KR20140054380A - 프로브 카드 고정 장치, 프로브 검사 장치, 프로브 검사 방법 및 프로브 카드 - Google Patents

Abstract

프로브 카드나 카드 홀더의 열팽창에 기인하여 발생하는 프로브 침의 선단 위치의 변동을 억제할 수 있도록 한 프로브 카드 고정 장치, 프로브 검사 장치, 프로브 검사 방법 및 프로브 카드를 제공한다. 프로브 카드(10)를 프로버에 고정하는 프로브 카드 고정 장치이며, 프로버의 하우징에 고정하기 위한 커넥션 링(30)과, 커넥션 링(30)과의 사이에서 프로브 카드(10)의 외주부를 끼움 지지하기 위한 카드 홀더(20)와, 프로브 카드(10)의 중앙부와 커넥션 링(30)을 고정하기 위한 PCLS(50)를 구비한다.

Description

프로브 카드 고정 장치, 프로브 검사 장치, 프로브 검사 방법 및 프로브 카드 {PROBE CARD-SECURING DEVICE, PROBE INSPECTION DEVICE, PROBE INSPECTION METHOD, AND PROBE CARD}

본 발명은 프로브 카드 고정 장치, 프로브 검사 장치, 프로브 검사 방법 및 프로브 카드에 관한 것으로, 특히, 프로브 카드나 카드 홀더의 열팽창에 기인하여 발생하는 프로브 침의 선단 위치의 변동을 억제할 수 있도록 한 프로브 카드 고정 장치, 프로브 검사 장치, 프로브 검사 방법 및 프로브 카드에 관한 것이다.

웨이퍼에 형성된 IC 칩을 검사하기 위해 사용되는 프로브 카드는 카드 기판과, 복수개의 프로브 침(니들이라고도 불림)을 갖는다. 검사 공정에서는 복수개의 프로브 침을 IC 칩의 전극 패드에 각각 접촉시켜, IC 칩의 전기적 특성을 측정한다. 또한, 검사 효율의 향상 등을 목적으로, 웨이퍼를 고온 상태로 하여 IC 칩의 전기적 특성을 측정하는 것이 행해지고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 내지 3을 참조). 또한, 최근에는 반도체 장치의 미세화, 고집적화에 수반하여 프로브 침의 협피치화가 진행되어, 프로브 침과 전극 패드의 위치 정렬을 보다 고정밀도의 것으로 하는 것이 요구되고 있다.

일본 특허 출원 공개 평7-98330호 공보 일본 특허 출원 공개 제2009-200272호 공보 일본 특허 출원 공개 제2005-181284호 공보

웨이퍼를 고온 상태로 하여 검사를 행하는(즉, 고온 검사를 행하는) 경우, 웨이퍼를 고정하고 있는 스테이지를, 스테이지에 내장된 히터로 가열한다. 이에 의해, 웨이퍼는 미리 설정된 온도까지 가열된다. 여기서, 웨이퍼의 상방에는 프로브 카드가 배치되어 있으므로, 웨이퍼로부터의 방사열이나, 전극 패드와 접하는 프로브 침으로부터의 전도열에 의해, 프로브 카드의 하면은 따뜻해지고, 그 온도가 상승한다. 이때, 프로브 카드에는 두께가 있고, 또한 금속에 비해 전열성이 낮고, 또한 상면의 측에는 고온의 열원이 없는 것 등의 이유로부터, 프로브 카드의 상면과 하면 사이에서 온도차(열 구배)가 발생한다. 그리고, 이 상하면의 온도차를 원인으로 하여, 프로브 카드에는 「하측으로 볼록해지는 휨 변형」이 발생해 버린다고 하는 과제가 있었다. 또한, 프로브 카드를 보유 지지하는 카드 홀더도 방사열의 영향을 받아 팽창되어, 변형이 발생해 버린다.

또한, 변형의 정도는 웨이퍼와 프로브 카드(카드 홀더)의 위치 관계에 의해 변동된다. 예를 들어, 웨이퍼(410)의 외주부에 위치하는 IC 칩(411)을 검사할 때와, 웨이퍼(410)의 중심부에 위치하는 IC 칩(411)을 검사할 때에는, 프로브 카드(400)의 하면(401)이 받는 방사열의 크기에 차이가 있어, 휨 변형의 크기가 다르다.

구체적으로는, 도 18의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(410)의 외주부에 위치하는 IC 칩(411)을 검사할 때에는, 프로브 카드(400)의 일부는 스테이지(420)의 상방으로부터 외측으로 나와 있으므로, 이 외측으로 나와 있는 부분이 받는 방사열은 작고, 프로브 카드(400)의 온도는 상대적으로 낮아진다. 그로 인해, 프로브 카드(400)에 발생하는 휨 변형은 작다. 휨 변형이 작으면, 프로브 침(402)의 선단 위치의 하측으로의 변위량은 작기 때문에, 프로브 침(402)이 전극 패드를 압박하는 힘(즉, 압박)은 미리 설정한 값(즉, 설정값)의 범위 내에 들어간다. 이로 인해, 도 18의 (b)에 도시한 바와 같이, 프로브 침(402)과의 접촉에 의해 전극 패드에 형성되는 침 자국은 작아진다.

한편, 도 19의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(410)의 중심부에 위치하는 IC 칩(411)을 검사할 때에는, 프로브 카드(400)는 스테이지(420)의 상방으로부터 밀려나오지 않으므로, 프로브 카드(400)의 하면(401)이 받는 방사열은 크고, 프로브 카드(400)의 온도는 상대적으로 커진다. 그로 인해, 프로브 카드(400)에 발생하는 휨 변형은 크다. 휨 변형이 크면, 프로브 침(402)의 선단 위치의 하측으로의 변위량은 크기 때문에, 압박은 설정값을 초과한다. 이로 인해, 도 19의 (b)에 도시한 바와 같이, 전극 패드에 남겨지는 침 자국은 커진다.

압박이 큰 경우에는, 프로브 침(402)의 선단은 전극 패드를 문지르면서 밀려 나와 패시베이션막에 이르고, 또한 패시베이션막을 문질러 손상시켜 버릴 가능성이 있었다. 또한, 프로브 침(402)의 선단이 전극 패드를 찢어, 하방의 디바이스 구조를 파괴해 버릴 가능성도 있었다.

또한, 인용문헌 1에는 선팽창률이 작은 지지판에 프로브 침을 고정함으로써 침 위치의 변위를 경감시키는 것이 기재되어 있다. 그러나, 이 방식으로도 온도가 매우 고온 저온인 경우에는, 기판의 열에 의한 팽창(즉, 열팽창)의 영향이 침 위치에 미친다. 또한, 쾌삭 세라믹제의 침 누름의 종방향의 선팽창도 무시할 수 없다. 또한, 인용문헌 2에는 프로브 기판과 보강판 사이에 전열 부재를 개재시킴으로써, 프로브 기판으로부터 보강판으로의 방열성을 높이는 것이 기재되어 있다. 그러나, 이 방식으로도 프로브 기판의 상하면 사이의 온도차를 작게 하는 것은 곤란해, 상하면 사이의 온도차에 기인한 휨 변형을 경감시키는 것은 어렵다.

또한, 인용문헌 3에는 프로브 카드를 보유 지지하는 카드 홀더가 개시되어 있다. 이 카드 홀더에는 그 중심부에 위치하는 개구부의 개구 단부로부터 외주 단부를 향해 절입부나 투과 구멍(이하, 슬릿)이 복수 형성되어 있다. 그러나, 이 방식으로는, 카드 홀더가 열팽창함으로써 발생하는 횡방향으로의 응력은, 횡방향을 따라서 형성된 슬릿이 변형됨으로써 흡수 가능하지만, 두께 방향으로의 응력은, 예를 들어 슬릿이 두께 방향을 따라서 형성되어 있는 것이 아니므로, 충분히 흡수할 수는 없다고 생각한다.

또한, 두께 방향으로의 응력에 대응하는 방법으로서, 카드 홀더를 종래보다도 두껍게 하는 방법도 생각된다. 그러나, 이 방법에서는, 카드 홀더와 웨이퍼의 이격 거리를 확보하기 위해, 카드 홀더를 두껍게 한만큼 프로브 침을 길게 할 필요가 있어, 프로브 침의 변위량의 편차가 커질 가능성이 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 프로브 카드나 카드 홀더의 열팽창에 기인하여 발생하는 프로브 침의 선단 위치의 변동을 억제할 수 있도록 한 프로브 카드 고정 장치, 프로브 검사 장치, 프로브 검사 방법 및 프로브 카드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 형태에 관한 프로브 카드 고정 장치는, 프로브 카드를 프로버에 고정하는 프로브 카드 고정 장치이며, 상기 프로버의 하우징에 고정하기 위한 커넥션 링과, 상기 커넥션 링과의 사이에서 상기 프로브 카드의 외주부를 끼움 지지하기 위한 카드 홀더와, 상기 프로브 카드의 중앙부와 상기 커넥션 링을 고정하기 위한 로크 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 「카드 홀더」라 함은, 예를 들어 프로브 카드의 외주부를 보유 지지하는 환상의 지지판이다. 또한, 「커넥션 링」이라 함은, 예를 들어 프로브 카드와 테스터를 전기적으로 접속하는 환상의 중계 기판이다.

