KR20100074492A - 프로브 카드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PCM 테스트를 수행하기 위해 컨택 마크(Contact Mark)를 형성하는 경우, 웨이퍼에 형성된 반도체 다이가 손상되는 것을 줄일 수 있는 프로브 카드에 관한 것이다.

이를 위해 상부에 도전성 패턴을 갖는 PCB 기판 및 일단이 PCB 기판의 하면에 일 방향을 따라 일렬로 부착되고, 인접한 상호간에 평행하게 형성된 복수의 프로브 니들을 포함하고, 프로브 니들 각각은 일 방향의 수직 방향과 기설정된 경사각을 갖도록 연장되어 형성된 프로브 카드가 개시된다.

프로브 카드, PCM, 칩, 패드, 손상

Description

프로브 카드{Probe Card}

본 발명은 프로브 카드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 PCM 테스트를 수행하기 위해 컨택 마크(Contact Mark)를 형성하는 경우, 웨이퍼에 형성된 반도체 다이가 손상되는 것을 줄일 수 있는 프로브 카드에 관한 것이다.

PCM 테스트(Process Control Monitoring Test)는 실리콘 웨이퍼 상에 반도체 다이를 만들고, 각각의 반도체 다이를 패키징하기 앞서 반도체 다이들이 정상적인 전기적 특성을 갖는지를 테스트하는 것을 의미한다.

이러한 PCM 테스트를 구현하기 위해서는 프로브 카드가 주로 사용된다. 프로브 카드의 일단에 장착된 프로브 니들을 반도체 다이의 본드 패드에 연결하고, 테스터 장치 및 프로브 니들을 통해 반도체 다이로 소정의 전기 신호를 인가한 후, 반도체 다이로부터 출력된 전기 신호를 다시 수신함으로써 반도체 다이의 정상 또는 불량 여부를 테스트하게 된다.

프로브 카드는 프로브 니들이 반도체 다이의 본드 패드와 접촉하는 방식에 따라 수직(semi-vertical) 타입과 캔틸레버(cantilever) 타입으로 구별된다. 수직 타입은 프로브 카드의 프로브 니들이 반도체 다이의 본드 패드에 수직한 방향으로 이동 및 접촉하여, 상대적으로 작은 컨택 마크를 형성한다. 반면, 캔틸레버 타입은 프로브 니들이 반도체 다이의 본드 패드에 수평한 방향으로 이동 및 접촉하여, 상대적으로 큰 컨택 마크를 형성한다.

반도체 다이의 크기가 작아짐에 따라, 캔틸레버 타입에 비해 작은 컨택 마크를 갖는 수직 타입의 사용이 증가하고 있다. 그런데 이러한 수직 타입은 컨택 마크 형성시 확인을 위해 오버 드라이브(over drive) 강도를 높이면 본드 패드에 손상을 입히는 문제가 있다.

한편, 캔틸레버 타입은 본드 패드에 대한 손상은 상대적으로 적지만, 컨택 마크 형성이 반복되는 경우, 프로브 니들이 변형되는 문제점이 있으며, 프로브 니들의 진행 방향에 따라 프로브 니들이 반도체 다이의 본드 패드 영역을 벗어나게 되어, 웨이퍼 패턴에 손상을 가하게 되는 문제점이 발생한다. 그리고 이러한 문제점들은 반도체 다이의 수율 및 신뢰성을 떨어뜨리는 요인이 된다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 PCM 테스트를 수행하기 위해 컨택 마크(Contact Mark)를 형성하는 경우, 웨이퍼에 형성된 반도체 다이가 손상되는 것을 줄일 수 있는 프로브 카드를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 프로브 카드는 상부에 도전성 패턴을 갖는 PCB 기판 및 일단이 상기 PCB 기판의 하면에 일 방향을 따라 일렬로 부착되고, 인접한 상호간에 평행하게 형성된 복수의 프로브 니들을 포함하고, 상기 프로브 니들 각각은 상기 일 방향의 수직 방향과 기설정된 경사각을 갖도록 연장되어 형성될 수 있다.

