KR100272715B1 - 프로브유닛 및 검사용 헤드 - Google Patents

Abstract

프로브 유닛은 판형상 피검사체의 표면에 평행한 제1방향으로 신장하는 가장자리를 가진 지지부재와, 피검사체의 표면에 수직인 제2방향과 제1방향을 교차하는 제3방향으로 신장되고 상기 가장자리상에 배치되는 복수의 니들형 프로브를 포함한다. 복수의 프로브는 적어도 제1그룹과 제2방향으로 간격을 두고 배치된 제2그룹으로 분할된다.

Description

프로브유닛 및 검사용 헤드

본 발명은 반도체웨이퍼와 같은 평판형의 피검사체의 전기적 특성의 검사에 사용하는 프로브 유닛(Prove unit) 및 그것을 사용한 검사용 헤드에 관한 것이다.

일반적으로, 집적회로의 통전시험은 프로브카드, 프로브보드(Prove board)등이라 칭하는 검사용 헤드를 사용하여 행하여진다. 종래의 많은 검사용 헤드 즉, 테스팅 헤드는 복수의 프로브를 원판상의 지지대에 방사형상으로 배치하고 있는 것에 지나지 않기 때문에, 반도체웨이퍼상의 몇개의 칩을 동시에 검사할 수 있는 것에 지나지 않고, 따라서 다수의 집적회로칩이 형성된 하나의 반도체웨이퍼의 검사에 많은 시간을 요한다는 과제를 갖고 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 일본특개평7-201935호에는 수평방향으로 신장하는 평판형의 지지부재의 하단 가장자리부에 복수의 프로브를 배치한 복수의 프로브 유닛을 사용한 검사용 헤드가 제안되어 있다. 그러나, 상기 검사용 헤드에서는 프로브가 지지부재의 하단 가장자리부에 배치하고 있기 때문에, 인접하는 프로브사이, 특히 신호용 프로브와 전력용 프로브와의 사이에 전기적 간섭이 발생한다. 이러한 전기적 간섭은 검사의 폐해가 되는 큰 잡음을 신호용 라인, 특히 신호용 프로브상의 신호에 도입한다.

본 발명의 목적은 신호용 프로브와 전력용 프로브 사이의 전기적 간섭을 방지하는 데에 있다.

본 발명의 일양상에 따라서, 프로브 유닛은 평판형의 피검사체의 표면을 따르는 제1방향으로 신장하는 가장자리부를 가진 지지부재와,

상기 제1방향 및 상기 피검사체의 표면에 직각인 제2방향의 양방향으로 교차하는 제3방향으로 신장하며, 상기 제2방향으로 간격을 둔 축선을 가진 적어도 제1 및 제2그룹으로 나누어 상기 가장자리부에 배치되어 있는 복수의 니들형 프로브와,

상기 제1 및 제2그룹 사이에 형성된 시트형상의 도전성층을 포함하며;

상기 제2그룹의 니들형 프로브는 제1그룹의 니들형 프로브보다 상기 피검사체 의측에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

제1및 제2그룹의 한쪽의 프로브는 신호용 프로브로서 사용되고, 다른 쪽의 프로브는 전력용으로서 사용된다. 이와 같이, 신호용 프로브와 전력용 프로브를 피검사체에 대하여 직각의 방향으로 간격을 두고 배치하면, 신호용 프로브와 전력용 프로브를 제2방향에 대해서 같은 위치에 배치한 경우에 비해, 신호용 프로브와 전력용 프로브 사이의 전기적 간섭이 현저하게 작아져, 전기적 간섭에 의한 폐해도 현저하게 작아진다.

복수의 프로브를 제2방향으로 간격을 둔 축선을 가지는 적어도 제1 및 제2그룹으로 나누어 배치하였기 때문에, 신호용 프로브와 전력용 프로브 사이의 전기적 간섭이 작아진다.

양호하게는, 상기 제1 및 제2그룹 사이에는 도전성층이 형성되며, 상기 제2그룹의 프로브는 제1그룹의 프로브보다 상기 피검사체에 가깝게 배치되어 있는 것이 바람직하다. 전도성층은 양 그룹의 프로브사이의 전기적 간섭을 방지하기 위하여, 검사를 위한 기준전위부, 예를들면 어스전위(Earth potential)의 일부에 접속된다. 그러므로, 양그룹의 프로브 사이의 전기적 간섭이 보다 확실하게 방지된다.

