KR100597227B1 - 프로브장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수군의 전극패드를 갖는 반도체소자가 형성된 피처리기판이 탑재되는 탑재대와, 상기 전극패드의 각 군에 대응해서 프로브침(針) 군이 설치된 프로브카드를 유지하는 프로브카드유지기구, 상기 탑재대를 이동시키고 상기 전극패드의 각 군에 상기 프로브침군을 순차 접촉시키는 구동기구를 구비한 프로브장치이다. 해당 프로브장치의 구성부재에 발생하는 기계적인 진동에너지를 전기에너지로 변환하는 변환소자와 상기 변환소자에 의해서 변환된 전기에너지에 기초한 전류를 소멸시키는 전기회로가 더 설치된다.

Description

프로브장치{PROBER}

본 발명은 반도체웨이퍼 등의 피측정기판에 형성된 반도체소자에 프로브카드의 프로브침(prove針)을 접촉시켜서 전기적인 검사를 행하는 프로브장치에 관한 것이다.

종래부터, 예컨대 반도체장치의 제조분야에서, 1매의 반도체웨이퍼 상에 형성된 다수의 반도체소자에 대해서 이들을 절단하기 전에 각각의 전기적 특성을 측정해서 그 양부를 검사하는 것 등이 행해지고 있다. 이와 같은 검사에는 프로브장치가 사용되고 있다.

상기 프로브장치에는 반도체웨이퍼를 유지하는 웨이퍼탑재대가 설치되어 있다. 이 웨이퍼탑재대는 X-Y테이블 등으로 이루어지는 X-Y구동기구 및 Z축구동기구 등을 갖는 구동기구를 구비하고 있다. 그리고, 이 구동기구에 의해서, 웨이퍼탑재대 상에 유지된 반도체웨이퍼가 X-Y-Z방향으로 이동 가능하게 된다.

또한, 상기 웨이퍼탑재대의 위쪽에는 반도체소자의 전극패드에 대응해서 다수의 프로브침이 설치된 프로브카드를 유지하기 위한 프로브카드유지기구가 설치되어 있다.

그리고, 상기 프로브카드유지기구에 의해서 소정의 프로브카드가 유지되고, 웨이퍼탑재대 상에 전기적 특성의 검사가 행해져야 하는 반도체웨이퍼가 배치된다. 그리고, 웨이퍼탑재대를 X-Y-Z방향으로 이동시키는 것에 의해서 프로브침의 군(群)과 반도체소자의 복수의 전극패드군이 소정의 이동피치로 서로 이동해서 순차 접속된다. 이에 의해, 프로브침군에 전기적으로 접속된 테스터에 의해서 각 반도체소자의 전기적 특성의 양부가 검사된다.

상기된 바와 같이, 종래의 프로브장치에서는 웨이퍼탑재대가 이동하는 것에 의해서 프로브침군과 반도체소자의 복수의 전극패드군이 순차 접촉하도록 된다. 이와 같은 웨이퍼탑재대의 이동은 차례로 행해진다. 결국, 웨이퍼탑재대의 이동과 정지가 상기 소정의 피치로 반복된다. 그리고, 웨이퍼탑재대가 정지하고 있는 사이에 반도체소자의 전기적인 특성의 검사가 행해진다.

그러나, 이동시킨 후에 웨이퍼탑재대를 정지시켜도 웨이퍼탑재대의 이동동작 및 정지동작에 의한 기계적인 진동이 프로브장치의 각 구성부재에 잔존할 수 있다. 이 기계적인 진동에 의해서 전극패드군과 프로브침군의 접촉이 불안정하게 되고, 양호한 전기적 특성의 측정을 행할 수 없는 경우가 있다.

또한, 이와 같은 문제를 해결하기 위해 웨이퍼탑재대를 정지시킨 후, 소정의 지연시간 후에 측정을 행하는 것도 행해지고 있다. 그러나, 이와 같은 지연시간이 길게되면, 처리량이 저하된다는 문제가 발생한다.

더욱이, 프로브침군과 반도체소자의 전극패드군이 접촉한 상태에서 진동이 가해지면, 전극패드의 표면이 프로브침에 의해서 바람직하지 않게 깎여져서 손상을 받는다는 문제도 발생한다.