여기서, 상기 프로브 니들이 상기 수직 방향과 이루는 상기 경사각은 25도 내지 75도일 수 있다.

그리고 상기 프로브 니들은 타단에 상기 PCB 기판과 반대되는 방향으로 구부러진 니들 팁을 가질 수 있다.

또한, 상기 니들 팁의 내측에는 상기 프로브 니들을 상기 PCB 기판의 하면에 고정시키기 위한 고정부가 더 형성될 수 있다.

또한, 상기 프로브 니들은 상기 프로브 니들의 하부에 구비되는 반도체 다이 의 본드 패드의 대각선 방향을 따라 이동할 수 있다.

상기와 같이 하여 본 발명에 의한 PCB 기판의 하면에 복수의 프로브 니들을 일렬로 배열하되, 배열된 방향에 수직한 방향에 대해 각 프로브 니들이 일정 경사각을 갖도록 프로브 니들을 형성하여, PCM 테스트시 프로브 니들이 반도체 다이의 본드 패드의 대각선 방향으로 컨택 마크를 형성하도록 함으로써, 반도체 다이가 프로브 니들에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있고 반도체 다이의 수율을 증가시킬 수 있으며, 신뢰성을 확보할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

이하에서는 본 발명에 따른 프로브 카드(100)의 구성을 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 프로브 카드의 배면도이다. 도 2는 도 1의 b-b선 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 프로브 카드(100)는 PCB 기판(110), 상기 PCB 기판(110)의 하면에 형성된 프로브 니들(120), 상기 프로브 니 들을 상기 PCB 기판(110)에 고정시키는 고정부(130)를 포함한다.

상기 PCB 기판(110)은 상기 프로브 니들(120)과 외부의 테스터 장치(도시되지 않음)를 연결시킨다. 상기 PCB 기판(110)은 상기 테스터 장치로부터 상기 프로브 니들(120)로 전기적 신호를 입력하고, 상기 프로브 니들(120)로부터 상기 테스터 장치에 신호 처리 결과를 입력하기 위한 전기적 경로를 형성한다.

상기 PCB 기판(110)은 절연 재질의 기판을 기본으로 하여, 상기 프로브 니들(120)에 연결된 비어 플러그(111), 상기 비어 플러그(111)에 연결된 결속선(112), 상기 결속선(112)에 연결된 카드 터미널(113)을 구비한다. 그리고 상기 비어 플러그(111)는 상기 프로브 니들(120)의 일단에 연결된다. 상기 프로브 니들(120)의 일단은 상기 PCB 기판(110)의 하면에서 일렬로 배열되는 바, 상기 비어 플러그(111) 역시 상기 프로브 니들(120)의 일단에 대응하여 일렬로 배열된다. 상기 카드 터미널(113)은 이후 테스터 장치에 연결되어, 상기 프로브 니들(120)에 전기적 신호를 입력하거나 상기 프로브 니들(120)로부터 전기적 신호를 입력받는다.

상기 프로브 니들(120)은 상기 PCB 기판(110)의 하부에 형성된다. 상기 프로브 니들(120)은 웨이퍼(wafer)의 반도체 다이의 본드 패드에 연결되어, 상기 반도체 다이에 테스터 장치의 전기 신호를 인가하거나, 상기 테스터 장치에 상기 반도체 다이의 전기 신호를 인가하도록 전기적인 경로를 제공한다.

상기 프로브 니들(120)은 복수개로 구비되며, 각각의 일단이 상기 PCB 기 판(110)의 하부에 일 방향을 따라 일렬로 부착된다. 또한, 상기 프로브 니들(120)은 인접한 각각 상호간에 평행하게 형성된다.

