KR20120029995A - 통전 시험용 프로브 및 프로브 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연장부와 대좌부 또는 보강부재의 경계부에 작용하는 힘을 분산시켜서 프로브의 침선부의 파단을 방지한다. 통전시험용 프로브는 프로브 본체와, 그 본체의 일단에 마련된 내면을 단는 오목부와, 그 오목부에 수용된 부분을 갖는 침선을 포함한다. 상기 내면은 중앙영역, 그 중앙영역의 양측의 두 개의 측방영역으로 이루어져, 상기 침선의 상기 부분은 상기 중앙영역 및 상기 두 개의 측방영역의 적어도 한쪽에 위치해 있다.

Description

통전 시험용 프로브 및 프로브 조립체 {Electrical Test Probe and Probe Assembly}

본 발명은 반도체 웨이퍼에 형성된 다수의 반도체 집적회로의 통전 시험에 이용되는 프로브 및 이 프로브가 조합된 프로브 조립체에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼에 형성된 다수의 반도체 집적 회로는 각 칩으로 분리되기 전에 먼저 사양서대로 제조되었는지 아닌지를 위한 통전(通電)시험을 받는다. 이 통전 시험에는 각 반도체 집적회로인 피검사체의 전극에 접속되는 통전 시험용 프로브를 구비한 전기적 접속장치가 이용되며, 그 전기적 접속장치를 거쳐 피검사체는 테스터 전기회로에 접속된다.

이 전기적 접속장치에 이용되는 종래의 프로브 중 하나로서, 판상(板狀)의 침본체부와, 그 침본체부에 마련되어 피검사체의 전극에 맞닿아지는 침선부를 구비한 것이 있다(예를 들면,특허문헌1 참조). 상기 침본체부는 프로브 기판에 설치되는 직사각형의 장착부와, 그 장착부의 일측에서 하방으로 연장되는 연결부와, 상기 장착부의 하측을 상기 연결부에서 전후방향으로 연장되는 한 쌍의 아암부와, 그 양 아암부의 선단을 결합하도록 그 아암부에 일체로 형성된 대좌부(pedestal portion)를 구비한다. 또한, 상기 침선부는 상기 대좌부에 매설되거나 또는 끼워 넣어져 결합된 결합부와, 그 결합부에 연속해서 상기 대좌부에서 하방으로 늘어나는 연장부(extending portion)를 갖는다.

특허문헌1의 프로브에 따르면, 상기 침본체부를 고인성(高靭性)의 통전재료로 형성하고, 그 침본체부의 대좌부의 하단에 마련된 침선부를 우수한 경도(硬度)의 금속재료로 형성할 것이 제안되고 있다. 침본체부를 인성이 뛰어난 금속재료로 형성함에 따라 프로브의 침선부가 피검사체의 전극에 밀어 붙여졌을 때, 침본체부의 아암부의 탄성 변형을 높여서 침선부를 적정하고 확실하게 상기 전극에 접속시킬 수 있다.

또한, 상기 아암부에 상기한 탄성 변형을 발생시키는 오버드라이빙 힘(overdriving force)이 작용하면, 상기 아암부의 탄성변형에 따라 상기 침선부의 침선이 전극 위를 미끄러지지만, 이 침선부를 고경도의 재료로 형성함으로써 침선의 마모가 억제되어 프로브의 내구성이 높아진다.

그런데, 상기와 같은 프로브를 다수 구비한 전기적 접속장치를 이용하여서 하나의 웨이퍼 상의 다수의 칩 영역을 여러 번으로 나누어서 칩 영역마다 통전 시험을 하는 경우, 오버드라이빙 힘이 프로브에 작용한 상태에서 칩 영역에서 벗어난 일부의 프로브의 침선이 웨이퍼의 경사진 가장자리(tilting edge)에 접촉하는 일이 있다. 이 경우, 침선이 웨이퍼의 경사진 가장자리를 따라서 외방으로 안내되면, 그 프로브의 침선부는 휨력(bending force)을 받는다. 또한 반도체 웨이퍼의 표면을 덮는 패시베이션 막(passivation film)으로 형성된 전극을 노출시키는 개구의 가장자리부의 에지(edge)에 프로브의 침선이 접촉하면, 그 침선부는 같은 휨력을 받을 수 있다.

이러한 휨력은 침본체부의 대좌부분과, 그 대좌부분에서 신장된 연장부의 경계부에 작용하여서 그 경계부에 있어서 침선부가 파단되는 원인이 될 수 있다. 특허문헌1의 프로브에 있어서는 연장부와 대좌부의 경계부가 일직선상으로 되어 있어서 상기한 휨력이 작용하면, 일직선상의 경계부, 특히 그 중앙영역에 휨력이 집중적으로 작용하여서 침선부의 파단(破斷)을 초래한다.

이와 같은 침선부의 파단을 방지하기 위한 통전 시험용 프로브 중 하나로서, 상기 대좌부와 상기 연장부의 경계부에 보강부재가 마련된 통전 시험용 프로부가 있다(특허문헌2).

이 통전 시험용 프로브에서는 상기 침선부를 상기 침선보강부를 향해 변형시키는 휨력이 작용했을 때, 상기 침선보강부가 그 휨력의 일부를 받음으로써 상기 경계부에 작용하는 휨력을 저감시켜 상기 침선부로의 보강효과를 가져온다.

그러나, 이 종래기술에서는 상기 연장부와 상기 대좌부의 경계부에 작용하는 휨력은 저감되지만, 상기 연장부와 상기 보강부재의 경계부에 새롭게 휨력이 작용하여서 상기 연장부와 상기 보강부재의 경계부에 있어서 프로브가 파단될 우려가 있다.

국제공개 제2006/075408호 팜플렛 일본특허공개공보 2008-82718호 공보

따라서 본 발명의 목적은 연장부와 대좌부 또는 보강부재의 경계부에 작용하는 힘을 분산시켜서 침선부의 파단을 방지하는 것에 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 침본체부와 침선부의 경계부에 작용하는 힘을 분산시켜서 침선부의 파단을 방지하는 것에 있다.

