KR100319685B1

KR100319685B1 - 웨이퍼 프로빙 방법

Info

Publication number: KR100319685B1
Application number: KR1019990015821A
Authority: KR
Inventors: 김지석
Original assignee: 이건환
Priority date: 1999-05-01
Filing date: 1999-05-01
Publication date: 2002-01-09
Also published as: KR20000072883A

Abstract

본 발명은 제 1, 제 2, 제 3 마크(M1, M2, M3)의 초기값과 위치값(D(X),D(Y),DZ))을 리드하여 현재 제 1, 2, 3 마크(M1, M2, M3)의 위치값을 구하는 제 1 과정과; 상기 제 1, 제 3 마크(M1, M2) 사이의 각도(θ_NEWM13)와 위치값(D(X),D(Y))을 이용하여 회전에 의한 X와 Y의 변화량을 구하는 제 2 과정과; 상기 제 1, 제 2 마크(M1, M2) 사이의 각도(θ_NEWM12)와 위치값(D(X),(D(Y))를 이용하여 회전에 의한 X와 Y의 변화량을 구하는 제 3 과정과; 상기 제 2 및 제 3 과정을 통해 기울기에 의한 X의 변화량과 Y의 변화량을 구하는 제 4 과정; 및 상기 제 2 과정의 회전에 의한 X의 변화량과 기울기에 의한 X의 변화량을 가산하여 최종 X보정량을 구하고, 상기 제 2 과정의 회전에 의한 Y의 변화량과 기울기에 의한 Y의 변화량을 가산하여 최종 Y보정량을 구하는 제 5 과정을 수행함으로써, 기계원점의 절대 정밀도에 관계없이 좌표계의 원점을 다시 정의하여 하부카메라의 회전이나 기울어짐을 보정하도록 하부카메라의 엘리베이팅 기구부를 제거하고, 상, 하부카메라의 고정된 마크들을 부착함으로써 상, 하부카메라의 원점을 잡을 때 상, 하부카메라의 초점거리가 일치하는 높이에 특수한 마크를 보는 것을 불필요하게 하고, 또한 상, 하부카메라의 설치시 기구 설치의 상, 하부카메라의 초점을 수직방향으로 세우는 등의 엄격한 기구조건을 완화시킬 수 있는 웨이퍼 프로빙 방법을 제공한다.

Description

웨이퍼 프로빙 방법{WAFER PROBING APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 웨이퍼 프로빙 방법에 관한 것으로, 특히 웨이퍼상에 형성된 각 칩의 회로패턴의 불량 여부를 검사할 때 장비의 이동으로 인한 카메라의 위치변화 또는 충격, 시간의 경과 등에 의한 카메라 위치오차의 보정을 자동으로 수행할 수 있도록 한 웨이퍼 프로빙 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 웨이퍼 프로빙(Probing) 장치는 반도체검사장비로서, 반도체 공정에서 만들어진 웨이퍼 상에 존재하는 많은 칩이 웨이퍼 상태에서 정상적으로 동작하는가를 테스트한다.

이때, 상기 웨이퍼상에 존재하는 많은 칩들 내부에는 외부의 전기적 신호를 전달하기 위한 많은 패드가 있으며, 이와같은 종래 웨이퍼 프로빙장치를 첨부한 도 1을 참조하여 설명한다.

도시된 바와 같이 웨이퍼(12)가 장착되는 척(11)의 하측에는 X,Y,Z,θ-스테이지(8)(9)(7)(6)가 각기 설치되어 있고, 그 일측에는 카세트에서 웨이퍼(12)를 척의 상면으로 이송하기 위한 로더(8)가 설치되어 있으며, 상측에는 프로버카드(1)가 장착되는카드체인저가 설치되어 있고, 그 프로버카드(1)는 많은 핀을 가지고 척(11)과 마주 보게 설치되어 테스터와 프로버의 연결을 담당한다.

