KR20230121371A

KR20230121371A - 프리로드형 프로브 헤드

Info

Publication number: KR20230121371A
Application number: KR1020220018138A
Authority: KR
Inventors: 안승배; 주영훈
Original assignee: (주)티에스이
Priority date: 2022-02-11
Filing date: 2022-02-11
Publication date: 2023-08-18
Also published as: WO2023153556A1; TW202332914A

Abstract

본 발명은 반도체 소자 테스트용 프로브 헤드에 관한 것으로서, 반도체 소자 테스트용 프로브 헤드에 있어서, 스탑퍼가 형성된 프로브와, 상기 프로브가 결합되는 결합공이 형성된 블럭을 포함하며, 상기 블럭 상부에 상기 결합공이 노출되도록 오픈영역이 형성된 가이드 필름이 형성되며, 상기 오픈영역의 하측부는 상측부에 비해 상대적으로 넓게 형성되어, 상기 프로브 스탑퍼와 상기 블럭 사이에 상기 가이드 필름에 의한 탄성공간을 제공하는 것을 특징으로 하는 프리로드형 프로브 헤드를 기술적 요지로 한다. 이에 의해 블럭 상부에 복수개의 가이드 필름을 도입하여 상기 프로브 스탑퍼의 가압부에 대응하여 상기 블럭 상부에 탄성공간을 형성하여 반도체 소자 테스트 과정에서 상기 블럭이 받는 충격을 완화시키고자 이점이 있다.

Description

프리로드형 프로브 헤드{Preload type probe head}

본 발명은 반도체 소자 테스트용 프로브 헤드에 관한 것으로서, 블럭 상부에 오픈영역이 형성된 가이드 필름을 도입하여 탄성공간을 형성함으로써 블럭이 받는 충격을 완화시키는 프리로드형 프로브 헤드에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 장치의 제조 공정은 반도체 소자를 제조하는 패터닝 공정과, 이들을 전기적으로 테스트하여 불량 여부를 판별하는 EDS(Electrical Die Sorting) 공정 그리고 웨이퍼 상에 각 반도체 소자를 집적하는 조립 공정 등을 포함하고 있다.

상기 EDS 공정은 각 반도체 소자들에 검사 전류를 공급하여 이로부터 출력되는 전기적 신호를 검사하여 불량 여부를 판별하는 공정으로, 각 반도체 소자에 프로브(probe)를 전기적으로 접촉시켜 그 성능을 검사하는 프로브 장치가 널리 사용되고 있다.

이러한 프로브 장치는 검사 전류를 공급하고, 그에 따른 신호를 검사하고 분석하는 테스터(tester)와, 검사대상물(반도체 소자)과 테스터를 전기적으로 연결하는 프로브 카드(probe card) 그리고, 검사대상물과 프로브 카드의 인쇄회로기판과 직접적으로 접촉되는 프로브(probe)로 구성된다.

상기 프로브는 일반적으로 검사대상물과 프로브 카드와의 적절한 접촉 저항을 유지하면서 안정적인 접촉을 도모하고, 복수 회 테스트에도 내구성이 보장되도록 복수개의 프로브가 수용 조립된 프로브 헤드 구조로 제공되고 있다.

일반적으로 상기 프로브 헤드는 프로브와, 상기 프로브가 수용 조립된 블럭으로 구성되며, 상기 프로브의 제1단부와 제2단부는 상기 블럭의 제1면과 제2면 외측으로 돌출되도록 수용되어 상기 인쇄회로기판과 반도체 소자의 접촉단자와 적절한 압력으로 각각 전기적으로 접촉되게 된다.

상기 블럭에는 테스트하고자 하는 반도체 소자의 접촉단자에 대응되는 피치 간격으로 결합공이 형성되어, 상기 프로브가 상기 결합공에 수용 조립되며, 테스트 시에는 소정의 압력에 의해 프로브가 상기 결합공 내부에서 슬라이딩하는 구조로 형성된다.

또한 이러한 블럭은 상기 프로브 상측을 지지하는 상부 플레이트와 상기 프로브 하측을 지지하는 하부 플레이트를 포함하면서, 상기 상부 플레이트와 하부 플레이트는 상기 프로브의 안정적인 지지를 위해 일정 거리 이격된 구조로 형성된다.

일반적으로 이러한 프로브(10)는 도 1에 도시한 바와 같이, 프로브 헤드의 블럭(20)에 형성된 결합공(21) 내부에서 상하로 슬라이딩을 반복하면서 테스트가 수행되게 되는데, 상기 프로브(10)가 상기 결합공(21) 하측으로 무단이탈하지 않도록 상기 프로브(10)의 상측부에 스탑퍼(stopper)(11)가 형성되어 있다.

이 경우 테스트가 수행되는 동안 스탑퍼에 의해 그 주변의 블럭 또는 그 주변의 상부 플레이트 구조물에 지속적인 충격이 가해지게 되는데 이로 인해 프로브의 변형이나 파손 또는 블럭 등의 변형이나 파손이 초래되고 있다. 일반적으로 상기 블럭 등은 세라믹 재질로 형성되므로 상기 스탑퍼에 의한 충격으로 파손되는 경우 먼지가 발생하게 되고, 정확한 테스트 수행에 방해가 되고 있다.

