KR20070085122A - 프로브 카드 인터페이스 어셈블리 및 그 제조 방법 - Google Patents

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에스. 카오 앤드류
더글러스 멕케이
안나 리트자
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삼미 모크
에스. 파레크 니틴
존 스위아토위엑 프란크
조휘 산
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나노넥서스, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 커넥터, 소켓 어셈블리 및/또는 프로브 카드 시스템에 있어서의 개선된 상호접속 시스템 및 방법에 관한 것이다. 이 시스템은 프로버에 탑재된 반도체 웨이퍼에 전기 접속을 확립하는 프로브 카드 인터페이스 어셈블리(PCIA)를 포함한다. PCIA는 상부면 및 이에 대향하는 하부 평면 탑재면을 갖는 반도체 웨이퍼에 평행한 마더보드와, 상기 마더보드의 하부면과 웨이퍼 사이에 위치하는 적어도 세 지점에 의해 규정된 기준면과, 마더보드 탑재면 아래에 위치하는 적어도 하나의 부품과, 웨이퍼에 대한 기준면의 평면성을 조정하는 메커니즘을 포함한다. 복수의 스프링 프로브가 연장되는 프로브 칩은, 추가적인 평면성 조정없이, PCIA에 탑재되거나 또는 이로부터 분해될 수 있다. 또한 이러한 상호접속 구조물 및 방법은 개선된 제조 사이클을 제공한다.

Description

프로브 카드 인터페이스 어셈블리 및 그 제조 방법{HIGH DENSITY INTERCONNECT SYSTEM HAVING RAPID FABRICATION CYCLE}
본 발명은 웨이퍼 상의 하나 이상의 다이를 테스트하기 위해 프로브 카드 어어셈블리 시스템을 이용하는 반도체 웨이퍼 테스트 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 마이크로제조된(microfabricated) 프로브 팁을 포함하는 프로브 카드 어셈블리 시스템 및 성능 및 사용의 편의를 향상시키고 비용을 저감시키는 개선에 관한 것이다.
프로브 카드 어셈블리 시스템은 IC 상의 밀도가 높은 전기 상호 접속 패드로부터 IC 테스트 시스템과 인터페이스하는 인쇄 회로 보드 상의 밀도가 낮은 전기 상호 접속 패드로 전기 신호 경로를 변경하기 위해 IC(integrated circuit) 제조에 사용된다.
반도체 집적 회로 웨이퍼의 설계, 처리 및 패키징 기술의 진보로 디바이스의 제조에 사용된 실리콘 웨이퍼의 직경뿐만 아니라 각 다이 상의 입력/출력(I/O) 패드의 수도 증가하였다. 웨이퍼마다 테스트할 다이가 많아지고 각 다이가 보다 많 은 I/O 패드를 가질수록, 각 다이의 테스트 비용은 커지고 총 디바이스 비용에서 더욱 더 많은 부분을 차지하고 있다. 이 바람직하지 못한 추세는, 각 다이에 필요한 테스트 시간을 감소시키거나 또는 복수의 다이를 동시에 테스트하는 경우에만 역전될 수 있다. 만약 복수의 다이를 동시에 테스트하면, 모든 프로브 팁이 동일 시간에 웨이퍼의 넓은 면적에 걸쳐 양호한 전기 접촉을 이룰 것을 요구하기 때문에, 프로브 팁과 반도체 웨이퍼와 동일 평면의 프로브 팁들 사이의 평행성(parallelism)에 대한 요건이 훨씬 더 엄격해진다.
종래기술에서는, 웨이퍼 상의 모든 프로브 검사된 디바이스에 대해 적절한 전기 접촉이 이루어지도록 하기 위해 프로브 카드 어셈블리 시스템이 반도체 웨이퍼에 대해 프로브 팁들의 인시튜 평행성(in-situ parallelism) 조정에 영향을 주는 다양한 유형의 기계적 메커니즘을 가졌다.
Evans 등(US 4,975,638)은 멤브레인 프로브 카드와 테스트 중인 반도체 웨이퍼 상의 프로브 팁 사이의 평행성 에러를 보정하는 방법을 제시하고 있다. Evans 등은 경성 압력 블록이 테스트되는 IC 디바이스의 평면에 평행하도록 하고 컨택터에 의해 운반된 프로브 컨택트 상에 고르게 제어된 힘을 가하는 두 자유도를 갖는 경성 압력 블록에 의한 압력을 받는 유연한 박막 컨택터를 포함하는 테스트 프로브 카드를 제시하였다. Evans 등은, 그들 발명의 중요한 이점이 테스트 프로브 카드의 유연한 필름 컨택터에 의해 운반된 프로브 컨택트가 모두 동일 평면 내에 있으며 테스트 절차 중에 이 평면에서 유지된다는 것이라고 주장하였다.
Eldridge 등(예를 들면, US 6,624,648, 및 US 5,974,662)에 따른 프로브 카 드 어셈블리 시스템에서는, 복수의 볼 팁드 선형 작동기(ball tipped linear actuator)를 사용하여 공간 변환기의 방향을 조정함으로써, 프로브 팁과 반도체 웨이퍼 사이의 평행성 에러가 보정된다. 공간 변환기는 또한 본 명세서에 설명된 바와 같이 공간 변환기 상에 개별적으로 각각 탑재되어 있는 제조된 합성 프로브 요소에 대한 지지 기판 역할을 한다. Eldridge 등은 그들 발명의 목적이 공간 변환기 및 긴 탄력성의 프로브 요소의 팁이 "프로브 카드의 위치를 변경시키지 않고 배향"될 수 있다는 것이라고 주장하였다.
전술한 Evans 및 Eldridge의 예들은 프로브 팁 평면 및 이들 프로브 팁을 탑재한 프로브 카드의 기준면 사이의 평행성 에러를 보정하는 예시적인 방법으로서 제시되었다. 반도체 웨이퍼 프로버가 헤드 플레이트에 웨이퍼 척의 표면이 지나가는 평면, 즉 웨이퍼 기준면(WRS)에 평행하도록 (기계적으로)정확하게 정렬되는 프로브 카드 탑재 표면을 제공한다는 것은 당업자에게 공지되어 있다. 따라서, 만약 프로브 카드 탑재 표면에 대한 프로브 카드의 팁들 사이의 평행성 에러가 허용 오차 내에 있으면, 프로브 카드는 프로브 팁이 웨이퍼 척의 이동 평면, 즉 WRS에 평행하고 따라서 테스트 중인 반도체 웨이퍼의 표면에 평행할 것이라는 높은 신뢰를 가지고 웨이퍼 프로버 헤드 플레이트 상에 탑재될 수 있다.
반도체 웨이퍼 프로버 내의 반도체 웨이퍼 상의 집적 회로(다이)의 전기적인 테스트 과정 중에, 웨이퍼 척은 WRS에 평행한 평면을 통해 테스트 중인 웨이퍼의 표면을 이동시킨다. 전술한 바와 같이, WRS는 웨이퍼 프로버 헤드 플레이트 내의 프로브 카드 인터페이스 어셈블리 탑재 표면의 평면에 평행하도록 사전에 조정된 다. 테스트 중인 반도체 웨이퍼는 정전 수단(electrostatic means) 또는 인가된 진공에 의해 웨이퍼 척의 WRS 상에 정확하게 탑재되어, 웨이퍼가 WRS에 기계적으로 부합하도록 요구한다. 반도체 웨이퍼의 표면은 웨이퍼 척의 WRS에 평행한 평면 내에서 정확하게 위치하도록 고정 및 배치된다.
반도체 웨이퍼 상의 하나 이상의 다이를 테스트하기 위해, 테스트할 각 다이에 대해 SMS(stress metal spring) 프로브 팁과 같은 스프링 프로브의 위치 정합 세트에 의해 저 저항 전기 접촉부가 동시에 확립되어야 한다. 프로브 팁 스크러브(probe tip scrub) 및 이에 따른 전기 접촉부가 웨이퍼에 걸쳐서 균일하도록, 동시에 테스트할 다이가 많을수록 스프링 프로브와 반도체 웨이퍼의 표면, 즉 WRS 사이에 요구되는 평행성 정도가 더 커진다. 그러나, 보다 많은 다이가 동시에 테스트되기 때문에, IC로부터 IC 테스터에 대한 프로브 카드 어셈블리까지의 동시 상호접속의 수는 증가한다(핀 다중화를 고려하지 않으면). IC 웨이퍼 상의 본딩 패드에 접촉하는 프로브 팁은 신뢰할 수 있는 저 저항 접속을 보장하기 위해 퍼-연결 베이시스에 대해 충분한 기계적인 힘을 요구하기 때문에, 프로브 카드 어셈블리와 웨이퍼 사이의 총 힘은 접속 수에 비례하여 증가한다. 포고 핀(pogo pin)이 전기적 인터페이스로서 사용될 때, IC 테스터와 프로브 카드 어셈블리 사이의 힘은 핀 베이시스만큼 핀에 대해 증가하지만, 프로브 카드와 IC 테스터 사이의 힘을 감소시키기 위해 ZIF(zero insertion force) 커넥터를 사용하는 경향이 늘고 있다.
워싱턴 Issaquah의 Applied Precision, LLC사의 프리시전 포인트(precision point) VX 프로브 카드 측정 툴은 프로브 팁과 이른바 체크플레이트(checkplate)의 고도로 연마된 전기 전도성 텅스텐 표면 사이의 도전율의 측정을 통해 프로브 카드 상의 개별 프로브 팁의 상대적인 "Z 높이"를 측정함으로써, 프로브 팁과 프로브 카드의 탑재 표면 사이의 평행성 에러를 측정할 수 있다. 체크플레이트의 전체 X 및 Y 크기에 걸쳐 0.1 mils(2.5 마이크론)의 제조업자 사양 내에서 프리시전 포인트 VX의 평면성(planarity) 측정을 얻기 위해, 프로브 카드 "마더보드"를 홀딩하는 "지지 플레이트(Support Plate)"와 체크플레이트 사이의 평행성은 "미세한 레벨링 교정 절차(Fine Leveling calibration procedure)"라고 하는 제조업자에 의해 지정된 절차에 따라 기계적으로 조정되어야 한다. "마더보드" 상의 기준면은 프리시전 포인트 VX 및 웨이퍼 프로버에 대해 상이할 수도 있기 때문에, 미세한 레벨링 절차를 수행할 필요가 있거나 또는 기타 큰 에러가 평면성 측정에 유입될 수도 있다.
모든 프로브 팁이 동일 평면상에 있으면, 프리시전 포인트 VX를 사용하여 프로브 카드의 탑재 표면에 대한 프로브 팁의 임의의 평행성 에러를 측정할 수 있다. 요구되는 평행성 보정량은 체크플레이트를 터치하도록 첫 번째 프로브 팁으로부터 최종 프로브 팁의 높이를 망라하고 있는 데이터로부터 평가될 수 있다. 그러면 평행성 에러를 보정할 수 있으며, 프리시전 포인트 VX 상에서 결과를 확인할 수 있다.
그러나, 이 평행성 보정 방법 및 프리시전 포인트 VX를 이용한 확인에는 몇몇 제한이 있다. 첫째로는, 이 방법이 시간 소모적이라는 것이다. 확인에는 4 시간 또는 그 이상이 걸린다. 둘째, 시뮬레이팅된 테스터 인터페이스 포스 로딩(simulated tester interface force loading) 조건 하에서 측정이 이루어지면, 이 측정이 웨이퍼 프로버 내에서의 실제 동작 동안에 인가된 힘과 관련된 기계적인 편향의 모든 면을 포함하지 않을 수도 있다. 셋째, 이 측정은 실온에서 행해질 수 있으므로, 프로브 카드 어셈블리 내의 다양한 재료의 열적 계수로 인해 기계적인 변화를 일으키는 실제 동작 온도를 나타내지 않을 수도 있다.
또한, 웨이퍼 프로버 상의 프로브 팁의 평행성을 조정하는 것이 가능하다. 그러나, 웨이퍼 프로버가 일반적으로 제조 환경에서 사용되어 그러한 동작이 바람직하지 않을 수도 있기 때문에, 이것은 문제가 된다. 또한, 부가적인 복잡성 및 에러를 발생시킬 수 있는 특별한 장비 또는 세공이 요구될 수도 있다. 어떠한 경우에도, 프로브 카드가 한 웨이퍼 프로버로부터 다른 프로버로 이동하거나 또는 프리시전 포인트 VX와 같은 품질 제어(QC) 테스트 수단으로부터 웨이퍼 프로버로 이동할 때마다 프로브 팁의 평면성을 조정할 필요가 있다면 이것은 사용자에게 추가적인 부담이 된다.
