KR20140101529A - 니들 조립체 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

니들 조립체 및 이를 제조하는 방법에 있어서, 희생층 및 상기 희생층 상에 서로 평행하게 배치되어 상기 희생층에 의해 구속되며 상기 희생층으로부터 서로 반대 방향으로 연장하는 단부들을 각각 갖고 상기 희생층과 다른 도전성 물질로 이루어지는 복수의 니들을 각각 포함하는 복수의 니들 플레이트들을 마련하고, 복수의 관통홀들을 각각 갖는 제1 및 제2 플레이트들을 사이에서 상기 니들 플레이트들이 적층 형태로 배치되도록 상기 제1 및 제2 플레이트들의 관통홀들에 상기 복수의 니들의 제1 및 제2 단부들을 각각 삽입하며, 고정판들을 이용하여 상기 제1 및 제2 플레이트들을 서로 구속하여 니들 조립체를 구성한다. 이어서, 식각 공정을 통하여 희생층들을 제거함으로써 상기 니들 조립체를 완성한다.

Description

니들 조립체 및 이를 제조하는 방법{Needle assembly and method of manufacturing the same}

본 발명의 실시예들은 니들 조립체 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 웨이퍼 상에 형성된 복수의 반도체 소자들에 대한 검사 공정에 사용되는 프로브 카드용 니들 조립체 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 소자들은 반도체 기판으로서 사용되는 실리콘 웨이퍼 상에 집적 회로를 형성하기 위한 일련의 처리 공정들을 반복적으로 수행함으로써 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 웨이퍼에 대하여, 증착, 포토리소그래피, 패터닝, 이온주입, 세정 등과 같은 단위 공정들을 반복적으로 수행함으로써 상기 웨이퍼 상에 복수의 반도체 소자들이 형성될 수 있다.

상기와 같이 웨이퍼 상에 형성된 반도체 소자들은 전기적인 검사 공정을 통하여 양불 판정이 이루어질 수 있으며, 상기와 같이 전기적인 검사 공정이 완료된 후 양품으로 판정된 반도체 소자들에 대하여 다이싱, 본딩, 몰딩 등의 공정들을 통하여 완제품으로 개별화될 수 있다.

한편, 상기 전기적인 검사 공정은 상기 반도체 소자들에 구비되는 전극 패드들에 접촉하도록 구성된 복수의 프로브 니들을 갖는 프로브 카드와 상기 프로브 카드가 장착되는 프로브 스테이션 등의 설비를 이용하여 수행될 수 있다. 상기 프로브 카드는 복수의 프로브 니들을 각각 포함하는 복수의 니들 조립체와 상기 니들 조립체들이 장착되는 프로브 기판 등을 포함할 수 있다.

상기 프로브 니들은 캔틸레버 타입과 버티컬 타입으로 분류될 수 있다. 특히, 상기 버티컬 타입의 프로브 니들은 반도체 소자의 콘택 패드들의 배열이 바둑판 형태, 십자 형태 또는 자유 분산 형태 등인 경우 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 버티컬 타입의 니들에 대한 일 예는 미국 등록특허 제6,933,737호에 개시되어 있다.

상기 버티컬 타입의 니들 조립체는 복수의 니들이 장착되는 상하 가이드 플레이트들을 구비할 수 있으며, 상기 복수의 니들은 상기 상하 가이드 플레이트들에 구비된 관통홀들 내에 삽입되어 상하 방향으로 이동이 안내될 수 있다. 상기 복수의 니들로는 텅스텐 와이어가 사용될 수 있으나 상기 복수의 니들을 상기 가이드 플레이트들에 삽입하는 공정이 수작업에 의해 이루어지므로 상기 버티컬 타입의 니들 조립체를 제조하는데 상당한 시간과 비용이 소요되는 문제점이 있다.

