KR101188975B1 - 기판 표면에 견고한 기계적 구조물을 제작하는 방법 - Google Patents

기판 표면에 견고한 기계적 구조물을 제작하는 방법 Download PDF

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Abstract

견고한 기계적 구조물이 기판상에 형성된 소형 기재 구조물이 기판 표면으로부터 박리되는 것을 방지하도록 형성된다. 강화된 구조물은 씨드층 상에 기재 금속층을 도금한 다음, 도금된 기재 구조물을 에폭시와 같은, 접착성 중합체 재료로 밀봉함으로써 형성된다. 스프링 프로브와 같은 부품은 도금된 기재 상에 구성될 수 있다. 접착성 중합체 재료는 도금된 기재에 부착된 스프링 프로브와 같은 소자에 인가되는 힘에 저항함으로써 더 나은 기판 표면에 대한 금속 기재 구조물의 접착성을 보장한다.
스프링 프로브, 기재, 기판

Description

기판 표면에 견고한 기계적 구조물을 제작하는 방법{A METHOD TO BUILD ROBUST MECHANICAL STRUCTURES ON SUBSTRATE SURFACES}
본 발명은 넓게는 마이크로 전자기계 시스템(MEMS)을 견고하게 실장하기 위하여 기판 표면에 기계적 구조물을 제작하는 것에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 웨이퍼 상의 집적 회로를 검사하기 위해 프로브 카드에 사용되는 스프링 프로브를 견고하게 실장하기 위하여 기판 표면에 제공되는 구조물에 관한 것이다.
기계적 구조물은 다양한 용례를 위해 기판 표면에 제작된다. 기판 표면은 중합체, 금속, 세라믹, 반도체 등을 포함한다. 전기 접점을 제작하기 위하여, 일반적으로 금속 씨드층이 기판 표면에 증착되어, 기계적 구조물 실장용 본드 패드를 형성한다. MEMS와 같이 작은 구조물을 수용하거나, 어레이 중의 작은 구조물 사이의 한정된 공간을 조정하기 위해서는 본드 패드의 크기가 축소되어야 하므로, 기판에서 금속 씨드층의 박리 또는 파단이 발생하기 쉬우며, 특히 본드 패드에 형성된 기계적 구조물에 현저한 힘이 인가될 때 더 발생하기 쉽다. 따라서, 기판으로부터 금속 씨드층의 분리를 방지하기 위하여, 견고한 지지 구조물을 제공하는 것이 요구된다.
기판 표면에 실장되는 MEMS 구조물의 일 실시예는 도 1에서 도시되는 것과 같이, 웨이퍼 상의 부품을 시험하기 위하여 프로브 카드를 형성하는 데 사용되는 스프링 프로브를 포함한다. 전형적인 스프링 프로브(2)는 기판(8) 상의 층(6)의 상면에 제공된 금속 씨드층(4)에 부착된 것으로 도 1에서 도시된다. 금속 씨드층(4)이 기판(8)과 직접 접속될 수 있기 때문에, 층(6)은 선택사항이다. 층(6)은 일반적으로 절연체이나, 도전성을 가질 수 있는 반면, 씨드층(4)은 금속이며 기판(8)상에 금속 유전체 층을 형성한다. 씨드층(4)을 구성하는 금속은 구리, 금, 은, 팔라듐, 텅스텐, 티타늄, 알루미늄, 니켈, 또는 스프링 프로브(2)의 접합을 용이하게 하는 재료, 또는 스프링 프로브(2)를 형성하는 또 다른 전해도금을 포함할 수 있다. 대안으로, 전술한 재료들의 이중층, 다중층, 또는 티타늄-텅스텐, 구리-니켈-금 등과 같이, 전술한 재료들의 2개 이상의 합금층이 씨드층(4)을 형성할 수도 있다. 층(6)을 구성하는 절연체는 폴리이미드(PI), 벤조시클로부틴(benzocyclobutene,BCB), FR4, 세라믹, 충전 중합체 또는 다른 재료를 포함할 수 있다. 기판(8)은 일반적으로 다중층 세라믹 재료이나, 다중층 유기질, 기지 금속(metal matrix), 금속, 반도체 또는 다른 것일 수도 있다. 스프링 프로브(2)는 일반적으로 니켈 코발트와 같은 탄성 재료(12)에 의해 에워싸인 얇은 골드 와이어(10)로 구성되며, 이는 전기 전도도를 극대화시키기 위해 얇은 금도금 층(14)을 갖는다. 층(6)에 스프링 프로브(2)를 제작하는 것은, 층(6)에 금속 씨드층(4)을 적용한 후, 와이어(10)를 본딩하고 패터닝하며, 층(12, 14)을 형성하도록 와이어(10)를 도금하는 것을 포함한다. 완성된 프로브(2)의 직경은 대략 사람의 모발의 직경과 같다. 웨이퍼 시험을 위해 사용되는 스프링 프로브의 다른 세부사항은 발명의 명칭이 "희생 부재를 사용하여 전기 접점을 제작하는 방법"인 미국 특허번호 제5,476,211호와, 발명의 명칭이 "희생 기판을 사용한 상호접속 및 팁의 제작"인 미국 특허번호 제5,994,152호에서 기재되어 있으며, 이들은 참조로서 본 명세서에 포함되어 있다. 발명의 명칭이 "리소그래픽 접점 소자"이며 참조로서 본 명세서에 포함되는 미국 특허번호 제6,255,126호에 기재된 것과 같은, 도 2의 스프링 프로브와 유사한 다른 유형의 스프링 프로브도 마찬가지로 기판 표면에 제공된 금속 씨드층에 부착될 수 있다. 스프링 프로브가 언급되었지만, 다른 기계적 구조물이 기판에 실장될 수 있고, 이는 이어서 설명되는 본 발명의 특징으로부터 이익을 얻을 수도 있다.
