KR100449308B1 - 콘택트 구조물을 제조하는 방법 - Google Patents

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KR100449308B1 KR10-1999-0053374A KR19990053374A KR100449308B1 KR 100449308 B1 KR100449308 B1 KR 100449308B1 KR 19990053374 A KR19990053374 A KR 19990053374A KR 100449308 B1 KR100449308 B1 KR 100449308B1
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Abstract

본 발명은 기판의 평편한 표면에 콘택트 구조물을 제조하는 방법이다. 이 제조 방법은 (a) 실리콘 기판의 표면 상에 희생층을 형성하는 단계; (b) 상기 희생층 상에 도전층을 형성하는 단계; (c) 상기 도전층 상에 포토레지스트층을 형성하는 단계; (d) 상기 포토레지스트층 상에 상기 콘택트 구조물의 모양을 포함하는 광 마스크를 정렬시키고 상기 광 마스크를 통해 상기 포토레지스트층을 자외선에 노광시키는 단계; (e) 상기 포토레지스트층의 표면 상에 개구를 구비한 상기 포토레지스트층 상에 상기 모양을 현상하는 단계; (f) 전기 도금 공정에 의해 상기 개구에 전기 전도성 재료로 만들어진 상기 콘택트 구조물을 형성하는 단계; (g) 상기 포토레지스트층을 박리하는 단계; (h) 상기 희생층을 제1 에칭 공정에 의해 상기 콘택트 구조물이 상기 실리콘 기판으로부터 분리되도록 제거하는 단계; (i) 상기 도전층을 제2 에칭 공정에 의해 상기 콘택트 구조물로부터 제거하는 단계를 포함한다.

Description

콘택트 구조물을 제조하는 방법{METHOD FOR PRODUCING CONTACT STRUCTURES}
본 발명은 콘택트 구조물을 제조하는 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 반도체 웨이퍼 상에 수평 방향으로 다수의 콘택트 구조물을 제조하고, 그 콘택트 구조물을 웨이퍼로부터 제거하여, 프로브 카드, IC 칩 또는 다른 콘택트 기구에 수직 방향으로 실장하는 방법에 관한 것이다.
LSI 및 VLSI 회로와 같은 고집적 및 고속 전기 장치를 시험할 때는 다수의 콘택트 구조물을 구비한 고성능 프로브 카드를 사용하여야 한다. 다른 응용에서, 콘택트 구조물은 IC 리드선과 같은 IC 패키지를 위해 사용될 수 있다. 본 발명은 IC 칩 또는 IC 패키지의 리드선을 형성하는 데 사용됨은 물론 LSI 및 VLSI 칩과 반도체 웨이퍼의 시험, 반도체 웨이퍼 및 다이의 번-인(burn-in), 패키지화된 반도체 장치 및 인쇄 회로 기판 등의 시험 및 번-인에 사용될 콘택트 구조물의 제조 공정에 관한 것이다.
본 출원의 발명자는 1998년 6월 19일에 출원된 발명의 명칭이 "Probe Contactor Formed by Photolithography Process"인 미국특허출원제09/099,614호, 1998년 8월 27일에 출원된 발명의 명칭이 "High Performance Integrated Circuit Chip Package"인 미국특허출원제09/140,961호, 1998년 9월 21일에 출원된 발명의 명칭이 "Packaging and Interconnection of Contact Structure"인 미국특허출원제09/157,842호의 이러한 응용에 사용될 새로운 형태의 콘택트 구조물을 제안하였다. 본 발명은 이러한 특허 출원에 도시된 콘택트 구조물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
상기 언급한 특허 출원들에서, 본 발명자는 도 1에 도시된 것과 같은 고유한 유형의 콘택트 구조물을 제안하였다. 도 1의 예는, 콘택트 구조물(30)이 인쇄 회로 기판(300) 상의 콘택트 패드(320)와 같은 타겟에 전기적으로 접촉하도록 프로브 카드에 장착된 응용을 도시한다. 콘택트 구조물(30)은 포토리소그래피 공정을 통해 반도체 기판(20) 상에 형성되는데, 이는 상기 특허에 전부 설명되어 있다.
상기 언급한 특허 출원에 소개한 제조 방법이 성공적인 것으로 보이긴 하지만, 그 방법들은 기판 상에 수직 방향으로 구조물을 형성하는 데에 비교적 많은 포토리소그래피 단계를 요구한다. 본 발명자는 제조 공정을 단순화하여, 보다 간단하고 저렴하며, 또한 보다 신뢰성 있는 콘택트 구조물을 달성할 수 있는 제조 공정을 달성하였다.
