KR20150081607A - 인터포저 및 반도체 디바이스 검사용 마이크로 컨택 어레이 구조체 및 그의 제조방법 - Google Patents

인터포저 및 반도체 디바이스 검사용 마이크로 컨택 어레이 구조체 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이중의 탄성 구조를 취하여 반도체 디바이스에 대한 접촉불량을 최소화함으로써 미세 피치의 테스트 소켓 및 인터포저에 적합하게 적용될 수 있는 효과가 있다. 이를 위해 특히, 반도체 디바이스의 불량 여부를 전기적으로 검사하기 위하여 일단이 검사하고자 하는 반도체 디바이스에 접촉하고 타단이 테스트핸들러의 회로기판에 접촉하도록 탄성을 갖는 적어도 하나의 마이크로 컨택소자; 테스트핸들러에 고정 결합될 수 있도록 하는 적어도 하나의 포지셔닝홀이 둘레방향으로 형성되고, 내측 방향에는 마이크로 컨택소자의 일단이 삽입 결합되는 적어도 하나의 삽입홀이 형성되어 있는 가이드 필름; 마이크로 컨택소자가 상하 방향으로 관통 결합되도록 가이드 필름의 상측에 적층되고 탄성 및 절연 기능을 갖는 실리콘 러버; 및 가이드 필름의 둘레 방향으로 적층 결합되고, 포지셔닝홀에 삽입되는 결합부재를 안내하기 위한 가이드홀이 포지셔닝홀에 대응되는 위치에 형성된 가이드 프레임;을 포함하는 것을 특징으로 하는 인터포저 및 반도체 디바이스 검사용 마이크로 컨택 어레이 구조체가 개시된다.

Description

인터포저 및 반도체 디바이스 검사용 마이크로 컨택 어레이 구조체 및 그의 제조방법{Micro contact array structure for interposer and semiconductor device test and method of manufacturing the same}
본 발명은 인터포저 및 반도체 디바이스 검사용 마이크로 컨택 어레이 구조체 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 반도체 디바이스에 대한 마이크로 컨택소자의 접촉 불량을 최소화할 수 있는 인터포저 및 반도체 디바이스 검사용 마이크로 컨택 어레이 구조체 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 디바이스는 다양한 처리기능을 수행하게 되며, 이러한 처리기능을 수행하기 위해 입출력단자의 수도 다수개가 구비된다. 따라서 반도체 디바이스는 BGA(BALL GRID ARRAY) 패키지 타입, QFP(Quad Flat Package), SO(Small Outline) 패키지 타입 등으로 형성되며, BGA 패키지 타입은 패키지 하면에 가로, 세로 방향으로 일정한 간격을 가진 다수의 전극단자가 형성되며, 전극단자는 인쇄회로기판과의 전기적 또는 기계적 접촉을 위하여 볼(BALL) 형상으로 구성된다. 반도체 디바이스는 출하되기 전에 제품의 신뢰성을 확인하기 위하여 전기특성 테스트와 번인 테스트를 받게 되며, 이러한 테스트를 하기 위해서는 테스트 소켓이 필요하다.
또한, 반도체 디바이스는 웨이퍼(wafer) 상에 회로 패턴 및 검사를 위한 접촉 패드를 형성하는 패브리케이션(fabrication) 공정과 회로 패턴 및 접촉 패드가 형성된 웨이퍼를 각각의 반도체 칩으로 조립하는 어셈블리(assembly) 공정을 통해서 제조된다. 패브리케이션 공정과 어셈블리 공정 사이에는 웨이퍼 상에 형성된 접촉 패드에 전기 신호를 인가하여 웨이퍼의 전기적 특성을 검사하는 검사 공정이 수행된다. 이 검사 공정은 웨이퍼의 불량을 검사하여 어셈블리 공정 시 불량이 발생한 웨이퍼의 일 부분을 제거하기 위해 수행하는 공정이다. 검사 공정 시에는 웨이퍼에 전기적 신호를 인가하는 테스터라고 하는 검사 장비와 웨이퍼와 테스터 사이의 인터페이스 기능을 수행하는 프로브 카드라는 검사 장비가 주로 이용된다. 이 중에서 프로브 카드는 테스터로부터 인가되는 전기 신호를 수신하는 인쇄 회로 기판 및 웨이퍼 상에 형성된 접촉 패드와 접촉하는 복수개의 프로브를 포함한다. 최근에, 고집적 반도체 칩의 수요가 증가함에 따라서, 패브리케이션 공정에 의해 웨이퍼에 형성되는 회로 패턴이 고집적하게 되며, 이에 의해, 이웃하는 접촉 패드간의 간격, 즉 피치(pitch)가 매우 좁게 형성되고 있다. 이러한 미세 피치의 접촉 패드를 검사하기 위해, 프로브 카드의 프로브와 인쇄 회로 기판 사이에 피치 변환의 기능을 수행하는 공간 변환기(space transformer)가 사용되고 있으며, 인쇄회로기판의 프로브 회로 패턴과 연결되어 인쇄회로기간과 프로브 사이를 전기적으로 연결하는 인터포저가 사용되고 있다.
아울러, 웨이퍼로부터 분리된 각각의 다이(Die)들은 몰딩(Molding)되어지는 과정에서 패키지 타입들이 형성되는데, BGA(Ball Grid Array), QFP(Quad Flat Package), SO(Small Outline) 패키지 등으로 반도체 디바이스들을 구분하고 있다. 특히 BGA 패키지 타입은 패키지 하면에 다수의 볼 타입 전극단자가 형성되어 기계적 접촉을 통하여 전기적 회로를 연결시켜 주는 역할을 하는데, 각 볼 간의 간격 즉 피치가 수백 마이크로(㎛)대로 미세하고, 각 볼의 높이 편차도 존재하여 웨이퍼 상태시와 유사 목적으로 개별 소자로 분리되어 패키징된 후 반도체 디바이스의 불량 유무 테스트시에 다수의 볼과 전기적 회로가 형성된 기판과의 정확한 컨택(Contact)이 되어서 테스트가 이루어져야 하며, 이를 반복적으로 수행하는 역할에 마이크로 컨택 어레이(Micro Contact Array)의 기능이 중요하다.
