KR100392142B1 - 웨이퍼 프로버에 있어서 핀과 패드의 정렬 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 카메라의 틀어짐에 관계없이 핀과 패드를 정확하게 접촉시키는 웨이퍼 프로버의 정렬 방법 밍 그 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 웨이퍼 프로버 정렬 방법은 카메라의 상부에 확대 렌즈로부터 소정의 거리가 이격된 위치에 표시 마크를 부착시키고, 상기 표시 마크를 이용하여 핀 카메라의 틀어진 양과 웨이퍼 카메라의 틀어진 양의 차이값을 계산해내고, 그 차이값을 보상시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하여 카메라의 틀어짐과 무관하게 웨이퍼 프로버의 핀과 패드를 정확하게 접촉시킬 수 있고, 그 결과 웨이퍼의 정확한 프로빙이 가능하게 된다.

Description

웨이퍼 프로버에 있어서 핀과 패드의 정렬 방법{METHOD FOR ALIGNING PROBE AND PAD IN A WAFER PROBER}
본 발명은 웨이퍼 프로버에 관한 것으로서, 더욱 상세하게로는 웨이퍼 프로버에 장착된 카메라들의 틀어짐이나 위치 변동에 관계없이 웨이퍼 프로버의 핀(probe)와 척위에 배치된 웨이퍼의 패드와의 정확한 접촉을 위한 정렬 방법에 관한 것이다.
웨이퍼 프로버(Wafer Prober)는 웨이퍼 다이(Wafer die)에 대한 테스트와 함께 양ㆍ불량을 판정하는 반도체 제조 공정중의 EDS 검사 장비의 하나로서, 이는 웨이퍼 다이의 패드를 직접 접촉하여 테스트하여 불량 다이를 조기에 제거함으로써 후속되는 패키징 및 패키징 테스트 공정에서 사용될 원자재 및 시간, 기타의 손실을 절감하기 위한 공정 장비이다.
전술한 웨이퍼 프로버는, 도 1을 참조하여 보면, (1) 검사할 웨이퍼를 척 위에 이동ㆍ고정시키는 스테이지부와, (2) 웨이퍼를 검사하기 위하여 웨이퍼와의 전기적 연결을 제공하고 전기적 신호를 송수신하는 프로버 카드(prober card)와, (3) 상기 프로버 카드로부터 송수신된 전기적 신호를 검사하여 각종 웨이퍼가 원하는 대로 제조되었는지 여부를 검사하기 위한 프로그램을 만들어 장착시킴으로써 각각의 웨이퍼에 맞는 검사를 가능케 하는 테스터(Tester)와, (4) 프로버 스테이션 및 테스터를 제어하는 컴퓨터와, (5) 웨이퍼를 상기 웨이퍼가 복수개 삽입되어 있는 카셋트로부터 척위에 이동시키는 로더를 구비한다.
이때, 전술한 (1)번 항목의 스테이지부는 척(chuck) 및 4개의 축으로 구성된 기구부로서, 상기 4개의 축은 각각 평면을 움직이는 X, Y 축과, 상기 X, Y 축 위에 설치되어 상하로 움직이는 Z 축과, Z 축위에서 회전하는 회전축으로 구성되며, 회전축 위에 상기 척이 설치되어 있다. 따라서, 4개의 축위에 설치된 척은 평면, 상하, 회전의 4개의 자유도를 갖고 이동할 수 있게 되며, 테스트하고자 하는 웨이퍼는 상기 척위에 고정시키게 된다.
전술한 웨이퍼 프로버는 상기 스테이지부의 척위에 테스트하고자 하는 웨이퍼를 고정시킨 후, 상기 웨이퍼상의 테스트하고자하는 지점인 패드 부분을 핀(probe)과 접촉시킨다. 다음, 패드와 접촉된 핀을 통하여 웨이퍼상의 칩을 테스트하기 위하여 필요한 전기적 신호들을 전송하게 된다.
