KR101990458B1 - 프로브 카드 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

식각 가능한 기판 및 상기 식각 가능한 기판 내에 전기적 도전성 물질로 형성된 복수개의 프로브 핀용 금속을 포함하며, 상기 프로브 핀용 금속은 제1 경사각을 갖는 프로브 핀용 금속 상단부 및 상기 프로브 핀용 금속 상단부와 연결되며 제2 경사각을 갖는 프로브 핀용 금속 하단부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프로브 핀 어셈블리가 소개된다.
식각 가능한 기판의 상면에 제1 경사각을 가지는 복수개의 제1 홀을 만드는 단계, 상기 식각 가능한 기판의 하면에 상기 복수개의 제1 홀과 연결되도록 제2 경사각을 가지는 복수개의 제2 홀을 만드는 단계, 상기 복수개의 제1 홀과 상기 복수개의 제2 홀에 전기적 도전성 물질을 충진하여 프로브 핀 어셈블리를 형성하는 단계, 상기 프로브 핀 어셈블리를 프로브 카드 기판에 실장하는 단계 및 상기 식각 가능한 기판을 식각하여 프로브 카드를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드 제조방법이 소개된다. 이 밖의 다른 실시 예가 가능하다.

Description

프로브 카드 및 그 제조방법{Probe card and method for manufacturing the same}

본 발명은 프로브 카드 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 비아 충진(via filling) 방식으로 식각 가능한 기판에 홀을 형성한 후 전기적 도전성 물질을 충진하여 프로브 핀 어셈블리를 만들고, 상기 프로브 핀 어셈블리를 프로브 카드 기판에 부착하고 식각하여 프로브 카드를 제조하는 프로브 카드 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 테스트 공정은 전공정(Fabrication)이 완료된 웨이퍼의 전기적 성능 검사를 하는 공정과 웨이퍼 완제품의 성능을 최종 검사하는 공정으로 나눌 수 있다. 제조공정 중 전공정이 완료된 웨이퍼 상에 구성된 반도체 칩의 전기적 성능을 검사하는 공정에 프로브 카드(probe card)가 사용된다. 이와 같은 프로브 카드는 반도체 검사장치와 웨이퍼 사이의 전기적 신호를 전달해주는 핵심역할을 하고 있다.

웨이퍼 검사용 프로브 카드는 웨이퍼 상태의 반도체 칩에 대한 전기적 특성을 검사하는 테스터와 웨이퍼를 로딩하여 테스트를 수행할 수 있도록 하는 프로브 스테이션을 연결시키는 인터페이스 부분이다. 프로브 카드에 실장된 각각의 프로브가 반도체 칩 패드에 접촉되어 웨이퍼의 반도체 칩에 테스터의 신호를 전달하여 검사할 수 있다.

프로브 카드는 웨이퍼의 반도체 칩에 직접 접촉하는 복수개의 프로브 핀과 프로브 카드 기판을 포함한다. 프로브 카드 기판은 프로브 핀과 테스터 사이를 전기적으로 연결하여 반도체 장치에 대한 전기적 테스트를 가능하게 할 수 있다.

최근 반도체 장치의 집적도가 향상됨에 따라 반도체 칩 패드(PAD)들은 미세화 되어 패드 사이의 간격(pitch)이 줄어들고 있다. 이에 따라 이를 테스트하기 위한 프로브 카드도 미세 피치 사이즈에 대응하여 고밀도화 되어야 한다. 최근에는 멤스(MEMS: Micro Electro Mechanical System) 공정을 통해 미세 피치 사이즈의 프로브 핀을 제조하는 기술이 개발되고 있다. 예를 들어 멤스의 3차원 패터닝 방법을 활용하여 미세 피치 프로브 핀을 제조할 수 있다.

멤스 방식의 제조 기술, 예를 들어 멤스의 3차원 패터닝 방식으로 프로브 카드를 제작하는 경우 공정 설비의 구축 등에 비용이 많이 소모될 수 있다.

