KR20090094841A - 강화 접촉 요소 - Google Patents

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폼팩터, 인코포레이티드
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Abstract

본 명세서에서는 강화 탄성 요소 및 이를 제조하는 방법이 제공된다. 하나의 실시예에서, 강화 탄성 요소는, 피시험 소자를 전기적으로 탐침하도록 구성되고 제1 단부와 그 반대측의 제2 단부를 구비하는 탄성 요소; 및 상기 탄성 요소의 제1 단부에서 또는 탄성 요소의 제1 단부와 제2 단부 사이에 위치한 지점에서 탄성 요소에 부착되는 제1 단부, 탄성 요소의 제2 단부를 향한 방향으로 배치된 반대측의 제2 단부, 및 이들 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치되고 탄성 요소에 대해 부착되지 않는 탄성부를 구비한 보강 부재를 포함한다.
반도체 소자, 단자, 테스트, 신호, 프로브 카드 조립체

Description

강화 접촉 요소{REINFORCED CONTACT ELEMENTS}
본 발명의 실시예들은 일반적으로는 강화 탄성 요소에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 반도체 소자 테스트에 이용되는 강화 탄성 요소에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조에 있어서 테스트는 중요한 단계이다. 통상, 부분적으로 또는 완전히 완성된 반도체 소자는 테스트될 소자[이하, 피시험 소자(device under test : DUT)로서 칭하기도 함]의 상면에 배치된 단자를 예를 들면 테스트 시스템의 일부로서 프로브 카드 조립체에 포함된 탄성 접촉 요소와 접촉시킴으로써 테스트되고 있다. 그러나, DUT 상에 형성되는 피처 사이즈의 감소(예를 들면, 50미크론 이하)는 프로브 카드 상의 탄성 요소의 스케일러빌리티(scalability)에 대한 문제점을 야기한다. 구체적으로, DUT 상의 보다 작은 피처와의 접촉을 용이하게 하기 위해 탄성 요소의 크기를 감소시키면, 탄성 요소에 인해 접촉하는 피처가 문질러 제거(scrubbing off)되는 현상이나, 탄성 요소에 있어서의 버클링 및/또는 정렬 문제의 발생이 증가한다. 또한, 탄성 요소의 크기를 감소시키면, 스크러브 비(scrub ratio)[탄성 요소가 DUT와의 접촉 지점을 지나 이동할 때에 오버트래블(over-travel) 또는 하향 이동 거리의 크기에 대한 접촉 피처를 가로지는 전진 이동 거리의 크기의 비로서 정의함]. 탄성 요소의 스크러브 비의 증가는 탄성 요소가 탐침 중에 다수의 DUT의 접점을 문질러 제거하는 일 없이 DUT와 적절한 전기적 접촉을 달성하기 위해 요구되는 오버트래블 능력(over-travel budget)을 제한한다. 게다가, 복수의 탄성 요소를 사용하는 다중 DUT 테스트는 모든 탄성 요소의 동일한 접촉을 달성하도록 탐침 영역에 걸친 비평면성(non-planarity)을 극복하기 위해 훨씬 더 큰 프로브 오버트래블이 필요하다.
따라서, 보다 작은 피처 사이즈를 갖는 소자를 테스트하는 데에 이용하기에 적합한 개선된 탄성 요소가 필요하다.
본 명세서에서는 강화 탄성 요소 및 이를 제조하는 방법에 대한 실시예를 제공하고 있다. 몇몇 실시예에서, 강화 탄성 요소는, 피시험 소자를 전기적으로 탐침하도록 구성되고 제1 단부와 그 반대측의 제2 단부를 구비하는 탄성 요소; 및 이 탄성 요소의 제1 단부에서 또는 탄성 요소의 제1 단부와 제2 단부 사이에 위치한 지점에서 탄성 요소에 부착되는 제1 단부, 탄성 요소의 제2 단부를 향한 방향으로 배치된 반대측의 제2 단부, 및 이들 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치되고 탄성 요소에 대해 간격을 두고 떨어지게 배치되는 탄성부를 구비한 보강 부재를 포함한다.
몇몇 실시예에서, 강화 탄성 요소는, 제1 단부, 이 반대측의 제2 단부 및 제1 단부 근방에 배치되어, 피시험 소자의 표면과 접촉하도록 된 팁을 구비한 탄성 요소; 및 이 탄성 요소에 결합되며, 제1 단부, 제2 단부 및 이들 제1 단부와 제2 단부의 사이에 배치된 탄성부를 구비한 보강 부재를 포함하고, 탄성부는 탄성 요소에 대해 간격을 두고 떨어지게 배치되고, 회전 스프링 상수 및 이 회전 스프링 상수보단 큰 축방향 스프링 상수를 제공하도록 구성된다.
몇몇 실시예에서, 반도체 테스트용 프로브 카드 조립체는, 프로브 기판; 및 이 프로브 기판에 결합된 적어도 하나의 강화 탄성 요소를 포함하며, 이 강화 탄성 요소는, 피시험 소자를 전기적으로 탐침하도록 구성되고 제1 단부와 그 반대측의 제2 단부를 구비하는 탄성 요소; 및 이 탄성 요소의 제1 단부에서 또는 탄성 요소의 제1 단부와 제2 단부 사이에 위치한 지점에서 탄성 요소에 부착되는 제1 단부, 탄성 요소의 제2 단부를 향한 방향으로 배치된 반대측의 제2 단부, 및 이들 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치되고 탄성 요소에 대해 간격을 두고 떨어지게 배치되는 탄성부를 구비한 보강 부재를 포함한다.
몇몇 실시예에서, 본 발명은 소자 테스트에 사용되는 장치를 제조하는 방법을 제공한다. 하나의 실시예에서, 그 제조 방법은, 피시험 소자를 전기적으로 탐침하도록 구성되고 제1 단부와 그 반대측의 제2 단부를 구비하는 탄성 요소를 제공하는 단계; 및 탄성 요소의 제1 단부에서 또는 탄성 요소의 제1 단부와 제2 단부 사이에 위치한 지점에서 탄성 요소에 보강 부재의 제1 단부를 부착하는 단계로서, 이 보강 부재는 탄성 요소의 제2 단부를 향한 방향으로 배치된 반대측의 제2 단부, 및 보강 부재의 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치되고 탄성 요소에 대해 간격을 두고 떨어진 채로 유지되는 탄성부를 구비하는 것인 보강 부재의 제1 단부를 부착하는 단계를 포함한다.
