KR101678898B1

KR101678898B1 - 프로브 카드에의 기판 접촉 방법

Info

Publication number: KR101678898B1
Application number: KR1020157002740A
Authority: KR
Inventors: 쿠니히로 후루야; 히로시 야마다; 타카노리 햐쿠도미; 준 모치즈키
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2013-07-18
Publication date: 2016-11-23
Also published as: TW201421043A; CN104508812A; US20150219687A1; CN104508812B; JP6031292B2; WO2014021176A1; TWI593976B; KR20150040286A; JP2014029917A; US9863977B2

Abstract

기판에 설치된 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사를 양호하게 행할 수 있는 기판 검사 장치에서의 프로브 카드에의 기판 접촉 방법을 제공한다. 웨이퍼(W)를, 웨이퍼 플레이트(37)를 개재하여 척 부재(22)에 재치하여 프로브 카드(36)와 대향하는 위치까지 반송하고, 반송한 웨이퍼(W)를 웨이퍼 플레이트(37)와 함께, 승강 장치(43)를 이용하여 프로브 카드(36)를 향해 이동시켜 웨이퍼(W)에 설치된 반도체 디바이스의 복수의 전극을 프로브 카드(36)에 설치된 복수의 프로브에 각각 접촉시킨 후, 웨이퍼(W)를 프로브 카드(36)를 향해 더 오버 드라이브시키고, 이 후, 프로브 카드(36)와 웨이퍼 플레이트(37) 사이의 공간(S)을 감압하여 반도체 디바이스의 전극과 프로브 카드(36)의 프로브와의 접촉 상태를 보지하고, 척 부재(22)를 웨이퍼 플레이트(37)로부터 분리한다.

Description

프로브 카드에의 기판 접촉 방법{METHOD FOR BRINGING SUBSTRATE INTO CONTACT WITH PROBE CARD}

본 발명은 기판, 예를 들면 웨이퍼에 형성된 반도체 디바이스의 전극을, 기판 검사 장치의 프로브 카드에 설치된 프로브에 접촉시키는 프로브 카드에의 기판 접촉 방법에 관한 것이다.

웨이퍼 검사 장치로서, 예를 들면 웨이퍼에 형성된 복수의 반도체 디바이스에 대하여 전기적 특성 검사를 행하는 프로브 장치 또는 번인(burn-in) 검사 장치가 알려져 있다.

도 11은 종래의 프로브 장치의 개략 구성을 도시한 단면도이다.

도 11에서, 프로브 장치(100)는 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 영역을 형성하는 로더실(101)과, 웨이퍼(W)에 형성된 복수의 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사를 행하는 검사실(102)을 구비하고, 로더실(101) 및 검사실(102) 내의 각종의 기기를 제어 장치에 의해 제어하여 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사를 행한다. 검사실(102)은, 로더실(101)로부터 반송 암(103)에 의해 반입된 웨이퍼(W)를 재치(載置)하고, 또한 X, Y, Z 및 θ 방향으로 이동하는 재치대(106)와, 재치대(106)의 상방에 배치된 포고 프레임(109)과, 포고 프레임(109)에 지지된 프로브 카드(108)와, 재치대(106)와 협동하여 프로브 카드(108)에 설치된 복수의 프로브(검사 바늘)와 웨이퍼(W)에 형성된 복수의 반도체 디바이스의 각 전극과의 상대 위치를 조정하는 얼라이먼트 기구(110)를 구비한다. 얼라이먼트 기구(110)와 재치대(106)의 협동에 의해 웨이퍼(W)와 프로브 카드(108)의 상대 위치가 조정된 후, 프로브 카드(108)의 각 프로브와 웨이퍼(W)의 각 전극이 각각 접촉되고, 웨이퍼(W)에 형성된 복수의 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사가 행해진다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

일본특허공개공보 2004-140241호

그러나, 종래의 웨이퍼 검사 장치에서의 프로브 카드와 웨이퍼와의 접촉 방법은, 웨이퍼(W)를 재치한 재치대(척 부재)를, 웨이퍼 검사 장치의 웨이퍼 검사용 인터페이스에 지지된 프로브 카드 위치까지 이동시킨 후, 웨이퍼(W)를 재치대마다, 승강 장치(리프터)에 의해 상승시키고, 이에 의해 웨이퍼(W)에 설치된 반도체 디바이스의 각 전극을 프로브 카드에 설치된 각 프로브에 접촉시키는 것이며, 반도체 디바이스의 각 전극과 각 프로브와의 접촉 부분에서의 전기적 접촉 저항에 불균일이 발생하기 쉬워, 반도체 디바이스의 전기적 특성을 양호하게 검사할 수 없다고 하는 문제가 있었다.

