KR102261798B1

KR102261798B1 - 프로브 카드 제조용 지그, 이를 포함하는 프로브 정렬 시스템 및 이를 이용하여 제조된 프로브 카드

Info

Publication number: KR102261798B1
Application number: KR1020200041111A
Authority: KR
Inventors: 이억기
Original assignee: (주)화이컴; 이억기
Priority date: 2020-04-03
Filing date: 2020-04-03
Publication date: 2021-06-07
Anticipated expiration: 2040-04-03
Also published as: US20230176092A1; JP7452936B2; JP2023520244A; WO2021201485A1

Abstract

본 발명은 반도체 검사를 위한 프로브 카드 제조용 지그, 이를 포함하는 프로브 정렬 시스템 및 이를 이용하여 제조된 프로브 카드를 제공한다.

Description

프로브 카드 제조용 지그, 이를 포함하는 프로브 정렬 시스템 및 이를 이용하여 제조된 프로브 카드{Jig for Manufacturing Probe Card, Probe Alignment System Comprising the Same and Probe Card Manufactured by the Same}

본 발명은 반도체 검사를 위한 프로브 카드 제조용 지그, 이를 포함하는 프로브 정렬 시스템 및 이를 이용하여 제조된 프로브 카드에 관한 것이다.

반도체 조립공정을 진행하기 전 또는 반도체가 최종적으로 패키징(packaging) 된 이후 웨이퍼(wafer) 또는 패키징된 반도체 상에 만들어진 수백 내지 수 천개의 반도체 칩 패드가 소망하는 바와 같은 전기적 특성을 갖는 것인지 확인하는 검사(EDS; Electrical Die Sorting 또는 packaging test)가 수행된다. 이와 같은 반도체 또는 웨이퍼에서 칩의 전기적 특성 검사에 이용되는 것이 소위 프로브 카드로 지칭되는 장치이다.

이러한 프로브 카드를 이용한 검사는, 그에 장착되는 커넥터로서, 예를 들어, 프로브 니들, 프로브 팁 또는 프로브 리드로도 지칭되는 프로브를 웨이퍼에 배열된 칩 패드 표면에 물리적으로 접촉시키고, 이 프로브를 통해 특정의 전류와 신호를 통전 시킴으로써 그때의 전기적 및 기능적 특성을 측정한다.

한편, 반도체가 고집적화됨에 따라 웨이퍼 상의 칩 패드의 수량이 증가하고 간격과 크기 또한 감소하고 있으며, 프로브 카드가 이에 대응하도록 프로브를 미세한 간격으로 배열하는 추세이다.

그럼에도 불구하고 인접하는 프로브들 사이의 전기적 간섭(interference) 및 단락(short)을 방지할 수 있도록, 프로브 카드의 프로브들은 최소한의 이격 거리를 확보하면서 배열되어야 한다. 이처럼 상충되는 요구사항들로 인해 프로브의 구조 및 미세 피치화되는 패드에 정확하게 접촉시키는 프로브의 배열을 개선하는 것은 당면한 과제이다.

다른 측면에서, 복수의 프로브는 테스트좌표와 대응하는 위치의 칩 패드에 동시에 접촉되어 전기적 접속을 이루어야 하지만, 그 중 일부는 접속에 실패할 수 있다. 그 주요한 원인은 크게 프로브의 구조적 변형으로 인한 접촉 지점의 오류 및 상기 칩 패드 상에 형성된 산화막에 의한 접촉 저항이다.

통상적으로 칩 패드 표면에는 고저항의 산화막이 형성되어 있는데, 이러한 이유로 프로브의 선단은 칩 패드 표면 상의 산화막의 적어도 일부를 제거하면서 칩 패드 표면의 전도층에 직접 접촉해야 한다. 그런데, 예를 들어, 프로브들의 선단이 칩 패드 표면에 대면할 때, 복수의 프로브 선단의 평탄도 오차 또는 칩 패드 표면의 평탄도 오차 등으로 인해 임의의 프로브는 이의 선단이 칩 패드에 더 인접하는 반면 다른 임의의 프로브는 이의 선단이 칩 패드에 닿지 못하거나 닿더라도 산화막을 충분히 제거하지 못해 칩 패드의 전도층에 접촉되지 않을 수 있다.

따라서 프로브와 칩 패드의 접촉 신뢰도를 보장하기 위해 프로브가 칩 패드에 맞닿은 이후 프로브 선단이 칩 패드의 방향으로 더 이동하게 하여 가압함으로써, 프로브와 칩 패드 간의 안정적인 전기적 접촉을 이루게 하는 오버드라이브가 필요하다. 좀 더 정확하게, 오버드라이브는 프로브가 칩 패드에 접촉한 위치에서 추가적으로 가압되는 것을 말한다.

복수의 프로브들의 단차를 나타내는 평탄도(planarity)는 필연적으로 발생하므로, 오버드라이브는 최소로 적용되는 것이 바람직하다. 일정 크기 이상의 오버드라이브의 반복적인 적용은 프로브 카드에서 프로브의 구조적 변형 또는 칩 패드의 전도층 손상을 야기할 수 있기 때문이다.

정리하면, 프로브의 선단의 평탄도를 균일하게 하여 프로브가 반도체의 소망하는 위치에 잘 접촉되되, 반도체의 품질을 저해하지 않는 프로브 카드 및 이를 구현할 수 있는 기술이 필요하다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 기술적 문제의 해소를 위한 기술로서, 프로브 카드 제조용 지그 및 이를 포함하는 프로브 정렬 시스템과 정렬 장치를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따르면 본 발명의 프로브 카드 제조용 지그는 테스트좌표의 배열과 동일한 배열을 갖는 복수의 가이드 홀을 포함하는 가이드 홀 플레이트 및 가이드 홀 플레이트와 프로브가 안착될 수 있는 기준 플레이트를 포함한다.

이러한 지그를 이용하면, 프로브 카드의 조립 전 단계에서, 가이드 홀에 도입된 복수의 프로브들이 테스트좌표와 동일한 배열로 정렬될 수 있고, 평탄도를 최소화하는 수준에서 그 후 프로브들이 정렬된 상태로 마이크로프로브 헤드에 동시에 장착될 수 있는 바, 프로브 카드의 공정 효율을 크게 개선할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 지그는 그 구조에 기반하여 복수의 프로브의 선단이 동일 선상에 있도록 정렬 가능하다. 따라서 본 발명의 지그를 이용하여 프로브 카드를 제조하면, 카드를 구성하는 모든 프로브의 선단의 높이가 상대적으로 균일할 수 있는 바, 더 감소된 오버드라이브 방식 하에서도 검사 대상체에 모든 프로브가 효과적으로 접촉될 수 있는 프로브 카드를 구현할 수 있다.

나아가, 본 발명에 따른 지그는 프로브 카드의 프로브들이 테스트좌표에 정확하게 일치되고, 프로브들의 선단이 균일하게 정렬된 상태에서 모든 프로브들을 동시에 마이크로프로브 헤드에 본딩 결합시킬 수 있으므로, 효과적이고 경제적인 프로브 카드를 구현할 수 있다.

이러한 측면에 따라 상술한 종래의 문제가 해소될 수 있는 바, 본 발명은 이에 대한 구체적인 실시예 및 이를 응용한 다양한 실시예를 제공하는데 실질적인 목적이 있다.

본 발명의 하나의 실시양태에서, 본 발명은 복수의 프로브를 소정의 위치에서 직립시키고, 상기 소정의 위치에서 프로브들이 마이크로프로브 헤드(Micro Probe Head, MPH)에 직립된 상태로 결합되도록 구성된 프로브 카드 제조용 지그를 제공한다.

본 발명에 따른 지그는,

복수의 프로브를 소정의 위치에서 직립시키고, 상기 소정의 위치에서 프로브들이 마이크로프로브 헤드(Micro Probe Head, MPH)에 직립된 상태로 결합되도록 구성된 프로브 카드 제조용 지그로서,

웨이퍼 또는 반도체 칩에 배열된 복수의 패드의 위치에 대응하는 테스트 좌표를 가지며, 상기 테스트 좌표의 위치에서 프로브를 각각 수용하는 복수의 가이드 홀이 형성되어 있는 가이드 홀 플레이트; 및

상기 가이드 홀 플레이트가 그것 상에 탈착 가능하게 결합되며, 상기 가이드 홀을 통해 도입된 프로브의 선단이 그것 상에 안착되어 상기 가이드 홀과 함께 상기 프로브를 직립된 상태로 지지하는 기준 플레이트를 포함하고,

상기 가이드 홀 플레이트는, 가이드 홀의 내면을 따라 프로브의 도입과 이탈을 유도하여, 상기 가이드 홀에 도입된 프로브가 그 위치에서 상기 마이크로프로브 헤드에 본딩 결합된 후 상기 가이드 홀을 따라 이탈되도록 구성될 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서,

상기 가이드 홀 플레이트는 지면에 대해 평행하게 위치할 때 지면에 최인접하는 하부면, 상기 하부면의 대향면인 상부면, 상기 상부면과 하부면의 외주를 따라 연장되어 상기 상부면과 하부면을 연결하는 측면을 포함하고,

상기 가이드 홀은 상기 상부면으로부터 하부면까지 수직으로 연통되어 상기 상부면에 형성된 제1 개구부, 상기 하부면에 형성된 제2 개구부 및 상기 제1 개구부와 제2 개구부의 외주변들 사이에서 연장된 내측면을 포함하는 중공이고, 삽입할 프로브의 형상에 따라, 평면상으로 원형, 삼각형, 직사각형, 정사각형일 수 있으며,

상기 기준 플레이트는 상기 제1 개구부를 통해 도입된 프로브가 상기 제2 개구부를 통과하여 가이드 홀 플레이트를 이탈하지 않도록, 상기 하부면에 밀착되어 상기 제2 개구부를 밀폐시키고, 상기 내측면과 함께 제1 개구부만 개방된 형태의 내부 공간을 설정할 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 제1 개구부를 통해 도입되는 프로브가 상기 내측면의 적어도 일부에 접촉한 상태로 상기 제2 개구부를 향해 하강되도록 구성될 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 프로브의 기단에 외향 돌출된 지지턱이 상기 제1 개구부의 외주 일 영역에 걸쳐지도록 구성될 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 하나의 가이드 홀 플레이트에 형성된 모든 가이드 홀은 원형, 삼각형, 정사각형 및 직사각형 중 하나의 동일한 형상을 가지며 형성되고, 제1 개구부로부터 제2 개구부까지 횡 단면의 형상 및 면적이 동일한 구조일 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 가이드 홀에 삽입된 상기 프로브는 그것의 선단이 상기 제2 개구부를 통해 상기 기준 플레이트에 접촉하여 상기 내부 공간에서 직립된 상태를 유지할 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 프로브가 직립된 상태로 유지될 될 때, 상기 프로브의 기단 측 일부가 상기 제1 개구를 통해 돌출되도록, 직립된 상기 프로브의 높이 대비 상기 가이드 홀의 깊이가 70% 내지 99.9%일 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 가이드 홀 플레이트는 자석에 이끌리지 않는 물질일 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 가이드 홀 플레이트의 하부면에는 자석에 이끌릴 수 있는 금속 피복층이 형성되어 있되, 상기 금속 피복층이 가이드 홀의 내측면에는 존재하지 않을 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 금속 피복층은 니켈, 철, 코발트, 텅스텐 및 스테인레스 스틸로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하거나 또는 상기 군으로부터 선택되는 둘 이상이 합금된 것일 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 가이드 홀 플레이트는 그 자체로 자석에 이끌릴 수 있는 자성체일 수 있다. 이때, 상기 가이드 홀 플레이트는 상기 금속 피복층을 포함하지 않을 수도 있다. 반대로 상기 가이드 홀 플레이트는 상기 금속 피복층을 포함할 수도 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 제1 개구부의 외주변 중 적어도 일부가 모따기 처리되어 테이퍼드된 경사 구조를 가질 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 가이드 홀 플레이트 및 기준 플레이트는 각각 웨이퍼 또는 반도체 칩을 검사하기 위한 회로가 형성된 마이크로프로브 헤드 및/또는 웨이퍼 또는 반도체 칩의 열팽창계수에 대해 90% 내지 100%의 열팽창계수, 상세하게는 95% 내지 100%, 보다 상세하게는 97% 내지 99.9%, 특히 상세하게는 99% 내지 99.9%의 열팽창계수를 갖는 소재로 이루어질 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 소재는 실리콘, 세라믹계 물질 및/또는 금속계 물질을 포함하고,

상기 금속계 물질은 SUS 304, SUS 420 계열, 인바, 코바, 노비나이트 및 이들의 합금을 포함하고,

상기 세라믹계 물질은 저온 동시소성 세라믹(LTCC), 알루미나 및 뮬라이트를 포함할 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서,

상기 기준 플레이트는,

상기 가이드 홀 플레이트의 상기 하부면에 대면한 상태로 상기 가이드 홀 플레이트가 안착되는 안착부;

상기 안착부의 대향면인 바닥면;

하나 이상의 자석을, 자력이 기준 플레이트의 안착부 전부에 고르게작용하도록, 상기 기준 플레이트의 내부에 형성되어 있는 자석 내장부; 및

상기 자석 내장부에 탈착가능하게 장착되는 자석을 포함할 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 기준 플레이트는 상기 안착부로부터 상기 바닥면까지 연직방향으로 연통되어 있는 하나 이상의 흡입구를 더 포함할 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 흡입구는 각각, 상기 안착부에 형성된 그것의 개방된 일측이 가이드 홀의 제2 개구부가 존재하지 않는 상기 가이드 홀 플레이트의 하부면에 위치하고, 개방된 타측으로 공기를 흡입하여 그것 내에 음압(negative pressure)을 형성하고,

상기 가이드 홀 플레이트는 상기 흡입구에 형성된 읍압에 의해 상기 안착부 상에 밀착될 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 자석은 상기 가이드 홀 플레이트를 연직방향으로 당겨서 상기 안착부 상에 밀착시키고,

상기 가이드 홀 플레이트 및 기준 플레이트는 상기 자석의 자력에 의해 서로에 대해 고정될 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 자석은 400℃ 이상의 온도에서도 자력을 유지하고, 상온에서 자성에 의해 상기 가이드 홀로 도입되는 프로브를 상기 안착부까지 이동시키고 상기 안착부에 지지된 프로브의 유동을 방지할 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 자석은 300℃ 이상의 온도에서 자력을 상실하고, 상온에서 자성에 의해 상기 가이드 홀로 도입되는 프로브를 상기 안착부까지 이동시키고 상기 안착부에 지지된 프로브의 유동을 방지할 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 가이드 홀 플레이트 및 상기 기준 플레이트를 기계적으로 고정시는 클램핑 부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시양태에서, 본 발명은 복수의 프로브를 소정의 위치에 형성된 가이드 홀에 내장하여 직립시키고, 상기 가이드 홀로부터 프로브들이 마이크로프로브 헤드에 직립된 상태로 본딩 결합되도록, 상기 프로브를 정렬하는 지그; 및

상기 프로브가 직립된 상태로 상기 가이드 홀에 삽입되도록, 측면 방향으로 배열되어 직립된 하나 이상의 프로브를 수용하고 상기 가이드 홀에 상기 프로브를 공급하는 프로브 저장부를 포함하는 프로브 정렬 시스템을 제공한다.