또한, 상기의 프로브 카드 고정 장치에 있어서, 상기 로크 장치는 상기 프로브 카드의 상기 중앙부에 고정되는 제1 부품과, 상기 커넥션 링에 고정되는 제2 부품과, 상기 제1 부품과 상기 제2 부품을 연결하여 고정하는 제3 부품을 갖는 것을 특징으로 해도 된다.

또한, 상기의 프로브 카드 고정 장치에 있어서, 상기 제1 부품은 상기 프로브 카드의 상기 커넥션 링과 접하는 측의 면으로부터 이격되어 배치된 지지 부재와, 상기 프로브 카드와 상기 지지 부재 사이에 개재하는 복수개의 지주를 갖고, 상기 복수개의 지주는 상기 제2 부품보다도 선팽창 계수가 작은 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 해도 된다.

본 발명의 다른 형태에 관한 프로브 검사 장치는 상기의 프로브 카드 고정 장치와, 프로브 카드를 구비하고, 상기 프로브 카드에 상기 프로브 카드 고정 장치가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 형태에 관한 프로브 검사 방법은 카드 홀더와 커넥션 링에 의해 외주부가 끼움 지지되는 프로브 카드를 사용하여 프로브 검사를 행할 때에, 미리 상기 프로브 카드의 상기 커넥션 링과 접하는 측의 면 상에 로크 장치를 배치하고, 상기 로크 장치를 사용하여, 상기 프로브 카드의 상기 중앙부와 상기 커넥션 링을 고정해 두는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기의 프로브 검사 방법에 있어서, 상기 프로브 검사를 행할 때에, 미리 상기 커넥션 링을 프로버의 하우징에 고정해 두는 것을 특징으로 해도 된다.

본 발명의 또 다른 형태에 관한 프로브 카드는 한쪽의 면측에 프로브 침의 선단이 위치하는 프로브 카드 기판과, 상기 프로브 카드 기판의 다른 쪽의 면측으로 이격되어 배치된 지지 부재와, 상기 프로브 카드 기판과 상기 지지 부재 사이에 개재하는 복수개의 지주를 구비하고, 상기 복수개의 지주는 제1 지주와, 상기 제1 지주보다도 상기 프로브 카드 기판의 중심부로부터 이격되어 배치된 제2 지주를 갖고, 상기 제2 지주의 열팽창률은 상기 제1 지주의 열팽창률보다도 큰 것을 특징으로 한다.

또한, 상기의 프로브 카드에 있어서, 상기 복수개의 지주는 상기 제1 지주와 상기 제2 지주를 각각 복수개씩 갖고, 상기 복수개의 제1 지주는 상기 프로브 카드 기판의 중심부에 원의 중심이 있는 제1 원주 상에서 등간격으로 배치되어 있고, 상기 복수개의 제2 지주는 상기 제1 원주와 동심원이고, 또한 상기 제1 원주보다도 직경이 큰 제2 원주 상에서 등간격으로 배치되어 있는 것을 특징으로 해도 된다.

또한, 상기의 프로브 카드에 있어서, 상기 복수개의 지주는 상기 프로브 카드 기판의 중심부 상에 배치된 제3 지주를 더 갖고, 상기 제3 지주의 열팽창률은 상기 제1 지주의 열팽창률보다도 작은 것을 특징으로 해도 된다. 여기서, 프로브 카드 기판의 중심부는 전자 부품을 배치하는 것이 어려운, 소위 데드 스페이스이다. 중심부가 데드 스페이스인 이유는, 전기 특성을 유리하게 하기 위해, 전자 부품을 프로브 침과 프로브 카드 기판의 접속점에 가능한 한 가깝게 하고 싶은 경우가 많고, 한편, 프로브 침은 방사상으로 배치되는 경우가 많고, 또한 프로브 카드 기판의 중심부를 GND로 하는 경우가 많아, 결과적으로 프로브 카드의 중심에 부품을 실장하는 경우는 극히 적어지기 때문이다.

또한, 상기의 프로브 카드에 있어서, 상기 제2 지주는 상기 제1 지주보다도 개수가 많은 것을 특징으로 해도 된다.

본 발명의 일 형태에 따르면, 프로브 카드의 외주부보다도 내측의 부위(예를 들어, 중심부)는 프로브 카드 고정 장치에 의해 커넥션 링에 연결되어 고정된다. 그리고, 커넥션 링은 프로버의 하우징에 고정할 수 있다. 프로버의 하우징은 고온 검사의 열원(예를 들어, 스테이지 내의 히터)으로부터 이격되어 있고, 열 변동은 작다. 열 변동이 작은 하우징을 프로브 카드의 지지점으로 할 수 있으므로, 프로브 카드의 「하측으로 볼록해지는 휨 변형」이나, 카드 홀더의 변위나 변형에 의한 프로브 카드의 하측으로의 이동을 억제할 수 있다. 이에 의해, 프로브 침의 선단 위치의 변동을 억제할(예를 들어, 변위량을 극히 작게 할) 수 있다.

본 발명의 일 형태에 따르면, 제1, 제2 지주의 열팽창률의 차에 의해, 프로브 카드 기판에는 휨 변형에 대항하는 힘이 가해진다. 이들 2개의 힘이 서로 상쇄됨으로써, 프로브 카드 기판의 상하면의 온도차에 기인하여 발생하는 휨 변형을 경감시킬 수 있다. 이에 의해, 프로브 침의 선단 위치의 변위량을 작게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 프로브 검사 장치(100)의 주요부 구성예를 도시하는 단면도.
도 2는 PCLS(50)의 하측 부품(51)과 상측 부품(61)의 구성예를 도시하는 사시도.
도 3은 PCLS(50)의 구성예를 도시하는 평면도.
도 4는 고온 검사 시에 프로브 카드(10)에 가해지는 힘(F1, F2 및 F3)을 나타내는 개념도.
도 5는 PCLS(50)의 착탈예를 도시하는 도면.
도 6은 발명자가 행한 PCLS의 효과를 검증한 결과를 나타내는 도면.
도 7은 PCLS(50)의 변형예를 도시하는 도면.
도 8은 PCLS(50)의 변형예를 도시하는 도면.
도 9는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 프로브 카드(200)의 구성예를 도시하는 도면.
도 10은 고온 검사 시에 프로브 카드 기판(110)에 가해지는 힘(F1, F2)을 나타내는 도면.
도 11은 프로브 카드(200)의 변형예를 도시하는 도면.
도 12는 프로브 카드(200)의 변형예를 도시하는 도면.
도 13은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 프로브 카드(300)의 구성예를 도시하는 도면.
도 14는 프로브 카드(300)의 변형예를 도시하는 도면.
도 15는 프로브 카드(300)의 변형예를 도시하는 도면.
도 16은 프로브 카드(300)의 변형예를 도시하는 도면.
도 17은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 지지판(330)의 구성예를 도시하는 도면.
도 18은 과제를 설명하기 위한 도면.
도 19는 과제를 설명하기 위한 도면.

이하, 본 발명에 의한 실시 형태를, 도면을 사용하여 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 각 도면에 있어서, 동일한 구성이고 동일한 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 부여하여, 그 반복의 설명은 생략한다.

《제1 실시 형태》

(구성)

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 프로브 검사 장치(100)의 주요부 구성예를 도시하는 단면도이다. 프로브 검사 장치(100)는, 예를 들어 웨이퍼에 형성된 IC 칩의 전기적 특성이나 기능을 검사하기 위한 장치이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 이 프로브 검사 장치(100)는 웨이퍼를 적재하여 고정하는 스테이지(1)와, 하우징(3)과, 스테이지(1)의 상방에 배치된 프로브 카드(10)와, 프로브 카드(10)를 보유 지지하는 카드 홀더(20)와, 프로브 카드(10)와 도시하지 않은 테스터를 전기적으로 접속하는 커넥션 링(30)과, PCLS(Probe Card Lock System)(50)를 구비한다.

스테이지(1) 및 하우징(3)은 프로버의 일부이다. 스테이지(1)에는, 예를 들어 히터 등의 열원이 내장되어 있다. 스테이지(1)에 내장된 히터에 의해, 스테이지(1) 상에 적재되어 있는 웨이퍼를 가열한다. 이에 의해, 웨이퍼를 미리 설정한 온도까지 가열하여, 고온 검사를 행하는 것이 가능해진다. 또한, 하우징(3)은 프로버의 상면측의 일부 및 측면측을 덮고 있고, 예를 들어 도장된 철판 또는 스테인리스판 등 고강성의 금속을 포함한다.

