KR100748023B1

KR100748023B1 - 프로브 카드의 프로브 구조물 제조 방법

Info

Publication number: KR100748023B1
Application number: KR1020060054340A
Authority: KR
Inventors: 김봉환; 김종복
Original assignee: 주식회사 유니테스트
Priority date: 2006-06-16
Filing date: 2006-06-16
Publication date: 2007-08-09
Anticipated expiration: 2026-06-16
Also published as: US20070293053A1; US7459399B2

Abstract

본 발명은 실리콘 기판에 대한 이중 식각 공정 또는 SOI 기판에 대한 식각 공정을 이용하여 범프의 형성이 용이하고 미세한 피치를 가지는 프로브 카드의 프로브 구조물을 제조할 수 있는 프로브 카드의 프로브 구조물 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 프로브 카드의 프로브 구조물 제조 방법은 (a) 반도체 기판 상부에 프로브 빔 영역을 정의하는 제1 마스크 패턴을 형성하는 단계; (b) 상기 반도체 기판 및 제1 마스크 패턴 상부에 프로브 팁 영역을 정의하는 제2 마스크 패턴을 형성하는 단계; (c) 상기 제2 마스크 패턴을 식각 마스크로 상기 반도체 기판을 식각하여 상기 프로브 팁 영역을 형성하는 단계; (d) 상기 제2 마스크 패턴을 제거하는 단계; (e) 상기 제1 마스크 패턴을 식각 마스크로 상기 반도체 기판을 식각하여 상기 프로브 빔 영역을 형성하는 단계; (f) 상기 프로브 팁 영역 및 프로브 빔 영역의 측벽에 측벽 절연막 패턴을 형성하는 단계; (g) 상기 반도체 기판의 노출된 부분을 소정 깊이 식각하는 단계; (h) 상기 측벽 절연막 패턴 및 제1 마스크 패턴을 제거하는 단계; 및 (i) 상기 프로브 팁 영역 및 프로브 빔 영역에 프로브 팁 및 프로브 빔을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

프로브 카드의 프로브 구조물 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURE PROBE STRUCTURE OF PROBE CARD}

도 1a 내지 도 1n은 본 발명의 제1 실시예에 따른 프로브 카드의 프로브 구조물 제조 방법을 도시한 단면도들.

도 2a 내지 도 2m은 본 발명의 제2 실시예에 따른 프로브 카드의 프로브 구조물 제조 방법을 도시한 단면도들.

본 발명은 프로브 카드의 프로브 구조물 제조 방법에 관한 것으로, 특히 실리콘 기판에 대한 이중 식각 공정 또는 SOI 기판에 대한 식각 공정을 이용하여 범프의 형성이 용이하고 미세한 피치를 가지는 프로브 카드의 프로브 구조물을 제조할 수 있는 프로브 카드의 프로브 구조물 제조 방법에 관한 것이다.

종래 기술에 따른 프로브 카드에 사용되는 프로브 구조물은 반도체 기판을 식각하여 팁 영역을 형성하고, 빔 영역을 정의하는 감광막 패턴을 이용하여 프로브 구조물을 형성하였다.

이러한 종래 기술에 따른 프로브 구조물 제조 방법은 감광막을 이용하므로 패터닝을 용이하게 할 수 있다는 장점이 있으나, 본딩 범프 형성시 MLC에 의존하여야 한다는 단점이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 실리콘 기판에 대한 이중 식각 공정 또는 SOI 기판에 대한 식각 공정을 이용하여 범프의 형성이 용이하고 미세한 피치를 가지는 프로브 카드의 프로브 구조물을 제조할 수 있는 프로브 카드의 프로브 구조물 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따른 프로브 카드의 프로브 구조물 제조 방법은 (a) 반도체 기판 상부에 프로브 빔 영역을 정의하는 제1 마스크 패턴을 형성하는 단계; (b) 상기 반도체 기판 및 제1 마스크 패턴 상부에 프로브 팁 영역을 정의하는 제2 마스크 패턴을 형성하는 단계; (c) 상기 제2 마스크 패턴을 식각 마스크로 상기 반도체 기판을 식각하여 상기 프로브 팁 영역을 형성하는 단계; (d) 상기 제2 마스크 패턴을 제거하는 단계; (e) 상기 제1 마스크 패턴을 식각 마스크로 상기 반도체 기판을 식각하여 상기 프로브 빔 영역을 형성하는 단계; (f) 상기 프로브 팁 영역 및 프로브 빔 영역의 측벽에 측벽 절연막 패턴을 형성하는 단계; (g) 상기 반도체 기판의 노출된 부분을 소정 깊이 식각하는 단계; (h) 상기 측벽 절연막 패턴 및 제1 마스크 패턴을 제거하는 단계; 및 (i) 상기 프로브 팁 영역 및 프로브 빔 영역에 프로브 팁 및 프로브 빔을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 반도체 기판은 SOI 기판일 수 있으며, 이 경우 상기 (c) 단계는 상기 SOI 기판의 산화막 하부의 실리콘층이 노출될 때까지 식각하는 단계를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 (e) 단계는 상기 SOI 기판의 산화막이 노출될 때까지 식각하는 단계를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 (h) 단계는 상기 SOI 기판의 산화막을 제거하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 마스크 패턴 및 제2 마스크 패턴은 CVD TEOS막을 포함하는 것이 바람직하며, 상기 (g) 단계는 KOH 및 TMAH 용액을 사용하여 수행되는 것이 바람직하다.