또한, 상기 제2그룹의 프로브보다 피검사체의 측에 형성된 제2전도성층을 형성하는 것이 바람직하다. 제2전도성층은 피검사체와 제2그룹의 프로브 사이의 전기적 간섭을 방지하도록 기준 전위부, 예를들면 어스전위의 일부에 접속된다.

또한, 상기 프로브 유닛은 상기 제1그룹의 프로브에 전기적으로 접속된 복수의 리드부를 가지는 하나이상의 가요성 플랫케이블과, 상기 제2그룹의 프로브에 전기적으로 접속된 복수의 리드부를 가지는 배선기판을 포함하는 것이 바람직하다. 플랫케이블을 만곡시킨 상태로 검사장치에 부착할 수 있기 때문에, 제2방향에 있어서의 프로브 유닛의 치수가 커지지 않는다. 또한, 플랫케이블의 리드부와 배선기판의 리드부 사이, 즉 신호용 라인과 전원용 라인 사이의 전기적 간섭이 방지된다.

양호하게는, 프로브 유닛은 상기 배선기판에 장착되고 제2그룹의 복수의 프로브에 전기적으로 접속된 하나이상의 콘덴서를 포함한다. 그래서, 전원라인에 기인하는 신호라인의 잡음 혼입이 방지된다. 또한, 배선기판상에 지지된 콘덴서는 플랫케이블에 지지시킨 경우에 비해, 콘덴서가 배선기판으로부터 빠지기 어렵다.

본 발명의 검사용 헤드는 관통구멍을 가지는 판형상의 지지대와, 상기 프로브가 지지대의 한쪽 면에서 돌출한 상태로 상기 지지대에 배치된 상술한 하나 이상의 프로브 유닛을 포함한다.

검사용 헤드의 양호한 실시예에 있어서, 복수의 상기 프로브 유닛이 상기 지지대에 병렬적으로 배치되어 있다. 상기 지지대는 또한, 테스터에 전기적으로 접속되는 복수의 제1전극과, 가요성 플랫케이블에 의해 제1그룹의 프로브에 전기적으로 접속되는 복수의 제2전극 및, 배선기판에 의해 제2그룹의 프로브에 전기적으로 접속되는 복수의 제3전극을 갖는다.

프로브의 양호한 실시예에 있어서, 각 그룹의 프로브는 제1방향으로 간격을 두고 있다. 또한, 지지부재는 제1방향으로 신장하는 판의 형상을 갖는다. 또한, 상기 플랫케이블은 지지부재와 배선기판의 사이로 신장된다.

제1도는 본 발명의 프로브 유닛을 사용한 양호한 실시예의 검사용 헤드의 평면도.

제2도는 제1도의 2-2선을 따라서 취한 단면도.

제3도는 제1도의 3-3선을 따라서 취한 단면도.

제4도는 본 발명에 따른 양호한 실시예의 프로브 유닛의 정면도.

제5도는 프로브 유닛의 좌측부를 보여주는, 제4도의 프로브 유닛의 측면도.

제6도는 제4도의 프로브 유닛의 하부의 확대단면도.

제7도는 제6도의 7-7선을 따라 취한 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 검사용 헤드 12 : 지지대

14 : 지지 프레임 16 : 프로브 유닛

18 : 플랫케이블 20 : 배선기판

24 : 테스터 랜드(제1전극) 26 : 커넥터 단자(제2전극)

28 : 전원랜드(제3의 전극) 36 : 지지부재

38 : 제1프로브 40 : 제2프로브

48,50 : 홀더 재료 52,54 : 제1 및 제2도전성층

제1도 내지 제3도를 참조하면, 검사용 헤드(10) 즉, 테스팅 헤드가 반도체 웨이퍼와 같이 다수의 전극 즉, 단자를 미소 피치로 배치한 평판형의 피검사체의 통전시험에 사용된다.

상기 검사용 헤드(10)는 원판형상의 베이스부재(12)와, 상기 베이스부재에 부착된 지지프레임(14)과, 상기 지지프레임에 병렬적으로 부착된 복수의 프로브 유닛(16)과, 각 프로브 유닛(16)에 접속된 복수의 가요성 플랫케이블(18)과, 각각 프로브 유닛(16)에 접속된 복수의 배선기판(20)을 포함한다. 검사용 헤드(10)는 베이스부재(12)의 두께방향이 상하방향이 되도록, 도시하지 않은 검사장치 즉, 테스터상에 설치된다. 또한, 플랫케이블(18)은 제1도에 생략되어 있다.

