KR100827994B1 - 이종 도금 결합방식을 이용한 하이브리드형 고강도 탐침 구조물 및 그 제작 방법 - Google Patents

이종 도금 결합방식을 이용한 하이브리드형 고강도 탐침 구조물 및 그 제작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이종 도금 결합방식을 이용한 하이브리드형 고강도 탐침 구조물 및 그 제작 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 반도체 칩 또는 디스플레이의 회로패드와 직접 접촉되는 탐침부는 고강도 도금으로 제작하고, 나머지 스프링부는 패턴의 일부가 상기 탐침부와 상호 겹치도록 정렬한 상태에서 이종의 다른 재질로 도금하여 상기 탐침부와 상기 스프링부가 상호 결합된 형태를 갖는 탐침 구조물 및 그 제작 방법에 관한 것이다.
본 발명의 이종 도금 결합방식을 이용한 하이브리드형 고강도 탐침 구조물 제작 방법은 탐침 구조물을 제작함에 있어서, 기판상에 탐침부를 형성하는 제1단계; 상기 탐침부가 형성된 상기 기판상에 제2감광막을 형성하는 제2단계; 상기 제2감광막에 스프링부 패턴을 형성하는 제3단계; 상기 스프링부 패턴에 도금하는 제4단계; 및 상기 제2감광막을 제거하는 제5단계를 포함한다.
탐침구조물, 이종도금, MEMS, 탐침, 스프링

Description

이종 도금 결합방식을 이용한 하이브리드형 고강도 탐침 구조물 및 그 제작 방법{Hybrid and high strength tip structures by using binding method of different kinds of electroplating material and a manufacturing method thereof}
도 1a 내지 도 1g는 종래의 버티컬형 탐침 구조물 제작 방법을 나타내는 도면,
도 2a 내지 도 2k는 본 발명에 따른 하이브리드형 고강도 탐침 구조물 제작 방법을 나타내는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200: 기판 260: 탐침부
261: 머리부 262: 꼬리부
270: 스프링부 280: 탐침 구조물
290: 캐리어
본 발명은 이종 도금 결합방식을 이용한 하이브리드형 고강도 탐침 구조물 및 그 제작 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 반도체 칩 또는 디스플레이의 회로패드와 직접 접촉되는 탐침부는 고강도 도금으로 제작하고, 나머지 스프링부는 패턴의 일부가 상기 탐침부와 상호 겹치도록 정렬한 상태에서 이종의 다른 재질로 도금하여 상기 탐침부와 상기 스프링부가 상호 결합된 형태를 갖는 하이브리드형 탐침 구조물 및 그 제작 방법에 관한 것이다.
일반적으로 본 발명에서와 같은 탐침 구조물은 반도체 공정에서 DRAM을 비롯한 메모리 칩 제작 시 불량유무를 패키지 전 단계에서 미리 검사하기 위한 장치이다.
종래에는 끝단이 뽀족하게 에칭된 텅스텐 니들(needle)을 일정한 간격으로 배열한 후 에폭시 본딩(bonding)하여 조립하고 메모리 칩의 패드와 직접 결합함으로써 메모리 칩의 전기적 연결 상태를 확인하는 방식으로 이용되었다.
그러나 점차 제작되는 칩의 패드피치가 미세화되고 고집적화됨에 따라 종래의 텅스텐 니들방식으로는 더 이상 향후 개발되고 있는 칩 검사에 사용하기 어려운 상황이다.
상기와 같은 미세피치와 칩 패드의 고집적 배열에 대응하기 위하여 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 공정기술을 이용한 새로운 형태의 회로 검사용 탐침 구조물이 개발되었으며, 일본의 JEM사에서 개발한 버티컬(Vertical)형의 탐침 구조물이 그 대표적인 예이다.
