KR100729235B1 - 프로브 카드용 세정액 조성물 및 이를 이용한 프로브카드의 세정 방법 - Google Patents
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Abstract
반도체 검사 장비의 부품인 프로브 카드에 대한 손상 없이 불순물을 제거할 수 있는 프로브 카드용 세정액 조성물 및 이를 이용한 프로브 카드의 세정 방법에서, 프로브 카드용 세정액 조성물은 염기성 화합물, 알콜계 화합물 및 물을 포함한다. 프로브 카드용 세정액 조성물은 프로브 카드의 마모 또는 부식을 방지하면서, 프로브 카드 상에 잔류하는 알루미늄, 알루미늄 산화물 또는 유기물과 같은 불순물을 효과적으로 제거할 수 있다.
Description
도 1은 종래에 알려진 프로브 카드의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 프로브 카드용 세정액 조성물을 이용하여 프로브 카드를 세정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3 내지 도 6은 실시예 5에서 제조된 세정액 조성물을 이용하여 세정하기 전과 후의 프로프 니들의 팁 표면을 보여주는 현미경 사진이다.
도 7 내지 도 10은 비교예 1에서 제조된 세정액 조성물을 이용하여 세정하기 전과 후의 프로프 니들의 팁 표면을 보여주는 현미경 사진이다.
본 발명은 프로브 카드용 세정액 조성물 및 이를 이용한 프로브 카드의 세정 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 반도체 검사 장비의 부품인 프로브 카드에 대한 손상 없이 불순물을 제거할 수 있는 프로브 카드용 세정액 조성물 및 이를 이용한 프로브 카드의 세정 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 공정을 통하여 제조된 반도체 장치는 그 기능과 성능을 검사하는 EDS(Electric Die Sorting) 공정을 거치게 된다. 상기 EDS 공정에서는 반도체 검사 장비(probe station)를 이용하여 제조된 반도체 장치의 전기적 특성을 측정하여 결함 여부를 판별한다. 반도체 장치의 전기적인 특성을 측정하기 위해서, 상기 반도체 검사 장비는 검사대상이 되는 반도체 장치와 직접 접촉하는 프로브 카드(probe card)를 구비한다. 상기 프로브 카드는 반도체 장치 내 패드에 접촉하여 전기적인 신호를 입력 또는 출력하는 부품으로, 상기 전기적 신호를 분석하여 상기 반도체 장치의 결함을 찾게 된다. 종래에 알려진 프로브 카드의 예로는 대한민국 공개특허 제1999-62556호에 개시되어 있는 것이 있다.
도 1은 대한민국 공개특허 제1999-62556호에 개시되어 있는 프로브 카드의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 프로브 카드는 기판(116), 기판(116)의 중앙부에 형성되어 있는 개구부(114) 및 프로브 니들(111)을 구비한다. 프로브 니들(111)의 한쪽 단부는 기판(116)에 부착되어 기판(116) 상에 형성되어 있는 배선(도시하지 않음)에 전기적으로 접속된다. 또한, 프로브 니들(111)의 다른 쪽 단부는 검사대상이 되는 반도체 장치를 향해 배치되어 상기 반도체 장치의 패드와 접촉할 수 있다. 따라서 프로브 니들(111)과 검사대상이 되는 반도체 장치의 패드의 접촉을 통하여 상기 반도체 장치의 전기적 특성을 검사할 수 있다.
상기와 같은 프로브 카드를 이용하여 반도체 장치들을 반복적으로 검사하는 경우, 상기 프로브 카드는 다양한 불순물로 오염될 수 있다. 예를 들어, 검사대상 이 되는 반도체 장치의 패드로부터 기인하는 알루미늄과 같은 금속성 불순물, 알루미늄 산화물과 같은 산화성 불순물 또는 각종 유기 불순물을 들 수 있다. 상기 프로브 카드 상에 잔류하는 불순물들은 검사 대상이 되는 반도체 장치와의 접촉을 방해하여 검사의 신뢰성을 저하시킨다. 따라서 일정한 횟수에 걸쳐 검사를 수행한 프로브 카드에 대하여 세정 공정을 수행하여 잔류하는 불순물을 제거할 필요가 있다.
기존에 알려진 프로브 카드의 세정방법에는, 세정용 페이퍼가 부착된 세정 웨이퍼를 프로브 니들과 수차례 접촉시켜 프로브 니들에 부착되어 있는 불순물을 제거하는 방법이 있다. 상기 방법에서는, 세정횟수가 증가함에 따라 마찰로 인하여 프로브 니들이 마모될 수 있다. 마모된 프로브 니들은 검사대상이 되는 반도체 장치의 패드와 원활히 접촉하지 못할 수 있는 문제가 있다. 또한, 상기 세정 웨이퍼도 세정횟수가 증가함에 따라 세정용 페이퍼의 불순물 제거효율이 저하되는 문제가 있다.
