KR200235110Y1 - 웨이퍼 프로버 스테이션용 핫척 - Google Patents

Abstract

본 고안은 균일한 열을 척으로 공급하는 웨이퍼 프로버 스테이션용 핫척에 관한 것으로서, 본 고안의 핫척은 히터를 구비하며, 상기 히터는 저항 패턴이 배치되어 있어 전원이 공급되면 열을 내는 발열 저항판과, 상기 발열 저항판의 가운데에 설치되어 있는 단자와, 상기 단자를 통하여 상기 발열 저항판과 전원 공급 장치를 연결시켜 주는 전원선을 구비한다.

본 고안에 의하여, 단자를 히터의 가운데에 위치시킴으로써, 히터 가운데 부분의 저항 패턴이 히터의 다른 부분의 저항 패턴과 상이하게 하여 열 발생을 작게 하고 열의 집중에 의한 척의 온도 상승을 억제하여 다른 부분과의 온도차가 없도록 함으로써, 척 전체 영역의 온도를 균일하게 할 수 있다.

Description

웨이퍼 프로버 스테이션용 핫척{HOT CHUCK FOR WAFER PROBER STATION}

본 고안은 웨이퍼 프로버 스테이션의 핫척에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 웨이퍼 프로버 스테이션에서 웨이퍼의 온도를 높이기 위하여 핫척에 장착되는 히터에 관한 것이다.

웨이퍼 프로버 스테이션(Wafer Prober Station)은 웨이퍼 다이(Wafer die)에 대한 테스트와 함께 양ㆍ불량을 판정하는 반도체 제조 공정중의 EDS 검사 장비의 하나로서, 이는 웨이퍼 다이의 패드를 직접 접촉하여 테스트하여 불량 다이를 조기에 제거함으로써 후속되는 패키징 및 패키징 테스트 공정에서 사용될 원자재 및 시간, 기타의 손실을 절감하기 위한 공정 장비이다.

전술한 웨이퍼 프로버 스테이션은, 도 1을 참조하여 보면, (1) 검사할 웨이퍼를 척 위에 이동ㆍ고정시키는 스테이지부와, (2) 웨이퍼를 검사하기 위하여 웨이퍼와의 전기적 연결을 제공하고 전기적 신호를 송수신하는 프로버 카드(prober card)와, (3) 상기 프로버 카드로부터 송수신된 전기적 신호를 검사하여 각종 웨이퍼가 원하는 대로 제조되었는지 여부를 검사하기 위한 프로그램을 만들어 장착시킴으로써 각각의 웨이퍼에 맞는 검사를 가능케 하는 테스터(Tester)와, (4) 프로버 스테이션 및 테스터를 제어하는 컴퓨터와, (5) 웨이퍼를 상기 웨이퍼가 복수개 삽입되어 있는 카셋트로부터 척위에 이동시키는 로더를 구비한다.

이때, 전술한 (1)번 항목의 스테이지부는 척(chuck) 및 4개의 축으로 구성된 기구부로서, 상기 4개의 축은 각각 평면을 움직이는 X, Y 축과, 상기 X, Y 축 위에 설치되어 상하로 움직이는 Z 축과, Z 축위에서 회전하는 회전축으로 구성되며, 회전축 위에 상기 척이 설치되어 있다. 따라서, 4개의 축위에 설치된 척은 평면, 상하, 회전의 4개의 자유도를 갖고 이동할 수 있게 되며, 테스트하고자 하는 웨이퍼는 상기 척위에 고정시키게 된다.

일반적으로, 반도체 웨이퍼 위에 만들어진 반도체 칩(chip)을 패키징하기 전에 웨이퍼 상태에서 칩들이 정상적으로 동작하는지를 전기적으로 테스트할 때, 상온에서가 아니라 고온 또는 저온에서 테스트를 하게 된다. 이러한 고온의 테스트를 위해서 웨이퍼를 일정 온도 이상으로 가열할 필요가 있다. 예컨대, 칩의 테스트 온도가 87˚라면, 웨이퍼의 온도를 87˚로 유지하면서 테스트를 해야 된다.

웨이퍼 프로버 스테이션에 있어서, 고온의 테스트를 위하여 웨이퍼를 일정 온도로 유지하기 위하여 일반적으로 척을 가열시켜 척위에 고정된 웨이퍼의 온도를 원하는 온도로 유지시키게 된다.

이와 같이 척을 고온으로 가열할 수 있도록 한 것이 핫척(hot chuck)이다. 이러한 핫척은 척을 가열시키기 위한 히터(heater)를 구비하고 있으며, 상기 히터로는 일반적으로 전기 히터를 사용하게 된다.

도 2는 웨이퍼 프로버 스테이션의 핫척을 나타내는 블록도이다. 이하, 도 2를 참조하여, 웨이퍼 프로버 스테이션의 핫척의 구성을 간략하게 설명한다.

