KR102382690B1 - 프로브 어레이 본딩 장비 및 그를 이용한 프로브 본딩 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 프로브 카드의 프로브 헤드 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수의 프로브 핀들이 배치된 프로브 어레이를 접합하는 본딩 장비 및 그를 이용한 프로브 본딩 방법에 관한 것이다. 본 발명은 프로브 카드의 프로브 헤드 제조 공정에서 DUT단위로 프로브 핀들이 배치된 프로브 어레이를 정밀하게 위치 제어 하여 프로브 헤드 기판에 정렬 시키고, 프로브 어레이에 배치된 프로브 핀들을 레이저유닛의 면광원 레이저빔을 조사하여 일괄 접합하는 방법을 제공 한다. 본 발명에 따른 프로브 어레이 본딩 장비는, 다수의 프로브 어레이가 배열된 어레이 트레이, 정렬유닛, 상기 프로브 어레이를 파지하고 옮기는 어레이 홀더, 프로브 헤드 기판을 고정하는 척유닛, 상기 프로브 어레이와 상기 프로브 헤드 기판을 정렬하는 비전얼라인장치, 상기 프로브 어레이에 배치된 프로브 핀들을 상기 프로브 헤드 기판에 접합하는 레이저유닛을 포함한다.

Description

프로브 어레이 본딩 장비 및 그를 이용한 프로브 본딩 방법 {Probe Array Bonding System and the method for bonding probe using the same}
본 발명은 프로브 어레이 본딩 장비 및 그를 이용한 프로브 본딩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 디바이스인 DUT(Device Under Test)단위의 크기로 프로브 핀들이 배치되어 있는 프로브 어레이의 위치를 정밀하게 제어 하여 프로브 어레이에 배치된 프로브 핀들을 일괄 접합 할 수 있는 프로브 본딩 장비 및 그를 이용한 프로브 본딩 방법에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 일련의 반도체 제조공정이 웨이퍼에 완료되어 수많은 반도체 디바이스들이 형성된 후에는 반도체 디바이스들에 불량이 발생하였는지 등의 여부를 검사하기 위하여 웨이퍼 상태에서 이루어지는 전기적 검사공정이 요구된다. 이러한 전기적 검사 공정에서 검사 대상인 반도체 디바이스와 검사 장비를 전기적으로 연결하는 매개물로 프로브 카드가 이용된다.
일반적으로 이러한 검사 공정은 신속하고 효율적인 검사를 위하여 한 번에 가능한 만은 디바이스를 접촉하여 검사 하는데, 메모리 반도체의 경우는 300mm 웨이퍼에 생성된 전체 디바이스들을 한 번에 접촉하여 검사하는 방식이 수행되고 있다.
300mm 웨이퍼를 한 번에 접촉해야 하는 기술적 요구 사항에 부합하는 프로브 카드를 제조하기 위해서, 프로브 헤드 기판으로는 300mm용 대면적 MLC(Multi Layer Ceramic)기판이 주로 사용 되고 있다.
300mm 웨이퍼용 대면적 MLC기판에 MEMS 공정으로 제작된 작은 2D MEMS Pin들을 접합할 수 있는 방법은 2D MEMS Pin을 하나씩 정밀하게 MLC기판의 패드에 접합하는 방법이 유일하게 지금까지 사용되고 있다.
이와 같은 기존의 2D MEMS 프로브 본딩 방법은 프로브 핀들을 하나씩 접합하기 때문에 프로브 헤드 제작에 매우 오랜 시간이 소요 되는 문제가 있으며, 이러한 이유로 일정 규모 수량의 프로브 카드 생산을 위해서는, 고비용 장비인 프로브 본딩 장비를 다수 보유하기 위해 많은 투자비용을 필요로 한다.
이러한 상황에 따라 시장에서는 생산성 향상과 생산 단가의 저감 등을 위해 공정이 간단하면서도 빠르게 제조하여 제조비용이 경제적인 프로브 본딩 장치 및 그를 이용한 프로브 본딩 방법이 요구되고 있다.
그동안 본 발명자는 프로브 카드의 제조를 용이하게 하기 위해 한국등록특허 제10-0979904호 (프로브 카드 및 그 제조방법), 한국등록특허 제10-1284774 (프로브 카드 및 그 제조방법)의 특허발명들을 통해 지속적으로 프로브 카드에 대한 개선책을 제시하여 왔으며, 한국출원특허 제10-2019-0148004호 (프로브 카드의 프로브 헤드 제조 방법)의 발명 특허와 한국출원특허 제10-2019-0154551호 (프로브카드의 프로브 헤드 제조 방법)을 통해 2D MEMS와 3D MEMS 공정으로 생산된 핀들을 대면적 프로브 헤드 기판에 빠르게 접합하는 방안으로 개선책을 제시 하였으며, 그 개선책의 연장선상에서 본 발명을 통해 보다 효율적으로 300mm크기와 같은 대면적 MLC 프로브 헤드 기판에 한 번에 DUT단위의 프로브 핀들을 정밀하게 정렬하여 접합하는 본딩 장비를 마련하여 생산 시간을 획기적으로 단축하고, 장비 대당 생산량을 증가시키기 위하여 창안된 것이다.
