KR100880088B1

KR100880088B1 - 마이크로 전자 스프링 접촉부 상의 기준 정렬 마크

Info

Publication number: KR100880088B1
Application number: KR1020057000689A
Authority: KR
Inventors: 마틴로버트씨.; 왓제에릭티.
Original assignee: 폼팩터, 인크.
Priority date: 2002-07-15
Filing date: 2002-07-15
Publication date: 2009-01-23
Also published as: KR20050019870A; JP2005533263A; AU2002368160A1; CN1668928A; CN100447573C; WO2004015432A1; EP1523684A1

Abstract

반도체 웨이퍼 접촉자 또는 그와 유사한 장치 상에 사용되는 기준 정렬 마크를 가지는 마이크로 전기 접촉과 희생 기판을 사용하여 이와 같은 마크를 만드는 방법이 개시되어 있다. 각각의 정렬 마크는 접촉 팁에 인접한 패드 상에 위치된다. 정렬 마크는 단자 또는 시험 중인 웨이퍼의 임의의 다른 부분과 접촉하지 않도록 패드 상에 위치 설정된다. 정렬 마크 및 접촉 팁은 양호하게는 동일한 리소그래픽 단계에서 패드 상에 위치 설정된다. 그 다음, 패드 및 유사한 패드들은 탄성 접촉 요소의 어레이의 단부로 부착되는데, 그 중 선택된 것들은 유사한 정렬 마크를 가진다. 따라서, 접촉자 상의 복수개의 접촉 팁과 관련하여 정확히 위치 설정된 복수개의 정렬 마크가 개시된다. 정렬 마크가 파편 없이 남아 있고 필수적으로 접촉의 전체 수명 기간 동안 손쉽게 위치되는 것을 보장하는 외형이 개시되어 있고, 이것은 정렬 마크의 다양한 예시적 형상이다.

접촉 요소용 팁 구조물, 패드, 접촉 팁, 정렬 마크, 웨이퍼, 리소그래픽

Description

마이크로 전자 스프링 접촉부 상의 기준 정렬 마크 {FIDUCIAL ALIGNMENT MARKS ON MICROELECTRONIC SPRING CONTACTS}

본 발명은 반도체 장치를 테스트하기 위한 부품에 관한 것이며, 특히 프로브 카드, 접촉자 및 유사한 부품에 사용하기 위한 마이크로 전자 접촉부 상의 기준 정렬 마크에 관한 것이다.

반도체 장치의 테스트, 특히, 웨이퍼로부터 반도체 장치를 단일화하기 이전에 수행되는 웨이퍼 레벨 테스트는 접촉자 조립체 같은 부품을 사용하여 수행되는 일이 많으며, 이런 접촉자 조립체는 복수의 마이크로 전자 접촉부를 구비하고, 각 마이크로 전자 접촉부는 단자 패드, 땜납 볼 또는 웨이퍼 상의 그러한 다른 단자에 접촉하게 된다. 웨이퍼 상의 단자가 매우 미세한 피치로 배치되며 이에 대응하여 마이크로 전자 접촉부 구조물의 스케일이 작기 때문에, 웨이퍼 상의 단자와 접촉부 정렬은 특별한 정렬 기계 및 방법에 의해 수행된다.

종래 기술의 정렬 방법에 따르면, 적어도 세 개의 정렬 마크(때때로 "기준" 정렬 마크라 한다)가 더 이전의 장치 제조 단계에서 웨이퍼 상에 위치된다. 이러한 마크의 위치는 웨이퍼 상의 접촉 패드 또는 단자에 대해 매우 높은 정확도로 알려져 있다. 접촉자 상에는 비교적 정밀한 정렬 마크가 존재하지 않는다. 이는 텅스텐 와이어 접촉부를 구비하는 접촉자들 같은 특정 유형의 접촉자가 위치될 수 있는 정밀도를 제한한다. 텅스텐 와이어 접촉부는 높은 정확도로 접촉자 상에 위치될 수 없고, 따라서 접촉자 상의 마크와 정합을 유지할 수 없다. 그러나, 예컨대 미국 특허 제5,864,946호(엘드리지 등)에 기재된 바와 같은 리소그래픽으로 위치된 접촉 팁 구조물을 갖는 복합 접촉부를 구비한 접촉자 등의 특정 다른 형태의 접촉자는 매우 정밀하게 위치된 복수의 스프링 접촉 팁을 구비할 수 있다.

일반적으로, 정렬 마크로 유용한 마크는 웨이퍼 상의 인접한 단자들 사이의 가장 미세한 피치의 적어도 1/2 정도의 정밀도로 위치되어야 한다. 즉, 정렬 마크의 위치는 반도체 장치 상의 단자 피치의 1/2 이하의 직경을 갖는 구 이내에 있어야 한다. 메모리 장치에 대해서는, 많은 메모리 장치가 약 80 마이크로미터(3.2 mil)의 피치를 갖고, 따라서 적어도 약 40 마이크로미터(1.6 mil)의 정밀도가 요구된다. 웨이퍼 상에 전자 특징부를 생성하기 위해 사용되는 것과 동일한 리소그래픽 단계 중에 형성되기 때문에, 웨이퍼 정렬 마크는 요구되는 정밀도로 웨이퍼 상에 배치될 수 있다. 몇몇 형태의 접촉자 상에 리소그래픽으로 위치된 접촉 팁 또한 거의 동등한 정밀도로 접촉자 상에 배치될 수 있다.

종래 기술의 정렬 방법에 따라, 세 개 이상의 리소그래픽으로 위치된 접촉 팁은 이후에 수반되는 위치 설정 단계 중에 정렬 마크 역할을 수행하도록 선택된다. 통상, 접촉 팁의 말단부 상의 비교적 작고 평평한 영역이 가시적 표적으로 사용된다. 이러한 평평한 영역은 통상 사용되는 관찰 시스템을 사용하여 관측 및 구별하기가 비교적 용이하다. 웨이퍼 상의 정렬 마크와 접촉자 상의 선택된 접촉 팁을 기준점으로서 사용하여, 그후, 접촉자 상의 각각의 접촉 팁이 웨이퍼 상의 대응 단자와 접촉하도록 웨이퍼 및 접촉자가 서로에 대해 배치된다. 이러한 방법을 사용하여, 매우 미세한 피치로 배치된 단자 어레이와 접촉할 수 있다.

전술된 정렬 방법이 약 40 마이크로미터 이하의 피치로 배치된 단자 어레이와의 정렬을 가능케 한다는 점에서 예전 방법보다 개선되었음을 나타내지만, 소정의 제한이 있다. 하나의 제한은 접촉자의 정렬을 위한 스프링 접촉 팁의 사용에 관한 것이다. 접촉자를 반복하여 적용하는 중에, 그러한 접촉 팁은 테스트 하의 웨이퍼 상의 단자로부터 (산화 금속 또는 유기 잔여물과 같은) 파편들로 오염될 수 있다. 그러한 파편들은 일반적으로 접촉자의 전기 작동에 간섭하지 않지만, 요구되는 정밀도로 선택된 접촉부를 배치하는 것을 곤란하게 한다. 접촉 팁 상의 표적 영역은 희미해지거나 관측이 어려워진다. 반도체 상의 단자를 위한 더욱 미세한 피치들이 테스트고, 이에 따라 접촉 팁의 크기가 축소될 때, 종래 기술 방법의 이러한 한계는 더욱 두드러지고 극복하기에 비용이 많이 들게 된다. 따라서, 종래 기술 방법의 한계를 극복하면서 설치된 기본적 관찰 시스템 및 위치 설정 시스템과 함께 사용할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명은 종래 기술 방법의 한계를 극복한, 접촉자 상의 기준 정렬 마크를 제공하는 장치 및 방법을 제공한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 정렬 마크는 접촉 팁에 인접한 구역 또는 패드 상에 위치된다. 정렬 마크는 패드 상에 위치되어, 바람직하게는 접촉자를 반복하여 사용한 후에 접촉 팁으로부터의 파편이 남지 않도록 테스트 하의 웨이퍼의 단자 또는 임의의 다른 부분과 접촉하지 않는다. 정렬 마크 및 접촉 팁은 바람직하게는 동일한 리소그래픽 단계에서 패드 상에 위치된다. 그 후에, 패드 및 유사한 정렬 마크를 갖는 유사한 패드들 중 선택된 유사 패드는 조립된 정렬 마크 및 접촉 팁과 함께 탄성 접촉 요소의 어레이의 단부에 부착된다. 따라서, 접촉자 상의 복수의 접촉 팁과 정밀하게 정합하는 복수의 정렬 마크가 제공될 수 있다. 정렬 마크는 적어도 약 3 내지 5 ㎛(약 0.1 내지 0.2 mil)의 정밀도로 용이하게 위치될 수 있어서, 약 20 내지 30 ㎛(약 0.8 내지 1.2 mil)의 미세한 피치로 비치된 단자를 갖는 웨이퍼와 접촉하는데 사용될 수 있다. 약 1.5 마이크로미터(0.06 mil)의 정밀도와 같은 더 높은 정밀도로 정렬 마크를 위치시키는 것 또한 가능하다. 또한, 그 위에 임의의 표적을 포함하는 정렬 마크는 잔류하는 파편이 없도록 위치될 수 있고, 따라서 접촉자의 전체 수명 동안 용이하게 위치될 수 있다. 정렬 마크는 다양한 다른 형태로 제공될 수 있으며, 그러한 형태들 중 예시적인 하나의 형태가 본 명세서에서 설명된다.