한편, 종래기술로 공개특허번호 10-2008-0047553호의 "측방 인터포저 접촉부 설계 및 프로브 카드 조립체"가 공개되어 있다.
종래기술들은 많은 수의 마이크로볼을 채워 넣은 구조를 이용해 전기적 신호를 반도체 디바이스로 전달하고 있었다. 그러나, 이러한 종래기술의 마이크로볼들은 반복 컨택 테스트시에 볼의 크기 및 위치변화로 다수의 마이크로볼들 간에 컨택 불량의 변수가 존재하며 적절한 탄성력을 발휘하지 못함으로 인해 반도체 디바이스에 구비되어 있는 다수의 볼 형태의 전극단자에 완전하게 접촉하지 못하여 컨택 노이즈가 발생하는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 필요에 의해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 각 마이크로 컨택소자가 일체형이면서 탄성도를 지니고 있어 마이크로볼을 채워 만든 제품보다 컨택 노이즈를 최소화시킴으로써 미세 피치의 테스트 소켓 및 인터포저(Interposer)에 적합하게 적용될 수 있는 인터포저 및 반도체 디바이스 검사용 마이크로 컨택 어레이 구조체 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 반도체 디바이스의 불량 여부를 전기적으로 검사하기 위하여 일단이 검사하고자 하는 반도체 디바이스에 접촉하고 타단이 테스트핸들러의 회로기판에 접촉하도록 탄성을 갖는 적어도 하나의 마이크로 컨택소자; 테스트핸들러에 고정 결합될 수 있도록 하는 적어도 하나의 포지셔닝홀이 둘레방향으로 형성되고, 내측 방향에는 마이크로 컨택소자의 일단이 삽입 결합되는 적어도 하나의 삽입홀이 형성되어 있는 가이드 필름; 마이크로 컨택소자가 상하 방향으로 관통 결합되도록 가이드 필름의 상측에 적층되고 탄성 및 절연 기능을 갖는 실리콘 러버; 및 가이드 필름의 둘레 방향으로 적층 결합되고, 포지셔닝홀에 삽입되는 결합부재를 안내하기 위한 가이드홀이 포지셔닝홀에 대응되는 위치에 형성된 가이드 프레임;을 포함하는 것을 특징으로 하는 인터포저 및 반도체 디바이스 검사용 마이크로 컨택 어레이 구조체를 제공함으로써 달성될 수 있다.
한편, 본 발명의 목적은 다른 카테고리로서, 적어도 하나의 탄성 마이크로 컨택소자를 제1 가이드 필름에 형성된 삽입홀을 관통시켜 제1 가이드 필름의 일면에 형성된 충진제층에 삽입정렬하는 마이크로 컨택소자 고정단계; 제1 가이드 필름의 타면에 탄성의 실리콘 러버층을 형성하는 실리콘 러버층 형성단계; 제1 가이드 필름의 일면에 제1 크리스탈 본드층을 형성하고, 형성된 제1 크리스탈 본드층에 대한 평탄화 공정을 진행한 후 제1 크리스탈 본드층을 제거하여 탄성 마이크로 컨택소자의 일단을 평탄화하는 제1 평탄화 단계; 및 제1 가이드 필름의 타면에 실리콘 러버층을 에워싸는 제2 크리스탈 본드층을 형성하고, 형성된 제2 크리스탈 본드층에 대한 평탄화 공정을 진행한 후 제2 크리스탈 본드층을 제거하여 탄성 마이크로 컨택소자의 타단을 평탄화하는 제2 평탄화 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터포저 및 반도체 디바이스 검사용 마이크로 컨택 어레이 구조체의 제조방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.
또한, 둘레방향으로 적어도 하나의 포지셔닝홀이 형성되고, 내측 방향에는 탄성 마이크로 컨택소자가 삽입 결합될 수 있는 적어도 하나의 삽입홀이 형성된 제1 가이드 필름을 준비하는 가이드 필름 준비단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
한편, 본 발명의 목적은 적어도 하나의 탄성 마이크로 컨택소자를 제1 가이드 필름 및 제2 가이드 필름에 형성된 각각의 삽입홀을 관통시켜 제2 가이드 필름의 일면에 형성된 충진제층에 삽입정렬하는 마이크로 컨택소자 고정단계; 제1 가이드 필름의 일면에 탄성의 실리콘 러버층을 형성하는 실리콘 러버층 형성단계; 제1 가이드 필름의 타면에 제1 크리스탈 본드층을 형성하고, 형성된 제1 크리스탈 본드층에 대한 평탄화 공정을 진행한 후 제1 크리스탈 본드층을 제거하여 탄성 마이크로 컨택소자의 일단을 평탄화하는 제1 평탄화 단계; 및 제1 가이드 필름의 타면에 실리콘 러버층을 에워싸는 제2 크리스탈 본드층을 형성하고, 형성된 제2 크리스탈 본드층에 대한 평탄화 공정을 진행한 후 제2 크리스탈 본드층을 제거하여 탄성 마이크로 컨택소자의 타단을 평탄화하는 제2 평탄화 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터포저 및 반도체 디바이스 검사용 마이크로 컨택 어레이 구조체의 제조방법을 제공함으로서 달성될 수 있다.
