KR100356823B1 - 프로브 카드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 레벨의 번-인 테스트 장치내에 사용되는 프로브카드에 관한 것이다.

본 발명은 웨이퍼 번-인 테스트 장치내에 설치되어 외부 테스트 신호를 제공받아 내부 회로를 경유한 상기 신호를 신호 출력단자를 통해 신호전달 수단으로 전달하는 프로브 보드를 포함하는 프로브 카드에 있어서, 신호전달 수단은 다수개의 관통홀이 형성된 탄성재질의 원판형 몸체와; 각 관통홀 내에 삽설되는 탄성 도전핀으로 이루어지고, 각 탄성 도전핀의 상단 및 하단은 각각 각 신호 출력단자 하면 및 테스트할 웨이퍼의 칩 패드 상면에 접촉되어 테스트 신호를 프로브 보드로부터 웨이퍼의 각 칩 패드로 공급하도록 된 것이 특징이다.

Description

프로브 카드 {PROBE CARD}

본 발명은 웨이퍼 레벨 번-인 테스트 장치에 사용되는 프로브 카드에 관한 것으로 특히, 웨이퍼 레벨 번-인 테스트를 효과적으로 수행하면서도 연속 사용이 가능하도록 하여 테스트의 정확성 및 경제성을 높인 프로브 카드에 관한 것이다.

프로브 카드는 회로가 형성된 프로브 보드와, 테스트 할 반도체 칩의 패드와 프로브 보드상의 회로를 전기적으로 연결하는 전기적 연결수단으로 구성되어 테스터와 반도체 칩 패드를 전기적으로 연결하여 반도체 칩의 이상유무를 테스트 할 수 있도록 한 것이다.

반도체 칩(chip)은 최종 소비자에게 공급되기 이전에 여러 가지 테스트를 거쳐 양질의 제품으로 판명된 경우만 출하가 된다.

그중 번-인 테스트(burn-in test)는 일반적인 사용 조건에서는 많은 시간이 소요되므로 사용 조건이 훨씬 열악한 환경에서 제품을 테스트하는 것이다.

즉, 온도를 높이고(125℃ 이상) 보통 사용전압(5.0V)보다 높은 전압을 인가해 스트레스 전압을 가하므로써 불량이 발생할 가능성이 있는 제품을 정해진 시간내에 가려내는 것이다. 번인 테스트는 제품에 스트레스를 가해서 초기 불량을 사전에 점검한 후 출하하는데 목적이 있으며, 일반적인 번인 테스트는 패케지 레벨에서 실시되었다.

하지만, 근래에 와서는 웨이퍼 가공상태에서 칩의 불량을 초기에 판별할 수 있는 웨이퍼 레벨에서의 번인 테스트가 일반화되고 있다.

웨이퍼 레벨에서의 번인 테스트를 위해서는 웨이퍼 상에 형성된 전체 칩의 테스트가 한번에 가능해야 하므로 웨이퍼에 형성된 전체 칩을 테스트 할 수 없었던 종래의 프로브 니들(probe needle)이 형성된 구조의 프로브 카드를 개선한 풀 컨택(full contact)용 즉, 웨이퍼 상의 모든 칩을 한 번에 테스트 할 수 있는 여러 가지 프로브 카드가 개발되어 왔다.

이하, 웨이퍼(9) 레벨 번인 테스트를 위한 종래의 프로브 카드의 구조에 대해 설명한다.

도 1a는 프로브 보드의 상면이 보이도록 도시된 사시도이며 도 1b는 프로브 보드의 하면이 보이도록 도시된 사시도이다. 또, 도 2는 종래의 프로브 카드에서 사용된 접촉 시트의 일부 사시도이고, 도 3a는 종래의 프로브 카드의 분해 단면도이며 도 3b는 웨이퍼 보트 내에 장착된 종래의 프로브 카드를 나타낸 단면도이다.

종래의 프로브 카드는 회로(1-1)가 형성된 프로브 보드(1)와, 프로브 보드의 회로와 테스트 할 웨이퍼(9) 상에 형성된 다수개의 칩 패드(10)를 전기적으로 연결하는 전도성 융기(5)가 형성된 접촉 시트(4)와, 접촉 시트와 프로브 보드(1)사이에 개재되어 완충 및 상하 전도를 위한 탄성 유전체판(6)으로 구성된다.

프로브 보드(1)의 하단 표면에는 다수개의 제 1단자(2)와 제 2단자(3)가 돌출 형성되어 있다.

