TWI801956B - 陽極氧化層模具、模具結構物、成形物及其製造方法 - Google Patents

陽極氧化層模具、模具結構物、成形物及其製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明是有關於一種可製造其至少一部分構成具有數十 微米的尺寸範圍的成形物的陽極氧化層模具以及包括其之模具結構物，且是有關於一種使用此種陽極氧化層模具製造出其一部分構成具有數十微米的尺寸範圍的成形物的方法以及根據所述方法製造的成形物。

Description

陽極氧化層模具、模具結構物、成形物及其製 造方法
本發明是有關於一種陽極氧化層模具及包括其之模具結構物、使用其之成形物之製造方法及其成形物。
本發明是有關於一種可製造至少一部分構成具有數十微米(μm)的尺寸範圍的成形物的陽極氧化層模具以及包括其之模具結構物，且是有關於一種使用此種陽極氧化層模具製造出其一部分構成具有數十微米的尺寸範圍的成形物的方法以及根據所述方法製造的成形物。在下文中，作為上述成形物的一例對探針卡(probe card)的探針(probe pin)進行例示並說明。
半導體元件的電特性測試是藉由使半導體晶圓接近配置有多個探針的探針卡並使探針接觸半導體晶圓上的對應的電極墊來執行。在使探針與半導體晶圓上的電極墊接觸時，在達到兩者開始接觸的狀態以後，可進行使半導體晶圓進一步接近探針卡的 處理。將此種處理稱為過驅動(over drive)。過驅動是使探針彈性變形的處理，藉由進行過驅動，即使電極墊的高度或探針的高度存在偏差亦可使所有的探針準確地與電極墊接觸。另外，探針在過驅動時彈性變形且其尖端在電極墊上移動，藉此進行刮擦(scrub)。藉由此刮擦，可移除電極墊表面的氧化膜且降低接觸電阻。
最近，需要開發一種可傳遞具有大於1GHz的頻率的訊號的探針卡。此處，若將傳遞具有大於1GHz的頻率的訊號的探針的長度縮短至10mm以下，則可減小其電感並改善測試訊號的高頻特性。然而，當試圖在將探針的長度縮短至10mm以下同時確保足夠的過驅動量時，存在探針在過驅動時發生塑性變形的問題。另外存在對電極墊造成永久性損傷的損壞問題。
另一方面，可考慮藉由減小探針的厚度來抑制過驅動時的應力。然而，若減小探針的厚度，則其剖面積亦減小，因此產生在過驅動時針壓降低並且容許時間電流特性劣化的問題。
因此，需要開發一種可確保過驅動量、針壓及高頻特性的探針，且需要開發一種可更有效地製作所述探針的製造技術。
在製造探針時，使用利用雷射技術製造探針的方法。例如是一種藉由利用雷射切割由導電材料製成的基板來製作探針的方法。雷射束可沿著與探針對應的規定輪廓切割基板，並藉由不同的操作在探針上形成鋒利的邊緣。然而，藉由沿著對應於探針最終形狀的輪廓切割金屬片來製作探針的雷射切割技術在提高探 針的尺寸精度方面存在局限性，且隨之產生所能製作的形狀存在制約的問題。
[現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]大韓民國公開編號第10-2018-0004753號公開專利公報
藉此，本發明的目的在於提供一種可精密且可靠地製造至少一部分構成具有數十微米的尺寸範圍的成形物的陽極氧化層模具以及包括其之模具結構物、使用其之成形物之製造方法及其成形物。
另外，本發明的目的在於提供一種當成形物是探針時可確保探針的過驅動量、針壓及高頻特性的陽極氧化層模具以及包括其之模具結構物、使用其之成形物之製造方法及其成形物。
為了達成此種本發明的目的，本發明的陽極氧化層模具由陽極氧化層材質形成且形成有開口部。
另外，本發明包括配置於所述開口部的內部且由陽極氧化層材質形成的島狀物(island)。
另外，所述陽極氧化層模具在所述開口部配置金屬填充 物以形成探針。
另一方面，本發明的模具結構物包括：陽極氧化層模具，由陽極氧化層材質形成且形成有開口部；以及支持部件，配置於所述陽極氧化層模具的下部。
另外，本發明包括：金屬層，配置於所述陽極氧化層模具與所述支持部件之間。
另外，所述金屬層藉由所述開口部暴露出。
另外，所述金屬層用作形成於所述開口部的金屬填充物的鍍覆晶種層。
另一方面，本發明的成形物的製造方法包括以下步驟：配置由陽極氧化層材質形成且形成有開口部的陽極氧化層模具；在所述開口部形成金屬填充物；以及使用蝕刻溶液移除所述陽極氧化層模具。
另外，在所述開口部形成金屬填充物的步驟包括：將配置於所述陽極氧化層模具的下部且藉由所述開口部暴露出的金屬層作為晶種層進行鍍覆的步驟。
另外，所述成形物為探針。
另一方面，本發明的成形物包括：主體部；以及孔隙部，形成於所述主體部，所述孔隙部的寬度為1μm以上且100μm以下。
另外，所述成形物為探針。
本發明可提供一種可精密且可靠地製造至少一部分構成具有數十微米的尺寸範圍的成形物的陽極氧化層模具以及包括其之模具結構物、使用其之成形物之製造方法及其成形物。
另外，本發明可提供一種當成形物是探針時可確保探針的過驅動量、針壓及高頻特性的陽極氧化層模具以及包括其之模具結構物、使用其之成形物之製造方法及其成形物。
