KR20110044143A - 전기적 접속장치 및 이를 이용하는 시험장치 - Google Patents

전기적 접속장치 및 이를 이용하는 시험장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 칩 유닛 및 프로브 유닛과 접속 유닛을 해제 가능하게 견고히 결합하기 위한 것이다. 전기적 접속장치는, 복수의 전자부품을 칩 지지체의 위쪽에 배치한 칩 유닛과, 복수의 접촉자를 프로브 지지체의 아래쪽에 배치한 프로브 유닛과, 칩 유닛 및 프로브 유닛의 사이에 배치된 접속 유닛으로서, 칩 유닛 및 프로브 유닛을 전기적으로 접속하는 복수의 접속부재를 접속부재 지지체에 배치한 접속 유닛을 포함한다. 칩 유닛과 프로브 유닛과 접속 유닛은 진공적으로 결합되어 있다.

Description

전기적 접속장치 및 이를 이용하는 시험장치{Electrical Connecting Apparatus and Testing System Using the Same}
본 발명은, 반도체 집적회로의 시험에 이용하는 전기적 접속장치 및 시험장치에 관한 것으로, 특히 웨이퍼에 형성된 미절단의 다수의 집적회로를 1회로 또는 여러차례 나누어 시험하는 장치에 적절한 전기적 접속장치 및 시험장치에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼에 형성된 미절단의 다수의 집적회로(즉, 피검사체)를 1회로 또는 여러차례 나누어 시험하는 장치는, 일반적으로 피검사체를 윗면에 받는 척 톱을 갖춘 검사 스테이지와, 피검사체를 외부의 전기회로에 접속하는 척 톱의 위쪽에 배치된 전기적 접속장치를 갖추고 있다.
그와 같은 전기적 접속장치의 하나로서, 칩 지지체와 상기 칩 지지체의 위쪽에 배치된 복수의 테스트 칩을 갖춘 칩 유닛과, 상기 칩 유닛으로부터 아래쪽으로 간격을 둔 프로브 유닛으로서, 프로브 지지체와 상기 프로브 지지체의 아래쪽에 배치된 복수의 접촉자를 갖춘 프로브 유닛과, 상기 칩 유닛 및 상기 프로브 유닛의 사이에 배치된 접속 유닛으로서, 핀 지지체와 상기 핀 지지체를 상하방향으로 관통하여 상단 및 하단이 각각 상기 핀 지지체의 위쪽 및 아래쪽으로 돌출 가능한 복수의 접속 핀을 갖춘 접속 유닛을 갖춘 것이 있다(특허문헌 1 및 2).
상기 종래기술에 있어서, 각 테스트 칩은, 외부의 전기회로에 접속되어, 피검사체의 전기적 시험에 이용하는 전기신호를 발생함과 동시에, 피검사체로부터의 응답신호를 받아, 응답신호를 처리하는 기능을 갖는다. 이 때문에, 종래기술에 의하면, 테스트 칩의 기능을 갖춘 복수의 회로를 배치한 복수의 배선기판을 필요로 하지 않기 때문에, 종래기술보다 이전에 필요하던 테스트 헤드가 현저하게 소형화하여, 시험장치가 싸진다.
그러나 상기 종래기술은, 칩 유닛, 프로브 유닛 및 접속 유닛을 그들의 두께방향으로 겹치고 있는데 지나지 않아, 그들 3개의 유닛을 결합하고 있지 않고, 그들 3개의 유닛을 지지 유닛에 지지시키고도 있지 않다.
특허문헌 1: 일본 특표평10-510682호 공보 특허문헌 2: 일본 특개평11-251383호 공보
본 발명은, 칩 유닛 및 프로브 유닛과 접속 유닛을 해제 가능하게 견고히 결합하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른, 피검사체와 외부장치를 전기적으로 접속하는 전기적 접속장치는, 칩 지지체와 상기 칩 지지체의 위쪽에 배치된 복수의 전자부품을 갖춘 칩 유닛과, 상기 칩 유닛으로부터 아래쪽으로 간격을 둔 프로브 유닛으로서, 프로브 지지체와 상기 프로브 지지체의 아래쪽에 배치된 복수의 접촉자를 갖춘 프로브 유닛과, 상기 칩 유닛과 상기 프로브 유닛과의 사이에 배치된 접속 유닛으로서, 접속부재 지지체와 상기 칩 유닛 및 상기 프로브 유닛을 전기적으로 접속하도록 상기 접속부재 지지체에 지지된 복수의 접속부재를 갖춘 접속 유닛과, 상기 칩 유닛과 상기 접속 유닛과의 사이에 배치되고, 상기 칩 유닛과 상기 접속 유닛과의 사이의 제1 공간을 외부로부터 폐색(閉塞)하는 제1 실(seal) 부재와, 상기 프로브 유닛과 상기 접속 유닛과의 사이에 배치되고, 상기 프로브 유닛과 상기 접속 유닛과의 사이의 제2 공간을 외부로부터 폐색하는 제2 실 부재와, 상기 제1 및 제2 공간을 흡인장치에 각각 접속하는 제1 및 제2 흡인 접속부를 포함한다.
상기 칩 유닛, 상기 프로브 유닛 및 상기 접속 유닛의 어느 하나는, 그 전기적 접속장치를 이용하는 시험장치에 갖추어진 지지 베이스에 지지되는 피지지부를 갖출 수 있다.
상기 제1 흡인 접속부는 상기 칩 유닛에 설치되어 상기 제1 공간으로 연결된 제1 구멍을 갖고, 상기 제2 흡인 접속부는 상기 프로브 유닛에 설치되어 상기 제2 공간으로 연결된 제2 구멍을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전기적 접속장치는, 상기 제1 및 제2 흡인 접속부와 상기 흡인장치와의 사이에 각각 배치된 제1 및 제2 밸브로서, 상기 제1 및 제2 흡인 접속부와 상기 흡인장치와의 사이의 흡인통로를 각각 해제 가능하게 폐쇄하는 제1 및 제2 밸브를 더 포함할 수 있다.
