KR100946172B1

KR100946172B1 - Micro-probe unit and manufacturing method thereof

Info

Publication number: KR100946172B1
Application number: KR20070139016A
Authority: KR
Inventors: 서정철; 김종진
Original assignee: (주)에스앤케이솔루션
Priority date: 2007-12-27
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2010-03-09
Also published as: KR20090070867A; WO2009084768A1

Abstract

본 발명은 마이크로 프로브 유닛에 관한 것이다. 상기 마이크로 프로브 유닛은, 단결정 실리콘 기판, 상기 기판의 전면 또는 후면에 형성된 절연막과 상기 절연막의 표면에 형성된 다수 개의 금속 전극을 구비하는 마이크로 프로브 유닛에 있어서, 벌크부, 팬부, 다수의 외팔보로 구성되며, 상기 팬부 또는 상기 각 외팔보에 형성되어 상기 팬부 또는 각 외팔보를 굴절시키는 경첩을 구비하고, 상기 금속 전극은 상기 벌크부, 팬부 및 외팔보에 형성된 절연막의 표면의 미리 정해진 영역에 형성되어 있으며, 서로 일정거리 이격되어 형성된 것을 특징으로 한다. 이에 의해 높은 기계적인 내구성을 가짐과 동시에 overdrive 량의 한계점을 극복한 미세피치에 대응할 수 있는 마이크로 프로브 유닛을 제공할 수 있다.The present invention relates to a micro probe unit. The micro probe unit is a micro probe unit having a single crystal silicon substrate, an insulating film formed on the front or rear surface of the substrate, and a plurality of metal electrodes formed on the surface of the insulating film. And a hinge formed on the fan portion or the cantilever beam to refract the fan portion or the cantilever beam, and the metal electrode is formed in a predetermined area of the surface of the insulating film formed on the bulk portion, the pan portion and the cantilever beam, and are fixed to each other. Characterized in that formed at a distance apart. As a result, it is possible to provide a micro probe unit capable of coping with a fine pitch having high mechanical durability and overcoming the limitation of the overdrive amount.

외팔보, 마이크로 프로브 유닛, 경첩, 금속 전극 Cantilever, Micro Probe Units, Hinges, Metal Electrodes

Description

마이크로 프로브 유닛 및 이의 제조방법{MICRO-PROBE UNIT AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Micro probe unit and its manufacturing method {MICRO-PROBE UNIT AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 디스플레이 장치의 패널 등에 대한 전기적 특성을 검사하기 위하여 사용되는 마이크로 프로브 유닛 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 미세 피치(fine pitch)에 대응 가능한 마이크로 프로브 유닛 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a micro probe unit used for inspecting electrical characteristics of a panel of a display device and the like, and more particularly, to a micro probe unit capable of responding to a fine pitch and a method of manufacturing the same. will be.

마이크로 프로브 유닛은 평판 디스플레이 패널 또는 반도체 공정을 통해 제조된 소자를 웨이퍼 단위로 양 불량을 판별하기 위한 검사장비의 핵심부품이다. The micro probe unit is a key component of an inspection apparatus for determining defects on a wafer basis for devices manufactured through a flat panel display panel or a semiconductor process.

마이크로 프로브 유닛은 디스플레이 및 반도체 집적회로 제조 기술의 비약적인 발전과 함께 꾸준히 연구되어 오고 있다. 특히, 이들 기술의 비약적인 발전으로 인해 소자들은 점점 고기능, 고집적화 됨에 따라 전극패드의 크기가 작아지면서 전극패드간의 간격이 협소화 되고 있어 미세 피치 (fine pitch) 에 대응 가능한 프로브 카드의 제조에 대한 관심 및 연구가 활발히 진행되고 있다.Micro probe units have been steadily being studied with the rapid development of display and semiconductor integrated circuit manufacturing technology. In particular, due to the rapid development of these technologies, as devices become increasingly functional and highly integrated, the size of electrode pads becomes smaller and the spacing between electrode pads becomes narrower. Is actively underway.

마이크로 프로브 유닛은 검사 장비와 디스플레이 패널 또는 IC 칩상에 위치한 전극 패드간에 전기 신호를 인가함으로써 패널 또는 소자의 양·불량을 판단할 수 있게 해준다. 일반적으로 니들(needle)을 탐침으로 사용하는 마이크로 프로브 유닛이 많이 사용되고 있는데 이러한 프로브 카드의 제조과정이 수작업으로 진행됨으로 인해 탐침을 정확히 정렬하여 제작하기가 힘들고, 탐침의 끝을 구부릴 때 각도 조절이 매우 어렵기 때문에 생산성이 많이 떨어질 뿐만 아니라 불량률이 높아 대량생산에 적합하지 않다.The micro probe unit makes it possible to determine the quantity or failure of the panel or device by applying an electrical signal between the inspection equipment and the electrode pad located on the display panel or the IC chip. In general, many micro probe units using a needle as a probe are used. Since the manufacturing process of such a probe card is performed manually, it is difficult to align the probe accurately and the angle adjustment when bending the tip of the probe is very difficult. It is not only suitable for mass production because it is difficult, but it also reduces productivity.

최근에는 MEMS(Micro Elctro Mechanical System) 기술을 활용한 실리콘 외팔보(cantilever) 형태의 프로브 탐침이 많이 개발되고 있는데 기계적인 신뢰성이 약하고, 테스트할 전극패드의 배치가 복잡해질 경우 탐침의 배치에 한계점을 드러낸다는 단점이 있다. 뿐만 아니라 테스트 할 전극패드와 프로브 탐침을 수평으로 배치하게 되는 경우, 탐침 끝단의 높이에 의해 가해질 수 있는 overdrive 량이 제한될 수 밖에 없는 구조적인 한계점을 가진다.Recently, many cantilever-type probe probes using MEMS (Micro Elctro Mechanical System) technology have been developed, and the mechanical reliability is weak, and the placement of the electrode pad to be tested reveals a limitation in the placement of the probe. Has its drawbacks. In addition, when the electrode pad to be tested and the probe probe are arranged horizontally, there is a structural limitation that the amount of overdrive that can be applied by the height of the probe tip is limited.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 반도체 소자 제조공정을 활용한 일괄공정으로 높은 기계적인 내구성을 가짐과 동시에 overdrive 량의 한계점을 극복할 수 있는 미세피치 대응 마이크로 프로브 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention to solve the above problems is to provide a micro-pitch-compatible micro-probe unit capable of overcoming the limitation of the overdrive amount at the same time as a batch process utilizing a semiconductor device manufacturing process. .

본 발명의 다른 목적은 전술한 마이크로 프로브 유닛을 제조하는 공정을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a process for manufacturing the above-described micro probe unit.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징은, 기판, 상기 기판의 전면 또는 후면에 형성된 절연막과 상기 절연막의 표면에 형성된 다수 개의 금속 전극을 구비하는 마이크로 프로브 유닛에 있어서, 일정한 두께와 넓이를 갖고 전체를 지지하는 벌크부와; 상기 벌크부의 일측면으로부터 연장되어 형성되며, 두께는 상기 벌크부의 두께보다 얇게 형성된 팬부와; 상기 팬부의 일측면으로부터 연장되어 형성되며 서로 일정거리 이격되어 형성된 다수의 외팔보와; 상기 팬부 및 상기 각 외팔보 중 적어도 어느 하나에 형성되어, 상기 팬부 및 상기 각 외팔보 중 적어도 어느 하나를 굴절시키는 경첩을 구비하고, 상기 금속 전극 각각은 상기 벌크부, 팬부 및 외팔보에 형성된 절연막의 표면의 미리 정해진 영역에 형성되며, 서로 일정거리 이격되어 형성된다는 것이다.A first aspect of the present invention for achieving the above-described technical problem, in the micro-probe unit having a substrate, an insulating film formed on the front or rear of the substrate and a plurality of metal electrodes formed on the surface of the insulating film, A bulk portion having a width and supporting the whole; A fan portion extending from one side of the bulk portion and having a thickness thinner than that of the bulk portion; A plurality of cantilever beams extending from one side of the fan portion and spaced apart from each other by a predetermined distance; A hinge formed on at least one of the fan portion and each of the cantilever beams, the hinge portion refracting at least one of the fan portion and the cantilever beams, wherein each of the metal electrodes is formed on a surface of the insulating film formed on the bulk portion, the pan portion, and the cantilever beam. It is formed in a predetermined area, it is formed to be spaced apart from each other by a certain distance.

전술한 경첩은, 상기 기판에서 상기 각 외팔보 및 상기 팬부 중 적어도 어느 하나의 굴절시키고자 하는 영역을 이방성 식각하여 경첩용 트랜치를 형성하고, 상기 형성된 경첩용 트랜치의 내부에 수지(resin)를 채운 후 열처리하여 형성된다.The hinge described above forms an hinge trench by anisotropically etching an area to be refracted by at least one of the cantilever and the fan unit in the substrate, and fills a resin in the formed hinge trench. It is formed by heat treatment.

