KR20230054441A - 집적된 광 소자들을 포함하는 전자 디바이스들을 테스트하기 위한 프로브 헤드 - Google Patents

Abstract

전자 디바이스의 테스트 장치를 위한 프로브 헤드(10)는 피검 디바이스(13)의 콘택 패드들(12a)과 전기적으로 그리고 기계적으로 콘택할 수 있는 다수의 콘택 프로브들(11), 상기 콘택 프로브들(11)을 슬라이딩 가능하게 수용하기 위한 다수의 가이드 홀들(20h)을 구비한 적어도 하나의 가이드(20), 상기 가이드(20)를 지지하고 상기 콘택 프로브들(11)의 적어도 한 부분을 수용할 수 있으며 제1 부분(40a) 및 상기 제1 부분(40a)에 대해 이동 가능한 제2 부분(40b)을 포함하는 격납 요소(40), 상기 격납 요소(40)의 상기 제2 부분(40b)을 상기 제1 부분(40a)에 대해 이동시킬 수 있는 이동 수단(60), 및 상기 피검 디바이스(13)로 테스트 광신호를 전송할 수 있는 적어도 하나의 테스트 광신호 분배 요소(50)를 포함한다. 적절하게는, 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)는 상기 격납 요소(40)의 상기 제2 부분(40b)과 결부되어 있고 상기 이동 수단(60)에 의해 상기 제2 부분(40b)과 일체로 이동되도록 배열되어 있으며, 상기 이동 수단(60)은 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)의 정렬을 허용하도록 구성된다.

Description

집적된 광 소자들을 포함하는 전자 디바이스들을 테스트하기 위한 프로브 헤드

본 발명은 집적된 광 소자들을 포함하는 전자 디바이스들, 예를 들어 반도체 웨이퍼에 집적되어 있으며 광 집적 회로를 포함하는 전자 디바이스들을 테스트하기 위한 프로브 헤드에 관한 것이며, 아래에서는 오직 설명의 단순화를 위한 목적으로 이 응용 분야를 참조하여 본 발명을 설명한다.

주지된 바와 같이, 기본적으로 프로브 헤드는 마이크로 구조, 특히 반도체 웨이퍼에 집적된 전자 디바이스의 다수의 콘택 패드들을 테스트 장치의 대응 채널들에 전기적으로 연결할 수 있는 디바이스이다. 상기 테스트 장치는 상기 전자 디바이스의 기능성 체크, 특히 전기적 체크를 수행하거나, 총칭하여 테스트를 수행한다.

집적 회로에 대해 수행되는 상기 테스트는 결함 회로를 생산 단계에서 조기에 검출하여 분리해내는데 특히 유용하다. 따라서, 프로브 헤드는 웨이퍼에 집적된 회로들을 절단하여 칩 격납 패키지 내에 조립하기 전에 이들에 대한 전기적 테스트를 수행하는데 사용되는 것이 보통이다.

일반적으로 프로브 헤드는, 실질적으로 플레이트 형태이며 서로 평행한 적어도 한 쌍의 지지체들 또는 가이드들에 의해 보유되는 다수의 이동-가능 콘택 프로브들을 포함한다. 상기 플레이트형의 지지체들은 특정 홀들을 구비하며, 상기 콘택 프로브들의 이동 및 발생 가능한 변형을 위한 자유 영역 또는 에어 영역이 확보될 수 있도록 서로 일정 거리만큼 떨어져 배치된다. 상기 콘택 프로브들은 우수한 전기적 및 기계적 특성을 갖는 특수 합금으로 보통 형성된다.

피검 디바이스 상에 프로브 헤드를 가압함으로써 상기 콘택 프로브들과 상기 피검 디바이스의 콘택 패드들 사이에 양호한 접속이 보장되는데, 상기 가이드들에 형성된 가이드 홀들 내에서 이동 가능한 상기 콘택 프로브들은 상기 가압 콘택 중에 상기 에어 영역 내에서 구부러지게 되며 상기 가이드 홀들 내에서 슬라이딩하게 된다. 이러한 유형의 프로브 헤드는 통상적으로 수직형 프로브 헤드로 지칭된다.

어떤 경우에는, 상기 콘택 프로브들이 상부 플레이트형 지지체에서 동일 헤드에 고정 방식으로 잡혀 있는데, 이러한 프로브 헤드는 차단형 프로브들을 갖는 프로브 헤드로 지칭된다. 그러나, 고정 방식으로 차단되지 않고 소위 보드(board)에 접속된 상태로 유지되는[마이크로콘택터(microcontacter)를 통해 접속된 상태로 유지될 수 있음] 프로브들을 갖는 프로브 헤드가 더욱 빈번히 사용된다: 이러한 프로브 헤드는 비차단형 프로브들을 갖는 프로브 헤드로 지칭된다. 상기 마이크로콘택터는 상기 프로브들과 콘택할 뿐만 아니라 그 위에 형성되 콘택 패드들을 피검 디바이스 상의 콘택 패드들에 대하여 공간적으로 재분배할 수 있으며 특히 동일 패드들의 중심들 간의 거리 제약을 완화시킬 수 있다는 점에서 "스페이스 트랜스포머(space transformer)"로 흔히 지칭된다.

지난 몇 년 동안, 소위 광 집적 회로(PIC, "Photonic Integrated Circuits"에서 유래)의 상당한 발전이 있었는데, 이를 통해 전통적 전자 기술 대비 낮은 소비 전력으로 매우 높은(THz 순으로) 데이터 전송 속도를 얻을 수 있다. 이 기술의 개발은 전자 디바이스들 사이는 물론이고 동일 디바이스 내부의 소자들 사이에 고속 전송 라인들을 통합하여야 할 필요성에 의해 특히 촉진된다.

광 전송 수단을 전자 칩(electronic chip)에 집적시키기 위해, 굴절율이 낮은 산화물 또는 그 밖의 유전체와 같은 물질로 형성된 기판을 실리콘과 결합하여 집적된 도파관(integrated waveguides)을 형성함으로써 광을 가두고 전송하게 된다. 실리콘 상의 도파관은 마이크론보다 작은 치수를 가질 수 있어 칩에 쉽게 집적될 수 있기 때문에, 광학적 및 전기적 구성요소들을 CMOS 구성요소 내에 집적시킴으로써 더 높은 컴퓨팅 능력을 가지며 에너지 관점에서 더 높은 성능을 가진 더 빠른 디바이스를 만드는 것이 가능하다.

이러한 디바이스의 문제점은 상기 칩의 도파관에서의 광 커플링에 기인하는데, 이것은 테스트 단계에서도 관찰될 수 있다.

특히, 전자 구성요소들 및 집적된 광학 구성요소들을 동시에 포함하는 디바이스를 테스트하기 위해서는, 한편으로는 테스트 장치로부터 공급되는 광신호와 상기 피검 디바이스의 도파관 사이에 광 커플링이 이루어져야 하고, 다른 한편으로는 상기 광 커플링과 동시에 콘택 프로브들에 의한 전기적 및 기계적 콘택이 이루어질 필요가 있다.

사실, 공지 해법들에 따르면, 콘택 프로브들이 피검 디바이스의 콘택 패드들과 콘택하고, 신호 프로브들을 통해 상기 디바이스의 전기적 작동을 체크하기 위해 전원 및 접지 프로브들을 통해 공급한다. 또한, 광 집적 회로를 포함하는 시스템에서는, 칩(chip)이 입력/출력 광 인터페이스를 갖고, 상기 구성요소들을 테스트하기 위해, 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이 상기 광 인터페이스를 통해 도파관에서 광 커플링이 이루어져야 하고 나가는 빛을 감지하여야 한다. 특히, 도 1에서, 프로브 헤드(1)는 피검 디바이스(3)로 전기신호(2a)(도시되지 않은 전통적 콘택 프로브들을 통해) 및 광신호(2b)(일반적으로 도파관인 광학 요소를 통해 - 이것도 역시 도시되지 않음)를 전송할 수 있는데, 상기 피검 디바이스(3)는 전기적 커플링을 위한 전통적 콘택 패드들(4a) 및 상기 프로브 헤드(1)로부터 오는 광신호의 광 커플링을 위한 광 인터페이스(4b)를 포함한다.

일반적으로, 프로브 헤드의 도파관의 곡선형 이동(본 기술분야에서 "나선형" 이동으로 지칭됨)이 수행되는 광학 정렬 루틴(optical alignment routine)으로 피검 디바이스의 테스트가 시작되는데, 상기 광학 정렬 루틴은 광 커플링의 품질, 특히 상기 디바이스에서의 커플링된 광 파워 값을 지속적으로 체크하면서 수행된다. 상기 신호 파워가 목표 값에 도달하면 상기 테스트가 시작될 수 있다. 이러한 타입의 절차에 요구되는 정확도는 약 ±100 nm이다.

