KR20150037939A - 프로브 카드용 가이드판 및 이것을 구비한 프로브 카드 - Google Patents

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Abstract

[목적] 본 발명의 목적은 미세한 관통 구멍을 협피치 간격으로 형성하는 것이 가능하고 또한 강도의 향상을 도모할 수 있는 프로브 카드용 가이드판을 제공하는 것에 있다.
[구성]
프로브 카드용 가이드판(100)은 금속 베이스(110), 제 1 절연층(120) 및 금속층(130)을 구비하고 있다. 금속 베이스(110)는 프로브가 삽통 가능한 복수의 관통 구멍(111)과 상기 관통 구멍(111)의 내벽면을 갖고 있다. 제 1 절연층(120)은 금속 베이스(110)의 관통 구멍(111)의 내벽면에 형성된 통 형상이다. 금속층(130)은 제 1 절연층(120) 상에 형성되어 있다.

Description

프로브 카드용 가이드판 및 이것을 구비한 프로브 카드{GUIDE PLATE FOR PROBE GUARD AND PROBE GUARD PROVIDED WITH SAME}
본 발명은 프로브를 가이드하기 위한 프로브 카드용 가이드판 및 이것을 구비한 프로브 카드에 관한 것이다.
이 종류의 프로브 카드용 가이드판은 프로브가 삽입되고 상기 프로브를 가이드하는 가이드 구멍을 갖고 있다(특허문헌 1 참조). 이 프로브 카드용 가이드판으로서는 절연성을 갖는 수지판이 이용되고 있다.
일본 특허 공개 평 10-026635 호 공보
최근, 반도체 디바이스의 고집적화에 따라 프로브는 미세화되고 있다. 이 때문에, 프로브 카드용 가이드판의 가이드 구멍도 프로브의 외형에 따라 미세화되고 있다. 이와 같은 미세화된 가이드 구멍을 협피치 간격으로 형성하기 위해서는 프로브 카드용 가이드판의 두께 치수의 저감이 요구된다. 그러나, 프로브 카드용 가이드판의 두께 치수가 저감되면 프로브 카드용 가이드판의 강도가 저하된다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 창안된 것이며, 그 목적으로 하는 점은 미세한 관통 구멍을 협피치 간격으로 형성하는 것이 가능하고, 또한 강도의 저하를 억제할 수 있는 프로브 카드용 가이드판 및 이것을 구비한 프로브 카드를 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 프로브 카드용 가이드판은 금속 베이스 및 제 1 절연층을 구비하고 있다. 상기 금속 베이스는 프로브가 삽통 가능한 복수의 관통 구멍과 상기 관통 구멍의 내벽면을 갖는다. 상기 제 1 절연층은 상기금속 베이스의 상기 관통 구멍의 상기 내벽면에 형성된 통 형상이다.
이와 같은 형태의 프로브 카드용 가이드판은 금속 베이스를 구비하고 있으므로 상기 가이드판의 강도를 유지하면서 상기 가이드판의 두께 치수를 저감할 수 있다. 따라서, 상기 가이드판의 금속 베이스에 미세한 관통 구멍을 협피치 간격으로 용이하게 개설하는 것이 가능해진다. 또한, 금속 베이스의 관통 구멍의 내벽면에 통 형상의 제 1 절연층이 형성되어 있으므로 상기 관통 구멍에 삽통된 프로브가 관통 구멍의 내벽면에 접촉됨으로써 금속 베이스를 통해 서로 도통되는 것을 방지할 수 있다.
상기 프로브 카드용 가이드판은 상기 제 1 절연층 상에 형성된 금속층을 더 구비한 구성으로 하는 것이 가능하다. 이와 같은 형태의 프로브 카드용 가이드판에 의한 경우 상기 관통 구멍에 삽통된 프로브가 금속층에 접촉될 수 있지만, 금속층과 금속 베이스 사이에는 제 1 절연층이 개재되어 있으므로 프로브가 금속 베이스를 통해 서로 도통되는 것을 방지할 수 있다.
상기 프로브 카드용 가이드판은 상기 금속 베이스의 주면 및 이면에 형성된 제 2 절연층을 더 구비한 구성으로 하는 것이 가능하다.
본 발명의 제 1 프로브 카드는 상기 어느 하나 형태의 프로브 카드용 가이드판과, 배선 기판과, 복수의 프로브를 구비하고 있다. 상기 배선 기판은 상기 프로브 카드용 가이드판에 대향 배치되어 있다. 상기 배선 기판은 상기 관통 구멍에 대응한 위치에 설치된 복수의 전극을 갖고 있다. 상기 프로브는 상기 프로브 카드용 가이드판의 상기 관통 구멍에 삽통되어 있다. 상기 프로브는 상기 전극에 접촉된 제 1 단부와, 상기 제 1 단부 반대측의 제 2 단부와, 상기 제 1, 제 2 단부 사이에 설치된 탄성 변형부를 갖고 있다. 상기 제 2 단부에 하중이 가해짐으로써 상기 탄성 변형부가 탄성 변형되어 상기 프로브가 상기 프로브 카드용 가이드판에 접촉되는 구성으로 되어 있다.
이와 같은 형태의 프로브 카드에 의한 경우, 상술한 프로브 카드용 가이드판과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 프로브 카드의 프로브의 제 2 단부가 반도체 웨이퍼 또는 반도체 디바이스의 전극에 접촉되어 상기 제 2 단부에 하중이 가해질 때 프로브에 고주파 전류가 흘러 줄열이 발생한다. 미세화된 프로브는 상기 줄열에 의해 용융 파단 또는 취성 파단될 가능성이 있다. 그러나, 상기 프로브 카드는 가이드판이 금속 베이스를 구비하고 있기 때문에 프로브가 가이드판에 접촉되었을 때에 프로브의 줄열을 금속 베이스를 통해 방열하는 것이 가능해진다. 따라서, 프로브가 미세화되었다고 해도 프로브의 용융 파단 또는 취성 파단을 억제할 수 있다.