상기 지그의 구성 및 구조는 앞서 설명한 실시양태의 그것과 동일할 수 있으며, 비제한적으로, 상기 지그는, 프로브를 각각 수용하는 복수의 가이드 홀이 웨이퍼 또는 반도체 칩의 테스트좌표에 대응하는 위치에서 형성되어 있고, 상기 가이드 홀의 내면을 따라 프로브의 도입과 이탈을 유도하여, 상기 가이드 홀에 도입된 프로브가 그 위치에서 상기 마이크로프로브 헤드에 결합된 후 상기 가이드 홀을 따라 이탈되도록 구성된 가이드 홀 플레이트; 및

상기 가이드 홀 플레이트가 그것 상에 탈착 가능하게 결합되며, 상기 가이드 홀을 통해 도입된 프로브의 선단이 그것 상에 안착되어 상기 가이드 홀과 함께 상기 프로브를 직립된 상태로 지지하는 기준 플레이트를 포함할 수 있으며, 여기서 가이드 홀 플레이트 및 기준 플레이트의 구성 및 구조는 앞서 설명한 실시양태의 그것과 각각 동일할 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 프로브 저장부는,

하나의 프로브, 또는 둘 이상의 프로브의 측면이 접하면서 일렬로 배열된 프로브 배열체를 내부에 수용하는 매거진(magazine); 및

프로브를 상기 매거진으로 하나씩 연속적으로 공급하는 피딩부를 포함하고,

상기 매거진의 일측에서 상기 피딩부가 연결되어 있고 타측에서 최외곽에 위치하는 프로브가 상기 매거진으로부터 이탈되어 가이드 홀에 삽입될 수 있도록 구성되고,

상기 타측에서 프로브가 이탈되면, 상기 피딩부로부터 공급되는 프로브를 포함하는 프로브 배열체가 구성되어 프로브들이 상기 타측으로 순차적으로 이동될 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 매거진은,

상기 타측에 위치하는 측판;

상기 일측에 위치하며 피딩부에 연결되는 연결부; 및상기 측판과 연결부 사이에서 연장되어 있고, 그것의 연장 방향으로프로브가 안정적으로 이동하도록 프로브를 지지하는 하나 이상의 지지체를 포함하고,

상기 피딩부로부터 공급되는 프로브가 상기 지지체를 따라 일측에서 타측으로 이동할 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서,

상기 타측에서 프로브가 이탈되면, 상기 피딩부로부터 공급되는 프로브에 의해 프로브들이 상기 타측으로 순차적으로 이동되고, 여기서 최외곽에 위치하는 프로브가 상기 측판의 내면에 접촉하여 지지되고 상기 피딩부로부터 공급되는 프로브가 상기 일측에서 타측 방향으로 이동하며 가압하면서 프로브 배열체가 상기 일 방향으로 일렬 배열되어 직립된 상태를 유지할 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 연결부는 상기 일측에서 타측 방향으로 수축하는 가압 수단을 포함하고,

상기 피딩부로부터 공급되는 프로브가 상기 가압 수단 및 이에 인접하는 프로브 사이로 공급되며, 상기 타측에서 프로브가 이탈되면, 상기 가압 수단이 피딩부로부터 공급되는 프로브를 상기 일측에서 타측 방향으로 가압하여 프로브들이 상기 타측으로 순차적으로 이동되고, 여기서, 최외곽에 위치하는 프로브가 상기 측판의 내면에 접촉하여 지지되고 상기 가압 수단이 프로브를 일측에서 타측 방향으로 가압하면서 프로브 배열체가 상기 일 방향으로 일렬 배열되어 직립된 상태를 유지할 수 있다.

상기 가압 수단은 예를 들어 스크류 부재 또는 스프링 부재일 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서,

상기 지지체는,

상기 프로브의 제1 측면에 대면하는 하나 이상의 제1 지지체; 및

상기 프로브의 제2 측면에 대면하는 하나 이상의 제2 지지체를 포함하고,

상기 프로브의 기단에는 제2 측면 방향으로 돌출된 지지턱이 형성되어 있고, 상기 지지턱이 제2 지지체의 단부에 걸쳐지고,

상기 제1 지지체 및 제2 지지체 각각 상기 측판과 연결부 사이에서 연장되어 있고, 상기 측판과 연결부에 각각 결합될 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 측판에는 상기 일측에서 타측 방향으로 만입되어 측판의 내면을 이루며, 상단 및 하단에 개방된 배출구를 형성하는 제1 만입부가 형성되어 있고,

상기 제1 만입부에 수용된 프로브는 외력에 의해 상기 제1 만입부를 따라 하향 또는 상향으로 슬라이딩되어 상기 배출구의 상단 또는 하단으로 이탈되도록 구성될 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 측판은 상기 제1 만입부와 대향하는 외측면에 상기 제1 만입부에 수용된 프로브를 자력으로 고정시키는 자석이 장착될 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 측판은, 그것의 외부로부터 제1 만입부에 수용된 프로브의 기단 또는 선단이 외측으로 노출되도록, 상기 배출구와 인접하는 상단 및/또는 상기 배출구와 인접하는 하단이 대향하는 단부 방향으로 만입된 제2 만입부를 포함할 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 피딩부는 진동 피더일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시양태에서, 본 발명은, 프로브 정렬 장치를 제공한다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 프로브 정렬 장치는,

복수의 빔이 조립된 골조인 메인 프레임;

상기 메인 프레임에 분리가능하게 장착되는 진공 펌프;

상기 메인 프레임에 분리가능하게 장착되는, 장방형의 상판;

상기 메인 프레임에 분리가능하게 장착되되, 상기 상판에 대해 수직 방향으로 연장된 제1 암(arm) 및 상기 제1 암에 대해 수직을 이루면서 상기 상판에 대해 평행하게 연장된 제2 암을 포함하는 암 부재;

상기 메인 프레임에 구비되어 복수의 프로브를 소정의 위치에 형성된 가이드 홀에 내장하여 직립시키고, 상기 가이드 홀로부터 프로브들이 마이크로프로브 헤드에 직립된 상태로 본딩 결합되도록, 상기 프로브를 정렬하는 지그;

프로브가 직립된 상태로 상기 가이드 홀에 삽입되도록, 일 방향으로 일렬 배열되어 직립된 복수의 프로브를 수용하고 프로브가 가이드 홀에 공급되도록 위치하는 프로브 저장부;

상기 메인 프레임의 상판에 장착되어 지그를 좌우, 전후 이동 및 축회전하여 임의의 가이드 홀에 프로브 저장부에서 배출될 프로브의 삽입 위치로 지그를 정렬시키는 제1 스테이지;

상기 프로브 저장부에 수용된 프로브 중 최외곽에 배열된 프로브를 상기 가이드 홀에 삽입시키는 프로브 캐리어;

상기 프로브 캐리어가 장착되며 상기 프로브 캐리어를 움직이는 액추에이터;

상기 암 부재에 장착된 상태에서 상기 액추에이터가 장착되며, 상기 액추에이터를 전후, 좌우 및 상하로 움직여서 상기 액추에이터에 장착된 상기 프로브 캐리어가 프로브 저장부에서 배출될 프로브의 삽입 또는 발취 위치로 이동시키는 제2 스테이지;

상기 프로브 저장부를 상기 메인 프레임 또는 상기 제2 스테이지에 기계적으로 장착시키는 체결부;

상기 프로브 저장부에 수용된 프로브 중 최외곽에 배열된 프로브와 삽입할 가이드 홀을 식별하는 비전부;

상기 비전부가 식별하는 화상을 나타내는 모니터링 부;

상기 지그, 제1 스테이지, 제2 스테이지, 액추에이터, 비전부, 모니터링 부 및/또는 프로브 저장부의 구동 및 입력된 가이드 홀의 좌표 이동을 제어하도록, 소정의 프로그램이 내재된 컴퓨터를 포함하는 컨트롤 부를 포함할 수 있다.

하나의 비제한적인 예에서, 상기 체결부는 상기 메인 프레임에 체결된 상태에서, 상기 프로브 저장부에 결합되어 상기 프로브 저장부를 상기 메인 프레임에 고정시키는 것일 수 있다. 이에 연계한 하나의 비제한적인 예에서, 상기 프로브 저장부에 수용된 프로브는 중공형 흡착기 형태의 프로브 캐리어에 의해 프로브 저장부의 매거진으로부터 이탈될 수 있다.

하나의 비제한적인 예에서, 상기 체결부는 상기 제2 스테이지의 일부에 체결된 상태에서, 상기 프로브 저장부에 결합되어 상기 프로브 저장부를 상기 제2 스테이지에 고정시키는 것일 수 있다. 이에 연계한 하나의 비제한적인 예에서, 상기 프로브 저장부에 수용된 프로브는 블레이드 또는 각형 또는 봉형의 핀 형태의 프로브 캐리어에 의해 프로브 저장부의 매거진으로부터 이탈될 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 비전부는 상기 프로브 저장부에 수용된 프로브 중 최외곽에 배열된 프로브의 선단 및 기단을 식별하고, 프로브를 삽입할 가이드 홀의 좌표를 확인하여 산출된 거리에 대한 정보를 소정의 프로그램을 내재한 컴퓨터를 포함하는 컨트롤부에 제공하도록 구성되며,

상기 컨트롤부는 상기 비전부로부터 제공된 정보를 처리하여, 상기 프로브 캐리어가 프로브 중 최외곽에 배열된 프로브의 위치에 정확하게 위치하는지를 결정할 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 제2 암은 상기 제1 스테이지의 상부에 위치하고,

상기 제2 스테이지는, 상기 제2 암의 단부에 분리가능하게 장착되어 상기 제1 스테이지의 상부에서 상기 제1 스테이지와 대면할 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 제2 스테이지는,

높이인 Z축, 가로인 X축 및 세로인 Y축을 갖는 입방체를 기준으로,

Z축으로 연장된 둘 이상의 제1 가이드 레일이 설치되어 있고, 상기 암 부재에 분리가능하게 장착되는 제1 플레이트;

상기 제1 가이드 레일에 상보적으로 계합되어 상기 제1 가이드 레일를 따라 Z축 방향으로 슬라이딩되도록 구성된 수직부 및 상기 수직부의 하단부로부터 수직을 이루며 Y축 방향으로 연장되어 있고, 하단에 X축으로 연장된 둘 이상의 제2 가이드 레일이 설치되어 있는 수평부를 포함하는 제2 플레이트;

상기 제2 가이드 레일에 상보적으로 계합되어 상기 제2 가이드 레일을 따라 X축 방향으로 슬라이딩되도록 구성되어 있고, 하단에 Y축으로 연장된 둘 이상의 제3 가이드 레일이 설치되어 있는 제3 플레이트; 및

상기 제3 가이드 레일에 상보적으로 계합되어 상기 제3 가이드 레일을 따라 Y축 방향으로 슬라이딩되도록 구성되어 있으며, 전면 하단에 상기 액추에이터가 장착되고, 일측면에 상기 비전부가 장착되고, 타측면에, 상기 프로브 저장부가 체결된 상태의 체결부가 체결되는 체결구를 갖는 제4 플레이트를 포함할 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 비전부는, X축과 대응하는 제4 플레이트의 측면에 장착되어 상기 X축의 방향에서 상기 프로브 저장부에 수용된 프로브 중 최외곽에 배열된 프로브의 선단 및 기단을 식별하고, 프로브를 삽입할 가이드 홀의 좌표를 확인하여 산출된 거리에 대한 정보를 소정의 프로그램을 내재한 컴퓨터를 포함하는 컨트롤부에 제공하도록 구성되며,

상기 컨트롤부는 상기 비전부에 의해서, 상기 프로브 캐리어가 프로브 중 최외곽에 배열된 프로브가 삽입될 가이드 홀의 위치에 정확하게 위치하는지를 결정할 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 액추에이터는 회전 축 및 캠(cam)을 포함하는 캠 운동 액추에이터 또는 상하로 승강 운동할 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 프로브 캐리어는 상기 제2 스테이지 및/또는 액추에이터의 움직임에 대응하여 프로브 저장부에 수용된 최외곽에 배열된 프로브를 하향으로 밀어내어 상기 프로브 저장부로부터 이탈시키고 가이드 홀에 삽입되도록 유도하는 블레이드 또는 각형 또는 봉형의 핀이고,

상기 프로브 캐리어는 프로부의 삽입 후에, 연직 상방으로 복원하는 복원력이 입력된 제어 프로그램에 의해 인가될 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 프로브 캐리어는 프로브의 기단 측에서 면접촉한 상태로 내부에 음압을 형성하여 프로브를 고정한 상태로, 상기 제2 스테이지 및/또는 액추에이터의 움직임에 대응하여 상기 프로브 저장부로부터 상향으로 이탈시키는 중공형 흡입기일 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 기단에 접촉하는 흡입기의 단부는 상기 기단의 표면에 접촉하는 제1 단부 및 상기 제1 단부의 경계와 수직을 이루며 하향으로 연장되어 있고, 상기 기단의 표면과 인접하는 측면에 접촉하는 제2 단부를 포함하고,

상기 제1 단부가 상기 기단의 표면을 흡착하고, 상기 제2 단부가 상기 기단의 표면과 인접하는 측면을 흡착하도록 구성될 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 제1 스테이지,

지면에 대해 평행하며 가로인 X축 및 세로인 Y축을 갖는 평면을 기준으로,

지그가 장착되며, 지그를 θ방향으로 회전시키는 θ축 구동부; 및 상기 θ축 구동부가 장착되며, 상기 θ축 구동부를 X축을 따라 이동시키는 X축 구동부 및 상기 θ축 구동부를 Y축을 이동시키는 Y축 구동부를 포함할 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 프로브 캐리어는 상황에 따라서 블레이드, 핀 및 중공형 흡착기 중 하나만 사용하는 선택적 구성일 수 있다.

하나의 비제한적인 실시예에서, 상기 프로브 정렬 장치의 모든 구동은 비전부에 의해 식별 및 인식되고, 상기 컨트롤 부가 상기 비전부에 의한 식별 및 인식을 소정의 정보와 테스트좌표, 삽입 순서 등을 포함하는 프로그램과 그것의 제어 논리에 따라 프로브를 지그의 가이드 홀에 삽입하는 것을 순차적으로 진행되도록 제어할 수 있다.

본 발명은 또한 상기 프로브 정렬 시스템 또는 상기 프로브 정렬 장치 이용하여 프로브 카드를 제조하는 방법을 제공한다.

상기 방법은,

프로브를 제작하는 단계;

가이드 홀 플레이트와 기준 플레이트를 준비 결합시키는 단계;

프로브를 삽입할 복수의 가이드 홀 좌표와 삽입 순서를 입력하는 단계;

소정의 테스트좌표를 갖는 웨이퍼 또는 반도체 칩의 테스트회로에 접촉하기 위한 복수의 프로브를 상기 테스트좌표에 대응하는 위치에 형성된 복수의 가이드 홀에 각각 삽입하는 단계;

상기 테스트좌표에 대응하는 위치에서 상기 웨이퍼 또는 반도체 칩을 검사하기 위한 복수의 회로가 형성되어 있는 마이크로프로브 헤드를 준비하는 단계;

상기 마이크로프로브 헤드의 회로 각각에 전도성 페이스트 접착제를 부가하는 단계;

상기 테스트좌표에 대응하여 삽입되어 있는 프로브들의 기단 및 상기 테스트좌표와 대응하여 형성된 상기 마이크로프로브 헤드의 회로가 서로 대면하도록 마이크로프로브 헤드를 상기 가이드 홀 플레이트에 정렬하는 단계;

상기 프로브들의 기단과 상기 마이크로프로브 헤드의 회로가 접촉하도록 마이크로프로브 헤드를 가이드 홀 플레이트의 상단면으로 대면 및 접촉시켜 복수의 프로브들이 마이크로프로브 헤드의 회로 상에 직립으로 접착되도록 조작하는 단계;

접착된 상기 회로와 프로브에 대해 리플로우 공정을 수행하여 상기 회로 및 프로브를 본딩 결합시키는 단계;

프로브가 본딩되어 있는 마이크로프로브 헤드로부터 자석, 기준 플레이트 및 가이드 홀 플레이트를 순차적으로 분리시키는 단계;

마이크로프로브 헤드를 메인 인쇄회로기판과 결합시키되, 마이크로프로브 헤드와 메인 인쇄회로기판이 전장부품과 인터포져에 의해 전기적으로 상호 접속되는 단계; 및

테스트할 웨이퍼 또는 반도체 칩과 프로브 카드의 특성에 대응하는 복수의 전장 부품 및 프로브 스테이션을 연결하는 복수의 커넥터들을 부착하고 변형방지 기구물 장치를 체결하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명은 또한, 프로브 카드를 제조하는 방법에 의해 제조된 수직형 멤스(MEMS) 프로브 카드를 제공한다.