상기 세정 웨이퍼를 이용하는 방법이외에 다른 물리적 세정 방법에는, CO2 기체 또는 플라즈마를 이용하여 프로브 카드를 세정하는 방법이 알려져 있다. 예를 들어, 일본 공개특허 제2000-39467호에는 반응성 이온 에칭 가스를 이용하여 프로브 카드를 세정하는 방법이 개시되어 있다. 상기 방법은 프로브 니들이 마모되는 것을 방지할 수 있으나, 세정효율이 그다지 높지 않고 검사 장비의 개조가 필요하며, 유지비용이 높은 문제가 있다.
프로브 카드를 화학적으로 세정하는 방법으로 유기계 세정액 또는 강산성 세 정액이 알려져 있다. 예를 들어, 대한민국 공개특허 제1999-62556호에는 인산 수용액을 이용하여 프로브 카드를 세정하는 방법이 개시되어 있다. 상기 방법은 불순물의 제거효율이 비교적 높지만, 프로브 니들을 구성하는 텅스텐, 금 또는 니켈과 같은 금속을 부식시킬 우려가 있다.
따라서 본 발명의 목적은 프로브 카드에 대한 손상 없이 불순물을 제거할 수 있는 프로브 카드용 세정액 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상술한 세정액 조성물을 이용하여 프로브 카드를 세정하는 방법을 제공하는데 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 본 발명의 프로브 카드용 세정액 조성물은 염기성 화합물, 알콜계 화합물 및 물을 포함한다. 상기 염기성 화합물의 예로는 수산화알칼리염, 수산화암모늄염, 수산화테트라알킬암모늄염 또는 이들의 혼합물을 들 수 있고, 상기 알콜계 화합물의 예로는 탄소수 1 내지 4의 모노알콜, 탄소수 1 내지 4의 디올, 탄소수 1 내지 6의 아미노알콜 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 다른 실시예에 따른 본 발명의 프로브 카드용 세정액 조성물은 염기성 화합물, 알콜계 화합물, 계면활성제 및 물을 포함한다. 상기 계면활성제의 예로는 비이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 또 다른 실시예에 따른 본 발명의 프로브 카드용 세정액 조성물은 염기성 화합물, 알콜계 화합물, 산화제 및 물을 포함한다. 상기 산화제의 예로는 질산암모늄, 황산암모늄 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 또 다른 실시예에 따른 본 발명의 프로브 카드용 세정액 조성물은 염기성 화합물, 알콜계 화합물, 계면활성제, 산화제 및 물을 포함한다.
또한, 상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 카드의 세정 방법은 불순물로 오염된 프로브 카드에 염기성 화합물, 알콜계 화합물 및 물을 포함하는 세정액 조성물을 적용하여 상기 불순물을 제거하는 단계를 포함한다. 상기 불순물의 예로는 알루미늄, 알루미늄 산화물, 유기물 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다. 또한, 상기 세정액 조성물은 20℃ 내지 40℃의 온도에서 적용되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 본 발명의 프로브 카드용 세정액 조성물을 이용하여 프로브 카드를 세정하는 경우, 프로브 카드 상에 잔류하는 불순물을 높은 효율로 제거할 수 있고, 세정에 의한 프로브 카드의 마모나 손상을 방지할 수 있다. 따라서 제조된 반도체 장치의 성능 검사에서 발생할 수 있는 오류를 방지하여 검사의 신뢰성을 향상시키고, 고가인 프로브 카드의 수명을 연장시켜 비용을 절감할 수 있다.
이하, 본 발명의 프로브 카드용 세정액 조성물 및 이를 이용한 프로브 카드의 세정 방법을 상세하게 설명한다.
제1 프로브 카드용 세정액 조성물
본 발명의 제1 프로브 카드용 세정액 조성물은 염기성 화합물, 알콜계 화합물 및 물을 포함한다. 프로브 카드를 이용하여 반도체 장치들을 반복적으로 검사하는 경우, 상기 프로브 카드는 알루미늄, 알루미늄 산화물 또는 유기물과 같은 불순물로 오염될 수 있다. 특히, 프로브 카드 가운데 검사 대상체와 직접 접촉하는 프로브 니들 부위가 상기 불순물로 쉽게 오염된다. 상기 성분을 포함하는 본 발명의 제1 프로브 카드용 세정액 조성물은 프로브 카드 상에 잔류하는 불순물을 높은 효율로 제거할 수 있고, 세정에 의한 프로브 카드의 마모나 손상을 방지할 수 있다.
본 발명의 제1 프로브 카드용 세정액 조성물에 포함되는 염기성 화합물은 프로브 카드에 잔류하는 알루미늄이나 알루미늄 산화물과 같은 불순물을 용해하여 제거하는 역할을 한다. 본 발명의 제1 프로브 카드용 세정액 조성물에 사용될 수 있는 염기성 화합물의 예로는 수산화알칼리염, 수산화암모늄염 또는 수산화테트라알킬암모늄염 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용될 수 있다. 염기성 화합물의 구체적인 예로는, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄, 수산화 테트라메틸암모늄, 수산화 테트라알킬암모늄, 수산화 테트라프로필암모늄 등을 들 수 있다.