더욱이, 상기와 같은 기계적 진동이 위치맞춤용의 카메라 등으로 전달되면, 초점맞춤을 행할 수 없게 된다는 문제가 발생한다. 또한, 초점맞춤될 수 있었다고 해도, 영상이 흔들려서 위치맞춤을 행할 수 없게 되는 문제가 발생한다. 이에 따라, 어떻게 해도, 진동이 수렴할 때까지 위치맞춤을 행할 수 없게 되어, 처리량에 악영향을 미친다는 문제가 있다.

근년, 반도체웨이퍼가 12inch직경 등으로 대구경화되는 것에 의해서 웨이퍼탑재대의 구성부재와 헤드플레이트의 사이즈 등도 대형화하고, 그 중량도 증대하는 것으로부터 상기와 같은 기계적인 진동의 문제는 특히 현저하게 되는 경향이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 사정에 대처해서 이루어진 것이므로, 기계적인 진동을 조기에 감쇠시킬 수 있고, 양호한 측정을 높은 처리량으로 행할 수 있는 동시에 진동에 의한 전극패드의 손상의 발생을 억제할 수 있는 프로브장치를 제공하도록 하는 것이다.

본 발명은 복수군의 전극패드를 갖는 반도체소자가 형성된 피처리기판이 탑재되는 탑재대와, 상기 전극패드의 각 군에 대응해서 프로브침군이 설치된 프로브카드를 유지하는 프로브카드유지기구, 상기 탑재대를 이동시켜서, 상기 전극패드의 각 군에 상기 프로브침군을 순차 접촉시키는 구동기구를 구비한 프로브장치에 있어서, 해당 프로브장치의 구성부재에 발생하는 기계적인 진동에너지를 전기에너지로 변환하는 변환소자와 상기 변환소자에 의해서 변환된 전기에너지에 기초하는 전류를 소멸시키는 전기회로를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 프로브장치이다.

본 발명에 의하면, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는, 즉 기계적인 진동을 조기에 감쇠시킬 수 있어 양호한 측정을 높은 처리량으로 행할 수 있는 동시에 진동에 의한 전극패드의 손상의 발생을 억제할 수 있다.

상기 변환소자는 복수 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 예컨대 상기 변환소자는 피에조소자이다.

또한, 예컨대, 상기 프로브카드유지기구는 판형상부재에 고정되고, 상기 변환소자는 상기 판형상부재에 설치될 수 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 피처리기판을 촬상해서 위치맞춤을 행하기 위한 위치맞춤용 카메라가 더 설치된다. 이 경우, 예컨대, 상기 변환소자는 상기 위치맞춤용 카메라를 지지하는 지지부재에 설치될 수 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 전기회로는 LR직렬회로로 구성된다.

도 1은 본 발명의 프로브장치의 1실시형태의 전체 외관구성을 나타낸 도면,

도 2는 도 1의 프로브장치의 종단면 구성을 모식적으로 나타낸 도면,

도 3은 도 1의 프로브장치의 요부의 구성을 나타낸 도면,

도 4는 도 1의 프로브장치의 요부의 구성을 나타낸 도면,

도 5는 도 1의 프로브장치의 요부의 구성을 나타낸 도면,

도 6은 도 3에 나타낸 전기회로의 다른 구성예를 나타낸 도면,

도 7은 브릿지카메라의 지지부재에 변환소자가 배치된 예를 나타낸 도면,

도 8은 브릿지카메라의 지지부재에 변환소자가 배치된 다른 예를 나타낸 도 면,

도 9는 브릿지카메라의 지지부재에 변환소자가 배치된 또 다른 예를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조로 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 1실시형태의 프로브장치의 구성을 나타낸다. 도 1은 프로브장치 전체의 사시도이고, 도 2는 프로브장치의 요부의 단면도이다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 프로브장치는 그 외장으로서 하우징(2)을 구비하고 있다. 하우징(2)의 상면은 헤드플레이트(2a)로서 기능한다. 이 헤드플레이트(2a)에는 인서트링(21)가 설치되어 있고, 인서트링(21)에는 프로브카드유지기구(4h)가 설치되어 있다. 이 프로브카드유지기구(4h)에 의해서 프로브카드(4)가 탈착이 자유롭게 유지되어 있다.

하우징(2) 내에는 반도체웨이퍼를 수용한 웨이퍼카세트(도시생략)나, 웨이퍼탑재대(7)와 웨이퍼카세트의 사이에서 반도체웨이퍼(W)를 반송하기 위한 반송기구(도시생략) 등도 수용되어 있다.