또한, 일반적으로 인쇄회로기판의 평탄도가 30㎛ ~ 50㎛로 알려져 있으며, 이러한 평탄도에 따라 특정 영역에서 복수개의 스탑퍼에 의한 블럭 또는 상부 플레이트에 가해지는 충격이 더욱 증가하게 되며, 테스트가 반복 수행되는 동안 그 영역에서의 블럭 등의 파손이 더욱 쉽게 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 도출된 것으로서, 블럭 상부에 오픈영역이 형성된 가이드 필름을 도입하여 탄성공간을 형성함으로써 블럭이 받는 충격을 완화시키는 프리로드형 프로브 헤드의 제공을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 반도체 소자 테스트용 프로브 헤드에 있어서, 스탑퍼가 형성된 프로브와, 상기 프로브가 결합되는 결합공이 형성된 블럭을 포함하며, 상기 블럭 상부에 상기 결합공이 노출되도록 오픈영역이 형성된 가이드 필름이 형성되며, 상기 오픈영역의 하측부는 상측부에 비해 상대적으로 넓게 형성되어, 상기 프로브 스탑퍼와 상기 블럭 사이에 상기 가이드 필름에 의한 탄성공간을 제공하는 것을 특징으로 하는 프리로드형 프로브 헤드를 기술적 요지로 한다.

또한, 상기 가이드 필름은, 단일층 또는 복수층으로 형성된 것이 바람직하다.

여기에서, 상기 가이드 필름이 복수층으로 형성된 경우, 상기 블럭 상부에 상기 결합공이 노출되도록 오픈영역이 각각 형성된 가이드 필름이 적층되고, 상기 블럭 상부에 적층되는 상기 가이드 필름 중 적어도 하나는 상기 오픈영역의 크기가 상기 결합공의 크기보다는 크게 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 가이드 필름은, 상기 결합공이 형성된 영역과 상기 스탑퍼가 형성된 영역을 포함하는 제1오픈영역이 형성된 제1가이드 필름과, 상기 제1가이드 필름 상부에 형성되며, 상기 결합공이 형성된 영역만을 포함하는 제2오픈영역이 형성된 제2가이드 필름으로 구비되어, 상기 제1오픈영역과 상기 제2오픈영역이 상기 결합공을 중심으로 중첩적으로 형성되어, 상기 제1가이드 필름의 상기 스탑퍼가 형성된 영역을 포함하는 상기 제1오픈영역에 의해 상기 탄성공간을 제공하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 블럭으로부터 최상층에 형성된 상기 가이드 필름의 오픈영역은, 상기 결합공의 크기와 가장 유사한 오픈영역을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 가이드 필름은, 상기 제1가이드 필름과, 상기 제2가이드 필름의 조합이 복수개로 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2가이드 필름은, 상기 제2오픈영역에 연결되거나 인접하여 상기 스탑퍼가 형성된 영역으로 버퍼부가 형성된 것이 바람직하며, 상기 버퍼부는, 상기 제2오픈영역을 중심으로 제1방향 또는 제2방향, 또는 제1방향 및 제2방향으로 절개되어 형성된 것이 바람직하다. 또한, 상기 버퍼부는, 상기 제2오픈영역을 중심으로 방사형으로 형성될 수도 있다.

또한, 상기 탄성공간의 크기는, 상기 스탑퍼의 가압부와 크기가 같거나 크게 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 가이드 필름은, 고분자 기판 또는 고분자 물질의 코팅층으로 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 고분자 기판은, 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리비닐알콜(Polyvinylalcohol), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES) 중 어느 하나 또는 둘 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

또한, 상기 가이드 필름으로 고분자 기판이 사용되는 경우에는 레이저 가공에 의해 상기 오픈영역을 형성할 수 있으며, 상기 오픈영역의 형성은 상기 가이드 필름을 블럭 상부에 선적층시킨 후 레이저 가공에 의해 상기 결합공의 형성 공정과 동시에 수행되거나, 레이저 가공에 의해 상기 오픈영역을 형성한 후, 상기 블럭 상부에 가이드 필름을 후적층할 수 있다.

또한, 상기 가이드 필름으로 고분자 기판이 사용되는 경우에는, 상기 고분자 기판은 고정부재에 의해 상기 블럭 상부에 결합되거나, 상기 고분자 기판은 상기 블럭 상부 및 고분자 기판 간에 점착될 수 있도록 결합면에 점착층이 형성될 수도 있다.

또한, 상기 고분자 물질은, 포토레지스트(photo resist, PR)을 사용할 수도 있으며, 이 경우 상기 오픈영역은, 상기 블럭 상부에 포토레지스트를 코팅한 후 광패터닝 공정에 의해 형성될 수 있다.

또한, 상기 오픈영역의 형상은, 상기 프로브의 수평단면 형상에 대응되게 형성될 수 있으며, 원형, 타원형 및 다각형 형상 중 어느 하나의 형상으로 형성될 수도 있다.

한편, 상기 블럭은, 제1결합공이 형성된 상부 플레이트와, 상기 상부 플레이트와 이격되어 형성되고, 제2결합공이 형성된 하부 플레이트를 포함하는 구조체로 형성되거나, 상기 상부 플레이트 및 상기 하부 플레이트가 선택적으로 복수개로 형성된 구조체로 형성될 수 있다.

여기에서, 상기 가이드 필름은, 상기 스탑퍼의 가압력이 인가되는 상부 플레이트 상부에 형성되며, 상기 제1결합공에 대응하여 상기 오픈영역이 형성되게 된다.

본 발명은 반도체 소자 테스트용 프로브 헤드에 관한 것으로서, 블럭 상부에 복수개의 가이드 필름을 도입하여 상기 프로브 스탑퍼의 가압부에 대응하여 상기 블럭 상부에 탄성공간을 형성하여 반도체 소자 테스트 과정에서 상기 블럭이 받는 충격을 완화시키고자 하는 것이다.

