KR20060009477A

KR20060009477A - 수직형 프로브 제조방법

Info

Publication number: KR20060009477A
Application number: KR1020040057620A
Authority: KR
Inventors: 송병학
Original assignee: 주식회사 파이컴
Priority date: 2004-07-23
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2006-02-01
Also published as: KR100627977B1

Abstract

본 발명은 희생기판을 사용하거나 회로기판상에서의 부양방식을 이용하는 수직형 프로브 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에서는, 희생기판을 이용하여 몸체부 하측에 일정간격 이격된 다수의 팁부를 갖는 수직형 프로브를 제조하는 방법에 있어서, 희생기판 상에 상기 팁부의 단면의 패턴을 갖는 제1 보호막 패턴을 형성하는 제 1 단계; 상기 제1 보호막 패턴을 이용하여 식각 공정을 수행함으로써 소정 깊이의 트렌치를 형성하는 제 2 단계; 상기 제1 보호막 패턴을 제거하고, 상기 희생기판 상에 상기 단위 프로브의 몸체부 단면의 패턴을 갖는 제2 보호막 패턴을 형성하고, 식각 공정을 수행하여 상기 트렌치의 깊이를 증가시키는 제 3 단계; 상기 트렌치 내부에 도전성 물질을 매립하여 프로브를 형성한 후, 상기 제2 보호막 패턴을 제거하는 제 4 단계; 회로기판 상에 형성된 범프에 상기 프로브의 상단부를 본딩하고, 상기 희생기판을 제거하는 제 5 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수직형 프로브 제조방법이 개시된다.

수직형 프로브, MEMS, 트렌치, 부양방식, 절개부, 중공형, 계단식

Description

수직형 프로브 제조방법{Vertical-type probe manufacturing method}

도 1a 내지 도 1c 는 종래 캔틸레버형 프로브의 문제점을 설명하기 위한 도면,

도 2a 내지 도 2i 는 본 발명에 따른 수직형 프로브 제조방법의 일 실시예를 설명하는 측단면도,

도 3a 내지 도 3f 는 본 발명에 따른 수직형 프로브 제조방법의 다른 실시예를 설명하는 측단면도,

도 4a 내지 도 4f 는 본 발명에 따른 수직형 프로브 제조방법의 또 다른 실시예를 설명하는 측단면도,

도 5a 및 도 5b 는 본 발명에 의해 제조된 수직형 프로브의 일실시예를 나타내는 부분사시도 및 저면도,

도 6a 및 도 6b 는 도 5a 의 수직형 프로브의 사용상태를 나타내는 측단면도,

도 7은 본 발명에 의해 제조된 수직형 프로브의 다른 실시예를 나타내는 부분사시도,

도 8 은 도 7 의 수직형 프로브의 사용상태를 나타내는 측단면도,

도 9 는 본 발명에 의해 제조된 중공형 수직형 프로브를 나타내는 부분사시 도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 희생기판 11: 보호막

12: 제1포토레지스트 13: 트렌치

14,17,54: 제2 보호막 패턴 15,52: 씨드층

16: 몸체부 18,55: 제3 보호막 패턴

20,50: 프로브 기판 21,51a: 범프

30: 수직형 프로브 31: 몸체부

32,56a: 팁부 33: 절개부

41,42: 전극패드 51: 제1 보호막 패턴

54a,55a: 몸체부 56: 제4 보호막 패턴

본 발명은 고집적화된 반도체소자의 접촉패드에 대응가능하도록 형성된 수직형 프로브의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 희생기판 및 트렌치를 이용한 MEMS 방식의 수직형 프로브 제조방법 및 프로브 회로 기판 상에서 직접 프로브를 형성하는 부양방식의 수직형 프로브 제조방법에 관한 것이다.

반도체 제조공정은 일련의 공정에 따라 실리콘웨이퍼 상에 다수의 칩을 배열 형성한 후 이를 패키징하고 절단하여 개별 칩으로 분리하는 과정으로 이루어진다. 여기서, 실리콘웨이퍼 상에 형성된 다수의 칩을 패키징 및 절단하기 위해서는 상기 각 칩에 전기신호를 인가하여 정상작동 유무를 체크하는 과정이 필수적이며, 이를 반도체 검사공정이라 한다. 상기 검사공정은, 실리콘 웨이퍼 상에 형성된 다수의 칩에 대응하도록 접촉체를 구비한 프로브 카드에 의하는바, 상기 접촉체를 실리콘 웨이퍼 상의 칩에 접촉하여 전기신호를 인가함으로써 칩의 정상유무를 체크하게 되는 것이다. 이하, 본 발명에서 상기 접촉체를 프로브라고 부르기로 한다.

