KR20060011792A - 웨이퍼 번인 테스트용 프로브카드의 항온장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 번인 테스트용 프로브카드의 항온장치에 관한 것으로, 제어프로그램이 기록된 플래시 메모리를 구비한 마이크로프로세서와, 프로브카드의 온도를 설정하기 위한 온도설정스위치와, 온도설정스위치를 통해 설정된 온도를 마이크로프로세서로 입력하기 위한 설정온도입력부와, 프로브카드의 온도를 감지하는 온도센서와, 온도센서에 의해 감지된 온도신호를 마이크로프로세서로 전송하는 온도신호입력부와, 온도신호를 설정온도입력부를 통해 마이크로프로세서로 미리 입력된 설정온도와 비교하여 온도차에 해당하는 전압을 변환한 후, 증폭하는 온도제어부와, 온도제어부로부터 인가된 전압을 큰 전류로 변환하기 위한 열전소자드라이버와, 프로브카드에 설치되며 열전소자드라이버를 통해 프로브카드를 설정온도입력부를 통해 미리 입력/설정된 온도로 유지시키기 위한 다수의 열전소자와, 온도센서에 의해 감지된 온도에 따라 마이크로프로세서의 작동신호를 인가받아 작동되는 솔레노이드에 의해 냉각장치를 구동시켜 프로브카드의 방열판에 연결된 한쌍의 피팅으로 냉각된 압축공기를 순환시킴에 따라 방열판을 냉각시키기 위한 냉각장치구동부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

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Description

웨이퍼 번인 테스트용 프로브카드의 항온장치{Temperature maintenance System of Probe Card for Wafer Burn-In Test}

도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 번인 테스트용 프로브카드의 항온장치를 나타내는 블록도,

도 2는 본 발명에 따른 열전소자를 구비한 프로브카드를 나타내는 분리사시도,

도 3은 도 2의 프로브카드를 결합한 상태를 나타내는 측면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 *

10: 마이크로프로세서 11: 플래시 메모리

21: 온도설정스위치 23: 설정온도입력부

31: 온도센서 33: 온도센서입력부

33a, 41a: 선형증폭기 33b: A/D변환기

41: 열전소자온도제어부 41b: D/A변환기

43: 열전소자드라이버 45: 열전소자

51: 냉각장치구동부 53: 솔레노이드

61: 디스플레이부 63: LCD표시창

100: 프로브카드 110: 스터프너

120: 방열판 130: 개스킷

140: 커버 150: 스크류

161, 162: 피팅

본 발명은 웨이퍼 번 인 테스트용 프로브카드의 냉각장치에 관한 것으로, 특히 프로브카드(probe card) 상측에 배치되는 스터프너(stiffener)에 열전소자를 부착하여 프로브카드의 온도를 유지하고, 프로브카드의 온도를 감지하여 열전소자의 방열판을 냉각함에 따라 웨이퍼 번 인(wafer burn-in) 테스트 시 고온의 웨이퍼 척(chuck)에 인접하게 위치하는 프로브카드의 휨 변형을 방지하여 프로브카드 하단에 설치된 다수의 검침바늘이 웨이퍼와의 접촉분포 및 접촉강도를 균일하게 하여 검침바늘에 의해 웨이퍼가 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 이로써, 웨이퍼 번 인 공정의 효과를 극대화할 수 있는 웨이퍼 번인 테스트용 프로브카드의 항온장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 공정의 하나로써 FAB OUT된 디바이스에 대하여 실사용 조건보다 열악한 환경(예를 들면, 고온 및 고전압)을 조성하여 이를 디바이스에 인가함으로써 웨이퍼 번 인(Wafer Burn-In) 공정상에 수율 향상은 물론 양, 불량의 한계선상에 있는 디바이스 중 양품에 대해서는 후 공정에서의 테스트를 생략 혹은 시간 단축하고 불량품에 대해서는 그 내용을 조기에 인증하여 후 공정에서의 불필 요한 작업을 제거시킴으로써 생산성의 향상과 제조원가를 절감시킬 수 있는 공정이다.

상기 웨이퍼 번인 공정은 종래의 패키지 번 인(Package Burn-In) 공정을 웨이퍼 단계에서 실현하는 웨이퍼 번 인 레벨공정의 도입을 목적으로 개발된 미래지향적 공정이다.

