KR20120082427A - 탄소 나노튜브 칼럼 및 프로브로서의 탄소 나노튜브 칼럼 제조방법과 사용방법 - Google Patents

탄소 나노튜브 칼럼 및 프로브로서의 탄소 나노튜브 칼럼 제조방법과 사용방법 Download PDF

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Abstract

탄소 나노튜브를 포함하는 탄소 나노튜브 칼럼은 도전성 접촉 프로브로 이용될 수 있다. 칼럼은 성장될 수 있고, 칼럼을 성장하기 위한 공정의 파라미터는 칼럼이 성장하는 동안 변화되어 칼럼의 성장 길이를 따라 칼럼들의 기계적 특성을 변화시킬 수 있다. 그 후, 금속이 칼럼의 내부 및/또는 외부에 증착될 수 있고, 이는 칼럼의 전기전도도를 향상시킬 수 있다. 금속화된 칼럼은 배선 기판의 단자와 결합될 수 있다. 접촉 팁이 칼럼의 말단에 형성되거나 또는 부착될 수 있다. 배선 기판이 탄소 나노튜브 칼럼들이 접촉 프로브로서 기능을 할 수 있는 전기적 장치를 형성하도록 다른 전자 부품들과 조합될 수 있다.

Description

탄소 나노튜브 칼럼 및 프로브로서의 탄소 나노튜브 칼럼 제조방법과 사용방법{CARBON NANOTUBE COLUMNS AND METHODS OF MAKING AND USING CARBON NANOTUBE COLUMNS AS PROBES}
전자 장치상의 도전성 스프링 프로브들은 제2 전자 장치의 단자나 그러한 다른 입력단 및/또는 출력단과 일시적으로 가압 기반의 전기적 접속을 만들 수 있다. 예를 들어, 전자 장치상의 그러한 프로브들은 프로브와 단자 사이, 그래서 상기 전자 장치와 제2 전자 장치 사이에 일시적인 전기적 접속을 만들기 위해서 제2 전자 장치의 단자에 대해 가압될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 스프링 프로브로서의 탄소 나노튜브 칼럼 및 탄소 나노튜브 칼럼을 포함하는 스프링 프로브의 제조 방법과 사용방법을 제공하려는 것이다.
몇몇 실시예들에서, 탄소 나노튜브 칼럼의 성장 공정은 상기 공정의 적어도 하나의 파라미터를 변화시켜 상기 칼럼의 적어도 하나의 기계적 특성을 변화시키는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 탄소 소스와 촉매를 포함하는 성장 용액이 캐리어 가스로 도입되어 성장 가스를 생성할 수 있으며, 상기 성장 가스가 성장 표면을 갖는 기판을 포함하는 챔버 내로 도입되어 다발 지어진 복수의 탄소 나노튜브를 포함하는 탄소 나노튜브 칼럼이 상기 탄소 소스를 사용하여 성장 표면상에서 성장하도록 할 수 있다. 탄소 나노튜브 칼럼이 성장 표면상에서 성장하는 동안, 상기 성장 용액 또는 상기 성장 가스를 챔버 내로 도입하는 것에 관련된 적어도 하나의 파나미터가 상기 탄소 나노튜브 칼럼의 기계적 특성을 변화시키도록 변화될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 나노페이스트(nanopaste)가 탄소 나노튜브 칼럼을 배선기판의 단자에 결합할 수 있다. 예를 들면, 도전성 나노 입자를 포함하는 나노페이스트가 배선 기판의 단자 상에 배치될 수 있으며, 탄소 나노튜브 칼럼의 제1 말단이 나노페이스트 내에 배치될 수 있다. 그 후, 나노페이스트가 소결될 수 있는데, 이는 적어도 일부 나노 입자들을 서로 그리고 상기 단자 및 탄소 나노튜브 칼럼의 제1 말단에 융합시킬 수 있으며, 이는 탄소 나노튜브 칼럼을 단자에 물리적 및 전기적으로 결합할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 프로브 카드 어셈블리(probe card assembly)가 복수의 탄소 나노튜브 칼럼을 이용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 성장 기판상에서 복수의 탄소 나노튜브 칼럼이 얻어질 수 있다. 상기 탄소 나노튜브 칼럼들은 시험 될 전자 장치의 단자에 대응하는 패턴으로 배치될 수 있다. 각각의 탄소 나노튜브 칼럼은 적어도 몇 개의 탄소 나노튜브가 얽혀있는 다발 지어진 복수의 탄소 나노튜브를 포함할 수 있다. 도전성 금속이 각각의 탄소 나노튜브 칼럼의 적어도 몇 개의 탄소 나노튜브에 증착될 수 있고, 상기 탄소 나노튜브 칼럼들은 성장 기판으로부터 프로브 기판의 단자로 옮겨질 수 있다. 상기 프로브 기판은 상기 전자 장치의 시험을 제어하기 위한 테스터에의 전기적 인터페이스를 포함하는 배선 기판과 기계적 및 전기적으로 결합될 수 있고, 상기 탄소 나노튜브 칼럼들은 프로브 기판 및 배선 기판을 통해 상기 전기적 인터페이스에 전기적으로 연결될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 프로브 카드 어셈블리는 배선 기판 및 프로브 기판을 포함할 수 있다. 배선 기판은 시험 될 전자 장치의 시험을 제어하기 위한 테스터에의 전기적 인터페이스를 포함할 수 있다. 상기 프로브 기판은 시험 될 전자 장치의 단자들에 대응하는 패턴으로 배치된 복수의 프로브들을 포함할 수 있고, 그리고 각각의 프로브는 탄소 나노튜브 칼럼을 포함할 수 있으며, 상기 탄소 나노 튜브 칼럼은 상기 프로브 기판의 단자에 소결된 탄소 나노튜브들의 다발을 포함할 수 있다. 상기 프로브 기판은 상기 배선 기판에 기계적으로 결합될 수 있고, 상기 프로브들은 프로브 기판 및 배선 기판을 통하여 상기 전기적 인터페이스에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 탄소 나노튜브 칼럼을 포함하는 프로브를 갖는 접촉기 장치를 제조하는 공정의 일례를 예시한다.
도 2a는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 접촉기 장치를 제조하기 위한 도 1의 공정의 구현예를 예시한다.
도 2b는 조립된 도 2a의 접촉기 장치를 예시한다.
도 2c는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 탄소 나노튜브 칼럼의 사진을 보여준다.
도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 탄소 나노튜브 칼럼을 성장하기 위한 성장 시스템의 예를 보여준다.
도 4a는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 탄소 나노튜브 칼럼을 따라 하나 이상의 연성(soft) 영역을 얻기 위해서 도 3의 시스템의 파라미터들 중 하나 이상의 파라미터를 변경하면서 성장된 탄소 나노튜브 칼럼의 일례를 예시한다.
도 4b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 연성 영역을 갖는 탄소 나노튜브 칼럼의 일례의 사진을 보여준다.
도 4c는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 탄소 나노튜브 칼럼의 말단에 대한 힘에 응답하여 압축하는 탄소 나노튜브 칼럼의 연성 영역의 일례를 예시한다.
도 5a는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 탄소 나노 튜브 칼럼의 강성이 상기 칼럼을 따라 변하도록 도 3의 시스템의 파라미터들 중 하나 이상을 변경하면서 탄소 나노튜브 칼럼이 성장되는 일례를 예시한다.
도 5b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 칼럼이 성장할 때 소정의 성장 파라미터가 증가된 일례를 예시하는 그래프를 보여준다.
도 6은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 탄소 나노 칼럼의 강성이 상기 칼럼의 복수의 영역을 따라 변하도록 도 3의 시스템의 파라미터들 중 하나 이상을 변경하면서 탄소 나노튜브 칼럼이 성장되는 일례를 예시한다.
도 7은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 탄소 나노튜브 칼럼이 서로 다른 강성을 갖는 복수의 영역을 포함하도록 도 3의 시스템의 파라미터들 중 하나 이상을 변경하면서 탄소 나노튜브 칼럼이 성장되는 일례를 예시한다.
도 8은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 탄소 나노튜브 칼럼을 금속화하기 위한 시스템의 일례를 예시한다.
도 9는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 탄소 나노튜브 칼럼을 금속화하기 위한 공정의 일례를 예시한다.
도 10a는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 탄소 나노튜브 칼럼의 외부를 금속화하는 것을 예시한다.
도 10b는 칼럼의 외부에 증착된 금속을 예시하기 위해 길이 방향으로 절단된 탄소 나노튜브 칼럼 부분의 사진을 보여준다.
도 11은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 성장 기판으로부터 배선 기판으로 탄소 나노튜브 칼럼을 이송하는 공정의 일례를 예시한다.
도 12는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 도 11에서의 증착 단계의 일례를 예시한다.
도 13은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 도 11의 배치(positioning) 및 소결 단계들의 일례를 예시한다.
도 14는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 도 11의 해제 단계의 일례를 예시한다.
도 15는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 성장 기판으로부터 배선 기판으로 탄소 나노튜브 칼럼을 이송하는 공정의 또 다른 예를 예시한다.
도 16은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 도 15의 솔더(solder) 증착 단계의 일례를 예시한다.
도 17은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 도 15의 금속화 단계의 일례를 예시한다.
도 18은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 도 15의 금속화 단계의 또 다른 예를 예시한다.
도 19는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 도 15의 배치(positioning), 리플로우(reflowing), 및 해제 단계들의 일례를 예시한다.
도 20은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 금속 코팅이 탄소 나노튜브 칼럼 상에 증착된 일례를 예시한다.
도 21a는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 칼럼의 말단에 접촉 팁(contact tips)을 형성하기 위한 탄소 나노튜브 칼럼의 처리의 일례를 예시한다.
도 21b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 칼럼의 말단에서의 날카로운 말단 구조체들(sharp end structures)의 예를 보여주는 탄소 나노튜브 칼럼 말단의 사진을 보여준다.
도 22는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 도 21a의 탄소 나노튜브 칼럼의 적어도 일부의 외부를 금속화하는 일례를 예시한다.
도 23a는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 탄소 나노튜브 칼럼의 접촉 팁 상에 금속을 증착하는 일례를 예시한다.
도 23b는 상부에 금속이 증착된 탄소 나노튜브 칼럼의 말단 사진을 보여준다.
도 24는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판상에 형성된 접촉 팁 구조체들을 탄소 나노튜브 칼럼의 말단으로 이송하는 일례를 예시한다.
도 25a 및 도 25b는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 나노페이스트를 이용하여 칼럼의 말단부에 접촉 팁을 형성하는 또 다른 예를 예시한다.
도 26은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 탄소 나노튜브 칼럼을 포함하는 프로브를 갖는 프로브 카드 어셈블리의 일례를 예시한다.
도 27은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 도 26의 프로브 카드 어셈블리가 이용될 수 있는 반도체 다이를 시험하기 위한 테스트 시스템의 일례를 예시한다.
도 28은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 탄소 나노튜브 칼럼을 포함하는 프로브를 갖는 테스트 소켓의 일례를 예시한다.
도 29는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 탄소 나노튜브 칼럼을 포함하는 프로브에 의해 전기적으로 연결되는 전자 장치를 예시한다.
본 명세서는 본 발명의 전형적인 실시예 및 응용예에 대해 기술한다. 그러나 본 발명은 이러한 전형적인 실시예 및 응용예, 또는 상기 전형적인 실시예 및 응용예에서 작동하거나 여기에 기술되는 방식에 한정되는 것은 아니다. 더욱이, 도면들은 간략화되어 있거나 부분도를 나타낼 수 있으며, 그리고 도면에서 구성요소의 치수는 명료화를 위해 과장되거나 또는 다른 방식으로 비례적이지 않을 수 있다. 또한, 용어 "~상에", "~에 부착된" 또는 "~에 결합된"이 본 명세서에서 사용될 때, 하나의 물체(예를 들어, 재료, 층, 기판 등)가 직접 다른 물체 상에 있거나 직접 다른 물체에 부착 또는 결합되는지 또는 하나의 물체와 다른 물체 사이에 하나 이상의 개재 물체가 존재하는지에 무관하게 하나의 물체가 다른 물체 "상에", 물체"에 부착되어" 또는 물체"에 결합되어" 있을 수 있다. 또한, 방향(예를 들어, 위, 아래, 상부, 하부, 측면, 상향, 하향, 아래에, 위에, 상위, 하위, 수평, 수직, "x", "y", "z" 등)은 그것이 제공된다면 상대적으로 단지 예로서만 그리고 용이한 예시 및 논의를 위해 제공되는 것이고 한정의 방식으로 제공되는 것은 아니다. 게다가, 구성 요소들의 리스트(예를 들어, 구성 요소 a, b, c)에 참조가 이루어지면, 이러한 참조는 열거된 요소 중 임의의 하나 자체, 열거된 구성요소들 모두보다 적은 임의의 조합 및/또는 모든 열거된 구성 요소의 조합을 포함하는 것으로 의도된다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 탄소 나노튜브 칼럼을 각각 포함하는 프로브들을 갖는 접촉기 장치를 포함하는 전자 장치를 제조하기 위한 공정(100)의 일례를 예시한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 탄소 나노튜브 칼럼은 일반적으로는 수직으로 배열된 다발 지어진 탄소 나노튜브들의 그룹을 포함하나, 상기 그룹의 몇몇 탄소 나노튜브들은 겹쳐지거나, 혼합되거나 또는 얽혀지거나, 또는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 다른 탄소 나노튜브들과 접촉할 수 있다. 또한, 몇몇 실시예에서, 칼럼 내의 모든 탄소 나노튜브들이 칼럼의 전체 길이로 연장할 필요는 없다. 예를 들어, 도 2c를 참조할 수 있는데, 이는 개개의 탄소 나노튜브들(216)을 포함하는 탄소 나노튜브 칼럼(214)의 일례의 사진을 예시하며, 탄소 나노튜브들 중 몇개에 번호가 붙여져 있다.
도 2a는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른, 각각이 탄소 나노튜브 칼럼(214)을 포함하는 프로브들(240)을 갖는 전자 장치(234)가 제조되는 도 1의 공정(100)의 구현예를 예시한다. 도 2b는 조립된 전자 장치(234)를 도시한다. 도 3 내지 도 24는 도 1의 공정(100)의 하나 이상의 단계들의 예를 예시한다. 그러나, 도 3 내지 도 24의 예들을 설명하기 전에, 하기와 같이 공정(100)의 개괄이 제공된다.
도 1에서 보여지는 바와 같이, 탄소 나노튜브 칼럼은 단계(102)에서 얻어질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 칼럼은 도 2a에서 보여지는 것과 같은 칼럼(214)과 유사할 수 있다. 언급한 바와 같이, 각각의 칼럼(214)은 다발 지어진 복수의 탄소 나노튜브(216)를 포함할 수 있다. 도 2a에서 비록 세 개의 탄소 나노튜브(216)들이 각각의 칼럼(214)에 도시되어 있지만, 각각의 칼럼(214)은 더 많은(예를 들어, 수십, 수백, 또는 수천)의 개별 탄소 나노튜브들(216)을 포함할 수 있다. 도 2a에서 비록 세 개의 탄소 나노튜브 칼럼(214)이 도시되어 있지만, 더 많거나 또는 더 적은 수가 도 1의 공정(100) 단계(102)에서 얻어질 수 있다. 도 2a에 대체로 도시된 것처럼 탄소 나노튜브 칼럼(214)은 성장 기판(224)상의 성장 재료(226)의 표면(222)으로부터 성장될 수 있다. 성장 재료(226)가 성장 기판(224)상에 있기 때문에, 탄소 나노튜브 칼럼(214)이 직접적으로 표면(222)상에서 성장한다고 하더라도 탄소 나노튜브 칼럼(214)은 성장 기판(224)상에서 성장된다고 말할 수 있다. 칼럼(214)의 성장예들은 아래에서 도 3과 관련하여 설명될 것이다.
