KR20220024107A - 금속 제품의 미세 가공 장치 및 금속 제품의 미세 가공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 제품의 미세 가공 장치 및 금속 제품의 미세 가공 방법에 관한 것으로, 프로브 핀(100)의 제조에 있어서 에칭법을 채용하더라도, 전기 주조법 등을 채용한 경우와 동등 이상의 정밀도를 얻을 수 있는 미세 가공 장치 및 미세 가공 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 금속 제품의 미세 가공 장치는 마크(310)가 형성된 홀더(300)의 평면부에 프로브 핀(100)이 되는 동은 합금판(320)을 부착하는 부착 수단, 부착 수단에 의해 부착된 동은 합금판(320)을 제1 레지스트막(330)으로 피복하는 제1 피복 수단, 제1 피복 수단에 의해 레지스트막(330)이 피복된 홀더(300)와 제1 포토마스크를 마크(310)를 이용하여 정렬하는 제1 정렬 수단, 제1 정렬 수단에 의해 정렬된 상태에서 홀더(300)를 조명하는 제1 조명 수단, 제1 조명 수단에 의해 조명된 홀더(300)의 동은 합금판(320)을 에칭하는 에칭 수단, 에칭 수단에 의해 에칭된 후의 잔존 레지스트막(330)을 동은 합금판(320)으로부터 박리하는 박리 수단, 박리 수단에 의해 잔존 레지스트막이 박리된 동은 합금판(320)을 제2 레지스트막으로 피복하는 제2 피복 수단, 제2 피복 수단에 의해 제2 레지스트막이 피복된 홀더(300)와 제2 포토마스크를 제1 정렬 수단에 의해 이루어진 정렬과 동일한 형태로 정렬하는 제2 정렬 수단을 포함한다.

Description

금속 제품의 미세 가공 장치 및 금속 제품의 미세 가공 방법

본 발명은 금속 제품의 미세 가공 장치 및 금속 제품의 미세 가공 방법에 관한 것으로, 특히 고주파 반도체 패키지 검사용 콘택트 등의 반도체 패키지 검사에 적합한 프로브 핀과 같은 금속 제품의 미세 가공 장치 및 금속 제품의 미세 가공 방법에 관한 것이다.

특허문헌 1에는, 가동 핀과 도전 경로 형성 부재를 구비한 프로브 핀이 개시되어 있다. 가동 핀 및 도전 경로 형성 부재는 각각 세장형 박판 형태로 구성되는 한편, 예컨대 전기 주조법으로 제조되고 도전 특성을 갖도록 구성된다.

일본 특허 공개 2018-48919호 공보의 본문 단락 [0015]

그런데 일반적으로 프로브 핀을 제조할 때에는, 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 전기 주조법을 채용하거나, 또는 그 대신에 에칭법을 채용하는 것이 대부분이다. 그리고 전기 주조법을 채용한 프로브 핀은 에칭법을 채용한 프로브 핀보다 고정밀도를 갖는 것으로 알려져 있다.

그러나 예컨대 전기 주조법을 채용할 경우, 프로브 핀에 사용 가능한 재료가 니켈-코발트 등의 니켈계, 팔라듐 합금 등으로 제한을 받는다. 반면 에칭법을 채용할 경우 이러한 제한은 없다.

또한, 프로브 핀 이외에도 미세 가공이 요구되는 금속 제품이 존재한다. 예컨대, 반도체 분야의 경우 반도체 패키지 등에 탑재되는 리드 프레임이라든가, 광학 분야의 경우 광학 유닛 등에 탑재되는 렌즈 이동 제어용 판 스프링 등의 제품이 존재한다.

이에 따라 본 발명은, 금속 제품을 미세 가공할 때 에칭법을 채용하더라도, 전기 주조법 등을 채용한 경우와 비교하여 동등 이상의 정밀도를 구현하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 금속 제품의 미세 가공 장치는 마크가 형성된 홀더의 평면 부분에 금속 제품이 되는 판재를 부착하는 부착 수단, 상기 부착 수단에 의해 부착된 판재를 제1 레지스트막으로 피복하는 제1 피복 수단, 상기 제1 피복 수단에 의해 레지스트막이 피복된 홀더와 제1 포토마스크를 상기 마크를 이용하여 정렬하는 제1 정렬 수단, 상기 제1 정렬 수단에 의해 정렬된 상태에서 상기 홀더를 조명하는 제1 조명 수단, 상기 제1 조명 수단에 의해 조명된 홀더의 판재를 에칭하는 에칭 수단; 상기 에칭 수단에 의해 에칭된 후의 잔존 레지스트막을 판재로부터 박리하는 박리 수단, 상기 박리 수단에 의해 잔존 레지스트막이 박리된 판재를 제2 레지스트막으로 피복하는 제2 피복 수단, 상기 제2 피복 수단에 의해 제2 레지스트막이 피복된 홀더와 제2 포토마스크를 상기 제1 정렬 수단에 의해 이루어진 정렬과 동일한 형태로 정렬하는 제2 정렬 수단을 구비한다.