프로브 카드(10)는 카드 기판(11)을 갖는다. 카드 기판(11)은, 예를 들어 유리 에폭시를 포함한다. 카드 기판(11)의 평면에서 본 형상(즉, 평면 형상)은, 예를 들어 원형이다. 카드 기판(11)의 크기는, 예를 들어 직경이 100 내지 300㎜, 두께가 3.2 내지 4.8㎜이다. 또한, 카드 기판(11)의 상면(11a)에는, 예를 들어 도시하지 않은 회로나 전자 부품 등이 설치되어 있다. 또한, 카드 기판(11)에는 상기의 회로나 전자 부품 등에 접속된 복수개의 프로브 침(13)이 설치되어 있다. 프로브 침(13)은, 예를 들어 카드 기판(11)의 하면(11b)측에 배치된 침 누름부(15)에 의해 고정되어 있고, 그 선단(13a)은 카드 기판(11)의 하면(11b)측에 위치한다. 프로브 침(13)의 개수나 배치 간격은 검사 대상(즉, 웨이퍼에 형성된 IC 칩)의 전극 패드의 개수와 배치 간격에 대응하고 있다. 또한, 카드 기판(11)에는 후술하는 복수개의 지주와 연결하기 위해, 상면(11a)과 하면(11b) 사이를 관통하는 복수의 나사 구멍이 형성되어 있다.

카드 홀더(20)는 프로브 카드(10)를 착탈 가능하게 보유 지지하는 것이다. 이 카드 홀더(20)의 평면 형상은, 예를 들어 환상(즉, 중심부에 개구부를 갖는 형상)이다. 또한, 카드 홀더(20)의 개구부의 모서리변에는 다른 부분에 비해 두께가 작은 박판부(21)가 설치되어 있다. 이 박판부(21)에 프로브 카드(10)의 외주부가 적재된다. 또한, 박판부(21)와, 박판부(21)의 외측에 위치하는 다른 부분 사이에는 단차(23)가 형성되어 있고, 박판부(21)는 다른 부분보다도 한 단계 낮게 되어 있다. 이 단차(23)는 프로브 카드(10)의 외주를 따라서 형성되어 있고, 박판부(21)에 적재된 프로브 카드(10)의 수평 방향(예를 들어, X, Y축 방향)으로의 이동을 제한하고 있다. 카드 홀더(20)의 박판부(21)의 두께는, 예를 들어 2㎜, 다른 부분의 두께는, 예를 들어 5㎜, 단차는, 예를 들어 3㎜(＝5㎜－2㎜)이다. 또한, 카드 홀더(20)의 외주부에는 도시하지 않지만, 하우징(3)에 연결하여 고정되기 위한 클램프 기구가 설치되어 있다.

또한, 카드 홀더(20)는 스테이지(1)에 가깝고, 고온 검사 시에 열을 받기 쉬운 위치에 배치되어 있다. 이로 인해, 카드 홀더(20)는, 예를 들어 노비나이트(등록 상표) 등, 선팽창 계수가 비교적 작은 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 노비나이트(등록 상표)의 선팽창 계수는, 예를 들어 2 내지 5ppm/℃이다. 이에 의해, 고온 검사 시에 카드 홀더(20)가 열팽창하는 것을 억제할 수 있다.

커넥션 링(30)은, 예를 들어 도시하지 않은 테스터의 테스트 헤드와, 프로브 카드(10)를 전기적으로 접속하는 것이다. 이 커넥션 링(30)에는 복수의 포고 핀(즉, 핀의 선단이 스프링으로 신축하는 가동형 핀)(31)이 관통하여 설치되어 있다. 커넥션 링(30)은 프로브 카드(10)의 상면(11a)측에 배치되어 있다. 그리고, 포고 핀(31)의 일단부는 프로브 카드(10)의 전극부에 접촉(즉, 부딪힌 상태로 접촉)하고, 포고 핀(31)의 타단부는 테스트 헤드의 전극부에 접촉하고 있다. 이에 의해, 프로브 카드(10)의 외주부는 카드 홀더(20)의 박판부(21)와 커넥션 링(30)의 포고 핀(31)에 의해 상하로부터 끼움 지지되어 있다.

또한, 커넥션 링(30)의 외주부에는 이 커넥션 링(30)과, 예를 들어 프로버의 하우징(3)을 연결하기 위한 나사 구멍이 형성되어 있다. 이 외주부의 나사 구멍과, 하우징(3)의 나사 구멍에 나사(35)를 통과시킴(즉, 나사 결합함)으로써, 커넥션 링(30)은 하우징(3)에 연결하여 고정되어 있다(즉, 나사 고정되어 있음).

PCLS(50)는 프로브 카드(10)의 상면(11a)측, 즉 프로브 카드(10)의 커넥션 링(30)과 접하는 측의 면 상에 배치되어, 프로브 카드(10)의 외주부보다도 내측의 부위(예를 들어, 중심부)와 커넥션 링(30)을 연결하여 고정하는 것이다. 도 1에 도시한 바와 같이, PCLS(50)는, 예를 들어 프로브 카드(10)의 중심부에 고정되는 하측 부품(51)과, 커넥션 링(30)에 고정되는 상측 부품(61)과, 상측 부품(61)과 하측 부품(51)을 연결하여 고정하기 위한 나사(71)를 갖는다.

우선, 하측 부품(51)에 대해 설명한다. 하측 부품(51)은 프로브 카드(10)의 상면(11a)으로부터 이격하여 배치된 하측 지지부(52)와, 프로브 카드(10)와 하측 지지부(52) 사이에 개재하는 복수개의 지주(53)와, 하측 지지부(52)를 각 지주(53)의 일단부측에 고정하기 위한 나사(54) 및 프로브 카드(10)를 각 지주(53)의 타단부에 고정하기 위한 나사(55)를 갖는다.

하측 지지부(52)는 프로브 카드(10)를 지지하는 것이다. 하측 지지부(52)는, 예를 들어 JIS 규격으로 SUS430(β＝10.4×10^-6℃, 0 내지 100℃), 또는 SUS410(β＝11.0×10^-6℃, 0 내지 100℃) 등의 스테인리스 강재를 포함한다. 여기서, β는 열팽창률을 의미한다. 또한, 0 내지 100℃라 함은, 0 내지 100℃의 범위에 있어서의 열팽창률의 값인 것을 의미한다. 스테인리스 강재는 저렴하고 가공하기 쉽고, 또한 높은 강성을 용이하게 얻을 수 있으므로, 하측 지지부(52)의 재료로서 적합하다.

도 2의 (a) 및 (b)는 PCLS(50)의 하측 부품(51)과 상측 부품(61)의 구성예를 도시하는 사시도이다. 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 하측 지지부(52)의 형상은, 예를 들어 십자(크로스)형이다. 또한, 하측 지지부(52)의 크기는, 예를 들어 십자형의 일단부로부터 타단부까지의 길이가 100 내지 300㎜이고, 두께가 5 내지 20㎜이다. 또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 하측 지지부(52)에는 각 지주(53)와 연결하기 위한 복수의 나사 구멍 및 상측 부품(61)과 연결하기 위한[즉, 나사(71)를 통과시키기 위한] 나사 구멍이 각각 형성되어 있다.

각 지주(53)는 프로브 카드(10)와 지지 부재를 연결하는 것이다. 각 지주(53)의 길이는, 예를 들어 10 내지 20㎜이다. 각 지주(53)의 길이는 프로브 카드(10)와 하측 지지부(52)의 이격 거리에 상당한다. 또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 각 지주(53)는 그 길이 방향(예를 들어, Z축 방향)으로 관통한 나사 구멍이 형성되어 있다. 하측 지지부(52)에 형성되어 있는 나사 구멍과, 지주(53)의 나사 구멍에 나사(54)를 통과시킴으로써, 각 지주(53)는 하측 지지부(52)에 연결하여 고정되어 있다.

또한, 프로브 카드(10)에 형성되어 있는 나사 구멍과, 지주(53)에 형성되어 있는 나사 구멍에 나사(55)를 통과시킴으로써, 각 지주(53)는 프로브 카드(10)에 연결하여 고정되어 있다.

각 지주(53)는 PCLS(50)를 구성하는 각 부품의 중에서, 프로브 카드(10)에 가장 가깝고, 고온 검사 시에 열을 가장 받기 쉬운 위치에 배치된다. 이로 인해, 각 지주(53)는, 예를 들어 슈퍼 인바 합금(β＝±0.1×10^-6/℃, 0 내지 100℃) 등, 열팽창률이 극히 작은 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 각 지주(53)의 나사 구멍에 통과시키는 나사(54, 55)[특히, 나사(55)]도, 예를 들어 슈퍼 인바 합금 등, 열팽창률이 극히 작은 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 단, 본 제1 실시 형태에 있어서, 지주(53)나 나사(54, 55)를 구성하는 재료는 슈퍼 인바 합금으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 지주(53)의 나사 구멍 내에 있어서, 대향하는 나사(54)와 나사(55) 사이에는 나사(54, 55)가 열팽창한 경우라도 이들이 서로를 압박하지 않도록, 스페이스가 확보되어 있는 것이 바람직하다.

