KR100773375B1 - 프로브 팁 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칩(IC)의 패드(pad)와 접촉하여 칩의 전기 신호를 검출하는 프로브 팁에 관한 것이다.

본 발명이 개시하는 프로브 팁은 그 하부에 베이스 부재와 접합되는 접합면과 상부에 패드와 접촉하는 접촉면을 갖는 몸체를 형성하며, 접촉면은 다수의 미세 돌기가 형성된 요철부를 포함한다.

이러한 구성의 접촉면은 칩의 패드와 접촉하는 면적이 넓어짐으로 접촉저항이 낮아진다. 또한, 접촉저항이 낮아지기 때문에 종래와 같이 테스트 시 접촉저항을 낮추기 위한 스크러빙 동작이 필요치 않다. 아울러 스크러빙에 의한 불순물 또는 먼지가 발생하지 않아 그에 따른 오작동을 미연에 방지할 수 있다.

프로브 팁, 접촉 저항, 접촉 면적, 스크러빙

Description

프로브 팁 제조방법{MANUFACTURING METHOD FOR PROBE TIP}

도 1a 및 도 1b는 종래 프로브 팁을 나타낸 예시도,

도 2는 종래 프로브 팁을 나타낸 실제 사진도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 팁을 보인 예시도,

도 4a 내지 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브 팁을 보인 예시도,

도 5는 본 발명에 따른 프로브 팁 제조에 관한 공정도,

도 6a 및 도 6b는 도 5의 공정도에 대한 일부 상태도다.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

100: 프로브 팁 110: 접합면

120: 접촉면 20: 요철부

2: 돌기

본 발명은 반도체를 제조하는 공정에서 칩(IC, Integrated Circuit)의 전기 신호를 검출함으로써 이상 유무를 판정하는 프로브카드에 관한 것으로서, 특히 칩의 패드와 접촉하는 프로브 팁의 접촉면에 불규칙적 요철을 형성하여 그 표면적을 넓힘으로써 접촉저항을 낮춘 프로브 팁 제조방법에 관한 것이다.

반도체의 집적도가 높아짐에 따라 칩 패드(pad)의 간격(pitch)이 좁아지고 있다. 이는 프로브카드의 집적도 또한 높아져야 함을 의미하는데, 환언하면 프로브카드를 구성하는 여러 요소들이 소형화되어야 함을 뜻한다. 그 중에서도 특히 프로브 팁(probe tip)이 미세 크기로 제작되어야 한다.

첨부도면 도 1a는 종래 프로브 팁을 개략적으로 예시하고 있다. 프로브 팁(10)은 피라미드(pyramid) 구조로 상단 일부가 수평하게 절개되어 상부면을 이루고 있다. 피라미드 구조는, 프로브 팁 제조를 위한 몰드 제조시 (100)면을 갖는 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)에 대해 이방성 식각(etching)을 함으로써 형성된다.

도 1b는 위 프로브 팁(10)을 보다 구체적으로 보이고 있다. 도 1b를 참조하면, 하부면(12)은 사각을 이루고 있는데 이 하부면(또는 접합면)은 도 1a의 베이스 부재(B)와 접합된다. 베이스 부재는 일반적으로 프로브빔(probe beam)의 상단에 마련된다. 한편, 도 1b의 상부면(14)은 실질적으로 칩의 패드와 접촉하는 부위이다. 여기서, 상부면(14)은 용어의 식별을 위해 '접촉면'이라 칭한다.

도 1a 및 도 1b는 설명의 편의를 위해 프로브 팁의 크기를 과장되게 표현하고 있는데, 도 2에 예시한 사진도와 같이 실제로는 수십 마이크로미터(㎛)의 크기를 갖는다.

따라서 접촉면(14)의 면적은 수 마이크로미터 크기를 갖게 되는데, 주지된 바와 같이 면적이 작을수록 칩 패드와의 접촉저항이 커지게 된다. 접촉저항이 커지 게 되면 칩 테스트를 위한 전기 신호 검출이 어려워지므로, 이를 해결하기 위한 방편으로서 스크러빙(scrubbing)을 이용한다.

스크러빙은 프로브 팁(10)의 접촉면(14)이 칩 패드에 접촉되어 테스트를 수행하는 동안 칩 패드 내에서 소정 구간 이동시키는 것이다. 그러나 이로 인해 패드에 흠집(scratch)(S)이 남고, 미세한 불순물(먼지, dust)이 발생하여 경우에 따라서는 프로브 카드 또는 칩의 오작동을 초래한다.

