KR20110134031A - Apparatus of polymer micro probe and manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 폴리머 마이크로 탐침장치 및 그 제작방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체의 저항 특히, 절연체 위에 형성된 금속 박막의 비저항을 측정하는 4 단자 탐침의 구조와 제작방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polymer microprobe device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a structure and a manufacturing method of a four-terminal probe for measuring the resistance of a semiconductor, in particular the resistivity of a metal thin film formed on an insulator.
반도체 산업이 급속도로 발전하면서 반도체 소자의 생산공정에 필수적인 실리콘 웨이퍼의 면/비저항 측정에 대한 중요성이 대두되고 있다. 또한 측정의 정밀 정확도에 따라서 생산 수율이 크게 증가 또는 감소할 수 있으므로 경제적인 측면에서도 매우 중요하게 취급된다. 따라서 측정장비 또한 점차 정확도가 높은 성능의 장비들이 보급되고 있으며 이들 장비는 대부분 4 탐침(Four Point Probe) 측정방법에 의한 측정 시스템으로 구성되어 있다. 반도체 소자의 용도에 따른 저항변위는 생산공정에 따라 각각 다르므로 범위별 측정의 중요도가 높이 인식되고 있으며, 이는 반도체 생산라인에 직접적인 영향을 미치게 되므로 측정 시스템의 정밀 정확도를 지속적으로 유지 및 향상시켜야 한다.With the rapid development of the semiconductor industry, the importance of measuring the surface / resistance of silicon wafers, which is essential for the production process of semiconductor devices, has emerged. In addition, the production yield can be greatly increased or decreased depending on the precision of measurement, which is very important economically. Therefore, the measuring equipment is also increasingly equipped with high-accuracy performance equipment, and most of these equipment is composed of a measuring system by four-point probe measurement method. Since the resistance displacement according to the use of the semiconductor device varies according to the production process, the importance of measurement by range is highly recognized. This has a direct influence on the semiconductor production line. Therefore, it is necessary to continuously maintain and improve the precision accuracy of the measurement system. .
일반적으로, 멀티 미터를 사용하여 측정하는 방법은 두 개의 탐침만 접촉시키면 되는 간편한 장점이 있지만, 박막 측정시 2 개의 간단한 탐침으로는 실제적으로 정확하게 측정하기 힘든데 이것은 탐침과 웨이퍼 소재 간의 접촉면에서 발생하는 과도한 접촉 저항과 탐침 자체가 가지는 저항 때문이다. 그렇기 때문에 반도체 산업에서 시트 저항을 측정하는 일반적인 방법은 4 탐침이 사용된다. In general, the method of measuring using a multimeter has the advantage that only two probes can be contacted. However, when measuring thin films, two simple probes are difficult to measure accurately, which is caused by excessive contact between the probe and the wafer material. This is due to the contact resistance and the resistance of the probe itself. For this reason, four probes are used in the semiconductor industry to measure sheet resistance.
이러한 4 탐침법은 일렬로 웨이퍼 표면에 접촉하는 동일한 거리를 둔 평행한 4 개의 직렬 탐침을 사용하게 된다.This four probe method uses four parallel probes at equal distances in contact with the wafer surface in a row.
또한 일반적으로, 4 단자 탐침은 반도체의 저항, 특히 절연체 위에 형성된 금속 박막의 비저항을 측정하는데 있어서, 가장 널리 사용되는 방법으로 측정이 매우 간단하고 정확하다는 장점이 있다.In addition, in general, the four-terminal probe is the most widely used method for measuring the resistance of a semiconductor, particularly a metal thin film formed on an insulator.
이때 측정되는 비저항은 특히 반도체 분야에서 샘플의 불순물 농도 때문에 중요한 요소가 된다. 흔히 사용되는 4 단자 탐침은 일렬선상에 위치하는 탐침을 사용하여 평면 시편의 저항을 측정하는데, 이때 4 개의 일렬로 배치된 탐침 사이의 간격이 존재하기 때문에 작은 크기의 시편을 측정하는데 어려운 문제점이 있다.The resistivity measured at this time is an important factor due to the impurity concentration of the sample, especially in the semiconductor field. Commonly used four-terminal probes measure the resistance of planar specimens using probes located in a line, which has difficulty in measuring small sized specimens because of the spacing between the four arrayed probes. .
