KR102078579B1 - 아크 방지 장치 및 그 장치가 적용된 프로브 카드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아크 방지 장치에 관한 것이다. 아크 방지 장치는, 프로브 배치 영역을 둘러싸도록 프로브 카드의 상면에 고정된 상부 하우징, 상기 프로브 배치 영역의 주변을 둘러싸도록 상기 프로브 카드의 하면에 부착되며, 테스트 대상 웨이퍼의 표면에 분리 가능하게 밀착되는 고리형상의 패킹 링, 상기 패킹 링이 상기 테스트 대상 웨이퍼의 표면에 밀착될 때 상기 상부 하우징 및 상기 패킹 링에 의해 정의된 내부 공간에서 적어도 일부의 제1 기체를 외부로 배출하는 진공 펌프 및 상기 적어도 일부의 제1 기체가 외부로 배출된 상기 내부 공간 내로 제2 기체를 주입하는 기체 소스를 포함할 수 있다.

Description

아크 방지 장치 및 그 장치가 적용된 프로브 카드{Arc prevention apparatus and probe card having the same}
본 발명은 아크 방지 장치에 관한 것이다.
MOSFET이나 Diode와 같은 실리콘카바이드 파워반도체는, CP(Circuit probe) 테스트시 파워반도체 표면에서 아크가 발생할 수 있다. 실리콘 기반 파워반도체와 달리, 실리콘카바이드의 물성으로 인한 표면 방전은, 파워반도체의 CP 테스트를 어렵게 한다. 아크는 파워반도체 자체에 손상을 유발할 뿐 아니라, 이를 테스트하는 프로브 카드나 프로브 스테이션에도 영향을 줄 수 있다.
테스트시 아크 발생 확률을 감소시키기 위해서, 파워반도체 자체 구조를 변경하는 방식과, 테스트 방식을 변경하는 방식이 개발되었다. 아크 발생을 감소시키는 테스트 방식의 예로, 절연유를 사용하여 테스트하는 방식과 진공 환경하에서 테스트하는 방식이 있다. 절연유를 사용하는 방식은, 테스트 대상 웨이퍼를 절연유에 담근 상태에서 테스트하는 방식인데, 프로브 스테이션의 구조상 웨이퍼 전체를 절연유에 담그기 어려워, 웨이퍼 전체를 테스트하기 어렵다. 한편, 진공 환경하에서 테스트하는 방식은, 프로브 스테이션에 진공 챔버를 구현해야 하는데, 진공 챔버를 구현하기 위해서는 시간과 비용이 많이 소요된다.
본 발명은 실리콘카바이드 파워반도체의 CP 테스트시 아크 발생을 실질적으로 방지할 수 있는 아크 방지 장치 및 그 장치가 적용된 프로브 카드를 제공하고자 한다.
본 발명의 일측면에 따른 실시예는 아크 방지 장치를 제공한다. 아크 방지 장치는, 프로브 배치 영역을 둘러싸도록 프로브 카드의 상면에 고정된 상부 하우징, 상기 프로브 배치 영역의 주변을 둘러싸도록 상기 프로브 카드의 하면에 부착되며, 테스트 대상 웨이퍼의 표면에 분리 가능하게 밀착되는 고리형상의 패킹 링, 상기 패킹 링이 상기 테스트 대상 웨이퍼의 표면에 밀착될 때 상기 상부 하우징 및 상기 패킹 링에 의해 정의된 내부 공간에서 적어도 일부의 제1 기체를 외부로 배출하는 진공 펌프 및 상기 적어도 일부의 제1 기체가 외부로 배출된 상기 내부 공간 내로 제2 기체를 주입하는 기체 소스를 포함할 수 있다.
일 실시예로, 아크 방지 장치는, 상기 내부 공간에 연결된 메인 도관, 상기 메인 도관과 상기 진공 펌프 사이에 연결되며, 제1 기체 흐름을 규제하는 제1 밸브 및 상기 제1 기체의 유량을 측정하는 제1 유량계가 배치된 제1 도관 및 상기 메인 도관과 상기 기체 소스 사이에 연결되며, 제2 기체 흐름을 규제하는 제2 밸브 및 상기 제2 기체의 유량을 측정하는 제2 유량계가 배치된 제2 도관을 더 포함할 수 있다.
일 실시예로, 아크 방지 장치는 상기 내부 공간과 상기 진공 펌프 사이에 연결되며, 제1 기체 흐름을 규제하는 제1 밸브 및 상기 제1 기체의 유량을 측정하는 제1 유량계가 배치된 제1 도관 및 상기 내부 공간과 상기 기체 소스 사이에 연결되며, 제2 기체 흐름을 규제하는 제2 밸브 및 상기 제2 기체의 유량을 측정하는 제2 유량계가 배치된 제2 도관을 더 포함할 수 있다.