본 발명과 관련된 통전 시험용 프로브는, 침본체부와, 그 침본체부에 마련된 판상의 대좌부로서 좌우방향을 두께방향으로 하는 대좌부와, 그 대좌부에서 하방으로 연장되는 침선부로서, 하단이 피검사체에 맞닿는 선단으로 된 침선부를 포함한다. 상기 대좌부는 적어도 하방으로 개방되는 오목한 곳(오목부)으로서 그 개방면에 대향하는 중앙영역과, 전후방향에서의 상기 중앙영역의 각 단에 연속되며 또한 그 중앙영역에서 상기 오목부의 개방단에 이르는 측방영역에 의해 규정되는 오목부(recess)를 구비한다.

그 침선부는 상기 대좌부보다 경질의 재료로 제작되어 있으며, 또한 상기 대좌부에 매설되거나 또는 끼워 넣어져서 결합된 결합부와, 상기 오목부에서 하방으로 연장되는 판상의 연장부를 구비한다. 상기 연장부는 상기 중앙영역에서 각 측방영역에 걸쳐 상기 오목부에 접하는 경계부와 상기 선단을 구비하며, 또한 상기 오목부의 두께 치수보다도 작은 두께 치수를 갖는다.

상기 중앙영역 및 상기 측방영역은 전후방향으로 연장되는 하나의 둥근면( 弧面)을 공동으로 형성해도 좋으며, 또한 상기 결합부는 좌우방향에서의 상기 오목부의 거의 중앙에 위치되어 있어도 좋다.

본 발명과 관련된 프로브 조립체는 복수의 프로브랜드(probe land)를 하면에 구비하는 프로브 기판과, 상기 프로브랜드에 설치된 복수의 프로브를 포함하며, 상기 복수의 프로브는 상기와 같은 통전 시험용 프로브를 구비한다.

상기 프로브는 상기 프로브랜드에 외팔보(캔틸레버) 형태로 설치되어 있어도 좋다.

본 발명의 한층 더 다른 양태와 관련된 프로브는, 침본체부와, 그 침본체부의 일단에 마련된 내면을 갖는 오목부와, 그 오목부에 받아들여진 부분을 갖는 침선부를 포함하며, 상기 내면은 중앙영역, 그 중앙영역의 양측의 두 개의 측방영역으로 이루어지며, 상기 침선부의 상기 부분은 상기 중앙영역 및 상기 두 개의 측방영역 중 적어도 한쪽에 위치해 있다.

상기 침선부의 상기 부분이 위치하는 상기 중앙영역 및 상기 측방영역의 구역은, 상기 중앙영역 및 상기 측방영역이 나열되는 제1방향을 따라서 호형상(弧狀)으로 굽어져 있어도 좋다.

상기 침선부는 상기 내면에 수직인 판 형상이라도 좋고, 상기 침선부의 상기 부분은 상기 내면에서 상기 제1방향과 직교하는 제2방향에서의 상기 내면의 중앙에 위치해 있어도 좋다.

본 발명의 또 다른 양태와 관련된 조립체는 복수의 프로브로서 각 프로브는 침본체부와, 그 침본체부의 일단에 마련된 내면을 갖는 오목부와, 그 오목부에 수용된 부분을 갖는 침선부를 포함하며, 상기 내면은 중앙영역, 그 중앙영역의 양측의 두 개의 측방영역으로 이루어지며, 상기 침선부의 상기 부분은 상기 중앙영역 및 상기 두 개의 측방영역 중 적어도 한쪽에 위치해 있는 복수의 프로브와, 그 프로브가 설치된 프로브 기판을 포함한다.

본 발명에 따르면 상기 대좌부 및 상기 연장부의 경계부는 상기 연장부가 상기 오목부의 상기 중앙영역 및 각 측방영역에서 연장되도록 상기 연장부와 상기 오목부에 의해 형성되어 있다. 이에 의해 전후방향에서의 상기 경계부의 치수가 일직선상의 경우에 비해서 길어진다.

이에 의해, 상기 침선부가 좌우방향의 힘(휨력)을 받으면, 그 휨력은 그 긴 상기 경계부의 전역으로 분산하여 작용한다. 그 결과, 상기 경계부에 작용하는 휨력의 집중이 완화되어서 상기 프로브가 상기 대좌부와 상기 연장부의 경계부에 있어서 파괴되는 것이 방지된다.

그리고 또한, 본 발명에 따르면, 프로브의 침선부는 오목부의 내면을 거쳐 연속하여서, 상기 침본체부와 상기 침선부의 경계부에 작용하는 힘은 상기 내면에서 적합하게 분산된다. 따라서, 상기 경계부에서의 상기 침선부의 파단을 양호하게 방지할 수 있다.

도1은 본 발명과 관련된 통전 시험용 프로브를 구비하는 전기적 접속장치의 일실시예를 그 일부를 절단하여 나타낸 모식도이고,
도2는 본 발명과 관련된 프로브의 일실시예를 나타내는 도면으로서, (A)는 정면도이고, (B)는 측방(대좌부 방향)에서 본 측면도이며,
도3은 도2에서 나타내는 프로브의 침선부 및 그 근방을 확대해서 나타내는 사시도로서, (B)는 (A)에서 연장부를 제거한 상태를 나타낸 도면이고,
도4는 도2 (A)에서의 4-4선을 따라 얻은 단면도의 침선부 및 그 근방의 확대도이고,
도5는 본 발명과 관련된 통전 시험용 프로브의 제조공정을 나타내는 설명도이고,
도6은 도1에서 나타낸 전기적 접속장치에 의해 검사되는 반도체 웨이퍼와 프로브의 관계를 나타내는 설명도이고,
도7은 좌우방향의 힘을 침선부에 준 경우에 생기는 응력의 분포를 나타내는 도면이고,
도8은 프로브에 오버드라이빙을 작용시킨 상태에서 전후방향의 힘을 침선부에 준 경우에 생기는 응력의 분포를 나타내는 도면이고,
도9는 본 발명과 관련된 통전용 프로브의 다른 실시예에 따른 오목부 및 연장부의 여러 가지 형상을 확대해서 나타내는 개략도이고,
도10의 (A) 및 (B)는 각각 본 발명과 관련된 프로브의 제2 및 제3의 실시예를 나타내는 개략도이고, (C)는 (A) 및 (B)에 공통하는 침선부 및 그 근방(10C)의 확대도이다.