몇몇 실시예에서, 본 발명의 방법은 소자 테스트 방법을 제공한다. 하나의 실시예에서, 그 소자 테스트 방법은, 복수의 강화 탄성 요소가 결합된 프로브 카드를 포함하는 프로브 카드 조립체를 제공하는 단계로서, 강화 탄성 요소는, 피시험 소자를 전기적으로 탐침하도록 구성되고 제1 단부 및 그 반대측의 제2 단부를 구비하는 탄성 요소와, 이 탄성 요소의 제1 단부에서 또는 탄성 요소의 제1 단부와 제2 단부 사이에 위치한 지점에서 탄성 요소에 부착되는 제1 단부, 탄성 요소의 제2 단부를 향한 방향으로 배치된 반대측의 제2 단부, 및 이들 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치되고 탄성 요소에 대해 간격을 두고 떨어지게 배치되는 탄성부를 구비한 보강 부재를 포함하는 것인 프로브 카드 조립체를 제공하는 단계; 피검사 소자의 복수의 단자를 각각의 강화 탄성 요소에 접촉시키는 단계; 및 하나 이상의 전기적 신호를 프로브 기판을 통해 적어도 하나의 단자에 제공하는 단계를 포함한다.
몇몇 실시예에서, 본 발명은 본 발명의 소자 테스트 방법에 의해 테스트된 반도체 소자를 제공한다. 몇몇 실시예에서, 그 반도체 소자는, 복수의 강화 탄성 요소가 결합된 프로브 카드를 포함하는 프로브 카드 조립체를 제공하는 단계로서, 강화 탄성 요소는, 피시험 소자를 전기적으로 탐침하도록 구성되고 제1 단부 및 그 반대측의 제2 단부를 구비하는 탄성 요소와, 이 탄성 요소의 제1 단부에서 또는 탄성 요소의 제1 단부와 제2 단부 사이에 위치한 지점에서 탄성 요소에 부착되는 제1 단부, 탄성 요소의 제2 단부를 향한 방향으로 배치된 반대측의 제2 단부, 및 이들 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치되고 탄성 요소에 대해 간격을 두고 떨어지게 배치되는 탄성부를 구비한 보강 부재를 포함하는 것인 프로브 카드 조립체를 제공하는 단계; 피검사 소자의 복수의 단자를 각각의 강화 탄성 요소에 접촉시키는 단계; 및 하나 이상의 전기적 신호를 프로브 기판을 통해 적어도 하나의 단자에 제공하는 단계에 의해 테스트되어 제공된다.
본 발명의 전술한 특징들을 상세하게 이해할 수 있도록, 앞서 간략하게 요약하였고 이하에서 더 기술하는 본 발명의 보다 특정한 설명이 첨부 도면에 일부를 도시한 실시예를 참조하여 이루어질 것이다. 그러나, 첨부 도면은 본 발명의 전형적인 실시예만을 도시하는 것이며, 따라서 본 발명에 대해 동등하게 유효한 실시예들이 허용될 수 있기 때문에 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 간주되어서는 안될 것이다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시 형태에 따른 강화 탄성 요소의 하나의 실시예의 개략적 측면도이며,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 몇몇 실시 형태에 따른 강화 탄성 요소의 몇몇 실시예의 사시도이고,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 몇몇 실시 형태에 따른 보강 부재의 탄성부의 몇몇 실시예의 사시도이며,
도 4는 본 발명의 몇몇 실시 형태에 따른 강화 탄성 요소를 구비한 프로브 카드 조립체의 개략적 측면도이고,
도 5는 본 발명의 몇몇 실시 형태에 따른 소자 테스트 방법의 흐름도이며,
도 6은 본 발명의 몇몇 실시 형태에 따른 강화 탄성 요소의 제조 방법의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 몇몇 실시 형태에 따른 강화 탄성 요소의 보강 부재를 제 조하는 방법의 흐름도이다.
가능하다면 도면들에 공통적인 동일한 요소를 가리키는 데에 본 명세서에서 동일한 도면 부호를 사용한다. 도면에 이용된 이미지들은 예시를 위해 단순화시킨 것으로 반드시 축적대로 나타낸 것은 아니다.
본 발명은 감소된 접촉 피처 사이즈(예를 들면, 50미크론 이하)를 갖는 소자를 테스트하기에 적합한 방법 및 장치를 제공한다. 본 발명의 장치 및 방법은, 그러한 소자와의 적절한 정렬 및 접촉을 유지함으로써 부적절한 프로브의 발생을 감소시키면서 소자의 테스트를 촉진시킬 수 있다. 본 발명의 장치 및 방법은 또한 보다 큰 피처 사이즈를 갖는 소자를 테스트하는 데에도 유리하게 이용될 수 있는 것으로 예상된다. 본 발명의 장치 및 방법은 또한 감소된 스크러브 비를 제공할 수 있다. 감소된 스크러브 비는 유리하게는 DUT 상의 탐침 패드 영역에 대한 손상을 감소시킬 수 있다.
도 1에서는 강화 탄성 요소(100)의 하나의 실시예의 개략적 측면도를 도시하고 있다. 이 강화 탄성 요소(100)는 탄성 요소(120) 및 보강 부재(122)를 포함한다. 탄성 요소(120)는 제1 단부(107) 및 제2 단부(108)를 갖는 비임(102)을 포함한다. 비임(102)은 하나 이상의 층을 포함할 수 있고, 1종 이상의 도전성 재료로 이루어질 수 있다. 적절한 도전성 재료의 예로는 금속이 있다. 하나의 실시예에서, 비임(102)은 니켈(Ni), 코발트(Co), 구리(Cu), 베릴륨(Be) 등 및 이들의 합금(예를 들면, 니켈-코발트 합금, 구리-베릴륨 합금 등)을 포함할 수 있다.
