KR20090074224A - 지그재그 장착 패턴을 갖는 단일의 지지 구조 프로브 그룹 - Google Patents

지그재그 장착 패턴을 갖는 단일의 지지 구조 프로브 그룹 Download PDF

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KR20090074224A
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Abstract

프로브 그룹은 접촉 패드를 갖는 소자를 검사하기 위한 다수의 프로브를 포함할 수 있다. 프로브는 비임과, 접촉 팁 구조와, 장착부를 구비할 수 있다. 비임은 프로브의 제어된 휨을 제공할 수 있다. 접촉 팁 구조는 비임에 연결될 수 있고 소자와의 접촉을 위한 접촉부를 포함할 수 있다. 비임의 장착부는 지그재그 패턴으로 배치될 수 있는 지지 구조에 부착될 수 있다. 지그재그 패턴의 제1행에 배치된 비임은 비임의 제2행의 장착부와 실질적으로 일직선으로 놓이는 협폭 구역을 포함할 수 있다.

Description

지그재그 장착 패턴을 갖는 단일의 지지 구조 프로브 그룹{SINGLE SUPPORT STRUCTURE PROBE GROUP WITH STAGGERED MOUNTING PATTERN}
본 발명은 반도체 소자의 검사에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 복수 개의 프로브 그룹이 사용되는 그러한 검사에 관한 것이다.
마이크로프로세서, DRAM 및 플래시 메모리 등의 반도체 소자는 반도체 웨이퍼 상에서 공지의 방식으로 제조된다. 웨이퍼의 크기 및 이 웨이퍼 상에서 형성되는 각 소자의 크기에 따라, 단일의 웨이퍼 상에는 수천 만큼 많은 소자가 존재할 수 있다. 이들 소자는 통상적으로 서로 동일하고, 각 소자는 그 표면 상에 전력을 위한 복수 개의 도전성 패드와, 접지, 입력 신호, 출력 신호, 제어 신호 등과 같이 소자들에 대한 다른 연결부를 포함한다.
어떤 소자가 완전한 기능을 갖고 있어 패키징 및/또는 판매에 적절한지, 그리고 어떤 소자가 작용을 하지 않거나 부분적으로 기능을 갖고 있어 패키징 및/또는 판매에 부적절한지를 결정하도록 웨이퍼 상에서 소자들을 검사하는 것이 요망된다. 이를 위해, 웨이퍼 검사 장치는 소자들이 여전히 웨이퍼 상에 있는 동안에 전력 및 입력 신호를 소자들에 인가하고 예정된 검사 루틴 동안 출력을 모니터한다.
각각의 검사되고 있는 소자(device under test; DUT)는 다른 소자들과 거의 동일하기 때문에, 복수 개의 동일한 DUT 프로브 그룹이 존재한다. 각 DUT 프로브 그룹은 별개의 전기 접점이 대응하는 DUT 상의 패드의 접점들을 분리하게 하는 프로브들을 포함한다. 프로브가 있는 기판은 프로브 카드 조립체의 일부일 수 있다. 프로브 카드 조립체는 전기적으로 검사 장치에 연결될 수 있어, 검사 장치와 여러 DUT 사이에 전기적 연결을 제공한다. 검사 장치는 각 프로브 당 하나씩 다수의 채널을 포함할 수 있다.
프로브에 대한 용량이 증가된 프로브 기판을 제공하는 것이 유리할 수 있다. 유사하게, 프로브 밀도를 증가시키는 것이 요망될 수 있다. 또한, 프로브 피로, 변형 또는 파손 고장을 감소시키도록 프로브의 강도 및 내구성을 향상시키는 것이 요망될 수 있다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 프로브 기판을 포함하는 프로브 카드 조립체의 사시도.
도 2는 도 1의 프로브 카드 조립체의 간소화된 측면 블록도.
도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 DUT 프로브 그룹의 평면도.
도 4는 도 3의 DUT 프로브 그룹의 일부의 사시도.
도 5는 도 3의 DUT 프로브 그룹의 일부의 평면도.
도 6은 도 3의 DUT 프로브 그룹의 예시적인 프로브의 평면도.
도 7은 도 6의 예시적인 프로브의 측면도.
도 8은 2 지지 구조 프로브를 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 1 지지 구조 프로브와 대비하는 복수 개의 프로브의 사시도.
도 9는 수직 방향으로 2 지지 구조 프로브의 휨을 보여주는 도 8에 도시된 프로브들의 사시도.
도 10은 측방향으로 2 지지 구조 프로브의 휨을 보여주는 도 8에 도시된 프로브들의 사시도.
도 11 내지 도 15는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 예시적인 복수 개의 프로브의 제조 공정을 도시하는 도면.
도 16은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 도 11 내지 도 15의 공정의 예시적인 변경예를 도시하는 도면.
이 설명과 함께 제공되는 도면들은 장치의 단지 특정한(완벽한 것이 아님) 부분들과 장치의 제조 방법의 도면이다. 이하의 설명과 함께 도면들은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 그러한 장치 및 방법의 원리를 증명하고 설명한다. 도면에 있어서, 층들의 두께 및 영역은 명확도를 위해 어떤 경우에는 과장될 수 있다. 또한 어떤 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 할 때에, 층은 다른 층 또는 기판 바로 위에 있거나, 중간층이 또한 존재할 수 있다는 것을 알아야 한다. 여러 도면들에서 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 나타내며, 이에 따라 그 설명은 생략될 것이다.
본 명세서는 본 발명의 예시적인 실시예들과 용례를 설명한다. 그러나, 본 발명은 이들 예시적인 실시예 및 용례로 제한되지 않거나, 예시적인 실시예 및 용례가 동작하거나 본 명세서에 설명되는 방식으로 제한되지 않는다.
도 1 및 도 2에 도시된 비제한적이고 예시적인 프로브 카드 조립체(1)는 본 발명의 몇몇 실시예에 따라 하나 이상의 DUT(14)를 검사하는 데에 사용될 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 단수 또는 복수 형태로 사용되던지 "검사되고 있는 소자" 또는 "DUT"라는 용어는 검사되거나 검사될 임의의 전자 소자 또는 소자들을 말한다. DUT의 비제한적인 예로는 싱귤레이션되지 않은 반도체 웨이퍼의 하나 이상의 다이, (패키징되거나 패키징되지 않은) 웨이퍼로부터 싱귤레이션된 하나 이상의 반도체 다이, 캐리어나 다른 유지 장치에 배치되는 싱귤레이션된 반도체 다이의 어레이, 하나 이상의 멀티 다이 전자 소자 모듈, 하나 이상의 인쇄 회로 기판 또는 임의의 다른 타입의 전자 소자를 포함한다. 도 1은 사시도로부터 프로브 카드 조립체(1)의 하부를 도시하고, 도 2는 측면도로부터 프로브 카드 조립체(1)의 간소화된 블록도를 도시하고 있다.
프로브 카드 조립체(1)는 검사 장치(도시 생략)와 DUT(14) 사이의 계면으로서 작용할 수 있다. 컴퓨터 또는 컴퓨터 시스템일 수 있는 검사 장치(도시 생략)는 DUT(14)의 검사를 제어할 수 있다. 예컨대, 검사 장치(도시 생략)는 DUT(14)로 입력될 검사 데이터를 발생시킬 수 있고, 검사 장치(도시 생략)는 검사 데이터에 응답하여 DUT(14)에 의해 발생되는 응답 데이터를 수신 및 평가할 수 있다.
도 2에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 프로브 카드 조립체(1)는 검사 장치(도시 생략)로부터의 복수 개의 통신 채널(도시 생략)과 전기 연결할 수 있는 전 기 커넥터(7)를 포함할 수 있다. 프로브 카드 조립체(1)는 또한 DUT(14)의 입력 및/또는 출력 단자(12; 예컨대, 접촉 패드 또는 접촉 영역)에 대해 압박되어 이 단자와 전기 연결하도록 구성된 프로브(4)를 포함할 수 있다.