그런데, 이와 같은 종래의 웨이퍼 번 인 시스템에서는 프로브카드 상단에 스터프너(Stiffener)만을 장착하고 상온에서 냉각하는 방법을 사용 하였다. 그러나 시스템 기능의 향상과 원가절감의 목적으로 시스템별 테스트하는 측정 디바이스 파라미터 수가 늘어남으로써 프로브카드의 크기 및 검침바늘의 수가 늘어나는 경향이다.

그리고 웨이퍼를 올려놓는 척(Chuck)의 온도가 공정상의 특성상 약 130??에서 150??까지 가해지며 프로브카드와 척과의 간격이 10mm 미만이며 프로브카드의 검침바늘은 항상 접촉이 되어야만 테스트가 진행되므로, 상기 고온의 척에 의해 프로브카드에 휨 변형 발생하고 이로 인해 검침바늘의 일부는 웨이퍼를 향해 아래쪽으로 내려온다.

이로 인해 적당량만 웨이퍼에 접촉되어야 할 검침바늘이 일정치 않게 특정부위는 접촉이 되며 다른 부위는 접촉이 안 되는 부분이 발생하는 것은 물론, 웨이퍼의 휨 변형 의해 원위치보다 하방향으로 이동한 일부 검침바늘이 웨이퍼를 가압하게 되어 결국 웨이퍼가 손상되는 되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 프로브카드(probe card) 상측에 배치되는 스터프너(stiffener)에 열전소자를 부착하여 프로브카드의 온도를 유지하고, 프로브카드의 온도를 감지하여 열전소자의 방열판을 냉각함에 따라 웨이퍼 번 인(wafer burn-in) 테스트 시 고온의 웨이퍼 척(chuck)에 인접하게 위치하는 프로브카드의 휨 변형을 방지하여 프로브카드 하단에 설치된 다수의 검침바늘이 웨이퍼와의 접촉분포 및 접촉강도를 균일하게 하여 검침바늘에 의해 웨이퍼가 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 이로써, 웨이퍼 번 인 공정의 효과를 극대화할 수 있는 웨이퍼 번인 테스트용 프로브카드의 항온장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 제어프로그램이 기록된 플래시 메모리를 구비한 마이크로프로세서와, 프로브카드의 온도를 설정하기 위한 온도설정스위치와, 상기 온도설정스위치를 통해 설정된 온도를 입력받아 버퍼링하여 상기 마이크로프로세서로 입력하기 위한 설정온도입력부와, 상기 프로브카드에 부착되어 프로브카드의 온도를 감지하는 온도센서와, 상기 온도센서에 의해 감지된 아날로그 온도신호를 증폭시켜 디지털 신호로 변환한 뒤 상기 마이크로프로세서로 전송하는 온도신호입력부와, 상기 온도신호를 설정온도입력부를 통해 마이크로프로세서로 미리 입력된 설정온도와 비교하여 온도차에 해당하는 전압을 디지털에서 아날로그 신호로 변환하는 전압으로 변환한 후, 이 신호를 증폭하는 온도제어부와, 상기 온도제어부로부터 인가된 전압을 큰 전류로 변환하기 위한 열전소자드라이버와, 상기 프로브카드에 설치되며 열전소자드라이버를 통해 온도가 변화되어 상기 프로브카드를 설정온도입력부를 통해 미리 입력/설정된 온도로 유지시키기 위한 다수의 열전소자와, 온도센서에 의해 감지된 온도에 따라 마이크로프로세서의 작동신호를 인가받아 작동되는 솔레노이드에 의해 냉각장치를 구동시켜 프로브카드의 방열판에 연결된 한쌍의 피팅으로 냉각된 압축공기를 순환시킴에 따라 방열판을 냉각시키기 위한 냉각장치구동부로 구성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 번인 테스트용 프로브카드의 항온장치를 제공한다.

이 경우 상기 본 발명은, 상기 온도설정스위치에 의해 입력된 온도 및 온도센서입력부를 통해 입력된 온도를 표시하기 위한 디스플레이부를 더 포함한다.

또한, 상기 프로브카드는 프로브카드 상측에 다수의 열전소자가 배치되고 프로브카드의 온도를 감지하기 위한 온도세서가 배치되는 스터프너를 구비하고, 상기 다수의 열전소자 상측에는 상기 스터프너에 대응하는 직경으로 이루어진 방열판 및 상기 방열판 상측에는 개스킷에 의해 기밀이 유지됨과 동시에 방열판과의 사이에 소정의 공간부를 형성하는 커버를 구비하며; 상기 방열판과 커버 사이의 공간부는 상기 냉각부에 의해 제공되는 저온의 압축공기를 한쌍의 피팅을 통해 순환시켜 방열판을 냉각하는 것을 특징한다.