상기 (i) 단계는 상기 반도체 기판 상부에 씨드층을 형성하는 단계; 상기 프로브 팁 영역 및 프로브 빔 영역을 노출시키는 더미 마스크층 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 프로브 팁 영역 및 프로브 빔 영역에 상기 프로브 팁 및 프로브 빔을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 (i) 단계를 수행한 후에 도전 범프로 예정된 영역을 노출시키는 감광막 패턴을 형성하는 단계; 도전 범프로 예정된 영역에 도전 범프를 형성하는 단계; 및 상기 감광막 패턴을 제거하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 (f) 단계는 상기 제1 마스크 패턴에 의해 노출된 반도체 기판의 표면에 절연막을 형성하는 단계; 및 상기 반도체 기판의 표면이 노출될 때까지 상기 절연막을 이방성 식각하여 상기 반도체 기판의 측벽에 측벽 절연막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1a 내지 도 1n은 본 발명의 제1 실시예에 따른 프로브 구조물 제조 방법을 도시한 단면도들이다.

도 1a를 참조하면, 반도체 기판(100) 상부에 프로브 빔 영역(140)을 정의하는 제1 마스크 패턴(110)을 형성한다. 제1 마스크 패턴(110)은 반도체 기판(100) 상부에 CVD 공정을 이용하여 TEOS막을 형성한 후 선택적으로 식각하여 형성하는 것이 바람직하다.

도 1b를 참조하면, 반도체 기판(100) 및 제1 마스크 패턴(110) 상부에 프로브 팁 영역(130)을 정의하는 제2 마스크 패턴(120)을 형성한다. 제2 마스크 패턴(120)은 제1 마스크 패턴(110)과 마찬가지로, 반도체 기판(100) 상부에 CVD 공정을 이용하여 TEOS막을 형성한 후 선택적으로 식각하여 형성하는 것이 바람직하다.

도 1c를 참조하면, 제2 마스크 패턴(120)을 식각 마스크로 반도체 기판(100)을 식각하여 프로브 팁 영역(130)을 형성한다.

도 1d를 참조하면, 제2 마스크 패턴(120)을 제거하여 프로브 빔 영역(140)으로 예정된 부분을 노출시킨다.

도 1e를 참조하면, 제1 마스크 패턴(110)을 식각 마스크로 반도체 기판(100)을 식각하여 프로브 빔 영역(140)을 형성한다.

도 1f를 참조하면, 제1 마스크 패턴(110)에 의해 노출된 반도체 기판(100)의 표면에 절연막(150)을 형성한다.

도 1g를 참조하면, 반도체 기판(100)의 표면이 노출될 때까지 절연막을 이방성 식각하여 프로브 팁 영역(130) 및 프로브 빔 영역(140)의 측벽에 측벽 절연막 패턴(150a)을 형성한다.

도 1h를 참조하면, 측벽 절연막 패턴(150a) 및 제1 마스크 패턴(110)을 마스크로 반도체 기판(100)의 노출된 부분을 소정 깊이 식각한다.