프로브 카드 조립체(1)는 또한 커넥터(7)와 프로브(4)를 지지하고 커넥터(7)와 프로브(4) 사이에 전기 연결을 제공하도록 구성된 하나 이상의 기판을 포함할 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 예시적인 프로브 카드 조립체(1)는 그러한 기판을 3개 구비할 수 있지만, 다른 실시에 있어서 프로브 카드 조립체(1)는 더 많거나 적은 기판을 구비할 수 있다. 도 1 및 도 2에는 배선 기판(5), 중간 기판(9) 및 프로브 기판(2)이 도시되어 있다. 배선 기판(5), 중간 기판(9) 및 프로브 기판(2)은 임의의 타입의 기판으로 이루어질 수 있다. 적절한 기판의 예로는 인쇄 회로 기판, 세라믹 기판, 유기 또는 무기 기판 등을 제한 없이 포함한다. 전술한 기판들의 조합도 가능하다. 본 명세서에서는 프로브 기판(2)을 제1 기판이라 칭하고 중간 기판(9)을 제2 기판이라고 칭할 수 있다.
커넥터(7)로부터 배선 기판(5)을 통해 전기 도전성 스프링 상호 연결 구조(8)까지 전기 도전성 경로(도시 생략)가 마련될 수 있다. 스프링 상호 연결 구조(8)로부터 중간 기판(9)을 통해 전기 도전성 스프링 상호 연결 구조(11)까지 다른 전기 도전성 경로(도시 생략)가 마련될 수 있고, 스프링 상호 연결 구조(11)로부터 프로브 기판(2)을 통해 프로브(4)까지 또 다른 전기 도전성 경로(도시 생략)가 마련될 수 있다. 배선 기판(5), 중간 기판(9) 및 프로브 기판(2)을 통과하는 전기 경로(도시 생략)는 배선 기판(5), 중간 기판(9) 및 프로브 기판(2)의 위에, 이들 내에 및/또는 이들을 통과하는 전기 도전성 비아, 트레이스 등을 포함할 수 있다.
배선 기판(5), 중간 기판(9) 및 프로브 기판(2)은 브래킷(3) 및/또는 다른 적절한 수단에 의해 함께 유지될 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 프로브 카드 조립체(1)의 구성은 단지 예시적인 것으로 도시 및 논의를 쉽게 하도록 간소화된 것이다. 많은 변경, 수정 및 추가가 가능하다. 예컨대, 프로브 카드 조립체(1)는 도 1 및 도 2에 도시된 프로브 카드 조립체(1)보다 더 적거나 많은 기판[예컨대, 기판(5, 9, 2)]을 구비할 수 있다. 다른 예로서, 프로브 카드 조립체(1)는 2개 이상의 프로브 기판[예컨대, 기판(2)]을 구비할 수 있고, 그러한 프로브 기판은 각각 독립적으로 조절될 수 있다. 다수의 프로브 기판을 구비한 프로브 카드 조립체의 비제한적인 예가 2005년 6월 24일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/165,833호에 개시되어 있다. 프로브 카드 조립체의 추가의 비제한적인 예는 미국 특허 제5,974,662호와, 미국 특허 제6,509,751호와, 2005년 6월 24자로 출원된 전술한 미국 특허 출원 제11/165,833호에 개시되어 있고, 이들 특허 및 출원에서 설명된 프로브 카드 조립체의 다양한 특징들은 도 1 및 도 2에 도시된 프로브 카드 조립체(1)에 구현될 수 있다.
2개의 프로브(4)가 도 2의 간소화된 블록도에 도시되어 있지만, 많은 그러한 프로브(4)가 프로브 기판(2)에 부착될 수 있고, 프로브(4)가 그룹(예컨대, DUT 프로브 그룹)으로 배치될 수 있다. 예컨대, 한 그룹의 프로브(4)가 하나의 DUT(14)의 단자(12)와 접촉하도록 배치될 수 있다. 이하, 하나의 DUT(14)의 단자(12)와 접촉하도록 구성된 프로브(4)의 그룹을 DUT 프로브 그룹(6)이라 칭한다. 도 1에 있어서, DUT 프로브 그룹(6)은 정방형으로서 개략적으로 도시되어 있고, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수 개의 그러한 DUT 프로브 그룹(6)은 다층 세라믹 기판을 구비할 수 있는 프로브 기판(2) 상에 배치될 수 있고, 다층 세라믹 기판은 검사 중에 각 DUT에 전력을 인가하도록 각 프로브 그룹의 적절한 프로브에 연결되는 전력면과 지면을 포함할 수 있다. 프로브 기판(2)은 임의의 재료를 포함할 수 있다. 예컨대, 프로브 기판(2)은 인쇄 회로 기판 재료, 세라믹, 유기 재료, 무기 재료, 플라스틱 등 중의 하나 또는 조합을 제한 없이 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, DUT 프로브 그룹(6) 각각은 DUT(14)의 단자(12)와 접촉하는 패턴으로 배치되는 충분한 개수의 프로브(4)를 구비할 수 있다. 도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 예시적인 DUT 프로브 그룹(6)에서 프로브(4)의 비제한적이고 예시적인 개수 및 패턴을 도시하고 있다. 전술한 바와 같이, 도 3에 도시된 프로브(4)의 개수 및 패턴 뿐만 아니라 프로브(4)의 형태 및 위치 결정은 단지 예시적이고, DUT 프로브 그룹(6)은 다른 구성 또는 실시예에서 프로브들의 개수, 패턴, 형태 및 위치 결정을 달리 할 수 있다.
DUT 프로브 그룹(6)은 도 3에 도시된 바와 같이 부분적인 프로브 그룹(15, 17)을 구비할 수 있다. 도 3에는 2개의 부분적인 프로브 그룹(15, 17)이 DUT 프로브 그룹(6)을 구성하는 것으로 도시되어 있지만, 보다 많거나 적은 부분적인 프로브 그룹이 DUT 프로브 그룹을 구성할 수 있다. 더욱이, DUT 프로브 그룹(6)에서 프로브(4)의 총 개수는 도 3에 도시된 것과 상이할 수 있다. DUT 프로브 그룹(6) 은 60 내지 80개 또는 그 이상의 프로브(4)를 포함할 수 있지만, 예컨대 보다 적거나 많은 프로브를 포함할 수도 있다. 동일한 DUT는 통상적으로 많은 검사 용례에서 동시에 검사되기 때문에, 프로브 카드 조립체(1; 도 1 참조) 상의 DUT 프로브 그룹(6)도 서로 동일할 수 있다. 예컨대, 검사되는 DUT가 반도체 웨이퍼의 다이들이면, 다이들은 동일할 수 있고, 그러한 많은 다이들은 동시에 검사될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 부분적인 프로브 그룹(15)의 프로브(4)는 장착부(38; 장착 특징부, 랜딩 영역 또는 만곡부)와, 비임(32; 예컨대, 비임 부분 또는 탄성부)과, [예컨대, 도 2의 DUT(14)와 같은] DUT의 [예컨대, 도 2의 단자(12)와 같은] 단자와 접촉하도록 구성된 팁부(55)를 포함할 수 있는 접촉 팁 구조(50)를 각각 포함할 수 있다. 유사하게, 부분적인 프로브 그룹(17)의 프로브(4)는 장착부(16; 장착 특징부, 랜딩 영역 또는 만곡부)와, 비임(18; 예컨대, 비임 부분 또는 탄성부)과, 부분적인 프로브 그룹(15)에 있는 프로브의 동일한 지명된 요소들과 거의 유사할 수 있는 접촉 팁 구조(20)를 각각 포함할 수 있다. DUT 프로브 그룹(6)은 접촉 팁 구조(20, 50)가 하나 이상의 행에 있도록 배치될 수 있다. 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 프로브(4)의 접촉 팁 구조(50, 20)를 정렬되고 인접한 행(E와 F)에 배치하는 것이 바람직할 수 있다. 접촉 팁 구조(50, 20)는 검사 대상 DUT(14)의 대응하는 단자(12)의 정렬에 대응하도록 배치될 수 있다. 상이한 비임(32, 18) 및 장착부(38, 16)가 전략적으로 배치되어 접촉 팁 구조(50, 20)를 정렬된 행(E와 F)에 용이하게 배치할 수 있도록 다수의 부분적인 프로브 그룹(예컨대, 15, 17과 같이)이 배치될 수 있다. 그러나, 곡선형, 원형, 장방형, 정방형 및 필요하거나 바람직할 수 있는 다른 패턴을 비롯하여 임의의 패턴으로 배치되는 접촉 팁 구조(예컨대, 50, 20)를 갖는 몇몇 실시예가 구현될 수 있다. 부분적인 프로브 그룹(15, 17)의 임의의 개수는 DUT 프로브 그룹(예컨대, 6과 같은)의 생성을 보조하도록 제공될 수 있고, 다양한 DUT 프로브 그룹의 구조의 예는 본 발명의 양수인에게 허여된 다른 특허들, 예컨대 미국 특허 제6,268,015호에 더 설명되어 있다.