1:探針頭
2:垂直配線部
3:水平配線部
10:間隔件
40:上部引導板
50:下部引導板
80:探針
81:主體部
81A:第一主體部
81B:第二主體部
81C:交叉點
82A:第一導電層
82B:第二導電層
82C:第三導電層
82D:第四導電層
82E:外部鍍覆層
83:突出部
85:孔隙部
100:探針卡
101:陽極氧化層
110:第一連接部件連接墊
120:第二連接部件連接墊
130:探針連接墊
140:連接部件
150:結合部件
160:電路基板
170:連接部件
200:陽極氧化層模具
210:開口部
210A:第一開口部
210B:第二開口部
230:金屬填充物
250:島狀物
270:自由空間部
300、310、330:金屬層
370:接合層
400、410、600:支持部件
500:模具結構物
GH:引導孔洞
GP:引導板
WP:電極墊
W:晶圓
圖1是概略性地示出根據本發明較佳一實施例的探針卡的圖。
圖2a是根據本發明較佳一實施例的探針的正視圖。
圖2b是根據本發明較佳一實施例的探針的立體圖。
圖2c是根據本發明較佳一實施例的探針的剖視圖。
圖2d是根據本發明較佳一實施例的探針的剖視圖。
圖3a是根據本發明較佳一實施例的具有開口部的陽極氧化層模具的平面圖。
圖3b是根據本發明較佳一實施例的在開口部配置金屬填充物的陽極氧化層模具的平面圖。
圖3c是移除圖3b的陽極氧化層模具的探針的正視圖。
圖4a是根據本發明較佳一實施例的模具結構物的平面圖。
圖4b是圖4a的A-A'剖視圖。
圖5a是根據本發明較佳一實施例的具有開口部的模具結構物的平面圖。
圖5b是圖5a的A-A'剖視圖。
圖6a是根據本發明較佳一實施例的在開口部配置金屬填充物的陽極氧化層模具的平面圖。
圖6b是圖6a的A-A'剖視圖。
圖7a是移除陽極氧化層模具的探針的正視圖。
圖7b是圖7a的A-A'剖視圖。
圖8的(a)至(e)是示出根據本發明較佳一實施例的成形物的製造方法的圖。
圖9a是示出根據本發明較佳一實施例的配置有探針的探針頭與晶圓接觸前的狀態的圖。
圖9b是示出根據本發明較佳一實施例的配置有探針的探針頭與晶圓接觸的狀態的圖。
圖10的(a)至(d)至圖12的(a)至(d)是表示根據本發明較佳一實施例的探針的各種變形例的圖。
以下的內容僅例示發明的原理。因此即便未在本說明書中明確地進行說明或圖示，相應領域的技術人員亦可實現發明的原理並發明包含於發明的概念與範圍內的各種裝置。另外，本說明書所列舉的所有條件部用語及實施例在原則上應理解為僅是作 為明確地用於理解發明的概念的目的，並不限制於如上所述特別列舉的實施例及狀態。
所述的目的、特徵及優點藉由與附圖相關的下文的詳細說明而進一步變明瞭，因此在發明所屬的技術領域內的具有通常知識者可容易地實施發明的技術思想。
將參考作為本發明的理想例示圖的剖面圖及/或立體圖來說明本說明書中記述的實施例。為了有效地說明技術內容，對該些附圖所示的膜及區域的厚度等進行誇張表現。例示圖的形態可因製造技術及/或公差等變形。另外，附圖所示的成形物的個數僅例示性地在附圖中表示一部分。因此，本發明的實施例並不限於所示的特定形態，亦包括根據製造製程生成的形態的變化。
在對各種實施例進行說明時，即使實施例不同，為了方便起見亦對執行相同功能的構成要素賦予相同的名稱及相同的參考編號。另外，為了方便起見，將省略已經在其他實施例中說明的構成及操作。
以下，參照附圖對本發明的較佳實施例進行詳細說明，如下所述。
圖1是概略性地示出根據本發明較佳實施例的探針卡100的圖。在此情況下，為了便於說明，多個探針80的個數及大小被誇張示出。
根據將探針80設置於連接部件140(ST)的結構及探針80的結構，探針卡100可分為垂直型探針卡(VERTICAL TYPE PROBE CARD)、懸臂型探針卡(CANTILEVER TYPE PROBE CARD)、微機電系統探針卡(MEMS PROBE CARD)(100)。在本發明中，示出垂直型探針卡100作為一例來說明連接部件140(ST)與周圍其他零件之間的結合結構。實現本發明的連接部件140(ST)與周圍其他零件之間的結合結構的探針卡的種類不限於此，且亦可在MEMS探針卡及懸臂型探針卡中實現。
半導體元件的電特性測試是藉由使半導體晶圓W接近形成有多個探針80的探針卡100並使各個探針80接觸半導體晶圓W上的對應的電極墊WP來執行。在探針80到達接觸電極墊WP的位置之後，可使晶圓W向探針卡100側進一步上升規定高度。如上所述的過程可為過驅動。
如圖1所示，本發明的探針卡100可包括連接部件140(ST)及結合部件150構成。結合部件150可由螺栓提供，但結合部件150不限於此。
連接部件140可被提供為空間轉換器(ST)。可在連接部件140(ST)的上側配置電路基板160，並在下側配置具有多個探針80的探針頭1。換言之，連接部件140(ST)可位於電路基板160與探針頭1之間。此種空間轉換器(ST)可藉由結合部件150結合至周圍零件。
