프로브 카드 및 그 제조 방법, 및 프로브 카드의 리페어 방법{PROBE CARD AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME, AND METHOD FOR REPAIRING OF PROBE CARD}

본 발명은, 프로브 카드 및 그 제조 방법, 및 프로브 카드의 리페어 방법에 관한 것이다.

반도체 집적 회로를 갖는 IC디바이스 등의 전자 부품을 제조할 경우, 그 제조 수율을 향상시키기 위하여, 통상 반도체 웨이퍼의 단계(전 공정)에서 집적 회로의 동작 테스트를 수행하고 있다.

그와 같은 시험에는 통상 프로버가 사용되고, 테스트 헤드에 전기적으로 접속된 다수의 프로브 핀을 구비한 프로브 카드와 피시험 반도체 웨이퍼를 근접시켜서, 프로브 핀의 선단부와 반도체 웨이퍼의 외부 단자를 전기적으로 접촉시켜서, 전기 신호의 수수를 수행함으로써, 집적 회로의 동작 테스트를 수행하고 있다.

프로브 카드를 제조하는 방법으로서, 실리콘 등으로 이루어지는 프로브 핀 형성 기판에, 소정의 형상을 갖는 프로브 핀을 형성하고, 그 프로브 핀을 프로브 기판에 접합한 후, 프로브 핀 형성 기판을 에칭으로 제거하고, 또한 프로브 기판에 복수의 프로브 핀이 접합되어 이루어지는 프로브 카드를 얻는 방법이 알려져 있다(특허 문헌 1).

특허 문헌 1: 일본국 특허공개공보 2002-350465

그렇지만, 상기 프로브 카드의 제조 방법에 있어서, 프로브 핀 형성 기판을 에칭으로 제거하는 공정은 번잡하고, 시간도 필요로 하는 문제가 있었다.

또한, 최근에는, 집적 회로의 고밀도화 및 그에 의한 전자 부품의 외부 단자의 협피치화에 따라, 프로브 핀은 미소한 것으로 되어 있다. 이러한 프로브 핀을 구비한 프로브 카드에 있어서는, 일부의 프로브 핀이 변형, 파손 등이 된 경우에도, 프로브 핀이 미소하기 때문에, 수작업으로 상기 프로브 핀만을 리페어하는 것은 매우 곤란하였다.

본 발명은, 이와 같은 실상에 비추어서 이루어진 것으로, 용이하게 프로브 카드를 제조할 수 있는 프로브 카드 제조 방법, 및 용이하게 프로브 핀을 리페어할 수 있는 프로브 카드 및 프로브 카드의 리페어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 첫번째로 본 발명은, 기판 상에 프로브 핀을 입체적으로 형성하고, 프로브 카드 기판의 패드에, 접합재를 개재하여 상기 기판 상의 프로브 핀을 접합하고, 상기 프로브 핀으로부터 상기 기판을 기계적으로 제거하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 제조 방법을 제공한다(발명 1).

상기 발명(발명 1)에 의하면, 기판 전체를 에칭으로 용해시킬 필요가 없고, 프로브 핀으로부터 기판을 단시간에 간단하게 제거할 수 있고, 따라서 용이하게 프로브 카드를 제조할 수 있다.

상기 발명(발명 1)에 있어서는, 상기 프로브 핀과 상기 기판을 떼어놓음으로써, 상기 프로브 핀으로부터 상기 기판을 제거하는 것이 바람직하다(발명 2).

상기 발명(발명 2)에 있어서는, 상기 기판을 지지 장치에 의해 지지하면서, 상기 기판 상의 프로브 핀을 상기 프로브 카드 기판의 패드에 접합한 후, 상기 지지 장치에 의해 지지되어 있는 기판을 상기 프로브 카드 기판으로부터 이격함으로써, 상기 프로브 핀으로부터 상기 기판을 제거하는 것이 바람직하다(발명 3).

상기 발명(발명 3)에 있어서는, 상기 프로브 핀에, 미리 기계적인 강도가 낮은 부분을 형성하여 두는 것이 바람직하다(발명 4). 이러한 발명에 의하면, 프로브 핀의 소망의 부분에 있어서, 프로브 핀과 기판을 분리할 수 있다.

상기 발명(발명 4)에 있어서는, 상기 기계적인 강도가 낮은 부분을, 상기 프로브 핀의 박막부 또는 구멍부에 의해 형성하는 것이 바람직하다(발명 5).

