형성한다. 일 실시예에서, 공극들(226)은 플렉셔 포인트들(208)보다 큰 원주방향 영역을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 6 자유도(degree of freedom) 중 5 자유도를 구속하는 3개의 인접 평면 레벨들이 있다.In one embodiment, the flexure points 208 are constructed on a planar level and are evenly spaced along the circumference of the objective focal flexure 200 . 3B-3G show multiple plane levels according to one embodiment of an objective focal flexure 200 . In one embodiment, there are at least two planar levels of flexure points 208 , wherein each planar level includes flexure points 208 that are offset from an adjacent planar level. In one embodiment, the flexure points 208 are evenly staggered along the circumference. In one embodiment, where there are at least three adjacent planar levels, alternating levels comprise flexure points 208 at equal locations along the circumference, eg, the first and third levels being equal along the circumference. It includes flexure points that are positioned in a certain way. (See for example FIGS. 3B and 3D.) In one embodiment, opposite sides of the flexure points 208 correspond to the outer circumference. Flexure points 208 are connected to an adjacent level or upper section 202 or bottom section 204 on the top and bottom faces. Along the circumference, between the flexure points 208 , voids 226 are formed by the lack of material. The voids 226 form a clearance in the levels/planes. In one embodiment, the voids 226 include a larger circumferential area than the flexure points 208 . In a preferred embodiment, there are three adjacent plane levels constraining 5 of the 6 degrees of freedom.

일 실시예에서, 초점의 위치를 대물렌즈 초점 플렉셔(200)로 조절하기 위해, 중간 섹션(206)이 광축(210)을 따라 조절되고, 상부 섹션(202)과 저부 섹션(204)은 고정되어 유지된다. 대안적으로, 상부 섹션(202)과 저부 섹션(204)이 광축(210)을 따라 조절되고, 중간 섹션(206)은 고정되어 유지된다.In one embodiment, to adjust the position of the focus with the objective focus flexure 200 , the middle section 206 is adjusted along the optical axis 210 , and the upper section 202 and the bottom section 204 are fixed. becomes and is maintained Alternatively, the upper section 202 and the bottom section 204 are adjusted along the optical axis 210 and the middle section 206 remains fixed.

이제 도 4a 내지 도 4d에 예시된 캠 조립체(300)의 일 실시예를 참조하면, 액추에이터(302)는 디스크 형상의 중공 실린더형 본체의 회전 캠이다. 액추에이터(302)는 중심축을 따라 개방 내부를 포함한다. 캠 조립체(300)는 적어도 하나의 램프(ramp)(304)를 포함하는 작동 표면(301)을 구비한다. 적어도 하나의 램프(304)는 내측 반경부(inner radius)(306)와 외측 반경부(outer radius)(308)를 구비하고, 액추에이터(302)의 제1 평탄한 표면(310)으로부터 연장된다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 램프(304)는 초기 계단형 표면(312), 경사 표면(314), 및 종단 융기 플랫폼(terminating raised platform)(316)을 포함한다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 램프(304)는 원형 패턴으로 배열되어 링-유사 형상을 형성하는 일련의 램프들(304)이다. 특히 도 4c를 참조하면, 일 실시예에서, 일련의 적어도 하나의 램프(304)는 제1 램프(304a)의 종단 융기 플랫폼(316) 후에 제2 램프(304b)의 초기 계단형 표면(312)이 이어지도록 배열된다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 램프(304) 각각 사이에 갭이 있으며, 여기서 일정 길이의 평탄한 표면(310)이 노출된다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 램프(304)는 연속하여 서로 등거리로 이격된다.Referring now to one embodiment of the cam assembly 300 illustrated in FIGS. 4A-4D , the actuator 302 is a rotating cam of a disc-shaped hollow cylindrical body. Actuator 302 includes an open interior along a central axis. The cam assembly 300 has an actuation surface 301 that includes at least one ramp 304 . At least one ramp 304 has an inner radius 306 and an outer radius 308 and extends from a first planar surface 310 of the actuator 302 . In one embodiment, the at least one ramp 304 includes an initial stepped surface 312 , a sloped surface 314 , and a terminating raised platform 316 . In one embodiment, the at least one ramp 304 is a series of ramps 304 arranged in a circular pattern to form a ring-like shape. With particular reference to FIG. 4C , in one embodiment, the series of at least one ramp 304 is an initial stepped surface 312 of the second ramp 304b after the raised platform 316 of the first ramp 304a. are arranged so that In one embodiment, there is a gap between each of the at least one ramp 304 , wherein a length of the planar surface 310 is exposed. In one embodiment, the at least one ramp 304 is successively equidistant from each other.

일 실시예에서, 액추에이터(302)의 내측 반경부(306)는 캐리어(320)의 주연 반경부(perimeter radius)를 따라 맞도록 구성된다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 램프(304)의 외측 반경부(308)는 캐리어(320)의 외측 반경부보다 작지만, 그것들은 본질적으로 동일할 수 있다. 일 실시예에서, 캐리어(320)는 다단(multi-tiered) 상부 표면(322)과 상부 표면(322)으로부터 반대편 저부 표면(326)까지 연장되는 중공 코어(324)를 포함한다. 일 실시예에서, 상부 표면(322)은 각각 중공 코어(324)로부터 동심으로 연장되어 배열되는 상부 링(328), 경사진 원추(beveled cone)(330), 및 하부 링(332)을 포함한다. 캐리어(320)는 적어도 하나의 하드 포인트(hard point)(334)가 그것으로부터 돌출되는 외측 주연부를 구비한다. 일 실시예에서, 그리고 특히 도 4b를 참조하면, 적어도 하나의 하드 포인트(334)는 선단 에지(leading edge)(336), 후단 에지(following edge)(338), 및 선단 에지(336)와 후단 에지(338) 사이에서 연장되는 외측 에지(340)를 포함한다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 하드 포인트(334)는 윈도우 캐리어(320)의 저부 표면(326)과 평탄한 저부 표면(342)을 포함한다. 캐리어(320)는 적합한 재료의 단일 피스로부터 조립되거나 형성될 수 있다.In one embodiment, the inner radius 306 of the actuator 302 is configured to fit along a perimeter radius of the carrier 320 . In one embodiment, the outer radius 308 of the at least one ramp 304 is smaller than the outer radius of the carrier 320 , although they may be essentially the same. In one embodiment, the carrier 320 includes a multi-tiered top surface 322 and a hollow core 324 extending from the top surface 322 to an opposing bottom surface 326 . In one embodiment, the upper surface 322 includes an upper ring 328 , a beveled cone 330 , and a lower ring 332 each arranged to extend concentrically from the hollow core 324 . . The carrier 320 has an outer perimeter from which at least one hard point 334 projects. In one embodiment, and with particular reference to FIG. 4B , at least one hard point 334 includes a leading edge 336 , a following edge 338 , and a leading edge 336 and a trailing edge. and an outer edge 340 extending therebetween. In one embodiment, the at least one hard point 334 includes a bottom surface 326 and a planar bottom surface 342 of the window carrier 320 . Carrier 320 may be assembled or formed from a single piece of suitable material.