본 발명의 제 2 프로브 카드는 상기 어느 하나의 형태의 프로브 카드용 가이드판과, 배선 기판과, 복수의 프로브를 구비하고 있다. 상기 배선 기판은 상기 프로브 카드용 가이드판에 대향 배치되어 있다. 상기 배선 기판은 상기 관통 구멍에 대응한 위치에 설치된 복수의 전극을 갖고 있다. 상기 프로브는 상기 프로브 카드용 가이드판의 상기 관통 구멍에 삽통되어 상기 가이드판에 접촉되어 있고 또한 상기전극에 접촉되어 있다.
이와 같은 형태의 프로브 카드에 의한 경우 상술한 프로브 카드용 가이드판과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 프로브 카드의 프로브가 반도체 웨이퍼 또는 반도체 디바이스의 전극에 접촉될 때 프로브에 고주파 전류가 흘러 줄열이 발생한다. 미세화된 프로브는 상기 줄열에 의해 용융 파단 또는 취성 파단될 가능성이 있다. 그러나, 상기 프로브 카드의 프로브는 금속 베이스를 구비한 가이드판에 접촉되어 있으므로 프로브의 줄열을 금속 베이스를 통해 방열하는 것이 가능해진다. 따라서, 프로브가 미세화되었다고 해도 프로브의 용융 파단 또는 취성 파단을 억제할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 실시예 1에 의한 프로브 카드용 가이드판의 개략적인 평면도이다.
도 1b는 상기 가이드판의 도 1a 내의 1B-1B 단면도이다.
도 2는 상기 가이드판의 제조 공정을 나타내는 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 실시예 1에 의한 프로브 카드의 개략적인 단면도이다.
도 3b는 상기 프로브 카드의 도 3a 내의 3B 부분의 확대도이다.
도 3c는 상기 프로브 카드의 테스트시의 상기 3B 부분의 확대도이다.
도 4a는 본 발명의 실시예 2에 의한 프로브 카드용 가이드판의 개략적인 평면도이다.
도 4b는 상기 가이드판의 도 4a 내의 4B-4B 단면도이다.
도 5는 상기 가이드판의 제조 공정을 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2에 대해서 설명한다.
실시예 1
우선, 본 발명의 실시예 1에 의한 프로브 카드용 가이드판에 대해서 도 1a 및 도 1b를 참조하면서 설명한다. 도 1a 및 도 1b에 나타내는 프로브 카드용 가이드판(100)은 금속 베이스(110)와, 복수의 제 1 절연층(120)과, 복수의 금속층(130)을 구비하고 있다. 이하, 가이드판(100)의 각 구성 요소에 대해서 상세하게 설명한다.
금속 베이스(110)는 반도체 웨이퍼 또는 반도체 디바이스의 열팽창 계수와 동일 또는 가까운 열팽창 계수(열팽창 계수 2~10ppm/℃)를 갖는 금속으로 구성되어 있다. 예를 들면, 금속 베이스(110)는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni) 또는 합금으로 구성되어 있다. 상기 합금으로서는 알루미늄과 구리의 합금, 알루미늄과 니켈의 합금, 구리와 니켈의 합금, 알루미늄, 구리 및 니켈의 합금 또는 Ni-Fe 합금 등이 있다. 금속 베이스(110)는 복수의 관통 구멍(111)과, 상기 관통 구멍(111)의 내벽면(112)을 갖고 있다. 관통 구멍(111)은 금속 베이스(110)를 두께 방향으로 관통하고 있다. 관통 구멍(111)은 원기둥 형상이나 다각 기둥 형상(예를 들면, 사각 기둥 형상 등)의 구멍이며, 후술하는 프로브 카드의 프로브(200)(상기 도 3b 및 도 3c 참조)가 삽통 가능한 내형을 갖고 있다. 관통 구멍(111)은 반도체 웨이퍼 또는 반도체 디바이스의 복수의 전극 위치에 대응한 위치에 배치되어 있다.
각 제 1 절연층(120)은 금속 베이스(110)의 대응하는 관통 구멍(111) 내벽면(112) 상에 형성된 전기 절연막(예를 들면, 폴리이미드, 에폭시 수지 등의 유기계 전착막이나 SiO2, SiN 등의 스퍼터막)이다. 제 1 절연층(120)은 관통 구멍(111)의 내형에 따른 통 형상(원통 형상이나 다각형의 통 형상)이다.
각 금속층(130)은 금속 베이스(110)의 대응하는 관통 구멍(111) 내의 제 1 절연층(120) 상에 형성되어 있다. 금속층(130)은 제 1 절연층(120)의 내형에 따른 통 형상(원통 형상이나 다각형의 통 형상)이며, 예를 들면 경질 금속(예를 들면, Rh, Ni계 합금)으로 구성되어 있다. 금속층(130)이 제 1 절연층(120)을 보호한다.
이하, 상술한 구성의 프로브 카드용 가이드판(100)의 제조 방법에 대해서 도 2를 참조하면서 설명한다. 우선, 세라믹 또는 규소(Si)로 구성된 기판(10)을 준비한다. 이 기판(10) 상에 전기 도금을 행하여 구리의 희생층(20)을 형성한다. 그 후, 희생층(20) 상에 레지스트(30)를 도포한다. 그 후, 레지스트(30)에 마스크를 이용하여 노광·현상을 행하고, 레지스트(30)에 복수의 개구(31)를 형성한다.