본 발명에 따른 지그는 테스트좌표의 배열과 동일한 배열을 갖는 복수의 가이드 홀을 포함하는 가이드 홀 플레이트 및 가이드 홀 플레이트와 프로브가 안착될 수 있는 기준 플레이트를 포함한다.

이러한 지그를 이용하면, 프로브 카드의 조립 전 단계에서, 가이드 홀에 도입된 복수의 프로브들이 종래의 정렬 형태 보다 현격히 개선된 테스트좌표와 동일한 배열로 정렬될 수 있고, 그후 프로브들이 정렬된 상태로 MPH에 동시에 장착될 수 있는 바, 프로브 카드의 공정 효율과 수명을 크게 개선할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 지그는 그 구조에 기반하여 복수의 프로브의 선단이 동일 선상에 있도록 정렬 가능하여 평탄도를 개선할 수 있다.

본 발명에 따른 프로브 정렬 시스템 및 장치는 그것을 구성하는 프로브 저장부의 구조에 기반하여 복수의 프로브를 가이드 홀 내로 신속하게 삽입할 수 있다. 이로서 본 발명의 프로브 정렬 시스템 및 장치는 프로브 카드의 제조 효율과 품질 및 수명을 크게 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프로브 카드 제조용 지그인 가이드 홀 플레이트와 기준 플레이트의 분해 모식도이다.
도 2는 도 1에 도시된 지그의 수직 단면 모식도이다.
도 3은 도 1에 도시된 가이드 홀 플레이트의 확대 모식도이다.
도 4는 도 1에 도시된 가이드 홀에 프로브가 삽입된 형태의 모식도들이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 프로브의 모식도들이다.
도 6은 본 발명의 다른 예시적인 프로브가 가이드 홀에 삽입된 형태를 나타낸 모식도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 예시적인 프로브가 가이드 홀에 삽입된 형태를 나타낸 모식도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프로브 카드 제조용 지그의 수직 단면 모식도이다.
도 9는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프로브 정렬 시스템의 모식도이다.
도 10은 본 발명의 매거진의 모식도이다.
도 11은 본 발명의 매거진의 수직 단면에 대한 모식도이다.
도 12는 본 발명의 매거진의 일부분을 확대한 모식도이다.
도 13은 본 발명의 매거진을 구성하는 측판 중 제1 만입부의 모식도이다.
도 14는 본 발명의 매거진의 일부분을 확대한 모식도이다.
도 15는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프로브 정렬 장치의 모식도이다.
도 16은 본 발명의 암 부재 및 제2 스테이션의 모식도이다.
도 17은 본 발명의 제1 스테이지의 모식도이다.
도 18은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 액추에이터, 프로브 캐리어 및 프로브 저장부가 작동하는 것을 나타낸 모식도들이다.
도 19는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 제2 스테이지, 액추에이터, 프로브 캐리어 및 프로브 저장부가 작동하는 것을 나타낸 모식도이다.
도 20은 도 19에 도시된 프로브 캐리어의 수직 단면 모식도이다.
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프로브 정렬 장치 중, 일부의 모식도이다.
도 22는 도 21에 도시된 프로브 정렬 장치 중 일부의 또 다른 모식도이다.
도 23은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프로브 카드의 모식도이다.

이하에서는 본 발명에 따른 "프로브 카드 제조용 지그", "프로브 정렬 시스템" 및 "프로브 정렬 장치"의 순서로 발명의 실시양태를 보다 상세하게 설명한다.

본 발명을 구체적으로 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예의 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.

본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용된 용어 "연직방향"은 넓게는 중력이 작용하는 방향을 의미하고, 보다 상세하게는 소정의 면적을 갖는 지면의 위에 임의의 물체를 실에 매달았을 때, 실이 향하는 방향을 의미하며, 간략하게는 지면에 대해 수직인 방향을 의미한다.

본 명세서에서 사용된 용어 "절곡"은 임의의 물체가 곡면을 갖도록 소정의 방향으로 휘어진 상태나 휘어지는 것을 의미하고, 대안적으로 "만곡"으로도 사용될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어 "프로브"는 전기전자회로 기판 또는 부품에 연결되어 상기 기판이나 부품을 다른 외부 디바이스에 전기적으로 접속시키기 위해, 소정의 길이로 연장된 형태의 핀(pin), 도선, 바(bar) 형상의 단자나 커넥터 등을 의미한다. 보다 상세하게는 프로브는 반도체 또는 웨이퍼의 칩 패드의 특성을 검사하는 장치, 예를 들어 프로브 카드를 구성하는 회로기판에 물리적으로 결합되고 전기적으로 연결되며, 이 상태에서 반도체 또는 웨이퍼의 칩 패드에 물리적으로 접촉되고 전기적으로 접속되어 상기 회로기판과 칩 패드 간 통전과 통신이 가능하도록 하는 부재일 수 있다.

본 명세서에서 사용된 바와 같은 "웨이퍼의 표면" 또는 "칩 패드의 표면"은, 웨이퍼 또는 칩 패드 상에 형성된, 상대적으로 통전되기 용이하지 않은 산화막을 제외하고, 이 산화막과 접하면서 그 아래에 있는 웨이퍼 본체 또는 칩 패드의 외면을 이루는 전도층을 의미하고, 본 발명의 프로브가 상기 "웨이퍼의 표면" 또는 "칩 패드의 표면"에 접촉한다는 것은, 프로브의 선단이 산화막의 적어도 일부를 제거하여 그 산화막 아래에 있는 웨이퍼 본체의 외면에 맞닿는 것으로 이해될 수 있으며, 그 맞닿는 위치는 웨이퍼에 포함된 복수의 칩 중에서 그 프로브가 맞닿아서 칩과 전기적으로 상호작용가능한 칩에 상응하는 위치로 이해될 수 있다.

본 명세서에서 "기단"은 임의의 기준 방향에 대해, 물체 또는 대상체의 한쪽 끝 또는 그 끝을 향하는 방향을 의미할 수 있고, "선단"은 상기 임의의 기준 방향에 대해 다른 한쪽 끝 또는 그 끝을 향하는 방향을 의미할 수 있다, 이때, "기단"은 물체 또는 대상체를 이루는 어느 하나의 단부, 말단 및/또는 단부면과 매우 인접한 부위를 포함할 수 있고, "선단"은 상기 기단과 대향하는 위치에 있는 단부, 말단 및/또는 단부 내지 말단과 매우 인접한 부위를 포함할 수 있다. 이들 기단과 선단은 서로 한 쌍의 개념으로 인식될 수도 있고, 이들을 제외한 다른 단부, 말단 및/또는 단부 내지 말단과 매우 인접한 부분과 구별될 수 있다.

프로브 카드 제조용 지그

도 1 내지 도 7에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프로브 카드 제조용 지그의 구조를 구체적으로 설명하기 위한 모식도들이 도시되어 있다. 참고적으로, 본 발명의 지그의 구조 및 기능을 더욱 상세하게 위해서 도 5에 도시된 예시적인 프로브(10)를 참조하여 상술할 것이다. 다만 도 5의 프로브(10)는 본 발명에 따른 지그의 활용과 응용에 적용 가능한 하나의 예시일 뿐이며, 본 발명의 지그가 도시된 형태의 프로브(10)에만 적용 가능하고 이것에 최적화된 것은 아니다.

프로브(10)는 마이크로프로브 헤드(Micro Probe Head; MPH, 20)와 결합하여 프로브 카드를 구성한다. 마이크로프로브 헤드(20)는 일면에서 메인 인쇄회로기판과 연결되며 타면에서 다수의 프로브들이 고열로 일괄 본딩 결합되도록 세라믹 계열로 구성된 기판이다. 웨이퍼 또는 반도체 칩을 검사하기 위한 회로가 반도체 특성에 맞춰서 형성된다. 마이크로프로브 헤드(20)의 회로 및 회로에 연결된 프로브(10)에 의해 프로브 카드의 전기적 경로가 형성된다.

예시적인 프로브(10)는 직립연결부(11), 탄성부(12) 및 팁(tip)부(13)를 포함한다. 직립연결부(11)는 마이크로프로브 헤드(20)에 연직방향으로 장착되도록, 상기 마이크로프로브 헤드(20)에 대해 연직하방으로 연장되어 있고, 마이크로프로브 헤드(20)에 대해 수평을 이루도록 돌출된 구조의 지지턱(18)이 그것의 최상단에 형성되어 있다. 탄성부(12)는 직립연결부(11)와 일체를 이루며 하향 연장되어 있고, 2회 절곡되어 연직방향으로의 외력에 대해 탄력적으로 변형이 가능하고 팁부에 인가되는 압력을 분산 및 흡수하도록 구성되어 있다. 팁부(13)는 탄성부(12)와 일체를 이루며 하향 연장되어 있고, 웨이퍼 또는 반도체 칩의 패드의 중심부에 접촉하도록 구성되어 있다.

지그(100)는 프로브 카드를 제조, 특히 프로브(10)를 마이크로프로브 헤드(20)에 결합하기 용이하도록 정렬하는 역할을 수행한다. 지그(100)는 가이드 홀 플레이트(110) 및 기준 플레이트(120)를 포함한다.

통상적으로, 웨이퍼 또는 반도체 칩에서 그의 특성이 검사 되어야 할 복수의 패드들은 회로구성에 따라 다르고 복잡하고 미세한 간격으로 배열되어 있다.

본 발명은 상기 패드들이 배열된 위치를 테스트좌표로 지칭한다. 종래에는 이러한 테스트좌표에 대응하도록 각각의 프로브(10)들을 프로브 카드의 회로기판 또는 마이크로프로브 헤드(20)에 하나씩 장착하였지만 이에 소요되는 시간이 상당하고 완성된 프로브 카드에서 프로브(10)의 선단(16)을 기준으로하는 평탄도(planarity)와 위치 정밀도(alignment)가 상대적으로 균일하지 못한 문제가 있다. 이처럼 불균일한 평탄도는 프로브 카드를 이용하는 검사에서 과도한 오버드라이브를 초래하는 주요한 원인이므로 이를 개선할 필요가 있다.

가이드 홀 플레이트(110)는 프로브(10)를 각각 수용하는 복수의 가이드 홀(130)을 포함한다. 가이드 홀(130)은 웨이퍼 또는 반도체 칩의 테스트좌표에 대응하는 위치에서 형성되어 있다. 이러한 가이드 홀 플레이트(110)는 그것에 형성된 가이드 홀(130)의 내면을 따라 프로브(10)의 도입과 이탈을 유도하여, 상기 가이드 홀(130)에 삽입된 프로브(10)가 그 위치에서 마이크로프로브 헤드(20)에 결합된 후 상기 가이드 홀(130)을 따라 이탈되도록 구성된다.

가이드 홀 플레이트(110) 및 기준 플레이트(120)는 웨이퍼 또는 반도체 칩을 검사하기 위한 회로가 형성된 마이크로프로브 헤드(20)와 근접한 열팽창계수를 갖는 소재나 동일한 소재로 이루어질 수 있다. 이는 마이크로프로브 헤드(20)를 지그(100)에 장착된 프로브(10)와 결합시킬 때 열 변형에 대비하기 위한 것으로서, 열팽창계수가 크게 상이하면 마이크로프로브 헤드(20) 및 반도체 칩 패드의 원하는 위치에 프로브(10)가 장착 및/또는 접촉되지 않을 수 있기 때문이다.

가이드 홀 플레이트(110)를 구성하는 소재는 비제한적으로, 실리콘, 세라믹계 물질 및/또는 금속계 물질을 포함하고, 상기 금속계 물질은 SUS 304, SUS 420 계열, 인바, 코바, 노비나이트 및 이들의 합금을 포함하고, 상기 세라믹계 물질은 실리콘, 저온 동시소성 세라믹(LTCC), 알루미나 및 뮬라이트를 포함할 수 있다.

기준 플레이트(120) 소재는 철 또는 스테인레스 스틸일 수 있다.

가이드 홀 플레이트(110)는 지면에 대해 평행하게 위치한 상태를 기준으로, 지면에 최인접하는 하부면(114), 상기 하부면(114)의 대향면인 상부면(116), 상기 상부면(116)과 하부면(114)의 외주를 따라 연장되어 상기 상부면(116)과 하부면(114)을 연결하는 측면을 포함한다. 하부면(114)에는 자력에 이끌리는 금속소재로 도금이 될 수 있다.

기준 플레이트(120)는 가이드 홀 플레이트(110)가 안착되는 평탄한 플레이트이다. 기준 플레이트(120)는 또한 가이드 홀 플레이트(110)의 가이드 홀(130)을 통해 도입된 프로브(10)의 선단(16)이 그것 상에 안착되어 상기 가이드 홀(130)과 함께 상기 프로브(10)를 직립된 상태로 지지할 수 있다.

기준 플레이트(120)는 가이드 홀 플레이트(110)의 하부면(114)에 대면한 상태로 가이드 홀 플레이트(110)가 안착되는 안착부(122), 안착부(122)의 대향면인 바닥면(124), 하나 이상의 자석(128)을 내부로 수용하도록 구성된 자석 내장부(126) 및 자석 내장부(126)에 장착되는 자석(128)을 포함한다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 지그(100)의 가이드 홀 플레이트(110)는 테스트좌표의 배열과 동일한 배열을 갖는 복수의 가이드 홀(130)을 포함한다. 따라서, 본 발명에 따른 지그(100)를 이용하면, 프로브 카드의 조립 전 단계에서, 가이드 홀(130)에 도입된 복수의 프로브(10)들이 반도체 칩의 테스트좌표와 동일한 배열로 정렬될 수 있고, 그 후 프로브(10)들이 정렬된 상태로 마이크로프로브 헤드(20)에 동시에 장착될 수 있는 바, 프로브 카드의 제조 공정 효율을 크게 개선할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 지그(100)는 그 구조에 기반하여 복수의 프로브(10)의 선단(16)이 동일 선상에 있도록 정렬 가능하여 평탄도를 개선할 수 있다.

구체적으로, 기준 플레이트(120)의 안착부(122)에는 가이드 홀 플레이트(110)뿐만 아니라 프로브(10)의 선단(16)이 안착될 수 있다. 나아가 복수의 프로브(10)는 서로 다른 가이드 홀(130)에 삽입되어 안착부(122)에 의해 직립될 수 있다. 이때, 가이드 홀(130)에 내장된 모든 프로브(10)가 직립되었을 때의 높이가 실질적으로 동일하면, 프로브 카드를 구현하였을 때 프로브(10) 선단(16)을 기준으로 하는 평탄도가 상당히 균일할 수 있다. 이는 프로브 카드를 사용함에 있어서 종래의 수직형 프로브 카드에서 적용되던 오버드라이브량, 예컨대 80μm 내지 120μm 보다 현저히 작은 40μm 내지 60 μm 수준의 오버드라이브량으로 모든 프로브(10)가 웨이퍼의 칩 패드에 효과적으로 접촉되도록 할 수 있음을 의미한다. 이러한 작은 오버드라이브량은 칩과 패드의 손상을 줄이고 프로브 카드의 수명을 길게 연장시킨다.