종래의 니들형 프로브는 일단부에 팁을 형성한 니들을 벤딩(Bending)하고 각각의 니들을 정해진 위치에 배치한 다음 에폭시를 이용하여 고정물에 접합 및 고정시켜 주회로기판에 납땜으로 부착하여 사용하였다. 그러나, 프로브를 반도체 집적회로의 접촉패드에 안정적으로 접촉시키기 위해서는 프로브에 소정의 탄성력이 필요한데, 이러한 니들형 프로브는 반복 사용의 경우 변형되거나 수평도 및 위치정도가 틀어지는 문제가 있었다. 또한, 니들형 프로브는 많은 공간을 차지하여 고집적화된 반도체소자의 피치에 대응하기가 어렵고, 다수의 니들을 통한 신호간의 간섭이 발생하여 정확한 검사가 이루어질 수 없었다는 문제가 있었다.

한편, 이러한 니들형 프로브의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것이 캔틸레버형 프로브이다. 캔틸레버형 프로브는, 프로브 기판에 수직으로 범프를 형성하고, 희생기판 상에 프로브팁과 상기 프로브팁에 접촉하는 수평 지지빔을 각각 형성하여, 상기 범프 상단과 지지빔 일단부를 본딩한 후 상기 희생기판을 제거함으로써 완성된다. 캔틸레버형 프로브는 고집적화된 반도체소자의 검사에 사용되어 왔다. 그러나, 이러한 캔틸레버형 프로브에서도 지지빔이 수평으로 위치하기 때문에 기술 발전으로 인해 더욱더 고집적화된 반도체소자의 피치 간격 및 패드의 배열에 대응하기가 어려운 점이 있었다. 즉, 도 1a 에 도시된 바와 같이, 기존의 실리콘웨이퍼 상에 장방형으로 배열되어 형성되는 다수의 반도체소자 중의 하나의 소자(5) 상에 형성된 접촉패드(6)의 검사를 위해서는 도 1b 와 같은 접촉패드(6)와 캔틸레버형 프로브(8)의 접촉구조에 의할 수 있다. 그러나, 도 1c 와 같이 보다 고집적화된 반도체소자(5')의 접촉패드(6') 구조에 대해서는 상기 종래의 캔틸레버형 프로브(8)로는 접촉구조를 이루기가 어려웠다.

이상과 같은 니들형 프로브, 캔틸레버형 프로브 등의 문제점을 극복하고 고집적화된 반도체소자의 피치 내지 패드배열에 용이하게 대응하기 위해 개발된 것이 수직형 프로브이다. 이러한 수직형 프로브의 일례로는 본출원인에 의해 대한민국 특허청에 2002년 10월 29일자로 출원된 특허출원 제2002-66197호, 2003년 3월 17일자로 출원된 특허출원 제2003-16634호 등에 기재된 바와 같다.

한편, 본출원인은 2002년 7월 4일자로 출원된 특허출원 제2002-38512호 및 2003년 7월 21일자로 출원된 특허출원 제2003-49814호에 수직형 프로브의 제조방법을 제시한 바 있다.

본 발명의 목적은 상기에서 제시한 수직형 프로브의 제조방법을 개선한 것으로서, 희생기판에 트렌치를 형성하여 제조하는 MEMS기술 방식의 수직형 프로브 제조방법을 제공하는데 있다. 또한, 본 발명의 목적은 개선된 수직형 프로브의 제조방법에 관한 것으로서, 프로브 회로 기판 상에서 직접 부양방식을 이용하여 수직형 프로브를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 희생기판을 이용하여 몸체부 하측에 일정간격 이격된 다수의 팁부를 갖는 수직형 프로브를 제조하는 방법에 있어서, 희생기판 상에 상기 팁부의 단면의 패턴을 갖는 제1 보호막 패턴을 형성하는 제 1 단계; 상기 제1 보호막 패턴을 이용하여 식각 공정을 수행함으로써 소정 깊이의 트렌치를 형성하는 제 2 단계; 상기 제1 보호막 패턴을 제거하고, 상기 희생기판 상에 상기 단위 프로브의 몸체부 단면의 패턴을 갖는 제2 보호막 패턴을 형성하고, 식각 공정을 수행하여 상기 트렌치의 깊이를 증가시키는 제 3 단계; 상기 트렌치 내부에 도전성 물질을 매립하여 프로브를 형성한 후, 상기 제2 보호막 패턴을 제거하는 제 4 단계; 회로기판 상에 형성된 범프에 상기 프로브의 상단부를 본딩하고, 상기 희생기판을 제거하는 제 5 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수직형 프로브 제조방법을 제공한다.

