KR100743978B1 - Contact element for probe card and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1a 내지 도 1h는 종래 기술에 의한 프로브 카드용 접촉 소자의 제조 방법을 개략적으로 보여준다. 1A to 1H schematically show a method of manufacturing a contact element for a probe card according to the prior art.
도 2a 내지 도 2j는 본 발명의 한 실시예에 따른 프로브 카드용 접촉 소자의 제조 방법을 개략적으로 보여준다. 2A to 2J schematically show a method of manufacturing a contact element for a probe card according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 프로브 카드용 접촉 소자의 단면도이다. 3 is a cross-sectional view of a contact element for a probe card according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 프로브 카드용 접촉 소자 및 그 제조 방법, 특히 웨이퍼 프로빙 장치(wafer probing machine)의 프로브 카드에 사용되는 프로브 카드용 접촉 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a contact element for a probe card and a method of manufacturing the same, in particular a contact element for a probe card used in a probe card of a wafer probing machine and a method of manufacturing the same.
웨이퍼 프로빙 장치는 웨이퍼 상에 형성되어 있는 각 개별 반도체 칩들을 프로브 카드를 이용하여 전기적으로 테스트하는 장치이며, 프로브 카드용 접촉 소자는 각 개별 반도체 칩들의 금속 패드에 접촉하여 테스트가 수행될 수 있도록 한다. A wafer probing apparatus is an apparatus for electrically testing each individual semiconductor chip formed on a wafer using a probe card, and a contact element for the probe card contacts the metal pad of each individual semiconductor chip so that the test can be performed. .
이렇게 웨이퍼 상의 각 개별 반도체 칩의 전기 테스트를 수행하기 위한 프로 브 카드의 접촉 소자는 일반적으로 침 형태로 사용되며('프로브 침' 이라고도 한다), 이러한 접촉 소자는 프로브 카드에 각각 실장되어 사용된다. 그러나 침 형태의 접촉 소자를 프로브 카드에 일일이 실장하는 것은 그 제조 시간, 및 경비 측면에서 바람직하지 않다. The contact elements of the probe card for conducting electrical tests of each individual semiconductor chip on the wafer are generally used in the form of needles (also called 'probe needles'), and these contact elements are each mounted on a probe card. However, it is not preferable to mount the needle-shaped contact element on the probe card in terms of its manufacturing time and cost.
따라서 프로브 카드 용 접촉 소자를 반도체 식각 기술을 통하여 제조하는 방법이 연구되고 있다. Therefore, a method of manufacturing a contact element for a probe card through semiconductor etching technology has been studied.
이하, 도 1a 내지 도 1h를 참조하여, 반도체 식각 기술을 이용한 종래의 프로브 카드용 접촉 소자의 제조 방법을 구체적으로 살펴본다. Hereinafter, a method of manufacturing a contact element for a conventional probe card using a semiconductor etching technique will be described in detail with reference to FIGS. 1A to 1H.
먼저, 도 1a에서 볼 수 있는 바와 같이, 스페이스 트랜스포머(10) 중 프로브 카드용 접촉 소자에 대응하여, 전기 신호를 전달하는 배선부(11) 주위를 제외하여 포토레지스트 층(20)을 형성하고, 포토레지스트 층(20)이 형성되지 않은 배선부(11) 주위에 금속 범프(bump)(30)를 형성한다.First, as shown in FIG. 1A, the
다음, 도 1b에서 볼 수 있는 바와 같이, 산소 드라이 에칭으로 포토레지스트 층(20)의 상부의 일부를 식각한다. Next, as can be seen in FIG. 1B, a portion of the top of the
다음, 도 1c에서 볼 수 있는 바와 같이, 시드층(40)을 더 적층한다. Next, as can be seen in Figure 1c, the
다음, 도 1d에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 시드층(40) 상에 구리 도금층(50)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 1D, a
다음, 도 1e에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 금속 범프(30) 상부에 형성되어 있는 구리 도금층(50) 및 시드층(40)을 연마 하여 제거한다. Next, as shown in FIG. 1E, the
다음, 도 1f에서 볼 수 있는 바와 같이, 프로브 카드용 접촉 소자의 빔 (beam)에 대응하는 공간을 제외하도록 패터닝하여 포토레지스트층(60)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 1F, the
다음, 도 1g에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 공간에 금속을 도금하여 빔(70)을 형성한다. Next, as can be seen in Figure 1g, to form a
다음, 도 1h에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 채워진 금속 빔(70)의 돌출 부분을 연마하여 제거한다. Next, as can be seen in FIG. 1H, the protruding portion of the filled
그 후, 포토레지스트층(60), 구리도금층(50), 시드 층(40) 및 포토레지스트 층(20)을 제거하여 금속 빔(70)과 금속 범프(30)로 이루어지는 프로브 카드용 접촉 소자를 수득한다. Thereafter, the