이때, 칩의 정확한 테스트를 위하여 핀과 패드는 아주 정확하게 접촉되어야 하며, 이들의 정확한 위치 측정을 위하여 핀의 위치를 측정하는 핀 카메라와 척위에 장착된 웨이퍼의 위치를 측정하는 웨이퍼 카메라가 사용된다.
상기 핀 카메라는 스테이지부에 장착되어 있으며, 웨이퍼 카메라는 프로버 카드가 장착되는 상판에 장착된다. 따라서, 상기 핀 카메라는 스테이지부의 이동에 따라 함께 이동할 수 있으며, 웨이퍼 카메라는 항상 그 위치가 고정되어 있게 된다. 즉, 위치가 고정되어 있는 웨이퍼 카메라는 스테이지부를 움직이면서 스테이지부의 척위에 놓인 웨이퍼의 모든 곳을 보게 된다.
이하, 웨이퍼 프로버에 있어서, 핀과 패드의 정확한 위치를 결정하는 방법을 간단하게 설명한다.
먼저, 스테이지부의 0 위치로부터 핀의 위치와 웨이퍼상의 테스트하고자 하는 패드의 위치를 각각 정확하게 계산한 다음, 이들 위치의 차이만큼 스테이지부를 이동시켜 주면 된다.
전술한 바와 같이 영상처리에 의해 위치를 파악하는 경우에는 영상을 수집하는 카메라가 매우 견고하게 어딘가에 부착되어 있어야 한다. 만약, 카메라의 위치가 고정되어 있지 않고 틀어지거나 기준위치에서 벗어나게 되면, 정밀한 위치 측정이 어렵게 된다.
그런데, 웨이퍼 프로버의 경우, 고온의 핫척(hot chuck)이 이동함에 따라 프레임을 데우게 되고, 그 결과 카메라의 위치가 틀어지는 경우가 많이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 계속 반복되는 동작에 의하여 카메라가 충격을 받거나 노화되어 그 위치가 틀어지게 되는 경우도 많이 발생하게 된다.
이렇게 카메라의 위치가 틀어지는 문제점을 해결하기 위하여, 상기 카메라를 매우 견고하게 장착시키고 롯트가 바뀔때마다 작동자가 핀 자국을 검사하여 수동으로 카메라의 위치를 보정하는 방법을 사용하였으며, 최근에는 핀 자국을 영상처리함으로써 자동으로 위치를 검사하고 보정량을 계산하는 방법도 채용하고 있다.
하지만, 이러한 방법들은 모두 핀 자국을 검사하는 것으로서 이미 웨이퍼를 핀한 후에 검사하는 사후적 검사방법이기 때문에, 불량품이 발생하기 전에 위치 보정을 할 수 없는 문제점이 있으며, 또한 핀 자국이 여러개인 경우에는 적용할 수 없는 문제점이 발생한다.
본 발명은 여러 가지의 요인으로 인하여 카메라의 위치가 틀어지는 것을 사전에 감지하여 핀과 패드를 정확히 접촉시키기 위하여 패드와 핀의 위치를 결정할 때 카메라의 틀어진 정도를 보정하는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명은 전술한 방법을 구현하기 위한 웨이퍼 프로버를 제공하는 데 다른목적이 있다.
도 1은 반도체 웨이퍼 프로버를 전체적으로 도시한 블록도.
도 2a는 본 발명에 따른 핀 카메라를 도시한 정면도이며, 도 2b는 그 평면도.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따라 핀과 패드를 정확하게 정렬시키는 방법을 설명하기 위하여 도시한 정면도.
도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼 프로버의 핀과 패드를 정렬시키는 방법을 나타내는 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200 : 핀 카메라
210 : 확대 렌즈
220 : 표시 마크
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 웨이퍼 프로버는 상판의 소정의 영역에 장착되어 있고, 웨이퍼상의 패드의 위치를 파악하는 웨이퍼 카메라와, 스테이지부에 장착되어 있으며, 상판에 있는 핀의 위치를 파악하는 핀 카메라를 구비하며, 상기 핀 카메라는 상기 웨이퍼 카메라가 볼수 있는 핀 카메라의 상부 위치에 표시 마크를 부착시킨 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 표시 마크는 상기 핀 카메라의 확대 렌즈로부터 소정의 거리가 이격된 위치에 부착된 것이 바람직하다.