또한 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 회로기판 상에 몸체부 하측에 일정간격 이격된 다수의 팁부를 갖는 수직형 프로브를 제조하는 방법에 있어서, 상기 회로기판 상에 범프 형상의 패턴을 갖는 제1 보호막 패턴을 형성하고, 상기 제1 보호막 패턴 내부에 도전성 물질을 매립하여 범프를 형성하는 제 1 단계; 상기 제1 보호막 패턴의 상면에 제2 보호막 패턴을 형성하고, 상기 제2 보호막 패턴 내부에 도전성 물질을 매립하여 상기 범프와 일체로서 연장 형성되는 몸체부를 형성하는 제 2 단계; 상기 팁부의 패턴을 갖는 제3 보호막 패턴을 상기 제2 보호막 패턴의 상면에 형성하고, 상기 제3 보호막 패턴 내부에 도전성 물질을 매립하여 상기 몸체부와 일체로서 연장 형성되는 팁부를 형성하는 제 3 단계; 상기 제 1, 2, 3 보호막 패턴을 제거하는 제 4 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수직형 프로브의 제조방법을 제공한다.

또한 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 희생기판을 이용하여 몸체부 하측에 일정간격 이격된 다수의 팁부를 갖는 수직형 프로브를 제조하는 방법에 있어서, 희생기판 상에 상기 팁부의 패턴을 갖는 제1 보호막 패턴을 형성하는 제 1 단계; 상기 제1 보호막 패턴을 이용하여 식각 공정을 수행함으로써 소정 깊이의 트렌치를 형성하는 제 2 단계; 상기 제1 보호막 패턴을 제거하고, 상기 트렌치 내부에 도전성 물질을 매립하여 팁부를 형성하는 제 3 단계; 상기 희생기판의 상면에 프로브 몸체부의 패턴을 갖는 제2 보호막 패턴을 형성하고, 상기 제2 보호막 패턴 내부에 도전성 물질을 매립하여 상기 팁부와 일체로서 연장 형성되는 몸체부를 형성하는 제 4 단계; 상기 제2 보호막 패턴을 제거하고, 상기 몸체부의 상단을 회로기판 상에 형성된 범프에 본딩하고, 상기 희생기판을 제거하는 제 5 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수직형 프로브의 제조방법을 제공한다.

이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명에 대해 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 수직형 프로브 제조방법의 일실시예는, 도 2a 내지 도 2i 에 도시된 바와 같다. 즉, 먼저 도 2a 에 도시된 바와 같이, (1 0 0) 등과 같이 일정 방향성을 가진 실리콘 재질의 희생기판(10) 상에 산화막으로 이루어지는 보호막(Passivation layer: 11)을 형성한다. 그리고, 상기 보호막(11) 상에 식각공정의 식각마스크로 사용될 보호막 패턴을 형성하기 위해 제1포토레지스트(12)를 코팅한다. 여기서, 상기 보호막(11)은 열산화법(Thermal Oxidation Process) 등에 의해서 형성할 수 있으며, 상기 제1포토레지스트(12)는 스핀 코팅(Spin Coating) 방법에 의해서 희생기판(10) 상에 소정두께로 형성할 수 있다.

다음으로, 프로브의 팁을 정의하는 제1패턴마스크(도면 미도시)를 이용하여 상기 제1포토레지스트(12)를 노광 및 현상함으로써, 도 2b 에 도시된 바와 같은 포토레지스트 패턴(12')을 형성한다. 본 실시예에서 상기 포토레지스트 패턴(12')은 도 2b 의 부분확대도에 도시된 바와 같이, 프로브당 4개의 프로브 팁을 갖도록 원주방향으로 4개씩 패턴(P1)이 형성되어 있으나, 이에 국한되지 않고 상기 패턴(P1)은 2개 이상의 어느 것으로도 할 수 있다. 또한, 팁의 단면이 원주형이 아닌 직사각형의 모양으로도 형성할 수 있다.

다음으로, 도 2b 에 도시된 희생기판(10) 상에서, 상기 포토레지스트 패턴(12')을 이용하여 보호막(11)을 습식 또는 건식식각하여 후속공정에서 트렌치가 형성될 영역을 한정하는 형상의 제1 보호막 패턴(도 2c 의 11')을 형성한 후, 상기 포토레지스트 패턴(12')을 제거한다.

그리고, 여기에 부가하여 선택적인 단계로서, 도 2c 에 도시된 바와 같이 상기 제1 보호막 패턴(11')을 이용하여 습식식각공정을 수행함으로써 프로브 팁부의 끝단부에 해당하는 트렌치(13)를 상기 희생기판(10) 상에 형성한다. 본 과정에 의하면, 상기 트렌치(13)는 원뿔 내지 각뿔 형상의 공간부로 이루어지게 되어, 후술 하는 바와 같이 최종적으로 형성되는 프로브 팁부의 끝단부가 날카롭게 되어 접촉패드와의 접촉성이 향상된다는 이점이 있다.

