以下、本発明を詳細に説明するが、本発明で言及している“プローブ”とは、“プローブ構造体”を意味する。
まず、本発明が適用された平板表示素子検査用プローブの各実施形態を説明する前に、前記プローブの構造を概念的に説明する。
図1a乃至図2cに示すように、絶縁体10は、板状であり、セラミックなどの絶縁性を有する物質により形成される。このとき、絶縁体10の厚さは、240μmに形成することが好ましく、絶縁体10の両端は、断面段差状または断面傾斜状であることが好ましい。また、絶縁体10は、絶縁機能だけでなく、前記プローブの形態を維持する機能をも行うので、硬性材料により形成されることが好ましい。
次に、導電体20a,20bは、ニッケル(Ni)またはニッケル合金材質により形成され、長い直四角形の棒状でありながら両端が尖っている。
前記導電体の形成方法は、各実施形態によって異なる。すなわち、後述する第1実施形態では、ダイシングソー(Dicing Saw)工程により導電体が挿入されるトレンチを形成した後、このトレンチに両端部が尖った導電体を付着固定することで、絶縁体10上に導電体が備わる。
一方、第2実施形態では、導電体の形成位置および大きさがフォトリソグラフィ工程により決定され、前記導電体は、前記絶縁体の上部面および下部面のうち少なくとも一面に所定間隔を有して位置される。
このとき、導電体20a,20bは、絶縁体10の上下部両面に接触形成される。また、前記導電体は、絶縁体10の上下部両面に二列に形成されるか、絶縁体10の内部に一列に形成される。
また、導電体が一列に絶縁体の内部に形成される場合は、図2a乃至図2cに示すように、単層プローブが形成される。
また、導電体20a,20bは、前記プローブを上部から直視したとき、絶縁体10の上部面に設置された導電体20aが前記絶縁体の下部面に隣接設置された導電体20bの間に位置されるように形成される。
また、絶縁体10の上部面に設置される導電体20aおよび下部面に設置される導電体20bの長さは、同一であり、導電体20a,20bのうち、絶縁体10の左右側外部に突出される部分の長さも全て同一に形成される。
また、図1cに示すように、絶縁体10の上部面に位置した導電体20aの端は、絶縁体10の下部面に位置した導電体20bの端よりも突出される。特に、導電体20a,20bは、絶縁体10の上部面に位置した導電体20aの端と絶縁体10の下部面に位置した導電体20bの端とを連結した線11が前記導電体の表面に対して30乃至60°の角度を有して形成されることが好ましい。このとき、各導電体20a,20bには、その厚さが60±5μmになるように製造されたものを使用する。
前記のように、絶縁体10に導電体20a,20bを備えて平板表示素子検査用プローブを形成する方法には、後述するように、大きく二つの実施形態がある。すなわち、第1実施形態は、ダイシングソー工程によりプローブを製作する方式で、第2実施形態は、MEMS工程によりプローブを製作する方式である。
したがって、MEMS工程を用いる場合、各導電体20a,20bの表面には、前記導電体よりも電気伝導性に優れた伝導性物質40a,40bが薄く形成される。このとき、前記伝導性物質は、金メッキ層により形成されることが好ましい。伝導性物質40a,40bは、前記導電体の伝導性を向上するために形成される。
最後に、補強材30a,30bは、エポキシ、セラミックプレートまたはエポキシとセラミックプレートとの接合物により形成され、導電体20a,20bを補強するために、導電体20a,20bの上部に接触成形される。
また、本発明は、複層プローブだけでなく、単層プローブも開示しているが、前記単層プローブは、図2a乃至2cに示すように、所定大きさを有する板状の絶縁体80と、この絶縁体80の内部に所定間隔を有して平行に位置される複数個の導電体50と、絶縁体80の上下面のうち一面に接触成形された板状の補強材60と、から構成される。
もちろん、MEMS工程を用いる場合、前記単層プローブでは、導電体50の一面に電気伝導性に優れた物質を形成することができる。このとき、前記伝導性物質としては、金が好ましく、このように形成された層が金メッキ層70である。
前記単層プローブの各構成要素も、前記複層プローブの各構成要素と同一であり、その機能および作用も同一であるので、その詳細な説明は省略する。
(第1実施形態)
第1実施形態では、ダイシングソー工程により、剛性材質を有する四角形状の補強板にトレンチ(スリット)を形成し、このトレンチに導電体を付着固定して平板表示素子検査用プローブを製作する。ここで、前記導電体は、平板素子検査用ニードルとして用いられる。
以下、第1実施形態を図3乃至図5に基づいて説明する。
図3a乃至図3eは、本発明の一実施形態による平板表示素子検査用プローブおよびその製造方法を説明するための工程フローチャートである。
本発明による平板表示素子検査用プローブおよびその製造方法では、図3aに示すように、四角板形状を有し、セラミックなどの剛性材質からなる補強板90を準備する。また、補強板90の上面の一側辺から対向する他側辺まで長さ方向の中央溝93を形成することで、補強板90の上面に相互対向する第1突出領域91および第2突出領域95を形成する。
このとき、中央溝93は、ダイシングソーなどにより形成する。
次に、図3bに示すように、補強板90上の第1突出領域91および第2突出領域95の上部には、ニードル状を有する複数のトレンチ97aをダイシングソー工程により形成する。このとき、複数のトレンチ97aは、中央溝93に連結される。
また、第1突出領域91および第2突出領域95上に形成される各トレンチ97a,97bは、図3cに示すように、同一間隔を有して相互対向するように形成するが、第1突出領域91に形成されたトレンチ97aは細かく形成し、第2突出領域95に形成されたトレンチ97bは粗く形成するか、それらを反対に形成することもできる。
特に、トレンチ97a,97bの形成深さは、中央溝93と水平をなして形成するか、または、中央溝93よりも深く形成する。よって、トレンチ97a,97bに位置する導電体の平坦度は、中央溝93の平坦度によって決定されることが好ましい。
次いで、図3dに示すように、補強板90の第1突出領域91および第2突出領域95に形成されたトレンチ97a,97bには、所定長さおよび直径を有する端部が尖った形状の導電体98を位置する。
このとき、導電体98は、所定長さを有して補強板90の外側に突出されるものを使用することで、一端は平板表示素子の検査部位と直接接触する接触体として使用され、他端はTCPに連結される連結体として使用される。また、導電体98は、タングステンまたはタングステン合金材質により形成される。
最後に、図3eに示すように、第1突出領域91および第2突出領域95のトレンチ97a,97bに挿入される導電体(ニードル)98が位置した補強板90上に、エポキシ99などの接着剤を塗布硬化することで、補強板90に導電体98を付着してプローブを完成する。
以下、図3によって説明されたプローブの製造方法の実施形態を、図4および図5に基づいて説明する。
図4aおよび図4bは、本発明の他の実施形態による平板表示素子検査用プローブおよびその製造方法を説明するための斜視図である。
本発明の他の実施形態による平板表示素子検査用プローブおよびその製造方法では、図4aに示すように、前述した第1実施形態によるプローブの補強板90の上部に、同一の製造方法によって製造された他のプローブの補強板100を位置する。
このとき、前記上部に位置するプローブも、第1実施形態によるプローブと同一の製造工程によって、第1突出領域101上に中央溝103に連結されるトレンチ107aを形成し、このトレンチ107aの内部に位置する導電体108は、エポキシ109などの接着剤によって付着固定される。このとき、第2突出領域105上にもトレンチが形成されるが、図4aには示していない。
最後に、図4bに示すように、下部プローブおよび上部プローブは、エポキシ(図示せず)などの接着剤により相互付着して重ねる。
このとき、上部プローブの導電体108および下部プローブの導電体98は、交互に位置し、上部に位置する導電体108の一端は、下部に位置する導電体98の端よりも外部に突出される。また、電気および物理的特性条件が同一になるように、外部に露出される上下導電体の総長さは、同一になっている。また、一端の導電体108,98は、平板表示素子の検査部位と直接接触する接触体として使用され、他端は、TCPに連結される連結体として使用される。
また、本実施形態では、複層に限定して説明したが、製作者によって複層以上に製造することもできる。
また、下部プローブと上部プローブとの付着方向は、製作者によって選択されるが、下部プローブの補強板90上に上部プローブの補強板100を直接的に接触付着することもできる。
図5aは、本発明の他の実施形態による平板表示素子検査用プローブおよびその製造方法を説明するための斜視図で、図5bは、断面図である。
本発明の他の実施形態による平板表示素子検査用プローブおよびその製造方法では、図5aおよび図5bに示すように、プローブの補強板90の下面に次のような工程が施される。すなわち、第1実施形態と同様に、中央溝112、第1突出領域110および第2突出領域114を形成する工程と、第1トレンチ116aおよび第2トレンチ(図示せず)を形成する工程と、第1トレンチ116a、第2トレンチ(図示せず)および中央溝112を通して両端部が所定長さを有して補強板90の外側に突出される下部導電体118を位置する工程と、下部導電体118を補強板90の下面にエポキシ119などの接着剤により付着固定する工程と、をさらに行うことに特徴がある。
このとき、補強板90の上面の導電体98および下面の導電体118は、垂直に交互に位置し、補強板90の上面に位置する導電体98の一端は、下面に位置する導電体118の端よりも外部に突出される。また、外部に露出される上下導電体98,118の総長さは、同一になっている。
(第2実施形態)
第2実施形態は、MEMS工程によりプローブが製作される方式であって、プローブの製造方法の具体的な実施形態を説明する前に、前記プローブの製造方法の共通的な段階を先に詳しく説明する。
まず、犠牲基板の準備段階では、シリコン(Si)材質のウェハーまたはセラミック材質の犠牲基板を準備する。一般に、前記犠牲基板の厚さは、400〜500μmであることが好ましい。
次に、絶縁体の形成段階では、乾式エッチング工程により前記犠牲基板の上下部面の所定部分にトレンチを形成し、このトレンチに絶縁体を挿入または成形することで、前記犠牲基板に絶縁体を形成する。このとき、絶縁体として使用される材料には、セラミックまたはエポキシなどがある。すなわち、まず、前記トレンチにエポキシを塗布し、前記トレンチと同一の大きさで予め製作されたセラミックプレートを、前記エポキシが硬化される前に前記トレンチに挿入接合することで、絶縁体を形成する。または、前記トレンチと同一の大きさで予め製作されたセラミックプレートを前記トレンチに挿入した後、前記トレンチと前記セラミックプレートとの隙間にエポキシを塗布接合することで、絶縁体を形成する。
ここで、前記セラミックプレートは、直六面体形状であるが、図21aおよび図21bに示すように、その断面を平行四辺形状や階段状にすることもできる。
また、前記犠牲基板の上下部面の所定部分をエッチングする方法には、ダイシング工程や、フォトレジストを使用して形成された保護膜パターンにより前記犠牲基板をエッチングする乾式エッチング工程などが含まれる。
ただ、前記犠牲基板としてセラミックを準備した場合は、犠牲基板であるセラミック自体が絶縁体であるため、前記犠牲基板の上部に絶縁体を形成する工程が省略される。
次に、導電体の形成段階は、前記絶縁体が形成された前記犠牲基板の上下部面に前記導電体形状のパターンを形成し、前記パターンを用いて特定の位置に導電体を正確に形成する段階である。このとき、前記絶縁体としては、ニッケル(Ni)またはニッケル合金を使用することが好ましい。
