KR101399537B1 - 프로브 카드 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 칩을 전기적으로 검사하는 프로빙 검사장치에 구비되는 프로브 카드(probe card)를 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은, 미세 탐침을 제조하는 단계; 접속단자를 갖는 프로브 기판을 제조하는 단계; 상기 프로브 기판의 상기 접속단자 상에 솔더 크림을 도포하는 단계; 상기 솔더 크림이 도포된 상기 프로브 기판의 개별 접속단자에 대해 개별 미세 탐침을 위치 정렬하여 거치시키는 단계; 및 상기 솔더 크림에 대해 레이저빔을 집중되게 조사하여 용융시킨 다음 냉각시켜 상기 개별 접속단자에 대해 상기 개별 미세 탐침을 접합시키는 단계;를 포함한다.

따라서, 추가적인 범프를 형성하지 않아도 되므로 프로브 기판의 생산성 및 생산수율을 향상시킬 수 있고, 프로브 기판 상의 접속단자에 대해 미세 탐침을 넓은 면적으로 상호 직접적으로 접합시킬 수 있으므로 생산수율 및 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

프로브 카드, 탐침, 범프, 솔더, 솔더링, 접합, 레이저, 레이저빔

Description

프로브 카드 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING PROBE CARD}

본 발명은 반도체 칩을 전기적으로 검사하는 프로빙 검사장치에 구비되는 프로브 카드(probe card)를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 프로브 기판의 개별 접속단자 상에 솔더 크림(solder cream)을 도포하고 그에 대해 개별 미세 탐침을 거치시킨 다음 솔더 크림에 대해 레이저빔(laser beam)을 집중되게 조사하여 솔더 크림을 용융 및 냉각시키는 것에 의해 미세 탐침을 직접적으로 접합시킴으로써, 생산수율 및 품질을 향상시킬 수 있는 프로브 카드 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 소자를 제조하는 과정은 여러 단계로 구성되는데, 최종적으로 반도체 소자를 조립하는 단계에서는 웨이퍼(wafer) 상에 형성된 반도체 칩(chip)들 중 불량 칩을 제외한 양품 칩만을 선택하여 조립한다.

따라서, 조립 전에 웨이퍼 상에 형성된 반도체 칩들의 양품, 불량품 여부를 판별하기 위해 웨이퍼 상의 각 반도체 칩에 탐침(probe)을 접촉시켜 전기적으로 테스트하는 프로빙 검사장치를 이용하여 검사를 실시한다.

프로빙 검사장치는, 검사 신호를 발생하고 그 결과로서 수신되는 응답 신호 를 분석하여 반도체 칩의 양부를 판별하는 테스터(tester)와, 이 테스터와 검사 대상의 반도체 칩을 전기적으로 연결하는 프로브 카드(probe card)로 구성된다.

여기서, 프로브 카드는 테스터로부터 인가되는 검사 신호를 반도체 칩으로 전송하고 그에 따른 응답 신호를 역으로 전송하는 역할을 수행하며, 그 구성은, 검사시 반도체 칩 상의 접속단자에 접촉되도록 접속단자들에 대응되는 피치로 이격되게 배치되는 복수개의 미세 탐침과, 복수개의 미세 탐침을 고정하고 고정된 미세 탐침과 테스터 간을 전기적으로 연결하는 프로브 기판으로 이루어진다.

상세하게, 프로브 기판 상에 외부 노출되도록 형성되는 접속단자에 대해 미세 탐침의 일측 단부가 결합되어 물리적으로 고정되며, 프로브 기판은 하나의 기판 또는 메인 기판과 서브 기판의 두 개의 기판으로 이루어진다.

메인 기판과 서브 기판의 두 개의 기판으로 이루어지는 경우는 메인 기판 상의 접속단자의 피치를 넓게 하고 서브 기판 상의 접속단자의 피치를 좁게 하여 피치를 변경하는 목적을 위한 것으로, 메인 기판 상의 접속단자와 서브 기판 상의 접속단자는 서로 대응되게 전기적으로 연결되며, 서브 기판 상의 접속단자에 대해 미세 탐침이 고정된다.

