KR20060058189A - 프로브 구조, 프로브 콘택 기판 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 검사 장비인 프로브 카드의 프로브 구조, 프로브 콘택 기판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 본 발명의 프로브 제조 방법은 반도체 기판 위에 도전층을 형성하고, 도전층 위에 프로브 니들 팁에 S형태로 굴곡된 탄성체 부분을 갖는 프로브 패턴이 다수개 어레이로 배열된 포토레지스트 패턴을 형성하고, 포토레지스트 패턴에 의해 오픈된 도전층 상부에 도금 공정으로 프로브 구조물을 형성한 후에, 포토레지스트 패턴, 반도체 기판 및 도전층을 제거하여 다수개의 어레이로 배열된 프로브 패턴을 형성한다. 그리고 본 발명의 프로브 콘택 기판 제조 방법은 단층 실리콘 기판에 MEMS 공정을 이용하여 수직 방향으로 관통하는 초미세 간격의 다수개의 콘택홀 어레이를 형성하고, 실리콘 기판에 비하여 높은 강성을 갖는 지지 기판에서 다수개의 콘택홀 어레이 영역을 포함한 기판 부분을 밀링 등의 기계 가공법을 이용하여 오픈 영역을 형성한 후에, 다수개의 콘택홀 어레이 영역과 오픈 영역이 대응하도록 단층 실리콘 기판과 지지 기판을 본딩한다. 그러므로 본 발명은 미세화되며 그 특성이 향상된 프로브, 그 콘택 기판 및 이를 이용한 프로브 카드를 제작할 수 있다.

프로브, 프로브 콘택 기판, 콘택홀

Description

프로브 구조, 프로그 콘택 기판 및 그 제조 방법{STRUCTURE, CONTACT SUBSTRATE AND METHOD FOR MANUFACTURING PROBE}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 구조를 나타낸 수직 단면도,

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브 구조를 나타낸 수직 단면도,

도 3a 내지 도 3h는 본 발명에 따른 프로브 제조 방법을 간략하게 설명하기 위한 공정 순서도,

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 프로브 니들 팁의 다양한 구조를 설명하기 위한 도면들,

도 5는 본 발명에 따른 프로브를 설치하기 위한 콘택 기판 구조를 나타낸 도면,

도 6a 내지 도 6i는 본 발명에 따른 프로브를 설치하기 위한 콘택 기판을 제조하는 과정을 나타낸 공정 순서도,

도 7은 본 발명에 따른 프로브를 콘택 기판에 연결하는 프로브 카드 제작 과정의 일부를 설명하기 위한 도면.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 프로브 10 : 프로브 니들 팁

12 : 탄성체 부분 13 : 기저 부분

14 : 연결 핀 16 : 정렬 핀

18 : 연결 탄성체 부분

본 발명은 반도체 검사 장비로 사용되는 프로브 카드의 프로브 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 프로브 카드의 프로브 니들을 보다 미세하고 정밀하게 형성할 수 있는 프로브 카드의 프로브 구조, 프로브 콘택 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 프로브 카드는 반도체 메모리, 디스플레이 등의 반도체 소자 제작 도중 또는 후에 성능을 테스트하기 위해 웨이퍼와 반도체 검사 장비를 전기적으로 연결시켜 검사 장비의 전기적 신호를 웨이퍼의 칩 상에 전해주고 웨이퍼로부터 돌아오는 신호를 검사 장비에 전달받는 장치이다.

프로브 카드는 다수개의 프로브 니들을 포함하는데, 현재 반도체 소자가 서브 미크론 이하로 축소되고 있는 상황에서 웨이퍼 칩 패드가 축소되고 있기 때문에 패드에 콘택되는 프로브 니들 및 팁(tip) 또한 미세화하기 위한 연구, 개발이 활발히 진행중에 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 프로브 니들 팁과 연결 핀 사이를 S형태의 굴곡된 탄성체로 연결한 프로브 구조를 제공 하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 프로브가 삽입, 연결되는 콘택 기판의 강성을 보강하면서 미세 콘택홀 간격을 갖는 프로브 콘택 기판을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 MEMS 공정으로 S형태의 굴곡된 프로브 니들의 탄성체를 갖는 프로브를 제조할 수 있는 프로브 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 프로브가 삽입, 연결되는 콘택 기판의 강성을 보강하면서 미세 콘택홀을 제조할 수 있는 프로브 콘택 기판의 제조 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 프로브 니들 팁과 연결핀 사이를 S형태의 굴곡된 탄성체로 이루어진 프로브와 콘택 기판사이를 연결하는 프로브 카드 제조 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 프로브 구조는 웨이퍼 칩 패드에 콘택되는 프로브 카드의 프로브에 있어서, 프로브 니들 팁과, 프로브 니들 팁에 S형태로 굴곡되게 연결되며 웨이퍼 칩 패드에 접촉되었을 때 힘을 완충시키는 탄성체 부분과, 탄성체 부분에 연결되어 있는 기저 부분과, 기저 부분에 수직으로 연결되며 프로브 카드의 콘택 기판의 콘택홀에 삽입 연결되기 위한 연결 핀을 포함한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 프로브 콘택 기판은 웨이퍼 칩 패드에 콘택되는 프로브 카드의 프로브가 삽입, 연결되는 콘택 기판에 있어서, 수직 방향으로 관통하는 다수개의 콘택홀 어레이를 갖는 단층 실리콘 기판과, 단층 실리콘 기판 아래에 본딩되며 다수개의 콘택홀 어레이 영역을 포함한 기판 부분이 기계가공된 지지 기판을 포함한다.