또한, 본 발명에 따른 금속 제품의 미세 가공 방법은 마크가 형성된 홀더의 평면 부분에 금속 제품이 되는 판재를 부착하는 단계, 상기 판재를 제1 레지스트막으로 피복하는 단계, 상기 레지스트막을 피복한 홀더와 제1 포토마스크를 상기 마크를 이용하여 정렬하는 단계, 상기 정렬된 상태에서 상기 홀더를 조명하는 단계, 상기 조명된 홀더의 판재를 에칭하는 단계, 상기 에칭한 후의 잔존 레지스트막을 판재로부터 박리하는 단계, 상기 잔존 레지스트막을 박리한 판재를 제2 레지스트막으로 피복하는 단계, 상기 제2 레지스트막을 피복한 홀더와 제2 포토마스크를 상기 정렬과 동일한 형태로 정렬하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 장치는, 상기 기재된 금속 제품의 미세 가공 장치에 의해 제조된 금속 제품을 포함할 수 있다.

상기 판재는 동판, 은판, 동합금판, 동은판, 팔라듐 합금판, 티타늄판, 또는 절연판으로 구성될 수 있다.

상기 판재는 상기 홀더에 접착제를 통해 장착하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있는 금속 제품의 미세 가공 장치 및 금속 제품의 미세 가공 방법이 제공된다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 프로브 핀(100)의 제조 방법에 대한 개략적인 설명도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제조 방법에 의해 제조된 프로브 핀(100)을 구비한 반도체 검사 장치의 개략적인 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 반도체 검사 장치에 사용되는 프로브 핀(100)의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 프로브 핀(100)의 탄성부(130)에만 초점을 맞춘 도전 경로의 길이 관련 대비 설명도이다.
도 5는 도 2에 도시된 반도체 검사 장치에 사용되는 프로브 핀(100)의 또 다른 변형예를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 2에 도시된 반도체 검사 장치에 사용되는 프로브 핀(100)의 또 다른 변형예를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 따른 금속 제품의 미세 가공 장치 및 방법에 대하여, 주로 프로브 핀(100) 및 그 제조 방법, 또한 프로브 핀(100)을 구비한 반도체 검사용 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

한편, 본원에 개시된 도면들은 설명의 편의상 치수, 종횡비 등이 과장되어 묘사된 것도 있다. 따라서, 도시된 것과 실제의 것은 일치하지 않는 경우도 있다는 것에 유의할 필요가 있다.

도 1 (a) 내지 도 1 (d)는 본 발명의 실시형태에 따른 프로브 핀(100)의 제조 방법에 대한 개략적인 설명도이다. 여기서는, 예컨대 중앙부의 탄성체에 대해서는 절연막을 형성하는 한편, 접점이 되는 양단부에 대해서는 그래핀(graphene) 등의 카본(carbon) 혹은 나노은 등의 도전막을 형성한 프로브 핀의 제조 공정에 대하여 설명한다.

도 1 (a)에 도시된 바와 같이, 먼저 양면에 평행한 형태의 평면부를 갖는 홀더(300)가 제공된다. 도 1 (a)에 도시된 홀더(300)는 원판 형상을 하고 있으나, 본 발명은 이러한 형상으로만 한정되지 않으며, 예컨대 각진 형태의 것을 사용해도 된다. 홀더(300)의 평면부는 우수한 평면 정밀도를 보유할 것을 요구한다. 이상적으로는, 요철차(凹凸差)가 5㎛ 이하의 평면 정밀도를 보유할 것을 요구한다.

이 때문에, 예컨대 잉곳(ingot)으로부터 반도체 웨이퍼를 절단시, 반도체 웨이퍼로서는 사용하지 않는 잉곳의 양단부에 위치하고 있던 것이거나, 검품시에 불량품이 된 반도체 웨이퍼를 사용하는 것이 바람직하다.

홀더(300)의 에지에는, 예컨대 마크(310, mark)가 형성된다. 마크(310)는 예컨대 홀더(300)의 에지에 형성된 노치(notch)일 수 있다. 이 경우, 노치는 소정의 형상으로 제공될 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다. 즉, 마크(310)는, 후술하는 위치 제어시에 사용할 수 있는 것이라면, 노치가 아닌 다른 형태로 제공될 수도 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 반도체 웨이퍼 등을 홀더(300)로 사용한 경우에는 마크(310) 대신 노치로 지칭해도 된다.