몇몇 실시예에서, 칼럼(214)은 칼럼(214)들이 이송될 단자의 패턴에 대응하는 패턴으로 단계(102)에서 수득될 수 있다. 예를 들어, 도 2a에 도시된 예에서, 칼럼(214)은 단계(102)에서 칼럼(214)이 이송될 배선 기판(202)의 단자(212)에 대응하는 패턴으로 성장 기판(224)에 결합되어 수득될 수 있다. 더욱이, 그 패턴은 단자(214)를 포함하는 프로브(240)가 접촉되도록 사용될 전자 장치의 단자에 대응할 수 있다. 예를 들어, 아래에서 도 25 및 도 26을 설명할 때 볼 수 있듯이, 칼럼(214)은 컬럼(214)이 DUT(2618)를 시험하기 위해 접촉되도록 사용될 DUT(2618, 예컨대, 시험 될 전자 장치)의 단자(2616)에 대응하는 패턴으로 단계(102)에서 수득될 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 칼럼(214)은 단계(104)에서 금속화될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 칼럼(214)을 금속화하는 것은 칼럼(214)을 포함하는 적어도 몇 개의 탄소 나노튜브(216)의 적어도 일부(예를 들어, 몇 개, 거의 전부, 또는 전부) 상에 금속을 증착하는 것을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 금속 재료(232)(예를 들어, 금, 은, 구리, 또는 다른 도전성 금속)는 칼럼(214) 내부에 존재하는 적어도 몇개의 탄소 나노튜브(216) 상에 각각의 칼럼(214) 내부에 증착된다. 몇몇 실시예에서, 금속 재료(232)는 각각의 칼럼(214)의 외부 상에(예를 들어, 칼럼(214)의 외부 상에 존재하는 탄소 나노튜브(216)의 적어도 몇몇 상에) 주로 증착될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 금속 재료(232)는 각각의 칼럼의 외부 상에 및 내부 상에 증착될 수 있다. 칼럼(214) 내부에 금속(232)을 증착하는 예들은 도 8 및 도 9와 관련하여 아래에서 설명되고, 칼럼(214)의 외부 상에 금속(232)을 증착하는 예들은 도 10a 및 도 10b와 관련하여 아래에서 설명된다. 본 명세서에서 사용된 것과 같이, 칼럼(214) 내부의 금속화(또는 금속 재료(232)를 증착하는 것)는 칼럼(214) 내부에 존재하는 적어도 몇몇의 탄소 나노튜브(216)의 적어도 일부 상에의 금속화를 의미하고, 그리고 칼럼(214)의 외부를 금속화 하는 것(또는 금속 재료(232)를 칼럼의 외부 상에 증착하는 것)은 칼럼의 외부 상에 존재하는 적어도 몇몇의 탄소 나노튜브(216)의 적어도 일부(예를 들어, 몇몇, 거의 전부, 전부)를 금속화하는 것을 의미한다.
도 1의 단계(106)에서, 금속화된 탄소 나노튜브 칼럼(214)은 도 2a에 도시되듯이 배선 기판(202)의 도전성 단자(212)로 (예를 들면, 결합 또는 실장(mounting)에 의해) 이송될 수 있다. 위에서 설명한 것처럼, 도 2a에 도시된 칼럼(214)은 성장 기판(224)의 성장 재료(226)의 표면(222)상에 성장될 수 있고; 따라서 칼럼(214)의 말단(220)은 성장 공정의 결과로서 초기에 표면(222)에 결합될 수 있다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 것처럼, 칼럼(214)의 말단(218)은 커플링(230)에 의해 배선 기판(202)의 단자(212)에 결합될 수 있고, 그리고 칼럼(214)의 말단(220)은 성장 재료(226)의 표면(222)으로부터 분리(예를 들어, 기계적 또는 화학적 수단에 의해)될 수 있다. 칼럼(214)을 성장 기판(224)으로부터 배선 기판(202)으로 이송하는 예들은 도 11 내지 도 19와 관련하여 아래에서 설명된다. 말단(218) 또는 말단(220) 중 어느 하나는 제1 말단으로 여겨질 수 있고, 말단(218) 또는 말단(220) 중 또 다른 하나는 두 번째 반대쪽 말단으로 여겨질 수 있다.
배선 기판(202)은 단자(212)를 포함하는 임의의 기판일 수 있다. 예를 들어, 배선 기판(202)은 인쇄 회로 보드, 세라믹 기판, 또는 단자(212)를 지지하는데 적합한 다른 기판일 수 있다. 배선 기판(202)은 단독으로 또는 다른 요소와 조합하여 압력에 기반한 전자 장치(도시하지 않음)와의 전기적 연결을 달성하도록 칼럼(214)을 이용하기 위한 충분한 기계적 지지력을 제공한다. 몇몇 실시예에서, 배선 기판(202)은 가요성(flexible)에 대조될 만큼 단단(rigid)한 것으로 생각될 수 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 단자(212)는 배선 기판(202) 안 및/또는 상의 전기적 연결부(210)(예를 들어, 도전성 비아(vias) 및/또는 트레이스(traces))에 의해서 다른 단자(208)에 전기적으로 연결될 수 있다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 배선 기판(202)의 제1측(204)상의 단자(208)들은 배선 기판(202)의 제2측(206) 상의 단자(212)들과 비교하여 피치(pitch)가 다를 수 있다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 단자(208)들의 피치는 단자(212)들의 피치보다 클 수 있다.
도 1의 단계(108)에서, 접촉 팁(228)(이는 도전성일 수 있다)이 도 2a에 나타낸 탄소 나노튜브 칼럼(214)의 말단(220)에 제공될 수 있다. 예를 들어, 접촉 팁(228)은 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이 칼럼(214)의 말단(220)에 형성되거나 또는 결합될 수 있다. 칼럼(214)의 말단(220)에 접촉 팁(228)을 제공하는 예들은 도 21a 내지 도 25와 관련하여 아래에서 설명된다. 몇몇 실시예에서, 접촉 팁(228)은 포함되지 않아도 된다.
도 1의 단계(110)에서, 단계(106)에서 칼럼(214)이 이송된 배선 기판(202)은하나 이상의 추가적인 구성요소에 결합되어 전자 장치를 만들 수 있는데, 여기서 상기 칼럼(214)은 전기적 프로브일 수 있다. 도 2a 및 도 2b는 배선 기판(202)이 전자 부품(236)에 결합되어 전자 장치(234)를 형성하는 예를 예시한다. 비록 도 2b는 배선 기판(202)을 전자 부품(236)에 결합하는 한 방법을 도시하고 있으나, 다른 결합 방법들이 고려될 수 있다. 전자 장치(234)의 도전성 접촉 프로브(240)는 도 2b에 도시된 바와 같이 칼럼(214)을 포함할 수 있다. 예들이 도 26과 관련하여 아래에서 설명된다.
도 1의 공정(100)이 개괄되었고, 이제 공정(100)의 각 단계를 구현하기 위한 예가 도 3 내지 도 24와 관련하여 설명될 것이다.
언급된 바와 같이, 탄소 나노튜브 칼럼(214)은 성장 기판(224)상의 성장 재료(226)의 표면(222)상에 칼럼(214)을 성장함으로써 도 1의 단계(102)에서 얻어질 수 있다. 도 3은 탄소 나노튜브 칼럼(214)이 성장될 수 있는 성장 시스템(300)을 예시한다. 비록 설명을 간편하고 쉽게 하기 위해서 성장 시스템(300)이 성장 기판(224)의 성장 재료(226)의 표면(222)상에 칼럼(214)을 성장하는 것과 관련하여 아래에서 설명되지만, 성장 시스템(300)은 그것에 제한되지 않으며 다른 성장 기판상에 다른 탄소 나노튜브 칼럼을 성장하는데 사용될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 성장 시스템(300)은 성장 기판(224)이 내부에 배치될 수 있는(초기에는 칼럼(214)이 없이) 챔버(306)를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 온도 조절 장치(302)(예를 들어, 히터 및/또는 냉각 장치)가 챔버(306)의 온도(Tf)를 조절하기 위해 제공될 수 있다. 또 보여지는 바와 같이, 하나 이상의 주입관(308, 316)이 챔버(306) 내부로 제공될 수 있고, 그리고 하나 이상의 배출관(312)이 챔버(306) 밖으로 제공될 수 있다. (비록 두 개의 주입관(308, 316)과 하나의 배출관(312)이 보이지만, 더 많거나 더 적은 주입관 및/또는 배출관(312)이 대안으로 제공될 수 있다.) 몇몇 실시예에서, 도 3에 보여지는 바와 같이 주입관(316)의 말단(314)은 온도 조절 장치(302)의 가장자리(304)로부터 길이 L 만큼 챔버의 내부에 위치할 수 있다.
주입 장치(322)(예를 들어, 주사기 또는 펌프)가 증발기(318, evaporator)의 입구 근처 또는 증발기 내부에서 캐리어 가스(324)로 성장 용액(326)을 도입하기 위해서 제공될 수 있으며, 증발기는 캐리어 가스(324)와의 혼합을 강화하도록 성장 용액(326)을 증발시킬 수 있다. 증발기(318)로부터, 도시한 바와 같이, 성장 용액(326)과 캐리어 가스(324)의 혼합물이 챔버(306) 내로 주입관(316)을 통과할 수 있다. 성장 용액(326)과 캐리어 가스(324)의 혼합물이 성장 가스(320)로 언급될 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 또 다른 캐리어 가스(310)가 또 다른 주입관(308)을 통해서 챔버(302) 안으로 제공될 수 있다. 다른 캐리어 가스(310)는 캐리어 가스(324)와 같거나 또는 다를 수 있다. 하나 이상의 펌프(도시하지 않음)가 가스(324, 310)를 펌핑하기 위해 제공될 수 있다.
성장 시스템(300)은 다음과 같이 사용될 수 있다. 처음에, 성장 기판(224)이 준비될 수 있다. 성장 기판(224)은 칼럼(214)이 성장하는 동안 칼럼(214)을 지지하는데 적합한 임의의 구조일 수 있다. 적합한 성장 기판(224)의 예는 반도체 웨이퍼, 세라믹 기판, 유기 재료를 포함하는 기판, 무기 재료를 포함하는 기판, 또는 이들의 조합을 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 성장 재료(226)는 기판(224)상의 탄소 나노튜브 칼럼(214)이 성장될 수 있는 바람직한 위치에 증착될 수 있다. 성장 재료(226)의 각 증착물이 탄소 나노튜브 칼럼(214)의 바람직한 단면 형상으로 패터닝될 수 있다. 성장 재료(226)는 임의의 적합한 방식으로 패터닝될 수 있다. 예를 들어, 성장 재료(226)는 성장 재료(226)의 바람직한 패턴으로 기판(224)상에 증착될 수 있다. 대안으로, 성장 재료(226)는 기판(224)상에 증착될 수 있고 그리고 나서 성장 재료(226)의 부분들이 선택적으로 제거되고, 바람직한 패턴으로 기판(224)상에 성장재료(226)를 남길 수 있다. 또 다른 대안으로서, 성장 재료(226)가 기판(224)상에 증착될 수 있고, 그리고 나서 성장 재료(226)의 부분들이 선택적으로 덮여, 바람직한 패턴으로 노출된 성장재료(226)를 기판(224) 상에 남길 수 있다. 다시 또 다른 대안으로서, 성장 재료(226)가 기판(224)상에 증착될 수 있고, 그 후 성장 재료(226)의 부분들이 덮여질 수 있고, 그리고 나서 덮여진 부분이 선택적으로 제거되어, 바람직한 패턴으로 노출된 성장 재료(226)를 기판(224)상에 남길 수 있다.
성장 재료(226)의 패턴 -또는 더 상세하게는, 성장 표면(222)의 패턴은- 칼럼의 바람직한 패턴에 대응할 수 있다. 위에 설명한 바와 같이, 칼럼(214)은 칼럼(214)이 이송될 단자의 패턴에 대응하는 패턴으로 도 1의 공정(100)의 단계(102)에서 수득될 수 있다. 예를 들어, 도 2a에 도시된 예에서, 성장 표면(226)의 패턴 -따라서 표면(226)상에 성장될 칼럼(214)의 패턴은- 칼럼(214)이 이송될 배선 기판(202)의 단자(212)에 대응할 수 있다(도 2 참조). 또 위에 설명한 바와 같이, 그 패턴은 단자(214)를 포함하는 프로브(240)가 사용되어 접촉할 전자 장치의 단자에 대응할 수 있다. 예를 들어, 아래의 도 25 및 도 26을 설명할 때 볼 수 있듯이, 성장 표면(226)의 패턴은 -따라서 표면(226)상에 성장될 칼럼(214)의 패턴은- DUT(2618)를 테스트하기 위해서 칼럼(214)이 사용되어 접촉할 DUT(2618)(예를 들어, 테스트 되는 전자 장치)의 단자(2616)에 대응할 수 있다. 앞의 것들은 칼럼(214)이 이송될 전자 장치의 임의의 단자에 대응하는 패턴, 및/또는 예를 들어, 전자 장치를 테스트하기 위해 전자 장치와의 전기적 연결을 수립하기 위해 칼럼(214)에 의해 접촉될 전자 장치의 단자에 대응하는 패턴으로 칼럼(214)이 수득(예를 들어, 성장)될 수 있는 방식의 예이다.
성장 재료(226)는 성장 용액(326)에 노출되었을 때 상부에 탄소 나노튜브가 성장될 수 있는 재료를 포함하거나 또는 포함하도록 형성될 수 있는 표면(222)을 갖는 임의의 재료일 수 있다. 예를 들어, 성장 재료(226)는 실리콘을 포함할 수 있고, 그리고 성장 재료(226)의 표면(222)은 산화막을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 성장 기판(224) 또는 적어도 성장 기판(224)의 상부 표면은 성장 표면(222)과 같은 성장 표면을 갖는 성장 재료(224)와 같은 성장 재료를 포함할 수 있고 이 경우 성장 재료(224)가 성장 기판(224)상에 배치될 필요가 없다. 그러한 경우, 성장 기판(224)은 성장 재료(226)가 될 수 있다. 성장 기판(224)이 준비된 후, 성장 기판(224)(칼럼(214)이 없는)은 도 3에 예시된 바와 같이 챔버(306) 안에 배치될 수 있다.
온도 조절 장치(302)는 챔버(306)가 바람직한 온도(Tf)로 되도록 활용될 수 있다. 성장 용액(326)은 캐리어 가스(324)로 도입될 수 있고 그리고 증발기(318) 및 주입관(316)을 통해 성장 가스로서 챔버(306) 안으로 제공될 수 있다. 증발기(318)는 바람직한 온도(Te)(예를 들어, 성장 용액(326)이 증발하는데 충분한)로 설정될 수 있다. 성장 용액(326)을 캐리어 가스(324)로 도입하는데 있어서, 캐리어 가스(324)는 유량(flow rate) Q1으로 제공될 수 있고, 성장 용액(326)은 펌프 속도(pump rate)ζ로 제공될 수 있다. 캐리어 가스(310)가 또한 주입관(308)을 통해서 챔버(306) 안으로 제공될 수 있고, 상기 캐리어 가스(310)는 유량 Q2로 제공될 수 있다.
