WO2020141826A1 - 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록 및 그 제조방법 - Google Patents

셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록 및 그 제조방법 Download PDF

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WO2020141826A1
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contactor
guide plate
plate
molding
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조용호
이종면
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(주) 마이크로프랜드
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    • G01R1/06744—Microprobes, i.e. having dimensions as IC details

Definitions

  • the present invention relates to a contact block of a self-aligning vertical probe card and a method of manufacturing the same, which can improve the working efficiency for assembling the contactor block on the probe head module of the probe card and reduce manufacturing cost.
  • the semiconductor fabrication process includes fabrication process to form a pattern on the wafer, electrical die sorting (EDS) process to inspect the electrical properties of each chip constituting the wafer, and assembly process to assemble the wafer on which the pattern is formed with each chip. Is manufactured through.
  • EDS electrical die sorting
  • the EDS process is performed to determine a defective chip among chips constituting a wafer.
  • An inspection device called a probe card that determines an defect by applying an electrical signal to chips constituting the wafer and checking the defect from the applied electrical signal It is mainly used.
  • the probe card is provided with a plurality of contactors that apply an electrical signal and a pattern of each chip constituting the wafer.
  • a contact card of a probe card is brought into contact with an electrode pad of each device of a wafer, and a specific contact is made through this contactor.
  • the current is energized to measure the electrical characteristics output at that time.
  • the probe card includes a probe head module that supports a vertical contactor.
  • the probe head module is provided with a jig plate 3 for forming a gap between the upper guide plate 1 and the lower guide plate 2, and both ends of the plurality of vertical probes 4 are upper It is inserted into the insertion hole of the guide plate 1 and the insertion hole of the lower guide plate 2, respectively.
  • US Pat. No. 6,515,496 discloses a microstructured testing head.
  • a contact probe is mounted between the upper guide plate and the lower guide plate.
  • one side of the contact probe is inserted into the guide hole formed in the upper guide plate, and the other side of the contact probe is inserted into the guide hole formed in the lower guide plate.
  • a vertical probe card is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1869044.
  • this patent document is a jig plate J for maintaining a gap between the first guide plate 10 installed close to the space converter K and the second guide plate 20 installed close to the object to be inspected.
  • the contactors of the probe card are also miniaturized to an appropriate size in order to be connected with the pattern of the semiconductor device becoming finer, and also between the contactor and the contactor. Narrow pitches arranged at narrower intervals are required.
  • Patent Document 1 US Registered Patent No. 6,515,496 (MICROSTRUCTURE TESTING HEAD)
  • Patent Document 2 Korean Registered Patent No. 10-1869044 (needle unit for vertical probe card with reduced scrub phenomenon and probe card using the same)
  • micronized vertical contactors are inserted into the insertion hole of the guide plate, and the probe card is assembled using the guide plate.
  • manufacturing time increases significantly because a large number of insertion holes must be processed in a plurality of guide plates, and when assembling a vertical contactor to a probe card, a plurality of guide plates separated by a predetermined interval Since the vertical probe must be inserted into the formed insertion hole one by one, the time and manpower required for assembly work increase, and the corresponding insertion hole and insertion hole between the plurality of guide plates do not exactly match, so that the vertical contact is repeatedly contacted with the vertical contactor. There is a problem in that a defect in inspection occurs due to damage to the contactor.
  • An object of the present invention is to provide a contactor block of a self-aligning vertical probe card and a method of manufacturing the same, which can improve the working efficiency for assembling the contactor block on the probe head module of the probe card and reduce manufacturing cost.
  • the contactor block of the self-aligning vertical probe card according to the present invention for achieving the above object is at least one vertical contactor which is arranged in a horizontal direction and a plurality of vertical contactors made in the MEMS process and extended in the longitudinal direction. Array; And exposing the upper and lower ends of the plurality of vertical contactors constituting the vertical contactor array and surrounding and supporting the plurality of vertical contactors.
  • the contactor block includes a basic guide plate in which the vertical contactor array and the molding layer are integrally formed, and a plurality of basic guide plates are layered on the seating layer to form a contactor block. It is characterized by separating the contactor block.
  • the seating plate is characterized in that a plurality of support rods protruding to a certain height are formed on a flat body, and the plurality of vertical contactor arrays are aligned while a plurality of fitting holes penetrating the basic guide plate are fitted to the support rods of the seating table. Is done.
  • the molding limiting member when a molding limiting member for limiting a molding portion is formed on the basic guide plate, the molding limiting member is removed by a selective etching process after the molding process is finished.
  • the laser cutting process is characterized by irradiating the laser to cut the connection tip formed at the end of the vertical contactor array.
  • first and second guide plates are formed integrally with the vertical contactor array and divided according to the arrangement structure of the connection elements for mutual coupling, and the second guide plates are stacked on the first guide plates.
  • a molding layer is formed by repeatedly stacking a new set of guide plates on a second guide plate, stacking a set of guide plates to a certain height, and simultaneously molding a plurality of vertical contactor arrays arranged in the first and second guide plates at the same time. It is characterized by forming.
  • the molding limiting member for limiting the molding portion is formed on the first and second guide plates, the molding limiting member is removed by a selective etching process after the molding process.
  • first and second guide plates are provided with a base plate and a connecting plate, respectively, of a flat plate shape, and the connecting elements formed on the base plate and the connecting plate are provided with fitting holes and edge holes that can be combined with each other.
  • connection plate is formed with a cut-out groove formed to face vertical contact arrays disposed at upper and lower sides, and the first and second guides are aligned when the first and second guide plates are aligned by the connecting element.
  • the plurality of vertical contactor arrays stacked in the plate is characterized by being aligned with respect to the central axis.
  • the base plate has a vertical contact array formed integrally by a connection tip at the center, and an edge hole is formed at the edge, and a fitting protrusion protruding from the connection plate is formed, and the connection plate of the first guide plate is formed. It characterized in that the fitting protrusion formed in the protrusion is fitted to the edge hole formed in the base plate of the second guide plate.
  • the molding layer is composed of an elastic material of an insulating material
  • the elastic material of the insulating material is any one of PDMS (Polydimethylsiloxane), polyurethane (PU), polyurethane acrylate (PUA), and silicone rubber (silicon rubber). It is characterized by.
  • a method of manufacturing a contactor block of a self-aligning vertical probe card according to the present invention for achieving the above object comprises: forming a seed layer on the substrate; Forming a probe hole at a predetermined interval by applying a photoresist on the seed layer and removing the photoresist with an etching solution using a mask; Forming a vertical contactor array by applying a nickel-copper alloy as a conductive material to the probe hole; Forming the vertical contactor array and performing it through a planarization process; Removing the remaining photoresist through an additional photo process after performing the planarization process, and forming a molding layer surrounding and supporting the vertical contactor array using a molding limiting member; Removing the substrate and the seed layer to produce a single basic guide plate; Stacking the single basic guide plates to a predetermined height; It characterized in that it comprises a; manufacturing a contactor block consisting of a vertical contact plate supported by a molding layer by irradiating a laser on the basic guide plate
  • a method of manufacturing a contactor block of a self-aligning vertical probe card according to the present invention for achieving the above object is provided with a vertical contactor array, respectively, and the first and the first divided according to the arrangement structure of the connecting elements for mutual coupling 2 manufacturing a guide plate using a MEMS process; Assembling a set of guide plates in which a plurality of vertical contactor arrays are aligned in a vertical direction and a horizontal direction with respect to the central axis by stacking the first guide plate and the second guide plate alternately along the central axis and stacking them at a constant height.
  • first and second guide plates are provided with a base plate and a connecting plate, respectively, of a flat plate shape, and the connecting elements formed on the base plate and the connecting plate are provided with fitting protrusions and edge holes that can be combined with each other.
  • the connecting element When the first and second guide plates are aligned by the connecting element, a plurality of vertical contact arrays formed on the set of guide plates are formed when the upper and lower vertical contact arrays are face-to-face. Is characterized by being aligned with respect to the central axis.
  • the base plate of the second guide plate is connected to the connecting plate of the first guide plate, and a new base plate of the first guide plate is connected to the connecting plate of the second guide plate.
  • the base plate is formed with a vertical contactor array integrally at a central position, an edge hole is formed at the edge, and the connecting plate is formed with a protruding protrusion protruding upward, protruding from the connecting plate of the first guide plate. It is characterized in that the formed projection is fitted to the edge hole formed in the base plate of the second guide plate.
  • the molding layer is characterized in that a plurality of vertical contactor arrays are formed in the shape of a buried cube.
  • the laser cutting process is characterized by cutting the ends of the vertical contactor array connected to the first and second guide plates.
