KR101089593B1 - 척의 기구적 강성을 보완한 웨이퍼 프로버 스테이션 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼 프로버 스테이션에 관한 것이다. 상기 웨이퍼 프로버 스테이션은, 상기 척을 수직방향으로 지지하는 부분의 하부에 설치되어 척에 가해지는 압력을 감지하는 다수 개의 압력 센서; 및 상기 척 위의 웨이퍼와 프로브카드가 정렬된 상태에서 상기 척이송장치의 Z축 스테이지를 상승시켜 척을 오버드라이빙시키며, 오버 드라이빙에 의해 상기 웨이퍼와 상기 프로브카드가 접촉되면, 상기 다수개의 압력센서로부터 감지된 압력값들을 기초로 하여 상기 척의 x 방향 및 y 방향에 대한 압력 변위 정보들을 계산하고, 상기 압력 변위 정보들을 이용하여 탐침과 접촉전극의 접점에 대한 x 방향 및 y 방향의 위치 오차값들을 추정하고, 상기 위치 오차값들을 이용하여 상기 척이송장치의 XY축 스테이지의 이동을 제어하여 접점의 위치를 보정하는 제어 장치;를 구비한다.
본 발명에 의하여, 웨이퍼의 검사를 위해 척을 오버드라이빙시켰을 때 척에 편심 하중이 발생되는 경우, 척의 기구적 강성의 한계로 인하여 탐침과 접촉전극의 접점의 어긋남이 야기되는데, 이러한 접점 위치의 어긋남을 기구적 설계 변경없이 소프트웨어적으로 보완할 수 있게 된다.
프로브장치, 웨이퍼 프로버 스테이션, 접촉하중, 오버드라이빙

Description

척의 기구적 강성을 보완한 웨이퍼 프로버 스테이션 및 그 제어방법{Wafer prober station complementing structural strength of chuck and control method thereof}
본 발명은 웨이퍼 프로버 스테이션에 관한 것으로, 구체적으로는, Z축 스테이지를 오버드라이빙함에 따라 프로브카드에 의해 척에 가해지는 편심 하중으로 인하여 척에 발생하는 위치 오차를 측정하고 보정할 수 있는 웨이퍼 프로버 스테이션에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 웨이퍼 프로버 스테이션을 전체적으로 도시한 블록도이다. 종래의 웨이퍼 프로버 스테이션은, 도1에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)를 검사하기 위한 프로브장치(11), 웨이퍼(W)가 로딩되는 척(16), 척(16)을 구동하는 척이송장치(17), 전체적인 동작을 제어하는 제어장치(18)를 구비한다.
종래의 웨이퍼 프로버 스테이션(10)은 검사에 사용되는 프로브카드(14)가 웨이퍼 프로버 스테이션(10)의 DUT보드(13)에 고정된 경우 웨이퍼 프로버 스테이션은 CCD 카메라와 같은 비전센서(도시되지 않음) 등을 이용하여 웨이퍼(W) 상의 접촉전극(P)과 프로브카드의 탐침(15)의 위치를 파악하고 이 파악된 위치정보를 토대로 프로브카드(14)와 척(16)을 정렬한다. 그리고, 웨이퍼 프로버 스테이션(10)의 제어장치(18)는 이 파악된 위치정보를 토대로 척이송장치(17)를 구동하여 프로브카드(14)의 탐침(15)과 척(16)에 장착된 웨이퍼(W)의 접촉전극(P)이 검사를 위해 오버드라이빙 수행 전 서로 대면하도록 프로브카드(14)와 웨이퍼(W)를 정렬시킨다. 프로브 카드와 웨이퍼가 정렬된 상태에서, 웨이퍼 프로버 스테이션(10)의 제어장치(18)는 척을 오버드라이빙시켜, 웨이퍼(W)의 접촉전극(P)을 탐침(15)에 접촉시켜 전기적으로 연결한다.