본 발명의 과제는, 기판에 설치된 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사를 양호하게 행할 수 있는 기판 검사 장치에서의 프로브 카드에의 기판 접촉 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명에 따르면, 기판에 형성된 반도체 디바이스의 전기적 특성을 검사하는 기판 검사 장치의 프로브 카드에 상기 기판을 접촉하는 프로브 카드에의 기판 접촉 방법에 있어서, 상기 기판을, 판상(板狀) 부재를 개재하여 척 부재에 재치하여 상기 프로브 카드와 대향하는 위치까지 반송하는 반송 공정과,

상기 반송 공정에서 반송된 기판을 상기 판상 부재와 함께, 상기 프로브 카드를 향해 이동시켜 상기 기판에 설치된 반도체 디바이스의 복수의 전극을 상기 프로브 카드에 설치된 복수의 프로브에 각각 접촉시킨 후, 상기 기판을 상기 판상 부재와 함께, 상기 프로브 카드를 향해 소정량 더 이동시키는 접촉 공정과, 상기 접촉 공정 후의 상기 프로브 카드와 상기 판상 부재 사이의 공간을 감압하여 상기 반도체 디바이스의 복수의 전극과 상기 프로브 카드의 복수의 프로브와의 접촉 상태를 보지(保持)하는 보지 공정과, 상기 보지 공정 후, 상기 척 부재를 상기 판상 부재로부터 분리하는 이탈 공정을 가지는 프로브 카드에의 기판 접촉 방법이 제공된다.

본 발명에 있어서, 상기 접촉 공정에서의 소정량은 10 ~ 150 μm인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 보지 공정에서의 상기 공간의 감압 압력은, 상기 기판 및 상기 판상 부재의 자중과, 상기 반도체 디바이스의 복수의 전극과 상기 프로브 카드의 복수의 프로브와의 접촉 반력의 합계에 견딜 수 있는 접촉력이 얻어지는 압력으로 조정되는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 보지 공정에서 상기 공간의 압력을 단계적으로 감압하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 판상 부재의 주위에는 상기 판상 부재와 상기 프로브 카드 사이의 공간을 씰링하는 씰 부재가 설치되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 이탈 공정 후의 척 부재는, 상기 프로브 카드와는 다른 프로브 카드에 대응하는 위치까지 이동하여 상기 기판과는 다른 기판에 형성된 반도체 디바이스의 전기적 특성의 검사에 이용되는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 보지 공정에서, 상기 척 부재의 상면과 상기 프로브 카드의 장착면 또는 상기 척 부재의 상면과 상기 프로브 카드의 하면 간의 거리를 검출하는 거리 검출 센서의 검출치에 기초하여 상기 공간 내의 압력을 조정하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 이탈 공정 후, 상기 공간을 더 감압하여 상기 반도체 디바이스의 복수의 전극과 상기 프로브 카드의 복수의 프로브와의 접촉 압력을 높게 하는 감압 공정을 가지는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 척 부재를 이용하여 기판에 설치된 반도체 디바이스의 복수의 전극을 프로브 카드에 설치된 복수의 프로브에 각각 접촉시킨 후, 기판을 프로브 카드를 향해 소정량 더 이동시키고, 이 후, 프로브 카드와 판상 부재 사이의 공간을 감압하여 전극과 프로브와의 접촉 상태를 보지하고, 이어서, 척 부재를 이탈시키므로, 기판에서의 프로브 카드에의 접촉면이, 프로브 카드의 프로브의 선단부에서 형성되는 가상 평면을 따르고, 이에 의해, 기판에 설치된 반도체 디바이스의 각 전극과 프로브 카드에 설치된 각 프로브를 전기적 접촉 저항의 불균일을 발생시키지 않고 접촉시킬 수 있고, 이로써 기판에 설치된 반도체 디바이스의 전기적 특성의 검사를 양호하게 행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프로브 카드에의 기판 접촉 방법에 적용되는 웨이퍼 검사 장치의 개략 구성을 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1에서의 웨이퍼 검사 장치의 II-II 선을 따른 단면도이다.
도 3은 도 2에서의 검사부와 반송 기구와의 관계를 도시한 단면도이다.
도 4a ~ 도 4c는 본 발명에 따른 프로브 카드에의 기판 접촉 방법의 공정을 도시한 도이다.
도 5a ~ 도 5c는 본 발명에 따른 프로브 카드에의 기판 접촉 방법의 공정을 도시한 도이다.
도 6a ~ 도 6c는 본 발명에 따른 프로브 카드에의 기판 접촉 방법의 공정을 도시한 도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 프로브 카드에의 기판 접촉 방법의 공정을 도시한 도이다.
도 8은 본 실시예에 따른 프로브 카드에의 기판 접촉 방법에서의 접촉 공정 후의 반도체 디바이스의 전극과 프로브와의 접촉부에서의 전기적 접촉 저항의 불균일과 오버 드라이브량과의 관계를, 구동 장치에 의해서만 동일한 접촉 조작을 행한 경우와 비교하여 나타낸 도이다.
도 9는 프로브 카드와 웨이퍼 플레이트 사이의 공간을 감압할 시의 감압 방법을 나타낸 도이다.
도 10은 척 부재에 거리 검출 센서를 설치한 기판 검사 장치의 검사부를 도시한 단면도이다.
도 11은 종래의 프로브 장치의 개략 구성을 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프로브 카드에의 기판 접촉 방법에 적용되는 웨이퍼 검사 장치의 개략 구성을 도시한 평면도, 도 2는 도 1에서의 웨이퍼 검사 장치의 II-II를 따른 단면도, 도 3은 도 2에서의 검사부와 반송 기구와의 관계를 도시한 단면도이다. 이 웨이퍼 검사 장치는, 웨이퍼에 설치된 모든 반도체 디바이스의 모든 전극을 프로브 카드의 모든 프로브에 대하여 한 번에 접촉시켜 전기적 특성 검사를 행하는 일괄 접촉형의 검사 장치이다.

