KR20190021101A - 프로브 카드, 프로브 카드를 포함한 테스트 장치, 그 프로브 카드를 이용한 테스트 방법 및 반도체 소자 제조방법 - Google Patents

프로브 카드, 프로브 카드를 포함한 테스트 장치, 그 프로브 카드를 이용한 테스트 방법 및 반도체 소자 제조방법 Download PDF

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김재홍
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박인규
윤준보
권동욱
김승환
김창근
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Abstract

본 발명의 기술적 사상은 반도체 소자에 대한 신뢰성 있는 테스트를 수행하고 제조에 있어서 경제성과 양산성이 있는 프로브 카드, 프로브 카드를 포함한 테스트 장치, 그 프로브 카드를 이용한 테스트 방법 및 반도체 소자 제조방법을 제공한다. 그 프로브 카드는 회로 보드; 상기 회로 보드의 하부에 배치되며, 기판, 상기 회로 보드와 마주보는 상기 기판의 제1 면 상에 형성된 재배선 라인, 및 상기 기판을 관통하고 상기 재배선 라인에 전기적으로 연결하는 다수의 관통 콘택을 구비한 공간 변환기(space transformer); 상기 기판의 제1 면에 반대되는 상기 기판의 제2 면 상에 배치되고, 응력을 흡수할 수 있는 재질로 형성된 응력 흡수층(stress absorption layer); 및 상기 응력 흡수층의 하면 상에 배치되고, 검사 대상체의 범프의 측면에 접촉하는 구조의 팁이 형성된 다수의 프로브 핀;을 포함한다.

Description

프로브 카드, 프로브 카드를 포함한 테스트 장치, 그 프로브 카드를 이용한 테스트 방법 및 반도체 소자 제조방법{Probe card, test apparatus comprising the probe card, testing method for testing and manufacturing semiconductor using the probe card}
본 발명의 기술적 사상은 테스트 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 프로브 카드를 포함하는 테스트 장치 및 프로브 카드를 이용한 테스트 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자의 전기적 특성 테스트 시에 미세한 프로브 핀(probe needle)을 구비한 프로브 카드(probe card)가 테스터(tester)와 반도체 소자들 사이에 중간 매개체로 이용될 수 있다. 구체적으로, 테스트의 대상이 되는 반도체 소자에는 미세한 마이크로 범프들이 형성되어 있고, 그러한 마이크로 범프들에 프로브 카드의 프로브 핀들이 접촉되고, 테스터로부터 전기 신호가 전달된 후, 전달된 전기 신호에 대응하여 출력되는 신호를 검출 및 분석하여 해당 반도체 소자에 대한 양·불량을 판단한다. 한편, 반도체 소자의 테스트 시에, 마이크로 범프들 자체의 높이 차이 및/또는 테스트 대상인 반도체 소자의 휘어짐 등에 의한 마이크로 범프들의 높이 편차가 존재하는데, 그에 대응하여 안정적인 테스트를 위한 프로브 카드를 제조하는 데 있어서, 경제성과 양산성이 떨어지는 문제가 있다. 또한, 최근 마이크로 범프의 개수의 증가 및 범프 간 간격의 미세화에 따라 상기 문제는 더욱 심각해지고 있다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 반도체 소자에 대한 신뢰성 있는 테스트를 수행하고 제조에 있어서 경제성과 양산성이 있는 프로브 카드, 프로브 카드를 포함한 테스트 장치, 그 프로브 카드를 이용한 테스트 방법 및 반도체 소자 제조방법을 제공하는 데에 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 기술적 사상은, 회로 보드; 기판, 상기 회로 보드와 마주보는 상기 기판의 제1 면 상에 형성된 재배선 라인, 및 상기 기판을 관통하고 상기 재배선 라인에 전기적으로 연결하는 다수의 관통 콘택을 구비하며, 상기 회로 보드의 하부에 배치된 공간 변환기(space transformer); 상기 제1 면에 반대되는 상기 기판의 제2 면 상에 배치되고, 응력을 흡수할 수 있는 재질로 형성된 응력 흡수층(stress absorption layer); 및 상기 응력 흡수층의 하면 상에 배치되고, 검사 대상체의 범프의 측면에 접촉하는 구조의 팁이 형성된 다수의 프로브 핀;을 포함하는 프로브 카드를 제공한다.
또한, 본 발명의 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 테스트 헤드, 및 상기 테스트 헤드에 전기적으로 연결되어 검사 대상체를 테스트하기 위한 신호를 상기 테스트 헤드로 전달하는 테스트 본체를 구비한 테스터; 회로 보드, 공간 변환기, 응력 흡수층, 및 프로브 핀을 포함하고, 상기 테스터에 결합하며, 상기 응력 흡수층의 하면 상에 배치된 상기 프로브 핀이 상기 검사 대상체의 범프의 측면에 접촉하는 구조의 팁을 구비한, 프로브 카드; 및 상기 검사 대상체가 배치되는 스테이지;를 포함하는 테스트 장치를 제공한다.
더 나아가, 본 발명의 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 기판의 제1 면 상에 재배선 라인, 상기 기판을 관통하고 상기 재배선 라인에 연결된 다수의 관통 콘택, 및 상기 제1 면에 반대되는 상기 기판의 제2 면 상에 상기 관통 콘택에 연결된 다수의 콘택 패드를 형성하는 단계; 상기 제2 면 상에 상기 콘택 패드를 덮는 제1 포토레지스트(PhotoResist: PR)층을 형성하는 단계; 포토리소그라피 공정을 통해 상기 제1 PR층을 패터닝하여 상기 콘택 패드를 노출시키는 다수의 홀을 포함한 PR 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 홀을 메탈로 채워 프로브 핀을 형성하는 단계;를 포함하는 프로브 카드 제조방법을 제공한다.
한편, 본 발명의 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 회로 보드, 공간 변환기, 및 프로브 핀을 구비한 프로브 카드의 상기 프로브 핀과 검사 대상체의 범프의 위치를 정렬하는 단계; 상기 프로브 핀의 팁을 상기 범프의 측면에 접촉시키는 단계; 및 상기 프로브 카드에 전기 신호를 인가하여 상기 검사 대상체를 테스트하는 단계;를 포함하는 테스트 방법을 제공한다.
끝으로, 본 발명의 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 범프를 구비한 반도체 소자를 테스트 장치의 스테이지에 배치하는 단계; 회로 보드, 공간 변환기, 및 프로브 핀을 구비한 프로브 카드의 상기 프로브 핀과 상기 범프의 위치를 정렬하는 단계; 상기 프로브 핀의 팁을 상기 범프의 측면에 접촉시키는 단계; 상기 프로브 카드에 전기 신호를 인가하여 상기 반도체 소자를 테스트하는 단계; 및 상기 반도체 소자에 이상이 없는 경우에, 상기 반도체 소자에 대한 후속 공정을 수행하는 단계;를 포함하는 반도체 소자 제조방법을 제공한다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 프로브 카드, 프로브 카드를 포함한 테스트 장치는, 측면 접촉 구조의 프로브 핀을 채용함으로써, 기존 수직 접촉 구조의 프로브 핀에서의 문제들을 효과적으로 해결할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 기술적 사상에 의한 프로브 카드에서는, 프로브 핀이 반도체 소자의 범프에 측면 접촉하므로, 수직 접촉에 따른 오버드라이브가 불필요하다. 따라서, 프로브 카드의 프로브 핀은 수백 ㎛ 정도의 매우 짧은 길이로 형성될 수 있다. 결과적으로, 프로브 핀, 또는 프로브 핀과 공간 변환기는 반도체 공정 또는 멤스(MEMS: Micro Electro Mechanical System) 공정을 통해 형성될 수 있고, 그에 따라, 프로브 카드의 생산성과 양산성이 크게 증가할 수 있다.
또한, 본 발명의 기술적 사상에 의한 프로브 카드를 이용한 테스트 방법 및 반도체 소자 제조방법은, 프로브 카드의 프로브 핀을 반도체 소자의 범프에 측면 접촉시키는 방식으로 반도체 소자를 테스트함으로써, 높은 접촉 신뢰성과 낮은 콘택 저항을 가지고 반도체 소자를 테스트할 수 있다. 또한, 테스트 방법에 전술한 짧은 길이의 프로브 핀을 구비한 프로브 카드가 이용됨으로써, 반도체 소자를 보다 신속하고 안정적이며 신뢰성 있게 테스트할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 카드를 포함한 테스트 장치를 개략적으로 보여주는 구성도이다.
도 2는 도 1의 테스트 장치에서 프로브 카드를 좀더 상세하기 보여주는 단면도이다.
도 3a은 도 2의 프로브 카드를 이용하여 반도체 소자를 테스트하는 원리를 보여주는 개념도이고, 도 3b는 도 3a의 점선 네모(A) 부분을 확대하여 보여주는 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 기판의 휘어짐에 따른 범프의 높이 변화와 측면 방향의 거리 변화에 대한 개념도, 및 높이 변화에 따른 측면 방향의 거리 변화를 수학적으로 정량화한 그래프이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 카드에 대한 단면도이고, 도 5b는 점선 네모(B) 부분을 확대하여 보여주는 단면도이며, 도 5c는 도 5a의 프로브 카드로 반도체 소자를 테스트할 때의 형태를 보여주는 단면도이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 일 실시예들에 따른, 다양한 형태의 프로브 핀을 채용한 프로브 카드들에 대한 단면도들이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 카드를 이용하여 반도체 소자를 테스트하는 방법을 개략적으로 보여주는 흐름도이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 7의 반도체 소자를 테스트하는 방법에서 주요 단계들에 대응하는 단면도들이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 7의 반도체 소자를 테스트하는 방법에서 주요 단계들에 대응하는 단면도들이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 방법을 이용한 반도체 소자의 제조방법을 개략적으로 보여주는 흐름도이다.
도 11a 내지 도 11f는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 카드를 제조하는 방법을 개략적으로 보여주는 단면도들이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 카드를 포함한 테스트 장치를 개략적으로 보여주는 구성도이고, 도 2는 도 1의 테스트 장치에서 프로브 카드를 좀더 상세하기 보여주는 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 테스트 장치(1000)는 프로브 카드(100), 테스터(200), 및 스테이지(300)를 포함할 수 있다.