藉由結合部件150結合至電路基板160的連接部件140(ST)可在電路基板160與連接部件140(ST)之間配置連接部件170以彼此電性連接。具體而言，可在連接部件140(ST)的 上部表面配置第一連接部件連接墊110且在電路基板160的下部表面配置第二連接部件連接墊120。因此，位於連接部件140(ST)與電路基板160之間的連接部件170接合至第一連接部件連接墊110及第二連接部件連接墊120，以執行空間轉換器(ST)與電路基板160的電性連接。
連接部件140(ST)的絕緣部可由陽極氧化層101材質形成。陽極氧化層101是指對作為母材的金屬進行陽極氧化而形成的膜，氣孔孔是指在對金屬進行陽極氧化而形成陽極氧化層101的過程中形成的孔洞。例如，在作為母材的金屬是鋁(Al)或鋁合金的情況下，當對母材進行陽極氧化時，在母材的表面形成陽極氧化鋁(Al2O3)材質的陽極氧化層101。陽極氧化層101具有2ppm/℃至3ppm/℃的熱膨脹係數。因此，具有由溫度引起的變形小的優點。另外，由於陽極氧化層101的熱膨脹係數接近於作為檢查對象的半導體晶圓W的熱膨脹係數，因此即使在高溫環境下亦可將探針80與電極墊WP之間的位置錯位最小化。
本發明藉由利用此種陽極氧化層101材質構成連接部件140(ST)，可實現在高溫環境下熱變形小的連接部件140(ST)。然而，連接部件140(ST)的材質不限於陽極氧化層101材質，且可由陶瓷材料、或聚醯亞胺材料或其他合適的介電材料形成。
連接部件140(ST)可形成為多個層積層的結構。具體而言，在連接部件140(ST)的各層配置垂直配線部2，且上側的垂直配線部2與下側的垂直配線部2可藉由水平配線部3電性連 接。此時，在最上側提供的垂直配線部2的間隔可與配置於電路基板160的第二連接部件連接墊120的間隔相同，且越向下側垂直配線部2的間隔可越窄。此時，在最下側提供的垂直配線部2的間隔可與配置於連接部件140(ST)的下側的探針連接墊130的間隔相同。因此，配置於連接部件140(ST)的下側的探針連接墊130的間隔可較配置於上側的第二連接部件連接墊120的間隔窄。換言之，藉由在電路基板160與探針頭1之間配置連接部件140(ST)，多個探針80可以更窄的間隔佈置。即，可藉由連接部件140(ST)實現探針80的窄節距化。
在連接部件140(ST)的下部配置探針頭1。探針頭1支持探針80且包括具有引導孔洞GH的多個引導板GP。
探針頭1可形成為依次配置上部引導板40及下部引導板50的結構。此時，上部引導板40及下部引導板50中的至少一者可由陽極氧化層材質形成。上部引導板40及/或下部引導板50的材質不限於陽極氧化層材質，而可由陶瓷材料、玻璃或矽基材料、或聚醯胺材料、或其他合適的介電材料形成。但是，在上部引導板40及/或下部引導板50的材質由陽極氧化層材質形成的情況下，具有由溫度引起的變形小的優點。另外，由於陽極氧化層的熱膨脹係數接近於作為檢查對象的半導體晶圓W的熱膨脹係數，因此即使在高溫的環境下亦可將探針80與電極墊WP間的位置錯位最小化。
上部引導板40及下部引導板50可藉由間隔件10來支 持。在間隔件10的中央可形成供探針80貫通的空間。具體而言，可在配置於間隔件10的上表面的上部安裝區域配置上部引導板40，且可在配置於間隔件10的下表面的下部安裝區域配置下部引導板50。在此情況下，上部安裝區域可在間隔件10的上表面中由凹槽形成，且下部安裝區域可在間隔件10的下表面中由凹槽形成。然而，由於上部安裝區域及下部安裝區域的凹槽形狀作為一例示出，因此對其構成的形狀沒有限制。因此，上部安裝區域及下部安裝區域可配置為在間隔件10的上表面及下表面中可更穩定地配置上部引導板40及下部引導板50的合適的形態。
半導體元件的電特性測試藉由使半導體晶圓W接近具有多個探針80的探針卡100並使探針80接觸半導體晶圓W上的對應的電極墊WP來執行。在探針80與半導體晶圓W上的電極墊WP接觸時，在達到兩者開始接觸的狀態之後，進行使半導體晶圓W進一步接近探針卡100的處理。探針80為在上部引導板40及下部引導板50之間發生彈性變形的結構，且採用此種探針80以成為垂直型探針卡100。作為本發明的較佳實施例，探針80被說明為具有預變形(pre-deformed)結構、即cobra針的形態，但本發明的較佳實施例不限於此，亦包括使用移動板使一字型針變形的結構。
如圖2a及圖2b所示，探針80包括主體部81及形成於主體部81的孔隙部85。主體部81的寬度包括孔隙部85的寬度且可具有1μm以上且100μm以下的尺寸範圍。另外，孔隙部85的 寬度可具有1μm以上且100μm以下的尺寸範圍。孔隙部85的寬度可具有數十微米的尺寸範圍，例如可具有10μm以上且50μm以下的尺寸範圍。探針80的整體長度可具有1mm以上且10mm以下的尺寸範圍。
主體部81包括第一主體部81A與第二主體部81B。第二主體部81B與第一主體部81A連續形成，且第二主體部81B的長度方向中心軸與第一主體部81A的長度方向中心軸形成鈍角。主體部81在第一主體部81A與第二主體部81B的交叉點81C處構成彎曲部。參照圖2a及圖2b，孔隙部85形成於第一主體部81A。稍後將述孔隙部85的具體構成。第一主體部81A的下部端部可為尖銳的形狀。藉由尖端形狀可確保探針80的正確刮擦。