웨이퍼의 검사 중에, 예컨대 DUT(14)의 단자(12)는 정렬되어 (일반적으로 상방 이동하는 웨이퍼에 의해) 프로브(4) 중 하나와 접촉하게 될 수 있다. 프로브는 미국 특허 제6,520,778호에 설명된 바와 같이 제조될 수 있다. 당업계에 공지된 다른 제조 재료를 또한 이용할 수 있다. 본 발명은 다이가 제조되는 웨이퍼로부터 싱귤레이션된 다이인 검사 DUT와 관련하여 동일하게 잘 구현될 수 있고, 웨이퍼 상에서 제조되는 모든 다이보다 많거나 적은 수가 그러한 시나리오로 검사될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 전체적으로 전술한 바와 같이, DUT 프로브 그룹(6)의 각 프로브(4)는 프로브 기판(2), 중간 기판(9) 및 배선 기판(5) 등의 기판을 통과하는 여러 전기 경로를 매개로 전기 커넥터(7)에 연결될 수 있다. 전기 커넥터(7)와 프로브(4) 사이에는 많은(예컨대, 수백 또는 수천의) 그러한 전기 경로가 존재할 수 있다. 이에 따라, 배선 기판(5) 상의 전기 커넥터(7)는 프로브 카드 조립체(1)를 검사 장치(도시 생략)로의 및/또는 검사 장치로부터의 통신 채널에 연결하도록 사용될 수 있다. 전술한 바와 같이, DUT(14)는 반도체 웨이퍼 상의 하나 의 다이 또는 많은 다이일 수 있지만, 그러한 경우에, 동일한 웨이퍼 상에서 제조된 각 DUT(14)는 다수의 여러 인자들, 예컨대 상이한 제작자, 상이한 제품, 상이한 검사 장치, 상이한 웨이퍼 크기 등의 결과로서 서로 다를 수 있다. 그 결과, 프로브(4)의 개수, 패턴 및 배치를 비롯하여 프로브 기판(2)은 검사될 특정한 DUT(14) 상의 단자(12)의 패턴에 따라 구성될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 부분적인 프로브 그룹(15)의 프로브(4)는 프로브(60, 62, 64, 65, 66, 67, 68, 70), 특히 프로브(4)를 포함할 수 있다. [도 3의 부분적인 프로브 그룹(15)의 프로브(64, 65, 66, 67)의 사시도를 도시하고 있는] 도 4를 참조하면, 각 프로브(64, 65, 66, 67)는 팁부(55)가 있는 접촉 팁 구조(50)와, 장착부(38)가 있는 비임(32)과, 본 발명의 몇몇 실시예에 따는 지지 구조(40)를 포함할 수 있다. 각 프로브(64, 65, 66, 67)의 장착부(38)는 지지 구조(40)에 부착될 수 있고, 지지 구조는 기판(2)에 연결될 수 있다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 각 지지 구조(40)는 프로브 기판(2)에 부착될 수 있는 단자(31)에 직접 부착될 수 있다. 별법으로서, 각 지지 구조(40)는 프로브 기판(2)의 표면에 직접 부착될 수 있다. 단자(31)는 전기 도전성일 수 있고 프로브 기판(2) 상의 또는 프로브 기판 내의 배선(예컨대, 트레이스 및/또는 비아)에 연결될 수 있다. 팁부(55)는 DUT(14)를 검사하도록[예컨대, DUT(14)의 회로 전부 또는 일부를 검사하도록] DUT(14; 도 2 참조)의 단자(12)에 대해 배치될 수 있다. 각 프로브(4)의 비임(32)은 탄성을 갖도록 구성될 수 있고, 비임(32), 이에 따라 프로브(4)의 제어된 휨을 제공할 수 있는 도 3의 각 프로브(4)의 스프링 구조를 포함할 수 있다. 비 임(32)은 지지 구조(40)를 접촉 팁 구조(50)에 연결시킬 수 있다. 도 4 및 그 외의 도면에서는 한가지 형태의 접촉 팁 구조(50)와 팁부(55)가 도시되어 있지만, 본 명세서에 구현된 개념은 다른 형태의 접촉 팁 구조 및 접촉 팁에 동일하게 잘 적용되고 이는 본 발명의 실시예의 범위 내에 있다.
몇몇의 실시예에 있어서, 각 비임(32)의 장착부(38)는 타원형, 달걀형 또는 원형일 수 있고 지지 구조(40)에 장착될 수 있다. 도 3, 4 및 5[도 5 프로브(62, 64, 65, 66, 67)의 평면도를 도시하고 있다]에 도시된 바와 같이, 지지 구조(40) 및 이에 따라 장착부(38)의 배치는 지그재그 형태일 수 있다. 프로브(4)[예컨대, 도 4 및 5의 프로브(64, 65)]들 중 하나의 비임(32)은 비임의 장착부(38) 근처에 협폭 구역(34; 예컨대, 협폭 섹션)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 협폭 구역(34)은 오목한 형태와 같은 협폭 형태를 포함할 수 있다. 도 4 및 도 5에 도시된 실시예에서, 프로브(64, 66)는 도 4의 협폭 구역(34)에서 비임(32)에 걸쳐 있는 화살표에 의해 도시되는 측방향 치수를 포함하는 그러한 협폭 구역(34)를 포함한다. 알 수 있는 바와 같이, 협폭 구역(34)은 비임(32)의 장착부(38)보다 좁을 수 있고, 또한 인접한 비임(32)의 장착부(38)보다 좁을 수 있다. 이 방식에서, 프로브[예컨대, 도 4 및 도 5의 프로브(65, 67)]들 중 하나의 비임(32)은 하나 이상의 인접한 비임(32)의 협폭 구역(34)보다 넓은 하나 이상의 인접한 비임(32)의 협폭 구역(34)의 어느 한쪽에 부분[예컨대, 장착부(38)]을 포함할 수 있다. 비임(32)의 장착부(38)(일반적으로 타원형 형태를 가질 수 있음)와 협폭 구역(34)은 함께 거의 달걀형 형태를 형성할 수 있다.