예를 들면, 경첩은 상기 벌크부와 상기 팬부의 경계부분 및 상기 팬부와 상기 각 외팔보의 경계부분 중 적어도 어느 하나에 형성될 수 있다. 여기서, 경첩용 트랜치의 상부면과 하부면의 넓이를 서로 상이하게 형성하는 것이 바람직하다. For example, the hinge may be formed on at least one of a boundary portion between the bulk portion and the fan portion and a boundary portion between the fan portion and the cantilever beam. Here, it is preferable to form the width | variety of the upper surface and lower surface of a hinge trench different from each other.

상기 형성된 경첩에 의해, 상기 각 외팔보 및 상기 팬부 중 적어도 어느 하나는, 상기 기판의 전면 또는 후면 방향으로 30°~ 40°기울어진다.By the hinge formed, at least one of the cantilever beam and the fan portion is tilted 30 ° to 40 ° in the front or rear direction of the substrate.

마이크로 프로브 유닛은, 전술한 경첩을 다수개 구비하여 구현될 수 있는데, 상기 경첩의 갯수에 비례하여 각 외팔보의 끝단부의 굴절각도가 변경된다.The micro probe unit may be implemented with a plurality of hinges described above, and the refractive angle of the end of each cantilever beam is changed in proportion to the number of the hinges.

전술한 각 외팔보는 일 부분이 금속 전극과 동일한 재질로 형성될 수 있다.Each cantilever beam described above may be formed of the same material as that of the metal electrode.

그리고, 각 외팔보의 끝단은 이방성 식각에 의해 일정 각도로 형성될 수 있다.The end of each cantilever beam may be formed at an angle by anisotropic etching.

한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제2 특징은, 상술한 마이크로 프로브 유닛의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 다수 개의 금속 전극을 구비하는 외팔보형 마이크로 프로브 유닛의 제조방법은, (a) 제1 및 제2 기판 사이에 매몰 절연막이 형성되어 있는 기판을 준비하고, 상기 제1 기판의 전면에 제1 절연막을 형성하며, 상기 제2 기판의 후면에 제2 절연막을 형성하는 단계와; (b) 상기 제1 절연막을 패터닝하고, 상기 제1 기판을 이방성 식각하여 경첩용 트랜치를 형성하는 단계와; (c) 상기 외팔보의 전면 모양을 형성하는 단계와; (d) 상기 경첩용 트랜치의 내부를 수지(resin)로 채우는 단계와; (e) 상기 제1 절연막 표면에 금속 배선용 물질을 증착하고 패터닝하여, 상기 금속 전극을 형성하는 단계와; (f) 상기 제2 절연막을 패터닝하고 상기 제2 기판의 후면을 식각하여, 일정한 두께와 넓이를 갖고 전체를 지지하는 벌크부와 상기 벌크부의 일측면으로부터 연장되며 두께가 상기 벌크부의 두께보다 얇게 형성되는 팬부와 상기 외팔보의 후면 모양을 형성하는 단계와; (g) 상기 제2 기판의 후면을 식각하여 상기 외팔보의 후면을 형성하는 단계와; (h) 상기 결과물을 열처리 하여 경첩용 트랜치 내에 채워진 수지(resin)를 열수축시키는 단계를 구비하며, 상기 수지(resin)의 수축에 의하여 외팔보가 특정방향으로 굴절되는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the second aspect of the present invention for achieving the above-described technical problem relates to the manufacturing method of the above-described micro probe unit, the manufacturing method of the cantilevered micro probe unit having a plurality of metal electrodes according to the present invention (a) preparing a substrate having a buried insulating film formed between the first and second substrates, forming a first insulating film on the front surface of the first substrate, and forming a second insulating film on the rear surface of the second substrate; Steps; (b) patterning the first insulating film and anisotropically etching the first substrate to form a hinge trench; (c) forming a front shape of the cantilever beam; (d) filling the interior of the hinge trench with a resin; (e) depositing and patterning a metal wiring material on a surface of the first insulating film to form the metal electrode; (f) patterning the second insulating film and etching the rear surface of the second substrate, the bulk portion having a constant thickness and width and extending from one side of the bulk portion and the bulk portion to be thinner than the bulk portion; Forming a fan shape and a rear shape of the cantilever beam; (g) etching a rear surface of the second substrate to form a rear surface of the cantilever beam; (h) heat treating the resultant to thermally shrink the resin (resin) filled in the hinge trench, wherein the cantilever is refracted in a specific direction by shrinkage of the resin.

한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제3 특징은, 상술한 마이크로 프로브 유닛의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 다수 개의 금속 전극을 구비하는 외팔보형 마이크로 프로브 유닛의 제조방법은, (a) 제1 및 제2 기판 사이에 매몰 절연막이 형성되어 있는 기판을 준비하고, 상기 제1 기판의 전면에 제1 절연막을 형성하며, 상기 제2 기판의 후면에 제2 절연막을 형성하는 단계와; (b) 상기 제1 절연막을 패터닝하고 상기 제1 기판을 이방성 식각하여 경첩용 트랜치를 형성하는 단계와; (c) 상기 외팔보의 전면 모양을 형성하고, 상기 외팔보의 끝단부를 형성하기 위한 외팔보용 트랜치를 형성하는 단계와; (d) 상기 경첩용 트랜치의 내부를 수지(resin)로 채우는 단계와; (e) 상기 제1 절연막 표면에 금속 배선용 물질을 증착하고 패터닝하여, 상기 금속 전극을 형성하는 단계와; (f) 상기 제2 절연막을 패터닝하고 상기 제2 기판의 후면을 식각하여, 일정한 두께와 넓이를 갖고 전체를 지지하는 벌크부와 상기 벌크부의 일측면으로부터 연장되며 두께가 상기 벌크부의 두께보다 얇게 형성되는 팬부와 상기 외팔보의 후면 모양을 형성하는 단계와; (g) 상기 제2 기판의 후면을 식각하여 상기 외팔보의 후면을 형성하는 단계와; (h) 상기 결과물을 열처리 하여 경첩용 트랜치 내에 채워진 수지(resin)를 열수축시키는 단계를 구비하며, 상기 수지(resin)의 수축에 의하여 외팔보가 특정방향으로 굴절되는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the third aspect of the present invention for achieving the above-described technical problem relates to the method of manufacturing the above-described micro probe unit, the method of manufacturing a cantilevered micro probe unit having a plurality of metal electrodes according to the present invention (a) preparing a substrate having a buried insulating film formed between the first and second substrates, forming a first insulating film on the front surface of the first substrate, and forming a second insulating film on the rear surface of the second substrate; Steps; (b) patterning the first insulating film and anisotropically etching the first substrate to form a hinge trench; (c) forming a front shape of the cantilever beam and forming a cantilever trench for forming an end portion of the cantilever beam; (d) filling the interior of the hinge trench with a resin; (e) depositing and patterning a metal wiring material on a surface of the first insulating film to form the metal electrode; (f) patterning the second insulating film and etching the rear surface of the second substrate, the bulk portion having a constant thickness and width and extending from one side of the bulk portion and the bulk portion to be thinner than the bulk portion; Forming a fan shape and a rear shape of the cantilever beam; (g) etching a rear surface of the second substrate to form a rear surface of the cantilever beam; (h) heat treating the resultant to thermally shrink the resin (resin) filled in the hinge trench, wherein the cantilever is refracted in a specific direction by shrinkage of the resin.

한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제4 특징은, 상술한 마이크로 프로브 유닛의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 다수 개의 금속 전극을 구비하는 외팔보형 마이크로 프로브 유닛의 제조방법은, (a) 제1 및 제2 기판 사이에 매몰 절연막이 형성되어 있는 기판을 준비하고, 상기 제1 기판의 전면에 제1 절연막을 형성하며, 상기 제2 기판의 후면에 제2 절연막을 형성하는 단계와; (b) 상기 제1 절연막을 패터닝하고 상기 제1 기판을 이방성 식각하여 경첩용 트랜치를 형성하는 단계와; (c) 상기 외팔보의 전면 모양을 형성하고, 상기 외팔보의 끝단부를 형성하고 금속 물질을 채우기 위한 외팔보용 트랜치를 형성하는 단계와; (d) 상기 외팔보용 트랜치의 내부를 금속 물질로 채우는 단계와; (e) 상기 경첩용 트랜치의 내부를 수지(resin)로 채우는 단계와; (f) 상기 제2 절연막을 패터닝하고 상기 제2 기판의 후면을 식각하여, 일정한 두께와 넓이를 갖고 전체를 지지하는 벌크부와 상기 벌크부의 일측면으로부터 연장되며 두께가 상기 벌크부의 두께보다 얇게 형성되는 팬부와 상기 외팔보의 후면 모양을 형성하는 단계와; (g) 상기 경첩용 트랜치 및 외팔보용 트랜치의 하부면을 식각하는 단계와; (h) 상기 형성된 제2 기판의 후면에을 금속 물질을 증착한 후 패터닝하여, 상기 금속 전극을 형성하는 단계와; (i) 상기 제2 기판의 후면을 식각하여 상기 팬부 및 상기 외팔보의 후면 모양을 형성하는 단계와; (j) 이 결과물을 열처리하여 경첩용 트랜치 내에 채워진 수지(resin)를 열 수축 시키는 단계를 구비하며, 상기 수지(resin)의 수축에 의하여 외팔보가 특정방향으로 굴절되는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the fourth aspect of the present invention for achieving the above-described technical problem, the manufacturing method of the above-described micro probe unit, the manufacturing method of the cantilevered micro probe unit having a plurality of metal electrodes according to the present invention (a) preparing a substrate having a buried insulating film formed between the first and second substrates, forming a first insulating film on the front surface of the first substrate, and forming a second insulating film on the rear surface of the second substrate; Steps; (b) patterning the first insulating film and anisotropically etching the first substrate to form a hinge trench; (c) forming a front shape of the cantilever beam, forming an end of the cantilever beam and forming a cantilever trench for filling a metal material; (d) filling the interior of the cantilever trench with a metal material; (e) filling the interior of the hinged trench with a resin; (f) patterning the second insulating film and etching the rear surface of the second substrate, the bulk portion having a constant thickness and width and extending from one side of the bulk portion and the bulk portion to be thinner than the bulk portion; Forming a fan shape and a rear shape of the cantilever beam; (g) etching the lower surfaces of the hinge trench and the cantilever trench; (h) depositing and patterning a metal material on a rear surface of the formed second substrate to form the metal electrode; (i) forming a rear surface of the fan unit and the cantilever by etching the rear surface of the second substrate; (j) heat-treating the resultant to heat shrink the resin (resin) filled in the hinge trench, characterized in that the cantilever is refracted in a specific direction by the shrinkage of the resin (resin).