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 사각 구조의 탐침 정렬 방법을 제안하여 작은 시편 및 굴곡이 있는 시편을 측정할 수 있도록 하는 폴리머 마이크로 탐침장치 및 그 제작방법을 제공함에 있다.The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to propose a method for arranging a probe with a rectangular structure, and to provide a polymer microprobe apparatus and a method for manufacturing the same, which can measure small and curved specimens. In providing.
또한, 웨이퍼 표면의 결정 방향에 다른 전기적인 특성평가를 할 수 있는 폴리머 마이크로 탐침장치 및 그 제작방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a polymer microprobe apparatus and a method of fabricating the same, which can perform different electrical characteristics evaluation on the crystal direction of the wafer surface.
그리고 SU-8 즉, 폴리머 계열의 재료를 사용함으로써 비교적 간단한 공정인, 포토리소그래피를 통한 폴리머 마이크로 탐침장치 및 그 제작방법을 제공함에도 있다.The present invention also provides a polymer microprobe device through photolithography and a method of fabricating the same, which are relatively simple processes using SU-8, that is, a polymer-based material.
본 발명은 마이크로 탐침장치에 있어서, 금속패드(110)가 형성된 바디 패턴부(100); 및 상기 바디 패턴부에 연결된 캔틸레버부(200);를 포함하며, 상기 캔틸레버부는, 일면 끝단에 다각 형상체가 돌출되어 형성된 탐침(210); 및 상기 바디 패턴부의 금속패드로부터 연결되어 탐침면 상에 형성되는 탐침 패턴(220);을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a micro-probe device, the
한편, 본 발명은 폴리머 마이크로 탐침 제작 방법에 있어서, (a) N 타입 실리콘 웨이퍼(N-type Si wafer) 상에 습식방법으로 산화막 (SiO2)을 증착시키는 단계; (b) 상기 증착된 산화막 상에 AZ5214 감광제를 이용하여 포토리소그래피 공정을 수행하여 팁 패턴(Tip pattern)을 형성하고, BHF(Buffered Hydrofluoric acid) 용액을 이용하여 상기 팁 패턴의 산화막을 제거하는 단계; (c) 상기 팁 패턴이 형성된 실리콘 웨이퍼 상에 TMAH(trimethylammonium hydroxide)용액을 이용하여 실리콘(Si) 습식식각(etching)을 수행하는 단계; (d) 상기 실리콘 웨이퍼 상에 증착된 산화막(SiO2)을 BHF(Buffered Hydrofluoric acid) 용액을 이용하여 제거하는 단계; (e) 상기 산화막이 제거된 실리콘 웨이퍼 상에 thermal evaporator를 이용하여 Al을 N 타입 실리콘 웨이퍼(N-type Si wafer) 표면에 고르게 증착시키는 단계; (f) 상기 Al층 상에 Lift-off 공정을 이용하여 금속 배선을 형성하는 단계; (g) 상기 금속 배선 상에 SU-8(2002)을 이용하여 전기 도금이용 금속 패드 부분을 형성한 4 단자 탐침(4PP)을 형성하는 단계; (h) 상기 제 (g) 단계에서 형성된 4 단자 탐침의 상기 팁 패턴 부분의 금속 배선을 에칭(etching)하는 단계; (i) 상기 제 (h) 단계의 4 단자 탐침층 상에 SU-8(2050)을 이용하여 바디 패턴(Body pattern)을 형성하는 단계; (j) 상기 전기 도금이용 금속패드 부분에 니켈(Ni)을 증착하는 단계; 및 (k) 상기 제 (e) 단계에서 증착된 Al층을 BHF(Buffered Hydrofluoric acid) 용액을 이용하여 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the present invention provides a method for producing a polymer micro probe, comprising: (a) depositing an oxide film (SiO 2 ) by a wet method on an N-type Si wafer; (b) forming a tip pattern by performing a photolithography process using an AZ5214 photosensitive agent on the deposited oxide film, and removing an oxide film of the tip pattern using a buffered hydrofluoric acid (BHF) solution; (c) performing silicon (Si) wet etching on a silicon wafer on which the tip pattern is formed by using a trimethylammonium hydroxide (TMAH) solution; (d) removing the oxide film (SiO 2 ) deposited on the silicon wafer by using a buffered hydrofluoric acid (BHF) solution; (e) depositing Al evenly on an N-type Si wafer surface by using a thermal evaporator on the silicon wafer from which the oxide film has been removed; (f) forming a metal wiring on the Al layer using a lift-off process; (g) forming a 4-terminal probe (4PP) having a metal pad portion for electroplating using SU-8 (2002) on the metal wiring; (h) etching the metal wiring of the tip pattern portion of the 4-terminal probe formed in step (g); (i) forming a body pattern on the four terminal probe layer of step (h) using SU-8 (2050); (j) depositing nickel (Ni) on the metal pad portion using the electroplating; And (k) removing the Al layer deposited in step (e) using a BHF (Buffered Hydrofluoric acid) solution.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 사각 구조의 탐침 정렬 방법을 제안하여 작은 시편 및 굴곡이 있는 시편을 측정할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, there is an effect that can measure a small specimen and a curved specimen by suggesting a probe alignment method of the rectangular structure.
