KR101048497B1 - 프로브 카드 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인쇄회로기판에 전기적으로 연결되는 공간 변환기, 그리고 공간 변환기 위에 장착되어 웨이퍼에 접속하는 프로브를 포함하여 구성되는 프로브 카드에 있어서, 상기 공간 변환기는, 미리 설정된 패턴으로 도전성 금속 재질의 베이스 컨택이 형성된 공용기판과; 상기 공용기판의 상면에 MEMS 방식으로 형성되고, 베이스 컨택과 전기적으로 연결되는 도전성 금속 재질의 상부 도금층; 상기 공용기판의 상면에 MEMS 방식으로 형성되는 PI 재질의 상부 절연층; 상기 상부 절연층 내부에 MEMS 방식으로 형성되고, 상부 도금층과 전기적으로 연결되는 도전성 금속 재질의 상부 컨택;을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명에 의하면, 공용기판 위에 MEMS 방식으로 PI 소재를 적층함으로써 공간 변환기의 제조 시간을 획기적으로 단축할 수 있고, 또한 PI 재질의 공간 변환기와 프로브 모듈을 접합하는 과정에서, 상호 대응되는 얼라인 키 및 도전성 솔더의 구조로 인해 각각의 솔더를 패드 위에 정확하게 정렬할 수 있게 된다.

Description

프로브 카드 및 그 제조방법{PROBE CARD AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 반도체 검사 장비로 사용되는 프로브 카드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공용기판 위에 MEMS 방식으로 프로브를 형성하는 프로브 카드 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 프로브 카드는 반도체 메모리, 평면 디스플레이(FPD) 등의 반도체 소자의 제작 중 또는 제작 후에, 그 결함 유무를 테스트하기 위하여 웨이퍼와 반도체 검사 장비를 전기적으로 연결시킴으로서, 검사 장비의 전기적 신호를 웨이퍼에 형성된 반도체 다이(die)에 전달하여 주고, 반도체 다이로부터 돌아오는 신호를 반도체 검사 장비에 전달하는 장치이다.

종래의 일반적인 프로브 카드는, 반도체 검사 장비에 전기적으로 연결되는 인쇄회로기판에 인터포져(interposer)를 통해 연결되는 공간 변환기(space transformer), 그리고 공간 변환기 위에 장착되어 웨이퍼에 접속하는 프로브의 구조로 이루어진다.

상기 공간 변환기는 미세 피치의 접촉 패드를 검사하기 위해 프로브와 인쇄회로기판 사이에서 피치 변환의 기능을 수행하는 것으로써, 통상 그린 시트(Green sheet)를 다층으로 형성한 MLC(Multi Layer Ceramic)의 형태로 제작되는데, 이러한 공간 변환기는 그 제조 공정이 복잡하여 공정 시간이 증가할 뿐만 아니라 제조 비용이 고가이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 공간 변환기의 제조 공정 시간을 획기적으로 단축할 수 있는 방법을 제공하는 것을 주요한 해결 과제로 한다.

또한 본 발명은, 고가의 세라믹 다층 기판을 대체하여 비교적 저가이면서도 세라믹과 성능이 유사한 새로운 재질의 공간 변환기를 제공하는 것을 또 다른 해결 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명에 따른 프로브 카드는, 인쇄회로기판에 전기적으로 연결되는 공간 변환기, 그리고 공간 변환기 위에 장착되어 웨이퍼에 접속하는 프로브를 포함하여 구성되는 프로브 카드에 있어서, 상기 공간 변환기는, 미리 설정된 패턴으로 도전성 금속 재질의 베이스 컨택이 형성된 공용기판과; 상기 공용기판의 상면에 MEMS 방식으로 형성되고, 베이스 컨택과 전기적으로 연결되는 도전성 금속 재질의 상부 도금층; 상기 공용기판의 상면에 MEMS 방식으로 형성되는 PI 재질의 상부 절연층; 상기 상부 절연층 내부에 MEMS 방식으로 형성되고, 상부 도금층과 전기적으로 연결되는 도전성 금속 재질의 상부 컨택;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 공간 변환기는, 상기 공용기판의 저면에 MEMS 방식으로 형성되고, 베이스 컨택과 전기적으로 연결되는 도전성 금속 재질의 하부 도금층; 상기 공용기판의 저면에 MEMS 방식으로 형성되는 PI 재질의 하부 절연층; 상기 하부 절연층 내부에 MEMS 방식으로 형성되고, 하부 도금층과 전기적으로 연결되는 도전성 금속 재질의 하부 컨택;을 더 포함하여 구성될 수 있다.

