KR20050039509A - An analysis system probing a wafer having a measure of self-operating an array - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 웨이퍼의 특성을 분석하기 위한 프로버 시스템에 있어서, 특성분석 이전에 웨이퍼의 중심을 척(Chuck)의 중심과 일치시킴은 물론, 웨이퍼 표면의 프로빙 패드를 소정의 위치로 정렬하는 반도체 웨이퍼의 정렬을 제어시스템에 의해 일괄처리하도록 하는 정렬수단에 관한 것이다.The present invention relates to a prober system for characterizing a semiconductor wafer, wherein the semiconductor is not only aligned with the center of the chuck before the characterization but also aligned with the probing pads on the wafer surface to a predetermined position. An alignment means for batch-aligning a wafer by a control system.
좀더 구체적으로는, 좌·우측단에 마련된 승강축에 의해 상·하로 구동하는 플래턴의 일측에 척(Chuck) 헤드부로부터 이송된 웨이퍼를 선(先)정렬하기 위한 일군의 센서가 포함된 프리얼라인부와, 상기 플래턴의 타측에 전·후 및 좌·우방향으로 구동하는 카메라구가 포함된 인스펙션부, 및 일련의 연산을 수행하여 연산결과에 따른 상기 웨이퍼의 정렬을 위한 작동을 제어하는 프로세스가 포함된 제어부를 구비하여, 상기 웨이퍼의 정렬이 제어시스템에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동정렬수단이 구비된 반도체 웨이퍼 분석용 프로버 시스템에 관한 것이다.More specifically, the pre-alignment includes a group of sensors for pre-aligning the wafer transferred from the chuck head to one side of the platen driven up and down by the lifting shaft provided at the left and right ends. An inspection unit including an alignment unit, a camera mechanism for driving the front, rear, and left and right directions on the other side of the platen, and performing a series of operations to control an operation for aligning the wafer according to the operation result A prober system for semiconductor wafer analysis provided with an automatic alignment means, comprising a control unit including a process, wherein alignment of the wafer is performed by a control system.
본 발명에 따른 자동정렬수단이 구비된 반도체 웨이퍼 분석용 프로버 시스템에 의하면, 반도체 웨이퍼의 정렬기능이 버턴에 의해 시스템적으로 신속하면서도 정확하게 수행됨에 따라, 웨이퍼의 특성검사효율을 혁기적으로 높이는 효과가 기대되는 발명이다.According to the prober system for semiconductor wafer analysis provided with the automatic sorting means according to the present invention, as the alignment function of the semiconductor wafer is performed quickly and accurately systematically by the button, the effect of dramatically improving the characteristic inspection efficiency of the wafer Is an expected invention.
Description
본 발명은 반도체 웨이퍼의 특성을 분석하기 위한 프로버 시스템에 있어서, 특성을 분석하기 이전에 웨이퍼의 중심을 척(Chuck)의 중심과 일치시킴은 물론, 웨이퍼 표면의 프로빙 패드를 소정의 위치로 정렬하는 반도체 웨이퍼의 정렬을 제어시스템에 의해 일괄처리하도록 하는 정렬수단에 관한 것이다.The present invention provides a prober system for characterizing a semiconductor wafer, wherein the center of the wafer is aligned with the center of the chuck before the characterization, and the probing pads on the wafer surface are aligned to a predetermined position. An alignment means for batch processing of a semiconductor wafer to be processed by a control system.
좀더 구체적으로는, 좌·우측단에 마련된 승강축에 의해 상·하로 구동하는 플래턴의 일측에 척(Chuck) 헤드부로부터 이송된 웨이퍼를 선(先)정렬하기 위한 일군의 센서가 포함된 프리얼라인부와, 상기 플래턴의 타측에 전·후 및 좌·우방향으로 구동하는 카메라구가 포함된 인스펙션부, 및 일련의 연산을 수행하여 연산결과에 따른 상기 웨이퍼의 정렬을 위한 작동을 제어하는 프로세스가 포함된 제어부를 구비하여, 상기 웨이퍼의 정렬이 제어시스템에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동정렬수단이 구비된 반도체 웨이퍼 분석용 프로버 시스템에 관한 것이다.More specifically, the pre-alignment includes a group of sensors for pre-aligning the wafer transferred from the chuck head to one side of the platen driven up and down by the lifting shaft provided at the left and right ends. An inspection unit including an alignment unit, a camera mechanism for driving the front, rear, and left and right directions on the other side of the platen, and performing a series of operations to control an operation for aligning the wafer according to the operation result A prober system for semiconductor wafer analysis provided with an automatic alignment means, comprising a control unit including a process, wherein alignment of the wafer is performed by a control system.
일반적으로 반도체 웨이퍼의 특성을 분석하기 위한 프로버 시스템에서, 웨이퍼의 특성을 정밀하게 분석하기 위해서는, 프로빙 이전에 반도체 웨이퍼 상의 소정위치에 구비된 패드와 프로버카드의 핀을 정위치시키는, 웨이퍼의 정렬이 매우 중요하다.In general, in a prober system for analyzing the characteristics of a semiconductor wafer, in order to precisely analyze the characteristics of the wafer, the pins of the probe and the prober card, which are provided at a predetermined position on the semiconductor wafer, before the probing, are placed in position, Alignment is very important.
이러한 웨이퍼의 정렬은 고도의 정밀도를 요하는 것인데 반해, 종래기술에 따른 웨이퍼 분석용 프로버 시스템에서는 검사자 또는 연구원이 직접 시스템을 기구적으로 조절하여 정렬하도록 되어 있는 것이 통상적이다.While the alignment of such wafers requires a high degree of precision, it is common in the wafer analysis prober system according to the prior art that an inspector or a researcher directly adjusts and aligns the system mechanically.
예를 들면, 2000년 5월 19일자로 대한민국 특허청에 등록된 실용신안 등록번호 제190798호의 "반도체 웨이퍼 프로버의 웨이퍼 핸들링 장치"에서 개시된 기술을 들수 있는데, 첨부된 도면 제1도를 참조하여, 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.For example, the technique disclosed in "Wafer Handling Device of Semiconductor Wafer Prober" of Utility Model Registration No. 190798, registered with the Korean Intellectual Property Office on May 19, 2000, with reference to FIG. Specifically, it is as follows.