도 1a 내지 도 1g는 종래의 버티컬형 탐침 구조물 제작 방법을 나타내는 도면이다. 도 1a 내지 도 1g를 참조하면, 버티컬형 탐침 구조물은 기존 공정방법상의 어려움과 수율문제를 해결하기 위해 새롭게 제안된 기술이다.
탐침 구조물을 독립적으로 정밀 패터닝 공정과 도금기술로 제작한 후 일정한 간격으로 미세홀이 가공된 세락믹 기판상에 기 제작된 탐침 구조물을 각각 일대일 대응이 되도록 삽입한 후 에폭시를 이용하여 고정시킨다.
그 후 MLC 기판상에 배열되어 있는 패드와 탐침 구조물 하부를 정렬하고 기계적으로 탐침부 기판과 MLC 기판을 조립하는 방식이다.
이는 이전의 탐침 구조물 제작 방법에 비해 제작공정을 간단히 한 것으로 수율이 높은 장점이 있으나, 각각의 탐침 구조물들이 단일 재질인 동일한 니켈합금도금으로 이루어져 있어 회로 검사용 탐침 구조물에서 요구하는 크리닝 과정에서의 내마모성을 극복하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 고강도 탐침 구조물을 제작하기 위해 탐침 구조물 전체를 로듐(Rh)으로 제작할 경우 고가의 귀금속 도금으로 인한 원가상승은 물론 심각한 도금스트레스로 인해 안정된 형태의 탐침 구조물을 제작하기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 회로패드와의 반복적인 터치다운(touch down) 및 주기적인 클리닝으로 인해 발생하는 탐침 끝단의 마모를 극복하는 동시에 스트레스가 없고 탄성 거동이 가능한 고강도 특성의 탐침 구조물이 요구되고 있다.
따라서, 본 발명은 도금응력이 완화된 스프링부와 고강도의 탐침부가 이종의 도금으로 결합된 형태를 가짐으로써 탐침 구조물의 기계적 안정성을 확보하고 내마모성에 대한 문제점을 해결함에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 탐침부만을 도금함으로써 제조단가를 절감시킴에 다른 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 탐침 구조물을 제작함에 있어서, 기판상에 탐침부를 형성하는 제1단계; 상기 탐침부가 형성된 상기 기판상에 제2감광막을 형성하는 제2단계; 상기 제2감광막에 스프링부 패턴을 형성하는 제3단계; 상기 스프링부 패턴에 도금하는 제4단계; 및 상기 제2감광막을 제거하는 제5단계를 포함하는 이종 도금 결합방식을 이용한 하이브리드형 고강도 탐침 구조물 제작 방법에 의해 달성된다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2a 내지 도 2i는 본 발명에 따른 하이브리드형 고강도 탐침 구조물 제작 방법을 나타내는 도면이다. 도 2a 내지 도 2k를 참조하면, 하이브리드형 고강도 탐침 구조물 제작순서는 다음과 같다.
먼저, 전도성 메탈(210)이 증착된 실리콘 기판(200) 또는 메탈판(200) 상에 제1감광제(221)를 코팅한 후 이를 탐침부(260) 패턴이 형성되어 있는 포토마스크를 이용하여 패터닝한다. 이때 사용되는 상기 제1감광제(221)는 양성형(positive type) 및 음성형(negative type)을 모두 포함한다.
두 번째로, 형성된 패턴(241)을 검사하고 노출된 탐침부(260) 영역을 도금한다. 이때 탐침부(260)의 도금(222)은 Rh, Cr, Ni-W, Ni-Fe, Ni-Co, Ni-Mn 등 고강도 도금 소재로 제작한다.
세 번째로, 상기 제1감광제(221)를 제거하고, 도금된 탐침부(260)가 형성되어 있는 기판(200)상에 스프링부(270) 패턴(251)이 형성되어 있는 제2감광제(231)를 코팅한다. 이때 상기 제2감광제(231)는 탐침부(260)의 꼬리부(262)와 상호 겹치도록 정렬한 후 패터닝한다.