상기 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 프로브 제조 방법은 웨이퍼 칩 패드에 콘택되는 프로브 카드의 프로브를 제조함에 있어서, 반도체 기판 위에 도전층을 형성하는 단계와, 도전층 위에 프로브 니들 팁에 S형태로 굴곡된 탄성체 부분을 갖는 프로브 패턴이 다수개 어레이로 배열된 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 포토레지스트 패턴에 의해 오픈된 도전층 상부에 도금 공정으로 프로브 구조물을 형성하는 단계와, 포토레지스트 패턴, 반도체 기판 및 도전층을 제거하는 단계를 포함한다.

상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 방법은 웨이퍼 칩 패드에 콘택되는 프로브 카드의 프로브를 제조함에 있어서, 반도체 기판 위에 도전층을 형성하는 단계와, 도전층 위에 프로브 니들 팁에 S형태로 굴곡된 탄성체 부분을 갖는 프로브 패턴이 다수개 어레이로 배열된 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 포토레지스트 패턴에 의해 오픈된 도전층을 패터닝하여 프로브 구조물을 형성하는 단계와, 포토레지스트 패턴 및 반도체 기판을 제거하는 단계를 포함한다.

상기 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 프로브 콘택 기판의 제조 방법은 웨이퍼 칩 패드에 콘택되는 프로브 카드의 프로브가 삽입, 연결되는 콘택 기판을 제조함에 있어서, 단층 실리콘 기판에 수직 방향으로 관통하는 다수개의 콘택홀 어레이를 형성하는 단계와, 지지 기판에서 다수개의 콘택홀 어레이 영역을 포함한 기판 부분을 기계가공하여 오픈 영역을 형성하는 단계와, 다수개의 콘택홀 어레이 영역과 오픈 영역이 대응하도록 단층 실리콘 기판과 지지 기판을 본딩하는 단 계를 포함한다.

상기 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 프로브 카드 제조 방법은 웨이퍼 칩 패드에 콘택되는 프로브 카드 제조 방법에 있어서, 프로브 니들 팁에 S형태로 굴곡되게 연결된 탄성체 부분을 갖는 프로브의 연결 핀을 단층 실리콘 기판과 지지 기판이 본딩된 콘택 기판의 콘택홀에 삽입, 연결하는 단계와, 콘택 기판에 인쇄회로 기판을 마운팅하여 프로브 카드를 제조하는 단계를 포함한다.

이하, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 구조를 나타낸 수직 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브(1)는 웨이퍼 칩 패드에 직접 콘택되는 프로브 니들 팁(10)과, 프로브 니들 팁(10)에 굴곡된 형태로 연결되며 웨이퍼 칩 패드에 접촉되었을 때 힘을 완충시키는 탄성체 부분(12)과, 탄성체 부분(12)에 연결되어 있으며 콘택 기판에 수평 방향으로 정렬시키기 위한 기저 부분(13)과, 기저 부분(13)에 수직으로 연결되며 프로브 카드의 콘택 기판을 통해MLC(Multi Layer Ceramic) 또는 기타 기판(미도시됨)에 연결되는 연결 핀(14)을 포함한다. MLC 등은 포고 핀(Pogo Pin) 등의 연결 핀을 이용하여 인쇄회로기판(Print Circuit Board)(미도시됨)과 연결된다.

이때, 프로브(1)의 니들 팁(10), 탄성체 부분(12), 기저 부분(13) 및 연결 핀(14)은 전기가 통하는 도전성 물질로 이루어진다.

