KR102077062B1 - 프로브 카드 및 이를 포함하는 프로빙 장치 - Google Patents

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Abstract

프로브 카드는 다층 기판, 복수개의 니들 및 온도 조절 유닛을 포함한다. 다층 기판은 테스트 전류가 흐르는 테스트 패턴을 갖는다. 니들들은 상기 다층 기판에 설치되어 상기 테스트 패턴과 피검체 사이를 전기적으로 연결시켜서, 상기 테스트 전류를 상기 피검체로 제공한다. 온도 조절 유닛은 상기 다층 기판으로 고온과 저온을 선택적으로 부여한다. 따라서, 프로브 카드에 원하는 고온 또는 저온을 신속하게 부여할 수 있게 되어, 테스트 온도 설정 시간이 대폭 단축될 수 있다. 결과적으로, 프로브 카드와 피검체의 열적 변형이 줄어들게 되어, 검사 신뢰도가 대폭 향상될 수 있다.

Description

프로브 카드 및 이를 포함하는 프로빙 장치{PROBE CARD AND APPARATUS FOR TESTING AN OBJECT INCLUDING THE SAME}
본 발명은 프로브 카드 및 이를 포함하는 프로빙 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 반도체 기판과 전기적으로 접촉하는 니들들을 갖는 프로브 카드, 및 이러한 프로브 카드를 이용해서 반도체 기판을 검사하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 기판을 검사하는데 프로브 카드가 사용된다. 프로브 카드는 테스트 패턴이 내장된 다층 기판, 및 다층 기판에 설치되어 반도체 기판과 접촉하는 복수개의 니들을 포함한다. 테스터에서 발생된 테스트 전류가 테스트 패턴과 니들들을 통해서 반도체 기판으로 제공되어, 반도체 기판의 전기적 특성을 검사하게 된다. 한편, 반도체 기판은 고온과 저온에서 테스트된다. 따라서, 반도체 기판이 배치된 테스트 챔버에 고온 또는 저온이 선택적으로 부여된다.
관련 기술에 따르면, 테스트 챔버에 고온 또는 저온을 조성하는 시간이 너무 길다는 문제가 있다. 이로 인하여, 반도체 기판과 프로브 카드에 고온과 저온이 선택적으로 반복 부여되기 때문에, 반도체 기판과 프로브 카드가 열적으로 변형될 수 있다. 이로 인하여, 프로브 카드의 니들이 반도체 기판의 패드에 정확하게 접촉하지 않을 수가 있게 된다. 또한, 니들의 열적 변형으로 인하여, 니들의 팁이 손상되는 문제도 있다.
본 발명은 플렉서블하게 고온과 저온이 단시간 내에 조성될 수 있으면서 원하는 온도 유지가 가능하고 사전 예열 및 냉각 시간이 불필요한 프로브 카드를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기된 프로브 카드를 포함하는 프로빙 장치도 제공한다.