한국등록특허 제10-1718717호(2017.03.16. 등록)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결 하고자, DUT단위로 프로브 핀들이 배치된 프로브 어레이를 정밀하게 MLC기판위에 위치시키고, DUT단위의 프로브 어레이에 영역 전체에 면광원 레이저 빔을 조사하여 프로브 어레이에 위치한 프로브 핀들을 프로브 헤드 기판에 정밀하게 접합 시키는 프로브 본딩 장비 및 그를 이용한 프로브 본딩 방법을 제공하기 위한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 프로브 어레이 본딩 장비는 다수의 DUT단위의 프로브 어레이가 배치되는 적어도 하나의 어레이 트레이, 상기 어레이 트레이에 배치된 프로브 어레이를 파지하여 옮기는 제2 어레이 홀더, 상기 제2 어레이 홀더에 의해 옮겨진 프로브 어레이를 정렬하는 제1비전얼라인장치를 포함한 정렬유닛, 다수의 프로브 핀들이 접합되는 프로브 헤드 기판을 고정하는 척(Chuck)유닛, 상기 정렬유닛에 의해 위치가 정렬된 프로브 어레이를 파지하여 상기 프로브 헤드 기판의 접합해야 할 DUT에 위치시키는 어레이 홀더, 상기 어레이 홀더에 파지된 프로브 어레이에 배치된 프로브 핀들의 지지부의 위치 불량여부를 판별하기 위한 비전카메라장치, 상기 어레이 홀더에 파지된 프로브 어레이를 상기 프로브 헤드 기판의 접합 위치에 정렬하기 위한 제2비전얼라인장치, 상기 기판에 정렬된 프로브 어레이에 면광원의 레이저 빔을 조사하여 상기 프로브 어레이에 배치된 프로브 핀들을 상기 프로브 헤드 기판의 패드들에 일괄 접합하는 레이저유닛을 포함하여 구성될 수 있다.
또한 상기 동작들을 위한 각각의 유닛과 축들을 자동으로 제어하기 위한 제어부가 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 프로브 어레이 본딩 장치에 있어서, 상기 정렬유닛은 상기 제2 어레이 홀더에 의해 상기 어레이 트레이에서 파지되어 옮겨진 상기 프로브 어레이를 항상 같은 자세로 위치하도록 기구적으로 정렬하고, 정렬된 상기 프로브 어레이를 어레이 홀더로 항상 같은 위치에서 파지 할 수 있게끔 할 수 있다.
본 발명에 따른 프로브 어레이 본딩 장치에 있어서, 상기 정렬유닛은 상기 제2 어레이 홀더에 의해 옮겨진 상기 프로브 어레이의 위치를 확인 하거나, 또는 프로브 어레이를 ±1um 이내로 정밀하게 정렬시키기 위해 제1비전얼라인장치가 포함되어 사용 될 수도 있으며, 이러한 비전 정렬을 위해 정렬판 하부는 x, y, θ 세 방향으로 동작하는 자동 제어가 가능한 스테이지로 형성될 수 있다
본 발명에 따른 프로브 어레이 본딩 장치에 있어서, 상기 어레이 홀더는 레이저빔이 투과되는 석영(쿼츠: Quartz) 소재일수 있으며, 상기 어레이 홀더에는 진공으로 상기 프로브 어레이를 파지하기 위한 진공홀과 진공 흡착면이 형성될 수 있으며 상기 진공 흡착면은 프로브 어레이 크기와 같거나 작게 형성 될 수 있다. 또한 상기 어레이 홀더 상부면 또는 하부면에 레이저빔의 면 형상의 빔 크기를 조정하기 위한 마스킹(Masking)이 형성될 수도 있다.
본 발명에 따른 프로브 어레이 본딩 장치에 있어서, 상기 척유닛은 하부에 스테이지가 있어 상기 프로브 헤드 기판을 x, y, θ의 방향으로 자동 제어에 의해 움직일 수 있도록 구성이 되며, 또한 척 하부에 히팅 장치가 있어 프로브 헤드 기판의 온도를 올려 일정한 온도로 예열 할 수 있도록 구성 될 수도 있다.