그러므로, 본 발명의 목적은 비교적 간단한 기술을 사용하여 다수의 콘택트 구조물을 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 실리콘 기판의 평편한 표면 상에 3차원 방식이 아닌 2차원 방식으로 다수의 콘택트 구조물을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 실리콘 기판 상에 2차원 방식으로 다수의 콘택트 구조물을 제조하고, 기판으로부터 콘택트 구조물을 제거하여, 프로브 카드 또는 다른 콘택트 기구에 실장하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 실리콘 기판 상에 2차원 방식으로 다수의 콘택트 구조물을 제조하고, 콘택트 구조물을 실리콘 기판으로부터 접착 테이프 또는 판으로 이동시키고, 접착 테이프 또는 판으로부터 콘택트 구조물을 제거하여 프로브 카드 또는 다른 콘택트 기구에 실장하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 저비용 고효율로 다수의 콘택트 구조물을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 기계적 강도 및 신뢰성이 높은 다수의 콘택트 구조물을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 반도체 웨이퍼, 패키지화된 LSI 등을 시험 및 번-인하는 데 사용할 다수의 콘택트 구조물을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에서, 반도체 웨이퍼, LSI 또는 인쇄 회로 기판(피시험 장치)을 시험(번-인을 포함함)하기 위한 콘택트 구조물은 반도체 제조 공정에 설정된 포토리소그래피에 의해 실리콘 기판의 평편한 표면에 형성된다. 본 발명의 콘택트 구조물은 IC 리드선 및 핀과 같은 전자 장치의 리드선에도 적용될 수 있다.
제1 발명에서, 콘택트 구조물을 제조하는 방법에 있어서,
(a) 실리콘 기판의 표면에 희생층을 형성하는 단계;
(b) 상기 희생층 상에 전기 전도성 재료로 이루어진 도전층을 형성하는 단계;
(c) 상기 도전층 상에 포토레지스트층을 형성하는 단계;
(d) 콘택트 구조물의 이미지를 갖는 광 마스크를 상기 포토레지스트층 상에 정렬시키고, 상기 광 마스크를 통해 상기 포토레지스트층을 자외선에 노광시키는 단계;
(e) 상기 포토레지스트층의 표면 상에 개구를 갖는 상기 포토레지스트층 상에 상기 이미지를 현상하는 단계;
(f) 퇴적 공정에 의해, 상기 개구에 전기 전도성 재료로 이루어진 콘택트 구조물을 형성하는 단계;
(g) 상기 포토레지스트층을 박리하는 단계;
(h) 상기 콘택트 구조물이 상기 실리콘 기판으로부터 분리되도록 제1 에칭 공정에 의해 상기 희생층을 제거하는 단계; 및
(i) 제2 에칭 공정에 의해 상기 콘택트 구조물을 상기 도전층으로부터 제거하는 단계
를 포함하는 콘택트 구조물 제조 방법이다.
제1 발명의 또다른 형태는 콘택트 타겟과 전기적으로 접촉하기 위한 탄성력을 각각 나타낼 수 있는 콘택트 구조물을 갖는 콘택트 기구를 제조하는 공정이다. 이 제조 공정에 있어서,
(a) 실리콘 기판의 표면에 희생층을 형성하는 단계;
(b) 상기 희생층 상에 전기 전도성 재료로 형성된 도전층을 형성하는 단계;
(c) 포토리소그래피 공정을 통해 콘택트 구조물 -상기 콘택트 구조물은 상기 실리콘 기판 상에 수평 방향으로 있음- 을 형성하는 단계;
(d) 상기 콘택트 구조물을 상기 실리콘 기판 및 상기 도전층으로부터 제거하는 단계;
(e) 상기 콘택트 구조물을 미리 정해진 방향으로 정렬시키고 방향을 정하는 단계;
(f) 상기 본딩 위치를 구비한 상기 콘택트 기구 또는 상기 콘택트 구조물의 위치를 정하여, 상기 본딩 위치 상에 콘택트 구조물을 실장하는 단계;
(g) 적어도 하나의 상기 콘택트 구조물을 집어 이를 상기 콘택트 기구의 본딩 패드 상의 미리 정해진 위치에 배치시키는 단계
를 포함하는 콘택트 기구 제조 공정이다.
제2 발명은 수평 방향으로 제조된 콘택트 구조물이 콘택트 기구를 형성하는 후속 공정의 편의를 위해 접착 테이프로 이동되는 제조 방법이다. 제2 발명에서 제조 방법은
(a) 실리콘 기판의 표면 상에 희생층을 형성하는 단계;
(b) 상기 희생층 상에 전기 전도성 재료로 이루어진 도전층을 형성하는 단계;
(c) 상기 도전층 상에 포토레지스트층을 형성하는 단계;
(d) 콘택트 구조물의 이미지를 갖는 광 마스크를 상기 포토레지스트층 상에 정렬시키고, 상기 광 마스크를 통해 상기 포토레지스트층을 자외선에 노광시키는 단계;
(e) 상기 포토레지스트층의 표면 상에 개구를 구비한 포토레지스트층 상에 상기 모양을 현상하는 단계;
(f) 퇴적 공정에 의해, 상기 개구에 전기 전도성 재료로 이루어진 상기 콘택트 구조물을 형성하는 단계;
(g) 상기 포토레지스트층을 박리하는 단계;
(h) 상기 콘택트 구조물의 상층 표면이 접착 테이프에 접착되도록 상기 콘택트 구조물 상에 상기 접착 테이프를 배치시키는 단계; 및
(i) 상기 콘택트 구조물이 상기 실리콘 기판으로부터 분리되도록 에칭 공정에 의해 상기 희생층 및 도전층을 제거하는 단계
를 포함하는 콘택트 구조물 제조 방법이다.
