KR100764038B1 - 잡음을 감소시킨 웨이퍼 프로버 스테이션의 핫척 - Google Patents

잡음을 감소시킨 웨이퍼 프로버 스테이션의 핫척 Download PDF

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Abstract

본 발명은 잡음을 감쇠시킨 웨이퍼 프로버 스테이션의 핫척에 관한 것이다. 상기 핫 척은, 소정의 두께를 갖는 원통 형상으로 이루어지며 그 상부면에 웨이퍼가 배치될 수 있는 구조를 갖는 메탈 플레이트와, 상기 메탈 플레이트의 하부면 및 측면을 감싸는 구조로 이루어지는 제1 절연막과, 상기 절연막의 측면의 외주면 및 하부면을 감싸는 구조로 이루어지는 금속막과, 상기 금속막의 하부면에 배치되어 외부로부터 전기적 에너지가 인가되어 열을 방출하는 저항 발열체, 및 상기 저항 발열체의 하부에 배치되는 제2 절연막을 구비한다. 상기 금속막은 접지와 연결되어, 상기 금속막으로 인가되는 잡음들을 접지를 통해 방출한다.
본 발명에 의하여, 핫 척의 메탈 플레이트의 하부면 뿐만 아니라 측면으로 열잡음이 들어 오는 것을 방지할 수 있게 된다.
웨이퍼 프로버 스테이션, 핫 척, 열잡음

Description

잡음을 감소시킨 웨이퍼 프로버 스테이션의 핫척{Hot chuck of wafer prober station having low noise}
도 1은 일반적인 웨이퍼 프로버 스테이션을 전체적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 종래의 구조에 따른 웨이퍼 프로버 스테이션의 핫척을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 프로버 스테이션의 핫척을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 프로버 스테이션의 핫척을 도시한 단면도이다.
도 5는 종래의 구조에 따른 웨이퍼 프로버 스테이션에 있어서, 저항 발열체에 소정의 전압을 인가한 경우, 메탈 플레이트에 유기되는 잡음을 측정한 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 웨이퍼 프로버 스테이션에 있어서, 저항 발열체에 소정의 전압을 인가한 경우, 메탈 플레이트에 유기되는 잡음을 측정한 그래프이다.
도 7은 종래의 구조 및 본 발명에 따른 구조에 있어서, 각각 핫 척의 메탈 플레이트에서의 전압을 측정하여 비교한 도표이다.
도 8은 종래의 구조 및 본 발명에 따른 구조에 있어서, 각 인가주파수별로 메탈 플레이트에서의 전압을 측정하여 비교한 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 200 : 메탈 플레이트
110, 210 : 제1 절연막
120, 220 : 금속막
130, 230 : 저항 발열체
140, 240 : 제2 절연막
150, 250 : 전원 공급부
본 발명은 잡음이 감쇠된 웨이퍼 프로버 스테이션에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 웨이퍼 프로버의 스테이션의 핫 척의 메탈 플레이트로 인가되는 잡음들을 최소화시킨 웨이퍼 프로버의 스테이션의 핫 척에 관한 것이다.
웨이퍼 프로버 스테이션(Wafer Prober Station)은 웨이퍼 다이(wafer die)에 대한 테스트와 함께 양ㆍ불량을 판정하는 반도체 제조 공정중의 EDS 검사 장비의 하나로서, 이는 웨이퍼 다이의 패드를 직접 접촉시켜 테스트하여 불량 다이(die)를 조기에 제거함으로써 후속되는 패키징 및 패키징 테스트 공정에서 사용될 원자재 및 시간, 기타의 손실을 절감하기 위한 공정 장비이다.
전술한 웨이퍼 프로버 스테이션은, 도 1을 참조하여 보면, (1) 검사할 웨이 퍼를 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 가능케하는 테스터(Tester)와, (4) 프로버 스테이션 및 테스터를 제어하는 컴퓨터와, (5) 다수 개의 웨이퍼가 삽입된 카세트로부터 하나의 웨이퍼를 꺼내어 척위에 이동시키는 로더를 구비한다.
