KR100823311B1 - Method for manufacturing probe card and probe card thereby - Google Patents
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Abstract
Description
도 1a 내지 1g는 본 발명의 한 실시예에 따른 프로브 카드 제조 방법 중 기판상에 제1 범프를 형성하는 방법을 순차적으로 보여준다. 1A to 1G sequentially illustrate a method of forming a first bump on a substrate in a method of manufacturing a probe card according to an embodiment of the present invention.
도 2a 및 2b는 본 발명의 한 실시예에 따른 프로브 카드 제조 방법 중 제1범프 상에 제2범프를 형성하는 방법을 순차적으로 보여준다. 2A and 2B sequentially illustrate a method of forming a second bump on a first bump of a method of manufacturing a probe card according to an embodiment of the present invention.
도 3a 내지 3c은 본 발명의 한 실시예에 따른 프로브 카드 제조 방법 중 탄성층을 형성하는 방법을 순차적으로 보여준다. 3A to 3C sequentially show a method of forming an elastic layer in the method of manufacturing a probe card according to an embodiment of the present invention.
도 4a 내지 4f는 본 발명의 한 실시예에 따른 프로브 카드 제조 방법 중 몸체부를 형성하는 방법을 순차적으로 보여준다. Figures 4a to 4f sequentially shows a method of forming a body portion of the probe card manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
도 5a 내지 5i는 본 발명의 한 실시예에 따른 프로브 카드 제조 방법 중 희생기판 상에 프로브 팁부를 형성하는 방법을 순차적으로 보여준다. 5A to 5I sequentially illustrate a method of forming a probe tip portion on a sacrificial substrate in a method of manufacturing a probe card according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 프로브 카드 제조 방법 중 도 4a 내지 4f에 의해 형성된 몸체부에 도 5a 내지 도 5i에 의해 형성된 팁부를 부착하는 방법을 보여준다. 6 shows a method of attaching the tip formed by FIGS. 5A-5I to the body formed by FIGS. 4A-4F of the method of manufacturing a probe card according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 프로브 카드 제조 방법 및 이에 의해 제조된 프로브 카드에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 신규한 프로브 형성 방법에 의한 프로브 카드 제조 방법 및 그에 의한 프로브 카드에 관한 것이다. The present invention relates to a probe card manufacturing method and a probe card produced thereby. Specifically, the present invention relates to a probe card manufacturing method and a probe card by the novel probe forming method.
프로브 카드는 프로빙 장치에 장착되어, 웨이퍼 상에 형성되어 있는 각 개별 반도체 소자 또는 액정 디스플레이 패널을 전기적으로 테스트하는데 이용된다. The probe card is mounted to a probing apparatus and used to electrically test each individual semiconductor element or liquid crystal display panel formed on the wafer.
이때, 프로브 카드에 구비된 프로브(또는 전기 접촉 소자)는 웨이퍼 상에 형성된 각 개별 반도체 소자들의 접촉부인 금속 패드 또는 액정 디스플레이 패널의 각 화소의 접촉부에 접촉하여 상기 테스트가 수행될 수 있도록 한다. In this case, the probe (or electrical contact element) provided in the probe card contacts the metal pad which is the contact portion of each individual semiconductor element formed on the wafer or the contact portion of each pixel of the liquid crystal display panel so that the test can be performed.
최근 프로브 카드의 형성 방법으로 일반적으로 반도체 식각 기술과 유사한 멤스(Micro electro mechanical system; MEMS) 공정을 이용하여 인쇄 회로 기판과 접촉되는 회로 기판의 일종인 스페이스트랜스포머 상에서 복수의 프로브를 한번에 형성하는 방법이 시도되고 있다. 이러한 멤스 공정에 의한 프로브 카드 형성 방법은 포토레지스트 공정, 식각 공정, 금속 증착 공정, 및 미세 연삭 공정등을 반복하여 복수의 프로브를 동시에 형성함으로써 복수의 프로브의 가로 세로 위치 및 그 높이가 균일하게 될 수 있는 장점이 있다. Recently, as a method of forming a probe card, a method of forming a plurality of probes at once on a space transformer, which is a type of a circuit board that is in contact with a printed circuit board, using a MEMS process, which is similar to a semiconductor etching technique, has been described. It is being tried. In the method of forming a probe card by the MEMS process, a plurality of probes are simultaneously formed by repeating a photoresist process, an etching process, a metal deposition process, and a fine grinding process, thereby making the horizontal and vertical positions and heights of the plurality of probes uniform. There are advantages to it.
멤스 공정에 의해 프로브 카드를 제조하는 방법으로 스페이스트랜스포머에서 전기 신호를 전달하는 배선부 상부에 범프를 일정한 높이로 형성한 후, 상기 범프 상부에 일정한 길이를 가지는 몸체부를 형성시키고, 상기 형성된 몸체부의 일정 영역에 팁을 소정의 모양과 높이로 성장시켜 제조하는 방법이 알려져 있다. Forming a bump on the upper portion of the wiring portion for transmitting the electrical signal from the space transformer to a method of manufacturing a probe card by the MEMS process, and then forming a body portion having a predetermined length on the upper portion of the bump, the predetermined body portion It is known to manufacture by growing a tip in a predetermined shape and height in a region.