성장 용액(326)의 재료 또는 재료들은 성장 재료(226)의 표면(222)상에 탄소 나노튜브가 성장하는데 적합한 임의의 재료 또는 재료들일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 성장 용액(326)은 탄소 소스 및 촉매를 포함할 수 있다. 촉매는 표면(222)으로부터 탄소 나노튜브(216)가 성장하도록 탄소 소스 내의 탄소가 성장 재료(226)의 표면(222)과 반응하게 하는 임의의 재료일 수 있다. 적합한 촉매의 예는 철 금속유기재료(iron metallorganic material)(예를 들어, 페로센(ferrocene))이나, 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 적합한 촉매의 예는 니켈 또는 코발트 금속유기재료들, 지르코늄 산화물, 페로센아세트 산(ferroceneacetic acid), 페로센아세토니트릴(ferroceneacetomitrile), 페로센카르복스알데히드(ferrocenecarboxaldehyde), 페로센카르복실 산(ferrocenecarboxylic acid), 페로센디카르복스알데히드(ferrocenedicarboxaldehyde), 그리고 페로센디카르복실 산(ferrocenedicarboxylic acid)이다. 탄소의 소스는 성장 재료(226)의 표면(222)상에 탄소 나노튜브로 성장하도록 탄소를 제공하는 임의의 재료일 수 있다. 적합한 탄소 소스의 예는 액체 탄화수소 소스(예를 들어, 자일렌(xylene)), 방향족 탄화수소(예를 들어, 벤젠(benzene), 톨루엔(toluene), 자일렌(xylene), 스티렌(styrene), 에틸벤젠(ethylbenzene) 그리고 모든 알킬화된 벤젠(alkylated benzene), 시클로펜타디엔(cyclopentadiene)), 에틸렌(ethylene), 그리고 메탄(methane)이나, 이에 제한되는 것은 아니다. 만약 촉매 또는 탄소의 소스가 가스라면, 시스템(300)은 가스로서 촉매 또는 탄소의 소스를 수용하도록 변형될 수 있다.
캐리어 가스(324)의 재료 또는 재료들은 챔버(306) 안으로 성장 용액(326)을 운반하는데 적합한 임의의 가스 또는 가스들일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 캐리어 가스(324)는 캐리어, 지지 가스, 그리고 공기를 포함할 수 있다. 적합한 캐리어의 예는 아르곤 가스 또는 질소 가스를 포함하고, 적합한 지지 가스의 예는 수소 가스(H2) 및 수증기를 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 캐리어 가스(310)는 캐리어 가스(324)와 같거나 또는 다르다. 상기 재료들은 단지 예시일 뿐이며, 다른 재료들이 상기 성장 용액(326) 및 캐리어 가스(310, 324)를 구성할 수 있다.
성장 용액(326) 및 캐리어 가스(310, 및 324)를 구성하는 재료의 농도, 챔버(302) 및 증발기(318) 각각의 온도 Tf 및 Te, 성장 용액(326)의 펌프 속도ζ, 캐리어 가스(326 및 310)의 유량 Q1 및 Q2, 온도 조절 장치(306)의 가장자리(304)로부터의 주입관(316) 말단(314)의 길이 L, 성장 재료(226)의 표면(222)으로부터 탄소 나노튜브가 성장되는데 걸린 시간 "t", 그리고 다른 파라미터들이 성장 재료(226)의 표면(222)상에 탄소 나노튜브가 바람직하게 성장하도록 선택될 수 있다. 제한하는 것은 아니지만 예를 들면, 다음은 상기 파라미터들의 적합한 값들이다.
캐리어 가스(310) 조성:
H2/아르곤 비율: 0 내지 0.5;
캐리어 가스(324) 조성:
H2/아르곤 비율: 0 내지 0.5;
공기: 0 - 20 분당 단위 세제곱 센티미터(sccm);
성장 용액(326) 농도:
자일렌 내의 페로센의 농도: 0.0004-0.05 g/mm;
챔버(302)의 온도 Tf: 700-850 ℃;
증발기(318)의 온도 Te: 105-250 ℃;
성장 용액(326)의 펌프 속도ζ: 2-18 ml/h;
캐리어 가스(324)의 유량 Q1: 50-500 sccm;
캐리어 가스(310)의 유량 Q2: 0-200 sccm;
탄소 나노튜브가 성장되는 시간 "t": 1-180 분;
온도 조절 장치(306)의 가장자리(304)로부터 주입관(316)의 말단(314)까지의 길이 L, : 8-26 cm
상기 모든 파라미터들과 또한 다른 파라미터들은 성장 재료(226)의 표면(222)으로부터 성장하는 탄소 나노튜브 칼럼(214)의 기계적 특성에 영향을 미칠 수 있다. 그러한 기계적 특성의 예는 칼럼(214)의 대체로 반복될 수 있는 탄성 범위(이하 "탄성 범위"이라 한다) 및 강성(예를 들면, 스프링 상수 "k", 이는 후크의 법칙(Hooke's law)에 따라 - F*d, 여기서 d는 힘 F에 응답하여 움직인 거리이고 *는 곱하기)을 포함할 수 있다. 상기 언급된 파라미터들은 칼럼(214)의 말단(220)에서부터 말단(218)까지 칼럼(214)의 길이를 따라 대체로 일정한 기계적 특성을 갖는 칼럼(214)을 얻기 위해서 탄소 나노튜브 칼럼(214)이 성장하는 동안 대체로 일정하게 유지될 수 있다. 대안적으로, 말단(220)에서부터 말단(218)까지 칼럼(214)의 길이를 따라 칼럼의 하나 이상의 상기 기계적 특성(및/또는 다른 기계적 특성)을 변경하도록 칼럼(214)이 성장하는 동안 하나 이상의 파라미터들을 변화시킬 수 있다.
제한하는 것은 아니지만 예를 들면, 칼럼(214)이 성장하는 동안 하기 표 1에 나열된 파라미터(위에서 논의됨)를 변화시키면, 칼럼(214)의 기계적 특성에 직접적으로 또는 반대로 영향을 미칠 수 있으며, 여기서 "직접적으로"는 다른 모든 파라미터가 변화되지 않는 동안 상기 파라미터의 값의 증가가 기계적 특성의 값을 증가시키고, 그리고 상기 파라미터 값의 감소는 기계적 특성의 값을 감소시키는 것을 의미하고; 그리고
"간접적으로"는 다른 모든 파라미터가 변화되지 않는 동안 상기 파라미터의 값의 증가는 기계적 특성의 값을 감소시키고, 그리고 상기 파라미터 값의 감소는 기계적 특성의 값을 증가시키는 것을 의미한다.
파라미터: 기계적 특성: 기계적 특성에의 영향:
캐리어 가스(310) : H2/아르곤 비율 탄성 범위 간접적으로
성장 용액(326):
자일렌 내의 페로센의 농도		 강성 직접적으로
탄성 범위 간접적으로
성장 용액(326)의 펌프 속도ζ 강성 간접적으로
탄성 범위 직접적으로
캐리어 가스(324)의 유량 Q1 강성 간접적으로
온도 조절 장치(306)의 가장자리(304)로부터 주입관(316)의 말단(314)까지의 길이 L 탄성 범위 간접적으로
도 4a는 칼럼(214)의 강성에 영향을 미치는 하나 이상의 상기 확인된 파라미터를 변화시키면서 도 3의 시스템(300)에서 성장된 탄소 나노튜브 칼럼(214)의 예를 도시한다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 칼럼(214)은 강성 영역(stiff region; 402a, 402b, 및 402c) 및 연성 영역(soft region; 404a 및 404b)을 포함한다. 비록 세 개의 강성 영역(402a, 402b, 및 402c) 및 두 개의 연성 영역(404a 및 404b)이 보이지만, 더 많은 또는 더 적은 강성 영역 및/또는 더 많은 또는 더 적은 연성 영역이 칼럼(214)의 길이를 따라 대안적으로 형성될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 연성 영역(404a 및 404b)은 강성 영역(402a, 402b, 및 402c)의 강성보다 낮은 강성을 갖는 영역이다. 유사하게, 강성 영역(402a, 402b, 및 402c)은 연성 영역(404a 및 404b)의 강성보다 높은 강성을 갖는 영역이다.
도 4a에 도시된 칼럼(214)은, 초기에 제1 상태에서 상술된 파라미터들로 강성 영역(402c)을 성장시키고; 그리고 나서 하나 이상의 파라미터들을 제2 상태로 변경(예를 들면, 캐리어 가스의 유량 Q1을 증가; 및/또는 성장 용액(326)의 펌프 속도ζ를 증가; 및/또는 만약 성장 용액(326)에서의 촉매의 농도를 변화시키기 위한 메커니즘(예를 들어, 촉매 및 탄소의 소스가 주입 장치(322) 안으로 분리되어 도입될 수 있는 다수의 입력 포트)이 도 3의 시스템(300)에 제공된다면, 성장 용액(326) 내의 페로센의 농도를 감소)하여 연성 영역(404b)이 성장하는 동안 칼럼(214)의 강성을 감소시키고; 그리고 나서 강성 영역(402b)이 성장하는 동안 하나 이상의 파라미터를 그것들의 초기값으로 다시 변화시키고; 그리고 나서 연성 영역(404a)이 성장하는 동안 제2 상태로 하나 이상의 파라미터를 변화시키고; 그리고 강성 영역(402a)이 성장하는 동안 하나 이상의 파라미터들을 그것들의 초기값으로 다시 변화시키는 것에 의해 성장될 수 있다. 탄소 나노튜브(216), 따라서 칼럼(214)은, 우선 꼭대기 말단(218)에서부터 성장하는 것에 유의해야 한다. 즉, 말단(218)이 성장 재료(224)의 표면(222)상에 처음 형성되고, 칼럼(214)이 말단(218) 아래에 성장한다. 그러므로, 예와 같이, 도 4a에 도시된 칼럼(214)은 다음과 같이 성장한다: 먼저 강성 영역(402c)이 표면(222)으로부터 성장한다; 그러면 연성 영역(404b)은 강성 영역(402c) 아래의 표면(222)으로부터 성장한다; 그리고 강성 영역(402b)이 연성 영역(404b) 아래의 표면(222)으로부터 성장한다; 그리고 나서 연성 영역(404a)이 강성 영역(402b) 아래의 표면(222)으로부터 성장한다; 그 다음 강성 영역(402a)이 연성 영역(404a) 아래의 표면(222)으로부터 성장한다. 칼럼(214)의 강성에 영향을 미치는 하나 이상의 파라미터를 바꾸는 적당한 시간을 결정함으로써, 강성 영역(402a, 402b, 및 402c) 및 연성 영역(404a 및 404b)의 크기 및 위치가 선택될 수 있다. 예를 들어, 강성 영역(402a, 402b, 및 402c) 및 연성 영역(404a 및 404b)은 말단(220)부터 말단(218)까지 칼럼(214)의 길이를 따라 미리 정해진 위치에 위치될 수 있다.
도 4b는 기판(224)상에 강성 영역(462)과 연성 영역(464)이 교호되는 탄소 나노튜브 칼럼(214)의 일례의 사진을 예시한다. 도 4b에서 볼 수 있듯이, 연성 영역(464)은 어두운 링으로 나타날 수 있다. 강성 영역(462)은 도 4a의 강성 영역들(402a, 402b, 및 402c)의 예일 수 있고, 그리고 연성 영역(464)은 도 4a의 연성 영역들(404a 및 404b)의 예일 수 있다. 물론, 도 4b에서 보이는 것보다 더 많은 또는 더 적은 강성 영역(462) 및/또는 더 많은 또는 더 적은 연성 영역(462)이 존재할 수 있다.
도 4c는 (상술한 바와 같이) 칼럼이 배선 기판(202)으로 이송된 후의 도 4a의 칼럼(214)을 예시한다. 도 4c에 도시된 바와 같이, 칼럼의 말단(220)에 힘 F을 인가하면, 연성 영역(404a 및 404b)을 찌그러지게 할 수 있다. 이것은 연성 영역(404a 및 404b)이 강성 영역(402a, 402b, 및 402c)보다 덜 단단하기 때문이다. 따라서 말단(220) 상에의 힘 F에 대한 칼럼(214)의 반응은 -따라서 칼럼(214)의 기계적 성질(예를 들어, 강성, 탄성 범위, 및/또는 칼럼(214)의 다른 기계적 특성)- 칼럼(214)의 길이를 따라 하나 이상의 연성 영역(404a 및/또는 404b)의 선택적 형성에 의해 원하는 대로 만들어질 수 있다.
도 4a에 도시된 예에서, 칼럼(214)의 강성에 영향을 주는 하나 이상의 파라미터가 강성 영역들(402a, 402b 및 402c)이 실질적으로 동일한 강성을 갖고 연성 영역들(402a 및 402b)이 실질적으로 동일한 강성(이는 강성 영역(402a, 402b, 및 402c)에 비해 낮은 강성이다)을 갖도록 두 상태 사이에서 변화되는 것으로 설명되었다. 그러나, 이것은, 단지 예시일 뿐이고, 많은 변화가 가능하다. 도 5 내지 도 7은 그러한 변화들의 예를 예시하며, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 5a에서, 강성에 영향을 미치는 하나 이상의 파라미터가 초깃값에서 시작하고 컬럼(214)이 성장함에 따라 점진적으로 변화하여 말단(220)부터 말단(218)까지 칼럼의 강성을 (요구되는 바에 따라) 증가시키거나 또는 감소시킬 수 있다. 따라서 칼럼(214)은 말단(220)부터 말단(218)까지 칼럼(214)의 길이를 따라 증가하거나 또는 감소하는 강성 구배 G(stiffness gradient G)를 가질 수 있다. 예를 들어, 말단(220)부터 말단(218)까지 강성이 증가하는 강성 구배 G를 갖는 칼럼(214)을 성장시키기 위해서, 다음 파라미터들 중 하나 이상이 칼럼(214)이 성장하는 동안 다음과 같이 변화될 수 있다: 캐리어 가스(324)의 유량 Q1을 점진적으로 증가; 및/또는 성장 용액(326)의 펌프 속도ζ를 점진적으로 증가; 및/또는 만약 성장 용액(326)에서의 촉매의 농도를 변화시키기 위한 메커니즘(예를 들어, 촉매 및 탄소의 소스가 주입 장치(322) 안으로 분리되어 도입될 수 있는 다수의 입력 포트)이 도 3의 시스템(300)에 제공된다면, 성장 용액(326) 내의 페로센의 농도를 점진적으로 감소. 말단(218)에서의 칼럼(214)의 강성 값은 칼럼이 성장함에 따라 칼럼(214)의 강성을 변경하도록 변화되는 하나 이상의 파라미터의 초기값 선택을 통해 원하는 값으로 될 수 있다. 칼럼(214)의 길이를 따른 강성의 변화율 및 말단(220)에서의 칼럼의 강성 값은 칼럼이 성장함에 따라 칼럼(214)의 강성을 변경하도록 변화되는 하나 이상의 파라미터의 변화율 및 최종 값의 선택을 통해서 유사하게 원하는 값으로 될 수 있다. 도 5b는 칼럼(214)이 성장하는 시간에 걸쳐 유량 Q1이 증가되는 예를 보여주고, 이는 유량 Q1이 성장 위치 "z"(즉, 칼럼(214)이 표면(222)으로부터 성장함에 따른 말단(218)의 위치)의 함수로서 증가하는 것을 실제적으로 의미하고, 이는 도 5a에 도시된 바와 같이 칼럼(214)의 길이를 따른 증가하는 강성 구배 G로 나타난다.