비임(102)의 제1 단부(107) 근방에 팁(104)이 배치되어 있는 데, 이 팁(104)은 그 말단부에 배치된 접촉자(106)를 구비하여, 피시험 소자와 접촉하도록 구성될 수 있다. 비임(102), 팁(104) 및 접촉자(106)는 동일 재료로 일체로 형성될 수 있거나, 비임(102), 팁(104) 및 접촉자(106) 중 하나 이상이 동일 또는 상이한 재료로 별도로 형성된 후에 함께 결합될 수도 있다. 비임(102)에 대한 전술한 재료 외에도, 팁(104) 및/또는 접촉자(106)를 제조하는 데에 적절한 재료로는 귀금속이 있다.
보강 부재(122)는 대체로 제1 단부(109), 제2 단부(111) 및 이들 사이에 배치된 탄성부(114)를 구비한 부재(110)를 포함한다. 이 부재(110)의 제1 및 제2 단부(109, 111)는 대체로 탄성 요소(120)의 비임(102)에 결합된다. 몇몇 실시예에서, 부재(110)의 제1 및 제2 단부(109, 111)는 비임(102)의 제1 및 제2 단부(107, 108) 근방에서 비임(102)에 결합된다. 대안적으로 도 1에 도시한 바와 같이, 부재(110)의 제1 단부(109)는 비임(102)의 제1 단부(107)와 제2 단부(108) 사이에 위치한 지점에서 비임(102)에 결합된다. 선택적으로는, 비임(102)의 제2 단부(109)가 베이스 또는 기타 지지체(도시 생략)에 결합되는 실시예에서, 부재(110)의 제2 단부(111)는 비임(102) 대신에 지지체에 결합될 수도 있다. 다른 실시예에서, 부재(110)는 (예를 들면, 아래의 도 2a 및 도 2b에 나타낸 바와 같이) 복수의 비임(102)에 부착될 수 있다. 도 2a 및 도 2b에서는 4개의 비임을 도시하고 있지만, 보다 많거나 보다 적은 수의 비임이 보강 부재(252)에 결합될 수도 있다.
부재(110)는, 글루잉, 본딩, 용접 등과 같은 임의의 적절한 방식으로 탄성 요소(120)의 비임(102)에 부착될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 부재(110)는, 부재(110)를 구성하는 재료의 선택, 중간에 개재한 유전층의 존재(도시 생략), 또는 부재(110)를 복수의 비임(102)에 부착하는 데에 이용되는 메커니즘 중 적어도 하나에 의해 하나의 비임(102) 또는 복수의 비임(102)으로부터 전기 절연될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 부재(110)는 접착제층(112)에 의해 비임(102)에 부착된다. 몇몇 실시예에서, 접착제층(112)은 에폭시계 접착제를 포함한다.
부재(110)는 임의의 재료 또는 그 재료의 조합으로 제조될 수 있다. 부재(110)가 복수의 비임(102)에 부착되는 실시예에서, 부재(110)는 비전도성 재료로 제조되거나, 다른 방식으로 복수의 비임(102)으로부터 전기 절연될 수 있다. 하나의 실시예에서, 부재(110)는 벌크 미세가공(bulk micromachining)에 적합한 재료를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 부재(110)는 실리콘으로 이루어진다.
보강 부재(122)는 탄성 요소(120)에 결합된 경우에 박스 스프링 구성을 제공하여, 유리하게는 강화 탄성 요소(100)의 전체적 축방향 강성을 증가시킬 수 있다(본 명세서에서 사용하는 바와 같은 축방향 강성이란 표현은 구성 요소의 길이 또는 장축을 따는 강성을 지칭한다). 강화 탄성 요소(100)의 증가된 축방향 강성은 유리하게는 강화 탄성 요소(100)가 편향되는 경우에 팁(106)과 접촉하는 표면에 가해지는 힘을 증가시킨다. 증가된 축방향 강성은 또한 유리하게는 강화 탄성 요소(110)의 측방향 운동을 억제한다. 보강 부재(122)는 또한 유리하게는 작동 중에 탄성 요소(120)의 버클링 및/또는 오정렬의 가능성을 감소시킬 수 있다. 게다가, 보강 부재(122)는 편향 중에 탄성 요소(120)의 비임(102)에 생성되는 응력을 감소 시킬 수 있다. 비한정적인 예에서, 강화 탄성 요소(100)는 또한 유리하게는 동일한 팁 길이를 갖는 종래의 외팔보형 접촉 요소와 비교할 때에 스크러브 거리를 약 30% 이하만큼 감소시킬 수 있다. 게다가, 강화 탄성 요소(100)는 보다 긴 팁(104)을 구비하면서도, 종래의 외팔보형 접촉 요소의 팁에 있어서의 상응하는 길이 증가로부터 초래되었던 원하는 않는 스크러브 길이의 증가를 최소화할 수 있다.
보강 부재(122)의 탄성부(114)는 대체로 보강 부재(122)의 약간의 회전을 허용하면서도 비교적 강한 축방향 스프링 힘을 유지하여, 박스 스프링 구성의 이점을 유지한다. 예를 들면, 도 2a에는 탄성부(214)를 포함하는 보강 부재(222)를 구비한 강화 탄성 요소(200)의 사시도가 도시되어 있다. 탄성부(214)는 회전 스프링 상수(KR) 및 축방향 스프링 상수(KA)를 갖고 있는 데, 회전 스프링 상수(KR)가 축방향 스프링 상수(KA)보다 작아, 축방향으로 강성을 크게 유지하면서도 보다 큰 크기의 회전 가요성(rotational flexibility)을 제공하도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 축방향 스프링 상수(KA)는 보강 부재(122)의 제1 및 제2 단부(109, 111) 근방에서의 축방향 스프링 상수보다 작아, 유리하게는 보강 부재(122)와 탄성 요소(120) 간의 부착점에서의 응력을 감소시킬 수 있다.