그런데, 이러한 종래의 프로브 카드 제조 방법에 의하면 복수개의 프로브를 동시에 형성할 때, 복수개의 몸체부 상부에서 각각 복수개의 팁을 성장시킬 때, 복수개의 팁의 첨단부를 모두 균일하게 성장시키기 어려울뿐더러 이러한 성장 방법 자체도 그 시행이 쉽지 않은 단점이 있다. 또한, 종래의 프로브 카드 제조 방법에 의하면 기판에서 프로브 범프부터 프로브의 팁부까지 모두 형성하는 바, 기판상에 포토레지스트층을 적층하고, 이를 식각하고, 연마하는 공정등이 여러 번 반복되어야 한다. 따라서, 제작 공정시간이 증가하고, 이러한 반복되는 공정에 의한 스트레스로 기판에 손상이 발생하는 단점이 있다. By the way, according to the conventional method of manufacturing a probe card, when forming a plurality of probes at the same time, when growing a plurality of tips in the upper portion of the plurality of body parts, it is difficult to grow all the tips of the plurality of tips uniformly and also such growth The method itself has the disadvantage that it is not easy to implement. In addition, according to the conventional method of manufacturing a probe card, since the substrate is formed from the probe bump to the tip of the probe, the process of laminating, etching, and polishing the photoresist layer on the substrate must be repeated several times. Therefore, the manufacturing process time is increased, there is a disadvantage that damage to the substrate due to the stress caused by this repeated process.
또한 종래의 프로브 카드 제조 방법에 의하면 프로브의 범프와 몸체, 또는 몸체와 팁부가 동시에 금속도금 방법으로 형성되는바, 이를 위해 금속 도금이 장기간 시행되어야 한다. 그런데, 범프와 몸체 또는 몸체와 팁부를 동시에 도금할 때 그 도금을 위한 금형의 형태가 입체 형태로 구성되어 있으므로, 도금 공정에서 도금이 충분히 잘이루어지지 않아 범프와 몸체 또는 몸체와 팁부 사이에 보이드가 형성될 수 있다. In addition, according to the conventional method of manufacturing a probe card, the bump and the body of the probe, or the body and the tip portion are formed by the metal plating method at the same time. However, when plating the bump and the body or the body and the tip at the same time, since the shape of the metal mold for the plating is composed of a three-dimensional shape, the plating is not sufficiently performed in the plating process, and thus voids are formed between the bump and the body or the body and the tip. Can be formed.
뿐만 아니라, 이러한 장기간의 금속 도금 공정에서 프로브 몸체가 균일하지 않게 형성될 수 있어, 이렇게 형성된 프로브 몸체를 균일하게 하기 위한 연마 공정을 장기간 수행하는 것이 필요하게 된다. 그런데, 이러한 장기간의 연마 공정 중에 범프와 몸체, 또는 몸체와 팁부의 연결 부위에 손상이 종종 발생하고 있다. 이렇게 손상이 발생한 프로브를 반도체 소자의 접촉 패드에 접촉시킬 경우, 그 접촉 압력에 의해 프로브가 쉽게 파손되는 경우가 발생하고 있다. In addition, in this long-term metal plating process, the probe body may be formed unevenly, and thus, it is necessary to perform a long-term polishing process for making the formed probe body uniform. However, during such a long polishing process, damage is often caused to the bumps and the body, or to the joint portion of the body and the tip. When the damaged probe is brought into contact with the contact pad of the semiconductor element, the probe is easily broken by the contact pressure.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 프로브에서 팁부와 몸체부를 별도로 형성함으로써 프로브 팁부 형성시 보이드의 발생이 억제되며, 장기간의 연마 공정이 불필요한 프로브 카드의 제조 방법을 제공하고자 한다. In order to solve the above technical problem, the present invention is to provide a method for manufacturing a probe card by forming the tip portion and the body portion separately from the probe to suppress the generation of voids when forming the probe tip portion, a long-term polishing process is unnecessary.
또한, 본 발명은 프로브의 몸체부와 기판 사이에 범프를 둘러싼 탄성층을 두어 프로브의 접촉 압력시 몸체부와 범프의 연결의 파손을 방지할 수 있게 하는 프로브 카드의 제조 방법을 제공하고자 한다. In addition, the present invention is to provide a method of manufacturing a probe card to prevent the breakage of the connection of the body portion and the bump at the contact pressure of the probe by placing an elastic layer surrounding the bump between the body portion of the probe and the substrate.
또한, 본 발명은 팁부와 몸체부가 별도로 형성되고, 몸체부와 기판 사이에 범프를 감싸는 탄성층이 구비되어 있는 프로브 카드를 제공하고자 한다. In addition, the present invention is to provide a probe card that is formed separately from the tip and the body portion, the elastic layer surrounding the bump between the body portion and the substrate.