프로브 카드(100)는 회로 보드(110), 공간 변환기(120, space transformer), 및 프로브 핀(130)을 포함할 수 있다.
회로 보드(110)는 프로브 카드(100)의 몸체에 해당하며, 내부에 다수의 배선을 포함할 수 있다. 회로 보드(110)는 연결 부재(150)를 통해 공간 변환기(120)에 전기적으로 연결될 수 있다. 연결 부재(150)는 회로 보드(110)와 공간 변환기(120)를 전기적으로 연결할 수 있는 다양한 구조물로 구현될 수 있다. 예컨대, 연결 부재(150)는 상기 회로 보드(110)의 하면 상에 배치된 솔더 볼 또는 도전 핀으로 구현될 수 있다. 이러한 연결 부재(150)는 공간 변환기(120)의 상면 상의 재배선 라인(124)의 콘택 포인트에 접촉될 수 있다. 실시예에 따라, 연결 부재(150)는 인터포저를 이용하여 구현될 수도 있다. 그러나 연결 부재(150)가 전술한 구조물들에 한정되는 것은 아니다.
한편, 공간 변환기(120)는 회로 보드(110)에 착탈 가능하도록 결합할 수 있다. 그에 따라, 회로 보드(110)의 하면의 외곽 부분에서는 결합을 위한 암 또는 수 결합 부재가 형성될 수 있다. 예컨대, 공간 변환기(120)와 회로 보드(110)는 볼트(bolt) 결합, 후크(hook) 결합, 스냅(snap) 결합 등으로 결합할 수 있다. 물론, 공간 변환기(120)와 회로 보드(110) 사이의 결합이 전술한 결합들에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 공간 변환기(120)와 회로 보드(110)의 결합을 위한 결합 부재는 외곽 부분이 아닌 중심 부분에 배치될 수도 있다.
공간 변환기(120)는 기판(122), 재배선 라인(124), 관통 콘택(126), 콘택 패드(128)를 포함할 수 있다. 공간 변환기(120)는 하면에 배치된 프로브 핀(130)의 좁은 피치를 상면의 재배선 라인(124)에 접촉하는 연결 부재(150)의 넓은 피치로 변환시키는 기능을 한다. 그에 따라, 공간 변환기(120)는 피치 변환기로 명명될 수도 있다.
도 2에서, 재배선 라인(124)이 양쪽 최외곽에 배치된 관통 콘택(126)에만 연결되는 구조로 도시되고 있지만, 이는 도시의 편의를 위한 것이고, 실제로는 모든 관통 콘택(126)에 재배선 라인(124)이 형성될 수 있다. 또한, 재배선 라인(124)에 3개의 연결 부재(150)가 연결되고 있는 것으로 도시되고 있지만, 이는 단면도의 특성에 따른 것이고, 실제로는 최외곽의 연결 부재(150)만이 도시된 재배선 라인(124)에 연결되고 다른 연결 부재들(150)은 도시되지 않은 다른 재배선 라인에 연결될 수 있다.
실시예에 따라, 공간 변환기(120)의 재배선 라인(124)은 기판(122)의 하면에 배치되고 그에 대응하는 관통 콘택(126)이 기판(122)에 형성될 수도 있다. 또한, 공간 변환기(120)는 본 실시예의 프로브 카드(100)에서의 구조에 한정되지 않고 다른 구조로 형성될 수도 있다. 예컨대, 공간 변환기(120)는 와이어를 이용한 구조로 형성되거나 또는 MLC(Multi-Layer Ceramic)/MLO(Multi-Layer Organic) 구조로 형성될 수도 있다. MLC 또는 MLO 구조의 경우, 다층세라믹기판 또는 다층유기기판이 이용되고, 각각의 층에는 관통 콘택과 배선들이 형성될 수 있다.
프로브 핀(130)은 공간 변환기(120)의 하면 상의 콘택 패드(128) 상에 배치될 수 있다. 실시예에 따라, 공간 변환기(120)에는 콘택 패드(128)가 생략될 수 있고, 그러한 경우, 프로브 핀(130)은 공간 변환기(120)의 관통 콘택(126)에 바로 연결될 수 있다. 프로브 핀(130)은 전도성이 우수하고 내구성이 좋은 메탈로 형성될 수 있다. 예컨대, 프로브 핀(130)은 니켈(Ni), 니켈-코발트(Ni-Co)나 니켈-망간(Ni-Mn) 등의 Ni 합금, 텅스텐(W), 팔라듐(Pd), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), Cu 합금, 또는 Au 합금 등으로 형성될 수 있다. 물론, 프로브 핀(130)의 재질이 전술한 재질들에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 프로브 핀(130)에는 금 도금이 형성될 수도 있다. 도 2에서, 10개 정도의 프로브 핀(130)이 도시되고 있는데, 이는 도시의 편의를 위한 것으로 실제로는 한 라인을 따라 50개 이상의 프로브 핀(130)이 매우 좁은 피치로 배치될 수 있다.
프로브 핀(130)은 빔(132)과 빔(132)의 끝단에 팁(134)을 포함할 수 있다. 빔(132)은 길쭉한 원기둥 형태를 가질 수 있다. 물론, 빔(132)의 형태가 원기둥 형태에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 빔(132)은 타원기둥 또는 다각기둥 형태를 가질 수도 있다. 이러한 빔(132)은 길이 방향으로 전체에 걸쳐 동일한 폭을 갖거나 하부로 갈수록 얇아지는 폭을 가질 수 있다. 여기서, 폭은 빔(132)이 원기둥 형태를 갖는 경우 지름을 의미하고, 다각기둥 형태를 갖는 경우 어느 한 변의 길이를 의미할 수 있다.
팁(134)은 테스트 대상인 반도체 소자의 범프의 측면에 용이하게 접촉할 수 있는 형태를 가질 수 있다. 예컨대, 팁(134)은 확대하여 도시된 바와 같이 구 형태를 가질 수 있다. 여기서, 구 형태는 타원구 형태를 포함하는 개념일 수 있다. 물론, 팁(134)의 형태가 구 형태에 한정되는 것은 아니다. 팁(134)의 형태에 대해서는 도 6a 내지 도 6d의 설명 부분에서 좀더 상세하게 설명한다.
본 실시예의 프로브 카드(100)에서, 프로브 핀(130)은 테스트 대상인 반도체 소자(2000)의 범프, 특히 메탈 필러(도 3a의 2210, metal pillar) 및 솔더(도 3a의 2220)를 포함하는 구조의 범프(도 3a의 2200)에 측면 접촉할 수 있는 형태를 가질 수 있다. 그에 따라, 본 실시예의 프로브 카드(100)에서, 프로브 핀(130)의 길이(Tp)는 수백 ㎛ 이하이고, 폭(W1)은 수십 ㎛ 이하일 수 있다.
참고로, 기존의 프로브 카드의 구조에서, 프로브 핀은 반도체 소자의 범프에 수직 접촉하는 구조로 형성된다. 전술한 바와 같이, 반도체 소자의 범프에는 높이 편차가 존재한다. 수직 접촉 구조의 경우, 그러한 편차를 갖는 범프들에 프로브 핀을 모두 접촉시키기 위하여, 수직 접촉 방향으로 오버드라이브(overdrive)가 필요하다. 이러한 오버드라이브로 인해 프로브 핀과 범프에 과도한 응력이 전달되어 영구 변형이나 파손을 유발시킬 수 있다. 따라서, 기존의 프로브 카드의 구조에서, 프로브 핀은 오버드라이브에 따른 응력 증가를 극복할 수 있는 구조나 재질이 요구된다. 예컨대, 기존의 프로브 카드의 구조에서, 프로브 핀은 응력을 흡수할 수 있도록, 수십 ㎛ 정도의 폭과 수 ㎜ 길이의 종횡비가 매우 큰 형태나, 또는 스프링과 같은 복잡한 형태로 설계된다. 이러한 종래의 수직 접촉 방식의 프로브 카드의 경우, 프로브 핀의 구조적 특징에 기인하여, 프로브 핀을 일일이 수작업으로 만들어야 하고, 그에 따라, 프로브 카드의 생산성이 극도로 떨어지고 가격도 매우 비싼 형편이다. 더구나 최근 반도체 소자의 미세화와 다기능화에 기인하여 매우 미세한 피치를 갖는 수천 개의 프로브 핀이 요구됨에 따라 프로브 카드의 생산성과 양산성 문제가 더욱 심각해지고 있다.
그에 반해, 본 실시예의 프로브 카드(100)는, 측면 접촉 구조의 프로브 핀(130)을 채용함으로써, 기존 수직 접촉 구조의 프로브 핀에서의 문제들을 효과적으로 해결할 수 있다. 예컨대, 본 실시예의 프로브 카드(100)에서, 프로브 핀(130)이 반도체 소자(2000)의 범프(2200)에 측면 접촉하므로, 수직 접촉에 따른 오버드라이브가 불필요하다. 따라서, 본 실시예의 프로브 카드(100)에서, 프로브 핀(130)은 수백 ㎛ 정도의 매우 짧은 길이로 형성될 수 있다. 결과적으로, 프로브 핀(130) 또는 프로브 핀(130)과 공간 변환기(120)는 반도체 공정 또는 멤스(MEMS: Micro Electro Mechanical System) 공정을 통해 형성될 수 있고, 그에 따라, 프로브 카드(100)의 생산성과 양산성이 크게 증가할 수 있다. 여기서, 멤스 공정은 증착과 식각 등의 과정을 반복하는 반도체 공정을 적용하여 저렴한 비용으로 초소형의 전자 제품을 대량 생산하는 공정을 의미할 수 있다.
한편, 본 실시예의 프로브 카드(100)에서, 프로브 핀(130)이 바로 공간 변환기(120)의 하면에 배치되는 구조로 형성되었지만, 프로브 핀(130)의 구조가 그에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 프로브 핀(130)은 별도의 지지판에 형성되고, 지지판이 공간 변환기(120)에 결합할 수도 있다. 프로브 핀(130)은 상기 지지판을 관통하는 구조로 배치되고, 지지판은 프로브 핀들(130)을 서로 전기적으로 분리하는 기능을 할 수 있다. 경우에 따라, 상기 지지판은 내부가 빈 구조를 가질 수 있다.