다음에, 상측 부품(61)에 대해 설명한다. 상측 부품(61)은 상측 지지부(62)와, 상측 지지부(62)를 커넥션 링(30)에 연결하는 연결부(63)와, 상측 지지부(62)를 연결부(63)에 고정하기 위한 나사(64) 및 연결부(63)를 커넥션 링(30)에 고정하기 위한 나사(65)[예를 들어, 도 2의 (b) 참조]를 갖는다.

상측 지지부(62)는 프로브 카드(10)를 지지하는 것이다. 상측 지지부(62)는, 예를 들어 JIS 규격으로 SUS430 또는 SUS410 등의 스테인리스 강재를 포함한다. 상술한 바와 같이 스테인리스 강재는 저렴하고 가공하기 쉽고, 또한 높은 강성을 용이하게 얻을 수 있다. 이로 인해, 스테인리스 강재는 하측 지지부(52)뿐만 아니라, 상측 지지부(62)의 재료로서도 적합하다.

도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 상측 지지부(62)의 형상은, 예를 들어 십자(크로스)형이다. 또한, 상측 지지부(62)의 크기는, 예를 들어 십자형의 일단부로부터 타단부까지의 길이가 100 내지 300㎜이고, 두께가 5 내지 20㎜이다. 또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 상측 지지부(62)에는 연결부(63)와 연결하기 위한 복수의 나사 구멍 및 하측 부품(51)과 연결하기 위한[즉, 나사(71)를 통과시키기 위한] 나사 구멍이 각각 형성되어 있다.

연결부(63)는 PCLS(50)를 커넥션 링(30)에 연결하여 고정하는 것으로, 예를 들어 JIS 규격으로 SUS430 또는 SUS410 등의 스테인리스 강재를 포함한다. 연결부(63)의 형상은, 예를 들어 환상이다. 연결부(63)의 외주면은 커넥션 링(30)의 내주면을 따르고 있다. 연결부(63)가 커넥션 링(30)에 설치되면, 커넥션 링(30)의 내주면이 연결부(63)를 둘러싸, 연결부(63)의 수평 방향으로의 이동을 제한한다.

또한, 이 연결부(63)에는 상측 지지부(62)와 연결하기 위한 복수의 나사 구멍 및 커넥션 링(30)과 연결하기 위한 복수의 나사 구멍이 각각 형성되어 있다. 상측 지지부(62)의 나사 구멍과 연결부(63)에 형성되어 있는 나사 구멍에 나사(64)를 통과시킴으로써, 상측 지지부(62)는 연결부(63)에 연결하여 고정되어 있다. 또한, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 연결부(63)의 나사 구멍에 나사(65)를 통과시킴으로써, 연결부(63)는 커넥션 링에 연결하여 고정되어 있다. 또한, 나사(64, 65)는, 예를 들어 스테인리스 강재를 포함한다.

도 3은 PCLS(50)의 구성예를 도시하는 평면도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 상측 지지부(62)는, 예를 들어 하측 지지부(52)보다도 평면에서 볼 때 크다. 상측 지지부(62)는 하측 지지부(52)의 상면을 모두 덮도록 하측 지지부 상에 배치되어, 나사(71)로 고정된다.

(동작ㆍ작용)

도 4는 고온 검사 시에 프로브 카드(10)에 가해지는 힘(F1, F2 및 F3)을 나타내는 개념도이다. 프로브 카드(10)를 사용하여 고온 검사를 행하는 경우에는, 도 1에 도시한 스테이지 상에 웨이퍼를 고정한 상태에서, 스테이지에 내장된 히터에 통전하여 스테이지를 가열한다. 이에 의해, 웨이퍼는 스테이지를 통해, 예를 들어 150℃ 내지 200℃까지 온도가 상승한다. 그리고, 웨이퍼의 온도가 안정되면, 웨이퍼에 형성된 IC 칩의 전극 패드에 프로브 카드(10)의 프로브 침을 접촉시켜, IC 칩의 전기적 특성을 측정한다.

이 과정에서, 프로브 카드(10)의 하면(11b)에는 웨이퍼로부터의 방사열이나 프로브 침으로부터의 전도열이 전해진다. 이에 의해, 프로브 카드(10)는 하면(11b)의 측으로부터 온도가 상승하여, 하면(11b)과 상면(11a) 사이에서 온도차(열 구배)가 발생한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 이 온도차에 의해, 프로브 카드(10)에는 「하측으로 볼록해지는 휨 변형」을 발생시키려고 하는 힘(F1)이 가해진다.

또한, 프로브 카드(10)를 보유 지지하는 카드 홀더(20)도, 웨이퍼나 스테이지로부터 방사열을 받아 열팽창하여, 하측으로 변위되거나 변형되려고 한다. 카드 홀더(20)가 하측으로 변위, 변형되면, 프로브 카드는 카드 홀더에 지지되어 있으므로, 중력에 의해, 프로브 카드(10)에는 하측으로 이동하려고 하는 힘(F2)이 발생한다.

여기서, 프로브 카드(10)의 외주부보다도 내측(예를 들어, 중심부)은 PCLS(50)에 의해 커넥션 링(30)에 연결하여 고정되어 있다. 그리고, 커넥션 링(30)은 프로버의 하우징(3)에 고정되어 있다. 프로버의 하우징(3)은 스테이지 등의 열원으로부터 이격되어 있고, 열 변동이 작다. 이로 인해, 프로버의 하우징(3)을 지지점으로 하여, PCLS(50)는 프로브 카드(10)에 상기의 힘(F1, F2)과 방향이 반대인 힘(F3)을 가할 수 있다. 이 힘(F3)이 힘(F1, F2)을 상쇄하여, 힘(F1, F2)을 작게 한다.

또한, 고온 검사에서는 웨이퍼에 대해 프로브 카드(10)를 상대적으로 이동시키므로, 프로브 카드(10)나 카드 홀더(20)가 받는 방사열량은 변동되고, 힘(F1, F2)도 변동된다. 예를 들어, 도 18에 도시한 바와 같이, 웨이퍼의 중심부로부터 외주부로 프로브 침이 이동하는 경우에는, 클리닝 에어리어로 이동하는 경우에는, 프로브 카드(10)의 적어도 일부가 스테이지(1)의 상방으로부터 이격된다. 프로브 카드(10)가 스테이지(1)의 상방으로부터 이격되면, 프로브 카드(10)의 하면(11b)이 받는 방사열량은 작아지므로, 상하면의 온도차가 작아진다. 이에 의해, 「하측으로 볼록해지는 휨 변형」을 발생시키려고 하는 힘(F1)은 프로브 카드 내에서의 분포나 크기가 변화된다. 이때, PCLS(50)로부터 프로브 카드(10)로 전해지는 힘(F3)도, 예를 들어 각 지주(53)에서 힘의 작용ㆍ반작용의 법칙에 따라서 변화된다. 이로 인해, 웨이퍼의 외주부에 위치하는 IC 칩을 검사하는 경우도, 힘(F3)은 힘(F1, F2)을 상쇄하여, 힘(F1, F2)을 작게 한다.

이 제1 실시 형태에서는 하측 부품(51)이 본 발명의 「제1 부품」에 대응하고, 상측 부품(61)이 본 발명의 「제2 부품」에 대응하고, 나사(71)가 본 발명의 「제3 부품」에 대응하고 있다. 또한, 하측 지지부(52)가 본 발명의 「지지 부재」에 대응하고 있다. 또한, PCLS(50)가 본 발명의 「로크 장치」에 대응하고 있다. 또한, 커넥션 링(30)과 카드 홀더(20) 및 PCLS(50)의 조합이, 본 발명의 「프로브 카드 고정 장치」에 대응하고 있다.

(제1 실시 형태의 효과)

본 발명의 제1 실시 형태는 이하의 효과를 발휘한다.

(1) 프로브 카드(01)의 중심부는 PCLS(50)에 의해 커넥션 링(30)에 연결되어 고정되어 있다. 그리고, 커넥션 링(30)은 프로버의 하우징(3)에 고정되어 있다. 프로버의 하우징(3)은 고온 검사의 열원으로부터 이격되어 있고, 열 변동은 작다. 열 변동이 작은 하우징(3)을 프로브 카드(10)의 지지점으로 할 수 있으므로, 프로브 카드(10)의 열팽창에 의한 「하측으로 볼록해지는 휨 변형」이나, 카드 홀더(20)의 변위나 변형에 의한 프로브 카드(10)의 하측으로의 이동을 억제할 수 있다. 이에 의해, 프로브 침(13)에 대해, IC 칩의 전극 패드 등과 접촉하고 있지 않은 비접촉 상태에서의 선단(13a)의 위치(즉, 선단 위치)의 변동을 억제할 수 있고, 비접촉 상태에서의 선단 위치의 변위량을 극히 작게 할 수 있다.