따라서, 프로브 카드의 평탄도 개선을 위해서는, 안착부(122)의 평탄도도 좋을 것을 필요로 한다. 예를 들어, 12인치 직경의 안착부(122)인 경우 평탄도는 2μm 내지 3μm 일 수 있고, 좀 더 바람직하게는 1μm 내지 2μm가 적절하다.

이하에서는 지그(100)의 각 구성과 프로브(10)를 정렬하는 형태를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

가이드 홀(130)은 상기 상부면(116)으로부터 하부면(114)까지 수직으로 연통되어 상기 상부면(116)에 형성된 제1 개구부(132), 상기 하부면(114)에 형성된 제2 개구부(134) 및 상기 제1 개구부(132)와 제2 개구부(134)의 외주변들 사이에서 연장된 내측면(118)을 포함하는 중공이다. 하나의 가이드 홀 플레이트(110)에 형성된 모든 가이드 홀(130)은 원형, 삼각형, 직사각형, 정사각형 중 하나의 횡단면을 가질 수 있으며, 횡단면은 가이드 홀(130)의 길이 방향을 따라 동일한 형상 및 크기를 가질 수 있다.

가이드 홀(130)의 횡단면 형상은 특별히 한정되지는 않고 삽입되는 프로브(10)의 형상에 따라 적절히 설계될 수 있다.

프로브(10)는 제1 개구부(132)를 통해 가이드 홀(130)로 도입될 수 있다. 다만 도입 과정에서 프로브(10)의 손상을 방지하고 경사를 따라 부드럽게 프로브(10)가 제1 개구부(132)를 통과하여 가이드 홀(130)로 도입될 수 있도록, 제1 개구부(132)의 외주변은 모따기 처리되어 테이퍼드된 경사구조를 가질 수 있다. 경사구조를 이루는 면은 평탄면 또는 곡면일 수 있다.

이러한 도입 구조 구현을 위해, 가이드 홀(130)의 횡단면 형상은 예를 들어 다각형, 비정형의 다각형, 원형, 타원형 및 이들이 조합된 비정형 형태일 수 있다. 좀 더 구체적으로, 가이드 홀(130)은 프로브(10)가 수직으로 도입 가능한 최소 공간만을 형성한다. 즉, 가이드 홀(130)의 횡단면은 지지턱(18)을 제외한 프로브(10)의 길이 방향에 따른 복수의 횡단면을 누적시킨 것과 실질적으로 동일한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 4의 프로브(10)의 길이 방향에 따른 횡단면은 직사각형에 해당하며, 이 경우 가이드 홀(130)도 실질적으로 동일한 직사각형의 횡단면을 갖게 되고, 전체적으로는 직육면체 형상을 갖게 된다.

이처럼 제1 개구부(132)를 통해 도입되는 프로브(10)는 가이드 홀(130)의 내측면(118)의 적어도 일부에 접촉한 상태로 제2 개구부(134)를 향해 하강될 수 있다. 즉, 프로브(10)는 가이드 홀(130)의 내측면(118)을 따라 아래로 이동하도록 유도된다. 다만, 프로브(10)가 가이드 홀(130)을 설정하는 내측면(118)에 완전하게 맞물리는 것은 삽입 과정에서 프로브(10)의 손상을 유발할 수 있으므로, 각 내측면(118)은 대면하는 프로브(10)의 표면에 대해 소정의 거리로 이격되는 것이 바람직할 수 있다. 상기 이격 거리 A는 1μm 내지 3μm일 수 있으며, 상세하게는 1μm 내지 2μm일 수 있다.

가이드 홀(130)에 삽입된 상기 프로브(10)는 그것의 선단(16)이 상기 제2 개구부(134)를 통해 상기 기준 플레이트(120)의 안착부(122)를 접촉, 및 안착부(122)에 지지함으로써 내부 공간에서 직립된 상태를 유지할 수 있다.

또한, 본 발명의 프로브(10)는 그것의 기단(17)에 외향 돌출된 지지턱(18)이 형성되어 있고, 제1 개구부(132)의 외주 일 영역은 그에 대응하는 지지 영역(133)을 형성한다. 지지 영역(133)은 지지턱(18)의 형상에 대응하는 형상을 가짐으로써, 지지턱(18)이 프로브(10)의 하중에 의해 하방으로 쳐지거나 측방으로 이탈하여 프로브(10)가 제1 개구부(132) 내로 인입되지 않도록 고정시켜 준다. 따라서, 제1 개구부(132)가 프로브(10)의 유연한 삽입을 위한 챔퍼를 갖는 경우에도, 챔퍼는 이 지지 영역(133)을 회피하여 구비되는 것이 바람직하다.

지지 영역(133)과 지지턱(18)의 형상이 대응한다는 의미는, 지지턱(18)의 하면과 지지 영역(133)이 맞닿음을 의미할 수 있다. 예를 들어 지지턱(18)이 기단(17)에서 수평 방향으로 돌출되어 지지턱(18)의 하면이 지면에 수평하게 형성되는 경우, 지지 영역(133) 또한 지면에 수평하게 형성될 수 있다.

도 6 및 도 7은 제1 개구부(132)의 지지 영역(133)에 대한 또 다른 실시 예를 각각 도시한 것이다.

또는 지지턱(18)의 하면이 지면을 향하는 경사면, 또는 절곡면을 형성하는 경우, 지지 영역(133) 또한 그 형상에 대응하는 경사면, 또는 절곡면을 형성하는 것이 바람직하다. 지지턱(18)이 경사면, 또는 절곡면의 하면을 형성하는 경우 프로브(10)가 안착부(122)에서 빠져 제1 개구부(132) 내로 인입되는 위험을 원천적으로 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이 지지턱(18)이 지지 영역(133)에 걸쳐지면, 그 상태에서는 더 이상 하향으로 힘이 인가될 수 없다. 즉, 프로브(10)는 선단(16)이 기준 플레이트(120)의 안착부(122)에 의해 지지되고, 최상단은 지지턱(18)이 지지 영역(133)에 걸쳐지면서 직립된 높이가 유지된다. 이는 모든 프로브(10)에 동일하게 적용될 수 있따. 프로브(10)는 탄력적으로 변형가능한 구조인 바, 미세하더라도 하향으로 인가되는 힘에 의해 상기 직립된 높이가 변동될 수 있다. 그러나 모든 프로브(10)가 동일한 직립 높이로 배열되어야만 그의 선단(16)을 기준으로하는 평탄도가 균일해질 수 있으므로, 상술한 바와 같이 프로브(10)의 직립 높이가 일정하게 유지될 수 있다는 점은 본 발명에 따른 지그(100)의 주요 이점이고, 프로브의 제조공정에 MEMS 기술을 적용할 경우 프로브의 규격은 거의 완벽하게 균일할 수 있다.

또한, 지지턱(18)이 제1 개구부(132)의 경계에 걸쳐지면서 이 지지턱(18)은 제1 개구부(132) 외측으로 돌출될 수 있다. 이처럼 돌출된 지지턱(18)은 프로브(10)가 프로브 카드의 회로기판에 접합되는 공정을 수행할 때, 회로기판의 회로에 쉽게 접촉할 수 있고, 그 상태에서 곧바로 접합될 수 있다.

이에 대한 하나의 예에서, 프로브(10)가 직립된 상태로 유지될 될 때, 프로브(10)의 기단(17) 측 일부가 제1 개구부(132)를 통해 돌출되도록, 직립된 상기 프로브(10)의 높이 대비 상기 가이드 홀(130)의 깊이는 85% 내지 99.9%, 상세하게는 90% 내지 95%, 더욱 상세하게는 92% 내지 93%일 수 있으며, 일정한 높이가 구성되어야 안정적인 본딩 결합을 이룰 수 있다.

다시 도 1 내지 5를 참조하면, 기준 플레이트(120) 및 가이드 홀 플레이트(110)는 서로에 대해 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 여기서 이들의 결합은 당업계에 잘알려진 기계적 체결방식, 예컨대 클램핑 부재를 이용한 체결이나 상보적으로 계합 가능한 후크 및 그루브가 체결되는 방식이 고려될 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.

다만 이러한 방식 외에도 본 발명에 따른 지그(100)는 가이드 홀 플레이트(110)와 기준 플레이트(120)가 공고히 체결될 수 있는 구조 및 구성을 포함한다.

이에 대한 하나의 예로서, 가이드 홀 플레이트(110)와 기준 플레이트(120)는 자성에 의해 발생하는 인력으로 체결될 수 있다. 일 예로, 기준 플레이트(120)는 그것 내에 자석(128)을 포함할 수 있으며, 가이드 홀 플레이트(110)는 자석(128)과 상호 인력을 발생시키는 부재 또는 물질, 예를 들어 금속 물질을 포함할 수 있다. 좀 더 구체적인 예로, 가이드 홀 플레이트(110)의 하부면(114)에는 자석(128)에 이끌릴 수 있는 금속 피복층이 형성될 수 있다. 한편, 금속 피복층이 형성되는 하부면(114)은 금속 피복층 형성 이전에 평탄화 공정으로 마감 처리된 것일 수 있고, 이 상태에서 금속 피복층이 도금 형성될 수 있다.

경우에 따라서는 가이드 홀 플레이트(110)는 그 자체가 자석에 이끌릴 수 있는 자성체로 이루어질 수 있으며, 이때는 상기 금속 피복층이 생략될 수도 있다.

이에 따라 기준 플레이트(120)의 자석(128)이 가이드 홀 플레이트(110)의 금속 피복층을 연직방향으로 당겨서 가이드 홀 플레이트(110)를 기준 플레이트(120) 상에 밀착시킨다. 즉, 상기 가이드 홀 플레이트(110) 및 기준 플레이트(120)는 상기 자석(128)의 자력에 의해 서로에 대해 고정될 수 있다.

단, 금속 피복층은 가이드 홀(130)의 내측면(118)에는 존재하지 않을 수 있다. 이는 금속 피복층의 피복 공정의 용이성뿐만 아니라, 프로브(10)의 가이드 홀(130) 인입시 내측면(118) 도금에 의한 인입 방해 발생 가능성을 방지하기 위함이다. 따라서 금속 피복층 형성 후에 가이드 홀(130)을 형성하는 것이 바람직하다.

금속 피복층은 니켈, 철, 코발트, 텅스텐 및 스테인레스 스틸로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하거나 또는 상기 군으로부터 선택되는 둘 이상이 합금된 것일 수 있다.

자석(128)은 본딩 결합을 위해 적용되는 고온의 챔버에서 안정적으로 보자력을 발현할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지는 않지만, 상세하게는 450 ℃ 이상의 온도에서도 보자력을 발현할 수 있는 알리코 자석, 페라이트 자석 또는 사마륨코발트일 수 있고, 이들이 혼합되어 사용될 수도 있다.

자석(128)은 또한 그것의 자성으로 가이드 홀(130)로 도입되는 프로브(10)를 안착부(122)까지 이동시키고 안착부(122)에 지지된 프로브(10)의 유동을 방지할 수 있다. 이러한 자석(128)의 작용에 의해 프로브(10)는 가이드 홀(130)에서 안정적으로 하강하고, 고정된다.

또 다른 예로서, 도 8에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지그(200)의 수직 단면도가 도시되어 있다.

도 8에 도시된 지그(200)는 앞서 설명한 바와 같은 지그(100)와 실질적으로 동일한 구성 및 기능을 공유하지만, 기준 플레이트(220)가 안착부(222)로부터 바닥면(224)까지 연직방향으로 연통되어 있는 복수의 흡입구(221)를 포함하는 것에 차이가 있다.

이러한 흡입구(221)는 각각, 안착부(222)에 형성된 그것의 개방된 일측이 가이드 홀(230)의 제2 개구부(234)가 존재하지 않는 가이드 홀 플레이트(210)의 하부면(214)에 위치하게 된다. 이처럼 흡입구(221)가 위치하면 개방된 타측에서, 에어 드레인 장치 등을 이용하여 공기를 흡입할 수 있다. 이때 흡입구(221)에는 음압(negative pressure)이 형성되며, 가이드 홀 플레이트(210)는 상기 흡입구(221)에 형성된 읍압에 의해 상기 안착부(222) 상으로 더욱 밀착되면서 고정될 수 있다.

가이드 홀 플레이트(210)와 기준 플레이트(220)의 탈착 가능하도록 결합되는 모델이 상술한 자석(228) 및 흡입구(221) 중 하나만 선택적으로 이용될 수도 있지만 이들이 조합되어 둘다 사용될 수 있음은 물론이다.

프로브 정렬 시스템

도 9에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프로브 정렬 시스템(300)이 모식적으로 도시되어 있다. 또한 도 10 내지 도 13에는 프로브 저장부(320)의 매거진(330)이 모식적으로 도시되어 있다.

이들 도면을 함께 참조하면, 프로브 정렬 시스템(300)은 지그(310) 및 프로브 저장부(320)를 포함한다.

지그(310)는 복수의 프로브(10)를 소정의 위치에 형성된 가이드 홀(312)에 내장하여 직립시키고, 가이드 홀(312)로부터 프로브(10)들이 마이크로프로브 헤드(도시하지 않음)에 직립된 상태로 결합되도록 구성된다.

지그(310)에 관한 특징들은 도 1 내지 도 8에서 설명한 지그(100)의 구조, 구성 및 그에 따른 구조적 이점과 적어도 일부 동일할 수 있다. 따라서 본 실시예의 설명에서 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

프로브 저장부(320)는 지그(310)의 가이드 홀(312)로 프로브(10)를 하나씩 공급하도록 프로브(10)를 소정의 배열로 저장하는 부재로서, 매거진(330) 및 피딩부(340)를 포함한다.

프로브 저장부(320)는 복수의 프로브(10)를 수용할 수 있으며, 수용된 복수의 프로브(10)는 동일한 일 방향을 향하며 직립된 상태로 일렬 배치될 수 있다. 배열된 복수의 프로브(10)는 순차적으로 각 가이드 홀(312)에 공급될 수 있는 구조로 이루어져 있다. 프로브 저장부(320)는 복수의 프로브(10)가 직립된 상태로 수용하기 때문에, 그러한 직립된 상태로 프로브(10)를 가이드 홀(312)에 삽입시킬 수 있으며, 이는 프로브(10)를 가이드 홀(312)에 삽입시키는 동작을 반복적으로 수행하는데 최적의 상태를 제공한다. 특히, 물리적, 광학, 전자적 장치를 통해 프로브(10)를 가이드 홀(312)에 삽입시킬 수 있는 여지를 제공한다는 상승효과가 있다.

이하에서는 이해를 돕기 위하여, 매거진(330)을 직선으로 가정할 때, 피딩부(340)가 위치하는 쪽의 매거진(330)의 단부를 일측(331)으로 지칭하고 일측(331)의 반대 쪽 단부를 타측(332)으로 지칭한다.

매거진(330)은 복수의 프로브(10)가 동일한 일 방향을 향하며 직립된 상태로 일렬 배치된 프로브 배열체(10a)를 내부에 수용하도록 구성되어 있다. 도면에서와 같이 매거진(330)은 일측(331)에서 피딩부(340)와 연결되어 있고, 상기 일측(331)으로부터 타측(332) 방향으로 길게 연장된 구조로 이루어져 있어 길이 방향으로 복수의 프로브(10)를 일렬로 수용할 수 있다.

특히 프로브(10)는 인접한 프로브(10)와 측면이 마주하도록 일 방향 배치 및 배열될 수 있다. 여기서 측면이란 프로브(10)가 마이크로프로브 헤드(20)에 결합한 직립 상태를 기준으로 측면을 의미하며, 특히 프로브(10)의 상호 평행한 두 면을 의미할 수 있다.

