KR200165120Y1

KR200165120Y1 - Apparatus for examining a semiconductor wafer

Info

Publication number: KR200165120Y1
Application number: KR2019960039566U
Authority: KR
Inventors: 신정근
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1996-11-12
Filing date: 1996-11-12
Publication date: 2000-03-02
Also published as: KR19980026664U

Abstract

다수의 탐침을 갖는 프로우브 카드를 사용하여 반도체 웨이퍼의 전기적 특성을 검사하는 검사장치로서 특히 반도체 웨이퍼의 패드에 대한 탐침들 선단들이 이루는 평면의 평행도 및 그 높이 조정이 용이해진 것이다. 그 장치는 프로우브 카드(13)가 장착되는 카드홀더(16)와 이 카드홀더를 지지하는 링 캐리어(17)를 포함하며, 그 용이한 평행도 및 높이 조정을 위하여 링 캐리어의 지지부에 등 간격으로 형성된 나사구멍(19a,19b,19c)과 이에 체결되는 조정나사(20a,20b,20c)로 되는 3점 지지구조를 구비한다. 이러한 3점 지지구조로 반도체 웨이퍼에 대한 프로우브 카드의 탐침들의 평행도 및 높이 조정이 용이하여, 검사의 신뢰도 향상과 시간 단축 그리고 반도체 웨이퍼 손상방지 등에 기여할 수 있으며, 고집적 반도체 웨이퍼 검사에 유리한 것이다.An inspection apparatus for inspecting the electrical characteristics of a semiconductor wafer using a probe card having a plurality of probes, in particular, it is easy to adjust the parallelism and the height of the plane formed by the tip of the probes to the pad of the semiconductor wafer. The device comprises a card holder 16 on which the probe card 13 is mounted and a ring carrier 17 supporting the card holder, at equal intervals on the support of the ring carrier for easy parallelism and height adjustment. And a three-point support structure consisting of the formed screw holes 19a, 19b, and 19c and the adjusting screws 20a, 20b, and 20c fastened thereto. Such a three-point support structure facilitates the parallelism and height adjustment of probes of the probe card with respect to the semiconductor wafer, thereby contributing to the improvement of inspection reliability, the reduction of time, and the prevention of damage to the semiconductor wafer, which is advantageous for highly integrated semiconductor wafer inspection.

Description

Semiconductor Wafer Inspection Equipment

본 고안은 반도체 웨이퍼 검사장치에 관한 것으로서, 특히 반도체 웨이퍼의 전기적 특성을 검사(측정)하는 프로우브 카드(probe card)가 장착되는 반도체 웨이퍼의 검사장치에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor wafer inspection apparatus, and more particularly, to a semiconductor wafer inspection apparatus equipped with a probe card for inspecting (measuring) electrical characteristics of a semiconductor wafer.

반도체 웨이퍼 검사에는 최종 불량을 가려내기 위하여 반도체 웨이퍼의 전기적 특성을 측정하는 단계가 필수적이다. 이 단계는 반도체 웨이퍼의 패드 상에 형성되는 전극 패턴에 대응하는 다수의 탐침(probe)을 가지는 프로우브 카드가 장착된 이른바 반도체 웨이퍼 검사장치에서 행해진다. 이러한 반도체 웨이퍼 검사장치에 있어서는 프로우브 카드의 모든 침들이 반도체 웨이퍼의 전극패드에 정확히 그리고 적절하고 균일한 압력으로 전기 접촉될 수 있도록 하기 위하여 그 탐침들의 선단이 이루는 평면을 반도체 웨이퍼 패드에 대하여 정확한 평행한 자세로 유지시키는 것이 중요하다.In semiconductor wafer inspection, measuring the electrical properties of the semiconductor wafer is essential to screening for the final failure. This step is performed in a so-called semiconductor wafer inspection apparatus equipped with a probe card having a plurality of probes corresponding to an electrode pattern formed on a pad of the semiconductor wafer. In such a semiconductor wafer inspection apparatus, in order to ensure that all the needles of the probe card are in electrical contact with the electrode pad of the semiconductor wafer accurately and at an appropriate and uniform pressure, the plane formed by the tips of the probes is precisely parallel to the semiconductor wafer pad. It is important to stay in one position.