전술한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 웨이퍼 프로버의 정렬 방법은 척위에 배치된 웨이퍼의 위치를 파악하는 웨이퍼 카메라, 핀의 위치를 파악하기 위한 핀 카메라 및 상기 핀 카메라의 확대 렌즈로부터 소정의 거리가 이격된 위치에 부착된 표시 마크를 포함하는 웨이퍼 프로버를 구비하여 웨이퍼 프로버의 핀과 패드를 정렬시키는 방법에 관한 것으로서,
(a) 웨이퍼를 척위에 로딩하는 단계와,
(b) 상기 웨이퍼 카메라가 상기 표시 마크의 실제 위치를 파악하는 단계와,
(c) 파악된 표시 마크의 상기 실제 위치와 표시 마크의 기준 위치를 비교하여, 표시 마크 변화량을 계산하는 단계와,
(d) 상기 웨이퍼 카메라가 웨이퍼상에서 패드의 위치를 파악하는 단계와,
(e) 상기 핀 카메라가 핀의 위치를 파악하는 단계와,
(f) 상기 단계(d) 및 (e)에서 파악된 위치값 및 상기 단계 (c)에서 구한 표시 마크 변화량을 이용하여 핀과 패드를 정확하게 정렬시키기 위한 스테이지 이동값을 구하는 단계를 구비한다.
본 발명에 의하여, 웨이퍼 프로버의 핀 카메라와 웨이퍼 카메라가 뒤틀어지더라도, 뒤틀어진 정도를 보상함으로써 핀과 패드의 정확한 접촉을 가능케 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 웨이퍼 프로버 및 웨이퍼 프로버 카메라의 위치 보정 방법을 구체적으로 설명한다.
먼저, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 본 발명에 따른 웨이퍼 프로버의 카메라의 구조를 설명한다.
도 2a는 본 발명에 따른 웨이퍼 프로버의 스테이지부에 장착되는 핀 카메라를 나타내는 정면도이며, 도 2b는 그에 대한 평면도이다.
본 발명에 따른 핀 카메라(200)는 소정의 영역에 표시 마크(22)를 부착하고 있으며, 상기 표시 마크는 웨이퍼 카메라가 용이하게 파악할 수 있도록 하기 위하여 확대 렌즈(210)의 주변에 부착되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따라 표시 마크의 확대 렌즈에 대한 상대적인 위치는 항상 불변이다. 따라서, 웨이퍼 카메라가 표시 마크를 포착하여 그 위치를 파악하고, 표시 마크의 윈래 위치와 표시 마크의 실제 위치를 비교함으로써, 웨이퍼 카메라가 틀어진 양과 핀 카메라가 틀어진 양의 차이값을 계산해 낼 수 있다.
핀과 패드를 정렬시키기 위하여 스테이지 이동량을 계산할 때 이러한 차이값을 더해줌으로써, 카메라의 틀어진 정도를 보상할 수 있게 된다.
그 결과, 스테이지부에 장착된 핀 카메라가 여러가지 원인으로 인하여 틀어지거나 위치가 변하게 되더라도, 웨이퍼 카메라와 핀 카메라가 기준 위치에서 얼마나 벗어났는지를 파악한 편차를 계산해내고 이를 패드와 핀의 위치를 결정할 때 보상시킴으로써, 패드와 핀을 정확하게 접촉시킬 수 있게 된다.
다음, 도 3a 내지 도 3c 및 도 4를 참조하여, 웨이퍼 프로버에 있어서, 카메라가 틀어진 경우라 하더라도, 패드와 핀을 정확하게 접촉시키기 위한 방법을 구체적으로 설명한다.