제2 발명의 또다른 형태는 픽 앤 플레이스 기구를 사용하여 상기 언급된 콘택트 구조물을 구비한 콘택트 기구를 제조하는 공정이다. 이 제조 공정은
실리콘 기판의 표면 상에 희생층을 형성하는 단계;
상기 희생층 상에 전기 전도성 재료로 형성된 도전층을 형성하는 단계;
포토리소그래피 공정을 통해 콘택트 구조물 -상기 콘택트 구조물은 상기 실리콘 기판 상에 수평 방향으로 있음- 을 형성하는 단계;
상기 콘택트 구조물을 상기 실리콘 기판으로부터 접착 테이프로 이동시키는 단계;
상기 콘택트 구조물을 구비한 상기 접착 테이프의 위치를 정하고 상기 콘택트 구조물을 그것으로부터 제거하는 단계;
상기 콘택트 구조물을 미리 정해진 방향으로 방향을 정하는 단계;
본딩 위치를 구비한 콘택트 기구의 위치를 정하여 상기 콘택트 구조물을 그 위에 실장하는 단계; 및
상기 콘택트 구조물을 상기 콘택트 기구의 상기 본딩 위치 상의 미리 정해진 위치에 올려 놓고 상기 콘택트 구조물을 상기 본딩 위치에 결합하는 단계
를 포함하는 콘택트 기구를 제조하는 공정이다.
본 발명에 따라, 제조 공정은 비교적 간단한 기술을 사용하여 실리콘 기판 위의 수평 방향으로 다수의 콘택트 구조물을 제조할 수 있다. 제조된 이러한 콘택트 구조물은 기판으로부터 제거되어 수직 방향으로 프로브 카드와 같은 콘택트 기구에 장착된다. 본 발명에 의해 제조된 콘택트 구조물은 저비용 및 고효율이고 높은 기계적 강도 및 신뢰성을 가진다. 본 발명의 방법에 의해 제조된 콘택트 구조물은 번-인 시험을 포함하는 반도체 웨이퍼, 패키지화된 LSI 등을 시험하는데 유리하게 적용된다.
도 1은 프로브 카드 장착 콘택트 구조물과 반도체 웨이퍼와 같은 콘택트 타겟 사이의 구조적 관계를 도시하는 개략도.
도 2a-2d는 다수의 콘택트 구조물이 실리콘 기판의 평편한 표면에 형성되고 후속 공정을 위해 그로부터 제거되는 본 발명의 제조 방법의 기본 개념을 도시하는 개략도.
도 3a-3l은 콘택트 구조물을 제조하기 위한 본 발명의 제1 실시예에서의 제조 공정의 예를 도시하는 개략도.
도 4a-4d는 콘택트 구조물을 제조하기 위한 본 발명의 제2 실시예에서의 제조 공정의 예를 도시하는 개략도.
도 5는 콘택트 구조물을 집어 프로브 카드와 같은 기판 상에 배치시키는 공정을 도시하는 개략도.
도 6a 및 6b는 픽 앤 플레이스 기구의 일례 및 콘택트 구조물을 집어 프로브 카드와 같은 기판 상에 배치시켜 콘택트 구조물을 기판 상에 실장하는 공정의 예를 도시하는 개략도.
도 7a 및 7b는 픽 앤 플레이스 기구의 일례 및 콘택트 구조물을 집어 프로브 카드와 같은 기판 상에 배치시켜 콘택트 구조물을 기판 상에 실장하는 다른 공정의 예를 도시하는 개략도.
도 8은 본 발명의 공정에 의해 제조된 콘택트 구조물을 구비하는 콘택트 프로브와 같은 콘택트 기구의 예를 도시하는 개략도.
도 9a-9f는 본 발명의 제조 공정을 통해 제조될 콘택트 구조물의 형태 예를 도시하는 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
30: 콘택트 구조물
40: 실리콘 기판
42: 희생층
44: 접착 촉진층
46: 도전층
48: 포토레지스트층
50: 광 마스크
도 1의 콘택트 구조물(contact structure)(30) 각각은, 인쇄 회로 기판(300) 상의 콘택트 패드(320)에 대해 압착된 때에, 주로 수평 빔으로부터 유도된 탄성력(spring force)에 의해 콘택트 압력을 발생시킨다. 콘택트 압력은 콘택트 구조물의 팁에서 콘택트 패드(320)의 표면에 대한 마찰 효과도 발생시킨다. 콘택트 구조물은 도 9a-9f에 도시된 것과 같은 다양한 형태를 취할 수 있다.
도 2는 이러한 콘택트 구조물을 제조하기 위한 본 발명의 기본 개념을 도시한다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 콘택트 구조물은 수평 방향으로, 즉 2차원 방식으로 실리콘 기판의 평편한 표면에 제조된다. 그리고, 제1 실시예에서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 콘택트 구조물은 기판으로부터 제거되어, 도 8에 도시된 바와 같이 수직 방향으로, 즉 3차원 방식으로, 인쇄 회로 기판, IC 칩 또는 다른 콘택트 기구 상에 실장된다.