본 발명의 실시예들은 버티컬 타입의 프로브 카드 제조를 위한 니들 조립체 및 이를 용이하게 제조하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 희생층 및 상기 희생층 상에 서로 평행하게 배치되어 상기 희생층에 의해 구속되며 상기 희생층으로부터 서로 반대 방향으로 연장하는 단부들을 각각 갖고 상기 희생층과 다른 도전성 물질로 이루어지는 복수의 니들을 포함하는 니들 플레이트가 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 적층 형태로 배치되어 서로 본딩된 복수의 니들 플레이트들을 포함하는 니들 블록이 제공될 수 있다. 여기서, 각각의 니들 플레이트는 희생층 및 상기 희생층 상에 서로 평행하게 배치되어 상기 희생층에 의해 구속되며 상기 희생층으로부터 서로 반대 방향으로 연장하는 단부들을 각각 갖고 상기 희생층과 다른 도전성 물질로 이루어지는 복수의 니들을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 복수의 관통홀들을 각각 갖고 서로 마주하도록 배치된 제1 및 제2 플레이트들과, 상기 제1 및 제2 플레이트들 사이에 적층 형태로 배치되는 복수의 니들 플레이트들을 포함하는 니들 조립체가 제공될 수 있다. 여기서, 각각의 니들 플레이트는 희생층 및 상기 희생층 상에 서로 평행하게 배치되어 상기 희생층에 의해 구속되며 상기 희생층으로부터 상기 제1 및 제2 플레이트들의 관통홀들을 통해 연장하는 단부들을 각각 갖고 상기 희생층과 다른 도전성 물질로 이루어지는 복수의 니들을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제1 및 제2 플레이트들 사이에 배치되어 상기 제1 및 제2 플레이트들을 서로 구속하는 고정판들이 더 구비될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 니들 플레이트들은 서로 본딩될 수 있으며, 이에 의해 니들 블록이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 희생층은 상기 복수의 니들과 다른 금속을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 웨이퍼의 서포트 기판 영역에 평행하게 연장하는 제1 리세스들을 형성하는 단계와, 도전성 물질로 상기 제1 리세스들을 매립하여 복수의 니들을 형성하는 단계와, 상기 웨이퍼의 후면 부위를 부분적으로 제거하여 상기 복수의 니들의 하부를 부분적으로 노출시키는 제2 리세스를 형성하는 단계와, 상기 제2 리세스를 매립하는 희생층을 형성하는 단계와, 다이싱 공정을 통해 상기 서포트 기판 영역을 상기 웨이퍼로부터 분리하여 예비 니들 플레이트를 획득하는 단계와, 상기 예비 니들 플레이트로부터 상기 서포트 기판 영역을 제거하여 니들 플레이트를 획득하는 단계가 수행될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, a) 웨이퍼의 서포트 기판 영역에 평행하게 연장하는 제1 리세스들을 형성하는 단계와, b) 도전성 물질로 상기 제1 리세스들을 매립하여 복수의 니들을 형성하는 단계와, c) 상기 웨이퍼의 후면 부위를 부분적으로 제거하여 상기 복수의 니들의 하부를 부분적으로 노출시키는 제2 리세스를 형성하는 단계와, d) 상기 제2 리세스를 매립하는 희생층을 형성하는 단계와, e) 복수의 웨이퍼들에 대하여 상기 a) 내지 d) 단계를 반복적으로 수행하는 단계와, f) 상기 웨이퍼와 상기 복수의 웨이퍼들을 적층하여 본딩하는 단계와, g) 다이싱 공정을 통해 본딩된 서포트 기판 영역들을 상기 웨이퍼들로부터 분리하여 예비 니들 블록을 획득하는 단계와, h) 상기 예비 니들 블록으로부터 상기 서포트 기판 영역들을 제거하여 니들 블록을 획득하는 단계가 수행될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 희생층 및 상기 희생층 상에 서로 평행하게 배치되어 상기 희생층에 의해 구속되며 상기 희생층으로부터 서로 반대 방향으로 연장하는 단부들을 각각 갖고 상기 희생층과 다른 도전성 물질로 이루어지는 복수의 니들을 각각 포함하는 복수의 니들 플레이트들을 마련하는 단계와, 복수의 관통홀들을 각각 갖는 제1 및 제2 플레이트들을 사이에서 상기 니들 플레이트들이 적층 형태로 배치되도록 상기 제1 및 제2 플레이트들의 관통홀들에 상기 복수의 니들의 제1 및 제2 단부들을 각각 삽입하는 단계와, 고정판들을 이용하여 상기 제1 및 제2 플레이트들을 서로 구속하는 단계가 수행될 수 있으며, 이에 의해 니들 조립체가 획득될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 복수의 니들 플레이트들을 마련하는 단계는 웨이퍼의 서포트 기판 영역들에 평행하게 연장하는 제1 리세스들을 형성하는 단계와, 도전성 물질로 상기 제1 리세스들을 매립하여 복수의 니들을 형성하는 단계와, 상기 웨이퍼의 후면 부위를 부분적으로 제거하여 상기 복수의 니들의 하부를 부분적으로 노출시키는 제2 리세스를 형성하는 단계와, 상기 제2 리세스를 매립하는 희생층을 형성하는 단계와, 다이싱 공정을 통해 상기 서포트 기판 영역들을 상기 웨이퍼로부터 분리하여 예비 니들 플레이트들을 획득하는 단계와, 상기 예비 니들 플레이트들로부터 상기 서포트 기판 영역들을 제거하여 니들 플레이트들을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 복수의 니들 플레이트들을 마련하는 단계는 a) 웨이퍼의 서포트 기판 영역에 평행하게 연장하는 제1 리세스들을 형성하는 단계와, b) 도전성 물질로 상기 제1 리세스들을 매립하여 복수의 니들을 형성하는 단계와, c) 상기 웨이퍼의 후면 부위를 부분적으로 제거하여 상기 복수의 니들의 하부를 부분적으로 노출시키는 제2 리세스를 형성하는 단계와, d) 상기 제2 리세스를 매립하는 희생층을 형성하는 단계와, e) 복수의 웨이퍼들에 대하여 상기 a) 내지 d) 단계를 반복적으로 수행하는 단계와, f) 상기 웨이퍼와 상기 복수의 웨이퍼들을 적층하여 본딩하는 단계와, g) 다이싱 공정을 통해 본딩된 서포트 기판 영역들을 상기 웨이퍼들로부터 분리하여 예비 니들 블록을 획득하는 단계와, h) 상기 예비 니들 블록으로부터 상기 서포트 기판 영역들을 제거하여 상기 복수의 니들 플레이트들이 적층된 니들 블록을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 복수의 니들을 형성한 후 상기 웨이퍼의 전면에 대한 평탄화 공정이 수행될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 희생층을 형성한 후 상기 웨이퍼의 후면에 대한 평탄화 공정이 수행될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 복수의 니들은 상기 제1 리세스들의 저면 상에 제1 도전성 물질층을 형성하는 단계와, 상기 제1 도전성 물질층을 시드층으로 이용하는 전해도금 공정을 수행하여 상기 제1 리세스들 내에 상기 복수의 니들을 형성하는 단계를 수행함으로써 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 희생층은 상기 제2 리세스의 저면 상에 제2 도전성 물질층을 형성하는 단계와, 상기 제2 도전성 물질층을 시드층으로 이용하는 전해도금 공정을 수행하여 상기 제2 리세스 내에 상기 희생층을 형성하는 단계를 수행함으로써 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 니들 플레이트들의 희생층들을 제거하는 단계가 더 수행될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제1 및 제2 도전성 물질층들을 제거하는 단계가 더 수행될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 니들 플레이트들은 낱장 단위로 상기 제1 및 제2 플레이트들 사이에 제공될 수 있으며, 각 니들 플레이트의 복수의 니들이 갖는 제1 및 제2 단부들이 상기 제1 및 제2 플레이트들의 관통홀들에 각각 삽입될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 고정판들을 이용하여 상기 제1 및 제2 플레이트들을 서로 구속하는 단계가 더 수행될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 희생층과 상기 희생층 상에 배치되어 상기 희생층에 의해 서로 구속되는 복수의 니들을 포함하는 니들 플레이트 또는 복수의 니들 플레이트가 서로 본딩된 니들 블록을 이용하여 니들 조립체를 구성하고, 상기 니들 조립체로부터 상기 희생층을 제거함으로써 종래의 수작업에 의존했던 니들 조립체 제조 방법에 비하여 상기 니들 조립체의 제조 비용 및 시간이 크게 감소될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 니들 조립체를 설명하기 위한 개략적인 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 니들 조립체의 완성된 형태를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 니들 조립체를 설명하기 위한 개략적인 분해 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 니들 플레이트를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 5 내지 도 17은 도 1 및 도 2에 도시된 니들 조립체의 제조 방법을 설명하기 위하여 도 4에 도시된 서포트 기판 영역을 확대하여 도시한 부분 단면 사시도들이다.
도 18 및 도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 니들 블록을 제조하는 방법을 설명하기 위한 확대된 부분 단면 사시도이다.