[용어에 관하여]

본 발명에 있어서는 도2 (A)에 있어서, 아암부의 길이방향을 대좌부측이 전방이 되며, 또한 연결부측이 후방이 되는 전후방향(X방향)이라 하며, 판상(板狀) 프로브의 두께 방향을 좌우방향(Y방향)이라 하고, 침선부가 연장되는 상하방향을 침선의 선단측이 하방이 되는 상하방향(Z방향)이라 한다.

그러나, 본 발명에서 말하는 상기의 상하방향은, 전기적 접속장치를 조합한 시험장치에 받아들여지는 피검사체의 자세에 의해 현실의 상하방향과 다르다. 따라서, 본 발명에서의 상하방향은 시험장치에 배치된 피검사체의 자세에 따라서, 상기 상하방향이 현실의 상하방향, 수평방향, 수평방향에 대하여 경사진 비스듬한 방향, 및 상기 상하가 반대가 되는 방향이 되도록 사용해도 좋다.

[실시예1]

도1을 참조하면, 시험장치(10)는 반도체 웨이퍼에 형성된 복수의 집적회로를 평판형상 피검사체(12)라 하고, 그러한 피검사체(12)를 한 번에, 또는 여러 번으로 나누어서 시험하는 전기적 시험에 이용된다. 각 피검사체(12)는 그 상면에 복수의 전극(12a)을 갖는다.

시험장치(10)는 전극(12a)을 상방을 향하게 상태에서 피검사체(12)를 제거 가능하도록 유지하는 척 탑(chuck top)(14)과, 척 탑(14) 상에 올려진 피검사체(12)와 시험용의 전기회로를 전기적으로 접속하는 전기적 접속장치(16)을 포함한다.

시험을 위한 전기신호는 응답신호를 얻기 위해 피검사체(12)(집적회로)로 공급하는 시험신호(전압,전류)와, 그 전기신호에 대한 피검사체(12)(집적회로)로부터의 응답신호를 포함한다.

척 탑(14)은 이미 알려진 검사스테이지에 구비된 것이며, 또 피검사체(12)를 전극(12a)이 상방을 향한 상태로 및 해제가능하게 유지하는 상면을 갖는다. 척 탑(14)으로의 피검사체(12)의 유지는 예를 들면 진공흡착으로 할 수 있다.

척 탑(14)과 전기적 접속장치(16)는 X방향 및 Y방향으로 연장되는 XY면 내, 그리고 XY 면에 수직인 Z방향의 3방향으로 삼차원적으로 상대적으로 이동되면서 Z방향으로 신장되는 θ축선 둘레로 각지게(angularly) 상대적으로 회전된다. 일반적으로는 척 탑(14)이 전기적 접속장치(16)에 대하여 삼차원적으로 이동되면서 θ축선 둘레로 각지게 회전된다.

전기적 접속장치(16)는 평탄한 하면을 갖는 보강부재(18)와, 보강부재(18)의 하면에 유지된 원형 평판형상의 배선기판(20)과, 배선기판(20)의 하면에 배치된 프로브 조립체(22)와, 프로브 조립체(22)를 배선기판(20)에 설치하는 장착링(28)을 포함한다. 프로브 조립체(22)는 배선기판(20)의 하면에 배치된 원형 평판형상의 프로브 기판(24)과, 프로브 기판(24)의 하면에 배치된 복수의 프로브(26)를 포함한다. 프로브 기판(24)은 장착링(28)에 의해 배선기판(20)의 하면에 설치되어 있다.

보강부재(18)는 스테인리스 판과 같은 금속재료로 제작된 공지의 것이다(예를 들면, 일본특허공개공보 제2008-145238호 참조). 그와 같은 보강부재(18)는 프로브 기판(24)과 거의 같은 직경 치수를 갖는 외측의 환상부(環狀部)와, 그 환상부의 내측을 둘레방향으로 신장되는 내측의 장착부와, 그 환상부 및 그 장착부를 일체적으로 결합하는 복수의 연결부와, 상기 환상부에서 반경 방향 바깥쪽으로 연장되는 복수의 연장부를 갖는다. 도시의 예에서는 보강부재(18)는 환상부에서 내측 부분이 상방으로 돌출된 상태로 나타내어져 있다.

배선기판(20)은 도시의 예에서는 유리가 포함된 에폭시 수지와 같은 전기 절연성 수지에 의해 원판형상으로 제작된 공지의 배선기판이다. 그와 같은 배선기판(20)은 상기한 시험용 전기회로에 대한 시험신호를 주고 받도록 시험용 전기회로에 전기적으로 접속되는 복수의 제1단자(미도시)를 상면 외주 가장자리부에서 갖으며, 그러한 단자에 접속된 복수의 도전로(導電路)(미도시)를 내부에서 갖는다.

배선기판(20)은 프로브 기판(24)에 전기적으로 접속되는 복수의 제2단자(미도시)를 하면에서 더 갖는다. 각 제2단자는 상기한 도전로에 전기적으로 접속되어 있다.

프로브 기판(24)은 도시의 예에서는 세라믹에 의해 원형 평판형상으로 형성된 세라믹기판(30)과, 폴리이미드 수지와 같은 전기 절연성 수지에 의해 원형 평판형상으로 형성되어서 세라믹 기판(30)의 하면에 적층된 후렉시블 다층 시트(32)를 구비한다.

상기와 같은 프로브 기판(24)은 배선기판(20)의 제2단자에 전기적으로 접속된 복수의 배선(미도시)을 내부에 구비하면서 그러한 내부 배선에 전기적으로 접속된 복수의 프로브랜드(미도시)를 하면에서 구비한다. 각 프로브(26)는 이것이 적어도 하방으로 연장된 상태로 상기 프로브랜드에 설치되어 있다.

보강부재(18)와 배선기판(20)은 보강부재(18)의 하면과 배선기판(20)의 상면을 서로 맞닿게 한 상태로 복수의 나사부재(미도시)에 의해 동축으로 결합되어 있다. 이에 대하여 프로브 기판(24)은 프로브(26)가 하방이 되도록 장착링(28)과 복수의 나사부재(미도시)를 이용하여 배선기판(20)의 하면에 설치되어 있다.