또한, 웨이퍼 표면의 결정 방향에 다른 전기적인 특성평가를 할 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect that other electrical characteristics can be evaluated in the crystal direction of the wafer surface.
그리고 SU-8 즉, 폴리머 계열의 재료를 사용함으로써, 기존의 실리콘 기반의 탐침장치보다 제작 공정이 간단하며, 제작비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.In addition, by using the SU-8, that is, a polymer-based material, the manufacturing process is simpler than the conventional silicon-based probe device, and the manufacturing cost can be reduced.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리머 마이크로 탐침장치에 관한 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 폴리머 마이크로 탐침장치의 탐침 패턴을 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 캔틸레버부의 탐침 배선도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 탐침 패턴을 나타낸 예시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 폴리머 마이크로 탐침장치의 제작 방법을 나타낸 도면.1 is a perspective view of a polymer micro probe according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an exemplary view showing a probe pattern of the polymer micro probe according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a probe wiring diagram of the cantilever portion according to an embodiment of the present invention.
4 is an exemplary view showing a probe pattern according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a method of manufacturing a polymer microprobe device according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 마이크로 탐침장치에 있어서, 금속패드(110)가 형성된 바디 패턴부(100); 및 상기 바디 패턴부에 연결된 캔틸레버부(200);를 포함하며, 상기 캔틸레버부는, 일면 끝단에 다각 형상체가 돌출되어 형성된 탐침(210); 및 상기 바디 패턴부의 금속패드로부터 금속배선으로 연결되어 탐침면 상에 형성되는 탐침 패턴(220);을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a micro-probe device, the
또한 바람직하게 상기 바디 패턴부는, SU-8 폴리머 재질이고, 일면에 허니컴 구조의 금속패드가 형성된 것을 특징으로 한다.Also preferably, the body pattern part is made of a SU-8 polymer material, and a metal pad having a honeycomb structure is formed on one surface thereof.
또한 바람직하게 상기 탐침 패턴은, 금(Au) 재질의 금속 패턴 배선이 상기 바디 패턴부의 금속패드로부터 연결되어, 다각 형상체인 탐침면의 모서리에 적어도 하나 이상의 탐침 패턴이 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, the probe pattern is characterized in that the metal pattern wiring of gold (Au) material is connected from the metal pad of the body pattern portion, at least one probe pattern is formed on the corner of the probe surface of the polygonal shape.
그리고 바람직하게 상기 금속 배선은, AZ5214 감광제를 이용하여 금속 패턴을 형성하고, 상기 금속 패턴에 E-beam evaporator를 이용하여 금(Au)을 증착한 후, 아세톤 및 Ultrasonic을 이용하여 상기 AZ5214 감광제에 의한 금속 패턴을 제거하여 금속 배선을 형성하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the metal wiring is formed of a metal pattern using an AZ5214 photosensitive agent, and deposits gold (Au) on the metal pattern using an E-beam evaporator, and then, by using the AZ5214 photosensitive agent using acetone and Ultrasonic. The metal wiring is removed to form a metal wiring.
