JP2021007149A

JP2021007149A - 半導体素子の検査装置及び半導体素子の検査方法

Info

Publication number: JP2021007149A
Application number: JP2020110411A
Authority: JP
Inventors: 勇九金; Yong Ku Kim; 時龍崔; Si Yong Choi
Original assignee: Semes Co Ltd
Current assignee: Semes Co Ltd
Priority date: 2019-06-27
Filing date: 2020-06-26
Publication date: 2021-01-21
Anticipated expiration: 2040-06-26
Also published as: TWI805930B; CN112230114A; TW202101008A; JP7239527B2; KR20210001187A; KR102294884B1

Abstract

【課題】半導体素子の検査装置及び半導体素子の検査方法を提供する。【解決手段】半導体素子の検査装置は、検査チャンバと、検査チャンバの上部に備えられ、ウェハー上の半導体素子に電気的信号を伝達するプローブカードを把持するように備えられたカードホルダーと、検査チャンバの内部にカードホルダーと対向するように備えられ、ウェハーを支持するチャックと、チャックを駆動し、プローブカードに対して半導体素子を接触させるチャック駆動部と、カードホルダーとチャックとの間に電磁気力を発生させ、プローブカードとウェハーとの間の荷重を増大させる電磁気力発生部と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体素子の検査装置及び半導体素子の検査方法に関する。より詳しくは、プローブカードを用いて半導体素子に電気的信号を印加して半導体素子の検査を行うための半導体素子の検査装置及び半導体素子の検査方法に関する。

通常、集積回路素子のような半導体素子は、半導体ウェハー上に一連の半導体工程を反復的に行うことで形成され得る。例えば、ウェハー上に薄膜を形成する蒸着工程、薄膜を電気的特性を有するパターンに形成するためのエッチング工程、パターンに不純物を注入または拡散させるためのイオン注入工程または拡散工程、パターンが形成されたウェハーから不純物を除去するための洗浄及びリンス工程などを繰り返して行うことで半導体回路素子がウェハー上に形成され得る。

そして、このような一連の工程によって半導体素子を形成した後、半導体素子の電気的な特性を検査するための検査工程が行われ得る。検査工程は、複数のニドルを有するプローブカードを含むプローブステーションと電気的な信号を提供するためにプローブカードと連結されたテスターによって行われ得る。特許文献１には、被検査体の電気的特性を検査するためのプローブカードが開示されている。

検査工程のために、検査チャンバの上部にはプローブカードが配置され得、プローブカードの下にはウェハーが配置され得る。前記ウェハーを支持するチャックを駆動するチャック駆動部が前記チャックを駆動し、前記プローブカードと整列される。これによって、ウェハーに形成された半導体素子とプローブカードに形成されたニドルとが相互に接続し、テスターが電気的な信号を前記プローブカードを介して半導体素子に電気的な信号を提供することで半導体素子の電気的特性を検査することができる。

一方、プローブカードに形成されたニドルの個数が増加することによって、前記チャック駆動部の剛性及び容量を増加させる必要がある。このために、前記チャック駆動部に含まれたモーター、ＬＭガイド、ボールねじなどの大きさを増加させる趨勢にある。

特に、１，０００ｋｇ以上にニドルに印加される全体必要荷重が増大することによってチャック駆動部の大きさが増加することで、全体のプローブステーションが大型化する趨勢にある。

韓国登録特許第１０−１４３４０６７号公報

本発明は、ウェハーとプローブカードとを堅固に接触させるために要求される必要荷重の増加に対応することができる半導体素子の検査装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、ウェハーとプローブカードとを堅固に接触させるために要求される必要荷重の増加に対応することができる半導体素子の検査方法を提供することを他の目的とする。

上記の課題を達成するための本発明の一実施例による半導体素子の検査装置は、検査チャンバと、前記検査チャンバの上部に備えられ、ウェハー上の半導体素子に電気的信号を伝達するプローブカードを把持するように備えられたカードホルダーと、前記検査チャンバの内部に前記カードホルダーと対向するように備えられ、前記ウェハーを支持するチャックと、前記チャックを駆動し、前記プローブカードに対して前記半導体素子を接触させるチャック駆動部と、前記カードホルダーと前記チャックとの間に電磁気力を発生させ、前記プローブカードと前記ウェハーとの間の荷重を増大させる電磁気力発生部と、を含む。