이하, 본 발명은 본 발명의 실시예들을 보여주는 첨부 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.

하나의 요소가 다른 하나의 요소 또는 층 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로서 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들 또는 층들이 이들 사이에 게재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결되는 것으로서 설명되는 경우, 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않을 것이다.

하기에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.

본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화는 충분히 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것은 아니라 형상들에서의 편차를 포함하는 것이며, 도면들에 설명된 영역은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 영역의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 니들 조립체를 설명하기 위한 개략적인 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 니들 조립체의 완성된 형태를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 니들 조립체(100)는 버티컬 타입의 니들 조립체로서 반도체 소자의 검사 공정에 사용되는 프로브 카드(미도시)를 제조하기 위하여 사용될 수 있다. 특히, 상기 니들 조립체(100)는 상기 프로브 카드의 프로브 기판에 장착될 수 있으며 상기 프로브 기판의 단자들과 연결되는 복수의 니들(132)을 포함할 수 있다.

상기 니들 조립체(100)는 복수의 제1 관통홀들(102)을 갖는 제1 플레이트(104)와 상기 제1 플레이트(104)에 마주하도록 배치되어 복수의 제2 관통홀들(106)을 갖는 제2 플레이트(108) 및 상기 제1 및 제2 플레이트들(104,108) 사이에 배치되어 상기 제1 및 제2 플레이트들(104,108)을 서로 구속하는 고정판들(112)을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 관통홀들(102,106)에는 복수의 니들(132)이 삽입될 수 있으며, 상기 제1 및 제2 플레이트들(104,108)은 상기 복수의 니들(132)이 반도체 소자와 콘택되는 경우 수직 방향으로 상기 복수 니들(132)의 이동을 안내하는 가이드 부재들로서 기능할 수 있다.

일 예로서, 상기 제2 플레이트(108)는 상기 프로브 기판에 장착될 수 있으며 상기 제1 플레이트(104)는 상기 제2 플레이트(108)의 아래에 배치될 수 있다. 또한 상기 복수 니들(132)의 제1 단부들(132A)은 상기 제1 관통홀들(102)을 통해 하방으로 연장할 수 있으며 상기 반도체 소자의 검사시 상기 반도체 소자의 콘택 패드들에 접촉될 수 있다. 아울러, 상기 복수 니들(132)의 제2 단부들(132B)은 상기 제2 관통홀들(106)을 통해 상방으로 연장할 수 있으며 상기 프로브 기판의 단자들과 각각 전기적으로 연결될 수 있다.

한편, 각각의 니들(132)은 수직 방향으로 반도체 소자의 콘택 패드에 접촉되므로 상기 니들(132)의 제1 단부(132A)는 수직 방향으로 탄성적인 이동이 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 상기 니들(132)의 대략 중앙 부위는 도시된 바와 같이 만곡된 형태를 가질 수 있다. 즉 상기 니들(132)은 수직 방향으로 탄성을 제공하기 위한 만곡부(bended portion)를 가질 수 있다.