圖2c及圖2d是示出探針80的剖面的圖。主體部81的剖面形成為矩形剖面。在此情況下，上部引導板40及下部引導板50的引導孔洞GH可與主體部81的剖面形狀對應地配置為矩形剖面。藉由矩形剖面的主體部81與矩形剖面的引導孔洞GH的構成，防止探針80在引導孔洞GH內旋轉並防止探針80間的干擾，從而可實現窄節距。
探針80的主體部81可由導電材料形成。此處，導電材料可自鉑(Pt)、銠(Rh)、鈀(Pd)、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、銥(Ir)或其等的合金、或者鎳-鈷(NiCo)合金、鈀-鈷(PdCo)合金、鈀-鎳(PdNi)合金或鎳-磷(NiP)合金中選擇至少一種。參照圖2c，探針80的主體部81可具有多個導電材料積層的多層 結構。包含彼此不同材質的各導電層可自鉑(Pt)、銠(Rh)、鈀(Pd)、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、銥(Ir)或其等的合金、或者鈀-鈷(PdCo)合金、鈀-鎳(PdNi)合金或鎳-磷(NiP)合金中選擇。作為一實施例，探針80的主體部81可具有積層有第一導電層至第四導電層的多層結構。此處，第一導電層82A為鉑(Pt)材質而第二導電層82B為銠(Rh)材質，第三導電層82C為鈀(Pd)材質而第四導電層82D可由鎳-鈷(NiCo)合金材質形成。
參照圖2d，探針80的主體部81可更包括外部鍍覆層82E。外部鍍覆層82E可由硬度高於其內部導電材料的材質形成。作為一實施例，外部鍍覆層82E可自銠(Rh)、鉑(Pt)、銥(Ir)或其等的合金、或者鎳-鈷(NiCo)合金、鈀-鈷(PdCo)合金、或鈀-鎳(PdNi)合金或鎳-磷(NiP)合金中選擇至少一種。
根據本發明較佳實施例的成形物的製造方法包括以下步驟：配置由陽極氧化層材質形成且形成有開口部210的陽極氧化層模具200；在開口部210形成金屬填充物230；以及使用蝕刻溶液移除陽極氧化層模具200。
以下，參照圖3a至圖3c，對根據本發明較佳實施例的可製造成形物例如探針80的陽極氧化層模具以及使用其之製造方法進行說明。
在下文中說明的陽極氧化層模具200是指不僅包括形成開口部210而且亦包括尚未形成開口部210之前的結構。陽極氧 化層模具200由陽極氧化層材質形成且形成有開口部210。另外，陽極氧化層模具200包括配置於開口部210內部且由陽極氧化層材質形成的島狀物250。此種陽極氧化層模具200是在開口部210配置金屬填充物230以形成探針80的模具。
參照圖3a，陽極氧化層模具200配置成由陽極氧化層材質形成並形成有開口部210。陽極氧化層模具200藉由對金屬母材進行陽極氧化而形成。在開口部210的內部配置由陽極氧化層材質形成的島狀物250。島狀物250是在對陽極氧化層模具200的一部分進行蝕刻形成開口部210時不移除陽極氧化層並將其保留的區域，且是周圍被開口部210包圍的陽極氧化層區域。陽極氧化層模具200的厚度可具有50μm以上且100μm以下的厚度。
開口部210可對陽極氧化層模具200進行蝕刻來形成。為此，可在陽極氧化層模具200的上表面配置光阻並對其進行圖案化，然後經圖案化而被開口的區域的陽極氧化層與蝕刻溶液反應從而形成開口部210。具體地進行說明，可在形成開口部210之前在陽極氧化層模具200的上表面配置感光性材料之後進行曝光製程。感光性材料的至少一部分可藉由曝光製程被圖案化並移除。此時，在將成為島狀物250的部分的上表面光阻並未被移除而是保留。陽極氧化層模具200藉由對利用圖案化過程移除感光性材料的區域執行蝕刻製程，並藉由蝕刻溶液移除除了將成為島狀物250的區域之外的周圍的陽極氧化層，從而形成開口部210。
陽極氧化層模具200可根據由配置於上表面的感光性材 料的圖案化過程生成的圖案的模樣來確定開口部210及島狀物250的外形。對感光性材料被圖案化的區域的尺寸及形狀不進行限制。因此，對感光性材料進行圖案化並藉由利用圖案化過程移除的區域對陽極氧化層模具200執行蝕刻製程，從而形成開口部210及島狀物250，因此對開口部210及島狀物250的尺寸及形狀不進行限制。開口部210稍後構成探針80的主體部81，由於藉由如上所述的陽極氧化層的蝕刻製程形成開口部210及島狀物250，因此主體部81的寬度包括孔隙部85的寬度且具有1μm以上且100μm以下的尺寸範圍，且孔隙部85的寬度可具有1μm以上且100μm以下的尺寸範圍，且探針80整體長度可具有1mm以上且10mm以下的尺寸範圍。
藉由使用雷射或鑽孔的加工方法形成的開口部主要具有圓形剖面或形成為不包括面與面相交的拐角的形狀。另外，使用雷射或鑽孔的加工方法難以形成微小尺寸的孔，且應隔以考慮到機械誤差的節距間隔(P)來形成，因此其尺寸及形狀受到制約。然而，根據本發明的較佳實施例，開口部210可具有帶角的拐角，且可沒有形狀限制地形成開口部210。
