(57)【要約】本発明によるＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブは、所定部に貫通ホールが形成された基板と、その基板に形成した貫通ホールの内部に充填される導電性埋込体と、その導電性埋込体を貫通ホール内部に充填した基板上に形成されるベース導電膜と、そのベース導電膜上に具備され、下方に傾いた傾斜面を持ち上面がラウンディングされた第１ティップ支持体と、その第１ティップ支持体の外側表面に具備され、第１ティップ支持体の上部を開口によって開放させ第１ティップ支持体の上部に突き出させた第２ティップ支持体と、その第２ティップ支持体の外側表面に具備された導電性材質のティップと、を有する。
2006500583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に貫通ホールを形成させる貫通ホール形成工程と、
前記貫通ホールの内部に導電性埋込体を形成させる導電性埋込体形成工程と、
前記導電性埋込体が形成された前記基板の表面が平坦化されるようにする基板表面平坦化工程と;
前記基板上にベース導電膜を形成させるベース導電膜形成工程と、
前記ベース導電膜が形成された前記基板上に下方に傾いた傾斜面を持つ第１ティップ支持体を形成させる第１ティップ支持体形成工程と、
前記第１ティップ支持体の上面の中で角をなしている部分を浸蝕させて曲面化させるラウンディング工程と、
前記第１ティップ支持体の上面が開放されるように前記第１ティップ支持体の外側表面に第２ティップ支持体を形成させる第２ティップ支持体形成工程と、
前記第２ティップ支持体の外側表面にティップを形成させるティップ形成工程と;
前記第２ティップ支持体及び前記ティップによって開放された第１ティップ支持体の上面を所定の深さ分をとり除く第１ティップ支持体の部分除去工程と、
を含んで成り立つことを特徴とするＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法。
【請求項２】
前記貫通ホール形成工程の遂行前に前記基板上に保護膜パターンを形成させる保護膜形成工程をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法。
【請求項３】
前記保護膜パターンは、その厚さが１０±２μｍであることを特徴とする請求項２記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法。
【請求項４】
前記貫通ホール形成工程は、前記保護膜パターンをマスクとして使って、ＲＩＥ工程を利用して前記基板を穿孔することで前記貫通ホールが形成されることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法。
【請求項５】
前記貫通ホール形成工程は、前記基板の上部で前記基板の方向にレーザービームを照射することで前記基板を穿孔して前記貫通ホールが形成されるようにすることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法。
【請求項６】
前記基板は、シリコンまたは硝子材質の基板のうちの一つであることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法。
【請求項７】
前記導電性埋込体形成工程の遂行以前に前記貫通ホールの内側面と前記基板の上面にシードレイヤを形成させるシードレイヤ形成工程をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法。
【請求項８】
スパッタリング工程を利用して前記シードレイヤを形成させることを特徴とする請求項７記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法。
【請求項９】
前記シードレイヤは、銅で成り立つことを特徴とする請求項７記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法。
【請求項１０】
前記シードレイヤは、クロムで成り立つことを特徴とする請求項７記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法。
【請求項１１】
前記基板上部の前記シードレイヤおよび保護膜パターンを除去して前記貫通ホールの内側壁にのみ前記シードレイヤを残留させるシードレイヤおよび保護膜パターンの除去工程をさらに含むことを特徴とする請求項７記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法。
【請求項１２】
前記シードレイヤおよび保護膜パターンの除去工程は、ウェットエッチング工程を利用して遂行されることを特徴とする請求項１１記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法。
【請求項１３】
前記導電性埋込体は、前記シードレイヤを使ってメッキ工程を遂行することで形成されるようにすることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法。
【請求項１４】
前記導電性埋込体は、メッキ用パッドを使ってメッキ工程を遂行することで形成されるようにすることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法。
【請求項１５】
前記メッキ用パッドはジグを利用して前記基板と結合させることを特徴とする請求項１４記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法。
【請求項１６】
前記導電性埋込体は、ニッケル材質で成り立つことを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法。
【請求項１７】
前記基板表面の平坦化工程は、ＣＭＰ工程を利用して遂行されることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法。