그리고 상기 프로브는, 상부 절연층의 상면에 형성되어 상부 컨택과 통전하는 기단부와; 상기 기단부의 상면에 일측 단부가 고정되고 측 방향으로 연장되는 빔; 상기 빔의 타측 단부에서 수직하게 돌출 형성되는 프로브 팁;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 프로브 카드는, 베이스 기판, 베이스 기판의 상면에 형성되어 반도체 웨이퍼에 전기 접속하는 다수의 프로브, 베이스 기판의 저면에 형성되어 프로브에 전기적으로 연결되는 다수의 도전성 솔더를 구비하는 프로브 모듈과; 상기 공간 변환기의 상면에 형성되어 상부 컨택에 전기적으로 연결되고, 상기 프로브 모듈과 공간 변환기의 접합 과정에서 각각의 도전성 솔더에 열적 융합되는 다수의 패드;를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 프로브 카드는, 공간 변환기의 상면에 형성되는 제1 얼라인 키와; 프로브 모듈과 공간 변환기의 접합 과정에서 각각의 패드 위에 도전성 솔더가 정렬될 수 있도록, 프로브 모듈의 저면에서 상기 제1 얼라인 키에 대응되는 위치에 형성되는 제2 얼라인 키;를 더 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 제1 얼라인 키와 제2 얼라인 키 중 하나는 돌기 구조로 이루어지고, 나머지 하나는 돌기 구조가 수용될 수 있는 안착홈 구조로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 프로브 카드는, 도전성 솔더의 중심부는 하측으로 돌출 형성되고, 패드의 중심부는 상기 돌출 형성된 도전성 솔더의 중심부를 수용할 수 있도록 오목하게 형성되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명에 따른 프로브 카드는, 도전성 솔더와 패드의 열적 융합 과정에서 용융되지 않는 재질로 이루어지고, 도전성 솔더의 내부에 삽입되어 프로브 모듈을 지지하는 솔더 지지부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명에 따른 프로브 카드 제조방법은, 인쇄회로기판에 전기적으로 연결되는 공간 변환기를 제조하는 공정, 그리고 공간 변환기에 전기적으로 연결되는 프로브를 형성하는 공정을 포함하여 구성되는 프로브 카드의 제조방법에 있어서, 상기 공간 변환기의 제조 공정은, 미리 설정된 패턴으로 도전성 금속 재질의 베이스 컨택이 형성된 공용기판을 제조하는 제1단계; 공용기판의 상면에 상기 베이스 컨택과 전기적으로 연결되는 도전성 금속 재질의 상부 도금층을 MEMS 방식으로 형성하는 제2단계; 공용기판의 상면에 PI 재질의 상부 절연층을 MEMS 방식으로 형성하는 제3단계; 상부 절연층 내부에 상기 상부 도금층과 전기적으로 연결되는 도전성 금속 재질의 상부 컨택을 MEMS 방식으로 형성하는 제4단계;를 포함하여 구성된다.

그리고 상기 제3단계는, 공용기판의 상면에 액상 PI 소재를 도포 후 소성시켜서 상부 절연층을 형성하거나, 또는 공용기판의 상면에 고상 PI 소재를 압착하여 상부 절연층을 형성하는 방식으로 이루어질 수 있다.

또한 본 발명에 따른 프로브 카드 제조방법은, 공용기판의 저면에 상기 베이스 컨택과 전기적으로 연결되는 도전성 금속 재질의 하부 도금층을 MEMS 방식으로 형성하는 제5단계; 공용기판의 저면에 PI 재질의 하부 절연층을 MEMS 방식으로 형성하는 제6단계; 하부 절연층 내부에 상기 하부 도금층과 전기적으로 연결되는 도전성 금속 재질의 하부 컨택을 MEMS 방식으로 형성하는 제7단계;를 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한 본 발명에 따른 프로브 카드 제조방법은, 상기 공간 변환기의 제조 공정은, 공간 변환기의 상면에 상부 컨택에 전기적으로 연결되는 다수의 패드를 형성하는 제8단계;를 더 포함하여 구성되고, 베이스 기판, 베이스 기판의 상면에 형성되어 반도체 웨이퍼에 전기 접속하는 다수의 프로브, 베이스 기판의 저면에 형성되어 프로브에 전기적으로 연결되는 다수의 도전성 솔더를 구비하는 프로브 모듈을 제조하는 공정과; 각각의 도전성 솔더를 패드에 열적 융합시킴으로써, 상기 프로브 모듈과 공간 변환기를 접합시키는 공정;을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 공용기판 위에 MEMS 방식으로 PI 소재를 적층함으로써 공간 변환기의 제조 시간을 획기적으로 단축할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 의하면, 고가의 세라믹 다층 기판을 대체하여 비교적 저가이면서도 세라믹과 성능이 유사한 PI 재질의 공간 변환기를 제공할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 의하면, PI 재질의 공간 변환기와 프로브 모듈을 접합하는 과정에서, 상호 대응되는 얼라인 키 및 도전성 솔더의 구조로 인해 각각의 솔더를 패드 위에 정확하게 정렬할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 의하면, 도전성 솔더 내부에 삽입되는 솔더 지지부에 의해 프로브 모듈의 수평 상태를 보다 효율적으로 유지할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 프로브 카드를 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 프로브 카드를 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 프로브 카드를 나타내는 단면도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제3실시예에 따른 공간 변환기를 나타내는 측단면도 및 저면도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제3실시예에 따른 프로브 모듈을 나타내는 측단면도 및 저면도.
도 6은 본 발명에 따른 도전성 솔더를 나타내는 단면도.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 프로브 카드 제조방법을 나타내는 단면도.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 프로브 카드 제조방법을 나타내는 단면도.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 프로브 카드 제조방법을 나타내는 단면도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 프로브 카드 및 그 제조방법에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 3에는 본 발명의 제1 내지 제3실시예에 따른 프로브 카드 구조가 도시되어 있다. 그리고 도 4a 및 도 4b, 그리고 도 5a 및 도 5b에는 본 발명의 제3실시예에 따른 공간 변환기와 프로브 모듈의 구성이 도시되어 있고, 도 6에는 본 발명에 따른 도전성 솔더의 구조 도시되어 있다.