본 발명의 일 견지에 따른 프로브 카드는 다층 기판, 복수개의 니들 및 온도 조절 유닛을 포함한다. 다층 기판은 테스트 전류가 흐르는 테스트 패턴을 갖는다. 니들들은 상기 다층 기판에 설치되어 상기 테스트 패턴과 피검체 사이를 전기적으로 연결시켜서, 상기 테스트 전류를 상기 피검체로 제공한다. 온도 조절 유닛은 상기 다층 기판으로 고온과 저온을 선택적으로 부여한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 온도 조절 유닛은 상기 다층 기판으로 상기 고온을 부여하는 가열 부재, 및 상기 다층 기판으로 상기 저온을 부여하는 냉각 부재를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 가열 부재는 상기 다층 기판에 내장된 가열 블럭, 및 상기 가열 블럭에 내장된 가열 코일을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 가열 블럭은 상기 다층 기판과 동일한 직경을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 가열 블럭은 상기 다층 기판과 동일한 재질을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 냉각 부재는 상기 다층 기판에 내장되고, 냉각 유체가 흐르는 냉각 통로를 갖는 냉각 블럭을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 냉각 유체는 냉각 기체 또는 냉각 액체를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 냉각 블럭은 상기 다층 기판과 동일한 직경을 갖는 프로브 카드.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 냉각 블럭은 상기 다층 기판과 동일한 재질을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 온도 조절 유닛은 열전소자(peltier)를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 열전소자는 상기 피검체의 반대측을 향하는 상기 다층 기판에 부착될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 프로브 카드는 상기 다층 기판을 지지하는 스티프너(stiffner), 및 상기 스티프너와 상기 다층 기판 사이에 개재된 인쇄회로기판을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 온도 조절 유닛은 상기 스티프너에 부착된 열전소자(peltier)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 견지에 따른 프로빙 장치는 테스터, 테스트 헤드 및 프로브 카드를 포함한다. 테스터는 피검체를 테스트하기 위한 테스트 전류를 발생시킨다. 테스트 헤드는 상기 테스터와 상기 피검체를 전기적으로 연결시킨다. 프로브 카드는 상기 테스트 전류가 흐르는 테스트 패턴이 내장된 다층 기판, 상기 테스트 패턴과 피검체 사이를 전기적으로 연결시켜서 상기 테스트 전류를 상기 피검체로 제공하는 복수개의 니들, 및 상기 다층 기판으로 고온과 저온을 선택적으로 부여하는 온도 조절 유닛을 포함한다.
상기된 본 발명에 따르면, 가열 부재와 냉각 부재가 다층 기판을 가열 또는 냉각시킴으로써, 프로브 카드에 원하는 고온 또는 저온을 신속하게 부여할 수 있다. 따라서, 테스트 온도 설정 시간이 대폭 단축될 수 있다. 결과적으로, 프로브 카드와 피검체의 열적 변형이 줄어들게 되어, 검사 신뢰도가 대폭 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 카드를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 프로브 카드의 가열 유닛을 확대해서 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1의 프로브 카드의 냉각 유닛을 확대해서 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브 카드를 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 4의 프로브 카드에 구비된 열전소자를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프로브 카드를 나타낸 단면도이다.
도 7은 도 1의 프로브 카드를 포함하는 프로빙 장치를 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
프로브 카드
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 카드를 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1의 프로브 카드의 가열 유닛을 확대해서 나타낸 사시도이며, 도 3은 도 1의 프로브 카드의 냉각 유닛을 확대해서 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 프로브 카드(100)는 다층 기판(110), 복수개의 니들(120), 스티프너(130), 인쇄회로기판(140) 및 온도 조절 유닛을 포함한다.
다층 기판(110)은 적층된 복수개의 절연 기판들을 포함한다. 본 실시예에서, 절연 기판들은 세라믹 기판을 포함할 수 있다. 테스트 패턴(112)들이 다층 기판(110)에 내장된다. 피검체를 테스트하기 위한 테스트 전류가 테스트 패턴(112)을 통해 흐른다. 본 실시예에서, 피검체는 반도체 기판을 포함할 수 있다.
니들(120)들은 다층 기판(110)의 하부면에 배치된다. 니들(120)들은 테스트 패턴(112)에 전기적으로 연결된다. 니들(120)들은 피검체의 단자들과 전기적으로 접촉한다. 따라서, 테스트 전류는 테스트 패턴(112)과 니들(120)들을 통해서 피검체로 제공된다.
스티프너(130)는 다층 기판(110)의 상부에 배치된다. 스티프너(130)는 다층 기판(110)을 지지한다.
인쇄회로기판(140)은 스티프너(130)와 다층 기판(110) 사이에 개재된다. 인쇄회로기판(140)은 테스트 전류가 흐르는 테스트 회로(미도시)를 갖는다. 따라서, 테스트 회로는 테스트 패턴(112)과 전기적으로 연결된다.
