KR100796207B1 - 프로브 카드의 프로브 구조물 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단차피복성이 좋지 않은 CVD 산화막을 프로브 빔 영역 및 프로브 팁 영역 상에 CVD 공정으로 형성하여 프로브 팁 영역 하부의 희생 기판만을 선택적으로 식각할 수 있는 프로브 카드의 프로브 구조물 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 프로브 구조물 제조 방법은 (a) 희생 기판을 준비하는 단계; (b) 희생 기판을 식각하여 프로브 빔 영역과 프로브 팁 영역을 형성하는 단계; (c) 상기 희생 기판의 표면에 열산화막을 형성하는 단계; (d) CVD 공정을 수행하여 상기 열산화막 표면에 CVD 산화막을 형성하는 단계; (e) 상기 CVD 산화막을 식각하여 상기 프로브 팁 영역 저부의 희생 기판을 노출시키는 단계; (f) 상기 프로브 팁 영역 저부의 희생 기판을 식각하는 단계; (g) 상기 열산화막 및 CVD 산화막을 제거하는 단계; 및 (h) 상기 프로브 빔 영역과 프로브 팁 영역을 매립하여 프로브 구조물을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

프로브 카드의 프로브 구조물 제조 방법{METHOD FOR FORMING PROBE STRUCTURE OF PROBE CARD}

도 1a 내지 도 1m은 본 발명의 제1 실시예에 따른 프로브 카드의 프로브 구조물 제조 방법을 도시한 단면도.

도 2a 내지 도 2p는 본 발명의 제1 실시예에 따른 프로브 카드의 프로브 구조물 제조 방법을 도시한 단면도.

본 발명은 프로브 카드의 프로브 구조물 제조 방법에 관한 것으로, 특히 단차피복성이 좋지 않은 CVD 산화막을 프로브 빔 영역 및 프로브 팁 영역 상에 CVD 공정으로 형성하여 프로브 팁 영역 하부의 희생 기판만을 선택적으로 식각할 수 있는 프로브 카드의 프로브 구조물 제조 방법에 관한 것이다.

웨이퍼 상부에는 하나 이상의 다이가 형성되는데, 각 다이가 정상적으로 제조되었는지 확인하기 위해서는 웨이퍼 레벨 테스트(wafer-level test)를 수행하여야 한다. 통상적으로, 웨이퍼 레벨 테스트는 프로브 빔, 팁 및 범프로 구성되는 복수개의 캔틸레버 구조물이 형성된 프로브 카드를 이용하여 수행된다. 캔틸레버 구 조물은 웨이퍼 상부에 형성된 복수개의 패드에 가압 접속되며, 테스터로부터 테스트 신호를 수신하여 상기 복수개의 패드에 전달함으로써 테스트를 수행하게 된다.

반도체 소자의 크기가 축소됨에 따라, 패드의 피치도 감소하게 되었으며, 패드에 가압 접속하여 테스트를 수행하는 프로브 팁 사이의 간격도 급격하게 감소하게 되었다. 또한, 한 번의 테스트로 많은 수의 다이를 테스트하여야 하므로 프로브 팁의 개수도 급격히 증가하고 있다.

캔틸레버 구조물의 단부에 형성되는 프로브 팁은 피라미드형 또는 절두형 피라미드형으로 형성한다. 프로브 팁은 희생 기판을 식각하여 형성한 프로브 팁 영역을 매립하여 형성하므로 프로브 팁 영역의 저부를 피라미드 형태로 식각하여야 한다. 그러나, 프로브 팁 영역의 크기가 매우 작아 프로브 팁 영역의 저부만 선택적으로 식각하기가 어렵고 주변의 희생 기판까지 식각된다는 문제가 있다.