まず、前記犠牲基板の導電体が形成されるべき正確な位置にフォトレジストにより導電体形状のパターンを形成した後、前記パターンを用いて導電体を電解メッキ方式で形成する。よって、本発明によるプローブは、構造体の配列間隔、構造体の位置および絶縁体の上下面に位置した導電体間の位置関係などに対して非常に優れた正確性および再現性を有し、ボンディング工程を手作業で行う場合よりも不良率が非常に低くなるという長所がある。
ただ、前記導電体は、メッキ工程により形成されるので、メッキ工程を容易に行うために、前記メッキ工程を行う前に、前記犠牲基板の表面にシード層を形成すべきである。このとき、前記シード層は、スパッタリング方式により形成される。また、前記シード層は、チタニウム(Ti)および銅(Cu)層からなることが好ましい。前記チタニウム層は、前記犠牲基板と前記銅層との接着度を高める機能をし、前記銅層は、後続するメッキ工程でメッキのシード層として機能する。
ここで、前記導電体の材質には、ニッケル(Ni)またはニッケル合金がある。
次に、補強材の形成段階は、前記導電体が形成された前記犠牲基板上に補強材を接触・成形する工程である。このときに使用される補強材料には、エポキシやセラミックがある。特に、エポキシを先に塗布した後、前記エポキシが硬化される前に、その上部面にセラミックプレートを接合して補強材として使用することが好ましい。
すなわち、前記補強材は、まず、フォトレジストを用いて前記補強材パターンを形成した後、前記パターン内に補強材を塗布することで形成される。
最後に、仕上げ段階は、前記犠牲基板の残存部分を湿式エッチング工程により除去することで、プローブを完成する段階である。
また、前記犠牲基板としてセラミックなどの硬性材料を使用する場合、プローブの製造方法は、研磨工程により所定厚さを有して形成された絶縁性材質からなる単一犠牲基板の所定の上下部面に、所定深さを有する溝を形成する溝形成段階と、前記犠牲基板上に溝が開放されるように保護膜パターンを形成し、湿式エッチング工程により選択的に除去可能な金属物質で前記溝を埋め込み、絶縁体形成補助手段を形成する絶縁体形成補助手段の形成段階と、前記犠牲基板上に導電体形状の保護膜パターンを形成し、前記パターンを用いて特定の位置に導電体を正確に形成する導電体形成段階と、前記導電体が形成された前記犠牲基板の上下部面に補強材を形成する補強材形成段階と、前記犠牲基板から前記絶縁体形成補助手段を除去する段階と、から構成される。
ここで、前記硬性材料には、セラミックやガラスなどが含まれる。
以下、平板表示素子検査用プローブの製造方法およびその構造に対し、図面に基づいて説明する。
(第2実施形態−1)
図6a乃至図6pは、本発明の他の実施形態による平板表示素子検査用プローブを説明するための断面図である。
図6a乃至図6pを参照して説明するプローブの製造方法は、上部面に導電体および整列キーを生成し、この整列キーを用いて下部面の工程を容易に行う実施形態であって、図6aに示すように、シリコンなどの犠牲基板120上にスパッタリングなどの蒸着工程により所定厚さのシード層126を形成し、このシード層126上に所定厚さを有して保護膜として機能する第1フォトレジスト128をコーティングする。
このとき、シード層126は、500Å厚さのチタニウム層122および5,000Å厚さの銅層124からなり、銅層124は、後続するメッキ工程で実質的にシード層126として機能し、チタニウム層122は、犠牲基板120と銅層124との接着度を向上するために形成される。
次に、図6bに示すように、後続工程で導電体および整列キーを形成するための所定領域を限定する第1フォトレジストパターン129を形成する。このとき、導電体は、平板表示素子を検査するために直接接触される接触体である。
このとき、第1フォトレジストパターン129は、犠牲基板120上に形成された第1フォトレジスト128を、導電体および整列キーを形成するための所定の回路パターンが設計されたマスクを使用して露光した後、現像することで形成される。
次いで、図6cに示すように、第1フォトレジストパターン129が形成された犠牲基板120上に、ニッケル(Ni)、ニッケル合金(Ni-Co、Ni-W-Co)などの導電性物質をメッキによって蒸着して導電膜131を形成した後、犠牲基板120の上面を平坦化する。
このとき、前記平坦化工程には、CMP(Chemical Mechanical Polishing)およびグラインディング(Grinding)などの方法が使用され、導電膜131を形成するためのメッキ工程を行う過程で、シード層126の銅層124は、メッキ物質のシードとして機能する。
特に、導電膜131を形成するためのメッキ工程が理想的に行われ、第1フォトレジストパターン129の開放部位の内部のみに導電膜131が形成される場合は、平坦化工程が省略される。
また、導電膜131をメッキ工程以外の方法、すなわち、PVD(Physical Vapor Deposition)またはCVD(Chemical Vapor Deposition)工程により形成する場合は、先行されたシード層126の形成工程が省略される。
次に、図6dに示すように、第1フォトレジストパターン129を除去して銅層124の一部を露出することで、導電体130および整列キー132a,132bを形成する。このとき、第1フォトレジストパターン129は、ケミカルを用いた湿式エッチングまたは乾式エッチングなどの方法によって除去する。
次いで、図6eに示すように、第1フォトレジストパターン129の除去によって露出された銅層124およびチタニウム層122からなるシード層126を、ケミカルを用いた湿式エッチング工程により、導電体130および整列キー132a,132bをマスクとして使用して除去し、導電体130および整列キー132a,132bを外部に完全に露出する。
次に、図6fに示すように、導電体130および整列キー132a,132bが外部に完全に露出された犠牲基板120上に、所定量の第2フォトレジスト134を再びコーティングする。
このとき、スピンチャック上に位置した犠牲基板120が回転されると、第2フォトレジスト134がノズルを通して犠牲基板120上に噴射され、所定量の第2フォトレジスト134をコーティングする。
次いで、図6gに示すように、第2フォトレジスト134がコーティングされた犠牲基板120上に所定の回路パターンが実現されたマスクを位置した後、露光および現像することで、導電体130の中央部および整列キー132a,132bを完全に開放する第2フォトレジストパターン136を形成する。
次に、図6hに示すように、第2フォトレジストパターン136によって開放された導電体130の中央部をエポキシなどの絶縁性物質で閉鎖することで、補強板138を形成する。
このとき、補強板138として使用されるエポキシは、プリンティング方式などで形成する。
次いで、図6iに示すように、エポキシなどの絶縁性物質からなる補強板138によって導電体130の中央部が閉鎖された犠牲基板120の上面を、所定厚さでグラインディングして平坦化する。
このとき、前記グラインディング工程を行うと、後続する犠牲基板120の後面に施されるグラインディング工程などを容易に行うことができる。
次に、図6jに示すように、犠牲基板120を裏返した後、犠牲基板120の後面を所定厚さでグラインディングすることで、後続するトレンチ形成工程時、犠牲基板120のエッチング深さを低く調節する。
次いで、図6kに示すように、所定厚さでグラインディングされた犠牲基板120の後面に、所定厚さで第3フォトレジスト140をコーティングする。
このとき、第3フォトレジスト140は、第1フォトレジスト128および第2フォトレジスト134と同一の方法によってコーティングする。
次いで、図6lに示すように、第3フォトレジスト140を所定の回路パターンが実現されたマスクを用いて露光した後、現像することで、犠牲基板120の後面中央部を開放する第3フォトレジストパターン142を形成する。
次に、図6mに示すように、第3フォトレジストパターン142をマスクとして使用してエッチング工程を行うことで、シード層126を完全にエッチングして犠牲基板120を露出するトレンチ144を形成する。
このとき、前記エッチング工程は、SF6、C4F8およびO2ガスが所定比率で混合された混合ガスを使用した乾式エッチング工程により行われる。
より詳しく説明すると、前記エッチング工程は、ディープトレンチ(Deep Trench)エッチング方法の一つとして、ボッシュプロセス(Bosh process)といわれる公知のRIE(Reactive Ion Etching)によって行われる。
次いで、図6nに示すように、犠牲基板120の後面に形成されたトレンチ144の内部に接着剤146として使用されるエポキシを所定量投入した後、所定大きさのセラミック板からなる補強板148をトレンチ144の内部に加圧挿入し、補強板148をトレンチ144の内部に埋め込んで付着する。
次いで、図6oに示すように、図6nの第2フォトレジストパターン136および第3フォトレジストパターン142を除去することで、補強板148、絶縁板138および導電体130を外部に開放する。
このとき、第2フォトレジストパターン136および第3フォトレジストパターン142は、ケミカルを用いた湿式エッチングまたは乾式エッチングによって除去する。
最後に、図6pに示すように、犠牲基板120をケミカルを用いて湿式エッチングすることで、導電体138の両端が外部に露出される。よって、導電体138の下面中央部が絶縁板130によって絶縁され、導電体138の上面中央部が補強板148によって支持されることで、プローブが完成される。
このとき、図6oの整列キー132a,132bおよび残存するシード層126が除去される。
(第2実施形態−2)
図7a乃至図7iは、本発明の他の実施形態による平板表示素子検査用プローブの製造方法を説明するための断面図である。
本発明の他の実施形態による平板表示素子検査用プローブの製造方法では、図7aに示すように、シリコンなどの犠牲基板200上にスパッタリングなどの蒸着工程によって所定厚さのシード層206を形成し、このシード層206上に所定厚さを有して保護膜として機能する第1フォトレジスト208をコーティングする。
このとき、シード層206は、チタニウム層202および銅層204からなり、銅層204は、後続するメッキ工程で実質的にシートとして機能し、チタニウム層202は、犠牲基板200と銅層204との接着度も向上するために形成される。
次に、図7bに示すように、後続工程で導電体を形成するための所定領域を限定する第1フォトレジストパターン210を形成する。
このとき、第1フォトレジストパターン210は、犠牲基板200上に形成された図7aの第1フォトレジスト208上に、後続工程で導電体を形成するための所定のパターンが設計されたマスクを位置した後、露光および現像することで形成する。
次いで、図7cに示すように、第1フォトレジストパターン210が形成された犠牲基板200上に、ニッケル(Ni)、ニッケル合金(Ni-Co、Ni-W-Co)などの導電性物質をメッキによって蒸着して接触体として使用される導電膜212を形成した後、犠牲基板200の上面を平坦化する。
このとき、前記平坦化工程には、CMPおよびグラインディングなどの方法が使用され、導電膜212を形成するためのメッキ工程過程で、銅層204は、メッキ物質のシードとして機能する。特に、導電膜212を形成するためのメッキ工程が理想的に行われ、第1フォトレジストパターン210の開放部位の内部のみに導電膜212が形成される場合は、平坦化工程が省略される。また、導電膜212を形成するために、メッキ工程以外の方法、すなわち、PVDまたはCVDを使用する場合は、先行されたシード層206の形成工程が省略される。
