KR20070083499A - 반도체 장치 테스트용 보강 프로브 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면 프로브 카드 조립체가 제공된다. 이 프로브 카드 조립체는 기판과, 이 기판의 표면에 접합되는 복수 개의 프로브를 포함한다. 또한, 프로브 카드 조립체는 기판의 표면에 마련되는 보강 층을 포함한다. 보강 층은 각 프로브의 하부와 접촉하며, 각 프로브의 나머지 부분은 보강 층으로부터 자유롭다.

Description

반도체 장치 테스트용 보강 프로브{REINFORCED PROBES FOR TESTING SEMICONDUCTOR DEVICES}

본 발명은 반도체 장치의 무결성 테스트에 관한 것이고, 보다 구체적으로 말하면 웨이퍼를 칩으로 다이싱(dicing)하기 이전에 실리콘 웨이퍼에 형성된 회로를 테스트하는 테스트 프로브 조립체에 관한 것이다.

집적 회로는 대개 실리콘으로 이루어진 얇은 칩을 포함하며, 이 칩은 실리콘 웨이퍼를 다이싱하는 것에 의해 형성된다. 각 집적 회로는 실리콘 웨이퍼에 형성된 복수 개의 입력/출력 패드를 포함한다. 다이싱 이전에 웨이퍼의 작동 무결성을 평가하기 위해, 실리콘 웨이퍼를 테스트하여 결함이 있는 회로를 식별한다.

공지된 실리콘 웨이퍼 테스트 장치는, 무결성 테스트 신호를 발생시키는 테스트 제어기와, 이 실리콘 웨이퍼 테스트 장치의 테스트 대상인 실리콘 웨이퍼와 상기 테스트 제어기 사이의 전기 인터페이스를 형성하는 프로브 카드를 포함한다. 공지된 프로브 카드는 대개 3가지 주요 구성 요소, 즉 (1) 테스트 프로브 어레이; (2) 스페이스 트랜스포머(space transformer); 및 (3) 인쇄 회로 기판("PCB")을 포함한다. 대체로 가늘고 긴 테스트 프로브는, 테스트되는 실리콘 웨이퍼에 의해 형성된 입력/출력 패드와 접촉하도록 배치되어 있다. 스페이스 트랜스포머는 양측이 테스트 프로브와 PCB에 각각 접속되는 것으로, 테스트 프로브 어레이와 연관된 비교적 고밀도의 간격을 PCB가 필요로 하는 전기 접속에 관한 비교적 저밀도의 간격으로 변환한다.

공지의 테스트 프로브는 그 길이를 따라 사행형으로 구부러져 있는 프로브를 포함하여, 프로브와 테스트 대상 장치(DUT)가 접촉해 있는 동안 프로브에 인가되는 부하에 응답하는 프로브의 예측 가능한 편향에 대비한다. 소정의 프로브 카드에서, 각 프로브는 일단부가 기판에 접합되는데, 이 일단부는 스페이스 트랜스포머의 표면에 형성된 회로 트레이스 또는 접촉 패드일 수 있다. 프로브에 인가되는 부하는 프로브와 기판 사이의 접합 연결부에 응력을 일으키는데, 이는 접합 연결부의 손상으로 이어질 수 있다.

따라서, 앞서 열거한 종래의 프로브 카드의 한계 중 하나 이상을 극복하는 프로브 카드를 제공하는 것은 바람직할 것이다.

예시적인 실시예에 따르면, 본 발명은 집적 회로를 테스트하기 위한 프로브 조립체에 관한 것이다. 이 프로브 조립체는 일단부가 기판에 각각 고정된 복수 개의 가늘고 긴 프로브를 포함하는데, 이러한 프로브의 일단부의 고정은 예컨대 프로브를 기판에 접합하는 것에 의해[예컨대, (1) 프로브를 기판에 와이어 본딩하는 것, (2) (예컨대, 접착제, 땜납 등을 이용하여) 프로브를 기판에 픽 앤 플레이스 접합하는 것, (3) 마스킹 기술 등에 의해 프로브를 기판에 플레이팅하는 것 등] 이루어진다. 또한, 프로브 조립체는 기판 상에 배치되는 보강 층을 포함하여, 피로브와 기판 사이의 접속부가 보강 층에 의해 덮인다. 보강 층은 실질적으로 유체 상태일 때 기판 상에 배치되는 경화성 재료인 것이 바람직하다. 보강 재료가 경화될 때 보강 재료의 경화로 인해 프로브와 기판 사이의 접속이 강화된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 각 프로브는 사행형으로 구부러져 있고, 기판의 표면에 배치된 접합 패드에 일단부가 접합되어 있다. 보강 층은, 예컨대 에폭시 수지 재료로 제조될 수 있고, 기판에 인접한 프로브의 하부 만이(예컨대, 접합 패드에 접합된 프로브의 단부 중에서 수 천분의 1인치만) 보강 층에 의해 덮이도록 기판의 표면에 도포된다.