그리고, 도 2d 에 도시된 바와 같이, 상기 제1 보호막 패턴(11')을 통해 SF6, C4F8 및 O2가스를 이용한 이방성 건식식각공정을 수행함으로써 상기 트렌치(13)의 깊이를 보다 깊게 형성한다. 상기 건식식각공정은 딥 트렌치(Deep trench) 식각방법의 하나로 소위, 보쉬 프로세스(Bosh Process)로 불리는 공지의 RIE(Reactive Ion Etching)에 의해서 이루어진다.

다음으로, 도 2e 에 도시된 바와 같이 제1 보호막 패턴(11')을 케미컬을 이용한 습식식각에 의해 제거한다. 이상의 과정을 거친 후의 트렌치(13) 깊이는 60㎛ 가 되도록 한다.

다음으로, 도 2f 에 도시된 바와 같이, 상기 희생기판(10) 상에 프로브몸체 형상의 패턴(P2)을 형성하기 위한 제2 보호막 패턴(14)을 형성한다. 상기 제2 보호막 패턴(14)은 스핀코팅의 방법에 의해서 희생기판(10) 상에 소정두께로 포토레지스트를 코팅한 후, 노광 및 현상함으로써 형성할 수 있다. 그리고 나서, 상기 제2 보호막 패턴(14)을 이용하여 이방성 건식식각공정을 수행함으로써, 상기 트렌치(13)의 깊이를 증가시킴과 동시에 상부에 프로브몸체에 해당하는 공간부를 형성한다. 여기서도, 상기 건식식각공정은 딥 트렌치(Deep trench) 식각방법으로서 보쉬 프로세스(Bosh Process)로 불리는 공지의 RIE(Reactive Ion Etching)에 의해서 이루어진다.

이상의 과정을 거친 후 트렌치(13)의 전체 깊이는 150㎛ 가 되도록 한다. 따 라서, 이상의 과정에 의하면 차후 도금공정에 의해 형성될 수직형 프로브의 팁부는 60㎛, 몸체부는 90㎛ 가 된다.

다음으로, 도 2g 에 도시된 바와 같이 스퍼터링(sputtering)에 의해 트렌치(13) 내부벽면에 씨드층(15)을 형성한다.

그리고, 도 2h 에 도시된 바와 같이 씨드층(15)이 형성된 트렌치(13) 내부에 니켈합금 등의 도전성 물질을 매립하여 프로브(13 과 16)를 형성한 후, 제2 보호막 패턴(14)을 제거한다. 이 때, 상기 트렌치(13) 내부에 매립하는 도전성 물질은 CVD(Chemical Vapor Deposition), PVD(Physical Vapor Deposition) 또는 도금 등의 방법으로 매립하며, 매립후에는 상기 희생기판(10) 상면을 CMP(Chemical Mechanical Polishing), 에치백(Etchback) 및 그라인딩(Grinding) 등의 방법으로 평탄화 한다. 그리고, 상기 제2 보호막 패턴(14)의 제거는 케미컬을 이용한 습식식각에 의한다.

마지막으로, 도 2i 에 도시된 바와 같이, 프로브 기판(20) 상에 형성된 범프(21) 상단에 상기 프로브 몸체부(16)의 상단부를 본딩한 후 희생기판(10)을 제거함으로써 수직형 프로브의 제조를 완성한다. 여기서, 상기 희생기판(10)의 제거는 케미컬을 이용한 습식식각에 의한다.

이상과 같은 방법으로 제조된 수직형 프로브(30)는 도 5a 및 도 5b 에 도시된 바와 같이, 프로브 기판(20)의 범프(21)에 본딩된 몸체부(31)와 상기 몸체부(31)의 하단부 원주면에 일체로서 돌출형성된 4개의 팁부(32)로 이루어져 있다. 상기 팁부(32)의 하단부는 원뿔 내지 각뿔 형상을 하고 있다. 상기 팁부(32)의 사이공간은 절개부(33)를 이루고 있다.

도 6a 및 도 6b 는 이러한 수직형 프로브(30)가 볼타입의 전극패드(41) 및 평탄한 전극패드(42)에 접촉된 상태를 각각 도시하고 있다. 수직형 프로브(30)가 전극패드(41,42)를 가압하는 과정에서 팁부(32)가 미끄러지면서 탄성변형하여 접촉면적이 넓어지며, 이때 팁부(32)의 끝단부의 모서리 부분이 전극패드(41,42)에 접촉하게 되므로 상기 전극패드(41,42)의 손상이 방지된다. 그리고, 접촉이 해제되면 상기 팁부(32)는 원상태로 복귀한다.

