KR101063522B1 - 프로빙 포스를 이용한 웨이퍼 프로빙 방법 및 그에 따른 웨이퍼 프로빙 스테이션 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄성체인 프로브 카드의 탐침과 웨이퍼의 패드가 접촉할 때 발생하는 프로빙 포스를 이용하여 탐침과 패드의 접촉을 최적화하여 공정시간을 단축함과 아울러 웨이퍼 및 프로브 카드의 파손을 최소화할 수 있는 프로빙 포스를 이용한 웨이퍼 프로빙 방법 및 웨이퍼 프로빙 스테이션에 관한 것이다. 이러한 본 발명의 프로빙 포스를 이용한 웨이퍼 프로빙 방법은, 웨이퍼에 구비된 하나 이상의 다이에 대한 테스트가 요청되면, 테스트하고자 하는 하나 이상의 다이의 패드들과 프로브 카드의 탐침들이 접촉되게 상기 웨이퍼를 로딩하고 있는 진공 척을 미리 정해진 초기 수직위치정보에 따라 수직 이송하는 단계; 상기 패드들과 탐침들의 접촉에 따른 프로빙 포스를 측정하는 단계; 상기 프로빙 포스가 미리 정해둔 범위에 속할 때까지 상기 진공척의 수직위치에 대한 수정치를 산출하고, 상기 수정치에 따라 상기 진공 척을 수직 이송하는 단계; 상기 프로빙 포스가 미리 정해둔 범위에 속하면, 상기 하나 이상의 다이에 대한 프로빙이 완료된 것으로 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

프로브 카드, 탐침, 웨이퍼, 패드, 프로빙 포스

Description

프로빙 포스를 이용한 웨이퍼 프로빙 방법 및 그에 따른 웨이퍼 프로빙 스테이션{Method for optimized wafer probing based on probing force and wafer probing station}

본 발명은 웨이퍼 프로버에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼 프로빙 스테이션에서의 전기적인 접촉을 최적화하기 위해 웨이퍼 패드와 웨이퍼 프로브 카드 탐침과의 접촉시 발생하는 프로빙 포스를 측정하여 웨이퍼 프로빙 공정에 반영하는 방법 및 그에 따른 웨이퍼 프로빙 스테이션에 관한 것이다.

웨이퍼 프로빙 스테이션은 웨이퍼의 패드와 웨이퍼 프로브 카드의 탐침의 위치를 일치시키기 위해 각각 대표되는 패드와 탐침의 3차원적인 위치를 비전 시스템으로 측정하여 웨이퍼 두께와 탐침의 높이를 프로파일링(Profiling)하고 패드 및 탐침의 위치 좌표를 갱신한다.

이때 높이 및 위치 정보는 프로브 탐침의 상부에 테스트 헤드가 위치한 구조적인 문제로 인하여 패드와 탐침이 접촉할 때에는 고 배율 비전 시스템에 의한 측정이 불가능하다.

이 때문에 측정된 패드, 탐침의 위치 정보는 실제 패드와 탐침이 접촉하기 이전의 정보로서 위치 측정 이후 패드 및 탐침, 프로브 카드 등의 온도 변화에 따른 위치 변위에 대응하지 못하게 된다.

종래의 웨이퍼 프로빙 스테이션은 상온이 아닌 고온이나 저온 프로빙시 발생 하는 위와 같은 문제를 해결하기 위하여 수십 분에서 수 시간의 예열을 거쳐 탐침과 웨이퍼 패드의 위치 변화를 프로빙전에 일어나게 하여 탐침과 패드의 위치를 갱신하는데 이에 따른 공정 시간의 손실이 발생한다.

또한 예기치 못한 탐침의 높이 변화로 웨이퍼의 패드나 탐침이 접촉이 이루어지지 않아 웨이퍼 프로빙에 실패하거나 탐침의 탄성 한계를 벗어나 접촉하게 됨으로써 패드나 탐침의 손상이 발생할 가능성이 있다.

