KR20040089244A - 프로브 카드의 니들 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프로브 카드의 니들 어셈블리에 대한 것으로서, 이를 위하여 본 발명은 실리콘 재질의 박판에 일정한 간격으로 소정의 폭과 길이로 니들 유동홀(11)을 형성하고, 상기 니들 유동홀(11)의 주면으로는 소정의 두께로 절연막(12)을 형성하는 니들 가이드 플레이트(10)와; 니들 유동홀(11)의 길이방향의 일측면에 일측의 단면이 부착되고, 타측의 단면들은 니들 유동홀(11)의 주면과 소정의 유동 간극(13)을 가지며, 니들 유동홀(11)의 일측면에 부착되는 일측의 단부를 제외하고 타측은 수직의 두께가 상기 니들 가이드 플레이트(10)보다는 얇게 형성되도록 하여 상부로 수직방향으로의 유동 공간을 가지는 니들 플레이트(20)가 일체로 구비되는 구성으로 형성함으로써, 프로브 카드를 제작하는데 따른 조립성 및 생산성 향상 그리고 니들의 초소형화와 함께 니들간 간극을 대폭 축소되게 함으로써 고집적의 반도체 디바이스에도 적절히 대응하여 정확한 특성 검사를 실시할 수 있게 하고, 반도체 디바이스의 검사에 더욱 신뢰성을 증대시키게 되는 동시에 더욱 소형화되는 추세에 적절히 대응하면서 반도체 디바이스에 대한 신뢰성을 더욱 높일 수 있도록 하는데 특징이 있다.

Description

프로브 카드의 니들 어셈블리{Needle assembly of probe card}

본 발명은 프로브 카드의 니들 어셈블리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 디바이스의 특성 검사를 위해 구비되는 프로브 카드에서의 니들 및 이 니들을 지지하는 구성을 하나의 구성으로 일체화시키면서 반도체 디바이스의 패턴 형성에 응용되는 공정을 이용하여 극소형의 니들과 이러한 니들간 간극이 대폭적으로 축소되게 함으로서 극소형화 및 고집적화되는 반도체 디바이스에 적절히 대응하여 안정된 특성 검사를 이룰 수 있도록 하는 프로브 카드의 니들 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 디바이스는 웨이퍼(Wafer) 상에 패턴(pattern)을 형성시키는 패브리케이션(Fabrication) 공정과 패턴이 형성된 웨이퍼를 각각의 칩(Chip)으로 조립하는 어셈블리(Assembly) 공정을 통해서 제조된다.

이러한 패브리케이션 공정과 어셈블리 공정 사이에는 통상 웨이퍼를 구성하는 각 칩의 전기적 특성을 검사하는 이디에스(Electrical Die Sorting:이하 'EDS' 라 한다) 공정을 수행하게 된다.

EDS공정은 웨이퍼를 구성하고 있는 칩들 중에서도 특히 불량 칩을 판별하기 위한 공정으로서, 간단히 웨이퍼를 구성하고 있는 칩들에 전기적 신호를 인가시켜 인가된 전기적 신호로부터 체크되는 신호에 의해서 불량을 판단하게 되는 검사장치를 주로 이용한다. 즉 웨이퍼를 구성하는 칩들의 전기적 검사를 위해 이들 각 칩의 패턴과 접촉되면서 전기적 신호를 인가하게 되는 다수의 니들을 구비하는 프로브 카드(probe card)라는 검사장치를 이용하게 된다.

프로브 카드를 이용하여 반도체 디바이스를 검사한 결과가 양품으로 판정되면 반도체 디바이스는 패키징 등의 후공정으로 이송되어 포장 등에 의해서 완성품으로서 제작된다.

반도체의 전기적 특성검사는 통상 웨이퍼에 구비되는 각 반도체 디바이스의 전극 패드에 프로브 카드의 니들이 접촉되게 하고, 이 니들을 통해 별도의 테스터 장치로부터 특정의 전류를 통전시켜 그때의 전기적 특성을 측정하여 검출하게 되는 것이다.

