KR20100019885A - 프로브 카드 제조 방법 - Google Patents

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KR20100019885A
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박호준
장병규
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삼성전기주식회사
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Abstract

프로브 카드 제조 방법이 개시된다. 프로브 헤드의 일면에 열가소성 수지 기판을 접합하는 단계; 상기 프로브 헤드의 타면에 복수의 단자를 형성하는 단계; 상기 열가소성 수지 기판에 금속 기판을 접합하는 단계; 및 상기 금속 기판을 선택적으로 식각하여 프로브 팁을 형성하는 단계를 포함하는 프로브 카드 제조 방법은 식각 과정 중에도 프로브 헤드를 보호하며, 프로브 카드의 불량률을 감소시킬 수 있다.
열가소성, 프로브, 식각, 금속 기판

Description

프로브 카드 제조 방법{method of Probe card}
본 발명은 프로브 카드에 제조 방법에 관한 것이다.
프로브 카드는 반도체 회로 및 출력 단자인 패드를 검사하는 장치이다. 반도체 제조 공정 중 웨이퍼 제조 후, 다이싱 공정 전에 프로빙(probing)을 행하게 된다. 즉, 칩 영역상의 패드에 프로브 카드의 프로브 팁을 접촉시켜 전압 및 전기적 신호를 인가하게 되고, 이러한 인가된 전압 및 전기적 신호에 대한 출력 신호를 분석하여 양품을 선별한다.
이러한 프로브 카드는 인쇄 회로 기판, 프로브 헤드 및 프로브 팁을 포함한다. 프로브 카드는 프로브 헤드 일면에 배치된 단자와 인쇄 회로 기판을 연결하고, 타면에 프로브 팁을 부착하는 방식으로 제조되며 주로 세라믹 재질의 기판과 실리콘 웨이퍼로 형성된다.
보다 상세하게, 실리콘 웨이퍼에 사진식각 공정, 건식식각 공정, 금속박막 증착 공정 및 도금공정 등을 반복하여 프로브 팁을 형성한다. 그리고, 실리콘 웨이퍼를 범프(bump)가 형성된 세라믹 재질의 프로브 헤드와 접합하고, 실리콘 웨이퍼 를 제거한다.
이와 같은 과정은, 300℃ 부근에서 수행되므로세라믹 재질의 기판과 실리콘 웨이퍼에 열이 가해진다. 세라믹 재질의 기판과 실리콘 웨이퍼의 열 팽창률이 상이하므로 실리콘 웨이퍼와 세라믹 재질의 프로브 헤드의 접합공정이 어려울 뿐 아니라, 접합 이후 실리콘 웨이퍼를 제거하기 전에, 상온 상태가 되어도 접합이 잘 유지되지 않고 파손되는 경우가 많이 발생된다. 또한 실리콘 웨이퍼를 제거하기 위한 공정을 별도로 수행하는데 이때 이미 형성되어 있는 프로브 팁에 손상을 줄 수도 있다.
따라서, 본 발명은 간단한 공정을 통하여, 양품의 프로브 카드를 제조할 수 있는 프로브 카드 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 열가소성 수지를 이용하여 프로브 헤드를 보호할 수 있는 프로브 카드 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 프로브 헤드의 일면에 열가소성 수지 기판을 접합하는 단계; 상기 프로브 헤드의 타면에 복수의 단자를 형성하는 단계; 상기 열가소성 수지 기판에 금속 기판을 접합하는 단계; 및 상기 금속 기판을 선택적으로 식각하여 프로브 팁을 형성하는 단계를 포함하는 프로브 카드 제조 방법이 제공된 다. 이때, 상기 프로브 세라믹 기판으로 형성 될 수 있다.
또한, 상기 열가소성 수지 기판은 액정고분자(liquid crystal polymer), 폴리에테르이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에테르설폰(PES, Polyethersulfone) 폴리에테르에테르케톤(PEEK, Polyetheretherketone) 및 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE, polytetrafluoroethylene) 중 어느 하나 또는이들의 조합으로 형성될 수 있으며, 분산된 유리 섬유(glass clothes)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 프로브 헤드의 양면에 열가소성 수지 기판을 접합하는 단계; 상기 프로브 헤드의 타면에 접합된 상기 열가소성 수지 기판에 복수의 단자를 형성하는 단계; 상기 프로브 헤드의 일면에 접합된 상기 열가소성 수지 기판에 금속 기판을 접합하는 단계; 및 상기 금속 기판을 선택적으로 식각하여 프로브 팁을 형성하는 단계를 포함하는 프로브 카드 제조 방법이 제공될 수 있다. 이때, 상기 프로브 세라믹 기판으로 형성 될 수 있다.
