KR20070111367A - 프로버 및 탐침 접촉 방법 - Google Patents

Abstract

수율을 감소시키지 않으면서 프로빙 위치 정밀도가 개선된 프로버가 개시되어 있다. 상기 프로버는 탐침을 갖추고 있는 탐침 카드, 웨이퍼 스테이지, 스테이지 온도 조절 기구, 웨이퍼 스테이지 이동 기구, 이동 제어 섹션, 및 전극과 탐침 사이의 상대 위치를 검출하는 정렬 기구를 포함하며, 이동 제어 섹션은 검출된 상대 위치를 기초로 하여 전극이 탐침에 접촉하도록 이동 기구를 제어하고, 프로버는 추가적으로 웨이퍼 스테이지를 포함하는 프로버의 다수 부품들의 온도를 검출하는 온도 센서, 변수로서 다수 부분에서 검출된 온도의 적어도 일부 온도 및 웨이퍼 스테이지와 기타 섹션들 사이의 온도 차를 사용하는 예측 모델을 기초로 해서 반도체 소자의 전극과 탐침 사이의 상대 위치의 변화량을 계산하는 예측 변화량 계산 섹션을 포함한다.

프로버, 반도체 웨이퍼, 탐침

Description

프로버 및 탐침 접촉 방법{PROBER AND PROBE CONTACT METHOD}

본 발명의 특징 및 이점은 첨부한 도면과 연계된 다음의 기재로부터 좀 더 명확하게 이해될 것이다.

도 1은 프로버와 테스터를 사용하여 웨이퍼 상의 칩을 검사하는 시스템의 기본 구성을 나타내는 개략도.

도 2는 전극 패드가 탐침과 접촉하는 공정을 설명하는 개략도.

도 3a 및 도 3b는 웨이퍼의 다이 위의 전극의 배열 예와 이에 대응하는 탐침들의 배열 예를 나타내는 개략도.

도 4는 본 발명의 실시예에서, 프로버와 테스터를 사용하여 웨이퍼 상의 칩을 검사하는 시스템의 기본 구성을 나타내는 개략도.

도 5는 프로버 내부의 각 섹션의 온도 변화의 예 및 웨이퍼 스테이지의 온도 변화에 따른 탐침과 전극 사이의 상대적 위치 변화의 예를 나타내는 개략도.

도 6은 실시예에서의 예측 모델의 수정 프로세스를 설명하는 플로우 챠트.

** 도면의 주요 부호에 대한 설명 **

10: 프로버 11: 기부

12: 이동 기부 13: Y축 이동 기부

14: X축 이동 기부 15: Z축 이동 기부

16: Z축 이동 기부 17: θ 회전 섹션

23: 웨이퍼 정렬 카메라 25: 탐침 카드

30: 테스터 42: 전극

본 발명은 프로버 및 반도체 웨이퍼 위에 형성되어 있는 다수의 반도체 칩(다이)들의 전기적 검사를 수행하기 위해 다이의 전극을 테스터에 연결하는 탐침 접촉 방법에 관한 것이다.

반도체 제조 공정에서, 각각 반도체 소자를 구비하고 있는 다수의 칩(다이)들은 얇고, 원형-디스크 형태의 반도체 웨이퍼가 여러 공정을 거쳐 제조된다. 각 칩의 전기적 특성이 검사되고, 다이서(dicer)에 의해 칩들이 분리된 후에, 각 칩은 리드 프레임 등에 고정되고 조립된다. 상기의 전기 특성의 검사는 프로버와 테스터를 사용하여 수행된다. 프로버는 웨이퍼를 스테이지에 고정하고 각 칩의 전극 패드들과 접촉하여 검사를 한다. 테스터는 전력과 탐침에 연결되는 단자로부터 다양한 테스트 신호를 공급하고, 칩의 전극으로부터의 신호 출력을 분석하여 공정이 정상적인지 여부를 확인한다.

