KR100262654B1 - 웨이퍼 프로빙 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

시각 인식 장치와 PSD 센서를 이용한 웨이퍼 프로빙 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 웨이퍼 정렬용 카메라와 프로브 패드 정렬용 카메라에 위치 감지 검출(PSD) 센서의 발광부와 수광부를 각각 부착하고 상부의 웨이퍼 정렬용 카메라의 PSD 센서 수광부와 하부의 프로브 패드 정렬용 카메라의 발광부 사이를 설정하여 카메라 사이의 기준이 되는 좌표계를 설정하는 스텝과, 상기 설정된 좌표계를 기준으로 상부 카메라는 칩 내부의 패드를 보고 하부 카메라는 핀을 보고 둘 사이의 거리를 결정하는 스텝과, Z축 스테이지를 이동하여 PSD 센서의 틀어진 각을 저장하는 스텝과, 상기 스텝에서 구한 거리와 각도를 기준으로 웨이퍼를 이송시키는 스텝의 순으로 진행하여 웨이퍼 프로빙을 수행함으로써, 상부 카메라와 하부 카메라의 원점을 잡을 때 같은 물체를 보는 것을 불필요하게 만들어 엘리베이팅 장치의 제거가 가능하고 또한, 열의 발생 혹은 외부의 힘으로 척 부분이 틀어지거나 카메라의 기구부가 틀어져 웨이퍼가 정확하게 프로브 핀 위치로 이동하지 못하는 오차가 발생하여도 이를 쉽게 보정할 수 있다.

Description

웨이퍼 프로빙 장치 및 방법

본 발명은 반도체 장비의 프로빙 정밀도 향상에 관한 것으로 특히 시각인식 장치와 PSD(Position Sensitive Detector) 센서를 이용하여 오차의 보정을 용이하게 하는 웨이퍼 프로빙 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 공정에서 만들어진 웨이퍼에는 많은 칩이 있다. 프로버 장비는 반도체 후공정 장비로서, 웨이퍼 상태에서 칩이 정상적으로 동작하는가를 테스트한다. 즉, 프로버는 이러한 칩들을 패키징 하기 전에 이상 유무를 테스트하는데, 웨이퍼 상에 존재하는 많은 칩들 내부에는 외부의 전기적 신호를 전달하기 위한 많은 패드가 있다.

이러한 프로버는 도 1에 도시된 바와 같이, 검사대상인 웨이퍼(11), XY 수평방향으로 이동 가능한 스테이지(8,9), 상기 스테이지(8,9)를 고정시키는 베이스(10)가 있으며, XY 스테이지(8,9)를 베이스로 하고 그 상부에 Z축과 Θ축 스테이지(7,6)가 있다. Z와 Θ 스테이지(7,6)의 상부에 반도체 웨이퍼(11)를 올려 놓기 위한 척(Chuck)(12)이 설치되어 웨이퍼(11)를 지지하게 된다. XY 스테이지(8,9)는 이 척(12)을 지지하고 있다. 그리고, 웨이퍼(11)를 스테이지로 올려주는 웨이퍼 핸들링 아암(13), 웨이퍼(11)상의 인식번호(Identification ; ID)를 인식하기 위한 카메라(4), 웨이퍼(11)를 정렬시키기 위한 카메라(3), 패드와 핀을 정렬시키기 위한 카메라(5)가 설치된다. 또한, 프로버 카드(1)는 상기 척(12)과 마주보게 설치되어 있다. 상기 프로버 카드(1)는 많은 핀(2)을 가지고 있으며, 테스터와 프로버의 연결을 담당한다.

즉, 프로버는 프로버 카드(1)의 핀(2)과 웨이퍼에 있는 칩의 내부 패드를 접촉시켜서 테스터에게 전기적인 테스트를 가능하게 해주는 장비이다.