일 실시예로, 아크 방지 장치는 상기 내부 공간에 연결되며 내부를 통과하는 기체의 유량을 측정하는 유량계가 배치된 메인 도관, 상기 메인 도관과 상기 진공 펌프 사이에 연결되며, 제1 기체 흐름을 규제하는 제1 밸브가 배치된 제1 도관 및 상기 메인 도관과 상기 기체 소스 사이에 연결되며, 제2 기체 흐름을 규제하는 제2 밸브가 배치된 제2 도관을 더 포함할 수 있다.
일 실시예로, 아크 방지 장치는 상기 내부 공간에 배치되어 상기 내부 공간의 기압을 측정하는 기압계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예로, 상기 진공 펌프는 상기 내부 공간의 기압을 10-1 내지 10-3 torr로 낮출 수 있다.
일 실시예로, 상기 기체 소스는 상기 내부 공간의 기압이 대기압이 되도록 상기 제2 기체를 주입할 수 있다.
일 실시예로, 상기 제2 기체는 불활성 기체일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 실시예는 아크 방지 기능이 구현된 프로브 카드를 제공한다. 아크 방지 기능이 구현된 프로브 카드는, 상면과 하면 사이에 기체 통로가 형성된 프로브 배치 영역을 가진 프로브 카드, 상기 프로브 배치 영역을 둘러싸도록 프로브 카드의 상면에 고정된 상부 하우징 및 상기 프로브 배치 영역의 주변을 둘러싸도록 상기 프로브 카드의 하면에 부착되며, 테스트 대상 웨이퍼의 표면에 분리 가능하게 밀착되는 고리형상의 패킹 링을 포함하되, 상기 패킹 링이 상기 테스트 대상 웨이퍼의 표면에 밀착될 때 상기 상부 하우징 및 상기 패킹 링에 의해 정의된 내부 공간에서 적어도 일부의 제1 기체가 외부로 배출되며, 상기 적어도 일부의 제1 기체가 외부로 배출된 상기 내부 공간 내로 제2 기체가 주입될 수 있다.
일 실시예로, 상기 제2 기체는, 상기 테스트 대상 웨이퍼에 형성된 반도체 회로에 대한 테스트가 완료된 이후에 상기 내부 공간에 주입되는 불활성 기체일 수 있다.
일 실시예로, 아크 방지 기능이 구현된 프로브 카드는, 상기 내부 공간에 연결된 메인 도관, 상기 메인 도관과 진공 펌프 사이에 연결되며, 제1 기체 흐름을 규제하는 제1 밸브 및 상기 제1 기체의 유량을 측정하는 제1 유량계가 배치된 제1 도관 및 상기 메인 도관과 기체 소스 사이에 연결되며, 제2 기체 흐름을 규제하는 제2 밸브 및 상기 제2 기체의 유량을 측정하는 제2 유량계가 배치된 제2 도관을 더 포함할 수 있다.
일 실시예로, 아크 방지 기능이 구현된 프로브 카드는, 상기 내부 공간과 진공 펌프 사이에 연결되며, 제1 기체 흐름을 규제하는 제1 밸브 및 상기 제1 기체의 유량을 측정하는 제1 유량계가 배치된 제1 도관 및 상기 내부 공간과 기체 소스 사이에 연결되며, 제2 기체 흐름을 규제하는 제2 밸브 및 상기 제2 기체의 유량을 측정하는 제2 유량계가 배치된 제2 도관을 더 포함할 수 있다.
일 실시예로, 아크 방지 기능이 구현된 프로브 카드는, 상기 내부 공간에 연결되며 내부를 통과하는 기체의 유량을 측정하는 유량계가 배치된 메인 도관, 상기 메인 도관과 진공 펌프 사이에 연결되며, 제1 기체 흐름을 규제하는 제1 밸브가 배치된 제1 도관 및 상기 메인 도관과 기체 소스 사이에 연결되며, 제2 기체 흐름을 규제하는 제2 밸브가 배치된 제2 도관을 더 포함할 수 있다.
일 실시예로, 아크 방지 기능이 구현된 프로브 카드는 상기 내부 공간에 배치되어 상기 내부 공간의 기압을 측정하는 기압계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예로, 상기 진공 펌프는 상기 내부 공간의 기압을 10-1 내지 10-3 torr로 낮출 수 있다.
일 실시예로, 상기 기체 소스는 상기 내부 공간의 기압이 대기압이 되도록 상기 제2 기체를 주입할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, CP 테스트시 아크 발생이 실질적으로 방지되어, 파워반도체 소자의 손상이 감소될 수 있다.
