KR101744055B1 - 프로브 카드에의 기판 접촉 장치 및 기판 접촉 장치를 구비한 기판 검사 장치 - Google Patents

프로브 카드에의 기판 접촉 장치 및 기판 접촉 장치를 구비한 기판 검사 장치 Download PDF

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Abstract

기판에 설치된 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사를 양호하게 행할 수 있는 기판 검사 장치의 프로브 카드에 대하여 기판을 접촉시키는 프로브 카드에의 기판 접촉 장치를 제공한다. 프로브 카드에의 기판 접촉 장치는, 웨이퍼(W)를 웨이퍼 플레이트(24)와 함께 프로브 카드(19)와 대향하는 위치까지 반송하는 재치대(15)와, 반송 후의 웨이퍼(W)를 웨이퍼 플레이트(24)와 함께 프로브 카드(19) 방향으로 이동시켜 웨이퍼(W)의 반도체 디바이스의 복수의 전극을 프로브 카드(19)의 복수의 프로브(19b)에 접촉시킨 후, 웨이퍼(W)를 프로브 카드(19)를 향해 더 이동시키는 승강 장치(15a)와, 프로브 카드(19)와 웨이퍼 플레이트(24) 사이의 공간(S)을 감압하여 반도체 디바이스의 전극과 프로브 카드(19)의 프로브(19b)와의 접촉 상태를 보지하는 감압 경로(26)와, 재치대(15)의 척 부재(14)를 웨이퍼 플레이트(24)로부터 분리하는 승강 장치(15a)를 가진다.

Description

프로브 카드에의 기판 접촉 장치 및 기판 접촉 장치를 구비한 기판 검사 장치{DEVICE FOR CAUSING SUBSTRATE TO CONTACT PROBE CARD, AND SUBSTRATE INSPECTION APPARATUS PROVIDED WITH SAME}
본 발명은 기판, 예를 들면 웨이퍼에 형성된 반도체 디바이스의 복수의 전극을, 기판 검사 장치의 프로브 카드에 설치된 복수의 프로브에 각각 접촉시키는 프로브 카드에의 기판 접촉 장치 및 이 기판 접촉 장치를 구비한 기판 검사 장치에 관한 것이다.
기판 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 9는 종래의 대표적인 프로브 장치의 개략 구성을 도시한 단면도이다.
이 프로브 장치(100)는 웨이퍼(W)를 반송하는 로더실(111)과, 이 로더실(111)에 인접하여 설치되고, 웨이퍼(W)에 형성된 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사를 행하는 검사실(112)과, 로더실(111)의 상부에 설치된 제어 장치(113)를 구비하고, 로더실(111) 및 검사실(112) 내의 각종의 기기를 제어 장치(113)에 의해 제어하여 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사를 행하도록 구성되어 있다.
검사실(112)은, 로더실(111)을 거쳐 검사실(112) 내로 반입되는 웨이퍼(W)를 수취하는 척 부재(114)와, 이 척 부재(114)를 웨이퍼(W)와 함께 재치(載置)하고, X, Y, Z 및 θ 방향으로 이동하는 재치대(115)와, 검사실(112)의 천장 부분에 배치되고, 헤드 플레이트(117), 이 헤드 플레이트(117)의 하면을 형성하는 포고 프레임(118) 및 이 포고 프레임(118)의 하면에 지지된 프로브 카드(119)를 구비한 웨이퍼 검사용 인터페이스(116)와, 재치대(115)와 협동하여 프로브 카드(119)에 설치된 복수의 프로브(검사 바늘)(119b) 및 웨이퍼(W)에 형성된 복수의 반도체 디바이스의 각 전극의 상대 위치를 조정하는 얼라이먼트 기구(120)를 구비한다.
얼라이먼트 기구(120)는, 검사실(112)의 천장 부분을 이동하는 상부 촬영부(121)와, 척 부재(114)에 고정된 하부 촬영부(122)를 가진다.