상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 단차피복성이 좋지 않은 CVD 산화막을 프로브 빔 영역 및 프로브 팁 영역 상에 CVD 공정으로 형성하여 프로브 팁 영역 하부의 희생 기판만을 선택적으로 식각할 수 있는 프로브 카드의 프로브 구조물 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따른 프로브 구조물 제조 방법은 (a) 희생 기판을 준비하는 단계; (b) 희생 기판을 식각하여 프로브 빔 영역과 프로브 팁 영역을 형성하는 단계; (c) 상기 희생 기판의 표면에 열산화막을 형성하는 단계; (d) CVD 공정을 수행하여 상 기 열산화막 표면에 CVD 산화막을 형성하는 단계; (e) 상기 CVD 산화막을 식각하여 상기 프로브 팁 영역 저부의 희생 기판을 노출시키는 단계; (f) 상기 프로브 팁 영역 저부의 희생 기판을 식각하는 단계; (g) 상기 열산화막 및 CVD 산화막을 제거하는 단계; 및 (h) 상기 프로브 빔 영역과 프로브 팁 영역을 매립하여 프로브 구조물을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 (b) 단계는 상기 희생 기판 상부에 상기 프로브 빔 영역을 정의하는 제1 마스크층 패턴을 형성하는 단계; 상기 희생 기판 상부에 상기 프로브 팁 영역을 정의하는 제2 마스크층 패턴(130)을 형성하는 단계; 상기 제2 마스크층 패턴(130)에 의해 정의된 상기 프로브 팁 영역의 희생 기판을 식각하여 상기 프로브 팁 영역을 형성하는 단계; 상기 제2 마스크층 패턴을 제거하는 단계; 및 상기 제1 마스크층 패턴에 의해 정의된 상기 프로브 빔 영역의 희생 기판을 식각하여 상기 프로브 빔 영역을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 CVD 산화막의 단차 피복성에 의해 상기 프로브 빔 영역의 CVD 산화막의 두께가 상기 프로브 팁 영역의 CVD 산화막의 두께보다 클 수 있다.

상기 (e) 단계는 과식각 공정을 포함하며, 상기 (f) 단계는 습식 식각 공정을 포함하며, 상기 (g) 단계는 HF를 이용한 세정 공정을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 프로브 구조물 제조 방법은 상기 프로브 빔 영역과 프로브 팁 영역의 표면에 Ti/Au, Cr/Au, Ti/Cu, 또는 Cr/Cu 시드층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 (h) 단계는 Ni-Co 도금 공정을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 (a) 단계는 제1 실리콘 기판 및 제2 실리콘 기판을 접합하는 단계; 및 상기 제1 실리콘 기판을 평탄화식각하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제1 실리콘 기판 및 제2 실리콘 기판은 각각 (111) 실리콘 기판 및 (100) 실리콘 기판을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 프로브 빔 영역은 제1 실리콘 기판에 형성되며, 상기 프로브 팁 영역의 일부는 제1 실리콘 기판 및 나머지는 제2 실리콘 기판에 형성되는 것이 바람직하다.

이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1a 내지 도 1m은 본 발명의 제1 실시예에 따른 프로브 카드의 프로브 구조물 제조 방법을 도시한 단면도이다.

도 1a를 참조하면, 희생 기판(100)을 준비하고, 희생 기판(100) 상부에 제1 마스크층(110)을 형성한다.

도 1b를 참조하면, 제1 마스크층(110)을 선택적으로 식각하여 프로브 빔 영역(120)을 정의하는 제1 마스크층 패턴(110a)을 형성한다.

도 1c를 참조하면, 희생 기판(100) 상부에 제2 마스크층(미도시)를 형성한다. 그 다음에, 상기 제2 마스크층을 선택적으로 식각하여 프로브 팁 영역(140)을 정의하는 제2 마스크층 패턴(130)을 형성한다.

도 1d를 참조하면, 제2 마스크층 패턴(130)에 의해 정의된 프로브 팁 영역(140)의 희생 기판(100)을 식각하여 프로브 팁 영역(140)을 형성한다.

도 1e를 참조하면, 제2 마스크층 패턴(130)을 제거한다.

도 1f를 참조하면, 제1 마스크층 패턴(110a)에 의해 정의된 프로브 빔 영역(120)의 희생 기판(100)을 식각하여 프로브 빔 영역(120)을 형성한다.

도 1g를 참조하면, 희생 기판(100)의 표면에 열산화막(150)을 형성한다. 열산화막(150)은 습식 산화 공정으로 형성하는 것이 바람직하다. 열산화막(150)은 희생 기판(100)의 표면에 균일하게 형성된다.

도 1h를 참조하면, CVD(Chamical Vapor Deposition) 공정을 수행하여 열산화막(150) 표면에 CVD 산화막(160)을 형성한다.

CVD 산화막(160)은 단차 피복성(step coverage)이 우수하지 못하므로 CVD 공정을 이용하여 CVD 산화막(160)을 형성하면 프로브 팁 영역(140)보다 프로브 빔 영역(120)에 CVD 산화막(160)이 두껍게 형성된다. 따라서, 후속 식각 공정에서 프로브 팁 영역(140) 저부의 산화막만을 선택적으로 제거할 수 있다.

도 1i를 참조하면, CVD 산화막(160)을 식각하여 프로브 팁 영역(140) 저부의 희생 기판(100)을 노출시킨다. 상술한 바와 같이, 프로브 빔 영역(120)의 CVD 산화막이 충분히 두꺼우므로 프로브 팁 영역(140) 저부의 산화막이 먼저 제거되어 프로브 팁 영역(140) 저부의 희생 기판(100)이 노출된다. 상기 식각 공정은 과식각 공정인 것이 바람직하다.