웨이퍼 상의 집적 회로(ICs)의 밀도 증가는, 집적 회로를 시험하기 위한 프로브 카드에 사용되는 어레이 내 스프링 프로브 사이의 공간도 비슷하게 감소할 것을 요구한다. 어레이 내 스프링 프로브 사이의 공간 감소는 금속 씨드층 안에 형성되는 본드 패드의 크기 감소를 의미한다. 본드 패드가 축소되기 때문에, 금속 씨드층의 하부에 있는 기판 재료에 대한 씨드층의 절대 파단 강도 또는 파괴 강도가 임계값으로 된다.
도 2는 웨이퍼 상의 집적 회로의 시험 동안에 스프링 프로브에 인가되는 힘(F)이 어떻게 금속 씨드층 패드를 폴리이미드 표면으로부터 분리시킬 수 있는지를 도시한다. 도시된 것과 같이, 시험 동안에 스프링 프로브(2)에 인가되는 힘(F)은 영역(16)에서 금속 씨드층 패드(4)를 기판(6)으로부터 분리시킬 수 있다.
스프링 프로브와 같이 씨드층에 형성된 구조물의 기계적 견고함은 (1) 씨드층과 기판 표면 사이의 접촉 영역의 크기, (2) 기판의 표면 처리, 그리고 (3) 씨드층과 씨드층이 형성되는 기판 표면 사이의 접착 정도에 좌우된다. 수화/탈수( hydration/dehydration) 상태 같은 가공 조건의 사소한 변화도 씨드층과 기판 사이의 접착 강도의 저하를 야기하여, 기판 표면에 대한 씨드층 접속의 파국적 고장(破局的故障, catastrophic failure)을 일으킬 수 있다. 경우에 따라서는, 그런 견고한 구조물에 요구되는 박리 강도가 씨드층이 형성되는 기판에 대한 씨드층의 접착 강도를 초과하므로 견고한 부품을 제작할 수 없다.
기판 표면에 형성된 작은 본드 패드 또는 기계적 구조물이 기판상의 구조물에 힘이 인가될 때 기판 표면으로부터 분리되는 것을 방지할 수 있는 견고한 기계적 구조물을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 견고한 기계적 구조물은 기판에 형성된 기계적 구조물이 기판 표면으로부터 분리되는 것을 방지하기 위해 제공된다.
강화된 구조물은 기재(foundation)를 형성하도록 금속 씨드층에 추가 금속층을 도금한 후, 도금된 기재 구조물을 에폭시 또는 충전 에폭시와 같은 접착성 재료에 매립함으로써 형성된다. 이때 프로브 스프링과 같은 부품은 증착된 기재에서 구성되거나, 또는 솔더링 또는 매스 조이닝(mass joining)에 의해 기재에 이송될 수 있다. 접착성 재료는 기재가 형성된 기판으로부터 기재가 분리되는 것을 방지할 수 있도록, 기재상에 형성되거나 또는 기재에 부착된 소자에 인가되는 힘에 저항함으로써 기계적 견고함을 향상시키는 역할을 하는 구조물을 형성한다.
일 실시형태에서, 기재는 다음 단계, 즉 (a) 금속 씨드층 패드 및 기판 표면에 마스킹 재료를 도포하고, 금속 씨드층 패드의 일부분 상에 제2 금속 도금층을 위한 개구부를 패터닝하는 단계, (b) 개구부 내에 제2 금속 도금층을 적용하고 마스킹 재료를 제거하는 단계, (c) 기판 표면, 금속 씨드층 패드 및 제2 금속 도금층에 접착성 재료의 층을 제공하는 단계, (d) 제2 금속 도금층을 노출시키기 위해 접착층을 평탄화하는 단계, 그리고 (e) (선택적으로) 제2 금속층에 제3 금속층을 도금하는 단계에 의해 형성된다.
그 다음, 스프링 프로브 또는 다른 소형 구조물이 상기 기재 또는 제3 금속층에 형성되거나 접합될 수 있다. 다른 실시형태에서, 제3 금속층은 사용되지 않는다. 또 다른 실시형태에서, 기재가 금속 씨드층 없이 기판상에 직접적으로 형성된다. 또 다른 실시형태에서, 기재는 스프링 프로브 또는 다른 기계적 구조물을 삽입하기 위한 웰(well)을 포함하고, 이후 프로브 또는 구조물이 솔더링 또는 브레징 또는 접착제의 사용에 의해 웰 내에 고정될 수 있다. 기재는 기재 재료에 형성된 추가적인 희생 금속의 웰 재료를 사용하는 것 이외에는 제1 실시형태의 단계 (a)-(e)와 유사한 단계에 따라 기판에 형성되므로, 희생 금속의 웰 재료는 추후에 식각되거나 분해되며, 웰을 갖는 기재만이 남는다.
또 다른 실시형태에서, 기재된 하나 이상의 실시형태의 기재 포스트는 기판으로부터 분리되어 형성된 후, 이송되어, 솔더링, 브레이징과 같은 공정 또는 접착제의 사용에 의해 기판에 부착된다. 부착 후, 보강 재료가 기재 포스트 주변에 도포되고, 보강 재료 및 기재 포스트가 평탄화된다. 또 다른 실시형태에서, 기판은 식각되어, 보강 재료 내에 매립된 기재 포스트만 남는다.
첨부 도면을 참고하여 본 발명의 세부사항을 설명한다.