본 발명의 특정의 예시적인 실시예에서, 보강 층이 실질적으로 유체 상태일 때 보강 층을 수용하기 위한 공간을 형성하기 위하여, 댐을 사용할 수 있다. 댐은 경화성 보강 층의 경화 이후에 프로브 조립체로부터 제거될 수 있다.

본 발명을 예시할 목적으로, 도면에는 현재 바람직한 형태가 도시되어 있으나, 본 발명이 이렇게 도시된 명확한 구성 및 수단에 제한되지 않음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 테스트 프로브 조립체의 부분 측면도.

도 2는 도 1의 테스트 프로브 중 하나의 단부를 상세히 보여주는 확대도.

도 3은 도 1의 테스트 프로브 조립체의 단부도.

도 4a는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 제거 가능한 댐 재료에 의해 둘러싸여 있는 일련의 접합 패드의 평면도.

도 4b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 테스트 프로브를 포함하는 도 4a에 도시된 일련의 접합 패드의 측면도.

도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 보강 층이 기판에 접합된 프로브 어레이의 등각도.

도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 인가된 힘을 보여주는 프로브의 사시도.

도 7은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 프로브 카드 조립체를 처리하는 방법을 예시하는 흐름도.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 복수 개의 가늘고 긴 프로브(12)를 포함하는 본 발명에 따른 테스트 프로브 조립체(10)의 일부분(예컨대, 프로브 카드 조립체의 일부분)이 도시되어 있다. 설명을 용이하게 하도록 도면에 확대 도시되어 있는 프로브(12)는 단지 수 mils의 두께를 갖는 전기 도금 재료로 제조될 수 있다. 예컨대, 프로브(12)의 치수는 폭이 약 1.0 내지 4.0 mils이고, 두께가 약 3 mils이다. 예시적인 프로브 크기는 약 2.5 mils × 3.0 mils이다. 후술하는 방식으로 본 발명은 가늘고 긴 프로브(12)와 기판(14)(예컨대, 스페이스 트랜스포머) 사이의 접속을 보강한다.

본 발명의 프로브 조립체(10)는 실리콘 웨이퍼에 형성된 집적 회로를 테스트하는 데 사용되는 프로브 카드 장치의 일부분을 형성하는 것이 바람직하다. 프로브(12)의 말단부는 프로브 카드 장치에 결합되면 실리콘 웨이퍼의 표면에 집적 회 로의 일부분으로서 형성된 접합 패드와 접촉하게 될 것이다. 프로브 카드 장치에 의한 집적 회로 테스트는 가늘고 긴 프로브(12)에 힘을 인가하게 될 것이다. 가늘고 긴 프로브의 어레이를 포함하는 테스트 장치를 사용하여 실리콘 웨이퍼에 형성된 접합 패드를 통해 실리콘 웨이퍼 상의 집적 회로를 테스트하는 것은 널리 알려져 있으므로, 추가 설명은 불필요하다.

도 1에 도시된 바와 같이, 프로브 조립체(10)의 가늘고 긴 프로브(12)는 각각 그 길이를 따라 대개 사행형으로 구부러져 있고, 각 프로브(12)는 프로브 조립체(10)의 다른 프로브 각각과 실질적으로 동일한 방식으로 구부러져 있다. 이러한 프로브(12)의 사행식 구부러짐과 연관된 만곡은, 프로브(12)의 말단부와 테스트 표면(예컨대, 실리콘 웨이퍼의 테스트 표면 등) 사이에 접촉이 이루어진 상태에서 프로브(12)에 부하가 가하질 때, 프로브(12)가 스프링과 같이 편향되는 것을 용이하게 한다. 조립체(10)의 각 프로브(12)가 유사하게 구부러진 것은, 소정의 인가 부하 하에서 소정의 프로브(12)에 대해 예측 가능한 편향을 보장한다. 이와 같이 편향 특성이 예측 가능하므로, 프로브(12)를 종종 "스프링"이라고도 한다.