또한, 둘레방향으로 적어도 하나의 포지셔닝홀이 형성되고, 내측 방향에는 탄성 마이크로 컨택소자가 삽입 결합될 수 있는 적어도 하나의 삽입홀이 형성된 제1 가이드 필름 및 제2 가이드 필름을 각각 준비하는 가이드 필름 준비단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 본 발명은 이중의 탄성 구조를 취하여 가압시 반도체 디바이스에 대한 접촉불량을 최소화함으로써 미세 피치의 테스트 소켓 및 인터포저에 적합하게 적용될 수 있는 효과가 있다.
또한, 마이크로 컨택 소자들이 일체형으로 구성되어 반복 접촉 및 고주파 테스트 조건에서도 우수한 특성을 유지할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 마이크로 컨택 소자들이 수직으로 정확하게 삽입 및 정렬되도록 함으로써, 반도체 디바이스의 볼 형태의 전극단자에 정확하게 컨택되도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 인터포저 및 반도체 디바이스 검사용 마이크로 컨택 어레이 구조체의 구성을 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 탄성 마이크로 컨택소자의 형태를 나타낸 예시도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 탄성 마이크로 컨택소자의 제조과정을 설명하기 위한 개략도,
도 4a 내지 도 4l는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인터포저 및 반도체 디바이스 검사용 마이크로 컨택 어레이 구조체의 제조방법을 순차적으로 나타낸 단면도,
도 5a 내지 도 5l는 본 발명의 제2 실시예에 따른 인터포저 및 반도체 디바이스 검사용 마이크로 컨택 어레이 구조체의 제조방법을 순차적으로 나타낸 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
<어레이 구조체의 구성>
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 인터포저 및 반도체 디바이스 검사용 마이크로 컨택 어레이 구조체의 구성을 나타낸 단면도이다. 본 발명인 인터포저 및 반도체 디바이스 검사용 마이크로 컨택 어레이 구조체(이하, '어레이 구조체'라 약칭함)(700)는 적어도 하나의 탄성 마이크로 컨택소자(이하, '마이크로 컨택소자'라 약칭함)(30), 제1 가이드 필름(10a), 실리콘 러버층(20) 및 가이드 프레임(40)을 포함하여 구성된다. 이하에서는 어레의 구조체(700)의 구성에 대해 상세히 설명한다.
적어도 하나의 마이크로 컨택소자(30)는 반도체 디바이스(미도시)의 불량 여부를 전기적으로 검사하기 위하여 일단이 검사하고자 하는 반도체 디바이스에 접촉하고 타단이 테스트핸들러의 회로기판에 접촉하도록 하기 위해 마련된다. 여기서, 마이크로 컨택소자(30)는 반도체 디바이스에 대한 접촉 불량을 최소화하기 위해 탄성을 갖는 마이크로 스프링 구조를 취하고 있으며, 복수의 반도체 디바이스에 대한 전기적 검사를 한번에 수행할 수 있도록 복수개가 일정한 간격으로 정렬되어 있는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 탄성 마이크로 컨택소자의 형태를 나타낸 예시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 탄성 마이크로 컨택소자의 제조과정을 설명하기 위한 개략도이다. 도 1에서는 한가지 형태의 마이크로 컨택소자(30)만을 예시적으로 도시하였지만 실시하기에 따라 도 2에 도시된 것과 같이 다양한 스프링 형태의 마이크로 컨택소자(30)가 사용될 수 있을 뿐만 아니라 도 2에 도시되지 않은 그 밖의 다양한 형태의 마이크로 컨택소자(30)가 사용될 수 있다. 아울러, 도 2에 도시된 바와 같이, 마이크로 컨택소자(30)는 수직상 일대일 컨택뿐만 아니라 상하 컨택면 위치가 다른 형태의 어레이 구조체(700)를 구성하는 것도 가능하게 할 수 있다.마이크로 컨택소자(30)는 실리콘 웨이퍼(Si wafer) 또는 글래스(Glass)(100)에 Ti 또는 Cu 박막층을 형성하고, 도 3에 도시된 바와 같이 일정한 형태로 패터닝한 후, NiCo, Ni 또는 Au를 도금한 마이크로 구조물을 이용하여 만들어질 수 있으며, 그 밖에 공지의 다양한 방법에 의해 만들어질 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
제1 가이드 필름(10a)은 테스트핸들러에 고정 결합될 수 있도록 하는 적어도 하나의 포지셔닝홀(12)이 둘레방향으로 형성되어 있고, 내측 방향에는 마이크로 컨택소자(30)의 일단이 삽입 결합되는 적어도 하나의 삽입홀(14)이 형성되어 있다. 여기서, 포지셔닝홀(12)은 결합핀과 같은 결합부재(미도시)가 체결되어 테스트핸들러 등에 제1 가이드 필름(10a)이 고정되도록 안내하는 역할을 한다. 제1 가이드 필름(10a)으로는 대표적으로 폴리이미드(Polyimide) 필름이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 제1 가이드 필름(10a)의 두께는 30 내지 200㎛인 것이 바람직하며, 삽입홀(14)의 직경은 삽입되는 마이크로 컨택소자(30)의 크기에 따라 다를 수 있으나, 50 내지 300㎛인 것이 바람직하다.