웨이퍼 프로버 스테이션의 핫척은 (1) 척(210)과, (2) 척(210)을 가열시키는히터(220)와, (3) 상기 히터에서 발생하는 열이 척의 하부, 즉 스테이지부로 전달되는 것을 방지하여 열 손실 및 열 전달을 막아주는 단열판(230)과, (4) 척의 온도를 실시간에 측정하기 위한 온도 센서(240)와, (5) 척의 온도를 실시간으로 측정하여 척의 온도를 테스트 온도로 유지시키기 위하여 제어 신호를 만들어내는 온도 제어기(260)와, (6) 온도 제어기에서 제어 신호를 받아 히터에 전원을 공급하는 히터용 전원 공급 장치(250)로 구성된다.

도 3a는 도 2의 히터(220)를 보다 상세히 도시한 정면도이며, 도 3b는 그에 대한 평면도이다. 이하, 도 3a 및 도 3b를 참조하여, 종래의 핫척의 히터의 구성을 설명한다.

핫척의 히터는 (1) 저항 패턴이 복잡하게 배치되어 있어, 가운데에 전원이 공급되면 열을 내는 발열 저항판(320)과, (2) 발열 저항판이 노출되지 않도록 발열 저항판(320)의 위와 아래에 각각 접합되어 있는 절연판(300)과, (3) 발열 저항판(320)의 외각 끝에 설치된 단자(310)와, (4) 상기 단자를 통하여 상기 저항판과 연결되는 전원선(330)을 구비한다.

이하, 전술한 핫척 및 핫척의 히터의 구성을 토대로 히터의 동작을 설명한다.

먼저, 히터의 전원선(330)에 전원이 공급되면, 전원선에 연결된 단자(310)를 통하여 발열 저항판(320)으로 전기가 흐르게 되고, 발열 저항판의 저항 패턴에서 열을 발생시키게 된다. 이때, 발열 저항판의 저항 패턴의 폭이 작으면 저항이 커지게 되고 열이 많이 발생하게 되나, 발열 저항판의 저항 패턴의 폭이 넓으면 저항이작아지고 열이 적게 발생하게 된다. 따라서, 발열 저항판의 전 영역에서 일정한 열을 발생시키기 위하여서는 발열 저항판에 설치된 저항 패턴이 모두 일정한 폭으로 균일하게 배치되어야 한다.

그런데, 종래의 히터에 있어서, 단자(310)는 전원선(330)의 끝에 접합되어야 하므로, 단자의 주위 부분에 있는 저항 패턴은 폭이 넓어지게 된다. 그 결과, 단자의 주위 부분은 다른 부분보다 저항이 작고 열 발생도 적어지게 된다.

즉, 도 3a 및 도 3b에서 보는 바와 같이, 종래의 히터는 단자의 위치가 발열 저항판의 외각 끝에 있고, 단자 부분의 저항 패턴이 다른 부분의 그것과 상이하여 단자가 있는 부분의 열 발생이 다른 부분보다 적게 되어, 발열 저항판에 있어서 단자와 접촉되는 주위 부분의 온도가 다른 부분보다 낮아지게 되는 문제점이 있다.

또한, 히터의 가운데 부분에 열이 집중됨으로써, 척의 가운데 부분이 다른 부분보다 온도가 높아지게 되는 문제점이 있다.

웨이퍼상의 칩에 대한 정확한 검사를 위하여, 핫척은 척의 전체를 균일하게 테스트 온도로 유지시키는 것이 가장 중요하다. 그런데, 전술한 문제점으로 인하여, 척의 위치에 따라 온도가 크게 다르면 웨이퍼 상의 칩을 정확하게 테스트할 수 없게 되는 문제점이 있다.

본 고안은 테스트하고자 하는 웨이퍼 상의 칩에 대하여 균일한 온도를 유지시키기 위하여 균일한 열을 발생시킬 수 있는 히터를 갖는 웨이퍼 프로버 스테이션용 핫척을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 반도체 웨이퍼 프로버를 전체적으로 도시한 블록도.

도 2는 반도체 웨이퍼 프로버의 핫척을 도시한 정면도.

도 3a는 종래의 핫척의 히터를 도시한 정면도이며, 도 3b는 이에 대한 평면도.

도 4a는 본 발명에 따른 핫척의 히터를 도시한 정면도이며, 도 4b는 이에 대한 평면도.

<도면의 부호에 대한 간단한 설명>

210 ; 척

220 ; 히터

230 ; 단열판

240 ; 온도 센서

250 ; 전원 공급 장치

260 ; 온도 제어기

400 ; 절연판

410 ; 단자

420 ; 발열저항판

430 ; 전원선

전술한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 고안의 웨이퍼 프로버 스테이션용 핫척은, 웨이퍼가 장착되는 척과, 상기 척을 가열시키는 히터와, 열 손실 및 전달을 막아주는 단열판과, 척의 온도를 실시간으로 측정하는 온도 센서와, 척의 온도를 테스트 온도로 유지시키기 위하여 제어 신호를 생성해 내는 온도 제어기와, 상기 온도 제어기로부터 제어 신호를 받아 히터에 전원을 공급하는 전원 공급 장치를 구비하고, 상기 히터는 저항 패턴이 배치되어 있어 전원이 공급되면 열을 내는 열 저항판과, 상기 발열 저항판의 가운데에 설치되어 있는 단자와, 상기 단자를 통하여 상기 발열 저항판과 상기 전원 공급 장치를 연결시켜 주는 전원선을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 단자의 주위에 있는 발열 저항판의 저항 패턴의 폭은 상기 척의 전체 온도를 균일하게 하도록 결정되는 것이 바람직하다.

