KR102353209B1 - 프로브 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 프로브 장치는, 기판 상에 형성된 전극에 선단이 접촉하도록 구성되는 프로브 핀을 포함하는 프로브 모듈; 및 프로브 모듈과 연결되어 프로브 모듈을 회전축을 중심으로 회전시키는 회전 모듈을 포함할 수 있고, 회전축은 프로브 핀이 존재하는 영역 내에 설정될 수 있다.

Description

프로브 장치{PROBE DEVICE}
본 발명은 기판에 대하여 통전 검사 등을 수행하기 위해, 기판의 전극에 프로브 핀을 접촉시키고, 프로브 핀을 통하여 전극으로 전기 신호를 인가하는 프로브 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 프로브 장치는 기판 검사 장치에 설치된다. 프로브 장치는 프로브 핀을 기판의 전극에 접촉시키고, 프로브 핀을 통하여 전극으로 전기 신호를 인가한다.
이러한 프로브 장치를 사용하여 기판을 검사하는 과정은, 복수의 프로브 핀이 구비된 프로브 모듈을 기판의 상부에 위치시키고, 프로브 모듈을 기판을 향하여 이동시켜, 기판에 구비된 복수의 전극에 복수의 프로브 핀을 접촉시킨 후, 복수의 전극으로 소정의 전기 신호를 인가하는 과정을 통하여 진행된다.
이러한 기판의 검사 과정에서는, 적절한 접촉 압력으로 프로브 핀을 전극에 가압하는 것과 함께 프로브 핀과 전극을 서로 정렬시키는 것이 중요하다.
전극과 프로브 핀을 서로 정렬하기 위해, 프로브 모듈을 수평으로 이동시키는 과정과, 프로브 모듈을 수직 중심축을 중심으로 회전시키는 과정이 수행된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 프로브 장치는 프로브 헤드(100)를 구비하고, 프로브 헤드(100)는 프로브 모듈(101)을 구비한다. 그리고, 프로브 모듈(101)은 프로브 핀(102)과, 프로브 핀(102)이 장착되는 프로브 블록(103)을 구비한다. 그리고, 프로브 모듈(101)(즉, 프로브 핀(102))을 회전시키기 위해, 프로브 헤드(100)의 상의 임의의 점을 지나는 수직축(회전축(C))을 중심으로 프로브 헤드(100)가 회전된다.
따라서, 종래의 프로브 장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 회전축(C)과 프로브 핀(102) 사이의 거리가 먼 문제점이 있다. 즉, 종래의 프로브 장치는, 프로브 헤드(100)의 회전 시 프로브 핀의 선회 거리(회전 궤적)(L)가 큰 문제점이 발생하는 것이다.
다른 종래의 프로브 장치의 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 프로브 블록(103) 상의 임의의 점을 지나는 수직축(회전축(C))을 중심으로 프로브 모듈(101)이 회전된다. 즉, 프로브 모듈(101)의 회전축(C)이 프로브 핀(102)을 기준으로 설정되지 않고, 프로브 핀(102)이 고정되는 프로브 블록(103)을 기준으로 설정된다. 다시 말하면, 프로브 모듈(101)의 회전축(C)이 프로브 핀(102)이 존재하는 영역 내에 설정되지 않는다.
따라서, 종래의 프로브 장치는, 도 4에 도시된 바와 같이, 프로브 모듈(101)의 회전축(C)과 프로브 핀(102) 사이의 거리가 먼 문제점이 있다. 즉, 종래의 프로브 장치는, 프로브 모듈(101)의 회전 시 프로브 핀의 선회 거리(회전 궤적)(L)가 큰 문제점이 발생하는 것이다.
상술한 바와 같은 회전축(C)에 대한 프로브 핀(102)의 선회 거리가 큰 문제점으로 인해 아래와 같은 문제가 파생된다. 즉, 전극과 프로브 핀(102)을 서로 정렬하기 위해 프로브 헤드(100) 또는 프로브 모듈(101)을 회전축(C)을 중심으로 회전시키는 경우, 전극에 대한 프로브 핀(102)의 수평 위치가 크게 변동되기 때문에, 전극과 프로브 핀(102)을 서로 정렬하기 위해 프로브 헤드(100) 또는 프로브 모듈(101)을 수평으로 큰 거리로 이동시켜야 하는 문제점이 파생된다. 또한, 종래의 프로브 장치에서는, 프로브 헤드(100)를 구성하는 조립체의 크기가 커지는 문제점도 파생된다.