이와같이 구성된 웨이퍼 프로버에서의 프로빙 순서는 도 2에 도시된 바와 같이 먼저, 로더의 웨이퍼 핸들링 아암(13)에 의해 웨이퍼(11)가 처음 이송되면 척(12) 위에 놓이게 되고(스텝 1), XY 축 스테이지(7,6)는 a 거리만큼 웨이퍼(11)를 웨이퍼 정렬용 카메라(3)로 이송한다(스텝 2). 그리고, 웨이퍼(11)를 웨이퍼 정렬용 카메라(3)로 이송한 후에는 Θ축 스테이지(6)을 정렬 각도(b)만큼 회전시키고(스텝 3), XY 스테이지(8,9)는 다시 웨이퍼(11)를 이송하여 이전의 웨이퍼 위치와 같은 곳에 웨이퍼(11)를 놓는다(스텝 4). 이를 웨이퍼 정렬(Wafer Alignment)이라 하는데 최초의 위치와 동일한 곳으로 정렬하면 된다.

즉, 패드와 핀들은 웨이퍼(11)가 처음 로더의 웨이퍼 핸들링 아암(13)에 의해 척(12)에 올려졌을 때는 일정한 거리와 각도만큼 서로 틀어져 있게 되므로, 칩들을 검사할 수 있게 패드와 핀들을 접촉시키기 위해서는 정렬을 시켜야만 한다. 그리고, 정렬이 완료되면 Z 스테이지(7)를 패드와 핀 사이의 높이만큼 이동시켜 모든 패드와 핀들이 접촉되게 함으로써, 칩들의 검사가 가능해진다.

그리고, 프로버 카드(1)가 교체된 후에 프로버 핀(2)의 위치를 정확히 알아내어야 한다. 이를 위하여 프로브 패드 정렬 카메라(5)가 프로버 핀의 아래로 이동하고 그 위치를 결정한다.

이때, 상부의 카메라(3)와 하부의 카메라(5)가 기준을 구하는 것이 중요하다. 기준점을 잡는 종래의 방법은 도 2에 도시된 바와 같이, 상부와 하부의 카메라(3,5)가 같은 곳을 보는 곳을 기준으로 정하였다. 그리고 두 카메라 사이의 초점을 일치시키기 위하여 하부의 카메라(5) 부분에 별도의 엘리베이팅 장치(5-1)를 부착하여 사용하였다.

즉, 상부와 하부의 카메라(3,5)가 특정한 위치로 이동하여 그 위치를 기억한다. 여기서, 특정한 위치는 상부와 하부의 카메라가 서로 같은 곳을 볼 수 있도록 투명한 필름을 이용하여 하부 카메라(5)의 옆 부분에 특별한 기구부(5-1)를 부착하였다. 따라서, 상부의 카메라(3)는 칩을 보고 그 위치를 기억하고 하부의 카메라(5)는 프로버 카드의 핀을 보고 그 위치를 기억한다. 그리고, 두 위치의 차이를 이동하여 프로빙한다.

이와같이 종래의 기술은 상부와 하부의 카메라가 같은 곳을 보기 위하여 같은 초점거리에 특수한 기구부를 부착하였다. 따라서, 상부의 카메라는 웨이퍼의 높이를 보아야만 하고, 하부의 카메라는 프로버 카드 핀의 높이를 보아야 정확한 프로빙이 가능하였다.

이러한 높이의 제약 조건을 제거하기 위해서는 카메라의 기구부의 고정이 정확히 핀에 대해서도 수직이고 상부 카메라 역시 웨이퍼에 대해서도 수직으로 고정되어야 한다.