베이스부재(12)는 그 중심부에서 직사각형인 관통구멍을 갖고 있다. 외부의 테스터에 전기적으로 접속되는 복수의 제1전극 즉, 테스터 랜드(24)는 베이스부재(12)의 외주부에 배열되고, 플랫케이블(18)에 접속하는 복수의 제2전극 즉, 복수의 커넥터 단자(26)는 베이스부재(12)의 전후방향의 중간부에 배열되며, 배선기판(20)에 전기적으로 접속되는 복수의 제3전극 즉, 복수의 전원랜드(28)는 베이스부재(12)의 좌우방향의 중간부에 배열된다. 테스터 랜드(24), 커넥터 단자(26) 및 전원랜드(28)는 베이스부재(12)상에 인쇄배선기술에 의해 형성될 수 있다.

지지프레임(14)은 직사각형 관통구멍(22)에 결합되어 있고, 복수의 나사 부재 또는 접착재에 의해 베이스부재(12)에 고정되어 있다. 프로브 유닛(16)은 가늘고 긴 평판형의 형상을 가지며, 복수의 나사부재(도시하지 않음)로 지지프레임(14)에 탈착 가능하게 설치되어 있다. 플랫케이블(18) 및 배선기판(20)은 각각 프로브 유닛(16)의 구성요소로서 프로브 유닛(16)에 제공되어 있다.

각 플랫케이블(18)은 인쇄 배선기술에 의해 형성된 전도성의 복수의 리드부를 가지는 가요성의 띠형상 배선회로판이고, 커넥터 단자(26)에 결합되는 커넥터(30)에 접속된 일단부를 갖는다. 각 플랫케이블(18)의 리드부는 신호라인의 일부로서 작용한다. 상기 실시예에서, 각 프로브 유닛(16)에는 복수의 플랫케이블(18)이 접속되어 있다.

각 배선기판(20)은 인쇄 배선기술에 의해 형성된 전도성의 복수의 리드부를 가지는 T자 형상의 인쇄 배선회로기판이다. 또한, 제4도에 나타낸 바와 같이, 배선기판(20)은 그 상부에 복수의 랜드(32)를 갖고, 복수의 리드부는 각각 랜드(32)에 전기적으로 접속되어 있다. 상기 실시예에서, 각각의 프로브 유닛(16)에는 하나의 배선기판(20)이 제공되어 있다.

각 배선기판(20)의 랜드(32)는 각각 제2도에 도시된 바와같이, 도선(34)에 의해 베이스부재(12)의 전원랜드(28)에 전기적으로 접속된다. 베이스부재(12)의 하나이상의 전원랜드(28)는 전기적으로 접지되고, 나머지의 랜드(28)는 플러스 또는 마이너스의 전위를 가지는 전원단자에 전기적으로 접속된다. 그러므로, 각 배선기판(20)의 하나이상의 리드부는 어스라인의 일부로서 작용하고, 나머지의 리드부는 전원용 라인 즉 전력공급용 라인의 일부로서 작용한다.

제4도 내지 제7도를 참조하면, 각 프로브 유닛(16)은 가늘고 긴 직방체의 형상을 가지는 지지부재(36)와, 상기 지지부재(36)의 하단부에 지지부재(36)의 긴 쪽 방향으로 간격을 두고 배치된 복수의 제1프로브(38)와, 제1프로브(38)가 배열된 부분아래의 지지부재(36)의 하단부에 배열된 복수의 제2프로브(40)와, 배선기판(20)에 배치된 복수의 콘덴서(42)를 포함한다.

지지부재(36)는 단면형상이 거의 직사각형이고, 각각 그 대향단부면의 상부로부터 종 방향으로 돌출하며 관통구멍(46)을 가진 플랫 러그(44)를 갖는다.

지지부재(36)를 지지프레임(14)에 부착시키기위해, 나사부재는 제1도 내지 제3도에 도시된 지지프레임(14)의 러그부(44)의 관통구멍(46)을 통해 나사체결된다. 배선기판(20)은 지지프레임(14)에 지지되어 있다.