배선기판(20)과 프로브 기판(24) 사이에 전기 접속기를 배치하여 배선기판(20)의 도전로와 프로브 기판(24)의 내부배선을 그 전기 접속기에 의해 전기적으로 접속해도 좋다. 그와 같은 전기 접속기는 예를 들면 일본특허공개공보 제2008-145238호에 기재되어 있는 공지의 것을 이용할 수 있다.

각 프로브(26)는 도2에서와 같이 예를 들면 니켈 또는 니켈 크롬 합금과 같은 금속재료로 이루어지는 평판형상의 침본체부(34)와, 예를 들면 로듐과 같은 경질 금속재료로 이루어지는 침선부(36)를 구비한다. 이들 양쪽(34,36)은 모두 비교적 양호한 도전성을 나타낸다. 니켈 또는 니켈 크롬 합금으로 이루어지는 침본체부(34)는 침선부(36)를 구성하는 로듐보다도 인성이 충분하고, 다른 한편 이 로듐은 침본체부(34)를 구성하는 상기 금속재료보다도 경도가 높다.

침본체부(34)는 상기한 금속재료 이외에 예를 들면, 니켈 인 합금, 니켈 텅스텐 합금, 니켈 코발트 합금과 같은 니켈 합금, 인청동, 파라듐 코발트 합금과 같은 인성이 뛰어난 고인성(高靭性)의 금속재료로 형성하여도 좋다. 또한, 침선부(36)는 로듐 이외의 고경질 금속재료로 형성해도 좋다. 침선부(36)를 로듐보다 경질 금속재료로 형성하는 경우, 침본체부(34)를 로듐으로 형성해도 좋다.

침본체부(34)는 도2(A)에서와 같이 전후방향이 길이방향이 되는 직사각형의 장착부(38)와, 장착부(38) 후측의 일측에서 하방으로 연장되는 연결부(40)와, 장착부(38)의 하연(下緣)의 하측을 연결부(40)에서 전방으로 연장하는 아암부(42,42)와, 아암부(42,42)의 연장단에 연결된 대좌부(44)를 구비한다. 본 실시예에 있어서, 프로브(26)는 크랭크 형태로 형성된 판상의 프로브이다. 장착부(38)의 상연(上緣)은 땜납과 같은 열용융성의 접합재에 의해 상기 프로브랜드에 접합되어서 프로브 기판(24)에 외팔보(캔틸레버) 형태로 장착되어 있다.

도시의 예에서는 아암부(42,42)는 장착부(38)의 높이방향(상하방향)으로 상호 간격을 두고 평행하게 연장되어 있으며, 또한 양 아암부(42,42)의 연장단을 연결하는 대좌부(44)는 한 쌍의 아암부(42)에서 보아 장착부(38)가 위치하는 쪽과 반대측(즉, 하방)으로 연장되어 있다. 침선부(36)는 그 일부를 대좌부(44)의 하부에 매설되어 지지되어 있다.

대좌부(44)는 도2~4에서와 같이 그 하연에 하방 및 전후방향으로 개방되는 오목부(46)를 포함한다. 오목부(46)는 하방으로 개방한 가상적인 면을 직사각형의 개방면(48)으로 하고, 그 개방면(48)의 전후방향에서의 양단을 개방단(50)으로 한다. 오목부(46)는 개방면(48)에 대향하는 중앙영역(52)과, 전후방향에서의 중앙영역(52)의 끝에 연속되며 또한 중앙영역(52)에서 개방단(50)에 이르는 두 개의 측방영역(54,54)에 의해 규정되어 있다. 도시의 예에서는 오목부(46)의 중앙영역(52) 및 측방영역(54,54)의 구역은, 중앙영역(52) 및 측방영역(54,54)이 나란히 있는 방향으로 호형상(弧狀)이다.

침선부(36)는 도4에서와 같이 대좌부(44)에 매설되어 결합된 결합부(56)와, 결합부(56)에 연속해서 하방으로 연장되는 연장부(58)와, 연장부(58)의 하단에서 전극(12a)에 접촉하는 선단(60)을 구비한다. 침선부(36)는 도3에서와 같이 오목부(46)와 접하는 네 변에 의해 규정되는 직사각형의 면을 결합부(56)와 연장부(58)의 경계면(59)으로 하고 있으며, 이에 의해 경계면(59)을 형성하는 네 변 중, 대좌부(44)의 두께방향(즉 좌우방향)으로 간격을 둔 한 쌍의 변이 대좌부(44)에 대한 한 쌍의 경계부(62,62)로서 규정된다.

본 실시예에서는 중앙영역(52) 및 측방영역(54)이 전후방향 즉 중앙영역(52) 및 측방영역(54)이 늘어선 제1방향으로 연속해서 연장되는 하나의 둥근면(弧面)을 공동으로 형성하고 있어서, 경계부(62,62)는 한쪽의 개방단(50)에서 다른 쪽의 개방단(50)까지 중앙영역(52) 및 측방영역(54)을 따라서 연속적으로 연장되는 곡선으로 이루어져 있다. 또한 오목부(46)의 중앙영역(52) 및 측방영역(54,54)의 상기 구역에 연장부(58)가 위치하고, 침선부(36)는 오목부(46)의 내면(內面)에 직각이며, 그 내면의 상기 제1방향과 직교하는 제2방향에서의 상기 내면의 중앙에 위치한다.

이와 같이 경계부(62)가 한쪽의 개방단(50)에서 다른 쪽의 개방단(50)을 직선으로 잇는 가상적인 선의 치수보다 긴 선분으로 되면, 양 개방단(50)을 직선으로 잇는 가상선을 경계부로 하는 경우에 비해, 경계부(62)에 작용하는 휨력이 분산되기 때문에 경계부(62)로 작용하는 힘의 집중이 완화된다. 그 결과, 침선부(36)가 경계부(62)에서 파괴되는 것이 방지된다.

본 실시예에서는 경계부(62,62)는 한쪽의 개방단(50)에서 다른 쪽의 개방단(50)까지 각진 부분이 없이 연장되는 곡선으로 이루어져 있다. 이에 의해 침선부(36)는 일반적으로 각진 부분에 생기는 힘의 집중을 받는 일 없이 균일하게 휨력을 분산해서 받을 수 있다. 본 실시예에서는 연장부(58)가 좌우방향에서의 오목부(46)의 거의 중앙에 형성되어 있지만, 연장부(58)는 좌우방향에서의 오목부(46) 중 어느 한쪽으로 치우쳐 형성되어 있어도 좋다.