【請求項１８】
前記ベース導電膜の形成工程は、物理的蒸着工程を利用して遂行されることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法。
【請求項１９】
前記ベース導電膜は、アルミニウムで成り立つことを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法。
【請求項２０】
前記第１ティップ支持体形成工程は、前記基板上にフォトレジストを所定の厚さ程度にコーティングした後、前記フォトレジストを３次元ミラー反射平行光露光機を利用して傾斜させて露光することで形成されることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法。
【請求項２１】
前記ラウンディング工程は、酸素ガスを利用したプラズマを使って遂行されることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法。
【請求項２２】
前記第２ティップ支持体形成工程は、ＬＰＣＶＤ工程を利用して遂行されることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法。
【請求項２３】
前記第２ティップ支持体形成工程は、ＰＥＣＶＤ工程を利用して遂行されることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法。
【請求項２４】
前記第２ティップ支持体は、窒化膜で成り立つことを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法。
【請求項２５】
前記第２ティップ支持体は、その厚さが１〜２０μｍであることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法。
【請求項２６】
前記ティップ形成工程は、ＭＯＣＶＤ(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)工程を利用して導電膜が形成されるようにすることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法。
【請求項２７】
前記ティップ形成工程は、スパッタリング工程を利用して導電膜が形成されるようにすることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法。
【請求項２８】
前記導電膜の上部の所定部位をフォトリソグラフィ工程を利用してとり除くことを特徴とする請求項２６または請求項２７記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法。
【請求項２９】
前記ティップは、クロム、ニッケル、タングステンの何れか一つで成り立つことを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法。
【請求項３０】
前記ティップは、その厚さが１０〜３０μｍであることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法。
【請求項３１】
前記第１ティップ支持体の部分除去工程は、酸素ガスを利用したアッシング工程を利用して遂行されることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法。
【請求項３２】
所定部に所定の大きさの貫通ホールが形成された基板と、
前記貫通ホールの内部に充填された導電性埋込体と、
貫通ホールの内部を前記導電性埋込体で充填した前記基板上に形成されたベース導電膜と
前記ベース導電膜上に具備されて、下方に傾いた傾斜面を持って上面が曲面にラウンディングされた第１ティップ支持体と、
前記第１ティップ支持体の外側表面に具備されて、前記第１ティップ支持体の上部を開放口によって開放させて前記第１ティップ支持体の上部に突き出された第２ティップ支持体と;
前記第２ティップ支持体の外側表面に具備されて、前記第１ティップ支持体の上部を開放させる形態に形成される導電性材質のティップと、
を具備して成り立つことを特徴とするＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブ。
【請求項３３】
前記導電性埋込体は、ニッケル材質で成り立つことを特徴とする請求項３２記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブ。
【請求項３４】
前記ティップは、クロム、ニッケル、タングステンの何れか一つの材質で成り立つことを特徴とする請求項３２記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブ。
【請求項３５】
前記基板は、シリコンまたは硝子材質で成り立つことを特徴とする請求項３２記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブ。
【請求項３６】
前記第２ティップ支持体は、その厚さが１〜２０μｍであることを特徴とする請求項３２記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブ。
【請求項３７】
前記導電膜は、その厚さが１０〜３０μｍであることを特徴とする請求項３２記載のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法及びこれによるマイクロプローブに関するものであって、より詳しくは半導体チップの正常動作の可否を電気的にテストするマイクロプローブをＭＥＭＳ技術を利用して製造するＭＥＭＳ（マイクロ電気機械システム）技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法及びこれによるマイクロプローブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、半導体製造工程ではウェハ製造プロセスを終了した後、プロービングテストによって良品を選別し、この良品をパッケージに収納して最終製品の形態で仕上げる。