상부 촬영부(121) 및 하부 촬영부(122)를 가지는 얼라이먼트 기구(120)와 재치대(115)와의 협동에 의해 웨이퍼(W)와 프로브 카드(119)와의 상대 위치가 조정되고, 이 후, 재치대(115)의 승강 장치(도시 생략)가 연장되어 척 부재(114)를, 도 9 중 상방향으로 이동시킴으로써 이 척 부재(114)에 재치된 웨이퍼(W)의 각 전극을 프로브 카드(119)의 각 프로브(119b)에 각각 접촉시키고, 이 상태에서, 웨이퍼(W)에 형성된 복수의 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사가 행해진다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
일본특허공개공보 2004-140241호
그러나, 종래의 기판 검사 장치에서의 프로브 카드와 웨이퍼와의 접촉 기술은, 웨이퍼(W)와 프로브 카드(119)와의 상대 위치가 조정된 후, 웨이퍼(W)를 재치한 척 부재(114)를 재치대(115)에 의해, 웨이퍼 검사용 인터페이스(116)의 프로브 카드(119)의 직하(直下)까지 이동시키고, 이 후, 재치대(115)의 승강 장치를 연장시켜 웨이퍼(W)를 척 부재(114)와 함께 상방향으로 이동시키고, 이에 의해 웨이퍼(W)에 설치된 반도체 디바이스의 각 전극을 프로브 카드(119)에 설치된 각 프로브(119b)에 접촉시키는 것이며, 반도체 디바이스의 각 전극과 프로브 카드(119)의 각 프로브(119b)와의 접촉부에서의 전기적 접촉 저항에 불균일이 발생하기 쉬어, 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 장치의 프로브 카드에의 기판 접촉 장치 및 기판 접촉 장치를 구비한 기판 검사 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따르면, 기판에 형성된 반도체 디바이스의 전기적 특성을 검사하는 검사부와, 상기 검사부의 상부에 배치된 기판 검사용 인터페이스를 가지는 기판 검사 장치의 상기 기판 검사용 인터페이스의 프로브 카드에 상기 기판을 접촉시키는 프로브 카드에의 기판 접촉 장치에 있어서, 상기 기판을 판상(板狀) 부재와 함께 상기 프로브 카드와 대향하는 위치까지 반송하는 반송 기구와, 상기 반송 기구로 반송된 상기 기판을 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 기구와, 상기 프로브 카드와 상기 판상 부재 사이의 공간을 감압하여 상기 반도체 디바이스의 상기 복수의 전극과 상기 프로브 카드의 상기 복수의 프로브와의 접촉 상태를 보지(保持)하는 보지 기구와, 상기 보지 기구에 의해 상기 접촉 상태를 보지한 후, 상기 반송 기구를 상기 판상 부재로부터 분리하는 이탈 기구를 가지는 기판 접촉 장치가 제공된다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 소정량은 10 ~ 150 μm인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 보지 기구는, 상기 프로브 카드와 상기 판상 부재 사이의 공간을, 상기 프로브 카드와 상기 기판과의 접촉부에 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 작용하는 압력으로 감압하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 보지 기구는 상기 공간의 상기 압력을 단계적으로 감압하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 판상 부재의 주위에는, 상기 판상 부재와 상기 프로브 카드 사이의 상기 공간을 씰링하는 씰 부재가 설치되어 있는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 이탈 기구에 의해, 상기 반송 기구를 상기 판상 부재로부터 분리한 후, 상기 공간을 더 감압하여 상기 반도체 디바이스의 상기 복수의 전극과 상기 프로브 카드의 상기 복수의 프로브와의 접촉 압력을 높게 하는 감압 기구를 더 가지는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 판상 부재의 기준면과 상기 프로브 카드의 장착면 또는 상기 프로브 카드의 하면 간의 거리를 검출하는 거리 검출 센서를 더 가지는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 판상 부재는 척 부재에 지지된 웨이퍼 플레이트인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 판상 부재는 상기 반송 기구에 재치된 척 부재인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 상기 프로브 카드에의 기판 접촉 장치를 가지는 기판 검사 장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 반송 기구로 반송된 기판을 판상 부재와 함께 검사실의 상부에 배치된 프로브 카드를 향해 접촉 기구에 의해 이동시킴으로써, 기판에 설치된 반도체 디바이스의 복수의 전극을 프로브 카드에 설치된 복수의 프로브에 각각 접촉시킨 후, 기판을 판상 부재와 함께 프로브 카드를 향해 소정량 더 이동시키고, 이 후, 보지 기구에 의해 프로브 카드와 판상 부재 사이의 공간을 감압하여 전극과 프로브와의 접촉 상태를 보지하고, 이어서, 이탈 기구에 의해 반송 기구를 판상 부재로부터 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 장치의 개략 구성을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프로브 카드에의 기판 접촉 장치를 이용한 프로브 카드에의 기판 접촉 방법의 공정의 일부를 도시한 도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프로브 카드에의 기판 접촉 장치를 이용한 프로브 카드에의 기판 접촉 방법의 공정의 일부를 도시한 도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프로브 카드에의 기판 접촉 장치를 이용한 프로브 카드에의 기판 접촉 방법의 공정의 일부를 도시한 도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 프로브 카드에의 기판 접촉 장치를 이용한 프로브 카드에의 기판 접촉 방법의 공정의 일부를 도시한 도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 프로브 카드에의 기판 접촉 장치를 이용한 프로브 카드에의 기판 접촉 방법의 공정의 일부를 도시한 도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 프로브 카드에의 기판 접촉 장치를 이용한 프로브 카드에의 기판 접촉 방법의 공정의 일부를 도시한 도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 프로브 카드에의 기판 접촉 장치의 변형예를 도시한 단면도이다.