도 1은 기판상에 마련된 금속 씨드층 패드에 형성된 전형적인 스프링 프로브를 도시하고,
도 2는 도 1의 스프링 프로브에 인가되어 기판으로부터 금속 씨드층 패드의 분리를 야기하는 힘을 도시하며,
도 3A 및 도 3B는 본 발명에 따른 스프링 프로브 지지용의 견고한 기계적 구조물을 도시하고,
도 4A 내지 도 4F는 기판 표면에 견고한 기계적 구조물을 제작하기 위한 방법의 일 실시형태의 단계를 도시하며,
도 5A 내지 도 5C는 도 4A 내지 도 4F의 단계에 의해 형성된 구조물에 스프링 프로브를 형성하는 단계를 도시하고,
도 5D와 도 5Da는 도 5A 내지 도 5C에서 도시된 공정을 사용하여 형성된 스프링 프로브의 어레이를 도시하며,
도 6A 내지 도 6C는 기재 구조물의 다른 형상뿐만 아니라 상호접속용 트레이스를 도시하고,
도 7A 내지 도 7E는 견고한 기계적 구조물의 대안의 구성을 도시하며,
도 8A 내지 도 8I는 기계적 구조물이 삽입되고 부착되는 웰을 포함하는 견고한 기계적 구조물을 기판 표면에 제작하는 방법의 또 다른 실시형태의 단계를 도시하고,
도 9A 내지 도 9E는 먼저 지지 기판과 별개로 견고한 기재 포스트를 형성한 후, 포스트를 다른 지지 기판으로 이송함으로써 견고한 기계적 구조물을 형성하는 또 다른 방법을 도시한다.
도 3A는 본 발명에 따른 스프링 프로브를 지지하기 위한 견고한 기계적 구조물을 도시하며, 기계적 구조물은 스프링 프로브(2) 지지용 본드 패드(4)에 형성된 기재와, 이 기재 주변에 형성된 보강 절연층(22)을 포함하고, 기재에 형성된 스프링 프로브(2)에 힘(F)이 작용한다. 도 3A는 도 1 및 도 2에서 도시된 바와 같이, 절연 코팅층(6)과 이 절연 코팅층(6)에 형성된 금속 씨드층의 본드 패드(4)를 갖는 기판(8)을 포함한다. 도 3A에서, 도 1 및 도 2에 도시된 부품들에는 유사한 참조 번호가 부여되고, 이는 다음 도면에서도 마찬가지이다.
기재를 제공하기 위하여, 도 3A는 금속 씨드층(4)에 도포된 금속 도금층(20)을 포함한다. 스프링 프로브(2)는 금속 도금층(20)에 제작되는 것으로 도시된다. 노출된 중합체 표면(6), 금속 씨드층 패드(4)의 가장자리 주위, 금속 도금층(20)의 가장자리 주위, 금속 씨드층 패드(4)의 상부 중 일부, 그리고 스프링 프로브 구조물(2)의 일부 둘레에 유전체 재료(22)가 마련된다. 예컨대, 유전체 재료(22)는 에폭시, 아크릴계 접착제, 실리콘 등의 중합체를 포함한다. 이러한 유전체 재료는 또한 탄화규소(SiC), 산화규소, 질화규소, 탄화텅스텐, 산화알루미늄, 질화알루미늄, 산화티탄, 질화티탄과 같은 보강 파우더가 충전되거나 또는 중합체에 대하여 0 내지 99 용적％를 갖는 다른 적절한 충전 재료로 충전된 중합체와 유사할 수도 있다. 특히 바람직한 범위는 30 내지 60 용적％이다. 바람직한 용적율은 미립자의 크기 분포의 특성에 따라 변화된다. 미립자의 크기는, 미립자가 인접한 구조물 사이의 공간을 채우도록 선택되어야만 한다. 경우에 따라서는, 금속 또는 탄소의 도전성 파우더가 바람직할 수 있다. 일반적으로, 당업계에 알려져 있는 보강제로서 사용된 중합체용 충전제는 모두 가능성 있는 재료이다. 금속 씨드층(4)은 전향 라인(routing line; 24)을 통하여 기판(8)의 반대측에 보이는 라인(25)에 상호접속되는 비아 또는 전도성 라인(23) 위에 형성된다. 따라서, 상부에 형성된 구조물(2)로의 전기적인 전향 경로가 라인(23-25)을 통하여, 그리고 금속 씨드층(4) 및 금속 도금층(20)을 통하여 제공된다. 기판(8)은 기판(8)의 제1 표면 상의 일 위치에 있는 패드로부터 반대측의 다른 위치에 있는 접점으로 신호를 전향하는 "스페이스 트랜스포머(space transformer)"로서 도시되어 있다. 그러나 예컨대 반대측으로 기판(8)을 수직방향 일직선으로 관통하도록 제공된 비아인 라인(23)을 갖는 기판 어레이가 대신 사용될 수도 있다.
도 3A에서 도시된 바와 같이, 스프링 프로브(2) 또는 부착될 수 있는 다른 구조물에 인가되는 힘(F)은 비접착식 유전체 재료(22) 내부의 기재 구조물에서 수평성분의 힘(Fh)와 수직 성분의 힘(Fv)으로 작용한다. 기판(6)에 대한 금속 패드(4)의 부착성은 도 1 및 도 2의 구조물에 비하여 도 3A의 구조물에서 강화되었다. 그러나 수직 성분의 힘(Fv)은 여전히 잠재적으로 기재 구조물을 유전체 재료(22)의 수직벽을 따라 활주시켜, 금속 씨드층 패드(4)를 절연층(6)으로부터 분리할 수 있다.
도 3B는 보강층(22)이 스프링 프로브(2)의 기저부를 덮지 않는 또 다른 실시형태를 도시한다. 기재층(20) 레벨로 제공된 보강층의 재료(22)는 스프링 프로브(2)와 같은 구조물의 부착을 단순화시킨다. 이와 달리, 기재(20)에 구조물을 주조하는 것은 도 3A에서와 같이 공동을 형성한 보강층(22)에 의해 단순화될 수 있다.