보강 부재(122, 222)의 탄성부(114, 214)는 전술한 바와 같이 원하는 상대 회전 스프링 상수 및 축방향 스프링 상수를 제공하기에 적합한 임의의 구성을 포함할 수 있다. 비한정적인 예에서, 도 2a에 도시한 탄성부(214)는 복수의 링크(204)에 번갈아가면서 연결된 복수의 비틀림 스프링부(203)를 포함한다. 이들 비틀림 스프링부(203)는 강화 탄성 요소(100)의 회전을 용이하게 할 수 있다. 링크(204)는 전술한 바와 같이 보강 부재(122)와 탄성 요소(120) 간의 부착점에서 응력 감소를 촉진시킬 수 있다.
도 3a 및 도 3b에서는 탄성부[예를 들면, 도 1 및 도 2a에 도시한 바와 같은 탄성부(114, 214)]의 2가지 추가적인 비한정적 실시예들의 사시도를 도시하고 있다. 구체적으로, 도 3a에는 탄성부(314A)가 배치되어 있는 부재(310A)를 포함하는 보강 부재(300A)가 도시되어 있다. 이 실시예에서, 탄성부(314A)는 폭 및/또는 두께가 감소되어, 강성의, 즉 보다 큰 축방향 스프링 상수를 유지하면서 감소된 회전 스프링 상수를 갖는 영역을 제공하는 부재(310A)의 부분으로 구성된다. 도 3b에는 탄성부(314B)가 배치되어 있는 부재(310B)를 포함하는 보강 부재(300B)가 도시되어 있다. 이 실시예에서, 탄성부(314B)는 일부분으로부터 재료를 선택적으로 제거하여, 역시 강성의, 즉 보다 큰 축방향 스프링 상수를 유지하면서 감소된 회전 스프링 상수를 갖는 영역을 제공하는 부재(310B)의 부분으로 구성된다. 보강 부재의 회전 가요성을 증가시키면서 축방향으로 강성을 유지하는 데에 탄성 요소의 수많은 다른 실시예가 이용될 수 있다는 점을 예상할 것이다.
도 1을 다시 살펴보면, 부재(110)의 제1 단부(109)가 비임(102)의 제1 단부(107)와 제2 단부(108) 사이에 위치한 지점에서 비임(102)에 부착되는 실시예에서, 보강 부재(122)는 유리하게는 전체적 편향 영역(116) 및 국부적 편향 영 역(107)을 제공할 수 있다. 전체적 편향 영역(116)은 보강 부재(122)에 의해 제공되는 보다 큰 축방향 강성을 특징으로 하는 것으로, 편향시(예를 들면, 테스트 중에 DUT와 접촉시)에 팁(106)에 보다 큰 접촉력의 생성을 촉진한다. 국부적 편향 영역(118)은 보다 작은 축방향 강성을 구비하며, 이에 따라 더 큰 편향 능력을 갖고 있다. 하나의 실시예에서, 국부적 편향 영역(118)[즉, 비임(102)의 제1 단부(107)가 부재(110)의 제1 단부(109)로부터 연장하는 영역]은 비임(102)의 제1 단부(107)가 적어도 10㎛만큼 편향되게 하기에 충분히 길게 되어 있다.
전술한 바와 같이, 보강 부재는 (도 1에 도시한 바와 같이) 하나의 탄성 요소에 결합되거나, (도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이) 복수의 탄성 요소에 결합될 수 있다. 도 2a에서는 보강 부재(222)가 복수의 탄성 요소(220)에 결합되어 있는 강화 탄성 요소(200)의 사시도를 도시하고 있다. 이 탄성 요소(220)는 도 1과 관련하여 전술한 탄성 요소(120)와 유사하다[각각 제1 및 제2 단부(207, 208)를 갖는 비임(202)을 구비함]. 보강 부재(222)는 대체로 복수의 탄성 요소(220)에 결합되고 탄성부(214)가 배치되어 있는 부재(210)를 포함한다. 보강 부재(222)는 보강 부재(222)와 일치하는 영역을 따라 배치된 전체적 편향 영역(216)과, 보강 부재(222)를 지나 연장하는 복수의 탄성 요소(220)의 부분들을 따른 국부적 편향 영역(218)을 제공한다. 전체적 및 국부적 편향 영역(216, 218)은 도 1과 관련하여 전술한 전체적 및 국부적 편향 영역(116, 118)과 유사하다. 게다가, 국부적 편향 영역(218)은 비임(202)의 각각의 제1 단부(207)의 독립적인 운동을 제공하여, 예를 들면 DUT의 단자나 국부적 비평면성을 갖는 기타 표면과 인터페이싱할 때에 보다 강건한 접촉을 촉진시킨다. 몇몇 실시예에서, 국부적 편향 영역(218)은 비임(202)의 각각의 제1 단부(207)에 적어도 10㎛의 독립적인 편향 능력을 제공할 수 있다. 이러한 국부적 편향은 국부적 비평면성을 허용하여, 강화 어레이에 걸쳐 신뢰성 있는 전기 접촉을 제공하는 데에 도움이 될 수 있다.
복수의 탄성 요소(220)는 임의의 패턴으로 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 2a의 실시예에서, 복수의 탄성 요소(220)는 대체로 평행하고 균일한 피치를 갖는다. 그러나, 각각의 탄성 요소(220) 간의 피치를 달리하거나, 비임(202)의 각각의 제1 단부(207) 간에는 제1 피치를 비임(202)의 각각의 제2 단부(208) 간에는 제2 피치를 갖게 하는[즉, 복수의 탄성 요소(220)가 평행하지 않을 수 있음] 등과 같은 다른 패턴으로 복수의 탄성 요소(220)를 배치할 수도 있다는 점을 예상할 것이다. 게다가, 복수의 탄성 요소(220)는 부채형, 곡선형 또는 기타 형상 등을 가질 수도 있다.