도 1j를 참조하면, 프로브 팁 영역(140) 저부의 희생 기판(100)을 식각하여 피라미드 형상의 저부를 형성한다. 상기 식각 공정은 습식 식각 공정인 것이 바람직하다.

도 1k를 참조하면, 열산화막(150)과 CVD 산화막(160)을 제거한다. 열산화막(150)과 CVD 산화막(160)은 HF를 이용한 세정 공정으로 제거하는 것이 바람직하다.

도 1l을 참조하면, 프로브 빔 영역(120)과 프로브 팁 영역(140)의 표면에 Ti/Au, Cr/Au, Ti/Cu, 또는 Cr/Cu 시드층(170)을 형성한다.

도 1m을 참조하면, 프로브 빔 영역(120)과 프로브 팁 영역(140)을 매립하여 프로브 구조물(180)을 형성한다. 프로브 구조물(180)은 Ni-Co 도금 공정으로 형성하는 것이 바람직하다.

도시되지는 않았으나, 프로브 구조물(180)을 스페이스 트랜스포머 상에 형성된 도전 범프에 접합하고 희생 기판(100)을 제거하여 프로브 카드를 제조할 수 있다.

도 2a 내지 도 2p는 본 발명의 제1 실시예에 따른 프로브 카드의 프로브 구조물 제조 방법을 도시한 단면도이다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 제1 실리콘 기판(100a) 및 제2 실리콘 기판(100b)을 접합하여 희생 기판(100)을 형성한다. 제1 실리콘 기판(100a) 및 제2 실리콘 기판(100b)은 각각 (111) 실리콘 기판 및 (100) 실리콘 기판인 것이 바람직하다.

도 2c를 참조하면, CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 수행하여 제1 실리콘 기판(100a)을 평탄화식각한다. 상기 평탄화식각 공정은 제1 실리콘 기판(100a)의 두께가 100μm가 될 때까지 수행하는 것이 바람직하다.

도 2d를 참조하면, 희생 기판(100) 상부에 제1 마스크층(110)을 형성한다.

도 2e를 참조하면, 제1 마스크층(110)을 선택적으로 식각하여 프로브 빔 영역(120)을 정의하는 제1 마스크층 패턴(110a)을 형성한다.

도 2f를 참조하면, 희생 기판(100) 상부에 제2 마스크층(미도시)를 형성한다. 그 다음에, 상기 제2 마스크층을 선택적으로 식각하여 프로브 팁 영역(140)을 정의하는 제2 마스크층 패턴(130)을 형성한다.

도 2g를 참조하면, 제2 마스크층 패턴(130)에 의해 정의된 프로브 팁 영역(140)의 희생 기판(100)을 식각하여 프로브 팁 영역(140)을 형성한다. 여기서, 프로브 팁 영역(140)의 일부는 제1 실리콘 기판(100a) 및 나머지는 제2 실리콘 기판(100b)에 형성되는 것이 바람직하다.

도 2h를 참조하면, 제2 마스크층 패턴(130)을 제거한다.

도 2i를 참조하면, 제1 마스크층 패턴(110a)에 의해 정의된 프로브 빔 영역(120)의 희생 기판(100)을 식각하여 프로브 빔 영역(120)을 형성한다. 프로브 빔 영역(120)은 제1 실리콘 기판(100a)에 형성되는 것이 바람직하다.

도 2j를 참조하면, 희생 기판(100)의 표면에 열산화막(150)을 형성한다. 열산화막(150)은 습식 산화 공정으로 형성하는 것이 바람직하다. 열산화막(150)은 희생 기판(100)의 표면에 균일하게 형성된다.

도 2k를 참조하면, CVD(Chamical Vapor Deposition) 공정을 수행하여 열산화막(150) 표면에 CVD 산화막(160)을 형성한다.

CVD 산화막(160)은 단차 피복성(step coverage)이 우수하지 못하므로 CVD 공 정을 이용하여 CVD 산화막(160)을 형성하면 프로브 팁 영역(140)보다 프로브 빔 영역(120)에 CVD 산화막(160)이 두껍게 형성된다. 따라서, 후속 식각 공정에서 프로브 팁 영역(140) 저부의 산화막만을 선택적으로 제거할 수 있다.

도 2l을 참조하면, CVD 산화막(160)을 식각하여 프로브 팁 영역(140) 저부의 희생 기판(100)을 노출시킨다. 상술한 바와 같이, 프로브 빔 영역(120)의 CVD 산화막이 충분히 두꺼우므로 프로브 팁 영역(140) 저부의 산화막이 먼저 제거되어 프로브 팁 영역(140) 저부의 희생 기판(100)이 노출된다. 상기 식각 공정은 과식각 공정인 것이 바람직하다.