게다가, 본 발명에 따른 전기적 접속장치는, 상기 전자부품을 덮도록 상기 칩 유닛의 위에 배치된 커버를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전기적 접속장치는, 상기 칩 유닛 및 상기 프로브 유닛을 상기 접속 유닛에 대하여 위치를 정하는 위치결정 핀을 더 포함할 수 있다.
상기 칩 유닛은, 상기 칩 지지체의 위쪽에 간격을 두고 배치된 제2 칩 지지체와, 상기 제2 칩 지지체의 위쪽에 배치된 복수의 제2 전자부품을 갖출 수 있다.
각 접속부재는, 상기 접속부재 지지체를 상하방향으로 관통하는 접속 핀을 포함할 수 있고, 상기 칩 지지체는, 상기 전자부품이 위쪽에 배치된 칩 기판과, 상기 칩 기판이 배치된 제1 개구를 갖는 제1 링(ring)을 갖출 수 있고, 상기 프로브 지지체는, 상기 접촉자가 아래쪽에 배치된 프로브 기판과, 상기 프로브 기판이 배치된 제2 개구를 갖는 제2 링을 갖출 수 있고, 상기 접속부재 지지체는, 상기 접속 핀이 상하방향으로 관통하는 상태로 배치된 판상의 핀 홀더와, 상기 핀 홀더가 배치된 제3 개구를 갖는 제3 링을 갖출 수 있다. 상기 제1 실 부재는 상기 제1 및 제3 링 사이에 배치되어 있어도 좋고, 상기 제2 실 부재는 상기 제2 및 제3 링 사이에 배치되어 있어도 좋다.
상기 제1 링은, 상기 칩 지지체, 상기 접속부재 지지체 및 상기 프로브 지지체를 거쳐 상하방향으로 연장하는 가상축선의 주위를 연장하는 링(ring)부와, 상기 링부로부터 상기 가상축선을 향해 연장하고, 상기 링부의 중심부에서 서로 결합된 복수의 직선부를 갖출 수 있고, 상기 핀 홀더는, 상기 링부 및 서로 이웃하는 상기 직선부에 의해 형성되는 각 공간에 배치된 부채형의 판상을 한 복수의 핀 지지편(片)으로서, 각각 복수의 상기 접속 핀을 지지하는 복수의 핀 지지편을 포함할 수 있다.
각 접속 핀은, 상기 핀 홀더를 상하방향으로 관통하는 주체(主體)부와, 상기 주체부의 상단에 일체로 이어지고, 상기 핀 홀더로부터 위쪽으로 돌출하는 상부 침선부와, 상기 주체부의 하단에 일체로 이어지고, 상기 핀 홀더로부터 아래쪽으로 돌출하는 하부 침선부를 갖출 수 있다.
각 접속 핀은, 상하방향으로 간격을 둔 한쌍의 핀 부재, 및 양 핀 부재의 사이에 배치되어 상기 양 핀 부재에 그들의 선단부가 각각 상기 핀 지지체로부터 위쪽 및 아래쪽으로 돌출하는 방향으로 힘을 가하는 스프링 부재를 갖춘 포고핀을 포함할 수 있고, 게다가 상기 접속부재 지지체는, 상기 핀 홀더의 상하면의 각각에 배치된 전기 절연성의 시트 부재로서, 상기 핀 부재의 선단부가 상기 시트 부재로부터 돌출하는 것을 허락하는 구멍을 갖는 시트 부재를 갖출 수 있다.
각 전자부품은, 피검사체의 전기적 시험에 이용하는 전기신호를 발생함과 동시에, 피검사체로부터의 응답신호를 받아, 처리하는 집적된 테스트 칩을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 시험장치는, 상기와 같은 전기적 접속장치와, 상기 전기적 접속장치를 지지하는 지지 베이스와, 피검사체를 상기 전기적 접속장치 쪽에 받도록 상기 전기적 접속장치의 아래쪽에 배치된 척 톱을 갖춘 검사 스테이지를 포함한다.
게다가 본 발명에 따른 시험장치는, 상기 검사 스테이지와 상기 전기적 접속장치와의 사이에 배치되고, 상기 검사 스테이지와 상기 전기적 접속장치와의 사이의 제3 공간을 외부로부터 폐색하는 제3 실 부재와, 상기 제3 공간을 흡인장치에 접속하는 제3 흡인 접속부를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 칩 유닛과 프로브 유닛과 접속 유닛은, 접속 유닛과 칩 유닛 및 프로브 유닛과의 사이의 제1 및 제2 공간이 진공장치와 같은 흡인장치에 의해 흡인됨으로써, 진공적으로 흡착되어, 해제 가능하게 견고히 결합된다.
도1은 본 발명에 따른 시험장치의 한 실시예를 나타내는 정면도로서, 지지 베이스를 단면으로 나타낸 정면도이다.
도2는 본 발명에 따른 전기적 접속장치의 한 실시예를 나타내는 단면도이다.
도3은 전기적 접속장치의 결합부 및 그 근방을 확대한 단면도이다.
도4는 전기적 접속장치를 분해하여 나타낸 종단면도이다.
도5는 전기적 접속장치에서 이용하는 칩 기판을 비스듬히 위쪽에서 본 사시도이다.
도6은 전기적 접속장치에서 이용하는 칩 기판을 비스듬히 아래쪽에서 본 사시도이다.
도7은 전기적 접속장치에서 이용하는 핀 홀더의 평면도이다.
도8은 전기적 접속장치에서 이용하는 프로브 기판을 비스듬히 아래쪽에서 본 사시도이다.
도9는 전기적 접속장치 및 척 톱의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도10은 칩 유닛의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.
도11은 다른 접속 핀을 이용한 접속 유닛의 일부를 나타낸 종단면도이다.
도12는 접속 유닛의 다른 실시예를 나타낸 평면도이다.
