KR20170139321A - 프로브 카드용 기판 및 이를 이용한 프로브 카드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수 개의 단위 양극산화막시트가 적층 형성되어 소성공정이 필요없고, 전도체의 위치 정확도가 우수하며, 프로브 탐침의 집적률을 높일 수 있는 프로브 카드용 기판 및 이를 이용한 프로브 카드에 관한 것이다.

Description

프로브 카드용 기판 및 이를 이용한 프로브 카드 { Substrate for probe card and Probe card using the same }
본 발명은 반도체 칩 등의 테스트 장치에 사용되는 프로브 카드용 기판 및 이를 이용한 프로브 카드에 관한 것이다.
일반적인 반도체 테스트 장치는 테스터(Tester), 퍼포먼스 보드(Performance board), 프로브 카드(Probe card), 척(Chuck) 및 프로버(Prober)를 구비하여, 웨이퍼(Wafer)에 제조된 칩(Chip)들의 전기적인 특성을 테스트한다.
그리고, 반도체 테스트 장치의 프로브 카드는 테스터에서 발생한 신호(Signal)를 퍼포먼스 보드를 통해 전달받아 이를 웨이퍼 내 칩의 패드(Pad)들로 전달하고, 칩의 패드들로부터 출력되는 신호를 퍼포먼스 보드를 통해 테스터로 전달하는 역할을 수행한다.
종래 프로브 카드는 고온 동시 소성 처리된 세라믹 기판을 이용하였다. 구체적으로, 세라믹 그린시트에 전기 신호 패턴과 비아 전극을 형성하여 적층하고, 고온 소성하는 방법에 의해 제조된 세라믹 기판을 프로브 카드로 이용하였다.
이 경우, 소성 과정에서 세라믹 그린시트가 수축됨에 따라 비아 전극의 위치가 변경된다.
종래 세라믹 프로브 카드는 표층면에 소정 패턴의 프로브 패드를 형성되어 있다. 하지만, 소성 과정에서 비아 전극의 위치가 변경됨에 따라 프로브 패드와 비아 전극이 접합되지 않는 부분이 발생하여 세라믹 프로드 카드의 제조 수율이 저하된다는 문제점이 있었다. 이 경우, 비아 전극은 0.2~1.2㎜의 직경을 갖는 것으로, 비아 전극의 위치 변경을 고려할 때, 프로브 패드는 최소한 0.4㎜의 직경을 가져야만 프로브 카드의 제조 수율을 10% 정도 구현할 수 있게 되었다. 이에 따라, 프로브 패드의 크기를 감소시켜 고집적화하는 것이 어려웠다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위한 방안으로, 무수축 공법을 이용한 저온 소성 처리한 세라믹 프로브 카드를 제조하였다. 그러나, 무수축 공법을 이용하더라도, 세라믹 프로브 카드를 제조하기 위한 세라믹 그린시트가 1.5㎜이상의 두께를 가지는 경우에는 면 방향으로 수축이 발생되어 비아 전극의 위치가 변경된다는 문제점이 있었다.
한편, 한국공개특허 제10-2009-0109313호에 기재된 세라믹 프로브 카드는, 저온 소성 처리된 복수의 세라믹 블럭들 간의 비아 전극을 매칭시켜 접합함으로써, 비아 전극의 위치 정확도를 향상시키려 하고 있으나, 여전히 한계가 있는 실정이다.
