JP2010038899A - セラミックプローブカードの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明はセラミックプローブカードの製造方法に関する。
【解決手段】セラミックプローブカードの製造方法が開示される。本セラミックプローブカードの製造方法は、複数のセラミックグリーンシートと複数のセラミックグリーンシートに形成された導電性ビアと導電性ラインからなる層間回路を有するセラミック積層体を設ける段階と、セラミック積層体上にセラミック粉末と感光性有機成分を必須成分として有する複数の感光性セラミックシートを選択的に除去し、その除去された領域に金属物質を充填して層間回路と少なくとも１つのプローブピン構造を形成する段階と、セラミック積層体と感光性セラミックシートを同時に塑性し、感光性セラミックシートを除去することで少なくとも１つのプローブピン構造が形成されたセラミック基板を提供する段階を含む。
【選択図】図２ｉ
【解決手段】セラミックプローブカードの製造方法が開示される。本セラミックプローブカードの製造方法は、複数のセラミックグリーンシートと複数のセラミックグリーンシートに形成された導電性ビアと導電性ラインからなる層間回路を有するセラミック積層体を設ける段階と、セラミック積層体上にセラミック粉末と感光性有機成分を必須成分として有する複数の感光性セラミックシートを選択的に除去し、その除去された領域に金属物質を充填して層間回路と少なくとも１つのプローブピン構造を形成する段階と、セラミック積層体と感光性セラミックシートを同時に塑性し、感光性セラミックシートを除去することで少なくとも１つのプローブピン構造が形成されたセラミック基板を提供する段階を含む。
【選択図】図２ｉ
Description
本発明は、セラミックプローブカードの製造方法に関するもので、より詳細には、プローブピン構造の損傷を防ぐことができるセラミックプローブカードの製造方法に関するものである。
一般的な半導体テスト装置はテスター（Ｔｅｓｔｅｒ）、パフォーマンスボード（Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｂｏａｒｄ）、プローブカード（Ｐｒｏｂｅ Ｃａｒｄ）、チャック（Ｃｈｕｃｋ）及びプロバー（Ｐｒｏｂｅｒ）を備えてウェーハに製造されたチップの電気的特性をテストする。そして、半導体テスト装置のプローブカードはテスターにおいて発生した信号をパフォーマンスボードを通して伝達を受け、これをウェーハ内チップをパッドに伝達する役割及びチップのパッドから出力される信号をパフォーマンスボードを通してテスターに伝達する役割をする。
従来のプローブカードは、シリコン基板上にプローブピンを形成してからセラミック基板上にプローブピンを接合させる方式を利用して製造した。具体的に、シリコン基板上に金属物質を蒸着またはメッキしてプローブピン構造を形成する。そして、セラミック基板上に形成されたバンプにプローブピンを接合させた。この場合、共晶接合のために約３００℃の温度を印加した。しかし、シリコン基板とセラミック基板の熱膨張係数の差により接合の過程においてプローブピンが損傷するという問題点があった。
また、プローブピンが損傷されなくてもセラミック基板とプローブピンの接合強度が弱くてプローブピンがセラミック基板から分離されるという問題点があった。
本発明は、上述の問題点を解決するためのもので、本発明の目的は、セラミック積層体上にセラミック積層体と熱膨張係数の差が少ない複数の感光性セラミックシートを利用してプローブピン構造を形成することで、プローブピン構造の信頼性を向上させることができるセラミックプローブカードの製造方法を提供するためのものである。
また、セラミック積層体と複数の感光性セラミックシートを同時に塑性することで、プローブピン構造とセラミック積層体との接合強度を増加させることができるセラミックプローブカードの製造方法を提供するためのものである。