상기 고정판들(112)은 상기 제1 및 제2 플레이트들(104,108)의 제1 및 제2 관통홀들(102,106)의 정렬을 위하여 사용될 수 있으며 또한 상기 제1 및 제2 플레이트들(104,108)의 구속을 위하여 사용될 수 있다. 한편, 상기 제1 및 제2 플레이트들(104,108)에는 도시된 바와 같이 상기 고정판들(112)이 삽입되는 슬롯들(110)이 구비될 수 있다.

한편, 상기 제1 및 제2 관통홀들(102,106)은 복수의 행과 열의 형태로 배열될 수 있으며 상기 복수 니들(132)의 제1 및 제2 단부들(132A,132B)이 각각 삽입될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 복수 니들(132)은 니들 플레이트(150)를 통해 제공될 수 있다.

상기 니들 플레이트(150)는 희생층(140)을 포함할 수 있으며, 상기 복수 니들(132)은 상기 희생층(140) 상에 서로 평행하게 배치될 수 있다. 특히, 상기 복수 니들(132)은 상기 희생층(140) 상에 부착되어 상기 희생층(140)에 의해 구속될 수 있으며, 상기 제1 및 제2 단부들(132A,132B)은 상기 희생층(140)으로부터 서로 반대 방향으로 각각 연장할 수 있다. 이때, 상기 희생층(140)은 상기 복수 니들(132)과 다른 금속으로 이루어질 수 있다.

한편, 상기 제1 및 제2 플레이트들(104,108) 사이에는 복수의 니들 플레이트들(150)이 적층 형태로 배치될 수 있다. 일 예로서, 상기 니들 플레이트들(150)은 낱장 단위로 상기 제1 및 제2 관통홀들(102,106)에 복수 니들(132)의 제1 및 제2 단부들(132A,132B)이 삽입되도록 상기 제1 및 제2 플레이트들(104,108) 사이에 배치될 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 니들 조립체를 설명하기 위한 개략적인 분해 사시도이다.

상기한 바와 다르게, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 복수의 니들 플레이트들(150)은 서로 적층된 후 본딩됨으로써 니들 블록(154)을 형성할 수 있으며, 상기 니들 블록(154)이 상기 제1 및 제2 플레이트들(104,108) 사이에 배치될 수도 있다.

상기와 같이 제1 및 제2 플레이트들(104,108) 사이에 복수의 니들 플레이트들(150) 또는 니들 블록(154)이 배치된 후 상기 고정판들(112)에 의해 상기 제1 및 제2 플레이트들(104,108)과 상기 니들 플레이트들(150) 또는 니들 블록(154)이 서로 구속될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 니들 플레이트들(150) 또는 니들 블록(154)을 구성하는 희생층들(140)은 습식 식각에 의해 제거될 수 있으며 이에 의해 상기 복수 니들(132)이 서로 격리될 수 있다. 특히, 상기 희생층들(140)은 등방성 식각 예를 들면 상기 희생층들(140)을 선택적으로 제거할 수 있는 식각액을 이용한 습식 식각에 의해 제거될 수 있다. 상기 희생층들(140)은 상기 복수 니들(132)의 조립성을 향상시키기 위한 지그로서 기능할 수 있으며, 이에 의해 상기 니들 조립체(100)의 제조에 소요되는 시간 및 비용이 크게 절감될 수 있다.

일 예로서, 상기 제1 및 제2 플레이트들(104,108) 및 고정판들(112)은 실리콘 기판 즉 실리콘 웨이퍼를 이용하여 제조될 수 있으며, 상기 희생층(140)과 상기 복수 니들(132)은 서로 다른 금속을 포함하여 형성될 수 있다. 이때, 상기 희생층들(140)을 제거하기 위한 습식 식각을 수행하는 경우 상기 제1 및 제2 플레이트들(104,108)과 고정판들(112) 및 상기 복수 니들(132)이 식각액에 의해 식각되는 것을 방지하기 위하여 상기 제1 및 제2 플레이트들(104,108)과 고정판들(112) 및 상기 복수 니들(132)에 대한 상기 희생층들(140)의 식각 선택비가 우수한 식각액이 사용되는 것이 바람직하다.

도 4는 도 1에 도시된 니들 플레이트를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.

도 4를 참조하면, 상기 니들 플레이트(150)는 실리콘 웨이퍼(120)를 이용하여 제조될 수 있다. 상기 실리콘 웨이퍼(120)는 복수의 서포트 기판 영역(122)을 가질 수 있으며 상기 복수의 니들(132)과 희생층(140)은 상기 웨이퍼(120)의 전면 및 후면 측에 각각 형성될 수 있다. 이어서, 상기 서포트 기판 영역(122)을 다이싱 공정을 통해 상기 웨이퍼(120)로부터 분리함으로써 서포트 기판(142)과 상기 서포트 기판(142)의 전면 및 후면 측에 각각 형성된 복수의 니들(132)과 희생층(140)을 포함하는 예비 니들 플레이트(144)를 획득할 수 있다.

또한, 상기 예비 니들 플레이트(144)로부터 상기 서포트 기판 영역(122) 즉 상기 서포트 기판(142)을 선택적으로 제거함으로써 상기 니들 플레이트(150)를 획득할 수 있다.