계속해서 도 4a 내지 도 4d를 참조하면, 적어도 하나의 베어링 조립체(350)가 베어링 본체(354) 내의 중심 샤프트 개구로부터 연장되는 샤프트(352)를 구비한다. 일 실시예에서, 베어링 본체(354)는 샤프트(352)를 중심으로 회전가능하다. 일 실시예에서, 베어링 본체(354)는 내경벽(inner diameter wall)(356)과 외경벽(exterior diameter wall)(358) 사이에 베어링 볼들을 포함한다. 일 실시예에서, 베어링 본체(354)는 개방 면과 폐쇄 면을 포함한다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 베어링 조립체(350)는 캐리어(320)에 결합되며, 이때 샤프트(352)의 원위 단부가 적어도 하나의 하드 포인트(334)에 인접한 캐리어(320)의 외경부 내의 구멍 내로 삽입된다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 베어링 본체(354)의 개방 면은 샤프트(352)의 근위 단부에 근접한다. 일 실시예에서, 폐쇄 표면은 캐리어(320)의 외측 주연부와 하드 포인트(334)의 선단 에지(336)에 인접하지만 그것과 접촉하지 않는다. 일 실시예에서, 베어링 조립체(350)는 외경부(360)가 하드 포인트(334)의 저부 표면(342)과 동일 평면 상에 있지 않도록 위치된다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 하드 포인트(334)의 외측 에지(340)는 측방향으로 적어도 하나의 램프(304)의 외부 반경부(308)를 지나 연장된다.With continued reference to FIGS. 4A-4D , at least one bearing assembly 350 has a shaft 352 extending from a central shaft opening in a bearing body 354 . In one embodiment, the bearing body 354 is rotatable about a shaft 352 . In one embodiment, the bearing body 354 includes bearing balls between an inner diameter wall 356 and an exterior diameter wall 358 . In one embodiment, the bearing body 354 includes an open face and a closed face. In one embodiment, the at least one bearing assembly 350 is coupled to a carrier 320 , wherein the distal end of the shaft 352 is adjacent to the at least one hard point 334 an aperture in the outer diameter of the carrier 320 . inserted into In one embodiment, the open face of the at least one bearing body 354 is proximal to the proximal end of the shaft 352 . In one embodiment, the closure surface is adjacent but not in contact with the outer perimeter of the carrier 320 and the leading edge 336 of the hard point 334 . In one embodiment, the bearing assembly 350 is positioned such that the outer diameter 360 is not coplanar with the bottom surface 342 of the hard point 334 . In one embodiment, the outer edge 340 of the at least one hard point 334 extends laterally beyond the outer radius 308 of the at least one ramp 304 .

액추에이터(302)는 캐리어(320)에 대해 회전가능하다. 일 실시예에서, 액추에이터(302)가 반시계 방향으로 회전할 때, 캐리어(320)는 축방향으로 고정되어 유지된다. 이러한 회전 방식으로, 베어링 조립체(350)는 각각의 하드 포인트(334)에 선행한다. 회전 중에, 하드 포인트(334)가 노출된 제1 평탄한 표면(310) 위로 이동하고, 이어서 하드 포인트(334)가 계단형 표면(312)과 접촉할 때까지 베어링 조립체(350)가 램프(304)의 계단형 표면(312)과 접촉하며, 이에 의해 캐리어(320)가 제1 평탄한 표면(310) 위로 계단형 표면(312)의 높이와 동일한 거리만큼 축방향으로 융기된다. 계속 회전시, 베어링(350)이 램프(304)의 경사 표면(314)을 인터셉트(intercept)하고, 하드 포인트(334)가 자유로이 들어올려진다. 베어링(350)이 종단 융기 플랫폼(316)의 정상에 이른 후에, 하드 포인트(334)의 선단 에지(336)는 종단 융기 플랫폼(316)과 접촉한다. 액추에이터(302)가 계속 회전함에 따라, 베어링(350)이 자유로이 들어올려질 때까지 하드 포인트(334)의 선단 에지(336)가 종단 융기 플랫폼(316)의 상부 에지 위로 이동한다. 액추에이터(302)가 그것의 최종 위치로 회전함에 따라, 하드 포인트(334)의 저부 표면(342)이 종단 융기 플랫폼(316)을 따라 활주하여, 캐리어(320)를 액추에이터(302) 위로 추가로 융기시킨다. 일 실시예에서, 하드 포인트(334)가 작동 표면(301)과 접촉할 때 베어링 조립체(350)의 외경부(360) 및 적어도 하나의 램프(304)의 평탄한 표면들과 평탄한 표면(310) 사이에 갭(예컨대, 3 밀(mil))이 있다.The actuator 302 is rotatable relative to the carrier 320 . In one embodiment, when the actuator 302 rotates counterclockwise, the carrier 320 remains axially fixed. In this rotational manner, the bearing assembly 350 precedes each hard point 334 . During rotation, the hard point 334 moves over the exposed first flat surface 310 , and then the bearing assembly 350 moves on the ramp 304 until the hard point 334 contacts the stepped surface 312 . of the stepped surface 312 , whereby the carrier 320 is raised axially above the first flat surface 310 by a distance equal to the height of the stepped surface 312 . As it continues to rotate, the bearing 350 intercepts the inclined surface 314 of the ramp 304 and the hard point 334 is lifted free. After the bearing 350 has reached the top of the raised platform 316 , the leading edge 336 of the hard point 334 contacts the raised platform 316 . As the actuator 302 continues to rotate, the leading edge 336 of the hard point 334 moves over the upper edge of the longitudinal raised platform 316 until the bearing 350 is free to lift. As the actuator 302 rotates to its final position, the bottom surface 342 of the hard point 334 slides along the longitudinal raised platform 316 , further raising the carrier 320 above the actuator 302 . make it In one embodiment, between the planar surfaces 310 of the outer diameter 360 of the bearing assembly 350 and the at least one ramp 304 when the hard point 334 contacts the actuation surface 301 . there is a gap (eg, 3 mils).

예를 들어 도 5b에 구현된 반도체 검사 장치 내에 조립될 때, 대물렌즈 초점 플렉셔(200)는 초점조절 메커니즘으로서 하우징(400)의 중심 통로 내에 조립된다. 일 실시예에서, 대물렌즈 초점 플렉셔(200)의 중간 섹션(206)이 하우징(320)에 결합되고, 상부 섹션(202)과 저부 섹션(204)이 하우징(400)에 대해 자유로이 이동한다. 다른 실시예에서, 대물렌즈 초점 플렉셔의 상부 섹션(202)과 저부 섹션(204)이 하우징(400)에 결합되고, 중간 섹션(206)이 하우징(400)에 대해 자유로이 이동한다. 액추에이터(302)는 대물렌즈 초점 플렉셔(200)의 상부 단부(202)에서 하우징(400) 내에 위치된다.For example, when assembled in the semiconductor inspection apparatus implemented in FIG. 5B , the objective focusing flexure 200 is assembled in the central passageway of the housing 400 as a focusing mechanism. In one embodiment, the middle section 206 of the objective focal flexure 200 is coupled to the housing 320 , and the upper section 202 and the bottom section 204 are free to move relative to the housing 400 . In another embodiment, the upper section 202 and the bottom section 204 of the objective focal flexure are coupled to the housing 400 , and the intermediate section 206 is free to move relative to the housing 400 . An actuator 302 is positioned within the housing 400 at the upper end 202 of the objective focal flexure 200 .