그러나, 종래의 웨이퍼 프로버 스테이션(10)은 프로브카드(14)와 웨이퍼의 정렬시킴에 따라 탐침(15)과 접촉전극(P)이 서로 정밀하게 오버드라이빙 되도록 초기에 설정되어 있다. 하지만, 여러 장의 웨이퍼(W)에 대한 검사 수행과 고온의 검사환경으로 인하여 프로브카드(14) 또는 탐침(15)에 예기치 못한 변형이 발생하게 된다. 따라서, 오버드라이빙 제어를 수행하는 과정에서 탐침(15)에 의해 접촉전극(P)에 가해지는 접촉하중이 척의 위치에 따라 불균일하게 작용하게 된다. 이러한 이유로 인하여 척에 편심 하중이 가해지는 경우, 척이 편심 하중을 견디지 못하여 기구적 강성을 유지하지 못하게 되고, 그 결과 척이 원치않게 XY축 방향으로 이동하게 되는 문제점이 발생한다. 이와 같이 편심 하중에 의해 척이 XY축 방향으로 이동함에 따라 접촉전극(P)과 탐침이 정확하게 접촉하지 못하게 된다.
이러한 척(16)의 기구적 강성의 한계로 인하여 발생하는 접촉전극(P)과 탐침(15)의 접촉 상의 오류는 웨이퍼(W)의 검사 수율을 저하시킨다. 그리고, 이러한 문제는, 검사대상인 웨이퍼와 함께 프로브카드가 고집적화되고, 최단 공정으로 웨 이퍼를 검사하기 위해 프로브카드가 대형화됨에 따라 더욱 심각하게 대두된다. 또한, 최근 웨이퍼의 크기가 대형화되어지고 고집적화됨에 따라, 프로브카드에 의한 접촉하중이 더욱 증가되고 더욱 정밀한 검사가 요구되어지는 현실을 고려해 볼 때, 전술한 문제점을 야기하는 척의 기구적 강성으로 인한 문제점들은 더욱 비중이 높아지고 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 고집적·대형화된 프로브카드를 이용한 웨이퍼의 검사를 위한 오버드라이빙 과정 중에 척의 기구적 강성의 한계로 인하여 발생하는 탐침과 접촉전극의 접점의 어긋남을 기구적 설계 변경없이 소프트웨어적으로 보완할 수 있는 웨이퍼 프로버 스테이션을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 제1 특징은, 웨이퍼를 로딩하는 척, 상기 척을 지지하여 이송하는 척이송장치, 상기 웨이퍼를 검사하기 위해 정렬 및 설치가 완료된 프로브카드를 포함하는 웨이퍼 프로버 스테이션에 관한 것으로, 상기 웨이퍼 프로버 스테이션은, 상기 척을 수직방향으로 지지하는 부분의 하부에 설치되어 척에 가해지는 압력을 감지하는 다수 개의 압력 센서; 및 상기 척 위의 웨이퍼와 프로브카드가 정렬된 상태에서 상기 척이송장치의 Z축 스테이지를 상승시켜 척을 오버드라이빙시키며, 오버 드라이빙에 의해 상기 웨이퍼와 상 기 프로브카드가 접촉되면, 상기 다수개의 압력센서로부터 감지된 압력값들을 기초로 하여 상기 척의 x 방향 및 y 방향에 대한 압력 변위 정보들을 계산하고, 상기 압력 변위 정보들을 이용하여 탐침과 접촉전극의 접점에 대한 x 방향 및 y 방향의 위치 오차값들을 추정하고, 상기 위치 오차값들을 이용하여 상기 척이송장치의 XY축 스테이지의 이동을 제어하여 접점의 위치를 보정하는 제어 장치;를 구비한다.