도 1 (b)에 도시된 바와 같이, 홀더(300)의 상부 면에 접착제(도시되지 않음)를 균일한 막 두께가 되도록 도포한 후, 프로브 핀(100)의 판재(板材)가 되는 동은(銅銀) 합금판(320)을 부착한다. 본 실시형태에서는, 동은 합금판(320)에 대해서도 높은 평면 정밀도를 보유할 것을 요구한다. 이상적으로는, 동은 합금판(320)의 평면 정밀도는, 동은 합금판(320)의 두께의 15% 이하의 요철차를 갖도록 구성하는 것이 바람직하다.

동은 합금판(320)의 두께는 프로브 핀(100)의 두께에 따라 적절히 결정하면 되며, 일반적으로는 예컨대 5㎛∼200㎛ 정도의 두께로 하면 된다. 즉, 프로브 핀(100)의 사이즈가 확정되면, 이에 대응하여 동은 합금판(320)의 두께가 정해지고, 이에 따른 두께의 동은 합금판(320)을 홀더(300)의 상부 면에 부착하게 된다.

또한, 동은 합금판(320)은 예시적인 판재로 제공되는 것으로, 은판, 동판, 동합금판, 팔라듐 합금판, 티타늄판, 절연판 등과 같이 프로브 핀(100)은 물론 제조 대상 금속 제품의 재료로 이루어진 판재를 적절히 사용할 수 있다.

여기서, 동은 합금판(320)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 우선, 시판중인 전기동(電氣銅) 또는 무산소동(無酸素銅) 제품에서, 예컨대 10㎜×30㎜×50㎜의 스트립 형상으로 된 것을 준비한다. 그리고 대략 1차 직경이 2㎜∼3㎜ 정도의 입자(粒子) 형태로 구성된 은을 준비한다. 그런 다음, 동에 대하여 은을 0.5wt%~15wt%의 범위, 보다 바람직하게는 2wt%~10wt%의 범위로 첨가한다.

그리고 이와 같이 은을 첨가한 동을, 탐만로(tammann furnace)를 포함하는 고주파 또는 저주파의 진공 용해로 등의 용해로에 넣은 다음, 용해로를 가동하여 예컨대 1200℃ 정도까지 승온시킨 후, 동과 은을 충분히 용해시켜 주조한다. 이와 같이, 동은 합금 잉곳을 제조한다.

그런 다음, 동은 합금 잉곳에 대하여 용체화(溶體化) 열처리를 실시한다. 이 때, 대기 중에서 동은 합금을 주조할 수도 있지만, 질소 가스, 아르곤 가스 등의 불활성 분위기에서 동은 합금을 주조할 수도 있다. 전자의 경우에는, 동은 합금 잉곳의 표면이 산화되어 있기 때문에, 그 산화 부분을 연삭한다. 한편, 후자의 경우에는 동은 합금 잉곳의 표면에 대한 연삭 처리가 불필요하다.

동은 합금 잉곳에 대하여 용체화 열처리를 실시한 후에는 냉간 압연을 실시하고, 예컨대 350℃∼550℃에서 석출(析出) 열처리를 행한다. 다음으로, 석출 열처리 후의 동은 합금 잉곳으로부터 프로브 핀(100)의 두께에 대응시켜 절단함으로써 동은 합금판(320)을 제조한다.

도 1 (c)에 도시된 바와 같이, 홀더(300)에 부착된 동은 합금판(320)의 상부 면에, 공지된 방법으로 레지스트막(330)을 형성한다. 다음으로, 홀더(300)를 스테퍼와 같은 조명 장치의 홀더용 스테이지(도시되지 않음) 상에 탑재한다. 그런 다음, 홀더(300)를 그 후면 측으로부터 진공 등을 사용하여 홀더용 스테이지 상에 고정한다.

그 전후 어느 쪽에서, 조명 장치에 대해 프로브 핀(100)의 형상에 대응하는 포토 마스크를 부착한다. 이때, 홀더(300)와 포토 마스크의 위치 관계를 제어한다. 이는 동은 합금판(320)으로부터 고정밀도의 프로브 핀(100)을 제조하는데 필요하다.

이를 위해, 포토 마스크를 소정의 기준 마크를 사용하여 조명 장치에 대해 xyθ 방향으로 정렬하는 한편, 마크(310)를 사용하여 조명 장치의 홀더용 스테이지 상의 홀더를 xyθ 방향에 정렬시키도록 구성된다. 예컨대 이러한 정렬에는, 반도체 분야에서 채용되고 있는 바와 같은, 반도체 웨이퍼와 포토마스크의 정렬 기술을 사용할 수 있다.

그런 다음, 홀더용 스테이지 상에 탑재된 홀더(300)를 향하여 제1 차 조명을 실시한다. 그런 다음, 레지스트막(330)에 대해 현상 처리를 실시하여 마스크 패턴을 형성한다.