그 후, 레지스트(30)의 개구(31)에 전기 도금을 행하고, 개구(31)에 구리를 충전한다. 그 후, 레지스트(30)를 제거한다. 개구(31)에 충전된 구리가 원기둥 형상의 포스트(40)로 된다. 그 후, 스프레이 도포나 전착 레지스트를 이용하여 희생층(20) 상에 레지스트(50)를 형성한다. 그 후, 레지스트(50)에 대하여 노광·현상을 행하고, 포스트(40)를 노출시키는 패턴을 형성한다. 그 후, 포스트(40)의 외면 상에 전기 도금을 행하고, 경질 금속의 Rh, Ni계 합금의 도금층(60)을 형성한다. 그 후, 도금층(60)에 부전압을 인가하여 상기 도금층(60) 상에 절연막(70)을 전착시킨다. 그 후, 레지스트(50)를 제거한다.
그 후, 희생층(20) 상에 전기 도금을 행하고, 희생층(20) 상에 Ni-Fe 도금층(80)을 형성한다. 이때, Ni-Fe 도금층(80)에 포스트(40), 도금층(60) 및 절연막(70)이 매립된다. 그 후, Ni-Fe 도금층(80)의 도 2에 도시한 상면을 연마함과 아울러 절연막(70) 및 도금층(60)의 도 2에 도시한 상단부를 연마한다. 이것에 의해, 포스트(40)의 도시한 상단이 절연막(70) 및 도금층(60)으로부터 노출되고 절연막(70) 및 도금층(60)이 통 형상으로 된다.
그 후, 기판(10), 희생층(20), 포스트(40), 도금층(60), 절연막(70) 및 Ni-Fe 도금층(80)을 구리(Cu)를 선택적으로 용해시키는 에칭액에 침지시킨다. 이것에 의해, 희생층(20) 및 포스트(40)가 에칭되어 기판(10)이 Ni-Fe 도금층(80)으로부터 분리된다. 이상과 같이 해서 프로브 카드용 가이드판(100)이 얻어진다. 연마된 Ni-Fe 도금층(80)이 금속 베이스(110)로 되고, 포스트(40)가 제거됨으로써 형성된 구멍이 관통 구멍(111)으로 된다. 또한, 통 형상의 절연막(70)이 제 1 절연층(120)으로 되고, 통 형상의 도금층(60)이 금속층(130)으로 된다. 또한, Ni-Fe 도금층(80)은 반도체 웨이퍼 또는 반도체 디바이스의 열팽창 계수와 동일 또는 가까운 열팽창 계수를 갖는 금속 도금층인 한, 임의로 설계 변경하는 것이 가능하다.
이하, 본 발명의 실시예 1에 의한 프로브 카드에 대해서 도 3a~도 3c를 참조하면서 설명한다. 도 3a에 나타내는 프로브 카드는 2매의 상기 프로브 카드용 가이드판과, 복수의 프로브(200)와, 스페이서(300)와, 배선 기판(400)과, 중간 기판(500)과, 복수의 스프링 프로브(600)와, 메인 기판(700)과, 보강판(800)을 구비하고 있다. 이하, 상기 프로브 카드의 각 구성 요소에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 설명의 편의상 프로브(200)의 침끝측에 배치되는 프로브 카드용 가이드판 및 그 서브 엘리먼트의 참조 번호에 a를 추가하고, 프로브(200)의 침기부측에 배치되는 프로브 카드용 가이드판 및 그 서브 엘리먼트의 참조 번호에 b를 추가하여 양자를 구별한다.
메인 기판(700)은 프린트 기판이다. 메인 기판(700)은 제 1 면과 상기 제 1 면의 이면측의 제 2 면을 갖고 있다. 메인 기판(700)의 제 1 면에는 복수의 전극(710)이 설치되어 있다. 메인 기판(700)의 제 2 면의 외연부에는 복수의 외부 전극(720)이 설치되어 있다. 전극(710)과 외부 전극(720)은 메인 기판(700)의 제 1, 제 2 면 및/또는 내부에 설치된 도시하지 않은 복수의 도전 라인에 의해 접속되어 있다.
보강판(800)은 메인 기판(700)보다 단단한 판 형상의 부재(예를 들면 스테인리스강 등의 판)이다. 이 보강판(800)은 메인 기판(700)의 제 2 면에 나사 고정되어 있다. 이 보강판(800)에 의해 메인 기판(700)의 휨이 억제된다.
중간 기판(500)은 메인 기판(700)의 제 1 면에 고착되고 또한 메인 기판(700)과 배선 기판(400) 사이에 배치되어 있다. 중간 기판(500)에는 상기 중간 기판(500)을 두께 방향으로 관통한 복수의 관통 구멍(510)이 형성되어 있다. 이 관통 구멍(510)은 메인 기판(700)의 전극(710) 위치에 대응한 위치에 배치되어 있다.
배선 기판(400)은 ST(스페이스 트랜스포머) 기판이다. 배선 기판(400)은 도시하지 않은 고정용 나사에 의해 메인 기판(700) 및 보강판(800)에 고착되고, 중간 기판(500)의 도 3에 도시한 하측에 메인 기판(700)에 대하여 평행하게 배치되어 있다. 배선 기판(400)은 제 1 면과 제 1 면의 이면측의 제 2 면을 갖고 있다. 배선 기판(400)의 제 1 면 상에는 복수의 전극(410)이 프로브 카드용 가이드판(100a, 100b)의 관통 구멍(111a, 111b)에 대응한 위치에 배치되어 있다. 또한, 배선 기판(400)의 제 2 면에는 복수의 전극(420)이 간격을 두고 배치되어 있다. 전극(420)은 메인 기판(700)의 전극(710)의 연직선 상에 배치되어 있다. 전극(410)과 전극(420)은 배선 기판(400)의 제 1, 제 2 면 및/또는 내부에 설치된 도시하지 않은 복수의 도전 라인에 의해 접속되어 있다.