이하에서, 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명된다. 이해를 돕기 위해, 첨부된 전체 도면에 걸쳐, 동일한 구성 요소에는 동일한 도면 부호가 할당되었다. 첨부된 도면에 도시된 구성은 본 발명을 설명하기 위해 예시적으로 구현된 실시예에 불과하며, 본 발명의 범위를 이에 한정하기 위한 것은 아니다. 특히, 첨부된 도면들은, 발명의 이해를 돕기 위해서, 일부 구성 요소를 다소 과장하여 표현하고 있다. 도면은 발명을 이해하기 위한 수단이므로, 도면에 표현된 구성 요소의 폭이나 두께 등은 실제 구현시 달라질 수 있음을 이해하여야 한다. 한편, 발명의 상세한 설명 전체에 걸쳐서 동일한 구성 요소는 동일한 도면 부호를 참조하여 설명된다.
도 1은 아크 방지 장치 및 그 장치가 적용된 프로브 카드를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 2는 아크 방지 장치가 결합되어 아크 방지 기능이 구현된 프로브 카드의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 3은 아크 방지 기능이 구현된 프로브 카드를 이용하여 웨이퍼를 검사하는 과정을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 4는 아크 방지 장치 및 그 장치가 적용된 프로브 카드의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
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.
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 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 요소 "위(on)"에 존재하는 것으로 또는 "위로(onto)" 확장되는 것으로 기술되는 경우, 그 요소는 다른 요소의 직접 위에 있거나 직접 위로 확장될 수 있고, 또는 중간의 개입 요소가 존재할 수도 있다. 반면에, 하나의 요소가 다른 요소 "바로 위(directly on)"에 있거나 "바로 위로(directly onto)" 확장된다고 언급되는 경우, 다른 중간 요소들은 존재하지 않는다. 또한, 하나의 요소가 다른 요소에 "연결(connected)"되거나 "결합(coupled)"된다고 기술되는 경우, 그 요소는 다른 요소에 직접 연결되거나 직접 결합될 수 있고, 또는 중간의 개입 요소가 존재할 수도 있다. 반면에, 하나의 요소가 다른 요소에 "직접 연결(directly connected)"되거나 "직접 결합(directly coupled)"된다고 기술되는 경우에는 다른 중간 요소가 존재하지 않는다.
"아래의(below)" 또는 "위의(above)" 또는 "상부의(upper)" 또는 "하부의(lower)" 또는 "수평의(horizontal)" 또는 "측면의(lateral)" 또는 "수직의(vertical)"와 같은 상대적인 용어들은 여기에서 도면에 도시된 바와 같이 하나의 요소, 층 또는 영역의 다른 요소, 층 또는 영역에 대한 관계를 기술하는데 사용될 수 있다. 이들 용어들은 도면에 묘사된 방향(orientation)에 부가하여 장치의 다른 방향을 포괄하기 위한 의도를 갖는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 관련 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 아크 방지 장치 및 그 장치가 적용된 프로브 카드를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, (a)는 프로브 카드(10)에 아크 방지 장치(100)를 결합하는 방식을 예시적으로 도시한 분해 사시도이며, (b)는 아크 방지 장치(100)가 결합된 프로브 카드(10)를 예시적으로 도시한 사이도이다.
아크 방지 장치(100)는, 상부 구조물(200) 및 하부 구조물(300)을 포함한다. 상부 구조물(200)은 상부 하우징(210), 메인 도관(220), 제1 도관(221) 및 제2 도관(222)을 포함하며, 하부 구조물(300)은 패킹 링(310)을 포함한다. 추가적으로 하부 구조물(300)은, 하부 하우징(320)을 더 포함할 수 있다.
상부 하우징(210)은 측벽 및 상면을 가지며, 하면은 개방될 수 있다. 상부 하우징(210)은, 프로브 배치 영역(도 2의 A 영역)을 둘러싸도록 배치된다. 프로브 배치 영역은, 예를 들어, 프로브 카드(10)에 형성된 개구(11) 및 개구 주변에 배치된 복수의 컨택 비아(도 2의 15)를 포함할 수 있다. 도 1에는 방사상으로 배치된 프로브(12)가 도시되어 있으나, 이외에도 다양한 형태의 프로브가 프로브 카드에 설치될 수 있다. 도 1에서, 상부 하우징(210)은 4개의 측벽과 상면을 포함하는 직육면체 형상인 것으로 도시되어 있으나, 프로브 배치 영역의 둘레를 따라 측벽이 형성된 원통형 또는 반구형상을 가질 수도 있다. 상부 하우징(210) 측벽의 하면은 프로브 카드(10)의 상면에 고정된다. 여기서, 측멱의 하면과 프로브 카드(10)의 상면 사이는, 제1 기체, 예를 들어, 공기 또는 아크를 유발하는 기체가 통하지 않도록 밀폐된다. 상부 하우징(210)은, 적어도 하나의 관통홀(도 2의 211)을 포함한다. 관통홀은 측벽 또는 상면 중 어느 하나에 형성되어, 상부 하우징의 내부와 외부 사이에 기체가 연통 가능하게 한다.
