KR20100006726A - 반도체 소자용 프로브 장치 - Google Patents

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KR20100006726A
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박승호
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(주)포인트엔지니어링
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Abstract

본 발명은 일정 이상의 강도를 갖으면서 밀도가 금속에 비하여 상대적으로 낮으며 열 변형이 적은 고밀도 목재를 사용하여 프로브 카드의 평탄도와 탐침의 정렬 균일도가 우수한 반도체 소자용 프로브 장치에 관한 것이다.
본 발명의 프로브 장치는 인쇄회로기판과 상기 인쇄회로기판의 하부에 결합되는 다수의 탐침을 구비하는 프로브 카드와, 상기 인쇄회로기판의 하부에서 상기 탐침들을 고정하는 탐침판과, 중앙에 상기 탐침판을 수용하는 홀을 구비하며, 상기 인쇄회로기판의 하면에 장착되어 상기 인쇄회로기판을 지지하는 하부 보강판을 포함하며, 상기 하부 보강판은 밀도와 열팽창 계수가 알루미늄 금속보다 낮으며, 인장 강도가 상기 알루미늄 금속보다 큰 고밀도 목재로 형성되는 것을 특징으로 한다.
프로브 장치, 프로브 카드 기구물, 고밀도 목재

Description

반도체 소자용 프로브 장치{device for proving semiconductor device}
본 발명은 반도체 소자의 전기적 특성을 검사하는 반도체 소자 프로브 장치에 관한 것이다.
반도체공정은 웨이퍼 상에 집적회로를 형성하는 전공정과 형성된 회로를 칩(Chip)단위로 나누어 패키징(packaging)하는 단계인 후 공정으로 나눌 수 있다. 공정이 진행되는 중에 보통은 두 번의 테스트를 하는데, 첫 번째는 전 공정 후에 웨이퍼 상에 형성된 회로의 전기적 특성을 검사하는 EDS(Electrical Die Sorting)테스트이고, 두 번째는 후 공정 후 완성된 반도체 칩의 불량 여부를 판단하는 테스트이다. 각 테스트는 측정항목에 따라 모든 회로를 전수검사 하는 경우도 있고, 몇 개의 회로를 선택적으로 검사하여 전체특성을 판단하는 경우도 있다.
여기서 EDS테스트는 반도체에 존재하는 수천, 수만 개 회로의 누설전류 (leakage current), 커패시턴스(Capacitance) 등을 검사하고 기본적으로 회로가 잘 연결되어 있는지 확인하는 과정을 거치는데, 후 공정 이전에 반도체 칩의 불량 여부를 판단함으로써 시간과 원가를 절감할 수 있어 중요시되고 있다. EDS테스트를 진행하기 위해서는 검사장비와 웨이퍼 칩 상의 패드(pad)를 전기적으로 연결해주는 프로브 카드가 필수적이다.
반도체 기술이 발전하여 생산성 향상과 원가 절감을 위해서 보다 많은 수의 칩이 단일 웨이퍼 상에 구현되면서 프로브 카드의 기술향상도 요구되고 있다. 즉, 프로브카드는 탐침(probe tip)의 개수가 많아지고, 탐침 사이의 간격도 좁아지고 있다. 동시에 탐침의 평탄도(planarity)와 정렬(Alignment)의 요구 규정이 수 마이크로 단위로 작아졌다. 보통 플래시 메모리(Flash Memory)소자를 테스트하기 위한 프로브 카드의 탐침 개수는 만개 이하로 적고, DRAM의 경우 적게는 만개에서 많게는 3만개 이상의 탐침이 필요하다. 또한 웨이퍼의 크기도 100mm안팎에서 300mm까지 커지면서 탐침 사이의 평탄도를 수 마이크로 수준으로 맞추는 것이 화두로 떠오르고 있다.
이 같은 평탄특성을 결정짓는 요인은 기본적인 구조부터, 조립 방식 등 여러 가지가 있다. 특히 프로브 장치를 구성하는 기구적인 구조물은 변형 없이, 프로브 카드 전체의 변형을 막아주는 역할을 해야 하는데 그렇지 못하면 프로브 카드 전체의 균형이 틀어지고 올바른 접촉이 되지 않아 EDS테스트의 신뢰성이 떨어진다.