본 발명에 따른 프로브 어레이 본딩 장치에 있어서, 상기 비전카메라장치는 상기 어레이 홀더에 의해 파지된 프로브 어레이를 하부에서 촬영하여 프로브 어레이에 배치된 프로브 핀들의 지지부의 위치가 정상인지를 판별하는 역할을 수행 하도록 구성이 된다.
본 발명에 따른 프로브 어레이 본딩 장치에 있어서, 상기 제2비전얼라인장치는 상기 척 유닛에 위치한 상기 프로브 헤드 기판을 정렬하고, 이후 상기 어레이 홀더에 의해 옮겨진 프로브 어레이와 상기 프로브 헤드 기판의 접합 DUT의 위치가 정렬되도록 하는 역할을 수행 하도록 구성 될 수 있다.
본 발명에 따른 프로브 어레이 본딩 장치에 있어서, 상기 제2비전얼라인장치는 프로브 어레이를 구성하는 웨이퍼를 투과하여 프로브 기판에 생성된 얼라인 마크를 확인 할 수 있는 적외선 카메라가 사용 될 수도 있다.
본 발명에 따른 프로브 어레이 본딩 장치에 있어서, 상기 레이저유닛은 상기 프로브 어레이 전면에 레이저를 조사 할 수 있는 크기의 직사각형의 라인, 또는 원형이나 정사각형의 면광원 형태로 레이저 빔을 조사할 수 있도록 레이저빔의 크기와 형태를 갖거나 변경 할 수 있는 옵틱(Optics)으로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 프로브 본딩 방법은, 전도성 접착제가 패드들에 배치된 프로브 헤드 기판을 상기 척 유닛에 올려놓는 단계, 상기 프로브 헤드 기판을 상기 제2비전얼라인 장치를 사용하여 정렬 시키는 단계, 프로브 핀들이 배치되어 있는 상기 프로브 어레이가 배열된 트레이를 트레이 홀더 축에 위치시키는 단계, 상기 프로브 어레이를 제2 어레이 홀더로 파지하고 이송하여 정렬유닛에 올려놓는 단계, 상기 정렬유닛에서 상기 프로브 어레이를 제1비전얼라인장치와 정렬판의 하부에 위치한 x, y, θ 스테이지를 사용하여 ±1um이내의 공차로 일정한 위치에 정렬 시키는 단계, 상기 정렬된 프로브 어레이를 어레이 홀더로 파지하여 이송하는 중간 단계에서 프로브 어레이 하부에 위치한 프로브 핀들의 지지부의 위치를 확인하는 단계, 어레이 홀더가 파지한 정상 상태의 프로브 어레이를 프로브 헤드 기판의 접합 위치 DUT로 이송하는 단계, 프로브 헤드 기판의 접합 위치 DUT와 이송된 상기 프로브 어레이를 제2비전얼라인장치로 자동 정렬시키고 일정한 접합 높이에 프로브 어레이를 위치시키는 단계, 상기 석영 재질의 어레이 홀더로 파지되어 정렬된 상기 프로브 어레이 위에서 면광원인 레이저 빔을 상기 프로브 어레이에 전면에 조사하여 상기 프로브 어레이에 배치된 프로브 핀들을 상기 프로브 헤드 기판의 접합부인 패드들에 전도성 접착제를 매개로 접합하는 단계와, 위와 같은 동작들을 반복하여 300mm 프로브 헤드 기판 전체에 프로브 어레이들을 접합하는 단계를 포함 할 수 있다.