그런데, 이와 같은 종래 기술에 따른 프로브 카드용 접촉 소자의 제조 방법에 의하면, 도 1-e의 단계에서 구리 도금층(50)과 시드층(40)을 연마하게 되는데, 이때, 금속 범프(30) 주변의 금속 빔(70)을 위한 패턴 공간에 구리등 금속 이물질이 흡착된다. 그에 따라, 도 1f 단계에서, 금속 도금층(50)과 포토레지스트 층(60) 사이에 금속 이물질이 존재하게 되어, 포토레지스트 층(60)이 들뜨게 된다. However, according to the method of manufacturing a contact element for a probe card according to the related art, the
그 결과, 도 1g 단계에서 금속 빔(70) 형성시 포토레지스트 층(60)의 들뜬 공간 내에 금속 도금이 형성되어 관통 불량이 발생하고, 후속 열공정에서 구리 도금층(50)이 주름지게 되어 금속 범프(30)와 금속 빔(70) 사이에 스트레스가 발생하여 그 접합력이 감소하는 문제가 발생한다. As a result, when the
이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 연마시 발생하는 이물질로 인한 포토레지스트층의 들뜸을 방지하고, 범프와 빔 사이의 접합력을 향 상시킨 프로브 카드용 접촉 소자의 제조 방법을 제공하고자 한다. In order to solve the problems of the prior art, the present invention provides a method of manufacturing a contact element for a probe card, which prevents the photoresist layer from being lifted due to foreign matters generated during polishing and improves the bonding force between the bump and the beam. I would like to.
또한, 본 발명은 상기 프로브 카드용 접촉 소자의 제조 방법에 따라 제조된 프로브 카드용 접촉 소자를 제공하고자 한다. In addition, the present invention is to provide a contact element for a probe card manufactured according to the manufacturing method of the contact element for the probe card.
상기와 같은 기술적 과제의 해결을 위한, 본 발명의 한 특징에 따른 프로브 카드용 접촉 소자는 스페이스 트랜스포머상에 형성되어 있는 제1 금속 범프, 상기 제1 금속 범프 상에 전기 도금 방식으로 형성되어 있는 제2 금속 범프, 및 소정의 거리만큼 일 방향으로 연장되어 있는 막대 모양으로 형성되며, 일부 이상이 상기 제2 금속 범프 상부에 부착되어 있는 제1 금속 빔으로 이루어진다. In order to solve the above technical problem, a contact element for a probe card according to an aspect of the present invention includes a first metal bump formed on a space transformer and a first metal bump formed on the first metal bump. 2 metal bumps, and a rod-like shape extending in one direction by a predetermined distance, at least a portion of the first metal beam is attached to the upper portion of the second metal bumps.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 프로브 카드용 접촉 소자의 제조 방법은 스페이스 트랜스포머 상에 검사 장치와 연결되는 배선 영역을 제외하도록 제1 포토레지스트 층을 형성하고, 상기 배선 영역에 제1 금속 범프를 형성하는 단계, 상기 제1 포토레지스트 층과 상기 제1 금속 범프 상에 제1 시드 층을 증착하는 단계, 상기 제1 금속 범프에 대응하는 부분을 제외하도록 제2 포토레지스트 층을 형성하는 단계, 상기 제1 시드 층에서 상기 제1 금속 범프에 대응하는 영역을 식각하여 제거하는 단계, 상기 제1 금속 범프 상에 제2 금속 범프를 형성하는 단계, 상기 제2 포토레지스트 층을 제거하고, 상기 제2 금속 범프와 그로부터 소정의 거리에 대응하는 직선 영역을 제외하도록 제3 포토레지스트 층을 형성하는 단계, 상기 직선 영역에 제1 금속 도금 층을 형성하는 단계, 상기 형성된 제1 금속 도금을 연마하여 상기 제2 금속 범프를 노출시키는 단계, 상기 직선 영역을 제외하도록 제4 포토레지스트 층을 형성하는 단계, 및 상기 직선 영역에 제2 금속 도금 층을 형성하는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a contact element for a probe card, wherein a first photoresist layer is formed on a space transformer to exclude a wiring region connected to an inspection apparatus, and a first metal bump is formed in the wiring region. Depositing a first seed layer on the first photoresist layer and the first metal bumps; forming a second photoresist layer to exclude portions corresponding to the first metal bumps; Etching away a region corresponding to the first metal bump in a seed layer, forming a second metal bump on the first metal bump, removing the second photoresist layer, and removing the second metal bump Forming a third photoresist layer to exclude the bumps and the linear regions corresponding to the predetermined distance therefrom; forming a first metal plating layer in the linear regions. Polishing the formed first metal plating to expose the second metal bumps, forming a fourth photoresist layer to exclude the straight region, and forming a second metal plating layer in the straight region It includes a step.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
이하, 도 2a 내지 도 2j를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 프로브 카드용 접촉 소자의 제조 방법에 대하여 구체적으로 살펴본다. Hereinafter, a method of manufacturing a contact element for a probe card according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2A to 2J.