피딩부(340)는 복수의 프로브(10)가 매거진(330) 내에 상기 배열로 위치할 수 있도록 상기 배향 상태를 예비적으로 만들어 준다. 피딩부(340)는 프로브(10)를 매거진(330)으로 하나씩 연속적으로 공급하도록 구성되어 있다. 피딩부(340)는 도면에 별도로 도시하지는 않았지만 복수의 프로브(10)를 진동으로 정렬시키면서 공급하는 진동 피더(vibration feeder)일 수 있다. 진동 피더와 같은 피딩부(340)는 복수의 프로브(10)를 의도한 특정 방향으로 배치시키고, 배치 방향을 유지한 채로 매거진(330)에 하나씩 공급할 수 있다.

보다 구체적으로 본 발명에서 진공 피더는 나선형의 진공 피더일 수 있다(도 18의 340 참조).

매거진(330)은 일측(331)에서 피딩부(340)와 연결되어 프로브(10)를 공급받고 타측(332)에서는 최외곽에 위치하는 프로브(10) 하나가 외부로 이탈하여 가이드 홀(312)에 삽입될 수 있는 형태를 갖는다. 매거진(330)의 타측(332)에서 프로브(10)가 이탈되면, 피딩부(340)는 매거진(330)으로 프로브(10)를 공급한다.

프로브(10)는 매거진(330) 타측(332)에서 기구물에 의해 하방으로 인출되어 가이드 홀(312)로 바로 삽입되거나, 상방으로 인출되어 가이드 홀(312)로 이동하여 삽입될 수 있다. 좀 더 구체적인 메커니즘에 대해서는 후술한다.

이탈되는 프로브(10)를 대신해, 피딩부(340)로부터 공급되는 새로운 프로브(10)가 프로브 배열체(10a)를 구성하면서 배열체의 프로브(10)들이 일측(331)에서 타측(332) 방향으로 이동하게 되고 이탈된 프로브(10)의 측면에 위치한 인접 프로브(10)가 이탈된 프로브(10)의 자리로 이동한다. 상술한 양상은 반복적으로 수행될 수 있다.

전술한 일련의 과정 중 제1 만입부(350)에 존재하게 되는 프로브(10)가 피딩부(340)의 진동 영향으로 후술하는 비전부(490)에 인식 오류가 발생할 수도 있고, 프로브 캐리어(도 18의 600 참조)의 구동이 부적절할 수도 있다. 따라서 이 단계에서는 운영 소프트 웨어 등에 의한 피딩부(340)의 구동을 정지시킬 수 있다.

매거진(330)은 타측(332)에 위치하는 측판(334), 일측(331)에 위치하며 피딩부(340)에 연결되는 연결부(336), 측판(334)과 연결부(336) 사이에서 연장되어 있는 하나 이상의 지지체(338)를 포함한다.

하나의 예에서, 매거진(330)의 타측(332)에서 프로브(10)가 이탈되면, 상기 피딩부(340)로부터 공급되는 프로브(10)에 의해 프로브(10)들이 타측(332)으로 순차적으로 이동될 수 있다. 이때, 타측 단부에 위치하는 프로브(10)는 측판(334)의 내면(352)에 접촉하여 지지되며 피딩부(340)로부터 공급되는 프로브(10)는 일측(331)에서 타측(332) 방향으로 이동함에 따라 프로브 배열체(10a)를 가압할 수 있다. 따라서 프로브 배열체(10a)는 측판(334)의 내면(352)과 새로 공급되는 프로브(10) 사이에서 측면이 밀착하도록 가압되어 측면 방향으로 일렬 배열된 직립된 상태를 유지할 수 있다.

다른 예에서, 연결부(336)는 일측(331)에서 타측(332) 방향으로 가압하는 가압 수단(도시하지 않음)을 포함할 수 있다.

이러한 구조는 피딩부(340)로부터 공급되는 프로브(10)가 가압 수단 및 이에 인접하는 프로브(10) 사이로 공급되어 매거진(330)의 타측(332)에서 프로브(10)가 이탈되면, 가압 수단이 피딩부(340)로부터 공급되는 프로브(10)를 일측(331)에서 타측(332) 방향으로 가압하는 힘을 도와줄 수 있다.

따라서, 가압 수단에 의해 프로브(10)들은 타측(332)으로 순차적으로 이동하고, 최외곽에 위치하는 프로브(10)는 측판(334)의 내면(352)에 접촉하여 지지되고, 가압 수단은 프로브(10)를 측면으로 가압한다. 그 결과 매거진(330)은 프로브 배열체(10a)의 프로브(10)들이 측면을 서로 접하면서 일렬로 배열되어 직립된 상태로 수용할 수 있다.

가압 수단은 진동 피더, 스프링, 스크류, 기어 및 벨트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

지지체(338)는 측판(334)과 연결부(336)를 기계적으로 고정함과 동시에 프로브(10)가 일측(331)에서 타측(332)으로 이동할 때, 프로브(10)의 전면과 배면을 지지하여, 기 수용되어 있는 프로브(10)에 대해 측면 방향으로 일렬을 이루면서 이동하도록 가이드한다.

지지체(338)는 프로브(10)의 전면에 대면하는 하나 이상의 전면 지지체(338a) 및 프로브(10)의 배면에 대면하는 하나 이상의 후면 지지체(338b)를 포함한다.

특히 지지체(338)가 프로브(10) 형상에 대응하도록 구비되어 피딩부(340)가 잘못된 방향으로 배치시킨 프로브(10)가 매거진(330)으로 이동하지 못하도록 하는 역할도 수행할 수 있다. 즉 매거진(330)이 형성하는 통로 중 프로브(10)가 배열되기 원하는 영역을 제외한 영역 중 적어도 일 영역에 지지체(338)가 배치되면, 의도하지 않은 방향으로 배향된 프로브(10)가 지지체(338)에 걸려 매거진(330)의 통로로 유입될 수 없어, 이러한 의도하지 않은 방향으로 배향된 프로브(10)를 걸러주는 역할을 할 수 있다.

지지체(338)는 매거진(330)의 통로 길이 방향을 따라 구비된 복수의 빔(beam) 형태로 구현될 수 있다. 특히 프로브(10)가 측면이 상호 마주하는 일 방향으로 배열된 경우, 지지체(338)는 프로브(10)의 전면을 지지하는 전면 지지체(338a) 및 프로브(10)의 배면을 지지하는 배면 지지체(338b)로 구비되어 전면 및 배면 양측에서 지지할 수 있다. 전면 지지체(338a) 및 배면 지지체(338b)가 지지하는 프로브(10)의 면이 반드시 전면 및 배면이어야 하는 것은 아니므로, 전면 지지체(338a)는 제1 지지체로, 배면 지지체(338b)는 제2 지지체로 대체될 수 있다. 다만 설명의 편의를 위해 전면 지지체(338a) 및 배면 지지체(338b)인 경우를 기준으로 설명한다.

예를 들어, 전면 지지체(338a)는 횡 단면의 형상이 실질적으로 원형인 원통형 빔이고, 상세하게는 한 쌍으로 이루어질 수 있다. 전면 지지체(338a) 중 하나는 프로브(10) 전면에서도 기단에 인접하는 상부 측에서 가이드하도록, 매거진(330)의 위쪽에서 측판(334)과 연결부(336)를 연결하고 나머지 하나는 프로브(10)의 전면에서도 선단에 인접하는 하부 측에서 가이드하도록, 매거진(330)의 아래쪽에서 측판(334)과 연결부(336)를 연결한다.

전면 지지체(338a)는 원통형의 구조에 기반하여 프로브(10)의 전면에 접촉하는 면적이 상대적으로 넓지 않아 접촉에 따른 프로브(10)의 접촉 저항과 손상을 최소화할 수 있다. 또한, 전면 지지체(338a) 중 매거진(330)의 아래쪽에 위치하는 하나는 프로브(10)의 절곡부에 위치할 수 있고, 이때 전면 지지체(338a)가 곡면을 가지므로 절곡부에 대응하여 절곡부를 안정적으로 지지할 수 있다.

후면 지지체(338b)는 횡 단면의 형상이 실질적으로 사각형인 직육면체 빔(388b') 및 원통형 빔(388b")을 포함할 수 있다.

후면 지지체(338b) 중 직육면체 빔(388b')은 프로브(10) 배면에서도 기단에 인접하는 상부 측에서 가이드하도록, 매거진(330)의 위쪽에서 측판(334)과 연결부(336)를 연결한다.

지지체(338)는 기계적 가공에 의해, 또는 MEMS 공정에 의해 형성될 수 있다.

본 발명의 프로브(10)는 기단에 배면 방향으로 돌출된 지지턱(18)이 형성되어 있는 바, 이러한 지지턱(18)이 직육면체 빔(388b')의 단부에 걸쳐질 수 있다. 이에 따라 프로브(10)는 지지턱(18)이 직육면체 빔(388b')에 걸쳐진 상태에서는 하향으로 이동하지 않고 직립된 상태를 유지할 수 있다.

후면 지지체(338b) 중 원통형 빔(388b")은 프로브(10)의 배면에서도 선단에 인접하는 하부 측에서 가이드하도록, 매거진(330)의 아래쪽에서 측판(334)과 연결부(336)를 연결한다. 이러한 매거진(330)의 아래쪽에 위치하는 하나는 프로브(10)의 절곡부에 위치할 수 있고, 이때 후면 지지체(338b)가 곡면을 가지므로 절곡부에 대응하여 절곡부를 안정적으로 지지할 수 있다.

매거진(330)의 측판(334)은 일측(331)에서 타측(332) 방향으로 만입되어 측판(334)의 내면(352)을 이루며, 그것의 상단 및 하단에 개방된 배출구(335)를 형성하는 제1 만입부(350)를 포함한다.

제1 만입부(350)는 내면(352)과 함께, 내면(352)의 양단부로부터 각각 연장된 제1 측면(354) 및 제2 측면(356)을 포함하고, 내면(352)에는 최외곽에 위치하는 프로브(10)의 측면이 접하며, 제1 측면(354)에는 프로브(10)의 배면이 대면하고, 제2 측면(356)에는 프로브(10)의 전면이 대면한다.

따라서, 제1 측면(354)과 제2 측면(356)의 폭만큼의 만입 깊이를 갖는 제1 만입부(350)는 최외곽에 위치하는 프로브(10)를 수용하고, 수용된 공간에서는 지지체(338)가 위치하지 않아 프로브(10)의 상향 또는 하향의 움직임이 제한되지 않으며 제1 만입부(350)의 내면(352)에 접하여 가압되는 힘 또는 후술하는 슬립 방지부(339)에 의한 인력에 의해서 프로브(10)가 지지되어 고정될 수 있다.

제1 만입부(350)에 수용된 프로브(10)는 외력에 의해 상향 또는 하향으로 슬라이딩되면서 상단 배출구(3351)의 또는 하단 배출구(3352)로 이탈될 수 있다.

슬립 방지부(339)는 만입부(350)에서 의도되지 않은 프로브(10)가 이탈하는 것을 방지한다. 프로브 배열체(10a) 중 타측(332) 단부에 위치한 프로브(10)는 의도된 상태에서만 매거진(330)으로부터 이탈되어야 함에도 불구하고 일측에서 밀어주는 힘의 부족 또는 중력 등에 의해 상단 배출구(3351) 또는 하단 배출구(3352)를 통해 매거진(330)으로부터 이탈되는 경우가 발생할 수 있다.

슬립 방지부(339)는 프로브(10)와 상호 인력을 발생시키는 자석 내장의 형태로 측판(334)의 타측 단부에 구비된다. 슬립 방지부(339)는 타측(332) 단부에 위치한 프로브(10)를 당겨줌으로써 의도하지 않은 이탈을 방지한다.

이때 슬립 방지부(339)에 의해 발생하는 프로브(10)의 인력은 의도된외력이 프로브(10)를 이탈시키는데 지장을 주지 않을 정도의 크기로 발생하도록 설계함이 바람직하다.

하나의 예에서, 제1 만입부(350)의 폭 이하의 두께를 갖는 블레이드 형태의 프로브 캐리어(도 18의 600 참조)가 프로브(10)의 기단 측에서 프로브(10)의 기단을 하향으로 밀어내면서 제1 만입부(350)를 통과하면, 프로브(10)는 그것이 접하는 제1 만입부(350)의 내면(352)과 제1 측면(354) 및 제2 측면(356)에 의해 가이드되면서 하향으로 슬라이딩되고 종국에는 측판(334)의 하단 배출구(3352)를 통해 매거진(330)으로부터 이탈될 수 있다.

경우에 따라서는 프로브(10)가 하향으로 운동할 때, 프로브(10)의 기단에 형성된 지지턱(18, 도 4 참조)이 제1 만입부(350)의 배면에 걸리지 않고 통과할 수 있도록, 제1 만입부(350)의 제1 측면(354)에는 그루브(355)가 형성될 수 있다. 이 그루브(355)는 측판(334) 상단부터 하단까지 길게 연장된 구조이다.

또 다른 예에서, 프로브(10)의 기단에 밀착하여 흡입할 수 있는 콜렛 등의 부재가 프로브(10)를 흡착한 후 상향으로 운동하면 프로브(10)는 그것이 접하는 제1 만입부(350)의 내면(352)과 제1 측면(354) 및 제2 측면(356)에 의해 가이드되면서 상향으로 슬라이딩되고 종국에는 측판(334)의 상단 배출구(3351)를 통해 매거진(330)으로부터 이탈될 수 있다.

프로브(10)를 상단 배출구(3351) 또는 하단 배출구(3352)로 이탈시켜 가이드 홀(312)에 삽입될 수 있도록 하는 구체적인 구조는 후술한다.

프로브 정렬 장치

도 15 내지 도 20에는 본 발명에 따른 프로브 정렬 장치(400) 및 이의 각 구성요소들에 대한 모식도들이 도시되어 있다.

프로브 정렬 장치(400)는, 지그(100), 프로브 저장부(320), 피딩부(340), 메인 프레임(410), 진공 펌프(416), 상판(412), 체결부(415), 암 부재(414), 제1 스테이지(440), 제2 스테이지(450), 액추에이터(470), 비전부(490), 모니터링 부(480), 컨트롤부(460) 및 프로브 캐리어(600 또는 700)를 포함한다.

지그(100) 및 프로브 저장부(320)의 경우 도 1 내지 도 14에서 설명한 바와 구조 및 구성이 동일할 수 있으며, 이에 따라 이하에서는 이에 대한 상세한 설명을 생략할 것이다.

메인 프레임(410)은 복수의 빔들이 조립되어 이루어진 골조 형태로서, 나머지 구성들, 예를 들어, 상판(412), 암 부재(414), 지그(100), 프로브 저장부(320), 제1 스테이지(440), 제2 스테이지(450), 액추에이터(470), 비전부(490) 및 컨트롤부(460) 등을 지지하도록 구성되어 있다.

상판(412)은 그것 상에 지그(100)가 장착된 제1 스테이지(440)가 안정적으로 안착되는 편평한 금속 또는 플라스틱의 플레이트이며, 경우에 따라서 제1 스테이지(440)와 기계적으로 체결될 수 있다.

암 부재(414)는, 메인 프레임(410)에 장착되되, 상판(412)으로부터 상향으로 이격되도록, 전반의 형상이 'ㄱ' 형태로 수직 절곡된 암(arm)이다.

암 부재(414)는 상판(412)을 기준으로 할 때, 상판(412)에 대해 수직을 이루는 제1 암(414a)을 포함한다. 제1 암(414a)은 그것의 선단이 메인 플레이트에 기계적으로 결합된다.