액추에이터(302)는 액추에이터(302)의 적어도 하나의 작동 표면(301)이 캐리어(320)의 적어도 하나의 베어링 표면(bearing surface)에 선택적으로 맞대어질 수 있도록 하우징(400) 내에 위치되며, 이때 액추에이터(302)는 베어링 표면이 캐리어(320)가 그대로 유지되거나 그것의 후퇴 위치로 복귀하도록 허용하는 제1 위치와 적어도 하나의 작동 표면에 의해 캐리어(320)의 적어도 하나의 베어링 표면에 힘이 가해져 캐리어(320)를 그것의 연장 위치로 이동시키는 제2 위치 사이에서 작동가능하다. 대물렌즈(402)가 대물렌즈 초점 플렉셔(200)와 하우징(400) 내에 삽입된다. 대물렌즈(402)는 대물렌즈 초점 플렉셔(200) 내부에 끼워맞추어지고, 대물렌즈(402)를 대물렌즈 초점 플렉셔(200)의 중간 섹션 나사(218)에 나사체결함으로써 이동가능하게 고정된다. 대물렌즈 초점 플렉셔(200)의 중간 섹션(206)이 캐리어(92)에 결합되는 경우에, 대물렌즈(402)는 대물렌즈 초점 플렉셔(200)의 중간 섹션(206)이 광학 요소의 광축(406)을 따라 이동하도록 중간 섹션(206)에 결합된다. 대안적으로, 상부 섹션(202)과 저부 섹션(204)이 캐리어(320)에 결합되는 경우에, 대물렌즈(402)는 대물렌즈 초점 플렉셔(200)의 상부 섹션(202)과 저부 섹션(206)이 서로 함께 그리고 대물렌즈(402)와 함께 대물렌즈(402)의 광축(406)을 따라 이동하도록 대물렌즈 초점 플렉셔(200)의 상부 섹션(202)과 저부 섹션(206) 사이에 결합된다. 캐리어(320)는 윈도우(404)가 상부 링(328)에 고정된 상태로 토글 조립체(420)에 결합된다. 도 5a와 도 5c에 예시된 바와 같이, 탄성 부재(410)가 캐리어(320)와 하우징(400) 사이에 결합되며, 이때 탄성 부재(410)는 그것의 후퇴 위치와 연장 위치 사이에서의 캐리어(320)의 이동에 의해 한정되는 축방향으로 탄성적이고, 축방향 주위로의 하우징(400) 내에서의 캐리어(320)의 상대 회전에 대해 주로 강성이다. 윈도우(404)는 대물렌즈 초점 플렉셔(200)의 상부 섹션(202)에 근접하게 배향되는 대물렌즈(402)의 돌출 단부 위에 조립된다. 대물렌즈(402)는 상부 섹션(202)과 저부 섹션(204)을 서로 평탄한 평행 관계로 유지시키는 데 도움을 준다.The actuator 302 is positioned within the housing 400 such that at least one actuating surface 301 of the actuator 302 can selectively abut against at least one bearing surface of the carrier 320 , wherein the actuator 302 is a first position in which the bearing surface allows the carrier 320 to remain in place or to return to its retracted position and at least one actuating surface force the at least one bearing surface of the carrier 320 to be applied to the carrier. operable between a second position of moving 320 to its extended position. The objective lens 402 is inserted into the objective lens focusing flexure 200 and the housing 400 . The objective lens 402 is fitted inside the objective lens focusing flexure 200 and is movably fixed by screwing the objective lens 402 to the middle section screw 218 of the objective focusing flexure 200 . . In case the intermediate section 206 of the objective focusing flexure 200 is coupled to the carrier 92, the objective 402 is such that the intermediate section 206 of the objective focusing flexure 200 is the optical axis of the optical element. coupled to the intermediate section 206 for movement along 406 . Alternatively, when the top section 202 and the bottom section 204 are coupled to the carrier 320, the objective lens 402 is connected to the top section 202 and the bottom section of the objective focal flexure 200 ( coupling between the top section 202 and the bottom section 206 of the objective focusing flexure 200 such that 206 moves along the optical axis 406 of the objective 402 together with each other and with the objective 402 do. Carrier 320 is coupled to toggle assembly 420 with window 404 secured to upper ring 328 . As illustrated in FIGS. 5A and 5C , an elastic member 410 is coupled between the carrier 320 and the housing 400, wherein the elastic member 410 is positioned between its retracted position and its extended position. It is axially elastic, defined by the movement of 320 , and is primarily rigid with respect to the relative rotation of the carrier 320 within the housing 400 about the axial direction. A window 404 is assembled over the projecting end of the objective 402 , which is oriented proximate to the upper section 202 of the objective focal flexure 200 . The objective lens 402 helps to maintain the top section 202 and the bottom section 204 in a flat, parallel relationship with each other.

상기한 바를 참조하면, 액추에이터(302)의 회전은 하드 포인트들(334)과 베어링들(350)이 경사 램프들(304)을 따라 이동함에 따라 캐리어(320)와 윈도우(404)가 수직으로 조절되게 하도록 회전한다. 대물렌즈 초점 메커니즘(408)은 토글 조립체(420) 내의 리세스(214)에서 대물렌즈 초점 플렉셔(200)와 맞물리는 그리고 광축(406)을 따라 조절되는 조절 메커니즘이다. 일 실시예에서, 대물렌즈 초점 메커니즘(408)은 하우징(400)과 대물렌즈 초점 플렉셔(200)의 상부 섹션(202) 및 저부 섹션(204) 중 적어도 하나 사이에 결합되고, 대물렌즈 초점 메커니즘(408)의 작동이 하우징(400)에 대한 상부 섹션(202) 및 저부 섹션(204) 중 적어도 하나의 상대 병진을 유발한다. 다른 실시예에서, 대물렌즈 초점 메커니즘(408)은 하우징(400)과 대물렌즈 초점 플렉셔(200)의 중간 섹션(206) 사이에 결합되고, 대물렌즈 초점 메커니즘(408)의 작동이 하우징(400)에 대한 중간 섹션(206)의 상대 병진을 유발한다. 대물렌즈 초점 플렉셔(200)의 플렉셔 포인트들(208)은 작동시 변형되고, 평탄한 평행 위치로부터 실질적으로 0의 편향이 있다.Referring to the above, the rotation of the actuator 302 is adjusted vertically by the carrier 320 and the window 404 as the hard points 334 and the bearings 350 move along the inclined ramps 304 . rotate to make it The objective focus mechanism 408 is an adjustment mechanism that engages the objective focus flexure 200 in a recess 214 in the toggle assembly 420 and is adjusted along the optical axis 406 . In one embodiment, the objective lens focusing mechanism 408 is coupled between the housing 400 and at least one of the top section 202 and the bottom section 204 of the objective focusing flexure 200, the objective focusing mechanism Actuation of 408 causes relative translation of at least one of the top section 202 and the bottom section 204 with respect to the housing 400 . In another embodiment, the objective lens focusing mechanism 408 is coupled between the housing 400 and the intermediate section 206 of the objective focusing flexure 200 , and the operation of the objective focusing mechanism 408 is the housing 400 . ) to cause a relative translation of the intermediate section 206 with respect to . The flexure points 208 of the objective focal flexure 200 are deformed in operation and there is a substantially zero deflection from a flat, parallel position.