당해 분야의 숙련자들은 양호한 실시예의 이하의 상세한 설명을 고려함으로써 기준 정렬 마크를 보다 완벽하게 이해할 수 있을 것이며, 또한 이들의 추가적인 장점 및 목적을 인지할 것이다. 우선 간단하게 설명될 첨부 도면을 참조할 것이다.

도1은 공동으로 위치된(co-located) 접촉 팁 및 정렬 마크를 갖는 본 발명에 따른 팁 구조물을 갖는 외팔보형 마이크로 전자 스프링 접촉부를 고배율로 확대한 사시도이다.

도2a는 도1에 도시된 스프링 접촉부의 측면도이다.

도2b는 도1에 도시된 스프링 접촉부를 위한 팁 구조물의 측면도이다.

도3a 내지 도3c는 스프링 접촉부와 함께 사용하기 위한 정렬 마크 및 공동으로 위치된 접촉 팁을 갖는 예시적이고 선택적인 팁 구조물의 평면도이다.

도4a 및 도4b는 각각 원형 패드형의 정렬 마크 및 인접하는 접촉 팁을 도시하는, 스프링 접촉부의 팁 부분의 측면도 및 평면도이다.

도5a는 본 발명에 따른 정렬 마크를 갖는 팁 구조물을 갖는 선택된 것들인 복수의 마이크로 전자 스프링 접촉부를 갖는 예시적인 접촉자(contactor)의 평면도이다.
도5b는 접촉자 상의 스프링 접촉부의 그룹의 확대도를 도시한다.

도5c 및 도5d는 도5a에 도시된 예시적인 접촉자 상에 정렬 마크를 갖는 팁 구조물 및 스프링 접촉부를 연속하여 더 높은 배율로 확대한 평면도이다.

도5e는 선택적인 형상의 정렬 마크를 갖는, 도5d에 도시된 것과 유사한 팁 구조물의 평면도이다.

도6은 도5a 내지 도5d에 도시된 것과 유사한 복수의 팁 구조물을 제작하기 위한 공정의 예시적인 단계에 있는 희생 기판의 사시도이다.

도7a는 본 발명에 따른 정렬 마크를 갖는 스프링 접촉부를 형성하기 위한 예시적인 공정 단계의 정렬 마크 및 공동으로 위치된 접촉 팁을 형성하기 위한 에칭 특징부를 도시하는, 도6에 도시된 희생 기판의 일부의 단면도이다.

도7b 내지 도7d는 본 발명에 따른 정렬 마크를 갖는 스프링 접촉부를 형성하 기 위한 예시적인 공정 단계 동안의 희생 기판 및 그 위에 적층된 재료의 단면도이다.

도7e는 예시적인 부착 단계 동안의 정렬 마크를 갖는 팁 구조물 및 스프링 접촉부를 도시하는 단면도이다.

도8a는 본 발명에 따른 정렬 마크와, 접촉자 기판 상에 비교적 소형의 "마이크로팁" 접촉부 팁을 갖는 인접하는 스프링 접촉부를 갖는 선택적인 구조를 도시하는 평면도이다.

도8b는 도8a에 도시된 선택적인 구조와 기판의 단면도이다.

도9a 내지 도9d는 도8b에 도시된 것과 같은 인접하는 접촉 팁과 리세스형 정렬 마크를 형성하기 위한 예시적인 단계 동안의, 희생 기판 및 그 위에 적층된 재료의 단면도이다.

도10a 내지 도10c는 접촉 팁의 부착 후에 팁 구조물을 마킹하기 위한 공구를 사용하여 정렬 마크를 형성하는 공정 단계 동안의, 예시적인 팁 구조물의 평면도이다.

본 발명은 마이크로 전자 접촉부 및 복수의 마이크로 전자 접촉부를 보유하는 접촉자 상에 정확한 기준 정렬 마크를 제공하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 이하의 상세한 설명에서, 유사한 요소의 참조부호는 하나 이상의 도면에 도시된 유사한 요소를 나타내도록 사용된다.

도1을 참조하면, 본 발명의 실시예에서, 정렬 마크(116)가 마이크로 전자 스프링 구조물(100) 상에 제공된다. 스프링 구조물(100)은 기술 분야에 알려진 다양한 방법으로 구성될 수 있다. 도1에 도시된 실시예에서, 스프링 구조물(100)은 그 전체가 본 명세서에 참조로 합체된 2000년 12월 22일자로 출원되어 계류중인 공동 소유의 미국 출원 번호 제09/746716호에 개시된 바와 같이 구성된다. 즉, 마이크로 전자 스프링 구조물(100)은 칼럼 요소 또는 포스트(post)의 그룹(104), 칼럼 요소의 그룹에 횡방향으로 고정된 외팔보형 비임(102), 칼럼 요소로부터 말단의 외팔보형 비임의 일부 상의 접촉 팁(114)을 포함한다. 선택적인 실시예에서, 예를 들어, 1998년 2월 13일자로 출원되어 계류중인 공동 소유의 미국 출원 번호 제09/023,859호에 개시된 바와 같이, 칼럼 요소(104) 대신에 리소그래피식으로 증착된 포스트 요소가 사용된다. 본 발명에서 사용하기 위한 적절한 마이크로 전자 스프링 접촉부의 추가적인 예는, 예를 들어, 공동 소유로 계류중인 1998년 2월 13일자로 출원된 미국 출원 번호 제09/023,859호, 1999년 7월 30일자로 출원된 미국 출원 번호 제09/364,788호, 2000년 11월 9일자로 출원된 미국 출원 번호 제09/710,539호에 개시되어 있고, 그 전부는 본 명세서에 참조로 합체되어 있다.

상기 출원들의 각각은 기판 위의 희생층 상에 또는 내에 탄성 재료를 (전기도금과 같은 방법에 의해) 증착시키고, 그후 희생층을 제거하여 마이크로 전자 스프링 구조물을 제작하기 위한 방법 및 이에 따라 생성된 스프링 구조물을 개시하고 있다. 희생층은, 주형을 형성하기 위한 특별한 형상의 성형 공구를 사용하여 성형 가능한 (플라스틱) 층을 가압하는 것과 같이, 기판 위로 이격되게 연장되는 경사 구역 또는 외형 구역을 갖도록 성형된다. 이와 다르게 또는 이에 부가하여, 희생층은 희생층 아래의 기판을 노출시키는 개구를 제공하도록 패턴화된다. 기층(seed layer)은 희생층 및/또는 기판의 노출 구역 위에 증착되고 원하는 스프링 구조물 또는 요소의 평면 형상으로 패턴화된다. 그후, 탄성층이 기층 상에 도금된다. 희생층은 제거되어, 스프링 구조물(100)과 유사한 구조물을 제공하도록 연속하여 조립되는 비임, 팁 및/또는 포스트 요소를 남기게 된다. 일부 실시예에서, 증착/패터닝 단계가 기판에 부착된 기부 및 기부로부터 연장되는 외형 비임 및/또는 경사 비임을 갖는 스프링 구조물을 제공하므로, 조립은 필요하지 않다. 그러나, 각각의 상기 구조물은 패턴-마스킹/에칭 공정을 사용하여 정밀하게 형성되어 스프링 접촉부 구조물로 조립되는 접촉 팁을 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명은 각각의 상기 구조물 및 방법과 함께 사용되고, 마이크로 전자 접촉부 구조물에 접촉 팁을 정밀하게 형성하기 위한 유사한 기회를 제공하는 임의의 다른 구조물에 사용하기에 용이하도록 구성될 수 있다.

도1에 도시된 바와 같이, 마이크로 전자 접촉부 구조물(100)은 팁 구조물(110)을 부착하기 위한 기준면으로 기능하는 상부면(108)을 갖는 비임(102)을 포함한다. 면(108)의 정밀한 평면도를 달성하기 위해, 비임(102)은 바람직하게는 예를 들어, 상술한 미국 출원 번호 제09/023,859호에 개시된 바와 같이, 예를 들어 희생층 또는 기판 상에 탄성 재료를 증착함으로써 리소그래피 공정에 의해 형성된다. 본 명세서에서, "희생층"은 마이크로 전자 스프링 접촉 요소와 같은 원하는 요소 또는 구조물의 형성동안 기판 상에 증착된 후, 기판으로부터 제거되는 포토레지스트와 같은 재료를 말한다. "희생 기판"은 마이크로 전자 스프링 접촉 요소의 형성동안 마이크로 전자 스프링 접촉 요소와 같은 원하는 요소 또는 구조물에 부착된 후, 요소 또는 구조물로부터 제거되는 기판을 말한다. 구조물(100)이 접촉 팁(114) 및/또는 팁 구조물(110)의 부착을 위한 기준면(108)을 제공하는 한, 구조물(100)의 나머지 사항들은 여러 다른 방법으로 구성될 수 있다. 본 발명의 예시적인 적용의 설명을 위해, 구조물(100)의 다른 사항들이 이하에 기술되지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아님을 알아야 한다.

