KR102453358B1 - 전자 소자 테스트용 장치의 콘택 프로브 및 관련 프로브 헤드 - Google Patents

Abstract

전자 소자를 테스트하기 위한 장치의 프로브 헤드(probe head)용 콘택 프로브(contact probe)(20)는, 각각의 콘택 패드들과의 접촉을 실현할 수 있도록 구성된 각각의 말단부들(20A, 20B) 사이에서 종방향으로 본질적으로 연장된 프로브 바디(probe body)(20C)와, 상기 프로브 바디(20C)보다 더 큰 횡방향 치수(transverse dimension)를 갖는 적어도 하나의 말단부(20B)를 포함한다. 상기 말단부(20B)는 상기 콘택 프로브(20)를 그것이 형성되어 있던 기판(25)으로부터 분리한 후에 상기 콘택 프로브(20) 상에 존재하게 되는 머티리얼 스크랩(material scrap)(24A)을 수용할 수 있는 적어도 하나의 홈(indentation)(23A)을 바람직스럽게 포함한다.

Description

전자 소자 테스트용 장치의 콘택 프로브 및 관련 프로브 헤드{Contact probe and relative probe head of an apparatus for testing electronic devices}

본 발명은 전자 소자 테스트용 장치의 콘택 프로브 및 그에 대응하는 프로브 헤드에 관한 것이다.

본 발명은 특히 웨이퍼 상에 집적된 전자 소자들을 테스트하기 위한 장치의 콘택 프로브 및 프로브 헤드에 관한 것이지만 이것으로 제한되는 것은 아니며, 아래에서는 이 응용 분야를 참조하여 본 발명을 설명하지만, 이것은 오직 설명의 단순화를 위한 목적에 불과하다.

공지된 바와 같이, 프로브 헤드는 본질적으로, 마이크로구조의 다수의 콘택 패드들, 특히 웨이퍼 상에 집적된 전자 소자의 다수의 콘택 패드들을, 기능성 테스트, 특히 전기적 기능 테스트 또는 일반적 테스트를 수행하는 테스트 기계의 대응 채널들에 전기적으로 연결할 수 있도록 구성된 디바이스이다.

집적 소자들에 대해 수행되는 상기 테스트는 결함 회로를 생산 단계에서 가능한한 빨리 검출하여 분리해 내는데 특히 유용하다. 따라서, 프로브 헤드는 통상적으로 웨이퍼 상에 집적된 소자들을 커팅하여 칩 격납 패키지(chip containment package) 내로 조립하기 전에 전기적으로 테스트하는데 사용된다.

일반적으로, 프로브 헤드는, 실질적으로 판상형이며 서로 평행한 적어도 한 쌍의 플레이트들(plates) 또는 다이들(dies)에 의해 보유된 다수의 이동 가능한 콘택 요소들 또는 프로브들을 포함한다. 상기 다이들은 적절한 홀들(holes)을 구비하고 있으며 일정 간격을 두고 서로 이격되게 배열됨으로써 이동을 위한 자유 공간 또는 에어 갭이 존재하도록 함과 동시에 상기 콘택 프로브들의 변형(deformation)을 가능하게 한다. 특히, 상기 한 쌍의 다이들은 상부 다이 및 하부 다이를 포함하며, 이들 모두는 가이드 홀들을 구비하고, 상기 가이드 홀들 내로 상기 콘택 프로브들이 축방향으로 슬라이딩되며, 상기 콘택 프로브들은 대개 우수한 전기적 및 기계적 특성을 갖는 특수 합금 와이어로 만들어진다.

상기 프로브 헤드를 피검 소자(device under test) 자체에 대해 가압함으로써 상기 콘택 프로브들과 상기 소자의 콘택 패드들 사이에 우수한 접속이 보장되는데, 이때, 상기 상부 및 하부 다이들에 형성된 상기 가이드 홀들 내에서 이동 가능한 상기 콘택 프로브들이 상기 가압 저촉 동안에 상기 2개의 다이들 사이의 에어 갭 내에서 밴딩(bending)되며 상기 가이들 홀 내에서 슬라이딩(sliding)된다. 이러한 종류의 프로브 헤드는 수직 프로브들을 갖는 프로브 헤드로 보통 지칭되며, 영어 용어로는 "수직형 프로브 헤드(Vertical probe head)"로 표현된다.

특히, 도 1은 적어도 하나의 하부 판상형 지지체 또는 다이(2)와 상부 판상형 지지체 또는 다이(3)를 포함하는 프로브 헤드(10)를 개략적으로 나타내는데, 상기 지지체들 또는 다이들은 가이드 홀들(2A, 3A)을 각각 갖고, 각 가이들 홀 내로 적어도 하나의 콘택 프로브(1)가 슬라이딩된다.

여기서 그리고 아래에서 사용되는 "상부" 및 "하부"라는 용어들은 편의상 상기 도면의 부분적 참조 시스템과 관련되어 사용되는 것일 뿐, 제한적 의미를 부여하려는 것은 아니다.

상기 콘택 프로브(1)는 피검 소자(4)의 콘택 패드(4A) 상에 접하게될 적어도 하나의 말단부(end portion) 또는 콘택 팁(contact tip)(1A)을 가짐으로써 상기 피검 소자(4)와 테스트 장치(미도시) 사이의 기계적 및 전기적 접촉을 실현하게 되는데, 상기 테스트 장치의 프로브 헤드(10)가 말단 구성(end element)을 형성하게 된다.

여기서 그리고 아래에서, "콘택 팁"이란 용어는 콘택 패드들에 접촉하게 될 콘택 프로브의 말단 죤(zone) 또는 영역(region)을 의미하는데, 상기 콘택 죤 또는 영역은 반드시 뾰족한 것은 아니다.

어떤 경우들에 있어서는, 상기 콘택 프로브들이 상기 상부 다이에 대응하여 상기 헤드 자체에 단단히 고정되어 있는데, 이러한 프로브 헤드들은 "차단형 프로브 헤드(blocked probe heads)"로 지칭된다.

그러나, 비차단형 프로브들, 즉, 단단히 고정되어 있지 않고 마이크로-콘택 보드를 통해 보드에 접속된 상태로 유지되는 프로브들이 더 흔히 사용되는데, 이러한 프로브 헤드들은 "비차단형 프로브 헤드(unblocked probe heads)"로 지칭된다. 상기 마이크로-콘택 보드는 보통 "스페이스 트랜스포머(space transformer)"로 불리기도 하는데, 그 이유는, 상기 프로브들에의 접촉뿐만 아니라 그 위에 구현된 콘택 패드들이 피검 소자 상의 콘택 패드들에 대하여 공간적으로 재분배될 수 있도록 하고, 특히 패드들 자체의 중심들 간의 거리 제약을 완화시킬 수 있기 때문이다.

이 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 콘택 프로브(1)는 이러한 스페이스 트랜스포머(5)의 콘택 패드(5A)를 향한 또 다른 말단부 또는 콘택 헤드(1B)를 갖는다. 피검 소자(4)와의 접촉 방식과 유사하게, 콘택 프로브(1)의 상기 콘택 헤드(1B)를 상기 스페이스 트랜스포머(5)의 콘택 패드(5A) 상으로 눌러줌으로써 프로브(1)와 스페이스 트랜스포머(5) 사이의 양호한 전기적 접촉이 보장될 수 있다.

하부 다이(2)와 상부 다이(3)가 에어 갭(6)에 의해 적절히 간격을 두고 배치됨으로써 상기 콘택 프로브(1)의 변형이 가능할 수 있다. 마지막으로, 상기 가이드 홀들(2A, 3A)은 그 안에서 상기 콘택 프로브(1)가 슬라이딩될 수 있도록 적절한 크기로 형성된다.

더욱 구체적으로, 상기 프로브(1)의 콘택 팁(1A) 또는 콘택 헤드(1B)가 피검 소자(4)와 스페이스 트랜스포머(5)의 콘택 패드들(4A, 5A) 상으로 각각 가압 접촉되는 동안, 상기 프로브(1)가 상기 가이드 홀들(2A, 3A) 내에서 슬라이딩되고 상기 에어 갭(6)에 대응하여 변형된다.

상기 프로브가 겪게 되는 변형의 형태 및 그러한 변형을 일으키는데 필요한 힘은, 상기 프로브를 형성하는 합금의 물리적 특성 및 상기 상부 다이의 가이드 홀과 상기 하부 다이의 대응 가이드 홀 사이의 오프셋(offset) 값과 같은 여러 인자들에 의해 결정된다.