상기 발명(발명 5)에 있어서는, 상기 기판에 오목부를 형성하여 두고, 상기 오목부를 포함하도록 하여 상기 프로브 핀을 형성하고, 또한 상기 오목부에 프로브 핀의 박막부 또는 구멍부를 형성하는 것이 바람직하다(발명 6). 통상, 프로브 핀은 금속막을 퇴적, 패터닝함으로써 형성할 수 있지만, 기판의 오목부를 포함하도록 하여 금속막을 퇴적하면, 그 오목부에 프로브 핀의 박막부 또는 구멍부가 쉽게 형성된다.

상기 발명(발명 6)에 있어서는, 상기 오목부를 에칭에 의해 형성하는 것이 바람직하다(발명 7).

상기 발명(발명 1)에 있어서는, 상기 기판 상에 복수의 프로브 핀을 상기 프로브 카드 기판의 패드의 배열에 대응되는 배열로 형성하는 것이 바람직하다(발명 8). 이러한 발명에 의해 얻어지는 프로브 핀 형성 기판을 사용하면, 복수의 프로브 핀을 동시에 프로브 카드 기판에 접합할 수 있기 때문에, 프로브 카드의 제조 공정의 단축화를 도모할 수 있다.

상기 발명(발명 8)에 있어서는, 기판 상에, 선단부가 소정의 직선 상으로 늘어서도록, 일 방향으로부터 비스듬하게 뻗어 있는 복수의 프로브 핀을 병렬시켜서 형성하는 동시에, 상기 기판 상 또는 별도의 기판 상에 선단부가 소정의 직선 상에 늘어서도록, 타 방향으로부터 비스듬하게 뻗어 있는 복수의 프로브 핀을 병렬시켜서 형성하고, 전자의 프로브 핀군의 프로브 핀의 선단부와 후자의 프로브 핀군의 프로브 핀의 선단부를 교대로 배열되도록 하여, 전자의 프로브 핀군과 후자의 프로브 핀군을 프로브 카드 기판의 패드에 접합하는 것이 좋다(발명 9).

상기 발명(발명 9)에 의하면, 프로브 핀의 선단부를 통상의 절반의 피치로 배치할 수 있기 때문에, 얻어지는 프로브 카드는 매우 협피치한 외부 단자를 갖는 반도체 웨이퍼 또는 전자 부품에 대응할 수 있다.

상기 발명(발명 1)에 있어서는, 상기 접합재와 상기 프로브 카드 기판의 패드의 밀착 강도를, 상기 프로브 카드 기판의 기판 본체와 패드의 밀착 강도 및 상기 프로브 핀과 상기 접합재의 밀착 강도보다도 작게 하는 것이 바람직하다(발명 10).

상기 발명(발명 10)에 의하면, 일부의 프로브 핀이 변형, 파손 등으로 리페어가 필요하게 된 때더라도, 리페어 대상의 프로브 핀에 외력을 가함으로써, 접합재와 함께 프로브 핀을 프로브 카드 기판의 패드로부터 용이하게 빼낼 수 있어서 프로브 핀의 리페어를 용이하게 수행할 수 있다.

두번째로 본 발명은, 프로브 카드 기판의 패드에, 접합재를 개재하여 프로브 핀이 접합된 프로브 카드로서, 상기 접합재와 상기 프로브 카드 기판의 패드의 밀착 강도는, 상기 프로브 카드 기판의 기판 본체와 패드의 밀착 강도 및 상기 프로브 핀과 상기 접합재의 밀착 강도보다도 작은 것을 특징으로 하는 프로브 카드를 제공한다(발명 11).

세번째로 본 발명은, 프로브 카드 기판의 패드에, 접합재를 개재하여 프로브 핀이 접합된 프로브 카드로서, 선단부가 소정의 직선 상에 늘어서도록 일 방향으로부터 비스듬하게 뻗어 있는 복수의 병렬되어 있는 프로브 핀과, 동일한 선단부가 상기 소정의 직선 상에 늘어서도록 타 방향으로부터 비스듬하게 뻗어 있는 복수의 병렬되어 있는 프로브 핀을 구비하고 있고, 전자의 프로브 핀군의 프로브 핀의 선단부와 후자의 프로브 핀군의 프로브 핀의 선단부가 교대로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 프로그 카드를 제공한다(발명 12).