제 1단자(2)와 제 2단자(3)는 프로브 보드(1) 내에서 서로 전기적으로 연결되어 있으며 제 1단자(2)는 프로브 보드(1) 중앙에 밀집 형성되어있다.

또, 제 2단자(3)는 제 1단자(2) 그룹 외부 주위에 원형을 형성하며 그룹(group)화 되어 분포하며, 테스트시 테스트 신호 발생기(7)와 접촉하여 전기적으로 연결된다.

프로브 보드(1)의 직경은 웨이퍼(9)의 직경보다 길게 형성되어 제 2단자가 테스트신호발생기(7)와 접촉할 수 있도록 되어 있다.

접촉 시트(4)는 웨이퍼(9) 크기의 얇은 시트(sheet)로, 시트 내에는 표면이 도금 처리된 다수개의 전도성 융기(5)가 상/하면으로 돌출형성되어 있다.

전도성 융기(5) 상면에는 X,Y 축방향으로 절연되고 Z축 방향 즉, 상하 방향으로만 도전되도록 구성된 탄성 유전체판(6)이 접합된다.

탄성 유전체판(6)과 접합된 접촉 시트(4)는 핫 척(hot-chuck)(8)상에 안치된 웨이퍼(9)와 프로브 보드(1) 사이에 개재되고, 프로브 보드의 제 1단자(2) 및 웨이퍼(9) 상의 칩 패드(10)는 전도성 융기(5)와 탄성 유전체판(6)을 통해 전기적으로 연결된다.

또한, 제 1단자(2)는 제 2단자(3)와 전기적으로 연결되어 있고, 제 2단자(3)는 테스트 신호발생기(7)와 전기적으로 연결되어 있으므로 번인 테스트가 가능해 진다.

번인 테스트는 웨이퍼 번인 장치(미도시) 내의 웨이퍼 보트(15)에 형성된 핫척(8) 상에 테스트 할 웨이퍼(9)를 안치한 후 각 구성요소들 간의 전기 접촉 위치를 정렬하여 적재한 다음 웨이퍼 보트(15)의 가압용 지그(18)로써 프로브 보드(1) 상면을 소정 압력으로 가압하여 접촉을 유지시킨 다음 이루어진다.

그리고, 프로브 보드(1)의 열팽창 계수는 웨이퍼(9)의 열팽창계수와 동일하다.

그런데, 상술한 종래의 프로브 카드에 사용되는 접촉 시트(4)에 형성된 다수개의 전도성 융기(5)는 표면이 도금 처리된 것이라 고열과 접촉압력에 의해 한 번 사용하면 녹아 버리기 때문에 연속해서 사용할 수 없고 교체해야 하며 사용한 제품은 폐기해야 한다. 따라서, 상당한 비용손실이 따랐다.

뿐만 아니라 열이 가해지면 웨이퍼(9)에 변형이 발생하는데, 특히 z축 방향의 변형에 의해 접촉 상태를 이루고 있던 웨이퍼(9) 상의 칩 패드(10)와 접촉 시트(4)의 융기가 서로 떨어져 버리는 경우가 발생하여 정확한 테스트를 실시하기 힘들다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 웨이퍼 레벨 번-인 테스트시 접촉 시트의 교체없이 반복 사용할 수 있고 테스트 중 프로브 보드 및 웨이퍼 칩패드간의 지속적인 전기적 연결을 가능하게 하는 프로브 카드를 제공하고자 하는 목적을 갖는다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은 웨이퍼 번-인 테스트 장치내에 설치되어 외부 테스트 신호를 제공받아 내부 회로를 경유한 상기 신호를 신호 출력단자를 통해 신호전달 수단으로 전달하는 프로브 보드를 포함하는 프로브 카드에 있어서, 신호전달 수단은 다수개의 관통홀이 형성된 탄성재질의 원판형 몸체와; 각 관통홀 내에 삽설되는 탄성 도전핀으로 이루어지고, 각 탄성 도전핀의 상단 및 하단은 각각 각 신호 출력단자 하면 및 테스트할 웨이퍼의 칩 패드 상면에 접촉되어 테스트 신호를 프로브 보드로부터 웨이퍼의 각 칩 패드로 공급하도록 된 것이 특징이다.

또, 원판형 몸체는 열팽창 계수가 웨이퍼와 동일한 것을 사용하며 탄성 도전핀으로 포고핀을 사용한 것이 특징이다.

도 1a과 도 1b는 각각 프로브 보드의 상측 및 하측 사시도

도 2는 종래의 프로브 카드에서 사용된 접촉 시트의 일부 사시도

도 3a는 종래의 프로브 카드의 분해 단면도

도 3b는 웨이퍼 보트 내에 장착된 종래의 프로브 카드를 나타낸 단면도.