프로브(26)의 제조방법의 일실시예를 도5를 참조하면서 아래에서 설명한다.

우선, 도5 (A)에서와 같이 포토마스크(72)가 스테인리스제의 평탄한 표면을 갖는 베이스테이블(基臺)(70) 위에 종래 잘 알려진 포토레지스트 층으로의 선택 노광 및 현상처리에 의해 형성된다. 포토마스크(72)는 침본체부(24)의 두께 방향(즉 좌우방향)에서의 한쪽 본체부분을 모방한 오목부(73)를 갖는다.

이어서, 도5 (A)에서와 같이 포토마스크(72)에서 노출되는 베이스테이블(70)의 표면부분(즉, 오목부(73))에 예를 들면, 니켈 크롬과 같은 높은 인성의 금속재료(74)가 전기 도금법에 의해 퇴적된다. 이 금속재료(74)의 퇴적에 의해 도5(B)에서와 같이 침본체부(34)의 장착부(38), 연결부(40), 한 쌍의 아암부(42) 및 대좌부(44)를 구비하는 침본체부(34)의 일부가 베이스테이블(70) 상에 침본체부(34)의 두께 치수의 예컨대 거의 1/3의 두께로 형성된다.

이어서 도5(c)에서와 같이 침선부(36)를 위한 오목부(77)를 갖는 포토마스크(76)가 포토마스크(72) 및 금속재료(74) 위에 형성된다. 오목부(77)는 포토마스크(72) 및 금속재료(74) 중, 침선부(36)의 평면형상에 대응한 소정의 영역을 부분적으로 노출시키도록 형성된다.

이어서 로듐과 같은 고경질 금속재료(78)가 포토마스크(76)로부터 노출돠는 영역(즉, 오목부(77))에, 전기 도금법에 의해 소정의 두께로 퇴적된다. 이 금속재료(78)의 퇴적에 의해 도5(D)에서와 같이 침선부(36)의 결합부(56) 및 연장부(58)가 각각 포토마스크(72) 및 금속재료(74) 상에 형성된다.

이어서 포토마스크(76)가 제거되고, 도5(E)에서와 같이 새롭게 포토마스크(80)가 형성된다. 포토마스크(80)는 침본체부(34)의 잔부(殘部)를 형성하기 위해 금속재료(74) 및 고경질 금속재료(78) 중 침본체부(34)의 평면형상에 대응한 영역을 노출시키는 오목부(81)를 갖는다. 포토마스크(80)에 의해 노출되는 영역(즉, 오목부(81))에는 상기한 바와 같은 고인성(高靭性)의 금속재료(82)가 퇴적된다.

상기의 결과, 침본체부(43)의 잔부가 형성되어서 도5 (F)에서와 같이 도2~4에서 나타내는 침본체부(34) 및 침선부(36)를 구비한 프로브(26)가 베이스테이블(70) 상에 형성된다.

이어서 프로브(26)를 둘러싸는 포토마스크(72,80)가 제거된 후, 프로브(26)가 베이스테이블(70)에서 박리된다.

상기와 같이 포토리소그래피 기술 및 전기도금법에 의한 금속재료의 퇴적과 같은 퇴적기술에 의해 제조되는 프로브(26)는, 적어도 대좌부(44), 연장부(58), 결합부(56)를 판상(板狀)으로 형성할 수 있다. 상기 설명에서는 한 번의 제조 공정으로 하나의 프로브가 제작되는 것처럼 설명하고 있지만, 실제로는 한 번의 제조프로세스에서 복수의 프로브가 제작된다.

상기와 같은 프로브(26)를 다수 구비한 전기적 접속장치(16)를 이용하여서 하나의 웨이퍼 상의 다수의 칩 영역(피검사체(12))를 여러 번으로 나누어서 칩 영역마다 통전 시험을 하는 경우에 생기는 문제에 관해서 도6을 참조하여서 아래에서 설명한다.

우선, 도6에서와 같이 일부의 프로브(26)가 칩 영역을 벗어나서 프로브(26)의 침선부(36)가 피검사체(12)의 경사진 가장자리(12b)에 접촉하는 일이 있다.

이 상태에서 각 프로브(26)의 침선(선단)이 아암부(42)를 탄성 변형시키는 오버드라이빙 힘에 의해 피검사체(12)에 밀어 붙여지면, 경사진 가장자리(12b)에 대응하는 프로브(26)의 침선부(35)가 경사진 가장자리(12b)에 의해 프로브(26)의 두께방향(좌우방향)으로 눌린다. 이때의 가압력에 의해 그 프로브(26)의 침선부(36)는 좌우방향으로의 비교적 강한 휨력을 받는다.

그러나, 본 발명과 관련된 프로브(26)에 있어서는 경계부(62)가 오목부(46)의 중앙영역(52) 및 각 측방영역(54)이 늘어서는 방향으로 호형상이 되도록 형성되어서 호형상의 경계부(62)는 경계부가 직선인 경우에 비해 길다. 이 때문에 침선부(36)가 좌우방향의 힘(상기 휨력)을 받아도, 경계부(62)는 그 긴 경계부(62)의 전역에 이 휨력이 분산해서 작용한다. 그 결과, 경계부(62)에 작용하는 힘의 집중이 완화되어 경계부(62)에서의 프로브(26)의 파괴가 방지된다.

특히, 상기 프로브(26)와 같이 오목부(46)가 선단부(36)의 선단측으로 개방되는 호형상의 오목부인 경우, 아래와 같은 해석 결과로부터 경계부(62)에 작용하는 힘의 집중이 보다 완화되어, 경계부(62)에서의 프로브(26)의 파괴가 방지된다.

[해석 결과1]

대좌부의 두께 방향(즉 좌우방향)으로의 휨력을 프로브가 받은 경우에 작용하는 응력을 해석한 결과를 도7의 개략도를 이용하여서 설명한다.