상기와 같은 기술적 과제의 해결을 위한, 본 발명의 한 특징에 따른 프로브 카드의 제조 방법은 a) 기판내 배선부와 연결되어 있는 상기 기판의 상면 단자와 연통하는 범프 영역이 제외되도록 패터닝된 제1포토레지스트층을 형성하는 단계; b) 상기 범프 영역에 전도성 물질을 충전하여 범프를 형성하는 단계; c) 상기 범프의 주위를 감싸는 탄성층을 형성하는 단계; d) 상기 범프로부터 일 방향 이상으로 연장되어 있는 몸체부 영역이 제외되도록 패터닝된 제2포토레지스트층을 상기 탄성층 상부에 형성하는 단계; e) 상기 몸체부 영역에 전도성 물질을 충전하여 몸체부를 형성하는 단계; f) 희생기판상에 트랜치를 형성하는 단계; g) 상기 트랜치에 전도성 물질을 충전하여 팁부를 형성하는 단계; 및 h) 상기 팁부를 상기 몸체부에 접합하는 단계;를 포함한다. In order to solve the above technical problem, a method of manufacturing a probe card according to an aspect of the present invention includes: a) a first patterned pattern to exclude a bump area communicating with an upper surface terminal of the substrate connected to a wiring part in a substrate; Forming a photoresist layer; b) filling the bump area with a conductive material to form a bump; c) forming an elastic layer surrounding the bumps; d) forming a patterned second photoresist layer on the elastic layer to exclude a body region extending from the bump in at least one direction; e) filling the body region with a conductive material to form a body portion; f) forming a trench on the sacrificial substrate; g) filling the trench with a conductive material to form a tip; And h) bonding the tip portion to the body portion.
상기 탄성층은 폴리머를 도포하여 형성될 수 있다. The elastic layer may be formed by applying a polymer.
상기 단계 c) 는 상기 제1포토레지스트층을 제거한 후, 상기 탄성층을 상기 기판 상에 형성하는 단계를 포함할 수 있다. The step c) may include forming the elastic layer on the substrate after removing the first photoresist layer.
상기 범프는 다단으로 형성될 수 있다. The bump may be formed in multiple stages.
상기 단계 f) 는 상기 희생 기판의 상면에 산화막을 형성하는 단계; 상기 트랜치에 대응하는 트랜치 영역이 제외되도록 패터닝된 마스크층을 형성하는 단계; 상기 마스크층을 이용하여 상기 산화막에서 상기 트랜치 영역에 대응하는 영역을 식각 제거하는 단계; 및 상기 산화막을 마스크로 이용하여 상기 희생기판에서 상기 트랜치 영역을 일회 이상 식각하여 상기 트랜치를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다. The step f) comprises the steps of forming an oxide film on the top surface of the sacrificial substrate; Forming a patterned mask layer to exclude trench regions corresponding to the trenches; Etching away the region corresponding to the trench region from the oxide layer using the mask layer; And forming the trench by etching the trench region at least once on the sacrificial substrate using the oxide film as a mask.
상기 프로브 카드의 제조 방법은 상기 단계 f) 와 단계 g) 사이에 상기 트랜치 내로 전도성 금속을 스퍼터링하여 전도성 금속층을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다. The method of manufacturing the probe card may further include forming a conductive metal layer by sputtering the conductive metal into the trench between the steps f) and g).
상기 프로브 카드의 제조 방법은 상기 단계 f) 와 단계 g) 사이에 상기 희생 기판 상에 상기 트랜치를 제외하도록 패터닝된 포토레지스트층을 추가 적층하여 상기 트랜치의 깊이를 증가시키는 단계;를 더 포함할 수 있다. The method of manufacturing the probe card may further include increasing the depth of the trench by further stacking a patterned photoresist layer on the sacrificial substrate to exclude the trench between the steps f) and g). have.
상기 프로브 카드의 제조 방법은 상기 단계 g) 와 단계 h) 사이에 상기 프로브의 팁부의 상부를 전도성 금속으로 도금하여 접촉층을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다. The method of manufacturing the probe card may further include forming a contact layer by plating an upper portion of the tip of the probe with a conductive metal between the steps g) and h).
상기 전도성 금속은 금일 수 있다. The conductive metal may be gold.
상기 프로브 팁부와 상기 프로브 몸체부는 상기 접촉층을 통해 열접합될 수 있다. The probe tip portion and the probe body portion may be thermally bonded through the contact layer.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 프로브 카드는 상면 단자가 구비된 기판; 상기 기판의 상면 단자에 전기적으로 접촉되며, 상기 상면 단자로부터 수직 방향으로 형성된 범프; 상기 범프를 둘러싸도록 형성되어 있는 탄성층; 상기 탄성층 상부에 위치하며, 상기 범프와 그 일단이 전기적으로 연결되어 있는 몸체부; 상기 몸체부와 별도로 형성되며, 상기 몸체부의 타단에 부착되어 있는 팁부; 및 상기 몸체부와 팁부를 접촉시키는 접촉층;을 포함한다. Probe card according to another feature of the present invention comprises a substrate having a top terminal; A bump in electrical contact with an upper terminal of the substrate and formed in a vertical direction from the upper terminal; An elastic layer formed to surround the bumps; A body part positioned on the elastic layer and electrically connected to the bump and one end thereof; A tip part formed separately from the body part and attached to the other end of the body part; And a contact layer contacting the body portion and the tip portion.