실리콘 러버(Silicon Rubber)층(20)은 마이크로 컨택소자(30)가 상하 방향으로 관통 결합되도록 제1 가이드 필름(10a)의 상측에 적층된다. 검사하고자 하는 반도체 디바이스에 접촉하는 마이크로 컨택소자(30)는 탄성에 의해 신축(伸縮)될 수 있으며, 마이크로 컨택소자(30)의 신축에 대응해 실리콘 러버층(20)도 같이 신축이 될 수 있는 탄성을 가져야 반도체 디바이스에 대한 접촉불량을 줄일 수가 있다. 즉, 마이크로 컨택소자(30)가 신축되어야 하는 상황에서 실리콘 러버층(20)가 함께 신축되지 않으면 결과적으로 마이크로 컨택소자(30)가 신축되지 않게 되어 반도체 디바이스에 적절한 탄성을 가할 수 없게 되므로 반도체 디바이스에 대한 접촉불량 문제가 발생하게 된다. 따라서, 본 발명인 어레이 구조체(700)는 탄성을 갖는 마이크로 컨택소자(30)와 실리콘 러버층(20)을 구비하여 이중구조의 탄성을 갖게 된다.
가이드 프레임(40)은 제1 가이드 필름(10a)의 둘레 방향으로 적층 결합되고, 포지셔닝홀(12)에 삽입되는 결합부재를 안내하기 위한 가이드홀(42)이 포지셔닝홀(12)에 대응되는 위치에 형성되어 있다. 여기서, 가이드 프레임(40)은 내측 부분에 빈 공간을 형성하면서 상단 및 하단이 개방된 구조를 취하고 있다. 가이드 프레임(40)에는 제1 가이드 필름(10a)이 테스트핸들러 등에 결합될 때, 제1 가이드 필름(10a)이 안정적으로 테스트핸들러 등에 결합될 수 있도록 상기 결합부재에 의해 함께 관통 결합되는 가이드홀(42)이 포지셔닝홀(12)과 대응되는 위치에 형성되어 있다.
상기와 같은 어레이 구조체(700)는 하기의 공정에 의해 제조될 수 있으며, 이하에서는 어레이 구조체(700)의 제조방법에 대해 상세히 설명한다.
<어레이 구조체의 제조방법>
<제1 실시예>
도 4a 내지 도 4l는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인터포저 및 반도체 디바이스 검사용 마이크로 컨택 어레이 구조체의 제조방법을 순차적으로 나타낸 단면도이다. 어레이 구조체(700)는 크게 탄성 마이크로 컨택소자 준비단계(도 3), 가이드 필름 준비단계(도 4a), 마이크로 컨택소자 고정단계(도 4b 내지 도 4d)), 실리콘 러버층 형성단계(도 4e), 제1 평탄화 단계(도 4f 내지 도 4i) 및 제2 평탄화 단계(도 4j 내지 도 4l)를 포함하여 구성된다. 이하에서는 제1 실시예에 따른 어레이 구조체(700)의 제조방법을 설명하되, 전술한 어레이 구조체(700)의 구성에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 이를 생략한다.
1. 탄성 마이크로 컨택소자 준비단계
탄성 마이크로 컨택소자 준비단계는 마이크로 실리콘 웨이퍼 또는 글래스(100) 위에 티타늄(Ti) 및 구리(Cu) 박막을 형성하고 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 구현하고자 하는 탄성 마이크로 컨택소자(30) 형태의 패터닝을 하고 전기도금을 통하여 마이크로 컨택 구조물을 형성하고 패터닝 과정에 사용된 포토레지스트 및 Ti, Cu 박막층을 제거하여 마이크로 컨택 어레이를 구성하기 위한 마이크로 컨택소자(30)가 준비된다.
2. 가이드 필름 준비단계
도 4a에 도시된 바와 같이, 가이드 필름 준비단계는 둘레방향으로 적어도 하나의 포지셔닝홀(12)이 형성되고, 내측 방향에는 마이크로 컨택소자(30)가 삽입 결합될 수 있는 적어도 하나의 삽입홀(14)이 형성된 제1 가이드 필름(10a)을 준비하는 단계를 말한다. 제1 가이드 필름(10a)에 형성되는 포지셔닝홀(12) 및 삽입홀(14)은 복수개인 것이 바람직하며, 각 포지셔닝홀(12) 및 각 삽입홀(14) 간의 간격은 필요에 따라 적절히 조절할 수 있다.
3. 마이크로 컨택소자 고정단계
마이크로 컨택소자 고정단계는 적어도 하나의 탄성 마이크로 컨택소자(30)를 제1 가이드 필름(10a)에 형성된 삽입홀(14)을 관통시켜 제1 가이드 필름(10a)의 일면에 형성된 충진제층(400)에 삽입정렬하는 단계를 말한다. 도 4b 내지 도 4d에 도시된 바와 같이, 마이크로 컨택소자 고정단계는 가이드 필름 부착단계(도 4b), 제1 댐프레임 조립단계(도 4c) 및 마이크로 컨택소자 정렬단계(도 4d)를 포함하여 구성된다.
먼저, 가이드 필름 부착단계(도 4b)는 적어도 하나의 결합홈(310)이 형성되어 있는 중공 형상의 베이스 프레임(300)을 베이스 기판(200)의 둘레방향으로 결합하고 베이스 프레임(300)에 의해 형성된 공간에 충진제를 채워 충진제층(400)을 형성한 후, 결합홈(310)과 대응되는 위치에 포지셔닝홀(12)이 위치하도록 제1 가이드 필름(10a)을 베이스 프레임(300)의 일면에 부착하는 단계를 말한다. 여기서, 베이스 기판(200)은 메탈(Metal) 또는 세라믹(Ceramic) 재질로 이루어질 수 있으며, 충진제로는 실리콘 러버, 합성고무 또는 클레이 등이 사용될 있다. 또한, 베이스 프레임(300)에는 베이스 기판(200)이 형상 맞춤되어 결합될 수 있는 걸림턱을 구비하고 있는 것이 바람직하다.
