KR100823308B1 - 프로브 카드의 제조 방법 및 그에 따라 제조된 프로브 카드 - Google Patents

Abstract

본 발명의 프로브 카드의 제조 방법은 내부에 복수의 배선부, 및 상기 복수의 배선부의 일단에 각각 전기적으로 연결되며 상부에 부착되어 있는 복수의 상면 단자가 구비되어 있는 기판을 준비하는 단계; 상기 복수의 상면 단자의 상부에 복수의 전도성 범프를 소정의 높이로 형성하는 단계; 일측에 두개 이상의 다리로 구성된 걸림부가 구비된 복수의 프로브를 준비하는 단계; 및 상기 복수의 프로브의 걸림부를 상기 복수의 전도성 범프에 각각 탄성 결합하는 단계;를 포함한다.

본 발명의 프로브 카드 제조 방법에 의하면, 별도로 제조된 프로브의 걸림부와의 충분한 접촉 면적을 가질 수 있도록 충분한 길이의 양 측면을 가지는 범프를 기판 상에 형성함으로써, 프로브와 기판과의 전기적 접촉성을 향상시킬 수 있다.

프로브 카드

Description

프로브 카드의 제조 방법 및 그에 따라 제조된 프로브 카드{Method for manufacturing probe card and probe card manufactured by the same}

도 1a 내지 도 1k는 본 발명의 한 실시예에 따른 프로브 카드의 제조 방법에서 기판상에 범프를 형성하는 방법을 순차적으로 보여주는 도면이다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 한 실시예에 따른 프로브 카드의 제조 방법에서 기판상에 형성된 범프에 프로브를 결합하는 방법을 순차적으로 보여주는 도면이다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 프로브 카드 제조 방법에 의해 제조된 프로브 카드의 일부 사시도이다.

본 발명은 프로브 카드 제조 방법 및 그에 따라 제조된 프로브 카드에 관한 것이다.

프로브 카드는 웨이퍼 프로빙 장치에 장착되어, 웨이퍼 상에 형성되어 있는 각 개별 반도체 소자들의 양부를 전기적으로 테스트하는데 이용된다.

이때, 프로브 카드에 구비된 프로브는 웨이퍼 상에 형성된 각 개별 반도체 소자들의 접촉부인 금속 패드에 접촉하여 상기 테스트가 수행될 수 있도록 한다.

최근 프로브 카드의 제조 방법으로서, 일반적으로 반도체 식각 기술과 유사한 멤스(Micro electro mechanical system; MEMS) 공정을 이용하는 방법이 시도되고 있다.

이러한 방법은 프로브 카드에 적용되는 프로브의 형성 방법에 따라 2차원 방법과 3차원 방법으로 구별될 수 있다.

구체적으로, 2차원 방법은 프로브를 2차원 형상 즉 평면 형상으로 형성하는 방법이며, 3차원 방법은 프로브를 3차원 형상 즉 입체 형상으로 형성하는 방법이다.

먼저, 3차원 방법에 따른 프로브 카드 제조 방법으로는 인쇄 회로 기판과 접촉되는 회로 기판의 일종인 스페이스 트랜스포머 상에서 포토레지스트 공정, 식각 공정, 금속 증착 공정, 및 미세 연삭 공정등을 반복하여 복수의 프로브를 동시에 입체적으로 형성하는 방법이 알려져 있다.

이러한 3차원 방법에 따른 프로브 카드 제조 방법에 의하면 웨이퍼 상에 형성된 대응하는 복수의 반도체 소자의 접촉부에 각각 대응하도록 복수의 프로브를 동시에 형성할 수 있게 된다. 그러나 이러한 3차원 방법은 그 제조 공정이 복잡하고 그 제조 비용이 높은 단점이 있다.

다음으로, 2차원 방법에 따른 프로브 카드 제조 방법으로는 인쇄 회로 기판과 접촉되는 회로 기판의 일종인 스페이스 트랜스포머 상에 포토레지스트 공정, 식각 공정, 및 금속 증착 공정 등을 통해 프로브가 결합될 수 있는 모양의 홈을 복수개로 형성하고, 이렇게 형성된 복수개의 홈에 2차원 방법에 따라 별도로 제작된 복 수의 프로브를 각각 끼워 넣는 방법이 알려져 있다. 이때 상기 홈의 저면부는 스페이스 트랜스포머 내부의 전기 배선과 전기적으로 연결되도록 형성한다.

