KR100609662B1 - 프로브카드용 다층기판의 범프 및 이의 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프로브카드용 다층기판의 범프 및 이의 형성방법에 관한 것이다.

본 발명은 반도체소자와 접촉 테스트하는 프로브가 부착되는 복수의 범프를 구비하는 프로브카드용 다층기판에 있어서, 상기 복수의 범프는 삼각형 형상으로 이루어지고, 상기 삼각형 형상의 범프 중의 특정 삼각형 형상의 범프의 꼭지점과 이웃하는 다른 삼각형 형상의 범프의 변부가 서로 소정간격 이격되어 열(列)을 이루며 구비되는 것에 특징이 있다.

따라서, 동일 면적 내에 많은 양의 범프를 구비할 수 있고, 특정 영역에 집적도가 높게 범프를 구비할 수 있는 효과가 있다.

프로브카드, 공간변환기. 범프, 레이저

Description

프로브카드용 다층기판의 범프 및 이의 형성방법{Bump of multi-layer board for using the probe card and method thereby}

도 1은 일반적인 프로브카드의 개략적인 구성 단면도이다.

도 2는 종래의 프로브카드용 다층기판의 사각형 범프 및 이의 배열 상태를 설명하기 위한 평면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브카드용 다층기판의 삼각형 범프 및 이의 배열 성태를 나타내는 평면도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브카드용 다층기판 상의 삼각형 범프와 종래의 사각형 범프의 비교예를 설명하기 위한 도면이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브카드용 다층기판의 삼각형 범프를 형성하는 방법을 설명하기 위한 공정 순서도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브카드용 다층기판의 삼각형 범프 및 이의 배열 성태를 나타내는 평면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

124, 300 : 공간변환기 200, 302 : 비아홀

202, 304 : 비아범프 204, 306 : 연결패드

206 : 사각형 범프 308 : 삼각형 범프

본 발명은 프로브카드용 다층기판의 범프 및 이의 형성방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 집적도를 높일 수 있을뿐만 아니라 특정 좁은 영역에 범프를 근접하게 형성할 수 있는 프로브카드용 다층기판의 범프 및 이의 형성방법에 관한 것이다.

통상, 반도체 제조공정은 산화공정, 확산공정, 이온주입공정, 사진식각공정 및 금속공정 등의 웨이퍼 가공공정의 수행에 의해서 웨이퍼 상에 칩(Chip)을 형성하게 되고, 상기 웨이퍼 상에 형성된 칩은 프로빙 테스트(Probing test)에 의해서 양품 및 불량품으로 선별되고, 상기 양품으로 선별된 칩은 패키징(Packaging)되어 외부로 출하된다.

이와 같은 프로빙 테스트는 웨이퍼 상에 구현된 칩의 전극패드와 접촉한 프로브 카드의 프로브 팁을 통해서 테스트장치가 소정의 전기신호를 인가한 후, 이에 대응하는 전기신호를 다시 테스트장치가 수신함으로써 웨이퍼 상에 구현된 칩의 정상 및 비정상 유무를 테스트하게 된다.

종래의 프로브카드는, 도 1에 도시된 바와 같이 다층 내부 회로와 연결된 관통홀(넘버링되지 않음)이 형성된 인쇄회로기판(120)을 구비하고, 상기 인쇄회로기판(120)의 관통홀에 전기적 접속핀으로서 탄성 재질의 복수의 포고핀(Pogo pin : 126)이 삽입되어 하방으로 돌출 구비된다.

여기서, 상기 포고핀(126)은 내부에 스프링(Spring) 등의 탄성체가 구비됨으로써 상하 물리력에 의해서 일단 또는 양단부가 상하로 소정의 유격이 발생하도록 되어 있다.

그리고, 상기 인쇄회로기판(120)의 관통홀에 삽입 돌출된 포고핀(126)은 내부에 다층 회로가 구비되는 공간변환기(124) 상의 연결부(128)와 접촉하도록 구비되며, 상기 인쇄회로기판(120)과 공간변환기(124)는 상부의 상부 보강판(122) 및 하부의 하부 보강판(132)이 볼트(134)에 의해서 체결됨으로써 고정되어 있다.