도시된 바와 같이, 각 비임(32)은 [예컨대, 장착부(38)에 대응하는] 제1 단부로부터 [예컨대, 접촉 팁 구조(50)에 대응하는] 보다 좁은 제2 단부를 향해 테이퍼질 수 있다. 일실시예에 있어서, 협폭 구역(34)은 외양이 오목한 것으로 더 설명될 수 있다. 다른 형태(예컨대, 삼각형)가 사용될 수 있다. 그 형태가 협폭 구역(34)의 적어도 한 측부에 좁은 결과를 제공하면 충분하다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 유리하게는 인접한 프로브(4)가 지그재그 패턴으로 배치될 수 있고, 하나의 프로브(4)[그 일례는 프로브(62, 65, 67)임]의 장착부(38) 또는 장착부(38)가 부착되는 지지 구조(40)가 인접한 프로브(4)[그 일례는 프로브(60, 64, 66)임]의 협폭 구역(34) 근처에 배치될 수 있다. 예컨대, 도 5에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 프로브(64)의 협폭 구역(34)은 프로브(62)의 장착부(38)와 프로브(65)의 장착부(38) 근처에 배치될 수 있다. 유사하게, 프로브(66)의 협폭 구역(34)이 프로브(65)의 장착부(38)와 프로브(67)의 장착부(38) 근처에 마찬가지로 배치될 수 있다. 도 5에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 협폭 구역(34)은 인접한 프로브의 장착부(38)의 형태의 일부가 대체로 또는 대략적으로 반대로 된 형태를 포함할 수 있고, 이는 인접한 프로브(4)[그 일례는 프로브(62, 64, 65, 66, 67)임]의 장착부(38)가 도 5에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이 지그재그가 되게 한다. 이 방식에서, 지지 구조의 직경(도 5에서 "지지 구조 직경"이라 표시함)은 지지 구조 피치(예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이 인접한 지지 구조들 사이의 거리)와 거의 동일하거나, 동일하거나, 지지 구조 피치보다 더욱 크게 될 수 있다. 도 5에 또한 도시된 바와 같이, 지지 구조 피치는 장착부(38)의 폭(도 5에 "장착부 폭"이라 표시함)보다 작을 수 있다. 이는 지지 구조의 제조에 보다 큰 여유 공간을 허용한다. 더욱이, 지그재그가 없었다면 지지 구조 피치가 비임 간격과 동일하게 되어, 지지 구조 직경을 비임 피치보다 크게 증가시킬 수 없을 것이다.
그러나, 지그재그식 지지 구조 배치는 프로브(4)가 상이한 비임(32) 길이를 갖게 할 수 있고, 이로 인해 비임(32)이 상이한 스프링 상수를 가질 수 있다. 몇몇의 용례에 있어서, 균일한 접촉 특성을 원하는 경우에 유사한 스프링 상수를 갖는 프로브(4)를 제공하는 것이 유용하다. 유사한 스프링 상수를 달성하기 위하여, 비임 폭이 비임 길이 및 위치의 변동을 보상하도록 사용될 수 있다. 비임 길이가 길수록 비임이 넓어서 유사한 스프링 상수를 달성한다.
도 6은 예시적인 프로브(4)의 평면도를 도시하고 도 7은 측면도를 도시하고 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 프로브(4)의 비임(32)의 길이(L)는 비임(32)의 일단부[예컨대, 장착부(38)의 단부]로부터 타단부[예컨대, 접촉 팁 구조(50)의 단부]로 연장될 수 있다. 비임(32)의 폭(W) 파라미터는 도 6에 도시되어 있고, 비임(32)의 두께(T) 파라미터는 도 7에 도시되어 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 폭(W) 파라미터는 비임(32)의 길이(L)를 따라 변동될 수 있다. 도 7에 도시되지 않았지만, 두께(T) 파라미터는 또한 비임(32)의 길이(L)를 따라 변동될 수 있다. 전술한 바와 같이, 도 3의 DUT 프로브 그룹(6)에서 프로브(4)의 상이한 비임(32) 길이(L)를 보상하기 위하여, 비임(32)의 폭(W)은 프로브(4)의 스프링 상수가 동일하거나 대략 동일하도록 [예컨대, 프로브(4)의 특별한 용례에 특정한 공차 내에서] 변동될 수 있다. 공지된 바와 같이, 프로브[예컨대, 프로브(4)와 같은]의 스프링 상수는 후크의 법칙에 따라 k = F/d(여기서, k는 스프링 상수이고, d는 프로브를 변위시키는 힘 F의 적용 거리이며, /는 나누기를 나타냄)이다.
상이한 비임(32) 길이를 보상하기 위하여 도 3의 DUT 프로브 그룹(6)의 각 프로브(4)에 대해 폭(W)을 결정하는 한가지 비제한적이고 예시적인 방법은 다음과 같다. 공지된 바와 같이, 장방형 형태(이에 따라 변하지 않는 폭 W)와 장방향 단면(이에 따라 변하지 않는 두께)를 갖는 외팔보 비임의 스프링 상수는 이하와 같이 계산될 수 있다. k = (E*W*TL3)/(4L3)(여기서, k는 스프링 상수이고, E는 영률이며, W는 비임의 폭이고, T는 비임의 두께이며, L은 비임의 길이이고, /는 나누기를 나타냄). 최선은 아니지만 도 3의 DUT 프로브 그룹(6)에서 프로브(4)의 비임(32) 전부가 장방형이 아니더라도, 전술한 방정식을 사용하여 비임의 스프링 상수를 산정할 수 있다. 도 6 및 도 7에 도시된 예시적인 프로브(4)를 참조하면, 프로브(4)의 스프링 상수(k)는 비임(32)의 길이(L)를 따라 비임의 평균 폭(W)을 이용하여 산정될 수 있다. 평균 폭은, 예컨대 비임(32)을 따라 다수의 지점에서 결정되는 폭으로부터 결정될 수 있다. 도 6에 도시된 실시예에 있어서, 비임(32)의 폭(W)이 결정될 수 있는 3개의 지점이 도시되어 있지만, 비임(32)의 폭(W)은 보다 많거나 적은 지점에서 결정될 수 있다. 이에 따라, 도 6 및 도 7에 도시된 프로브(4)의 스프링 상수(k)는 이하와 같이 어림될 수 있다. k = (E*Wave*T3)/(4*L3)(여기서, k 는 스프링 상수이고, E는 비임(32)이 제조되는 재료 또는 재료들의 영률이며, Wave는 비임(32)의 길이(L)를 따라 비임의 평균 폭(W)이고, T는 비임(32)의 두께이며, L은 비임(32)의 길이(L)이고, /는 나누기를 나타내고, *는 곱하기를 나타냄). 프로브(4)가 대략 동일한 스프링 상수(k)를 갖게 하는 도 3의 DUT 프로브 그룹(6)의 각 프로브(4)의 각 비임(32)의 평균 폭(Wave)은 각 프로브(4)에 대해 이하와 같이 결정될 수 있다. Wave = (4*k*L3)/(E*T3)(여기서, k는 스프링 상수이고, E는 비임(32)이 제조되는 재료 또는 재료들의 영률이며, Wave는 비임(32)의 길이(L)를 따라 비임의 평균 폭(W)이고, T는 비임(32)의 두께(T)이며, L은 비임(32)의 길이(L)이고, /는 나누기를 나타내며, *는 곱하기를 나타냄).
전술한 실시예에 있어서, 비임(32)의 두께(T)는 프로브(4)에서 프로브(4)까지 동일하고, 스프링 상수(k)는 각 비임(32)의 폭(W)을 변경시킴으로써 맞춰진다. 별법으로서, 각 비임(32)의 폭(W)은 일정하게 유지될 수 있고, 각 비임(32)의 두께(T)는 상이한 비임(32) 길이에도 불구하고 프로브(4)들 간에 동일하거나 유사한 스프링 상수(k)를 달성하도록 변동될 수 있다. 또 다른 변경예로서, 비임(32)의 폭(W) 및 두께(T) 양자는 상이한 비임(32) 비임(L)에도 불구하고 프로브(4)들 간에 동일하거나 유사한 스프링 상수(k)를 달성하도록 프로브(4)에서 프로브(4)까지 변동될 수 있다. 비임(32)의 두께(T)가 비임(32)의 길이(L)를 따라 변동되면, 비임(32)의 길이(L)를 따른 평균 두께가 상기 공식에 사용될 수 있다.