제2 실시예에서, 도 2a와 동일한 도 2c에 도시된 바와 같이, 콘택트 구조물은 수평 방향으로, 즉 2차원 방식으로 실리콘 기판의 평편한 표면에 제조된다. 그리고, 도 2d에 도시된 바와 같이, 콘택트 구조물은 기판으로부터 접착 테이프, 접착 필름, 접착판과 같은 접착 부재("접착 테이프"로 총칭함)로 이동된다. 접착 테이프 상의 콘택트 구조물은 그 접착 테이프로부터 제거되고, 픽 앤 플레이스 기구를 사용하여, 도 8에 도시된 바와 같이 인쇄 회로 기판, IC 칩 또는 다른 콘택트 기구 상에 수직 방향으로, 즉 3차원 방식으로 실장된다.
도 3a-3l은 본 발명의 제1 실시예에서 콘택트 구조물을 제조하는 제조 공정의 예를 도시하는 개략도이다. 도 3a에서, 희생층(sacrificial layer)(42)은 실리콘 기판(40)에 형성된다. 희생층(42)은, 예를 들면, 화학 증착(chemical vapor deposition: CVD)과 같은 퇴적 공정을 통해 이산화 실리콘(SiO2)으로 형성된다. 희생층(42)은 제조 공정의 이후 단계에서 실리콘 기판으로부터 콘택트 구조물을 분리하기 위한 것이다.
접착 촉진층(adhesion promoter layer)(44)은, 예를 들면, 증발 공정을 통해 도 3b에 도시된 바와 같이 희생층(42) 상에 형성된다. 접착 촉진층(44)의 재료의 예는 200-1,000 옹스트롬 두께의 크롬(Cr) 및 티타늄(Ti)을 포함한다. 접착 촉진층(44)은 실리콘 기판(40) 상에 도 3c의 도전층(46)을 접착하는 것을 용이하게 한다. 도전층(46)은, 예를 들면, 1,000-5,000 옹스트롬 두께의 구리(Cu) 또는 니켈(Ni)로 형성된다. 도전층(46)은 이후 단계에서 전기 도금 공정에 대한 전기 전도성을 설정한다.
다음 공정에서, 포토레지스트층(48)은 도전층(46) 상에 형성되고, 그 위에 광 마스크(photo mask)(50)가 도 3d에 도시된 바와 같이 자외선에 노광되도록 정밀하게 정렬된다. 광 마스크(50)는 포토레지스트층(48) 상에 현상될 콘택트 구조물(30)의 2차원 이미지를 나타낸다. 이 기술분야에 공지되어 있는 바와 같이, 이러한 목적을 위해 음성 포토레지스트는 물론, 양성 포토레지스트도 사용될 수 있다. 양성 반응 포토레지스트가 사용되면, 마스크(50)의 불투명 부분으로 덮인 포토레지스트는 노광 후에 경화된다. 포토레지스트의 예는 노보락(Novolak) [M 크레졸 포름알데히드 (M-Cresol-formaldehyde)], PMMA [폴리메틸 메타크릴레이트 (PolyMethyl Methacrylate)], SU-8, 감광 폴리이미드(photo sensitive polyimide)를 포함한다. 포토레지스트의 노광된 부분은 용해 및 세척되어 개구 A를 갖는 도 3e의 포토레지스트층(48)을 남긴다 (현상 공정). 도 3e는 도 3f의 포토레지스트층(48)을 도시하는 평면도로서, 콘택트 구조물(30)의 형상을 갖는 개구 A가 나타나 있다.
상기한 포토리소그래피 공정에서 포토레지스트층(48)은 자외선 대신에 이 기술 분야에 공지되어 있는 바와 같이 전자빔 또는 X선에도 노광될 수 있다. 또한, 포토레지스트층(48)을 직접 기입 전자빔, X선 또는 광원(레이저)에 노광시켜 콘택트 구조물의 이미지를 포토레지스트층(48) 상에 직접 기입할 수도 있다.
도 3g에 도시된 바와 같이, 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 텅스텐(W) 또는 다른 금속과 같은 콘택트 재료가 포토레지스트층(48)의 개구 A에 퇴적(전기 도금)되어 콘택트 구조물(30)이 형성된다. 이후에 설명되는 것처럼 에칭 특성을 서로 차등화하기 위해 콘택트 재료는 도전층(46)의 재료와 다른 것이 유리할 것이다. 도 3g의 콘택트 구조물(30)의 과잉 도금 부분은 도 3h의 연마(평탄화) 공정에서 제거될 수 있다.
다음 공정에서, 포토레지스트층(48)은 도 3I에 도시된 바와 같이 포토레지스트 제거 공정으로 제거된다. 통상적으로, 포토레지스트층(48)은 습식 화학 공정에 의해 제거된다. 다른 예는 아세튼 기반 제거 및 플라즈마 O2제거가 있다. 도 3j에서 희생층(42)이 에칭되어 콘택트 구조물(30)이 실리콘 기판(40)으로부터 분리된다. 접착 촉진층(44) 및 도전층(46)이 콘택트 구조물(30)로부터 제거되도록, 또다른 에칭 공정이 수행된다.