탄성체 부분(12)은 탄성체로 구성되며 프로브 니들 팁(10)에 수직으로 길게 연장된 바 부분(12)과 기저 부분(13)에 S형태로 연결된 굴곡 부분(12b)으로 구성된다. 이때 기저 부분(13)에 연결된 탄성체 부분(12)의 굴곡 부분(12b)은 니들 팁이 접촉 타겟과 접촉되었을 때 발생하는 응력을 분산시켜 소성 변형을 방지한다.

그리고 탄성체 부분(12)과 연결 핀(14)은 기저 부분(13)의 위, 아래에 각각 형성되는데, 서로 인접된 위치에 형성된다.

그러므로 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브는 프로브 니들 팁(10)에 S형태로 굴곡되게 연결된 탄성체 부분(12)에 의해 웨이퍼 칩 패드에 접촉되었을 때 프로브 니들 팁(10)에 인가되는 힘을 완충시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브 구조를 나타낸 수직 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브(1)는 웨이퍼 칩 패드에 직접 콘택되는 프로브 니들 팁(10)과, 프로브 니들 팁(10)에 굴곡된 형태로 연결되며 웨이퍼 칩 패드에 접촉되었을 때 힘을 완충시키는 탄성체 부분(12)과, 탄성체 부분(12)에 연결되어 있으며 콘택 기판에 수평 방향으로 정렬시키기 위한 기저 부분(13)과, 기저 부분(13)에 수직으로 연결되는 연결 핀(14)과, 기저 부분(13)에 연결 핀(14) 방향으로 돌출된 패턴으로 이루어진 정렬 핀(16)과, 스프링 형태로 이루어지며 프로브 카드의 콘택 기판(미도시됨)을 통해 연결 핀(14)과 인쇄회로기판(PCB)(미도시됨)이 서로 연결되었을 힘을 완충시키는 연결 탄성체 부분(18)을 포 함한다.

이때, 프로브(1)의 니들 팁(10), 탄성체 부분(12), 기저 부분(13), 연결 핀(14), 정렬 핀(16), 연결 탄성체 부분(18)은 전기가 통하는 도전성 물질로 이루어진다.

탄성체 부분(12)은 탄성체로 구성되며 프로브 니들 팁(10)에 수직으로 길게 연장된 바 부분(12)과 기저 부분(13)에 S형태로 연결된 굴곡 부분(12b)으로 구성된다. 이때 기저 부분(13)에 연결된 탄성체 부분(12)의 굴곡 부분(12b)은 보조 패턴(12c)을 추가하여 응력 집중을 막아 소성 변형을 방지한다.

도 2에서 도시된 바와 같이, 탄성체 부분(12)과 연결 핀(14)은 도 1의 실시예와 다르게 일정 간격이 있도록 제작됨에 따라 이러한 구조를 갖는 2개 이상의 프로브 니들 팁(10)이 콘택 기판에 지그재그 형태로 삽입되어 프로브 니들 팁(10) 사이의 간격을 줄인다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브는 프로브 니들 팁(10)에 S형태로 굴곡되게 연결된 탄성체 부분(12)에 의해 웨이퍼 칩 패드에 접촉되었을 때 프로브 니들 팁(10)에 인가되는 힘을 완충시킬 수 있을 뿐만 아니라, 연결 핀(14)에 연결된 연결 탄성체 부분(18)에 의해 외부 기판으로부터의 힘을 완충시킬 수 있고, 기저 부분(13)에 설치된 정렬 핀(16)에 의해 프로브를 콘택 기판에 삽입하여 연결할 때 콘택홀 수직 방향으로 프로브의 정렬 위치를 자동으로 찾을 수 있다.

더욱이 본 실시예에서의 정렬 핀(16)은 프로브의 연결핀(14)을 콘택 기판의 콘택홀에 삽입할 경우 고가의 정렬 장비를 사용하지 않고 연결핀이 삽입되는 콘택 홀에 인접된 콘택홀에 삽입되도록 프로브의 기저 부분(13)에 설치하였다. 이때 정렬 핀(16)은 콘택홀보다 좁고 연결핀보다 작은 일정 높이를 갖는 다각형(예를 들어 사다리꼴) 또는 원형 형태를 갖기 때문에 연결핀(14)의 콘택홀 삽입시 인접된 콘택홀의 삽입과 동시에 자체 정렬이 되기 때문에 별도의 고가 정렬 장비를 사용하지 않아도 된다.

도 3a 내지 도 3h는 본 발명에 따른 프로브 제조 방법을 간략하게 설명하기 위한 공정 순서도이다. 이들 도면을 참조하여 본 발명에 따른 MEMS 방식에 의한 프로브 제조 방법의 일 예를 설명하면 다음과 같이 진행된다.