본 발명은 탄성체인 프로브 카드의 탐침과 웨이퍼의 패드가 접촉할 때 발생하는 프로빙 포스를 이용하여 탐침과 패드의 접촉을 최적화하여 공정시간을 단축함과 아울러 웨이퍼 및 프로브 카드의 파손을 최소화할 수 있는 프로빙 포스를 이용한 웨이퍼 프로빙 방법 및 웨이퍼 프로빙 스테이션을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 프로빙 포스를 이용한 웨이퍼 프로빙 방법은, 웨이퍼에 구비된 하나 이상의 다이에 대한 테스트가 요청되면, 테스트하고자 하는 하나 이상의 다이의 패드들과 프로브 카드의 탐침들이 접촉되게 상기 웨이퍼를 로딩하고 있는 진공 척을 미리 정해진 초기 수직위치정보에 따라 수직 이송하는 단계; 상기 패드들과 탐침들의 접촉에 따른 프로빙 포스를 측정하는 단계; 상기 프로빙 포스가 미리 정해둔 범위에 속할 때까지 상기 진공척의 수직위치에 대한 수정치를 산출하고, 상기 수정치에 따라 상기 진공 척을 수직 이송하는 단계; 상기 프로빙 포스가 미리 정해둔 범위에 속하면, 상기 하나 이상의 다이에 대한 프로빙이 완료된 것으로 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명은 탄성체인 프로브 카드의 탐침과 웨이퍼의 패드가 접촉할 때 발생하는 프로빙 포스를 이용하여 탐침과 패드의 접촉을 최적화하여 공정시간을 단축함과 아울러 웨이퍼 및 프로브 카드의 파손을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 웨이퍼 프로빙 중 프로브 카드의 탐침과 웨이퍼의 패드 사이의 접촉시에 발생되는 프로빙 포스를 측정하여, 미리 정해둔 프로빙 포스를 유지하도록 수직 이송 축 기구를 상승 또는 하강시킨다.

여기서, 접촉 높이의 조정 시점은 프로브 카드의 탐침과 웨이퍼의 패드의 최초 접촉 이후부터 측정된 프로빙 포스를 바탕으로 미리 정해둔 허용 범위의 접촉력을 가지도록 상기 웨이퍼가 로딩된 진공 척을 단계적으로 상승 또는 하강시킨다.

이때 진공 척의 상하 이송량은 프로브 탐침의 탄성력을 바탕으로 목표 접촉력을 유지하기 위한 높이 증가분 또는 높이 감소분을 산출하여 적용한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 프로빙 스테이션의 개략적인 구성을 도 1을 참조하여 상세히 설명한다.

상기 웨이퍼 프로빙 스테이션(100)은 제어모듈(114), 비전 시스템(108,109), 수평 이송 축 장치(112,113), 수직 이송 축 장치(110), 프로빙 포스 측정장치(111), 진공 척(107)을 구비한다.

상기 웨이퍼 프로빙 스테이션(100)에는 프로브 카드(103)가 장착되며, 상기 프로브 카드(103)는 더트(dut) 보드(102)를 통해 테스터(101)와 연결되며, 상기 프로브 카드(103)는 웨이퍼 프로빙 스테이션(100)의 진공 척(107) 위에 로딩된 웨이퍼(105)에 형성된 다수의 다이 각각에 구비되는 패드들(106)과 상기 테스터(101)의 다수의 입력단자를 연결시킨다. 특히 상기 프로브 카드(103)에는 상기 미세한 패드 들(106)과 접촉하기 위한 탐침들(104)이 구비된다.

상기 웨이퍼 프로빙 스테이션(100)의 제어모듈(114)은 비전 시스템(108,109)을 통해 진공척(107)의 상부에 로딩된 웨이퍼(105) 및 프로브 카드(102)의 탐침(104)을 촬상하고, 상기 촬상에 따른 촬상정보들을 통해 웨이퍼(105) 상의 패드들(106)의 위치 및 탐침들(104)의 위치를 검출하여, 상기 탐침들(104)과 상기 패드들(106)이 접촉될 수 있게 수평 및 수직 이송 축 장치(112,113,110)를 제어한다.

특히 상기 제어모듈(114)은 촬상정보에 따라 웨이퍼(105)를 정렬하여 접촉 위치를 산출하고, 상기 산출값에 따라 웨이퍼(105)를 수평 및 수직 이송하여, 패드들(106)과 탐침들(104)을 접촉시키는 제1접촉을 이행한다. 이후, 상기 제어모듈(114)은 상기 제1접촉시에 발생되는 프로빙 포스를 프로빙 포스 측정장치(111)를 통해 측정하고, 상기 측정된 프로빙 포스값이 미리 정해둔 목표값을 추종하도록 상기 수직 이송 축 장치(110)를 제어한다.

