KR20100067861A - 프로브 카드 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 프로브 카드는 웨이퍼를 관통하여, 웨이퍼 하단으로 지정된 길이로 돌출되는 프로브 니들, 및 웨이퍼 상단에서 프로브 니들로부터 일 방향으로 연장되어 형성되는 금속 배선 패턴을 포함한다.
프로브 니들, 프로브 카드

Description

프로브 카드 및 그 제조방법{Probe Card and Manufacturing Methods Thereof}
본 발명은 반도체 소자 테스트 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 웨이퍼에 형성되는 반도체 칩의 전기적 특성을 테스트하는 프로브 카드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
반도체 메모리 장치가 고집적화 되면서 웨이퍼 상에 형성되는 넷 다이(Net Die) 수를 증가시키기 위해 소자의 축소율(Shrinkage)과 셀 면적 대비 주변회로 영역도 감소하고 있다. 반도체 메모리 칩은 셀 용량이 증가 할 수록 패드의 개수 또한 증가하며, 소형화를 위해 파워 패드의 개수를 줄이고 있다.
이렇듯 넷 다이를 늘려 웨이퍼당 제조 단가를 줄여 원가 경쟁력을 높이고 있다. 아울러, 반도체 소자의 고집적화와 함께 패드의 오픈 면적 또한 최소화되고 있다. 이 경우 패드 피치에 비하여 프로브 니들(Probe needle)의 피치가 더 크기 때문에 모든 패드에 프로빙을 하여 칩에 대한 신뢰성 및 특성을 측정하기가 어렵게 되었다.
일반적으로, 웨이퍼에 형성된 각 칩의 전기적 특성검사를 통해 불량여부를 선별하기 위해, 즉 전기적 특성 선별(Electrical Die Sorting; EDS) 검사를 실시하기 위하여 프로버 시스템(prober system)이 사용된다. 프로버 시스템은 칩이 제대로 설계되었는지를 검사하며, 이를 위해 프로브 카드(probe card)의 프로브를 칩의 패드에 접촉하고 전류를 인가함으로써 그 출력 특성을 통해 칩의 불량여부를 판단한다.
도 1은 일반적인 프로브 니들을 이용한 테스트 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 프로브 니들(25)의 접촉단(20)을 웨이퍼(10) 상에 형성된 메모리 칩의 패드(15)에 접촉하여 전기적 특성을 측정한다. 이때, 패드(15) 상에 프로브 니들(25)의 접촉단(20)이 밀착하면서 스크래치가 발생할 수 있고, 패드(15)가 벗겨짐에 의해 생성되는 부산물(D)이 접촉단(20)에 부착되는 문제점이 있다.
또한, 각각의 반도체 칩마다 프로브 니들을 접촉하여 테스트하기 때문에 테스트에 긴 시간이 소요된다.
그리고, 패드(15)의 오픈 피치가 프로브 니들 접촉단(20)의 피치보다 적은 경우 두개의 패드 당 하나의 패드에 프로빙을 하여 테스트 해야 하는 경우가 발생하고, 이에 따라 테스트 신뢰성이 저하된다.
따라서, 최근에는 복수의 칩을 동시에 테스트 할 수 있는 프로브 카드가 개발되었다.
그런데, 현재의 프로브 카드는 웨이퍼 보다 작은 사이즈로 제작되며, 따라서 웨이퍼 상의 모든 칩을 테스트하기 위해서는 프로브 카드를 복수회 이동시켜야만 한다.
또한, 현재의 프로브 카드는 접촉부의 피치를 감소시켜 프로브 니들의 밀집도를 높이기가 어려운 문제점을 가지고 있으며, 상기 프로브 니들의 수가 많아 질수록 프로브 니들 접촉부들을 동일한 높이로 정렬하기가 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 프로브 니들을 반도체 집적회로의 패드에 안정적으로 접촉시키기 위해서는 프로브 니들의 탄성이 필요한데, 상기 프로브 니들은 반복 사용시 수평도가 틀어져서 탄성을 잃는 문제점이 있다.