우선, 도 1을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 프로브 카드에 대해 살펴본다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 프로브 카드는, 반도체 검사 장비에 전기적으로 연결되는 인쇄회로기판에 전기적으로 연결되는 공간 변환기(10), 그리고 공간 변환기(10) 위에 장착되어 웨이퍼에 접속하는 프로브(40)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 인쇄회로기판은 반도체 검사 장비로부터 송신된 전기 신호를 수신하며, 수신된 전기 신호는 공간 변환기(10)를 통하여 프로브(40)로 전달하는 한편, 프로브(40)로부터 전달된 신호를 역방향으로 반도체 검사 장비로 전달하는 회로를 포함한다.

그리고 상기 프로브(40)는 반도체 웨이퍼에 전기 접속하기 위한 탐침 구조로 이루어지고, 공간 변환기(10)의 상면에 형성된다.

그리고 상기 공간 변환기(space transformer)(10)는 공용기판(1)과, 공용기판(1)의 상면에서 MEMS 방식으로 형성되는 상부 도금층(11), 상부 절연층(12), 그리고 상부 컨택(13)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 공용기판(1)은 미리 설정된 패턴으로 도전성 금속 재질의 베이스 컨택(2)이 내부에 다수 형성되는 기판을 나타낸다. 즉, 설계자의 의도에 따라 미리 정해진 패턴으로 베이스 컨택(2)이 내부에 형성되는 공용기판(1)을 별도로 제작하여 준비함으로써, 공간 변환기(10)의 제조 공정을 단축할 수 있게 된다.

그리고 상기 상부 도금층(11)은 공용기판의 상면에서 MEMS 방식으로 형성되고, 공용기판(1)의 베이스 컨택(2)과 전기적으로 연결되는 도전성 금속 재질로 이루어진다. 이러한 상부 도금층(11)의 소재로는 Cu 또는 Au 등의 도전성 금속 소재가 이용되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 상부 절연층(12)은 공용기판(1)의 상면에서 MEMS 방식으로 형성되고, PI 재질로 이루어진다. 이러한 PI(Polyimide; 폴리이미드)는 주쇄에 이미드 결합(-CO-NH-CO-)을 가지는 내열성 수지의 총칭을 나타내는데, 이러한 PI 재질의 특징은 높은 내열성에 있으며, 엔니지니어링 플라스틱 중에서도 가장 높은 부류에 속하고, 특히 고온에서 장기간 사용해도 특성이 노화되지 않는 장점을 가진다.

종래에는 공간 변환기(10)의 절연층 형성을 위해 세라믹 재질이 주로 이용되었으나, 이러한 세라믹 재질을 이용하여 공간 변환기(10)를 제조하게 되면, 공간 변환기(10)의 제조 시간이 증가하고 고가의 세라믹 재질로 인해 가격 부담이 증가하는 문제점이 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명에서는 세라믹 재질과 거의 유사한 성능을 나타내면서도 제조 시간을 크게 단축할 수 있고 가격도 상대적으로 저렴한 PI 재질로 공간 변환기(10)의 절연층을 제조하도록 구성된다. 특히, 종래의 세라믹 재질은 반도체 웨이퍼와 열팽창 계수가 달라서 공간 변환기(10)를 반도체 웨이퍼에 대응시키는데 어려움이 있었으나, 본 발명에서 적용하는 PI 재질은 높은 내열성으로 인해 상기와 같은 문제점을 극복할 수 있다.

그리고 상기 상부 컨택(13)은 상부 절연층(12) 내부에서 MEMS 방식으로 형성되고, 상부 도금층(11)과 전기적으로 연결되는 도전성 금속 재질로 이루어진다. 이러한 상부 컨택(13)과 상부 도금층(11)을 통해 프로브(40)와 베이스 컨택(2)이 상호 전기적으로 연결된다. 그리고 상기 상부 컨택(13)의 소재로는 Cu 또는 Au 등의 도전성 금속 소재가 이용되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 공용기판(1)의 상면에는 전술한 상부 도금층(11)과, 상부 절연층(12) 및 상부 컨택(13)의 형성 과정이 반복적으로 수행되는 것이 바람직하다.

다음으로, 도 2를 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 프로브 카드에 대해 살펴본다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 프로브 카드는, 전술한 제1실시예와 마찬가지로 공용기판(1)의 상면에 상부 도금층(11), PI 재질의 상부 절연층(12), 상부 컨택(13)이 형성된다.

그리고 상기 공용기판(1)의 저면에는 베이스 컨택(2)과 전기적으로 연결되는 도전성 금속 재질의 하부 도금층(21)이 MEMS 방식으로 형성되고, 또한 PI 재질의 하부 절연층(22)이 MEMS 방식으로 형성된다. 그리고 상기 하부 절연층(22) 내부에는 하부 도금층(21)과 전기적으로 연결되는 도전성 금속 재질의 하부 컨택(23)이 MEMS 방식으로 형성된다.

최근 점점 미세한 회로 구조로 이루어지는 웨이퍼의 검사를 위해 프로브(40)의 간격도 미세하게 배치되고 있고, 그에 따라 프로브(40)의 피치 변환을 위해서는 공간 변환기(20)에 더 많은 수의 절연층이 적층되어야 한다.