네 번째로, 제2감광제(231)를 통해 형성된 패턴(251)을 검사하고 노출된 영역을 도금한다. 이때 스프링부(270)는 니켈 또는 니켈합금도금으로 제작하며, 이 과정에서 고강도 탐침부(260)와 스프링부(270)는 상호 결합된 하나의 하이브리드형 고강도 탐침 구조물(280)로 형성된다.
다섯 번째로, CMP 공정으로 두께 균일도를 확보하고 제2감광제(231) 및 기판(200)을 제거하여 탐침 구조물(280)만을 확보한다.
여섯 번째로, 확보한 하이브리드형 고강도 탐침 구조물(280)을 일정 간격으로 배열된 캐리어(290) 홀에 일대일로 대응되도록 조립한다.
도 2a는 도금용 전도성 기판을 보여준다. 본 발명에서 제시하는 전도성 기판은 전도성 박막(210)이 증착된 실리콘 기판(200)을 포함하는 금속성 기판으로 이루어져 있으며, 상기 전도성 기판의 한쪽 면을 미리 연마하여 두께편차를 수 ㎛이내로 가공하고 표면이 우수한 광택도를 갖도록 준비한다.
도 2b는 패터닝 공정을 보여준다. 이는 상기 준비된 전도성 기판상에 액상의 제1감광제(PR, 221)를 코팅하는 공정으로서, JSR 감광제를 포함하는 상용화된 음성(negative) 또는 양성(positive) 감광제가 사용 가능하며, DFR(Dry Film Resist) 또한 이용 가능하다.
상기 제1감광제(221)는 전용 스핀코터를 이용하여 20㎛ 내지 70㎛ 두께로 상기 전도성 기판상에 균일하게 코팅한 후 베이킹(baking)한다.
준비된 포토마스크를 베이킹된 상기 제1감광제(221) 상에 장착한 후 일정량의 에너지로 UV 노광한다. UV 노광 후 전용 현상액을 이용하여 선택적으로 상기 제1감광제(221)를 식각하여 탐침부(260) 형상을 갖도록 정밀 패터닝한다.
한편, 도면부호 (241)은 탐침부(260) 패턴이 형성된 기판의 평면도의 일부이다.
도 2c는 상기 탐침부(260)를 제작하기 위한 도금공정으로서, 상기 제1감광 제(221)를 통해 패터닝된 탐침부(260) 형상을 Rh, Cr, Ni-W, Ni-Fe, Ni-Co, Ni-Mn 등 고강도 도금 소재로 채운다. 상기 도금(222)은 20㎛ 내지 70㎛ 두께로 도금한다.
도 2d는 상기 탐침부 형상의 도금 영역을 평탄화하는 공정이며, 도 2e는 상기 제1감광제 제거 공정으로서, 탐침부(260) 도금 후 그 형틀로서 사용된 제1감광제(221)를 전용 리무빙용액을 이용하여 제거한다.
한편, 도면부호 (242)는 탐침부(260)가 도금된 기판의 평면도의 일부이다.
도 2f는 스프링부(270)를 제작하기 위한 제2감광제(231)를 코팅하는 공정으로서, 탐침부(260)들이 도금된 기판상에 제2감광제(231)를 20㎛ 내지 70㎛ 두께로 코팅한다. 여기서 제2감광제(231)는 탐침부(260)가 형성된 기판상의 층과 동일한 층에 코팅한다.
도 2g는 스프링부(270)를 제작하기 위한 패터닝 공정으로서, 상기 도 2f의 제2감광제(231) 코팅 이후, 스프링부(270) 패턴이 형성된 포토마스크를 탐침부(260) 중 꼬리부(262)와 상호 겹치도록 정렬하고, 노광 및 현상공정을 통해 패터닝한다.
한편, 도면부호 (251)은 스프링부(270) 패턴이 형성된 기판의 평면도의 일부이다.
