JP2013117511A - 基板及びその製造方法、並びにプローブカード - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、基板及びその製造方法、並びにプローブカードに関する。
【解決手段】本発明は、基板本体と、前記基板本体の一面に形成されるキー製造用溝と、前記キー製造用溝に形成されるアライメントキーと、を含む基板及びその製造方法、並びに前記基板を空間変形器に適用したプローブカードを開示する。本発明によると、基板に形成されるアライメントキーの認識率を高めて、前記基板にマイクロプローブを形成するメムス（ＭＥＭＳ；Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）工程の正確性を高めることができ、これによって前記基板及びこれを含むプローブカードの生産性及び信頼性を向上させることができる。
【選択図】図８

Description

本発明は、基板及びその製造方法、並びに前記基板を含むプローブカードに関し、より詳細には、基板に形成されるアライメントキーの認識率を高めて前記基板にマイクロプローブを形成するメムス（ＭＥＭＳ；Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）工程の正確性を高めることができる基板及びその製造方法、並びに前記基板を含むプローブカードに関する。

通常、半導体デバイスは、ウェハー（Ｗａｆｅｒ）上に回路パターン及び検査のための接続パッドを形成するファブリケーション（ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）工程と前記回路パターン及び接続パッドが形成されたウェハーをそれぞれの半導体チップで組立てるアセンブリー（ａｓｓｅｍｂｌｙ）工程により製造される。

前記ファブリケーション工程とアセンブリー工程との間にはウェハー上に形成された接続パッドに電気信号を印加してウェハーの電気的特性を検査する検査工程が行われる。

前記検査工程は、アセンブリー工程の際に不良が発生したウェハーの一部分を除去するために行う工程である。

前記検査工程の際には、ウェハーに電気的信号を印加するテスターという検査装置、及び前記ウェハーと前記テスターとの間のインターフェース機能を行うプローブカードという検査装置が主に利用される。

このうち前記プローブカードは、前記テスターから印加される電気信号を受信する印刷回路基板、及びウェハー上に形成された接続パッドに接触する複数のプローブを含む。

近年、高集積半導体チップの需要が増加するに伴い、ファブリケーション工程によってウェハーに形成される回路パターンが高集積化し、これにより、隣接する接続パッド同士の間隔、即ち、ピッチ（ｐｉｔｃｈ）が非常に狭く形成されている。

このような微細ピッチの接続パッドを検査するために、プローブカードのプローブもまた微細に形成される。

以下、一般的なプローブカードを添付された図１〜図７ｂを参照してより詳細に説明すると次のとおりである。

図１に図示されたように、一般的なプローブカード１０は、外部から電気的信号が印加される印刷回路基板１と、半導体チップのような検査対象体（不図示）の接続パッドに接触する複数のマイクロプローブ２を有する空間変形器（ｓｐａｃｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ＳＴＦ）３と、前記印刷回路基板１と前記空間変形器３とを互いに電気的に連結するインターフェース部材４と、を含んで構成される。

ここで、前記空間変形器３は、前記印刷回路基板１と数十マイクロサイズの前記複数のマイクロプローブ２を中間で電気的に連結する電子回路基板であって、メムス（ＭＥＭＳ；Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）工程及び半導体工程を利用して集積度が高い数万個のマイクロプローブを形成することができる。

即ち、図２を参照すると、セラミック基板からなる空間変形器３を準備し、前記空間変形器３の上面に伝導性物質３１を備えた後、前記伝導性物質３１に感光性フィルム（ＤＦＲ；Ｄｒｙ Ｆｉｌｍ Ｒｅｓｉｓｔ）３２を付着する。

その後、前記感光性フィルム３２にマスク３３を利用した露光工程及び現像工程を行って前記感光性フィルム３２をパターニングする。

その後、エッチング工程を行って前記感光性フィルムがパターニングされていない領域の伝導性物質３１を除去した後、前記パターニングされた感光性フィルム３２を剥離して前記空間変形器３にランドパターンを形成し、前記ランドパターンに複数のマイクロプローブを具現することにより、前記空間変形器３に複数のマイクロプローブ２を形成することができる。

この際、前記空間変形器３に集積度が高い数万個のマイクロプローブ２を製造して微細ピッチを有する半導体チップの接続パッドに接触することで電気検査工程を行うためには、前記空間変形器３の正確な位置にマイクロプローブ２が形成されなければならない。

