KR19980021258A - 프로브 장치의 프로브 헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 프로빙 장치의 테스트 헤드에 장착되어 있는 프로브 카드가 각 전기적 테스트에 알맞도록 자동으로 탈착 가능한 테스트 헤드를 갖고 있는 웨이퍼 프로빙 장치에 관한 것으로서, 공정이 완료된 웨이퍼의 전기적 테스트를 실시하기 위하여 웨이퍼들을 적재하는 카세트 부분과 테스트할 웨이퍼를 테스트 위치에 적재 및 고정하는 웨이퍼 척으로 이루어진 프로브 스테이션; 상기 프로브 스테이션의 웨이퍼 척에 고정된 웨이퍼 상면에 직접 접촉되어 전기적인 신호를 인가하는 탐침들을 갖고 있는 프로브 카드; 상기 프로브 카드를 고정하고 전기적인 신호를 인가하기 위하여 프로브 카드용 슬롯을 가지고 있는 테스트 헤드; 상기 테스트 헤드를 웨이퍼 상면에 위치하도록 지지하고, 테스트 헤드의 프로브 카드를 탈착하기 위하여 그 테스트 헤드가 상하／↑좌우로 이동할 수 있도록 형성된 테스트 헤드 암; 들을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 자동 탈착용 테스트 헤드를 갖는 웨이퍼 테스트 장치를 제공하여 테스트 장치의 자동화가 가능하고, 프로브 카드 교체 시간이 단축되어 생산성 향상의 이점(利點)이 있다.

Description

프로브 장치의 프로브 헤드

본 발명은 웨이퍼 상에 형성되어 있는 반도체 칩을 전기적 테스트하기 위한 웨이퍼 프로빙 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼 프로빙 장치의 테스트 헤드에 장착되어 있는 프로브 카드가 각 전기적 테스트에 알맞도록 자동으로 탈착 가능한 테스트 헤드를 갖고 있는 웨이퍼 프로빙 장치에 관한 것이다.

반도체 소자들은 웨이퍼 상태에서 가공을 하며, 가공이 완료된 웨이퍼는 그 신뢰성을 확보하기 하기 위하여 최종적으로 웨이퍼 상에 형성되어 있는 반도체 소자에 직접 전기적 신호를 인가하여 테스트를 실시하고 있다.

이와 같이 웨이퍼 상에 형성되어 있는 반도체 소자에 직접 전기적인 접촉을 하여 불량 여부를 테스트하는 것을 EDS(electrical die sorting) 테스트라고 하며, 그 EDS 테스트하는 장치를 웨이퍼 프로빙 장치(wafer probing machine) 또는 웨이퍼 테스트 장치라고 한다.

현재 EDS 테스트는 반도체 칩 표면에 형성되어 있는 금속 패드(metal pad)의 상부면에 직접 바늘(needle) 형태의 프로브(probe ; 探針 이하 '탐침' 이라 한다.)를 접촉하여 반도체의 전기적 특성을 테스트하고 있다.

종래 기술에 의한 일반적인 웨이퍼 테스트 장치는 웨이퍼가 프로브 스테이션 상부면에 로딩(loading)되어 척(chuck)에 고정되어 있고, 그 웨이퍼 상부 면에는 탐침들이 각기 대응되어 웨이퍼의 금속 패드들 부분 상면에 접촉되어 테스트를 실시하는 구조로 되어 있다. 또한, 그 탐침들은 전기적으로 연결되어 있는 프로브 카드에 고정되어 있으며, 그 프로브 카드는 테스트 프로그램(program)되어 있는 전기 신호를 인가하는 테스트 헤드에 고정／↑연결되어 있다.

프로브 스테이션은 웨이퍼를 로딩／↑언로딩(loading／↑unloading) 하고 칩이 테스트 되도록 칩 크기만큼 칩을 이동시키는 역할을 하며, 테스트 헤드는 탐침들이 형성되어 있는 프로브 카드를 고정하고, 그 프로브 카드에 고정된 탐침들이 금속 패드에 접촉되어 전기적인 테스트를 실시하는 구조로 되어 있다. 그리고, 테스트 헤드의 슬롯에 장착되는 프로브 카드는 기계적인 체결 방법으로 고정되어 있다.

그러나, EDS 라인에서 웨이퍼 테스트시 다른 종류의 웨이퍼를 테스트 할 때에는 테스트 헤드를 옮겨 놓고, 테스트 헤드에 장착되는 프로브 카드를 알맞은 것으로 교체하여야 한다. 즉, 그 웨이퍼에 알맞은 탐침들이 고정되어 있는 프로브 카드를 테스트 헤드에 장착한 다음 조정을 실시하여야 한다.