도 6은 도 5a의 칼럼(214)의 변화를 예시한다. 도 6의 칼럼(214)은 두 영역(602 및 604)을 포함한다. 영역(604)은 말단(220)부터 영역(602)과의 접점(606)까지 증가하는 강성 구배 G2를 갖는다. 영역(602)은 접점(606)부터 칼럼(214)의 말단(218)까지 감소하는 강성 구배 G1를 갖는다. 예를 들어, 도 6의 칼럼(214)을 성장시키기 위해서, 다음 파라미터들 중 하나 이상의 파라미터가 다음과 같이 변화될 수 있다: 캐리어 가스(324)의 유량 Q1 및/또는 성장 용액(326)의 펌프 속도ζ는 칼럼(214)이 말단(218)부터 접점(606)까지 성장함에 따라 점진적으로 감소될 수 있다; 그리고 캐리어 가스(324)의 유량 Q1 및/또는 성장 용액(326)의 펌프 속도ζ는 칼럼(214)이 접점(606)부터 말단(220)까지 성장함에 따라 점진적으로 증가될 수 있다. 대안으로 또는 이에 더하여, 만약 성장 용액(326)에서의 촉매의 농도를 변화시키기 위한 메커니즘(예를 들어, 촉매 및 탄소의 소스가 주입 장치(322) 안으로 분리되어 도입될 수 있는 다수의 입력 포트)이 도 3의 시스템(300)에 제공된다면, 칼럼이 말단(218)부터 접점(606)까지 성장함에 따라 성장 용액(326) 내의 페로센의 농도는 점진적으로 증가될 수 있고, 칼럼(214)이 접점(606)부터 말단(220)까지 성장함에 따라 성장 용액(326) 내의 페로센의 농도가 점진적으로 감소될 수 있다. 비록 각각 다른 강성 구배를 갖는 두 영역(602 및 604)이 도 6에서 보이지만, 칼럼(214)은 그러한 두 영역들보다 더 많은 영역들을 가질 수 있다.
도 7은 도 4a에 도시된 칼럼(214)의 변형예를 예시한다. 도 7의 칼럼(214)은 적어도 세 개가 서로 다른 강성을 갖는 영역들(702, 704, 706, 및 708)을 포함한다. 실제로, 각각의 영역(702, 704, 706, 및 708)은 다른 강성을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 7에 보이는 칼럼(214)은, 영역(702)의 바람직한 강성을 만드는 값을 갖는 캐리어 가스(324)의 유량 Q1 및/또는 성장 용액(326)의 펌프 속도ζ 및/또는 성장 용액(326) 내의 페로센의 농도로 초기에 영역(702)을 성장하고; 그 후, 캐리어 가스(324)의 유량 Q1 및/또는 성장 용액(326)의 펌프 속도ζ 및/또는 성장 용액(326) 내의 페로센의 농도(만약 성장 용액(326)에서의 촉매의 농도를 변화시키기 위한 메커니즘(예를 들어, 촉매 및 탄소의 소스가 주입 장치(322) 안으로 분리되어 도입될 수 있는 다수의 입력 포트)이 도 3의 시스템(300)에 제공된다면) 중 적어도 하나를 영역(704)의 바람직한 강성(이는 영역(702)의 강성과 다를 수 있다)을 만드는 값으로 변경하고; 그 후, 캐리어 가스(324)의 유량 Q1 및/또는 성장 용액(326)의 펌프 속도ζ 및/또는 성장 용액(326) 내의 페로센의 농도(만약 성장 용액(326)에서의 촉매의 농도를 변화시키기 위한 메커니즘(예를 들어, 촉매 및 탄소의 소스가 주입 장치(322) 안으로 분리되어 도입될 수 있는 다수의 입력 포트)이 도 3의 시스템(300)에 제공된다면) 중 적어도 하나를 영역(706)의 바람직한 강성(이는 영역(702) 및 영역(704)의 강성과 다를 수 있다)을 만드는 값으로 변경하고; 그 후, 캐리어 가스(324)의 유량 Q1 및/또는 성장 용액(326)의 펌프 속도ζ 및/또는 성장 용액(326) 내의 페로센의 농도(만약 성장 용액(326)에서의 촉매의 농도를 변화시키기 위한 메커니즘(예를 들어, 촉매 및 탄소의 소스가 주입 장치(322) 안으로 분리되어 도입될 수 있는 다수의 입력 포트)이 도 3의 시스템(300)에 제공된다면) 중 적어도 하나를 영역(708)의 바람직한 강성(이는 영역(702), 영역(704) 및 영역(706)의 강성과 다를 수 있다)을 만드는 값으로 변경하여 성장될 수 있다. 비록 네 개의 다른 영역(702, 704, 706, 및 708)이 도 7에 보이지만, 몇개 또는 전부가 서로 다른 강성 값을 가질 수 있는 그러한 영역들이 더 많이 또는 더 적게 존재할 수 있다.
도 4a 및 도 5 내지 도 7에 보여진 예들이 완전하거나 제한하는 것은 아니다; 많은 변화가 가능하다. 예를 들면, 비록 기계적 성질인 강성이 도 4a 및 도 5 내지 도 7의 예에서 변하지만, 칼럼(214)이 성장하는 동안 다른 기계적 성질에 영향을 미치는 상기 표 1의 하나 이상의 파라미터들을 변화시킴으로써 칼럼(214)의 다른 기계적 성질이 변화될 수 있다. 예를 들어, 탄성 범위에 영향을 미치는 하나 이상의 파라미터(예를 들어, 캐리어 가스(310) 내에 아르곤/H2 비율, 성장 용액(326) 내의 페로센의 농도, 성장 용액(326)의 펌프 속도ζ, 또는 온도 조절 장치(306)의 가장자리(304)로부터 주입관(316)의 말단(314)까지의 길이 L)를 변화시킴으로써 칼럼(214)의 탄성 범위가 (칼럼의 강성 대신에 또는 그것에 더하여) 변화될 수 있다. 예를 들어, 도 4a에서 영역(402a, 402b, 및 403)은 영역(404a 및 404b)과 비교하여 다른 탄성 범위를 가질 수 있다. 유사하게, 도 5a의 칼럼(214)의 구배 G 및/또는 도 6의 칼럼(214)의 영역들(602 및 604)의 구배 G1 및 G2는 강성 값을 변화시키는 것 이외에 또는 그것에 더해 변화하는 탄성 범위 값을 가질 수 있다. 유사하게, 도 7의 칼럼(214)의 영역들(702, 704, 706, 및 708)은 서로 다른 강성 값을 갖는 것 이외에 또는 그것에 더하여 서로 다른 탄성 범위 값을 가질 수 있다. 유사하게, 도 8의 칼럼(214)의 영역들(802, 804, 806, 및 808)은 서로 다른 강성 값을 갖는 것 이외에 또는 그것에 더하여 서로 다른 탄성 범위 값을 가질 수 있다.
다시 도 1의 공정(100)을 참조하면, 탄소 나노튜브 칼럼(214)은 상기 도 3 내지 도 7 중 하나 이상과 함께 위에서 설명된 바와 같이 칼럼(214)을 성장시킴으로써 단계(102)에서 제공될 수 있다. 더욱이, 칼럼(214)은 도 4a 및 도 5 내지 도 7에 도시된 예들에서 예시되듯이 변화하는 강성 값과 같은 변화하는 기계적 특성을 갖도록 성장될 수 있다. 대안으로, 칼럼(214)은 다른 방식으로 수득될 수 있다. 예를 들어, 성장 기판(224)은 칼럼(214)이 성장 재료(226)로부터 미리 성장된 채로 얻어질 수 있다.
단계(102)에서 칼럼(214)이 어떻게 얻어지는지 상관없이, 탄소 나노튜브 칼럼(214)은 단계(104)에서 금속화될 수 있다. 대안으로, 칼럼(214)은 단계(106)에서 칼럼을 이송한 후에 금속화될 수 있다. 언제 칼럼(214)이 금속화 되는지 상관없이, 칼럼(214)은 예를 들어, 칼럼(214)의 전도도 및/또는 전류 수송 용량(current carrying capability)을 향상시키기 위해서 금속화될 수 있다. 예를 들어, 칼럼(214)이 테스트 될 전자 장치(예를 들어, 반도체 다이)와의 압력 기반의 전기적 접촉을 수립하기 위해 사용되도록 칼럼(214)의 전도도 및/또는 전류 수송 용량을 충분히 향상시키기 위해 칼럼(214)이 금속화될 수 있다. 탄소 나노튜브 칼럼(214)을 금속화하는 것은 칼럼(214)의 내부로 칼럼(214) 내부의 적어도 몇몇의 탄소 나노튜브(216) 상에 금속(232)을 증착하는 것 및/또는 칼럼(214)의 외부에 칼럼(214) 외부의 적어도 몇몇의 탄소 나노튜브(216) 상에 금속(232)을 증착하는 것을 포함할 수 있다. 금속(232)을 증착하는 적합한 임의의 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 금속(232)은 스퍼터링(sputtering), 화학 기상 증착(chemical vapor deposition), 무전해도금(electroless plating), 전기도금(electroplating), 또는 다른 유사한 증착 방법들에 의해 칼럼(214) 상에 증착될 수 있다. 위에서 설명한 바와 같이, 칼럼(214) 상에 금속을 증착하는 것은 칼럼(214)을 형성하는 탄소 나노튜브(216)의 적어도 몇개의 적어도 일부 상에 금속을 증착하는 것을 의미한다. 몇몇 실시예에서, 탄소 나노튜브(216) 몇개, 거의 모두, 또는 모두가 금속화된다.
비록 본 발명이 그렇게 제한되는 것은 아니지만, 칼럼 내부의 탄소 나노튜브(216) 상에 금속(232)을 증착하는 방법이 특정 실시예에서 장점이 될 수 있다. 도 8은 금속화 시스템(800)을 예시하고, 도 9는 상기 시스템(800)을 이용하여 금속(232)이 칼럼(214) 내부의 탄소 나노튜브(216) 상에 증착될 수 있는 도 1의 단계(102)에서 얻어진 칼럼(214)을 금속화하는 공정을 예시한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 금속화 시스템(800)은 챔버(802) 및 챔버(802) 내부의 온도를 조절할 수 있는 온도 조절 장치(804)(예를 들어, 히터 및/또는 냉각 장치)를 포함할 수 있다. 온도 조절 장치(804)는 유도 히터(inductive heater)를 포함할 수 있고, 챔버는 비도전성일 수 있다. 예를 들어, 챔버(802)는 유리판을 포함할 수 있다. 하나 이상의 주입 포트(806 및 810)(두 개가 도시되지만 더 적거나 또는 더 많은 수가 포함될 수 있다)는 재료(예를 들어, 가스들(808 및 812))가 챔버(802) 안으로 도입될 수 있는 수단을 제공한다. 시스템(800)은 또한 챔버(802)가 진공 배기될 수 있는 진공 펌프(814)를 포함할 수 있다.
도 9의 단계(902)에 있어서, 도 8의 시스템(800)은 도 8에 도시된 바와 같이 초기에 챔버(802) 내부에 성장 기판(224)을 배치함으로써 탄소 나노튜브 칼럼(214)을 금속화하는데 사용될 수 있다. 도 9의 단계(904)에서, 전구체 가스(precursor gas, 808)는 도 8에 도시된 것처럼 주입 포트(806)를 통하여 챔버(802)내부로 도입될 수 있다. 전구체 가스(808)는 칼럼(214) 내부의 탄소 나노튜브(216) 상에 증착될 금속(232)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 전구체 가스(808)는 화학 기상 증착 가스(CVD) 및 금속(예를 들어, 금, 은, 백금, 구리, 팔라듐, 텅스텐, 또는 유사한 금속)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전구체 가스(808) 및 금속은 매사추세츠 뉴베리포트의 스트렘 케미컬즈사(Stream Chemicals, Inc., Newburyport, Massachusetts)로부터 입수가능한 하기의 어느 것을 포함할 수 있다: 디메틸(아세틸아세토네이트)골드(Ⅲ)(dimethyl(acetylacetonate)gold(Ⅲ)), 디메틸(트리플루오로아세틸아세토네이트)골드(Ⅲ)(dimethyl(trifluoroacetylacetonate)gold(Ⅲ)), 클로로(트리메틸포스핀)골드(chloro(trimethylphosphine)gold), 클로로(트리에틸포스핀)골드(chloro(triethylphosphine)gold), 트리메틸(트리메틸포스핀)골드(trimethyl(trimethylphosphine)gold), 또는 메틸(트리메틸포스핀)골드(methyl(trimethylphosphine)gold). 전구체 가스(808)는 전구체 가스(808)가 칼럼(214)을 침투하고 따라서 칼럼(214) 안으로 들어가게 하는 충분한 압력하에서 챔버(802) 내로 도입될 수 있다. 그렇게 하는 하나의 방법이 다음과 같으나, 이에 제한되는 것은 아니다: 진공 펌프(814)를 사용하여 챔버(802)를 진공 배기하고, 그리고 전구체 가스(808)를 대기압 바로 위에서 대기압의 약 10배 사이의 압력하에서 주입 포트(806)를 통해 도입시킨다. 상기 압력 범위는 단지 예일 뿐이고, 본 발명은 그렇게 제한되는 것은 아니다. 유도 가열에 더하여, 플래시 램프를 이용한 복사 가열 또는 반도체 웨이퍼의 신속 열 공정(rapid thermal processing)을 위해 개발된 다른 기술이 또한 사용될 수 있다.
도 9의 단계(906)에서, 챔버(802)는 플러싱(flushing) 가스로 세척될 수 있다. 예를 들어, 플러싱 가스(812)는 주입 포트(810)를 통해 챔버(802)로 도입되고 진공 펌프(814)에 의해 챔버(802)에서 제거될 수 있다. 플러싱 가스(812)는 칼럼(214)의 탄소 나노튜브(216)와 감지할 수 있을 정도로 반응하지 않는 가스일 수 있다. 적합한 플러싱 가스(812)의 예는 질소(N2)를 포함한다.
플러싱 가스(812)는 약간의 전구체 가스(808)가 칼럼(214) 내부에서 탄소 나노튜브(216) 주변에 잔류하도록 전구체 가스(808)의 확산 속도보다 충분히 느린 속도로 주입 포트(810)를 통해 챔버(802)로 도입되고 진공 펌프(814)에 의해 챔버(802)에서 제거될 수 있다. 즉, 플러싱 가스(812)는 원하는 양의 전구체 가스(808)를 칼럼(214) 내부에서 칼럼(214) 내부의 탄소 나노튜브(216) 주변에, 그리고, 선택적으로, 챔버(802) 안의 약간의 전구체 가스(808)를 칼럼(214) 외부 주변에 남기면서 챔버(802) 안의 전구체 가스(808)를 챔버(802)로부터 씻어내도록 챔버(802) 안으로 도입될 수 있다. 칼럼(214) 내부 및 챔버(802) 안의 칼럼(214) 주변(따라서 칼럼(214)의 외부)에 남겨진 전구체 가스(808)의 양은 전구체 가스(808)의 확산속도에 대한 플러싱 가스(812)의 챔버(802) 내로의 도입 및 챔버(802)로부터의 배출속도와 단계(908)의 시작(하기에 설명할)을 조절함으로써 조절될 수 있다. 앞으로 보게 될 것처럼, 칼럼(214) 내부에 남아있는 전구체 가스(808)의 양은 칼럼(214) 내부에(즉, 칼럼(214) 내부의 탄소 나노튜브(216) 상에) 증착될 금속(232)의 양에 대응할 수 있고, 칼럼(214) 외부 주변의 챔버(802) 내부에 남아있는 전구체 가스(808)의 양은 칼럼(214)의 외부 상에(즉, 칼럼(214)의 외부에서 탄소 나노튜브(216) 상에) 증착될 금속(232)의 양에 대응할 수 있다.