전술한 특징의 웨이퍼 프로버 스테이션에 있어서, 상기 압력센서들은 척이송장치의 XY축 스테이지와 Z축 스테이지가 결합되는 결합면의 4개의 귀퉁이들에 각각 설치되는데, 상기 결합면의 좌측 모서리의 후방 귀퉁이 및 전방 귀퉁이에 각각 제1 압력 센서 및 제3 압력 센서가 설치되고, 상기 결합면의 우측 모서리의 후방 귀퉁이 및 전방 귀퉁이에 각각 제2 압력 센서 및 제3 압력 센서가 설치되며,
상기 제어장치는, 상기 제1압력센서 및 상기 제3압력센서로부터 감지된 압력값들을 이용하여 상기 척의 좌측에 가해지는 좌측 압력 정보를 계산하고, 상기 제2압력센서 및 상기 제4압력센서로부터 감지된 압력값들을 이용하여 상기 척의 우측에 가해지는 우측 압력 정보를 계산하며, 상기 제1압력센서 및 상기 제2압력센서로부터 감지된 압력값들을 이용하여 상기 척의 후방에 가해지는 후방 압력 정보를 계산하고, 상기 제3압력센서 및 상기 제4압력센서로부터 감지된 압력값들을 이용하여 상기 척의 전방에 가해지는 전방 압력 정보를 계산하는 것이 바람직하다.
전술한 특징에 따른 웨이퍼 프로버 스테이션에 있어서, 상기 제어장치는 상기 좌측 압력 정보와 상기 우측 압력 정보의 차이값을 계산하여 척의 x방향의 압력 변위 정보를 추출하고, 상기 전방 압력 정보와 상기 후방 압력 정보의 차이값을 계 산하여 척의 y방향의 압력 변위 정보를 추출하며, 상기 x 방향 및 y 방향의 압력 변위 정보들에 사전에 정해진 변환이득값들을 각각 곱하여 상기 척의 x방향 및 y방향에 대한 위치오차값들을 각각 추정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 특징에 따른 제어 방법은, 웨이퍼를 로딩하는 척, 상기 척을 지지하여 이송하는 척이송장치, 상기 웨이퍼를 검사하기 위해 설치된 프로브카드, 상기 척의 수직방향을 지지하는 부분의 하부에 설치되는 다수개의 압력센서 및 이들을 제어하는 제어장치를 구비하는 웨이퍼 프로버 스테이션에서 상기 제어장치에 의한 제어방법에 관한 것으로서, (a) 척위의 웨이퍼와 프로브카드가 정렬된 상태에서 상기 척이송장치의 Z축스테이지를 구동하여 오버 드라이빙시키는 단계; (b) 상기 다수개의 압력센서로부터 감지된 압력값들을 기초로 하여 좌측 압력 정보, 우측 압력 정보, 후방 압력 정보 및 전방 압력 정보를 각각 계산하는 단계; (d) 상기 좌측, 우측, 후방 및 전방 압력 정보를 이용하여 상기 척의 x방향 및 y 방향에 대한 압력 변위 정보들을 각각 계산하는 단계; (e) 상기 압력 변위 정보들을 이용하여 탐침과 접촉 전극의 접점 위치에 대한 x 방향 및 y 방향의 위치 오차값들을 추정하는 단계; (f) 상기 x 방향 및 y 방향에 대한 위치오차값들을 이용하여 상기 척이송장치의 XY축스테이지의 이동을 제어하여 접점 위치를 보정하는 단계;를 구비한다.