한편, 폴리머 마이크로 탐침 제작 방법에 있어서, (a) N 타입 실리콘 웨이퍼(N-type Si wafer) 상에 습식방법으로 산화막 (SiO2)을 증착시키는 단계; (b) 상기 증착된 산화막 상에 AZ5214 감광제를 이용하여 포토리소그래피 공정을 수행하여 팁 패턴(Tip pattern)을 형성하고, BHF(Buffered Hydrofluoric acid) 용액을 이용하여 상기 팁 패턴의 산화막을 제거하는 단계; (c) 상기 팁 패턴이 형성된 실리콘 웨이퍼 상에 TMAH(trimethylammonium hydroxide)용액을 이용하여 실리콘(Si) 습식식각(etching)을 수행하는 단계; (d) 상기 실리콘 웨이퍼 상에 증착된 산화막(SiO2)을 BHF(Buffered Hydrofluoric acid) 용액을 이용하여 제거하는 단계; (e) 상기 산화막이 제거된 실리콘 웨이퍼 상에 thermal evaporator를 이용하여 Al을 N 타입 실리콘 웨이퍼(N-type Si wafer) 표면에 고르게 증착시키는 단계; (f) 상기 Al층 상에 Lift-off 공정을 이용하여 금속 배선을 형성하는 단계; (g) 상기 금속 배선 상에 SU-8(2002)을 이용하여 전기 도금이용 금속 패드 부분을 형성한 4 단자 탐침(4PP)을 형성하는 단계; (h) 상기 제 (g) 단계에서 형성된 4 단자 탐침의 상기 팁 패턴 부분의 금속 배선을 에칭(etching)하는 단계; (i) 상기 제 (h) 단계의 4 단자 탐침층 상에 SU-8(2050)을 이용하여 바디 패턴(Body pattern)을 형성하는 단계; (j) 상기 전기 도금이용 금속패드 부분에 니켈(Ni)을 증착하는 단계; 및 (k) 상기 제 (e) 단계에서 증착된 Al층을 BHF(Buffered Hydrofluoric acid) 용액을 이용하여 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the polymer micro-probe manufacturing method, (a) depositing an oxide film (SiO 2 ) by a wet method on an N-type Si wafer; (b) forming a tip pattern by performing a photolithography process using an AZ5214 photosensitive agent on the deposited oxide film, and removing an oxide film of the tip pattern using a buffered hydrofluoric acid (BHF) solution; (c) performing silicon (Si) wet etching on a silicon wafer on which the tip pattern is formed by using a trimethylammonium hydroxide (TMAH) solution; (d) removing the oxide film (SiO 2 ) deposited on the silicon wafer by using a buffered hydrofluoric acid (BHF) solution; (e) depositing Al evenly on an N-type Si wafer surface by using a thermal evaporator on the silicon wafer from which the oxide film has been removed; (f) forming a metal wiring on the Al layer using a lift-off process; (g) forming a 4-terminal probe (4PP) having a metal pad portion for electroplating using SU-8 (2002) on the metal wiring; (h) etching the metal wiring of the tip pattern portion of the 4-terminal probe formed in step (g); (i) forming a body pattern on the four terminal probe layer of step (h) using SU-8 (2050); (j) depositing nickel (Ni) on the metal pad portion using the electroplating; And (k) removing the Al layer deposited in step (e) using a BHF (Buffered Hydrofluoric acid) solution.
바람직하게 상기 제 (f) 단계는, AZ5214 감광제를 이용하여 금속 패턴을 형성하는 단계; 상기 금속 패턴에 E-beam evaporator를 이용하여 금(Au)을 증착하는 단계; 및 아세톤과 Ultrasonic을 이용하여 상기 AZ5214 감광제에 의한 금속 패턴을 제거하여 금속 배선을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the step (f) comprises: forming a metal pattern using an AZ5214 photosensitive agent; Depositing Au on the metal pattern using an E-beam evaporator; And removing metal patterns by the AZ5214 photosensitive agent using acetone and ultrasonic to form metal wirings.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 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.Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical idea of the present invention, they can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be various equivalents and variations.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings as follows.
본 발명의 일실시예에 따른 폴리머 마이크로 탐침장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 바디 패턴부(100)와 캔틸레버부(200)를 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 1, the polymer microprobe device according to an exemplary embodiment of the present invention includes a
우선, 바디 패턴부(100)는 금속패드(110)가 형성되고, 캔틸레버부(200)가 바디 패턴부에 연결된다.First, the
이때, 바디 패턴부는, SU-8(2050) 폴리머 재질이고, 일면에 니켈(Ni) 금속패드가 형성된다.In this case, the body pattern part is made of a SU-8 (2050) polymer material, and a nickel (Ni) metal pad is formed on one surface.