본 발명을 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 하부 카메라의 엘리베이팅 기구부를 제거하고 PSD 센서를 이용하여 프로빙 오차 발생시에 생기는 문제를 해소한 웨이퍼 프로빙 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 웨이퍼 프로빙 장치는, 웨이퍼 정렬용 카메라와 프로브 패드 정렬용 카메라에 위치 감지 검출(PSD) 센서를 부착하여 상부의 웨이퍼 정렬용 카메라와 하부의 프로브 패드 정렬용 카메라의 기준을 일치시키고 PSD의 틀어진 각 만큼을 보정함을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 웨이퍼 프로빙 방법은, 웨이퍼가 처음 이송되면 척 위에 놓이게 되고, XY 스테이지는 웨이퍼를 웨이퍼 정렬용 카메라로 이송하고, 이송한 후에는 Θ축 스테이지를 회전시키고, XY 스테이지는 다시 웨이퍼를 프로브 카드의 핀 위치로 이송시키는 웨이퍼 프로빙 방법에 있어서, 상기 웨이퍼 정렬용 카메라와 프로브 패드 정렬용 카메라에 위치 감지 검출(PSD) 센서의 발광부와 수광부를 각각 부착하고 상부의 웨이퍼 정렬용 카메라의 PSD 센서 수광부와 하부의 프로브 패드 정렬용 카메라의 발광부 사이를 설정하여 카메라 사이의 기준이 되는 좌표계를 설정하는 스텝과, 상기 설정된 좌표계를 기준으로 상부 카메라는 칩 내부의 패드를 보고 하부 카메라는 핀을 보고 둘 사이의 거리를 결정하는 스텝과, Z축 스테이지를 이동하여 PSD 센서의 틀어진 각을 저장하는 스텝과, 상기 스텝에서 구한 거리와 각도를 기준으로 웨이퍼를 이송시켜 프로빙을 수행하는 스텝의 순으로 진행함을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 웨이퍼 프로버의 개략적 구성도

도 2는 도 1의 웨이퍼 프로버의 프로빙 순서를 보인 도면

도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 프로빙 장치의 개략적 구성도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 프로브 카드 2 : 프로브 핀

3 : 웨이퍼 정렬용 카메라 4 : 웨이퍼 ID 인식용 카메라

5 : 프로브 패드 정렬용 카메라 8,9,7,6 : XYZΘ 스테이지

10 : 베이스 11 : 웨이퍼

12 : 척 13 : 웨이퍼 핸들용 아암

5-1 : 엘리베이팅 장치 A-1,B-1 : PSD 센서의 발광부

A-2,B-2 : PSD 센서의 수광부

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 웨이퍼 프로빙 장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 기존 도 1의 웨이퍼 프로버에서 하부의 프로브 패드 정렬용 카메라(5)에 부착된 엘리베이팅 기구부(5-1)를 제거하고 웨이퍼 정렬 카메라(3)와 프로브 패드 정렬 카메라(5)에 PSD 센서의 수광부(A-2,B-2)와 발광부(A-1,B-1)를 부착하여 구성하는 것을 제외하고는 종래의 구성과 동일하다.

이와같이 구성된 본 발명에서, 프로빙 순서는 로더의 웨이퍼 핸들링 아암(13)에 의해 웨이퍼(11)가 처음 이송되면 척(12) 위에 놓이게 되고, XY 축 스테이지는 웨이퍼를 웨이퍼 정렬용 카메라(3)로 이송한다. 그리고, 웨이퍼(11)를 웨이퍼 정렬용 카메라(3)로 이송한 후에는 Θ축 스테이지(6)를 회전시키고, XY 스테이지(8,9)는 다시 웨이퍼(11)를 이송하여 이전의 웨이퍼 위치와 같은 곳에 웨이퍼(11)를 놓는다.

즉, 프로버 카드(1)가 교체된 후에 프로버 핀(2)의 위치를 정확히 알아 내어야 하는데 이를 위하여 프로브 패드 정렬 카메라(5)가 프로버 핀의 아래로 이동하고 그 위치를 결정한다.

이때, 상부의 카메라(3)와 하부의 카메라(5)가 기준을 동일하게 구하는 것이 중요한데, 이 기준을 정확하게 구하기 위하여 본 발명은 상하부의 카메라(3,5)에 PSD 센서를 부착한다.

그리고, 카메라 사이의 기준이 되는 좌표계를 설정하기 위해서 상부 카메라(3)의 PSD 센서 수광부(B-2)와 하부 카메라(5)의 발광부(B-1) 사이를 설정한다. 상기 좌표계를 기준으로 상부 카메라(3)는 칩 내부의 패드를 보고 하부 카메라(5)는 핀을 보고 둘 사이의 거리를 결정한다.