온도 조절 유닛은 다층 기판(110)에 고온과 저온을 선택적으로 부여한다. 예를 들어서, 피검체를 고온 하에서 테스트할 경우, 온도 조절 유닛은 다층 기판(110)에 고온을 부여한다. 반면에, 피검체를 저온 하에서 테스트할 경우, 온도 조절 유닛은 다층 기판에 저온을 부여한다. 본 실시예에서, 온도 조절 유닛은 가열 부재(150) 및 냉각 부재(160)를 포함한다.
가열 부재(150)는 다층 기판(110) 사이에 배치된다. 가열 부재(150)는 다층 기판(110)에 직접적으로 접촉하여, 다층 기판(110)에 열을 전도 방식으로 제공한다. 본 실시예에서, 가열 부재(150)는 3개로 이루어진다. 다른 실시예로서, 가열 부재(150)는 1개, 2개 또는 4개 이상으로 이상으로 이루어질 수 있다. 가열 부재(150)의 수는 고온의 테스트 온도에 따라 적절하게 변경될 수 있다.
도 2를 참조하면, 가열 부재(150)는 가열 블럭(152) 및 가열 코일(156)을 포함한다. 가열 블럭(152)은 다층 기판(110) 사이에 개재된다. 그러므로, 가열 블럭(152)은 다층 기판(110)에 직접 맞대어진다. 가열 블럭(152)은 테스트 패턴(112)이 통과하는 복수개의 홀(154)들을 갖는다. 가열 코일(156)은 가열 블럭(152)에 내장된다. 따라서, 가열 코일(156)에서 발생된 열이 가열 블럭(152)을 통해서 다층 기판(110)으로 전도 방식으로 전달된다.
본 실시예에서, 가열 블럭(152)은 다층 기판(110)의 직경과 실질적으로 동일한 직경을 가질 수 있다. 다른 실시예로서, 가열 블럭(152)은 다층 기판(110)의 직경보다 길거나 또는 짧은 직경을 가질 수도 있다. 또한, 가열 블럭(152)은 다층 기판(110)과 동일한 재질을 포함할 수 있다. 따라서, 가열 블럭(152)은 세라믹을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 냉각 부재(160)는 냉각 블럭(162)을 포함한다. 냉각 블럭(162)은 다층 기판(110) 사이에 개재된다. 따라서, 냉각 블럭(162)은 다층 기판(110)에 직접 맞대어진다. 냉각 블럭(162)은 테스트 패턴(112)이 통과하는 복수개의 홀(164)들을 갖는다. 냉각 블럭(162)은 냉각 유체가 흐르는 냉각 통로(166)를 갖는다. 따라서, 냉각 통로(166)를 통해서 흐르는 냉각 유체의 저온이 냉각 블럭(162)을 통해서 다층 기판(110)으로 전도 방식으로 전달된다. 본 실시예에서, 냉각 유체는 냉각 기체 또는 냉각 액체를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 가열 부재와 냉각 부재가 다층 기판을 가열 또는 냉각시킴으로써, 프로브 카드에 원하는 고온 또는 저온을 신속하게 부여할 수 있다. 따라서, 테스트 온도 설정 시간이 대폭 단축될 수 있다. 결과적으로, 프로브 카드와 피검체의 열적 변형이 줄어들게 되어, 검사 신뢰도가 대폭 향상될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브 카드를 나타낸 단면도이고, 도 5는 도 4의 프로브 카드에 구비된 열전소자를 나타낸 단면도이다.
본 실시예에 따른 프로브 카드(100a)는 온도 조절 유닛을 제외하고는 도 1의 프로브 카드(100)의 구성요소들과 실질적으로 동일한 구성요소들을 포함한다. 따라서, 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 프로브 카드(100a)는 온도 조절 유닛으로 열전소자(170)를 포함한다. 열전소자(170)는 다층 기판(110)의 상부면에 배치된다.