[용어에 대해서]
본 발명에 있어서는, 도1 내지 도4에 있어서, 상하방향을 상하방향 또는 Z방향이라 하고, 좌우방향을 좌우방향 또는 X방향이라 하고, 종이 뒷방향을 전후방향 또는 Y방향이라 한다. 그러나 그들 방향은, 칩 유닛, 프로브 유닛 및 접속 유닛을 시험장치에 설치한 상태에서의 그들 유닛의 자세에 따라 다르다.
그 때문에, 본 발명에 따른 전기적 접속장치는, 그들 3개의 유닛이 프레임과 같은 지지부재에 설치된 상태에서, 본 발명에서 말하는 상하방향이 실제로 상하방향이 되는 상태, 상하 반대로 되는 상태, 경사방향이 되는 상태 등, 어느 방향이 되는 상태로 사용해도 좋다.
[제1 실시예]
도1을 참조하면, 시험장치(10)는, 원판상의 반도체 웨이퍼(12)에 형성된 미절단의 다수의 집적회로(도시하지 않음)를 피검사체로 하고, 그들 집적회로를 1회 또는 여러차례 나누어 동시에 검사 즉 시험한다. 시험장치(10)에 의한 전기적 시험의 대상물인 각 집적회로는, 패드 전극과 같은 복수의 전극(도시하지 않음)을 윗면에 갖는다.
시험장치(10)는, 지지 유닛(20)과, 지지 유닛(20)에 지지되고, 웨이퍼(12)를 받는 검사 스테이지(22)와, 스테이지(22)의 위쪽에 위치하도록 지지 유닛(20)에 지지되고, 웨이퍼(12)에 대한 전기신호를 주고받는 프로브 카드 즉 전기적 접속장치(24)와, 각종 전기회로를 갖춘 외부장치(26)(도2 참조)를 포함한다.
지지 유닛(20)은, XY방향으로 연장하는 베이스 판(30)의 XY방향으로 간격을 둔 복수 개소의 각각에 지주(32)를 위쪽으로 연장하는 상태로 설치하고, 판상의 지지 베이스(34)를 그들 지주(32)의 상단부에 베이스 판(30)과 평행하게 설치하고 있다.
지지 베이스(34)는, 전기적 접속장치(24)를 받아들이는 원형의 개구(36)를 갖는다. 개구(36)의 주위에 있어서, 개구(36)를 규정하는 가장자리(緣部)는, 전기적 접속장치(24)를 받아 지지하는 상향 단부(段部)(38)로 되어 있다.
검사 스테이지(22)는, 웨이퍼(12)를 해제 가능하게 진공적으로 흡착하는 복수의 흡착 홈을 갖는 척 톱(40)을 스테이지 이동기구(42)의 상부에 지지시키고, 척 톱(40)을, 스테이지 이동기구(42)에 의해, XYZ 방향으로 즉 3차원적으로 이동시킴과 동시에, 상하방향으로 연장하는 가상의 θ축선(52)의 주위로 각도적으로 회전시키는 공지의 기구이다.
이 때문에, 웨이퍼(12)는 전기적 시험에 앞서, 검사 스테이지(22)에 해제 가능하게 진공적으로 흡착된 상태로, 전후, 좌우 및 상하방향으로, 3차원적으로 이동됨과 동시에, θ축선(52)의 주위로 각도적으로 회전되어, 집적회로의 각 전극이 판상의 접촉자(44)의 침선에 접촉 가능하게 위치 결정된다.
전기적 접속장치(24)는, 원판상을 한 부품 유닛 즉 칩 유닛(46)과, 복수의 접촉자(44)를 갖춘 원판상의 프로브 유닛(48)과, 그들 양 유닛(46, 48)의 내부 배선을 전기적으로 접속하는 원판상의 접속 유닛(50)을 포함한다.
전기적 접속장치(24)는, 그들 3개의 유닛(46, 48, 50)을 두께방향으로 서로 겹쳐 해제 가능하게 진공적으로 결합해 있고, 또 전체적으로 θ축선(52)을 중심으로 하는 원판상의 형상을 갖는다.
상기의 전기적 접속장치(24)의 상세에 대해서, 도2 내지 도8을 참조하여 더 설명한다.
칩 유닛(46)은, 각각 전자부품으로서 작용하는 복수(M)의 테스트 칩(56)을 원판상의 칩 지지체(58)의 위쪽에 배치하고 있다. 각 테스트 칩(56)은, 동시에 시험 가능한 복수(N)의 피검사체(집적회로)의 하나에 대응되어 있다.
또, 각 테스트 칩(56)은, 대응하는 각 피검사체의 전기적 시험에 이용하는 전기신호를 발생하고, 또 대응하는 각 피검사체로부터의 응답신호를 받아 처리하도록 반도체 웨이퍼에 형성된 집적회로를 절단하여 형성된 집적회로 칩이고, 대응하는 각 피검사체의 전기적 시험을 실행한다.
도2 내지 도6을 참조하면, 칩 지지체(58)는, 복수의 테스트 칩(56)이 윗면에 배치된 원판상의 칩 기판(60)과, 칩 기판(60)의 주위를 연장하는 링(62)을 갖춘다. 또, 칩 기판(60)은, 칩 기판(60)의 상하면이 각각 상하로 노출하는 상태로 링(62)의 개구(62a)(도3 및 4 참조)에 받아들여져 있다.
칩 기판(60)은, 유리함유 에폭시, 폴리이미드와 같은 수지, 세라믹, 그들의 적층체 등, 전기절연재료로 원판상으로 형성된 다층 배선기판이고, 또 다수의 내부 배선(64)을 가짐과 동시에, 테스트 칩(56)의 전극에 접속된 다수의 접속 랜드(도시하지 않음)를 윗면에, 또 다수의 다른 접속 랜드(66)를 아래면에 각각 갖고, 게다가 복수의 커넥터(68)를 윗면에 갖는다.