【０００３】
そして、最終製品の形態に仕上げられたパッケージ完了後の半導体装置を対象にしてバーンイン(Burn-in)を行う。
【０００４】
このようなプロービングテストは、半導体基板上に具現されたチップの電極パッドと接触したプローブカードのプローブを通じてテスト装置が所定の電気信号を印加した後、これに対応する電気信号を再びテスト装置が受信することで半導体基板上に具現されたチップの正常及び非正常動作の可否をテストするようになる。
【０００５】
このように、完成された状態にあるウェハ、すなわち半導体チップをテストするプローブカードは図１に示したように、回路が構成された印刷回路基板１１０と、印刷回路基板１１０の上面の中央に形成される補強板１１２と、ウェハの電極パッド（図示しない）に接触されるプローブ１１４'を具備して印刷回路基板１１０の回路に繋がれるニードル１１４と、印刷回路基板１１０の底面中央に形成されてプローブ１１４'を支持固定する固定板１１６と、プローブ１１４'を固定板１１６に固定する固定部材１１８とで成り立つ。
【０００６】
この時、前記プローブ１１４'の所定部は下方、すなわち電極パッドの方向に所定の角度で折り曲げられて具備される。
【０００７】
上記のように構成されたプローブカードはジグ（図示しない）によって上下に移動しながらプローブ１１４'を電極パッドの中心部に接触されるようにして電極パッドの異常の可否を検査するようになる。
【０００８】
しかし、従来のプローブカードに装着されるプローブはニードルタイプとして所定部が下方、すなわち電極パッドの方向に所定の角度で折り曲げられるので高集積化された半導体素子に対応することが容易でない問題点がある。
【０００９】
すなわち、前記プローブカードに装着されるプローブは所定部が下方、すなわち電極パッドの方向に所定の角度で折り曲げられていることにより、プローブカードの固定板にプローブを高密度に配列設置することが不可能なので、高集積化された半導体素子の電極パッドに対応することのできないという問題点がある。
【００１０】
また、前記ニードルタイプのプローブは、最近主に使われているボールタイプの電極パッド、すなわち上部の表面が上部に突き出されたボールタイプの電極パッドには、滑りの発生などの原因によって接触することが容易でない問題点がある。
【００１１】
そして、前記ニードルタイプのプローブは、作業者の手作業によってニードルの切断及び研磨などによって製作されるために、大量生産に限界があり、作業者の熟練度などによって完成されたプローブの特性に差異の発生する問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、ＭＥＭＳ技術を利用して高集積化された半導体素子のファインピッチ(Fine Pitch)に効果的に対応するように、垂直に固定されるＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法及びこれによるマイクロプローブを提供することである。
【００１３】
本発明の他の目的は、ボールタイプの電極パッドと容易に接触することのできるＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法及びこれによるマイクロプローブを提供することである。
【００１４】
本発明のさらに他の目的は、再現性のある製品の大量生産に相応しいＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法及びこれによるマイクロプローブを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するための本発明によるＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法は、基板上に保護膜パターンを形成させる保護膜パターン形成工程と、前記基板に貫通ホールを形成させる貫通ホール形成工程と、前記貫通ホールが形成された前記基板の保護膜パターンの上部及び前記貫通ホールの内側壁にシードレイヤ(Seed layer)を形成させるシードレイヤ形成工程と、前記基板上部の前記シードレイヤ及び保護膜パターンを除去して前記貫通ホールの内側壁に限定して前記シードレイヤを残留させるシードレイヤ及び保護膜パターンの除去工程と、前記基板の貫通ホール内部にメッキによって導電性埋込体を形成させる導電性埋込体の形成工程と、前記導電性埋込体が形成された前記基板の表面を平坦化させる基板表面の平坦化工程と、前記表面が平坦化された前記基板上にベース導電膜を形成させるベース導電膜形成工程と、前記ベース導電膜が形成された前記基板上に下方に傾いた傾斜面を持つ第１ティップ支持体を形成させる第１ティップ支持体形成工程と、前記第１ティップ支持体の上面をラウンディングするラウンディング工程と、前記第１ティップ支持体の上面が開放されるように前記第１ティップ支持体の外側表面に第２ティップ支持体を形成させる第２ティップ支持体形成工程と、前記第２ティップ支持体の外側表面に導電性材質のティップを形成させるティップ形成工程と、前記開放された第１ティップ支持体の上面の所定部分を除去させる第１ティップ支持体の部分除去工程と、を含んで成り立つことを特徴とする。
【００１６】
以下では本発明のＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法の各ステップを詳しく説明する。
【００１７】
(1)  保護膜パターン形成工程
本工程は前記基板に保護膜パターンを形成させる工程であって、前記基板の上面にフォトレジストで成り立った所定の厚さの保護膜を形成させて、前記保護膜を露光及び現像して保護膜パターンを形成させる。この時、前記基板の厚さは５００μｍのものを使って、前記フォトレジストの厚さは約１０±２μｍで形成させることが望ましい.