전술한 특징에 따른 제어 방법에 있어서, 상기 (d)단계의 x 방향에 대한 압력 변위 정보는 좌측 압력 정보와 우측 압력 정보의 차이값으로 이루어지며, y 방향에 대한 압력 변위 정보는 전방 압력 정보와 후방 압력 정보의 차이값으로 이루어지며, 상기 (e)단계의 x 방향 및 y 방향에 대한 위치오차값들은 각각 x, y 방향 의 압력 변위 정보와 사전에 설정된 변환 이득값들을 곱하여 계산되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 웨이퍼 프로버 스테이션은, Z축스테이지와 XY축스테이지 사이에 배치되는 다수 개의 압력센서들로부터 프로브카드의 탐침과 웨이퍼의 접촉전극의 접촉시 척에 가해지는 압력값들을 감지하고, 감지된 압력값들을 오버드라이빙 제어의 새로운 피드백 변수로서 이용하게 된다. 그 결과, 척에 불균일하게 가해지는 편심하중으로 인하여 야기되는 탐침과 접촉전극의 접점 위치의 어긋남을 척이송장치의 기구적 설계 변경 없이 소프트웨어적으로 보정함으로써, 저렴하고 용이하게 웨이퍼 검사의 수율을 향상시킬 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 웨이퍼 프로버 스테이션은, 최근 대형화된 프로브카드에 의한 접촉하중의 증가에 효과적으로 대응할 수 있는 강성을 가진 척을 구비함으로써 웨이퍼 검사의 수율을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 프로버 스테이션에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 프로버 스테이션에 대하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 프로버 스테이션의 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 웨이퍼 프로버 스테이션(1)은 웨이퍼(W)를 로딩하 는 척(100), 척이송장치(200), 프로브장치(300), 압력센서(400), 제어장치(500)를 구비한다. 전술한 구성을 갖는 웨이퍼 프로버 스테이션은 척위의 웨이퍼와 프로브 카드가 정렬된 상태에서 척을 오버드라이빙시켜 웨이퍼의 접촉 전극과 프로브 카드의 탐침을 접촉시키게 된다. 본 발명에 따른 웨이퍼 프로버 스테이션은 편심하중에 의한 척의 기구적 강성의 한계로 인하여 오버드라이빙시에 척이 XY방향으로 원치않게 이동하는 것을 보정할 수 있게 된다.
도 2 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 웨이퍼 프로버 스테이션(1)의 각 구성에 대해 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 프로버 스테이션을 전체적으로 도시한 블록도이다. 프로브 장치(300)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 프로브카드(310), 테스터(320), DUT보드(330)를 구비한다. 프로브카드(310)는 웨이퍼(W)를 검사하기 위해 웨이퍼와 전기적인 접촉을 수행하는 탐침(312)을 구비하고 있다. 테스터(320)는 프로브카드(310)와 연동되어 동작하며 웨이퍼(W)의 불량여부를 검사하기 위한 다양한 프로그램을 수행한다. DUT보드(330)는 테스터(320)와 프로브카드(310)와 테스터(320)를 연결시켜 주는 인터페이스 역할을 수행한다.
척이송장치(200)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 평면을 움직이는 XY축스테이지(210), XY축스테이지(210)의 상부에 설치되어 척(100)을 상하로 움직이는 Z축스테이지(220), 척을 Z축을 기준으로 하여 회전시키는 회전축(도시되지 않음)으로 이루어져 있다. 이러한 척이송장치(200)의 구성 및 동작에 대해서는 공지기술이므로 구체적 설명은 생략한다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 압력센서(400)에 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 프로버 스테이션의 압력센서의 배치 위치를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 프로버 스테이션의 압력센서의 구조를 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 압력센서(400)는 Z축스테이지(220)와 XY축스테이지(210) 사이에 배치된다. 즉, 압력센서(400)는 척(100)의 기울어짐에 대응하는 압력을 감지하도록 척(100)을 수직방향으로 지지하는 기구적 부분인 Z축스테이지(220)의 하부에 설치된다.
