KR100811466B1 - Space transformer manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 기술에 따른 스페이스 트랜스포머의 일 예를 개략적으로 보여주는 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing an example of a space transformer according to the prior art.
도 2내지 도 8은 본 발명에 따른 스페이스 트랜스포머 제조 방법을 개략적으로 보여주는 제조 공정도이다.2 to 8 is a manufacturing process diagram schematically showing a space transformer manufacturing method according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10; 스페이스 트랜스포머10; Space transformer
21; 세라믹 시트21; Ceramic sheet
22; 비아 홀(via hole)22; Via hole
23; 회로패턴23; Circuit pattern
25; 비아(via)25; Via
50; 드릴50; drill
본 발명은 프로브카드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨이퍼(wafer)의 집적회로 칩 성능 테스트용 프로브 카드를 구성하는 스페이스 트랜스포머(space transformer) 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a probe card, and more particularly, to a method of manufacturing a space transformer constituting a probe card for testing integrated circuit chip performance of a wafer.
웨이퍼 조립 공정(wafer fabrication process)을 거쳐 웨이퍼에는 복수의 집적회로 칩들이 형성된다. 집적회로 칩들은 웨이퍼 상태에서 진행되는 전기적 특성 검사(EDS; Electrical Die Sorting)에 의해 양품과 불량품으로 분류된다.A plurality of integrated circuit chips are formed on the wafer through a wafer fabrication process. Integrated circuit chips are classified as good or bad by Electrical Die Sorting (EDS), which is performed in a wafer state.
일반적으로 전기적 특성 검사에는 통상적으로 테스터(tester)와 프로브 스테이션(probe station) 및 프로브 카드(probe card)로 구성된 검사 장치가 주로 사용된다. 테스터는 검사 신호를 발생시키고 검사 결과 데이터를 판독한다. 프로브 스테이션은 웨이퍼의 로딩(loading)과 언로딩(unloading) 기능을 담당하여 테스터가 기능을 수행할 수 있게 한다. 그리고 프로브 카드(probe card)는 웨이퍼와 테스터를 전기적으로 연결하는 기능을 수행한다.In general, a test apparatus including a tester, a probe station, and a probe card is generally used for the electrical property test. The tester generates a test signal and reads the test result data. The probe station is responsible for loading and unloading wafers so that the tester can perform the functions. The probe card serves to electrically connect the wafer and the tester.
스페이스 트랜스포머는 전술한 전기적 특성 검사 장치에서 프로브 카드를 구성하는 부품이다. 스페이스 트랜스포머는 본드 패드에 접촉되는 프로브를 고정하고 전기적 신호를 검사 장비에 전달하는 역할을 한다. 스페이스 트랜스포머로서는 세라믹(ceramic) 스페이스 트랜스퍼가 주로 사용된다. 세라믹 스페이스 트랜스포머는 실리콘 웨이퍼와 열팽창 계수가 비슷하고 기계적 강도와 내화학성이 우수하여 그 사용이 증가되고 있다.The space transformer is a component constituting the probe card in the above-described electrical property inspection apparatus. Space transformers hold probes in contact with bond pads and deliver electrical signals to inspection equipment. As a space transformer, ceramic space transfer is mainly used. Ceramic space transformers have similar thermal expansion coefficients to silicon wafers, and are increasingly being used because of their excellent mechanical strength and chemical resistance.
도 1은 종래 기술에 따른 스페이스 트랜스포머의 일 예를 개략적으로 보여주는 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing an example of a space transformer according to the prior art.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 스페이스 트랜스포머(120)는 회로패턴(123)과 비아(125)가 형성된 복수의 세라믹 시트(ceramic sheet)(121)가 다층으 로 적층된 구조이다. 적층된 세라믹 시트들은 비아(via)에 의해 전기적으로 연결된다.As shown in FIG. 1, the conventional space transformer 120 has a structure in which a plurality of
이 스페이스 트랜스포머(120)를 제조하기 위해서, 먼저 각각의 세라믹 시트(121)가 제조된다. 각각의 세라믹 시트(121)는 고온 동시소성 세라믹(HTCC; High Temperature Co-fired Ceramic) 공정 기술이나 저온 동시소성 세라믹(LTCC; Low Temperature Co-fired Ceramic) 공정 기술로 제조된다.In order to manufacture this space transformer 120, first, each
소성이 완료된 각각의 세라믹 시트(121)에는 펀칭(punching)에 의한 비아 홀(via hole) 가공 후에 패터닝(patterning)을 통해 회로패턴(123)과 비아(via)(125)가 형성된다. 이와 같은 세라믹 시트(121)들에 대한 라미네이션(lamination) 공정과 소결 공정의 진행에 의해 스페이스 트랜스포머(110)가 완성된다.In each
그런데 전술한 바와 같은 종래의 스페이스 트랜스포머는 내층 설계가 필요하고, 제조 공정이 복잡하다. 따라서 완성품을 얻기까지 비교적 많은 시간이 소요된다. 라미네이션 공정과 소결 공정의 진행 후에 비아 홀(via hole)을 가공하는 것을 고려해 볼 수 있다. 그러나 소결 공정까지 완료된 적층 세라믹 시트에 대한 드릴 가공의 난이도가 높기 때문에 용이하지 않다.However, the conventional space transformer as described above requires an inner layer design, and the manufacturing process is complicated. Therefore, it takes a relatively long time to get the final product. After the lamination process and the sintering process, it is possible to consider processing via holes. However, it is not easy because the difficulty of drilling the laminated ceramic sheet completed until the sintering process is high.