더 바람직하게는 상기 히터는 상기 발열 저항판의 위와 아래에 각각 접합된 절연판을 구비한다.

본 고안에 의하여 웨이퍼 프로버 스테이션용 핫척은 척의 전면에 균일한 온도의 열을 제공함으로써, 웨이퍼의 온도를 균일하게 유지할 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 웨이퍼 프로버 스테이션용 핫척의 구성 및 동작을 상세히 설명한다.

도 4a는 본 고안에 따른 웨이퍼 프로버 스테이션용 핫척에 사용되는 히터를 나타내는 정면도이며, 도 4b는 이에 대한 평면도이다.

먼저, 본 고안에 따른 히터는 (1) 저항 패턴이 배치되어 있고, 가운데에 전원이 공급되면 열을 내는 발열 저항판(420)과, (2) 상기 발열 저항판(420)의 위와 아래에 각각 접합되어 있는 절연판(400)과, (3) 상기 발열 저항판의 가운데에 설치되어 있는 단자(410)와, (4) 상기 단자(410)를 통하여 상기 발열 저항판으로 전원을 공급하는 전원선(430)을 구비한다.

상기 단자(410)를 상기 발열 저항판의 가운데에 설치하여 히터의 가운데 부분에서 열이 적게 발생하도록 함으로써, 척의 가운데 부분의 온도를 척의 다른 부분의 온도와 같도록 한다.

이하, 도 2 및 도 4a, 4b를 참조하여 본 발명에 따른 웨이퍼 프로버 스테이션용 핫척의 동작을 상세히 설명한다.

먼저, 온도 제어기(260)에서 웨이퍼를 테스트하고자 하는 온도가 설정되면, 온도 제어기(260)는 실시간으로 척의 온도를 온도 센서를 통하여 측정하고 설정된 테스트 온도와 실제 측정한 척의 온도와의 차이에 따라 온도차를 줄이기 위한 제어 신호를 실시간으로 생성하여 히터용 전원 공급 장치(250)로 전송한다.

히터용 전원 공급 장치(250)는 온도 제어기(260)로부터 전송받은 제어신호에 따라 히터로 전원을 공급하게 된다.

전원을 공급받은 히터(220)는 발열 저항판의 저항 패턴에서 열이 발생시키게 되고, 척의 온도가 설정된 테스트 온도로 될 때까지 척(210)을 가열시키게 된다. 다음, 척의 온도가 테스트 온도와 같게 되면 척의 온도가 변하지 않도록 척의 온도를 일정하게 유지시킨다.

이때, 전원선(430)과 발열 저항판(420)을 연결하는 단자(410) 부분에서의 저항 패턴은 단자를 전원선과 연결시키기 위하여 불가피하게 다른 부분의 저항 패턴보다 그 폭이 더 넓어지게 되고, 그 결과 단자 부분에 열의 발생이 다른 부분의 열 발생보다 적어지게 된다.

본 고안에 따른 웨이퍼 프로버 스테이션용 핫척은 구조적으로 열의 발생이 집중되는 발열 저항판의 가운데에 다른 부분보다 열 발생이 적은 단자를 설치함으로써, 히터의 가운데 부분에 열이 집중되는 것을 방지하고, 단자부분에 열 발생이 적어지는 것을 방지할 수 있게 된다.

본 고안에 의한 웨이퍼 프로버 스테이션용 핫척은 척의 전체에 균일한 열을 발생토록 함으로써, 척위에 장착된 웨이퍼의 전체 영역의 온도를 균일하게 유지할 수 있게 된다. 그 결과, 소정의 온도에서 웨이퍼에 대한 검사를 정확하게 할 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 웨이퍼가 장착되는 척과, 상기 척을 가열시키는 히터와, 열 손실 및 전달을 막아주는 단열판과, 척의 온도를 실시간으로 측정하는 온도 센서와, 척의 온도를 테스트 온도로 유지시키기 위하여 제어 신호를 생성해 내는 온도 제어기와, 상기 온도 제어기로부터 제어 신호를 받아 히터에 전원을 공급하는 전원 공급 장치를 구비하는 웨이퍼 프로버 스테이션용 핫척에 있어서,

   상기 히터는

   저항 패턴이 배치되어 있어, 전원이 공급되면 열을 내는 발열 저항판과,

   상기 발열 저항판의 가운데에 설치되어 있는 단자와,

   상기 단자를 통하여 상기 발열 저항판과 상기 전원 공급 장치를 연결시켜 주는 전원선을 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 프로버 스테이션용 핫척.
2. 제1항에 있어서,

   상기 단자의 주위에 있는 발열 저항판의 저항 패턴의 폭은 상기 척의 전체 온도를 균일하게 하도록 결정되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 프로버 스테이션용 핫척.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 히터는 상기 발열 저항판의 위와 아래에 각각 접합된 절연판을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 프로버 스테이션용 핫척.