KR20000041236A - 웨이퍼 프로브 시스템의 사전 정렬 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 프로브 시스템의 사전 정렬 장치를 개시한다. 개시된 본 발명은, 웨이퍼가 안치되는 스핀들 척(1)의 연직 상부에 OCR 카메라(4)가 배치된다. OCR 카메라(4)는 수평 이동 수단(6)에 연결되어서, 좌우로 이동이 가능하다. 따라서, OCR 카메라(4)에는 사전 정렬과 문자 인식 기능을 동시에 하는 광학 센서(5)가 하나만 구비된다. 한편, 스핀들 척(1)의 하부에는, OCR 카메라(4)의 광학 센서(5)에서 인식된 정보에 따라 웨이퍼의 중심을 스핀들 척(1)의 중심과 일치시킴과 아울러 플랫존이나 노치를 OCR 카메라(4)의 기준 위치에 정렬시키기 위해서, 스핀들 척(1)을 임의의 각도로 회전시키는 회전 수단(2)이 설치된다.

Description

웨이퍼 프로브 시스템의 사전 정렬 장치

본 발명은 웨이퍼 프로브 시스템의 사전 정렬(pre-alignment) 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 최종적으로 생산된 웨이퍼의 각 반도체 칩의 불량 여부를 테스트하는 프로브 시스템에서, 웨이퍼의 중심과 방위를 사전에 정렬시키는 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 종횡 방향으로 다수의 스크라이빙 라인(scribing line)이 형성되어 있는 웨이퍼에 수많은 공정을 통해 개개의 반도체 칩을 형성한다.

그리고, 패키지를 제조함에 있어서는, 먼저 스크라이빙 라인을 따라 웨이퍼를 개개의 칩으로 분리하는 소잉(sawing) 공정을 진행한 후, 개개로 분리된 칩을 리드 프레임에 부착하는 다이 본딩 공정을 수행한다.

그 다음, 칩과 리드 프레임의 인너 리드를 금속 와이어를 이용하여 전기적으로 접속, 연결하는 와이어 본딩 공정을 수행하고, 칩과 리드 프레임의 리드선을 포함하는 일정 면적을 에폭시 수지를 이용하여 밀봉하는 몰딩 공정을 수행한다. 이어서, 리드 프레임을 지지하고 있는 댐바를 절단함과 아울러 외부로 돌출된 아우터 리드를 소정 형태로 절곡 형성하는 트림, 포밍 공정을 진행하여 하나의 패키지를 완성한게 된다.

상기와 같이, 웨이퍼에 반도체 칩을 형성하고, 패키지를 제조하기 위한 소잉 공정 전에 반도체 칩이 제대로 동작하는지를 테스트하고, 또한 패키지를 제조한 후에도 각 패키지의 반도체 칩을 테스트하는 공정이 반드시 실시된다.

이러한 테스트 공정은 웨이퍼상의 각 반도체 칩과 패키지의 특성검사 등을 포함하는 반도체 분석 방법인 프로브 시스템에 의해 실시된다. 프로브 시스템에 의한 검사는 트랜지스터나 IC 칩의 패드에 프로브를 세워 해당 칩의 특성검사 등을 행하는 방식으로, 주로 프로브 카드라는 인터페이스 보드를 이용, 테스터에 연결하여 검사를 행하게 된다.

이러한 프로브 테스트를 위해서, 웨이퍼는 카세트에 수납된 상태로 프로브 시스템으로 반입되어서 하나씩 카세트로부터 반출된 후 스핀들 척에 안치된다. 그런데, 이러한 상태에서 테스트하기 전에, 웨이퍼에 구성된 반도체 칩이 갖는 고유 기능을 인식하기 위해서, 웨이퍼의 노치나 플랫존에 각인된 고유 문자를 광학문자인식(Optical Character Recognition : 이하 OCR이라 영문표기함) 카메라로 인식하는 작업이 먼저 수행된다. 이러한 인식 작업을 위해서는, 웨이퍼의 중심을 스핀들 척과 일치시키고 아울러 웨이퍼의 방위, 즉 노치나 플랫존을 OCR 카메라의 기준 위치에 정렬시키는 작업이 선행되는데, 이러한 작업을 사전 정렬이라 한다.