에칭 조건은 콘택트 구조물(30)을 에칭하지 않으면서 층(44 및 46)을 에칭하도록 선택될 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이, 콘택트 구조물(30)을 에칭하지 않으면서 도전층(46)을 에칭하기 위해서는 콘택트 구조물(30)에 대해 사용된 전도성 재료는 도전층의 재료와 달라야 한다. 최종적으로, 도 3l의 사시도에 도시된 바와 같이, 콘택트 구조물(30)은 모든 다른 재료로부터 분리된다. 도 3a-3l의 제조 공정은 하나의 콘택트 구조물만을 도시하고 있지만, 실제 제조 공정에서는 도 2a-2d에 도시된 바와 같이 다수의 콘택트 구조물이 동시에 제조된다.
도 4a-4d는 본 발명의 제2 실시예에서 콘택트 구조물을 제조하기 위한 제조 공정의 예를 도시하는 개략도이다. 제2 실시예에서, 접착 테이프는 실리콘 기판에서 접착 테이프로 콘택트 구조물을 이동시키기 위해 제조 공정에서 사용된다. 도 4a-4d는 접착 테이프가 사용된 이후의 제조 공정만을 도시한다.
도 4a는 포토레지스트층(48)이 포토레지스트 제거 공정에서 제거된 도 3i의 공정과 동일한 공정을 도시한다. 그리고, 도 4a에서, 콘택트 구조물(30)이 접착 테이프(90)에 접착되도록 하기 위해, 접착 테이프(90)는 콘택트 구조물(30)의 상부 표면에 배치된다. 도 2d와 관련하여 전술한 바와 같이, 본 발명에서 접착 테이프(90)는 접착 필름 및 접착판 등과 같은 다른 유형의 접착제를 포함한다.
도 4b에 도시된 공정에서, 희생층(42)이 에칭되어 접착 테이프(90) 상의 콘택트 구조물(30)이 실리콘 기판(40)으로부터 분리된다. 도 4c에 도시된 바와 같이, 접착 촉진층(44) 및 도전층(46)이 콘택트 구조물로부터 제거되도록 하기 위해 다른 에칭 공정이 수행된다.
전술한 바와 같이, 콘택트 구조물(30)을 에칭하지 않으면서 도전층(46)을 에칭하기 위해서, 콘택트 구조물(30)에 사용된 전도성 재료는 도전층의 재료와 달라야 한다. 도 4a-4c의 제조 공정은 하나의 콘택트 구조물만을 도시하고 있지만, 실제 제조 공정에서는 다수의 콘택트 구조물이 동시에 제조된다. 그리고, 도 4d의 평면도에 도시된 바와 같이, 다수의 콘택트 구조물(30)은 접착 테이프(90)로 이동되고, 실리콘 기판 및 다른 재료로부터 분리된다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 의해 제조된 콘택트 구조물을 집어(pick) 그것을 프로브 카드와 같은 기판 상에 배치하는(place) 공정을 도시하는 개략도이다. 콘테이너(52)는 도 3a-3l의 공정에 의해 제조되어진 콘택트 구조물(30)을 저장하고 콘택트 구조물을 픽 앤 플레이스 기구(55)에 제공한다. 콘테이너(52) 또는 픽 앤 플레이스 기구(55)는, 픽 앤 플레이스 기구(55)가 콘택트 구조물을 동일한 위치와 방향으로 잡을 수 있게 하는 정렬 기능을 가질 수 있다. 본딩 패드(32)를 구비한 프로브 카드(20)는 X-Y 테이블(57) 상에 배치된다. X-Y 테이블(57)은 픽 앤 플레이스 기구(55)가 콘택트 구조물(30)을 정확하게 해당 본딩 패드(32)에 배치시킬 수 있도록 수직 방향은 물론 X 및 Y 방향으로 프로브 카드(20)의 위치를 미세하게 조절할 수 있다.
도 6a 및 6b는 픽 앤 플레이스 기구(55)의 일례와 접착 테이프(90)로부터 콘택트 구조물(30)을 집어 그것을 프로브 카드와 같은 기판(20) 상에 배치시키는 공정의 일례를 도시하는 개략도이다. 도 6의 픽 앤 플레이스 기구는 본 발명의 제2 실시예에 의해 제조된 콘택트 구조물에 유리하게 적용된다. 도 6a는 접착 테이프(90) 상의 콘택트 구조물(30)을 집어 기판(20)의 본딩 위치(32)에 배치시켜, 콘택트 구조물(30)이 본딩 기기(도시되지 않음)에 의해 본딩 위치(32)에 접착되게 하는 픽 앤 플레이스 기구(60)의 평면도이고 도 6b는 그 정면도이다.