반도체 웨이퍼에 대한 프로브 팁의 평행성이 공장에서 사전에 설정되고 프로브 팁 어셈블리를 변화시킨 후에도 인시튜 조정이 필요한 프로브 카드 어셈블리가 필요하다. 그러한 시스템에서는, 세정, 수리 또는 교체를 위해 프로브 팁 어셈블리를 교환하거나, 또는 프로브 팁의 평행성을 재조정할 필요없이 작업 흐름의 변화를 수용하는 것이 가능할 것이다. 사전에 설정된 평행성 조정을 갖는 프로브 카드 어셈블리를 이용하면, 사용자는 여분의 프로브 팁 어셈블리의 적절한 목록을 유지할 수 있고, 따라서 그들의 피크 처리량 요건(throughput requirement)을 유지하는데 필요한 만큼의 프로브 카드 어셈블리만 구매하면 될 것이다.
테스트 동안 프로브 팁이 압축될 때, 즉 프로브 팁이 웨이퍼 표면을 터치하는 지점을 넘어선 웨이퍼 프로버 척의 상향 이동으로 인해 발생된 힘에 의한 편향에 저항하는 프로브 카드 어셈블리 시스템을 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 프로브 카드 어셈블리 시스템은 주요한 기술적 진보를 이룬다.
또한, 상승 또는 하강된 동작 온도에서 테스트 중인 장치에 대해 저 저항 전기 접속을 유지하는 프로브 카드 어셈블리 시스템을 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 프로브 카드 어셈블리 시스템은 다른 기술적 진보를 이룬다.
또한, 충분히 평탄하고 서로 평행한 기계적인 표면을 갖는 부품을 포함하고 이들이 프로브 카드 어셈블리 시스템 내에서 또는 프로브 카드 어셈블리 시스템에 대한 인터페이스 내에서 다른 부품에 대한 기준면으로서 작용하도록 하는 프로브 카드 어셈블리 시스템을 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 프로브 카드 어셈블리 시스템은, 다른 주요한 기계적인 진보를 이룬다.
또한, 프로브 카드 어셈블리 시스템 내에서의 피크대 피크(peak-to peak)의 기계적인 편향을 감소시키기 위해, 높은 I/O 카운트 IC 및 테스터와 관련된 높은 힘(이 힘은 웨이퍼 테스트 동안의 스프링 프로브의 압축 또는 다양한 스프링 사전 로딩(pre-loading) 메커니즘에 의해 발생함)을 보다 고르게 분포시키고 수직으로 전달하는 비교적 평탄하고 평행한 부품 표면을 갖는 프로브 카드 어셈블리 시스템을 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 프로브 카드 어셈블리 시스템은 다른 주요한 기술적 진보를 이룬다.
서로 얹혀질 수 있는 개선된 평면성 및 평행성을 갖는 부품을 포함하는 프로 브 카드 어셈블리 시스템이 요구되는데, 이는 이러한 표면들이 사전에 정렬될 수 있고 부품 및 서브어셈블리의 교체를 용이하게 할 수 있기 때문이다. 표면 이 비교적 평탄하고 평행하며 동일평면으로부터의 프로브 팁 어레이가 편향이 보다 작으면 평면성 조정에 대한 필요성이 감소한다. 또한, 기준면이 비교적 평탄하고 평행하면, 접촉부마다 예를 들어 0.05g 내지 5g의 매우 작은 힘의 인터포저(interposer)를 사용하여 300 mm의 웨이퍼에 대해 예를 들어 1,000 sq cm의 큰 면적에 저 저항의 고밀도 전기 접속부를 형성할 수 있다. 또한, 평탄하고 평행한 기준 및 지지 표면과 결합된 낮은 힘의 인터포저에 의해, 클램핑 방법 및 평면성을 획득하고 유지하는 방법을 보다 단순화할 수 있다. 또한, 평탄한 표면을 갖는 마더 보드, Z 블록 등과 같은 큰 면적의 부품에 의해 진공 작동 시스템을 사용하여 높은 수준의 표면 평행성을 달성할 수 있다. 또한, 솔더, 금 와이어 본드 범프(gold wire bond bump), 도금된 범프 또는 접착제와 같은 재료로 제조된 큰 면적의 고체 전기 인터페이스 접속부는 모두 보다 평탄하고 보다 평행한 상호접속 지지 표면에 의해 높은 제조 수율을 가지며 보다 양호하고 보다 신뢰할 수 있게 작동한다.
또한, 반도체 제조업자 및 테스터와 같은 프로브 카드 어셈블리의 사용자에게 있어서 시간은 중요한 요소이다. 그러나, 종래의 프로브 카드 어셈블리는 통상 다층 세라믹 요소와 같이 긴 선행 시간(lead time)을 갖는 하나 이상의 중요한 부품을 포함한다. 종래의 어셈블리 구조 및 제조 방법은 이러한 긴 선행 시간을 갖는 부품을 포함하며, 그 결과, 하나 이상의 어셈블리에 대해 제조 사이클이 길어진 다.
따라서, 복잡하거나 주문형(custom) 또는 반 주문형(semi-custom) 부품과 같은 긴 선행 시간을 요하는 부품을 쉽게 탑재하고 또는 다른 부품 및 어셈블리로부터 재탑재할 수 있게 하면서, 프로브 카드 어셈블리의 일부를 제조, 조립 및/또는 사전 평탄화하는데 걸리는 제조 사이클이 빠른 것과 같이 개선된 프로브 카드 어셈블리 구조 및 방법을 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 프로브 카드 어셈블리 시스템은 다른 주요한 기술적 진보를 이룬다.
본 명세서에는 커넥터, 소켓 어셈블리 및/또는 프로브 카드 시스템과 같은 개선된 상호접속 시스템 및 방법을 설명한다. 예시적인 시스템은 반도체 웨이퍼 프로버에 탑재된 반도체 웨이퍼에 대해 전기 접속하기 위한 프로브 카드 인터페이스 어셈블리를 포함한다. 프로브 카드 인터페이스 어셈블리는 상부면과 상기 상부면과 대향하며 반도체 웨이퍼와 평행한 하부의 평탄한 탑재면을 갖는 마더 보드와, 마더보드의 하부면과 반도체 웨이퍼 사이에 위치한 적어도 세 개의 지점에 의해 정의된 기준면과, 마더보드 탑재면 아래에 위치한 상부 탑재면과 상부 탑재면과 대향하는 하부 탑재면을 포함하는 적어도 하나의 부품과, 반도체 웨이퍼에 대해 복수의 기준면을 조정하는 메커니즘을 포함한다. 복수의 스프링 프로브를 포함하는 프로브 칩은 부가적으로 평면성 조정을 하지 않고 프로브 카드 인터페이스 어셈블리에 탑재 또는 이로부터 분해가능하다. 이러한 상호접속 구조 및 방법은 개선된 제조 사이클을 제공한다.
도 1은 IC 테스터 및 웨이퍼 프로버에 설치된 프로브 카드 어셈블리를 포함하는 반도체 웨이퍼를 테스트하는 완전한 시스템의 시스템도.
도 2는 반도체 웨이퍼 프로버 시스템에 설치된 프로브 카드 어셈블리의 시스템도.
도 3은 반도체 웨이퍼 프로버에 설치된 퀵 체인지(quick-change) 프로브 칩 프로브 카드 어셈블리를 도시한 시스템도.
도 4는 API 프리시전 포인트 VX 프로브 카드 테스트 시스템에 설치된 프로브 카드 인터페이스 어셈블리(PCIA; probe card Interface assembly)를 갖는 퀵 체인지 프로브 칩 프로브 카드 어셈블리를 도시한 도면.
도 5는 퀵 체인지 프로브 칩 프로브 카드 어셈블리의 개략도.
도 6은 퀵 체인지 프로브 칩 프로브 카드 어셈블리의 세부 개략도.
도 7은 퀵 체인지 프로브 카드 시스템 내의 기준 측정 장치의 개략도.
도 8은 하부 Z 블록의 뒷면에 솔더링된 단면형 인터포저 또는 양면형 인터포저를 포함하는 프로브 칩 프로브 카드 어셈블리와 상부 Z 블록 어셈블리와 사전에 평탄화된 마더보드 간의 조립도.
도 9는 양면형 상부 인터포저를 갖는 솔더링된 프로브 칩 프로브 카드 실시예를 도시한 도면.
도 10은 단면형 상부 인터포저를 갖는 솔더링된 프로브 칩 프로브 카드 실시예를 도시한 도면.
도 11은 인터포저 구조의 상세한 부분 단면도.
도 12는 Z 블록에 솔더링된 뒷면 패드를 갖는 프로브 칩을 구비한 프로브 카드의 일실시예를 도시한 사시도.
도 13은 마더보드 PCB를 마더보드에 솔더링하거나, 단면형 인터포저를 Z블록의 상부에 솔더링하거나 또는 양면형 인터포저를 이용하는 부가적인 프로세스를 포함하는 프로브 카드 어셈블리 프로세스에 대한 순서도.
도 14는 프로브 칩의 SMS 프로브 팁의 공면성(co-planarity)을 보장하기 위한 픽스처(fixture)를 도시한 도면.
도 15는 제조된 프로브 칩에 대해 최적의 프로브 팁 평면성의 평면이 결정되는 프로브 칩 평탄화 프로세스의 제 1 단계를 도시한 도면.
도 16은 프로브 칩 상에 위치한 프로브 팁의 비평면 부분이 도금되는 프로브 칩 평탄화 프로세스의 제 2 단계를 도시한 도면.
도 17은 프로브 칩 상에 위치하는 도금된 프로브 팁의 비 평면 부분이 평탄화되는 프로브 칩 평탄화 프로세스의 제 3 단계를 도시한 도면.
도 18은 스프링 프로브의 비평면 부분이 평탄화 후에 도금되는 프로브 칩 평탄화 프로세스의 제 4 단계를 도시한 도면.
도 19는 Z 블록 솔더링 픽스처에 대한 프로브 칩의 개략도.
도 20은 솔더 리플로우를 기다리는 Z 블록 솔더링 픽스처에 대한 프로브 칩 내에 위치하는 Z 블록 및 프로브 칩을 도시한 도면.
도 21은 솔더 리플로우를 갖는 Z 블록 어셈블리 및 완성된 프로브 칩을 도시한 도면.
도 22는 솔더 볼 리플로우 전의 Z 블록 어셈블리 및 프로브 칩의 세부 개략도.
도 23은 솔더 볼 리플로우 후의 Z 블록 어셈블리 및 프로브 칩의 세부 개략도.
도 24는 프로브 칩 솔더를 Z 블록에 부착하기 전의 프로브 카드 어셈블리의 확대 조립도.
도 25는 프로브 칩 솔더를 Z 블록에 부착한 후의 프로브 카드 어셈블리의 확대 조립도.
도 26은 단일 프로브 칩이 Z 블록에 본딩된 영역인 경우의 퀵 체인지 이중 인터포저 프로브 카드 설계의 다른 실시예를 도시한 개략도.
도 27은 솔더 본딩된 PCB Z-블록을 갖는 프로브 카드 어셈블리의 개략도.
도 28은 복수의 프로브 칩 각각과 Z 블록 사이의 모자익 프로브 칩 어셈블리 영역 본드를 포함하는 퀵 체인지 프로브 카드 어셈블리의 다른 실시예의 개략도.
도 29는 타일형 프로브 칩 및 타일형 인터포저를 갖는 프로브 카드 어셈블리의 개략도.
도 30은 마더보드 Z 블록 솔더링 픽스처에 대한 프로브 카드 마더보드의 개략도.
도 31은 프로브 카드 마더보드와 솔더 리플로우 어셈블리 내의 마더보드(MB) Z 블록 사이의 솔더 리플로우 프로세스를 도시한 개략도.
도 32는 솔더 리플로우를 갖는 MB Z 블록 및 프로브 카드 마더보드를 포함하는 완성된 어셈블리를 도시한 개략도.
서두에 개시한 구조, 프로세스 및 시스템은, 1999년 5월 27일 출원된, 발명의 명칭이 Wafer Interface for High Density Probe Card인 미국 임시특허출원 제 60/136,636 호(NNEX0001 PR), 1999년 7월 28일 출원된, 발명의 명칭이 Method of Massively Parallel Testing of Circuits인 미국 임시특허출원 제 60/146,241 호(NNEX0003PR), 2004년 5월 20일 출원된 발명의 명칭이 Quick-Change Probe Chip인 미국 임시특허출원 제 60/573,541 호(NNEX0019PR), 2004년 7월 29일 출원된 발명의 명칭이 Probe Card Assembly with Rapid Fabrication Cycle인 미국 임시특허출원 제 60/592,908 호(NNEX0021 PR), 2005년 2월 8일 출원된, 발명의 명칭이 Nano-Contactor Embodiments for IC Packages and Interconnect Components인 미국 임시특허출원 제 60/651,294 호(NNEX0015PR), 2004년 6월 16일 출원된, 발명의 명칭이 Enhanced Compliant Probe Card Systems Having Improved Planarity인 미국 특허출원 제 10/870,095 호(NNEX0001 CIP2), 2002년 6월 24일 출원된, 발명의 명칭이 Construction Structures and Manufacturing Processes for Probe Card Assemblies and Packages Having Wafer Level Springs인 미국 특허출원 제 10/178,103 호(NNEX0001CIP), 2001년 11월 27일 출원된, 발명의 명칭이 Construction Structures and Manufacturing Processes for Integrated Circuit Wafer Probe Card Assemblies인 미국 특허출원 제 09/980,040 호(NNEX0003), 2000년 7월 27일 출원된 PCT 특허출원 제 PCT/USOO/21012 호(NNEX0003P), 2000년 5월 23일 출원된, 발명의 명칭이 Construction Structures and Manufacturing Processes for Integrated Circuit Wafer Probe Card Assemblies인 PCT 특허출원 제 PCT/USOO/14164 호(NNEX0001P), 2002년 6월 28일 출원된, 발명의 명칭이 Systems for Testing and Packaging Integrated Circuits인 미국 특허출원 제 10/069,902 호(NNEX0004)에 개시되어 있으며, 이들은 참조로서 본 명세서에 완전히 포함된다.