도 3A 및 도 3B에서 도시된 구조물을 더 강화하기 위하여, 본 발명의 다른 실시형태에서는, 비접착성 유전체 대신 접착성 재료가 보강층 재료(22)로 사용된다. 예를 들어, 접착성 재료는 에폭시 수지, 충전 에폭시, 시안산염 에스테르(cyanate ester), BCB 또는 종래 알려진 접착 특성을 갖는 다른 재료를 포함한다. 에폭시 같은 접착제를 사용하여, 수직 성분 힘(Fv)이 도 3A에서 도시된 것과 같이 작용할 때, 접착성 재료(22)의 벽이 부착되어, 기재가 접착성 재료(22)에 대하여 수직으로 활주하는 것이 방지되고, 금속 패드(4)가 층(6)으로부터 분리되는 것도 방지된다.
도 4A 내지 도 4F는 기판 표면에 견고한 기계적 구조물을 제작하기 위한 본 발명에 따른 방법의 일 실시형태를 이루는 단계를 도시한다 우선, 도 4A에서 도시된 바와 같이, 포토레지스트와 같은 마스킹 재료의 층(30)이 금속 씨드층(4) 및 층(6)의 표면에 도포된다. 금속 씨드층(4) 및 층(6)의 표면은 전술한 바와 같은 재료를 포함할 수 있다. 마스킹 층(30)이 포토리소그래피를 사용하여 패턴화되고, 식각되면, 금속 씨드층(4)의 일부에는 개구부(32)가 남는다. 금속 씨드층 패드(4)의 다른 일부분에는 마스킹 재료가 여전히 덮여있다. 그리고 도 4B에서, 제2 금속층(34)이 마스킹 층(30)의 개구부(32) 내에 있는 금속 씨드층(34) 상에 증착된다. 제2 금속층(34)을 증착하는 방법은 전해도금, 무전해도금, 물리 기상 증착법(PVD), 화학 기상 증착법(CVD) 또는 당업계에 공지된 다른 공정을 포함한다. 그 다음, 도 4C에서, 마스킹 재료(30)를 제거하면, 금속 씨드층(4)의 일부에는 제2 금속층(34)이 남는다.
도 4D에서, 에폭시 또는 충전 에폭시 또는 전술한 다른 재료와 같은 접착성 재료(36)가 층(6)의 표면, 씨드층(4) 및 제2 금속층(34)에 도포된다. 도 4E에서, 접착층(36)은 제2 금속층(34)이 노출되도록 래핑(lapping), 삭마(grinding), 연마(polishing), 또는 화학 기계적 연마(CMP)에 의해 평탄화된다. 도 4F에서, 우수한 전기 전도성 본딩 표면을 제공하도록 제3 금속층(38)이 제2 금속층(34) 상에 형성한다. 일 실시형태에서, 제2 금속층(34)은 니켈과 그 합금, 금, 은, 니켈-코발트, 니켈-팔라듐, 니켈-텅스텐, 텅스텐, 팔라듐 플래티늄 등으로 형성된다. 제3 금속층(38)은 도전성 재료, 예를 들어 금, 알루미늄, 은, 구리 등의 도전성 재료의 증착 또는 본딩, 또는 솔더링 또는 브레이징에 의한 접합(joining)에 적합한 도전성 재료이다.
도 5A 내지 도 5C는 도 4A 내지 도 4F의 단계에 의해 형성된 구조물에 스프링 프로브를 형성하는 단계를 도시한다. 도 5A에서, 스프링 프로브의 제작은 패터닝(미도시) 및 제3 금속층(38)에 와이어(10)를 본딩함으로써 개시된다. 도 5B는 와이어(10) 주변에 층이 형성되도록 본딩 공정 전에 포토레지스트(37)를 도포하는 선택적인 후속 단계를 도시한다. 도 5C에서, 와이어(10)의 제작으로 이어지고, 와이어는 니켈-코발트와 같은 탄성 재료(12)와, 탄성층(12) 상에 도포되는 도전층(14), 바람직하게는 금 도전층(14)으로 전해도금된다. 스프링 프로브를 형성하는 것에 관한 더 상세한 설명은 이미 참조된 미국 특허번호 제 5,476,211호 및 제5,994,152호에 기재되어 있다. 이미 참조된 미국 특허번호 제6,255,126호에서 기재된 것과 같은, 다른 스프링 프로브 구조물뿐만 아니라 다른 MEMS 구조물도 마찬가지로 도 4F에서 도시된 구조물에 형성되거나 또는 본딩될 수 있다. 향상된 내박리성을 제공하는 기재로부터 이익을 얻는 다른 형상의 프로브 또는 다른 형태의 기계적 구조물도 마찬가지로 지시될 수 있는 설계 요건에 따라 기재에 형성되거나 또는 접합될 수 있다.
도 5D는 도 4A 내지 도 4F의 공정에 따라 형성된 접착성 재료(36) 내에 도금된 기재와, 도 5A 내지 도 5C에서 도시된 것과 같이 기재에 형성된 스프링 프로브를 포함하는 일 군의 견고한 기계적 구조물을 도시한다. 어레이의 다중 전해도금 기재가 함께 형성되도록 도 4A 내지 도 4F의 단계가 수행될 수 있다. 도 5Da는 도 5D의 단면도에서 도시된 바와 같이 기재에 형성된 스프링 프로브 어레이의 평면도를 도시한다. 도 5Da에서 도시된 바와 같이, 기재 포스트는 평면도에서 장방형 형태이다.
도 6A는 도 5Da에서 도시된 장방형 형태에 대해, 와이어 본딩 또는 다른 부품을 앵커링할 수 있도록 하는 다른 형태의 기재를 도시한다. 도 5Da의 장방형 형태(40)는 우선 첨부도면 도 6A에 도시되어 있다. 제1 대안으로서, 제1 형태(42)는 앵커(43)가 부착된 장방형 포스트부를 포함하는 것으로 도시된다. 현재 기재를 둘러싸는 접착성 재료(36) 이외에, 앵커부(43)는 기재(42)가 기재의 하부에 있는 기판으로부터 박리되는 것을 방지하기 위해 제공된다. 또 다른 가능한 기재의 형상은 원형(44)이다. 원형(44)과 유사한 형상은, 기재의 하부에 놓인 기판에서 기재가 회전하는 것을 방지하기 위하여 치형부 또는 앵커링 연장부와 함께 사용될 수 있다. 이러한 형상은 교차하는 십자형(46)과, 톱니형(48)을 포함한다. 다른 형상의 기재 포스트는 기재에 실장될 물체의 형상 및 실장된 물체에 잠재적으로 인가되는 부하의 형태에 따라 사용될 수 있다.