【００１８】
(2)  貫通ホール形成工程
本工程は前記基板に貫通ホールを形成させるステップであって、本工程は前記基板の上部で前記基板の方向にレーザービームを照射することで前記基板を穿孔するレーザー工程や、前記保護膜パターンを利用して前記基板をドライエッチング方式を利用してエッチングすることで前記貫通ホールを形成させる反応性イオンエッチング（RIE ：Reactive Ion Etching）工程によって進行される。
この時、レーザー工程を利用する場合、前記保護膜パターン形成工程が必要なくなる長所があるが、各貫通ホールごとに個別的な工程が要求されるので、ホールの数が多い場合には工程時間が増加する短所がある。
また、ＲＩＥ工程はフォトレジストを利用した保護膜パターンを形成させなければならない短所があるが、多数のホールを一回で加工することができる長所がある。
したがって、加工するホールの数の少ない時は、レーザー工程が有利であるが、加工するホールの数の多い時は、ＲＩＥ工程を使うのが有利である。
【００１９】
(3)  シードレイヤ(Seed layer)形成工程
本工程は前記基板の外部にシードレイヤを形成させるステップであって、前記シードレイヤはスパッタリング(Sputtering)方式を利用してクロム(Cr)または銅(Cu)を蒸着させて形成される。
【００２０】
(4)  シードレイヤ及び保護膜パターンのテークオフ(Take-off)工程
本工程は前記基板の上面に存在する前記シードレイヤ及び前記保護膜パターンをとり除く工程であって、ウェットエッチング工程によって遂行される。本工程を経れば前記基板に形成された貫通ホールの内部にのみシードレイヤが残存するようになって、残りの部分に存在しているシードレイヤと保護膜パターンは除去される。
ただ、上記のように前記貫通ホール形成工程でレーザー工程を利用すればフォトレジストパターンが必要ないのでその除去工程も必要なくなる。
【００２１】
(5)  導電性埋込体形成工程
本工程は前記基板に形成された貫通ホール内部に導電性埋込体を形成するステップであって、前記導電性埋込体は前記シードレイヤをメッキのシードとしてメッキ(electroplating)方式で前記貫通ホール内部に形成される。この時、前記導電性埋込体はニッケル(Ni)材質で成り立つ。
また、前記導電性埋込体形成工程はシードレイヤを使う方法の外にもメッキ用パッドを利用する方法によっても遂行することができる。すなわち、メッキ用パッドを前記基板の一面に附着した後メッキ工程を遂行して、メッキ工程を仕上げて前記メッキ用パッドをとり除くのである。この時、前記メッキ用パッドはジグを利用して前記基板に附着する。
この時、メッキ用パッドを使う場合にはメッキ工程を遂行するために形成された前記シードレイヤが必要ないので前記シードレイヤ形成工程と前記基板の上面に存在するシードレイヤの除去工程が必要なくなる。
【００２２】
(6)  基板表面の平坦化工程
本工程は前記基板の上面を平坦化するステップであって、前記導電性埋込体を形成させる過程で前記貫通ホールの上部まで過度に形成された導電性埋込体をとり除いて前記基板の上面を平らにする過程である。
また、前記導電性埋込体をメッキ用パッドを利用して形成させる場合には前記基板の上下両面を平坦化させる作業が必要である。
【００２３】
(7)  導電性膜形成工程
本工程は平坦化された前記基板の上面に導電性膜を形成させるステップであって、導電性埋込体が埋め立てられた前記基板の上面に導電性材質でベース導電膜を形成させる。この時、導電性物質にはアルミニウム(Al)などが使われて、前記導電性物質は蒸着(Deposition)工程を利用して形成される。
また、前記導電膜には電気的特性の良好な金属はすべて使用可能なので様々な金属を使うことができる。ただ、使われる金属の種類が変更されれば蒸着条件も変更されるようになる。
【００２４】
(8)  第１ティップ支持体形成工程
本工程は前記ベース導電膜が形成された前記基板上に下方に傾いた傾斜面を持つ円錐台形の第１ティップ支持体を形成するステップである。
この時、前記第１ティップ支持体は前記基板上にフォトレジストを所定の厚さでコーティングして、前記フォトレジストを３次元ミラー反射平行光露光機(three dimensional mirror reflected parallel beam illuminator)を利用して露光した後、現像することで形成される。
【００２５】
(9)  第１ティップ支持体ラウンディング工程
本工程は前記第１ティップ支持体の上部の一部をラウンディング(Rounding)するステップであって、酸素ガスを利用したアッシング(Ashing)によって前記第１ティップ支持体の上部の角をなしている部分を除去させて曲面が形成されるようにする工程である。
【００２６】
(10)  第２ティップ支持体形成工程
本工程は前記第１ティップ支持体の外部に第２ティップ支持体を形成させるステップである。本工程では前記第１ティップ支持体が形成された前記基板の上部に窒化膜を形成した後、前記窒化膜に対してフォトリソグラフィ(Photolithography)工程を遂行することで前記第１ティップ支持体の上面が開放されるようにして第２ティップ支持体が形成されるようにする。