이러한 용도로 사용되는 종래의 사전 정렬 장치의 구성을 개략적으로 설명하면 다음과 같다. 스핀들 척의 연직 상부에 배치된 OCR 카메라와, 이 OCR 카메라에 구비된 사전 정렬용 광학 센서 및 문자 인식용 광학 센서, 및 각 센서들에서 감지된 정보에 따라 스핀들 척을 소정 각도로 회전시켜 웨이퍼를 정렬시키는 회전 수단으로 구성된다. 또한, 카세트로/에서 웨이퍼를 반입/반출하기 위한 높이로 스핀들 척을 승강시키는 승강 수단도 구비된다.

그런데, 종래의 사전 정렬 장치는, OCR 카메라가 고정되어 있기 때문에, 종래에는 사전 정렬용과 문자 인식용으로서 2개의 광학 센서가 필요하다. 그런데, 이 광학 센서는 매우 고가이기 때문에, 이로 인하여 장치의 단가가 너무 높다는 지적이 있다.

또한, 웨이퍼의 크기가 변경되면, 그 크기에 따라 OCR 카메라의 위치를 재조정해야만 하는 불편함이 있다.

따라서, 본 발명은 종래의 사전 정렬 장치가 안고 있는 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 광학 센서를 하나만 사용하서 사전 정렬 기능과 문자 인식 기능을 동시에 수행가능하도록 하여, 단가가 낮아지고 아울러 다양한 크기의 웨이퍼에 신속하게 적용할 수 있는 웨이퍼 프로브 시스템의 사전 정렬 장치를 제공하는데 목적이 있다.

다른 목적은, 광학 센서를 전혀 사용하지 않고 사전 정렬 기능을 수행가능하게 하는데 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따라, 하나의 광학 센서로 사전 정렬과 문자 인식 기능을 동시에 수행가능한 사전 정렬 장치를 나타낸 도면

도 2는 웨이퍼의 크기에 따라 OCR 카메라가 이동되는 상태를 나타낸 동작 설명도

도 3은 본 발명의 실시예 2에 따라, 광학 센서없이 사전 정렬 기능을 수행가능한 사전 정렬 장치를 나타낸 도면

도 4a 내지 도 4k는 사전 정렬 동작을 나타낸 설명도

- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -

1,11 ; 스핀들 척 2 ; 회전 수단

3 ; 승강 수단 4,12 ; OCR 카메라

5 ; 광학 센서 6 ; 수평 이동 수단

10 ; 반송암 13 ; 화상 처리부

14 ; 중앙 처리부 15 ; 구동부

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 먼저 광학 센서를 하나만 사용하여 사전 정렬 기능과 문자 인식 기능을 동시에 할 수 있는 사전 정렬 장치는 다음과 같은 구성으로 이루어진다.

웨이퍼가 안치되는 스핀들 척의 연직 상부에 OCR 카메라가 배치된다. OCR 카메라는 수평 이동 수단에 연결되어서, 좌우로 이동이 가능하다. 따라서, OCR 카메라에는 사전 정렬과 문자 인식 기능을 동시에 하는 광학 센서가 하나만 구비된다. 한편, 스핀들 척의 하부에는, OCR 카메라의 광학 센서에서 인식된 정보에 따라 웨이퍼의 중심을 스핀들 척의 중심과 일치시킴과 아울러 플랫존이나 노치를 OCR 카메라의 기준 위치에 정렬시키기 위해서, 스핀들 척을 임의의 각도로 회전시키는 회전 수단이 설치된다.

한편, 광학 센서를 전혀 사용하지 않고 사전 정렬 기능을 할 수 있는 사전 정렬 장치는 다음과 같은 구성으로 이루어진다.

웨이퍼가 안치되는 스핀들 척의 연직 상부에 OCR 카메라가 배치된다. OCR 카메라가 촬영한 영상을 분석하여 웨이퍼의 가장자리 위치와 회전각을 측정하는 화상 처리부가 OCR 카메라에 연결된다. 화상 처리부에서 분석된 정보로 웨이퍼와 스핀들 척의 중심을 일치시키고 아울러 플랫존 또는 노치의 위치를 설정하는 제어 신호를 발하는 중앙 처리부가 화상 처리부에 연결된다. 중앙 처리부의 신호를 받아 스핀들 척을 회전 및 직선 운동시키는 구동부가 스핀들 척에 설치된다.