도7 (A)는 대좌부(104)와 연장부(108)의 경계부(110)가 일직선상의 종래의 프로브(100)에 관한 해석결과를 나타내며, 도7 (B)는 대좌부(112)와 연장부(116)의 경계부(118)가 상기와 같은 호형상의 오목부(46)를 갖는 프로브(102)에 관한 해석결과를 나타낸다.

상기한 바와 같은 휨력은 칩 영역에서 벗어난 일부의 프로브(26)의 선단(60)이 웨이퍼의 경사진 가장자리(12b)에 접촉했을 경우에, 또는 웨이퍼의 표면을 덮는 퍼시베이션 막의 전극을 노출시키는 개구 가장자리부의 에지(edge)에 프로브(26)의 침선이 접촉한 상태에서 도6에서와 같은 오버드라이빙 힘이 프로브(26)에 작용하는 경우에 발생한다.

도7에 있어서, 검은색 화살표는 휨력의 방향을, 또한 검은색 화살표 끝은 상기 휨력의 힘점(force point)을 나타내며, 해칭 및 검은색 부분은 휨력에 의해 작용하는 응력의 강도 분포를 나타낸다. 이들은 해칭의 선밀도가 높을수록 응력이 크고, 그리고 검은색 부분이 가장 응력이 큰(즉, 진한 검정으로 보이는 부분일수록 응력이 크다) 것을 나타낸다. 그리고, 여기에서는 휨력은 Y방향으로 작용한다.

도7 (A)에서와 같이 종래의 프로브(100)의 침선부는 대좌부(104)에 결합된 결합부(106)와, 결합부(106)에서 연장되는 연장부(108)와, 대좌부(104) 및 연장부(108)에 의해 규정되는 경계부(110)를 포함한다. 이 프로브(100)의 경계부(110)는 대좌부(104)(실제로는 결합부(106))와 연장부(108)의 경계에 직선형태로 존재한다.

이 프로브(100)가 상기 휨력을 받으면, 침선부가 결합부(106)에 있어서 대좌부(104)에 지지되어 있어서 연장부(108)와 경계부(11)에 휨력이 작용한다. 특히, 경계부(110)에는 검은색 부분으로서 나타낸 바와 같이 집중한 강한 힘이 경계부(110)의 중앙부에 작용한다. 일반적으로 이와 같은 응력의 집중 부분에 있어서 프로브(100)가 파괴된다. 경계부(100)에 발생하는 응력값은 전술한 휨력의 힘점에 휨력이 작용하여서 이 힘점이 5㎛ 변위한 경우, (a) 및 (b) 점에 있어서, 각각 11773MPa 및 12083MPa를 나타내며, 프로브(100)에 생기는 응력값은 (b)점에 있어서 최대였다.

한편, 도7(B)에서 나타내는 바와 같이 상기한 호형상의 오목부(46)를 갖는 프로브(102)의 침선부는 프로브(100)의 침선부와 마찬가지로 대좌부(112)에 결합된 결합부(114)와, 결합부(114)에서 연장되는 연장부(116)와, 대좌부(112) 및 연장부(116)의 경계부(118)를 포함한다. 그러나, 프로부(102)는 호형상의 오목부(46)를 대좌부(112)에서 가지기 때문에 경계부(118)가 대좌부(112) 및 연장부(116)에 의해 호형상이 되는 점에서 직선형태의 경계부를 갖는 프로브(100)와 다르다.

이 프로브(102)가 프로브(100)가 받은 휨력과 같은 휨력을 받으면, 상기한 프로브(100)와 마찬가지로 연장부(116)와 경계부(118)에 휨력이 작용한다. 특히, 경계부(118)에는 검은 색 부분으로 나타내어지는 것과 같은 강한 힘이 작용한다.

그러나 경계부(118)에 작용하는 힘의 강도 분포는 상기한 프로브(100)의 경우와 달리, 검은 부분이 점재(點在)하도록 경계부(118) 전체에 퍼져 있다. 또한, 그 응력값은 프로브(100)와 같은 휨력이 작용했을 경우, (c) 및 (d) 점에 있어서, 각각 6882MPa 및 7404MPa를 나타내었다. 프로브(102)에 작용하는 응력은 (d)에 있어서 최대였지만, 이 (d)점의 응력값은 프로브(100)의 (a) 및 (b) 점에서의 응력 값보다 작다.

상기의 해석결과로부터 분명해진 바와 같이 프로브(100)가 상기 휨 응력을 받았을 때, 프로브(100)에 작용하는 휨력은, 경계부(110) 중, 힘점에서의 거리가 가장 짧은 경계부(110)의 중앙부에 집중한다.

이에 대하여 프로브(102)의 경우, 이것에 상기 휨력이 작용했을 때, 경계부(118)가 침선부(36)의 선단측으로 개방하는 호형상이기 때문에 힘점에서 경계부(118) 상의 각 점까지의 거리의 차가 프로브(100)의 경우와 동종의 거리의 차이에 비해 작다. 이에 의해 프로브(102)에 작용하는 휨력은 경계부(118) 상의 각 점으로 분산해서 작용한다.

상기 결과, 프로브(100) 및 (102)에 생기는 최대 응력은 각각 12083MPa 및 7404Mpa를 나타내며, 프로브(102)에 작용하는 최대 응력은 휨력이 분산되어서 작용하기 때문에 프로브(100)에 작용하는 최대 응력에 비해 작다.

상기의 해석결과로부터 상기 휨력이 작용했을 때, 프로브(102)는 프로브(100)에 대하여 파단(破斷)이 보다 확실하게 방지되는 것이 명확해졌다.

[해석결과2]

이어서 프로브(100) 또는 (102)가 오버드라이빙 힘(overdriving force)을 받은 상태에서, 한층 더 전후방향(X방향)으로 제2의 휨력을 받았을 경우에 작용하는 응력을 해석한 결과를 도8의 개략도를 이용하여서 설명한다.

도8 (A) 및 (C)는 일직선상의 경계부(11)를 구비한 종래의 프로브(100)에 관한 해석결과를 나타내고, 도8 (C) 및 (D)는 호형상의 경계부(118)를 구비하는 프로브(102)에 관한 해석결과를 나타낸다.