압력센서(400)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 척이송장치의 XY축 스테이지와 Z축 스테이지가 결합되는 결합면의 4개의 귀퉁이들에 각각 설치되는데, 상기 결합면의 좌측 모서리의 후방 귀퉁이 및 전방 귀퉁이에 각각 제1 압력 센서(401) 및 제3 압력 센서(403)가 설치되고, 상기 결합면의 우측 모서리의 후방 귀퉁이 및 전방 귀퉁이에 각각 제2 압력 센서(402) 및 제4 압력 센서(404)가 설치되는 것이 바람직하다. 압력센서의 설치 위치에 대하여 보다 구체적으로 설명하면, 4개의 압력센서(400)는 XY축스테이지(210) 상부면의 4개의 귀퉁이들에 돌출 형성된 돌출부들에 설치된다. 이에 대응하여 Z축스테이지(220) 하부면의 4개의 귀퉁이에는 제1 내지 제4압력센서(401, 402, 403, 404)가 설치된 돌출부들이 각각 인입될 수 있게 하는 홈들을 구비한다. 즉, 압력센서(400)는 Z축스테이지(220)의 각 홈들과 상기 XY축스테이지(210)의 돌출부들 사이에 배치되어 Z축스테이지(220)의 4개의 귀퉁이에 수직으로 가해지는 압력값을 감지하여 제어장치(500)로 출력한다. 여기서, 압력센 서(400)는 로드셀, 변위계, 스트레인 게이지, 캐패시터 센서등을 사용할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 압력센서(400)인 로드셀은 가압부(4002), 측정부(4004), 고정부(4006)로 구성된다. 가압부(4002)는 Z축스테이지(220)의 하부면과 체결되어 Z축스테이지(220)를 통해 전달되는 척(100)에 작용하는 외부압력을 전달받는다. 측정부(4004)에는 스트레인 게이지가 부착되어 가압부(4002)를 통해 전달되는 압력에 따라 변화하는 값을 출력한다. 또한 측정부(4004)의 스트레인 게이지는 주변 환경 변화에 대한 온도 보상을 이행한다. 고정부(4006)는 로드셀의 고정을 위한 체결부를 구비한다.
이하, 제어장치(500)에 대해서 도5 및 도6을 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 5는 본 실시예에 따른 제어장치의 블록도이고, 도 6은 본 실시예에 따른 웨이퍼 프로버 스테이션(1)의 위치제어블록도이다. 본 실시예에 따른 제어장치(500)는, 도5에 도시된 바와 같이, 위치제어기(510), 변환기(520) 및 피드백 신호 처리부(530)를 포함한다.
상기 피드백 신호 처리부(530)는 목표 위치정보(X1,Y1,Z1)를 입력받고, X축, Y축, Z축에 대한 엔코더(450)로부터 척(100)의 현재 위치정보(x,y,z) 를 피드백받고, 변환기로부터 위치 오차값들(Δx, Δy)을 피드백받고, 목표 위치정보(X1,Y1,Z1)와 척(100)의 현재 위치정보(x,y,z)와의 차이값, 및 위치 오차값을 이용하여 접점오차보정값(ΔE)을 생성하여 위치 제어기로 제공한다. 여기서, 위치제어기(510)로 제공되는 접점위치보정값(ΔE)은 수학식 1과 같다.
ΔE = (ΔEx,ΔEy,ΔEz) = (X1-x-Δx,Y1-y-Δy,Z1-z+Δz)
상기 위치제어기(510)는 피드백 신호 처리부로부터 제공되는 접점오차보정값에 따라 구동제어신호를 생성하고, 구동제어신호에 따라 척이송장치(200)를 제어하여 척(100)을 X축, Y축, Z축, θ축을 따라 이송시킴으로써, 척의 접점위치가 어긋남을 보정하게 된다. 여기서, 위치제어기(510)는 실시간 제어가 가능한 PID 제어기, 퍼지·뉴럴 등의 지능형 제어기, 최적·적응 제어기 등 다양한 제어기로 마련될 수 있다.
상기 변환기(520)는 압력센서(400)로부터 입력되는 4개의 압력값들을 이용하여 x 방향 및 y 방향에 대한 위치 오차값(Δx, Δy)을 생성하여 출력한다. 상기 변환기의 동작을 도 7을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다. 도 7은 본 발명에 따른 제어 장치의 변환기(520)의 동작을 순차적으로 설명하는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 상기 변환기는 상기 제1압력센서 및 상기 제3압력센서로부터 감지된 압력값들을 합하여 상기 척의 좌측에 가해지는 좌측 압력 정보를 계산하고, 상기 제2압력센서 및 상기 제4압력센서로부터 감지된 압력값들을 합하여 척의 우측에 가해지는 우측 압력 정보를 계산하며, 상기 제1압력센서 및 상기 제2압력센서로부터 감지된 압력값들을 합하여 상기 척의 후방에 가해지는 후방 압력 정보를 계산하고, 상기 제3압력센서 및 상기 제4압력센서로부터 감지된 압력값들을 합하여 상기 척의 전방에 가해지는 전방 압력 정보를 계산한다(단계 700). 다음, 상기 좌측 압력 정보와 상기 우측 압력 정보의 차이값을 계산하여 척의 x방향의 압력 변위 정보를 추출하고, 상기 전방 압력 정보와 상기 후방 압력 정보의 차이값을 계산하 여 척의 y방향의 압력 변위 정보를 추출한다(단계 710). 다음, 상기 x 방향 및 y 방향의 압력 변위 정보들에 사전에 정해진 변환이득값들을 각각 곱하여 상기 척의 x방향 및 y방향에 대한 위치오차값들(Δx, Δy)을 각각 추정한다(단계 720).