그리고, 웨이퍼 프로빙장치는 프로버카드(1)의 핀과 웨이퍼(12)에 있는 칩의 내부 패드를 접촉시켜서 테스터에게 전기적인 테스트를 가능하게 하는데, 그 테스터는 도 2와 같이 웨이퍼 프로빙장치에 연결하여 프로버카드(1)에 웨이퍼(12) 내부의 칩의 상태를 테스트하기 위한 전기신호를 전달하며, 상기 프로버카드(1)에 부착되어 있는 핀들은 칩내부의 패드와 전기적인 연결을 담당한다.

이때, 도 3과 같이 상,하부의 카메라(3, 5)가 같은 곳을 보는 기준으로 정하여 기준점을 잡고, 그리고 하부의 카메라(5) 부분에 별도의 엘리베이팅 장치를 부착하여 상, 하부카메라(3, 5)의 초점을 일치시킨다.

이때, 상부카메라(3)와 하부카메라(5)가 있는 곳을 보기 위하여 상부의 초점거리와 하부의 초점거리가 일치하는 곳에 마크를 부착하여 두 카메라 사이의 기준을 정하는데, 즉 상부와 하부의 카메라(3, 5)가 마크로 이동하여 그 위치를 기억함으로써 두 카메라(3, 5) 사이의 기준을 정한다.

여기서, 프로빙과정을 상세히 설명하면, 우선 도 3의 Z구동축을 이용하여 척(11)을 스텝1의 a만큼의 거리를 이동하며, 테스터는 웨이퍼 내부의 패드를 보고 그 위치를 기억하고, 그 다음 다시 척(11)이 스텝2의 b거리를 이동하여 하부의 카메라(5)가 프로버카드(1)의 핀을 보고 그 위치를 테스터에 기억시킨다.

그런 다음, 척(11)이 스텝3의 c거리를 이동하면 프로버카드(1)의 핀과 웨이퍼(12)의 패드가 만나게 되면 두 위치의 거리차이 만큼을 이동하여 프로빙한다.

즉, 하부카메라(5)에서 프로버카드 핀까지의 거리를 구한 후, 상부카메라(3)에서 원하는 패드까지의 거리를 구하여 두 거리의 차이를 이용하여 프로빙한다.그러나, 상기와 같이 동작하는 종래 장치는 상부와 하부의 카메라가 같은 곳을 보기 위하여 같은 초점거리에 특수한 기구부를 부착하여야 하므로 경제성이 떨어지고, 또한 상부나 하부의 카메라가 열이나 충격에 의하여 각도가 틀어지는 경우에 정확한 프로빙이 불가능하며, 기계의 이동이나 재설치시에는 정밀한 보정을 처음부터 다시 수행하여야 하고, 또한 열이나 충격 혹은 시간이 지남에 따라 기구부의 노화에 의한 프로빙의 정확도를 재수정하기가 어려운 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 웨이퍼상에 형성된 각 칩의 회로패턴의 불량 여부를 검사할 때 장비의 이동으로 인한 카메라의 위치변화 또는 충격, 시간의 경과 등에 의한 카메라 위치오차를 자동으로 보정 수행할 수 있는 웨이퍼 프로빙 방법을 제공하는 데 있다.

도 1은 일반적인 웨이퍼 프로빙장치의 구성을 보인 개략도이고,

도 2는 도 1의 웨이퍼 프로빙장치와 테스터의 연결을 보인 개략도이고,

도 3은 도 1의 카메라 위치설정에 대한 모습을 보인 도면이고,

도 4는 웨이퍼 프로빙장치의 프로빙순서에 대한 예시도이고,

도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 웨이퍼 프로빙방법에 대한 동작흐름도이고,

도 6은 본 발명 웨이퍼 프로빙장치의 제 1, 제 2, 제 3 마크에 대한 배치를 보인 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 프로버카드 3: 상부카메라

