专利名称：探针的制作方法及其探针阵列的制作方法
技术领域：
本发明涉及探针的制作方法及其探针阵列，特别是关于一种通过光刻、电镀与微放电等工艺以形成探针的制作方法及其探针阵列。
背景技术：
在现有技术的美国专利US7122760已揭露一种以微机电技术制作高密度的探针 阵列(probe array)，特别是通过一微放电加工工艺将微放电机台的阵列式电极在加工件 上形成探针阵列，然而此现有技术所揭露的微放电加工工艺无法缩短探针的制作时间与成 本，必须在不同时程阶段分别使用两种不同的微放电加工机台以形成所需的探针阵列。此外，现有技术的中国台湾专利TW7122760亦揭露一种主要由超音波震动与微电 解加工等工艺制作一探针，先以导电性材料通过线切割放电研磨加工方式，预制成所需形 状的待加工件，并以待加工件做为待解离的第一电极，再配合第二电极而在制造流程上结 合超音波振动与电化学的微电解加工的复合加工技术对该待加工件加工，进而将待加工件 加工成具有微米或更小的微小电极或探针，由于此现有技术必须使用超音波振动、线切割 放电研磨加工与微电解等三种工艺予以加工而形成所需的微小电极或探针，由于所揭露的 加工工艺过于繁复，依然无法缩短探针的制作时间与成本。因此，上述的现有技术所提供的探针制作是一种高成本的加工方式，仅能以较繁 复的工艺来制作探针阵列，当同时需要加工出数百支甚至数千支的高频接触式探针或大量 批次生产时，不只无法提升探针的加工制作效率，进而在实际使用上影响探针在半导体元 件的测试时程。
发明内容
为了解决上述现有技术不尽理想之处，本发明提供了一种探针的制作方法及使用 此制作方法所制作的探针阵列，其中，此探针的制作方法包含以下步骤提供一第一基板； 进行第一基板的表面处理；披覆一金属垫层在基板上；披覆一光阻层在金属垫层上；在光 阻层进行曝光及显影以形成多个凹陷区及多个凸出轮廓部；形成一电极层在凹陷区之内； 研磨外露于凹陷区之外的电极层表面；移除光阻层，使电极层形成多个凹陷轮廓区；提供 一第二基板；以及将第一基板的电极层对第二基板进行一微放电加工而形成多个探针体。因此，本发明的主要目的是提供一种探针的制作方法，通过整合光刻工艺、电镀工 艺与微放电加工工艺以提供探针的大量制作。本发明的次要目的是提供一种探针的制作方法，通过光刻工艺与电镀工艺制作阵 列式的电极层，并将此阵列式的电极层做为探针体的原型，再以微放电加工工艺重复性制 作批量的探针。本发明的另一目的是提供一种探针的制作方法，可重复使用光刻工艺所制作的阵 列式的电极层，据此降低制作批量的探针所需的光刻工艺次数。本发明的又一目的是提供一种探针阵列，通过整合光刻工艺、电镀工艺与微放电加工工艺以达到探针阵列的大量制作。本发明的再一目的是提供一种探针阵列，通过光刻工艺与电镀工艺制作阵列式的电极层，并将此阵列式的电极层做为探针体的原型，再以微放电加工工艺重复性制作批量 的探针阵列。本发明的又一目的是提供一种探针阵列，可重复使用光刻工艺所制作的阵列式的电极层，以降低批量制作探针阵列所需的光刻工艺次数。
图1(a)至图1(h)为一示意图，是根据本发明提供的第一较佳实施例，为一种探针的制作方法；其中图1 (a)为第一基板的表面处理；图1(b)为批覆金属垫层；图1(c)为批覆光阻层；图1(d)为光刻制作凹陷区；图1(e)为电镀一电极层；图1(f)为研磨端部；图1(g)为移除光阻；图1(h)为进行放电加工；图2为一示意图，是根据本发明的第一较佳实施例，为一种具有近似S形构型的探 针体；图3为一流程图，是根据本发明提供的第二较佳实施例，为一种利用放电加工制 作探针的方法；图4为一流程图，是根据本发明提供的第三较佳实施例，为又一种探针的制作方法。主要元件符号说明第一基板10第二基板16金属垫层11光阻层12电极层13凸出轮廓部15凹陷区17消蚀区I8凹陷轮廓区19探针体比0阴极20a阳极 20b