그리고 전술한 바와 같은 종래의 스페이스 트랜스포머는 다층 구조이어서 라미네이션 공정 후에 진행되는 소결 공정에서 고온 동시소성 세라믹 또는 저온 동시소성 세라믹의 수축 량을 예측하기 어렵고 공정 난이도가 높아 수율(yield)이 높지 않다.In addition, since the conventional space transformer as described above has a multilayer structure, it is difficult to predict the shrinkage of the high temperature co-fired ceramics or the low temperature co-fired ceramics in the sintering process performed after the lamination process, and the yield is not high due to high process difficulty.
따라서 본 발명의 목적은 제조 시간이 단축되고 제조 공정이 단순화될 수 있는 스페이스 트랜스포머와 그 제조 방법을 제공하는 데에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a space transformer and a method of manufacturing the same, which can shorten the manufacturing time and simplify the manufacturing process.
본 발명의 다른 목적은 공정 난이도를 낮추어 수율을 향상시킬 수 있는 스페이스 트랜스포머와 그 제조 방법을 제공하는 데에 있다.Another object of the present invention is to provide a space transformer and a method of manufacturing the same, which can improve the yield by lowering the process difficulty.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 ⒜반소결 상태의 세라믹 시트(ceramic sheet)에 드릴(drill) 가공을 하여 비아 홀(via hole)을 형성하는 과정과, ⒝비아 홀이 형성된 세라믹 시트를 소결하는 과정, 및 ⒞소결된 세라믹 시트에 도전성 금속으로 패터닝하여 상면과 하면에 회로패턴을 형성하고 비아 홀에 도전성 금속이 채워진 비아(via)를 형성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 스페이스 트랜스포머 제조 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a process of forming a via hole by drilling a ceramic sheet in a semi-sintered state, and forming a via hole. Sintering, and forming a circuit pattern on the upper and lower surfaces by patterning the conductive metal on the sintered ceramic sheet and forming a via filled with the conductive metal in the via hole. Provide a method.
본 발명에 따른 스페이스 트랜스포머 제조 방법에 있어서, 상기 ⒝과정 후에 소결된 세라믹 시트의 상면과 하면을 연마하는 과정을 더 포함하는 것이 바람직하다.In the method of manufacturing a space transformer according to the present invention, it is preferable to further include a step of polishing the upper and lower surfaces of the sintered ceramic sheet after the kneading process.
그리고 본 발명에 따른 스페이스 트랜스포머 제조 방법에 있어서, 세라믹 시트는 탄화규소(SiC), 질화알루미늄(AlN) 중에서 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.In the method of manufacturing a space transformer according to the present invention, the ceramic sheet is preferably any one selected from silicon carbide (SiC) and aluminum nitride (AlN).
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 스페이스 트랜스포머 제조 방법에 대한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a method of manufacturing a space transformer according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 스페이스 트랜스포커의 제조 방법을 개략적으로 보여주는 제조 공정도이다.2 to 8 is a manufacturing process diagram schematically showing a method of manufacturing a space transporter according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 먼저 세라믹 소재를 고온고압으로 압축시켜 세라믹 시트를 형성하고 반 소결 처리한다. 이에 따라 반소결 상태의 세라믹 시트(21)를 얻을 수 있다. 여기서, 세라믹은 알루미나(Al2O3) 뿐만 아니라 탄화규소(SiC), 질화알루미늄(AlN) 등과 같이 다양한 종류의 세라믹일 수 있다.Referring to FIG. 2, first, a ceramic material is compressed at high temperature and high pressure to form a ceramic sheet and semisintered. Thereby, the
이어서, 도 3에서와 같이, 반 소결 상태의 세라믹 시트(21)를 드릴(50)로 가공하여 비아 홀(via hole)(22)을 형성한다. 비아 홀(22)은 미리 설계상에 지정된 위치에서 세라믹 시트(21)의 상면과 하면을 관통하게 형성된다. 반 소결 상태의 세라믹 시트(21)는 소결 전 상태이기 때문에 가공성이 우수하다. 따라서 소결 후 사용되는 고가의 드릴 대신에 일반적인 드릴을 사용할 수 있고, 작은 직경이면서 미세 피치의 비아 홀 가공이 가능하다.Subsequently, as shown in FIG. 3, the semi-sintered