도 9는 종래의 대표적인 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 장치의 개략 구성을 도시한 단면도이다.
도 1에서, 이 프로브 카드에의 기판 접촉 장치(이하, 단순히 '기판 접촉 장치'라고 함)는 기판 검사 장치의 일부를 구성하는 것으로서, 기판으로서의 웨이퍼(W)에 형성된 반도체 디바이스의 전기적 특성을 검사하는 검사부로서의 검사실(12)과, 이 검사실(12)의 상부에 배치된 웨이퍼 검사용 인터페이스(16)를 가지는 기판 검사 장치에서의 웨이퍼 검사용 인터페이스(16)에 지지된 프로브 카드(19)에 웨이퍼(W)를 접촉시킨다.
도 1의 기판 접촉 장치는, 웨이퍼(W)를 판상 부재로서의, 예를 들면 웨이퍼 플레이트(24)와 함께, 프로브 카드(19)와 대향하는 위치까지 반송하는 반송 기구로서의 재치대(15)와, 이 재치대(15)로 반송된 웨이퍼(W)를 웨이퍼 플레이트(24)와 함께 프로브 카드(19)를 향해 이동시켜 웨이퍼(W)에 설치된 반도체 디바이스의 복수의 전극을 프로브 카드(19)에 설치된 복수의 프로브에 각각 접촉시키고, 이 후, 웨이퍼(W)를 웨이퍼 플레이트(24)와 함께 프로브 카드(19)를 향해 소정량 더 이동시키는 접촉 기구로서의 승강 장치(15a)와, 이 승강 장치(15a)에 의해 웨이퍼(W)를 소정량 이동시킨 후, 프로브 카드(19)와 웨이퍼 플레이트(24) 사이의 공간(S)을 감압하여 반도체 디바이스의 복수의 전극과 프로브 카드(19)의 복수의 프로브(19b)와의 접촉 상태를 보지하는 보지 기구로서의 감압 경로(26)와, 이 감압 경로(26)에 의해 접촉 상태를 보지한 후, 재치대(15) 상의 척 부재(14)를 웨이퍼 플레이트(24)로부터 분리하는 이탈 기구로서 기능하는 승강 장치(15a)를 구비하고 있다.
이러한 구성의 기판 접촉 장치를 구비한 기판 검사 장치는, 웨이퍼(W)를 검사실(12)로 반송하기 위한 로더실과, 이 로더실 내에 설치된 기판 반송 기구(모두 도시 생략)를 구비하고 있다.
이어서, 이러한 구성의 기판 접촉 장치를 이용한 프로브 카드에의 기판 접촉 방법에 대하여 설명한다.
도 2 ~ 도 7은 각각 본 발명의 실시예에 따른 기판 접촉 장치를 이용한 프로브 카드에의 기판 접촉 방법의 공정의 일부를 도시한 도이다.
도 2에서, 프로브 카드에의 기판 접촉 방법이 실행되는 기판 접촉 장치의 검사실(12) 내에는, 그 천장 부분에 웨이퍼 검사용 인터페이스(16)가 배치되어 있다. 웨이퍼 검사용 인터페이스(16)는, 헤드 플레이트(17)와, 이 헤드 플레이트(17)의 하면에 설치된 포고 프레임(18)과, 이 포고 프레임(18)의 하면에 지지된 프로브 카드(19)로 주로 구성되어 있다. 프로브 카드(19)는, 기부(19a)와, 이 기부(19a)의 웨이퍼(W)와의 대향면에 설치된 복수의 프로브(19b)를 구비하고 있다.