次に、図7dに示すように、第2フォトレジストパターン210を除去した後、図7cの第2フォトレジストパターン210の開放部位の内部に形成された導電膜212を自己整列マスクとして使用してエッチング工程を行うことで、図7cの第2フォトレジストパターン210の下部に残存した銅層204およびチタニウム層202からなるシード層206を除去する。
このとき、図7cの第2フォトレジストパターン210は、湿式または乾式エッチング方法によって除去し、シード層206も、湿式または乾式エッチング方法によって除去する。
次いで、図7eに示すように、図7cの第2フォトレジストパターン210が除去された犠牲基板200上に所定量の第3フォトレジスト214をコーティングする。
このとき、第3フォトレジスト214は、一般的なフォトレジストスピンコーティング方式などによってコーティングする。
次に、図7fに示すように、第3フォトレジスト214がコーティングされた犠牲基板200上に所定パターンが実現されたマスクを位置した後、露光および現像することで、接触体として使用される導電膜212の中央部を開放する第3フォトレジストパターン214を形成する。
次いで、図7gに示すように、第3フォトレジストパターン222によって開放された開放部位の内部にエポキシなどの接着剤216を所定量投入した後、第3フォトレジストパターン222によって開放された開放部位の内部に、所定大きさを有するセラミックなどの絶縁材質からなる補強板218を挿入付着する。
次に、図7hに示すように、図7gの第3フォトレジストパターン222を除去することで、補強板218および導電膜212からなる導電体を外部に開放する。
最後に、図7iに示すように、補強板218および導電体212が外部に開放された図7hの犠牲基板200および導電膜212の下部のシード層206を、湿式エッチングなどの方法により除去することで、導電体212を備えたプローブを完成する。
このとき、図7hの銅層202およびチタニウム層204からなるシード層206および犠牲基板200は、相互異なるケミカルを用いた一連の湿式エッチング工程によって順次除去することが好ましい。
さらに、完成されたプローブの導電膜212の後面にエポキシなどの絶縁物からなる絶縁板を付着する工程が行われる。
(第2実施形態−3)
図8a乃至図8tは、本発明の他の実施形態による平板表示素子検査用プローブの製造方法を説明するための斜視図である。
本発明の他の実施形態による平板表示素子検査用プローブの製造方法は、図8aに示すように、シリコンなどの犠牲基板250上に第1フォトレジスト252をコーティングする。
このとき、第1フォトレジスト252は、公知のフォトレジストスピンコーティング方法によってコーティングする。
次に、図8bに示すように、犠牲基板250の内部に後続工程を行うことで、整列キーおよび接触体の形状を限定する第1フォトレジストパターン254を形成する。
このとき、第1フォトレジストパターン254は、犠牲基板250上に所定のマスクを整列した後、露光および現像することで形成する。
次いで、図8cに示すように、犠牲基板250上の第1フォトレジストパターン254をマスクとして使用してエッチング工程を行うことで、犠牲基板250の内部に整列キーおよび接触体を形成するための第1トレンチ256a,256bおよび第2トレンチ258をそれぞれ形成する。
このとき、第1トレンチ256a,256bおよび第2トレンチ258の形成工程は、反応ガスを用いた乾式エッチング工程によって行われる。
次に、図8dに示すように、第1トレンチ256a,256bおよび第2トレンチ258が形成された犠牲基板250上の第1フォトレジストパターン254を除去した後、スパッタリングなどの蒸着工程によって所定厚さのシード層260を形成する。
このとき、前記シード層は、500Å厚さのチタニウム層261および5,000Å厚さの銅層262からなり、銅層262は、後続するメッキ工程で実質的にシード層260として機能し、チタニウム層261は、犠牲基板250と銅層262との接着度を向上するために形成する。
次に、図8eに示すように、シード層260が形成された犠牲基板250上に所定量の第2フォトレジスト264をコーティングする。
このとき、第2フォトレジスト264は、公知のフォトレジストスピンコーティング方式によって形成する。
次いで、図8fに示すように、犠牲基板250上に形成された第2フォトレジスト264を露光および現像することで、第1トレンチ256a,256bおよび第2トレンチ258が形成された領域を限定する第2フォトレジストパターン265を形成する。
次いで、図8gに示すように、第2フォトレジストパターン265が形成された犠牲基板250上に、ニッケル(Ni)、ニッケル合金(Ni-Co、Ni-W-Co)などの導電性物質をメッキによって蒸着して導電膜266を形成する。
このとき、導電膜266を形成するためのメッキ工程を行う過程で、シード層260の銅層262は、メッキ物質のシードとして機能する。
次に、図8hに示すように、導電膜266が形成された犠牲基板250の上面を平坦化する。このとき、犠牲基板250の上面の平坦化工程には、CMPおよびグラインディングなどの方法を使用する。
また、導電膜250を形成するためのメッキ工程が理想的に行われ、第2フォトレジストパターン265の開放部位の内部のみに導電膜266が形成される場合は、平坦化工程が省略される。
次いで、図8iに示すように、平坦化工程が終了された犠牲基板250上に所定量の第3フォトレジスト268をコーティングする。
このとき、第3フォトレジスト268は、公知のフォトレジストスピンコーティング方法などによってコーティングする。
次いで、図8jに示すように、犠牲基板250上に形成された導電膜266の中央部を開放する第3フォトレジストパターン270を形成する。
このとき、第3フォトレジストパターン270は、マスクを用いた露光および現像工程によって形成する。
次に、図8kに示すように、第3フォトレジストパターン270によって開放された開放部位の内部にエポキシなどの絶縁物質を埋め込むことで、絶縁板272を形成する。
次いで、図8lに示すように、絶縁板266が形成された犠牲基板250の上面を平坦化する。このとき、前記平坦化工程には、CMPおよびグラインディングなどの方法を使用する。
次いで、図8mに示すように、犠牲基板250を裏返した後、犠牲基板250の後面を所定厚さでグラインディングする。前記グラインディング工程は、後続するトレンチ形成工程時、犠牲基板250のエッチング高さを低く調節するために行う。
次いで、図8nに示すように、グラインディング工程が行われた犠牲基板250の後面に所定厚さの第4フォトレジスト274をコーティングする。このとき、第4フォトレジスト274は、公知のフォトレジストコーティング方法によって形成する。
次に、図8oに示すように、犠牲基板250上に形成された第4フォトレジスト274を露光および現像することで、犠牲基板250の後面中央部、すなわち、犠牲基板250の中央部を開放する第4フォトレジストパターン276を形成する。
次いで、図8pに示すように、第4フォトレジストパターン276をマスクとして使用してエッチング工程を行うことで、犠牲基板250の後面に導電膜266を開放する第3トレンチ278を形成する。このとき、前記エッチング工程は、SF6、C4F8およびO2ガスが所定比率で混合された混合ガスを使用する乾式エッチング工程により行われる。
より詳しく説明すると、前記エッチング工程は、ディープトレンチエッチング方法の一つとして、ボッシュプロセスといわれる公知のRIEによって行われる。
次いで、図8qに示すように、犠牲基板250の後面に形成された第3トレンチ278の内部に接着剤280として使用されるエポキシを所定量投入した後、所定大きさのセラミックからなる補強板282をトレンチ278の内部に加圧挿入し、補強板282を第3トレンチ278の内部に埋め込んで付着する。
次に、図8rに示すように、補強板282が第3トレンチ278の内部に埋め込まれた犠牲基板250の後面を平坦化する。
このとき、前記平坦化工程には、CMPまたはグラインディング工程を使用する。
次いで、図8sに示すように、第3フォトレジストパターン270、第4フォトレジストパターン276およびシード層260を除去する。
最後に、図8tに示すように、犠牲基板250をエッチング除去することで、導電体284の上部に接着剤280によって接着された補強板282が備わり、導電体284の下部に絶縁板272が備わったプローブを完成する。
図9は、本発明の他の実施形態による平板表示素子検査用プローブの製造方法を説明するための斜視図である。
本発明による平板表示素子検査用プローブの製造方法では、図6oの導電体130が外部に完全に開放された第1犠牲基板280および第2犠牲基板282、または、図8tの導電体284が外部に完全に開放された第1犠牲基板280および第2犠牲基板282をそれぞれ準備する。
このとき、第1犠牲基板280および第2犠牲基板282上には、整列キー288、絶縁板284および導電体286がそれぞれ外部に露出される。
次に、第1犠牲基板280および第2犠牲基板282は、整列キー288を基準にするかまたは肉眼により、第1犠牲基板280および第2犠牲基板282の絶縁板284を相互一致させた後、接着剤により相互付着する。
このとき、第1犠牲基板280上に形成された複数の導電体286の離隔空間に第2犠牲基板282上に形成された複数の導電体286がそれぞれ垂直に位置することで、第1犠牲基板280の導電体286の間に第2犠牲基板282の導電体286が垂直に位置するようになる。また、第2犠牲基板280の導電体286の端は、第1犠牲基板280の導電体286の端よりも水平方向に突出され、前記導電体が多層に形成される。
その後、第1および第2犠牲基板280,282を、前述した全ての実施形態で説明したように、湿式エッチングによって除去することで、各プローブが相互積層された構造の多層プローブを製作する。
このとき、本実施形態では、二層構造のプローブに限定して説明したが、製作者によって三層以上の多層プローブを製作することもできる。
図10aは、本発明の一実施形態による平板表示素子検査用プローブを説明するための斜視図で、図10bは、断面図である。
本発明によるプローブは、図10aおよび図10bに示すように、第1プローブ300および第2プローブ310に形成された絶縁板306,316が接着剤などの接着手段により相互付着され、第1プローブ300および第2プローブ310が二層に積層された構造となる。
このとき、第1プローブ300および第2プローブ310において、セラミックなどの材質からなる補強板308,318の下部には、複数の導電体302,312が所定間隔離隔されてエポキシなどの接着剤304,314によって付着されており、導電体302,312の下部中央には、エポキシなどの絶縁性材質からなる絶縁板306,316が付着される。
より詳しく説明すると、第1プローブ300の特定の導電体302と、隣接する他の特定の導電体302と、の間の離隔空間に第2プローブ310の特定の導電体312が垂直にそれぞれ位置することで、多層型プローブの導電体302と導電体312との間の間隔が極度に細かく調節される。
また、積層構造において、第2プローブ310の導電体312の端は、第1プローブ300の導電体302の端よりも水平方向に所定長さだけ突出される。
また、他の実施形態として、第1プローブ300および第2プローブ310に形成された補強板308,318が接着剤などの接着手段によって相互付着され、第1プローブ300と第2プローブ310とが二重に積層された構造で製作することもできる。
さらに、他の実施形態として、第1プローブ300または第2プローブ310の絶縁板306,316と、第1プローブ300または第2プローブ310の補強板308,318とが接着剤などの接着手段によって相互付着され、第1プローブ300および第2プローブ310が二重に積層された構造で製作することもできる。
したがって、第1プローブ300および第2プローブ310が積層される多層型プローブは、プローブ組立体(図示せず)に装着され、一連の工程によって完成された平板表示素子の正常有無をテストする。