그러나 전술한 제1실시예의 공간 변환기(10)와 같이 공용기판(1)의 상면에만 다수의 절연층(12)을 적층하는 것은 한계가 있다. 따라서 이러한 문제를 보완하기 위해, 상기 제2실시예의 공간 변환기(20)에서는 공용기판(1)의 상면과 하면 모두에 절연층(12, 22)을 형성함으로써, 안정적으로 프로브(40)의 피치 변환을 더욱 넓게 적용할 수 있게 된다.

그리고 상기 공용기판(1)의 저면에도 전술한 하부 도금층(21)과, 하부 절연층(22) 및 하부 컨택(23)의 형성 과정이 반복적으로 수행될 수 있다.

한편, 전술한 제1 및 제2실시예에서는 공간 변환기(10, 20)의 상면에 MEMS 방식으로 프로브(40)가 형성된다.

이러한 프로브(40)는, 공간 변환기(10, 20)의 상면에 형성되는 기단부(42)와, 상기 기단부(42)의 상면에서 측 방향으로 연장되는 빔(44), 빔(44)의 타측 단부에서 수직하게 돌출 형성되는 프로브 팁(46)을 포함하여 구성된다.

상기 기단부(42)는 공간 변환기(10, 20)의 상부에 임의의 높이로 돌출되고, 도전성 금속 재질로 이루어진다.

그리고 상기 빔(44)은 기단부(42)의 상면에서 측 방향으로 연장되는 구조로 이루어지는데, 그 일측 단부가 상기 기단부(42)의 상면에 고정 부착된다. 이러한 빔(44)은 프로브 팁(46)을 탄력 지지할 수 있도록 측 방향으로 임의의 길이를 가지고, 상기 기단부(42)와 마찬가지로 도전성 금속 재질로 이루어진다.

그리고 상기 빔(44)의 타측 단부에는 반도체 웨이퍼에 전기 접속하는 프로브 팁(46)이 수직하게 돌출 형성된다.

다음으로, 도 3을 참조하여 본 발명의 제3실시예에 따른 프로브 카드에 대해 살펴본다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 프로브 카드는, 전술한 제1실시예 또는 제2실시예와 마찬가지로 공용기판(1)의 상면에 상부 도금층(11)과 상부 절연층(12) 및 상부 컨택(13)이 차례로 반복해서 형성되고, 필요에 따라 공용기판(1)의 저면에도 하부 도금층(21)과 하부 절연층(22) 및 하부 컨택(23)이 차례로 형성되는 공간 변환기(10)를 제작한다.

그리고 전술한 제1 및 제2실시예와 달리, 공간 변환기(10)의 상면에 프로브(40)가 직접 형성되는 것이 아니라, 프로브(40)가 형성된 프로브 모듈(30)을 공간 변환기(10)와 별도로 제작한다.

이러한 프로브 모듈(30)은, 베이스 기판(32)과, 베이스 기판(32)의 상면에 형성되어 반도체 웨이퍼에 전기 접속하는 다수의 프로브(40), 그리고 베이스 기판(32)의 저면에 형성되어 프로브(40)에 전기적으로 연결되는 다수의 도전성 솔더(36)를 구비하는 구조로 이루어진다.

또한 상기 공간 변환기(10)의 상면에서 각 도전성 솔더(36)와 대응하는 위치에서 상부 컨택(13)에 전기적으로 연결되는 다수의 패드(16)가 형성된다.

그리고 상기 프로브 모듈(30)을 공간 변환기(10)의 상면에 접합시키는데, 이때 각각의 도전성 솔더(36)가 대응되는 패드(16)에 열적 융합됨으로써 프로브 모듈(30)과 공간 변환기(10)가 통전 가능하게 접합된다.

한편, 상기 제3실시예에서 프로브 모듈(30)과 공간 변환기(10)를 접합시키는 과정에서 각각의 도전성 솔더(36)와 패드(16)가 정확하게 정렬될 수 있도록 하는 것이 중요하다.

이를 위해, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 공간 변환기(10)의 상면에는, 프로브 모듈(30)과 공간 변환기(10)의 접합 과정에서 각각의 도전성 솔더(36)와 패드(16) 사이의 정렬을 맞추기 위한 제1 얼라인 키(18)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 얼라인 키(18)는 후술하는 프로브 모듈(30)의 제2 얼라인 키(38)가 수용될 수 있는 안착홈 구조로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 패드(16)는 통상의 평탄 구조로 이루어질 수도 있으나, 프로브 모듈(30)과 공간 변환기(10)의 접합 과정에서 각각의 도전성 솔더(36)와 패드(16) 사이의 정렬을 보다 정확하게 맞추기 위해, 상기 패드(16)의 중심부에는 도전성 솔더(36)가 삽입될 수 있도록 오목한 홈이 형성되도록 구성될 수도 있다.

그리고 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 프로브 모듈(30)의 저면에는 상기 제1 얼라인 키(18)에 대응되는 위치에 도전성 솔더(36)와 패드(16) 사이의 정렬을 맞추기 위한 제2 얼라인 키(38)가 형성될 수 있다. 즉, 프로브 모듈(30)과 공간 변환기(10)의 접합 과정에서 각각의 도전성 솔더(36)가 패드(16)의 상면에 정확하게 정렬될 수 있도록, 상기 제1 얼라인 키(18)와 제2 얼라인 키(38)는 상호 대응되는 위치에 형성된다.