각 스프링 프로브(600)는 중간 기판(500)의 관통 구멍(510)에 삽입되고, 메인 기판(700)의 전극(710)과 배선 기판(400)의 전극(420) 사이에 개재되어 있다. 이것에 의해, 스프링 프로브(600)가 전극(710)과 전극(420) 사이를 전기적으로 접속하고 있다.
프로브 카드용 가이드판(100a, 100b)은 프로브 카드용 가이드판(100b)의 외형이 프로브 카드용 가이드판(100a)의 외형보다 작은 점에서 상위하다. 이것 이외에 대해서는 프로브 카드용 가이드판(100a, 100b)은 프로브 카드용 가이드판(100)과 동일하다. 도 3a에 나타내는 바와 같이, 프로브 카드용 가이드판(100a)은 볼트 및 너트를 이용하여 배선 기판(400)에 고착되고, 배선 기판(400)에 대하여 평행하게 간격을 두고 배치되어 있다. 프로브 카드용 가이드판(100a)의 양 단부와 배선 기판(400) 사이에는 스페이서(300)가 개재되어 있다. 프로브 카드용 가이드판(100b)은 볼트 및 너트를 이용하여 배선 기판(400)에 간격을 두고 평행하게 고정되고, 배선 기판(400)과 프로브 카드용 가이드판(100a) 사이에 배치되어 있다. 프로브 카드용 가이드판(100a, 100b)의 각 관통 구멍(111a, 111b)은 연직선 방향(도 3a~도 3c에 도시한 상하 방향)으로 간격을 두고 배치되어 있다.
각 프로브(200)는 도 3b에 나타내는 바와 같이 제 1, 제 2 단부(210, 220)와 탄성 변형부(230)를 갖고 있다. 제 1 단부(210)는 프로브(200)의 길이 방향의 일단부이며, 프로브 카드용 가이드판(100b)의 대응하는 관통 구멍(111b)에 삽통되고, 상기 관통 구멍(111b) 상의 금속층(130b)에 접촉 가능하게 되어 있다. 제 1 단부(210)는 배선 기판(400)의 대응하는 전극(410)에 접촉되고 상기 전극(410)에 땜납 접속되어 있다. 즉, 프로브(200)의 제 1 단부(210)는 전극(410)에 땜납 고정되어 있다. 제 2 단부(220)는 프로브(200)의 길이 방향의 타단부[즉, 제 1 단부(210)의 반대측의 단부]이며, 프로브 카드용 가이드판(100a)의 대응하는 관통 구멍(111a)에 삽통되고, 상기 관통 구멍(111a) 상의 금속층(130a)에 접촉 가능하게 되어 있다. 제 2 단부(220)는 반도체 웨이퍼 또는 반도체 디바이스의 전극에 접촉 가능한 부위이다. 탄성 변형부(230)는 제 1, 제 2 단부(210, 220) 사이에 설치되어 있고 또한 대략 C자 형상으로 만곡되어 있다.
이하, 상기 프로브 카드는 도시하지 않은 테스터의 프로버(prover)에 부착되고, 반도체 웨이퍼 또는 반도체 디바이스인 측정 대상(1)(도 3c 참조)의 전기적 여러 특성을 측정하는데도 사용된다. 구체적으로는 프로브가 프로브 카드와 측정 대상(1)을 대향배치하고, 이 상태에서 동 프로브 카드와 측정 대상(1)을 상대적으로 접근시킨다. 그러면, 동 프로브 카드의 프로브(200)의 제 2 단부(220)가 측정 대상(1)의 전극(1a)에 각각 접촉하고, 상기 프로브(200)의 제 2 단부(220)가 측정 대상(1)의 전극(1a)에 각각 압박된다[즉, 제 2 단부(220)에 하중이 가해진다]. 그러면, 프로브(200)의 탄성 변형부(230)가 각각 굴곡되도록 탄성 변형되어 상기 프로브(200)가 각각 굴곡된다. 이것에 의해, 프로브(200)의 제 1 단부(210)가 경사져 프로브 카드용 가이드판(100b)의 금속층(130b)의 도 3c에 도시한 상단에 접촉됨과 아울러, 프로브(200)의 제 2 단부(220)가 경사져 프로브 카드용 가이드판(100a)의 금속층(130a)의 도 3c에 도시한 하단에 접촉된다. 이 상태에서, 측정 대상(1)의 전기적 여러 특성이 상기 테스터에 의해 측정된다.
이상과 같은 프로브 카드에 의한 경우, 프로브 카드용 가이드판(100a, 100b)이 금속 베이스(110a, 110b)를 모재로 하고 있으므로 상기 가이드판(100a, 100b)의 강도를 유지하면서 상기 가이드판(100a, 100b)의 두께 치수를 저감할 수 있다. 따라서, 미세한 관통 구멍(111a, 111b)을 금속 베이스(110a, 110b)에 협피치 간격으로 용이하게 개설할 수 있다.