테스트 신호를 실리콘 웨이퍼에 형성된 접합 패드로 송신하는 것을 용이하게 하고, 실리콘 웨이퍼로부터의 응답 신호를 프로브 조립체(10)를 포함하는 테스트 장치로 반송하기 위해, 프로브(12)는 예컨대 전기 도전성 금속으로 제조된다. 예컨대, 프로브는 NiMn 등과 같은 Ni-합금으로 제조될 수 있다. 사용 가능한 그 밖의 예시적인 재료로는 BeCu, Paliney 7, CuNiSi, 몰리브덴 합금, Pd 합금 및 텅스텐 합금 등이 있다. 조립체(10)의 각 프로브(12)는 프로브 풋(15)을 통해 접합 패 트(16)에 접속된다. 접합 패드(16)는 기판(14)(예컨대, 다층 세라믹 기판 또는 다층 유기 기판 등)에 형성되며, 프로브(12)를 통상의 방식으로 접합 패드(16)에 직접 접합하는 것이 바람직하다. 별법으로서, 프로브는 후술하는 바와 같이 별도의 프로브 풋에 접합된 후 강화될 수 있다. 이에 의하면 프로브에 부착되는 높은 접합 패드가 제공된다. 접합의 결과로서, 프로브(12)는 기판(14)의 접합 패드(16)에 전기 접속된다. 잘 알려진 와이어 본딩 기술(또는 프로브의 픽 앤 플레이스 접합, 마스킹 기술을 통한 프로브의 플레이팅 등)을 비롯한 임의의 적절한 접합 방법을 이용하여, 프로브 조립체(10)의 프로브(12)를 기판(14)의 접합 패드(16)에 고정할 수 있다. 기판(14)이 별도의 접합 패드(16)를 포함하지 않고 그 대신에 기판에 형성된 도전성 트레이스를 포함할 수 있는 것으로 고려된다. 이러한 경우, 각 프로브의 단부는 트레이스에 접합된다. 본 발명에서 접합 패드란 용어는 기판 상에 마련된 (또는 기판의 일부분으로서 일체화된) 임의의 도전성 접촉부를 포함한다.

특정 용례에 따라, 기판(14)은 프로브 카드 장치용 스페이스 트랜스포머의 일부분일 수 있다. 스페이스 트랜스포머는 그 일측 상에 마련된 제1 접촉부(예컨대, 접합 패드)의 어레이의 조밀한 간격을, 그 타측 상에 마련된 제2 접촉부의 덜 조밀한 간격으로 변환한다. 프로브(12)는 제1 접촉부와 웨이퍼 상의 접합 패드와의 사이에 전기 접속을 제공한다. 테스트 중에 제2 접촉부는 인쇄 회로 기판에 [예컨대, 직접적으로 또는 인터포저(interposer)를 통해] 또는 테스트 장치와 연관된 그 밖의 일부 전기 장치에 전기 접속된다.

전술한 바와 같이, 프로브 조립체(10)의 가늘고 긴 프로브(12)는 테스트 대 상 장치(DUT)와 접촉해 있는 동안 인가되는 부하를 받고, 이 경우 프로브(12)는 스프링과 같이 예측 가능하게 편향한다. 프로브 조립체(10)의 프로브(12)와 기판(14) 사이의 접속을 보강하기 위해, 경화성 재료의 층(18)을 기판(14)의 표면 상에 배치하여 기판(14)의 접합 패드(16)를 덮는다. 그 후, 보강 층(18)의 경화성 재료는 경화할 수 있게 된다.