도 2h는 스프링부(270)를 도금하는 공정으로서, 탐침부(260)에 비해 상대적으로 낮은 강도를 갖는 순수 니켈 또는 니켈합금도금 소재를 이용하여 제2감광제(231) 패턴 두께에 따라 20㎛ 내지 70㎛ 두께로 스프링부(270)를 도금(232)한다.
도 2i는 CMP 공정으로서, 상기 도 2h의 도금 후 표면에 돌출된 도금 구조물 을 연마하여 일정한 두께 균일도를 유지하도록 가공한다.
도 2j는 상기 도금된 탐침 구조물(280)을 기판으로부터 분리하는 과정으로서, 제2감광제(231)를 제거한 후 전용 리무빙용액을 이용하여 기판을 제거한다.
도 2k는 탐침 구조물(280)을 캐리어(290) 홀에 조립하는 과정으로서, 상기 도 2j에서 분리된 하이브리드형 고강도 탐침 구조물(280)을 일정 간격으로 가공된 캐리어(290) 홀에 일대일로 대응되도록 삽입한다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
따라서, 본 발명의 이종 도금 결합방식을 이용한 하이브리드형 고강도 탐침 구조물 및 그 제작 방법은 도금응력이 완화된 스프링부와 고강도의 탐침부가 이종의 도금으로 결합된 형태를 가짐으로써 탐침 구조물의 기계적 안정성을 확보하고 내마모성에 대한 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 이종 도금 결합방식을 이용한 하이브리드형 고강도 탐침 구조물 및 그 제작 방법은 탐침부만을 도금함으로써 제조단가를 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 반도체 칩 또는 디스플레이 회로검사를 위한 탐침 구조물을 제작함에 있어서,
    전도성 박막이 증착된 기판상에 제1감광막을 형성하는 제1단계;
    상기 제1감광막에 탐침부(260) 패턴을 형성하는 제2단계;
    상기 탐침부(260) 패턴에 제1도금을 하는 제3단계;
    상기 제1감광막을 제거하여 상기 기판상에 탐침부(260)를 형성하는 제4단계;
    상기 탐침부(260)가 형성된 층과 동일한 층에 제2감광막을 형성하는 제5단계;
    상기 제2감광막에 스프링부(270) 패턴을 형성하는 제6단계;
    상기 스프링부(270) 패턴에 제2도금을 하는 제7단계; 및
    상기 제2감광막을 제거하는 제8단계
    를 포함하며,
    상기 제1도금의 소재는 Rh 또는 Cr이고, 상기 제2도금의 소재는 상기 제1도금의 소재에 비해 상대적으로 낮은 강도를 갖는 순수 니켈 또는 니켈합금인 이종 도금 결합방식을 이용한 하이브리드형 고강도 탐침 구조물 제작 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 탐침 구조물을 상기 기판으로부터 분리하는 제9단계; 및
    상기 탐침 구조물을 캐리어 홀에 삽입하는 제10단계
    를 더 포함하는 이종 도금 결합방식을 이용한 하이브리드형 고강도 탐침 구조물 제작 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제6단계는 상기 스프링부 패턴 형성을 위한 포토마스크를 상기 탐침부의 꼬리부와 상호 겹치도록 정렬하는 이종 도금 결합방식을 이용한 하이브리드형 고강도 탐침 구조물 제작 방법.
  7. 반도체 칩 또는 디스플레이 회로검사를 위한 탐침 구조물에 있어서,
    Rh 또는 Cr 소재로 형성되며, 회로검사시 일측이 상기 반도체 칩 또는 디스플레이의 회로패드와 접촉되는 탐침부(260); 및
    상기 탐침부의 형성 소재에 비해 상대적으로 낮은 강도를 갖는 순수 니켈 또는 니켈합금 소재로 형성되고, 상기 탐침부의 타측에 위치하여 상기 접촉시 상기 탐침 구조물에 탄성 접촉력을 제공하기 위한 스프링부(270)
    를 포함하는 이종 도금 결합방식을 이용한 하이브리드형 고강도 탐침 구조물.
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