KR100632234B1 - 열방출 공간을 갖는 프로브 스테이션 - Google Patents

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KR100632234B1
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추교철
신진섭
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Abstract

본 발명은 웨이퍼 번인 시스템의 프로브 스테이션에 관한 것으로, 웨이퍼 번인 공정 중 프로브 카드에 작용하는 열적 스트레스에 의해 프로브 카드가 변형되는 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 프로브 카드와 보강판에 단열용 스페이서가 결합된 프로브 스테이션을 제공한다. 즉 본 발명은 보강판과, 보강판 아래에 설치되며, 하부면의 중심 부분에 프로브 핀 모듈이 설치된 프로브 카드를 포함하는 프로브 스테이션에 있어서, 보강판과 프로브 카드 사이에 개재되어 열방출 공간을 형성하는 스페이서를 갖는 프로브 스테이션을 제공한다. 이때 프로브 카드와 마주보는 보강판의 하부면에 단열판 또는 열전소자를 더 설치하거나, 프로브 핀 모듈 외곽의 프로브 카드 하부면에 단열판을 더 설치할 수도 있다.
프로브, 웨이퍼 번인, 탐침, 세라믹, 단열

Description

열방출 공간을 갖는 프로브 스테이션{Probe station having thermal emission space}
도 1은 종래기술에 따른 프로브 스테이션을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열방출 공간을 갖는 프로브 스테이션을 보여주는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *
20 : 프로브 스테이션 21 : 보강판
22 : 프로브 카드 23 : 카드 몸체
24 : 프로브 핀 블록 25 : 프로브 핀
26 : 스페이서 27 : 제 1 단열판
28 : 제 2 단열판
본 발명은 프로브 카드를 이용한 웨이퍼 번인 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프로브 카드가 설치되는 프로브 스테이션에 관한 것이다.
반도체 칩이 하나의 완성된 반도체 패키지로 그 성능을 다하기 위해서는 수 많은 공정들을 거쳐서 제조된다. 그 제조 공정들은 반도체 웨이퍼의 생산, 전공정(FAB; Fabrication), 조립 공정(Assembly)으로 크게 나눌 수 있다. 이때 FAB 공정에 의해 웨이퍼 상에 복수개의 반도체 칩이 형성되며, 웨이퍼 절단 공정을 통하여 반도체 패키지 조립에 필요한 반도체 칩을 얻을 수 있다.
한편 웨이퍼 절단 공정을 진행하기 전에 반도체 패키지 조립에 사용할 양호한 반도체 칩을 선별하는 공정이 진행된다. 즉 웨이퍼 상에서 반도체 칩의 초기 불량을 스크린하기 위해서, 반도체 칩의 전기적 특성 검사(Electrical Die Sorting; EDS)를 일반적으로 진행하며, 최근에는 반도체 칩에 열적 스트레스를 가하여 신뢰성을 테스트하는 웨이퍼 번인 테스트(Wafer Burn-in Test)도 이루어지고 있다.
이와 같은 웨이퍼 테스트를 진행하는 시스템은 테스터(Tester)와 프로브 스테이션(Probe Station)으로 이루어져 있다.
프로브 스테이션(10)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 상의 반도체 칩의 칩 패드와 기계적으로 접촉할 수 있는 프로브 카드(12; Probe Card)를 포함한다. 프로브 카드(12)는 금속 소재의 보강판(11; stiffener) 아래에 설치된다. 프로브 카드(12)는 아주 가는 프로브 핀(15; Probe Pin)을 카드 몸체(13)에 고정시켜 놓은 것으로 테스터에서 발생한 신호가 프로브 카드(12)에 설치된 각각의 프로브 핀(15)에 전달되고, 프로브 핀(15)에 전달된 신호는 프로브 핀(15)이 접촉된 웨이퍼 상의 반도체 칩의 칩 패드에 전달되어 반도체 칩이 양품인지 불량품인지를 테스트하게 된다. 이때 프로브 핀(15)은 카드 몸체(13)에 모듈(14) 형태로 설치될 수 있다.
그리고 도시되지는 않았지만 웨이퍼 번인 테스트에 사용되는 프로브 스테이션(10)은 고온의 환경을 만들어 주는 번인 챔버(Burn-in Chamber)를 더 포함하며, 번인 챔버 내에서 프로브 카드(12)와 웨이퍼의 접촉이 이루어진다.
그런데 프로브 카드(12)는 공기의 흐름이 거의 없는 번인 챔버 내에서 고온에 장시간 노출되기 때문에, 열축적에 따른 프로브 카드(12) 자체의 열변형이 발생될 수 있다. 즉, 프로브 카드(12)는 카드 몸체(13)와, 프로브 핀(15)을 고정하는 부분 등 많은 부분이 플라스틱 소재를 사용하기 때문에, 프로브 카드(12)가 번인 챔버 내에서 장시간 고열에 노출될 경우 열변형이 발생될 수 있다. 또한 프로브 카드(12)를 통하여 보강판(11)으로 전달된 열이 다시 프로브 카드(12)에 작용하기 때문에, 프로브 카드(12)의 열변형이 가중될 수 있다.
이와 같은 열변형은 궁극적으로 반도체 칩의 칩 패드에 접촉하는 프로브 핀의 위치 변형을 가져오기 때문에, 프로브 핀이 반도체 칩의 칩 패드에 정확하게 접촉하지 못하는 불량이 발생될 수 있다. 그리고 열변형이 심할 경우 프로브 핀이 반도체 칩의 칩 패드에 접촉하지 못하여 테스트 신호 자체가 전달되지 못하는 불량이 발생되거나, 프로브 핀 간의 접촉에 따른 전기적인 쇼트가 발생될 수도 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 프로브 카드에 잔류하는 열을 분산시켜 프로브 카드가 열변형되는 것을 최소화할 수 있도록 하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 프로브 카드와 보강판에 단열용 스 페이서가 결합된 프로브 스테이션을 제공한다. 즉 본 발명은 보강판과, 보강판 아래에 설치되며, 하부면의 중심 부분에 프로브 핀 모듈이 설치된 프로브 카드를 포함하는 프로브 스테이션에 있어서, 보강판과 프로브 카드 사이에 개재되어 열방출 공간을 형성하는 스페이서를 갖는 프로브 스테이션을 제공한다.