5: 하부카메라 11: 척

12: 웨이퍼 13: 웨이퍼핸들링암

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 방법은, 제 1, 제 2, 제 3 마크(M1, M2, M3)의 초기값과 위치값(D(X),D(Y),D(Z))을 리드하여 현재 제 1, 2, 3 마크(M1, M2, M3)의 위치값을 구하는 제 1 과정; 상기 제 1, 제 3 마크(M1, M2) 사이의 각도(θ_NEWM13)와 위치값(D(X),D(Y))을 이용하여 회전에 의한 X와 Y의 변화량을 구하는 제 2 과정; 상기 제 1, 제 2 마크(M1, M2) 사이의 각도(θ_NEWM12)와 위치값(D(X),(D(Y))를 이용하여 회전에 의한 X와 Y의 변화량을 구하는 제 3 과정; 상기 제 2 및 제 3 과정을 통해 기울기에 의한 X의 변화량과 Y의 변화량을 구하는 제 4 과정; 및 상기 제 2 과정의 회전에 의한 X의 변화량과 기울기에 의한 X의 변화량을 가산하여 최종 X보정량을 구하고, 상기 제 2 과정의 회전에 의한 Y의 변화량과 기울기에 의한 Y의 변화량을 가산하여 최종 Y보정량을 구하는 제 5 과정;을 수행하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 살펴보고자 한다.

본 발명의 일반적인 구성은 도 1과 동일하며, 다만 도 4와 같이 상부카메라와 하부카메라에 각각 세 개의 마크(M1, M2, M3)를 부착한 것이 다르다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 웨이퍼 프로빙방법에 대한 동작흐름도로서, 이에 도시한 바와같이 제 1, 제 2, 제 3 마크(M1', M2', M3')의 초기값과 위치값(D'(X), D'(Y), D'(Z))을 리드하여 현재 제 1, 2, 3 마크(M1, M2, M3의 위치값(D(X), D(Y), D(Z))을 구하는 제 1 단계와; 저장된 제 1, 제 3 마크(M1', M3') 사이의 각도(θ_OLDM13)와 현재 제 1, 제 3 마크(M1, M3) 사이의 각도(θ_NEWM13)를 각기 계산하여 그 구한 각도 (θ_OLDM13)(θ_NEWM13)의 차이와 위치값(D(X),D(Y))에 의한 기존의 각(θ_OLDD(XY))을 계산하는 제 2 단계와, 위치값(D(X),D(Y))에 의한 벡터의 거리(D(XY))를 계산하는 제 3 단계와, 각도(θ_OLDM13)(θ_NEWM13)의 차이값과 기존의 각(θ_OLD D(XY))을 더하고, 그 더한 각을 코사인하여 벡터의 거리값(D(XY))에 승산한 후 기존의 위치값(D(X))을 감산하여 회전에 의한 X(M13)의 변화량을 구함과 아울러 그 더한 각을 사인하여 벡터의 거리값(D(XY))에 승산한 후 기존의 위치값(D(Y))을 감산하여 회전에 의한 Y(M13)의 변화량을 구하는 제 4 단계와, 저장되어 있는 제 1, 제 2 마크(M1', M2') 사이의 각도(θ_OLDM12)와 현재 제 1, 제 2 마크(M1, M2) 사이의 각도(θ_NEWM12)를 계산하여 그 구한 각도(θ_OLDM12)(θ_NEWM12)의 차이값과 위치값(D(X), D(Y))에 의한 기존의 각(θ_OLDD(XY))을 계산하는 제 5 단계와, 위치값(D(X)D(Y))에 의한 벡터의 거리(D(XY))를 계산하는 제 6 단계와, 각도(θ_OLDM12)(θ_NEWM12)에 대한 차이값과 기존의 각(θ_OLD D(XY))을 더하고, 그 더한 각을 코사인하여 벡터의 거리값(D(XY))을 승산한 후 기존의 위치값(D(Y))을 감산하여 회전에 의한 X(M12)의 변화량을 구함과 아울러 그 더한 각을 사인하여 벡터의 거리값(D(XY))에 승산한 후 기존의 위치값(D(Y))을 감산하여 회전에 의한 Y(M12)의 변화량을 구하는 제 6 단계와, 초기 저장된 위치값(D(Z))을 제 2 마크(M2)의 위치값(D(Z))으로 나누어, 그 나눈 값을 X(M12)의 변화량과 X(M13)의 변화량의 차이값에 승산하여 기울기에 의한 X의 변화량을 구함과 아울러 그 나눈값을 Y(M12)의 변화량과 Y(M13)의 변화량의 차이값에 승산하여 기울기에 의한 Y의 변화량을 구하는 제 7 단계와, 회전에 의한 X(M13)의 변화량과 기울기에 의한 X의 변화량을 더하여 최종의 X의 보정량을 구하고, 회전에 의한 Y(M13)의 변화량과 기울기에 의한 Y의 변화량을 더하여 Y의 최종 보정량을 구한 후 종료하는 제 8 단계로 이루어지며, 이와같은 본 발명의 세부 동작을 아래에서 설명한다.