또한 멤스의 3차원 패터닝 방식의 경우, 제조 방법의 특성 상 적층 방향으로 5,000um이상의 길이를 갖는 프로브 핀의 제조가 어려울 수 있다.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 다양한 실시 예들의 목적은 식각 가능한 기판 내에 비아 충진(via filling) 방식으로 복수개의 프로브 핀(probe pin)을 일괄 제작한 후 프로브 카드 기판에 실장하고, 식각 과정(etching)을 통해 식각 가능한 기판을 제거하여 제조되는 프로브 카드 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 프로브 핀 어셈블리는, 식각 가능한 기판, 상기 식각 가능한 기판 내에 전기적 도전성 물질로 형성된 복수개의 프로브 핀용 금속을 포함하며, 상기 프로브 핀용 금속은 제1 경사각을 갖는 프로브 핀용 금속 상단부 및 상기 프로브 핀용 금속 상단부와 연결되며 제2 경사각을 갖는 프로브 핀용 금속 하단부로 이루어질 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 프로브 카드 제조방법은, 식각 가능한 기판의 상면에 제1 경사각을 가지는 복수개의 제1 홀을 만드는 단계, 상기 식각 가능한 기판의 하면에 상기 복수개의 제1 홀과 연결되도록 제2 경사각을 가지는 복수개의 제2 홀을 만드는 단계, 상기 복수개의 제1 홀과 상기 복수개의 제2 홀에 전기적 도전성 물질을 충진하여 프로브 핀 어셈블리를 형성하는 단계, 상기 프로브 핀 어셈블리를 프로브 카드 기판에 실장하는 단계; 및 상기 식각 가능한 기판을 식각하여 프로브 카드를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시 예에 따른 프로브 카드 제조방법에 따르면, 비아 충진(via filling) 방식으로 프로브 핀을 형성함으로써 종래 멤스의 3차원 패터닝 방법으로 프로브 카드를 제조하는 것에 비해 비용을 절감할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시 예에 따른 프로브 카드 제조방법에 따르면, 비아 충진 방식으로 프로브 핀을 형성함으로써 종래 멤스의 3차원 패터닝 방법으로 프로브 카드를 제조하는 경우 발생하는 프로브 핀의 길이에 따른 설계 제약을 극복할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 프로브 카드 제조 방법으로 제조된 프로브 카드의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 프로브 핀 어셈블리의 사시도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 프로브 카드 제조방법을 나타낸 단면도이다.

이하, 본 발명의 상술한 목적, 기술적 특징들 및 효과는 하기의 상세한 설명과 첨부된 도면을 통해 명확해질 것이다. 다만, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예들을 가질 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다.

본 발명의 다양한 실시 형태는 당 업계의 통상의 지식을 가진 자(이하 통상의 기술자)에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이고, 본 발명을 특정한 실시 형태에 한정하려는 것이 아니다. "제1," "제2," "1차" 또는 "2차"등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다.

도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께 등은 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이며, 또한, 구성요소(element) 또는 층이 다른 구성요소 또는 층의 ““위(on)”” 또는 ““상(on)””으로 지칭되는 것은 다른 구성요소 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 구성요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 그리고 도면들에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시될 수도 있다. 이는 본 발명의 요지와 관련이 없는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 명확히 설명하기 위함이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 원칙적으로 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 프로브 핀 어셈블리의 사시도이다.

프로브 핀 어셈블리(200)는, 도 2를 참조하면, 식각 가능한 기판(130) 내에 만들어진 복수개의 홀에 전기적 도전성 물질이 충진된 상태이다. 상기 프로브 핀 어셈블리를 프로브 카드 기판(120)에 실장하고, 식각 가능한 기판(130)을 식각하여 프로브 핀을 노출시키면 프로브 카드를 획득할 수 있다.