상기 피드백 신호 처리부(530)는 목표 위치정보, 상기 추정된 x 방향 및 y 방향에 대한 위치 오차값들, 현재 위치정보들을 피드백받고, 이들을 이용하여 접점위치보정값(ΔE)를 계산하여 위치 제어기로 제공한다.
한편, 본 실시예에 따른 제어 장치는 척(100)의 편심하중에 따른 접점의 위치오차를 보정하는 과정에 의하여 탐침(312) 및 접촉전극(P)이 손상되는 것을 막기 위한 비상제어루틴을 포함할 수 있다. 척(100)에 가해지는 압력값들의 편차들 중 하나이상이 사전에 설정된 유효범위를 벗어난 경우, 본 실시예에 따른 오버드라이빙 제어동작에 의해 접점의 위치오차의 자동 보정이 불가능한 것으로 판단하고 전술한 비상제어루틴을 수행된다. 즉, 제어장치(500)는 도5에 도시된 변환기(520)로 입력된 압력값들의 편차들 중 하나 이상이 사전에 정해진 유효범위를 벗어난 경우, 본 실시예에 따른 웨이퍼 프로버 스테이션(1)은 사전에 정해진 비상제어루틴을 수행한다. 비상제어루틴으로서 일반적으로 고려할 수 있는 것은 수행 중인 동작을 정지시키고 척(100)을 Z축을 따라 하강시키는 것이다. 이에 대해서는 장비의 특성에 따라 다양하게 마련될 수 있다.
이하, 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 프로버 스테이션(1)의 제어 장치의 동작을 설명한다. 프로브카드(310)는 사전에 설치 및 정렬이 정상적으로 완료된 상태이다.
먼저, 제어장치(500)는 CCD카메라(도시되지 않음)와 같은 비전센서에 의해 촬영된 화상정보를 분석하여 탐침(312)들의 위치정보 및 접촉전극(212)들의 위치정보를 각각 파악하고, 이 파악된 탐침(312)들의 위치정보 및 접촉전극(212)들의 위치정보를 기초로 하여 프로브카드(310)와 웨이퍼(W)를 정렬시킨다(S810). 이에 의해, 척(100)은 오버드라이빙이 수행되기 전의 위치인 (X1,Y1,Z1)에 도달하고, 오버드라이빙 수행을 위한 프로브카드(310)와 웨이퍼(W)의 정렬이 완료된다.
다음, 제어장치(500)는 탐침(312)에 접촉전극(P)을 접촉시키기 위하여 사전에 설정된 오버드라이브량(Δz)에 따라 위치제어기(510)에 대한 목표 위치정보(X1,Y1,Z1+Δz)를 설정하고(S820), 사전에 정해진 오버드라이브량(Δz)만큼 Z스테이지를 상승시켜 척을 오버드라이빙시킨다(S830).