또한, 금속 베이스(110b, 110a)의 관통 구멍(111b, 111a)의 내벽면(112a, 112b) 상에 제 1 절연층(120b, 120a) 및 금속층(130b, 130a)이 이 순서로 적층되어 있다. 즉, 관통 구멍(111b)의 내벽면(112b)과 금속층(130b) 사이에 제 1 절연층(120b)이 존재하고, 관통 구멍(111a)의 내벽면(112a)과 금속층(130a) 사이에 제 1 절연층(120a)이 존재하기 때문에, 프로브(200)의 제 1, 제 2 단부(210, 220)가 금속층(130b, 130a)에 접촉되어도 프로브(200)끼리가 금속 베이스(110b, 110a)를 통해 도통되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 프로브(200)의 제 2 단부(220)가 측정 대상(1)의 전극(1a)에 각각 접촉됨으로써 상기 프로브(200)에 각각 고주파 전류가 흘러 줄열이 각각 발생한다. 이 줄열 발생 시에 프로브(200)의 제 1, 제 2 단부(210, 220)는 금속 베이스(110b, 110a)의 관통 구멍(111b, 111a) 내의 금속층(130b, 130a)에 접촉되므로 상기 금속 베이스(110b, 110a)를 통해 프로브(200)의 줄열을 방열할 수 있다. 따라서, 미세화된 프로브(200)가 줄열에 의해 용융 파단 또는 취성 파단되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 줄열이 방열됨으로써 프로브(200)에 흐르는 전류값을 상승시키는 것이 가능해진다.
또한, 금속 베이스(110a, 110b)가 반도체 웨이퍼 또는 반도체 디바이스의 열팽창 계수와 동일 또는 가까운 열팽창 계수를 갖는 금속으로 구성되어 있다. 따라서, 프로브 카드가 고온 환경하에서 반도체 웨이퍼 또는 반도체 디바이스의 전기적 여러 특성의 측정에 사용되었다고 해도, 프로브 카드용 가이드판(100a, 100b)이 반도체 웨이퍼 또는 반도체 디바이스와 동일하게 또는 마찬가지로 열팽창한다. 따라서, 프로브 카드용 가이드판(100a, 100b)이 반도체 웨이퍼 또는 반도체 디바이스와 크게 다른 열팽창을 함으로써, 프로브 카드용 가이드판(100a)의 관통 구멍(111a)에 가이드된 프로브(200)의 제 2 단부(220)와 반도체 웨이퍼 또는 반도체 디바이스의 전극의 위치가 상위하여 프로브(200)와 반도체 웨이퍼 또는 반도체 디바이스의 전극이 접촉 불량으로 될 가능성을 억제할 수 있다. 또한, 금속 베이스(110')를 그라운드 접속함으로써 노이즈 제거가 가능해진다.
실시예 2
이어서, 본 발명의 실시예 2에 의한 프로브 카드용 가이드판에 대해서 도 4a 및 도 4b를 참조하면서 설명한다. 도 4a 및 도 4b에 나타내는 프로브 카드용 가이드판(100')은 금속 베이스(110')와, 복수의 제 1 절연층(120')과, 제 2 절연층(130')을 구비하고 있다. 이하, 가이드판(100')의 각 구성 요소에 대해서 상세하게 설명한다.
금속 베이스(110')는 반도체 웨이퍼(도시하지 않음) 또는 반도체 디바이스(도시하지 않음)의 열팽창 계수와 동일 또는 가까운 열팽창 계수(열팽창 계수 4~10ppm/℃)를 갖는 금속으로 구성되어 있다. 예를 들면, 금속 베이스(110')는 Ni-Fe 합금으로 구성되어 있다. 금속 베이스(110')는 복수의 관통 구멍(111')과 상기 관통 구멍(111')의 내벽면(112')을 갖고 있다. 관통 구멍(111')은 금속 베이스(110')를 두께 방향으로 관통하고 있다. 관통 구멍(111')은 원기둥 형상이나 다각 기둥 형상(예를 들면 사각 기둥 형상 등)의 구멍이며, 상기 프로브 카드의 프로브(200)(상기 도 3b 및 도 3c 참조)가 삽통 가능한 내형을 갖고 있다. 관통 구멍(111')은 반도체 웨이퍼 또는 반도체 디바이스의 복수의 전극 위치에 대응한 위치에 배치되어 있다.
금속 베이스(110')의 외면[상면(청구범위의 주면), 하면(청구범위의 이면) 및 외주면]과 관통 구멍(111')의 내벽면(112')은 열산화되어 산화막 절연층이 형성되어 있다. 금속 베이스(110')의 외면에 형성된 산화막 절연층(두께 0.5~2㎛)이 제 2 절연층(130')이며, 관통 구멍(111')의 내벽면(112')에 형성된 산화막 절연층이 제 1 절연층(120')이다. 제 1, 제 2 절연층(120', 130')은 서로 연속되어 있다. 각 제 1 절연층(120')은 관통 구멍(111')의 내형에 따른 통 형상(원통 형상이나 다각형의 통 형상)이다. 제 1, 제 2 절연층(120', 130')은 전기 절연성을 갖고 있다.
이하, 상술한 구성의 프로브 카드용 가이드판(100')의 제조 방법에 대해서 도 5를 참조하면서 설명한다. 우선, 세라믹 또는 규소(Si)로 구성된 기판(10')을 준비한다. 이 기판(10') 상에 전기 도금을 행하고, 구리의 희생층(20')을 형성한다. 그 후, 희생층(20') 상에 레지스트(30')를 도포한다. 그 후, 레지스트(30')에 마스크를 이용하여 노광·현상을 행하고, 희생층(20') 상에 복수의 레지스트 포스트(31')를 형성한다[즉, 레지스트(30')의 레지스트 포스트(31') 이외의 부분을 제거한다.].
그 후, 희생층(20') 상에 전기 도금을 행하고, Ni-Fe 도금층(40')을 형성한다. 이때, Ni-Fe 도금층(40')에 레지스트 포스트(31')가 매립된다. 그 후, Ni-Fe 도금층(40')의 도시한 상면을 연마하고, 레지스트 포스트(31')의 도 5에 도시한 상단을 Ni-Fe 도금층(40')으로부터 노출시킨다. 그 후, 레지스트 포스트(31')를 제거한다. 이것에 의해, Ni-Fe 도금층(40')에 관통 구멍(41')이 개설된다.