또한, 도 1에서 도면부호 3은 프로브카드(4)를 인서트링(21)이 설치된 프로브카드유지기구(4h)와 하우징(2)의 외부와의 사이에서 반송하기 위한 트레이이고, 도면부호 23은 트레이(3)의 불사용 시에 해당 트레이(3)를 덮는 커버이며, 도면부호 24는 프로브장치를 조작하기 위해 화면을 표시하는 디스플레이장치이다.

상기 트레이(3)는 사용 시에는 수평 상태로 되고, 하우징(2)의 내부와 외부 의 사이에서 수평면 내에서 회동하면서 승강될 수 있도록 구성되어 있고, 불사용 시에는 도 1에 나타낸 바와 같이 세로로 넘어져서 하우징(2)의 정면측과 평행한 상태로 되도록 구성되어 있다. 또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 하우징(2)의 저부에는 프로브베이스(2b)가 설치된다. 프로브베이스(2b)와 헤드플레이트(2a)의 사이에는 하우징(2)의 측면부를 구성하는 측벽구성부재(2c)가 설치되어 있다.

상기 하우징(2) 안에는 X-Y방향의 구동기구로서 X-Y스테이지(5)가 설치되어 있다. X-Y스테이지(5) 상에, Z축구동기구(6)를 매개로, 웨이퍼탑재대(7:chuck top)가 설치되어 있다. 이 웨이퍼탑재대(7) 상에는 반도체웨이퍼(W)가 탑재될 수 있다. 반도체웨이퍼(W)는 도시되지 않은 진공척에 의해서 웨이퍼탑재대(7)에 흡착 유지되도록 된다.

또한, 웨이퍼탑재대(7)의 위쪽에는 지지부재(8)가 하우징(2)이 대향하는 측벽부의 사이에 걸쳐지도록 설치된다. 이 지지부재(8)에는 반도체웨이퍼(W)를 촬상해서 위치맞춤을 행하기 위한 브릿지카메라(9)가 배치되어 있다. 지지부재(8)의 양단부에는 레일(10)이 설치되어 있다. 이에 의해, 지지부재(8)는 이들 레일(10)을 따라서 도 2 중 지면에 수직인 방향으로 이동할 수 있다. 이에 의해, 브릿지카메라(9)는 웨이퍼탑재대(7)의 위쪽의 촬상위치와 웨이퍼탑재대(7)의 위쪽으로부터 퇴피한 바람직한 퇴피위치의 사이에서 이동 가능하다.

더욱이, 본 실시형태에서는 헤드플레이트(2a)의 이면측에 기계적인 진동에너지를 전기에너지로 변환하는 판형상의 변환소자(30)가 복수 설치되어 있다. 변환소자(30)는, 예컨대 피에조소자로 이루어진다. 또한, 이들 변환소자(30)에는 도 3 에 나타낸 바와 같이, 해당 변환소자(30)에 의해서 변환된 전기에너지를 기초로 발생하는 전류를 소멸시키기 위한 전기회로(31)가 접속되어 있다.

상기 전기회로(31)는 코일 등으로 이루어지는 인덕턴스성분(31a)과 가변저항으로 이루어지는 저항성분(31b)으로 구성되는 LR직렬회로이다. 해당 회로는 변환소자(30)에서 발생한 전류의 진동을 단시간에 감쇠시킴으로써 해당 전류를 단시간에 소멸시킬 수 있도록 된다. 또한, 상기 인덕턴스성분(31a) 및 저항성분(31b)의 각 값은 변환소자(30)에 의해서 변환된 전기에너지를 기초로 발생하는 전류의 진동수 등에 의해 적절히 선택될 필요가 있다.

이상과 같이, 본 실시형태에서는 변환소자(30)와 전기회로(31)에 의해서, 헤드플레이트(2a)에 발생하는 기계적인 진동에너지를 전기에너지로 변환해서 단시간에 감쇠시켜 소멸시킬 수 있는 진동감쇠기구가 구성되어 있다.

상기 변환소자(30)는 방향성을 갖는 것이다. 따라서, 헤드플레이트(2a)에 발생하는 기계적인 진동을 효율 좋게 감쇠시키기 위해서는 변환소자(30)의 헤드플레이트(2a)에서의 배치위치 및 배치방향을 헤드플레이트(2a)에 발생하는 기계적인 진동의 방향에 의해서 적절히 설정하는 것이 바람직하다.