도시된 바와 같이, 프로브 카드(100)는, 프로브 핀(130)이 배치된 영역을 둘러싸는 구조로 공간 변환기(120)의 하면에 배치된 스타퍼(140, stopper)를 더 포함할 수 있다. 스타퍼(140)의 형태는 프로브 핀(130)이 배치된 영역의 형태에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 프로브 핀(130)의 배치 영역이 사각형인 경우, 스타퍼(140)는 사각형 고리 형태를 가질 수 있다. 또한, 스타퍼(140)는 전체가 하나로 연결된 닫힌 고리 형태를 가지거나 또는 일부분이 끊긴 열린 고리 형태를 가질 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 스타퍼(140)의 폭(W2)은 프로브 핀(130)의 폭(W1)보다 클 수 있다. 예컨대, 스타퍼(140)의 폭(W2)은 프로브 핀(130)의 폭(W1)의 수 내지 수십 배일 수 있다. 그러나 스타퍼(140)의 폭(W2)이 그에 한정되는 것은 아니다. 스타퍼(140)의 길이(Ts)는 프로브 핀(130)의 길이(Tp)보다 길 수 있다. 그에 따라, 스타퍼(140)의 하면은 프로브 핀(130)의 팁(134) 부분보다 낮을 수 있다. 이러한, 스타퍼(140)는 프로브 핀(130)과 동일한 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 프로브 핀(130)을 반도체 공정으로 형성할 때, 스타퍼(140)도 함께 형성될 수 있는데, 그에 대해서는 도 11a 내지 도 11f의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다.
본 실시예의 프로브 카드(100)에서, 스타퍼(140)는, 반도체 소자(2000)를 테스트할 때에, 프로브 핀(130)이 반도체 소자(2000)의 몸체(도 3a의 2100) 부분에 직접 접촉함에 따른 파손이나 변형을 막을 수 있다. 또한, 스타퍼(140)는 반도체 소자(2000)의 몸체(2100)에 기계적 힘을 전달하여 몸체(2100) 부분을 평탄화할 수 있다. 더 나아가, 스타퍼(140)가 반도체 소자(2000)의 몸체(2100)로 전달하는 힘을 측정하고, 그 힘을 프로브 카드(100)의 수직 방향의 정렬에 활용할 수 있다. 한편, 본 실시예의 프로브 카드(100)에서, 스타퍼(140)는 선택적인 구조물일 수 있다. 예컨대, 수직 정렬을 위한 거리 측정이 광학적인 방법으로 이루어지고, 또한, 반도체 소자(2000)의 몸체(2100) 부분의 평탄도에 문제가 없는 경우, 본 실시예의 프로브 카드(100)가 스타퍼(140)를 포함하지 않을 수도 있다.
테스터(200)는 테스트 헤드(210)와 테스트 본체(220)를 포함할 수 있다. 테스트 헤드(210)로 프로브 카드(100)가 기계적 및 전기적으로 결합할 수 있다. 테스트 본체(220)는 반도체 소자(2000)를 테스트하기 위한 전기 신호를 발생시켜, 테스트 헤드(210) 및 프로브 카드(100)를 통해 반도체 소자(2000)로 전달할 수 있다. 또한, 테스트 본체(220)는, 전달된 전기 신호에 반응하여 반도체 소자(2000)로부터 생성된 신호를 프로브 카드(100) 및 테스트 헤드(210)를 통해 전달받아 반도체 소자(2000)의 불량 여부를 판단할 수 있다. 한편, 프로브 카드(100)는 테스터(200)와 반도체 소자(2000) 사이에 배치되어 테스트를 매개하는 기능을 하므로 일종의 테스트 인터페이스(interface)에 해당할 수 있다.
스테이지(300)는 테스트 대상인 반도체 소자(2000)가 배치되는 장치일 수 있다. 스테이지(300)는 x 방향, y 방향, 및 z 방향으로 이동할 수 있다. 그에 따라, 스테이지(300)는 x-y-z 스테이지로 명명될 수 있다. 테스트 시에 반도체 소자(2000)는 스테이지(300)에 배치되어, 스테이지(300)에 의해 x 방향, y 방향, 및 z 방향으로 이동될 수 있다. 스테이지(300)는, 기능에 따라, 정전 척, 지지 척, 척 테이블 등으로 명명될 수도 있다.
테스트 대상인 반도체 소자(2000)는, 도 3a에 도시된 바와 같이, 몸체(2100)와 범프(2200)를 포함할 수 있다. 또한, 범프(2200)는 메탈 필러(2210) 및 솔더(2220)를 포함할 수 있다. 반도체 소자(2000)의 테스트 시에, 본 실시예의 프로브 카드(100)의 프로브 핀(130)이 반도체 소자(2000)의 범프(2200)의 측면, 구체적으로, 메탈 필러(2210)의 측면에 접촉할 수 있다.
한편, 반도체 소자(2000)는 웨이퍼 상태의 반도체 소자일 수 있다. 여기서, 웨이퍼 상태의 반도체 소자는, 팹(FAB, Fabrication) 공정이 수행되어 웨이퍼 상에 형성된 다수의 반도체 칩일 수 있다. 또한, 웨이퍼 상태의 반도체 소자는, 팹 공정 이후에 패키징 공정까지 진행되어 웨이퍼 상에 형성된 다수의 반도체 패키지일 수도 있다. 또한, 반도체 소자(2000)는 웨이퍼 상태의 반도체 소자에 한하지 않고 개별 반도체 패키지일 수도 있다.
이러한 반도체 소자(2000)는 테스트 후, 양품 또는 불량품으로 분류(sorting)되고, 양품에 대해서는 후속 공정이 진행되고, 불량품은 폐기되거나 리페어(repair) 될 수 있다. 테스트 후의 반도체 소자(2000)에 대한 후속 공정 등에 대해서는 도 10의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다.
도 3a는 도 2의 프로브 카드를 이용하여 반도체 소자를 테스트하는 원리를 보여주는 개념도들이고, 도 3b는 도 3a의 점선 네모(A) 부분을 확대하여 보여주는 단면도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 테스트 대상인 반도체 소자(2000)에는 다수의 범프(2200)가 형성될 수 있다. 범프(2200)는 메탈 필러(2210)와 메탈 필러(2210) 상부의 솔더(2220)를 포함할 수 있다. 메탈 필러(2210)는 예컨대, 구리 필러일 수 있다. 그러나 메탈 필러(2210)의 재질이 구리에 한정되는 것은 아니다. 도시된 바와 같이, 범프(2200)는 수직 방향으로 높이 편차가 존재할 수 있고, 여기서, △h는 최대 높이의 범프와 최소 높이의 범프 간의 높이 차를 의미할 수 있다. 한편, 범프(2200)의 높이 편차는 범프 자체의 높이 차에 기인할 수도 있지만, 몸체(2100)가 휘어지거나, 또는 스테이지(도 1의 300) 상에 반도체 소자(2000)가 기울어져 배치됨에 기인할 수도 있다.
반도체 소자(2000)는 테스트 장치(도 1의 1000)의 스테이지(도 1의 300)에 배치되고, 반도체 소자(2000)의 상부에 프로브 카드(100)가 배치될 수 있다. 위쪽도면에 도시된 바와 같이, 프로브 카드(100)는 도 2에서 설명한 구조를 가지며, 프로브 카드(100)의 프로브 핀(130)이 반도체 소자(2000)의 해당 범프(2200)에 수평 방향으로 정렬될 수 있다.
프로브 핀(130)의 정렬 후, 아래쪽에 도시된 바와 같이, 프로브 카드(100)의 프로브 핀(130)이 반도체 소자(2000)의 범프(2200)의 측면에 접촉되어 반도체 소자(2000)에 대한 전기적 테스트가 수행될 수 있다. 구체적으로, 프로브 핀(130)의 팁(134)이 범프(2200)의 메탈 필러(2210)의 측면에 접촉할 수 있다. 프로브 핀(130)과 범프(2200)의 정렬과 프로브 핀(130)의 팁(134)의 범프(2200)의 메탈 필러(2210)의 측면으로의 접촉에 대해서는 도 8a 내지 도 9c의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 프로브 핀(130)의 팁(134)이 범프(2200)의 메탈 필러(2210)의 측면에 접촉할 때, 스타퍼(140)도 반도체 소자(2000)의 몸체(2100)에 접할 수 있다. 예컨대, 반도체 소자(2000)의 몸체(2100)가 휘어진 경우에, 스타퍼(140)가 몸체(2100)에 접하여 하방으로 힘을 가함으로써, 몸체(2100)를 어느 정도 평평하게 할 수 있다. 한편, 반도체 소자(2000)의 몸체(2100)가 평평한 경우에, 스타퍼(140)는 반도체 소자(2000)의 몸체(2100)에 접할 수도 있고, 몸체(2100)로부터 이격될 수도 있다.
또한, 도 3b에 도시된 바와 같이, 프로브 핀(130)의 팁(134)이 메탈 필러(2210)의 측면에 접촉할 때, 프로브 핀(130)의 빔(132)은 공간 변환기(120)의 기판(122) 하면의 법선(Nl)에 대하여 제1 각도(θ1)를 가지고 휘어질 수 있다. 여기서, 제1 각도(θ1)는 휘어짐이 시작된 빔(132)의 부분과 팁(134)에 연결된 빔(132)의 부분을 연결한 직선과 법선(Nl) 사이의 각도로 정의될 수 있다. 프로브 핀(130)의 휘어짐은 프로브 핀(130)의 팁(134)이 빔(132)의 측면으로부터 돌출된 구조에서 기인할 수 있다. 프로브 핀(130)의 휘어짐에 따른 응력이, 프로브 핀(130)의 팁(134)이 메탈 필러(2210)의 측면에 견고하게 접촉하도록 하고 콘택 저항을 낮추는데 기여할 수 있다. 다만, 프로브 핀(130)의 변형이나 파손을 방지하기 위하여, 프로브 핀(130)의 휘어짐은 프로브 핀(130)의 파단 강도 이하의 탄성 영역 내에서 이루어져야 한다. 한편, 실시예에 따라, 프로브 핀(130)은 공간 변환기(120)의 기판(122) 하면의 법선(Nl)에 대하여 휘어지지 않을 수도 있다.
