KR102654216B1 - 검사용 접속 장치 - Google Patents

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Abstract

검사용 접속 장치는, 전기 접속자(10) 및 광 접속자(20)를 각각의 선단부가 하면에 노출된 상태로 유지하고, 상면에 전기 접속자(10)의 기단부가 노출되며, 또한 광 접속자(20)가 고착된 프로브 헤드(30)와, 접속 배선(41)이 내부에 배치되고, 프로브 헤드(30)의 상면에 노출되는 전기 접속자(10)의 기단부와 전기적으로 접속하는 접속 배선(41)의 한쪽의 단부가 하면에 배치되며, 또한 광 접속자(20)가 슬라이딩 라유롭게 관통하는 트랜스포머(40)를 구비한다. 프로브 헤드(30)의 하면에서의 전기 접속자(10)의 선단부와 광 접속자(20)의 선단부의 위치 관계가, 반도체 소자의 전기 신호 단자와 광 신호 단자의 위치 관계에 대응하고 있다. 광 접속자(20)는, 프로브 헤드(30)와 트랜스포머(40)를 연속적으로 관통한다.

Description

검사용 접속 장치
본 발명은, 피검사체의 특성 검사에 사용되는 검사용 접속 장치에 관한 것이다.
실리콘 포토닉스 기술을 이용하여 전기 신호와 광 신호를 전반(傳搬,transmit)하는 반도체 소자(이하, 「옵토 디바이스(optoelectronic device)」라고 함)가 실리콘 기판 등에 형성된다.
옵토 디바이스의 특성을 웨이퍼 상태에서 검사하기 위해, 전기 신호를 전반시키는 전기 접속자와 광 신호를 전반시키는 광 접속자를 갖는 검사용 접속 장치를 이용해서, 옵토 디바이스와 검사 장치를 접속하는 것이 효과적이다(특허문헌1, 2 참조). 예를 들면, 도전성 재료로 이루어지는 프로브 등이 옵토 디바이스와 검사 장치를 접속하는 전기 접속자로서 사용되고, 광 섬유 등이 옵토 디바이스와 검사 장치를 접속하는 광 접속자로서 사용된다.
일본 특허공개공보 평07-201945호 일본 특허공개공보 제2018-81948호
전기 접속자가 배치된 유닛과 광 접속자가 배치된 유닛이 별도로 구성된 검사용 접속 장치가, 옵토 디바이스의 검사에 사용되고 있다. 이때문에 각 유닛에 대해서 개별적으로 옵토 디바이스와 위치를 맞추기 위해서 옵토 디바이스와 검사용 접속 장치의 위치 맞춤에 장시간이 요구되고 있다. 또한, 상기 구성의 검사용 접속 장치에서는, 전기 신호로 하는 전기적 측정과 광 신호로 하는 광학적 측정을 병행해서 행하는 시험(멀티 시험)이 곤란하다.
본 발명은, 옵토 디바이스와의 위치 맞춤이 용이하며, 또한 전기적 측정과 광학적 측정을 병행해서 수행할 수 있는 검사용 접속 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 전기 접속자 및 광 접속자를 각각의 선단부가 하면(下面)에 노출된 상태로 유지하고, 상면(上面)에 전기 접속자의 기단부가 노출되며, 또 광 접속자가 고착된 프로브 헤드와, 접속 배선이 내부에 배치되고, 프로브 헤드의 상면에 노출되는 전기 접속자의 기단부와 접속하는 접속 배선의 한쪽 단부가 하면에 배치되고, 또한 광 접속자가 슬라이딩 자유롭게 관통하는 트랜스포머를 구비한 검사용 접속 장치가 제공된다. 프로브 헤드의 하면에 있어서의 전기 접속자의 선단부와 광 접속자의 선단부의 위치 관계가, 반도체 소자의 전기 신호 단자와 광 신호 단자의 위치 관계에 대응하여, 광 접속자가 프로브 헤드와 트랜스포머를 연속적으로 관통한다.
본 발명에 따르면, 옵토 디바이스와의 위치 맞춤이 용이하며, 또한 전기적 측정과 광학적 측정을 병행해서 수행할 수 있는 검사용 접속 장치를 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시형태에 따른 검사용 접속 장치의 구성을 나타내는 모식도이고,
도 2는, 본 발명의 실시형태에 따른 검사용 접속 장치의 프로브 헤드와 트랜스포머를 설치한 상태를 나타내는 모식도이고,
도 3은, 본 발명의 실시형태에 따른 검사용 접속 장치의 프로브 헤드에 광 접속자를 고착한 상태의 예를 나타내는 모식도이고,
도 4는, 본 발명의 실시형태에 따른 검사용 접속 장치의 프로브 헤드와 트랜스포머가 이격된 상태를 나타내는 모식도이고,
도 5는, 본 발명의 실시형태에 따른 검사용 접속 장치의 광 접속자의 선단부의 상태를 나타내는 모식도로서, 도 5(a)~도 5(d)는 광 접속자의 선단부의 상태의 바리에이션(variation)을 나타내고,
도 6은, 본 발명의 실시형태에 따른 검사용 접속 장치의 광 접속자의 선단부의 다른 상태를 나타내는 모식도로서, 도 6(a)~도 6(b)는 광 접속자의 선단부의 상태의 바리에이션을 나타내고,
도 7은, 본 발명의 실시형태에 따른 검사용 접속 장치의 광 접속자의 선단부의 또 다른 상태를 나타내는 모식도로서, 도 7(a)~도 7(b)는 광 접속자의 선단부의 상태의 바리에이션을 나타내고,
도 8은, 본 발명의 실시형태에 따른 검사용 접속 장치의 프로브 헤드의 탑 가이드판의 구성을 나타내는 모식적인 평면도이고,
도 9는, 본 발명의 실시형태에 따른 검사용 접속 장치의 검사시의 조작을 설명하는 모식도이고(part 1),
도 10은, 본 발명의 실시형태에 따른 검사용 접속 장치의 검사시의 조작을 설명하는 모식도이고(part 2),
도 11은, 본 발명의 실시형태에 따른 검사용 접속 장치의 검사시의 조작을 설명하는 모식도이고(part 3),
도 12는, 검사 대상인 옵토 디바이스의 구성 예를 나타내는 평면도이고,
도 13은, 본 발명의 실시형태에 따른 검사용 접속 장치의 프로브 헤드의 바텀 가이드판에 형성되는 가이드구멍의 위치의 예를 나타내는 평면도이고,
도 14는, 본 발명의 실시형태에 따른 검사용 접속 장치의 프로브 헤드의 바텀 가이드판을 나타내는 평면도로서, 도 14(a)~도 14(e)는 바텀 가이드판을 구성하는 유닛의 배치의 바리에이션을 나타낸다.