네번째로 본 발명은, 프로브 카드 기판의 패드에, 접합재를 개재하여 프로브 핀이 접합되고, 상기 접합재와 상기 프로브 카드 기판의 패드의 밀착 강도가, 상기 프로브 카드 기판의 기판 본체와 패드의 밀착 강도 및 상기 프로브 핀과 상기 접합재의 밀착 강도보다 작은 프로브 카드에서의 프로브 핀의 리페어 방법으로서, 리페어 대상인 프로브 핀에 외력을 가하여, 상기 접합재와 함께 상기 프로브 핀을 상기 프로브 카드 기판의 패드로부터 빼내고, 그 후 별도의 프로브 핀을, 접합재를 개재하여 상기 프로브 카드 기판의 패드에 접합하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 리페어 방법을 제공한다(발명 13).

상기 발명(발명 13)에 있어서는, 마이크로머뉴퓰레이터를 사용하여, 상기 프로브 핀에 외력을 가하는 것도 좋고(발명 14), 세어테스터를 사용하여, 상기 프로브 핀에 외력을 가하는 것도 좋다(발명 15).

본 발명의 프로브 카드 제조 방법에 의하면, 프로브 핀으로부터 기판을 단시간에 간단히 제거할 수 있고, 따라서 용이하게 프로브 카드를 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 프로브 카드 및 프로브 카드의 리페어 방법에 의하면, 용이하게 프로브 핀을 교환할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 프로브 카드 제조 방법의 일 공정을 도시한 부분 단면 측면도.

도 2는 동 실시 형태에 따른 프로브 카드 제조 방법의 일 공정을 도시한 부분 단면 측면도.

도 3은 동 실시 형태에 따른 프로브 카드 제조 방법의 일 공정을 도시한 부분 단면 측면도.

도 4는 동 실시 형태에 따른 프로브 카드 제조 방법에서 사용하는 기판 및 프로브 핀의 일부 저면도.

도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 프로브 카드의 일부를 도시한 사시도.

도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 프로브 카드의 일부를 도시한 부분 단면 측면도.

부호 설명

1 : 기판

11 : 오목부

2 : 프로브 핀

21 : 박막부

3 : 뱀프(접합재)

4 : 프로브 카드 기판

41 : 기판 본체

42 : 패드

5 : 지지 장치

6 : 프로브 카드

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.

도 1 ~ 도 3은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 프로브 카드 제조 방법을 도시한 도면이다.

먼저, 도 1에 도시한 바와 같이, 기판(1) 상에 프로브 핀(2)을 입체적으로 형성한 것과, 프로브 기판(4)을 각각 제조한다. 프로브 기판(4)은 통상적인 방법으로 제조할 수 있고, 기판 본체(41)의 표면에 패드(42)를 구비하여 이루어진다. 이 러한 프로브 기판(4)으로서는, 예컨대 임피던스 정합을 실시한 빌드업 다층 기판을 사용할 수 있다.

기판(1) 상으로의 프로브 핀(2)의 형성은, 예컨대 MEMS 기술을 이용하여 수행할 수 있다. 구체적으로는, 실리콘으로 이루어지는 기판(1)에, 프로브 핀(2)을 구성하는 금속막을 퇴적, 패터닝함으로써, 프로브 핀(2)을 입체적으로 형성할 수 있다. 이러한 방법에 의하면, 예컨대 길이 수백 ㎛, 폭 60㎛, 두께 20㎛ 정도의 미소한 프로브 핀(2)을 형성할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 기판(1)에 오목부(11)를 형성하여 두고, 그 오목부(11)를 포함하도록 하여 프로브 핀(2)을 제막한다. 이것에 의해, 프로브 핀(2)은 오목부(11)에서 박막부(21)가 되지만, 오목부(11)의 깊이에 따라서는 구멍부가 된다. 이 박막부(21) 또는 구멍부에 인접하는 부분은, 프로브 핀(2)에 있어서 기계적인 강도가 낮은 부분으로 이루어진다. 본 실시 형태에서는, 일례로서, 도 1~도 4에 프로브 핀(2)의 박막부(21)를 도시한다.

기판(1)에서의 오목부(11)의 형성은, 에칭으로 수행하는 것이 바람직하다. 오목부(11)의 형상은, 도 4(a)에 도시한 바와 같이, 직사각형이 단속적으로 늘어선 것이어도 좋고, 도 4(b)에 도시한 바와 같이 직선 모양으로 되어 있어도 좋다. 어느 경우더라도, 오목부(11)의 위치는, 프로브 핀(2)이 프로브 카드 기판(4)에 접합되는 기단부(프로브 핀(2)의 선단부와 반대측의 단부)에 인접하는 부분으로 한다.