구조물(100)의 비임(102)은 칼럼 요소(104)에 의해 기판(106)에 고정된다. 기판(106)은 반도체 웨이퍼와 같은 반도체 장치를 위한 접촉자를 포함한다. 이러한 접촉자는 대향되는 주면(major surface) 상의 단자와, 제1 면상의 각각의 단자를 제2 면상의 대응하는 단자와 연결시키는 내부 전기 트레이스(trace)를 갖는 세라믹 재료로 특별하게 형성된 슬랩(slab)을 종종 포함한다. 이와 달리, 기판(106)은 예를 들어, 프로브 카드, 또는 인쇄 회로 기판과 같은 다른 전자 부품; 실리콘 침 또는 웨이퍼와 같은 반도체 장치; 세라믹 재료 또는 전기 커넥터를 포함할 수 있다. 칼럼 요소(104)는 일반적으로 예를 들어, 상호접촉 또는 인터포저(interposer) 기판, 반도체 웨이퍼 또는 다이, 제작 또는 테스트 상호접촉 소켓, 세라믹 또는 플라스틱 반도체 패키지, 또는 칩 캐리어와 같은 전자 부품의 회로 소자에 차례로 접속되는 기판(106)의 (도시되지 않은) 단자에 부착된다.

접촉 팁(114)은 빔(102)의 표면(108)에 부착된다. 본 발명의 실시예에서, 접촉 팁(114)은 표면(108)에 회전 장착되는 패드(스탠드 오프)(112)에 부착된다. 이와 함께 접촉 팁(114)과 패드(112)는 팁 구조물(110)을 포함한다. 팁 구조물 (110)은 정렬 마크(116)를 더 포함한다. 패드(112)는 빔(102)의 상면(108) 위로 접촉 팁(114)을 상승시켜 접촉 팁이 구조물(100)의 다른 임의의 부분 이전에 정합 전자 부품의 일 면과 접촉하도록 사용된다. 다른 실시예에서, 빔(102)이 칼럼 요소(104)와 기판(106)으로부터 이격되어 기울어질 때, 패드(112)는 제거되며 접촉 팁(114)과 정렬 마크(116)는 표면(108)에 직접 부착될 수 있다. 모든 경우에 있어서, 접촉 팁(114)과 정렬 마크(116)는 희생 기판에 형성되고 빔(102)에 부착될 수 있어서 접촉 팁 자체를 정렬시키는 정도로 정밀한 정렬이 필요하므로 접촉 팁에 대해서 정렬 마크를 정밀하게 위치 결정할 수 있다.

도2a에 구조물(100)의 측면도가 도시된다. 접촉 팁(114)은 양호하게 빔(102)의 자유 단부를 향해 위치한 정렬 마크(116)에 대해서 칼럼(104)을 향해[즉, 빔(102)의 고정된 기부를 향해] 패드(112) 상에 위치한다. 팁(114)이 정합 단자 상으로 가압될 때 파편이 빔(102)의 고정 단부(기부)를 향해 밀려나는 경향이 있기 때문에, 이러한 상대적인 위치 결정으로 인해 정렬 마크 상에 파편이 축적되는 것이 방지된다. 또한, 빔의 자유 단부가 그 고정된 기부에 가까운 부분보다 정합 기판으로부터 더 멀리 떨어지는 경향이 있기 때문에, 빔의 자유 단부를 향한 정렬 마크의 위치 결정으로 인해 정렬 마크와 정합 기판 사이에 부주의한 접촉을 피할 수 있다. 정합 기판과 접촉하면 마크에 손상을 주거나 파편으로 막힐 수 있으므로 일반적으로 바람직하지 않다. 그러나, 일부 적용 시에 정렬 마크를 빔(102)의 자유(말단) 단부를 향해 위치시킬 수 있는 충분한 공간이 없을 수 있다. 다른 경우에 있어서, 빔이 다르게 구성되어 말단부에 가까운 위치는 다른 이유 때문에 유리하지 않다. 이러한 적용 시에, 정렬 마크(116)는 도3c의 평면도에 도시된 바와 같이 빔(102)의 고정된 기부에 가까이 위치할 수 있다.

도2b는 패드(112) 상의 정렬 마크(116)와 접촉 팁(114)의 상대적인 크기 및 위치를 예시적으로 도시하는 팁 구조물(110)의 확대 측면도이다. 접촉 팁(114)은 그 정점에서 편평면(118)과 높이 "h1"을 가지는 절두 피라미드형일 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 접촉 팁은 절두형 정점이 없는 피라미드형이거나 절두형 팁이 있거나 없는 프리즘형 또는 반구체 등의 다른 적절한 형상일 수 있다. 잘 지지된 돌출형 팁을 제공할 수 있는 테이퍼진 형상이며 피라미드 또는 프리즘형 피트를 제공하기 위해 그 크리스탈 평면을 따라 이방성으로 규소를 에칭하여 전기도금 몰드로서 규소 피트를 이용하여 미리 형성되기 때문에, 피라미드와 프리즘이 공통적으로 사용된다. 그러나, 본 발명은 접촉 팁의 특정한 형상에 제한되지 않는다.

유사하게, 동일한 규소 에칭 기술과 도금 기술을 이용하여 접촉 팁(114)으로서 동일한 희생 기판 상에 마크(116)를 형성하는 것이 유리하기 때문에 정렬 마크(116)는 프리즘이나 피라미드 형상일 수도 있다. 정합 부품과의 부주의한 접촉을 피하기 위해, 마크(116)는 양호하게"h1"이 예컨대 약 1/4 내지 3/4 사이인 "h1"보다 대략 작은 높이 "h2"를 가진다. "h1"과 "h2" 간의 차이의 정도는 스프링 접촉의 기하학적 형성과 적용의 필요에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 접촉 팁의 "내부(inboard)"에 놓인, 즉 도3c에 도시된 바와 같이 빔(102)의 고정된 단부 가까이에 놓인 정렬 마크는 비교적 짧아서 정합 부품과의 부주의한 접촉을 방지하고 정렬 마크 상에 파편이 축적되는 것을 방지해야 한다. 비교 시, 접촉 팁의 "외부 (outboard)", 즉 도2a 및 도2b에 도시된 바와 같이 접촉 팁에 대한 빔의 자유 단부를 향한 정렬 마크는 접촉 팁에 대해서 약간 길 수 있다. 물론 접촉 팁과 정렬 마크의 상대적인 길이가 어떻든지 정합 부품과 접촉하지 않도록 정렬 마크가 위치되는 것이 일반적으로 양호하며, 이는 보통 정렬 마크가 접촉 팁보다 대략 더 짧게 만들어진다는 것을 의미한다.

결과적으로, 도2b에 도시된 바와 같이 정렬 마크의 폭 "w"은 일반적으로 접촉 팁의 폭보다 작은데, 특히 피라미드 또는 프리즘 형상의 특징부가 사용될 때 그렇다. 동시에, 마크의 폭은 최소한 마크가 온(on)일 때 접촉자를 정렬시키기 위해 사용될 관찰 시스템 상에 가시화 되기에 충분히 커야 한다. 따라서, 정렬 마크의 최소한 하나의 치수, 예컨대 그 길이를 증가시켜 상응하는 접촉 팁보다 마크의 높이를 낮게 유지하면서 더 미리 분해될 수 있는 특징부를 제공하는 것이 유리할 수 있다.