종래의 반도체 웨이퍼 검사장치는 도 1에 보여진 바와 같이, 반도체 웨이퍼(1)가 탑재되는 탑재대(2), 복수의 탐침(4,5)을 갖는 프로우브 카드(3), 프로우브 카드(3)가 장착되는 카드홀더(6), 카드홀더(6)를 지지하는 링 캐리어(7), 그리고 수평 조정용 나사(8)로 이루어져 있다. 여기서 링 캐리어(7)는 그 일측이 회전가능하도록 피봇(9)에 지지되어 있다. 즉, 타측의 수평 조정용 나사(8)로 링 캐리어(7) 전체를 일측의 피봇(9)을 중심으로 기울임으로써 그 반도체 웨이퍼(1) 패드에 대한 프로우브 카드(3)의 수평 상태, 정확히는 그 탐침들(4,5)의 선단이 이루는 평면의 평행 상태를 미세 조정할 수 있게 된 것이다.In the conventional semiconductor wafer inspection apparatus, as shown in FIG. 1, a mounting table 2 on which a semiconductor wafer 1 is mounted, a probe card 3 having a plurality of probes 4 and 5, and a probe card 3. ) Is equipped with a card holder 6, a ring carrier 7 supporting the card holder 6, and a screw 8 for horizontal adjustment. The ring carrier 7 is here supported on the pivot 9 so that one side thereof is rotatable. That is, the entire ring carrier 7 is tilted about the pivot 9 on one side with the horizontal adjustment screw 8 on the other side, so that the horizontal state of the probe card 3 with respect to the pad of the semiconductor wafer 1, It is possible to finely adjust the parallelism of the plane of the tip of the probes (4, 5).

이와 같은 종래의 반도체 웨이퍼 검사장치에 있어서는, 반도체 웨이퍼(1)에 대한 프로우브 카드(3)의 수평 조정시 링 캐리어(5) 전체가 비교적 크게 회전하게 되므로, 그 조정시에 모든 탐침(4,5)들이 검사 위치에 위치된 반도체 웨이퍼(1)의 패드상에 일시에 접촉되지 않고 피봇(9)과 가까이 있는 탐침(4)이 먼저 닿게 되어 멀리 떨어진 탐침들(4,5) 간의 접촉 위치 오차가 발생하게 되는 등 그 전체의 정확한 접촉이 잘 이뤄지지 않는다. 따라서 그 수평 조정 상태를 정확히 파악하기 어렵고 이 때문에 그 수평 조정이 어려운 문제점이 있다. 이러한 문제는 반도체 웨이퍼의 고집적화에 대응한 프로우브 카드의 대형화 및 고중량화에 따라 더욱 심화되었다. 또한 종래 검사장치의 그 수평 조정 구조는 링 캐리어 피봇부위의 상대적 강성을 약화시키는 구조적 단점을 가지고 있으므로 그 피봇 부위에서 조그만 충격에도 진동이 발생하는 등 검사(측정) 결과의 신뢰성을 떨어뜨린다. 이것은 또한 프로우브 카드의 높이 조정이 불가능하여 침의 마모나 교체 등으로 그 길이가 변화될 때 반도체 웨이퍼 탑재대의 승강 제어량을 변경시켜야 하는 번거러움을 초래한다.In such a conventional semiconductor wafer inspection apparatus, the entire ring carrier 5 rotates relatively large when the probe card 3 is horizontally adjusted with respect to the semiconductor wafer 1, so that all the probes 4, 5) The contact position error between the probes 4 and 5 far apart is first brought into contact with the probe 4 close to the pivot 9 without being temporarily contacted on the pad of the semiconductor wafer 1 at the inspection position. It does not happen well that the entire contact is made. Therefore, it is difficult to accurately grasp the leveling state, which is why the leveling is difficult. This problem is exacerbated by the increase in the size and weight of the probe card corresponding to the high integration of the semiconductor wafer. In addition, since the horizontal adjustment structure of the conventional inspection device has a structural disadvantage of weakening the relative rigidity of the ring carrier pivot portion, the reliability of the inspection (measurement) results, such as vibration occurs even in the small impact at the pivot portion. This also causes the trouble of changing the lifting control amount of the semiconductor wafer mount when the length of the probe card is not adjustable and its length is changed due to wear or replacement of the needle.

