KR100546831B1

KR100546831B1 - 프로브 카드의 탐침팁 공정 방법

Info

Publication number: KR100546831B1
Application number: KR1020050080868A
Authority: KR
Inventors: 조병호
Original assignee: (주) 마이크로프랜드; 조병호
Priority date: 2005-08-31
Filing date: 2005-08-31
Publication date: 2006-01-25
Also published as: US20090155724A1; WO2007026985A1; US8148050B2

Abstract

본 발명은 프로브 카드의 탐침팁 공정 방법에 관한 것으로서, 복수의 금속(제1금속)층을 적층하여 프로브 카드의 탐침팁을 형성할 때 포토레지스트를 이용하여, 마스크 패턴에 따른 개구를 형성한 다음 제1금속을 개구에 채워넣는 공정을 반복하게 되는데, 반복되는 제1금속층 사이에 포토레지스트층을 포함하는 전표면을 제2금속으로 도금하여 힘을 받을 수 있는 지지층을 형성하는 공정과정을 수행하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 프로브 카드의 탐침팁의 형성시 다층으로 적층된 포토레지스트의 개구에 니켈 및 니켈합금을 채운 후 연마하는 과정에서 포토레지스트가 흔들리지 않도록, 다른 금속층으로 상부/하부에 있는 포토레지스트 층을 단단히 고정하는 프로브 카드의 탐침팁 공정방법이 제공된다.

프로브 카드, 니들, 탐침팁

Description

프로브 카드의 탐침팁 공정 방법{Method for fabricating probe needle tip of probe card}

도 1은 종래의 프로브 카드의 구조도,

도 2a 및 도 2b는 종래의 프로브 카드의 폴리머 탄성체층 상에 프로브 카드의 탐침을 형성하기 위한 공정 단면도,

도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 프로브 카드의 탐침팁 공정 방법의 순서도,

도 4는 도 3의 탐침팁의 공정순서에 따른 단면도,

도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 프로브 카드의 탐침팁 공정 방법의 순서도,

도 6은 도 5의 프로브 카드의 탐침팁의 공정순서에 따른 단면도,

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1, 21, 24: 시드층 2, 22 : 포토레지스트

3, 23 : 마스크 5, 25 : 제2금속

7, 27 : 제1금속 20 : 탐침팁

본 발명은 프로브 카드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 프로브 카드의 탐침팁을 공정 하는 방법에 관한 것이다.

종래의 프로브 카드는 도 1에 도시된 바와 같이, 전기적 신호를 테스터기로부터 전달시키는 테스트헤드에 연결되는 PCB(Printed Circuit Board, 인쇄회로기판)(230)와, PCB(230) 아래에 위치하며 복수의 미세 인터페이스 핀(233)에 의해 전기적으로 연결된 다층 세라믹 기판(210)과 PCB(230)와 복수의 인터페이스 핀(233) 그리고 다층 세라믹 기판(210)을 기계적으로 고정되게 잡아주는 지그(232), 및 다층 세라믹 기판(210) 아래 면에 부착되어 전자전기 소자와 접촉되는 복수의 프로브 니들(200)로 구성된다.

프로브 니들(200)은 세라믹 기판(210)상에 포토레지스트를 이용한 사진석판술에 의해 도전성 금속으로 된 프로브 니들 기단부와 폴리머 탄성체(240)를 형성한 후, 상기 프로브 니들 기단부에 도전성 금속을 상기 폴리머 탄성체(240)가 지지토록 계속 적층하여 탐침 팁(250)을 갖도록 형성한다.