즉, 상기 스탑퍼의 가압부에 유연 소재인 가이드 필름을 도입하여 1차로 스탑퍼에 의한 충격력을 흡수하게 하고, 상기 탄성공간에 의한 프리로드(preload) 공간(완충 공간)을 제공하여 2차로 스탑퍼에 의한 충격력을 흡수할 수 있어, 프로브 및 블럭에 인가되는 스트레스를 최소화함으로써 프로브 및 블럭의 내구성을 형상시키도록 하는 것이다.

또한, 본 발명은 프로브의 가압부에 탄성공간을 제공하여, 상기 프로브의 상부팁과 접촉되는 인쇄회로기판 등의 평탄도를 상쇄시킬 수 있어, 프로브 카드 조립 공차를 완화시키면서, 상기 프로브 및 블럭의 내구성을 더욱 향상시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 가이드 필름을 도입함으로써, 상기 블럭의 높이를 높이는 효과를 발현시켜, 프로브 팁의 길이를 증가시켜 프로브 헤드의 전체적인 수명을 연장시키는 효과가 있다.

따라서, 본 발명은 반도체 소자 테스트 과정 중에 발생할 수 있는 프로브 스탑퍼에 의한 충격력을 최소화하여 제품의 수명을 연장시키고, 보다 정밀한 테스트를 수행할 수 있는 효과가 있다.

도 1 - 종래의 프로브 헤드에 대한 모식도.
도 2 - 본 발명의 일실시예에 따른 프로브 헤드에 대한 모식도.
도 3 내지 도 5 - 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브 헤드에 대한 모식도.
도 6 - 본 발명에 따른 가이드 필름을 블럭 상부에 적층하는 방법을 나타낸 모식도.
도 7 내지 도 14 - 본 발명에 따른 최상층 가이드 필름의 다양한 실시예를 나타낸 모식도.
도 15 - 본 발명의 실시예에 따른 스탑퍼와 가이드 필름 간의 작용 상태를 나타낸 모식도.

본 발명은 반도체 소자 테스트용 프로브 헤드에 관한 것으로서, 블럭 상부에 가이드 필름을 도입하여 프로브 스탑퍼에 대응하여 상기 블럭 상부에 탄성공간을 형성하여 반도체 소자 테스트 과정에서 블럭이 받는 충격을 완화시키고자 하는 것이다.

이에 의해 반도체 소자 테스트 과정 중에 발생할 수 있는 프로브 스탑퍼에 의한 충격력을 최소화하여 제품의 수명을 연장시키고, 보다 정밀한 테스트를 수행하도록 하는 것이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 프로브 헤드에 대한 모식도이고, 도 3 내지 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브 헤드에 대한 모식도이고, 도 6은 본 발명에 따른 가이드 필름을 블럭 상부에 적층하는 방법을 나타낸 모식도이고, 도 7 내지 도 14는 본 발명에 따른 최상층 가이드 필름의 다양한 실시예를 나타낸 모식도이며, 도 15 본 발명의 실시예에 따른 스탑퍼와 가이드 필름 간의 작용 상태를 나타낸 모식도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 프로브 헤드는, 반도체 소자 테스트용 프로브 헤드에 있어서, 스탑퍼(110)가 형성된 프로브(100)와, 상기 프로브(100)가 결합되는 결합공(210)이 형성된 블럭(200)을 포함하며, 상기 블럭(200) 상부에 상기 결합공(210)이 노출되도록 오픈영역(310)이 형성된 가이드 필름(300)이 형성되며, 상기 오픈영역(310)의 하측부는 상측부에 비해 상대적으로 넓게 형성되어, 상기 프로브 스탑퍼(110)와 상기 블럭(200) 사이에 상기 가이드 필름(300)에 의한 탄성공간(400)을 제공한다.

본 발명에 따른 프로브 헤드는 프로브(100)와 블럭(200), 그리고 가이드 필름(300) 이에 의해 생성되는 탄성공간(400)으로 크게 구성된다.

상기 프로브(100)는 기존의 반도체 소자의 테스트를 위한 어떠한 형태, 기능 및 소재를 갖는 프로브(100)도 무방하며, 상기 블럭(200) 또한 상기 프로브(100)를 안정적으로 고정시키고 프로브(100)의 유동공간을 보장할 수 있는 어떠한 형상의 블럭(200) 또한 무방하다.

일반적으로 블럭(200)에는 프로브(100)의 결합을 위한 결합공(210)이 형성되어 있고, 프로브(100)는 수천~수만개가 하나의 블럭(200)에 결합될 수 있으며, 상기 결합공(210) 또한 이에 대응되어 형성된다. 본 발명에서는 편의상 하나의 프로브(100)가 블럭(200)에 결합된 상태를 중심으로 각 도면에서 설명하고자 한다.

이러한 프로브(100)가 블럭(200)에 결합될 때 상기 블럭(200)의 결합공(210) 하측으로 프로브(100)가 무단이탈되지 않도록 상기 프로브(100)의 일측에는 일반적으로 스탑퍼(stopper)(110)가 형성되어 있다. 상기 스탑퍼(110)는 프로브(100)의 어느 위치에 형성되어도 무방하며, 일반적으로 프로브(100)의 상부팁 인접부에 형성된다.