본 발명의 제1 프로브 카드용 세정액 조성물이 염기성 화합물을 0.01중량% 미만 포함하는 경우, 프로브 카드 상에 잔류하는 불순물의 제거효율이 저하될 수 있어 바람직하지 않다. 또한, 염기성 화합물의 함량이 10중량%를 초과하는 경우, 프로브 카드에 포함된 금속이 부식되어 프로브 카드가 손상될 수 있어 바람직하지 않다. 따라서 본 발명의 제1 프로브 카드용 세정액 조성물은 염기성 화합물을 0.01 내지 10중량%를 포함하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.02 내지 7중량%를 포함한다.
본 발명의 제1 프로브 카드용 세정액 조성물에 포함되는 알콜계 화합물은 프로브 카드 상의 유기성 불순물을 용해하여 제거하는데 기여하고, 프로브 니들에 포함된 금속에 대한 부식을 방지하는 역할을 한다.
본 발명의 제1 프로브 카드용 세정액 조성물에 사용될 수 있는 알콜계 화합물의 예로는 탄소수 1 내지 4의 모노알콜, 탄소수 1 내지 4의 디올 또는 탄소수 1 내지 6의 아미노알콜 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용될 수 있다. 알콜계 화합물의 구체적인 예로는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 에틸렌글리콜, 프로판디올, 부탄디올, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 프로판올아민 등을 들 수 있다.
본 발명의 제1 프로브 카드용 세정액 조성물이 알콜계 화합물을 0.1중량% 미만 포함하는 경우, 유기성 불순물의 제거율이 저하될 수 있고 프로브 니들의 금속이 부식될 수 있어 바람직하지 않다. 또한, 알콜계 화합물의 함량이 5중량%를 초과하는 경우, 유기성 불순물의 제거율이 더 이상 증가하지 않아 경제적인 면에서 바람직하지 않다. 따라서 본 발명의 제1 프로브 카드용 세정액 조성물은 알콜계 화합물을 0.1 내지 5중량%를 포함하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5 내지 4중량%를 포함한다.
본 발명의 제1 프로브 카드용 세정액 조성물은 물을 포함한다. 물의 예로는 탈이온수, 순수, 초순수 등을 사용할 수 있다. 본 발명의 제1 프로브 카드용 세정액 조성물에 포함되는 물의 함량은 불순물의 제거율, 프로브 카드에 포함된 금속의 부식여부 또는 염기성 화합물 및 알콜계 유기물의 농도 등을 고려하여 적절히 조절될 수 있다.
제2 프로브 카드용 세정액 조성물
본 발명의 제2 프로브 카드용 세정액 조성물은 염기성 화합물, 알콜계 화합물, 계면활성제 및 물을 포함한다. 본 발명의 제2 프로브 카드용 세정액 조성물은 계면활성제를 더 포함하는 것을 제외하고는 제1 프로브 카드용 세정액 조성물과 실질적으로 동일하다. 따라서 제2 프로브 카드용 세정액 조성물에 포함되는 염기성 화합물, 알콜계 화합물 및 물에 대하여 더 이상의 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명의 제2 프로브 카드용 세정액 조성물에 포함되는 계면활성제는 프로브 니들의 표면에 부착된 불순물 내부로 세정액 조성물이 용이하게 침투하게 하여 불순물의 제거율을 향상시키는데 기여한다.
본 발명의 제2 프로브 카드용 세정액 조성물에 사용될 수 있는 계면활성제의 예로는 비이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다. 비이온성 계면활성제의 예로는 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리프로필렌옥사이드의 공중합체 또는 폴리에틸렌글리콜 및 폴리프로필렌글리콜의 블록 공중합체를 들 수 있다. 비이온성 계면활성제의 구체적인 예로는 NCW(일본 WAKO사의 상품명), Synperonic PE/F68, Synperonic PE/L61, Synperonic PE/L64(이상 독일 FLUKA사의 상품명) 등을 들 수 있다. 음이온성 계면활성제의 예로는 FSP(미국 Dupont사의 상품명)를 들 수 있다.
본 발명의 제2 프로브 카드용 세정액 조성물이 계면활성제를 0.001중량% 미만을 포함하는 경우, 프로브 니들의 표면에 부착된 불순물 내부로 세정액 조성물의 침투가 용이하지 않아 불순물의 제거율이 저하될 수 있어 바람직하지 않다. 또한, 계면활성제의 함량이 0.1중량%를 초과하는 경우, 불순물의 제거율이 더 이상 증가하지 않고 세정 후 프로브 카드 상에 계면활성제가 잔류할 수 있어 바람직하지 않다. 따라서 본 발명의 제2 프로브 카드용 세정액 조성물은 계면활성제를 0.001 내지 0.1중량% 포함하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.002% 내지 0.08중량%를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제2 프로브 카드용 세정액 조성물은 염기성 화합물 0.01 내지 10중량%, 알콜계 화합물 0.1 내지 5중량%, 계면활성제 0.001 내지 0.1중량% 및 여분의 물을 포함한다.