프로브 니들을 형성하는 과정은, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 다층 세라믹 기판(110)상에 시드층(120)을 증착하고, 그 표면에 포토레지스트(130)를 도포 하여 베이킹하는 제1공정과, 마스크의 패턴에 따라 노광을 통해 포토레지스트를 현상하여 섬형 프로브 니들 기단부를 형성하는 제2 공정과, 제2공정에 의해 포토레지스트가 제거되어 노출된 영역의 시드층(120)을 에칭하는 제3공정과, 상기 노출부 위에 폴리머 탄성체(140)를 매립하는 제4공정과, 상기 폴리머 탄성체 상에 시드층(160)을 증착하고, 그 표면에 포토레지스트(131)를 도포 하여 베이킹하는 제5공정과, 노광 및 현상을 통해 마스크의 패턴에 따라 원하는 형태로 상기 포토레지스트를 패터닝한 후에 노출부위에 니켈합금으로 된 도전성 금속(170)을 도금하는 제6공정과, 상기 제6공정에 의해 형성된 층상에 포토레지스트(132)를 도포하여 베이킹하고, 상기 포토레지스트를 빛을 조사하여 원하는 형태로 현상하여 노출부위에 니켈합금으로 된 도전성 금속(171)을 도금하는 제7공정과, 상기 제7공정에 의해 형성된 층상에 다시 포토레지스트(133)를 도포하여 베이킹하고, 상기 포토레지스트를 빛을 조사하여 원하는 형태로 현상하여 노출부위에 니켈합금으로 된 도전성 금속(172)을 채우는 제8공정과, 상기 제8공정에 의해 형성된 층상에 또 다시 포토레지스트(134)를 도포하여 베이킹하고, 상기 포토레지스트(134)를 빛을 조사하여 원하는 형태로 현상하여 노출부위에 니켈합금으로 된 도전성 금속(173)을 채워서 프로브 니들의 탐침팁을 형성하는 제9공정 및 프로브 니들이 되는 도전성 금속만이 남도록 상기 폴리머 탄성체층 상에 형성된 시드층과 포토레지스트를 제거하는 제10공정으로 이루어진다.

상기 공정에서 도전성 금속을 도금한 후에는 그라인더 및 폴리셔를 사용하여 평탄화를 시킨 후 그 다음 공정을 수행하게 된다.

여기서, 종래의 프로브 니들의 탐침팀을 다층으로 형성하는 공정에서, 노광으로 현상한 후 노출된 부위에 도전성 금속으로서 니켈합금으로 도금한 다음, 니켈합금을 평평하게 연마하는 과정을 수행한다.

그런데, 상술한 바와 같이 포토레지스트층이 계속 적층되면 3번째 층부터 연마할 때에 포토 레지스트층이 뜯기거나 유동(flexible)하여 연마가 불가능해진다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 프로브 카드의 탐침팁의 형성시 다층으로 적층된 포토레지스트의 개구에 제1금속(예를 들어, 니켈 또는 니켈합금 등)을 채운 후 연마하는 과정에서 포토레지스트의 적층높이가 커지면 포토레지스트가 뜯기거나 흔들려서 그라인딩의 효과가 나빠지므로 이를 방지하기 위해, 한 개층 또는 수개층의 포토레지스트층이 쌓인 후 원하는 층에 제2금속(예를 들어, 구리 등)을 적층함으로써 상부/하부에 있는 포토레지스트 층을 단단히 고정하는 프로브 카드 탐침팁 공정방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 프로브 카드의 탐침팁 공정 방법에 있어서, 시드층에 포토레지스트를 도포하는 제1과정과; 소정 패턴의 마스크를 통해 빛을 조사하여 상기 마스크의 패턴에 따라 상기 포토레지스트에 개구를 형성하는 제2과정과; 상기 개구에 제1금속을 채워넣는 제3과정과; 상기 제1금속을 상기 포토레지스트와 평행하게 평탄하게 그라인딩하는 제4과정과; 상기 제1금속의 그라인딩된 면에 시드층 및 제2금속을 적층하는 제5과정과; 원하는 층수만큼 상기 과정을 반복하는 제6과정과; 에천트를 이용하여 상기 제2금속과 포토레지스트를 제거하여 탐침팀을 형성하는 제7과정으로 이루어지는, 프로브 카드의 탐침팁 공정 방법에 의해 달성된다.

상기 제4과정과 제5과정 사이에, 포토레지스트를 다시 적층하는 과정과; 소정 패턴의 마스크를 통해 빛을 조사하여 상기 마스크의 패턴에 따라 상기 포토레지스트에 개구를 형성하는 과정과; 상기 개구에 제1금속을 채워넣는 과정과; 상기 제1금속을 상기 포토레지스트와 평행하게 평탄하게 그라인딩하는 일련의 과정을 1회 이상 더 수행하여, 한 층 또는 수개층의 제1금속층 상부에 제2금속이 적층되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제4과정과 제5과정 사이에, 상기 한 층 또는 수개층의 제1금속층 상부에 제2금속이 적층되기 전에, 산소 드라이 에칭으로 포토레지스트 표면이 제1금속 표면보다 낮아지도록 에칭한 후 시드층을 증착하고 상기 시드층위에 제2금속층을 적층한 후, 제1금속층이 노출되도록 그라인딩하는 과정을 더 수행하는 것이 바람직하다.