도 4a 및 도 4b는 기판의 휘어짐에 따른 범프의 높이 변화와 측면 방향의 거리 변화에 대한 개념도, 및 높이 변화에 따른 측면 방향의 거리 변화를 수학적으로 정량화한 그래프이다. 도 4a에서, 아래의 도면은 기판이 플랫(flat)한 상태를 나타내고, 위 도면은 기판이 휘어진 상태를 나타낸다.
도 4a를 참조하면, 아래의 도면에 도시된 바와 같이, 기판(S)이 플랫한 상태, 즉, 기판(S)이 휘어지지 않은 상태에서, 기준 위치에서 범프(B)까지의 수평 방향의 거리를 L이라고 하고, 이때, 기판(S)의 상면, 또는 범프(B)의 하면의 높이를 0이라고 하자. 위의 도면에 도시된 바와 같이, 기판(S)이 휘어져 기판(S)의 상면의 높이 변화가 g인 경우에, 범프(B)의 수직 방향으로의 높이 변화 역시 거의 g에 해당할 수 있다. 다음, 기판(S)이 휘어진 상태에서 기준 위치에서 범프(B)까지의 수평 방향의 거리를 L'라 할 때, 범프(B)의 수평 방향에서의 거리 변화, 즉, L - L'는 다음 식(1)로 근사될 수 있다.
L - L' ≒ L - (L2-g2)1/ 2 .......................식(1)
범프(B)의 수평 방향에서의 위치 변화를 구체적인 수치를 통해 계산해 보자. 예컨대, 기판(S)이 플랫한 상태에서 범프(B)까지의 수평 방향의 거리 L이 2㎜이고, 기판(S)의 휘어짐에 따라, 높이 변화 g가 50㎛라고 하면, 범프(B)의 수평 방향에서의 거리 변화는 식(1)에 의해, 0.63㎛ 정도가 된다. 일반적으로 기판(S)의 휘어짐에 따른 높이 변화 g가 30㎛ 이하임을 고려할 때, 범프(B)의 수평 방향에서의 거리 변화는 0.5㎛ 이하일 수 있다. 따라서, 범프(B)의 높이 변화와 비교하여 범프(B)의 수평 방향에서의 거리 변화는 매우 미미함을 알 수 있다. 덧붙여, 범프(B)의 높이 변화에는 범프(B) 자체의 높이 편차도 함께 고려될 수 있으나, 일반적으로 범프(B) 자체의 높이 편차는 수 ㎛ 이하이고, 범프(B) 자체의 높이 편차는 범프(B)의 수평 방향에서의 거리 변화에 거의 영향을 미치지 않으므로 그에 대한 고려는 생략한다.
도 4b를 참조하면, 범프(B)까지의 수평 방향의 거리 L이 각각 3.0㎜, 2.0㎜, 및 1㎜인 경우에, 범프(B)의 수직 방향의 높이 변화에 따른 측면 방향의 거리 변화, 즉 수평 방향의 거리 변화를 식(1)에 따라 계산한 값을 그래프를 통해 보여준다. 전술한 바와 같이, 범프(B)의 수십 ㎛의 정도의 높이 변화에도 불구하고, 범프(B)의 측면 방향의 거리 변화는 0.5㎛ 이하로 매우 미미함을 확인할 수 있다.
그에 따라, 본 실시예의 프로브 카드(100)를 이용하여 측면 접촉 방법으로 반도체 소자를 테스트할 때, 측면 방향으로 수 ㎛ 정도의 변위만큼만 이동하여 프로브 핀(130)과 범프(2200)의 측면 접촉이 수행될 수 있다. 예컨대, 측면 방향으로의 변위에는 통상적인 1 내지 2㎛ 정도의 측면 위치 정밀도에 기인한 변위, 기판의 휨에 의한 측면 틀어짐에 기인한 0.5㎛ 이하의 변위, 그리고 콘택 저항을 낮추기 위하여 측면 방향으로 가해지는 최소한의 변위 등이 포함될 수 있다.
참고로, 기존의 프로브 카드를 이용한 수직 접촉 방식의 테스트 경우, 기판의 휨에 따른 수십 ㎛의 높이 변위, 높이 위치 정밀도에 의한 변위, 그리고 콘택 저항을 낮추기 위하여 수직 방향으로 가해지는 변위 등을 함께 고려하면, 통상 50㎛ 이상의 수직 방향으로의 변위가 요구될 수 있다. 그에 따라, 수직 방향으로 그에 대응하는 오버드라이브가 필요하고, 이러한 오버드라이버를 충족시키기 위하여 프로브 핀은 수 ㎜ 길이로 제작되거나 또는 스프링과 같이 복잡한 형태로 제작될 수 있다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 카드에 대한 단면도이고, 도 5b는 점선 네모(B) 부분을 확대하여 보여주는 단면도이며, 도 5c는 도 5a의 프로브 카드로 반도체 소자를 테스트할 때의 형태를 보여주는 단면도이다. 도 1 및 도 2의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 본 실시예의 프로브 카드(100a)는 응력 흡수층(160, stress absorption layer)을 더 포함한다는 점에서, 도 2의 프로브 카드(100)와 다를 수 있다. 구체적으로, 본 실시예의 프로브 카드(100a)에서, 응력 흡수층(160)이 공간 변환기(120)와 프로브 핀(130) 사이에 배치될 수 있다. 응력 흡수층(160)에는 콘택 패드(162)와 수직 콘택(164)이 형성될 수 있다. 프로브 핀(130)은 응력 흡수층(160)의 콘택 패드(162) 상에 배치되고, 콘택 패드(162)와 수직 콘택(164)을 통해 공간 변환기(120)의 콘택 패드(128)에 전기적으로 연결될 수 있다. 실시예에 따라, 응력 흡수층(160)의 콘택 패드(162)와 공간 변환기(120)의 콘택 패드(128) 중 적어도 하나는 생략될 수 있다.
응력 흡수층(160)은 응력을 흡수할 수 있는 탄성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 응력 흡수층(160)은 에폭시나 폴리이미드와 같은 고분자 계열의 폴리머나, 또는 실리콘(silicone) 등의 탄성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 그에 따라, 응력 흡수층(160)은 프로브 핀(130)에 가해지는 응력을 흡수할 수 있다.
좀더 구체적으로 설명하면, 도 3b의 설명 부분에서 설명한 바와 같이, 프로브 핀(130)이 범프(2200)의 메탈 필러(2210)에 측면 접촉할 때, 프로브 핀(130)의 빔(132)이 기판(122) 하면의 법선(Nl)에 대하여 휘어지고, 그에 따라, 프로브 핀(130)에 응력이 가해질 수 있다. 본 실시예의 프로브 카드(100a)는 응력 흡수층(160)을 더 포함할 수 있고, 도 5c를 통해 알 수 있듯이, 측면 접촉 시에 콘택 패드(162) 부분이 응력 흡수층(160)을 통해 제2 각도(θ2)로 기울어질 수 있다. 따라서, 프로브 핀(130)에 가해지는 응력의 일부가 응력 흡수층(160)으로 흡수되고, 프로브 핀(130)으로 가해지는 응력이 감소할 수 있다.
전술한 바와 같이, 프로브 핀(130)으로 가해지는 응력이 프로브 핀(130)의 탄성 영역을 벗어난 경우에 프로브 핀(130)의 변형이나 파손을 초래할 수 있다. 그러나 본 실시예의 프로브 카드(100a)는 응력 흡수층(160)을 포함함으로써, 프로브 핀(130)으로 가해지는 응력을 최소화하여 프로브 핀(130)의 변형이나 파손을 효과적으로 예방할 수 있다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 일 실시예들에 따른, 다양한 형태의 프로브 핀을 채용한 프로브 카드들에 대한 단면도들이다. 도 1 및 도 2의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 6a를 참조하면, 본 실시예의 프로브 카드(100b)에서, 프로브 핀(130a)은 빔 부분과 팁 부분이 구분되지 않을 수 있다. 다시 말해서, 프로브 핀(130a)은 빔의 끝단 부분에 빔의 측면으로부터 돌출된 구조를 가지지 않을 수 있다. 그에 따라, 프로브 핀(130a)은 끝단 일부를 팁으로 정의할 수도 있고, 또는 별도의 팁이 없는 것으로 할 수 있다. 프로브 핀(130a)은 길이 방향을 따라 전체에 걸쳐 동일한 두께를 가지거나 하부로 갈수록 얇아지는 두께를 가질 수 있다. 한편, 프로브 핀(130a)의 끝단 부분이 둥근 곡면 형태를 가지지만, 끝단 부분의 형태가 곡면 형태에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 프로브 핀(130a)의 끝단 부분은 단면 형태나 뿔 형태를 가질 수 있다.
본 실시예의 프로브 카드(100b)에서, 프로브 핀(130a)은, 도시된 바와 같이, 프로브 핀(130a)의 측면이 범프(2200)의 측면, 즉, 메탈 필러(2210)의 측면에 바로 접촉할 수 있다. 프로브 핀(130a)은 기판(122) 하면의 법선에 대하여 휘어지지 않을 수 있다. 실시예에 따라, 프로브 핀(130a)은 기판(122) 하면의 법선에 대하여 휘어질 수도 있다.
한편, 본 실시예의 프로브 카드(100b)는 응력 흡수층을 포함할 수 있다. 또한, 이하의 도 6b 내지 6d의 프로브 카드(100c, 100d, 100e) 역시 응력 흡수층을 포함할 수 있다.