도 1은 웨이퍼 프로버(12)에 설치된 프로브 카드 어셈블리(24) 및 IC 테스터(14)를 포함하는 반도체 웨이퍼(20) 테스트 시스템(10)의 시스템도이다. 웨이퍼 프로버는 X-Y-Z 스테이지(22)와, X-Y-Z 스테이지(22) 상에 반도체 웨이퍼(20)를 위치시키거나 제거시키는 웨이퍼 핸들러(18)를 포함한다. 시스템(10)의 상대적인 위치 및 움직임은 X축(23), Y축(25), Z축(27)과 관련이 있다. 프로브 카드 어셈블리(24)는 분해형(de-mountable) 테스트 헤드 인터페이스(26)를 통해 IC 테스터(14)의 테스트 헤드(16)에 부착가능하다. 테스트 헤드(16)는 통상 핀 전자기기(28)를 포함한다.
도 2는 웨이퍼 프로버(12)에 설치된 프로브 카드 어셈블리(24)의 시스템도이다. 프로브 카드 어셈블리(24)는 웨이퍼 프로버(12) 내의 헤드 플레이트(46)의 탑 재면(48)에 탑재되며, 마더보드(32), 프로브 팁 탑재 시스템(34) 및 프로브 팁 어셈블리(36)를 포함한다.
헤드 플레이트(46)의 탑재면(48)은 웨이퍼 척(40)의 이동면에 평행하도록 사전에 조정된다. 상향 및 하향 카메라(50, 52) 및 다른 유형의 센서가 웨이퍼(20) 및 프로브 팁 어셈블리(36)의 위치 상에 데이터를 제공하여, 스프링 프로브(180)(도 3)가 X-Y 및 Z 스테이지(22, 42)의 이동을 통해 반도체 웨이퍼(20) 상의 하나 이상의 집적 회로(IC) 다이(56)상의 테스트 패드(58)에 대해 정확하게 위치하도록 소프트웨어 루틴을 가능하게 한다.
도 3은 반도체 웨이퍼 프로버(12)에 설치된 퀵 체인지 프로브 칩 프로브 카드 어셈블리(64)를 도시한 시스템도(60)이다. 퀵 체인지 프로브 카드 어셈블리(64)는 PCIA(probe card interface assembly)(62) 및 프로브 칩(68)을 포함하며, 여기서 PCIA(62)는 마더보드(320 및 집적된 프로브 칩 탑재 시스템(34)을 포함한다.
프로브 팁(181)이 웨이퍼 척(40)의 표면(54)에 평행하고 따라서 웨이퍼 척(40)에 부착된 반도체 웨이퍼(20)의 표면에 평행하도록, 프로브 칩(68) 상의 스프링 프로브(180)의 프로브 팁(181)은 PCIA(62)의 평면에 평행하게 사전에 정렬되는 것이 바람직하다. 스프링 프로브(180)로는 스트레스 금속 스프링(stress metal spring), 연성 스프링(flexible spring), 컴플라이언트 스프링(compliant spring), 긴 탄성 프로브 소자(elongate resilient probe element)가 있다.
도 4는 API 프리시전 포인트 VX 프로브 카드 테스트 시스템(10a)에 설치된 프로브 카드 인터페이스 어셈블리(PCIA)(62)를 갖는 퀵 체인지 프로브 카드 어셈블리(64)를 도시한 도면이다. API 시스템(10a)은 평면성 교정 및 기능 확인 테스트에 이용된 측정을 수행하는 예시적인 시스템이다.
도 5는 프로브 카드 어셈블리(64)의 세부 개략도(90)이다. 프로브 카드 어셈블리(64)는 프로브 카드 인터페이스 어셈블리(PCIA)(62)와, 프로빙 표면(93a) 및 프로빙 표면(93a)과 대향하는 탑재 표면(93b)을 갖는 프로브 칩(68)을 포함한다. 프로브 카드 인터페이스 어셈블리(PCIA)(62)는 마더보드(32) 및 집적된 프로브 칩 탑재 시스템(34)을 포함한다. 마더보드(32)의 하부면과 웨이퍼 프로버(12)에 탑재된 반도체 웨이퍼(20) 사이의 적어도 세 개의 포인트(95), 예를 들면 95a, 95b, 95c에 의해 정의된 프로브 칩 어셈블리 탑재 기준 평면(92)은 각각의 PCIA(62) 상에서 취해진 측정 데이터를 이용하는 것과 같이 PCIA 탑재 표면(94a)에 평행하도록 PCIA(62) 내에 확립된다. 주어진 PCIA(62)의 특정 설계의 실시에 따라서, 데이터 수집 및 데이터 교정이 상이한 형태로 취해질 수도 있다. 그러나, 그 결과는 평면성 데이터와 같은 데이터가 PCIA(62) 내에 프로브 칩 어셈블리 탑재 기준 평면(92)을 확립하는데 사용된다.
프로브 칩(68)은 프로브 칩 어셈블리 탑재 표면(66)에 탑재된다. 프로브 칩 어셈블리 탑재 시스템(34)의 중간 부품의 탑재면은 서로에 대해 충분히 평행하게 제조되어 프로브 칩(68) 상의 프로브 팁(181)의 평면이 PCIA 탑재면(94a)에 대해 적절히 평행하도록 보장하고, 시스템의 기계적인 허용오차가 주어지면 평행성 조정에 대한 필요성을 최소화한다. 프로브 카드 어셈블리(64) 내의 프로브 칩(68)의 프로브 팁(181)은 서로에 대해 최소로 비 공면(non co-planar)이 되도록 그리고 프로브 칩 어셈블리 탑재면(66)의 평면에 평행하도록 사전에 정렬되고, 따라서 프로브 팁(181)은 또한 웨이퍼 척(40)의 표면 및 웨이퍼 프로버(12) 내의 웨이퍼 척(40)에 고정된 반도체 웨이퍼(20)의 표면에 평행하게 된다. 스프링 프로브(180)는 스트레스 금속 스프링, 연성 스프링, 컴플라이언트 스프링 및 긴 탄성 프로브 요소들 중 어느 하나를 포함한다.
도 6은 프로브 카드 어셈블리(64)의 세부 개략도(100)이다. 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 퀵 체인지 프로브 카드 어셈블리(64)는 프로브 카드 인터페이스 어셈블리(PCIA)(62) 및 프로브 칩(68)을 포함하며, 여기서 프로브 카드 인터페이스 어셈블리(PCIA)(62)는 전기 접속부(169)(도 9)를 갖고 이곳을 통해 연장된 마더보드(32)와 집적된 프로브 칩 탑재 시스템(34)을 포함한다. 전기 트레이스 경로(107)는 마더보드(32), 프로브 칩 탑재 시스템(34) 및 프로브 칩(68)을 통해 스프링 프로브(180)로 연장되어 반도체 웨이퍼(20) 상의 하나 이상의 IC(56) 상의 패드(58)와의 접촉부를 형성한다. 프로브 칩(68)과 같은 작은 피치 부품 또는 소자와 마더보드(32) 상의 테스터 접촉 패드(164)와 같은 보다 큰 피치 부품 또는 소자 사이에서 변화를 제공하기 위해, 프로브 카드 어셈블리(64) 내의 전기 트레이스 경로(107)에 대한 임의의 지점에서 팬아웃(fan-out)(111)이 제공되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 팬아웃은 통상 마더보드(32), 프로브 칩(68), Z 블록(134), 마더보드 Z 블록 또는 하부 인터페이스(102) 및/또는 상부 인터페이스(104) 내의 임의의 장소에 의해 제공될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 프로브 칩 탑재 시스템(34)은 통상 Z 블록(134), Z 블록(134)과 프로브 칩(68) 사이의 하부 인터페이스(102) 및 Z 블록(134)과 마더보드(32) 사이의 상부 인터페이스를 포함한다. 일부 퀵 체인지 프로브 카드 어셈블리(64)에서는, 하부 인터페이스(102)가 복수의 솔더 본드(138)를 포함한다. 또한, 일부 퀵 체인지 프로브 카드 어셈블리(64)에서는, 상부 인터페이스(102)가 인터포저(136)(도 8), 솔더 본드(152)(도 8), 솔더 본드(142)(도 8) 및/또는 마더보드 MB Z 블록(132)과 같은 접속부 및 부품의 조합을 포함한다.
프로브 칩 어셈블리 탑재 기준 평면(92)은 마더보드(32)의 PCIA 탑재면(94a)과 프로브 칩(68)의 상부 접속면(93b) 사이 또는 마더보드(32)의 PCIA 탑재면(94a)과 반도체 웨이퍼(20) 사이의 수직 지점과 같이 마더보드(32)의 PCIA 탑재면(94a) 아래의 임의의 위치에서 규정된다.
일부 실시예에서는, 프로브 칩 어셈블리 탑재 기준 평면(92)이 마더보드(32)의 PCIA 탑재면(94a)과 프로브 칩(68)의 상부 접속면(93b) 사이의 일부 수직 지점에서 규정된다. 프로브 칩 어셈블리 탑재 기준 평면(92)은 프로브 칩 탑재 시스템(34) 내의 실제 표면과 일치하거나 또는 PCIA 탑재면(94a)에 평행한 가상의 정의된 평면(92)을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 마더보드(32)의 PCIA 탑재면(94a)에 대해 최초에 평행하지 않은 프로브 칩 탑재 시스템(34)에 대해, 측정된 데이터는 조정가능한 나사, 심(shim), 스페이서, 와셔, 솔더 본드 및 스프링(166) 중 어느 하나를 포함하는 것과 같이, 평면성 조정 메커니즘(166)(도 9)에 의해 제공될 수 있는 공간 내의 셋 이상의 지점과 같이 평면성 보상을 제공하는데 사용될 수 있다.
도 7은 다음의 중요한 치수를 갖는 퀵 체인지 프로브 카드 시스템(110)의 세부 개략도이다.
· 웨이퍼 기준면(WRS)(54)에서 프로브 팁까지의 치수(112)
· 웨이퍼 기준면(WRS)(54)에서 프로브 칩 전면까지의 치수(111)
· 웨이퍼 기준면(WRS)(54)에서 프로브 칩 어셈블리 탑재면(66)까지의 치수(113)
· 웨이퍼 기준면(WRS)(54)에서 프로브 칩 어셈블리 탑재 기준 평면(92)까지의 치수(114)
· 웨이퍼 기준면(WRS)(54)에서 PCIA 탑재면(94a)까지의 치수(115)
· 프로브 칩 어셈블리 탑재 기준 평면(92)에서 PCIA 탑재면(94a)까지의 치수(116).
헤드 플레이트(46)와 웨이퍼 기준면(WRS)(54) 사이의 평행성은 WRS에서 PCIA 까지의 치수(115)가 X-Y 스테이지(42)의 진행에 대해 특정 오차 범위 내에 있을 때 보장된다. PCIA(62)에서 WRS(54)까지의 PCIA 평행성은 기준 치수(116)가 마더보드(32)의 표면에 대해 특정 오차 범위 내에 있을 때 보장된다. 프로브 팁(181)에서 WRS(54)까지의 평행성은 프로브 칩(68)을 프로브 칩 어셈블리 탑재 기준 평면(92)에 직접 또는 간접적으로 탑재함으로써 보장된다.
도 5, 도 6 및 도 7에 도시되어 있는 프로브 카드 인터페이스 어셈블리(PCIA)(62)는 마더보드(32) 및 프로브 칩(68)을 탑재하는 데 필요한 기타 부품을 포함한다. 탑재 기준면(MRS)(92)은 퀵 체인지 프로브 카드 어셈블리(64) 내에서 확립되고, 이에 따라 프로브 칩(68)이 필요에 따라 프로브 칩 어셈블리 탑재면(66)에 쉽게 탑재 및 분해될 수 있다.
퀵 체인지 프로브 카드 시스템(110)은 프로브 칩 탑재 기준 평면(92)이 프로브 카드 인터페이스 어셈블리 탑재면(48)과 정확하게 평행하고, 또한 반도체 웨이퍼 프로버(12) 내의 웨이퍼 척(40)의 WRS(54)에 평행하도록 프로브 카드 인터페이스 어셈블리(62) 내의 프로브 칩 탑재 기준 평면(92)과 정렬하기 위한 구성 및 방법을 제공한다.