여기서, 상기 스테이지부는 척(Chuck, 또는 메탈 플레이트라고도 함) 및 4개의 축으로 구성된 기구부로서, 4개의 축은 각각 평면을 움직이는 X, Y 축과, 상기 X, Y 축위에 설치되어 상하로 움직이는 Z 축과, Z 축위에서 회전하는 회전축으로 구성되며, 상기 회전축 위에 상기 척이 설치되어 있다. 따라서, 4개의 축위에 설치된 척은 평면, 상하, 회전의 4개의 자유도를 갖고 이동할 수 있게 되며, 테스크하고자 하는 웨이퍼는 상기 척 위에 고정시키게 된다.
일반적으로, 반도체 웨이퍼 위에 만들어진 반도체 칩(chip)을 패키징하기 전에 웨이퍼 상태에서 칩들이 정상적으로 동작하는지를 전기적으로 테스트할 때, 상온에서가 아니라 고온 또는 저온에서 테스트를 하게 된다. 이러한 고온의 테스트를 위해서 웨이퍼를 일정 온도 이상으로 가열할 필요가 있다. 예컨대, 칩의 테스트 온도가 87°인 경우, 웨이퍼의 온도를 87°로 유지하면서 테스트를 해야 한다.
따라서, 웨이퍼 프로버 스테이션은 일반적으로 척을 가열시켜 척위에 고정된 웨이퍼의 온도를 원하는 온도로 유지시킴으로써, 고온의 테스트를 수행하게 된다.
이와 같이 척을 고온으로 가열할 수 있도록 한 것이 핫 척(Hot Chuck)이다. 이러한 핫 척은 척을 가열시키기 위한 히터(heater)를 구비하고 있다.
도 2는 종래의 기술에 따른 핫 척을 도시한 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 메탈 플레이트(metal plate; 100), 절연막(110), 금속막(120), 저항발열체(130), 절연판(140)이 순차적으로 배치되고, 전원 공급부(150)는 상기 저항 발열체로 전기적 에너지를 공급한다.
상기 금속막(120)은 절연막(110)과 저항 발열체(130) 사이에 배치되고, 전기적으로 접지와 연결시킴으로써, 하부의 저항 발열체(130)로부터 전달되는 열잡음 등이 메탈 플레이트로 전달되는 것을 차단한다. 이러한 구조를 갖는 종래의 핫 척은 메탈 플레이트의 하부로부터 전달되는 하부 잡음은 효과적으로 차단시킬 수 있으나, 메탈 플레이트의 측면으로 들어가는 측면 잡음은 차단시킬 수 없는 문제점이 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 메탈 플레이트의 하부로부터 전달되는 하부 잡음뿐만 아니라 메탈 플레이트의 측면으로 들어가는 측면 잡음도 효과적으로 차단시킬 수 있는 핫 척을 구비하는 웨이퍼 프로버 스테이션을 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 웨이퍼 프로버 스테이션의 핫 척은,
소정의 두께를 갖는 원통 형상으로 이루어지며, 그 상부면에 웨이퍼가 배치될 수 있는 구조를 갖는 메탈 플레이트와,
상기 메탈 플레이트의 하부면 및 측면을 감싸는 구조로 이루어지는 제1 절연막과,
상기 절연막의 측면의 외주면 및 하부면을 감싸는 구조로 이루어지는 금속막과,
상기 금속막의 하부면에 배치되어, 외부로부터 전기적 에너지가 인가되는 저항 발열체, 및
상기 저항 발열체의 하부에 배치되는 제2 절연막을 구비하며, 상기 금속막은 접지와 연결되어, 상기 금속막으로 인가되는 잡음들을 접지를 통해 방출한다.