도3a의 도시된 평면도에 도시된 프리즘형 정렬 마크(116)는 이러한 접근을 예시적으로 보여준다. 마크(116)는 도3b에 도시된 피라미드형 정렬 마크(120)와 비교될 수 있다. 마크(120, 116)는 동일한 폭 "w"과 동일한 높이 "h1"를 가질 수 있지만, 마크(120)는 평면도에서 정사각형이며, 마크(116)는 패드(120)의 폭에 대해서 대략적으로 연장되며 평면도에서 가늘고 기다란 직사각형이다. 마크(120)의 평면영역과 거의 동일한 최소의 분해 가능 특징부 크기를 가지는 관찰 시스템에서, 마크는 단일 픽셀 또는 소수의 픽셀 클러스터로 나타난다. 이와 같이, 축적된 파편이나 산화물 등의 불규칙한 부분을 포함할 수 있는 주변 환경으로부터 구별되는 것이 어려울 수 있다. 이러한 불규칙한 부분은 단일의 픽셀이나 불규칙한 픽셀 클러스터로 나타나서 정렬 마크를 구별하기가 어려울 수 있는 얼룩진 배경을 만든다. 비교 시, 마크(116)는 주변 환경에 대해서 시각적으로 더 대비될 수 있는 픽셀 라인으로 나타난다. 도3c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에서 정렬 마크(116)는 패드(112)의 폭 길이 'l2' 보다 작은 길이 'l1'을 가지므로 개방 영역이 정렬 마크(116)의 각 단부에 존재하게 된다. 끝지점 또는 중간지점 등의 라인의 한 지점이 참조 지점으로 사용되도록 선택될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 패드 등의 슬래브형 정렬 특징부가 접촉부 구조물에 구비되어, 선택적으로 접촉 팁의 패드로부터 분리된다. 예시적인 원형 슬래브형 정렬 패드(126)가 도4a 및 도4b에 도시된다. 패드(126)는 마이크로 전자 접촉부를 형성하기 위한 공정의 상이한 단계에서 제조된 정렬 마크의 형태이다. 도4a는 스프링 접촉 빔(102)의 팁부 상의 인접한 팁 구조물(110)과 마크의 측면도를 도시한다. 정렬을 목적으로 형성되고 위치 결정된 이러한 슬래브형 패드는 접촉 팁(114)이 에칭/도금 공정 이외의 다른 일부 공정에 의해 형성될 때나 비교적 큰 정렬 구조물이 바람직할 때와 같이 특정한 곳에 적용 시에 특히 유용할 수 있다. 정렬 패드(126)는 양호하게 동일한 공정 단계에서 접촉 팁 패드(112)와 함께 빔(102)에 형성되어 부착되므로 접촉 팁(114)에 대해서 아치형 정합을 이룬다. 정렬 패드(126)는 양호하게 패드(112)로부터 분리 및 이격되어 더 나은 가시성을 위해 팁(114)으로부터의 파편으로 오염되는 것을 피한다. 또한, 정렬 패드(126)는 양호하게 더 나은 가시성을 위해 독특한 형상을 가진다. 원의 중심이 비교적 큰 원이 미리 가시화될 때 참조 지점으로 사용되기 위해 미리 결정되기 때문에 원형이 특히 양호하다. 그러나 다른 임의의 적절한 형상이 사용될 수 있다.

도5a 내지 도5e는 예시적인 접촉자에 상기 구조물을 적용시키는 것을 도시한다. 접촉자(130)는 통상적으로 세라믹 재료인 일반적으로 슬래브형 기판(132)을 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이, 반도체 장치의 전기적 테스트 동안 웨이퍼 형태로 반도체 장치와 전기적인 접촉을 하기 위한 특별한 장치를 포함한다. 또한, "접촉자(contactor)"는 임의의 형태의 정합 부품과 접촉하기 위해, 예컨대 이에 한정되지는 않지만 마이크로 전자 스프링 접촉부와 같은 복수의 접촉 요소를 가지는 다른 임의의 장치를 포함할 수 있으며, 접촉자 상의 접촉부는 관찰 시스템을 이용하여 정합 부품과 정렬된다.

도5a에 도시된 바와 같이, 일반적인 접촉부는 복수의 스프링 접촉부(136)를 포함할 수 있고, 복수의 스프링 접촉부(136)는 복수의 그룹(138)에 배열될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 복수의 스프링 접촉부(136)의 대부분은 정렬 마크를 갖지 않는다. 스프링 접촉부들 중 선택된 일부, 예를 들면, 4개의 스프링 접촉부(134)에는 정렬 마크가 구비된다. 마크가 있는 접촉부(134)는 모든 접촉부(136)의 위치가 마크가 있는 접촉부의 위치로부터 정확하게 결정될 수 있도록 위치된다. 많은 적용에 있어서, 접촉부를 정렬하기 위해 적어도 3개 또는 4개의 정렬 마크가 요구된다. 그러나, 추가의 마크가 있는 접촉부(134)가 여분을 위해 구비될 수 있다. 예를 들면, 마크가 있는 접촉부가 각 그룹(138)에 구비될 수 있다(도시되지 않음). 접촉부(130) 및 접촉부(136)는 축척에 맞게 도시되어 있지 않다. 또한, 도시의 명확성을 위해, 접촉부(136)는 반도체 웨이퍼 사용에 대한 일반적인 접촉부(130)에 비해 다소 더 크게 도시된다. 접촉부(130), 접촉부(136) 및 이러한 부품을 제작하는 방법의 세부사항은 당업계에 공지된 바와 같거나, 병합된 참고 문헌에 개시된 바와 같을 수 있다.

도5b는 접촉부(130) 상의 스프링 접촉부(136) 그룹의 확대도를 도시한다. 각 스프링 접촉부(142)의 접촉 팁(114) 및 개별 비임(102)이 그러한 바와 같이, 전형적인 스프링 접촉부(136)의 일반적인 개재식 배치를 명백히 알 수 있다. 포스트 또는 칼럼 요소는 각 스프링 접촉부의 비임(102) 뒤에 숨겨져 있다. 또한, 특유 형상의 패드(140)도 볼 수 있다. 상대적으로 큰 패드, 예를 들면, 패드(140)는 보다 큰 정렬 마크에 대한 공간을 제공할 수 있거나 또는 그 자체가 정렬 마크로서 사용될 수 있다. 패드(140)의 특유 형상은 마크가 있는 접촉부(134)의 위치 설정을 용이하게 한다. 패드(140)는 상대적으로 큰 크기 및 특유의 형상으로 인해, 저배율의 관찰 시스템을 사용하여 위치 설정될 수 있다. 그 후, 관찰 시스템의 배율은 접촉부(134)상에 정렬 마크를 위치 설정하도록 커질 수 있다.

도5c는 마크가 있는 접촉부(134) 및 인접한 마크가 없는 접촉부(142)를 도시한다. 마크가 없는 접촉부(142) 및 마크가 있는 접촉부(134)의 구성요소들은 이 확대도에서 보다 용이하게 볼 수 있다. 패드(112), 접촉 팁(114), 및 각 접촉부(142)의 비임(102)을 볼 수 있다. 팁(114), 패드(140), 및 접촉부(134)의 정렬 마크(116)도 볼 수 있다. 접촉부(142, 134)의 자유 단부(146) 및 고정 단부(148)도 각각 표시되어 있다. 본 발명의 실시예에서, 마크가 없는 접촉부(142) 및 마크가 있는 접촉부(134)에는 동일한 유형의 비임(102) 및 접촉 팁(114)이 구비된다. 그러나, 다른 실시예에서, 마크가 있는 접촉부(134)는 비임 구조 및/또는 마크가 없는 접촉부(142)와 다른 접촉 팁 구조를 사용할 수도 있다. 예를 들면, 본 발명의 실시예에서, 구조물(134)은 정렬 마크용 지지부로서만 사용되고, 접촉 팁을 갖지 않는다.

도5d는 비임(102)의 자유 단부(146)에서 패드(140)의 확대도를 도시한다. 프리즘형 정렬 마크(116)는 도2a 내지 도2b와 관련되어 상술된 바와 같이 패드(140)에 구비된다. 또한, 패드(140)의 원형부는 정렬 특징부로서 사용될 수 있으며, 마크(116)는 생략될 수 있다. 또한, 하나 이상의 정렬 마크가 동일한 패드(140)상에 구비될 수 있으며, 예를 들면, 마크(116)와 같은 2개의 평행한 정렬 마크가 구비될 수 있다. 도5e에 도시된 바와 같이, 2개의 십자형 프리즘으로 구성된 십자형 마크(144)는 십자의 교차부에서 기준 지점을 지시하는데 특히 유용할 수 있다. 상기 마크들 각각은 아래에서 설명되는 바와 같이 리소그래픽 마스크/에칭 공정을 사용하여 제작될 수 있다.

도6은 본 발명에 따른 정렬 마크 제작 방법의 예시적 단계 중 레지스트층(152)에 의해 커버된 희생 기판(150)의 사시도를 도시한다. 기판(150)은 일반적으로 실리콘 기판이며, 양호하게는 적어도 스프링 접촉부가 구비되는 접촉자의 면만큼 큰 영역에 대해 연장되는 편평면을 구비한다. 패턴화된 레지스트층 아래에서 균일하고 예측 가능하게 에칭될 수 있는 편평면을 제공할 수 있고 충분히 균일하다면 다른 기판 재료가 사용될 수 있다. 레지스트층(152)은 당업계에 공지된 바와 같이, 임의의 적당한 포토-레지스트 재료일 수 있다. 층(152)은 접촉 팁이 요구되는 위치의 (복수 중 4개가 도시된) 정사각형 개구(154) 및 정렬 마크가 요구되는 (복수 중 하나가 도시된) 직사각형 개구(156)를 제공하도록 패턴화된다. 알 수 있는 바와 같이, 정사각형 구멍은 밑에 있는 기판이 에칭될 때 피라미드 피트(pit)를 형성하고, 직사각형 구멍은 프리즘형 피트를 형성한다. 다른 형상, 예를 들면, 십자형, 원추형, 절두 원추형 등이 기판 및 개구 형상의 적절한 조합에 의해 구비될 수 있다.