本発明の一実施例において、前記電磁気力発生部は、前記チャックの外周部を囲むように備えられ、電源を用いて磁場を発生させる電磁石部材を含む。
ここで、前記電磁気力発生部は、前記電磁石部材と対向するように前記カードホルダーに隣接して配置され、前記電磁場を増大させるように備えられたマグネチック部材をさらに含み得る。

また、前記電磁気力発生部は、前記電磁石に電源を供給する電源ソースと、前記電源の大きさを調節する電源コントローラと、をさらに含み得る。
本発明の一実施例において、前記電磁気力発生部と前記カードホルダーとの間に配置され、前記プローブカードのニドルと前記半導体素子に連結されたパッドとの間に発生する荷重を緩衝する緩衝部材をさらに備え得る。

ここで、前記緩衝部材は、ダンパー、スプリング及び弾性プレートの少なくとも一つを含み得る。
また、前記緩衝部材は、前記電磁気力発生部の上に配置され得る。

本発明の一実施例において、前記検査チャンバの上部壁には、前記プローブカードを収容する収容溝が備えられ、前記収容溝に隣接して配置された電磁波遮断部材がさらに備えられ得る。

本発明の一実施例において、前記電磁波遮断部材は、前記収容溝の内側壁に沿って配置され得る。ここで、前記電磁波遮断部材は金属薄膜を含み得る。
上記の課題を達成するための本発明の一実施例による半導体素子の検査方法であって、カードホルダーにウェハー上の半導体素子に電気的信号を伝達するプローブカードを装着し、前記カードホルダーと対向するように備られたチャックにウェハーを装着する。前記チャックを駆動し、前記プローブカードに対して前記半導体素子を一次に接触させた後、前記プローブカードと前記ウェハーとの間の荷重を電磁気力で増大させる。

本発明の一実施例において、前記プローブカードと前記ウェハーとの間の荷重を電磁気力で増大させるとき、前記チャックに隣接して配置された電磁石部材に印加される電源値が調節され得る。

本発明の一実施例において、前記プローブカードと前記ウェハーとの間の荷重を電磁気力で増大させるために、前記電磁石部材と対向するように前記カードホルダーに隣接して配置され、前記電磁場を増大させるように備えられたマグネチック部材を用い得る。

本発明の一実施例において、前記プローブカードと前記ウェハーとの間の荷重を電磁気力で増大させるために、前記プローブカードのニドルと前記半導体素子に連結されたパッドとの間に発生する衝撃を緩和することができる。

本発明の一実施例において、前記カードホルダーに前記プローブカードを装着するために、検査チャンバの上部壁に形成された収容溝にプローブカードを位置させ得る。
本発明の一実施例において、前記プローブカードを経由してテスターから前記半導体素子に電気的信号を印加し得る。

ここで、前記半導体素子に電気的信号を印加するとき、前記テスターを電磁波から遮断し得る。
本発明の一実施例による半導体素子の検査装置は、検査チャンバーと、前記検査チャンバの上部に備えられ、ウェハー上の半導体素子に電気的信号を伝達するプローブカードを把持するように備えられたカードホルダーと、前記検査チャンバの内部に前記カードホルダーと対向するように備えられ、前記ウェハーを支持するチャックと、前記チャックを駆動し、前記プローブカードに対して前記半導体素子を接触させるチャック駆動部と、前記カードホルダーと前記チャックとの間に電磁気力を発生させ、前記プローブカードと前記ウェハーとの間の荷重を増大させる電磁気力発生部と、を含み、
前記電磁気力発生部は、前記チャックの外周部を囲むように備えられ、電源を用いて磁場を発生させる電磁石部材と、前記電磁石部材と対向するように前記カードホルダーに隣接して配置され、前記電磁場を増大させるように備えられたマグネチック部材と、を含み得る。