전술한 종래 기술에 대하여, 일본 공개특허공보 평5-326655에는 프로우브 카드가 장착되는 카드 홀더를 링 캐리어에 고정시켜 놓고, 바꿔 말하여 그 프루버 카드의 미세한 수평조정은 하지 않은 채, 반도체 웨이퍼가 탑재된 탑재대를 그 프루버 카드의 침이 닿을 때까지 상승시키되, 오버드라이브(overdrive), 즉 탐침들의 선단이 전부 접촉될 수 있도록 그 초기 접촉후 일정량 더 상승시키도록 제어하는 기술이 개시되어 있다. 이 기술에 있어서는, 반도체 웨이퍼 패드에 대한 각 탐들의 선단이 이루는 평면의 평탄도가 불균일한 것에 대비하여 그 모든 탐침들의 확실한 접촉이 이루어지도록 상기한 오버드라이브 량을 충분한 값으로 설정할 필요가 있다. 이 경우에 모든 탐침들이 똑같은 압력으로 접촉되지 못하고 일부의 탐침이 과도한 압력으로 접촉되어 그 일부의 탐침 선단이 조기 마모되는 경향이 있다. 따라서 프로우브 카드를 자주 교체하여야 하는 것은 물론, 그 과도한 접촉에 기인하여 종종 반도체 웨이퍼 표면의 산화막이 손상되고, 결국 그 불량률을 증가시키는 요인이 되고 있다. 뿐만 아니라 이 기술에 의하면, 탑재대의 오버드라이브 제어조작으로 전체 검사시간이 길어진다.In the above-mentioned prior art, Japanese Patent Laid-Open No. 5-326655 fixes a card holder on which a probe card is mounted on a ring carrier, that is, a semiconductor wafer without fine leveling of the prober card. To raise the mount on which the probe is mounted until the needle of the probe card touches, and to control overdrive, i.e., to raise a certain amount further after the initial contact so that the tip of the probes can all be contacted. have. In this technique, it is necessary to set the above amount of overdrive to a sufficient value so that the contact of all the probes can be made firm against the unevenness of the plane formed by the tip of each probe to the semiconductor wafer pad. In this case, not all probes are contacted with the same pressure, but some probes are contacted with excessive pressure, which leads to premature wear of some probe tips. Therefore, it is necessary to replace the probe card frequently, and due to the excessive contact, the oxide film on the surface of the semiconductor wafer is often damaged, resulting in an increase in the defective rate. In addition, according to this technique, the overdrive control operation of the mount lengthens the overall inspection time.

본 고안의 목적은 프로우브 카드의 탐침들간 접촉 위치에 오차를 유발시키지 않고 반도체 웨이퍼 패드에 대한 프로우브 카드의 수평조정이 용이한 반도체 웨이퍼 검사장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor wafer inspection apparatus that is easy to horizontally adjust a probe card to a semiconductor wafer pad without causing an error in the contact position between probes of the probe card.

또한 본 고안의 다른 목적은 반도체 웨이퍼에 대한 프로우브 카드 전체의 높이조정이 가능하도록 개선된 프로우브 카드의 수평조정 수단을 갖는 반도체 웨이퍼 검사장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a semiconductor wafer inspection apparatus having an improved leveling means of a probe card, which is capable of adjusting the height of the entire probe card with respect to the semiconductor wafer.

제 1도는 종래의 반도체 웨이퍼 검사장치를 나타낸 개요 단면도.1 is a schematic cross-sectional view showing a conventional semiconductor wafer inspection apparatus.

제 2도는 본 고안에 따른 반도체 웨이퍼 검사장치를 보인 단면도.2 is a cross-sectional view showing a semiconductor wafer inspection apparatus according to the present invention.

