JP4893972B2 - プローブカードのプローブ基板 - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子検査用のプローブカードのプローブ基板に係り、さらに詳細には、測定対象物に接触する複数のプローブが設けられる、プローブカードのプローブ基板に関する。

一般的に半導体素子は、酸化工程、拡散工程、エッチング工程及び配線形成工程などの加工工程がウェーハ上で繰り返し行われることによりウェーハ上に具現される。ウェーハ上に具現された半導体素子は、スライス（Ｓｌｉｃｉｎｇ）及びパッケージ（Ｐａｃｋａｇｉｎｇ）されて外部に出荷される。そして、ウェーハ加工工程を終了しウェーハ上に具現された半導体素子は、スライスする前に、ウェーハ上に具現された半導体素子が正常であるか否かを決定するため、プローブテストにより検査される。

このようなプローブテストでは、半導体基板上に具現されたチップの電極パッドと接触したプローブカードのプローブチップを介してテスト装置が所定の電気信号を印加した後、これに応じた電気信号をテスト装置が再び受信し、半導体基板上に具現されたチップが正常であるか否かをテストする。

そして、このように半導体基板上に具現されたチップが正常であるか否かをテストするプローブテストでは、被検査体、即ち、半導体基板上に具現された各チップパッドのレイアウト（Ｌａｙｏｕｔ）に対応するプローブを配置したプローブ基板を含むプローブカード（Ｐｒｏｂｅ Ｃａｒｄ）が使用されている。

従来のプローブカードは、韓国特許登録第１０−３９９２１０号に記載されているようなプローブ基板（「スペーストランスフォーマ」とも称する）を有する。該プローブ基板はプローブカードを構成する部品の中でも製造単価の高い部品に属する。ところが、このようなプローブ基板の使用中に信号を伝達するチャンネル上に欠陥（信号ラインのエージング現象）が発生すると、チャンネル欠陥が発生したプローブ基板は再使用することができず、新しいプローブ基板に交換される。

このような理由から、プローブ基板の交換費用の増加、生産遅延による半導体製造企業の経済的な損失、そして、顧客の要求への迅速な対応ができないという問題があった。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、チャンネルの一部が損傷した場合でも補修して再使用可能な、プローブカードのプローブ基板を提供することにある。

本発明の他の目的は、チャンネルの一部が損傷した場合でも補修して交換費用を節減できる、プローブカードのプローブ基板を提供することにある。

上記の目的を達成すべく、本発明によるプローブカードのプローブ基板は、測定対象物に接触する複数のプローブが設けられる、プローブカードのプローブ基板であって、プローブと電気的に連結される複数のメインチャンネルと、前記複数のメインチャンネルのうち損傷したメインチャンネルに代わる少なくとも一つの予備チャンネルと、を含んで成り、前記予備チャンネルと前記メインチャンネルは各々、外部からの電気的な信号が印加される第１端子と、プローブに接触する第２端子と、前記第１端子と第２端子とを連結する内部配線と、を備え、前記予備チャンネルの第１及び第２端子と前記損傷したメインチャンネルの第１及び第２端子は、ジャンパ線を介してそれぞれ連結されていることを特徴とする。上記のようなプローブカードのプローブ基板において、ジャンパ線は導電性ワイヤで構成されることが好ましく、また、ジャンパ線は、銅、金、タングステン、金合金、銅合金及びタングステン合金のうち何れか一つで構成されることが好適である。そして、また、本発明によるプローブカードのプローブ基板は、測定対象物に接触する複数のプローブが設けられる、プローブカードのプローブ基板であって、プローブと電気的に連結される複数のメインチャンネルと、前記複数のメインチャンネルのうち損傷したメインチャンネルに代わる少なくとも一つの予備チャンネルと、を含んで成り、予備チャンネルと前記メインチャンネルは各々、外部からの電気的な信号が印加される第１端子と、プローブに接触する第２端子と、前記第１端子と第２端子とを連結する内部配線と、を備え、前記予備チャンネルの第１及び第２端子と前記損傷した前記メインチャンネルの第１及び第２端子は、導電性の追加配線を介してそれぞれ連結されていることを特徴とする。このプローブカードのプローブ基板において、前記追加配線は、銅、金、タングステン、金合金、銅合金及びタングステン合金のうち何れか一つで構成されることが好ましい。