以上のような目的を達成するための本発明の一実施例によるセラミックプローブカードは、複数のセラミックグリーンシートと上記複数のセラミックグリーンシートに形成された導電性ビアと導電性ラインからなる層間回路を有するセラミック積層体を設ける段階と、上記セラミック積層体上にセラミック粉末と感光性有機成分を必須成分として有する複数の感光性セラミックシートを選択的に除去し、その除去された領域に金属物質を充填して上記層間回路と連結された少なくとも１つのプローブピン構造を形成する段階と、上記セラミック積層体と上記感光性セラミックシートを同時に塑性し、上記感光性セラミックシートを除去することで上記少なくとも１つのプローブピン構造が形成されたセラミック基板を提供する段階を含む。この場合、上記少なくとも１つのプローブピン構造は、上記セラミック積層体の層間回路に連結されるように上記セラミック基板上に形成された接合部と、一端が上記接合部上に連結され他端にプローブチップが形成されたプローブビームを含むことができる。
一方、上記少なくとも１つのプローブピン構造を形成する段階は、上記セラミック積層体上に第１感光性セラミックシートを形成する段階と、上記接合部に対応する空間が形成されるように上記第１感光性セラミックシートを選択的に除去する段階と、上記第１感光性セラミックシートが除去された領域に金属物質を充填して上記接合部を形成する段階と、上記第１感光性セラミックシート上に上記第２感光性セラミックシートを形成する段階と、上記プローブビームに対応する空間が形成されるように上記第２感光性セラミックシートを選択的に除去する段階と、上記第２感光性セラミックシートが除去された領域に金属物質を充填して上記プローブビームを形成する段階と、上記第２感光性セラミックシート上に上記第３感光性セラミックシートを形成する段階と、上記プローブチップに対応する空間が形成されるように上記第３感光性セラミックシートを選択的に除去する段階と、上記第３感光性セラミックシートが除去された領域に金属物質を充填して上記プローブチップを形成する段階を含むことができる。
この場合、上記接合部を形成する段階は、上記第１感光性セラミックシートが除去された領域にメッキシード層を形成する段階と、上記メッキシード層上に上記接合部として提供されるメッキ層を形成する段階を含むことができる。
また、上記プローブビームを形成する段階は、上記第２感光性セラミックシートが除去された領域にメッキシード層を形成する段階と、上記メッキシード層上に上記プローブビームとして提供されるメッキ層を形成する段階を含むことができる。
また、上記プローブチップを形成する段階は、上記第３感光性セラミックシートが除去された領域にメッキシード層を形成する段階と、上記メッキシード層上に上記プローブチップとして提供されるメッキ層を形成する段階を含むことができる。
一方、上記メッキシード層を形成する段階はスパッタリング工程により行われることが好ましい。また、上記第１感光性セラミックシート、上記第２感光性セラミックシート、および上記第３感光性セラミックシートを選択的に除去する段階はフォトエッチング工程により行われることが好ましい。
本発明において上記感光性有機成分は、感光性モノマー、その感光性モノマーを含有した組成物で重合したオリゴマーまたはポリマーまたは紫外線吸光剤を使用するものであることができる。
また、本発明において、上記セラミックグリーンシートと上記感光性セラミックシートの熱膨張係数の差は１．５ｐｐｍ／℃以下であることが好ましい。
本発明によると、セラミック積層体上にセラミック積層体と熱膨張係数の差が少ない複数の感光性セラミックシートを利用してプローブピン構造を形成するようになる。これにより、プローブピン構造をセラミック積層体上に接合させる場合、プローブピン構造の損傷を防ぐことができ、プローブピン構造の信頼性を向上させることができる。
また、セラミック積層体と複数の感光性セラミックシートを同時に塑性することで、プローブピン構造とセラミック積層体間の接合強度を増加させることができる。これにより、セラミックプローブ基板の信頼性を向上させることができる。
以下では添付の図面を参照して本発明をより詳細に説明する。
図１及び図２ａから図２ｉは本発明の一実施例によるセラミックプローブカードの製造方法を説明するための図面で、図３は図１及び図２ａから図２ｉに図示された製造方法により製造されたセラミックプローブカードを示す図面である。
図１は本発明の一実施例によるセラミック積層体を示す図面である。図１を参照すると、第１セラミックグリーンシート１１ａ、第２セラミックグリーンシート１１ｂ、第３セラミックグリーンシート１１ｃ、第４セラミックグリーンシート１１ｄを積層してセラミック積層体１１を製造する。この場合、第１セラミックグリーンシート１１ａ、第２セラミックグリーンシート１１ｂ、第３セラミックグリーンシート１１ｃ、第４セラミックグリーンシート１１ｄは導電性ビア１２ａと導電性ライン１２ｂからなる層間回路１２を含む。