제3 프로브 카드용 세정액 조성물
본 발명의 제3 프로브 카드용 세정액 조성물은 염기성 화합물, 알콜계 화합물, 산화제 및 물을 포함한다. 본 발명의 제3 프로브 카드용 세정액 조성물은 산화제를 더 포함하는 것을 제외하고는 제1 프로브 카드용 세정액 조성물과 실질적으로 동일하다. 따라서 제3 프로브 카드용 세정액 조성물에 포함되는 염기성 화합물, 알 콜계 화합물 및 물에 대하여 더 이상의 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명의 제3 프로브 카드용 세정액 조성물에 포함되는 산화제는 프로브 카드 상에 잔류하는 알루미늄이나 유기성 불순물을 산화시켜 세정액 조성물에 쉽게 용해될 수 있도록 하고, 프로브 니들의 표면에 얇은 산화막을 형성하여 프로브 니들이 부식되거나 손상되는 것을 방지하는데 기여한다.
본 발명의 제3 프로브 카드용 세정액 조성물에 사용될 수 있는 산화제의 예로는 질산암모늄, 황산암모늄 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용될 수 있다.
본 발명의 제3 프로브 카드용 세정액 조성물이 산화제를 0.001중량% 미만 포함하는 경우, 불순물의 제거율이 저하될 수 있어 바람직하지 않다. 또한, 산화제의 함량이 1중량%를 초과하는 경우, 프로브 니들이 지나치게 산화되어 손상될 우려가 있어 바람직하지 않다. 따라서 본 발명의 제3 프로브 카드용 세정액 조성물을 산화제를 0.001 내지 1중량%를 포함하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1 내지 0.8중량%를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제3 프로브 카드용 세정액 조성물은 염기성 화합물 0.01 내지 10중량%, 알콜계 화합물 0.1 내지 5중량%, 산화제 0.001 내지 1중량% 및 여분의 물을 포함한다.
제4 프로브 카드용 세정액 조성물
본 발명의 제4 프로브 카드용 세정액 조성물은 염기성 화합물, 알콜계 화합 물, 계면활성제, 산화제 및 물을 포함한다. 본 발명의 제4 프로브 카드용 세정액 조성물은 계면활성제 및 산화제를 더 포함하는 것을 제외하고는 제1 프로브 카드용 세정액 조성물과 실질적으로 동일하다. 따라서 제4 프로브 카드용 세정액 조성물에 포함되는 염기성 화합물, 알콜계 화합물 및 물에 대하여 더 이상의 구체적인 설명은 생략한다. 또한, 본 발명의 제4 프로브 카드용 세정액 조성물에 포함되는 계면활성제 및 산화제는 각기 제2 및 제3 프로브 카드용 세정액 조성물에서 설명한 바와 실질적으로 동일하므로, 더 이상의 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제4 프로브 카드용 세정액 조성물은 염기성 화합물 0.01 내지 10중량%, 알콜계 화합물 0.1 내지 5중량%, 계면활성제 0.001 내지 0.1중량%, 산화제 0.001 내지 1중량% 및 여분의 물을 포함한다.
상술한 본 발명에 따른 제1 내지 제4 프로브 카드용 세정액 조성물은 프로브 카드 상에 잔류하는 불순물을 높은 효율로 제거할 수 있고, 세정에 의한 프로브 카드의 마모나 손상을 방지할 수 있다. 따라서 제조된 반도체 장치의 성능 검사에서 발생할 수 있는 오류를 방지하여 검사의 신뢰성을 향상시키고, 고가인 프로브 카드의 수명을 연장시켜 비용을 절감할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 프로브 카드의 세정 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
프로브 카드의 세정 방법
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 프로브 카드용 세정액 조성물을 이용하 여 프로브 카드를 세정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 불순물로 오염된 프로브 카드에 본 발명의 프로브 카드용 세정액 조성물을 적용하여 상기 불순물을 제거한다(S10).
세정의 대상이 되는 프로브 카드는 EDS 공정에서 사용되는 반도체 검사 장비(probe station)의 부품으로, 배선이 형성되어 있는 기판과 상기 배선에 전기적으로 연결되는 프로브 니들을 구비한다. 상기 프로브 니들은 한쪽 단부가 상기 기판에 부착되는 몸체부와 다른 쪽 단부에 위치하는 팁부를 구비한다. 상기 프로브 니들은 검사 대상체와 직접 접촉하여 전기적 신호를 주고받는 부분으로 도전성 물질을 포함한다. 예를 들어, 상기 팁부는 텅스텐을 주성분으로 포함하고, 상기 몸체부는 금, 니켈, 납, 로듐 등과 같은 금속을 포함한다. 상기 프로브 니들의 구체적인 예로는 FFI사의 MEMS 타입의 프로브 니들과 HAWK사의 Cantilever 타입의 프로브 니들을 들 수 있다.