본 발명에 따른 프로브 본딩 방법에서, 상기 어레이 홀더는 상기 프로브 어레이를 상기 프로브 헤드 기판위에서 일정한 높이로 모든 프로브 어레이들의 위치를 유지하여 프로브 핀들이 접합이 되도록 제어 될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 프로브 본딩 방법은, 상기와 같은 프로브 본딩 방법에서 제2 어레이 홀더를 제외 하고, 상기 어레이 트레이를 트레이 홀더 축이 아닌 x, y, θ의 방향으로 동작하는 정렬 유닛에 놓고 제1 비전얼라인장치를 사용하여 어레이 홀더로 프로브 어레이를 파지 할 때 어레이 트레이의 위치를 조정하여 프로브 어레이를 정렬 하여 파지하는 동작을 수행하고, 이후 순서는 상기와 같은 프로브 본딩 방법과 동일한 순서로 진행 할 수도 있다. 그러나 어레이 홀더로 프로브 어레이를 파지하고 레이저 유닛으로 프로브 기판에 접합하는 공정 시간에, 제2 어레이 홀더로 다음 작업을 위한 프로브 어레이를 정렬 유닛에 놓고 개별 프로브 어레이를 정렬 시키면 보다 세밀하게 프로브 어레이의 위치를 통제 할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따르면, 프로브 본딩 방법에서 작은 레이저 빔(spot beam)으로 블레이드 형의 2D 멤스 프로브 핀들을 하나씩 접합하는 방식에 비해, 넓은 면광원 형태의 레이저 빔으로 프로브 핀들을 반도체 디바이스의 패드 위치에 대응하도록 일정하게 배치한 프로브 어레이 전면에 조사하여 일괄 접합하는 과정을 통해, 기존의 레이저 접합 방법에 비해 훨씬 정밀하고 빠르게 제작할 수 있도록 하고, 레이저 장비의 생산성을 획기적으로 향상 시켜 제조비용을 낮추며, 레이저 장비 대당 프로브 헤드 제품 생산량을 크게 증가 시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 프로브 어레이 본딩 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 변형 실시 예에 따른 프로브 어레이 본딩 장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 어레이 트레이와 프로브 어레이 사시도 이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 프로브 어레이 홀더의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 프로브 어레이의 위치를 정렬하는 단계를 보여주는 측면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 프로브 어레이의 위치를 정렬하는 단계를 보여주는 윗면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 프로브 어레이 본딩 장치를 이용한 프로브 본딩 방법을 설명하기 위한 도면이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시 예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 프로브 어레이 본딩 장비를 나타내는 사시도 이다.
도 1을 참조하면 실시 예에 따른 프로브 어레이 본딩 장치(100)는 다수의 DUT단위의 프로브 어레이(10)가 배치되는 적어도 하나의 어레이 트레이(20), 상기 어레이 트레이(20)에 배치된 프로브 어레이(10)를 파지하여 옮기는 제2 어레이 홀더(34), 상기 제2 어레이 홀더(34)에 의해 옮겨진 프로브 어레이(10)를 제1비전얼라인장치(61)를 사용하여 자동으로 정렬하는 정렬 유닛(40), 프로브 핀(11)들이 접합되는 프로브 헤드 기판(80)을 고정하는 척(Chuck)유닛(50), 상기 정렬유닛(40)에 의해 위치가 정렬된 프로브 어레이(10)를 파지하여 프로브 헤드 기판의 접합 위치 DUT에 위치시키는 어레이 홀더(30),상기 어레이 홀더(30)로 파지된 프로브 어레이(10)에 배열된 프로브 핀(12)들의 위치 불량 여부를 확인하는 비전카메라장치(62), 상기 어레이 홀더(30)에 파지된 프로브 어레이(10)를 상기 프로브 헤드 기판(80)의 접합 위치에 정렬하기 위한 제2비전얼라인장치(63), 상기 프로브 헤드 기판(80)에 정렬된 프로브 어레이(10)에 면광원 레이저빔(71)을 조사하여 상기 프로브 어레이(10)에 배치된 프로브 핀(12)들을 프로브 헤드 기판(80)의 패드에 접합하는 레이저유닛(70)을 포함하여 구성될 수 있다.
도 2은 본 발명의 변형 예에 따른 프로브 어레이 본딩 장비를 나타내는 사시도 이다.
도 2을 참조한 변형 예에 따른 프로브 어레이 본딩 장치(100)는 다수의 DUT단위의 프로브 어레이(10)가 배치되는 적어도 하나의 어레이 트레이(20), 상기 어레이 트레이에 배치된 프로브 어레이를 순차적으로 어레이 홀더가 파지 할 수 있도록 위치 제어를 하고 파지될 프로브 어레이(10)를 제1비전얼라인장치(61)를 사용하여 자동으로 정렬하는 정렬 유닛(40), 프로브 핀(11)들이 접합되는 프로브 헤드 기판(80)을 고정하는 척(Chuck)유닛(50), 상기 정렬유닛(40)에 의해 위치가 정렬된 프로브 어레이(10)를 파지하여 프로브 헤드 기판의 접합 위치 DUT에 위치시키는 어레이 홀더(30),상기 어레이 홀더(30)로 파지된 프로브 어레이(10)에 배열된 프로브 핀(12)들의 위치 불량 여부를 확인하는 비전카메라장치(62), 상기 어레이 홀더(30)에 파지된 프로브 어레이(10)를 상기 프로브 헤드 기판(80)의 접합 위치에 정렬하기 위한 제2비전얼라인장치(63), 상기 프로브 헤드 기판(80)에 정렬된 프로브 어레이(10)에 면광원 레이저 빔을 조사하여 상기 프로브 어레이(10)에 배치된 프로브 핀(12)들을 프로브 헤드 기판(110)의 패드에 접합하는 레이저유닛(70)을 포함하여 구성될 수 있다.