또한 상기 제2 얼라인 키(38)는 베이스 기판(32)의 저면에서 하측으로 돌출 형성되는 돌기 구조로 이루어지고, 프로브 모듈(30)과 공간 변환기(10)의 접합 과정에서 전술한 안착홈 구조의 제1 얼라인 키(18)에 삽입되도록 구성될 수 있다. 반대로, 상기 제1 얼라인 키(18)가 돌기 구조로 이루어지고, 상기 제2 얼라인 키(38)는 제1 얼라인 키(18)를 수용할 수 있는 안착홈 구조로 이루어지도록 구성할 수도 있다.

또한 상기 제2 얼라인 키(38)는 "+" 형태의 십자형 돌기 구조로 이루어지고, 이에 대응하는 제1 얼라인 키(18) 역시 십자형 안착홈 구조로 이루어지도록 구성함으로서, 제1 얼라인 키(18)와 제 얼라인 키(38)의 체결을 용이하게 하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 도전성 솔더(36)는 통상의 평탄 구조 또는 볼 구조로 이루어질 수도 있으나, 프로브 모듈(30)과 공간 변환기(10)의 접합 과정에서 각각의 도전성 솔더(36)와 패드(16) 사이의 정렬을 보다 정확하게 맞추기 위해, 상기 도전성 솔더(36)의 중심부에는 전술한 패드(16)의 오목한 중심부에 삽입되기 위한 돌기가 돌출 형성되도록 구성될 수도 있다. 따라서 프로브 모듈(30)과 공간 변환기(10)의 접합 과정에서, 도전성 솔더(36)의 돌출된 중심부가 패드(16)의 오목한 중심부에 삽입됨으로써, 각각의 도전성 솔더(36)와 패드(16) 사이의 정렬이 보다 정확하게 이루어질 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 따른 도전성 솔더(36)는 열에 의해 표면이 용융될 수 있는 재질로 이루어져야 하는데, 다수의 도전성 솔더(36) 모두가 동일한 수준으로 용융되지 않을 수 있다. 즉, 외부의 열에 의해 도전성 솔더(36)가 용융되면서 패드(16)에 접합하는 과정에서 일부 도전성 솔더(36)가 더욱 많이 용융되는 경우, 해당 도전성 솔더(36)의 두께가 낮아지면서 프로부 모듈(30)의 수평 상태가 유지되지 않는 문제점이 발생할 수도 있다.

이러한 문제를 방지하기 위해, 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 도전성 솔더(36)는, 도전성 솔더(36)와 패드(16)의 열적 융합 과정에서 용융되지 않는 재질로 이루어지는 솔더 지지부(35)가 내부에 삽입되는 구조로 이루어지도록 구성된다. 따라서 일부 도전성 솔더(36)가 필요 이상으로 용융되더라도, 그 내부에 삽입된 솔더 지지부(35)가 용융되지 않은 상태에서 프로브 모듈(30)을 지지할 수 있기 때문에, 프로브 모듈(30)의 수평 상태가 유지될 수 있게 된다.

이하에서는, 전술한 본 발명의 각 실시예에 따른 프로브 카드의 제조방법에 대해 살펴본다.

도 7에는 본 발명의 제1실시예에 따른 프로브 카드의 제조 공정이 도시되어 있다.

본 발명의 제1실시예에 따른 프로브 카드 제조방법은, 크게 반도체 검사 장비에 전기적으로 연결되는 인쇄회로기판에 전기적으로 연결되는 공간 변환기(10)를 제조하는 공정, 그리고 공간 변환기(10)에 전기적으로 연결되는 프로브(40)를 형성하는 공정을 포함하여 구성된다.

그리고 도 7을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 프로브 카드 제조방법에서 공간 변환기(10)의 제조 공정은 다음과 같은 순서로 이루어진다.

우선, 미리 설정된 패턴으로 도전성 금속 재질의 베이스 컨택(2)이 형성된 공용기판(1)을 제조한다(a).

그리고 상기 공용기판(1)의 상면에 상기 베이스 컨택(2)과 전기적으로 연결되는 도전성 금속 재질의 상부 도금층(11)을 MEMS 방식으로 형성한다(b).

예를 들어, 공용기판(1)의 상면에 Cu 혹은 Au 등의 도전성 금속 소재를 증착하여 시드층을 형성하고, 시드층 위에 도트 패턴으로 포토 레지스트를 도포하여 포토 레지스트층을 형성한 후, 마스크 패턴에 따라 상부 도금층(11)을 형성할 부분을 제외한 나머지 시드층을 에칭하여 제거함으로써, 도트 패턴의 시드층을 형성한다. 이후, 상기 도트 패턴의 시드층 위에 금속 소재를 도금함으로써 상부 도금층(11)이 형성된다.

그리고 공용기판(1)의 상면에 PI 재질의 상부 절연층(12)을 MEMS 방식으로 형성한다(c).

예를 들어, 상부 도금층(11)이 형성된 공용기판(1)의 상면에 액상 PI 소재를 도포 후 소성시키는 방식, 또는 고상 PI 소재를 공용기판(1)의 상면에 압착하는 방식으로 상부 절연층(12)을 형성할 수 있다.

이후, 상부 절연층(12) 내부에 상기 상부 도금층(11)과 전기적으로 연결되는 도전성 금속 재질의 상부 컨택(13)을 MEMS 방식으로 형성한다(d).

