KR20020096135A - 반도체 웨이퍼 프로버의 각도 정렬 기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 프로버의 각도 정렬 기구에 관한 것으로, 특히 반도체 웨이퍼의 전기적 특성을 검사하기 위해 사용되는 웨이퍼 프로버에서 웨이퍼를 접촉시키기 위해 웨이퍼를 정밀한 각도로 회전시키는 반도체 웨이퍼 프로버의 각도 정렬 기구에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 동력원으로 쓰이는 구동모터(100), 구동모터에 직접 연결되어 회전력을 전달하는 리드스크류 (Lead Screw) (400), 본 발명에 따른 구성부분이 내장되는 하우징 (Theta Housing) (120), 하우징 (120) 의 한 측면에 부착되어 리드블록 (Lead Block) (500) 의 직선운동을 유도하는 리드블록 가이드 (Lead Block Guide) (125), 리드스크류 (400) 와 나사결합되는 리드블록 (500), 리드블록 (500) 과 회전테이블 (300) 을 연결시켜 주는 체결부 (600), 리드블록 (500) 의 직선운동에 따라 체결부 (600) 구조에 의해 회전운동을 하는 회전테이블 (300) 를 포함하는 구성을 하고 있다.

Description

반도체 웨이퍼 프로버의 각도 정렬 기구{Apparatus for controlling angle of wafer prober}

본 발명은 반도체 웨이퍼 프로버 (Prober) 의 각도 정렬 기구에 관한 것으로, 특히 반도체 웨이퍼의 전기적 특성을 검사하기 위해 사용되는 웨이퍼 프로버에서 웨이퍼가 놓여지는 회전판의 회전축의 회전각도를 높은 분해능으로 회전시켜서 정밀하게 위치결정을 할 수 있는 반도체 웨이퍼 프로버의 각도 정렬 기구에 관한 것이다.

반도체 소자의 생산공정 가운데 하나인 웨이퍼 상태로서의 최후 공정인 웨이퍼 검사공정에서는, 웨이퍼 상에 형성된 반도체 소자에 대하여 전기적인 특성과 기능상의 특성을 측정하여 양품과 불량을 판단하고, 메모리 칩에 대한 불량 셀에 대한 구제 가능여부 등을 접속된 테스터가 판단할 수 있도록 웨이퍼 또는 프로브 카드를 칩 크기 간격으로 스텝이동을 시켜 지정된 점에서 패드와 핀을 접촉시켜 주어, 테스터가 한 개의 웨이퍼 상의 모든 칩들을 검사할 수 있도록 상기 동작을 반복하는 장비가 웨이퍼 프로버이다.

반도체를 생산하기 위한 웨이퍼는 생산성을 높이기 위하여 그 크기가 5인치, 8인치를 거쳐서 12인치로 바뀌어가는 단계에 있다. 웨이퍼상에는 수백개의 칩들이 일정한 간격으로 바둑판처럼 배치되어 있고, 각 칩들속에는 테스트를 위한 크기가 다를 수 있는 여러개의 패드들이 있다. 프로브카드의 핀들은 상기 패드들과 동일한 개수와 간격으로 만든다.

이러한 일반적인 웨이퍼 프로버는 도 1 에 도시된 바와 같이 검사대상인 웨이퍼 (11) 와 이에 접촉되는 프로브 카드 (6), 정렬과 접촉을 위해 웨이퍼 (11) 를 움직여주는 X, Y, Z, θ 스테이지 (4,3,2,1), 스테이지 (4∼1) 가 고정되는 베이스 (Base) (5), 스테이지 (4∼1) 를 이동시키고 정렬등을 수행하는 제어기 (12), 웨이퍼 (11) 를 스테이지 (4∼1) 로 올려주는 로더 (Loader) (10), 웨이퍼 (11) 를 고정시키는 척 (Chuck)(13), 웨이퍼 (11) 상의 문자를 인식하기 위한 카메라 (9), 웨이퍼 (11) 를 정렬시키기 위한 카메라 (8), 패드와 핀을 정렬시키기 위한 카메라 (7) 를 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 패드와 핀들을 정렬시키기 위한 정렬부는 도 2 에 도시된 바와 같이 CCD 카메라 (21) 에서 촬상된 영상신호를 영상 처리부 (22) 로 출력하여 디지털로 변환한 후 위치계산부 (23) 로 출력한다. 또한, 구동부 (29)와 위치 검출부 (24)를 통해 얻은 위치 데이터도 상기 위치 계산부 (23) 로 출력된다. 상기 위치 계산부 (23) 는 디지털로 변환된 영상 신호와 위치 데이터를 이용하여 각각의 패드와 핀들의 위치를 구하여 대표직선 계산부 (25) 로 출력하고, 상기 대표 직선 계산부 (25) 에서는 상기 위치 계산부 (23) 에서 구한 위치로부터 패드와 핀을 대표하는 대표직선을 구하여 정렬 각도 계산부 (26) 로 출력한다. 상기 정렬 각도 계산부 (26) 는 패드와 핀 사이의 각도를 구하여 정렬 거리 계산부 (27) 로 출력하고, 정렬 거리 계산부 (27) 에서는 거리를 계산한 다음, 모션 제어부 (28)로 출력한다. 상기 모션 제어부 (28) 에서는 구동부 (29) 의 θ스테이지 (1) 를 통해 상기 각도만큼 이동하고 X-Y 평면 스테이지 (4, 3) 를 통해 상기 거리만큼 이동한다.