종래기술에 따른 웨이퍼 프로버의 웨이퍼 핸들링 장치는, 구동모터(1)의 구동에 따라 수평으로 직선이동을 하는 하부 쐐기형 부재(2)와; 상기 하부 쐐기형 부재(2)의 상방에 설치되어 승강 및 하강운동을 하는 상부 쐐기형 부재(3)와; 상기 상부 쐐기형 부재(3) 위에 설치된 고정축(4a) 및 회전축(4b)을 포함하는 고정척(4)과; 상기 고정척(4)의 승·하강에 따라 돌출 및 함몰되는 복수개의 핀(5)으로 구성된 것이다.A wafer handling apparatus for a wafer prober according to the prior art includes: a lower wedge-shaped member (2) for linearly moving horizontally in accordance with the driving of the driving motor (1); An upper wedge-shaped member (3) installed above the lower wedge-shaped member (2) to move up and down; A fixed chuck (4) comprising a fixed shaft (4a) and a rotating shaft (4b) installed on the upper wedge-shaped member (3); It consists of a plurality of pins 5 protruding and recessed as the fixed chuck 4 rises and falls.
상기와 같은 종래기술에 따른 반도체 웨이퍼 프로버의 웨이퍼 핸들링 장치의 작동은, 웨이퍼(10)를 상기 핀(5) 위에 올려놓은 상태에서 구동모터(1)를 작동하게 된다.In the operation of the wafer handling apparatus of the semiconductor wafer prober according to the related art as described above, the driving motor 1 is operated while the wafer 10 is placed on the pin 5.
그러면, 볼스크류(2a)가 회전함과 동시에 너트에 일체된 하부 쐐기형 부재(2)가 가이드 블럭(2b) 및 가이드(2c)에 의해 직선운동을 하게되며, 이에 따라 상기 상부 쐐기형 부재(3)는 수직으로 상승하게 된다.Then, at the same time as the ball screw 2a rotates, the lower wedge-shaped member 2 integral with the nut is linearly moved by the guide block 2b and the guide 2c, and thus the upper wedge-shaped member ( 3) rises vertically.
이때, 상기 상부 쐐기형 부재(3) 위에 설치된 고정축(4a)과 회전축(4b)을 포함하는 고정척(4)이 상승하게 되며, 상기 핀(5)이 고정척(4) 내로 함몰되면서 상기 웨이퍼(10)가 고정척(4)의 상면에 안착되는 것이다.At this time, the fixing chuck 4 including the fixing shaft 4a and the rotating shaft 4b installed on the upper wedge-shaped member 3 is raised, and the pin 5 is recessed into the fixing chuck 4. The wafer 10 is seated on the upper surface of the fixed chuck 4.
이와같은 상태에서 상기 고정척(4)의 내부에 구비된 흡기공(4c)을 통해 상기 웨이퍼(10)를 흡착함으로써, 고정하게 되는 것이다.In such a state, the wafer 10 is sucked through the intake hole 4c provided in the fixing chuck 4 to fix the wafer 10.
다시 말해서, 종래기술에 따른 웨이퍼 프로버의 웨이퍼 핸들링 장치에 의하면, 상기 웨이퍼(10)를 상기 고정척(4)에 고정한 상태에서, 검사자 또는 연구원은 상기 고정척(4)과, 첨부된 도면 제1도에서 생략된 스코프를 직접 움직여서 상기 웨이퍼(10)의 정렬상태를 조절하도록 구성된 것이다.In other words, according to the wafer handling apparatus of the wafer prober according to the prior art, in the state in which the wafer 10 is fixed to the fixing chuck 4, the inspector or the researcher is provided with the fixing chuck 4 and the accompanying drawings. It is configured to adjust the alignment of the wafer 10 by directly moving the scope omitted in FIG.
상기한 종래기술에 따른 반도체 웨이퍼 프로버의 웨이퍼 핸들링 장치는, 검사자 또는 연구원의 장치조작능력에 따라 웨이퍼의 정렬상태가 제각각으로 다르게 이루어지는 문제점을 해결할 수 없다.The wafer handling apparatus of the semiconductor wafer prober according to the prior art does not solve the problem that the alignment state of the wafer is different depending on the apparatus operating capability of the inspector or the researcher.
특히, 웨이퍼 정렬에 소여되는 시간이 지나치게 많이 소여됨에 따라, 웨이퍼의 특성검사과정 전체에 미치는 비효율성은 생산성 저하 등과 같은 치명적인 문제점을 초래하게 된다.In particular, as the time required to align the wafer is excessively increased, the inefficiency of the entire wafer inspection process results in a fatal problem such as reduced productivity.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 반도체 웨이퍼의 특성을 분석하기 위한 프로버 시스템에 있어서, 상기 웨이퍼의 선(先)정렬 및 세부정렬을 위한 각 구성요소를 구비하며, 그 구성요소의 작동을 시스템적으로 제어하는 프로세스가 포함된 제어부를 형성하여, 상기 웨이퍼의 정렬이 상기 제어시스템으로부터 신속하고 정밀하게 이루어지는 자동정렬수단이 구비된 반도체 웨이퍼 분석용 프로버 시스템을 제공하기 위한 것이다. The present invention is to solve the above problems of the prior art, the object of the present invention is a prober system for analyzing the characteristics of a semiconductor wafer, each component for the pre-alignment and sub-alignment of the wafer And a control unit including a process for systematically controlling the operation of the component, wherein the wafer alignment probe is provided with an automatic alignment means in which alignment of the wafer is quickly and precisely from the control system. It is to provide a system.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동정렬수단이 구비된 반도체 웨이퍼의 분석용 프로버 시스템은 좌·우측단에 마련된 승강축에 의해 상·하로 구동하는 플래턴의 일측에 척(Chuck) 헤드부로부터 이송된 웨이퍼를 선(先)정렬하기 위한 일군의 센서가 포함된 프리얼라인부와, 상기 플래턴의 타측에 전·후 및 좌·우방향으로 구동하는 카메라구가 포함된 인스펙션부, 및 일련의 연산을 수행함은 물론, 그 연산결과에 따라 상기 웨이퍼의 정렬을 위한 작동을 제어하는 프로세스가 포함된 제어부를 구비하여, 상기 웨이퍼의 정렬을 제어시스템으로부터 신속하고 정밀하게 이루어지도록 구성된 것을 핵심적 특징으로 한다. In order to achieve the above object, a prober system for analyzing a semiconductor wafer having an automatic alignment means according to the present invention has a chuck head on one side of a platen driven up and down by lifting shafts provided at left and right ends thereof. A pre-alignment unit including a group of sensors for pre-aligning the wafer transferred from the wafer, an inspection unit including a camera mechanism driven on the other side of the platen in the front, rear, and left and right directions, and a series of The control unit includes a process for controlling the operation for alignment of the wafer according to the calculation result as well as performing the operation of the wafer, and the key alignment is configured to perform the alignment of the wafer quickly and precisely from the control system. do.