이어서, 도면을 참조해서, 본 발명의 실시형태를 설명한다. 이하의 도면의 기재에 있어서, 동일 또는 유사의 부분에는 동일 또는 유사의 부호를 붙인다. 다만, 도면은 모식적인 것이며, 각 부분의 두께의 비율 등은 현실의 것과는 다른 것에 유의해야 한다. 또한, 도면 상호간에 있어서도 서로의 치수의 관계나 비율이 다른 부분이 포함되어 있는 것은 물론이다. 이하에 나타내는 실시형태는, 본 발명의 기술적 사상을 구체화하기 위한 장치나 방법을 예시하는 것으로서, 본 발명의 실시형태는, 구성 부품의 재질, 형상, 구조, 배치 등을 하기의 것에 특정하는 것이 아니다.
도 1에 나타내는 본 발명의 실시형태에 따른 검사용 접속 장치는, 전기 신호가 전반하는 전기 신호 단자와 광 신호가 전반하는 광 신호 단자를 갖는 옵토 디바이스의 검사에 사용된다. 옵토 디바이스로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 실리콘 포토닉스 디바이스, 수직 공진기 면발광 레이저(VCSEL) 등의 반도체 소자를 상정할 수 있다. 도 1에서 도시를 생략한 검사 대상인 옵토 디바이스는, 광 신호 단자와 전기 신호 단자(이하, 총칭해서 「신호 단자」라고 함)가 형성된 표면을, 검사용 접속 장치에 대향해서 배치된다.
도 1에 나타내는 검사용 접속 장치는, 전기 접속자(10)와, 광 접속자(20)와, 전기 접속자(10) 및 광 접속자(20)를 각각의 선단부가 하면에 노출된 상태로 유지하는 프로브 헤드(30)와, 프로브 헤드(30)의 상방(上方)에 배치된 트랜스포머(40)를 구비한다. 전기 접속자(10)의 선단부는 프로브 헤드(30)의 하면에서 하방(下方)을 향해서 연장되고, 기단부는 프로브 헤드(30)의 상면에 노출되어 있다. 광 접속자(20)는 프로브 헤드(30)의 상면에서 상방을 향해서 연장되어 있다.
전기 접속자(10)의 선단부와 광 접속자(20)의 선단부의, 프로브 헤드(30)의 하면의 면법선(面法線) 방향에서 본(이하,「평면시(planar view)」라고 함) 상대적인 위치 관계는, 검사 대상인 옵토 디바이스의 전기 신호 단자와 광 신호 단자의 상대적인 위치 관계에 대응한다. 즉, 광 접속자(20)와 전기 접속자(10)는, 검사시에 검사 대상인 옵토 디바이스의 신호 단자와 정확하게 접속하도록 소정의 위치 정밀도로 프로브 헤드(30)에 지지되어 있다. 여기서,「정확하게 접속한다」란, 소정의 측정 정밀도가 얻어지도록 전기 접속자(10)와 광 접속자(20)가 옵토 디바이스의 신호 단자와 접속하는 것이다.
전기 접속자(10)는, 검사 대상인 옵토 디바이스의 전기 신호 단자와 전기적으로 선단부가 접속한다. 광 접속자(20)는, 검사 대상인 옵토 디바이스의 광 신호 단자와 광학적으로 선단부가 접속한다. 광학적으로 접속함으로써 옵토 디바이스의 광 신호 단자와 광 접속자(20) 사이에서 광 신호가 전반된다. 광 접속자(20)는, 프로브 헤드(30)에 고착되어 있다.
트랜스포머(transformer)(40)에는, 접속 배선(41)이 내부에 배치되어 있다. 트랜스포머(40)의 하면에 배치된 접속 배선(41)의 한쪽의 단부가, 프로브 헤드(30)의 상면에 노출되는 전기 접속자(10)의 기단부와 전기적으로 접속한다. 접속 배선(41)의 다른 쪽 단부는, 트랜스포머(40)의 상면에 배치되어 있다. 한편, 광 접속자(20)는 슬라이딩 자류롭게 트랜스포머(40)를 관통하고 있다. 광 접속자(20)는, 프로브 헤드(30)와 트랜스포머(40)를 연속으로 관통하고 있다.
도 1에 나타내는 검사용 접속 장치에서는, 트랜스포머(40)에 배치된 접속 배선(41)의 다른 쪽의 단부와 연결하는 배선 와이어(70)와, 배선 와이어(70)를 통해서 접속 배선(41)과 전기적으로 접속하는 전기 단자(61)가 배치된 메인 기판(60)을 더 구비한다. 배선 와이어(70)는, 예를 들면 납땜 등으로 전기 단자(61)에 접속된다. 또한, 메인 기판(60)에, 광 접속자(20)의 기단부가 연결되는 광 단자(62)가 배치되어 있다.
메인 기판(60)에는, 전기 단자(61)를 통해서 배선 와이어(70)와 전기적으로 접속하는 전기 회로(미도시)가 형성되어 있다. 메인 기판(60)으로서 프린트 기판(PCB 기판) 등이 적합하게 사용된다. 메인 기판(60)을 통해서, 도시를 생략하는 검사 장치와 검사 대상인 옵토 디바이스의 전기 신호 단자가 전기적으로 접속한다.