도7a는 기판(152)의 에칭 후 정사각형 개구(154) 및 직사각형 개구(156)의 예시적인 것들을 통한 단면도를 도시한다. 본 발명의 실시예에서, 에칭은 피라미드 피트가 완전히 에칭되기 전에 일 지점에서 정지된다. 이 지점에서, 프리즘형 피트(160)는, 오버-에칭될지라도, 피트(158)보다 더 얕다. 즉, 피트(158)의 깊이는 주로 에칭 용액에 대한 노출 시간에 의해 제어되며, 피트(160)의 깊이는 주로 개구(156)의 상대적인 크기에 의해 제어된다. 피트(160)가 개구(156)의 에지에 대해 에칭된 후, 추가 에칭("오버-에칭)은 인접 피트(158)의 에칭보다 더 느리게 진행되어야 한다. 상이하고 제어 가능한 깊이로 된 인접 피트의 제조는 이로써 달성된다.

도7b는 이하와 같이 추가 공정 후 기판의 동일 부분을 도시한다. 원하는 피트 깊이가 달성된 후, 에칭은 정지되고 레지스트층(152)은 당업계에 공지된 바와 같이 제거된다. 일반적으로, 후속하는 전기 도금 및 기판(150)으로부터 팁 구조의 해제를 용이하게 하도록 도전성 기층(seed) 및/또는 해제층(164)이 기판의 표면상에 도포된다. 기층 및/또는 해제층(164)용 적당한 재료는 당업계에 공지되어 있으며, 병합된 참조 문헌에 설명되어 있다. 제2 레지스트층은 당업계에 공지된 바와 같이 도포되며 팁 구조 및 정렬 마크용 지지 패드를 전기 도금하기 위해 패드형 개구(166)를 노출시키도록 패턴화된다. 도7b는 양 피트(158, 156) 위에 배치된 단일 개구를 도시한다. 그러나, 원한다면, 2개의 분리된 개구(각 피트(156, 158) 위에 배치됨)가 분리된 패드를 형성하기 위해 구비될 수 있다. 또한, 융기된 정렬 마크가 형성되지 않는 실시예, 예를 들면, 정렬 마크가 패드형인 실시예에 대해서는, 피트(156)가 생략될 수도 있다.

그 후, 패드형 개구(166)는 도7c에 도시된 바와 같이 충전된 개구를 제공하도록 예를 들면, 전기 도금에 의해 하나 이상의 금속층(168, 170)으로 충전된다. 층들(168, 170)의 구성요소는 당업계에 공지된 바와 같다. 임의의 수의 층 구성요소가 사용될 수 있으며, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 최상층(170)의 노출 표면(172)은 그 후 예를 들면 화학 기계적 연마에 의해 편평화될 수 있고, 제2 레지스트층(162)은 도7d에 도시된 바와 같이 패드(112), 접촉 팁(114), 및 정렬 마크(116)로 구성된 팁 구조(110)를 노출하도록 제거되며, 이는 상술되었다. 복수의 유사한 팁 구조, 예를 들면, 마크(116)와 같은 정렬 마크를 갖는 일부, 접촉 팁 또는 정렬 마크 중 하나만을 갖는 일부, 및 접촉 팁 또는 정렬 마크 모두 갖지 않는 일부가 기판(150)상에 존재하며, 실질적으로 동일한 평면에 그 노출 표면을 갖는다는 것을 알 수 있다. 이러한 팁 구조는 그 후 예를 들면, 도5a 내지 도5c에 도시된 것과 같은 스프링 접촉부 어레이에 접합되기에 용이하다. 팁 구조(110)는 다양한 형상을 취할 수 있으며 선행된 문단들에서 논의된 바와 같이 피라미드 형상에 제한되지 않는다는 것을 알 수 있다.

도7e는 팁 구조(110)에 비임(102)을 접합하는 단계 중 예시적인 접촉부 구조(134)의 단면도를 도시한다. 접합 재료(178), 예를 들면, 납땜 페이스트는 당업계에 공지된 바와 같이 표면(172)상에 정확하게 분배된다. 기판(150)은 적절한 지지 고정구에 배치되며, 기판(106)은 그 표면상에 배치된 복수의 접촉부 구조에 의해 기판(150)에 대해 평행하게 하강되어, 각 접촉부 구조, 예를 들면, 접촉부 구조(134)가 상응하는 팁 구조, 예를 들면, 구조(110)과 정렬되도록 배치된다. 기판은 접합 재료가 팁 구조(110) 및 비임(102) 모두와 접촉될 때까지 함께 이동된다. 그 후, 접합 재료는 예를 들면, 가열에 의해 활성화되고, 그 후, 팁 구조 및 비임은 함께 표면 장력에 의해, (예를 들면, 냉각에 의해) 재료가 경화되는 상대적으로 균일한 위치로 당겨진다. 접합되는 재료의 표면 특성, 단위 면적당 공급되는 접합 재료의 양, 기판(106, 150)의 정렬, 및 경화 조건(예를 들면, 온도)에 대한 주의 깊은 제어에 의해 일반적으로 접촉자 기판을 가로질러 복수의 팁 구조에 대해 균일한 접합 두께가 형성된다. 접합 두께는 접촉 팁 및 정렬 마크의 z-위치(기판(106)에 수직한 방향)를 알게되는 정확도에 영향을 준다. x- 및 y-위치(기판(106)에 평행한 평면의 위치)는 희생 기판 및 패턴 마스킹 단계에 의해 고정된다. 따라서, 인접한 팁 구조 및 정렬 마크의 위치는 기판을 가로질러 3차원의 요구되는 정확도에 의해 결정될 수 있다.

위치 정확성은 기준 정렬 마크(principal alignment mark)에 대해 기판을 가로질러 선택된 접촉 팁의 측정치와 기대했던 위치를 비교함에 의해 확정될 수 있다. 변동이 특정 공차(tolerance) (예를 들면, 1/2 반도체 장치 단자 피치)를 초과하면, 기판은 수리되거나 폐기되어야 한다.

정렬 마크는 접촉 팁(contact tip)을 구비한 기판처럼 정확하게 접촉부 구조물에 위치될 필요는 없다. 마크의 정렬 기능은 또한 접촉 팁이 장착되는 표면과 실질적으로 동일 평면상의 장착면을 제공하도록 구성되는 상승 플랫폼(elevated platform) 상에 그것들을 위치시킴에 의해 실현될 수 있다. 상승 플랫폼은 탄성적이거나, 실질적으로 강성이 (예를 들면, 비탄성적이) 되도록 지지된다. 기판(106) 상에 스프링 접촉부(spring contact)(108)에 인접하는 실질적으로 강성인 상승 플랫폼(180)의 평면도를 도8a에 도시하였다. 도8a에 도시된 형상은 팁 구조물(194) 상에 접촉 "마이크로팁"(182)을 사용하는 용도이고, 그에 따라 작은 접촉부 구조물(184)로 되는 것이 바람직하다. 구조물(184)은 정렬 마크(188)를 지지하기에는 너무 작다. 따라서, 상대적으로 큰 비임(186)을 갖는 상승 플랫폼(180)이 정렬 마크를 장착하는데 제공될 수 있다. 정렬 마크(188, 192)는 마이크로팁(182)처럼 동일한 희생 기판(sacrificial substrate) 상에 형성될 수 있고, 기판(106) 상에서 구조물(180, 184)로 마이크로팁과 함께 이송된다. 정렬 마크와 마이크로팁 사이의 정합은 전술한 바와 동일한 방식으로 얻어진다.

플랫폼(180)의 측단면은 접촉부 구조물(184), 및 특히 플랫폼의 뒤에서 볼 수 있는 팁 구조물(194) 부분이 있는 도8b에 도시되었다. 패드형 정렬 마크(192)는 돌출 되거나 홈이 형성되는(raised or recessed) 구조 없이 매끄러운 면을 갖는다. 홈형 정렬 마크(188)는 패드(190)의 상면에 제공된다. 비임(186)은 네 개의 칼럼(column)(104)에 의해 그 길이를 따라 지지되고, 그에 따라 스프링 접촉부(184)의 외팔보(contilevered beam)에 대해 실질적으로 강성이다.

정렬 마크가 접촉 팁에 비해 클 경우, 사용된다면 마크 "192" 같은 패드형 마크 또는 마크 "188" 같은 홈형(recessed) 마크를 사용하는 것이 바람직하다. 돌출형 정렬 마크는 접촉 팁에 의해 제공된 작은 간극 때문에, 그런 적용은 덜 바람직하다. 또한, 마이크로팁(182) 같은 접촉 팁은 예를 들면, 패드형 마크(192) 및/또는 패드(190)의 표면 아래의 마크(188) 같이 정렬 마크가 돌출되지 않은 경우에도, 충분한 수직 간극을 제공하지 못할 수 있다. 따라서, 도8b에 도시된 바와 같이, 패드 마크 및 마이크로팁의 기부(base) 아래에 정렬 마크를 위한 패드에 홈을 형성하는 것은 보다 바람직할 수 있다. 동시에, 정렬 마크 및/또는 그 패드는 마크와 팁 사이에 정확한 정합을 유지할 목적으로 마이크로팁 같은 동일한 희생 기판 상에 형성하는 것이 바람직하다. 동일한 희생 기판 상에 원하는 구조를 얻기 위해서는, 전술한 것과 다른 일련의 제조 단계가 사용된다.