한국공개특허 제10-2009-0109313호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 전도체의 위치 정확도가 우수하고, 프로브 탐침의 집적률을 높일 수 있는 프로브 카드용 기판 및 이를 이용한 프로브 카드를 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 프로브 카드용 기판은, 금속을 양극 산화하여 형성되고, 상, 하로 관통 형성된 다수의 구멍과 상기 구멍의 내부에 형성된 전도체를 구비하는 복수 개의 단위 양극산화막시트;를 포함하고, 상기 단위 양극산화막시트는 이방성 전도성 페이스트로 서로 접합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구멍은 금속을 양극 산화하여 형성되어 규칙적으로 배열된 기공홀인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단위 양극산화막시트는, 금속을 양극 산화하여 형성되어 규칙적으로 배열된 다수의 기공홀이 형성되는 다공층과, 상기 다공층의 하부에 형성되어 상기 기공홀의 일단을 폐쇄하는 베리어층을 포함하고, 상기 구멍은 상기 기공홀의 내부 폭보다 큰 내부 폭을 갖으면서 상기 단위 양극산화막시트를 상, 하로 관통하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단위 양극산화막시트는, 금속을 양극산화하여 형성된 베리어층으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이방성 전도성 페이스트는 이방성 전도필름(ACF) 또는 이방성 전도접착제(ACA) 중 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 프로브 카드는, 금속을 양극 산화하여 형성되고, 상, 하로 관통 형성된 다수의 구멍과 상기 구멍의 내부에 형성된 전도체를 구비하는 단위 양극산화막시트가 복수 개 적층된 프로브 카드용 기판; 상기 전도체에 전기적으로 연결되는 프로브 탐침;을 포함하되, 상기 단위 양극산화막시트의 최상층에 형성된 상기 전도체에서, 최하층에 형성된 상기 전도체까지 순차적으로 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구멍은 금속을 양극 산화하여 형성되어 규칙적으로 배열된 기공홀인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단위 양극산화막시트는, 금속을 양극 산화하여 형성되어 규칙적으로 배열된 다수의 기공홀이 형성되는 다공층과, 상기 다공층의 하부에 형성되어 상기 기공홀의 일단을 폐쇄하는 베리어층을 포함하고, 상기 구멍은 상기 기공홀의 내부 폭보다 큰 내부 폭을 갖으면서 상기 단위 양극산화막시트를 상, 하로 관통하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단위 양극산화막시트는, 금속을 양극산화하여 형성된 베리어층으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단위 양극산화막시트는 이방성 전도성 페이스트로 서로 접합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이방성 전도성 페이스트는 이방성 전도필름(ACF) 또는 이방성 전도접착제(ACA) 중 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
소성공정이 필요없으므로, 소성공정에 따른 전도체의 위치 틀어짐이 없어서, 전도체의 위치 정확도가 우수하다.
프로브 탐침의 집적률을 향상시킬 수 있다.
프로브 카드용 기판의 열팽창계수와 웨이퍼의 열팽창계수가 거의 유사하여 접촉불량을 줄일 수 있다.
도 1은 종래의 프로브 카드를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프로브 카드용 기판의 단면도.
도 3은 단위 양극산화막 시트의 변형예.
도 4는 도 2를 이용한 본 발명의 프로브 카드의 단면도.
도 5는 본 발명의 프로브 카드를 이용한 반도체 소자의 검사 장치의 개략도.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부한 도면들과 함께 상세히 후술된 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명하는 실시 예에 한정된 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 바람직한 실시 예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다.
본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시 도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 구멍 등의 크기, 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프로브 카드용 기판(200)은, 도 2 에 도시한 바와 같이, 금속을 양극 산화하여 형성되고, 상, 하로 관통 형성된 다수의 구멍(220)과 구멍(220)의 내부에 형성된 전도체(225)를 구비하는 복수 개의 단위 양극산화막시트(210);를 포함하고, 단위 양극산화막시트(210)는 이방성 전도성 페이스트(250)로 서로 접합되는 것을 특징으로 한다.
도 2와 같이, 프로브 카드용 기판(200)은 복수 개의 단위 양극산화막시트(210)가 상하로 적층되어 형성된다.
각각의 단위 양극산화막시트(210)는 수평 단면이 원판 형상일 수 있다.
단위 양극산화막시트(210)는 금속을 양극 산화하여 형성되고, 상, 하 방향으로 관통된 다수의 구멍(220)이 형성된 것이다.
도 3a와 같이, 단위 양극산화막시트(210)의 구멍(220a)은, 금속을 양극산화하여 형성되어 규칙적으로 배열된 기공홀(220a)일 수 있다. 기공홀(220a)은 단위 양극산화막시트(210)의 상하 방향으로 다수 개 형성된다. 또한, 기공홀(220a)은 양극산화막시트(210)의 상, 하로 관통 형성된다.
도 3a의 단위 양극산화막시트(210)는 기공홀(220a)이 형성된 다공층(230)만으로 형성된 것이다. 단위 양극산화막시트(210)는 금속 재질의 모재를 양극 산화한 후, 상기 금속 재질의 모재를 제거하여 형성된다. 여기서의 금속 재질의 모재는 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 아연(Zn) 등일 수 있으나, 알루미늄(Al)이 특히 바람직하다. 알루미늄을 모재로 하여 형성된 단위 양극산화막시트(210)는 Al2O3 의 화학식을 갖는 것이다. 또한 단위 양극산화막시트(210)는 절연성이다.
그리고 기공홀(220a)의 내부에는 전도체(225)가 형성된다. 전도체(225)는 무전해도금 또는 전해도금을 통해 기공홀(220a)의 내부에 도금될 수 있다. 전도체(225)는 각각의 기공홀(220a)에 모두 형성될 수도 있고, 일부의 기공홀(220a)에만 형성될 수도 있다.
한편, 도 3b와 같이, 단위 양극산화막(210)의 구멍(220b)은, 기공홀(222)의 내부 폭보다 큰 내부 폭을 갖도록 형성된 것일 수 있다.