このとき、プローブの導電体302,312の一端は、平板表示素子の検査部位、すなわち、パッド電極と接触し、その他端は、駆動チップに連結されたTCPに連結され、平板表示素子の正常有無を検査する。
(第2実施形態−4)
図11は、本発明の他の実施形態による平板表示素子検査用プローブを示した斜視図である。図11に示すように、プローブは、棒状に形成されたビーム部322と、ビーム部322の一端に設けられた検針用チップ324aと、ビーム部322の他端に設けられた連結用チップ324bとから構成される複数の単位導電体320が所定間隔を有して配列される。
このとき、ビーム部322およびチップ324a,324bは、ニッケル(Ni)またはニッケル合金(Ni-Co,Ni-W-Co)などの導電性および弾性に優れた金属材質からなり、チップ324a,324bの端部は、パーティクルの発生を抑制するためにラウンディングされている。
また、複数の単位導電体320の上部には、所定大きさのエポキシおよびパリレン(Parylene)などの透明材質からなる透明性薄膜フィルム342が加圧および加熱によって付着される。
したがって、薄膜フィルム342によって複数の単位導電体320が付着されたプローブシートは、プローブ組立体に付着され、一連の工程によって完成された平板表示素子の正常有無をテストする。
このとき、プローブシートの連結用チップ324bは、駆動チップに連結されたTCPに連結され、プローブシートの検針用チップ324aは、平板表示素子の検針部、すなわち、パッドと反復的に接触して平板表示素子の正常有無を検査する。
また、他の実施形態として、単位接触体のビーム部322の連結用チップ324bを省略し、連結用チップ324bが省略された単位導電体320とTCPとをACF(An-isotropic Film)を介して相互連結することもできる。
図12a乃至図12iは、図11に示した平板表示素子検査用プローブの製造方法を説明するための工程断面図である。
本発明による平板表示素子検査用プローブの製造方法を、図12に基づいて説明すると、まず、(1,0,0)のように所定の方向性を有するシリコンなどの材質からなる犠牲基板330上に、後続工程で第1トレンチ334aおよび第2トレンチ334bを形成するための第1フォトレジストパターン332を形成する。
このとき、第1フォトレジストパターン332は、光に対する感光性に優れたフォトレジストからなり、第1フォトレジストパターン332は、基板330の前面に約2μm程度の厚さでフォトレジストをスピンコーティングした後、露光および現像することで形成する。
次に、図12bに示すように、犠牲基板330上に形成された第1フォトレジストパターン332をエッチングマスクとして使用して1次エッチング工程を行うことで、後続工程で検針用チップ324aおよび連結用チップ324bが形成される第1トレンチ334aおよび第2トレンチ334bをそれぞれ形成する。
このとき、トレンチ334a,334bを形成するための1次エッチング工程は、水酸化カリウム(KOH)と脱イオン水とが所定割合で混合されたケミカルを用いた湿式エッチング工程により行われ、前記ケミカルを用いた湿式エッチング工程によって所定の方向性を有する犠牲基板330が異方性エッチングされ、角錐台状または円錐台状の第1トレンチ334aおよび第2トレンチ334bが形成される。
次いで、図12cに示すように、第1フォトレジストパターン332をエッチングマスクとして使用して2次エッチング工程を行うことで、角錐台状または円錐台状の第1トレンチ334aおよび第2トレンチ334bを深く形成してトレンチ334a,334bの底面部をラウンディングする。
このとき、前記2次エッチング工程は、SF6、C4F8およびO2ガスが所定比率で混合された混合ガスを用いた乾式エッチング工程により行われる。
より詳しく説明すると、前記2次エッチング工程は、ディープトレンチエッチング方法の一つとして、いわゆるボッシュプロセスといわれる公知のRIEによって行われる。
また、前記2次エッチング工程により、1次エッチング工程で形成された角錐台状または円錐台状のトレンチ334a,334bは、30μm乃至500μmに深く形成されるとともに、その底面部がラウンディングされる。
次いで、図12dに示すように、図12cの第1フォトレジストパターン332を湿式エッチングにより除去した後、2次エッチング工程が行われた犠牲基板330上に、後続するメッキ工程でシード層336として機能する銅層を2,000Å乃至3,000Åの厚さで形成する。
このとき、前記銅層は、スパッタリングなどの物理的蒸着方法によって形成する。
次に、図12eに示すように、後続工程でビーム部322を形成するための領域を開放する第2フォトレジストパターン338を形成する。
このとき、第2フォトレジストパターン338は、第1フォトレジストパターン332と同様に、光に対する感光性に優れたフォトレジストからなることで、スピンコーティング、露光および現像工程によって形成される。
次いで、図12fに示すように、メッキによってニッケル(Ni)またはニッケル合金(Ni-Co,Ni-W-Co)などの導電性および弾性に優れた金属材質からなる金属膜を所定厚さで形成した後、犠牲基板330の上面をCMP、エッチバックおよびグラインディングなどの方法により平坦化してビーム部340を形成する。
このとき、先行された工程のメッキ工程で使用されるシード層336の形成工程を省略し、CVD、PVDなどの方法により、ニッケル(Ni)、ニッケル合金(Ni-Co、Ni-W-Co)などの材質からなる金属膜を所定厚さで形成してビーム部340を形成することもできる。
また、前記平坦化工程を行った後、洗浄工程をさらに行うことで、犠牲基板330上に存在する有機物およびパーティクルを除去することが好ましい。
次に、図12gに示すように、図12fの第2フォトレジストパターン338を湿式エッチングによって除去した後、第2フォトレジストパターン338が除去された犠牲基板330を所定の大きさでスライシングする
次いで、図12hに示すように、スライシングされた犠牲基板330上に透明材質のエポキシまたはパリレンからなる薄膜フィルム342を位置した後、加圧および加熱により、薄膜フィルム342を犠牲基板10に形成されたビーム部340の上面に付着する。
このとき、薄膜フィルム342の加圧および加熱によって犠牲基板330上に形成された金属膜からなるビーム部340の上部は、薄膜フィルム342の内部に挿入付着される。
最後に、図12iに示すように、ケミカルを使用した湿式エッチングによって犠牲基板330を除去することで、棒状のビーム部340の一端部に接触用チップ324aが備わり、他端部に連結用チップ324bが備わったプローブシートを完成する。
(第2実施形態−5)
本発明による平板表示素子検査用プローブの製造方法の最初の実施形態は、まず、図13aの(a)に示すように、両面(A,B)を研磨した所定厚さのシリコンウェハーが犠牲基板400として用いられる。このとき、犠牲基板400の厚さは、グラインディングまたは研磨工程により400〜500μm程度になる。
次に、図13aの(b)に示すように、犠牲基板400の両面(A,B)にフォトリソグラフィ工程によりプローブ形状に該当する第1フォトレジストパターン402a,402bを形成する。このとき、パターン402a,402bは、フォトリソグラフィ工程により形成されるので、所望の位置に正確に形成することができる。したがって、手作業による誤差を除去できるという長所がある。すなわち、複数個の同一規格の導電体を同一の間隔で犠牲基板400に形成し、特に、犠牲基板400の上部面(A)に形成される導電体412aと下部面(B)に形成される後述する導電体412bとを交互に正確な位置に形成する。
したがって、図13aの(b)に示すように、犠牲基板400の上、下部面(A,B)上に形成される第1フォトレジストパターン402a,402bは、今後形成されるプローブを交互に形成するための非対称構造となっている。
次いで、図13aの(c)に示すように、犠牲基板400の上部面(A)のうち、第1フォトレジストパターン402aによって開放された領域を異方性乾式エッチング工程によりエッチングし、犠牲基板400の上部面(A)にプローブ形状の溝404を形成する。
また、図13aの(d)に示すように、犠牲基板400の下部面(B)も、上部面と同一の方法でエッチングし、プローブ形状の溝406を形成する。このとき、犠牲基板400の下部面(B)に形成された溝406と、犠牲基板400の上部面(A)に形成された溝404とを交互に形成するために、溝404,406は、非対称配列構造となっている。
また、犠牲基板400の上下部面(A,B)に形成される溝404,406のエッチング深さは、後続する平坦化工程で除去される厚さを勘案すると、70乃至100μmとなり、完成される導電体の厚さである60μmよりも多少深くエッチングされる。
次いで、図13aの(e)に示すように、犠牲基板400の上下部面(A,B)に残存する第1フォトレジストパターン402a,402bは、化学溶剤により湿式エッチングで除去される。
次に、図13aの(f)に示すように、犠牲基板400の両面(A,B)に導電体を形成するメッキ工程を行うために、シード層408a,408bを形成する。このとき、前記シード層は、500Å厚さのチタニウム層および5,000Å厚さの銅層からなり、前記銅層は、後続するメッキ工程で実質的にシードとして用いられる層であり、前記チタニウム層は、犠牲基板400と銅層との接着度を高める役割をする。
次いで、図13aの(g)に示すように、犠牲基板400の両面(A,B)上の所定領域が開放されるように、フォトリソグラフィ工程により第2フォトレジストパターン410a,410bを形成する。
また、図13bの(h)に示すように、電解メッキ方式を用いて第2フォトレジストパターン410a,410bにより開放された犠牲基板400の両面(A,B)の所定部位に導電体412a,412bを形成する。すなわち、第2フォトレジストパターン410a,410bをモールドとして使用し、犠牲基板400上にニッケル(Ni)またはニッケル合金(Ni-Co,Ni-W-Co)などの導電物質を電解メッキ方式により蒸着することで、導電体412a,412bを形成する。
図13bの(i)乃至(p)は、発明を明確に理解するための縦断面図および横断面図を同時に示している。
次いで、図13bの(i)に示すように、第2フォトレジストパターン410a,410bおよび犠牲基板400の両面(A,B)の上部に突出された部分を除去し、犠牲基板400の両面を平坦化する。このとき、平坦化工程は、CMP、グラインディング、ラッピングおよびポリッシングなどの方法によって行われる。ただ、導電体412a,412bを形成するためのメッキ工程が理想的に行われ、第2フォトレジストパターン410a,410bによって開放されたプローブ形状の溝404,406の内部のみに導電体412a,412bが形成される場合は、前記平坦化工程が省略される。また、導電体412a,412bが平坦化された後、その上部面に金(Au)をメッキして金メッキ層を形成し、導電体の伝導性を向上することもできる。
また、導電体412a,412bをメッキ工程以外の方法、すなわち、PVDまたはCVD工程により形成する場合は、先行されたシード層408a,408bの形成工程が不要になる。
次に、図13bの(j)に示すように、犠牲基板400の上部面(A)の中央部位が開放されるように、フォトリソグラフィ工程により第3フォトレジストパターン414を形成する。
また、図13bの(k)に示すように、第3フォトレジストパターン414により開放された領域を等方性乾式エッチング工程によりエッチングするが、このとき、導電体412aが形成された部分を含み、犠牲基板全体の半分厚さまでエッチングして第1トレンチ416を形成する。