물론, 프로브 기판이 하나의 메인 기판으로 이루어지는 경우에는 메인 기판 상의 접속단자에 대해 미세 탐침이 고정된다.

한편, 미세 탐침은 검사시 반도체 칩 상의 접속단자에 접촉되어 검사를 위한 전기 신호를 인가하고 그에 대해 출력되는 응답 신호를 역으로 전송하는 것으로, 통상 와이어 형태인 니들(needle)형과 박판 형태인 블레이드(blade)형으로 구분된 다.

도 1은 종래의 프로브 카드의 일부를 확대하여 보여주는 개략 모식도이다.

프로브 기판(20)은 내부에 회로부(미도시)를 구비하며, 그 표면에는 회로부와 전기적으로 연결되는 복수개의 접속단자(22)가 외부 노출되게 형성되고, 각 접속단자(22) 상에는 별도의 범프(bump)(24)가 돌출되게 형성된다.

이러한 프로브 기판(20)은 회로부, 접속단자(22) 및 범프(24)를 구비하도록 반도체 제조공정을 통해 일체화되게 제조되며, 그 제조를 위한 반도체 제조공정은 사진 공정, 식각 공정, 증착 및 도금 공정, 평탄화(CMP) 공정 등을 포함한다.

미세 탐침(30)은 프로브 기판(20) 상의 범프(24)에 결합되어 수직방향으로 구비되며, 그 일측 단부에는 프로브 기판(20) 상의 범프(24)에 대해 끼워져 결합을 이루는 암 소켓 형태의 암소켓부(30a)가 형성되고, 그 타측 단부에는 검사시 반도체 칩 상의 접속단자에 대해 접촉되는 팁(tip)부(30c)가 돌출되게 형성되며, 팁부(30c)의 근방에는 절개홈 구조 등을 통해 팁부(30c)가 반도체 칩의 접속단자에 접촉시 자유롭게 탄성적으로 변위되어 부드러운 접촉이 이루어지도록 하고 접촉의 소멸시 원 상태로 복귀되도록 하기 위한 탄성흡수부(30b)가 형성된다.

이러한 미세 탐침(30)은 사진 공정, 식각 공정, 증착 및 도금 공정, 평탄화 공정 등을 포함하는 일반적인 반도체 제조공정을 통해 복수개가 동시에 제조될 수 있다.

이상과 같은 구성을 갖는 종래의 프로브 카드 제조방법에 대해 이하 도 2를 참조로 설명한다.

먼저, 일련된 반도체 제조공정을 통해 미세 탐침(30)을 복수개 제조한다(S40).

그리고, 다른 일련된 반도체 제조공정을 통해 복수개의 접속단자(22) 및 범프(24)를 갖는 프로브 기판(20)을 제조한다(S42).

그 후, 프로브 기판(20) 상의 범프(24)에 대해 미세 탐침(30)을 수작업으로 결합시키며, 즉 작업자가 핀셋으로 일일이 미세 탐침(30)을 파지하여 미세 탐침(30)의 암소켓부(30a)를 프로브 기판(20) 상의 범프(24)에 대해 끼워 결합시킨다(S44).

그러나, 이와 같은 종래의 프로브 카드 제조방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 프로브 기판(20) 상에 추가적으로 범프(24)를 형성해야 하므로, 그 제조에 많은 시간이 소요되어 생산성이 저하되고, 특히 많은 수의 범프(24) 중 어느 하나라도 잘못 형성되는 경우에는 프로브 기판(20)을 폐기해야 하는 문제점이 있다.

즉, 범프(24)는 미세 탐침(30)과의 적절한 결합을 위해 어느 정도 높이를 가져야 하는데, 한번의 증착 또는 도금 공정을 통해 형성 가능한 높이에는 한계가 있어, 여러 차례 제조과정을 반복해야 함에 따라 제조시간이 과다하게 소요되는 문제점이 있다.

