KR100911408B1 - 캔틸레버 프로브 이송 장치 - Google Patents

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추교철
이정영
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한재정
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Abstract

본 발명은 캔틸레버 프로브(cantilever probe) 이송 장치에 관한 것으로, 캔틸레버 프로브를 캔틸레버 프로브 카드로 이송하여 접합하는 캔틸레버 프로브 이송 장치에 관한 것이다. 본 발명은 일측면으로 노출된 진공 공급 구멍이 형성된 몸체부와, 상기 진공 공급 구멍을 덮도록 설치되며, MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 공정에 의해 형성된 수십㎛의 직경을 갖는 진공 흡착 구멍들이 형성되며, 캔틸레버 프로브를 진공 흡착하는 흡착판과, 상기 몸체부에 연결되어 상기 몸체부를 이송하는 이송부를 포함하는 캔틸레버 프로브 이송 장치를 제공한다.
캔틸레버, 프로브, 탐침, 프로브 카드, 프로브 기판

Description

캔틸레버 프로브 이송 장치{Apparatus for transferring cantilever probe}
본 발명은 프로브 카드 제조 및 수리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 캔틸레버 프로브 카드로 캔틸레버 프로브를 이송하여 접합하는 캔틸레버 프로브 이송 장치에 관한 것이다.
웨이퍼 조립 공정(wafer fabrication process)에 의해 웨이퍼에는 복수의 집적회로 칩들이 형성된다. 각각의 집적회로 칩은 웨이퍼 상태에서 진행되는 전기적 특성 검사(EDS; Electrical Die Sorting)에 의해 양품과 불량품으로 분류될 수 있다.
전기적 특성 검사에는 통상적으로 테스터(tester)와 프로브 스테이션(probe station) 및 프로브 카드(probe card)로 구성된 검사 장치가 주로 사용된다. 테스터는 검사 신호를 발생시키고 검사 결과 데이터를 판독한다. 프로브 스테이션은 웨이퍼의 로딩(loading)과 언로딩(unloading) 기능을 담당하여 테스터가 기능을 수행할 수 있게 한다. 그리고 프로브 카드(probe card)는 웨이퍼와 테스터를 전기적으로 연결하는 기능을 수행한다.
전술한 바와 같은 검사 장치에 있어서 프로브 카드는 프로브 카드 주기 판(probe card main board) 상에 세라믹 재질의 프로브 블록(probe block)이 고정되고, 그 프로브 블록에 에폭시 수지(epoxy resin)로 프로브 니들(needle)이 고정된 구조이었다. 그러나 이와 같은 프로브 카드는 숙련공의 수작업에 의해 프로브 니들을 고정시키기 때문에 전극 패드의 미세 피치(fine pitch) 추세에 대응하는 데에 한계가 있었다.
전술한 문제를 개선하기 위하여 초소형 정밀기계 기술(MEMS; Micro Electro Mechanical Systems)을 이용하여 캔틸레버 프로브를 제조하고, 그 캔틸레버 프로브를 회로패턴이 형성된 기판(예를 들어, 스페이스 트랜스포머(space transformer))에 설치한 구조의 캔틸레버 프로브 카드가 소개되어 있다.
한편 프로브 니들 또는 캔틸레버 프로브를 갖는 프로브 카드는 반복적인 사용에 의해 프로브가 손상되기 때문에, 주기적인 수리 작업이 필요하다. 이때 프로브 니들은 크기가 수백㎛ 이상이기 때문에, 한국등록특허 제10-444191호에 개시된 바와 같은 핀셋으로 취급하는 것이 가능하다. 하지만 캔틸레버 프로브는 크기가 100㎛ 이하로 프로브 니들에 비해서 크기가 작기 때문에, 핀셋으로 취급하는 것이 쉽지 않다.
따라서 캔틸레버 프로브 카드에서 캔틸레버 프로브의 수리가 쉽지 않은 문제점을 안고 있습니다.
따라서, 본 발명의 제 1 목적은 캔틸레버 프로브를 안정적으로 이송하여 수 리 작업을 수행할 수 있는 캔틸레버 프로브 이송 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 MEMS 공정을 이용하여 다수의 진공 흡착 구멍이 형성된 흡착판으로 캔틸레버 프로브를 진공 흡착하여 캔틸레버 프로브 카드로 이송하는 캔틸레버 프로브 이송 장치를 제공한다. 즉 본 발명은 일측면으로 노출된 진공 공급 구멍이 형성된 몸체부와, 상기 진공 공급 구멍을 덮도록 설치되며, MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 공정에 의해 형성된 수십㎛의 직경을 갖는 진공 흡착 구멍들이 형성되며, 캔틸레버 프로브를 진공 흡착하는 흡착판과, 상기 몸체부에 연결되어 상기 몸체부를 이송하는 이송부를 포함하는 캔틸레버 프로브 이송 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 캔틸레버 프로브 이송 장치는 흡착판에 MEMS 공정을 이용하여 형성된 진공 흡착 구멍들이 형성되어 있기 때문에, 캔틸레버 프로브를 안정적으로 흡착하여 캔틸레버 프로브 카드로 이송할 수 있다.