프로브 헤드의 올바른 작동은 기본적으로 다음의 두 가지 파라미터들과 관련된다: 상기 콘택 프로브의 수직 이동 또는 초과이동(overtravel) 및 그 콘택 프로브의 콘택 팁의 수평 이동 또는 스크럽(scrub). 공지된 바와 같이, 상기 콘택 팁의 적절한 스크럽을 보장함으로써 상기 콘택 패드의 표면을 "스크러빙(scrubbing)"하는 것이 중요한데, 이를 통해 예를 들어 박층(thin layer)또는 산화막(oxide film) 형태인 불순물들을 제거함으로써 상기 프로브 헤드를 통한 접촉을 향상시킬 수 있다.

프로브와 피검 소자 사이의 양호한 전기적 연결이 항상 보장되어야 하기 때문에, 프로브 헤드의 제조 단계에서 이러한 특징들 모두가 평가되고 조율되어야 한다. 소위 "시프트형 플레이트(shifted plates)" 기술에 의해 테스트 헤드가 제조되는 경우, "버클링 빔(buckling beam)"으로도 불리우는 콘택 프로브는 일직선으로 만들어지며 그 길이를 따라 일정한 단면, 바람직하게는 직사각형의 단면을 갖고, 보통 그 말단들에서 날카로워짐으로써 콘택 말단부들, 특히 도 1에 도시된 바와 같은 콘택 팁(1A) 및 콘택 헤드(1B)를 각각 형성한다. 따라서, 이러한 종류의 프로브 헤드를 위하여, 상기 하부 다이(2)와 상기 상부 다이(3) 사이의 시프트를 통해, 상기 예에 도시된 바와 같이 실질적으로 중앙 부분에서 프로브 바디의 변형을 야기하는 것이 공지되어 있다. 이러한 프로브 헤드는 "시프트형-플레이트 프로브 헤드(shifted-plate probe heads)"로 불리기도 한다.

프로브 헤드 제조에 있어서 중요한 파라미터는 피검 소자 상의 콘택 패드들의 중심들 간의 거리[소위, 피치(pitch)]이다. 사실, 관련 제조 기술의 진보에 따라 집적된 전자 소자들의 피치도 점점 작아지고 있기 때문에, 프로브 헤드의 콘택 프로브들의 높은 패킹이 요구되고 있고, 콘택 프로브들 간의 상호 접촉이 방지되어야 할 경우에는 위치결정(positioning) 문제를 야기한다.

최근 기술에서, 흔히 피치(pitch)로 표시되는, 집적 소자 상의 콘택 패드들의 중심들 간의 거리가 30㎛ 내지 80㎛의 값으로 감소되었다. 이러한 피치의 감소는 매트릭스형 패드들의 배열을 더욱 어렵게 만든다. 이 경우, 동일 라인(line) 상의 패드들의 콘택 중심들 간의 거리 및 동일 컬럼(column) 상의 패드들의 콘택 중심들 간의 거리 모두 30㎛ 내지 80㎛의 값으로 감소되었다.

전술한 바와 같이, 최근 제조 기술에서 피검 소자의 콘택 패드 배열에 있어 피치 값의 감소는 인접한 프로브들 간의 접촉, 특히 이들의 돌출부들 간의 접촉과 관련된 문제들을 야기한다.

이러한 문제는 콘택 프로브(1)가 일 말단부, 특히 콘택 헤드(1B)에 대응하는 적어도 하나의 확대부(enlarged portion)를 가질 때 특히 심각하게 느껴지는데, 상기 확대부는, 본질적으로, 프로브 헤드의 상부 및 하부 다이들에 형성되어 있는 대응 가이드 홀들로부터 상기 프로브가 빠져나갈 수 없도록 하기 위해 사용되는 것이기 때문에 상기 콘택 프로브의 나머지 부분보다 큰 치수를 가지며, 특히 프로브 바디의 직경보다 큰 적어도 하나의 직경을 갖는데, 여기서 직경은 그러한 단면들의 최대 치수를 의미한다.

콘택 프로브들의 확대부들의 증가된 치수로 인해 전술한 패킹 문제가 악화됨으로써 서로 인접하는 프로브들을 근접시킬 수 있는 기회가 심각히 제한되는데, 상기 확대부들에서 인접한 프로브들 간에 접촉이 일어날 가능성이 종방향 또는 횡방향 각각에 있어서 피검 소자의 패드들의 매트릭스 분포에 비해 더 높다.

다시 말해, 콘택 프로브들 및 이들을 포함하는 프로브 헤드를 설계할 때 인접한 프로브들 사이에 확보되어야 할 간격, 특히 상기 확대부들, 예를 들어 상기 콘택 헤드들의 확대부들에 대응하는 간격의 최소값을 고려하는 것도 필요할 것이다. 인접 프로브들 간의 접촉을 방지하기에 적합한 이러한 최소 간격은 당연히 상기 프로브 헤드에 의해 테스트될 수 있는 소자의 콘택 패드들의 거리 또는 피치에 영향을 줄 것이다. 또한, 종방향 또는 횡방향에 대하여 동일하거나 상이한 최소 간격 값을 부여하는 것도 가능할 것이다.

또한, 이러한 콘택 프로브들의 관련 치수들은 콘택 프로브 제조방법을 극도로 구속하는 것으로 알려져 있다. 특히, 최근 제조되는 집적 회로들에 대한 테스트 분야에서는, 피검 소자의 콘택 패드들 간의 거리가 극도로 감소되고, 그 결과, 관련 프로브 헤드들의 콘택 프로브들 사이의 거리도 극도로 감소되기 때문에, 특히 포토리소그래피, 마스킹, 성장 및 어택(attack) 기술들을 채용하고 있는 전통적인 콘택 프로브 제조방법들의 치수적 한계가 도전을 받고 있다.

따라서, 최근에는 레이저 기술을 이용하여 프로브 헤드용 콘택 프로브를 제조하는 방법들에 대한 관심이 증가하고 있다.

특히, 최종적으로 원하는 프로브 형태로 금속 시트를 "재단(cutting out)"함으로써 콘택 프로브를 얻을 수 있는, 레이저 커팅에 의한 제조방법은 통상적으로 다음의 단계들을 포함한다:

- 도 2a에 도시된 바와 같이, 전도성 물질로 형성된 기판(11)을 제공하는 단계; 및

- 도 2b에서 점선으로 나타낸 바와 같이, 프로브에 대해 원하는 윤곽(10C)을 따라 레이저 커팅에 의해 각 콘택 프로브(10)를 정의하는 단계.

특히, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 방법은 레이저 커팅에 의해 상기 기판(11)에 다수의 콘택 프로브들(10)을 정의하는데, 이들 각각에는 콘택 프로브(10)의 콘택 팁(10A) 또는 콘택 헤드(10B)를 포함하는 부분들인 말단부들(10A, 10B)이 제공되고, 상기 기판(11)의 세로 전개 방향(longitudinal development direction), 특히 도 2c에 표시된 수직 방향(Y)을 따라 연장된다.

접촉 팁(10A) 및 접촉 헤드(10B)를 위해 도면에 도시된 형태는 절대적으로 임의적이며, 이들은 예시된 것과 동일한 형태를 가질 수 있지만 상이한 형태를 가질 수도 있다.

대개, 상기 정의 단계는, 도 3A 및 도 3B의 부분확대도에 개략적으로 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 관련 머티리얼 브릿지(material bridge)(13)를 통해 상기 기판(11)에 고정되게끔 각 콘택 프로브(10)를 그에 대응하는 프레임(12) 내에 구현한다.

따라서, 상기 방법은 상기 머티리얼 브릿지들(13)을 끊음으로써(breaking) 상기 콘택 프로브들(10)을 상기 기판(11)으로부터 분리하는 분리 단계를 더 포함한다.

특히, 도 3A 및 3B에 도시된 예에서는, 콘택 프로브(10)를 대응 프레임(12) 내에서 상기 기판(11)에 연결하고 지지하는 머티리얼 브릿지(13)를 각 콘택 프로브(10)가 오직 하나만 가지고 있고, 상기 머티리얼 브릿지(13)는 프로브의 말단부 외의 다른 부분에 대응되게 구현되어 있다.

임의의 개수의 머티리얼 브릿지들(13)을 형성하거나, 도 3A 및 3B에 도시된 부분과는 다른 콘택 프로브(10) 부분들에 전적으로 임의의 방식으로 상기 머티리얼 브릿지(13)를 위치시키는 것도 당연히 가능하다.