도 3b의 단위 양극산화막시트(210)는 금속을 양극 산화하여 형성되어 규칙적으로 배열된 다수의 기공홀(220b)이 형성되는 다공층(230)과, 다공층(230)의 하부에 형성되어 기공홀(220b)의 일단을 폐쇄하는 베리어층(240)을 포함한다.
도 3b의 구멍(220b)은 단위 양극산화막시트(210)를 상, 하로 관통하여 형성된다. 구멍(220b)은 단위 양극산화막시트(210)의 일면을 마스킹한 후, 에칭에 의해 형성될 수 있다.
그리고 구멍(220b)의 내부에는 전도체(225)가 형성된다. 전도체(225)는 무전해도금 또는 전해도금을 통해 구멍(220b)의 내부에 도금될 수 있다.
한편, 도 3c와 같이, 단위 양극산화막시트(210)는 금속을 양극 산화하여 형성된 베리어층(240)으로 구성될 수 있다. 그리고 단위 양극산화막시트(210)의 구멍(220c)은 베리어층(240)을 상, 하로 관통하여 형성된다. 구멍(220c)은 베리어층(240)의 일면을 마스킹한 후, 에칭에 의해 형성될 수 있다. 구멍(220c)의 내부에는 전도체(225)가 형성된다. 전도체(225)는 무전해도금 또는 전해도금을 통해 구멍(220c)의 내부에 도금될 수 있다.
이하에는, 도 3a와 같이, 구멍(220a)이 단위 양극산화막시트(110)의 상, 하로 관통 형성된 기공홀(220a)이고, 기공홀(220a)의 내부에 전도체(225)가 형성된 경우를 기준으로 설명하도록 한다.
도 2와 같이, 각각의 단위 양극산화막시트(210)의 구멍(220)에는 전도체(225)가 채워진다. 전도체(225)에 전기가 인가되면, 전도체(225)를 통해 구멍(220) 내부의 상부에서 하부까지 전기가 흐를 수 있게 된다.
또한, 각각의 단위 양극산화막시트(210)의 상면에는 전기신호패턴(228)이 형성된다. 전기신호패턴(228)은 전도체(225)와 전기적으로 연결된다.
또한, 상하로 인접하는 단위 양극산화막시트(210)는 이방성 전도성 페이스트(250)로 서로 접합된다. 이방성 전도성 페이스트(250)는 이방성 전도필름(ACF) 또는 이방성 전도접착제(ACA) 중 하나일 수 있다.
도 2에 도시된 이방성 전도필름은 전도성 입자(251)와, 폴리이미드수지(253)를 포함한다. 전도성 입자(251)는 이방성 전도필름내에 다수 개가 형성된다.
이방성 전도필름은 인접하는 두 개의 단위 양극산화막시트(210) 사이에 위치하고, 열압착되어 두 개의 단위 양극산화막시트(210)를 서로 접합시킨다.
폴리이미드수지(253)는 절연성이어서 이방성 전도필름의 수평방향으로는 전기가 흐를 수 없고, 전도성 입자(251)를 통해 상하 방향으로만 전기가 흐를 수 있다. 따라서 전도성 입자(251)를 통해 상하로 인접하는 단위 양극산화막시트(210)의 전도체(225) 및 전기신호패턴(228)이, 전기적으로 접합되어 연결된다.
이상과 같은 이방성 전도필름은 단위 양극산화막시트(210)를 접합시킬 뿐 아니라, 상하 방향으로 전기가 도통되도록 한다. 그래서 단위 양극산화막시트(210)의 최상층에 형성된 전도체(225)에서 최하층에 형성된 전도체(225)까지 순차적으로 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 본 발명의 프로브 카드(300)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 프로브 카드용 기판(200)을 포함하고, 최하층에 위치한 단위 양극산화막시트(210)의 하부면에 소정 패턴의 프로브 패드(310)가 형성된다. 그리고 프로브 패드(310)의 하부에는 프로브 탐침(320)이 형성된다. 프로브 탐침(320)은 프로브 패드(310)를 통해 전도체(225)에 전기적으로 연결된다.
한편, 도 5와 같이, 프로브 카드용 기판(200)의 상면에 접속 단자(도시하지 않음)가 형성되고, 이 접속 단자가 땜납 등을 통해 퍼포먼스 보드(420)에 접합되고, 또한 퍼포먼스 보드(420)는 테스터(410)에 접속될 수 있다. 그리고 스테이지(440)상에 재치된 Si웨이퍼(430)의 측정 패드에 프로브 탐침(320)을 접촉시켜서 반도체 소자의 전기 특성을 측정할 수 있다.
또한 프로브 카드(300) 및 퍼포먼스 보드(420)는 승강장치(450)에 의해 상하로 구동시킬 수 있어 프로브 탐침(320)을 Si웨이퍼(430)의 측정 패드에 접촉시키거나 분리하도록 되어 있다.