セラミック積層体１１を構成する第１セラミックグリーンシート１１ａ、第２セラミックグリーンシート１１ｂ、第３セラミックグリーンシート１１ｃ、第４セラミックグリーンシート１１ｄの夫々は低温塑性ができる焼結用ガラス−セラミック粉末に有機バインダーのような有機物を利用して製造されることができる。そして、第１セラミックグリーンシート１１ａ、第２セラミックグリーンシート１１ｂ、第３セラミックグリーンシート１１ｃ、第４セラミックグリーンシート１１ｄのビアホール（不図示）上に導体ペーストを充填させ導電性ビア１２ａを形成し、導体ペーストを各セラミックグリーンシートの上部に印刷し導電性ライン１２ｂを形成することができる。
一方、図１では説明の便宜のために４つのセラミックグリーンシートを積層してセラミック積層体１１を製造したが、セラミックグリーンシートの数は必要に応じて容易に変更されることができる。
図２ａから図２ｉは本発明の一実施例によるプローブピン構造の製造方法を示す図面である。具体的に図２ａから図２ｉに図示された方法を利用して接合部、プローブビーム及びプローブチップを含むプローブピン構造を形成することができる。
先ず、図２ａに図示されたように、セラミック積層体１１上に第１感光性セラミックシート２１を形成する。この場合、第１感光性セラミックシート２１は感光性有機成分とセラミック粉末を必須成分とする。具体的に感光性有機成分は感光性モノマー、その感光性モノマーを含有した組成物で重合したオリゴマーまたはポリマーまたは紫外線吸光剤を含むことができる。
また、セラミック粉末はガラス成分を含むことができる。この場合、セラミック粉末はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）及びマグネシア（ＭｇＯ）のうちいずれかで利用されることができる。しかし、セラミック粉末の具体的な物質はこれに限定されない。また、第１感光性セラミックシート２１に含まれたセラミック粉末はセラミック積層体１１に含まれたセラミック粉末と同一であることが好ましい。
このように、第１感光性セラミックシート２１はセラミック積層体１１と同じセラミック粉末を含むことによりセラミック積層体１１と熱膨張係数が類似に表れることができる。具体的にセラミック粉末（例えば、アルミナ）を含むセラミック積層体１１の熱膨張係数は５．４〜５．６ｐｐｍ／℃で、本発明において提供される第１感光性セラミックシート２１の熱膨張係数は５．０〜５．４ｐｐｍ／℃である。このように、セラミック積層体１１と第１感光性セラミックシート２１の熱膨張係数は約０．２〜０．４ｐｐｍ／℃の差を有するもので、温度による熱膨張変化の程度が類似である。この場合、第１感光性セラミックシート２１の熱膨張係数を調節するために、感光性有機成分とセラミック粉末の組成を適切に変更させることができる。
以後、図２ｂに図示されたように、プローブピン構造を構成する接合部に対応する空間Ｓ１を形成するために第１感光性セラミックシート２１を選択的に除去する。具体的に第１感光性セラミックシート２１上に所定パターンを有するフォトマスクを載せ、露光及び現像することにより接合部に対応する空間Ｓ１を形成することができる。この場合、第１感光性セラミックシート２１に形成された空間Ｓ１を通じてセラミック積層体１１の層間回路１２が露出することが好ましい。
そして、図２ｃに図示されたように、第１感光性セラミックシート２１に形成された空間Ｓ１上に金属物質を充填して接合部２１ａを形成することができる。この場合、金属物質を充填する前に、空間Ｓ１内に金属物質を容易に充填させるために銅、百金、パラジウム、ニッケル、銀及び金のうち少なくとも１つ以上の金属物質でメッキシード層（不図示）を形成することができる。
一方、図２ｄに図示されたように、第１感光性セラミックシート２１上に第２感光性セラミックシート２２を形成する。この場合、第２感光性セラミックシート２２は第１感光性セラミックシート２１と同じ物質成分を含むことができる。
以後、図２ｅに図示されたように、プローブピン構造を構成するプローブビームに対応する空間Ｓ２を形成するために第２感光性セラミックシート２２を選択的に除去する。具体的に第２感光性セラミックシート２２上に所定パターンを有するフォトマスクを載せ、露光及び現像することによりプローブビームに対応する空間Ｓ２を形成することができる。この場合、第２感光性セラミックシート２２に形成された空間Ｓ２を通じて接合部２１ａが露出することが好ましい。