도 6B는 기판 상에서 접착성 재료(36) 내에 마련된 두 개의 장방형 기재 포스트(50, 52)를 도시하는 평면도이고, 본드 패드와 기재 포스트(50, 52) 사이의 가능한 상호접속을 도시한다. 그러나, 도 6B의 구성은 수많은 가능한 상호접속 방식 중 하나일 뿐이다. 도 6B에서 상호 접속은 트레이스(56, 57)에 의해 제공되는 것으로 도시된다. 트레이스(56)는 기재 포스트(50, 52)들과 접속하는 반면, 트레이스(57)는 기재 포스트(52)를 본드 패드(54)에 접속한다. 트레이스(56, 57) 및 본드 패드(54)는 접착성 재료(36)와 포스트(50, 52) 상에 금속층을 도금한 후, 패터닝하고, 트레이스(56, 57) 및 본드 패드(54)를 형성하도록 금속층을 식각함으로써 형성될 수 있다. 트레이스(56, 57)는 제어된 임피던스 전송 라인으로서 제작될 수 있다. 또한 트레이스(56, 57)는 기재 피쳐(feature)와 같은 동일한 높이를 갖는 "두꺼운" 트레이스로서, 기재와 같이 동시에 형성될 수 있다. 전기 트레이스는 도 4E 이후의 일련의 단계 중의 일부 단계로서, 접착성 재료(36)의 상면에 형성되어질 수 있다. 이는, 1) 스퍼터링에 의한 금속화된 블랭킷 또는 표면층(36)의 금속 씨드를 형성하는 단계, 2) 트레이스를 형성하도록 포토레지스를 도포하고 패터닝하는 단계, 그리고 3) 트레이스 피쳐를 도금하고, 레지스트를 박리한 후, 블랭킷 금속 씨드를 식각하는 단계에 의해 수행될 것이다.
도 6C는 기재(34)가 패턴화된 트레이스에 제공될 수 있음을 도시하는 분해 사시도를 나타낸다. 트레이스(58)는 기재(34)를 제작하는 시작면인 기판(8)에 형성된다. 트레이스(58)는 적층된 구리-니켈-금과 같은 도전성 재료, 또는 기판(8)에 형성될 수 있고 기재(34)를 형성하기 위한 씨드층을 제공할 수 있는 다른 적합한 도전성 재료로 형성된다. 기판(8)은 도 1에서 기재된 바와 같이 다층 세라믹 또는 다층 유기질 재료일 수 있으며, 도 1의 층(6)과 같은 상부 절연층을 포함할 수도 있다. 도시된 트레이스(58)는 패드(55, 59)를 상호접속한다. 패드(55)는 미도시된 또 다른 트레이스 또는 다른 구조물과의 접속을 위하여, 비아에 의해 기판의 반대측으로 접속된다. 패드(59)는 기재(34)를 형성하기 위한 씨드층을 제공한다. 기재는 접착성 재료(36)로 둘러싸이고, 그 표면에 부착되는 스프링 프로브와 같은 구조물을 구비할 수 있다.
도 7A 내지 도 7E는 기판 표면상의 금속 씨드층에 소자를 지지하기 위한 견고한 기계적 구조물의 또 다른 형태를 도시한다. 도 7A는, 금속 씨드층(4)에 제공된 금속 도금층(34)이 금속 씨드층(4)과 거의 동일한 크기일 수도 있다는 것을 도시한다. 도 4F에서 도시된 것과 같은 기재 도금층(34)을 제공하는 것은 접착성 재료(36)가 씨드층(4)의 측면뿐만 아니라 상면에도 도포될 수가 있어서, 더욱 우수하게 기판 표면(6)으로부터 씨드층(4)의 분리를 방지할 수 있으나, 접착성 재료(36)는 여전히 도 7A 구성의 지지 형태를 제공한다. 도 7A 내지 도 7E의 전 도면에서, 전향(routing)이 기판(8) 밑에 형성된 라인(23-25)을 통하여 제공될 수 있다는 것을 도시한다. 도 1과 같은 기판(8) 상의 층(6)은 비록 도시되지 않았으나, 전술된 바와 같이, 선택적으로 포함될 수 있다. 도 7B는 금속 씨드층(4)에 기재를 형성하도록, 접착성 재료(36)가 추가적인 도금를 사용하지 않고 금속 씨드층(4) 상에 도포될 수 있다는 것을 나타낸다. 금속 씨드층(4) 상에 도금(34)이 없으면, 부착하고 금속 씨드층(4)에 형성된 구조물에 인가되는 힘에 저항하기 위해 접착성 재료(36)가 이용할 수 있는 영역이 작아지지만, 분리를 방지하기 위한 충분한 대항력이 도 7B의 구조물 내 접착성 재료(36)에 의해 금속 씨드층(4)의 측면에 인가될 것이다. 도 7C는 접착성 재료(36)가 도 3A의 구성과 유사한 기재층 상에 도포된 방법에 따라, 스프링 프로브(2) 또는 다른 부착 소자의 커버부에 도포될 수 있음을 도시한다. 기재에 층(36)을 도포하기 위하여 원심분리를 사용하는 것은 도 7C에 도시된 것과 같이, 스프링 프로브(2)와 같은 부착된 구조물의 주조를 돕기 위한 것이다. 도 7D는 기재(39)의 포스트가 씨드층(4) 또는 제3 도금층(38) 없이 형성될 수 있는 것을 나타내고, 이러한 층들은 선택적이다. 도 7D는 와이어(41) 또는 스프링 프로브와 다른 기계적 구조물이 기재에 부착될 수 있다는 것을 또한 도시한다. 도 7D는 또한 비아(27)가 기재(39)로부터 수직방향으로 기판(8)의 반대측에 재전향(rerouting) 없이 연장될 수 있다는 것을 도시한다. 도 7E는 소자가 솔더 조인트(33) 또는 브레이징에 의해 형성된 유사한 조인트를 사용하여 기재(39)에 부착될 수 있다는 것을 도시한다.