퀵 체인지 프로브 카드 시스템(110) 및 관련 방법은 프로브 칩(68) 상의 SMS 프로브 팁(181)이 프로브 칩 어셈블리 탑재면(66)의 표면과 평행할 것을 보장한다. 프로브 칩(68)을 프로브 카드 인터페이스 어셈블리(62) 내의 프로브 카드 인터페이스 어셈블리 탑재면(66)으로부터 쉽게 분해하여 프로브 칩(68) 상의 스프링 프로브(180)의 프로브 팁(181)이 프로브 카드 인터페이스 어셈블리 탑재면(48)의 동일 평면에 평행하고 또한 웨이퍼 기준면(WRS)(54)의 평면에 평행하며 결과적으로 테스트중인 반도체 웨이퍼(20)의 표면에 평행할 것을 보장하는 수단이 제공된다.
도 8은 상부 어셈블리(131)와 하부 프로브 칩 어셈블리(146), 예를 들면 146a, 146b 사이의 조립도(130)이다. 상부 어셈블리(131)는 마더보드 Z 블록 어셈블리(132)에 솔더 본딩되는(142)마더보드(32)를 포함한다. 단면형 인터포저(136b) 또는 양면형 인터포저(136a)를 포함하는 하부 프로브 칩 어셈블리(146), 예를 들면 146a, 146b가 하부 Z 블록(134)의 뒷면에 솔더링된다(138).
마더보드(MB) Z 블록(132)은 픽스처(560)(도 30)를 사용하여 프로브 카드 마 더보드(32)에 솔더 본딩되고(142), 이것에 의해 마더보드 Z 블록(132)의 전면(133a)이 프로브 카드 탑재면(94a)에 평행하게 제조된다. 프로브 칩(68)은 픽스처(300)(도 19, 도 20)를 사용하여 하부 Z 블록(134)에 솔더 본딩되어(138) 프로브 팁(181), 전면(93a) 및/또는 프로브 칩(68)의 뒷면(93b)이 프로브 칩 어셈블리(146a) 내의 Z 블록(134)의 뒷면(109b)(도 6) 또는 프로브 칩 어셈블리(146b) 내의 Z 블록(134)의 뒷면에 솔더링된 단면형 인터포저(136b)의 상부면(204a)(도 11)에 평행할 것을 보장한다. 프로브 칩 어셈블리(146a 또는 146b)를 프로브 카드 인터페이스 어셈블리(62) 내의 프로브 카드 인터페이스 어셈블리 탑재면(66)으로부터 쉽게 분해하여, 프로브 칩(68) 상의 SMS 프로브 팁(181)이 프로브 카드 인터페이스 어셈블리 탑재면(48)의 평면에 평행하고 또한 웨이퍼 기준면(WRS)(54)의 평면에 평행하며 결과적으로 테스트중인 반도체 웨이퍼(20)의 표면에 평행할 것을 보장하는 수단이 제공된다.
도 9는 양면형 상부 인터포저(136a)를 갖는 솔더링된 프로브 칩 프로브 카드(68)를 포함하는 퀵 체인지 프로브 카드 시스템(64)의 부분 개략도(160)이다. 도 10은 단면형 상부 인터포저(136b)를 갖는 솔더링된 프로브 칩 프로브 카드를 포함하는 퀵 체인지 프로브 카드 시스템(64)의 부분 개략도(190)이다. 상부 인터포저(136b)가 프로브 카드 마더보드(32)에 닿더라도 프로브(172)가 손상되지 않도록 하기 위해 하나 이상의 진행 중지부(192)를 포함하는 것이 바람직하다. 상부 인터포저(136b)는 인터포저 스프링 프로브(172)의 프로브 힘을 증가시키기 위해 도금될 수도 있다. 도 26에 도시되어 있는 바와 같이, 프로브 카드 어셈블리(64) 내에 프 리로드(preload)(452)를 위한 수단이 제공된다.
외부 정렬 핀(168)은 통상 상부 보강제(162)로부터 프로브 카드 인터페이스 어셈블리(62)와 같은 프로브 카드 어셈블리(64)를 통해 연장된다. 외부 정렬 핀(168)은 마더보드(32) 및 Z 블록 플랜지(178)와 같은 프로브 카드 어셈블리(64) 내의 부품 내에 규정된 노치, 슬롯 및/또는 홀 또는 이들의 조합과 같은 기계적인 정합 피처(169)와 맞물린다. 정합 피처(169)를 사용하면, 프로브 카드 어셈블리(64) 내의 부품들 사이의 열팽창 차를 허용할 수 있어 넓은 온도 범위에 걸쳐 테스트를 할 수 있다.
도 11은 양면형 인터포저(136a)용 또는 양면형 하부 인터포저(474)(도 27)용과 같은 인터포저 구조물(136)의 부분 단면도(196)이다. 단면형 인터포저(136b)에 이와 유사한 구성이 제공되는 것이 바람직하다.
포토리소그래픽 방식으로 형성된 프로브 스프링(172)과 같은 인터포저 스프링(172)은 일반적으로 인터포저 그리드 어레이 내에서 정렬되어 복수의 표준화된 접속을 제공한다. 예를 들면, 도 9에 도시된 양면형 인터포저(136a)에서는, 인터포저 스프링(172)이 마더보드(32)와 Z 블록(134) 사이에 접속을 제공한다. 이와 유사하게, 도 27에 도시된 하부 인터포저(474)에서는, 인터 포저 스프링(172)이 Z 블록(134)과 프로브 칩(68) 사이에 접속을 제공한다.
인터포저 비아(173)는 인터포저 기판(175)을 통해 제 1 표면(204a)으로부터 제 2 표면(204b)으로 연장된다. 인터포저 비아(173)는 인터포저(136, 474)의 제조 수율 증가 및/또는 특히 전력 트레이스에 대한 전기 유도를 촉진시키기 위해 리던 던트 비아 쌍 내에 정렬되는 것이 바람직하다.
대향 표면(204a, 204b)은 통상적으로 티타늄을 포함하는 릴리스층(release layer)(198) 및 통상적으로 상이한 고유 스트레스 레벨을 갖는 복수의 도전층(197a 내지 197n)을 포함하는 합성층(197, 198)으로 이루어진다. CuW 또는 금으로 충진된 인터포저 비아(173)는 통상 세라믹으로 이루어진 중앙 기판(175)을 통해 연장되고, 릴리스층(198) 사이에 전기 도전성 접속을 제공한다. 이 합성층(197, 198)은 통상 MoCr을 포함하는데, 여기서 인터포저 프로브 스프링(172)이 패터닝된 후에 릴리스 영역(203) 내에서 릴리스된다.
0.5 내지 1㎛ 두께의 금층(gold layer)과 같은 시드층(200)이 합성층(197, 199) 상에 형성된다. 일부 실시예에서는, 내마모성 및/또는 접촉 신뢰성을 제공하기 위해 적어도 스프링 핑거(172)의 팁 상에 로듐(rhodium) 또는 팔라듐 합금과 같은 팁 코팅(205)이 제어가능하게 형성된다. 저항을 감소시키기 위해 일반적으로 구리를 포함하는 트레이스(201)가 구조물(196) 상에 선택적으로 형성된다. 스프링 핑거 리프트 영역을 규정하기 위해 통상적으로 폴리이미드(PMID) 층(202)이 구조물(196) 상에 형성된다. 핑거(172)의 시트 저항을 감소시키기 위해 리프트된 핑거(172) 상에 두꺼운 금층(200)이 잔류한다.
도 12는 Z 블록(134)에 솔더링된 뒷면의 패드(278)(도 14 참조)를 갖는 프로브 칩(68)을 구비하는 퀵 체인지 프로브 카드 시스템(110)의 사시도이다. Z 블록(134)은 인터포저(136), 예를 들면 136a, 136b와 같은 중간 커넥터(136)를 통해 프로브 카드 마더보드(32)와 전기 접촉을 유지한다. Z 블록(134) 기판(163)(도 9 참조)은 세라믹, 다층 세라믹 및/또는 동시 소성된(co-fired) 세라믹과 같은 높은 탄성율 및 양호한 전기 절연 특성을 갖는 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 플랜지(178)는 통상 Z 블록 기판(163)에 대한 양호한 열 팽창 계수(TCE)를 갖는 금속과 같은 재료를 포함한다. 예시적인 Z 블록(134) 기판(163)에서는, 플랜지 재료의 후보로 티타늄, 티타늄 합금, InvarTM 또는 CovarTM을 들 수 있다.
도 13은 표준 구성 및 프로세스(221), 마더보드 PCB Z 블록(134)을 마더보드(32)에 솔더링하기 위한 선택적 구성 및 서브프로세스(243), 단면형 인터포저(136b)를 Z 블록(134)의 상부에 솔더링하기 위한 선택적 구성 및 서브프로세스(231) 또는 양면형 인터포저(136a)를 사용하는 선택적 구성 및 서브프로세스(239)를 포함하는 퀵 체인지 프로브 카드 어셈블리 프로세스(220)의 순서도이다.
표준 구성 및 프로세스(221)에서, 통상은 스트레스 금속 스프링(180)을 포함하는 복수의 연성 스프링 프로브(180)를 포함하는 프로브 칩(68)이 제조된다(222). 스트레스 금속 스프링(180)은 처음에는 복수의 층(197a 내지 197n)(도 11 참조)과 같은 MoCr 스프링 구조(197) 내에 스트레스 그레디언트(stress gradient)를 생성함으로써 형성된다. 니켈과 같은 제 1 금속층(286)(도 16 참조)이 2 내지 10 마이크론의 두께로 코팅된다(284)(도 16 참조). 이 때, 프로브 칩(68)의 스트레스 금속 스프링(180)의 팁 부분은 가열 공정 또는 어닐링 공정(292)(도 17 참조)에서 공면으로 형성(도 17 참조)되는 것이 바람직하다. 이어서, 부가적인 금속층(298)(도 18 참조)이 바람직하게는 5 내지 50 마이크론의 두께로 스트레스 금속 스프링(180) 상에 코팅된다.
도 14는 프로브 칩(68)의 SMS 프로브 팁(108)의 공면성을 보장하는 픽스처(254)의 개략도이다. 프로브 칩 기판(272)(도 15 참조)은 진공 또는 탄성 척(262)과 같은 기준 척(262)의 평탄한 표면에 대해 평탄하게 고정된다. 정밀 심(266)이 프로브 칩 기판(272)의 주변 표면 상에 위치하고, 하부의 평탄한 기준 표면(260) 상에 위치하는 유리(258)와 같은 평탄한 기판(258) 상에 위치한다. 평탄한 기준 표면(264)이 상부 기준 척(262) 및 심(266) 상에 위치하여, 프로브 팁(181)이 프로브 칩 기판(272)의 뒷면에 대해 정확하게 동일한 높이에 위치하도록 SMS 스프링 프로브(180)를 압축한다. 그 다음에 스프링 프로브(180)가 어닐링되어 평탄한 기준 표면(258, 260)에 부합하도록 프로브 칩(68)이 오븐(256)에서 1-3 시간 동안 175 내지 225°로 가열된다. 그 다음에 시스템(254)이 천천히 냉각되어, 세라믹 기판(272)과 프로브 칩 금속화물층(197a-197n)(도 11 참조) 사이에서의 열팽창 계수의 차에 의해 발생된 스트레스를 최적으로 경감시킨다.
다른 실시예에서는, 유리 기판(258)을 평탄한 표면 및 스프링 프로브(180)를 위해 도 19에 도시된 리세스(303)와 유사한 하나 이상의 리세스를 갖는 척(258)으로 교체함으로써, 프로브 팁(281)이 프로브 칩 기판(272)의 전면(93a)에 평행하게 형성되는데, 여기서 리세스는 정확한 깊이로 제조된다. 그 다음에 프로브 칩(68)의 전면(93a)은 척 평면(258)에 대해 평탄하게 고정되고, 스프링 프로브(180)는 리세스의 하부면에 대해 압축된다. 이 평탄화 방법은 기판(272)의 두께 변화 및 스프링 프로브(180)의 압축 효과를 최소화한다. 이 방법은 또한, 후속 처리 단계 후 에, 프로브 팁(181)의 공면성을 유지하는 것을 돕는다. 예를 들면, 프로브 팁 평탄화 동안에 뒷면(93b)에 대해 평탄하게 유지되었다면 프로브 칩(68)이 본딩 동안에 그 전면(93a)에 대해 평탄하게 유지되는 경우에, 기판 두께(272)의 변화는 솔더 본딩 후에 프로브 팁의 공면성을 감소시킬 수 있다.