도 6b를 참조하면, 본 실시예의 프로브 카드(100c)에서, 프로브 핀(130b)은 반구 형태의 팁(134b)을 포함할 수 있다. 프로브 핀(130b)은, 반구 형태로 돌출된 팁(134b) 부분이 범프(2200)의 메탈 필러(2210)의 측면에 접촉할 수 있다. 또한, 프로브 핀(130b)은 기판(122) 하면의 법선에 대하여 휘어질 수 있다. 여기서, 반구는 타원 반구를 포함하는 개념일 수 있다.
도 6c를 참조하면, 본 실시예의 프로브 카드(100d)에서, 프로브 핀(130c)은 사각 기둥 형태의 팁(134c)을 포함할 수 있다. 프로브 핀(130c)은, 사각기둥 형태로 돌출된 팁(134c)의 한 면이 범프(2200)의 메탈 필러(2210)의 측면에 접촉할 수 있다. 또한, 프로브 핀(130c)은 기판(122) 하면의 법선에 대하여 휘어질 수 있다.
본 실시예의 프로브 카드(100d)에서, 프로브 핀(130c)은 사각기둥 형태의 팁에 한하지 않고, 다른 다양한 다각형 기둥 형태의 팁을 포함할 수 있다. 예컨대, 프로브 핀(130c)은 삼각기둥, 오각기둥 등의 형태의 팁을 포함할 수 있다.
도 6d를 참조하면, 본 실시예의 프로브 카드(100e)에서, 프로브 핀(130d)은 다면체 형태의 팁(134d)을 포함할 수 있다. 예컨대, 다면체는 직육면체의 어느 한 면의 대각선 부분을 절단한 형태를 가질 수 있다. 프로브 핀(130d)은, 다면체 형태의 돌출된 팁(134d)의 한 면이 범프(2200)의 메탈 필러(2210)의 측면에 접촉할 수 있다. 또한, 프로브 핀(130d)은 기판(122) 하면의 법선에 대하여 휘어질 수 있다.
본 실시예의 프로브 카드(100e)에서, 프로브 핀(130d)은 도 6d에 도시된 다면체 형태의 팁에 한하지 않고, 다른 다양한 다면체 형태의 팁을 포함할 수 있다. 또한, 프로브 핀(130d)은 삼각뿔이나 사각뿔 형태의 다면체 팁을 포함할 수도 있다. 참고로, 다면체는 넓은 의미에서 다각형 기둥을 포함할 수 있다.
지금까지, 여러 실시예들을 통해 다양한 형태의 프로브 핀을 구비한 프로브 카드에 대하여 설명하였다. 그러나 본 실시예의 프로브 카드에 구비되는 프로브 핀의 형태가 예시한 형태들에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 본 실시예의 프로브 카드에서, 프로브 핀은, 예시한 팁들 형태 이외에, 빔(132)의 측면에서 돌출되고 범프(2200)의 메탈 필러(2210)의 측면에 용이하게 접촉할 수 있는 모든 형태의 팁을 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 카드를 이용하여 반도체 소자를 테스트하는 방법을 개략적으로 보여주는 흐름도이다. 도 1 및 도 2를 함께 참조하여 설명한다.
도 7을 참조하면, 먼저, 검사 대상인 반도체 소자(2000)를 테스트 장치(1000)의 스테이지(300)에 배치한다(S110). 반도체 소자(2000)는, 예컨대, 도 1 및 도 2의 설명 부분에서 설명한 바와 같이 웨이퍼 상태의 반도체 소자이거나, 또는 개별 패키지 상태의 반도체 소자일 수 있다. 반도체 소자(2000)에는 다수의 범프(2200)가 배치될 수 있고, 범프(2200)는 메탈 필러(2210)와 솔더(2220)를 포함하는 구조를 가질 수 있다.
다음, 프로브 카드(100)의 프로브 핀(130)과 반도체 소자(2000)의 범프(2200)의 위치를 정렬한다(S120). 여기서, 정렬은 프로브 핀(130)과 범프(2200)의 수평 방향의 위치 정렬을 의미할 수 있다. 또한, 정렬은 수직 방향으로 프로브 핀(130)과 대응하는 범프(2200)가 적어도 일부가 서로 오버랩되도록 하는 수평 방향의 위치 정렬, 또는 수직 방향으로 프로브 핀(130)과 대응하는 범프(2200)가 오버랩되지 않도록 하는 수평 방향의 위치 정렬을 포함할 수 있다.
프로브 핀(130)과 범프(2200)의 정렬은 프로브 카드(100)의 이동을 통해 이루어질 수도 있고, 스테이지(300)에 의한 반도체 소자(2000)의 이동에 의해 이루어질 수 있다. 여기서, 이동은 수평 방향의 위치 정렬을 위한 x-y 평면 상의 이동을 의미할 수 있다. 그러나 실시예에 따라, z축으로 수직 방향의 이동이 포함될 수도 있다. 프로브 핀(130)과 범프(2200)의 정렬과 관련하여, 도 8a 및 도 9a의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다.
프로브 핀(130)과 범프(2200)의 정렬 후, 프로브 핀(130)의 팁(134)을 범프(2200)의 측면, 즉 메탈 필러(2210)의 측면에 접촉시킨다(S130). 프로브 핀(130)의 팁(134)의 메탈 필러(2210)의 측면으로의 접촉은 프로브 카드(100)의 이동을 통해 이루어질 수도 있고, 스테이지(300)에 의한 반도체 소자(2000)의 이동에 의해 이루어질 수 있다. 여기서, 이동은 z축으로 수직 방향의 이동과 x-y 평면 상에서 일 방향으로의 이동이 포함될 수 있다. 또한, 이동에는 측 하방의 이동이 포함될 수도 있다. 프로브 핀(130)의 팁(134)의 메탈 필러(2210)의 측면으로의 접촉과 관련하여, 도 8b, 도 8c, 도 9b 및 도 9c의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다.
프로브 핀(130)의 팁(134)의 메탈 필러(2210)의 측면으로의 접촉 후, 테스터(200)가 프로브 카드(100)를 통해 반도체 소자(2000)에 전기 신호를 인가하여 반도체 소자를 테스트 한다(S140). 구체적으로, 테스트 본체(220)가 반도체 소자(2000)의 테스트를 위한 전기 신호를 발생시켜, 테스트 헤드(210) 및 프로브 카드(100)를 통해 반도체 소자(2000)로 인가하고, 인가된 전기 신호에 반응하여 반도체 소자(2000)로부터 생성된 신호를 프로브 카드(100) 및 테스트 헤드(210)를 통해 전달받아 반도체 소자(2000)의 불량 여부를 판단한다.
본 실시예의 반도체 소자의 테스트 방법은, 프로브 카드(100)의 프로브 핀(130)을 반도체 소자(2000)의 범프(2200)에 측면 접촉시키는 방식으로 반도체 소자를 테스트함으로써, 높은 접촉 신뢰성과 낮은 콘택 저항을 가지고 반도체 소자(2000)를 테스트할 수 있다.
또한, 본 실시예의 반도체 소자의 테스트 방법에는 도 2, 도 5a 내지 도 6d에 설명한 프로브 카드들(100, 100a ~ 100e)이 이용될 수 있다. 예시된 프로브 카드들(100, 100a ~ 100e)은 기존 프로브 카드에 비해 매우 짧은 길이의 프로브 핀을 구비할 수 있다. 그에 따라, 프로브 카드들(100, 100a ~ 100e)은 반도체 소자(2000)의 테스트에서 신속하고 안정적이며 신뢰성 있는 테스트를 수행할 수 있도록 한다. 더 나아가, 프로브 카드들(100, 100a ~ 100e)은 스타퍼(140) 및/또는 응력 흡수층(160)을 더 구비할 수 있고, 그러한 스타퍼(140) 및/또는 응력 흡수층(160)은 반도체 소자의 테스트의 안정성과 신뢰성을 더욱 증가시키는 기능을 할 수 있다.
한편, 본 실시예의 반도체 소자 테스트 방법은 기존 프로브 카드를 이용하여 범프에 측면 접촉 방식으로 테스트하는 방법을 포함할 수 있다. 즉, 길거나 복잡한 구조의 프로브 핀을 구비한 기존의 프로브 카드를 이용하여 반도체 소자의 범프에 측면 접촉하는 방식으로 반도체 소자를 테스트하는 방법 역시 본 발명의 기술적 사상에 속한다고 할 것이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 7의 반도체 소자를 테스트하는 방법에서 주요 단계들에 대응하는 단면도들로서, 도 8a는 정렬 단계(S120)에 대응하고, 도 8b 및 도 8c는 접촉 단계(S130)에 대응할 수 있다.
도 8a를 참조하면, 프로브 카드(100)의 프로브 핀(130)과 반도체 소자(2000)의 범프(2200)의 위치를 정렬한다. 정렬은 수평 방향의 위치 정렬로서, 프로브 카드(100) 위의 굵은 화살표로 표시된 바와 같이, 프로브 카드(100)를 수평 이동하여 이루어질 수 있다. 프로브 카드(100)의 수평 이동은 x-y 평면 상의 이동으로, x 방향의 이동 후, y 방향의 이동으로 진행될 수도 있고, 반대 순서도 진행될 수도 있다. 또한, 실시예에 따라 x 방향과 y 방향으로 동시에 이동할 수도 있다.
실시예에 따라, 프로브 카드(100) 대신 스테이지(도 1의 300)를 이용하여 반도체 소자(2000)가 수평 이동할 수도 있다. 또한, 프로브 카드(100)와 반도체 소자(2000) 둘 다를 수평 이동할 수도 있다.
본 실시예의 반도체 소자 테스트 방법에서, 프로브 핀(130)과 범프(2200)의 위치 정렬은, 확대도의 일점 쇄선으로 도시된 바와 같이 프로브 핀(130)의 빔(132)의 측면이 범프(2200)의 메탈 필러(2210)의 측면과 일치되도록 정렬될 수 있다. 그에 따라, 수직 방향으로 프로브 핀(130)의 팁(134)의 일부가 대응하는 범프(2200)와 오버랩될 수 있다. 실시예에 따라, 프로브 핀(130)의 빔(132)의 측면이 범프(2200)의 메탈 필러(2210)의 측면의 안쪽에 위치하도록 정렬될 수 있고, 그에 따라, 수직 방향으로의 오버랩 면적이 좀더 증가할 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 프로브 핀(130)의 팁(134)의 측면이 범프(2200)의 메탈 필러(2210)의 측면에 위치하도록 정렬될 수 있고, 그러한 경우에는 수직 방향으로의 오버랩 면적은 거의 0일 수 있다.