도 8A 내지 도 8I은 기판 표면에 견고한 기계적 구조물을 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법의 또 다른 실시형태의 단계들을 도시한다. 도 8A 내지 도 8I의 방법에서 도시된 것과 같이 형성된 구조는 씨드층에 기재를 형성하고, 기재는 도 4A 내지 도 4E의 방법으로 형성된 구조물과 유사하게 접착제로 둘러싸여 있다. 도 8A 내지 도 8I에 따라 제작된 구조물은 도 4A 내지 도 4E로부터의 변형으로, 기재에 스프링 프로브와 같은 기계적 구조물을 부착하기 위한 웰을 형성한다.
도 8A부터 시작하는 본 발명에 따른 방법의 단계에서, 마스킹 재료층(30)으로 된 층이 금속 씨드층(4)과 기판 표면(8)에 도포된다. 도시되지는 않았지만, 코팅 층(6)은 전술한 바와 같이 기판(8)상에 선택적으로 포함될 수 있다. 마스킹 층(30)은 포토리소그래피를 사용하여 패터닝되고, 식각되면, 금속 씨드층(4)의 일부 상에 개구부(32)가 남는다. 금속 씨드층 패드(4)의 다른 부분은 마스킹 재료(30)에 의해 덮여져 있다. 모든 경우와 도시된 실시형태에서는, 마스킹 층(30)과 금속 씨드층(4) 사이의 공간 관계는, 마스킹(30)이 하부 금속 씨드층(4)을 모두 덮고 있거나, 일부를 덮고 있거나 또는 전혀 덮고 있지 않도록 되어 있을 수 있다. 패턴화된 씨드층 피쳐(4)의 일부가 마스킹 층(30)에 의해 덮여진 경우, 씨드층 피쳐(4)는 노출되는 전술된 기재 영역(34)과 같이 추후에 증착되는 금속으로 덮여진다. 마스킹 재료(30), 금속 씨드층(4) 및 표면(8)을 위해 사용되는 재료는 도 4A 내지 도 4E에 관하여 설명한 재료 또는 전술한 실시형태의 재료 중에서 임의적으로 선택될 수 있다.
그 다음 도 8B에서, 희생 금속층(62)은 마스킹 층(30)의 개구부(32) 내 금속 씨드층(4)에 증착된다. 그리고, 마스킹 층(30)과 희생 금속층(62)의 표면이 수평하게 되도록 그리고 희생 금속층(62)의 높이를 조정하기 위하여, 평탄화가 선택적으로 실시될 수 있다. 그 다음, 도 8C에서, 마스킹 재료(30)가 제거되고, 희생 금속층(62)이 금속 씨드층(4)의 일부 상에 남는다. 도 8D에서, 추가 층의 마스킹 재료(30)가 증착되고, 포토리소그래피를 사용하여 패터닝되어, 희생 금속층(62) 주위 그리고 제2 금속층(34)이 증착되는 씨드층(4) 상에 개구부를 형성한다. 희생 금속층(62)은, 식각으로 제거되거나 또는 다르게 제거될 수 있는 재료인 반면, 금속 도금층(34)은 그대로 남아있다. 일 실시형태에서, 희생 금속층(62)은 구리 재료일 수도 있으나, 금속 도금층(34)은 니켈, 니켈 합금, 또는 다른 유사한 재료로 형성된다. 도 8E에서, 마스킹 재료(60)가 제거된다.
도 8F에서, 에폭시 또는 충전 에폭시 같은 접착성 재료(36)가 기판 표면(6)에 그리고 금속 도금층(34)에 의해 형성되는 기재의 주위에, 그리고 씨드층(4)의 주위에 도포된다. 도 8G에서, 접착층(36)과 기재는 평탄화되어, 제2 금속층(34)이 노출된다. 그리고 도 8H에서, 희생 금속층(62)이 식각되어 제거되고, 도금 재료(34) 안에 형성된 웰(64)이 남는다. 도시되지는 않았지만, 추후 본딩 또는 솔더링을 용이하게 하도록 추가 도금이 재료(34)에 또한 행해질 수 있다. 이 경우에는 희생층 피쳐(62)를 위한 재료로서 금속을 사용하였지만, 이 희생층 피쳐는 또한 본 발명에 따른 구조를 생성하기 위해 패턴화되는, 포토레지스트 또는 다른 중합체와 같은 유기 재료로 생성될 수 있다. 이러한 피쳐는 도 8H에 나타낸 단계에서 적절한 용매의 사용을 통해 용해될 수 있다.
도 8I는 MEMS 또는 다른 구조물(66)이 웰(64) 내에 어떻게 부착될 수 있는지를 도시한다. 구조물(66)은 도 5A 내지 도 5C에 관하여 설명된 것과 같은 스프링 프로브일 수도 있고, 웰(64)에 실장하기에 적합한 또 다른 구조물일 수도 있다. 구조물(66)은 브레이징, 도시된 솔더링(68)과 같은 방법에 의해 또는 도전성 접착제의 사용에 의해 웰(64) 내에 부착될 수 있다.