이러한 2차원 방법에 따른 프로브 카드 제조 방법에서는 프로브가 상기 홈의 저면부와 면 접촉을 통해 스페이스 트랜스포머 내부의 전기 배선과 전기적으로 연결되게 된다. 따라서, 프로브와 상기 홈의 저면부와의 확실한 전기적 접촉을 위해서는 홈의 저면부와 프로브와의 접촉 면이 충분히 넓어야 하는 바, 따라서 프로브의 두께 및 홈의 두께가 충분해야 했다. 따라서, 종래의 프로브 카드의 제조 방법으로는 미세피치를 요구하는 프로브 카드의 제조에는 적용할 수 없는 문제가 있었다.

또한, 이러한 2차원 방법에 따른 프로브 카드 제조 방법에서는 프로브가 상기 홈과의 결합력에 의해서만 스페이스 트랜스포머에 고정되는바 그 결합력이 불충분한 경우 분리될 우려가 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 2차원 방법에 따라 제조된 미세 피치의 프로브가 프로브 카드의 기판에 충분한 결합력으로 결합될 수 있는 프로브 카드 제조 방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 2차원 방법에 따라 제조된 미세 피치의 프로브가 프로브 카드의 기판에 충분한 결합력으로 결합된 프로브 카드를 제공하고자 한다.

상기와 같은 기술적 과제의 해결을 위한, 본 발명의 한 특징에 따른 프로브 카드의 제조 방법은 내부에 복수의 배선부, 및 상기 복수의 배선부의 일단에 각각 전기적으로 연결되며 상부에 부착되어 있는 복수의 상면 단자가 구비되어 있는 기판을 준비하는 단계; 상기 복수의 상면 단자의 상부에 복수의 전도성 범프를 소정의 높이로 형성하는 단계; 일측에 두개 이상의 다리로 구성된 걸림부가 구비된 복수의 프로브를 준비하는 단계; 및 상기 복수의 프로브의 걸림부를 상기 복수의 전도성 범프에 각각 탄성 결합하는 단계;를 포함한다.

상기 전도성 범프의 형성은 상기 기판의 상부에 전도성 금속막을 형성하는 단계; 상기 전도성 금속막을 선택적 식각하여 상기 복수의 상면 단자 상부에 복수의 범프 형성용 전도성 박막을 형성하는 단계; 포토레지스트 층으로 상기 복수의 범프 형성용 전도성 박막을 노출시키는 금형을 형성하는 단계; 및 상기 금형에 전도성 금속을 충전하여 복수의 범프를 형성하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

상기 프로브 카드 제조 방법은 양측에 요(凹)부가 형성되도록 상기 전도성 범프를 할 수 있다.

상기 전도성 범프는 니켈, 니켈 코발트 합금 또는 니켈 철 합금으로 이루어 질수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 프로브 카드는 내부의 배선부와 전기적으로 연결되는 복수의 전도성 범프가 상부에 수직 방향으로 일정한 높이로 돌출되어 형성된 기판; 및 일측에 구비된 둘 이상의 다리를 가지는 걸림부를 통해 상기 복수의 전도성 범프의 측면에 탄성 결합된 복수의 프로브;를 포함한다.

상기 전도성 범프의 양측에 요(凹)부가 형성될 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

먼저, 도 1a 내지 도 1k를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 프로브 카드의 제조 방법에서 프로브 카드의 기판 상에 범프를 형성하는 방법에 대하여 구체적으로 살펴본다. 여기서, 프로브 카드의 기판은 프로브 카드에 구비된 복수의 프로브에 전기적 신호를 연통하기 위한 배선부가 내부에 형성되어 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 내부에 배선부가 형성된 실리콘 웨이퍼 기판 또는 적층 세라믹 기판이 사용된다. 여기서 프로브는 웨이퍼상에 형성된 반도체 소자와 전기적으로 접촉하는데 이용되는 전기적 접촉체로서, 상기 배선부를 통해 프로빙 검사 장치와 전기적으로 연결된다.

먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이 기판(100)으로 실리콘 기판 또는 적층 세라믹 기판을 준비한다. 이러한 기판(100)으로는 내부에 배선부(도시하지 않음), 배선부의 일단에 연결되며 기판(100)의 상면에 부착된 상면 단자(도시하지 않음) 및 배선부의 타단에 연결되며 기판(100)의 하면에 부착된 하면 단자(도시하지 않음)가 형성되어 있는 것이면 특별한 제한이 없으나, 바람직하게는 세라믹 재질로 이루어 지며 상용되는 스페이스트렌스포머가 사용될 수 있다. 도 1a 내지 도 1k에서는 설명의 편의상 배선부, 상면 단자 및 하면 단자는 그 도시를 생략하였다.

이렇게 준비된 기판(100)의 하부에 도 1b에 도시된 바와 같이 금속 막(102)를 형성한다. 금속 막(102)은 화학 기상 증착 방법(chemical vapor deposition; CVD)이나, 스퍼터링 방법으로 도포하여 형성될 수 있으나, 그 형성 방법은 특별히 제한되지는 않는다. 이러한 금속 막(102)은 추후 범프 형성 공정을 위한 도금 공정에서 전극으로 이용된다.

다음으로, 도 1 c에서 볼수 있는 바와 같이, 기판(100)의 상부에 전도성 금속으로 전도성 박막(104)을 형성한다. 이때 사용되는 전도성 금속으로는 티탄 또는 구리가 바람직하게 사용된다. 본 발명에서 전도성 박막(104)는 화학 기상 증착 방법(CVD)이나, 스퍼터링 방법으로 도포하여 형성될 수 있다.
그 후, 도 1d에서 볼 수 있는 바와 같이, 전도성 박막(104)의 상부에 제1 포토레지스트 층을 형성한 후 기판(100)의 상면 단자에 대응하는 영역 이외의 영역을 제외하도록 상기 제1 포토레지스트 층을 패터닝하여 전도성 박막(104)을 위한 마스크 층(106)을 형성한다. 이러한 마스크 층(106)은 기판(100)의 상면 단자에 대응하는 영역 상부에 위치하게 된다.

삭제

그 후, 도 1e에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 마스크 층(106)을 이용하여 전도성 박막(104)을 선택적으로 식각 제거하여 범프 형성용 전도성 박막(108)을 형성한다. 이러한 식각 방법으로는 특별한 제한이 없으며 건식 식각 또는 습식 식각 방법이 이용될 수 있다.

이러한 범프 형성용 전도성 박막(108)은 기판(100)의 상면 단자의 상부에 형 성된다.

이러한 범프 형성용 전도성 박막(108)의 모양은 특별한 제한이 없으나, 바람직하게는 양측에 요(凹)부가 구비된 형태로 구비될 수 있다.

그 후, 도 1f에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 마스크 층(106)을 아세톤등의 용제로 제거하여, 범프 형성용 전도성 박막(108)을 노출시킨다.

그 후, 도 1g에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 범프 형성용 전도성 박막(108) 상부에 제2 포토레지스트 층(110)을 형성한다. 이러한 제2 포토레지스트 층(110)의 두께는 후술될 범프의 높이 내지는 길이에 대응하는 바, 발명의 목적에 따라 적절하게 설정할 수 있다. 구체적으로, 미세피치 프로브를 사용하여 프로브 카드를 형성하고자 하는 경우에는 제2 포토레지스트 층(110)을 두껍게 적층하여 범프의 높이를 높게 하여 프로브와 범프와의 접촉 면을 수직 방향으로 증가시킬 수 있다.

다음으로, 도 1h에서 볼 수 있는 바와 같이, 제2 포토레지스트 층(110)을 패터닝하여 추후 범프 형성 공정을 위한 금형(112)을 형성한다. 이러한 금형(112)의 모양은 특별한 제한이 없으나, 바람직하게는 양측에 요(凹)부가 구비된 형태로 구비될 수 있다.

그 후, 도 1i에서 볼 수 있는 바와 같이, 금속 막(102)을 전극으로 이용하여 상기 금형(112) 내부를 도금 방법에 따라 전도성 금속으로 충전하여 범프(114)를 형성한다. 범프(114) 형성 후, 돌출된 부분을 화학 기계 연마(CMP) 등으로 갈아낸다. 이때, 범프(114)의 두께를 소정의 두께로 재차 조절할 수 있다. 이러한 범 프(114)의 모양은 특별한 제한이 없으나, 바람직하게는 양측에 요(凹)부가 구비된 형태로 구비될 수 있다.

이렇게 형성된 범프(114)는 범프 형성용 전도성 박막(108)을 통해 기판(100)의 상면 단자, 그리고 상면 단자와 연결된 배선부와 전기적으로 연결되게 된다.