このために、図３で示されるように、前記空間変形器３にはアライメントキー３ａが形成されることができ、前記マイクロプローブを形成するためのメムス工程で前記アライメントキー３ａを認識して前記空間変形器３上にマイクロプローブが形成される位置を正確に把握することができる。

より詳細に、図４を参照すると、前記空間変形器にアライメントキー及びマイクロプローブを製造する工程は次のとおりである。

先ず、空間変形器（ＳＴＦ）を準備し、前記空間変形器にレーザ加工を施して前記空間変形器の外側領域にアライメントキーを形成する。

また、前記空間変形器にメムス工程などを円滑に行うために、前記空間変形器の表面をポリッシングした後、前記アライメントキーを認識することで、前記空間変形器上にマイクロプローブが形成される位置を把握することができる。

その後、前記メムス工程を行って前記空間変形器上に把握されたマイクロプローブの形成位置にマイクロプローブを形成する。

ここで、前記空間変形器の表面異物を除去し、以降のメムス工程を円滑に行うために、前記空間変形器の表面を略３０〜４０μｍ程度にポリッシングするが、この際、図５に図示されたように、前記空間変形器３のポリッシング工程の後、アライメントキー３ａがともに研磨されて除去されたり形状が変化される。

即ち、図５ａに図示されたように、前記空間変形器３のポリッシング工程の前にはアライメントキー３ａが鮮明に認識できるが、図５ｂに図示されたように、前記空間変形器３のポリッシング工程の以降にはアライメントキー３ａが認識し難いほど損傷され、これによって前記空間変形器３にメムス工程を行う際に、前記アライメントキー３ａの認識が難しく、前記空間変形器３上にマイクロプローブが形成される位置を正確に把握するのが難しいという問題点があった。

これを改善するために、図６で示されるように、空間変形器３にアライメントキー３ａを加工する際、ポリッシング加工深さを考慮してより深くアライメントキー３ａを加工する。

即ち、前記空間変形器３のポリッシング加工の深さが略３０μｍである場合、前記アライメントキー３ａは略５０μｍの深さに加工する。

しかし、このような場合、図７ａに図示されたように、前記アライメントキー３ａを深く加工すると、レーザの加工力と加工回数などが増加して、レーザの熱によってアライメントキー３ａの一部分が溶けて崩れる結果が発生するため、結果アライメントキーの認識率が低下し、前記空間変形器３にマイクロプローブを精密かつ正確に形成するのが難しいという問題点があった。

また、図７ｂに図示されたように、前記アライメントキー３ａの一部分が溶けて崩れた状態で前記空間変形器３にポリッシング工程を行うと、前記空間変形器３が研磨されながら発生する異物、即ち、セラミック片などが前記アライメントキー３ａの溝部分に挟まり、結果アライメントキーの認識率が低下して、前記空間変形器３にマイクロプローブを精密かつ正確に形成するのが難しいという問題点があった。

韓国公開特許第１０−２００９−０１２６４９２号公報 韓国公開特許第１０−２０１０−０１０５２２３号公報

本発明は、前記問題点を解決するために導き出されたものであって、本発明は、基板に形成されるアライメントキーの認識率を高めることができる基板及びその製造方法、並びに前記基板を含むプローブカードを提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、アライメントキーの認識率を高めることにより、マイクロプローブを形成するメムス工程の正確性及び精密度を向上させて製品生産性を増大させ、製品信頼性を向上させることができる基板及びその製造方法、並びに前記基板を含むプローブカードを提供することにある。

前記目的を果たすために、本発明は、基板本体と、前記基板本体の一面に形成されるキー製造用溝と、前記キー製造用溝に形成されるアライメントキーと、を含む基板を提供する。

前記基板本体は、アルミナセラミック（Ａｌｕｍｉｎａ Ｃｅｒａｍｉｃ）材質で形成され、高温同時焼成セラミック（ＨＴＴＣ；Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ-ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ）または低温同時焼成セラミック（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ-ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ）を含んで構成されることができる。

前記キー製造用溝は、マシーニングセンター（ＭＣＴ；Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ）を用いる機械加工により形成されることができる。

ここで、前記キー製造用溝の断面は、直径が３〜５ｍｍである円で形成されることができ、前記キー製造用溝は、５０〜２００μｍの深さで形成されることができる。

一方、前記アライメントキーは、前記キー製造用溝の底面にレーザで加工されることができる。

前記目的を果たすための他の形態として、本発明は、基板本体を備える段階と、前記基板本体の一面にキー製造用溝を形成する段階と、前記キー製造用溝にアライメントキーを形成する段階と、前記基板本体の一面をポリッシングする段階と、を含む基板の製造方法を提供する。