예를 들어, 포토 레지스트층을 형성 및 마스크 패터닝을 통해 상부 도금층(11)과 연통되는 비아 홀을 상부 절연층(12) 내부에 형성하고, 상기 비아 홀에 Cu 혹은 Au 등의 도전성 금속 소재를 도금함으로써, 상부 도금층(11)과 전기적으로 연결되는 상부 컨택(13)을 상부 절연층(12) 내부에 형성한다.

그리고 상기와 같이 형성된 상부 절연층(12) 위에, 상부 도금층(11)과 상부 절연층(12) 및 상부 컨택(13)의 형성 공정을 수 회에 걸쳐 반복 수행하여 공간 변환기(10)를 완성한다(e).

한편, 도면부호 14는 공간 변환기(10)를 인쇄회로기판에 전기적으로 연결시키기 위한 LGA 패드를 나타낸다.

도 8에는 본 발명의 제2실시예에 따른 프로브 카드의 제조 공정이 도시되어 있다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 프로브 카드 제조방법에서 공간 변환기(20)의 제조 공정은 다음과 같은 순서로 이루어진다.

우선, 전술한 제1실시예와 동일한 방식으로, 공용기판(1)의 상면에 상부 도금층(11)과 상부 절연층(12) 및 상부 컨택(13)을 차례로 형성한다.

이후, 상기 공용기판(1)의 저면에 상기 베이스 컨택(2)과 전기적으로 연결되는 도전성 금속 재질의 하부 도금층(21)을 MEMS 방식으로 형성한다(a). 이러한 하부 도금층(21)의 형성 방식은 상기 상부 도금층(11)과 동일한 MEMS 방식으로 형성될 수 있다.

그리고 공용기판(1)의 저면에 PI 재질의 하부 절연층(22)을 MEMS 방식으로 형성한다(b).

예를 들어, 하부 도금층(21)이 형성된 공용기판(1)의 저면에 액상 PI 소재를 도포 후 소성시키는 방식, 또는 고상 PI 소재를 공용기판(1)의 저면에 압착하는 방식으로 하부 절연층(22)을 형성할 수 있다.

이후, 하부 절연층(22) 내부에 상기 하부 도금층(21)과 전기적으로 연결되는 도전성 금속 재질의 하부 컨택(23)을 MEMS 방식으로 형성한다(c). 이러한 하부 컨택(23)의 형성 방식은 상기 상부 컨택(13)과 동일한 MEMS 방식으로 형성될 수 있다.

한편, 도면부호 24는 공간 변환기(20)를 인쇄회로기판에 전기적으로 연결시키기 위한 LGA 패드를 나타낸다.

그리고 상기 제1 또는 제2실시예에 의한 방식으로 공간 변환기(10, 20)를 제조한 후, 다음과 같이 상기 공간 변환기(10, 20)의 상면에 MEMS 방식으로 프로브(40)를 형성한다.

우선, 공간 변환기 위에 기단부(42)를 형성한다. 예를 들어, 공간 변환기(10, 20) 위에 포토 레지스트를 도포하여 포토 레지스트층을 형성한 후 마스크 패턴에 따라 기단부(42)가 형성될 부분을 노광으로 현상하여 노출시킨 후, 노출된 부분에 도전성 금속을 도포하여 적층시킴으로써 기단부(42)를 형성한다.

이러한 MEMS 방식으로 기단부(42)를 제조할 경우, 포토 레지스트 도포 및 도전성 금속의 적층 공정을 반복 수행함으로써, 기단부(42)의 높이를 적절하게 조절할 수 있다.

그리고 상기 기단부(42)의 상면에 일측 단부가 고정 부착되고, 측 방향으로 연장되는 빔(44)을 형성한다. 예를 들어, 포토 레지스트를 도포하여 포토 레지스트층을 형성한 후 마스크 패턴에 따라 빔(44)이 형성될 부분을 노광으로 현상하여 노출시킨 후, 노출된 부분에 도전성 금속을 도포하여 빔(44)을 형성한다.

마지막으로, 반도체 웨이퍼에 전기 접속하는 프로브 팁(46)을 빔(44)의 타측 단부에서 수직하게 돌출 형성되도록 형성한다. 예를 들어, 빔(44)의 타측 단부 위에 포토 레지스트를 도포하여 포토 레지스트층을 형성한 후 마스크 패턴에 따라 프로브 팁(46)이 형성될 부분을 노광으로 현상하여 노출시키는 공정과, 노출된 부분에 도전성 금속을 도포하여 적층시키는 공정을 반복 수행함으로써, 적절한 높이의 프로브 팁(46)을 형성한다.

도 9에는 본 발명의 제3실시예에 따른 프로브 카드의 제조 공정이 도시되어 있다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 프로브 카드 제조방법은, 전술한 제1 또는 제2실시예와 동일한 방식으로 공간 변환기(10)를 제조하고, 프로브(40)가 형성되는 프로브 모듈(30)을 별도로 제조한 후, 프로브 모듈(30)과 공간 변환기(10)를 통전 가능하게 접합시키는 방식으로 이루어진다.

즉, 전술한 제1실시예 또는 제2실시예와 마찬가지로 공용기판(1)의 상면에 상부 도금층(11)과 상부 절연층(12) 및 상부 컨택(13)이 차례로 반복해서 형성되고, 필요에 따라 공용기판(1)의 저면에도 하부 도금층(21)과 하부 절연층(22) 및 하부 컨택(23)이 차례로 형성되는 공간 변환기(10)를 제작한다.