일부 공지 해법들에 따르면, 상기 디바이스의 광 테스트를 위한 도파관들(예를 들어, 광 섬유들)의 어레이가 있는 이동 가능한 기계적 암(movable mechanical arms)과 같은 외부 기계 시스템(external mechanical systems)에 프로브 헤드가 연결될 수 있다. 이러한 프로브 헤드는 캔틸레버(cantilever) 타입의 콘택 프로브들을 대개 구비한다. 이 경우, 상기 프로브 헤드는 상기 도파관들을 운반하는 상기 암의 이동을 위한 자유 공간을 제공하여만 하며, 따라서 벌키성이 증가된다.

도파관들을 간단한 방식으로 피검 디바이스의 광 인터페이스들과 정렬되도록 보장하는 것은 일반적으로 어려우며, 공지 해법들에서 이러한 정렬은 복잡한 역학을 통해 얻을 수 있다.

상기 프로브 헤드 내에서 광학 구성요소들과 전기적 콘택 프로브들 사이의 상대적 정렬, 예를 들어 상기 피검 디바이스가 놓이는 평면에 평행한 평면(예를 들어, 도면들의 참조 시스템의 x-y 면)에서의 상대적 정렬도 역시 보장되어야 하는데, 이때 최소 100 nm의 정확도가 요구된다.

마지막으로, 프로브 헤드의 광학 요소들의 정밀한 수직 배치(도면들의 참조 시스템의 z축을 따른 배치)를 보장하는 것 역시도 중요하다.

본 발명의 기술적 과제는 선행기술에 따라 제작되는 프로브 헤드에 여전히 영향을 미치는 제한들 및 단점들을 극복할 수 있게 해주는 기능적 및 구조적 특징들을 가지며, 특히 상기 헤드의 구조를 복잡하게 만들지 않음과 동시에 고성능을 유지시키면서도 그 안에 통합되는 광학 구성요소들을 간단히 그리고 안정적으로 정렬시키는 것을 가능하게 하는 프로브 헤드를 창안하는 것이다. 특히, 프로브 헤드를 외부 기계적 시스템에 연결하는 것을 피하고 더 많은 디바이스들의 전기적/광학적 테스트를 병렬로 수행하는 것이 가능하도록 하기 위해 광학 및 전기 부품의 단순한 통합이 요망된다.

본 발명의 근간을 이루는 해결 방안은 수직형 프로브들을 갖는 프로브 헤드를 제공하는 것인데, 상기 프로브 헤드는 한 쌍의 가이드들을 포함하고, 상기 한 쌍의 가이드들 사이에는 상기 수직형 프로브들의 격납 요소(하우징으로 지칭되기도 함)가 배열되어 있으며, 집적된 광 소자들을 포함하는 디바이스의 테스트를 수행하기 위하여 상기 프로브 헤드 내부에 존재하는(특히, 하부 가이드에 결부되는) 광학 요소들이 상기 수직형 프로브 헤드 기술과 결합되어 있으며, 상기 광학 요소들은 상기 프로브 헤드 내부에 통합됨으로써 간단하고 콤팩트한 구조를 형성한다. 특히, 상기 격납 요소는 고정 부분(예를 들어, 외부 프레임) 및 이동 가능 부분(예를 들어, 중앙 코어)을 구비하고, 적어도 광학적 테스트를 위한 도파관들이 세라믹 지지체를 통해 상기 이동 가능 부분에 연결되어 있으며, 상기 이동 가능 부분을 이동시킴으로써 상기 광학 요소들을 피검 디바이스의 광 인터페이스들에 대해 미세하게 그리고 정밀하게 정렬시키기 위해 압전 변환기와 같은 간단한 이동 수단이 존재한다. 이와 같은 방식으로, 상기 콘택 프로브들과 상기 도파관들 모두 상기 프로브 헤드의 동일 격납 요소와 결부되는데, 수직형 프로브들이 상기 가이드들 및 상기 격납 요소에 수용되어 사용될 수 있는 콤팩트한 구조를 얻으면서도 상기 광학적 정렬을 얻기 위해서는 상기 격납 요소의 상기 이동 가능 부분만이 이동하여야 한다. 또한, 설계된 아키텍처는 도파관들의 세라믹 지지체의 간단한 이동을 통해 콘택 프로브들과 광학 요소들 사이의 간단한 상대적 정열을 가능하게 할 뿐만 아니라 수직 방향으로의 간단한 거리 조정을 가능하게 한다.

따라서, 복잡하고 값비싼 정밀 기계의 도움 없이 수직형 프로브들을 통해 광전자 디바이스를 테스트할 수 있다.

이러한 해결 방안에 기초하여, 상술한 기술적 과제는, 피검 디바이스의 콘택 패드들과 전기적으로 그리고 기계적으로 콘택할 수 있는 다수의 콘택 프로브들, 상기 콘택 프로브들을 슬라이딩 가능하게 수용하기 위한 다수의 가이드 홀들을 구비한 적어도 하나의 가이드, 상기 가이드를 지지하고 상기 콘택 프로브들의 적어도 한 부분을 수용할 수 있으며 제1 부분 및 상기 제1 부분에 대해 이동 가능한 제2 부분을 포함하는 격납 요소, 상기 격납 요소의 상기 제2 부분을 상기 제1 부분에 대해 이동시킬 수 있는 이동 수단, 및 상기 피검 디바이스로 테스트 광신호를 전송할 수 있는 적어도 하나의 테스트 광신호 분배 요소를 포함하고, 상기 테스트 광신호 분배 요소는 상기 격납 요소의 상기 제2 부분과 결부되어 있고 상기 이동 수단에 의해 상기 제2 부분과 일체로 이동되도록 배열되어 있으며, 상기 이동 수단은 상기 테스트 광신호 분배 요소의 정렬을 허용하도록 구성된, 전자 디바이스의 테스트 장치를 위한 프로브 헤드에 의해 해결된다.

더욱 구체적으로, 본 발명은 다음의 추가적 및 선택적 특징들을 단독으로 또는 필요에 따라 조합으로 포함한다.

본 발명의 일 관점에 따르면, 상기 가이드는 제1 가이드 부분 및 제2 가이드 부분으로 구성될 수 있는데, 상기 제1 가이드 부분은 상기 격납 요소의 상기 제1 부분에 연결되어 있고, 상기 제2 가이드 부분은 상기 격납 요소의 상기 제2 부분에 연결되어 있고 상기 격납 요소의 상기 제2 부분과 함께 이동할 수 있다.

본 발명의 일 관점에 따르면, 상기 콘택 프로브들은 상기 격납 요소의 상기 제1 부분과 결부될 수 있는데, 상기 콘택 프로브들은 상기 격납 요소의 상기 제2 부분이 이동하는 동안 움직이지 않도록 구성된다.

더욱 구체적으로, 상기 콘택 프로브들은 상기 제1 가이드 부분을 통해 상기 격납 요소의 상기 제1 부분과 결부될 수 있고(특히, 상기 제1 가이드 부분에 형성된 상기 가이드 홀들에 수용됨), 상기 테스트 광신호 분배 요소는 상기 제2 가이드 부분을 통해 상기 격납 요소의 상기 제2 부분과 결부(연결)될 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 따르면, 상기 콘택 프로브들은 상기 격납 요소의 상기 제2 부분과도 결부될 수 있고, 상기 제2 부분 및 상기 테스트 광신호 분배 요소와 일체로 이동하도록 배열될 수 있다.

더욱 구체적으로, 상기 제2 가이드 부분은 다시 제1 가이드 구조 및 제2 가이드 구조를 포함할 수 있는데, 상기 제1 가이드 구조는 상기 콘택 프로브들을 수용하기 위한 상기 가이드 홀들을 포함하고, 상기 제2 가이드 구조는 상기 테스트 광신호 분배 요소를 수용할 수 있고 상기 제1 가이드 구조로부터 구조적으로 독립되어 있다.

상기 테스트 광신호 분배 요소도 역시 상기 격납 요소의 상기 제1 부분에 직접 연결될 수 있다.

본 발명의 일 관점에 따르면, 상기 이동 수단은 적어도 두 개의 압전 변환기들을 포함할 수 있는데, 상기 압전 변환기들 각각은 상기 격납 요소의 상기 제2 부분을 특정 방향으로 선형 이동시킬 수 있도록 구성된다.