また、図13cの(l)に示すように、第1トレンチ416の内部に絶縁体として使用される熱硬化性エポキシ420を塗布した後、エポキシ420が硬化される前に、その上部に支持用セラミックプレート418を接着する。このとき、セラミックプレート418は、硬性材料であるため、後で完成されるプローブの形態を維持するとともに、プローブに所定の外力が作用する場合も、プローブが変形されることを防止する補強材としての役割をする。
エポキシ420およびセラミックプレート418の形成工程が終了されると、犠牲基板400の上部面(A)に対する工程が終了される。
以下、犠牲基板400の下部面(B)に対する未処理工程を説明する。
まず、図13cの(m)に示すように、フォトリソグラフィ工程により、犠牲基板400の下部面(B)の中央部位が開放されるように第4フォトレジストパターン424を形成する。
次に、図13cの(n)に示すように、第4フォトレジストパターン424により開放された領域を等方性乾式エッチング工程によりエッチングするが、このとき、導電体412bが形成された部分を含み、犠牲層全体の半分厚さまでエッチングしてエポキシ420を露出する第2トレンチ426を形成する。
次いで、図13dの(o)に示すように、第2トレンチ426の内部に絶縁体として使用される熱硬化性エポキシ428を塗布する。また、図示してないが、犠牲基板400の下部面(B)に対しても、上部面(A)と同様に、硬性材料であるセラミックプレートをエポキシ428の上部に接着する。
また、図13dの(p)に示すように、犠牲基板400の上下部面(A,B)のフォトレジストパターン414,424を所定のケミカルを用いて同時に除去し、水酸化カリウム(KOH)およびTMAH(Tetramethylammonium hydroxide)などの化学薬品を用いて残存する犠牲基板400のみを選択的にエッチングする。
したがって、MEMS工程により上下導電体412a,412bが交互に配置された平板表示素子検査用プローブが完成される。
一方、図13bの(k)および(n)に示したトレンチ416,426を形成するための等方性乾式エッチング工程は、SF6、C4F8およびO2ガスが所定比率で混合された混合ガスを用いた乾式エッチング工程により行われる。より詳しく説明すると、前記エッチング工程は、ディープトレンチエッチング方法の一つとして、ボッシュプロセスといわれる公知のRIEによって行われる。
犠牲基板400の上下部面(A,B)上で行われる全ての工程が終了されると、犠牲基板400の上部に形成された多数の導電体が、所定個数の導電体を含む所定単位のプローブ群に分けられるように、犠牲基板400を切断する。
すなわち、一実施形態として、図25に示すように、12個の導電体を含む一つの導電体群が形成されるように犠牲基板400を切断し、プローブを形成する。
特に、上部面(A)に形成された導電体の一端は、下部面(B)に形成された導電体の一端よりも外部に突出形成され、上下導電体の外部に突出される部分の長さは、全て同一に形成する。したがって、前記製造方法によって製造されたプローブは、プローブ工程時、前記上下プローブに与えられる圧力が同一であり、プローブ作業を容易に行えるという長所がある。
前記製造方法によって形成されるプローブは、図14のような形状を有する。
図14は、図13に示した製造工程を経て形成される単一犠牲基板を用いたプローブを示した斜視図である。
図14に示すように、前記プローブには、導電体360a,360bが犠牲基板の上下部面に所定間隔を有して平行に配列される。導電体360a,360bは、シリコン材質からなる犠牲基板の上下部面にフォトリソグラフィ工程およびエッチング工程によって形成された第1トレンチに、導電性物質が埋め込まれて形成される。また、導電体360a,360bの一面には、導電体360a,360bの伝導性を向上するために、前記導電体よりも電気伝導性に優れた伝導性物質が薄い層に形成され、伝導性物質層が形成される。
また、前記プローブには、絶縁体362a,362bが上下に形成される。絶縁体362a,362bは、エッチング工程により犠牲基板の上下部両面に形成された第2トレンチに絶縁性物質を塗布することで形成される。このとき、前記絶縁性物質としては、エポキシが好ましい。
最後に、前記プローブには、補強材364が備わるが、このとき、補強材364は、絶縁体362a,362bのうち少なくともいずれか一つの外側面に形成される。補強材364としては、硬性材料が適しているが、セラミックプレートを絶縁体362a,362bに接合して形成することが好ましい。
(第2実施形態−6)
図15aの(a)に示すように、両面が研磨された平らなシリコンウェハーを犠牲基板450として準備する。このとき、犠牲基板450の厚さは、グラインディングまたは研磨工程により400〜500μm程度にする。
また、図15aの(b)に示すように、犠牲基板450の上部面(A)にスパッタリング工程により第1シード層452を形成する。このとき、第1シード層452は、500Å厚さのチタニウム層および5,000Å厚さの銅層からなり、前記銅層は、後続するメッキ工程で実質的にシード層として用いられる層であり、前記チタニウム層は、犠牲基板450と銅層との接着度を高めるために形成する層である。
次いで、図15aの(c)に示すように、犠牲基板450の上部面(A)のうち、導電体が形成される所定部位が開放されるように、フォトリソグラフィ工程により第1フォトレジストパターン454を形成する。
次に、図15aの(d)に示すように、ニッケル(Ni)またはニッケル合金(Ni−Co、Ni−W−Co)などの導電物質を電解メッキ方式により蒸着して第1導電体456を形成する。
また、図15aの(e)に示すように、第1導電体456の上部面の凹凸部を除去して平坦化する。このとき、前記平坦化工程は、CMP、グラインディング、ラッピングおよびポリッシングなどの方法によって行う。
ただ、第1導電体456を形成するためのメッキ工程が理想的に行われ、第1フォトレジストパターン454により開放された領域の内部のみに導電体456が形成される場合、平坦化工程が省略される。
また、第1導電体456をメッキ工程以外の方法、すなわち、PVDまたはCVD工程により形成する場合は、先行された第1シード層452の形成工程が省略される。
次いで、図15aの(e)に示すように、第1導電体456の上部に金(Au)をメッキして第1金メッキ層458を形成する。これは、プローブの伝導性を向上するために行われる。
次いで、図15aの(f)に示すように、第1フォトレジストパターン454を湿式エッチング工程により除去する。このとき、第1シード層452の露出部分も除去する。
また、図15aの(g)に示すように、フォトリソグラフィ工程により第1導電体456の所定部位が開放されるように、フォトリソグラフィ工程により第2フォトレジストパターン460を形成する。
次に、図15aの(h)に示すように、第1導電体456のうち、第2フォトレジストパターン460によって開放された部位に絶縁体および接着剤として機能する熱硬化性エポキシ462を塗布する。
次いで、図15aの(i)に示すように、エポキシ462が硬化される前に、エポキシ462の上部にセラミックプレート464を接合する。
また、図15bの(j)に示すように、セラミックプレート464の上部をグラインディング工程により平坦化する。このとき、前記平坦化工程は、第1実施形態で開示された平坦化工程と同一の方法で行い、前記平坦化工程が終了されると、犠牲基板450の上部面(A)に対する工程が終了される。
以下、犠牲基板450の下部面(B)に対する工程を説明する。
まず、図15bの(k)に示すように、犠牲基板45を裏返す。
次いで、図15bの(l)に示すように、犠牲基板450の下部面(B)をグラインディング工程により犠牲基板450の厚さの1/2程度に除去する。したがって、グラインディング工程後、残存する犠牲基板の厚さは、240乃至250μm程度になる。
また、図15bの(m)に示すように、犠牲基板450の下部面(B)のうち、絶縁体が形成される所定部位が開放されるように、フォトリソグラフィ工程により第3フォトレジストパターン466を形成する。
次いで、図15bの(n)に示すように、第3フォトレジストパターン466によって開放された犠牲基板450の所定部位を異方性乾式エッチング工程により除去することで、トレンチ467を形成する。このとき、第1シード層452も一緒に除去する。
次に、図15bの(o-1)に示すように、トレンチ467に絶縁体として機能する熱硬化性エポキシ468を塗布する。
その後、図15bの(p-1)に示すように、エポキシ468の上部面をグラインディング工程により平坦化する。
次に、図15cの(q-1)に示すように、第2フォトレジストパターン460および第3フォトレジストパターン466を湿式エッチング工程により除去し、犠牲基板450の残存部分をKOHを用いた湿式エッチング工程により除去すると、本発明による単層プローブが完成される。
このとき、前記導電体は、セラミックプレート464を中心に両側に突出される部分の長さを同一に製作することもできる。
以下、本発明による複層プローブの製造方法を説明する。
図15bの(n)に示した工程が行われた状態で、図15cの(o-2)に示すように、トレンチ467に絶縁体および接着剤として機能するエポキシ470を塗布した後、エポキシ470が硬化される前にセラミックプレート472を接合する。このとき、接合するセラミックプレートの形状は、トレンチ467と同様に、直六面体形状であるが、図21aに示すように、両端811,812が傾斜した平行四辺形状であるセラミックプレート810、または、図21bに示すように、両端821,822が階段状であるセラミックプレート820を接合することもできる。これは、プローブが完成される場合、導電体のうち、外部に露出される部分の長さを同一にし、プローブ作業を行うとき、各プローブニードルに同一の圧力を加えるために行われる。
また、図15cの(p-2)に示すように、セラミックプレート472の上部面をグラインディング工程により平坦化する。このとき、平坦化工程に使用される方法は、第1実施形態で開示したとおりである。
次いで、図15dの(q-2)に示すように、犠牲基板450の下部面(B)が平坦化されると、犠牲基板450の下部面(B)前面に導電体形成メッキ工程のための第2シード層474を形成する。このとき、第2シード層474は、500Å厚さのチタニウム層および5,000Å厚さの銅層からなり、前記銅層は、後続するメッキ工程で実質的にシード層として用いられる層であり、前記チタニウム層は、犠牲基板450と銅層との接着度を高めるために形成される層である。
また、図15dの(q-2)に示すように、第2シード層474が形成されると、犠牲基板450の下部面(B)のうち、導電体が形成される所定部位が開放されるようにフォトリソグラフィ工程により第4フォトレジストパターン476を形成する。
次いで、図15dの(r-2)に示すように、ニッケル(Ni)またはニッケル合金(Ni−Co、Ni−W−Co)などの導電物質を電解メッキ方式により形成して第2導電体478を形成する。
また、図15dの(s-2)に示すように、第2導電体478の上部面の凹凸部を除去して上部面を平坦化する。このとき、前記平坦化工程は、第1実施形態で提示した方法によって行われる。ただ、第2導電体478を形成するためのメッキ工程が理想的に行われ、第4フォトレジストパターン476の開放部位の内部のみに導電体が形成される場合は、平坦化工程が省略される。
また、第2導電体478をメッキ工程以外の方法、すなわち、PVDまたはCVD方法により形成する場合は、先行された第2シード層474が不要になり、第2シード層474の形成工程が省略される。その後、第2導電体478の上部に金をメッキして第2金メッキ層480を形成する。これは、プローブの伝導性を向上するために行われる。