메인 기판(60)에 배치된 광 단자(62)를 통해서, 검사 장치와 광 접속자(20)가 접속된다. 예를 들면, 광 단자(62)에 광 커넥터 등을 사용해서 모든 광 접속자(20)를 메인 기판(60)의 한 곳에서 검사 장치와 접속해도 좋다. 혹은, 광 접속자(20)의 각각의 단부와 각각 접속하는 복수의 광 단자(62)를 메인 기판(60)의 주면(主面)에 배치해서, 광 접속자(20)를 개별적으로 검사 장치와 접속해도 좋다. 이 때, 검사 장치의 사양에 맞게 광 신호를 전기 신호로 변환한 후에 검사 장치에 입력해도 좋고, 광 신호를 그대로 검사 장치에 입력해도 좋다. 예를 들면, 메인 기판(60)에 탑재한 광 전기 변환 유닛을 통해서 광 접속자(20)와 검사 장치를 접속하고, 검사 장치의 입출력 신호를 전기 신호로 해도 좋다.
통상적으로, 광 신호 단자와 광 접속자(20)는, 서로 근접하는 비접촉 상태에서 광학적으로 접속된다. 도 1에 나타낸 검사용 접속 장치에서는, 옵토 디바이스의 검사시에 있어서, 광 접속자(20)와 전기 접속자(10) 양쪽이 동시에 옵토 디바이스와 접속 가능하게 되어 있다.
옵토 디바이스의 검사시에, 전기 접속자(10)의 선단부가 옵토 디바이스의 전기 신호 단자와 전기적으로 접속하고, 광 접속자(20)의 선단부와 옵토 디바이스의 광 신호 단자가 광학적으로 접속한다. 이에 따라, 예를 들면, 전기 접속자(10)의 선단부에서 전기 신호가 옵토 디바이스에 입력되면서 동시에 옵토 디바이스에서 출력된 광 신호가 광 접속자(20)의 선단부에 입력되고, 검사 장치에 의해 광 신호가 검지된다. 이와 같이, 검사용 접속 장치는, 검사 장치를 검사 대상인 옵토 디바이스와 접속하는 프로브 카드로서 기능한다.
광 접속자(20)에는, 광 섬유 등이 적합하게 사용된다. 예를 들면, 옵토 디바이스의 광 신호 단자로부터, 광 신호 단자의 근방에 배치된 광 섬유의 단면에 광 신호가 입사한다. 다만, 광 섬유에 한정되지 않고, 광 도파로(導波路)를 갖는 광학 부품을 광 접속자(20)에 사용할 수 있다. 광　섬유 등의 광 도파로는, 모두 옵토 디바이스와 동등의 굴절률을 가지고 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 실리콘 포토닉스 디바이스에 대응시키기 위해서는, 광 접속자(20)도 실리콘의 굴절률에 맞춘 재료로 형성된다.
전기 접속자(10)에는, 도전성 재료로 이루어지는 프로브 등이 적합하게 사용된다. 전기 접속자(10)에는, 임의의 유형의 프로브를 사용할 수 있다.
메인 기판(60)에는, 메인 기판(60)보다도 강성이 높은 스티프너(stiffener)(50)가 고정되어 있다. 스티프너(50)는 메인 기판(60)이 휘지 않도록 검사용 접속 장치의 기계적 강도를 확보하면서 동시에 검사용 접속 장치의 각 구성 부품을 고정하는 지지체로서 사용되고 있다.
도 1에 나타낸 검사용 접속 장치에서는, 고정 볼트(91)에 의해 메인 기판(60)에 스티프너(50)가 고정되어 있다. 또한, 고정 볼트(92)에 의해 스티프너(50)에 트랜스포머(40)가 고정되어 있다. 이와 같이, 트랜스포머(40)가 메인 기판(60)에 고정되어 있고, 트랜스포머(40)와 메인 기판(60)은 일체화된 기판으로 인식할 수도 있다. 트랜스포머(40)에, 지지 볼트(93)에 의해 프로브 헤드(30)가 설치되어 있다.
위치 결정 핀(94)은, 예를 들면 프로브 헤드(30)의 하면을 옵토 디바이스의 주면과 평행하게 하기 위해서, 및 트랜스포머(40)에 대한 프로브 헤드(30)의 설치 각도를 조정하기 위해서 사용된다. 또한, 위치 결정 핀(94)은, 트랜스포머(40)에 배치된 배선 와이어(70)의 단부와 전기 접속자(10)의 상부와의 수평 방향과 위치를 맞춰 접속하기 위해서, 트랜스포머(40)에 대한 프로브 헤드(30)의 위치 결정을 하기 위해 사용된다.
상기와 같이, 프로브 헤드(30)는, 메인 기판(60)이나 트랜스포머(40)와 지지 볼트(93)나 위치 결정 핀(94)으로 설치되어 있다. 따라서, 프로브 헤드(30)는 메인 기판(60)으로부터 쉽게 착탈 가능하며, 메인터넌스가 용이하다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 프로브 헤드(30)는 상면에서 하면을 향하는 상하 방향을 따라서 서로 이격해서 배치되고, 각각을 전기 접속자(10)와 광 접속자(20)가 관통하는 복수의 가이드판을 갖는다. 도 2에 나타낸 프로브 헤드(30)는, 전기 접속자(10)의 선단부 주위에 배치된 바텀 가이드판(31)과, 전기 접속자(10)의 기단부 주위에 배치된 톱 가이드판(32)을 갖는다. 바텀 가이드판(31)의 외연 영역과 톱 가이드판(32)의 외연 영역 사이에 중공(中空) 영역(33)이 배치되어서, 톱 가이드판(32)과 바텀 가이드판(31) 사이에 중공 영역(330)이 구성되어 있다. 전기 접속자(10)와 광 접속자(20)를 지지하는 가이드판에는, 일정한 기계적 강도가 필요하다. 이때문에, 예를 들면 기계적 강도가 높고 또한 관통홀을 형성하기 쉬운 세라믹 판 등이, 가이드판에 적합하게 사용된다.