(2) PCLS(50)는 프로브 카드(10)의 중심부에 고정되는 하측 부품(51)과, 커넥션 링(30)에 고정되는 상측 부품(61)과, 하측 부품(51)과 상측 부품(61)을 연결하여 고정하는 나사(71)를 갖는다. 이에 의해, 프로브 카드(10) 및 커넥션 링(30)에 대한, PCLS(50)의 착탈이 용이하게 되어 있다.

예를 들어, 도 5에 도시한 바와 같이, 프로브 카드(10) 및 커넥션 링(30)에 PCLS(50)를 설치하는 경우에는, 프로브 검사를 행하기 전이며, 프로브 카드(10)를 프로버에 로드하기 전에, 미리 프로브 카드(10)에 하측 부품(51)을 설치해 둔다. 또한, 커넥션 링(30)을 프로버에 로드하기 전에, 커넥션 링(30)에 상측 부품(61)을 미리 설치해 둔다. 그리고, 프로브 카드(10) 및 커넥션 링(30)을 프로버에 로드한 후에, 나사(71)를 사용하여 하측 부품(51)과 상측 부품(61)을 연결하여 고정한다.

또한, PCLS(50)를 제거하는 경우에는, 프로브 카드(10) 및 커넥션 링(30)을 프로버로부터 언로드하기 전에, 나사(71)를 나사 구멍으로부터 제거하여, 하측 부품(51)과 상측 부품(61)의 연결 상태를 해제한다. 다음에, 프로브 카드(10) 및 커넥션 링(30)을 프로버로부터 언로드한다. 그 후, 프로브 카드(10)로부터 하측 부품(51)을 제거한다. 또한, 커넥션 링(30)으로부터 상측 부품(61)을 제거한다.

이와 같이, PCLS(50)를 하측 부품(51)과 상측 부품(61) 및 나사(71)로 구성함으로써, 프로브 카드(10) 및 커넥션 링(30)에 대해, PCLS(50)를 용이하게 착탈하는 것이 가능하다. 또한, 커넥션 링(30)을 프로버의 하우징(3)에 고정하는 타이밍은 프로브 검사를 행하기 전이면, 임의의 타이밍이어도 된다.

(3) PCLS(50)를 구성하는 각 부품 중에서, 프로브 카드(10)에 가장 가깝고, 검온 검사 시에 열을 가장 받기 쉬운 복수개의 지주(53)는 그 상측에 위치하는 상측 부품(61)보다도 선팽창 계수가 작은 재료를 포함한다. 예를 들어, 각 지주(53)는 선팽창 계수가 극히 작은 슈퍼 인바 합금을 포함한다. 이에 의해, 고온 검사를 행할 때에, 각 지주(53)가 열팽창하여 프로브 카드(10)를 하측으로 누르는 것을 방지할 수 있다. 각 지주(53)의 열팽창이 원인으로 프로브 카드(10)에 「하측으로 볼록해지는 휨 변형」이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

(검증 및 그 결과)

본 발명자는 PCLS에 의한 프로브 침의 선단 위치의 변동 억제 효과에 대해 검증을 행하였다. 이 검증의 결과에 대해 설명한다.

도 6은 본 발명자가 행한 PCLS의 효과를 검증한 결과를 나타내는 그래프도이다. 도 6의 횡축은 시간을 나타낸다. 또한, 종축은 프로브 침의 선단 위치의 변위량[㎛]을 나타낸다. 종축의 플러스(＋)는 Z축 방향의 ＋측(즉, 상측)으로의 변위량을 나타내고, 마이너스(－)는 Z축 방향의 －측(즉, 하측)으로의 변위량을 나타낸다. 이 검증에서는, 도 1에 도시한 프로브 검사 장치(100)에 있어서, 프로버의 스테이지(1) 상에 웨이퍼를 적재하고, 이 상태에서 스테이지(1)를 150℃까지 가열하여, 고온 검사를 행한다. 그리고, 프로브 침(13)의 비접촉 상태에서의 선단 위치를 5분마다 측정하여, 고온 검사를 행하기 전의 선단 위치(초기값:0)에 대한 Z축 방향의 변위량을 기록하였다. 이 측정과 기록은 4매의 웨이퍼를 연속해서 고온 검사하여 행하였다. 도 6에 도시한 바와 같이, 4매의 웨이퍼의 각각에 있어서, 프로브 침(13)의 선단 위치의 변동은 ±5㎛에 들어가는 것을 확인하였다.

또한, 1매째에 있어서의 변위량의 평균값은 2매째 이후에 있어서의 변위량의 평균값보다도 낮았다. 이 이유에 대해, 본 발명자는, 1매째는 고온 검사를 개시한 직후이고, 프로브 카드(10)나 카드 홀더(20), 커넥션 링(30), PCLS(50) 등, 프로브 검사 장치(100)를 구성하는 각 기기의 온도가 안정되어 있지 않았던 것이 관계되어 있다고 생각하고 있다.

(변형예)

상기의 제1 실시 형태에서는 하측 지지부(52) 및 상측 지지부(62)의 각각의 평면 형상이 십자(크로스)형인 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 제1 실시 형태에 있어서, 하측 지지부(52) 및 상측 지지부(62)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 7에 도시한 바와 같이, 하측 지지부(52)가 십자형이고, 상측 지지부(62)가 일방향으로 길게 연장되는 직사각형이어도 된다. 또한, 도 8에 도시한 바와 같이, 하측 지지부(52)가 십자형이고, 상측 지지부(62)가 원형이어도 된다. 이와 같은 경우라도, 상기의 제1 실시 형태의 효과 (1) 내지 (3)과 동일한 효과를 발휘한다.

《제2 실시 형태》

(구성)

도 9는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 프로브 카드(200)의 구성예를 도시하는 도면으로, 도 9의 (a)는 평면도, 도 9의 (b)는 측면도, 도 9의 (c)는 X-X' 단면도이다.

도 9의 (a) 내지 (c)에 도시한 바와 같이, 이 프로브 카드(200)는 프로브 카드 기판(110)과, 프로브 카드 기판(110)의 상면(111)측으로 이격되어 배치된 지지 부재(130)와, 프로브 카드 기판(110)과 지지 부재(130) 사이에 개재하는 복수개의 지주(150)를 구비한다.

프로브 카드 기판(110)은 도시하지 않은 프로버에 설치하여 사용되는 것으로, 예를 들어 유리 에폭시를 포함한다. 프로브 카드 기판(110)의 평면에서 본 형상(즉, 평면 형상)은, 예를 들어 정원형이다. 프로브 카드 기판(110)의 크기는, 예를 들어 직경이 100 내지 300㎜, 두께가 3.2 내지 4.8㎜이다.

또한, 이 프로브 카드 기판(110)의 상면(111)에는, 예를 들어 도시하지 않은 회로나 전자 부품 등이 설치되어 있다. 또한, 프로브 카드 기판(110)에는 상기의 회로나 전자 부품 등에 접속된 복수개의 프로브 침(120)이 설치되어 있다. 프로브 침(120)은, 예를 들어 프로브 카드 기판(110)의 하면(112)측에 배치된 침 누름부(123)에 의해 고정되어 있고, 그 선단(121)은 프로브 카드 기판(110)의 하면(112)측에 위치한다. 프로브 침(120)의 개수나 배치 간격은, 예를 들어 검사 대상이 되는 제품(즉, 웨이퍼에 형성된 IC 칩)의 전극 패드의 개수와 배치 간격에 대응하고 있다.

또한, 프로브 카드 기판(110)에는, 복수개의 지주(150)의 하단부를 각각 고정하기 위해, 상면(111)과 하면(112) 사이를 관통하는 복수의 나사 구멍(113)이 형성되어 있다.

지지 부재(130)는 프로브 카드 기판(110)을 지지하는 것으로, 예를 들어 스테인리스 강재를 포함한다. 지지 부재(130)는, 예를 들어 도시하지 않은 프로버에 고정된 상태로 사용된다. 도 9의 (a)에 도시한 바와 같이, 이 지지 부재(130)의 평면 형상은, 예를 들어 십자(크로스)형이다. 지지 부재(130)의 크기는, 예를 들어 십자형의 일단부로부터 타단부까지의 길이가 100 내지 300㎜이고, 두께가 5 내지 20㎜이다. 또한, 이 지지 부재(130)에는 복수개의 지주(150)의 상단부를 고정하기 위해, 지지 부재(130)의 상면(131)과 하면(132) 사이를 관통하는 복수의 나사 구멍(133)이 형성되어 있다.