반도체 소자는 많은 용도로 사용되고, 넓은 온도 범위에서 사용된다. 이 때문에, 반도체 소자의 검사가 수행될 때에는 예를 들면, 실온(통상 실내 온도), 200℃ 정도의 고온 및 -55℃ 정도의 저온에서 검사가 수행될 필요가 있고, 프로버는 그러한 환경에서 검사를 수행할 수 있어야 한다. 이러한 목적을 만족하기 위해, 예를 들면, 가열 기구, 냉각 기구, 열 펌프 기구 등과 같이 웨이퍼 스테이지의 표면 온도를 변화시키는 웨이퍼 온도 조절 기구가 프로버 내에서 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 스테이지의 웨이퍼 표면 마운트 아래에 제공되어 웨이퍼 스테이지 위에 지지되어 있는 웨이퍼가 가열되거나 냉각된다.

도 1은 웨이퍼 온도 조절 기구를 구비하고 있는 프로버를 포함하는 웨이퍼 테스트 시스템의 일반적인 구성을 보여주는 개략도이다. 개략적으로 도시하고 있는 바와 같이, 프로버(10)는 기부(11), 기부 위에 제공되어 있는 이동 기부(12), Y축 이동 기부(13), X축 이동 기부(14), Z축 이동 기부(15), Z축 이동 기부(16), θ 회전 섹션(17), 웨이퍼 스테이지(18), 탐침 위치를 검출하는 바늘 위치설정 카메라(19), 지지부(20, 21), 헤드 스테이지(22), 지지부(미도시)에 의해 지지되는 웨이퍼 정렬 카메라(23), 헤드 스테이지(22) 위에 제공되어 있는 카드 홀더(24), 카드 홀더(24)에 부착되어 있는 탐침 카드(25), 및 스테이지 이동 제어 섹션(27)을 구비하고 있다. 탐침 카드(25)에는 외팔보 시스템의 탐침(26)이 제공되어 있다. 이동 기부(12), Y축 이동 기부(13), X축 이동 기부(14), Z축 이동 기부(15), Z축 이동 기부(16), 및 θ 회전 섹션(17)은 스테이지 이동 제어 섹션(27)에 의해 제어되며 3개의 축 방향과 Z축 주위로 웨이퍼 스테이지(18)를 이동 및 회전시키는 이동/회전 기구를 구성한다. 이동/회전 기구에 대해서는 널리 알려져 있기 때문에, 여기서는 그 설명을 생략한다. 탐침 카드(25)는 피검사 대상이 되는 소자의 전극의 배열에 따라 배열되어 있는 탐침(26)을 구비하고 있으며, 탐침 카드(25)는 피검사 대 상의 소자에 따라 교체될 수 있다.

웨이퍼 스테이지(18) 내에 웨이퍼 스테이지(18)의 온도를 상승시키거나 하강시키는 가열/냉각 액체 통로(28)가 제공되어 있다. 온도 제어 섹션(29)은 가열/냉각 액체 통로(28)에 공급되는 동력과 냉각 액체 통로를 통해 순환되는 냉각 액체의 온도를 제어한다. 이로 인해, 웨이퍼 스테이지(18)의 온도를 고온과 저온 사이의 소정의 온도로 조절할 수 있으며, 이에 따라서 웨이퍼 스테이지(18)에 의해 지지되는 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 조절하여 검사할 수 있게 된다. 온도 제어 섹션(29)은 웨이퍼 스테이지(11)의 표면 근처에 제공되어 있는 온도 센서(미도시)에 의해 검출된 온도를 기초로 해서 온도를 제어한다.

테스터(30)는 테스터 본체(31) 및 테스터 본체(31)에 제공되어 있는 접촉링(32)을 구비하고 있다. 탐침 카드(25)에는 각 탐침에 연결될 단자가 제공되어 있고, 접촉링(32)은 단자와 접촉하도록 배열되어 있는 스프링 탐침을 구비하고 있다. 테스터 본체(31)는 프로버(10)에 대해서 지지기구(미도시)에 의해 지지되어 있다.