도 3을 다시 참조하면, 프로브(4)의 접촉 팁 구조(50)에 배치된 팁부(55) 간의 간격은 장착부(38)에서 지지 구조(40)가 균일하게 이격되어 유지될 때라도 비임(32)의 측방향 곡률에 따라 변동될 수 있다. 예컨대, 도시되지는 않았지만, 도 4에서 프로브(64, 65, 66, 67)의 팁부(55) 간의 거리는 동일할 필요는 없다. 예컨대, 프로브(64, 65)의 팁부(55) 간의 거리는 각각의 지지 구조가 균일한 지지 구조 피치를 가질 수 있더라도 프로브(66, 67)의 팁부(55) 간의 거리와 상이할 수 있다.
도 3을 여전히 참조하면, 단일의 지지 구조 장착 설계 및 프로브(4)의 비임(32) 곡률은 비임(32)에 45도보다 클 수 있는 오프셋 각도(C)를 제공할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 비임의 오프셋 각도(C)는 프로브(60)[도 3에 도시된 DUT 프로브 그룹(6)의 프로브(4)들 중 하나]에 오프셋 거리(D)를 제공할 수 있다. 오프셋 거리(D)는 지지 구조(40)의 중앙선(19)으로부터 각각의 접촉 팁 구조(50)의 종축(21)까지의 거리로서 측정될 수 있다. 본 명세서에는 거리(D)를 측방향 오프셋 또는 간단히 오프셋이라 칭한다. 알 수 있는 바와 같이, 프로브(60)는 중앙 프로브(68)보다 길 수 있고 보다 큰 측방향 곡률을 가질 수 있다. 또한, 프로브(60)는 도 3에 있어서 한 지점에서 X로 표기한 폭을 갖고, 이 폭은 프로브(68)의 폭보다 넓을 수 있는데, 이 프로브(68)의 폭은 도 3에 있어서 예컨대 그 장착부(38)로부터 대응하는 거리에 Y로 표기되어 있다. 전술한 바와 같이, 프로브(4)의 비임의 폭들의 변동을 제어하면 각 프로브(4)의 스프링 상수를 제어할 수 있다. 이 방식에서, 다양한 길이 및 곡률을 갖는 프로브(4)들은 실질적으로 유사한 스프링 상수를 갖도록 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에 있어서, 지지 구조(40)가 중앙의 지지 구조[예컨대, 프로브(68)의 지지 구조(40)]로부터 더욱 멀리 있는 프로브(4)는 보다 긴 비임 길이를 보상하여 실질적으로 유사한 스프링 상수를 달성하도록 예컨대 프로브(68)와 비교할 때에 그 외형의 적어도 일부를 따라 비임의 폭이 증가할 수 있다.
계속 도 3을 고려하면, 프로브(60, 62, 64, 65, 66, 67, 68, 70)는 행 A(예컨대, 제1행) 또는 행 B(예컨대, 제2행)에 배치되는 장착부(38)를 갖는 것으로 도시되어 있다. 구체적으로, 특히 프로브(60, 64, 66, 68, 70)는 행 A의 지지 구조(40) 상에 장착되고, 프로브(62, 65, 67)는 행 B의 지지 구조 상에 장착된다. 도시된 실시예에 있어서, 행 B의 각 프로브들의 장착부(38)는 행 A의 프로브(4)의 협폭 구역(34)에 인접하게 배치될 수 있다.
행 A에서 지지 구조 피치[예컨대, 행 A에서 인접한 지지 구조(40)의 중심 간의 거리]는 행 B에서 지지 구조 피치[예컨대, 행 B에서 인접한 지지 구조(40)의 중심 간의 거리]와 동일할 수 있다. 사실상, 도 3에 도시된 인접한 임의의 2개의 지지 구조(40) 간의 지지 구조 피치는 동일할 수 있다. 물론, 지지 구조 피치는 인접한 임의의 지지 구조(40) 간에 변동되도록 될 수 있다. 유사하게, 협폭 구역(34)이 협폭 구역에 인접하게 배치된 장착부(38)를 갖는 2개 이상의 행에 존재할 수 있도록 2개보다 많거나 적은 행이 예상된다.
알 수 있는 바와 같이, 부분적인 프로브 그룹(15)에서 외측 프로브(60, 70)는 함께 실질적으로 대칭적인 측방향으로 만곡된 비임 쌍을 형성하는 비임을 가질 수 있다. 별법으로서, 외측 프로브(60, 70)는 대칭적인 만곡된 비임 쌍을 형성할 필요는 없다. 중앙 프로브(68)의 비임은 실질적으로 직선형이거나, 별법으로서 또한 만곡될 수도 있다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 프로브(68)의 비임의 양측에 복수 개의 측방향으로 만곡된 비임 쌍이 있을 수 있다. 그러나, 또 한편으로, 도 3에 도시된 부분적인 프로브 그룹(15, 17)에서 임의의 비임 쌍 간에 대칭적일 필요는 없다. 전술한 바와 같이, 도 3에 도시된 프로브(4)의 개수, 패턴, 간격 등은 단지 예시적이고, 프로브(4)의 다른 개수, 패턴, 간격 등이 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에 있어서, 프로브(4)의 개수, 패턴, 간격 등은 접촉될 DUT 단자의 개수에 따라 결정될 수 있다.
전술한 예들 중 어떠한 예에 있어서, 지지 구조(40)는 다수의 지지 구조 구성으로 대체될 수 있다. 예컨대, 하나 이상의 지지 구조(40)는 2 지지 구조를 포함하는 구조로 대체될 수 있고, 비임(32)의 장착부(38)는 2 지지 구조에 부착될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 지지 구조(40)와 같은 단일의 지지 구조 구성이 몇몇 실시예에서 이점을 제공할 수 있다.
도 8은 비임(92, 94, 96)[비임(32)과 같을 수 있음]을 갖는 3개의 예시적인 프로브(72, 74, 76)[프로브(4)와 같을 수 있음]를 도시하고 있다. 프로브 그룹의 구조를 도시하기 보다는 본 발명의 다양한 몇몇 실시예의 이점들 중 일부를 보여주도록 이중 지지 구조 비임(72) 근처에 단일의 지지 구조 비임(74, 76)가 도시되어 있다. 이 실시예에서 비임들의 스프링 상수가 (예컨대, 후크의 법칙에 따라) 길이 및 폭의 함수가 되도록 동일한 두께(T)를 갖는 것으로 가정하며, 길이는 더 긴 치수이다. 물론, 비임들의 두께(T)는 스프링 상수에 영향을 미치도록 변동될 수도 있다. 각 프로브(72-76)는 접촉 팁 구조(82, 84, 86)[접촉 팁 구조(50)와 같을 수 있음] 뿐만 아니라 지지 구조(78, 80, 88, 90)[지지 구조(40)와 같을 수 있음]를 포함한다는 것을 또한 유념해야 한다. 프로브(74, 76)와 각각 관련된 지지 구조(88, 90)는 단일의 지지 구조를 갖는 것으로 도시되어 있는 반면에, 2 지지 구조 프로브(72)는 비임(92)과 일렬로 장착되는 2개의 보다 작은 지지 구조(78, 80)을 포함한다. 지지 구조(78, 80)는 2 지지 구조 설계 방안의 일부로서 간주될 수 있다.
도 9는 도 8에 도시된 것과 동일한 프로브(72-76)를 도시하고 있지만, 힘(FV)이 접촉 팁 구조(82)에 대해 수직 방향으로 가해진다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 비임(92)은 힘(FV)에 비례하여 수직 방향으로 휘어진다. 전술한 바와 같이, 프로브(74, 76)의 각각의 비임(94, 96)의 길이가 상이하더라도 폭을 조정함으로써 프로브(74, 76)에 대해 유사한 스프링 상수를 얻을 수 있다. 따라서, 비임(94, 96)이 비임(92)과 동일하거나 유사한 스프링 상수를 갖도록 구성되면, 힘(FV)은 힘(FV)이 비임(92)을 휘게 하는 것과 동일하거나 유사한 거리만큼 비임(94, 96)을 휘게 할 수 있다.
