Maskless Lithography 공정을 이용한 반도체용 MEMS Probe Tip의 제작 :Fabrication of MEMS Probe Tip for Semiconductor Using Mask-less Lithography Process

여인규

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자료유형: 학위논문

저자정보: 여인규 (인하대학교, 인하대학교 대학원)

지도교수: 조명우

발행연도: 2014

저작권: 인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수12

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2014

Maskless Lithography 공정을 이용한 반도체용 MEMS Probe Tip의 제작

여인규 기계공학과 2014.01 학위논문

2013

반도체 칩 검사용 MEMS Probe tip의 전산 설계 및 maskless lithography를 이용한 패턴 제작

여인규 , 조용규 , 채악 외 2명 한국생산제조학회 학술발표대회 논문집 2013.04 학술대회자료

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최근 반도체 산업은 자동차, 휴대전화, TV, 전자 기기의 수요 증가와 함께 발전되고 있다. 이와 더불어, 전자기기의 고성능화가 요구되어 소형화 및 집적화되고 있다. 또한 생산체제는 잦은 제품 변화로 다품종 소량 생산 체제로 변화되고 있다. 이에 따라, 제품생산, 생산 공정, 성능검사 등에 연구가 진행되고 있다.
프로브 카드는 패키징 공정 이전에 반도체 칩을 검사하는 검사 모듈로 프로브 카드를 이용한 측정 기술은 단위 면적당 패드 수 증가로 다수 프로브 팁이 필요하게 된다. 이에 따라 미세 피치에 적용 가능한 프로브 팁의 제작 기술이 더욱 중요하게 되었다. 이러한 이유로 미세 피치를 가지는 반도체 패드에 적용 가능한 MEMS 프로브 팁이 개발되었다.
MEMS 프로브 팁은 리소그래피 공정을 이용하여 제작된다. 기존의 리소그래피 공정은 생산 비용 증가와 소요 시간 증가, 오염에 의한 수율 저하, 마스크 정렬 등 마스크를 사용함에 따른 몇 가지 문제점이 발생한다. 이에 따라 생산 효율 향상을 위한 마스크리스 리소그래피 방법이 최근 연구되고 있다. 마스크리스 리소그래피는 마스크의 사용 없이 패턴 제작이 가능하고, 마스크를 사용하지 않아, 언급된 문제점을 해결할 수 있다. 또한 다품종 소량 생산 체제에서 이점이 있다.
본 논문에서는 제작된 프로브 팁의 특성을 분석하기 위해 XRD를 이용하여 성분을 분석하였고, 나노 인덴테이션을 이용하여 기계적인 물성치를 측정하였고, 인장테스트를 진행하였다. 마스크리스 리소그래피 시스템을 이용하여 MEMS 프로브 팁을 제작하였다. MEMS 프로브 팁의 제작을 위해 블레이드 형태의 팁을 설계하여 구조해석을 수행하였다. 그 다음, 도출한 설계 변수에 대해 반응표면 분석 실험계획법을 통해 설계 최적화를 수행하였다. 마스크리스 리소그래피 시스템을 이용하여 스핀 코팅, 노광, 현상, 도금 공정을 통해 블레이드 형태의 MEMS 프로브 팁 제작하였다. MEMS 프로브 팁의 표면 평탄화를 위해 래핑 공정을 수행하였으며, 생성된 MEMS 프로브 팁은 3차원 비접촉 표면 형상 측정기와 전자 주사 현미경을 이용하여 측정하였다. 최종적으로 제작된 MEMS 프로브 팁의 접촉 반력을 측정하여 시뮬레이션 데이터와 비교하였다.

#프로브 팁 #마스크리스 리소그래피

제 1 장 서론 1
1.1 연구 배경 1
1.2 연구 목적 3
제 2 장 이론적 배경 5
2.1 Probe Card의 종류 및 특성 5
2.1.1 Cantilever Probe Card 7
2.1.2 Vertical Probe Card 8
2.1.3 MEMS Probe Card 9
2.2 Mask-less lithography 방식에 따른 분류 13
2.2.1 GLV(Grating Light Valve)방식의 마스크리스 리소그래피 15
2.2.2 Galvanomirror 방식의 마스크리스 리소그래피 16
2.2.3 DMD방식의 마스크리스 리소그래피 17
제 3 장 DMD를 이용한 마스크리스 리소그래피 시스템의 구성 21
3.1 레이저 광원 21
3.2 광학계 시스템 22
3.2.1 광 조사 광학계 22
3.2.2 프로젝션 광학계 23
3.3 DMD 및 DMD Controller 24
3.4 스테이지 이송 시스템 25
제 4 장 MEMS Probe tip 설계를 위한 최적화 및 특성 평가 31
4.1 MEMS Probe tip 설계를 위한 물성 특성 평가 31
4.1.1 XRD를 이용한 재료 분석 32
4.1.2 Nano-Indentation을 이용한 기계적 특성 평가 33
4.1.3 마이크로 인장시험을 이용한 인장 특성 평가 34
4.2 MEMS Probe tip 설계 및 해석을 통한 특성 평가 35
4.2.1 Blade tip의 설계 변수 도출 및 구조해석 경계조건 35
4.2.2 Blade tip의 반응표면분석법을 통한 최적화 37
제 5 장 MEMS 공정을 이용한 Probe tip 제작 및 특성 평가 53
5.1 Maskless Lithography를 이용한 MEMS Probe tip 제작 55
5.1.1 패턴 제작을 위한 BMP파일 생성과 노광 시간 및 초점거리 분석 55
5.1.2 DMD방식의 Maskless lithography를 이용한 패턴 제작 57
5.1.3 Electro-plating을 이용한 Blade tip 생성 59
5.1.4 Lapping을 이용한 Blade tip의 평탄화 공정 60
5.2 Force-gauge를 이용한 Force-Reaction 평가 61
제 6 장 결론 74
Reference 76

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