기판(10'), 희생층(20') 및 Ni-Fe 도금층(40')을 구리(Cu)를 선택적으로 용해시키는 에칭액에 침지시킨다. 이것에 의해, 희생층(20')이 에칭되어 기판(10')이 Ni-Fe 도금층(40')으로부터 분리된다. 또한, 희생층(20')을 에칭하는 대신에, 기판(10')을 희생층(20')으로부터 물리적으로 분리하고, 희생층(20')을 Ni-Fe 도금층(40')으로부터 물리적으로 분리하는 것도 가능하다. 그 후, Ni-Fe 도금층(40')을 산소 가스를 갖는 불활성 가스 하에서 400~800℃로 가열하여 Ni-Fe 도금층(40')의 외면[상면(주면), 하면(이면) 및 외주면] 및 관통 구멍(41')의 내벽면을 열산화시킨다. 이상과 같이 해서 프로브 카드용 가이드판(100')이 얻어진다. Ni-Fe 도금층(40')이 금속 베이스(110')로 되고, 관통 구멍(41')이 관통 구멍(111')으로 된다. 열산화에 의해 Ni-Fe 도금층(40')의 외면에 형성된 산화막 절연층이 제 2 절연층(130')으로 되고, 관통 구멍(41')의 내벽면에 형성된 산화막 절연층이 제 1 절연층(120')으로 된다. 또한, Ni-Fe 도금층(40')은 반도체 웨이퍼 또는 반도체 디바이스의 열팽창 계수와 동일 또는 가까운 열팽창 계수를 갖는 금속 도금층인 한, 임의로 설계 변경하는 것이 가능하다.
이하, 본 발명의 실시예 2에 의한 프로브 카드에 대해서 도 3a~도 3c를 빌려 참조하면서 설명한다. 이 프로브 카드는 프로브 카드용 가이드판(100a, 100b) 대신에, 2매의 프로브 카드용 가이드판(100')이 사용되고 있는 점에서 실시예 1의 프로브 카드와 상위하다. 이것 이외에 대해서는, 본 실시예 2의 프로브 카드는 실시예 1의 프로브 카드와 동일한 구성이다. 이하, 상술한 상위점에 대해서만 상세하게 설명하고 실시예 1과 중복되는 설명은 생략한다.
2매의 프로브 카드용 가이드판(100')은 한쪽의 외형이 다른쪽의 외형보다 작은 점에서 상위하다. 한쪽의 프로브 카드용 가이드판(100')은 프로브 카드용 가이드판(100b) 대신에, 다른쪽의 프로브 카드용 가이드판(100')은 프로브 카드용 가이드판(100a) 대신에 이용되고 있다. 구체적으로는, 다른쪽의 프로브 카드용 가이드판(100')은 볼트 및 너트를 이용하여 배선 기판(400)에 고착되고, 배선 기판(400)에 대하여 평행하게 간격을 두고 배치되어 있다. 다른쪽의 프로브 카드용 가이드판(100')의 양 단부와 배선 기판(400) 사이에는 스페이서(300)가 개재되어 있다. 한쪽의 프로브 카드용 가이드판(100')은 볼트 및 너트를 이용하여 배선 기판(400)에 간격을 두고 평행하게 고정되고, 배선 기판(400)과 다른쪽의 프로브 카드용 가이드판(100') 사이에 배치되어 있다. 양 프로브 카드용 가이드판(100')의 각 관통 구멍(111')은 연직선 방향(도 3a~도 3c에 도시한 상하 방향)으로 간격을 두고 배치되어 있다.
각 프로브(200)의 제 1 단부(210)는 한쪽의 프로브 카드용 가이드판(100')의 대응하는 관통 구멍(111')에 삽통되고, 상기 관통 구멍(111')의 제 1 절연층(120')에 접촉 가능하게 되어 있다. 각 프로브(200)의 제 2 단부(220)는 다른쪽의 프로브 카드용 가이드판(100')의 대응하는 관통 구멍(111')에 삽통되고, 상기 관통 구멍(111')의 제 1 절연층(120')에 접촉 가능하게 되어 있다.
이하, 상기 프로브 카드는 도시하지 않은 테스터의 프로버에 부착되고, 반도체 웨이퍼 또는 반도체 디바이스인 측정 대상(1)(도 3c을 빌려 참조)의 전기적 여러 특성을 측정하는데도 사용된다. 구체적으로는, 프로버가 프로브 카드와 측정 대상(1)을 대향 배치하고, 이 상태에서 동 프로브 카드와 측정 대상(1)을 상대적으로 접근시킨다. 그러면, 동 프로브 카드의 프로브(200)의 제 2 단부(220)가 측정 대상(1)의 전극(1a)에 각각 접촉하고, 상기 프로브(200)의 제 2 단부(220)가 측정 대상(1)의 전극(1a)에 각각 압박된다[즉, 제 2 단부(220)에 하중이 가해진다]. 그러면, 프로브(200)의 탄성 변형부(230)가 각각 굴곡되도록 탄성 변형되어 상기 프로브(200)가 각각 굴곡된다. 이것에 의해, 프로브(200)의 제 1, 제 2 단부(210, 220)가 한쪽, 다른쪽의 프로브 카드용 가이드판(100')의 제 1 절연층(120')의 도시한 상단, 하단(도 3c을 빌려 참조)에 접촉된다. 이 상태에서, 측정 대상(1)의 전기적 여러 특성이 상기 테스터에 의해 측정된다.
이상과 같은 프로브 카드에 의한 경우, 프로브 카드용 가이드판(100')이 금속 베이스(110')를 모재로 하고 있으므로 상기 가이드판(100')의 강도를 유지하면서 상기 가이드판(100')의 두께 치수를 저감할 수 있다. 따라서, 미세한 관통 구멍(111')을 금속 베이스(110')에 협피치 간격으로 용이하게 개설할 수 있다.
