KR101111974B1

KR101111974B1 - 프로브

Info

Publication number: KR101111974B1
Application number: KR1020107011584A
Authority: KR
Inventors: 토시히로 요네자와
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2007-12-05
Filing date: 2008-11-05
Publication date: 2012-02-14
Also published as: TW200935066A; TWI391667B; US20100277193A1; JP2009139161A; CN101878431B; US8674717B2; KR20100077208A; WO2009072368A1; JP4859820B2; CN101878431A

Abstract

(과제) 본 발명의 프로브는, 지지부에 외팔보(cantilever) 지지된 들보부와, 들보부의 자유 단부로부터 직각 방향 하방으로 연신(extend)하는 접촉자를 갖고 있다. 들보부의 고정 단부측의 접촉자의 측부에는, 내측 절입부(cut portion)가 형성되고, 들보부의 자유 단부측의 접촉자의 측부에는, 외측 절입부가 형성되어, 외측 절입부와 내측 절입부는, 접촉자가 피(被)검사체의 전극에 소정의 접촉 압력으로 접촉할 때, 접촉자가 휘도록 형성되어 있다.
(해결 수단) 본 발명에 의하면, 피검사체의 전기적 특성의 검사에 있어서, 프로브와 피검사체와의 접촉성을 적절히 유지하면서, 프로브의 내구성을 향상시킬 수 있다.

Description

프로브{PROBE}

본 발명은, 피(被)검사체의 전기적 특성을 검사하는 프로브에 관한 것이다.

예를 들면 반도체 웨이퍼 상에 형성된 IC, LSI 등의 전자 회로의 전기적 특성의 검사는, 프로브 장치에 장착된 프로브 카드를 이용하여 행해지고 있다. 프로브 카드는, 통상, 복수의 프로브와, 당해 프로브를 지지하는 콘택터(contactor)를 갖고 있다. 콘택터는, 프로브가 지지된 하면이 웨이퍼에 대향하도록 배치된다. 그리고, 웨이퍼의 전기적 특성의 검사는, 복수의 프로브를 웨이퍼의 전자 회로의 전극에 접촉시켜, 콘택터를 통하여 각 프로브로부터 웨이퍼 상의 전자 회로의 전극에 검사용의 전기 신호를 인가함으로써 행해지고 있다.

이러한 전자 회로의 전기적 특성의 측정을 행할 때, 웨이퍼의 전극과 프로브와의 전기적 접속을 확보하기 위해, 전극 표면에 형성된 알루미늄 산화막을 깎아, 전극의 도전 부분을 노출시키는 스크럽 작업(scrubbing)이 필요하게 된다. 그래서, 도 9에 나타내는 바와 같이, 프로브(100)에는, 콘택터에 외팔보(cantilever) 지지된 들보부(beam portion; 102)와, 들보부(102)로부터 웨이퍼(W)측으로 돌출되어 연신(extend)하는 접촉자(103)를 구비한 것이 이용된다(특허문헌 1). 그리고 접촉자(103)와 웨이퍼(W)의 전극(P)이 압접되도록 오버드라이브를 가함으로써, 들보부(102)의 고정 단부(end)를 지점으로 하여 들보부(102)가 휘어, 접촉자(103)가 이동한다. 그렇게 되면, 접촉자(103)의 선단부(front end portion; 104)에서 전극(P) 표면의 알루미늄 산화막이 깎여, 접촉자(103)의 선단부(104)와 전극(P)의 도전 부분이 접촉한다.

일본공개특허공보 2006-119024호

이러한 웨이퍼(W)의 전자 회로상의 전기적 특성의 검사를 적절히 행하기 위해서는, 전극(P)의 표층에 있는 절연층인 알루미늄 산화막을 깎아, 접촉자(103)가 전극(P)의 표층 하의 알루미늄과 접촉하고, 그리고 소정의 접촉 압력으로 압접될 필요가 있다. 그리고, 이 알루미늄 산화막을 깎는 양과 접촉 압력이 클수록 양호한 접촉성을 확보하기 쉽다. 그러나, 접촉자(103)가 직선 형상으로 형성되어 있기 때문에, 접촉자(103)와 전극(P)에 가하는 접촉 압력이 커지면, 들보부(102)의 휨에 의한 접촉자(103)의 이동 길이도 길어져, 접촉자(103)에 의해 깎이는 알루미늄 및 불순물이 필요 이상으로 많아진다. 그렇게 되면, 이러한 불순물이 접촉자(103)의 선단부(104)에 부착되기 쉬워져, 부착된 알루미늄 및 불순물이 돌기물이 되어, 접촉자(103)가 전극(P)에 접촉했을 때에 깊은 타흔(打痕)이 되어 전극(P)에 손상을 부여해 버린다. 그 때문에, 접촉자(103)를 클리닝하는 빈도가 많아진다.