이하 상기 실리콘 웨이퍼(120)를 이용하여 상기 니들 플레이트(150)를 제조하는 방법을 상세하게 설명한다. 도 5 내지 도 17은 도 1 및 도 2에 도시된 니들 조립체의 제조 방법을 설명하기 위하여 도 4에 도시된 서포트 기판 영역을 확대하여 도시한 부분 단면 사시도들이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 웨이퍼(120)의 서포트 기판 영역(122) 상에 상기 제1 리세스들(128)을 형성될 영역을 노출시키는 제1 포토레지스트 패턴(126)을 형성한다. 상기 제1 포토레지스트 패턴(126)은 상기 웨이퍼(120) 상에 포토레지스트층(124)을 형성하고, 상기 포토레지스트층(124)에 대하여 포토리소그래피 공정을 수행함으로써 형성될 수 있다.

도 7을 참조하면, 상기 제1 포토레지스트 패턴(126)을 식각 마스크로 사용하는 이방성 식각, 예를 들면, 플라즈마 식각 공정을 수행하여 서로 평행하게 연장하는 상기 제1 리세스들(128)을 형성할 수 있다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 제1 리세스들(128)의 저면 상에 제1 도전성 물질층(130)을 형성한다. 상기 제1 도전성 물질층(130)은 이후 수행될 전해도금 공정에서 시드층으로 사용될 수 있다. 일 예로서, 상기 제1 도전성 물질층(130)은 스퍼터링 공정을 통해 형성될 수 있으며, 구리(Cu), 티타늄(Ti), 크롬(Cr) 등을 포함할 수 있다.

상기와 같이 제1 도전성 물질층(130)을 형성한 후 상기 제1 포토레지스트 패턴(126)을 제거한다. 상기 포토레지스트 패턴(126)은 스트립 및/또는 애싱 공정을 통해 제거될 수 있다. 이때, 상기 포토레지스트 패턴(126) 상에 형성된 제1 도전성 물질층(130)도 함께 제거될 수 있다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 도전성 물질로 상기 제1 리세스들(128)을 매립하여 상기 제1 리세스들(128) 내에 복수의 니들(132)을 형성한다. 일 예로서, 상기 복수의 니들(132)은 전해도금 공정을 통하여 형성될 수 있으며, 니켈(Ni), 코발트(Co), 텅스텐(W) 등을 포함할 수 있다.

상기 복수의 니들(132)을 형성한 후 상기 웨이퍼(120)의 전면에 대한 평탄화 공정, 예를 들면, 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP) 공정을 수행할 수 있다. 상기 전면에 대한 평탄화 공정에 의해 상기 니들(132)의 두께가 적절하게 조절될 수 있다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 상기 웨이퍼(120)의 후면 상에 제2 포토레지스트 패턴(134)을 형성한다. 상기 제2 포토레지스트 패턴(134)은 상기 웨이퍼(120)의 후면 상에 포토레지스트층(미도시)을 형성한 후 상기 포토레지스트층에 대하여 포토리소그래피 공정을 수행함으로써 형성될 수 있으며, 상기 서포트 기판 영역(122)의 중앙 부위들을 노출시키도록 형성될 수 있다. 일 예로서, 상기 제2 포토레지스트 패턴(134)은 상기 제1 리세스와 대략 수직하는 방향으로 연장하는 제2 리세스(136)를 형성하기 위하여 사용될 수 있다.

이어서, 상기 제2 포토레지스트 패턴(134)을 식각 마스크로 이용하는 이방성 식각, 예를 들면 플라즈마 식각 공정을 수행하여 상기 웨이퍼(120)의 후면 부위를 부분적으로 제거하여 제2 리세스(136)를 형성할 수 있다. 상기 제2 리세스(136)를 형성하기 위한 플라즈마 식각은 상기 복수의 니들(132)의 하부가 부분적으로 노출될 때까지 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 플라즈마 식각에 의해 상기 니들(132)의 하부면 또는 상기 제1 도전성 물질층(130)이 노출될 수 있다.

도 14 및 도 15를 참조하면, 상기 제2 리세스(136)의 저면 상에 제2 도전성 물질층(138)을 형성한다. 상기 제2 도전성 물질층(138)은 후속의 전해도금 공정에서 시드층으로 사용될 수 있다. 일 예로서, 상기 제2 도전성 물질층(138)은 스퍼터링 공정을 통해 형성될 수 있으며, 구리(Cu), 티타늄(Ti), 크롬(Cr) 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 도전성 물질층(138)은 상기 제1 도전성 물질층(130)과 동일한 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기와 같이 제2 도전성 물질층(138)을 형성한 후 상기 제2 포토레지스트 패턴(134)을 제거한다. 상기 제2 포토레지스트 패턴(134)은 스트립 및/또는 애싱 공정을 통해 제거될 수 있다. 이때, 상기 제2 포토레지스트 패턴(134) 상에 형성된 제2 도전성 물질층(138)도 함께 제거될 수 있다.

도 16 및 도 17을 참조하면, 도전성 물질로 상기 제2 리세스(136)를 매립하여 상기 복수 니들(132)과 접합된 희생층(140)을 형성할 수 있다. 일 예로서, 상기 희생층(140)은 전해도금 공정을 통하여 형성될 수 있으며, 상기 제2 도전성 물질층(138)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.