한편, 조명 처리는 약 360nm 내지 440nm(예컨대, 390nm) 정도의 파장에서 150W의 출력을 갖는 자외선 광의 조사가 가능한 조명 장치를 사용할 수 있다. 또한, 조명 장치와 홀더(300)의 거리는, 자외선 광을 조사하는 조건인 경우, 20㎝ 내지 50㎝ 정도의 간격이 바람직하다. 또한, 현상 처리의 경우, 조명 처리가 이루어진 홀더(300)를 레지스트막(330)의 재료에 따라 선택되는 현상액이 들어간 액체 수조에 함침(含浸)시킴으로써 실시하도록 구성된다.

도 1 (d)에 도시된 바와 같이, 현상 처리가 실시된 홀더(300)에 대하여 소정의 린스 처리를 한 다음, 레지스트막(330)의 재료에 따라 선택된 에칭액이 들어간 액체 수조에 홀더(300)을 함침시킴으로써, 레지스트막(330)을 박리하도록 구성된다.

에칭액에 대한 함침 시간은, 레지스트막(330)의 두께 등에 따라 결정하면 되지만, 일반적으로는 2분 내지 15분, 예컨대 10분 이하로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하여, 홀더(300) 상의 동은 합금판(320)으로부터 프로브 핀(100)의 원형이 되는 동은 합금체(340)가 형성된다.

다음으로, 예컨대 프로브 핀(100)의 중앙부의 탄성체가 되는 부분에 절연막을 형성하는 공정을 실시한다. 구체적으로는, 도 1 (c)를 이용하여 설명한 것처럼 전술한 방법으로 홀더(300)에 재차 레지스트막(330)을 형성한다. 다음으로, 홀더(300)를 조명 장치의 홀더용 스테이지 상에 고정한다.

또한, 프로브 핀(100)의 중앙부에 대응하는 제2 차 조명용 포토 마스크를 조명 장치에 부착한다. 이때, 제2 차 조명용 포토 마스크와 홀더(300)의 위치 관계는 제1 차 조명용 포토 마스크와 홀더(300)의 위치 관계와 동일하도록 구성된다.

여기서 말하는 동일 구성 및 후술하는 동일 구성이란, 제1 차와 제2 차에 관한 위치가 조금의 차이도 없이 일치한다는 의미가 아니고, 양자의 차이가 예컨대 나노 레벨 이하로 들어가는 것을 의미한다.

그런 다음, 홀더(300)에 대하여 제2 차 조명을 실시한 후, 전술한 방법으로 레지스트막(330)에 대해 현상 처리를 실시하여 마스크 패턴을 형성한다. 그런 다음, 현상 처리가 실시된 홀더(300)에 대하여 소정의 린스 처리를 실시한 후, 절연막의 형성 처리를 실시한다.

절연막 및 후술하는 도전막(導電膜)의 형성 처리는, 전해 도금, 진공 증착, 정전 스프레이 등의 어느 방법을 채용해도 된다. 또한, 이들 막은, 예컨대 2㎛~3㎛ 정도의 두께가 되도록 하면 된다. 그런 다음, 홀더(300)에 대하여 잉여의 레지스트막(330)에 대한 박리 처리를 실시한다. 이와 같이 하여, 동은 합금체(340)의 중앙부에 절연막의 형성 공정이 완료된다.

그런 다음, 프로브 핀(100)의 양단부가 되는 부분에 도전막의 형성 처리를 실시한다. 이 공정은 절연막의 형성 처리와 마찬가지로, 프로브 핀(100)의 양단부에 대응하는 제3차 조명용 포토마스크를 조명 장치에 부착함으로써 구현한다.

또한, 조명 장치의 홀더용 스테이지에 레지스트막(330)이 형성된 홀더(300)를 고정한다. 이때, 제3차 조명용 포토 마스크와 홀더(300)의 위치 관계는 제1 차 및 제2 차 조명용 포토 마스크와 홀더(300)의 위치 관계와 동일하도록 구성된다.

그리고, 홀더(300)를 향하여 제3차 조명 처리를 실시한다. 그런 다음, 홀더(300)에 대하여, 전술한 방법으로 레지스트막(330)에 대해 현상 처리를 실시하여 마스크 패턴을 형성한다. 그런 다음, 현상 처리가 실시된 홀더(300)에 대하여 소정의 린스 처리를 실시한 후, 도전막의 형성 처리를 실시한다. 그런 다음, 홀더(300)에 대하여 잉여의 레지스트막(330)에 대한 박리 처리를 실시한다. 이와 같이 하여, 동은 합금체(340)의 양단부에 대한 표면 처리가 완료된다.