도 1에서 웨이퍼 검사 장치(50)는, 웨이퍼에 설치된 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사를 행하는 검사 영역(S30)과, 당해 웨이퍼 검사 장치(50)에 웨이퍼, 웨이퍼 플레이트, 프로브 카드 등의 반출입을 행하는 반출입 영역(S10)과, 상기 반출입 영역(S10)과 검사 영역(S30)의 사이에 설치된 반송 영역(S20)으로 주로 구성되어 있다.

반출입 영역(S10)은 복수의 단위 반출입 영역(11)으로 구획되어 있다. 각 단위 반출입 영역(11)에는 예를 들면 풉(F)의 수납 기구가 설치되어 있다. 또한, 단위 반출입 영역(11)의 일부에 인접하여 임시 위치 조정 장치(프리 얼라이너) 또는 검사 후의 웨이퍼에 대하여 바늘 자국 검사를 행하는 바늘 자국 검사 장치(모두 도시 생략)를 설치할 수도 있다.

반송 영역(S20)에는 반출입 기구(21)가 설치되어 있고, 상기 반출입 기구(21)는, 반출입 영역(S10)의 풉(F)으로부터 수취한 검사 전의 웨이퍼를 반송 영역(S20)을 따라 반송하고, 검사 영역(S30)의 후술하는 반송 기구(42)의 상부의 척 부재(22)에 재치된, 예를 들면 웨이퍼 플레이트(37)(도 3 참조) 상으로 전달하고, 또한 검사 후의 웨이퍼를 검사 영역(S30)의 상기 척 부재(22)에 재치된 웨이퍼 플레이트(37)로부터 수취하여 반출입 영역(S10)까지 반송한다.

검사 영역(S30)에는 복수의 검사부(31)(테스터)가 설치되어 있다. 인접하는 검사부(31) 상호는 특별히 구획되어 있지 않고, 연속하는 공간에 각각 웨이퍼 검사용 인터페이스를 구비한 복수의 검사부(31)가 배열되어 있다.

도 2에서 웨이퍼 검사 장치(50)에서의 검사 영역(S30)은, 복수 층, 도 2 중 3 층으로 나누어져 있고, 각 층에 예를 들면 동일 수의 검사부(31)가 설치되고, 상기 검사부(31) 상호 간을 이동하는 반송 기구(42) 및 도시 생략한 위치 조정 장치 및 위치 조정용 카메라가 각각 설치되어 있다.

반송 기구(42)는, 반출입 기구(21)에 의해 검사 영역(S30)과 반송 영역(S20)의 경계부까지 반송된 검사 전의 웨이퍼(W)를, 당해 반송 기구(42)의 상부의 척 부재(22)에 재치된 웨이퍼 플레이트(판상 부재)(37) 상에 수취하고, 이 후 도 3에 도시한 바와 같이, 검사부(31) 상호 간을 이동하는 위치 조정 장치(24)까지 반송하고, 척 부재(22)에 재치된 웨이퍼 플레이트(37)와 웨이퍼(W)와의 위치 조정, 나아가서는 웨이퍼(W)와 대응하는 검사부(31)의 웨이퍼 검사용 인터페이스(32)에 설치된 프로브 카드(36)와의 위치 조정을 행한다. 이어서, 반송 기구(42)는, 프로브 카드(36)에 대하여 위치 조정된 웨이퍼(W)를 웨이퍼 검사용 인터페이스(32)의 직하(直下)까지 반송하고, 이 후, 승강 장치(43)가, 웨이퍼(W) 및 웨이퍼 플레이트(37)를 척 부재(22)와 함께 프로브 카드(36)를 향해 상방향으로 이동시키고, 이에 의해 웨이퍼(W)를 프로브 카드(36)에 접촉시킨다. 검사부(31)는, 프로브 카드(36)에 접촉된 웨이퍼(W)에 설치된 복수의 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사를 행한다.