具体实施例方式由于本发明揭露一种探针的制作方法及其探针阵列，用于半导体元件测试，其中 使用的探针测试原理，已为相关技术领域具有通常知识者所能明了，故下文中的说明，不再 作完整描述。同时，下文中所对照的图式，是表达与本发明特征有关的结构示意，并未亦不 需要依据实际尺寸完整绘制，在先叙明。首先请参考图1(a)至图1(h)，是根据本发明提出的第一较佳实施例，为一种探针的制作方法。此探针的制作方法包含以下步骤(a).提供一第一基板10并进行其表面处理，其中此第一基板10的材质为硅片 (silicon wafer)，而表面处理是指进行第一基板10的表面清洁(Surface cleaning)，以利 后续膜层的披覆；(b).披覆一金属垫层11在上述第一基板10上，由于第一基板10的材质为非金 属，因此必须披覆金属垫层11，而此金属垫层11进一步包含一粘着层(未图示)、一湿润层 (未图示)与一保护层(未图示)，其中粘着层的材质可选用钛(Ti)、铬(Cr)或钛钨合金 (Ti/W)，湿润层的材质可选用镍、铜、钼或钼，保护层的材质可选用金(Au)或其它具有较佳 抗氧化特性的金属；(c).披覆一光阻层12在上述金属垫层11上；(d).进行上述光阻层12的曝光及显影以形成多个凹陷区17，其中此曝光及显影 是以光刻工艺进行，而于光阻层12上形成凹陷区17及如探针构型的特定图案的凸出轮廓 部15 ；(e).通过电镀方式使得上述凹陷区17的内部形成电极层13，由于电镀方式使得 电极层13的成长会外露于凹陷区17之外而形成一菇状面，而所选用的电镀材料可以是铜、 镍或其它具有较佳耐耗性的金属；(f).研磨上述电极层13外露的菇状面端部，可通过研磨方式以齐平电极层13与 光阻层12的端部表面；(g).移除上述光阻层12，使电极层13形成近似特定构型的阵列式凹陷轮廓区19 ；以及(h).提供一第二基板16为待加工件以制作出特定的探针，此时步骤(h)产生的阵 列式的电极层13可用在第二基板16进行微放电加工，据此产生多个具有特定轮廓的探针 体160，例如，探针体160可形成近似S形构型。接续上述，请续参图1(b)所示的(h)步骤，电极层13设置于在一第一基板10的 金属垫层11上，而金属垫层11电性连接至微放电机台(图中未示)的阴极20a上，第二基 板16(也就是待加工件)电性连接至微放电机台的阳极20b。当第一基板10与第二基板 16之间进行微放电加工时，由于第一基板10的电极层13与第二基板16之间的间距非常 接近，通过微放电机的单发放电而使得第二基板16相对于电极层13，因加工放电作用产生 放电火花被冲蚀移除第二基板16的消蚀区18，而第二基板16与第一基板10的凹陷轮廓 区19相对的区域，因未受到加工放电的影响而留下，形成多个特定轮廓的探针体160，而经 完成放电加工的探针体，请参阅如图2所示，根据上述的实施例，可通过电极层13的重复使 用，以达到批量制作多个探针体160，而探针体160可形成近似S形构型的探针阵列。接续上述，电极层13具有高深宽比(high aspect ratio)的特性，通过第一较佳 实施例的光刻工艺而制作此电极层13，再将此电极层13搭配多次的微放电加工以生产探针，虽然电极层13会因多次使用之后而消耗殆尽，然而电极层13却因重复使用而有效提升 探针的批量制作。值得注意的是光刻工艺所耗费时间较长，相较于传统的光刻工艺直接用 来制作探针，本发明可有效缩短探针的制作时间。此外，形成电极层13材质的金属的功用 是着重于较佳耐耗性以增加微放电加工的次数。此外第二基板16的材质是以铍铜为主。请参考图3为一种探针的制作方法，此探针的制作方法是依据第一实施例步骤 (h)以微放电加工工艺进行，包含以下步骤(1)提供一第一基板，此第一基板电极形成阵列式的凹陷轮廓区，其中每一凹陷轮 廓区根据本发明所述的第一较佳实施例而制作而成，据此使得此电极层具有高深宽比的特 性，可提供做为制作探针的雏型；(2)提供一第二基板，其中第二基板做为待加工件，且其导电性优于第一基板；(3)将上述第一基板连接至微放电机台的阴极；
(4)将上述第二基板连接至微放电机台的阳极；(5)进行第一基板与第二基板之间的单发放电；以及移除第二基板的消蚀区，以 形成多个探针体。(6)此外，请参考图4，是根据本发明提出的第二较佳实施例，为一种探针的制作 方法。此探针的制作方法包含以下步骤(1)提供一第一基板并进行其表面处理，其中此第一基板的材质为导电金属基板， 而表面处理是指进行第一基板的表面清洁，以利后续膜层的披覆；(2)披覆一光阻层在上述第一基板上；(3)进行上述光阻层的曝光及显影以形成多个凹陷区及多个凸出轮廓部，其中此曝 光及显影是以光刻工艺进行，而形成凹陷区及如探针构型的特定图案的凸出轮廓部，而凸出 轮廓部可进一步通过提供一掩膜(未图示)而形成如探针构型的特定图案的凸出轮廓部；(4)通过电镀方式使得上述凹陷区的内部形成各个电极层，由于电镀方式使得电 极层的成长会外露于凹陷区之外而形成一菇状面，而所选用的电镀材料可以是铜、镍或其 它具有较佳耐耗性的金属；(5)研磨上述电极层外露的菇状面端部，可通过研磨方式以齐平电极与光阻层的 端部表面；(6)移除上述光阻层，使电极层形成近似特定的构型的阵列式凹陷轮廓区；以及(7)提供一第二基板为待加工件以制作出特定的探针，此时步骤(6)产生的电极 层可用在第二基板进行微放电加工，据此产生多个具有特定轮廓的探针体160，例如，探针 体160可形成近似S形构型。