KR100850174B1 - 반도체 소자 검사용 프로브장치 및 검사방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 척으로 충전된 전류를 검사 전에 방전시킴으로써 방전전류에 의한 패턴 데미지 발생을 방지하고 이에 따라 불필요한 재검사를 줄여 원가를 절감할 수 있도록 된 반도체 소자 검사장치 및 검사방법을 제공함에 있다.

이에 본 발명은 프로브장치에 있어서, 웨이퍼가 놓여지는 척 하부에 전기적으로 연결설치되는 접지핀과, 상기 척 하부에 위치하고 그라운드에 접지되며 상기 접지핀과 접하여 방전전류를 흘려보내기 위한 접지대를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 검사용 프로브장치를 제공한다.

척, 접지핀, 접지대

Description

반도체 소자 검사용 프로브장치 및 검사방법{Prober and Method for testing wafer}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자 검사용 프로브장치를 도시한 개략적인 구성도,

도 2와 도 3은 본 발명의 실시에에 따른 반도체 소자 검사용 프로브장치의 사용 상태를 도시한 개략적인 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 챔버 11 : 척

20 : 테스팅헤드 21 : 탐침

30 : 테스트장비 40 : 접지핀

41 : 접지대

본 발명은 본 발명은 휘발성 메모리 소자, 불휘발성 메모리 소자 또는 비메모리 소자등과 같은 반도체 소자의 전기적 특성을 테스트하기 위한 검사장비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 소자 검사시 척에 충전된 전류를 방전시킴으로 써 정확한 검사가 이루어질 수 있도록 된 반도체 소자 검사용 프로브장치 및 검사방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 메모리 소자 또는 비메모리 소자등과 같은 반도체 소자의 각종 전기적 특성을 웨이퍼 상태에서 테스트하는 웨이퍼 레벨 테스트는 소자제조공정들중 프리 레이저 공정에 속해 있다. 프리 레이저 공정이란 레이저 리페어 공정의 앞공정을 의미하는 것으로서, 이는 웨이퍼내의 불량칩을 스크린하고 리페어 가능한 칩의 불량 어드레스를 리페어 공정에 인계시키기 위한 역할을 하는 공정이다. 그러한 프리 레이저 공정에서 웨이퍼를 로딩 및 얼라인하여 테스트용 탐침들과 접촉이 되도록 하는 장비가 필요한데 이 것이 바로 프로브 장치이다.

상기 프로브 장치에 로딩된 웨이퍼내의 다수의 칩들은 소자의 전류나 전압등의 특성을 검사하는 DC파라메타 테스트나 소자의 실제의 동작기능을 테스트하는 다이나믹 테스트를 받게 된다.

상기 프로브장치는 상부에 웨이퍼를 로딩하기 위한 구조를 갖는 척 스테이지와, 하부에 상기 웨이퍼 내의 패드와 접하는 탐침들 포함하고 테스트장비에 연결된 테스팅헤드를 포함한다.

그런데 상기한 종래의 구조는 웨이퍼를 로딩하여 검사를 진행할 때 프로브 장치의 구동에 의해 웨이퍼가 놓여진 척에 전류가 충전되고 척으로부터 방전전류에 의한 패턴 데미지가 발생하여 정확한 검사가 이루어지지 않는 문제점이 있다.

즉, 상기 프로브 장치에 있어서 척은 플로팅(floating) 상태를 유지함으로써 웨이퍼의 기판(substrate)으로 빠져나가는 전류의 흐름을 차단하고 픽업(pick up) 단자를 이용하는 방법으로 소자 특성을 측정하고 있다.

검사가 실시되기 전 웨이퍼가 척 위에 로딩되고 프로버장치는 테스팅헤드의 탐침과 웨이퍼간의 거리, 슛사이즈(shot size) 등의 얼라인을 위해 많은 움직임을 가지게 되는 데, 이때 구동모터나 일루미네이터(illuminator)의 동작의 영향으로 척이 충전되고 이와같이 전류가 충전된 척은 검사를 위해 웨이퍼와 탐침이 접촉함과 동시에 계측기에 연결된 그라운드 단자를 통해 전류가 방전되고 이때 생기는 방전 전류가 테스트 패턴에 데미지를 주는 경우가 발생한다.

이로 인해 데미지를 입은 테스트 패턴은 더 이상 측정이 불가능하고 불필요한 재검사가 실시되어야 한다. 이러한 상황은 검사공정에서의 검사 횟수 증가를 가져오고 이에 따라 원가 절감에 마이너스 요인으로 작용하게 된다.