그리고 캔틸레버 프로브 이송 장치는 캔틸레버 프로브의 접합단에 열을 작용하여 이송한 캔틸레버 프로브를 캔틸레버 프로브 카드에 접합시킬 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 캔틸레버 프로브 이송 장치(100; 이하 '이송 장치' 라 한다)는, 도 1 및 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 몸체부(10), 흡착판(20) 및 이송부(30)를 포함하여 구성된다. 몸체부(10)에는 일측면(11)으로 노출된 진공 공급 구멍(14)이 형성되어 있다. 흡착판(20)은 진공 공급 구멍(14)을 덮도록 몸체부(10)의 일측면(11)에 설치되며, MEMS 공정에 의해 형성된 수십㎛의 직경을 갖는 진공 흡착 구멍들(21)이 형성되며, 캔틸레버 프로브(60)를 진공 흡착한다. 그리고 이송부(30)는 몸체부(10)에 연결되어 몸체부(10)를 공급 기판으로 이송하거나 캔틸레버 프로브 카드(80)로 이송한다.
한편 캔틸레버 프로브 카드(80)에 설치되는 캔틸레버 프로브(60)는 일정 길이를 갖는 연결바(61)와, 연결바(61)의 일단부에서 아래로 돌출되어 캔틸레버 프로브 카드(80)에 접합되는 접합단(63)과, 연결바(61)의 타단부에서 위로 돌출되어 집적회로 칩의 전극 패드에 접촉되는 접촉팁(65)으로 구성된다.
구체적으로 본 실시예에 따른 이송 장치(100)에 대해서 설명하면 다음과 같다.
몸체부(10)는 일측면(11)과, 일측면(11)에 반대되는 타측면(12)을 갖는다. 몸체부(10)는 일측면(11)으로 노출된 진공 공급 구멍(14)은 진공 공급부(도시안됨)와 연결되어 있다. 진공 공급 구멍(14)과 진공 공급부를 연결하는 공급관(50)은 이송부(30)에 내설될 수 있다. 진공 공급부를 통하여 제공되는 진공은 공급관(50)을 통하여 진공 공급 구멍(14)으로 제공된다. 진공 공급 구멍(14)의 장폭은 400㎛ 내지 50㎛이고, 단폭은 70㎛ 내지 20㎛이다.
몸체부(10)는 흡착판(20)에 흡착되는 캔틸레버 프로브(60)의 접합단(63)의 위치 정렬을 안내하는 가이드 턱(15)이 일측면(11)에서 돌출되게 형성되어 있다. 몸체부(10)의 일측면(11)과 가이드 턱(15)이 형성하는 면에 캔틸레버 프로브(60)의 접합단(63)과 연결바(61)가 연결되는 부분을 밀착시켜 이송하기 때문에, 캔틸레버 프로브(60)의 위치를 정렬시켜 캔틸레버 프로브 카드(80)로 이송할 수 있다.
가이드 턱(15)에 근접한 몸체부(10)의 일측면(11)에 가열원 공급 구멍(17)이 형성되어 있으며, 가열원 공급 구멍(17)은 가열부(도시안됨)와 연결되어 있다. 가열원 공급 구멍(17)과 가열부를 연결하는 연결관(40)은 이송부(30)에 내설될 수 있다. 따라서 가열부를 통하여 제공되는 가열원은 연결관(40)과 가열원 공급 구멍(17)을 통하여 캔틸레버 프로브(60)의 접합단(31)을 가열하여 캔틸레버 프로브(60)의 접합단(63)을 캔틸레버 프로브 카드(80)에 접합시킨다. 이때 가열원으로는 열풍 또는 레이저빔이 사용될 수 있다.