도9a 내지 도9f는 마이크로팁에 인접한 상대적으로 큰 정렬 마크를 만들기 위해 예시적인 순서 단계 동안 기판과 거기에 적층된 물질의 단면도를 도시한 것이다. 희생 기판(200)은 전술한 바와 같이 실리콘 또는 다른 재료일 수 있다. 제1 레지스트층(202)은 직접적으로 소정의 홈형 정렬 마크가 형성되는 곳을 제외하고 대부분의 기판(200)을 드러내기 위하여 증착(deposit)되고 패터닝(pattern)된다. 기판(200)은 그런 다음, 남아 있는 레지스트 영역(202) 하에서 돌출부(protrusion) 를 제공하기 위해 에칭(etch)된다. 돌출부의 형상은 기판(200)의 에칭 특성, 적용된 에칭 방법, 및 레지스트 영역(202)의 형상에 의해 좌우된다. 예를 들면, 에칭 하에서 투명한(crystalline) 실리콘 기판 상의 직사각형 레지스트 영역은 절단된 각기둥 형상의(truncated prism-shaped) 돌출부를 제공할 것이다. 그런 두 개의 돌출부(204)의 예시적인 단면을 도9a에 도시하였다.

제1 레지스트층(206)은 그런 다음, 스트립(strip)되고, 제2 레지스트층(206)은 팁 구조물이 형성되는 개구부(208)와 같은 패드 형상의 개구부를 드러내기 위해 적용되고 패터닝된다. 기판은 도9b에 도시된 홈(recess)(209) 같은 복수의 패드 형상의 홈들을 제공하기 위해 다시 에칭된다.

제2 레지스트층은 그런 다음, 스트립되고, 제3 레지스트층(210)은 접촉 팁이 형성되는 개구부(212) 같은 복수의 작은 개구부를 제공하기 위해 적용되고 패터닝된다. 기판(200)은 도9c에 도시된 피트(pit)(214)같은 복수의 피라미드형의 피트를 형성하기 위해 다시 에칭된다.

제3 레지스트층은 그런 다음, 스트립되고, 재료/해제층(seed/release layer)(미도시)이 적용된다. 제4 레지스트층(미도시)은 기판(200)에 적용되고 도7b와 연계되어 전술된 바와 유사하게 돌출부(204) 및 피드(214)에 걸쳐 패드 형상의 개구부를 제공하기 위해 패터닝된다. 기판은 그런 다음 개구부를 실질적으로 채우는 하나 이상의 금속층으로 도금(plate)되고, 노출된 도금 영역(plated area)은 도7c와 연계되어 전술한 바와 유사하게 편평화된다. 제4 레지스트층은 복수의 팁 구조물들(194)을 드러내기 위해 제거되고 도9d에 도시된 것처럼 패드(190) 내에 정렬 마크를 리세스(recess)한다. 팁 구조물 및 패드는 도7e와 연계되어 전술된 바와 유사하게 복수의 접촉부 구조물들에 결합하기에 적합한 편평한 장착면(216)을 갖는다. 도8a 및 도8b에 도시된 것 같은 구조물은 이에 의해 만들어질 수 있다.

정렬 마크가 예를 들면 추가적인 선택적 에칭 또는 레이저 마킹(marking)에 의해 팁 구조물을 만들 후에, 팁 구조물에 더해지는 것은 또한 이해될 것이다. 일반적으로, 접촉 팁 같은 동일한 리소그래픽(lithographic) 단계에서 정렬 마크를 형성하는 것이 바람직하지만, 그것들 없이 제조된 접촉에 정렬 마크를 추가하는 것이 바람직한 몇몇 사례들도 있다. 다음의 실시예는 후단계에서 정렬 마크를 추가하는 방법을 예시한 것이다.

도10a를 참조하면, 팁 구조물(312)의 패드(300)는 예를 들면, 상기한 공정 중 하나에 의해 만들어질 수 있는 접촉 팁(314)을 포함한다. 팁 구조물(312)은 스프링 구조물의 비임(302)에 선택적으로 장착될 수 있다. 마킹 영역(304)은 정렬 마크가 위치되게 제공된다. 도10b에서, 레이저 마킹 장치(324)는 접촉 팁(314) 상에 저전력 비임(326)을 목표로 함에 의해 정렬될 수 있고, 그런 다음 마킹 위치(320)로 한정된 거리를 오프셋된다. 레이저(324)는 그런 다음, (도10c에 도시된) 정확한 마크(316)를 생성하기 위해 충분한 전력의 보다 고전력 비임(328)을 발산하기 위해 발사된다. 마킹 위치(316)(레이저 비임의 목표)는 소정 공간 거리, 예를 들면 오프셋 x, y 및 도시된 방향으로 오프셋된다. 오프셋은 z 방향(미도시)으로 추가적인 오프셋을 포함한다. 도10c에 도시된 바와 같이, 마크(316)는 레이저 비임의 목표 중심에 형성된다. 기준점으로서 마크 "316" 같은 실질적으로 형성된 마크를 사용하는 접촉자(contactor)의 정렬은 가능하다. 다른 실시예의 방식에 의해서, 마크(316)의 직접적인 증착은 가스상 유기 금속 전구체(gas phase organo-metallic precursor) 및 이온 비임 직접 기록(direct write)을 사용해서 실현될 수 있다. 접촉 팁(314)이 목표로 되고, 그런 다음 금속 증착을 돕는 이온 비임이 접촉 팁으로부터 한정되게 오프셋된 마크(316)의 형상을 만들기 위해 사용된다.

본 발명의 일부 실시예들에서, 접촉 팁의 상대적인 위치(들)은 자료 파일 또는 데이터 베이스로 측정되고 기록될 수 있다. 이런 데이터는 설계 과정에서 얻어질 수 있거나, 선택적 또는 다른 측정 방법들에 의해 제조된 후에 직접적으로 측정될 수 있다. 이런 데이터는 접촉의 접촉 팁과 정렬 마크 사이의 오프셋 양이 접촉자를 가로질러 접촉에서 접촉까지 다소 변동되는 복수의 접촉 및 정렬 마크를 갖는 접촉자에 있어 특별히 유용할 수 있다. 이런 변동들은 정렬 마크가 접촉 팁 같은 동일한 석판술 단계에서 형성되지 않을 경우, 예를 들면 정렬 마크가 레이저에 의해 형성될 경우, 보다 쉽게 발생할 수 있다. 이런 데이터를 얻기 위해, 접촉자 상의 접촉 팁의 팁 같은 단일 점은 기준점으로 선택되는 것이 바람직하다. 접촉 팁 모두가 기준점에 대해 실질적으로 고정되어 있다는 것을 가끔 추정할 수 있지만, 정확한 위치 결정을 위해, 또한 접촉 팁의 위치를 측정하는 것이 바람직하다. 하나 이상의 인접 접촉 팁(예를 들면, 오프셋)에 대해 각 정렬 마크의 위치는 측정될 수 있다. 측정된 오프셋으로부터, 고정된 기준점에 대한 정렬 마크의 좌표는 오프셋 거리의 변동과는 상관없이 결정될 수 있다. 좌표 데이터는 시험 작동을 위해 접촉 팁을 정렬하고 위치시키는데 사용되는 테스트 장치 내로 입력될 수 있고, 이 에 따라 접촉자와 테스트되는 장치 또는 웨이퍼 사이의 최적 정렬이 얻어질 수 있다.

정렬 마크를 사용하여 마이크로 전기 접촉 요소의 어레이들과 대응하는 정렬 및 접촉을 위한 방법은 다음과 같이 예시된다. 어레이들은 제1 어레이와 제2 어레이를 포함하고, 목적은 상기 제1 및 제2 어레이의 대응하는 접촉 요소 사이의 접촉을 이루는 것이다. 제1 어레이의 접촉 요소는 제1 어레이와 사실상 고정된 관계로 복수개의 접촉 팁과 복수개의 정렬 형상부를 포함한다. 제1 어레이의 접촉 요소 중 선택된 각각은 전술한 바와 같이 접촉 팁으로부터 이격된 정렬 형상부를 더 포함한다. 제1 어레이는 프로브 카드의 접촉 요소를 포함할 수 있고, 제2 어레이는 웨이퍼의 접촉 요소를 포함할 수 있지만, 본 발명은 거기에 한정되지 않는다.