따라서, 본 발명에서는 척의 온도에 의해 발생하는 프로브카드의 온도 상승을 스터프너 내부의 열전소자를 통해, 원하는 온도로 유지할 수 있어, 고온에 노출된 프로브카드가 휘어지는 현상을 미연에 방지하여 프로브카드 하단에 설치되는 다수의 검침바늘이 웨이퍼와의 접촉분포 및 접촉강도를 균일하게 하여 검침바늘에 의 해 웨이퍼가 손상되는 것을 방지함에 따라 웨이퍼의 손상 없이 안전하게 테스트를 진행할 수 있어 전체적인 웨이퍼 번 인 공정의 효율을 극대화시킬 수 있다.

(실시예)

이하에 상기한 본 발명을 바람직한 실시예가 도시된 첨부도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.

첨부된 도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 번인 테스트용 프로브카드의 항온장치를 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 열전소자를 구비한 프로브카드를 나타내는 분리사시도이고, 도 3은 도 2의 프로브카드를 결합한 상태를 나타내는 측면도이다.

먼저, 본 발명에 따른 웨이퍼 번인 테스트용 프로브카드의 항온장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 제어프로그램이 기록된 플래시 메모리(11)를 구비한 마이크로프로세서(10)를 구비하고 있다.

또한, 프로브카드(100)의 온도를 사전에 사용자에 의해 임의대로 설정하기 위해 마이크로프로세서(10)의 입력단에 접속된 온도설정스위치(21)는 예를 들면, 로터리 디지트방식으로 이루어진다.

더욱이, 상기 마이크로프로세서(10)는 일측에 온도설정스위치(21)를 통해 사용자에 의해 설정된 온도 즉, 로터리 디지트 스위치의 이진화 십진법으로 되어 있는 입력을 받아 버퍼링한 후, 마이크로프로세서로 입력하기 위한 설정온도입력부(23)와 연결되어 있다.

한편, 도 2와 같이 상기 프로브카드(100)의 상측에 접촉한 상태로 배치된 스 터프너(stiffener)(110)에 부착된 온도센서(31)는 검침 시 웨이퍼(도시하지 않음)를 파지하기 위한 척(도시하지 않음)과 인접하게 위치하는 프로브카드(100)의 온도를 감지한다.

또한, 상기 온도센서(31) 및 마이크로프로세서(10) 사이에 연결된 온도센서입력부(33)는 온도센서(31)에 의해 감지된 프로브카드(100)의 온도에 대응하는 저항 값의 변화를 선형증폭기(33a)를 통해 일정한 전압으로 변환한 후, 12bit 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D변환기(33b)를 통해 마이크로프로세서가(10) 인식할 수 있는 디지털 신호로 변환하여, 상기 마이크로프로세서(10)로 전송한다.

아울러, 상기 마이크로프로세서(10)의 출력단에 접속된 열전소자온도제어부(41)는 12bit 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A변환기(41a)를 통해 스터프너(110)에 설치되어 있는 온도센서(31)에 의해 감지된 온도를 확인하여, 전압으로 변환한 후, 선형증폭기(41a)를 통해 증폭한 후, 이를 열전소자 드라이버(43)로 공급한다.

또한, 상기 열전소자드라이버(43)는 상기 열전소자온도제어부(41)에 접속되어 열전소자온도제어부(41)로부터 인가된 전압을 큰 전류로 변환하는 역할을 한다.

상기 열전소자드라이버(43)에 접속됨과 동시에 도 2와 같이 프로브카드(100)에 설치된 다수의 열전소자(45)는 상기 열전소자드라이버(43)를 통해 온도가 변화되며, 이에 따라 사용자에 의해 상기 설정온도입력부(23)를 통해 미리 입력/설정된 온도로 프로브카드(100)를 유지시킴에 따라, 웨이퍼 검침 시 고온의 척에 인접하게 위치하는 프로브카드(100)의 온도를 저하시킴에 따라 프로브카드(100)가 열에 의해 발생할 수 있는 휨 현상을 근본적으로 차단시킬 수 있다.