프로브 핀 어셈블리(200)는 식각 가능한 기판(130)과 상기 식각 가능한 기판 내에 전기적 도전성 물질로 형성된 복수개의 프로브 핀용 금속(150)을 포함할 수 있다. 상기 프로브 핀용 금속(150)은, 제1 경사각을 갖는 프로브 핀용 금속 상단부(151) 및 상기 프로브 핀용 금속 상단부(151)와 연결되며 제2 경사각을 갖는 프로브 핀용 금속 하단부(152)로 이루어질 수 있다. 상기 제1 경사각은 상기 프로브 핀용 금속 상단부(151)를 길이 방향으로 연장했을 때 식각 가능한 기판(130)의 상면 혹은 하면과 이루는 경사각을 의미한다. 상기 제2 경사각은 상기 프로브 핀용 금속 하단부(152)를 길이 방향으로 연장했을 때 식각 가능한 기판(130)의 상면 혹은 하면과 이루는 경사각을 의미한다. 도 2에 도시된 것처럼 상기 제1 경사각은 상기 제2 경사각보다 작을 수도 있으며, 같을 수도 있고, 클 수도 있다.

상기 프로브 핀용 금속 상단부(151)와 상기 프로브 핀용 금속 하단부(152)는 일체로 형성될 수 있다. 상기 프로브 핀용 금속은 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 구리(Cu), 텅스텐(W), 로듐(Rh)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 금속 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 상기 프로브 핀용 금속 상단부(151)와 상기 프로브 핀용 금속 하단부(152)는 같은 소재로 이루어질 수도 있고, 다른 소재로 이루어질 수도 있다. 상기 프로브 핀용 금속(150)은 식각 공정을 통해 외부로 노출되면 프로브 핀(110)이 될 수 있다.

상기 프로브 핀용 금속(150)은 식각 가능한 기판 내에 이격되어 배치되며, 경우에 따라서는 일정한 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 이러한 간격은 검사 대상이 되는 반도체 칩 패드 배열에 기초하여 결정될 수 있다. 상기 식각 가능한 기판(130)은 실리콘(

) 기판, 이산화규소(

) 기판, 알루미늄(

) 기판 또는 질화규소(

) 기판을 포함할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 프로브 카드 제조 방법으로 제조된 프로브 카드의 사시도이다.

프로브 카드(100)는, 도 1을 참조하면, 복수개의 프로브 핀(110)과 프로브 카드 기판(120)을 포함할 수 있다. 복수개의 프로브 핀(110)은 검사 대상이 되는 반도체 칩 패드에 전기적, 물리적으로 접촉하여 전기적 신호를 전달할 수 있다.

상기 복수개의 프로브 핀(110)은 프로브 핀 상단부(111)와 프로브 핀 하단부(112)로 구분될 수 있다. 상기 프로브 핀 상단부(111)는 제1 경사각을 가질 수 있고, 상기 프로브 핀 하단부(112)는 제2 경사각을 가질 수 있다. 상기 제1 경사각은 프로브 핀 상단부(111)를 길이 방향으로 연장했을 때 프로브 카드 기판(120)의 표면과 이루는 경사각을 의미한다. 상기 제2 경사각은 프로브 핀 하단부(112)와 프로브 카드 기판(120)의 표면이 이루는 경사각을 의미한다. 도 1에 도시된 것처럼 상기 제1 경사각은 상기 제2 경사각보다 작을 수도 있으며, 같을 수도 있고, 클 수도 있다. 상기 프로브 핀 상단부(111)는 끝부분에 프로브 팁(미도시)을 포함할 수도 있고 포함하지 않을 수도 있다. 상기 프로브 팁의 소재는 프로브 핀의 소재와 동일할 수도 있고 다른 소재일 수도 있다.