상기 프로브 니들(120)은 상기 일 방향에 수직한 방향에 기설정된 경사각(a)을 갖도록 형성된다. 상기 경사각(a)은 상기 프로브 니들(120)을 상기 PCB 기판(110)의 하면 상에서 수평하게 기울어지도록 형성한다. 따라서, 후술할 바와 같이, 상기 프로브 니들(120)은 이후 반도체 다이의 본드 패드에 접촉하게 되는 경우, 상기 본드 패드와 상기 경사각(a)을 유지하게 된다. 결국, 상기 프로브 니들(120)은 상기 반도체 다이의 본드 패드에 상기 경사각(a)을 통한 대각성 방향으로 컨택 마크(contact mark)를 형성하게 되므로, 상기 프로브 니들(120)에 의해 상기 반도체 다이가 손상을 입는 것을 줄일 수 있다.

이 때, 상기 프로브 니들(120)이 상기 일 방향에 수직한 방향과 이루는 경사각(a)은 25도 내지 75도일 수 있다. 상기 경사각(a)이 25도 미만인 경우, 상기 프로브 니들(120)은 상기 반도체 다이의 본드 패드의 일변을 따라 컨택 마크를 형성하게 되어, 컨택 마크가 본드 패드의 영역을 벗어나는 미스 프로빙이 발생할 염려가 있다. 또한, 상기 경사각(a)이 75도를 초과하는 경우 상기 본드 패드의 타변을 따라 컨택 마크를 형성하게 되므로 역시 미스 프로빙이 발생할 염려가 있다.

또한, 상기 프로브 니들(120)의 타단에는 니들 팁(niddle tip, 121)이 형성된다. 상기 니들 팁(121)은 상기 프로브 니들(120)의 타단에서 상기 PCB 기판(110)과 반대되는 방향으로 일정 각도(c)만틈 구부러져서 형성된다. 상기 니들 팁(121)은 상기 반도체 다이의 본드 패드와 접촉하여 컨택 마크를 형성한다.

상기 고정부(130)는 상기 프로브 니들(120)을 상기 PCB 기판(110)의 하면에 부착하여 고정시킨다. 상기 고정부(130)는 상기 니들 팁(121) 보다 내측으로 형성된다. 상기 고정부(130)는 상기 프로브 니들(120)의 니들 팁(121)을 고정하여 상기 니들 팁(121)을 지지한다. 상기 고정부(130)에 의해 상기 니들 팁(121)은 반복된 본드 패드와의 접촉을 통해서도 본래의 위치를 유지할 수 있다.

상기와 같이 하여, 본 발명에 따른 프로브 카드(100)는 PCB 기판(110)의 하면에 복수의 프로브 니들(120)을 일렬로 배열하되 배열된 방향에 수직한 방향에 대해 각 프로브 니들(120)이 일정 경사각(a)을 갖도록 프로브 니들(120)을 형성하여, PCM 테스트시 프로브 니들(120)이 반도체 다이의 본드 패드의 대각선 방향으로 컨택 마크를 형성하도록 함으로써, 반도체 다이가 프로브 니들(120)에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 반도체 다이의 수율을 증가시킬 수 있으며, 신뢰성을 확보할 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 프로브 카드(100)를 이용한 컨택 마크 형성 과정을 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 프로브 카드의 니들이 반도체 다이의 본드 패드에 접촉하는 방법을 도시한 개략도이다. 도 3은 본 발명에 따른 프로브 카드를 이용하여 형성된 컨택 마크의 사진이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 프로브 카드(100)의 프로브 니들(120)은 반도체 다이(10)의 본드 패드(11)에 경사진 방향으로 접촉된다. 즉, 상기 프로브 니들(120)은 니들 팁(121)을 통해 상기 반도체 다이(10)의 본드 패드(11)에 접촉하여 컨택 마크를 형성함에 있어서, 상기 프로브 니들(120)은 경사각(a)에 대응되도록 상기 본드 패드(11)의 상부에서 경사진 방향으로 이동한다. 또한, 상기 프로브 니들(120)은 일렬로 배열되어 있기 때문에 각 프로브 니들(120)이 상기 본드 패드(11)의 위치를 일괄적으로 조절할 수 있다. 따라서, 상기 프로브 니들(120)은 상기 본드 패드(11)의 대략 대각선 방향을 따라서 이동할 수 있다.