한편, 상기 마이크로프로세서(10)에 연결된 냉각장치구동부(51)는 상기 온도센서(31)에 의해 감지된 온도에 따라 마이크로프로세서(10)의 작동신호를 인가받아 작동되는 솔레노이드(53)에 의해 프로브카드(100)의 방열판(120)에 연결된 한쌍의 피팅(161, 162)을 통해 냉각된 압축공기를 순환시켜 상기 방열판(120)을 냉각시키기 위한 릴레이 드라이브(51a)를 구비하고 있다.

더욱이, 상기 마이크로프로세서(10)에 연결된 디스플레이부(61)는 LCD표시창(53)을 통해 상기 온도설정스위치(21)에 의해 입력된 온도 및 설정온도입력부(23)를 통해 입력된 온도를 사용자에게 알려주는 역할을 한다.

한편 도 2 및 도 3을 참조하여, 프로브카드(100)에 설치된 다수의 열전소자(45)의 결합구조를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 원판의 프로브카드(100)의 상측에는 스터프너(110)가 결합되고, 상기 스터프너(110)에는 상술한 바와 같이 프로브카드(100)의 온도를 감지하기 위한 온도센서(31) 예를 들면, RTD 센서가 배치된다.

또한, 상기 스터프너(110)의 상측에는 다수의 열전소자(45)가 원주방향으로 대략 동일한 각도로 배치되는데, 여기서 열전소자는 열과 전기가 서로 변환되는 현상을 이용한 소자로서, 전기저항의 온도변화를 이용한 소자(thermistor), 온도차에 의해 기전력이 발생하는 현상(제베크효과)을 이용한 소자, 전류에 따라 열의 흡수 또는 발생이 생기는 현상(Pelletier Effect: 펠티에효과)을 이용한 소자(펠티에소자) 등이 있다.

본 발명에서는, 열전소자로써, 펠티에소자를 사용하고 있으며, 이러한 펠티에소자는 열전반도체 N, P 타입에 직류전류를 가해주면 음극(Negative)으로 대전된 금속/반도체 접점에서는 주위로부터 열에너지를 흡수한 전자가 열전 반도체 내부로 이동하여 냉각현상이 일어나며 양극(Positive)으로 대전된 접점에서는 전자의 열에너지 방출에 의해서 발열이 일어나는 펠티에효과를 이용하는 방식이다.

한편, 상기 다수의 열전소자(45) 상측에는 상기 스터프너(110)에 대응하는 직경으로 이루어진 방열판(120)과 상기 방열판(120) 상측에는 개스킷(130)에 의해 기밀이 유지됨과 동시에 도 3과 같이 방열판(120)과의 사이에 소정의 공간부(S)를 형성하는 커버(140)가 다수의 스크류(150)에 의해 방열판(120)에 결합되어 있다.

이 경우, 상기 공간부(S)에는 상기 냉각장치구동부(51)에 의해 작동하는 통상의 냉각장치(도시하지 않음)를 통해 제공되는 저온의 압축공기가 한쌍의 피팅(161, 162)을 통해 순환됨에 따라 방열판(120)을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 웨이퍼 번 인 테스트를 실시 전에 온도설정스위치(21)를 통해 미리 설정온도를 세팅하면, 세팅된 이진화 십진법으로 되어 있는 온도신호는 상기 설정온도입력부(23)를 통해 마이크로프로세서(10)에 입력되며, 이때, 상기 설정온도입력부(23)는 마이크로프로세서(10)가 인식할 수 있도록 상기 온도신호를 이진수로 변환한다.

그 후, 웨이퍼 번 인 테스트를 실시하게 되며, 실시 중에 스터프너(110)에 배치된 온도센서(31)는 미리 설정된 시각만큼 프로브카드(100)와 접촉된 스터프너 (110)의 온도를 감지하며, 이 감지된 온도신호는 온도센서입력부(33)는 온도에 따른 저항 값의 변화를 선형증폭기(33a)를 통해 일정한 전압으로 변환한 후, 12bit 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D변환기(33b)를 통해 마이크로프로세서(10)가 인식할 수 있는 디지털 신호로 변환하여 감지된 온도신호를 마이크로프로세서(10)로 입력한다.

이때, 디스플레이부(61)는 상기 마이크로프로세서(10)로부터 전송된 설정온도 신호 및 감지온도 신호를 각각 LCD표시창(63)으로 디스플레이 하며, 이에 따라 사용자는 현재 설정된 온도 및 프로브카드 온도를 일목요연하게 파악할 수 있다.