먼저, 도 3a는 스테이지부의 0 위치에서의 스테이지부 및 웨이퍼 카메라, 핀, 핀 카메라를 도시한 정면도이며, 도 3b는 상판에 고정된 핀의 상대적인 위치를 파악하기 위하여 스테이지부의 핀 카메라를 이동시킨 상태를 도시한 정면도이며, 도 3c는 웨이퍼 카메라가 핀 카메라에 부착된 표시 마크의 위치를 확인하기 위하여 스테이지부를 이동시킨 상태를 도시한 정면도이다.
도 4를 참조하여, 본 발명에 따라 핀 카메라의 틀어짐을 보정하여 핀과 패드를 정확하게 접촉시키는 방법을 설명한다.
먼저, 단계 400에서, 테스트하고자 하는 웨이퍼를 웨이퍼 프로버의 스테이지부의 척위에 로딩한다.
다음, 단계 410에서, 웨이퍼 카메라가 표시 마크의 실제 위치를 파악한 후, 다음 단계 420에서, 파악된 표시 마크 위치를 정상적인 상태의 표시 마크의 위치인 기준 위치와 서로 비교하여 표시 마크 변화량을 계산한다. 이때, 이 표시 마크 변화량의 값으로부터 웨이퍼 카메라가 틀어진 양과 핀 카메라가 틀어진 양의 차이값을 구할 수 있다.
다음, 단계 430에서, 고정된 웨이퍼 카메라가 웨이퍼상에서의 패드 위치를 파악한 후, 단계 440에서, 핀 카메라를 이용하여 스테이지 위치가 0인 지점으로부터 핀의 위치를 파악한다.
다음, 단계 450에서, 상기 표시 마크 변화량과 패드 위치 및 핀 위치를 이용하여 핀과 패드를 정확하게 접촉시키기 위하여 스테이지를 이동시켜야 할 이동값을 구한다. 다음, 단계 460에서, 계산된 이동량에 따라 스테이지를 이동시켜 핀과 패드를 정확하게 접촉시킨다.
이하, 수학식을 이용하여 전술한 방법을 설명한다.
먼저, 스테이지 위치 0로부터의 핀의 위치는 수학식 1에 의해 정해진다.
여기서, Pos_pin은 핀의 위치를 나타내며, Pos_PinCam(0)은 스테이지 위치가 0일때의 핀 카메라의 위치이며, Dist_Pin은 핀 카메라가 상판에 부착된 핀을 보기 위하여 스테이지 위치 0인 곳으로부터 이동한 거리이며, RelDistPin_Cam은 핀 카메라가 파악한 핀 카메라에 대한 핀의 상대적인 위치를 나타낸다.
다음, 핀과 접촉시키려는 웨이퍼상의 패드의 위치는 수학식 2로 결정된다.
여기서, Pos_pin(0)는 스테이지 위치가 0일 때의 패드 위치를 나타내며,ReldistPad_Cam은 고정된 웨이퍼 카메라가 파악한 패드의 웨이퍼 카메라로부터의 상대적인 거리이며, Dist_pad는 웨이퍼 카메라가 패드를 보기 위하여 스테이지가 스테이지 위치가 0인 곳에서부터 이동한 거리이며, Pos_PadCam은 고정된 웨이퍼 카메라의 위치를 나타낸다.
다음, 핀과 패드를 정확하게 접촉시키기 위하여 핀의 위치와 스테이지 위치가 0일때의 패드의 위치의 차이만큼 스테이지를 이동시켜주면 되므로, 상기 수학식들을 이용하여 스테이지 이동량을 계산한다.
핀의 위치와 패드의 위치간의 차이를 수학식 3에서 정리하면, 다음과 같다.
Pos_pin - Pos_pin(0) = Pos_PinCam(0) + Dist_Pin + RelDistPin_Cam -( ReldistPad_Cam - Dist_pad + Pos_PadCam )= Dist_Pin + RelDistPin_Cam - ReldistPad_Cam + Dist_pad + ( Pos_PinCam(0) - Pos_PadCam )
여기서, 카메라의 위치가 틀어진 경우에는 ( Pos_PinCam(0) - Pos_PadCam )이 핀 카메라가 틀어진 양과 웨이퍼 카메라가 틀어진 양의 차이값이 된다.