예를 들어, 도 4A 및 4B에 개략적으로 도시된 바와 같이, 여전히 하나의 머티리얼 브릿지(13)를 통해 기판(11)에 고정되도록 각 콘택 프로브(10)를 형성하되 이 경우에 있어서는 상기 머티리얼 브릿지(13)를 콘택 헤드(10B), 바람직하게는 그 측면 위치에 대응되게 형성하는 것도 가능하다. 이를 통해, 실제로, 상기 머티리얼 브릿지(13)가 상기 콘택 프로브(10)의 위치 중 나머지 부분보다 더 큰 치수를 갖는 위치, 즉 더 우수한 기계적 밀봉성(mechanical seal)을 갖는 영역에 존재하게 되는데, 이것은, 상기 머티리얼 브릿지(13) 자체를 끊음으로써 상기 콘택 프로브(10)를 상기 기판(11)으로부터 분리하는 순간에 특히 유용하다.

또한, 이와 같이 머티리얼 브릿지(13)를 위치시킴으로써, 상기 콘택 프로브들(10)을 포함하는 프로브 헤드의 작동 중에 앞에서 설명한 바와 같이 상부 또는 하부 가이드의 가이드 홀들 내에서 슬라이딩되어야 하는 콘택 프로브(10) 부분에 스크랩(scraps) 및 표면 요철(surface irregularities)이 잔존하게 되는 것을 방지할 수 있다.

실제로, 콘택 프로브(10)를 기판(11)으로부터 분리하는 단계에서 머티리얼 브릿지(13)를 끊어내면 상기 브릿지 자체의 부착 부위에 대응하는 곳에서 상기 콘택 프로브(10)에 고정되어 유지되는 잔존 물질이 존재하게 되는데, 이것은 스크랩으로 지칭되며 도 5에서 도면부호 14로 표시된다. 앞서 설명한 바와 같이, 이 스크랩(14)이 콘택 프로브(10)의 콘택 헤드(10B)에 대응하여 존재하도록 하는 것이 가능한데, 이것은 그 사이드 풋프린트(side footprint)를 실제로 증가시키게 되고, 콘택 헤드들(10B)에 위치한 상기 스크랩들(14)에 대응하여 인접 프로브들 사이의 접촉이 다발하지(rick) 않도록 하여야 하기 때문에 프로브들을 많은 수로 패킹할 기회가 감소할 수밖에 없다.

대응 콘택 헤드(10B)의 측면들 상에 대칭적으로 위치하는 적어도 2개의 머티리얼 브릿지들(13)을 갖도록 콘택 프로브(10)를 구현하는 것도 역시 일반적이며, 따라서, 상기 프로브(10)를 기판(11)으로부터 분리하면 상기 콘택 헤드(10B)의 양 측면들 상에 스크랩들(14)이 남게 된다.

또한, 이러한 스크랩들(14)에 대응하는 부분들은 높은 표면 조도를 갖는 영역들이고 여기에서 인접 프로브들 간에 접촉이 발생할 수 있는데, 이것은 그러한 프로브들을 바람직하지 않게 꼼짝 못하게 갇히게 함으로써 이들을 포함하는 프로브 헤드의 기능 손실을 확실히 초래할 수 있음을 알 수 있다.
US 2012/176122는 피검 대상과 접촉하게 될 콘택 부분을 제외한 메인 바디 부분의 외주면 전체를 커버하는 커버링 부분을 포함하는 콘택 프로브를 개시하고 있는데, 상기 커버링 부분은 상기 메인 바디 부분의 물질의 체적 저항률보다 낮은 체적 저항률을 갖는 물질로 형성된다. 일 실시예에 의하면, 상기 메인 바디 부분은 상기 콘택 프로브가 라이닝 부재(lining member)로 라이닝될 오목부(recess)를 포함한다.
또한, WO 2016/107756 및 WO 2016/107859는 기판에 형성되어 그것에 고정되어 있는 다수의 콘택 프로브들을 포함하는 반제품(semi-finished product) 및 도전성 물질로 제조된 기판으로부터 콘택 프로브들을 제조하는 방법을 각각 설명하고 있다.

본 발명의 기술적 과제는 전자 소자, 특히 웨이퍼 상에 집적된 전자 소자들을 테스트하기 위한 장치와의 연결을 위한 콘택 프로브 및 대응 프로브 헤드를 제공하는 것으로서, 이들은 종래기술에 따라 제조된 시스템에 오늘날까지도 영향을 미치는 제한 및 단점들을 극복 가능하게 하는 구조적 및 기능적 특징들을 갖추고 있고, 특히, 예를 들어 프로브들의 콘택 헤드들에 대응하는 확대부들 간의 접촉 확률을 감소시킴으로써 프로브 헤드 내에 프로브들을 더 많이 패킹하는 것을 가능하게 할 뿐만 아니라 콘택 패드들을 서로 매우 가깝게, 즉 매우 작은 피치로 배열하는 것을 가능하게 한다.

본 발명의 근간을 이루는 해결 방안은 프로브 중 나머지 부분들에 비해 더 큰 치수를 갖는 일 말단부, 특히 콘택 헤드에 대응하여 적어도 하나의 홈(indentation)이 제공되는 콘택 프로브를 구현하는 것인데, 상기 홈은 상기 프로브가 얻어지는 기판에 대한 부착 스크랩을 수용할 수 있고, 따라서, 대응 프로브 헤드 내에 이들이 일단 수용되면 상기 프로브들 간의 다발성 접촉(rick of contact)이 감소할 수 있으며, 그러한 프로브 헤드를 이용하여 피검 소자의 콘택 패드들을 서로 매우 가깝게 배열할 수 있다.

이러한 해결 방안에 기초하여, 상기 기술적 과제는 전자 소자 테스트 장치용 프로브 헤드를 위한 콘택 프로브에 의해 해결되는데, 상기 콘택 프로브는, 각각의 콘택 패드들과 접촉할 수 있도록 구성된 각각의 말단부들 사이에서 종방향으로 본질적으로 연장된 프로브 바디(probe body)와 상기 프로브 바디보다 더 큰 횡방향 치수를 갖는 적어도 하나의 말단부(end portion)를 포함하되, 상기 적어도 하나의 말단부는 상기 콘택 프로브가 형성되어 있는 기판으로부터 상기 콘택 프로브가 분리된 후에 상기 콘택 프로브 상에 존재하게 되는 머티리얼 스크랩(material scrap)을 수용할 수 있도록 구성된 홈(indentation)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

더욱 구체적으로, 본 발명은 다음과 같은 추가적 및 선택적 특징들을 단독으로 또는 필요에 따라 조합으로 포함한다.

본 발명의 다른 관점에 의하면, 상기 적어도 하나의 말단부는 스페이스 트랜스포머의 콘택 패드 상에 접할 수 있도록 구성된 콘택 헤드일 수 있고, 또 다른 말단부는 피검 소자의 콘택 패드 상에 접할 수 있도록 구성된 콘택 팁일 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 의하면, 상기 홈은 5㎛ 내지 15㎛의 길이로 상기 말단부 내부로 연장될 수 있다.

또한, 상기 콘택 프로브는 오직 상기 콘택 프로브의 제1 측벽에만 대응하여 접해있는 확대부를 포함할 수 있다.

특히, 상기 확대부는 상기 콘택 프로브를 포함하는 프로브 헤드의 가이드(guide)의 대응 면에 접할 수 있도록 구성된 적어도 하나의 언더컷 벽(undercut wall)을 정의할 수 있다.

또한, 상기 적어도 하나의 말단은 상기 프로브 바디의 직경과 상기 언더컷 벽의 길이의 합과 동일한 풋프린트(footprint) 직경을 가질 수 있는데, 상기 직경은 해당 단면들의 최대 치수를 의미한다.

본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 상기 콘택 프로브는 상기 콘택 프로브의 반대편 제2 측벽에 대응하여 돌출됨으로써 각각의 또 다른 언더컷 벽을 정의하는 또 다른 확대부를 포함할 수 있다.

특히, 상기 적어도 하나의 말단은 상기 언더컷 벽들의 길이들의 합을 상기 프로브 바디의 직경과 합한 값과 동일한 풋프린트 직경을 가질 수 있는데, 상기 직경은 해당 단면들의 최대 치수를 의미한다.

또한, 상기 홈은 상기 확대부들의 적어도 하나의 내부로 연장될 수 있다.

상기 콘택 프로브는 상기 확대부들 내부로 연장된 각각의 홈들을 포함할 수도 있다.

특히, 상기 언더컷 벽 및/또는 상기 또 다른 언더컷 벽은 상기 프로브 바디의 상기 직경의 5~30%에 해당하는 길이를 가질 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 의하면, 상기 머티리얼 스크랩은 적어도 하나의 약화 라인(weakening line)에 대응할 수 있는데, 상기 약화 라인은 머티리얼 브릿지를 통과하며 상기 머티리얼 브릿지의 온전성(integrity)을 파손함으로써 상기 기판으로부터 상기 콘택 프로브의 분리를 구현할 수 있도록 구성된다.