본 발명은 전술한 문제점들을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 제 1 목적은, 접촉면의 크기가 증가됨 없이 표면적을 넓힘으로써, 칩 패드와의 접촉저항을 낮춰 테스트의 신뢰성을 높일 수 있는 프로브 팁 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 제 2 목적은, 테스트 시에 별도의 스크러빙 동작이 필요치 않도록 함으로써, 칩 패드에 대한 흠집을 줄이고, 불순물의 발생에 의한 오작동을 미연에 예방할 수 있는 프로브 팁을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 프로브 팁은, 하부에 베이스 부재(B)와 접합되는 접합면(110)과 상부에 상기 패드와 접촉하는 접촉면(120)을 갖는 몸체를 형성하되, 접촉면은 다수의 미세 돌기(2)가 형성된 요철부(20)를 포함한다.

한편, 본 발명의 프로브 팁을 제조하기 위한 방법은, 실리콘 웨이퍼에 몰드(틀)를 형성하는 과정과, 마이크로 샌드 블라스팅을 통해 몰드 하부에 미세 요철을 형성하는 과정과, 몰드 내부에 희생기층을 증착하는 과정과, 몰드에 전해도금을 하여 프로브 팁을 형성하는 과정과, 희생기층을 식각하여, 형성된 프로브 팁을 몰드로부터 분리하는 과정으로 이루어진다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.

첨부도면 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 팁을 나타내고 있다.

도시된 프로브 팁(100)은 하부에 접합면(110)과 상부에 접촉면(120)을 갖는 대략 원통형 몸체를 구성한다. 여기서 몸체의 형상은 프로브 팁을 제조하기 위한 몰드의 형상에 좌우되므로, 도 1b에서 보인 피라미드 형상은 물론이고, 도 4a 내지 도 4c의 다른 실시예와 같이 반구 또는 원뿔 형상이 될 수도 있다. 그러므로 본 발명에서 개시하는 프로브 팁의 전체적인 형상은 첨부된 도면에만 국한되지 않는다.

한편, 본 발명의 특징적인 양상에 따른 접촉면(120)은 다수의 미세 돌기(2)로 구성되는 요철부(20)를 형성하고 있다. 도 3은 돌기(2)를 원뿔형으로 나타내고 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐 실제 돌기의 형상은 다를 수 있음은 자명하다. 또한, 도면에는 돌기(2)가 과장·표현되어 있으나 0.1~10㎛ 정도로 미세하다는 것을 감안해야 할 것이다.

요철부(20)는 아래에서 상세히 설명되겠지만, 몰드 제작시에 마이크로 샌드 블래스트(sand blast)를 이용하여 몰드 하부면에 요철을 형성하는 것으로, 샌드 블래스팅 후 상기 몰드에 전해도금을 하게 되면, 최종적으로 프로브 팁(100)은 앞서 예시한 바와 같이 요철부(20)가 형성된 접촉면(120)을 갖게 되는 것이다.

본 실시예에서 상기 요철부(20)는 접촉면(120)에 대한 표면 조도(표면 거칠기) 관점으로 이해될 수 있다. 즉, 표면 조도가 높아진 것으로 그 정도는 형성된 돌기(2)의 개수 및 크기에 따라 달라진다. 참고적으로 본 명세서에서 '요철부'라는 용어는 마이크로 샌드 블래스팅 후의 몰드 하부 단면이 마치 요철(凹凸)진 것으로 묘사될 수 있음에 기인한다.

이러한 구성을 갖는 접촉면(120)의 특징은, 요철부(20)가 없는 접촉면에 비해 표면적이 넓어진다는 것에 있다. 넓어진 표면적은 칩 패드와의 접촉 면적이 넓어지는 것을 의미하고, 앞서 언급한바와 같이 그 만큼 접촉 저항이 낮아짐을 뜻한다.

그러므로 종래와 같이 접촉 저항을 낮추기 위한 별도의 스크러빙(scrubbing) 동작이 필요치 않다. 따라서 칩 패드에 대한 흠집이 현저히 줄어들고 아울러 불순물(먼지)이 발생하지 않는다.