여기서, 상기 경첩용 트랜치의 상부면과 하부면의 넓이가 서로 상이하게 형성될 수 있다.Here, the width of the upper surface and the lower surface of the hinge trench may be formed different from each other.

따라서, 본 발명에 의하여, 반도체 소자 제조공정을 활용한 일괄공정으로 실리콘 팬부 및 외팔보에 수지(resin)를 이용한 경첩을 형성하여 균일하게 구부러지 는 외팔보를 형성함으로써, 높은 기계적인 내구성을 가짐과 동시에 overdrive 량의 한계점을 극복한 미세피치에 대응할 수 있는 마이크로 프로브 유닛을 제공할 수 있다.Therefore, according to the present invention, by forming a hinge using a resin in the silicon fan portion and the cantilever in a batch process utilizing a semiconductor device manufacturing process to form a cantilever that bends uniformly, while having high mechanical durability It is possible to provide a micro probe unit that can cope with the fine pitch that overcomes the limitation of the overdrive amount.

또한, 본 발명에 의하여, 외팔보 끝단을 경사지게 하고 도전물질로만 구성함으로써, 검사 대상물의 전극과 외팔보의 금속 전극들을 원활하게 접촉할 수 있고 더불어 기계적 내구성도 향상시킬 수 있다. In addition, according to the present invention, by inclining the end of the cantilever and made of only a conductive material, it is possible to smoothly contact the electrode of the inspection object and the metal electrodes of the cantilever and improve mechanical durability.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 프로브 유닛의 구조 및 그 제조 공정에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the structure of the micro-probe unit and its manufacturing process according to a preferred embodiment of the present invention.

(( 실시예Example 1) One)

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로 프로브 유닛의 구조에 대하여 구체적으로 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로 프로브 유닛의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A면을 따라 절개한 단면도이다.First, referring to Figures 1 and 2, the structure of the micro probe unit according to the first embodiment of the present invention will be described in detail. 1 is a perspective view of a micro probe unit according to a first exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the plane A-A of FIG. 1.

먼저, 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로 프로브 유닛(1)은 기판(10), 기판(10)의 전면에 형성된 제1 절연막(20) 및 제1 절연막(20)의 표면에 형성된 금속 전극(30)이 순차적으로 형성되어 있으며, 금속 전극(30)은 검사 대상물과 검사 장비를 전기적으로 연결시키는 역할을 한다. 이하 각 구성에 대해 간략히 설명한다.First, the micro probe unit 1 according to the first exemplary embodiment of the present invention includes a substrate 10, a first insulating film 20 formed on the front surface of the substrate 10, and a metal electrode formed on the surface of the first insulating film 20. 30 is sequentially formed, the metal electrode 30 serves to electrically connect the inspection object and the inspection equipment. Hereinafter, each configuration will be briefly described.

상기 기판(10)은, 매몰 절연막(12)이 사이에 형성된, 제1 기판(11)·제2 기 판(13)으로 마련되고, 제1 기판(11) 및 제2 기판(13)은 단결정 실리콘으로 구성되고, 매몰 절연막(12)은 실리콘 산화막(SiO₂)으로 구성되어 있다.The substrate 10 is provided with a first substrate 11 and a second substrate 13 having a buried insulating film 12 interposed therebetween, and the first substrate 11 and the second substrate 13 are single crystals. It is made of silicon, and the buried insulating film 12 is made of silicon oxide film (SiO ₂ ).

여기서, 기판(10)은 매몰 절연막(12)을 포함한 SOI(Silicon On Insulator) 웨이퍼를 이용하였으나, 이는 제조상의 편의를 위한 것에 불과하고, 매몰 절연막(12)이 포함되지 않은 보통 기판(웨이퍼)을 이용하여 제조될 수 있음은 당연하다. 이와 같은 보통 웨이퍼는 매몰 절연막(12)이 포함된 SOI보다 비용이 저렴하다.Here, the substrate 10 uses a silicon on insulator (SOI) wafer including the buried insulating film 12, but this is merely for manufacturing convenience, and the substrate 10 may include a normal substrate (wafer) that does not include the buried insulating film 12. Of course, it can be produced using. Such a normal wafer is cheaper than the SOI including the buried insulating film 12.

상기 제1 절연막(20)은 제1 기판(11)의 표면에 실리콘 산화막(SiO₂)으로 형성된다.The first insulating film 20 is formed of a silicon oxide film (SiO ₂ ) on the surface of the first substrate 11.

위에서 설명한 상기 제1 기판(11) 및 제1 절연막(20)은 전체를 지지하는 벌크부(50), 벌크부(50)로부터 연장되어 형성되는 팬부(60), 팬부(60)로부터 연장되어 형성되는 외팔보(70) 및 상기 각 외팔보(70)를 굴절시키는 경첩(80)을 구비한다. 이러한 구분은 설명의 편의를 위한 구분에 불과하고 본 발명의 구성이 반드시 이러한 구분에 의해 한정되는 것은 아니다.The first substrate 11 and the first insulating film 20 described above are formed to extend from the bulk unit 50 supporting the whole, the fan unit 60 extending from the bulk unit 50, and the fan unit 60. Being cantilever 70 and the hinge 80 for refracting the cantilever 70 is provided. This division is merely a division for convenience of description and the configuration of the present invention is not necessarily limited to this division.

여기서, 상기 벌크부(50)는 본 발명인 마이크로 프로브 유닛(1)을 지지할 수 있을 정도의 두께로 이루어지는 것이 바람직하며, 기판(10)의 두께와 동일하게 형성될 수 있다.Here, the bulk unit 50 is preferably made of a thickness sufficient to support the micro probe unit 1 of the present invention, it may be formed to be the same as the thickness of the substrate 10.

상기 팬부(60)는 벌크부(100)의 일측면으로부터 연장되어 형성되며, 그 두께는 벌크부(50)의 두께보다 얇게 형성되어 있으며, 필요에 따라서 50-100㎛ 범위에서 형성될 수 있다. 다만, 탄성 강도와 기계적 강도를 고려하여 쉽게 부러지지 않 도록 하는 것이 바람직하다. 여기서, 팬부(60)도, 후술하는 경첩(80)을 포함할 수 있다.The fan unit 60 is formed to extend from one side of the bulk unit 100, the thickness is formed thinner than the thickness of the bulk unit 50, it may be formed in the range of 50-100㎛ as needed. However, it is preferable not to be easily broken in consideration of the elastic strength and the mechanical strength. Here, the fan part 60 can also contain the hinge 80 mentioned later.

상기 외팔보(70)는 서로 각각 일정거리 이격되어 있으며, 외팔보(70)에 형성된 제1 절연막(20)의 표면에는 금속 전극(30)이 형성되어 있으며, 외팔보(70)의 끝단에 형성된 금속 전극(30)을 통해 검사 대상물에 직접 접촉할 수 있다. The cantilever 70 is spaced apart from each other by a predetermined distance, the metal electrode 30 is formed on the surface of the first insulating film 20 formed on the cantilever 70, the metal electrode formed at the end of the cantilever 70 ( 30) allows direct contact with the inspection object.