본 발명의 목적은 프로브 모듈의 회전축을 중심으로 하는 프로브 핀의 선회 거리를 최소화할 수 있는 프로브 장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 프로브 장치는, 기판 상에 형성된 전극에 선단이 접촉하도록 구성되는 프로브 핀을 포함하는 프로브 모듈; 및 프로브 모듈과 연결되어 프로브 모듈을 회전축을 중심으로 회전시키는 회전 모듈을 포함할 수 있고, 회전축은 프로브 핀이 존재하는 영역 내에 설정될 수 있다.
프로브 핀의 선단을 지나는 중심축이 회전축으로서 설정될 수 있다.
프로브 핀은 복수로 구성될 수 있고, 복수의 프로브 핀 중 적어도 두 개의 프로브 핀의 가상의 연장선이 하나의 수렴점에 수렴할 수 있으며, 수렴점을 지나는 중심축이 회전축으로서 설정될 수 있다.
프로브 모듈은 상하 방향으로 관통하는 관통홀을 구비할 수 있고, 프로브 핀은 관통홀에 노출될 수 있으며, 관통홀의 중심축이 회전축으로서 설정될 수 있다.
회전 모듈은, 관통홀과 동심으로 형성되는 중심홀을 갖는 샤프트; 및 샤프트의 둘레에 배치되는 제1 부재 및 제2 부재를 포함할 수 있고, 제1 부재는 프로브 모듈에 연결되고 제2 부재에 대하여 회전할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 프로브 장치는, 프로브 핀의 상방에 배치되어 프로브 핀을 촬상하도록 구성되는 촬상 모듈을 더 포함할 수 있으며, 촬상 모듈의 광축이 회전축으로서 설정될 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 프로브 장치는, 상하 방향으로 관통하는 관통홀을 구비하며, 기판 상에 형성된 전극에 접촉하도록 구성되고 관통홀의 하단에서 관통홀로 노출되는 프로브 핀을 포함하는 프로브 모듈; 관통홀의 상방에 배치되어 프로브 핀을 촬상하도록 구성되는 촬상 모듈; 및 관통홀의 중심축을 기준으로 프로브 모듈을 회전시키는 회전 모듈을 포함할 수 있다.
회전 모듈은, 관통홀과 동심으로 형성되는 중심홀을 갖는 샤프트; 및 샤프트의 둘레에 배치되는 제1 부재 및 제2 부재를 포함할 수 있으며, 제1 부재는 프로브 모듈에 연결될 수 있고 제2 부재에 대하여 회전할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 프로브 장치에 따르면, 프로브 모듈의 회전축을 중심으로 하는 프로브 핀의 선회 거리를 최소화할 수 있다. 따라서, 프로브 모듈의 회전 후 프로브 핀의 수평 위치를 조절할 필요가 없거나 프로브 핀의 수평 위치를 조절하기 위해 프로브 모듈이 이동되어야 하는 거리를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 프로브 장치에 따르면, 프로브 헤드부의 크기를 작게 할 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 프로브 장치에 구비되는 프로브 헤드 및 프로브 모듈이 개략적으로 도시된 평면도이다.
도 3 및 도 4는 종래의 프로브 장치에 구비되는 프로브 모듈이 개략적으로 도시된 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 프로브 장치가 개략적으로 도시된 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 프로브 장치가 개략적으로 도시된 측면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 프로브 장치에 구비되는 프로브 모듈 및 회전 모듈이 개략적으로 도시된 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 프로브 장치에 구비되는 프로브 모듈이 개략적으로 도시된 평면도이다.
도 9 내지 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 프로브 장치에서 프로브 모듈의 회전축이 설정되는 위치를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 프로브 장치에 대하여 설명한다.
도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 프로브 장치는, 프로브 모듈(10), 이동 모듈(20), 촬상 모듈(30), 회전 모듈(40)을 포함한다.