먼저, 최초의 마크(M1, M2, M3) 위치는 부착 기구부에 의해 결정되어 내부파라미터(D(X), D(Y), D(Z))로 결정된다.

초기화 과정에서 제 1 마크(M1)를 보고 절대좌표의 X, Y를 (0, 0)으로 정의하고, 제 2, 제 3 마크(M2, M3)를 보면서 하부카메라(5)와 상부카메라(3)의 원점 보정을 수행한다.

상기와 같은 과정을 처음 웨이퍼 프로빙장치를 기동시킬 때와 웨이퍼(12)를 올려놓을 때마다 수행하여 새로운 절대 좌표 XY와 하부카메라(5)와 상부카메라(3)의 원점 보정을 수행한다.

다시 말하면, 웨이퍼핸들링아암(13)에서 웨이퍼가 처음 이송되면 척(11) 위에 놓이게 되고 X, Y축은 웨이퍼를 상부카메라(웨이퍼정렬 카메라; 3)로 이송한다.

그런 다음, W축을 회전, X, Y를 이송하여 이전의 웨이퍼 위치와 같은 곳에 정렬한다.

프로버카드(1)가 교체된 후에 프로버핀의 위치를 정확히 알아내기 위하여 하부카메라(프로버패드정렬 카메라; 5)가 프로버핀의 아래로 이동하고 그 위치를 결정한다.

여기서, 프로빙과정을 설명하면, 카메라(3, 5) 사이의 기준이 되는 좌표계를 설정하기 위하여 상부카메라(3)가 하부카메라(5)를 볼 수 있는 위치로 이동시킨다.

여기서, 제 1 마크(M1)를 인식하여 그 위치를 좌표계의 기준으로 정하고, 도 3의 스텝1 의 a만큼을 X, Y, Z로 이동하여 패드의 위치를 확인한다.

그런 다음, 스텝2의 b만큼을 X, Y, Z로 이동하여 핀의 위치를 확인하는 데, 도 6과 같이 하부카메라(5)의 위치는 기준이 되는 제 1 마크(M1) 보다 D만큼의 차이가 있다.

여기서, 상기 D의 값은 하부카메라(5)가 열에 의하여 회전하거나 기울어지면 그 절대값이 변화하게 되는 데, 이를 보정하기 위하여 제 1, 제 2, 제 3 마크(M1, M2, M3)를 사용한다.

이때, 제 3 마크(M3)는 제 1 마크(M1)와 X, Y방향으로 떨어뜨려 놓는 데, 이는 카메라(3)의 회전위치를 구하기 위한 것이고, 제 2 마크(M2)는 Z방향으로 떨어뜨려 놓아 카메라(3)의 기울어짐을 구한다.

이후, 상기 회전에 의한 위치변화량(X, Y)과 기울기에 의한 변화량(X, Y)을 더하여 최종의 보정량(X, Y)을 구한다.

여기서, 도 5는 본 발명 웨이퍼 프로빙 방법에 대한 동작흐름도인 데, 이를 참조하여 프로빙 과정을 설명한다.