본 발명에 의하여, 핫 척의 메탈 플레이트의 하부면 뿐만 아니라 측면으로 열잡음이 들어 오는 것을 방지할 수 있게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 프로버 스테이션의 핫 척의 구성 및 동작을 구체적으로 설명한다. 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 핫 척을 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 핫 척(20)은 메탈 플레이트(200), 상기 메탈 플레이트의 하부면 및 측면에 배치되는 제1 절연막(210), 상기 절연막의 하부면 및 측면에 배치되는 금속막(220), 상기 금속막의 하부면에 배치되는 저항 발열체(230), 상기 저항 발열체의 하부면에 배치되는 제2 절연막(240) 및 상기 저항 발열체로 전원을 공급하는 전원 공급부(250)를 구비한다.
상기 메탈 플레이트(200)는 소정의 두께를 갖는 원통 형상으로 이루어지며, 금속으로 구성된다. 상기 메탈 플레이트(200)의 상부면에는 검사하고자 하는 웨이퍼가 배치된다.
상기 제1 절연막(210)은 상기 메탈 플레이트의 하부면 및 측면을 감싸는 구조로 이루어지며, 폴리이미드, 질화 알루미늄과 같은 절연 물질로 형성된다. 상기 제1 절연막은 약 1mm 이하의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 금속막(220)은 상기 제1 절연막(210)의 측면의 외주면 및 하부면을 감싸는 구조로 이루어지며, 동(Cu), 알루미늄(Al), 은(Au), 금(Ag), 텅스텐카파(CuW), 몰리브덴(Mo) 등과 같은 재질로 형성된다. 상기 금속막은 약 1mm 이하의 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 금속막(220)은 접지와 연결시킴으로써, 상기 금속막(220)으로 인가되는 잡음 신호들을 접지를 통해 방출시킬 수 있게 된다.
상기 저항 발열체(230)는 전원 공급부(250)와 연결되어, 상기 전원 공급부로부터 전원이 인가되면, 저항 발열체의 저항 패턴에서 열을 발생시키게 된다.
상기 제2 절연막(240)은 상기 저항 발열체(230)의 하부면에 배치되어, 상기 저항 발열체로부터의 전기적 신호가 외부로 방출되는 것을 방지한다.
상기 전원 공급부(250)는 상기 저항 발열체(230)로 소정의 전압을 인가한다.
본 발명에 의하여, 메탈 플레이트의 하부면과 측면이 금속막과 제1 절연막에 의해 둘러쌓이는 구조로 형성함으로써, 하부면과 측면으로 유입되는 열잡음들이나 그외의 잡음들을 효과적으로 차단시킬 수 있게 된다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 다른 실시예를 설명한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 핫 척(40)은 메탈 플레이트(400), 상기 메탈 플레이트의 하부면에 배치되는 제1 절연막(410), 상기 절연막의 하부면 및 상기 절연막의 측면과 상기 메탈 플레이트의 측면에 배치되는 금속막(420), 상기 금속막의 하부면에 배치되는 저항 발열체(430), 상기 저항 발열체의 하부면에 배치되는 제2 절연막(440) 및 상기 저항 발열체로 전원을 공급하는 전원 공급부(450)를 구비한다.
상기 메탈 플레이트(400), 상기 제1 절연막(410), 상기 금속막(420), 상기 저항 발열체(430), 상기 제2 절연막(440), 및 상기 전원 공급부(450)의 재질 및 기능은 전술한 바람직한 실시예에서의 그것들과 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 제1 절연막(410)은 메탈 플레이트(400)의 하부면에 형성된다.
상기 금속막(420)은 상기 제1 절연막(410)의 하부면과 측면에 형성되며, 상기 메탈 플레이트(400)의 측면으로부터 일정 거리 이격되어 형성된다. 그 결과, 상기 금속막(420)과 상기 메탈 플레이트의 측면 사이에는 빈 공간(470)이 형성된다.