복수개의 지주(150)는 프로브 카드 기판(110)과 지지 부재(130)를 연결하는 것으로, 그 길이 L은, 예를 들어 10 내지 20㎜이다. 이 길이 L은 프로브 카드 기판(110)과 지지 부재(130)의 이격 거리에 상당한다. 또한, 복수개의 지주(150)는, 예를 들어 복수개의 제1 지주(151)와, 복수개의 제2 지주(152)로 구성된다.

복수개의 제1 지주(151)는 제1 원주(171) 상에서 등간격으로 배치되어 있다. 여기서, 제1 원주(171)는, 예를 들어 정원의 원주이고, 프로브 카드 기판(110)의 중심부에 원의 중심이 있는 가상 원주이다. 또한, 복수개의 제2 지주(152)는, 제2 원주(172) 상에서 등간격으로 배치되어 있다. 여기서, 제2 원주(172)는, 예를 들어 정원의 원주이고, 제1 원주(171)와 동심원이고(즉, 원의 중심을 공유함), 또한 제1 원주(171)보다도 직경이 큰 가상 원주이다. 도 9는 4개의 제1 지주(151)가 제1 원주(171) 상에서 등간격으로 배치되고, 4개의 제2 지주(152)가 제1 원주(171) 상에서 등간격으로 배치되고, 또한 제1 지주(151)와 제2 지주(152)가 원의 직경 방향(예를 들어, X축 방향, Y축 방향)에서 열을 이루고 있는 경우를 예시하고 있다.

또한, 제1 지주(151) 및 제2 지주(152)에는, 예를 들어 하단부로부터 상단부에 이르는 관통한 나사 구멍이 각각 형성되어 있다. 그리고, 도 9의 (c)에 도시한 바와 같이, 예를 들어 제1 지주(151)는 프로브 카드 기판(110)의 측으로부터 나사(161)로 고정됨과 함께, 지지 부재(130)의 측으로부터 나사(166)로 고정되어 있다. 제1 지주(151)의 길이 방향(예를 들어, Z축 방향)의 중간부에서, 나사(161)와 나사(166) 사이에 스페이스가 확보되어 있다. 마찬가지로, 제2 지주(152)는 프로브 카드 기판(110)의 측으로부터 나사(162)로 고정됨과 함께, 지지 부재(130)의 측으로부터 나사(167)로 고정되어 있다. 제2 지주(152)의 길이 방향의 중간부에서, 나사(162)와 나사(167) 사이에 스페이스가 확보되어 있다.

또한, 본 발명의 제2 실시 형태에서는 제2 지주(152)의 열팽창률(열팽창 계수)은 제1 지주(151)의 열팽창률보다도 크다. 즉, 제1 지주(151)의 열팽창률을 β1로 하고, 제2 지주(152)의 열팽창률을 β2로 했을 때, 하기의 식 1이 성립되도록, 제1 지주(151)와 제2 지주(152)는 각각 재료가 선택되어 있다.

[식 1]

예를 들어, 제1 지주(151)의 재료는 JIS 규격으로 SUS430(β＝10.4×10^-6℃, 0 내지 100℃)이고, 제2 지주(152)의 재료는 JIS 규격으로 SUS410(β＝11.0×10^-6℃, 0 내지 100℃)이다. 0 내지 100℃라 함은, 0 내지 100℃의 범위에 있어서의 열팽창률의 값인 것을 의미한다. 혹은, 제1 지주(151)는 열팽창률이 극히 작은 슈퍼 인바 합금(β＝±0.1×10^-6/℃, 0 내지 100℃)이고, 제2 지주(152)는 JIS 규격으로 SUS430 혹은 SUS410이어도 된다. 본 발명의 제2 실시 형태에서는, 식 1을 만족시키는 것을 조건으로, 제1 지주(151)와 제2 지주(152)의 각 재료를 임의로 선택해도 된다.

또한, 프로브 카드 기판(110)의 열팽창 계수를 βb로 했을 때, β1, β2 및βb 사이에는, 예를 들어 하기 식 2가 성립된다.

[식 2]

또한, 본 발명의 제2 실시 형태에서는, 제1 지주(51)를 고정하는 나사(161, 166)는 제1 지주(151)와 동일한 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 제1 지주(151)와 나사(161, 166)의 열팽창률이 일치하므로, 제1 지주(151)와 나사(161, 166)를 일체물로 간주할 수 있어, 가열 시험에 있어서의 제1 지주(151)의 팽창ㆍ수축의 체적 변화량(길이 L의 변화량)을 제어하는 것이 용이해진다. 또한, 팽창ㆍ수축의 과정에서, 제1 지주(151)와 나사(161, 166) 사이에 열팽창률의 차에 기인하는 스트레스가 축적되는 것을 방지할 수 있다. 동일한 이유로부터, 제2 지주(152)를 고정하는 나사(162, 167)도, 제2 지주(152)와 동일한 재료를 포함하는 것이 바람직하다.

(동작ㆍ작용)

도 10은 고온 검사 시에 프로브 카드 기판(110)에 가해지는 힘(F1, F2)을 나타내는 개념도이다. 프로브 카드(200)를 사용하여 고온 검사를 행하는 경우에는, 도 19에 도시한 바와 같이, 스테이지 상에 웨이퍼를 고정한 상태에서, 스테이지에 내장된 히터에 통전하여 스테이지를 가열한다. 이에 의해, 웨이퍼는 스테이지를 통해, 예를 들어 150℃ 내지 200℃까지 온도가 상승한다. 또한, 웨이퍼의 상방(즉, 스테이지의 상방)에 프로브 카드(200)를 배치하여, 웨이퍼의 온도가 안정되면, 웨이퍼에 형성된 IC 칩의 전극 패드에 프로브 침(120)을 접촉시켜, IC 칩의 전기적 특성을 측정한다.

이 과정에서, 웨이퍼의 상방에 배치된 프로브 카드 기판(110)의 하면(112)에는 웨이퍼로부터의 방사열이나 프로브 침으로부터의 전도열이 전해진다. 이에 의해, 프로브 카드 기판(110)은 하면(112)의 측으로부터 온도가 상승하여, 하면(112)과 상면(111) 사이에서 온도차(열 구배)가 발생한다. 도 10에 도시한 바와 같이, 이 온도차에 의해, 프로브 카드 기판(110)에는 「하측으로 볼록해지는 휨 변형」을 발생시키는 방향의 힘(F1)이 가해진다.

한편, 프로브 카드 기판(110)의 상면(111)측에 배치된 복수개의 지주(150)에도, 상기의 방사열이나 전도열이 프로브 카드 기판(110)을 통해 전해진다. 그리고, 이 프로브 카드 기판(110)으로부터의 전열에 의해, 복수개의 지주(150)는 각각 온도가 상승한다. 여기서, 식 1에 나타낸 바와 같이, 제2 지주(152)의 열팽창률 β2는 제1 지주(151)의 열팽창률 β1보다도 크다. 이로 인해, 제2 지주(152)는 제1 지주(151)보다도 팽창되고, 제2 지주(152)는 제1 지주(151)보다도 프로브 카드 기판(110)을 하방(즉, 웨이퍼측)으로 강하게 누른다. 그 결과, 도 10에 도시한 바와 같이, 프로브 카드 기판(110)에는 「상측으로 볼록해지는 휨 변형」을 발생시키는 방향의 힘(F2)이 가해진다. 「상측으로 볼록해지는 휨 변형」을 발생시키려고 하는 힘(F2)은, 「하측으로 볼록해지는 휨 변형」을 발생시키려고 하는 힘(F1)을 상쇄한다. 이에 의해, 힘(F1)을 작게 할 수 있으므로, 프로브 카드 기판(110)의 상하면의 온도차에 기인한 「하측으로 볼록해지는 휨 변형」을 경감시킬 수 있다.

또한, 고온 검사에서는 웨이퍼에 대해 프로브 카드(200)를 상대적으로 이동시키면서, 웨이퍼에 형성된 복수의 IC 칩의 일부 또는 전부를 검사한다. 이 과정에서는, 도 18에 도시한 바와 같이, 웨이퍼의 외주부에 위치하는 IC 칩을 검사하는 경우나, 프로브 카드(200)를 스테이지 외의 클리닝 에어리어로 이동시키는 경우가 있다. 이 경우, 프로브 카드(200)의 적어도 일부가 스테이지의 상방으로부터 이격된다. 프로브 카드(200)가 스테이지의 상방으로부터 이격되면, 프로브 카드 기판(110)의 하면(112)이 받는 방사열량은 작아지므로, 상하면의 온도차가 작아진다. 이에 의해, 「하측으로 볼록해지는 휨 변형」을 발생시키려고 하는 힘(F1)은 작아져, 프로브 카드 기판(110)의 휨 변형은 수렴을 향한다. 또한, 프로브 카드 기판(110)으로부터 각 지주(150)로의 전열량도 작아지므로, 각 지주(150)는 열팽창률에 따라서 수축한다. 이에 의해, 「상측으로 볼록해지는 휨 변형」을 발생시키려고 하는 힘(F2)도 작아진다.