여기서, 헤드플레이트(2a)의 4모서리는 도시되지 않은 기둥형상부재에 의해서 지지되는 경우가 많다. 이 경우, 헤드플레이트(2a)는 해당 4모서리를 지지점으로 해서 헤드플레이트(2a)의 중앙부측이 휘도록 진동하는 경우가 많다.

이 경우, 예컨대 도 4에 나타낸 바와 같이, 헤드플레이트(2a)의 4모서리의 각각에 변환소자(30)를 배치하거나(합계 4개), 또는 도 5에 나타낸 바와 같이, 헤 드플레이트(2a)의 4모서리와 이들의 사이에 합계 8개의 변환소자(30)를 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 변환소자(30)를 헤드플레이트(2a)에 대해서 고정하는 방법으로서는 변환소자(30)의 양측 단부를 나사고정 등에 의해 고정하는 방법이나 변환소자(30)를 접착제 등에 의해 접착하는 방법 등을 사용할 수 있다.

물론, 변환소자(30)의 배치위치(배열) 및 배치개수는 상기 이외의 배치위치 및 배치개수로 하는 것도 가능하다. 헤드플레이트(2a)에서 발생하는 기계적인 진동이 효율 좋게 변환소자(30)로 전달되고, 해당 변환소자(30)에 의해서 상기 기계적인 진동의 에너지가 효율 좋게 전기에너지로 변환된다면, 변환소자(30)의 배치위치 및 배치개수는 어떻게 해도 된다.

또한, 전기회로(31)는, 예컨대 도 6에 나타낸 바와 같이, 인덕턴스성분(31a)으로서 2개의 오피앰프를 이용할 수도 있다. 이와 같은 구성으로 하면, 큰 인덕턴스를 비교적 작은 회로로 실현할 수 있고, 또한 인덕턴스의 값을 가변할 수 있다.

다음에, 본 실시형태의 프로브장치의 작용에 대해서 설명한다.

상기 구성의 프로브장치에서는 도시되지 않은 반송장치에 의해서 반도체웨이퍼(W)가 반송되고, 웨이퍼탑재대(7) 상에 탑재된다. 진공척에 의해 이 반도체 웨이퍼(W)는 웨이퍼탑재대(7) 상에 흡착된다.

그 후, X-Y스테이지(5) 및 Z축 구동기구(6)에 의해서, 웨이퍼탑재대(7)가 X-Y-Z 방향으로 이동된다. 이에 의해, 웨이퍼탑재대(7) 상의 반도체웨이퍼(W)에 형성된 다수의 반도체소자의 전극패드의 군에 프로브카드(4)에 설치된 프로브침(4a)의 1군이 순차 접촉한다. 이에 의해, 프로브침(4a)과 전기적으로 접속된 테스터와 반도체소자가 전기적으로 도통해서 각 반도체소자의 전기적 특성의 측정이 행해진다.

여기서, X-Y스테이지(5) 및 Z축구동기구(6)에 의한 웨이퍼탑재대(7)의 이동에 의해 하우징(2) 등이 기계적으로 진동한다. 프로브카드(4)가 지지된 헤드플레이트(2a)도 마찬가지로 기계적으로 진동한다.

그러나, 상기한 변환소자(30)에 의해서, 이와 같은 기계적인 진동에너지는 전기에너지로 변환된다. 이 전기에너지에 기초한 전류는 전기회로(31)에 의해서 바로 감쇠되어 소멸된다. 따라서, 헤드플레이트(2a)의 기계적인 진동의 에너지는 변환소자(30)와 전기회로(31)로 구성되는 진동감쇠기구에 의해서 흡수되어 바로 감쇠된다.

따라서, X-Y스테이지(5) 및 Z축구동기구(6)를 구동해서 웨이퍼탑재대(7)를 이동시켜서 반도체웨이퍼(W)에 형성된 반도체소자의 전극패드의 군에 프로브침(4a)의 군을 접촉시킨 후, 지연시간을 길게할 필요가 없이 바로 전기적 측정을 개시할 수 있다. 즉, 처리량의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 프로브침(4a)이 전극패드에 접촉한 상태에서의 기계적인 진동이 억제될 수 있으므로, 기계적 진동에 의해서 전극패드에 손상이 발생하는 것이 억제될 수 있다.

