KR100977328B1

KR100977328B1 - 프로버 시스템의 탐침 정렬 방법

Info

Publication number: KR100977328B1
Application number: KR1020030029202A
Authority: KR
Inventors: 김우선
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2003-05-09
Filing date: 2003-05-09
Publication date: 2010-08-20
Also published as: KR20040096300A

Abstract

본 발명은 반도체 제조공정에서 웨이퍼 상태로 칩을 테스트하는 프로버 시스템의 탐침 정렬 방법에 관한 것으로, 프로버 시스템은 웨이퍼를 지지고정하는 웨이퍼척; 웨이퍼의 패드에 접촉하여 칩의 전기적 특성을 검출하는 형상기억합금의 탐침을 갖는 프로브 카드; 및 탐침의 온도를 형상기억온도로 가열하기 위한 가열수단을 포함하고, 탐침 정렬방법은 칩 테스트의 정확성을 판단하는 단계; 칩 테스트가 정확한 경우에는 후속 테스트를 진행하고, 칩 테스트가 정확하지 아니한 경우에는 탐침정렬불량 여부를 판단하는 단계; 및 탐침 정렬에 이상이 있는 경우 탐침을 형상기억온도로 가열하고, 탐침 정렬에 이상이 없는 경우에는 프로버 시스템의 다른 구성요소를 체크하는 단계로 구성된다.

Description

프로버 시스템의 탐침 정렬 방법{ALIGNING METHOD OF NEEDLES OF PROBER SYSTEM}

도1은 칩의 전기적 특성을 측정하는 웨이퍼 프로버 시스템에 사용되는 프로브 카드의 평면도,

도2는 본 발명에 따른 프로버 시스템의 구성도,

도3a 및 도3b는 일반금속 및 형상기억합금의 외부응력 변화에 따른 변형 정도를 보여주는 상태도,

도4는 본 발명에 따른 프로버 시스템의 탐침 정렬 방법을 도시하는 플로우챠트이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

10: 프로브 카드 11: 테스터 연결단자

12: 탐침접속단자 13: 고정부

14: 탐침 15: 인쇄회로기판

20: 프로버 시스템 21: 프로브 카드

22: 송풍시스템 23: 웨이퍼척

본 발명은 웨이퍼 상태로 칩을 테스트하는 반도체 검사장비에 관한 것으로, 상세하게는 탐침(needle)을 웨이퍼의 패드에 접촉시켜 전기적 신호를 가하여 칩의 전기적 특성을 판단하는 웨이퍼 프로버 시스템(wafer prober system)에 관한 것이다.

반도체 소자의 제조 공정에는 보통 웨이퍼 상에 형성되는 칩에 대하여 전기적 특성의 불량여부를 측정하는 단계가 존재하는 데, 이러한 칩의 전기적 특성 측정은 프로버 장비를 이용하여 칩의 쇼트 또는 오픈, 입출력 특성 등의 체크를 통해 이루어진다.

도1은 칩의 전기적 특성을 측정하는 웨이퍼 프로버 시스템에 사용되는 프로브 카드의 평면도이다. 도1에 도시된 바와같이, 프로브 카드(10)는 인쇄회로기판(15)에 테스터연결단자(11), 탐침접속단자(12), 탐침을 고정하는 고정부(13), 웨이퍼 패드에 접촉하여 칩의 불량여부를 검출하는 탐침(14) 등으로 구성된다. 여기서, 탐침(14)은 웨이퍼에 형성된 칩의 전극 패드에 대응하여 다수로 형성되며, 대각선 하향방향으로 비스듬히 형성된다. 그리고 탐침(14)의 재질은 보통 텅스텐 또는 텅스텐-리늄(Tungsten-Rhenium)이 사용되고 있다. 한편, 고정부(13)는 에폭시가 사용된다.

이러한 프로브 카드를 갖는 프로버 장비의 작용을 보면 다음과 같다. 칩이 형성된 웨이퍼가 로봇암으로 운반되어 웨이퍼척에 로딩되면, 비전 카메라를 통하여 웨이퍼척을 X, Y, Z 또는 θ 방향으로 움직여서 다수의 탐침(14)과 웨이퍼패드가 정렬 및 접촉되도록 위치조정한다. 이후, 테스터에서 소정의 프로그램에 의하여 발생된 테스트 신호가 테스터연결단자(11) 및 탐침(14)을 통해 웨이퍼 패드에 인가되고, 패드에 인가된 전기적 신호가 칩에 전달됨으로써 칩의 전기적 특성 테스트가 이루어진다.