また、図15dの(t-2)に示すように、第4フォトレジストパターン476を湿式エッチング工程により除去する。このとき、導電体478の外部に露出された第2シード層474も除去する。また、第2導電体478のうち補強材が形成される所定部位が開放されるように、フォトリソグラフィ工程により第5フォトレジストパターン482を形成する。
次いで、図15dの(u-2)に示すように、第5フォトレジストパターン482を用いて第2導電体478の開放部位に熱硬化性エポキシ484を塗布する。
次に、図15eの(v-2)に示すように、塗布されたエポキシ484の上部面をグラインディングして平坦化する。このとき、前記平坦化工程の方法は、第1実施形態で提示されたものと同一である。
次いで、図15eの(w-2)に示すように、第5フォトレジストパターン482および第2フォトレジストパターン460を湿式エッチング工程により除去する。
最後に、図15eの(x-2)に示すように、シリコン犠牲基板450の残存部分をKOHを用いた湿式エッチング工程により除去する。
前記のような製造方法によって形成されるプローブは、図16のような形状を有する。
図16は、図15に示した製造工程によって形成された単一犠牲基板を用いたプローブの構造を示した斜視図である。
図15に示した製造工程によって形成されたプローブは、図16に示すように、中央部に絶縁体370が備わる。このとき、絶縁体370は、エポキシ370aとセラミックプレート370bとが接合されて形成される。すなわち、絶縁体370は、犠牲基板の所定部位にエッチング工程によりトレンチを形成し、トレンチにエポキシ370aを塗布した後、エポキシ370aが硬化される前にセラミックプレート370bを挿入接合して形成される。このとき、エポキシ370aは、接着剤として用いられるものである。
また、絶縁体370の上下両面には、導電体372a,372bが所定間隔を有して平行に配列される。このとき、導電体372a,372bは、前記犠牲基板の上下部面の所定部位にフォトリソグラフィ工程により第1保護膜パターンを形成した後、前記第1保護膜パターンにより開放された領域に導電性物質を蒸着して形成される。このとき、前記導電性物質が電解メッキ方式によって形成される場合は、前記犠牲基板の上下部面にシード層を予め形成すべきである。
また、導電体372a,372bの一面には、前記導電体の伝導性を向上するために、前記導電体よりも電気伝導性に優れた伝導性物質層374a,374bが形成される。このとき、前記伝導性物質としては、金が好ましい。
最後に、前記絶縁体の上下部両面に補強材376a,376bを形成することで、導電体372a,372bを保護・固定する。補強材376a,376bには、エポキシまたはエポキシによって接触固定されるセラミックを使用することが好ましい。ここで、図面符号378は、補強板である。
(第2実施形態−7)
図17aの(a)に示すように、両面が研磨されたシリコンウェハーを犠牲基板550として準備する。このとき、犠牲基板550の厚さは、グラインディングまたは研磨工程により400〜500μm程度にする。
また、図17aの(b)に示すように、犠牲基板550のうち絶縁体が形成される所定部位が開放されるように、フォトリソグラフィ工程により第1フォトレジストパターン552を形成する。
次いで、図17aの(c)に示すように、第1フォトレジストパターン552によって開放された犠牲基板550の上部面(A)を乾式エッチング工程により所定深さだけエッチングしてトレンチ551を形成する。このとき、エッチング深さは、形成される絶縁体の厚さである240μmよりも多少深い240乃至250μm程度にする。
次いで、図17aの(d)に示すように、前記エッチング工程によってエッチングされたトレンチ551に絶縁体および接着剤としての役割をする熱硬化性エポキシ554を塗布した後、エポキシ554が硬化される前にセラミックプレート556を接合する。このとき、接合するセラミックプレートの形状は、トレンチ551と同様に、直六面体形状であるが、図21aに示すように、両端811,812が傾斜した平行四辺形状であるセラミックプレート810、または、図21bに示すように、両端821,822が階段状であるセラミックプレート820を接合することもできる。これは、プローブが完成される場合、導電体のうち、外部に露出される部分の長さを同一にして、プローブ作業時、各プローブニードルに同一の圧力を加えるために行われる。
その後、図17aの(e)に示すように、セラミックプレート556の上部面をグラインディングして平坦化する。このとき、平坦化方法は、第1実施形態に開示された方法と同一である。セラミックプレート556の上部面が平坦化されると、スパッタリング工程により、犠牲基板550の上部面(A)全体に導電体形成メッキ工程のための第1シード層558を形成する。
このとき、第1シード層558は、500Å厚さのチタニウム層および5,000Å厚さの銅層からなり、前記銅層は、後続するメッキ工程で実質的にシートとして用いられる層であり、前記チタニウム層は、犠牲基板550と銅層との接着度を高める役割をする。
また、図17aの(f)に示すように、犠牲基板550の上部面(A)のうち導電体が形成される所定部位が開放されるように、フォトリソグラフィ工程により第2フォトレジストパターン560を形成する。
次いで、図17aの(g)に示すように、ニッケル(Ni)またはニッケル合金(Ni−Co、Ni−W−Co)などの導電物質を電解メッキ方式により形成して第1導電体562を形成する。
次に、図17aの(h)に示すように、第1導電体562の上部面の凹凸部または過度に形成された部分を除去して平坦化する。このとき、平坦化方法は、第1実施形態で開示された方法と同一である。
ただ、第1導電体562を形成するためのメッキ工程が理想的に行われ、第2フォトレジストパターン560の開放部位の内部のみに導電体が形成された場合は、平坦化工程が省略される。
また、第1導電体562をメッキ工程以外の方法、すなわち、PVDまたはCVD工程により形成する場合は、第1シード層558の形成工程が省略される。
次に、図17bの(i)に示すように、第1導電体562の上部に金をメッキして第1金メッキ層564を形成する。これは、プローブの伝導性を向上するために行われる。
次いで、図17bの(j)に示すように、犠牲基板550の上部面(A)に形成された第1導電体562および第1金メッキ層564を保護するための第1保護膜566を形成する。このとき、保護膜としては、テープまたはフォトレジストなどが使用される。
よって、犠牲基板550の上部面(A)に対する工程が終了され、下部面(B)に対する工程が開始される。
まず、図17bの(k)に示すように、犠牲基板550を裏返して、グラインディングまたは研磨方法により犠牲基板550の下部面(B)を除去する。このとき、前記除去される犠牲基板550の厚さは、セラミックプレート556が露呈される程度である。
また、図17bの(l)に示すように、犠牲基板550の下部面(B)全面に導電体形成メッキ工程のための第2シード層568を形成する。次いで、フォトリソグラフィ工程により犠牲基板550の下部面(B)のうち、導電体が形成される所定部位が開放されるように第3フォトレジストパターン570を形成する。
次いで、図17bの(m)に示すように、第3フォトレジストパターン570によって開放された部位に第2導電体572を形成する。
また、図17bの(n)に示すように、第2導電体572の上部面が平坦でない場合は、これを平坦化する工程を行う。このとき、平坦化方法は、第1実施形態で開示された方法と同一である。
ただ、第2導電体572を形成するためのメッキ工程が理想的に行われ、第2フォトレジストパターン570の開放部位の内部のみに第2導電体572が形成される場合は、前記平坦化工程が省略される。
また、第2導電体572をメッキ工程以外の方法、すなわち、PVDまたはCVD工程により形成する場合は、シード層が不要になり、先行された第2シード層568の形成工程が省略される。
次に、図17bの(o)に示すように、第2導電体572の上部面に金をメッキして第2金メッキ層574を形成する。これは、プローブの伝導性を向上するために行われる。また、犠牲基板550の上部面(A)に形成された第1保護膜566を除去し、第2フォトレジストパターン560および第3フォトレジストパターン570を湿式エッチング工程により同時に除去する。このとき、第2シード層568の露出部分も除去する。
その後、図17cの(p)に示すように、再び犠牲基板550の上部面(A)を保護するために、上部面(A)に第2保護膜576を形成する。次いで、第2導電体572のうち補強材が形成される所定部位が開放されるように、フォトリソグラフィ工程により第4フォトレジストパターン578を形成する。
次に、図17cの(q)に示すように、第4フォトレジストパターン578によって開放された部位に熱硬化性エポキシ580を塗布する。
その後、図17cの(r)に示すように、エポキシ580の上部面をグラインディングして平坦化する。このとき、平坦化方法は、第1実施形態で開示された方法と同一である。
次いで、図17cの(s)に示すように、犠牲基板550の上部面(A)の第2保護膜576を除去する。また、第1導電体562のうち補強材が形成される所定部位が開放されるように、第5フォトレジストパターン582を形成する。
次いで、図17cの(t)に示すように、第5フォトレジストパターン582によって開放された部位に熱硬化性エポキシ584を塗布した後、エポキシ584の上部面をグラインディングして平坦化する。
最後に、図17cの(u)に示すように、第4フォトレジストパターン578および第5フォトレジストパターン582は、湿式エッチング工程により同時に除去され、第1および第2導電体562,572の間に残存する犠牲基板550は、KOHを用いた湿式エッチング工程により選択的に除去される。
犠牲基板550を除去すると、本発明によるプローブが完成される。
(第2実施形態−8)
図18aの(a)に示すように、両面が研磨されたシリコンウェハーを犠牲基板650として準備する。このとき、犠牲基板650の厚さは、グラインディングまたは研磨工程により240μm程度にする。
また、図18aの(b)に示すように、犠牲基板650の下部面(B)に汚染防止のためのテープを付着するか、または、フォトレジストなどのコーティング材652を用いてコーティングする。
次いで、図18aの(c)に示すように、ダイシング工程により、犠牲基板650の中央部を切開部653に沿って所定形状に切削する。
次に、図18aの(d)に示すように、前記ダイシング工程によって生成された所定大きさの犠牲基板ブロック(Center silicon block)654を犠牲基板650から除去する。すると、犠牲基板650の中央にトレンチ655が形成される。
また、図18aの(e)に示すように、トレンチ655に絶縁体として使用されるセラミックプレート656を挿入した後、セラミックプレート656と犠牲基板650との間の隙間にエポキシ658を塗布して埋め込む。このとき、エポキシ658は、セラミックプレート656と犠牲基板650とを接合する役割をする。
次いで、図18aの(f)に示すように、犠牲基板650の上部面(A)を平坦化する。
また、図18aの(g)に示すように、犠牲基板650の下部面(B)に形成されたコーティング材652を除去し、犠牲基板650の下部面(B)も、上部面と同様に平坦化する。
次いで、図18aの(h)に示すように、犠牲基板650の上部面(A)および下部面(B)全面に、導電体形成メッキ工程のための第1シード層660,662を形成する。
このとき、第1シード層660,662は、500Å厚さのチタニウム層および5,000Å厚さの銅層からなり、前記銅層は、後続するメッキ工程で実質的にシード層として用いられる層であり、前記チタニウム層は、犠牲基板650と銅層との接着度を高める役割をする。