이하, 본 발명의 실시예에 대한 구성을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 도 2는 본 발명에 따른 자동정렬수단이 구비된 반도체 웨이퍼 분석용 프로버 시스템의 개략적인 개념을 나타낸 것이고, 도 3은 프리얼라인부에 대한 상세한 구성을, 도 4는 인스펙션부에 대한 상세한 구성을, 그리고 도 5는 본 발명에 따른 분석용 프로버 시스템의 전체구성을 블록으로 나타내어 제어상태를 도시한 개념도이다.First, Figure 2 shows a schematic concept of a prober system for semiconductor wafer analysis equipped with an automatic alignment means according to the present invention, Figure 3 is a detailed configuration of the pre-alignment, Figure 4 is a detailed description of the inspection unit The configuration, and Figure 5 is a conceptual diagram showing a control state by showing the overall configuration of the analysis prober system according to the present invention in a block.
첨부된 도면에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자동정렬수단이 구비된 반도체 웨이퍼 분석용 프로버 시스템은 검사자 및 연구원이 배율을 조절하면서 웨이퍼(10)의 위치나 표면상태를 확인하도록 마련된 스코프부(20)와; 컴팩트한 내부공간이 형성된 몸통부(40); 및 일련의 연산을 수행하며, 연산결과에 따른 상기 웨이퍼의 정렬을 위한 작동을 제어하는 프로세스가 포함된 제어부(30); 그리고, 상기 제어부(30)의 기능을 결정하여 작동하도록 구비된 모드선택부(31)로 대별된다.As shown in the accompanying drawings, a semiconductor wafer analysis prober system equipped with an automatic alignment means according to the present invention is a scope portion provided to check the position or surface state of the wafer 10 while the inspector and researchers adjust the magnification 20; Body portion 40 formed with a compact internal space; And a controller 30 which performs a series of operations and controls an operation for aligning the wafer according to the calculation result. Then, it is roughly divided into the mode selection unit 31 provided to determine and operate the function of the control unit 30.
여기서, 상기 스코프부(20)는 일반적인 것으로 광학현미경 등과 같은 장치의 결합으로 이루어진 것이며, 상기 모드선택부(31)는 일군의 버턴식 입력키로 이루어지되, 선(先)정렬을 위한 모드와 세부정렬을 위한 모드, 즉 프리얼라인(Pre align)부(50)에 관한 버턴과 인스펙션(Inspection)부(60)에 관한 버턴을 기본으로 하여 형성된다.Here, the scope unit 20 is generally made of a combination of a device such as an optical microscope, and the mode selection unit 31 is composed of a group of button-type input keys, the mode and the detailed alignment for pre-alignment Is formed based on a button for the pre-align unit 50 and a button for the inspection unit 60.
그리고, 상기 몸통부(40)의 내부에는 반도체 웨이퍼 분석용 프로버 시스템의 통상적인 구성을 포함하게 되는데, 구체적인 구성은 다음과 같다.In addition, the inside of the body portion 40 will include a conventional configuration of the prober system for semiconductor wafer analysis, the specific configuration is as follows.
내부 저면에 마련된 베이스 프레임(41)과; 상기 베이스 프레임(41)의 양 단부에 설치되어 상승 및 하강 하도록 구비된 승강축(42)과; 상기 승강축(42)의 상단에 탈착이 자유로운 프로버부(70)를 포함하는 플래턴(43)과; 상기 웨이퍼(10)가 안착되어 척(Chuck,81) 위에 놓이도록 구비된 척(Chuck) 헤드부(80); 및 상기 척(Chuck) 헤드부(80)의 저면에 형성된 것으로, 상기 척(Chuck) 헤드부(80)를 소정범위 내에서 회동시킴은 물론, 상·하, 좌·우 및 전·후방향으로 구동시키는 척(Chuck) 구동부(90)가 포함된 것이다.A base frame 41 provided on an inner bottom surface thereof; Lifting shafts 42 which are installed at both ends of the base frame 41 and provided to ascend and descend; A platen 43 including a prober part 70 detachably attached to an upper end of the lifting shaft 42; A chuck head portion 80 provided to place the wafer 10 on the chuck 81; And a bottom surface of the chuck head portion 80, which rotates the chuck head portion 80 within a predetermined range, as well as in up, down, left, right and front and rear directions. The chuck driving unit 90 for driving is included.