프로브 칩 평탄화(Probe Chip Planarization)
도 15는 프로브 칩 평탄화 프로세스(275)의 제 1 단계(270)를 도시하고 있는데, 여기서, 제조된 프로브 칩(68)에 대해 최적의 프로브 팁 평면성을 갖는 평면이 결정된다. 도 15에 도시된 바와 같이, 프로브 칩(68)은 프로빙 표면(93a) 및 상기 프로빙 표면(93a) 반대쪽의 본딩 표면(93b)을 갖는 프로브 칩 기판(272)과, 집적 회로(20)의 본딩 패드에 대응하도록 배치되며(273) 프로빙 표면(93a)으로부터 연장되어 복수의 프로브 팁을 규정하는 프로빙 표면(93a) 상의 복수의 스프링 프로브(180)와, 본딩 표면(93b) 상에 위치하며 제 2 표준 구성(275)으로 구성된 대응하는 복수의 제 2 본딩 패드(278)와, 각각의 스프링 프로브(180)로부터 대응하는 복수의 제 2 본딩 패드(278)로 연장되는 전기 접속부(274)를 포함한다.
도 16은 프로브 칩 평탄화 프로세스에서의 제 2 단계(284)를 도시한 것으로, 여기서, 프로브 칩 상에 위치한 스프링 프로브(180)의 비평탄 부분이 도금된다(286). 도 17은 프로브 칩 평탄화 프로세스에서의 제 3 단계(290)를 도시한 것으로, 여기서, 프로브 칩 상에 위치한 도금된 스프링 프로브(180)의 비평탄 부분이 평탄화된다. 도 18은 프로브 칩 평탄화 프로세스에서의 제 4 단계(294)를 도시한 것으로서, 여기서, 스프링 프로브(180)의 비평탄 부분이 평탄화(292) 후에 도금되어(296), 외부 도금층(298)을 형성한다.
도 19는 Z 블록 솔더링 픽스처(soldering fixture)(300)에 대한 프로브 칩의 개략도이다. 프로브 칩(68)의 전면(93a)은 예를 들어 진공 또는 정전기 척(vacuum or electrostatic chuck)(302)과 같은 하위 기준 척(302)에 대해 평탄하게 유지된다. 기준 척(302)의 표면 내의 하나 이상의 요부(303)는 프로브 칩(68) 상의 스프링 프로브(180)를 위한 틈을 제공한다. X-Y 정렬은, 예를 들어 프로브 칩(68) 내의 노치 또는 홀과 같은 기계적인 정합 특징부를 결합하는 두 개의 핀에 의해 이루어진다. 진공 또는 정전기 척(262)과 같은 상부 기준 척(262)이 세라믹 Z 블록(310)의 상부면에 부착되어 열 접촉을 보장한다. 바람직하게는 하부 기준 척(32)으로부터 Z 블록 플랜지(178)로 연장되는 핀(306)에 의해 Z 블록(310)을 위한 X-Y 정렬이 이루어진다. 하부 기준 척(302)은 통상, 가열 수단(261)을 포함하는 하부의 평탄한 기준 표면 요소(260) 상에 위치한다. 상부 기준 척(262)은 가열 수단(263)을 포함하는 상부의 평탄한 기준 표면 요소(264) 상에 위치하는데, 여기서 가열 수단(261, 263)이 통상 조절된다(267).
상부 기준 척(262) 및 하부의 평탄한 기준 표면 요소(264)는 Z 이송 메커니즘(268)을 통해 픽스처(300)에 대해 수직으로 조절 가능하다. 픽스처(300) 내의 프로브 칩(68)과 Z 블록(310)을 부착하고 가열기(261, 263)를 통해 열을 가함으로써 프로브 칩(68)과 Z 블록(310) 사이의 솔더 볼이 리플로우(re-flow)할 수 있다.
도 20은 프로브 어셈블리(68) 및 Z 블록 어셈블리(310)가 픽스처(300) 내에 평행한 구성으로 포함되어 있는 경우, 솔더 볼(312)에 열을 가할 때(261, 263)(도 19 참고)의 프로브 칩의 Z 블록으로의 솔더 리플로우(330)를 도시한 도면이다. 도 21은 완성된 프로브 칩 및 Z 블록 어셈블리(350)를 도시한 것이다. 도 22는 솔더 볼 리플로우(330) 전의 프로브 칩(68) 및 Z 블록(310)의 상세도이다. 도 23은 솔더 볼 리플로우(330) 후의 프로브 칩(68) 및 Z 블록(310)의 상세도(380)이다. 솔더 볼(312)의 리플로우(330)는 솔더 본드(138)를 형성하며, 따라서 Z 블록(310) 및 프로브 칩(68)을 포함하는 상기 형성된 어셈블리(350)는 프로브 칩(68)의 프로브 표면(93a)과 Z 블록 어셈블리(310)의 상부면(109b)(도 6 참조) 사이에 높은 정도의 평면성(352)을 제공한다.
도 24는 Z 블록 어셈블리(310)에 프로브 칩을 솔더 부착하기 전의, 퀵 체인지 프로브 카드 어셈블리(64)의 확대 조립도(400)이다. 도 25는 Z 블록 어셈블리(310)에 프로브 칩을 솔더 부착(138)한 후의 프로브 카드 어셈블리의 확대 조립도(430)이다. 도 25에 도시된 바와 같이, 프로브 칩(68), Z 블록(134) 및 인터포저(136)를 포함하는 결합된 프로브 칩 어셈블리(146)는 마더보드(32) 및 상부 보강재(162)로부터 쉽게 탈착될 수 있는 원래 평행한 구조물을 제공한다.
퀵 체인지 프로브 카드 어셈블리(64)는 프로브 카드 인터페이스 어셈블리(PCIA)(62) 및 프로브 칩(68)으로 이루어진다. 퀵 체인지 프로브 카드 장치(64) 및 방법(220)에 의하면, 프로버(12)로부터 퀵 체인지 프로브 카드 어셈블리(64)를 제거하고, 프로브 칩(68) 및 관련 부품을 프로브 칩 어셈블리 탑재 기준면(66)으로부터 분리하고, 동일(또는 다른) 프로브 칩(68) 및 관련 부품을 다시 프로브 칩 어 셈블리 탑재 기준면(66)에 탑재하고, 프로버(12) 내에 퀵 체인지 프로브 카드 어셈블리(64)를 재설치함으로써, 팩토리 또는 필드에서 사전에 조정된(pre-calibrated) 프로브 칩 어셈블리(68)가 호환 프로브 카드 인터페이스 어셈블리(PCIA; probe card interface assemblies)와 편리하게 교환될 수 있다.
PCIA 탑재면(94a)은 웨이퍼 프로버 헤드 플레이트(46) 상의 프로브 카드 탑재면(48)과 물리적으로 짝을 이루는 마더보드(32)의 주변 영역으로서 정의된다. 웨이퍼 프로버 헤드 플레이트 탑재면(48)은 웨이퍼 프로버(12) 내의 웨이퍼 척(40)의 이동면과 평행하도록 사전에 교정되는데, 여기서 상용 웨이퍼 프로버(12) 내의 웨이퍼 척(40)의 표면은 웨이퍼 기준면(WRS; wafer reference surface)(54)으로 정의된다. 프로브 칩 어셈블리 탑재 기준면(92)은 PCIA 탑재면(48)과 평행하게, 따라서 WRS(54)에 평행하도록 사전에 교정되는 것이 바람직하다. 또한, 프로브 칩(68)은 스트레스 금속 스프링(SMS) 프로브 팁(181)과 같은 프로브 팁(181)이 허용오차 범위 내에서 서로에 대해 공통 면(280)(도 17 참조) 내에 위치하도록 제조되는 것이 바람직하다.
프로브 칩 어셈블리(68)는 평행 및 비평행의 두 유형이 있다. 평행한 프로브 칩 어셈블리는 프로브 칩 어셈블리 탑재면(48)에 평행한 프로브 팁(181)의 면(280)을 갖는다. 비평행 프로브 칩 어셈블리(68)의 경우에는, 탑재면(48)이 프로브 팁(181)의 면(280)에 평행하지 않다. 비평행 프로브 칩 어셈블리(68)는, PCIA(62)에 대한 팩토리 교정 데이터와 프로브 칩(68)의 팩토리 교정 데이터를 조합하여 PCIA 평행성 조정을 재교정함으로써 퀵 체인지 프로브 카드(64)의 재평탄화 없이 변화될 수 있다.
프로브 카드 교정 데이터(Probe Card Calibration Data)
심(shim)의 두께 및/또는 여러 나사 세팅과 같은 기계적인 평행성 교정 데이터는 바람직하게는 PCIA(62) 및 비평행 프로브 칩 어셈블리(68)에 대해 팩토리에서 취해진다. 교정 데이터는 PCIA(62) 또는 프로브 칩 어셈블리(68) 상에 탑재된 비휘발성 메모리 칩 또는 데이터베이스에 저장될 수 있다. PCIA 교정 데이터는 PCIA 탑재면(48)에 대한 프로브 칩 탑재 기준면(92)을 확립하도록 요구된 정보를 제공한다. PCIA 교정 데이터와 함께 프로브 칩 어셈블리 교정 데이터는 PCIA 탑재면(48)의 면에 평행한 프로브 칩(68) 상에 스트레스 금속 스프링(SMS) 프로브 팁(181)을 형성하도록 PCIA 평면성 조정에 요구되는 정보를 제공한다.
Z 블록 교정 툴(Z-block Calibration Tool)
Z 블록 교정 툴은 PCIA(62) 내에 프로브 칩 어셈블리 탑재 기준면(92)을 확립하는데 사용된다. 이 툴은 그 양면 사이에 높은 정도의 평행성 및 평탄성을 갖는 기계적인 기준 표준으로서 기능하도록 제조되어, 프로브 칩 어셈블리 탑재 기준면(92)의 평행성 조정 파라미터를 정확하게 결정한다.
인시튜 교정 프로브 칩 어셈블리(In-Situ Calibration Probe Chip Assembly)
프로브 칩 어셈블리(68)의 일부 실시예는 바람직하게는, 특정 웨이퍼 프로 버(12) 또는 API PrecisionPoint VX 또는 PCIA(62) 내의 프로브 칩 어셈블리 탑재 기준면(92)의 평면성을 조정하는데 사용될 수도 있는 유사한 기능의 다른 툴을 이용하여 PCIA의 고속 테스트 및 확인을 위해 설치 및 사용되도록 설계되었다. 교정 프로브 칩 어셈블리는 PCIA 및/또는 프로브 칩 기술의 신뢰도, 정확도 및 진단 테스트를 돕는 테스트 구조를 포함하도록 설계된다.
도 26은 퀵 체인지 프로브 카드(64)를 도시한 것으로서, 여기서 단일 프로브 칩(68)이 Z 블록(134)의 하부면에 영역 본딩되고(138), 단일 면의 상부 인터포저(136)가 Z 블록(134)의 상부면에 영역 본딩된다(152)(도 8 참조). 영역 본드(138, 152)는 통상 솔더, 도전 접착제, 와이어 본딩된 스터드 또는 이들의 조합 중 어느 하나이다. 프로브 칩(68) 및 상부 인터포저(136)는 본딩 프로세스(330) 동안 진공 채널 및/또는 홀과 같은 평면(302)(도 19 참조)에 대해 유지된다. 바람직한 평면성 조정 메커니즘은 최적의 하중 분산(load spreading)을 제공하여 Z 블록(134)의 편향을 최소화한다. 평면성 조정 메커니즘은, 예를 들어 셋 이상의 상이한 나사(166)와 같은 셋 이상의 조정 가능한 나사, 심, 스페이서, 와셔, 솔더 본드(138)와 같은 솔더 본드 및/또는 스프링 및 이들의 조합을 포함하는 것이 바람직하다.
도 7 및 도 9에 도시된 바와 같이, 마더보드 표면(32)의 하부면(94a)에 대한 프로브 칩 어셈블리 탑재 기준면(92)의 위치는, 바람직하게는 Z 블록(134)의 어느 한 표면(163a, 163b)으로부터 셋 이상의 기준 위치와 같은 웨이퍼 기준면(WRS)(54)(도 7 참조)까지의 거리의 측정치를 이용한 계산에 의해 결정된다. 그 러나, 이 경우, Z 블록 교정 툴은 프로브 칩 어셈블리 탑재 기준면(92)을 결정하는데 사용된다. Z 블록 교정 툴은 기계적인 교정에만 사용되고, 그 표면 사이에 충분히 높은 수준의 평행성을 갖는 기계적인 기준 표준을 제공하여, 프로브 칩(68) 상의 프로브(180)의 팁이 PCIA 탑재면(66)에 대해 적절히 평행하도록 하고, 웨이퍼 프로버 척(40)에 평행하며 따라서 테스트 중인(20) 반도체 웨이퍼에 평행하도록 한다.
평행성 에러 측정 및 보정(Parallelism Error Measurement an Correction)
프로브 칩 인터페이스 어셈블리(PCIA)(62)의 프로브 칩 어셈블리 탑재 기준면(92)에 대한 평행성 에러는 다음과 같이 측정되어 보정될 수 있다.