검사실(12)은, 또한 웨이퍼(W)를 재치하는 척 부재(14)와, 이 척 부재(14)에 재치되어 그 상면에서 웨이퍼(W)를 지지하는 판상 부재로서의 웨이퍼 플레이트(24)와, 척 부재(14), 웨이퍼 플레이트(24) 및 이 웨이퍼 플레이트(24)에 재치된 웨이퍼(W)를 X 방향, Y 방향 혹은 Z 방향으로 이동하고, 또는 θ 방향으로 회동하는 재치대(15)와, 척 부재(14)에 웨이퍼 플레이트(24)를 개재하여 재치된 웨이퍼(W)에서의 반도체 디바이스의 전극 위치를 촬영하는 상부 촬영부(21)와, 프로브 카드(19)에서의 프로브(19b)의 위치를 촬영하는 하부 촬영부(22)를 가지고 있다. 상부 촬영부(21)는, 예를 들면 검사실(12)의 천장을 따라 X 방향으로 설치된 가이드 레일 및 이 가이드 레일을 따라 Y 방향으로 이동 가능하게 설치된 횡 방향 이동부(모두 도시 생략)에 의해 X 방향 및 Y 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있고, 하부 촬영부(22)는, 척 부재(14)에 고정되고, 이 척 부재(14)와 함께 재치대(15)에 의해 검사실(12) 내를 X 방향, Y 방향 혹은 Z 방향으로 이동하고, 또는 θ 방향으로 회동한다.
이러한 기판 접촉 장치의 검사실(12)에서, 프로브 카드에의 기판 접촉 처리를 개시하면, 먼저, 척 부재(14)를 재치한 재치대(15)가 이동하여, 로더실(도 1 참조)을 거쳐 검사실(12) 내로 반입되는 웨이퍼(W)를, 웨이퍼 플레이트(24)를 개재하여 척 부재(14)의 상면으로 수취한다. 이어서, 재치대(15)는 척 부재(14), 웨이퍼 플레이트(24) 및 웨이퍼(W)를 이 순으로 재치한 상태에서 상부 촬영부(21)의 하부까지 이동하고, 척 부재(14)에 고정된 하부 촬영부(22)를 상부 촬영부(21)에 대향시키고, 상부 촬영부(21)와 하부 촬영부(22)의 초점을 일치시킨다(도 2). 이 때, 상부 촬영부(21)와 하부 촬영부(22)의 초점을 일치시키는 이른바 카메라 조정을 프로브 카드(19)의 중앙부(프로빙 센터)의 근방에서 행하기 때문에, 상부 촬영부(21)는, 웨이퍼 검사용 인터페이스(16)에 인접하는 웨이퍼 촬영 위치까지 진출한다.
상측 촬영부(21)와 하측 촬영부(22)의 초점이 일치된 후, 상부 촬영부(21)에 의해, 척 부재(14)에 재치된 웨이퍼(W)에 설치된 반도체 디바이스의 복수의 전극 위치를 촬영한다(도 3). 이 때, 예를 들면 상부 촬영부(21)를 웨이퍼(W)의 촬영 위치에 정지시킨 상태에서, 웨이퍼(W)에 설치된 반도체 디바이스의 전극 위치가 촬영된다. 즉, 상부 촬영부(21)를 웨이퍼(W)의 촬영 위치까지 진출시키고, 이 웨이퍼(W)의 촬영 위치에 정지시킨 상태에서, 상부 촬영부(21)의 하방에서, 재치대(15)를 이용하여 척 부재(14)에 재치된 웨이퍼(W)를, 상부 촬영부(21)가 웨이퍼(W)의 X 방향의 양단과 Y 방향의 양단을 커버하는 영역(이하, '웨이퍼(W)의 제 1 이동 영역'이라고 함) 내에서 이동시키고, 이에 의해, 상부 촬영부(21)가 웨이퍼(W)에 형성된 모든 반도체 디바이스의 각 전극 위치를 촬영한다.
이와 같이 하여, 웨이퍼(W)에 설치된 반도체 디바이스의 전체 전극 위치를 촬영한 후, 상부 촬영부(21)는, 웨이퍼(W)의 제 1 이동 영역의 외측 및 후술하는 웨이퍼(W)의 제 2 이동 영역의 외측으로 퇴피한다(도 4).