그 결과, 상기 컨택 마크는 상기 본드 패드(11)의 대각선 방향으로 형성되므로, 기존에 비해 상기 본드 패드(11)의 영역 내부에 형성되도록 할 수 있다. 따라서, 컨택 마크 형성시 상기 프로브 니들(120)이 상기 본드 패드(11)의 영역을 벗어나는 미스 프로빙이 줄어들기 때문에, 반도체 다이(10)에 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 프로브 카드(100)를 이용한 PCM 테스트의 효과를 설명하도록 한다.

도 4는 기존 프로브 카드와 본 발명에 따른 프로브 카드를 이용한 PCM 테스트 결과를 비교하여 도시한 그래프이다.

도 4를 참조하면, 붉은색의 수직선을 기준으로 기존의 프로브 카드를 이용한 PCM 테스트 결과가 좌측에 도시되어 있고, 본 발명에 따른 프로브 카드(100)를 이 용한 PCM 테스트 결과가 우측에 도시되어 있다. 도 4에서 가로축은 테스트한 반도체 다이의 수를 의미하며, 세로축은 각 테스트 결과로 측정된 전류값을 의미한다.

먼저, 기존 프로브 카드를 이용한 테스트 결과를 보면, 측정된 전류가 0[㎀/㎛]로부터 약 3.5[㎀/㎛]에 이르기까지 다양한 편차를 갖는 것을 확인할 수 있다. 측정된 전류값이 많은 편차를 보이는 것은 컨택 마크를 형성하는 과정에서 반도체 다이에 손상이 발생하여, 단락(short) 등에 의한 누설 전류가 발생하였기 때문으로 생각할 수 있다.

반면, 본 발명에 따른 프로브 카드(100)를 이용한 테스트 결과를 보면, 측정 전류가 0[㎀/㎛]로부터 약 2[㎀/㎛]에 이를 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 프로브 카드(100)를 이용한 테스트에서는 측정 전류의 편차가 줄어든 것을 확인할 수 있다. 그리고 상기 결과에 의해 상기 프로브 카드(100)의 프로브 니들(120)에 의해 반도체 다이(10)가 손상된 것이 줄어들었음을 확인할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 프로브 카드의 배면도이다.

도 2는 도 1의 b-b선 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 프로브 카드의 니들이 반도체 다이의 본드 패드에 접촉하는 방법을 도시한 개략도이다.

도 4는 기존 프로브 카드와 본 발명에 따른 프로브 카드를 이용한 PCM 테스트 결과를 비교하여 도시한 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100; 본 발명에 따른 프로브 카드

110; PCB 기판 111; 비어 플러그

112; 결속선 113; 카드 터미널

120; 프로브 니들 121; 니들 팁

130; 고정부 10; 반도체 다이

11; 본드 패드

Claims (5)

1. 상부에 도전성 패턴을 갖는 PCB 기판; 및

   일단이 상기 PCB 기판의 하면에 일 방향을 따라 일렬로 부착되고, 인접한 상호간에 평행하게 형성된 복수의 프로브 니들을 포함하고,

   상기 프로브 니들 각각은 상기 일 방향의 수직 방향과 기설정된 경사각을 갖도록 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 프로브 니들이 상기 수직 방향과 이루는 상기 경사각은 25도 내지 75도인 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 프로브 니들은 타단에 상기 PCB 기판과 반대되는 방향으로 구부러진 니들 팁을 갖는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 니들 팁의 내측에는 상기 프로브 니들을 상기 PCB 기판의 하면에 고정시키기 위한 고정부가 더 형성된 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 프로브 니들은 상기 프로브 니들의 하부에 구비되는 반도체 다이의 본드 패드의 대각선 방향을 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.

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