이 예에서, 픽 앤 플레이스 기구(60)는 콘택트 구조물(30)을 집어 이동시켜 배치시키기 위한 제1 이동 기구(71), 이동 기구(71)가 Y 방향으로 이동할 수 있게 하는 이동팔(65), 콘택트 구조물(30)을 집어서 이동시켜 올려 놓기 위한 제2 이동 기구(72), 이동 기구(72)가 Y 방향으로 이동할 수 있게 하는 이동팔(66), 이동팔(65 및 66)이 X 방향으로 이동할 수 있게 하는 레일(62 및 63)을 포함한다. 따라서, 이동 기구(71 및 72)는 픽 앤 플레이스 기구(60) 상에서 X 및 Y 방향으로 자유로이 이동할 수 있다. 도 6a 및 6b에서 픽 앤 플레이스 기구(60)는 콘택트 구조물(30)을 받아서 그 방향을 변환시키는 수평/수직 변환기(68)를 더 포함한다.
이동 기구(71)는 콘택트 구조물(30)에 대해 흡입(집는 동작) 및 흡입 해제(배치시키는 동작)를 수행하는 흡입팔(73)을 포함한다. 흡입력은, 예를 들면, 진동과 같은 음의 압력에 의해 생성된다. 흡입팔(73)은 Z 방향(위아래 방향)으로 이동한다. 마찬가지로, 이동 기구(72)는 콘택트 구조물(30)에 대해 흡입(집는 동작) 및 흡입 해제(배치시키는 동작)를 수행하는 흡입팔(76)을 포함한다. 흡입력은, 예를 들면, 진동과 같은 음의 압력에 의해 제조된다. 흡입팔(76)은 Z 방향으로 이동한다. 도 6a 및 6b에 도시된 바와 같이 이동 기구(71 및 72)의 이동을 정밀하게 제어하기 위한 화상 데이터를 확보하기 위해, CCD 이미지 센서 등이 내장된 카메라(74 및 75)가 이동 기구(71 및 72)에 각각 부착된다.
동작에 있어서, 콘택트 구조물(30)을 구비한 접착 테이프(90) 및 본딩 위치(32)를 구비한 기판(20)은 픽 앤 플레이스 기구(60)에 각각 배치된다. 양호하게는, 접착 테이프(90) 및 기판은 X, Y, Z 방향으로 위치를 조절할 수 있도록 각각 XYZ 스테이지(도시되지 않음)에 배치된다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 이동 기구(71)는 흡입팔(73)의 흡입력을 이용하여 콘택트 구조물(30)을 접착 테이프(90)로부터 집어 그것을 변환기(68)에 배치시킨다. 미리 정해진 수의 콘택트 구조물(30)을 변환기(68)에 배치한 후에, 수평 방향이던 콘택트 구조물(30)의 배향은 수직 방향으로 변환된다.
그 다음, 이동 기구(72)는 흡입팔(76)의 흡입력을 이용하여 변환기(68) 내의 콘택트 구조물(30)을 집는다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 콘택트 구조물(30)은 변환기(68)의 동작에 의해 수직 방향으로 배향되어 있다. 이동 기구(72)는 콘택트 구조물(30)을 기판(20) 상의 본딩 위치(32)에 배치시킨다. 콘택트 구조물(30)은 공지된 방식의 본딩 공정을 통해 본딩 위치(32)에 본딩된다.
도 7a 및 7b는 접착 테이프(90)로부터 콘택트 구조물을 집어 그것을 기판에 배치시키는 공정의 또다른 예를 도시하는 개략도이다. 도 7의 픽 앤 플레이스 기구는 본 발명의 제2 실시예에 의해 제조된 콘택트 구조물에 유리하게 적용된다. 도 7a는 픽 앤 플레이스 기구 동작의 전반 공정을 도시하는 픽 앤 플레이스 기구(80)의 정면도이다. 도 7b는 집어 배치시키는 동작의 후반 공정을 도시하는 픽 앤 플레이스 기구(80)의 정면도이다.
이 예에서, 픽 앤 플레이스 기구(80)는 콘택트 구조물(30)을 집어 올려 놓기 위한 이동 기구(84), 이동 기구(84)를 X, Y, Z 방향으로 이동시키는 이동팔(86), X, Y, Z 방향으로 위치를 조절할 수 있는 테이블(81 및 82), CCD 모양 센서 등이 내장된 모니터 카메라(78)를 포함한다. 이동 기구(84)는 흡입(집는 동작) 및 흡입 해제(배치시키는 동작)를 콘택트 구조물(30)에 대해 수행하는 흡입팔(85)을 포함한다. 흡입력은, 예를 들면, 진공과 같은 음의 압력에 의해 생성된다. 흡입팔(85)은 90도와 같은 미리 정해진 각도를 회전한다.
동작에 있어서, 콘택트 구조물(30)을 구비한 접착 테이프(90) 및 본딩 위치(32)를 구비한 기판(20)은 픽 앤 플레이스 기구(80) 상의 각각의 테이블(81 및 82)에 위치한다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 이동 기구(80)는 흡입팔(85)의 흡입력을 이용하여 접착 테이프(90)로부터 콘택트 구조물(30)을 집는다. 흡입팔(85)은, 콘택트 구조물(30)을 집은 후에, 예를 들면 도 7b에 도시된 바와 같이 90도 회전한다. 그리하여, 콘택트 구조물(30)의 배향은 수평 방향에서 수직 방향으로 변화한다. 그리고, 이동 기구(80)는 콘택트 구조물(30)을 기판(20) 상의 본딩 위치(32)에 배치시킨다. 콘택트 구조물(30)은 공지된 방식의 본딩 공정을 통해 본딩 위치(32)에 본딩된다.