제 3도는 본 고안에 따른 반도체 웨이퍼 검사장치의 부분 분리 사시도.3 is a partially separated perspective view of a semiconductor wafer inspection apparatus according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

11 ;반도체 웨이퍼12 ; 탑재대11; semiconductor wafer 12; Mount

13 ; 프로우브 카드14,15 ; 탐침13; Probe cards 14,15; probe

16 ; 카드홀더17 ; 링 캐리어16; Card holder 17; Ring carrier

19a,19b,19c ; 나사구멍20a,20b,20c ; 조정나사19a, 19b, 19c; Screw holes 20a, 20b, and 20c; Adjusting screw

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 반도체 웨이퍼가 탑재되는 탑재대, 이 탑재대와 대응하여 다수의 탐침을 가지는 프로우브 카드, 이 프로우브 카드가 장착되는 카드홀더, 이 카드홀더를 지지하는 링 캐리어를 포함하는 반도체 웨이퍼 검사장치에 있어서, 상기한 프로우브 카드가 장착되는 카드홀더는 상기한 링 캐리어에 대하여 3 개소가 지지되는 3점 지지구조로 하고, 각 지지점은 개별적으로 높이가 조정될 수 있는 수단을 구비하여, 상기 3 개소에 설치되는 수단에 의하여 반도체 웨이퍼에 대한 프루버 카드의 수평 조정 및 그 전체의 높이 조정이 가능하게 구성되는 것을 그 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a mounting table on which a semiconductor wafer is mounted, a probe card having a plurality of probes corresponding to the mounting table, a card holder on which the probe card is mounted, and supporting the card holder. In a semiconductor wafer inspection apparatus including a ring carrier, the card holder on which the probe card is mounted has a three-point support structure in which three points are supported with respect to the ring carrier, and each support point can be individually adjusted in height. It is characterized by comprising a means which is provided so that the horizontal adjustment of the prober card with respect to a semiconductor wafer, and the height of the whole can be carried out by the means provided in these three places.

상기와 같은 본 고안에 따르면, 프로우브 카드의 3 개소의 높이 조정을 통해 그 전체의 상대적 수평 조정을 행하므로 그 수평 조정시 프로우브 카드(카드홀더)를 크게 회전시키지(기울이지) 않아도 된다. 따라서 탐침들간의 접촉 위치 오차 발생을 방지할 수 있어 그 확인 및 조정이 그만큼 용이하게 된다. 또한 그 조정시에 링 캐리어가 움직이지 않는 구조이므로 대형 및 고중량에 의한 조정의 어려움도 극복될 수 있다. 본 고안은 또한 3 개소의 지지점의 각 높이를 똑같은 량으로 조정하는 것으로 프로우브 카드 전체의 높이 조정이 가능한 것으로, 그 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 자세하게 설명하면 다음과 같다.According to the present invention as described above, the relative horizontal adjustment of the whole is performed by adjusting the height of the three places of the probe cards, so that the probe card (card holder) does not have to be rotated greatly when the horizontal adjustment is performed. Therefore, the occurrence of contact position error between the probes can be prevented, and the checking and adjustment thereof are as easy as that. In addition, since the ring carrier does not move at the time of adjustment, the difficulty of adjustment by large and heavy weight can be overcome. The present invention is also possible to adjust the height of the entire probe card by adjusting the height of each of the three support points in the same amount, the preferred embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings as follows.