메인 도관(220)은 내부에 기체가 흐를 수 있는 파이프이다. 일 실시예로, 메인 도관(200)의 일단은 관통홀의 입구, 즉, 상부 하우징(210)의 외부에 고정될 수 있다. 다른 실시예로, 메인 도관(220)은 관통홀 내부를 통해 상부 하우징(210) 내부로 연장될 수 있다. 이하에서는 두 경우 모두 메인 도관(220)이 내부 공간에 연결되는 것으로 표현하기로 한다. 여기서, 내부 공간은 상부 하우징(210) 및 패킹 링(310)에 의해 정의된 공간으로, 테스트 대상 웨이퍼(20)에 의해 외부와 구분되는 공간이다.
제1 도관(221) 및 제2 도관(222)은 메인 도관(220)에 연결된다. 제1 도관(221)은, 내부 공간에 있는 제1 기체의 적어도 일부를 외부로 배출하는데 이용되며, 제2 도관(222)은, 내부 공간으로 제2 기체, 예를 들어, 불활성 기체를 주입하는데 이용된다. 여기서, 불활성 기체는, 예를 들어, N2일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
패킹 링(310)은, 프로브 배치 영역의 주변을 둘러싸도록 프로브 카드(10)의 하면에 부착된다. 상부 하우징(210)과 유사하게, 패킹 링(310)은 사각형상뿐 아니라 원형으로도 형성될 수 있다. 따라서 패킹 링(310)은, 프로브 배치 영역을 둘러싸며, 그 내부에 프로브(12)가 배치될 수 있는 고리형상을 가지면 충분하며, 전체적인 형상(원형 또는 사각형)에 의존하지 않는다. 테스트 대상 웨이퍼(20)와 접촉하며, 접촉시 테스트 대상 웨이퍼(20)에 밀착한다. 밀착시, 패킹 링(310)은, 제1 기체가 외부로부터 내부 공간으로 유입되지 않도록 한다. 동시에, 패킹 링(310)은 테스트 대상 웨이퍼(20)에 손상을 가하지 않아야 한다. 따라서, 패킹 링(310)은, 연질 소재, 예를 들어, 실리콘 젤, 테프론, 고무 등으로 형성될 수 있다.
추가적으로, 패킹 링(310)과 프로브 카드(10)의 하면 사이에 하부 하우징(320)이 배치될 수 있다. 하부 하우징(320)은, 연질 소재의 패킹 링(310)을 프로브 카드(10)의 하면에 용이하게 배치시키도록 한다. 하부 하우징(320)의 형상은 패킹 링(310)이 형상에 의해 결정될 수 있다.
도 1의 (b)를 참조하면, 프로브 스테이션은 테스트 대상 웨이퍼(20)를 프로브 카드(10)에 밀착시켜서 CP 테스트를 진행한다. 프로브 스테이션은, 테스트 대상 웨이퍼(20)를 3축(x, y, z)으로 이동시켜, 테스트 대상 웨이퍼(20)에 형성된 반도체 회로의 상부 컨택이 프로브(12)에 전기적으로 접촉되도록 한다. CP 테스트 방법은 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 아크 방지 장치가 결합되어 아크 방지 기능이 구현된 프로브 카드의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, (a)는 아크 방지 기능이 구현된 프로브 카드의 상면을 예시적으로 나타내고, (b)는 아크 방지 기능이 구현된 프로브 카드의 하면을 예시적으로 나타내며, (c)는 아크 방지 기능이 구현된 프로브 카드의 단면을 예시적으로 나타낸다.
프로브 카드(10)는, 프로브 배치 영역(A)을 포함한다. 도 2는, 프로브(12)가 배치되는 개구(11) 및 개구(11) 주변에 배치된 복수의 컨택 비아(15)를 프로브 배치 영역(A)으로 표시하고 있으나, 이는 단지 예시일 뿐이다. 프로브 배치 영역(A)은 프로브의 유형 및/또는 배열에 따라 다양하게 변형될 수 있으므로, 상면과 하면 사이에 기체가 연통할 수 있는 기체 통로, 예를 들어, 개구, 컨택 비아, 틈 등이 형성되며 프로브(12)가 배치된 영역을 프로브 배치 영역(A)으로 정의한다.