상기 탄성층은 폴리머로 이루어질 수 있다. The elastic layer may be made of a polymer.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
본 발명의 한 실시예에 따른 프로브 카드의 제조 방법은 기판 상에 프로브(또는 전기 접촉 소자)의 범프를 형성한 후, 범프를 둘러싼 탄성층을 형성하고, 범프와 탄성층 상부에 몸체부를 형성하고, 별도의 희생기판에 프로브의 팁부를 형성한 후, 희생기판에 형성된 프로브의 팁부를 기판상에 형성된 몸체부에 접촉시킨후 희생기판을 제거하는 공정을 포함한다. In the method of manufacturing a probe card according to an embodiment of the present invention, after forming a bump of a probe (or an electrical contact element) on a substrate, an elastic layer surrounding the bump is formed, and a body part is formed on the bump and the elastic layer. And forming a tip portion of the probe on a separate sacrificial substrate, and then contacting the tip portion of the probe formed on the sacrificial substrate with a body formed on the substrate, and then removing the sacrificial substrate.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 프로브 카드 의 제조 방법에 대하여 구체적으로 살펴본다. Hereinafter, a method of manufacturing a probe card according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 5.
먼저, 도 1a 내지 1g를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 프로브 카드 제조 방법 중 기판상에 제1 범프를 형성하는 방법을 설명한다. First, a method of forming a first bump on a substrate in a method of manufacturing a probe card according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A to 1G.
도 1a에 도시된 바와 같이, 기판(100)으로 실리콘 기판 또는 적층 세라믹 기판을 화학적으로 세척하여 준비한다. 이러한 기판(100)으로는 내부에 배선부(151), 배선부(151)의 일단에 연결되며 기판(100)의 상면에 부착된 상면 단자(152) 및 배선부(151)의 타단에 연결되며 기판(100)의 하면에 부착된 하면 단자(153)가 형성되어 있는 것이면 특별한 제한이 없으나, 바람직하게는 세라믹 재질로 이루어지며 상용되는 스페이스트랜스포머가 사용될 수 있다. As shown in FIG. 1A, a silicon substrate or a multilayer ceramic substrate is chemically washed and prepared as the
이렇게 준비된 기판(100)의 하부에 도 1b에 도시된 바와 같이 금속 막(101)을 형성한다. 금속 막(101)은 화학 기상 증착 방법(chemical vapor deposition; CVD)이나, 스퍼터링 방법으로 티탄 또는 구리와 같은 금속을 도포하여 형성될 수 있으나, 그 형성 방법은 특별히 제한되지는 않는다. 그러나 본 실시예에서는 스퍼터링 방법으로 티탄과 구리를 순차적으로 도포하여 형성하였다. The
이러한 금속 막(101)은 추후 범프 형성 및 몸체부(이하, '빔(beam) 부'라고도 한다) 형성 공정을 위한 도금 공정에서 전극으로 이용된다. The
그 후, 도 1c에서 볼 수 있는 바와 같이, 기판(100)의 상면에 감광액을 도포하여 제1 포토레지스트 층(102)를 형성한다. 이렇게 형성된 제1 포토레지스트 층(102)은 추후 도금 공정에서 기판(100)의 상면에 금속이 도금되는 것을 방지한다. Thereafter, as shown in FIG. 1C, the first
다음으로, 기판(100)의 하면의 금속 막(101)에 도 1d 에서 볼 수 있는 바와 같이 전도성 금속을 도금하여 금속 도금층(103)을 형성한다. 이때 전도성 금속으로는 바람직하게는 구리를 이용한다. 이러한 금속 도금 층(103)은 추후 범프 형성 및 몸체부(이하, '빔(beam) 부'라고도 한다) 공정을 위한 도금 공정에서 금속 막(101)과 함께 전극으로 이용된다. Next, as shown in FIG. 1D, the
다음으로, 기판(100)의 상면의 제1 포토레지스트 층(102)을 식각하여 제거하고, 기판(100)의 하면의 금속 도금층(103) 상에 감광액을 도포하여 도 1e에 도시된 바와 같이 제2 포토레지스트 층(104)을 형성한다. 제2 포토레지스트 층(104)은 추후 공정에서 금속 도금층(103)을 보호한다. Next, the
이때, 사용되는 식각 용액은 포토레지스트층을 식각 제거하는데 통상적으로 사용되는 식각 용액일 수 있으며, 바람직하게는 아세톤 등의 알카리성 식각 용액을 사용한다. In this case, the etching solution used may be an etching solution which is commonly used to etch away the photoresist layer, preferably an alkaline etching solution such as acetone.