도 1i를 참조하면, 측벽 절연막 패턴(150a) 및 제1 마스크 패턴(110)을 식각하여 제거한다. 상기 식각 공정은 KOH 및 TMAH 용액을 사용하여 수행하는 것이 바람직하다.

도 1j를 참조하면, 반도체 기판(100) 상부에 씨드층(160)을 형성한다. 씨드층(160)은 Ti/Cu층으로 형성하는 것이 바람직하다.

도 1k를 참조하면, 프로브 팁 영역(130) 및 프로브 빔 영역(140)을 노출시키는 더미 마스크층 패턴(170)을 형성한다.

도 1l을 참조하면, 프로브 팁 영역(130) 및 프로브 빔 영역(140)에 각각 프로브 팁 및 프로브 빔(180)을 형성한다. 프로브 팁 및 프로브 빔은 도금 공정을 이용하여 Ni-Co층으로 형성하는 것이 바람직하다.

도 1m을 참조하면, 도전 범프로 예정된 영역, 즉 프로브 빔의 단부를 노출시키는 감광막 패턴(190)을 형성한다. 다음에는, 금속 등으로 도전 범프(200)를 형성한다.

도 1n을 참조하면, 감광막 패턴(190)을 제거하여 프로브 구조물을 완성한다.

도시되지는 않았으나, 도 1n의 구조물을 도전 범프(200)를 매개로 캔틸레버 받침대가 형성된 기판에 부착하고 반도체 기판(100)을 제거하야 프로브 카드를 완성한다.

도 2a 내지 도 2m은 본 발명의 제2 실시예에 따른 프로브 구조물 제조 방법을 도시한 단면도들이다.

도 2a를 참조하면, 제1 실리콘층(100a), 산화막(100b) 및 제2 실리콘층(100c)의 적층 구조로 이루어진 SOI(Silicon-On-Insulator) 기판(100) 상부에 프로브 빔 영역(140)을 정의하는 제1 마스크 패턴(110)을 형성한다. 제1 마스크 패턴(110)은 SOI 기판(100) 상부에 CVD 공정을 이용하여 TEOS막을 형성한 후 선택적으로 식각하여 형성하는 것이 바람직하다.

도 2b를 참조하면, SOI 기판(100) 및 제1 마스크 패턴(110) 상부에 프로브 팁 영역(130)을 정의하는 제2 마스크 패턴(120)을 형성한다. 제2 마스크 패턴(120)은 제1 마스크 패턴(110)과 마찬가지로, SOI 기판(100) 상부에 CVD 공정을 이용하여 TEOS막을 형성한 후 선택적으로 식각하여 형성하는 것이 바람직하다.

도 2c를 참조하면, 제2 마스크 패턴(120)을 식각 마스크로 SOI 기판(100)을 식각하여 프로브 팁 영역(130)을 형성한다. 프로브 팁 영역(130)은 산화막(100b) 하부의 제1 실리콘층(100a)이 노출될 때까지 식각 공정을 수행하여 형성하는 것이 바람직하다.

도 2d를 참조하면, 제2 마스크 패턴(120)을 제거하여 프로브 빔 영역(140)으로 예정된 부분을 노출시킨다.

도 2e를 참조하면, 제1 마스크 패턴(110)을 식각 마스크로 SOI 기판(100)을 식각하여 프로브 빔 영역(140)을 형성한다. 상기 식각 공정은 산화막(100b)이 노출될 때까지 수행하는 것이 바람직하다.

도 2f를 참조하면, 프로브 팁 영역(130) 및 프로브 빔 영역(140)의 측벽에 측벽 절연막 패턴(150a)을 형성한다.

도 2g를 참조하면, 측벽 절연막 패턴(150a) 및 제1 마스크 패턴(110)을 마스크로 SOI 기판(100)의 노출된 부분, 즉 산화막(100b)과 그 하부의 제1 실리콘층(100a)을 소정 깊이 식각한다.

도 2h를 참조하면, 측벽 절연막 패턴(150a) 및 제1 마스크 패턴(110)을 식각하여 제거한다. 상기 식각 공정은 KOH 및 TMAH 용액을 사용하여 수행하는 것이 바람직하다.

도 2i를 참조하면, SOI 기판(100) 상부에 씨드층(160)을 형성한다. 씨드층(160)은 Ti/Cu층으로 형성하는 것이 바람직하다.