캔틸레버부(200)는 일면 끝단에 다각 형상체가 돌출되어 형성된 탐침(210)과, 바디 패턴부의 금속패드로부터 연결된 금속 패턴 배선이 탐침면 상에 형성되는 탐침 패턴(220)으로 구성된다.The
본 발명의 일실시예에 따른 폴리머 마이크로 탐침장치의 탐침 패턴은 도 2에 도시된 바와 같다.The probe pattern of the polymer microprobe device according to an embodiment of the present invention is as shown in FIG.
이때 캔틸레버부(200)는, SU-8(2002) 폴리머 재질인 것을 특징으로 한다.At this time, the
본 발명의 일실시예에 따른 캔틸레버부의 탐침 배선은 도 3에 도시된 바와 같다.Probe wiring of the cantilever portion according to an embodiment of the present invention is as shown in FIG.
일실시예에 다른 탐침(210)은, 캔틸레버부의 일면 끝단에 사다리꼴 형상의 다각 형상체가 일측방향으로 돌출되어 형성된다.In another embodiment, the
본 발명의 일실시예에 따른 탐침 패턴은 도 4에 도시된 바와 같다.The probe pattern according to the embodiment of the present invention is as shown in FIG. 4.
탐침 패턴(220)은, 금(Au) 재질의 금속 패턴 배선이 상기 바디 패턴부의 금속패드로부터 연결되어, 다각 형상체인 탐침면의 모서리에 4 개의 탐침 패턴이 형성된다. In the
본 실시예에 따른 4 단자 탐침은 사각 구조의 탐침 정렬 방법을 제안하여 좁은 범위에서의 적용이 가능한 장점이 있고, SU-8 즉, 폴리머 계열의 재료를 사용함으로써 기존에 실리콘을 이용한 4 단자 탐침 제작에 비해 비교적 간단한 공정인 포토리소그래피를 통해 제작하였다.The four-terminal probe according to the present embodiment has the advantage that it can be applied in a narrow range by suggesting a probe alignment method of the square structure, and manufacturing a four-terminal probe using silicon by using SU-8, that is, a polymer-based material Compared with the photolithography, a relatively simple process was produced.
얇은 박막의 저항을 측정하기 위해 폴리머 즉, SU-8으로 마이크로 4 단자 프로브(Microscopic 4point probe)를 제작한 방법에서는 시편과 탐침의 접촉 저항으로 인한 오차를 줄였다. 또한 SU-8을 사용함으로써 작은 접촉력(Fcont < 10-4 N)을 통해 손상되기 쉬운 물질의 측정에 용이하고, 실리콘에 비해 40배 낮은 탄성계수(E=4.02Gpa)를 이용하여 유연한 구조체를 만들 수 있다는 장점을 가지고 있다. 이를 통해 금, 알루미늄, 백금 박막의 저항을 측정한 결과 상용화된 Mircoscopic resistivity meter와 5%이내의 오차로 저항을 측정하는데 성공하였다.In order to measure the resistance of a thin film, a method of fabricating a microscopic 4-point probe using a polymer, SU-8, reduced the error due to the contact resistance between the specimen and the probe. In addition, by using SU-8, it is easy to measure the fragile materials through small contact force (F cont <10 -4 N), and the flexible structure is made by using the elastic modulus (E = 4.02Gpa) which is 40 times lower than that of silicon. It has the advantage of being made. As a result, the resistance of gold, aluminum and platinum thin films was measured.
본 발명에 따르면 4 개의 탐침을 일렬로 배치하는 구조가 아닌 다각 형상체인 사각형의 4 개 모서리에 탐침을 배치함에 따라 간단한 한번의 접촉으로 작은 시편의 저항을 측정할 수 있고, 폴리머 계열의 탄력성과 작은 접촉력을 통한 시편의 손상을 막을 수 있는 효과가 있다. 그리고 SU-8을 사용함으로써 재료를 실리콘으로 사용한 제작방법에 비해 비용이 적게 들고, 몰드 방법과 포토리소그래피 공정을 통해 간편하게 구조물을 제작할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to measure the resistance of a small specimen by a simple one-time contact by arranging the probe at four corners of a quadrilateral body rather than a structure in which four probes are arranged in a line. There is an effect that can prevent the damage of the specimen through the contact force. In addition, the use of SU-8 is less expensive than the manufacturing method using the material as silicon, and there is an effect that the structure can be easily manufactured through the mold method and the photolithography process.