상기한 방법에 의하여 패드와 핀의 정렬이 이루어진 다음에는 패드와 핀 사이의 높이만큼 Z 스테이지 (Z) 를 이동시켜줌으로써 패드와 핀들을 접촉시킨다. 이때, 웨이퍼 상의 칩 한 개에는 보통 수십 개 또는 수백 개의 패드들이 있어서, 모든 패드와 핀들에 대해서 위치를 계산하고 정렬을 하려면 너무 복잡하므로 일반적으로 그 중 몇 개만 선택해서 정렬한다.

웨이퍼 프로버에서 패드와 핀의 접촉을 통해 테스터가 웨이퍼 상의 칩을 정확히 검사하기 위해서는 스테이지의 정밀도가 요구된다.

도 3 내지 도 5는 종래 반도체 웨이퍼 프로버의 각도 정렬 기구를 나타내는 구성도로서, 도 3 은 종래의 반도체 웨이퍼 프로버의 각도 정렬기구의 사시도를 나타내고, 도 4 는 종래의 반도체 웨이퍼 프로버의 각도 정렬기구의 단면도를 나타내고 있고, 도 5 는 종래의 반도체 웨이퍼 프로버의 각도 정렬기구와 회전테이블의 워엄기어가 맞물려 있는 상태를 나타내고 있다.

도 3을 참조하면, 종래 반도체 웨이퍼 프로버의 각도 정렬 기구는 동력원으로 쓰이는 구동모터 (100) 가 커버 (Theta Cover) (110) 를 사이에 두고, 하우징 (Theta Housing) (120) 내에 있는 감속기 (130) 의 입력단에 연결되어 있고, 감속기 (130) 의 출력단에는 워엄축 (Worm Shaft) (140) 에 의해 워엄 (Worm) (150) 과 연결되어 있다. 구동모터 (100) 를 구동시키면 회전력이 감속기 (130) 의 입력단에 전달되고 감속기 (130) 에서 감속된 회전력은 워엄축 (140) 을 통해 워엄 (150) 의 회전으로 나타난다.

도 4를 참조하면, 하우징 (120) 내에서, 감속기 (120) 는 피니언기어의 축 (160) 에 볼베어링 (Ball Bearing) (170a), 제 1 스퍼기어 (Spur Gear) (180), 피니언기어 (Pinion Gear) (190), 볼베어링 (170b) 가 차례로 결합되어 입력단을 구성하고, 피이언기어 (190) 에 제 2 스퍼기어 (200) 가 맞물려 있고 제 2 스퍼기어 (200) 의 중심에 워엄축 (140) 이 연결되어 출력단을 구성한다. 워엄축 (140) 에는 제 2 스퍼기어 (200) 의 중심에서부터 볼베어링 (210a), 압축 스프링 (220), 볼베어링 (210b), 워엄 (150), 볼베어링 (210c) 이 차례로 결합되어 있다. 구동모터 (100) 를 구동시키면 회전력이 감속기 (130) 의 입력단에 전달되어 제 1 스퍼기어 (180) 와 구동모터 (100) 축의 기어비에 따른 1차 감속이 된 후, 피니언기어 (190) 와 제 2 스퍼기어 (200) 의 기어비에 따른 2차 감속을 거쳐 제 2 스퍼기어 (200) 의 중심에 연결된 워엄축 (140) 으로 회전력이 전달되고, 그 결과 워엄 (150) 이 회전하게 된다.