외부로부터 전기 신호가 인가되거나, 외부로 전기 신호를 전달하기 위한 인터페이스로서, 컨택 비아(13) 및/또는 점퍼 커넥터(14)가 프로브 카드(10) 상면의 일측에 형성 또는 배치된다. 점퍼 커넥터(14)를 프로브 카드(10)에 전기적으로 고정시키는 금속 합금(14')은 프로브 카드(10)의 하면에 형성된다. 컨택 비아(13) 및/또는 점퍼 커넥터(14)는 프로브 카드(10) 상면 및/또는 하면에 인쇄된 전기 배선(미도시)을 통해 프로브 배치 영역(A)에 형성된 컨택 비아(15)에 연결된다. 프로브(112)의 일단은 프로브 배치 영역(A)의 컨택 비아(15)에 연결되며, 타단은 테스트 대상 웨이퍼에 형성된 반도체 회로의 상부 컨택에 전기적으로 접촉될 수 있다.
일 실시예로, 상부 하우징(210)은 프로브 배치 영역(A) 전체를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 상부 하우징(210) 측벽의 하면은 프로브 배치 영역(A) 둘레에 위치되며 컨택 비아(15)와는 접촉하지 않을 수 있다. 다른 실시예로, 상부 하우징(210)은, 프로브 배치 영역(A)의 일부를 둘러싸도록 배치될 수도 있다. 즉, 상부 하우징(210) 측벽의 하면은, 컨택 비아(15) 상부에 위치될 수 있다. 프로브 카드(10)의 상면에 위치되면, 상부 하우징(210)은 기체가 통하지 않게 프로브 카드(10)의 상면에 고정된다.
제1 기체 및 제2 기체가 통과하는 관통홀(211)은 상부 하우징(210)에 형성된다. 관통홀(211)이 형성되는 위치 및/또는 관통홀의 개수는 상부 하우징(210)의 형상 및/또는 크기에 따라 변경될 수 있다. 메인 도관(220)은 관통홀(211)에 연결되거나 관통홀(211)을 통해 상부 하우징(210) 내부까지 연장된다. 두 경우 모두에서, 관통홀(211)과 메인 도관(220)의 결합 부위는 기체가 통하지 않게 밀폐된다.
패킹 링(310)은, 상부 하우징(210)에 대응하도록 프로브 카드(10)의 하면에 배치된다. 일 실시예로, 패킹 링(310)은 프로브 배치 영역(A) 전체를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 여기서, 패킹 링(310)에 의해 둘러싸인 영역은, 상부 하우징(210)에 의해 둘러싸인 영역과 같거나 클 수 있다. 즉, 상부 하우징(210)에 의해 둘러싸인 영역은 패킹 링(210)에 의해 둘러싸인 영역 내부에 있거나 일치할 수 있다. 다른 실시예로, 패킹 링(310)은 프로브 배치 영역(A) 일부를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 여기서, 상부 하우징(210)에 의해 둘러싸인 영역은 패킹 링(210)에 일치할 수 있다. 패킹 링(310)은 연질 소재로 형성되며, 가압되면 형상이 변형될 수 있다. 패킹 링(310)이 테스트 대상 웨이퍼(20)에 밀착되면, 밀착된 부분이 실질적으로 평탄해질 수 있다. 따라서, 상부 하우징(210) 내부 및 패킹 링(310)의 내부는 기체가 유입되거나 유출되지 않는 밀폐된 공간이 된다. 이하에서는 상부 하우징(210)-패킹 링(310) 및 밀착된 테스트 대상 웨이퍼(20)에 의해 정의된 공간을 내부 공간이라 한다.
제1 기체는 제1 도관(221)을 통해 외부로 배출되며, 제2 기체는 제2 도관(222)을 통해 주입된다. 제1 도관(221)은 메인 도관(220)에 기체 연통 가능하게 결합되며, 제1 기체의 흐름을 규제하는 제1 밸브(223) 및 제1 기체의 유량을 측정하는 제1 유량계(225)는 제1 도관(221)에 배치된다. 여기서 제1 유량계(225)는 외부로 배출되는 제1 기체의 유량을 측정한다. 유사하게, 제2 도관(222)은 메인 도관(220)에 기체 연통 가능하게 결합되며, 제2 기체의 흐름을 규제하는 제2 밸브(224) 및 제2 기체의 유량을 측정하는 제2 유량계(226)는 제2 도관(222)에 배치된다. 여기서 제2 유량계(226)는 내부 공간에 주입되는 제2 기체의 유량을 측정한다. 제1 밸브(223)은, 내부 공간의 기압이 제1 기압이 될 때까지 기체 흐름을 허용하며, 제1 기압 이하가 되면 기체 흐름을 차단한다. 제2 밸브(224)는, 내부 공간의 기압이 제2 기압이 될 때까지 기체 흐름을 허용하며, 제2 기압 이상이 되면 기체 흐름을 차단한다. 여기서, 내부 공간의 체적은 계산 가능하므로, 제1 기압과 제1 기체의 유량간 상관 관계 및 제2 기압과 제2 기체의 유량간 상관 관계는 미리 결정될 수 있다. 제1 밸브(223) 및 제2 밸브(224)는, 예를 들어, 솔레노이드 밸브일 수 있다.