다수의 내부 배선(64) 중, 복수의 내부 배선(64)의 상단부는 테스트 칩(56)의 전극에 접속된 도시하지 않은 상기한 접속 랜드에 접속되어 있고, 남은 복수의 내부 배선(64)의 상단부는 커넥터(68)의 단자에 접속되어 있다. 각 내부 배선(64)의 하단부는 접속 랜드(66)에 접속되어 있다. 각 커넥터(68)에는, 도1 및 2에 나타난 바와 같이, 외부장치(26)에 전기적으로 접속되는 다른 커넥터(70)가 결합된다.
링(62)은, 판상의 링이고, 또 상단부에서 안쪽으로 돌출하는 내향 플랜지부(62b)를 상단 안쪽에 갖고 있음과 동시에, 상하방향으로 관통하는 위치결정 구멍(62c)을 둘레방향으로 간격을 둔 복수 개소의 각각에 갖는다.
칩 기판(60)과 링(62)은, 칩 기판(60)의 윗면 바깥둘레가 플랜지부(62b)의 아래면에 눌려 기밀성이 유지된 상태로, 그리고 링(62)이 칩 기판(60)의 주위를 동축적으로 연장한 상태로, 복수의 나사부재(도시하지 않음)에 의해 분리 가능하게 결합되어 있다. 그러나 칩 기판(60)의 윗면 바깥둘레와 플랜지부(62b)의 아래면을 접착제에 의해 기밀성을 유지한 상태로 결합해도 좋다.
도2 내지 4 및 도8을 참조하면, 프로브 유닛(48)은 복수의 접촉자(44)를 원판상의 프로브 지지체(72)의 아래쪽에 배치하고 있다. 프로브 지지체(72)는, 복수의 접촉자(44)가 아래면에 배치된 원판상의 프로브 기판(74)과, 프로브 기판(74)의 주위를 연장하는 링(76)을 갖추고, 또 프로브 기판(74)을, 그 상하면이 각각 상하로 노출하는 상태로 링(76)의 개구(76a)에 받아들이고 있다.
프로브 기판(74)은, 칩 기판(60)과 마찬가지로, 유리함유 에폭시, 폴리이미드와 같은 수지, 세라믹, 그들의 적층체 등, 전기절연재료로 칩 기판(60)과 거의 같은 직경 치수를 갖는 원판상으로 형성된 배선기판이고, 또 다수의 내부 배선(78)을 가짐과 동시에, 복수의 접속 랜드(80)(도3 참조)를 윗면에, 또 복수의 프로브 랜드(82)(도3 참조)를 아래면에 각각 갖는다.
각 접촉자(44)는, 특개2006-337080호 공보, 특개2007-113946호 공보, 특개2009-115477호 공보에 기재되어 있는, 상하방향으로 연장하는 좌부(座部)(설치영역), 상기 좌부의 하단부에서 X방향 또는 Y방향으로 연장하는 암 영역, 및 상기 암 영역의 선단부에서 아래쪽으로 돌출하는 침선영역을 갖춘 공지의 것이다.
각 접촉자(44)는, 암 영역이 X방향 또는 Y방향으로 연장하고, 침선영역이 아래쪽으로 돌출한 상태로, 좌부의 상단부에서 프로브 랜드(82)에 캔틸레버 형상으로, 납땜, 용접 등의 적절한 방법에 의해 고정되어 있다. 각 내부 배선(78)의 상단부 및 하단부는, 각각 접속 랜드(80) 및 프로브 랜드(82)에 접속되어 있다.
링(76)은, 링(62)과 마찬가지로, 판상의 링이고, 또 하단부에서 안쪽으로 돌출하는 내향(內向) 플랜지부(76b)를 하단 안쪽에 갖고 있음과 동시에, 상하방향으로 관통하는 위치결정 구멍(76c)을 둘레방향으로 간격을 둔 복수 개소의 각각에 갖는다.
프로브 기판(74)과 링(76)은, 칩 기판(60) 및 링(62)의 결합과 마찬가지로, 프로브 기판(74)의 아래면 바깥둘레가 플랜지부(76b)의 윗면에 눌려 기밀성이 유지된 상태로, 그리고 링(76)이 프로브 기판(74)의 주위를 동축적으로 연장한 상태로, 복수의 나사부재(도시하지 않음)에 의해 분리 가능하게 결합되어 있다. 그러나 프로브 기판(74)의 아래면 바깥둘레와 플랜지부(76b)의 윗면을 접착제에 의해 기밀성을 유지한 상태로 결합해도 좋다.
도 2, 3, 4 및 7에 나타낸 바와 같이, 접속 유닛(50)은, 접속 랜드(66 및 80)를 전기적으로 접속하는 다수의 접속 핀(86)을 원판상의 핀 지지체(88)에 지지시키고 있다. 핀 지지체(88)는, 접속 핀(86)을, 그들 접속 핀(86)이 원판상의 핀 홀더(90)를 상하방향으로 관통하는 상태로 핀 홀더(90)에 지지시키고, 핀 홀더(90)를 판상의 링(92)의 개구(92a)에 받아들이고 있다.
핀 홀더(90) 및 링(92)은, 각각 상향 단부 및 하향 단부를 바깥둘레 및 안쪽둘레에 갖고 있고, 또 그들 단부가 서로 눌려 기밀성이 유지된 상태로, 그리고 링(92)이 핀 홀더(90)의 주위에 동축적으로 위치한 상태로, 복수의 나사부재(도시하지 않음)에 의해 분리 가능하게 결합되어 있다. 그러나 상기한 양 단부를 접착제에 의해 기밀성을 유지한 상태로 결합해도 좋다.
각 접속 핀(86)은, 도전성 재료에 의해 세선(細線)상 또는 판상으로 제작되어 있고, 또 핀 홀더(90)를 두께방향으로 관통하는 주부(主部)와, 주부의 상부에 일체로 이어지는 횡U자상의 상부 침선부와, 주부의 하부에 일체로 이어지는 횡U자상의 하부 침선부를 갖고 있다. 상부 침선부의 상단부 및 하부 침선부의 하단부는, 각각 핀 홀더(90)로부터 위쪽 및 아래쪽으로 돌출되어 있다.