예를 들면, 프로브 모듈(10)은 제1 블록(11) 및 제2 블록(12)을 포함한다.
제1 블록(11)은 검사 대상이 되는 기판에 대향하게 배치된다. 제1 블록(11)은 프로브 핀(111)을 구비한다. 프로브 모듈(10)에는 복수의 프로브 핀(111)이 구비된다.
복수의 프로브 핀(111)은 프로브 모듈(10)의 중심을 기준으로 둘레 방향으로 배치된다. 평면(X-Y 평면) 상에서 볼 때, 복수의 프로브 핀(111)은 각각 방사형으로 연장된다. 예를 들면, 24개의 프로브 핀(111)이 90 μm 간격으로 배치될 수 있다. 복수의 프로브 핀(111)은 각각 신호 인가 유닛(미도시)에 연결된다. 신호 인가 유닛은 복수의 프로브 핀(111)을 통하여 전극(S1)으로 전기 신호가 인가할 수 있다.
프로브 핀(111)은 그 선단이 기판 상에 형성된 전극(S1, 도 9 및 도 10 참조)에 접촉하도록 구성된다. 기판에는 복수의 전극(S1)이 배치되며, 복수의 전극(S1)은 복수의 프로브 핀(111)의 배치 형태와 동일한 배치 형태로 배치될 수 있다.
제1 블록(11) 및 제2 블록(12)은 연결축(13)을 통하여 연결된다. 제1 블록(11) 및 제2 블록(12)은 서로에 대하여 상대적으로 Z축 방향으로 이동 가능하다.
연결축(13)에는 스프링(14)이 설치될 수 있다. 스프링(14)은 제1 블록(11) 및 제2 블록(12) 사이의 간격을 유지하면서 제1 블록(11) 및 제2 블록(12)에 가해지는 외력을 흡수하는 역할을 한다.
한편, 프로브 모듈(10)에는 Z축으로 관통하는 관통홀(19)을 구비한다. 관통홀(19)의 하단에서 프로브 핀(111)이 관통홀(19) 내부로 노출된다. 따라서, 촬상 모듈(30)은 관통홀(19)을 통하여 프로브 핀(111)을 촬상할 수 있다.
이동 모듈(20)은 연결 부재(50)를 통하여 프로브 모듈(10) 및 촬상 모듈(30)에 연결될 수 있다. 이동 모듈(20)은 프로브 모듈(10) 및 촬상 모듈(30)을 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향으로 이동시키도록 구성된다.
예를 들면, 이동 모듈(20)은, X축 구동부(21), Y축 구동부(22), Z축 구동부(23)를 포함한다. X축 구동부(21)는 프로브 모듈(10) 및 촬상 모듈(30)을 X축 방향으로 이동시키도록 구성된다. Y축 구동부(22)는 프로브 모듈(10) 및 촬상 모듈(30)을 Y축 방향으로 이동시키도록 구성된다. Z축 구동부(23)는 프로브 모듈(10) 및 촬상 모듈(30)을 Z축 방향으로 이동시키도록 구성된다.
예를 들면, X축 구동부(21), Y축 구동부(22), Z축 구동부(23)는 각각 공압 또는 유압에 의해 작동하는 액추에이터, 전자기적 상호 작용에 의해 작동되는 리니어 모터, 또는 볼 스크류 기구와 같은 이동 기구로서 구성될 수 있다.
프로브 모듈(10)이 이동 모듈(20)에 의해 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동됨에 따라, 프로브 핀(111)의 X축 방향 및 Y축 방향으로의 위치가 조절될 수 있다. 따라서, 프로브 핀(111)이 전극(S1)과 정렬될 수 있다.
그리고, 프로브 모듈(10)이 이동 모듈(20)에 의해 기판을 향하여 Z축 방향으로 이동됨에 따라, 프로브 핀(111)이 기판을 향하여 이동되고, 프로브 핀(111)의 선단이 전극(S1)에 접촉될 수 있다.
촬상 모듈(30)은 관통홀(19)의 상방에 배치되는 카메라(31)를 포함한다. 카메라(31)의 광축과 관통홀(19)의 중심축은 서로 일치할 수 있다. 카메라(31)는 프로브 핀(111)의 바로 위에 배치될 수 있다. 카메라(31)는 관통홀(19)로 노출된 프로브 핀(111)을 촬상하도록 구성된다.