이러한 접촉자(103)의 클리닝에 있어서는, 일반적으로, 접촉자(103)의 선단부(104)를 클리닝 시트에 눌러 부착물을 제거한다. 이 경우, 부착물뿐만 아니라, 접촉자(103)의 선단부(104) 자체도 연마되어 마모되어 버린다.

따라서, 전술한 바와 같이 접촉자(103)의 클리닝의 빈도가 많아지면, 접촉자(103)의 선단부(104)가 마모되기 쉬워져, 프로브(100)의 내구성이 악화되어 버린다.

본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 피검사체의 전기적 특성의 검사에 있어서, 프로브와 피검사체와의 접촉성을 적절히 유지하고, 그리고 피검사체에 대한 손상을 억제하면서, 프로브의 내구성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 피검사체와 접촉하여 당해 피검사체의 전기적 특성을 검사하기 위한 프로브로서, 지지 부재에 의해 외팔보 지지되는 들보부와, 상기 들보부의 자유 단부로부터 피검사체측으로 연신하는 접촉자를 가지며, 상기 접촉자의 측부에는 절입부(cut portion)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 의하면, 접촉자의 측부에는 절입부가 형성되어 있기 때문에, 접촉자와 피검사체를 접촉시키는 접촉 압력을 적절히 설정함으로써, 당해 절입부의 개소에서 접촉자를 휘게 할 수 있다. 즉, 접촉자의 강성(剛性)이 약해지기 때문에, 접촉자가 휘기 쉬워진다. 그 때문에, 접촉자를 수평 방향으로 이동시키는 힘이, 종래와 같이 절입부가 없는 경우에 비하여 작아져, 오버드라이브에 의한 접촉자의 이동이 마찰에 의해 정지된다. 이에 따라, 접촉자의 이동 길이가 종래보다도 짧아지고, 또한, 이동 깊이도 얕아져, 피검사체의 손상을 억제할 수 있다. 또한, 접촉자에 의해, 피검사체의 표층의 알루미늄 산화막뿐만 아니라 불필요하게 깎이는 피검사체 내의 알루미늄이 적어진다. 따라서, 접촉자의 클리닝의 빈도를 감소시켜, 프로브의 내구성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 피검사체의 전기적 특성의 검사에 있어서, 프로브와 피검사체와의 접촉성을 적절히 유지하고, 그리고 피검사체의 손상을 억제하면서, 프로브의 내구성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 실시 형태에 따른 프로브를 갖는 프로브 장치의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 2는 프로브의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 3은 접촉자와 전극이 접한 상태를 나타내는 측면도이다.
도 4는 접촉자가 전극 상을 이동 중인 상태를 나타내는 측면도이다.
도 5는 접촉자가 전극 상에서 휜 상태를 나타내는 측면도이다.
도 6은 접촉자의 휨을 교정 중인 상태를 나타내는 측면도이다.
도 7은 접촉자가 전극 상을 이동 중인 상태를 나타내는 측면도이다.
도 8은 휨에서 돌아온 상태의 접촉자의 선단부와 전극이 접한 상태를 나타내는 측면도이다.
도 9는 종래의 프로브의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 10은 종래의 선단부와 전극이 접한 상태를 나타내는 측면도이다.
도 11은 종래의 접촉자가 전극 상을 이동 중인 상태를 나타내는 측면도이다.

(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태에 따른 프로브를 갖는 프로브 장치(1)의 구성의 개략을 나타내는 측면의 설명도이다.

프로브 장치(1)에는, 프로브 카드(2)와, 피검사체로서의 웨이퍼(W)를 올려놓는 재치대(holding stage; 3)가 형성되어 있다.

프로브 카드(2)는, 웨이퍼(W)의 전극에 접촉하는 복수의 프로브(10)를 하면에 지지한 지지 부재로서의 콘택터(11)와, 프로브(10)에 대해 콘택터(11)의 본체를 통하여 전기 신호를 주고 받는 프린트 배선 기판(12)을 구비하고 있다. 콘택터(11)는 재치대(3)에 대향하도록 형성되고, 콘택터(11)에 지지되는 프로브(10)는 웨이퍼(W)의 전극에 대응하는 위치에 형성되어 있다. 콘택터(11)와 프린트 배선 기판(12)은 예를 들면 대략 원반 형상으로 형성되어 있다. 프린트 배선 기판(12)은 콘택터(11)의 상면측에 배치되어 있다. 프린트 배선 기판(12)과 콘택터(11)는 예를 들면 접속 핀(도시하지 않음)에 의해 전기적으로 접속되고, 접속 핀은, 콘택터(11)의 상면에 형성된 접속 단자(11a)에 접속되어 있다.