그리고, 상기 공간 변환기(124) 하측에 범프(넘버링되지 않음)를 게재하여 반도체소자와 직접 접촉하는 프로브(130)가 에폭시수지 등과 같은 고정수단에 의해서 연결 구비되어 있다.

도 2는 도 1에 도시된 종래의 프로브카드용 공간변환기 상에 형성되어 반도체소자와 직접 접촉하는 프로브가 부착 고정되는 사각형 형상의 범프 및 이의 배열 상태를 설명하기 위한 평면도이다.

종래의 프로브카드용 다층기판인 공간변환기(124)는, 도 2에 도시된 바와 같이 소정간격 이격된 복수의 사각형 형상의 범프(206a, 206b)가 그룹을 지어서 2열로 나열 형성되어 있다.

이와 같은 상기 사각형 형상의 범프(206a, 206b) 각각은 공간변환기(124)에 형성된 별도의 비아홀(via hole : 200a, 200b) 및 그 주변부의 비아범프(202a, 202b)와 연결패드(204a, 204b)에 의해서 연결되어 있다.

특히, 상기 사각형 형상의 범프(206a, 206b)의 형성 방법은 공지의 포토리소그래피(Photolithography)공정에 의해서 후속공정에 의해서 형성될 사각형 형상의 범프(206a, 206b)의 형상 및 위치를 한정하는 보호막 패턴을 공간변환기(124) 상에 형성하고, 상기 보호막 패턴 내부에 도금공정에 의해서 금속물질을 매립한 후, 상기 보호막 패턴을 제거함으로써 형성할 수 있다.

그런데, 최근에 반도체소자가 고집적화됨에 따라 반도체소자와 대응하는 공간변환기의 범프 역시 고집적화되는 추세에 의해서 공간변환기와 같은 다층기판에 보다 많은 수의 범프를 집적화시켜 형성함이 요구되고 있다.

그러나, 상기 종래의 범프는 그 형상이 사각형 형상으로 이루어짐으로써 반드시 일정 가로 또는 세로 길이가 요구되어 공간변환기와 같은 다층기판에 형성되는 범프의 개수에 한계성을 가지고 있다.

그리고, 상기 공간변환기에 형성되는 범프는 반도체소자의 설계에 따라 지엽적으로 다른 지역과 비교하여 보다 집적화시킬 필요성이 있으나 종래의 사각형 형상의 범프는 그 형상의 한계성에 의해서 범프를 집적화시킬 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 상기 사각형 형상의 범프는 도금공정을 포함하는 포토리소그래피공정에 의해서 형성됨으로써 공정이 복잡하는 등의 원인에 의해서 로스타임(Loss time)이 발생되는 등의 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 동일 면적내에 다량의 범프를 집적 형성할 수 있는 프로브카드용 다층기판의 범프 및 이의 형성방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 특정 지역에 다른 지역과 비교하여 다량의 범프를 집적 형성할 수 있는 프로브카드용 다층기판의 범프 및 이의 형성방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 소정의 도전막을 형성한 후, 레이저빔을 이용한 식각공정에 의해서 용이하게 범프를 형성할 수 있는 프로브카드용 다층기판의 범프및 이의 형성방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프로브카드용 다층기판의 범프는, 반도체소자와 접촉 테스트하는 프로브가 부착되는 복수의 범프를 구비하는 프로브카드용 다층기판에 있어서, 상기 복수의 범프는 삼각형 형상으로 이루어지고, 상기 삼각형 형상의 범프 중의 특정 삼각형 형상의 범프의 꼭지점과 이웃하는 다른 삼각형 형상의 범프의 변부가 서로 소정간격 이격되어 열(列)을 이루며 구비되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 삼각형 형상의 범프의 각진 부위가 라운딩(Rouning)될 수 있으며, 상기 다층기판의 삼각형 형상의 범프는 도전막이 형성된 다층기판 상에 레이저빔을 주사하여 상기 도전막을 식각하여 형성 구비될 수 있다.