다음, 엔코더(450)에 의해 감지된 척(100)의 현재 위치정보(x,y,z)를 획득하고(S840), 각 압력센서(400)에 의해 감지된 압력값들을 입력받고(단계 850), 입력된 압력값들을 이용하여 좌측, 우측, 후방, 전방 압력 정보를 계산한다(단계 860). 다음, 상기 압력값들의 편차 중 하나 이상이 사전에 설정된 유효범위를 벗어나는지 여부를 판단하고(단계 870), 이 판단 결과 유효범위를 벗어난 것으로 판단되면 제어장치(500)는 사전에 마련된 비상제어루틴을 수행한다(단계 872). 그렇지 아니한 경우, 상기 좌측, 우측, 후방, 전방 압력 정보를 이용하여 위치제어기(510)의 피드백변수로 이용되는 x 방향 및 y 방향에 대한 위치 오차값들(Δx,Δy)을 계산하고(단계 880), 목표 위치정보(X1,Y1,Z1+Δz)에 현재 위치정보(x,y,z) 및 위치오차값(Δx,Δy)을 피드백하여 접점의 위치오차를 보정하기 위한 접점위치보정값(ΔE)을 계산하고 이 계산된 접점위치보정값(ΔE)에 대응하는 구동제어신호를 생성하고, 구동제어신호에 따라 척이송장치(200)의 구동을 제어한다(S890).
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 프로버 스테이션(1)은, 압력센서(400)로부터 프로브카드(310)의 탐침(312)과 웨이퍼(W)의 접촉전극(212)의 불균일 접촉에 의해 발생하는 척의 기울어짐을 곧 바로 감지하여 척의 기울어짐에 의한 탐침(312)과 접촉전극(P)의 접점의 어긋남을 실시간으로 보정하면서 오버드라이빙 제어를 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 웨이퍼 프로버 스테이션은, 프로브카드를 이용한 웨이퍼 프로버 스테이션의 반도체 검사 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 종래의 웨이퍼 프로버 스테이션의 블록도이다
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 프로버 스테이션의 블록도이다.
도 3는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 프로버 스테이션의 압력센서의 배치 위치를 표시한 도면이다.
도 4은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 프로버 스테이션의 압력센서의 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 프로버 스테이션의 제어장치의 블록도이다.
도 6는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 프로버 스테이션의 위치제어블록도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 프로버 스테이션의 제어 장치의 변환기의 동작을 순차적으로 설명하는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 프로버 스테이션의 제어 절차도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 10 : 웨이퍼 프로버 스테이션
100 : 척
200 : 척이송장치
300 : 프로브장치
400 : 압력센서
500 : 제어장치
510 : 위치제어기
520 : 변환기
530 : 피드백 신호 처리부

Claims (8)

  1. 웨이퍼를 로딩하는 척, 상기 척을 지지하여 이송하는 척이송장치, 상기 웨이퍼를 검사하기 위해 설치된 프로브카드를 포함하는 웨이퍼 프로버 스테이션에 있어서,
    상기 척을 수직방향으로 지지하는 부분의 하부의 4개의 귀퉁이에 각각 설치되고, 각 설치 위치에 대응되는 척에 가해지는 압력들을 감지하는 다수 개의 압력 센서; 및
    상기 척 위의 웨이퍼와 프로브카드가 정렬된 상태에서 상기 척이송장치의 Z축 스테이지를 상승시켜 척을 오버드라이빙시키며, 오버 드라이빙에 의해 상기 웨이퍼와 상기 프로브카드가 접촉되면, 상기 다수 개의 압력센서로부터 감지된 다수 개의 압력값들을 기초로 하여 좌측 압력 정보, 우측 압력 정보, 후방 압력 정보 및 전방 압력 정보를 각각 계산하고, 상기 계산된 좌측, 우측, 후방, 전방 압력 정보들을 이용하여 상기 척의 x 방향 및 y 방향에 대한 압력 변위 정보들을 계산하고, 상기 계산된 x 방향 및 y 방향의 압력 변위 정보들에 사전에 정해진 변환이득값들을 각각 곱하여 상기 척의 x 방향 및 y 방향에 대한 위치 오차값들을 각각 추정하고, 상기 추정된 위치 오차값들을 이용하여 상기 척이송장치의 XY축 스테이지의 이동을 제어하여 접점의 위치를 보정하는 제어 장치;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 프로버 스테이션.