  • the molding layer is composed of an elastic material of an insulating material
  • the elastic material of the insulating material is any one of PDMS (Polydimethylsiloxane), polyurethane (PU), polyurethane acrylate (PUA), and silicone rubber (silicon rubber). It is characterized by.
  • the present invention it is possible to easily manufacture the bundle of contactor blocks by stacking each guide plate layer by layer using a seating table, and then easily mount the probe head module, thereby improving the working efficiency for assembling the probe card. .
  • a plurality of types of guide plates are alternately connected by alternately connecting a plurality of types of guide plates in which vertical contactors are integrally provided, and then the contactor blocks made by the molding process are easily separated, and the probe card is Since the separated contactor blocks can be easily and easily assembled, the work time and manpower required for assembly work can be drastically shortened compared to the method of inserting the vertical contactor into the numerous insertion holes formed in the guide plate one by one as in the prior art. have.
  • a contact pitch block having a fine pitch can be manufactured using the MEMS process, thereby efficiently responding to the demand for miniaturization of a probe card for inspecting an object.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a probe head module of a probe card according to the prior art
  • Figure 2 is a cross-sectional view schematically showing a needle unit for a probe card according to another prior art
  • FIG. 3 is a perspective view schematically showing a contactor block of a self-aligning vertical probe card according to a first embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a perspective view schematically showing the operation of stacking a single basic guide plate on the seat to form the contactor block of the self-aligning vertical probe card according to the first embodiment of the present invention
  • Figure 5 is a plan view of the basic guide plate of Figure 4,
  • Figure 6 is a cross-sectional view taken along line A-A of the basic guide plate of Figure 5,
  • FIG. 7 is a perspective view partially cut away from the basic guide plate of FIG. 4 in which a molding limiting member is formed;
  • FIG. 8 is a plan view of the basic guide plate of FIG. 7,
  • FIG. 9 is a plan view of the basic guide plate of FIG. 7 in which a molding layer is formed;
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining a method of manufacturing a contactor block of a self-aligning vertical probe card according to a first embodiment of the present invention
  • 11 to 19 is a manufacturing process diagram of a single guide plate constituting the contactor block of the self-aligning vertical probe card according to the first embodiment of the present invention
  • 20 is a perspective view for explaining the structures of the first guide plate and the second guide plate constituting the contactor block of the self-aligning vertical probe card according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 21 is a perspective view of the first guide plate and the second guide plate of FIG. 20 in which a molding limiting member is formed, stacked and combined once;
  • FIG. 22 is a perspective view of the first guide plate and the second guide plate of FIG. 20 in which a molding limiting member is formed, stacked three times;
  • FIG. 23 is a perspective view of the molding layer formed on the first and second guide plates of FIG. 22,
  • FIG. 24 is a perspective view showing a laser cutting process for separating a contactor block by irradiating a laser beam to the first and second guide plates of FIG. 23;
  • FIG. 25 is a perspective view showing a contactor block separated through the laser cutting process of FIG. 24.
  • the contactor block 450 of the self-aligning vertical probe card according to the first embodiment of the present invention is buried inside the molding layer 440 and a plurality of vertical contactors partially exposed at the top and bottom It includes an array 400.
  • the vertical contactor array 400 has a plurality of vertical contactors which are individually arranged in a horizontal direction and formed in the same length.
  • the plurality of vertical contactor arrays 400 are aligned in one direction, and the upper and lower ends of the vertical contactors are aligned at a fine interval in all directions.
  • the contactor block 450 adopts a structure installed in a probe head module (not shown) using a jig plate, it is possible to omit the assembly work to be inserted into the insertion holes of the upper plate and the lower plate as in the prior art. Efficiency can be improved.
  • FIG. 4 shows a state in which a molding limiting member 401 is not formed on each of the basic guide plates 200 for convenience of description, but in reality, a piece produced by using the MEMS process described later according to FIGS. 11A to 11I
  • a molding limiting member 401 for limiting a portion to be molded is used.
  • the molding limiting member 401 is removed by selective etching, and the molding layer 440 remains on the basic guide plate 200, and then a contactor block 450 is made through a laser cutting process.
  • the contactor block 450 may be constructed by stacking a single basic guide plate 200 on the seating table 100. That is, the single basic guide plate 200 manufactured using the MEMS process is sandwiched between the support rods 110 of the seating table 100 and layered layer by layer.
  • a plurality of support rods 110 are protruded at a predetermined height on the upper edge of the flat plate body corresponding to the size and shape of the base guide plate 200 in the seating table 100.
  • the basic guide plate 200 is formed in a rectangular shape, and a plurality of fitting holes 210 penetrated up and down at peripheral edges is formed.
  • the basic guide plate 200 is stacked on the seating table 100 as the plurality of fitting holes 210 are respectively fitted in correspondence with the plurality of support rods 110. That is, the plurality of basic guide plates 200 may be aligned as they are layered from bottom to top of the seating table 100.
  • a vertical contactor array 400 is formed in an inner groove formed in a central portion of the basic guide plate 200, and a vertical contact is formed by a connection tip 300 formed on an inner edge of the basic guide plate 200.
  • the terminator array 400 is connected.
  • the connection tip 300 has a predetermined distance between the upper and lower portions of the vertical contactor array 400 extending in the longitudinal direction as shown in FIG. A couple of empty spaces are formed. The molding layer is filled in this empty space.
  • a molding limiting member 401 is used to restrict the exposed portion from being molded.
  • the molding limiting member 401 is formed with an approximately rectangular rim and the lower end is formed with an uneven shape to be sandwiched between vertical contactors.
  • a molding process is performed in which a molding member is injected into an empty space isolated by the molding limiting member 401.
  • a molding layer 440 is formed in the center of the basic guide plate 200.
  • the molding layer 440 may surround and support the intermediate body except for the exposed portions of the top and bottom of the vertical contactor array 400.
  • the molding limiting member 401 is removed by a selective etching process, only the molding layer 440 remains on the basic guide plate 200 from which the molding limiting member 401 is removed, as shown in FIG. 9.
  • the basic guide plate 200 on which the molding layer 440 is formed may be stacked layer by layer using the seating table 100.
  • the fitting hole 210 is sandwiched between the support rods 110 and layered on the seating table 100.
  • the connection tip 300 is cut by a laser cutting process
  • the basic guide plates 200 can be separated and stacked vertically as shown in FIG. 3.
  • a contactor block 450 made of a plurality of vertical contactor arrays 400 may be made. In this contactor block 450, a plurality of vertical contactor arrays 400 are arranged at various intervals.
  • FIGS. 11 to 19 are self-aligning according to the first embodiment of the present invention It is a manufacturing process diagram of each guide plate constituting the contactor block of the vertical probe card.
  • a seed layer 420 is formed on the substrate 410 using sputtering, deposition, or the like on the substrate 410.
  • the seed layer 420 may be formed to a thickness of 1 to 2 ⁇ m (S10).
  • the substrate 410 may be a substrate made of an insulator such as ceramic or glass, and copper, titanium, and chromium may be used as the material of the seed layer 420.
  • the seed layer 420 may use Ti/Cu or Cr/Cu.
  • a photoresist 430 is coated on the seed layer 420 (S11). Subsequently, as shown in FIG. 13, the photoresist 430 is removed with an etching solution using a mask to form a probe hole at a predetermined interval (S12).
  • a nickel-copper alloy is applied to the probe hole as a conductive material to form a vertical contactor array 400 (S13).
  • the remaining photoresist is removed through an additional photo process (S15).
  • a molding limiting member 401 for limiting the molding portion is formed.
  • the molding member is injected into the inner rim of the molding limiting member 401 and cured.
  • the molding limiting member 401 is removed through selective etching.
  • a molding layer 440 supporting the vertical contactor array 400 is formed.
  • the molding layer 440 is composed of an elastic material of an insulating material, for example, various synthetic rubbers and water, such as PDMS (Polydimethylsiloxane), polyurethane (PU), polyurethane acrylate (PUA), silicone rubber (silicon rubber), etc.
  • Feeders can be used (S16).
  • the vertical contactor array 400 buried in the molding layer 440 is in electrical contact with each other between the space converter and the inspected object, and when a constant contact pressure is applied, the vertical contactor array (in the elastic material molding layer 440) 400), a slight bending deformation occurs in which the middle part is bent as the upper and lower ends are pressed at the same time, and when the contact pressure is released, the bent part is unfolded and restored to its original shape.
  • This temporary bending deformation may be repeatedly performed whenever testing of the test object is performed.