이와 같이 종래 기술에 의한 웨이퍼 테스트 장치는 테스트 하고자 하는 웨이퍼의 종류가 교체될 때마다 테스트 헤드에 장착되어 있는 프로브 카드를 교체하여야 하고, 카드가 테스트 헤드에 기계적으로 고정되어 있어 숙련된 작업자가 직접 교체하여야 하는 단점들이 있다.

또한, 수동으로 프로브 카드를 교체하는 것은 인적 자원의 낭비와 교체 시간 지연으로 인한 테스트 라인(test line) 정지 등의 테스트 라인 자동화에 커다란 장해가 되고 있다.

본 발명의 목적은 상기 기술한 웨이퍼 테스트 장치의 프로브 카드를 수동으로 교체하던 것을 자동화하여 장비 교체 시간을 절감하고 테스트 라인을 자동화하여 생산성 향상 및 테스트 신뢰도 향상에 있다.

도 1은 본 발명에 의한 프로브 카드를 자동으로 탈착할 수 있는 웨이퍼 테스트 장치를 나타내는 개략도.

도 2는 본 발명에 의한 프로브 카드를 자동으로 탈착되는 테스트 헤드 부분을 나태는 헤드와 프로브 카드를 나타내는 사시도.

도면의 주요 부호에 대한 설명

100 : 프로브 스테이션(probe station) 110 : 웨이퍼(wafer)

120 : 웨이퍼 척(wafer chuck) 150 : 카세트(cassette)

200 : 테스트 헤드 암(test head arm) 250 : 테스트 헤드(test head)

270 : 슬롯(slot) 300 : 프로브 카드(probe card)

310 : 진공 블록(vacuum block) 320 : 포고 블록(pogo block)

330 : 홀(hole) 340 : 가드(guard) 쇠

상기 목적을 달성하기 위하여 공정이 완료된 웨이퍼의 전기적 테스트를 실시하기 위하여 웨이퍼들을 적재하는 카세트 부분과 테스트할 웨이퍼를 테스트 위치에 적재 및 고정하는 웨이퍼 척으로 이루어진 프로브 스테이션; 상기 프로브 스테이션의 웨이퍼 척에 고정된 웨이퍼 상면에 직접 접촉되어 전기적인 신호를 인가하는 탐침들을 갖고 있는 프로브 카드; 상기 프로브 카드를 고정하고 전기적인 신호를 인가하기 위하여 프로브 카드용 슬롯을 가지고 있는 테스트 헤드; 상기 테스트 헤드를 웨이퍼 상면에 위치하도록 지지하고, 테스트 헤드의 프로브 카드를 탈착하기 위하여 그 테스트 헤드가 상하／↑좌우로 이동할 수 있도록 형성된 테스트 헤드 암; 들을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 자동 탈착용 테스트 헤드를 갖는 웨이퍼 테스트 장치를 제공한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명에 의한 프로브 카드를 자동으로 탈착할 수 있는 웨이퍼 테스트 장치를 나타내는 개략도, 도 2는 본 발명에 의한 프로브 카드를 자동으로 탈착되는 테스트 헤드 부분을 나태는 헤드와 테스트 카드를 나타내는 사시도, 그리고 도 3은 본 발명에 의한 테스트 헤드의 프로브 슬롯을 나타내는 평면도이다.

먼저, 도 1은 공정이 완료된 웨이퍼(110)의 전기적 테스트를 실시하기 위하여 웨이퍼(110)들을 적재하는 카세트(150) 부분과 테스트할 웨이퍼를 테스트 위치에 적재 및 고정하는 웨이퍼 척(120)으로 이루어진 프로브 스테이션(100) 및 테스트 헤드(200)를 포함하는 테스트 헤드 이동 부분을 개략적으로 나타내고 있다.

이를 좀더 설명하면, 상기 프로브 스테이션(100)의 웨이퍼 척(120)에 고정된 웨이퍼(110) 상면에 직접 접촉되어 전기적인 신호를 인가하는 탐침들(도면에 도시 안됨)을 갖고 있는 프로브 카드(300)가 테스트 헤드(250)의 슬롯(도면에 도시 안됨)에 진공으로 장착되어 있다.