도 8b를 참조하면, 프로브 카드(100)를 하방으로 하강하여 프로브 핀(130)의 팁(134)이 범프(2200)의 상부 부분에 접촉되도록 한다. 여기서, 범프(2200)의 상부 부분은 솔더(2220)일 수도 있고, 메탈 필러(2210)의 측면 상부일 수도 있다. 또한, 실시예에 따라, 일부의 프로브 핀(130)의 팁(134)이 범프(2200)에 접촉되지 않을 수도 있다.
한편, 위치 정렬에서와 마찬가지로, 프로브 카드(100)의 하강 대신 스테이지(300)를 이용하여 반도체 소자(2000)를 상방으로 상승시키거나, 또는, 프로브 카드(100)와 반도체 소자(2000) 둘 다를 수직 이동함으로써, 프로브 핀(130)의 팁(134)이 범프(2200)의 상부 부분에 접촉할 수 있다. 이하의 설명에서, 프로브 카드(100)의 수평 이동이나 하강은 스테이지(300)를 이용한 반도체 소자(2000)의 수평이나 상승으로, 또는 프로브 카드(100)와 반도체 소자(2000)의 동시 이동으로 대체될 수 있다.
도 8c를 참조하면, 프로브 카드(100)를 하방으로 좀더 하강하여 프로브 핀(130)의 팁(134)이 범프(2200)의 측면, 즉, 메탈 필러(2210)의 측면에 접촉하도록 한다. 프로브 핀(130)의 팁(134)이 메탈 필러(2210)의 측면에 접촉함에 따라, 확대도에 도시된 바와 같이, 프로브 핀(130)은 기판(122)의 하면의 법선에 대해서 휘어질 수 있다.
측면 접촉시키는 과정에는, 모든 프로브 핀(130)과 범프(2200)의 측면 접촉을 보장하고 콘택 저항을 감소시키기 위해 프로브 카드(100)의 수평 방향으로의 이동이 더 수행될 수 있다. 예컨대, 위치 정렬 과정에서, 프로브 핀(130)의 팁(134)의 측면과 범프(2200)의 메탈 필러(2210)의 측면이 정렬된 경우에, 프로브 카드(100)의 하방 이동만으로는 측면 접촉이 약하거나 불량할 수 있다. 그러한 경우에, 프로브 핀(130)이 휘어지는 방향으로 프로브 카드(100)가 수평 이동함으로써, 측면 콘택을 견고히 하고 콘택 저항을 감소시킬 수 있다. 다만, 프로브 카드(100)의 수평 이동은 프로브 핀(130)의 탄성 영역 내에서 이루어질 수 있다.
측면 접촉시키는 과정에는, 스타퍼(140)에 의한 수직 방향의 정렬이 수행될 수 있다. 프로브 카드(100) 상부의 굵은 화살표의 양방향 표시는 스타퍼(140)에 의한 수직 방향의 정렬이 수행됨을 의미할 수 있다. 실시예에 따라, 수직 방향의 정렬은 스타퍼(140)를 이용하지 않고 광학적 거리 측정 장치를 통해 이루어질 수도 있다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 7의 반도체 소자를 테스트하는 방법에서 주요 단계들에 대응하는 단면도들로서, 도 9a는 정렬 단계(S120)에 대응하고, 도 9b 및 도 9c는 접촉 단계(S130)에 대응할 수 있다.
도 9a를 참조하면, 프로브 카드(100)의 프로브 핀(130)과 반도체 소자(2000)의 범프(2200)의 위치를 정렬한다. 정렬은 도 8a에와 같이 수평 방향의 위치 정렬일 수 있고, 프로브 카드(100)를 수평 이동하여 이루어질 수 있다. 다만, 본 실시예의 반도체 소자 테스트 방법에서, 위치 정렬은 수직 방향으로 프로브 핀(130)과 대응하는 범프(2200)가 오버랩되지 않도록 경사지게 정렬될 수 있다.
그에 따라, 확대도에 도시된 바와 같이, 프로브 핀(130)의 팁(134)은 대응하는 범프(2200)의 상부 측방에 위치하도록 정렬될 수 있다. 또한, 프로브 핀(130)의 팁(134)은 범프(2200)의 측면에 대하여 제1 경사각(φ)을 가질 수 있다. 여기서, 제1 경사각(φ)을 정의하는 이점 쇄선은 차후 프로브 카드(100)가 경사 이동하는 라인에 해당할 수 있다. 또한, 이점 쇄선은 프로브 카드(100)가 경사 이동에 의해 서로 접촉하는 프로브 핀(130)의 팁(134) 부분과 범프(2200)의 상부 부분을 연결하는 라인에 해당할 수 있다.
도 9b를 참조하면, 프로브 카드(100)를 이점 쇄선을 따라 측 하방으로 하강하여 프로브 핀(130)의 팁(134)이 범프(2200)의 상부 부분에 접촉되도록 한다. 여기서, 범프(2200)의 상부 부분은 솔더(2220)일 수도 있고, 메탈 필러(2210)의 측면 상부일 수도 있다. 또한, 실시예에 따라, 일부의 프로브 핀(130)의 팁(134)이 범프(2200)에 접촉되지 않을 수도 있다.
한편, 프로브 카드(100)의 측 하방으로의 하강 대신 프로브 카드(100)가 하방으로 하강하고, 이후에 수평 방향으로 이동하여 프로브 핀(130)의 팁(134)이 범프(2200)의 상부 부분에 접촉할 수도 있다. 프로브 카드(100) 대신에 스테이지(300)를 이용하여 반도체 소자(2000)를 측 상방으로 상승시킴으로써, 프로브 핀(130)의 팁(134)이 범프(2200)의 상부 부분에 접촉할 수도 있다.
도 9c를 참조하면, 프로브 카드(100)를 하방으로 하강하여 프로브 핀(130)의 팁(134)이 범프(2200)의 측면, 즉, 메탈 필러(2210)의 측면에 접촉하도록 한다. 프로브 핀(130)의 팁(134)이 메탈 필러(2210)의 측면에 접촉함에 따라, 확대도에 도시된 바와 같이, 프로브 핀(130)은 기판(122)의 하면의 법선에 대해서 휘어질 수 있다.
도 8c에서와 마찬가지로, 측면 접촉시키는 과정에는, 모든 프로브 핀(130)과 범프(2200)의 측면 접촉을 보장하고 콘택 저항을 감소시키기 위해 프로브 카드(100)의 수평 방향으로의 이동이 더 수행될 수 있다. 예컨대, 프로브 카드(100)의 하방 이동만으로는 측면 접촉이 약하거나 불량한 경우에, 프로브 핀(130)이 휘어지는 방향으로 프로브 카드(100)가 수평 이동하여, 측면 콘택을 견고히 하고 콘택 저항을 감소시킬 수 있다. 또한, 측면 접촉시키는 과정에서, 스타퍼(140) 또는 광학적 거리 측정 장치에 의한 수직 방향의 정렬이 수행될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 방법을 이용한 반도체 소자의 제조방법을 개략적으로 보여주는 흐름도이다. 도 1 및 도 2를 함께 참조하여 설명한다. 도 7의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 10을 참조하면, 배치 단계(S110), 정렬 단계(S120), 접촉 단계(S130), 및 테스트 단계(S140)를 순차적으로 수행한다. 배치 단계(S110) 내지 테스트 단계(S140)는 도 8의 설명 부분에서 설명한 바와 같다. 여기서, 검사 대상인 반도체 소자(2000)는 웨이퍼 상태의 반도체 소자이거나, 또는 개별 반도체 패키지일 수 있다. 웨이퍼 상태의 반도체 소자는 웨이퍼 상에 형성된 다수의 반도체 칩 또는 웨이퍼 상에 형성된 다수의 반도체 패키지일 수 있다.
테스트 이후, 소정 판단 기준에 따라 반도체 소자(2000)가 정상인지 판단한다(S150). 반도체 소자(2000)가 정상인 경우(Yes), 반도체 소자(2000)에 대한 후속 공정을 수행한다(S160). 후속 공정은 반도체 소자(2000)의 상태에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 반도체 소자(2000)가 웨이퍼 상태의 반도체 소자로서 아직 패키징 공정이 수행되지 않은 반도체 칩일 때, 후속 공정은 웨이퍼를 개별 반도체 칩으로 소잉하는 공정, 정상 반도체 칩을 PCB나 다른 반도체 칩 상에 적층 및 실장하는 공정, 및 반도체 칩을 밀봉재 등으로 밀봉하는 패키징 공정 등을 포함할 수 있다. 한편, 실시예에 따라, 테스트 후에 소잉 공정이 진행되지 않고, 웨이퍼 상에 적층 칩 패키징 공정이 수행될 수 있다. 그러한 경우, 양품의 반도체 칩 상에만 다른 반도체 칩이 적층되어 패키징 공정이 수행될 수 있다.
반도체 소자(2000)가 웨이퍼 상태의 반도체 소자로서, 패키징 공정 수행된 반도체 패키지일 때, 후속 공정은 웨이퍼를 개별 반도체 패키지로 소잉하는 공정, 및 양품의 반도체 패키지를 판매를 위해 출하(shipping)하거나 메인 보드나 인터포저 등에 다시 실장 및 패키징하는 공정을 포함할 수 있다. 여기서, 반도체 패키지는 단일 칩 패키지일 수도 있고, 다중 칩 패키지일 수도 있다. 반도체 소자(2000)에 대한 후속 공정을 통해 요구되는 반제품 또는 완성품이 완성될 수 있다.