프로브 핀(2)에 효과적인 박막부 또는 구멍부를 형성하기 위하여, 기판(1)에서의 오목부(11)의 깊이는, 10~15㎛로 하는 것이 바람직하다.

기판(1) 상에는, 복수의 프로브 핀(2)을 프로브 카드 기판(4)의 패드(42)의 배열에 대응하는 배열로 형성하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 복수의 프로브 핀(2)을 동시에 프로브 카드 기판(4)에 접합할 수 있고, 프로브 카드 제조 공정의 단축화를 도모할 수 있다.

여기서, 도 5에 도시한 바와 같은 프로브 카드(6)를 제조하는 경우에는, 기판(1) 상에, 선단부(반도체 웨이퍼나 전자 부품의 외부 단자와 접촉하는 부분)가 소정의 직선 상에 늘어서도록, 일 방향으로부터 비스듬하게 뻗어 있는 복수의 프로브 핀(2)을 병렬시켜서 형성하는(이 복수의 프로브 핀(2)을 제 1프로브 핀군이라 함.) 동시에, 상기와 동일 또는 별도의 기판(1) 상에, 선단부가 소정의 직선 상으로 늘어서도록, 타 방향으로부터 비스듬하게 뻗어 있는 복수의 프로브 핀(2)을 병렬시켜서 형성하는(이 복수의 프로브 핀(2)을 제 2프로브 핀군이라 함.) 것이 바람직하다.

도 1에 도시한 바와 같이, 프로브 핀(2)의 기단부에는, 접합재로서의 뱀프(3)를 형성한다, 뱀프(3)의 재료로서는, 예컨대 금, 금 및 주석의 합금, 은 및 주석의 합금, 땜납 등을 사용할 수 있다. 한편, 이 뱀프(3)는, 프로브 카드 기판(4)의 패드(42)측에 형성하여도 좋고, 프로브 핀(2)측 및 패드(42)측의 양쪽에 형성하여도 좋다.

한편, 프로브 핀(2)의 선단부에는, 반도체 웨이퍼나 전자 부품의 외부 단자와 접촉하는 돌기부를 형성하는 것이 바람직하다. 프로브 핀(2)은 이 돌기부를 구비함으로써, 반도체 웨이퍼나 전자 부품의 외부 단자에 확실하게 전기적으로 접속 될 수 있게 된다. 이러한 돌기부는 도금이나 젯 프린팅으로 형성할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 도 1에 도시한 바와 같이 기판(1)은 지지 장치, 예컨대 플립칩 본더 등에 의해 지지된다. 플립칩 본더에 의하면, 지지된 기판(1)을 높은 정밀도로 위치 제어할 수 있다.

다음에, 도 2에 도시한 바와 같이, 지지 장치를 구동하여 기판(1)을 프로브 카드 기판(4)측으로 이동시켜, 프로브 핀(2) 상의 뱀프(3)를 프로브 카드 기판(4)의 패드(42)에 접촉시킨다. 그리고, 뱀프(3)가 접착력을 발휘하는 조건으로 하여, 뱀프(3)를 개재하여 프로브 핀(2)과 프로브 카드 기판(4)의 패드(42)를 접합한다.

이 때, 뱀프(3)와 패드(42)의 밀착 강도(F _A )를, 프로브 핀(2)과 뱀프(3)의 밀착 강도(F _B ) 및 프로브 카드 기판(4)의 기판 본체(41)와 패드(42)의 밀착 강도(F _C )보다도 작게 하는 것이 바람직하다(도 6(a) 참조). 이와 같이 함으로써, 후술하는 바와 같이 프로브 핀(2)의 리페어가 용이하게 된다.

뱀프(3)와 패드(42)의 밀착 강도(F _A )는, 프로브 핀(2)의 기단부에 형성되는 뱀프(3)의 크기(표면적), 또는 뱀프(3)를 프로브 카드 기판(4)의 패드(42)에 접합할 때의 조건, 예컨대 온도, 압력, 초음파 출력, 이들 시간 등을 조정함으로써 제어할 수 있다.

한편, 도 5에 도시한 바와 같은 프로브 카드(6)를 제조할 경우에는, 상기 제 1프로브 핀군의 프로브 핀(2)의 선단부와 제 2프로브 핀군의 프로브 핀(2)의 선단부를 교대로 배열되도록 하여, 제 1프로브 핀군의 프로브 핀(2)과 제 2프로브 핀군 의 프로브 핀(2)을 각각 프로브 카드 기판(4)의 패드(42)에 접합한다.