핀 카메라의 위치 변화인 Pos_PinCam(0)와 웨이퍼 카메라의 위치 변화인 Pos_PadCam은 실제로 분리해서 측정할 수는 없다. 하지만, 핀 카메라의 확대 렌즈와 표시 마크 사이의 거리는 변동되지 않는다는 가정하에서는 웨이퍼 카메라의 위치의 변화와 핀 카메라의 위치의 변화의 차이는 정확하게 측정될 수 있다. 이 값을측정하여 수학식 3에 더해 주어 보상함으로써, 실제 프로빙시에 스테이지를 움직여 주면 카메라의 뒤틀림에 관계없이 패드와 핀과의 정확한 접촉이 가능해지며, 그 결과 정확한 웨이퍼 프로빙이 가능하게 된다.
본 발명의 다른 실시예는 웨이퍼 카메라의 확대 렌즈로부터 소정의 거리가 이격된 위치에 표시 마크를 더 구비하고, 상기 표시 마크를 이용하여 웨이퍼 카메라가 틀어진 양과 핀 카메라가 틀어진 양의 차이값을 계산해 내고, 이 값을 이용하여 스테이지 이동량을 계산시 카메라들의 틀어진 정도를 보상할 수 있도록 한다.
본 발명은 카메라의 상부에 확대 렌즈로부터 소정의 거리가 이격된 위치에 표시 마크를 부착시키고, 이 표시 마크를 이용하여 카메라들의 틀어진 양의 차이값을 계산해 냄으로써, 스테이지 이동량을 계산할 때 상기 차이값을 보상시킨다. 그 결과, 카메라의 뒤틀림에 관계없이 핀과 패드의 정확한 접촉이 가능케 되며, 따라서 웨이퍼의 정확한 프로빙을 할 수 있게 된다.

Claims (3)

  1. 상판의 소정의 영역에 장착되어 있고, 웨이퍼상의 패드의 위치를 파악하는 웨이퍼 카메라; 및
    확대 렌즈 및 상기 확대 렌즈로부터 소정의 거리가 이격된 위치에 부착된 표시 마크를 포함하고, 스테이지부에 장착되어, 상판에 있는 핀의 위치를 파악하는 핀 카메라
    를 구비하며, 상기 핀 카메라의 표시 마크는 상기 웨이퍼 카메라가 볼수 있는 핀 카메라의 상부 위치에 부착시킨 것을 특징으로 하는 웨이퍼 프로버.
  2. 삭제
  3. 척위에 배치된 웨이퍼의 위치를 파악하는 웨이퍼 카메라, 핀의 위치를 파악하기 위한 핀 카메라 및 상기 핀 카메라의 확대 렌즈로부터 소정의 거리가 이격된 위치에 부착된 표시 마크를 포함하는 웨이퍼 프로버를 구비하여 웨이퍼 프로버의 핀과 패드를 정렬시키는 방법에 있어서,
    (a) 웨이퍼를 척위에 로딩하는 단계와,
    (b) 상기 웨이퍼 카메라가 상기 표시 마크의 실제 위치를 파악하는 단계와,
    (c) 파악된 표시 마크의 상기 실제 위치와 표시 마크의 기준 위치를 비교하여, 표시 마크 변화량을 계산하는 단계와,
    (d) 상기 웨이퍼 카메라가 웨이퍼상에서 패드의 위치를 파악하는 단계와,
    (e) 상기 핀 카메라가 핀의 위치를 파악하는 단계와,
    (f) 상기 단계(d) 및 (e)에서 파악된 위치값 및 상기 단계 (c)에서 구한 표시 마크 변화량을 이용하여 핀과 패드를 정확하게 정렬시키기 위한 스테이지 이동값을 구하는 단계
    를 구비하는 웨이퍼 프로버의 정렬 방법.
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