한편, 상기 본 발명의 일실시예에서 상기 선택적인 단계(도 2c 참조)를 수행하지 않고 제조되는 수직형 프로브(60)는 도 7 에 도시된 바와 같이, 프로브 기판(20)상에 형성된 범프(21)와 상기 범프(21)에 본딩된 몸체부(61)와 상기 몸체부(61)의 하단부 원주면에 일체로서 돌출형성된 4개의 팁부(62)로 이루어져 있으며, 여기서 상기 팁부(62)의 하단부는 직각을 이루고 있다. 상기 팁부(62)의 사이공간은 절개부(63)를 이루고 있다. 도 8 은 도 7 의 수직형 프로브(60)가 볼타입의 전극패드(41)에 접촉된 상태를 도시하고 있다. 수직형 프로브(60)가 전극패드(41)를 가압하는 과정에서 팁부(62)가 미끄러지면서 탄성변형하여 접촉면적이 넓어지며, 팁부(62)의 끝단부가 전극패드(41) 상에서 미끄러지며 상기 전극패드(41) 표면의 산화막을 뚫고 전기적 접촉을 하게 되므로, 상기 전극패드(41)의 손상이 방지됨은 물론 전극패드(41)와의 접속성이 향상된다는 이점이 있다. 그리고, 접촉이 해제되면 상기 팁부(62)는 원상태로 복귀한다.

한편, 상기 본 발명의 일실시예에서 상기 도 2f 의 단계에 대신하여 도 2f1 의 단계를 수행하여 중공형의 프로브를 제조할 수도 있다. 즉, 도 2e 의 단계에서 프로브 팁부에 해당하는 트렌치(13)를 형성한 후, 희생기판(10) 상에 중공형의 프로브 몸체 형상을 갖도록 패턴(P2')을 갖는 제2 보호막 패턴(14')을 형성한다. 그리고 나서, 상기 제2 보호막 패턴(14')을 이용하여 이방성 건식식각을 수행함으로써, 상기 트렌치(13)의 깊이를 증가시킴과 동시에 상부에 중공형의 프로브 몸체에 해당하는 공간부를 형성한다. 이후에는 상기 일실시예의 경우와 같이 도 2g 내지 도 2i 의 단계를 수행함으로써 중공형 프로브가 완성된다. 이러한 중공형 프로브(70)는, 도 9 에 도시된 바와 같이 몸체부(71)가 원통형상으로서 그 내부가 공간부를 이루고 있다.

본 발명에 따른 수직형 프로브 제조방법의 다른 실시예는, 도 3a 내지 도 3f 에 도시된 바와 같다. 이를 설명하면, 먼저 도 3a 에 도시된 바와 같이 내부회로가 형성된 세라믹 재질의 기판(50)의 접속단자(50a)를 한정 개방하며 원기둥의 범프 형상을 한정하는 제1 보호막 패턴(51)을 형성한다. 이때, 상기 제1 보호막 패턴(51)은 기판(50) 상에 일정량의 포토레지스트를 코팅한 후, 노광 및 현상함으로써 형성할 수 있다.

다음으로, 도 3b 에 도시된 바와 같이, 상기 제1 보호막 패턴(51)의 개방 부위 내부에 도전성 물질을 매립한 후, 상기 기판(50)의 상면을 평탄화하여 범프(51a)를 형성한다. 여기서, 상기 도전성 물질은 니켈(Ni) 또는 니켈 합금 재질, 니켈-코발트(Ni-Co) 등으로 이루어질 수 있으며, 상기 도전성 물질은 도금에 의해서 증착 형성할 수 있다. 그리고, 상기 평탄화 공정은 그라인딩(Grinding) 및 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 등을 이용할 수 있다.

그리고 나서, 도 3c 에 도시된 바와 같이, 상기 제1 보호막 패턴(51)의 상면에 상기 범프(51a)를 한정 개방하고 원기둥인 몸체부1(54a) 형상을 한정하는 제2 보호막 패턴(54)을 형성한다. 이때, 상기 제2 보호막 패턴(54)은 일정량의 포토레지스트를 코팅한 후, 노광 및 현상함으로써 형성할 수 있다. 그리고 나서, 상기 제2 보호막 패턴(54)의 개방 부위 내부에 도전성 물질을 매립하고 상면을 평탄화하여 몸체부1(54a)을 형성한다. 여기서, 상기 평탄화 공정은 그라인딩 및 CMP 등을 이용할 수 있다. 한편, 이상의 과정으로부터 상기 몸체부1(54a)은 상기 범프(51a) 상에 연장하여 형성된다.

그리고, 이와 같은 방식으로, 도 3d 에 도시된 바와 같이, 상기 제2 보호막 패턴(54)의 상면에 상기 제2 보호막 패턴(54)과 같은 모양의 패턴을 갖는 제3 보호막 패턴(55)을 형성하고, 상기 제3 보호막 패턴(55)의 개방 부위 내부에 도전성 물질을 매립한 후 상면을 평탄화하여 몸체부2(55a)를 형성한다. 여기서, 상기 몸체부2(55a)는 상기 몸체부1(54a) 상부에 연장 형성된다.