한편, EDS테스트에서는 반도체 웨이퍼의 신뢰성 검사도 진행이 되는데 이는 제품이 출하되어 장기간 사용했을 시 그 성능을 지속적으로 유지할 수 있는지 확인하는 작업으로 고온 등의 가혹조건에서 수행하게 된다. 이때 80℃~110℃ 가량의 고온 척(Chuck) 상에 반도체 웨이퍼를 올려놓고 테스트하는데, 웨이퍼 자체의 온도가 상승하게 되고 프로브 카드는 탐침을 통해 전도 열을 받게 된다. 때문에 열팽창문제가 앞서 언급한 프로브 카드의 평탄특성을 나쁘게 하는 원인 중 하나가 될 수 있 다.
다시 말해, 프로브 장치에서 프로브 카드를 지지하는 기구적인 구조물은 일반적으로 알루미늄이나 스테인레스 스틸로 형성되는데 각기 다른 열팽창 계수를 갖게 되며 열팽창 계수가 크게 되어 다른 열변형을 보이게 되고 전체의 평탄도가 변형되는 원인을 제공하게 된다. 또한, 프로브 장치의 기구적 구조물인 보강판이 열에 의해 변형될 뿐만 아니라 프로브 카드의 무게를 지탱해주지 못하고 미세하게 변형되어 평탄도가 틀어지는 문제가 발생하였다. 이러한 문제로 많은 미세 탐침으로 이루어진 프로브 카드의 정렬 균일도를 떨어뜨리게 되면서 미세패턴 웨이퍼의 검사를 어렵게 하는 문제가 있다.
본 발명은 일정 이상의 강도를 갖으면서 밀도가 금속에 비하여 상대적으로 낮으며 열 변형이 적은 고밀도 목재를 사용하여 프로브 카드의 평탄도와 탐침의 정렬 균일도가 우수한 반도체 소자용 프로브 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 프로부 장치는 인쇄회로기판과 상기 인쇄회로기판의 하부에 결합되는 다수의 탐침을 구비하는 프로브 카드와 상기 인쇄회로기판의 하부에서 상기 탐침들을 고정하는 탐침판과 중앙에 상기 탐침판을 수용하는 탐침판 수용홀을 구비하며, 상기 인쇄회로기판의 하면에 장 착되어 상기 인쇄회로기판을 지지하는 하부 보강판을 포함하며, 상기 하부 보강판은 밀도와 열팽창 계수가 알루미늄 금속보다 낮으며, 인장강도가 상기 알루미늄 금속보다 큰 고밀도 목재로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 프로브 장치는 판상으로 형성되어 상기 인쇄회로기판이 장착되는 테스트 헤드와의 사이에 장착되어 상기 인쇄회로기판을 고정하여 지지하는 상부 보강판을 더 포함하며, 상기 상부 보강판은 상기 고밀도 목재로 형성될 수 있다. 또한, 상기 프로브 장치는 상기 하부 보강판의 하부에서 상기 탐침판을 고정하는 가이드 홀더를 더 포함하며, 상기 가이드 홀더는 상기 고밀도 목재로 형성될 수 있다.
또한, 상기 고밀도 목재는 펄프 섬유질을 크래프 적층하고 수지를 고온 고압에서 합침시켜 경화시킨 것일 수 있다. 이때, 상기 고밀도 목재는 밀도가 1.40g/㎥보다 크며, 열팽창 계수가 18x10-6/℃보다 작으며, 인장강도가 60kg/㎟보다 클 수 있다. 또한, 상기 고밀도 목재는 열전도율이 0.3 W/mk보다 작을 수 있다. 또한, 상기 고밀도 목재는 모스경도가 6.0보다 클 수 있다. 또한, 상기 고밀도 목재는 함수율이 1%보다 작을 수 있다.
또한, 상기 하부 보강판은 인쇄회로기판 또는 탐침판 또는 가이드 홀더와 접촉되지 않은 영역을 포함하는 표면에 테프론 코팅층 또는 세라믹 코팅층이 형성될 수 있다. 또한, 상기 가이드 홀더는 인쇄회로기판 또는 탐침판 또는 하부 보강판과 접촉되지 않은 영역을 포함하는 표면에 테프론 코팅층 또는 세라믹 코팅층이 형성 될 수 있다.