根据本发明的精神，使用者可选用第一基板的材质为选用非金属材质或是金属材 质制作加工电极层，其差异仅在于第一基板的材质若为非金属材质则需披覆金属垫层11， 而第一较佳实施例及第二较佳实施例所述的光阻层、电极与第二基板的构型与材质均为相 同，此外本发明更进一步提供一种探针阵列，可用于半导体元件的测试，而此探针阵列的各 探针是使用第一较佳实施例及第二较佳实施例的制作方法所形成。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的申请专利权利；同时 以上的描述，对于熟知本技术领域的专门人士应可明了及实施，因此其它未脱离本发明所 揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在申请专利范围中。
权利要求
一种探针的制作方法，其特征在于包含提供一第一基板；进行该第一基板的表面处理；披覆一金属垫层在该第一基板上；披覆一光阻层在该金属垫层上；在该光阻层进行曝光及显影以形成多个凹陷区及多个凸出轮廓部；形成一电极层在这些凹陷区之内；研磨外露于这些凹陷区之外的该电极层表面；移除该光阻层，使该电极层形成多个凹陷轮廓区；提供一第二基板；以及将该第一基板对该第二基板进行一微放电加工而形成多个探针体。
2.如权利要求1所述的探针的制作方法，其特征在于，每一该凹陷轮廓区及每一该凸 出轮廓部形成特定轮廓的这些探针体。
3.如权利要求1所述的探针的制作方法，其特征在于，该金属垫层进一步电性连接至 一放电机台的阴极，该第二基板电性连接至该放电机台的阳极，通过该微放电加工使得在 该第二基板形成这些探针体。
4.如权利要求1所述的探针的制作方法，其特征在于，该金属垫层更进一步包含一粘 着层、一湿润层与一保护层，而该粘着层的材质选自于由钛、镉与钛钨合金所构成的群组， 该湿润层的材质选自于由镍、铜、钼与钼所构成的群组，该保护层的材质为金或其它具有较 佳抗氧化的金属。
5.如权利要求1所述的探针的制作方法，其特征在于，该电镀是使用较佳耐耗性的铜、 镍或其它金属，而该曝光及显影步骤是以一光刻工艺进行。
6.如权利要求5所述的探针的制作方法，其特征在于，该光刻工艺更进一步提供一掩 膜图案以形成具有该掩膜图案的凸出轮廓部。
7.如权利要求1所述的探针的制作方法，其特征在于，这些凹陷轮廓区是以一阵列式 排列。
8.如权利要求1所述的探针的制作方法，其特征在于，该电极层具有高深宽比特性的金属.
9.如权利要求1所述的探针的制作方法，其特征在于，该第二基板包含有铍铜，而该第 二基板的导电性优于该第一基板。
10. 一种探针的制作方法，其特征在于包含提供一第一基板，其中该第一基板为一导电金属基板； 进行该第一基板的表面处理； 披覆一金属垫层在该基板上； 披覆一光阻层在该金属垫层上；在该光阻层进行曝光及显影以形成多个凹陷区及多个凸出轮廓部； 形成一电极层在这些凹陷区之内； 研磨外露于这些凹陷区之外的该电极层表面； 移除该光阻层，使该电极层形成多个凹陷轮廓区；提供一第二基板；以及将该第一基板对该第二基板进行一微放电加工而形成多个探针体 。
全文摘要
本发明公开了一种探针的制作方法及其探针阵列，此制作方法的步骤包含提供一第一基板；进行第一基板的表面处理；披覆一金属垫层在第一基板上；披覆一光阻层在金属垫层上；在光阻层进行曝光及显影以形成多个凹陷区及多个凸出轮廓部；形成一电极层于凹陷区之内；研磨外露于凹陷区之外的电极层表面；移除光阻层，使电极层形成多个凹陷轮廓区；提供一第二基板；以及将第一基板的电极层对第二基板进行一微放电加工而形成多个探针体。
文档编号G01R1/073GK101799486SQ20091000587
公开日2010年8月11日 申请日期2009年2月10日 优先权日2009年2月10日
发明者赵本善 申请人:京元电子股份有限公司