보강 층(18)은, 예컨대 낮은 유전 상수를 갖는 도전성이 낮은 재료 또는 비도전성 재료로 제조되어, 전기적 고립도(절연)를 매우 높게 할 뿐만 아니라 이온성을 낮추는 것이 바람직하다. 보강 층 또는 유기물은 두 개의 신호 트레이스(I/O 프로브) 사이의 누설을 최소화한다. 누설은 3.3 V에서 10 nA 미만인 것이 바람직하다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 보강 재료의 도전성은 기판(14)의 도전성보다 높지 않다. 도면에 명백히 나타나 있는 바와 같이, 보강 층(18)이 프로브(12) 사이에서 연속하므로, 도전성이 높은 재료를 사용하면 프로브 사이에 전기 접속이 일어나고, 그에 따라 쇼트 또는 부정확한 접속이 일어날 가능성이 있다. 보강 층(18)을 통한 도전은 공통의 접속부(예컨대, 접지부 또는 전원)에 대해서도 허용될 수 있다. 그러나, 비공통 프로브 및 패드와의 의도하지 않은 접촉을 방지하기 위해, 보강 층(18)은 비도전성 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 한가지 바람직한 재료는 에폭시 수지 재료 등과 같은 폴리머 재료인데, 이러한 폴리머 재료는 움직일 수 있는 상태, 즉 실질적으로 유체 상태일 때 기판(14)의 기저 표면 상에 배치된다. 보강 층 용의 예시적인 재료로는 Epoxy Technology, Inc.에서 판매하는 에폭시 OG198-50이 있다. 보강 층에 사용될 수 있는 그 밖의 예시적인 재료 로는 알콕시실란 에폭시, 아크릴산 에폭시, 3 작용성 에폭시 및 2 작용성 에폭시가 있다. 보강 층(18)의 재료는 배치를 용이하게 하기 위해 경화 이전에 비교적 낮은 점도를 갖는 것이 바람직하지만, 일단 경화되면 중간 내지 높은 모듈러스를 가져야 한다. 보강 층(18)의 재료는, 보강 층(18)과 프로브(12) 사이와 보강 층(18)과 기판(14) 사이에 모두 충분한 접착력을 제공하도록 충분한 접착성을 갖는 것이 바람직하다.

일단 폴리머 재료가 경화되어 보강 층(18)이 단단해지면, 프로브 조립체(10)의 프로브(12)와 기판(14) 사이의 접합 연결부를 강화시키는 비교적 경질의 구조가 형성된다. 보강 층(18)은 접합 손상을 제한하는 역할을 하는 응력 완화부를 접합 연결부 부근에 제공하는데, 이러한 응력 완화부가 제공되지 않는다면, 실리콘 웨이퍼의 무결성을 테스트하는 동안에 프로브 조립체(10)의 프로브(12)가 부하를 받고 편향되고 있을 때, 접합 손상이 발생할 수 있다. 또한, 이와 같이 프로브 접속부를 강화하면, 테스트 동안에 프로브 조립체(10)의 프로브(12)에 인가될 수 있는 힘의 양이 무보강 프로브를 구비하는 프로브 조립체에 비해서 증대되는 경향이 있다. 또한, 이와 같이 프로브(12)와 기판(14) 사이의 접속을 보강 층(18)에 의해 강화하면, 프로브 접합 공정 동안에 프로브(12)에 인가되어야 하는 힘을 감소시킬 수 있다. 이러한 필요 접합력의 감소는 기판(14)의 접합 패드(16)에 대한 손상을 제한하는 역할을 하는데, 만약 필요 접합력의 감소가 없다면 접합 패드에 대한 손상이 발생할 수 있다.

도 2의 확대된 상세도를 참조하면, 도 1에 도시된 프로브 조립체(10)의 프로 브(12) 중 하나와 기판(14) 사이의 보강된 접속이 더 상세히 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 보강 층(18)은 접합 패드(16)를 덮기에 충분한 양으로, 그리고 보강 층(18)의 표면 부근에서 프로브 조립체(10)의 각 프로브(12)를 실질적으로 둘러싸는 폴리머 재료로 이루어진 테이퍼부(20)를 형성하기에 충분한 양으로, 기판(14)의 표면 상에 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 보강 층(18)의 테이퍼부(20)는 도 3에 도시된 프로브 조립체의 단부도에도 도시되어 있다. 보강 층(18)의 테이퍼부(20)는 응력 집중을 제한하는데, 만약 보강 층(18)의 표면이 테이퍼부 없이 완만하게 형성된다면 프로브(12) 부근의 보강 층(18)에서 응력 집중이 발생될 것이다. 보강 층의 특성은, 프로브의 휨 기능이 줄어들 정도로 테이퍼부(20)가 소정 길이의 프로브에 윅킹(wicking) 현상을 일으키지 않도록 높이를 유지하는 동시에, 바람직한 접착력 및 응력 분배를 제공하도록 선택된다. 특히 프로브 사이의 공간이 작을 때, 표면 장력 및 모세관 현상으로 인하여 윅킹 현상이 프로브(12)의 보다 높은 레벨까지 진전하는 경우, 자기 조립 단층(SAM) 코팅을 프로브의 표면 부분에 도포할 수 있다. 단층 코팅은 도데칸 티올 또는 예컨대 알칸 티올 등의 다른 적합한 재료로 이루어질 수 있다. 알칸 사슬이 적어도 8개의 탄소의 길이인 경우, 자기 조립 단층이 우선적으로 형성되는 것으로 일반적으로 인정되고 있다. 관련 참조 문헌으로는, 2002년 11월/12월자 J. Vac . Sci . Technol . B, Vol. 20, No. 6에 기재된 Loo 등의 "High-Resoultion Transfer Printing On GaAs Surfaces Using Alkane Dithiol Monolayers"와, 2001년 4월 24일자 Proc . Nat . Acad . of Sciences, Vol. 98, No. 9에 기재된 R. Nuzzo의 "The Future of Electronics Manufacturing is Revealed in The Fine Print"와, 1996년 Chem. Mater: No. 8에 기재된 J. H. Fendler의 "Self-Assembled Nanostructured Materials", 그리고 2001년 Ind. Eng. Chem. Res., Vol. 40에 기재된 Randy Weinstein 등의 "Self-Assembled Monolayer Films from Liquid and Super-Critical Carbon Dioxide"가 있다. 이러한 선택적인 코팅은 표면의 소수성을 이용하는데, 상기 코팅이 소정 높이보다 높게 프로브에 도포되는 경우, 표면의 소수성은 테이퍼부(20)의 에지가 코팅을 넘어 융기하는 성향을 억제하고, 이에 의해 보강 에폭시와 프로브의 공유 영역이 보다 커지는 것을 제한한다.