먼저, 도 2a에서 볼 수 있는 바와 같이, 스페이스 트랜스포머(100) 중 프로브 카드용 접촉 소자에 대응하여 전기 신호를 전달하는 배선부(110) 주위를 제외하고, 제1 포토레지스트 층(200)을 형성하고, 제1 포토레지스트 층(200)이 형성되지 않은 배선부(110) 주위에 제1 금속 범프(bump)(300)를 형성한다. 여기서, 제1 금속 범프(300)는 니켈 또는 니켈 합금으로 형성될 수 있다. 이러한 제1 포토레지스트 층(200)의 형성 방법은 일반적인 마스크를 이용하는 식각 공정을 통하여 이루어질 수 있다. 한편, 제1 금속 범프(300)는 일반적으로 사용되는 도금 방법에 따라 형성될 수 있다. First, as shown in FIG. 2A, the first
다음, 도 2b에서 볼 수 있는 바와 같이, 형성된 제1 포토레지스트 층(200)과 제1 금속 범프(300) 상에 제1 시드(Seed) 층(400)을 증착시킨다. Next, as shown in FIG. 2B, a
제1 시드 층(400)은 스퍼터링 방법을 이용하여 증착되며, 바람직하게는 티타 늄(Ti) 또는 크롬(Cr)을 증착한다. 이러한 제1 시드 층(400)은 이후 패터닝 등 공정에서 식각 용액 또는 포토 레지스트 층 제거시 발생하는 스웰링 현상에 대하여 제1 포토레지스트 층(200)과 제1 금속 범프(300)를 보호하는 배리어로 작용한다. The
다음, 도 2c에서 볼 수 있는 바와 같이, 제1 시드 층(400) 상에 제1 금속 범프(300) 에 대응하는 부분을 제외하도록 패터닝 하여 제2 포토레지스트 층(500)을 형성한다. 이때, 사용되는 제2 포토레지스트 층(500)은 제거(예를 들어, lift off)가 용이하도록 드라이 필름 등을 사용한다. 이러한 드라이 필름은 특별히 한정되지 않으며 통상의 드라이 필름을 사용할 수 있다. Next, as shown in FIG. 2C, the second
다음, 도 2d에서 볼 수 있는 바와 같이, 제1 시드 층(400)에서 제1 금속 범프(300) 에 대응하는 부분을 제거하고, 제1 금속 범프(300)와 접촉하도록 제2 금속 범프(600)를 형성한다. Next, as shown in FIG. 2D, the portion corresponding to the
여기서, 제1 금속 범프(300) 에 대응하는 부위의 제1 시드층(400)은 제2 포토 레지스트 층(500)은 식각하지 못하고, 제1 시드층(400)을 제거할 수 있는 식각 용액을 이용하여 제거될 수 있다. 본 실시예에서는 제1 시드층(400)이 티타늄으로 이루어져 있으므로, 이를 선택적으로 식각하는 HF 용액을 이용한다. 한편, 이와 같은 습식 식각 방법 이외에 건식 식각 방법을 이용할 수 있다. Here, the
여기서, 제2 금속 범프(600)는 도전성이 우수한 주석, 주석-납, 니켈, 또는 니켈 합금으로 이루어진다. 본 발명의 실시예에서는 제1 금속 범프(300) 외에도 제2 금속 범프(600)를 추가 형성함으로써, 종래 기술의 도 1e에서와 같은 연마 공정시 포토 레지스트 층(20) 상부의 시드 층(40)이나 구리 도금층(50)까지 제거될 우려가 없다. 구체적으로, 본 발명에서는 제2 금속 범프(600)를 형성하므로, 추후 공정에서 제2 금속 범프(600)가 노출될 때까지 연마한다고 하더라도 제1 시드층(400)이 함께 연마될 우려가 없다. Here, the
다음, 도 2e에서 볼 수 있는 바와 같이, 제2 포토레지스트 층(500)을 제거한다.Next, as can be seen in FIG. 2E, the
다음, 도 2f에서 볼 수 있는 바와 같이, 제2 금속 범프(600) 및 제1 시드 층(400) 상에 제2 시드 층(700)을 재차 증착한다. 이때, 제2 시드 층(700)의 증착은 필요에 따라 선택된다. 여기서 제2 시드 층(700)은 제1 시드 층(400) 형성 방법과 동일하게 형성될 수 있다. Next, as can be seen in FIG. 2F, the
다음, 도 2g에서 볼 수 있는 바와 같이, 제2 금속 범프(600)와 그로부터 소정의 거리에 대응하는 직선 영역을 제외하도록 패터닝하여 제3 포토레지스트 층(800)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 2G, the
여기서, 제3 포토레지스트 층(800)이 형성되지 않은 부분은 프로브 카드의 접촉 소자 중 빔(beam)에 대응한다. Here, the portion where the
그 후, 상기 빔(beam)에 대응하는 영역에 리소그라피를 이용하여 제1 금속 도금 층(900)을 형성한다. 이때, 제1 금속 도금 층(900)으로는 제1 금속 범프(300) 및 제2 금속 범프(600)의 형성을 위해 사용한 금속과는 상이한 금속으로 형성되며, 구리, 또는 금이 바람직하게 사용된다. Thereafter, the first