이상의 공정에 의해, 중앙부의 탄성체에 대해서는 절연막을 형성하는 한편 접점이 되는 양단부에 대해서는 그래핀 등의 카본 혹은 나노은 등의 도전막을 형성한 프로브 핀(100)이 완성된다.

도 1에 도시된 제조 공정은 마크(310)가 형성된 홀더(300)의 평면부에 프로브 핀(100)이 되는 동은 합금판(320)을 부착하는 부착 수단, 부착 수단에 의해 부착된 동은 합금판(320)을 제1 레지스트막(330)으로 피복하는 제1 피복 수단, 제1 피복 수단에 의해 레지스트막(330)이 피복된 홀더(300)와 제1 포토마스크를 마크(310)를 이용하여 정렬하는 제1 정렬 수단, 제1 정렬 수단에 의해 정렬된 상태에서 홀더(300)를 조명하는 제1 조명 수단, 제1 조명 수단에 의해 조명된 홀더(300)의 동은 합금판(320)을 에칭하는 에칭 수단, 에칭 수단에 의해 에칭된 후의 잔존 레지스트막(330)을 동은 합금판(320)으로부터 박리하는 박리 수단, 박리 수단에 의해 잔존 레지스트막이 박리된 동은 합금판(320)을 제2 레지스트막으로 피복하는 제2 피복 수단, 제2 피복 수단에 의해 제2 레지스트막(330)이 피복된 홀더(300)와 제2 포토마스크를 제1 정렬 수단에 의해 이루어진 정렬과 동일한 형태로 정렬하는 제2 정렬 수단을 포함하는 가공 장치에 의해 구현된다.

도 2는 도 1에 도시된 제조 공정을 거쳐 제조된 프로브 핀(100)을 구비한 반도체 검사용 장치의 개략적인 구성도이다. 도 2는, 평면적으로 구성된 프로브 핀(100)과 더불어, 제1 기판(220) 및 제2 기판(210)을 구비한 소켓(200)으로 구성된 반도체 검사용 장치의 개략적인 구성을 나타내는 단면을 도시한다.

또한, 설명의 편의상 도 2에는 2개의 프로브 핀(100)이 소켓(200)에 수용되어 있는 상태를 나타내고 있지만, 실제로는 다수의 프로브 핀(100)이 소켓(200)에 수용될 수 있다.

제1 기판(220)에는 다수의 프로브 핀(100)의 제1 접점부(110)의 기둥부(112)가 각각 통과하는 구멍(230)이 형성될 수 있다. 각 구멍(230)의 직경 및 두께는 제1 접점부(110)의 기둥부(112)의 직경 및 두께보다는 큰 반면 제1 접점부(110)의 플랜지부(114)의 직경 및 두께보다는 작다.

제2 기판(210)에는 각 구멍(230)에 대응하는 위치에 프로브 핀(100)의 탄성부(130)를 포함하는 부분이 통과함과 동시에, 제2 접점부(120)의 플랜지부(124)가 통과하는 관통 구멍(205)이 형성되어 있다. 즉, 관통 구멍(205)은 탄성부(130) 및 제2 접점부(120)의 기둥부(122)가 통과하는 부위를 포함하는 한편, 개구부(240) 부근에서 제2 접점부(120)의 플랜지부(124)를 수용하도록 구성된다.

관통 구멍(205)의 폭 및 두께는, 탄성부(130) 및 플랜지부(124)의 폭 및 두께에 따라 결정되도록 구성된다. 탄성부(130)의 중턱 부근에 플랜지부(124)와는 또 다른 별도의 플랜지부를 설치하여도 된다.

도 3은 도 2에 도시된 반도체 검사 장치에 사용되는 프로브 핀(100)의 변형예를 나타내는 도면이다. 도 3 (a)는 프로브 핀(100)에 하중이 가해지지 않은 상태를 나타내는 반면, 도 3 (b)는 프로브 핀 (100)에 하중이 가해진 상태를 나타낸다.

도 2를 참조하여 약간 설명하였지만, 프로브 핀(100)은 크게 제1 접점부(110), 제2 접점부(120) 및 탄성부(130)로 나누어진다. 제1 접점부(110)는, 기둥부(112) 및 기둥부(112)의 기저단에 위치하는 플랜지부(114)를 갖는다. 마찬가지로, 제2 접점부(120)는 기둥부(122) 및 기둥부(122)의 기저단에 위치하는 플랜지부(124)를 갖는다. 본 실시형태에서는, 각 기둥부(112, 122)와 각 플랜지부(114, 124)가 후술하는 바와 같이 일체로 구성된다.