제1프로브(38)은 서로 평행하게 배치되며, 합성 수지, 접착제등의 전기절연재료로 이루어지는 홀더재료(48)에 의해 지지부재(36)의 하면에 설치되어 있다. 제2프로브(40)는 서로 평행하게 배치되며, 합성 수지, 접착제등의 전기 절연재료로 이루어지는 홀더재료(50)에 의해 홀더재료(48)의 하면에 설치되어 있다. 그래서, 제1 및 제2프로브(38,40)는 지지부재(36)의 하단가장자리상에 상하방향으로 간격을 둔 2층구조로 배치되어 있다. 제1 및 제2프로브(38,40)은 피검사체에 수직한 방향으로 이격되어 있다.

제1 및 제2홀더재료(48,50)의 사이, 즉 제1 및 제2프로브(38,40)사이에는 제1도전성층(52)이 형성되고, 홀더재료(50)의 하면에는 제2도전성 층(54)이 형성되어 있다. 제1 및 제2도전성층(52, 54)은 구리 같은 금속제의 필름 또는 금속시트이다.

제7도에 도시된 간격 X1, X2, X3 및 X4는 테스터에 대한 최적의 임피던스, 예를들면 50Ω이 되도록 적당한 값으로 결정된다. 프로브 유닛(16)은 프로브(30, 40)의 최선단의 위치가 동일 평면상에 위치하도록 형성된다.

제1 및 제2프로브(38, 40)의 전면부는 반도체 웨이퍼상에 형성된 전극에의 접촉을 쉽게 하도록, 하방으로 구부려져있다. 제1프로브(38)의 후단은 플랫케이블(18)의 리드부에 납땜등에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 제2프로브(40)는 배선기판(20)의 리드부에 납땜등에 의해 전기적으로 접속되어 있다.

콘덴서(42)는 배선기판(20)의 리드부에 납땜등에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 콘덴서(42)는 플랫케이블에 납땜등에 의해 지지시킨 경우와 비교하여 배선기판(20)의 리드부에 보다 고정적으로 접속될 수 있다.

프로브 유닛(16)은 배선기판(20)및 지지부재(36)가 지지프레임(14)을 상하방향으로 관통하여, 프로브(38, 40)가 하방이 되는 상태로 지지프레임(14)에 서로 병렬적으로 배치되고, 지지부재(36)는 지지프레임(14)에 나사로 고정된다. 지지프레임(14)은 복수의 프로브 유닛(16)을 설치한 상태로, 프로브(38, 40)가 하방으로 돌출되도록 베이스부재(12)에 부착된다.

제1프로브(38)는 플랫케이블(18)에 의해 커넥터(26)에 전기접속되어 신호전달용의 신호용 프로브로서 사용된다. 제2프로브(40)는 배선기판(20) 및 도선(34)을 통해 전원랜드(28)에 전기접속되어 전력공급용의 전력용 프로브로서 사용된다. 제1 및 제2도전성층(52,54)과 각 프로브 유닛의 지지부재(36)는 도시하지 않은 도선에 의해 전기접지된다. 제1 및 제2도전성층(52,54)을 배선기판(20) 또는 도선을 통해 어스전위의 전원랜드(28)에 전기접속하여도 바람직하다.

플랫케이블(18)은 배선기판(20)과 지지부재(36)의 사이로 연장되어 있다. 그러므로, 플랫케이블(18)의 리드부와 배선기판(20) 리드부의 사이, 즉 신호용 라인과 전원용 라인 사이의 전기적 간섭이 방지된다.

각 플랫케이블(18)이 제3도에 나타낸 바와 같이, 만곡한 상태로 연장되고, 커넥터(30)가 커넥터(26)에 접속되므로, 피검사체에 수직인 방향에 있어서의 프로브 유닛(16)의 치수가 커지는 것을 방지할 수 있다.

신호용 프로브(38)의 그룹과 전력용 프로브(40)의 그룹을 피검사체에 대하여 직각인 방향 즉, 상하방향으로 간격을 두고 배치하면, 신호용 프로브(30)의 그룹과 전력용 프로브(40)의 그룹을 상하방향에 있어서의 같은 위치에 배치한 경우와 비교하여, 신호용 프로브(38)와 전력용 프로브(40) 사이의 전기적 간섭이 현저하게 작아지고, 전기적 간섭에 의한 폐해도 현저하게 작아진다.