특히, 외팔보(70)의 끝단은, 일정한 각도를 가지도록 형성되거나 추가의 금속 재질 팁을 구비할 수 있다. 후술하는 도 4의 (b)의 공정에서 외팔보(70)의 끝단이 이방성 식각에 의해 형성되는 경우, 외팔보의 끝단은 일정한 각도를 가지도록 형성된다. 이렇게 형성된 외팔보(70)의 끝단은, 대부분 산화막 등의 절연막이 형성된 검사 대상물의 전극에 보다 용이한 전기적 접촉을 가능하게 한다. In particular, the end of the cantilever 70 may be formed to have a constant angle or may be provided with an additional metallic tip. When the end of the cantilever 70 is formed by anisotropic etching in the process of Figure 4 (b) to be described later, the end of the cantilever is formed to have a constant angle. The end of the cantilever 70 formed as described above makes it possible to more easily make electrical contact with the electrode of the inspection object in which an insulating film such as an oxide film is formed.

특히, 본 발명의 제1 실시예에 따른 외팔보(70)는, 팬부(60)에서 외팔보(70)로 연장되는 경계부분에 경첩(80)을 포함하고, 이에 의해 도 1에 도시된 바와 같이 기판(10)의 전면방향으로 굴절된다.In particular, the cantilever 70 according to the first embodiment of the present invention includes a hinge 80 at a boundary portion extending from the fan portion 60 to the cantilever 70, whereby the substrate as shown in FIG. 1. It is refracted in the front direction of (10).

상기 경첩(80)은 팬부(60)와 외팔보(70)의 경계부분에 형성될 수 있으며, 팬부(60) 또는 외팔보(70)의 굴절시키고자 어느 부분에도 형성될 수 있으며, 필요에 따라 복수개로 마련될 수 있다.The hinge 80 may be formed at the boundary between the fan unit 60 and the cantilever 70, and may be formed at any portion of the fan unit 60 or the cantilever 70 to be refracted. Can be prepared.

여기서, 경첩(80)은 팬부(60)와 외팔보(70)의 경계부분에 위치한다. 경첩(80)은, 기판(10)의 후면 방향에 위치한 제1 기판(11)을 일정 모양으로 식각하여 도 2에 도시된 바와 같은 경첩용 트랜치(81)를 형성하여 이 형성된 경첩용 트랜치(81)의 내부에 수지(resin)(82)를 채우는 것에 의해 형성된다. 여기서, 수 지(resin)는 폴리이미드 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 이것은 폴리이미드 수지가 감광물질로도 사용될 수 있을 뿐 아니라, 내열성, 내화학성, 전기성 및 내마모성 등 기계적인 특성이 우수하기 때문이다.Here, the hinge 80 is located at the boundary between the fan portion 60 and the cantilever 70. The hinge 80 forms a hinge trench 81 as shown in FIG. 2 by etching the first substrate 11 positioned in the rear direction of the substrate 10 in a predetermined shape to form the hinge trench 81 formed therein. Is formed by filling a resin (82) inside. Herein, it is preferable to use a polyimide resin as the resin. This is because the polyimide resin can be used as a photosensitive material as well as excellent mechanical properties such as heat resistance, chemical resistance, electrical resistance and abrasion resistance.

전술한 경첩(80)에 의해, 각 외팔보(70)는 기판(10)의 전면 방향으로 굴절된다. 여기서 경첩용 트랜치(81)는 기판(10)의 전면 방향으로부터 이방성 식각을 통해 형성된다.By the hinge 80 described above, each cantilever 70 is refracted in the front direction of the substrate 10. Here, the hinge trench 81 is formed through anisotropic etching from the front direction of the substrate 10.

이하, 상술한 경첩용 트랜치(81)를 포함하는 경첩이 각 외팔보(70)를 굴절시키는 원리에 대해서, 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 설명한다.Hereinafter, the principle in which the hinge including the hinge trench 81 described above deflects the cantilever 70 will be described with reference to FIGS. 3A to 3D.

도 3a는 경첩용 트랜치(81) 내에 수지(resin)(82)가 채워진 상태로서, 열처리가 이루어지기 전의 모습이다. 예를 들면, 후술하는 도 4e에 도시된 경첩용 트랜치(81) 및 수지(resin)(82)에 대응될 수 있다.FIG. 3A is a state in which a resin 82 is filled in the hinge trench 81, before the heat treatment is performed. For example, it may correspond to the hinge trench 81 and the resin 82 shown in FIG. 4E described later.

경첩용 트랜치(81)는, 도 3a에 도시된 바와 같이, 기판(10)의 전면 방향을 향하는 상부의 폭(a)이 하부의 폭(b)보다 크게 형성된다. 이러한 폭의 차이는 기판(10)을 형성하는 단결정 실리콘을 KOH 또는 TMAH 등으로 습식 식각하면 결정면에 따른 식각률의 차이에 의해 이방성 식각(anisotropic etching)이 되기 때문이다.In the hinge trench 81, as illustrated in FIG. 3A, the width a of the upper portion of the hinge trench 81 facing the front direction of the substrate 10 is larger than the width b of the lower portion. This difference in width is because when the single crystal silicon forming the substrate 10 is wet-etched with KOH or TMAH or the like, anisotropic etching is caused by a difference in the etching rate according to the crystal plane.

이방성 식각에 대해, 도 3b를 통해 상세히 설명한다. 경첩용 트랜치(81)는, (81b)면의 제1 기판(11)을 전면으로부터 습식 식각 하면 단면 방향으로 약 54.74°의 식각 속도가 가장 느린 (81a)면이 존재하여 도 3b와 같은 경사면을 가진다. 즉, 상부의 폭(a) 및 하부의 폭(b)의 차이는 식각되는 단결정 실리콘의 두께에 의해 결정된다.Anisotropic etching is described in detail with reference to FIG. 3B. When the hinge trench 81 wet-etches the first substrate 11 of the (81b) surface from the front surface, the (81a) surface having the slowest etching speed of about 54.74 ° in the cross-sectional direction exists, and thus the inclined surface of FIG. Have That is, the difference between the width a of the upper portion and the width b of the lower portion is determined by the thickness of the single crystal silicon to be etched.

이와 같이 형성된 경첩용 트랜치(81)의 내부에 수지(resin)(82)를 채워넣고, 열처리 해주면, 용매(solvent)가 증발되면서 수축하게 된다. 도 3a의 경우, 도시된 상부의 폭(a)이 하부의 폭(b)보다 더 크기 때문에, 상대적으로 상부가 하부보다 큰 수축이 일어나게 된다. 결과적으로, 도 3c에 도시된 바와 같이 경첩용 트랜치(81)가 굴절되어 경첩역할을 하게 된다. When the resin 82 is filled into the hinge trench 81 formed as described above and heat treated, the solvent shrinks while the solvent evaporates. In the case of FIG. 3A, since the width a of the upper portion shown is larger than the width b of the lower portion, the contraction occurs in which the upper portion is larger than the lower portion. As a result, the hinge trench 81 is refracted to serve as a hinge as shown in FIG. 3C.

여기서, 상술한 경첩용 트랜치(81)에 의한 굴절 각도(θ)는 경첩용 트랜치(81)의 상·하부 폭(a,b)의 차이와 수지(resin)(82)의 수축율에 따라 결정된다. 예를 들어, 수지(resin)(82)의 수축율이 40%인 경우 굴절 각도(θ)는 다음 식에 의해 약 30°가 된다.Here, the angle of refraction θ by the hinge trench 81 described above is determined according to the difference between the upper and lower widths a and b of the hinge trench 81 and the shrinkage ratio of the resin 82. . For example, when the shrinkage ratio of the resin 82 is 40%, the refractive angle θ is about 30 ° by the following equation.

여기서, a,b는 상술한 바와 같이 경첩용 트랜치(81)의 상,하부의 폭이고, ε는 수지(resin)(82)를 열처리 하는 경우, 수축율을 의미한다. θ는 굴절 각도이다.Here, a and b are the widths of the upper and lower portions of the hinge trench 81 as described above, and ε means the shrinkage ratio when the resin 82 is heat treated. θ is the angle of refraction.

상기 금속 전극(30)은 상기 벌크부(50), 팬부(60) 및 외팔보(70)의 표면에 미리 정해진 영역에 형성된다. 각 외팔보(70)의 표면에 형성된 금속 전극(30)은 팬부(60)를 경유하여 상기 벌크부(50)의 소정 위치까지 연장되며, 이웃한 금속 전극들은 일정 거리 이격되어 배치되므로 전기적으로 절연된다. 금속 전극(30)은 프로 브의 기능을 수행하는 것으로, 테스트하고자 하는 검사 대상물의 전극들과 접촉하게 된다. 여기서 금속 전극(30)은 도전체인 금속 물질로 이루어진다.The metal electrode 30 is formed in a predetermined region on the surfaces of the bulk unit 50, the fan unit 60, and the cantilever 70. The metal electrode 30 formed on the surface of each cantilever 70 extends to a predetermined position of the bulk part 50 via the fan part 60, and the adjacent metal electrodes are electrically insulated because they are spaced apart by a predetermined distance. . The metal electrode 30 performs a function of a probe and comes into contact with electrodes of an object to be tested. Here, the metal electrode 30 is made of a metal material that is a conductor.

이하, 도 4의 (a) 내지 (f)를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로 프로브 유닛의 제조 공정에 대하여 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a manufacturing process of the micro probe unit according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4A to 4F.