도 2m을 참조하면, 프로브 팁 영역(140) 저부의 희생 기판(100)을 식각하여 피라미드 형상의 저부를 형성한다. 상기 식각 공정은 습식 식각 공정인 것이 바람직하다.

도 2n를 참조하면, 열산화막(150)과 CVD 산화막(160)을 제거한다. 열산화막(150)과 CVD 산화막(160)은 HF를 이용한 세정 공정으로 제거하는 것이 바람직하다.

도 2o을 참조하면, 프로브 빔 영역(120)과 프로브 팁 영역(140)의 표면에 Ti/Au, Cr/Au, Ti/Cu, 또는 Cr/Cu 시드층(170)을 형성한다.

도 2p를 참조하면, 프로브 빔 영역(120)과 프로브 팁 영역(140)을 매립하여 프로브 구조물(180)을 형성한다. 프로브 구조물(180)은 Ni-Co 도금 공정으로 형성하는 것이 바람직하다.

도시되지는 않았으나, 프로브 구조물(180)을 스페이스 트랜스포머 상에 형성 된 도전 범프에 접합하고 희생 기판(100)을 제거하여 프로브 카드를 제조할 수 있다.

본 발명에 따른 프로브 카드의 프로브 구조물 제조 방법은 단차피복성이 좋지 않은 CVD 산화막을 프로브 빔 영역 및 프로브 팁 영역 상에 CVD 공정으로 형성하여 프로브 팁 영역 하부의 희생 기판만을 선택적으로 식각할 수 있다. 따라서, 원하지 않는 영역이 식각되는 것을 방지하고 정확한 형상의 피라미드 팁을 제조할 수 있다는 장점이 있다.

Claims (11)

1. (a) 희생 기판을 준비하는 단계;

   (b) 희생 기판을 식각하여 프로브 빔 영역과 프로브 팁 영역을 형성하는 단계;

   (c) 상기 희생 기판의 표면에 열산화막을 형성하는 단계;

   (d) CVD 공정을 수행하여 상기 열산화막 표면에 CVD 산화막을 형성하는 단계;

   (e) 상기 CVD 산화막을 식각하여 상기 프로브 팁 영역 저부의 희생 기판을 노출시키는 단계;

   (f) 상기 프로브 팁 영역 저부의 희생 기판을 식각하는 단계;

   (g) 상기 열산화막 및 CVD 산화막을 제거하는 단계; 및

   (h) 상기 프로브 빔 영역과 프로브 팁 영역을 매립하여 프로브 구조물을 형성하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 (b) 단계는

   상기 희생 기판 상부에 상기 프로브 빔 영역을 정의하는 제1 마스크층 패턴을 형성하는 단계;

   상기 희생 기판 상부에 상기 프로브 팁 영역을 정의하는 제2 마스크층 패턴(130)을 형성하는 단계;

   상기 제2 마스크층 패턴(130)에 의해 정의된 상기 프로브 팁 영역의 희생 기판을 식각하여 상기 프로브 팁 영역을 형성하는 단계;

   상기 제2 마스크층 패턴을 제거하는 단계; 및

   상기 제1 마스크층 패턴에 의해 정의된 상기 프로브 빔 영역의 희생 기판을 식각하여 상기 프로브 빔 영역을 형성하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 CVD 산화막의 단차 피복성에 의해 상기 프로브 빔 영역의 CVD 산화막의 두께가 상기 프로브 팁 영역의 CVD 산화막의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 (e) 단계는 과식각 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 (f) 단계는 습식 식각 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 구 조물 제조 방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 (g) 단계는 HF를 이용한 세정 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 프로브 빔 영역과 프로브 팁 영역의 표면에 Ti/Au, Cr/Au, Ti/Cu, 또는 Cr/Cu 시드층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.
8. 제1항에 있어서,

   상기 (h) 단계는 Ni-Co 도금 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.
9. 제1항에 있어서,

   상기 (a) 단계는 제1 실리콘 기판 및 제2 실리콘 기판을 접합하는 단계; 및

   상기 제1 실리콘 기판을 평탄화식각하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 제1 실리콘 기판 및 제2 실리콘 기판은 각각 (111) 실리콘 기판 및 (100) 실리콘 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.
11. 제9항에 있어서,

    상기 프로브 빔 영역은 제1 실리콘 기판에 형성되며, 상기 프로브 팁 영역의 일부는 제1 실리콘 기판 및 나머지는 제2 실리콘 기판에 형성되는 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.

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