도 1의 단계(908)에서, 온도 조절 장치(804)는 탄소 나노튜브 칼럼(214)의 온도를 칼럼(214) 내부의 전구체 가스(808) 안에 있는 금속(232)이 탄소 나노튜브(216) 상에 증착하게 하고, 칼럼(214) 외부의 전구체 가스(808) 안에 있는 금속(232)(만약 있다면)이 칼럼(214) 외부의 탄소 나노튜브(216) 상에 증착하게 하기 위한 온도로 만들기 위해서 작동될 수 있다. 예를 들어, 칼럼(214)의 온도는 전구체 가스(808)를 분해하는 온도까지 또는 그 온도보다 더 높게 올려질 수 있고, 칼럼(214) 내부의 전구체 가스(808) 안에 있는 금속(232)이 칼럼(214) 내부의 탄소 나노튜브(216)와 결합하도록 하고, 칼럼(214) 외부의 전구체 가스(808) 안에 있는 금속(232)이 칼럼(214) 외부의 탄소 나노튜브(216)와 결합하도록 한다. 이 온도는 전구체 가스(808)의 종류에 의존한다. 몇몇 실시예에서, 상기 온도는 200-800℃일 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 탄소 나노튜브 칼럼(214)의 온도를 전구체 가스(808) 내의 금속(232)이 탄소 나노튜브(216) 상에 증착하도록 하는 온도로 만드는 시점은 금속(232)이 증착되는 위치에 영향을 미친다. 예를 들어, 모든 또는 거의 대부분의 전구체 가스(808)가 챔버(902)로부터 세척되어 나간 후 -따라서 칼럼(214)의 외부 주변에 전구체 가스(808)가 거의 또는 전혀 남아있지 않으며- 칼럼(214) 내부에 전구체 가스(808)가 남아있는 동안에, 탄소 나노튜브 칼럼(214)의 온도가 전구체 가스(808) 내의 금속(232)이 탄소 나노튜브(216) 상에 증착하도록 하는 온도에 도달한다면, 전구체 가스(808)로부터 나온 금속(232)은 실질적으로 칼럼(214) 내에 존재하는 탄소 나노튜브(216) 상에만 증착할 것이다. 그러나, 전구체 가스(808)가 챔버(902)로부터 완전히 세척되어 나가기 전에-따라서 칼럼(214)의 외부 주변에 전구체 가스(808)가 일부 남아있는 동안- 탄소 나노튜브 칼럼(214)의 온도가 전구체 가스(808) 내의 금속(232)이 탄소 나노튜브(216) 상에 증착하도록 하는 온도에 도달한다면, 전구체 가스(808)로부터 나온 금속(232)은 칼럼(214) 내부 및 외부에 존재하는 탄소 나노튜브(216) 양쪽 모두 상에 증착할 것이다. 더욱이, 칼럼(214) 외부의 탄소 나노튜브(216) 상에 증착하는 금속(232)의 양에 대한 칼럼(214) 내부의 탄소 나노튜브(216) 상에 증착하는 금속(232)의 양은 칼럼(214) 내부 및 칼럼(214) 외부의 전구체 가스(808)의 양에 의존하고, 이는 위에서 설명한 바와 같이 다음의 사항을 조절함으로써 조절될 수 있다: 전구체 가스(808)의 확산 속도에 대한 플러싱 가스(812)의 챔버(802) 내로의 도입속도 및 챔버(802)로부터의 배출 속도, 단계(908)의 시점(즉, 칼럼(214)의 온도가 전구체 가스(808) 내의 금속(232)이 탄소 나노튜브(216) 상에 증착되기 시작하는 온도에 도달하는 시점). 언급한 바와 같이, 앞의 사항들이 칼럼(214) 내부의 탄소 나노튜브(216) 상에 증착되는 금속(232)의 양과 칼럼(214) 외부의 탄소 나노튜브(216) 상에 증착되는 금속(232)의 양을 조절하기 위해 조절되고 시간이 정해질 수 있다.
언급한 바와 같이, 온도 조절 장치(804)는 유도성일 수 있고 칼럼(214)을 유도 가열할 수 있다. 대안으로, 온도 조절 장치(804)는 챔버(802)의 내부를 가열할 수 있다. 도 9의 단계 904 내지 908은 원하는 만큼 반복될 수 있다. 예를 들어, 단계 904 내지 908은 바람직한 금속(232)의 두께가 칼럼(214)의 내부 및/또는 외부의 탄소 나노튜브(216) 상에 증착될 때까지 반복될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 단계 904 내지 908의 반복 첫회 동안에, 금속(232)은 칼럼(214) 내부의 탄소 나노튜브(216) 상에 우선적으로 증착되거나 이곳에만 증착될 수 있으며, 이는 칼럼 외부의 탄소 나노튜브(216) 상의 금속(232) 증착물이 칼럼(214) 내부로의 전구체 가스(808)의 흐름을 방해함으로써 발생하는 문제를 피할 수 있다. 도 9의 공정(900)의 비제한적인 이점은 상당한 양의 금속(232)이 칼럼(214) 외부의 탄소 나노튜브(216) 상에만 또는 주로 증착되기보다는 오히려 칼럼(214)의 내부의 탄소 나노튜브(216) 상에 증착된다는 것이다.
그럼에도 불구하고, 금속(232)은 칼럼(214) 외부의 또는 외부 주변의 탄소 나노튜브(216) 상에 우선적으로 증착될 수 있다. 도 10a는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 예를 예시한다. 도 10a에 도시된 바와 같이, 금속(232)은 대체로 칼럼(214)의 외부 상에 증착될 수 있다(즉, 우선적으로 칼럼(214)의 외부에 또는 외부 주변에 존재하는 탄소 나노튜브(216) 상에). 도 10b는 칼럼(214)의 내부를 보여주기 위하여 절단된 탄소 나노튜브 칼럼(214)의 사진을 보여준다. 금속(232)은 밝은 색이다. 도 10b에 도시된 바와 같이, 금속(232)은 주로 칼럼(214)의 외부에 위치된다. 칼럼(214)의 어두운 색으로 된 내부는 칼럼 내부의 금속(232)의 부존재를 나타낸다. 금속(232)은 임의의 적합한 방법으로 증착될 수 있다. 예를 들어, 금속(232)은 스퍼터링에 의해 증착될 수 있다. 또 다른 예로서, 금속(232)은 전기도금에 의해 증착될 수 있다. 또 다른 예로서, 원자층 증착(ALD) 또는 금속유기 화학 기상 증착법(MOCVD)이 또한 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 금속 증착을 위한 다양한 기술이 조합되어 사용될 수 있다(예를 들어, ALD에 의해 시드층(seed layer)이 증착되고 그 다음 더 두꺼운 증착물을 형성하기 위해 전기도금이 수행될 수 있다).
도 8, 9, 10a, 및 10b에 예시된 금속(232)을 증착하기 위한 공정은 단지 예시일 뿐이고, 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 금속(232)이 도 8 및 도 9에 대해 위에서 설명한 바와 같이 칼럼(214)의 내부에(즉, 칼럼(214) 내부의 탄소 나노튜브(216) 상에) 증착될 수 있고, 그리고 추가적인 금속(232)이 도 10a에 도시된 바와 같이 칼럼(214)의 외부에(즉, 칼럼(214) 외부에서 탄소 나노튜브(216) 상에) 증착될 수 있다. 그러므로, 본 명세서의 특정 도면 또는 임의의 도면에 어떻게 금속(232)이 도시되어있는지에 상관없이, 금속(232)은 도 8 및 도 9와 관련하여 위에서 설명되고 도 8에 예시된 바와 같이 칼럼(214) 내부의 탄소 나노튜브(216) 상에 주로 증착되거나, 도 10a 및 도 10b에 보여지는 바와 같이 칼럼(214) 외부의 탄소 나노튜브(216)에 주로 증착되거나, 또는 칼럼(214)의 내부 및 외부에 존재하는 탄소 나노튜브(216)들 양쪽 모두 상에 증착될 수 있다.
다시 도 1의 공정(100)을 참조하면, 단계(104)에서 탄소 나노튜브 칼럼(214)을 금속화한 후에, 칼럼(214)은 성장 기판(224)에서 배선 기판(202)의 단자(212)로 이송될 수 있다(도 2a 참조). 도 11은 칼럼(214)이 소결되는 나노페이스트(1202)를 사용하여 (도 2a 및 도 2b와 관련하여 위에서 설명된) 배선 기판(202)의 단자(212)로 이송될 수 있는 공정(1100)의 예를 예시하며, 도 12 내지 도 14는 도 11의 공정(1100) 작동의 일례를 예시한다. 도 15는 칼럼(214)이 솔더(1602) 또는 유사한 도전성 연결 재료를 사용하여 배선 기판(202)으로 이송되는 공정(1500)의 또 다른 일례를 예시하고, 도 16 내지 도 19는 공정(1500)의 작동의 예들을 예시한다. 도 11의 공정(1100)은 따라서 도 1의 단계(106)가 어떻게 구현되는지를 나타내는 예이고, 도 15의 공정(1500)은 도 1의 단계(106)가 어떻게 구현되는지에 대한 또 다른 예이다.
도 11의 공정(1100) 및 도 12-14를 참조하면, 도전성 재료의 입자들을 포함하는 나노페이스트(1202)가 배선 기판(202)의 단자(212)에 증착될 수 있다. 나노페이스트(1202)는 솔벤트 내에 도전성 재료(예를 들어, 금, 은, 구리, 또는 유사한 금속)의 입자를 포함할 수 있다. 상기 입자는 나노입자(nanoparticle)일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 나노페이스트(1202)는 또한 배선 기판(202)의 단자(212) 표면을 관통할 수 있는 날카로운 입자를 포함할 수 있고, 따라서 단자(212)와의 전기적 연결을 형성하는 것을 가능하게 할 수 있다.
나노페이스트(1202)는 임의의 적합한 방법으로 단자(212) 상에 증착될 수 있다. 예를 들어, 도 12에 도시된 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 나노페이스트(1202)는 프린트 헤드(print head)(1206)(예를 들어, 잉크젯 프린트 헤드)를 통해 단자(212) 상에 프린트될 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이 나노페이스트(1202)를 프린팅하는 것은 나노페이스트(1202)를 정밀하게 그리고 단자(212) 상에 미세한 피치(예를 들어, 150㎛ 이하)로 증착할 수 있다. 대안으로, 나노페이스트(1202)는 스크린 프린팅, 마스크 등과 같은 다른 방법을 사용하여 단자(212) 상에 증착될 수 있다.
도 11의 단계(1104)에서, 탄소 나노튜브 칼럼(214)의 말단(218)은 도 13에 도시된 바와 같이 단자(212) 상의 나노페이스트(1202)에 인접하여 위치될 수 있다. 예를 들어, 칼럼(214)의 말단(218)은 나노페이스트(1202) 내에 위치될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 말단(218)은 단자(212) 대하여 가압될 수 있다.
도 11의 단계(1106)에서, 나노페이스트(1202)는 소결될 수 있다. 예를 들어, 나노페이스트(1202)는 솔벤트를 증발시키고 나노페이스트(1202) 안의 도전성 재료 입자를 칼럼(214)의 탄소 나노튜브(216) 및 단자(212)에 융합할 시간 동안 소정 온도(소결 온도)로 가열될 수 있다. 소결 온도는 나노페이스트(1202)의 도전성 입자 재료의 녹는점보다 낮을 수 있다. 일반적으로 말하면, 나노페이스트(1202) 내의 도전성 입자가 작을수록, 나노페이스트(1202)를 소결하기 위한 온도는 더 낮다. 나노페이스트(1202)는 온도 조절 장치(1302)(예를 들어, 가열 장치)를 이용하는 것을 포함하여 임의의 적합한 방법으로 가열될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 소결 온도는 나노페이스트(1202)의 도전성 입자 재료의 녹는점의 1/2 보다 낮을 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 도전성 입자는 금일 수 있고, 나노페이스트(1202)는 약 2분간 약 350℃의 소결온도로 가열될 수 있다. 금의 녹는점은 1064℃이다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 도전성 입자는 은일 수 있고, 나노페이스트(1202)는 약 2분간 약 200℃의 소결온도로 가열될 수 있다. 은의 녹는점은 963℃이다. 나노 입자의 재료와 나노페이스트(1202)가 가열되는 소결 온도에 상관없이, 나노페이스트(1202)의 소결은 도 14에 도시된 바와 같이 칼럼(214)의 탄소 나노튜브(216)를 배선 기판(202)의 단자(212)에 물리적으로 고정시킴과 아울러 전기적으로 연결하는 필렛(fillet)을 생성할 수 있다.
도 11의 단계(1108)에서, 칼럼(214)은 성장 기판(224)으로부터 분리될 수 있고, 그리고 나서 이것은 제거될 수 있다. 칼럼(214)은 물리적으로 성장 기판(224)을 칼럼(214)으로부터 끌어당기거나 솔벤트의 사용 등을 포함하여 성장 기판(224)으로부터 임의의 적절한 방법으로 분리될 수 있다.
위에 언급한 바와 같이, 도 15는 도 1의 단계(106)를 수행하는데 사용될 수 있는 공정(1500)의 또 다른 예를 예시한다. 도 15의 단계(1502)에서, 솔더(1602)는 도 16에 도시된 바와 같이 배선 기판(202)의 단자(212) 상에 증착될 수 있다. 또한 도 16에 도시된 바와 같이, 홀(1604)이 솔더(1602)에 제공될 수 있다. 예를 들어, 솔더(1602)는 단자(212) 상에 전반적으로 도넛 형상(donut shape)으로 증착될 수 있다. 대안으로, 솔더(1602)는 홀(1604)을 포함할 필요 없이 단자(212) 상에 증착된 한 덩어리의 솔더를 포함할 수 있다. 솔더(1602)의 형상에 상관없이, 솔더(1602)는 임의의 적절한 방법으로 증착될 수 있다. 예를 들어, 솔더(1602)는 마스크를 통해 증착될 수 있다.
도 15의 단계(1504)에서, 성장 기판(224)상의 탄소 나노튜브 칼럼(214)의 말단 부분(1706)은 금속화되거나 또는 이와 달리 솔더(1602)에 대해 가용성인 재료(즉, 솔더(1602)가 부착할 재료)로 코팅될 수 있다. 도 17은 칼럼(214)의 말단 부분(1706)이 금속(1702)(예를 들어, 구리) 또는 솔더(1602)에 대해 가용성인 다른 재료로 금속화된 일례를 예시한다. 도 17에 도시된 바와 같이, 마스킹 재료(1704)가 성장 기판(224) 상에 칼럼(214) 주변에 증착될 수 있다. 칼럼(214)의 말단 부분(1706)은 마스킹 재료로부터 연장할 수 있다. 칼럼(214)의 말단 부분(1706)은 말단(220)부터 말단(218)까지의 칼럼의 전체 길이보다 짧을 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 말단 부분(1706)은 말단(220)부터 말단(218)까지 칼럼의 길이의 5% 미만, 10% 미만, 15% 미만, 20% 미만, 또는 25% 미만일 수 있다. 다른 실시예에서, 말단 부분(1706)은 말단(220)부터 말단(218)까지 칼럼 길이의 다른 백분율일 수 있다.