  • each of the basic guide plates 200 may be stacked layer by layer using the seat 100 of FIG. 4 to make the contactor block 450.
  • 20 is a perspective view for explaining the structures of the first guide plate and the second guide plate constituting the contactor block of the self-aligning vertical probe card according to the second embodiment of the present invention.
  • the first guide plate 510A and the second guide plate 510B are manufactured by a micro-electro mechanical system (MEMS) process.
  • MEMS micro-electro mechanical system
  • a seed layer may be formed on the substrate by sputtering or vapor deposition on the substrate.
  • the seed layer may be formed to a thickness of 1 to 2 ⁇ m.
  • a substrate made of an insulating material such as ceramic or glass may be used, and copper, titanium, and chromium may be used as the material of the seed layer.
  • the seed layer may be Ti/Cu or Cr/Cu.
  • a process of forming a probe hole by applying a photoresist on the seed layer and removing it with an etch solution using a mask may be included.
  • the MEMS process is a process of forming a vertical contactor array by applying a nickel-copper alloy as a conductive material to the probe hole, a planarization process, a process of removing the remaining photoresist, a process of forming a molding limiting member, and injecting a molding member And a curing process, a process of removing a molding restriction member through selective etching, and the like.
  • the first and second guide plates 510A and 510B each include a base plate 520 and a connecting plate 530 that form a pair.
  • the first and second guide plates 510A and 510B have a structure in which the connecting plate 530 is disposed on the base plate 520.
  • the base plate 520 and the connecting plate 530 are provided with connecting elements for mutual coupling.
  • the first and second guide plates 510A and 510B are provided with fitting protrusions and edge holes as functionally identical connecting elements having different arrangement structures.
  • a bar-shaped vertical contactor array 521 extending in a longitudinal direction at a central position of a flat plate-shaped body is integrally formed, formed on an inner edge of the base plate 520
  • the vertical contactor array 400 is connected by a connection tip.
  • the material of the vertical contactor array 521 may be the same as the material of the base plate 520 body.
  • the vertical contactor array 521 may use a nickel-copper alloy as a conductive material.
  • the connecting plate 530 is integrally formed with a fitting protrusion 533 around the incision groove 531 at the center position of the flat plate-shaped body during manufacturing by the MEMS process.
  • the incision groove 531 is formed in a square shape, but any shape can be allowed if the vertical contactor array 521 can be exposed.
  • the incision groove 531 is intended to expose the vertical contactor arrays 521 located on the upper and lower sides face to face.
  • the base plate 520 of the first guide plate 510A is formed with a plurality of edge holes 522 around the vertical contactor array 521, which edge holes 522 are disposed at the corners of the body.
  • the base plate 520 of the second guide plate 510B has the same arrangement structure in which the vertical contactor array 521 is positioned at a central position, and a plurality of edge holes formed around the vertical contactor array 521 522 is formed along the edge, there is a difference in the arrangement structure.
  • the connecting plate 530 of the first guide plate 510A is formed with a plurality of fitting protrusions 533 facing each other along the edge around the incision groove 531, and a plurality of edge holes 532 facing each other. It is placed in the corner of the body.
  • the connecting plate 530 of the second guide plate 510B has the same arrangement structure in which the incision groove 531 is formed at the center position of the flat plate-shaped body, and a plurality of fittings formed around the incision groove 531
  • the projections 533 are disposed at the corners of the body, and the edge holes 532 are disposed along the edges.
  • the edge hole 522 of the base plate 520 and the edge hole 532 of the connecting plate 530 are formed at corresponding positions in the vertical direction.
  • the first hole and the first hole by inserting (533) of the connecting plate 530 of the second guide plate (510B) in the edge hole (522) (532) of the first guide plate (510B) aligned in the vertical direction.
  • 2 Guide plates 510A and 510B are interconnected.
  • the first guide plate 510A and the second guide plate 510B have a coupling structure capable of stacking in the vertical direction through functionally the same connecting elements as the arrangement structure of the connecting elements for mutual coupling is different.
  • the molding restriction member 511 is not formed in the first and second guide plates 510A and 510B, but the first and second guide plates are actually used by using the MEMS process.
  • a molding limiting member 511 for limiting the part to be molded is used.
  • the molding limiting member 511 is removed by selective etching, so that the molding layer 540 remains, and then a contactor block 550 is made through a laser cutting process, which will be described in detail according to the drawings. .
  • the second guide plate 510B is stacked while the first guide plate 510A is positioned at the bottom.
  • the molding restriction member 511 is formed on the first and second guide plates 510A and 510B.
  • the base plate 520 of the second guide plate 510B is connected to the connecting plate 530 of the first guide plate 510A, and a plurality of fittings protruding from the connecting plate 530 of the first guide plate 510A are formed.
  • the protrusion 533 is fitted by passing through the plurality of edge holes 522 and 532 aligned in the vertical direction to the base plate 520 and the connecting plate 530 of the second guide plate 510B.
  • the connecting plate 530 of the second guide plate 510B located at the uppermost portion is exposed because the protruding fitting protrusion 33 is exposed, a new pair of the first guide plate 510A and the second guide plate 510B ) Can be stacked and connected.
  • a plurality of first and second guide plates 510A and 510B may be additionally stacked to assemble a set of guide plates stacked at a predetermined height.
  • the first and second guide plates 510A and 510B stacked in the vertical direction are aligned along the central axis, and vertical contactors facing each other through the incision grooves 531 formed in each guide plate 510A and 510B.
  • the array 521 is also aligned in the vertical direction and the horizontal direction.
  • a liquid elastic body is injected as a molding member through the incision groove 531 exposed on the upper portion of the second guide plate 510B located at the uppermost end, and into the incision groove 531 penetrated in the vertical direction.
  • a plurality of vertical contactor arrays 521 facing each other through the incision groove 531 are enclosed.
  • a molding layer 540 supporting the vertical contactor array 521 is formed.
  • the molding layer 540 is composed of an insulating elastic material, for example, various synthetic rubbers and resins such as polydimethylsiloxane (PDMS), polyurethane (PU), polyurethane acrylate (PUA), and silicone rubber. Can be used.
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • PU polyurethane
  • PDA polyurethane acrylate
  • a laser cutting process is performed in which a connection tip is cut by irradiating a laser using a laser cutting device 600 in the direction of a dotted arrow.
  • the vertical contactor array 521 stacked on the plurality of sets of guide plates 510A and 510B may be separated using a laser cutting process.
  • the plurality of guide plates 510A and 510B are removed and removed, as shown in FIG. 25, and the plurality of vertical contactor arrays 521 ) Is formed in the contactor block 550 embedded in the molding layer 540.
  • the contactor block 550 is provided with a plurality of vertical contactor arrays 521 supported by the molding layer 540 and aligned at fine pitch intervals. Accordingly, the contactor block 550 can be easily and conveniently installed using the jig plate of the probe head module.
  • the number and length of the vertical contactor arrays applied to the contactor blocks described in the above embodiments can be changed according to the inspection environment such as the object to be tested, and the size of the contactor blocks can be adjusted in a manner extending in all directions.
  • the present invention can be applied to an inspection device called a probe card that determines defects by applying an electrical signal to chips constituting a wafer and checking the signal from the applied electrical signal.
  • a probe card that determines defects by applying an electrical signal to chips constituting a wafer and checking the signal from the applied electrical signal.
  • it is suitable as a contactor block used for the probe head module of the probe card, improves assembly work efficiency, and reduces manufacturing cost.

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Abstract

본 발명에 따른 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록은 멤스 공정으로 제조되고 길이 방향으로 연장된 복수 버티컬 컨택터를 수평 방향으로 나란하게 배열시킨 적어도 하나의 버티컬 컨택터 어레이, 상기 버티컬 컨택터 어레이를 구성하는 복수 버티컬 컨택터의 상단과 하단을 노출시키고, 상기 복수 버티컬 컨택터를 둘러싸서 지지하는 몰딩층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록 및 그 제조방법
본 발명은 프로브 카드의 프로브 헤드모듈에 컨택터 블록을 조립하기 위한 작업 효율을 향상시키고 제조 비용을 절감할 수 있는 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 제작 공정은 웨이퍼상에 패턴을 형성시키는 패브리케이션 공정, 웨이퍼를 구성하고 있는 각각의 칩의 전기적 특성을 검사하는 EDS(electrical die sorting) 공정, 패턴이 형성된 웨이퍼를 각각의 칩으로 조립하는 어셈블리 공정을 통해서 제조된다.