그런데, 웨이퍼 상의 칩을 테스트하는 과정이 반복되면서 탐침과 웨이퍼패드 사이의 접촉이 누적되거나 또는 탐침과 웨이퍼패드 사이의 접촉이 과도하게 되는 경우, 탐침이 휘어지거나 탐침간의 정렬이 흐트려져 웨이퍼 패드에 손상을 주거나 오픈, 쇼트 등의 전기적 불량을 유발한다. 이러한 탐침의 휘어짐이나 흐트려짐을 바로잡기 위해서 테스트 중에 프로브 카드를 꺼내 수작업으로 탐침의 위치를 교정하게 된다. 이러한 탐침 교정의 수작업은 반도체의 집적도 증가로 이를 테스트하는 탐침의 수가 증가되어 탐침의 교정에 상당한 시간이 소요될 뿐 아니라 정확하게 교정하기도 어렵다.

본 발명은 종래의 탐침 교정에 따른 시간적 경제적 문제점을 해결하기 위한 것으로, 반도체 집적도의 증가에 따른 탐침 수의 증가에 관계없이 탐침의 교정을 신속하고 정확하게 행할 수 있는 프로브카드를 제공하여 칩 테스트의 효율성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 프로브카드에 사용되는 탐침의 재질을 형상기억합금을 사용하고, 형상기억합금의 복원온도를 제어하는 송풍시스템을 구비하여, 테스트 도중 탐침의 정렬이 흐트러지거나 휘어졌을 때 송풍시스템에 의 하여 형상기억합금의 복원온도로 소정시간 유지시켜 탐침의 형상 및 경사도를 원래로 복원한 후에 칩 테스트를 수행하는 프로브카드 및 칩 검사방법을 제공한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도2는 본 발명에 따른 프로버 시스템의 구성도이다. 도2에 도시된 바와같이, 프로버 시스템(20)은 프로브 카드(21), 송풍시스템(22), 웨이퍼척(23) 등으로 구성된다.

프로브 카드(21)는, 도1의 프로브 카드(10)과 동일하게, 인쇄회로기판(15), 테스터연결단자(11), 탐침접속단자(12), 에포시 등으로 형성되는 고정부(13) 및 웨이퍼 패드에 접촉하여 칩의 불량여부를 검출하는 탐침(14) 등으로 구성된다. 여기서, 탐침(14)은 웨이퍼에 형성된 웨이퍼 패드에 대응하는 다수로 형성되며, 대각선 하향방향으로 소정의 각도를 유지하면서 비스듬히 형성되어 있다. 그러나, 종래의 탐침과 달리 본 발명의 탐침은 텅스텐 또는 텅스텐-리늄(Tungsten-Rhenium) 등의 단순 전도성 재질을 사용하는 것이 아니라, 니켈 등을 포함하는 형상기억합금을 사용한다. 형상기억합금은 일정한 온도에서 형상을 기억시키면 형상기억온도보다 낮은 온도에서 변형을 시켜도 형상기억온도로 가열시키면 변형 전의 형상으로 되돌아오는 합금이다.

송풍시스템(22)은 탐침(14)의 정렬이 흐트러지거나 휘어졌을 때 탐침(14)에 형상기억온도의 열을 일시적으로 가함으로써 원 상태로 복원시킬 수 있는 온도조절이 가능한 온풍시스템으로, 사용자에 의하여 탐침(14)의 기억온도로 설정될 수 있다. 형상기억합금의 기억온도가 25℃일 경우에는 유지온도는 25℃가 되고, 형상기억합금의 기억온도가 75℃일 경우에는 유지온도는 75℃, 또는 형상기억합금의 기억온도가 90℃일 경우에는 유지온도는 90℃로 설정된다. 즉, 프로브 카드(21)의 작동온도를 고려하여 형상기억합금의 기억온도를 적절한 온도로 선택하여 사용한다.

웨이퍼척(23)은 웨이퍼를 지지고정하는 구성요소로서, 웨이퍼척(23)에 웨이퍼를 장착하여 그 위치를 프로브 카드(21)와 일치시킴과 동시에 웨이퍼의 높낮이를 조절한 다음, 프로브 카드(21)를 이용하여 웨이퍼의 각 칩에 프로브 팁을 접촉시켜 전기적인 특성 검사등의 테스트를 진행한 후, 검사가 완료된 웨이퍼를 언로딩한다. 웨이퍼척(23)의 구조는 발광 포토센서 및 수광 포토센서에 의하여 웨이퍼 척의 상부에 위치하는 프로브 카드(21)의 위치를 감지하는 위치감지부, 웨이퍼 척(23)을 측정 위치로 상승시키는 구동부와, 웨이퍼 패드와 프로브 카드(21)에서 탐침(14)의 접촉 여부를 감지하여 제어하는 접촉제어부 등을 구비하여, 프로브 카드(21)와 웨이퍼 사이의 간격을 조절한다.