특히, 상기 적어도 하나의 약화 라인은 상기 홈에 대응하여 상기 콘택 프로브에 인접하도록 상기 머티리얼 브릿지 상에 배치될 수 있다.

본 발명은 전자 소자의 기능성 테스트용 수직 프로브들을 갖는 프로브 헤드에 관한 것이도 한데, 상기 프로브 헤드는, 적절한 에어 갭에 의해 서로 분리되어 있으며 다수의 콘택 프로브들을 슬라이딩 방식으로 수용하기 위한 각각의 가이드 홀들을 구비하고 있는 적어도 한 쌍의 판상형 지지체들(plate-shaped supports)을 포함하고, 각 콘택 프로브는 위에서 설명한 바와 같이 제조된 것이다.

본 발명의 또 다른 관점에 의하면, 각각의 상기 가이드 홀들 내로 슬라이딩된 상기 콘택 프로브들이 상기 에어 갭에 대응하여 사전-변형(pre-deformation)되도록 하기 위하여 상기 판상형 지지체들이 상호간에 적절하게 시프트될 수 있고, 상기 콘택 프로브들 각각의 말단부의 상기 적어도 하나의 확대부는 상기 콘택 프로브의 벽으로부터 돌출되어 있어 상기 말단부에 인접하게 위치한 상기 판상형 지지체의 가이드 홀의 벽 상에 얹혀진다.

특히, 상기 적어도 하나의 확대부는 상기 판상형 지지체의 제1 면에 접할 수 있도록 구성된 언더컷 벽을 정의할 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 의하면, 상기 프로브 헤드는 종방향 또는 횡방향으로 인접한 프로브들을 포함하되, 상기 프로브들은 서로 대응하는 벽으로부터 돌출되어 있는 확대부들을 가질 수 있다.

대안적으로, 상기 프로브 헤드는 종방향 또는 횡방향으로 인접한 프로브들을 포함하되, 상기 프로브들은 각각의 반대편 벽들(opposite walls)로부터 돌출되어 있는 확대부들을 가질 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 프로브 헤드는 다수의 대칭형 콘택 프로브들 및 다수의 비대칭형 콘택 프로브들을 포함할 수 있는데, 상기 대칭형 콘택 프로브는 상기 콘택 프로브의 양 측벽들로부터 돌출된 확대부들을 구비하는 콘택 헤드를 갖고, 상기 비대칭형 콘택 프로브는 상기 콘택 프로브의 오직 한 측벽으로부터 돌출된 단 하나의 확대부만을 가지며, 이러한 확대부들은 상기 콘택 프로브들이 형성되어 있던 기판으로부터 상기 콘택 프로브들을 분리할 때 유발되는 머티리얼 스크랩들을 수용할 수 있도록 구성된 홈들을 각각 포함하며, 상기 대칭형 콘택 프로브들은 피검 소자의 제1 영역의 콘택 패드들에 접하도록 배열되어 있되, 상기 제1 영역은 콘택 패드들이 상기 비대칭 콘택 프로브들에 의해 접촉되는 제2 영역보다 더 큰 피치(pitch)를 갖는다.

본 발명에 따른 상기 콘택 프로브 및 상기 프로브 헤드의 특징들 및 장점들은 그 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조한 아래의 설명으로부터 자명할 것이며, 상기 실시예는 직설적이며 비제한적 예로서 제시되는 것이다.

도면들에서:
- 도 1은 종래기술에 따라 구현된 프로브 헤드를 개략적으로 보여주고;
- 도 2a-2c는 레이저 커팅에 의한 제조방법의 상이한 단계들을 개략적으로 보여주고;
- 도 3a-3b 및 4a-4b는 도 2a-2c의 방법을 이용하여 얻어진 다수의 콘택 프로브들 및 단일 프로브와 관련된 대응 세부 사항들의 대안적 실시예들을 각각 개략적으로 보여주고;
- 도 5는 도 2a-2c의 방법에 따라 구현된 콘택 프로브를 개략적으로 보여주고;
- 도 6a e 6b는 본 발명에 따른 콘택 프로브의 실시예들을 개략적으로 보여주고;
- 도 7a 및 7b는 레이저 커팅 및 도 6a 및 6b의 해당 실시예들에 따라 얻어진 각각의 다수의 프로브들을 각각 보여주고;
- 도 8은 본 발명에 다른 콘택 프로브의 또 다른 실시예를 보여주고;
- 도 9a 및 9b는 도 6b 및 8의 실시예들에 대응하는 콘택 프로브들을 포함하는 본 발명에 따른 각각의 프로브 헤드들, 특히 수직 프로브들 및 시프트형 플레이트들을 갖는 프로브 헤드들을 각각 보여주고;
- 도 10a 및 10b는 도 8의 실시예에 따라 구현된 한 쌍의 인접 콘택 프로브들의 상이한 배열들을 개략적으로 보여주며;
- 도 11은 도 6b의 실시예 및 도 8의 실시예 양자 모두에 대응하는 콘택 프로브들을 포함하는 본 발명에 따른 프로브 헤드, 특히 수직 프로브들 및 시프트형 플레이트들을 갖는 프로브 헤드를 보여준다.

상기 도면들, 특히 도 6a를 참조하면, 도면부호 20은 전자 소자들, 특히 웨이퍼 상에 집적된 전자 소자들을 테스트하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 헤드용 콘택 프로브를 전체적으로 가리킨다.

상기 도면들은 본 발명에 따른 콘택 프로브 및 프로브 헤드의 개략적 모습을 나타낸 것으로서, 실제 스케일로 그려진 것이 아니라 본 발명의 중요 특징이 부각되도록 그려진 것임을 명심하여야 한다.

또한, 상기 도면들의 예를 통해 나타내진 본 발명의 다른 측면들은 당연히 서로 조합될 수 있고, 어느 한 실시예에서 다른 실시예로 교환 가능하다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 콘택 프로브(20)는 각각의 말단부들, 특히 콘택 팁(20A) 및 콘택 헤드(20B) 사이에서 연장되어 있는 소위(so-called) 프로브 바디(20C)를 포함한다. 적합하게는, 적어도 하나의 말단부, 특히 콘택 헤드(20B)는 상기 프로브 바디(20C)보다 더 큰 횡방향 치수를 갖는다. 더욱 구체적으로, 상기 콘택 헤드(20B)는 상기 프로브 바디(20C)의 횡방향 단면의 직경(Ds)보다 더 큰 직경(Dt)을 갖는 횡방향 단면을 갖는데, 직경이라 함은 이러한 단면들의 최대 치수를 의미한다.

이를 통해, 종래기술과 관련하여 이미 알아본 바와 같이, 상기 콘택 헤드(20B)는, 특히 상기 프로브들이 접하게 될 피검 소자가 존재하지 않을 때, 상기 콘택 프로브(20)가 그것을 포함하는 콘택 헤드의 가이드들 또는 다이들에 형성되어 있는 해당 가이드 홀들로부터 빠져나가지 못하도록 확실히 보장한다.

비제약(non-constrained) 프로브들을 갖는 프로브 헤드의 경우, 상기 콘택 프로브(20)의 콘택 팁(20A)은 점점 가늘어져(tapered) 피검 소자의 콘택 패드 상에 접하게 될 콘택부(21A)로 끝나게 되고; 이와 유사하게, 상기 콘택 헤드(20B)는 스페이스 트랜스포머의 콘택 패드 상에 접하게 될 콘택부(21B)로 끝나는 테이퍼부(tapered portion)를 갖는다.

상기 콘택부들(21A, 21B)은 실질적으로 점 형태의 접촉(punctiform contact)에 부합되도록 형성되거나, 가능한 한 상기 말단부의 나머지 부분보다 작은 직경을 갖는 둥근 형태 또는 심지어 실질적으로 평평한 형태도 가질 수 있다.

더욱 구체적으로, 상기 콘택 프로브(20B)는 각각의 확대부들(22A, 22B)을 포함하는데, 상기 확대부들(22A, 22B)은, 상기 콘택 프로브(20)의 세로 전개 축(longitudinal development axis)(HH)에 대해 대칭적으로 배열되어 있고 도면에서 PLa 및 PLb로 나타내져 있는 상기 콘택 프로브(20)의 각각의 대향 측벽들에 대응하여 돌출되어 있고, 도면을 부분적으로 참조할 때 상기 프로브 자체의 좌측 및 우측에 각각 배열되어 있다. 이러한 방식으로, 상기 콘택 헤드(20B)는 상기 콘택 프로브(20)의 세로 전개 축(HH)에 대해 대칭 형태를 갖는다.