도 2b는 강화 탄성 요소(200)의 어레이(250)의 일례를 나타내는 것으로서, 제1 그룹의 강화 탄성 요소(252)들은 제1의 사이즈, 형상 등을 가질 수 있는 한편, 제2 그룹의 강화 탄성 요소(254)들은 제1 그룹과는 다른 제2의 크기, 형상 등을 가질 수 있다. 각각의 그룹의 강화 탄성 요소(252, 254)는 이들 강화 탄성 요소(252, 254)를 지지하는 지지체(230)에 결합될 수 있다. 강화 탄성 요소(200)의 각각의 팁과 테스트 시스템(도시 생략) 간의 전기적 연통을 위한 도전 경로(256)가 아래에 보다 상세하게 설명하는 바와 같이 지지체(230) 상에나 이를 통과하게 마련될 수 있다.
도 4에서는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 본 명세서에서 설명하는 바와 같은 하나 이상의 강화 탄성 요소(200)를 구비한 프로브 카드 조립체(400)의 개략도를 도시하고 있다. 도 4에 도시한 예시적인 프로브 카드 조립체(400)는 하나 이상의 전자 소자[DUT(428)로 나타냄]을 테스트하는 데에 이용될 수 있다. DUT(428)은 테스트될 임의의 전자 소자일 수 있다. 적절한 DUT의 비한정적인 예로는 비싱귤레이션(unsingulated) 반도체 웨이퍼의 하나 이상의 다이, 웨이퍼로부터 싱귤레이션된 하나 이상의 반도체 다이(패키징 상태이거나 미패키징 상태), 캐리어 또는 기타 유지 장치에 배치된 싱귤레이션 반도체 다이의 어레이, 하나 이상의 다중 다이 전자 소자 모듈, 하나 이상의 인쇄 회로 기판, 또는 임의의 기타 형태의 전자 소자를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용하는 바와 같은 "DUT"란 용어는 하나 또는 복수의 그러한 전자 소자를 지칭한다.
프로브 카드 조립체(400)는 일반적으로 테스터(도시 생략)와 DUT(428)의 간의 인터페이스로서 기능을 한다. 컴퓨터 또는 컴퓨터 시스템일 수 있는 테스터는 통상적으로, 예를 들면 DUT(428) 내로 입력될 테스트 데이터를 생성하고 이 테스트 데이터에 응답하여 DUT(428)에 의해 생성되는 응답 데이터를 수신 및 평가함으로서 DUT(428)의 테스트를 제어한다. 프로브 카드 조립체(400)는 테스터로부터의 복수의 통신 채널(도시 생략)과 전기적 접속을 형성하도록 구성된 전기 커넥터(404)를 포함한다. 또한, 프로브 카드 조립체(400)는 DUT(428)의 하나 이상의 입력 단자 및/또는 출력 단자(420)에 대고 압박되어 이들과 전기적 접속을 형성하도록 된 하나 이상의 강화 탄성 요소(200)를 포함한다. 강화 탄성 요소(200)는 통상 DUT(428)의 단자(420)에 대응하도록 구성되며, 원하는 기하학적 형상을 갖는 하나 이상의 어레이로 배치될 수 있다.
프로브 카드 조립체(400)는 커넥터(404) 및 강화 탄성 요소(200)를 지지하고 이들 사이에 전기적 연결을 제공하도록 된 하나 이상의 기판을 포함할 수 있다. 도 4에 도시한 예시적 프로브 카드 조립체(400)는 그러한 기판을 3개 구비하지만, 다른 실시예에서는 프로브 카드 조립체(400)가 보다 많거나 적은 기판을 구비할 수도 있다. 도 4에 도시한 실시예에서, 프로브 카드 조립체(400)는 배선 기판(402), 인터포저 기판(interposer substrate)(408), 및 프로브 기판(424)을 포함한다. 배선 기판(402), 인터포저 기판(408) 및 프로브 기판(424)은 일반적으로 인쇄 회로 기판, 세라믹 재료, 유기 재료 또는 무기 재료 등 또는 이들의 조합을 비롯하여 이들에 한정되지 않는 임의의 형태의 적절한 재료로 이루어질 수 있다.
도전 경로(도시 생략)가 커넥터(404)로부터 배선 기판(402)을 통해 복수의 도전성의 스프링식 상호 연결 구조(406)까지 마련될 수 있다. 다른 도전 경로(도시 생략)가 스프링식 상호 연결 구조(406)에서 인터포저 기판(408)을 통해 복수의 도전성의 스프링식 상호 연결 구조(419)까지 마련될 수 있다. 또 다른 도전성 경로(도시 생략)가 또한 스프링식 상호 연결 구조(419)에서 프로브 기판(424)을 통해 강화 탄성 요소(200)까지 마련될 수 있다. 배선 기판(402), 인터포저 기판(408) 및 프로브 기판(424)을 통한 도전 경로들은 배선 기판(402), 인터포저 기판(408) 및 프로브 기판(424) 상에, 이들 내에 및/또는 이들을 관통하게 배치될 수 있는 도전성 비아(via), 트레이서 등을 포함할 수 있다.
배선 기판(402), 인터포저 기판(408) 및 프로브 기판(424)은 하나 이상의 브래킷(422) 및/또는 기타 적절한 수단(예를 들면, 볼트, 스크류, 기타 적절한 체결구 등)에 의해 함께 유지될 수 있다. 도 4에 도시한 프로브 카드 조립체(400)의 구성은 단지 예시적인 것으로, 도시 및 설명을 용이하게 하기 위해 간략하게 나타낸 것이며, 수많은 변형, 수정 및 추가를 예상할 수 있다. 예를 들면, 프로브 카드 조립체는 도 4에 도시한 프로브 카드 조립체(400)보다 많거나 적은 기판[예를 들면, 402, 408, 424]을 구비할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 프로브 카드 조립체는 하나 이상의 프로브 기판(예를 들면, 424)을 구비하고, 이러한 프로브 기판 각각은 독립적으로 조절될 수 있다. 복수의 프로브 기판을 갖는 프로브 카드 조립체의 비한정적인 예가 2005년 6월 24일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 제11/165,833호에 개시되어 있다. 프로브 카드 조립체의 추가적인 비한정적인 예가 상기한 미국 특허 출원 번호 제11/165,833호뿐만 아니라, 1999년 11월 2일자로 허여된 미국 특허 제5,974,662호 및 2003년 1월 21일자로 허여된 미국 특허 제6,509,751호에도 제시되어 있다. 이들 특허 및 특허 출원에 개시된 프로브 카드 조립체의 다양한 특징들이 도 4에 도시한 프로브 카드 조립체(400)에서 실현될 수 있고, 그러한 특허 및 특허 출원에 개시된 프로브 카드 조립체는 본 명세서에 개시된 본 발명의 강화 탄성 요소의 사용으로 인해 이점을 얻을 수 있다는 점을 예상할 것이다.