이하, 도 5 내지 도 6b를 참조하여 도 3에 예시된 프로브 팁 제조 방법에 대해 살펴본다. 도 5는 본 발명에 따른 프로브 팁 제조에 관한 공정도이고, 도 6a 및 도 6b는 도 5의 공정도에 대한 일부 상태도이다.

먼저, 실리콘 웨이퍼(silicon wafer) 상부에 산화막(SiO₂)을 증착하고 포토레지스트(PR, Photoresist)(이하, 'PR'이라 함)를 도포한다(S501).

제작하고자 하는 프로브 팁의 접합면의 크기에 맞게 PR패턴을 형성하고(S502), 상기 PR패턴에 의해 노출된 산화막을 식각한다(S503). 여기서 PR패턴 형성은 주지된 포토-리소그래피(photo lithography) 공정과 같이 노광 및 현상 공정에 의해 이루어진다.

노출된 산화막이 식각된 후, PR패턴을 제거하고(S504), 상기 산화막 식각(S530)에 의해 노출된 실리콘 웨이퍼 상부를 소정 깊이로 반응성 이온 식각하여 프로브 핀 제작을 위한 기본 몰드(mold, 틀)를 형성한다(S505).

뒤미처, 실리콘 웨이퍼 상부에 잔존해 있는 산화막을 제거한다(S506).

마이크로 샌드 블라스터를 이용하여 몰드의 하부면에 미세 요철(凹凸)을 형성한다(S507).

다음으로 실리콘 웨이퍼 표면에 소정 두께의 희생기층을 증착한다(S508). 희생기층은 100~500Å 두께로 티타늄(Ti) 또는 크롬(Cr)이 증착된 후, 그 위에 1,000~20,000Å 두께의 구리(Cu)가 증착되어 형성되는 층으로, 아래의 프로브 팁 형성을 위한 전해도금 후에 식각됨으로써 프로브 팁과 몰드의 분리를 용이케 한다.

제 S580 공정이 이루어진 후, 몰드 내부를 전해도금하여 프로브 팁을 형성한다(S509). 프로브 팁은 칩 패드와의 접촉으로 인해 마모되기 십상인데, 이에 팁의 재질은, 마모율이 작고 어느 정도의 강도를 갖는 것이 바람직하다. 따라서 본 실시 예에서 전주도금의 재료는 니켈(Ni), 니켈 합금(니켈-코발트, Ni-Co), 베릴륨(Be), 베릴륨 합금(베릴륨-구리, Be-Cu), 텅스텐(W), 로듐(Rh) 중 어느 하나를 이용한다.

이어서, 희생기층을 식각하여 형성된 프로브 팁을 상기 몰드로부터 분리한다(S511).

본 실시예를 기술하면서 세정 공정을 생략하였으나, 세정 공정이 포함되어야 함은 물론이다. 특히 S509 공정 전에는 플라즈마 애싱(plasma ashing)을 통해 몰드 내부의 잔유물이 세정되어야 할 것이다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 프로브 팁과 칩 패드 사이의 접촉 면적을 넓혀 접촉저항을 낮춤으로써, 테스트의 신뢰성을 높일 수 있다.

또한, 종래와 같이 접촉 저항을 낮추기 위한 스크러빙 동작이 필요치 않은바, 칩 패드에 대한 흠집이 매우 적고, 불필요한 불순물 또는 먼지가 발생하지 않는다.

Claims (4)

1. 삭제
2. 프로브 팁(100)을 제조하기 위한 방법으로서,

   실리콘 웨이퍼에 상기 프로브 팁을 위한 몰드(틀)를 형성하는 제 1 과정;

   마이크로 샌드 블라스팅을 통해 상기 몰드 하부에 미세 요철을 형성하는 제 2 과정;

   상기 몰드 내부에 희생기층을 증착하는 제 3 과정;

   상기 몰드에 전해도금을 하여 프로브 팁을 형성하는 제 4 과정; 및

   상기 희생기층을 식각하여, 상기 형성된 프로브 팁을 몰드로부터 분리하는 제 5 과정; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 프로브 팁 제조방법.
3. 삭제
4. 청구항 2에 있어서,

   상기 전해도금의 재료는 니켈, 니켈 합금, 베릴륨, 베릴륨 합금, 텅스텐, 로듐 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 프로브 팁 제조방법.

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