도 3(a)를 참조하면, 어레이 트레이(20)에는 웨이퍼에 형성된 반도체 칩인 DUT의 크기로 형성된 다수의 프로브 어레이가 트레이 홈(21)에 배치되어 있을 수 있다. 도 3(b-1)는 어레이 트레이에 배치되는 DUT단위의 프로브 어레이(10)의 예를 보여 주고 있으며, 도 3(b-2)는 또 다른 형태의 프로브 어레이(10)의 예를 보여주는 참조 도면이다. 어레이 트레이(20)에는 프로브 어레이(10)에서 프로브 헤드 기판(80)의 패드에 접합이 되는 프로브 지지부(13) 부분이 아래로 향하고, 프로브 핀(12)들이 끼워진 판상의 지그(11)가 상부에 위치되어 놓이도록 프로브 어레이 홈(21)이 일정한 등 간격으로 형성될 수 있다. 상기 어레이 트레이(20)는 제어장치에 의해 어레이 트레이(20)에 위치한 프로브 어레이(10)들을 순차적으로 정렬유닛(40)으로 이동할 수 있도록 제어 된다.
도 1, 도 2와, 도 4를 참조하면, 어레이 홀더(30)는 프로브 어레이(10)를 진공으로 흡착하여 파지하기 위한 부착판(31)이 있는 어레이 부착대(31)가 있으며, 어레이 부착대(31) 내부에는 진공을 형성하기 위해 관통된 진공 홀(32)들이 위치하고 있다. 진공으로 프로브 어레이(10)를 파지하는 어레이 홀더(30)는 z축과 x축으로 동작하여 어레이 트레이(20)에 배치된 프로브 어레이(10)를 파지하여 순차적으로 옮기는 동작을 수행 할 수 있다. 이때 제2 어레이 홀더의 경우 진공 부착판(31)위치에 진공 컵이 끼워져 사용 될 수도 있다. 어레이 홀더(30) 부착판(31)의 크기는 프로브 어레이(10) 크기인 DUT크기와 같거나 작게 형성 될 수 있다. 어레이 홀더(30)의 재질은 석영(Quartz) 또는 유리(Glass) 소재가 사용되어 제1비전얼라인장치와, 제2비전얼라인장치로 어레이 홀더(30)를 투과하여 프로브 어레이(10)의 위치를 티칭(Teaching)하고 정렬 하여 파지 할 수 있으며, 레이저유닛(70)의 면광원 레이저빔(71)이 투과되어 어레이 홀더(30)가 파지하고 있는 프로브 어레이(10) 전면에 조사 될 수 있다.
도 1과 도 5와 그리고 도6을 참조하여 정렬유닛(40)의 동작을 설명하면, 프로브 어레이 본딩 장치(100)에서 프로브 어레이(10)들의 접합 위치는 가능한 ±1um 이하의 최소 공차 범위에서 접합되도록 위치 제어가 되어야 전체 300mm 프로브 헤드 기판(80)에 전체에 접합되는 프로브 핀(12)들의 정렬 상태를 최상으로 제작할 수 있다, 상기와 같은 이유로 프로브 어레이(10)를 옮기는 동작에서 프로브 어레이(10)의 위치를 일정하게 제어하는 것이 매우 중요하다, 이러한 목적을 달성하기 위해서 제2 어레이 홀더(30)에 의해 정렬유닛(40)으로 옮겨진 프로브 어레이(10)를 단순하게 기구적인 방법으로 제어 할 수도 있지만, 보다 정밀하게 제어하기 위해 도 5에서와 같이 정렬판(41)의 하부에는 x, y, θ 세 방향으로 제어되는 자동 스테이지(42)가 형성되고, 정렬유닛(40)의 정렬판(41)에 올려진 프로브 어레이(10)를 비전으로 자동 정렬 할 수 있도록 제1비전얼라인장치(61)이 위치할 수 있다. 도 6을 참조하여 제1비전얼라인장치(61)의 동작을 설명하면, 제1비전얼라인장치(61)의 영상으로 확인하면서 프로브 어레이(10) 크기로 제작된 어레이 홀더(30) 부착판(31)을 기준으로 위치가 틀어진 프로브 어레이(10)를 어레이 홀더(30)의 부착판(31)위치로 이동 시키는 티칭(Teaching)제어 동작을 도시하고 있다, 여기서는 설명의 편의상 비전얼라인 동작을 위한 기준을 어레이 홀더(30)의 부착판(31)과 프로브 어레이(10) 크기로 보여 주었지만, 프로브 어레이(10)와 어레이 홀더(30)에 정렬을 위한 얼라인마크를 형성하여 위치를 제어 할 수도 있다.