또한, 금속 베이스(110')의 관통 구멍(111')의 내벽면(112')에 제 1 절연층(120')이 형성되어 있으므로 프로브(200)의 제 1, 제 2 단부(210, 220)가 제 1 절연층(120')에 접촉되어도 프로브(200)끼리가 금속 베이스(110')에 의해 서로 도통되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 프로브(200)의 제 2 단부(220)가 측정 대상(1)의 전극(1a)에 각각 접촉됨으로써 상기 프로브(200)에 각각 고주파 전류가 흘러 줄열이 각각 발생한다. 이 줄열 발생시에 프로브(200)의 제 1, 제 2 단부(210, 220)가 금속 베이스(110')의 관통 구멍(111') 내의 제 1 절연층(120')에 접촉되므로 상기 금속 베이스(110')를 통해 프로브(200)의 줄열을 방열할 수 있다. 따라서, 미세화된 프로브(200)가 줄열에 의해 용융 파단 또는 취성 파단되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 줄열이 방열됨으로써 프로브(200)에 흐르는 전류값을 상승시키는 것이 가능해진다.
또한, 금속 베이스(110')가 반도체 웨이퍼 또는 반도체 디바이스의 열팽창 계수와 동일 또는 가까운 열팽창 계수를 갖는 금속으로 구성되어 있다. 따라서, 프로브 카드가 고온 환경하에서 반도체 웨이퍼 또는 반도체 디바이스의 전기적 소득성의 측정에 사용되었다고 해도, 프로브 카드용 가이드판(100')이 반도체 웨이퍼 또는 반도체 디바이스와 동일하게 또는 마찬가지로 열팽창한다. 따라서, 프로브 카드용 가이드판(100')이 반도체 웨이퍼 또는 반도체 디바이스와 크게 다른 열팽창을 함으로써, 프로브 카드용 가이드판(100')의 관통 구멍(111')에 가이드된 프로브(200)의 제 2 단부(220)와 반도체 웨이퍼 또는 반도체 디바이스의 전극의 위치가 상위하여 프로브(200)와 반도체 웨이퍼 또는 반도체 디바이스의 전극이 접촉 불량으로 되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 금속 베이스(110')를 그라운드 접속함으로써 노이즈 제거가 가능해진다.
또한, 상술한 프로브 카드용 가이드판 및 프로브 카드는 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고 청구범위의 기재 범위에 있어서 임의로 설계 변경하는 것이 가능하다. 이하, 상세히 서술한다.
상기 실시예 1 및 2에서는 프로브 카드용 가이드판의 금속 베이스는 반도체 웨이퍼 또는 반도체 디바이스의 열팽창 계수와 동일 또는 가까운 열팽창 계수를 갖는 금속으로 구성되어 있다고 했다. 그러나, 금속 베이스를 구성하는 금속은 상기 실시예 1 및 2에 한정되지 않고 다른 금속을 이용하는 것이 가능하다. 또한, 금속 베이스의 관통 구멍의 내벽면에는 적어도 통 형상의 제 1 절연층이 형성되어 있는 한, 임의로 설계 변경하는 것이 가능하다. 예를 들면, 제 1 절연층 상에 1개 또는 복수의 다른 층(금속층이나 절연층 등)을 적층하는 것이 가능하다. 또한, 실시예 1의 제 1 절연층(120)을 금속 베이스(110)의 관통 구멍(111)의 내벽면을 열산화시킨 산화막 절연층으로 설계 변경하는 것이 가능하다. 실시예 2의 제 1 절연층(120')을 금속 베이스(110')의 관통 구멍(111')의 내벽면 상에 적층된 폴리이미드, 에폭시 수지 등의 유기 전착막이나 SiO2, SiN 등의 스퍼터막으로 설계 변경하는 것이 가능하다.
상기 실시예 2에서는 금속 베이스(110')의 상면, 하면 및 외주면은 산화막 절연층인 제 2 절연층(130')이 형성되어 있다고 했다. 그러나, 금속 베이스(110')의 상면(주면), 하면(이면) 및 외주면 중 적어도 하나에 제 2 절연층이 형성되어 있는 한, 임의로 설계 변경하는 것이 가능하다. 예를 들면, 금속 베이스의 외주면을 마스킹해서 열산화시킴으로써 상면 및 하면에만 산화막 절연층인 제 2 절연층이 형성된 구성으로 하는 것이 가능하다. 또한, 금속 베이스(110')의 상면, 하면 및 외주면 중 적어도 하나의 상에 제 2 절연층이 적층된 구성으로 하는 것이 가능하다. 또한, 금속 베이스(110')의 상면, 하면 및 외주면을 마스킹해서 금속 베이스의 관통 구멍의 내벽면에만 산화막 절연층인 제 2 절연층이 형성된 구성으로 하는 것이 가능하다.
상기 실시예 1에서는 금속층(130)은 제 1 절연층(120)의 내형에 따른 통 형상이라고 했다. 그러나, 금속층은 생략 가능하다. 또한, 금속층은 제 1 절연층 상에 형성되어 있는 한, 임의로 설계 변경하는 것이 가능하다. 예를 들면, 제 1 절연층의 일부(프로브가 접촉할 수 있는 부분)에만 형성하는 것이 가능하다. 또한, 금속층은 경질 금속(예를 들면, Rh, Ni계 합금) 이외의 금속으로 구성하는 것이 가능하다.