본 발명에 따른 자동정렬수단이 구비된 반도체 웨이퍼 분석용 프로버 시스템의 상기 척 구동부(90)는 각 방향으로 구동되는 베이스가 다단으로 결합되어 이루어진 것으로서, 상기 베이스 프레임(41)의 상단부 내에서 좌·우방향으로 구동되는 좌우구동베이스(94)와, 상기 좌우구동베이스(94) 위에 마련되어 전·후방향으로 구동되는 전후구동베이스(93), 상기 전후구동베이스(93)의 상단부에 형성되어 상·하방향으로 구동되는 상하구동베이스(92) 및 상기 상하구동베이스(92) 위에 마련되어 소정의 회동범위 내에서 회전이 가능하게 설치된 회동베이스(91)의 결합으로 이루어진 것이다.The chuck driving unit 90 of the prober system for semiconductor wafer analysis equipped with the automatic alignment means according to the present invention is formed by combining a base driven in each direction in multiple stages, and left in the upper end of the base frame 41. Left and right driving base 94 driven in the right direction, the front and rear driving base 93 provided on the left and right driving base 94 and driven in the front and rear directions, and formed on the upper end of the front and rear driving base 93 and The upper and lower driving base 92 driven in the downward direction and the rotating base 91 provided on the upper and lower driving base 92 to be rotatable within a predetermined rotation range.
이와같은 척 구동부(90)로부터 상기 척 헤드부(80)는 상·하, 좌·우 및 전·후방향은 물론, 일정한 범위 내에서 회동이 가능하게 이루어진 특징이 있다.From the chuck drive unit 90, the chuck head portion 80 is characterized by being able to rotate within a certain range, as well as up, down, left, right and front and rear directions.
그리고, 상기 척 헤드부(80)는 상기 웨이퍼(10)가 안착되는 척(Chuck,81)과, 상기 척(81)을 관통하여 상·하방으로 상승 및 하강되며, 상기 웨이퍼(10)를 상기 척(81)으로부터 들어올려 소정폭으로 이격시켜주는 다수개의 리프트핀(82), 상기 리프트핀(82)을 포함하며, 상기 척(81)의 하단면에 연접된 원형의 디스크(83)를 포함하여 구성된다.In addition, the chuck head portion 80 is raised and lowered upward and downward through the chuck 81 on which the wafer 10 is seated, the chuck 81, and the wafer 10. It includes a plurality of lift pins 82, the lift pins 82, which lifts away from the chuck 81 to a predetermined width, and includes a circular disk 83 connected to the bottom surface of the chuck 81. It is configured by.
또, 상기 프로버부(70)는 상기 웨이퍼(10)의 표면에 소정의 전류를 인가하여 특성을 분석하기 위한 프로버핀(73)과, 상기 프로버핀(73)을 내포하고 있는 카드홀더(72), 및 상기 카드홀더(72)에 구동축의 끝단이 연결되어 구비된 구동모터(71)를 포함하는 것이다.The prober unit 70 includes a prober pin 73 for analyzing a characteristic by applying a predetermined current to the surface of the wafer 10 and a card holder 72 containing the prober pin 73. , And a driving motor 71 connected to an end of a driving shaft to the card holder 72.
여기서, 상기 구동모터(71)의 회전으로부터 상기 프로버부(70)의 프로버핀(73)을 일군의 선(先)정렬이 완료된 상기 웨이퍼(10) 면에 구비된 소정의 프로빙 패드와 손쉽게 일치시킬 수 있는 특징이 부가되며, 상기한 프로버부(70)의 자유로운 탈착과 관련된 구성은 일반적인 것에 지나지 않으므로 상세한 설명을 생략한다.Here, the probe pin 73 of the prober part 70 can be easily matched with a predetermined probing pad provided on the surface of the wafer 10 on which a group of pre-alignment is completed from the rotation of the driving motor 71. Features that can be added, the configuration associated with the free detachment of the prober portion 70 is only a general description thereof will be omitted.
이어서, 본 발명에 따른 자동정렬수단이 구비된 웨이퍼 분석용 프로버 시스템의 핵심적 특징을 이루는 것으로서, 상기 플래턴(43)의 일측에 구비되는 프리얼라인부(50)와 상기 플래턴(43)의 타측에 구비된 인스펙션부(60)에 대한 구성을 상세히 설명한다.Subsequently, as an essential feature of the wafer analysis prober system equipped with the automatic alignment means according to the present invention, the pre-alignment unit 50 and the platen 43 provided on one side of the platen 43 are provided. The configuration of the inspection unit 60 provided on the other side will be described in detail.
먼저, 상기 프리얼라인부(50)는 상기 플래턴(43)에 고정 지지되어, 상·하방향으로 구동되게 형성된 지지프레임(51)과; 상기 지지프레임(51)으로부터 좌·우방향으로 구동되게 결합된 구동프레임(52); 및 상기 구동프레임(52)에 형성된 것으로, 상기 척(Chuck) 헤드부(80)로부터 이송된 웨이퍼(10)가 안치(安置)되면, 공압에 의해 360˚회전되게 구비된 공압 회전구(53);를 포함하여 구성된다.First, the pre-aligner unit 50 is fixedly supported on the platen 43, the support frame 51 is formed to be driven in the up and down direction; A drive frame 52 coupled to be driven in a left and right direction from the support frame 51; And a pneumatic rotary tool 53 formed on the drive frame 52 and provided to rotate 360 ° by pneumatic pressure when the wafer 10 transferred from the chuck head portion 80 is placed. It is configured to include.
상기 지지 프레임(51) 및 구동 프레임(52)의 상단 내부에는 상기 척(Chuck) 헤드부(80)로부터 이송된 웨이퍼(10)를 선(先)정렬하기 위한 일군의 센서(54)가 포함되며, 상기 구동 프레임(52)에 포함된 센서(54)는 상기 공압 회전구(53)에 안치된 상기 웨이퍼(10)에 대한 좌표값을 파악하기 위한 반사형 센서 및 라인씨씨디 등과 같고, 상기 지지 프레임(51)의 내부에 포함된 센서(54)는 상기 구동 프레임(52)의 유동 위치를 파악하기 위한 반사형 센서이다.Inside the upper end of the support frame 51 and the drive frame 52 includes a group of sensors 54 for pre-aligning the wafer 10 transferred from the chuck head 80. The sensor 54 included in the drive frame 52 is the same as a reflective sensor and a line CD for determining a coordinate value of the wafer 10 placed in the pneumatic rotation hole 53. The sensor 54 included in the frame 51 is a reflective sensor for identifying the flow position of the drive frame 52.