탄성부(130)는 본 실시형태의 프로브 핀(100)에 있어서 특징적인 부분이다. 탄성부(130)의 형상은 대략 연속적인 S자 형상이다. 그리고 본 실시형태에서 탄성부(130)는, S자 형상의 만곡부 부근에서 상대적으로 간격이 없는 협부(130a) 및 다른 영역에서 상대적으로 간격이 있는 광부(130b)를 포함한다. 그러나 협부(130a)가 반드시 만곡부에만 형성될 필요는 없으며, 후술하는 접촉부(140)를 형성하고자 하는 부분에 따라 형성할 수 있도록 구성된다.

프로브 핀(100)의 각부의 사이즈는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 아래와 같이 구성할 수 있다.

- 기둥부(112)：폭 약 0.1mm~0.5mm, 길이 약 0.3mm~0.8mm,

- 플랜지부(114): 폭 약 0.5mm~1.5mm, 길이 약 0.1mm~0.5mm,

- 기둥부(122)：폭 약 0.1mm~0.5mm, 길이 약 0.3mm~0.8mm,

- 플랜지부(124): 폭 약 0.5mm~1.5mm, 길이 약 0.1mm~0.5mm,

- 탄성부(130): 전체 폭 약 0.5mm~1.5mm, 경로 길이: 약 3.0mm~10mm, 전체 길이 약 1.5mm~3.0mm,

- 프로브 핀(100) 전체 두께: 약 0.05mm~0.2mm.

도 3 (b)에 도시된 바와 같은 탄성부(130)에서, 프로브 핀(100)에 대하여 하중이 걸려 탄성부(130)가 변형되는 경우에, 광부(130b)는 접촉하지 않지만 협부(130a)가 접촉하며, 이에 따라 접촉부(140)가 형성되도록 구성된다.

또한, 도 3 (b)에서는, 탄성부(130)의 연장 방향에 따른 한쪽만, 즉 본원에서는 도면 좌측에서만, 협부(130a)에 의해 접촉부(140)가 형성되는 상태를 나타내고 있다. 그러나 이론적으로는 도면의 우측에서도 협부(130a)에 의해 접촉부(140)가 형성되도록 할 수 있다.

그러나 실제로는, 관통 구멍(205) 및 구멍(230, 240) 내에 프로브 핀(100)이 약간의 여유가 있는 상태로 배치된다. 따라서, 프로브 핀(100)에 가해지는 하중의 크기에 따라 다르지만, 프로브 핀(100)에는 도면의 좌우 방향으로 균등하게 힘이 가해지지 않고, 도면의 좌우 중 어느 한쪽에만 접촉부(140)가 형성되는 경우가 많다.

또한, 프로브 핀(100)에 대한 하중이 크고 프로브 핀(100)의 변위량이 많은 경우에는 도면 좌우의 양측에 접촉부(140)가 형성되지만, 이러한 경우 전류는 저항이 적은 최단 경로를 흐르기 때문에, 이때의 도전 경로는 도 3 (b)에 도시된 경우와 동일하게 된다.

한편, 도면 우측의 협부(130a)에 의해 접촉부(140)가 형성되는 경우도 있다. 이 경우, 도전 경로는 도 3 (b)의 경우보다 상대적으로 길어지지만, 탄성부(130)의 경로 길이보다는 짧아진다. 이 점에 대해서는 후술한다.

도 3 (b)에 도시된 예에서, 도전 경로는 제1 접점부(110)의 앞단 - 제1 접점부(110)의 기저단 - 탄성부(130)의 일단 - 일부 접촉부(140) - 탄성부(130)의 타단 - 제2 접점부(120)의 기저단 - 제2 접점부(120)의 앞단이 된다.

즉, 이 경우의 도전 경로의 전체 길이는, 제1 접점부(110)의 전체 길이 + 제2 접점부(120)의 전체 길이 + 탄성부(130)의 하중시의 대략적인 전체 길이로서, 상대적으로 짧아진다. 따라서, 고주파 용도의 반도체 패키지 검사용으로 적합하다.

도 4는 도 3에 도시된 프로브 핀(100)의 탄성부(130)에만 한정한 도전 경로의 길이에 대한 대비 설명도이다. 도 4 (a)는 접촉부(140)가 형성되지 않는 경우, 도 4 (b)는 접촉부(140)가 도면 우측에만 형성되는 경우, 도 4 (c)는 접촉부(140)가 도면 좌측에 형성된 경우에 대한 각각의 상태를 나타낸다.