또 다른 문제점으로, 반도체 집적회로 테스트는 상온 뿐만 아니라 고온에서도 요구되어 지는데, 상기한 프로브 카드 및 프로브 니들은 반도체 집적회로 웨이퍼와 열팽창 계수가 다를 뿐 아니라, 온도 상승 시 팽창되는 방향도 일치하지 않으므로 프로브 니들과 반도체 집적회로 패드간에는 미끌림 현상이 발생되고, 결국 접촉 저항이 증가하여 신호가 정확히 전달되지 않는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 반도체 메모리 장치의 패드 패턴과 동일한 형태의 프로브 니들을 갖는 프로브 카드 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 프로브 카드의 제조방법은 웨이퍼를 제공하는 단계, 반도체 칩이 형성된 웨이퍼의 패드 패턴과 동일한 형태로 웨이퍼에 홀을 형성하는 단계, 상기 홀 내에 금속층을 형성하는 단계, 및 상기 웨이퍼 하단을 통해 상기 금속층을 돌출시켜 프로브 니들을 형성하는 단계를 포함한다.
또한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 프로브 카드는 웨이퍼를 관통하여, 상기 웨이퍼 하단으로 지정된 길이로 돌출되는 프로브 니들, 및 상기 웨이퍼 상단에서 상기 프로브 니들로부터 일 방향으로 연장되어 형성되는 금속 배선 패턴을 포함한다.
본 발명에 의하면, 반도체 칩의 패드 패턴과 동일하게 프로브 카드를 형성함에 따라, 패드 피치변화에 따라 프로브 니들의 피치를 조절 할 수 있어 패드 크기에 관계없이 패드와 프로브 카드를 완벽하게 정렬할 수 있다.
또한, 웨이퍼 상에 형성되는 모든 패드와 대응되도록 프로브 니들을 형성할 수 있어 소자가 고집적도화 되더라도 한번에 테스트가 가능하여 프로브 테스트 시 간을 줄일 수 있다. 아울러, 제작이 쉽고 빠를 뿐 아니라 제작 단가도 저렴하며, 수리 시간을 단축 할 수 있다.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하도록 한다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 프로브 카드의 제조 공정 단면도를 도시한 것이다.
먼저, 제 1 웨이퍼 상에 복수의 반도체 칩 및 반도체 칩과 외부 장치를 연결하기 위한 패드를 형성한다. 이후, 이와 동일한 패턴을 갖는 프로브 카드를 제작한다.
즉, 도 2에 도시된 바와같이, 반도체 칩의 패드 패턴과 동일한 레이아웃으로 패턴을 형성하기 위해, 제 2 웨이퍼 상에 버퍼 레이어(buffer layer; 300)를 형성한다. 그리고 나서 패드 패턴 부분을 제외한 영역에 포토 레지스트막(310)을 형성한다.
다음으로, 도 3에 도시된 바와같이, 상기 노출된 영역을 노광 식각하여 홀(350)을 형성한다. 상기 홀(350)의 하부 구경은 홀(350)의 상부 구경보다 같거나 작게 형성할 수 있다.
그런다음 도 4에 도시된 바와같이, 홀(350) 내에 금속 물질을 매립하여 충진한 후, 평탄화 과정(도시하지 않음)을 진행함으로써 프로브 니들(400)을 형성한다.
상기 금속 물질로는 알루미늄(Al), 납(Pb), 텅스텐(W) 또는 저항이 적은 금 속 물질을 사용할 수 있다.
그리고 나서 도 5에 도시된 바와같이, 제 2 웨이퍼(W2)의 하단 부분(420)을 그라인딩(grinding) 한 후, 세정 공정을 수행한다. 이때, 그라인딩 공정은 프로브 니들(400)이 지정된 길이 노출될 수 있는 높이로 수행한다.
이에 따라, 도 6에 도시된 바와같이, 홀(350) 내에 충진된 금속 물질이 돌출되어 프로브 니들(400)이 완성된다. 그리고 상기 버퍼 레이어(300) 상부에 금속성 물질을 증착한 후, 식각을 하여 인쇄 회로 기판(Prited Circuit Board)과 연결하기 위한 금속 배선 패턴(450)을 형성한다.