상기된 본 발명의 구성에 의하면, OCR 카메라가 좌우로 이동이 가능하게 되므로써, 하나의 광학 센서로 사전 정렬과 문자 인식 기능을 동시에 수행할 수가 있게 된다. 그리고, 스핀들 척을 OCR 카메라에서 촬영된 정보에 따라 좌우 및 회전 이동을 시키므로써, 광학 센서를 전혀 사용하지 않고 사전 정렬 기능을 수행할 수가 있게 된다.

이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.

[실시예 1]

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따라, 하나의 광학 센서로 사전 정렬과 문자 인식 기능을 동시에 수행가능한 사전 정렬 장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 웨이퍼의 크기에 따라 OCR 카메라가 이동되는 상태를 나타낸 동작 설명도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 테스트가 실시될 웨이퍼는 반송암(미도시)에 의해 스핀들 척(1)상에 안치된다. 스핀들 척(1)의 하부에는 승강 수단(3)이 배치되어서, 웨이퍼를 반입 또는 반출하는 높이로 승강 수단(3)에 의해 스핀들 척(1)이 승강된다. 또한, 스핀들 척(1)의 하부에는 회전 수단(2)이 배치되어서, 웨이퍼의 플랫존 또는 노치 부분이 정렬 위치로 오도록 회전 수단(2)에 의해 스핀들 척(1)이 회전된다. 승강 수단(3)이나 회전 수단(2)으로는 모터나 공압 실린더를 사용할 수가 있을 것이다.

웨이퍼 표면을 촬영하는 OCR 카메라(4)는 스핀들 척(1)의 연직 상부에 배치된다. OCR 카메라(4)는 수평 이동 수단(6)에 연결되어서, 좌우로 이동이 가능하다. 수평 이동 수단(6)으로는 직선 구동식 모터를 사용하면 된다.

이와 같이, OCR 카메라(4)가 웨이퍼의 중심과 가장자리를 이동하면서 촬영하는 것이 가능하므로, 사전 정렬과 문자 인식 기능을 하는 광학 센서(5)는 OCR 카메라(4)에 하나만 구비된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 실시예 1의 동작을 상세히 설명한다.

웨이퍼를 홀딩한 반송암이 스핀들 척(1) 상부에 도착하면, 수평 이동 수단(6)에 의해 OCR 카메라(4)가 스핀들 척(1)의 중심 상부로 이동되어서, 이 부분을 촬영한다. 촬영된 화상에 따라 반송암이 이동되어서, 웨이퍼의 중심이 스핀들 척(1)의 중심에 일치되도록 한다.

웨이퍼와 스핀들 척(1)간의 중심이 일치되면, 승강 수단(3)에 의해 스핀들 척(1)이 상승되어서, 웨이퍼가 스핀들 척(1)상에 안치된다. 스핀들 척(1)이 하강되어 원래 위치로 복귀된다.

이어서, OCR 카메라(4)는 플랫존 또는 노치 인식 위치로 수평 이동되고, 스핀들 척(1)은 회전 수단(2)에 의해 회전되므로써, 웨이퍼의 플랫존 또는 노치가 OCR 카메라(4)에 의해 촬영되어서 광학 센서(5)에 의해 인식되고, 플랫존 또는 노치가 OCR 카메라(4)의 정렬 기준 위치에 있게 되면, 회전 수단(2)이 정지되어 웨이퍼는 그 상태로 유지된다.

그런 다음, OCR 카메라(4)는 문자 인식 위치에 다시 수평 이동하여, 웨이퍼에 각인된 고유 문자를 인식하게 되므로써, 사전 정렬과 문자 인식 동작이 완료된다.

이러한 동작으로 사전 정렬된 웨이퍼는 다시 상승된 스핀들 척(1)으로부터 반송암으로 이동되어서, 프로브 테스트 장비로 반송된다.

한편, 웨이퍼의 크기가 200㎜에서 300㎜로 변경된 경우, 도 2에서와 같이, OCR 카메라(4)가 수평 이동 수단(6)에 의해 대구경의 웨이퍼 가장자리로 이동되면 되므로, OCR 카메라(4)의 위치를 웨이퍼 크기에 따라 변경하는 작업을 할 필요가 전혀 없게 된다.