캠 조립체(300)와 대물렌즈 초점 플렉셔(200)는 본 개시내용의 원리들에 따르면 검사 시스템 조립체의 일부로서 조립되고 사용될 수 있다. 검사 시스템 조립체의 다른 양태들이 후술된다.Cam assembly 300 and objective focus flexure 200 may be assembled and used as part of an inspection system assembly in accordance with the principles of the present disclosure. Other aspects of the inspection system assembly are described below.

도 6은 프로브 카드 인터페이스(PCI)(504)가 그것에 고정되는 지지 테이블(502)을 갖춘 프로브 카드 분석기(500)의 종래 기술 형태를 예시한다. PCI(504)는 프로브 카드(506)와 프로브 카드 분석기(500) 사이의 기계적 그리고 더욱 중요하게는 전기적 연결을 제공한다. PCI(504)는 개별 프로브(510) 또는 프로브들의 군을 프로브들을 통해 전기 신호들을 송신하기 위한 그리고 생성된 신호들을 수신하여 그것들이 제대로 동작하는지 여부를 결정하기 위한 시험 회로(도시되지 않음)에 연결한다.6 illustrates a prior art form of a probe card analyzer 500 having a support table 502 to which a probe card interface (PCI) 504 is secured. PCI 504 provides a mechanical and, more importantly, electrical connection between probe card 506 and probe card analyzer 500 . The PCI 504 connects an individual probe 510 or group of probes to a test circuit (not shown) for transmitting electrical signals through the probes and receiving the generated signals to determine whether they are functioning properly. do.

지지 판(502)은 힌지(503)를 중심으로 회전되어 그것에 고정된 프로브 카드(506)를 도 7a에 예시된 바와 같이 하향 또는 "라이브 버그(live bug)" 배향으로, 또는 도 7b에 예시된 바와 같이 상향 또는 "데드 버그(dead bug)" 배향으로 위치시킬 수 있다. 라이브 버그 배향에서, 프로브 카드(506)의 프로브들(510)이 물리적으로 그리고 전기적으로 검사될 수 있다. 전형적으로, 이는 프로브들(510)의 정렬(2가지 상태들에서의 XYZ)과 프로브 저항, 커패시턴스(capacitance), 프로브 힘(probe force), 채널 시험들, 누출, 및 구성요소 시험들을 이에 제한됨이 없이 포함하는 다양한 물리적 및 전기적 특성들을 결정하는 프로브 카드 분석기(500)로 수행되었다. 프로브 카드 분석기(500)는 또한 프로브들(510)의 세정을 수행할 수 있고, 프로브들(510)의 수동 재작업(rework) 또는 수리를 허용한다. 지지 판(502)은 현미경 또는 카메라(C)가 프로브들(510)을 이미징하여 조작자에게 프로브들의 근접 촬영 뷰(close up view)를 제공하여 재작업 또는 수리를 용이하게 할 수 있도록 프로브 카드(506)를 위치시킬 수 있다.The support plate 502 is rotated about a hinge 503 to hold the probe card 506 secured thereto in a downward or “live bug” orientation as illustrated in FIG. 7A , or as illustrated in FIG. 7B . It can be positioned in an upward or “dead bug” orientation as shown. In the live bug orientation, the probes 510 of the probe card 506 can be physically and electrically inspected. Typically, this is limited to the alignment of the probes 510 (XYZ in two states) and probe resistance, capacitance, probe force, channel tests, leaks, and component tests. It was performed with the probe card analyzer 500 to determine various physical and electrical properties, including without. The probe card analyzer 500 may also perform cleaning of the probes 510 , allowing manual rework or repair of the probes 510 . The support plate 502 allows a microscope or camera C to image the probes 510 to provide an operator with a close up view of the probes to facilitate rework or repair. ) can be placed.

도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 프로브 카드 인터페이스(504)는 프로브 카드(506)를 지지하고, 프로브 카드(506)의 프로브들(510)과 프로브 카드 분석기(500)의 전기적 시험 시스템(도시되지 않음) 사이의 연결 지점을 제공한다. 각각의 프로브 카드 인터페이스(504)가 각각의 프로브 카드(506)에 특유하기 때문에, 다른 전기적 연결과 시험이 가능하지 않을 것이고, 프로브 카드들(506)의 사용자가 사용되고 있는 프로브 카드(506)의 각각의 유형에 대해 적어도 하나의 프로브 카드 인터페이스(504)를 구비하는 것이 필요하다. 다수의 각각의 유형의 프로브 카드(506)가 사용되고 있는 경우에, 처리량 문제들이 다수의 프로브 카드 인터페이스들(504)이 입수되고 보관된 다음에 필요시 사용될 것을 요구할 수 있다. 예를 들어, 20개의 프로버(prober)들이 반도체 장치들을 전기적으로 시험하는 데 사용되고 있는 경우에, 제대로 기능하지 않는 프로브 카드(506)를 교체하기 위해, 있다 하더라도, 하나 초과의 여분의 프로브 카드(506)가 있지 않을 수 있다. 2개 이상의 프로브 카드들(506)이 동시에 동작하지 않으면, 그것들을 최대한 빨리 다시 동작시키는 것이 필요하다. 2개 이상의 프로브 카드들(506)에 대한 관리를 각각의 프로브 카드 분석기들(500)로 동시에 수행하는 것이 많은 비용이 드는 정지 시간(down time)을 회피하는 데 필요할 수 있고, 전통적으로 이는 항상 다수의 프로브 카드 인터페이스들(504)이 이용가능할 것을 요구하였다. 그러나, 최근에 프로브 카드 인터페이스들(504)이 모든 경우들에 필요하지는 않은 것으로 확인되었다. 일부 경우들에, 프로브 카드(506)의 검토 및 수리는 매우 복잡하고 많은 비용이 드는 프로브 카드 인터페이스(504) 메커니즘들의 필요없이 수행될 수 있는 단지 제한된 수 또는 유형의 더욱 기계 지향적인 시험들(예컨대, 평탄도(planarity), 정렬, 스크럽(scrub))을 필요로 할 수 있다.As can be seen in FIG. 6 , the probe card interface 504 supports the probe card 506 , and the probes 510 of the probe card 506 and the electrical test system of the probe card analyzer 500 (not shown) not) to provide a connection point between Because each probe card interface 504 is specific to each probe card 506 , other electrical connections and tests will not be possible, and the user of the probe cards 506 will be using each probe card 506 in use. It is necessary to have at least one probe card interface 504 for each type of . In the case where multiple respective types of probe cards 506 are being used, throughput issues may require multiple probe card interfaces 504 to be obtained, stored, and then used as needed. For example, if 20 probers are being used to electrically test semiconductor devices, to replace a malfunctioning probe card 506, more than one spare probe card, if any, ( 506) may not exist. If two or more probe cards 506 do not operate at the same time, it is necessary to get them back into operation as soon as possible. Performing simultaneous management of two or more probe cards 506 with each probe card analyzer 500 may be necessary to avoid costly down time, which traditionally has always been required that the probe card interfaces 504 of the . However, it has recently been found that probe card interfaces 504 are not required in all cases. In some cases, the review and repair of the probe card 506 can be performed with only a limited number or type of more machine oriented tests (eg, without the need for very complex and costly probe card interface 504 mechanisms). , planarity, alignment, scrub).