본 발명에 따르면 4각 구조의 4단자를 이용하여 반도체 표면의 저항을 측정하는 기본적인 개념에서 소자의 열적 변화에 따른 전기적인 특성 변화와 웨이퍼 표면의 결정방향에 다른 전기적인 특성 평가를 할 수 있고, 저비용으로 4각 구조의 4단자 제작이 가능하며, Si공정에 비해 간단한 제작공정이 특징이다.
According to the present invention, in the basic concept of measuring the resistance of the semiconductor surface by using the four-terminal structure of the four-sided structure, the electrical property change according to the thermal change of the device and the electrical property evaluation in the crystal direction of the wafer surface can be evaluated. It is possible to manufacture 4-terminal structure with low cost at low cost, and it features simple manufacturing process compared to Si process.
한편, 도 5에 도시된 바와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리머 마이크로 탐침의 제작 방법을 살펴보면 다음과 같다.On the other hand, look at the manufacturing method of the polymer micro-probe according to an embodiment of the present invention as shown in FIG.
우선, piranha & RCA-1 & RCA-2 클리닝 공정을 진행하여 N 타입 실리콘 웨이퍼(N-type Si wafer)에 잔류하는 잔류물을 제거한다(S1).First, a piranha & RCA-1 & RCA-2 cleaning process is performed to remove residues remaining on an N-type Si wafer (S1).
다음으로 습식방법으로 산화막 SiO2 Oxidation (200 nm)을 증착시킨다(S2).Next, an oxide film SiO 2 Oxidation (200 nm) is deposited by a wet method (S2).
다음으로 AZ5214 감광제를 이용하여 포토리소그래피 공정을 수행하여 Tip pattern을 형성하고, BHF(Buffered Hydrofluoric acid) 용액을 이용하여 상기 Tip pattern의 산화막을 제거한다(S3).Next, a tip pattern is formed by performing a photolithography process using a AZ5214 photosensitive agent, and an oxide film of the tip pattern is removed using a buffered hydrofluoric acid (BHF) solution (S3).
다음으로 TMAH(trimethylammonium hydroxide)용액을 이용하여 실리콘(Si) 습식식각(etching)을 수행한다(S4).Next, silicon (Si) wet etching is performed by using a trimethylammonium hydroxide (TMAH) solution (S4).
다음으로 BHF(Buffered Hydrofluoric acid) 용액을 이용하여 N 타입 실리콘 웨이퍼(N-type Si wafer) 상에 증착된 산화막(SiO2)을 제거한다(S5).Next, an oxide film (SiO 2 ) deposited on an N-type Si wafer is removed using a buffered hydrofluoric acid (BHF) solution (S5).
다음으로 본 발명의 일실시예에 따른 4 단자 탐침(Four Point Probe)을 제작 후 분리하기 위한 희생층으로서, thermal evaporator를 이용하여 Al 200nm를 N 타입 실리콘 웨이퍼(N-type Si wafer) 표면에 고르게 증착시킨다(S6).Next, as a sacrificial layer for fabricating and separating the four-terminal probe (Four Point Probe) according to an embodiment of the present invention, using a thermal evaporator Al 200nm evenly on the surface of the N-type Si wafer (N-type Si wafer) To deposit (S6).
그 후, Lift-off 공정을 이용하여 금속 배선을 제작한다(S7).After that, a metal wiring is manufactured by using a lift-off process (S7).
여기서, 제 S7 단계는 AZ5214 감광제를 이용하여 금속 패턴을 형성하고, E-beam evaporator를 이용하여 금(Au)을 100 nm로 증착하고, 아세톤 및 Ultrasonic을 이용하여 AZ5214 패턴을 제거하면, AZ5214 패턴이 사라지면서 금속 패턴이 완성된다.Here, in step S7, a metal pattern is formed using an AZ5214 photosensitive agent, gold (Au) is deposited at 100 nm using an E-beam evaporator, and the AZ5214 pattern is formed by removing a pattern of AZ5214 using acetone and Ultrasonic. The disappearance completes the metal pattern.