본 발명에 따른 프로브 장치는 프로브 카드를 지지하는 하부 보강판이 고밀도 목재로 형성되어 반도체 웨이퍼의 프로빙 테스트 과정에서 프로브 카드가 변형되는 것을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 프로브 장치는 상부 보강판 및 가이드 홀더도 함께 고밀도 목재로 형성되어 반도체 웨이퍼의 프로빙 테스트 과정에서 프로브 카드가 변형되는 것을 추가적으로 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 프로브 장치는 테스트 과정에서 프로브 카드의 평탄도와 탐침의 정렬 균일도를 유지하게 되어 테스트의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자 용 프로브 장치에 대하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자용 프로브 장치의 개략적인 단면도를 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자용 프로브 장치는, 도 1을 참조하면, 프로브 카드(10)와 탐침판(20) 및 하부 보강판(30)을 포함하여 형성된다. 또한, 상 기 프로브 장치는 상부 보강판(40)과 가이드 홀더(50)를 더 포함하여 형성될 수 있다.
한편, 도 1에서 미설명 부호인 2는 반도체 웨이퍼이며, 3은 반도체 웨이퍼의 웨이퍼 패드이며, 5는 반도체 웨이퍼가 안착되는 척(chuck)이다.
상기 프로브 장치는 테스터 장비(도면에 도시하지 않음)의 헤드 플레이트(도면에 도시하지 않음)에 장착되어 테스터 장비와 테스트 신호를 송수신하며 반도체 소자의 전기적인 검사인 EDS 테스트를 진행하게 된다.
상기 프로브 장치는 프로브 카드(10)를 지지하는 하부 보강판(30)과 상부 보강판(40) 및 가이드 홀더(50)가 고밀도 목재로 형성되어 반도체 웨이퍼(2)의 프로빙 테스트 과정에서 프로브 카드(10)가 변형되는 것을 최소화하게 된다. 따라서, 상기 프로브 장치는 테스트 과정에서 프로브 카드(10)의 평탄도와 탐침의 정렬 균일도를 유지하게 되어 테스트의 신뢰성을 향상시키게 된다.
여기서 "고밀도 목재"란 0.8g/㎥의 밀도를 갖는 일반 목재 또는 합판과 달리 밀도가 1.40g/㎥보다 크며, 바람직하게는 1.43g/㎥ 또는 그 이상의 값을 갖는 목재를 의미한다. 또한, 상기 고밀도 목재는 밀도와 열팽창 계수가 알루미늄 금속보다 낮으며, 인장강도가 알루미늄 금속보다 큰 특성을 갖게 된다. 따라서, 상기 고밀도 목재는 이하에서 설명하는 바와 같이 높은 기계적 물성과 낮은 흡수율을 갖게 되므로 프로브 장치의 기구적 기구물로 사용할 수 있게 된다.
상기 프로브 카드(10)는 인쇄회로기판(12)과, 인쇄회로기판(12)의 하면에 부 착되는 탐침(14)을 포함하여 형성된다. 상기 프로브 카드(10)는 테스터 장비와 테스트 신호를 송수신하게 되며, 한편으로는 반도체 소자의 단자와 테스트 신호를 송수신하게 된다.
상기 인쇄회로기판(12)은 판상으로 형성되며 테스터 장비의 헤드 플레이트에 지지되며 테스터 장비와 테스트 신호를 송수신하게 된다. 상기 인쇄회로기판(12)은 장착되는 테스터 장비에 따라 다양한 크기로 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다.
상기 탐침(14)은 텅스텐과 같은 금속으로 형성되어 인쇄회로기판(12)의 하면에 부착되며, 하부 보강판(30)과 탐침판(20)을 관통하여 탐침판(20)의 하부로 노출된다. 상기 탐침(14)는 반도체 웨이퍼(2)의 웨이퍼 패드(3)와 접촉하게 된다. 상기 탐침(14)은 반도체 웨이퍼와 테스트 신호를 송수신하게 된다. 상기 탐침(14)은 테스터 장비에 따라 다양한 굵기와 높이로 형성될 수 있음은 물론이다.