링(92)은, 링(62)과 마찬가지로, 판상의 링이고, 또 상하방향으로 돌출하는 위치결정 핀(94)을 둘레방향으로 간격을 둔 복수 개소의 각각에 갖는다. 각 위치결정 핀(94)은, 위치결정 구멍(62c 및 76c)의 어느 하나에 대응되어 있고, 또 대응하는 위치결정 구멍(62c 또는 76c)에 삽입되어 있다.
이에 의해, 칩 유닛(46) 및 프로브 유닛(48)은, 접속 유닛(50)에 대하여 위치 결정되어, 각 접속 핀(86)이 대응하는 랜드(66 및 80)에 접촉한 바른 위치 관계로 조합됨과 동시에, θ축선(52)을 공통의 중심 축선으로 하도록, 핀 지지체(88)에 동축적으로 결합된다.
링(92)은, θ축선(52)의 주위를 연장하여 칩 유닛(46) 쪽으로 개방하는 환상의 요소(凹所)를 가짐과 동시에, θ축선(52)의 주위를 연장하여 프로브 유닛(48) 쪽으로 개방하는 환상의 요소를 갖는다. 각 요소에는 O링 패킹과 같은 환상의 실 부재(96)가 배치되어 있다.
칩 유닛(46), 프로브 유닛(48) 및 접속 유닛(50)이 결합된 상태에서, 각 실 부재(96)는, 칩 유닛(46)과 접속 유닛(50)과의 사이의 공간 또는 프로브 유닛(48)과 접속 유닛(50)과의 사이의 공간을 전기적 접속장치(24) 주위의 외부공간에 대하여 기밀하게 유지한다.
칩 유닛(46) 및 프로브 유닛(48)은, 각각 나중에 설명하는 바와 같이, 접속 유닛(50) 쪽의 공간이 저압력으로 유지됨으로써, 접속 유닛(50)에 견고하게 결합된다.
그러나, 그들 공간을 저압력으로 유지하기에 앞서, 칩 유닛(46) 및 프로브 유닛(48)을 복수의 나사부재에 의해 접속 유닛(50)에 가고정하고, 그에 의해 칩 유닛(46), 프로브 유닛(48) 및 접속 유닛(50)의 분리를 방지해도 좋다.
칩 유닛(46) 및 프로브 유닛(48)의 접속 유닛(50) 쪽의 공간 내의 기체를 배기하기 위해, 칩 유닛(46) 및 프로브 유닛(48)은, 각각 접속 유닛(50) 쪽의 공간과 외부공간을 연결하는 관통구멍(100 및 102)을 갖는다. 도시한 예에서는, 관통구멍(100)은 칩 기판(60) 및 링(62)에 설치되어 있고, 관통구멍(102)은 프로브 기판(74) 및 링(76)에 설치되어 있다.
관통구멍(100 및 102)은, 각각 파이프(104 및 106)에 의해 진공기계와 같은 공통 또는 개별 흡인장치(도시하지 않음)에 접속되어, 흡인장치에의 접속부로서 작용한다. 파이프(104 및 106)는, 각각 그들의 기체용 유로를 개폐하는 밸브(108 및 110)를 갖추고 있다.
상기한 바와 같이, 칩 유닛(46) 및 프로브 유닛(48)은, 각각 접속 유닛(50) 사이의 공간이 흡인장치에 의해 감압되고, 그 후 밸브(108, 110)가 닫혀, 그들 공간이 외부공간보다 저압으로 유지됨으로써, 접속 유닛(50)에 결합된다.
접속 유닛(50)으로부터의 칩 유닛(46) 및 프로브 유닛(48)의 분리는, 접속 유닛(50) 사이의 공간을 대기압으로 함으로써 행할 수 있다.
전기적 접속장치(24)는, 링(92)의 가장자리가 지지 베이스(34)의 상향 단부(38)에 놓인 상태로, 복수의 나사부재(112)를, 링(92)의 관통구멍(92b)(도4 참조)을 지나, 지지 베이스(34)에 결합시킴으로써, 지지 베이스(34)에 분리 가능하게 결합되고, 지지 유닛(20)에 지지된다.
시험 시, 접촉자(44)의 침선이 피검사체의 대응하는 전극에 눌리고, 그 상태로 시험신호가 각 테스트 칩(56)으로부터 피검사체에 공급되고, 각 피검사체로부터의 응답신호가 대응하는 테스트 칩(56)에 출력된다. 각 테스트 칩(56)은, 대응하는 피검사체로부터의 응답신호를 기초로 그 피검사체의 양부(良否)를 판정한다.
접속 핀(86)과, 랜드(66 및 80)와의 상대적인 압력은, 칩 유닛(46) 및 프로브 유닛(48)과 접속 유닛(50)과의 사이의 공간의 압력을 적절한 값으로 변경함으로써 조정할 수 있다. 상기와 같이, 접속 랜드(66 및 80)와 접속 핀(86)과의 사이의 압력을 변경 또는 조정할 수 있으면 다음과 같은 이점이 있다.
접속 랜드(66)와 접속 핀(86)과의 상대적인 압력과, 접속 랜드(80)와 접속 핀(86)과의 상대적인 압력을, 피검사체의 종류에 따라 각각 또는 같은 값으로 변경 또는 조정할 수 있다. 또, 접속 랜드(66 및 80)와 접속 핀(86)과의 상대적인 압력을, 피검사체의 전극과 접촉자(44)와의 상대적인 압력에 따라서 변경 또는 조정할 수 있다.
그 결과, 집적회로와 같이 미약전류, 미약전압의 고주파 신호를 이용하는 피검사체의 시험에 있어서, 접속 랜드(66 및 80)와 접속 핀(86)과의 접촉부에서의 접촉저항 값을 최적의 값으로 설정할 수 있다.