도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 프로브 카드 제조방법을 설명하는 도면이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 프로브 카드 제조방법은, 식각 가능한 기판의 상면에 제1 경사각을 가지는 복수개의 제1 홀을 만드는 단계, 상기 식각 가능한 기판의 하면에 상기 복수개의 제1 홀과 연결되도록 제2 경사각을 가지는 복수개의 제2 홀을 만드는 단계, 상기 복수개의 제1 홀과 상기 복수개의 제2 홀에 전기적 도전성 물질을 충진하여 프로브 핀 어셈블리를 형성하는 단계, 상기 프로브 핀 어셈블리를 프로브 카드 기판에 실장하는 단계 및 상기 식각 가능한 기판을 식각하여 프로브 카드를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 식각 가능한 기판에 복수개의 홀이 형성된 상태일 때 일 측면에서 바라본 단면도이다.

도 3을 참고하면, 식각 가능한 기판(130)에 복수개의 홀(140)을 만들 수 있다. 상기 복수개의 홀(140)은 제1 경사각을 갖는 제1 홀(141)과 상기 제1 홀(141)과 연결되며 제2 경사각을 갖는 제2 홀(142)로 구성될 수 있다.

복수개의 홀(140)을 만드는 단계는 상기 식각 가능한 기판(130)의 상면에 제1 경사각을 갖는 복수개의 제1 홀(141)을 만드는 단계 및 상기 식각 가능한 기판의 하면에 상기 식각 가능한 기판의 상면에 만든 복수개의 제1 홀(141)과 연결되도록 제2 경사각을 갖는 복수개의 제2 홀(142)을 만드는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제1 경사각은 상기 제1 홀(141)을 길이 방향으로 연장했을 때 식각 가능한 기판(130)의 상면 혹은 하면과 이루는 경사각을 의미한다. 상기 제2 경사각은 상기 제2 홀(142)을 길이 방향으로 연장했을 때 식각 가능한 기판(130)의 상면 혹은 하면과 이루는 경사각을 의미한다. 도 3에 도시된 것처럼 상기 제1 경사각은 상기 제2 경사각보다 작을 수도 있으며, 같을 수도 있고, 클 수도 있다.

상기 복수개의 홀(140)은, 예를 들어 드릴링(Drilling) 또는 식각을 통해 만들어질 수 있다. 상기 복수개의 홀(140)이 드릴링을 통해 만들어 지는 경우, 1 차 드릴링 공정을 통해 제1 홀이 만들어지고, 2차 드릴링 공정을 통해 제2 홀이 만들어질 수 있다. 상기 복수개의 홀(140)이 드릴링을 통해 만들어지는 경우, 예를 들어 레이저를 이용한 레이저 드릴링(Laser drilling) 또는 기계적 드릴링(Mechanical drilling)을 포함할 수 있다. 상기 레이저 드릴링의 경우, CO2 레이저, YAG 레이저를 포함할 수 있다.

상기 복수개의 제1 홀(141) 및 상기 복수개의 제2 홀(142)은 식각 가능한 기판(130) 내에 이격되어 만들어지며, 경우에 따라서는 일정한 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 이러한 간격은 반도체 칩 패드 배열에 기초하여 결정될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 식각 가능한 기판에 형성된 복수개의 홀에 전기적 도전성 물질이 충진하여 형성된 프로브 핀 어셈블리를 일 측면에서 바라본 단면도이다.

프로브 핀 어셈블리(200)를 형성하는 단계는, 도 4를 참고하면, 식각 가능한 기판(130)에 만들어진 복수개의 홀에 전기적 도전성 물질을 충진(filling)하여 복수개의 프로브 핀용 금속(150)을 만드는 단계일 수 있다. 홀에 프로브 핀 소재를 충진하는 비아 충진(via filling) 방식을 이용하여, 복수개의 홀(140)에 전기적 도전성 물질을 충진하여 일괄적으로 복수개의 프로브 핀용 금속(150)을 형성할 수 있다. 상기 프로브 핀용 금속은, 예를 들어, 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 구리(Cu), 텅스텐(W), 로듐(Rh)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 금속 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 프로브 핀 어셈블리가 프로브 카드 기판에 실장된 상태일 때 일 측면에서 바라본 단면도이다.