本発明によれば、プローブ基板のメインチャンネルの一部が損傷した場合でも、予備チャンネルを利用して損傷したメインチャンネルを再生して使用することができるため、不必要な交換費用を減らすことができる。

本発明の実施の形態を添付した図１乃至図１３を参照して詳しく説明する。なお、図面において類似した構成要素に対しては類似した参照符号で表示する。

図１乃至図３を参照すれば、プローブカード１００は、内部回路と連結される複数の接続孔１１２が形成されたプリント回路基板１１０と、検査対象体（ウェーハ上のチップ）に直接接触する複数のプローブ（Ｐｒｏｂｅ）１０が下面に付着したプローブ基板１３０と、プリント回路基板１１０とプローブ基板１３０との間に配置され、これらを互いに電気的に連結するインタフェース手段である相互接続体１２０と、プローブ基板１３０をプリント回路基板１１０に結合支持する支持手段と、を含む。支持手段は、プリント回路基板１１０とプローブ基板１３０の上下部に位置する補強板４２、４６、４８と、ボルト４４、５０、５８からなり、これらが締結されることによりプローブ基板１３０がプリント回路基板１１０に結合支持される。

プリント回路基板１１０の一側表面には、複数のドット又はパッドからなる複数の基板端子部（図示せず）が垂直及び水平軸に沿って配置される。そして、接続孔１１２には内部回路と連結されるように内壁に銅などの導電性物質からなる導電膜（図示せず）が形成される。

相互接続体１２０は第１接続部１２６、第２接続部１２２、及び連結部１２４を含み、第２接続部１２２は接続孔１１２に挿入される。ここで第２接続部１２２は、中空の長いＯ−リング形状を有するので、接続孔１１２の内部に強制挿入されると、一時的に収縮した後自らの弾性により元の形状に戻ろうとし、接続孔１１２の内部に嵌合されて、導電膜と緊密に接触する。連結部１２４は、一定の距離だけ離隔して設けられたプリント回路基板１１０とプローブ基板１３０との間の離隔空間内に位置する。第１接続部１２６は第２ガイドフィルム１２８のホール１２８ａに案内されてプローブ基板１３０のメインチャンネル１３４の第１端子１３４ａに接触するようになっている。このような、プリント回路基板１１０とプローブ基板１３０とを電気的に連結するインタフェース手段である相互接続体１２０は、多様な形状を有し得る。プローブ１０、複数のメインチャンネル１３４を有するプローブ基板１３０、相互接続体１２０及びプリント回路基板１１０内の回路は、互いに電気的に連結されている。

多層回路基板からなるプローブ基板１３０は、プローブ１０及び相互接続体１２０を電気的に連結する複数のメインチャンネル１３４と、メインチャンネル１３４のうち損傷したメインチャンネルに代わり得る予備チャンネル１３６を備える。本実施の形態では、一つのＤＵＴ（Ｄｅｖｉｃｅ Ｕｎｄｅｒ Ｔｅｓｔ）当たり二つの予備チャンネルが具備されている（図２）が、一つ又は三つ以上の予備チャンネルが具備され得る。ここで、ＤＵＴとは、プローブカード１００のプローブ基板１３０のプローブ１０が検査対象体に接触してチェックするウェーハ上のチップ（ｄｉｅ）を意味する。図２は、予備チャンネルの数とＤＵＴとの関係の一例を表している。

メインチャンネル１３４は、プローブ基板１３０の第１表面１３２ａに形成されて相互接続体１２０の第１接続部１２６と電気的に連結する第１端子１３４ａと、第２表面１３２ｂに形成されてプローブ１０と電気的に連結する第２端子１３４ｂと、プローブ基板１３０の内部に形成されて第１及び第２表面の第１及び第２端子１３４ａ、１３４ｂを互いに電気的に連結する内部配線１３４ｃを含む。