여기서, 웨이퍼척(23) 자체에 열발생 장치를 구비하여 웨이퍼척(23)의 온도를 조절하는 경우, 송풍시스템(22)을 별도로 사용하지 아니하고도 탐침의 재정렬을 수행할 수 있다. 한편, 웨이퍼척(23)은 웨이퍼의 테스트온도로 설정되도록 온도시스템이 구비되어 있는 경우에는 테스트온도와 같은 온도로 형상기억시킨 탐침을 사용하면 탐침과 웨이퍼패드의 접촉시마다 탐침의 재정렬이 이루어지므로 별도의 장비없이 탐침의 재정렬을 자동적으로 수행할 수 있다.

도3a 및 도3b는 일반금속 및 형상기억합금의 외부응력 변화에 따른 변형 정도를 보여주는 상태도이다.

도3a에 도시된 바와같이, 일반금속의 경우에는 외부응력이 증가하면 변형량 도 점점 증가하는 데, 변형정도가 A지점까지는 탄성영역이므로 이 지점에서 외부응력이 제거되면 원래의 지점인 O지점으로 되돌아와 원래의 상태로 복귀된다. 그러나, A지점에서 소성변형이 발생한 후 B지점에서 외부응력을 제거해도 C지점에서 변형이 영구화된다.

그러나, 도3b에 도시된 바와같이, 형상기억합금의 경우에는 외부응력이 증가하면 변형량도 점점 증가하는 데, 변형정도가 A지점까지는 탄성영역이므로 이 지점까지는 일반금속과 마찬가지로 외부응력이 제거되면 원래의 지점인 O지점으로 되돌아와 원래의 상태로 복귀된다. 한편, A지점에서 소성변형이 일어나서 B지점에서 외부응력을 제거하면, 일반금속과 마찬가지로 C지점에서 변형이 영구화되는 것처럼 보이나 C지점에서 합금의 온도를 기억온도까지 상승시키면 원점인 O지점으로 복원된다.

도4는 본 발명에 따른 탐침의 재정렬 작업과정을 도시하는 플로우챠트이다. 도4에 도시된 바와같이, 웨이퍼척에 장착된 웨이퍼 상의 칩에 대한 테스트를 시작하고 난 후(S41), 테스트의 결과가 정확히 검출되는 지 여부를 검사한다(S42). 테스트 불량여부의 검사 결과에서 테스트 결과가 정확히 검출되지 아니하는 경우에는 탐침정렬불량 여부를 검사하고(S44), 검사 결과가 정확히 검출되는 경우에는 후속 테스트를 계속한다(S43). 단계 S44에서 탐침정렬이 불량한 경우에는 송풍시스템을 작동시켜 탐침의 형상기억합금을 복원시킨 후(S46), 탐침정렬불량 여부를 재검사한다. 단계 S44에서 탐침정렬이 제대로 된 경우에는 프로버 시스템의 다른 구성요소의 작동불량 여부를 체크한다(S45).

본 발명의 형상기억합금 및 온도조절장치를 구비한 프로버 시스템의 탐침 정렬 방법에 의하면, 반도체 집적도의 증가에 따른 탐침 수의 증가에 관계없이 탐침의 교정을 신속하고 정확하게 행할 수 있어서, 칩 테스트의 용이, 검사인원의 감원, 테스트의 비용절감 등을 가져다 줌으로써, 반도체 제조공정의 생산성 및 업무효율성을 크게 향상시킬 수 있다.

Claims

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형상기억합금의 탐침을 갖는 프로브 카드를 이용하여 웨이퍼 상의 칩을 테스트하는 프로버 시스템의 탐침 정렬방법에 있어서,

칩 테스트의 정확성을 판단하는 단계;

칩 테스트가 정확한 경우에는 후속 테스트를 진행하고, 칩 테스트가 정확하지 아니한 경우에는 탐침정렬불량 여부를 판단하는 단계; 및

탐침 정렬에 이상이 있는 경우 탐침을 형상기억온도로 가열하고, 탐침 정렬에 이상이 없는 경우에는 프로버 시스템의 다른 구성요소를 체크하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로버 시스템의 탐침 정렬방법.
제4항에 있어서, 상기 탐침 가열단계는

열풍을 발생하는 송풍기를 이용하여 상기 탐침을 형상기억온도로 가열하는 것을 특징으로 하는 프로버 시스템의 탐침 정렬방법.
제4항에 있어서, 상기 탐침 가열단계는

탐침의 형상기억온도를 웨이퍼 테스트 온도와 같은 크기인 웨이퍼척의 온도로 설정하여, 탐침과 웨이퍼패드의 접촉시마다 탐침이 재정렬되도록 하는 것을 특징으로 하는 프로버 시스템의 탐침 정렬방법.