도 5를 참조하면, 회전테이블 (300) 의 워엄기어 (310) 와 워엄 (150) 이 맞물려 있는 상태에서 워엄 (150) 이 도면처럼 회전하게 되면 회전테이블 (300) 이 도시된 바와 같이 회전하게 되어 반도체 웨이퍼 프로버의 각도 정렬을 하게 된다.

상기와 같은 종래 반도체 웨이퍼 프로버의 각도 정렬 기구에서는 감속기의 구동모터 (100) 의 축과 제 1 스퍼기어 (180) 사이 및 피니언기어 (190) 와 제 2 스퍼기어 (200) 사이에 편차가 발생하여 정밀한 각도 정렬이 어려워지는 문제점이 있다. 또한 워엄 (150) 과 워엄기어 (310) 의 강제 맞물림에 의해 워엄축 (140) 의 구조상 워엄축 (140) 이 쉽게 휘어지거나 변형되어 정밀한 각도 정렬이 어려워지는 것은 물론 구동불능으로 구동모터 (100) 가 손상되는 문제점도 있다.

또한, 구동모터 (100) 가 매우 고가인 원가상의 문제점도 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 감속기 (130) 구조를 제거하여 상기의 편차 발생을 억제하고 워엄 (150) 과 워엄기어 (310) 를 제거하여 기어 물림에 따른 편차를 제거함으로서 정밀한 각도 정렬은 물론 구동모터 (100) 의 손상을 방지할 수 있는 반도체 웨이퍼 프로버의 각도정렬 기구를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 반도체 웨이퍼 프로버 각도 정렬 기구에 있어서, 본 발명에 따른 프로버 각도정렬 기구를 구동시키는 구동모터 (100), 구동모터에 직접 연결되어 회전력을 전달하는 리드스크류 (Lead Screw) (400), 리드스크류와 나사결합되어 직선운동을 하는 리드블록 (Lead Block) (520), 리드블록의 직선운동을 유도하는 리드블록 가이드 (Lead Block Guide) (125), 리드블록이 리드블록가이드를 따라 직선운동을 할 수 있도록 리드블록가이드와 접합된 리드블록을 하우징하고, 일측면이 리드스크류가 관통되어 리드블록과 나사결합될 수 있도록 개방되어 있는 하우징 (Theta Housing) (120), 리드블록과 일단이 연결되어 있는 체결부 (600) 및 리드블록의 직선운동에 따라 미세한 회전운동을 하도록 체결부의 타단과 연결된 회전테이블 (300) 을 포함하는 구성으로 되어 있다.

또한, 본 발명에 따른 리드블록은 상기 리드스크류와 직접 나사결합을 하는 리드너트 (Lead Nut) , 리드블록의 직선운동 방향에 평행하게 설치되어 압력을 조정하는 압축유지용 너트 및 압축스프링, 리드너트에 일체로 결합된 텐션레버 (Tension Lever) 및 텐션볼 플런져 (Tension Ball Plunger) 를 포함하는 구성으로 되어 있다.

또한, 본 발명에 따른 체결부는 리드블록의 직선운동 방향과 수직으로 배치되어 리드블록과 회전테이블을 결합시켜 주는 로커아암 (Roker Arm), 리드블록 방향의 로커아암 끝부분에 결합되는 로커아암축 (Roker Arm Shaft), 로커아암축의 상부에 고정되도록 설치되는 텐션베어링 (Tension Bearing) 및 로커아암의 하부에 텐션베어링이 설치된 로커아암축과 고정되도록 설치되는 가이드베어링 (Guide Bearing) 을 포함하는 구성을 하고 있고, 본 발명에 따른 체결부의 가이드베어링이 리드블록과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 구성을 하고 있다.

본 발명의 상기 목적, 장점 및 특징은 첨부 도면과 관련하여 설명되는 다음의 기재로부터 더욱 명백하게 될 것이다.

도 1 은 종래의 웨이퍼프로버의 개략적인 구성도이다.

도 2 는 종래의 정렬부 구성의 블록도이다.