한편 최근의 반도체 디바이스는 발전을 거듭하면서 고집적화와 동시에 극소형화되는 추세이므로 이런 반도체 디바이스의 검사를 위해서는 그에 적절히 대응할 수 있는 검사장치가 필요로 되고 있으며, 이를 위해 본 출원인에 의해서 이미 다수의 특허출원을 통해 제안한 바 있고 특히 최근에는 특허출원 제2002-67655호(반도체 검사용 프로브 카드)를 통해 고집적의 반도체 디바이스의 검사가 적절하게 수행될 수 있도록 하고 있다.

이와 같은 반도체 디바이스의 검사장치에 의해 메인 기판으로부터 반도체 디바이스의 전극 패드에 접속하게 되는 니들간 간격을 최대한 좁혀지게 하는 동시에 전기적 신호의 전달 경로를 최대한 단축시키도록 한 바 있다.

하지만 고집적의 반도체 디바이스를 검사하기 위한 검사장치를 구현함에 있어서 니들 자체의 두께를 극소화시켜야 함은 물론 이렇게 미세한 두께를 갖는 니들간의 간격 또한 더욱 미세해져야만 한다.

니들 두께와 함께 니들의 간격을 미세하게 형성되도록 하기 위해서는 이들 니들을 지지하는 구성들 또한 미세한 패턴을 갖도록 형성시켜야만 할 뿐만 아니라 이런 미세한 니들에 메인 기판으로부터의 전기적 신호가 안정되게 전달되도록 연결하는 구성도 필요로 되므로 이들 구성들을 구현하기 위해서는 대단히 복잡하고 정교한 고도의 가공 기술이 필요로 되는 문제가 있다.

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명은 니들의 두께 및 이 니들들간 간격을 더욱 미세하게 형성시킬 수가 있게 함으로써 최근의 고집적 및 극소형의 반도체 디바이스의 검사에도 적절하게 적용할 수 있도록 하는 프로브 카드를 제공하는데 주된 목적이 있다.

또한 본 발명은 반도체 디바이스의 전극패드에 직접적으로 접촉하게 되는 니들 및 이 니들을 지지하는 구성을 단일화함으로써 조립 공정을 단축시킬 수 있도록 하여 생산성이 향상되도록 하는데 다른 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 니들 어셈블리의 일실시예를 도시한 측단면도,

도 2는 도 1의 저면도,

도 3은 본 발명에 따른 니들 어셈블리의 다른 실시예를 도시한 측단면도,

도 4는 본 발명에 따른 니들 플레이트의 작동 상태도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 니들 가이드 플레이트 11 : 니들 유동홀

12 : 절연막 13 : 유동 간극

20 : 니들 플레이트 21 : 니들 팁

30 : 회로 기판

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 실리콘 재질의 박판에 일정한 간격으로 소정의 폭과 길이로 니들 유동홀을 형성하고, 상기 니들 유동홀의 주면으로는 소정의 두께로 절연막을 형성하는 니들 가이드 플레이트와; 니들 유동홀의 길이방향의 일측면에 일측의 단면이 부착되고, 타측의 단면들은 니들 유동홀의 주면과 소정의 유동 간극을 가지며, 니들 유동홀의 일측면에 부착되는 일측의 단부를 제외하고 타측은 수직의 두께가 상기 니들 가이드 플레이트보다는 얇게 형성되도록 하여 상부로 수직방향으로의 유동 공간을 가지는 니들 플레이트로서 이루어지도록 하는 구성이다.

또한 본 발명은 실리콘 재질의 박판에 일정한 간격으로 소정의 폭과 길이로서 니들 유동홀을 형성하고, 상기 니들 유동홀의 주면으로는 소정의 두께로 절연막을 형성하는 니들 가이드 플레이트와; 니들 유동홀의 길이방향의 일측면에 일측의 단면이 부착되고, 타측의 단면들은 니들 유동홀의 주면과 소정의 유동 간극을 가지며, 니들 유동홀의 일측면에 부착되는 일측의 단부를 제외하고 타측은 수직의 두께가 상기 니들 가이드 플레이트보다는 얇게 형성되도록 하여 상부로 수직방향으로의 유동 공간을 가지는 니들 플레이트와; 상기 니들 가이드 플레이트의 상부로 소정의 두께로서 형성되고, 판면에는 상기 니들 플레이트의 상단부와 전기적으로 접속되도록 수직의 컨텍홀을 형성하며, 컨텍홀과 상부면측에 형성한 접속패턴간을 전기적으로 연결되도록 하여 회로를 형성한 회로 기판으로서 이루어지는 구성으로 형성할 수도 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 디바이스의 특성 검사용 프로브 카드의 니들을 도시한 측단면도이다.