본 발명의 양태들에 따르면, 프로브 카드 인터페이스를 포함하지 않는 프로브 카드 분석기(501)가 도 8과 도 9에 도시된다. 프로브 카드(506)가 지지 판(502)에 도 8에 예시된 바와 같이 직접, 또는 도 9에 예시된 바와 같이 어댑터(532)에 의해 고정된다. 양쪽 실시예들에서, 프로브 카드(506)는 프로브 카드 분석기(501)의 센서 헤드(520)에 어드레싱될 수 있다. 센서 헤드(520)는 프로브 카드(506)의 성능을 분석하는 데 유용한 상이한 센서들 또는 메커니즘들 중 하나 또는 그것의 조합을 포함할 수 있다. 일반적으로, 센서 헤드(520)는 공칭적으로 프로브 카드(506)의 프로브들(510)의 팁들에 의해 한정되는 평면에 실질적으로 평행하도록 의도되는 XY 평면 내에서 이동가능하다. 일부 실시예들에서, 센서 헤드(520)는 프로브들(510)의 팁들이 센서 헤드(520)의 일부일 수 있는 체크 플레이트(521)의 선택된 부분들과 접촉할 수 있도록 프로브 카드(506)를 향해 그리고 그것으로부터 멀어지게 이동가능하다. 다른 실시예들에서, 센서 헤드(520)는 프로브 카드(506)의 프로브들(510)에 인접하게 위치될 수 있으며, 이어서 이러한 프로브들이 도 1과 함께 기술된 것과 같은 그리고 도 11a에 추가로 예시된 바와 같은 검사 장치(100)에 의해 순차적으로 접촉된다. 다른 실시예에서, 도 11b에 예시된 바와 같이, 프로브들(510)은 센서 헤드(520)의 일부인 포스트(post)(528)와 접촉할 수 있으며, 이때 포스트(528)는 포스트(528)와 그것과 접촉하는 프로브 또는 프로브들(510) 사이에 가해지는 힘을 측정하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 전기 접촉 없이(즉, PCI(504) 없이) 포스트(528) 측정들에 의해 힘-기반 평탄도가 결정된다. 포스트(528)는 또한 예를 들어 루프 백 프로브(loop back probe)들의 측정을 제공한다. 센서 헤드(520)는 체크 플레이트(521), 검사 장치(100), 및/또는 포스트(528)를 포함할 수 있다. 센서 헤드(520) 전체 또는 그것의 다른 부분들, 예컨대 검사 장치(100) 또는 포스트(528)가 하나 이상의 프로브들에 의해 가해지는 힘들을 측정하기 위한 로드 셀(load cell) 유형 요소들(529)을 포함할 수 있는 것에 유의하여야 한다. 이러한 실시예에서, 별개의 포스트(528)가 불필요하다. 또 다른 실시예들에서, 센서 헤드(520)의 체크 플레이트(521)는 다수의 프로브들(510)과 동시에 접촉할 수 있다.In accordance with aspects of the present invention, a probe card analyzer 501 that does not include a probe card interface is shown in FIGS. 8 and 9 . The probe card 506 is secured to the support plate 502 either directly as illustrated in FIG. 8 or by an adapter 532 as illustrated in FIG. 9 . In both embodiments, the probe card 506 may be addressed to the sensor head 520 of the probe card analyzer 501 . The sensor head 520 may include one or a combination of different sensors or mechanisms useful for analyzing the performance of the probe card 506 . Generally, the sensor head 520 is movable in an XY plane that is intended to be substantially parallel to a plane that is nominally defined by the tips of the probes 510 of the probe card 506 . In some embodiments, the sensor head 520 is directed towards the probe card 506 so that the tips of the probes 510 may contact selected portions of the check plate 521 , which may be part of the sensor head 520 . And it is movable away from it. In other embodiments, the sensor head 520 may be positioned adjacent to the probes 510 of the probe card 506 , which are then illustrated as described in conjunction with FIG. 1 and further illustrated in FIG. 11A . It is sequentially contacted by the inspection device 100 as described above. In another embodiment, as illustrated in FIG. 11B , the probes 510 may be in contact with a post 528 that is part of the sensor head 520 , where the post 528 and the post 528 are in contact. configured to measure the force applied between the probe or probes 510 in contact with it. In this way, force-based flatness is determined by post 528 measurements without electrical contact (ie, without PCI 504 ). Post 528 also provides for measurement of loop back probes, for example. The sensor head 520 may include a check plate 521 , the inspection device 100 , and/or a post 528 . Load cell type elements 529 for measuring forces applied by one or more probes by the entire sensor head 520 or other parts thereof, such as the test apparatus 100 or post 528 . It should be noted that may include In this embodiment, a separate post 528 is unnecessary. In still other embodiments, the check plate 521 of the sensor head 520 may contact the plurality of probes 510 simultaneously.

센서 헤드(520)와 그것의 일부를 형성할 수 있는 체크 플레이트(521), 검사 장치(100) 및/또는 포스트(528)에 관하여, 이들 장치들 각각이 전기 또는 전기 신호들을 전도하도록 구성되고 배열되거나 구성될 수 있고 배열될 수 있는 것이 이해되어야 한다. 체크 플레이트(521)에 관하여, 일반적인 형태들은 내마모성 및 전기 전도성인 탄화물과 같은 금속성 재료로부터 형성된다. 다른 형태들은 강성을 유지시키기에 충분한 두께를 갖는 그리고 전기 전도성 코팅들을 구비하는 유리 판들(기준 판들)로부터 형성될 수 있다. 포스트(528)는 검사 장치(100)와 마찬가지로 전도성 코팅을 구비할 수 있거나, 그것이 설치되는 센서 헤드(520)의 나머지로부터 전기적으로 절연되는 전도성 재료로 그것 자체가 제조될 수 있다. 이들 구조체들 각각은 그러한 신호들을 기록 및/또는 처리하기 위한 장치, 예컨대 독립형 또는 네크워크화된 반도체 검사, 계측 및 처리 도구들을 제어하기 위해 일반적으로 사용되는 유형의 컴퓨터, 컨트롤러, 또는 프로세서에 전기적으로 결합될 수 있다. 하나의 경우에, 적절한 입력/출력 통신 설비들을 갖춘 개인용 컴퓨터가 사용된다.With respect to sensor head 520 and check plate 521 , inspection device 100 and/or post 528 , which may form a part thereof, each of these devices constructed and arranged to conduct electrical or electrical signals It is to be understood that it can be or can be configured and arranged. With respect to the check plate 521, common shapes are formed from metallic materials such as carbides that are abrasion-resistant and electrically conductive. Other shapes can be formed from glass plates (reference plates) having a thickness sufficient to maintain rigidity and having electrically conductive coatings. Post 528 may have a conductive coating, like inspection device 100 , or may itself be made of a conductive material that is electrically insulated from the rest of sensor head 520 on which it is installed. Each of these structures is electrically coupled to an apparatus for recording and/or processing such signals, such as a computer, controller, or processor of the type commonly used to control stand-alone or networked semiconductor inspection, metrology, and processing tools. can be In one case, a personal computer with appropriate input/output communication facilities is used.