우선, 제 1, 제 2, 제 3 마크(M1', M2', M3')의 초기값과 위치값(D'(X), D'(Y), D'(Z))을 리드하여 현재 제 1, 2, 3 마크(M1, M2, M3)의 위치값(D(X), D(Y), D(Z))을 구하고, 저장된 제 1, 제 3 마크(M1', M3') 사이의 각도(θ_OLDM13)와 현재 제 1, 제 3 마크(M1, M3) 사이의 각도(θ_NEWM13)를 각기 계산하여 그 구한 각도(θ_OLDM13, θ_NEWM13)의 차이와 위치값(D(X), D(Y))에 의한 기존의 각(θ_OLD D(XY))을 계산한다.

그런다음, 상기 위치값(D(X), D(Y))에 의한 벡터의 거리(D(XY))를 계산하고, 상기 각도(θ_OLDM13, θ_NEWM13)의 차이값과 기존의 각(θ_OLD D(XY))을 가산한 후, 그 가산각을 코사인하여 벡터의 거리값(D(XY))에 승산하고, 그 승산값을 기존의 위치값(D(X))으로 감산하여 회전에 의한 X(M13)의 변화량을 구함과 아울러 그 더한 각을 사인하여 벡터의 거리값(D(XY))에 승산한 후 기존의 위치값(D(Y))을 감산하여 회전에 의한 Y(M13)의 변화량을 구한다.

또한, 저장되어 있는 제 1, 제 2 마크(M1', M2') 사이의 각도(θ_OLDM12)와 현재 제 1, 제 2 마크(M1, M2) 사이의 각도(θ_NEWM12)를 계산하여 그 구한 각도(θ_OLDM12, θ_NEWM12)의 차이값과 위치값(D(X), D(Y))에 의한 기존의 각(θ_OLD D(XY))을 계산한다.

그런다음, 상기 위치값(D(X)D(Y))에 의한 벡터의 거리(D(XY))를 계산하고, 각도(θ_OLDM12, θ_NEWM12)에 대한 차이값과 기존의 각(θ_OLD D(XY))을 더한 후, 그 더한 각을 코사인하여 벡터의 거리값(D(XY))을 승산한 후 기존의 위치값(D(Y))을 감산하여 회전에 의한 X(M12)의 변화량을 구함과 아울러 그 더한 각을 사인하여 벡터의 거리값(D(XY))에 승산한 후 기존의 위치값(D(Y))을 감산하여 회전에 의한 Y(M12)의 변화량을 구한다.

그 다음, 초기 저장된 위치값(D(Z))을 제 2 마크(M2)의 위치값(D(Z))으로 나누어, 그 나눈값을 상기 X(M12)의 변화량과 X(M13) 변화량의 차이값에 승산하여 기울기에 의한 X의 변화량을 구함과 아울러 그 나눈값을 Y(M12)의 변화량과 Y(M13) 변화량의 차이값에 승산하여 기울기에 의한 Y의 변화량을 구한다.

이후, 상기 회전에 의한 X(M13)의 변화량과 기울기에 의한 X의 변화량을 더하여 최종의 X의 보정량을 구하고, 회전에 의한 Y(M13)의 변화량과 기울기에 의한 Y의 변화량을 더하여 Y의 최종 보정량을 구한다.

따라서, 본 발명에서는 상부카메라와 하부카메라의 원점을 잡을 때 상부카메라의 초점거리와 하부카메라의 초점거리가 일치하는 높이에 특수한 마크를 보는 것과 엘리베이팅 기구를 불필요하게 되고, 또한 상부카메라와 하부카메라의 설치시 기구 설치의 상, 하부카메라의 초점을 수직방향으로 세우는 등의 엄격한 기구조건을 완화시켜 주어 조립시 편리하게 하며, 또한 열의 발생 혹은 외부의 힘으로 기구부가 틀어지거나 카메라의 기구부가 틀어져도 프로빙 정밀도에는 전혀 영향을 주지 않으므로 안정적인 프로빙을 가능하게 하는 효과가 있다.