另外，在利用蝕刻溶液對陽極氧化層模具200進行濕式蝕刻時，形成具有垂直內壁的開口部210。因此，探針80的主體部81的垂直剖面可具有矩形形狀。
在使用光阻模具代替陽極氧化層模具200的情況下，由於使光阻模具必須具有50μm以上且100μm以下的厚度，且應在 如此製作得厚的光阻中藉由曝光製程形成開口部，因此存在難以精密且快速地製作具有垂直側壁的開口部的缺點。另一方面，在使用陽極氧化層模具200形成開口部210的情況下，即使陽極氧化層模具200的厚度具有50μm以上且100μm以下的尺寸範圍亦可精密且快速地製作垂直側壁。
參照圖3b，可在陽極氧化層模具200的開口部210中配置金屬填充物230。當對開口部210填充金屬填充物230時，島狀物250被金屬填充物230包圍。
參照圖3c，移除陽極氧化層模具200來完成成形物。此處，成形物可為探針80。由於在移除陽極氧化層模具200時島狀物250亦被一起移除，因此探針80成為具有孔隙部85的結構。移除包括島狀物250的陽極氧化層模具200可藉由使用蝕刻溶液的濕式蝕刻來進行。
以下，將對根據本發明較佳實施例的可製造成形物例如探針80的模具結構物500以及使用其的製造方法進行說明。
模具結構物500包括由陽極氧化層材質形成且形成有開口部210的陽極氧化層模具200以及配置於陽極氧化層模具200下部的支持部件400、410、600。模具結構物500包括位於陽極氧化層模具200與支持部件400、410、600之間的金屬層300、310、330。金屬層300、310、330可藉由開口部210暴露出。金屬層300、310、330可用作形成於開口部210的金屬填充物230的鍍覆晶種層。
使用模具結構物500的成形物的製造方法包括以下步驟：配置由陽極氧化層材質形成且形成有開口部210的陽極氧化層模具200；在開口部210形成金屬填充物230；以及移除陽極氧化層模具200。此處，形成開口部210的步驟包括將配置於陽極氧化層模具200的下部並藉由開口部210暴露出金屬層300、310、330作為晶種層進行鍍覆的步驟。
以下，參照圖4a至圖7b，對根據本發明較佳實施例的可製造成形物例如探針80的模具結構物500以及使用其的製造方法進行說明。
參照圖4a及圖4b，圖4a是形成開口部210之前的模具結構物500的平面圖，而圖4b是圖4a的A-A'剖視圖。模具結構物500包括由陽極氧化層材質形成的陽極氧化層模具200與配置於陽極氧化層模具200下部的支持部件400。另外，模具結構物500包括配置於陽極氧化層模具200與支持部件400之間的金屬層300。
支持部件400是為了支持陽極氧化層模具200以保持平坦度而採用的構成，且可為玻璃、矽、陶瓷、玻璃-陶瓷或金屬。然而，對支持部件400的材質的限制只要是能夠在支持陽極氧化層模具200的同時保持平坦度的材質則均可包括。
在支持部件400的上部配置金屬層300。金屬層300可為能夠進行陽極氧化或能夠進行電鍍的材質。金屬層300可為單一金屬或合金，例如可為選自銅(Cu)、鋁(Al)、鎂(Mg)、鈦(Ti)、 鋅(Zn)、鈮(Nb)及鉭(Ta)等的單一金屬或包含選自其等中的一種以上的金屬的合金。
可在金屬層300的下部配置晶種層(未示出)。晶種層(未示出)由鈦或鉻製成且可藉由濺射等形成。作為一實施例，在形成厚度為50nm的鉻濺射膜之後，可在此鉻濺射膜上積層厚度為100nm的銅(Cu)濺射膜以形成金屬層300。
在金屬層300的上部配置陽極氧化層模具200。陽極氧化層模具200可藉由對金屬母材進行陽極氧化來形成。此處，金屬母材可為金屬層300。換言之，在對金屬層300進行陽極氧化時，在金屬層300的上部形成陽極氧化層材質的陽極氧化層模具200。陽極氧化層模具200的厚度可具有50μm以上且100μm以下的厚度。
另一方面，陽極氧化層模具200可配置於藉由與金屬層300單獨的製造過程分開製作的金屬層300的上部。在單獨的製造過程中，藉由對金屬母材進行陽極氧化來製作陽極氧化層之後，可移除金屬母材以製作陽極氧化層模具200，且將如此製作的陽極氧化層模具200配置於金屬層300上。在此情況下，金屬層300可由能夠電鍍以用於後續製程的材質形成。
參照圖5a及圖5b，圖5a是形成有開口部210的模具結構物500的平面圖，而圖5b是圖5a的A-A'剖面圖。
在圖4a及圖4b所示的陽極氧化層模具200的上表面配置感光性材料之後，可執行光阻製程。感光性材料可藉由光阻製 程將至少一部分圖案化並移除。陽極氧化層模具200可藉由圖案化製程對已經移除感光性材料的區域進行蝕刻來形成。藉由如上所述的過程，獲得具有圖5a及圖5b所示的開口部210的陽極氧化層模具200。開口部210的形狀與待製作的探針80的形狀相同。
