KR20080019366A

KR20080019366A - 프로브 팁 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20080019366A
Application number: KR1020060081576A
Authority: KR
Inventors: 김용환
Original assignee: (주)넴스프로브
Priority date: 2006-08-28
Filing date: 2006-08-28
Publication date: 2008-03-04

Abstract

본 발명은 반도체 공정 중, 칩(IC)의 이상 유무를 판정하는 프로브카드의 프로브 팁과 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 프로브 팁은, 종단면 상으로 사다리꼴인 지지부와, 이 지지부 상단으로부터 수직하게 형성된 니들부로 구성되며, 니들부 상부 선단의 종단면은 사다리꼴로 첨예한 형상을 갖는다.

이러한 프로브 팁은 사용 수명이 종래의 것보다 현격히 개선되며, 사용에 의한 마모가 진행되더라도 접촉면의 크기 변화가 작다. 또한 칩 패드와 접촉시 다른 부분이 접촉되지 않아 오동작을 최소화할 수 있다.

프로브 카드, 프로브 팁, 사용 수명

Description

프로브 팁 및 그 제조방법{PROBE TIP AND MANUFACTURING METHOD}

도 1a 내지 도 1c는 종래 프로브 팁을 나타낸 예시도,

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 프로브 팁을 나타낸 예시도,

도 3은 본 발명에 따른 프로브 팁 제조방법을 나타낸 공정도,

도 4a 내지 도 4c는 도 3의 공정도에 대한 상태 예시도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

100: 프로브 팁

110: 지지부

120: 니들부

본 발명은 반도체를 제조하는 공정에서 칩(IC, Integrated Circuit)의 전기 신호를 검출함으로써 이상 유무를 판정하는 프로브카드에 관한 것으로서, 특히 종래보다 사용 수명이 향상된 프로브 팁과 그 제조방법에 관한 것이다.

반도체의 집적도가 높아질수록 칩 패드(pad)의 간격(pitch)이 매우 협소해 진다. 이는 프로브카드의 집적도 또한 높아져야 함을 의미하는데, 환언하면 프로브카드를 구성하는 여러 요소들이 소형화되어야 함을 뜻한다. 그 중에서도 특히 프로브 팁(probe tip)이 미세 크기로 제작되어야 한다.

첨부도면 도 1a는 종래 프로브 팁을 개략적으로 예시하고 있다. 프로브 팁(10)은 피라미드(pyramid) 구조로 상단 일부가 절개되어 상부면을 이루고 있다.

도 1b는 프로브 팁(10)을 보다 구체적으로 보이고 있다. 하부면(12)은 정사각을 이루고 있는데 이 하부면(또는 접합면)은 도 1a의 베이스 부재(B)-'프로브빔(probe beam)의 상단에 포함될 수 있는 부재'-와 접합된다. 상부면(14)은 실질적으로 칩의 패드와 접촉하는 부위이며, 용어의 식별을 위해 '접촉면'이라 칭한다.

도 1c에 예시한 바와 같이, 프로브 팁(10)의 높이(H1)는, 접합면(12)의 크기(W1), 접촉면(14)과 경사면의 바깥쪽 끼인각(A), 접촉면(14)의 크기(W2)를 이용하여 다음의 [수학식]으로 산출될 수 있다.

............................ [수학식]

프로브 팁(10)은 사용함에 따라 접촉면(12)의 마모가 필연적으로 일어나는데, 마모가 진행됨에 따라 접촉면의 크기(면적의 개념)가 커진다. 결국 프로브 팁의 사용한계 높이(H2)에 이르게 된다. 특히, 피라미드 구조의 프로브 팁인 경우 비교적 사용한계 높이가 높아, 그 수명이 짧다.

또한, 종래 프로브 팁(10)이 마모됨에 따라 칩 패드와 접촉 시, 팁 이외의 다른 부분이 상기 칩에 접촉되어 오작동을 초래할 수 있다. 도 1a의 베이스 부 재(B)가 그 대표적인 예이다.

본 발명은 전술한 문제점들을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 주된 목적은, 사용 수명을 종래보다 현격히 개선하고, 마모가 일어나더라도 접촉면의 크기 변화를 줄일 수 있는 프로브 팁 및 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.

첨부도면 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프로브 팁(100)을 나타내고 있다.