상기 제1금속은 니켈 및 니켈합금이고, 상기 제2금속은 구리인 것이 바람직하며, 상기 제2금속으로서 금(Au) 등의 다른 금속을 이용할 수도 있다. 즉, 제1금속과 제2금속의 각 에천트가 상대금속을 녹이지 않아야 한다.

한편, 본 발명의 다른 견지에 따르면, 상기 목적은, 프로브 카드의 탐침팁 공정 방법에 있어서, 시드층에 포토레지스트를 도포하는 제1과정과; 소정 패턴의 마스크를 통해 빛을 조사하여 상기 마스크의 패턴에 따라 상기 포토레지스트에 개구를 형성하는 제2과정과; 상기 포토레지스트에 시드층을 적층하고 제2금속으로 도금하는 제3과정과; 상기 개구에 제1금속을 채워넣는 제4과정과; 상기 제2금속이 노출되도록 상기 제1금속을 평탄하게 그라인딩하는 제5과정과; 원하는 제1금속의 층수만큼 상기 과정을 반복하는 제6과정과; 어닐링을 실시하여 상기 제2금속이 상기 제1금속과의 경계면에서 상기 제1금속과 합금이 되어 상기 제2금속 제거시 합금된 부분이 제거되지 않도록 하는 제7과정과; 에천트를 이용하여 제2금속과 포토레지스트를 제거하여 탐침팀을 형성하는 제8과정으로 이루어지는, 프로브 카드의 탐침팁 공정 방법에 의해서도 달성될 수 있다.
여기서, 어닐링 조건은 제1금속이 니켈이고 제2금속이 구리인 경우, 불활성 분위기에서, 대략 200~250℃ 범위의 온도내에서 어닐링하여, 제2금속이 제1금속과의 경계면에서 합금화되도록 한다.

여기서, 상기 제2과정과 제3과정 사이에, 상기 개구에 제1금속을 채워넣는 과정과; 상기 제1금속을 평탄하게 그라인딩하는 과정과; 상기 제1금속 위에 제2포토레지스트를 적층하는 과정과; 소정 패턴의 마스크를 통해 빛을 조사하여 상기 마스크의 패턴에 따라 상기 포토레지스트에 개구를 형성하는 과정을 더 수행하여 한 층 또는 수개층의 포토레지스트 상부에 제2금속이 도금되도록 하는 것이 바람직하다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 프로브 카드의 탐침팁 공정 방법의 순서도이고, 도 4는 도 3의 탐침팁의 공정순서에 따른 단면도이다. 본 실시예에서 제1금속은 니켈이고, 제2 금속은 구리인 것으로 하여 설명한다. 도 3에 도시된 바와 같이, S1단계에서 (a)와 같이, 시드층(seed layer)에 포토레지스트(Photo Resist)를 소정 두께로 적층한다. S2단계에서 (b)와 같이 포토레지스트(2)위에 소정 패턴의 마스크(3)를 통하여 빛을 조사하여 마스크(3)의 패턴에 따라 개구(4)를 형성한 다. S3단계에서 (c)와 같이, 개구에 제1금속으로서 니켈(또는 니켈합금)(7)을 채워넣는다. S4단계에서 (d)와 같이 니켈(또는 니켈합금)을 평탄하게 깎아낸다(grinding/polishing). S5단계 내지 S8단계에 따라 상기 과정을 반복하여 (f)와 같이 2층의 니켈(또는 니켈합금)층과 포토레지스트 층을 형성한다. S9단계에서 (g)와 같이, 산소 드라이 에칭으로 포토레지스트의 판면의 일부를 제거한다. S10단계에서 (h)와 같이 포토레지스트위에 티타늄(Ti)의 시드층(5)을 적층한다. S11단계에서 (i)와 같이 시드층(5) 위에 제2금속으로서, 구리층(6)을 얇게 적층하고, S12단계에서 (j)와 같이 니켈층 위의 시드층(5) 및 구리층(6)을 니켈(또는 니켈합금)의 높이에 맞추어 깎아낸다. S13단계에서 원하는 니켈(또는 니켈합금) 층수만큼 상기 과정을 반복한다. S14단계에서 에천트를 이용하여 구리층과 포토레지스트를 제거하여 탐침팁을 형성한다. 여기서, 제1금속으로서, 팔라듐(Pd), 로듐(Rd), 텅스텐(W) 등을 이용할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 프로브 카드의 탐침팁 공정 방법의 순서도이고, 도 6은 도 5의 프로브 카드의 탐침팁의 공정순서에 따른 단면도이다. 도 6의 도면을 참조하여 프로브 카드의 탐침팁 공정 방법을 설명하면 다음과 같다. S21단계에서 (a)와 같이 시드층(21)위에 포토레지스트(22)를 소정 두께로 적층한다. S22단계에서 (b)와 같이 포토레지스트(22)위에 소정 패턴의 마스크(23)를 통하여 빛을 조사하여 마스크(23)의 패턴에 따라 개구를 형성한다. S23단계에서 (c)와 같이 개구에 니켈(또는 니켈합금)(27)을 채워넣는다. S24단계에서 (d)와 같이 니켈(또는 니켈합금)(27)을 포토레지스트와 평행하게 평탄하게 깎아낸다 (grinding/polishing). S25단계에서 다시 포토레지스트(22)를 소정 두께로 적층한다. S26단계에서 (e)와 같이, 다시 포토레지스트(22)위에 마스크(23)를 통하여 빛을 조사하여 마스크(23)의 패턴에 따라 개구를 형성한다. S27단계에서 (e)와 같이, 포토레지스트의 위에 시드층(24)을 적층한다. S28단계에서 (f)와 같이 시드층(24)위에 구리층(25)을 얇게 적층한다. S29단계에서 (g)와 같이 구리로 도금된 개구에 니켈(또는 니켈합금)(27)을 채워넣는다. S30단계에서 (h)와 같이 니켈(또는 니켈합금)을 평탄하게 깎아낸다. S31단계에서 원하는 니켈(또는 니켈합금) 층수만큼 상기 과정을 반복하여, (i)와 같이 포토레지스트 위에 구리(25)가 도금되도록 한다. S32단계에서 어닐링을 실시하고 S33단계에서 (j)와 같이 에천트로 구리층(25)과 포토레지스트(22)를 제거하여 탐침팁(20)을 형성한다.