특히, 웨이퍼가 검사될 때 첫 번째 테스트 패턴 프로빙(probing)시 이러한 현상은 더욱 빈번히 발생하게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 척으로 충전된 전류를 검사 전에 방전시킴으로써 방전전류에 의한 패턴 데미지 발생을 방지하고 이에 따라 불필요한 재검사를 줄여 원가를 절감할 수 있도록 된 반도체 소자 검사장치 및 검사방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 프로브장치 내측에 그라운드와 접지된 접지대를 더욱 설치하고, 상기 척 하단에는 상기 접지대와 선택적 으로 접하는 접지핀을 설치하여 탐침 접촉전에 척을 그라운드에 연결시켜 방전전류를 제거하는 것을 그 요지로 한다.

이를 위해 본 발명은 프로브장치에 있어서, 척 하부에 전기적으로 연결설치되는 접지핀과, 상기 척 하부에 위치하고 그라운드에 접지되 있으며 상기 접지핀과 접하여 방전전류를 흘려보내기 위한 접지대를 더욱 포함한다.

여기서 상기 프로브장치는 탐침검사 직전까지 척의 이동에 따라 동일한 이동량으로 접지대를 이동시키기 위한 이동수단을 더욱 포함하여 탐침검사 전에 항상 상기 접지핀과 접하도록 된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기한 장치를 통해 반도체 소자를 검사하는 방법을 살펴보면, 반도체 소자를 검사하는 방법에 있어서, 웨이퍼를 척에 로딩하는 단계와, 로딩된 웨이퍼를 이동시키는 과정에서 척과 지면을 그라운드시켜 척에 충전되는 방전전류를 제거하는 단계, 웨이퍼의 패드와 탐침을 접촉시켜 소자를 검사하는 단계, 소자 검사 직전에 척에 연결되는 그라운딩라인을 개방시키는 단계를 포함한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자 검사용 프로브장치를 도시한 개략적인 구성도이고, 도 2와 도 3은 본 발명의 실시에에 따른 반도체 소자 검사용 프로브장치의 사용 상태를 도시한 개략적인 도면이다.

상기한 도면에 의하면, 본 프로브장치는 테스트시 온도, 습도, 또는 압력등의 테스트 분위기를 만족시키기 위해 필요한 외부격리용 챔버(10)을 포함하며, 챔 버(10)의 내측에는 로딩된 웨이퍼(50)가 안착되는 척(11)이 설치되어 웨이퍼(50)는 진공 흡입력으로 척(11)에 고정되고, 상기 척(11) 상부에는 웨이퍼(50) 내의 패드와 접하는 탐침(21)들이 하부에 설치되어 있는 테스팅헤드가 위치하며, 상기 테스팅헤드는 웨이퍼(50) 레벨 테스트의 테스팅 기능을 미리 설정된 프로그램에 따라 수행하는 테스트 장비(30)에 연결된 구조로 되어 있다.

여기서 본 발명은 상기한 구조의 프로브장치에 있어서, 챔버(10)의 내측 저부에 승하강가능하게 설치되고 지면과 접지되어 방전전류를 그라운딩시키기 위한 접지대(41)와, 상기 척(11)의 하부에 돌출설치되고 척(11)의 이동에 따라 상기 접지대(41)에 선택적으로 접하여 척(11)에 충전된 방전전류를 접지대(41)로 흘려보내기 위한 접지핀(40) 및 상기 접지대(41)를 탐침검사 직전까지 척(11)의 이동에 따라 동일한 이동량으로 이동시키기 위한 이동수단을 포함한다.

상기 이동수단은 척(11)의 움직임에 동기화되어 구동됨으로써 접지대(41)를 척(11)과 일정간격을 유지하여 일정 높이까지는 항상 접지핀(40)과 접한 상태를 유지하는 구조로 되어 있다.

상기 이동수단은 척(11)을 승하강시키기 위한 구조와 동일한 구조를 적용할 수 있으며, 상기 접지대(41)의 상승 높이가 척(11)에 놓여져 있는 웨이퍼(50)의 패드와 탐침(21)이 접하는 바로 직전인 점을 제외하고는 특별히 한정되지 않는다.

즉, 상기 척(11)이 상승하여 탐침(21)과 웨이퍼(50)의 패드가 접하는 시점에서는 접지대(41)의 상승이 제어되어 접지핀(40)과 접지대(41)의 접촉이 끊어지게 된다.

상기 접지핀(40)은 척(11)의 하부를 향해 다수개가 돌출설치되며, 척(11)을 이루는 절연체 내부를 지나 웨이퍼(50)가 놓여지는 척(11) 상부의 도체와 연결된 구조로 되어 있다.

이하, 본 발명의 작용에 대해 설명한다.

웨이퍼(50)가 로딩되어 본 프로브장치의 척(11) 위에 흡착되어 놓여지게 되면 척(11)은 상승한 상태에서 탐침(21)이 설치된 테스팅헤드(20)가 하강하여 웨이퍼(50)의 패드와 탐침(21)이 접하면서 검사가 이루어진다.