상술한 프로브 카드를 이용하여 반복적으로 검사를 수행하는 경우, 상기 프로브 카드 상에는 불순물이 잔류한다. 상기 불순물의 예로는 알루미늄, 알루미늄 산화물, 유기물 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다.
상기 불순물로 오염된 프로브 카드에 적용할 수 있는 본 발명의 프로브 카드용 세정액 조성물은 상술한 제1 내지 제4 프로브 카드용 세정액 조성물을 들 수 있다. 본 발명의 세정액 조성물은 염기성 화합물, 알콜계 화합물 및 물을 공통적으로 포함한다. 염기성 화합물은 프로브 카드에 잔류하는 알루미늄이나 알루미늄 산화물과 같은 불순물을 용해하여 제거하는 역할을 하고, 알콜계 화합물은 프로브 카드 상의 유기성 불순물을 용해하여 제거하고 프로브 니들에 포함된 금속에 대한 부식을 방지하는 역할을 한다. 본 발명의 프로브 카드용 세정액 조성물에 대하여는 앞서 설명하였으므로, 더 이상의 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 불순물로 오염된 프로브 카드를 본 발명의 프로브 카드용 세정액 조성물에 침지하여 세정할 수 있다. 세정효율을 고려할 때, 본 발명의 프로브 카드용 세정액 조성물은 약 20℃ 내지 약 40℃의 온도에서 프로브 카드에 적용되는 것이 바람직하다. 또한, 세정 시간은 약 5분 내지 약 30분 정도인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 프로브 카드용 세정액 조성물이 적용된 프로브 카드를 물로 린스한다(S20). 예를 들어, 세정된 프로브 카드를 약 5분 동안 초순수에 침지하여 린스할 수 있다. 이로써, 잔류하는 세정액 조성물과 불순물을 완전히 제거할 수 있다. 추가적으로, 상기 린스한 프로브 카드는 아르곤이나 질소와 같은 불활성 기체를 이용하여 건조한다(S30).
본 발명에 따른 프로브 카드용 세정액 조성물을 이용하여 프로브 카드를 세정하는 경우, 프로브 카드 상에 잔류하는 불순물을 높은 효율로 제거할 수 있고, 세정에 의한 프로브 카드의 마모나 손상을 방지할 수 있다. 따라서 제조된 반도체 장치의 성능 검사에서 발생할 수 있는 오류를 방지하여 검사의 신뢰성을 향상시키고, 고가인 프로브 카드의 수명을 연장시켜 비용을 절감할 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명은 하기 실시예에 의 하여 한정되지 않고 다양하게 수정 및 변경될 수 있다.
프로브 카드용 세정액 조성물 제조
<실시예 1>
1N 수산화나트륨(NaOH) 수용액 약 1중량%, 모노에탄올아민(MEA) 약 1중량% 및 탈이온수 약 98중량%가 혼합된 용액을 상온에서 용액이 투명해질 때까지 약 30분 동안 교반하여 프로브 카드용 세정액 조성물을 제조하였다.
<실시예 2 내지 10>
염기성 화합물, 알콜계 화합물, 계면활성제 및 산화제의 첨가 여부, 종류 및 함량을 제외하고는 실시예 1에서와 실질적으로 동일한 방법으로 프로브 카드용 세정액 조성물을 제조하였다. 세정액 조성물의 제조에는, 염기성 화합물로 1N 수산화나트륨(NaOH) 수용액, 약 29%의 농도를 갖는 수산화암모늄(NH4OH) 수용액 또는 약 20%의 농도를 갖는 테트라메틸암모늄 히드록사이드(TMAH) 수용액이 사용되었다. 알콜계 화합물로는 모노에탄올아민(MEA) 또는 에틸렌글리콜(EG)이 사용되었다. 계면활성제로는 비이온성 계면활성제인 NCW(일본 Wako사의 상품명) 또는 음이온성 계면활성제인 FSP(미국 Dupont사의 상품명)이 사용되었고, 산화제로는 질산암모늄(NH4NO3)이 사용되었다. 세정액 조성물의 제조에 사용된 각 성분의 종류 및 함량을 표 1에 나타낸다. 함량의 단위는 중량%를 사용하였다.
한편, 세정액 조성물의 제조에 계면활성제 및/또는 산화제를 사용하는 경우, 계면활성제 및/또는 산화제가 충분히 용해될 수 있도록 약 2시간 정도 더 교반하여 세정액 조성물을 제조하였다.