협폭 구역(95)의 유리한 특징은 당업계에서 공지된 종래의 프로브와 비교하여 지지 구조 피치가 감소되더라도 유사한 스프링 상수를 얻을 수 있다는 것이다. 협폭 구역(95)은 굽힘 응력이 랜딩 구역(93)[장착부(38)와 같을 수 있음]과 지지 구조(90) 사이에서 감소되도록 굽힘 응력의 일부를 더 집중시키거나 흡수하도록 구성될 수 있다. 협폭 구역(95)[협폭 구역(34)과 같을 수 있음]은 지지 구조(88, 90)를 엇갈리게 함으로써 또한 지지 구조 피치를 증가시킨다. 바꿔 말하면, 프로브의 강도를 희생하는 일 없이 프로브의 밀도 증가가 가능해진다.
당업자라면 비임 길이가 변동하도록 도시되어 있지만, 전술한 바와 같이 각 프로브(72-76)와 관련된 스프링 상수가 거의 유사하게 될 수 있는 것이 요망되고, 각 프로브(72-76)의 결과적인 스프링 상수(k)가 거의 유사하게 되도록 비임 폭이 또한 변동하게 될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 특히, 비임(96)의 상대저인 폭이 비임(94)의 폭보다 커서, 비임(96)이 비임(94)보다 길더라도, 그들의 상대적인 스프링 상수는 비임 폭 조정을 통해 거의 유사하게 될 수 있다는 것을 유념해야 한다. 유사하게, 비임(92)의 폭은 다수의 지지 구조(78, 80)를 갖는 2 지지 구조 프로브(72)가 마찬가지로 다른 프로브(74, 76)와 동일한 스프링 상수를 가질 수 있도록 선택될 수 있다.
검사 중에 접촉 팁 구조(82-86)에 가해지는 수직 방향 힘(FV)이 비임(92-96)에 유리한 굽힘을 제공할 수 있지만, 측방향 힘(FL)이 또한 의도치않게(예컨대, 제조 또는 선적 중에) 또는 검사 공정 자체 중에 접촉 팁 구조(82-86)에 가해질 수 있다. 도 10은 관련된 프로브(72-76)의 각 접촉 팁 구조(82-86)에 가해질 때에 측방향 힘(FL)의 영향을 증명한다. 다수의 지지 구조(78, 80)를 갖는 2 지지 구조 프로브(72)와 관련된 접촉 팁 구조(78, 80)는 단일의 지지 구조(88, 90)를 갖는 프로브(74, 76) 중 어느쪽보다 측방향으로 상당히 변위되는 것으로 보인다. 이러한 휨은 접촉 팁 구조(84, 86)와 비교할 때에 접촉 팁 구조(82)의 측방향 변위에 실질적으로 기여한다. 지지 구조의 강성은 지지 구조 직경의 4승의 함수로서 결정되 어, 지지 구조 직경을 2배로 하면 지지 구조의 강성이 유리하게 16배 증가된다.
2 지지 구조 장착 시스템에 존재하는 증가된 측방향 변위는 접촉 팁 구조(82)가 강한 측방향 힘에 노출될 때에 프로브 고장의 가능성을 증가시킬 수 있다. 이러한 고장은 예컨대 프로브의 파손, 프로브와 DUT 사이의 접촉 손실, 조인트 고장 또는 접촉 마찰의 증가로 나타날 수 있다. 따라서, 직경을 보다 크게 함으로써, 지지 구조(88, 90)는 지지 구조(78, 80)보다 덜 휘어지고, 그 결과 접촉 팁 구조(88, 90)는 접촉 팁 구조(82)보다 측방향으로 덜 변위된다. 이중 지지 구조 프로브에 존재하는 지지 구조 직경을 2배로 하는 것이 유리하다는 것을 알았지만, 다른 직경을 또한 이용할 수 있다.
지지 구조 강성의 증가는 프로브(74, 76)와 DUT 단자의 접촉 중에 접촉 팁 구조(84, 86)의 바람직하지 않은 측방향 운동량을 감소시킴으로써 DUT 단자 상의 마찰 비율의 양을 감소시키는 추가적인 이점을 갖는다.
2 지지 구조 또는 다수의 지지 구조 설계에 비해 단일의 지지 구조 설계의 또 다른 이점은 보다 큰 비임 오프셋이 수반될 때에 보다 큰 비임 곡선을 생성하기가 용이하다는 것이다. 또한, 단일의 지지 구조 설계로 인해 프로브들을 지지하는 데에 상당히 적은 지지 구조(최대 50% 감소)가 요구된다.
타원형의 장착부(93)에서 추가적인 이점이 발견될 수 있다. 랜딩 패드는 지지 구조(90)에 부착하도록 비임(96)에 증가된 접촉 영역을 제공하고, 이에 따라 힘(FL 또는 FV)이 접촉 팁 구조(86)에 가해질 때에 지지 구조(90)로부터 비임(96)의 분리에 대해 더 큰 저항을 제공한다. 예컨대, 지지 구조 직경을 2배로 하면 접 촉 영역이 4배 증가한다.
또한, 장착부(93)의 타원형 형태는 액체 솔더의 표면 장력으로 인해 자연스럽게 발생하는 것처럼 보다 자연적이고 구조적으로 강한 구형 형태로 솔더의 총용적을 포함하고, 솔더가 비임을 타고 내려가 솔더의 솔더 조인트를 약하게 하는 것을 감소시키거나 몇몇의 경우에는 방지할 수 있다. 이는 지지 구조에 대한 결합부 근처에서 비임의 곡선 형태의 결과이다. 비임(72) 등의 직선형 비임은 솔더가 직선형 에지를 따라 유동하게 한다. 이에 따라, 구형 솔더를 수용하는 타원형 형태에 의해 보다 신뢰성있는 솔더 조인트가 가능해 짐으로써, 프로브 조인트(97)에서 응력을 감소시킨다. 중요하게는, 프로브(76)의 협폭 구역(95)은 응력이 조인트(97) 대신에 협폭 구역(95)에 더 집중할 가능성이 있을 때에 측방향으로 비임(96)의 휨으로 인해 조인트에서의 응력을 또한 감소시킨다. 당업자라면 조인트(97)에서의 고장 감소가 유리하다는 것을 알 것이다.
장착부(93)는 프로브 고장을 유발할 수 있는 지지 구조(88, 90) 등의 지지 구조들 간을 연결하는 솔더를 감소시키는 데에 또한 바람직하다. 2 지지 구조 프로브(72)의 장방형 장착부(99)는 프로브(74, 76)의 랜딩 패드 영역보다 상당히 적고, 더욱이 구형 솔더 결합을 촉진하기 위해 표면적이 요망되는 만큼 제공하지 않는다. 장방형 장착부(99)의 표면에 한정되어 유지되지 않는 솔더는 인접한 프로브, 예컨대 프로브(74)에 브리징될 수 있다.
또한, 본 명세서에 설명된 프로브를 발달시키는 데에 사용되는 공정으로 인해 솔더 형판에서 공정 사이클 횟수 및 제조 수율을 향상시킬 수 있다는 것은 당업 자에게 명백할 것이다. 더욱이, 솔더 형판 브리징의 감소 및 관련된 재가공이 달성될 수 있다. 보다 강한 지지 구조 및 신뢰성있는 조인트로 인해 수리된 지지 구조가 덜 구부러지게 된다. 그러나, 비임으로부터 지지 구조까지의 연결은 솔더 조인트로 제한되지 않는다. 비임은 지지 구조에 대해 에폭시, 도금, 용접 또는 다른 공정들에 의해 연결될 수 있다.