상기 희생층(140)을 형성한 후 상기 웨이퍼(120)의 후면에 대한 평탄화 공정, 예를 들면, 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP) 공정을 수행할 수 있다.

한편, 상기 니들 조립체(100)에서 상기 복수 니들(132)의 행 방향 및 열 방향 피치는 상기 제1 리세스들(128) 사이의 간격 및 상기 후면에 대한 평탄화 공정에 의해 각각 조절될 수 있다. 특히, 상기 웨이퍼(120)의 후면에 대한 평탄화 공정에 의해 상기 희생층(140)의 두께가 조절될 수 있으며, 이에 의해 상기 니들 플레이트들(150)의 적층시 상기 니들(132)의 열 방향 피치가 조절될 수 있다.

상술한 바와 같이 기판 서포트 기판 영역(122)에 상기 복수 니들(132)과 희생층(140)을 형성한 후 다이싱 공정을 통해 상기 기판 서포트 기판 영역(122)을 상기 웨이퍼(120)로부터 분리함으로써 도 4에 도시된 바와 같이 서포트 기판(142)과 복수 니들(132) 및 희생층(140)을 포함하는 예비 니들 플레이트(144)를 획득할 수 있다.

이어서, 상기 예비 니들 플레이트(144)로부터 상기 서포트 기판(142)을 등방성 식각, 예를 들면, 습식 식각을 이용하여 제거함으로써 니들 플레이트(150)를 획득할 수 있다. 일 예로서, 상기 서포트 기판(142)은 실리콘을 선택적으로 제거할 수 있는 식각액, 예를 들면, TMAH(Tetramethyl ammounium hydroxide) 용액, KOH(Potassium hydroxide) 용액 등을 이용하여 제거할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같은 방법으로 복수의 니들 플레이트들(150)을 획득한 후 도 1에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 플레이트들(104,108) 사이에 적층 형태로 상기 니들 플레이트들(150)을 배치하고, 상기 복수 니들(132)의 제1 및 제2 단부들(132A,132B)이 상기 제1 및 제2 관통홀들(102,106)에 삽입되도록 상기 고정판들(112)을 이용하여 니들 조립체(100)를 구성할 수 있다.

특히, 상기 니들 플레이트들(150)은 상기 제1 및 제2 플레이트들(104,108) 사이에 낱장 단위로 각각 제공될 수 있으며, 각 제공 단계에서 각 니들 플레이트(150)의 복수 니들(132)의 제1 및 제2 단부들(132A,132B)이 상기 제1 및 제2 관통홀들(102,106)에 각각 삽입될 수 있다. 상기와 같은 방법으로 상기 니들 플레이트들(150)은 상기 제1 및 제2 플레이트들(104,108) 사이에서 적층 형태로 배치될 수 있다.

상기와 같이 니들 조립체(100)를 구성한 후 각 니들 플레이트들(150)의 희생층들(140)을 등방성 식각, 예를 들면 습식 식각을 이용하여 제거함으로써 니들 조립체(100)를 완성할 수 있다.

일 예로서, 상기 희생층들(140)이 구리를 포함하는 경우 과산화수소, 질산 등을 포함하는 식각액을 이용하여 제거될 수 있다. 특히, 상기 희생층들(140)이 상기 제1 및 제2 도전성 물질층들(130,138)과 동일한 물질로 이루어지는 경우 상기 희생층들(140)과 함께 상기 제1 및 제2 도전성 물질층들(130,138)도 제거될 수도 있다.

상기와 다르게, 상기 희생층들(140)이 상기 제1 및/또는 제2 도전성 물질층들(130,138)과 다른 물질로 이루어지는 경우, 상기 희생층들(140)이 제거된 후 상기 제1 및 제2 도전성 물질층들(130,138)을 제거하기 위한 식각 공정이 추가적으로 수행될 수도 있다.

상기 복수 니들의 하부에 잔류되는 제1 도전성 물질층(130)은 상기 복수 니들(132)의 전기적 특성 및 프로빙 과정에서 발생될 수 있는 물리적인 영향에 따른 노이즈를 감소시키기 위하여 제거되는 것이 바람직하다. 한편, 상기 희생층들(140)과 제1 및 제2 도전성 물질층들(130,138)을 제거하기 위한 식각액은 상기 희생층들(140)과 제1 및 제2 도전성 물질층들(130,138)의 물성에 따라 다양하게 변경될 수 있으므로 상기 식각액의 종류에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않을 것이다.

상술한 바에 따르면, 복수의 니들(132)이 희생층(140)에 의해 고정된 상태이므로 상기 니들 조립체(100)를 제조하는데 있어서 조립성이 크게 개선될 수 있으며 이에 따라 상기 니들 조립체(100)를 제조하는데 소요되는 시간 및 비용이 크게 감소될 수 있다.

도 18 및 도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 니들 블록을 제조하는 방법을 설명하기 위한 확대된 부분 단면 사시도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 복수의 웨이퍼들(120)에 대하여 상기와 같은 단계들을 반복적으로 수행하여 상기 기판 서포트 영역들(122)의 전면 및 후면 측에 복수의 니들(132)과 희생층(140)을 형성할 수 있다. 이어서, 상기 웨이퍼들(120)을 적층 및 본딩할 수 있다. 상기 본딩 단계는 상기 웨이퍼들(120)을 소정 온도와 압력으로 가열하고 압축하는 열압착 방법을 통해 이루어질 수 있다. 계속해서, 상기와 같이 본딩된 웨이퍼들(120)에 대하여 다이싱 공정을 수행함으로써 도 18에 도시된 바와 같이 복수의 예비 니들 플레이트들(144)이 서로 본딩된 예비 니들 블록(152)을 획득할 수 있다.