この時、前記第２ティップ支持体の厚さが数千Å程度である場合には、ＰＥＣＶＤ(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)方式で遂行することが可能であるが、その厚さがμｍ単位である場合には、ＬＰＣＶＤ(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)方式を利用しなければならない。
【００２７】
(11)  ティップ(Tip)形成工程
本工程は前記第２ティップ支持体の外側表面に導電性材質のティップを形成させるステップであって、前記第２ティップ支持体が形成された前記基板上に導電膜を形成させた後、前記導電膜に対してフォトリソグラフィ工程を遂行することで前記ティップが形成される。この時、前記ティップは前記第２ティップ支持体と同じく前記第２ティップ支持体の上面が開放されるように形成される。
前記ティップを形成するための導電膜はクロム、ニッケル、タングステンの何れか一つの材質で成り立って、前記導電膜はＬＰＣＶＤ工程などを利用して形成される。
【００２８】
(12)  第２ティップ支持体の部分除去工程
本工程は前記開放された第１ティップ支持体の上面を所定の深さでとり除くステップであって、本工程は酸素ガスを利用したアッシングによって遂行される。
【００２９】
そして、本発明によるＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブは、所定部に所定の大きさの貫通ホールが形成された基板と、前記貫通ホール内部に充填された導電性埋込体と、前記導電性埋込体が貫通ホール内部に充填されている前記基板上に形成されたベース導電膜と、前記ベース導電膜上に具備されて、下方に傾いた傾斜面を持ち上面が曲面でラウンディングされた第１ティップ支持体と、前記第１ティップ支持体の外側表面に具備されて、前記第１ティップ支持体の上部を開放口によって開放させて前記第１ティップ支持体の上部に突き出された第２ティップ支持体と、前記第２ティップ支持体の外側表面に具備されて、前記第１ティップ支持体の上部を開放させる形態に形成される導電性材質のティップと、を具備して成り立つことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下では前記をＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの各構成要素を詳らかに説明する。
【００３１】
先ず、前記導電性埋込体１８はニッケル材質で成り立つ。
【００３２】
そして、前記第１ティップ支持体２２は前記ベース導電膜が形成された前記基板上に下部に傾いた傾斜面を持つ円錐台形に具備される。前記第１ティップ支持体２２はフォトレジストなどで形成される。ただ、前記第１ティップ支持体は円錐台形で上部をアッシング工程を利用して除去されることで緩い曲面の形状を取る。
【００３３】
また、前記第２ティップ支持体２４は前記基板上に形成され前記第１ティップ支持体の外部に接着し形成される。この時、前記第２ティップ支持体は窒化膜で成り立って、前記第１ティップ支持体の上面が開放されるように前記第２ティップ支持体の上部が開放される構造で形成される。
【００３４】
また、前記ティップ２６は前記基板上に形成されて前記第２ティップ支持体の外部面に接触し形成される。前記ティップは前記第２ティップ支持体より厚く形成されて前記第２ティップ支持体によって開放された前記第１ティップ支持体の上面が開放されるように前記ティップもやはり上部が開放された構造で形成される。この時、前記ティップはクロム、ニッケル、タングステンの何れか一つの材質で成り立つ。
【００３５】
以下では添付した図面を参照しながら本発明の具体的な実施形態を詳しく説明する。
図２ａなし図２ｋは本発明の一実施形態によるＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法、及び前記製造方法によって製造されるマイクロプローブを説明するための各工程別の断面図である。
【００３６】
本発明によるＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブを製造するため、先に図２ａに図示したようにシリコン(Silicon)または硝子材質の基板１０上に保護膜パターン１２を形成させる。
【００３７】
この時、前記保護膜パターン１２は光に対して感光性がすぐれたフォトレジストで成り立って、前記フォトレジストの材質で成り立つ保護膜パターン１２は基板１０の全面にフォトレジストをスピンコーティング(Spin-coating)工程を利用して形成される。そして前記フォトレジストを光に露光させた後、現像することで前記保護膜パターンが形成される。
【００３８】
この時、前記基板の厚さは５００μｍのものを使って、前記フォトレジストの厚さは約１０μｍに形成させることが望ましい。その理由はＤｅｅｐ−ＲＩＥ装備の使用工程の時、フォトレジストマスクと選択エッチングの割合が７０：１なので、厚さ５００μｍのウェハを加工するとフォトレジストの厚さは約７〜８μｍが必要であるが、パターンの角部分が腐食されることを勘案すれば１０μｍが適当だからである。
【００３９】
次に、公知の反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）工程またはレーザー工程を利用して基板の所定部位に貫通ホール１４を形成させる。ＲＩＥ工程においては、イオン状態で分解し形成される反応ガスが基板１０と相互反応し、図２ｂに図示したように、基板１０上に形成された前記保護膜パターン１２をマスクとして利用して基板上の保護膜パターンを除去し、所定部がエッチングされる。レーザー工程においては、レーザービームが基板１０に照射される。