그 후, 금속(1702)은 도 17에 도시된 바와 같이 마스킹 재료(1704) 및 칼럼(214)의 노출된 말단 부분(1706) 위로 증착될 수 있다. 볼 수 있는 바와 같이, 상기 마스킹 재료(1704)는 칼럼(214)의 대부분을 가리고, 금속(1702)이 상기 노출된 말단 부분(1706) 이외의 칼럼(214) 상으로 증착되는 것을 방지한다. 마스킹 재료(1704)뿐만 아니라 마스킹 재료(1704)상의 금속(1702)부분이 제거될 수 있고, 칼럼(214)의 말단 부분(1706) 상의 금속(1702)은 남겨진다. 몇몇 실시예에서, 칼럼(214)은 마스킹 재료(1704)에 둘러싸여 있는 동안 래핑되거나 또는 평탄화될 수 있다. 마스킹 재료(1704)는 성장 기판(224) 상에의 증착 및 나중에 그로부터의 제거에 적합한 임의의 재료일 수 있다. 마스킹 재료(1704)의 비제한적인 예는 포토레지스트(photoresist) 및 트렐리본드(trelibond)를 포함한다.
도 18은 금속(1802)(예를 들어, 구리, 니켈, 금, 은, 및/또는 상기 금속들의 합금) 또는 솔더에 대해 가용성인 다른 재료로 칼럼(214)의 말단을 금속화하는 또 다른 예를 예시한다. 몇몇 실시예에서, 다양한 금속(예를 들어, 구리, 니켈, 금, 은, 또는 상기 금속들의 합금)의 적층 구조가 금속화의 결과물이 될 수 있다. 도 18의 예에서, 스퍼터링 장치(1804)는 도시된 바와 같이 칼럼(214)에 대해 (예를 들어, 칼럼(214)의 길이방향에 평행한 축에 대해) 각도θ로 배치될 수 있다. 각도θ는 인접한 칼럼(214)들이 서로 마스크 역할을 하고 칼럼(214) 위로 스퍼터링되는 금속(1802)이 칼럼(214)의 말단 부분(1806) 상에만 스퍼터링되도록 선택될 수 있다. 도 18에 도시된 바와 같이, 칼럼(214b)은 부분적으로 스퍼터링 장치(1804)를 가리고, 금속(1802)은 결과적으로 말단 부분(1806) 이외의 인접 칼럼(214a) 부분 상에는 스퍼터링되지 않는다. 각도θ는 칼럼(214)의 말단 부분(1806)이 말단(220)부터 말단(218)까지의 칼럼의 전체 길이 미만이 되도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 말단 부분(1806)은 말단(220)부터 말단(218)까지 칼럼의 길이의 5% 미만, 10% 미만, 15% 미만, 20% 미만, 또는 25% 미만일 수 있다. 다른 실시예에서, 말단 부분(1806)은 말단(220)부터 말단(218)까지의 칼럼의 길이의 다른 백분율일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 스퍼터링 장치(1804)는 성장 기판(224)상의 칼럼(214)의 말단 부분(1806)을 금속화하기 위해서 성장 기판(224) 및 칼럼의 말단(218)에 대해 다른 위치로부터 그리고 다른 각도로 옮겨져 위치될 수 있다.
금속층(예를 들어, 도 17의 1702 또는 도 18의 1802)이 칼럼(214)의 말단(218) 상에 어떻게 증착되는지와 상관없이, 도 15의 단계(1506)에서, 칼럼(214)은 도 19에 도시된 바와 같이 탄소 나노튜브 칼럼(214)의 금속화된 말단(218)을 배선 기판(202)의 단자(212) 상의 솔더(1602)에 인접하여 배치함으로써 배선 기판(202)으로 이송될 수 있다.(도 19에 있어서, 도면 부호 1902는, 금속이 도면 17에서 1702처럼 증착되든지 또는 도 18에서 1802처럼 증착되든지 간에, 칼럼(218) 말단(218)의 금속을 의미한다. 따라서, 도 19에서 금속(1902)은 도 17에서 칼럼(214) 말단 부분(1706)의 금속(1702) 또는 도 18에서 칼럼(214) 말단 부분(1806)의 금속(1802)을 의미한다.) 예를 들어, 1902로 금속화된 말단(218)은 솔더(1602) 내의 홀(1604)(도 16 참조) 내부에 배치될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 칼럼(214)의 1902로 금속화된 말단(218)은 단자(212)에 대하여 가압될 수 있다.
단계(1508)에서, 솔더(1602)는 가열되고 리플로우될 수 있고, 이는 도 19에 도시된 바와 같이 솔더(1062)의 필렛(1904)을 생성할 수 있다. 솔더(1602)의 필렛(1904)은 칼럼(214)을 배선 기판(202)의 단자(212)에 물리적으로 고정시킴과 아울러 전기적으로 연결할 수 있다. 기술된 바와 같이, 솔더(1602)는 칼럼(214)에 붙지(부착되지) 않고, 칼럼(214) 말단(218)의 금속(1902)에만 부착될 것이다.
도 15의 단계(1510)에서, 칼럼(214)은 성장 기판(224)으로부터 분리될 수 있고, 그 다음 제거될 수 있다. 칼럼(214)은 성장 기판(224)으로부터 임의의 적절한 방법으로 분리될 수 있으며, 상기 방법은 칼럼(214)으로부터 물리적으로 성장 기판(224)을 끌어당기는 것, 용액의 사용 등을 포함한다.
도 20은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 금속 코팅(2002)이 칼럼(214) 상에 제공될 수 있는 선택적인 공정을 도시한다. 도 20에 도시된 바와 같이, 마스킹 재료(2004)가 칼럼(214)의 부분(2006)이 마스킹 재료(2004)로부터 연장할 수 있도록 칼럼(214)들 사이의 배선 기판(202) 상에 증착될 수 있다. 앞으로 보여질 바와 같이, 마스킹 재료(2004)는 금속 코팅(2002)(예를 들어, 금, 은, 구리, 또는 유사한 금속)의 증착을 가린다. 따라서 마스킹 재료(2004)로부터 연장하는 칼럼(214)의 부분(2006)은 금속 코팅(2002)을 증착하기에 바람직한 각 칼럼(214)의 부분에 대응할 수 있다. 배선 기판(202)상의 마스킹 재료(2004)의 높이는 마스킹 재료(2004)로부터 연장하는 칼럼(214) 부분(2006)의 길이가 원하는 만큼이 되도록 될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 마스킹 재료(2004)는 금속 코팅(2002)이 단자(212)까지 연장하도록 단자(212)까지 연장할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 마스킹 재료(2004)는 금속 코팅(2002)이 솔더 필렛(1904)까지 연장하도록 솔더 필렛(1904)까지 연장할 수 있다. 어쨌든, 마스킹 재료(2004)는 배선 기판(202)상에 증착 및 나중에 그로부터 제거하는데 적합한 임의의 재료일 수 있다. 마스킹 재료(2004)의 비제한적인 예는 포토레지스트(photoresist) 및 트렐리본드(trelibond)를 포함한다. 그 후, 금속 코팅(2002)이 도 20에 도시된 바와 같이 칼럼 상에 증착된다. 마스킹 재료(2004)는 금속 코팅(2002)이 칼럼(2004)의 노출된 부분(2006) 이외의 다른 부분에 증착되는 것을 방지할 수 있다. 금속 코팅(2002)은 전기도금, 무전해 도금, 스퍼터링 등을 포함하는 임의의 적합한 방법을 사용하여 증착될 수 있다. 그 후, 마스킹 재료(2004)는 마스킹 재료(2004) 상에 축적된 임의의 금속 코팅(2002)과 함께 제거될 수 있다.
다시 도 1의 공정(100)을 참조하면, 접촉 팁이 칼럼(214)의 말단에 제공될 수 있다. 도 21a, 도 21b 및 도 22는 칼럼(214)의 말단(220)에 접촉 팁(2102)을 제공하는 예를 예시하고, 도 24는 칼럼(214)의 말단(220)에 접촉 팁(2402)을 제공하는 또 다른 예를 예시한다. 도 25a 및 도 25b는 접촉 팁을 제공하는 또 다른 예를 예시한다.
도 21a에 도시된 바와 같이, 마스킹 재료(2106)(예를 들어, 마스킹 재료(1704 또는 2004)와 같은)가 배선 기판(202)상에 증착될 수 있고, 칼럼(214)의 말단(220)은 마스킹 재료(2160)로부터 연장하고 따라서 노출될 수 있다. 그 후, 상기 칼럼(214)의 노출된 말단(220)은 칼럼(214)의 말단(220)에 날카로운 구조체를 만들기 위해 거칠어질 수 있다. 예를 들어, 칼럼의 말단(220)은 칼럼의 말단(220)에 날카로운 구조체를 생성하는 플라스마 처리를 받을 수 있다. 도 21b는 그러한 날카로운 구조체(2110)를 예시하는 탄소 나노튜브 칼럼(214)의 말단(220)의 사진을 보여준다. 마스킹 재료(2106)는 마스킹 재료(2106)로 둘러싸인 칼럼(214)의 부분을 그러한 처리로부터 보호할 수 있다.
그 후, 칼럼(214)의 거칠어진 말단(220)은 거칠어진 말단(220) 상에 도전성 금속(2104)(예를 들어, 금, 은, 구리, 등)을 증착함으로써 금속화될 수 있다. 도 21a에 도시된 바와 같이, 마스킹 재료(2106)는 금속(2104)이 배선 기판(202) 상에 그리고 상기 노출된 말단(220) 이외의 칼럼(214) 부분에 증착되는 것을 방지할 수 있다. 대안으로, 도 22에 도시된 바와 같이, 마스킹 재료(2206)(이것은 부분적으로 제거된 마스킹 재료(2106)이거나 마스킹 재료(2106)를 제거한 후에 배선 기판(202) 위에 증착된 새로운 마스킹 재료일 수 있다)는 금속(2104)이 칼럼의 말단(220) 뿐만 아니라 마스킹 재료(2206)(이는 마스킹 재료(2106)와 유사할 수 있다)를 통해 노출된 칼럼 부분 상에도 증착되도록 칼럼(214)의 더 많은 부분을 노출시킬 수 있다. 어쨌든, 금속(2104)으로 금속화한 후, 마스킹 재료(2106 또는 2206)는 제거될 수 있다. 각 칼럼의 금속화되고, 거칠어진 말단(220)은 접촉 팁일 수 있고, 이는 도 2a 및 도 2b의 접촉 팁의 예일 수 있다.
도 23a는 금속(2104)으로 칼럼(214) 말단(220)을 금속화하는 또 다른 예를 예시하며, 여기서 스퍼터링 장치(2304)가 도 18에 예시된 공정과 유사할 수 있는 공정에서 칼럼(214)의 말단 부분(2306) 상에 금속(2104)을 스퍼터링한다. 도 23a의 예에서, 스퍼터링 장치(2304)는 칼럼(214)에 대하여(예를 들어, 칼럼의 길이에 평행한 축에 대하여) 각도 θ로 배치될 수 있다. 각도 θ는 인접한 칼럼(214)들이 서로를 가리고 칼럼(214) 위로 스퍼터링되는 금속(2104)이 칼럼(214)의 말단 부분(2306) 상에만 스퍼터링되도록 선택될 수 있다. 도 23a에 도시된 바와 같이, 칼럼(214b)은 부분적으로 스퍼터링 장치(2304)를 가리고, 금속(2104)은 결과적으로 말단 부분(2306) 이외의 인접한 칼럼(214a) 부분 상에는 스퍼터링되지 않는다. 각도 θ는 칼럼(214)의 말단 부분(2306)이 말단(218)부터 말단(220)까지의 칼럼의 전체 길이 미만이 되도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 말단 부분(2306)은 말단(218)부터 말단(220)까지 칼럼의 길이의 5% 미만, 10% 미만, 15% 미만, 20% 미만, 또는 25% 미만일 수 있다. 다른 실시예에서, 말단 부분(2306)은 말단(220)부터 말단(218)까지의 칼럼의 길이의 다른 백분율일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 스퍼터링 장치(2304)는 배선 기판(202)상의 칼럼(214)의 말단 부분(2306)을 금속화하기 위해서 배선 기판(202) 및 칼럼의 말단(220)에 대해 다른 위치로부터 그리고 다른 각도로 옮겨져 위치될 수 있다. 도 23b는 칼럼(214)의 말단 부분(2306)에만 증착된 금속(2104)을 갖는 탄소 나노튜브 칼럼(214)의 사진을 보여준다. 도 23b에서, 금속(2104)은 금속(2104)이 증착되지 않은 칼럼(214) 부분보다 더 밝은 색이다.
도 24는 칼럼(214)의 말단(220)에 접촉 팁을 제공하는 또 다른 예를 예시하며, 따라서 도 24는 도 21a, 도 21b, 도 22, 도 23a, 및 23b에서 예시된 공정의 대안을 제시한다. 도시된 바와 같이, 접촉 팁 구조체(2402)는 기판(2406)상에 제공될 수 있다. 예를 들어, 접촉 팁 구조체(2402)는 배선 기판(202)상의 칼럼(214) 말단(220)의 패턴에 대응하는 패턴으로 기판(2406)상에 제조될 수 있다. 접촉 팁 구조체(2402)는 커플링(2404)에 의해 칼럼(214)의 말단(220)에 결합될 수 있고, 그 후, 기판(2406)으로부터 분리될 수 있다. 커플링(2404)은 칼럼(214)의 말단(220)에 팁 구조체(2402)를 결합하기 위한 임의의 적합한 재료일 수 있다. 예를 들어, 커플링(2404)은 솔더 또는 이와 유사한 연결 재료를 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 커플링(2404)은 도 14에서의 필렛(1402)과 같은 소결된 나노페이스트(예를 들어, 나노페이스트(1202)와 같은)를 포함할 수 있다. 접촉 팁(2402)은 도 2a 및 도 2b에서의 접촉 팁(228)의 대안적 예일 수 있다.
도 25a 및 도 25는 칼럼(214)의 말단(220)에 접촉 팁(228)을 제공하는 또 다른 예를 예시하며, 따라서 도 21a, 21b, 22, 23a, 및 24에 예시된 공정에 대한 대안을 나타낸다. 도 25a에 도시된 바와 같이, 도전성 재료의 입자를 포함하는 나노페이스트(2554)가 칼럼(214)의 말단(220)에 증착될 수 있다. 나노페이스트(2554)는 솔벤트 내에 도전성 재료(예를 들어, 금, 은, 구리, 또는 유사한 금속)의 입자를 포함할 수 있다. 상기 입자는 나노입자일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 나노페이스트(2554)는 또한 마이크로입자 및/또는 날카로운 입자를 포함할 수 있고, 이는 루테늄 또는 로듐과 같은 경질 재료일 수 있다.
나노페이스트(2554)는 임의의 적합한 방법으로 칼럼(214)의 말단(220) 상에 증착될 수 있다. 예를 들어, 도 25a에 도시된 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 나노페이스트(2554)는 프린트 헤드(2552)(예를 들어, 잉크젯 프린트 헤드)를 통해 칼럼(214)의 말단(220) 상에 프린트될 수 있다. 대안으로, 나노페이스트(2554)는 스크린 프린팅, 마스크 등과 같은 다른 방법을 사용하여 칼럼(214)의 말단(220) 상에 증착될 수 있다. 그 후, 나노페이스트(2554)는 경화될 수 있다. 예를 들어, 나노페이스트(2554)는 온도 조절 장치(2556)(예를 들어, 히터)를 사용하여 나노페이스트(2554)가 경화하는데 충분한 온도로 그리고 충분한 시간 동안 가열될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 나노페이스트는 소결될 수 있다.