그리고, 프로브 기판(20) 상에는 통상 만여 개 이상의 접속단자(22)와 그에 대한 범프(24)가 형성되는데, 제조시의 공정조건 등을 잘못 설정하여 하나의 범 프(24)라도 잘못 형성하면 프로브 기판(20)을 아예 폐기 처리해야 하는 문제점이 있다.

둘째, 미세 탐침(30)의 암소켓부(30a)를 프로브 기판(20) 상의 범프(24)에 대해 끼워 결합시킴에 따라 암소켓부(30a)와 범프(24) 간의 접촉 면적이 좁게 됨으로써, 전기적 특성이 다소 불량하여 프로브 카드(10)의 품질이 저하되는 문제점이 있다.

셋째, 프로브 기판(20) 상의 범프(24)에 대해 미세 탐침(30)을 일일이 수작업으로 결합시키므로, 조립 과정에서 작업자의 잘못된 움직임에 의해 프로브 기판(20) 및 미세 탐침(30)의 파손 및 변형이 유발될 수 있음으로써 제조되는 프로브 카드(10)의 품질이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 범프를 이용하지 않음과 아울러, 미세 탐침을 프로브 기판 상의 접속단자에 대해 직접적으로 결합시킴으로써, 생산수율 및 품질을 향상시킬 수 있는 프로브 카드 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 프로브 카드 제조방법은, 미세 탐침을 제조하는 단계; 접속단자를 갖는 프로브 기판을 제조하는 단계; 상기 프로브 기판의 상기 접속단자 상에 솔더 크림을 도포하는 단계; 상기 솔더 크림이 도포된 상기 프로브 기판의 개별 접속단자에 대해 개별 미세 탐침을 위치 정렬하여 거치시키는 단계; 및 상기 솔더 크림에 대해 레이저빔을 집중되게 조사하여 용융시킨 다음 냉각시켜 상기 개별 접속단자에 대해 상기 개별 미세 탐침을 접합시키는 단계;를 포함한다.

바람직하게, 상기 레이저빔의 조사 시점 또는 조사 전에 상기 프로브 기판을 가열시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 추가적인 범프를 형성하지 않아도 되므로 프로브 기판의 생산성 및 생산수율을 향상시킬 수 있고, 프로브 기판 상의 접속단자에 대해 미세 탐침을 넓은 면적으로 상호 직접적으로 접합시킬 수 있으므로 생산수율 및 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 달성될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프로브 카드의 일부를 확대하여 보여주는 개략 모식도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 레이저빔을 조사하여 솔더링 접합하는 장치를 나타내는 개략 구성도이며, 도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프로브 카드 제조방법을 단계별로 나타내는 공정 단면도이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프로브 카드 제조방법에 대한 순서도이다.

본 발명에 따르면, 별도의 범프를 이용하지 않고 프로브 기판(200) 상의 접속단자(210)에 대해 직접 미세 탐침(300)을 솔더링(soldering) 접합시켜 프로브 카드(100)를 제조한다.

즉, 프로브 기판(200) 상에는 접속단자(210) 만이 형성되고, 추가적인 범프는 형성되지 않는다.

그리고, 프로브 기판(200)의 접속단자(210)에 대해 접합을 이루게 되는 미세 탐침(300)의 일측 단부는 단순히 평탄한 외측면을 갖도록 형성된다.

미세 탐침(300)은 그 일측 단부에 프로브 기판(200) 상의 접속단자(210)에 대해 접합을 이루는 접합단부(300a)가 형성되고, 그 타측 단부에는 검사시 반도체 칩 상의 접속단자에 접촉되는 팁부(300c)가 돌출되게 형성되며, 팁부(300c)의 근방에는 팁부(300c)가 반도체 칩 상의 접속단자에 접촉시 자유롭게 탄성적으로 변위되고 접촉의 소멸시 원 상태로 복귀되도록 하는 탄성흡수부(300b)가 형성된다.