EDS 공정은 웨이퍼를 구성하고 있는 칩들 중에서도 불량칩을 판별하기 위해 수행하는 것으로 웨이퍼를 구성하는 칩들에 전기적 신호를 인가시켜 인가된 전기적 신호로부터 체크되는 신호에 의해서 불량을 판단하는 프로브 카드라는 검사장치가 주로 사용되고 있다.
프로브 카드는 웨이퍼를 구성하는 각 칩의 패턴과 전기적 신호를 인가하는 다수의 컨택터들이 구비되는데, 통상 웨이퍼의 각 디바이스의 전극패드에 프로브 카드의 컨택터들이 접촉되게 하면서 이 컨택터를 통해 특정의 전류를 통전시켜 그때 출력되는 전기적 특성을 측정한다.
일반적으로 프로브 카드는 버티컬 컨택터를 지지하는 프로브 헤드모듈을 구비한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 프로브 헤드모듈은 상부 가이드 플레이트(1)와 하부 가이드 플레이트(2) 사이에 간격 형성을 위한 지그 플레이트(3)가 설치되며, 복수 버티컬 프로브(4)의 양단은 상부 가이드 플레이트(1)의 삽입홀과 하부 가이드 플레이트(2)의 삽입홀에 각각 삽입된다. 예를 들어 미국등록특허 6,515,496에 미세 구조의 테스팅 헤드가 개시되어 있다. 이 특허에서 상부 가이드 플레이트와 하부 가이드 플레이트 사이에 컨택트 프로브가 장착된다. 특히 컨택트 프로브의 일측은 상부 가이드 플레이트에 형성된 가이드 홀에 삽입되고 컨택트 프로브의 타측은 하부 가이드 플레이트에 형성된 가이드 홀에 삽입되어 있다.
다른 종래기술로서 한국등록특허 제10-1869044호에 버티컬 프로브 카드가 개시되어 있다. 이 특허문헌은 도 2에 도시한 바와 같이, 공간변환기(K)에 근접 설치된 제1 가이드 플레이트(10)와 피검사물에 근접 설치된 제2 가이드 플레이트(20) 사이에 간격 유지를 위한 지그 플레이트(J)가 개재되고, 제1 가이드 플레이트에 형성된 복수의 삽입홀(21)과 제2 가이드 플레이트에 형성된 복수의 삽입홀(21) 안에 니들유닛(30)의 양측이 각각 삽입되어 장착된다.
한편, 최근의 반도체 디바이스는 디자인 룰이 더욱 미세화되면서 고집적화와 동시에 극소형화되고 있는 추세이므로 미세해지는 반도체 디바이스의 패턴과 접속되기 위해서는 프로브 카드의 컨택터들도 그에 적절한 사이즈로 미세화됨과 아울러 컨택터와 컨택터간 보다 좁은 간격으로 배치하는 협피치가 요구된다.
[특허문헌 1] 미국등록특허 제6,515,496호(MICROSTRUCTURE TESTING HEAD)
[특허문헌 2] 한국등록특허 제10-1869044호(스크럽 현상이 저감된 수직형 프로브 카드용 니들유닛 및 이를 이용한 프로브카드)
상기 특허문헌을 포함한 종래기술에 따른 버티컬 프로브 카드는 미세화된 버티컬 컨택터들이 가이드 플레이트의 삽입홀에 끼워지고, 이 가이드 플레이트를 이용하여 프로브 카드를 조립하게 된다. 종래기술에서는 버티컬 컨택터의 개수가 많을수록 복수의 가이드 플레이트에 매우 많은 삽입홀을 가공해야 하기 때문에 제조시간이 크게 증가하고, 프로브 카드에 버티컬 컨택터를 조립시 일정 간격을 두고 떨어진 복수의 가이드 플레이트에 형성된 삽입홀에 한가닥씩 버티컬 프로브를 삽입해야 하므로 조립 작업에 소요되는 시간과 인력이 증가하며, 복수의 가이드 플레이트들간 대응되는 삽입홀과 삽입홀이 정확하게 일치하지 않아 버티컬 컨택터와 반복적으로 접촉되어 버티컬 컨택터가 손상되어 검사 불량이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 프로브 카드의 프로브 헤드모듈에 컨택터 블록을 조립하기 위한 작업 효율을 향상시키고 제조 비용을 절감할 수 있는 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록은, 멤스 공정으로 제조되고 길이 방향으로 연장된 복수 버티컬 컨택터를 수평 방향으로 나란하게 배열시킨 적어도 하나의 버티컬 컨택터 어레이; 상기 버티컬 컨택터 어레이를 구성하는 복수 버티컬 컨택터의 상단과 하단을 노출시키고, 상기 복수 버티컬 컨택터를 둘러싸서 지지하는 몰딩층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 버티컬 컨택터 어레이와 몰딩층이 일체로 형성된 기본 가이드 플레이트를 포함하고, 안착대에 복수의 기본 가이드 플레이트들을 층층히 적층하여 컨택터 블록을 형성하고, 레이저 커팅 공정을 이용하여 기본 가이드 플레이트에서 컨택터 블록을 분리하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 안착대는 평판형 몸체에 일정 높이로 돌출된 복수 지지봉이 형성되고, 상기 기본 가이드 플레이트에 관통된 복수의 끼움홀이 상기 안착대의 지지봉에 끼워지면서 상기 복수의 버티컬 컨택터 어레이가 정렬되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 기본 가이드 플레이트에 몰딩 부분을 제한하기 위한 몰딩 제한부재가 형성된 경우, 몰딩 공정이 끝나면 선택적 에칭 공정에 의해 몰딩 제한부재가 제거되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 레이저 커팅 공정은 버티컬 컨택터 어레이의 단부에 형성된 연결팁을 절단하기 위하여 레이저를 조사하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 버티컬 컨택터 어레이와 일체로 형성되고 상호 결합을 위한 연결요소의 배치 구조에 따라 구분되는 제1 및 제2 가이드 플레이트를 포함하고, 상기 제1 가이드 플레이트 위에 제2 가이드 플레이트를 적층하고, 상기 제2 가이드 플레이트 위에 새로운 제1 가이드 플레이트를 적층하는 연결 방식을 반복하여 한 세트의 가이드 플레이트를 일정 높이로 쌓고 상기 제1 및 제2 가이드 플레이트 안에 정렬된 복수 버티컬 컨택터 어레이를 동시에 몰딩하여 몰딩층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1 및 제2 가이드 플레이트에 몰딩 부분을 제한하기 위한 몰딩 제한부재가 형성된 경우, 몰딩 공정이 끝나면 선택적 에칭 공정에 의해 몰딩 제한부재가 제거되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1 및 제2 가이드 플레이트는 평판 형상의 기본판과 연결판을 각각 구비하며, 상기 기본판과 연결판에 형성되는 연결요소는 암수 결합 가능한 끼움돌기와 에지홀을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 연결판은 상부와 하부에 배치되는 버티컬 컨택터 어레이들이 대면하도록 관통된 절개홈이 형성되고, 상기 연결요소에 의해 상기 제1 및 제2 가이드 플레이트가 정렬되는 경우 상기 제1 및 제2 가이드 플레이트 안에 적층된 복수 버티컬 컨택터 어레이는 중심축을 기준으로 정렬되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 기본판은 중심부에 버티컬 컨택터 어레이가 연결팁에 의해 일체로 형성됨과 아울러 가장 자리에 에지홀이 형성되고, 상기 연결판에 돌출된 끼움돌기가 형성되며, 상기 제1 가이드 플레이트의 연결판에 돌출 형성된 끼움돌기가 상기 제2 가이드 플레이트의 기본판에 형성된 에지홀에 끼움 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 몰딩층은 절연성 재질의 탄성체로 구성되며, 상기 절연성 재질의 탄성체는 PDMS(Polydimethylsiloxane), 폴리우레탄(PU), 폴리우레탄아크릴레이트(PUA), 실리콘 라버(silicon rubber) 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록의 제조 방법은, 기판 상부에 시드층을 형성하는 단계; 상기 시드층 상부에 포토 레지스트를 도포하고, 마스크를 사용하여 포토 레지스트를 식각용액으로 제거하여 일정 간격의 프로브홀을 형성하는 단계; 상기 프로브 홀에 전도성 물질로서 니켈-구리 합금을 도포하여 버티컬 컨택터 어레이를 형성하는 단계; 상기 버티컬 컨택터 어레이를 형성한 후 평탄화 공정을 통해 수행하는 단계; 상기 평탄화 공정을 수행한 후 추가적인 포토 공정을 통해 잔존하는 포토레지스트를 제거하고, 몰딩 제한부재를 이용하여 상기 버티컬 컨택터 어레이를 둘러싸서 지지하는 몰딩층을 형성하는 단계; 상기 기판과 시드층을 제거하여 낱개의 기본 가이드 플레이트를 제조하는 단계; 상기 낱개의 기본 가이드 