도 25b에 도시된 바와 같이, 경화된 나노페이스트는 칼럼의 말단(220)에서 접촉 팁(2558)을 형성할 수 있다. 나노입자는 칼럼의 말단(220)에서 도전성 코팅을 형성할 수 있다. 접촉 팁(2558)은 도 2a 및 도 2b의 접촉 팁(228)의 또 다른 예일 수 있다.
도 1의 공정(100)을 다시 참조하면, 단계(110)에서, 배선 기판(202)은 전자 장치를 형성하기 위해서 하나 이상의 다른 구성 요소와 결합될 수 있다. 도 26은 배선 기판(202)이 프로브 카드 어셈블리(2500)를 형성하기 위하여 다른 전자 요소와 결합된 일례를 예시하고, 도 27은 프로브 카드 어셈블리(2500)가 테스트 하의 장치(DUTs)(2618)에 접촉하고 테스트하는데 사용될 수 있는 테스트 시스템(2600)의 일례를 예시한다.
프로브 카드 어셈블리(2500)는 보강재 구조체(2502) 및 도 1의 단계(110)의 예와 같이 배선 기판(202)이 물리적 및 전기적으로 결합될 수 있는 배선 보드(2508)를 포함한다. 도 26에 도시된 바와 같이, 커플링 메커니즘(2504)이 배선 기판(202)을 보강재 구조체(2502)에 물리적으로 결합시킬 수 있고, 보강재 구조체는 프로브 카드 어셈블리(2500)에 강성(rigidity)을 주는 견고한 구조체(예를 들어, 금속 또는 다른 단단한(rigid) 재료를 포함)일 수 있다. 보강재(2502)는 또한 프로브 카드 어셈블리(2500)를 도 27의 테스트 시스템(2600) 내 하우징(2620)의 탑재면(2610)에 결합하는 수단(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 커플링 메커니즘(2504)은 배선 기판(202)을 보강재(2502)에 물리적으로 결합하는 임의의 적합한 메커니즘일 수 있다. 예를 들어, 커플링 메커니즘(2504)은 나사, 볼트, 클램프 등을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 커플링 메커니즘(2504)은 배선 기판(202)을 보강재(2502)에 이동가능하게 결합하는 차동 나사 어셈블리(도시하지 않음)와 같은 이동가능한 메커니즘을 포함할 수 있다.
다시 도 26을 참조하면, 도 27에서의 테스트 제어기(2602)와 같은 테스트 제어기로의 및 그로부터의 개개의 통신채널에 대한 전기적 인터페이스(2506)(예를 들어, 무삽입력(zero-insertion-force; ZIF) 전기 커넥터, 포고 핀 패드(pogo pin pads), 또는 다른 전기적 커넥터)가 배선 보드(2508) 상에 배치될 수 있다. 전기적 연결부(2510)(예를 들어, 배선 보드(2508) 상의 및/또는 그 내의 도전성 비아 및/또는 트레이스)가 배선 보드(2508)를 통해 전기적 인터페이스(2506)로부터의 전기적 연결을 제공할 수 있다. 배선 보드(2508)는 인쇄된 회로 보드와 같은 반강성(semi-rigid) 기판 또는 세라믹 배선 보드와 같은 강성(rigid) 기판일 수 있다.
도 26에 도시된 바와 같이, 전기적 연결부(2512)는 배선 보드(2508)을 통과하는 전기적 연결부(2510)를 배선 기판(202)의 단자(208)에 전기적으로 연결한다. 전기적 연결부(2512)는 배선 보드(2508)를 단자(208)에 전기적으로 연결하는 임의의 적합한 연결부일 수 있다. 예를 들어, 전기적 연결부(2512)는 가요성 와이어(flexible wires) 또는 인터포저(interposer)(도시하지 않음)와 같은 가용성 전기 연결부일 수 있다. 또 다른 예로서, 전기적 연결부(2512)는 솔더 또는 다른 유사한 도전성 연결 재료일 수 있다.
배선 기판(202)의 단자(212)에 결합된 탄소 나노튜브 칼럼(214)은 스프링 프로브(240)일 수 있고, 접촉 팁(228)은 도 27의 테스트 시스템(2600)에서 테스트되는 DUTs(2618)에 대응하는 패턴으로 배열될 수 있다. 두문자어 "DUT"는 테스트 하의 장치(device under test)를 의미할 수 있고, 이는 제한 없이 (단일화된 또는 웨이퍼 형태의, 패키징된 또는 패키징되지 않은) 반도체 다이를 포함하는 임의의 전자 장치일 수 있다. 도 26에 도시된 바와 같이, 프로브 카드 어셈블리(2500)는 단자(212), 배선 기판(202)을 통과하는 전기적 연결부(210), 단자(208), 전기적 연결부(2512), 및 배선 보드(2508)를 통과하는 전기적 연결부(2510)를 통해 각각의 프로브(240)를 전기적 인터페이스(2506)에 전기적으로 연결한다.
언급한 바와 같이, 도 25의 프로브 카드 어셈블리(2500)는 도 27의 DUTs(2618)와 같은 전자 장치를 테스트하는데 사용될 수 있고, 도 27은 프로브 카드 어셈블리(2500)가 사용될 수 있는 테스트 시스템(2600)의 예를 도시한다. 도 27에 도시된 바와 같이, 테스트 시스템(2600)은 테스트 제어기(2602)를 포함할 수 있고, 이것은 DUTs(2618)에 입력 신호를 제공하고 상기 입력 신호에 응답하여 DUTs(2618)에 의해 생성된 응답 신호를 수신할 수 있다. 용어 "테스트 신호"는 일반적으로, 테스트 제어기(2602)에 의해 발생된 입력 신호 및 DUTs(2618)에 의해 발생된 응답 신호 둘 다를 의미하거나 둘 중 하나를 의미한다. 프로브 카드 어셈블리(2500)는 테스트 시스템(2600)의 하우징(2620)(예를 들어, 프로버)의 탑재면(2610)에 결합될 수 있다. 프로브 카드 어셈블리(2500)의 프로브(240)는 DUTs(2618)의 단자(2616)와 압력 기반의 전기적 연결을 만들 수 있고, 테스트 신호는 통신 연결(2604)(예를 들어, 동축 케이블, 무선 연결(wireless link), 광섬유 연결(fiber optic link) 등), 테스트 헤드(2606) 내의 전자 장치(도시하지 않음), 테스트 헤드(2606)와 프로브 카드 어셈블리(2602)의 전기적 인터페이스(2506) 사이의 커넥터(2608), 그리고 프로브 카드 어셈블리(2600)를 통해서 테스트 제어기(2602)와 DUTs(2618) 사이에서 통과될 수 있다. 도시된 바와 같이, 프로브 카드 어셈블리(2600)는 하우징(2620)의 탑재면(2610)에 결합될 수 있고, 하우징은 DUTs(2618)가 배치되는 이동가능한 청크(chunk)(2624)를 포함할 수 있다.
DUTs(2518)는 하기와 같이 테스트될 수 있다. 프로브 카드 어셈블리(2500)는 하우징(2620)의 탑재면(2610)에 결합될 수 있고, DUTs(2618)의 단자(2616)는 프로브 카드 어셈블리(2500)의 프로브(240)와 접촉되도록 될 수 있다. 이것은 DUTs(2618)의 단자(2616)가 프로브 카드 어셈블리(2500)의 프로브(240)에 대하여 가압되도록 청크(2624)를 움직임으로써 달성될 수 있다. 대안으로, 프로브 카드 어셈블리(2500)가 이동될 수 있고, 또는 단자(2616)와 프로브(240) 사이의 접촉을 달성하도록 청크(2624) 및 프로브 카드 어셈블리(2500) 모두가 이동될 수 있다.
프로브(240)와 단자(2616)가 접촉하고 있는 동안, DUTs(2618)는 프로브 카드 어셈블리(2500)를 통하여 테스트 제어기(2602)와 DUTs(2618) 사이에 테스트 신호(이는, 위에서 설명한 바와 같이, 테스트 제어기(2602)에 의해 발생된 입력 신호, 및 입력 신호에 대한 응답으로 DUTs(2618)에 의해 발생된 응답 신호를 포함할 수 있다)를 제공함으로써 테스트될 수 있다. 테스트 제어기(2602)는 DUTs(2618)가 테스트를 통과하는지를 결정하기 위해 응답 신호를 분석할 수 있다. 예를 들어, 테스트 제어기(2602)는 응답 신호와 예상되는 응답 신호를 비교할 수 있다. 응답 신호가 예상된 응답 신호와 일치한다면, 테스트 제어기(2602)는 DUTs(2618)가 테스트를 통과한 것으로 결정할 수 있다. 이와 다르면, 테스트 제어기(2602)는 DUTs(2618)가 테스트를 통과하지 못한 것으로 결정할 수 있다. 또 다른 예로서, 테스트 제어기(2602)는 응답 신호가 허용 범위 내에 있는지 결정할 수 있고, 그렇다면, DUTs(2618)가 테스트를 통과한 것으로 결정할 수 있다.
도 26의 프로브 카드 어셈블리(2500)는 단지 예일 뿐이고, 도 2a 및 도 2b에 대하여 위에서 설명한 바와 같이, 본 명세서에서 설명되는 탄소 나노튜브 칼럼(214)은 다른 전자 장치에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 탄소 나노튜브 칼럼(214)은 반도체 다이를 테스트하기 위한 소켓(도시하지 않음) 또는 다른 전자 프로브 장치 내의 접촉 프로브로 사용될 수 있다. 도 27의 테스트 시스템(2600)도 또한 단지 예일 뿐이고, 도 26의 프로브 카드 어셈블리(2500)는 다른 테스트 시스템에서 사용될 수 있다. 또 다른 예들에서, 탄소 나노튜브 칼럼(214)은 복수의 다이 및 배선 기판을 포함하는 시스템을 조립하는데 사용될 수 있다(예를 들어, 탄소 나노튜브 칼럼(214)은 다이들을 상호 연결할 수 있고, 다이를 배선 기판에 연결할 수 있다).
탄소 나노튜브를 포함하는 프로브(240)는 도 26 및 도 27에 도시된 것과 같은 테스트 시스템 또는 프로브 카드 어셈블리에만 사용되도록 제한되는 것은 아니다.
도 28은 탄소 나노튜브를 포함하는 프로브(240)가 상기 프로브(240)가 커플링(230)에 의해 테스트 기판(2810)의 단자(2812)에 결합되는 테스트 소켓(2800)에 사용될 수 있는 비제한적인 예를 예시한다. 도 28은 클립(2802), 지지 프레임(2806), 프로브(240)가 커플링(230)에 의해 결합될 수 있는 단자(2812)를 갖는 테스트 기판(2810)을 포함할 수 있는 전형적인 테스트 소켓(2800)을 예시한다.
위에서 설명한 바와 같이 프로브(240)가 기판(202)의 단자(212)에 결합되는 방법과 같거나 유사한 방법으로 프로브(240)는 커플링(230)에 의해 테스트 기판(2810)의 단자(2812)에 결합될 수 있다.
도 28에 도시된 바와 같이, 테스트 소켓(2800)은 (패키징된 또는 패키징 되지 않은) 단일화된(singulated) 반도체 다이(2816)와 같은 전자 장치를 테스트하기 위해 사용될 수 있다. 클립(2802)은 지지 프레임(2806)으로부터 제거될 수 있고, 도 28에 도시된 바와 같이 다이(2806)가 지지 프레임(2806) 상에 배치되도록 한다. 지지 프레임(2806)은 각 다이(2816)를 다이(2816)의 단자(2804)(예를 들어, 범프)가 프로브(240)와 접촉하는 위치로 안내하는 경사진 벽(2808)을 포함할 수 있다. 그 다음, 클립(2802)은 지지 프레임(2806) 상에 끼워질 수 있고 다이(2816)의 단자(2804)와 프로브(240) 사이의 전기적 연결을 수립하기에 충분한 힘으로 다이(2816)의 단자(2804)를 프로브(240)에 대해 누른다. 배선 기판(2010)은 단자(2812)로부터-따라서 프로브(240)로부터- 다이(2618)의 테스트를 제어하기 위한 테스트 제어기(도시하지 않음)까지의 전기적 연결부(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 일단 다이(2816)가 테스트되면, 클립(2802)은 지지 프레임(2806)으로부터 제거될 수 있고, 다이(2816)는 소켓(2800)으로부터 제거될 수 있다. 테스트 소켓이기보다는, 또는 테스트 소켓인 것에 더하여, 소켓(2800)은 다이(2816) 및 기판(2810)이 일부분인 전자 시스템일 수 있다. 이러한 경우에, 대안으로 또는 추가적으로, 테스트 기판(2810)은 전자 시스템의 일부인 배선 기판일 수 있다.
테스트 소켓(2800)은 단지 예일 뿐이고, 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 비록 두 개의 다이(2816)가 도 28에 도시되어 있으나, 테스트 소켓(2800)은 두 개의 다이(2816)보다 더 많은, 또는 더 적은 다이를 포함할 수 있도록 구성될 수 있다. 또 다른 예로서, 클립(2802) 및/또는 지지 프레임(2806)은 도 28에 도시된 것과는 다른 형상일 수 있다.
도 29는 탄소 나노튜브를 포함하는 프로브(240)가 두 개의 전자 장치(2902 및 2910)를 전기적으로 연결하는데 사용될 수 있는 비제한적인 예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 프로브(240)는 커플링(230)에 의해 전자 장치(2902)에 결합될 수 있다. 앞에서 설명한 바와 같이 프로브(240)가 기판(202)의 단자(212)에 결합되는 방법과 같거나 유사한 방법으로, 프로브(240)는 커플링(230)에 의해 전자 장치(2902)의 단자(2904)에 결합될 수 있다. 또한 도 29에 도시된 바와 같이, 프로브(240)는 연결 재료(2906)(예를 들어, 솔더)에 의해 전자 장치(2910)의 단자(2908)에 결합될 수 있다. 따라서, 전자 장치(2902)는 프로브(240)에 의해 전자 장치(2910)에 전기적으로 연결될 수 있다. 전자 장치(2902 및 2910)는 서로 전기적으로 연결될 수 있는 임의의 전자 장치일 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(2902 및 2910)는 둘 다 모두 반도체 다이(패키징된 또는 패키징 되지 않은)일 수 있다. 또 다른 예로서, 전자 장치(2902 또는 2910)들 중 하나는 그러한 반도체 다이일 수 있고, 전자 장치(2902 또는 2910)들 중 다른 하나는 인쇄 회로 보드일 수 있다. 도 29에 예시된 구성은 단지 예일 뿐이고, 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 전자 장치(2902 및 2910)의 크기, 형상, 및 위치는 도 29에 도시된 것과 다를 수 있다. 또 다른 예로서, 두 개의 전자 장치(2902 및 2910) 이외에 더 많은 장치가 있을 수 있다. 또 다른 예로서, 전자 장치(2902 및 2910) 중 하나 또는 둘 모두는 세 개의 단자(2904 및 2908)보다 더 많거나 더 적은 단자를 가질 수 있고, 세 개의 프로브(240)보다 더 많거나 더 적은 프로브를 가질 수 있다.
비록 본 발명의 특정 실시예 및 응용예들이 본 명세서에서 설명되었지만, 이러한 실시예 및 응용예들은 예시에 불과하고, 다양한 변형이 가능하다.

