KR100683444B1 - 프로브 카드의 기판 및 그 기판의 재생 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 측정대상물에 접촉되는 복수의 프로브들이 설치되는 프로브 카드의 기판 및 그 기판의 재생 방법에 관한 것이다. 본 발명의 프로브 카드의 기판은 프로브들과 전기적으로 연결되는 메인 채널들 및 메인 채널들 중 손상된 메인 채널을 대체할 수 있는 적어도 하나의 예비 채널을 포함한다. 상기 구성을 갖는 본 발명은 프로브 기판의 메인 채널들 중 일부가 손상되었을 시에도 손상된 메인 채널을 예비 채널을 이용하여 재생하여 사용할 수 있어 불필요한 교체 비용을 줄일 수 있다.
프로브 카드, 예비 채널,
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프로브 카드의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프로브 기판의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프로브 기판의 요부 단면도이다.
도 4는 본 발명에서 예비 채널과 손상된 메인 채널이 와이어에 의해 연결된 상태를 보여주는 단면도이다.
도 5a 내지 도 7은 예비 채널과 손상된 메인 채널이 추가 배선에 의해 연결되는 재생 과정을 단계적으로 보여주는 도면들이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 프로브 110 : 인쇄회로기판
120 : 상호 접속체 130 : 프로브 기판
134 : 메인 채널 136 : 예비 채널
140 : 점핑 라인 142a : 추가 배선
본 발명은 반도체 소자 검사용 프로브 카드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 측정대상물에 접촉되는 복수의 프로브들이 설치되는 프로브 카드의 기판 및 그 기판의 재생 방법에 관한 것이다.
통상, 반도체소자는 산화공정, 확산공정, 식각공정 및 금속공정 등과 같은 웨이퍼 가공공정이 반복적으로 웨이퍼 상에 수행됨으로써 웨이퍼 상에 구현되고, 상기 웨이퍼 상에 구현된 반도체소자는 슬라이싱(Slicing) 및 패키징(Packaging)되어 외부로 출하된다. 그리고 상기 웨이퍼 가공공정을 종료한 후 웨이퍼 상에 구현된 반도체소자는 슬라이싱(Slicing) 하기 이전에 웨이퍼 상에 구현된 반도체소자의 정상 및 비정상 유무를 확인하는 프로빙 테스트를 수행한다.
이와 같은 프로빙 테스트는, 반도체기판 상에 구현된 칩의 전극패드와 접촉한 프로브 카드의 프로브 팁을 통해서 테스트장치가 소정의 전기신호를 인가한 후, 이에 대응하는 전기신호를 다시 테스트장치가 수신함으로써 반도체 기판 상에 구현된 칩의 정상 및 비정상 유무를 테스트하게 된다.
그리고, 이와 같이 반도체기판 상에 구현된 칩의 정상 및 비정상 유무를 테스트하는 프로빙 테스트는 피검사체 즉, 반도체기판 상에 구현된 각 칩 패드의 레이아웃(Lay-out)에 대응하는 프로브 팁을 배치한 프로브 카드(Probe Card)가 사용되고 있다.
종래의 프로브 카드는 한국 등록특허 10-388210호에 기재된 바와 같이 프로브 기판(일명 '공간 변형기' 라고도 함)를 갖는다. 이 프로브 기판는 프로브 카드를 구성하는 부품들 중에서 제작 단가가 높은 부품에 속한다. 그런데, 이렇게 제작 단가가 높은 프로브 기판는 사용중에 신호를 전달하는 채널상의 결함(신호 라인의 노화 현상)이 발생하면, 채널 결함이 발생된 프로브 기판는 재사용되지 못하고 새로운 프로브 기판로 교체 사용된다.