우선, 도 3a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판으로서 100방향의 실리콘 기판(30)위에 물리기상증착법(PVD : Phisycal Vapor Deposition) 또는 증발기(evaporator)에 의해 도전층(32)으로서 금속, 또는 금속 합금을 형성한다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 스핀 코팅(spin coating) 방식으로 도전층(32) 위에 포토레지스트층(34)을 도포한다.

도 3c에 도시된 바와 같이, 포토레지스트층(34) 위에 프로브 패턴(38)이 정의된 마스크(36)를 실리콘 기판(30)의 100방향으로 정렬시키고 자외선 노광 장치 등을 이용하여 포토레지스트층(34)을 노광한다. 이때 마스크(36)에는 프로브가 다수개 어레이 단위로 구성되어 있으며 각 프로브는 하나의 어레이에 함께 연결된 프로브 패턴(38)이 형성되어 있다. 프로브 패턴(38)은 도 1 또는 도 2와 같이 프로브 니들 팁(10)과, S 굴곡된 형태의 탄성체 부분(12)과, 기저 부분(13)과, 연결 핀(14) 등을 포함한다.

계속해서 도 3d에 도시된 바와 같이, 노광된 포토레지스트층(34)에 현상 공정을 진행하여 마스크의 프로브 패턴에 따라 포토레지스트층을 패터닝(34a)한다.

그 다음 도 3e에 도시된 바와 같이, 도금 공정 등을 진행하여 포토레지스트 패턴(34a)에 의해 오픈된 도전층(32) 상부에 Ni, NiCo, NiFe 등의 금속 또는 금속 합금을 도금하여 프로브 구조물(38)을 형성한다.

상기 도금 공정을 진행한 후에 각 어레이 프로브 패턴(38)에서 각 니들 팁을 화학적기계적연마(CMP : Chemical Mechanical Polishing) 공정으로 그 단면을 평탄화한다.

도 3f 및 도 3g에 도시된 바와 같이, 에싱(ashing) 공정 또는 습식 제거 공정을 진행하여 포토레지스트 패턴(34a)을 제거한 후에 제 1습식 식각 공정을 이용하여 실리콘 기판(30)을 제거한다. 그러면 프로브 구조물(38)과 그 아래의 도전층(32)만 남고 실리콘 기판은 제거된다.

계속해서 도 3h에 도시된 바와 같이, 제 2습식 식각 공정을 진행하여 프로브 구조물(38)로부터 도전층(32)을 제거한 후에, 다수개의 어레이로 연결된 프로브 패턴(38)을 각각의 어레이별로 분리한다. 이때, 어레이별로 분리된 프로브는 연결된 상태로 습식 식각방법, 또는 기계적 연마방법등을 이용하여 2차원적인 프로프 니들 팁 끝단을 피라미드 형태로 가공한다.

그리고나서 도 3i에 도시된 바와 같이 각각의 어레이에서 각 프로브(1)를 커터기(cutter) 등으로 하나씩 절단하여 서로 분리한다.

한편 본 발명에 따른 프로브 제조 공정에서는 도전층을 형성하고 포토레지스 트를 패터닝한 후에 도금 공정으로 프로브 구조물을 형성하였지만, 도전층 및 포토레지스트 패턴을 형성한 후에 식각 공정으로 도전층을 패터닝하여 프로브 구조물(38)을 형성할 수도 있다.

본 발명에 따른 프로브 제조 방법은 종래와 같이 실리콘 산화막(SiO2) 등의 희생층 증착 공정을 사용하지 않고 실리콘 기판을 대신 사용하여 희생층 제거 공정시 프로브의 도전층 재질(예를 들어, Ni 등)이 희생층 제거용 식각 용액과 반응하여 발생하는 프로브의 식각 손실을 최소화할 수 있다.

그리고 본 발명은 마스크(36)를 실리콘 기판(30)의 100방향에 맞추어 정렬시키고 노광 공정을 진행하여 프로브 패턴 영역을 정의하는 포토레지스트 패턴을 형성한다. 실리콘 기판은 방향성에 따라 식각 속도의 차이가 크기 때문에 프로브 니들 팁 방향을 실리콘 기판의 식각 속도가 빠른 100 방향으로 맞추도록 마스크를 정렬함으로써 프로브 도전층 하부의 실리콘 기판을 식각할 때 프로브 니들 팁 부분에서의 실리콘 기판의 식각 속도를 높여 공정시간을 단축할 수 있고, 팁 부분에서의 실리콘 식각 불량을 방지할 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 프로브 니들 팁의 끝단 가공을 설명하기 위한 도면들이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 프로브 패턴(38)의 니들 팁(10)을 어레이 단위로 습식 식각방법이나, 기계적 연마방법을 이용하여 니들 팁(10)을 피라미드 형태로 가공한다.