上述したような本発明の実施例によれば、半導体素子の検査装置がカードホルダーと前記チャックとの間に電磁気力を発生させる電磁気力発生部を含む。これによって、プローブカードに形成されたニドルの個数が増加することで、プローブカードとウェハーとの間に必要荷重が増加する場合、前記電磁気力発生部は、前記必要荷重の増加に対応できる。さらに、前記電磁気力発生部は、垂直駆動モジュールの容量を部分的に分担することで、前記垂直駆動モジュールを小型化することができる。

本発明の一実施例による半導体素子の検査装置を説明するための断面図である。図１に示したチャック及びチャック駆動部を説明するための断面図である。図１に示したカードホルダーを説明するための断面図である。本発明の一実施例による半導体素子の検査方法を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施例を添付された図面を参照して詳しく説明する。しかし、本発明は、下記に説明する実施例に限定して構成されることではなく、これとは異なる多様な形態で具体化することができる。下記の実施例は、本発明が完全に完成されるようにするために提供されるよりは、本発明の技術分野における熟練した当業者に本発明の範囲を充分に伝達するために提供される。

本発明の実施例一つの要素が他の一つの要素の上に配置または連結されると説明される場合、前記要素は前記他の一つの要素上に直接配置または連結され得、他の要素がこれらの間に介在されることもある。これとは異なり、一つの要素が他の一つの要素上に直接配置または連結されると説明される場合、それらの間にはさらに他の要素があり得ない。多様な要素、組成、領域、層及び／または部分のような多様な項目を説明するために、第１、第２、第３などの用語が使用され得るが、前記項目はこれらの用語によって限定されない。

本発明の実施例で使用された専門用語は、ただ特定の実施例を説明するための目的で使用されるだけであり、本発明を限定するためのことではない。また、異なるように限定されない以上、技術及び科学用語を含む全ての用語は、本発明の技術分野における通常の知識を持つ当業者が理解できる同一の意味を有する。通常の辞書で限定されるような前記用語は、関連技術と本発明の説明の文脈でそれらの意味と一致する意味として解釈され、明確に限定されない限り、理想的にまたは過度に外形的な直感で解釈されない。

本発明の実施例は、本発明の理想的な実施例の概略的な図解を参照して説明される。これによって、前記図解の形状からの変化、例えば、製造方法及び／または許容誤差の変化は充分予想され得る。したがって、本発明の実施例は、図解として説明された領域の特定の形状に限定されたどおり説明されず、形状における偏差を含み、図面に説明された要素は全的に概略的なことであり、これらの形状は要素の正確な形状を説明するためことではなく、さらに、本発明の範囲を限定することでもない。

図１は、本発明の一実施例による半導体素子の検査装置を説明するための断面図である。図２は、図１に示したチャック及びチャック駆動部を説明するための断面図である。図３は、図１に示したカードホルダーを説明するための断面図である。

図１〜図３を参照すれば、本発明の一実施例による半導体素子の検査装置１００は、プローブカード２０を用いてウェハー１０に形成された半導体素子の電気的な特性の検査を行うことができる。

前記半導体素子の検査装置１００は、検査チャンバ１０５、チャック１３０、チャック駆動部１２０及びカードホルダー１１０を含む。
前記検査チャンバ１０５は、前記ウェハー１０に形成された半導体素子の電気的な特性の検査を行うための空間を提供する。

前記チャック１３０は、前記空間内に配置される。前記チャック１３０は、前記ウェハー１０を支持できる。前記チャック１３０は、静電気力または真空力を用いてウェハー１０を該上面に固定し得る。

前記チャック駆動部１２０は、チャック１３０の下部に配置される。チャック駆動部１２０は、前記チャック１３０を駆動することで、ウェハー１０を移動させて前記プローブカード２０に形成されたニドル２２に対して前記半導体素子を接触させる。

より詳しくは、前記チャック駆動部１２０は、回転モジュール１２１、垂直駆動モジュール１２３、第１水平駆動モジュール１２４及び第２水平駆動モジュール１２５を含む。
回転モジュール１２１は、前記チャック１３０を回転させる。これによって、ウェハー１０が回転してプローブカード２０とｒ方向へ整列される。