도 5에서는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 강화 탄성 요소를 구비한 프로브 카드 조립체를 사용한 DUT 테스트 방법(500)을 도시하고 있다. 이 테스트 방 법(500)은 도 4와 관련하여 전술한 프로브 카드 조립체(400)에 대해 설명할 수 있다. 테스트 방법(500)은 DUT(428)을 제공하는 단계(502)로 시작한다. DUT(428)는 일반적으로 테스트 시스템(도시 생략) 내의 가동 지지체 상에 배치될 수 있다. 이어서, 단계(504)에서, DUT(428)의 단자(420)를 강화 탄성 요소[예를 들면, 강화 탄성 요소(100, 200)]을 갖는 프로브 카드 조립체(400)와 접촉시킨다. 강화 탄성 요소(200)는 DUT(428) 또는 프로브 카드 조립체(400) 중 적어도 하나를 이동시킴으로써 DUT(428)의 단자(420)와 접촉시킬 수 있다. 통상, DUT(428)는 테스트 시스템(도시 생략)에 배치된 가동 지지체 상에 배치되며, 이 가동 지지체는 DUT(428)를 강화 탄성 요소(200)에 충분히 접촉하도록 이동시켜 단자(420)와의 신뢰성 있는 전기적 접촉을 제공한다.
DUT(428)를 프로브 카드 조립체(400)의 강화 탄성 요소(200)와 접촉하도록 이동시키는 경우, DUT(428)는 통상 모든 강화 탄성 요소(200)가 단자(420)와 충분하게 전기적 접촉하게 될 때까지 프로브 카드 조립체(400)를 향해 계속 이동한다. 프로브 카드 조립체(400) 상에 배치된 강화 탄성 요소(200)의 각각의 팁들의 임의의 비평면성 및/또는 DUT(428)의 단자(420)의 임의의 비평면성으로 인해, DUT(428)는 제1 강화 탄성 요소(200)의 최초 접촉 후에, DUT(428)의 각각의 단자(420)와 적절히 접촉하도록 추가적인 거리만큼 프로브 카드 조립체(400)를 향해 계속 이동할 수 있다[때로는 오버트래블(overtravel)이라 칭함]. 비한정적인 예에서, 그러한 거리는 약 1 내지 4 mils(약 25.4 내지 102㎛)일 수 있다. 따라서, 강화 탄성 요소(200)의 일부는 나머지보다 더 큰 편향을 겪을 수 있다. 그러나, 국부적 편향 영역은 유리하게는 강화 탄성 요소(200)의 각각의 팁이 독립적으로 편향되면서도 여전히 테스트에 적합한 신뢰성 있는 전기적 접속을 달성하기에[예를 들면, DUT(428)의 단자(420) 상에 존재하는 임의의 산화물층을 뚫고 들어가기에] 적절한 접촉력을 제공할 수 있게 한다.
이어서, 단계(506)에서, DUT(428)를 예를 들면 테스터의 메모리에 수용된 바와 같은 미리 정해진 프로토콜에 따라 테스트할 수 있다. 예를 들면, 테스터는 프로브 카드 조립체(400)를 통해 DUT(428)에 제공되는 전력 및 테스트 신호를 생성할 수 있다. 이 테스트 신호에 응답하여 DUT(428)에 의해 생성되는 응답 신호는 마찬가지로 프로브 카드 조립체(428)를 통해 테스터로 보내지며, 그 후에 테스터가 그 응답 신호를 분석하여 DUT(428)가 테스트 신호에 정확하게 응답하였는지의 여부가 결정된다. 테스트의 완료시에, DUT 테스트 방법이 종료된다.
도 6에서는 발명의 실시예에 따른 강화 탄성 요소를 제조하는 방법(600)을 도시하고 있다. 이 제조 방법은 하나 이상의 탄성 요소를 제공하는 단계(602)로 시작한다. 탄성 요소는 도 1, 도 2a 및 도 2b와 관련하여 전술한 탄성 요소(120, 220)와 유사할 수 있는 것으로, 임의의 방식으로 배치될 수 있다. 예를 들면, 단계(602)는, 제1 기판에 탄성 요소를 배치하여 이 제1 기판이 평행한 형상, 부채 형상, 원하는 피치를 갖는 형상 등의 원하는 기하학적 형상으로 복수의 탄성 요소를 지지하게 하는, 하위 단계(604)를 포함한다.
이어서, 단계(606)에서, 보강 부재를 하나 또는 복수의 탄성 요소에 결합한다. 전술한 바와 같이, 단일 보강 부재가 하나 또는 복수의 탄성 요소에 부착되 어, 이들 탄성 요소의 서로에 대한 상대적 위치를 고정시킬 수 있다. 단계(606)는 또한 하위 단계(604)와 관련하여 전술한 바와 같은 제1 기판 상에 배치된 복수의 탄성 요소에 보강 부재를 부착하는 하위 단계(608)를 포함할 수 있다.