이때 상기 척(11)은 웨이퍼(50) 로딩을 위해 챔버(10) 내에서 승하강작동하게 되며 이 과정에서 척(11)에 방전전류가 충전되게 된다.

이렇게 충전된 전류는 척(11)과 전기적으로 연결된 접지핀(40)과 접지핀(40)에 접하는 접지대(41)를 통해 그라운딩되어 제거된다.

즉, 상기 접지대(41)는 챔버(10) 내에서 상기 척(11)과 연동되어 승하강 작동되며, 접지대(41)와 척(11) 사이에는 척(11)에 전기적으로 연결된 접지핀(40)이 접지대(41)와 접하는 상태를 유지하게 된다.

이 상태에서 척(11)이 웨이퍼(50)를 로딩하기 위하여 움직임에 따라 발생된 방전전류는 접지핀(40)을 따라 접지대(41)로 흘러나가고 접지대(41)는 지면과 그라운드되어 있어서 접지대(41)로 흘러나간 방전전류는 그라운딩되어 제거되는 것이다.

이러한 작용은 웨이퍼(50)의 테스팅이 있기 바로 직전까지 계속되는 데, 상기 척(11)이 검사를 위해 상승되면 접지대(41) 역시 이동수단의 작동으로 척(11)과 일정거리를 유지한 상태로 접지핀(40)과 접하여 상승하게 된다.

이러한 접지대(41)의 상승은 척(11)에 놓여진 웨이퍼(50)의 패드가 테스팅헤드(20)의 탐침(21)과 접하는 바로 직전까지 작동되는 데, 탐침(21)과 웨이퍼(50) 패드가 접하는 바로 직전 접지대(41)의 상승이 멈추고 접지핀(40)과 접지대(41)가 분리된다.

도 2는 본 실시예에 따라 탐침(21)이 웨이퍼(50)의 패드에 접하는 순간에 척(11)에 연결된 접지핀(40)과 접지대(41)가 분리됨을 잘 예시하고 있으며, 도 3은 탐침(21)에 의한 웨이퍼(50) 검사가 이루어지기 전에 척(11)에 연결된 접지핀(40)이 접지대(41)와 연결되어 상호 승하강되는 상태를 잘 예시하고 있다.

따라서 테스트 직전까지 발생된 방전전류는 접지핀(40)과 접지대(41)를 통해 그라운드로 흘러 제거됨으로써 정확한 테스트패턴을 얻을 수 있게 되는 것이다.

본 발명은 이상과 같이 상당히 획기적인 기능을 갖는 프로브장치를 제공하는 것을 알 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 프로브장치에 의하면, 프로브 장치의 척 주변에서 발생되는 방전전류를 검사 전에 제거함으로써 반도체 소자의 웨이퍼 레벨 테스트에 대한 신뢰성을 높이는 효과를 얻게 된다.

또한, 방전전류의 영향을 배제하고 정확한 테스트를 행함에 의해 재 검사작업을 수행할 필요가 없고 굳다이가 배드 다이로 판정되어 리페어되어 버릴 수 있는 가능성을 줄여 제품의 원가가 다운될 수 있는 이점을 갖는다.

Claims (4)

1. 프로브장치에 있어서,

   웨이퍼가 놓여지는 척 하부에 전기적으로 연결설치되는 접지핀;

   상기 척 하부에 위치하고 그라운드에 접지되며 상기 접지핀과 접하여 방전전류를 흘려보내기 위한 접지대; 및

   상기 접지대에 연결설치되어 척의 이동에 따라 접지대를 승하강 작동시키기 위한 이동수단을 포함하며,

   상기 이동수단에 의해 상기 접지대는 프로브장치의 탐침과 웨이퍼의 패드 접촉 직전까지 상승할 수 있고, 상기 탐침과 웨이퍼의 패드 접촉시 상기 접지대는 상기 접지핀과 분리되는 것을 포함하는 반도체 소자 검사용 프로브장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 접지핀은 상기 척의 하부에 적어도 하나 이상이 돌출설치된 것을 포함하는 반도체 소자 검사용 프로브장치.
3. 삭제
4. 반도체 소자를 검사하는 방법에 있어서,

   척에 로딩된 웨이퍼를 이동시키는 과정에서 척과 지면을 그라운드시켜 척에 충전되는 방전전류를 제거하는 단계,

   웨이퍼의 패드와 탐침을 접촉시켜 소자를 검사하는 단계,

   소자 검사 직전에 척에 연결되는 그라운딩라인을 개방시키는 단계

   를 더욱 포함하는 반도체 소자 검사방법.

Images