이와 같이 본 발명에 따른 프로브 제조 공정은 프로브 패턴을 다수개의 어레 이로 제작하고 각 어레이의 프로브 니들 팁을 피라미드 형태로 가공한 후에 각 프로브를 분리하기 때문에 팁을 하나씩 각각 가공하는 종래 기술과 달리, 제조 공정 시간 및 수율을 향상시킬 수 있다. 즉, 본 발명은 종래 각 프로브를 독립적으로 제작하여 기판 위에 제작된 프로브를 테이프에 붙여 다시 각각 떼어내고 하나씩 니들 팁 단면을 가공하기 때문에 오염 문제, 테입에서 떼어 낼 때 발생하는 물리적 변형에 의한 문제점 및 팁 끝단의 가공 시간이 길어지는 문제점을 해결할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 프로브를 설치하기 위한 콘택 기판 구조를 나타낸 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 프로브를 설치하기 위한 콘택 기판(51)은 기판의 수직 방향으로 관통하는 다수개의 콘택홀 어레이(46)를 갖는 단층 실리콘 기판(40)이 형성된다. 이때 단층 실리콘 기판(40)의 콘택홀 어레이는 동시에 식각되기 때문에 각 층의 콘택홀이 정확히 정렬된다. 도면에 도시되지 않았지만 다수개의 콘택홀 어레이(46)를 갖는 단층 실리콘 기판(40)은 전체적으로 실리콘산화막 등의 절연박막이 증착되어 있다.

그리고 단층 실리콘 기판(40) 아래에는 다수개의 콘택홀 어레이(46) 영역을 포함하도록 기판이 밀링 등에 의해 기계가공된 오픈 영역(52)을 갖는 지지 기판(50)이 형성되어 있으며 이때 지지 기판(50)은 실리콘 기판(40)의 취약한 강성을 보강하는 역할을 한다. 이때 지지 기판(50)의 오픈 영역(52)은 예를 들어, 상기 다수개의 콘택홀 어레이(46) 영역을 포함하는 원형 또는 직사각형 형태를 갖는다. 또한 지지 기판(50)은 실리콘, 유리, 세라믹 또는 금속으로 이루어지며 단층 실리 콘 기판(40)과 지지 기판(50) 사이는 집적 본딩(direct boding), 애노딕 본딩(anodic bonding), 중간층 삽입 본딩(intermediate layer bonding) 등에 의해 서로 본딩된다.

이와 같이 본 발명의 콘택 기판(51)은 미세한 콘택홀 간격을 얻을 수 있도록 단층 실리콘 기판(40)에 MEMS 딥 실리콘 식각 공정으로 미세한 간격의 콘택홀(46)을 형성한 후에, 그 아래에 실리콘 기판(40)의 강성을 보강하기 위하여 밀링 등으로 기계가공된 지지 기판(50)을 본딩하여 제조한다.

그러므로 본 발명에 따라 MEMS 공정을 이용하여 콘택홀(46)을 형성할 경우, 종래 기술에서 사용되는 기계가공된 콘택홀에 비하여 더 미세한 간격의 콘택홀 제작이 용이하다. 또한, 본 발명은 단층 실리콘 기판(40)에 콘택홀을 형성하기 때문에 다층 실리콘 기판이 사용되는 종래 기술에 비하여 제조 공정이 단순할 뿐만 아니라, 종래 기술에서 같은 크기의 홀이 제작된 다층 실리콘 기판을 적층할 때 발생할 수 있는 얼라인 등의 문제를 생략할 수 있다.

그러므로 본 발명에 따른 프로브용 콘택 기판(51)은 프로브가 연결되기 위한 콘택홀이 형성된 단층 실리콘 기판(40)의 강성을 지지 기판(50)에서 보강하기 때문에 미세 간격의 콘택홀이 필요한 64 파라(para. 또는 DUT)이상의 프로브 카드 제작이 가능하다. 이때, 파라는 웨이퍼 상의 칩 중에 한번에 측정가능한 갯수를 일컫는 것이다.