본 발명에 의하면, 프로브 기판(200)의 접속단자(210)에 대해 직접 미세 탐침(300)을 접합시키기 위해 솔더링 접합 방식을 이용하며, 구체적으로는 프로브 기판(200) 상의 접속단자(210) 표면에 솔더 크림(solder cream)(400')을 도포한 후 솔더 크림(400')이 도포된 개별 접속단자(210) 상에 개별 미세 탐침(300)을 정렬시켜 거치시키고, 이어서 도포된 솔더 크림(400')의 노출되는 측면 부분에 대해 에너지 집중성이 우수한 레이저빔(laser beam)(LB)을 조사하여 솔더 크림(400')을 용융시켰다가 냉각시키는 것에 의해 개별 미세 탐침(300)이 개별 접속단자(210)에 대해 접합되도록 하며, 접속단자(210)에 대한 솔더 크림(400') 도포, 개별 미세 탐침(300) 정렬 거치, 레이저빔(LB) 조사의 과정을 반복하여 모든 접속단자(210)에 대해 각기 미세 탐침(300)을 접합시킨다.

이때 이용되는 솔더 크림(400')은 용융점이 낮은 Sn-Pb 계열, Sn-Bi 계열, Sn-Ag 계열 및 Sn-Zn 계열 등의 물질로 이루어질 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 프로브 카드 제조방법에 대해 보다 상세히 설명한다.

먼저, 일련된 반도체 제조공정을 통해 동일 형태를 갖는 복수개의 미세 탐침(300)을 제조한다(S500).

그리고, 다른 일련된 반도체 제조공정을 통해 복수개의 접속단자(210)를 갖는 프로브 기판(200)을 제조한다(S510).

그 후, 도 5a에 나타낸 바와 같이, 프로브 기판(200) 상의 개별 접속단자(210)에 대해 솔더 크림(400')을 도포한다(S520).

이때에는 우선 프로브 기판(200)을 안착 스테이지(stage) 상에 안착시키고, 안착된 프로브 기판(200) 상의 접속단자(210)에 대해 솔더 크림(400')을 도포할 수 있다.

이어서, 도 5b에 나타낸 바와 같이, 솔더 크림(400')이 도포된 프로브 기판(200)의 개별 접속단자(210)에 대해 개별 미세 탐침(300)을 정렬시킨 다음, 정렬된 개별 미세 탐침(300)을 솔더 크림(400')이 도포된 프로브 기판(200)의 개별 접속단자(210) 상에 거치시킨다(S530).

이때에는 별도의 캐리어(carrier) 장치를 이용할 수 있으며, 캐리어 장치는 구비된 흡착이송부(800)를 통해 개별 미세 탐침(300)을 진공흡착 방식으로 픽업한 후 위치 변경되어 미세 탐침(300)의 위치를 정렬시킨 다음 정렬된 미세 탐침(300)을 솔더 크림(400')이 도포된 프로브 기판(200)의 개별 접속단자(210)에 대해 거치시킬 수 있다.

그 후, 도 5c에 나타낸 바와 같이, 프로브 기판(200)의 개별 접속단자(210) 상에 도포된 솔더 크림(400')의 외부 노출되는 측면 부분에 대해 레이저조사기(700)로 레이저빔(LB)을 집중되게 조사하여 솔더 크림(400')을 용융시켰다가 냉각시키는 것에 의해 거치된 미세 탐침(300)이 프로브 기판(200) 상의 접속단 자(210)에 대해 접합되도록 한다(S540).

즉, 솔더 크림(400')이 레이저빔(LB)에 의해 용융되었다가 냉각됨으로써 형성되는 솔더 접합부(400)를 통해 프로브 기판(200) 상의 접속단자(210)와 미세 탐침(300)이 상호 접합되어 결합을 이루게 된다.

이때, 레이저빔(LB)을 조사함과 아울러 프로브 기판(200)을 가열시킴으로써 가열에 의해 솔더 크림(400')을 연화시켜 레이저빔(LB)에 의한 접합이 보다 수월하게 실시되도록 할 수 있으며, 구체적으로는 프로브 기판(200)을 먼저 예열시킨 후에 레이저빔(LB)을 조사할 수 있고, 프로브 기판(200)의 예열은 프로브 기판(200)이 안착되는 안착 스테이지(600)에 히팅(heating)수단을 구비시켜 구현할 수 있다.