플레이트를 적층하여 일정 높이로 적층하는 단계; 상기 일정 높이로 적층된 기본 가이드 플레이트에 레이저를 조사하여 기본 가이드 플레이트를 분리하여 몰딩층에 의해 지지된 버티컬 컨택터 어레이들로 구성된 컨택터 블록을 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록의 제조 방법은, 버티컬 컨텍터 어레이를 각각 구비하고 상호 결합을 위한 연결요소의 배치 구조에 따라 구분되는 제1 및 제2 가이드 플레이트를 멤스 공정을 이용하여 제조하는 단계; 상기 제1 가이드 플레이트와 제2 가이드 플레이트를 중심축을 따라 교대로 연결하여 일정 높이로 적층함으로써 중심축을 기준으로 수직 방향 및 수평 방향으로 복수 버티컬 컨텍터 어레이를 정렬시킨 한 세트의 가이드 플레이트를 조립하는 단계; 상기 한 세트의 가이드 플레이트 안으로 몰딩 부재를 주입하여 경화함으로써 정렬된 복수 버티컬 컨텍터 어레이를 지지하는 몰딩층을 형성하는 단계; 상기 한 세트의 가이드 플레이트에서 복수 버티컬 컨택터 어레이를 분리하기 위한 레이터 커팅 공정을 통해 복수 버티컬 컨택터 어레이가 몰딩층에 매몰된 컨택터 블록을 분리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1 및 제2 가이드 플레이트는 평판 형상의 기본판과 연결판을 각각 구비하며, 상기 기본판과 연결판에 형성되는 연결요소는 암수 결합 가능한 끼움돌기와 에지홀을 구비하며, 상기 연결판에 상부와 하부의 버티컬 컨텍터 어레이들이 대면 관통된 절개홈이 형성되고, 상기 연결요소에 의해 상기 제1 및 제2 가이드 플레이트가 정렬되는 경우 상기 한 세트의 가이드 플레이트에 형성된 상기 복수의 버티컬 컨텍터 어레이는 중심축을 기준으로 정렬되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1 가이드 플레이트의 연결판에 상기 제2 가이드 플레이트의 기본판이 연결되고 상기 제2 가이드 플레이트의 연결판에 새로운 하나의 상기 제1 가이드 플레이트의 기본판이 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 기본판은 중심 위치에 버티컬 컨택터 어레이가 일체로 형성됨과 아울러 가장 자리에 에지홀이 형성되고, 상기 연결판은 상향 돌출된 끼움돌기가 형성되며, 상기 제1 가이드 플레이트의 연결판에 돌출 형성된 끼움돌기가 상기 제2 가이드 플레이트의 기본판에 형성된 에지홀에 끼움 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 몰딩층은 복수의 버티컬 컨택터 어레이가 매몰된 육면체 형상으로 형성한 것을 특징으로 한다.
또한 상기 레이저 커팅 공정은 상기 제1 및 제2 가이드 플레이트에 연결된 버티컬 컨텍터 어레이의 단부를 절단하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 몰딩층은 절연성 재질의 탄성체로 구성되며, 상기 절연성 재질의 탄성체는 PDMS(Polydimethylsiloxane), 폴리우레탄(PU), 폴리우레탄아크릴레이트(PUA), 실리콘 라버(silicon rubber) 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 안착대를 이용하여 낱개의 가이드 플레이트를 층층히 쌓아 한 묶음의 컨택터 블록을 간단히 제조한 후 프로브 헤드모듈에 쉽게 장착할 수 있어 프로브 카드를 조립하기 위한 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면 버티컬 컨택터가 일체로 구비되는 복수 유형의 가이드 플레이트를 교대로 연결하는 조립 방식으로 복수 유형의 가이드 플레이트를 적층한 후 몰딩 공정에 의해 만들어진 컨택터 블록을 쉽게 분리하고, 프로브 카드에 분리된 컨택터 블록을 쉽고 간편하게 조립할 수 있기 때문에, 종래기술과 같이 가이드 플레이트에 형성된 수많은 삽입홀에 버티컬 컨택터를 일일이 끼워서 조립하는 방식에 비하여 조립 작업에 소요되는 작업 시간과 인력을 대폭 단축할 수 있다.
본 발명에 따르면 멤스 공정을 이용하여 미세 피치의 컨택터 블록을 제조할 수 있어 피검사체를 검사하는 프로브 카드의 미세화 요구에 효율적으로 대응할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 프로브 카드의 프로브 헤드모듈을 개략적으로 나타낸 사시도,
도 2는 다른 종래기술에 따른 프로브 카드용 니들유닛을 개략적으로 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록을 개략적으로 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록을 구성하기 위하여 낱개의 기본 가이드 플레이트를 안착대에 적층하는 동작을 개략적으로 나타낸 사시도,
도 5는 도 4의 기본 가이드 플레이트의 평면도,
도 6은 도 5의 기본 가이드 플레이트의 A-A선 단면도,
도 7은 몰딩 제한부재가 형성된 도 4의 기본 가이드 플레이트를 부분 절개한 사시도,
도 8은 도 7의 기본 가이드 플레이트의 평면도,
도 9는 몰딩층이 형성된 도 7의 기본 가이드 플레이트의 평면도,
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 11 내지 도 19는 본 발명의 제1 실시예에 따른 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록을 구성하는 낱개의 가이드 플레이트의 제조 공정도,
도 20은 본 발명의 제2 실시예에 따른 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록을 구성하는 제1 가이드 플레이트와 제2 가이드 플레이트의 구조를 설명하기 위한 사시도,
도 21은 몰딩 제한부재가 형성된 도 20의 제1 가이드 플레이트와 제2 가이드 플레이트를 1회 적층하여 결합한 사시도,
도 22는 몰딩 제한부재가 형성된 도 20의 제1 가이드 플레이트와 제2 가이드 플레이트를 3회 적층하여 결합한 사시도,
도 23은 도 22의 제1 및 제2 가이드 플레이트에 몰딩층을 형성한 사시도,
도 24는 도 23의 제1 및 제2 가이드 플레이트에 레이저빔을 조사하여 컨택터 블록을 분리시키는 레이저 커팅 공정을 나타낸 사시도,
도 25는 도 24의 레이저 커팅 공정을 통해 분리된 컨택터 블록을 나타낸 사시도.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명함으로써 본 발명을 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
(제1 실시예)
도 3을 참고하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록(450)은 몰딩층(440) 내부에 매몰되고 상단과 하단 일부가 노출된 복수의 버티컬 컨택터 어레이(400)를 포함한다. 버티컬 컨택터 어레이(400)는 개별적으로 수평 방향으로 나열되고 동일한 길이로 형성된 복수의 버티컬 컨택터를 가지고 있다. 복수의 버티컬 컨택터 어레이(400)는 일측 방향으로 정렬되어 있고, 각기 버티컬 컨택터의 상단과 하단은 사방으로 미세 간격을 두고 정렬되어 있다.
컨택터 블록(450)은 지그 플레이트를 이용하여 도시하지 않은 프로브 헤드모듈에 설치되는 구조를 채택하고 있기 때문에, 종래기술과 같이 상부 플레이트와 하부 플레이트의 삽입홀에 끼우는 조립 작업을 생략할 수 있어 작업 효율성을 향상시킬 수 있다.
도 4는 설명의 편의상 낱개의 기본 가이드 플레이트(200)에 몰딩 제한부재(401)가 형성되지 않은 상태를 도시하고 있으나, 실제로는 도 11a 내지 도 11i에 따라 후술하는 멤스 공정을 이용하여 제작된 낱개의 기본 가이드 플레이트(200)에는 몰딩되는 부분을 제한하기 위한 몰딩 제한부재(401)가 사용된다. 몰딩 공정이 끝나면 몰딩 제한부재(401)는 선택적 에칭에 의해 제거되고, 기본 가이드 플레이트(200)에 몰딩층(440)이 남아 있게 되며, 이후 레이저 커팅 공정을 통해 컨택터 블록(450)이 만들어진다.
도 4에 도시한 바와 같이 컨택터 블록(450)은 안착대(100)에 낱개의 기본 가이드 플레이트(200)를 적층하여 구성할 수 있다. 즉, 멤스 공정을 이용하여 제조된 낱개의 기본 가이드 플레이트(200)가 안착대(100)의 지지봉(110)에 끼워져 층층히 적층된다.