도 9A 내지 도 9E은 먼저 지지 기판과 별개로 견고한 기재 포스트를 형성한 후, 지지 기판으로 포스트를 이송함으로써 견고한 기계적 구조물을 형성하는 또 다른 방법을 도시한다. 도 4A 내지 도 4C의 단계와 유사하게, 도 9A 내지 도 9C에서는 마스킹 재료(30)를 증착하고, 개구부(32)를 형성하도록 포토리소그래피를 사용하여 마스킹 재료를 패터닝한 후, 기재 포스트(34)를 형성하기 위해 소정 재료로 개구부(32)를 충전한 다음, 마스킹 재료(30)를 제거함으로써 기재 포스트가 형성된다. 도 9A 내지 도 9C에서는 강성 포스트(34)가 형성된 것으로 도시되어 있으나, 도 8A 내지 도 8C에 형성된 것과 유사한 개구부를 갖는 포스트가 마찬가지로 형성될 수 있다. 전술된 공정과 달리, 도 9A 내지 도 9C에 사용된 기판(70)은 희생 기판으로서, 이는 희생 기판(70)을 제거하여 기재 포스트(34)를 남길 수 있도록 추후에 용해 또는 식각과 같은 공정에 의해 포스트(34)로부터 분리될 수 있다. 희생 기판(70)은 알루미늄, 구리, 세라믹, 티타늄-텅스텐 등으로 구성될 수 있다.
형성된 기재 포스트를 이용하여, 도 9D에서, 지지 기판(6)은 솔더링, 브레이징과 같은 공정에 의해, 또는 접착제의 사용에 의해 기재 포스트(34)에 부착된다. 도시되지는 않았으나, 지지 기판은 기재 포스트(34)의 부착을 용이하게 하기 위하여, 도 4A 내지 도 4F의 패드(4)와 유사한 씨드층 패드를 포함할 수 있다. 기재 포스트(34)의 부착 후, 희생 기판(70)이 도 9D에서 제거되고, 도 4E의 구조와 유사하게 지지 기판(6)에 부착된 기재 포스트(34)가 남는다. 이때 보강 재료(36)가 기재 포스트(34)의 주위에 도포되고, 보강 재료(36) 및 기재 포스트(34)는 도 9E에서 도시된 바와 같이 평탄화된다.
본 발명은 특정 실시형태로 상술되었으나, 이는 단지 본 발명의 제작 및 사용을 당업자에게 설명하기 위한 것이다. 많은 추가적인 변경이 또한 본 발명의 범위에 속할 수 있으며, 이러한 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정의된다.

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  17. 기판,
    상기 기판 상에 제공된 금속 기재, 그리고
    상기 기판 상에 제공되고 상기 금속 기재의 측면과 접촉하는 접착성 재료
    를 포함하는 지지 구조물로서,
    상기 금속 기재는 상기 금속 기재 내에 형성된 웰을 포함하는 것인 지지 구조물.
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  19. 기판,
    상기 기판 상에 제공된 금속 기재, 그리고
    상기 기판 상에 제공되고 상기 금속 기재의 측면과 접촉하는 접착성 재료
    를 포함하는 지지 구조물로서,
    상기 금속 기재는 상기 기판을 덮는 제1 금속 씨드층(seed layer)과, 상기 제1 금속 씨드층을 덮는 제2 금속층을 포함하며,
    상기 접착성 재료의 층은 상기 제1 금속 씨드층의 상면의 일부에 또한 접촉하는 것인 지지 구조물.
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Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8033838B2 (en) 1996-02-21 2011-10-11 Formfactor, Inc. Microelectronic contact structure
US7251884B2 (en) * 2004-04-26 2007-08-07 Formfactor, Inc. Method to build robust mechanical structures on substrate surfaces
JP2006108211A (ja) 2004-10-01 2006-04-20 North:Kk 配線板と、その配線板を用いた多層配線基板と、その多層配線基板の製造方法
WO2006127814A2 (en) 2005-05-25 2006-11-30 Northrop Grumman Corporation Method for optimizing direct wafer bond line width for reduction of parasitic capacitance in mems accelerometers
WO2007002297A2 (en) 2005-06-24 2007-01-04 Crafts Douglas E Temporary planar electrical contact device and method using vertically-compressible nanotube contact structures
US7626891B2 (en) * 2006-01-04 2009-12-01 Industrial Technology Research Institute Capacitive ultrasonic transducer and method of fabricating the same
TWI268183B (en) * 2005-10-28 2006-12-11 Ind Tech Res Inst Capacitive ultrasonic transducer and method of fabricating the same
KR100695518B1 (ko) * 2005-11-08 2007-03-14 삼성전자주식회사 범프의 형성 방법, 이를 이용한 이미지 센서의 제조 방법및 이에 의해 형성된 반도체 칩 및 이미지 센서
US8125081B2 (en) * 2006-01-16 2012-02-28 Nec Corporation Semiconductor device, printed wiring board for mounting the semiconductor device and connecting structure for these
US7637009B2 (en) * 2006-02-27 2009-12-29 Sv Probe Pte. Ltd. Approach for fabricating probe elements for probe card assemblies using a reusable substrate
US8130007B2 (en) * 2006-10-16 2012-03-06 Formfactor, Inc. Probe card assembly with carbon nanotube probes having a spring mechanism therein
US8354855B2 (en) * 2006-10-16 2013-01-15 Formfactor, Inc. Carbon nanotube columns and methods of making and using carbon nanotube columns as probes
US8149007B2 (en) * 2007-10-13 2012-04-03 Formfactor, Inc. Carbon nanotube spring contact structures with mechanical and electrical components
KR100915326B1 (ko) * 2007-10-22 2009-09-03 주식회사 파이컴 전기 검사 장치의 제조 방법
CN101754578B (zh) * 2008-12-18 2012-07-18 欣兴电子股份有限公司 咬合式电路结构及其形成方法
US20100252317A1 (en) * 2009-04-03 2010-10-07 Formfactor, Inc. Carbon nanotube contact structures for use with semiconductor dies and other electronic devices
US8272124B2 (en) * 2009-04-03 2012-09-25 Formfactor, Inc. Anchoring carbon nanotube columns
KR101757721B1 (ko) * 2009-09-25 2017-07-14 쉴로 인더스트리즈 인코포레이티드 유지 구조를 가진 멀티-레이어 조립체
US8872176B2 (en) 2010-10-06 2014-10-28 Formfactor, Inc. Elastic encapsulated carbon nanotube based electrical contacts
US20120174572A1 (en) * 2011-01-10 2012-07-12 Donato Clausi Method for mechanical and electrical integration of sma wires to microsystems