몸체부(10)에는 가이드 턱(15)의 반대쪽에 캔틸레버 프로브(60)의 접촉팁(65)이 삽입되는 삽입 구멍(16)이 형성되어 있다. 이때 삽입 구멍(16)은 흡착판(20)이 설치되는 부분의 뒤쪽에 형성된다. 삽입 구멍(16)은 캔틸레버 프로브(60)를 이송하는 과정에서 발생될 수 있는 캔틸레버 프로브(60)의 접촉팁(65)의 손상을 억제한다. 한편 본 실시예에서는 가이드 턱(15)이 형성된 반대쪽에 삽입 구멍(16)이 형성된 예를 개시하였지만 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 캔틸레버 프로브(60)의 이송 과정에서 캔틸레버 프로브(60)의 접촉팁(65)의 손상이 발생될 요소가 거의 없다면, 몸체부(10)는 삽입 구멍이 형성된 부분이 없는 형태를 가질 수도 있다.
몸체부(10)의 일측면(11)에서 돌출된 가이드 턱(15)은, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 캔틸레버 프로브(60)의 접합단(63)의 높이보다는 낮게 형성된다. 이유는, 공급 기판(70)에서 캔틸레버 프로브(60)를 분리하고, 공급 기판(70)에서 이송한 캔틸레버 프로브(60)를 캔틸레버 프로브 카드(80)에 접합할 때, 공급 기판(70)과 캔틸레버 프로브 카드(80)에 가이드 턱(15)이 접촉하여 공급 기판(70)과 캔틸레버 프로브 카드(80)를 손상시키는 것을 방지하기 위해서이다.
흡착판(20)은 가열원 공급 구멍(17)의 뒤쪽에 마련된 설치홈(13)에 삽입 설치되며, 캔틸레버 프로브(60)의 연결바(61) 부분을 진공 흡착한다. 이때 설치홈(13)은 진공 공급 구멍(14)을 포함할 수 있는 크기로 몸체부(10)의 일측면(11)에 형성된다. 흡착판(20)이 캔틸레버 프로브(60)의 연결바(61)를 안정적으로 진공 흡착할 수 있도록, 흡착판(20)의 폭(A)은 캔틸레버 프로브(60)의 연결바(61)의 폭보다는 좁다.
그리고 흡착판(20)에 형성된 진공 흡착 구멍(21)은 균일하게 형성되며, 진공 흡착 구멍(21)의 형태는 원형일 수 있으며, 그 외 다각형, 타원형 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 진공 흡착 구멍(21)은 MEMS 공정을 이용하여 형성하기 때문에, 수십㎛의 직경을 갖도록 형성하는 것이 가능하다. 진공 흡착 구멍(21)은 진공 공급 구멍(14)보다는 작게 형성되며, 진공 공급 구멍(14)이 형성된 영역 안에 배치된다.
한편 본 실시예에서는 몸체부(10)의 일측면(11)으로 노출되는 흡착판(20)의 면이 일측면(11)과 동일면에 배치될 수 있도록 설치된 예를 개시하였지만, 일측면(11)에서 일정 높이 돌출되게 흡착판(20)을 설치할 수도 있다.
그리고 본 실시예에서는 연결관(40)과 공급관(50)을 별도로 형성한 예를 개시하였지만, 일체로 형성할 수도 있다. 이와 같이 연결관(40)과 공급관(50)을 하나의 공통된 관으로 형성할 경우, 그 관에 진공 공급부와 가열부가 함께 연결된다. 그 관을 통하여 진공 공급부 또는 가열부 중 한쪽만이 진공 또는 가열원을 제공한다. 이 경우 진공 흡착 구멍(21)과 가열원 공급 구멍(17)을 일체로 형성할 수 있다.
본 실시예에 따른 이송 장치(100)를 이용하여 캔틸레버 프로브 카드(80)를 수리하는 과정을 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저 도 3에 도시된 바와 같이, 수리에 사용될 캔틸레버 프로브들(60)이 형성된 공급 기판(70)을 준비한 상태에서 이송 장치(100)가 이송할 캔틸레버 프로브(60)의 상부로 이동하여 위치한다.
다음으로 도 4에 도시된 바와 같이, 이송 장치(100)는 하강하여 캔틸레버 프로브(60)를 진공 흡착한다. 이때 이송 장치(100)는 몸체부(10)의 일측면(11)과 가이드 턱(15)이 교차하는 지점에 캔틸레버 프로브(60)의 접합단(63)이 접촉되고, 흡착판(20)은 캔틸레버 프로브(60)의 연결바(61)를 진공 흡착한다. 그리고 캔틸레버 프로브(60)의 접촉팁(65)은 몸체부(10)의 삽입 구멍(16)에 위치한다. 이어서 이송 장치(100)는 상승하여 흡착한 캔틸레버 프로브(60)를 공급 기판(70)에서 분리한다.