지지 구조(88, 90) 등의 단일의 지지 구조 실시예를 설명하였지만, 다수의 지지 구조, 리소그래픽으로 형성된 지지 구조 및 다른 기술에 의해 제조된 지지 구조를 비롯하여 다른 장착 설계를 이용하여 협폭 구역(95)을 포함하는 지지재그 장착 패턴이 사용될 수 있다는 것은 명백하다. 따라서, 장착 기술들 중 임의의 기술에 대해 개선된 지지 구조 피치가 달성될 수 있다.
프로브의 비임을 지지하는 데에 단일의 지지 구조를 이용하는 실시예와 비임을 지지하는 데에 복수 개의 지지 구조를 이용하는 실시예 중에서, 단일의 지지 구조 실시예는 스프링 길이를 감소시킬 수 있고, 지지되지 않은 스프링 길이는 다수의 지지 구조 구성을 이용하는 것보다 전체 길이의 더 큰 비율일 수 있다. 그럼에도 불구하고, 본 발명에서는 하나의 프로브의 한 비임을 지지하는 데에 다수의 지지 구조가 예상된다.
도 11 내지 15는 DUT 프로브 그룹(6)과 같은 DUT 프로브 그룹에서 프로브(4)와 같은 프로브를 제조하는 예시적인 방법을 도시하고 있다.
도 11은 하나 이상의 패터닝 가능한 재료의 층이 증착된 예시적인 제거 가능한 기판(102)의 부분적인 평면도이고, 도 12는 측단면도이다.
도 11 및 12에 도시된 실시예에서, 2개의 패터닝 가능한 재료(104, 106)의 층이 도시되어 있지만, 기판(102) 상에 그러한 층이 더 많거나 적게 증착될 수 있다. (또한, 마스킹 재료라고도 할 수 있는) 패터닝 가능한 재료(104, 106)는 패턴이 형성되어 제조될 프로브(4)의 일부의 형태(들)를 형성하는 임의의 재료일 수 있다. 예컨대, 패터닝 가능한 재료(104, 106)는 포토레지스트 등의 광반응 재료일 수 있다. 제거 가능한 기판(102)은 패터닝 가능한 재료(104, 106)를 지지하기에 적절한 임의의 기판일 수 있다. 예컨대, 기판(102)은 반도체 웨이퍼, 인쇄 회로 기판, 유기 기판, 무기 기판 등을 포함할 수 있다.
도 11 및 12에 도시된 실시예에 있어서, 피트[도시되지는 않았지만 도 11 및 12의 팁부(55)에 대응함]가 제조될 프로브(4)의 팁부(55)의 원하는 형태로 기판(102) 내에 에칭될 수 있고, 패터닝 가능한 재료(104)의 제1층이 증착되고 피트를 노출시키는 개구[도시되지는 않았지만 도 11 및 12의 접촉 팁 구조(50)에 대응함]를 갖도록 패터닝되어 제조될 프로브(4)의 접촉 팁 구조(50)의 형태로 형성될 수 있다. 이어서, 재료(104)의 개구 내에 재료가 증착되어, 도 13 및 14에 도시된 바와 같이 제조될 프로브(4)의 팁부(55)와 접촉 팁 구조(50)를 형성할 수 있다.
다음에, 재료(106)가 증착되어 제조될 프로브(4)의 비임(32)의 형태로 개구(120)를 갖도록 패터닝될 수 있다. 도시된 바와 같이, 각 개구(120)는 제조될 프로브(4)의 장착부(38)의 형태 부분(118)과 비임(32)의 형태 부분(112)을 포함할 수 있다. 개구(120)들 중 하나는 또한 제조될 프로브(4)의 협폭 구역(34)의 형태 부분(114)을 포함할 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 접촉 팁 구조(50)는 제1 행(150)에 정렬될 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 개구(120)는 비임(32)들 중 하나의 장착부(38)가 제조될 부분(118)이 비임(32)들 중 다른 비임의 협폭 구역(34)이 제조될 부분(120)과 행(152; 예컨대 제2행)에 정렬되도록 배치될 수 있다. 도시된 바와 같이, 협폭 구역(34)과 함께 비임(32)의 장착부(38)가 제조될 개구(120)의 부분(118)은 행(154; 예컨대, 제1행)에 정렬될 수 있다.
도 13 및 14에 도시된 바와 같이, 개구(120) 내에 재료가 증착되어 비임(32)을 형성할 수 있다. 전술한 바와 같이, 각 비임(32)은 장착부(38)를 포함할 수 있고, 비임들 중 하나는 협폭 구역(34)을 포함할 수 있다. 더욱이, 도 13에 도시된 바와 같이, 비임(32) 중 하나의 장착부(38)는 비임(32) 중 다른 비임의 협폭 구역(34)과 행(152)에 정렬되고, 그 랜딩 구역(34)은 다른 행(154)에 정렬될 수 있다.
증착되어 접촉 팁 구조[50; 팁부(55)를 포함함]와 비임(32)을 형성하도록 증착되는 재료 또는 재료들은 접촉 팁 구조(50)와 비임(32)을 마스킹하는 데에 적절한 임의의 재료일 수 있다. 예컨대, 그러한 재료는 전기 도전성을 가질 수 있다. 그러한 재료의 예로는 팔라듐, 금, 로듐, 니켈, 코발트, 은, 백금, 도전성 질화물, 도전성 탄화물, 텅스텐, 티타늄, 몰리브덴, 레늄, 인듐, 오스뮴, 로듐, 구리, 내화 금속 및 이들의 조합을 포함하는 합금을 제한없이 포함한다. 접촉 팁 구조(50)와 비임(32)을 형성하도록 증착되는 재료 또는 재료들은 전기 도금, 화학적 기상 증착, 물리적 기상 증착, 스퍼터 증착, 무전해 도금, 전자빔 증착, 증발(예컨대, 열 증발), 불꽃 스프링 코팅 및 플라즈마 스프레이 코팅을 제한없이 포함하는, 그러한 재료를 증착하는 데에 적절한 임의의 방법 또는 수단에 의해 증착될 수 있다.
접촉 팁 구조(50)와 비임(32)을 형성하는 재료 또는 재료들이 증착된 후에, 패터닝 가능한 재료(104, 106)가 제거될 수 있다. 비임(32)의 장착부(38)는 도 15에 도시된 바와 같이 [예컨대, 솔더링(그리고 이에 의해 솔더 조인트의 형성), 브레이징 등에 의해] 기판[예컨대, 프로브 기판(2)] 상의 지지 구조(40)에 부착될 수 있다. 또한, 도 15에 도시된 바와 같이, 팁부(55), 접촉 팁 구조(50) 및 비임(32)은 지지 구조(40)에 부착되는 비임(32)을 남겨두고 제거 가능한 기판(102)으로부터 제거되어 프로브(4)를 형성할 수 있다. 도 11 및 13에는 5개가 도시되어 있지만, 그러한 프로브(4)는 제거 가능한 기판(102)에서 더 많거나 적게 제조될 수 있다. 사실상, 도 11 내지 15에 도시된 공정에 따라 제거 가능한 기판(102)에서 하나 이상의 프로브의 어레이[예컨대, DUT 프로브 그룹(6)과 같은]가 제조될 수 있다.
도 11 내지 15에 도시된 프로브(4)를 제조하는 방법은 단지 예시적이고, 많은 변경이 가능하다. 도 16은 그러한 변경을 한가지 도시하고 있다. 도 16은 [제거 가능한 기판(102) 상의 패터닝 가능한 재료(104, 106)에 형성되는 팁부(55), 접촉 팁 구조(50) 및 비임(32)을 도시하는] 도 14와 전체적으로 유사하다. 그러나, 도 16에 있어서, 지지 구조(40)는 각 비임(32)의 장착부(38)에 형성되지만, 비임(32), 접촉 팁 구조(50) 및 팁부(55)는 제거 가능한 기판(102)에 부착된다. 그후, 재료(104, 106)가 제거될 수 있고, 지지 구조(40)는 기판[예컨대, 프로브 기판(2)과 같은]에 부착될 수 있으며, 팁부(55), 접촉 팁 구조(50) 및 비임(32)이 기판(102)으로부터 해방될 수 있다.