開口部210藉由對陽極氧化層模具200進行蝕刻而形成，在陽極氧化層模具200的上表面配置光阻並對其進行圖案化，然後經圖案化而被開口的區域的陽極氧化層與蝕刻溶液反應從而可形成開口部210。具體地進行說明，可在形成開口部210之前在陽極氧化層模具200的上表面配置感光性材料之後執行曝光製程。感光性材料的至少一部分可藉由曝光製程被圖案化並移除。此時，在稍後將成為島狀物250的部分的上表面光阻並未被移除而是保留。陽極氧化層模具200藉由對利用圖案化製程移除感光性材料的開口區域執行蝕刻製程，藉由蝕刻溶液移除除了將成為島狀物250的區域之外的周圍的陽極氧化層，從而形成開口部210。
雖然在圖5a及圖5b中僅示出四個開口部210，但是藉由一次蝕刻製程可一次形成數萬至數十萬個開口部210，因此相較於使用雷射或鑽孔的加工方法能夠進行有效的生產。另外，在使用矽晶圓作為模具的情況下，難以獲得開口部210的垂直側壁，而在使用反應性離子蝕刻製程(deep reactive ion etch，DRIE)的情況下，存在成本高的缺點，但是對陽極氧化層進行蝕刻以形成開口部210的製程在以低成本獲得垂直側壁的方面是有效的。
在進行蝕刻製程時，可移除陽極氧化層模具的至少一部分區域以形成自由空間部270。自由空間部270可較佳為配置於模具結構物500的外側，更佳為可配置於模具結構物500的外邊緣側。金屬層300的上表面藉由自由空間部270暴露出。自由空間部270成為在稍後製程即電鍍製程中鍍覆電極的連接區域。
在開口部210的內部配置由陽極氧化層材質形成的島狀物250。島狀物250是在對陽極氧化層模具200的一部分進行蝕刻形成開口部210時不移除陽極氧化層並將其保留的區域。島狀物250在最終的成形物中成為孔隙部85。在最終成形物中形成的孔隙部85的構成可與島狀物250的構成相同。因此，將參照圖10的(a)至(d)至圖12的(a)至(d)對開口部210的構成進行說明，參照圖10的(a)至(d)，島狀物250可形成於第二開口部210B。另外，島狀物250可形成於第一開口部210A及第二開口部210B兩者。另外，島狀物250可形成於第一開口部210A與第二開口部210B的交叉點處，島狀物250可連續地形成於第一開口部210A及第二開口部210B。另一方面，參照圖11的(a)至(d)，可在開口部210的寬度方向上配置多個島狀物250。島狀物250可在第一開口部210A及第二開口部210B中分別並排地各形成兩個。另外，可配置多個島狀物250，且至少兩個島狀物250之間的投影區域可彼此重疊。另外，對於島狀物250，配置的多個島狀物250之間的長度可彼此不同，且至少一個島狀物250可連續地形成於第一開口部210A與第二開口部210B。另外，島狀物 250形成於第一開口部210A的個數可與形成於第二開口部210B的個數不同，且各個島狀物250的寬度可不同。另外，參照圖12的(a)至(d)，島狀物250可具有磨圓的形狀。島狀物250具有磨圓的形狀且可配置於第一開口部210A或第二開口部210B中。另外，島狀物250具有磨圓的形狀且可連續地形成於第一開口部210A與第二開口部210B。另外，島狀物250可具有圓形形狀，且可在第一開口部210A及/或第二開口部210B中配置多個。另外，島狀物250可形成為正弦波的形態或「W」字的形態。
參照圖6a及圖6b，圖6a是在開口部210形成金屬填充物230的模具結構物500的平面圖，而圖6b是圖6a的A-A'剖面圖。
在金屬層300的藉由自由空間部270暴露出的上表面連接鍍覆電極來執行電鍍。將金屬層300用作供電層實施電鍍，從而在開口部210內的金屬層300的上部配置金屬填充物230。根據本發明的較佳實施例，在進行鍍覆製程時，不存在因鍍覆引起的陽極氧化層模具200的滑動的現象且可確保均勻的形狀。
藉由電鍍形成的金屬填充物230可自鉑(Pt)、銠(Rh)、鈀(Pd)、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、銥(Ir)或其等的合金或鎳-鈷(NiCo)合金、鈀-鈷(PdCo)合金、鈀-鎳(PdNi)合金或鎳-磷(NiP)合金中選擇至少一種。
金屬填充物230可具有多種導電材料積層的多層結構，且由彼此不同的材質形成的各個金屬填充物230可自鉑(Pt)、銠 (Rh)、鈀(Pd)、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、銥(Ir)或其等的合金、或者鈀-鈷(PdCo)合金、鈀-鎳(PdNi)合金或鎳-磷(NiP)合金中選擇。
金屬填充物230可具有第一導電層至第四導電層積層的多層結構。金屬填充物230可藉由依次鍍覆第一導電層至第四導電層來構成金屬填充物230。如此，可在不改變陽極氧化層模具200的情況下依次鍍覆彼此不同的導電材料。作為一實施例，第一導電層82A為鉑(Pt)材質而第二導電層82B為銠(Rh)材質，第三導電層82C為鈀(Pd)材質而第四導電層82D可由鎳-鈷(NiCo)合金材質製成。
在鍍覆製程完成時，可執行平坦化製程。藉由化學機械研磨(Chemical Mechanical Polishing，CMP)製程移除自陽極氧化層模具200的上表面突出的金屬填充物230，考慮到探針80的設計上的厚度，可包括金屬填充物230並移除陽極氧化層模具200的上表面的一部分。