도8에서 해칭부분은 제2의 휨력에 의해 발생되는 응력의 강도분포를 나타낸다. 이것은 해칭의 선밀도가 높을수록 응력값이 크다는(즉, 진한 검정으로 보이는 부분일수록 응력 값이 크다)것을 나타낸다. 또한, 도8 (A)~(D)는 프로브(100)에 관하여 연장부(108) 및 경계부(110)만을, 프로브(102)에 관하여 연장부(116) 및 경계부(118)만을 평면도로서 나타낸다.

도8 (A) 및 (B)는 각각 프로브(100) 및 (102)에 있어서, 오버드라이빙 양(量)을 80㎛로 한 경우의 해석결과이며, 도8 (C) 및 (D)는 각각 프로브(100) 및 (102)에 있어서 오버드라이빙 양을 160㎛로 한 경우의 결과이다. 즉 도8 (A)와 (B)가 오버드라이빙 양을 80㎛로서 프로브(100) 및 (102)가 비교되고, 또한 도8 (C)와 (D)가 오버드라이빙 양을 160㎛로서 프로브(100) 및 (102)가 비교된다.

도8 (A) 및 (B)를 비교하면, (a)점 및 이것에 대응하는 (g)점의 응력값은, 각각 388MPa 및 479MPa을 나타내며, (c)점 및 이것에 대응하는 (i)점의 응력값은 각각 509MPa 및 528MPa를 나타내며, (b)점 및 이것에 대응하는 (h)점의 응력값은 각각 433MPa 및 426MPa를 나타낸다. 이들로부터 분명해진 바와 같이 대응하는 각 점에서의 응력값은 거의 같은 정도였다. 또한, 도8(A) 및 (B)에서 나타내는 바와 같이 응력의 강도 분포는 연장부(108) 및 (116)에 있어서 같은 분포였다.

도8 (C) 및 (D)를 비교하면, (d)점 및 이것에 대응하는 (j)점의 응력값은 각각 413Mpa 및 388Mpa를 나타내며, (e)점 및 이것에 대응하는 (k)점의 응력값은 각각 606Mpa 및 642Mpa를 나타내며, (f)점 및 이것에 대응하는 (l)점의 응력값은 각각 844Mpa 및 812Mpa를 나타내었다. 이들로부터 분명해진 바와 같이 대응하는 각점에서의 응력값은 거의 같은 정도였다. 또한 도8 (C) 및 (D)에서와 같이 응력의 강도 분포는 연장부(108) 및 (116)에 있어서 같은 분포였다.

즉, 도8의 해석 결과에서 프로브(100) 또는 (102)에 오버드라이빙 힘 및 제2의 휨력에 의해 생기는 응력에 있어서는 종래의 프로브(100)와 본 발명과 관련된 프로브(102)에서 차이가 거의 없음이 명확해졌다.

상기의 해석결과1 및 2에 있어서, 도7 및 도8의 해석결과에서 프로브(102)는 프로브(100)에 대해서 상기 휨력(좌우방향의 힘)에 관해서 파단이 보다 확실하게 방지되며, 상기 제2의 휨력(전후방향의 힘)에 관해서 차이가 없음이 명확했졌다. 이에 의해 프로브(102)는 침선부의 파단을 방지하는 목적에 있어서 프로브(100)보다도 유리함이 명확해졌다.

[다른 실시예]

도9 (A)~(D)는 오목부(46) 및 연장부(58)로 형성되는 경계부(62)를 구비한 프로브(26)의 변형예를 나타낸다. 도9 (A) 및 (B)에서 나타내는 프로브(26a) 및 (26b)는 각각 반원의 호형상, V자형상의 경계부(62a) 및 (62b)를 갖는다. 이러한 경계부(62a) 및 (62b)는 오목부(46a)(또는 46b)의 한쪽 개방단(50)에서 다른 쪽 개방단(50)까지 연장되어 있으며, 연장부(58a)(또는 58b)는 오목부(46a)(또는 46b)의 중앙영역(52a)(또는 52b) 및 측방영역(54a)(또는 54b)의 전역에서 연장되도록 형성되어 있다.

도9 (C) 및 (D)에서 나타내는 프로브(26c) 및 (26d)는 각각 한 쌍의 측방(54c,54c)이 평행한 コ자 형상의 경계부(62c) 및 한 쌍의 측방영역(54d,54d)의 간격이 오목부의 안쪽일수록 좁아지는 コ자 형상의 경계부(62d)를 갖는다. 이러한 경계부(62c 및 62d)는 한쪽의 측방영역(54c)(또는 54d)의 도중에서 다른 쪽의 측방영역(54c)(또는 54d)의 도중까지 연장되어 있으며, 연장부(58c)(또는 58d)는 오목부(46c)(또는 46d)의 안쪽방향으로 후퇴한 부분에서 연장되도록 형성되어 있다.

프로브(26a) 및 (26b)에 있어서, 연장부(58a) 및 (58b)는 도9 (C) 및 (D)에서 나타내는 프로브(26c) 또는 (26d)와 같이 오목부(46a)(또는 46b)의 안쪽 방향으로 후퇴한 부분에서 연장되도록 형성되어 있어도 좋다. 또한, 프로브(26c) 및 (26d)에 있어서 연장부(58c) 및 (58d)는, 도9 (A) 및 (B)에서 나타내는 프로브(26a) 또는 (26b)와 같이 오목부(46c)(또는 46d)의 전역에서 연장되도록 형성되어 있어도 좋다. 또한, 오목부(46)는 경계부(62)가 W자 형상과 같은 다른 형상이라도 좋다. 즉, 침선부(36)의 연장부(58)(58a,58b,58c,58d)는 중앙영역(52)(52a,52b,52c,52d)과, 양 측방영역(54)(54a,54b,54c,54d) 중 어느 한쪽에 위치하면 된다.

본 발명은 도2에서와 같은 외팔보(캔틸레버) 형태로 설치되는 프로브(26) 뿐만 아니라, 도10 (A) 및 (B)에서와 같은 종래 잘 알려진 수직 프로브(120) 또는 스파이럴 스프링형 프로브(122)에 적용할 수 있다. 이러한 프로브(120) 및 (122)는 프로브(26)와 마찬가지로 포트리소그래피 기술, 퇴적기술, 및 레이저가공과 같은 가공기술에 의해 제작된다.