여기서, 구리 식각액으로서, 니켈(또는 니켈합금)에는 영향을 주지 않도록,

, 암모니아 차아염소산염 용해제(Ammonia hypochlorite solution) 등을 이용할 수 있다.

그리고, 포토레지스트 제거제로는 다양한 재료가 공지되어 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.

전술한 실시 예에서는 2번째와 3번째의 포토레지스트 층 사이와 4번째와 5번째의 포토레지스트 층 사이에 구리를 도금하는 것으로 서술하였으나, 필요한 포토레지스트 층(바람직하게는 짝수층의 포토레지스트)위에 금속 층을 형성하여 상부/하부에 있는 포토레지스트 층을 단단히 고정함으로써 금속의 연마를 용이하게 할 수도 있다.

이러한 구성에 의하여, 프로브 카드의 탐침팁을 형성시 복수의 니켈(또는 니켈합금)층을 형성하기 위해, 포토레지스트 위에 마스크를 통해 빛을 조사하여 마스크의 패턴에 따른 개구를 형성한 다음 니켈(또는 니켈합금)을 개구에 채워넣고, 다시 포토레지스트를 적층하기 이전에 니켈(또는 니켈합금)과 포토레지스트 표면을 구리로 도금하는 공정과정에 의해, 니켈(또는 니켈합금)을 평평하게 연마할 때 다층으로 형성된 포토레지스트가 흔들리는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 프로브 카드의 탐침팁을 형성시 포토레지스트를 마스크를 통해 빛을 조사하여 마스크의 패턴에 따른 개구를 형성한 다음 구리로 개구와 포토레지스트 상부를 도금한 후에 니켈(또는 니켈합금)을 개구에 채워넣는 공정과정에 의해, 포토레지스트층 사이에 도금된 금속이 지지대 역할을 함으로써 상부/하부에 있는 포토레지스트 층을 단단히 고정하므로, 니켈(또는 니켈합금)을 평평하게 연마할 때 포토레지스트가 흔들리는 것을 방지할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 프로브 카드의 탐침팁의 형성시 다층으로 적층된 포토레지스트의 개구에 제1금속을 채운 후 연마하는 과정에서 포토레지스트의 적층높이가 커지면 포토레지스트가 뜯기거나 흔들려서 그라인딩의 효과가 나빠지므로 이를 방지하기 위해, 한 개층 또는 수개층의 포토레지스트층이 쌓인 후 원하는 층에 제2금속을 적층함으로써 상부/하부에 있는 포토레지스트 층을 단단히 고정하는 프로브 카드 탐침팁 공정방법이 제공된다.