본 발명의 니들 어셈블리는 도시한 바와 같이 니들 가이드 플레이트(10)와 니들 플레이트(20)가 일체로 형성되도록 하는데 특징이 있는 것이다.

이때 니들 가이드 플레이트(10)는 실리콘 재질로서 이루어지도록 하는 것이 가장 바람직하고, 니들 플레이트(20)는 니들 가이드 플레이트(10)에 일체로 형성되는 도전성 물질로 이루어지도록 하는 것이 가장 바람직하다.

이를 보다 상세하게 설명하면 니들 가이드 플레이트(10)는 소정의 두께를 갖는 실리콘 재질의 박판으로 이루어지도록 하는 구성으로서, 이러한 평판의 구성에서 판면에는 일정한 간격으로 소정의 폭과 길이로서 수직으로 관통되는 니들 유동홀(11)이 형성되도록 한다.

니들 가이드 플레이트(10)에는 니들 유동홀(11)의 내주면과 함께 판면의 상부면 및 저면에도 일정한 두께로서 절연막(12)이 형성되도록 한다.

이때의 절연막(12)은 산화막 및 실리콘 질화막으로서 이루어지도록 하는 것이 가장 바람직하다.

본 발명의 구성에서 니들 플레이트(20)는 그 자체만으로 보았을 때 재질은 도전성 물질로서 이루어진다. 이때의 도전성 물질은 화학 기상 증착에 유리한 물질로서 이루어지도록 하되 일례로 니켈이나 베릴륨 카파(beryllium copper) 및 그외의 다양한 물질로서 사용이 가능하다.

니들 플레이트(20)는 구체적으로 니들 가이드 플레이트(10)에 형성되는 니들 유동홀(11)의 길이방향에서 일측면에 일측의 단면이 부착되고, 그 이외의 측단면들은 도 2에서와 같이 니들 유동홀(11)의 내주면과 소정의 유동 간극(13)을 갖도록 한 구성이다. 특히 니들 플레이트(20)는 니들 유동홀(11)에서 일측으로 부착되는 면에 일체로 "ㄴ"자 형상으로 형성되게 함으로써 니들 가이드 플레이트(10)에 부착되는 일단부를 축으로 타측이 상하로 유동할 수 있도록 한다.

또한 니들 플레이트(20)의 니들 가이드 플레이트(10)에 부착되는 일단부와 대응되는 타단부 저면에는 소정의 크기로 하향 돌출되게 니들 팁(21)을 형성한다.니들 팁(21)은 하단부가 반도체 디바이스의 접속 패드에 직접적으로 접촉되는 부위로서 접촉 저항을 최소화하기 위하여 면접촉보다는 점접촉에 의해서 접촉될 수 있도록 끝단부는 뾰족하게 형성되는 첨단의 형상으로 이루어지도록 하는 것이 가장 바람직하다.

특히 니들 플레이트(20)의 상하로 요동하는 타측의 끝단부와 그에 마주하는 니들 가이드 플레이트(10)의 내주면측 절연막(12)과의 사이 유동 간극(13)은 니들 플레이트(20)의 끝단부가 상하로 요동하면서 상기 절연막(12)과의 접촉이 방지되도록 하는 충분한 공간의 폭으로서 유동 간극(13)을 형성하도록 한다.

한편 본 발명은 전기한 구성에서 도 3과 같이 회로 기판(30)이 일체로 구비되는 구성으로 형성되게 하는 것도 바람직하다.

즉 회로 기판(30)은 프로브 카드의 메인 기판으로부터 니들 플레이트(20)에 전기적 신호가 원활하게 전달될 수 있도록 니들 가이드 플레이트(10)의 상부면에 일체로 증착 또는 부착되도록 하는 구성인 바, 회로 기판(30)에는 상부면에 우선 그 상측으로 구비되는 전기적 신호 연결 수단과 전기적으로 연결될 수 있도록 하는 접속 패드(31)가 형성되도록 한다.

또한 회로 기판(30)에는 니들 플레이트(20)의 니들 가이드 플레이트(10)의 상단면에 동일 수평선상에 있는 니들 플레이트(20)의 일단부와 동일 수직선상의 판면에는 수직으로 콘택홀에 도전성 물질을 채워 콘택(32)이 형성되도록 하고, 이 콘택(32)의 상단부는 상부면의 접속 패드(31)와 전기적으로 연결되는 패턴이 형성되어 있다.

