KR102199108B1

KR102199108B1 - 웨이퍼 검사장치

Info

Publication number: KR102199108B1
Application number: KR1020190159212A
Authority: KR
Inventors: 박태오
Original assignee: 티아이에스 주식회사
Priority date: 2019-12-03
Filing date: 2019-12-03
Publication date: 2021-01-06

Abstract

본 발명은 웨이퍼 검사장치에 관한 것으로서, 웨이퍼에 마련된 모든 칩들의 불량여부를 하나도 빠짐없이 자동으로 검사할 수 있으며, 웨이퍼의 불량여부를 확인하기 위한 프로브의 니들 마모도를 새로운 방식으로 검사할 수 있도록 함을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 웨이퍼 검사장치는, 웨이퍼를 이송하는 이송부, 상기 이송부에 의해 이송된 웨이퍼의 상측에서 웨이퍼에 마련된 다수개의 칩들 중 기준점이 되는 하나의 칩을 선정한 후 칩들의 좌표 값이 저장되어 칩 맵이 생성될 수 있도록 함으로써, 상기 칩들과 프로브의 니들이 전기적으로 접속될 수 있도록 하는 맵핑부, 상기 맵핑부에 의해 맵핑된 후 이송부재에 의해 이송된 웨이퍼의 칩들과 프로브의 니들이 전기적으로 접속하는지 여부를 판단하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는 맵핑부로부터 수신한 정보를 기준으로 이송부를 작동시켜 모든 칩들이 프로브의 니들과 접속되도록 한다.

Description

웨이퍼 검사장치{WAFER EXAMINATION APPARATUS}

본 발명은 웨이퍼 검사장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨이퍼에 마련된 칩의 불량여부 및 프로브에 마련된 니들의 마모 여부를 검사하여 웨이퍼 칩을 정확하게 검사할 수 있는 웨이퍼 검사장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체는 웨이퍼(Wafer) 상에 패턴(pattern)을 형성시키는 패브리케이션(Fabrication)공정과, 패턴이 형성된 웨이퍼를 각각의 칩(Chip)으로 조립하는 어셈블리(Assembly)공정을 통해 제조한다.

즉, 반도체 장치의 제조 공정에 있어서, 웨이퍼 상에 회로 소자를 형성하여 결과적으로 웨이퍼 상에 복수의 칩을 형성한다.

그리고, 상기 복수의 칩에 대한 전기적 검사를 수행한 후, 상기 복수의 칩을 절단하여 개별한 후 리드 프레임 등에 각각의 칩을 조립한다.

패브리케이션공정과 어셈블리공정 사이에는 웨이퍼를 구성하고 있는 각각의 칩의 전기적 특성을 검사하는 이디에스(Electrical Die Sorting:이하 'EDS' 라 한다)공정을 수행하게 된다.

이러한 EDS공정은 웨이퍼를 구성하고 있는 각 칩의 불량 여부를 검사하기 위한 것으로서, 이는 프로브의 탐침 부가 각 칩의 패턴(전극패드)에 전기적 신호를 인가시켜 인가된 전기적 신호로부터 체크되는 신호에 의해 불량 여부를 판단하는 검사장치를 주로 이용한다.

이러한 EDS공정에서 각 칩들의 검사 결과가 양품으로 판정되면, 반도체 웨이퍼는 패키징 등의 후공정에 의해서 완성품으로서 제작된다.

따라서, 웨이퍼 칩들의 불량여부를 하나도 빠짐 없이 신속하고 정확하게 수행할 수 있는 장치의 개발이 필요하다.

아울러, 프로브의 탐침은 웨이퍼의 칩들과 무수히 접촉됨으로 인해 마모되어 그 길이가 점진적으로 짧아지게 되어 웨이퍼의 칩과 정상적으로 접촉되지 아니하는 상황이 발생될 수 있다.

그리고, 이와 같은 경우 웨이퍼의 칩이 불량이 아니더라도 제어부에서 불량판정을 하게 되는 등 정상적인 검사가 이루어지지 않게 되는 문제점이 발생된다.