다음으로, 제1 댐프레임 조립단계(도 4c)는 포지셔닝홀(12)에 대응되는 위치에 가이드 프레임(40)에 형성된 적어도 하나의 가이드홀(42)이 위치하도록 가이드 프레임(40)을 제1 가이드 필름(10a)의 타면에 결합한 후, 가이드 프레임(40)을 에워싸는 중공 형상의 제1 댐프레임(500a)을 조립하는 단계를 말한다. 이때, 가이드홀(42)은 가이드 프레임(40), 제1 가이드 필름(10a) 및 베이스 프레임(300)이 결합부재(미도시)에 의해 함께 결합될 때, 포지셔닝홀(12) 및 결합홈(310)에 대응되는 위치에 맞춰지도록 결합부재를 안내하는 역할을 한다.
마지막으로, 마이크로 컨택소자 정렬단계(도 4d)는 마이크로 컨택소자(30)를 삽입홀(14)의 상하 방향으로 관통시킨 후, 충진제층(400)에 끼워넣어 정렬하는 단계를 말한다. 여기서, 마이크로 컨택소자(30)는 전술한 탄성 마이크로 컨택소자 준비단계에서 준비된 마이크로 컨택소자(30)를 분리하여 사용한다.
4. 실리콘 러버층 형성단계
도 4e에 도시된 바와 같이, 실리콘 러버층 형성단계는 제1 댐프레임(500a)에 의해 형성된 공간에 액상의 실리콘 러버를 채운 후, 실리콘 러버를 열경화시켜 실리콘 러버층(20)을 형성하는 단계를 말한다. 여기서, 액상의 실리콘 러버를 경화시키는 경화온도는 120℃에서 30분간 경화시키는 것이 바람직하나, 120℃ 보다 낮은 경화온도에서는 30분 보다 긴 시간동안 경화시키는 것도 가능하다.
5. 제1 평탄화 단계
제1 평탄화 단계는 제1 가이드 필름(10a)의 일면에 제1 크리스탈 본드층(600a)을 형성하고, 형성된 제1 크리스탈 본드층(600a)에 대한 평탄화 공정을 진행한 후 제1 크리스탈 본드층(600a)을 제거하여 탄성 마이크로 컨택소자(30)의 일단을 평탄화하는 단계를 말한다. 도 4f 내지 도 4i에 도시된 바와 같이, 제1 평탄화 단계는 베이스 기판 제거단계(도 4f), 제1 크리스탈 본드층 형성단계(도 4g), 베이스 프레임 제거단계(도 4h) 및 제1 크리스탈 본드층 제거단계(도 4i)를 포함하여 구성된다.
먼저, 베이스 기판 제거단계(도 4f)는 충진제층(400) 및 베이스 기판(200)을 제거하는 단계를 말한다. 이는 충진제층(400)이 있던 자리에 후술되는 제1 크리스탈 본드층(600a)을 형성하기 위해서이다.
다음으로, 제1 크리스탈 본드층 형성단계(도 4g)는 중공 형상의 베이스 프레임(300)에 의해 형성된 공간에 액상의 제1 크리스탈 본드를 채운 후 경화시켜 제1 크리스탈 본드층(600a)을 형성하는 단계를 말한다. 이때, 액상의 제1 크리스탈 본드가 쏟아지는 것을 방지하기 위해 충진제층(400) 및 베이스 프레임(300)이 제거된 구조물을 180도 회전시켜 베이스 프레임(300)이 상측 방향을 향하도록 한 후, 베이스 프레임(300)에 의해 형성된 공간에 제1 크리스탈 본드를 채우는 것이 바람직하다.
다음으로, 베이스 프레임 제거단계(도 4h)는 결합된 베이스 프레임(300)을 제거하는 단계를 말한다. 이는 경화된 제1 크리스탈 본드층(600a)에 대한 평탄화 작업을 진행하기 위해서이다.
마지막으로, 제1 크리스탈 본드층 제거단계(도 4i)는 경화된 제1 크리스탈 본드층(600a)에 대한 평탄화 작업 후, 남아 있는 제1 크리스탈 본드층(600a)을 제거하는 단계를 말한다. 여기서, 제1 크리스탈 본드층 제거단계(도 4i)는 제1 크리스탈 본드층 형성단계(도 4g)에서 180도 회전된 구조물을 다시 원위치시켜 진행한다. 제1 크리스탈 본드층 제거단계(도 4i)에서는 경화된 제1 크리스탈 본드층(600a)에 대한 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 평탄화 공정을 진행함으로써, 마이크로 컨택소자(30)의 평탄도를 높이기 위한 과정이다.
6. 제2 평탄화 단계
제2 평탄화 단계는 제1 가이드 필름(10a)의 타면에 형성된 제2 크리스탈 본드층(600b)을 평탄화한 후, 제2 크리스탈 본드층(600b)을 제거하는 단계를 말한다. 도 4j 내지 도 4l에 도시된 바와 같이, 제2 평탄화 단계는 제2 댐프레임 조립단계(도 4j), 제2 크리스탈 본드층 평탄화 단계(도 4k) 및 베이스 기판 제거단계(도 4l)을 포함하여 구성된다.