본 발명에 따른 프로브 스테이션에 있어서, 프로브 카드와 마주보는 보강판의 하부면에 설치된 단열판을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 프로브 스테이션에 있어서, 프로브 핀 모듈 외곽의 프로브 카드의 하부면을 덮도록 설치된 제 2 단열판을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 프로브 스테이션에 있어서, 스페이서, 제 1 및 제 2 단열판으로는 단열 및 열변형이 적은 세라믹 소재를 사용하는 것이 바람직하다.
그리고 본 발명에 따른 프로브 스테이션에 있어서, 프로브 카드와 마주보는 보강판의 하부면에 설치되어 보강판을 냉각시켜 프로브 카드의 온도를 조절하는 열전소자를 더 포함할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열방출 공간(29)을 갖는 프로브 스테이션(20)을 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 프로브 스테이션(20)은 보강판(21)과 프로브 카드(22)를 포함하며, 보강판(21)과 프로브 카드(22) 사이에 스페이서(26; spacer)가 개재된 구조를 갖는다. 이때 보강판(21)과 프로브 카드(22) 사이에 스페이서(26)가 개재된 상태에서 체결 수단으로 보강판(21)에 프로브 카드(22)가 고정 설치되며, 체결 수단으로는 복수의 볼트/너트가 사용될 수 있지만 도시하지는 않았다.
보강판(21)은 금속 소재로 프로브 카드(22)의 상부에 설치되어 프로브 카드(22)를 보호하며, 프로브 카드(22)의 강성을 보강하여 프로브 카드(22)의 열변형을 억제한다.
프로브 카드(22)는 원판 형태의 카드 몸체(23)와, 카드 몸체(23)의 하부면에 설치된 프로브 핀 모듈(24)을 포함한다. 프로브 카드(22)로는 한국공개특허공보 제2005-29066호, 한국등록특허공보 제519658호 등에 개시된 프로브 핀 모듈을 갖는 프로브 카드가 사용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 프로브 핀 모듈(24)은 프로브 핀(25)을 갖는 프로브 핀 블록과, 프로브 핀 블록이 일정 간격으로 설치되는 가이드 블록으로 구성될 수 있다.
그리고 스페이서(26)는 보강판(21)과 프로브 카드(22) 사이에 개재되어 열방출 공간(29)을 형성한다. 스페이서(26)는 보강판(21)과 프로브 카드(22) 사이의 외곽 둘레에 일정 간격을 두고 균일하게 개재된다. 따라서 스페이서(26)는 프로브 카드(22)를 통하여 직접 보강판(21)으로 열이 전달되는 것을 차단한다. 보강판(21)과 프로브 카드(22) 사이에 교환될 수 있는 열은 스페이서(26)가 형성하는 열방출 공간(29)을 통하여 외부로 빠져나간다.
스페이서(26)의 소재로는 열전도도가 낮고 열변형도 적으며 가벼운 단열 부재를 사용하는 것이 바람직하다. 예컨대 스페이서(26)의 소재로는 세라믹이 사용 될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 프로브 스테이션(20)은 보강판(21)에 직접적으로 열이 전달되는 것을 억제하기 위해서, 프로브 카드(22)와 마주보는 보강판(21)의 하부면에 설치된 제 1 단열판(27)을 더 포함할 수 있다. 제 1 단열판(27)은 프로브 카드(22)와 마주보는 보강판(21)의 하부면을 최대한 가릴 수 있도록 설치하는 것이 바람직하며, 본 실시예에서는 스페이서(26) 사이의 보강판(21)의 하부면에 설치된 예를 개시하였다. 이때 제 1 단열판(27)의 소재로는 스페이서(26)와 동일한 소재가 사용될 수 있다.
물론 제 1 단열판(27)은 스페이서(26)가 형성하는 열방출 공간(29) 내에 설치되며, 프로브 카드(22)의 상부면에서 일정 간격 이격되게 설치된다.
본 발명의 실시예에 따른 프로브 스테이션(20)은 또한 프로브 카드(22)의 하부면에 설치된 제 2 단열판(28)을 더 포함할 수 있다. 제 2 단열판(28)은 프로브 카드(22)로 직접 열이 전달되는 것을 억제하기 위해서, 프로브 핀 모듈(24) 외곽의 카드 몸체(23)의 하부면을 덮도록 설치된다. 제 2 단열판(28)은 프로브 핀(25)이 웨이퍼를 프로빙할 수 있는 범위 내의 두께를 갖는다. 이때 제 2 단열판(28)의 소재로는 스페이서(26)와 동일한 소재가 사용될 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 예컨대, 제 1 단열판 대신에 보강판을 냉각할 수 있는 열전소자가 설치될 수 있다. 열전소자는 프로브 카드와 보강판의 온도에 따라서 작동되어 보강판을 적정 온도로 유지시킴으로써, 고온에 노출된 프로브 카드의 열변형을 억제시킬 수 있다.
본 발명의 구조를 따르면 보강판과 프로브 카드 사이에 스페이서가 개재되어 보강판과 프로브 카드를 일정 간격으로 이격시켜 열방출 공간을 형성하기 때문에, 보강판과 프로브 카드 사이에서 교환될 수 있는 열은 열방출 공간을 통하여 프로브 스테이션 밖으로 배출시킬 수 있다.
프로브 카드와 마주보는 보강판의 하부면에 제 1 단열판을 설치하고, 프로브 핀 모듈 외곽의 프로브 카드의 하부면을 덮도록 제 2 단열판이 설치되기 때문에, 보강판 및 프로브 카드에 직접 열이 전달되는 것을 억제할 수 있다.
따라서 고온에 노출된 프로브 카드의 열변형을 억제할 수 있기 때문에, 프로브 카드의 열변형에 따른 웨이퍼 번인 공정에서의 테스트 불량은 억제할 수 있다.