參照圖7a及圖7b，圖7a為移除模具結構物500之後的成形物的平面圖，而圖7b為圖7a的A-A'剖面圖。在平坦化製程完成後，使用蝕刻溶液移除陽極氧化層材質的陽極氧化層模具200。在移除陽極氧化層模具200時，島狀物250亦被蝕刻溶液移除，且在島狀物250被移除時在其位置形成孔隙部85。
此後，藉由使用金屬層300專用蝕刻劑移除金屬層300來分離成形物與支持部件400。作為一實施例，成形物可為探針 80。此後，探針80的主體部81可更包括外部鍍覆層82E。外部鍍覆層82E可由硬度高於其內部導電材料的材質形成。
以下，將參照圖8的(a)至(e)對根據本發明較佳實施例的可製造成形物例如探針80的模具結構物500以及使用其的製造方法進行說明。
如圖8的(a)至(e)所示，配置於陽極氧化層模具200下部的支持部件包括：第一支持部件600，在電鍍製程中配置於陽極氧化層模具200的下部以支持陽極氧化層模具200；以及第二支持部件410，在平坦化製程中配置於陽極氧化層模具200的下部以支持陽極氧化層模具200。
參照圖8的(a)，在第一支持部件600的上表面配置金屬層310、330。金屬層310、330包括配置於陽極氧化層模具200的下部的第一金屬層310及配置於第一支持部件600的上表面的第二金屬層330。在陽極氧化層模具200的下部配置金屬材質的第一金屬層310。更佳為在製造陽極氧化層模具200時形成的阻擋層的表面配置金屬材質的第一金屬層310。第一金屬層310較佳為銅(Cu)或鉑(Pt)材質，但只要是能夠電鍍的材質則對其不進行限制。在第一支持部件600的凹部的上表面配置第二金屬層330且較佳為對電鍍有效的銅(Cu)材質，但對其不進行限制。配置於陽極氧化層模具200的表面的第一金屬層310可在將陽極氧化層模具200安裝於第一支持部件600之前配置，且配置於第一支持部件600的第二金屬層330亦可在將陽極氧化層模具200安裝 於第一支持部件600之前配置。配置有第一金屬層310的陽極氧化層模具200配置在配置於第一支持部件600的第二金屬層330的上表面，且將陽極氧化層模具200固定於第一支持部件600，從而完成用於電鍍的準備步驟。藉由配置於第一支持部件600的上部的夾具部夾住陽極氧化層模具200的上表面的一部分，從而可固定陽極氧化層模具200而不會晃動。
陽極氧化層模具200由陽極氧化層材質形成並具有開口部210。陽極氧化層模具200藉由對金屬母材進行陽極氧化而形成。在開口部210內部配置由陽極氧化層材質形成的島狀物250。島狀物250是在對陽極氧化層模具200的一部分進行刻蝕形成開口部210時不移除陽極氧化層並將其保留的區域，且周圍是被開口部210包圍的陽極氧化層區域。陽極氧化層模具200的厚度可具有50μm以上且100μm以下的厚度。
接著，如圖8的(b)所示，使用金屬層310、330實施電鍍。金屬填充物230自開口部210的下部向開口部210的上部方向填充陽極氧化層模具200的除了島狀物250之外的開口部210。
在完成電鍍以後，接著如圖8的(c)所示，將陽極氧化層模具200與第一支持部件600分離並配置於第二支持部件410的上表面，執行平坦化製程。在此情況下，在陽極氧化層模具200與第一支持部件600分離時，位於陽極氧化層模具200的下部的第一金屬層310亦一起與第一支持部件600分離。在第二支持部 件410的上表面配置接合層370。可藉由接合層370將陽極氧化層模具200固定至第二支持部件410而不會晃動。此後，可藉由化學機械研磨(CMP)製程移除自陽極氧化層模具200的上表面突出的金屬填充物230，考慮到探針80的設計上的厚度，可包括金屬填充物230並移除陽極氧化層模具200的上表面的一部分。
接著，如圖的8(d)所示，使用僅選擇性地與陽極氧化層模具200反應而不與第一金屬層310及接合層370反應的蝕刻劑來僅移除陽極氧化層模具200。此時，島狀物250亦被蝕刻劑移除。
接著，如圖的8(e)所示，使用選擇性地與第一金屬層310反應的蝕刻劑移除第一金屬層310，從而完成成形物的製造。以此方式製造的成形物(探針)包括主體部81與配置於主體部81內部的孔隙部85。
圖9a及圖9b是示出根據本發明的較佳實施例製作的探針80插入至上部引導板40與下部引導板50的引導孔洞GH而構成探針頭1的圖。
參照圖9a，探針80包括主體部81與形成於主體部81的孔隙部85。孔隙部85的寬度可為1μm以上且100μm以下。主體部81包括插入至下部引導板50的第一主體部81A與插入至上部引導板40的第二主體部81B。在主體部81的第一主體部81A的端部側配置突出部83，使得突出部83卡在上部引導板40的上表面，從而防止探針80自上部引導板40的引導孔洞GH脫落。