<비교예 1 내지 4>
염기성 화합물 및 물을 혼합하여 세정액 조성물을 제조하였다. 세정액 조성물의 제조에 사용된 염기성 화합물의 종류 및 함량을 표 1에 나타낸다.
[표 1]
| 염기성 화합물 | 알콜계 화합물 | 계면활성제 | 산화제 | 탈이온수 | |||||
| 실시예 1 | NaOH | 1 | MEA | 1 | - | - | 98 | ||
| 실시예 2 | NaOH | 1 | EG | 1 | - | - | 98 | ||
| 실시예 3 | NaOH | 1 | EG | 1 | NCW | 0.01 | - | 97.99 | |
| 실시예 4 | NaOH | 1 | EG | 1 | FSP | 0.01 | NH4NO3 | 0.5 | 97.49 |
| 실시예 5 | NaOH | 1 | EG | 1 | NCW | 0.01 | NH4NO3 | 0.5 | 97.49 |
| 실시예 6 | NH4OH | 1 | EG | 1 | NCW | 0.01 | - | 97.99 | |
| 실시예 7 | NH4OH | 5 | EG | 3 | NCW | 0.01 | NH4NO3 | 0.5 | 91.49 |
| 실시예 8 | TMAH | 1 | EG | 1 | NCW | 0.01 | - | 97.99 | |
| 실시예 9 | TMAH | 5 | EG | 3 | NCW | 0.01 | NH4NO3 | 0.5 | 91.49 |
| 실시예 10 | TMAH | 1 | EG | 1 | - | NH4NO3 | 0.5 | 97.5 | |
| 비교예 1 | NaOH | 1 | - | - | - | 99 | |||
| 비교예 2 | NaOH | 5 | - | - | - | 95 | |||
| 비교예 3 | NH4OH | 1 | - | - | - | 99 | |||
| 비교예 4 | TMAH | 1 | - | - | - | 99 | |||
(단위:중량%)
세정력의 평가
상기 제조된 프로브 카드용 세정액 조성물에 대하여 프로브 카드에 대한 세정력을 평가하였다.
세정력을 평가하기 위하여, 알루미늄, 알루미늄 산화물 및 유기물과 같은 불순물로 오염된 프로브 카드를 각각의 세정액 조성물에 상온에서 약 20분 동안 침지 하여 세정하였다. 세정 전후의 프로브 카드의 팁 부위를 현미경으로 관찰하여 불순물의 잔류여부를 확인하였다. 상기 세정력 평가는 FFI사의 MEMS 타입의 프로브 니들과 HAWK사의 Cantilever 타입의 프로브 니들을 이용하여 수행되었다. 평가 결과를 하기 표 2에 나타낸다.
[표 2]
| 세정력 | ||
| MEMS 타입 | Cantilever 타입 | |
| 실시예 1 | △ | △ |
| 실시예 2 | △ | △ |
| 실시예 3 | △ | ○ |
| 실시예 4 | △ | △ |
| 실시예 5 | ◎ | ◎ |
| 실시예 6 | ○ | ○ |
| 실시예 7 | ◎ | ◎ |
| 실시예 8 | ◎ | ◎ |
| 실시예 9 | ◎ | ○ |
| 비교예 1 | △ | △ |
상기 표 2에서, ◎는 세정력이 매우 우수함을 의미하고, ○는 우수함을 의미하며, △는 보통임을 의미한다.
표 2를 참조하면, 본 발명의 프로브 카드용 세정액 조성물은 프로브 카드 상에 잔류하는 불순물에 대하여 우수하거나 적어도 보통 이상의 세정력을 갖는 것으로 나타났다. 또한, 염기성 화합물, 알콜계 화합물 및 물을 포함하는 실시예 1 및 2에서 제조된 세정액 조성물에 비하여 계면활성제 및/또는 산화제를 더 포함하는 실시예 3 내지 9의 세정액 조성물이 보다 우수한 세정력을 갖는 것으로 나타났다.
구체적으로, 실시예 2 및 3에서 제조된 세정액 조성물을 비교하면, 염기성 화합물 및 알콜계 화합물을 포함하는 실시예 2의 조성물에 비하여 계면활성제를 추 가적으로 포함하는 실시예 3의 조성물이 보다 우수한 세정력을 갖는 것으로 나타났다. 실시예 2 및 5에서 제조된 세정액 조성물을 비교하면, 계면활성제 및 산화제를 추가적으로 포함하는 실시예 5의 조성물이 훨씬 우수한 세정력을 갖는 것으로 나타났다. 또한, 염기성 화합물로 수산화암모늄 또는 수산화 테트라메틸암모늄을 포함하는 실시예 7 및 8에서 제조된 세정액 조성물은 알루미늄 및 유기물 외에도 알루미늄 산화물도 효과적으로 제거하는 것으로 나타났다.