  2. 제1항에 있어서, 상기 압력센서들은 척이송장치의 XY축 스테이지와 Z축 스테이지가 결합되는 결합면의 4개의 귀퉁이들에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 프로버 스테이션.
  3. 제2항에 있어서, 상기 압력센서들은, 상기 결합면의 좌측 모서리의 후방 귀퉁이 및 전방 귀퉁이에 각각 제1 압력 센서 및 제3 압력 센서가 설치되고, 상기 결합면의 우측 모서리의 후방 귀퉁이 및 전방 귀퉁이에 각각 제2 압력 센서 및 제4 압력 센서가 설치되며,
    상기 제어장치는, 상기 제1압력센서 및 상기 제3압력센서로부터 감지된 압력값들을 이용하여 상기 척의 좌측에 가해지는 좌측 압력 정보를 계산하고, 상기 제2압력센서 및 상기 제4압력센서로부터 감지된 압력값들을 이용하여 상기 척의 우측에 가해지는 우측 압력 정보를 계산하며, 상기 제1압력센서 및 상기 제2압력센서로부터 감지된 압력값들을 이용하여 상기 척의 후방에 가해지는 후방 압력 정보를 계산하고, 상기 제3압력센서 및 상기 제4압력센서로부터 감지된 압력값들을 이용하여 상기 척의 전방에 가해지는 전방 압력 정보를 계산하며,
    상기 제어 장치는 상기 좌측 압력 정보, 우측 압력 정보, 전방 압력 정보, 후방 압력 정보를 이용하여 척의 x 방향 및 y 방향에 대한 압력 변위 정보를 추출하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 프로버 스테이션.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제어장치는 상기 좌측 압력 정보와 상기 우측 압력 정보의 차이값을 계산하여 척의 x방향의 압력 변위 정보를 추출하고, 상기 전방 압력 정보와 상기 후방 압력 정보의 차이값을 계산하여 척의 y방향의 압력 변위 정보를 추출하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 프로버 스테이션.
  5. 삭제
  6. 웨이퍼를 로딩하는 척, 상기 척을 지지하여 이송하는 척이송장치, 상기 웨이퍼를 검사하기 위해 설치된 프로브카드, 상기 척의 수직방향을 지지하는 부분의 하부에 설치되는 다수 개의 압력센서 및 이들을 제어하는 제어장치를 구비하는 웨이퍼 프로버 스테이션에서 상기 제어장치에 의한 제어방법에 있어서,
    (a) 척위의 웨이퍼와 프로브카드가 정렬된 상태에서 상기 척이송장치의 Z축스테이지를 구동하여 오버 드라이빙시키는 단계;
    (b) 상기 다수개의 압력센서로부터 감지된 압력값들을 기초로 하여 좌측 압력 정보, 우측 압력 정보, 후방 압력 정보 및 전방 압력 정보를 각각 계산하는 단계;
    (c) 상기 좌측, 우측, 후방 및 전방 압력 정보를 이용하여 상기 척의 x방향 및 y 방향에 대한 압력 변위 정보들을 각각 계산하는 단계;
    (d) 상기 압력 변위 정보들을 이용하여 탐침과 접촉 전극의 접점 위치에 대한 x 방향 및 y 방향의 위치 오차값들을 추정하는 단계;
    (e) 상기 x 방향 및 y 방향에 대한 위치오차값들을 이용하여 상기 척이송장치의 XY축스테이지의 이동을 제어하여 접점 위치를 보정하는 단계;
    를 구비하고, 상기 (d)단계의 x 방향 및 y 방향에 대한 위치오차값들은 각각 x, y 방향의 압력 변위 정보와 사전에 설정된 변환 이득값들을 곱하여 계산되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 프로버 스테이션의 제어방법.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서, 상기 (c)단계의 x 방향에 대한 압력 변위 정보는 좌측 압력 정보와 우측 압력 정보의 차이값으로 이루어지며, y 방향에 대한 압력 변위 정보는 전방 압력 정보와 후방 압력 정보의 차이값으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 프로버 스테이션의 제어 방법.
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