검사가 수행될 때, Z축 이동 기부(16)는 바늘 위치설정 카메라(19)가 탐침(26) 아래쪽에 위치하도록 이동하고, 바늘 위치설정 카메라(19)는 탐침(26)의 전방 단부 위치를 검출한다. 탐침(26)의 전방 단부 위치는 탐침 카드가 교체될 때마다 검출되어야 하며, 이는 또한 탐침 카드가 교체되지 않더라도 소정의 수량의 칩들이 측정될 때마다 적당하게 수행되어야 한다. 다음으로, 검사될 웨이퍼(W)가 웨이퍼 스테이지(18)에 고정된 상태에서, 웨이퍼(W)가 웨이퍼 정렬 카메라(23)의 아래쪽에 위치하도록 Z축 이동 기부(16)가 이동하고, 웨이퍼(W) 위의 반도체 소자의 전극 패드의 위치가 검출된다. 하나의 칩의 모든 전극 패드의 위치를 검출할 필요는 없으나, 전극 패드의 일부 위치를 검출할 필요는 있다. 또한, 웨이퍼(W) 위의 모든 칩들의 전극 패드들을 검출할 필요는 없지만, 일부 칩들의 전극 패드들의 위치를 검출할 필요는 있다.

도 2는 전극 패드를 탐침(26)에 접촉시키는 공정을 설명하는 개략도이다. 탐침(26)과 웨이퍼(W)의 위치가 검출된 후에, 웨이퍼 스테이지(18)는 칩의 전극 패드의 배열 방향이 탐침(26)의 배열 방향과 일치되도록 하기 위해 θ 회전 섹션(17)에 의해 회전된다. 그리고 나서, 웨이퍼(W)의 피검사 칩의 전극 패드가 탐침(26)의 아래쪽에 위치하도록 웨이퍼 스테이지(18)가 이동한 후에, 웨이퍼 스테이지(18)이 상승되어 전극 패드가 탐침(26)과 접촉하게 된다.

도 3a는 웨이퍼(W) 위에 형성되어 있는 반도체 칩(다이)(41) 위의 전극(42)의 배열 예를 나타내고 도 3b는 탐침(26)의 배열 예를 나타낸다. 탐침(26)은 전극(42)의 배열에 맞추어 배열되어 있다. 최근에는 수율을 향상시키기 위해 다수의 다이들을 동시에 검사하는 멀티-프로빙 프로세스가 사용되는데, 탐침(26)의 수는 동시에 검사될 다이들의 수에 한 다이에 있는 전극 수를 곱한 것과 동일하다.

크기가 감소하고 통합 수준이 증가하는 경향에 수반하여, 전극들이 점점 작아지는 경향이 있는데, 최근에는 30 × 30 ㎛ 크기의 전극이 제조되었다. 이에 대응하기 위해, 탐침(26)의 위치 정밀도를 좀 더 향상시킬 필요가 있으며, 정렬을 좀 더 향상시킬 필요가 있다.

웨이퍼(W)가 고온 또는 저온에서 검사되거나, 고온 또는 저온에서 검사된 후 에 웨이퍼(W)가 실온에서 검사가 종료된 때에, 온도 제어 섹션(29)은 웨이퍼 스테이지(18)에 웨이퍼(W)가 고정된 후에 웨이퍼 스테이지(18)가 소정의 검사 온도에 도달하도록 웨이퍼 스테이지(18)를 제어한다. 웨이퍼 스테이지(18)의 온도가 소정의 검사 온도 영역에 도달했을때, 웨이퍼(W)의 온도는 소정의 검사 온도 영역 내에 있는 것으로 간주되고, 탐침(26)의 전방 단부 위치와 웨이퍼(W)의 다이의 전극 위치 사이의 상호관계(상대 위치)가 정렬에 의해 검출되고, 검출된 상대 위치를 기초로 다이의 전극이 즉시 탐침(26)의 아래쪽으로 이동한 후에 상승하여 탐침과 접촉하게 된다. 탐침과 접촉하여 다이의 검사가 종료되었을 때, 웨이퍼(W)가 하강하여 전극이 탐침(26)으로부터 분리되고, 다음에 검사될 다이의 전극이 즉시 탐침(26)의 아래쪽으로 이동하고 나서 상승하여 탐침과 접촉하게 된다. 이러한 공정이 웨이퍼(W)의 모든 다이에 대한 검사가 종료될 때까지 반복된다.