먼저, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 기판(11)및 제2 기판(13) 사이에 매몰 절연막(12)이 형성되어 있는 기판(10)을 마련하고, 제1 기판(11)의 전면에 제1 절연막(20)을 형성하며, 제2 기판(13)의 후면에 제2 절연막(40)을 형성한다(S100).First, as shown in FIG. 4A, a substrate 10 having a buried insulating film 12 formed between the first substrate 11 and the second substrate 13 is provided, and the first substrate ( A first insulating film 20 is formed on the front surface of 11, and a second insulating film 40 is formed on the rear surface of the second substrate 13 (S100).

제1 절연막(20) 및 제2 절연막(40)은, 산화(oxidation) 공정에 의해 실리콘 산화막(SiO₂)으로 형성된다. The first insulating film 20 and the second insulating film 40 are formed of a silicon oxide film (SiO ₂ ) by an oxidation process.

다음, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 절연막(20)과 제1 기판(11)을 이방성 식각하여 경첩용 트랜치(81) 및 상기 외팔보(70)의 전면 모양이 형성되고, 외팔보의 끝단을 형성하기 위한 외팔보용 트랜치(90)를 형성한다(S110).Next, as shown in FIG. 4B, the front surface of the hinge trench 81 and the cantilever 70 are formed by anisotropically etching the first insulating film 20 and the first substrate 11. Forming a cantilever trench 90 for forming the end of the cantilever beam (S110).

이 단계에 의해 도 3a에 도시된 바와 같은 경첩용 트랜치(81)의 상·하부면 폭(a,b)이 결정되고, 외팔보의 전면모양과 외팔보(70)의 끝단 모양이 결정된다.By this step, the upper and lower surface widths a and b of the hinge trench 81 as shown in FIG. 3A are determined, and the front shape of the cantilever beam and the end shape of the cantilever beam 70 are determined.

여기서, 이방성 식각은 습식 식각(wet etching) 방법에 의해 이루어지는 것이 일반적이다. 이에 대한 구체적인 설명은, 도 3a ~ 3c를 참조하여 전술한 바 있다.Here, the anisotropic etching is generally made by a wet etching method. Detailed description thereof has been described above with reference to FIGS. 3A to 3C.

다음, 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, 경첩용 트랜치(81)의 내부를 수 지(resin)(82)로 채운다(S120).Next, as shown in (c) of FIG. 4, the inside of the hinge trench 81 is filled with a resin 82 (S120).

여기서, 수지(resin)는 폴리이미드 수지를 사용하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable to use polyimide resin as resin.

다음, 도 4의 (d)에 도시된 바와 같이, 제1 절연막(20) 표면에 금속 배선용 물질을 증착하고 패터닝하여, 금속 전극(30)을 형성한다(S130). Next, as shown in FIG. 4D, the metal wiring material is deposited and patterned on the surface of the first insulating film 20 to form the metal electrode 30 (S130).

여기서, 금속 전극(30)은 외팔보(70)의 끝단까지 형성된다. 또한, 금속 전극(30)은 도 1에 도시된 바와 같이, 폭은 일정하게 형성되며, 팬부(60)를 경유하여 벌크부(50)의 소정의 위치까지 연장된다.Here, the metal electrode 30 is formed to the end of the cantilever 70. In addition, as shown in FIG. 1, the metal electrode 30 has a constant width and extends to a predetermined position of the bulk unit 50 via the fan unit 60.

다음, 도 4의 (e)에 도시된 바와 같이, 제2 절연막(40)과 제2 기판(13)의 후면을 식각하여, 일정한 두께와 넓이를 갖고 전체를 지지하는 벌크부(50)와 벌크부(50)의 일측면으로부터 연장되며 두께가 벌크부(50)의 두께보다 얇게 형성되는 팬부(60)와 외팔보(70)의 후면 모양을 형성한다(S140).Next, as shown in (e) of FIG. 4, the back surface of the second insulating film 40 and the second substrate 13 is etched, and the bulk part 50 and the bulk supporting the entire body having a predetermined thickness and width. It extends from one side of the portion 50 and forms a rear shape of the fan portion 60 and the cantilever 70 formed thinner than the thickness of the bulk portion 50 (S140).

이러한 후면 식각공정은 일반적으로 습식 식각법(wet etching)을 사용하는 경우가 많으나 건식 식각법(dry etching)을 사용하여 수행될 수도 있다.In general, such a back etching process is often performed using wet etching, but may be performed using dry etching.

다음, S140 단계를 거친 결과물을 열처리하면, 수지(resin)(82)가 수축하면서, 도 4의 (f)에 도시된 바와 같이 외팔보(70)가 굴절된다(S150). 결과적으로 도 1에 도시된 사시도와 같은 형태가 된다.Next, when the heat treatment of the resultant step S140, the resin (82) shrinks, the cantilever 70 is refracted as shown in Figure 4 (f) (S150). As a result, it becomes the same shape as the perspective view shown in FIG.

여기서, 수지(resin)(82)는 300°~ 500°사이의 온도에서 경화시키면, 물질에 따라, 30% ~ 40% 정도 수축된다. 전술한 수학식 1에 의하면, 수축율이 40%인 경우, 경첩(80)의 굴절 각도는 약 30°였다. 따라서, 본 실시예에서의 외팔보(70)는 약 30°굴절한 형태를 가진다.Here, when the resin 82 is cured at a temperature between 300 ° and 500 °, depending on the material, the resin 82 shrinks by about 30% to 40%. According to Equation 1, when the shrinkage ratio is 40%, the angle of refraction of the hinge 80 was about 30 degrees. Thus, the cantilever 70 in this embodiment has a shape that is about 30 ° refracted.

본 실시예에서는, 팬부(60)와 외팔보(70)의 경계부분에 경첩(80)을 한 개 형성한 경우만 설명하였지만, 여러 개 경첩(80)을 형성하여 외팔보(70)의 굴절 각도를 조정하는 것이 가능하다.In the present embodiment, only the case where one hinge 80 is formed at the boundary between the fan portion 60 and the cantilever 70 is described. However, the hinge angle 80 is formed to adjust the refractive angle of the cantilever 70. It is possible to do

예를 들면, 제1 실시예의 변형된 형태로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 실시예에 추가하여 벌크부(50)와 팬부(60)의 경계부분에도 경첩(80)을 형성할 수 있다. 여기서는 하나의 변형예를 제시하였지만, 검사 목적물의 모양이나, 검사의 용도에 의해 다양한 변형이 가능함은 당연하다.For example, as a modified form of the first embodiment, as shown in FIG. 5, the hinge 80 may be formed at the boundary between the bulk part 50 and the fan part 60 in addition to the first embodiment. have. Although one variation is presented here, it is obvious that various modifications can be made depending on the shape of the inspection object and the use of the inspection.

이와 같이, 반도체 소자 제조공정을 활용하여 수지(resin)(82)를 이용한 경첩(80)을 형성함으로써, 검사를 위한 접촉 시에 이러한 부드러운 경첩(80)이 충격이나 압력을 흡수하므로, 실리콘만으로 구성된 외팔보(70)에 비해 강한 내구성과 유연한 탄성을 보유하는 마이크로 프로브 유닛이 제공될 수 있다.Thus, by forming the hinge 80 using the resin (82) using the semiconductor device manufacturing process, such a soft hinge 80 absorbs the impact or pressure at the time of contact for inspection, it is composed of only silicon Compared to the cantilever 70, a micro probe unit having strong durability and flexible elasticity may be provided.

전술한 제조 공정에서는 매몰 절연막(12)을 포함한 SOI(Silicon On Insulator) 웨이퍼를 이용하여 제1 실시예에 따른 마이크로 프로브 유닛을 구현하였으나, 매몰 절연막(12)이 포함되지 않은 보통 웨이퍼를 이용하여서도 제조될 수 있음은 당연하다. 보통 웨이퍼를 이용하는 경우도 전술한 S140단계(도 4의(e)참조)와 같은 후면 식각공정을 통해 제1 실시예와 같은 후면 모양을 얻을 수 있다. 이와 같이 보통 웨이퍼를 이용하는 경우, SOI를 이용하는 경우보다 제조 비용이 저렴하다.In the above-described manufacturing process, the micro-probe unit according to the first embodiment is implemented by using a silicon on insulator (SOI) wafer including the buried insulating film 12, but a normal wafer without the buried insulating film 12 is used. Naturally, it can be produced. Even in the case of using a normal wafer, a rear surface shape as in the first embodiment may be obtained through a backside etching process as in step S140 (see FIG. 4E). As such, when using a normal wafer, manufacturing cost is lower than when using an SOI.

하지만, 도 1 및 도 5에 도시된 제1 실시예에 따른 마이크로 프로브 유닛은, 검사 목적물과의 접촉을 위해 뒤집어서 검사 장비에 장착하는 경우, 검사 장비(도 시되지 않음)와 금속 전극(30)을 전기적으로 연결하기 위해서 벌크부(50)의 기판을 관통해야 하는 구조적 어려움이 있다. 이를 극복하기 위해 후술하는 제2 실시예에서는 기판(10)의 후면에 금속 전극(30)을 형성하는 구조를 제안한다.However, the micro-probe unit according to the first embodiment shown in Figs. 1 and 5, when mounted upside down to the inspection equipment for contact with the inspection object, the inspection equipment (not shown) and the metal electrode 30 There is a structural difficulty to penetrate the substrate of the bulk unit 50 to electrically connect the. In order to overcome this, the second embodiment, which will be described later, proposes a structure in which the metal electrode 30 is formed on the rear surface of the substrate 10.