[실시예 2]

도 3은 본 발명의 실시예 2에 따라, 광학 센서없이 사전 정렬 기능을 수행가능한 사전 정렬 장치를 나타낸 도면이고, 도 4a 내지 도 4k는 사전 정렬 동작을 나타낸 설명도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 웨이퍼는 반송암(10)에 의해서 스핀들 척(11)상에 안치된다. OCR 카메라(12)는 스핀들 척(11)의 연직 상부에 배치되는데, 이 OCR 카메라(12)에는 광학 센서가 구비되지 않는다. 대신에, OCR 카메라(12)에서 촬영된 화상을 판독하여 제어 신호를 발하는 화상 처리부(13)와 중앙 처리부(14)가 구비되고, 중앙 처리부(14)에서 나온 제어 신호에 의해 스핀들 척(11)을 임의의 각도로 회전시켜 정렬시키는 구동부(15)가 구비된다.

즉, 광학 센서를 사용하지 않고 실제로는 광학문자인식이 주된 기능인 OCR 카메라(12)에서 촬영된 화상을 화상 처리부(13)와 중앙 처리부(14)가 판독하여 사전 정렬을 하게 된다. 먼저, 화상 처리부(13)는 OCR 카메라(12)에서 촬영된 화상을 분석해서 웨이퍼의 가장자리 위치를 인식하고 아울러 웨이퍼를 회전시켜야 할 각도를 연산하게 된다. 중앙 처리부(14)는 화상 처리부(13)에서 분석된 정보에 따라 웨이퍼의 중심을 스핀들 척(11)의 중심에 일치시키고 아울러 플랫존 또는 노치 방향을 설정하는 제어 신호를 구동부(15)로 보낸다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 실시예 2의 사전 정렬 동작을 도 4a 내지 도 4k를 참고로 하여 상세히 설명한다.

먼저, 노치의 위치나 웨이퍼의 가장자리 위치를 인식하고 기억하는 것은 화상 처리부와 중앙 처리부의 기능임을 미리 밝혀둔다.

도 4a에 도시된 대로 스핀들 척(11)상에 웨이퍼(W)가 안치된 경우, 스핀들 척(11)의 중심을 C1, 웨이퍼(W)의 중심을 C2, 그리고 노치를 N이라 하면, 도 4a에서는, 웨이퍼의 중심 C2가 스핀들 척(11)의 중심 C1에 대해서 우측 상부로 편향되어 있고, 한편 노치(N)는 좌측 상부에 위치하고 있으며, 웨이퍼(W)의 스크라이빙 라인(S)은 스핀들 척(11)의 종축 및 횡축 라인에 대해서 45。로 기울어진 상태이다.

이러한 상태에서, 도 4b와 같이 스핀들 척(11)을 시계 방향으로 45。 회전시키면, 스크라이빙 라인(S)이 종횡으로 놓이게 된다. 따라서, 노치(N)는 도면을 기준으로 종축선상의 상부에 위치하게 된다. 이때, OCR 카메라(12)는 종축선상의 하부에 위치하고 있다. 따라서, OCR 카메라(12)에서 촬영된 화상에서는 노치(N)이 발견되지 않는다.

그러므로, 스핀들 척(11)을 도 4c와 같이 시계 방향으로 90。 회전시키고, 노치(N)가 발견되는지를 확인한다. 물론, 노치(N)는 발견되지 않으므로, 다시 스핀들 척(11)을 시계 방향으로 90。 회전시키면, 도 4d와 같이 된다. 이때에는, 노치(N)가 종축선상의 하부에 위치하게 되므로, OCR 카메라(12)로 촬영된다. 이러한 동작에 의해 노치(N) 위치가 확인된다.

그런 다음, 스핀들 척(11)의 중심 C1과 웨이퍼(W)의 중심 C2를 일치시키기 위해서, 확인된 노치(N) 위치가 영향을 받지 않도록, 도 4e와 같이 스핀들 척(11)을 시계 방향으로 45。 회전시킨 후, 노치(N)가 배치된 웨이퍼의 가장자리 위치를 기억시킨다.