동작시, 프로브 카드 인터페이스(504)의 사용 없이 지지 판(502)에 고정되는 프로브 카드(506)에 어드레싱되는 센서 헤드(520)는 프로브 카드(506)가 프로브 카드 인터페이스(504)에 의해 지지 판(502)에 고정되는 경우에 수행될 수 있는 동일한 시험들 또는 분석들 중 많은 것을 수행할 수 있다. 예를 들어, 센서 헤드(520)는 프로브 카드(506)의 프로브들(510)의 정렬을 결정하여, 프리 행잉(free hanging) 및 오버트래블 위치들 둘 모두에서 각각의 프로브의 팁의 X, Y, 및 Z 위치들을 캡처할 수 있다. 이러한 정보로부터, 사용 중에 그것들의 성능에 영향을 미칠 수 있는 개별 프로브, 프로브들의 군들 또는 어레이들의 물리적 변위들이 있는지 여부가 결정될 수 있다. 프로브 카드의 프로브들 중 하나 이상의 의해 가해지는 힘의 양이 또한 센서 헤드(520)를 사용하여 측정될 수 있다. 오염된 프로브들의 세정이 또한 수행될 수 있다.In operation, the sensor head 520 addressed to the probe card 506 fixed to the support plate 502 without the use of the probe card interface 504 ensures that the probe card 506 is connected to the support plate by the probe card interface 504 . Many of the same tests or analyzes that could be performed when anchored to 502 can be performed. For example, the sensor head 520 determines the alignment of the probes 510 of the probe card 506 so that the X, Y of the tip of each probe in both free hanging and overtravel positions. , and Z positions. From this information, it can be determined whether there are physical displacements of individual probes, groups of probes or arrays during use that could affect their performance. The amount of force applied by one or more of the probes of the probe card may also be measured using the sensor head 520 . Cleaning of contaminated probes may also be performed.

프로브 카드 분석기(501)가 프로브 카드 인터페이스를 포함하지 않기 때문에, 자동화된 전기적 시험들이 어느 정도 축소된다. 그러나, 지지 판(502)은 프로브들(510)에의 그리고 프로브 카드(506)의 전기 회로들 및 구성요소들에의 용이한 물리적 접근을 제공하며, 따라서 사용자가 접촉 저항(CRES) 측정들과 같은 프로브 카드(506)의 다수의 수동 및/또는 부분적으로 자동화된 전기적 분석들을 수행할 수 있다. 다시 도 8과 도 9를 참조하면, 프로브 카드(506)의 부분들이 접지(530)에 연결될 수 있다. 초기 프로브 평면이 프로브 카드(506)의 접지면에 대한 단 하나의 연결에 의해 결정될 수 있다. 그 후에, 저항, 커패시턴스, 및 구성요소 기능성과 같은 프로브 카드의 소정의 전기적 특성들을 측정하기 위해 수동, 전기 전도성 프로브(도시되지 않음)를 프로브 카드의 다른 부분들에 적용할 수 있다. 이는 수동, 또는 일부 실시예들에서 반-자동화된 프로세스일 수 있다. 수행될 수 있는 다른 측정은 제1 접지된 프로브가 센서 헤드(520)와 접촉할 때 센서 헤드(520)의 위치를 결정함으로써 접지(530)에 연결되는 프로브 카드(506)의 최저 행잉(hanging) 프로브(510)를 결정하는 것이다.Because the probe card analyzer 501 does not include a probe card interface, automated electrical tests are reduced to some extent. However, the support plate 502 provides easy physical access to the probes 510 and to the electrical circuits and components of the probe card 506 , so that the user can make such contact resistance (CRES) measurements as possible. A number of manual and/or partially automated electrical analyzes of the probe card 506 may be performed. Referring back to FIGS. 8 and 9 , portions of the probe card 506 may be connected to the ground 530 . The initial probe plane may be determined by only one connection to the ground plane of the probe card 506 . A passive, electrically conductive probe (not shown) may then be applied to other portions of the probe card to measure certain electrical properties of the probe card, such as resistance, capacitance, and component functionality. This may be a manual, or semi-automated process in some embodiments. Another measurement that may be performed is the lowest hanging of the probe card 506 connected to ground 530 by determining the position of the sensor head 520 when the first grounded probe makes contact with the sensor head 520 . The probe 510 is determined.

추가로 도 8을 참조하면, 프로브 카드(506)는 지지 판(502)에 직접 결합될 수 있으며, 여기서 지지부는 프로브 카드(506)의 크기와 형상에 합치하는 구조들을 갖는다. 지지 판(502)은 그것을 통해 형성되는, 프로브 카드(506)가 그것의 라이브 버그 배향(또한 예컨대 도 7a 참조)에 있을 때 프로브 카드(506)의 프로브들(510)이 센서 헤드(520)에 의해 어드레싱되도록 허용하는 구멍(도시되지 않음)을 구비한다. 추가로 도 10을 참조하면, 프로브 카드(506)는 볼트들, 클램프들, 디텐트(detent)들 등과 같은 클램핑 메커니즘들(533)을 사용하여 지지 판(502)에 제거가능하게 결합될 수 있다.Referring further to FIG. 8 , the probe card 506 may be directly coupled to the support plate 502 , wherein the support has structures conforming to the size and shape of the probe card 506 . The support plate 502 is formed through which the probes 510 of the probe card 506 engage the sensor head 520 when the probe card 506 is in its live bug orientation (see also eg FIG. 7A ). holes (not shown) that allow them to be addressed by Referring further to FIG. 10 , the probe card 506 may be removably coupled to the support plate 502 using clamping mechanisms 533 such as bolts, clamps, detents, etc. .