또한, 상기 콘택 프로브들은 제1 말단과 그 반대편의 제2 말단 사이에서 종축을 따라 수직으로 연장된 바디(body)를 포함할 수 있다. 상기 제1 말단은 예를 들어 상기 프로브 헤드와 접속되는 인터페이스 보드에 콘택할 수 있고, 상기 제2 말단은 상기 피검 디바이스의 상기 콘택 패드에 콘택할 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 따르면, 상기 테스트 광신호 분배 요소는 상기 프로브 헤드의 상기 가이드에, 예를 들어 상기 피검 디바이스를 향하는 상기 가이드의 면에 연결될 수 있다. 특히, 이것은 상기 가이드의 상기 면에 접착될 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 따르면, 상술한 상기 가이드는 하부 가이드일 수 있고, 상기 프로브 헤드는 상부 가이드를 더 포함할 수 있으며, 상기 격납 요소는 상기 하부 가이드와 상기 상부 가이드 사이에 배열된다.

본 발명의 다른 관점에 따르면, 상기 테스트 광신호 분배 요소는 제1 정렬 홀들을 포함할 수 있고, 상기 하부 가이드의 상기 제2 가이드 부분은 제2 정렬 홀들을 포함할 수 있으며, 상기 상부 가이드는 제3 정렬 홀들을 포함할 수 있는데, 상기 테스트 광신호 분배 요소의 정렬 홀들의 중심들이 각각의 소정 축을 따라 상기 제2 가이드 부분의 대응 정렬 홀들의 중심들 및 상기 상부 가이드의 대응 정렬 홀들의 중심들과 정렬될 때 정렬 핀이 통과될 수 있도록 상기 정렬 홀들이 배열 및 구성됨으로써 상기 하부 가이드의 상기 제2 가이드 부분에 연결된 상기 테스트 광신호 분배 요소와 상기 콘택 프로브들 간의 상호 정렬이 보장된다.

본 발명의 일 관점에 따르면, 상기 정렬 홀들은 3 ㎛ 미만의 정확도를 갖는 레이저 드릴링(laser drilling)을 통해 얻어질 수 있다.

또한, 상기 상부 가이드는 일체형일 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 상기 테스트 광신호 분배 요소는 유리 또는 플라스틱 바디 및 상기 유리 또는 플라스틱 바디에 형성되고 광원으부터 상기 피검 디바이스로 광을 안내할 수 있도록 구성된 다수의 도파관들을 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 상기 테스트 광신호 분배 요소는 상기 피검 디바이스의 광 인터페이스의 격자 커플러를 통해 광 커플링을 할 수 있도록 구성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 본 발명의 상기 프로브 헤드는 상기 격납 요소와 상기 가이드 사이에(예를 들어, 상기 격납 요소와 상기 제2 가이드 구조 사이에) 배열된 적어도 하나의 스페이서 요소를 포함할 수 있는데, 상기 테스트 광신호 분배 요소와 상기 피검 디바이스 사이의 거리가 조정될 수 있도록 상기 스페이서 요소는 제거 가능한다.

또한, 상기 격납 요소는 그것의 제1 부분과 제2 이동 가능 부분을 서로 연결시키는 적어도 하나의 가변형 암(deformable arm)을 포함할 수 있다.

마지막으로, 상기 격납 요소의 상기 제1 부분은 그 주변부일 수 있고, 상기 격납 요소의 상기 제2 부분은 그 중심부일 수 있다.

본 발명에 따른 상기 프로브 헤드의 특징들과 장점들이 그 실시예에 대한 아래의 설명으로부터 도출될 것인데, 상기 실시예는 첨부의 도면들을 참조하여 비제한적 예로서 제시되는 것이다.

도면들에서:
- 도 1은 집적된 광학 구성요소들을 포함하는 전자 디바이스를 테스트하기 위한 광전자 프로브 헤드를 개략적으로 보여주고;
- 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예들에 따른 프로브 헤드를 개략적으로 보여주고;
- 도 3은 본 발명의 프로브 헤드의 단면 사시도를 나타내고;
- 도 4는 본 발명의 프로브 헤드의 구성요소들, 특히 격납 요소 및 그와 결부되 구성요소들의 사시도를 나타내고;
- 도 5는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 테스트 광신호 분배 요소의 개략도를 나타내고;
- 도 6은 본 발명의 프로브 헤드의 하부 가이드를 구체적으로 보여주는 개략적 평면도이고;
- 도 7은 격납 요소 및 그에 결부된 프로브 헤드의 구성요소들의 개략적 평면도이고;
- 도 8a-8b는 본 발명의 상이한 실시예들에 따른 프로브 헤드의 하부 가이드의 개략도들이고;
- 도 9a-9b는 본 발명의 테스트 광신호 분배 요소를 지지할 수 있는 가이드 구조의 개략도를 나타내고, 도 9c는 상기 가이드 구조에 결부된 테스트 광신호 분배 요소를 보여주고;
- 도 10a-10b는 본 발명의 프로브 헤드의 격납 요소의 상이한 실시예들을 개략적으로 보여주고;
- 도 11a는 본 발명의 프로브 헤드의 일 실시예를 개략적으로 보여주고, 도 11b는 도 11a의 프로브 헤드를 자세히 보여주며;
- 도 12는 스페이서 요소를 포함하는 본 발명의 프로브 헤드의 일 실시예를 개략적으로 보여준다.

이러한 도면들을 참조하면, 본 발명에 따라 제작된 프로브 헤드는 전반적으로 그리고 개략적으로 10으로 표시되어 있다.

상기 도면들은 개략도를 나타낸 것으로서 실제 크기로 그려진 것이 아니라 본 발명의 중요 특징들이 강조되도록 그려진 것임을 유의하여야 한다. 또한, 도면들에서, 상이한 요소들은 개략적으로 도시되어 있고, 이들의 형태는 원하는 응용 분야에 따라 가변적일 수 있다. 또한, 도면들에서 동일한 참조번호는 형태 또는 기능에 있어 동일한 구성요소들을 지칭한다는 것도 유의하여야 한다. 마지막으로, 한 도면에 예시된 실시예와 관련하여 설명된 특정 개선은 다른 도면들에 예시된 다른 실시예들에서도 이용될 수 있다.

아래에서 설명되는 바와 같이, 보다 일반적인 형태에서, 프로브 헤드(10)는 반도체 웨이퍼 상에 집적된 전자 디바이스들의 테스트를 수행하기 위해 테스트 장치(도면들에는 도시되어 있지 않음)와 연결될 수 있고, 상기 전자 디바이스들 역시 포토닉 칩(photonic chips)과 같은 집적된 광 소자들을 포함하며, 따라서 상기 프로브 헤드(10)는 상기 테스트를 위한 광학 구성요소들을 구비한다. 이 타입의 프로브 헤드는 광전자 프로브 헤드라고 지칭되기도 한다.

도 2a 및 도 2b에 예시된 바와 같이, 프로브 헤드(10)는 피검 디바이스(13)의 콘택 패드들(12a)과 전기적으로 그리고 기계적으로 콘택할 수 있는 다수의 콘택 프로브들(11)을 포함한다. 상기 콘택 프로브들(11)은 피검 디바이스(13)의 전기적 테스트를 수행하기 위한 요소들로서, 본 기술분야에서 공지되어 있듯이, 접지 프로브, 전원 프로브, 및 상기 피검 디바이스(13)로/로부터 작동 신호 I/O를 전송할 수 있는 프로브로 분류될 수 있다.

특히, 콘택 프로브(11)는 제1 말단(11a)과 그 반대편의 제2 말단(11b) 사이에서 종축(H-H)을 따라 연장된 바디(11')를 포함한다. 상기 제1 말단(11a)은 상기 프로브 헤드(10)와 접속되는 예를 들어 인터포저(interposer) 또는 인쇄회로기판(PCB)와 같은 인터페이스 보드(도면들에는 도시되어 있지 않음)에 콘택할 수 있는 반면, 상기 제2 말단(11b)은 상기 피검 디바이스(13)의 콘택 패드(12a)에 콘택할 수 있다.

다시 말해, 본 발명에 따르면, 상기 콘택 프로브들(11)은 예를 들어 피검 디바이스(13)와 콘택할 때 구부러질 수 있는 실질적으로 수직형인 바디(11')를 갖는 수직형 프로브들이며, 따라서 상기 프로브 헤드(10)는 수직형 프로브 헤드이다.

따라서, 상기 프로브 헤드(10)는 상기 콘택 프로브들(11)을 슬라이딩 가능하게 수용하기 위한 다수의 가이드 홀들(20h)을 구비하는 적어도 하나의 가이드(20)를 포함한다. 예로서, 상기 가이드(20)는 본 기술분야에서 공지된 바와 같이 세라믹 물질로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 가이드(20)는 하부 가이드이고, 상부 가이드(30)가 더 포함되는데, 상기 상부 가이드(30)도 상기 수직형 콘택 프로브들(11)을 슬라이딩 가능하게 수용하기 위하여 상기 가이드 홀들(20h)에 대응하는 가이드 홀들(30h)을 구비한다.