도 5를 참조하면, 열전소자(170)는 제 1 및 제 2 발열판(171, 172), 제 1 및 제 2 발열판(171, 172)과 대향 배치된 흡열판(175) 및 흡열판(175)과 제 1 및 제 2 발열판(171, 172) 사이에 개재된 n형 및 p형 반도체 소자(173, 174)를 포함한다. 전원(176)이 제 1 및 제 2 발열판(171, 172)에 전기적으로 연결된다.
전원(176)으로부터 제 1 발열판(171)으로 전류가 공급되면, 전류는 n형 반도체 소자(173), 흡열판(175), p형 반도체 소자(174)를 통해서 제 2 발열판(172)으로 공급된다. 이때, 제 1 및 제 2 발열판(171, 172)에서는 열이 발산되는 반면에 흡열판(175)에서는 열이 흡수된다. 반면에, 전원(176)으로부터 제 2 발열판(172)으로 전류가 공급되면, 전류는 p형 반도체 소자(174), 흡열판(175), n형 반도체 소자(173)를 통해서 제 1 발열판(171)으로 공급된다. 이때, 제 1 및 제 2 발열판(171, 172)에서는 열이 흡수되는 반면에 흡열판(175)에서는 열이 방출된다.
이러한 펠티어 효과는 이상기체의 등엔트로피 팽창에 의한 냉각의 원리로 설명할 수 있다. 전자농도가 높은 반도체로부터 전자농도가 낮은 반도체로 전자가 이동할 때, 전자는 팽창하여 화학적 포텐셜이 같은 두 물체 사이의 포텐셜 장벽에 대하여 일을 하게 되는데, 그 결과 나타나는 전기적 냉각 현상이 바로 펠티어 효과이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프로브 카드를 나타낸 단면도이다.
본 실시예에 따른 프로브 카드(100b)는 열전소자의 위치를 제외하고는 도 4의 프로브 카드(100a)의 구성요소들과 실질적으로 동일한 구성요소들을 포함한다. 따라서, 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략한다.
도 6을 참조하면, 열전소자(170)는 스티프너(130)의 상부면에 배치된다. 따라서, 열전소자(170)는 스티프너(130)와 인쇄회로기판(140)을 경유해서 다층 기판(110)으로 고온 또는 저온을 선택적으로 부여한다.
프로빙 장치
도 7은 도 1의 프로브 카드를 포함하는 프로빙 장치를 나타낸 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 프로빙 장치(200)는 테스터(210), 테스트 헤드(220), 프로브 카드(100) 및 스테이지 유닛(230)을 포함한다.
테스터(210)는 피검체를 테스트하기 위한 테스트 전류를 발생시킨다. 테스트 헤드(220)는 테스터(210)와 프로브 카드(100)를 전기적으로 연결하여, 테스트 전류를 프로브 카드(100)로 전달한다. 스테이지 유닛(230)은 피검체를 지지한다.
본 실시예에서, 프로브 카드(100)는 도 1의 프로브 카드(100)와 실질적으로 동일하다. 따라서, 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략한다. 다른 실시예로서, 프로빙 장치(200)는 도 4의 프로브 카드(100a) 또는 도 6의 프로브 카드(100b)를 포함할 수도 있다.
피검체를 고온 하에서 테스트할 경우, 제어부(미도시)가 가열 부재(150)를 작동시킨다. 가열 코일(156)로부터 발생된 열이 가열 블럭(152)을 통해서 다층 기판(110)으로 전도 방식으로 전달되어, 다층 기판(110)에 원하는 고온이 부여된다.
반면에, 피검체를 저온 하에서 테스트할 경우, 제어부가 냉각 부재(160)를 작동시킨다. 냉각 통로(166)를 통해서 공급된 냉각 유체의 저온이 냉각 블럭(162)을 통해서 다층 기판(110)으로 전도 방식으로 전달되어, 다층 기판(110)에 원하는 저온이 부여된다.