이를 통해, 도면을 부분적으로 참조하면, 상기 콘택 프로브(20B)는 상기 확대부들(22A, 22B)에 대응하여 다이, 특히 상부 다이의 대응 면 상에 접하도록 구성된 각각의 언더컷 벽들(20as, 20bs)을 가짐으로써, 예를 들어 상기 콘택 프로브(20)가 대응 콘택 패드에 접하지 않고 아래로 빠져나가려는 경향을 가질 때, 상기 콘택 프로브(20)가 상기 다이로부터 빠져나감으로써 상기 프로브 헤드로부터 빠져나가는 것을 방지한다. 더욱 구체적으로, 상기 확대부들(22A, 22B)은 상기 프로브의 직경(Ds)의 20-60%에 해당하는 길이(Lex)를 동일하게 갖는 언더컷 벽들(22as, 22bs)을 정의한다. 이를 통해, 상기 콘택 헤드(20B)는 풋프린트 직경, 특히 상기 프로브 직경(Ds)과 상기 길이들(Lex)의 합에 해당하는 헤드 직경(Dt)을 갖는다: Dt = Ds + 2*Lex.

적합하게는, 본 발명에 의하면, 상기 콘택 프로브(20)의 상기 콘택 헤드(20B)는 상기 확대부들(22A, 22B)의 적어도 하나, 특히 확대부 22A에 대응하여 배열되어 있는 적어도 하나의 홈(23A)도 포함하는데, 상기 홈(23A)은 상기 프로브가 얻어지는 기판으로부터 상기 콘택 프로브(20)를 예를 들어 레이저 커팅에 의해 탈착(detachment)할 때 각각의 머티리얼 브릿지(24)의 파손으로부터 유발되는 적어도 하나의 머티리얼 스크랩(24A)을 수용할 수 있도록 구성된다.

적합하게는, 상기 홈(23A)은 상기 길이 Lex의 5-30%에 해당하는 길이(Lr), 바람직하게는 5㎛ 내지 15㎛의 길이로 상기 확대부(22A 또는 22B) 내부로 연장될 수 있다.

따라서, 이러한 머티리얼 스크랩(24A)이 존재하는 경우에 있어서도, 본 발명에 따른 상기 콘택 프로브(20)는 다른 관련 치수들이 모두 동일한 상태에서 공지의 해결방안들의 헤드 직경과 동일한 헤드 직경(Dt)을 갖고 이러한 머티리얼 스크랩(24A)이 상기 콘택 헤드(20B)에 의해 주어지는 풋프린트에 대해 돌출되지 않도록 할 수 있음을 바로 알 수 있다.

가장 일반적인 응용들에 있어서, 상기 언더컷 벽들(22as, 22bs)의 길이(Lex)는 10㎛ 내지 25㎛이고, 상기 프로브 직경(Ds)은 20㎛ 내지 90㎛이며, 상기 헤드 직경(Dt)은 30㎛ 및 120㎛이다.

도 6b에 개략적으로 도시된 대안적 실시예에 의하면, 콘택 프로브(20)의 콘택 헤드(20B)는 두 확대부들(22A, 22B)에 대응하여 구현된 각각의 홈들(23A, 23B)을 포함한다. 이러한 홈들(23A, 23B)은, 상기 프로브가 얻어지는 기판으로부터 예를 들어 레이저 커팅에 의해 상기 콘택 프로브(20)의 부착 머티리얼 브릿지들(24)로 콘택 헤드(20B)를 각각 대칭적으로 부착한 부위에 대응하는 각각의 머티리얼 스크랩들(24A)을 수용할 수 있도록 한다.

이 경우에 있어서도, 상기 홈들(23A, 23B)의 존재로 말미암아, 본 발명에 의한 콘택 프로브(20)는 다른 관련 치수들이 모두 동일한 상태에서 공지의 해결방안들의 헤드 직경과 동일한 헤드 직경(Dt)을 가질 수 있고 상기 머티리얼 스크랩(24A)이 상기 콘택 헤드(20B)에 의해 주어지는 풋프린트에 대해 돌출되지 않은 상태로 존재하게 된다.

따라서, 본 발명에 의하면, 머티리얼 스크랩(24A)을 고려한 허용 오차(tolerance)를 두지 않고도 상기 프로브들의 최대 치수를 갖는 부분들, 즉 관련 콘택 헤드들(20B) 사이에 두어야 할 최소 거리(Dm)를 항상 확보하면서 상기 프로브 헤드(30)의 인접 콘택 프로브들(20)을 서로 근접시키는 것이 가능하다는 점에서 유리하다; 특히, 최소 거리(Dm)는 인접 프로브들 간의 접촉을 방지하기 위하여 조정된 값으로서, 대개는 10㎛ 내지 20㎛이다.

이를 통해, 상기 콘택 프로브(20)의 콘택 팁들(20A) 역시도 서로 가까워질 수 있다. 즉, 그러한 머티리얼 스크랩(24A)의 존재에도 불구하고, 피검 소자의 콘택 패드들(26A), 또는 더욱 좋게는 상기 패드들의 중심들이 공지의 해결방안들과 유사한 피치 값들로 서로 근접시킬 수 있다.

도 6a 및 6b에 도시된 것에 대하여, 임의의 개수의 머티리얼 브릿지들(24)을 콘택 프로브(20)의 콘택 헤드(20B)의 중앙 부분 외에 및/또는 비대칭 방식으로 완전 임의의 방식으로 배치되도록 구현하는 것도 명백히 가능하다.

따라서, 본 발명에 따른 콘택 프로브들(20)을 이들의 제조에 적합한 물질로 형성된 적절한 기판(25)으로부터 레이저 커팅하여 정의함으로써 구현하는 것이 가능하다. 따라서, 도 7a에 개략적으로 도시된 바와 같이, 각 콘택 프로브(20)는 물질 제거에 의해 기판(25) 내에 얻어지는 적절한 프레임형 슬롯(frame-like slot) 내에 구현되는데, 상기 프레임형 슬롯은 간단히 프레임(25A)으로 표시되고 상기 콘택 프로브(20)를 둘러싸도록 구성된다.

더욱 구체적으로, 다수의 콘택 프로브들(20)이 형성되는데, 이들은 도 6a의 실시예에 따라 적어도 하나의 머티리얼 브릿지(24)를 통해 상기 기판(25)에 고정되고, 상기 머티리얼 브릿지(24)는 이 콘택 프로브들(20)의 콘택 헤드들(20B)에 형성된 각각의 홈들(23A)에 대응하는 부착점(attachment point)을 갖는다.

대안적으로, 도 7b에 개략적으로 도시된 바와 같이, 다수의 콘택 프로브들(20)을 기판(25) 내에 구현하되, 도 6b의 실시예에 따라 콘택 프로브들(20)의 콘택 헤드들(20B)에 형성되는 각각의 대칭형 홈들(23A, 23B)에 대응하는 각각의 머티리얼 브릿지들(24)의 부착점들을 갖도록 구현하는 것도 가능하다.

따라서, 상기 방법은 상기 머티리얼 브릿지 또는 브릿지들(24)을 끊음으로써 상기 기판(25)으로부터 상기 콘택 프로브들(20)을 분리하는 단계를 더 포함한다. 적절하게는, 본 발명에 의하면, 이러한 콘택 프로브(20) 분리 단계에 의해 남게 되는 머티리얼 스크랩(24A 및/또는 24B)이 각각의 홈(23A 및/또는 23B) 내에 배치된다.

적절하게는, 도 7a 및 7b에 도시된 바와 같이, 각 머티리얼 브릿지(24)에는 그것을 통과하는 적어도 하나의 약화 라인(weakening line)(LL)이 제공될 수 있는데, 상기 약화 라인(LL)은 상기 머티리얼 브릿지(24) 자체의 온전성(integrity)을 파손함으로써 상기 기판(25)으로부터 상기 프로브를 분리해낼 수 있도록 구성된다.

특히, 이러한 약화 라인(LL)을 상기 콘택 프로브(20)에 인접하게 배치함으로써, 상기 콘택 프로브(10)를 상기 기판(25)으로부터 분리하기 위해 상기 약화 라인(LL)을 파단할 때 상기 머티리얼 브릿지(24)의 대부분이 상기 기판(25)에 고정된 채로 유지되도록 할 수 있다.