次に、図18aの(i)に示すように、犠牲基板650の下部面(B)には、シード層662を保護するための第1保護膜667を形成し、犠牲基板650の上部面(A)には、犠牲基板650のうち導電体が形成される所定部位が開放されるように、フォトリソグラフィ工程により第1フォトレジストパターン664を形成する。
また、図18aの(j)に示すように、第1フォトレジストパターン664によって開放された部位に第1導電体666を形成する。このとき、第1導電体666は、ニッケル(Ni)またはニッケル合金(Ni−Co、Ni−W−Co)などの導電物質により電解メッキ方式で形成される。
また、図18bの(k)に示すように、第1導電体666の上部面の凹凸部を除去して平坦化する。このとき、平坦化工程は、第1実施形態で開示された方法と同一の方法で行われる。
ただ、第1導電体666を形成するためのメッキ工程が理想的に行われ、第1フォトレジストパターン664の開放部位の内部のみに導電体666が形成される場合は、前記平坦化工程が省略される。
また、第1導電体666の上部全面に金をメッキして第1金メッキ層668を形成する。
また、第1導電体666をメッキ工程以外の方法、すなわち、PVDまたはCVD工程により形成する場合は、シードが不要になり、先行された第1シード層660の形成工程が省略される。
次いで、図18bの(l)に示すように、第1導電体666が形成された犠牲基板650の上部面(A)を保護するための第2保護膜670をテープまたはフォトレジストを用いて形成する。第2保護膜670の形成が終了されると、犠牲基板650の上部面(A)に対する1次工程が終了される。次に、裏返した後、犠牲基板650の下部面を外部から保護するために付着した保護膜667を除去する。
以下、犠牲基板650の下部面(B)に対する工程を説明する。
図18bの(m)に示すように、犠牲基板650の下部面(B)のうち導電体が形成される所定部位が開放されるように、フォトリソグラフィ工程により第2フォトレジストパターン672を形成する。
次いで、図18bの(n)に示すように、第2フォトレジストパターン672によって開放された部位に第2導電体674を形成する。このとき、第2導電体674は、ニッケル(Ni)またはニッケル合金(Ni−Co、Ni−W−Co)などの導電物質により電解メッキ方式で形成される。
また、図18bの(o)に示すように、第2導電体674の上部面の凹凸部を除去して平坦化する。このとき、前記平坦化工程は、第1実施形態で開示された方法と同一の方法により行われる。また、前記平坦化工程が終了されると、第2導電体674の上部全面に第2金メッキ層676をメッキ工程により形成する。
ただ、第2導電体674を形成するためのメッキ工程が理想的に行われ、第2フォトレジストパターン672による開放部位の内部のみに導電体が形成される場合は、平坦化工程が省略される。
また、第2導電体674をメッキ工程以外の方法、すなわち、PVDまたはCVD工程により形成する場合は、シードが不要になり、先行されたシード層662の形成工程が省略される。
次いで、図18bの(p)に示すように、第2フォトレジストパターン672を湿式エッチング工程により除去する。このとき、第2シード層662の露出部分も除去する。また、第2保護膜670によって保護された第1フォトレジストパターン664を同時に除去することもできる。
また、図18bの(q)に示すように、第2導電体674のうち補強材が形成される所定部位が開放されるように、フォトリソグラフィ工程により第3フォトレジストパターン678を形成する。
次に、図18cの(r)に示すように、第3フォトレジストパターン678をモールとして用いて第2導電体674の開放部位にエポキシ680を塗布する。
また、図18cの(s)に示すように、エポキシ680の上部面をグラインディングして平坦化する。
次いで、図18cの(t)に示すように、犠牲基板650の上部面(A)に形成された第2保護膜670を除去する。また、第1フォトレジストパターン664を湿式エッチング工程により除去し、シード層660の露出部分も除去する。
次に、図18cの(u)に示すように、第1導電体666のうち補強材が形成される所定部位が開放されるように、フォトリソグラフィ工程により第4フォトレジストパターン682を形成する。また、第4フォトレジストパターン682を用いて第1導電体666の開放部位にエポキシ684を塗布する。その後、エポキシ684の上部面をグラインディングして平坦化する。
次いで、図18cの(v)に示すように、第3および第4フォトレジストパターン678,682は、湿式エッチング工程により同時に除去され、犠牲基板650の残存部分も、KOHを用いた湿式エッチング工程により除去される。
また、図18cの(w)に示すように、エポキシ658部分を除去すると、本発明によるプローブが完成される。
(第2実施形態−9)
図19aの(a)に示すように、両面が研磨されたセラミック板を犠牲基板750として準備する。このとき、犠牲基板750の厚さは、グラインディングまたは研磨工程により400〜500μm程度にする。
また、図19aの(b)に示すように、犠牲基板750の上部面(A)の所定部位に、ダイシング工程により2個のトレンチ752を所定深さで形成する。
次に、図19aの(c)に示すように、トレンチ752が形成された犠牲基板750の上部面(A)およびトレンチに、トレンチ埋め込み物質である銅メッキ構造物形成メッキ工程のための第1シード層754を形成する。このとき、第1シード層754は、チタニウム層および銅層からなる。
次いで、図19aの(d)に示すように、犠牲基板750の上部面(A)のうち、トレンチ752が形成された所定部位が開放されるように、フォトリソグラフィ工程により第1フォトレジストパターン756を形成する。
次に、図19aの(e)に示すように、第1フォトレジストパターン756によって開放されたトレンチ752に、メッキ工程によりトレンチ埋め込み物質としての銅メッキ構造体758を形成する。
また、図19aの(f)に示すように、第1フォトレジストパターン756および銅メッキ構造体758のうち、犠牲基板750の上部に突出された部分を除去して犠牲基板750の上部面(A)を平坦化する。このとき、犠牲基板750の上部面(A)と銅メッキ構造体758との接面にまで前記平坦化工程を行う。
次いで、図19aの(g)に示すように、犠牲基板750の上部面に導電体形成メッキ工程のための第2シード層760を形成する。このとき、第2シード層760は、500Å厚さのチタニウム層および5,000Å厚さの銅層からなり、前記銅層は、後続するメッキ工程で実質的にシード層として用いられる層であり、前記チタニウム層は、犠牲基板750と銅層との接着度を高めるために形成される層である。
次に、図19bの(h)に示すように、犠牲基板750のうち導電体が形成される所定部位が開放されるように、フォトリソグラフィ工程により第2フォトレジストパターン762を形成する。
また、図19bの(i)に示すように、第2フォトレジストパターン762によって開放された部位に第1導電体764を形成する。このとき、第1導電体764は、ニッケル(Ni)またはニッケル合金(Ni−Co、Ni−W−Co)などの導電物質により電解メッキ方式で形成される。
次いで、図19bの(j)に示すように、第1導電体764の上部面の凹凸部を除去して平坦化する。このとき、前記平坦化工程は、第1実施形態で開示された方法と同一の方法によって行われる。
ただ、第1導電体764を形成するためのメッキ工程が理想的に行われ、第2フォトレジストパターン762の開放部位の内部のみに導電体が形成された場合は、平坦化工程が省略される。
また、第1導電体764をメッキ工程以外の方法、すなわち、PVDまたはCVD工程により形成する場合は、シードが不要になり、先行された第2シード層760の形成工程が省略される。
次いで、図19bの(k)に示すように、第1導電体764の上部全面に金をメッキして第1金メッキ層766を形成する。
また、図19bの(l)に示すように、犠牲基板750の上部面(A)に形成された第1導電体764および第1金メッキ層766を保護するための保護膜768を形成する。
以上の工程が終了されると、犠牲基板750の上部面(A)に対する工程が終了される。
以下、犠牲基板750の下部面(B)に対する工程を説明する。
まず、図19bの(m)に示すように、犠牲基板750の下部面(B)に銅メッキ構造物758の下部面が露呈されるまで、犠牲基板750をグラインディングして除去する。また、図19bの(n)に示すように、犠牲基板750の下部面に導電体形成メッキ工程のための第3シード層770を形成する。このとき、第3シード層770は、500Å厚さのチタニウム層および5,000Å厚さの銅層からなり、前記銅層は、後続するメッキ工程で実質的にシード層として用いられる層であり、前記チタニウム層は、犠牲基板750と銅層との接着度を高めるために形成される層である。また、犠牲基板750の上部面のうち導電体が形成される所定部位が開放されるように、フォトリソグラフィ工程により第3フォトレジストパターン772を形成する。
また、図19cの(o)に示すように、第3フォトレジストパターン772によって開放された部位に第2導電体774を形成する。このとき、第2導電体774は、ニッケル(Ni)またはニッケル合金(Ni−Co、Ni−W−Co)などの導電物質により電解メッキ方式で形成される。
次いで、図19cの(p)に示すように、第2導電体774の上部面の凹凸部を除去して平坦化する。このとき、前記平坦化工程は、第1実施形態で開示された方法と同一の方法で行われる。次に、前記平坦化工程が終了されると、第2導電体774の上部全面に金をメッキして第2金メッキ層776を形成する。
ただ、第2導電体774を形成するためのメッキ工程が理想的に行われ、第3フォトレジストパターン772の開放部位の内部のみに導電体が形成された場合は、平坦化工程が省略される。また、第2導電体774をメッキ工程以外の方法、すなわち、PVDまたはCVD工程により形成する場合は、先行された第3シード層770の形成工程が省略される。
その後、図19cの(q)に示すように、保護膜768が除去され、第2フォトレジストパターン762および第3フォトレジストパターン772が一度に湿式エッチング工程により除去される。このとき、第2シード層760および第3シード層770の露出部分も除去される。また、図19cの(r)に示すように、第1導電体764および第2導電体774のうち、補強材が形成される所定部位が開放されるように、フォトリソグラフィ工程により第4フォトレジストパターン778および第5フォトレジストパターン780を形成する。
また、図19cの(s)に示すように、第2導電体774のうち、第4フォトレジストパターン778によって開放された部位に熱硬化性エポキシ782を塗布する。
次いで、図19dの(t)に示すように、エポキシ782の上部面をグラインディングして平坦化する。
次に、図19dの(u)に示すように、犠牲基板750の上部面(A)にも同一の工程を行ってエポキシ層784を形成する。次いで、図19dの(v)に示すように、エポキシ784層の上部面をグラインディングして平坦化する。また、図19dの(w)に示すように、犠牲基板750の上下部面に存在する第4フォトレジストパターン778および第5フォトレジストパターン780は、湿式エッチング工程により同時に除去される。
最後に、犠牲基板750の残存部分に外力を加えて犠牲基板750を除去し、トレンチ埋め込み物質758を選択的なエッチング工程により除去すると、本発明によるプローブが完成される。
一方、図17乃至図19に示した方式で製造されるプローブの構造は、図20に示したとおりである。
図20は、本発明の一実施形態によって製造される単一犠牲基板を用いたプローブの構造を示した斜視図である。図20に示すように、前記プローブには、中央部に絶縁体380が備わり、絶縁体380の上下部両面には、導電体382a,382bが所定間隔を有して配列される。また、導電体382a,382bが形成された絶縁体380の上下部両面には、補強材384a,384bが接触される。また、各導電体382a,382bの外側面には、前記導電体よりも電気伝導性に優れた物質が薄い層386a,386bに形成される。