피검 디바이스(13)에 집적된 광학 구성요소들의 광학적 테스트를 수행하기 위하여, 상기 프로브 헤드(10)는 상기 피검 디바이스(13)로 테스트 광신호를 전송할 수 있는 적어도 하나의 테스트 광신호 분배 요소(50)를 포함한다. 아래에서 구체적으로 설명되듯이, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)는 상기 하부 가이드(20)에 연결된다.

상기 테스트 광신호 분배 요소(50)의 특별한 형태는 본 발명의 보호범위를 제한하는 요인은 아니며 상기 광신호 분배 요소(50)는 상이한 방식들로 상기 하부 가이드(20)와 결부될 수 있음은 당연하다.

구체적으로, 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)는 도파관(waveguide)이며, 특히 테스트 장치(도면들에는 도시되어 있지 않음)로부터 피검 디바이스(13)로 테스트 광신호를 전송할 수 있는 다수의 도파관들을 포함한다.

예를 들어, 도 2a에 예시된 바와 같이, 테스트 광신호 분배 요소(50)는 광섬유들(50f)의 어레이를 포함할 수 있는데, 상기 광섬유들(50f)은 피검 디바이스(13)를 향하는 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)의 면에서 그 말단들로 끝나도록 정렬된다. 이 경우, 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)는 상기 프로브 헤드 내에서 수직으로(즉, 도면들의 참조 시스템의 z축에 실질적으로 평행한 수직 축을 따라) 연장됨으로써 상기 광섬유들(50f)의 연장을 따를 수 있다.

그 대신에, 도 2b의 실시예에서, 테스트 광신호 분배 요소(50)는 실질적으로 수평으로 연장된 부분을 가지며, 플라스틱 또는 유리 물질로 형성된 바디를 포함할 수 있는데, 아래에서 마찬가지로 상세히 설명되듯이, 상기 바디는 같은 물질 대비 수정된 굴절율을 갖는 채널들을 그 내부에 가짐으로써 광을 전송할 수 있는 경로들을 형성한다. 그러나 그 밖의 많은 다른 적절한 형태들 역시도 가능하며, 중요한 것은 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)가 상기 프로브 헤드(10)로부터 상기 피검 디바이스(13)로, 특히 상기 피검 디바이스(13)의 광 인터페이스(12b)로, 광신호를 전송할 수 있다는 것이다.

이제 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 프로브 헤드(10)는 상기 하부 가이드(20)와 상기 상부 가이드(30)를 지지하는 격납 요소(containment element) 또는 하우징(40)을 포함한다. 특히, 상기 격납 요소(40)는 상기 하부 가이드(20)와 상기 상부 가이드(30) 사이에 배열된다. 도 2a, 도 2b, 및 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 격납 요소(40)는 콘택 프로브들(11)의 적어도 한 부분을 수용하며, 상기 프로브 헤드(10) 전체의 견고한 지지 구조를 제공한다.

따라서, 상기 격납 요소(40)는 프로브 헤드(10)의 지지 요소로서 작용하고, 하부 가이드(20)는 물론이고 상부 가이드(30)도 상기 격납 요소(40)에 결부된다.

본 발명에 의하면, 상기 격납 요소(40)는 제1 부분(40a) 및 상기 제1 부분(40a)에 대해 이동 가능한 제2 부분(40b)을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 예를 들어 도 4에 예시된 바와 같이, 상기 격납 요소(40)는 상기 제1 부분(40a)과 상기 제2 부분(40b)을 서로 연결시키는 적어도 하나의 가변형 암(deformable arm)(41)을 포함한다. 예를 들어, 본 발명의 비제한적 실시예에서, 가변형 암들(41)은 상기 격납 요소(40)의 네 개의 꼭지점들에 제공될 수 있으며, 상기 제1 부분(40a)을 상기 제2 부분(40b)에 연결하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 각 꼭지점 당 두 개씩 여덟 개의 암들(41)이 제공될 수 있고, 상기 암들은 상기 꼭지점들로부터 쌍쌍으로 연장되며 빈 공간에 의해 분리된다. 상기 암들(31)은 구부러질 수 있는 모양을 갖는데, 아래에서 설명되듯이 상기 암들(41)의 형태는 상기 격납 요소(40)의 제2 부분(40b)을 상기 제1 부분(40a)에 대해 원하는 대로 이동시킬 수 있도록 한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 격납 요소(40)는 실질적으로 직사각형 형태를 전체적으로 가지며, 상기 제1 부분(40a)은 그것의 고정 외부 프레임이고(즉, 고정 주변부이고), 상기 제2 부분(40b)은 그것의 이동 가능 중심부이다.

상술한 바와 같이, 도 5에 나타낸 본 발명의 실시예에서, 테스트 광신호 분배 요소(50)는 예를 들어 유리 물질 또는 플라스틱 물질로 형성된 바디(50') 및 상기 바디(50')에 형성되고 광원으로부터 피검 디바이스(13)로 광을 안내할 수 있도록 구성된 다수의 도파관들(51)을 포함한다. 상기 도파관들(51)은 그 말단들이 터미널들(51')로 구성되는데, 적절한 광 빔(light beam)이 상기 터미널들(51')로부터 상기 피검 디바이스(13)의 광 인터페이스들(12b)을 향해 방출된다. 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)는 상기 프로브 헤드(10) 내에 통합 및 정렬될 수 있는, 특히 상기 가이드(30)에 연결될 수 있는 디자인을 갖는다.

예로서, 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)의 두께는 0.5mm부터 3mm까지 다양할 수 있으나, 상기 두께가 특정 값으로 제한되는 것은 아니다. 상술한 바와 같이, 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)의 형태 역시도 필요 및/또는 상황에 따라 다양할 수 있는데, 예를 들어 피검 디바이스(13)의 광 인터페이스들(12b) 및/또는 전기 콘택 패드들(12a)의 위치에 기초할 수 있고, 따라서 도면들에 나타낸 형태는 순전히 지시적인 것이며 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.

또한, 테스트 장치로부터 테스트 광신호 분배 요소(50)로 광신호를 전송할 수 있는 수단, 예를 들어 상기 테스트 장치를 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)에 연결하는 케이블(52)과 같은 수단이 제공되는데, 상기 케이블(52)은 그 안에 광섬유들을 포함하며 전기신호를 전송할 수 있는 케이블들 역시 포함하는 것도 가능하다. 일 실시예에서, 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)는 컴포넌트(53)에 연결되는데, 상기 컴포넌트(53)는 상기 케이블(52)의 광섬유들과의 연결을 위한 수단은 물론이고 상기 케이블(52)로부터 나온 전기 케이블들의 연결 및 운용을 위한 수단을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)는 피검 디바이스(13)의 격자 커플러(grating coupler)를 통해 광 커플링을 알 수 있도록 구성된다. 이 경우, 상기 피검 디바이스(13)의 광 인터페이스(12b)는 상기 피검 디바이스(13)의 도파관에 입사광을 채널링할 수 있도록 구성된 격자(grating)(12r)를 포함한다. 테스트 동안에, 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)의 도파관들은, 지금 다시 참조하게 되는 도 2a 및 도 2b에 개략적으로 예시된 바와 같이, 상기 격자(12r) 위에 얹히게 된다. 이러한 광 커플링 구성은, 웨이퍼에 집적된 디바이스들을 개개로 분리할 필요 없이 상기 웨이퍼 상에서 직접 테스트를 수행할 수 있게 해준다는 점에서 유리하다.

그러나, 본 발명이 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)의 구조 및 특정 작동에 의해 제한되는 것은 아니며, 필요 및/또는 상황에 따라 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)는 임의의 적절한 구성에 의해 상기 피검 디바이스에 광 커플링을 수행할 수 있는 임의의 구조의 도파관일 수 있음은 당연하다. 유사하게, 본 발명은 피검 디바이스와의 특정 광 커플링 모드에 의해 제한되지 않다.

유리하게는, 본 발명에 따르면, 바람직한 광학 정렬을 얻기 위하여 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)는 상기 격납 요소(40)의 제2 부분(40b)에 결부되어 있고 그것과 일체로 이동되도록 배열된다.

본 발명의 맥락에서, "결부된(associated)"이란 용어는 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)가 상기 격납 요소(40)와 물리적으로 관계를 갖는 것, 예를 들어 임의의 적절한 모드에 따라 연결된 것을 의미하며, 반드시 직접 연결될 필요는 없고 예를 들어 프로브 헤드(10)의 또 다른 구성요소들을 통해 간접적으로 연결될 수 있음은 당연하다.

더욱 구체적으로, 적절하게는, 상기 격납 요소(40)의 제2 부분(40b)과 결부된 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)에 의해 방출되는 광의 광 커플링을 가능하게 하기 위해, 상기 프로브 헤드(10)는 상기 제2 부분(40b)을 상기 격납 요소(40)의 제1 부분(40a)에 대해 이동시킬 수 있는 이동 수단(60)을 포함한다.