다음으로, 도 3e 에 도시된 바와 같이 프로브팁 단면의 패턴(P4)을 갖는 제4 보호막 패턴(56)을 상기 제3 보호막 패턴(55) 상면에 형성하고, 상기 제4 보호막 패턴(56)의 개방 부위 내부에 도전성 물질을 매립한 후 상면을 평탄화하여 팁부(56a)를 형성한다. 여기서도, 상기 팁부(56a)는 상기 몸체부2(55a) 상부에 연장 형성된다.

마지막으로, 도 3f 에 도시된 바와 같이 제1, 2, 3, 4 보호막 패턴(51,54,55,56)을 아세톤 등의 케미컬을 이용한 습식식각에 의해 제거함으로써 수직형 프로브의 제조를 완성한다.

이상과 같은 방법으로 제조된 수직형 프로브(60)는 도 7 에 도시된 바와 같이, 프로브 기판(20)상에 형성된 범프(21)와 상기 범프(21)에 본딩된 몸체부(61)와 상기 몸체부(61)의 하단부 원주면에 일체로서 돌출형성된 4개의 팁부(62)로 이루어져 있으며, 상기 팁부(62)의 하단부는 직각을 이루고 있다. 그리고, 상기 팁부(62)의 사이공간은 절개부(63)를 이루고 있다.

도 8 은 이러한 수직형 프로브(60)가 볼타입의 전극패드(41)에 접촉된 상태를 도시하고 있다. 상기 수직형 프로브(60)의 기능 및 작용은 상기에서 설명한 바와 같으므로 여기서는 생략하기로 한다.

한편, 상기 본 발명의 다른 실시예에서 제1 내지 제4 포토레지스트 패턴(51,54,55,56)의 패턴 크기가 단계적으로 작아지도록 형성할 수 있으며, 이러한 개념을 적용한 것은 도 3e1 에 도시된 바와 같다. 도 3f1 은 도 3e1 에서 제1 내지 제4 포토레지스트 패턴(51,54,55,56)을 식각에 의해 제거함으로써 수직형 프로브의 제조가 완성된 상태를 나타낸다. 상기 다른 실시예에서는 원기둥 형상의 몸체부를 형성하기 위해 이음부분이 매끄럽게 되도록 하기 위해 정밀도가 높은 포토레지스트 패턴의 형성이 요청되었으나, 상기 계단식 수직형 프로브에 의하면, 이러한 제조공정상의 정밀도를 낮출 수 있어 용이한 제작이 가능하다는 이점이 있다.

본 발명에 따른 수직형 프로브 제조방법의 또 다른 실시예는, 먼저 상기 일 실시예의 과정 중 도 2a 및 도 2b 에 해당하는 과정을 수행한 후, 도 4a 내지 도 4f 의 과정을 수행함으로써 완성된다.

즉, 도 4a 에 도시된 바와 같이, 상기 일 실시예에서 도 2a 및 도 2b 에 해당하는 과정을 수행한 후(도 2b 참조), 포토레지스트 패턴(12')을 이용하여 보호막(11)을 습식 또는 건식식각함으로써 후속공정에서 트렌치가 형성될 영역을 한정하는 형상의 제1 보호막 패턴(도 4a 의 11')을 형성한 후, 상기 포토레지스트 패턴(12')을 아세톤 등의 케미컬을 이용한 습식식각에 의해 제거한다. 그리고, 도 4a 에 도시된 바와 같이 상기 제1 보호막 패턴(11')을 통해 SF6, C4F8, O2 가스를 사용하여 이방성 건식식각공정을 수행함으로써, 프로브 팁부에 해당하는 트렌치(13)를 형성한다. 여기서, 상기 건식식각공정은 딥 트렌치(Deep trench) 식각방법의 하나로 소위, 보쉬 프로세스(Bosh Process)로 불리는 공지의 RIE(Reactive Ion Etching)에 의해서 이루어진다. 그리고 나서, 상기 제1 보호막 패턴(11')을 습식식각에 의해 제거한다.

다음으로, 도 4b 에 도시된 바와 같이 트렌치(13) 내부에 니켈 합금 등의 도전성 물질을 매립함으로써 팁부(13a)를 형성한다. 이때, 상기 트렌치(13) 내부의 도전성 물질은 희생기판(10) 상에 CVD, PVD 및 도금 등의 방법으로 도전막을 소정두께로 형성한 후, 상기 희생기판(10) 상면을 CMP(Chemical Mechanical Polishing), 에치백(Etchback) 및 그라인딩(Grinding) 등의 방법으로 평탄화함으로써 매립된다.