그리고 또한, 프로브 헤드(30)는, 바텀 가이드판(31)과 톱 가이드판(32) 사이에 배치된 제1 가이드 필름(34)과 제2 가이드 필름(35)을 갖는다(이하, 「가이드 필름(guide film)」으로 총칭함). 전기 접속자(10)와 광 접속자(20)는 가이드 필름을 관통한다. 제1 가이드 필름(34)은 바텀 가이드판(31)에 가깝게 배치되고, 제2 가이드 필름(35)은 바텀 가이드판(31)과 톱 가이드판(32)의 중간 부근에 배치되어 있다. 가이드 필름에는, 예를 들면, 수지 등의 필름이 가이드 필름으로 사용된다.
전기 접속자(10)와 광 접속자(20)는, 가이드판 및 가이드 필름에 각각 형성된 가이드구멍을 관통한다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 평면시에서, 동일한 전기 접속자(10)가 관통하는 톱 가이드판(32)의 위치와 바텀 가이드판(31)의 위치가 어긋나 있다(이하에 있어서, 「오프셋 배치(offset arrangement)」라고 함).
오프셋 배치에 의해, 중공 영역(330)의 내부에서 바텀 가이드판(31)과 톱 가이드판(32) 사이에서, 전기 접속자(10)는 탄성 변형에 의해 만곡해 있다. 그리고, 전기 접속자(10)가 옵토 디바이스에 접촉하면, 한층 더 만곡한 형상으로 전기 접속자(10)가 좌굴(座屈)해서, 소정의 압력으로 전기 접속자(10)가 옵토 디바이스에 가압된다. 이와 같이, 오프셋 배치에 의해 전기 접속자(10)와 옵토 디바이스를 안정적으로 접촉시킬 수 있다. 또한, 중공 영역(330)에 가이드 필름을 배치함으로써, 만곡한 상태의 전기 접속자(10)끼리 접촉하는 것 등을 방지할 수 있다.
실시형태에 따른 검사용 접속 장치에서는, 광 접속자(20)가, 프로브 헤드(30)가 갖는 복수의 가이드판 중 가장 하방에 배치된 바텀 가이드판(31)에 고착되어 있다. 예를 들면, 도 3에 나타내는 바와 같이, 바텀 가이드판(31)의 가이드구멍에 광 접속자(20)를 관통시킨 상태에서, 가이드구멍과 광 접속자(20)의 틈새에 수지(80)를 흘려 넣는다. 수지(80)가 경화함에 따라 광 접속자(20)가 바텀 가이드판(31)에 고착된다.
도 3에 나타낸 바텀 가이드판(31)에는, 전기 접속자(10)가 삽입되는 제1 가이드구멍(311)과, 광 접속자(20)가 삽입되는 제2 가이드구멍(312)이 형성되어 있다.
제1 가이드구멍(311)은, 전기 접속자(10)의 직경보다 내경이 큰 대경(大徑) 전기 가이드구멍(311a)과, 전기 접속자(10)의 직경과 같은 정도의 내경의 소경(小俓) 전기 가이드구멍(311b)을, 제1 가이드구멍(311)의 연신(延伸)방향으로 연결한 구성이다. 대경 전기 가이드구멍(311a)보다도 소경 전기 가이드구멍(311b)이 프로브 헤드(30)의 하면에 가까이 형성되고, 전기 접속자(10)의 선단부가 소경 전기 가이드구멍(311b)에 삽입되어 있다.
전기 접속자(10)는, 선단부부터 대경 전기 가이드구멍(311a) 측에서 삽입되기 때문에, 제1 가이드구멍(311)에 삽입하기 쉽다. 그 후, 전기 접속자(10)는 대경 전기 가이드구멍(311a)에 연통하는 소경 전기 가이드구멍(311b)에 삽입된다. 소경 전기 가이드구멍(311b)의 내경과 전기 접속자(10)의 직경이 같은 정도이므로, 전기 접속자(10)의 선단부의 정확한 위치 결정이 이루어진다. 즉, 대경 전기 가이드구멍(311a)과 소경 전기 가이드구멍(311b)을 연결한 제1 가이드구멍(311)에 의해, 전기 접속자(10)의 가이드구멍으로의 삽입 용이성과 선단부의 정확한 위치 결정을 달성할 수 있다.
제2 가이드구멍(312)은, 광 접속자(20)의 직경보다 내경이 큰 대경 광 가이드구멍(312a)과, 광 접속자(20)의 직경과 내경이 같은 정도의 소경 광 가이드구멍(312b)을, 제2 가이드구멍(312)의 연신 방향으로 연결한 구성이다. 대경 광 가이드구멍(312a)보다도 소경 광 가이드구멍(312b)이 프로브 헤드(30)의 하면에 가까이 형성되고, 광 접속자(20)의 선단부가 소경 광 가이드구멍(312b)에 삽입되어 있다.
광 접속자(20)는, 선단부부터 대경 광 가이드구멍(312a) 측에서 삽입되기 때문에, 제2 가이드구멍(312)에 삽입하기 쉽다. 그 후, 광 접속자(20)는, 대경 광 가이드구멍(312a)에 연통하는 소경 광 가이드구멍(312b)에 삽입된다. 그리고, 수지(80)에 의해 소경 광 가이드구멍(312b)의 내부에서 광 접속자(20)의 선단부가 고정된다. 소경 광 가이드구멍(312b)의 내경과 광 접속자(20)의 직경이 같은 정도이므로, 광 접속자(20)의 선단부의 정확한 위치 결정이 이루어진다. 즉, 대경 광 가이드구멍(312a)과 소경 광 가이드구멍(312b)을 연결한 제2 가이드구멍(312)에 의해, 광 접속자(20)의 가이드구멍으로의 삽입의 용이성과 선단부의 정확한 위치 결정을 달성할 수 있다.