등록특허공보 제10-1643508호

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 웨이퍼에 마련된 모든 칩들의 불량여부를 하나도 빠짐없이 자동으로 검사할 수 있으며, 웨이퍼의 불량여부를 확인하기 위한 프로브의 니들 마모도를 새로운 방식으로 검사할 수 있는 웨이퍼 검사장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 웨이퍼 검사장치는, 웨이퍼가 안착되는 안착부재를 포함하며, 상기 웨이퍼를 이송하는 이송부, 상기 이송부에 의해 이송된 웨이퍼의 상측에서 웨이퍼에 마련된 다수개의 칩들 중 기준점이 되는 하나의 칩을 선정한 후 칩들의 좌표 값이 저장되어 칩 맵이 생성될 수 있도록 함으로써, 상기 칩들과 프로브의 니들이 전기적으로 접속될 수 있도록 하는 맵핑부, 상기 웨이퍼의 칩들이 상기 프로브의 니들에 접속되거나 이격될 수 있도록 상기 이송부를 승강시키는 승강부, 상기 맵핑부에 의해 맵핑된 후 이송부에 의해 이송된 웨이퍼의 칩들과 프로브의 니들이 전기적으로 접속하는지 여부를 판단하는 제어부, 상기 안착부재에 결합되어 프로브로 이동가능하며, 상기 니들과의 거리 차에 의해 달라지는 선명도에 따라 포커싱이 변위되어 니들의 마모 여부를 확인하는 마모확인부를 포함하고,

상기 제어부는 맵핑부로부터 수신한 정보를 기준으로 이송부를 작동시켜 모든 칩들이 프로브의 니들과 접속되도록 하며,
상기 제어부는 이미지 프로세서를 이용하여 저장된 이미지와 상기 마모확인부로부터 수신한 이미지를 비교(correlate)하여, 그 결과에 따라 명령을 내리는 기능을 수행한다.

그리고, 상기 칩들과 니들이 접속할 때 상기 칩들과 니들을 촬영하여 작업자 모니터에 디스플레이하는 촬영부를 더 포함한다.

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본 발명에 따른 웨이퍼 검사장치는, 웨이퍼에 마련된 모든 칩들의 불량여부를 하나도 빠짐없이 자동으로 검사할 수 있으며, 웨이퍼의 불량여부를 확인하기 위한 프로브 니들의 마모 상태를 새로운 방식으로 검사할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 검사장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 검사장치에서 검사하는 웨이퍼를 도시한 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 검사장치에 적용된 맵핑부가 웨이퍼를 촬영하는 상태를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼 검사장치에 적용된 촬영부가 웨이퍼와 프로브를 촬영하는 상태를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼 검사장치에 적용된 구성들의 연결관계를 도시한 블럭도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 검사장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 검사장치에서 검사하는 웨이퍼를 도시한 평면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 검사장치에 적용된 맵핑부가 웨이퍼를 촬영하는 상태를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼 검사장치에 적용된 촬영부가 웨이퍼와 프로브를 촬영하는 상태를 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼 검사장치에 적용된 구성들의 연결관계를 도시한 블럭도이다.

본 발명에 따른 웨이퍼 검사장치(1)는 웨이퍼(90)에 마련된 모든 칩(90a)들의 불량여부를 하나도 빠짐없이 자동으로 검사할 수 있으며, 웨이퍼(90)의 불량여부를 확인하기 위한 프로브(100)의 니들 마모도를 새로운 방식으로 검사할 수 있는 제품이다.

이를 위해 본 발명에 따른 웨이퍼 검사장치(1)는 이송부(10), 맵핑부(20), 제어부(30), 촬영부(40)를 포함할 수 있다.

이송부(10)는 웨이퍼(90)를 맵핑부(20)와 촬영부(40)로 순차 이송시키는 것으로, 웨이퍼(90)가 안착되는 안착부재, 안착부재가 맵핑부(20)와 촬영부(40)로 이동하도록 X축 또는 Y축으로 이송시키는 이송부재를 포함할 수 있다.

이때, 웨이퍼(90)는 얼라인장치(60)에 의해 얼라인 된 후 안착부재에 공급될 수 있다.

도 1을 참고하면 개별회전 가능한 회전암을 갖는 다관절로봇(70)이 카세트(미도시)에 서로 구획되도록 적층된 웨이퍼(90)를 얼라인장치(60)에 하나씩 순차적으로 공급하고, 얼라인장치(60)는 웨이퍼(90)를 홀딩한 다음 얼라인 하게 된다.