그리고, 상기 인스팩션부(60)는, 상기 프리 얼라인부(50)로부터 선(先)정렬되어, 척 헤드부(80)로 이송된 상기 웨이퍼(10) 표면의 이미지 패턴을 분석하여 좌표값을 인가하도록 구비된 카메라구(61)와; 상기 카메라구(61)가 좌측 및 우측방향으로 구동될 수 있도록 그 일측에 결합된 좌우모션구(62)와; 상기 좌우모션구(62)를 전방 및 후방구동이 가능하도록 저면에 설치되는 전후모션구(63)와; 일측단이 상기 플래턴(43)에 고정되며, 타측단이 상기 전후모션구(63)에 결합된 고정프레임(64)이 포함된 것이다.Then, the inspection unit 60 is pre-aligned from the prealignment unit 50, and analyzes an image pattern of the surface of the wafer 10 transferred to the chuck head unit 80 to determine coordinate values. A camera mechanism 61 provided to apply; Left and right motion spheres 62 coupled to one side thereof so that the camera sphere 61 can be driven in left and right directions; A front and rear motion port 63 installed at a bottom surface of the left and right motion port 62 to enable forward and rearward driving; One end is fixed to the platen 43, the other end is to include a fixed frame 64 coupled to the front and rear motion port (63).
이와같은 상기 인스펙션부(60)는, 상기 웨이퍼(10)의 표면 이미지에 대한 패턴메칭 방식으로 상기 웨이퍼(10)의 정렬상태를 더욱 더 정밀하게 제어하는 것을 특징으로 한다.The inspection unit 60 is characterized in that to more precisely control the alignment of the wafer 10 by the pattern matching method for the surface image of the wafer 10.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작동관계를 프리얼라인부(50) 및 인스펙션부(60)의 웨이퍼(10) 정렬과 관련된 제어시스템을 중심으로 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation relationship of the present invention configured as described above with respect to the control system associated with the alignment of the wafer 10 of the prealignment unit 50 and the inspection unit 60 as follows.
먼저, 상기 프리얼라인부(50) 및 상기 인스펙션부(60)와 관련된 상기 웨이퍼(10)의 정렬과 관련된 특징을 대략적으로 설명하면, 상기 프리얼라인부(50)는, 최초 상기 척 헤드부(80) 위에 놓인 상기 웨이퍼(10)의 중심을 상기 척(81)의 중심과 일치시킴으로써, 일군의 선(先)정렬이 이루어지도록 하는 것이다.First, the characteristics related to the alignment of the wafer 10 with respect to the prealignment unit 50 and the inspection unit 60 will be described. In general, the prealignment unit 50 may be the first chuck head unit 80. By arranging the center of the wafer 10 on the center of the chuck 81, a group of pre-alignment is achieved.
그리고, 상기 인스펙션부(60)는 상기 웨이퍼(10)의 표면 이미지에 대해 패턴메칭 방식으로 상기 웨이퍼(10)의 면상에 구비된 소정의 프로빙 패드와 상기 프로버부(70)의 프로버핀(73)을 일치시킴으로써, 상기 웨이퍼(10)의 정렬상태를 더욱 더 정밀하게 제어하는데 그 특징이 있다.In addition, the inspection unit 60 includes a predetermined probing pad provided on the surface of the wafer 10 and a prober pin 73 of the prober unit 70 in a pattern matching method with respect to the surface image of the wafer 10. By matching them, the wafer 10 has a feature of controlling the alignment of the wafer more precisely.
본 발명에 따른 자동정렬수단이 구비된 반도체 웨이퍼 분석용 프로버 시스템은 상기 웨이퍼(10)를 상기 척 헤드부(80)의 척(81) 위에 임의적으로 올려진 상태에서 검사자가 상기 모드선택부(31)를 통해 선(先)정렬, 즉 프리얼라인부(50)의 웨이퍼 정렬모드를 선택함으로써 각 부의 작동이 제어되는 것이다.In the prober system for semiconductor wafer analysis provided with the automatic alignment means according to the present invention, the examiner selects the mode selection unit while the wafer 10 is arbitrarily mounted on the chuck 81 of the chuck head 80. The operation of each unit is controlled by selecting a pre-alignment, that is, a wafer alignment mode of the pre-alignment unit 50 through 31).
우선, 상기 척 구동부(90)의 상하구동베이스(92)가 하강함에 따라, 상기 척 헤드부(80)의 리프트핀(82)에 의해 상기 웨이퍼(10)가 상기 척(81)의 상면으로부터 이격되며, 상기 웨이퍼(10)가 소정폭으로 이격된 상태에서 상기 척 구동부(90)는 좌우 및 전후 그리고 회전을 병행하여 상기 척 헤드부(80)를 구동시키고, 상기 척 헤드부(80)의 구동을 통해 상기 웨이퍼(10)는 상기 프리얼라인부(50)의 공압회전구(53)로 이송되도록 제어된다.First, as the vertical driving base 92 of the chuck driver 90 descends, the wafer 10 is spaced apart from the upper surface of the chuck 81 by the lift pin 82 of the chuck head 80. The chuck drive unit 90 drives the chuck head unit 80 in parallel with the left, right, front and rear, and rotates while the wafer 10 is spaced apart by a predetermined width, and the chuck head unit 80 is driven. Through this, the wafer 10 is controlled to be transferred to the pneumatic rotary port 53 of the prealignment unit 50.
이러한 웨이퍼(10)의 이송과 동시에 상기 프리얼라인부(50)에서는 상기 지지프레임(51)이 최초의 위치로부터 소정의 지점까지 하강하고, 연이어 상기 구동프레임(52)이 상기 지지프레임(51) 내부에 포함된 센서(54)에 의해 입력된 위치좌표로 부터 상기 공압회전구(53) 위에 상기 웨이퍼(10)가 효과적으로 안착되기 위해 전진 구동하도록 제어된다.Simultaneously with the transfer of the wafer 10, the support frame 51 descends from the initial position to a predetermined point in the prealignment unit 50, and the drive frame 52 is subsequently inside the support frame 51. From the position coordinates input by the sensor 54 included in the control unit is controlled to drive forward to effectively seat the wafer 10 on the pneumatic rotary ball (53).