전술한 바와 같이, 웨이퍼 스테이지(18)에는 가열/냉각 액체 통로(28)가 제공되고, 웨이퍼 스테이지(18)의 온도는 강제적으로 변화한다. 따라서, 상당히 높은 비율로 온도를 변화시킬 수도 있다. 웨이퍼 스테이지(18)의 온도가 소망하는 검사 온도에 도달했을 때, 온도 제어 섹션(29)은 검사하는 동안에 상기 온도를 유지한다. 다른 한편, 웨이퍼 스테이지(18) 외에는 예를 들면 카드 홀더(24), 탐침 카드(25), 및 이동 기구의 각 부분에는 온도 조절 기구가 제공되어 있지 않기 때문에 웨이퍼 스테이지(18)로부터 온도 차이가 있으며, 온도는 검사 동안에도 웨이퍼 스테이지(18)의 온도에 가까워지도록 점차적으로 변한다. 이러한 변화는 웨이퍼 스테이지(18)의 근처에 있는 카드 홀더(24)와 탐침 카드(25)에 있어서 크고, 이동 기구 의 경우에는 상당히 작다.

전술한 바와 같이, 정렬 공정이 수행된 후에 웨이퍼 스테이지(18) 이외 부분의 온도도 역시 변하기 때문에, 정렬 공정에 의해 검출된 탐침(26)과 웨이퍼(W)의 다이의 전극 사이의 상대 위치 역시 각 부분의 열 팽창에 의해 변한다. 이 때문에, 다른 다이들에 대해서는 검사하지 않은 경우에도, 웨이퍼의 일부 다이들에 대해 검사가 종료된 후에 탐침은 전극과 제대로 접촉하지 않을 수도 있다.

전극의 형상이 크고 탐침의 접촉 위치의 허용 영역이 큰 경우에는 상기와 같은 상대 위치의 변화는 문제가 되지 않는다. 그러나 상술한 바와 같이, 최근에는 전극의 크기가 점점 작아지고, 탐침의 접촉 위치의 허용 영역 또한 작아지기 때문에 프로빙 에러의 빈도수는 무시될 수 없다.

이러한 문제를 방지하기 위해, 웨이퍼 정렬 카메라(23)와 탐침 카드(25) 사이의 상대 위치의 변화와, 웨이퍼 스테이지(18)의 이동량을 보상하기 위해 정밀 레이저 길이 측정 장치를 사용하여 웨이퍼 스테이지(18)의 이동량의 변화(웨이퍼 정렬 카메라(23)와 프로빙 위치 사이의 거리의 변화) 등을 측정하는 것이 제안되었다. 그러나 레이저 길이 측정 장치는 매우 고가이고, 많은 장치들이 사용되는 경우에는 그 비용이 상당하다.

이 때문에, 웨이퍼 스테이지(18)가 소정의 측정 온도에 도달한 후에도 충분한 대기 시간이 경과하여 웨이퍼 스테이지(18) 외의 다른 부분들의 온도가 안정화된 후에 정렬이 실시되어야 한다. 그러나 웨이퍼 스테이지(18) 외에는 온도 조절 기구가 제공되어 있지 않기 때문에, 다른 부분의 온도가 안정화되기에는 많은 시간 이 소요되어 수율이 현저하게 감소하게 된다.

게다가, 웨이퍼 스테이지(18)가 소정의 검사 온도에 도달한 후에 정렬이 수행되어 검사가 시작되고, 짧은 사이클마다 보정된 상대 위치가 반복되는 정렬 공정에 의해 검출되면서 검사가 실시된다. 그러나 정렬 공정을 수행하기 위해서는, 웨이퍼 스테이지를 웨이퍼 정렬 카메라(23) 아래쪽으로 이동시킬 필요가 있고, 또한 전극의 위치를 검출하기 위한 이미지 프로세싱을 수행할 필요가 있기 때문에 일정 시간을 필요로 하므로 이는 수율의 감소로 이어지게 된다. 또한, 탐침(26) 위치의 검출은 또한 수율을 더 감소시키는 원인이 된다.

본 발명은 상기 문제점들을 해결하며, 본 발명의 목적은 수율을 감소시키지 않으면서 프로빙의 위치 정밀도를 향상시키는 프로버 및 탐침 접촉 방법을 실현하는 것이다.