도 4를 참조하면, 댐(24)을 포함하는 본 발명에 따른 프로브 조립체(22)가 예시되어 있다. 댐(24)은, 전술한 바와 같이 보강 층(도시 생략)을 이루는 재료가 움직일 수 있는 상태로 배치되는 공간(26)을 형성하는 구조틀과 유사한 역할을 한다. 예컨대, 댐(24)은 Polysciences, Inc.에서 판매하는 Edge Control 등과 같은 재료로 제조될 수 있다. 제거 가능한 댐(24)을 사용하면, 보강 층을 이루는 재료가 유체 상태이면서 구속되지 않는 경우에 도포되어야 하는 크기보다 보강 층(18)의 크기가 줄어들어, 재료를 절약하는 효과가 있다. 도 4b는 프로브(12)의 보강 라인의 단부도로서, 기판(14)의 표면에 댐(24)이 존재하면, 댐(24)이 존재하지 않는 경우 또는 댐이 프로브(12)로부터 훨씬 더 멀리 떨어져 위치하는 경우보다, 프로브에 인접한 보강 층(18)의 영역이 더 높아지는 효과를 갖는다. 이는 도 4b와 도 3의 비교를 통해 확인할 수 있다.

또한, 제거 가능한 재료는 프로브 조립체(22)의 재생을 허용하도록 구성될 수 있는 것으로 고려된다. 이 실시예에서 사용되는 보강 에폭시도 제거될 수 있 다. 조립이 완료된 후, 댐은 기계적 수단에 의해 제거될 수 있다. 프로브의 수리가 요구될 때마다, 보강 에폭시도 또한 적절한 용제에 의해 제거될 수 있다. 예시적인 보강 층 제거 공정으로는, 메틸렌 클로라이드로 널리 알려져 있고, 인디애나주 인디애나폴리스 소재의 Dynaloy, Inc.,에서 시판하는 Dynasolve 210 등과 같은 도데실 벤젠 술폰산을 포함할 수도 있는 디클로로메탄 용액과 음파 파쇄를 사용하고, 뒤이어 아세톤/알코올 헹굼 및 플라즈마 세척을 행하는 것이 있다. 예시적인 변형례에 따르면, 코팅은 예컨대 VaTran Systems, Inc에서 시판하는 "Sno-Gun Ⅱ"의 사용에 이용할 수 있는 타입인 고속 CO₂ 결정의 충돌에 의해서 제거될 수 있다.

도 5는 보강 층(18)을 프로브 어레이에 도포하기 위해 댐을 사용하고 있는 본 발명의 실시예를 예시한다.

도 6은 프로브의 테스트 작동 중에 인가될 수 있는 힘을 보여준다. 도 6에 도시된 바와 같이 스크러빙(scrubbing) 마찰력이 프로브(12)의 팁에 인가되면, 대개 프로브에 대해 반시계 방향의 회전이 가해진다. 이러한 회전은 프로브 풋(15)의 전방에 들어올리는 힘을 인가하는 경향이 있다. 에폭시 층의 보강 기능은 프로브 풋의 전방이 들어올려지는 것을 억제하는 것이다. 보강 에폭시가 탐측 작동 중에 인가되는 힘에 저항할 수 있도록, 에폭시는 프로브 풋(15)의 측방, 후방 및 상부에 도포되어 접착된다. 또한, 에폭시의 모듈러스 및 인성은 에폭시의 억제 성능을 유지하는 역할을 한다.