이와 같이, 테스트 온도에 따라 제어부가 가열 부재(150) 또는 냉각 부재(160)를 선택적으로 신속하게 작동시킴으로써, 테스트 온도 설정 시간이 대폭 단축될 수 있다. 특히, 가열 부재(150) 또는 냉각 부재(160)에 의해서 프로브 카드(100)의 온도를 미리 일정하게 유지시킬 수가 있으므로, 프로브 카드(100)의 열적 변형이 억제될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 실시예들에 따르면, 가열 부재와 냉각 부재가 다층 기판을 가열 또는 냉각시킴으로써, 프로브 카드에 원하는 고온 또는 저온을 신속하게 부여할 수 있다. 따라서, 테스트 온도 설정 시간이 대폭 단축될 수 있다. 결과적으로, 프로브 카드와 피검체의 열적 변형이 줄어들게 되어, 검사 신뢰도가 대폭 향상될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110 ; 다층 기판 120 ; 니들
130 ; 스티프너 140 ; 인쇄회로기판
150 ; 가열 부재 152 ; 가열 블럭
156 ; 가열 코일 160 ; 냉각 부재
162 ; 냉각 블럭 166 ; 냉각 통로
170 ; 열전소자 210 ; 테스터
220 ; 테스트 헤드 230 ; 스테이지 유닛

Claims (10)

  1. 테스트 전류가 흐르는 테스트 패턴이 내장된 다층 기판;
    상기 다층 기판의 상부에 배치되어, 상기 다층 기판을 지지하는 스티프너;
    상기 다층 기판과 상기 스티프너 사이에 배치되고, 상기 테스트 패턴과 전기적으로 연결되어 상기 테스트 전류가 흐르는 테스트 회로를 갖는 인쇄회로기판;
    상기 다층 기판으로 고온을 부여하는 가열 부재;
    상기 다층 기판으로 저온을 부여하는 냉각 부재; 및
    상기 다층 기판에 설치되어 상기 테스트 패턴과 피검체 사이를 전기적으로 연결시켜서, 상기 테스트 전류를 상기 피검체로 제공하는 복수개의 니들들을 포함하고,
    상기 가열 부재는 상기 다층 기판에 내장된 가열 블럭, 및 상기 가열 블럭에 내장된 가열 코일을 포함하며,
    상기 냉각 부재는 상기 다층 기판에 내장된 냉각 블럭을 포함하고, 상기 냉각 블럭은 냉각 유체가 흐르는 냉각 통로, 및 상기 테스트 패턴이 통과하는 복수개의 홀들을 갖는 프로브 카드.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 가열 블럭은 상기 다층 기판과 동일한 직경을 갖는 프로브 카드.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 유체는 냉각 기체 또는 냉각 액체를 포함하는 프로브 카드.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 피검체를 테스트하기 위한 테스트 전류를 발생시키는 테스터;
    상기 테스터와 상기 피검체를 전기적으로 연결시키는 테스트 헤드; 및
    상기 테스트 전류가 흐르는 테스트 패턴이 내장된 다층 기판, 상기 다층 기판의 상부에 배치되어 상기 다층 기판을 지지하는 스티프너, 상기 다층 기판과 상기 스티프너 사이에 배치되고 상기 테스트 패턴과 전기적으로 연결되어 상기 테스트 전류가 흐르는 테스트 회로를 갖는 인쇄회로기판, 상기 다층 기판으로 고온을 부여하는 가열 부재, 상기 다층 기판으로 저온을 부여하는 냉각 부재, 및 상기 다층 기판에 설치되어 상기 테스트 패턴과 피검체 사이를 전기적으로 연결시켜서 상기 테스트 전류를 상기 피검체로 제공하는 복수개의 니들들을 포함하는 프로브 카드를 포함하고,
    상기 가열 부재는 상기 다층 기판에 내장된 가열 블럭, 및 상기 가열 블럭에 내장된 가열 코일을 포함하며,
    상기 냉각 부재는 상기 다층 기판에 내장된 냉각 블럭을 포함하고, 상기 냉각 블럭은 냉각 유체가 흐르는 냉각 통로, 및 상기 테스트 패턴이 통과하는 복수개의 홀들을 갖는 프로빙 장치.
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