이상과 같이, 본 발명은 단위 양극산화막시트(210)를 적층하여 프로브 카드용 기판(200)을 형성함으로써, 소성공정이 필요없으므로, 종래와 같이 소성공정에서 발생하는 수축으로 인해 기판 내부의 비아 전극의 위치가 엇갈리는 것을 방지할 수 있다. 다시 말해, 전도체(225)의 위치 엇갈림을 방지할 수 있다.
종래기술에 언급한 바와 같이, 종래에는 전도체(225)의 위치 엇갈림을 고려하여 프로브 패드(310)의 크기를 일정 크기 이상으로 유지해야 하므로, 고집적화할 수가 없었다. 그러나, 본 발명의 프로브 카드용 기판(200)은 소성공정이 필요없으므로, 전도체(225)의 위치 정확도가 우수하여 프로브 패드(310)의 크기를 큰 폭으로 줄일 수 있다. 그래서 고집적화할 수 있다. 즉, 프로브 패드(310)의 하부에 형성된 프로브 탐침(320)을 고집적화할 수 있다.
또한, 반도체 칩의 전기적 특성을 검사하는 테스트 과정은 고온 환경에서 이루어지는데, 종래에는 Si웨이퍼(430)와 세라믹 프로브 카드용 기판(200)의 열팽창률 차이로 인해 접촉불량이 나오기 쉬웠다. 그러나, 본 발명의 프로브 카드용 기판(200)을 구성하는 단위 양극산화막시트(210)는 열팽창계수가 2~3ppm/℃이므로, Si웨이퍼(430)의 열팽창계수 3ppm/℃와 거의 유사하여 접촉불량을 줄일 수 있고, 프로브 탐침(320)의 고집적화에 용이하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
200: 프로브 카드용 기판 210: 단위 양극산화막시트
220,220a,220b,220c: 구멍,기공홀
222: 기공홀 225: 전도체
228: 전기신호패턴 230: 다공층
240: 베리어층 250: 이방성 전도성 페이스트
251: 전도성 입자 253: 폴리이미드수지
300: 프로브 카드 310: 프로브 패드
320: 프로브 탐침 410: 테스터
420: 퍼포먼스 보드 430: 웨이퍼
440: 스테이지 450: 승강장치

Claims (11)

  1. 금속을 양극 산화하여 형성되고, 상, 하로 관통 형성된 다수의 구멍과 상기 구멍의 내부에 형성된 전도체를 구비하는 복수 개의 단위 양극산화막시트;를 포함하고,
    상기 단위 양극산화막시트는 이방성 전도성 페이스트로 서로 접합되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 기판.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 구멍은 금속을 양극 산화하여 형성되어 규칙적으로 배열된 기공홀인 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 기판.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 단위 양극산화막시트는,
    금속을 양극 산화하여 형성되어 규칙적으로 배열된 다수의 기공홀이 형성되는 다공층과, 상기 다공층의 하부에 형성되어 상기 기공홀의 일단을 폐쇄하는 베리어층을 포함하고,
    상기 구멍은 상기 기공홀의 내부 폭보다 큰 내부 폭을 갖으면서 상기 단위 양극산화막시트를 상, 하로 관통하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 기판.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 단위 양극산화막시트는,
    금속을 양극산화하여 형성된 베리어층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 기판.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 이방성 전도성 페이스트는 이방성 전도필름(ACF) 또는 이방성 전도접착제(ACA) 중 하나인 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 기판.
  6. 금속을 양극 산화하여 형성되고, 상, 하로 관통 형성된 다수의 구멍과 상기 구멍의 내부에 형성된 전도체를 구비하는 단위 양극산화막시트가 복수 개 적층된 프로브 카드용 기판;
    상기 전도체에 전기적으로 연결되는 프로브 탐침;을 포함하되,
    상기 단위 양극산화막시트의 최상층에 형성된 상기 전도체에서, 최하층에 형성된 상기 전도체까지 순차적으로 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 구멍은 금속을 양극 산화하여 형성되어 규칙적으로 배열된 기공홀인 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 단위 양극산화막시트는,
    금속을 양극 산화하여 형성되어 규칙적으로 배열된 다수의 기공홀이 형성되는 다공층과, 상기 다공층의 하부에 형성되어 상기 기공홀의 일단을 폐쇄하는 베리어층을 포함하고,
    상기 구멍은 상기 기공홀의 내부 폭보다 큰 내부 폭을 갖으면서 상기 단위 양극산화막시트를 상, 하로 관통하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 단위 양극산화막시트는,
    금속을 양극산화하여 형성된 베리어층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 단위 양극산화막시트는 이방성 전도성 페이스트로 서로 접합되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 이방성 전도성 페이스트는 이방성 전도필름(ACF) 또는 이방성 전도접착제(ACA) 중 하나인 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
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