이 제2 실시 형태에서는 프로브 카드 기판(110)의 하면(112)이 본 발명의 「한쪽의 면」에 대응하고, 상면(111)이 본 발명의 「다른 쪽의 면」에 대응하고 있다.

(제2 실시 형태의 효과)

본 발명의 프로브 카드는 이하의 효과를 발휘한다.

(1) 프로브 카드(200)는 프로브 카드 기판(110)과 지지 부재(130) 사이에, 제1 지주(151)와, 제1 지주(151)보다도 프로브 카드 기판(110)의 중심부로부터 이격된 위치(예를 들어, 외주부)에 배치된 제2 지주(152)를 갖는다. 여기서, 제2 지주(152)의 열팽창률 β2는 제1 지주(151)의 열팽창률 β1보다도 크다.

이에 의해, 프로브 카드(200)를 사용하여 고온 검사를 행할 때에, 프로브 카드 기판(110)에는 「하측으로 볼록해지는 휨 변형」을 발생시키려고 하는 힘(F1)이 가해진다. 또한, 제1 지주(151)와, 제2 지주(152)의 열팽창률의 차에 의해, 프로브 카드 기판(110)에는 휨 변형에 대항하는 힘이 가해진다. 이들 2개의 힘이 서로 상쇄됨으로써, 프로브 카드 기판(110)의 상하면의 온도차에 기인하여 발생하는 휨 변형을 경감시킬 수 있다.

(2) 또한, 제1 지주(151)와 제2 지주(152)는 각각 복수개씩 준비되어 있고, 제1 지주(151)는 제1 원주(171) 상에서 등간격으로 배치되고, 제2 지주(152)는 제2 원주(172) 상에서 등간격으로 배치되어 있다. 이에 의해, 프로브 카드 기판(110)을 하방으로 누르는 힘(즉, 압하력)의 분포를, 프로브 카드 기판(110)의 중심부를 동심원 형상으로 포위하고, 또한 상기 원의 중심으로부터 외주를 향해 커지도록 설정할 수 있다. 이와 같이 설정된 압하력은 프로브 카드 기판(110)에 「상측으로 볼록해지는 휨 변형」을 발생시키려고 하는 힘(F2)이고, 이 힘(F2)은 「하측으로 볼록해지는 휨 변형」을 발생시키려고 하는 힘(F1)과 정반대의 방향으로 작용한다. 이로 인해, 프로브 카드 기판(110)의 상하면의 온도차에 기인하여 발생하는 휨 변형을, 더욱 효과적으로 경감시킬 수 있다.

(3) 고온 검사 시에, 프로브 카드 기판(110)의 휨 변형을 경감시킬 수 있으므로, 프로브 침(120)의 선단 위치의 변위량을 작게 할 수 있다. 이에 의해, 프로브 침(120)의 전극 패드에 대한 압박을 균일화할 수 있다. 또한, 프로브 침(120)의 선단 위치의 변위량을 작게 할 수 있어, 압박을 균일화할 수 있으므로, 고온 검사의 온도를 더욱 높게 하는(예를 들어, 200℃를 초과하는 온도로 하는) 것도 가능해진다.

(변형예)

(1) 또한, 복수개의 지주(150)는, 예를 들어 복수개의 제1 지주(151)와, 복수개의 제2 지주(152)로 구성되는 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 제2 실시 형태에 있어서, 복수개의 지주(150)는 제1 지주(151) 및 제2 지주(152)의 2종류로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 11에 도시한 바와 같이, 복수개의 지주(150)에는 제1 지주(151) 및 제2 지주(152) 외에, 제3 지주(153)가 포함되어 있어도 된다. 이 예에서는, 제3 지주(153)는 프로브 카드 기판(110)의 중심부 상에 배치되어 있다. 프로브 카드 기판(110)의 중심부는 전자 부품을 배치하는 것이 어려운, 소위 데드 스페이스이지만, 여기에 제3 지주(153)를 배치한다.

또한, 제3 지주(153)의 열팽창률은 제1 지주(151)의 열팽창률보다도 작다. 즉, 제3 지주(153)의 열팽창률을 β3으로 했을 때, 하기의 식 3이 성립되도록, 제3 지주(153)는 재료가 선택된다.

[식 3]

예를 들어, 제1 지주(151)의 재료가 JIS 규격으로 SUS430이고, 제2 지주(152)의 재료가 JIS 규격으로 SUS410인 경우, 제3 지주(153)로서, 이들보다도 열팽창률이 극히 작은 슈퍼 인바 합금을 선택할 수 있다.

이와 같은 구성이면, 프로브 카드 기판(110)에 있어서, 전자 부품의 배치 스페이스를 희생으로 하지 않고, 지주(150)의 개수를 증가시킬 수 있다. 또한, 프로브 카드 기판(110)의 중심부는 열이 가둬지기 쉬운 부위이지만, 제3 지주(153)가 전열 경로로서 기능함으로써, 프로브 카드 기판(110)의 중심부로부터 지지 부재(130)측으로 효율적으로 방열하는 것이 가능해진다.

또한, 제1 지주(151) 및 제2 지주(152)와 마찬가지로, 제3 지주(153)를 지지 부재(130)의 측으로부터 지시하는 나사(163)와, 제3 지주(153)를 프로브 카드 기판(110)의 측으로부터 고정하는 나사(도시하지 않음)도, 제3 지주(153)와 동일한 재료를 포함하는 것이 바람직하다.

(2) 또한, 제2 실시 형태에서는, 도 11에 도시한 제1 지주(151)를 생략해도 된다. 즉, 도 12의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 프로브 카드 기판(110)의 중심부에 제3 지주(153)가 배치되고, 외주부에 제2 지주(152)가 배치되고, 중심부와 외주부 사이의 중간부에는 지주(150)가 배치되어 있지 않아도 된다.

이와 같은 구성이면, 예를 들어 프로브 카드 기판(110)의 중간부의 상면(111)측에 스페이스를 확보하는 것이 용이해진다. 그리고, 이 확보한 스페이스에 코일, 캐패시터 또는 패키지화된 IC 소자 등, 다양한 전자 부품(155)을 배치할 수 있다. 이에 의해, 프로브 카드 기판(110)에 있어서의 전자 부품의 실장 밀도를 높일 수 있다. 또한, 도 12에 도시하는 변형예에서는, 제3 지주(153)가 본 발명의 「제1 지주」에 대응한다.

(3) 또한, 상기의 제2 실시 형태에서는 식 2의 관계가 성립되는 경우, 즉 프로브 카드 기판(110)의 열팽창률 βb가 제2 지주(152)의 열팽창률 β2보다도 큰 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 제2 실시 형태에 있어서, 열팽창률의 대소 관계는 이것으로 한정되는 것은 아니다. 즉, 하기의 식 2'에 나타내는 바와 같이, 제2 지주(152)의 열팽창률 β2는 프로브 카드 기판(110)의 열팽창률 βb보다 커도 된다.

[식 2']

예를 들어, 제2 지주(152)를 수지 재료로 구성하거나, 또는 제2 지주(152)와 나사(162, 167)를 동일한 수지 재료로 구성함으로써, 식 2'를 만족시키는 것이 가능하다. 식 2'가 성립될 때에는, 제1 지주(151) 및 제2 지주(152)의 열팽창률의 차는 더욱 크고, 제2 지주(152)는 프로브 카드 기판(110)의 외주부를 더욱 하방으로 누를 수 있다. 이로 인해, 프로브 카드(200)에 발생하는 「하측으로 볼록해지는 휨 변형」을 더욱 경감시키는 것이 가능해진다.

《제3 실시 형태》

상기한 제2 실시 형태에서는 지지 부재의 평면 형상이 십자형인 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시 형태에 있어서, 지지 부재의 평면 형상은 이것으로 한정되는 것은 아니다. 지지 부재의 평면 형상은, 예를 들어 사각형, 육각형 등의 다각형, 혹은 정원형이어도 된다. 또한, 지지 부재는 종횡의 치수에 대해 두께가 작은 판상의 것이어도 된다.

도 13은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 프로브 카드(300)의 구성예를 도시하는 평면도이다. 도 13에 도시한 바와 같이, 이 프로브 카드(300)는 프로브 카드 기판(110)과, 프로브 카드 기판(110)의 상면(111)측으로 이격되어 배치된 지지판(230)과, 프로브 카드 기판(110)과 지지 부재(130) 사이에 개재하는 복수개의 지주(150)를 구비한다. 지지판(230)은 프로브 카드(300)를 지지하는 것으로, 예를 들어 스테인리스 강재를 포함한다. 지지판(230)은, 예를 들어 도시하지 않은 프로버에 고정된 상태로 사용된다.

이 지지판(230)은, 도 13에 도시한 바와 같이 이 지지판(230)의 평면 형상은, 예를 들어 정원형이다. 도 9에 도시한 지지 부재(130)와 마찬가지로, 이 지지판(230)에도 지주(150)의 상단부를 고정하기 위해, 지지판(230)의 상면(111)과 하면(112) 사이를 관통하는 나사 구멍이 복수 형성되어 있다.