암 부재는 또한 제1 암(414a)의 기단으로부터 연장된 제2 암(414b)을 포함한다. 제2 암(414b)은 제1 암(414a)에 대해 수직을 이루며, 상판(412)을 기준으로 할 때, 상판(412)에 대해 실질적으로 평행하다. 하나의 예에서, 암 부재(414)는 제1 암(414a) 및 제2 암(414b)은 서로 일체를 이루며 연장된 단일 부재일 수 있다. 또 다른 예에서, 암 부재는, 제1 암(414a) 및 제2 암(414b)이 서로 분리가능하게 기계적으로 체결된 조립체일 수 있다.

제2 암(414b) 에서 제1 암(414a)과 연결되는 단부를 일측으로 정의하면, 제2 암(414b)의 타측 단부에는 제2 스테이지(450)가 장착된다. 따라서, 제2 스테이지(450) 및 제1 스테이지(440)는 제1 암(414a)이 상향으로 연장된 길이에 실질적으로 상응하여 서로 이격되고, 위에서 바라볼 때를 기준으로는 서로 동일한 영역에서 마주본다.

또한, 도면에 도시한 바와 같이, 프로브 저장부(320)는 제1 스테이지(440)와 제2 스테이지(450) 사이에 위치한다. 따라서, 프로브 저장부(320)에 저장된 프로브 배열체(10a) 중 최외곽에 위치하는 프로브(10) 또한 제1 스테이지(440)와 제2 스테이지(450) 사이에 위치한다. 제1 스테이지(440)는 매거진(330)의 최외곽 프로브(10)가 삽입될 가이드 홀(130)이 상기 프로브(10)와 동일 선상에 위치하도록 정렬시킨다.

액추에이터(470)는 액추에이터(470)에 장착된 프로브 캐리어(600 또는 700)을 구동시켜 상기 최외곽 프로브(10) 가 상기 가이드 홀(130)에 삽입되도록 한다. 액추에이터(470)는 회전 운동 또는 왕복 직선 운동하도록 구현되어 프로브 캐리어(600)를 구동할 수도 있고(도 18), 또는 x축, y축 및 z축에 대해 병진 운동하는 제2 스테이지(450) 형태로 구현되어 프로브 캐리어(700)를 구동할 수도 있다(도 19).

본 발명에서, 비전부(490)는 프로브 저장부(320)에 수용된 프로브 배열체(10a) 중 최외곽에 배열된 프로브(10)의 선단 및 기단을 식별하고, 이 프로브(10)가 삽입될 가이드 홀(130)의 좌표를 확인하여 산출된 거리에 대한 정보를 소정의 프로그램을 내재한 컴퓨터를 포함하는 컨트롤부(460)에 제공하도록 구성된다.

비전부(490)는 피사체의 이미지를 획득하는 광학계 카메라 또는 상대물까지의 거리 또는 형상 등의 센싱을 수행하는 센서의 형태로 구성될 수 있지만, 이러한 예시로 한정되는 것은 아니다.

비전부(490)는 사용자 또는 내부 시스템이 프로브(10)의 위치, 프로브(10)와 프로브 캐리어(600, 700)의 상대적인 위치 또는 인가 상태, 프로브(10)와 가이드 홀(130)의 상대적인 위치 또는 도입 여부 등을 확인할 수 있다.

예를 들어, 도 14를 참조하면, 특히, 비전부(490)가 프로브(10)와 매거진(330)의 상대 위치, 좀 더 구체적으로는 제1 만입부(350)로부터 프로브(10)가 적절히 인출되었는지 확인이 용이하도록, 측판(334)은 제2 만입부(337)를 형성할 수 있다.

이에, 제2 만입부(337)는 제1 만입부(350)에 수용된 프로브(10)의 기단 또는 선단이 외측으로 노출되도록 배출구(335)의 상단 또는 하단과 대향하는 단부 방향으로 만입된 구조로 이루어져 있다.

모니터링 부(480)는 상술한 비전부(490)와 연계하여 기능하는 부재로서, 예를 들어, 비전부(490)가 식별하는 화상을 확대 화면으로 나타낼 수 있다. 따라서, 사용자는 극히 미세한 사이즈의 프로브를 육안으로 용이하게 확인할 수 있다.

컨트롤부(460)는 상기 비전부(490)로부터 제공된 정보를 처리하여, 프로브 캐리어가 프로브 중 최외곽에 배열된 프로브의 위치에 정확하게 위치하는지를 결정할 수 있다. 또 내부 연산 결과 또는 외부 입력 신호에 근거하여 제1 스테이지(440), 제2 스테이지(450) 또는 액추에이터(470)에 구동 신호를 전달한다.

체결부(415)는 프로브 저장부(320)에 체결되어 이를 고정시키는 부재로서, 프로브 저장부(320)가 소정의 위치에서 고정된 상태를 유지하도록 프로브 정렬 장치(400)의 어디에든 결합될 수 있다.

도 15에는 체결부(415)가 메인 프레임(410)에 체결되어 프로브 저장부(320)를 소정의 위치에서 고정시키지만, 이는 이해를 돕기위한 예시일 뿐이며, 메인 프레임(410)뿐만 아니라, 상판(412)이나 예를 들어, 제2 스테이지(450)에도 체결되어 프로브 저장부(320)를 고정시킬 수 있다.

또한, 도 15에는 체결부(415)가 'ㄱ'자의 형상으로 도시되었지만, 이는 이해를 돕기위한 예시일 뿐, 체결부(415)의 형상이 이것으로 한정되는 것은 아니고, 원하는 체결 위치에 따라서, 또는 프로브 저장부(320)가 위치되어야 하는 부분에 따라서, 또는 체결의 편의성을 고려하여 그 형상이 필요에 따라 변할 수 있음을 이해해야 한다.

정리하면, 프로브 정렬 장치(400)의 모든 구동은 비전부(490)에 의해 식별 및 인식되고, 컨트롤부(460)가 상기 비전부(490)에 의한 식별 및 인식을 소정의 정보와 테스트좌표 삽입 순서 포함하는 프로그램과 그것의 제어 논리에 따라 프로브(10)를 지그(100)의 가이드 홀(130)에 삽입하는 것을 순차적으로 진행되도록 제어할 수 있다.

본 발명에서 제1 스테이지(440)는 본 발명의 지그(100)가 분리 가능하게 장착되고, 그 자체가 좌측, 우측 및 축회전(x, y, θ)하면서 지그(100)와 이에 형성된 가이드 홀(130)이 의도된 임의의 위치로 정렬될 수 있도록 움직이는 부재이다.

특히 제1 스테이지(440)는 원하는 가이드 홀(130)을 프로브 저장부(320)로부터 배출될 프로브의 위치로 지그(100)를 정렬시키는데 특징이 있다.

이와 관련하여 제1 스테이지(440)의 구조가 도 17에 도시되어 있다. 도 17을 참조하면, 제1 스테이지(440)는 지그(100)가 장착되며, 지그(100)를 θ방향으로 회전시키는 θ축 구동부(510), 지그(100)를 Y축을 이동시키는 Y축 구동부(520) 및 지그(100)를 X축을 따라 이동시키는 X축 구동부(530)를 포함한다.

지면을 기준으로 X축 구동부(530), Y축 구동부(520) 및 θ축 구동부(510)는 순차적으로 상향 적층될 수 있다.

도 16에는 암 부재(414)에 장착된 제2 스테이지(450)가 모식적으로 도시되어 있다.

도 16을 참조하면, 제2 스테이지(450)는 Z축으로 연장된 둘 이상의 제1 가이드 레일(455)을 포함한다. 제2 스테이지(450)는 암 부재(414)에 분리가능하게 장착되는 제1 플레이트(451)를 포함한다.

제2 스테이지(450)는 상기 제1 가이드 레일(455)에 상보적으로 계합되어 제1 가이드 레일(455)을 따라 Z축 방향으로 슬라이딩되도록 구성된 수직부(452a) 및 수직부(452a)의 하단부로부터 수직을 이루며 Y축 방향으로 연장되어 있고, 하단에 X축으로 연장된 둘 이상의 제2 가이드 레일(456)이 설치되어 있는 수평부(452b)를 포함하는 제2 플레이트(452)를 더 포함한다.

제2 스테이지(450)는 제2 가이드 레일(456)에 상보적으로 계합되어 제2 가이드 레일(456)을 따라 X축 방향으로 슬라이딩되도록 구성되어 있고, 하단에 Y축으로 연장된 둘 이상의 제3 가이드 레일(457)이 설치되어 있는 제3 플레이트(453) 및 상기 제3 가이드 레일(457)에 상보적으로 계합되어 상기 제3 가이드 레일(457)을 따라 Y축 방향으로 슬라이딩되도록 구성되어 있으며, 하단에 상기 액추에이터가 장착되고, 측면에 비전부(490)가 장착되는 제4 플레이트(454)를 더 포함한다.

이러한 구조에서 비전부(490)는, X축과 대응하는 제4 플레이트(454)의 측면에 장착되어 상기 X축의 방향에서 상기 프로브 저장부(320)에 수용된 프로브 배열체(10a) 중 최외곽에 배열된 프로브(10)의 선단 및 기단을 식별하고, 프로브(10)가 삽입될 가이드 홀(130)의 좌표를 확인하여 산출된 거리에 대한 정보를 소정의 프로그램을 내재한 컴퓨터를 포함하는 컨트롤부(460)에 제공하도록 구성된다.

컨트롤부(460)는 프로브 캐리어(600)가 프로브 배열체(10a) 중 최외곽에 배열된 프로브(10)의 위치에 정확하게 위치하는지를 결정할 수 있다.

경우에 따라서는, 제2 플레이트(452)의 수직부(452a)의 측면에는 프로브 저장부(320)의 피딩부(340)가 브라켓(도시하지 않음)에 의해 기계적으로 체결될 수 있고, 이 경우, 프로브 저장부(320)는 제2 플레이트(452)의 Z축 움직임에 대응하여 함께 Z축을 따라 운동할 수 있다.

제4 플레이트(454)에 장착되는 액추에이터(470)는 회전 축 및 캠(cam)을 포함하는 캠 운동 액추에이터(470a), 상하로 승강 운동하는 액추에이터(470b)일 수 있다.

도 18에는 본 발명의 실시예들에 따른 액추에이터의 모식도들이 도시되어 있다.

도 18의 (a)를 참조하면, 액추에이터(470a)는 회전축(474a)과 캠(cam, 472a)을 포함한다. 캠(472a)은 회전 중심축으로부터 복수의 단부 지점까지의 길이가 상이한 판형의 부재로 구현될 수 있다. 수평 방향으로 구비된 회전축(474a) 및 그에 연결된 상이한 반경을 가진 캠(472a)의 회전에 따라, 캠(472a)에 맞물린 프로브 캐리어(600)는 상하 운동 한다. 특히 프로브 캐리어(600)가 연직 하방으로 이동할 때, 프로브(10)는 인출된다.

프로브 캐리어(600)에는 수직 상방에 대한 탄성 복원력이 작용할 수 있다.

도 18의 (b)를 참조하면, 회전 운동하는 액추에이터(470a)와는 달리, 상하로 승강운동하도록 구성된 액추에이터(470b)이며, 힘 전달 메커니즘이 상이할 뿐 프로브 캐리어(600)로 프로브(10)를 삽입시키는 원리는 실질적으로 동일하다.

한편, 프로브 캐리어(600)는 프로브 저장부(320)에 수용된 최외곽에 배열된 프로브(10)를 하향으로 밀어내기 용이한 'T' 형상 판형의 블레이드 형태일 수 있다. 도면에는 예시로서 블레이드 형태가 도시되었지만, 봉형의 핀 또는 각형 핀이 대안적으로 사용될 수 있다.

이러한 형태의 프로브 캐리어(600)가 도 18에 도시되었지만, 이는 하나의 예시로서 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 이로서 한정되는 것은 아니고 도 19 및 도 20에 도시된 흡착기 형태의 프로브 캐리어(700)도 구비될 수 있다. 프로브 캐리어(700)는 프로브(10)의 기단 측에서 면접촉한 상태로 내부에 음압을 형성하여 프로브(10)를 흡착 및 고정한 상태로 프로브 저장부(320)로부터 상향으로 이탈시키도록 구성되어 있다.

구체적으로 프로브 캐리어(700)는 프로브(10)의 기단을 두 방향에 대해 흡착하는 제1 단부(712) 및 제2 단부(714)를 포함한다. 흡착 홀(716)은 제1 단부(712) 및 제2 단부(714)에 걸쳐 형성된다.

제1 단부(712)는 일부가 개방된 제1 흡착 경계(712a)를 포함한다. 제2 단부(714)는 일부가 개방된 제2 흡착 경계(714a)를 포함한다. 제1 흡착 경계(712a) 및 제2 흡착 경계(714a)는 흡착 홀(716)에서 개방된 부분을 이루되, 프로브가 그에 각각 접하면, 흡착 홀(716)은 실질적으로 또는 실제로 밀폐된다.

제1 단부(712)의 제1 흡착 경계(712a) 및 제2 단부(714)의 제2 흡착 경계(714a)는 상호 수직이 되어 프로브(10)의 기단 모서리 영역 형상에 대응될 수 있다. 즉 제1 단부(712)의 제1 흡착 경계(712a)는 프로브(10) 기단의 상면을 흡착하고, 제2 단부(714)의 제2 흡착 경계(714a)는 프로브(10) 기단의 측면을 흡착할 수 있다.

부언하면, 제2 단부(714)는 막혀있는 끝단(714b)을 더 포함한다. 제2 흡착 경계(714a)가 프로브(10)의 측면에 접하고, 제1 흡착 경계(712a)가 프로브(10)의 상면에 접한 상태에서, 흡착 홀(716)은 프로브(10) 상면으로 가로막히는 제1 흡착 경계(712a), 프로브(10) 측면으로 막히는 제2 흡착 경계(714a) 및 자체적으로 막힌 구조의 끝단(714b)에 의해 그것의 내부가 밀폐된다. 따라서 흡착 홀(716)은 내부에 음압이 형성되면 프로브(10)를 안정적으로 흡착하도록 작용한다.

다시 말해, 전술한 프로브 캐리어(700)의 특별한 구조는 프로브(10)의 측면 및 상면을를 동시에 흡착함으로써 프로브(10)를 안정적으로 고정시킬 수 있다. 예를 들어, 프로브(10)가 프로브 캐리어(700)에 대해 틸팅하는 외력을 받은 경우 이에 대해 저항성이 높아 쉽게 박리되지 않는 장점을 갖는다.

또, 제2 단부(714)는 프로브 저장부(320)의 제1 만입부(350, 도 13 참조) 내측 일 영역까지 이동하여 프로브(10)를 잡을 수 있으므로 프로브(10)와 프로브 캐리어(700)의 접촉 여부를 명확하게 인지할 수 있다.

이러한 일련의 동작은 비전부(490)와 시스템 운용 프로그램에 의하여 확인되면서 작동될 수 있다.

이와 관련하여, 앞서 설명하였지만, 비전부(490)는 사용자 또는 내부 시스템이 프로브(10)의 위치, 프로브(10)와 프로브 캐리어(600, 700)의 상대적인 위치 또는 인가 상태, 프로브(10)와 가이드 홀(130)의 상대적인 위치 또는 도입 여부 등을 확인할 수 있는 수단이므로, 이를 효과적으로 실행하기 위하여, 프로브 캐리어(600, 700)의 측면 방향에서 프로브 캐리어(600, 700) 및/또는 프로브(10) 기단과 선단을 관측하도록 구성될 수 있다.