이때 범프 형성을 위해 사용되는 전도성 금속으로는 탄성 및 전도성이 우수한 금속이 사용되며, 바람직하게는 니켈 또는 니켈 합금, 구체적으로 니켈 코발트 합금 또는 니켈 철 합금이 바람직하게 사용된다. 이와 같이 본 발명의 한 실시예에 따른 범프는 탄성력이 우수한 금속으로 이루어지므로, 후술되는 프로브의 걸림부와 탄성 결합될 때 보다 강한 결합력으로 결합될 수 있게 한다.

그 후, 도 1j에서 볼 수 있는 바와 같이, 제2 포토레지스트 층(110) 및 범프 형성에 사용되지 않은 전도성 박막(104)을 선택적으로 식각 제거한다. 이때 식각 용제로 아세톤 등의 알카리 용제가 바람직하게 사용된다.

그리고, 도 1k에서 볼 수 있는 바와 같이, 도금 공정에서 전극으로 이용된 금속 막(102)을 제거한다.

다음으로, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 앞서 형성된 기판의 범프(114)에 프로브를 탄성 결합하는 방법을 구체적으로 설명한다.

앞서 도 1a 내지 도 1k 방법에 따라 형성된 기판(100)은 도 2a에서 볼 수 있는 바와 같이, 상면 단자(120), 하면 단자(130), 내부 배선(140), 및 범프(150)을 포함한다.

여기서, 상면 단자(120)는 프로브와 전기적으로 연결되며, 하면 단자(130)는 프로빙 검사 장치와 전기적으로 연결되며, 내부 배선(140)은 상기 상면 단자(120)와 하면 단자(130)를 전기적으로 연결한다. 이때, 상면 단자(120)의 최상면과 하면 단자(130)의 최하면은 바람직하게는 전기적 전도성이 우수한 물질, 즉 금으로 이루어진 것이 바람직하다. 그리고 내부 배선(140)은 바람직하게는 적층 방법으로 형성되나 그 형성 방법에는 특별한 제한이 없다.

그리고, 범프(150)는 앞서 도 1a 내지 도 1k 방법에 따라 형성된 것으로서 도 1의 범프(114)와 범프 형성용 전도성 박막(108)을 함께 지칭한다. 이러한 범프(150)는 2차원 방법에 따라 별도로 형성된 프로브와 기판(100)의 상면 단자(120)를 서로 연결한다. 따라서, 범프(150)는 대응하는 프로브의 형상에 따라 적합한 높이로 형성되는 것이 바람직하다.

이렇게 형성된 범프(150)에 별도로 2차원 멤스 방법으로 형성된 프로브(300)를 도 2b에 도시된 바와 같이 결합 고정하여 프로브 카드를 형성하게 된다.

이러한 프로브(300)는 범프(150)의 양 측면에 탄성력으로 단단히 결합되도록 2개 이상의 다리로 구성된 걸림부를 가지는 형태로 형성된다. 이러한 걸림부의 2개의 다리 사이에는 빈공간이 형성되는 것이 더욱 바람직한데, 이러한 형상으로 걸림부는 그 빈공간 방향으로 탄성력을 갖게 된다. 따라서, 걸림부를 갖는 프로브(300)의 다리가 범프(150)의 양 측면에 결합되면 프로브(300)는 걸림부의 탄성력으로 인해 기판(100)의 범프(150)로부터 용이하게 분리되지 않게 된다.

본 발명의 실시예에서 범프(150)는 다양한 형상으로 형성될 수 있으나, 범프(150)의 양 측면에 프로브와의 결합이 용이하도록 요(凹)부가 형성될 수 있다. 이와 같이 범프(150)의 양 측면에 요부가 형성되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 프로브의 걸림부의 양 다리가 범프(150)의 양 측면의 한쌍의 요부에 단단히 결합될 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 한 실시예에 따른 프로브 카드 제조 방법에 따라 제조된 프로브 카드에 대하여 도 3을 참조하여 구체적으로 살펴본다.

도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 프로브 카드는 내부의 배선부와 전기적으로 연결되는 복수의 상부 단자(120)와 상기 복수의 상부 단자(120) 상부에 전기 도금 방법으로 수직 방향으로 돌출되어 일정한 높이로 형성된 복수의 범프(150)가 상부에 형성된 기판(100)과, 일측에 구비며 둘 이상의 다리를 가지는 걸림부를 통해 상기 복수의 범프(150)의 양 측면에 탄성 결합된 복수의 프로브를 포함하여 이루어진다.