본 실시예에 의하여, 메탈 플레이트의 측면은 상기 금속막에 의해 둘러쌓이는 구조로 형성되되, 상기 메탈 플레이트의 측면과 상기 금속막의 사이에는 빈 공간(470)이 개재되도록 함으로써, 하부면과 측면으로 유입되는 열잡음들이나 그외의 잡음들을 효과적으로 차단시킬 수 있게 된다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에서 금속막과 절연막의 재질 등은 잡음 차단 성능을 향상시키기 위하여 다양하게 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고, 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 의하여, 핫 척의 메탈 플레이트의 하부면과 측면으로 유입되는 잡음들을 효과적으로 차단시킬 수 있게 된다.
도 5 및 도 6은 종래의 기술에 따른 척과 본 발명에 따른 척에서 각각 측정된 잡음 전압에 대한 파형도들이다. 발열 저항체에 인가하는 스위칭 파워 서플라이를 대신하여 입력 전압이 10Volt이고 주파수가 1MHz인 구형파를 인가하였을 때 메탈 플레이트에 전달되는 전압을 측정한 것이다.
도 5 및 도 6에 나타난 바와 같이, 종래의 기술에 따른 메탈 플레이트는 약 1.92 Volt이며, 본 발명에 따른 메탈 플레이트는 약 1.59 Volt임을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 메탈 플레이트는 측면으로 들어가는 잡음을 차단시킴으로써, 종래의 기술보다 잡음을 감소시킬 수 있게 된다.
한편, 도 7은 종래의 기술에 따른 구조와 본 발명에 따른 구조에 대하여, 최 대 전압이 10 Volt인 구형파를 메탈 플레이트의 하부에 있는 저항 발열체에 인가했을 때, 각 주파수별로 메탈 플레이트에서의 전압을 측정하여 비교한 도표이다. 그리고, 도 8은 인가 전압에 대한 잡음 측정한 그래프이다. 도 8은 저항 발열체(130)에 연결되는 전원 공급부에 최대 전압이 10 Volt인 구형파를 인가시키되, 상기 구형파의 주파수를 1kHz 에서 5MHz 까지 변화시킨 신호원을 인가하였을 경우, 측면 잡음이 들어가는 종래의 구조에 따른 핫척과 본 발명의 구조에 따른 핫 척에 대해 각각 측정된 잡음의 크기를 비교한 그래프이다.
도 7 및 도 8을 통해, 본 발명에 따른 구조에서는 종래의 구조에 비하여 전체적으로 약 0.2 ~ 0.8 Volt 정도의 잡음 개선 효과가 있음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 핫 척의 메탈 플레이트는 하부면으로 인가되는 잡음뿐만 아니라 측면으로 들어오는 잡음까지도 방지함으로써, 종래의 기술에 비해 잡음이 월등히 개선된다.

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 소정의 두께를 갖는 원통 형상으로 이루어지며, 그 상부면에 웨이퍼가 배치될 수 있는 구조를 갖는 메탈 플레이트;
    상기 메탈 플레이트의 하부면에 형성되는 절연막;
    상기 절연막의 하부면 및 측면에 형성되며, 상기 메탈 플레이트의 측면으로부터 일정 거리 이격되어 형성되는 금속막; 및
    상기 금속막의 하부면에 배치되어, 외부로부터 전기적 에너지가 인가되는 저항 발열체
    를 구비하며, 상기 메탈 플레이트의 측면 및 상기 절연막의 측면은 상기 금속막에 의해 둘러쌓이는 구조로 이루어지되, 상기 메탈 플레이트의 측면과 상기 금속막의 사이에는 빈 공간이 개재되어 있는 것을 특징으로 하며, 상기 금속막은 접지와 연결되어 상기 금속막으로 인가되는 잡음들을 접지를 통해 방출하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 프로버 스테이션의 핫 척.
  3. 제2항에 있어서, 상기 절연막은 폴리이미드 또는 질화 알루미늄으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 프로버 스테이션의 핫 척.
  4. 제2항에 있어서, 상기 금속막은 동(Cu), 알루미늄(Al), 은(Au), 금(Ag), 텅스텐카파(CuW), 몰리브덴(Mo) 중의 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 프로버 스테이션의 핫 척.
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