· 제조 Z 블록 또는 Z 블록 교정 툴 및 선택적으로는 교정 프로브 칩 어셈블리를 최적으로 설치
· 평행성 에러의 인시튜 측정 수행(API PrecisionPoint VX 또는 웨이퍼 프로버(상향 카메라(upward looking camera), 프로브 마크 검사, 접촉 저항 프로파일 등)에서)
· 테스트 중인 PCIA(62)와 관련된 프로브 칩 어셈블리 탑재 기준면(92)에 대한 평행성 보정 결정
· 차후에 사용하기 위한 교정 데이터 유지
· 프로브 카드의 제거 및 필요한 경우
· 분해 및 적절한 기계적 오프셋을 갖는 임의의 평행성 에러의 보정.
비평행 프로브 칩(68)에 있어서의 예시적인 평행성 에러 측정 및 보정 방법은 다음의 단계를 포함한다.
· 이전에 교정된 프로브 칩 어셈블리 탑재 기준면(92)을 갖는 PCIA(62) 내에 비평행 프로브 칩(68)을 설치하는 단계.
· (API, 인하우스 툴 또는 웨이퍼 프로버(상향 카메라, 프로브 마크 검사, 접촉 저항 프로파일 등)에서) 평행성 에러의 인시튜 측정을 수행하는 단계.
· 테스트 중인 비평행 프로브 칩에 대한 평행성 보정을 결정하는 단계.
· 차후에 사용하기 위해 데이터를 유지하는 단계.
· 프로브 카드를 제거하는 단계.
· 분해 및 적절한 기계적 오프셋을 갖는 임의의 평행성 에러를 보정하는 단계.
도 27은 솔더 본딩된 마더보드(PCB) Z 블록(134) 및 마더보드(PCB) Z 블록(132)과 제 1 Z 블록(134) 사이에 위치한 인터포저(136)를 포함하는 퀵 체인지 프로브 카드 어셈블리(64)의 개략도이다. 마더보드(PCB) Z 블록(132) 상의 영역 본드(142)는 솔더, 도전 접착제, 와이어 본딩된 스터드 또는 이들의 결합으로 형성될 수도 있다. 바람직한 평면성 조정 메커니즘은 최적의 하중 분산을 제공하여 Z 블록(134)의 편향을 최소화한다. 평면성 조정 메커니즘은, 예를 들어 셋 이상의 상이한 나사(166)와 같은 셋 이상의 조정 가능한 나사, 심, 스페이서, 와셔, 솔더 본드(138)와 같은 솔더 본드 및/또는 스프링 및 이들의 조합을 포함하는 것이 바람직하다.
도 28은 기판의 두께가 상이한 타일형 프로브 칩(68a, 68b) 및 Z 블록(134)을 갖는 퀵 체인지 프로브 카드 어셈블리(64)의 개략도이다. 솔더링 프로세스(300)(도 19 참조) 동안에 프로브 칩(68a, 68b)이 예를 들어 진공 또는 정전기 척(302)과 같은 평탄한 기준 척(302)에 동시에 수용되는 경우, 솔더 본드(374a, 374b)는 프로브 칩 기판(272a, 272b) 사이의 두께 차를 보상한다. 인터포저(136) 및 Z 블록(134)은 각각 마더보드(32)와 정렬되고, 따라서 서로에 대해 정렬된다.
Z 블록(134)의 상부에 있는 접촉 패드와 같은 피처의 위치는 광학적으로 결정되고, Z 블록(134) 또는 플랜지(178)(도 24 참조)에 직접 접속된 정렬 핀(170)의 위치가 결정되며, 이로서 Z 블록(134)은 인터포저(136) 상의 대응 접촉부에 대해 X 및 Y 평면 내에 적절히 정렬된다.
바람직한 평면성 조정 메커니즘은 최적의 하중 분산을 제공하여 Z 블록(134)의 편향을 최소화한다. 평면성 조정 메커니즘은, 예를 들어 셋 이상의 상이한 나사(166)와 같은 셋 이상의 조정 가능한 나사, 심, 스페이서, 와셔, 솔더 본드(138)와 같은 솔더 본드 및/또는 스프링 및 이들의 조합을 포함하는 것이 바람직하다.
도 29는 기판(272a, 272b)의 두께가 상이한 타일형 프로브 칩(68a, 68b) 및 타일형 인터포저(136a, 136b)를 갖는 퀵 체인지 프로브 카드 어셈블리(64)의 개략도이다. 인터포저(136a, 136b)는 마더보드(32)에 결합된 영역인 마더보드 Z 블록(132)에 X-Y 정렬된다. 또한, 인터포저(136a, 136b) 및 제 1 Z 블록(134)은 각각 마더보드(32)에 정렬되고, 따라서 서로에 대해 X-Y 정렬된다. 바람직한 평면성 조정 메커니즘은 최적의 하중 분산을 제공하여, Z 블록(134)의 편향을 최소화한다. 평면성 조정 메커니즘은 예를 들어 셋 이상의 상이한 나사(166)와 같은 셋 이상의 조정 가능한 나사, 심, 스페이서, 와셔, 솔더 본드(138)와 같은 솔더 본드 및/또는 스프링 및 이들의 조합을 포함하는 것이 바람직하다.
도 30은 마더보드 Z 블록 솔더링 픽스처(560)에 대한 프로브 카드 마더보드의 개략도이다. 마더보드 Z 블록(132)의 전면은, 프로브 카드 마더보드(32)의 주위에 하나 이상의 심(566)을 갖는 진공 또는 정전기 척(562)과 같은 하부 기준 척(562)에 대해 평탄하게 유지된다. X-Y 정렬은 마더보드 Z 블록(132) 내에 홀(569)과 같은 기계적인 정합 피처(569)로 결합된 두 개의 정렬 핀(568)을 사용하여 이루어진다. 열 접촉을 위해 진공 또는 정전기 척(570)과 같은 상부 기준 척(570)이 프로브 카드 마더보드(32)의 상부면(94b)에 부착된다. 프로브 카드 마더보드(32)의 X-Y 정렬은 하부 기준 척(562)으로부터 프로브 카드 마더보드(32)로 연장되는 핀에 의해 이루어진다.
도 31은 프로브 카드 마더보드 및 마더보드 Z 블록(132)을 포함하는 어셈블리 내의 솔더 리플로우 프로세스(580)를 도시한 개략도이다. 도 32는 프로브 카드 마더보드(32) 및 솔더 리플로우(580)를 갖는 마더보드 Z 블록(132)을 포함하는 완성된 어셈블리(131)를 도시한 개략도이다.
퀵 체인지 프로브 카드 어셈블리(64) 및 관련 방법(220)에서 작은 힘의 인터포저(low force interposer)를 사용하면, 인터포저(136) 상의 작은 힘의 SMS 프로브 팁 중 적어도 하나와의 전기 접촉부 내의 패드와 같은 전기 도전성 영역을 각각 갖는 두 개의 평면이고 평행한 표면 사이에 복수의 신뢰할 수 있는 전기 접속이 제 공된다. 작은 힘의 인터포저(136)는 SMS 스프링 프로브(180)를 압축하는데 요구되는 총 힘을 감소시키며, 따라서 시스템의 하중 베어링 부품(load bearing component)의 기계적인 편향을 감소시킨다. 이와 달리, 작은 힘의 인터포저(136)는 동작 상태 하에서 인터포저를 지지하거나 또는 압축하기 위해 보다 얇은 구조물 및/또는 보다 낮은 탄성율 재료의 사용을 가능하게 한다.
퀵 체인지 프로브 카드 어셈블리(64) 및 관련 방법(220)은 접촉부당 0.05 그램 내지 5 그램의 힘과 같은 고품질의 전기 접촉부를 제공하며, 여분의 SMS 스프링 프로브(180), 즉, 전기 접촉부당 하나 이상의 SMS 스프링 프로브(180)(예를 들면, 접촉부당 4 개의 SMS 스프링 프로브(180)), 클린 로듐 코팅된 프로브 팁(181)과 같은 비산화(non-oxidizing) 프로브 팁(181) 및 인터포저(136)의 양면의 클린 금(gold) 접촉 패드와 같은 비산화 접촉 패드의 사용에 의해 향상된다.
다른 실시예에서는, 표면 오염물을 제거하여 오염물이 없는 금속 표면을 노출시키는 방법을 이용하여 스프링 프로브(180) 및 접촉 패드(278)를 세정한다. 예를 들면, 기계적인 폴리싱, 플라즈마 세정 및 이온 밀링과 같은 표면 처리를 이용하여 스프링 프로브(180) 및 전기 접촉 패드(278) 상에 오염물이 없는 표면을 노출시킬 수 있다.
퀵 체인지 프로브 카드 어셈블리(64) 및 관련 방법은 반도체 웨이퍼(20)를 테스트하기 위한 신속 제조 사이클(rapid fabrication cycle) 시간을 갖는 주문형 프로브 카드 어셈블리(64)를 생성할 수 있다. 신속 제조 사이클 시간은 긴 리드(lead) 시간을 가질 수도 있는 표준 부품과 함께 신속 제조 사이클 시간을 갖는 반주문형(semi-custom) 부품을 사용함으로써 달성된다. 표준화된 부품이 사전에 주문되어 목록에 포함된 이후로 이들이 완성된 제품으로 조립되는데 필요한 시간까지, 제조 사이클 시간은 반주문화 부품에 대한 제조 사이클 시간에만 의존한다.
예를 들면, Z 블록(134)은 표준화된 부품이며, 사전에 주문될 수 있으며 목록에 유지될 수 있다. 프로브 칩(68)은 반주문형 부품으로, 프로브 카드 시스템(64)에 대해 고객의 주문이 들어오면 개시되는 고정된 제조 사이클 시간을 갖는다. 그 다음에 전체 프로브 카드 제조 사이클 시간이 주로 프로브 칩(68)의 제조 사이클 시간에 의해 결정된다.
시스템 이점(System Advantages)
퀵 체인지 프로브 칩 시스템(64) 및 방법은, 사용자가 전체 프로브 카드 어셈블리(68)를 제조업자에게 다시 보낼 필요없이 프로브 칩 어셈블리(68)를 쉽게 교체할 수 있도록 함으로써, 소유 비용을 낮게 한다. 퀵 체인지 프로브 칩 시스템(64) 및 방법(220)은 숙련된 사용자 또는 필드 서비스 엔지니어가 사용자의 위치에서 프로브 칩(68)을 신속하게 교체할 수 있도록 한다.
또한, 고객들은 여분의 프로브 칩 어셈블리(68)의 목록을 지닐 수 있으며, 예를 들어 64와 같은 전체 프로브 카드 어셈블리 대신에, 프로브 칩 어셈블리(68)를 교환할 수 있다. 이러한 기능은 규칙적으로 계획된 세정, 팁 마모, 팁 고장 및/또는 예기치 못한 팁 오염과 같은 프로브 칩 문제와 관련된 고장 기간을 최소화한다.
본 발명은 최종 어셈블리에서 평면성 조정에 대한 필요성을 감소시키거나 또는 제거하는 제조 방법을 제공한다. 그러나, 새로운 프로브 칩 어셈블리 설치 후에, 프로브 카드 기능은 API PrecisionPoint VX 등에서 쉽게 확인될 수 있다. 필요하다면, 수리공 또는 고객이 평면성 측정을 수행하여 제품으로 사용하기 전에 적절한 정렬 및 프로브 카드의 기능을 확인할 수 있다.
퀵 체인지 프로브 칩 시스템(64) 및 방법(220)은 상승 또는 하강된 동작 온도에서 테스트 중인 장치에 저 저항 전기 접속을 유지한다.
또한, 퀵 체인지 프로브 칩 시스템(64) 및 방법(220)은 충분히 평탄하고 서로에 대해 평행한 기계적인 표면을 갖는 부품을 포함하며, 이들 기계적인 표면이 프로브 카드 어셈블리 시스템 또는 프로브 카드 어셈블리 시스템에 대한 인터페이스 내에서 다른 부품에 대한 기준면 역할을 하게 할 수 있다.
또한, 비교적 평탄하고 평행한 부품 표면을 갖는 퀵 체인지 프로브 칩 시스템(64) 및 방법(220)은 높은 I/O 카운트 IC와 관련된 큰 힘을 보다 고르게 분산시키고 수직으로 이동시켜, 프로브 카드 어셈블리 시스템 내에서의 피크대 피크의 기계적인 편향을 감소시키는데, 여기서 상기 힘은 웨이퍼 테스트 동안 스프링 프로브의 압축에 의해 또는 다양한 스프링의 사전 적재(pre-loading) 메커니즘에 의해 발생한다.