이때, 범프(150)의 양 측면에 프로브와의 결합이 용이하도록 요(凹)부가 형성될 수 있으며, 이 경우 프로브(300)의 걸림부의 두 다리는 범프(150)의 양측의 요(凹)부에 각각 결합되어 프로브(300)가 기판(100)에 강하게 결합된다.

이와 같이, 본 발명의 프로브 카드의 제조 방법은 별도로 제조된 프로브의 걸림부와의 충분한 접촉 면적을 가질 수 있도록 충분한 길이의 양 측면을 가지는 범프를 기판 상에 형성함으로서, 프로브와 기판과의 전기적 접촉성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 프로브 카드는 그 범프를 통해 프로브와 기판이 결합되는데, 프로 브의 걸림부는 범프의 양면에 접촉하므로 종래의 프로브 카드에 비해 그 접촉 면적이 증가될 수 있다. 또한, 본 발명의 프로브 카드에서 범프의 높이는 목적에 따라 자유롭게 조절될 수 있으므로, 미세 피치의 프로브인 경우라도 그 범프의 길이를 충분히 길게한다면, 범프와 프로브와의 충분한 전기적 접촉 면적을 달성할 수 있게 된다. 따라서 본 발명의 한 실시예에 따른 프로브 카드의 제조 방법은 미세 피치의 프로브를 가지는 프로브 카드에 적합하게 적용될 수 있다.

또한, 본 발명의 프로브 카드에 사용되는 프로브는 기판의 범프와 결합을 위해 탄성력을 가지는 걸림부 형태를 구비하므로, 그 걸림부의 탄성력을 이용하여 기판의 범프에 강하게 결합될 수 있다.

따라서, 본 발명의 프로브 카드의 제조 방법에 의하면, 미세 피치의 프로브라도 프로브 카드의 기판에 충분한 결합력으로 결합될 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 프로브 카드의 제조 방법은 2차원 멤스 방법으로 형성된 프로브를 이용하므로, 3차원 멤스 방법 보다 그 제조 방법이 단순화 될 수 있으며, 그 수율 역시 개선될 수 있어, 제작 비용이 절감되며, 6인치 이상의 크기의 프로브 카드의 생산에도 적용될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 첨부된 특허 청구 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (6)

1. 내부에 복수의 배선부, 및 상기 복수의 배선부의 일단에 각각 전기적으로 연결되며 상부에 부착되어 있는 복수의 상면 단자가 구비되어 있는 기판을 준비하는 단계;

   상기 복수의 상면 단자의 상부에 복수의 전도성 범프를 소정의 높이로 형성하는 단계;

   일측에 두개 이상의 다리로 구성된 걸림부가 구비된 복수의 프로브를 준비하는 단계; 및

   상기 복수의 프로브의 걸림부를 상기 복수의 전도성 범프에 각각 탄성 결합하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 전도성 범프의 형성이

   상기 기판의 상부에 전도성 금속막을 형성하는 단계;

   상기 전도성 금속막을 선택적 식각하여 상기 복수의 상면 단자 상부에 복수의 범프 형성용 전도성 박막을 형성하는 단계;

   포토레지스트 층으로 상기 복수의 범프 형성용 전도성 박막을 노출시키는 금형을 형성하는 단계; 및

   상기 금형에 전도성 금속을 충전하여 복수의 범프를 형성하는 단계;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 프로브 카드 제조 방법.
3. 제1항에 있어서,

   양측에 요(凹)부가 형성되도록 상기 전도성 범프를 형성하는 것을 특징으로 하는 상기 프로브 카드 제조 방법.
4. 제1항에 있어서

   상기 전도성 범프는 니켈, 니켈 코발트 합금 또는 니켈 철 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 상기 프로브 카드 제조 방법.
5. 내부의 배선부와 전기적으로 연결되는 복수의 전도성 범프가 상부에 수직 방향으로 일정한 높이로 돌출되어 형성된 기판; 및

   일측에 구비된 둘 이상의 다리를 가지는 걸림부를 통해 상기 복수의 전도성 범프의 측면에 탄성 결합된 복수의 프로브;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
6. 제5항에 있어서,

   상기 전도성 범프의 양측에 요(凹)부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 프로브 카드.

Images