본 발명의 제1 금속 도금 층(900)은 추후 형성될 제2 금속 도금 층(1100)의 박리를 억제한다. 본 실시예에서 제2 금속 도금 층(1100)은 니켈 또는 니켈 합금 으로 형성되는데, 이러한 제2 금속 도금 층(1100)은 응력이 매우 커서 박리가 쉽게 되는데, 제1 금속 도금 층(900)은 제2 금속 도금 층(1100)과 넓게 접촉하여 제2 금속 도금 층(1100)의 박리를 억제한다. The first
다음, 도 2h에서 볼 수 있는 바와 같이, 제2 금속 범프(600)가 노출될 때까지 연마한다. Next, as can be seen in Figure 2h, the
다음, 도 2i에서 볼 수 있는 바와 같이, 제2 금속 범프(600)와 빔에 대응하는 직선 영역을 제외하도록 패터닝하여 제4 포토레지스트 층(1000)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 2I, the
다음, 도 2j에서 볼 수 있는 바와 같이, 빔에 대응하는 영역에 재차 리소 그라피를 이용하여 제2 금속 도금 층(1100)을 형성하고, 연마하여 평탄화하여 프로브 카드의 접촉 소자 중 빔(beam)을 형성한다. 이때, 제2 금속 도금 층(1100)은 니켈 또는 니켈 합금으로 형성된다. Next, as shown in FIG. 2J, the second
그 후, 제3 포토레지스트 층(800), 제1 시드층(400), 제2 시드층(700), 제1 금속 도금층(900)을 제거하여 목적하는 프로브 카드의 접촉 소자를 형성한다. 형성된 프로브 카드의 접촉 소자는 도 3에 도시된 바와 같다. 본 발명의 실시예에서, 제3 포토레지스트 층(800), 제1 시드층(400), 제2 시드층(700), 제1 금속 도금층(900)은 바람직하게는 습식 식각 방법에 따라 식각하여 제거된다. 이때 사용되는 식각제는 제1 금속 범프(300), 제2 금속 범프(600), 및 제2 금속 도금 층(1100)은 식각하지 아니하고, 제1 금속 도금 층만을 선택적으로 식각하는 식각제를 사용한다. Thereafter, the
이러한 본 발명의 한 실시예에 따른 방법으로 형성된 프로브 카드용 접촉 소 자를 도 3을 참고하여 구체적으로 설명한다. The contact element for the probe card formed by the method according to one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 3.
도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 프로브 카드용 접촉 소자는 스페이스 트랜스포머(100)와 접촉하는 제1 금속 범프(300), 상기 제1 금속 범프(300) 상에 전기 도금 방식으로 형성되어 있는 제2 금속 범프(600), 상기 제2 금속 범프(600)와 접촉하며 소정의 거리만큼 일 방향으로 연장되어 있는 제2 금속 빔(1100), 및 상기 제2 금속 빔(1100) 하측에 접촉하며, 상기 제2 금속 범프(600)와 소정의 간격 만큼 이격되어 있는 제1 금속 빔(900)으로 이루어진다. As shown in FIG. 3, the contact element for the probe card may include a
여기서, 제1 금속 범프(300)는 바람직하게는 니켈 또는 니켈 합금으로 형성된다. Here, the
제2 금속 범프(600)는 바람직하게는 주석, 주석-납, 니켈 또는 니켈 합금으로 형성된다. The
제2 금속 빔(1100)은 바람직하게는 니켈 또는 니켈 합금으로 형성된다. The
제1 금속 빔(900)은 구리 또는 금으로 형성된다. The
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the range of.
앞서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 방법에 의하면, 종래 발명과 같이 금속 범프를 노출시키기 위해 구리 층 및 시드 층을 연마하는 공정이 없으므로, 추후 포 토레지스트 층 형성시 연마시 발생한 이물질로 인해 포토레지스트 층이 들뜰 우려가 없다. As described above, according to the method of the present invention, there is no process of polishing the copper layer and the seed layer to expose the metal bumps as in the conventional invention, so that the photoresist layer due to the foreign matter generated during the subsequent polishing of the photoresist layer There is no fear of this field.
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