상기 실시형태에서는 피에조소자로 이루어지는 변환소자(30)가 헤드플레이트(2a)에 배치된 경우에 대해서 설명했다. 그러나, 그 양단이 레일(10)을 매개로 하우징(2)에 지지되어 있는 지지부재(8)도 어느 정도 중량이 있는 브릿 지카메라(9)가 배치되어 있는 것으로부터 기계적인 진동을 일으키기 쉬운 구조로 되어 있다.

지지부재(8)가 진동하면, 지지부재(8)에 의해서 지지된 브릿지카메라(9)가 진동한다. 이 경우, 예컨대 반도체웨이퍼(W)의 표면 등을 브릿지카메라(9)로 촬상할 때에, 피사계심도의 문제로 초점을 맞출 수 없게 되거나, 초점을 맞출 수 있어도 화상이 비뚤어진다는 문제가 발생할 수 있다. 이 경우, 진동이 수렴할 때까지는 위치맞춤을 행할 수 없다.

이에 따라, 상기 지지부재(8)에도 상기한 헤드플레이트(2a)와 마찬가지로 변환소자(30)와 전기회로(31)로 이루어지는 진동감쇠기구를 설치하는 것이 바람직하다.

이 경우, 예컨대 도 7에 나타낸 바와 같이, 지지부재(8)의 양단부와 중앙부에 합계 3개의 변환소자(30)를 설치할 수 있다. 혹은, 도 8에 나타낸 바와 같이, 지지부재(8)의 양단부에 합계 2개의 변환소자(30)를 설치할 수 있다. 혹은, 도 9에 나타낸 바와 같이, 지지부재(8)의 중앙부에만 변환소자(30)를 설치할 수 있다.

물론, 변환소자(30)의 배치위치(배열) 및 배치개수는 상기 이외의 배치위치 및 배치개수로 하는 것도 가능하다. 지지부재(8)에서 발생하는 기계적 진동이 효율 좋게 변환소자(30)로 전달되고, 해당 변환소자(30)에 의해서 상기 기계적 진동의 에너지가 효율 좋게 전기에너지로 변환되면, 변환소자(30)의 배치위치 및 배치개수는 아무래도 좋다.

상기와 같이, 브릿지카메라(9)를 지지하는 지지부재(8)에 변환소자(30)와 전 기회로(31)로 이루어지는 진동감쇠기구를 설치하는 것에 의해서 브릿지카메라(9)의 진동이 억제될 수 있다. 이에 의해, 위치맞춤이 곤란한 상태의 발생을 회피할 수 있어, 효율 좋게 단시간에 위치맞춤을 행하는 것이 가능하게 된다.

또한, 이상에서는 변환소자(30)와 전기회로(31)로 이루어지는 진동감쇠기구가 헤드플레이트(2a)에 배치된 경우와, 브릿지카메라를 지지하는 지지부재(8)에 배치된 경우에 대해서 설명했다. 그러나, 본 발명은 이러한 경우에 한정되는 것이 아니라, 이들 부재 이외의 부위에 상기 진동감쇠기구가 설치될 수 있는 것은 물론이다. 또한, 변환소자(30)의 형상이나 전기회로(31)의 구성 등은 적절히 변형 가능한 것은 물론이다.

Claims (7)

1. 복수군의 전극패드를 갖는 반도체소자가 형성된 피처리기판이 탑재되는 탑재대와,

   상기 전극패드의 각 군에 대응해서 프로브침군이 설치된 프로브카드를 유지하는 프로브카드유지기구,

   상기 탑재대를 이동시켜서, 상기 전극패드의 각 군에 상기 프로브침군을 순차 접촉시키는 구동기구를 구비한 프로브장치에 있어서,

   해당 프로브장치의 구성부재에 발생하는 기계적인 진동에너지를 전기에너지로 변환하는 변환소자와,

   상기 변환소자에 의해서 변환된 전기에너지에 기초하는 전류를 소멸시키는 전기회로를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 프로브장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 변환소자는 복수 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 프로브장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 변환소자는 피에조소자인 것을 특징으로 하는 프로브장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 프로브카드유지기구는 판형상부재에 고정되어 있고, 상기 변환소자는 상기 판형상부재에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 프로브장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 피처리기판을 촬상해서 위치맞춤을 행하기 위한 브릿지카메라를 더 구비한 것을 특징으로 하는 프로브장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 변환소자는 상기 브릿지카메라를 지지하는 지지부재에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 프로브장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 전기회로는 LR직렬회로로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 프로브장치.

Images