이와 같이, 제1 실시형태에 따른 검사용 접속 장치에서는, 전기 접속자(10)와 광 접속자(20)는, 동일한 바텀 가이드판(31) 내에서 위치 맞춤이 이루어지므로 전기 접속자(10)와 광 접속자(20)의 선단부의 정확한 위치 맞춤을 단시간에 할 수 있는 장점이 있다.
또한, 접속 배선(41)이 배선 와이어(70)의 일부이어도 좋다. 즉, 배선 와이어(70)의 일부를 트랜스포머(40)에 형성한 관통홀에 삽입하고, 배선 와이어(70)의 선단부를 트랜스포머(40)의 하면에 노출시킨다. 그리고, 트랜스포머(40)와 프로브 헤드(30)의 설치시에, 배선 와이어(70)의 선단부와 프로브 헤드(30)의 상면에 노출되는 전기 접속자(10)의 기단부를 접속시킨다. 예를 들면, 트랜스포머(40)에 형성한 관통홀과 배선 와이어(70)의 틈새에 흘려 넣은 수지를 경화시키는 등 해서 배선 와이어(70)를 트랜스포머(40)에 고착해도 좋다. 이에 따라, 배선 와이어(70)의 선단부의 위치를 고정할 수 있다.
상기에 설명한 구성을 갖는 검사용 접속 장치에서는, 프로브 헤드(30)와 트랜스포머(40)가 착탈 자유롭다. 즉, 도 4에 나타내는 바와 같이, 전기 접속자(10)나 광 접속자(20)를 배치한 상태에서, 프로브 헤드(30)와 트랜스포머(40)를 이격시킬 수 있다. 이 때, 광 접속자(20)는 트랜스포머(40)에 고정되어 있지 않기 때문에, 프로브 헤드(30)를 트랜스포머(40)에서 떼어 냄에 따라 광 접속자(20)가 트랜스포머(40)에 형성된 관통홀의 내부를 슬라이딩한다.
이와 같이, 프로브 헤드(30)와 트랜스포머(40)가 착탈 자유로움에 따라, 검사용 접속 장치에서는 메인터넌스가 용이하다는 등의 효과를 얻을 수 있다. 예를 들면, 트랜스포머(40)에 광 접속자(20)를 관통시킨 상태에서, 프로브 헤드(30)의 수리나 교환 등이 가능하다. 이때문에, 메인터넌스에 소요되는 시간을 단축할 수 있다. 프로브 헤드(30)에서의 전기 접속자(10)의 교환은, 한 개 단위로 가능하다. 또한, 광 접속자(20)의 교환은, 광 접속자(20)가 고착된 바텀 가이드판(31)마다 교환이 가능하다.
그리고, 트랜스포머(40)와 프로브 헤드(30)의 설치시에는, 프로브 헤드(30)의 상면에 노출된 전기 접속자(10)의 기단부와 트랜스포머(40)의 하면에 배치된 접속 배선(41)의 한쪽의 단부가 전기적으로 접속한다.
그런데, 옵토 디바이스에 대향하는 광 접속자(20)의 선단부에는, 여러 형상을 채용 가능하다. 예를 들면, 코어(211)와 클래드(212)에 의해 구성된 광　섬유(21)를 광 접속자(20)에 사용한 경우, 광　섬유(21)의 선단부에 관해서 도 5(a)~도 5(b)에 나타낸 바와 같은 바리에이션을 채용 가능하다.
도 5(a)에 나타낸 형상은, 광　섬유(21)의 단면과 프로브 헤드(30)의 하면을 동일 평면으로 한 스트레이트 형상이다. 스트레이트 형상은, 프로브 헤드(30)의 가공이 가장 용이하다.
도 5(b)에 나타낸 형상은, 광　섬유(21)의 단면의 지름보다도 프로브 헤드(30)의 하면에 형성한 가이드구멍의 개구부의 지름을 좁게 한 플랜지가 있는 형상(flanged shape)이다. 플랜지가 있는 형상으로 함으로써, 광　섬유(21)의 선단부가 가이드구멍의 플랜지부에 맞닿아서 광　섬유(21)의 단면의 위치를 안정시킬 수 있다.
도 5(c) 및 도 5(d)에 나타낸 형상은, 광　섬유(21)의 단면을 곡면으로 한 경우이다. 도 5(c)에서는 프로브 헤드(30)의 하면에 형성한 가이드구멍의 개구부를 테이퍼 형상으로 하고, 도 5(d)에서는 프로브 헤드(30)의 가이드구멍의 개구부를 구면(球面)상으로 한다. 광　섬유(21)의 단면을 곡면으로 함으로써, 옵토 디바이스에서 출사되는 광을 광　섬유에 집광하기 쉽다.
또한, 도 6(a)~도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 주위에 코팅막(25)을 형성한 광　섬유(21)의 선단부가, 프로브 헤드(30)의 하면보다도 하방에 위치하도록 해도좋다. 도 6(a)에서는, 선단부가 스트레이트 형상의 광　섬유(21)가 관통하는 가이드구멍의 형상을, 하부를 좁힌 플랜지가 있는 형상으로 하고 있다. 이에 따라, 광섬유(21)의 주위에 형성한 코팅막(25)이 가이드구멍의 플랜지부에 부딪혀서 광　섬유(21)의 위치를 안정시킬 수 있다. 도 6(b)는, 선단부가 곡면의 광　섬유(21)에 코팅막(25)을 형성한 예이며, 이 경우에도 코팅막(25)이 가이드구멍의 플랜지부에 접촉한다. 이와 같이, 코팅막(25)은, 광　섬유(21)가 가이드구멍으로부터 빠지지 않도록 스토퍼로서 기능하고 있다. 코팅막(25)은, 예를 들면 수지막 등이다. 상기와 같이 광　섬유(21)를 프로브 헤드(30)로 고정하는 스토퍼로서 코팅막(25)을 사용함으로써, 광　섬유(21)를 프로브 헤드(30)에 수지로 고정하지 않는 구성도 가능하다. 코팅막(25)에 의해 광 섬유(21)가 프로브 헤드(30)에 밀착한다.