그리고 프로브(40)가 형성된 프로브 모듈(30)을 공간 변환기(10)와 별도로 제작하는데, 이러한 프로브 모듈(30)은 베이스 기판(32)과, 베이스 기판(32)의 상면에 형성되어 반도체 웨이퍼에 전기 접속하는 다수의 프로브(40), 그리고 베이스 기판(32)의 저면에 형성되어 프로브(40)에 전기적으로 연결되는 다수의 도전성 솔더(36)를 구비하는 구조로 이루어진다.

또한 상기 공간 변환기(10)의 상면에서 각 도전성 솔더(36)와 대응하는 위치에 상부 컨택(13)에 전기적으로 연결되는 다수의 패드(16)가 형성된다.

그리고 상기 프로브 모듈(30)을 공간 변환기(10)의 상면에 접합시키는데, 이때 각각의 도전성 솔더(36)가 대응되는 패드(16)에 열적 융합됨으로써 프로브 모듈(30)과 공간 변환기(10)가 통전 가능하게 접합된다.

이처럼 프로브 모듈(30)과 공간 변환기(10)의 접합 과정에서는, 프로브 모듈(30)의 저면에 형성되는 도전성 솔더(36)와 공간 변환기(10)의 상면에 형성되는 패드(16) 사이의 정렬을 맞추는 것이 가장 중요하다. 만일, 일부 도전성 솔더(36)와 패드(16) 사이에 정렬이 제대로 이루어지지 않으면, 프로브(40)와 인쇄회로기판 사이의 전기 신호 전송이 이루어지지 않게 되어, 프로브 카드의 불량으로 이어질 수 있기 때문이다.

이를 위해, 본 발명의 제3실시예에 따른 프로브 카드의 제조방법은, 프로브 모듈(30)과 공간 변환기(10)의 대응되는 위치에 형성되는 제1 얼라인 키(18) 및 제2 얼라인 키(38)를 이용하여, 도전성 솔더(36)와 패드(16) 사이의 정렬을 맞추게 된다.

또는, 프로브 모듈(30)의 저면에 형성된 돌기 구조의 제2 얼라인 키(38)가 공간 변환기(10)의 상면에 형성된 안착홈 구조의 제1 얼라인 키(18)에 수용될 수 있도록 프로브 모듈(30)을 공간 변환기(10)의 상면에 접촉시키는 방식으로 수행될 수도 있다.

이처럼 제2 얼라인 키(38)가 제1 얼라인 키(18)에 수용되면, 각각의 도전성 솔더(36)가 대응되는 위치의 패드(16) 위에 접촉하는 상태가 되는데, 이때 도전성 솔더(36)의 돌출된 중심부가 패드(16)의 오목한 중심부에 삽입된다.

이처럼 각각의 도전성 솔더(36)가 대응되는 패드(16) 위에 접촉하는 상태에서, 도전성 솔더(36)에 열을 가하면 도전성 솔더(36)의 표면이 용융되면서 패드(16)에 열적 융착되고, 결국 도 4b에 도시된 바와 같이 프로브 모듈(30)이 공간 변환기(10)에 통전 가능하게 접합된 프로브 카드가 완성될 수 있게 된다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

1; 공용기판 2; 베이스 컨택
10, 20; 공간 변환기 11; 상부 도금층
12; 상부 절연층 13; 상부 컨택
16; 패드 18; 제1 얼라인 키
21; 하부 도금층 22; 하부 절연층
23; 하부 컨택 30; 프로브 모듈
32; 베이스 기판 36; 도전성 솔더
38; 제2 얼라인 키 40; 프로브

Claims (17)