이어서, 하부 촬영부(22)를 이용하여 웨이퍼 검사용 인터페이스(16)의 프로브 카드(19)에 설치된 모든 프로브(19b)의 위치를 촬영한다(도 5). 프로브 카드(19)에 설치된 모든 프로브(19b)의 촬영은, 프로브 카드(19)의 하방을 X 방향 및 Y 방향으로 이동하는 하부 촬영부(22)가 촬영한다. 즉, 하부 촬영부(22)는, 프로브 카드(19)의 중심을 통과하는 X 방향의 양단과 Y 축 방향의 양단을 촬영할 필요가 있고, 이 하부 촬영부(22)가 이 촬상 영역을 커버할 수 있는 영역(웨이퍼(W)의 제 2 이동 영역) 내를 이동하여 프로브 카드(19)의 모든 프로브(19b)의 위치를 촬영한다. 또한, 웨이퍼(W)의 제 1 이동 영역과 웨이퍼(W)의 제 2 이동 영역은 대부분에서 중첩되지만, 하부 촬영부(22)가 웨이퍼(W)의 중심, 즉 척 부재(14)의 중심으로부터 어긋난 위치에 설치되어 있는 것에 기인하여 양자는 어긋나 있다.
이와 같이 하여, 상부 촬영부(21)에 의한 웨이퍼(W)에 설치된 반도체 디바이스의 전극 위치의 촬영 및 하부 촬영부(22)에 의한 프로브 카드(19)에 설치된 프로브(19b)의 위치의 촬영이 종료된 후, 그 촬영 결과에 기초하여, 제어 장치(도시 생략)가, 웨이퍼(W)에 설치된 반도체 디바이스의 각 전극이 각각 대응하는 프로브(19b)에 접촉하기 위한 X, Y, Z 좌표를 산출하고, 이 후, 산출 결과에 기초하여 재치대(15)가, 척 부재(14)를, 예를 들면 X 방향 혹은 Y 방향으로 이동하고 또는 θ 방향으로 회동하여 이 척 부재(14)에 재치된 웨이퍼(W)를, 이 웨이퍼(W)에 설치된 반도체 디바이스의 전극과 프로브 카드(19)의 프로브(19b)가 위치 조정된 상태가 되도록 웨이퍼 검사용 인터페이스(16)의 직하까지 반송한다(반송 공정).
이어서, 재치대(15)는, 이 재치대(15)에 설치된 승강 장치(15a)를 연장하여 웨이퍼(W)를 웨이퍼 플레이트(24)와 함께, 도면 중, 상방향으로 이동시켜 웨이퍼(W)에 설치된 반도체 디바이스의 복수의 전극을 프로브 카드(19)에 설치된 복수의 프로브(19b)에 접촉시키고, 이 후, 소정량만큼 웨이퍼(W)를 웨이퍼 플레이트(24)와 함께 프로브 카드(19)를 향해 상방향으로 더 이동시켜 이 웨이퍼(W)에 설치된 반도체 디바이스의 복수의 전극과 프로브 카드(19)에 설치된 복수의 프로브(19b)를 각각 보다 확실히 접촉시킨다(접촉 공정)(도 6). 이 경우, 웨이퍼(W)를 프로브 카드(19)를 향해 소정량만큼 더 이동(이하, 이 이동을 '오버 드라이브'라고 함)시키는 이동량은, 예를 들면 10 ~ 150 μm인 것이 바람직하다.
웨이퍼(W)에 설치된 반도체 디바이스의 복수의 전극과 프로브 카드(19)에 설치된 복수의 프로브(19b)가 접촉하면, 웨이퍼 플레이트(24)의 상면의 주위를 따라 설치된 씰 부재로서의 O 링(25)의 상단부가 프로브 카드(19)의 기부(基部)(19a)의 하부 외주부에 접촉하고, 이에 의해, 프로브 카드(19)와 이 프로브 카드(19)에 대향하는 웨이퍼 플레이트(24)와의 사이에 밀폐된 공간(S)이 형성된다.
이어서, 도시 생략한 보지 기구(도 1 참조)에 의해 프로브 카드(19)와 웨이퍼 플레이트(24) 사이의 공간(S)을 감압하여 접촉 상태를 보지하고(보지 공정), 이 후, 재치대(15)의 승강 장치를 단축시켜 척 부재(14)를 웨이퍼 플레이트(24)로부터 분리하고, 척 부재(14)를 하강시킨다(이탈 공정)(도 7). 이 때, 공간(S)의 압력은, 웨이퍼(W) 및 웨이퍼 플레이트(24)의 자중과, 반도체 디바이스의 복수의 전극과 프로브 카드의 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(19)에 설치된 프로브(19b)의 수 등에 의해 변화한다. 또한, 보지 기구로서의 감압 경로(26)(도 1 참조)는 압력 조정 장치에 접속되어 있다.