Claims

제 1, 제 2, 제 3 마크(M1, M2, M3)의 초기값과 위치값(D(X),D(Y),D(Z))을 리드하여 현재 제 1, 2, 3 마크(M1, M2, M3)의 위치값을 구하는 제 1 과정; 상기 제 1, 제 3 마크(M1, M2) 사이의 각도(θ_NEWM13)와 위치값(D(X),D(Y))을 이용하여 회전에 의한 X와 Y의 변화량을 구하는 제 2 과정; 상기 제 1, 제 2 마크(M1, M2) 사이의 각도(θ_NEWM12)와 위치값(D(X),(D(Y))을 이용하여 회전에 의한 X와 Y의 변화량을 구하는 제 3 과정; 상기 제 2 및 제 3 과정을 통해 기울기에 의한 X의 변화량과 Y의 변화량을 구하는 제 4 과정; 및 상기 제 2 과정의 회전에 의한 X의 변화량과 기울기에 의한 X의 변화량을 가산하여 최종 X보정량을 구하고, 상기 제 2 과정의 회전에 의한 Y의 변화량과 기울기에 의한 Y의 변화량을 가산하여 최종 Y보정량을 구하는 제 5 과정;을 수행하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 프로빙 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 제 2 과정은, 저장된 제 1, 제 3 마크(M1')(M3') 사이의 각도(θ_OLDM13)와 현재 제 1, 제 3 마크(M1)(M3) 사이의 각도(θ_NEWM13)를 각기 계산하여 그 구한 각도 (θ_OLDM13)(θ_NEWM13)의 차이와 위치값(D(X),D(Y))에 의한 기존의 각(θ_OLD D(XY))을 계산하는 제 1 단계; 상기 위치값(D(X),D(Y))에 의한 벡터의 거리(D(XY))를 계산하는 제 2 단계; 및 상기 각도(θ_OLDM13)(θ_NEWM13)의 차이값과 기존의 각(θ_OLD D(XY))을 더하고, 그 더한 각을 코사인하여 벡터의 거리값(D(XY))에 승산한 후 기존의 위치값(D(X))을 감산하여 회전에 의한 X(M13)의 변화량을 구함과 아울러 그 더한 각을 사인하여 벡터의 거리값(D(XY))에 승산한 후 기존의 위치값(D(Y))을 감산하여 회전에 의한 Y(M13)의 변화량을 구하는 제 3 단계;로 수행함을 특징으로 하는 웨이퍼 프로빙 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 제 3 과정은, 저장되어 있는 제 1, 제 2 마크(M1')(M2') 사이의 각도(θ_OLDM12)와 현재 제 1, 제 2 마크(M1)(M2) 사이의 각도(θ_NEWM12)를 계산하여 그 구한 각도(θ_OLDM12)(θ_NEWM12)의 차이값과 위치값(D(X))(D(Y))에 의한 기존의 각(θ_OLD D(XY))을 계산하는 제 1 단계; 상기 위치값(D(X)D(Y))에 의한 벡터의 거리(D(XY))를 계산하는 제 2 단계; 및 상기 각도(θ_OLDM12)(θ_NEWM12)에 대한 차이값과 기존의 각(θ_OLD D(XY))을 더하고, 그 더한 각을 코사인하여 벡터의 거리값(D(XY))을 승산한 후 기존의 위치값(D(Y))을 감산하여 회전에 의한 X(M12)의 변화량을 구함과 아울러 그 더한 각을 사인하여 벡터의 거리값(D(XY))에 승산한 후 기존의 위치값(D(Y))을 감산하여 회전에 의한 Y(M12)의 변화량을 구하는 제 3 단계로 수행함을 특징으로 하는 웨이퍼 프로빙 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 제 4 과정에서 기울기에 의한 X의 변화량은, 초기 저장된 위치값(D(Z))을 제 2 마크(M2)의 위치값(D(Z))으로 나누어 그 나눈값을 X(M12)의 변화량과 X(M13)의 변화량의 차이값에 승산하여 구하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 프로빙 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 제 4 과정에서 기울기에 의한 Y의 변화량은, 초기 저장된 위치값(D(Z))을 제 2 마크(M2)의 위치값(D(Z))으로 나누어 그 나눈값을 Y(M12)의 변화량과 Y(M13)의 변화량의 차이값에 승산하여 구하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 프로빙 방법.