프로브 팁(100)은 지지부(110)와, 이 지지부의 상단으로부터 수직하게 소정 높이로 형성된 니들부(120)를 포함한다.

지지부(110)는 도 1a에서 보인 피라미드(pyramid) 형으로 위 니들부(120)를 보지(保持)한다. 본 실시예에서는 지지부의 형상을 피라미드 형으로 설정하였으나, 이는 제조시 마스크(mask) 및 포토레지스트(PR, photoresist)의 패턴 형상에 따라 상이하게 될 수 있다. 그러나 지지부의 종단면은 기본적으로 사다리꼴이다.

니들부(120)는 상기 지지부의 상단 중앙에서 소정 높이로 수직하게 형성되어 있으며, 니들부의 상부는 칩 패드(pad)와 접촉하는 접촉면을 이룬다. 도 2a 및 도 2b에는 니들부(120)가 대략 원통형으로 표현되어 있으나, 실제로는 도 2c에 예시한 바와 같이 지지부(110)로부터 상부로 갈수록 좁아지는, 마치 '바늘(needle)'과 유사한 형상을 취한다. 또한 상기 니들부(120)의 상부 선단은 지지부의 종단면과 같이 사다리꼴로 형성되어 있다.

이러한 니들부(120)의 주요 특장점은 마모가 일어나더라도 접촉면의 크기(면적) 변화가 매우 적고, 길이(높이)가 종래의 피라미드형 팁(10)보다 높기 때문에 테스트 시 팁 이외의 다른 부분이 칩 패드와 접촉됨을 방지할 수 있다는 것이다.

본 실시예에서 프로브 팁(100)의 전체 높이는 50~100㎛ 정도로 설정하겠으나, 당업자에 의해 다양하게 변경 가능하므로 본 발명이 위 수치에 한정되는 것은 아니다.

이하, 도 3 내지 도 4c를 참조하여 상술한 프로브 팁(100) 제조방법에 대해 구체적으로 살펴본다. 도 3은 본 발명에 따른 프로브 팁 제조방법을 나타낸 공정도이고, 도 4a 내지 도 4c는 도 3의 공정도에 대한 상태 예시도이다. 참고적으로 아래의 각 공정에 뒤따르는 '[]'기호는 도 4a 또는 도 4b의 상태 예시 중 어느 하나를 지칭한다.

먼저, 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)에 산화막과 제 1 PR(포토레지스트)를 형성한다(S301)[A]. 바람직하게 상기 실리콘 웨이퍼는 단결정(single crystal)인 것으로 한다.

노광 및 현상 공정을 통해 제 1 PR패턴을 형성한다(S302). 제 1 PR패턴은 도 4a의 [B]와 같이 개구(open)를 포함하는데, 이 개구의 직경은 대략 니들부(120)의 직경이 될 것이다.

다음으로 제 1 PR패턴에 의해 노출된 산화막을 건식 또는 습식 방법으로 식각(etch)한다(S303)[C].

제 1 PR패턴을 제거하고(S304)[D], 노출된 실리콘 웨이퍼 상부를 반응성 이온 식각하여 실리콘 웨이퍼에 대해 수직한 방향의 홀(hole)을 형성한다(S305)[E]. 이때 홀의 깊이는 50~100㎛ 정도가 바람직하며, 이는 프로브 팁(100)의 높이와 상응한다.

다음으로 제 2 PR을 도포하고, 상기 홀보다 넓은 개구를 갖는 제 2 PR패턴을 형성한다(S306)[F].

상기 제 2 PR패턴 하부에 노출된 산화막을 식각하고(S307)[G], 제 2 PR패턴을 제거한다(S308)[H].

제 S308 공정이 이루어진 후, 실리콘 웨이퍼를 이방성 식각한다(S309). 도 4b의 [I]를 살피면, 홀의 개구가 제 S305 공정의 개구에 비해 보다 넓어진 것을 볼 수 있는데, 이는 하기의 전해도금 후 형성된 프로브 팁이 상기 홀로부터 용이하게 분리될 수 있음을 의미한다.

또한 본 공정에서는 이방성 식각이 이루어지기 때문에 홀의 저면 역시 입구부의 형상과 유사하게 식각되어 보다 첨예(sharp)해진다. 이는 앞서 언급한 니들부(120) 상부 선단의 종단면 형상으로 이해할 수 있다.