이와 같이 하여 검사실(12)에서의 웨이퍼 검사용 인터페이스(16)의 프로브 카드(19)에 웨이퍼(W)를 접촉시킨 후, 검사실(12)이 웨이퍼(W)에 설치된 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사를 행한다.
본 실시예에 따르면, 웨이퍼 플레이트(24)에 재치된 웨이퍼(W)를 프로브 카드(19)에 접촉시킨 후, 소정량 더 오버 드라이브시키고, 이 후, 프로브 카드(19)와 웨이퍼 플레이트(24) 사이의 공간(S)을 감압하여 웨이퍼(W)와 프로브 카드(19)와의 접촉 상태를 보지하므로, 반도체 디바이스의 복수의 전극과 프로브 카드(19)의 복수의 프로브(19b)를 확실히 접촉시켜 전기적 접촉 저항을 저감 할 수 있고, 이로써, 반도체 디바이스의 전기적 특성의 검사 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한 본 실시예에 따르면, 웨이퍼(W)에 설치된 반도체 디바이스의 각 전극과 프로브 카드(19)에 설치된 각 프로브(19b)와의 접촉부에서의 전기적 접촉 저항의 불균일을 저감할 수 있다.
이는, 웨이퍼(W)에 설치된 반도체 디바이스의 복수의 전극과 프로브 카드(19)에 설치된 복수의 프로브(19b)를 접촉시킨 후, 판상 부재로서의 웨이퍼 플레이트(24)로부터 척 부재(14)가 이탈하므로, 웨이퍼(W)와 웨이퍼 플레이트(24)로 이루어지는 구조계의 강성이 저하되고, 이에 의해 웨이퍼(W)에서의 프로브 카드(19)에의 접촉면이, 프로브 카드(19)의 프로브(19b)의 선단부로 형성되는 가상 평면을 따르도록 변형되므로, 예를 들면 프로브 카드(19)의 프로브 길이가 일정하지 않을 경우, 또는 프로브 카드(19)와 웨이퍼(W)가 평행이 아닐 경우라도, 프로브(19b)의 선단부와 웨이퍼(W)의 반도체 디바이스의 각 전극이 양호하게 접촉하는 것에 의한 것이다. 판상 부재로서, 웨이퍼 플레이트(24)를 적용한 경우에 대하여 설명했지만, 판상 부재는 웨이퍼 플레이트(24)에 한정되지 않고, 척 부재(14)를 웨이퍼(W)에 접촉시키는 판상 부재로서 적용할 수도 있다.
또한 본 실시예에 따르면, 반도체 디바이스의 전극과 프로브 카드(19)의 프로브(19b)와의 접촉 위치가 어긋나는 것에 기인하는 제품 불량의 발생을 방지할 수 있다.
즉, 본 실시예에서는, 공간(S)을 감압하기 전에, 웨이퍼(W)에 설치된 반도체 디바이스의 전극과 프로브 카드(19)에 설치된 프로브(19b)를 오버 드라이브 상태로 접촉시키므로, 전극과 프로브(19b)의 접촉 상태가 그대로 유지되어, 접촉 위치가 어긋나지 않는다. 따라서, 바늘 위치가 어긋나는 것에 기인하는 제품 불량의 발생을 미연에 방지할 수 있다. 이에 대하여, 예를 들면 반도체 디바이스의 전극과 프로브 카드의 프로브를 접촉시키기 전에, 공간(S)을 형성하고, 이 공간(S)을 감압하여 전극과 프로브를 접촉시키는 방법에서는, 프로브에 대한 전극의 접촉력이 부족하여 전극과 프로브의 접촉 위치가 어긋나기 쉬워져, 바늘 자국이 커져 제품 불량이 발생할 우려가 있다.
또한 본 실시예에 따르면, 상측 촬영부(21)를 웨이퍼(W)의 제 1 이동 영역 및 제 2 이동 영역의 외부까지 퇴피 가능하게 구성했으므로, 상측 촬영부(21)가 웨이퍼(W)를 재치한 척 부재(14)의 이동의 방해가 되지 않는다.