상기 탐침판(20)은 평판 형상으로 형성되며, 세라믹 재질과 같이 강성이 있으며 전기적으로 절연성이 있는 재질로 형성된다. 상기 탐침판(20)은 하부 방향으로 관통되어 형성되는 관통홀(22)을 구비하며, 관통홀(22)로 관통하는 탐침(14)을 지지하여 고정하게 된다. 즉, 상기 탐침판(20)은 인쇄회로기판의 하부에 설치되며 인쇄회로기판의 하면에 부착되어 있는 탐침(14)을 지지하게 된다. 상기 탐침판(20)은, 인쇄회로기판(12)에 부착되는 탐침의 배열 구조에 따라 평판 형상뿐만 아니라 평판의 링 형상 외에 다양한 형상으로 형상될 수 있다.
상기 하부 보강판(30)은 소정의 두께를 갖는 평판 형상으로 형성되며, 중앙 영역에 탐침판 수용홀(32)이 형성된다. 또한, 상기 하부 보강판(30)은 표면에 표면 코팅층을 더 포함하여 형성될 수 있다.
상기 하부 보강판(30)은 인쇄회로기판(12)의 하면에 결합되어 인쇄회로기판(12)을 지지하게 된다. 상기 인쇄회로기판(12)은 테스트 도중에 전달되는 열에 의하여 변형이 유발될 수 있으므로, 하부 보강판(30)에 의하여 지지되는 것이 필요하게 된다.
상기 하부 보강판(30)의 탐침판 수용홀(32)은 인쇄회로기판(12)의 하부에 부착되는 탐침(14)이 하부 방향으로 관통되도록 한다. 따라서, 상기 탐침판 수용홀(32)은 인쇄회로기판(12)의 하면에 부착되는 탐침판(20)의 형상에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
상기 하부 보강판(30)은 바람직하게는 고밀도 목재로 이루어진다. 상기 하부 보강판(30)은 테스트 과정에서 전달되는 열에 의하여 열팽창이 적게 되며, 처짐 현상이 최소화되어, 테스트 과정에서 인쇄회로기판을 균일하게 지지하여 인쇄회로기판의 평탄도를 유지하게 된다.
상기 고밀도 목재는 펄프 섬유질을 크래프 적층하고 수지를 고온 고압에서 합침시킨 후에 경화시켜 제조된 합판을 의미한다. 상기 고밀도 목재는 밀도가 1.40g/㎥보다 크며, 바람직하게는 1.43g/㎥ 또는 그 이상의 값을 갖는다. 일반적으로 프로브 장치에 사용되는 알루미늄 또는 그 합금은 밀도가 1.43g/㎥이며, 스테인레스 스틸은 7.9g/㎥정도이다. 상기 고밀도 목재는 밀도가 상대적으로 낮게 되며, 하부 보강판(30)으로 형성되는 경우에 상대적으로 가볍게 된다. 예를 들면, 상기 하부 보강판(30)은 직경 400mm, 두께 10mm의 판상으로 형성되는 경우에, 1.8kg이나, 알루미늄이 3.5kg, 스테인레스 스틸이 9.9kg정도 된다. 따라서, 상기 하부 보강판(30)은 무게가 상대적으로 작게 되어 자중에 의한 처짐 현상이 최소화되며, 작업자의 작업성이 향상된다.
또한, 상기 고밀도 목재는 열팽창 계수가 18x10-6/℃보다 작으며, 인장강도가 60kg/㎟보다 크게 된다. 현재 프로브 장치에 사용되는 알루미늄 또는 그 합금은 열팽창 계수가 24x10-6/℃이며, 인장강도가 25kg/㎟정도이다. 또한, 스테인레스 스틸은 열팽창 계수가 18x10-6/℃이지만, 인장강도는 50kg/㎟정도이다. 따라서, 상기 고밀도 목재는 열팽창 계수는 작으면서 인장강도는 상대적으로 크게 된다.
또한, 상기 고밀도 목재는 열전도율이 0.3 W/mk보다 작게 형성된다. 따라서, 상기 고밀도 목재로 형성되는 하부 보강판(30)은 테스터 장치에서 발생되는 열이 인쇄회로기판으로 전달되는 것을 효과적으로 방지하게 된다. 현재 일반적인 프로브 장치는 테스트 과정에서 발생되는 열이 인쇄회로기판으로 전달되는 것을 최소화하기 위하여 별도의 단열판을 사용하고 있다. 그러나, 상기 고밀도 목재로 형성되는 하부 보강판(30)은 열전도율이 상대적으로 작게 되므로 별도의 단열판을 구비할 필요가 없게 된다.