이때, 상기 공압회전구(53) 위에 안착된 웨이퍼(10)의 크기 및 흡착상태는 상기 구동프레임(52)의 상단면에 포함된 각종 센서(54)들에 의해 제어부(30)로 입력되며, 상기 공압회전구(53)는 작동 공압에 의해 연속적으로 360˚회전을 일으키게 된다.At this time, the size and the adsorption state of the wafer 10 seated on the pneumatic rotary port 53 is input to the controller 30 by various sensors 54 included in the upper surface of the drive frame 52, The pneumatic rotary port 53 is caused to rotate 360 ° continuously by the operating pneumatic.
이와같은 공압회전구(53)의 연속적인 회전으로부터 상기 구동프레임(52)에 내포된 센서(54)의 일종인 라인씨씨디(line CCD) 등과 같은 센서(54)는 상기 공압회전구(53)의 상면에 고정되어 함께 회전하는 상기 웨이퍼(10) 끝단 좌표의 변동값을 상기 제어부(30)로 계속 전송하게 되는 것이다.From the continuous rotation of the pneumatic rotary port 53, the sensor 54 such as a line CCD (line CCD), which is a kind of sensor 54 contained in the drive frame 52, the pneumatic rotary port 53 The change value of the end coordinates of the wafer 10 fixed to the upper surface of the wafer 10 and rotated together is continuously transmitted to the controller 30.
여기서, 상기 프리얼라인부(50) 내에서 상기 웨이퍼(10)의 정렬을 위한 일실시예에 따른 기본적인 제어방법을 첨부된 도 6a 및 도 6b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Here, a basic control method according to an embodiment for aligning the wafer 10 in the prealignment unit 50 will be described with reference to FIGS. 6A and 6B.
도 6a는 상기 제어부(30)로 전송되는 상기 웨이퍼(10) 끝단 좌표값의 변동추이를 도시한 것이고, 도 6b는 상기한 변동추이로부터 상기 제어부(30)에서 상기 웨이퍼의 정렬상태를 좌표로 도시한 것이다.FIG. 6A illustrates a variation of the coordinates of the end of the wafer 10 transmitted to the controller 30, and FIG. 6B illustrates a coordinate of the wafer aligned in the controller 30 from the variation. It is.
첨부된 도 6a 및 도 6b에서 도시한 바와 같이, 상기 공압회전구(53)의 회전에 의해 제어부(30)로 입력되는 상기 웨이퍼(10) 끝단의 좌표값 변화는 일반적인 사인(sin) 정형파를 따르는 것으로, 상기 제어부(30)에 포함된 프로세스는 상기 웨이퍼(10) 끝단 좌표값의 변화 추이로부터 최대값과 최소값, 즉 W1과 W2를 산출하게 되며, 산출된 W1과 W2로부터 상기 웨이퍼(10)의 끝단 위치는 (W1+W2)/2로 정해지는 것이다.As shown in FIG. 6A and FIG. 6B, the change in the coordinate value of the end of the wafer 10 input to the controller 30 by the rotation of the pneumatic rotary hole 53 is a general sin square wave. As a result, the process included in the controller 30 calculates the maximum and minimum values, that is, W1 and W2, from the change of the coordinates of the wafer 10 end, and calculates the wafer 10 from the calculated W1 and W2. The end position of is defined as (W1 + W2) / 2.
그리고, 상기 웨이퍼(10)의 정렬상태는 좌표의 기준점에 대한 상기 웨이퍼(10)의 중심점 변위, 즉 ∇x, ∇y 및 ∇θ로 파악하는 것이며, 2π만큼 상기 공압회전구(53)가 축회전을 일으켰을 때, 상기 웨이퍼(10)의 끝단신호를 제외하면, 상기 구동프레임(52) 내의 라인센서 신호는 로 나타난다.In addition, the alignment state of the wafer 10 is regarded as the displacement of the center point of the wafer 10 with respect to the reference point of coordinates, that is,, x, 및 y, and ∇θ, and the pneumatic rotary ball 53 is shafted by 2π. When the rotation occurs, except for the end signal of the wafer 10, the line sensor signal in the drive frame 52 is Appears.
이와같은 수식으로부터 상기 제어부(30)에 포함된 프로세스의 연산에 의해 이고, 이므로, 상기 공압회전구(53) 상에서 회전하는 웨이퍼(10)의 회전 중심축의 위치는 상기 구동프레임(52) 내에 포함된 라인센서의 신호로부터 연산되는 것이다.By the operation of the process included in the controller 30 from such a formula ego, Therefore, the position of the central axis of rotation of the wafer 10 rotating on the pneumatic rotary port 53 is calculated from the signal of the line sensor included in the drive frame 52.
상기와 같이 산출된 ∇θ, 즉 각 변위량은 상기 프리얼라인부(50)의 공압회전구(53)로, 그리고 ∇x 및 ∇y로 산출되는 상기 웨이퍼(10)의 중심점 변위량은 상기 척 구동부(90)로 그 위치를 보정함으로써, 선(先)정렬이 이루어지게 되는 것이다.∇θ calculated as described above, that is, the displacement amount is the pneumatic rotation hole 53 of the prealignment unit 50, and the displacement of the center point of the wafer 10 calculated by ∇x and ∇y is the chuck drive unit ( By correcting the position with 90), pre-alignment is achieved.
이러한 상기 프리얼라인부(50)의 제어에 의해 일단의 선(先)정렬이 완료된 상기 웨이퍼(10)는 상기 척 헤드부(80)의 리프트핀(82)에 의해 상기 척(81) 위에 면착되며, 이후 척 헤드부(80) 내부로 부가되는 공압에 의해 고정되는 것이다.The wafer 10 having one end alignment is controlled on the chuck 81 by the lift pin 82 of the chuck head 80. Then, it is fixed by the pneumatic pressure added into the chuck head 80.