또한, 도 7(a)~도 7(b)에 나타내는 바와 같이, 주위에 코팅막(25)을 형성하지 않은 광　섬유(21)의 선단부가, 프로브 헤드(30)의 하면보다도 하방에 위치하도록 해도 좋다. 코팅막(25)이 없는 광　섬유(21)에서는, 광　섬유(21)의 외경을 작게 할 수 있기 때문에, 코팅막(25)을 형성한 광　섬유(21)보다도 협(狹) 피치화로 대응할 수 있다.
광　섬유(21)의 선단부를 프로브 헤드(30)의 하면보다도 하방으로 돌출시키지 않은 경우에는, 광　섬유(21)의 선단부를 옵토 디바이스에 접근해 가면, 프로브 헤드(30)가 옵토 디바이스에 간섭할 가능성이 있다. 한편, 도 6(a)~도 6(b) 및 도 7(a)~도 7(b)에 나타내는 바와 같이, 광　섬유(21)의 선단부를 프로브 헤드(30)의 하방으로 돌출시킴으로써, 프로브 헤드(30)에서 이격된 상태로, 광　섬유(21)의 선단부를 옵토 디바이스에 접근시킬 수 있다.
또한, 광　섬유(21)의 선단부를 렌즈화해도 좋다. 광　섬유(21)의 선단부의 사양에 따라서, 수지(80)에 의한 고착 방법이 선택된다. 광　섬유(21)를 프로브 헤드(30)에 고착하는 공정 후, 전기 접속자(10)를 프로브 헤드(30)에 삽입하기 전에 프로브 헤드(30)의 하면의 연마 가공을 실시할 수 있다.
또한, 도 8에 나타내는 바와 같이, 광 접속자(20)가 톱 가이드판(32)을 관통하는 가이드구멍(320)을, 인접한 복수의 광 접속자(20)로 공통으로 해도 좋다. 도 8은, 톱 가이드판(32)의 주면의 평면도이다.
실시형태에 따른 검사용 접속 장치는, 예를 들면, 이하와 같이 해서 옵토 디바이스의 검사에 사용된다. 이때, 도 9에 나타내는 바와 같이, 프로브 헤드(30)의 하면에서 선단 길이 T1만큼 전기 접속자(10)의 선단부가 연신하는 구성의 검사용 접속 장치에 대해서, 전기 접속자(10)와 옵토 디바이스의 위치 맞춤을 행한다. 선단 길이 T1는, 예를 들면 200μm 정도이다.
이 위치 맞춤은, 예를 들면, 옵토 디바이스가 탑재면에 탑재된 스테이지를, 탑재면과 평행한 방향으로 이동시키거나, 탑재면의 면법선 방향을 중심 축으로 해서 회전시키거나 해서 이루어진다. 이때, 스테이지에 배치된 CCD 카메라 등의 촬상 장치에 의해 검사용 접속 장치에 마련된 얼라인먼트 마크(alignment mark)를 촬영하면서 수행해도 좋다.
예를 들면, 스테이지에 배치된 촬상 장치에 의해 검사용 접속 장치에 설치된 얼라인먼트 마크의 촬영 화상이 얻어지면, 촬영 화상의 화상 처리에 의해 옵토 디바이스가 탑재된 스테이지와 검사용 접속 장치의 상대 위치 정보가 얻어진다. 이 상대 위치 정보를 기반으로, 전기 접속자(10)의 선단부가 옵토 디바이스의 전기 신호 단자에 접촉 가능한 위치가 되도록 스테이지의 위치나 방향이 조정된다.
그리고, 전기 접속자(10)의 선단부와 옵토 디바이스의 전기 신호 단자의 위치가 평면에서 보아 일치하고 있는 상태에서, 도 10에 나타내는 바와 같이, 전기 접속자(10)의 선단부와 옵토 디바이스(100)의 전기 신호 단자(도시생략)를 접촉시킨다. 이때, 전기 접속자(10)의 선단부와 광 접속자(20)의 선단부의 위치 관계가, 옵토 디바이스(100)의 전기 신호 단자와 광 신호 단자의 위치 관계에 대응하고 있기 때문에, 옵토 디바이스(100)의 광 신호 단자에 대응하는 위치에 광 접속자(20)가 배치된다.
이어서, 도 11에 나타내는 바와 같이, 옵토 디바이스(100)의 전기 신호 단자에 전기 접속자(10)가 소정의 침압(針壓)으로 가압되도록, 옵토 디바이스(100)와 검사용 접속 장치를 접근시킨다. 예를 들면, 전기 접속자(10)의 선단부를 옵토 디바이스(100)에 밀어붙이도록 오버드라이브(overdrive)를 인가한다.
이때, 광 접속자(20)의 선단부와 옵토 디바이스(100)의 광 신호 단자의 간격 T2이, 광 접속자(20)가 광 신호 단자와 광학적으로 접속되는 간격이도록, 옵토 디바이스(100)와 검사용 접속 장치를 접근시킨다. 광 접속자(20)의 선단부와 옵토 디바이스(100)의 간격은, 전기 접속자(10)의 선단 길이 T1의 설정이나 오버드라이브의 설정에 의해 일정 범위로 제어할 수 있다. 예를 들면, 전기 접속자(10)의 선단 길이 T1가 160μm이고, 60μm의 오버드라이브를 인가한 경우, 간격 T2은 100μm정도이다.