수직프로브(120)는 전후방향 또는 좌우방향 중 어느 한쪽으로 만곡된 침본체부(124)와, 침본체부(124)의 하단에서 연장되는 침선부(126)를 구비한다. 침본체부(124)는 프로브(26)의 대좌부(44)와 같은 형상을 갖는 대좌부(128)를 포함한다. 침선부(126)는 대좌부(128)의 하단에서 하방으로 연장되어 있다.

스파이럴 스프링형 프로브(122)는 스파이럴 형상의 침본체부(130)와, 침본체부(130)의 하단에서 연장되는 침선부(132)를 구비한다. 침본체부(130)는 프로브(26)의 대좌부(44) 또는 수직 프로브(120)의 대좌부(128)와 같은 형상을 갖는 대좌부(134)를 포함한다. 침선부(132)는 대좌부(134)의 하단에서 하방으로 연장되어 있다.

수직 프로브(120) 또는 스파이럴 스프링형 프로브(122)에 공통의 침선부 및 그 근접영역을 확대해서 도10 (C)에 나타낸다. 수직 프로브(120) 또는 스파이럴 스프링형 프로브(122)는 각각 같은 대좌부(128) 및 (134)를 구비한다. 이들 대좌부(128) 및 (134)는 각각 오목부(136)를 갖는다. 침선부(126)(또는 132)는 대좌부(128)(또는 134)에 매설되거나 또는 끼워 넣어져 결합된 결합부(138)와, 연장부(140)를 구비한다. 연장부(140)는 오목부(136)에서 연장되도록 형성되어 있다.

수직 프로브(120) 및 스파이럴 스프링형 프로브(122)는 대좌부(128)(또는 134) 및 침선부(126)(또는 132)에 있어서, 각각 상기와 같은 프로브(26)의 대좌부(44) 및 침선부(36)에 대응해서 비슷한 관계를 갖는다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 특허청구의 범위에 기재된 취지를 일탈하지 않는 한, 여러 가지로 변경할 수 있다.

12; 피검사체
22; 프로브 조립체(probe assembly)
26,100,102; 프로브(probe)
34,124,130; 침본체부
36,126,132; 침선부
44,104,112,128,134; 대좌부(pedestal portion)
46,136; 오목부(recess)
48; 개방면
50; 개방단
52; 중앙영역
54; 측방영역
56,106,114,138; 결합부
58,108,116,140; 연장부(exetending portion)
60; 선단
62,110,118; 경계부
120; 수직 프로브
122; 스파이럴 스프링형 프로브(spiral spring probe)

Claims (9)

1. 침본체부와, 그 침본체부의 일단에 마련된 내면을 갖는 오목부와, 그 오목부에 받아들여진 부분을 갖는 침선부를 포함하며, 상기 내면은 중앙영역, 그 중앙영역의 양측의 두 개의 측방영역으로 이루어지며, 상기 침선부의 상기 부분은 상기 중앙영역 및 상기 두 개의 측방 영역 중 적어도 한 쪽에 위치해 있는 프로브.
   
2. 제1항에서 있어서, 상기 침선부의 상기 부분이 위치하는 상기 중앙영역 및 상기 측방영역의 구역은 상기 중앙영역 및 상기 측방영역이 늘어서는 제1방향을 따라서 호형상(弧狀)이 되는 프로브.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 침선부는 상기 내면에 수직인 판형상이며, 상기 침선부의 상기 부분은 상기 내면에서 상기 제1방향과 직교하는 제2방향에서의 상기 내면의 중앙에 위치해 있는 프로브.
   
4. 복수의 프로브로서 각 프로브는 침본체부와, 그 침본체부의 일단에 마련된 내면을 갖는 오목부와, 그 오목부에 받아들여진 부분을 갖는 침선부를 포함하며, 상기 내면은 중앙영역, 그 중앙영역의 양측의 두 개의 측방영역으로 이루어지며, 상기 침선부의 상기 부분은 상기 중앙영역 및 상기 두 개의 측방영역 중 적어도 한쪽에 위치해 있는 복수의 프로브와,
   그 프로브가 설치된 프로브 기판을 포함하는 프로브 조립체.
   
5. 침본체부와, 그 침본체부에 마련된 판형상의 대좌부로서, 좌우방향을 두께방향으로 하는 대좌부와, 그 대좌부에서 하방으로 연장되는 침선부로서, 하단이 피검사체에 접촉하는 선단으로 된 침선부를 포함하며,
   상기 대좌부는 적어도 하방으로 개방하는 오목부로서, 그 개방면에 대향하는 중앙영역과, 전후방향에서의 상기 중앙영역의 각 단에 연속하며 또한 그 중앙영역에서 상기 오목부의 개방단에 이르는 측방영역에 의해 규정되는 오목부를 구비하고,
   그 침선부는 상기 대좌부보다 경질의 재료로 제작되어 있으며, 또한 상기 대좌부에 매설되거나 또는 끼워 넣어져 결합된 결합부와, 상기 오목부에서 하방으로 연장되는 판형상의 연장부로서, 상기 오목부의 두께 치수보다도 작은 두께 치수를 갖는 연장부를 구비하며,
   상기 연장부는 상기 중앙영역에서 각 측방영역에 걸쳐 상기 오목부에 접하는 경계부와, 상기 선단을 구비하는 통전 시험용 프로브.
   
6. 제5항에 있어서, 상기 중앙영역 및 상기 측방영역은 전후방향으로 연장되는 하나의 둥근면(弧面)을 공동으로 형성하고 있는 통전 시험용 프로브.
   
7. 제5항에 있어서, 상기 결합부는 좌우방향에서의 상기 오목부의 거의 중앙에 위치되어 있는 통전 시험용 프로브.
   
8. 복수의 프로브랜드를 하면에 구비하는 프로브 기판과, 상기 프로브랜드에 설치된 복수의 프로브를 포함하며,
   상기 복수의 프로브는 제5항에 기재된 통전 시험용 프로브인 프로브 조립체.
   
9. 제4항 또는 8항에 있어서, 각 프로브는 외팔보(캔틸레버)형태로 상기 프로브 기판에 설치되어 있는 프로브 조립체.
   

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