또한, 상기 고밀도 목재는 표면의 모스경도가 6.0보다 크게 형성된다. 따라서, 상기 고밀도 목재는 기계적 가공이 가능하게 된다. 따라서, 상기 고밀도 목재 로 형성되는 하부 보강판(30)은 다양한 홀과 단차를 갖도록 정밀한 기계가공이 가능하게 된다. 상기 고밀도 목재는 표면 경도가 낮게 되면 정밀한 기계가공이 어렵게 된다.
또한, 상기 고밀도 목재는 함수율이 1%보다 작게 형성된다. 따라서, 상기 고밀도 목재로 형성되는 하부 보강판(30)은 수분의 흡수가 최소화되어 수분의 흡수에 따른 변형이 최소화된다. 상기 고밀도 목재는 함수율이 크게 되면 수분의 흡수에 따라 변형되면서 인쇄회로기판의 변형을 유발하게 된다.
상기 표면 코팅층은 테프론 코팅층 또는 세라믹 코팅층으로 형성될 수 있다. 상기 표면 코팅층은 하부 보강판(30)의 표면에 코팅되어 고밀도 목재로 이루어진 하부 보강판(30)의 내부로 수분이 흡수되는 것을 방지하게 된다.
상기 테프론 코팅층은 도료화된 불소 수지가 하부 보강판에 분사되고 소정의 온도에서 가열 소성되어 비활성층인 코팅층으로 형성된다. 상기 세라믹 코팅층은 세라믹 분말의 용사 방식 즉, 분말 또는 선형 재료를 고온 열원으로 용융시켜 기재에 분사시키는 방식에 의하여 형성된다. 이때, 상기 하부 보강판은 테프론 코팅층 또는 세라믹 코팅층과의 밀착력을 향상시키기 위하여 적정안 조도를 갖도록 형성될 수 있다.
상기 표면 코팅층은 두께의 조절이 자유롭고 하부 보강판의 내구성, 내화학성, 내열성, 내오염성을 향상시키게 된다.
상기 표면 코팅층은 바람직하게는 하부 보강판(30)의 표면 중에서 인쇄회로 기판(12) 또는 탐침판(20) 또는 가이드 홀더(50)와 접촉되지 않은 영역의 표면에 형성될 수 있다. 특히 상기 표면 코팅층이 세라믹 코팅층이 형성되는 경우에 다른 탐침판(20) 또는 가이드 홀더(50)와 접촉되는 영역은 조립 과정에서 파손되어 오염 물질을 발생시킬 가능성이 있게 된다.
상기 상부 보강판(40)은 판상으로 형성되어 프로브 카드(10)가 장착되는 테스트 헤드와의 사이에 장착되어 프로브 카드(10)을 고정하여 지지하게 된다.
상기 상부 보강판(40)은 바람직하게는 하부 보강판(30)과 동일한 재질인 고밀도 목재로 형성된다. 따라서, 상기 상부 보강판(40)은 테스트 과정에서 인쇄회로기판(12)을 균일하게 지지하여 인쇄회로기판(12)의 평탄도를 유지하게 된다.
상기 상부 보강판(40)은 하부 보강판(30)과 같이 표면에 테프론 코팅층 또는 세라믹 코팅층으로 형성되는 표면 코팅층이 형성될 수 있다. 상기 표면 코팅층은 상부 보강판(40)의 표면 중에서 인쇄회로기판(12)과 접촉되지 않은 영역을 포함하는 표면에 형성될 수 있다.
상기 가이드 홀더(50)는 판상으로 형성되며, 바람직하게는 하부 보강판(30)과 동일한 재질인 고밀도 목재로 형성된다. 상기 가이드 홀더(50)는 중앙영역에 탐침판(20)을 수용하는 탐침판 고정홀(52)이 형성된다. 상기 가이드 홀더(50)는 탐침판 고정홀(52)을 통하여 탐침판(20)과 결합되면서 탐침판(20)을 하부 보강판(30)과 인쇄회로기판에 고정하여 지지하게 된다. 상기 탐침판 고정홀(52)은 보다 견고하게 탐침판(20)을 고정하기 위한 단차가 형성될 수 있다.