Claims (6)

  1. 보강판과;
    상기 보강판 아래에 설치되며, 하부면의 중심 부분에 프로브 핀 모듈이 설치된 프로브 카드;를 포함하며,
    상기 보강판과 프로브 카드 사이에 개재되어 열방출 공간을 형성하는 스페이서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열방출 공간을 갖는 프로브 스테이션.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 스페이서는 단열 부재인 것을 특징으로 하는 열방출 공간을 갖는 프로브 스테이션.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 프로브 카드와 마주보는 상기 보강판의 하부면에 설치된 제 1 단열판;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열방출 공간을 갖는 프로브 스테이션.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 프로브 핀 모듈 외곽의 상기 프로브 카드의 하부면을 덮도록 설치된 제 2 단열판;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열방출 공간을 갖는 프로브 스테이션.
  5. 제 1항 내지 제 4항의 어느 한 항에 있어서, 상기 스페이서, 제 1 및 제 2 단열판은 세라믹 소재인 것을 특징으로 하는 열방출 공간을 갖는 프로브 스테이션.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 프로브 카드와 마주보는 상기 보강판의 하부면에 설치되어 상기 보강판을 냉각시켜 상기 프로브 카드의 온도를 조절하는 열전소자;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열방출 공간을 갖는 프로브 스테이션.
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