이어서, 도 4에서와 같이, 비아 홀(22)이 형성된 세라믹 시트(21)를 소결한다. 소결은 세라믹 시트(21)가 소결 과정에서 깨지는 것을 방지하기 위하여 2차에 걸쳐 진행될 수 있다. 900-1000℃의 온도 조건을 약 62시간 정도 인가하여 1차 소결을 완료하고 1500-1650℃의 온도 조건으로 약 62시간 정도 인가하여 2차 소결할 수 있다.Subsequently, as shown in FIG. 4, the
이어서, 도 5에서와 같이, 소결된 세라믹 시트(21)의 상면과 하면을 연마한다. 연마에 의해 세라믹 시트(21)의 두께를 희망하는 규격의 두께로 만든다. 제조 과정에서 최초 설계 및 소결 과정까지 완료한 후에 연마를 진행하는 이유는 제조 과정의 진행 중에 깨짐을 방지할 수 있기 때문이다.Subsequently, as shown in FIG. 5, the upper and lower surfaces of the sintered
이어서, 도 6에서와 같이, 연마된 세라믹 시트(21)의 상면과 하면 및 비아 홀(22)에 대한 패터닝을 한다. 도금에 의해 세라믹 시트(21)의 상면과 하면에 회로패턴(23)을 형성하고 비아 홀(22)을 채워 비아(25)를 형성한다. 패터닝에는 니켈(Ni)이나 금 등과 같은 금속이 사용될 수 있다. 패터닝 과정은 세라믹 시트(21b)에 홀 패턴(hole pattern)을 포함하는 마스크(mask)를 형성한 후 도금하고, 비아 홀이 형성된 후 마스크를 세라믹 시트에서 제거하는 형태로 구현될 수 있다. 이때 홀 패턴은 세라믹의 수축 양을 고려하여 설계된다.Subsequently, as shown in FIG. 6, the upper and lower surfaces of the polished
이어서 도 7에서와 같이, 세라믹 시트(21)의 상면과 하면에 대한 면 가공을 통하여 회로패턴(23)을 규격에 맞도록 평탄화시킨다.Subsequently, as shown in FIG. 7, the
이에 따라 도 8에서와 같이 스페이스 트랜스포머(10)가 완성된다. 전술한 제조 방법으로 제조되는 스페이스 트랜스포머(10)는 단층 세라믹 시트의 구조를 가진다.Accordingly, the
이상과 같은 본 발명의 스페이스 트랜스포머 제조 방법은 반 소결 상태의 세라믹에 비아 홀을 가공한 후 패터닝과 소결을 진행한다. 세라믹은 반 소결 상태에서 가공도가 좋으므로 드릴 가공을 통해 미세 피치의 비아 홀을 형성할 수 있다. 이에 따라 세라믹 시트가 다층으로 형성된 종래의 스페이스 트랜스포머와 달리 단층으로 구성된 스페이스 트랜스포머의 제조가 가능하다.In the method of manufacturing a space transformer of the present invention as described above, after processing via holes in a ceramic in a semi-sintered state, patterning and sintering are performed. Since ceramics have good workability in a semi-sintered state, drill holes can be used to form fine pitch via holes. Accordingly, it is possible to manufacture a space transformer composed of a single layer, unlike a conventional space transformer having a multilayer ceramic sheet.
따라서 본 발명의 스페이스 트랜스포머 제조 방법에 따르면, 비아의 가공 시간이 층수에 영향을 받는 고온 동시소성 세라믹 공정 기술이나 저온 동시소성 세라믹 공정 기술을 이용하는 것에 비해 제조시간이 획기적으로 단축될 수 있다. 또한 단층 세라믹 시트에 대한 패터닝에 의해 회로패턴과 비아를 형성할 수 있기 때문에 내층 세라믹 시트까지 도금해야하는 종래의 스페이스 트랜스포머 에 비하여 제조공정이 단순해질 수 있다.Therefore, according to the method of manufacturing a space transformer of the present invention, manufacturing time can be significantly shortened compared to using a high temperature co-fired ceramic process technology or a low temperature co-fired ceramic process technology in which the processing time of the via is affected by the number of layers. In addition, since the circuit pattern and the via may be formed by patterning the single-layer ceramic sheet, the manufacturing process may be simplified as compared with the conventional space transformer, in which the inner-layer ceramic sheet should be plated.
그리고 본 발명의 스페이스 트랜스포머 제조 방법에 따르면, 구조가 단순한 스페이스 트랜스포머의 구현이 가능하여 웨이퍼 구경 증가에 대응한 크기 증가에 용이하다. 또한 종래에 스페이스 트랜스포머를 구성하는 세라믹 시트의 재질이 가공성을 고려하여 알루미나로 한정되는 것과 달리 열 특성이 우수한 탄화규소(SiC), 질화알루미늄(AlN) 등으로 구현이 가능하여 스페이스 트랜스포머의 제조 비용이 크게 감소될 수 있다.In addition, according to the method of manufacturing a space transformer of the present invention, it is possible to implement a space transformer having a simple structure, and thus it is easy to increase the size corresponding to an increase in wafer diameter. In addition, in contrast to the conventional material of the ceramic sheet constituting the space transformer is limited to alumina in consideration of workability, it is possible to implement a silicon carbide (SiC), aluminum nitride (AlN), etc., which has excellent thermal characteristics, so that the manufacturing cost of the space transformer is increased. Can be greatly reduced.
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