다음으로 SU-8 2002(감광막)을 이용하여 전기 도금이용 금속 패드 부분을 형성한 4 단자 탐침(4PP)을 5μm로 제작한다(S8).Next, a four-terminal probe (4PP) having a metal pad portion for electroplating is formed using SU-8 2002 (photosensitive film) to 5 μm (S8).
다음으로 상기 Tip pattern 부분에 있는 금(Au)을 에칭(etching)한다(S9).Next, gold (Au) in the tip pattern portion is etched (S9).
다음으로 SU-8 2050을 이용하여 바디 패턴(Body pattern)을 200μm로 형성한다(S10).Next, a body pattern is formed to 200 μm using SU-8 2050 (S10).
그 후, 상기 전기 도금이용 금속패드 부분에 니켈(Ni)을 200μm로 증착한다(S11).Thereafter, nickel (Ni) is deposited at 200 μm on the metal pad portion for electroplating (S11).
그리고 4 단자 탐침(Four Point Probe)을 제작 후 분리하기 위한 희생층인 Al층을 BHF(Buffered Hydrofluoric acid) 용액을 이용하여 제거한다(S12).The Al layer, which is a sacrificial layer for separating after fabricating a four-point probe (Four Point Probe), is removed using a BHF (Buffered Hydrofluoric acid) solution (S12).
여기서, 제 S12 단계에서 Al층이 제거되면서 실리콘 기판하고 4 단자 탐침이 분리되게 된다.Here, the Al layer is removed in step S12, so that the silicon substrate and the four terminal probe are separated.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the following by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.
100 : 바디 패턴부
110 : 금속패드
200 : 캔틸레버부
210 : 탐침
220 : 탐침 패턴100: body pattern portion
110: metal pad
200: cantilever part
210: probe
220: probe pattern
Claims (6)
금속패드(110)가 형성된 바디 패턴부(100); 및
상기 바디 패턴부에 연결된 캔틸레버부(200);를 포함하며,
상기 캔틸레버부는, 일면 끝단에 다각 형상체가 돌출되어 형성된 탐침(210); 및
상기 바디 패턴부의 금속패드로부터 금속배선으로 연결되어 탐침면 상에 형성되는 탐침 패턴(220);을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 마이크로 탐침장치.In a micro probe device,
A body pattern part 100 on which a metal pad 110 is formed; And
And a cantilever part 200 connected to the body pattern part.
The cantilever unit may include: a probe 210 formed by protruding a polygonal body at one end of the surface; And
And a probe pattern (220) connected to the metal pad from the metal pad of the body pattern part and formed on the probe surface.
상기 바디 패턴부는,
SU-8 폴리머 재질이고, 일면에 허니컴 구조의 금속패드가 형성된 것을 특징으로 하는 폴리머 마이크로 탐침장치.The method of claim 1,
The body pattern portion,
A polymer microprobe device, which is made of SU-8 polymer and has a honeycomb metal pad formed on one surface thereof.
상기 탐침 패턴은,
금(Au) 재질의 금속 패턴 배선이 상기 바디 패턴부의 금속패드로부터 연결되어, 다각 형상체인 탐침면의 모서리에 적어도 하나 이상의 탐침 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 폴리머 마이크로 탐침장치.The method of claim 1,
The probe pattern is,
The metal pattern wire of gold (Au) is connected from the metal pad of the body pattern portion, the polymer micro-probe device, characterized in that at least one probe pattern is formed on the edge of the probe surface, which is a polygon.
상기 금속 배선은,
AZ5214 감광제를 이용하여 금속 패턴을 형성하고, 상기 금속 패턴에 E-beam evaporator를 이용하여 금(Au)을 증착한 후, 아세톤 및 Ultrasonic을 이용하여 상기 AZ5214 감광제에 의한 금속 패턴을 제거하여 금속 배선을 형성하는 것을 특징으로 하는 폴리머 마이크로 탐침장치.The method of claim 1,
The metal wiring,
A metal pattern is formed using an AZ5214 photosensitive agent, gold (Au) is deposited on the metal pattern using an E-beam evaporator, and then a metal layer is removed by removing the metal pattern by the AZ5214 photosensitive agent using acetone and ultrasonic. Polymer micro-probe device, characterized in that forming.