도 2j를 참조하면, 프로브 팁 영역(130) 및 프로브 빔 영역(140)을 노출시키는 더미 마스크층 패턴(170)을 형성한다.

도 2k를 참조하면, 프로브 팁 영역(130) 및 프로브 빔 영역(140)에 각각 프로브 팁 및 프로브 빔(180)을 형성한다. 프로브 팁 및 프로브 빔은 도금 공정을 이용하여 Ni-Co층으로 형성하는 것이 바람직하다.

도 2l을 참조하면, 도전 범프로 예정된 영역, 즉 프로브 빔의 단부를 노출시키는 감광막 패턴(190)을 형성한다. 다음에는, 금속 등으로 도전 범프(200)를 형성한다.

도 2m을 참조하면, 감광막 패턴(190)을 제거하여 프로브 구조물을 완성한다.

도시되지는 않았으나, 도 2m의 구조물을 도전 범프(200)를 매개로 캔틸레버 받침대가 형성된 기판에 부착하고 SOI 기판(100)을 제거하야 프로브 카드를 완성한다.

본 발명에 따른 프로브 카드의 프로브 구조물 제조 방법은 실리콘 기판에 대한 이중 식각 공정 또는 SOI 기판에 대한 식각 공정을 이용하여 범프의 형성이 용이하고 미세한 피치를 가지는 프로브 카드의 프로브 구조물을 제조할 수 있다는 장점이 있다.

Claims

(a) 반도체 기판 상부에 프로브 빔 영역을 정의하는 제1 마스크 패턴을 형성하는 단계;

(b) 상기 반도체 기판 및 제1 마스크 패턴 상부에 프로브 팁 영역을 정의하는 제2 마스크 패턴을 형성하는 단계;

(c) 상기 제2 마스크 패턴을 식각 마스크로 상기 반도체 기판을 식각하여 상기 프로브 팁 영역을 형성하는 단계;

(d) 상기 제2 마스크 패턴을 제거하는 단계;

(e) 상기 제1 마스크 패턴을 식각 마스크로 상기 반도체 기판을 식각하여 상기 프로브 빔 영역을 형성하는 단계;

(f) 상기 프로브 팁 영역 및 프로브 빔 영역의 측벽에 측벽 절연막 패턴을 형성하는 단계;

(g) 상기 반도체 기판의 노출된 부분을 소정 깊이 식각하는 단계;

(h) 상기 측벽 절연막 패턴 및 제1 마스크 패턴을 제거하는 단계; 및

(i) 상기 프로브 팁 영역 및 프로브 빔 영역에 프로브 팁 및 프로브 빔을 형성하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 반도체 기판은 SOI 기판인 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.
제2항에 있어서,

상기 (c) 단계는 상기 SOI 기판의 산화막 하부의 실리콘층이 노출될 때까지 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.
제2항에 있어서,

상기 (e) 단계는 상기 SOI 기판의 산화막이 노출될 때까지 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.
제2항에 있어서,

상기 (h) 단계는 상기 SOI 기판의 산화막을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1 마스크 패턴 및 제2 마스크 패턴은 CVD TEOS막을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 (g) 단계는 KOH 및 TMAH 용액을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 (i) 단계는 도금 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 (i) 단계의 프로브 팁 및 프로브 빔은 Ni-Co층을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 (i) 단계는

상기 반도체 기판 상부에 씨드층을 형성하는 단계;

상기 프로브 팁 영역 및 프로브 빔 영역을 노출시키는 더미 마스크층 패턴을 형성하는 단계; 및

상기 프로브 팁 영역 및 프로브 빔 영역에 상기 프로브 팁 및 프로브 빔을 형성하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.
제10항에 있어서,

상기 씨드층은 Ti/Cu층을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 (i) 단계를 수행한 후에

도전 범프로 예정된 영역을 노출시키는 감광막 패턴을 형성하는 단계;

도전 범프로 예정된 영역에 도전 범프를 형성하는 단계; 및

상기 감광막 패턴을 제거하는 단계

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 (f) 단계는

상기 제1 마스크 패턴에 의해 노출된 반도체 기판의 표면에 절연막을 형성하는 단계; 및

상기 반도체 기판의 표면이 노출될 때까지 상기 절연막을 이방성 식각하여 상기 반도체 기판의 측벽에 측벽 절연막 패턴을 형성하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.