【００４０】
この時、前記貫通ホール１４をレーザー工程を利用して形成させる場合には前記フォトレジストパターンが必要ない。したがってフォトレジスト形成工程と除去工程を省略することができる。
【００４１】
続いて、図２ｃに図示したようにスパッタリング工程を遂行して前記貫通ホール１４が形成された基板１０上の保護膜パターン１２の上部及び貫通ホール１４の内側壁にクロム材質のシードレイヤ１６を形成させる。もちろん銅材質のシードレイヤを使うこともできる。
【００４２】
この時、前記シードレイヤ１６は後続のメッキ工程でメッキ膜がより効果的に蒸着されるようにする機能を遂行する。
【００４３】
次に、図２ｄに図示したように基板１０の上部のシードレイヤ１６及び保護膜パターン１２を除去する。
【００４４】
この時、前記シードレイヤ１６及び保護膜パターン１２の除去は化学物質を利用したウェットエッチング工程によって遂行される。
【００４５】
すなわち、前記シードレイヤ１６及び保護膜パターン１２が形成された基板１０の上面を所定の化学物質が満たされたバス(Bath)の内部に浸漬することで保護膜パターン１２と共に保護膜パターン１２の上部のシードレイヤ１６も同時にとり除く。したがって前記工程を遂行してからは貫通ホール１４の内部にのみシードレイヤ１６が残留されるのである。
【００４６】
続いて、図２ｅに図示したように前記シードレイヤを使って電気メッキ(Electro plating)によって基板１０に形成された貫通ホール１４をニッケル材質の導電性埋込体１８で埋め立てることと同時に、基板１０の上面にニッケル材質で所定の厚さのニッケル膜を形成させる。
【００４７】
また、前記導電体形成工程は前記シードレイヤを利用しないで、メッキ用パッドを使う方法によっても遂行が可能である。すなわち、図５で確認することができるようにメッキ用パッド５０を前記基板１０の一方面にジグ５５を利用して附着した後、メッキ工程を遂行するのである。そしてメッキ工程が完了すれば前記メッキ用パッド５０を前記基板からとり除くのである。
【００４８】
ただ、前記メッキ用パッドを利用する方法を使う場合にはメッキ工程の完了の後、前記基板１０の表面の平坦化工程を前記基板１０の両面に対して遂行しなければならない。
【００４９】
そして、前記ニッケル膜が形成された基板１０の上面に対してＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)などの平坦化工程を遂行することで基板１０に形成された貫通ホール１４の内部にのみニッケル材質の導電性埋込体１８を残留させて、残りの過度に形成された導電性埋込体をとり除いて基板１０の上面を平坦化させる。
【００５０】
続いて、図２ｆに図示したように所定部位がニッケル材質の導電性埋込体１８が埋め立てされた基板１０の上に電気的特性が良いクロム、ニッケル及びアルミニウムなどの導電性材質でベース導電膜２０を形成させる。
【００５１】
この時、前記ベース導電膜２０はスパッタリングなどの物理的蒸着工程によって形成される。ただ、蒸着される金属が変更されれば蒸着条件も変更しなければならない。前記蒸着工程ではアルゴンガスを利用して工程遂行の時の圧力(Work Pressure)は２mtorrが望ましい。
【００５２】
続いて、図２ｇに図示したように前記ベース導電膜が形成された前記基板１０の上に所定の厚さにフォトレジストをコーティングする。そして、公知の３次元ミラー反射平行光露光機を利用して前記フォトレジストを露光させた後、現像することで下方に傾いた傾斜面を持つ円錐型フォトレジストパターン、すなわち第１ティップ支持体２２を形成させる。
【００５３】
すなわち、前記３次元ミラー反射平行光露光機を利用して前記フォトレジストを露光するのにおいて、傾斜露光することで前記第１支持体が形成されるのである。この時、２０度の傾斜を形成させるためには３５度傾斜で露光させなければならない。
【００５４】
この時、前記３次元ミラー反射平行光露光機は"韓国科学技術研究院"により出願された２００１年韓国特許出願第３５３５９号(発明の名称：超低速傾斜回転露光装置)で開示されているが、前記３次元ミラー反射平行光露光機を利用すれば、下方に傾いた傾斜面を持つフォトレジストパターンを形成させることができる。すなわち、前記第１ティップ支持体２２は前記基板１０をステージ(Stage)に所定の角度で傾くように位置させた後、前記ステージを回転させながら紫外線（ＵＶ）をフォトレジストに斜めに照射して露光し、現像液を利用して現像することで形成される。
【００５５】
次に、図２ｈに図示したように円錐台型の前記第１ティップ支持体２２の上面の角をなしている部分をアッシングによってラウンディングして曲面に形成させる。
【００５６】
この時、前記アッシングは、酸素ガスをプラズマ状態に転換させて、プラズマ状態の酸素イオンと第１ティップ支持体２２の上面がお互いに化学反応するように誘導することで第１ティップ支持体２２の上面の角をなしている部分を浸蝕させてラウンディングする工程である。この時、アッシング条件は酸素を２００ｓｃｃｍ程度注入し、圧力は２００Ｐａに調節するのが望ましい．
【００５７】