도 8은 본 발명에서 제조된 콘택트 구조물을 구비한 콘택트 프로브와 같은 콘택트 기구의 예를 도시하는 사시도이다. 콘택트 구조물(30)의 각각은 결합에 의해 본딩 패드의 표면에 부착된다. 결합 기술의 예는 브레이징(brazing), 초음파 용접, 도전성 접착, 납땜, 마이크로 용접을 포함한다.
도 9a-9f는 본 발명의 제조 공정을 통해 제조될 콘택트 구조물의 형태 예를 도시하는 개략도이다. 도 9a-9f는 단지 예일 뿐이고 전체를 포함하는 것이 아니며 다른 형태의 콘택트 구조물도 가능하다. 도 9a-9f의 콘택트 구조물은, 인쇄 회로 기판으로 이루어진 프로브 카드와 같은 콘택트 기구 상에 실장되고, 시험될 반도체 웨이퍼 상의 콘택트 패드와 같은 콘택트 타겟에 대해 압착되는 경우, 탄성 효과에 의해 접촉력을 나타내고, 콘택트의 타겟 야금(target metallurgy)에 따라 콘택트 타겟의 표면에 대해 스크럽 효과(scrubing effect)를 생성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 제조 공정은 비교적 단순한 기술을 사용하여 다수의 콘택트 구조물을 실리콘 기판 상에 수평 방향으로 제조할 수 있다. 이와 같이 제조된 콘택트 구조물은 기판으로부터 제거되어 수직 방향으로 프로브 카드와 같은 콘택트 기구에 실장된다. 본 발명에 의해 제조된 콘택트 구조물은 저비용 고효율이고 높은 기계적 강도 및 신뢰성을 가진다. 본 발명의 방법에 의해 제조된 콘택트 구조물은 번-인 시험을 포함하는 반도체 웨이퍼, 패키지화된 LSI 등의 시험에 유리하게 적용된다.
본 발명이 특정한 예로 기술되고 예시되었지만, 본 개시는 예시로서만 제시된 것이고, 본 기술의 숙련자는, 부분의 결합 및 배열에서의 많은 변화가 청구된 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 존재할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

Claims (21)

  1. 실리콘 기판의 표면에 희생층(sacrificial layer)을 형성하는 단계;
    상기 희생층 상에 전기 전도성 재료로 만들어진 도전층을 형성하는 단계;
    상기 도전층 상에 포토레지스트층을 형성하는 단계;
    콘택트 구조물(contact structure)의 이미지(image)를 갖는 광 마스크(photo mask)를 상기 포토레지스트층 상에 정렬시키고, 상기 광 마스크를 통해 상기 포토레지스트층을 자외선에 노광시키는 단계;
    상기 포토레지스트층의 표면에 개구를 갖는 이미지를 상기 포토레지스트층 상에 현상하는 단계;
    퇴적 공정에 의해, 상기 개구에 전기 전도성 재료로 이루어진 콘택트 구조물을 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트층을 박리하는 단계;
    제1 에칭 공정에 의해 상기 희생층을 제거하여, 상기 콘택트 구조물을 상기 실리콘 기판으로부터 분리시키는 단계; 및
    제2 에칭 공정에 의해 상기 콘택트 구조물을 상기 도전층으로부터 제거하는 단계
    를 포함하는 콘택트 구조물 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 정렬 및 노광 단계에서 상기 포토레지스트층을 상기 광 마스크를 통해 전자빔 또는 X선에 노광시키는 콘택트 구조물 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 정렬 및 노광 단계에서, 상기 포토레지스트층을 전자빔, X선 또는 레이저 광에 직접 노광시켜, 상기 포토레지스트층 상에 상기 콘택트 구조물의 이미지를 정의하는 콘택트 구조물 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 희생층과 상기 도전층 사이에 접착 촉진층을 형성하는 단계를 더 포함하는 콘택트 구조물 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 도전층을 위한 상기 전기 전도성 재료는 상기 콘택트 구조물을 위한 전기 전도성 재료와 다른 콘택트 구조물 제조 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 접착 촉진층은 크롬(Cr) 또는 티타늄(Ti)으로 만들어지는 콘택트 구조물 제조 방법.