이와 같은 방식으로, 상기 이동 수단(60)은 (상기 제2 부분(40b)의 이동을 통해) 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)를 이동시킴으로써 피검 디바이스(13)의 광 인터페이스들(12b)에 대한 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)의 정렬을 허용하도록 구성되는데, 특히 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)의 정렬은 도면들의 참조에 따른 x-y 면에서의 정렬, 즉 상기 피검 디바이스(13)가 놓이는 평면과 평행한 평면에서의 정렬이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 이동 수단(60)은 상기 격납 요소(40)의 제1 부분(40a)에 형성된 특정 하우징 씨트(seats)(40s)에 배열된다.

이러한 구조 덕분에, 테스트 광신호 분배 요소(50)에 의해 방출되는 광을 간단한 방식으로 피검 디바이스(13)의 광 인터페이스(12b)에 관해 안정적으로 정렬하는 것이 가능하다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)는 상기 하부 가이드(20)에 연결되고, 이어서 상기 하부 가이드(20)를 통해 상기 격납 요소(40)와 결부된다.

도 4에 예시된 바와 같이, 그리고 도 6에 자세히 나와 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 하부 가이드(20)는 일체형이 아니라 적어도 제1 가이드 부분(20a) 및 제2 가이드 부분(20b)으로 구성되는데, 상기 제1 가이드 부분(20a)은 상기 격납 요소(40)의 제1 부분(40a)에 연결되고, 상기 제2 가이드 부분(20b)은 상기 격납 요소(40)의 제2 부분(40b)에 연결되어 상기 제2 부분(40b)과 함께 이동할 수 있되 특히 상기 이동 수단(60)의 작동 효과로 상기 제2 부분(40b)과 함께 이동할 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 하부 가이드(20) 역시도 고정부 및 이동 가능부를 구비하는데, 상기 고정부는 상기 격납 요소(40)의 고정 부분에 연결된(예를 들어, 상기 제1 가이드 부분(20a)에 형성된 홀들(27)을 통과하는 나사들(26)을 통해) 상기 제1 가이드 부분(20a)이고, 상기 이동 가능부는 상기 격납 요소(40)의 이동 가능 부분에 연결된(적절한 고정 나사들을 통해) 상기 제2 가이드 부분(20b)이다.

본 발명의 일 실시예에서, 이동 가능한 상기 제2 가이드 부분(20b)은 다시 제1 가이드 부분(20b') 및 제2 가이드 구조(20b")를 포함하는데, 상기 제1 가이드 부분(20b')은 콘택 프로브들(11)을 수용하기 위한 가이드 홀들(20h)을 포함하고, 상기 제2 가이드 구조(20b")는 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)를 수용할 수 있고 상기 제1 가이드 구조(20b')로부터 구조적으로 독립되어 있다.

본 발명의 맥락에서, "구조적으로 독립"이란 용어는 상기 두 개의 가이드 구조들(20b', 20b")이 당초에 고정 방식으로 서로 고정되지 않고 그 자체의 구조적 독립성을 유지하는 것, 즉 이들이 예를 들어 두 개의 분리된 세라믹들과 같은 두 개의 부분들로 당초에 만들어진 것을 의미한다고 말할 수 있다. 따라서, "구조적으로 독립"이란 용어는 상기 두 개의 구조들(20b', 20b")이 당초에 별개의 구성요소들로 만들어진 것을 의미한다.

이러한 방식으로, 상기 하부 가이드는 세 개의 가이드들로 분류된다: 고정되어 있는(즉, 상기 격납 요소(40)의 외부 프레임(40a)에 고정된) 제1 가이드 부분(20a), 그리고 이동 가능한, 즉 상기 격납 요소(40)의 이동 가능 코어(40b)에 고정된, 제1 가이드 구조(20b') 및 제2 가이드 구조(20b").

이 실시예에서는, 상기 가이드 구조들(20b', 20b") 모두가 상기 격납 요소(40)의 제2 부분(40b)에 고정되어 함께 일체로 이동한다. 일 실시예에서, 상기 제1 가이드 구조(20b')는 상기 제2 가이드 구조(20b")를 수용할 공간이 남도록 그 형태가 적절히 만들어진다. 즉, 상기 제2 가이드 구조(20b")는 상기 제1 가이드 구조(20b')의 상기 형태에 수용될 수 있다.

다시 말해, 도 6, 도 7 및 도 8a(도 7을 단순화한 도면으로서 하부 가이드만이 표시됨)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 상기 하부 가이드(20)는 정적인 부분(즉, 상기 제1 부분(20a))과 동적인 부분을 포함한다. 상기 동적인 부분은 20b 부분으로 표시되어 있는데, 이것은 콘택 프로브들(11)을 위한 가이드 홀들(20h)이 마련되는 가이드 구조(20b') 및 테스트 광신호 분해 요소(50)를 수용하는 가이드 구조(20b")를 포함하고, 따라서 상기 가이드 구조들은 함께 상기 제2 가이드 부분(20b)을 형성한다. 따라서, 이 실시예에서는, 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)가 상기 제2 가이드 부분(20b)의 상기 제2 가이드 구조(20b")에 결부됨으로써 상기 하부 가이드(20)의 독립적 지지체에 연결되는 반면, 상기 콘택 프로브들(11)은 가이드 홀들(20h)이 마련된 상기 제1 가이드 구조(20b')에 결부된다. 다시 말해, 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)가 그 자신의 지지 세라믹에 연결됨으로써, 아래에서 설명되는 바와 같이, 상기 콘택 프로브들(11)에 대한 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)의 정렬이 가능하게 된다.

이 실시예에서, 상기 이동 수단(60)은 상기 제2 부분(40b)을 이동시킬 수 있고, 따라서 상기 제2 가이드 부분(20b) 역시도 이동시킬 수 있다. 이 실시예에서, 상기 제1 가이드 구조(20b')와 상기 제2 가이드 구조(20b") 모두가 상기 이동 수단(60)에 의해 이동함으로써 상기 콘택 프로브들(11)과 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)가 서로 일체로 이동하게 된다. 즉, 이들이 동일한 변위를 겪게 된다. 이러한 방식으로, 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)의 광학 정렬 이동이 상기 콘택 프로브들(11)의 유사한 이동을 야기하게 되는데, 이것은 상기 콘택 프로브들(11)에 의해 만들어지는 전기적 및 기계적 콘택에 그 어떠한 방식으로도 영향을 끼치지 않으며 프로브 헤드(10)의 전기적 및 기계적 성능은 변함없이 유지된다. 따라서, 상기 콘택 프로브들(11)도 상기 격납 요소(40)의 이동 가능한 제2 부분(40b)과 결부되고, 상기 제2 부분(40b) 및 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)와 일체로 이동하도록 배열된다.

이 실시예에서, 움직이지 않는 상기 제1 가이드 부분(20a)은 대신에 상기 프로브 헤드(10)의 하부 커버링 요소로서 실질적으로 작용한다.

본 발명의 대안적 실시예에서는, 도 8b에 예시된 바와 같이, 테스트 광신호 분배 요소(50)만이 이동 가능하도록 만들어지고, 반면에 상기 콘택 프로브들(11)은 항상 고정되어(stationary) 있다. 예를 들어, 도 8b(단순화를 위해 하부 가이드만 표시되어 있음)의 실시예에서, 콘택 프로브들(11)은 상기 제1 가이드 부분(20a)(상기 격납 요소(40)의 제1 부분(40a)에 고정되어 있으며 상기 가이드 홀들(20h)을 포함하고 있음)에 수용되고 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)는 상기 제2 가이드 부분(20b)(예를 들어 고정 나사들을 통해 상기 제2 부분(40b)에 연결되어 있음)에 수용되며(예를 들어 접착을 통해 연결되며), 상기 하부 가이드(20)는 더 이상 분할되어 있지 않다. 이 경우, 이동 가능한 상기 제2 가이드 부분(20b)이 상기 제2 가이드 구조(20b")에 대응하는 반면, 콘택 프로브들(11)을 수용하는 제1 가이드 구조(20b')는 더 이상 존재하지 않는다고 말할 수 있으며, 따라서, 이 실시예에서는 제1 및 제2 가이드 부분들(20a, 20b)만이 참조된다. 앞에서와 같이, 상기 제1 가이드 부분(20a)은 상기 제2 가이드 부분(20b)이 수용될 수 있도록 그 형태가 적절히 만들어진다.

따라서, 이 실시예에서는 상기 콘택 프로브들(11)이 격납 요소(40)의 제1 부분(40a)과 결부되고, 상기 격납 요소(40)의 제2 부분(40b)이 이동하는 동안 움직이지 않도록 구성된다. 특히, 상기 콘택 프로브들(11)은 상기 제1 가이드 부분(20a)을 통해 상기 격납 요소(40)의 제1 부분(40a)과 결부되고, 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)는 상기 제2 가이드 부분(20b)을 통해 상기 격납 요소(40)의 제2 부분(40b)에 연결된다.