続いて、図２ｉに図示したようにアッシングが完了した前記基板１０と前記第１ティップ支持体２２の外部に窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）で成り立つ窒化膜２４を形成させる。そして公知のフォトリソグラフィ工程によって前記第１ティップ支持体２２のラウンディングされた上部が開放されるように前記窒化膜２４の中で所定部位をとり除いて開放口が具備されるようにした窒化膜パターン、すなわち第２ティップ支持体２４を形成させる。
【００５８】
すなわち、前記第２ティップ支持体２４は、前記上面がラウンディングされた第１ティップ支持体２２の外部に形成された前記窒化膜の外部にフォトレジストを全面コーティングした後、露光及び現像によってフォトレジストパターンを形成させる。そして、前記フォトレジストパターンをマスクとして使ってその下部膜、すなわち前記窒化膜２４をＲＩＥによってエッチングすることで前記第２ティップ支持体２４が完成されるのである。
【００５９】
この時、前記窒化膜２４の生成方法では窒化膜の厚さが数千Å程度である場合にはＰＥＣＶＤ工程が利用可能であるが、前記窒化膜の厚さが数μｍの場合にはＬＰＣＶＤ工程を利用するのが望ましい。本実施形態では前記窒化膜の厚さを１ないし２０μｍ程度にして実施する。またメッキ方式を利用しても可能である。
【００６０】
続いて、図２ｊに図示したように前記ＲＩＥ工程によって第２ティップ支持体２４が形成された基板１０の上にクロムまたはニッケル材質の金属膜をスパッタリングによって形成するか、或いはタングステン材質の金属膜をＭＯＣＶＤ(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)によって形成した後、公知のフォトリソグラフィ工程によって第２ティップ支持体２４の外側表面に金属膜パターン、すなわちティップ２６を形成させる。
【００６１】
すなわち、前記ティップ２６は先ず金属膜を形成させた後、前記金属膜外部にフォトレジストを全面コーティングしてから露光及び現像によってフォトレジストパターンを形成し、前記フォトレジストパターンをマスクとして使ってその下部膜、すなわち前記金属膜２６をＲＩＥによってエッチングすることで形成される。この時、前記金属膜の厚さは１０ないし３０μｍ程度に調節される。前記金属膜形成方法には電解メッキ方式や蒸着方式が全て可能である。
【００６２】
最後に、図２ｋに図示したようにアッシング工程を利用して前記第１ティップ支持体の上部のうちの一部をとり除く。
【００６３】
すなわち、本実施形態では酸素ガスを利用したマイクロウエーブプラズマアッシング(Micro wave plasma ashing)によって窒化膜パターン、すなわち第２ティップ支持体２４の下部のフォトレジスト、つまり第１ティップ支持体２２を所定の深さ分エッチングしてとり除く。
【００６４】
前記エッチング工程が完了すれば本発明による中空型プローブが完成されるのである。
【００６５】
以下では本発明による中空型プローブの使用方法を詳しく説明する。図３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂは本発明による中空型プローブの使用方法を図示した断面図である。
【００６６】
先ず図３ａに図示したように、本発明による中空型プローブは、上面に平面形電極パッド３０が形成された基板４０の上方から下方に所定の物理的な力Ｆによって下降すると、前記第１ティップ支持体２２及び第２ティップ支持体２４によって支持される導電性ティップ２６が少し縮んだ後、図３ｂに図示したように電極パッド３０の表面に形成された薄い酸化膜３２を貫いて平面形電極パッド３０と直接接触される。
【００６７】
この時、前記第１ティップ支持体２２は前記ティップ２６が過度に縮んでしまい、互いに対応する部位が互いに接触することを防止する機能を果たし、前記第２ティップ支持体２４は前記ティップ２６を支持する機能を果たす。
【００６８】
そして、前述のような、本発明による中空型プローブは、図４ａに図示したように上面が折り曲げられたボール型電極パッド３０が形成された基板４０の上方から下方に所定の物理力Ｆによって下降すると、前記第１ティップ支持体２２及び第２ティップ支持体２４によって支持される前記導電性ティップ２６はやはり少し縮んだ後、図４ｂに図示したように電極パッド３０の表面に形成された薄い酸化膜３２を貫いてボール型電極パッド３０と直接接触するようになる。
【００６９】
この時、本発明による中空型プローブの前記ティップ２６はボールタイプの電極パッド３０を抱える形状で電極パッド３０と接触するようになり、それにより、ティップ２６がボールタイプの電極パッド３０の上部で滑ることが避けられる。
【００７０】
特に、本発明による中空型プローブは空間拡張器などに垂直的に附着して使われることで高集積化された半導体素子のファインピッチに効果的に使われることができる。
【００７１】
本発明による中空型マイクロプローブはプローブカードの空間拡張器などに高密度で垂直に附着して使われることで、高集積化された半導体素子のファインピッチに有効に対応することができる効果がある。
【００７２】
そして、最近主に使われるボールタイプの電極パッド、すなわち上部表面が上部に突き出されたボールタイプの電極パッドを抱えた形状で接触することで、ボールタイプの電極パッドにプローブの末端が接触する面が広くなるのでプローブの末端が滑る問題などが発生せずに使用が容易となる効果がある。
【００７３】