도 3 은 종래의 웨이퍼프로버의 각도 정렬기구의 사시도이다.

도 4는 종래의 각도 정렬 기구의 단면도이다.

도 5는 종래의 각도 정렬 기구와 회전테이플의 워엄기어가 맞물려 있는 상태도이다.

도 6은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 프로버의 각도 정렬 기구의 개략적인 사시도이다.

도 7은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 프로버의 각도 정렬 기구의 분해사시도이다.

도 8은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 프로버의 각도 정렬 기구의 실시도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 : 구동모터 120 : 하우징

125 : 리드블록 가이드

130 : 감속기 140 : 워엄축

150 : 워엄 160 : 피니언기어의 축

170 : 볼베어링 180 : 제 1 스퍼기어

190 : 피니언기어 200 : 제 2 스퍼기어

300 : 회전테이블 310 : 워엄기어

400 : 리드스크류 500 : 리드블록

510 : 리드너트 520: 압축유지용 너트

530 : 압축스프링 540 : 텐션레버

550 : 텐션볼 플런져 600 : 체결부

610 : 로커아암 620 : 로커아암의 축

630 : 텐션베어링 640 : 가이드베어링

도 6은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 프로버의 각도 정렬 기구의 개략적인 사시도이다. 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 프로버의 각도 정렬 기구는, 본 발명에 따른 구성부분을 둘러싸고 있으며 구동모터 (100) 와 나사결합되어 있는 하우징 (120), 구동모터 (100) 의 축에 연결되어 구동모터 (100) 의 축과 함께 회전운동을 하는 리드스크류 (400), 리드스크류 (400) 와 나사결합되어 직선운동을 하게 되는 리드블록 (500), 리드스크류가 회전운동을 하는 경우 리드블록 (500) 의 직선운동을 유도해 주는 리드블록 가이드 (125) 를 포함하는 구성을 하고 있다.

구동모터 (100) 가 구동하면 동력이 리드스크류 (400) 에 전달되어 리드스크류 (400) 가 회전운동을 하게 되고 리드스크류 (400) 와 나사결합된 리드블록 (500)가 리드블록 가이드 (125) 를 따라 직선운동을 하게 된다.

본 발명에서는 구동모터를 3상모터가 채용될 수도 있다.

도 7은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 프로버의 각도 정렬 기구의 분해 사시도이다. 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 프로버의 각도 정렬 기구의 구성을 상세히 설명하면, 동력원으로 쓰이는 구동모터 (100), 구동모터에 직접 연결되어 회전력을 전달하는 리드스크류 (400), 본 발명에 따른 구성부분이 내장되는 하우징 (120), 하우징 (120) 의 한 측면에 부착되어 리드블록 (500) 의 직선운동을 유도하는 리드블록 가이드 (125), 리드스크류 (400) 와 나사결합되는 리드블록 (500), 리드블록 (500) 과 회전테이블 (300) 을 연결시켜 주는 체결부 (600), 리드블록 (500) 의 직선운동에 따라 체결부 (600) 구조에 의해 회전운동을 하는 회전테이블 (300) 를 포함하는 구성을 하고 있다.

본 발명에 따른 리드블록 (500) 은 리드스크류 (400) 와 직접 나사결합을 하는 리드너트 (510), 리드블록 (500) 의 직선운동 방향에 평행하게 설치되어 압력을 조정하는 압축유지용 너트 (520) 및 압축스프링 (530), 리드너트 (510) 에 일체로 결합되어 일체화된 리드너트를 형성하는 텐션레버 (540) 텐션볼 플런져 (550) 를 포함하는 구성을 하고 있다. 상기 리드너트가 리드블록 가이드에 결합되어 본 발명에 따른 직선운동부를 형성하게 된다. 구동모터 (100) 의 구동에 의해 리드스크류 (400) 가 회전운동을 하는 경우에 본 발명에 따른 리드블록 (500) 이 직선운동을 하게 되리라는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 체결부 (600) 는 본 발명에 따른 리드블록 (500) 의 직선운동의 방향과 수직으로 리드너트 (510) 와 회전테이블 (300) 을 결합시켜주는 로커아암 (610) , 리드너트 (510) 방향의 로커아암 (610) 끝부분에 결합되는 로커아암의 축 (620), 텐션베어링 (630), 가이드베어링 (640) 을 포함하는 구성을 하고 있다. 상기 가이드베어링 (640) 이 본 발명에 따른 리드너트 (510) 의 홈 부분에 연결되면, 리드너트 (510) 가 직선운동을 하게 되는 경우, 리드너트 (510) 의 홈 부분을 타면서 움직이게 되고 이에 따라 로커아암 (610) 리드블록 (500) 의 직선운동 방향으로 전, 후진을 하면서 로커아암 (610) 의 다른 한 끝부분에 고정되어 결합된 회전테이블 (300) 에 동력을 전달한다. 상기 동력은 회전테이블 (300) 의 중심에 설치된 베어링 (표시되지 않음) 에 의해 회전테이블 (300) 이 회전운동을 한다.