반도체 디바이스의 전기적 특성 검사가 종료된 후, 승강 장치(43)가, 검사 완료된 웨이퍼(W) 및 웨이퍼 플레이트(37)를 척 부재(22)와 함께 웨이퍼 검사용 인터페이스(32)의 하방까지 하강시키고, 이 후, 반송 기구(42)는 검사 완료된 웨이퍼(W)를 웨이퍼 플레이트(37)와 함께 검사 영역(S30)과 반송 영역(S20)의 경계부까지 반송하고, 검사 완료된 웨이퍼(W)를 반출입 기구(21)로 전달한다. 반송 기구(42)로부터 검사 완료된 웨이퍼(W)를 수취한 반출입 기구(21)는, 검사 완료된 웨이퍼(W)를, 예를 들면 반출입 영역(S10)의 일부에 설치된 바늘 자국 검사 장치(도시 생략)로 전달하고, 바늘 자국 검사 장치는 검사 완료된 웨이퍼에서의 각 반도체 디바이스의 전극에서의 바늘 자국(프로브의 접촉흔)의 검사를 행하고, 이 후, 반출입 기구(21)가 검사 완료된 웨이퍼(W)를 반출입 영역(S10)의 풉(F)으로 반입한다.

이 경우, 반출입 기구(21) 및 반송 기구(42)의 협동에 의해, 제 1 풉(F)으로부터 반출한 제 1 웨이퍼(W)를 위치 조정한 후, 제 1 검사부(31)로 반입하는데, 제 1 검사부(31)에서 제 1 웨이퍼(W)에 형성된 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사가 행해지고 있는 동안에, 제 2 풉(F)으로부터 반출한 제 2 웨이퍼(W)를 위치 조정하여 제 2 검사부(31)로 반입할 수 있다. 또한, 제 1 검사부(31)에서 제 1 웨이퍼(W)에 형성된 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사가 행해지고 있는 동안에, 반출입 기구(21) 및 반송 기구(42)의 협동에 의해 제 3 검사부로부터 검사 후의 제 3 웨이퍼(W)를 반출하여 제 3 풉(F)으로 반입할 수도 있다. 즉, 반출입 기구(21) 및 반송 기구(42)는 협동하여 복수의 풉(F) 및 복수의 검사부(31) 사이에서 순차 웨이퍼(W)의 전달 및 반출입을 행하고, 복수의 검사부(31)는, 순차 복수의 웨이퍼에 대하여 이 웨이퍼에 형성된 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사를 행한다.

이하에, 이러한 구성의 웨이퍼 검사 장치를 이용한 본 발명의 실시예에 따른 프로브 카드에의 기판 접촉 방법에 대하여 설명한다.

도 4a ~ 도 7b는 도 1의 웨이퍼 검사 장치에서의 프로브 카드에의 기판 접촉 방법의 공정을 도시한 도이다.

도 4a ~ 도 4c에서, 먼저 검사부(31)를 초기 상태로 되돌린다(도 4a). 여기서, 검사부(31)의 초기 상태란, 헤드 플레이트(33)와, 이 헤드 플레이트(33)의 하부를 형성하는 포고 프레임(34)을 가지는 웨이퍼 검사용 인터페이스(32)의 포고 프레임(34)의 하면에 콘택트 플레이트(35)를 개재하여 프로브 카드(36)가 지지된 검사부(31)에서, 웨이퍼를 재치하기 위한 웨이퍼 플레이트(37)를, 프로브 카드(36)의 하면에 대향하도록 배치하고, 웨이퍼 플레이트(37)와, 이 웨이퍼 플레이트(37)의 주위에 설치된 씰 부재(O 링)(38)와, 콘택트 플레이트(35)로 둘러싸인 공간(S)을 감압함으로써 웨이퍼 플레이트(37)가 웨이퍼 검사용 인터페이스(32)에 대하여 흡착, 지지된 상태를 말한다.

이 때, 공간(S)의 압력은, 예를 들면 2 kPa ~ 10 kPa로 조정되어 있다. 또한 본 명세서에서, 이하, 상기 공간(S)을 프로브 카드(36)와 웨이퍼 플레이트(37) 사이의 공간이라고 한다. O 링(38)은 프로브 카드(36)와 웨이퍼 플레이트(37) 사이의 공간(S)을 외부로부터 씰링한다.

이어서, 반송 기구(42)가 초기 상태의 검사부(31)의 하방까지 이동하고(도 4b), 이 반송 기구(42)의 승강 장치(43)를 구동시킴으로써 반송 기구(42)의 상부의 척 부재(22)를 웨이퍼 플레이트(37)의 하면에 접촉시키고(도 4c), 이 상태에서 공간(S)의 감압 상태를 해제한다. 공간(S)의 감압 상태가 해제된 후, 승강 장치(43)가 구동되고, 반송 기구(42)는 척 부재(22) 상에 웨이퍼 플레이트(37)를 재치한 상태에서 하강한다(도 5a). 이 때, 웨이퍼 플레이트(37)는 척 부재(22)에 흡착 고정된다. 또한, 초기 상태에서 웨이퍼 플레이트(37)는, 도시 생략한 낙하 방지용의 갈고리 형상의 지지 부재에 의해 웨이퍼 검사용 인터페이스(32)에 매달려 지지되어 있고, 반송 기구(42)가 척 부재(22) 상에 웨이퍼 플레이트(37)를 재치하여 하강할 시에는, 일단, 당해 웨이퍼 플레이트(37)를 약간 들어올린 후, 수평 방향으로 이동하여 갈고리 형상의 지지 부재를 회피한 후, 이 갈고리 형상의 지지 부재가 없는 영역을 하강한다.