도 1에 나타낸 검사용 접속 장치에서는, 전기 접속자(10)와 광 접속자(20) 각각이 소정의 위치 정밀도로 프로브 헤드(30)에 배치되어 있다. 이때문에, 상기와 같이, 전기 접속자(10)를 옵토 디바이스(100)의 전기 신호 단자에 대해서 위치 맞춤을 함으로써, 광 접속자(20)에 대해서도 동시에 옵토 디바이스(100)의 광 신호 단자에 대해서 위치맞춤된다. 이때문에, 검사용 접속 장치와 옵토 디바이스의 위치 맞춤이 용이하다. 그리고 또한, 전기 접속자(10)와 옵토 디바이스(100)의 전기 신호 단자, 및 광 접속자(20)와 옵토 디바이스(100)의 광 신호 단자가, 동시에 소정의 위치 정밀도로 접속되기 때문에, 옵토 디바이스(100)에 대한 전기적 측정과 광학적 측정을 병행해서 수행할 수 있다.
이하에, 도 12에 나타내는 바와 같이, 전기 신호 단자(101)와 광 신호 단자(102)가 배치된 옵토 디바이스(100)에 대응하는 검사용 접속 장치에 대해서 설명한다. 도 12에 나타낸 옵토 디바이스(100)는, 전기 신호 단자(101)가 신호 입력 단자, 광 신호 단자(102)가 발광면인 VCSEL의 예이다.
웨이퍼 상태에서는, 복수의 옵토 디바이스(100)가 배열된다. 이때문에, 도 13에 나타내는 바와 같이, 전기 신호 단자(101)와 광 신호 단자(102)의 위치에 대응해서 각각 형성된 전기 접속자용 가이드구멍(301)과 광 접속자용 가이드구멍(302)을 포함하는 유닛(310)이 배열된 프로브 헤드(30)를 준비한다. 도 13은, 바텀 가이드판(31)의 평면도이다. 하나의 유닛(310)은 하나의 옵토 디바이스(100)에 대응하고 있다. 즉, 프로브 헤드(30)는, 단일의 옵토 디바이스(100)의 전기 신호 단자와 광 신호 단자 각각에 전기 접속자(10)의 선단부와 광 접속자(20)의 선단부를 대응시키는 유닛(310)을 복수 배열한 구성을 갖는다.
프로브 헤드(30)의 가이드판 및 가이드 필름에 형성된 가이드구멍에, 전기 접속자(10)와 광 접속자(20)를 삽입한다. 이에 따라, 전기 접속자(10)와 광 접속자(20)의 선단부의 위치가 결정된다.
통상적으로, 옵토 디바이스(100)는, 웨이퍼 상태에 있어서 격자 형상으로 배열되어 있다. 따라서, 유닛(310)의 위치를 격자 형상으로 배열된 옵토 디바이스(100)의 위치에 맞추는 것이 일반적이다. 하지만, 유닛(310)의 배치를 웨이퍼 상태에서의 옵토 디바이스(100)의 배열 방법에 따라서 배치할 수도 있다. 도 14(a)~도 14(e)에 유닛(310)의 배치의 바리에이션을 나타낸다.
예를 들면, 도 14(a)에 나타내는 바와 같이, X방향과 Y방향으로 유닛(310)이 인접해서 배열된다. 혹은, 도 14(b)에 나타내는 바와 같이, X방향으로는 인접하고, Y방향으로는 틈새를 개재해서 유닛(310)이 배치된다. 또한, 도 14(c)에 나타내는 바와 같이, X방향에는 틈새를 개재하고, Y방향에는 인접하여 유닛(310)이 배치된다.
또는, 도 14(d)에 나타내는 바와 같이, X방향 및 Y방향에 틈새를 개재하여 유닛(310)이 배치되거나, 도 14(e)에 나타내는 바와 같이, 평면시에서 경사지게 유닛(310)이 배열되기도 한다.
이상에 설명한 바와 같이, 실시형태에 따른 검사용 접속 장치에서는, 전기 접속자(10)의 선단부와 광 접속자(20)의 선단부가, 정확하게 접속하도록 소정의 위치 정밀도로 프로브 헤드(30)에 설치되어 있다. 전기 접속자(10)와 광 접속자(20)의 위치 관계를 옵토 디바이스의 신호 단자의 위치 관계와 정확히 대응시킴으로써, 옵토 디바이스의 전기 신호 단자와 전기 접속자(10)의 위치 맞춤을 행함으로써, 광 접속자(20)를 옵토 디바이스의 광 신호 단자에 위치 맞춤할 수 있다. 이와 같이, 실시형태에 따른 검사용 접속 장치에 따르면, 옵토 디바이스의 위치 맞춤이 용이하다. 또한, 하나의 유닛(310)에 전기 접속자(10)와 광 접속자(20)를 배치함으로써 옵토 디바이스의 전기적 측정과 광학적 측정을 병행해서 수행할 수 있다.
또한, 실시형태에 따른 검사용 접속 장치에서는, 광 접속자(20)가, 프로브 헤드(30)에 고착되고, 트랜스포머(40)에는 고착되지 않고서 관통한다. 한편, 프로브 헤드(30)의 상면에 노출되는 전기 접속자(10)의 기단부와, 트랜스포머(40)의 하면에 배치된 접속 배선(41)의 단부가, 전기적으로 접속한다. 이러한 구성에 의해, 프로브 헤드(30)와 트랜스포머(40)가 착탈 자유롭다. 따라서, 검사용 접속 장치의 메인터넌스가 용이하다.
(그 밖의 실시형태)
상기와 같이 본 발명은 실시형태에 따라서 기재했지만,이 개시의 일부를 이루는 논술 및 도면은 본 발명을 한정하는 것이라고 이해해서는 안 된다. 이 개시로부터 당업자에게는 다양한 대체 실시형태, 실시 예 및 운용 기술이 명확해질 것이다.