상기 가이드 홀더(50)는 고밀도 목재로 형성됨으로써 테스트 과정에서 전달되는 열에 의한 열팽창이나 처짐 현상이 최소화된다. 따라서, 상기 가이드 홀더(50)는 탐침판(20)을 보다 효율적으로 지지하게 되며, 탐침의 정렬 균일도를 유지하게 된다.
상기 가이드 홀더(50)는 하부 보강판(30)과 같이 표면에 테프론 코팅층 또는 세라믹 코팅층으로 형성되는 표면 코팅층이 형성될 수 있다. 상기 표면 코팅층은 가이드 홀더(50)의 표면 중에서 인쇄회로기판(12) 또는 탐침판(20) 또는 하부 보강판(30)과 접촉되지 않은 영역을 포함하는 표면에 형성될 수 있다.
일반적으로, 상기 프로브 장치는 테스트의 진행을 위하여 테스트 신호를 송수신하는 프로브 카드(10)와 프로브 카드(10)를 지지하는 프로브 카드 기구물로 형성된다. 여기서 프로브 카드 기구물은 상기에서 설명한 프로브 장치를 구성하는 하부 보강판(30), 상부 보강판(40), 가이드 홀더(50)와 같은 구조물을 의미한다. 상기 프로브 카드 기구물은 프로브 장치의 구성에 따라 다양한 종류로 형성될 수 있으며, 그 형상도 다양할 수 있다.
한편, 상기 프로브 카드 기구물은 상기에서 설명한 바와 같이 테스트가 진행되는 동안에 전달되는 열에 의하여 열팽창되거나, 자중에 의하여 처짐 현상이 발생하게 되면 프로브 카드(10)의 평탄도와 탐침의 정렬 균일도에 영향을 주게 된다.
상기 고밀도 목재는 밀도가 1.40g/㎥보다 높으며 바람직하게는 1.43g/㎥이며, 일반목재의 1.2g/㎥보다 높게 형성된다. 따라서, 상기 고밀도 목재는 일반적으 로 프로브 카드 기구물로 사용되는 알루미늄 또는 스테인레스 스틸에 비하여 밀도가 낮게 된다. 또한, 상기 고밀도 목재는 함수율이 1%미만으로 일반 목재의 2%보다 낮게 형성된다.
종래의 금속으로 형성되는 프로브 카드 기구물은 상기에서 설명한 바와 같이 열팽창에 따른 열변형과 자중에 의한 처짐 현상이 발생되어 프로브 카드(10)의 평탄도와 탐침의 정렬 균일도에 영향을 주는 문제가 있었다.
그러나, 상기 고밀도 목재는 열팽창 계수가 낮으면서도 인장강도가 높게 된다. 상기 고밀도 목재로 형성되는 프로브 카드 기구물로 상대적으로 열변형이 적으면서 표면 경도 및 강도가 높게 되어 프로브 카드(10)를 효율적으로 지지하게 된다. 따라서, 상기 고밀도 목재는 다양한 프로브 카드 기구물에 사용될 수 있다.
다음은 본 발명의 실시예에 따른 고밀도 목재로 형성된 프로브 장치의 온도에 따른 변형 정도를 측정하여 신뢰성을 평가한 결과를 설명한다.
상기 프로브 장치는 상기에서 설명한 바와 같이 평가하고자 하는 웨이퍼에 고온을 가하여 테스트 함으로써 웨이퍼가 차후에 반도체로 구동할 때의 수명과 신뢰성을 판단할 수 있는 평가에 사용된다. 상기 프로브 장치는 그 구조가 다양하나 여기서는 도 1에 도시된 구조 즉, 인쇄회로 기판에 프로브팁을 구성하고, 상부 보강판과 하부 보강판 및 가이드 홀더로 고정하는 구조로 이루어졌다. 또한, 상기 프로브 장치는 대면적(300mm)의 웨이퍼를 평가할 수 있는 크기로 제작되었다.