적절하게는, 상기 약화 라인들(LL)은 상기 기판(25)에 관통홀들(through-holes)을 형성함으로써 얻어질 수 있다. 상기 관통홀들은 임의의 형상을 가질 수 있는데, 몇몇 예들을 들자면, 원형, 타원형, 직사각형, 경사형(inclined) 등이다. 대안적으로, 상기 약화 라인들(LL)은 그것들에 대응하여 상기 기판(25)을 그 자체의 면에 대해 직각 방향(Z)으로 국부적으로 얇게 만듦(thinning)으로써 구현될 수 있다.

본 발명에 따른 콘택 프로브(20)의 대안적 실시예에 의하면, 도 8에 개략적으로 도시된 바와 같이, 콘택 헤드(20B)는 오직 하나의 확대부(22A)만을 포함하는데, 상기 확대부(22A)는 상기 콘택 프로브(20)의 한 측벽(PLa), 도시된 예에서는 도면을 부분적으로 참조할 때 상기 프로브 자체의 좌측 상에 배치되어 있는 상기 콘택 프로브(20)의 측벽(PLa)에 대응하여서만 돌출되어 있다. 반면, 반대편 제2 면(PLb)에 대응하여서는, 상기 콘택 헤드(20B)가 확대되고 돌출된 부분을 갖지 않는다. 이러한 방식으로, 상기 콘택 헤드(20B)는 상기 콘택 프로브(20)의 세로 전개 축(HH)에 대하여 비대칭 형태를 갖는다.

이 경우에 있어서도, 도면을 부분적으로 참조하면, 상기 콘택 헤드(20B)는 상기 확대부(22A)에 대응하여 다이, 특히 상부 다이의 대응 면 상에 접하도록 구성된 언더컷 벽(22as)을 이러한 방식으로 가짐으로써, 예를 들어 상기 콘택 프로브(20)가 대응 콘택 패드에 접하지 않고 아래로 빠져나가려는 경향을 가질 때, 상기 콘택 프로브(20)가 상기 다이로부터 빠져나감으로써 상기 프로브 헤드로부터 빠져나가는 것을 방지한다는 점을 주목하여야 한다. 더욱 구체적으로, 상기 확대부(22A)는 상기 프로브의 직경(Ds)의 20-60%에 해당하는 길이(Lex)를 가질 수 있는 언더컷 벽(22as)을 정의한다.

이를 통해, 본 실시예에 따라 적절하게는, 상기 콘택 헤드(20B)가 상기 프로브 직경(Ds)과 언더컷 벽의 길이(Lex)의 합과 동일한 풋프린트 직경, 특히 헤드 직경(Dt) 을 갖는데(Dt = Ds + Lex), 이것은 다른 관련 치수들이 모두 동일한 상태에서 도 6a 및 6b에 도시된 실시예들의 헤드 직경(Dt)보다 작으며, 따라서 공지된 해결방안들의 그것보다도 작다.

이 경우에 있어서도, 콘택 프로브(20)의 콘택 헤드(20B)는 상기 확대부(22A)에 대응하여 배치된 적어도 하나의 홈(23A)을 더 포함하는데, 상기 홈(23A)은 상기 프로브가 얻어지는 기판으로부터 상기 콘택 프로브(20)를 예를 들어 레이저 커팅에 의해 탈착할 때 각각의 머티리얼 브릿지(24)의 파손으로부터 유발되는 적어도 하나의 머티리얼 스크랩(24A)을 수용할 수 있도록 구성됨으로써 상기 프로브의 풋프린트, 특히 헤드 직경(Dt)을 증가시키지 않는다.

상술한 타입의 콘택 프로브들은, 도 9a 및 9b에 개략적으로 도시되어 있으며 도면부호 30으로 전체가 표시된 프로브 헤드를 구현하는데 사용될 수 있다.

특히, 프로브 헤드(30)는, 다수의 콘택 프로브들(20)을 수용하며 상술한 타입의 콘택 프로브들(20)이 슬라이딩되어 넣어지는 가이드 홀들(26A, 27A)을 각각 구비한 적어도 하나의 하부 다이(26) 및 하나의 상부 다이(27)를 포함한다. 단순화를 위하여, 도 9a 및 9b에는 도 6b 및 8에 각각 설명된 타입의 콘택 프로브(20)만이 도시되어 있다.

각 콘택 프로브(20)는 피검 소자의 대응 콘택 패드(28A) 상에 접하도록 구성된 콘택 팁(20A) 및 스페이스 트랜스포머(29)의 콘택 패드(29A) 상에 접하도록 구성된 프로브 헤드(20B)를 갖는다.

도시된 예에서, 상기 프로브 헤드(30)는 수직 프로브들 및 시프트형 플레이트들을 갖는 유형이며; 도시된 상기 프로브는 상부 다이(27)와 하부 다이(26) 사이의 에어 갭(ZA)에서 연장되어 있는 프로브 바디(20C)를 포함한다. 전술한 바와 같이, "상부" 및 "하부"라는 용어들은 편의상 상기 도면의 부분적 참조 시스템과 관련되어 사용되는 것일 뿐, 제한적 의미를 부여하려는 것은 아니다.

특히, 각각의 가이드 홀들(26A, 27A) 내로 슬라이딩된 상기 콘택 프로브들(20)이 상기 다이들 사이의 에어 갭(ZA)에 대응하여 사전-변형(pre-deformation)되도록 하기 위하여 상기 하부 및 상부 다이들(26, 27)이 상호간에 적절하게 시프트되는데, 이러한 사전 변형은 프로브 헤드(30) 작동 중에 증가하며, 이때 콘택 프로브들(20)의 콘택 팁들(20A)이 피검 소자(28)의 콘택 패드들(28A) 상에 가압 접촉되고 상기 콘택 프로브들(20)이 상기 에어 갭(ZA)에 대응하여 밴딩된다.

상기 콘택 프로브들(20)은 단면들, 특히 상기 프로브 바디(20C)에 대응하는 단면들을 갖는데, 상기 단면들은 0.8mils부터 3mils까지의 다양한 직경을 가지며 상기 직경은 상기 프로브 헤드(30)가 목적하는 응용분야에 기초하여 선택된다. 반면, 확대부(22A 및/또는 22B)가 제공된 프로브 헤드들(20B)은 1mils부터 3.5mils까지의 다양한 직경을 갖는 단면들을 갖는데, 상기 직경은 반드시 원형일 필요는 없는 그러한 단면들의 최대 치수를 의미한다.

도 9b에 도시된 시프트형-플레이트 구조에서, 콘택 프로브들(20)은 프로프 헤드(30) 내에 수용되며, 상기 콘택 프로브(20)의 벽, 상기 예에서는 그 아래에 위치한 상부 다이(27)의 가이드 홀(27A)의 벽 상에 얹혀 있는 벽(PLa)으로부터 돌출되어 있는 확대부(22A)를 갖는다.

이를 통해, 상기 확대부(22A)의 언더컷 벽(22as)이 상기 상부 가이드(27)의 제1 면, 특히 도면을 부분적으로 참조하면 상기 스페이스 트랜스포머(29) 앞쪽의 면으로서 상부면(upper face)(27s)으로 표시된 면 상에 접하도록 구성되며; 또한, 상기 상부 다이(27)는 하부면(lower face)(27i)으로 표시된 반대편 제2 면을 갖는다.

본 발명에 의하면, 도 8에 도시된 실시예의 콘택 프로브(20)의 구조 덕분에, 도 10a에 개략적으로 도시된 바와 같이, 최대 치수를 갖는 프로브들의 부분들, 즉 관련 프로브 헤드들(20B)에 대응하는 부분들 사이에 두어야 할 최소 거리(Dm)를 어쨋든 확보하면서 상기 프로브 헤드(30)의 인접 콘택 프로브들(20)을 서로 근접시키는 것이 가능하다는 점에서 유리한데, 여기서 최소 거리(Dm)는 인접 프로브들 간의 접촉을 방지하기 위하여 조정된 값을 항상 의미하며, 대개는 10㎛ 내지 20㎛이다.

명백히, 상기 콘택 프로브(20)의 콘택 팁들(20A)이 이러한 방식으로 서로 근접하게 된다. 즉, 피치(P1*)를 감소시킴으로써 피검 소자(26)의 콘택 패드들(26A)을, 더욱 좋게는 상기 패드들의 중심들을 서로 근접시키는 것이 가능하다. 다시 말해, 이러한 방식을 통해, 도 6a 및 6b에 도시된 콘택 프로브(20)의 실시예들에 비해 더 작으며 따라서 공지의 해결방안들보다도 더 작은 피치(P1*)를 갖는 소자를 테스트하는 것이 가능하다는 점에서 유리하다.