Claims

프로브 카드의 탐침팁 공정 방법에 있어서,

시드층에 포토레지스트를 도포하는 제1과정과;

소정 패턴의 마스크를 통해 빛을 조사하여 상기 마스크의 패턴에 따라 상기 포토레지스트에 개구를 형성하는 제2과정과;

상기 개구에 제1금속을 채워넣는 제3과정과;

상기 제1금속을 상기 포토레지스트와 평행하고 평탄하게 그라인딩하는 제4과정과;

산소 드라이 에칭으로 포토레지스트 표면이 제1금속 표면보다 낮아지도록 에칭한 후 상기 제1금속 표면 및 상기 포토레지스트 표면에 시드층을 증착하고, 상기 시드층의 위에 제2금속층을 적층한 후, 상기 제1금속층이 노출될 때까지 그라인딩하는 제5과정과;

원하는 층수만큼 상기 제1과정에서부터 상기 제5과정을 반복하여, 상기 제2금속층을 포토레지스트층의 사이에 존재시켜 지지대 역할을 하도록 하는 제6과정과;

에천트를 이용하여 상기 제2금속과 포토레지스트를 제거하여 최종적으로 탐침팁을 형성하는 제7과정으로 이루어진, 프로브 카드의 탐침팁 공정 방법.
제1항에 있어서,

상기 제4과정과 제5과정 사이에, 포토레지스트를 다시 도포하는 과정과; 소정 패턴의 마스크를 통해 빛을 조사하여 상기 마스크의 패턴에 따라 상기 포토레지스트에 개구를 형성하는 과정과; 상기 개구에 제1금속을 채워넣는 과정과; 상기 제1금속을 상기 포토레지스트와 평행하고 평탄하게 그라인딩하는 일련의 과정을 1회 이상 더 수행하는, 프로브 카드의 탐침팁 공정 방법.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제1금속은 니켈(또는 니켈합금)을 포함하고, 상기 제2금속은 구리를 포함하는, 프로브 카드의 탐침팁 공정 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 에천트는, 제2금속을 에칭하지만 제1금속은 에칭하지 않는 것을 특징으로 하는, 프로브 카드의 탐침팁 공정 방법.
프로브 카드의 탐침팁 공정 방법에 있어서,

시드층에 포토레지스트를 도포하는 제1과정과;

소정 패턴의 마스크를 통해 빛을 조사하여 상기 마스크의 패턴에 따라 상기 포토레지스트에 개구를 형성하는 제2과정과;

상기 개구 및 포토레지스트 표면에 시드층을 적층하고, 상기 시드층의 상부를 제2금속으로 도금하는 제3과정과;

상기 개구에 제1금속을 채워넣는 제4과정과;

상기 포토레지스트층 부위에 도금된 제2금속의 표면이 노출되도록 제1금속을 평탄하게 그라인딩하는 제5과정과;

원하는 층수만큼 상기 제1과정에서부터 상기 제5과정까지 반복 수행하여, 상기 제2금속층을 포토레지스트층 사이에 존재시켜 지지대 역할을 하도록 하는 제6과정과;

에천트를 이용하여 상기 제2금속과 포토레지스트를 제거하여 최종적으로 탐침팁을 형성하는 제7과정으로 이루어진, 프로브 카드의 탐침팁 공정 방법.
제6항에 있어서,

상기 제2과정과 제3과정 사이에서, 상기 개구에 제1금속을 채워넣는 과정과; 상기 제1금속을 평탄하게 그라인딩하는 과정과; 상기 제1금속 위에 제2 포토레지스트를 도포하는 과정과; 소정 패턴의 마스크를 통해 빛을 조사하여 상기 마스크의 패턴에 따라 상기 포토레지스트에 개구를 형성하는 일련의 과정을 1회 이상 더 수행하는, 프로브 카드의 탐침팁 공정 방법.
제6항에 있어서,

상기 제5과정과 제6과정 사이에서, 어닐링을 실시하여 상기 제2금속이 상기 제1금속과의 경계면에서 상기 제1금속과 합금이 되도록 하는, 프로브 카드의 탐침팁 공정 방법.
제6항에 있어서,

상기 에천트는, 제2금속을 에칭하지만 제1금속은 에칭하지 않는 것을 특징으로 하는, 프로브 카드의 탐침팁 공정 방법.