(실시예 2)(Example 2)

먼저, 도 6 및 도 7를 참조하여, 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 마이크로 프로브 유닛의 구조에 대하여 구체적으로 설명한다. 도 6은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 마이크로 프로브 유닛의 사시도이고, 도 7은 도 6의 B-B면을 따라 절개한 단면도이다. First, referring to Figures 6 and 7, the structure of the micro probe unit according to the second preferred embodiment of the present invention will be described in detail. 6 is a perspective view of a micro probe unit according to a second exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the B-B plane of FIG. 6.

제2 실시예의 경우는 제1 실시예와의 차이점을 보여 주기 위해 제1 실시예와 기판(10) 전후 방향을 동일하게 하여 설명한다. 여기서 전후 방향은 상대적인 것이지만, 여기서는 제1 실시예의 설명과 일관성을 위하여 금속 전극(30)이 기판(10)의 후면에 형성되는 것으로 설명한다. In the case of the second embodiment, in order to show the difference from the first embodiment, the front and rear directions of the first embodiment and the substrate 10 are the same. Here, the front-rear direction is relative, but here, it is described that the metal electrode 30 is formed on the rear surface of the substrate 10 for consistency with the description of the first embodiment.

먼저, 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로 프로브 유닛(1)은 기판(10), 기판(10)의 후면에 형성된 제2 절연막(40) 및 제2 절연막(40)의 표면에 형성된 금속 전극(30)이 순차적으로 형성되어 있으며, 금속 전극(30)은 검사 대상물과 검사 장비를 전기적으로 연결시키는 역할을 한다.First, the micro probe unit 1 according to the second exemplary embodiment of the present invention includes a substrate 10, a second insulating film 40 formed on the rear surface of the substrate 10, and a metal electrode formed on the surface of the second insulating film 40. 30 is sequentially formed, the metal electrode 30 serves to electrically connect the inspection object and the inspection equipment.

여기서, 기판(10)은 매몰 절연막(12)을 포함한 SOI(Silicon On Insulator) 웨이퍼를 이용하였으나, 이는 제조상의 편의를 위한 것에 불과하고, 매몰 절연막(12)이 포함되지 않은 보통 기판(웨이퍼)을 이용하여서도 제조될 수 있음은 당연하다. 이와 같은 보통 웨이퍼는 매몰 절연막(12)이 포함된 SOI보다 비용이 저렴하 다.Here, the substrate 10 uses a silicon on insulator (SOI) wafer including the buried insulating film 12, but this is merely for manufacturing convenience, and the substrate 10 may include a normal substrate (wafer) that does not include the buried insulating film 12. Of course, it can be produced using. Such a normal wafer is cheaper than the SOI including the buried insulating film 12.

제1실시예와 다른 제2 실시예의 각 구성은 금속 전극(30)이 기판(10)의 후면에 형성되어 있다는 것과 외팔보(70)의 끝단의 일 부분이 금속 전극(30)과 동일한 도전 물질로 형성되어 있다는 것이다. 또한, 제1 실시예와 다른 제2 실시예의 특징은 경첩(80)이 금속 전극(30)의 기판(10)의 전면 방향에 위치한 제1 기판(11)에 형성되어 있다는 것이다. Each configuration of the second embodiment different from the first embodiment is that the metal electrode 30 is formed on the rear surface of the substrate 10 and that a part of the end of the cantilever 70 is made of the same conductive material as the metal electrode 30. It is formed. In addition, a feature of the second embodiment different from the first embodiment is that the hinge 80 is formed on the first substrate 11 located in the front direction of the substrate 10 of the metal electrode 30.

본 발명의 제2 실시예에 따른 경첩(80)은, 팬부(60)로부터 외팔보(70)로 연장되는 경계부분에 형성되어 있다. 이에 의해 도 6에 도시된 바와 같이 외팔보(70)가 기판(10)의 전면방향으로 굴절된다. 굴절되는 방향은 제1 실시예와 동일하다.The hinge 80 according to the second embodiment of the present invention is formed at a boundary portion extending from the fan portion 60 to the cantilever 70. As a result, as shown in FIG. 6, the cantilever 70 is refracted in the front direction of the substrate 10. The direction of refraction is the same as in the first embodiment.

하지만, 제2 실시예의 경첩(80)은 연장되는 경계부분의 금속 전극(30) 기판(10) 아래 형성된다. 즉, 기판(10)의 전면 방향에 위치한 제1 기판(11)을 일정 모양으로 식각하여, 도 7에 도시된 바와 같은 경첩용 트랜치(81)를 형성한다. 이에 의해 각 외팔보(70)가 기판(10)의 전면 방향으로 굴절된다. 여기서 경첩용 트랜치(81)는 제1 실시예와 동일하게 기판(10)의 전면 방향으로부터 이방성 식각을 통해 형성된다. 이방성 식각에 대해서는 제1 실시예에서 설명한 바 생략한다.However, the hinge 80 of the second embodiment is formed under the substrate 10 of the metal electrode 30 at the boundary portion that extends. That is, the first substrate 11 positioned in the front direction of the substrate 10 is etched in a predetermined shape to form the hinge trench 81 as illustrated in FIG. 7. As a result, the cantilever 70 is refracted in the front direction of the substrate 10. Here, the hinge trench 81 is formed through anisotropic etching from the front direction of the substrate 10 as in the first embodiment. Anisotropic etching is omitted as described in the first embodiment.

이러한 제2 실시예의 특징은 후술하는 제조 공정을 통해 더 명확해 진다.Features of this second embodiment will become clearer through the manufacturing process described below.

이하, 도 8의 (a) 내지 (h)를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로 프로브 유닛의 제조 공정에 대하여 구체적으로 설명한다. 제1 실시예와 중복되는 설명은 생략한다.Hereinafter, a manufacturing process of the micro probe unit according to the second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 8A to 8H. The description overlapping with the first embodiment is omitted.

먼저, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 기판(11)및 제2 기판(13) 사이에 매몰 절연막(12)이 형성되어 있는 기판(10)을 마련하고, 제1 기판(11)의 전면에 제1 절연막(20)을 형성하며, 상기 제2 기판(13)의 후면에 제2 절연막(40)을 형성한다(S200).First, as shown in FIG. 8A, a substrate 10 having a buried insulating film 12 formed between the first substrate 11 and the second substrate 13 is prepared, and the first substrate ( A first insulating film 20 is formed on the entire surface of 11 and a second insulating film 40 is formed on the rear surface of the second substrate 13 (S200).

다음, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 절연막(20)과 제1 기판(11)을 이방성 식각하여 경첩용 트랜치(81) 및 상기 외팔보(70)의 전면 모양을 형성하며, 상기 외팔보(70)의 끝단 및 금속 물질을 채우기 위한 외팔보용 트랜치(90)를 형성한다(S210). Next, as shown in FIG. 8B, the front surface of the hinge trench 81 and the cantilever 70 are formed by anisotropically etching the first insulating film 20 and the first substrate 11. A cantilever trench 90 for filling the end of the cantilever 70 and a metal material is formed (S210).

이 단계에 의해 도 3a에 도시된 바와 같은 경첩용 트랜치(81)의 상·하부면의 폭(a,b)이 결정되고, 외팔보(70)의 전면 및 외팔보(70)의 끝단의 모양이 결정된다. 제1 실시예와 다른점은 외팔보(70)의 끝단쪽 일부분을 금속 전극(30)과 동일한 도전 물질로 채우기 위한 공간이 필요하다는 것이다. 즉, 외팔보용 트랜치(90)의 상·하부면 폭이 제1 실시예에서보다 크게 형성된다.By this step, the widths a and b of the upper and lower surfaces of the hinge trench 81 as shown in FIG. 3A are determined, and the shape of the front of the cantilever 70 and the ends of the cantilever 70 are determined. do. The difference from the first embodiment is that space for filling the end portion of the cantilever 70 with the same conductive material as the metal electrode 30 is required. That is, the upper and lower surface widths of the cantilever trench 90 are formed larger than in the first embodiment.

다음, 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 외팔보용 트랜치(90)의 내부를 금속 전극(30)과 동일한 도전 물질(91)로 채운다(S220). Next, as shown in FIG. 8C, the cantilever trench 90 is filled with the same conductive material 91 as the metal electrode 30 (S220).

이에 의해 외팔보(70)의 끝단이 금속 전극(30)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.As a result, the end of the cantilever 70 may be formed of the same material as the metal electrode 30.

다음, 도 8의 (d)에 도시된 바와 같이, 상기 경첩용 트랜치(81)의 내부를 수지(resin)(82)로 채운다(S230). Next, as shown in (d) of FIG. 8, the inside of the hinge trench 81 is filled with a resin (82) (S230).