상기 방법은 최초 단계로서 제1 어레이의 복수개의 접촉 팁 중 선택된 것에 상대적으로 복수개의 정렬 형상부의 좌표를 결정한다. 이것은 직접 측정하거나 패턴-마스킹/에칭 공정을 사용하여 형성된 요소들 사이의 공지된 관계에 기초하여 이루어질 수 있다. 제2 어레이는 시험 시스템의 프레임에 장착된 웨이퍼 척에서 지지되는 것과 같이 공지된 위치에서 유지된다. 제1 어레이는 또한 시험 시스템의 대응하는 이동 가능한 시험 헤드에 장착된다. 어레이가 적절한 시험 시스템에 장착되면, 제2 어레이에 상대적인 제1 어레이의 위치는 좌표를 사용하여 제2 어레이에 상대적인 복수개의 정렬 형상부의 측정된 위치를 변환하여 결정된다. 즉, 제1 어레이의 접촉 팁의 위치는 정렬 형상부의 위치를 측정하고 좌표 데이터에 기초한 적절한 보정을 적용하여 결정된다. 그 다음, 제1 어레이는 제1 및 제2 어레이의 대응하는 접촉 요소 사이에서 접촉이 이루어질 때까지 결정된 위치에 기초하여 제2 어레이에 상대적으로 위치된다. 접촉 팁의 위치는 위치 설정 공정 중에 원하는 만큼 자주 반복적으로 결정될 수 있다. 상기 방법을 사용하여, 접촉 팁은 시험 공정 중에 접촉 팁 자체의 위치를 찾거나 측정할 필요 없이 대응하는 패드 및 제2 어레이의 다른 접촉 요소를 접촉시키도록 정확하게 위치될 수 있다.

마이크로 전기 접촉부 상의 기준 정렬 마크의 양호한 실시예가 기술되었지만, 내부 시스템의 일정한 장점을 얻을 수 있다는 것이 본 분야의 숙련자에게는 명백하다. 또한, 다양한 변형예, 변경예 및 대체 실예가 본 발명의 범주 및 사상 내에서 이루어질 수 있다는 것을 알 수 있다. 예컨대, 접촉 팁을 갖는 패드 상의 또는 그와 인접한 기준 정렬 마크가 설명되었지만, 전술한 발명적 사상은 어레이의 접촉 팁과 동일한 제조 단계에서 접촉부 어레이에 부착된 (또는 그 위에 형성된) 임의의 기준 마크에 동등하게 적용 가능하다. 또한, 상기 발명적 사상은 여기서 제시된 마이크로 전기 접촉부과 다른 형식, 즉 공동으로 위치된(co-located) 접촉 팁과 계측된 관계 또는 정합 관계에 있는 전기 접촉부 상에 위치된 정렬 마크에 적용 가능하다. 예컨대, 정렬 마크는 좌굴형(buckling-type) 프로브 상에서와 같이 주로 탄성적이지 않은 멤브레인 프로브 카드 또는 접촉 요소 상에 위치될 수 있다. 유사하게, 어레이들 중 적어도 하나의 접촉 요소 상의 정렬 마크를 사용하는 접촉 요소 어레이 정렬 방법은 특정 형식의 접촉자 또는 장치와 함께 사용되는 것으로 제한되지 않는다. 차라리, 상기 방법은 접촉 팁과 계측된 관계 또는 정합 관계에 있는 정렬 마크 또는 형상을 위치시킬 수 있는 접촉 요소의 임의의 어레이 또는 이러한 접촉 요소의 포인트와 함께 사용 가능하다. 본 발명은 후속 청구항에 의해 더 한정된다.

Claims

접촉 요소용 팁 구조물이며,

스프링 접촉부 구조물 상의 패드와,

패드의 표면상에 배치되고 패드의 표면 위로 돌출된 말단부를 가지는 접촉 팁과,

패드의 표면 상에 배치되고 접촉 팁으로부터 이격된 정렬 마크를 포함하고,

스프링 접촉부 구조물은 접촉 팁의 말단부에 인가되는 힘에 응답하여 굴곡되어 패드와 접촉 팁이 상기 힘에 응답하여 이동할 수 있게 하는 팁 구조물.
제1항에 있어서, 정렬 마크는 패드의 표면 아래로 오목한 팁 구조물.
제1항에 있어서, 정렬 마크는 패드의 표면 위로 돌출한 팁 구조물.
제1항에 있어서, 정렬 마크는 피라미드형, 긴 피라미드형, 교차형, 원형, 사각형, 삼각형 및 평행한 선으로부터 선택된 형상을 포함하는 팁 구조물.
제1항에 있어서, 정렬 마크는 접촉 팁의 말단부보다 아래에 있는 패드 상에 배치되는 팁 구조물.
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웨이퍼 형태의 반도체 장치를 접촉시키는 접촉자이며,

반도체 장치의 접촉 단자에 배치된 말단 팁을 갖는 복수개의 접촉 팁을 제공하도록 기판 상에 배치되는 복수개의 스프링 접촉부로서, 각 스프링 접촉부는 반도체 장치의 단자 중 대응하는 하나와의 접촉에 응답하여 굴곡되어 접촉 팁이 상기 접촉에 응답하여 이동할 수 있게 하는 복수개의 스프링 접촉부와,

접촉 팁의 말단 팁 아래에서 상기 스프링 접촉부 중 적어도 선택된 스프링 접촉부들 상에 배치되는 복수개의 정렬 마크를 포함하는 접촉자.
제8항에 있어서, 복수개의 스프링 접촉부들 중 적어도 선택된 접촉부들은 팁 구조물을 포함하며, 상기 팁 구조물은 패드, 패드에 부착된 접촉 팁 중 대응하는 접촉 팁 및 패드에 부착된 복수개의 정렬 마크 중 적어도 하나를 포함하는 접촉자.
제9항에 있어서, 복수개의 정렬 마크 중 적어도 하나는 패드의 표면 아래로 오목한 접촉자.
제9항에 있어서, 복수개의 정렬 마크 중 적어도 하나는 패드의 표면 위로 상승된 접촉자.
제8항에 있어서, 복수개의 스프링 접촉부들 중 적어도 선택된 접촉부들은 팁 구조물을 포함하며, 상기 팁 구조물은 제1 패드, 제1 패드에 부착된 접촉 팁들 중 대응하는 접촉 팁 및 제2 패드를 포함하며, 상기 제2 패드는 복수개의 정렬 마크 중 적어도 하나를 포함하는 접촉자.
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정렬 마크 및 접촉 팁을 포함하는, 마이크로 전자 접촉부용 팁 구조물을 제조하는 방법이며,

희생 기판 상에 접촉 팁 및 정렬 마크를 형성하는 단계와,

접촉 팁에 인가된 힘에 응답하여 굴곡되도록 구성된 마이크로 전자 스프링 접촉부의 자유 단부에 접촉 팁 및 정렬 마크를 전사하는 단계와,

상기 전사 단계 후에 희생 기판을 제거하는 단계를 포함하는 팁 구조물 제조 방법.
제15항에 있어서, 내부에 만입부를 형성하기 위해 패터닝된 레지스트층을 통하여 희생 기판을 에칭함으로써 접촉 팁 및 정렬 마크를 형성하는 단계와, 만입부 내에 재료를 증착하는 단계를 더 포함하는 팁 구조물 제조 방법.
제16항에 있어서, 희생 기판 상의 패터닝된 희생층의 개구 내에 재료를 증착시켜 접촉 팁 및 정렬 마크 각각에 부착된 패드를 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 개구는 만입부 상에 위치되는 팁 구조물 제조 방법.
제15항에 있어서, 상기 형성 단계는 만입부를 형성하기 위해 패터닝된 레지스트층을 통하여 희생 기판을 에칭함으로써 접촉 팁을 형성하는 단계를 더 포함하는 팁 구조물 제조 방법.
제18항에 있어서, 상기 형성 단계 후에 희생 기판 층에 희생층을 증착하는 단계와, 만입부 위에 위치되는 제1 개구를 내부에 형성하기 위해 희생층을 패터닝하는 단계와, 접촉 팁에 부착되는 패드를 형성하기 위해 제1 개구 내에 재료를 증착하는 단계를 더 포함하는 팁 구조물 제조 방법.
제19항에 있어서, 적어도 하나의 제2 개구를 형성하기 위해 희생층을 패터닝하는 단계와, 패드에 인접하여 이격된 정렬 마크를 형성하기 위해 제2 개구 내에 재료를 증착하는 단계를 더 포함하며, 상기 정렬 마크는 패드와 실질적으로 동일한 두께를 갖는 팁 구조물 제조 방법.
제20항에 있어서, 희생 기판 상의 돌출부 위에 적어도 하나의 제2 개구를 형성하여, 정렬 마크에 표면 내에 적어도 하나의 만입부를 제공하는 단계를 더 포함하는 팁 구조물 제조 방법.
제21항에 있어서, 희생 기판 상에 레지스트층을 증착하고, 돌출부가 형성될 위치를 제외한 레지스트층을 제거하고, 돌출부를 형성하기 위해 희생 기판을 에칭하고, 레지스트층을 제거함으로써 상기 접촉 팁을 형성하는 단계 전에 돌출부를 형성하는 단계를 더 포함하는 팁 구조물 제조 방법.
복수개의 마이크로 전자 접촉부 및 복수개의 정렬 마크를 갖는 접촉자를 형성하는 방법이며,