이어서, 스핀들 척(11)을 180。 회전시킨 후, 웨이퍼의 가장자리 위치를 기억시킨 다음, 도 4e 위치에서와의 평균 거리만큼 웨이퍼를, 도면을 기준으로 하여 위로 이동시키면, 도 4g와 같이 웨이퍼의 중심 C2가 스핀들 척(11)의 횡축선상에 위치하게 된다.

이어서, 도 4h와 같이, 스핀들 척(11)을 시계 방향으로 90。 회전시켜서 웨이퍼의 가장자리 위치를 기억시키고, 도 4i와 같이 계속 180。 회전시켜서 가장자리 위치를 기억시킨다. 이러한 2번의 동작중에 웨이퍼의 중심 C2는 스핀들 척(11)의 종축선상에 항상 위치하고 있게 된다.

그런 다음, 각 위치 사이의 평균 거리만큼 웨이퍼를, 도면을 기준으로 해서 아래로 이동시키면, 도 4j와 같이 웨이퍼의 중심 C2와 스핀들 척(11)의 중심 C1이 정확하게 일치된다. 한편, 이때는 노치(N)는 좌측 상부에 위치된 상태이다.

마지막으로, 스핀들 척(11)을 시계 방향으로 225。 회전시키면, 웨이퍼의 중심과 스핀들의 중심이 정확히 일치된 상태에서, 노치(N)가 OCR 카메라(12)의 연직 하부에 위치하게 되므로써, 사전 정렬 동작이 완료된다.

이상에서 자세히 설명되어진 바와 같이 본 발명에 의하면, OCR 카메라를 수평이동시키므로써, 사전 정렬과 문자 인식 기능을 하나의 광학 센서로 수행하는 것이 가능해진다. 아울러, 다양한 크기의 웨이퍼에 신속하면서 간편하게 적용하는 것도 가능해진다.

또한, 문자 인식이 본래 기능인 OCR 카메라에서 촬영된 화상을 판독하여 스핀들 척을 회전시켜 정렬하게 되므로써, 광학 센서를 전혀 사용하지 않고도 사전 정렬 기능을 수행할 수가 있게 된다.

한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (2)

1. 웨이퍼 프로브 테스트 전에, 상기 웨이퍼를 사전에 정렬시킴과 아울러 상기 웨이퍼에 각인된 고유 문자를 인식하는 사전 정렬 장치로서,

   상기 웨이퍼가 안치되는 스핀들 척;

   상기 스핀들 척의 연직 상부에 배치된 광학문자인식 카메라;

   상기 광학문자인식 카메라에 구비되어, 상기 웨이퍼와 스핀들 척의 중심과, 상기 웨이퍼의 플랫존 또는 노치, 및 상기 고유 문자를 인식하는 하나의 광학 센서;

   상기 하나의 광학 센서가 상기 3가지 기능을 수행하도록, 상기 광학문자인식 카메라를 웨이퍼의 중심 부분과 가장자리로 수평이동시키는 수평 이동 수단; 및

   상기 스핀들 척의 하부에 설치되어, 상기 광학문자인식 카메라에서 촬영된 화상에 따라, 상기 스핀들 척의 중심이 웨이퍼의 중심과 일치되게, 웨이퍼의 플랫존 또는 노치 그리고 고유 문자가 상기 광학문자인식 카메라의 연직 하부에 위치하도록, 상기 스핀들 척을 임의의 각도로 회전시키는 회전 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 프로브 시스템의 사전 정렬 장치.
2. 웨이퍼 프로브 테스트 전에, 상기 웨이퍼를 사전에 정렬시키는 장치로서,

   상기 웨이퍼가 안치되는 스핀들 척;

   상기 스핀들 척의 연직 상부에 배치된 광학문자인식 카메라;

   상기 광학문자인식 카메라에서 촬영한 영상을 분석하여 웨이퍼의 플랫존 또는 노치 위치와, 상기 스핀들 척을 회전시켜야 할 회전각을 설정하는 화상 처리부;

   상기 화상 처리부에서 분석된 정보로, 상기 웨이퍼와 스핀들 척의 중심을 일치시키고 아울러 플랫존 또는 노치의 위치가 상기 광학문자인식 카메라의 연직 하부에 오도록 설정하는 제어 신호를 발하는 중앙 처리부; 및

   상기 중앙 처리부의 신호를 받아 스핀들 척을 회전 및 직선 운동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 프로브 시스템의 사전 정렬 장치.