먼저, 제2 댐프레임 조립단계(도 4j)는 평탄화가 이루어진 마이크로 컨택소자(30)의 일단이 손상되는 것을 방지하기 위하여 제1 가이드 필름(10a)의 일면으로부터 베이스 프레임(300) 및 베이스 기판(200)을 순차적으로 결합시키고, 가이드 프레임(40)을 에워싸는 중공 형상의 제2 댐프레임(500b)을 조립하는 단계를 말한다. 한편, 제2 댐프레임(500b)은 이미 조립되어 있는 제1 댐프레임(500a)을 제거한 후, 제1 댐프레임(500a)이 조립되어 있었던 위치에 조립된다. 제2 댐프레임(500b)은 제1 댐프레임(500a)보다 중심부에서 내측면까지의 거리가 더 큰 것을 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로, 제2 크리스탈 본드층 평탄화 단계(도 4k)는 제1 가이드 필름(10a)의 타면에 실리콘 러버층(20)을 에워싸는 제2 크리스탈 본드층(600b)을 형성하고, 형성된 제2 크리스탈 본드층(600b)에 대한 평탄화 공정을 진행한 후 제2 크리스탈 본드층(600b)을 제거하여 탄성 마이크로 컨택소자(30)의 타단을 평탄화하는 단계를 말한다. 여기서, 제2 크리스탈 본드층(600b)은 액상의 제2 크리스탈 본드를 실리콘 러버층(20)이 잠길 정도로 채운후 경화시킴으로써 형성된다. 한편, 실린콘 러버층(20)과 제2 댐프레임(500b)은 일정 간격으로 이격되어 공간을 형성하고 있으며, 이러한 공간에 제2 크리스탈 본드가 채워지게 함으로써 이후 평탄화 공정 진행시 실리콘 러버층(20)이 흔들리지 않도록 하는 것이 바람직하다.
마지막으로, 베이스 기판 제거단계(도 4l)는 탄성 마이크로 컨택소자(30)의 타단에 대한 평탄화 공정이 이루어진 후, 결합된 베이스 기판(200) 및 베이스 프레임(300)을 제거하여 어레이 구조체(700)를 완성하는 단계를 말한다.
<제2 실시예>
도 5a 내지 도 5k는 본 발명의 제2 실시예에 따른 인터포저 및 반도체 디바이스 검사용 마이크로 컨택 어레이 구조체의 제조방법을 순차적으로 나타낸 단면도이다. 어레이 구조체(700)는 크게 탄성 마이크로 컨택소자 준비단계(도 3), 가이드 필름 준비단계(도 5a), 마이크로 컨택소자 고정단계(도 5b 내지 도 5d)), 실리콘 러버층 형성단계(도 5e), 제1 평탄화 단계(도 5f 내지 도 5i) 및 제2 평탄화 단계(도 5j 내지 도 5l)를 포함하여 구성된다. 이하에서는 제2 실시예에 따른 어레이 구조체(700)의 제조방법을 설명하되, 전술한 어레이 구조체(700)의 구성에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 이를 생략한다.
1. 탄성 마이크로 컨택소자 준비단계
탄성 마이크로 컨택소자 준비단계는 실리콘 웨이퍼 또는 글래스(100) 위에 티타늄(Ti) 및 구리(Cu) 박막을 형성하고 도 2 및 도 3에 도신된 바와 같이 구현하자하는 탄성 마이크로 컨택소자(30) 형태의 패터닝을 하고 전기도금을 통하여 마이크로 컨택 구조물을 형성하고 패터닝 과정에 사용된 포토레지스트 및 Ti, Cu 박막층을 제거하여 마이크로 컨택 어레이를 구성하기 위한 마이크로 컨택소자(30)가 준비된다.
2. 가이드 필름 준비단계
가이드 필름 준비단계(도 5a)는 둘레방향으로 적어도 하나의 포지셔닝홀(12)이 형성되고, 내측 방향에는 탄성 마이크로 컨택소자(30)가 삽입 결합될 수 있는 적어도 하나의 삽입홀(14)이 형성된 제1 가이드 필름(10a) 및 제2 가이드 필름(10b)을 각각 준비하는 단계를 말한다. 제1 가이드 필름(10a) 및 제2 가이드 필름(10b)에 형성되는 포지셔닝홀(12) 및 삽입홀(14)은 복수개인 것이 바람직하며, 각 포지셔닝홀(12) 및 각 삽입홀(14) 간의 간격은 필요에 따라 적절히 조절할 수 있다.
3. 마이크로 컨택소자 고정단계
마이크로 컨택소자 고정단계는 적어도 하나의 탄성 마이크로 컨택소자(30)를 제1 가이드 필름(10a) 및 제2 가이드 필름(10b)에 형성된 각각의 삽입홀(14)을 관통시켜 제2 가이드 필름(10b)의 일면에 형성된 충진제층(400)에 삽입정렬하는 단계를 말한다. 도 5b 내지 도 5d에 도시된 바와 같이, 마이크로 컨택소자 고정단계는 가이드 필름 부착단계(도 5b), 제1 댐프레임 조립단계(도 5c) 및 마이크로 컨택소자 정렬단계(도 5d)를 포함하여 구성된다.
먼저, 가이드 필름 부착단계(도 5b)는 적어도 하나의 결합홈(310)이 형성되어 있는 중공 형상의 베이스 프레임(300)을 베이스 기판(200)의 둘레방향으로 결합하고 베이스 프레임(300)에 의해 형성된 공간에 충진제를 채워 충진제층(400)을 형성한 후, 결합홈(310)과 대응되는 위치에 제2 가이드 필름(10b)의 포지셔닝홀(12), 제3 댐프레임(500c)에 형성된 결합홀(510) 및 제1 가이드 필름(10a)의 포지셔닝홀(12)이 위치하도록 제2 가이드 필름(10b), 제3 댐프레임(500c) 및 제1 가이드 필름(10a)을 순차적으로 적층하여 고정하는 단계를 말한다. 여기서, 베이스 기판(200)은 메탈(Metal) 또는 세라믹(Ceramic) 재질로 이루어질 수 있으며, 충진제로는 실리콘 러버, 합성고무 또는 클레이 등이 사용될 있다. 또한, 베이스 프레임(300)에는 베이스 기판(200)이 형상 맞춤되어 결합될 수 있는 걸림턱을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 한편, 제3 댐프레임(500c)은 제1 가이드 필름(10a)과 제2 가이드 필름(10b)이 상하 방향으로 일정 간격 이격되면서 적층되도록 하기 위해 마련된다.