본 고안의 바람직한 실시예에 의한 반도체 웨이퍼 검사장치는, 도 2에 보인 바와 같이, 반도체 웨이퍼(11)가 탑재되는 탑재대(12), 복수의 탐침(14,15)을 갖는 프로우브 카드(13), 프로우브 카드(13)가 장착되는 카드홀더(16), 카드홀더(16)를 지지하는 링 캐리어(17)로 이루어지며, 프로우브 카드(13)의 반도체 웨이퍼(11)에 대한 수평 조정을 위한 수단으로서 도 3에서 보는 바와 같이 링 캐리어(17)의 지지부(18)에 3개의 나사구멍(19a,19b,19c)을 동일한 120°간격으로 뚫고 거기에 조정나사(20a,20b,20c)를 각각 체결하여 그 나사구멍(19a,19b,19c)을 밑에서 위로 관통하여 돌출되는 조정나사(20a,20b,20c) 끝에 카드홀더(16)가 지지되게 한 3점 지지구조를 포함한다.In the semiconductor wafer inspection apparatus according to the preferred embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, a probe card 13 having a mounting table 12 on which the semiconductor wafer 11 is mounted and a plurality of probes 14 and 15 are provided. ), The card holder 16 on which the probe card 13 is mounted, and the ring carrier 17 supporting the card holder 16, and the horizontal adjustment of the probe card 13 with respect to the semiconductor wafer 11. As shown in Fig. 3, three screw holes 19a, 19b and 19c are drilled in the support portion 18 of the ring carrier 17 at the same 120 [deg.] Interval and the adjusting screws 20a, 20b and 20c are located therein. And a three-point support structure in which the card holders 16 are supported at the ends of the adjustment screws 20a, 20b, and 20c which protrude through the screw holes 19a, 19b, and 19c from the bottom, respectively.

상기한 본 고안의 실시예에 의한 반도체 웨이퍼 검사장치에 있어서, 반도체 웨이퍼(11)에 대한 프로우브 카드(13)의 수평 조정은 상기한 3개의 조정나사(20a,20b,20c)로 링 캐리어(17)에 대한 카드홀더(16)의 자세를 조절하면 된다. 구체적으로, 도 3에서 반도체 웨이퍼(11)가 검사 위치에 오도록 탑재대(12)를 상승시킨 상태에서 먼저 일측에 있는 조정나사(20a)로 이에 가까이 있는 탐침(14)이 그 반도체 웨이퍼(11) 패드에 적절한 압력으로 접촉되게 그 높이를 조정한 후 동일한 방법으로 다른 조정나사(20b,20c)를 차례로 조정한다.In the above-described semiconductor wafer inspection apparatus according to the embodiment of the present invention, the horizontal adjustment of the probe card 13 with respect to the semiconductor wafer 11 is performed by the three carriers 20a, 20b, and 20c. The attitude of the card holder 16 relative to 17 may be adjusted. Specifically, in FIG. 3, the probe 14, which is close to this by the adjusting screw 20a on one side, is first placed in the state in which the mounting table 12 is raised so that the semiconductor wafer 11 is at the inspection position. After adjusting the height so as to contact the pad at the proper pressure, adjust the other adjusting screws 20b and 20c in the same manner.

본 고안에 있어서, 3개의 조정나사(20a,20b,20c)가 120°간격으로 배치되어 있으므로, 그 어느 하나를 조정할 때 프로우브 카드(13)의 회전반경은 전술한 종래의 피봇구조에서의 그것보다 작으므로, 그 조정시에 먼저 닿은 탐침(14)의 접촉위치가 쉬프트되는 량은 무시될 수 있을 정도로 미소하게 된다. 따라서 그 접촉위치 오차에 의한 접촉불량은 거의 발생되지 않으며 그 확인 및 조정이 용이한 것이다. 또한 링 캐리어(17)가 고정된 상태에서 이보다 훨씬 작은 크기인 카드홀더(16)를 움직여서 조정하므로 대형 및 고중량의 경우에도 그 조정이 비교적 수월하며, 또 3개의 조정나사(20a,20b,20c)가 상호 대등한 강성을 보유하는 안정된 지지구조로서 검사시 내외부의 작은 충격에 진동을 일이키지 않는다.In the present invention, since the three adjusting screws 20a, 20b, and 20c are arranged at intervals of 120 °, the radius of rotation of the probe card 13 when adjusting any of them is that of the conventional pivot structure described above. Since it is smaller, the amount of shift of the contact position of the probe 14 first touched during the adjustment becomes minute enough to be negligible. Therefore, the contact failure by the contact position error is hardly generated, it is easy to check and adjust. In addition, since the ring carrier 17 is fixed, the card holder 16, which is a much smaller size, is moved and adjusted, so that the adjustment is relatively easy even in the case of large and heavy weights, and three adjustment screws 20a, 20b, and 20c. Stable support structure with comparable stiffness, which does not cause vibration to small impact inside and outside during inspection.