이와 같은 니들의 형성을 위하여 본 발명은 통상 반도체 디바이스를 제조하는데 이용되는 방법을 사용한다.

즉 반도체 디바이스를 제조하기 위해서는 기판에 다양한 소자를 형성하기 위한 공정 즉 사진, 식각을 수행하는 포토 리소그라피 공정, 다양한 막질을 증착시키는 화학 기상 증착(CVD)과 같은 증착 공정 및 판면을 강제 연마하는 연마 공정들을 이용하여 본 발명을 제조한다.

따라서 본 발명에서도 소정의 두께로서 구비되는 평판의 실리콘 판재인 니들 가이드 플레이트(10)를 이같은 포토 리소그라피 공정과 증착 공정 특히 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 공정을 사용해서 판면에 일체로 니들 플레이트(20)가 형성되도록 하는 것이다.

이를 보다 구체적으로 설명하면 우선 니들 가이드 플레이트(10)에서 니들 유동홀(11)을 형성하는 방법은 포토 리소그라피 공정을 통해서 하게 되고, 이러한 니들 유동홀(11)에 니들 플레이트(20)를 형성하는 방법으로는 증착 공정을 사용한다.

다만 이러한 공정을 수행 시 반드시 하나의 공정만으로 이루어지는 것은 물론 아니다.

특히 이와 같은 제조 공정을 수행 시 니들 플레이트(20)의 측단면과 마주보게 되는 니들 유동홀(11)의 내주면으로는 소정의 두께로 절연막(12)을 형성하되 특히 "ㄴ"자 형상의 니들 플레이트(10)에서 수평으로 구비되는 부위의 측단면과 마주보거나 직접적으로 부착되는 니들 가이드 플레이트(10)측의 절연막(12)은 실리콘 질화막으로 형성되도록 하여 니들 유동홀(11)에서 니들 플레이트(10)가 부착되는상측의 산화막과는 다른 재질로서 이루어지도록 한다.

이와 함께 니들 플레이트(20)에는 반도체 디바이스의 전극 패드에 접촉되도록 하는 니들 팁(21)을 저면의 일단부 즉 상하 유동하게 되는 일단부측 저면에서 소정의 높이로 하향 돌출되게 형성되도록 하는 바 이러한 니들 팁(21)은 니들 플레이트(20)에서 별도의 증착 공정을 통해 형성하게 된다.

한편 니들 플레이트(20)를 일체로 형성하게 되는 니들 가이드 플레이트(10)의 상부면으로는 회로 기판(30)이 일체로 증착 및 부착되게 할 수도 있다.

즉 이러한 회로 기판(30)으로도 니들 가이드 플레이트(10)에서와 같이 포토 리소그라피 공정과 증착 공정을 이용하여 회로 패턴이 형성되도록 하는 것이다.

특히 니들 가이드 플레이트(10)는 상단면과 저면이 연마 공정에 의해 평탄화가 이루어지도록 하는 것이 가장 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 작용에 대해서 살펴보면 다음과 같다.

본 발명은 전술한 바와 같이 반도체 디바이스의 전극 패드에 직접적으로 접촉이 되는 니들을 하나의 구성으로 형성시키면서 니들의 간극이 더욱 조밀하게 형성되도록 하는데 특징이 있다.

특히 니들 가이드 플레이트(10)에서 니들 플레이트(20)는 도 4에서와 같이 일단이 소정의 각도로 상하 승강이 가능하게 구비되므로 반도체 디바이스의 전극 패드와의 접촉에 따른 충격에 대해서 완충작용을 하게 되며,

니들의 구성에 있어서 니들 가이드 플레이트(10)에 니들 플레이트(20)와 그리고 회로 기판(30)이 일체로 형성되게 함으로써 차후 프로브 카드를 제작하기 위한 조립 공정의 수행 시 편의를 제공하게 되는 것이다.

즉 통상의 니들 어셈블리는 니들과 이 니들을 지지하는 가이드 플레이트 및 니들에 전기적 신호를 전달하는 회로 기판이 별도로 각각 구비되어 이들을 순차적으로 조립하도록 하는 것이 일반적이나 본 발명은 이들을 하나의 구성으로서 일체화시켜 프로브 카드를 제작하는데 조립을 보다 손쉽게 할 수 있도록 한다.