안착대(100)에는 기본 가이드 플레이트(200)의 크기와 형태에 대응하는 평판형 몸체의 상면 모서리에 소정 높이로 복수의 지지봉(110)이 돌출 형성된다.
기본 가이드 플레이트(200)는 직사각 형상으로 형성되고, 주변 모서리에 상하로 관통된 복수의 끼움홀(210)이 형성된다. 복수의 끼움홀(210)이 복수의 지지봉(110)에 각각 대응하여 끼워짐에 따라 기본 가이드 플레이트(200)가 안착대(100)에 적층한다. 즉 복수의 기본 가이드 플레이트(200)가 안착대(100)의 하부에서 상부로 층층히 쌓여짐에 따라 정렬될 수 있다.
도 5를 참고하면, 기본 가이드 플레이트(200)의 중심부에 형성된 내측홈에 버티컬 컨택터 어레이(400)가 형성되는데, 기본 가이드 플레이트(200)의 내측 테두리에 형성된 연결팁(300)에 의해 버티컬 컨택터 어레이(400)가 연결된다. 연결팁(300)은 레이저 커팅에 의해 쉽게 절단될 수 있도록 연결부위의 단부가 가늘게 돌출되고, 도 6에 도시된 바와 같이 길이 방향으로 연장된 버티컬 컨택터 어레이(400) 상부와 하부에 소정 간격을 두어 비어있는 공간이 형성된다. 이 빈 공간에 몰딩층이 메워지게 된다.
버티컬 컨택터 어레이(400)의 일단과 타단이 공간변환기와 피검사물에 각각 접촉할 수 있도록 노출될 필요가 있기 때문에, 노출 부분은 몰딩되지 않도록 제한하는 몰딩 제한부재(401)를 사용한다. 도 7을 참고하면, 몰딩 제한부재(401)는 대략 사각 형상의 테두리로 형성하고 하단부는 요철 형상으로 형성되어 버티컬 컨택터들 사이에 끼어지게 된다.
도 8에 도시된 바와 같이 몰딩 제한부재(401)에 의해 격리되는 빈 공간에 몰딩 부재를 주입하는 몰딩 공정을 진행한다. 몰딩부재를 경화하는 경화 공정이 지나면 기본 가이드 플레이트(200) 중심부에 몰딩층(440)이 형성된다. 몰딩층(440)은 버티컬 컨택터 어레이(400)의 상단 및 하단의 노출 부분을 제외한 중간 몸체를 둘러싸서 지지할 수 있다. 이후 선택적 에칭 공정에 의해 몰딩 제한부재(401)를 제거하면 도 9에 도시된 바와 같이 몰딩 제한부재(401)가 제거된 기본 가이드 플레이트(200)에 몰딩층(440)만이 남는다. 이러한 몰딩층(440)이 형성된 기본 가이드 플레이트(200)는 안착대(100)를 이용하여 층층히 쌓을 수 있다.
도 4에 따라 설명한 바와 같이, 기본 가이드 플레이트(200)는 끼움홀(210)이 지지봉(110)에 끼워져 안착대(100)에 층층히 적층된다. 이와 같이 복수의 기본 가이드 플레이트(200)를 적층한 후 레이저 커팅 공정에 의해 연결팁(300)을 절단하면 기본 가이드 플레이트(200)를 분리시킬 수 있고, 도 3에 도시된 바와 같이 상하방향으로 적층된 복수의 버티컬 컨택터 어레이(400)로 이루어진 컨택터 블록(450)을 만들 수 있다. 이 컨택터 블록(450)은 사방으로 복수의 버티컬 컨택터 어레이(400)가 미세 간격으로 배치된다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 11 내지 도 19는 본 발명의 제1 실시예에 따른 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록을 구성하는 낱개의 가이드 플레이트의 제조 공정도이다.
먼저, 도 11에 도시된 바와 같이 기판(410) 상부에 스퍼터링, 증착 등을 이용하여 기판(410)에 시드층(420)을 형성한다. 시드층(420)은 1 내지 2㎛의 두께로 형성될 수 있다(S10). 여기서 기판(410)은 세라믹, 유리 등의 절연체를 재질로 하는 기판을 사용할 수 있으며, 시드층(420)의 재질로는 구리와 티타늄 및 크롬을 사용할 수 있다. 특정적으로 시드층(420)은 Ti/Cu 또는 Cr/Cu를 사용할 수 있다.
이어서 도 12에 도시된 바와 같이 시드층(420) 상부에 포토레지스트(430)를 도포한다(S11). 이어서 도 13에 도시된 바와 같이 마스크를 사용하여 포토레지스트(430)를 식각용액으로 제거하여 일정 간격의 프로브 홀을 형성한다(S12).
이어서 도 14에 도시된 바와 같이 프로브 홀에 전도성 물질로서 니켈-구리 합금을 도포하여 버티컬 컨택터 어레이(400)를 형성한다(S13).
이어서, 도 15에 도시된 바와 같이 평탄화 공정을 수행한다(S14).
이어서, 도 16에 도시된 바와 같이 추가적인 포토 공정을 통해 잔존하는 포토레지스트를 제거한다(S15).
이어서, 도 17에 도시된 바와 같이 몰딩 부분을 제한하기 위한 몰딩 제한부재(401)를 형성한다. 그런 다음 몰딩 제한부재(401)의 내측 테두리에 몰딩 부재를 주입하고 경화시킨다. 몰딩부재의 경화 공정이 끝나면 선택적 에칭을 통하여 몰딩 제한부재(401)를 제거한다. 도 18에 도시된 바와 같이 몰딩 제한부재(401)가 제거되면 버티컬 컨택터 어레이(400)를 지지하는 몰딩층(440)이 형성된다. 이때 몰딩층(440)은 절연성 재질의 탄성체로 구성되며, 예를 들어 PDMS(Polydimethylsiloxane), 폴리우레탄(PU), 폴리우레탄아크릴레이트(PUA), 실리콘 라버(silicon rubber) 등의 각종 합성고무류 및 수지류가 사용될 수 있다(S16). 몰딩층(440)에 매몰된 버티컬 컨택터 어레이(400)는 공간변환기와 피검사물 사이에 각각 전기적으로 접촉하고, 일정한 접촉 압력이 가해질 때 탄성체 재질의 몰딩층(440) 내부에서 버티컬 컨택터 어레이(400)는 상단과 하단이 동시에 눌려짐에 따라 중간부분이 구부러지는 약간의 휨 변형이 일시적으로 발생하며, 접촉 압력이 해제되면 구부러진 부분이 펴지면서 원래의 형태로 복원된다. 이러한 일시적 휨 변형은 피검사물에 대한 테스팅이 수행될 때마 반복하여 이루어질 수 있다.
이어서, 도 19에 도시된 바와 같이 기판(410)과 시드층(420)을 제거하여 몰딩층(440)과 버티컬 컨택터 어레이(400)가 형성된 기본 가이드 플레이트(200)가 완성된다(S17). 이와 같이 낱개의 기본 가이드 플레이트(200)는 도 4의 안착대(100)를 이용하여 층층히 쌓아서 컨택터 블록(450)을 만들 수 있다.
(제2 실시예)
도 20은 본 발명의 제2 실시예에 따른 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록을 구성하는 제1 가이드 플레이트와 제2 가이드 플레이트의 구조를 설명하기 위한 사시도이다.
제1 가이드 플레이트(510A)와 제2 가이드 플레이트(510B)는 멤스(micro-electro mechanical system : MEMS) 공정으로 제조된다.
여기서 멤스 공정은 기판에 스퍼터링, 증착 등을 이용하여 기판에 시드층을 형성할 수 있다. 시드층은 1 내지 2 ㎛의 두께로 형성될 수 있다. 여기서 기판은 세라믹, 유리 등의 절연체를 재질로 구성된 기판이 사용될 수 있으며, 시드층의 재질로는 구리와 티타늄 및 크롬을 사용할 수 있다. 특징적으로 시드층은 Ti/Cu 또는 Cr/Cu를 사용할 수 있다. 시드층 상부에 포토레지스트를 도포하고, 마스크를 이용하여 식각 용액으로 제거하여 프로브 홀을 형성하는 공정을 포함할 수 있다. 또한 멤스 공정은 프로브 홀에 전도성 물질로서 니켈-구리 합금을 도포하여 버티컬 컨택터 어레이를 형성하는 공정, 평탄화 공정, 잔존하는 포토 레지스트를 제거하는 공정, 몰딩 제한부재를 형성하는 공정, 몰딩부재를 주입하고 경화하는 공정, 선택적 에칭을 통해 몰딩 제한부재를 제거하는 공정 등을 포함하는 개념이다.