진공 펌프(227)은 제1 도관(221)에 연결되며, 내부 공간으로부터 제1 기체를 외부로 배출한다. 진공 펌프(227)는 내부 공간의 기압이 제1 기압이 될 때까지 제1 기체를 외부로 배출한다. 한편, 기체 소스(228)는 제2 도관(222)에 연결되며, 내부 공간으로 제2 기체를 주입한다. 기체 소스(228)는 내부 공간의 기압이 제2 기압이 될 때까지 제2 기체를 주입한다.
제1 및 제2 밸브(223, 224), 및 진공 펌프(227)의 동작은 이하에서 도 3을 참조하여 설명될 프로브 스테이션에 의해 제어될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 유량계(225, 226)에 의해 측정된 유량은 프로브 스테이션이 제1 및 제2 밸브(223, 224), 및 진공 펌프(227)의 동작을 제어하는데 이용될 수 있다. 한편, 제1 및 제2 밸브(223, 224), 제1 및 제2 유량계(225, 226), 및 진공 펌프(227)는 테스터에 의해 제어되거나 독립적으로 동작할 수도 있다. 독립적으로 동작하기 위해서, 아크 방지 기능이 구현된 프로브 카드(100)는 프로브(12)와 상부 컨택간 접촉을 감지하는 감지부 및 접촉 감지시 밸브(223, 224) 및 진공 펌프(227)를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
도 3은 아크 방지 기능이 구현된 프로브 카드를 이용하여 웨이퍼를 검사하는 과정을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 3의 (a)를 참조하면, 프로브 스테이션(미도시)에서, 아크 방지 기능이 구현된 프로브 카드는 상부에 배치되며, 테스트 대상 웨이퍼(20)는 프로브 카드(100) 하부에 있는 스테이지(30) 상에 배치될 수 있다. 스테이지(30)는 테스트 대상 웨이퍼(20)를 진공 흡착하여 테스트 진행 중에 테스트 대상 웨이퍼(20)를 고정시킬 수 있다. 프로브(120)를 테스트 대상 웨이퍼(20)에 형성된 반도체 회로의 상부 컨택에 접촉시키기 위해서, 프로브 스테이션은 프로브 카드(100) 또는 스테이지(30)를 3축(x, y, z) 방향으로 이동시킬 수 있다.
프로브 카드(100)가 프로브 스테이션에 탑재되면, 프로브 카드(100)와 테스터(미도시)가 통신 가능하게 연결된다. 한편, 테스트 대상 웨이퍼(20)에 대한 정보, 예를 들어, 반도체 회로의 치수, 상부 컨택 수 및 위치, 반도체 회로별 테스트 시간 등이 프로브 스테이션에 입력된다. 또한, 반도체 회로를 테스트할 항목, 예를 들어, 전류, 전압 등이 테스터에 입력된다. 이후 CP 테스트가 시작된다. 프로브 스테이션은, 설정된 시퀀스에 따라, 스테이지(30)를 초기 위치(x, y축 방향)로 이동한 후, z 축 방향(도시된 화살표 방향)으로 테스트 대상 웨이퍼(20)를 이동시킨다.
(b)를 참조하면, 프로브 스테이션은, 내부 공간의 기압을 제1 기압으로 낮춘다. 일 실시예로, 프로브(12)와 상부 컨택간 접촉이 감지되면, 프로브 스테이션은 진공 펌프(227)를 동작시켜 내부 공간의 기압을 제1 기압으로 낮출 수 있다. 다른 실시예로, 테스트 대상 웨이퍼(20)가 패킹 링(310)에 소정 거리 이내로 접근, 예를 들어, 테스트 대상 웨이퍼(20)가 패킹 링(310)에 접촉하기 시작하면, 프로브 스테이션은 진공 펌프(227)를 동작시켜 내부 공간의 기압을 제1 기압으로 낮출 수 있다. 여기서, 제1 기압은 약 10-1 내지 약 10-3 torr일 수 있다. 외부 기압보다 상대적으로 낮은 제1 기압으로 인해서, 패킹 링(310)은 수축되어 테스트 대상 웨이퍼(20)에 밀착되며, 동시에 프로브(12)는 상부 컨택에 전기적으로 접촉하게 된다. 프로브 스테이션은, 제1 유량계(225)가 측정한 유량을 이용하여 내부 공간의 기압을 추정하고, 제1 기압에 도달하면 진공 펌프(227)의 동작을 중단시키거나 제1 밸브(223)를 잠근다.