대안적 실시예에 의하면, 도 10b에 개략적으로 도시된 바와 같이, 프로브 헤드(30) 내에서, 종방향 또는 횡방향으로 인접한 프로브들(20, 20')이 대향(opposite) 벽들(PLa, PL'b)로부터 돌출된 확대부들(22A, 22'A)을 갖도록 상기 콘택 프로브들(20)을 배열하는 것도 가능하다. 이러한 방식으로, 제1 프로브(20)는 그것의 제1 벽(PLa)으로부터 돌출된 돌출부(22A)를 포함하고, 상기 제1 프로브(20)에 종방향 또는 횡방향으로 인접한 제2 프로브(20')는 그것의 반대편 제2 벽(PL'b)으로부터 돌출된 돌출부(22'A)를 포함한다; 다시 말해, 인접한 프로브들(20, 20')은 서로 옆에 배치된 상기 프로브들의 상기 종방향 또는 횡방향에 대해 서로 반대편에 위치한 측면들로부터 돌출된 확대부들(22A, 22'A)을 갖는다.

이를 통해, 상기 프로브들 간의 가능한 접촉을 방지하기 위하여 조정된 최소 거리(Dm)를 보장하면서도, 인접한 프로브들을 특히 이들의 콘택 헤드들에 대응하여 더욱 근접시키는 것이 가능하다. 따라서, 상기 패드들의 중심들도 역시 더욱 근접하게 됨으로써 도면에 표시된 바와 같이 상기 피치(P1*)가 더욱 감소하게 된다.

본 발명에 의하면, 제안된 상기 프로브 헤드에 의해 피검 소자(28)의 피치(P1*) 감소가 허용될 수 있다는 점에서, 즉 집적 회로의 집적 및 설계에 관한 최신 현대 기술이 요구하는 정도까지 해당 콘택 패드들(28A)의 중심들을 근접시키는 것이 허용된다는 점에서 유리하다는 것도 주목하여야 한다.

본 발명에 따른 프로브 헤드(30)의 특히 유리한 실시예가 도 11에 개략적으로 도시되어 있다.

프로브 헤드(30)는, 특히, 도 6a 및 6b의 실시예들(후자의 실시예가 도 11에 예시적 목적으로 도시되어 있음)에서와 같이 프로브의 양 측벽들로부터 돌출되어 있는 확대부들(22A, 22B)이 제공되어 있는 프로브 헤드(20B)를 가지며 아래에서 대칭형 콘택 프로브(20)로 표현되는 다수의 콘택 프로브들(20)을 도면 부호 20"로 표시되는 다수의 콘택 프로브들과 함께 포함하는데, 상기 콘택 프로브들(20")은 오직 하나의 측벽, 특히 제1 벽(PL"a)으로부터 돌출된 오직 하나의 확대부(22"A)만이 제공되어 있는 프로브 헤드(20"B)를 가지며 아래에서 비대칭형 콘택 프로브(20")로 표현된다.

전술한 바와 같이, 상기 확대부들(22A 및/또는 22B 및 22"A)은, 콘택 프로브들(20, 20")을 이들이 형성되어 있던 기판(25)으로부터 분리할 때 야기되는 머티리얼 스크랩들(24A, 24"A)을 수용할 수 있도록 구성된 각각의 홈들(23A 및/또는 23B 및 23"A)을 포함한다.

도면에 도시된 예에서, 상기 프로브 헤드(20)는 시프트형-플레이트 타입이고, 따라서, 편평하고 서로 평행하며 각각의 가이드 홀들(26B, 27B)이 제공된 하부 다이(26)와 상부 다이(27)를 포함하며, 상기 가이드 홀들(26B, 27B) 내에는 상기 비대칭형 콘택 프로브들(20")이 슬라이딩 방식으로 수용된다.

더욱 구체적으로서, 각 비대칭형 콘택 프로브(20")는 스페이스 트랜스포머(29)의 또 다른 콘택 패드들(29B) 상에 접하도록 구성된 콘택 헤드(20"B)는 물론이고 피검 소자(28)의 또 다른 콘택 패드들(28B) 상에 접하도록 구성된 콘택 팁(20"A)을 포함한다.

상기 비대칭형 콘택 프로브들(20")은 상기 대칭형 콘택 프로브들(20)의 대응 헤드 직경보다 더 작은 최대 풋프린트, 특히 헤드 직경(Dt)을 갖는다는 점에 주목하여야 한다. 따라서, 이를 통해, 상이한 피치들을 갖는 영역들이 있는 집적 소자들을 도 11에 도시된 바와 같이 제작된 동일한 프로브 헤드(30)를 이용하여 테스트하는 것이 가능하다.

사실, 집적 회로 구현 기술의 최근 발전 덕분에 소자 자체의 다양한 영역들에서 상이한 상대적 거리 또는 피치를 갖는 콘택 패드들의 2차원 어레이를 갖는 소자를 구현하는 것이 가능해졌음이 공지되어 있다. 더욱 구체적으로, 그러한 소자는 큰 피치를 갖는 영역으로 표현되는 제1 영역을 포함하는데, 이 영역에서는, 작은 피치를 갖는 영역으로 표현되는 제2 영역에 비해 콘택 패드들 간의 거리가 더 크고, 상기 제2 영역에서는 패드들이 서로 더 가깝다. 이 경우 멀티-피치 소자들에 대해 이야기할 수 있다.

적절하게는, 도 11에 도시된 본 발명에 따른 프로브 헤드(30)는 그러한 소자들의 테스트를 가능하게 하는데, 특히, 멀티-피치 소자들을 테스트함에 있어 큰 피치를 갖는 상기 제1 영역에서는 상기 대칭형 콘택 프로브들(20)을 사용하고 작은 피치를 갖는 상기 제2 영역에서는 상기 비대칭형 콘택 프로브들(20")을 사용함으로써 상기 멀티-피치 소자들의 테스트를 가능하게 한다.

상기 고려된 사항들은 여기에 개시되지 않은 상이한 실시예들, 예를 들어 수개의 지지체들(several supports)을 포함하는 상부 다이 및/또는 하부 다이를 갖는 프로브 헤드와 같은 실시예에 대해서도 유효하다. 또한, 일 실시예에 대해 취해진 조치들은 다른 실시예들에 대해서도 이용될 수 있으며 2 이상의 조치들이 서로 자유롭게 조합될 수도 있다.

결론적으로, 본 발명의 실시예들에 따른 콘택 프로브 및 그에 대응하는 프로브 헤드의 구성을 통해 프로브들 자체의 높은 패킹을 실현할 수 있고, 따라서 콘택 패드들의 테스트 배열 역시도 서로 매우 근접시킬 수 있는데, 이때 확대된 헤드 부분들에 의한 제한만이 주어지며, 프로브들을 그들이 형성되었던 기판으로부터 분리할 때 잔존할 가능성이 있는 머티리얼 스크랩들은 고려하지 않아도 된다.

이를 통해, 본 발명에 의하면, 최신 현대 레이저 기술을 이용하여 프로브들을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 매우 작은 피치를 갖는, 즉 대응 콘택 패드들이 서로 매우 근접해 있는, 특히 집적 회로의 최신 집적 및 설계 기술이 요구하는 정도까지 상기 대응 콘택 패드들이 서로 근접해 있는 피검 집적 소자들의 경우에 있어서 다른 기술들이 갖는 한계들을 극복할 수 있다는 점에서 유리하다.

비대칭 프로브 헤드를 갖는 대안적 실시예에서는, 프로브의 한 측벽으로부터만 돌출되어 있는 확대부를 갖는 대응 헤드 부분들의 감소된 풋프린트 덕분에 그러한 프로브들의 패킹을 증가시키는 것까지도 가능하다.

상기 콘택 프로브들이, 특히 레이저 기술을 이용하여, 간단한 방법과 저비용으로 구현된다는 사실과 연관된 장점도 무시되어서는 안된다.

바람직한 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 프로브 헤드는 멀티-피치 디바이스에 대한 테스트도 가능하게 한다.