また、本発明による中空型マイクロプローブはＭＥＭＳ技術を利用して再現性のある製品を大量生産することができるので、手作業によって発生する再現性の欠如、規格の不統一などのすべての問題点を解決することができる効果がある。
【００７４】
以上では、本発明は記載された具体的な例に対してのみ詳しく説明したが、本発明の技術的思想の範囲内で多様な変形及び修正が可能であることは、当業者にとって明白であり、このような変形及び修正が特許請求の範囲に属する事は当然である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】従来のプローブを具備したプローブカードを説明するための断面図である。
【図２ａ】本発明の一実施形態によるＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法及びこれによるマイクロプローブを説明するための工程断面図である。
【図２ｂ】本発明の一実施形態によるＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法及びこれによるマイクロプローブを説明するための工程断面図である。
【図２ｃ】本発明の一実施形態によるＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法及びこれによるマイクロプローブを説明するための工程断面図である。
【図２ｄ】本発明の一実施形態によるＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法及びこれによるマイクロプローブを説明するための工程断面図である。
【図２ｅ】本発明の一実施形態によるＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法及びこれによるマイクロプローブを説明するための工程断面図である。
【図２ｆ】本発明の一実施形態によるＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法及びこれによるマイクロプローブを説明するための工程断面図である。
【図２ｇ】本発明の一実施形態によるＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法及びこれによるマイクロプローブを説明するための工程断面図である。
【図２ｈ】本発明の一実施形態によるＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法及びこれによるマイクロプローブを説明するための工程断面図である。
【図２ｉ】本発明の一実施形態によるＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法及びこれによるマイクロプローブを説明するための工程断面図である。
【図２ｊ】本発明の一実施形態によるＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法及びこれによるマイクロプローブを説明するための工程断面図である。
【図２ｋ】本発明の一実施形態によるＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブの製造方法及びこれによるマイクロプローブを説明するための工程断面図である。
【図３ａ】本発明の一実施形態によるＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブと平面形電極パッドの一接触状態を説明するための断面図である。
【図３ｂ】本発明の一実施形態によるＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブと平面形電極パッドの一接触状態を説明するための断面図である。
【図４ａ】本発明の一実施形態によるＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブとボールタイプの電極パッドの接触状態を説明するための断面図である。
【図４ｂ】本発明の一実施形態によるＭＥＭＳ技術を利用した中空型マイクロプローブとボールタイプの電極パッドの接触状態を説明するための断面図である。
【図５】メッキ用パッドを使う方法によって基板にメッキを遂行する工程を説明する図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０、４０  基板
１２  保護膜パターン
１４  貫通ホール
１６  シードレイヤ
１８  導電性埋込体
２０  ベース導電膜
２２  第１ティップ支持体
２４  第２ティップ支持体
２６  ティップ
３０  電極パッド
３２  薄い酸化膜
５０  メッキ用パッド
５５  ジグ
１１０  印刷回路基板
１１２  補強板
１１４  ニードル
１１４'  プローブ
１１６  固定板
１１８  固定部材
【図１】
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2006500583.tif 000004
2006500583.tif 000005
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【図５】
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【国際調査報告】
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