이와 같은 과정을 거쳐 해당 프로빙 디바이스에 대한 최적 접촉 높이가 결정되면, 이를 다음 프로빙 디바이스의 최적 접촉 높이로 결정하여, 다음 웨이퍼에 대해서는 최적의 접촉 높이로 바로 시도할 수 있게 한다.

또한 상기 웨이퍼 프로빙 스테이션(100)의 수평 이송 축 장치(112,113)는 진공척(107)을 수평방향으로 이송하고, 수직 이송 축 장치(110)는 진공척(107)을 수직방향으로 이송한다.

그리고 상기 수직 이송 축 장치(110)와 수평 이송 축 장치(112,113) 사이에 위치하는 프로빙 포스 측정장치(111)는 상기 웨이퍼(105)의 패드들(106)과 상기 프 로브 카드(103)의 탐침(104) 사이의 접촉력을 측정하고, 이를 제어모듈(114)에 제공한다.

이러한 본 발명에 따르는 프로빙 포스를 이용한 웨이퍼 프로빙 방법을 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.

상기 제어모듈(114)은 비전 시스템(108,109)을 통해 프로브 카드(103)의 탐침들(104)의 위치를 측정한다(201단계).

이후 상기 제어모듈(114)은 상기 비전 시스템(108,109)을 통해 웨이퍼(105)를 정렬한 후에, 상기 웨이퍼(105)에 구비된 다이 중 프로브할 다이의 패드들(106)과 프로브 카드(103)의 탐침들(104)을 접촉하기 위한 진공 척(107)의 위치를 산출한다(202,203단계).

이후 상기 제어모듈(114)은 수평 이송 축 장치(112,113)를 통해 웨이퍼(105)가 로딩된 진공척(107)을 수평 방향인 XY 축으로 이송하거나 회전(θ)시켜, 프로브 카드(103)의 탐침들(104)과 상기 웨이퍼(105)의 선택된 다이들의 패드들(106)이 서로 대향되게 한다(204단계).

상기 제어모듈(114)은 상기 프로브 카드(103)의 탐침들(104)에 대향되게 웨이퍼(105)가 로딩된 진공척(107)을 수평 이송한 후에, 상기 수직 이송 축 장치(110)를 제어하여 상기 진공 척(107)을 미리 정해진 위치로 수직 이송한다(205단계). 여기서, 상기 미리 정해진 위치는 진공 척(107) 상에 로딩된 웨이퍼(105)의 패드들(106)과 프로브 카드(103)의 탐침(104)이 서로 접촉되지 않는 비 접촉 위치이다.

상기 비 접촉 위치로의 수직 이송 후에, 상기 제어모듈(114)은 상기 수직 이송 축 장치(110)를 제어하여 상기 진공 척(107)을 미리 정해진 1차 접촉 위치로 수직 이송한다(206단계). 여기서, 상기 1차 접촉 위치는 진공 척(107)상에 로딩된 웨이퍼(105)의 패드들(106)과 프로브 카드(103)의 탐침(104)이 서로 접촉될 거리로 설정된다. 상기 1차 접촉 위치는 웨이퍼(105)의 초기 프로빙시에는 미리 설정된 값이 채용되고, 두 번째 프로빙부터는 이전 프로빙시의 최종 프로빙 위치로 설정된다.

상기한 진공 척(107)의 수직 이송 후에, 상기 제어모듈(114)은 프로빙 포스, 즉 웨이퍼(105)의 패드들(106)과 프로브 카드(103)의 탐침(104)간의 접촉으로 발생되는 압력을 측정한다(207단계).

이후 상기 제어모듈(114)은 상기 측정된 프로빙 포스 측정값을 미리 정해둔 목표범위와 비교한다(208단계).

즉, 목표치를 기준으로 옵셋(offset)만큼 가감한 목표 범위안에 상기 프로빙 포스 측정값이 포함되지 않으면, 상기 제어모듈(114)은 수직 이송 거리에 대한 수정치를 계산하고, 그 계산된 수정치에 따라 상기 수직 이송 축 장치(110)를 제어하여 상기 진공척(107)을 상기 수정치에 따른 이송 거리에 대응되게 수직 이송한다(209,210단계).