そして、図２ｆに図示されたように、第２感光性セラミックシート２２に形成された空間Ｓ２上に金属物質を充填してプローブビーム２２ａを形成することができる。この場合、金属物質を充填する前に、空間Ｓ２内に金属物質を容易に充填させるためにメッキシード層（不図示）を形成することができる。
次に、図２ｇに図示されたように、第２感光性セラミックシート２２上に第３感光性セラミックシート２３を形成する。この場合、第３感光性セラミックシート２３も第１感光性セラミックシート２１と同じ物質成分を含むことができる。
そして、図２ｈに図示されたように、プローブピン構造を構成するプローブチップに対応する空間Ｓ３を形成するために第３感光性セラミックシート２３を選択的に除去する。具体的に第３感光性セラミックシート２３上に所定パターンを有するフォトマスクを載せ、露光及び現像することによりプローブチップに対応する空間Ｓ３を形成することができる。この場合、第３感光性セラミックシート２３に形成された空間Ｓ３を通してプローブビーム２２ａの一部が露出することが好ましい。
次に、図２ｉに図示されたように、第３感光性セラミックシート２３に形成された空間Ｓ３上に金属物質を充填してプローブチップ２３ａを形成することができる。この場合、金属物質を充填する前に、空間Ｓ３内に金属物質を容易に充填させるためにメッキシード層（不図示）を形成することができる。
一方、図２ａから図２ｉにおいて、第１感光性セラミックシート２１、第２感光性セラミックシート２２、第３感光性セラミックシート２３の空間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に充填される金属物質をすべて同じ物質であることができる。即ち、プローブピンを構成する接合部２１ａ、プローブビーム２２ａ及びプローブチップ２３ａは同じ金属物質で形成されることができる。
また、第１感光性セラミックシート２１、第２感光性セラミックシート２２、第３感光性セラミックシート２３の空間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に金属物質を充填することは、金属物質をメッキ方式を利用するか、金属物質をペースト形態に製造し充填する方式を利用することができる。金属物質をペースト形態に製造し充填する場合には、メッキシード層を形成する工程を省略することもできる。
以後、図２ｉに図示されたセラミック積層体１１と第１感光性セラミックシート２１、第２感光性セラミックシート２２、第３感光性セラミックシート２３を約８００〜９００℃の温度で同時に塑性する。そして、塑性された第１感光性セラミックシート２１、第２感光性セラミックシート２２、第３感光性セラミックシート２３を除去し、プローブピン構造２０が形成されたセラミック基板１１をセラミックプローブカード１００として提供できるようになる。この場合、第１感光性セラミックシート２１、第２感光性セラミックシート２２、第３感光性セラミックシート２３の除去はＮａＯＨ溶液を利用して行われることができる。
図３に図示されたセラミックプローブカード１００において、プローブピン構造２０は熱膨張係数が類似なセラミック基板１１'と第１感光性セラミックシート２１、第２感光性セラミックシート２２、第３感光性セラミックシート２３が同時に塑性されることによりセラミック基板１１'に接合されることができるようになる。これにより、接合過程において熱膨張係数の差により発生するプローブピン構造の損傷を防ぐことができるようになる。
また、セラミック基板１１'と第１感光性セラミックシート２１、第２感光性セラミックシート２２、第３感光性セラミックシート２３が同時に塑性されることにより、セラミック基板１１'とプローブピン２０の接合強度が増加することができるようになる。
以上では本発明の好ましい実施例に対して図示し説明したが、本発明は上述の特定の実施例に限らず、請求の範囲において請求する本発明の要旨から外れない当該発明が属する技術分野において通常の知識を有する者により多様に変形実施が可能で、このような変形実施は本発明の技術的思想や展望から個別に理解されてはいけない。
１００：セラミックプローブカード、１１：セラミック積層体、１２：層間回路、２１：第１感光性セラミックシート、２２：第２感光性セラミックシート
２３：第３感光性セラミックシート、２１a：接合部、２２a：プローブビーム、
２３a：プローブチップ
２３：第３感光性セラミックシート、２１a：接合部、２２a：プローブビーム、