Claims (36)

  1. 탄소 소스 및 촉매를 포함하는 성장 용액을 캐리어 가스에 도입하여 성장 가스를 만들고;
    상기 성장 가스를 성장 표면을 구비하는 기판을 포함하는 챔버 내로 도입하여 다발 지어진 복수의 탄소 나노튜브들을 포함하는 탄소 나노튜브 칼럼이 상기 탄소 소스를 사용하여 상기 성장 표면 상에 성장하도록 하고; 및
    상기 탄소 나노튜브 칼럼이 상기 성장 기판상에 성장하는 동안, 상기 성장 용액을 도입하는 것 또는 상기 챔버 내로 상기 성장 가스를 도입하는 것 중의 적어도 하나의 파라미터를 변화시켜 상기 적어도 하나의 파라미터를 변화시키는 것에 대응하는 상기 탄소 나노튜브 칼럼의 변화하는 기계적 특성을 생성하는 것을 포함하는 탄소 나노튜브 칼럼을 성장하는 공정.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기계적 특성은 상기 탄소 나노튜브 칼럼의 강성(stiffness)인 탄소 나노튜브 칼럼을 성장하는 공정.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 파라미터를 변화시키는 것은, 상기 탄소 나노튜브 칼럼의 길이를 따라 상기 적어도 하나의 파라미터를 강성 영역을 생성하는 제1 값과 연성 영역을 생성하는 제2 값 사이에서 변화시키는 것을 포함하되,
    상기 연성 영역은 상기 강성 영역의 강성 값보다 작은 강성 값을 갖는 탄소 나노튜브 칼럼을 성장하는 공정.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 파라미터를 변화시키는 것은, 상기 적어도 하나의 파라미터를 제1 값과 제2 값 사이에서 충분한 횟수로 변화시켜 상기 탄소 나노튜브 칼럼의 길이를 따라 복수의 강성 영역 및 복수의 연성 영역을 생성하는 것을 포함하는 탄소 나노튜브 칼럼을 성장하는 공정.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 적어도 하나의 파라미터를 변화시키는 것은, 상기 적어도 하나의 파라미터를 상기 제1 값과 상기 제2 값 사이에서 상기 적어도 하나의 파라미터를 변화시키는 시간을 정하여 상기 탄소 나노튜브 칼럼의 길이방향을 따라 미리 정해진 위치에 상기 강성 영역 및 상기 연성 영역 각각을 생성하는 것을 포함하는 탄소 나노튜브 칼럼을 성장하는 공정.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 파라미터를 변화시키는 것은, 적어도 세 개의 다른 값들 사이에서 상기 적어도 하나의 파라미터를 변화시켜 상기 탄소 나노튜브 칼럼의 길이를 따라 각각이 상기 기계적 특성의 다른 값을 갖는 적어도 세 개의 다른 영역들을 생성하는 것을 포함하는 탄소 나노튜브 칼럼을 성장하는 공정.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 파라미터를 변화시키는 것은, 상기 적어도 하나의 파라미터를 연속적으로 변화시켜 상기 탄소 나노튜브 칼럼의 길이의 적어도 일부를 따라 상기 기계적 특성의 구배를 생성하는 것을 포함하는 탄소 나노튜브 칼럼을 성장하는 공정.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 파라미터는,
    상기 캐리어 가스의 유량; 또는
    상기 성장 용액 내의 촉매의 농도 중 적어도 하나를 포함하는 탄소 나노튜브 칼럼을 성장하는 공정.
  9. 탄소 나노튜브 칼럼을 배선 기판의 단자에 결합하는 공정에 있어서,
    도전성 나노 입자들을 포함하는 나노페이스트를 상기 단자 상에 증착하고;
    상기 탄소 나노튜브 칼럼의 제1 말단을 상기 나노페이스트 내에 배치하고; 및
    상기 나노페이스트를 소결하는 것을 포함하되,
    상기 소결은 상기 나노 입자들 낱개들을 서로 그리고 상기 단자 및 상기 탄소 나노튜브 칼럼의 제1 말단에 융합하고 그것에 의해 상기 탄소 나노튜브 칼럼을 상기 단자에 물리적 및 전기적으로 결합하는 것인 탄소 나노튜브 칼럼을 배선 기판의 단자에 결합하는 공정.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 소결은 상기 나노 입자들의 재료의 녹는점보다 낮은 온도까지 상기 나노페이스트를 가열하는 것을 포함하는 탄소 나노튜브 칼럼을 배선 기판의 단자에 결합하는 공정.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 소결은 상기 나노 입자들의 재료의 녹는점의 1/2보다 낮은 온도까지 상기 나노페이스트를 가열하는 것을 포함하는 탄소 나노튜브 칼럼을 배선 기판의 단자에 결합하는 공정.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 증착은 프린트 헤드를 통해 상기 나노페이스트를 상기 단자 상에 프린트하는 것을 포함하는 탄소 나노튜브 칼럼을 배선 기판의 단자에 결합하는 공정.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 나노 입자 재료는 구리, 은, 또는 금을 포함하는 탄소 나노튜브 칼럼을 배선 기판의 단자에 결합하는 공정.
  14. 청구항 9에 있어서,
    상기 증착은 프린트 헤드를 통해 상기 나노페이스트를 상기 단자 상에 프린트하는 것을 포함하는 탄소 나노튜브 칼럼을 배선 기판의 단자에 결합하는 공정.
  15. 청구항 9에 있어서,
    상기 탄소 나노튜브 칼럼은 상기 제1 말단에 대향하는 제2 말단을 포함하고,
    상기 나노페이스트 내에 상기 탄소 나노튜브 칼럼의 제1 말단을 배치하는 동안, 상기 탄소 나노튜브 칼럼의 제2 말단은 상기 탄소 나노튜브가 성장된 성장 재료에 결합되어 있고,
    상기 소결 후, 상기 탄소 나노튜브의 제2 말단은 상기 성장 재료로부터 분리되는 탄소 나노튜브 칼럼을 배선 기판의 단자에 결합하는 공정.
  16. 테스트 될 전자 장치의 단자들에 대응하는 패턴으로 성장 기판상에 복수의 탄소 나노튜브 칼럼들을 수득하되, 각각의 탄소 나노튜브 칼럼은 적어도 몇 개가 얽혀 있는 다발 지어진 복수의 탄소 나노튜브들을 포함하고;
    상기 탄소 나노튜브 칼럼들 각각의 적어도 몇 개의 탄소 나노튜브들 상에 도전성 금속을 증착하고;
    상기 탄소 나노튜브 칼럼들을 상기 성장 기판으로부터 프로브 기판의 단자들로 이송하고; 및
    상기 전자 장치의 테스트를 제어하기 위한 테스터에의 전기적 인터페이스를 포함하는 배선기판에 상기 프로브 기판을 기계적 및 전기적으로 결합하는 것을 포함하되,
    상기 탄소 나노튜브 칼럼들은 상기 프로브 기판 및 상기 배선 기판을 통하여 상기 전기적 인터페이스에 전기적으로 연결되는 프로브 카드 어셈블리 제조 공정.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 탄소 나노튜브 칼럼들을 이송하는 것은,
    상기 탄소 나노튜브 칼럼들 각각의 제1 말단을 상기 프로브 기판의 상기 단자들 상의 나노페이스트 내에 배치하고;
    상기 나노페이스트를 소결하되, 상기 소결은 상기 나노 페이스트 내의 도전성 나노 입자들을 서로 그리고 상기 단자들 및 상기 탄소 나노튜브 칼럼들의 상기 제1 말단들에 융합하고 그것에 의해 상기 단자들에 상기 탄소 나노튜브 칼럼들을 물리적 및 전기적으로 결합하고; 및
    상기 탄소 나노튜브 칼럼들 각각의 상기 제1 말단에 대향하는 제2 말단을 상기 성장 기판으로부터 분리하는 것을 포함하는 프로브 카드 어셈블리 제조 공정.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 복수의 탄소 나노튜브 칼럼들을 수득하는 것은, 상기 탄소 나노튜브 칼럼들의 성장에 영향을 미치는 적어도 하나의 파라미터를 변화시키면서 상기 성장 기판 상에 상기 탄소 나노튜브 칼럼들을 성장하여 상기 탄소 나노튜브 칼럼의 길이를 따라 상기 탄소 나노튜브 칼럼들 각각의 기계적 특성을 변화시키는 것을 포함하는 프로브 카드 어셈블리 제조 공정.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 기계적 특성은 상기 탄소 나노튜브 칼럼의 강성이고,
    상기 적어도 하나의 파라미터를 변화시키는 것은 각 탄소 나노튜브의 길이를 따라 복수의 교호하는 강성 영역들과 연성 영역들을 생성하는 것을 포함하되, 각각의 연성 영역은 상기 강성 영역들 각각의 강성 값보다 작은 강성 값을 갖는 프로브 카드 어셈블리 제조 공정.
  20. 청구항 17에 있어서,
    상기 금속이 증착되는 상기 탄소 나노튜브 칼럼들 각각의 적어도 몇 개의 상기 탄소 나노튜브들은 상기 탄소 나노튜브 칼럼의 외부 상에 배치된 프로브 카드 어셈블리 제조 공정.
  21. 청구항 17에 있어서,
    상기 탄소 나노튜브 칼럼들을 이송하는 것은,
    상기 탄소 나노튜브 칼럼들 각각의 제1 말단 상에 솔더에 가용성(wettable)인 가용성 재료를 증착하고;
    상기 가용성 재료를 상기 프로브 기판의 상기 단자들 상에 배치된 솔더 내에 배치하고;
    상기 솔더를 리플로우하고; 및
    상기 탄소 나노튜브 칼럼들 각각의 제1 말단에 대향하는 제2 말단을 상기 성장 기판으로부터 분리하는 것을 포함하는 프로브 카드 어셈블리 제조 공정.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 가용성 재료를 증착하는 것은, 상기 가용성 재료가 상기 칼럼들 중 하나의 제2 말단을 포함하는 상기 칼럼들 중 하나의 말단 부분 상에 증착되나 인접한 칼럼이 상기 말단 부분 이외의 상기 하나의 칼럼의 부분들 상에의 상기 가용성 재료의 증착을 가리도록, 상기 탄소 나노튜브 칼럼들에 대해 소정 각도로 상기 가용성 재료를 스퍼터링하는 것을 포함하는 프로브 카드 어셈블리 제조 공정.
  23. 청구항 17에 있어서,
    상기 탄소 나노튜브 칼럼들을 이송하는 것은 상기 탄소 나노튜브 칼럼들의 제1 말단들을 상기 프로브 기판의 단자들에 결합하는 것을 포함하고, 상기 공정은 상기 제1 말단들에 대향하는 상기 탄소 나노튜브들의 제2 말단들에 접촉 팁들을 형성하는 것을 더 포함하는 프로브 카드 어셈블리 제조 공정.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 접촉 팁들을 형성하는 것은,
    상기 탄소 나노튜브 칼럼들의 상기 제2 말단들에 날카로운 구조체들을 형성하고,
    상기 탄소 나노튜브 칼럼들의 상기 제2 말단들 상에 도전성 금속을 증착하는 것을 포함하는 프로브 카드 어셈블리 제조 공정.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 탄소 나노튜브 칼럼들의 제2 말단들 상에 금속을 증착하는 것은, 상기 금속이 상기 칼럼들 중 하나의 제2 말단을 포함하는 상기 칼럼들 중 하나의 말단 부분 상에 증착되나 인접한 칼럼이 상기 말단 부분 이외의 상기 하나의 칼럼의 부분들 상에의 상기 금속의 증착을 가리도록, 상기 탄소 나노튜브 칼럼들에 대해 소정 각도로 상기 금속을 스퍼터링하는 것을 포함하는 프로브 카드 어셈블리 제조 공정.
  26. 청구항 23에 있어서,
    상기 접촉 팁들을 형성하는 것은, 접촉 팁 구조체들을 기판으로부터 상기 탄소 나노튜브 칼럼들의 상기 제2 말단들로 이송하는 것을 포함하는 프로브 카드 어셈블리 제조 공정.
  27. 청구항 23에 있어서,
    상기 접촉 팁들을 형성하는 것은,
    상기 탄소 나노튜브 칼럼들의 제2 말단들 상에 도전성 금속의 입자들을 포함하는 나노페이스트를 증착하고; 및
    상기 나노페이스트를 경화하는 것을 포함하되,
    상기 도전성 금속은 상기 접촉 팁들을 포함하는 프로브 카드 어셈블리 제조 공정.
  28. 청구항 27에 있어서,
    상기 나노페이스트를 증착하는 것은, 상기 탄소 나노튜브들의 제2 말단들 상에 프린트 헤드를 통해 상기 나노페이스트를 프린트하는 것을 포함하는 프로브 카드 어셈블리 제조 공정.
  29. 청구항 16에 있어서,
    상기 금속이 증착되는 상기 탄소 나노튜브 칼럼들 각각의 적어도 몇 개의 상기 탄소 나노튜브들은 상기 탄소 나노튜브 칼럼의 내부에 배치되는 프로브 카드 어셈블리 제조 공정.
  30. 테스트 될 전자 장치의 테스트를 제어하기 위한 테스터에의 전기적 인터페이스를 포함하는 배선 기판; 및
    테스트 될 상기 전자 장치의 단자들에 대응하는 패턴으로 배치된 복수의 프로브들을 포함하는 프로브 기판을 포함하되, 상기 프로브들 각각은 상기 프로브 기판의 단자에 소결된 다발 지어진 탄소 나노튜브들을 포함하는 탄소 나노튜브 칼럼을 포함하고,
    상기 프로브 기판은 상기 배선 기판에 기계적으로 결합되고 상기 프로브들은 상기 프로브 기판 및 상기 배선 기판을 통하여 상기 전기적 인터페이스에 전기적으로 연결되는 프로브 카드 어셈블리.
  31. 청구항 30에 있어서,
    상기 탄소 나노튜브 칼럼들 각각은 상기 탄소 나노튜브 칼럼의 길이를 따라 복수의 교호하는 강성 영역들 및 연성 영역들을 포함하고, 각각의 연성 영역은 상기 강성 영역들 각각의 강성 값보다 작은 강성 값을 갖는 프로브 카드 어셈블리.
  32. 청구항 30에 있어서,
    상기 탄소 나노튜브 칼럼들 각각의 외부에 배치된 적어도 몇 개의 상기 탄소 나노튜브들 상에 증착된 도전성 금속을 더 포함하되, 상기 금속은 상기 탄소 나노튜브 칼럼의 전기전도도를 향상시키는 프로브 카드 어셈블리.
  33. 청구항 30에 있어서,
    상기 탄소 나노튜브 칼럼들 각각의 내부에 배치된 적어도 몇 개의 상기 탄소 나노튜브들 상에 증착된 도전성 금속을 더 포함하되, 상기 금속은 상기 탄소 나노튜브 칼럼의 전기전도도를 향상시키는 프로브 카드 어셈블리.
  34. 청구항 30에 있어서,
    상기 탄소 나노튜브 칼럼들의 제1 말단들은 상기 프로브 기판의 상기 단자들에 소결되고,
    상기 제1 말단들에 대향하는 상기 탄소 나노튜브 칼럼들의 제2 말단들은 접촉 팁들을 포함하는 프로브 카드 어셈블리.
  35. 청구항 34에 있어서,
    상기 접촉 팁 각각은,
    상기 탄소 나노튜브 칼럼의 제2 말단에 위치하는 날카로운 구조체들, 및
    상기 탄소 나노튜브 칼럼의 제2 말단에 증착된 도전성 금속을 포함하는 프로브 카드 어셈블리.
  36. 청구항 34에 있어서,
    접촉 팁 각각은 결합 재료(joining material)에 의해 상기 탄소 나노튜브 칼럼의 제2 말단에 결합된 접촉 팁 구조체를 포함하는 프로브 카드 어셈블리.
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