  7. 콘택트 타겟(contact target)과 전기적 접촉을 하기 위한 탄성력(spring force)을 각각 나타낼 수 있는 콘택트 구조물을 갖는 콘택트 기구(contact mechanism)의 제조 방법에 있어서,
    실리콘 기판의 표면에 희생층을 형성하는 단계;
    상기 희생층 상에 전기 전도성 재료로 이루어진 도전층을 형성하는 단계;
    포토리소그래피 공정을 통해 콘택트 구조물을 형성하는 단계 - 상기 콘택트 구조물은 상기 실리콘 기판 상에서 수평 방향으로 배향됨 -;
    상기 실리콘 기판 및 상기 도전층으로부터 상기 콘택트 구조물을 제거하는 단계;
    상기 콘택트 구조물을 미리 정해진 방향으로 정렬시키고 배향하는 단계;
    본딩 위치를 가지는 콘택트 기구 또는 상기 콘택트 구조물의 위치를 정하여, 상기 본딩 위치 상에 상기 콘택트 구조물을 실장하는 단계; 및
    상기 콘택트 구조물 중 적어도 하나를 집어서, 상기 콘택트 기구의 본딩 패드 상의 미리 정해진 위치에 배치시키는 단계
    를 포함하는 콘택트 기구 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 포토리소그래피 공정은 포토레지스트 코팅 (photoresist coating), 마스킹(masking), 노광(exposure), 포토레지스트 박리, 및 전도성 재료 퇴적의 단계를 포함하는 콘택트 기구 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 희생층과 상기 도전층 사이에 접착 촉진층을 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 접착 촉진층은 크롬(Cr) 또는 티타늄(Ti)으로 만들어지는 콘택트 기구 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 포토리소그래피 공정의 전도성 재료 퇴적 단계는 상기 도전층을 이용하는 전기도금 공정인 콘택트 기구 제조 방법.
  11. 실리콘 기판의 표면에 희생층을 형성하는 단계;
    상기 희생층 상에 전기 전도성 재료로 이루어진 도전층을 형성하는 단계;
    상기 도전층 상에 포토레지스트층을 형성하는 단계;
    콘택트 구조물의 이미지를 갖는 광 마스크를 상기 포토레지스트층 상에 정렬시키고, 상기 광 마스크를 통해 상기 포토레지스트층을 자외선에 노광시키는 단계;
    상기 포토레지스트층의 표면에 개구를 갖는 이미지를 상기 포토레지스트층 상에 현상하는 단계;
    퇴적 공정에 의해, 상기 개구에 전기 전도성 재료로 이루어진 상기 콘택트 구조물을 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트층을 박리하는 단계;
    상기 콘택트 구조물 상에 접착 테이프를 배치하여, 상기 콘택트 구조물의 상부 표면을 상기 접착 테이프에 접착시키는 단계; 및
    에칭 공정에 의해 상기 희생층 및 도전층을 제거하여, 상기 콘택트 구조물을 상기 실리콘 기판으로부터 분리시키는 단계
    를 포함하는 콘택트 구조물 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 정렬 및 노광 단계에서 상기 포토레지스트층을 상기 광 마스크를 통해 전자빔 또는 X 선에 노광시키는 콘택트 구조물 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 정렬 및 노광 단계에서, 상기 포토레지스트층을 전자빔, X선 또는 레이저 광에 직접 노광시켜, 상기 포토레지스트층 상에 상기 콘택트 구조물의 이미지를 정의하는 콘택트 구조물 제조 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 희생층과 상기 도전층 사이에 접착 촉진층을 형성하는 단계를 더 포함하는 콘택트 구조물 제조 방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 희생층은 이산화 실리콘으로 형성되는 콘택트 구조물 제조 방법.
  16. 제11항에 있어서, 상기 도전층을 위한 상기 전기 전도성 재료는 상기 콘택트 구조물을 위한 전기 전도성 재료와 다른 콘택트 구조물 제조 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 접착 촉진층은 크롬(Cr) 또는 티타늄(Ti)으로 만들어진 콘택트 구조물 제조 방법.
  18. 콘택트 타겟과 전기적으로 접촉하기 위한 탄성력을 각각 나타낼 수 있는 콘택트 구조물을 갖는 콘택트 기구의 제조 방법에 있어서,
    실리콘 기판의 표면에 희생층을 형성하는 단계;
    상기 희생층 상에 전기 전도성 재료로 형성된 도전층을 형성하는 단계;
    포토리소그래피 공정을 통해 콘택트 구조물을 형성하는 단계 - 상기 콘택트 구조물은 상기 실리콘 기판 상에서 수평 방향으로 배향됨 -;
    상기 콘택트 구조물을 상기 실리콘 기판으로부터 접착 테이프로 이동시키는 단계;
    상기 콘택트 구조물을 구비한 상기 접착 테이프의 위치를 정하고 상기 콘택트 구조물을 상기 접착 테이프로부터 제거하는 단계;
    상기 콘택트 구조물을 미리 정해진 방향으로 배향시키는 단계;
    본딩 위치를 가지는 콘택트 기구의 위치를 정하여, 상기 콘택트 구조물을 실장하는 단계; 및
    상기 콘택트 구조물을 상기 콘택트 기구의 상기 본딩 위치 상의 미리 정해진 위치에 배치시켜 상기 콘택트 구조물을 상기 본딩 위치에 본딩하는 단계
    를 포함하는 콘택트 기구 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 희생층과 상기 도전층 사이에 접착 촉진층을 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 접착 촉진층은 크롬(Cr) 또는 티타늄(Ti)으로 만들어지는 콘택트 기구 제조 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 콘택트 구조물은 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 팔라듐(Pd), 또는 텅스텐(W)으로 형성되는 콘택트 기구 제조 방법.
  21. 제18항에 있어서, 상기 도전층을 위한 상기 전기 전도성 재료는 상기 콘택트 구조물을 위한 전기 전도성 재료와 다른 콘택트 기구 제조 방법.
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