그리고, 상기 다층기판에는 내부회로와 연결되는 비아홀이 구비되고, 상기 비아홀 주변부에 비아홀 패드가 구비되고, 상기 비아홀 패드와 상기 범프가 연결패드에 의해서 연결될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 프로브카드용 다층기판의 범프의 제조방법은, 프로브카드용 다층기판을 준비하는 단계; 상기 다층기판 상에 도전막을 형성하는 단계; 상기 도전막을 엑시머 레이저(Eximer laser)를 이용하여 식각함으로써 범프를 형성 하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 도전막으로 니켈 또는 니켈 합금 재질을 사용할 수 있으며, 상기 니켈 또는 니켈 합금 재질의 도전막의 식각에 사용되는 엑시머 레이저는 238nm ~ 258nm의 파장을 사용할 수 있다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브카드용 다층기판의 삼각형 범프 및 이의 배열 성태를 나타내는 평면도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브카드용 다층기판의 삼각형 범프 및 이의 배열 성태를 나타내는 평면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 프로브카드용 다층기판은, 도 3에 도시된 바와 같이 삼각형 형상으로 이루어지는 삼각형 범프(308a, 308b)가 상부에 형성되어 있다는 점에 특징이 있다.

이때, 상기 삼각형 형상의 범프(308a, 308b) 중의 특정 삼각형 형상의 범프프(308a, 308b)의 꼭지점과 이웃하는 다른 삼각형 형상의 범프(308a, 308b)의 변부가 서로 소정간격 이격되어 구비된다.

그리고, 상기 복수의 삼각형 형상의 범프(308a, 308b)는 2 열(列)을 이루며 구비되며, 도 3과 같이 상기 삼각형 형상 범프(308a, 308b)의 꼭지점은 각진 형상을 갖는다.
또는, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 삼각형 형상의 범프(308a, 308b)의 꼭지점들은 라운드부(308c)를 가질 수도 있다. 즉, 삼각형 형상의 범프(308a, 308b)의 꼭지점들이 라운드처리되어, 완만한 곡선 형태의 라운드부(308c)들이 삼각형 형상의 범프(308a, 308b)들에 구비될 수도 있다.
여기서, 삼각형 범프(308a, 308b)의 라운드부(308c)는 잔류 응력의 집중 현상을 억제한다. 구체적으로, 범프(308a, 308b)가 극격한 각진 부위를 가지면, 각진 부위에 잔류 응력이 집중된다. 집중된 응력은 후속 공정을 통해서 삼각형 범프(308a, 308b) 상에 형성될 다른 구조물, 예를 들면 솔더 페이스트와 같은 절연막이나 다른 도전막에 크랙을 발생시키는 요인이 된다. 크랙된 절연막이나 도전막은 본래의 기능을 수행하지 못하게 된다. 따라서, 도 6과 같이, 완만한 곡선 형태의 라운드부(308c)를 삼각형 범프(308a, 308b)의 각진 부위에 형성하는 것에 의해서, 잔류 응력의 집중 현상을 억제할 수가 있다. 결과적으로, 삼각형 범프(308a, 308b) 상에 형성될 다른 막에 크랙이 발생되는 현상을 억제할 수가 있게 된다.

또한, 상기 삼각형 형상의 범프(308a, 308b) 각각은 공간변환기(300)에 형성되어 내부회로와 연결된 비아홀(via hole : 302a, 302b) 및 그 주변부의 비아범프(304a, 304b)와 연결패드(306a, 306b)에 의해서 연결되어 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브카드용 다층기판 상의 삼각형 범프와 종래의 사각형 범프의 비교예를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 따른 삼각형 형상의 범프(308)는, 도 4에 도시된 바와 같이 정삼각형 형상의 범프(308)로써 정삼각형 형상의 범프(308) 중의 특정 정삼각형 형상의 범프(308)의 꼭지점과 이웃하는 다른 정삼각형 형상의 범프(308)의 변부가 서로 소정간격 이격되어 구비된다.

따라서, 실선으로 도시된 정삼각형 형상의 4개의 범프가 차지하는 면적 내에 동일간격을 유지하면서 5개의 정삼각형 형상의 범프(308)를 구비함으로써 상대적으로 1개의 범프(308)를 더 구비시킬 수 있다.

이때, 상기 정삼각형 형상의 범프(308)를 이등변삼각형으로 치환할 경우에는 정삼각형과 비교하여 더욱 많은 수의 범프를 구비시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브카드용 다층기판의 삼각형 범프를 형성하는 방법을 설명하기 위한 공정 순서도이다.