이때, Z축 스테이지(7)를 이동하여 PSD 센서의 틀어진 각을 저장한다. 그리고, 상기 거리와 각도를 기준으로 웨이퍼(11)를 이송시켜 프로빙하고 그 내용을 확인한다. 그리고, 웨이퍼(11)가 프로브 핀(2) 위치로 정밀하게 이송되지 않고 오차가 발생하면 확인한 내용을 기준으로 보정한다.

이후 열이나 충격에 의해서 틀어진 값은 PSD 센서에 의해 확인되고 이를 보정하면 프로빙의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 한부분에 PSD 센서 대신 특정한 마크를 이용하여 기준을 잡을 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 웨이퍼 프로빙 장치 및 방법에 의하면, 웨이퍼 정렬용 카메라와 프로브 패드 정렬용 카메라에 PSD 센서를 부착하여 웨이퍼 프로빙을 수행함으로써, 상부 카메라와 하부 카메라의 원점을 잡을 때 같은 물체를 보는 것을 불필요하게 만들어 엘리베이팅 장치의 제거가 가능하고 또한, 열의 발생 혹은 외부의 힘으로 척 부분이 틀어지거나 카메라의 기구부가 틀어져 웨이퍼가 정확하게 프로브 핀 위치로 이동하지 못하는 오차가 발생하여도 이를 쉽게 보정할 수 있다.

Claims (2)

1. 웨이퍼, 프로브 핀을 갖는 프로브 카드, 웨이퍼를 이송시키는 XYZΘ 스테이지, 상기 웨이퍼를 지지하는 척, 상기 웨이퍼를 스테이지로 이송시키는 웨이퍼 핸들링 아암, 웨이퍼 정렬용 카메라, 프로브 패드 정렬용 카메라를 구비한 웨이퍼 프로빙 장치에 있어서,

   상기 웨이퍼 정렬용 카메라와 프로브 패드 정렬용 카메라에 위치 감지 검출(PSD) 센서를 부착하여 상부의 웨이퍼 정렬용 카메라와 하부의 프로브 패드 정렬용 카메라의 기준을 일치시키고 PSD의 틀어진 각 만큼을 보정하는 프로빙을 수행함을 특징으로 하는 웨이퍼 프로빙 장치.
2. 웨이퍼, 프로브 카드, XYZΘ 스테이지, 척, 웨이퍼 정렬용 카메라, 프로브 패드 정렬용 카메라로 구성되어 웨이퍼가 처음 이송되면 척 위에 놓이게 되고, XY 스테이지는 웨이퍼를 웨이퍼 정렬용 카메라로 이송하고, 이송한 후에는 Θ축 스테이지를 회전시키고, XY 스테이지는 다시 웨이퍼를 프로브 카드의 핀 위치로 이송시키는 웨이퍼 프로빙 방법에 있어서,

   상기 웨이퍼 정렬용 카메라와 프로브 패드 정렬용 카메라에 위치 감지 검출(PSD) 센서의 발광부와 수광부를 각각 부착하고 상부의 웨이퍼 정렬용 카메라의 PSD 센서 수광부와 하부의 프로브 패드 정렬용 카메라의 발광부 사이를 설정하여 카메라 사이의 기준이 되는 좌표계를 설정하는 스텝과;

   상기 설정된 좌표계를 기준으로 상부 카메라는 칩 내부의 패드를 보고 하부 카메라는 핀을 보고 둘 사이의 거리를 결정하는 스텝과;

   Z축 스테이지를 이동하여 PSD 센서의 틀어진 각을 저장하는 스텝과;

   상기 스텝에서 구한 거리와 각도를 기준으로 웨이퍼를 이송시켜 프로빙을 수행하는 스텝의 순으로 진행함을 특징으로 하는 웨이퍼 프로빙 방법.