다음으로, 도 1f에 도시된 바와 같이, 기판(100)의 상면에 감광액을 도포한 후 기판(100)의 상면 단자(152)가 노출되도록 패터닝하여 제3포토레지스트 층(105)을 형성한다. 이러한 제3 포토레지스트 층(105)의 두께는 후술될 제1범프의 높이 내지는 길이에 대응하는 바, 발명의 목적에 따라 적절하게 설정할 수 있다.Next, as shown in FIG. 1F, a photoresist is applied to the upper surface of the
그 후, 도 1g에서 볼 수 있는 바와 같이, 금속 막(101) 및 금속 도금층(103)을 전극으로 이용하여 제3포토레지스트 층(105) 내 패터닝된 부분을 도금 방법에 따라 전도성 금속으로 충전하여 제1범프(106)를 형성한다. 제1범프(106) 형성 후, 돌출된 부분을 화학 기계 연마(CMP) 등으로 갈아낼 수 있다. 이때, 제1범프(106) 의 두께를 소정의 두께로 재차 조절할 수 있다. 이러한 제1범프(106)의 모양은 특별한 제한이 없다.Thereafter, as shown in FIG. 1G, the patterned portion of the
다음으로, 제1범프(106)의 두께가 충분하지 않은 경우 제2범프를 제1 범프위에 추가 형성할 수 있다. Next, when the thickness of the
이하 도 2a 및 2b를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 프로브 카드 제조 방법 중 제1범프(106) 상에 제2 범프를 형성하는 방법을 설명한다. Hereinafter, a method of forming a second bump on the
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 기판(100)의 제3포토레지스트 층(105) 및 제1범프(106) 상면에 감광액을 도포하고 제1금속범프(106)가 노출되도록 패터닝하여 제4포토레지스트 층(107)을 형성한다.First, as shown in FIG. 2A, a photoresist is applied to the upper surfaces of the
그 후, 도 2b에서 볼 수 있는 바와 같이, 금속 막(101) 및 금속 도금층(103)을 전극으로 이용하여 제4포토레지스트 층 (107) 내 패터닝된 부분을 도금 방법에 따라 전도성 금속으로 충전하여 제1범프(106) 상에 제2범프(108)를 직접 형성한다. Thereafter, as shown in FIG. 2B, the patterned portion of the
이렇게 형성된 제1범프(106) 및 제2범프(108)는 기판(100)의 상면 단자(152), 그리고 상면 단자(152)와 연결된 배선부(151)와 전기적으로 연결되게 된다. The
이때 제1범프(106) 및 제2범프(108) 형성을 위해 사용되는 전도성 금속으로는 탄성 및 전도성이 우수한 금속이 사용되며, 바람직하게는 니켈 또는 니켈 합금, 구체적으로 니켈 코발트 합금 또는 니켈 철 합금이 바람직하게 사용된다. In this case, as the conductive metal used to form the
다음으로, 도 3a 내지 3c를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 프로브 카드 제조 방법 중 탄성층을 형성하는 방법을 설명한다. Next, a method of forming an elastic layer in the method of manufacturing a probe card according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3A to 3C.
먼저, 도 3a에서 볼 수 있는 바와 같이, 제3포토레지스트 층(105) 및 제4포토레지스트 층 (107)을 식각 용액으로 식각 제거하고, 제2범프(108)의 높이 이상으로 탄성층(109)을 형성한다. 이러한 탄성층(109)의 형성은 폴리머를 기판(100)에 도포하여 이루어질 수 있다. 본 발명의 실시예에서 폴리머는 탄성력을 제공할 수 있는 것이면 특별히 제한되지는 않는다. 바람직하게는 열팽창계수가 작고 비전도성인 폴리머가 사용된다. First, as shown in FIG. 3A, the
다음으로, 도 3b에서 볼 수 있는 바와 같이, 제2범프(108)가 노출되도록 탄성층(109)을 연마하여 갈아낸다. Next, as shown in FIG. 3B, the
그리고, 도 3c에서 볼 수 있는 바와 같이, 탄성층(109) 만을 선택적으로 수㎛ 식각하여 제거하여 제2범프(108)를 탄성층(109)에 대하여 수㎛ 돌출시킨다. 이러한 식각 방법으로는 특별히 제한되지는 않으나, D-RIE를 사용하는 건식 식각 방법이 바람직하게 사용된다. As shown in FIG. 3C, only the
다음으로, 도 4a 내지 4f를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 프로브 카드 제조 방법 중 프로브의 몸체부를 형성하는 방법을 설명한다. Next, a method of forming the body portion of the probe of the probe card manufacturing method according to an embodiment of the present invention with reference to Figures 4a to 4f.
먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 제2범프(108) 및 탄성층(109) 상에 전도성 금속으로 전도성 박막(111)을 형성한다. 이때 사용되는 전도성 금속으로는 티탄 또는 구리가 바람직하게 사용된다. 본 발명에서 전도성 박막(111)은 화학 기상 증착 방법(CVD)이나, 스퍼터링 방법으로 티탄 또는 구리와 같은 금속을 도포하여 형성될 수 있으나, 그 형성 방법은 특별히 제한되지는 않는다. 그러나 본 실시예에 서는 스퍼터링 방법으로 티탄과 구리를 순차적으로 도포하였다. First, as shown in FIG. 4A, the conductive
다음으로, 도 4b에 도시된 바와 같이, 제2범프(108) 상에 형성된 전도성 박막(111)을 화학 기계 연마(CMP) 등으로 갈아내어 제2범프(108)를 노출시킨다. Next, as shown in FIG. 4B, the conductive
그 후, 도 4c에 도시된 바와 같이, 기판(100)의 상면의 전도성 박막(111) 및 제2 범프(108) 상부에 감광액을 도포하고 제2 범프(108)를 포함하는 막대 모양의 영역이 노출되도록 패터닝하여 제5포토레지스트층(112)을 형성한다. 이러한 막대 모양의 영역은 추후 프로브의 몸체부 또는 빔부를 위한 금형으로 사용된다. 이러한 제5 포토레지스트 층(112)의 두께는 후술될 프로브의 몸체부의 높이 내지는 길이에 대응하는 바, 발명의 목적에 따라 적절하게 설정할 수 있다. 본 실시예에서는 프로브의 몸체부를 막대 모양으로 하였으나, 프로브의 몸체부의 모양은 이에 제한되지 않는다. Thereafter, as illustrated in FIG. 4C, a rod-shaped region including the photoresist on the conductive
다음으로, 도 4d에 도시된 바와 같이, 금속 막(101) 및 금속 도금층(103)을 전극으로 이용하여 제5포토레지스트층(112) 내 패터닝된 금형부위를 도금 방법에 따라 전도성 금속으로 충전하여 몸체부(113)를 형성한다. 이러한 전도성 금속으로는 범프와 동일한 금속이 바람직하게 사용되며, 본 실시예에서는 니켈 합금이 사용되었다. Next, as shown in FIG. 4D, by using the
그후, 도 4f에 도시된 바와 같이, 금형 내 충전된 전도성 금속중 제5포토레지스트층(112) 밖으로 돌출된 부분을 화학 기계 연마(CMP) 등으로 갈아낸다. 이때, 몸체부(113)의 두께를 소정의 두께로 재차 조절할 수 있다. Thereafter, as shown in FIG. 4F, the portion of the conductive metal filled in the mold protruding out of the
그 후, 도 4f에 도시된 바와 같이, 몸체부(113)의 상부 중 추후 프로브의 팁 부와 접합될 영역에 접합 재료(114)를 도포한다. 이러한 접합 재료(114)는 바람직하게는 Au 페이스트를 이용하며, 접합 재료(114)의 도포는 스크린 프린터를 이용하여 수행한다. Thereafter, as shown in FIG. 4F, the
다음으로, 도 5a 내지 5h를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 프로브 카드 제조 방법 중 희생기판 상에 프로브 팁부를 형성하는 방법을 설명한다. Next, a method of forming a probe tip portion on a sacrificial substrate in the method of manufacturing a probe card according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5A to 5H.
먼저, 도 5a에서 볼 수 있는 바와 같이, 희생 기판(200)을 준비하고, 준비된 희생 기판(200) 상면 및 하면에 산화막(221)을 형성한다. 희생 기판(200)으로는 실리콘 기판 또는 적층 세라믹 기판이 바람직하게 사용된다. First, as shown in FIG. 5A, the
다음으로, 도 5b에서 볼 수 있는 바와 같이, 희생기판(200)의 상면에 감광액을 도포하여 제7포토레지스트 층을 형성한 후 상기 제7포토레지스트 층을 프로브의 팁부를 위한 일정 영역이 노출되도록 패터닝하여 제1마스크 층(222)을 형성한다. Next, as can be seen in Figure 5b, by applying a photosensitive liquid on the upper surface of the
그 후, 도 5c에서 볼 수 있는 바와 같이, 제1마스크 층(222)를 이용하여 프로브의 팁부를 위한 일정 영역에 대응하는 산화막(221)을 식각 제거한다. 이때, 산화막(221)의 식각 방법은 통상적으로 사용되는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 일반적으로 활성 이온 식각(reactive ion etch)등의 건식 식각 방법이나 버퍼 옥사이드 식각 용액(buffer oxide etchant) 등의 식각 용액을 이용하는 습식 식각 방법을 이용한다. Thereafter, as shown in FIG. 5C, the
그 후, 도 5d에서 볼 수 있는 바와 같이, 제1마스크 층(222)을 식각 제거하고, 프로브의 팁부를 위한 일정 영역이 식각 제거된 산화막(221)을 마스크로 하여 희생 기판(200)을 식각하여 프로브 팁부를 위한 트랜치(223)를 형성한다. 이때 식각 용액으로 KOH가 사용될 수 있으며, 식각 시간을 조절하여 트랜치(223)의 깊이나 형상을 적절하게 조절할 수 있게 된다. 이렇게 형성된 트랜치(223)의 밑 바닥은 프로브 팁부의 상부에 대응하게 된다. Thereafter, as shown in FIG. 5D, the
그 후, 도 5e에서 볼 수 있는 바와 같이, 산화막(221)을 식각 제거한 후, 전도성 금속을 스퍼터링하여 전도성 금속층(224)을 트랜치(223) 및 희생기판(200) 상면에 형성한다. 본 발명의 실시예에서는 전도성 금속층(224)을 형성하기 위해 티탄과 구리를 순차적으로 스퍼터링한다. Thereafter, as shown in FIG. 5E, after the
그 후, 도 5f에서 볼 수 있는 바와 같이, 감광액을 전도성 금속층(224) 상부에 도포하고 트랜치(223) 영역이 노출되도록 패터닝하여 제8포토레지스트층(225)을 형성한다.Thereafter, as shown in FIG. 5F, a photoresist is applied over the
이러한 제8포토레지스트층(225)의 두께는 트랜치(223)의 깊이를 조절하기 위해 사용될 수 있으며, 구체적으로 제8포토레지스트층(225)의 두께가 두꺼워질수록, 트랜치(223)의 깊이는 증가하게 되며, 그 결과 프로브 팁부의 길이가 증가하게 된다. 따라서, 프로브 팁부의 길이는 제8포토레지스트층(225)의 두께로 조절될 수 있게 된다. The thickness of the
다음으로, 도 5g에 도시된 바와 같이, 전도성 금속층(224)을 전극으로 이용하여 트랜치(223) 내부 영역을 도금 방법에 따라 전도성 금속으로 충전하여 프로브 팁부(226)를 형성한다. 이러한 전도성 금속으로는 프로브 몸체부(113)와 같이 니켈 합금이 바람직하게 사용된다. Next, as illustrated in FIG. 5G, the
이 경우, 도 5h에 도시된 바와 같이, 돌출된 부분을 화학 기계 연마(CMP) 등 으로 갈아낸다.In this case, as shown in Fig. 5H, the protruding portion is ground by chemical mechanical polishing (CMP) or the like.