ここで、前記基板本体の一面からポリッシング（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）される深さは、前記キー製造用溝の深さより浅く形成されることができる。

例えば、前記キー製造用溝の深さが５０μｍである場合、前記基板本体の一面からポリッシング（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）される深さは３０〜４０μｍであることがある。

一方、前記基板の製造方法は、前記基板本体の一面をポリッシングする段階の後、前記アライメントキーを介して認識された前記基板本体のプローブ形成位置に、半導体チップの接続パッドに接触するマイクロプローブを形成する段階をさらに含むことができる。

前記目的を果たすためのまた他の形態として、本発明は、外部から電気的信号が印加される印刷回路基板と、検査対象体に接触する複数のプローブを有する空間変形器（ｓｐａｃｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ＳＴＦ）と、前記印刷回路基板と前記空間変形器とを互いに電気的に連結するインターフェース部材と、を含むプローブカードであって、前記空間変形器は、前記インターフェース部材を介して前記印刷回路基板と互いに電気的に連結され、前記複数のマイクロプローブが備えられる基板本体と、前記基板本体に形成されるキー製造用溝と、前記キー製造用溝に形成され、前記基板本体に前記複数のマイクロプローブが形成される位置に対する基準を提供するアライメントキーと、を含んで構成されるプローブカードを提供する。

以上で説明したように、本発明による基板及びその製造方法、並びに前記基板を含むプローブカードによると、キー製造用溝にアライメントキーを形成することにより、ポリッシング工程以降にもアライメントキーの認識率を高めることができる利点がある。

また、本発明による基板及びその製造方法、並びに前記基板を含むプローブカードによると、アライメントキーの認識率を高めることにより、マイクロプローブを形成するメムス工程の正確性及び精密度を向上させて製品生産性を増大させ、製品信頼性を向上させることができる利点がある。

一般的なプローブカードを概略的に示す断面図である。 図１の空間変形器に複数のマイクロプローブを形成する工程を概略的に示す断面図である。 図２の空間変形器を概略的に示す平面図である。 図２の空間変形器の製造方法を概略的に示す工程図である。 図２の空間変形器に形成されたアライメントキーを示す写真である。 図５ａのアライメントキーのポリッシング工程以降の状態を示す写真である。 空間変形器にアライメントキーを形成する他の例を概略的に示す断面図である。 図６の過程中にポリッシング工程を行う前のアライメントキーを示す写真である。 図６の過程中にポリッシング工程を行った後のアライメントキーを示す写真である。 本発明による基板の製造方法を概略的に示す工程図である。 本発明による基板の製造方法を順に説明するためのものであって、基板本体にキー製造用溝を形成した状態を示す断面図及び平面図である。 本発明による基板の製造方法を順に説明するためのものであって、図９ａのキー製造用溝にアライメントキーを形成した状態を示す断面図及び平面図である。 本発明による基板の製造方法を順に説明するためのものであって、図９ｂの基板本体をポリッシングした後の状態を示す断面図及び平面図である。 図９ａ〜図９ｃの過程を経て基板本体に形成されたアライメントキーを示す写真である。

本発明の利点及び特徴、そしてそれらを果たす方法は、添付図面とともに詳細に後述される実施形態を参照すると明確になるであろう。しかし、本発明は以下で開示される実施形態に限定されず、相異なる多様な形態で具現されることができる。本実施形態は、本発明の開示が完全になるようにするとともに、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に伝達するために提供されることができる。明細書全体において、同一参照符号は同一構成要素を示す。

本明細書で用いられる用語は、実施形態を説明するためのものであり、本発明を限定しようとするものではない。本明細書で、単数型は文句で特別に言及しない限り複数型も含む。明細書で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び／又は「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は言及された構成要素、段階、動作及び／又は素子は一つ以上の他の構成要素、段階、動作及び／又は素子の存在または追加を排除しない。

また、本明細書で記述する実施形態は、本発明の理想的な例示図である断面図及び／又は平面図を参考して説明する。図面において、膜及び領域の厚さは技術的内容の効果的な説明のために強調されたものである。従って、製造技術及び／又は許容誤差などによって例示図の形態が変形され得る。従って、本発明の実施形態は、図示された特定形態に制限されず、製造工程によって生成される形態の変化も含むものである。例えば、直角で図示されたエッチング領域はラウンド状または所定曲率を有する形態であってもよい。従って、図面に例示された領域は概略的な特性を有し、図面に例示された領域の形状は素子の領域の特定形態を例示するためのものであって、発明の範疇を制限するためのものではない。