도 9를 참조하면, 예를 들어, 지지 판(502) 내의 구멍이 주어진 프로브 카드(506)에 대해 너무 크거나 잘못된 형상인 경우에, 프로브 카드들(506)은 어댑터(532)를 지지 판(502)에 고정시킴으로써 지지 판(502)에 고정될 수 있다. 이어서 프로브 카드(506)가 시험을 위해 어댑터(532)에 제거가능하게 결합될 수 있다. 일 실시예에서, 어댑터(532)는 지지 판(502)에 결합되는 그리고 시험되는 특정 프로브 카드(506) 또는 프로브 카드들(506)의 범위에 맞게 구성되는 랜드(land)들, 플랫(flat)들, 또는 키네마틱 마운트(kinematic mount)들과 같은 결합 구조체들(도시되지 않음)을 포함하는 간단한 금속 브래킷이다. 단지 어댑터(532)에 대한 프로브 카드(506)의 최소의 홀드-다운(hold-down) 힘만이 필요하지만, 일부 경우들에, 예컨대 프로브 카드가 사전-응력을 받는 등의 경우에 어댑터(532)에 대한 프로브 카드(502)의 순응(compliance)을 강제하는 것이 필요할 수 있다. 어댑터(532)는 프로브(510)를 지지 판(502) 위로(또는 아래로) 적합한 작동 거리에 위치시킨다. 어댑터(532)는 프로브 카드(506)가 그것의 라이브 버그 배향(또한 예컨대 도 7a 참조)에 있을 때 프로브 카드(506)의 프로브들(510)이 센서 헤드(520)에 의해 어드레싱되도록 허용하는, 지지 판(502) 내에 형성되는 구멍과 정렬될 수 있는 개구(도시되지 않음)를 구비할 수 있다. 프로브 카드 인터페이스(504)가 $100,000만큼 비용이 들 수 있음을 고려하면, 상대적으로 저렴한 어댑터들(532)을 사용하는 것이 경제적으로 이로울 수 있는 것을 인식할 수 있다. 또한, 어댑터(532)를 사용하여 획득되는 정렬 측정치들이 프로브 카드 인터페이스(504)를 사용하여 획득되는 동일한 측정치들과 잘 상관된다. 일 실시예에서, 어댑터(532)를 사용한 정렬 측정치들과 PCI(504)를 사용한 정렬 측정치들은 서로의 95% 내로 상관된다.Referring to FIG. 9 , for example, if the hole in the support plate 502 is too large or incorrectly shaped for a given probe card 506 , the probe cards 506 may attach the adapter 532 to the support plate ( It can be fixed to the support plate 502 by fixing to the 502 . Probe card 506 may then be removably coupled to adapter 532 for testing. In one embodiment, adapter 532 includes lands, flats, coupled to support plate 502 and configured to fit the particular probe card 506 or range of probe cards 506 being tested. It is a simple metal bracket that includes coupling structures (not shown) such as poles, or kinematic mounts. Although only a minimal hold-down force of the probe card 506 relative to the adapter 532 is required, in some cases, such as when the probe card is pre-stressed, the adapter 532 is It may be necessary to enforce compliance of the probe card 502 to . Adapter 532 positions probe 510 above (or below) support plate 502 at a suitable working distance. The adapter 532 allows the probes 510 of the probe card 506 to be addressed by the sensor head 520 when the probe card 506 is in its live bug orientation (see also eg FIG. 7A ). An opening (not shown) may be provided that may align with a hole formed in the support plate 502 . Considering that probe card interface 504 can cost as much as $100,000, it can be appreciated that it may be economically advantageous to use relatively inexpensive adapters 532 . Also, alignment measurements obtained using adapter 532 correlate well with the same measurements obtained using probe card interface 504 . In one embodiment, alignment measurements using adapter 532 and alignment measurements using PCI 504 correlate to within 95% of each other.

일 실시예에서, 프로브 카드(506)의 유효 수명, 즉 추정 반복 또는 사용 횟수는 사용자에 의해 정의된다. 프로브 카드 분석기(500, 501)에 의한 시험을 확립하기 위해 프로브 카드(506)의 유효 수명(즉, 기능 수명) 중에 프로브 카드(506)에 대해 서비스 기간이 확립된다. 일 실시예에서, 프로브 카드(506)는 PCI(504)가 없는 프로브 카드 분석기(501)를 사용하여 프로브 카드(506)의 기능성을 평가하기 위해 확립되는 제1 서비스 기간과 PCI(504)를 갖춘 프로브 카드 분석기(500)로 프로브 카드(506)의 기능성을 평가하기 위한 제2 서비스 기간을 가질 것이다. 이들 서비스 기간들은 프로브 카드들 그것 자체의 실제 기능에 관계없이 선험적으로 설정될 수 있다. 그러나, 일부 다른 실시예들에서, 프로브 카드들 그것 자체의 동작으로부터 도출되는 데이터 또는 기준에 기초하여 서비스 기간들 또는 절차들을 변경하는 것이 바람직하다.In one embodiment, the useful life of the probe card 506, ie, the estimated number of repetitions or uses, is defined by the user. A service period is established for the probe card 506 during the useful life (ie, functional life) of the probe card 506 to establish testing by the probe card analyzer 500 , 501 . In one embodiment, the probe card 506 has a PCI 504 and a first service life established to evaluate the functionality of the probe card 506 using the probe card analyzer 501 without the PCI 504 . The probe card analyzer 500 will have a second service period to evaluate the functionality of the probe card 506 . These service periods can be set a priori regardless of the actual function of the probe cards themselves. However, in some other embodiments, it is desirable to change service periods or procedures based on data or criteria derived from the operation of the probe cards themselves.

다른 실시예에서, 프로브 카드(506) 성능의 기준 기능성(baseline functionality)이 확립되거나 결정될 수 있고, 이러한 기준 기능성으로부터 서비스 기간이 확립될 수 있다. 바꾸어 말하면, 프로브 카드(506)의 동작에 관한 제1 기준 세트가 정의될 수 있고, 프로브 카드(506)의 제한된 분석이 이러한 제1 기준 세트에 기초하여 어댑터(532)가 있거나 없는 프로브 카드 분석기(501)로 수행될 수 있다. 프로브 카드(506)의 동작에 관한 제2 기준 세트가 또한 정의될 수 있고, 프로브 카드(506)의 더욱 완전한 분석이 이러한 제2 기준 세트에 기초하여 PCI(504)를 포함하는 프로브 카드 분석기(500)로 수행될 수 있다.In other embodiments, a baseline functionality of the probe card 506 performance may be established or determined, from which a service period may be established. In other words, a first set of criteria regarding the operation of the probe card 506 can be defined, and a limited analysis of the probe card 506 is based on this first set of criteria for the probe card analyzer (with or without the adapter 532 ). 501) can be performed. A second set of criteria regarding the operation of the probe card 506 can also be defined, and a more complete analysis of the probe card 506 is based on this second set of criteria the probe card analyzer 500 including the PCI 504 . ) can be done.