본 발명의 일실시예도 상부팁 인접부에 스탑퍼(110)가 형성된 프로브(100)를 중심으로 설명하고자 하며, 일반적으로 이러한 프로브(100)는 상기 결합공(210) 내부에서 상하로 슬라이딩을 반복하면서 테스트가 수행되게 된다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가이드 필름(300)은 단일층으로 형성되고, 상기 블럭(200) 상부에 상기 결합공(210)이 노출되도록 오픈영역(310)이 형성되며, 상기 오픈영역(310)의 하측부는 상측부에 비해 상대적으로 넓게 형성되어, 상기 프로브 스탑퍼(110)와 상기 블럭(200) 사이에 상기 가이드 필름(300)에 의한 탄성공간(400)을 제공하는 것이다.

즉, 가이드 필름(300)의 오픈영역(310)이 스텝(step)형상으로 형성되며, 상기 오픈영역(310)의 하측부는 결합공(210)이 형성된 영역과 스탑퍼(110)가 형성된 영역을 모두 포함하고, 상기 오픈영역(310)의 상측부는 결합공(210)이 형성된 영역만을 포함하여, 상기 오픈영역(310)의 하측부는 상측부에 비해 상대적으로 넓게 형성되어, 상기 프로브 스탑퍼(110)와 상기 블럭(200) 사이에 탄성공간(400)을 제공하게 되는 것이다.

이는 오픈영역(310)의 상측부에서는 스탑퍼(110)의 가압부와 가이드 필름(300) 간의 접촉 면적을 높여 1차로 스탑퍼(110)에 의한 충격력을 가이드 필름(300)에서 먼저 흡수할 수 있도록 하고, 탄성공간(400)에 의해 2차로 스탑퍼(110)에 의한 충격력을 흡수할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 다른 실시예로 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 가이드 필름(300)이 복수층으로 형성된 경우, 상기 블럭(200) 상부에 상기 결합공(210)이 노출되도록 오픈영역(310)이 각각 형성된 가이드 필름(300)이 적층되고, 상기 블럭(200) 상부에 적층되는 상기 가이드 필름(300) 중 적어도 하나는 상기 오픈영역(310)의 크기가 상기 결합공(210)의 크기보다는 크게 형성된 것을 특징으로 한다.

도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 프로브 헤드는 상기 블럭(200) 상부에 상기 결합공(210)이 노출되도록 오픈영역(310)이 형성된 가이드 필름(300)이 복수층으로 적층되고, 상기 오픈영역(310)이 서로 크기가 달라서 상기 블럭(200)과 가이드 필름(300) 사이에 탄성공간(400)이 제공되는 것을 특징으로 한다.

구체적으로는, 상기 복수층으로 적층되는 가이드 필름(300) 중 적어도 하나는 상기 오픈영역(310)의 크기가 상기 결합공(210)의 크기보다는 크게 형성되어 상기 프로브 스탑퍼(110)와 상기 블럭(200) 사이에 탄성공간(400)을 제공하게 되는 것이다.

즉, 본 발명에 따른 가이드 필름(300)에는 상기 결합공(210)이 노출될 수 있도록 오픈영역(310)이 형성되되, 2층 이상으로 적층될 때 적어도 하나의 가이드 필름(300)의 오픈영역(310)은 상기 결합공(210)의 크기보다는 크게 형성되며, 상기 탄성공간(400)은 스탑퍼(110)의 가압부(스탑퍼(110)가 블록을 가압하는 부분) 하측으로 형성되어 스탑퍼(110)에 의한 충격력을 흡수할 수 있는 프리로드(preload) 공간(완충 공간)을 제공하는 것이다.

여기에서 상기 결합공(210)은 일반적으로 프로브(100)의 수평 단면 형상에 대응되어 형성되므로, 상기 결합공(210)의 크기는 결합공(210)의 폭 또는 지름 등에 해당될 수 있다. 예컨대, 상기 결합공(210)이 정사각 형상이라고 하면 상기 결합공(210)의 크기보다 크게 형성된 상기 오픈영역(310)은 스탑퍼(110)가 형성된 방향으로 확장되어 직사각형 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 결합공(210)이 원형이라고 하면 상기 결합공(210)의 크기보다 크게 형성된 상기 오픈영역(310)은 타원형으로 형성될 수 있다.

상기 결합공(210)의 크기보다 크게 형성된 오픈영역(310)은 스탑퍼(110)의 하측으로 연장된 형상으로 탄성공간(400)을 제공할 수 있다면 그 형상에 한정되지 않고, 프로브(100)의 수평 단면의 형상에 대응되어 원형, 타원형 및 다각형 형상 중 어느 하나의 형상으로 형성되거나, 스탑퍼(110)의 가압부의 형상에 따라 스트라이프 미세 패턴, 사각 미세 패턴, 원형 미세 패턴 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 탄성공간(400)의 크기는 적어도 상기 스탑퍼(110)의 가압부와 크기가 같거나 크게 형성되어 충분한 프리로드 공간을 확보할 수 있도록 한다.

본 발명의 일실시예로 상기 가이드 필름(300)이 2층으로 형성된 경우(도 3), 상기 결합공(210)이 형성된 영역과 상기 스탑퍼(110)가 형성된 영역을 포함하는 제1오픈영역(321)이 형성된 제1가이드 필름(320)과, 상기 제1가이드 필름(320) 상부에 형성되며, 상기 결합공(210)이 형성된 영역만을 포함하는 제2오픈영역(331)이 형성된 제2가이드 필름(330)으로 구비되어, 상기 제1오픈영역(321)과 상기 제2오픈영역(331)이 상기 결합공(210)을 중심으로 중첩적으로 형성되어, 상기 제1가이드 필름(320)의 상기 스탑퍼(110)가 형성된 영역을 포함하는 상기 제1오픈영역(321)에 의해 상기 탄성공간(400)을 제공하게 된다.