1. 베이스 기판, 베이스 기판의 상면에 형성되어 반도체 웨이퍼에 전기 접속하는 다수의 프로브, 베이스 기판의 저면에 형성되어 프로브에 전기적으로 연결되는 다수의 도전성 솔더를 구비하는 프로브 모듈과;
   상기 프로브 모듈과 별도로 제작된 후 프로브 모듈의 저면에 접합되는 공간 변환기;를 포함하여 구성되고,
   상기 공간 변환기는,
   미리 설정된 패턴으로 도전성 금속 재질의 베이스 컨택이 형성된 공용기판과;
   상기 공용기판의 상면에 MEMS 방식으로 형성되고, 베이스 컨택과 전기적으로 연결되는 도전성 금속 재질의 상부 도금층;
   상기 공용기판의 상면에 MEMS 방식으로 형성되는 PI 재질의 상부 절연층;
   상기 상부 절연층 내부에 MEMS 방식으로 형성되고, 상부 도금층과 전기적으로 연결되는 도전성 금속 재질의 상부 컨택;
   상면에 형성되어 상부 컨택에 전기적으로 연결되고, 상기 프로브 모듈과의 접합 과정에서 각각의 도전성 솔더에 열적 융합되는 다수의 패드;를 포함하며,
   공간 변환기의 상면에 형성되는 안착홈 구조의 제1 얼라인 키와;
   프로브 모듈과 공간 변환기의 접합 과정에서 각각의 패드 위에 도전성 솔더가 정렬될 수 있도록, 프로브 모듈의 저면에서 상기 제1 얼라인 키에 대응되는 위치에 형성되고, 상기 안착홈 구조의 제1 얼라인 키에 수용되는 돌기 구조의 제2 얼라인 키;
   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
2. 제1항에 있어서,
   상기 공간 변환기는,
   상기 공용기판의 저면에 MEMS 방식으로 형성되고, 베이스 컨택과 전기적으로 연결되는 도전성 금속 재질의 하부 도금층;
   상기 공용기판의 저면에 MEMS 방식으로 형성되는 PI 재질의 하부 절연층;
   상기 하부 절연층 내부에 MEMS 방식으로 형성되고, 하부 도금층과 전기적으로 연결되는 도전성 금속 재질의 하부 컨택;
   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 프로브는,
   상부 절연층의 상면에 형성되어 상부 컨택과 통전하는 기단부와;
   상기 기단부의 상면에 일측 단부가 고정되고 측 방향으로 연장되는 빔;
   상기 빔의 타측 단부에서 수직하게 돌출 형성되는 프로브 팁;
   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   도전성 솔더의 중심부는 하측으로 돌출 형성되고, 패드의 중심부는 상기 돌출 형성된 도전성 솔더의 중심부를 수용할 수 있도록 오목하게 형성되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
8. 제1항에 있어서,
   도전성 솔더와 패드의 열적 융합 과정에서 용융되지 않는 재질로 이루어지고, 도전성 솔더의 내부에 삽입되어 프로브 모듈을 지지하는 솔더 지지부;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
9. 베이스 기판, 베이스 기판의 상면에 형성되어 반도체 웨이퍼에 전기 접속하는 다수의 프로브, 베이스 기판의 저면에 형성되어 프로브에 전기적으로 연결되는 다수의 도전성 솔더를 구비하는 프로브 모듈을 제조하는 공정과;
   미리 설정된 패턴으로 도전성 금속 재질의 베이스 컨택이 형성된 공용기판을 제조하는 제1단계, 공용기판의 상면에 상기 베이스 컨택과 전기적으로 연결되는 도전성 금속 재질의 상부 도금층을 MEMS 방식으로 형성하는 제2단계, 공용기판의 상면에 PI 재질의 상부 절연층을 MEMS 방식으로 형성하는 제3단계, 그리고 상부 절연층 내부에 상기 상부 도금층과 전기적으로 연결되는 도전성 금속 재질의 상부 컨택을 MEMS 방식으로 형성하는 제4단계를 포함하고, 상면에 상부 컨택에 전기적으로 연결되는 다수의 패드가 형성되는 공간 변환기의 제조 공정;
   각각의 도전성 솔더를 패드에 열적 융합시킴으로써, 상기 프로브 모듈과 공간 변환기를 통전 가능하게 접합시키는 공정;을 포함하여 구성되고,
   상기 공간 변환기의 상면에는 안착홈 구조의 제1 얼라인 키가 형성되고,
   프로브 모듈과 공간 변환기의 접합 과정에서 각각의 패드 위에 도전성 솔더가 정렬될 수 있도록, 프로브 모듈의 저면에는 상기 제1 얼라인 키에 수용되는 돌기 구조의 제2 얼라인 키가 형성되며,
   제1 얼라인 키에 제2 얼라인 키가 삽입될 수 있도록 프로브 모듈을 공간 변환기 위에 정렬시킨 상태에서, 도전성 솔더에 열을 가하여 도전성 솔더를 패드에 접합시키는 것을 특징으로 하는 프로브 카드 제조방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제3단계는,
    공용기판의 상면에 액상 PI 소재를 도포 후 소성시켜서 상부 절연층을 형성하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드 제조방법.
11. 제9항에 있어서,
    상기 제3단계는,
    공용기판의 상면에 고상 PI 소재를 압착하여 상부 절연층을 형성하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드 제조방법.
12. 제9항에 있어서,
    공용기판의 저면에 상기 베이스 컨택과 전기적으로 연결되는 도전성 금속 재질의 하부 도금층을 MEMS 방식으로 형성하는 제5단계;
    공용기판의 저면에 PI 재질의 하부 절연층을 MEMS 방식으로 형성하는 제6단계;
    하부 절연층 내부에 상기 하부 도금층과 전기적으로 연결되는 도전성 금속 재질의 하부 컨택을 MEMS 방식으로 형성하는 제7단계;
    를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드 제조방법.
13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로브 형성 공정은,
    상부 컨택과 통전하는 기단부를 상부 절연층의 상면에 형성하는 단계;
    상기 기단부의 상면에 일측 단부가 고정되고 측 방향으로 연장되는 빔을 형성하는 단계;
    상기 빔의 타측 단부에서 수직하게 돌출 형성되는 프로브 팁을 형성하는 단계;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드 제조방법.
14. 삭제
15. 삭제
16. 제9항에 있어서,
    도전성 솔더의 중심부는 하측으로 돌출 형성되고,
    패드의 중심부는 상기 돌출 형성된 도전성 솔더의 중심부를 수용할 수 있도록 오목하게 형성되며,
    프로브 모듈과 공간 변환기의 접합 과정에서 도전성 솔더의 돌출된 중심부가 패드의 오목한 중심부에 삽입되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드 제조방법.
17. 제9항에 있어서,
    도전성 솔더와 패드의 열적 융합 과정에서 용융되지 않는 재질로 이루어지는 솔더 지지부가, 도전성 솔더의 내부에 삽입되어 프로브 모듈을 지지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드 제조방법.

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