이 프로브 카드(300)에 있어서, 제1 지주(151) 및 제2 지주(152)는 제2 실시 형태와 동일한 구성이고 동일한 기능을 갖는다. 이에 의해, 제3 실시 형태는 제2 실시 형태의 효과 (1) 내지 (3)과 동일한 효과를 발휘한다. 또한, 제3 실시 형태에 있어서도, 제2 실시 형태에서 설명한 변형예 (1) 내지 (3)을 적용하면 된다.

예를 들어, 도 14에 도시한 바와 같이, 복수개의 지주(150)는 제1 지주(151) 및 제2 지주(152) 외에, 제3 지주(153)를 갖고 있어도 된다. 제3 지주(153)는, 예를 들어 프로브 카드 기판(110)의 중심부 상에 배치되어 있다. 또한, 상기의 식 3이 성립되도록, 제1 지주(151)와 제2 지주(152) 및 제3 지주(153)를 구성하는 재료가 각각 선택되어 있다. 이와 같은 구성이면, 제2 실시 형태의 변형예 (1)과 동일한 효과를 발휘한다.

또한, 도 14에서는 제1 지주(151)를 생략해도 된다. 즉, 도 15에 도시한 바와 같이, 프로브 카드 기판(110)의 중심부에 제3 지주(153)가 배치되고, 외주부에 제2 지주(152)가 배치되고, 중심부와 외주부 사이의 중간부에는 제1 지주(150)가 배치되어 있지 않아도 된다. 이와 같은 구성이면, 제2 실시 형태의 변형예 (2)와 동일한 효과를 발휘한다.

또한, 도 16에 도시한 바와 같이, 제2 지주(152)는 제1 지주(151)보다도 개수가 많아도 된다. 이와 같은 구성이면, 제2 원주(172) 상에 있어서의 제2 지주(152)의 배치 간격을 제1 원주(171) 상에 있어서의 제1 지주(151)의 배치 간격에 가깝게 하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 제1 원주(171) 상과 비교하여, 제2 원주(172) 상에 있어서의 압하력의 분포가 드문드문 되는 것을 방지할 수 있다. 제2 원주(172) 상에 있어서, 제2 지주(152)에 의한 압하력의 분포를 보다 균일에 가깝게 있다.

이 제3 실시 형태에서는 지지판(230)이 본 발명의 「지지 부재」에 대응하고 있다.

《제4 실시 형태》

도 17은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 지지판(330)의 구성예를 도시하는 평면도이다. 이 지지판(330)의 평면 형상은, 예를 들어 정원형이고, 그 상면(111)으로부터 하면(112)에 이르는 관통한 나사 구멍(133)이 다수 형성되어 있다. 이 지지판(330)에는 다수의 나사 구멍(133)이 형성되어 있다. 구체적으로는, 지지판(330)의 중심부를 원의 중심으로 하는 복수의 동심원의 각 원주 상에서, 복수의 나사 구멍(133)이 각각 등간격으로 배치되어 있다. 또한, 이 원의 중심에도 나사 구멍(133)이 형성되어 있어도 된다. 또한, 여기서 말하는 원주라 함은, 제2, 제3 실시 형태와 마찬가지로 가상 원주이다.

이와 같은 구성이면, 예를 들어 복수의 나사 구멍(133) 중에서 임의의 나사 구멍(133)을 선택하고, 선택한 나사 구멍(133)에 나사를 통해 지주(150)를 고정할 수 있다. 프로브 카드 기판(110)의 나사 구멍(133)의 위치에 따라서, 지지판(330)의 나사 구멍(133)을 선택하고, 그곳에 지주(150)를 고정할 수 있으므로, 지지판(330)의 범용성을 높일 수 있다.

본 발명은 이상에 기재한 각 실시 형태로 한정될 수 있는 것은 아니다. 당업자의 지식에 기초하여 각 실시 형태에 설계의 변경 등을 추가하는 것이 가능하고, 그와 같은 변형이 추가된 형태도 본 발명의 범위에 포함된다.

1 : 스테이지
3 : 하우징
10 : 프로브 카드
11 : 카드 기판
11a : 상면
11b : 하면
13 : 프로브 침
13a : 선단
20 : 카드 홀더
21 : 박판부
23 : 단차
30 : 커넥션 링
31 : 포고 핀
51 : 하측 부품
52 : 하측 지지부
53 : 지주
35, 54, 55, 64, 65, 71 : 나사
61 : 상측 부품
62 : 상측 지지부
63 : 연결부
100 : 프로브 검사 장치
110 : 프로브 카드 기판
111 : (프로브 카드 기판의) 상면
112 : (프로브 카드 기판의) 하면
113 : 나사 구멍
120 : 프로브 침
121 : 선단
130 : 지지 부재
131 : (지지 부재의) 상면
132 : (지지 부재의) 하면
133 : 나사 구멍
150 : 지주
151 : 제1 지주
152 : 제2 지주
153 : 제3 지주
155 : 전자 부품
161, 162, 163, 166, 167 : 나사
171 : 제1 원주
172 : 제2 원주
200, 300 : 프로브 카드
230, 330 : 지지판(정원형이고, 판상의 지지 부재)
F1 내지 F3 : 힘

Claims (10)

1. 프로브 카드를 프로버에 고정하는 프로브 카드 고정 장치이며,
   상기 프로버의 하우징에 고정하기 위한 커넥션 링과,
   상기 커넥션 링과의 사이에서 상기 프로브 카드의 외주부를 끼움 지지하기 위한 카드 홀더와,
   상기 프로브 카드의 중앙부와 상기 커넥션 링을 고정하기 위한 로크 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는, 프로브 카드 고정 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 로크 장치는,
   상기 프로브 카드의 상기 중앙부에 고정되는 제1 부품과,
   상기 커넥션 링에 고정되는 제2 부품과,
   상기 제1 부품과 상기 제2 부품을 연결하여 고정하는 제3 부품을 갖는 것을 특징으로 하는, 프로브 카드 고정 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1 부품은,
   상기 프로브 카드의 상기 커넥션 링과 접하는 측의 면으로부터 이격되어 배치된 지지 부재와,
   상기 프로브 카드와 상기 지지 부재 사이에 개재하는 복수개의 지주를 갖고,
   상기 복수개의 지주는 상기 제2 부품보다도 선팽창 계수가 작은 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 프로브 카드 고정 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 프로브 카드 고정 장치와,
   프로브 카드를 구비하고,
   상기 프로브 카드에 상기 프로브 카드 고정 장치가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 프로브 검사 장치.
5. 카드 홀더와 커넥션 링에 의해 외주부가 끼움 지지되는 프로브 카드를 사용하여 프로브 검사를 행할 때에, 미리,
   상기 프로브 카드의 상기 커넥션 링과 접하는 측의 면 상에 로크 장치를 배치하고, 상기 로크 장치를 사용하여, 상기 프로브 카드의 상기 중앙부와 상기 커넥션 링을 고정해 두는 것을 특징으로 하는, 프로브 검사 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 프로브 검사를 행할 때에, 미리,
   상기 커넥션 링을 프로버의 하우징에 고정해 두는 것을 특징으로 하는, 프로브 검사 방법.
7. 한쪽의 면측에 프로브 침의 선단이 위치하는 프로브 카드 기판과,
   상기 프로브 카드 기판의 다른 쪽의 면측으로 이격되어 배치된 지지 부재와,
   상기 프로브 카드 기판과 상기 지지 부재 사이에 개재하는 복수개의 지주를 구비하고,
   상기 복수개의 지주는 제1 지주와, 상기 제1 지주보다도 상기 프로브 카드 기판의 중심부로부터 이격되어 배치된 제2 지주를 갖고,
   상기 제2 지주의 열팽창률은 상기 제1 지주의 열팽창률보다도 큰 것을 특징으로 하는, 프로브 카드.
8. 제7항에 있어서, 상기 복수개의 지주는 상기 제1 지주와 상기 제2 지주를 각각 복수개씩 갖고,
   상기 복수개의 제1 지주는 상기 프로브 카드 기판의 중심부에 원의 중심이 있는 제1 원주 상에서 등간격으로 배치되어 있고,
   상기 복수개의 제2 지주는 상기 제1 원주와 동심원이고, 또한 상기 제1 원주보다도 직경이 큰 제2 원주 상에서 등간격으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 프로브 카드.
9. 제8항에 있어서, 상기 복수개의 지주는 상기 프로브 카드 기판의 중심부 상에 배치된 제3 지주를 더 갖고,
   상기 제3 지주의 열팽창률은 상기 제1 지주의 열팽창률보다도 작은 것을 특징으로 하는, 프로브 카드.
10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 지주는 상기 제1 지주보다도 개수가 많은 것을 특징으로 하는, 프로브 카드.

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