즉, 상기 제1가이드 필름(320)에 형성된 제1오픈영역(321)은 결합공(210)과 스탑퍼(110)가 형성된 영역을 포함하므로 상기 결합공(210)의 크기보다는 크게 형성되고, 상기 제2가이드 필름(330)에 형성된 제2오픈영역(331)은 결합공(210)이 형성된 영역만을 포함하므로 상기 결합공(210)의 크기와 같거나 이와 유사하게 형성된다.

특히, 상기 블럭(200)으로부터 최상층에 형성된 상기 가이드 필름(300)의 오픈영역(310)은, 즉, 상기 제2가이드 필름(330)의 오픈영역은 아래층에 형성된 상기 제1가이드 필름(320)의 오픈영역(310)에 비해 상기 결합공(210)의 크기와 가장 유사한 오픈영역(310)을 갖게 된다.

이는 최상층에 형성된 가이드 필름(300)에 의해 충분한 탄성공간(400)을 확보할 수 있도록 하면서, 스탑퍼(110)의 가압부와 가이드 필름(300) 간의 접촉 면적을 높여 1차로 스탑퍼(110)에 의한 충격력을 최상층의 가이드 필름(300)에서 먼저 흡수할 수 있도록 하고, 탄성공간(400)에 의해 2차로 스탑퍼(110)에 의한 충격력을 흡수할 수 있도록 하는 것이다.

이러한 가이드 필름(300)은 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 제1가이드 필름(320)과, 상기 제2가이드 필름(330)의 조합이 복수개로 형성될 수 있으며, 이에 한정되지 않고, 상기 스탑퍼(110)의 충격력을 흡수할 수 있는 탄성공간(400)을 제공할 수 있도록 다양한 형상 및 크기의 오픈영역(310)을 갖는 가이드 필름(300)을 복수층으로 적층할 수 있다.

도 2 내지 도 4에 따른 실시예는 블럭(200)이 단일 형상으로 형성된 경우를 도시한 것이고, 도 5의 실시예는 블럭(200)이 상부 플레이트(220)와 하부 플레이트(230)로 구성된 경우를 도시한 것이다. 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 블럭(200)은 다양하게 실시할 수 있다.

도 5의 실시예에 따른 블럭(200)은, 제1결합공(221)이 형성된 상부 플레이트(220)와, 상기 상부 플레이트(220)와 이격되어 형성되고, 제2결합공(231)이 형성된 하부 플레이트(230)를 포함하거나, 필요에 따라 상기 상부 플레이트(220) 및 상기 하부 플레이트(230)가 선택적으로 복수개 형성될 수 있다. 도면에 나타낸 본 발명의 실시예로는 상부 플레이트(220) 한개, 프로브(100)의 유동에 필요한 공간만큼 이격되게 형성된 하부 플레이트(230) 두개로 형성된 것을 나타낸 것이다.

이 경우 상술한 바와 같이 상기 스탑퍼(110)는 상부 플레이트(220) 상부와 접촉하여 가압하게 되므로, 그 사이에 탄성공간(400)이 형성되며, 상기 상부 플레이트(220) 상부에 제1결합공(221)에 대응하여 상기 오픈영역(310)이 형성된 가이드 필름(300)을 구비한다.

즉, 상기 제1결합공(221)이 형성된 영역과 스탑퍼(110)가 형성된 영역을 포함하는 제1오픈영역(321)이 형성된 제1가이드 필름(320)을 상기 상부 플레이트(220) 상부에 적층하고, 상기 제1가이드 필름(320) 상부에 상기 제1결합공(221)이 형성된 영역만을 포함하는 제2오픈영역(331)이 형성된 제2가이드 필름(330)을 적층하는 것이다.

이와 같이 본 발명은 다양한 형상의 블럭(200)에 적용할 수 있으며, 프로브 스탑퍼(110)와의 가압부에 탄성공간(400)을 형성함으로써, 스탑퍼(110)에 의한 충격력을 흡수할 수 있게 된다.

도 6은 본 발명에 따른 가이드 필름(300)을 블럭(200) 상부에 적층하는 방법을 나타낸 것으로, 본 발명의 일실시예로 2개 층으로 이루어진 가이드 필름(300)을 도시한 것이다.

상기 블럭(상부 플레이트(220))(200) 상부에 결합공(제1결합공(221))(210)의 크기보다는 큰(제1결합공(221)이 형성된 영역과 스탑퍼(110)가 형성된 영역을 포함) 오픈영역(제1오픈영역(321))을 갖는 하측 가이드 필름(제1가이드 필름(320))을 형성하고, 그 상부에 상기 결합공(제1결합공(221))이 형성된 영역만을 포함하는 오픈영역(제2오픈영역(331))이 형성된 상측 가이드 필름(제2가이드 필름(330))을 상기 결합공(제1결합공(221))을 중심으로 중첩되게 적층시킨다.

이에 의해 상기 블럭(200)의 상부면(상부 플레이트(220)의 상부면)과 상측 가이드 필름(제2가이드 필름(330))의 하측면 그리고 상기 하측 가이드 필름(제1가이드 필름(320))의 측면으로 둘러싸인 탄성공간(400)이 형성되게 된다.

도 7 내지 도 14는 본 발명에 따른 최상층 가이드 필름의 다양한 실시예를 나타낸 것이다. 본 발명의 일실시예로 2개층의 가이드 필름으로 형성된 경우, 제2가이드 필름(330)에 형성된 제2오픈영역(331) 및 버퍼부(332)를 도시한 것이다.