이어서, 반송 기구(42)는, 척 부재(22)에 재치된 웨이퍼 플레이트(37)를, 검사 영역(S30)과 반송 영역(S20)의 경계부까지 반송한다. 또한, 반송 영역(S20)의 반출입 기구(21)는, 반출입 영역(S10)의 풉(F)으로부터 검사 전의 웨이퍼(W)를 수취하고, 이를 반송 영역(S20)과 검사 영역(S30)의 경계부까지 반송하여 상기 반송 기구(42)의 상부의 척 부재(22)에 재치된 웨이퍼 플레이트(37)로 전달한다. 이 때, 웨이퍼 플레이트(37)는, 이 웨이퍼 플레이트(37)의 상면으로부터 진출 및 퇴입 가능하게 설치된 지지 핀(25)을 사용하여 웨이퍼(W)를 수취하고(도 5b), 수취한 웨이퍼(W)를 웨이퍼 플레이트(37)에 흡착, 고정한다(도 5c).

이어서, 웨이퍼(W)를 수취한 반송 기구(42)는, 웨이퍼 검사용 인터페이스(32)를 가지는 검사부(31)에 인접하는 위치 조정 장치(24)까지 이동하고, 웨이퍼 플레이트(37)에 대한 웨이퍼(W)의 위치 조정을 행한다(도 6a). 이 때, 웨이퍼 플레이트(37)에 대한 웨이퍼(W)의 위치 조정은, 감시 카메라로 감시하면서, 반송 기구(42)를 X, Y, Z 방향 및 θ 방향으로 이동함으로써 행해진다.

또한, 위치 조정 장치(24)는 검사 영역(S30) 내를 이동 가능하게 설치되어 있고, 대응하는 검사부(31)에 인접하는 위치까지 진출하여 상술한 위치 조정을 행하고, 이 후, 소정의 대기 위치로 이동하거나 또는 당해 검사부(31) 이외의 검사부(31)까지 이동한다.

이어서, 반송 기구(42)는, 웨이퍼 플레이트(37)를 개재하여 척 부재(22)에 재치된 웨이퍼(W)를, 검사부(31)의 웨이퍼 검사용 인터페이스(32)의 하방으로 반송하고, 여기서, 프로브 카드(36)에 대한 웨이퍼 플레이트(37) 나아가서는 웨이퍼(W)의 위치 조정을 행한다(도 6b).

이어서, 반송 기구(42)는 프로브 카드(36)에 대하여 위치 조정된 웨이퍼(W)를 재치한 채로 웨이퍼 검사용 인터페이스(32)의 직하까지 이동하고(도 6c), 승강 장치(43)를 구동하여 웨이퍼(W) 및 웨이퍼 플레이트(37)를 척 부재(22)와 함께 상승시켜 웨이퍼(W)에 설치된 반도체 디바이스의 복수의 전극을 프로브 카드(36)에 설치된 복수의 프로브에 접촉시키고, 이 후, 소정량만큼 웨이퍼(W)를 더 상승시켜 이 웨이퍼(W)에 설치된 반도체 디바이스의 복수의 전극과 프로브 카드(36)에 설치된 복수의 프로브를 각각보다 확실히 접촉시킨다(도 7a).

이 경우, 웨이퍼(W)를 프로브 카드(36)를 향해 소정량만큼 더 이동(이하, 이 이동을 '오버 드라이브'라고 함)시키는 이동량은 예를 들면 10 ~ 150 μm이다.

이어서, 도시 생략한 감압 수단에 의해 프로브 카드(36)와 웨이퍼 플레이트(37) 사이의 공간(S)을 감압하고, 이 후, 척 부재(22)를 웨이퍼 플레이트(37)로부터 분리하고, 척 부재(22)를 하강시킨다(도 7b). 이 때, 공간(S)의 압력은 웨이퍼(W) 및 웨이퍼 플레이트(37)의 자중과, 반도체 디바이스의 복수의 전극과 프로브 카드(36)의 복수의 프로브와의 접촉력에 대향하는 반력의 합계에 견딜 수 있는 접촉력이 얻어지는 압력, 예를 들면 0.2 kPa ~ 20 kPa로 조정된다. 또한, 공간(S)의 최적 감압 압력은 처리 조건, 예를 들면 프로브 카드(36)에 설치된 프로브 수 등에 의해 변화한다.

이와 같이 하여 검사부(31)에서의 웨이퍼 검사용 인터페이스(32)에 지지된 프로브 카드(36)에 웨이퍼(W)를 접촉시킨 후, 검사부(31)가 웨이퍼(W)에 설치된 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사를 행한다.