계속해서, 상기 프리얼라인부(50)에 의해 일군의 선(先)정렬을 완료한 뒤, 검사자는 다시 상기 모드선택부(31)를 통해 세부정렬, 즉 상기 인스펙션부(60)에 의한 웨이퍼 정렬모드를 선택함으로써, 상기 웨이퍼(10)의 표면에 프로빙이 가능한 상태로 상기 웨이퍼(10)의 세부정렬을 위한 제어가 이루어지게 된다.Subsequently, after completing a group of pre-alignments by the prealign unit 50, the inspector again fine-aligns the wafer through the mode selection unit 31, that is, the inspection unit 60. By selecting the mode, a control for fine alignment of the wafer 10 is performed in a state in which probing is possible on the surface of the wafer 10.
상기 인스펙션부(60)의 좌우모션구(62) 및 전후모션구(62)를 제어하여, 상기 카메라구(61)를 상기 척 헤드부(80)의 척(81) 중심으로 구동시켜서, 궁극적으로 상기 카메라구(61)를 상기 척(81) 위에 선(先)정렬되어 고정된 웨이퍼(10)의 중심부와 일치시키게 된다.By controlling the left and right motion sphere 62 and the front and rear motion sphere 62 of the inspection unit 60, the camera sphere 61 is driven to the center of the chuck 81 of the chuck head 80, ultimately The camera tool 61 is aligned with the central portion of the wafer 10 which is pre-aligned and fixed on the chuck 81.
이후, 상기 승강축(42)을 상·하방향으로 제어하여, 상기 프로버핀(73)의 끝단에 상기 카메라구(61)의 촛점을 맞추게 하며, 이 상태에서 상기 인스펙션부(60)의 좌우모션구(62) 및 전후모션구(63)에 대한 제어를 병행하면서 상기 프로버부(70)에 포함된 상기 프로버핀(73)의 끝단 정렬 상태를 먼저 점검하게 된다.Thereafter, the lifting shaft 42 is controlled in the up and down direction to focus the camera tool 61 on the end of the probe pin 73, and the left and right motions of the inspection unit 60 are in this state. In parallel with the control of the sphere 62 and the front and rear motion sphere 63, the end alignment state of the probe pin 73 included in the prober unit 70 is first checked.
이때, 상기 프로버핀(73)의 정렬이 제대로 되었으면, 상기 카메라구(61)의 촛점이 맞는 상기 승강축(42)의 위치값이 상기 제어부(30)로 입력된 후, 간섭방지를 위해 상기 승강축(42)을 상방향으로 제어하고, 상기 카메라구(61)의 자동촛점기능과 상기 척 구동부(90)의 상하구동베이스(92)를 제어하여, 상기 웨이퍼(10)를 상기 카메라구(61)의 촛점 위치로 이송시키게 된다.At this time, if the alignment of the probeber 73 is properly aligned, the position value of the lifting shaft 42 which is the focus of the camera mechanism 61 is input to the controller 30, and then the lifting to prevent interference The shaft 42 is controlled upward, the autofocus function of the camera tool 61 and the vertical driving base 92 of the chuck driver 90 are controlled to control the wafer 10 to the camera tool 61. ) To the focal position.
여기서, 상기 인스펙션부(60)의 상기 웨이퍼(10) 정렬을 위한 일실시예에 따른 제어방법을 첨부된 도면, 즉 인스펙션부(60)에 의한 웨이퍼의 정렬과 관련된 제어방법을 도시한 제6c도를 참조하여 설명하도록 한다.6C is a view illustrating a control method related to the alignment of the wafer by the inspection unit 60, which is attached to the control method according to the embodiment for aligning the wafer 10 of the inspection unit 60. This will be described with reference to.
상기 인스펙션부(60)의 웨이퍼(10) 정렬은 표면 이미지에 대한 '패턴매칭' 방식에 의하여 이루어지는 것으로서, 상기 제어부(30)에 포함된 프로세스는 상기 웨이퍼(10)의 표면 이미지에 대한 패턴을 미리 등록되어 있는 것과 비교하여, 상기 웨이퍼(10)에 대한 일련의 정렬을 수행하도록 제어하는 것이다.Alignment of the wafer 10 of the inspection unit 60 is performed by a 'pattern matching' method on a surface image, and the process included in the control unit 30 previews the pattern of the surface image of the wafer 10 in advance. Compared to the registered one, the control is performed to perform a series of alignments on the wafer 10.
상기한 인스펙션부(60)의 '패턴매칭' 방식에 대해 더 구체적으로 살펴보면, 상기 카메라구(61)의 모드를 조절하여 에프 오 브이(FOV 즉,Field of View)를 크게 설정하여, 상기 카메라구(61)로부터 입력된 상기 웨이퍼(10) 표면의 이미지 패턴과 이미 등록된 패턴에 대한 정보값을 비교하면서 동일한 패턴을 찾게 된다.Looking at the 'pattern matching' method of the inspection unit 60 in more detail, by adjusting the mode of the camera sphere 61 to set the FV (Field of View) large, the camera sphere The same pattern is found while comparing the image pattern of the surface of the wafer 10 input from 61 with the information values for the already registered patterns.
이때, 동일한 패턴을 찾지 못하는 경우에는, 상기 척 구동부(90)의 좌우구동베이스(94) 및 전후구동베이스(93)를 제어하여 상기 웨이퍼(10)의 표면 이미지에 대한 패턴매칭을 반복함은 물론, 검사자에게 패턴 등록을 의뢰하게 된다.In this case, if the same pattern is not found, the pattern matching of the surface image of the wafer 10 is repeated by controlling the left and right driving base 94 and the front and rear driving base 93 of the chuck driving unit 90. Then, the inspector is asked to register the pattern.
이와 반대로, 상기 인스펙션부(60)의 카메라구(61)로부터 상기 웨이퍼(10) 표면의 이미지 패턴을 찾은 경우에는, 상기 웨이퍼(10)의 표면 이미지 패턴에 해당하는 위치좌표가 상기 제어부(30)로 입력되는 것이다.On the contrary, when the image pattern of the surface of the wafer 10 is found from the camera tool 61 of the inspection unit 60, the position coordinate corresponding to the surface image pattern of the wafer 10 is the control unit 30. Will be entered.