メインチャンネル１３４は、プローブ基板１３０の第１表面１３２ａに形成されて相互接続体１２０の第１接続部１２６と電気的に連結する第１端子１３４ａと、第２表面１３２ｂに形成されてプローブ１０と電気的に連結する第２端子１３４ｂと、プローブ基板１３０の内部に形成されて第１及び第２表面の第１及び第２端子１３４ａ、１３４ｂを互いに電気的に連結する内部配線１３４ｃを含む。

メインチャンネル１３４と同様に、予備チャンネル１３６は、プローブ基板１３０の第１表面１３２ａに形成された第１端子１３６ａと、第２表面１３２ｂに形成された第２端子１３６ｂと、プローブ基板１３０の内部に形成されて第１及び第２表面の第１及び第２端子１３６ａ、１３６ｂを電気的に連結する内部配線１３６ｃとを含む。予備チャンネル１３６の第１及び第２端子１３６ａ、１３６ｂは、損傷したメインチャンネル１３４’（図４参照）の第１及び第２端子１３４ａ、１３４ｂにジャンパ線１４０（図４参照）又は追加配線１４２ａ（図１３参照）を介して電気的に連結され得る。ここで、予備チャンネル１３６と損傷したメインチャンネル１３４’とを電気的に連結する際には、抵抗率の低い材料を使用して、予備チャンネル１３６を介した場合とメインチャンネル１３４を介した場合の信号伝達時における電気的な特性の差をできる限り小さくすることが重要である。予備チャンネル１３６とメインチャンネル１３４’とを電気的に連結するための材料として抵抗率の低い銅、金、タングステン、又はこれらの合金を使用できる。従って、予備チャンネル１３６による追加的な抵抗値を約０．０１ｏｈｍ以下に抑えることができるので、全体的な抵抗値にほとんど影響を与えない。一例として、ジャンパ線１４０又は追加配線１４２ａを介して予備チャンネル１３６の第１及び第２端子１３６ａ、１３６ｂと損傷したメインチャンネル１３４’の第１及び第２端子１３４ａ、１３４ｂとが連結された後、損傷したメインチャンネル１３４’の第１及び第２端子１３４ａ、１３４ｂ間のライン抵抗値としては０．１−０．５ｏｈｍ以内が好ましい。このため、予備チャンネル１３６は、検査すべき各ダイ（ｄｉｅ）に該当するメインチャンネル１３４の行または列の両側に形成され、メインチャンネル１３４から最小１ｍｍから最大４０ｍｍ（近ければ近いほど良い）の範囲に配置すべきである。予備チャンネル１３６がメインチャンネル１３４から４０ｍｍ以上離れると、ライン抵抗値が増加し検査の信頼度が低下する可能性がある。一例として、予備チャンネル１３６とメインチャンネル１３４との最大距離と最小距離によってライン抵抗値の範囲を設定することもできる。

図４は、本実施形態に係る予備チャンネルと損傷したメインチャンネルがワイヤを介して連結された状態を示す断面図である。

図４に示すように、本実施形態に係るプローブ基板１３０では、メインチャンネル１３４のうち損傷したメインチャンネル１３４’が発生すると、損傷したメインチャンネル１３４’の第１及び第２端子１３４ａ、１３４ｂを、最も隣接する予備チャンネル１３６の第１及び第２端子１３６ａ、１３６ｂに導電性ワイヤからなるジャンパ線１４０を介して電気的に連結する再生過程を行う。プローブ基板１３０はこのような簡単な再生過程によって再使用することができる。

図５乃至図１３は、本実施形態に係るプローブカードのプローブ基板について、予備チャンネルと損傷したメインチャンネルが追加配線を介して連結される再生方法の過程を順次に示す図である。本方法では、図５に示すように、プローブ基板にメインチャンネル１３４のうち損傷したメインチャンネル１３４’が発生すると、損傷したメインチャンネルは次の過程を経て再生される。