한편 본 발명의 단층 실리콘 기판(40)에 형성된 다수개 콘택홀 어레이(46)는 콘택홀이 일정 간격을 두고 규칙적으로 배열되거나, 지그재그 형태로 배열될 수도 있다. 이때 지그재그 형태로 콘택홀이 배열될 경우 일렬로 배열되는 콘택홀에 비하여 미세 간격 프로브용 콘택홀 간격을 보다 넓게 활용할 수 있다.

도 6a 내지 도 6i는 본 발명에 따른 프로브를 설치하기 위한 콘택 기판을 제조하는 과정을 나타낸 공정 순서도이다. 이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 프로브 제조 방법의 일 예를 설명하면 다음과 같이 진행된다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 단층 실리콘 기판(40) 위에 스핀 코팅 방식으로 포토레지스트층(42)을 도포한다.

그리고 도 6b에 도시된 바와 같이, 포토레지스트층(42) 상부에 다수개의 콘택홀 어레이 패턴을 갖는 마스크(44)와 자외선 노광 장치, 엑스레이(X-ray) 노광 장치, 전자 빔(E-beam) 노광 장치 등을 이용하여 포토레지스트층(42)을 노광한다.

도 6c에 도시된 바와 같이, 노광된 포토레지스트층(42)에 현상 공정을 진행하여 마스크의 콘택홀 어레이 패턴에 따라 포토레지스트층을 패터닝(42a)한다.

그 다음 도 6d에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 패턴(42a)에 의해 드러난 단층 실리콘 기판(40)을 MEMS 방식의 딥(deep) 실리콘 건식 식각하여 단층 실리콘 기판(40)이 관통되는 다수개의 콘택홀 어레이(46)를 형성한다. 이때, 딥 실리콘 식각을 위한 마스크는 포토레지스트 이외에 금속이나 실리콘 산화막 등의 하드 마스크를 이용할 수도 있다.

계속해서 도 6e에 도시된 바와 같이, 에싱 공정을 진행하여 포토레지스트 패턴을 제거한다. 그리고 콘택홀 어레이(46)가 형성된 단층 실리콘 기판(40) 전체에 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 등의 절연 박막(48)을 화학기상증착법(CVD) 공정 등 으로 얇게 증착한다.

그리고 도 6f 및 도 6g에 도시된 바와 같이, 실리콘, 유리, 세라믹 또는 금속으로 지지 기판(50)을 형성한 후에, 밀링 등의 기계가공으로 지지 기판(50)을 가공하여 다수개의 콘택홀 어레이 영역에 대응되는 타원형, 직사각형 등의 형태를 갖는 오픈 영역(52)을 형성한다. 이때 오픈 영역(52)은 지지 기판(50)이 완전히 관통되도록 가공하여 형성한다.

그 다음 도 6h에 도시된 바와 같이, 절연 박막(48)이 증착되며 다수개의 콘택홀 어레이를 갖는 단층 실리콘 기판(40)과 원형 오픈 영역(52)을 갖는 지지 기판(50)을 서로 정렬하고 이들 기판(40, 50)을 직접 본딩, 애노딕 본딩, 중간층 삽입본딩 등의 방법을 이용하여 본딩한다.

도 7은 본 발명에 따른 프로브를 콘택 기판에 연결하는 프로브 카드 제작 과정의 일부를 설명하기 위한 도면이다.

도 7을 참조하면, 본 발명에 따라 제조된 콘택 기판(51)은 다수개의 콘택홀 어레이(46)가 형성된 단층 실리콘 기판(40)과 실리콘 기판(40)의 강성을 보강하기 위한 지지 기판(50)이 본딩된다. 프로브 콘택 장비를 사용하여 콘택 기판(51)의 각각의 콘택홀(46)에 본 발명에 따라 제조된 프로브를 수직 방향으로 삽입 연결한다.

본 발명에서는 도 1과 같이 기저 부분에 정렬 핀이 없는 프로브 구조일 경우 콘택 기판(51)의 한 개 콘택홀마다 한 개의 프로브의 연결핀이 삽입 연결된다.

또한 본 발명에서 도 2와 같이 기저 부분에 정렬 핀이 있는 프로브 구조일 경우 콘택 기판(51)의 두 개 콘택홀마다 한 개의 프로브가 삽입 연결된다. 즉, 첫 번째의 수직 콘택홀에는 프로브 연결 핀이 삽입되고, 두 번째의 수평 콘택홀에는 프로브의 정렬 핀이 삽입된다. 두 개의 콘택홀에 프로브가 삽입되기 용이하도록 첫 번째 콘택홀은 콘택홀의 길이 방향으로 프로브 연결핀의 크기에 비하여 10㎛ 이상 크게 형성하고, 프로브 니들 팁의 위치가 수 ㎛ 이내에 정렬되도록 두 번째인 수평 콘택홀은 프로브 정렬핀의 크기에 비하여 콘택홀의 길이 방향으로 크기가 3∼10㎛ 크게 형성한다.