(a) N 타입 실리콘 웨이퍼(N-type Si wafer) 상에 습식방법으로 산화막 (SiO2)을 증착시키는 단계;
(b) 상기 증착된 산화막 상에 AZ5214 감광제를 이용하여 포토리소그래피 공정을 수행하여 팁 패턴(Tip pattern)을 형성하고, BHF(Buffered Hydrofluoric acid) 용액을 이용하여 상기 팁 패턴의 산화막을 제거하는 단계;
(c) 상기 팁 패턴이 형성된 실리콘 웨이퍼 상에 TMAH(trimethylammonium hydroxide)용액을 이용하여 실리콘(Si) 습식식각(etching)을 수행하는 단계;
(d) 상기 실리콘 웨이퍼 상에 증착된 산화막(SiO2)을 BHF(Buffered Hydrofluoric acid) 용액을 이용하여 제거하는 단계;
(e) 상기 산화막이 제거된 실리콘 웨이퍼 상에 thermal evaporator를 이용하여 Al을 N 타입 실리콘 웨이퍼(N-type Si wafer) 표면에 고르게 증착시키는 단계;
(f) 상기 Al층 상에 Lift-off 공정을 이용하여 금속 배선을 형성하는 단계;
(g) 상기 금속 배선 상에 SU-8(2002)을 이용하여 전기 도금이용 금속 패드 부분을 형성한 4 단자 탐침(4PP)을 형성하는 단계;
(h) 상기 제 (g) 단계에서 형성된 4 단자 탐침의 상기 팁 패턴 부분의 금속 배선을 에칭(etching)하는 단계;
(i) 상기 제 (h) 단계의 4 단자 탐침층 상에 SU-8(2050)을 이용하여 바디 패턴(Body pattern)을 형성하는 단계;
(j) 상기 전기 도금이용 금속패드 부분에 니켈(Ni)을 증착하는 단계; 및
(k) 상기 제 (e) 단계에서 증착된 Al층을 BHF(Buffered Hydrofluoric acid) 용액을 이용하여 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 마이크로 탐침 제작 방법.In the method for producing a polymer micro probe,
(a) depositing an oxide film (SiO 2 ) by a wet method on an N-type Si wafer;
(b) forming a tip pattern by performing a photolithography process using an AZ5214 photosensitive agent on the deposited oxide film, and removing an oxide film of the tip pattern using a buffered hydrofluoric acid (BHF) solution;
(c) performing silicon (Si) wet etching on a silicon wafer on which the tip pattern is formed by using a trimethylammonium hydroxide (TMAH) solution;
(d) removing the oxide film (SiO 2 ) deposited on the silicon wafer by using a buffered hydrofluoric acid (BHF) solution;
(e) depositing Al evenly on an N-type Si wafer surface by using a thermal evaporator on the silicon wafer from which the oxide film has been removed;
(f) forming a metal wiring on the Al layer using a lift-off process;
(g) forming a 4-terminal probe (4PP) having a metal pad portion for electroplating using SU-8 (2002) on the metal wiring;
(h) etching the metal wiring of the tip pattern portion of the 4-terminal probe formed in step (g);
(i) forming a body pattern on the four terminal probe layer of step (h) using SU-8 (2050);
(j) depositing nickel (Ni) on the metal pad portion using the electroplating; And
(k) removing the Al layer deposited in step (e) using a buffered hydrofluoric acid (BHF) solution.
상기 제 (f) 단계는,
AZ5214 감광제를 이용하여 금속 패턴을 형성하는 단계;
상기 금속 패턴에 E-beam evaporator를 이용하여 금(Au)을 증착하는 단계; 및
아세톤 및 Ultrasonic을 이용하여 상기 AZ5214 감광제에 의한 금속 패턴을 제거하여 금속 배선을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 마이크로 탐침 제작 방법.The method of claim 5, wherein
Step (f),
Forming a metal pattern using a AZ5214 photosensitive agent;
Depositing Au on the metal pattern using an E-beam evaporator; And
Using acetone and ultrasonic to remove the metal pattern by the AZ5214 photosensitizer to form a metal wire;
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