그 다음, 단계(610)에서, 강화 탄성 요소를 제1 기판에서 제거하여 강화 탄성 요소를 분리시킨다. 따라서, 강화 탄성 요소는 개별적으로 또는 그룹으로 마련될 수 있고, 선택적으로는 제1 기판에 부착되어 원하는 기하학적 형상 또는 배치 상태로 복수의 탄성 요소를 유지할 수 있다. 이어서, 강화 탄성 요소는 또한 도 2b와 관련하여 전술한 베이스(230)와 같은 베이스에 부착될 수 있다. 대안적으로는 탄성 요소와 베이스(230)는 단계(606) 중에 보강 부재를 탄성 요소에 부착하기 전에 단계(602) 동안에 선택적으로는 제1 기판 상에 함께 제공될 수도 있다. 단계(608)의 완료시에 강화 탄성 요소의 제조 방법이 종료된다. 이어서, 완성된 강화 탄성 요소 하나 이상을 도 4와 관련하여 전술한 프로브 카드 조립체(400)와 같은 프로브 카드 조립체에 고정시킬 수 있다.
도 7에서는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 도 1 내지 도 3b와 관련하여 전술한 보강 부재와 같은 보강 부재를 제조하는 방법(700)을 도시하고 있다. 이 제조 방법(700)은, 기판을 제공하는 단계(702)로 시작된다. 기판은 도 1과 관련하여 전술한 바와 같은 보강 부재를 형성하기에 적합한 재료로 구성된다. 이어서, 단계(704)에서, 포토레지스트를 증착하고 원하는 기하학적 형상으로 패터닝하여, 보강 부재 및 이에 배치되는 탄성부의 원하는 형상에 상응하는 패턴을 생성한다(도 2a, 도 2b, 도 3a 및 도 3b 등 참조). 이어서, 단계(706)에서, 패터닝된 포토레지 스트를 통해 기판을 에칭하여 보강 부재에 원하는 피처를 형성한다. 그 후, 단계(708)에서, 포토레지스트를 제거하고 보강 부재를 기판으로부터 분리시킨다. 이 보강 부재는 예를 들면 도 6과 관련하여 전술한 바와 같이 하나 이상의 탄성 요소에 부착될 수 있다.
본 명세서에서는 감소된 피처 사이즈(예를 들면, 50미크론 이하)를 갖는 소자를 테스트하기에 적합한 방법 및 장치와, 이 장치를 제조하는 방법을 제시하였다. 본 발명의 장치 및 방법은 그러한 소자와 접촉하는 데에 탄성 접촉 요소에 대한 손상의 발생을 감소시키면서 그 소자의 테스트를 용이하게 한다. 본 발명의 장치는 또한 유리하게는 종래의 외팔보형 접촉 요소에 비해 스크러브 거리를 약 30% 이하만큼 감소시킨다.
앞서 본 발명의 실시예들에 대해 설명하였지만, 본 발명의 다른 추가적인 실시예들도 본 발명의 근본적인 보호 범위를 벗어나지 않고 안출될 수 있으며, 그 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의해 정해진다.

Claims (35)

  1. 피시험 소자를 전기적으로 탐침하도록 구성되고 제1 단부와 그 반대측의 제2 단부를 구비하는 탄성 요소; 및
    상기 탄성 요소의 제1 단부에서 또는 탄성 요소의 제1 단부와 제2 단부 사이에 위치한 지점에서 탄성 요소에 부착되는 제1 단부, 탄성 요소의 제2 단부를 향한 방향으로 배치된 반대측의 제2 단부, 및 이들 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치되고 탄성 요소에 대해 간격을 두고 떨어지게 배치되는 탄성부를 구비한 보강 부재
    를 포함하는 것인 강화 탄성 요소.
  2. 제1항에 있어서, 상기 강화 탄성 요소는 동일한 팁 길이를 갖는 외팔보형 접촉 요소와 비교할 때에 DUT(피시험 소자)와 접촉할 때 감소된 스크러브 거리(scrub distance)를 갖는 것인 강화 탄성 요소.
  3. 제1항에 있어서, 상기 보강 부재는 실리콘으로 이루어지는 것인 강화 탄성 요소.
  4. 제1항에 있어서, 상기 보강 부재의 탄성부는 축방향 스프링 상수보다 적은 회전 스프링 상수를 갖는 것인 강화 탄성 요소.
  5. 제1항에 있어서, 상기 탄성부는 비틀림 스프링을 포함하는 것인 강화 탄성 요소.
  6. 제1항에 있어서, 상기 보강 부재의 제2 단부는 탄성 요소에 부착되는 것인 강화 탄성 요소.
  7. 제1항에 있어서, 상기 보강 부재의 제2 단부는 탄성 요소에 결합된 지지체에 부착되는 것인 강화 탄성 요소.
  8. 제1항에 있어서, 상기 보강 부재는 접착제에 의해 탄성 요소에 부착되는 것인 강화 탄성 요소.
  9. 제1항에 있어서, 상기 보강 부재의 제1 단부는 탄성 요소의 제1 단부와 제2 단부 사이에 위치한 지점에서 탄성 요소에 부착되는 것인 강화 탄성 요소.
  10. 제9항에 있어서, 상기 보강 부재에 각각 부착되는 제1항에 따른 복수의 탄성 요소를 더 포함하는 것인 강화 탄성 요소.
  11. 제10항에 있어서, 상기 보강 부재의 제2 단부는 지지체에 결합되는 것인 강화 탄성 요소.
  12. 제10항에 있어서, 상기 보강 부재는 복수의 탄성 요소로부터 전기적으로 격리되는 것인 강화 탄성 요소.
  13. 프로브 기판; 및
    상기 프로브 기판에 결합되는 적어도 하나의 강화 탄성 요소
    를 포함하고, 상기 강화 탄성 요소는,
    피시험 소자를 전기적으로 탐침하도록 구성되고 제1 단부와 그 반대측의 제2 단부를 구비하는 탄성 요소; 및
    상기 탄성 요소의 제1 단부에서 또는 탄성 요소의 제1 단부와 제2 단부 사이에 위치한 지점에서 탄성 요소에 부착되는 제1 단부, 탄성 요소의 제2 단부를 향한 방향으로 배치된 반대측의 제2 단부, 및 이들 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치되고 탄성 요소에 대해 간격을 두고 떨어지게 배치되는 탄성부를 구비한 보강 부재
    를 포함하는 것인 프로브 카드 조립체.