이러한 이유 때문에 프로브 기판의 교체 비용 증가 및 반도체 업체의 생산 차질로 인한 경제적인 손실 그리고 고객 요구에 대한 빠른 대응이 불가능한 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 보수하여 재사용할 수 있는 프로브 카드의 기판 및 그 기판의 재생 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 교체 비용을 절감할 수 있는 프로브 카드의 기판 및 그 기판의 재생 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프로브 카드의 기판은 프로브들과 전기적으로 연결되는 메인 채널들; 및 상기 메인 채널들 중 손상된 메인 채널을 대체할 수 있는 적어도 하나의 예비 채널을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 예비 채널과 상기 메인 채널은 외부로부터 전기적인 신호가 인가되는 제1단자, 프로브가 접촉되는 제2단자 그리고 상기 제1단자와 제2단자를 연결하는 내부배선을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 예비채널의 제1,2단자는 상기 메인 채널들의 제1,2단자로부터 최대 40mm 이내에 위치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 예비 채널과 손상된 상기 메인 채널의 단자는 점핑(jumping) 라인에 의해 연결되되, 상기 점핑 라인은 도전성 와이어로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 예비 채널과 손상된 상기 메인 채널의 단자는 도전성의 추가 배선에 의해 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 점핑 라인과 추가 배선은 구리, 금, 텅스텐 또는 금, 구리 그리고 텅스텐의 합금 중 어느 하나의 재질로 이루어질 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프로브 카드의 기판 재생 방법은 메인 채널들 중에서 손상된 메인 채널을 확인하여, 손상된 상기 메인 채널과 가장 인접한 예비 채널을 전기적으로 연결하는 단계를 갖는다.
본 발명의 실시예에 따르면, 손상된 상기 메인 채널과 상기 예비 채널은 도전성 와이어로 이루어지는 점핑 라인에 의해 연결된다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프로브 카드의 기판 재생 방법은 메인 채널들 중에서 손상된 메인 채널을 확인하는 단계; 상기 메인 채널들에 연결된 프로브들을 제거하는 단계; 상기 손상된 메인 채널과 가장 인접한 예비 채널이 전기적으로 연결되도록 손상된 상기 메인 채널의 제1,2단자와 상기 예비 채널의 제1,2단자를 추가 배선으로 연결하는 단계; 및 상기 메인 채널들에 프로브들을 설치하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 추가 배선을 연결하는 단계는 도전막을 증착하는 단계; 상기 도전막 상부에 보호막을 도포하는 단계; 상기 손상된 메인 채널 의 단자와 상기 예비채널의 단자를 연결하는 형상의 보호막 패턴을 형성하는 단계; 상기 도전막 중에서 상기 보호막 패턴에 의해 보호된 영역을 제외한 나머지 부분의 도전막을 제거하는 단계; 및 상기 보호막 패턴을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 도전막은 구리, 금, 텅스텐 또는 금, 구리 그리고 텅스텐의 합금 중 어느 하나의 재질로 이루어질 수 있다.
예컨대, 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 7에 의거하여 상세히 설명한다. 또, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다.
본 발명의 기본적인 의도는 프로브 기판라고 불리는 다층회로기판의내부배선에 노화현상으로 결함이 발생되더라도 재사용할 수 있는 프로브 카드의 기판 및 그 기판의 재생 방법을 제공하는데 있다. 이를 위해, 본 발명의 프로브 카드의 프로브 기판는 프로브들과 전기적으로 연결되는 메인 채널들 및 메인 채널들 중 손상된 메인 채널을 대체할 수 있는 예비 채널들을 갖는데 그 특징이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프로브 카드의 개략적인 구성도이다. 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프로브 기판의 평면도이다. 도 3은 본 발명 의 바람직한 실시예에 따른 프로브 기판의 요부 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 프로브 카드(100)은 내부회로와 연결된 복수의 접속홀(112)이 형성된 인쇄회로기판(110), 검사대상체(웨이퍼 칩)와 직접 접촉하는 복수의 프로브(Probe : 10)가 하면에 부착된 프로브 기판(130), 인쇄회로기판(110)과 프로브 기판(130) 사이에 배치되어 이들을 상호 전기적으로 연결시켜주는 인터페이스 수단인 상호 접속체(120)들, 그리고 프로브 기판(130)를 인쇄회로기판(110)에 결합 지지시켜 주는 지지수단을 포함한다. 지지수단은 인쇄회로기판(110)과 프로브 기판(130) 상하부에 위치되는 보강판(42,46,48)들과, 볼트(44,50,58) 등의 보조 요소들로 이루어지며, 이들이 체결됨으로써 프로브 기판(130)이 인쇄회로기판(110)에 결합 지지된다.
인쇄회로기판(110)의 일측 표면에는 복수개의 도트 또는 패드로 이루어진 기판 단자부(미도시함)가 수직 및 수평축상의 여러 위치에 복수개 제공된다. 그리고 접속홀(112)에는 내부회로와 연결되도록 내벽에 구리 등의 도전성 물질로 이루어지는 도전막(미도시됨)이 형성된다.