도 2와 도 5와 그리고 도6을 참조하여 정렬유닛(40)의 동작을 설명하면, 상기의 정렬 동작을 어레이 트레이(20)를 에서 정렬 유닛(40)으로 프로브 어레이(10)를 옮기는 동작 없이 바로 프로브 어레이(10)가 배치된 어레이 트레이(20)를 정렬 유닛(40)에 놓고 제1 비젼얼라인장치(61)를 사용하여 옮겨질 프로브 어레이(10)를 정렬 시키는 동작을 수행하고, 어레이 홀더(30)로 파지하여 프로브 어레이(10)를 옮길 수 도 있다.
도 1과 도 4을 참조하여, x,와 z축으로 동작하는 어레이 홀더(30)의 동작을 설명하면 정렬유닛(40)에서 정확하게 어레이 홀더(30)가 파지 할 수 있는 위치에 정렬되어 놓인 프로브 어레이(10)를 어레이 홀더(30)가 진공으로 파지하고, 프로브 헤드 기판(80)으로 옮기는 과정 중에 비전카메라장치(62)가 프로브 어레이(10)에 배치되어 고정된 프로브 핀(12)들의 지지부(13)의 위치를 촬영하여, 프로브 헤드 기판(80)의 패드들에 위치하게 되는 프로브 핀(12)들의 지지부(13)의 위치가 틀어진 것이 있는지의 등의 불량 여부를 판별하고, 불량은 제거하고, 정상인 프로브 어레이(10)만 프로브 헤드 기판(80)으로 옮기는 동작을 진행 할 수 있다. 한편 척유닛(50) 위에 놓인 프로브 헤드 기판(80)은 제2비전얼라인장치(63)로 얼라인 마크를 사용하여 척유닛(50)의 하부에 있는 x, y, θ 세 방향으로 제어되는 스테이지(51)의 자동 제어 동작으로 위치가 정렬되며, 이후 프로브 어레이(10)의 프로브 핀(12)들이 접합되는 위치의 DUT자리가 프로브 어레이(10)의 아래에 위치하도록 제어 되고, 어레이 홀더(30)에 의해 프로브 헤드 기판(80)에 옮겨진 프로브 어레이(10)는 제2비전얼라인장치(63)로 위치의 변형이 있는지를 확인하고, 어레이 홀더(30)를 z축을 따라 이동시켜 프로브 헤드 기판(80)에 가깝게 위치시키고, 제2비전얼라인장치(63)를 사용하여 도면에 도시 하지는 않았지만 프로브 어레이(10)를 기준으로 프로브 헤드 기판(80)에 형성된 얼라인마크가 정위치 하도록 위치 제어 동작을 수행하고, 이후 어레이 홀더(30)를 Z축 아래로 미세이동 하여 프로브 어레이(10)가 접합이 되어야 하는 위치로 이동 시킬 수 있다. 이러한 동작을 위해 제2비전얼라인장치(630)에 사용되는 비전카메라는 웨이퍼로 형성된 프로브 어레이(10)의 판상의 지그(11)을 투과하여 프로브 헤드 기판(80)에 형성된 얼라인 마크를 촬영하고, 도면에 도시하지는 않았지만 프로브 어레이(10)의 판상의 지그(11), 또는 어레이 홀더(30)에 형성한 얼라인 마크를 촬영하여 비전으로 정렬 할 수 있도록 적외선 카메라가 사용 될 수도 있다.
도 1과, 도 7을 참조하면 어레이 홀더(30)로 파지되어 프로브 헤드 기판(80)에 정렬된 프로브 어레이(10)를 접합하기 위해 레이저유닛(70)이 어레이 홀더(30)위에 위치해 면광원 레이저빔(71)을 조사하고, 레이저유닛(70)의 면광원 레이저빔(71)이 석영 재질의 제2 어레이 홀더(30)를 투과하여 프로브 어레이(10)에 조사되어 프로브 헤드 기판(80)에 미리 배치된 전도성 접착제를 매개로 프로브 어레이(10)에 위치한 프로브 지지부(13)들이 프로브 헤드 기판(80)의 패드들에 일괄 접합이 될 수 있게 한다. 프로브 어레이(10)의 프로브 핀(12)들이 완전히 접합이 된 후에 어레이 홀더(30)는 접합된 프로브 어레이(10)를 놓고, 다음 프로브 어레이(10)를 파지하기 위하여 이동 될 수 있다.
이와 같은 일련의 공정을 반복 수행하여 300mm MLC 프로브 헤드 기판(80)과 같은 대면적 기판 전체에 프로브 어레이(10)를 사용하여 DUT단위로 프로브 핀(12)들을 매우 정밀하게 위치시키고, 빠르게 접합 할 수 있다.