즉, 첨부된 도 6c에서 도시한 바와 같이, 상기 웨이퍼(10)를 해당 패턴의 인덱스(index) 크기만큼 이송시킨 뒤, 이송된 패턴의 위치좌표는 다시 상기 제어부(30)로 입력되는 것이다.That is, as shown in FIG. 6C, after transferring the wafer 10 by the index size of the pattern, the position coordinates of the transferred pattern are input to the controller 30 again.
이상과 같은 제어시스템의 반복적인 수행으로부터 상기 인스펙션부(60)의 상기 웨이퍼(10)에 대한 세부정렬이 이루어지게 되는 것이다.The detailed alignment of the wafer 10 of the inspection unit 60 is performed from the repetitive execution of the control system as described above.
상기한 발명의 상세한 설명은 본 발명의 특정 실시예에 한해서 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 개념을 이탈하지 않는 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 형태로 변형 또는 변경 실시하는것 또한 본 발명의 기재된 청구범위에 포함되는 것은 물론이다.Although the above detailed description of the present invention has been described with reference to specific embodiments of the present invention, the present invention is not limited thereto, and the present invention is not limited to the scope of the present invention. It is obvious that modification or change in various forms by the rule is also included in the claims of the present invention.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동정렬수단이 구비된 반도체 웨이퍼 분석용 프로버 시스템에 의하면, 반도체 웨이퍼의 정렬기능이 버턴에 의해 시스템적으로 신속하면서도 정확하게 이루어짐에 따라, 웨이퍼의 특성검사효율이 높아지는 것은 물론, 웨이퍼를 검사하는데 걸리는 시간을 혁기적으로 단축시킬 수 있는 효과가 뛰어난 발명이다.As described above, according to the prober system for semiconductor wafer analysis provided with the automatic sorting means according to the present invention, as the alignment function of the semiconductor wafer is performed quickly and accurately systematically by the button, the wafer characteristic inspection efficiency Not only is this an increase, it is an invention that is excellent in the effect which can significantly shorten the time taken to inspect a wafer.
그러므로, 반도체 웨이퍼의 생산성 제고가 기대됨과 아울러, 부수적으로 높은 부가가치를 가진 유능한 연구원의 업무효율을 높임으로써, 이에 수반되는 경제적인 파급효과가 기대되는 발명이다. Therefore, the invention is expected to improve the productivity of semiconductor wafers, and to increase the work efficiency of a competent researcher with incidentally high added value, thereby bringing about the economic ripple effect.
도 1은 종래기술에 따른 반도체 웨이퍼 프로버의 웨이퍼 핸들링 장치를 도시한 도면.1 illustrates a wafer handling apparatus of a semiconductor wafer prober according to the prior art.
도 2는 본 발명에 따른 자동정렬수단이 구비된 반도체 웨이퍼 분석용 프로버 시스템의 개략적인 개념을 도시한 도면.Figure 2 shows a schematic concept of a prober system for semiconductor wafer analysis equipped with an automatic alignment means in accordance with the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 자동정렬수단이 구비된 반도체 웨이퍼 분석용 프로버 시스템의 프리 얼라인부에 대한 상세한 구성을 나타낸 도면.Figure 3 is a view showing a detailed configuration of the pre-alignment unit of the prober system for semiconductor wafer analysis provided with an automatic alignment means according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 자동정렬수단이 구비된 반도체 웨이퍼 분석용 프로버 시스템의 인스펙션부에 대한 상세한 구성을 나타낸 도면.Figure 4 is a view showing a detailed configuration of the inspection unit of the prober system for semiconductor wafer analysis equipped with an automatic alignment means in accordance with the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 자동정렬수단이 구비된 반도체 웨이퍼 분석용 프로버 시스템의 제어상태를 나타낸 블록개념도.5 is a block diagram showing a control state of a prober system for semiconductor wafer analysis equipped with an automatic alignment means according to the present invention;
도 6a는 본 발명에 따른 자동정렬수단이 구비된 반도체 웨이퍼 분석용 프로버 시스템의 프리얼라인부의 입력값 변동추이를 나타낸 것이고, 도 6b는 프리얼라인부에서의 웨이퍼 정렬상태 나타낸 것이며, 도 6c는 인스펙션부(60)에 의한 웨이퍼의 정렬 제어방식을 도시한 도면.FIG. 6A illustrates a change in input values of the prealignment unit of the prober system for semiconductor wafer analysis equipped with the automatic alignment means according to the present invention. FIG. 6B illustrates the wafer alignment state of the prealignment unit. A diagram showing the alignment control method of the wafer by the inspection unit 60.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명><Code Description of Main Parts of Drawing>
10 : 웨이퍼(Wafer) 20 : 스코프(Scope)부10: Wafer 20: Scope
30 : 제어부 31 : 모드선택부30: control unit 31: mode selection unit
40 : 몸통부 41 : 베이스 프레임40: body part 41: base frame
42 : 승강축 43 : 플래턴(Platen)42: lifting shaft 43: platen
50 : 프리얼라인(Pre-align)부 51 : 지지프레임50: pre-align section 51: support frame
52 : 구동프레임 53 : 공압회전구52: drive frame 53: pneumatic rotary ball
54 : 센서 60 : 인스펙션(Inspection)부54 sensor 60 inspection part
61 : 카메라구 62 : 좌우모션구61: camera port 62: left and right motion ball
63 : 전후모션구 64 : 고정프레임63: front and rear motion sphere 64: fixed frame
70 : 프로버(Probe)부 71 : 구동모터70: probe portion 71: drive motor
72 : 카드홀더(Card Holder) 73 : 프로버핀72: Card Holder 73: Prover Pin
80 : 척(Chuck) 헤드부 81 : 척(Chuck)80: chuck head 81: chuck
82 : 리프트핀(lift-pin) 83 : 디스크82: lift-pin 83: disk
90 : 척 구동부 91 : 회동베이스90: chuck drive 91: rotating base
92 : 상하구동베이스 93 : 전후구동베이스92: up and down drive base 93: front and rear drive base
94 : 좌우구동베이스94: left and right driving base
Claims (6)
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Publications (2)
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