또한, 상기 열가소성 수지 기판은 액정고분자(liquid crystal polymer), 폴리에테르이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에테르설폰(PES, Polyethersulfone) 폴리에테르에테르케톤(PEEK, Polyetheretherketone) 및 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE, polytetrafluoroethylene) 중 어느 하나 또는이들의 조합으로 형성될 수 있으며, 분산된 유리 섬유(glass clothes)을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 프로브 카드 제조 방법에 의하면 프로브 카드의 불량률을 감소시킬 수 있다.
또한, 프로브 헤드를 보호하면서 프로브 카드를 제조할 수 있다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것 으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지않는다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 카드의 제조 방법에 의해 제조된 프로브 카드의 구조에 대하여 살펴보도록 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 카드의 제조 방법에 의해 제조된 프로브 카드의 단면도 이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 카드는 인쇄 회로 기판(PCB)(150), 단자(120), 프로브 헤드(110), 고정 수단(160) 및 프로브 팁(130)을 포함할 수 있다.
인쇄 회로 기판(150)은 프로브 헤드(110)의 일면에 구비되어 있는 복수개의 단자(120)와 전기적으로 연결되어 있다. 인쇄 회로 기판(150)은 단자(120)로부터 입력되는 전기적 신호를 입력 받아, 이를 기초로 프로브 팁(130)에 접촉되어 있는 반도체 회로 및 웨이퍼 상태의 반도체에 있는 패드를 검사할 수 있다.
프로브 헤드(110)의 일면에는 복수개의 단자(120)가 배치되어 있으며, 타면에는 복수개의 프로브 팁(130)이 구비되어 있다. 이때, 프로브 팁(130)은 탄성력을 가질 수 있다. 또한, 프로브 헤드(110)를 통하여 상기 단자(120)와 프로브 팁(130)은 전기적으로 연결되어 있다. 따라서, 프로브 팁(130)은 검사하려는 물체 표면에 접촉하여 전기적 신호를 입력 받고, 입력된 전기적 신호는 프로브 헤드(110)에 배치된 단자(120)를 통하여 인쇄 회로 기판(150)으로 전달된다. 그리고 이러한 전기적 신호를 분석하여 검사하려는 물체, 예를 들면 패드의 이상 유무를 판단 할 수 있다. 이때, 고정 수단(160)에 의해 프로브 헤드(110)는 인쇄 회로 기판(150)에 고정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 카드의 프로브 헤드(110)에 따르면, 프로브 헤드(110)의 일면 및 타면에 열가소성 수지 기판(111, 112)을 형성 할 수 있다. 이때, 형성은 패시베이션(passivation)을 포함하는 개념임을 명확히 한다. 또한, 프로브 헤드(110)의 일면 및 타면 모두가 아닌, 타면 한 면만도 열가소성 수지 기판(111,112)으로 형성 될 수 있다. 즉, 프로브 팁이 위치한 타면은 열가소성 수지로 언제나 보호해야 한다는 것이다.
열가소성 수지는 가격이 저렴하며 내열성과 강도가 우수한 액정 고분 자(liquid crystal polymer), 고 기능성 엔지니어링 플라스틱으로 알려진 폴리에테르이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에테르설폰(PES, Polyethersulfone) 폴리에테르에테르케톤(PEEK, Polyetheretherketone) 및 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE, polytetrafluoroethylene) 등의 물질 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 또한, 앞서 언급된 물질들의 조합으로 이루어질 수 있다.
이때, 프로브 헤드(110)는 세라믹 재질로 형성된다. 그리고 프로브 팁(130)은 금속 기판을 선택적으로 식각하여 형성된다. 이러한 식각 과정에서 프로브 헤드(110)는 식각 용액에 영향을 받을 수 있다.