이어서, 도 19에 도시된 바와 같이 상기 예비 니들 블록(152)으로부터 상기 서포트 기판들(142)을 제거하여 상기 복수의 니들 플레이트들(150)이 적층된 니들 블록(154)을 획득할 수 있다. 상기 서포트 기판들(142)은 실리콘을 선택적으로 제거할 수 있는 식각액을 이용하는 습식 식각에 의해 제거될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 희생층(140) 및 상기 희생층(140)에 의해 구속된 복수의 니들(132)을 포함하는 니들 플레이트(150) 또는 복수의 니들 플레이트(150)가 서로 적층되고 본딩된 니들 블록(154)을 이용하여 니들 조립체(100)를 제조함으로써 종래의 수작업에 의존했던 니들 조립체의 제조 방법에 비하여 제조 비용 및 시간이 크게 감소될 수 있다.

또한 상기 복수의 니들(132) 사이의 간격이 일정하게 확보될 수 있으므로 상기 니들 조립체(100)가 장착되는 프로브 카드의 신뢰도가 크게 향상될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 니들 조립체 102,106 : 제1 및 제2 관통홀
104,108 : 제1 및 제2 플레이트 112 : 고정판
120 : 실리콘 웨이퍼 122 : 서포트 기판 영역
126 : 제1 포토레지스트 패턴 128 : 제1 리세스
130 : 제1 도전성 물질층 132 : 니들
132A,132B : 제1 및 제2 단부 134 : 제2 포토레지스트 패턴
136 : 제2 리세스 138 : 제2 도전성 물질층
140 : 희생층 142 : 서포트 기판
144 : 예비 니들 플레이트 150 : 니들 플레이트
152 : 예비 니들 블록 154 : 니들 블록

Claims (19)