신호용 프로브(38)와 전력용 프로브(40) 사이의 도전성층(52)을 기준전위의 일부 예를들면, 어스에 접속하면, 신호용 프로브(38)와 전력용 프로브(40) 사이의 전기적 간섭이 도전성층(52)에 의해 보다 확실하게 방지된다. 이와 같이, 도전성층(54)을 기준전위 예를들면 어스에 접속하면, 피검사체와 전원용 프로브(40) 사이의 전기적 간섭이 방지된다.

피검사체가 반도체웨이퍼와 같은 평판형인 경우, 검사용 헤드(10)는 각 프로브(38, 40)가 피검사체의 단자에 접촉하도록, 피검사체에 눌려진다. 프로브(38, 40)가 피검사체의 단자에 눌려지면, 프로브(38, 40)는 탄성변형한다. 콘덴서(42)는 전원라인에 기인하는 신호라인에의 잡음의 혼입이 방지된다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않는다. 예를들면, 플랫케이블(18)을 반도체웨이퍼에 형성된 IC칩마다 설치하여도 좋다. 또한, 반도체웨이퍼에 형성된 일렬의 IC 칩을 1개의 프로브 유닛(16)으로 일회에 검사하도록, 다수의 프로브를 하나의 프로브 유닛(16)에 배치하여도 좋다.

Claims (7)

1. 평판형의 피검사체의 표면을 따르는 제1방향으로 신장하는 가장자리부를 가진 지지부재와, 상기 제1방향 및 상기 피검사체의 표면에 직각인 제2방향의 양방향으로 교차하는 제3방향으로 신장하며, 상기 제2방향으로 간격을 둔 축선을 가진 적어도 제1 및 제2그룹으로 나누어 상기 가장자리부에 배치되어 있는 복수의 니들형 프로브와, 상기 제1 및 제2그룹 사이에 형성된 시트형상의 도전성층을 포함하며; 상기 제2그룹의 니들형 프로브는 제1그룹의 니들형 프로브보다 상기 피검사체측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 프로브 유닛.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2그룹의 프로브보다 피검사체측에 형성된 제2도전성층을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 유닛.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1그룹의 니들형 프로브에 전기적으로 접속된 복수의 리드부를 가지는 하나이상의 가요성 플랫케이블과, 상기 제2그룹의 니들형 프로브에 전기적으로 접속된 복수의 리드부를 가지는 배선기판을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 유닛.
4. 제2항에 있어서, 상기 배선기판에 배치되고, 상기 제2그룹의 복수의 프로브에 전기적으로 접속된 하나이상의 콘덴서를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 유닛.
5. 관통구멍을 가지는 판상의 지지대와, 상기 지지대에 배치된 하나이상의 프로브 유닛을 포함하며; 상기 프로브 유닛은, 평판형상의 피검사체의 표면을 따르는 제1방향으로 신장하는 가장자리를 가진 지지부재와, 상기 제1방향 및 피검사체의 표면에 직각인 제2방향의 양 방향으로 교차하는 제3방향으로 신장되며, 상기 제2방향으로 간격을 둔 축선을 가진 적어도 제1 및 제2그룹으로 나누어 상기 가장자리부에 배치됨과 동시에 상기 지지대의 한쪽 면에서 돌출한 상태로 배치된 복수의 니들형 프로브와, 상기 제1 및 제2그룹 사이에 형성된 시트형상의 도전성층을 포함하며; 상기 제2그룹의 니들형 프로브는 제1그룹의 니들형 프로브보다 상기 피검사체측에 배치된 것을 특징으로 하는 검사용 헤드.
6. 제5항에 있어서, 상기 복수의 프로브 유닛이 지지대에 병렬적으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 검사용 헤드.
7. 제6항에 있어서, 상기 지지대는 테스터에 전기적으로 접속되는 복수의 제1전극과, 가요성 플랫케이블에 의해 상기 제1그룹의 니들형 프로브에 전기적으로 접속되는 복수의 제2전극과, 배선기판에 의해 상기 제2그룹의 니들형 프로브에 전기적으로 접속되는 복수의 제3전극을 갖는 것을 특징으로 하는 검사용 헤드.

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