또한, 퀵 체인지 프로브 칩 시스템(64) 및 방법(220)은 서로 기댈 수 있는 평탄성 및 평행성이 개선된 부품을 포함하며, 이것은 부품 및 서브 어셈블리를 교체하기 쉽게 사전에 정렬될 수 있다. 공면성으로부터의 편향이 보다 작은 비교적 평탄하고 평행한 표면 및 프로브 팁 어레이는 평면성 조정에 대한 필요성을 감소시킨다. 또한, 비교적 평탄하고 평행한 기준면을 사용하면, 접촉 당 예를 들어 0.05g 내지 5g의 매우 작은 힘의 인터포저를 사용할 수 있어, 예를 들어 300 mm 웨이퍼에 대해 1,000 sq cm의 큰 면적에 대한 저 저항 고밀도 전기 접속을 이룰 수 있다. 또한, 평탄하고 평행한 기준 및 지지 면과 결합된 작은 힘의 인터포저는 클램핑 방법 및 평면성을 획득하여 유지하는 방법을 보다 간단하게 한다. 또한, 마더보드, Z 블록 등과 같은 평탄한 표면을 갖는 대면적의 부품은 높은 수준의 표면 평행성을 획득하기 위해 진공 가동 시스템을 사용할 수 있도록 한다. 또한, 솔더, 금 와이어 본드 범프, 도금된 범프 또는 접착제와 같은 재료로 제조된 대면적의 고체 전기 인터페이스 접속부는 보다 평탄하고 보다 평행한 상호접속 지지 표면에 의해 모두 보다 높은 제조 수율을 가지며 보다 양호하고 보다 신뢰할 수 있게 작동한다.
또한, 반도체 제조업자 및 테스터와 같은 프로브 카드 어셈블리의 사용자에 있어서 시간이 흔히 중요한 요인이 된다. 통상의 프로브 카드 어셈블리는 통상 다층 세라믹 부품과 같은 긴 리드 시간을 갖는 하나 이상의 중요한 부품을 포함한다. 통상의 어셈블리 구조 및 제조 방법은 이러한 긴 리드 시간 부품을 포함하기 때문에, 하나 이상의 어셈블리에 대한 결과적인 제조 사이클은 길다.
이에 반해, 퀵 체인지 프로브 칩 시스템(64) 및 방법(220)은 프로브 카드 어셈블리의 부분들이 제조, 조립 및/또는 평탄화될 수 있는 빠른 제조 사이클을 갖도록 개선되는 한편, 복잡하거나, 주문형 또는 반주문형(semi-custom) 부품과 같은 긴 리드 시간 부품이 다른 부품 및 어셈블리에 쉽게 탑재 가능하고 이로부터 분해 가능하다.
본 발명에 따른 방법은 연성 커넥터에 대한 가압 및/또는 선형 액츄에이터 조정에 대한 필요성을 감소 또는 제거함으로써, 프로브 카드 제조 동안 평면성 차를 조정한다. 본 발명에 따른 방법은 둘 이상의 도금 단계를 이용하여 프로브 스프링의 공면 어레이를 생성하고, 솔더 조인트 높이의 변화로 하부 부품들(sub-components) 간의 평면 차를 보상함으로써, 프로브 칩 어셈블리를 평면화하는 것을 포함한다. 두 제조 방법은 모두 평면 기준 툴링(tooling) 표면을 생성하고, 진공 또는 다른 수단을 이용하여 기준 툴링 표면에 대해 평탄한 어셈블리 아래에 부품들을 홀딩한다. 프로브 스프링의 경우, 제 1 도금층이 도포되고, 용인할 수 있는 사이클 라이프 동안 신뢰할 수 있는 전기 접촉을 위해 적절한 프로빙 힘을 제공하는데 필요한 부가적인 도금을 완성하기 전에 기준 툴링 표면에 대해 팁을 홀딩하는 동안 가열에 의해 팁이 공면으로 형성된다. 마더보드-프로브 스프링 어셈블리의 경우에는, 이들 부품이 WRS에 평행한 기준 툴링 표면에 대해 평탄하게 당겨질 수 있고, 솔더가 이 평행성을 유지하도록 역류할 수 있다.
본 발명은 또한 표준 부품을 사용하여 제조 비용 및 제조 시간을 모두 감소시킬 수 있다.
공면성 및 평행성을 개선시킨 스프링 프로브를 갖는 프로브 카드 어셈블리 시스템 및 그 제조 방법을 집적 회로 테스트 프로브, 프로브 카드 및/또는 패키지와 함께 본 명세서에 개시하였지만, 이 시스템 및 기술은 전자 소자 또는 디바이스 내의 집적 회로와 기판 사이의 상호 접속부, 번-인(burn-in) 디바이스와 MEMS 디바이스 또는 원한다면 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 디바이스에 의해 개선될 수 있다.
또한, 당업자라면 다양한 다른 유형의 프로브 팁이 본 명세서에 개시된 스트레스 금속 스프링(SMS) 프로브 팁을 대체할 수 있음을 알 수 있을 것이며, 본 발명의 방법 및 장치는 본 명세서에 개시된 SMS 프로브 팁의 사용에 제한되는 것으로 해석해서는 안 된다.
따라서, 본 발명은 특정한 바람직한 실시예를 참조하여 상세하게 설명되었지만, 당업자는 본 발명이 첨부한 청구범위로부터 벗어나지 않고 다양한 변형 및 개선이 이루어질 수도 있음을 알 수 있을 것이다.

Claims (40)

  1. 반도체 웨이퍼 상에 위치하는 적어도 하나의 집적 회로 디바이스 상의 하나 이상의 본딩 패드에 대한 접속을 확립하는 프로브 카드 인터페이스 어셈블리에 있어서,
    상부면과, 상기 상부면과 대향하며 상기 반도체 웨이퍼와 평행한 하부 평면 탑재면과, 상기 상부면과 대향하는 상기 하부 평면 탑재면과의 사이에서 연장되는 복수의 전기 접속부를 포함하는 마더보드와,
    상기 마더보드의 상기 하부 평면 탑재면과 상기 반도체 웨이퍼 사이에 위치하는 적어도 세 개의 지점에 의해 정의되는 기준면과,
    상부 탑재면과 상기 상부 탑재면과 대향하는 프로브 칩 어셈블리 탑재면을 갖는 적어도 하나의 부품을 포함하는 프로브 칩 어셈블리 탑재 시스템과,
    상기 반도체 웨이퍼에 대한 상기 기준면의 평면성을 조정하는 메커니즘을 포함하는
    프로브 카드 인터페이스 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    프로빙 표면 및 상기 프로빙 표면과 대향하며 상기 프로브 칩 어셈블리 탑재 시스템의 상기 프로브 칩 어셈블리 탑재면에 부착되는 탑재면을 갖는 프로브 칩 기 판과, 상기 프로빙 표면으로부터 연장되어 상기 본딩 패드에 대응하도록 배치된 복수의 프로브 팁들을 규정하는 상기 프로빙 표면 상의 복수의 스프링 프로브와, 상기 탑재면 상에 위치하는 대응하는 제 2의 복수의 전기 접촉부와, 각각의 상기 스프링 프로브로부터 상기 대응하는 제 2의 복수의 전기 접촉부 각각으로 연장되는 전기 접속부를 포함하는 적어도 하나의 프로브 칩을 더 포함하되,
    상기 프로빙 표면 및 상기 프로브 칩의 상기 탑재면 중 어느 하나의 평면성은 상기 평면성 메커니즘을 통해 조정가능한
    프로브 카드 인터페이스 어셈블리.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 프로브 팁들은, 상기 프로빙 표면 및 상기 프로브 칩 기판의 상기 탑재면 중 어느 하나에 평행한 픽스처(fixture) 내에 상기 프로브 팁들을 한정하고 상기 프로브 칩 어셈블리에 열을 가함으로써 평면화되어, 상기 픽스처에 부합하는(conform)
    프로브 카드 인터페이스 어셈블리.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 평면성 조정 메커니즘은 조정 가능한 나사들, 상이한 나사들, 심(shim) 들, 스페이서들, 와셔들, 스프링 와셔들, 솔더 본드들, 접착 본드들, 스프링들 및 이들의 조합 중 어느 하나를 포함하는
    프로브 카드 인터페이스 어셈블리.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 프로브 칩 어셈블리의 탑재는 본질적으로 상기 프로빙 표면과 상기 프로브 칩의 탑재면 중 어느 하나와 상기 프로브 칩 어셈블리의 프로브 어셈블리 탑재면 사이에 평행성을 제공하는
    프로브 카드 인터페이스 어셈블리.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 프로브 칩 어셈블리는 분해 가능한(demountable)
    프로브 카드 인터페이스 어셈블리.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 하부 평면 탑재면과, 상기 프로브 칩의 탑재면 및 상기 프로빙 표면 중 어느 하나 사이의 평면성을 측정 또는 조정하는 수단을 더 포함하는
    프로브 카드 인터페이스 어셈블리.
  8. 제 1 항에 있어서,
    프로빙 표면 및 상기 프로빙 표면과 대향하는 탑재면을 갖는 프로브 칩 기판과, 상기 프로빙 표면으로부터 연장되어 상기 본딩 패드에 대응하도록 구성된 복수의 프로브 팁을 규정하는 상기 프로빙 표면 상의 복수의 스프링 프로브와, 상기 탑재면 상에 위치하는 대응하는 제 2의 복수의 전기 접촉부와, 각각의 상기 스프링 프로브로부터 상기 대응하는 제 2의 복수의 전기 접촉부 각각으로 연장되는 전기 접속부를 포함하는 다른 프로브 칩을 더 포함하되,
    상기 다른 프로브 칩 어셈블리의 탑재면은 상기 프로브 카드 인터페이스 어셈블리의 하부 평면에 탑재 가능한
    프로브 카드 인터페이스 어셈블리.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 다른 프로브 칩 어셈블리는 추가적인 교정 없이 평면성을 제공하도록 제 1 프로브 칩 어셈블리 대신에 탑재 가능한
    프로브 카드 인터페이스 어셈블리.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 평면 탑재면과, 상기 기준면과 상기 프로브 칩 어셈블리 탑재면 중 어느 하나 사이의 평행성 측정 또는 조정을 하는 수단을 더 포함하는
    프로브 카드 인터페이스 어셈블리.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로브 칩 어셈블리 탑재 시스템은
    인터포저 접촉면 및 상기 인터포저 접촉면과 대향하는 프로브 칩 탑재면을 갖는 기판과, 상기 인터포저 접촉면 상에 배치된 제 1의 복수의 전기 접촉 패드와, 상기 프로브 칩 탑재면 상의 대응하는 제 2의 복수의 본딩 패드와, 상기 제 1의 복수의 본딩 패드 내의 각각의 상기 접촉 패드로부터 상기 제 2의 복수의 본딩 패드 내의 각각의 상기 대응하는 본딩 패드로 연장되는 전기 접속부를 포함하는 하부 Z 블록과,
    상기 하부 Z 블록과 상기 마더보드 사이에 위치하며 복수의 전기 접촉부를 포함하는 상부 인터페이스를 포함하되,
    상기 하부 Z 블록은 상기 웨이퍼 프로버 탑재면과 평행하도록 배향된 상기 인터포저 접촉면에 의해 상기 마더보드에 부착되는
    프로브 카드 인터페이스 어셈블리.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 하부 Z 블록의 기판은 세라믹, 다층 세라믹 및 동시 소성된(co-fired) 세라믹 중 어느 하나를 포함하는
    프로브 카드 인터페이스 어셈블리.
  13. 제 11 항에 있어서,
    프로빙 표면 및 상기 프로빙 표면에 대향하며 상기 하부 Z 블록의 프로브 칩 탑재면에 솔더링된 탑재면을 갖는 프로브 칩 기판과, 상기 프로빙 표면으로부터 연장되어 상기 본딩 패드에 대응하도록 배치된 복수의 프로브 팁을 규정하는 상기 프로빙 표면 상의 복수의 스프링 프로브들과, 상기 탑재면 상에 위치하는 대응하는 제 2의 복수의 전기 접촉부와, 각각의 상기 스프링 프로브로부터 각각의 상기 대응하는 제 2의 복수의 전기 접촉부로 연장되는 전기 접속부를 포함하는 적어도 하나의 프로브 칩을 더 포함하되,
    상기 평면성 메커니즘은 상기 프로빙 표면과 상기 반도체 웨이퍼 사이의 평면성에 영향을 주기 위해 상기 기준면을 조정하도록 제어 가능하고,
    상기 프로빙 표면과 상기 프로브의 상기 탑재면 중 어느 하나의 평면성이 상기 평면성 메커니즘을 통해 조정 가능한
    프로브 카드 인터페이스 어셈블리.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 상부 인터페이스는
    상기 하부 Z 블록과 상기 마더보드 사이에 위치하며, 상부면 및 상기 상부면과 대향하는 하부면과, 상기 상부면 상의 복수의 컴플라이언트(compliant) 전기 접촉부와, 상기 하부면 상의 복수의 전기 접촉부와, 상기 복수의 컴플라이언트 전기 접촉부와 상기 복수의 전기 접촉부 사이의 복수의 전기 도전성 접속부를 각각 포함하는 적어도 하나의 인터포저와,
    제 1 표면 및 상기 제 1 표면과 대향하는 제 2 표면과, 상기 제 2 표면과 상기 마더보드 사이의 복수의 솔더 본드를 포함하는 마더보드 Z 블록
    중 어느 하나를 포함하는
    프로브 카드 인터페이스 어셈블리.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 마더보드 Z 블록은 그 내부를 통해 연장되는 팬아웃 전기 접속부를 포함하는
    프로브 카드 인터페이스 어셈블리.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 컴플라이언트 전기 접촉부는 도금되어 있는
    프로브 카드 인터페이스 어셈블리.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 인터포저의 하부면 상의 복수의 전기 접촉부는 솔더 볼 및 스프링 프로브 중 어느 하나를 포함하는
    프로브 카드 인터페이스 어셈블리.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 스프링 프로브는 도금되어 있는
    프로브 카드 인터페이스 어셈블리.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 프로브 칩의 상기 프로빙 표면과, 상기 하부 Z 블록의 인터포저 접촉면과 상기 인터포저의 상부면 중 어느 하나 사이의 평행성을 조정하는 수단을 더 포 함하는
    프로브 카드 인터페이스 어셈블리.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 하부 평면 탑재면과 상기 마더보드 Z 블록의 제 1 표면 사이의 평행성을 조정하는 수단을 더 포함하는
    프로브 카드 인터페이스 어셈블리.