도 7은 상기 제2오픈영역(331)이 사각형으로 형성된 것으로서, 일반적으로 프로브의 수평 단면의 형상이 사각형인 경우, 결합공의 크기도 사각형인 경우이다.

도 8 내지 도 10은 상기 제2오픈영역(331)이 사각형으로 형성되고, 상기 제2오픈영역(331)에 연결되거나 인접하여 상기 스탑퍼가 형성된 영역으로 버퍼부(332)가 형성된 것을 도시한 것이다. 상기 버퍼부(332)는 상기 제2오픈영역(331)을 중심으로 제1방향 또는 제2방향, 제1방향 및 제2방향 등 다양한 방향으로 형성될 수 있으며, 필요에 따라 스트라이프 패턴, 점 패턴, 원형 또는 다각 패턴 등 다양하게 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 가이드 필름(300)은 유연한 소재로 형성된 것으로, 상기 스탑퍼(110)가 탄성공간(400) 상측의 가이드 필름(300) 부분을 가압하는 경우 그 주변부로 가이드 필름(300)의 웨이브니스(waveness)가 발생하게 되는데, 이 경우 제품의 내구성의 지장을 초래하게 된다. 상기 버퍼부(332)는 이러한 문제점을 방지하기 위한 것으로서, 상기 가이드 필름(300)이 울거나 변형, 파손되는 것을 방지하게 된다.

도 8 내지 도 11은 버퍼부(332)가 절개된 형태로 형성된 경우로서, 도 8은 상기 제2오픈영역(331)에 연결되는 일자형 버퍼부(332), 도 9는 상기 제2오픈영역(331)에 연결되는 T자형 버퍼부(332), 도 10은 상기 제2오픈영역(331)에 연결되는 브랜치형(branch) 버퍼부(332)를 나타낸 것이다.

도 11은 일반적으로 프로브가 원형인 경우, 결합공 또한 원형이 될 수 있으며, 이 경우 버퍼부(332)가 상기 프로브의 둘레를 따라 확장되어 형성되는 것으로, 상기 제2오픈영역(331)을 중심으로 상기 버퍼부(332)가 방사형으로 절개되어 형성될 수 있다.

도 12 내지 도 14는 프로브가 사각형인 경우, 상기 버퍼부(332)가 외팔보 형태로 구현된 것으로서, 스탑퍼의 가압력을 보다 효율적으로 분산시켜, 가이드 필름(300)이 울거나 변형, 파손되는 것을 방지하게 된다.

도 15는 버퍼부(332)가 형성된 경우, 스탑퍼(110)와 가이드 필름(300) 간의 작용 상태를 나타낸 것으로서, 스탑퍼(110)의 가압력에 의해 상기 버퍼부(332)를 중심으로 제2가이드 필름(330)이 벌어지면서 굽혀지게 되어, 스탑퍼(110)의 가압력에도 상기 제2가이드 필름(330)은 울거나 변형되지 않게 된다.

이와 같이 사용자는 프로브의 형상, 결합공의 형상, 프로브 스탑퍼의 형상이나 가압부의 형상, 가압력 정도를 고려하여 다양한 형상의 버퍼부(332)를 형성하여 상기 제2가이드 필름(최상층의 가이드 필름)(330)이 변형되거나 우는 것을 방지하게 된다.

한편, 본 발명에 따른 가이드 필름은 스탑퍼(110)의 가압력에 의해서 탄성공간(400) 내외부로 탄성적으로 유동되어 파손되지 않으면서, 충격력을 어느 정도 흡수할 수 있는 유연소재로 형성되며, 구체적으로는 고분자 기판이나 고분자 물질의 코팅층으로 구현될 수 있다.

상기 고분자 기판은, 전기, 화학적으로 안정적이고 유연하면서, 가공성이 우수한 소재이면 어떠한 것을 사용하여도 무방하며, 본 발명의 일실시예로 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리비닐알콜(Polyvinylalcohol), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES) 중 어느 하나 또는 둘 이상을 조합하여 사용하는 것이 바람직하다.

상기 가이드 필름으로 고분자 기판이 사용되는 경우에는 레이저 가공에 의해 상기 오픈영역(310)을 형성할 수 있다.

상기 오픈영역(310)의 형성은 상기 가이드 필름을 블럭(200) 상부에 선적층시킨 후 레이저 가공에 의해 상기 결합공의 형성 공정과 동시에 수행될 수 있다. 또한, 레이저 가공에 의해 상기 오픈영역(310)을 형성한 후, 상기 블럭(200) 상부에 가이드 필름을 후적층할 수도 있다.

상기 가이드 필름의 오픈영역(310)의 형성은 블럭(200) 즉, 상기 상부 플레이트(220) 상부에 가이드 필름을 적층시킨 후 레이저를 이용하여 상기 결합공 가공과 동시에 수행할 수 있다. 이 경우, 제1가이드 필름(320)을 먼저 블럭(200) 상부에 적층하고, 레이저를 이용하여 결합공의 가공을 하면서 제1오픈영역(321)을 형성하고, 그 후 제2가이드 필름(330)을 적층한 후 레이저를 이용하여 제2오픈영역(331)을 형성할 수 있다. 필요에 따라 제2가이드 필름(330)의 제2오픈영역(331)의 형성은 별개로 진행한 후 상기 제1가이드 필름(320) 상에 적층할 수도 있다.