본 발명에 따라 공간변환기 등의 다층기판 상에 삼각형 범프를 형성하는 방법은, 도 5에 도시된 바와 같이 먼저 S2단계에서 공간변환기, 인쇄회로기판 등과 같은 다층기판을 준비한다.

다음으로, S4단계에서 상기 다층기판 상에 니켈 및 니켈 합금 등과 같은 도전성 물질을 증착하여 도전막을 형성한다.

이때, 상기 도전막을 형성하는 방법은 CVD(Chemical Vapor Deposition), PVD(Physical Vapor Deposition) 및 도금 등과 같은 공지의 기술을 이용할 수 있 다.

계속해서, S6단계에서 상기 도전막이 형성된 다층기판을 엑시머 레이저(Eximer laser) 장치로 이동하여 도전막 상에 레이저빔을 주사함으로써 다층기판 상의 도전막을 식각 제거하여 정삼각형, 이등변 삼각형 등의 삼각형 형상의 복수의 범프를 형성한다.

이때, 상기 엑시머 레이저 장치는 레이저 발생기의 파워(Power)를 적절히 조절하고 레이저빔의 인텐시티(Intensity)를 적절히 조절함으로써 238nm ~ 258nm, 바람직하게는 248nm의 레이저 빔을 발생시켜 니켈 및 니켈 합금 등과 같은 도전성 물질을 식각하여 삼각형 형상의 복수의 범프를 형성할 수 있다.

그리고, 상기 복수의 범프는 삼각형의 각진 부위가 라운딩(Rounding)된 정삼각형, 이등변 삼각형 등과 같은 삼각형 형상으로 형성할 수 있다.

특히, 상기 범프는 특정 삼각형 형상의 범프의 꼭지점과 이웃하는 다른 특정 삼각형 형상의 범프의 변부가 서로 소정간격 이격되어 일방향으로 열(列)을 이루도록 형성한다.

마지막으로, S8단계에서 삼각형 형상의 범프가 형성된 다층기판의 상면을 케미컬(Chemical)을 이용하여 세정함으로써 범프 형성과정에 발생되어 다층기판 상에 잔류하는 파티클(Particle)을 제거한다.

상기와 같이 레이저빔을 이용하여 범프를 형성함으로써, 종래의 보호막 패턴 형성공정 및 보호막 패턴 제거공정을 줄일 수 있으므로 로스타임(Loss time)의 발생을 줄이고 공정을 단순화할 수 있다.

본 발명에 의하면, 동일 면적내에 다량의 범프를 집적 시킬 수 있을뿐만 아니라 설계에 따라 특정 지역에 다른 지역과 비교하여 상대적으로 많은 양의 범프의 형성이 요구되는 다층기판 상에 범프를 형성할 수 있는 효과가 있다.

따라서, 고집적화에 의해서 점점더 파인피치(Fine pitch)화 되고 있는 반도체소자에 대한 대응을 가능하게 하는 효과가 있다.

그리고, 범프를 소정의 도전막을 형성한 후, 레이저빔을 이용한 식각공정에 의해서 형성함으로써 범프 형성에 발생하는 로스타임을 줄이고 공정을 단순화할 수 있는 효과가 있다.

이상에서는 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (7)

1. 반도체소자와 접촉 테스트하는 프로브가 부착되는 복수의 범프를 구비하는 프로브카드용 다층기판에 있어서,

   상기 복수의 범프는 삼각형 형상으로 이루어지고, 상기 삼각형 형상의 범프 중의 특정 삼각형 형상의 범프의 꼭지점과 이웃하는 다른 삼각형 형상의 범프의 변부가 서로 소정간격 이격되어 열(列)을 이루며 구비되며, 상기 삼각형 형상의 범프의 각진 부위가 라운딩되어 있고,

   상기 다층기판에는 내부 회로와 연결되는 비아홀이 구비되고, 상기 비아홀 주변부에 비아홀 패드가 구비되며, 상기 비아홀 패드와 상기 범프가 연결 패드에 의해서 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 프로브카드용 다층기판의 범프.
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