격납 요소(40)는, 상기 콘택 프로브들(11)이 적절히 수용될 수 있도록 하기 위하여, 가이드 홀들(20h)이 존재하는 상기 가이드 부분(20a)의 영역에(대개는 중앙 영역에) 빈 공간(G)을 포함한다.

이동 수단(60)이 오직 제2 가이드 구조(20b")만을 이동시킬 수 있도록 프로브 헤드(10)가 구성된 그 밖의 다른 구성 형태들도 가능할 뿐만 아니라, 테스트 광신호 분배 요소(50)가 가이드와 결부되지 않고 상기 격납 요소(40)에, 특히 이것의 이동 가능 부분에 직접 연결된 케이스들을 제공하는 것 역시도 가능하다.

따라서, 일반적으로, 상기 제2 가이드 부분(20b)은 동적이 되도록 만들어지고 상기 이동 수단(60)에 의해 이동되는 반면, 상기 제1 가이드 부분(20a)은 정적으로 남아 있게 된다. 일 실시예에서, 상기 제2 가이드 부분(20b)은 상기 격납 요소(40)의 제2 부분(40b)과 함께 상기 프로브 헤드(10)의 이동 가능 중앙 코어이며, 여기에 상기 테스트 광신호 분배 요소(50) 역시도 고정된다. 이러한 방식으로, 바람직한 광학 정렬을 얻기 위하여 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)를, 예를 들어 표준 나선형 루틴에 기반하여, 정확하게 이동시키는 것이 가능하다.

전술한 바와 같이, 프로브 헤드(10)에 테스트 광신호 분배 요소(50)를 결부시키고 정렬시키기 위하여 테스트 광신호 분배 요소(50)를 그 자신의 가이드(예를 들어, 정확하게는 상기 제2 가이드 구조(20b") 또는 일반적으로는 상기 제2 가이드 부분(20b))와 함께 제공하는 것이 바람직하다고 하더라도, 고정된 상기 제1 가이드 부분(20a)만을 상기 가이드(20)가 포함하도록 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)를 격납 요소(40)와 직접 결부시키는 것도 역시 가능하다.

본 발명의 일 실시예에서는, 그 대신에 상기 상부 가이드(30)가 일체형이며, 이 단일체는 아래에서 설명되는 바와 같이 가이드 홀들(30h) 및 정렬 홀들을 포함한다.

따라서, 본 발명의 프로브 헤드(10)는 외부 프레임(상기 제1 부분(40a)임) 및 중앙의 이동 가능 부분 또는 이동 가능 중앙 코어(상기 제2 부분(40b)임)를 구비한 모놀리식 하우징(monolithic housing)을 포함하는데, 상기 외부 프레임은 상기 프로브 헤드(10)의 기계부에 정적으로 고정하기 위한 것이며, 상기 중앙의 이동 가능 부분 또는 이동 가능 중앙 코어는 암들(arms)(41)과 같은 가요성의 탄성 가변형 요소들에 의해 상기 외부 프레임에 연결되는데, 상기 가요성의 탄성 가변형 요소들은 임의의 개수일 수 있고 임의의 형태를 가질 수 있다. 이동 가능한 상기 제2 부분(40b)은 상기 제1 부분(40a)에 형성된 하우징 씨트(housing seats)(40s)에 배열된 이동 수단(60)에 의해 제어된다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 이동 수단(60)은 적어도 두 개의 압전 변환기들(piezoelectric transducers)을 포함하고, 상기 압전 변환기들 각각은 상기 격납 요소(40)의 제2 부분(40b)을 일 방향(특히, 도면들의 참조 시스템에 따른 x 방향 및 y 방향 중 어느 한 방향)으로 선형 이동시킬 수 있도록 구성된다.

당연히, 그 밖의 다른 적절한 이동 수단들 역시도 본 발명의 범위에 포함되며, 압전 변환기가 미세한 이동 조절을 간단한 방식으로 가능하게 한다는 점에서 그러한 실시예가 바람직한 것으로 생각되기는 하지만 본 발명이 상기 압전 변화기만으로 제한되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 상기 압전 변환기들은 10 nm의 정확도로 5 ㎛ 이동시킬 수 있다.

첨부된 도면들에 예시된 바와 같이, 일 실시예에서, 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)는 상기 하부 가이드(20)의 면(Fa)에 연결되는데, 상기 면(Fa)은 피검 디바이스(13)를 향하는 면이다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 테스트 광신호 분배 요소(50)는 하부 가이드(20)에 접착되며, 특히 상기 하부 가이드(20)의 상기 면(Fa)에 접착된다. 이러한 이유로, 도 9a-9c를 참조하면, 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)를 수용할 수 있는 상기 제2 가이드 구조(20b")는 다수의 홈들(25)을 포함하고, 상기 홈들에 의해 점유된 상기 가이드의 영역은 접착 기판을 형성한다. 이어서 상기 홈들(25)이 수지 또는 그 밖의 적절한 접착제(25g)로 채워짐으로써 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)가 상기 하부 가이드(20)에, 특히 상기 제2 가이드 구조(20b")에 고정될 수 있다.

전술한 바와 같이, 상기 격납 요소(40)는 특정 형태로 제한되지 않으며, 서로 다른 다양한 형태들이 본 발명의 범위에 속한다. 중요한 것은 상기 격납 요소(40)가 거기에 수용되는 이동 요소(60)에 의한 그 일부의 이동성을 보장할 수 있는 것이라는 점인데, 예를 들어, 사용되는 형태들 및 물질들의 적절한 조합을 통해, 특히 상기 격납 요소(40)의 제1 부분(40a)과 제2 부분(40b) 사이의 연결 암들(41)을 위한 형태들 및 물질들의 적절한 조합을 통해 상기 이동성이 보장된다. 이러한 목적에서, 단지 예로서 제시되는 도 10a 및 도 10b의 실시예들이 비교될 수 있고, 이들은 상이한 형태의 암들(41)로 인해 서로 상이한데, 상기 암들(41)은 그 어떠한 경우에도 고정 부분과 이동 가능 부분 사이에 요망되는 탄성 연결을 보장한다.

테스트 광신호 분배 요소(50)를 콘택 프로브들(11)에 대해 정렬시킴으로써 프로브 헤드(10)를 피검 디바이스의 레이아웃에 정확하게 맞추기 위하여, 상기 프로브 헤드(10)의 조립 단계에서 용이하게 이용될 수 있는 효율적 정렬 시스템이 제공된다.

특히, 이제 도 11a 및 도 11b를 참조하면, 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)는 제1 정렬 홀들(50al)을 포함하고, 상기 제1 가이드 구조(20b')로부터 구조적으로 독립된 상기 제2 가이드 구조(20b")는 제2 정렬 홀들(20al)을 포함하며, 상기 상부 가이드(30)는 제3 정렬 홀들(30al)을 포함한다.

적절하게는, 각각의 구성요소들의 상기 정렬 홀들의 중심들이 동일한 소정의 축을 따라, 특히 H-H 축과 평행한 수직 축을 따라 정렬될 때 정렬 핀들 또는 핀(70)이 통과될 수 있도록 상기 정렬 홀들(20al, 30al, 50al)이 배열 및 구성됨으로써, 상기 제1 가이드 구조(20b')에 수용된 상기 콘택 프로브들(11)과 상기 하부 가이드(20)의 상기 제2 가이드 구조(20b")에 연결된 상기 테스트 광신호 분배 요소(50) 간의 상호 정렬이 보장된다.

다시 말해, 상기 하부 가이드(20)(특히, 상기 제2 가이드 구조(20b")), 상기 테스트 광신호 분배 요소(50), 및 상기 상부 가이드(30) 각각의 정렬 홀들이 소정 축을 따라 서로 정렬될 때(이러한 정렬은 상기 정렬 핀(70)을 삽입함으로써 얻어짐) 상기 프로브 헤드(10)에서 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)의 정확한 정렬 및 배치(특히, x-y 평면에서의)가 얻어지게 되고, 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)는 예를 들어 적절한 고정 나사를 통해 상기 격납 요소에 고정될 수 있다.

전술한 바와 같이, 상기 상부 가이드(30)는 일체형이다. 이러한 방식으로, 상기 상부 가이드(30)는 콘택 프로브들(11)을 수용할 수 있는 가이드 홀들(30h) 및 상기 정렬 홀들(30al)을 단일체 내에 갖는다.

이러한 방식으로, 콘택 프로브들(11)을 수용하는 가이드 홀들(20h)과 테스트 광신호 분배 요소(50) 사이의 정확한 상호 정렬을 간단한 방식으로 얻을 수 있게 되고, 20-50 ㎛의 공간 검색 루틴이 5 ㎛ 또는 심지어 그 미만의 최대 진폭 검색으로 바뀌게 된다.