또한, 레이저 가공에 의해 상기 제1가이드 필름(320)의 제1오픈영역(321)을 형성하고, 상기 제2가이드 필름(330)의 제2오픈영역(331)을 각각 형성한 후, 이를 순차적으로 상기 블럭(200) 상부에 적층하거나, 또는 제1가이드 필름(320)과 제2가이드 필름(330)을 적층한 후, 동시에 패터닝 공정과 함께 제1오픈영역(321)과 제2오픈영역(331)을 형성한 후 이를 상기 블럭(200) 상부에 적층할 수도 있다.

또한, 상기 가이드 필름의 오픈영역(310)의 형성은 공지된 다양한 패터닝 공정(습식 또는 건식)에 의해 형성될 수 있으며, 이는 가이드 필름의 물성이나 오픈영역(310)의 형상 등에 따라 선적층 후 오픈영역(310)의 형성 또는 오픈영역(310)의 형성 후 후적층 등의 방법을 선택하여 수행할 수 있다.

이러한 가이드 필름으로 고분자 기판이 사용되는 경우에는 상기 고분자 기판은 고정부재에 의해 상기 블럭(200) 상부에 결합되거나, 상기 고분자 기판은 상기 블럭(200) 상부 및 고분자 기판 간에 점착될 수 있도록 결합면에 점착층이 형성될 수도 있다.

즉, 필요에 따라 가이드 필름의 적층, 결합, 제거 및 교체가 용이하도록 고정부재에 의해 상기 블럭(200)과 결합되거나, 점착층을 이용하여 점착 고정되도록 한다. 상기 고정부재는 나사(screw), 지그(zig), 클러치(clutch) 등 다양하게 채용될 수 있다.

반도체 소자 테스트용 프로브 헤드에 본 발명에 따른 가이드 필름을 도입함으로써, 상기 블럭(200)의 높이를 높이는 효과가 발현되고, 이에 의해 프로브 팁의 길이를 증가시켜 프로브 헤드의 전체적인 수명을 연장시킬 수 있게 된다. 즉, 프로브 팁이 마모되는 경우, 상기 가이드 필름을 제거하여 프로브 팁이 연장되는 효과를 발현시킬 수 있다. 이 경우 필요에 따라 가이드 필름을 2층 이상으로 형성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 가이드 필름은 고분자 물질의 코팅층으로 형성될 수 있으며, 이는 포토레지스트(photo resist, PR)을 사용하여, 상기 블럭(200) 상부에 포토레지스트를 코팅한 후 광패터닝 공정을 수행함으로써, 소정의 오픈영역(310)을 형성하는 것이다.

이 경우, 상기 제1가이드 필름(320)과 제2가이드 필름(330)은 서로 다른 포토레지스트를 사용하거나, 열 또는 자외선 경화시 경화 시간 또는 에너지 등을 조절하여 경화정도를 조절함으로써, 서로 다른 경도를 갖는 가이드 필름을 형성할 수도 있다.

예컨대, 제1가이드 필름(320)보다 제2가이드 필름(330)의 경도가 더 낮도록 하여, 상기 제2가이드 필름(330)에 의해서는 스탑퍼(110)의 충격력을 보다 잘 흡수할 수 있도록 하고, 상기 제1가이드 필름(320)은 탄성공간(400)을 지지할 수 있도록 할 수도 있다.

필요에 따라 상술한 레이저 가공 공정, 습식 또는 건식 식각 공정 등과 조합하여 상기 블럭(200) 상부에 가이드 필름의 선적층, 또는 후적층의 방법으로 오픈영역(310)을 형성할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 반도체 소자 테스트용 프로브 헤드에 관한 것으로서, 블럭 상부에 복수개의 가이드 필름을 도입하여 상기 프로브 스탑퍼의 가압부에 대응하여 상기 블럭 상부에 탄성공간을 형성하여 반도체 소자 테스트 과정에서 상기 블럭이 받는 충격을 완화시키고자 하는 것이다.

또한 본 발명은 프로브의 가압부에 탄성공간을 제공하여, 상기 프로브의 상부팁과 접촉되는 인쇄회로기판 등의 평탄도를 상쇄시킬 수 있어, 프로브 카드 조립 공차를 완화시키면서, 상기 프로브 및 블럭의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 가이드 필름을 도입함으로써, 상기 블럭의 높이를 높이는 효과를 발현시켜, 프로브 팁의 길이를 증가시켜 프로브 헤드의 전체적인 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

따라서, 본 발명은 반도체 소자 테스트 과정 중에 발생할 수 있는 프로브 스탑퍼에 의한 충격력을 최소화하여 제품의 수명을 연장시키고, 보다 정밀한 테스트를 수행할 수 있게 된다.

100 : 프로브 110 : 스탑퍼
200 : 블럭 210 : 결합공
220 : 상부 플레이트 221 : 제1결합공
230 : 하부 플레이트 231 : 제2결합공
300 : 가이드 필름 310 : 오픈영역
320 : 제1가이드 필름 321 : 제1오픈영역
330 : 제2가이드 필름 331 : 제2오픈영역
332 : 버퍼부 400 : 탄성공간