도 4에 도시된 예에서, 탄성부(130)의 경로 길이를 5T로 하면, S자 부분의 1/2의 길이는 대략 T가 되기 때문에, 도 4 (a)의 경우 탄성부(130) 부분의 도전 경로 길이는 [T×5≒5T]가 되고, 도 4 (b)의 경우 탄성부(130) 부분의 도전 경로 길이는 [T+0.75T+0.75T+T≒3.5T]가 되므로 도 4 (a)의 경우에 비해 도전 경로 길이를 약 30%나 짧게 할 수 있으며, 도 4 (c)의 경우 탄성부(130) 부분의 도전 경로 길이는 [0.75T+0.5T+0.75T≒2T]가 되므로 도 4 (a)의 경우에 비해 도전 경로 길이를 약 60%나 짧게 할 수 있다.

따라서 본 실시형태에서는, 제1 접점부(110)와 제2 접점부(120) 사이의 하중에 의해 탄성부(130)가 단축된 경우, 도 4 (b) 또는 도 4 (c)에 도시된 바와 같은 형태로 접촉부(140)가 형성되는 조건에서 협부(130a)(및 광부[130b])를 결정하도록 하고 있다.

이를 위해, [제1 접점부(110)와 제2 접점부(120) 사이의 하중시의 프로브 핀(100) 본체의 스트로크량 ≥ 접점부(140)의 접촉부수 × 이웃하는 협부(130a)의 비하중시의 총 간격(접촉부(140)을 형성하는 부위인 인접하는 협부(130a) 상호간의 비하중시에 있어서의 총 간격)]이 성립되는 조건으로 하면 좋다.

따라서, 프로브 핀(100)의 각부의 사이즈가 전술한 예인 경우에는, 제1 접점부(110)와 제2 접점부(120) 사이에 하중이 가해지는 경우 프로브 핀(100) 본체의 스트로크량을 예컨대 0.2mm 정도로 할 수 있기 때문에, 도 4 (c)의 경우 접촉부수는 2개이므로 인접하는 협부(130a) 사이는 예컨대 0.1mm, 인접하는 광부(130b) 사이는 예컨대 0.2mm로 할 수 있다.

도 5는 도 2에 도시된 반도체 검사 장치에 사용되는 프로브 핀(100)의 또 다른 변형예를 나타내는 도면이다. 도 5에 도시된 프로브 핀(100)은 접촉부(140)를 포함하는 주변 부위의 폭이 상대적으로 적은 협부(130c) 및 다른 부위의 폭이 상대적으로 많은 광부(130d)를 포함한다.

도 5에 도시된 바와 같은 탄성부(130)에서, 프로브 핀(100)에 대하여 하중이 걸려 탄성부(130)가 변형되는 경우에, 광부(130d)는 접촉하지 않지만, 협부(130c)가 접촉함에 따라 접촉부를 형성한다.

따라서, 도 5에 도시된 프로브 핀(100)의 경우에도, 도 3에 도시된 프로브 핀(100)의 경우와 마찬가지로 도전 경로를 짧게 할 수 있다. 도 5에 도시된 프로브 핀(100)을 제조하기 위해서는 단순히, 도 5에 도시된 프로브 핀(100)의 형상에 대응하는 형상의 마스크 패턴으로 변경하는 것만을 제외하고는, 전술한 방법을 채용할 수 있다.

도 6은 도 2에 도시된 반도체 검사 장치에 사용되는 프로브 핀(100)의 또 다른 변형예를 나타내는 도면이다. 도 6에 도시된 프로브 핀(100)은 탄성부(130)의 접촉부를 형성하고자 하는 부위에 돌출부(凸部)(130e, 130f)를 설치한 구성으로 하고 있다.

도 6에 도시된 바와 같은 탄성부(130)에서, 프로브 핀(100)에 대하여 하중이 걸려 탄성부(130)가 변형되는 경우에, 돌출부(130e, 130f)가 서로 접촉하여 접촉부를 형성한다. 또한, 양쪽에 돌출부(130e, 130f)를 형성하지 않고, 어느 한쪽에만 돌출부를 형성할 수도 있다.

도 6에 도시된 프로브 핀(100)의 경우에도, 도 3의 경우와 마찬가지로 도전 경로를 짧게 할 수 있다. 도 6에 도시된 프로브 핀(100)을 제조하기 위해서는, 단순히 도 6에 도시된 프로브 핀(100)의 형상에 대응하는 형상의 마스크 패턴으로 변경하는 것만을 제외하고, 전술한 방법을 채용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 따르면, 고정밀도의 프로브 핀(100)을 제조할 수 있다. 특히, 포토 마스크의 패터닝 정밀도가 높지 않으면, 도 3 내지 도 6에 도시된 형태의 프로브 핀(100)을 제조하는 것이 어렵다. 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같은 프로브 핀(100)은 도전 경로를 짧게 할 수 있으므로, 이러한 종류의 프로브 핀(100)을 이용한 반도체 검사용 장치는 특히 고주파 반도체 패키지의 검사에 적합하다.