다관절로봇(70)은 웨이퍼(90)의 얼라인이 완료되면 상,하 방향으로 대칭되도록 배치되는 OCR(미도시)과 BCR(미도시)의 사이로 웨이퍼(90)를 이송시켜 판독이 이루어지도록 한 다음 안착부재로 이송시킨다.

안착부재는 이송부재에 결합되는 이송본체(11), 이송본체(11)의 상단에 형성되며 상면에 웨이퍼(90)가 안착되는 안착판(111)을 포함할 수 있다.

안착판(111)에는 복수개의 관통공이 형성되며, 안착판(111)의 중앙부분에는 관통공을 통해 안착판(111)의 상측으로 돌출되는 승강핀(미도시)이 내장된다.

관통공과 승강핀은 안착판(111)의 정중앙을 중심으로 한 동심원 상에서 복수개로 형성될 수 있다.

승강핀은 실린더나 캠 구조에 의해 승강될 수 있으며, 하강 시 안착판(111)의 내부에 수용되고, 상승 시 안착판(111)의 상측으로 일정길이 돌출된다.

따라서, 다관절로봇(70)은 웨이퍼(90)를 승강핀의 상면에 안착하고, 이후 승강핀이 하강되어 안착판(111)의 상면에 웨이퍼(90)가 안착된다.

이송부재는 맵핑부(20)의 전방측으로 이송시키는 제1이송부재(12a)와, 제1이송부재(12a) 및 제1이송부재(12a)에 결합된 안착부재를 맵핑부(20)와 촬영부(40)의 하측으로 순차이송시키는 제2이송부재(12b)를 포함할 수 있다.

제1이송부재(12a) 및 제2이송부재(12b)는 리니어 실린더나 로드레스 실린더로 형성될 수 있으며, 이러한 이송부재의 작동원리는 웨이퍼(90) 웨이퍼 검사장치에서 상용화 된 기술이므로, 구체적인 설명은 생략한다.

부가적으로, 본 발명에 따른 웨이퍼 검사장치(1)는 안착판(111)에 안착된 웨이퍼(90)의 칩(90a)들이 프로브(100)의 니들에 접속되거나 이격될 수 있도록 하기 위한 승강부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

승강부는 로드레스 실린더, 리니어 실린더, 캠 중 어느 하나로 형성될 수 있다.

승강부는 제1이송부재(12a)의 저면에 설치되어 제1이송부재(12a) 전체를 승강시키거나 또는, 제2이송부재(12b)와 이송 본체의 사이에 개재된 상태에서 이송 본체만 승강시킬 수 있으며, 이로 인해 안착판(111)에 안착된 웨이퍼(90)를 프로브(100)에 대해 승강시킬 수 있다.

이때, 웨이퍼(90)가 상승되면 웨이퍼(90)의 칩(90a)과 프로브(100)의 니들이 접속되고, 웨이퍼(90)가 하강되면 웨이퍼(90)의 칩(90a)이 프로브(100)의 니들과 이격된다.

맵핑부(20)는 카메라로 형성될 수 있으며, 지지틀(80)에 설치될 수 있다.

지지틀(80)은 수평방향으로 이격되는 한 쌍의 측판(81), 측판(81)의 상면에 고정되는 상판(82)을 포함할 수 있으며, 맵핑부(20)는 렌즈가 안착판(111)에 안착된 웨이퍼(90)를 향하도록 상판(82)의 상면에 고정될 수 있다.

이때, 상판(82)에는 후술되는 촬영부(40)가 웨이퍼(90)의 칩(90a)과 프로브(100)의 니들을 촬영할 수 있도록 절개홀(82a)이 형성된 구조로 이루어진다.

그리고, 절개홀(82a)의 내부 양측벽에는 프로브(100)를 지지하는 지지부가 형성될 있다.

지지부는 프로브(100)의 양측 저면을 지지하거나 또는, 프로부의 양측 상,하면을 가압하여 지지하는 형태로 구현될 수 있다.

맵핑부(20)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 이송부(10)에 의해 이송된 웨이퍼(90)의 상측에서 웨이퍼(90)의 상면에 마련된 다수개의 칩(90a)들 중 기준점이 되는 하나의 칩(P)을 선정한 후 모든 칩들의 좌표 값이 후술되는 제어부(30)에 저장되어 칩 맵이 생성되도록 함으로써, 웨이퍼(90)의 모든 칩들과 프로브(100)의 니들이 전기적으로 접속될 수 있도록 한다.