垂直駆動モジュール１２３は、前記チャック１３０の垂直位置を調節する。これによって、チャック１３０に載置されたウェハーがプローブカードと接触できる。
一方、第１及び第２水平駆動モジュール１２４、１２５は、前記チャック１３０を第１水平方向及び第１水平方向に垂直な第２水平方向へ移動させ得る。これによって、第１及び第２水平駆動モジュール１２４、１２５は、チャック１３０の水平位置を調節する。

前記カードホルダー１１０は、前記検査チャンバ１０５の上部に備えられる。前記カードホルダー１１０は、前記プローブカード２０を把持できる。前記カードホルダー１１０は、クランピング方式またはラッチ方式で前記プローブカードを把持し得る。

前記電磁気力発生部１５０は、前記カードホルダー１１０と前記チャック１３０との間に電磁気力を発生させる。これによって、前記カードホルダー１１０の上に把持されたプローブカード２０と前記チャック１３０の上に載置された前記ウェハー１０との間に印加される荷重が増大する。

これによって、プローブカード２０に形成されたニドル２２の個数が増加することによって、プローブカード２０とウェハー１０との間に必要荷重が増大する場合、前記電磁気力発生部１５０は、前記必要荷重の増加に対応できる。

一方、前記電磁気力発生部１５０は、増加した必要荷重に対して要求される垂直駆動モジュール１２３の容量を部分的に分担することで、前記垂直駆動モジュール１２３を小型化できる。

本発明の一実施例において、前記電磁気力発生部１５０は、前記チャック１３０の外周部を囲むように備えられる。前記電磁気力発生部１５０の電源を用いて磁場を発生させる電磁石部材１５１を含み得る。

前記電磁石部材１５１は、磁性体及び前記磁性体を囲んで電流が流れるコイルを含む。この場合、前記電磁石部材１５１は、前記コイルへ流れる電流の大きさを調節して前記電磁気力の大きさを制御できる。これによって、ウェハー１０とプローブカード２０との接触時に要求されるオーバードライバー値が調節される。ここで、オーバードライバー値とは、ウェハー１０を載置するチャック１３０を基準値よりも大きく上昇させることで、プローブカード２０及びウェハー１０がより堅固に接続して半導体素子の電気的接続を堅固にする値である。

結果的に、半導体素子別に多様に要求されるオーバードライバー値を容易に制御することができる。
さらに、前記電流のオン／オフ制御によって、前記ウェハー１０とプローブカード２０との間における電磁気力の発生がオン／オフされ得る。

一方、前記電磁石部材１５１がテスター３０とは相対的に離隔した位置であるチャック１３０の外周部に備えられる。したがって、前記電磁石部材１５１から発生する電磁波が前記テスター３０の検査工程を妨害することを抑制することができる。

本発明の一実施例において、前記電磁気力発生部１５０は、マグネチック部材１５５をさらに含み得る。前記マグネチック部材１５５は、前記電磁石部材１５１と対向するように前記カードホルダー１１０に隣接して配置される。前記マグネチック部材１５５は、前記電磁場を増大させるように備えられる。結果的に、前記電磁石部材１５１及びマグネチック部材１５５は、電磁気力を向上させることができる。

本発明の一実施例において、前記電磁気力発生部１５０は、電源ソース１５３及び電源コントローラ１５４をさらに含み得る。前記電源ソース１５３は、前記電磁石部材１５１に含まれたコイルに電源を供給する。前記電源コントローラ１５４は、電源ソース１５３が供給する電源の大きさを調節する。これによって、電磁石部材１５１に流れる電流の大きさが制御されることで、前記電磁石部材１５１で発生する電磁気力の大きさが調節される。

本発明の一実施例において、前記半導体素子の検査装置１００は、緩衝部材１７０をさらに含む。
前記緩衝部材１７０は、前記電磁気力発生部１５０と前記カードホルダー１１０との間に配置される。例えば、前記緩衝部材１７０は、電磁石部材１５１とマグネチック部材１５５との間に介在され得る。これによって、前記電磁気力によって高い荷重で前記プローブカード２０とウェハー１０とが接触する場合、前記プローブカード２０に含まれたニドル２２に対する衝撃が緩和し、結果的にプローブカード２０の損傷が抑制される。