복수개의 마이크로 전자 스프링 접촉부를 갖는 접촉자 기판을 제공하는 단계와,

희생 기판 상에 복수개의 접촉 팁 및 복수개의 정렬 마크를 형성하는 단계와,

복수개의 마이크로 전자 스프링 접촉부의 자유 단부에 복수개의 접촉 팁 및 복수개의 정렬 마크를 전사하는 단계와,

상기 전사 단계 후에 희생 기판을 제거하는 단계를 포함하는 접촉자 형성 방법.
제23항에 있어서, 내부에 만입부를 형성하기 위해 패터닝된 레지스트층을 통하여 희생 기판을 에칭함으로써 복수개의 접촉 팁 및 복수개의 정렬 마크를 형성하는 단계와, 만입부 내에 재료를 증착하는 단계를 더 포함하는 접촉자 형성 방법.
제24항에 있어서, 복수개의 패드를 형성하는 단계를 더 포함하며, 희생 기판 상의 패터닝된 희생층의 복수개의 개구 내에 재료를 증착함으로써, 복수개의 패드 중 하나는 복수개의 접촉 팁의 각각과 복수개의 정렬 마크의 각각에 부착되며, 복수개의 개구의 각각은 만입부 중 적어도 하나 위에 위치 설정되는 접촉자 형성 방법.
제23항에 있어서, 상기 형성 단계는 복수개의 만입부를 형성하기 위해 패터닝된 레지스트층을 통하여 희생 기판을 에칭함으로써 복수개의 접촉 팁을 형성하는 단계를 더 포함하는 접촉자 형성 방법.
제26항에 있어서, 상기 형성 단계 후에 희생 기판 층에 희생층을 증착하는 단계와, 복수개의 만입부 중 하나 위에 각각 위치되는 복수개의 제1 개구를 내부에 형성하도록 희생층을 패터닝하는 단계와, 복수개의 접촉 팁 중 하나에 각각 부착되는 복수개의 패드를 형성하도록 복수개의 제1 개구 내에 재료를 증착하는 단계를 더 포함하는 접촉자 형성 방법.
제27항에 있어서, 복수개의 제2 개구를 형성하기 위해 희생층을 패터닝하는 단계와, 복수개의 패드에 인접하여 이격된 복수개의 정렬 마크를 형성하기 위해 복수개의 제2 개구 내에 재료를 증착하는 단계를 더 포함하며, 상기 복수개의 정렬 마크는 복수개의 패드와 실질적으로 동일한 두께를 갖는 접촉자 형성 방법.
제28항에 있어서, 희생 기판 상의 복수개의 돌출부 중 적어도 하나 위에 복수개의 제2 개구 중 적어도 선택된 개구들의 각각을 형성함으로써, 복수개의 정렬 마크 중 적어도 선택된 정렬 마크에는 표면 내에 적어도 하나의 만입부를 제공하는 단계를 더 포함하는 접촉자 형성 방법.
제29항에 있어서, 희생 기판 상에 레지스트층을 증착하고, 복수개의 돌출부 중 돌출부들이 형성될 위치를 제외하고 레지스트층을 제거하고, 복수개의 돌출부를 형성하기 위해 희생 기판을 에칭하고, 레지스트층을 제거함으로써, 복수개의 접촉 팁을 형성하는 단계 전에 복수개의 돌출부를 형성하는 단계를 더 포함하는 접촉자 형성 방법.
정렬 마크 및 접촉 팁을 포함하는 마이크로 전자 스프링 접촉부 구조물을 형성하는 방법이며,

스프링 접촉부 구조물의 자유 단부에서 지지 구조물에 부착된 접촉 팁을 포함하는 마이크로 전자 스프링 접촉부 구조물로서, 접촉 팁에 인가된 힘에 응답하여 굴곡되어 지지 구조물이 상기 힘에 응답하여 이동할 수 있게 하는 스프링 접촉부 구조물을 형성하는 단계와,

접촉 팁으로부터 지정된 오프셋 거리로 이격되어 지지 구조물 상에 정렬 마크를 형성하는 단계를 포함하는 마이크로 전자 스프링 접촉부 구조물 형성 방법.
제31항에 있어서, 제2 형성 단계는 레이저를 이용하여 정렬 마크를 형성하는 단계를 더 포함하는 마이크로 전자 스프링 접촉부 구조물 형성 방법.
제31항에 있어서, 제2 형성 단계는 이온 빔 보조 금속 증착을 이용하여 정렬 마크를 형성하는 단계를 더 포함하는 마이크로 전자 스프링 접촉부 구조물 형성 방법.
제31항에 있어서, 접촉 팁에 대해 형성된 오프셋 거리의 좌표를 기록하는 단계를 더 포함하는 마이크로 전자 스프링 접촉부 구조물 형성 방법.
제31항에 있어서, 상기 제1 형성 단계는 희생 기판 상에 접촉 팁을 형성하는 단계와, 지지 구조물에 접촉 팁을 전사하는 단계와, 상기 전사 단계 후에 희생 기판을 제거하는 단계를 더 포함하는 마이크로 전자 스프링 접촉부 구조물 형성 방법.
제31항에 있어서, 상기 제2 형성 단계는 희생 기판 상에 정렬 마크를 형성하는 단계와, 지지 구조물에 정렬 마크를 전사하는 단계와, 상기 전사 단계 후에 희생 기판을 제거하는 단계를 더 포함하는 마이크로 전자 스프링 접촉부 구조물 형성 방법.
제36항에 있어서, 상기 제1 형성 단계는 희생 기판 상에 접촉 팁을 형성하는 단계와, 지지 구조물에 접촉 팁을 전사하는 단계와, 상기 전사 단계 후에 희생 기판을 제거하는 단계를 더 포함하는 마이크로 전자 스프링 접촉부 구조물 형성 방법.
스프링 접촉부 구조물의 제1 어레이 및 접촉 요소의 제2 어레이를 정렬 및 접촉시키는 방법이며,

제1 어레이의 스프링 접촉부 구조물이 스프링 접촉부 구조물의 자유 단부에 배치된 복수개의 접촉 팁을 포함하고, 제1 어레이의 스프링 접촉부 구조물 중 선택된 스프링 접촉부 구조물은 접촉 팁으로부터 이격 배치된 자유 단부에 배치된 정렬 형상부를 더 포함하며,

상기 정렬 및 접촉 방법은

제1 어레이의 복수개의 접촉 팁 중 선택된 접촉 팁들에 대한 복수개의 정렬 형상부의 좌표를 결정하는 단계와,

제2 어레이를 공지된 위치로 유지하는 단계와,

좌표를 이용하여 제2 어레이에 대한 복수개의 정렬 형상부의 측정된 위치를 변환함으로써 제2 어레이에 대한 제1 어레이의 결정된 위치를 결정하는 단계와,

결정된 위치를 사용하여 제1 어레이를 제2 어레이에 대하여 위치 설정하는 단계와,

스프링 접촉부 구조물의 접촉 팁과 접촉 요소를 접촉시켜 스프링 접촉부 구조물의 자유 단부가 굴곡되게 하는 단계를 포함하는 정렬 및 접촉 방법.
제38항에 있어서, 제1 어레이를 제2 어레이와 정렬하기 위해 좌표의 데이터 파일을 생성하고 로봇 시스템에 데이터 파일을 제공하는 단계를 더 포함하는 정렬 및 접촉 방법.
제38항에 있어서, 머신 비젼 시스템을 이용하여 복수개의 정렬 형상부의 측정된 위치를 측정하는 단계를 더 포함하는 정렬 및 접촉 방법.
제38항에 있어서, 상기 위치 설정 단계 중에 상기 제2 결정 단계를 연속적으로 반복하는 단계를 더 포함하는 정렬 및 접촉 방법.
제38항에 있어서, 제1 어레이의 복수개의 접촉 팁은 제1 및 제2 결정 단계 중에 제1 어레이에 대해 실질적으로 고정된 관계에 있는 정렬 및 접촉 방법.
접촉자 상의 스프링 접촉부 구조물의 어레이를 장치 상의 대응 접촉 요소와 정렬하는 방법이며,

접촉자 상의 스프링 접촉부 구조물 중 적어도 하나 상에 정렬 형상부를 형성하는 단계로서, 상기 정렬 형상부는 스프링 접촉부 구조물 중 적어도 하나의 접촉 팁으로부터 이격 배치되고 상기 정렬 형상부와 접촉 팁은 스프링 접촉부 구조물 중 적어도 하나의 자유 단부에 배치되는, 정렬 형상부를 형성하는 단계와,

접촉 팁에 대한 정렬 형상부의 위치를 결정하는 단계와,

정렬 형상부의 위치를 이용하여 접촉자를 장치와 정렬하는 단계와,

접촉 팁과, 접촉 요소 중 대응하는 접촉 요소를 접촉시켜 스프링 접촉부 구조물 중 적어도 하나의 자유 단부가 굴곡되게 하는 단계를 포함하는 정렬 방법.
제1항에 있어서, 스프링 접촉부 구조물은 제1 단부에서 지지되어 있는 캔틸레버형 비임을 포함하고, 상기 비임의 제2 반대쪽 단부는 접촉 팁에 인가되는 힘에 응답하여 굴곡되며, 상기 패드는 제2 단부에서 비임 상에 배치되는 팁 구조물.