다시 말해, 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)의 정렬 홀들(50al)의 중심들이 각각의 소정 축(예를 들어, 수직 축)을 따라 상기 제2 가이드 부분(20b)의 대응 정렬 홀들(20al)의 중심들 및 상기 상부 가이드(30)의 대응 정렬 홀들(30al)의 중심들과 정렬될 때 상기 정렬 핀들(70)이 통과될 수 있도록 상기 정렬 홀들(20al, 30al, 50al)이 배열 및 구성됨으로써, 상기 콘택 프로브들(11)과 상기 테스트 광신호 분배 요소(50) 간의 상호 정렬이 보장된다. 따라서, 하나의 단일 핀(70)이 통과하는 정렬 홀들은 대응하는 정렬된 정렬 홀들의 그룹을 형성한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 정렬 홀들은 3 ㎛ 미만의 정확도를 갖는 레이저 드릴링(laser drilling)을 통해 얻어지고, 따라서 정렬 정확도 역시 매우 높다.

일단 상기 정렬 핀들(70)이 모든 특정 정렬 홀들에 삽입되면, 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)는 상기 프로브 헤드(10)의 모든 다른 구성요소들에 대해 완벽히 정렬된다. 일단 정렬되면, 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)는, 특히 이것이 접착된 지지체는, 상기 하부 가이드에 형성된 조임 홀들(80) 각각을 관통하는 조임 나사들을 통해 상기 격납 요소(40)에 고정된다. 상술한 바와 같이, 프로브 헤드(10)의 이들 구성요소들 간의 잠재적 정렬 에러는 정렬 홀들을 형성하는(예를 들어, 레이저를 통해) 공정의 정확도와 동일한데, 이것은 일반적으로 3 ㎛ 미만으로 매우 낮기 때문에 테스트 광신호 분배 요소(50)의 후속 광학 정렬 루틴이 최소화된다.

또한, 수직 축을 따른(즉, 도면들의 참조 시스템에 따른 z축을 따른) 정밀한 포지셔닝을 보장하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 격납 요소(40)와 상기 제2 가이드 구조(20b") 사이에 배열되는 적어도 하나의 스페이서 요소(90)가 제공되는데, 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)와(따라서, 상기 도파관들의 방출부(outlets)와) 상기 피검 디바이스(13) 사이의 거리 조정이 허용될 수 있도록 상기 스페이서 요소(90)는 제거 가능하다. 도 12에는 단 하나의 스페이서 요소(90)를 포함하는 프로브 헤드(10)가 도시되어 있으나, 임의의 적절한 형태를 갖는 임의의 개수의 스페이서 요소들(90)도 당연히 사용될 수 있다.

예로서, 상기 스페이서 요소(90)는 강철 또는 폴리아미드 물질로 제조될 수 있으나, 그 밖의 물질들도 당연히 가능하다.

따라서, 상기 스페이서 요소(90)는 상기 격납 요소(40)와 상기 하부 가이드(20) 사이에 배열되는 보정된 두께(예를 들어, 25 또는 30 ㎛부터)를 나타내며, 위에서 설명한 바와 같이 z축을 따른 거리 조정이 필요할 경우에는 제거될 수 있다.

또한, 상기 콘택 프로브들(11)의 보정된 래핑(calibrated lapping)을 통해 추가적 수직 미세 보정을 수행하는 것도 가능하다.

위에서 예시한 수직 보정 덕분에, 도파관들의 방출부 사이의 거리는 테스트 광신호 분배 요소(50)의 포지셔닝 요구사항에 작업 오버드라이브(working overdrive)를 더한 것과 실질적으로 동일하다.

결론적으로, 본 발명은 수직형 프로브들을 갖는 프로브 헤드를 제공하는데, 상기 프로브 헤드는 한 쌍의 가이드들을 포함하고 이들 사이에는 상기 수직형 프로브들의 격납 요소(하우징으로 지칭되기도 함)가 배열되어 있으며, 광 집적 회로를 포함하는 디바이스들의 테스트를 수행하기 위해 상기 프로브 헤드 내부에 존재하는(특히, 하부 가이드에 결부되는) 광학 요소들이 상기 수직형 프로브 헤드 기술과 결합되어 있으며, 상기 광학 요소들은 상기 프로브 헤드 내에 통합됨으로써 간단하고 콤팩트한 구조를 형성한다. 특히, 상기 격납 요소는 고정 부분(예를 들어, 외부 프레임) 및 이동 가능 부분(예를 들어, 중앙 코어)을 구비하고, 적어도 광학적 테스트를 위한 도파관들이 세라믹 지지체를 통해 상기 이동 가능 부분에 연결되어 있으며, 상기 이동 가능 부분을 이동시킴으로써 상기 광학 요소들을 피검 디바이스의 광 인터페이스들에 대해 미세하게 그리고 정밀하게 정렬시키기 위해 압전 변환기와 같은 간단한 이동 수단이 존재한다. 이와 같은 방식으로, 상기 콘택 프로브들과 상기 도파관들 모두 상기 프로브 헤드의 동일 격납 요소와 결부되는데, 수직형 프로브들이 상기 가이드들 및 상기 격납 요소에 수용되어 사용될 수 있는 콤팩트한 구조를 얻으면서도 상기 광학적 정렬을 얻기 위해서는 상기 격납 요소의 상기 이동 가능 부분만이 이동하여야 한다. 상기 설계된 아키텍처는 도파관들의 세라믹 지지체의 간단한 이동을 통해 콘택 프로브들과 광학 요소들 사이의 간단한 상대적 정렬을 가능하게 할 뿐만 아니라 수직 방향으로의 간단한 거리 조정을 가능하게 한다.

따라서, 복잡하고 값비싼 정밀 기계의 도움 없이도 수직형 프로브들을 통해 광전지 디바이스를 테스트할 수 있다.

본 발명에 따라 유리하게는, 디바이스의 광학적 테스트를 위한 광학 요소들을 포함하며 상기 광학 요소들의 매우 단순화된 정렬을 가능하게 하는 광전자 프로브 헤드가 얻어지는데, 수직형 프로브들의 사용을 허용하는 콤팩트 구조 내에 모든 구성요소들이 통합된다.

특히, 적절하게는, 프로브 헤드에 통합된 상기 광학 요소들은 상기 프로브 헤드의 격납 요소와 결부됨으로써, 상기 광학 요소들을 홀딩하고 이동시키기 위한 특별한 기계적 지지 암들을 도입할 필요 없이 매우 콤팩트한 구조를 얻을 수 있고, 따라서 상기 프로브 헤드의 기계적 구조를 단순화하고 공간을 최적화한다.

피검 디바이스의 광 인터페이스에 대한 도파관들의 정렬이 정말로 간단하며, 값비싼 기계에 의지하지 않고도 그리고 전체 구조의 단순성 및 소형화를 포기하지 않고도, 예를 들어 한 쌍의 압전 변환기들을 이용하여, 하우징의 이동 가능 부분만 이동시키면 된다.

적절하게는, 상술한 바와 같이, 본 발명의 프로브 헤드는 수직형 콘택 프로브들(즉, 실질적으로 수직으로 연장된 바디를 갖는 콘택 프로브들)을 수용하는데, 이들은 적어도 하나의 가이드의 가이들 홀들 내로 슬라이딩되고, 피검 디바이스와 콘택하는 동안 구부러질 수 있으며, 자유로운 양단들을 보통 갖는다. 따라서, 예를 들어 자기 유도 현상을 제한하기 위한 매우 짧은 콘택 프로브들을 사용함으로써 고주파 디바이스의 테스트를 수행하는 것이(예를 들어, GHz 주파수까지 전기적 테스트를 수행하는 것이) 가능할 뿐만 아니라, 고도로 향상된 성능을 얻으면서도 레이아웃 선택을 더욱 자유롭게 할 수 있다.

또한, 기준이 되는 정렬 홀들을 갖는 광학 구성요소들을 고정시키기 전에 이러한 광학 구성요소들의 지지체를 이동시키는 것이 가능하기 때문에, 콘택 프로브들과 광학 요소들 간의 상대적 정렬이 매우 정교하고 간단하다.

프로브들과 도파관들 사이의 우수한 상호 정렬은 짧은 광학 커플링 루틴을 의미하는데, 이것은 테스트 시간에 있어 상당한 이점을 제공한다.

또한, 상술한 모든 것들에 더하여, 광학 요소와 피검 디바이스 사이의 수직 거리를 정밀하게 보정할 수 있다는 것도 추가된다.

따라서, 본 발명의 프로브 헤드는 콤팩트한 구조 및 모든 공간 방향으로의 정렬(피검 디바이스에 대한 광학 요소들의 정렬 및 전기적 테스트용 콘택 프로브들에 대한 상기 광학 요소들의 정렬)의 용이성과 안정성을 겸비한다.