제1 및 제2 가이드 플레이트(510A)(510B)는 한 쌍을 이루는 기본판(520)과 연결판(530)을 각각 구비한다. 제1 및 제2 가이드 플레이트(510A)(510B)는 기본판(520) 위에 연결판(530)이 배치된 구조를 가지고 있다. 기본판(520)과 연결판(530)에는 상호 결합을 위한 연결요소를 구비한다.
제1 및 제2 가이드 플레이트(510A)(510B)는 연결요소의 배치 구조가 다를뿐 기능상 동일한 연결요소로서 끼움돌기와 에지홀을 구비한다.
기본판(520)은 멤스 공정에 의해 제조시 평판 형상 몸체의 중심 위치에 길이 방향으로 연장된 바 형상의 버티컬 컨택터 어레이(521)가 일체로 형성되는데, 기본판(520)의 내측 테두리에 형성된 연결팁에 의해 버티컬 컨택터 어레이(400)가 연결된다.
버티컬 컨택터 어레이(521)의 재질은 기본판(520) 몸체의 재질과 동일할 수 있다. 실시예에서 버티컬 컨택터 어레이(521)는 전도성 물질로서 니켈-구리 합금을 사용할 수 있다.
연결판(530)은 멤스 공정에 의해 제조시 평판 형상 몸체의 중심 위치에 절개홈(531) 주위에 끼움돌기(533)가 일체로 형성된다. 실시예에서 절개홈(531)이 사각 형상으로 형성되어 있으나, 버티컬 컨택터 어레이(521)를 노출시킬 수 있으면 어떠한 형상이라도 허용할 수 있다. 절개홈(531)은 상부와 하부에 위치하는 버티컬 컨택터 어레이(521)들이 대면하여 노출되도록 하기 위함이다.
제1 가이드 플레이트(510A)의 기본판(520)은 버티컬 컨택터 어레이(521) 주위에 복수의 에지홀(522)이 형성되는데, 이 에지홀(522)은 몸체 구석에 배치되어 있다. 이와 달리 제2 가이드 플레이트(510B)의 기본판(520)은 중심 위치에 버티컬 컨택터 어레이(521)가 위치하는 배치 구조는 동일하고, 버티컬 컨택터 어레이(521) 주위에 형성되는 복수의 에지홀(522)이 모서리를 따라 형성되어 있어 배치 구조의 차이가 있다.
제1 가이드 플레이트(510A)의 연결판(530)은 절개홈(531) 주위에 모서리를 따라 복수의 끼움돌기(533)가 서로 마주보고 돌출 형성됨과 아울러 복수의 에지홀(532)은 서로 마주보고 몸체 구석에 배치된다. 이와 달리 제2 가이드 플레이트(510B)의 연결판(530)은 평판 형상의 몸체의 중심 위치에 절개홈(531)이 형성되는 배치 구조는 동일하고, 절개홈(531) 주위에 형성되는 복수의 끼움돌기(533)가 몸체 구석에 배치되고 에지홀(532)은 모서리를 따라 배치된다.
제1 가이드 플레이트(510A)에서 기본판(520)의 에지홀(522)과 연결판(530)의 에지홀(532)이 수직 방향으로 대응 위치에 형성된다. 이렇게 수직 방향으로 정렬된 제1 가이드 플레이트(510B)의 에지홀(522)(532)에는 제2 가이드 플레이트(510B)의 연결판(530)의 끼움돌기(533)가 끼워짐으로써 제1 및 제2 가이드 플레이트(510A)(510B)가 상호 연결되게 된다.
제1 가이드 플레이트(510A)와 제2 가이드 플레이트(510B)는 상호 결합을 위한 연결요소의 배치구조가 다를 뿐 기능상 동일한 연결요소를 매개로 수직 방향으로 적층할 수 있는 결합 구조를 가지고 있다.
도 20에서 설명의 편의상 제1 및 제2 가이드 플레이트(510A)(510B)에 몰딩 제한부재(511)가 형성되지 않은 상태를 도시하고 있으나, 실제로는 멤스 공정을 이용하여 제1 및 제2 가이드 플레이트(510A)(510B)에는 몰딩되는 부분을 제한하기 위한 몰딩 제한부재(511)가 사용된다. 몰딩 공정이 끝나면 몰딩 제한부재(511)는 선택적 에칭에 의해 제거되어 몰딩층(540)이 남아 있게 되며, 이후 레이저 커팅 공정을 통해 컨택터 블록(550)이 만들어지며, 이를 도면에 따라 상세히 설명한다.
도 21을 참고하여, 하단에 제1 가이드 플레이트(510A)를 위치시킨 상태에서 제2 가이드 플레이트(510B)를 쌓는다. 여기서 제1 및 제2 가이드 플레이트(510A)(510B)에는 몰딩 제한부재(511)가 형성된다.
제1 가이드 플레이트(510A)의 연결판(530) 위에 제2 가이드 플레이트(510B)의 기본판(520)을 연결하는데, 제1 가이드 플레이트(510A)의 연결판(530)에 돌출 형성된 복수의 끼움돌기(533)가 제2 가이드 플레이트(510B)의 기본판(520) 및 연결판(530)에 수직 방향으로 정렬된 복수의 에지홀(522)(532)을 관통함으로써 끼움 결합된다. 이때 최상부에 위치되는 제2 가이드 플레이트(510B)의 연결판(530)에는 돌출 형성된 끼움돌기(33)가 노출되어 있기 때문에, 새로운 한 쌍의 제1 가이드 플레이트(510A)와 제2 가이드 플레이트(510B)를 적층하여 연결시킬 수 있다.
도 22에 도시된 바와 같이, 복수의 제1 및 제2 가이드 플레이트(510A)(510B)를 추가로 적층하여 일정 높이로 쌓여진 한 세트의 가이드 플레이트를 조립할 수 있다. 수직 방향으로 적층되는 제1 및 제2 가이드 플레이트(510A)(510B)는 중심축을 따라 정렬되는데, 각각의 가이드 플레이트(510A)(510B)에 형성된 절개홈(531)을 통해 서로 대면하는 버티컬 컨택터 어레이(521) 역시 수직 방향과 수평 방향으로 정렬된다.
도 23에 도시된 바와 같이, 최상단에 위치한 제2 가이드 플레이트(510B) 상부에 노출된 절개홈(531)을 통해 몰딩 부재로서 액상의 탄성체를 주입하고, 수직 방향으로 관통된 절개홈(531) 안으로 액상의 탄성체가 채워지면서 절개홈(531)을 통해 서로 대면하는 복수의 버티컬 컨택터 어레이(521)를 둘러싸게 된다. 이후 경화 공정을 거치면 버티컬 컨택터 어레이(521)를 지지하는 몰딩층(540)이 형성된다.
몰딩층(540)은 절연성 재질의 탄성체로 구성되며, 예를 들어 PDMS(Polydimethylsiloxane), 폴리우레탄(PU), 폴리우레탄아크릴레이트(PUA), 실리콘 라버(silicon rubber) 등의 각종 합성고무류 및 수지류가 사용될 수 있다.
도 24에 도시된 바와 같이 점선 화살표 방향으로 레이저 커팅 장비(600)을 이용하여 레이저를 조사하여 연결팁을 절단하는 레이저 커팅 공정을 수행한다. 레이저 커팅 공정을 이용하여 복수 세트의 가이드 플레이트(510A)(510B)에 적층된 버티컬 컨택터 어레이(521)를 분리할 수 있다.
레이저 커팅 방식으로 버티컬 컨택터 어레(521)와 연결팁의 단부를 절단하면, 도 25에 도시된 바와 같이 복수의 가이드 플레이트(510A)(510B)는 탈락되어 제거되고, 복수 버티컬 컨택터 어레이(521)가 몰딩층(540)에 매입된 컨택터 블록(550)이 제조된다. 이 컨택터 블록(550)은 몰딩층(540)에 의해 지지되고 미세 피치 간격으로 정렬된 복수 버티컬 컨택터 어레이(521)를 구비하게 된다. 이에 따라 프로브 헤드모듈의 지그 플레이트를 이용하여 컨택터 블록(550)를 쉽고 간편하게 설치할 수 있다.
상기 실시예에서 설명한 컨택터 블록에 적용한 버티컬 컨택터 어레이의 개수 및 길이는 테스팅하는 피검사물 등의 검사 환경에 따라 변경할 수 있으며, 사방으로 확장하는 방식으로 컨택터 블록의 크기를 조절할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 웨이퍼를 구성하는 칩들에 전기적 신호를 인가시켜 인가된 전기적 신호로부터 체크되는 신호에 의해서 불량을 판단하는 프로브 카드라는 검사장치에 적용될 수 있다. 특히 프로브 카드의 프로브 헤드모듈에 사용되는 컨택터 블록으로 적합하고 조립 작업효율성을 향상시키며 제조비용을 줄일 수 있다.