다음으로, 도 4c 에 도시된 바와 같이, 팁부(13a)가 형성된 희생기판(10) 상에 상기 팁부(13a)와 연장되고 원기둥 형상인 몸체부1(17a) 부분을 한정 개방하는 제2 보호막 패턴(17)을 형성한다. 상기 제2 보호막 패턴(17)은 희생기판(10) 상에 일정량의 포토레지스트를 코팅한 후, 노광 및 현상함으로써 형성할 수 있다. 계속해서, 상기 제2 보호막 패턴(17) 내부에 도전성 물질을 매립하여 몸체부1(17a)을 형성한다.

다음으로, 도 4d 에 도시된 바와 같이 상기와 같은 방식으로 몸체부1(17a)이 형성된 희생기판(10) 상에 상기 몸체부1(17a)과 연장되는 몸체부2(18a) 부분을 한정 개방하는 제3 보호막 패턴(18)을 형성한다. 그리고, 상기 제3 보호막 패턴(18) 내부에 도전성 물질을 매립하여 몸체부2(18a)를 형성한다.

이상에서, 상기 팁부(13a), 몸체부1(17a) 및 몸체부2(18a)는 모두 동일한 금속물질로 하여 일체로서 프로브를 이루도록 한다.

다음으로, 도 4e 에 도시된 바와 같이, 상기 제2, 제3 보호막 패턴(17,18)을 제거함으로써 프로브의 몸체부(16)를 외부에 노출시킨후, 프로브 기판(20)의 범프(21)와 상기 몸체부(16)의 상단부를 본딩시킨다.

마지막으로, 도 4f 에 도시된 바와 같이, 희생기판(10)을 케미컬을 이용한 습식식각에 의해 제거함으로써 수직형 프로브의 제조를 완성한다.

이상과 같은 방식으로 제조된 수직형 프로브는 도 7 및 도 8 에 도시된 바와 같으며, 이러한 수직형 프로브의 기능 및 작용에 대해서는 상기에서 설명한 바와 같으므로 여기서는 설명을 생략하기로 한다.

한편, 상기 본 발명의 또 다른 실시예에서도 상기 본 발명의 다른 실시예에서와 같이, 계단식의 수직형 프로브를 제조할 수 있다. 즉, 도 4d 의 제2, 제3 보호막 패턴(17,18)의 패턴 크기가 단계적으로 작아지도록 형성할 수 있으며, 이러한 개념을 적용한 것은 도 4d1 에 도시된 바와 같다. 도 4f1 은, 도 4d1에서 제2, 제3 보호막 패턴(17,18)을 식각에 의해 제거하여 프로브 몸체부(16')를 외부에 노출시킨후 프로브 기판(20)의 범프(21)와 상기 몸체부(16') 상단부를 본딩시키고, 희생기판(10)을 케미컬을 이용한 습식식각에 의해 제거함으로써 계단식 수직형 프로브의 제조가 완성된 상태를 나타낸다. 이러한 계단식 수직형 프로브에 의하면 제조공정상의 정밀도를 낮출 수 있어 제작이 용이하다는 이점이 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 수직형 프로브 제조방법에 의하면, 희생기판 상에 트렌치를 형성하여 제조하는 MEMS기술 방식의 수직형 프로브 제조방법 및 회로기판 상에 직접 부양방식을 이용한 수직형 프로브 제조방법을 이용하여 수직형 프로브를 제조함으로써 종래방식에 비해 보다 개선된 방식으로 수직형 프로브를 제조할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 제조방법을 사용하여 제조되는 수직형 프로브에 의하면, 고집적화된 반도체소자의 파인 피치에의 대응이 용이하다는 효과가 있다. 그리고, 개선된 프로브 팁부의 형상에 의해 반도체소자의 접촉단자와의 접촉성능이 높아진다는 효과가 있다.

Claims

희생기판을 이용하여 몸체부 하측에 일정간격 이격된 다수의 팁부를 갖는 수직형 프로브를 제조하는 방법에 있어서,

희생기판 상에 상기 팁부의 단면의 패턴을 갖는 제1 보호막 패턴을 형성하는 제 1 단계;

상기 제1 보호막 패턴을 이용하여 식각 공정을 수행함으로써 소정 깊이의 트렌치를 형성하는 제 2 단계;

상기 제1 보호막 패턴을 제거하고, 상기 희생기판 상에 상기 단위 프로브의 몸체부 단면의 패턴을 갖는 제2 보호막 패턴을 형성하고, 식각 공정을 수행하여 상기 트렌치의 깊이를 증가시키는 제 3 단계;

상기 트렌치 내부에 도전성 물질을 매립하여 프로브를 형성한 후, 상기 제2 보호막 패턴을 제거하는 제 4 단계;