다음으로, 제1 댐프레임 조립단계(도 5c)는 제1 가이드 필름(10a)의 포지셔닝홀(12)에 대응되는 위치에 가이드 프레임(40)에 형성된 적어도 하나의 가이드홀(42)이 위치하도록 제1 가이드 필름(10a)의 일면에 가이드 프레임(40)을 결합한 후, 가이드 프레임(40)을 에워싸는 중공 형상의 제1 댐프레임(500a)을 조립하는 단계를 말한다. 이때, 가이드홀(42)은 가이드 프레임(40), 제1 가이드 필름(10a), 제3 댐프레임(500c), 제2 가이드 필름(10b) 및 베이스 프레임(300)이 결합부재(미도시)에 의해 함께 결합될 때, 포지셔닝홀(12) 및 결합홈(310)에 대응되는 위치에 맞춰지도록 안내하는 역할을 한다.
마지막으로, 마이크로 컨택소자 정렬단계(도 5d)는 마이크로 컨택소자(30)를 제1 가이드 필름(10a) 및 제2 가이드 필름(10b)에 각각 형성된 삽입홀(14)의 상하 방향으로 관통시킨 후, 충진제층(400)에 끼워넣어 정렬하는 단계를 말한다. 여기서, 마이크로 컨택소자(30)는 전술한 탄성 마이크로 컨택소자 준비단계에서 준비된 마이크로 컨택소자(30)를 분리하여 사용한다.
4. 실리콘 러버층 형성단계
도 5e에 도시된 바와 같이, 실리콘 러버층 형성단계는 제1 가이드 필름(10a)의 일면에 탄성의 실리콘 러버층(20)을 형성하는 단계를 말한다. 구체적으로, 실리콘 러버층(20)은 중공 형상의 제1 댐프레임(500a)에 의해 형성된 공간에 액상의 실리콘 러버를 채운 후, 실리콘 러버를 열경화시키는 방법으로 형성된다. 여기서, 액상의 실리콘 러버를 경화시키는 경화온도는 120℃에서 30분간 경화시키는 것이 바람직하나, 120℃ 보다 낮은 경화온도에서는 30분 보다 긴 시간동안 경화시키는 것도 가능하다.
5. 제1 평탄화 단계
제1 평탄화 단계는 제1 가이드 필름(10a)의 타면에 제1 크리스탈 본드층(600a)을 형성하고, 형성된 제1 크리스탈 본드층(600a)에 대한 평탄화 공정을 진행한 후 제1 크리스탈 본드층(600a)을 제거하여 마이크로 컨택소자(30)의 일단을 평탄화하는 단계를 말한다. 도 5f 내지 도 5i에 도시된 바와 같이, 제2 가이드 필름 제거단계(도 5f), 제1 크리스탈 본드층 형성단계(도 5g), 베이스 프레임 제거단계(도 5h) 및 제1 크리스탈 본드층 제거단계(도 5i)를 포함하여 구성된다.
먼저, 제2 가이드 필름 제거단계(도 5f)는 베이스 기판(200), 충진제층(400), 제2 가이드 필름(10b) 및 제3 댐프레임(500c)을 제거하는 단계를 말한다. 이는 충진제층(400)이 있던 자리에 후술되는 제1 크리스탈 본드층(600a)을 형성하기 위해서이다.
다음으로, 제1 크리스탈 본드층 형성단계(도 5g)는 중공 형상의 베이스 프레임(300)에 의해 형성된 공간에 액상의 제1 크리스탈 본드를 채운 후 경화시켜 제1 크리스탈 본드층(600a)을 형성하는 단계를 말한다. 이때, 액상의 제1 크리스탈 본드가 쏟아지는 것을 방지하기 위해 베이스 기판(200), 충진제층(400), 제2 가이드 필름(10b) 및 제3 댐프레임(500c)이 제거된 구조물을 180도 회전시킨후, 베이스 프레임(300)에 의해 형성된 공간에 제1 크리스탈 본드를 채우는 것이 바람직하다. 한편, 제1 크리스탈 본드층 형성단계(도 5g)는 실리콘 러버층(20) 및 제1 가이드 필름(10a)의 삽입홀(14)에 관통 결합된 탄성 마이크로 컨택소자(30)가 손상되는 것을 방지하기 위해 제1 댐프레임(500a)의 상면에 보조 프레임(500d)을 부착하는 보조프레임 부착단계를 더 포함할 수 있다.
다음으로, 베이스 프레임 제거단계(도 5h)는 결합된 베이스 프레임(300)을 제거하는 단계를 말한다. 이는 경화된 제1 크리스탈 본드층(600a)에 대한 평탄화 작업을 진행하기 위해서이다.
마지막으로, 제1 크리스탈 본드층 제거단계(도 5i)는 경화된 제1 크리스탈 본드층(600a)에 대한 평탄화 작업 후, 남아 있는 제1 크리스탈 본드층(600a)을 제거하는 단계를 말한다. 이는 경화된 제1 크리스탈 본드층(600a)에 대한 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 평탄화 공정을 진행함으로써, 마이크로 컨택소자(30)의 평탄도를 높이기 위한 과정이다.