  21. 제 11 항에 있어서,
    상기 하부 Z 블록의 인터포저 접촉면 상에 배치된 전기 접촉 패드는 상기 하부 Z 블록의 프로브 칩 탑재면 상의 대응하는 제 2의 복수의 본딩 패드의 간격보다 더 큰 피치만큼 이격되어 있는
    프로브 카드 인터페이스 어셈블리.
  22. 제 2 항에 있어서,
    상기 스프링 프로브는 스트레스 금속 스프링, 연성 스프링(flexible spring), 컴플라이언트 스프링(compliant spring), 긴 탄성 프로브 소자(elongate resilient probe element) 중 어느 하나를 포함하는
    프로브 카드 인터페이스 어셈블리.
  23. 반도체 웨이퍼 상에 위치하는 적어도 하나의 집적 회로 디바이스 상의 본딩 패드에 대한 접속을 확립하는 방법에 있어서,
    상부면과, 상기 상부면에 대향하며 상기 반도체 웨이퍼와 평행한 하부 평면 탑재면과, 상기 상부면에 대향하는 상기 하부 평면 탑재면과의 사이에서 연장되는 복수의 전기 접속부를 포함하는 마더보드를 제공하는 단계와,
    상기 마더보드의 하부면과 상기 반도체 웨이퍼 사이에 위치하는 적어도 세 지점에 의해 기준면을 규정하는 단계와,
    상부 탑재면 및 상기 상부 탑재면에 대향하는 프로브 어셈블리 탑재면을 갖는 적어도 하나의 부품을 포함하는 프로브 칩 어셈블리 탑재 시스템을 제공하는 단계와,
    상기 반도체 웨이퍼에 대한 기준면의 평면성을 조정하는 단계를 포함하는
    집적 회로 디바이스 상의 본딩 패드에 대한 접속을 확립하는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    프로빙 표면 및 상기 프로빙 표면과 대향하며 상기 프로브 칩 어셈블리 탑재 시스템의 상기 프로브 칩 어셈블리 탑재면에 부착되는 탑재면을 갖는 프로브 칩 기판과, 상기 프로빙 표면으로부터 연장되어 상기 본딩 패드에 대응하도록 배치된 복수의 프로브 팁을 규정하는 상기 프로빙 표면 상의 복수의 스프링 프로브와, 상기 탑재면 상에 위치하는 대응하는 제 2의 복수의 전기 접촉부와, 각각의 상기 스프링 프로브로부터 상기 대응하는 제 2의 복수의 전기 접촉부 각각으로 연장되는 전기 접속부를 포함하는 프로브 칩을 제공하는 단계와,
    상기 프로빙 표면, 상기 탑재면 및 상기 프로브 칩의 프로브 팁 중 어느 하나와 상기 반도체 웨이퍼 사이의 평면성에 영향을 주도록 상기 기준면을 조정하는 단계를 더 포함하는
    집적 회로 디바이스 상의 본딩 패드에 대한 접속을 확립하는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 마더보드를 프로버에 탑재하는 단계와,
    반도체 웨이퍼 상에 위치하는 적어도 하나의 집적 디바이스를 테스트하는 단계를 더 포함하되,
    상기 프로브 팁은 추가적인 평면성 조정없이 상기 반도체 웨이퍼에 대해 충분히 평면인
    집적 회로 디바이스 상의 본딩 패드에 대한 접속을 확립하는 방법.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 프로빙 표면 및 상기 프로브 칩 기판의 상기 본딩 표면 중 어느 하나와 평행한 픽스처 내로 상기 프로브 팁을 한정하는 단계와,
    상기 프로브 칩 어셈블리에 열을 가하여 상기 프로브 팁이 상기 픽스처에 부합하도록 하는
    집적 회로 디바이스 상의 본딩 패드에 대한 접속을 확립하는 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 가열 단계 전 또는 후에 상기 프로브 팁을 도금하는 단계를 더 포함하는
    집적 회로 디바이스 상의 본딩 패드에 대한 접속을 확립하는 방법.
  28. 제 24 항에 있어서,
    상기 프로브 어셈블리 탑재면으로부터 상기 프로브 칩을 제거하는 단계와,
    동일한 프로브 칩 및 다른 프로브 칩 중 어느 하나를 상기 프로브 어셈블리 탑재면에 탑재하여 추가의 교정없이 평면성을 제공하는 단계를 더 포함하는
    집적 회로 디바이스 상의 본딩 패드에 대한 접속을 확립하는 방법.
  29. 제 23 항에 있어서,
    상기 기준면과 상기 하부 평면 탑재면 사이의 평행성을 측정 및 조정하는 단계를 더 포함하는
    집적 회로 디바이스 상의 본딩 패드에 대한 접속을 확립하는 방법.
  30. 제 23 항에 있어서,
    인터포저 접촉면 및 상기 인터포저 접촉면과 대향하는 프로브 칩 탑재면을 갖는 기판과, 상기 인터포저 접촉면 상에 배치된 제 1의 복수의 전기 접촉 패드와, 상기 프로브 칩 탑재면 상의 대응하는 제 2의 복수의 본딩 패드와, 상기 제 1의 복수의 본딩 패드 내의 각각의 상기 접촉 패드로부터 상기 제 2의 복수의 본딩 패드 내의 각각의 상기 대응하는 본딩 패드로 연장되는 전기 접속부를 포함하는 하부 Z 블록을 제공하는 단계와,
    상기 하부 Z 블록과 상기 마더보드 사이에 위치하며 복수의 전기 접촉부를 포함하는 상부 인터페이스를 제공하는 단계와,
    상기 하부 Z 블록을 상기 하부 평면 탑재면과 평행하도록 배향된 상기 인터포저 접촉면에 의해 상기 마더보드에 부착하는 단계를 더 포함하는
    집적 회로 디바이스 상의 본딩 패드에 대한 접속을 확립하는 방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    프로빙 표면 및 상기 프로빙 표면에 대향하며 상기 하부 Z 블록의 프로브 칩 탑재면에 솔더링된 탑재면을 갖는 프로브 칩 기판과, 상기 프로빙 표면으로부터 연장되어 상기 본딩 패드에 대응하도록 배치된 복수의 프로브 팁을 규정하는 상기 프로빙 표면 상의 복수의 스프링 프로브와, 상기 탑재면 상에 위치하는 대응하는 제 2의 복수의 전기 접촉부와, 각각의 상기 스프링 프로브로부터 각각의 상기 대응하는 제 2의 복수의 전기 접촉부로 연장되는 전기 접속부를 포함하는 적어도 하나의 프로브 칩을 제공하는 단계와,
    상기 프로빙 표면과 상기 반도체 웨이퍼 사이의 평면성에 영향을 주도록 상기 기준면을 조정하는 단계를 더 포함하는
    집적 회로 디바이스 상의 본딩 패드에 대한 접속을 확립하는 방법.
  32. 제 30 항에 있어서,
    상기 상부 인터페이스는
    상기 하부 Z 블록과 상기 마더보드 사이에 위치하며, 상부면 및 상기 상부면과 대향하는 하부면과, 상기 상부면 상의 복수의 컴플라이언트(compliant) 전기 접촉부와, 상기 하부면 상의 복수의 전기 접촉부와, 상기 복수의 컴플라이언트 전기 접촉부와 상기 복수의 전기 접촉부 사이의 복수의 전기 도전성 접속부를 각각 포함하는 적어도 하나의 인터포저와,
    제 1 표면 및 상기 제 1 표면과 대향하는 제 2 표면과, 상기 제 2 표면과 상기 마더보드 사이의 복수의 솔더 본드를 포함하는 마더보드 Z 블록
    중 어느 하나를 포함하는
    집적 회로 디바이스 상의 본딩 패드에 대한 접속을 확립하는 방법.
  33. 반도체 웨이퍼를 테스트하는 신속한 사이클 시간을 갖는 주문형 프로브 카드의 제조 방법에 있어서,
    신속 설계 및 제조 공정 사이클 시간을 갖는 주문형 부품을 제공하는 단계와,
    표준 부품을 제공하는 단계로서, 적어도 하나의 상기 표준 부품의 상기 설계 및 제조 공정 사이클 시간은 상기 주문형 부품의 신속 사이클 시간보다 더 긴, 상기 표준 부품 제공 단계와,
    상기 주문형 부품 및 상기 표준 부품으로 프로브 카드를 조립하고 테스트하는 단계로서, 상기 프로브 카드를 조립하고 테스트하는 시간은 상기 주문형 부품의 가장 긴 조립 및 테스트 시간과 동일한
    주문형 프로브 카드 제조 방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    신속 사이클 시간을 갖는 상기 주문형 부품은 마더보드와 프로브 칩 어셈블리 중 어느 하나를 포함하고,
    상기 마더보드 및 프로브 칩의 사이클 시간보다 더 긴 사이클 시간을 갖는 상기 표준 부품은 프로브 팁 지지 기판 및 적어도 하나의 인터포저 중 어느 하나를 포함하는
    주문형 프로브 카드 제조 방법.
  35. 적층된 복수의 구조물을 포함하는 상호접속 어셈블리 제조 방법에 있어서,
    복수의 구조물을 제공하는 단계와,
    조립 전에 상기 구조물 중 적어도 하나의 평면성을 향상시키는 것과, 상기 구조물 중 적어도 둘 사이의 하나 이상의 접속 간격을 변화시킴으로써 조립 동안에 상기 구조물 내의 비 평면성을 보상하는 것 중 어느 하나에 의해 상기 상호접속 어셈블리의 평면성을 향상시키는 단계를 포함하는
    상호접속 어셈블리 제조 방법.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 상호접속 어셈블리는 반도체 웨이퍼에 접속하기 위한 프로브 카드 어셈블리이고, 상기 구조물은 프로브 칩, Z 블록, 마더보드 및 인터포저 중 어느 하나이며, 상기 접속부는 솔더 보드, 스프링 프로브 및 기계적인 접속부 중 어느 하나를 포함하는
    상호접속 어셈블리 제조 방법.
  37. 제 35 항에 있어서,
    상기 평면성 향상은
    프로브 칩 기판으로부터 연장되는 스프링 프로브들을 평탄화하는 단계와,
    상기 적어도 두 구조물 사이의 복수의 접속 중 적어도 하나의 간격을 변화시킴으로써 상기 복수의 구조물의 적어도 둘 사이의 복수의 솔더 본드를 제어 가능하게 확립하는 단계를 포함하는
    상호접속 어셈블리 제조 방법.
  38. 프로빙 표면 및 상기 프로빙 표면에 대향하는 탑재면을 갖는 프로브 칩 기판과, 상기 프로빙 표면으로부터 연장되어 복수의 프로브 팁들을 규정하는 상기 프로빙 표면 상의 복수의 스프링 프로브와, 상기 탑재면 상에 위치하는 대응하는 복수의 전기 접촉부와, 각각의 상기 스프링 프로브로부터 상기 대응하는 복수의 전기 접촉부 각각으로 연장되는 전기 접속부를 포함하는 프로브 칩을 제공하는 단계와,
    상기 프로빙 표면 및 상기 프로브 칩 기판의 본딩 표면 중 어느 하나에 평행한 픽스처 내로 상기 프로브 팁을 한정하는 단계와,
    상기 프로브 칩에 열을 가하여 상기 프로브 팁이 상기 픽스처에 부합되도록 하는 단계를 포함하는
    방법.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 가열 단계 전 또는 후에 상기 프로브 팁을 도금하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  40. 제 38 항에 있어서,
    상기 스프링 프로브는 스트레스 금속 스프링, 연성 스프링, 컴플라이언트 스프링, 긴 탄성 프로브 소자 중 어느 하나를 포함하는
    방법.
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