프로브(10)는, 예를 들면 니켈 코발트 등의 금속의 도전성 재료에 의해 형성되어 있다. 프로브(10)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 콘택터(11)에 지지되며, 당해 콘택터(11)의 하면으로부터 돌출한 지지부(21)를 갖고 있다. 지지부(21)는 콘택터(11)를 두께 방향으로 관통하며, 지지부(21)의 상단은 콘택터(11)의 상면에 형성된 접속 단자(11a)에 접속되어 있다. 지지부(21)의 하단에는, 들보부(22)가 형성되고, 들보부(22)는, 콘택터(11)에 대하여 지지부(21)에 의해 소정의 간격을 가지고 외팔보 지지되어 있다. 들보부(22)의 자유 단부에는, 들보부(22)의 직각 방향 하방으로 연신하는 접촉자(23)가 형성되어 있다.

들보부(22)의 자유 단부측(도 2의 X방향의 정(positive)방향(이하, 「외측」이라고 함))의 접촉자(23)의 측부에는, 예를 들면 외측 절입부(24)가 상하 방향으로 2개소에 형성되어 있다. 또한, 들보부(22)의 고정 단부측(도 2의 X방향 부(negative)방향(이하, 「내측」이라고 함))의 접촉자(23)의 측부에는, 예를 들면 내측 절입부(25)가 1개소에 형성되어 있다. 내측 절입부(25)는, 2개소의 외측 절입부(24, 24) 사이에 형성되어, 즉, 외측 절입부(24)와 내측 절입부(25)가 상하 방향으로 번갈아 형성되어 있다. 외측 절입부(24)와 내측 절입부(25)는, 접촉자(23)의 선단부(26)의 상방까지 수평 방향으로 절입되어 있어, 외측 절입부(24)와 내측 절입부(25)에 의해 접촉자(23)가 상하 방향으로 압축되는 일은 없다. 선단부(26)는, 예를 들면 접촉자(23)의 중심보다 내측으로 치우쳐 형성되어 있다. 그리고, 검사시에 접촉자(23)의 선단부(26)가 소정의 접촉 압력으로 웨이퍼 상의 전극(P)에 압접될 때에, 접촉자(23)의 측부에 형성된 외측 절입부(24)와 내측 절입부(25)의 개소에서, 접촉자(23)가 휘도록 되어 있다. 또한, 접촉자(23)의 측부에 외측 절입부(24) 및 내측 절입부(25)가 형성되는 수, 외측 절입부(24) 및 내측 절입부(25)의 길이 등은, 접촉자(23)의 재질, 길이, 접촉자(23)에 가해지는 소정의 접촉 압력 등에 기초하여 설정된다.

재치대(3)는 좌우 및 상하로 이동이 자유롭게 구성되어 있어, 올려놓은 웨이퍼(W)를 삼차원 이동시켜, 웨이퍼(W) 상의 소망하는 위치에 프로브 카드(2)의 프로브(10)를 접촉시키는 것, 즉 프로브(10)의 접촉자(23)를 웨이퍼(W) 상의 전극(P)에 적절히 접촉시키는 것이 가능하다.

이상과 같이 구성된 프로브 장치(1)를 이용하여, 웨이퍼(W)의 전자 회로의 전기적 특성이 검사될 때에는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)가 재치대(3) 상에 올려 놓아지고, 재치대(3)에 의해 콘택터(11)측으로 상승되어진다. 그리고, 웨이퍼(W)의 각 전극(P)이, 대응하는 프로브(10)의 접촉자(23)의 선단부(26)에 접촉되어, 콘택터(11)를 통하여, 프린트 배선 기판(12)과 웨이퍼(W)와의 사이에서 전기 신호를 주고 받게 된다. 이에 따라, 웨이퍼(W)의 전자 회로의 전기적 특성이 검사된다. 그 후, 재치대(3) 상의 웨이퍼(W)가 하강되어, 일련의 검사가 종료된다.

다음으로, 이러한 웨이퍼(W)의 전기적 특성을 검사할 때에 있어서, 본 실시 형태에 따른 프로브(10)의 동작에 대해서 상세하게 설명한다.

우선, 재치대(3) 상의 웨이퍼(W)를 상승시킴으로써, 도 3에 나타내는 바와 같이, 프로브(10)의 접촉자(23)와 웨이퍼(W)의 전극(P)을 접촉시킨다.