다음으로 도 5에 도시된 바와 같이, 캔틸레버 프로브(60)를 흡착한 이송 장치(100)는 수리할 캔틸레버 프로브 카드(80)의 상부로 이동한다. 이때 이송 장치(100)는 캔틸레버 프로브(60)를 접합할 캔틸레버 프로브 카드(80)의 상부에 위치 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 이송 장치(100)는 하강하여 캔틸레버 프로브(60)의 접합단(63)을 캔틸레버 프로브 카드(80)에 탑재한 후 캔틸레버 프로브(60)에 소정의 압력을 작용한다. 이어서 가열부를 통하여 제공되는 가열원을 연결관(40)과 가열원 공급 구멍(17)을 통하여 캔틸레버 프로브(60)의 접합단(63)에 작용하여 캔틸레버 프로브(60)의 접합단(63)을 캔틸레버 프로브 카드(80)에 접합시킨다. 물론 캔틸레버 프로브(60)의 접합단(63)이 캔틸레버 프로브 카드(80)에 안정적으로 접합될 수 있도록, 캔틸레버 프로브(60)의 접합단(63)의 하부면 또는 캔틸레버 프로브 카드(80)의 상부면에 접합 금속층이 형성될 수 있다. 접합 금속층으로는 저융점 금속이 사용될 수 있다. 예컨대 접합 금속층으로는 Sn, Pb, AuSn, AgSn 등이 사용될 수 있다.
마지막으로 캔틸레버 프로브(60)의 접합이 완료되면, 이송 장치(100)는 흡착판(20)을 통한 진공 흡착을 차단한 후 캔틸레버 프로브(60)에서 분리되어 상승한다. 또는 캔틸레버 프로브(60)의 접합을 수행하기 위해, 가열원 공급 구멍(17)으로 가열원이 공급될 때, 진공 흡착이 차단될 수도 있다.
그리고 이와 같은 과정을 반복하여 캔틸레버 프로브(60)의 접합 과정을 포함하는 캔틸레버 프로브 카드(80)의 수리 과정을 수행한다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 캔틸레버 프로브 이송 장치를 보여주는 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 캔틸레버 프로브 이송 장치를 보여주는 부분 단면도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 캔틸레버 프로브 이송 장치를 이용하여 캔틸레버 프로브를 수리하는 과정을 보여주는 도면들이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *
10 : 몸체부 14 : 진공 공급 구멍
15 : 가이드 턱 16 : 삽입 구멍
20 : 흡착판 21 : 진공 흡착 구멍
30 : 이송부 40 : 연결관
50 : 공급관 60 : 캔틸레버 프로브
70 : 공급 기판 80 : 캔틸레버 프로브 카드
100 : 캔틸레버 프로브 이송 장치

Claims (9)

  1. 일측면으로 노출된 진공 공급 구멍이 형성된 몸체부와;
    상기 진공 공급 구멍을 덮도록 설치되며, MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 공정에 의해 형성된 수십㎛의 직경을 갖는 진공 흡착 구멍들이 형성되며, 캔틸레버 프로브를 진공 흡착하는 흡착판과;
    상기 몸체부에 연결되어 상기 몸체부를 이송하는 이송부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 캔틸레버 프로브 이송 장치
  2. 제 1항에 있어서, 상기 진공 공급 구멍의 장폭은 400㎛ 내지 50㎛이고, 단폭은 70㎛ 내지 20㎛인 것을 특징으로 하는 캔틸레버 프로브 이송 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 몸체부는,
    상기 흡착판에 흡착되는 캔틸레버 프로브의 접합단의 위치 정렬을 안내하는 가이드 턱이 상기 일측면에서 돌출되게 형성되며, 상기 가이드 턱의 반대쪽에 캔틸레버 프로브의 접촉팁이 삽입되는 삽입 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 캔틸레버 프로브 이송 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 가이드 턱에 근접한 상기 몸체부의 가열원 공급 구멍을 통하여 상기 흡 착판에 흡착되는 캔틸레버 프로브의 접합단을 가열하는 가열부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캔틸레버 프로브 이송 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 흡착판은 상기 가열원 공급 구멍의 뒤쪽에 설치되어 캔틸레버 프로브의 연결바 부분을 흡착하는 것을 특징으로 하는 캔틸레버 프로브 이송 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 가열부는 열풍을 공급하거나 레이저빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 캔틸레버 프로브 이송 장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 몸체부의 일측면에서 상기 가이드 턱의 높이는 캔틸레버 프로브의 접합단의 높이보다는 낮은 것을 특징으로 하는 캔틸레버 프로브 이송 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 흡착판의 폭은 상기 캔틸레버 프로브의 연결바의 폭보다는 좁은 것을 특징으로 하는 캔틸레버 프로브 이송 장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 진공 공급 구멍과 상기 가열원 공급 구멍이 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 캔틸레버 프로브 이송 장치.
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