図６乃至図１３に示すように、先ず、プローブ基板１３０に設けられたプローブ１０を除去する（図６）。プローブ１０が除去された状態で、損傷したメインチャンネル１３４’の第１及び第２端子１３４ａ、１３４ｂに最も隣接する予備チャンネル１３６の第１及び第２端子１３６ａ、１３６ｂは、フォトリソグラフィ工程を経て形成される追加配線１４２ａを介して連結される（図１３）。追加配線１４２ａを形成する過程は、プローブ基板１３０の第１表面１３２ａに導電膜１４２を蒸着するステップを含む（図７）。導電膜１４２はプローブ基板１３０の第１表面１３２ａに銅、金、タングステンなどのように電導性の良い金属またはその合金をフォトリソグラフィ工程により選択的にまたは全体的に蒸着することにより形成される。金属又は合金薄膜の形成は、物理蒸着（ＰＶＤ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、化学気相蒸着（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｏｎ）、電解めっき、無電解めっきなどの方法により行われ得る。導電膜１４２を形成した後、導電膜１４２の上部にフォトレジスト（以下、保護膜と称する）１４４を塗布し（図８）、損傷したメインチャンネル１３４’の第１端子１３４ａと予備チャンネル１３６の第１端子１３６ａとを連結する形状の保護膜パターン１４４ａをフォトリソグラフィにより形成する（図９）。そして、導電膜１４２のうち保護膜パターン１４４ａにより保護される領域を除いた露出部分の導電膜１４２をエッチング工程などの方法によって除去する（図１０）。最後に保護膜パターン１４４ａまで除去すると、プローブ基板１３０の第１表面１３２ａに損傷したメインチャンネル１３４’の第１端子１３４ａと予備チャンネル１３６の第１端子１３６ａとを連結する追加配線１４２ａが形成される（図１１）。

図１２に示すように、損傷したメインチャンネル１３４’の第２端子１３４ｂと予備チャンネル１３６の第２端子１３６ｂとを連結するもう一つの追加配線１４２ａは、上述した方法と同一の方法で形成される。その方法については以上で詳しく説明したので省略する。

このように、プローブ基板１３０の第１表面１３２ａと第２表面１３２ｂに追加配線１４２ａが形成された状態で、プローブ基板１３０の第２端子１３４ｂにプローブ１０を設置すると、再生過程が完了する（図１３参照）。

図４及び図１３に示すように、もし複数のメインチャンネル１３４のうち何れか一つのメインチャンネル１３４’が損傷して正常的な信号の伝達が行われなくても、予備チャンネル１３６を使用すればプローブ基板１３０を廃棄しなくても良い。即ち、予備チャンネル１３６の第１及び第２端子１３６ａ、１３６ｂと損傷したメインチャンネル１３４’の第１及び第２端子１３４ａ、１３４ｂとをジャンパ線１４０（又は追加配線１４２ａ）を介して連結すれば、電気的な信号が損傷したメインチャンネル１３４’の第１端子１３４ａ‐ジャンパ線１４０（又は追加配線１４２ａ）‐予備チャンネル１３６（第１端子‐内部配線‐第２端子）‐ジャンパ線１４０（又は追加配線）‐損傷したメインチャンネルの第２端子１３６ｂを経てプローブ１０に提供される。それ故、プローブ基板１３０を廃棄する浪費を防ぐことができる。

本発明によれば、プローブ基板のメインチャンネルの一部が損傷した場合でも、損傷したメインチャンネルを予備チャンネルを利用して再生して使用することができるため、不必要な交換費用を減らすことができる。