상기 실시예 1 및 2에서는 프로브(200)는 제 1, 제 2 단부(210, 220)와 탄성 변형부(230)를 갖는다고 했다. 그러나, 프로브는 상기 실시예 1, 실시예 2 또는 상술한 설계 변형예의 프로브 카드용 가이드판의 관통 구멍에 삽통 가능한 한, 임의로 설계 변경하는 것이 가능하다. 예를 들면, 프로브는 직선 형상 또는 캔틸레버 형상의 바늘로 하는 것이 가능하다. 이 경우에 있어서도, 프로브의 길이 방향의 제 1, 제 2 단부 중 적어도 한쪽이 상기 실시예 1, 실시예 2 또는 상술한 설계 변형예의 프로브 카드용 가이드판의 관통 구멍에 삽통된다.
상기 실시예 1에서는 프로브(200)는 프로브 카드용 가이드판의 관통 구멍의 내벽면에 형성된 제 1 절연층에 접촉 가능하고, 상기 실시예 2에서는 프로브(200)는 프로브 카드용 가이드판의 제 1 절연층 상에 형성된 금속층에 접촉 가능하다고 했다. 그러나, 프로브는 프로브 카드용 가이드판의 관통 구멍의 내벽면에 형성된 제 1 절연층 또는 제 1 절연층 상에 형성된 금속층에 접촉되지 않는 구성으로 하는 것이 가능하다. 또한, 프로브는 프로브 카드용 가이드판의 관통 구멍의 내벽면에 형성된 제 1 절연층 또는 상기 제 1 절연층 상에 형성된 금속층에 상시 접촉된 구성(즉, 가이드판에 상시 접촉함)으로 하는 것이 가능하다.
탄성 변형부는 생략 가능하다. 또한, 상기 실시예 1 및 2에서는 프로브(200)의 탄성 변형부(230)는 대략 C자 형상이라고 했다. 그러나, 탄성 변형부의 형상은 프로브의 제 2 단부에 하중이 가해짐으로써 상기 탄성 변형부가 탄성 변형되고, 상기 프로브가 상기 실시예 1, 실시예 2 또는 상술한 설계 변형예의 프로브 카드용 가이드판의 관통 구멍의 제 1 절연층 또는 금속층에 접촉될 수 있는 한, 임의로 설계 변경하는 것이 가능하다. 예를 들면, 탄성 변형부는 대략 L자 형상 또는 제 1, 제 2 단부의 길이 방향에 대하여 경사지는 형상 등으로 설계 변경하는 것이 가능하다.
프로브 카드의 중간 기판(500), 스프링 프로브(600), 메인 기판(700) 및 보강판(800)은 생략 가능하다. 또한, 배선 기판을 다른 기판(메인 기판을 포함한다.)에 접속할지의 여부에 대해서는 적절히 설계 변경하는 것이 가능하다. 배선 기판 자체를 메인 기판으로서 이용하는 것이 가능하다. 배선 기판과 다른 기판의 전기적인 접속은 스프링 프로브(600)에 한정되는 것은 아니고 일반적인 프로브나 케이블 등의 주지의 접속 부재를 이용하는 것이 가능하다. 또한, 프로브 카드는 프로브가 가이드판에 상시 접촉되는 경우도 본 단락의 기재 사항과 마찬가지로 설계 변경하는 것이 가능하다.
또한, 상기 실시예에서는 프로브 카드용 가이드판 및 프로브 카드의 각 부를 구성하는 소재, 형상, 치수, 수 및 배치 등은 그 일례를 설명한 것이며 마찬가지의 기능을 실현할 수 있는 한, 임의로 설계 변경하는 것이 가능하다.
100, 100a, 100b : 프로브 카드용 가이드판
110, 110a, 110b : 금속 베이스
111, 111a, 111b : 관통 구멍
112, 112a, 112b : 관통 구멍의 내벽면
120, 120a, 120b : 제 1 절연층
130, 130a, 130b : 금속층
100' : 프로브 카드용 가이드판
110' : 금속 베이스
111' : 관통 구멍
112' : 관통 구멍의 내벽면
120' : 제 1 절연층
130' : 제 2 절연층
200 : 프로브
210 : 제 1 단부
220 : 제 2 단부
230 : 탄성 변형부
300 : 스페이서
400 : 배선 기판
500 : 중간 기판
600 : 스프링 프로브
700 : 메인 기판
800 : 보강판

Claims (5)

  1. 프로브가 삽통 가능한 복수의 관통 구멍과 상기 관통 구멍의 내벽면을 갖는 금속 베이스, 및
    상기 금속 베이스의 상기 관통 구멍의 상기 내벽면에 형성된 통 형상의 제 1 절연층을 구비한 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 가이드판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 절연층 상에 형성된 금속층을 더 구비한 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 가이드판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 베이스의 주면 및 이면에 형성된 제 2 절연층을 더 구비한 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 가이드판.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 프로브 카드용 가이드판과,
    상기 프로브 카드용 가이드판에 대향 배치된 배선 기판으로서 상기 관통 구멍에 대응한 위치에 설치된 복수의 전극을 갖는 상기 배선 기판과,
    상기 프로브 카드용 가이드판의 상기 관통 구멍에 삽통된 복수의 프로브를 구비하고 있고,
    상기 프로브는 상기 전극에 접촉된 제 1 단부와,
    상기 제 1 단부 반대측의 제 2 단부와,
    상기 제 1, 제 2 단부 사이에 설치된 탄성 변형부를 갖고 있고,
    상기 제 2 단부에 하중이 가해짐으로써 상기 탄성 변형부가 탄성 변형되어 상기 프로브가 상기 프로브 카드용 가이드판에 접촉되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 프로브 카드용 가이드판과,
    상기 프로브 카드용 가이드판에 대향 배치된 배선 기판으로서 상기 관통 구멍에 대응한 위치에 설치된 복수의 전극을 갖는 상기 배선 기판과,
    상기 프로브 카드용 가이드판의 상기 관통 구멍에 삽통되어 상기 가이드판에 접촉되어 있으며 또한 상기 전극에 접촉된 복수의 프로브를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
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