본 실시예에서는, 공간(S)의 압력을 단계적으로 감압하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 공간(S)의 과감압을 방지하여 바늘 자국이 커져 제품의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 공간(S)의 압력을 단계적으로 감압하는 방법으로서는, 예를 들면 보지 공정에서의 최종적인 감압 상태까지 감압하는 감압 압력을 100 %로 했을 경우, 예를 들면 20 %씩 단계적으로 감압량을 많게 하는 감압 방법을 들 수 있다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 반도체 디바이스의 전극과 프로브 카드(19)의 프로브(19b)와의 접촉부에 악영향을 주지 않고 공간(S)을 감압할 수 있다. 또한, 감압 압력을 규칙적으로 단계적으로 변화시키는 방법 외에, 불규칙적으로 단계적으로 변화시킬 수도 있다.
본 실시예에 따른 기판 접촉 장치는, 하나의 검사실 내에 하나의 웨이퍼 검사용 인터페이스에 대향하는 하나의 척 부재(기판 반송 기구)를 구비한 프로브 장치를 비롯하여, 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 장치에서도 적용할 수 있다.
본 실시예에서, 판상 부재로서의 척 부재(14)의 기준면, 예를 들면 상면(척 탑)(14a)으로부터 프로브 카드(19)의 장착면인 포고 프레임(18)의 하면(18a)까지의 거리 또는 척 탑(14a)으로부터 프로브 카드(19)의 하면(각 프로브(19b)의 선단으로 구성되는 가상면)까지의 거리를 검출하는 거리 검출 센서(27)를 적용할 수 있다.
즉, 웨이퍼(W)에 설치된 반도체 디바이스의 각 전극과 프로브 카드(19)에 설치된 각 프로브(19b)와의 접촉 상태는, 접촉 공정 후의 보지 공정에서 프로브 카드(19)와 웨이퍼 플레이트(24)의 사이의 공간(S)을 감압함으로써 보지되는데, 보지 공정에서의 공간(S) 내의 압력이 변동하면 웨이퍼 플레이트(24)의 상면 또는 웨이퍼 플레이트(24)의 하면에 접촉하는 척 부재(14)의 상면인 척 탑(14a)(기준면)이 변위한다. 척 탑(14a)이 변위하면 척 탑(14a)에 재치된 웨이퍼(W)에서의 반도체 디바이스의 각 전극과 프로브 카드(19)에 설치된 각 프로브(19b)와의 접촉 상태, 즉 접촉부에서의 오버 로드량이 변동하여, 안정된 접촉 상태를 보지할 수 없게 된다.
따라서, 척 탑(14a)으로부터 포고 프레임(18)의 하면(18a)까지의 거리(L1) 또는 척 탑(14a)으로부터 프로브 카드(19)의 하면까지의 거리(L2)(이하, 단순히 '척 탑(14a)의 높이'라고 함)를 검출하는 거리 검출 센서(27)를 적용하고, 보지 공정에서, 거리 검출 센서(27)의 검출 데이터를 피드백하면서 공간(S)을 감압함으로써, 공간(S) 내의 압력 변동에 기인하는 척 탑(14a)의 변위, 나아가서는 웨이퍼(W)에 설치된 반도체 디바이스의 각 전극과 프로브 카드(19)에 설치된 각 프로브(19b)와의 접촉부에서의 오버 로드량의 변동을 회피할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 프로브 카드에의 기판 접촉 장치의 변형예를 도시한 단면도이다.
도 8에서 척 부재(14)의 단부에, 척 탑(14a)의 높이를 검출하는 거리 검출 센서(27)가 설치되어 있다.
이러한 구성의 검사실(12)에서, 웨이퍼(W)에 설치된 반도체 디바이스의 복수의 전극을 프로브 카드(19)에 설치된 복수의 프로브(19b)에 접촉시킨 후, 또한 소정량만큼 웨이퍼(W)를 상승시켜 이 웨이퍼(W)에 설치된 반도체 디바이스의 복수의 전극과 프로브 카드(19)에 설치된 복수의 프로브(19b)를 각각 소정의 오버 드라이브량을 가지고 접촉시키는 접촉 공정 후의 보지 공정에서, 거리 검출 센서(27)에 의해 검출한 척 탑(14a)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(14a)의 높이가 변위하여, 소정의 오버 드라이브량을 보지할 수 없게 되지만, 본 실시예의 변형예에서는, 거리 검출 센서(27)에 의해 척 탑(14a)의 높이를 검출하고, 이 검출한 척 탑(14a)의 높이에 관한 데이터를 감압 경로(26)(도 1 참조)에 접속된 압력 조정 장치에 피드백하면서 공간(S)을 감압함으로써, 척 탑(14a)의 변위, 나아가서는 오버 드라이브량의 변동을 회피하여, 양호한 접촉 상태를 보지할 수 있다. 이에 의해, 분위기 온도의 변동 등에 기인하여 공간(S) 내의 압력이 변동하려고 해도 이 압력 변동을 억제하여 반도체 디바이스의 전극과 프로브 카드(19)의 프로브(19b)와의 접촉부에서의 소정의 오버 드라이브량을 양호하게 보지할 수 있고, 이로써 반도체 디바이스의 전기적 특성의 검사 정밀도를 더 향상시킬 수 있다.