본 실시예에 따르면, 웨이퍼 플레이트(37)를 개재하여 척 부재(22)에 재치된 웨이퍼(W)를 프로브 카드(36)에 접촉시킨 후, 소정량 더 오버 드라이브시키고, 이 후, 프로브 카드(36)와 웨이퍼 플레이트(37) 사이의 공간(S)을 감압하여 웨이퍼(W)와 프로브 카드(36)와의 접촉 상태를 보지하므로, 반도체 디바이스의 복수의 전극과 프로브 카드(36)의 복수의 프로브를 확실히 접촉시켜 접촉부에서의 전기적 접촉 저항을 저감 하고, 또한 각 전극과 프로브와의 접촉부에서의 전기적 접촉 저항의 불균일을 저감할 수 있고, 이로써 반도체 디바이스의 전기적 특성의 검사 정밀도를 향상시킬 수 있다.

도 8은, 본 실시예에 따른 프로브 카드에의 기판 접촉 방법에서의 접촉 공정 후의 반도체 디바이스의 전극과 프로브와의 접촉부에서의 전기적 접촉 저항의 불균일과 오버 드라이브량과의 관계를, 구동 장치에 의해서만 동일한 접촉 조작을 행한 경우와 비교하는 도이다.

도 8에서, 승강 장치와 진공 장치(보지 공정)를 병용한 본 실시예는, 승강 장치만을 이용하여 동일한 조작을 행한 경우에 비해, 전기적 접촉 저항이 신속하게 저감되고, 또한 불균일이 작은 상태로 안정되는 것을 알 수 있다. 이는, 보지 공정 후의 이탈 공정에서 웨이퍼 플레이트(37)로부터 척 부재(22)가 이탈하므로, 웨이퍼(W)와 웨이퍼 플레이트(37)로 이루어지는 구조계의 강성이 저하되고, 이에 의해 웨이퍼(W)에서의 프로브 카드(36)에의 접촉면이, 프로브 카드(36)의 프로브의 선단부에서 형성되는 가상 평면에 따르도록 변형하고, 이 때문에, 예를 들면 프로브 카드(36)의 프로브 길이가 일정하지 않을 경우, 또는 프로브 카드(36)와 웨이퍼(W)가 평행이 아닐 경우라도, 프로브의 선단부와 반도체 디바이스의 각 전극이 양호하게 접촉하는 것에 의한 것이다.

또한 본 실시예에 따르면, 공간(S)을 감압하기 전에, 웨이퍼(W)에 설치된 반도체 디바이스의 전극과 프로브 카드(36)에 설치된 프로브를 오버 드라이브 상태로 접촉시키므로, 전극과 프로브와의 접촉 위치가 어긋나지 않고, 이에 의해, 바늘 위치가 어긋나는 것에 기인하여 발생하는 제품 불량을 방지할 수 있다. 이에 대하여, 예를 들면 반도체 디바이스의 전극과 프로브 카드의 프로브를 접촉시키기 전에, 공간(S)을 감압하고, 이에 의해 전극과 프로브를 접촉시키는 방법에서는, 프로브에 대한 전극의 접촉력이 부족하여 전극과 프로브와의 접촉 위치가 어긋나기 쉬워져, 바늘 자국이 커져 제품 불량이 발생할 우려가 있다.

또한 본 실시예에 따르면, 각 검사부(31)에 대응하여 위치 조정 장치(24) 및 위치 조정용 카메라를 이동 가능하게 설치했으므로, 각 검사부(31)에서 실시간으로, 웨이퍼(W)와 프로브 카드(36)와의 위치 조정을 행할 수 있고, 또한 위치 조정 장치(24) 및 위치 조정용 카메라가 반송 기구(42)의 이동의 방해가 되지 않는다.

본 실시예에서, 이탈 공정 후의 척 부재(22)는, 반송 기구(42)에 의해 프로브 카드(36)와는 다른 프로브 카드로 대응하는 위치까지 이동하고, 웨이퍼(W)와는 다른 웨이퍼에 형성된 반도체 디바이스의 전기적 특성의 검사에 이용된다.

본 실시예에서, 반출입 기구(21) 및 반송 기구(42)를 웨이퍼(W)의 반송뿐 아니라, 프로브 카드(36) 및 그 외의 구성 부재의 반송에 이용할 수도 있다.

본 실시예에서의 보지 공정에서, 공간(S)의 압력을 단계적으로 감압하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 공간(S)의 지나친 감압을 방지하여, 바늘 자국이 커져 제품의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

도 9는 프로브 카드와 웨이퍼 플레이트 사이의 공간(S)을 감압할 시의 감압 방법을 나타낸 도이다.

도 9에서, 보지 공정에서의 최종적인 감압 상태까지 감압하는 감압 압력을100 %로 하고, 예를 들면 20 %씩 단계적으로 감압량을 많게 하는 공간(S)의 감압 방법이 기재되어 있다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 반도체 디바이스의 전극과 프로브 카드(36)의 프로브와의 접촉부에 악영향을 주지 않고, 공간(S)을 감압할 수 있다.