따라서, 설명된 상기 프로브 헤드는 본 발명의 기술적 과제를 해결하며 상술한 다양한 이점들 모두를 달성한다.

본 발명의 프로브 헤드의 중요한 응용은 빠른 데이터 전송 및 감소된 에너지 소비를 요구하는 데이터 센터 분야에 있다.

상황에 따른 구체적 요구들을 만족시키기 위해 당업자가 상술한 프로브 헤드에 수많은 변경 및 변형을 가할 수 있음은 당연하며, 이들 모두는 아래의 청구항들에 의해 정의되는 본 발명의 보호 범위 내에 포함된다.

Claims (19)

1. 전자 디바이스의 테스트 장치를 위한 프로브 헤드(10)에 있어서,
   - 피검 디바이스(13)의 콘택 패드들(12a)과 전기적으로 그리고 기계적으로 콘택할 수 있는 다수의 콘택 프로브들(11);
   - 상기 콘택 프로브들(11)을 슬라이딩 가능하게 수용하기 위한 다수의 가이드 홀들(20h)을 구비한 적어도 하나의 가이드(20);
   - 상기 가이드(20)를 지지하고 상기 콘택 프로브들(11)의 적어도 한 부분을 수용할 수 있으며, 제1 부분(40a) 및 상기 제1 부분(40a)에 대해 이동 가능한 제2 부분(40b)을 포함하는 격납 요소(containment element)(40);
   - 상기 격납 요소(40)의 상기 제2 부분(40b)을 상기 제1 부분(40a)에 대해 이동시킬 수 있는 이동 수단(movement means)(60); 및
   - 상기 피검 디바이스(13)로 테스트 광신호를 전송할 수 있는 적어도 하나의 테스트 광신호 분배 요소(test optical signal distribution element)(50)
   를 포함하고,
   상기 테스트 광신호 분배 요소(50)는 상기 격납 요소(40)의 상기 제2 부분(40b)과 결부되어(associated) 있고, 상기 이동 수단(60)에 의해 상기 제2 부분(40b)과 일체로 이동되도록 배열되어 있으며,
   상기 이동 수단(60)은 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)의 정렬을 허용하도록 구성된,
   프로브 헤드(10).
2. 제1항에 있어서,
   상기 가이드(20)는 제1 가이드 부분(20a) 및 제2 가이드 부분(20b)으로 구성되되,
   상기 제1 가이드 부분(20a)은 상기 격납 요소(40)의 상기 제1 부분(40a)에 연결되어 있고,
   상기 제2 가이드 부분(20b)은 상기 격납 요소(40)의 상기 제2 부분(40b)에 연결되어 있고 상기 격납 요소(40)의 상기 제2 부분(40b)과 함께 이동할 수 있는,
   프로브 헤드(10).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 콘택 프로브들(11)은 상기 격납 요소(40)의 상기 제1 부분(40a)과 결부되어 있고,
   상기 콘택 프로브들(11)은 상기 격납 요소(40)의 상기 제2 부분(40b)이 이동하는 동안 움직이지 않도록 구성된,
   프로브 헤드(10).
4. 제2항에 종속된 경우의 제3항에 있어서,
   상기 콘택 프로브들(11)은 상기 제1 가이드 부분(20a)을 통해 상기 격납 요소(40)의 상기 제1 부분(40a)과 결부되어 있고,
   상기 테스트 광신호 분배 요소(50)는 상기 제2 가이드 부분(20b)을 통해 상기 격납 요소(40)의 상기 제2 부분(40b)과 결부되어 있는,
   프로브 헤드(10).
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 콘택 프로브들(11)은 상기 격납 요소(40)의 상기 제2 부분(40b)과 결부되어 있고, 상기 제2 부분(40b) 및 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)와 일체로 이동하도록 배열되어 있는,
   프로브 헤드(10).
6. 제2항에 종속된 경우의 제5항에 있어서,
   상기 제2 가이드 부분(20b)은 제1 가이드 구조(20b') 및 제2 가이드 구조(20b")를 포함하고,
   상기 제1 가이드 구조(20b')는 상기 콘택 프로브들(11)을 수용하기 위한 상기 가이드 홀들(20h)을 포함하며,
   상기 제2 가이드 구조(20b")는 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)를 수용할 수 있고 상기 제1 가이드 구조(20b')로부터 구조적으로 독립되어 있는,
   프로브 헤드(10).
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 이동 수단(60)은 적어도 두 개의 압전 변환기들(piezoelectric transducers)을 포함하고,
   상기 압전 변환기들 각각은 상기 격납 요소(40)의 상기 제2 부분(40b)을 특정 방향(x, y)으로 선형 이동(linear movement)시킬 수 있도록 구성된,
   프로브 헤드(10).
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 콘택 프로브들(11)은 제1 말단(11a)과 제2 말단(11b) 사이에서 종축(H-H)을 따라 수직으로 연장된 바디(body)(11')를 포함하고,
   상기 제1 말단(11a)은 상기 프로브 헤드(10)와 접속되는 인터페이스 보드(interface board)에 콘택할 수 있고,
   상기 제2 말단(11b)은 상기 피검 디바이스(13)의 상기 콘택 패드(12a)에 콘택할 수 있는,
   프로브 헤드(10).
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 테스트 광신호 분배 요소(50)는 상기 피검 디바이스(13)를 향하는 상기 가이드(40)의 면(Fa)에 연결된,
   프로브 헤드(10).
10. 제9항에 있어서,
    상기 테스트 광신호 분배 요소(50)는 상기 가이드(20)의 상기 면(Fa)에 접착된,
    프로브 헤드(10).
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가이드(20)는 하부 가이드이고,
    상기 프로브 헤드(10)는 상부 가이드(30)를 더 포함하며,
    상기 격납 요소(40)는 상기 하부 가이드(20)와 상기 상부 가이드(30) 사이에 배열된,
    프로브 헤드(10).
12. 제2항 및 제11항에 있어서,
    상기 테스트 광신호 분배 요소(50)는 제1 정렬 홀들(50al)을 포함하고,
    상기 하부 가이드(20)의 상기 제2 가이드 부분(20b)은 제2 정렬 홀들(20al)을 포함하고,
    상기 상부 가이드(30)는 제3 정렬 홀들(30al)을 포함하며,
    상기 테스트 광신호 분배 요소(50)의 정렬 홀들(50al)의 중심들이 각각의 소정 축을 따라 상기 제2 가이드 부분(20b)의 대응 정렬 홀들(20al)의 중심들 및 상기 상부 가이드(30)의 대응 정렬 홀들(30al)의 중심들과 정렬될 때 정렬 핀들(70)이 통과될 수 있도록 상기 정렬 홀들(20al, 30al, 50al)이 배열 및 구성됨으로써, 상기 하부 가이드(20)의 상기 제2 가이드 부분(20b)에 연결된 상기 테스트 광신호 분배 요소(50)와 상기 콘택 프로브들(11) 간의 상호 정렬이 보장되는,
    프로브 헤드(10).
13. 제12항에 있어서,
    상기 정렬 홀들(20al, 30al, 50al)은 3 ㎛ 미만의 정확도를 갖는 레이저 드릴링(laser drilling)을 통해 얻어진,
    프로브 헤드(10).
14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 가이드(30)는 일체형인,
    프로브 헤드(10).
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 테스트 광신호 분배 요소(50)는 유리 또는 플라스틱 바디(50') 및 상기 유리 또는 플라스틱 바디(50')에 형성되고 광원으로부터 상기 피검 디바이스(13)로 광을 안내할 수 있도록 구성된 다수의 도파관들(51)을 포함하는,
    프로브 헤드(10).
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 테스트 광신호 분배 요소(50)는 상기 피검 디바이스(13)의 광 인터페이스(12b)의 격자 커플러(grating coupler)를 통해 광 커플링을 할 수 있도록 구성된,
    프로브 헤드(10).
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 격납 요소(40)와 상기 가이드(20) 사이에 배열된 적어도 하나의 스페이서 요소(spacer element)(90)를 포함하되,
    상기 테스트 광신호 분배 요소(50)와 상기 피검 디바이스(13) 사이의 거리가 조정될 수 있도록, 상기 스페이서 요소(90)는 제거 가능한,
    프로브 헤드(10).
18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 격납 요소(40)는 그것의 제1 부분(40a)과 제2 부분(40b)을 서로 연결시키는 적어도 하나의 가변형 암(deformable arm)(41)을 포함하는,
    프로브 헤드(10).
19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 격납 요소(40)의 상기 제1 부분(40a)은 그 주변부이고, 상기 격납 요소(40)의 상기 제2 부분은(40b)은 그 중심부인,
    프로브 헤드(10).

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