또한 본 고안에 있어서는, 3개의 조정나사(20a,20b,20c)를 똑같은 량으로 조정함으로써 프로우브 카드(13)의 높이를 조정하는 것이 가능하다. 즉, 프로우브 카드(13)를 다른 것으로 교체하여 그 탐침(14,15)의 길이가 달라진 경우에는 그 달라진 만큼의 높이를 간단히 보상할 수 있는 것이다.In the present invention, it is possible to adjust the height of the probe card 13 by adjusting the three adjustment screws 20a, 20b, and 20c in the same amount. That is, if the probe card 13 is replaced with another one and the length of the probes 14 and 15 is changed, the height as much as the changed can be simply compensated.

한편, 본 고안은 그 바람직한 실시예로서 상기와 같은 3개의 조정나사를 사용한 3점 지지구조만을 예시하였으나, 여기에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 그 조정나사를 4개 또는 그 이상을 사용한 4점 이상의 지지구조를 취할 수 있다. 또한 본 고안은 검사 환경에 따라 그 지지구조를 나사식과 다른 형식으로의 그 변형예가 가능함은 물론, 유사장치에도 그 응용이 가능한 것이다.Meanwhile, the present invention exemplifies only the three-point support structure using the three adjustment screws as described above, but is not limited thereto, and four points using four or more adjustment screws as necessary. The above supporting structure can be taken. In addition, according to the inspection environment, the present invention can be modified in the form of a screw and other types, as well as its application to similar devices.

본 고안은 따르면, 다수의 탐침을 갖는 프로우브 카드가 장착된 반도체 웨이퍼 검사장치 및 이와 유사한 장치에 있어서, 그 프로우브 카드의 정밀한 수평 및 조정을 통해 그 탐침의 확실한 접촉을 꾀할 수 있다. 이러한 본 고안은 특히 고집적 반도체 웨이퍼 검사시의 그 수평 조정에 유리하며, 탐침의 확실한 접촉과 검사시의 진동없는 안정된 상태에서의 검사를 통해 그 검사결과의 신뢰도를 높일 수 있다. 또한 본 고안은 탐침의 확실한 접촉으로 전술한 오버드라이브 제어조작을 요하지 아니하므로 검사시간을 단축시킨다. 한편, 탐침을 적절한 균일한 압력으로 접촉시킬 수 있으므로 그 검사과정에서의 반도체 웨이퍼의 산화막이 손상될 염려가 없으며, 또한 그 수평 조정을 위한 지지구조 자체로 프로우브 카드의 높이 조정도 가능하여 탐침 마모나 교체 후에 그 높이 보정도 용이한 것이다.According to the present invention, in a semiconductor wafer inspection apparatus and similar device equipped with a probe card having a plurality of probes, it is possible to ensure reliable contact of the probes by precisely leveling and adjusting the probe card. This invention is particularly advantageous for the horizontal adjustment during the inspection of highly integrated semiconductor wafers, and it is possible to increase the reliability of the inspection results through reliable contact of the probe and inspection in a stable state without vibration during inspection. In addition, the present invention does not require the above-described drive control operation by the reliable contact of the probe, thereby reducing the inspection time. On the other hand, since the probe can be brought into contact with an appropriate uniform pressure, there is no fear of damaging the oxide film of the semiconductor wafer during the inspection process, and the height of the probe card can be adjusted by the support structure itself for the horizontal adjustment. It is easy to correct the height after replacement.

Claims

A semiconductor wafer inspection apparatus comprising a mounting table on which a semiconductor wafer is mounted, a probe card disposed on an upper portion of the mounting table, the probe card having a plurality of probes, a card holder on which the probe card is mounted, and a ring carrier supporting the card holder. And at least one or more positions disposed on a support of the ring carrier, the horizontal adjusting means being capable of adjusting the height of the card holder on which the probe card is mounted with respect to the ring carrier, wherein the horizontal adjusting means comprises the card holder. And a screw hole penetrating the support portion of the ring carrier on which the ring carrier is supported, and an adjusting screw screwed to the screw hole, wherein the card holder is supported at the end of the adjusting screw.