(c)를 참조하면, 제1 기압하에서 CP 테스트가 진행된다. 테스터는 설정된 테스트 항목에 따라 반도체 회로를 테스트한다.
(d)를 참조하면, 프로브 스테이션은, 내부 공간의 기압을 제2 기압으로 높인다. 프로브 스테이션은, 미리 설정된 테스트 시간이 종료되거나 테스터로부터 테스트 종료를 통지받으면, 제2 밸브(224)를 개방시켜 기체 소스(228)가 제2 기체를 내부 공간에 주입하도록 한다. 제2 유량계가 측정한 유량으로부터, 프로브 스테이션은 제2 기체로 인해 내부 공간의 기압이 제2 기압에 도달하였는지를 판단하고, 제2 기압에 도달하였으면 제2 밸브(224)를 잠근다. 여기서, 제2 기압은 대기압(760 torr)일 수 있다.
(e)를 참조하면, 프로브 스테이션은, 스테이지(30)를 구동하여 테스트 대상 웨이퍼를 이동시킨다.
도 4는 아크 방지 장치 및 그 장치가 적용된 프로브 카드의 다른 실시예를 도시한 도면이다. 도 1 및 2와 중복된 설명은 생략하고, 차이점을 설명한다.
도 4의 (a)를 참조하면, 제1 도관(221)과 제2 도관(222)는 독립적으로 상부 하우징(210)에 연결될 수 있다. 상부 하우징(210)은 적어도 2 개의 관통홀(211 211')을 포함할 수 있다. 내부 공간으로부터 제1 기체를 신속하게 배출하기 위해서, 상부 하우징(210)은 둘 이상의 관통홀(211)을 포함하며, 제1 도관(221)은 둘 이상의 관통홀(211)에 연결될 수 있다.
아크 방지 장치 및/또는 그 장치가 적용된 프로브 카드(100)는 기압 센서(229)를 포함할 수 있다. 기압 센서(229)는 내부 공간에 배치되며, 내부 공간의 기압을 측정한다. 기압 센서(229)는, 상부 하우징(210) 또는 프로브 카드(10) 상에 배치될 수 있다.
(b)를 참조하면, 양방향 유량계(227')가 메인 도관(220)에 배치될 수 있다. 유량계(227')는 메인 도관(220)을 통과하는 제1 기체 및 제2 기체의 유량을 측정할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (16)

  1. 프로브 배치 영역을 둘러싸도록 프로브 카드의 상면에 고정된 상부 하우징;
    상기 프로브 배치 영역의 주변을 둘러싸도록 상기 프로브 카드의 하면에 부착되며, 테스트 대상 웨이퍼의 표면에 분리 가능하게 밀착되는 고리형상의 패킹 링;
    상기 패킹 링이 상기 테스트 대상 웨이퍼의 표면에 밀착될 때 상기 상부 하우징 및 상기 패킹 링에 의해 정의된 내부 공간에서 적어도 일부의 제1 기체를 외부로 배출하는 진공 펌프; 및
    상기 테스트 대상 웨이퍼 상의 반도체 회로에 대한 CP(Chip probe) 테스트가 종료되면, 상기 적어도 일부의 제1 기체가 외부로 배출된 상기 내부 공간 내로 제2 기체를 주입하는 기체 소스를 포함하는 아크 방지 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 내부 공간에 연결된 메인 도관;
    상기 메인 도관과 상기 진공 펌프 사이에 연결되며, 제1 기체 흐름을 규제하는 제1 밸브 및 상기 제1 기체의 유량을 측정하는 제1 유량계가 배치된 제1 도관; 및
    상기 메인 도관과 상기 기체 소스 사이에 연결되며, 제2 기체 흐름을 규제하는 제2 밸브 및 상기 제2 기체의 유량을 측정하는 제2 유량계가 배치된 제2 도관을 더 포함하는 아크 방지 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 내부 공간과 상기 진공 펌프 사이에 연결되며, 제1 기체 흐름을 규제하는 제1 밸브 및 상기 제1 기체의 유량을 측정하는 제1 유량계가 배치된 제1 도관; 및
    상기 내부 공간과 상기 기체 소스 사이에 연결되며, 제2 기체 흐름을 규제하는 제2 밸브 및 상기 제2 기체의 유량을 측정하는 제2 유량계가 배치된 제2 도관을 더 포함하는 아크 방지 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 내부 공간에 연결되며 내부를 통과하는 기체의 유량을 측정하는 유량계가 배치된 메인 도관;
    상기 메인 도관과 상기 진공 펌프 사이에 연결되며, 제1 기체 흐름을 규제하는 제1 밸브가 배치된 제1 도관; 및
    상기 메인 도관과 상기 기체 소스 사이에 연결되며, 제2 기체 흐름을 규제하는 제2 밸브가 배치된 제2 도관을 더 포함하는 아크 방지 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 내부 공간에 배치되어 상기 내부 공간의 기압을 측정하는 기압계를 더 포함하는 아크 방지 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 하나에 있어서, 상기 진공 펌프는 상기 내부 공간의 기압을 10-1 내지 10-3 torr로 낮추는 아크 방지 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 하나에 있어서, 상기 기체 소스는 상기 내부 공간의 기압이 대기압이 되도록 상기 제2 기체를 주입하는 아크 방지 장치.