[제2 실시예]
도9를 참조하면, 본 실시예에 있어서, 척 톱(40)은, 반도체 웨이퍼(12)를 해제 가능하게 진공적으로 흡착하도록 진공원에 접속되는 복수의 흡착 홈(120)에 더하여, 척 톱(40)과 프로브 유닛(48)과의 사이의 공간을 외부공간과 연결하는 관통구멍(122)과, θ축선(52)의 주위를 연장하여 프로브 유닛(48) 쪽으로 개방하는 환상의 요소를 갖고, 그 요소에 O링 패킹과 같은 환상의 실 부재(124)를 배치하고 있다.
관통구멍(122)은, 척 톱(40)과 프로브 유닛(48)과의 사이의 공간 내의 기체를 배기하기 위해, 파이프(126)에 의해 흡인장치(도시하지 않음)에 접속되어, 흡인장치에의 접속부로서 작용한다. 파이프(126)는, 그 기체용 유로를 개폐하는 밸브(128)를 갖추고 있다. 파이프(126)가 접속되는 흡인장치는, 파이프(104 및 106)가 접속되는 흡인장치와 공통의 것이어도 좋고, 개별의 것이어도 좋다.
척 톱(40)과 프로브 유닛(48)은, 양자 사이의 공간이 흡인장치에 의해 감압되고, 그 후 밸브(128)가 닫혀, 그 공간이 외부공간보다 저압으로 유지됨으로써 결합된다.
척 톱(40)과 프로브 유닛(48)과의 분리는, 양자 사이의 공간 내를 대기압으로 함으로써 행할 수 있다. 각 접촉자(44)와 피검사체의 전극 사이의 압력(즉, 침압)은, 척 톱(40)과 프로브 유닛(48)과의 사이의 공간 내의 압력을 적절한 값으로 변경함으로써 조정할 수 있다.
그 결과, 집적회로와 같이 미약전류, 미약전압의 고주파 신호를 이용하는 피검사체의 시험에 있어서, 피검사체의 전극과 접촉자의 침선과의 접촉부에서의 접촉저항 값을 최적의 값으로 설정할 수 있다.
[칩 유닛의 다른 실시예]
도10을 참조하면, 본 실시예에 있어서, 칩 유닛(46)은, 칩 지지체(58)의 칩 기판(60)의 위쪽으로 간격을 두고 배치된 원판상의 제2 칩 지지체(130)와, 칩 지지체(130)의 위쪽에 배치된 복수의 제2 테스트 칩(132)을 갖추고 있고, 또 커넥터(68)를 칩 지지체(130)에 배치하고 있다.
칩 지지체(130)는, 칩 기판(60)과 같이, 전기절연재료로 원판상으로 형성된 다층 배선기판이고, 또 다수의 내부 배선(136)을 가짐과 동시에, 테스트 칩(132)의 전극에 접속된 다수의 접속 랜드(도시하지 않음)를 윗면에, 또 다수의 다른 접속 랜드(도시하지 않음)를 아래면에 각각 갖는다. 칩 지지체(130)는, 칩 기판(60)으로부터 위쪽으로 연장하는 복수의 지주(138)에, 칩 기판(60)과 평행하게 지지되어 있다.
다수의 내부 배선(136) 중, 복수의 내부 배선(136)의 상단부는 테스트 칩(132)의 전극에 접속된 도시하지 않은 접속 랜드에 접속되어 있고, 남은 복수의 내부 배선(136)의 상단부는 커넥터(68)의 단자에 접속되어 있다. 각 내부 배선(136)의 하단부는 아래면에 설치된 도시하지 않은 다른 접속 랜드에 접속되어 있다.
칩 지지체(130)의 아래면에 설치된 다른 각 접속 랜드는, 커넥터와 같은 전기 접속구(具)(140)에 의해, 칩 기판(60)에 구비된 내부 배선(144)에 전기적으로 접속되어 있다. 각 내부 배선(144)의 하단부는, 칩 기판(60)의 아래면에 갖추어진 접속 랜드(146)에 접속되어 있다.
각 테스트 칩(132)은, 테스트 칩(56)과 동일한 기능을 갖고 테스트 칩(56)과 동일하게 동작하는 전자부품으로서 작용한다.
도10에 나타낸 장치에 의하면, 도1 내지 4에 나타낸 장치에 비해, 보다 많은 접촉자(44) 및 테스트 칩(56, 132)을 배치할 수 있기 때문에, 보다 많은 피검사체를 1회로 동시에 시험할 수 있고, 그에 의해 시험효율을 높일 수 있다.
도10에 나타낸 실시예에 있어서, 전기적 접속장치는 테스트 칩(56, 132)을 덮도록 칩 유닛(46) 위에 배치된 커버(134)를 더 포함한다. 이에 의해, 테스트 칩(56, 132)이 주위의 먼지로부터 보호된다. 커버(134)와 동종의 커버를 도1 내지 4에 나타낸 전기적 접속장치에 배치해도 좋다.
[접속 핀의 다른 실시예]
도11을 참조하면, 핀 지지체(150)는 포고핀을 접속 핀(152)으로서 이용하고 있다.
각 포고핀 즉 각 접속 핀(152)은, 통상 부재(154)와, 통상 부재(154)의 일단부에 통상 부재(154)의 길이방향으로 이동 가능하게 배치된 제1 핀 부재(156)와, 통상 부재(154)의 타단부에 통상 부재(154)의 길이방향으로 이동 가능하게 배치된 제2 핀 부재(158)와, 통상 부재(154) 내에 있고 제1 및 제2 핀 부재(156 및 158) 사이에 배치되어 제1 및 제2 핀 부재(156 및 158)를 각각 선단부가 통상 부재(154)의 일단부 및 타단부에서 돌출하는 방향(즉, 제1 및 제2 핀 부재(156 및 158)가 서로 멀어지는 방향)으로 힘을 가하는 압축 코일 스프링(160)을 갖춘다.