기판(2) 또는 제거 가능한 기판(102) 상에 형성되던지, 지지 구조(40)는 와이어 컬럼, 패터닝 가능한 재료[예컨대, 재료(104, 106)와 같은]의 개구 내에 재료를 증착시켜 형성되는 컬럼, 또는 임의의 다른 컬럼 구조를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 원리를 바람직한 실시예에서 설명 및 도시하였지만, 본 발명은 그러한 원리로부터 벗어남이 없이 구조 및 상세가 수정될 수 있다는 것이 명백하다. 이하의 청구범위의 사상 및 범위 내에 있는 모든 수정 및 변경이 청구된다.

Claims (26)

  1. 전자 소자를 검사하는 복수 개의 프로브로서,
    전자 소자와 접촉하도록 배치된 접촉 팁 구조와,
    지지 구조와,
    접촉 팁 구조가 부착되는 탄성부
    를 구비하고, 상기 탄성부는 프로브가 제어된 방식으로 휘게 하며, 탄성부는 지지 구조가 부착되는 장착 특징부를 포함하고, 상기 장착 특징부는 지그재그 패턴으로 배치되며, 지그재그 패턴의 제1행에 배치된 탄성부는 탄성부의 제2행의 장착 특징부와 거의 일직선으로 놓이는 협폭 섹션을 포함하는 것인 복수 개의 프로브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 탄성부는 각 장착 특징부로부터 대응하는 접촉 팁 구조까지의 거리에 따라 길이가 변하는 것인 복수 개의 프로브.
  3. 제2항에 있어서, 상기 탄성부는 스프링 상수를 결정하도록 형태가 변하는 것인 복수 개의 프로브.
  4. 제3항에 있어서, 상기 스프링 상수는 탄성부의 길이가 변하는 프로브들 중 적어도 일부에 대해 거의 동일한 것인 복수 개의 프로브.
  5. 제1항에 있어서, 탄성부들 중 적어도 일부는 대응하는 접촉 팁 구조의 종축으로부터 오프셋되는 장착 특징부를 포함하는 것인 복수 개의 프로브.
  6. 제5항에 있어서, 상기 오프셋은 탄성부의 곡률의 결과이고, 곡률의 정도는 프로브 그룹에 배치되는 프로브의 갯수에 따라 결정되는 것인 복수 개의 프로브.
  7. 제1항에 있어서, 상기 지지 구조들은 피치가 지지 구조 직경보다 작은 상태로 기판 상에 배치되는 것인 복수 개의 프로브.
  8. 전자 소자 상의 회로를 검사하는 프로브로서,
    비임과,
    상기 비임의 제1 단부에 부착되는 지지 구조
    를 구비하고, 상기 비임은 상기 제1 단부에 인접한 협폭 섹션을 포함하고, 상기 협폭 섹션은 제2 프로브의 별개의 지지 구조 근처에 배치되도록 구성되는 것인 프로브.
  9. 제8항에 있어서, 상기 비임은 지지 구조가 부착되는 만곡부를 포함하는 것인 프로브.
  10. 제9항에 있어서, 상기 만곡부는 타원형인 것인 프로브.
  11. 제8항에 있어서, 상기 비임은 제2 단부로 테이퍼지는 광폭부를 포함하는 것인 프로브.
  12. 제8항에 있어서, 상기 비임은 비임의 곡률에 관련된 양만큼 지지 구조로부터 오프셋되는 제2 단부를 더 포함하는 것인 프로브.
  13. 제8항에 있어서, 상기 비임의 폭은 선택된 스프링 상수를 제공하도록 선택되는 것인 프로브.
  14. 접촉 팁 구조를 각각 갖는 복수 개의 프로브를 구비하고, 상기 프로브는 인접한 접촉 팁의 정렬된 행을 만들도록 배치되는 프로브 카드 조립체로서,
    기판과,
    상기 기판 상에 장착되는 복수 개의 실질적으로 강성의 지지 구조와,
    상기 지지 구조들 중 하나에 제1 단부가 각각 장착되는 복수 개의 비임
    을 구비하고, 각 비임은 비임의 제2 단부 상에 배치되는 접촉 팁 구조들 중 하나를 포함하며,
    비임들 중 제1 비임은 비임들 중 제2 비임과 길이가 상이하고, 비임들 중 제1 비임은 비임들 중 제2 비임과 폭이 상이하며, 제1 비임과 제2 비임은 실질적으로 유사한 스프링 상수를 갖는 것인 프로브 카드 조립체.
  15. 제14항에 있어서, 상기 지지 구조는 기판 상에 지그재그 패턴으로 배치되는 것인 프로브 카드 조립체.
  16. 제15항에 있어서, 상기 지지 구조는 2개의 행으로 배치되는 것인 프로브 카드 조립체.
  17. 제15항에 있어서, 각 비임은 지지 구조들 중 하나에 부착되는 랜딩 구역을 포함하고, 랜딩 구역이 상기 행들 중 제1행에서 지지 구조들 중 하나에 부착되는 각 비임은 상기 행들 중 제2행에서 지지 구조에 부착되는 랜딩 구역 근처에 배치되는 협폭 섹션을 더 포함하는 것인 프로브 카드 조립체.
  18. 전자 소자 상의 접촉 영역과 연결하기 위한 프로브로서,
    일단부가 기판에 장착되는 지지 구조와,
    지지 구조의 다른 단부 상에 장착되며 지지 구조로부터 측방향으로 연장되는 비임과,
    상기 비임 상에 배치되는 접촉 팁 구조
    를 구비하고, 상기 비임은 지지 구조에 대한 그 연결부 근처에 만곡부를 포함하는 것인 프로브.
  19. 제18항에 있어서, 상기 만곡부는 지지 구조의 한 측부로부터 연장되는 거의 타원형의 만곡부를 포함하는 것인 프로브.
  20. 제19항에 있어서, 상기 비임은 상기 한 측부와 거의 반대쪽의 지지 구조의 측부에서 비임 상에 형성되는 협폭 섹션을 더 포함하는 것인 프로브.
  21. 제20항에 있어서, 상기 타원형의 만곡부와 협폭 섹션은 함께 거의 달걀 형태를 형성하는 것인 프로브.
  22. 제21항에 있어서, 상기 프로브는 비임과 접촉 지지 구조 사이에 형성되는 솔더 조인트를 더 구비하는 것인 프로브.
  23. 기판 상에 프로브를 제조하는 방법으로서,
    기판의 표면 상에 패터닝 가능한 재료의 하나 이상의 층을 부착하는 단계와,
    2개 이상의 행의 지그재그 패턴으로 된 비임, 지지 구조 상에 비임을 장착하기 위한 각 비임의 랜딩 구역 및 비임들 중 하나의 협폭 섹션을 규정하는 개구를 갖도록 패터닝 가능한 재료를 패터닝하는 단계와,
    상기 개구 내에 하나 이상의 도전성 재료를 증착하는 단계
    를 포함하고, 상기 행들 중 제2행에 있는 비임의 랜딩 구역은 행들 중 제1행에 있는 비임의 협폭 섹션과 일직선 상에 있는 것인 프로브 제조 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 패터닝 가능한 재료는 비임들 중 적어도 일부가 만곡부를 포함하도록 패터닝되는 것인 프로브 제조 방법.
  25. 제23항에 있어서, 상기 패터닝 가능한 재료는 제1행의 인접한 비임보다 길이가 짧은 제2행의 비임을 규정하도록 패터닝되는 것인 프로브 제조 방법.
  26. 제23항에 있어서, 상기 패터닝 가능한 재료는 각 비임의 랜딩 구역 근처에 각 비임의 만곡된 주변을 제공하도록 패터닝되는 것인 프로브 제조 방법.
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