다만, 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 세정액 조성물은 알루미늄에 대한 세정력이 다소 낮은 것으로 나타났다. 그러나 유기물에 대한 세정력에 있어서는 실시예 1의 세정액 조성물은 유기물을 대부분 제거하는데 비하여, 비교예 1의 세정액 조성물은 유기물을 거의 제거하지 못하는 것으로 관찰되었다.
표 2에 나타내지는 않았으나, 비교예 2 내지 4에서 제조된 세정액 조성물도 비교예 1의 조성물과 마찬가지로 알루미늄 및 유기물에 대한 세정력이 보통이거나 낮은 수준인 것으로 나타났다. 또한, 실시예 10에서 제조된 세정액 조성물은 양호한 수준의 세정력을 갖는 것으로 나타났다.
도 3 내지 도 6은 실시예 5에서 제조된 세정액 조성물을 이용하여 세정하기 전과 후의 프로프 니들의 팁 표면을 보여주는 현미경 사진이고, 도 7 내지 도 10은 비교예 1에서 제조된 세정액 조성물을 이용하여 세정하기 전과 후의 프로프 니들의 팁 표면을 보여주는 현미경 사진이다.
구체적으로, 도 3 및 도 4는 각각 MEMS 타입의 프로브 니들을 실시예 5의 세정액 조성물로 세정하기 전과 후의 팁 표면을 보여주는 현미경 사진이고, 도 5 및 도 6은 각각 Cantilever 타입의 프로브 니들을 실시예 5의 세정액 조성물로 세정하기 전과 후의 팁 표면을 보여주는 현미경 사진이다. 또한, 도 7 및 도 8은 각각 MEMS 타입의 프로브 니들을 비교예 1의 세정액 조성물로 세정하기 전과 후의 팁 표면을 보여주는 현미경 사진이고, 도 9 및 도 10은 각각 Cantilever 타입의 프로브 니들을 비교예 1의 세정액 조성물로 세정하기 전과 후의 팁 표면을 보여주는 현미경 사진이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 실시예 5에서 제조된 세정액 조성물은 MEMS 타입 및 Cantilever 타입의 프로브 니들 모두에 대하여 팁 표면의 알루미늄 함유 불순물을 대부분 제거한 것을 관찰할 수 있다. 이에 비하여, 도 7 내지 10을 참조하면, 비교예 1에서 제조된 세정액 조성물로 세정한 프로브 니들에서는 팁 중앙부에 은색의 알루미늄 함유 불순물이 제거되지 않고 남아있는 것을 관찰할 수 있다. 따라서 본 발명의 세정액 조성물이 프로브 카드에 잔류하는 알루미늄 함유 불순물을 효과적으로 제거하는 것을 확인할 수 있다.
프로브 니들의 손상여부 평가
상기 제조된 프로브 카드용 세정액 조성물에 대하여 프로브 니들을 손상시키는지 여부를 평가하였다.
세정공정은 세정력 평가에서와 실질적으로 동일한 방법으로 수행하였다. FFI사의 MEMS 타입의 프로브 니들과 HAWK사의 Cantilever 타입의 프로브 니들 각각을 세정액 조성물로 세정한 후, 프로브 니들을 현미경으로 관찰하여 표면의 손상여부 를 평가하였다. FFI사의 MEMS 타입의 프로브 니들은 팁부는 텅스텐을 포함하고, 몸체부는 니켈, 금, 납 등의 금속을 포함한다. HAWK사의 Cantilever 타입의 프로브 니들은 팁부는 텅스텐을 포함하고, 몸체부는 니켈을 포함한다.
프로브 니들의 표면을 현미경으로 관찰하는 외에도 부가적으로 프로브 니들에 포함된 금속의 용출량을 평가하였다. 프로브 니들의 팁부를 소량 뜯어내어 상기 제조된 세정액 조성물에 담근 후, 용출되는 금속의 양을 측정하였다.
프로브 니들의 손상여부 및 금속의 용출량을 평가한 결과를 하기 표 3에 나타낸다.
[표 3]
| 프로브 니들의 손상 여부 | 금속의 용줄량[ppb] | |||
| MEMS 타입 | Cantilever 타입 | MEMS 타입 | Cantilever 타입 | |
| 실시예 1 | △ | △ | 23.68 | 40.94 |
| 실시예 2 | △ | △ | 5.64 | 4.48 |
| 실시예 3 | △ | △ | 0.01 | 0.61 |
| 실시예 4 | ○ | ○ | - | - |
| 실시예 5 | ○ | ○ | 0.63 | - |
| 실시예 6 | ○ | ○ | - | - |
| 실시예 7 | ◎ | ◎ | 0.00 | - |
| 실시예 8 | ◎ | ◎ | 0.00 | - |
| 실시예 9 | ○ | △ | 0.93 | - |
| 비교예 1 | X | X | - | - |
상기 표 3에서, ◎는 프로브 니들이 거의 손상되지 않음을 의미하고, ○는 가볍게 손상됨을 의미한다. 또한, △는 일부 손상됨을 의미하고, X는 심하게 손상됨을 의미한다.