본 발명은 보강 층을 배치하기 이전에 프로브 조립체의 프로브를 하부 기판 에 접합하는 임의의 특정 방법에 제한되지 않는다. 접합 공정은 프로브를 기판에 부착한 후 접합 연결부에 절연성 에폭시/밀봉제 또는 도전성 접착제/에폭시를 도포하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 접합 공정은 프로브를 부착하기 전에 기판에 도전성 에폭시 볼을 배치하여 힘을 가하지 않고 프로브를 부착하는 것을 포함할 수 있다. 별법으로서, 접합 공정은 프로브를 초음파 부착한 후 접합 연결부를 솔더 볼로 강화시키는 것을 포함할 수 있다. 또한, 접합 공정은 브레이징 단계를 포함할 수 있다.

도 7에는 프로브 카드 조립체의 예시적인 처리 방법이 예시되어 있다. 이하에 상세히 설명되어 있는 바와 같이, 이 예시적인 공정은 (1) 티올 코팅, (2) 밀봉제 댐 및 (3) 보강 에폭시를 도포하는 것을 포함한다.

도 7과 관련하여 후술하는 여러 단계는 사실상 예시적인 것이며, 본 발명은 도 7에 예시된 사항에 한정되지 않는다. 에컨대, 본 발명에 따르면 단계 중 일부는 필요에 따라 변경되거나 생략될 수 있다.

단계 700에서는, 복수 개의 프로브를 (예컨대, 포토리소그래피 등을 이용하는 플레이팅 공정을 통해) 제조한다. 단계 702에서는, 패널 형태의 복수 개의 프로브를 프로브 스트립으로 분리한다. 단계 704에서는 각 프로브의 길이의 적어도 일부분에 티올 코팅을 도포한다.

예컨대, 단계 704에서 사용되는 티올 용액은 상기 처리에 앞서, 헥사데칸티올 등과 같은 특별한 티올 화합물을 0.001몰 함유한 용액을 메틸렌 클로라이드 또는 에탄올 등과 같은 적절한 용제에 혼합함으로써 준비될 수 있다. 단계 704에서, 프로브의 스트립은 (용제의 증발 손실이 제한되도록 용기에 밀봉되어 있는 티올을 함유한) 상기 용액에 적어도 부분적으로 침지된다. 예정된 시간(예컨대, 2 내지 3 시간)이 경과한 후, 티올 용제의 자기 조립 박막이 충분히 형성되고, 프로브의 스트립을 상기 용액으로부터 꺼내어 티올을 함유하지 않은 용제로 헹군다. 스트립을 공기로 건조한 후, 접합 조립 공정을 계속할 수 있다.

보다 구체적으로, 단계 706에서 프로브는 개별적으로 각각의 스트립으로부터 분리되고, 기판(예컨대, 스페이스 트랜스포머)에 접합(예컨대, 와이어 본딩)된다.

단계 708에서, 이렇게 기판에 접합된 프로브 조립체는 댐 및 보강 에폭시의 도포를 위해 준비된다. 보다 구체적으로, 단계 708에서 댐은 기판에 도포된 후 경화된다. 또한, 단계 710에서 보강 층은 기판에 도포된 후 경화된다.

단계 708과 관련하여 살펴보면, 예컨대 댐 재료는 댐을 기판에 도포하기 전에 예정된 기간(예컨대, 적어도 한 시간) 동안 댐 재료의 저장 온도(예컨대, -40 ℃)로부터 해동될 수 있다. 댐의 분배는 수동으로, 또는 적절한 반자동 설비 또는 자동 설비에 의해 수행될 수 있다. 또한, 예컨대 현미경으로 살펴보면서 분배 주입기의 Z축 방향 운동을 정확히 제어하고 마이크로미터의 X축 및 Y축 방향 운동을 제어하는 수단과, 분배 제어기를 사용하여 댐을 분배하기 위해, 프로브 조립체는 고정될 수 있다. 댐을 형성하는 데 사용되는 분배 바늘은, 예컨대 21 게이지(0.020"의 내경) 또는 20 게이지(0.023"의 내경) 정확도의 스테인레스강 스타일의 것일 수 있다. 예컨대, 댐은 분배 제어기로부터 공기압(예컨대, 25∼30 psi)의 분출(예컨대, 1∼5 초)에 의해 분배될 수 있다. 댐 재료가 펼쳐진 부분이 어떤 프 로브도 덮지 않도록 댐의 위치가 배치될 수 있지만, 댐은 보강 에폭시의 레벨에 대하여 지지부의 역할을 할 수 있도록 프로브 어레이에 충분히 가깝게 도포되어야 한다. 그 결과가 도 4b에 도시되어 있는데, 이 경우 댐(24)이 프로브(12)의 측면에 대하여 근접함으로써, 보강 에폭시(18)의 레벨을 댐(24)이 존재하지 않는 경우보다 높게 유지한다. 댐(24)이 프로브(12)로부터 충분히 멀리 물러나 있으면, 댐(24)의 에폭시 레벨 지지 기능은 나타나지 않는다. 댐(24)의 배치를 완료한 후, 추천 경화 절차가 적용된다. Edge Control의 경우, 오븐 경화가 추천된다(예컨대, 110 ℃의 온도에서 60 분 동안 오븐 경화).