  8. 청구항 1 내 5 중 어느 하나에 있어서, 상기 제2 기체는 불활성 기체인 아크 방지 장치.
  9. 상면과 하면 사이에 기체 통로가 형성된 프로브 배치 영역을 가진 프로브 카드;
    상기 프로브 배치 영역을 둘러싸도록 프로브 카드의 상면에 고정된 상부 하우징; 및
    상기 프로브 배치 영역의 주변을 둘러싸도록 상기 프로브 카드의 하면에 부착되며, 테스트 대상 웨이퍼의 표면에 분리 가능하게 밀착되는 고리형상의 패킹 링을 포함하되,
    상기 패킹 링이 상기 테스트 대상 웨이퍼의 표면에 밀착될 때 상기 상부 하우징 및 상기 패킹 링에 의해 정의된 내부 공간에서 적어도 일부의 제1 기체가 외부로 배출되며,
    상기 테스트 대상 웨이퍼 상의 반도체 회로에 대한 CP(Chip probe) 테스트가 종료되면, 상기 적어도 일부의 제1 기체가 외부로 배출된 상기 내부 공간 내로 제2 기체가 주입되는 아크 방지 기능이 구현된 프로브 카드.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 제2 기체는, 상기 테스트 대상 웨이퍼에 형성된 반도체 회로에 대한 테스트가 완료된 이후에 상기 내부 공간에 주입되는 불활성 기체인 아크 방지 기능이 구현된 프로브 카드.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 내부 공간에 연결된 메인 도관;
    상기 메인 도관과 진공 펌프 사이에 연결되며, 제1 기체 흐름을 규제하는 제1 밸브 및 상기 제1 기체의 유량을 측정하는 제1 유량계가 배치된 제1 도관; 및
    상기 메인 도관과 기체 소스 사이에 연결되며, 제2 기체 흐름을 규제하는 제2 밸브 및 상기 제2 기체의 유량을 측정하는 제2 유량계가 배치된 제2 도관을 더 포함하는 아크 방지 기능이 구현된 프로브 카드.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 내부 공간과 진공 펌프 사이에 연결되며, 제1 기체 흐름을 규제하는 제1 밸브 및 상기 제1 기체의 유량을 측정하는 제1 유량계가 배치된 제1 도관; 및
    상기 내부 공간과 기체 소스 사이에 연결되며, 제2 기체 흐름을 규제하는 제2 밸브 및 상기 제2 기체의 유량을 측정하는 제2 유량계가 배치된 제2 도관을 더 포함하는 아크 방지 기능이 구현된 프로브 카드.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 내부 공간에 연결되며 내부를 통과하는 기체의 유량을 측정하는 유량계가 배치된 메인 도관;
    상기 메인 도관과 진공 펌프 사이에 연결되며, 제1 기체 흐름을 규제하는 제1 밸브가 배치된 제1 도관; 및
    상기 메인 도관과 기체 소스 사이에 연결되며, 제2 기체 흐름을 규제하는 제2 밸브가 배치된 제2 도관을 더 포함하는 아크 방지 기능이 구현된 프로브 카드.
  14. 청구항 9에 있어서, 상기 내부 공간에 배치되어 상기 내부 공간의 기압을 측정하는 기압계를 더 포함하는 아크 방지 기능이 구현된 프로브 카드.
  15. 청구항 11 내지 청구항 14 중 어느 하나에 있어서, 진공 펌프는 상기 내부 공간의 기압을 10-1 내지 10-3 torr로 낮추는 아크 방지 기능이 구현된 프로브 카드.
  16. 청구항 11 내지 청구항 14 중 어느 하나에 있어서, 기체 소스는 상기 내부 공간의 기압이 대기압이 되도록 상기 제2 기체를 주입하는 아크 방지 기능이 구현된 프로브 카드.
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