상기 제어모듈(114)은 상기 프로빙 포스의 측정값이 미리 정해둔 목표범위에 속하게 될 때까지 상기 수직 위치 수정을 계속하여 반복한다.

또한 상기 프로빙 포스의 측정값이 미리 정해둔 목표범위에 속하면, 상기 제 어모듈(114)은 해당 다이에 대한 프로빙 위치로의 이동이 완료된 것으로 판단하고 테스터(101)로 프로빙 완료 신호를 전송하여 해당 다이에 대한 전기적 테스트를 수행하게 한다.

이후 상기 제어모듈(114)은 상기 웨이퍼(105)의 모든 다이에 대한 프로빙이 완료되었는지를 체크하고(211단계), 상기 웨이퍼(105)의 모든 다이에 대한 프로빙이 완료되지 않았으면, 현재의 프로빙 포스를 측정함과 아울러, 현재의 수직 위치를 제2차 수직 위치 정보로 저장하고 테스터(101)로부터 테스트 완료 및 다음 다이의 프로빙이 요청될 때까지 대기한다. 여기서, 상기 제2차 수직 위치 정보는 다음 프로빙 다이를 위한 1차 접촉 위치에 대한 기준값으로 이용된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 프로빙 스테이션의 구성도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 프로빙 방법의 흐름도.

Claims (4)

1. 프로빙 포스를 이용한 웨이퍼 프로빙 방법에 있어서,

   웨이퍼에 구비된 하나 이상의 다이에 대한 테스트가 요청되면, 테스트하고자 하는 하나 이상의 다이의 패드들과 프로브 카드의 탐침들이 접촉되게 상기 웨이퍼를 로딩하고 있는 진공 척을 미리 정해진 초기 수직위치정보에 따라 수직 이송하는 단계;

   상기 패드들과 탐침들의 접촉에 따른 프로빙 포스를 측정하는 단계;

   상기 프로빙 포스가 미리 정해둔 범위에 속할 때까지 상기 진공척의 수직위치에 대한 수정치를 산출하고, 상기 수정치에 따라 상기 진공 척을 수직 이송하는 단계;

   상기 프로빙 포스가 미리 정해둔 범위에 속하면, 상기 하나 이상의 다이에 대한 프로빙을 위한 이동이 완료된 것으로 판단하는 단계;

   상기 하나 이상의 다이에 대한 프로빙을 위한 위치로 이동이 완료된 것으로 판단되면, 상기 진공 척의 수직위치를 상기 초기 수직위치정보로 설정하여, 다음 다이에 대한 프로빙시에 사용되게 하는 단계:를 구비함을 특징으로 하는 프로빙 포스를 이용한 웨이퍼 프로빙 방법.
2. 삭제
3. 웨이퍼에 구비된 다이의 패드들과 탐침의 접촉에 따라 생성되는 프로빙 포스를 측정하는 프로빙 포스 측정 장치;

   상기 웨이퍼에 구비된 하나 이상의 다이에 대한 테스트가 요청되면, 테스트하고자 하는 하나 이상의 다이의 패드들과 프로브 카드의 탐침들이 접촉되게 상기 웨이퍼를 로딩하고 있는 진공 척을 미리 정해진 초기 수직위치정보에 따라 수직 이송하도록 수직 이송 축 장치를 제어하고,

   상기 프로빙 포스 측정 장치를 통해 상기 패드들과 탐침들의 접촉에 따른 프로빙 포스를 측정하고,

   상기 프로빙 포스가 미리 정해둔 범위에 속할 때까지 상기 진공 척의 수직위치에 대한 수정치를 산출하고, 상기 수정치에 따라 상기 진공 척을 수직 이송하도록 상기 수직 이송 축 장치를 제어하고,

   상기 프로빙 포스가 미리 정해둔 범위에 속하면, 상기 하나 이상의 다이에 대한 프로빙 위치로의 이동이 완료된 것으로 판단하는 제어모듈;

   을 포함하며,

   상기 제어모듈이,

   상기 진공 척의 수직위치를 상기 초기 수직위치정보로 설정하여, 다음 다이에 대한 프로빙시에 사용되게 함을 특징으로 하는 웨이퍼 프로빙 스테이션.
4. 삭제

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