상호 접속체(120)의 제2접속부(122)는 접속홀(112)에 삽입된다. 이때, 상호 접속체(120)의 제2접속부(122)는 중앙이 비고 길쭉한 O-링 형상으로 이루어짐으로써 돌기가 억지끼움방식에 의해서 접속홀(112) 내부에 삽입되면서 제2접속부(122)는 오므라든 후, 자체 탄성력에 의해서 벌어져서 접속홀(112) 내부에 삽입되어 도전막과 접촉하게 된다. 또한, 상호 접속체(120)의 연결부(124)는 인쇄회로기판(110)과 프로브 기판(130) 사이의 이격공간 내부에 위치하게 되고, 제1접속부(126) 는 제2가이드 필름(128)의 홀(128a)에 의해서 안내를 받으며 프로브 기판(130)의 메인 채널(134)의 제1단자(134a)와 접촉하도록 되어 있다. 예컨대, 인쇄회로기판(110)과 프로브 기판(130)를 전기적으로 연결하는 인터페이스 수단인 상호 접속체(120)는 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 프로브(10), 메인 채널(134)들을 갖는 프로브 기판(130), 상호 접속체(120) 및 인쇄회로기판(110) 내부의 회로는 서로 전기적으로 연결되어 있다.
다층회로기판으로 이루어는 프로브 기판(130)는 프로브(10) 및 상호 접속체(120)와 전기적으로 연결되는 메인 채널(134)들과, 메인 채널(134)들 중에서 손상된 메인 채널을 대체할 수 있는 예비 채널(136)들을 제공한다. 본 발명의 실시예에서는 하나의 DUT (Device Under Test)당 2개의 예비 채널(136)이 추가로 구비되어 있으나, 필요한 경우 1개 또는 2개 이상의 예비 채널이 구비될 수 있다. 여기서 DUT는 프로브 카드가 검사대상체에 접촉되어 체크되어지는 웨이퍼 칩(die)수를 뜻한다.
메인 채널(134)은 프로브 기판(130)의 제1표면(132a)에 상호 접속체(120)의 제1접속부(126)와 접촉되는 제1단자(134a)들, 다른 제2표면(132b)에 프로브(10)가 전기적으로 연결되는 제2단자(134b)들 그리고 내부에는 제1,2표면의 제1,2단자(134a,134b)들을 해당 단자끼리 전기적으로 연결하는 내부배선(134c)들이 제공된다.
메인 채널(134)과 마찬가지로, 예비 채널(136)은 프로브 기판(130)의 제1표면에 제1단자(136a), 제2표면(132b)에 제2단자(136b) 그리고 내부에는 제1,2표면의 제1,2단자(136a,136b)를 전기적으로 연결하는 내부배선(136c)들이 제공된다. 예비 채널(136)의 제1,2단자(136a,136b)는 손상된 메인 채널(134')의 제1,2단자(134a,134b)와 점핑 라인(140;도 4에 도시됨) 또는 추가 배선(142a;도 7에 도시됨)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 예비 채널(136)과 메인 채널(134)의 전기적인 연결은 저항률이 낮은 재료를 사용하여 예비 채널(136)을 통한 신호 전달시 전기적인 특성 차이가 최대한 없도록 하는 것이 중요하다. 본 발명에서는 예비 채널(136)과 메인 채널(134)의 전기적 연결을 위한 재료로써 저항값이 낮은 구리, 금, 텅스텐 또는 이들의 합금이 사용될 수 있다. 따라서, 예비 채널(136)을 통한 추가적인 저항값은 대략 0.01 ohm 이하로 할 수 있기 때문에, 전체적인 저항값에는 거의 영향을 주지 않는다. 예컨대, 점핑 라인(140) 또는 추가 배선(142a)을 통해 예비 채널(136)의 제1,2단자(136a,136b)와 손상된 메인 채널(134')의 제1,2단자(134a,134b)가 연결된 후, 메인 채널(134)의 제1,2단자(134a,134b)에 걸리는 라인 저항값은 0.1-0.5 ohm 이내가 바람직하다. 이를 위하여, 예비 채널(136)은 각 다이(die)에 해당되는 메인 채널(134)들의 행 또는 열의 양쪽에 배치되도록 하되, 메인 채널(134)들로부터 최소 1mm에서 최대 40mm(가까우면 가까울수록 좋다) 범위에 위치되어야 한다. 예비 채널(136)이 메인 채널(134)로부터 40mm 이상 떨어지면 라인 저항값이 증가되어 검사 신뢰성이 저하될 수 있다. 예컨대, 예비 채널(136)과 메인 채널(134)과의 최대 거리와 최소 거리에 따라서 라인 저항값 범위 설정도 가능할 수 있다.