다음, 도 5i에 도시된 바와 같이, 전도성 금속층(224)을 전극으로 이용하여 프로브 팁부(226)의 상부를 전도성 금속으로 도금하여 접촉층(127)을 형성한다. 이때 전도성 금속으로는 바람직하게는 금이 이용된다. Next, as shown in FIG. 5I, the contact layer 127 is formed by plating the upper portion of the
그 후, 도 5a 내지 5i에 의해 내부에 프로브 팁부(226)가 형성된 희생기판(200)을 도 4a 내지 도 4f에 의해 프로브 몸체부(113)가 형성된 기판(100) 상부에 정렬시킨다. 이때, 프로브 팁부(226)가 프로브 몸체부(113)의 영역 중 대응하는 영역에 위치하도록 희생기판(200)과 기판(100)의 위치를 정렬한다. Thereafter, the
그리고, 프로브 팁부(226)가 프로브 몸체부(113)의 영역 중 대응하는 영역에 접촉하도록 희생기판(200)과 기판(100)을 부착하여, 프로브 팁부(226)의 접촉층(127)과 프로브 몸체부(113)의 접합 재료(114)가 도포된 영역을 서로 접촉시킨 후, 접합 재료(114)에 열과 압력을 가하여 프로브 팁부(226)와 프로브 몸체부(113)를 열접합하여 서로 부착시킨다. 이러한 열접합 방법은 FCB(flip chip bond) 또는 음이온 결합 방법을 이용할 수 있다. The
이와 같이, 프로브 팁부(226)와 프로브 몸체부(113)가 서로 부착되면, 희생 기판(200), 제8포토레지스트층(225) 및 전도성 박막(111) 등을 모두 식각 제거하여 도 6에 도시된 바와 같은 프로브가 형성된 프로브 카드를 형성한다. 이때 전도성 박막(111)의 식각 제거는 적어도 인접해 위치해 있는 복수개의 프로브 몸체부(113) 사이 부분에서는 완전히 이루어져야 복수개의 프로브 몸체부(113)가 서로 전기적으로 쇼트되지 않게 된다. 이때, 인접해 위치해 있는 복수개의 프로브 몸체부(113) 사이가 전기적으로 분리될 정도로 전도성 박막(111)이 식각제거 되면 충분하고 프로브 몸체부(113)와 탄성층(109) 사이의 전도성 박막(111)까지 식각 제거되어야 하는 것은 아니다. As such, when the
이와 같이 본 발명의 프로브 카드의 제조 방법에 의해 제조된 프로브 카드는 멤스 공정을 통해 기판(100) 상에 동시에 형성된 복수의 프로브를 포함한다. As described above, the probe card manufactured by the method of manufacturing the probe card of the present invention includes a plurality of probes simultaneously formed on the
구체적으로, 본 발명의 한 실시예에 따른 프로브 카드는 기판(100), 기판(100)의 상면 단자(152)에 전기적으로 접촉되며, 상면 단자(152)로부터 수직 방향으로 형성된 범프(108); 범프를 둘러싸도록 형성되어 있는 탄성층; 탄성층 상부에 위치하며, 범프(108)와 그 일단이 전기적으로 연결되어 있는 몸체부(113); 몸체부(113)와 별도로 형성되며, 몸체부(113)의 타단에 부착되어 있는 팁부(226); 및 몸체부(113)와 팁부(226)를 접촉시키는 접촉층(127)을 포함하여 이루어진다.Specifically, the probe card according to an embodiment of the present invention includes a
앞서 구체적으로 살펴본 바와 같이, 본 발명의 프로브 카드의 제조 방법에 의하면, 프로브의 구성 요소인 범프, 몸체부, 및 팁부 중, 범프와 몸체부를 기판 상에 직접 형성하나, 팁부는 희생 기판을 이용하여 별도로 형성되며, 이렇게 형성된 팁부를 몸체부에 부착시켜 프로브 카드를 제조한다. 따라서, 본 발명의 프로브 카드의 제조 방법에서는 종래의 방법과 같이 프로브의 몸체부와 팁부를 동시에 금속 도금 방법으로 형성할 필요가 없게 되는 바, 몸체부 형성을 위한 도금 공정이 장기간 동안 수행되지 않으므로, 형성된 몸체부의 균일성이 우수해진다. 따라서, 몸체부에 대한 연마 공정이 장기간 수행될 필요가 없다. As described in detail above, according to the method of manufacturing a probe card of the present invention, bumps and body parts of bumps, body parts, and tips, which are components of the probe, are directly formed on a substrate, but the tip part is formed using a sacrificial substrate. Formed separately, the tip is formed on the body portion to produce a probe card. Therefore, in the method of manufacturing the probe card of the present invention, it is not necessary to simultaneously form the body portion and the tip portion of the probe by the metal plating method as in the conventional method, since the plating process for forming the body portion is not performed for a long time, The uniformity of the formed body portion is excellent. Thus, the polishing process for the body portion does not need to be performed for a long time.