프로브 카드 인터페이스(504)와 함께 또는 그것 대신에 어댑터(532)를 배치하는 것은 많은 형태들을 취할 수 있다. 일 실시예에서, 전기적 시험 시스템들, 즉 프로버들에 사용되는 다수의 유사한 프로브 카드들(506)이 시간 경과에 따라 모니터링된다. 프로브 카드들(506)이 적절히 수행하고 있는지 여부를 결정하기 위해 프로브 카드들(506)의 성능과 관련된 기준이 측정되고 평가된다. 기준은 특정 프로브 카드(506)의 특정 부분들에 의해 시험되는 장치들의 반복적인 실패들(프로브 카드의 특정 영역 내의 손상된 프로브들 또는 회로를 가리킴); 시험된 장치들의 수율의 감소들로서, 여기서 감소들은 유사한 프로브 카드들(506)에 의해 확인되지 않음(전반적으로 표준에 맞게 수행하고 있지 않은 프로브 카드를 가리킴); 표준 값들로부터 벗어나는 전기적 시험 값들(부식, 잔해, 또는 프로브 카드 구성요소들의 악화로 인한 프로브 카드 기능성의 열화를 가리킴); 프로브 마크 광학 검사 결과들(정렬 문제들을 가리킴); 및 프로버 그것 자체에 의한 무작위 추출 검사(spot check)들로부터 직접 획득되는 전기 및 광학 검사 정보를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 필요에 따라 다른 기준과 정보가 획득되거나 도출될 수 있다. 여하튼, 획득된 데이터가 진단 또는 수리를 위해 광범위한 전기적 시험을 필요로 하는 실패를 가리키는 경우에, 표준 프로브 카드 인터페이스(504)가 프로브 카드(506)를 시험하고 수리하기 위해 사용될 수 있다. 다른 경우들에, 획득된 데이터는 프로브 카드(506)가 프로브들을 변형시킨 경우와 같은 더욱 보통의 문제를 묘사하도록 결정될 수 있고; 이러한 경우에 간단한 어댑터가 사용될 수 있다. 흔히 다수의 프로브 카드 분석기들이 유사한 프로브 카드들에 대한 분석을 병렬 수행하도록 설정된다는 것에 유의하여야 한다. 이들 경우들에, 프로브 카드들을 유지시키기 위한 프로브 카드 인터페이스들(504)을 갖춘 프로브 카드 분석기들(500)이 거의 또는 심지어 전혀 없이 어댑터들(532)을 갖춘 다수의 프로브 카드 분석기들(501)을 사용하는 것이 훨씬 더 저렴하다.Placing the adapter 532 with or instead of the probe card interface 504 may take many forms. In one embodiment, a number of similar probe cards 506 used in electrical test systems, ie, probers, are monitored over time. Criteria related to the performance of the probe cards 506 are measured and evaluated to determine whether the probe cards 506 are performing properly. Criteria include repeated failures of devices being tested by specific portions of a specific probe card 506 (indicating damaged probes or circuitry within a specific area of the probe card); reductions in yield of tested devices, where reductions are not identified by similar probe cards 506 (indicating a probe card that is not performing to standards overall); electrical test values that deviate from standard values (indicating degradation of probe card functionality due to corrosion, debris, or deterioration of probe card components); probe mark optical inspection results (indicating alignment problems); and electrical and optical inspection information obtained directly from spot checks by the prober itself. Other criteria and information may be obtained or derived as needed. In any case, standard probe card interface 504 can be used to test and repair probe card 506 in case the acquired data indicate a failure that requires extensive electrical testing for diagnosis or repair. In other cases, the data obtained may be determined to depict a more general problem, such as when the probe card 506 has deformed the probes; A simple adapter can be used in this case. It should be noted that often multiple probe card analyzers are set up to perform analysis on similar probe cards in parallel. In these cases, probe card analyzers 500 with probe card interfaces 504 for holding probe cards can use multiple probe card analyzers 501 with adapters 532 with little or even no. It is much cheaper to use.

다른 환경들에서, 프로브 카드 인터페이스들(504)을 갖춘 프로브 카드 분석기들(500)이 오동작들을 보이는 프로브 카드들(506)을 분석하기 위해 사용되는 반면에, 어댑터들(532)을 갖춘 프로브 카드 분석기들(501)이 더욱 일상적인 주기적인 그리고 계획된 관리 점검들을 위해 사용된다. 예를 들어, 주어진 프로브 카드(506)가 어댑터(532)를 갖춘 프로브 카드 분석기(501)에 수행될 수 있는 유형의 시간 기반 물리적 및 전기적 검사들이 수행되는 하나 이상의 서비스 기간들을 확립하였을 수 있다. 확립된 서비스 기간 체제 밖에서 발생하는 프로브 카드들(506)의 더욱 중요한 문제들이 완전 프로브 카드 인터페이스(504)를 갖춘 프로브 카드 분석기(500)가 제공되면 그것을 사용하여 평가될 수 있다.In other circumstances, probe card analyzers 500 with probe card interfaces 504 are used to analyze probe cards 506 showing malfunctions, whereas probe card analyzers with adapters 532 . Fields 501 are used for more routine periodic and planned maintenance checks. For example, a given probe card 506 may have established one or more service periods over which time-based physical and electrical checks of the type may be performed on a probe card analyzer 501 equipped with an adapter 532 . The more significant problems of probe cards 506 occurring outside the established service life regime can be assessed using probe card analyzer 500 with full probe card interface 504 provided it is provided.

또 다른 환경들에서, 단지 프로브 카드 제조자만이 주어진 프로브 카드 설계에 대해 완전한 프로브 카드 인터페이스(504)를 관리할 것이다. 이러한 프로브 카드 인터페이스는 완전한 프로브 카드 인터페이스(504)가 이용가능하지 않은 원격 위치들로 후속하여 발송되는 하나 이상의 프로브 카드들(506)을 완전히 인증하기 위해 사용될 수 있다. 어댑터들(532)을 갖춘 프로브 카드 분석기들(501)이 현장에서 분석과 관리를 수행하기 위해 사용될 수 있다.In still other circumstances, only the probe card manufacturer will maintain the complete probe card interface 504 for a given probe card design. This probe card interface can be used to fully authenticate one or more probe cards 506 that are subsequently dispatched to remote locations where a complete probe card interface 504 is not available. Probe card analyzers 501 with adapters 532 may be used to perform analysis and management in the field.

본 개시내용이 바람직한 실시예들을 참조하여 기술되었지만, 본 기술분야의 통상의 기술자들은 본 개시내용의 사상과 범위로부터 벗어남이 없이 형태와 상세 사항에서 변경들이 이루어질 수 있는 것을 인식할 것이다.Although the present disclosure has been described with reference to preferred embodiments, those skilled in the art will recognize that changes may be made in form and detail without departing from the spirit and scope of the disclosure.

Claims

A method for evaluating the functionality of a probe card, comprising:
providing a probe card analyzer without a probe card interface;
removably coupling a probe card with probes to a support plate of the probe card analyzer;
aligning the sensor head of the probe card analyzer with the probe card;
contacting the sensor head with the probes of the probe card; and
measuring a force-based planarization characteristic of a component with the sensor head based on the contact
How to include.

According to claim 1,
mounting an adapter to the support plate, the adapter configured to accommodate mounting of various probe card configurations; and
removably coupling the probe card to a support plate with the adapter.
How to include more.

According to claim 1,
and rotating the support plate to position the probe card in an upward orientation.

According to claim 1,
The method of aligning the sensor head includes repositioning the sensor head along an XY plane.

According to claim 1,
Measuring a component comprises contacting the tips of the probes of the probe card to a check plate of the sensor head.

A method for evaluating a probe card, comprising:
providing a probe card analyzer comprising a support plate and a sensor head;
coupling the adapter to the support plate;
coupling a probe card with probes to the adapter;
physically addressing the probe card with the sensor head through an aperture in the support plate; and
performing mechanical measurements of the probes;
How to include.

7. The method of claim 6,
The steps for performing mechanical measurements are
and capturing a three-dimensional position of the tip of the at least one probe.

8. The method of claim 7,
wherein capturing the position of the tip includes capturing a free hanging position.

9. The method of claim 8,
wherein capturing the position of the tip includes capturing an overtravel position.

A method for monitoring a probe card, comprising:
establishing a first service period for the probe card;
establishing a second service period for the probe card;
removably coupling the probe card to a probe card analyzer by a probe card interface at a defined time point in the first service period, and evaluating the probe card at least in part using the probe card interface; and
removably coupling the probe card to a probe card analyzer not having a probe card interface at a defined time point in the second service period, and evaluating the probe card;
How to include.

11. The method of claim 10,
The first service period is established based on a first set of criteria relating to operation of the probe card, and the second service period is established based on a second set of criteria relating to the operation of the probe card.

12. The method of claim 11,
The first set of criteria relates at least in part to performance of the probe card, and the second set of criteria relates to use of the probe card at least in part.

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