本発明の一実施形態に係るプローブ基板を含む、プローブカードを概略的に示す構成図である。 本発明の一実施形態に係る、プローブカードのプローブ基板の平面図である。 本発明の一実施形態に係る、プローブカードのプローブ基板の部分的斜視図である。 本発明の一実施形態に係る予備チャンネルと損傷したメインチャンネルがワイヤを介して連結された状態を示すプローブ基板の断面図である。 本発明の一実施形態に係るプローブカードのプローブ基板について、予備チャンネルと損傷したメインチャンネルが追加配線を介して連結される、プローブ基板の再生方法の過程を順次に示す図である。 本発明の一実施形態に係るプローブカードのプローブ基板について、予備チャンネルと損傷したメインチャンネルが追加配線を介して連結される、プローブ基板の再生方法の過程を順次に示す図である。 本発明の一実施形態に係るプローブカードのプローブ基板について、予備チャンネルと損傷したメインチャンネルが追加配線を介して連結される、プローブ基板の再生方法の過程を順次に示す図である。 本発明の一実施形態に係るプローブカードのプローブ基板について、予備チャンネルと損傷したメインチャンネルが追加配線を介して連結される、プローブ基板の再生方法の過程を順次に示す図である。 本発明の一実施形態に係るプローブカードのプローブ基板について、予備チャンネルと損傷したメインチャンネルが追加配線を介して連結される、プローブ基板の再生方法の過程を順次に示す図である。 本発明の一実施形態に係るプローブカードのプローブ基板について、予備チャンネルと損傷したメインチャンネルが追加配線を介して連結される、プローブ基板の再生方法の過程を順次に示す図である。 本発明の一実施形態に係るプローブカードのプローブ基板について、予備チャンネルと損傷したメインチャンネルが追加配線を介して連結される、プローブ基板の再生方法の過程を順次に示す図である。 本発明の一実施形態に係るプローブカードのプローブ基板について、予備チャンネルと損傷したメインチャンネルが追加配線を介して連結される、プローブ基板の再生方法の過程を順次に示す図である。 本発明の一実施形態に係るプローブカードのプローブ基板について、予備チャンネルと損傷したメインチャンネルが追加配線を介して連結される、プローブ基板の再生方法の過程を順次に示す図である。

１０ プローブ
４２、４６、４８ 支持手段の補強板
４４、５０、５８ 支持手段のボルト
１００ プローブカード
１１０ プリント回路基板
１１２ 接続孔
１２０ 相互接続体
１２２ 第２接続部
１２４ 連結部
１２６ 第１接続部
１２８ 第２ガイドフィルム
１２８ａ ホール
１３０ プローブ基板
１３２ａ 第１表面
１３２ｂ 第２表面
１３４ メインチャンネル
１３４’ 損傷したメインチャンネル
１３４ａ 第１端子
１３４ｂ 第２端子
１３４ｃ 内部配線
１３６ 予備チャンネル
１３６ａ 第１端子
１３６ｂ 第２端子
１３６ｃ 内部配線
１４０ ジャンパ線
１４２ 導電膜
１４２ａ 追加配線
１４４ 保護膜（フォトレジスト）
１４４ａ 保護膜パターン

Claims (5)

1. 測定対象物に接触する複数のプローブが設けられる、プローブカードのプローブ基板であって、
   プローブと電気的に連結される複数のメインチャンネルと、前記複数のメインチャンネルのうち損傷したメインチャンネルに代わる少なくとも一つの予備チャンネルと、を含んで成り、
   前記予備チャンネルと前記メインチャンネルは各々、外部からの電気的な信号が印加される第１端子と、プローブに接触する第２端子と、前記第１端子と第２端子とを連結する内部配線と、を備え、
   前記予備チャンネルの第１及び第２端子と前記損傷したメインチャンネルの第１及び第２端子は、ジャンパ線を介してそれぞれ連結されていることを特徴とするプローブカードのプローブ基板。
2. 前記ジャンパ線は導電性ワイヤで構成されることを特徴とする請求項１に記載のプローブカードのプローブ基板。
3. 前記ジャンパ線は、銅、金、タングステン、金合金、銅合金及びタングステン合金のうち何れか一つで構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のプローブカードのプローブ基板。
4. 測定対象物に接触する複数のプローブが設けられる、プローブカードのプローブ基板であって、
   プローブと電気的に連結される複数のメインチャンネルと、前記複数のメインチャンネルのうち損傷したメインチャンネルに代わる少なくとも一つの予備チャンネルと、を含んで成り、
   前記予備チャンネルと前記メインチャンネルは各々、外部からの電気的な信号が印加される第１端子と、プローブに接触する第２端子と、前記第１端子と第２端子とを連結する内部配線と、を備え、
   前記予備チャンネルの第１及び第２端子と前記損傷した前記メインチャンネルの第１及び第２端子は、導電性の追加配線を介してそれぞれ連結されていることを特徴とするプローブカードのプローブ基板。
5. 前記追加配線は、銅、金、タングステン、金合金、銅合金及びタングステン合金のうち何れか一つで構成されることを特徴とする請求項４に記載のプローブカードのプローブ基板。

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