以下、添付された図８〜図１０を参照して本発明による基板とその製造方法に対する一実施形態についてより詳細に説明すると次のとおりである。

図８は、本発明による基板の製造方法を概略的に示す工程図であり、図９ａ〜図９ｃは、本発明による基板の製造方法を順に示す断面図及び平面図であり、図９ａは、基板本体にキー製造用溝を形成した状態を示す断面図及び平面図であり、図９ｂは、図９ａのキー製造用溝にアライメントキーを形成した状態を示す断面図及び平面図であり、図９ｃは、図９ｂの基板本体をポリッシングした後の状態を示す断面図及び平面図であり、図１０は、図９ａ〜図９ｃの過程を経て基板本体に形成されたアライメントキーを示す写真である。

本実施形態の基板は、プローブカードに適用される空間変形器で構成されることができ、これによって本実施形態では、基板を空間変形器に代替して説明する。

勿論、本実施形態の基板は、アライメントキーが形成されるすべての基板に適用することができ、プローブカードの空間変形器に限定されるものではない。

図８〜図９ｃを参照すると、本発明による基板、即ち、空間変形器１００の一実施形態は、大きく、基板本体１１０と、前記基板本体１１０の一面に形成されるキー製造用溝１２０、及び前記キー製造用溝１２０に形成されるアライメントキー１３０を含んで構成されることができる。

前記基板本体１１０は、アルミナセラミック（Ａｌｕｍｉｎａ Ｃｅｒａｍｉｃ）材質からなるセラミック基板で形成されることができ、特に焼成温度によって高温同時焼成セラミック（ＨＴＴＣ；Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ-ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ）または低温同時焼成セラミック（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ-ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ）からなることができる。

前記キー製造用溝１２０は、マシーニングセンター（ＭＣＴ；Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ）を利用した機械加工により形成されることができる。

ここで、前記キー製造用溝１２０の断面は直径（Φ）が３〜５ｍｍである円で形成されることができる。

また、前記キー製造用溝１２０は、５０〜２００μｍの深さＤ１で形成されることができる。

一方、前記アライメントキー１３０は、前記キー製造用溝１２０の底面１２０ａにレーザで加工されることができる。

前記のように構成された本実施形態の基板、即ち、空間変形器１００は、前記キー製造用溝１２０の底面１２０ａにレーザで前記アライメントキー１３０を加工した後、ポリッシング（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）工程を用いて少なくとも前記一面が研磨されることができ、前記ポリッシングされる深さＤ２は３０〜４０μｍであってもよい。

この際、前記ポリッシング工程によって前記アライメントキー１３０が損傷されないように、前記基板本体１１０の一面からポリッシングされる深さＤ２は、前記キー製造用溝１２０の深さＤ１より浅く、即ち、小さく形成されることができる。

例えば、前記基板本体１１０の一面からポリッシング（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）される深さＤ２が３０μｍである場合、前記キー製造用溝１２０の深さは５０μｍの深さで形成されることができる。

これにより、本実施形態による基板、即ち、空間変形器１００は、ポリッシング工程以降にもアライメントキー１３０の認識率に優れ、以降に前記空間変形器１００上にマイクロプローブ（不図示）が形成される正確な位置の把握が可能であり、これによって前記空間変形器１００の正確な位置にマイクロプローブを具現することができる。

前記のように構成された基板、即ち、空間変形器１００の製造方法についてより詳細に説明すると次のとおりである。

先ず、前記基板本体１１０を準備し、前記基板本体１１０にマシーニングセンター（ＭＣＴ；Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ）のような機械加工装置を利用して前記キー製造用溝１２０を形成する。

この際、前記キー製造用溝１２０は、断面が直径（Φ）３〜５ｍｍである円で形成されてもよく、深さＤ１は５０μｍで形成されてもよく、これに限定されない。

次に、前記キー製造用溝１２０の底面１２０ａにレーザでアライメントキー１３０を形成する。

以降、前記基板本体１１０をポリッシングして前記基板本体１１０の一面が滑らかになるように加工する。

この際、前記基板本体１１０の一面からポリッシング（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）される深さＤ２は、前記キー製造用溝１２０の深さＤ１より浅く形成されることができる。