본 실시예에서, 웨이퍼 플레이트(24)와 척 부재(14)를 이탈시킨 후, 공간(S)을 더 감압하여 웨이퍼(W)의 반도체 디바이스의 복수의 전극과 프로브 카드(19)의 복수의 프로브(19b)와의 접촉 압력을 보다 높게 할 수도 있다. 이에 의해, 반도체 디바이스의 복수의 전극과 프로브 카드(19)의 복수의 프로브(19b)를 확실히 접촉시켜, 접촉부에서의 전기적 접촉 저항의 새로운 저감을 도모할 수도 있다.
이상, 본 발명에 대하여 실시예를 이용하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않는다.
본 출원은 2012년 7월 31일에 출원된 일본특허출원 제2012-169512호에 기초하는 우선권을 주장하는 것이며, 당해 일본특허출원에 기재된 모든 내용을 본 출원에 원용한다.
W : 웨이퍼
S : 공간
12 : 검사실
14 : 척 부재
15 : 재치대
16 : 웨이퍼 검사용 인터페이스
17 : 헤드 플레이트
18 : 포고 프레임
19 : 프로브 카드
19b : 프로브
21 : 상부 촬영부
22 : 하부 촬영부
24 : 웨이퍼 플레이트
25 : O 링
26 : 감압 경로
27 : 거리 검출 센서

Claims (10)

  1. 기판에 형성된 반도체 디바이스의 전기적 특성을 검사하는 검사부와, 상기 검사부의 상부에 배치된 기판 검사용 인터페이스를 가지는 기판 검사 장치의 상기 기판 검사용 인터페이스의 프로브 카드에 상기 기판을 접촉시키는 프로브 카드에의 기판 접촉 장치로서,
    상기 기판을 판상 부재와 함께 상기 프로브 카드와 대향하는 위치까지 반송하는 반송 기구와,
    상기 반송 기구로 반송된 상기 기판을 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 기구와,
    상기 기판이 상기 판상 부재와 함께 상기 프로브 카드를 향해 소정량 이동한 상태에서 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 기구와,
    상기 보지 기구에 의해 상기 접촉 상태를 보지한 후, 상기 반송 기구를 상기 판상 부재로부터 분리하는 이탈 기구와,
    상기 판상 부재와 상기 프로브 카드 간의 거리를 검출하는 거리 검출 센서를 가지고,
    상기 보지 기구는, 상기 거리 검출 센서에 의해 검출된 상기 판상 부재와 상기 프로브 카드 간의 거리에 기초하여 상기 프로브 카드와 상기 판상 부재 사이의 공간을 감압하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드에의 기판 접촉 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 소정량은 10 ~ 150 μm인 것을 특징으로 하는 프로브 카드에의 기판 접촉 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보지 기구는, 상기 프로브 카드와 상기 판상 부재 사이의 공간을, 상기 프로브 카드와 상기 기판과의 접촉부에서 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 작용하는 압력으로 감압하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드에의 기판 접촉 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 보지 기구는 상기 공간의 상기 압력을 단계적으로 감압하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드에의 기판 접촉 장치.
  5. 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 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 이탈 기구에 의해, 상기 반송 기구를 상기 판상 부재로부터 분리한 후, 상기 공간을 더 감압하여 상기 반도체 디바이스의 상기 복수의 전극과 상기 프로브 카드의 상기 복수의 프로브와의 접촉 압력을 높게 하는 감압 기구를 더 가지는 것을 특징으로 하는 프로브 카드에의 기판 접촉 장치.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 판상 부재는 척 부재에 지지된 웨이퍼 플레이트인 것을 특징으로 하는 프로브 카드에의 기판 접촉 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 판상 부재는 상기 반송 기구에 재치된 척 부재인 것을 특징으로 하는 프로브 카드에의 기판 접촉 장치.
  10. 제 1 항에 기재된 프로브 카드에의 기판 접촉 장치를 가지는 것을 특징으로 하는 기판 검사 장치.
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