이때, 기준점으로 선정되는 칩(P)은 작업자에 의해 다양하게 변경될 수 있다.

그리고, 본 발명에서는 웨이퍼(90) 중 절삭된 부분(91)의 상단 가장 우측에 위치된 칩(P)이 기준점으로 선정될 수 있다.

즉, 웨이퍼(90)의 상측 절삭된 부분(91)의 일정 영역에는 칩들이 미 형성된 여백이 형성되며, 다른 칩(90a)들에 비해 웨이퍼(90)의 여백 측 일정 영역(A) 안으로 돌출된 소수의 칩(90b)들 중 상단 가장 우측에 위치된 칩(P)이 기준이 되는 칩(90a)으로 선정될 수 있는 것이다.

그리고, 맵핑부(20)는 기준이 되는 칩(P)과 나머지 칩(90a,90b)들도 모두 촬영하여 제어부(30)로 한번ㅇ 전송할 수 있다.

이후에 제2이송부재(12b)는 이송본체(11)를 절개홀(82a) 측으로 이송시켜 프로브(100)와 웨이퍼(90)가 수직선상에 위치되도록 한다.

그리고, 제어부(30)는 맵핑부(20)가 촬영한 이미지의 좌표를 저장할 수 있다.

즉, 제어부(30)는 맵핑부(20)로부터 수신한 정보를 기준으로 칩들의 위치, 개수 및 칩(90a, 90b, P)들 간의 간격을 측정하여 좌표 값을 구해 저장한 다음, 칩 맵을 생성한 후, 이 칩 맵에 대응되게 제1,2이송부재 및 승강부에 명령을 내려 이송 본체를 웨이퍼(90) 상에서 X축, Y축, Z축으로 이송시킴으로써, 모든 웨이퍼(90)의 모든 칩(90a, 90b, P)들이 프로브(100)의 니들에 한번씩 접속되도록 한다.

이때, 제어부(30)는 별도의 기억 장치를 가질 수도 있고, 별도의 서버 시스템과 통신하여 데이터들을 주고 받을 수 있다.

제어부(30)는 전술한 기능 이외에도 맵핑부(20)에 의해 맵핑된 후 이송부재에 의해 이송된 웨이퍼(90)의 칩(90a, 90b, P)들과 프로브(100)의 니들이 전기적으로 접속하는지 여부를 판단한다.

그리고, 제어부(30)는 웨이퍼(90)가 승강될 때 마다 각각 웨이퍼(90)의 칩(90a, 90b, P)들이 프로브(100) 핀에 접속되었는지 여부를 검출하여 작업자 모니터에 디스플레이 함으로써, 작업자가 웨이퍼(90) 칩(90a, 90b, P)의 불량 여부를 육안으로 확인할 수 있도록 한다.

부가적으로, 본 발명에 따른 웨이퍼 검사장치(1)는 웨이퍼(90)의 칩(90a, 90b, P)들과 프로브(100)의 니들이 접속할 때 이 영상을 촬영하는 촬영부(40)를 더 포함할 수 있다.

촬영부(40)는 카메라로 형성될 수 있으며, 렌즈가 절개홀(82a) 상에 위치된 웨이퍼(90)와 프로브(100)를 향하도록 상판(82)의 상면에 고정될 수 있다.

이러한 촬영부(40)는 프로브(100)의 니들과 이송부(10)에 의해 위치가 가변되는 웨이퍼(90)의 칩(90a, 90b, P)을 촬영하여 작업자 모니터에 실시간으로 디스플레이 함으로써, 작업자가 웨이퍼(90)의 칩(90a, 90b, P)과 프로브(100) 니들의 상태를 육안으로 확인할 수 있도록 한다.

한편, 프로브(100)의 니들은 웨이퍼(90)의 칩(90a, 90b, P)들과 무수히 접촉됨으로 인해 마모되어 그 길이가 점진적으로 짧아지게 되어 웨이퍼(90)의 칩(90a, 90b, P)과 정상적으로 접촉되지 아니하는 상황이 발생될 수 있다.

그리고, 이러한 상황이 발생되는 경우 제어부(30)는 웨이퍼(90)의 칩(90a, 90b, P)이 불량이 아니더라도 작업자의 모니터에 웨이퍼(90)의 칩(90a, 90b, P)이 불량인 것으로 디스플레이하는 상황이 발생될 수 있다.