다음, 도 8의 (e)에 도시된 바와 같이, 제2 절연막(40)과 제2 기판(13)의 후면을 식각하여, 벌크부(50)와 팬부(60)와 외팔보(70)의 후면 모양을 형성한 다(S240).Next, as shown in FIG. 8E, the back surface of the second insulating film 40 and the second substrate 13 is etched to form the back surface of the bulk unit 50, the fan unit 60, and the cantilever 70. Form the shape (S240).

다음, 도 8의 (f)에 도시된 바와 같이, 경첩용 트랜치(81) 및 외팔보용 트랜치(90)의 하부면(12a, 12b)을 식각한다(S240).Next, as shown in (f) of FIG. 8, the lower surfaces 12a and 12b of the hinge trench 81 and the cantilever trench 90 are etched (S240).

이것은 다음 공정에서 증착될 금속 물질을 상기 S220 단계에서 채워진 금속 물질과 S230 단계에서 채워진 수지(resin)(82)와 연결하기 위한 것이다.This is for connecting the metal material to be deposited in the next process with the metal material filled in step S220 and the resin 82 filled in step S230.

다음, 도 8의 (g)에 도시된 바와 같이, S240 단계에서 형성된 기판(10)의 하부면에 금속 물질을 증착한 후 패터닝하여, 도 6에 도시된 바와 같은 금속 전극(30)을 형성한다(S250). Next, as shown in FIG. 8G, a metal material is deposited on the lower surface of the substrate 10 formed in step S240 and then patterned to form a metal electrode 30 as shown in FIG. 6. (S250).

다음, 도 8의 (h)에 도시된 바와 같이, 제2 기판(13)의 후면을 식각하여, 팬부(60)와 외팔보(70)의 후면 모양을 완성하고, 이 결과물을 열처리하면, 수지(resin)(82)가 수축하면서, 외팔보(70)가 굴절된다(S260). Next, as shown in (h) of FIG. 8, the rear surface of the second substrate 13 is etched to complete the rear shape of the fan unit 60 and the cantilever 70, and when the resultant is heat-treated, the resin ( As the resin 82 shrinks, the cantilever 70 is refracted (S260).

결과적으로 도 6에 도시된 사시도와 같은 형태가 된다.As a result, it becomes the same shape as the perspective view shown in FIG.

이와 같이, 여기서도 제1 실시예와 동일하게 팬부(60)와 외팔보(70)의 경계부분에 경첩(80)을 한 개 형성하는 경우만 설명하였지만, 여러개 경첩(80)을 형성하여 외팔보(70)의 굴절 각도를 조정하는 것이 가능하다.As described above, only the case in which one hinge 80 is formed at the boundary between the fan unit 60 and the cantilever 70 as in the first embodiment is described. However, the cantilever 70 may be formed by forming a plurality of hinges 80. It is possible to adjust the angle of refraction.

예를 들면, 팬부(60)에 경첩(80)을 3개 및 5개를 형성한 도 9 및 도 10과 같은 제2 실시예의 변형형태가 가능하다. 도 9 및 도 10에서는 제2 실시예에 의한 효과를 직관적으로 보여주기 위해, 전에 도시된 도면과 달리 본 발명을 뒤집어서 도시하였다. 즉, 도 9 및 도 10에서 도시된 바와 같이, 금속 전극(30)이 검사 장비와 연결하기 용이하게 윗면에 위치하며, 외팔보(70)는 검사 대상물과의 원활한 접촉이 가능하도록 아랫면으로 굴절되어 형성된다.For example, a modification of the second embodiment as shown in FIGS. 9 and 10 in which three and five hinges 80 are formed in the fan portion 60 is possible. In FIG. 9 and FIG. 10, in order to intuitively show the effect according to the second embodiment, the present invention is shown in an inverted view, unlike the previously shown drawings. That is, as shown in Figures 9 and 10, the metal electrode 30 is located on the upper surface to facilitate the connection with the inspection equipment, the cantilever 70 is formed to be bent to the lower surface to enable a smooth contact with the inspection object. do.

물론, 이외에도 검사 목적물의 모양이나, 검사의 용도에 의해 다양한 변형이 가능할 것이다.Of course, various modifications may be made depending on the shape of the inspection object and the use of the inspection.

전술한 제조 공정에서는 매몰 절연막(12)을 포함한 SOI(Silicon On Insulator) 웨이퍼를 이용하여 제2 실시예에 따른 마이크로 프로브 유닛을 구현하였으나, 매몰 절연막(12)이 포함되지 않은 보통 웨이퍼를 이용하여서도 제조될 수 있음은 당연하다. 보통 웨이퍼를 이용하는 경우도 전술한 S240단계(도 8의 (f)참조)와 같은 후면 식각공정을 통해 제2 실시예와 같은 후면 모양을 얻을 수 있다. 이와 같이 보통 웨이퍼를 이용하는 경우, SOI를 이용하는 경우보다 제조 비용이 저렴하다.In the above-described manufacturing process, the micro-probe unit according to the second embodiment is implemented by using a silicon on insulator (SOI) wafer including the buried insulating film 12, but a normal wafer without the buried insulating film 12 is used. Naturally, it can be produced. Even in the case of using a normal wafer, a rear surface shape as in the second embodiment can be obtained through a backside etching process as in step S240 (see FIG. 8F). As such, when using a normal wafer, manufacturing cost is lower than when using an SOI.

이와 같이, 제2 실시예는 제1 실시예와 달리 기판의 후면에 금속 전극(30)을 형성한다. 이에 의해, 도 9 및 10에 도시된 바와 같이 검사 장비(도시되지 않음)와의 연결을 위해 뒤집어서 장착하는 경우에도, 검사 장비(도시되지 않음)와 금속 전극(30)을 전기적으로 용이하게 연결하는 것이 가능하다. 또한, 외팔보(70)의 끝단을 도전체로 형성함으로써 검사 목적물에 따른 접촉성능을 보다 향상시킬 수 있다. As described above, the second embodiment forms the metal electrode 30 on the rear surface of the substrate, unlike the first embodiment. Thereby, even when mounted upside down for connection with the inspection equipment (not shown) as shown in FIGS. 9 and 10, it is easy to electrically connect the inspection equipment (not shown) and the metal electrode 30. It is possible. In addition, by forming the end of the cantilever 70 as a conductor, it is possible to further improve the contact performance according to the inspection object.

본 발명에 따른 마이크로 프로브 유닛은, 평판 디스플레이 패널 또는 반도체 공정을 통해 제조된 소자를 웨이퍼 단위로 양·불량을 판별하기 위한 검사장비의 핵심부품으로서 유용하게 사용될 수 있다.The micro-probe unit according to the present invention can be usefully used as a core component of inspection equipment for determining the quantity and defect of a device manufactured through a flat panel display panel or a semiconductor process on a wafer basis.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 마이크로 프로브 유닛의 사시도이다.1 is a perspective view of a micro probe unit according to a first preferred embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 A-A면을 따라 절개한 단면도이다. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the plane A-A of FIG. 1.

도 3a 내지 도 3c는 제1 실시예에 따른 경첩용 트랜치의 원리를 설명하기 위한 설명도이다.3A to 3C are explanatory views for explaining the principle of the hinge trench according to the first embodiment.

도 4는 제1 실시예에 따른 마이크로 프로브 유닛의 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다.4 is a flowchart for explaining a method of manufacturing a microprobe unit according to a first embodiment.

도 5는 제1 실시예의 변형예를 도시한 사시도이다.5 is a perspective view showing a modification of the first embodiment.

도 6은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 마이크로 프로브 유닛의 사시도이다.6 is a perspective view of a micro probe unit according to a second preferred embodiment of the present invention.

도 7은 도 6의 B-B면을 따라 절개한 단면도이다.FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the plane B-B of FIG. 6.

도 8은 제2 실시예에 따른 마이크로 프로브 유닛의 제조방법을 설명하기 위 한 공정도이다.8 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a microprobe unit according to a second embodiment.