그러나, 본 발명과 같이 프로브 헤드(110)의 일면 및 타면, 또는 타면을 열가소성 수지 기판(111, 112)으로 형성하는 경우, 열가소성 수지 기판은 식각 용액에 크게 영향 받지 않는다. 따라서, 세라믹 재질의 프로브 헤드(110)가 보호될 뿐 만 아니라, 전기적 연결 기능을 정상적으로 수행할 수 있게 되므로 식각 과정에서 프로브 헤드(110)가 영향 받는 문제점을 해결할 수 있다.
프로브 헤드(110)의 일면 및 타면, 또는 타면을 열가소성 수지로 형성하기 위해서, 본 발명의 일 실시예에 따르면 프로브 헤드(110)의 일면 및 타면, 또는 타면에 열가소성 수지 기판을 접착시키거나 열가소성 수지로 도포하는 방법을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따라 접착되는 열 가소성 수지 기판 또는 도포되는 열 가소성 수지에는유리 섬유(glass clothes)가 첨가될 수 있다. 이와 같이 유리 섬유가 열 가소성 수지 내부에 고르게 분사되는 경우, 프로브 헤드(110)의 탄 성 및 강성을 증가 시킬 수 있다는 장점이 있다.
이하, 도 2 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른, 프로브 카드 제조 방법에 대하여 살펴보도록 한다. 도 2 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 프로브 카드 제조 과정을 보여주는 단면도 이다.
도 2 내지 도 3를 참조하여 살펴보면, 열가소성 수지 기판(210)의 양면에 동박(220, Cu foil)을 형성한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 양면에 동박(220)이 형성된, 열가소성 수지 기판(210)에 층간 연결을 위한 비아(230)를 형성한다. 다음으로 도 5에 도시된 바와 같이, 양면에 동박(220)이 형성된, 열가소성 수지 기판(210)에 도금층(231)을 형성한다.
이와 같은, 단자의 전기적 연결을 위한 프로브 카드 제조 과정은, 후에 형성될 프로브 헤드(240)를 통하여 단자(250)와 프로브 팁(270)을 전기적으로 연결하기 위한 과정이다. 프로브 팁(270)은 검사하려는 물체 표면에 접촉하여 전기적 신호를 입력 받고, 입력된 전기적 신호는 프로브 헤드(240)에 배치된 단자(250)를 통하여 인쇄 회로 기판으로 전달된다. 그리고 인쇄 회로 기판으로 전달된 전기적 신호를 분석하여 검사하려는 물체, 예를 들면 패드의 이상 유무를 판단 할 수 있게 된다.
이때, 열가소성 수지 기판(210)은 분산된 유리 섬유(glass clothes)가 첨가될 수 있다. 이와 같이 유리 섬유가 열 가소성 수지 기판(210)의 내부에 고르게 분사되는 경우, 열가소성 수지 기판(210)의 탄성 및 강성을 증가 시킬 수 있다는 장 점이 있다.
열가소성 수지 기판(210)은 가격이 저렴하며 내열성과 강도가 우수한 액정 고분자(liquid crystal polymer), 고 기능성 엔지니어링 플라스틱으로 알려진 폴리에테르이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에테르설폰(PES, Polyethersulfone) 폴리에테르에테르케톤(PEEK, Polyetheretherketone) 및 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE, polytetrafluoroethylene) 등의 물질 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 또한, 앞서 언급된 물질들의 조합으로 이루어질 수 있다.
도 2 내지 도 5에 도시된, 프로브 카드 제조 과정은, 단자의 전기적 연결을 위한 프로브 카드 제조 과정의 하나의 실시예에 불과하며, 이에 제한되지 않고, 본 발명의 목적 범위 내에서 다양한 방법이 이에 포함될 수 있다.
도 6을 참조하여 살펴보면, 단자의 전기적 연결을 위한 공정을 거친 열가소성 수지 기판(210)을 프로브 헤드(240)의 양면에 접합한다. 이때, 접합은 패시베이션(passivation)을 포함하는 개념임을 명확히 한다. 이와 같이, 프로브 헤드(240)의 양면에 열가소성 수지 기판(210)을 접합할 수 있으나, 후에 프로브 팁(270)이 형성될 프로브 헤드(240)의 일면에만 열가소성 수지 기판(210)을 접합할 수도 있다. 이하, 본 명세서에서는, 프로브 헤드(240)의 양면에 열가소성 수지 기판(210)을 접합하는 실시예를 중심으로 설명하고자 한다.