이와 같은 일련의 공정을 통해 프로브 어레이(10)가 모두 접합된 프로브 헤드 기판(80)은 다음 공정에서 습식 식각과 건식 식각 공정을 통해 프로브 어레이(10)의 판상의 지그(11)인 웨이퍼가 제거되어, 프로브 헤드가 완성 될 수 있게 된다.
이상에서, 본 발명의 실시예에 따라 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
10 : 프로브 어레이
11 : 판상의 지그
12 : 프로브 핀
13 : 지지부
20 : 어레이 트레이
21 : 트레이 홈
22 : 트레이 홀더 축
30 : 어레이 홀더
31 : 부착판
32 : 진공 홀
33 : 부착대
40 : 정렬유닛
41 : 스테이지
50 : 척유닛
51 : 스테이지
60 : 비전장치
61 : 제1비전얼라인장치
62 : 비전카메라장치
63 : 제2비전얼라인장치
70 : 레이저유닛
71 : 면광원 레이저빔
80 : 프로브 헤드 기판
100 : 프로브 본딩 장비

Claims (10)

  1. DUT단위로 배치된 프로브 핀들을 구비하는 프로브 어레이들이 배치되는 적어도 하나의 어레이 트레이;
    상기 어레이 트레이에 배치된 상기 프로브 어레이를 파지하여 정렬유닛으로 옮기는 제2 어레이 홀더;
    상기 프로브 어레이의 위치를 정렬하는 제1비전얼라인장치를 포함하는 상기 정렬유닛;
    상기 정렬유닛에서 정렬된 상기 프로브 어레이를 파지하고 프로브 헤드 기판으로 옮기며 광을 투과하는 어레이 홀더;
    상기 어레이 홀더 이송과정 중간에 프로브 어레이의 불량 유무를 확인하는 비전카메라장치;
    상기 프로브 어레이에 배치된 프로브 핀들이 접합되는 프로브 헤드 기판을 고정하고 정렬하는 척유닛;
    상기 어레이 홀더에 파지된 프로브 어레이와 프로브 헤드 기판을 정렬하기 위한 제2비전얼라인장치;
    면광원 레이저빔을 상기 어레이 홀더를 투과하여 상기 어레이 홀더에 파지된 프로브 어레이에 조사하여 상기 프로브 어레이에 배치된 프로브 핀들과 프로브 헤드 기판의 패드들을 전도성 접착제를 매개로 일괄 접합하는 레이저유닛;
    상기 트레이 홀더 축과 제2 어레이 홀더, 상기 정렬유닛, 상기 어레이 홀더, 상기 척유닛, 상기 레이저유닛을 제어하는 제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 어레이 본딩 장비.
  2. DUT단위로 배치된 프로브 핀들을 구비하는 프로브 어레이들이 배치되는 적어도 하나의 어레이 트레이;
    상기 어레이 트레이에 배치된 프로브 어레이를 정렬하는 제1비전얼라인장치를 포함하는 정렬유닛;
    상기 정렬유닛에서 정렬된 상기 프로브 어레이를 파지하고 프로브 헤드 기판으로 옮기며 광을 투과하는 어레이 홀더;
    상기 어레이 홀더 이송과정 중간에 프로브 어레이의 불량 유무를 확인하는 비전카메라장치;
    상기 프로브 어레이에 배치된 프로브 핀들이 접합되는 프로브 헤드 기판을 고정하고 정렬하는 척유닛;
    상기 어레이 홀더에 파지된 프로브 어레이와 프로브 헤드 기판을 정렬하기 위한 제2비전얼라인장치;
    면광원 레이저빔을 상기 어레이 홀더를 투과하여 상기 어레이 홀더에 파지된 프로브 어레이에 조사하여 상기 프로브 어레이에 배치된 프로브 핀들과 프로브 헤드 기판의 패드들을 전도성 접착제를 매개로 일괄 접합하는 레이저유닛;
    상기 정렬유닛, 상기 어레이 홀더, 상기 척유닛, 상기 레이저유닛을 제어하는 제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 어레이 본딩 장비.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 어레이 홀더는 석영(Quartz) 또는 유리 재질로 형성되어 진공으로 상기 프로브 어레이를 흡착하여 파지하는 구조를 특징으로 하는 프로브 어레이 본딩 장비.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 레이저유닛은 레이저 광원으로 직사각형 형태의 라인과 원형 또는 정사각형의 면광원의 크기를 갖거나 조정할 수 있는 옵틱으로 구성되는 것을 특징으로 하는 프로브 어레이 본딩 장비.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2비전얼라인장치는 웨이퍼를 투과하여 정렬할 수 있는 적외선 카메라를 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 프로브 어레이 본딩 장비.