  14. 제13항에 있어서, 상기 보강 부재는 실리콘으로 이루어지는 것인 프로브 카드 조립체.
  15. 제13항에 있어서, 상기 보강 부재의 탄성부는 축방향 스프링 상수보다 적은 회전 스프링 상수를 갖는 것인 프로브 카드 조립체.
  16. 제13항에 있어서, 상기 탄성부는 비틀림 스프링을 포함하는 것인 프로브 카드 조립체.
  17. 제13항에 있어서, 상기 보강 부재는 접착제에 의해 탄성 요소에 부착되는 것인 프로브 카드 조립체.
  18. 제13항에 있어서, 상기 보강 부재의 제1 단부는 탄성 요소의 제1 단부와 제2 단부 사이에 위치한 지점에서 탄성 요소에 부착되는 것인 프로브 카드 조립체.
  19. 제18항에 있어서, 상기 보강 부재에 각각 부착되는 제1항에 따른 복수의 탄성 요소를 포함하는 것인 프로브 카드 조립체.
  20. 제19항에 있어서, 상기 복수의 탄성 요소의 제2 단부는 지지체에 결합되는 것인 프로브 카드 조립체.
  21. 제20항에 있어서, 상기 보강 부재의 제2 단부는 지지체에 결합되는 것인 프로브 카드 조립체.
  22. 제19항에 있어서, 상기 보강 부재는 복수의 탄성 요소로부터 전기적으로 격리되는 것인 프로브 카드 조립체.
  23. 소자 테스트에 사용되는 장치를 제조하는 방법으로서,
    피시험 소자를 전기적으로 탐침하도록 구성되고 제1 단부와 그 반대측의 제2 단부를 구비하는 탄성 요소를 제공하는 단계; 및
    탄성 요소의 제1 단부에서 또는 탄성 요소의 제1 단부와 제2 단부 사이에 위치한 지점에서 탄성 요소에 보강 부재의 제1 단부를 부착하는 단계로서, 상기 보강 부재는 탄성 요소의 제2 단부를 향한 방향으로 배치된 반대측의 제2 단부, 및 보강 부재의 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치되고 탄성 요소에 대해 간격을 두고 떨어진 채로 유지되는 탄성부를 더 구비하는 것인 보강 부재의 제1 단부를 부착하는 단계
    를 포함하는 소자 테스트 장치의 제조 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 부착 단계는 접착제를 이용하여 탄성 요소에 보강 부재를 부착하는 것을 포함하는 것인 소자 테스트 장치의 제조 방법.
  25. 제23항에 있어서, 상기 보강 부재에서 탄성부를 에칭하는 단계를 더 포함하는 것인 소자 테스트 장치의 제조 방법.
  26. 제23항에 있어서, 실리콘으로 보강 부재를 제조하는 단계를 더 포함하는 것인 소자 테스트 장치의 제조 방법.
  27. 제23항에 있어서, 복수의 탄성 요소를 제공하는 단계와,
    제23항에 기재한 바와 같이 복수의 탄성 요소에 보강 부재의 제1 단부를 부착하는 단계를 더 포함하는 것인 소자 테스트 장치의 제조 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 복수의 탄성 요소를 보강 부재로부터 전기적으로 격리시키는 것인 소자 테스트 장치의 제조 방법.
  29. 제27항에 있어서, 상기 보강 부재의 제2 단부를, 복수의 탄성 요소의 제2 단부의 근방에서 복수의 탄성 요소에 부착하는 단계를 더 포함하는 것인 소자 테스트 장치의 제조 방법.
  30. 제27항에 있어서, 제1 기판 상에서 복수의 탄성 요소를 제조하는 단계;
    복수의 탄성 요소에 보강 부재를 부착하는 단계; 및
    제1 기판으로부터 복수의 강화 탄성 요소를 제거하는 단계
    를 더 포함하는 것인 소자 테스트 장치의 제조 방법.
  31. 제30항에 있어서, 복수의 탄성 요소의 각각의 제2 단부에 결합된 지지체를 제1 기판에 일체로 제조하는 단계를 더 포함하는 것인 소자 테스트 장치의 제조 방법.
  32. 소자 테스트 방법으로서,
    복수의 강화 탄성 요소가 결합된 프로브 카드를 포함하는 프로브 카드 조립체를 제공하는 단계로서, 상기 강화 탄성 요소는,
    피시험 소자를 전기적으로 탐침하도록 구성되고 제1 단부 및 그 반대측의 제2 단부를 구비하는 탄성 요소와,
    상기 탄성 요소의 제1 단부에서 또는 탄성 요소의 제1 단부와 제2 단부 사이에 위치한 지점에서 탄성 요소에 부착되는 제1 단부, 탄성 요소의 제2 단부를 향한 방향으로 배치된 반대측의 제2 단부, 및 이들 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치되고 탄성 요소에 대해 간격을 두고 떨어지게 배치되는 탄성부를 구비한 보강 부재를 포함하는 것인 프로브 카드 조립체를 제공하는 단계;
    상기 피검사 소자의 복수의 단자를 각각의 강화 탄성 요소에 접촉시키는 단계; 및
    하나 이상의 전기적 신호를 프로브 기판을 통해 적어도 하나의 단자에 제공하는 단계
    를 포함하는 소자 테스트 방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 접촉시키는 단계는,
    상기 피검사 소자의 복수의 단자와 상기 강화 탄성 요소의 팁들 간에 최초 접촉을 달성하도록 상기 프로브 카드 조립체와 상기 피검사 소자 중 적어도 하나를 이동시키는 단계; 및
    상기 피검사 소자의 복수의 단자와 상기 강화 탄성 요소의 각각의 팁들 간에 원하는 접촉 압력을 달성하도록 상기 프로브 카드 조립체와 상기 피검사 소자 중 적어도 하나를 더 이동시키는 단계
    를 더 포함하는 것인 소자 테스트 방법.
  34. 제33항에 있어서, 상기 보강 부재는 복수의 탄성 요소에 결합된 것인 소자 테스트 방법.
  35. 제32항에 따른 소자 테스트 방법에 의해 테스트된 반도체 소자.
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