이로써, 하나의 접속단자(210)에 대한 하나의 미세 탐침(300)의 접합이 완료되며, 이어서 다른 미접합 접속단자(210)의 존재 여부를 판단하여(S550), 미접합 접속단자(210)가 존재하는 경우 상기한 S520 단계로 이동되어 반복하거나 반면 미접합 접속단자(210)가 없는 경우에는 접합 작업을 종료한다.

즉, 요약하면, 개별 접속단자(210)에 대한 솔더 크림(400') 도포, 개별 미세 탐침(300) 정렬 거치, 레이저빔(LB) 조사의 과정을 접속단자(210)의 수만큼 반복한다.

물론, 이와 다르게 먼저 모든 접속단자(210)에 대한 솔더 크림(400')의 도포를 일괄적으로 실시해 놓은 후에, 개별 미세 탐침(300) 정렬 거치, 레이저빔(LB) 조사의 과정만을 반복할 수도 있다.

덧붙여, 본 발명에서는 서로 위치가 다른 개별 접속단자(210)에 대한 접합 과정을 반복하므로, 레이저빔(LB)을 조사하는 레이저조사기(700)가 위치 이동되거나 안착 스테이지(600)가 위치 이동되도록 구현될 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 범프를 프로브 기판(200) 상에 형성하지 않아도 되므로, 프로브 기판(200)을 매우 신속하면서 정확하게 제조할 수 있다.

그리고, 프로브 기판(200) 상의 접속단자(210)에 대해 미세 탐침(300)을 직접적으로 접합시킴과 아울러, 솔더 접합부(400)의 넓은 면적을 통해 서로 접합되도록 하므로, 우수한 전기적 특성을 구현하여 프로브 카드(100)의 품질을 향상시킬 수 있다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정과 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.

도 1은 종래의 프로브 카드의 일부를 확대하여 보여주는 개략 모식도,

도 2는 종래의 프로브 카드 제조방법에 대한 순서도,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프로브 카드의 일부를 확대하여 보여주는 개략 모식도,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 레이저빔을 조사하여 솔더링 접합을 실시하는 장치를 나타내는 개략 구성도,

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프로브 카드 제조방법을 단계별로 나타내는 공정 단면도,

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프로브 카드 제조방법에 대한 순서도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 프로브 카드 200 : 프로브 기판

210 : 접속단자 300 : 미세 탐침

300a : 접합단부 300b : 탄성흡수부

300c : 팁부 400' : 솔더 크림

400 : 솔더 접합부 600 : 안착 스테이지

700 : 레이저조사기 800 : 흡착이송부

LB : 레이저빔

Claims (2)

1. 미세 탐침(300)을 제조하는 단계;

   접속단자(210)를 갖는 프로브 기판(200)을 제조하는 단계;

   상기 프로브 기판(200)을 안착 스테이지(600) 상에 안착시키고, 상기 안착 스테이지(600)에 구비된 히팅(heating) 수단으로 가열하여 프로브 기판(200)을 예열시켜 주는 단계;

   상기 프로브 기판(200)의 상기 접속단자(210) 상에 솔더 크림(400')을 도포하는 단계;

   상기 프로브 기판(200)의 예열로 도포된 상기 솔더 크림(400')이 연화되면, 상기 프로브 기판(200)의 개별 접속단자(210)에 대해 개별 미세 탐침(300)을 위치 정렬하여 거치시키는 단계;

   상기 솔더 크림(400')에 대해 레이저빔을 집중되게 조사하여 용융시킨 다음 냉각시켜 상기 개별 접속단자(210)에 대해 상기 개별 미세 탐침(300)을 접합시키는 단계;를 포함하되,

   상기 솔더 크림 도포 단계, 상기 개별 미세 탐침 정렬 거치 단계, 및 상기 레이저빔 조사 단계를 반복하여 상기 접속단자(210)에 대해 각기 상기 미세 탐침(300)을 개별적으로 접합시키는 것을 포함하는 프로브 카드 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 레이저빔의 조사 시점 또는 조사 전에 상기 프로브 기판을 가열시키는 단계;를 더 포함하는 프로브 카드 제조방법.

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