이와 함께 특히 본 발명은 반도체 디바이스의 패턴을 형성하는 미세 가공 공정을 적용하여 니들 플레이트(20)와 이 니들 플레이트(20)간 간극을 형성함으로서 점차 극소형화 및 고집적화되어 가는 반도체 디바이스의 패턴에 효과적으로 대응할 수 있는 프로브 카드를 제공할 수가 있도록 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 반도체 디바이스의 전극 패드에 접촉하는 니들어셈블리의 구성을 하나의 구성에 일체로 형성되게 하면서 반도체 디바이스의 패턴 형성 공정을 이용하여 제작되게 함으로서 프로브 카드를 제작하는데 따른 조립성 및 생산성 향상 그리고 니들의 초소형화와 함께 니들간 간극을 대폭 축소되게 함으로써 고집적의 반도체 디바이스에도 적절히 대응하여 정확한 특성 검사를 실시할 수 있도록 한다.

따라서 본 발명은 반도체 디바이스의 검사에 더욱 신뢰성을 증대시키게 되는 동시에 더욱 소형화되는 추세에 적절히 대응하면서 반도체 디바이스의 신뢰성을 높이게 되는 매우 유용한 효과를 제공하게 된다.

Claims (5)

1. 실리콘 재질의 박판에 일정한 간격으로 소정의 폭과 길이로 니들 유동홀을 형성하고, 상기 니들 유동홀의 주면으로는 소정의 두께로 절연막을 형성하는 니들 가이드 플레이트와;

   니들 유동홀의 길이방향의 일측면에 일측의 단면이 부착되고, 타측의 단면들은 니들 유동홀의 주면과 소정의 유동 간극을 가지며, 니들 유동홀의 일측면에 부착되는 일측의 단부를 제외한 타측은 수직의 두께가 상기 니들 가이드 플레이트보다는 얇게 형성되도록 하여 수직방향으로 상하 요동할 수 있도록 유동 공간을 가지는 니들 플레이트;

   의 결합으로 이루어지는 프로브 카드의 니들 어셈블리.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 니들 플레이트는 "ㄴ"자 형상으로 이루어지면서 수직의 부위는 상기 니들 가이드 플레이트의 니들 유동홀에서 일측의 내주면에 부착되고, 타측의 수평의 부위는 상하로 요동하도록 구성되는 프로브 카드의 니들 어셈블리.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 니들 플레이트의 상하로 요동하는 타측의 단부에는저면으로 하향 돌출되게 니들 팁이 형성되도록 하는 프로브 카드의 니들 어셈블리.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 니들 플레이트의 상하로 요동하는 타측의 끝단부와 그에 마주하는 상기 니들 가이드 플레이트의 내주면측 절연막과의 사이 유동 간극은 니들 플레이트의 끝단부가 상하로 요동하면서 상기 절연막과의 접촉을 방지하는 폭으로서 유동 간극이 형성되도록 하는 프로브 카드의 니들 어셈블리.
5. 실리콘 재질의 박판에 일정한 간격으로 소정의 폭과 길이로 니들 유동홀을 형성하고, 상기 니들 유동홀의 주면으로는 소정의 두께로 절연막을 형성하는 니들 가이드 플레이트와;

   니들 유동홀의 길이방향의 일측면에 일측의 단면이 부착되고, 타측의 단면들은 니들 유동홀의 주면과 소정의 유동 간극을 가지며, 니들 유동홀의 일측면에 부착되는 일측의 단부를 제외한 타측은 수직의 두께가 상기 니들 가이드 플레이트보다는 얇게 형성되도록 하여 수직방향으로 상하 요동할 수 있도록 유동 공간을 가지는 니들 플레이트와;

   상기 니들 가이드 플레이트의 상부로 소정의 두께로서 형성되고, 판면에는 상기 니들 플레이트의 상단부와 전기적으로 접속되도록 수직의 컨텍홀을 형성하며, 컨텍홀과 상부면측에 형성한 접속패턴간을 전기적으로 연결되도록 하여 회로를 형성한 회로 기판:

   의 결합으로 이루어지는 프로브 카드의 니들 어셈블리.