TW201437642A (zh) * 2013-03-26 2014-10-01 Mpi Corp 用於探針卡之空間轉換器的製造方法
KR102520451B1 (ko) * 2015-04-01 2023-05-04 (주)샘씨엔에스 반도체 검사 장치 및 그 제조방법
US20180285706A1 (en) * 2015-10-06 2018-10-04 Thin Film Electronics Asa Electronic Device Having an Antenna, Metal Trace(s) and/or Inductor With a Printed Adhesion Promoter Thereon, and Methods of Making and Using the Same
US20220338346A1 (en) * 2019-08-26 2022-10-20 Lg Innotek Co., Ltd. Printed circuit board
WO2022208708A1 (ja) * 2021-03-31 2022-10-06 日本電子材料株式会社 プローブカード

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996017378A1 (en) * 1994-11-15 1996-06-06 Formfactor, Inc. Electrical contact structures from flexible wire
JP2002071752A (ja) * 2001-07-09 2002-03-12 Mitsubishi Electric Corp 半導体素子のテスト方法、そのテスト基板及びそのテスト基板の製造方法

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR861808A (fr) * 1939-08-02 1941-02-18 Materiel Telephonique éléments piezo-électriques
GB933842A (en) * 1961-07-27 1963-08-14 Ericsson Telephones Ltd Electrical connections to thin conductive layers
US4079349A (en) * 1976-09-29 1978-03-14 Corning Glass Works Low TCR resistor
US4132341A (en) * 1977-01-31 1979-01-02 Zenith Radio Corporation Hybrid circuit connector assembly
US4339683A (en) * 1980-02-04 1982-07-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Electrical connection
US4712723A (en) * 1985-04-15 1987-12-15 Siemens Aktiengesellschaft Method for bonding an insulated wire element on a contact
US5476211A (en) 1993-11-16 1995-12-19 Form Factor, Inc. Method of manufacturing electrical contacts, using a sacrificial member
US4866108A (en) * 1988-01-19 1989-09-12 Hughes Aircraft Company Flexible epoxy adhesive blend
JP3345948B2 (ja) * 1993-03-16 2002-11-18 ジェイエスアール株式会社 プローブヘッドの製造方法
JP3115155B2 (ja) * 1993-05-28 2000-12-04 株式会社東芝 半導体装置およびその製造方法
JPH0743419A (ja) * 1993-06-29 1995-02-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd プリント配線板検査治具
US7200930B2 (en) * 1994-11-15 2007-04-10 Formfactor, Inc. Probe for semiconductor devices
US5994152A (en) 1996-02-21 1999-11-30 Formfactor, Inc. Fabricating interconnects and tips using sacrificial substrates
US6188028B1 (en) * 1997-06-09 2001-02-13 Tessera, Inc. Multilayer structure with interlocking protrusions
JP3494578B2 (ja) * 1998-07-21 2004-02-09 日本電波工業株式会社 超音波探触子及びその製造方法
US6255126B1 (en) 1998-12-02 2001-07-03 Formfactor, Inc. Lithographic contact elements
JP3324540B2 (ja) * 1999-01-06 2002-09-17 日本電気株式会社 プリント基板の配線パターン検査用コンタクトピンの製造方法
US6399900B1 (en) * 1999-04-30 2002-06-04 Advantest Corp. Contact structure formed over a groove
JP3344363B2 (ja) * 1999-05-18 2002-11-11 松下電器産業株式会社 マスクフィルムとその製造方法およびそれを用いた回路基板の製造方法
JP4514855B2 (ja) * 1999-08-19 2010-07-28 東京エレクトロン株式会社 プロービングカードの製造方法
JP2001099863A (ja) * 1999-10-01 2001-04-13 Japan Electronic Materials Corp プローブ及びそれを用いたプローブカード
JP4592889B2 (ja) * 1999-11-26 2010-12-08 イビデン株式会社 多層回路基板
US6827584B2 (en) * 1999-12-28 2004-12-07 Formfactor, Inc. Interconnect for microelectronic structures with enhanced spring characteristics
JP2001242219A (ja) * 2000-03-01 2001-09-07 Hitachi Cable Ltd 検査用プローブ基板及びその製造方法
JP3883823B2 (ja) * 2001-06-19 2007-02-21 日本電波工業株式会社 マトリクス型の超音波探触子及びその製造方法
JP2003057265A (ja) * 2001-08-09 2003-02-26 Ricoh Co Ltd コンタクトプローブおよびその製造方法
TW531645B (en) 2001-12-31 2003-05-11 Advanced Chip Eng Tech Inc Probe structure of wafer level test card
JP2003232831A (ja) * 2002-02-13 2003-08-22 Hitachi Cable Ltd 検査用配線基板及びその製造方法
JP2005201659A (ja) 2004-01-13 2005-07-28 Seiko Epson Corp プローブカード、プローブ装置、プローブ試験方法及び半導体装置の製造方法
US7251884B2 (en) * 2004-04-26 2007-08-07 Formfactor, Inc. Method to build robust mechanical structures on substrate surfaces
JP2009026779A (ja) * 2007-07-17 2009-02-05 Hitachi High-Technologies Corp 真空処理装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996017378A1 (en) * 1994-11-15 1996-06-06 Formfactor, Inc. Electrical contact structures from flexible wire
JP2002071752A (ja) * 2001-07-09 2002-03-12 Mitsubishi Electric Corp 半導体素子のテスト方法、そのテスト基板及びそのテスト基板の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1947308A (zh) 2007-04-11
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US20100224303A1 (en) 2010-09-09
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