２３a：プローブチップ
Claims (10)
- 複数のセラミックグリーンシートと前記複数のセラミックグリーンシートに形成された導電性ビアと導電性ラインからなる層間回路を有するセラミック積層体を設ける段階と、
前記セラミック積層体上からセラミック粉末と感光性有機成分を必須成分として有する複数の感光性セラミックシートを選択的に除去し、その除去された領域に金属物質を充填して前記層間回路と連結された少なくとも１つのプローブピン構造を形成する段階と、
前記セラミック積層体と前記感光性セラミックシートを同時に塑性し、前記感光性セラミックシートを除去することで前記少なくとも１つのプローブピン構造が形成されたセラミック基板を提供する段階と、を含むセラミックプローブカードの製造方法。 - 前記少なくとも１つのプローブピン構造は、
前記セラミック積層体の前記層間回路に連結されるように前記セラミック基板上面に形成された接合部と、一端が前記接合部上に連結され他端にプローブチップが形成されたプローブビームを含むことを特徴とする請求項１に記載のセラミックプローブカードの製造方法。 - 前記少なくとも１つのプローブピン構造を形成する段階は、
前記セラミック積層体上に第１感光性セラミックシートを形成する段階と、
前記接合部に対応する空間が形成されるように前記第１感光性セラミックシートを選択的に除去する段階と、
前記第１感光性セラミックシートが除去された領域に金属物質を充填して前記接合部を形成する段階と、
前記第１感光性セラミックシート上に第２感光性セラミックシートを形成する段階と、
前記プローブビームに対応する空間が形成されるように前記第２感光性セラミックシートを選択的に除去する段階と、
前記第２感光性セラミックシートが除去された領域に金属物質を充填して前記プローブビームを形成する段階と、
前記第２感光性セラミックシート上に第３感光性セラミックシートを形成する段階と、
前記プローブチップに対応する空間が形成されるように前記第３感光性セラミックシートを選択的に除去する段階と、
前記第３感光性セラミックシートが除去された領域に金属物質を充填して前記プローブチップを形成する段階と、を含むことを特徴とする請求項２に記載のセラミックプローブカードの製造方法。 - 前記接合部を形成する段階は、
前記第１感光性セラミックシートが除去された領域にメッキシード層を形成する段階と、前記メッキシード層上に前記接合部として提供されるメッキ層を形成する段階を含むことを特徴とする請求項３に記載のセラミックプローブカードの製造方法。 - 前記プローブビームを形成する段階は、
前記第２感光性セラミックシートが除去された領域にメッキシード層を形成する段階と、前記メッキシード層上に前記プローブビームとして提供されるメッキ層を形成する段階を含むことを特徴とする請求項３または４に記載のセラミックプローブカードの製造方法。 - 前記プローブチップを形成する段階は、
前記第３感光性セラミックシートが除去された領域にメッキシード層を形成する段階と、前記メッキシード層上に前記プローブチップとして提供されるメッキ層を形成する段階を含むことを特徴とする請求項３から５の何れかに記載のセラミックプローブカードの製造方法。 - 前記メッキシード層を形成する段階は、スパッタリング工程により行われることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１項に記載のセラミックプローブカードの製造方法。
- 前記第１感光性セラミックシート、前記第２感光性セラミックシート、および前記第３感光性セラミックシートを選択的に除去する段階は、フォトエッチング工程により行われることを特徴とする請求項３から７の何れかに記載のセラミックプローブカードの製造方法。
- 前記感光性有機成分は、感光性モノマー、その感光性モノマーを含有した組成物で重合したオリゴマーまたはポリマーまたは紫外線吸光剤を使用することを特徴とする請求項１から８の何れかに記載のセラミックプローブカードの製造方法。
- 前記セラミックグリーンシートと前記感光性セラミックシートの熱膨張係数の差は１．５ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする請求項１から９の何れかに記載のセラミックプローブカードの製造方法。
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