촬상 모듈(30)은 프로브 모듈(10)과 함께 연결 부재(50)를 통하여 이동 모듈(20)에 연결될 수 있다. 촬상 모듈(30)이 프로브 모듈(10)과 함께 이동 모듈(20)에 의해 이동되더라도 카메라(31)의 광축과 관통홀(19)의 중심축이 서로 일치하는 상태가 유지될 수 있다.
회전 모듈(40)은 프로브 모듈(10)과 직접 연결된다. 회전 모듈(40) 및 프로브 모듈(10)은 동축으로 연결된다. 회전 모듈(40)은 회전 모듈(40)의 회전축과 동일한 회전축으로 프로브 모듈(10)을 회전시키도록 구성된다. 예를 들면, 회전 모듈(40)은 브래킷(60)을 통하여 연결 부재(50)에 연결될 수 있다. 프로브 모듈(10) 및 회전 모듈(40)은 일체로 조립될 수 있다. 프로브 모듈(10) 및 회전 모듈(40)은 함께 브래킷(60)을 통하여 연결 부재(50)에 연결될 수 있다. 브래킷(60)은 관통홀(19)과 동심으로 형성되는 통과홀(61)을 구비할 수 있다.
회전 모듈(40)은, 관통홀(19)과 동심으로 형성되는 중심홀(431)을 갖는 샤프트(43)와, 샤프트(43)의 둘레에 배치되는 제1 부재(41) 및 제2 부재(42)를 포함할 수 있다.
브래킷(60)의 통과홀(61), 샤프트(43)의 중심홀(431)은, 프로브 모듈(10)의 관통홀(19)은 서로 동심으로 형성된다. 따라서, 브래킷(60)의 통과홀(61), 샤프트(43)의 중심홀(431)은, 프로브 모듈(10)의 관통홀(19)은 서로 동축으로 연통될 수 있다. 이에 따라, 촬상 모듈(30)은 브래킷(60)의 통과홀(61), 샤프트(43)의 중심홀(431)은, 프로브 모듈(10)의 관통홀(19)을 통하여 프로브 핀(111)을 촬상할 수 있다.
제1 부재(41)는 프로브 모듈(10)에 연결되고 제2 부재(42)에 대하여 회전할 수 있는 로터로서 구성될 수 있다. 그리고, 제2 부재(42)는 제1 부재(41)와 전자기적으로 상호 작용하는 스테이터로서 구성될 수 있다.
일 예로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 부재(41)는 제2 부재(42)의 외측에 배치될 수 있다. 다만, 본 발명은 이러한 구성에 한정되지 않으며, 도시되지 않았지만, 제1 부재(41)가 제2 부재(42)의 내측에 배치될 수 있다.
프로브 모듈(10)의 회전축(C)은, 프로브 핀(111)이 존재하는 영역 내에 설정된다. 일 예로서, 프로브 핀(111)이 존재하는 영역은, 평면 상에서 볼 때, 프로브 모듈(10)의 관통홀(19)의 내부의 영역일 수 있다. 다른 예로서, 프로브 핀(111)이 존재하는 영역은 촬상 모듈(30)이 프로브 핀(111)을 촬상할 때의 촬상 모듈(30)의 광축에 인접한 영역, 즉, 촬상 모듈(30)의 촬상 영역의 중심 영역으로 설정될 수 있다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 프로브 모듈(10)의 회전축(C)은 관통홀(19)의 중심축과 일치할 수 있다. 이에 따라, 프로브 모듈(10)의 회전축(C), 관통홀(19)의 중심축, 촬상 모듈(30)의 광축이 서로 일치할 수 있다. 따라서, 프로브 모듈(10)이 360도 회전되는 경우에도, 프로브 모듈(10)의 회전축(C), 관통홀(19)의 중심축, 촬상 모듈(30)의 광축이 일치할 수 있다. 따라서, 촬상 모듈(30)의 시야(촬상 영역) 내에 프로브 핀(111)이 항상 존재할 수 있다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 프로브 모듈(10)의 관통홀(19)의 중심축이 복수의 전극(S1)이 이루는 형상의 중앙에 위치하도록 프로브 모듈(10)의 수평 위치를 조절한 다음, 프로브 모듈(10)을 회전시키는 것에 의해, 복수의 프로브 핀(111)이 복수의 전극(S1)과 정렬될 수 있다. 따라서, 프로브 모듈(10)을 회전시킨 후, 프로브 핀(111)의 수평 위치를 다시 조절하는 과정을 생략할 수 있다.