이때, 금속 배선 패턴(450)은 프로브 니들(400)의 상부에서 일측으로 연장되도록 패터닝 된다.
한편, 제 2 웨이퍼(W2) 하단을 그라인딩 할 때에는 돌출되는 프로브 니들(400)의 길이가 반도체 칩에 형성된 패드의 단차보다 길도록 한다.
이와같이 함으로써, 제 2 웨이퍼(W2), 패드 패턴과 동일한 위치의 제 2 웨이퍼(W2)에 형성되는 프로브 니들(400), 프로브 니들(400)과 접속되는 금속 배선 패턴(450)을 포함하는 프로브 카드(600)가 완성된다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 형성된 프로브 카드를 이용한 테스트 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7에 도시된 바와같이, 전기적 특성 테스트를 위하여 반도체 칩이 만들어진 웨이퍼(W1) 상부에 프로브 니들이 형성된 웨이퍼(W2) 즉, 본 발명에 의한 프로브 카드(600)를 올린다. 이때, 반도체 칩의 패드에 프로브 니들(400)이 접촉되도록 하여야 함은 물론이다. 다음으로 볼(ball)이 형성된 인쇄 회로 기판(PCB)을 금속 배선 패턴(450) 상에 접촉시켜 전기적 특성을 측정한다.
본 발명의 다른 실시예로서, 금속 배선 패턴(450) 상에 별도 목적의 테스트용 볼을 추가 형성할 수 있다. 즉, 특정 반도체 칩의 경우 회로 특성이나 테스트를 위한 목적으로 별도의 패드가 형성될 수 있다. 이러한 별도의 패드를 위해 프로브 니들과 연결되는 별도 목적의 테스트용 볼을 금속 배선 패턴(450) 상에 형성할 수 있다. 그리고, 별도 목적의 테스트용 볼과 인쇄 회로 기판(PCB)을 일반 볼과 따로 연결하여 측정할 수 있다. 상기 볼은 납(Pb)으로 형성할 수 있다.
따라서, 본 발명의 프로브 카드에 일반 적인 패드 이외에 테스트를 위한 특정 목적으로 형성된 테스트 패드를 일반 패드와 동시에 측정함에 따라 별도의 테스트를 위해 소요되었던 시간을 줄일 수 있다.
이상, 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예를 설명하였지만, 본 발명은 이에 의해 제한되는 것은 아니고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 프로브 니들을 이용한 테스트 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 프로브 카드의 제조 공정 단면도, 및
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 형성된 프로브 카드를 이용한 테스트 방법을 설명하기 위한 도면이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
W1,W2 : 웨이퍼 300 : 버퍼 레이어
400 : 프로브 니들 450 : 금속층
600 : 프로브 카드

Claims (6)

  1. 웨이퍼를 관통하여, 상기 웨이퍼 하단으로 지정된 길이로 돌출되는 프로브 니들; 및
    상기 웨이퍼 상단에서 상기 프로브 니들로부터 일 방향으로 지정된 길이 연장되어 형성되는 금속 배선 패턴을 포함하는 프로브 카드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로브 니들은 반도체 칩이 형성된 웨이퍼 상의 패드 패턴과 동일한 위치에 형성되는 프로브 카드.
  3. 웨이퍼를 제공하는 단계;
    반도체 칩이 형성된 웨이퍼의 패드 패턴과 동일한 형태로 상기 웨이퍼에 홀을 형성하는 단계;
    상기 홀 내에 금속층을 형성하는 단계; 및
    상기 웨이퍼 하단을 통해 상기 금속층을 돌출시켜 프로브 니들을 형성하는 단계를 포함하는 프로브 카드 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 상단에 상기 프로브 니들과 접촉되는 금속배선 패턴을 형성하 는 단계를 더 포함하는 프로브 카드 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 금속 배선 패턴은 상기 프로브 니들로부터 일 방향으로 지정된 길이 연장되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 금속 배선 패턴 상에 금속 볼을 형성하는 단계를 더 포함하는 프로브 카드 제조방법.
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