다음에, 도 3에 도시한 바와 같이 지지 장치를 구동하여 기판(1)을 프로브 카드 기판(4)으로부터 이격한다. 이 때, 본 실시 형태에서의 프로브 핀(2)에는 박막부(21)가 형성되어 있고, 박막부(21)에 인접하는 부분의 기계적인 강도가 낮게 되어 있기 때문에, 프로브 핀(2)은 그 박막부(21)에 인접하는 부분, 즉 프로브 카드 기판(4)의 패드(42)에 접합된 프로브 핀(2)의 기단부의 끝에서 파단한다. 본 실시 형태에 의하면, 상기와 같이 하여, 에칭 등에 의하지 않고, 기판(1)을 프로브 핀(2)으로부터 단시간에 기계적으로 간단하게 제거할 수 있다.

한편, 상기 제 1프로브 핀군 및 제 2프로브 핀군을 사용한 경우에는, 도 5에 도시한 바와 같은 프로브 카드(6)가 얻어진다. 이 프로브 카드(6)에 있어서는, 선단부가 소정의 직선 상에 늘어서도록 일 방향으로부터 비스듬하게 뻗어 있는 복수의 병렬되어 있는 프로브 핀(2)(제 1프로브 핀군)과, 동일한 선단부가 상기 소정의 직선 상으로 늘어서도록 타 방향으로부터 비스듬하게 뻗어 있는 복수의 병렬되어 있는 프로브 핀(2)(제 2프로브 핀군)이 설치되어 있고, 제 1프로브 핀군의 프로브 핀(2)의 선단부와 제 2프로브 핀군의 프로브 핀(2)의 선단부가 교대로 배열되어 있다.

이와 같은 프로브 카드(6)에 있어서는, 프로브 핀(2)의 선단부를 통상의 절반의 피치로 배치할 수 있기 때문에, 상기 프로브 카드(6)는, 매우 협피치인 외부 단자를 갖는 반도체 웨이퍼 또는 전자 부품에 대응할 수 있다.

여기서, 프로브 핀(2)을 프로브 카드 기판(4)의 패드(42)에 접합할 때에, 뱀 프(3)와 패드(42)의 밀착 강도(F _A )를, 프로브 핀(2)과 뱀프(3)의 밀착 강도(F _B ) 및 프로브 카드 기판(4)의 기판 본체(41)와 패드(42)의 밀착 강도(F _C )보다도 작게 한 경우에는, 일부의 프로브 핀(2)이 변형, 파손 등으로 리페어가 필요하게 된 때에도, 도 6(b)에 도시한 바와 같이, 이동 부재(7)에 의해서, 리페어 대상의 프로브 핀(2)에 외력을 가함으로써, 뱀프(3)와 함께 프로브 핀(2)을 프로브 카드 기판(4)의 패드(42)로부터 용이하게 빼낼 수 있다.

이동 부재(7)로서는, 예컨대 고정밀도의 위치 제어가 가능한 마이크로머뉴퓰레이터나 세어테스터가 구비되어 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 장치에 의하면, 프로브 핀(2)이 미소한 것이더라도, 리페어 대상만의 프로브 핀(2)을 타켓으로 하여 빼낼 수 있다.

그 후, 별도의 프로브 핀(2)을, 뱀프(3)를 개재하여 상기 패드(42)에 접합하면 좋다. 이 때, 상술한 프로브 카드 제조 방법과 마찬가지의 방법으로 프로브 핀(2)을 접합할 수 있다.

상기 리페어 방법에 의하면, 수작업에 의하지 않고, 용이하게 프로브 핀(2)을 리페어할 수 있다.

이상 설명한 실시 형태는, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해 기재된 것으로서, 본 발명을 한정하기 위해 기재된 것은 아니다. 따라서, 상기 실시 형태에 개시된 각 요소는 본 발명의 기술적 범위에 속하는 모든 설계 변경이나 균등물을 포함하는 취지이다.

예컨대, 기판(1) 상의 프로브 핀(2)에 박막부(21) 또는 구멍부를 형성하는 대신에, 기판(1)과 프로브 핀(2)의 사이에, 양자를 떼어놓기 쉬운 재료로 형성하여도 좋다.

본 발명은, 미소한 프로브 핀을 갖는 프로브 카드의 제조 및 리페어에 유용하다.