다음으로, 접촉자(23)와 전극(P)에 접촉 압력을 증가시키면서 오버드라이브를 가하여, 도 4에 나타내는 바와 같이, 프로브(10)의 들보부(22)를 수직 방향으로 휘게 하여, 접촉자(23)를 외측(도 4의 X방향의 정방향)으로 이동시킨다. 이때, 접촉 압력은 소정의 값에 도달하고 있지 않아, 접촉자(23)는 그 형상을 유지한 채 이동한다. 그리고, 접촉자(23)의 선단부(26)에 의해, 전극(P)의 표면상의 알루미늄 산화막이 깎여, 전극(P)의 도전 부분이 노출된다.

그리고, 접촉자(23)와 전극(P)의 접촉 압력이 소정의 접촉 압력이 되면, 접촉자(23)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 외측 절입부(24)와 내측 절입부(25)에 의해 외측(도 5의 X방향의 정방향)으로 휜다. 이 때, 외측 절입부(24)는, 접촉자(23)의 외측의 측부가 신장되도록 넓어지고, 내측 절입부(25)는, 접촉자(23)의 내측에 가해지는 응력을 흡수하도록 좁아진다. 이러한 접촉자(23)의 휨은, 접촉자(23)를 수평방향으로 이동시키는 힘이 선단부(26)에 가해지는 마찰에 이기지 못하는 상태로서, 이 마찰에 의해 선단부(26)의 이동이 정지된다. 그리고, 웨이퍼(W)의 전자 회로의 전기적 특성의 검사가 행해진다. 또한, 외측 절입부(24)와 내측 절입부(25)는, 접촉자(23)를 휘게 하면서 선단부(26)를 정지시키도록 형성되어 있어도 좋다.

그 후, 전기적 특성의 검사가 종료되면, 재치대(3) 상의 웨이퍼(W)를 하강시킨다. 웨이퍼(W)의 하강 개시 후, 잠시 동안은, 선단부(26)에 가해지는 접촉 압력이 감소하지만, 도 6에 나타내는 바와 같이, 접촉자(23)의 휨을 되돌리는 작용에 사용되기 때문에, 선단부(26)는 이동하지 않는다. 즉, 접촉자(23)의 휨이 교정되고 있는 동안, 선단부(26)에 가해지는 접촉 압력은 저하되어 가지만, 선단부(26)는 정지 상태를 유지하고 있다. 그리고, 추가로 웨이퍼(W)가 하강되어, 접촉자(23)의 형상이 원래대로 되돌아가, 선단부(26)에 가해지는 마찰이 약해지고 나서, 도 7에 나타내는 바와 같이 접촉자(23)가 내측으로 이동한다. 그 후, 프로브(10)가 검사 전의 위치로 되돌아가고, 웨이퍼(W)가 소정의 위치까지 하강되어, 일련의 검사가 종료된다.