參照圖9a，半導體元件的電特性測試是藉由使半導體晶圓W接近具有多個探針80的探針卡100並使探針80接觸半導體晶圓W上的對應的電極墊WP來執行。在使探針80與半導體晶圓W上的電極墊WP接觸時，在達到兩者開始接觸的狀態以後，可進行使半導體晶圓W進一步接近探針卡100的處理。參照圖9b，過驅動使探針80彈性變形並對其進行過驅動，從而即使電極墊WP的高度或探針80的高度存在偏差，亦可使所有的探針80準確地與電極墊WP接觸。另外，探針80在過驅動時發生彈性變形，其尖端在電極墊WP上移動，從而進行刮擦。藉由此刮擦，可移除電極墊WP表面的氧化膜且可降低接觸電阻。
在過驅動過程中，探針80發生彈性變形，藉由探針80的孔隙部85的構成，可確保所需的過驅動量，且確保所需的針壓及容許時間電流特性同時可使探針80的長度變短。由於可將探針80的長度縮短至10mm以下的尺寸範圍，因此可降低電感且可提高高頻特性。
參照圖10的(a)至(d)至圖12的(a)至(d)，對成形物、較佳為探針80的各種實施例的構成進行說明。
參照圖10的(a)至(d)，孔隙部85可形成於第二主體部81B中(a)。另外，孔隙部85可形成於第一主體部81A及第二主體部81B兩者中(b)。另外，孔隙部85可形成於第一主體部81A與第二主體部81B的交叉點81C處(c)，孔隙部85可連續地形成於第一主體部81A及第二主體部81B(d)。
參照圖11的(a)至(d)，孔隙部85可在主體部81的寬度方向上配置多個。孔隙部85可在第一主體部81A及第二主體部81B中分別並排地各形成兩個(a)。另外，孔隙部85可配置多個，且至少兩個孔隙部85之間的投影區域可彼此重疊(b)。另外，對於孔隙部85，配置的多個孔隙部85之間的長度可彼此不同，且至少一個孔隙部85可連續地形成於第一主體部81A與第二主體部81B(c)。另外，孔隙部85形成於第一主體部81A的個數可與形成於第二主體部81B的個數不同，且各個孔隙部85的寬度可不同(d)。
參照圖12的(a)至(d)，孔隙部85可具有磨圓的形狀。孔隙部85具有磨圓的形狀且可配置於第一主體部81A或第二主體部81B中(a)。另外，孔隙部85具有磨圓的形狀且可連續地形成於第一主體部81A與第二主體部81B(b)。另外，孔隙部85可具有圓形形狀，且可在第一主體部81A及/或第二主體部81B中配置多個(c)。另外，孔隙部85可形成為正弦波的形態或「W」字的形態(d)。
如上所述，雖然參照本發明的較佳實施例進行了說明，但相應技術領域的普通技術人員可在不脫離下述申請專利範圍所記載的本發明的思想及領域的範圍內對本發明實施各種修改或變形。
1:探針頭
2:垂直配線部
3:水平配線部
10:間隔件
40:上部引導板
50:下部引導板
80:探針
100:探針卡
101:陽極氧化層
110:第一連接部件連接墊
120:第二連接部件連接墊
130:探針連接墊
140:連接部件
150:結合部件
160:電路基板
170:連接部件
GH:引導孔洞
GP:引導板
WP:電極墊
W:半導體晶圓/晶圓

Claims (12)

  1. 一種陽極氧化層模具，由陽極氧化層材質形成且形成有開口部；所述開口部的形狀根據配置在陽極氧化層的上表面上的感光性材料的圖案化過程生成的圖案的模樣來確定。
  2. 如請求項1所述的陽極氧化層模具，包括：島狀物，配置於所述開口部的內部，且由陽極氧化層材質形成。
  3. 如請求項1所述的陽極氧化層模具，其中在所述開口部配置金屬填充物，以形成探針。
  4. 一種模具結構物，包括：陽極氧化層模具，由陽極氧化層材質形成且形成有開口部；以及支持部件，配置於所述陽極氧化層模具的下部；其中所述開口部的形狀根據配置在陽極氧化層的上表面上的感光性材料的圖案化過程生成的圖案的模樣來確定。
  5. 如請求項4所述的模具結構物，更包括：金屬層，配置於所述陽極氧化層模具與所述支持部件之間。
  6. 如請求項5所述的模具結構物，其中所述金屬層藉由所述開口部暴露出。
  7. 如請求項5所述的模具結構物，其中所述金屬層用作形成於所述開口部的金屬填充物的鍍覆晶種層。
  8. 一種成形物的製造方法，包括以下步驟：配置由陽極氧化層材質形成且形成有開口部的陽極氧化層模具；在所述開口部形成金屬填充物；以及移除所述陽極氧化層模具；其中所述開口部的形狀根據配置在陽極氧化層的上表面上的感光性材料的圖案化過程生成的圖案的模樣來確定。
  9. 如請求項8所述的成形物的製造方法，其中在所述開口部形成所述金屬填充物的步驟包括：將配置於所述陽極氧化層模具的下部且藉由所述開口部暴露出的金屬層作為晶種層進行鍍覆的步驟。
  10. 如請求項8所述的成形物的製造方法，其中所述成形物為探針。
  11. 一種成形物，包括：陽極氧化層模具，由陽極氧化層所形成，以及由陽極氧化層材質所製形成的開口部，且所述開口部的形狀根據配置在所述陽極氧化層的上表面上的感光性材料的圖案化過程生成的圖案的模樣來確定；主體部，在所述開口部配置金屬填充物；以及孔隙部，形成於所述主體部，其中所述孔隙部的寬度為1μm以上且100μm以下。
  12. 如請求項11所述的成形物，其中所述成形物為 探針。
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