본 발명의 예시적인 실시예는, 빛을 피해 실온으로 보관될 수 있는 OG198-50 에폭시를 채용한다. 보강 에폭시의 도포는 수동으로, 또는 적절한 반자동 설비나 자동 설비에 의해 수행될 수 있다. 또한, 현미경으로 살펴보면서, 주입기의 Z축 방향 운동을 정확히 제어하고 마이크로미터의 X축 및 Y축 방향 운동을 제어하는 수단과, 온도 제어식 핫플레이트(hotplate)를 사용하여 댐을 분배하기 위해, 프로브 조립체는 고정될 수 있다. 에폭시를 도포하는 데 사용되는 분배 바늘은, 예컨대 32 게이지(0.004"의 내경) 정확도의 스테인레스강 스타일의 것일 수 있다. 에폭시는 분배 제어기로부터 공기압(예컨대, 10∼14 psi)을 매우 짧게(예컨대, 0.05∼0.1 초) 분출하는 것에 의해 분배될 수 있다. 최적 체적의 재료가 소정 패턴의 프로브의 외측 영역에 도포되도록, 에폭시의 배치는 신중하게 조정되며, 에폭시가 어레이의 프로브 사이에서 유동할 때 에폭시의 진행을 관찰하기 위하여, 에폭시의 배치는 신중하게 모니터링된다. 보강 에폭시의 높이는 재료가 부족한 영역에 충분한 에폭 시를 정확히 도포하는 것에 의해 조절된다. 또한, 재료가 과다하게 존재하는 곳으로부터 에폭시를 뽑아내기 위해, 다른 공구에서 약간의 진공을 사용하는 것이 유익할 수 있다.

에폭시가 정확한 레벨로 도포되었는가 그리고 모든 프로브가 충분히 덮였는가를 확인하기 위해, 프로브 어레이를 여러 각도에서 살펴본 후, 재료에 대하여 추천 경화를 실시한다. OG198-50을 사용하는 예시적인 실시예에서는, 조립체를 오븐(예컨대, 110 ℃)의 편평한 캐리어 상에 놓고, 뒤이어 오븐이 소정의 경화 스케쥴(예컨대 8 분간 110 ℃에서 150 ℃로의 연속 상승이 일어나는 경사 구간과, 1 시간 동안 150 ℃로 유지되는 휴지 구간으로 이루어진 스케쥴)을 수행한다. 그 후, 경화 사이클이 종료되면 온도가 실온까지 연속 하강한다.

예시적인 보강 재료의 제거 공정은 기판 재료의 특성에 따라 결정될 수 있다. 예컨대, 구리 비아 위에 니켈이 위치하고 니켈 위에 금이 위치하는 세라믹 기판을 따뜻한 메틸렌 클로라이드 용액에 침지한 후, 노에서 525 ℃로 20분 동안 소성하면, 에폭시가 효과적으로 제거된다. 그 후, 대개 패드 상에 남아 있는 잔류 탄소를 패드에서 제거할 수 있다. 예컨대, "Sno-Gun Ⅱ" 시스템의 사용에 이용할 수 있는 타입인 고속 CO₂ 결정의 충돌을 이용하면, 탄소가 효과적으로 제거되고, 그 결과 기판은 재접합될 수 있다. 다른 타입의 기판의 경우, 보다 새로운 에폭시 제거 수단, 예컨대 통상의 용제, 고강도 UV 노출, 또는 "Sno-Gun Ⅱ" 시스템에서의 고속 CO₂ 결정의 충돌을 이용하면, 바람직한 결과가 얻어질 수 있다.