  6. 패드에 전도성 접착제가 배치되어 있는 프로브 헤드 기판을 척유닛에 고정하고 정렬하는 단계;
    DUT 크기의 판상의 지그에 DUT단위로 프로브 핀들이 배치 고정된 프로브 어레이들이 배치된 어레이 트레이를 트레이 홀더 축에 위치시키는 단계;
    제2 어레이 홀더로 상기 어레이 트레이에 배치된 상기 프로브 어레이를 파지하고 정렬유닛으로 옮기는 단계;
    상기 프로브 어레이를 정렬유닛으로 정렬 하는 단계;
    광을 투과하는 어레이 홀더로 상기 정렬 유닛에서 정렬된 상기 프로브 어레이를 파지하고 이송하는 단계;
    비전카메라장치로 상기 어레이 홀더로 파지된 상기 프로브 어레이에 배치된 프로브 핀들의 위치 불량여부를 판단하는 단계;
    상기 위치 불량여부 판단 단계에서, 불량으로 판단된 경우 어레이 홀더에서 프로브 어레이를 제거하는 단계;
    상기 위치 불량여부 판단 단계에서, 정상으로 판단된 경우 어레이 홀더로 프로브 헤드 기판위에 위치시키는 단계;
    어레이 홀더로 파지되어 옮겨진 상기 프로브 어레이와 프로브 헤드 기판의 접합될 DUT의 위치를 제2비전얼라인장치로 정렬하는 단계;
    레이저유닛의 면광원 레이저빔을 상기 어레이 홀더를 투과하여 상기 어레이 홀더에 파지된 프로브 어레이에 조사하여 상기 프로브 어레이에 배치된 프로브 핀들과 프로브 헤드 기판의 패드들을 전도성 접착제를 매개로 일괄 접합하는 단계;
    상기의 일련의 과정을 반복 수행하여 프로브 헤드 기판에 상기 프로브 어레이들을 모두 접합하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 본딩 방법.
  7. 패드에 전도성 접착제가 배치되어 있는 프로브 헤드 기판을 척유닛에 고정하고 정렬하는 단계;
    DUT 크기의 판상의 지그에 DUT단위로 프로브 핀들이 배치 고정된 프로브 어레이들이 배치된 어레이 트레이를 정렬 유닛에 위치시키는 단계;
    상기 어레이 트레이에 배치된 프로브 어레이를 정렬유닛으로 정렬 하는 단계;
    광을 투과하는 어레이 홀더로 상기 어레이 트레이에서 정렬된 상기 프로브 어레이를 파지하는 단계;
    비전카메라장치로 상기 어레이 홀더로 파지된 상기 프로브 어레이에 배치된 프로브 핀들의 위치 불량여부를 판단하는 단계;
    상기 위치 불량여부 판단 단계에서, 불량으로 판단된 경우 어레이 홀더에서 프로브 어레이를 제거하는 단계;
    상기 위치 불량여부 판단 단계에서, 정상으로 판단된 경우 어레이 홀더로 프로브 헤드 기판위에 위치시키는 단계;
    어레이 홀더로 파지되어 옮겨진 상기 프로브 어레이와 프로브 헤드 기판의 접합될 DUT의 위치를 제2비전얼라인장치로 정렬하는 단계;
    레이저유닛의 면광원 레이저빔을 상기 어레이 홀더를 투과하여 상기 어레이 홀더에 파지된 프로브 어레이에 조사하여 상기 프로브 어레이에 배치된 프로브 핀들과 프로브 헤드 기판의 패드들을 전도성 접착제를 매개로 일괄 접합하는 단계;
    상기의 일련의 과정을 반복 수행하여 프로브 헤드 기판에 상기 프로브 어레이들을 모두 접합하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 본딩 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    어레이 홀더는 레이저 빔을 투과하는 석영 또는 유리를 소재로 형성되어 레이저 광원이 어레이 홀더를 투과하여 상기 프로브 어레이에 조사하여 일괄 접합하는 것을 특징으로 하는 프로브 본딩 방법
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 레이저는 레이저 광원으로 직사각형 형태의 라인과, 원형 또는 정사각형의 면광원을 조사하여 상기 프로브 어레이 전체에 조사하여 일괄 접합하는 것을 특징으로 하는 프로브 본딩 방법
  10. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    프로브 어레이는 반도체 디바이스 크기인 DUT단위로 웨이퍼 재질인 상판의 지그에 프로브 핀들이 배치 고정되고 프로브 헤드 기판에 접합되는 프로브 핀들의 지지부가 노출된 형태로 형성되어 전도성 접착제를 매개로 프로브 헤드 기판의 DUT 패드들에 면광원 레이저빔으로 일괄 접합되는 것을 특징으로 하는 프로브 본딩 방법
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