또한, 본 발명의 실시형태에 의하면, 프로브 핀(100)뿐만 아니라, 프로브 핀(100) 이외의 리드 프레임, 판 스프링 등의 각종 금속 제품에 대해서도 미세 가공이 가능하도록 구성된다.

100 프로브 핀
110 제1 접점부
112 기둥부
114 플랜지부
120 제2 접점부
122 기둥부
124 플랜지부
130 탄성부
200 소켓
210 제2 기판
220 제1 기판
230,240 구멍
205 관통 구멍
300 홀더
310 마크
320 동은 합금판
330 레지스트막
340 동은 합금체

Claims (10)

1. 마크가 형성된 홀더의 평면부에 금속 제품이 되는 판재를 부착하는 부착 수단,
   상기 부착 수단에 의해 부착된 판재를 제1 레지스트막으로 피복하는 제1 피복 수단,
   상기 제1 피복 수단에 의해 레지스트막이 피복된 홀더와 제1 포토마스크를 상기 마크를 이용하여 정렬하는 제1 정렬 수단,
   상기 제1 정렬 수단에 의해 정렬된 상태에서 상기 홀더를 조명하는 제1 조명 수단,
   상기 제1 조명 수단에 의해 조명된 홀더의 판재를 에칭하는 에칭 수단,
   상기 에칭 수단에 의해 에칭된 후의 잔존 레지스트막을 판재로부터 박리하는 박리 수단,
   상기 박리 수단에 의해 잔존 레지스트막이 박리된 판재를 제2 레지스트막으로 피복하는 제2 피복 수단,
   상기 제2 피복 수단에 의해 제2 레지스트막이 피복된 홀더와 제2 포토마스크를 상기 제1 정렬 수단에 의해 이루어진 정렬과 동일한 형태로 정렬하는 제2 정렬 수단을 포함하는 금속 제품의 미세 가공 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 포토마스크는, 상기 금속 제품이 양단부에 각각 설치된 제1 접점부 및 제2 접점부, 및 상기 제1 접점부와 상기 제2 접점부 사이에 위치하는 연속적인 대략 S자 형상의 탄성부를 구비하고,
   상기 탄성부는 상기 제1 접점부와 상기 제2 접점부 사이의 하중에 의해 단축되었을 때 대향 부분에 의해 접촉부가 형성되는 조건으로 되어있는 것을 특징으로 하는 금속 제품의 미세 가공 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 탄성부는 상기 접촉부에 대응하는 부분에서 상대적으로 간격이 좁은 협부를 구성하고, 다른 부분에서 상대적으로 간격이 넓은 광부를 구성하는 금속 제품의 미세 가공 장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 접촉부를 포함하는 주변 부위의 두께를 다른 부위의 두께와 비교하여 얇게 하는 것을 특징으로 하는 금속 제품의 미세 가공 장치.
5. 제3항에 있어서,
   상기 탄성부는 상기 접촉부에 대응하는 부분에서 상대적으로 간격이 좁은 협부를 포함하고, 상기 협부는 대향 부분 중 적어도 하나가 돌출된 것을 특징으로 하는 금속 제품의 미세 가공 장치.
6. 제2항에 있어서,
   상기 탄성부는 다수의 접점부가 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 제품의 미세 가공 장치.
7. 제2항에 있어서,
   상기 탄성부는 그 연장 방향을 따라 어느 한쪽에만 접점부가 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 제품의 미세 가공 장치.
8. 제2항에 있어서,
   상기 탄성부는, [상기 하중시의 프로브 핀 본체의 스트로크량 ≥ 상기 접촉부의 접점 부수 × 하중시에 상기 접촉부를 형성하는 부위 상호간의 비하중시에 있어서의 총 간격]이 성립되는 조건으로 하는, 금속 제품의 미세 가공 장치.
9. 마크가 형성된 홀더의 평면부에 금속 제품이 되는 판재를 부착하는 단계,
   상기 판재를 제1 레지스트막으로 피복하는 단계,
   상기 레지스트막을 피복한 홀더와 제1 포토마스크를 상기 마크를 이용하여 정렬하는 단계,
   상기 정렬된 상태에서 상기 홀더를 조명하는 단계,
   상기 조명된 홀더의 판재를 에칭하는 단계,
   상기 에칭된 후의 잔존 레지스트막을 판재로부터 박리하는 단계,
   상기 잔존 레지스트막이 박리된 판재를 제2 레지스트막으로 피복하는 단계,
   상기 제2 레지스트막이 피복된 홀더와 제2 포토마스크를 상기 정렬과 동일한 형태로 정렬하는 단계를 포함하는 금속 제품의 미세 가공 방법.
10. 제1항에 따른 금속 제품의 미세 가공 장치에 의해 제조된 금속 제품을 포함하는 장치.

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