이러한 측면에서 비전부(490)는 Y축 액추에이터에 장착되어 프로브 저장부(320)에 수용된 프로브(10) 중 최외곽에 배열된 프로브(10)의 선단 및 기단을 식별하고, 프로브(10)를 삽입 할 가이드 홀(130)의 좌표를 확인하여 산출된 거리에 대한 정보를 소정의 프로그램을 내재한 컴퓨터를 포함하는 컨트롤부(460)에 제공할 수 있다.

다만 이는 예시일 뿐, 비전부(490)의 장착 위치 및 구비 방향은 다른 구성과의 간섭, 다른 구성들의 배치에 따라 충분히 달라질 수 있다.

도 21 및 도 22에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프로브 정렬 장치(400')가 도시되어 있다. 도 21 및 도 22에 도시된 바와 같은 프로브 정렬 장치(400')는 프로브 저장부(300')를 제외하면 도 15 내지 도 20을 참고하여 설명한 프로브 정렬 장치(400)와 동일한 구성을 포함하고, 그 구조가 또한 동일하다.

지그(100) 또는 프로브 정렬 장치(400)의 나머지 구성들 중 적어도 하나의 형상 또는 배치 등을 고려하여, 프로브 저장부(300') 또는 매거진(330') 등의 구성은 앞선 실시예보다 더 위쪽으로 치우쳐 구비될 필요가 있을 수 있다.

이를 구현하는 본 실시예에서, 도 21 및 도 22에 도시된 프로브 저장부(300')는 앞선 실시예들과 동일하게 매거진(330') 및 피딩부(340')를 포함한다. 매거진(330')의 일측(331')에는 피딩부(340')가 위치하고, 타측(332')에서는 프로브(10)가 가이드 홀(130)에 삽입되도록 이탈된다. 피딩부(340')는 매거진(330')의 일측(331')에서 연결되며, 그것의 일부가 체결부(415')에 기계적으로 체결된다. 이 상태에서 체결부(415')는 제4 플레이트(454')의 측면, 즉, 도면에 도시된 바와 같이 비전부(490')가 체결된 제4 플레이트(454')의 측면을 기준으로 반대쪽의 타측면에 연결된다.

프로브 카드의 제조방법

본 발명에 따른 프로브 카드의 제조방법은 하기와 같은 단계를 포함할 수 있다. 다만, 기재된 순서는 예시일 뿐이며, 기재된 순으로만 진행되는 것은 아니다:

제1 단계: 소정의 반도체 패드 좌표 정보를 확인 후 프로브 정렬 장치의 운용 프로그램을 준비한다.

제2 단계: 소정의 패드 배열을 갖는 피검사체인 웨이퍼 또는 반도체 칩의 검사를 위한 메인 회로기판 및 마이크로프로브 헤드(MPH)를 설계, 제작한다;

제3 단계: 소정의 테스트좌표를 갖는 웨이퍼 또는 반도체 칩의 테스트회로에 접촉하기 위한 복수의 프로브를 제작한다;

제4 단계: 상기 테스트좌표의 위치에서 가이드 홀 플레이트에 가이드 홀을 형성하고, 기준 플레이트와 결합시킨다;

제5 단계: 프로브를 상기 테스트좌표에 대응하는 위치에 형성된 복수의 가이드 홀에 각각 삽입시킨다;

제6 단계: MPH의 회로 패드 각각에 전도성 페이스트 접착제를 부가한다;

제7 단계: 테스트좌표에 대응하여 삽입되어 있는 프로브들 및 상기 테스트좌표와 대응하여 형성된 상기 MPH의 회로가 서로 대면하도록 마이크로프로브 헤드를 상기 가이드 홀 플레이트에 정렬시킨다;

제8 단계: 프로브들의 상단과 상기 MPH의 회로가 접촉하도록 MPH를 상기 홀 플레이트의 상단면으로 하향하여 복수의 프로브들이 회로 상에 직립으로 접착되도록 조작한다;

제9 단계: 접착된 상기 회로와 프로브에 대해 리플로우 공정을 수행하여 상기 회로 및 프로브를 본딩 결합한다;

제10 단계: 프로브가 본딩 결합된 MPH와 결합되어 있는 기준 플레이트의 자석, 기준 플레이트, 가이드 홀 플레이트을 분리시키고 인터포져를 매개로 메인 인쇄회로기판과 연결한다;

제11단계: 메인 인쇄회로기판에 디바이스 특성을 맞추도록 전장부재를 구성하고, 기계적 보강물을 조립한다.

상기 제2 단계에서, 프로브 팁의 제조는 하기 단계에 따라 수행될 수 있다:

기판 상에 희생막 및 주형막을 순차적으로 형성하는 단계;

상기 주형막을 패터닝하여 프로브의 형상을 설정하면서 상기 희생막의 상부면을 노출시키는 개구부들을 갖는 주형 패턴을 형성하는 단계;

상기 주형 패턴 내에 배치되어, 상기 개구부들을 도금 공법으로 채우는 복수의 프로브를 형성하는 단계; 및

상기 주형 패턴 및 상기 희생막을 차례로 제거하여, 상기 프로브들을 리프트-오프시키는 단계.

상기 방법에서 상기 희생막은 구리를 포함하는 금속성 물질막이고, 상기 주형막은 포토 레지스트막, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산화질화막 및 에스오지막 중에서 선택된 적어도 한가지이고, 상기 도전성 프로브는 상기 희생막에 대해 식각 선택성을 갖는 구리, 니켈, 코발트, 로듐, 이들의 합금 등 금속성 물질막일 수 있다. 또 프로브의 선단 일부분에만 전도성, 내마모성이 좋은 로듐, 팔라듐, 구리, 또는 이들의 합금 등을 일체형으로 층간 공정 등을 통해 구성할 수 있다.

상기 제4 단계에서는 흡입기 또는 핀셋을 이용하거나, 가이드 홀이 형성된 좌표를 인식하고 그 좌표로 이동하여 프로브 팁을 가이드 홀로 도입시키는 자동삽입기 등이 이용될 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.

프로브 카드

도 23에는 본 발명에 따른 프로브 카드가 도시되어 있다.

도 23을 참조하면, 프로브 카드(1000)는 메인 회로기판(1100), 인터포져(도시하지 않음), MPH(1200) 및 프로브(1300)를 포함한다.

메인 회로기판(1100)에는 예를 들어 칩 패드의 전기적 특성을 검사하는 프로브 스테이션(도시하지 않음)에 접속하기 위한 복수의 커넥터(1020)가 형성되어 있으며, 커넥터(1020)가 형성된 면의 타측 면에서 MPH(1200)와 결합된다.

프로브(1300)는 Y축 방향에서 프로브 카드(1000)와 마주보는 MPH(1200)의 일측에서 웨이퍼(1400)에 형성된 칩 패드(1410)의 위치와 대응하는 위치에 배열된다. 도면에 별도로 도시하지는 않았지만, MPH(1200)는 복수의 인터포져를 포함하고, 인터포져는 메인 회로기판(1100)의 커넥터(1020)와 각 프로브(1300)를 전기적으로 접속하도록 구성되어 있다.