도 9에서는, 전체 감압 시간을 1(sec)로 하고, 감압량을 변화시키는 단위 시간을 200(msec)으로 했지만, 이에 한정되지 않고, 조건에 따라 전체 감압 시간 및 단위 감압 시간을 변경할 수도 있다. 또한, 감압 압력을 규칙적, 또한 단계적으로 크게 했지만, 불규칙적으로, 단계적으로 크게 할 수도 있다.

본 실시예에 따른 프로브 카드에의 기판 접촉 방법은, 도 1에 도시한 바와 같은 복수의 검사부와, 이 복수의 검사부 상호 간 또는 이 복수의 검사부와 복수의 단위 반출입 영역과의 사이에서 각각 기판을 반송하는 기판 반송 기구를 구비한 기판 검사 장치를 비롯해, 하나의 검사실 내에 하나의 웨이퍼 검사용 인터페이스에 대향하는 하나의 척 부재(기판 반송 기구)를 구비한 프로브 장치에서도 적용할 수 있다.

본 실시예에서, 척 부재(22)의 상면(척 탑)(22a)으로부터 프로브 카드(36)의 장착면인 콘택트 플레이트(35)의 하면(35a)까지의 거리 또는 척 탑(22a)으로부터 프로브 카드(36)의 하면(각 프로브의 선단으로 구성되는 가상면)까지의 거리를 검출하는 거리 검출 센서를 적용할 수 있다.

즉, 웨이퍼(W)에 설치된 반도체 디바이스의 각 전극과 프로브 카드(36)에 설치된 각 프로브와의 접촉 상태는, 접촉 공정 후의 보지 공정에서 프로브 카드(36)와 웨이퍼 플레이트(37) 사이의 공간(S)을 감압함으로써 보지되는데, 보지 공정에서의 공간(S) 내의 압력이 변동하면 웨이퍼 플레이트(37)의 위치, 나아가서는 웨이퍼 플레이트(37)의 하면에 접촉하는 척 부재(22)의 상면인 척 탑(22a)이 변위한다. 척 탑(22a)이 변위하면 척 부재(22)에 재치된 웨이퍼(W)에서의 반도체 디바이스의 각 전극과 프로브 카드(36)에 설치된 각 프로브와의 접촉 상태, 즉 접촉부에서의 오버 로드량이 변동하여, 안정된 접촉 상태를 보지할 수 없게 된다.

따라서, 척 탑(22a)으로부터 콘택트 플레이트(35)의 하면(35a)까지의 거리(L1) 또는 척 탑(22a)으로부터 프로브 카드(36)의 하면까지의 거리(L2)(이하, 단순히 '척 탑(22a)의 높이'라고 함)를 검출하는 거리 검출 센서를 적용하고, 보지 공정에서, 거리 검출 센서의 검출 데이터를 피드백하면서 공간(S)을 감압함으로써, 공간(S) 내의 압력 변동에 기인하는 척 탑(22a)의 변위, 나아가서는 웨이퍼(W)에 설치된 반도체 디바이스의 각 전극과 프로브 카드(36)에 설치된 각 프로브와의 접촉부에서의 오버 로드량의 변동을 회피할 수 있다.

도 10은 척 부재(22)에 거리 검출 센서(45)를 설치한 기판 검사 장치의 검사부를 도시한 단면도이다.

도 10에서, 척 부재(22)의 단부(端部)에 척 탑(22a)의 높이를 검출하는 거리 검출 센서(45)가 설치되어 있다.

이러한 구성의 검사부에서, 웨이퍼(W)에 설치된 반도체 디바이스의 복수의 전극을 프로브 카드(36)에 설치된 복수의 프로브에 접촉시킨 후, 소정량만큼 웨이퍼(W)를 더 상승시켜 이 웨이퍼(W)에 설치된 반도체 디바이스의 복수의 전극과 프로브 카드(36)에 설치된 복수의 프로브를 각각 소정의 오버 드라이브량을 가지고 접촉시키는 접촉 공정 후의 보지 공정에서, 거리 검출 센서(45)에 의해 검출한 척 탑(22a)의 높이에 관한 데이터를 피드백하면서 공간(S) 내를 감압한다.

이 때, 예를 들면, 기판 검사 장치의 분위기 온도의 변화, 공간(S)의 리크 등에 기인하여 공간(S) 내의 압력이 변동하면, 척 탑(22a)의 높이가 변위하여, 소정의 오버 드라이브량을 보지할 수 없게 된다. 따라서, 거리 검출 센서(45)에 의해 척 탑(22a)의 높이를 검출하고, 이 검출한 척 탑(22a)의 높이에 관한 데이터를 공간(S)의 감압 수단에 피드백하면서 공간(S)을 감압함으로써, 척 탑(22a)의 변위, 나아가서는 오버 드라이브량의 변동을 회피하여, 양호한 접촉 상태를 보지한다. 이에 의해, 분위기 온도의 변동 등에 기인하여 공간(S) 내의 압력이 변동하려고 해도 이 압력 변동이 억제되므로, 반도체 디바이스의 전극과 프로브 카드(36)의 프로브와의 접촉부에서의 소정의 오버 드라이브량을 양호하게 보지할 수 있고, 이로써 반도체 디바이스의 전기적 특성의 검사 정밀도를 더 향상시킬 수 있다.