1. 희생층; 및
   상기 희생층 상에 서로 평행하게 배치되어 상기 희생층에 의해 구속되며 상기 희생층으로부터 서로 반대 방향으로 연장하는 단부들을 각각 갖고 상기 희생층과 다른 도전성 물질로 이루어지는 복수의 니들을 포함하는 것을 특징으로 하는 니들 플레이트.
2. 적층 형태로 배치되어 서로 본딩된 복수의 니들 플레이트들을 포함하되,
   각각의 니들 플레이트는,
   희생층; 및
   상기 희생층 상에 서로 평행하게 배치되어 상기 희생층에 의해 구속되며 상기 희생층으로부터 서로 반대 방향으로 연장하는 단부들을 각각 갖고 상기 희생층과 다른 도전성 물질로 이루어지는 복수의 니들을 포함하는 것을 특징으로 하는 니들 블록.
3. 복수의 관통홀들을 각각 갖고 서로 마주하도록 배치된 제1 및 제2 플레이트들; 및
   상기 제1 및 제2 플레이트들 사이에 적층 형태로 배치되는 복수의 니들 플레이트들을 포함하되,
   각각의 니들 플레이트는
   희생층; 및
   상기 희생층 상에 서로 평행하게 배치되어 상기 희생층에 의해 구속되며 상기 희생층으로부터 상기 제1 및 제2 플레이트들의 관통홀들을 통해 연장하는 단부들을 각각 갖고 상기 희생층과 다른 도전성 물질로 이루어지는 복수의 니들을 포함하는 것을 특징으로 하는 니들 조립체.
4. 제3항에 있어서, 상기 제1 및 제2 플레이트들 사이에 배치되어 상기 제1 및 제2 플레이트들을 서로 구속하는 고정판들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 니들 조립체.
5. 제3항에 있어서, 상기 니들 플레이트들은 서로 본딩되어 있는 것을 특징으로 하는 니들 조립체.
6. 제3항에 있어서, 상기 희생층은 상기 복수의 니들과 다른 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 니들 조립체.
7. 웨이퍼의 서포트 기판 영역에 평행하게 연장하는 제1 리세스들을 형성하는 단계;
   도전성 물질로 상기 제1 리세스들을 매립하여 복수의 니들을 형성하는 단계;
   상기 웨이퍼의 후면 부위를 부분적으로 제거하여 상기 복수의 니들의 하부를 부분적으로 노출시키는 제2 리세스를 형성하는 단계;
   상기 제2 리세스를 매립하는 희생층을 형성하는 단계;
   다이싱 공정을 통해 상기 서포트 기판 영역을 상기 웨이퍼로부터 분리하여 예비 니들 플레이트를 획득하는 단계; 및
   상기 예비 니들 플레이트로부터 상기 서포트 기판 영역을 제거하여 니들 플레이트를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니들 플레이트 제조 방법.
8. a) 웨이퍼의 서포트 기판 영역에 평행하게 연장하는 제1 리세스들을 형성하는 단계;
   b) 도전성 물질로 상기 제1 리세스들을 매립하여 복수의 니들을 형성하는 단계;
   c) 상기 웨이퍼의 후면 부위를 부분적으로 제거하여 상기 복수의 니들의 하부를 부분적으로 노출시키는 제2 리세스를 형성하는 단계;
   d) 상기 제2 리세스를 매립하는 희생층을 형성하는 단계;
   e) 복수의 웨이퍼들에 대하여 상기 a) 내지 d) 단계를 반복적으로 수행하는 단계;
   f) 상기 웨이퍼와 상기 복수의 웨이퍼들을 적층하여 본딩하는 단계;
   g) 다이싱 공정을 통해 본딩된 서포트 기판 영역들을 상기 웨이퍼들로부터 분리하여 예비 니들 블록을 획득하는 단계; 및
   h) 상기 예비 니들 블록으로부터 상기 서포트 기판 영역들을 제거하여 니들 블록을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니들 블록 제조 방법.
9. 희생층 및 상기 희생층 상에 서로 평행하게 배치되어 상기 희생층에 의해 구속되며 상기 희생층으로부터 서로 반대 방향으로 연장하는 단부들을 각각 갖고 상기 희생층과 다른 도전성 물질로 이루어지는 복수의 니들을 각각 포함하는 복수의 니들 플레이트들을 마련하는 단계; 및
   복수의 관통홀들을 각각 갖는 제1 및 제2 플레이트들 사이에서 상기 니들 플레이트들이 적층 형태로 배치되도록 상기 제1 및 제2 플레이트들의 관통홀들에 상기 복수의 니들의 제1 및 제2 단부들을 각각 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니들 조립체의 제조 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 복수의 니들 플레이트들을 마련하는 단계는,
    웨이퍼의 서포트 기판 영역들에 평행하게 연장하는 제1 리세스들을 형성하는 단계;
    도전성 물질로 상기 제1 리세스들을 매립하여 복수의 니들을 형성하는 단계;
    상기 웨이퍼의 후면 부위를 부분적으로 제거하여 상기 복수의 니들의 하부를 부분적으로 노출시키는 제2 리세스를 형성하는 단계;
    상기 제2 리세스를 매립하는 희생층을 형성하는 단계;
    다이싱 공정을 통해 상기 서포트 기판 영역들을 상기 웨이퍼로부터 분리하여 예비 니들 플레이트들을 획득하는 단계; 및
    상기 예비 니들 플레이트들로부터 상기 서포트 기판 영역들을 제거하여 니들 플레이트들을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니들 조립체의 제조 방법.
11. 제9항에 있어서, 상기 복수의 니들 플레이트들을 마련하는 단계는,
    a) 웨이퍼의 서포트 기판 영역에 평행하게 연장하는 제1 리세스들을 형성하는 단계;
    b) 도전성 물질로 상기 제1 리세스들을 매립하여 복수의 니들을 형성하는 단계;
    c) 상기 웨이퍼의 후면 부위를 부분적으로 제거하여 상기 복수의 니들의 하부를 부분적으로 노출시키는 제2 리세스를 형성하는 단계;
    d) 상기 제2 리세스를 매립하는 희생층을 형성하는 단계;
    e) 복수의 웨이퍼들에 대하여 상기 a) 내지 d) 단계를 반복적으로 수행하는 단계;
    f) 상기 웨이퍼와 상기 복수의 웨이퍼들을 적층하여 본딩하는 단계;
    g) 다이싱 공정을 통해 본딩된 서포트 기판 영역들을 상기 웨이퍼들로부터 분리하여 예비 니들 블록을 획득하는 단계; 및
    h) 상기 예비 니들 블록으로부터 상기 서포트 기판 영역들을 제거하여 상기 복수의 니들 플레이트들이 적층된 니들 블록을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니들 조립체의 제조 방법.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 복수의 니들을 형성한 후 상기 웨이퍼의 전면에 대한 평탄화 공정을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 니들 조립체의 제조 방법.
13. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 희생층을 형성한 후 상기 웨이퍼의 후면에 대한 평탄화 공정을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 니들 조립체의 제조 방법.
14. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 복수의 니들을 형성하는 단계는,
    상기 제1 리세스들의 저면 상에 제1 도전성 물질층을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 도전성 물질층을 시드층으로 이용하는 전해도금 공정을 수행하여 상기 제1 리세스들 내에 상기 복수의 니들을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니들 조립체의 제조 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 희생층을 형성하는 단계는,
    상기 제2 리세스의 저면 상에 제2 도전성 물질층을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 도전성 물질층을 시드층으로 이용하는 전해도금 공정을 수행하여 상기 제2 리세스를 매립하는 희생층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니들 조립체의 제조 방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 니들 플레이트들의 희생층들을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 니들 조립체의 제조 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 제1 및 제2 도전성 물질층들을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 니들 조립체의 제조 방법.
18. 제9항에 있어서, 상기 니들 플레이트들은 낱장 단위로 상기 제1 및 제2 플레이트들 사이에 제공되며, 각 니들 플레이트의 복수의 니들이 갖는 제1 및 제2 단부들이 상기 제1 및 제2 플레이트들의 관통홀들에 각각 삽입되는 것을 특징으로 하는 니들 조립체의 제조 방법.
19. 제9항에 있어서, 고정판들을 이용하여 상기 제1 및 제2 플레이트들을 서로 구속하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니들 조립체의 제조 방법.

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