前記緩衝部材１７０は、ダンパー、スプリング及び弾性プレートの少なくとも一つを含む。即ち、前記緩衝部材１７０は、プローブカード２０とウェハー１０とが接触する場合、前記プローブカード２０に含まれたニドル２２に対する衝撃が緩和できる部材であればよい。

本発明の一実施例において、前記検査チャンバ１０５の上部壁には、前記プローブカード２０を収容する収容溝１０５ａが備えられる。この際、前記収容溝１０５ａに隣接して電磁波遮断部材１８０がさらに備えられ得る。

ここで、前記電磁波遮断部材１８０は、前記収容溝１０５ａの内側壁に沿って配置され得る。即ち、前記電磁波遮断部材１８０は、電磁気力発生部１５０が駆動するときに発生する電磁波が前記収容溝１０５ａを通してテスター３０に電波されることを抑制できる。結果的に、半導体素子の検査工程の進行中に、前記電磁波遮断部材１８０は、電磁気力発生部１５０から発生する電磁波を遮断することで前記検査工程中における誤謬が抑制される。

ここで、前記電磁波遮断部材１８０は、金属薄膜を含み得る。前記電磁波遮断部材１８０は、スパッタリング工程、スプレー工程によって形成され得る。
図４は、本発明の一実施例による半導体素子の検査方法を説明するためのフローチャートである。

図１及び図４を参照すれば、本発明の一実施例による半導体素子の検査方法が開示される。先ず、カードホルダー１１０にウェハー上の半導体素子に電気的信号を伝達するプローブカード２０を装着する（Ｓ１１０）。一方、前記カードホルダーと対向するように備えられたチャックにウェハーを装着する（Ｓ１３０）。

前記ウェハー１０及び前記プローブカード２０の整列が完了した後、チャック１２０を駆動して前記プローブカード２０に前記半導体素子１０を接触させる（Ｓ１５０）。
その後、電磁気力を用いてプローブカード２０と半導体素子との間の荷重を増大させる（Ｓ１７０）。これによって、プローブカード２０に形成されたニドル２２がより確実に半導体素子と電気的に接続できる。

ここで、前記プローブカード２０と前記ウェハー１０との間の荷重を電磁気力で増大させるとき、前記チャック１３０に隣接して配置された電磁石部材１５１に印加される電源値を調節できる。これによって、電磁石部材１５１に流れる電流の大きさが制御されることによって、前記電磁石部材１５１で発生する電磁気力の大きさが調節される。

その後、検査信号をプローブカード２０を介してウェハー１０に形成された半導体素子に印加する。ここで、前記半導体素子の検査装置１００は、前記ウェハー１０の電気的な特性を検査するためのテスター３０と連結され得る。前記テスター３０は、前記プローブカード２０を介して前記検査信号を前記ウェハー１０に形成された前記半導体素子に印加し、前記半導体素子から出力される信号から前記ウェハー１０の電気的な特性を検査する。

以上、本発明の望ましい実施例を参照して説明したが、本技術分野における熟練した当業者は、下記の請求範囲に記載した本発明の思想及び領域から外れない範囲内で本発明を多様に修正及び変更することができる。