도 4는 본 발명에서 예비 채널과 손상된 메인 채널이 와이어에 의해 연결된 상태를 보여주는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 프로브 기판(130)는 메인 채널(134)들 중에서 손상된 메인 채널(134')이 발생되면, 손상된 메인 채널(134')의 제1,2단자(134a,134b)와 가장 가까운 예비 채널(136)의 제1,2단자(136a,136b)를 각각 도전성 와이어로 이루어진 점핑(jumping) 라인(140)을 통해 전기적으로 연결하는 재생 과정을 거친다. 프로브 기판(130)는 이러한 간단한 재생 과정을 통해 재사용이 가능하다.
도 5a 내지 도 7은 예비 채널과 손상된 메인 채널이 추가 배선에 의해 연결되는 재생 과정을 단계적으로 보여주는 도면들이다. 본 발명의 프로브 기판(130)는 메인 채널(134)들 중에서 손상된 메인 채널(134')이 발생되면 다음과 같은 재생 과정을 거치게 된다.
도 5a 내지 도 7을 참조하면, 먼저 프로브 기판(130)에 설치된 프로브(10)들을 제거한다(도 5b). 프로브(10)들이 제거된 상태에서 손상된 메인 채널(134')의 제1,2단자(134a,134b)와 가장 가까운 예비 채널(136)의 제1,2단자(136a,136b)는 사진 및 박막 형성 공정을 통해 형성되는 추가 배선(142a)에 의해 연결된다. 추가 배선(142a) 형성 과정은 프로브 기판(130)의 제1표면(132a)에 도전막(142)을 증착하는 단계를 포함한다(도 5c). 도전막(142) 증착은 프로브 기판(130)의 제1표면(132a)에 구리, 금, 텅스텐 등과 같이 전도성이 좋은 금속(합금)을 사진 및 박막 형성 공정을 통해 선택적(전체적)으로 증착한다. 금속(또는 합금)의 박막 형성은 물리 기상 증착(PVD, Physical Vapor Deposition), 화학기상증착(CVD, Chemical Vapor Deposition), 전해도금, 무전해 도금 등의 방법에 의해 이루어질 수 있다. 도전막(142)을 형성한 후 도전막(142) 상부에 포토레지스트(144)(이하, 보호막이라고 칭함)를 도포하고(도 5d), 손상된 메인 패널(134')의 제1단자(134a)와 예비 채널(136)의 제1단자(136a)를 연결하는 형상의 보호막 패턴(144a)을 사진 형성 공정을 이용하여 형성한다(도 5e). 그리고, 도전막(142) 중에서 보호막 패턴(144a)에 의해 보호된 영역을 제외한 나머지 노출된 부분의 도전막(142)을 식각공정 등의 방법을 통해 제거한다(도 5f). 마지막으로 보호막 패턴(144a) 마저 제거하면 프로브 기판(130)의 제1표면(132a)에 메인 채널(134')의 제1단자(134a)와 예비 채널(136)의 제1단자(136a)를 연결하는 추가 배선(142a)이 만들어진다(도 5g).
도 6을 참조하면, 손상된 메인 채널(134')의 제2단자(134b)와 예비 채널(136)의 제2단자(136b)를 연결하는 추가 배선(142a)은 상기의 방법과 동일한 방법으로 만들어지며, 그에 대한 설명은 앞에서 상세히 설명하였기에 생략한다.
이렇게, 프로브 기판(130)의 제1표면과 제2표면에 추가 배선(142a)이 만들어진 상태에서 프로브 기판의 제2단자들에 프로브(10)들을 설치하면 재생 과정이 완료된다(도 7 참조).