도 9 및 도 10은 제2 실시예의 변형형태를 뒤집어서 도시한 사시도이다. 9 and 10 are perspective views showing the modified form of the second embodiment upside down.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 기판10: substrate

30 : 금속 전극30: metal electrode

50 : 벌크부50: bulk unit

60 : 팬부60: pan section

70 : 외팔보70: cantilever

80 : 경첩80: hinge

81 : 경첩용 트랜치81: hinged trench

82 : 수지(resin)82: resin

Claims

기판, 상기 기판의 전면 또는 후면에 형성된 절연막과 상기 절연막의 표면에 형성된 다수 개의 금속 전극을 구비하는 마이크로 프로브 유닛에 있어서, In a micro probe unit having a substrate, an insulating film formed on the front or rear surface of the substrate and a plurality of metal electrodes formed on the surface of the insulating film,

일정한 두께와 넓이를 갖고 전체를 지지하는 벌크부와;A bulk portion having a constant thickness and width to support the whole;

상기 벌크부의 일측면으로부터 연장되어 형성되며, 두께는 상기 벌크부의 두께보다 얇게 형성된 팬부와;A fan portion extending from one side of the bulk portion and having a thickness thinner than that of the bulk portion;

상기 팬부의 일측면으로부터 연장되어 형성되며 서로 일정거리 이격되어 형성된 다수의 외팔보와;A plurality of cantilever beams extending from one side of the fan portion and spaced apart from each other by a predetermined distance;

상기 팬부 및 상기 각 외팔보 중 적어도 어느 하나에 형성되어, 상기 팬부 및 상기 각 외팔보 중 적어도 어느 하나를 굴절시키는 경첩을 구비하고,A hinge formed on at least one of the fan unit and the cantilever beams to refract at least one of the fan unit and the cantilever beams,

상기 금속 전극 각각은 상기 벌크부, 팬부 및 외팔보에 형성된 절연막의 표면의 미리 정해진 영역에 형성되며, 서로 일정거리 이격되어 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 프로브 유닛.Each of the metal electrodes is formed in a predetermined region of the surface of the insulating film formed on the bulk portion, the pan portion and the cantilever, and is formed with a predetermined distance apart from each other.

제1항에 있어서, The method of claim 1,

상기 경첩은, 상기 기판에서 상기 각 외팔보 및 상기 팬부 중 적어도 어느 하나의 굴절시키고자 하는 영역을 이방성 식각하여 경첩용 트랜치를 형성하고, 상기 형성된 경첩용 트랜치의 내부에 수지(resin)를 채운 후 열처리하여 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 프로브 유닛.The hinge is anisotropically etched at least one of the cantilever and the fan portion in the substrate to form a hinge trench by etching, and filling the inside of the formed hinge trench heat treatment Micro probe unit, characterized in that formed by.

제2항에 있어서, The method of claim 2,

상기 경첩은 상기 벌크부와 상기 팬부의 경계부분 및 상기 팬부와 상기 각 외팔보의 경계부분 중 적어도 어느 하나에 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 프로브 유닛.And the hinge is formed on at least one of a boundary portion between the bulk portion and the fan portion, and a boundary portion between the fan portion and the cantilever beams.

제2항에 있어서,The method of claim 2,

상기 경첩용 트랜치의 상부면과 하부면의 넓이가 서로 상이하게 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 프로브 유닛.Micro probe unit, characterized in that the width of the upper surface and the lower surface of the hinge trench formed different from each other.

제2항에 있어서,The method of claim 2,

상기 각 외팔보 및 상기 팬부 중 적어도 어느 하나는, 상기 형성된 경첩에 의해 상기 기판의 전면 또는 후면 방향으로 30°~ 40°기울어진 것을 특징으로 하는 마이크로 프로브 유닛.At least one of each of the cantilever and the fan portion, 30 ° ~ 40 ° inclined in the front or rear direction of the substrate by the formed hinge.

제1항에 있어서,The method of claim 1,

상기 마이크로 프로브 유닛은, 다수개의 상기 경첩을 구비하는 것을 특징으로 마이크로 프로브 유닛.The micro probe unit comprises a plurality of the hinges.

제6항에 있어서,The method of claim 6,

상기 경첩의 갯수에 비례하여, 상기 각 외팔보의 굴절각도가 변경된 것을 특징으로 하는 마이크로 프로브 유닛.And a refraction angle of each cantilever beam is changed in proportion to the number of hinges.

제1항에 있어서,The method of claim 1,

상기 각 외팔보의 단부측 일부분이 금속 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 프로브 유닛.Part of the end side of each cantilever microprobe unit, characterized in that formed of a metallic material.

제1항에 있어서,The method of claim 1,

상기 외팔보의 단부는 이방성 식각에 의해 일정 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로 프로브 유닛.End of the cantilever micro-probe unit, characterized in that having an angle by anisotropic etching.

다수 개의 금속 전극을 구비하는 외팔보형 마이크로 프로브 유닛의 제조방법에 있어서, In the method of manufacturing a cantilevered micro probe unit having a plurality of metal electrodes,

(a) 제1 및 제2 기판 사이에 매몰 절연막이 형성되어 있는 기판을 준비하고, 상기 제1 기판의 전면에 제1 절연막을 형성하며, 상기 제2 기판의 후면에 제2 절연막을 형성하는 단계와;(a) preparing a substrate having a buried insulating film formed between the first and second substrates, forming a first insulating film on a front surface of the first substrate, and forming a second insulating film on a rear surface of the second substrate Wow;

(b) 상기 제1 절연막을 패터닝하고 상기 제1 기판을 이방성 식각하여 경첩용 트랜치를 형성하는 단계와;(b) patterning the first insulating film and anisotropically etching the first substrate to form a hinge trench;

(c) 상기 외팔보의 전면 모양을 형성하는 단계와;(c) forming a front shape of the cantilever beam;

(d) 상기 경첩용 트랜치의 내부를 수지(resin)로 채우는 단계와;(d) filling the interior of the hinge trench with a resin;

(e) 상기 제1 절연막 표면에 금속 배선용 물질을 증착하고 패터닝하여, 상기 금속 전극을 형성하는 단계와;(e) depositing and patterning a metal wiring material on a surface of the first insulating film to form the metal electrode;

(f) 상기 제2 절연막을 패터닝하고 상기 제2 기판의 후면을 식각하여, 일정한 두께와 넓이를 갖고 전체를 지지하는 벌크부와 상기 벌크부의 일측면으로부터 연장되며 두께가 상기 벌크부의 두께보다 얇게 형성되는 팬부와 상기 외팔보의 후면 모양을 형성하는 단계와;(f) patterning the second insulating film and etching the rear surface of the second substrate, the bulk portion having a constant thickness and width and extending from one side of the bulk portion and the bulk portion to be thinner than the bulk portion; Forming a fan shape and a rear shape of the cantilever beam;

(g) 상기 제2 기판의 후면을 식각하여 상기 외팔보의 후면을 형성하는 단계와;(g) etching a rear surface of the second substrate to form a rear surface of the cantilever beam;

(h) 상기 경첩용 트랜치의 내부에 채워진 상기 수지(resin)를 열 수축시키는 단계를 구비하며,(h) heat shrinking the resin filled in the hinge trench,

상기 수지(resin)의 수축에 의하여 외팔보가 특정방향으로 굴절되는 것을 특징으로 하는 외팔보형 마이크로 프로브 유닛의 제조방법.Method of manufacturing a cantilevered micro probe unit, characterized in that the cantilever is refracted in a specific direction by the shrinkage of the resin.

(c) 상기 외팔보의 전면 모양을 형성하고, 상기 외팔보의 끝단부를 형성하기 위한 외팔보용 트랜치를 형성하는 단계와;(c) forming a front shape of the cantilever beam and forming a cantilever trench for forming an end portion of the cantilever beam;

(e) 상기 제1 절연막 표면에 금속 물질을 증착하고 패터닝하여, 상기 금속 전극을 형성하는 단계와;(e) depositing and patterning a metal material on the surface of the first insulating film to form the metal electrode;

(a) 제1 및 제2 기판 사이에 매몰 절연막이 형성되어 있는 기판을 준비하고,상기 제1 기판의 전면에 제1 절연막을 형성하며, 상기 제2 기판의 후면에 제2 절연막을 형성하는 단계와;(a) preparing a substrate having a buried insulating film formed between the first and second substrates, forming a first insulating film on a front surface of the first substrate, and forming a second insulating film on a rear surface of the second substrate Wow;

(c) 상기 외팔보의 전면 모양을 형성하며, 상기 외팔보의 끝단부의 전면 모양을 형성하고 금속 물질을 채우기 위한 외팔보용 트랜치를 형성하는 단계와;(c) forming a front shape of the cantilever beam, forming a front shape of an end portion of the cantilever beam and forming a cantilever trench for filling a metal material;

(d) 상기 외팔보용 트랜치의 내부를 금속 물질로 채우는 단계와;(d) filling the interior of the cantilever trench with a metal material;

(e) 상기 경첩용 트랜치의 내부를 수지(resin)로 채우는 단계와;(e) filling the interior of the hinged trench with a resin;

(g) 상기 경첩용 트랜치 및 외팔보용 트랜치의 하부면을 식각하는 단계와;(g) etching the lower surfaces of the hinge trench and the cantilever trench;

(h) 상기 형성된 제2 기판의 후면에 금속 물질을 증착한 후 패터닝하여, 상기 금속 전극을 형성하는 단계와; (h) depositing and patterning a metal material on a rear surface of the formed second substrate to form the metal electrode;

(i) 상기 제2 기판의 후면을 식각하여 상기 팬부 및 상기 외팔보의 후면 모양을 형성하는 단계와;(i) forming a rear surface of the fan unit and the cantilever by etching the rear surface of the second substrate;

(j) 상기 경첩용 트랜치의 내부에 채워진 상기 수지(resin)를 열 수축시키는 단계를 구비하며,(j) heat shrinking the resin filled in the hinge trench,

제10항 내지 제12항 중 하나의 항에 있어서,The method according to any one of claims 10 to 12,