통상 부재(154), 제1 및 제2 핀 부재(156 및 158), 코일 스프링(160)은, 모두 도전성 재료에 의해 제작되어 있다. 제1 및 제2 핀 부재(156 및 158)는, 통상 부재(154)에 탈락 불가능하게 지지되어 있다.
각 접속 핀(152)은, 통상 부재(154)를 원판상의 핀 홀더(162)의 관통구멍을 통하게 하고, 통상 부재(154)에서 핀 홀더(162)에 탈락 불가능하게 유지되어 있다. 핀 홀더(162)의 상하 양면의 각각에 전기절연성 재료에 의해 제작된 지지 시트(164)가 고정되어 있다. 제1 및 제2 핀 부재(156 및 158)는, 각각 위쪽 및 아래쪽의 시트 부재(164)를 관통하여, 위쪽 및 아래쪽으로 돌출되어 있다.
그러나 통상 부재(154)는, 양 시트 부재(164)를 관통하지 않고, 그 상단 및 하단을 시트 부재(164)에 접하게 하고 있다. 이에 의해, 각 접속 핀(152)은, 통상 부재(154)가 핀 홀더(162)에 위치되어, 핀 홀더(162)로부터의 탈락이 방지되어 있다.
[접속 유닛의 다른 실시예]
도12를 참조하면, 접속 유닛(170)의 판상의 링(172)은, θ축선(52)의 주위를 연장하는 링(ring)부(174)와, 링부(174)로부터 링부(174)의 곡률반경의 중심을 향해 연장하고, 링부(174)의 중심부에서 서로 결합된 복수의 직선부(176)를 갖는다.
핀 지지체(182)는, 링부(174) 및 서로 이웃하는 직선부(176)에 의해 형성되는 각 공간(180)에 배치된 부채형 판상을 한 복수의 핀 지지편(片)(178)을 갖춘다. 각 핀 지지편(178)에는, 복수의 접속 핀(86)이 핀 지지편(178)을 관통한 상태로 지지되어 있다. 이들 핀 지지편(178)은, 핀 홀더를 함께 형성하고 있다.
링부(174)의 안쪽 및 각 직선부(176)의 양 측부에는, 핀 지지편(178)을 받는 단부(段部)가 형성되어 있다. 핀 지지편(178)은, 링부(174)의 상기 단부에서 복수의 나사부재(도시하지 않음)에 의해 설치되어 있다.
상기의 접속 유닛(170)에 의하면, 핀 지지체(182)가 링부(174)로부터 θ축선(52)을 향해 연장하고, 중심부에서 서로 결합된 복수의 직선부(176)에 의해 보강되어 있기 때문에, 고온도 시험에서 프로브 유닛(48), 특히 프로브 기판(80)의 중앙부가 열팽창에 의해 위쪽으로 변형하려고 해도, 그와 같은 열변형이 억제된다. 그 결과, 열 변형에 따른 접촉자(44)의 침선위치의 변화가 방지된다.
상기 각 실시예에 있어서, 각 접촉자(44)는, 특개2008-145224호 공보에 기재되어 있듯이 금속 세선(細線)을 이용한 것, 도11에 나타낸 것과 같은 형상 및 구조를 갖는 포고핀을 이용한 것 등, 공지의 다른 구조 및 형상을 갖는 것이어도 좋다.
본 발명은, 각 전자부품으로서, 상기와 같은 기능을 갖는 테스트 칩 대신에, 릴레이(relay), 콘덴서, 저항기 등, 다른 부품을 이용하는 장치에도 적용할 수 있다.
본 발명은, 상기 실시예에 한정되지 않고, 특허청구의 범위에 기재된 취지를 벗어나지 않는 한, 각종 변경이 가능하다.
10: 시험장치 12: 반도체 웨이퍼
20: 지지 유닛 22: 검사 스테이지
24: 전기적 접속장치 26: 외부장치
34: 지지 베이스 38: 상향(上向) 단부(段部)
40: 척 톱(chuck top) 42: 스테이지 이동기구
44: 접촉자 46: 칩 유닛
48: 프로브 유닛 50: 접속 유닛
52: θ축선 56, 132: 테스트 칩(전자부품)
58, 130: 칩 지지체 60: 칩 기판
62: 링(ring) 62a: 개구
62b: 플랜지(flange)부 62c: 위치결정 핀
64: 내부 배선 66, 146: 접속 랜드
68, 70: 커넥터 72: 프로브 지지체
74: 프로브 기판 76: 링
76a: 개구 76b: 플랜지부
76c: 위치결정 구멍 78: 내부 배선
80: 접속 랜드 82: 프로브 랜드
86: 접속 핀 88, 182: 핀 지지체
90: 핀 홀더 92: 링
92a: 개구 94: 위치결정 핀
96, 124: 실(seal) 부재 100, 102, 122: 관통구멍
104, 106, 126: 파이프 108, 110, 128: 밸브
120: 흡착 홈 136, 144: 내부 배선
138: 지주 150: 접속 유닛
152: 접속 핀(포고핀) 154: 통상(筒狀) 부재
156, 158: 핀 부재 160: 코일 스프링
162: 핀 홀더 164: 지지 시트
170: 접속 유닛 172: 링
174: 링부 176: 직선부
178: 핀 홀더의 핀 지지편(片)

Claims (14)

  1. 피검사체와 외부장치를 전기적으로 접속하는 전기적 접속장치로서,
    칩 지지체와 상기 칩 지지체의 위쪽에 배치된 복수의 전자부품을 갖춘 칩 유닛;
    상기 칩 유닛으로부터 아래쪽으로 간격을 둔 프로브 유닛으로서, 프로브 지지체와, 상기 프로브 지지체의 아래쪽에 배치된 복수의 접촉자를 갖춘 프로브 유닛;
    상기 칩 유닛과 상기 프로브 유닛과의 사이에 배치된 접속 유닛으로서, 접속부재 지지체와, 상기 칩 유닛 및 상기 프로브 유닛을 전기적으로 접속하도록 상기 접속부재 지지체에 지지된 복수의 접속부재를 갖춘 접속 유닛;
    상기 칩 유닛과 상기 접속 유닛과의 사이에 배치되고, 상기 칩 유닛과 상기 접속 유닛과의 사이의 제1 공간을 외부로부터 폐색하는 제1 실 부재;
    상기 프로브 유닛과 상기 접속 유닛과의 사이에 배치되고, 상기 프로브 유닛과 상기 접속 유닛과의 사이의 제2 공간을 외부로부터 폐색하는 제2 실 부재; 및