따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 프로브(100) 니들의 마모 여부를 확인하는 마모확인부(50)를 포함할 수 있다.

마모확인부(50)는 니들과의 거리에 따라 달라지는 선명도에 따라 포커싱이 변위되어 니들의 마모 여부를 확인하는 것으로, 안착부재의 측면에 결합되어 제어부(30)가 이송부(10)에 명령을 내림에 따라 프로브(100)로 이동될 수 있다.

제어부(30)는 웨이퍼(90)의 칩(90a, 90b, P)들과 프로브(100)의 니들이 전기적으로 접속하기 전에 미리 이송부(10)에 명령을 내려 마모확인부(50)를 절개홀(82a) 상에 위치된 프로브(100)의 하방에 위치시킨다.

마모확인부(50)는 카메라로 형성될 수 있으며, 프로브(100) 니들의 이미지를 촬영한 후, 제어부(30)에 전송하여 작업자 모니터에 디스플레이 시킬 수 있다.

이때, 프로브(100) 니들이 마모되지 않았을 경우 마모확인부(50)의 선명도 변화가 발생되지 않기 때문에 마모확인부(50)의 초점이 흐려지지 아니하고 정상적인 상태를 유지하게 된다.

그리고, 프로브(100) 니들이 마모되어 길이가 짧아지면 마모확인부(50)와 멀어져 선명도에 변화가 발생되기 때문에 마모확인부(50)의 초점이 변위 즉, 흐려지게 된다. 이와 같은 경우, 제어부(30)는 마모확인부(50)로부터 데이터를 전송 받아 작업자 모니터에 프로브(100) 니들에 마모가 발생되었다는 내용을 표시를 하거나 또는, 부저를 작동시켜 작업자에게 알리는 기능을 수행할 수 있다.

프로브(100) 니들의 마모 사실을 확인하기 위한 다른 예시로, 제어부(30)는 이미지 프로세서를 포함할 수 있다. 제어부(30)는 이미지 프로세서를 이용하여 저장된 이미지와 마모확인부(50)로부터 수신한 이미지를 비교(correlate)하여, 그 결과에 따라 명령을 내리는 기능을 수행할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1 : 웨이퍼 검사장치 10 : 이송부
11 : 이송본체 111 : 안착판
12a : 제1이송부재 12b : 제2이송부재
20 : 맵핑부 30 : 제어부
40 : 촬영부 50 : 마모확인부
60 : 얼라인장치 70 : 다관절로봇
80 : 지지틀 81 : 측판
82 : 상판 82a : 절개홀
90 : 웨이퍼 100 : 프로브

Claims

웨이퍼가 안착되는 안착부재를 포함하며, 상기 웨이퍼를 이송하는 이송부,
상기 이송부에 의해 이송된 웨이퍼의 상측에서 웨이퍼에 마련된 다수개의 칩들 중 기준점이 되는 하나의 칩을 선정한 후 칩들의 좌표 값이 저장되어 칩 맵이 생성될 수 있도록 함으로써, 상기 칩들과 프로브의 니들이 전기적으로 접속될 수 있도록 하는 맵핑부,
상기 웨이퍼의 칩들이 상기 프로브의 니들에 접속되거나 이격될 수 있도록 상기 이송부를 승강시키는 승강부,
상기 맵핑부에 의해 맵핑된 후 이송부에 의해 이송된 웨이퍼의 칩들과 프로브의 니들이 전기적으로 접속하는지 여부를 판단하는 제어부,
상기 안착부재에 결합되어 프로브로 이동가능하며, 상기 니들과의 거리 차에 의해 달라지는 선명도에 따라 포커싱이 변위되어 니들의 마모 여부를 확인하는 마모확인부를 포함하고,
상기 제어부는 맵핑부로부터 수신한 정보를 기준으로 이송부를 작동시켜 모든 칩들이 프로브의 니들과 접속되도록 하며,
상기 제어부는 이미지 프로세서를 이용하여 저장된 이미지와 상기 마모확인부로부터 수신한 이미지를 비교(correlate)하여, 그 결과에 따라 명령을 내리는 기능을 수행하는 웨이퍼 검사장치.
제1항에 있어서,
상기 칩들과 니들이 접속할 때 상기 칩들과 니들을 촬영하여 작업자 모니터에 디스플레이하는 촬영부를 더 포함하는 웨이퍼 검사장치.
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