본 실시예에 따르면, 프로브 헤드(240)는 세라믹 기판으로 형성될 수 있다.
다음으로 도 7에 도시된 바와 같이, 프로브 헤드(240)의 타면에 접합된 열가소성 수지 기판(210)에 복수의 단자(250)를 형성한다. 그리고 도 8에 도시된 바와 같이, 프로브 헤드(240)의 일면에 접합된 열가소성 수지 기판(210)에 금속 기판(260)을 접합하고, 도 9와 같이, 금속 기판(260)을 선택적으로 식각하여 프로브 팁(270)을 형성할 수 있다. 금속 기판(260)을 선택적으로 식각하는 데에는, 사진식각공정과 식각공정이 사용될 수 있으며, 이와 같은 공정을 통하여, 직접 프로브 팁(270)이 형성된다.
열가소성 수지 기판(210)은 금속 기판(260)과의 접합력이 우수하고, 금속 기판(220) 식각 용액에 대해 크게 영향 받지 않으므로 세라믹 재질의 프로브 헤드를 보호해 줄 뿐 아니라 전기적 연결 기능을 정상적으로 수행할 수 있다.
이와 같이, 열가소성 수지 기판(210)으로 보호층을 형성한 프로브 헤드(240)에 프로브 팁(270)의 재질이 되는 금속 기판(260)을 직접 접착하여 프로브 팁(270)을 형성함으로써, 공정이 간단하여 생산성이 향상되고 공정 비용이 절감된다. 또한, 실리콘 몰드를 제거하는 공정 진행에 의해 발생할 수 있는 불량 문제도 방지할 수 있으며, 열가소성 수지 기판(210)으로 프로브 헤드(240)에 보호층을 형성하였으므로 제작공정 중에 사용되는 식각 용액으로부터 프로브 헤드(240)를 보호할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 카드의 제조 방법에 의해 제조된 프로브 카드의 단면도.
도 2 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 프로브 카드 제조 과정을 보여주는 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
210: 열가소성 수지 기판
240: 프로브 헤드
250: 단자
260: 금속 기판
270: 프로브 팁

Claims (8)

  1. 프로브 헤드의 일면에 열가소성 수지 기판을 접합하는 단계;
    상기 프로브 헤드의 타면에 복수의 단자를 형성하는 단계;
    상기 열가소성 수지 기판에 금속 기판을 접합하는 단계; 및
    상기 금속 기판을 선택적으로 식각하여 프로브 팁을 형성하는 단계를 포함하는 프로브 카드 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로브 헤드는 세라믹 기판으로 형성되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 수지 기판은, 분산된 유리 섬유(glass clothes)을 더 포함하는것을 특징으로 하는 프로브 카드 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 수지 기판은, 액정 고분자(liquid crystal polymer), 폴리에테르이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에테르설폰(PES, Polyethersulfone) 폴리에테르에테르케톤(PEEK, Polyetheretherketone) 및 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE, polytetrafluoroethylene) 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 형성되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드 제조 방법.
  5. 프로브 헤드의 양면에 열가소성 수지 기판을 접합하는 단계;
    상기 프로브 헤드의 타면에 접합된 상기 열가소성 수지 기판에 복수의 단자를 형성하는 단계;
    상기 프로브 헤드의 일면에 접합된 상기 열가소성 수지 기판에 금속 기판을 접합하는 단계; 및
    상기 금속 기판을 선택적으로 식각하여 프로브 팁을 형성하는 단계를 포함하는 프로브 카드 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 프로브 헤드는 세라믹 기판으로 형성된 것을 특징으로 하는 프로브 카드 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 열가소성 수지 기판은, 분산된 유리 섬유(glass clothes)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드 제조 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 열가소성 수지 기판은 액정고분자(liquid crystal polymer), 폴리에테르이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에테르설폰(PES, Polyethersulfone) 폴리에테르에테르케톤(PEEK, Polyetheretherketone) 및 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE, polytetrafluoroethylene) 중 어느 하나 또는이들의 조합으로 형성되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드 제조 방법.
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