6. 제2 평탄화 단계
제2 평탄화 단계는 제1 가이드 필름(10a)의 타면에 실리콘 러버층을 에워싸는 제2 크리스탈 본드층(600b)을 형성하고, 형성된 제2 크리스탈 본드층(600b)에 대한 평탄화 공정을 진행한 후 제2 크리스탈 본드층(600b)을 제거하여 마이크로 컨택소자(30)의 타단을 평탄화하는 단계를 말한다. 제2 실시예에서의 제2 평탄화단계(도 5j 내지 도 5l)은 전술한 제1 실시예에서의 제2 평탄화단계(도 4j 내지 도 4l)와 동일한 과정으로 이루어지므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 일 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
10a : 제1 가이드 필름 10b : 제2 가이드 필름
12 : 포지셔닝홀 14 : 삽입홀
20 : 실리콘 러버층 30 : 탄성 마이크로 컨택소자
40 : 가이드 프레임 42 : 가이드홀
100 : 실리콘 웨이퍼 또는 글래스 200 : 베이스 기판
300 : 베이스 프레임 310 : 결합홈
400 : 충진제층 500a : 제1 댐프레임
500b : 제2 댐프레임 500c : 제3 댐프레임
500d : 보조 프레임 510 : 결합홀
600a : 제1 크리스탈 본드층 600b : 제2 크리스탈 본드층
700 : 마이크로 컨택 어레이 구조체

Claims (5)

  1. 반도체 디바이스의 불량 여부를 전기적으로 검사하기 위하여 일단이 검사하고자 하는 반도체 디바이스에 접촉하고 타단이 테스트핸들러의 회로기판에 접촉하도록 탄성을 갖는 적어도 하나의 마이크로 컨택소자;
    상기 테스트핸들러에 고정 결합될 수 있도록 하는 적어도 하나의 포지셔닝홀이 둘레방향으로 형성되고, 내측 방향에는 상기 마이크로 컨택소자의 일단이 삽입 결합되는 적어도 하나의 삽입홀이 형성되어 있는 가이드 필름;
    상기 마이크로 컨택소자가 상하 방향으로 관통 결합되도록 상기 가이드 필름의 상측에 적층되고 탄성 및 절연 기능을 갖는 실리콘 러버; 및
    상기 가이드 필름의 둘레 방향으로 적층 결합되고, 상기 포지셔닝홀에 삽입되는 결합부재를 안내하기 위한 가이드홀이 상기 포지셔닝홀에 대응되는 위치에 형성된 가이드 프레임;을 포함하는 것을 특징으로 하는 인터포저 및 반도체 디바이스 검사용 마이크로 컨택 어레이 구조체.
  2. 적어도 하나의 탄성 마이크로 컨택소자를 제1 가이드 필름에 형성된 삽입홀을 관통시켜 상기 제1 가이드 필름의 일면에 형성된 충진제층에 삽입정렬하는 마이크로 컨택소자 고정단계;
    상기 제1 가이드 필름의 타면에 탄성의 실리콘 러버층을 형성하는 실리콘 러버층 형성단계;
    상기 제1 가이드 필름의 일면에 제1 크리스탈 본드층을 형성하고, 상기 형성된 제1 크리스탈 본드층에 대한 평탄화 공정을 진행한 후 상기 제1 크리스탈 본드층을 제거하여 상기 탄성 마이크로 컨택소자의 일단을 평탄화하는 제1 평탄화 단계; 및
    상기 제1 가이드 필름의 타면에 상기 실리콘 러버층을 에워싸는 제2 크리스탈 본드층을 형성하고, 상기 형성된 제2 크리스탈 본드층에 대한 평탄화 공정을 진행한 후 상기 제2 크리스탈 본드층을 제거하여 상기 탄성 마이크로 컨택소자의 타단을 평탄화하는 제2 평탄화 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터포저 및 반도체 디바이스 검사용 마이크로 컨택 어레이 구조체의 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 둘레방향으로 적어도 하나의 포지셔닝홀이 형성되고, 내측 방향에는 상기 탄성 마이크로 컨택소자가 삽입 결합될 수 있는 적어도 하나의 삽입홀이 형성된 제1 가이드 필름을 준비하는 가이드 필름 준비단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터포저 및 반도체 디바이스 검사용 마이크로 컨택 어레이 구조체의 제조방법.
  4. 적어도 하나의 탄성 마이크로 컨택소자를 제1 가이드 필름 및 제2 가이드 필름에 형성된 각각의 삽입홀을 관통시켜 상기 제2 가이드 필름의 일면에 형성된 충진제층에 삽입정렬하는 마이크로 컨택소자 고정단계;
    상기 제1 가이드 필름의 일면에 탄성의 실리콘 러버층을 형성하는 실리콘 러버층 형성단계;
    상기 제1 가이드 필름의 타면에 제1 크리스탈 본드층을 형성하고, 상기 형성된 제1 크리스탈 본드층에 대한 평탄화 공정을 진행한 후 상기 제1 크리스탈 본드층을 제거하여 상기 탄성 마이크로 컨택소자의 일단을 평탄화하는 제1 평탄화 단계; 및
    상기 제1 가이드 필름의 타면에 상기 실리콘 러버층을 에워싸는 제2 크리스탈 본드층을 형성하고, 상기 형성된 제2 크리스탈 본드층에 대한 평탄화 공정을 진행한 후 상기 제2 크리스탈 본드층을 제거하여 상기 탄성 마이크로 컨택소자의 타단을 평탄화하는 제2 평탄화 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터포저 및 반도체 디바이스 검사용 마이크로 컨택 어레이 구조체의 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    둘레방향으로 적어도 하나의 포지셔닝홀이 형성되고, 내측 방향에는 상기 탄성 마이크로 컨택소자가 삽입 결합될 수 있는 적어도 하나의 삽입홀이 형성된 제1 가이드 필름 및 제2 가이드 필름을 각각 준비하는 가이드 필름 준비단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터포저 및 반도체 디바이스 검사용 마이크로 컨택 어레이 구조체의 제조방법.
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