이상의 실시 형태에 의하면, 프로브(10)가, 외팔보 지지된 들보부(22)와, 들보부(22)의 자유 단부로부터 직각 방향 하방으로 연신하는 접촉자(23)를 갖고 있기 때문에, 웨이퍼(W)의 전자 회로의 전기적 특성을 검사할 때, 들보부(22)가 수직 방향으로 휨으로써, 접촉자(23)와 웨이퍼(W)의 전극(P)과의 소정의 접촉 압력을 유지할 수 있어, 프로브(10)와 웨이퍼(W)와의 접촉성을 적절히 유지할 수 있다. 또한, 접촉자(23)의 측부에는, 외측 절입부(24)와 내측 절입부(25)가 형성되어 있기 때문에, 검사시에 전술한 바와 같이 들보부(22)가 수직 방향으로 휨과 동시에, 접촉자(3)가 수평 방향으로 휠 수 있다. 접촉자(23)가 휘면, 접촉자(23)를 수평 방향으로 이동시키는 힘이 선단부(26)에 가해지는 마찰에 이기지 못하기 때문에, 종래와 같이 절입부(24, 25)가 없는 경우에 비하여, 오버드라이브에 의한 선단부(26)의 이동이 마찰에 의해 정지되기 쉬워진다. 이에 따라, 선단부(26)의 이동 길이가 종래보다도 짧아지고, 또한, 이동하는 깊이도 얕아져, 접촉자(23)에 의해 깎이는 웨이퍼(W)의 전극(P)의 알루미늄 및 불순물이 적어진다. 따라서, 접촉자(23)의 클리닝의 빈도를 감소시켜, 프로브(10)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 이상과 같이, 웨이퍼(W)의 전자 회로의 전기적 특성의 검사에 있어서, 들보부(22)가 수직 방향으로 휘고, 그리고, 접촉자(23)가 수평 방향으로 휨으로써, 프로브(10)와 웨이퍼(W)와의 접촉성을 적절히 유지하고, 그리고 웨이퍼(W)의 손상을 억제하면서, 프로브(10)의 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 이상의 실시 형태에 의하면, 웨이퍼(W)를 하강시킬 때, 접촉자(23)는, 잠시 정지 상태를 유지한 후, 이동을 개시하기 때문에, 선단부(26)의 저면(bottom surface)에 가해지는 접촉 압력이 작아지고 나서, 선단부(26)를 이동시킬 수 있다. 즉, 이동 중인 접촉자(23)의 선단부(26)에 가해지는 접촉 압력(마찰)이 작아진다. 또한, 휨이 돌아온 상태에 있는 접촉자(23)의 선단부(26)의 저면은, 도 8에 나타내는 바와 같이, 외측(A)과 내측(B)이 평행 상태에 가깝다. 한편, 종래에 있어서는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 접촉자(103)의 선단부(104)의 저면은 내측(D)이 외측(C)보다 낮아지도록 경사져 있기 때문에, 선단부(104)에 가해지는 접촉 압력은 내측(D)이 외측(C)에 비하여 높아진다. 그리고, 웨이퍼(W)를 하강시킬 때, 도 11에 나타내는 바와 같이, 이 내측(D)에 강하게 압력이 가해진 경사 상태를 유지한 채 접촉자(103)는 내측으로 이동한다. 즉, 높은 접촉 압력의 상태로부터 이동하기 때문에, 내측(D)에서 알루미늄을 깎는 양은 많아진다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 선단부(26)의 저면에 가해지는 접촉 압력은, 종래의 선단부(104)의 저면 및 내측(D)에 가해지는 접촉 압력보다 작아지기 때문에, 웨이퍼(W)를 하강시킬 때에, 접촉자(23)에 의해 깎이는 불순물의 양을 적게 할 수 있다.

이상의 실시 형태에서는, 접촉자(23)의 측부에는 외측 절입부(24)와 내측 절입부(25)가 형성되어 있었지만, 어느 한쪽만이 형성되어 있어도 좋다. 즉, 접촉자(23)의 측부에는, 외측 절입부(24)만이 복수 개소에 형성되어 있어도 좋고, 혹은 내측 절입부(25)만이 복수 개소에 형성되어 있어도 좋다.

이상의 실시 형태에서는, 접촉자(23)의 선단부(26)는 접촉자(23)의 중심보다도 내측으로 형성되어 있었지만, 선단부(26)는 접촉자(23)의 중심보다도 외측으로 형성되어 있어도 좋고, 혹은 접촉자(23)의 중심에 형성되어 있어도 좋다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 매우 적합한 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 당업자라면, 특허청구범위에 기재된 사상의 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 생각이 미칠 수 있는 것은 분명하며, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다. 본 발명은 이 예에 한정되지 않고 여러 종류의 형태를 채용할 수 있는 것이다. 본 발명은, 기판이 웨이퍼 이외의 FPD(플랫 패널 디스플레이), 포토마스크용의 마스크 레티클(reticle) 등의 다른 기판인 경우에도 적용할 수 있다.

본 발명은, 예를 들면 반도체 웨이퍼 등의 피검사체의 전기적 특성을 검사하는 프로브에 유용하다.

1 : 프로브 장치
2 : 프로브 카드
10 : 프로브
11 : 콘택터
21 : 지지부
22 : 들보부
23 : 접촉자
24 : 외측 절입부
25 : 내측 절입부
26 : 선단부
P : 전극
W : 웨이퍼

Claims

피(被)검사체와 접촉하여 당해 피검사체의 전기적 특성을 검사하기 위한 프로브로서,
지지 부재에 의해 외팔보(cantilever) 지지되는 들보부(beam portion)와,
상기 들보부의 자유 단부로부터 피검사체측으로 연신(extend)하는 접촉자
를 가지며,
상기 접촉자는 니켈-코발트로 형성되며,
상기 들보부의 자유 단부측의 상기 접촉자의 측부에는, 절입부가 상하 방향으로 2개소에 형성되고,
상기 들보부의 고정 단부측의 상기 접촉자의 측부에는, 상기 자유 단부측의 2개소의 절입부의 사이에 절입부가 1개소에 형성되며,
상기 절입부는, 상기 접촉자에 걸리는 접촉 압력에 의해 당해 접촉자가 상하 방향으로 압축되지 않도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프로브.
삭제
삭제
삭제
삭제