예를 들면, 상기에서는 트랜스포머(40)의 내부에 배치되는 접속 배선(41)이 배선 와이어(70)의 일부인 구성을 나타냈다. 그러나, 트랜스포머(40)에, MLO (Multi-Layer Organic)나 MLC(Multi-Layer Ceramic) 등의 다층 배선 기판을 사용해도 좋다. 접속 배선(41)을 도전층으로서 형성한 배선 기판을 트랜스포머(40)에 사용함으로써, 전기 접속자(10)의 기단부와 접속하는 접속 배선(41)의 한쪽의 단부의 간격보다도, 배선 와이어(70)와 접속하는 접속 배선(41)의 다른 쪽의 단부의 간격을 넓힐 수 있다. 이에 따라, 배선 와이어(70)의 상호 간격을 넓히는 것이 용이해진다. 또한, 트랜스포머(40)에 배선 기판을 사용하는 경우에는, 배선 기판을 광 접속자(20)가 관통하기 위한 관통홀을, 접속 배선(41)이 배치되어 있지 않은 영역에 형성한다.
또한, 전기 접속자(10)에는, 프로브 헤드(30)의 내부에서 굴곡하는 프로브 대신에 스프링 핀을 사용해도 좋다.
이와 같이, 본 발명은 여기에서는 기재하지 않은 다양한 실시형태 등을 포함 하는 것은 물론이다.

Claims (10)

  1. 전기 신호를 전반(transmit)하는 전기 신호 단자와 광 신호를 전반하는 광 신호 단자를 갖는 반도체 소자의 검사에 사용되는 검사용 접속 장치이며,
    상기 전기 신호 단자와 전기적으로 선단부가 접속하는 전기 접속자와,
    상기 광 신호 단자와 광학적으로 선단부가 접속하는 광 접속자와,
    상기 전기 접속자 및 상기 광 접속자를 각각의 선단부가 하면에 노출된 상태로 유지하고, 상면에 상기 전기 접속자의 기단부가 노출되며, 또 상기 광 접속자의 선단부가 고정되도록 상기 광 접속자가 고착된 프로브 헤드와,
    접속 배선이 내부에 배치되고, 상기 프로브 헤드의 상면에 노출되는 상기 전기 접속자의 기단부와 전기적으로 접속하는 상기 접속 배선의 한쪽의 단부가 하면에 배치되며, 또 상기 광 접속자가 슬라이딩 자유롭게 관통하는 트랜스포머(transformer)를, 구비하고,
    상기 프로브 헤드의 하면에서의 상기 전기 접속자의 선단부와 상기 광 접속자의 선단부의 위치 관계가, 상기 반도체 소자의 상기 전기 신호 단자와 상기 광 신호 단자의 위치 관계에 대응하고,
    상기 광 접속자가, 상기 프로브 헤드와 상기 트랜스포머를 연속적으로 관통하고 있는 것을 특징으로 하는 검사용 접속 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로브 헤드가, 단일의 상기 반도체 소자의 상기 전기 신호 단자와 상기 광 신호 단자의 각각에 상기 전기 접속자의 선단부와 상기 광 접속자의 선단부를 대응시키는 유닛을 복수 배열한 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 검사용 접속 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 프로브 헤드와 상기 트랜스포머가 착탈 자유롭게 구성되고,
    상기 트랜스포머와 상기 프로브 헤드의 설치시에, 상기 프로브 헤드의 상면에 노출된 상기 전기 접속자의 기단부와 상기 트랜스포머의 하면에 배치된 상기 접속 배선의 한쪽의 단부가 전기적으로 접속하는 것을 특징으로 하는 검사용 접속 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 프로브 헤드가, 각각을 상기 전기 접속자와 상기 광 접속자가 관통하는, 상하 방향을 따라서 서로 이격해서 배치된 복수의 가이드판을 가지며,
    상기 복수의 가이드판 중 가장 하방에 배치된 바텀 가이드판에 상기 광 접속자가 고착되어 있는 것을 특징으로 하는 검사용 접속 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 광 접속자가 수지에 의해 상기 바텀 가이드판에 형성된 가이드구멍에서 고착되어 있는 것을 특징으로 하는 검사용 접속 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 바텀 가이드판에 상기 전기 접속자가 관통하는 제1 가이드구멍이 형성되고,
    상기 제1 가이드구멍이, 상기 전기 접속자의 직경보다 내경이 큰 대경(大徑) 전기 가이드구멍과 상기 전기 접속자의 직경과 같은 정도의 내경의 소경(小徑) 전기 가이드구멍을 상기 제1 가이드구멍의 연신(延伸) 방향으로 연결한 구성이며,
    상기 대경 전기 가이드구멍보다도 상기 소경 전기 가이드구멍이 상기 프로브 헤드의 하면에 가까이 형성되고, 상기 전기 접속자의 선단부가 상기 소경 전기 가이드구멍에 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 검사용 접속 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 바텀 가이드판에 상기 광 접속자가 관통하는 제2 가이드구멍이 형성되고,
    상기 제2 가이드구멍이, 상기 광 접속자의 직경보다 내경이 큰 대경 광 가이드구멍과 상기 광 접속자의 직경과 같은 정도의 내경의 소경 광 가이드구멍을 상기 제2 가이드구멍의 연신 방향으로 연결한 구성이며,
    상기 대경 광 가이드구멍보다도 상기 소경 광 가이드구멍이 상기 프로브 헤드의 하면에 가까이 형성되고, 상기 광 접속자의 선단부가 상기 소경 광 가이드구멍에 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 검사용 접속 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광 접속자가 광 섬유인 것을 특징으로 하는 검사용 접속 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 트랜스포머의 내부에 배치된 상기 접속 배선과 연결하는 배선 와이어와,
    상기 배선 와이어를 통해서 상기 접속 배선과 전기적으로 접속하는 전기 단자 및 상기 광 접속자의 기단부가 연결되는 광 단자가 배치된 메인 기판을
    더 구비하는 것을 특징으로 하는 검사용 접속 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 접속 배선이 상기 배선 와이어의 일부인 것을 특징으로 하는 검사용 접속 장치.
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