このとき、絶縁体380は、犠牲基板の所定部位に絶縁体を形成するためのトレンチを形成した後、前記トレンチに絶縁体を埋め込んで形成される。絶縁体としては、セラミックが好ましく、前記絶縁体は、両端が断面段差状または断面傾斜状のものが用いられる。また、絶縁体380が形成された犠牲基板の両面には、フォトリソグラフィ工程により第1保護膜パターンを形成し、前記第1保護膜パターンにより開放された領域には、導電性物質を蒸着して導電体382a,382bを形成する。また、補強材384a,384bは、導電体382a,382bが形成された前記犠牲基板の両面にフォトリソグラフィ工程により第2保護膜パターンを形成した後、前記第2保護膜パターンにより開放された領域に補強材物質を埋め込んで形成する。
また、第2実施形態-6によって製造される単一犠牲基板を用いたプローブも、図25と同一の構造を有する。したがって、前記プローブの構造に対する詳細な説明は省略する。
図21aは、本発明で使用されるセラミックプレートのうち、断面平行四辺形状であるセラミックプレートの斜視図および断面図で、図21bは、本発明で使用されるセラミックプレートのうち、断面階段状であるセラミックプレートの斜視図および断面図であり、全ての実施形態に適用される。
(プローブ組立体の第1実施形態)
図22aは、前述した本発明による平板表示素子検査用プローブを備えた第1プローブ組立体を説明するための斜視図で、図22bは、断面図である。前述したプローブシートの具体的な構成および製造方法に対し、追加的な説明は省略する。
図22aおよび図22bを参照すると、本発明の第1実施形態による第1プローブ組立体において、複数の単位構造体が透明フィルム901に付着固定されたプローブは、プローブブロック904の下部に固定される。ここで、単位構造体は、検針用チップ902および連結用チップ(図示せず)を有するビーム部900により構成される。
このとき、プローブおよびプローブブロック904は、両面テープまたは接着剤などの付着固定手段によって相互固定され、プローブブロック904は、透明性を確保するためにアクリルなどの透明材質により製作される。
また、プローブブロック904の上部に第1インターフェースボード908が位置され、これらプローブブロック904および第1インターフェースボード908は、固定ねじ903の締結によって相互固定される。また、第1インターフェースボード908の上部に第2インターフェースボード910およびプローブホルダー912が順次位置され、これら第1インターフェースボード908、第2インターフェースボード910およびプローブホルダー912は、固定ねじ914の締結によって相互締結される。
このとき、第1インターフェースボード908および第2インターフェースボード910は、それらの締結力を一層強化するために、固定ピン907によって相互締結され、第2インターフェースボード910およびプローブホルダー912も、それらの締結力を一層強化するために、固定ピン911によって相互締結される。
また、プローブシートのビーム部900の他端の連結用チップ(図示せず)は、ガイドフィルム926を介してTCP932に実現されたパターンと相互連結される。
より詳しく説明すると、連結用チップ(図示せず)が形成されたプローブを第1インターフェースボード908の下部に位置した後、固定体922および固定ねじ924により固定した構造となっている。
すなわち、プローブと第1インターフェースボード908との間、そして、TCP932と固定体922との間には、絶縁性セラミック材質からなる上部密着材926および下部密着材928が挿入され、上部密着材926と下部密着材928との間の空間で、プローブの連結用チップ902bとTCP932とがガイドフィルム930を介して相互連結される。
また、固定体922の下部側に圧着用固定ねじ929がさらに備わることで、固定ねじ929の回転圧着により、プローブの連結用チップ902bとTCP932とがガイドフィルム932を介して相互堅固に連結される。
また、プローブホルダー912とマニピュレータ916とが固定ねじ920によって相互締結されており、マニピュレータ916に連結されたプローブホルダー912は、テスト過程の上下物理力(F)によって上下に移動される。
より詳しく説明すると、プローブホルダー912の一側とマニピュレータ916の他側とがガイドレール918によって相互締結されることで、テスト過程の上下物理力(F)によってプローブホルダー912に連結された第2インターフェースボード910、第1インターフェースボード908およびプローブブロック904が上下に移動される。
特に、プローブホルダー912とマニピュレータ916とを連結する固定ねじ920の周辺部には、所定の弾性力を有するスプリング921が設けられることで、テスト過程の上下物理力(F)によって上下に移動された、第1インターフェースボード908、第プローブホルダー912に連結された第2インターフェースボード910およびプローブブロック904は、スプリング921の弾性力によって元の位置に復元される。
他の実施形態として、図23に示すように、第1インターフェースボード908の下部に備わる固定体922などを省略し、連結用チップが備わってないプローブのビーム部およびTCP932をACF935に位置した後、圧着および加熱によって相互連結することもできる。
したがって、一連の平板表示素子の製造工程により製造された平板表示素子をプローブ装置に装着した後、プローブブロック904を他の移動手段によって上下に移動し、平板表示素子の電極パッドに所定の物理力(F)を加えることで、平板表示素子に対する電気的テスト工程を行う。
このとき、プローブブロック904の下部に形成されたプローブの検針用チップ902は、平板表示素子の電極パッドと接触することになり、プローブ装置から印加される電気信号は、TCP932、プローブのビーム部および検針用チップ902を通して平板表示素子の電極パッドに印加される。
(プローブ組立体の第2実施形態)
図24aは、前述した本発明による平板表示素子検査用プローブを備えた第2プローブ組立体を説明するための斜視図で、図24bは、断面図である。前述したプローブの具体的な構成および製造方法に対する説明は省略する。
図24aおよび図24bを参照すると、本発明の第2実施形態による第2プローブ組立体には、第1プローブ組立体の第1インターフェースボード908の下側に形成された透明材質からなるプローブブロックの代わりに、弾性度の高いステンレススチールなどの金属材質からなる金属板936を使用することで、第1インターフェースボード908の下側には、金属板936が固定ねじ903によって固定され、金属板936の下側には、プローブが高弾性ラバー938を介して接着剤などによって相互固定される点に特徴がある。
したがって、前記第2プローブ組立体は、平板表示素子の電極パッドに所定の物理力(F)を加え、平板表示素子に対する電気的テスト工程を行うと、第1インターフェースボード908の下部に弾性材質からなる金属板936およびラバー938が備わることで、弾性力が増加する。
(プローブ組立体の第3実施形態)
図25は、前述した本発明による平板表示素子検査用プローブを備えたプローブ組立体を説明するための斜視図で、図26は、その断面図である。
図25および図26を参照すると、本発明によるプローブ組立体における積層構造からなる多層型プローブは、前述したように、上部プローブの導電体960と下部プローブの導電体950とが相互重ならずに交互に位置される。また、上部に位置する導電体960の一端が下部に位置する導電体950の端よりも外部に突出され、電気および物理的特性条件が同一になるように、上下導電体の外部に露出される部分の総長さが同一になる。
このとき、前記積層された構造のプローブは、プローブブロック955の傾斜面に固定ねじなどの付着固定手段によって相互固定され、プローブブロック955は、透明性を確保するためにアクリルなどの透明材質により製作される。
また、プローブブロック955の上部に第1インターフェースボード965が位置され、第1インターフェースボード965の上部にプローブホルダー970が位置されることで、それら第1インターフェースボード965とプローブホルダー970とが固定ねじ967によって相互締結される。
このとき、第1インターフェースボード965およびプローブホルダー970は、それらの締結力を一層強化するために、固定ピン967によって相互締結される。
また、第1インターフェースボード965の下側面には、プローブブロック955の後側に形成された第2インターフェースボード975が固定ピン968によって締結固定され、第2インターフェースボード975の下側面には、TCP972が付着固定される。
ここで、プローブブロック955の傾斜面に付着固定された多層型プローブの導電体950,960の一端とTCP972との連結関係をさらに詳しく察すると、多層型プローブの導電体950,960の一端は、ガイドフィルム974に形成されたホール(図示せず)の案内により、TCP972に実現されたパターンと連結される。
また、プローブホルダー970とマニピュレータ980とが固定ねじ982によって相互締結されており、マニピュレータ980に連結されたプローブホルダー970は、テスト過程の上下物理力によって上下に移動される。
より詳しく説明すると、プローブホルダー970の一側とマニピュレータ980の他側とがガイドレール984によって相互締結されることで、テスト過程の上下物理力によって、プローブホルダー970に連結された第1インターフェースボード965およびプローブブロック955が上下に移動される。
特に、プローブホルダー970とマニピュレータ980とを連結する固定ねじ982の周辺部には、所定の弾性力を有するスプリング986が設けられることで、テスト過程の上下物理力(F)によって上下に移動された、プローブホルダー970に連結された第1インターフェースボード965およびプローブブロック955は、スプリング986の弾性力によって元の位置に復元される。
したがって、一連の平板表示素子の製造工程により製造された平板表示素子をプローブ装置に装着した後、プローブブロック955を他の移動手段によって上下に移動し、平板表示素子の電極パッドに所定の物理力を加えることで、平板表示素子に対する電気的テスト工程を行う。
このとき、プローブブロック955の下部に形成された多層型プローブのニードル950,960は、平板表示素子の電極パッドと接触することになり、プローブ装置から印加される電気信号は、TCP762およびプローブのニードル950,960を通して平板表示素子の電極パッドに印加される。
(産業上の利用可能性)
本発明は、ダイシングソーおよび導電体(ニードル形状)付着工程などにより、剛性材質からなる補強板にプローブを簡便に製作することで、プローブ工程時間を短縮するとともに、生産性を上昇できるという効果がある。
また、本発明は、複数のプローブ導電体をエポキシで接着する工程を除去することで、接着工程における熱膨張係数の差および従来技術の手作業により発生するプローブの不正確な整列をフォトアライナー(Photo−aligner)を用いて除去するので、より正確な整列を行えるという効果がある。
また、本発明は、既存の工程とは異なって、単一犠牲基板を使用することで高難易度の工程数を減少するだけでなく、工程減少および正確性向上によって収率を上昇することで、プローブの生産原価を節減するとともに、工程収率および生産性を向上できるという効果がある。
以上、本発明は、記載された具体例のみに対して詳しく説明したが、本発明の技術思想の範囲内で多様な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明らかであり、このような変形および修正が添付された特許請求の範囲に属することは当然である。