본 발명은 비교적 소수의 프로브에 관하여 기술되어 있지만, 본 발명이 다수(예컨대, 수천 개 이상)의 프로브가 기판에 장착되어 있는, 예컨대 프로브 카드 조립체에 관한 용례를 갖는다는 것은 명백하다.

전술한 내용은 발명자가 예측한 실시예와 관련하여 기술되어 있지만, 이는 본 발명에 대한 용이한 설명을 위해 이용되었던 것에 불과하며, 본원에 예측되어 있지 않은 본 발명의 가상의 변형례가 상기 실시예에 대한 등가물을 나타낼 수 있다.

Claims (18)

1. 기판;

   이 기판의 표면에 접합된 복수 개의 프로브; 및

   상기 기판의 표면 상에 마련되는 보강 층으로서, 이 보강 층은 각 프로브의 하부와 접촉해 있고, 각 프로브의 나머지 부분은 보강 층으로부터 자유로운 것인 보강 층

   을 포함하는 프로브 카드 조립체.
2. 제1항에 있어서, 상기 기판은 스페이스 트랜스포머(space transformer)인 것인 프로브 카드 조립체.
3. 제1항에 있어서, 상기 보강 층은 절연성 재료인 것인 프로브 카드 조립체.
4. 제1항에 있어서, 상기 보강 층은 에폭시 재료를 포함하는 것인 프로브 카드 조립체.
5. 제1항에 있어서, 상기 보강 층은 상기 프로브 부근에 테이퍼부를 포함하고, 이 테이퍼부는 보강 층의 나머지 부분보다 두꺼운 것인 프로브 카드 조립체.
6. 제1항에 있어서, 상기 보강 층이 상기 프로브의 하부를 넘어 프로브 위로 연장될 가능성을 감소시키기 위해, 상기 프로브는 코팅을 포함하는 것인 프로브 카드 조립체.
7. 제1항에 있어서, 상기 보강 층이 배치되는 상기 기판의 영역을 형성하기 위한 댐 구조를 더 포함하는 것인 프로브 카드 조립체.
8. 복수 개의 프로브를 기판의 표면에 접합하는 단계; 및

   보강 층이 각 프로브의 하부만을 덮도록 보강층을 기판의 표면에 분배하는 단계

   를 포함하는 기판 처리 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 분배 단계 이후에 상기 보강 층을 경화하는 단계를 더 포함하는 것인 기판 처리 방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 접합 단계는 (1) 프로브를 기판의 표면에 와이어 본딩하는 것, (2) 프로브를 기판의 표면에 픽 앤 플레이스 접합하는 것, 및 (3) 마스킹 기술을 이용하여 프로브를 기판에 플레이팅하는 것 중 적어도 하나를 포함하는 것인 기판 처리 방법.
11. 제8항에 있어서, 상기 분배 단계는, 상기 보강 층을 유동 가능한 상태로 기판의 표면에 분배하는 것을 포함하는 것인 기판 처리 방법.
12. 제8항에 있어서, 보강 층이 배치되는 기판의 영역을 형성하는 댐 구조를 상기 분배 단계 이전에 기판의 표면에 마련하는 단계를 더 포함하는 것인 기판 처리 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 댐 구조 마련 단계는, 기판의 표면에 댐 구조 재료를 분배하는 것과, 댐 구조 재료를 경화하여 댐 구조를 제공하는 것을 포함하는 것인 기판 처리 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 분배 단계는, 댐 구조에 의해 형성된 영역 내에 보강 층을 분배하는 것을 포함하는 것인 기판 처리 방법.
15. 제8항에 있어서, 보강 층이 프로브의 하부를 넘어 프로브 위로 연장될 가능성이 감소되도록, 상기 분배 단계 이전에 각 프로브의 적어도 일부분에 코팅을 도포하는 단계를 더 포함하는 것인 기판 처리 방법.
16. 제8항에 있어서, 상기 분배 단계는, 보강 층이 프로브 부근에 보강 층의 나머지 부분보다 두꺼운 테이퍼부를 포함하도록, 보강 층을 분배하는 것을 포함하는 것인 기판 처리 방법.
17. 제8항에 있어서, 보강 층의 적어도 일부분을 제거하는 단계; 및

    기판의 표면에 다른 보강 층을 도포하는 단계를 더 포함하는 것인 기판 처리 방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 제거 단계는, 보강 층 부분의 제거를 촉진하는 용액 내에 기판의 적어도 일부분을 침지하는 것을 포함하는 것인 기판 처리 방법.

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