Claims (19)

  1. 멤스 공정으로 제조되고 길이 방향으로 연장된 복수 버티컬 컨택터를 수평 방향으로 나란하게 배열시킨 적어도 하나의 버티컬 컨택터 어레이;
    상기 버티컬 컨택터 어레이를 구성하는 복수 버티컬 컨택터의 상단과 하단을 노출시키고, 상기 복수 버티컬 컨택터를 둘러싸서 지지하는 몰딩층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 버티컬 컨택터 어레이와 몰딩층이 일체로 형성된 기본 가이드 플레이트를 포함하고,
    안착대에 복수의 기본 가이드 플레이트들을 층층히 적층하여 컨택터 블록을 형성하고, 레이저 커팅 공정을 이용하여 기본 가이드 플레이트에서 컨택터 블록을 분리하는 것을 특징으로 하는 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 안착대는 평판형 몸체에 일정 높이로 돌출된 복수 지지봉이 형성되고,
    상기 기본 가이드 플레이트에 관통된 복수의 끼움홀이 상기 안착대의 지지봉에 끼워지면서 상기 복수의 버티컬 컨택터 어레이가 정렬되는 것을 특징으로 하는 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 기본 가이드 플레이트에 몰딩 부분을 제한하기 위한 몰딩 제한부재가 형성된 경우, 몰딩 공정이 끝나면 선택적 에칭 공정에 의해 몰딩 제한부재가 제거되는 것을 특징으로 하는 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 레이저 커팅 공정은 버티컬 컨택터 어레이의 단부에 형성된 연결팁을 절단하기 위하여 레이저를 조사하는 것을 특징으로 하는 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 버티컬 컨택터 어레이와 일체로 형성되고 상호 결합을 위한 연결요소의 배치 구조에 따라 구분되는 제1 및 제2 가이드 플레이트를 포함하고,
    상기 제1 가이드 플레이트 위에 제2 가이드 플레이트를 적층하고, 상기 제2 가이드 플레이트 위에 새로운 제1 가이드 플레이트를 적층하는 연결 방식을 반복하여 한 세트의 가이드 플레이트를 일정 높이로 쌓고 상기 제1 및 제2 가이드 플레이트 안에 정렬된 복수 버티컬 컨택터 어레이를 동시에 몰딩하여 몰딩층을 형성하는 것을 특징으로 하는 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 가이드 플레이트에 몰딩 부분을 제한하기 위한 몰딩 제한부재가 형성된 경우, 몰딩 공정이 끝나면 선택적 에칭 공정에 의해 몰딩 제한부재가 제거되는 것을 특징으로 하는 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 가이드 플레이트는 평판 형상의 기본판과 연결판을 각각 구비하며,
    상기 기본판과 연결판에 형성되는 연결요소는 암수 결합 가능한 끼움돌기와 에지홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 연결판은 상부와 하부에 배치되는 버티컬 컨택터 어레이들이 대면하도록 관통된 절개홈이 형성되고,
    상기 연결요소에 의해 상기 제1 및 제2 가이드 플레이트가 정렬되는 경우 상기 제1 및 제2 가이드 플레이트 안에 적층된 복수 버티컬 컨택터 어레이는 중심축을 기준으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 기본판은 중심부에 버티컬 컨택터 어레이가 연결팁에 의해 일체로 형성됨과 아울러 가장 자리에 에지홀이 형성되고,
    상기 연결판에 돌출된 끼움돌기가 형성되며,
    상기 제1 가이드 플레이트의 연결판에 돌출 형성된 끼움돌기가 상기 제2 가이드 플레이트의 기본판에 형성된 에지홀에 끼움 결합되는 것을 특징으로 하는 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 몰딩층은 절연성 재질의 탄성체로 구성되며,
    상기 절연성 재질의 탄성체는 PDMS(Polydimethylsiloxane), 폴리우레탄(PU), 폴리우레탄아크릴레이트(PUA), 실리콘 라버(silicon rubber) 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록.
  12. 기판 상부에 시드층을 형성하는 단계;
    상기 시드층 상부에 포토 레지스트를 도포하고, 마스크를 사용하여 포토 레지스트를 식각용액으로 제거하여 일정 간격의 프로브홀을 형성하는 단계;
    상기 프로브 홀에 전도성 물질로서 니켈-구리 합금을 도포하여 버티컬 컨택터 어레이를 형성하는 단계;
    상기 버티컬 컨택터 어레이를 형성한 후 평탄화 공정을 통해 수행하는 단계;
    상기 평탄화 공정을 수행한 후 추가적인 포토 공정을 통해 잔존하는 포토레지스트를 제거하고, 몰딩 제한부재를 이용하여 상기 버티컬 컨택터 어레이를 둘러싸서 지지하는 몰딩층을 형성하는 단계;
    상기 기판과 시드층을 제거하여 낱개의 기본 가이드 플레이트를 제조하는 단계;
    상기 낱개의 기본 가이드 플레이트를 적층하여 일정 높이로 적층하는 단계;
    상기 일정 높이로 적층된 기본 가이드 플레이트에 레이저를 조사하여 기본 가이드 플레이트를 분리하여 몰딩층에 의해 지지된 버티컬 컨택터 어레이들로 구성된 컨택터 블록을 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록의 제조 방법.
  13. 버티컬 컨텍터 어레이를 각각 구비하고 상호 결합을 위한 연결요소의 배치 구조에 따라 구분되는 제1 및 제2 가이드 플레이트를 멤스 공정을 이용하여 제조하는 단계;
    상기 제1 가이드 플레이트와 제2 가이드 플레이트를 중심축을 따라 교대로 연결하여 일정 높이로 적층함으로써 중심축을 기준으로 수직 방향 및 수평 방향으로 복수 버티컬 컨텍터 어레이를 정렬시킨 한 세트의 가이드 플레이트를 조립하는 단계;
    상기 한 세트의 가이드 플레이트 안으로 몰딩 부재를 주입하여 경화함으로써 정렬된 복수 버티컬 컨텍터 어레이를 지지하는 몰딩층을 형성하는 단계;
    상기 한 세트의 가이드 플레이트에서 복수 버티컬 컨택터 어레이를 분리하기 위한 레이터 커팅 공정을 통해 복수 버티컬 컨택터 어레이가 몰딩층에 매몰된 컨택터 블록을 분리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 가이드 플레이트는 평판 형상의 기본판과 연결판을 각각 구비하며,
    상기 기본판과 연결판에 형성되는 연결요소는 암수 결합 가능한 끼움돌기와 에지홀을 구비하며,
    상기 연결판에 상부와 하부의 버티컬 컨텍터 어레이들이 대면 관통된 절개홈이 형성되고,
    상기 연결요소에 의해 상기 제1 및 제2 가이드 플레이트가 정렬되는 경우 상기 한 세트의 가이드 플레이트에 형성된 상기 복수의 버티컬 컨텍터 어레이는 중심축을 기준으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 가이드 플레이트의 연결판에 상기 제2 가이드 플레이트의 기본판이 연결되고 상기 제2 가이드 플레이트의 연결판에 새로운 하나의 상기 제1 가이드 플레이트의 기본판이 연결되는 것을 특징으로 하는 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 기본판은 중심 위치에 버티컬 컨택터 어레이가 일체로 형성됨과 아울러 가장 자리에 에지홀이 형성되고, 상기 연결판은 상향 돌출된 끼움돌기가 형성되며,
    상기 제1 가이드 플레이트의 연결판에 돌출 형성된 끼움돌기가 상기 제2 가이드 플레이트의 기본판에 형성된 에지홀에 끼움 결합되는 것을 특징으로 하는 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록의 제조 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 몰딩층은 복수의 버티컬 컨택터 어레이가 매몰된 육면체 형상으로 형성한 것을 특징으로 하는 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록의 제조 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 레이저 커팅 공정은 상기 제1 및 제2 가이드 플레이트에 연결된 버티컬 컨텍터 어레이의 단부를 절단하는 것을 특징으로 하는 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록의 제조 방법.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 몰딩층은 절연성 재질의 탄성체로 구성되며, 상기 절연성 재질의 탄성체는 PDMS(Polydimethylsiloxane), 폴리우레탄(PU), 폴리우레탄아크릴레이트(PUA), 실리콘 라버(silicon rubber) 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 셀프 얼라인 버티컬 프로브 카드의 컨택터 블록의 제조 방법.
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