아울러 [I]에서는 홀의 외벽이 수직하게 표현되어 있으나, 실제로는 도 4c에 예시한 바와 같이 홀의 저면으로 갈수록 좁아지는 형상이 된다. 이는 니들부(120)를 설명하면서 다룬바 있다.

이어서, 실리콘 웨이퍼 상에 잔존한 산화막을 식각하고(S310), 홀을 포함한 실리콘 웨이퍼에 희생기층을 증착한다(S311)[J]. 희생기층은 아래의 프로브 팁 형성을 위한 전해도금 공정 후, 프로브 팁을 홀로부터 분리를 용이케 한다. 희생기층은 100~500Å 두께로 티타늄(Ti) 또는 크롬(Cr)을 증착한 후, 그 위에 1,000~20,000Å 두께의 구리(Cu)를 증착하여 형성한다.

홀 내부를 전해도금하여, 도 2a 내지 도 2c에서 보인 프로브 팁(100)을 형성한다(S312).

프로브 팁은 칩의 패드와의 접촉으로 인해 마모되기 십상인데, 이에 팁의 재질은, 마모율이 작고 어느 정도의 강도를 갖는 것이 바람직하다. 본 실시예에서 상기 전해도금 재료는 니켈(Ni), 니켈 합금(니켈-코발트, Ni-Co), 베릴륨(Be), 베릴륨 합금(베릴륨-구리, Be-Cu), 텅스텐(W), 로듐(Rh) 중 어느 하나로 이용될 수 있다.

다음으로, 희생기층을 식각하고, 제 S312 공정에 의해 형성된 프로브 팁을 실리콘 웨이퍼에서 분리한다(S313, S314).

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명 에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

전술한 본 발명의 프로브 팁에 의하면, 프로브 팁의 사용 수명이 종래의 것보다 현격히 개선된다. 아울러, 사용 도중에 마모가 진행되더라도 접촉면의 크기 변화가 작고, 칩 패드와 접촉시 팁 이외의 다른 부분이 접촉되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 프로브 팁 제조방법에 의하면, 전해도금 후 홀에 형성된 프로브 팁을 용이하게 분리할 수 있다.

Claims

칩(IC)의 패드(pad)와 접촉하여 상기 칩의 전기 신호를 검출하는 프로브 팁(100)으로서,

종단면 상으로 사다리꼴인 지지부(110)와, 상기 지지부 상단으로부터 수직하게 형성된 니들부(120)를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 팁.
청구항 1에 있어서,

상기 니들부(120) 상부 선단의 종단면은 사다리꼴인 것을 특징으로 하는 프로브 팁.
청구항 1에 있어서,

상기 프로브 팁(100)의 높이는,

50~100㎛인 것을 특징으로 하는 프로브 팁.
프로브 팁(100)을 제조하기 위한 방법으로서,

산화막이 증착된 실리콘 웨이퍼에 개구(open)를 포함한 제 1 PR패턴을 형성 하는 제1과정; - 상기 개구의 직경은 대략 니들부(120) 직경임 -

상기 개구에 의해 노출된 산화막 식각 후, 상기 제 1 PR패턴을 제거하고, 노출된 실리콘 웨이퍼 상부를 반응성 이온 식각하여 수직한 방향의 홀(hole)을 형성하는 제2과정;

상기 홀보다 넓은 개구를 갖는 제 2 PR패턴을 형성하고, 노출된 산화막 식각한 후, 상기 제 2 PR패턴을 제거하는 제3과정;

실리콘 웨이퍼를 이방성 식각하고, 상기 실리콘 웨이퍼 상에 잔존한 산화막을 식각하는 제4과정;

희생기층을 증착한 후, 홀 내부를 전해도금하여 프로브 팁을 형성하는 제5과정;

상기 희생기층을 식각하고, 형성된 프로브 팁을 실리콘 웨이퍼로부터 분리하는 제6과정; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 프로브 팁 제조방법.
청구항 4에 있어서,

상기 희생기층은, 100~500Å 두께의 티타늄(Ti) 또는 크롬(Cr)을 증착한 후, 1,000~20,000Å 두께의 구리(Cu)를 증착하여 형성하는 것을 특징으로 하는 프로브 팁 제조방법.
청구항 4에 있어서,

상기 전해도금의 재료는 니켈, 니켈 합금, 베릴륨, 베릴륨 합금, 텅스텐, 로듐 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 프로브 팁 제조방법.