도 4a ~ 도 4c는 본 발명에 의한 프로브 카드의 접촉 원판을 나타낸 도면.

도 5a는 본 발명에 의한 프로브 카드의 분해 단면도.

도 5b는 웨이퍼 보트내에 장착된 본 발명에 의한 프로브 카드를 나타낸 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 프로브 보드 2: 제 1단자 3: 제 2단자

24: 접촉 원판 25:탄성 도전핀 26:상부 도전핀

27: 하부 도전핀 28: 핫척(hot chuck) 29:테스트 신호 발생기

30: 웨이퍼 31: 칩패드 32: 스프링

33: 관통홀 35: 웨이퍼 보트 38: 가압용 지그

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.

도 4a ~ 도 4c는 본 발명에 의한 프로브 카드의 접촉 원판을 나타낸 도면이며, 도 5a는 본 발명에 의한 프로브 카드의 분해 단면도이고, 도 5b는 웨이퍼 보트내에 장착된 본 발명에 의한 프로브 카드를 나타낸 단면도이다.

본 발명의 프로브 카드는 번-인 테스트 장치 내에 설치되어 웨이퍼 상에 형성된 다수 칩의 불량 여부를 테스트하는데 사용된다.

이하, 본 발명의 구조에 대해 설명한다.

본 발명의 프로브 카드는 회로가 형성된 프로브 보드(1)와, 테스트할 웨이퍼(30)와 보드(1)사이에 개재되어 보드에 형성된 회로와 테스트 할 웨이퍼 상의 칩(31)을 전기적으로 연결하는 탄성 도전핀(25)이 포함된 접촉 원판(24)으로 구성된다.

테스트 할 웨이퍼(30)는 웨이퍼 번인 테스트 장치(35) 내의 핫-척(HOT-CHUCK)(28)상에 안치된다.

웨이퍼(30) 상면에 형성된 각 칩에는 외부와의 전기적 연결을 위해 패드(31)가 형성되어 있다.

프로브 보드(1)는 회로가 구성된 평탄한 보드로서, 하단 표면에는 다수개의 전기 단자(2,3)들이 형성되어 있다.

프로브 보드(1)에 형성된 다수개의 전기 단자(2,3)들은 프로브 보드내에 형성되어 있는 회로와 전기적으로 연결되어 있는 제 1단자(2)와, 웨이퍼 번인 테스트 장치(35)의 테스트 신호 발생기(29)와 접촉되는 제 2단자(3)로 구분된다.

제 1단자(2)는 프로브 보드(1) 하면 중앙부에 그룹지어 돌출 형성되어 있다.

그리고, 제 2단자(3)는 프로브 보드(1) 하면의 제 1단자(2)가 형성된 중앙부를 둘러싼 외곽에 형성된다.

제 1단자(2)는 프로브 보드(1)내에 형성된 회로와 전기적으로 연결되어 있으며, 제1 단자(2) 와 제2 단자(3)는 프로브 보드(1)내에서 서로 전기적으로 접속되어 있다.

또, 제2 단자(3)는 테스트 신호 발생기(29)에 접촉되어 전기적으로 연결된다.

핫 척(28)상에 안치된 웨이퍼(30)와 프로브 보드(1) 사이에는 접촉원판(24)이 개재된다.

접촉 원판(24)은 테스트 할 웨이퍼(30) 정도의 크기로 된 원판이다.

원판 내에는 다수개의 상하 관통홀(33)이 형성되어 있고, 각각의 관통홀에는 포고핀(POGO PIN)(등록 상표명)(25)이 삽입된다.

포고핀(25)은 서로 연결된 상하 도전핀(26,27) 사이에 스프링(32)을 삽설하여 핀에 탄성력을 부여한 것이다.

그리고, 원판의 재질로는 열 팽창 계수가 웨이퍼의 열팽창 계수와 동일하며 고무재질이 포함되어 탄성을 갖는 것을 사용한다.

이는, 번인 테스트 공정 중 열에 의해 웨이퍼에 변형이 발생해도 계속적인 접착 상태를 유지하기 위함이다.

각각의 하부 도전핀(27)은 웨이퍼 상의 각 칩 패드(31)에 접촉되며 각각의 상부 도전핀(26)은 프로브 보드(1)의 제 1단자(1)에 접촉된다.

이하, 본 발명의 웨이퍼 번-인 장치의 작용에 대해 설명한다.