한편 도면에 도시되지 않았지만, 이와 같이 다수개의 프로브를 각 콘택홀에 삽입 연결한 콘택 기판(51)은 각 프로브에 전기적 신호를 전달하기 위한 MLC 기판, 또는 인쇄회로기판(PCB : Printed Circuit Board) 회로에 직접 마운팅하여 프로브 카드를 제조한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 프로브의 니들 팁과 기저 부분이 S형태의 굴곡된 탄성체로 연결된 구조로 프로브를 제작할 수 있으며 이러한 프로브가 삽입 연결되는 콘택 기판을 미세 콘택홀이 형성된 단층의 실리콘 기판과 그 아래에 실리콘 기판의 강성을 보강하기 위해 본딩된 지지 기판으로 제작할 수 있다.

그리고 본 발명의 프로브는 정렬핀이 추가로 구비되어 있어서 콘택 기판의 콘택홀에 연결핀을 삽입할 경우, 인접한 콘택홀에 정렬핀이 삽입되면서 연결핀이 자동으로 정렬되어, 추가로 삽입된 연결핀들을 정렬해야하는 번거러움을 없앤다.

또 본 발명은 콘택 기판의 미세 콘택홀을 지그재그 형태로 배열함으로써 일 렬로 정렬되어 있는 프로브 카드에 비하여 미세한 간격에 대한 대응이 용이하다. 따라서, 미세 간격을 필요로 하는 64 파라 이상의 프로브 카드에도 유용하게 활용할 수 있다.

또한 본 발명의 프로브 카드는 콘택 기판의 콘택홀에 프로브의 연결핀을 삽입하는 형태이므로 사용 중에 프로브가 파손되더라도 파손된 프로브만을 제거하고 다시 새로운 프로브를 삽입하여 수리할 수 있다.

그러므로 본 발명은 파손된 프로브의 수리가 용이할 뿐만 아니라 미세화되며 그 특성이 향상된 프로브, 그 콘택 기판 및 프로브 카드를 제작할 수 있다.

한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (22)

1. 웨이퍼 칩 패드에 콘택되는 프로브 카드의 프로브에 있어서,

   프로브 니들 팁과,

   상기 프로브 니들 팁에 S형태로 굴곡되게 연결되며 상기 웨이퍼 칩 패드에 접촉되었을 때 힘을 완충시키는 탄성체 부분과,

   상기 탄성체 부분에 연결되어 있는 기저 부분과,

   상기 기저 부분에 수직으로 연결되며 상기 프로브 카드의 콘택 기판의 콘택홀에 삽입 연결되기 위한 연결 핀

   을 포함하는 프로브 구조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 프로브 니들 팁은 피라미드 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 프로브 구조.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 프로브 니들 팁, 상기 탄성체 부분, 상기 기저 부분 및 상기 연결 핀은 전기가 통하는 도전성 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 프로브 구조.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 탄성체 부분은 보조 패턴을 통해 상기 기저 부분에 추가 연결되어 상기 프로브 니들 팁이 받는 응력을 분산시키는 것을 특징으로 하는 프로브 구조.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 기저 부분에 상기 연결 핀 방향으로 돌출된 패턴으로 이루어진 정렬 핀을 더 포함하여 상기 프로브를 상기 콘택 기판에 삽입과 동시에 자동으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 프로브 구조.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 연결 핀에 스피링 형태의 연결 탄성체 부분이 추가 설치된 것을 특징으로 하는 프로브 구조.
7. 웨이퍼 칩 패드에 콘택되는 프로브 카드의 프로브가 삽입, 연결되는 콘택 기판에 있어서,

   수직 방향으로 관통하는 다수개의 콘택홀 어레이를 갖는 단층 실리콘 기판과,

   상기 단층 실리콘 기판 아래에 본딩되며 상기 다수개의 콘택홀 어레이 영역을 포함한 기판 부분이 기계가공된 지지 기판

   을 포함하는 프로브 콘택 기판.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 단층 실리콘 기판의 상기 다수개 콘택홀 어레이는 일정 간격을 두고 규칙적으로 배열되거나, 지그재그 형태로 배열된 것을 특징으로 하는 프로브 콘택 기판.
9. 제 7항에 있어서,

   상기 지지 기판은 상기 다수개 콘택홀 어레이 영역을 포함하도록 기판이 식각된 형태는 타원형 또는 직사각형인 것을 특징으로 하는 프로브 콘택 기판.
10. 제 7항에 있어서,