다른 예로서, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 복수의 프로브 핀(111) 중 적어도 두 개의 프로브 핀(111)의 가상의 연장선이 하나의 수렴점에 수렴할 수 있다. 이 경우, 그 수렴점을 지나는 중심축을 프로브 모듈(10)의 회전축(C)으로서 설정할 수 있다. 이와 같이, 프로브 핀(111)을 기준으로 프로브 모듈(10)의 회전축이 설정될 수 있다. 따라서, 프로브 모듈(10)의 회전축(C)을 중심으로 하는 프로브 핀(111)의 선회 거리를 최소화할 수 있다. 따라서, 프로브 모듈(10)의 회전 후 프로브 핀(111)의 수평 위치를 조절할 필요가 없거나 프로브 핀(111)의 수평 위치를 조절하기 위해 프로브 모듈(10)이 이동되어야 하는 거리를 최소화할 수 있다.
또 다른 예로서, 도 13에 도시된 바와 같이, 복수의 프로브 핀(111) 중 어느 하나의 프로브 핀(111)의 선단 또는 선단에 인접한 지점을 지나는 중심축을 프로브 모듈(10)의 회전축(C)으로서 설정할 수 있다. 이와 같이, 프로브 핀(111)을 기준으로 프로브 모듈(10)의 회전축이 설정될 수 있다. 따라서, 프로브 모듈(10)의 회전축(C)을 중심으로 하는 프로브 핀(111)의 선회 거리를 최소화할 수 있다. 따라서, 프로브 모듈(10)의 회전 후 프로브 핀(111)의 수평 위치를 조절할 필요가 없거나 프로브 핀(111)의 수평 위치를 조절하기 위해 프로브 모듈(10)이 이동되어야 하는 거리를 최소화할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예가 예시적으로 설명되었으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에 한정되지 않으며, 청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경될 수 있다.
10: 프로브 모듈
20: 이동 모듈
30: 촬상 모듈
40: 회전 모듈

Claims (8)

  1. 기판 상에 형성된 전극에 선단이 접촉하도록 구성되는 프로브 핀을 포함하는 프로브 모듈;
    상기 프로브 핀의 상방에 배치되어 상기 프로브 핀을 촬상하도록 구성되는 촬상 모듈; 및
    상기 프로브 모듈과 연결되어 상기 프로브 모듈을 회전축을 중심으로 회전시키는 회전 모듈을 포함하고,
    상기 프로브 모듈은 상하 방향으로 관통하는 관통홀을 구비하고,
    상기 회전 모듈은, 중심홀을 갖는 샤프트와, 상기 샤프트의 둘레에 배치되는 로터 및 스테이터를 포함하고,
    상기 샤프트의 중심홀 및 상기 프로브 모듈의 관통홀은 서로 연통되어 상기 촬상 모듈이 상기 샤프트의 중심홀 및 상기 프로브 모듈의 관통홀을 통하여 상기 프로브 핀을 촬상하도록 구성되며,
    상기 회전축은 상기 프로브 핀이 존재하는 영역 내에 설정되는 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로브 핀의 선단을 지나는 중심축이 상기 회전축으로서 설정되는 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로브 핀은 복수로 구성되고,
    상기 복수의 프로브 핀 중 적어도 두 개의 프로브 핀의 가상의 연장선이 하나의 수렴점에 수렴하며,
    상기 수렴점을 지나는 중심축이 상기 회전축으로서 설정되는 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 관통홀의 중심축이 상기 회전축으로서 설정되는 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 로터는 상기 프로브 모듈에 연결되고 상기 스테이터에 대하여 회전하는 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 촬상 모듈의 광축이 상기 회전축으로서 설정되는 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
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