웨이퍼 번인 테스트장치(35)내에 설치된 웨이퍼 핫척(HOT-CHUCK)(28)상에 번인 테스트할 웨이퍼(30)가 안치된다.

웨이퍼(30) 상면에는 다수개의 칩 패드(31)가 형성되어 있다.

접촉 원판(24)의 각 포고핀(25)이 테스트 할 웨이퍼(30)의 각 패드(31)에 대응되도록 웨이퍼(30) 상에 접촉한다.

이때, 웨이퍼 상의 각 패드(31)는 각 포고핀(25)의 하부핀(27)과 접촉한다.

그리고, 접촉 원판(24)내 각 포고핀(25)의 상부핀(26)과 프로브 보드(1)의 제 1단자(2)가 접촉된다.

이후, 웨이퍼 번인 테스트 장치의 가압용 지그(38)를 이용하여 일정 압력으로 프로브 보드(1) 상면을 가압하여 각 접촉부의 접촉상태를 견고히 하며, 테스트 신호 발생기(29)의 단자와 프로브 보드(1)의 제 2단자(3)를 접촉시킨다.

테스트 신호 발생기(29)에서는 신호를 발생시켜 제 2단자(3)를 통해 웨이퍼내의 각 칩으로 신호를 전달시키고, 이와 동시에 핫척(28)에서는 웨이퍼로 열을 가하면서 테스트가 진행된다.

웨이퍼(30)내의 각 칩들과 테스트 신호 발생기(29)의 전기적 연결 경로를 살펴보면 다음과 같다.

테스트 신호 발생기(29)에서 발생된 전기 신호는 프로브 보드(1)의 제 2단자(3)를 통해 제 1단자(2)로 전달된다. 제 1단자는 프로브 보드(1)에 형성되어 있는 회로(미도시)와 연결되어 있고, 또한 접촉 원판(24) 상면으로 돌출된 포고핀(25)의 상부핀(26)과 접촉되어 있다.

상부핀(26)을 지나 하부핀(27)으로 전달된 전기 신호는 하부핀과 접촉해 있는 칩패드(31)를 통해 웨이퍼(30) 상의 각 칩으로 전달된다.

그리고, 프로브 보드(1) 뿐 아니라 접촉 원판(24)의 열 팽창 계수도 웨이퍼(30)의 열 팽창계수와 동일하므로 가해진 열에 대해 웨이퍼(30)의 열 변형과 동일한 변형이 발생되며, 접촉 원판(24)이 탄성재질로 되어 있고, 포고핀(25) 역시 탄성을 가지므로 가압에 의한 충격을 흡수하며, 테스트 중 z축 변형이 발생해도 테스트가 끝날 때까지 접촉 상태를 계속 유지할 수 있다.

이상에서 설명한 바 와같이 본 발명은 웨이퍼 번인 테스트시 사용되는 종래의 접촉 시트와 탄성 유전체 판을 탄성을 갖는 원판에 포고핀을 삽입한 접촉 원판으로 대체 하므로써 반복 사용할 수 있게 하여 막대한 비용 절감 효과를 가져온다.

또한, 프로브 보드의 단자와 웨이퍼상의 칩패드에 각각 접촉하여 서로를 전기적으로 연결시키는 수단으로 탄성을 갖는 핀 특히, 포고핀을 사용하므로 테스트중 열 변형등에 의해 수직방향의 변형이 발생하여도 탄성을 이용하여 접촉상태를 계속 유지하므로 보다 정확한 테스트를 가능하게 하는 효과를 갖는다.

Claims (3)

1. 웨이퍼 번-인 테스트 장치내에 설치되어 외부 테스트 신호를 제공받아 내부 회로를 경유한 상기 신호를 신호 출력단자를 통해 신호전달 수단으로 전달하는 프로브 보드를 포함하는 프로브 카드에 있어서,

   상기 신호전달 수단은 다수개의 관통홀이 형성된 탄성재질의 원판형 몸체와;

   상기 각 관통홀 내에 삽설되는 탄성 도전핀으로 이루어지고,

   상기 각 탄성 도전핀의 상단 및 하단은 각각 상기 각 신호 출력단자 하면 및 테스트할 웨이퍼의 칩 패드 상면에 접촉되어 상기 테스트 신호를 상기 프로브 보드로부터 상기 웨이퍼의 각 칩 패드로 공급하도록 된 것이 특징인 프로브 카드.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 원판형 몸체는 열팽창 계수가 웨이퍼와 동일한 것이 특징인 프로브 카드.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 탄성 도전핀으로 포고핀을 사용한 것이 특징인 프로브 카드