例えば、前記キー製造用溝１２０の深さＤ１が５０μｍである場合、前記基板本体１１０の一面からポリッシング（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）される深さＤ２は３０μｍであってもよく、これに限定されない。

その後、前記基板本体１１０のうち前記アライメントキー１３０を介して認識されたプローブ形成位置に半導体チップの接続パッドに接触するマイクロプローブ（不図示）をメムス工程などを利用して形成することができる。

図１０のように、本実施形態の空間変形器１００によると、前記キー製造用溝１２０にアライメントキー１３０を形成することで、ポリッシング工程以降にも前記アライメントキー１３０の損傷が防止され、アライメントキーの認識率が非常に優れ、以降に前記空間変形器１００上にマイクロプローブ（不図示）が形成される正確な位置の把握が可能であるため、前記空間変形器１００のマイクロプローブの具現に対する正確性及び精密性を向上することができる。

一方、詳細に図示してはいないが、前記のように構成及び製造された基板、即ち、空間変形器１００は、半導体チップの電気的特性の検査を行うプローブカードに空間変形器として適用することができ、これは当業者が容易に適用できる程度であるため、これに対する詳細な説明は省略する。

以上の詳細な説明は本発明を例示するものである。また、上述の内容は本発明の好ましい実施形態を示して説明するものに過ぎず、本発明は多様な他の組合、変更及び環境で用いることができる。即ち、本明細書に開示された発明の概念の範囲、述べた開示内容と均等な範囲及び／または当業界の技術または知識の範囲内で変更または修正が可能である。上述の実施形態は本発明を実施するにおいて最善の状態を説明するためのものであり、本発明のような他の発明を用いるにおいて当業界に公知された他の状態での実施、そして発明の具体的な適用分野及び用途で要求される多様な変更も可能である。従って、以上の発明の詳細な説明は開示された実施状態に本発明を制限しようとする意図ではない。また、添付された特許請求の範囲は他の実施状態も含むと解釈されるべきであろう。

１００ 空間変形器
１１０ 基板本体
１２０ キー製造用溝
１３０ アライメントキー

Claims (11)

1. 基板本体と、
   前記基板本体の一面に形成されるキー製造用溝と、
   前記キー製造用溝に形成されるアライメントキーと、
   を含む基板。
2. 前記基板本体は、アルミナセラミック材質で形成され、高温同時焼成セラミックまたは低温同時焼成セラミックを含む請求項１に記載の基板。
3. 前記キー製造用溝は、マシーニングセンターを用いる機械加工により形成される請求項１に記載の基板。
4. 前記キー製造用溝の断面は、直径が３〜５ｍｍである円で形成される請求項１に記載の基板。
5. 前記キー製造用溝は、５０〜２００μｍの深さで形成される請求項４に記載の基板。
6. 前記アライメントキーは、前記キー製造用溝の底面にレーザで加工される請求項１に記載の基板。
7. 基板本体を備える段階と、
   前記基板本体の一面にキー製造用溝を形成する段階と、
   前記キー製造用溝にアライメントキーを形成する段階と、
   前記基板本体の一面をポリッシングする段階と、
   を含む基板の製造方法。
8. 前記基板本体の一面からポリッシングされる深さは、前記キー製造用溝の深さより浅い請求項７に記載の基板の製造方法。
9. 前記キー製造用溝の深さが５０μｍである場合、前記基板本体の一面からポリッシングされる深さは３０〜４０μｍである請求項８に記載の基板の製造方法。
10. 前記基板本体の一面をポリッシングする段階の後、前記アライメントキーを介して認識された前記基板本体のプローブ形成位置に、半導体チップの接続パッドに接触するマイクロプローブを形成する段階をさらに含む請求項７に記載の基板の製造方法。
11. 外部から電気的信号が印加される印刷回路基板と、検査対象体に接触する複数のプローブを有する空間変形器と、前記印刷回路基板と前記空間変形器とを互いに電気的に連結するインターフェース部材と、を含むプローブカードであって、
    前記空間変形器は、
    前記インターフェース部材を介して前記印刷回路基板と互いに電気的に連結され、前記複数のマイクロプローブが備えられる基板本体と、
    前記基板本体に形成されるキー製造用溝と、
    前記キー製造用溝に形成され、前記基板本体に前記複数のマイクロプローブが形成される位置に対する基準を提供するアライメントキーと、
    を含んで構成されるプローブカード。

Images