    상기 제1 및 제2 공간을 흡인장치에 각각 접속하는 제1 및 제2 흡인 접속부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적 접속장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 칩 유닛, 상기 프로브 유닛 및 상기 접속 유닛의 어느 하나는, 상기 전기적 접속장치를 이용하는 시험장치에 갖추어진 지지 베이스에 지지되는 피(被)지지부를 갖춘 것을 특징으로 하는 전기적 접속장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 흡인 접속부는 상기 칩 유닛에 설치되어 상기 제1 공간에 연결된 제1 구멍을 갖고, 상기 제2 흡인 접속부는 상기 프로브 유닛에 설치되어 상기 제2 공간에 연결된 제2 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적 접속장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 흡인 접속부와 상기 흡인장치와의 사이에 각각 배치된 제1 및 제2 밸브로서, 상기 제1 및 제2 흡인 접속부와 상기 흡인장치와의 사이의 흡인 통로를 각각 해제 가능하게 폐쇄하는 제1 및 제2 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적 접속장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전자부품을 덮도록 상기 칩 유닛 위에 배치된 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적 접속장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 칩 유닛 및 상기 프로브 유닛을 상기 접속 유닛에 대하여 위치 결정하는 위치결정 핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적 접속장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 칩 유닛은, 상기 칩 지지체의 위쪽으로 간격을 두고 배치된 제2 칩 지지체와, 상기 제2 칩 지지체의 위쪽에 배치된 복수의 제2 전자부품을 갖춘 것을 특징으로 하는 전기적 접속장치.
  8. 제1항에 있어서, 각 접속부재는, 상기 접속부재 지지체를 상하방향으로 관통하는 접속 핀을 포함하고,
    상기 칩 지지체는, 상기 전자부품이 위쪽에 배치된 칩 기판과, 상기 칩 기판이 배치된 제1 개구를 갖는 제1 링을 갖추고,
    상기 프로브 지지체는, 상기 접촉자가 아래쪽에 배치된 프로브 기판과, 상기 프로브 기판이 배치된 제2 개구를 갖는 제2 링을 갖추고,
    상기 접속부재 지지체는, 상기 접속 핀이 상하방향으로 관통하는 상태로 배치된 판상의 핀 홀더와, 상기 핀 홀더가 배치된 제3 개구를 갖는 제3 링을 갖추고,
    상기 제1 실 부재는 상기 제1 및 제3 링 사이에 배치되어 있고, 상기 제2 실 부재는 상기 제2 및 제3 링 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전기적 접속장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제3 링은, 상기 칩 지지체, 상기 접속부재 지지체 및 상기 프로브 지지체를 거쳐 상하방향으로 연장하는 가상축선의 주위를 연장하는 링부와, 상기 링부로부터 상기 가상축선을 향해 연장하고, 상기 링부의 중심부에서 서로 결합된 복수의 직선부를 갖추고,
    상기 핀 홀더는, 상기 링부 및 서로 이웃하는 상기 직선부에 의해 형성되는 공간에 배치된 부채형의 판상을 한 복수의 핀 지지편으로서, 각각 복수의 상기 접속 핀을 지지하는 복수의 핀 지지편을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적 접속장치.
  10. 제8항에 있어서, 각 접속 핀은, 상기 핀 홀더를 상하방향으로 관통하는 주체부와, 상기 주체부의 상단에 일체로 이어지고, 상기 핀 홀더로부터 위쪽으로 돌출하는 상부 침선부와, 상기 주체부의 하단부에 일체로 이어지고, 상기 핀 홀더로부터 아래쪽으로 돌출하는 하부 침선부를 갖춘 것을 특징으로 하는 전기적 접속장치.
  11. 제8항에 있어서, 각 접속 핀은, 상하방향으로 간격을 둔 한쌍의 핀 부재, 및 양 핀 부재의 사이에 배치되고 상기 양 핀 부재를 그들의 선단부가 각각 상기 핀 지지체로부터 위쪽 및 아래쪽으로 돌출하는 방향으로 힘을 가하는 스프링 부재를 갖춘 포고핀을 포함하고,
    게다가 상기 접속부재 지지체는, 상기 핀 홀더의 상하면의 각각에 배치된 전기 절연성의 시트 부재로서, 상기 핀 부재의 선단부가 상기 시트 부재로부터 돌출하는 것을 허락하는 구멍을 갖는 시트 부재를 갖춘 것을 특징으로 하는 전기적 접속장치.
  12. 제1항에 있어서, 각 전자부품은, 피검사체의 전기적 시험에 이용하는 전기신호를 발생함과 동시에, 피검사체로부터의 응답신호를 받아, 처리하는 집적된 테스트 칩을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기적 접속장치.
  13. 피검사체와 외부장치를 전기적으로 접속하는, 청구항 1에 기재된 전기적 접속장치;
    상기 전기적 접속장치를 지지하는 지지 베이스; 및
    피검사체를 상기 전기적 접속장치 쪽에 받도록 상기 전기적 접속장치의 아래쪽에 배치된 척 톱을 갖춘 검사 스테이지;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 시험장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 검사 스테이지와 상기 전기적 접속장치와의 사이에 배치되고, 상기 검사 스테이지와 상기 전기적 접속장치 사이의 제3 공간을 외부로부터 폐색하는 제3 실 부재와, 상기 제3 공간을 흡인장치에 접속하는 제3 흡인 접속부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시험장치.
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