도 8은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 프로버의 각도 정렬 기구의 실시도이다. 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 프로버의 각도 정렬 기구의 실시는 다음과 같은 형태를 취한다.

직선운동을 하는 리드블록 (500) 과 회전운동을 하는 회전테이블 (300) 사이에 양자를 연결시켜 주는 체결부 (600) 가 결합되어 있는 상태에서, 구동모터 (100) 가 구동하면 동력이 리드스크류 (400) 에 전달되어 리드스크류 (400) 가 회전운동 (155) 을 하게 되고 리드스크류 (400) 와 나사결합된 리드블록 (500) 이 리드블록 가이드 (125) 를 따라 직선운동 (505) 을 하게 되면, 체결부 (600) 에 의해 회전테이블 (300) 이 회전운동 (305) 을 하게 된다.

본 발명에 따르면, 종래의 감속기 (130) 구조를 제거하여 감속 기어에 의한 편차 발생을 억제하고, 워엄 (150) 과 워엄기어 (310) 를 제거하여 기어물림 편차를 없애므로 정밀한 각도 정렬이 가능하게 된다. 또한 워엄축 (140) 의 변형에 따른 모터손상을 방지할 수 있는 현저한 효과가 있다.

또한, 본 발명의 구동모터는 종래의 구동모터보다 가격이 저렴하여 원가절감의 현저한 효과를 가져온다.

본 발명의 바람직한 실시례가 특정 용어들을 사용하여 기술되어 왔지만, 그러한 기술은 오로지 설명을 위한 것이며, 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것으로 이해되어져야 한다.

Claims (3)

1. 반도체 웨이퍼 프로버 각도 정렬 기구에 있어서,

   상기 프로버 각도정렬 기구를 구동시키는 구동모터 (100);

   상기 구동모터에 직접 연결되어 회전력을 전달하는 리드스크류 (400);

   상기 리드스크류와 나사결합되어 직선운동을 하는 리드블록 (520);

   상기 리드블록의 직선운동을 유도하는 리드블록 가이드 (125);

   상기 리드블록이 상기 리드블록가이드를 따라 직선운동을 할 수 있도록 상기 리드블록가이드와 접합된 상기 리드블록을 하우징하고, 일측면이 상기 리드스크류가 관통되어 상기 리드블록과 나사결합될 수 있도록 개방되어 있는 하우징 (120);

   상기 리드블록과 일단이 연결되어 있는 체결부 (600); 및

   상기 리드블록의 직선운동에 따라 미세한 회전운동을 하도록 상기 체결부의 타단과 연결된 회전테이블 (300) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 프로버 각도 정렬 기구.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 리드블록은 상기 리드스크류와 직접 나사결합을 하는 리드너트;

   상기 리드블록의 직선운동 방향에 평행하게 설치되어 압력을 조정하는 압축유지용 너트 및 압축스프링;

   상기 리드너트에 일체로 결합된 텐션레버 및 텐션볼 플런져를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 프로버 각도 정렬 기구.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 체결부는 상기 리드블록의 직선운동 방향과 수직으로 배치되어 상기 리드블록과 상기 회전테이블을 결합시켜 주는 로커아암;

   상기 리드블록 방향의 상기 로커아암 끝부분에 결합되는 상기 로커아암축;

   상기 로커아암축의 상부에 고정되도록 설치되는 텐션베어링; 및

   상기 로커아암의 하부에 상기 텐션베어링이 설치된 상기 로커아암축과 고정되도록 설치되는 가이드베어링을 포함하고,

   상기 체결부의 상기 가이드베어링이 상기 리드블록과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 프로버 각도 정렬 기구.