도 4 및 도 7에서 도시한 바와 같이, 만약 메인 채널(134)들 중에서 어느 한 메인 채널(134')이 손상되어 정상적인 신호 전달이 이루어지지 않더라도 예비 채널(136)을 사용하면 프로브 기판(130)를 폐기하지 않아도 된다. 즉, 예비 채널(136)의 제1,2단자(136a,136b)와 손상된 메인 채널(134')의 제1,2단자(134a,134b)를 점핑 라인(140)(또는 추가 배선)으로 연결하면, 전기적인 신호가 손상된 메인 채널 (134')의 제1단자(134a)- 점핑라인(140)(또는 추가배선)-예비 채널(136,제1단자-내부배선-제2단자)-점핑라인(140)(또는 추가배선)-손상된 메인 채널의 제2단자(136b)를 거쳐 프로브(10)로 제공됨으로써 프로브 기판(130)를 폐기하는 낭비를 줄일 수 있다.
한편, 본 발명은 상기의 방법으로 이루어진 프로브 카드의 기판 재생 방법은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다. 하지만, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 의하면, 프로브 기판의 메인 채널들 중 일부가 손상되었을 시에도 손상된 메인 채널을 예비 채널을 이용하여 재생하여 사용할 수 있어 불필요한 교체 비용을 줄일 수 있다.
Claims (12)
- 측정대상물에 접촉되는 복수의 프로브들이 설치되는 프로브 카드의 기판에 있어서:외부로부터 전기적인 신호가 인가되는 제1단자, 프로브가 접촉되는 제2단자 그리고 상기 제1단자와 제2단자를 연결하는 내부배선을 갖는 메인 채널들; 및상기 메인 채널들 중 손상된 메인 채널을 대체할 수 있는 적어도 하나의 예비 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 기판.
- 제1항에 있어서,상기 예비 채널은외부로부터 전기적인 신호가 인가되는 제1단자, 프로브가 접촉되는 제2단자 그리고 상기 제1단자와 제2단자를 연결하는 내부배선을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 기판.
- 제2항에 있어서,상기 예비 채널과 손상된 상기 메인 채널의 단자는 점핑(jumping) 라인에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 기판.
- 제3항에 있어서,상기 점핑 라인은 도전성 와이어로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 기판.
- 제3항에 있어서,상기 점핑 라인은 구리, 금, 텅스텐, 금 합금, 구리 합금, 텅스텐 합금 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 기판.
- 제2항에 있어서,상기 예비 채널과 손상된 상기 메인 채널의 단자는 도전성의 추가 배선에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 기판.
- 제6항에 있어서,상기 추가 배선은 구리, 금, 텅스텐, 금 합금, 구리 합금, 텅스텐 합금 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 기판.
- 측정대상물과 접촉되는 프로브들에 전기적인 신호를 제공해주는 메인 채널들과, 손상된 메인 채널을 대체할 수 있는 예비 채널들을 갖는 프로브 카드의 기판 재생 방법에 있어서:상기 메인 채널들 중에서 손상된 메인 채널을 확인하여, 손상된 상기 메인 채널과 가장 인접한 예비 채널을 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 기판 재생 방법.
- 제8항에 있어서,손상된 상기 메인 채널과 상기 예비 채널은 도전성 와이어로 이루어지는 점핑 라인에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 기판 재생 방법.
- 측정대상물과 접촉되는 프로브들에 전기적인 신호를 제공해주는 메인 채널들과, 손상된 메인 채널을 대체할 수 있는 예비 채널들을 갖는 프로브 카드의 기판 재생 방법에 있어서:상기 메인 채널들 중에서 손상된 메인 채널을 확인하는 단계;상기 메인 채널들에 연결된 프로브들을 제거하는 단계;상기 손상된 메인 채널과 가장 인접한 예비 채널이 전기적으로 연결되도록 손상된 상기 메인 채널의 제1,2단자와 상기 예비 채널의 제1,2단자를 추가 배선으로 연결하는 단계; 및상기 메인 채널들에 프로브들을 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 기판 재생 방법.
- 제10항에 있어서,상기 추가 배선을 연결하는 단계는도전막을 증착하는 단계;상기 도전막 상부에 보호막을 도포하는 단계;상기 손상된 메인 채널의 단자와 상기 예비채널의 단자를 연결하는 형상의 보호막 패턴을 형성하는 단계;상기 도전막 중에서 상기 보호막 패턴에 의해 보호된 영역을 제외한 나머지 부분의 도전막을 제거하는 단계; 및상기 보호막 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 기판 재생 방법.
- 제11항에 있어서,상기 도전막은 구리, 금, 텅스텐, 금 합금, 구리 합금, 텅스텐 합금 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 기판 재생 방법.
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