이상 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims

복수의 프로브를 소정의 위치에서 직립시키고, 상기 소정의 위치에서 프로브들이 마이크로프로브 헤드(Micro Probe Head, MPH)에 직립된 상태로 결합되도록 구성된 프로브 카드 제조용 지그로서,
웨이퍼 또는 반도체 칩에 배열된 복수의 패드의 위치에 대응하는 테스트 좌표를 가지며, 상기 테스트 좌표의 위치에서 프로브를 각각 수용하는 복수의 가이드 홀이 형성되어 있는 가이드 홀 플레이트; 및
기준 플레이트를 포함하고,
상기 가이드 홀 플레이트는 상기 기준 플레이트 상에 탈착 가능하게 결합되며, 상기 가이드 홀을 통해 도입된 프로브의 선단은 상기 기준 플레이트 상에 안착되어 상기 가이드 홀과 함께 상기 프로브를 직립된 상태로 지지하고,
상기 가이드 홀 플레이트는, 가이드 홀의 내면을 따라 프로브의 도입과 이탈을 유도하여, 상기 가이드 홀에 도입된 프로브가 그 위치에서 상기 마이크로프로브 헤드에 본딩 결합된 후 상기 가이드 홀을 따라 이탈되도록 구성된 지그.
제1항에 있어서,
상기 가이드 홀 플레이트는 지면에 대해 평행하게 위치할 때 지면에 최인접하는 하부면, 상기 하부면의 대향면인 상부면, 상기 상부면과 하부면의 외주를 따라 연장되어 상기 상부면과 하부면을 연결하는 측면을 포함하고,
상기 가이드 홀은 상기 상부면으로부터 하부면까지 수직으로 연통되어 상기 상부면에 형성된 제1 개구부, 상기 하부면에 형성된 제2 개구부 및 상기 제1 개구부와 제2 개구부의 외주변들 사이에서 연장된 내측면을 포함하는 중공이고,
상기 기준 플레이트는 상기 제1 개구부를 통해 도입된 프로브가 상기 제2 개구부를 통과하여 가이드 홀 플레이트를 이탈하지 않도록, 상기 하부면에 밀착되어 상기 제2 개구부를 밀폐시키고, 상기 내측면과 함께 제1 개구부만 개방된 형태의 내부 공간을 설정하는 지그.
제2항에 있어서,
상기 제1 개구부를 통해 도입되는 프로브가 상기 내측면의 적어도 일부에 접촉한 상태로 상기 제2 개구부를 향해 하강되도록 구성된 지그.
제2항에 있어서,
상기 프로브의 기단에 외향 돌출된 지지턱이 상기 제1 개구부의 외주 일 영역에 걸쳐지도록 구성된 지그.
제2항에 있어서,
하나의 상기 가이드 홀 플레이트에 형성된 모든 가이드 홀은 원형, 삼각형, 정사각형 및 직사각형 중 하나의 동일한 형상을 가지며, 제1 개구부로부터 제2 개구부까지 횡 단면의 형상 및 면적이 동일한 구조인 지그.
제2항에 있어서,
상기 가이드 홀에 삽입된 상기 프로브는 선단이 상기 제2 개구부를 통해 상기 기준 플레이트에 접촉하여 상기 내부 공간에서 직립된 상태를 유지하는 지그.
제6항에 있어서,
상기 프로브가 직립된 상태로 유지될 때, 상기 프로브의 기단 측 일부가 상기 제1 개구를 통해 돌출되도록, 직립된 상기 프로브의 전체 높이 대비 상기 가이드 홀의 깊이가 70% 내지 99.9%인 지그.
제2항에 있어서,
상기 가이드 홀 플레이트의 하부면에는 자석에 이끌릴 수 있는 금속 피복층이 형성되어 있되, 상기 금속 피복층이 가이드 홀의 내측면에는 존재하지 않으며,
상기 금속 피복층은 니켈, 철, 코발트, 텅스텐 및 스테인레스 스틸로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하거나 또는 상기 군으로부터 선택되는 둘 이상이 합금된 것인 지그.
제2항에 있어서,
상기 가이드 홀 플레이트는 그 자체로 자석에 이끌릴 수 있는 자성체인 지그.
제2항에 있어서,
상기 가이드 홀 플레이트는 자석에 이끌리지 않는 물질로 이루어진 지그.
제2항에 있어서,
상기 제1 개구부의 외주변 중 적어도 일부가 모따기 처리되어 테이퍼드된 경사 구조를 갖는 지그.
제1항에 있어서,
상기 가이드 홀 플레이트 및 기준 플레이트는 각각 웨이퍼 또는 반도체 칩을 검사하기 위한 회로가 형성된 마이크로프로브 헤드 및/또는 웨이퍼 또는 반도체 칩의 열팽창계수에 대해 90% 내지 100%의 열팽창계수를 갖는 소재로 이루어진 지그.
제12항에 있어서,
상기 소재는 실리콘, 세라믹계 물질 및/또는 금속계 물질을 포함하고,
상기 금속계 물질은 SUS 304, SUS 420 계열, 인바, 코바, 노비나이트 및 이들의 합금을 포함하고,
상기 세라믹계 물질은 저온 동시소성 세라믹(LTCC), 알루미나 및 뮬라이트를 포함하는 지그.
제2항에 있어서,
상기 기준 플레이트는,
상기 상기 가이드 홀 플레이트의 상기 하부면에 대면한 상태로 상기 가이드 홀 플레이트가 안착되는 안착부;
상기 안착부의 대향면인 바닥면;
하나 이상의 자석을, 자력이 기준 플레이트의 안착부 전부에 고르게작용하도록, 상기 기준 플레이트의 내부에 형성되어 있는 자석 내장부; 및
상기 자석 내장부에 탈착가능하게 장착되는 자석을 포함하는 지그.
제14항에 있어서,
상기 기준 플레이트는 상기 안착부로부터 상기 바닥면까지 연직방향으로 연통되어 있는 하나 이상의 흡입구를 더 포함하는 지그.
제15항에 있어서,
상기 흡입구는 상기 안착부에 형성된 개방된 일측이 가이드 홀의 제2 개구부가 존재하지 않는 상기 가이드 홀 플레이트의 하부면에 위치하고, 개방된 타측으로 공기를 흡입하여 상기 흡입구 내에 음압(negative pressure)을 형성하고,
상기 가이드 홀 플레이트는 상기 흡입구에 형성된 읍압에 의해 상기 안착부 상에 밀착되는 지그.
제14항에 있어서,
상기 자석은 상기 가이드 홀 플레이트를 연직방향으로 당겨서 상기 안착부 상에 밀착시키고,
상기 가이드 홀 플레이트 및 기준 플레이트는 상기 자석의 자력에 의해 서로에 대해 고정되는 지그.
제14항에 있어서,
상기 자석은 400℃ 이상의 온도에서도 자력을 유지하고, 상온에서 자성에 의해 상기 가이드 홀로 도입되는 프로브를 상기 안착부까지 이동시키고 상기 안착부에 지지된 프로브의 유동을 방지하는 지그.
제14항에 있어서,
상기 자석은 300℃ 이상의 온도에서 자력을 상실하며, 상온에서 자성에 의해 상기 가이드 홀로 도입되는 프로브를 상기 안착부까지 이동시키고 상기 안착부에 지지된 프로브의 유동을 방지하는 지그.
제1항에 있어서,
상기 가이드 홀 플레이트 및 상기 기준 플레이트를 기계적으로 고정시는 클램핑 부재를 더 포함하는 지그.
프로브를 소정의 위치에 형성된 가이드 홀에 내장하여 직립시키고, 상기 가이드 홀로부터 프로브가 마이크로프로브 헤드에 직립된 상태로 결합되도록, 프로브를 정렬하는 지그; 및
프로브가 직립된 상태로 상기 가이드 홀에 삽입되도록, 일 방향으로 배열되어 직립된 복수의 프로브를 수용하고 상기 가이드 홀에 상기 수용된 복수의 프로브 중 적어도 하나를 공급하는 프로브 저장부를 포함하는 프로브 정렬 시스템.
제21항에 있어서,
상기 프로브 저장부는,
프로브의 측면이 접하면서 일렬로 배열된 프로브 배열체를 내부에 수용하는 매거진(magazine); 및
프로브를 상기 매거진으로 하나씩 연속적으로 공급하는 피딩부를 포함하고,
상기 매거진의 일측에서 상기 피딩부가 연결되어 있고 타측에서 최외곽에 위치하는 프로브가 상기 매거진으로부터 이탈되어 가이드 홀에 삽입될 수 있도록 구성되고,
상기 타측에서 프로브가 이탈되면, 상기 피딩부로부터 공급되는 프로브를 포함하는 프로브 배열체가 구성되어 프로브들이 상기 타측으로 순차적으로 이동되는 프로브 정렬 시스템.
제22항에 있어서,
상기 매거진은,
상기 타측에 위치하는 측판;
상기 일측에 위치하며 피딩부에 연결되는 연결부; 및
상기 측판과 연결부 사이에서 연장되어 있고, 상기 연장된 방향으로 프로브가 안정적으로 이동하도록 프로브를 지지하는 하나 이상의 지지체를 포함하고,
상기 피딩부로부터 공급되는 프로브가 상기 지지체를 따라 일측에서 타측으로 이동하는 프로브 정렬 시스템.
제23항에 있어서,
상기 타측에서 프로브가 이탈되면, 상기 피딩부로부터 공급되는 프로브에 의해 프로브들이 상기 타측으로 순차적으로 이동되고, 여기서 최외곽에 위치하는 프로브가 상기 측판의 내면에 접촉하여 지지되고 상기 피딩부로부터 공급되는 프로브가 상기 일측에서 타측 방향으로 이동하며 가압하면서 프로브 배열체가 상기 일 방향으로 일렬 배열되어 직립된 상태를 유지하는 프로브 정렬 시스템.
제23항에 있어서,
상기 연결부는 상기 일측에서 타측 방향으로 가압하여 프로브를 원활하게 이동시키는 가압 수단을 포함하고,
상기 피딩부로부터 공급되는 프로브가 상기 가압 수단 및 이에 인접하는 프로브 사이로 공급되며, 상기 타측에서 프로브가 이탈되면, 상기 가압 수단이 피딩부로부터 공급되는 프로브를 상기 일측에서 타측 방향으로 가압하여 프로브들이 상기 타측으로 순차적으로 이동되고, 여기서, 최외곽에 위치하는 프로브가 상기 측판의 내면에 접촉하여 지지되고 상기 가압 수단이 프로브를 일측에서 타측 방향으로 가압하면서 프로브 배열체가 상기 일 방향으로 일렬 배열되어 직립된 상태를 유지하는 프로브 정렬 시스템.
제23항에 있어서,
상기 지지체는,
상기 프로브의 제1 측면에 대면하는 하나 이상의 제1 지지체; 및
상기 프로브의 제2 측면에 대면하는 하나 이상의 제2 지지체를 포함하고,
상기 프로브의 기단에는 제2 측면 방향으로 돌출된 지지턱이 형성되어 있고, 상기 지지턱이 제2 지지체의 단부에 걸쳐지고,
상기 제1 지지체 및 제2 지지체 각각 상기 측판과 연결부 사이에서 연장되어 있고, 상기 측판과 연결부에 각각 결합되는 프로브 정렬 시스템.
제23항에 있어서,
상기 측판에는 상기 일측에서 타측 방향으로 만입되어 측판의 내면을 이루며, 상단 및 하단에 개방된 배출구를 형성하는 제1 만입부가 형성되어 있고,
상기 제1 만입부에 수용된 프로브는 외력에 의해 상기 제1 만입부를 따라 하향 또는 상향으로 슬라이딩되어 상기 배출구의 상단 또는 하단으로 이탈되도록 구성된 프로브 정렬 시스템.
제27항에 있어서,
상기 측판은 상기 제1 만입부와 대향하는 외측면에 상기 제1 만입부에 수용된 프로브를 자력으로 고정시키는 자석이 장착되어 있는 프로브 정렬 시스템.
제27항에 있어서,
상기 측판은, 상기 측판의 외부로부터 제1 만입부에 수용된 프로브의 기단 또는 선단이 외측으로 노출되도록, 상기 배출구와 인접하는 상단 및/또는 상기 배출구와 인접하는 하단이 대향하는 단부 방향으로 만입된 제2 만입부를 포함하는 프로브 정렬 시스템.
제22항에 있어서,
상기 피딩부는 진동 피더인 프로브 정렬 시스템.
제21항에 있어서,
상기 지그는,
프로브를 각각 수용하는 복수의 가이드 홀이 웨이퍼 또는 반도체 칩의 테스트좌표에 대응하는 위치에서 형성되어 있고, 상기 가이드 홀의 내면을 따라 프로브의 도입과 이탈을 유도하여, 상기 가이드 홀에 도입된 프로브가 그 위치에서 상기 마이크로프로브 헤드에 본딩 결합된 후 상기 가이드 홀을 따라 이탈되도록 구성된 가이드 홀 플레이트; 및
기준 플레이트를 포함하고,
상기 가이드 홀 플레이트는 상기 기준 플레이트 상에 탈착 가능하게 결합되며, 상기 가이드 홀을 통해 도입된 프로브의 선단은 상기 기준 플레이트 상에 안착되어 상기 가이드 홀과 함께 상기 프로브를 직립된 상태로 지지하는 프로브 정렬 시스템.
복수의 빔이 조립된 골조인 메인 프레임;
상기 메인 프레임에 분리가능하게 장착되는 진공 펌프;
상기 메인 프레임에 분리가능하게 장착되는, 장방형의 상판;
상기 메인 프레임에 분리가능하게 장착되되, 상기 상판에 대해 수직 방향으로 연장된 제1 암(arm) 및 상기 제1 암에 대해 수직을 이루면서 상기 상판에 대해 평행하게 연장된 제2 암을 포함하는 암 부재;
상기 메인 프레임에 구비되어 복수의 프로브를 소정의 위치에 형성된 가이드 홀에 내장하여 직립시키고, 상기 가이드 홀로부터 프로브들이 마이크로프로브 헤드에 직립된 상태로 본딩 결합되도록, 상기 프로브를 정렬하는 지그;
프로브가 직립된 상태로 상기 가이드 홀에 삽입되도록, 일 방향으로 일렬 배열되어 직립된 복수의 프로브를 수용하고 프로브가 가이드 홀에 공급되도록 위치하는 프로브 저장부;
상기 메인 프레임의 상판에 장착되어 지그를 좌우, 전후 이동및 축회전하여 임의의 가이드 홀에 프로브 저장부에서 배출될 프로브의 삽입 위치로 지그를 정렬시키는 제1 스테이지;
상기 프로브 저장부에 수용된 프로브 중 최외곽에 배열된 프로브를 상기 가이드 홀에 삽입시키는 프로브 캐리어;
상기 프로브 캐리어가 장착되며 상기 프로브 캐리어를 움직이는 액추에이터;
상기 암 부재에 장착된 상태에서 상기 액추에이터가 장착되며, 상기 액추에이터를 전후, 좌우 및 상하로 움직여서 상기 액추에이터에 장착된 상기 프로브 캐리어가 프로브 저장부에서 배출될 프로브의 삽입 또는 발취 위치로 이동시키는 제2 스테이지;
상기 프로브 저장부를 상기 메인 프레임 또는 상기 제2 스테이지에 기계적으로 장착시키는 체결부; 상기 프로브 저장부에 수용된 프로브 중 최외곽에 배열된 프로브와 삽입할 가이드 홀을 식별하는 비전부;
상기 비전부가 식별하는 화상을 나타내는 모니터링 부; 및
상기 지그, 제1 스테이지, 제2 스테이지, 액추에이터, 비전부, 모니터링 부 및/또는 프로브 저장부의 구동 및 입력된 가이드 홀의 좌표 이동을 제어하도록, 소정의 프로그램이 내재된 컴퓨터를 포함하는 컨트롤 부를 포함하는 프로브 정렬 장치.
제32항에 있어서,
상기 비전부는 상기 프로브 저장부에 수용된 프로브 중 최외곽에 배열된 프로브의 선단 및 기단을 식별하고, 프로브를 삽입할 가이드 홀의 좌표를 확인하여 산출된 거리에 대한 정보를 소정의 프로그램을 내재한 컴퓨터를 포함하는 컨트롤부에 제공하도록 구성되며,
상기 컨트롤부는 상기 비전부로부터 제공된 정보를 처리하여, 상기 프로브 캐리어가 프로브 중 최외곽에 배열된 프로브의 위치에 정확하게 위치하는지를 결정하는 프로브 정렬 장치.
제32항에 있어서,
상기 제2 암은 상기 제1 스테이지의 상부에 위치하고,
상기 제2 스테이지는, 상기 제2 암의 단부에 분리가능하게 장착되어 상기 제1 스테이지의 상부에서 상기 제1 스테이지와 대면하는 프로브 정렬 장치.
제32항에 있어서,
상기 제2 스테이지는,
높이인 Z축, 가로인 X축 및 세로인 Y축을 갖는 입방체를 기준으로,
Z축으로 연장된 둘 이상의 제1 가이드 레일이 설치되어 있고, 상기 암 부재에 분리가능하게 장착되는 제1 플레이트;
상기 제1 가이드 레일에 상보적으로 계합되어 상기 제1 가이드 레일를 따라 Z축 방향으로 슬라이딩되도록 구성된 수직부 및 상기 수직부의 하단부로부터 수직을 이루며 Y축 방향으로 연장되어 있고, 하단에 X축으로 연장된 둘 이상의 제2 가이드 레일이 설치되어 있는 수평부를 포함하는 제2 플레이트;
상기 제2 가이드 레일에 상보적으로 계합되어 상기 제2 가이드 레일을 따라 X축 방향으로 슬라이딩되도록 구성되어 있고, 하단에 Y축으로 연장된 둘 이상의 제3 가이드 레일이 설치되어 있는 제3 플레이트; 및
상기 제3 가이드 레일에 상보적으로 계합되어 상기 제3 가이드 레일을 따라 Y축 방향으로 슬라이딩되도록 구성되어 있으며, 전면 하단에 상기 액추에이터가 장착되고, 일측면에 상기 비전부가 장착되고, 타측면에, 상기 프로브 저장부가 체결된 상태의 체결부가 체결되는 체결구를 갖는 제4 플레이트를 포함하는 프로브 정렬 장치.
제32항에 있어서,
상기 비전부는, X축과 대응하는 제4 플레이트의 측면에 장착되어 상기 X축의 방향에서 상기 프로브 저장부에 수용된 프로브 중 최외곽에 배열된 프로브의 선단 및 기단을 식별하고, 프로브를 삽입할 가이드 홀의 좌표를 확인하여 산출된 거리에 대한 정보를 소정의 프로그램을 내재한 컴퓨터를 포함하는 컨트롤부에 제공하도록 구성되며,
상기 컨트롤부는 상기 비전부에 의해서 상기 프로브 캐리어가 프로브 중 최외곽에 배열된 프로브가 삽입될 가이드 홀의 위치에 정확하게 위치하는지를 결정하는 프로브 정렬 장치.
제32항에 있어서,
상기 액추에이터는 회전 축 및 캠(cam)을 포함하는 캠 운동 액추에이터 또는 상하로 승강 운동하는 전자식 액추에이터인 프로브 정렬 장치.
제32항에 있어서,
상기 프로브 캐리어는 상기 제2 스테이지 및/또는 액추에이터의 움직임에 대응하여 프로브 저장부에 수용된 최외곽에 배열된 프로브를 하향으로 밀어내어 상기 프로브 저장부로부터 이탈시키고 가이드 홀에 삽입되도록 유도하는 블레이드 또는 각형 또는 봉형의 핀이고,
상기 프로브 캐리어는 프로부의 삽입 후에, 연직 상방으로 복원하는 복원력이 입력된 제어 프로그램에 의해 인가되는 프로브 정렬 장치.
제32항에 있어서,
상기 프로브 캐리어는 프로브의 기단 측에서 면접촉한 상태로 내부에 음압을 형성하여 프로브를 고정한 상태로, 상기 제2 스테이지 및/또는 액추에이터의 움직임에 대응하여 상기 프로브 저장부로부터 상향으로 이탈시키는 중공형 흡입기인 프로브 정렬 장치.
제39항에 있어서,
상기 기단에 접촉하는 흡입기의 단부는 상기 기단의 표면에 접촉하는 제1 단부 및 상기 제1 단부의 경계와 수직을 이루며 하향으로 연장되어 있고, 상기 기단의 표면과 인접하는 측면에 접촉하는 제2 단부를 포함하고,
상기 제1 단부가 상기 기단의 표면을 흡착하고, 상기 제2 단부가 상기 기단의 표면과 인접하는 측면을 흡착하도록 구성된 프로브 정렬 장치.
제32항에 있어서,
상기 제1 스테이지,
지면에 대해 평행하며 가로인 X축 및 세로인 Y축을 갖는 평면을 기준으로,
지그가 장착되며, 지그를 θ방향으로 회전시키는 θ축 구동부; 및
상기 θ축 구동부가 장착되며, 상기 θ축 구동부를 X축을 따라 이동시키는 X축 구동부 및 상기 θ축 구동부를 Y축을 이동시키는 Y축 구동부를 포함하는 프로브 정렬 장치.
제32항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프로브 캐리어는 상황에 따라서 블레이드, 핀 및 중공형 흡착기 중 하나만 사용하는 선택적 구성인 프로브 정렬 장치.
제32항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프로브 정렬 장치의 모든 구동은 비전부에 의해 식별 및 인식되고, 상기 컨트롤 부가 상기 비전부에 의한 식별 및 인식을 소정의 정보, 테스트좌표 삽입 순서를 포함하는 프로그램 및 상기 컨트롤부의 제어 논리에 따라 프로브를 지그의 가이드 홀에 삽입하는 것을 순차적으로 진행되도록 제어하는 프로브 정렬 장치.
제1항에 따른 지그, 제21항에 따른 프로브 정렬 시스템 또는 제32항에 따른 프로브 정렬 장치 이용하여 프로브 카드를 제조하는 방법으로서,
프로브를 제작하는 단계;
가이드 홀 플레이트와 기준 플레이트를 준비 결합시키는 단계;
프로브를 삽입할 복수의 가이드 홀 좌표와 삽입 순서를 입력하는 단계;
소정의 테스트좌표를 갖는 웨이퍼 또는 반도체 칩의 테스트회로에 접촉하기 위한 복수의 프로브를 상기 테스트좌표에 대응하는 위치에 형성된 복수의 가이드 홀에 각각 삽입하는 단계;
상기 테스트좌표에 대응하는 위치에서 상기 웨이퍼 또는 반도체 칩을 검사하기 위한 복수의 회로가 형성되어 있는 마이크로프로브 헤드를 준비하는 단계;
상기 마이크로프로브 헤드의 회로 각각에 전도성 페이스트 접착제를 부가하는 단계;
상기 테스트좌표에 대응하여 삽입되어 있는 프로브들의 기단 및 상기 테스트좌표와 대응하여 형성된 상기 마이크로프로브 헤드의 회로가 서로 대면하도록 마이크로프로브 헤드를 상기 가이드 홀 플레이트에 정렬하는 단계;
상기 프로브들의 기단과 상기 마이크로프로브 헤드의 회로가 접촉하도록 마이크로프로브 헤드를 가이드 홀 플레이트의 상단면으로 대면 및 접촉시켜 복수의 프로브들이 마이크로프로브 헤드의 회로 상에 직립으로 접착되도록 조작하는 단계;
접착된 상기 회로와 프로브에 대해 리플로우 공정을 수행하여 상기 회로 및 프로브를 본딩 결합시키는 단계;
프로브가 본딩되어 있는 마이크로프로브 헤드로부터 자석, 기준 플레이트 및 가이드 홀 플레이트를 순차적으로 분리시키는 단계;
마이크로프로브 헤드를 메인 인쇄회로기판과 결합시키되, 마이크로프로브 헤드와 메인 인쇄회로기판이 전장부품과 인터포져에 의해 전기적으로 상호 접속되는 단계; 및
테스트할 웨이퍼 또는 반도체 칩과 프로브 카드의 특성에 대응하는 복수의 전장 부품 및 프로브 스테이션을 연결하는 복수의 커넥터들을 부착하고 변형방지 기구물 장치를 체결하는 단계를 포함하는 방법.
제44항에 따른 프로브 카드를 제조하는 방법에 의해 제조된 수직형 멤스(MEMS) 프로브 카드.