본 실시예에서, 웨이퍼 플레이트(37)와 척 부재(22)를 이탈시키는 이탈 공정 후, 공간(S)을 더 감압하여 웨이퍼(W)의 반도체 디바이스의 복수의 전극과 프로브 카드(36)의 복수의 프로브와의 접촉 압력을 보다 높게 할 수도 있다. 이에 의해, 반도체 디바이스의 복수의 전극과 프로브 카드의 복수의 프로브를 확실히 접촉시켜, 접촉부에서의 전기적 접촉 저항의 향상된 저감을 도모할 수도 있다.

이상, 본 발명에 대하여 상기 실시예를 이용하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않는다.

본 출원은 2012년 7월 31일에 출원된 일본특허출원 제2012-169513호에 기초하는 우선권을 주장하는 것이며, 당해 일본특허출원에 기재된 모든 내용을 본 출원에 원용한다.

W : 웨이퍼
S : 공간
21 : 반출입 기구
22 : 척 부재
24 : 위치 조정 장치
31 : 검사부
32 : 웨이퍼 검사용 인터페이스
36 : 프로브 카드
37 : 웨이퍼 플레이트
38 : O 링
42 : 반송 기구
43 : 승강 장치(리프터)
45 : 거리 검출 센서
50 : 웨이퍼 검사 장치

Claims

기판에 형성된 반도체 디바이스의 전기적 특성을 검사하는 기판 검사 장치의 프로브 카드에 상기 기판을 접촉하는 프로브 카드에의 기판 접촉 방법에 있어서,
상기 기판을, 판상 부재를 개재하여 척 부재에 재치하여 상기 프로브 카드와 대향하는 위치까지 반송하는 반송 공정과,
상기 반송 공정에서 반송된 상기 기판을 승강 장치를 이용하여 상기 판상 부재와 함께, 상기 프로브 카드를 향해 이동시켜 상기 기판에 설치된 상기 반도체 디바이스의 복수의 전극을 상기 프로브 카드에 설치된 복수의 프로브에 각각 접촉시킨 후, 상기 기판을 상기 판상 부재와 함께, 상기 프로브 카드를 향해 소정량 더 이동시키는 접촉 공정과,
상기 접촉 공정 후, 상기 프로브 카드와 상기 판상 부재 사이의 공간을 감압하여 상기 반도체 디바이스의 상기 복수의 전극과 상기 프로브 카드의 상기 복수의 프로브와의 접촉 상태를 보지하는 보지 공정과,
상기 보지 공정 후, 상기 척 부재를 상기 판상 부재로부터 분리하는 이탈 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 프로브 카드에의 기판 접촉 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 접촉 공정에서의 상기 소정량은 10 ~ 150 μm인 것을 특징으로 하는 프로브 카드에의 기판 접촉 방법.
제 1 항에 있어서
상기 보지 공정에서의 상기 공간의 감압 압력은, 상기 기판 및 상기 판상 부재의 자중과, 상기 반도체 디바이스의 상기 복수의 전극과 상기 프로브 카드의 상기 복수의 프로브와의 접촉 반력의 합계에 견딜 수 있는 접촉력이 얻어지는 압력으로 조정되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드에의 기판 접촉 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 보지 공정에서 상기 공간의 압력을 단계적으로 감압하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드에의 기판 접촉 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 판상 부재의 주위에는, 상기 판상 부재와 상기 프로브 카드 사이의 상기 공간을 씰링하는 씰 부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 프로브 카드에의 기판 접촉 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 이탈 공정 후의 척 부재는, 상기 프로브 카드와는 다른 프로브 카드에 대응하는 위치까지 이동하여 상기 기판과는 다른 기판에 형성된 반도체 디바이스의 전기적 특성의 검사에 이용되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드에의 기판 접촉 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 보지 공정에서, 상기 척 부재의 상면과 상기 프로브 카드의 장착면 또는 상기 척 부재의 상기 상면과 상기 프로브 카드의 하면 간의 거리를 검출하는 거리 검출 센서의 검출치에 기초하여 상기 공간 내의 압력을 조정하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드에의 기판 접촉 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 이탈 공정 후, 상기 공간을 더 감압하여 상기 반도체 디바이스의 상기 복수의 전극과 상기 프로브 카드의 상기 복수의 프로브와의 접촉 압력을 높게 하는 감압 공정을 더 가지는 것을 특징으로 하는 프로브 카드에의 기판 접촉 방법.