회로기판 상에 형성된 범프에 상기 프로브의 상단부를 본딩하고, 상기 희생기판을 제거하는 제 5 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수직형 프로브 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 단계와 제 2 단계 사이에 개재하는 단계로서, 상기 제1 보호막 패턴을 마스크로 하여 식각 공정을 수행함으로써 원뿔 내지 각뿔 형상의 트렌치를 형 성하는 단계;가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 수직형 프로브 제조방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 제 3 단계와 제 4 단계 사이에 개재하는 단계로서, 스퍼터링(sputtering)에 의해 상기 트렌치 내부벽면에 씨드층을 형성하는 단계;가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 수직형 프로브 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 다수의 팁부는,

원주방향으로 일정간격 이격 배열된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 수직형 프로브 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 프로브의 몸체부는,

원기둥 형상인 것을 특징으로 하는 수직형 프로브 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 프로브의 몸체부는 원기둥 형상으로서 중공형이며,

상기 제2 보호막 패턴은 상기 중공형 원기둥인 몸체부 단면의 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 수직형 프로브 제조방법.
회로기판 상에 몸체부 하측에 일정간격 이격된 다수의 팁부를 갖는 수직형 프로브를 제조하는 방법에 있어서,

상기 회로기판 상에 범프 형상의 패턴을 갖는 제1 보호막 패턴을 형성하고, 상기 제1 보호막 패턴 내부에 도전성 물질을 매립하여 범프를 형성하는 제 1 단계;

상기 제1 보호막 패턴의 상면에 제2 보호막 패턴을 형성하고, 상기 제2 보호막 패턴 내부에 도전성 물질을 매립하여 상기 범프와 일체로서 연장 형성되는 몸체부를 형성하는 제 2 단계;

상기 팁부의 패턴을 갖는 제3 보호막 패턴을 상기 제2 보호막 패턴의 상면에 형성하고, 상기 제3 보호막 패턴 내부에 도전성 물질을 매립하여 상기 몸체부와 일체로서 연장 형성되는 팁부를 형성하는 제 3 단계;

상기 제 1, 2, 3 보호막 패턴을 제거하는 제 4 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수직형 프로브의 제조방법.
제 7 항에 있어서, 상기 제 2 단계는,

2회 이상 중첩적으로 수행되어 상기 몸체부가 다단방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수직형 프로브의 제조방법.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 단위 프로브당 다수의 팁부는,

원주방향으로 일정간격 배열되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 수직형 프로브 제조방법.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 프로브의 몸체부는,

원기둥 형상인 것을 특징으로 하는 수직형 프로브 제조방법.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,

상기 제2 보호막 패턴은 상기 제1 보호막 패턴보다 몸체부의 패턴이 더 작고,

상기 중첩적으로 형성되는 제2 보호막 패턴 간에도 몸체부의 패턴이 점차 감소하도록 중첩시켜 수직형 프로브가 계단식으로 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 수직형 프로브 제조방법.
희생기판을 이용하여 몸체부 하측에 일정간격 이격된 다수의 팁부를 갖는 수직형 프로브를 제조하는 방법에 있어서,

희생기판 상에 상기 팁부의 패턴을 갖는 제1 보호막 패턴을 형성하는 제 1 단계;

상기 제1 보호막 패턴을 이용하여 식각 공정을 수행함으로써 소정 깊이의 트렌치를 형성하는 제 2 단계;

상기 제1 보호막 패턴을 제거하고, 상기 트렌치 내부에 도전성 물질을 매립하여 팁부를 형성하는 제 3 단계;

상기 희생기판의 상면에 프로브 몸체부의 패턴을 갖는 제2 보호막 패턴을 형성하고, 상기 제2 보호막 패턴 내부에 도전성 물질을 매립하여 상기 팁부와 일체로 서 연장 형성되는 몸체부를 형성하는 제 4 단계;

상기 제2 보호막 패턴을 제거하고, 상기 몸체부의 상단을 회로기판 상에 형성된 범프에 본딩하고, 상기 희생기판을 제거하는 제 5 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수직형 프로브의 제조방법.
제 12 항에 있어서, 상기 제 4 단계는,

2회 이상 중첩적으로 수행되어 상기 몸체부가 다단방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수직형 프로브의 제조방법.
제 13 항에 있어서,

상기 제 4 단계의 2회 이상의 수행에 의해 중첩적으로 형성되는 제2 보호막 패턴 간에는 몸체부의 패턴이 점차 증가하도록 중첩시켜 수직형 프로브가 계단식으로 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 수직형 프로브 제조방법.
제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 단위 프로브당 다수의 팁부는,

원주방향으로 일정간격 배열되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 수직형 프로브 제조방법.
제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 프로브의 몸체부는,

원기둥 형상인 것을 특징으로 하는 수직형 프로브 제조방법.