Claims

検査チャンバと、
前記検査チャンバの上部に備えられ、ウェハー上の半導体素子に電気的信号を伝達するプローブカードを把持するように備えられたカードホルダーと、
前記検査チャンバの内部に前記カードホルダーと対向するように備えられ、前記ウェハーを支持するチャックと、
前記チャックを駆動し、前記プローブカードに対して前記半導体素子を接触させるチャック駆動部と、
前記カードホルダーと前記チャックとの間に電磁気力を発生させ、前記プローブカードと前記ウェハーとの間の荷重を増大させる電磁気力発生部と、を含む、半導体素子の検査装置。
前記電磁気力発生部は、前記チャックの外周部を囲むように備えられ、電源を用いて磁場を発生させる電磁石部材を含むことを特徴とする、請求項１に記載の半導体素子の検査装置。
前記電磁気力発生部は、前記電磁石部材と対向するように前記カードホルダーに隣接して配置され、前記電磁場を増大させるように備えられたマグネチック部材をさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の半導体素子の検査装置。
前記電磁気力発生部は、
前記電磁石に電源を供給する電源ソースと、
前記電源の大きさを調節する電源コントローラと、をさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の半導体素子の検査装置。
前記電磁気力発生部と前記カードホルダーとの間に配置され、前記プローブカードのニドルと前記半導体素子に連結されたパッドとの間に発生する荷重を緩衝する緩衝部材をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の半導体素子の検査装置。
前記緩衝部材は、ダンパー、スプリング及び弾性プレートの少なくとも一つを含むことを特徴とする、請求項５に記載の半導体素子の検査装置。
前記緩衝部材は、前記電磁気力発生部の上に配置されることを特徴とする、請求項５に記載の半導体素子の検査装置。
前記検査チャンバの上部壁には、前記プローブカードを収容する収容溝が備えられたことを特徴とする、請求項１に記載の半導体素子の検査装置。
前記収容溝に隣接して配置された電磁波遮断部材をさらに含むことを特徴とする、請求項８に記載の半導体素子の検査装置。
前記電磁波遮断部材は、前記収容溝の内側壁に沿って配置されることを特徴とする、請求項９に記載の半導体素子の検査装置。
前記電磁波遮断部材が金属薄膜を含むことを特徴とする、請求項９に記載の半導体素子の検査装置。
カードホルダーにウェハー上の半導体素子に電気的信号を伝達するプローブカードを装着する段階と、
前記カードホルダーと対向するように備られたチャックにウェハーを装着する段階と、
前記チャックを駆動し、前記プローブカードに対して前記半導体素子を一次に接触させる段階と、
前記プローブカードと前記ウェハーとの間の荷重を電磁気力で増大させる段階と、を含む、半導体素子の検査方法。
前記チャックを駆動し、前記プローブカードに対して前記半導体素子を整列する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１２に記載の半導体素子の検査方法。
前記プローブカードと前記ウェハーとの間の荷重を電磁気力で増大させる段階は、前記チャックに隣接して配置された電磁石部材に印加される電源値を調節する段階を含むことを特徴とする、請求項１２に記載の半導体素子の検査方法。
前記プローブカードと前記ウェハーとの間の荷重を電磁気力で増大させる段階は、前記電磁石部材と対向するように前記カードホルダーに隣接して配置され、前記電磁場を増大させるように備えられたマグネチック部材を用いることを特徴とする、請求項１４に記載の半導体素子の検査方法。
前記プローブカードと前記ウェハーとの間の荷重を電磁気力で増大させる段階は、前記プローブカードのニドルと前記半導体素子に連結されたパッドとの間に発生する衝撃を緩和することを特徴とする、請求項１２に記載の半導体素子の検査方法。
前記カードホルダーに前記プローブカードを装着する段階は、検査チャンバの上部壁に形成された収容溝にプローブカードを位置させることを特徴とする、請求項１２に記載の半導体素子の検査方法。
前記プローブカードを経由してテスターから前記半導体素子に電気的信号を印加する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１２に記載の半導体素子の検査方法。
前記半導体素子に電気的信号を印加する段階は、前記テスターを電磁波から遮断する段階を含むことを特徴とする、請求項１７に記載の半導体素子の検査方法。
検査チャンバーと、
前記検査チャンバの上部に備えられ、ウェハー上の半導体素子に電気的信号を伝達するプローブカードを把持するように備えられたカードホルダーと、
前記検査チャンバの内部に前記カードホルダーと対向するように備えられ、前記ウェハーを支持するチャックと、
前記チャックを駆動し、前記プローブカードに対して前記半導体素子を接触させるチャック駆動部と、
前記カードホルダーと前記チャックとの間に電磁気力を発生させ、前記プローブカードと前記ウェハーとの間の荷重を増大させる電磁気力発生部と、を含み、
前記電磁気力発生部は、前記チャックの外周部を囲むように備えられ、電源を用いて磁場を発生させる電磁石部材と、前記電磁石部材と対向するように前記カードホルダーに隣接して配置され、前記電磁場を増大させるように備えられたマグネチック部材と、を含むことを特徴とする、半導体素子の検査装置。