Claims

반도체 소자 테스트용 프로브 헤드에 있어서,
스탑퍼가 형성된 프로브;
상기 프로브가 결합되는 결합공이 형성된 블럭;을 포함하며,
상기 블럭 상부에 상기 결합공이 노출되도록 오픈영역이 형성된 가이드 필름이 형성되며,
상기 오픈영역의 하측부는 상측부에 비해 상대적으로 넓게 형성되어, 상기 프로브 스탑퍼와 상기 블럭 사이에 상기 가이드 필름에 의한 탄성공간을 제공하는 것을 특징으로 하는 프리로드형 프로브 헤드.
제1항에 있어서, 상기 가이드 필름은,
단일층 또는 복수층으로 형성된 것을 특징으로 하는 프리로드형 프로브 헤드.
제2항에 있어서, 상기 가이드 필름이 복수층으로 형성된 경우,
상기 블럭 상부에 상기 결합공이 노출되도록 오픈영역이 각각 형성된 가이드 필름이 적층되고,
상기 블럭 상부에 적층되는 상기 가이드 필름 중 적어도 하나는 상기 오픈영역의 크기가 상기 결합공의 크기보다는 크게 형성된 것을 특징으로 하는 프리로드형 프로브 헤드.
제3항에 있어서, 상기 가이드 필름은,
상기 결합공이 형성된 영역과 상기 스탑퍼가 형성된 영역을 포함하는 제1오픈영역이 형성된 제1가이드 필름과,
상기 제1가이드 필름 상부에 형성되며, 상기 결합공이 형성된 영역만을 포함하는 제2오픈영역이 형성된 제2가이드 필름으로 구비되어,
상기 제1오픈영역과 상기 제2오픈영역이 상기 결합공을 중심으로 중첩적으로 형성되어, 상기 제1가이드 필름의 상기 스탑퍼가 형성된 영역을 포함하는 상기 제1오픈영역에 의해 상기 탄성공간을 제공하는 것을 특징으로 하는 프리로드형 프로브 헤드.
제3항에 있어서, 상기 블럭으로부터 최상층에 형성된 상기 가이드 필름의 오픈영역은,
상기 결합공의 크기와 가장 유사한 오픈영역을 갖는 것을 특징으로 하는 프리로드형 프로브 헤드.
제5항에 있어서, 상기 가이드 필름은,
상기 제1가이드 필름과, 상기 제2가이드 필름의 조합이 복수개로 형성된 것을 특징으로 하는 프리로드형 프로브 헤드.
제5항에 있어서, 상기 제2가이드 필름은,
상기 제2오픈영역에 연결되거나 인접하여 상기 스탑퍼가 형성된 영역으로 버퍼부가 형성된 것을 특징으로 하는 프리로드형 프로브 헤드.
제7항에 있어서, 상기 버퍼부는,
상기 제2오픈영역을 중심으로 제1방향 또는 제2방향, 또는 제1방향 및 제2방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 프리로드형 프로브 헤드.
제7항에 있어서, 상기 버퍼부는,
상기 제2오픈영역을 중심으로 방사형으로 형성된 것을 특징으로 하는 프리로드형 프로브 헤드.
제1항에 있어서, 상기 탄성공간의 크기는,
상기 스탑퍼의 가압부와 크기가 같거나 크게 형성된 것을 특징으로 하는 프리로드형 프로브 헤드.
제1항에 있어서, 상기 가이드 필름은,
고분자 기판 또는 고분자 물질의 코팅층으로 형성된 것을 특징으로 하는 프리로드형 프로브 헤드.
제11항에 있어서, 상기 고분자 기판은,
폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리비닐알콜(Polyvinylalcohol), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES) 중 어느 하나 또는 둘 이상을 조합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 프리로드형 프로브 헤드.
제11항에 있어서, 상기 가이드 필름으로 고분자 기판이 사용되는 경우에는 레이저 가공에 의해 상기 오픈영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 프리로드형 프로브 헤드.
제13항에 있어서, 상기 오픈영역의 형성은 상기 가이드 필름을 블럭 상부에 선적층시킨 후 레이저 가공에 의해 상기 결합공의 형성 공정과 동시에 수행되거나,
레이저 가공에 의해 상기 오픈영역을 형성한 후, 상기 블럭 상부에 가이드 필름을 후적층하는 것을 특징으로 하는 프리로드형 프로브 헤드.
제11항에 있어서, 상기 가이드 필름으로 고분자 기판이 사용되는 경우에는,
상기 고분자 기판은 고정부재에 의해 상기 블럭 상부에 결합되거나,
상기 고분자 기판은 상기 블럭 상부 및 고분자 기판 간에 점착될 수 있도록 결합면에 점착층이 형성된 것을 특징으로 하는 프리로드형 프로브 헤드.
제11항에 있어서, 상기 고분자 물질은,
포토레지스트(photo resist, PR)인 것을 특징으로 하는 프리로드형 프로브 헤드.
제16항에 있어서, 상기 오픈영역은,
상기 블럭 상부에 포토레지스트를 코팅한 후 광패터닝 공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 프리로드형 프로브 헤드.
제1항에 있어서, 상기 오픈영역의 형상은,
상기 프로브의 수평단면 형상에 대응되게 형성되는 것을 특징으로 하는 프리로드형 프로브 헤드.
제18항에 있어서, 상기 오픈영역의 형상은,
원형, 타원형 및 다각형 형상 중 어느 하나의 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 프리로드형 프로브 헤드.
제1항에 있어서, 상기 블럭은,
제1결합공이 형성된 상부 플레이트;
상기 상부 플레이트와 이격되어 형성되고, 제2결합공이 형성된 하부 플레이트;를 포함하는 구조체로 형성되거나,
상기 상부 플레이트 및 상기 하부 플레이트가 선택적으로 복수개로 형성된 구조체인 것을 특징으로 하는 프리로드형 프로브 헤드.
제20항에 있어서, 상기 가이드 필름은,
상기 스탑퍼의 가압력이 인가되는 상부 플레이트 상부에 형성되며, 상기 제1결합공에 대응하여 상기 오픈영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 프리로드형 프로브 헤드.