반도체 소자(2000)가 개별 반도체 패키지일 때, 후속 공정은 양품의 반도체 패키지를 판매를 위해 출하하거나 매인 보드나 인터포저 등에 다시 실장 및 패키징하는 공정을 포함할 수 있다. 여기서, 반도체 패키지 역시 단일 칩 패키지 또는 다중 칩 패키지일 수 있다. 실시예에 따라, 반도체 소자(2000)가 개별 반도체 패키지인 경우, 별도의 후속 공정이 수행되지 않을 수도 있다. 예컨대, 반도체 소자(2000)에 대한 테스트를 끝으로 요구되는 반제품 또는 완성품이 완성될 수 있다.
반도체 소자(2000)가 비정상인 경우(No), 즉, 반도체 소자(2000)가 불량품인 경우에, 해당 반도체 소자를 폐기하고 원인을 분석한다(S170). 반도체 소자(2000)가 웨이퍼 상태의 반도체 소자인 경우, 소잉 공정 후에 불량품인 반도체 소자만 폐기될 수 있다. 한편, 반도체 소자(2000)가 불량품인 경우에도, 리페어가 가능한 경우에는 해당 반도체 소자(2000)에 리페어 공정이 수행될 수도 있다.
도 11a 내지 도 11f는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 카드를 제조하는 방법을 개략적으로 보여주는 단면도들이다. 도 1 및 도 2의 설명 부분에서 이미 설명한 내용을 간단히 설명하거나 생략한다.
도 11a를 참조하면, 먼저, 기판(122)에 재배선 라인(124), 관통 콘택(126), 및 콘택 패드(128)를 형성한다. 실시예에 따라, 콘택 패드(128)는 생략될 수 있다. 기판(122)은 일반적으로 PCB에 이용되는 CCL(Copper Clad Laminate)나 프리프레그(prepreg), 세라믹, 또는 실리콘 등으로 형성될 수 있다. 기판(122)은 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다. 재배선 라인(124), 관통 콘택(126), 및 콘택 패드(128) 등은 일반적인 PCB를 형성하는 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 실시예에 따라, 재배선 라인(124), 관통 콘택(126), 및 콘택 패드(128) 등은 별도의 반도체 공정을 통해 형성될 수도 있다.
기판(122), 재배선 라인(124), 관통 콘택(126), 및 콘택 패드(128)는 도 2의 공간 변환기(120)에 해당할 수 있다. 도 11a에서, 기판(122)의 상하면의 위치는 도 2에서, 공간 변환기(120)의 기판(122)의 상하면의 위치와 반대로 도시되고 있다. 예컨대, 기판(122)의 제1 면(S1)이, 도 2에서, 회로 보드(110)에 결합하는 기판(122)의 상면에 해당하고, 기판(122)의 제2 면(S2)이, 도 2에서, 프로브 핀(130)이 배치되는 기판(122)의 하면에 해당할 수 있다.
도 11b를 참조하면, 기판(122)의 제2 면(S1) 상에 콘택 패드(128)를 덮는 제1 포토레지스트(PhotoResist: PR)층을 형성한다. 제1 PR층의 두께는 형성하고자 하는 프로브 핀의 길이에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 제1 PR층의 두께는 수백 ㎛ 이하일 수 있다. 본 실시예의 프로브 카드 제조방법에서, 제1 PR층의 두께는 100 내지 200㎛ 정도일 수 있다. 제1 PR층 형성 후, 포토리소그라피 공정을 통해 제1 PR층을 패터닝하여 제1 PR 패턴(500-1)을 형성한다.
제1 PR 패턴(500-1)은 콘택 패드(128)의 상면을 노출시키는 다수의 홀(H)을 포함할 수 있다. 또한, 제1 PR 패턴(500-1)은 스타퍼(도 2의 140)를 위한 제1 홀-라인(HL1)을 포함할 수 있다. 제1 홀-라인(HL1)은 홀(H)이 형성된 영역을 둘러싸는 구조로 형성될 수 있다. 이러한 제1 홀-라인(HL1)은 하나로 연결된 닫힌 고리 형태를 가지거나, 또는 일부분이 끊긴 열린 고리 형태를 가질 수 있다. 도시된 바와 같이, 제1 홀-라인(HL1)의 폭은 홀(H)의 폭에 비해 매우 클 수 있다. 예컨대, 제1 홀-라인(HL1)의 폭은 홀(H)의 폭의 수 내지 수십 배일 수 있다. 물론, 제1 홀-라인(HL1)의 폭이 그에 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이, 프로브 카드(100)에서, 스타퍼(140)는 생략될 수도 있다. 그러한 경우에, 제1 홀-라인(HL1)은 형성되지 않을 수 있다.
한편, 도 5a의 실시예와 같이, 프로브 카드가 응력 흡수층을 포함하는 경우에, 제1 PR층의 형성 전에, 기판(122)의 제2 면(S2) 상에 응력 흡수층을 먼저 형성한 후, 응력 흡수층 상에 제1 PR층을 형성할 수 있다.
도 11c를 참조하면, 홀(H)을 메탈로 채워 프로브 핀(130)을 형성하고, 제1 홀-라인(HL1)의 하부 부분을 메탈로 채워 하부 스타퍼(140l)를 형성한다. 메탈은 예컨대, Ni, Ni-Co나 Ni-Mn 등의 Ni 합금, W, Pd, Cu, Ag, Au, Cu 합금, 또는 Au 합금 등일 수 있다. 예컨대, 도금(plating)을 통해 홀(H)과 제1 홀-라인(HL1)을 채울 수 있다. 도시하지 않았지만, 도금(plating)을 위한 얇은 씨드(seed) 도전막이 기판(122)의 제2 면(S2) 전체에 미리 형성될 수 있다.
제1 홀-라인(HL1)의 폭이 홀(H)에 비해 상대적으로 넓으므로, 도금을 통해 홀(H) 및 제1 홀-라인(HL1)을 채울 때, 홀(H)이 메탈로 모두 채워진 시점에, 제1 홀-라인(HL1)에는 메탈이 모두 채워지지 않을 수 있다. 그에 따라, 도시된 바와 같은 제1 홀-라인(HL1)의 하부 일부에만 메탈이 채워져 하부 스타퍼(140l)가 형성될 수 있다.
한편, 프로브 핀(130)은 빔(132)과 팁(134)을 포함할 수 있다. 팁(134)은 예컨대, 반구 형태를 가질 수 있다. 이러한 프로브 핀(130)의 형태는, 과도 도금을 통해 메탈이 홀(H)의 주변의 제1 PR 패턴(500-1)의 상면 부분을 덮도록 형성함으로써 구현될 수 있다. 실시예에 따라, 적정 도금을 통해 메탈이 홀(H)만을 채우도록 형성함으로써, 도 6a의 프로브 핀(130a)의 형태를 구현할 수 있다.
한편, 실시예에 따라, 제1 PR 패턴(500-1)의 상면 상에 팁(134) 형성용 물질막을 더 형성하고, 패터닝 공정을 수행하여 홀(H)에 대응하는 위치에 구, 또는 다면체 등의 공간을 형성한 후, 도금을 통해 해당 공간을 메탈로 채움으로써, 도 6b 내지 도 6d에 예시된 바와 같은 팁(134b ~ 134d)의 형태를 구비한 프로브 핀(130b ~ 130d)을 구현할 수도 있다.
도 11d를 참조하면, 제1 PR 패턴(500-1) 상부에 프로브 핀(130)과 하부 스타퍼(140l)를 덮는 제2 PR층(500-2)을 형성한다. 제1 PR 패턴(500-1)의 상면으로부터 제2 PR층(500-2)의 두께는 스타퍼(도 2의 140)의 두께에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 제2 PR층(500-2)은 프로브 핀(130)의 팁(134)을 완전히 덮을 수 있는 두께로 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 스타퍼(140)는 테스트 시에, 프로브 핀(130)을 보호하고, 또한 반도체 소자(2000)의 몸체(2100) 부분을 평탄화하는 기능을 할 수 있다.
도 11e를 참조하면, 제2 PR층(500-2)의 형성 후, 포토리소그라피 공정을 통해 제2 PR층(500-2)을 패터닝하여 제2 PR 패턴(500-2')을 형성한다. 제2 PR 패턴(500-2')은 하부 스타퍼(140l)의 상면을 노출시키는 제2 홀-라인(HL2)을 포함할 수 있다. 제2 홀-라인(HL2)은 예컨대, 제1 홀-라인(HL1)의 형태와 실질적으로 동일할 수 있다. 그에 따라, 제2 홀-라인(HL2)의 폭은 제1 홀-라인(HL1)의 폭과 실질적으로 동일할 수 있다.
도 11f를 참조하면, 제2 홀-라인(HL2)을 메탈로 채워 스타퍼(140)를 형성한다. 메탈은 앞서 프로브 핀(130) 및 하부 스타퍼(140l)의 메탈과 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 제2 홀-라인(HL2)은 도금을 통해 메탈로 채울 수 있다.
스타퍼(140) 형성 후, 제1 PR 패턴(500-1)과 제2 PR 패턴(500-2')을 제거함으로써, 도 2의 프로브 핀(130)과 공간 변환기(120)를 형성할 수 있다. 이후, 기판(122)의 제1 면(S1) 상의 재배선 라인(124)이 연결 부재(도 2의 150)를 통해 회로 보드(110)에 전기적으로 연결되도록 기판(122)을 회로 보드(110)에 결합시킴으로써, 프로브 카드(100)가 완성될 수 있다.