명백히, 당업자는, 불시의 특정 요구 사항들을 만족시키기 위해, 전술한 콘택 프로브 및 프로브 헤드에 대해 다양한 수정 및 변형을 가할 수 있으며, 이들은 모두 아래의 청구항들에 의해 정의되는 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (19)

1. 전자 소자를 테스트하기 위한 장치의 프로브 헤드(probe head)용 콘택 프로브(contact probe)(20)로서,
   스페이스 트랜스포머(space transformer)(29)의 콘택 패드(29A) 상에 접할 수 있도록 구성된 콘택 헤드(20B)인 적어도 하나의 말단부(20B)와 피검 소자(28)의 콘택 패드(28A) 상에 접할 수 있도록 구성된 콘택 팁(20A)인 또 다른 말단부(20A) 사이에서 종방향으로 연장되어 있고, 상기 콘택 프로브(20)의 세로 전개 축(longitudinal development axis)(HH)에 대해 대칭으로 배치되어 서로 반대편에 위치한 제1 및 제2 측벽들(PLa, PLb)을 갖는, 프로브 바디(probe body)(20C)를 포함하되,
   상기 콘택 헤드(20B)는 상기 프로브 바디(20C)보다 더 큰 횡방향 치수(transverse dimension)를 갖고, 상기 콘택 프로브(20)가 레이저 커팅에 의해 형성되어 있는 기판(25)에 상기 콘택 프로브(20)를 부착시키는 머티리얼 브릿지(material bridge)(24)를 끊음으로써 유발되는 머티리얼 스크랩(material scrap)(24A)을 수용할 수 있도록 구성된 적어도 하나의 홈(indentation)(23A)을 포함하는 - 상기 머티리얼 스크랩(24A)은 상기 기판(25)으로부터 상기 콘택 프로브(20)의 탈착(detachment)에 기인함 -,
   콘택 프로브(20).
2. 제1항에 있어서,
   상기 홈(23A)은 5㎛ 내지 15㎛의 길이(Lr)로 상기 콘택 헤드(20B) 내부로 연장된 것을 특징으로 하는,
   콘택 프로브(20).
3. 제1항에 있어서,
   상기 콘택 프로브(20)의 제1 측벽(PLa, PLb)에만 대응하여 돌출되어 있는 확대부(22A)를 포함하는,
   콘택 프로브(20).
4. 제3항에 있어서,
   상기 확대부(22A)는, 상기 콘택 프로브(20)를 포함하는 프로브 헤드의 가이드(guide)의 대응 면에 접할 수 있도록 구성된 적어도 하나의 언더컷 벽(undercut wall)(22as)을 정의하는,
   콘택 프로브(20).
5. 제4항에 있어서,
   상기 콘택 헤드(20B)는 상기 프로브 바디(20C)의 직경(Ds)과 상기 언더컷 벽(22as)의 길이(Lex)의 합(sum)과 동일한 풋프린트(footprint) 직경(Dt)을 갖는 - 상기 직경은 해당 단면들의 최대 치수(dimension)를 의미함 -,
   콘택 프로브(20).
6. 제4항에 있어서,
   상기 콘택 프로브(20)의 반대편 제2 측벽(PLb, PLa)에 대응하여 돌출됨으로써 또 다른 언더컷 벽(22bs)을 정의하는 또 다른 확대부(22B)를 포함하는,
   콘택 프로브(20).
7. 제6항에 있어서,
   상기 콘택 헤드(20B)는 상기 언더컷 벽들(22as, 22bs)의 길이들(Lex)의 합을 상기 프로브 바디(20C)의 직경(Ds)과 합한 값과 동일한 풋프린트 직경(Dt)을 갖는 - 상기 직경은 해당 단면들의 최대 치수를 의미함 -,
   콘택 프로브(20).
8. 제6항에 있어서,
   상기 홈(23A)은 상기 확대부들(22A, 22B)의 적어도 하나의 내부로 연장된,
   콘택 프로브(20).
9. 제6항에 있어서,
   상기 확대부들(22A, 22B) 내부로 연장되는 각각의 홈들(23A, 23B)을 포함하는,
   콘택 프로브(20).
10. 제4항에 있어서,
    상기 언더컷 벽(22as)은 상기 프로브 바디(20C)의 직경(Ds)의 5-30%에 해당하는 길이(Lex)를 갖는,
    콘택 프로브(20).
11. 제1항에 있어서,
    상기 머티리얼 스크랩(24A)은, 머티리얼 브릿지(material bridge)(24)를 통과하며 상기 머티리얼 브릿지(24)의 적어도 하나의 온전성(integrity)을 파손함으로써 상기 기판(25)으로부터 상기 콘택 프로브(20)의 분리를 가능하게 하도록 구성된 적어도 하나의 약화 라인(weakening line)(LL)에 대응하고,
    상기 약화 라인(LL)은 상기 기판(25)에 형성된 관통홀들(through-holes)이거나 상기 기판(25)의 면에 대해 직각 방향으로 상기 기판(25)을 국부적으로 얇게 만듦으로써 형성된,
    콘택 프로브(20).
12. 제11항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 약화 라인(LL)은 상기 홈(23A)에서 상기 기판(25)보다 상기 콘택 프로브(20)에 더 가깝게 상기 머티리얼 브릿지(24)에 배치된,
    콘택 프로브(20).
13. 전자 소자의 기능성 테스트용 수직 프로브들(vertical probes)을 갖는 프로브 헤드(30)에 있어서,
    에어 갭(ZA)에 의해 서로 분리되어 있으며, 다수의 콘택 프로브들(20)을 슬라이딩 방식으로(slidingly) 수용하기 위한 각각의 가이드 홀들(26A, 27A)을 구비하고 있는 적어도 한 쌍의 판상형 지지체들(26, 27)을 포함하는 - 각각의 콘택 프로브(20)는 제1항에 따른 콘택 프로브임 -,
    프로브 헤드(30).
14. 제13항에 있어서,
    상기 각각의 가이드 홀들(26A, 27A) 내로 슬라이딩된 상기 콘택 프로브들(20)이 상기 에어 갭(ZA)에 대응하여 사전-변형(pre-deformatoin)되도록 하기 위하여 상기 판상형 지지체들(26, 27)이 상호간에 시프트되고,
    상기 콘택 프로브들(20) 각각의 상기 콘택 헤드(20B)의 확대부(22A)가 상기 콘택 프로브(20)의 제1 벽(PLa)으로부터 돌출되어 있어 상기 콘택 헤드(20B)에 인접한 판상형 지지체(27)의 상기 가이드 홀(27A)의 벽 상에 얹혀진,
    프로브 헤드(30).
15. 제14항에 있어서,
    상기 확대부(22A)는 상기 판상형 지지체(27)의 제1 면(27s)에 접할 수 있도록 구성된 언더컷 벽(22as)을 정의하는,
    프로브 헤드(30).
16. 제14항에 있어서,
    종방향 또는 횡방향으로 인접한 프로브들(20, 20')을 포함하되, 상기 프로브들(20, 20')은 서로 대응하는 측벽(PLa, PL'a)으로부터 돌출되어 있는 확대부들(22A, 22'A)을 갖는,
    프로브 헤드(30).
17. 제14항에 있어서,
    종방향 또는 횡방향으로 인접한 프로브들(20, 20')을 포함하되, 상기 프로브들(20, 20')은 각각의 반대편 측벽들(opposite side walls)(PLa, PL'b)로부터 돌출되어 있는 확대부들(22A, 22'A)을 갖는,
    프로브 헤드(30).
18. 제13항에 있어서,
    다수의 대칭형 콘택 프로브들(20) 및 다수의 비대칭형 콘택 프로브들(20")을 포함하되,
    상기 대칭형 콘택 프로브들(20)은 상기 콘택 프로브(20)의 양 측벽들(PLa, PLb)로부터 돌출된 확대부들(22A, 22B)을 포함하는 콘택 헤드들(20B)을 갖고,
    상기 비대칭형 콘택 프로브들(20")은 상기 콘택 프로브(20")의 오직 한 측벽(PL"a)으로부터 돌출된 단 하나의 확대부(22"A)만을 포함하는 콘택 헤드들(20"B)을 갖고,
    상기 확대부들(22A, 22B; 22"A)은, 상기 콘택 프로브들(20, 20")이 레이저 커팅에 의해 형성되어 있던 기판(25)에 상기 콘택 프로브(20)를 부착시키는 머티리얼 브릿지(24)를 끊음으로써 유발되는 머티리얼 스크랩들(24A, 24"A)을 수용할 수 있도록 구성된 홈들(23A, 23B; 23"A)을 각각 포함하며 - 상기 머티리얼 스크랩들(24A, 24"A)은 상기 기판(25)으로부터 상기 콘택 프로브들(20, 20")의 탈착에 기인함 -,
    상기 대칭형 콘택 프로브들(20)은 피검 소자(28)의 제1 영역에 있는 콘택 패드들(28A)에 접하도록 배치되어 있되, 상기 제1 영역은 콘택 패드들(28B)이 상기 비대칭형 콘택 프로브들(20")에 의해 접촉되는 제2 영역보다 더 큰 피치(pitch)를 갖는,
    프로브 헤드(30).
19. 제6항에 있어서,
    상기 또 다른 언더컷 벽(22bs)은 상기 프로브 바디(20C)의 직경(Ds)의 5-30%에 해당하는 길이(Lex)를 갖는,
    콘택 프로브(20).

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