이와 같이 본 발명의 프로브 카드 제조 방법에 의하면, 프로브 몸체부 형성시 도금 공정 및 연마 공정 시간이 짧아 전체적인 공정 시간이 향상될 뿐아니라, 프로브 팁부 형성시 보이드 발생이 적고, 연마 공정에 의한 프로브 팁부와 몸체부의 연결부위의 파손이 없어 공정 수율이 크게 향상될 수 있다. As described above, according to the method of manufacturing a probe card of the present invention, the plating process and the polishing process time are shorter when forming the probe body portion, so that the overall process time is improved, and voids are less generated when forming the probe tip portion, and the probe tip portion is formed by the polishing process. Since there is no breakage of the connection part of the body part, the process yield can be greatly improved.
또한, 본 발명의 프로브 카드의 제조 방법에 의하면, 프로브의 범프 주위에 탄성층을 형성하고, 탄성층 상부에 범프와 연결되는 몸체부를 형성함으로써, 프로브가 반도체 소자의 접촉 패드등에 접촉하여 몸체부에 압력이 가해졌을 때 그 압력을 탄성층에서 일정 부분 흡수하여 몸체부와 범프와의 연결부위에 가해지는 힘을 최소화하여 몸체부와 범프에 발생할 수 있는 손상을 방지할 수 있다. In addition, according to the method for manufacturing a probe card of the present invention, by forming an elastic layer around the bumps of the probe and forming a body portion connected to the bumps on the elastic layer, the probe contacts the contact pads of the semiconductor element and the like to form the body portion. When pressure is applied, the pressure is absorbed to some extent in the elastic layer to minimize the force applied to the connection portion between the body portion and the bump to prevent damage to the body portion and the bump.
또한, 본 발명의 프로브 카드의 제조 방법에 의하면, 프로브 팁부가 몸체부와 별도로 희생기판을 통해 한번의 금속 도금 공정으로 짧은 시간 내에 간단히 제작될 수 있다. 또한, 프로브 팁부의 첨단부의 모양을 목적에 따라 다양하게 제작할 수 있어, 접촉 패드에 대한 프로브 팁부의 스크럽 마크의 생성이 원할하게 이루어질 수 있으며, 금속 도금에 의한 프로브 팁부 형성 시 보이드 발생이 종래의 기술에 비해 현저히 낮게 된다. In addition, according to the manufacturing method of the probe card of the present invention, the probe tip portion can be easily produced in a short time by one metal plating process through the sacrificial substrate separately from the body portion. In addition, the shape of the tip portion of the probe tip portion can be manufactured in various ways according to the purpose, so that the scrub mark of the probe tip portion can be made smoothly with respect to the contact pad, and the generation of voids when the probe tip portion is formed by metal plating is a conventional technique. Significantly lower than.
또한, 프로브 팁부가 별도로 형성되므로 프로브 팁 제작을 위해 노광 공정 및 에칭공정을 통해 정확한 마스크를 형성하여 사용할 수 있어 마스크 형태 대로 복수개의 프로브 팁을 균일하게 제작할 수 있다. In addition, since the probe tip portion is formed separately, an accurate mask may be formed through an exposure process and an etching process for fabricating the probe tip, and thus a plurality of probe tips may be uniformly manufactured in the form of a mask.
또한, 프로브 팁부를 위한 위한 트랜치 형성시 습식 식각공정을 통해 공정 시간을 조절하여 트랜치의 크기 및 깊이를 목적에 따라 용이하게 조절할 수 있으 며, 그에 따라 프로브 팁부를 보다 정밀하게 형성할 수 있어 미세피치(fine pitch)에 대응할 수 있게 된다. In addition, by forming a trench for the probe tip portion, the wet etching process can be used to easily control the size and depth of the trench according to the purpose by adjusting the process time, and accordingly fine probes can be formed more precisely. It is possible to cope with (fine pitch).
또한, 본 발명의 프로브 카드의 제조 방법에 의해 제조된 프로브 카드는 몸체부의 탄성력을 탄성층의 탄성력으로 보완하므로 범프와 몸체부의 연결부위의 손상이 억제되고, 손상이 프로브의 팁부 또는 팁부와 몸체부의 연결부위에만 발생하므로, 팁부 또는 몸체부만 수리하는 것으로 용이하게 보수가 가능한 장점이 있다. In addition, the probe card manufactured by the method of manufacturing a probe card of the present invention supplements the elastic force of the body portion with the elastic force of the elastic layer, thereby preventing damage to the connection portion of the bump and the body portion, and the damage is caused by the tip portion of the probe or the tip portion and the body portion. Since it occurs only at the connection portion, there is an advantage that can be easily repaired by repairing only the tip or the body.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 첨부된 특허 청구 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention, and it is obvious that the present invention belongs to the appended claims. Do.
Claims (12)
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