지금까지, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100, 100a ~ 100e: 프로브 카드, 110: 회로 보드, 120: 공간 변환기, 122: 기판, 124: 재배선 라인, 126: 관통 콘택 128: 콘택 패드, 130, 130a ~ 130d: 프로브 핀, 132: 빔, 134, 134b ~ 134d : 팁, 140: 스타퍼, 140l: 하부 스타퍼, 150: 연결 부재, 160: 응력 흡수층, 162: 콘택 패드, 164: 수직 패드, 200: 테스터, 210: 테스트 헤드, 220: 테스트 본체, 300: 스테이지, 500-1: 제1 PR 패턴, 500-2: 제2 PR층, 500-2': 제2 PR 패턴, 2000: 반도체 소자, 2100: 몸체, 2200: 범프, 2210: 메탈 필러, 2220: 솔더

Claims (20)

  1. 회로 보드;
    기판, 상기 회로 보드와 마주보는 상기 기판의 제1 면 상에 형성된 재배선 라인, 및 상기 기판을 관통하고 상기 재배선 라인에 전기적으로 연결하는 다수의 관통 콘택을 구비하고, 상기 회로 보드의 하부에 배치된 공간 변환기(space transformer);
    상기 제1 면에 반대되는 상기 기판의 제2 면 상에 배치되고, 응력을 흡수할 수 있는 재질로 형성된 응력 흡수층(stress absorption layer); 및
    상기 응력 흡수층의 하면 상에 배치되고, 검사 대상체의 범프의 측면에 접촉하는 구조의 팁이 형성된 다수의 프로브 핀;을 포함하는 프로브 카드.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 범프는 메탈 필러 및 상기 메탈 필러 상의 솔더를 포함하고,
    상기 프로브 카드를 이용하여 상기 검사 대상체를 검사할 때, 상기 팁이 상기 메탈 필러의 측면에 접촉하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 프로브 핀은 빔과 상기 빔의 끝단에 배치된 상기 팁을 포함하며,
    상기 팁은 구, 반구, 및 다면체 중 어느 하나의 구조를 가지되, 상기 빔의 측면에서 돌출된 형태를 가지며,
    상기 팁의 돌출된 부분이 상기 메탈 필러의 측면에 접촉하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 프로브 핀이 배치된 영역을 둘러싸는 구조로 상기 공간 변환기의 하면 상에 배치된 스타퍼(stopper)를 더 포함하고,
    상기 스타퍼의 하면은 상기 팁보다 낮은 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 팁이 상기 범프의 측면에 접촉할 때, 상기 프로브 핀은 상기 기판의 제2 면의 법선에 대하여 휘어지며,
    상기 프로브 핀의 휘어짐에 의해 발생하는 응력을 상기 응력 흡수층이 흡수하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
  6. 테스트 헤드, 및 상기 테스트 헤드에 전기적으로 연결되어 검사 대상체를 테스트하기 위한 신호를 상기 테스트 헤드로 전달하는 테스트 본체를 구비한 테스터;
    회로 보드, 공간 변환기, 응력 흡수층, 및 프로브 핀을 포함하고, 상기 테스터에 결합하며, 상기 응력 흡수층의 하면 상에 배치된 상기 프로브 핀이 상기 검사 대상체의 범프의 측면에 접촉하는 구조의 팁을 구비한, 프로브 카드; 및
    상기 검사 대상체가 배치되는 스테이지;를 포함하는 테스트 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 공간 변환기는, 기판, 상기 회로 보드와 마주보는 상기 기판의 제1 면 상에 형성된 재배선 라인, 및 상기 기판을 관통하고 상기 재배선 라인에 전기적으로 연결하는 다수의 관통 콘택을 포함하고, 상기 회로 보드의 하부에 배치되며,
    상기 응력 흡수층은 상기 제1 면에 반대되는 상기 기판의 제2 면 상에 배치되고, 응력을 흡수할 수 있는 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 테스트 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 프로브 카드는, 상기 프로브 핀이 배치된 영역을 둘러싸는 구조로 상기 공간 변환기의 하면 상에 배치된 스타퍼를 더 포함하고,
    상기 스타퍼의 하면은 상기 팁보다 낮은 것을 특징으로 하는 테스트 장치.
  9. 기판의 제1 면 상에 재배선 라인, 상기 기판을 관통하고 상기 재배선 라인에 연결된 다수의 관통 콘택, 및 상기 제1 면에 반대되는 상기 기판의 제2 면 상에 상기 관통 콘택에 연결된 다수의 콘택 패드를 형성하는 단계;
    상기 제2 면 상에 상기 콘택 패드를 덮는 제1 포토레지스트(PhotoResist: PR)층을 형성하는 단계;
    포토리소그라피 공정을 통해 상기 제1 PR층을 패터닝하여 상기 콘택 패드를 노출시키는 다수의 홀을 포함한 PR 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 홀을 메탈로 채워 프로브 핀을 형성하는 단계;를 포함하는 프로브 카드 제조방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 PR층을 형성하는 단계 전에,
    상기 제2 면 상에 응력 완화층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드 제조방법.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 PR 패턴을 형성하는 단계에서, 상기 홀이 형성되는 영역의 외곽을 둘러싸고, 상기 홀의 지름보다 폭이 넓은 제1 홀-라인을 함께 형성하고,
    상기 프로브 핀을 형성하는 단계에서, 상기 제1 홀-라인의 하부 일부를 상기 메탈로 채워 하부 스타퍼를 형성하며,
    상기 프로브 핀을 형성하는 단계 이후에,
    상기 PR 패턴, 프로브 핀, 및 하부 스타퍼를 덮는 제2 PR층을 형성하는 단계;
    리소그라피 공정을 통해 상기 제2 PR층을 패터닝하여 상기 하부 스타퍼를 노출시키는 제2 홀-라인을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 홀-라인을 메탈로 채워 스타퍼를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드 제조방법.
  12. 회로 보드, 공간 변환기, 및 프로브 핀을 구비한 프로브 카드의 상기 프로브 핀과 검사 대상체의 범프의 위치를 정렬하는 단계;
    상기 프로브 핀의 팁을 상기 범프의 측면에 접촉시키는 단계; 및
    상기 프로브 카드에 전기 신호를 인가하여 상기 검사 대상체를 테스트하는 단계;를 포함하는 테스트 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 프로브 카드는, 상기 공간 변환기와 상기 프로브 핀 사이에 배치되고 응력을 흡수할 수 있는 재질로 형성된 응력 흡수층을 더 포함하고,
    상기 공간 변환기는, 기판, 상기 기판의 상면 상에 형성된 재배선 라인, 및 상기 기판을 관통하고 상기 재배선 라인에 전기적으로 연결하는 다수의 관통 콘택을 포함하며,
    상기 프로브 핀은 빔과 상기 빔의 끝단에 배치된 상기 팁을 포함하고, 상기 응력 흡수층의 하면 상에 배치된 것을 특징으로 하는 테스트 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 범프는 메탈 필러 및 상기 메탈 필러 상의 솔더를 포함하고,
    상기 검사 대상체의 범프의 위치를 정렬하는 단계에서, 상기 팁이 수직 방향으로 대응하는 상기 범프와 적어도 일부가 오버랩되도록 정렬하며,
    상기 범프의 측면에 접촉시키는 단계는,
    상기 팁이 상기 범프의 상부 부분에 접촉하도록 상기 프로브 카드를 하방으로 제1 하강하는 단계와, 상기 팁이 상기 메탈 필러의 측면에 접촉하도록 상기 프로브 카드를 하방으로 제2 하강하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 방법.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 범프는 메탈 필러 및 상기 메탈 필러 상의 솔더를 포함하고,
    상기 검사 대상체의 범프의 위치를 정렬하는 단계에서, 상기 팁이 수직 방향으로 대응하는 상기 범프와 오버랩되지 않도록 정렬하며,
    상기 범프의 측면에 접촉시키는 단계는,
    상기 팁이 상기 범프의 상부 부분에 접촉하도록 상기 프로브 카드를 측 하방으로 제1 하강하는 단계와, 상기 팁이 상기 메탈 필러의 측면에 접촉하도록 상기 프로브 카드를 하방으로 제2 하강하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 방법.
  16. 제13 항에 있어서,
    상기 범프의 측면에 접촉시키는 단계에서, 상기 프로브 핀은 상기 기판의 하면의 법선에 대하여 휘어지며,
    상기 프로브 핀의 휘어짐에 의해 발생하는 응력을 상기 응력 흡수층이 흡수하는 것을 특징으로 하는 테스트 방법.
  17. 제12 항에 있어서,
    상기 프로브 카드는, 상기 프로브 핀이 배치된 영역을 둘러싸는 구조로 상기 공간 변환기의 하면 상에 배치되고 상기 팁보다 하면이 낮은 스타퍼를 더 포함하고,
    상기 범프의 측면에 접촉시키는 단계에서, 상기 스타퍼가 상기 검사 대상체의 상면에 밀착되어 상기 검사 대상체를 수평하게 유지시키고 상기 프로브 핀이 상기 검사 대상체의 상면으로부터 이격되도록 하는 것을 특징으로 하는 테스트 방법.
  18. 범프를 구비한 반도체 소자를 테스트 장치의 스테이지에 배치하는 단계;
    회로 보드, 공간 변환기, 및 프로브 핀을 구비한 프로브 카드의 상기 프로브 핀과 상기 범프의 위치를 정렬하는 단계;
    상기 프로브 핀의 팁을 상기 범프의 측면에 접촉시키는 단계;
    상기 프로브 카드에 전기 신호를 인가하여 상기 반도체 소자를 테스트하는 단계; 및
    상기 반도체 소자에 이상이 없는 경우에, 상기 반도체 소자에 대한 후속 공정을 수행하는 단계;를 포함하는 반도체 소자 제조방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 프로브 카드는, 상기 공간 변환기와 상기 프로브 핀 사이에 배치되고 응력을 흡수할 수 있는 재질로 형성된 응력 흡수층, 및 상기 프로브 핀이 배치된 영역을 둘러싸는 구조로 상기 공간 변환기의 하면 상에 배치되고 상기 팁보다 하면이 낮은 스타퍼를 더 포함하고,
    상기 공간 변환기는, 기판, 상기 회로 보드와 마주보는 상기 기판의 상면 상에 형성된 재배선 라인, 및 상기 기판을 관통하고 상기 재배선 라인에 전기적으로 연결하는 다수의 관통 콘택을 포함하며,
    상기 프로브 핀은 빔과 상기 빔의 끝단에 배치된 상기 팁을 포함하고, 응력 흡수층의 하면 상에 배치된 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  20. 제18 항에 있어서,
    상기 반도체 소자는 웨이퍼 상태의 반도체 소자이고,
    상기 후속 공정은,
    상기 웨이퍼를 각각의 반도체 칩으로 개별화하는 단계;
    상기 반도체 칩을 PCB 또는 다른 반도체 칩 상에 적층하는 단계; 및
    상기 반도체 칩을 패키징하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
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