한편, 마이크로프로세서(10)는 플래시 메모리(11)에 미리 설정된 제어프로그램을 통해 온도센서(31)에 의해 감지된 온도가 설정온도보다 높거나 또는 낮으면 열전소자온도제어부(41)로 열전소자(45)를 제어하기 위한 12bit의 디지털 신호를 전송한다.

상기 열전소자온도제어부(41)는 상기 12bit의 제어신호를 D/A변환기(41b)를 통해 전압으로 변환하고, 이를 선형증폭기(41a)를 통해 증폭한 후, 열전소자드라이버(43)로 전송한다.

이에 따라 열전소자드라이버(43)는 상기 열전소자온도제어부(41)로부터 전송된 전압을 큰 전류로 변환하여 다수의 열전소자(45)에 공급함에 따라 열전소자(45)의 온도를 변화시킨다. 이로써, 프로브카드의 온도를 항상 균일하게 유지할 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명에서는 척의 온도에 의해 발생하는 프로브카드의 온도 상승을 스터프너 내부의 열전소자를 통해, 원하는 온도로 유지할 수 있어, 고온에 노출된 프로브카드가 휘어지는 현상을 미연에 방지하여 프로브카드 하단에 설치되는 다수의 검침바늘이 웨이퍼와의 접촉분포 및 접촉강도를 균일하게 하여 검침바늘에 의해 웨이퍼가 손상되는 것을 방지함에 따라 웨이퍼의 손상 없이 안전하게 테스트를 진행할 수 있어 전체적인 웨이퍼 번 인 공정의 효율을 극대화시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 제어프로그램이 기록된 플래시 메모리를 구비한 마이크로프로세서와,

   프로브카드의 온도를 설정하기 위한 온도설정스위치와,

   상기 온도설정스위치를 통해 설정된 온도를 입력받아 버퍼링하여 상기 마이크로프로세서로 입력하기 위한 설정온도입력부와,

   상기 프로브카드에 부착되어 프로브카드의 온도를 감지하는 온도센서와,

   상기 온도센서에 의해 감지된 아날로그 온도신호를 증폭시켜 디지털 신호로 변환한 뒤 상기 마이크로프로세서로 전송하는 온도신호입력부와,

   상기 온도신호를 설정온도입력부를 통해 마이크로프로세서로 미리 입력된 설정온도와 비교하여 온도차에 해당하는 전압을 디지털에서 아날로그 신호로 변환하는 전압으로 변환한 후, 이 신호를 증폭하는 열전소자온도제어부와,

   상기 열전소자온도제어부로부터 인가된 전압을 큰 전류로 변환하기 위한 열전소자드라이버와,

   상기 프로브카드에 설치되며 열전소자드라이버를 통해 온도가 변화되어 상기 프로브카드를 설정온도입력부를 통해 미리 입력/설정된 온도로 유지시키기 위한 다수의 열전소자와,

   상기 온도센서에 의해 감지된 온도에 따라 마이크로프로세서의 작동신호를 인가받아 작동되는 솔레노이드에 의해 냉각장치를 구동시켜 프로브카드의 방열판에 연결된 한쌍의 피팅으로 냉각된 압축공기를 순환시킴에 따라 방열판을 냉각시키기 위한 냉각장치구동부로 구성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 번인 테스트용 프로브카드의 항온장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 온도설정스위치에 의해 입력된 온도 및 온도센서입력부 통해 입력된 온도를 표시하기 위한 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 번인 테스트용 프로브카드의 항온장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 프로브카드는 프로브카드 상측에 다수의 열전소자가 배치되고 프로브카드의 온도를 감지하기 위한 온도센서가 배치되는 스터프너를 구비하고, 상기 다수의 열전소자 상측에는 상기 스터프너에 대응하는 직경으로 이루어진 방열판 및 상기 방열판 상측에는 개스킷에 의해 기밀이 유지됨과 동시에 방열판과의 사이에 소정의 공간부를 형성하는 커버를 구비하며;

   상기 방열판과 커버 사이의 공간부는 상기 냉각장치구동부에 의해 작동하는 냉각장치를 통해 제공되는 저온의 압축공기를 한쌍의 피팅을 통해 순환시켜 방열판을 냉각하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 번인 테스트용 프로브카드의 항온장치.

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