본 평가에서는 프로브 장치는 프로브 카드 기구물을 고밀도 목재와 알루미늄 으로 각각 제작하여 프로버(Prober)장비에 장착하여 온도에 따른 평탄도를 평가하였다. 또한, 본 평가에서는 프로브 장치를 80℃, 100℃, 120℃의 평가 온도에서 각각 10분간 유지하여 열을 가한 후에 측정하여 온도에 따른 평탄도를 평가하였다. 또한, 상기 평탄도는 열을 가하기 전의 평탄도를 기준으로 가열 후 평탄도를 측정하여 보정함으로써, 온도에 따른 프로브 장치의 변형만이 반영될 수 있도록 하였다. 한편, 상기 평탄도는 프로브 장치에 포함되어 있는 광학 기능을 이용하여 각 측정 위치의 높이를 측정하여 측정값에서 최대값과 최소값의 차이로 산출하였다.
표 1은 고밀도 목재와 알루미늄의 평탄도 평가결과를 나타낸다.
[표 1]
평가온도 80℃ 100℃ 120℃
고밀도 목재 16um 17um 19um
알루미늄 30um 85um 103um
상기 고밀도 목재로 형성된 프로브 장치는 일반적으로 프로브 장치에서 요구되는 평탄도 요구 조건인 20um보다 낮은 평탄도를 나타내고 있다. 또한, 상기 고밀도 목재로 형성된 프로브 장치는 온도에 따른 평탄도의 증가폭이 크지 않음을 알 수 있다. 이에 비하여, 알루미늄으로 형성된 프로브 장치는 20um를 크게 웃도는 수치로 온도에 따라 최대 103um의 평탄도를 나타내고 있다. 따라서, 상기의 결과로부터 고밀도 목재는 상대적으로 변형이 작아 신뢰성이 높은 고품질의 프로브 카드를 제작할 수 있게 됨을 확인 할 수 있다. 특히, 상기 고밀도 목재는 고온에서도 안정적인 평탄도를 유지하게 되므로 대면적 웨이퍼의 신뢰성 테스트에 적합한 프로브 장치를 형성하는 것이 가능하게 해준다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자용 프로브 장치의 개략적인 단면도를 나타낸다.

Claims (10)

  1. 인쇄회로기판과 상기 인쇄회로기판의 하부에 결합되는 다수의 탐침을 구비하는 프로브 카드와
    상기 인쇄회로기판의 하부에서 상기 탐침들을 고정하는 탐침판과
    중앙에 상기 탐침판을 수용하는 탐침판 수용홀을 구비하며, 상기 인쇄회로기판의 하면에 장착되어 상기 인쇄회로기판을 지지하는 하부 보강판을 포함하며,
    상기 하부 보강판은 밀도와 열팽창 계수가 알루미늄 금속보다 낮으며, 인장강도가 상기 알루미늄 금속보다 큰 고밀도 목재로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 프로브 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    판상으로 형성되어 상기 인쇄회로기판이 장착되는 테스트 헤드와의 사이에 장착되어 상기 인쇄회로기판을 고정하여 지지하는 상부 보강판을 더 포함하며,
    상기 상부 보강판은 상기 고밀도 목재로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 프로브 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하부 보강판의 하부에서 상기 탐침판을 고정하는 가이드 홀더를 더 포함하며,
    상기 가이드 홀더는 상기 고밀도 목재로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 프로브 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고밀도 목재는 펄프 섬유질을 크래프 적층하고 수지를 고온 고압에서 합침시켜 경화시킨 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 프로브 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고밀도 목재는 밀도가 1.40g/㎥보다 크며, 열팽창 계수가 18x10-6/℃보다 작으며, 인장강도가 60kg/㎟보다 큰 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 프로브 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 고밀도 목재는 열전도율이 0.3 W/mk보다 작은 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 프로브 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 고밀도 목재는 모스경도가 6.0보다 큰 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 프로브 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 고밀도 목재는 함수율이 1%보다 작은 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 프로브 장치.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 하부 보강판은 인쇄회로기판 또는 탐침판 또는 가이드 홀더와 접촉되지 않은 영역을 포함하는 표면에 테프론 코팅층 또는 세라믹 코팅층이 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 프로브 장치.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 가이드 홀더는 인쇄회로기판 또는 탐침판 또는 하부 보강판과 접촉되지 않은 영역을 포함하는 표면에 테프론 코팅층 또는 세라믹 코팅층이 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 프로브 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114783931A (zh) * 2022-04-06 2022-07-22 苏州汉天下电子有限公司 一种半导体样片承载台以及半导体样片探针测试装置

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