    상기 단층 실리콘 기판은 절연박막이 증착된 것을 특징으로 하는 프로브 콘택 기판.
11. 제 7항에 있어서,

    상기 지지 기판은 실리콘, 유리, 세라믹 또는 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 프로브 콘택 기판.
12. 웨이퍼 칩 패드에 콘택되는 프로브 카드의 프로브를 제조함에 있어서,

    반도체 기판 위에 도전층을 형성하는 단계와,

    상기 도전층 위에 프로브 니들 팁에 S형태로 굴곡된 탄성체 부분을 갖는 프 로브 패턴이 다수개 어레이로 배열된 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와,

    상기 포토레지스트 패턴에 의해 오픈된 상기 도전층 상부에 도금 공정으로 프로브 구조물을 형성하는 단계와,

    상기 포토레지스트 패턴, 상기 반도체 기판 및 상기 도전층을 제거하는 단계

    를 포함하는 프로브 제조 방법.
13. 웨이퍼 칩 패드에 콘택되는 프로브 카드의 프로브를 제조함에 있어서,

    반도체 기판 위에 도전층을 형성하는 단계와,

    상기 도전층 위에 프로브 니들 팁에 S형태로 굴곡된 탄성체 부분을 갖는 프로브 패턴이 다수개 어레이로 배열된 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와,

    상기 포토레지스트 패턴에 의해 오픈된 상기 도전층을 패터닝하여 프로브 구조물을 형성하는 단계와,

    상기 포토레지스트 패턴 및 상기 반도체 기판을 제거하는 단계

    를 포함하는 프로브 제조 방법.
14. 제 12항 또는 제 13항에 있어서,

    상기 반도체 기판은 100방향의 실리콘 기판인 것을 특징으로 하는 프로브 제조 방법.
15. 제 12항 또는 제 13항에 있어서,

    상기 방법은 상기 반도체 기판을 제거한 후에, 상기 다수개의 어레이로 연결된 프로브 패턴을 각각의 어레이별로 분리하고, 각각 어레이에서 각 프로브를 분리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 제조 방법.
16. 제 15항에 있어서,

    상기 각 프로브를 분리하기 전에, 상기 각 어레이단위로 프로브 패턴의 니들 팁의 끝단을 습식 식각 공정, 또는 연마 방법으로 가공하여 피라미드 형태로 가공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 제조 방법.
17. 웨이퍼 칩 패드에 콘택되는 프로브 카드의 프로브가 삽입, 연결되는 콘택 기판을 제조함에 있어서,

    단층 실리콘 기판에 수직 방향으로 관통하는 다수개의 콘택홀 어레이를 형성하는 단계와,

    지지 기판에서 상기 다수개의 콘택홀 어레이 영역을 포함한 기판 부분을 기계가공하여 오픈 영역을 형성하는 단계와,

    상기 다수개의 콘택홀 어레이 영역과 상기 오픈 영역이 대응하도록 상기 단층 실리콘 기판과 상기 지지 기판을 본딩하는 단계

    을 포함하는 프로브 콘택 기판 제조 방법.
18. 제 17항에 있어서,

    상기 다수개 콘택홀 어레이는 일정 간견을 두고 규칙적으로 배열되거나, 지그재그 형태로 배열되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 프로브 콘택 기판 제조 방법.
19. 제 17항에 있어서,

    상기 다수개의 콘택홀 어레이는 MEMS 딥 식각 공정으로 형성되는 특징으로 하는 프로브 콘택 기판 제조 방법.
20. 제 17항에 있어서,

    상기 방법은 상기 다수개의 콘택홀 어레이를 형성한 후에, 상기 단층 실리콘 기판 상부에 절연박막을 증착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 콘택 기판 제조 방법.
21. 웨이퍼 칩 패드에 콘택되는 프로브 카드 제조 방법에 있어서,

    프로브 니들 팁에 S형태로 굴곡되게 연결된 탄성체 부분을 갖는 프로브의 연결 핀을 단층 실리콘 기판과 지지 기판이 본딩된 콘택 기판의 콘택홀에 삽입, 연결하는 단계와,

    상기 콘택 기판에 인쇄회로 기판을 마운팅하여 프로브 카드를 제조하는 단계

    를 포함하는 프로브 카드 제조 방법.
22. 제 21항에 있어서,

    상기 프로브의 정렬 핀이 상기 연결 핀이 삽입되는 콘택홀과 인접된 다른 콘택홀에 삽입되어 프로브 정렬을 측정하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드 제조 방법.

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