표 3을 참조하면, 비교예 1에서 제조된 프로브 카드용 세정액 조성물은 프로브 니들을 심하게 손상시키는데 비하여, 실시예 1 내지 9에서 제조된 본 발명의 프 로브 카드용 세정액 조성물은 프로브 니들을 부분적으로 손상시키거나 거의 손상시키지 않는 것으로 나타났다.
구체적으로, 알콜계 화합물로 모노에탄올아민을 포함하는 실시예 1의 세정액 조성물에 비하여, 에틸렌글리콜을 포함하는 실시예 2의 세정액 조성물이 금속을 훨씬 덜 용해하는 것으로 나타났다. 또한, 계면활성제 및/또는 산화제를 더 포함하는 실시예 3 내지 9의 세정액 조성물이 프로브 니들에 대한 손상 정도가 덜하고, 금속의 용출량도 훨씬 적은 것으로 나타났다. 특히, 계면활성제 및 질산암모늄을 더 포함하면서 염기성 화합물로 수산화암모늄을 포함하는 실시예 7에서 제조된 세정액 조성물과, 계면활성제를 더 포함하면서 염기성 화합물로 수산화 테트라메틸암모늄을 포함하는 실시예 8에서 제조된 세정액 조성물은 프로브 니들을 거의 손상시키지 않고 금속의 용출도 없는 것으로 나타났다. 따라서 본 발명의 프로브 카드용 세정액 조성물은 프로브 니들에 대한 손상을 방지하면서 불순물을 제거할 수 있음을 알 수 있다.
상술한 본 발명의 프로브 카드용 세정액 조성물은 프로브 카드 상에 잔류하는 알루미늄, 알루미늄 산화물, 유기물과 같은 불순물을 효과적으로 제거하는 동시에, 프로브 카드의 손상이나 마모를 방지할 수 있다. 따라서 제조된 반도체 장치의 성능 검사에서 발생할 수 있는 오류를 방지하여 검사의 신뢰성을 향상시키고, 고가인 프로브 카드의 수명을 연장시켜 비용을 절감할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야 의 숙련된 지식을 가진 자 또는 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (15)
- 염기성 화합물, 알콜계 화합물 및 물을 포함하는 프로브 카드용 세정액 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 세정액 조성물 총중량에 대하여,상기 염기성 화합물 0.01 내지 10중량%;상기 알콜계 화합물 0.1 내지 5중량%; 및여분의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 세정액 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 염기성 화합물은 수산화알칼리염, 수산화암모늄염 및 수산화테트라알킬암모늄염으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 세정액 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 알콜계 화합물은 탄소수 1 내지 4의 모노알콜, 탄소수 1 내지 4의 디올 및 탄소수 1 내지 6의 아미노알콜로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 세정액 조성물.
- 염기성 화합물, 알콜계 화합물, 계면활성제 및 물을 포함하는 프로브 카드용 세정액 조성물.
- 제5항에 있어서, 상기 세정액 조성물 총중량에 대하여,상기 염기성 화합물 0.01 내지 10중량%;상기 알콜계 화합물 0.1 내지 5중량%;상기 계면활성제 0.001 내지 0.1중량%; 및여분의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 세정액 조성물.
- 염기성 화합물, 알콜계 화합물, 산화제 및 물을 포함하는 프로브 카드용 세정액 조성물.
- 제7항에 있어서, 상기 세정액 조성물 총중량에 대하여,상기 염기성 화합물 0.01 내지 10중량%;상기 알콜계 화합물 0.1 내지 5중량%;상기 산화제 0.001 내지 1중량%; 및여분의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 세정액 조성물.
- 제7항에 있어서, 상기 산화제는 질산암모늄, 황산암모늄 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 세정액 조성물.
- 염기성 화합물, 알콜계 화합물, 계면활성제, 산화제 및 물을 포함하는 프로 브 카드용 세정액 조성물.
- 제10항에 있어서, 상기 세정액 조성물 총중량에 대하여,상기 염기성 화합물 0.01 내지 10중량%;상기 알콜계 화합물 0.1 내지 5중량%;상기 계면활성제 0.001 내지 0.1중량%;상기 산화제 0.001 내지 1중량%; 및여분의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 세정액 조성물.
- 불순물로 오염된 프로브 카드에 염기성 화합물, 알콜계 화합물 및 물을 포함하는 세정액 조성물을 적용하여 상기 불순물을 제거하는 단계를 포함하는 프로브 카드의 세정 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 불순물은 알루미늄, 알루미늄 산화물, 유기물 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 세정 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 프로브 카드는 텅스텐, 금, 니켈, 납 및 로듐으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 금속을 포함하는 프로브 니들을 구비하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 세정 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 세정액 조성물은 20℃ 내지 40℃의 온도에서 적용되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 세정 방법.
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