도 5를 참조하면, 상기 식각 가능한 기판 내에 복수개의 프로브 핀용 금속(150)이 형성된 프로브 핀 어셈블리(200)를 프로브 카드 기판(120)에 실장할 수 있다. 프로브 카드 기판(120)은, 예를 들면, 인쇄회로기판(printed circuit board, PCB), 전극 관통 홀 기판(Via hole type ceramic), 다층 세라믹(multilayer ceramic, MLC), 다층 유기 제품(multilayer organic, MLO) 또는 다층 유기 박막(thin film-multilayer organic, TF-MLO)를 포함할 수 있다. 실장하는 방법은, 예를 들면, 납땜하는 방법, 열 압착하는 방법 또는 초음파를 통해 실장하는 방법을 포함할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 식각 가능한 기판이 제거된 후 획득된 프로브 카드를 일 측면에서 바라본 단면도이다.

도 6을 참조하면, 프로브 핀 어셈블리(200)가 프로브 카드 기판(120)에 실장된 후 식각(etching)하여 상기 복수개의 프로브 핀(110)을 노출시킬 수 있다. 식각은, 예를 들면, 습식 식각 또는 건식 식각일 수 있다. 상기 습식 식각의 경우, 식각 용액에 프로브 카드 기판(120)에 실장된 프로브 핀 어셈블리(200)를 넣고 식각 가능한 기판(130)을 제거하여 프로브 카드(100)를 획득할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 프로브 카드(100) 제조방법에 따르면, 복수개의 프로브 핀(110)이 일괄적으로 형성되기 때문에 복수개의 프로브 핀(110)의 높이와 위치를 원하는 값에 일치시킬 수 있다. 복수개의 프로브 핀(110)은 검사하고자 하는 반도체 칩 패드의 배열에 대응되도록 일정한 간격으로 이격되어 형성될 수도 있고 자유로운 간격으로 이격되어 형성될 수도 있다.

100 : 프로브 카드
110 : 프로브 핀
111 : 프로브 핀 상단부 112 : 프로브 핀 하단부
120 : 프로브 카드 기판 130 : 식각 가능한 기판
140 : 복수개의 홀
141 : 제1 홀 130 : 제2 홀
150 : 프로브 핀용 금속
151 : 프로브 핀용 금속 상단부
152 : 프로브 핀용 금속 하단부
200 : 프로브 핀 어셈블리

Claims (9)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 프로브 카드 제조방법에 있어서,
   식각 가능한 기판의 상면에 제1 경사각을 가지는 복수개의 제1 홀을 만드는 단계;
   상기 식각 가능한 기판의 하면에 상기 복수개의 제1 홀과 연결되도록 제2 경사각을 가지는 복수개의 제2 홀을 만드는 단계;
   상기 복수개의 제1 홀과 상기 복수개의 제2 홀에 전기적 도전성 물질을 충진하여 프로브 핀 어셈블리를 형성하는 단계;
   상기 프로브 핀 어셈블리를 프로브 카드 기판에 실장하는 단계; 및
   상기 식각 가능한 기판을 식각하여 프로브 카드를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드 제조방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 복수개의 제1 홀은 1차 드릴링 공정으로 만들어지고
   상기 복수개의 제2 홀은 2차 드릴링 공정으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 프로브 카드 제조방법.
7. 제5항에 있어서,
   상기 복수개의 제1 홀 및 상기 복수개의 제2 홀은 일정한 간격으로 이격되어 만들어지는 것을 특징으로 하는 프로브 카드 제조방법.
8. 제5항에 있어서,
   상기 전기적 도전성 물질은 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 구리(Cu), 텅스텐(W), 로듐(Rh)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 금속 또는 이들의 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 프로브 카드 제조방법.
9. 제5항에 있어서,
   상기 제1 경사각이 상기 제2 경사각보다 작은 것을 특징으로 하는 프로브 카드 제조방법.
   

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