즉, 상기 테스트 헤드(250)에 진공을 인가할 수 있는 진공 부분(도면에 도시안됨)이 소정의 영역에 형성되어 있으며, 그 진공 부분이 슬롯에 형성되어 있는 진공흡착 부분과 직접 접촉되어 진공힘으로 테스트 헤드에 슬롯을 고정한다.

그리고, 테스트 헤드(250)에 진공 흡착되어 있는 슬롯에 프로브 카드가 기계적으로 체결되어 있어 결과적으로 웨이퍼와 직접 접촉될 프로브 카드가 테스트 헤드에 장착되는 것이다.

슬롯을 통하여 프로브 카드에 형성된 진공 접착면을 형성시켜 진공 힘으로 프로브 카드(300)를 고정한다.

그리고, 상기 테스트 헤드(250)를 웨이퍼(110) 상면에 위치하도록 지지하고, 다른 종류의 프로브 카드(300)를 탈착하기 위하여 테스트 헤드가 상하 이동 및 좌우 회전할 수 있도록 테스트 헤드 암(200)이 형성되어 있다.

상기 테스트 헤드 암(200)은 로봇 팔 또는 일반적인 이송 장치에서 사용되는 장치를 이용할 수 있으며, 자동 제어 시스템을 이용하여 모든 기능을 자동화 할 수 있다.

도 2는 슬롯(270)이 장착될 테스트 헤드(250) 부분으로 진공을 인가하여 슬롯(270) 및 프로브 카드(300)를 고정할 수 있는 진공 블록(310)이 형성되어 있고, 포고 핀이 노출될 수 있도록 포고 블록(320)이 형성되어 있고, 프로브 카드용 홀(도면에 도시 안됨)과 맞추어져 위치가 고정되는 가드 쇠(340)가 형성되어 있는 모양을 나타내고 있다.

본 발명에 의한 웨이퍼 테스트 장치의 작동 순서를 설명하면, 테스트하기 위한 프로브 카드를 진공으로 들어올리기 위하여 테스트 헤드 암이 수직으로 상승한 다음 회전하여 프로브 스테이션 측면에 위치한 프로브 카드 보관함 상면에 위치하도록 한다. 그 프로브 카드 보관함은 테스트할 웨이퍼의 프로브 카드들이 순차적으로 적층구조를 이루고 있고, 제어 장치와 연결되어 필요한 프로브 카드들을 프로브 헤드가 집어 올릴 수 있도록 소정의 위치에 이동시킬 수 있는 수단이 구비되어 있다.

그리고, 그 테스트 헤드 암의 수직 운동으로 준비된 프로브 카드의 상면으로 이동되고 하강 운동을 하여 진공으로 그 프로브 카드를 장착한다. 프로브 카드를 장착한 테스트 헤드는 상승하고 회전 운동하여 프로브 스테이션의 웨이퍼 척 상면에 위치하여 테스트를 진행할 수 있게 된다.

본 발명에 의한 프로브 카드의 자동 탈착용 테스트 헤드를 갖는 웨이퍼 테스트 장치는 프로브 카드를 테스트 할 웨이퍼 특성에 알맞은 것으로 자동으로 장착할 수 있어 테스트 장치의 자동화가 가능하고, 프로브 카드 교체 시간이 단축되어 생산성 향상의 이점(利點)이 있다.

Claims (3)

1. 공정이 완료된 웨이퍼의 전기적 테스트를 실시하기 위하여 웨이퍼들을 적재하는 카세트 부분과 테스트할 웨이퍼를 테스트 위치에 적재 및 고정하는 웨이퍼 척으로 이루어진 프로브 스테이션;

   상기 프로브 스테이션의 웨이퍼 척에 고정된 웨이퍼 상면에 직접 접촉되어 전기적인 신호를 인가하는 탐침들을 갖고 있는 프로브 카드;

   상기 프로브 카드를 고정하고 전기적인 신호를 인가하기 위하여 프로브 카드용 슬롯을 가지고 있는 테스트 헤드;

   상기 테스트 헤드를 웨이퍼 상면에 위치하도록 지지하고, 테스트 헤드의 프로브 카드를 탈착하기 위하여 그 테스트 헤드가 상하／↑좌우로 이동할 수 있도록 형성된 테스트 헤드 암;

   들을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 프로브 장치의 프로브 헤드.
2. 제 1항에 있어서, 상기 테스트 해드가 진공 흡착 수단을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 프로브 장치의 프로브 헤드.
3. 제 1항에 있어서, 상기 슬롯에 진공 흡착 면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프로브 장치의 프로브 헤드.