상기의 목적을 실현하기 위해, 본 발명의 프로버 및 탐침 접촉 방법은, 프로버의 다수 부분들의 온도를 검출하고, 변수로서 다수 부분들의 검출된 온도 중 적어도 일부의 온도 및 웨이퍼 스테이지와 기타 부분들 사이의 온도 차를 사용하는 예측 모델을 기초로 하여 반도체 소자의 전극과 탐침 사이의 상대 위치의 변화량을 계산하는 것을 특징으로 한다.

다시 말하면, 본 발명의 프로버는 테스터를 사용하여 웨이퍼 위에 형성되어 있는 반도체 소자를 검사하기 위해 테스터의 각 단자를 반도체 소자의 전극에 연결 하는 프로버로서, 상기 프로버는, 테스터의 단자에 전극을 연결하기 위해 반도체 소자의 전극과 접촉하는 탐침을 구비하는 탐침 카드, 웨이퍼를 지지하기 위한 웨이퍼 스테이지, 웨이퍼 스테이지의 온도를 소정의 온도로 조절하기 위한 스테이지 온도 조절 기구, 웨이퍼 스테이지를 이동시키기 위한 이동 기구, 상기 이동 기구를 제어하기 위한 이동 제어 섹션, 및 웨이퍼 스테이지에 의해 지지되는 웨이퍼의 반도체 소자의 전극의 위치를 검출하는 정렬 공정의 수행과 반도체 소자의 전극과 탐침 사이의 상대 위치를 검출하기 위해 탐침 카드의 탐침의 위치를 검출하는 정렬 기구를 포함하고, 상기 이동 제어 섹션은, 피검사 대상인 반도체 소자의 전극이 정렬 기구에 의해 검출된 상대 위치에 기초하여 탐침과 접촉하도록 이동 기구를 제어하고, 상기 프로버는 웨이퍼 스테이지를 포함하는 프로버의 다수의 부분들의 온도를 검출하는 다수의 온도 센서들, 및 변수로서 다수 부분에서 검출된 온도의 적어도 일부 온도 및 웨이퍼 스테이지와 기타 섹션들 사이의 온도 차를 사용하는 예측 모델을 기초로 해서 반도체 소자의 전극과 탐침 사이의 상대 위치의 변화량을 계산하는 예측 변화량 계산 섹션을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 탐침 접촉 방법은, 탐침 카드 위에 제공되어 있는 탐침이 웨이퍼 스테이지에 의해 지지되는 웨이퍼 위에 형성되어 있는 반도체 소자의 전극과 접촉하는 것을 특징으로 하는 방법으로서, 탐침 카드의 탐침의 위치를 검출되는 동시에 웨이퍼 스테이지에 의해 지지되는 웨이퍼의 반도체 소자의 전극의 위치를 검출하는 정렬 공정을 수행하고, 반도체 소자의 전극과 탐침 사이의 상대 위치가 검출되고, 및 검출된 상대 위치를 기초로 하여 피검사 대상인 반도체 소자의 전극 이 탐침과 접촉하도록 이동하고, 및 웨이퍼 스테이지를 포함하는 프로버의 다수 부분의 온도가 검출되고, 변수로서 다수 부분에서 검출된 온도의 적어도 일부 온도 및 웨이퍼 스테이지와 기타 섹션들 사이의 온도 차를 사용하는 예측 모델을 기초로 해서 반도체 소자의 전극과 탐침 사이의 상대 위치의 변화량이 계산되는 것을 특징으로 한다.

상대 위치의 계산된 변화량에 따라 프로빙을 위한 이동량이 보정되면, 프로빙의 위치 에러를 감소시킬 수 있다.

상당히 저 비용으로 각 부분의 온도를 측정하는 것도 가능하다.

반도체 소자의 전극과 탐침 사이의 상대 위치는 프로버를 구성하고 있는 재료들 사이의 열 팽창의 차이에 따라 변한다. 열 팽창에 의해 상대 위치의 변화에 대해 각 재료들이 기여하는 정도는 복잡하다. 그러나, 기본적으로는 변수로서 웨이퍼 스테이지와 각 부분의 온도 및 웨이퍼 스테이지에 대한 각 부분의 온도차를 사용하는 예측 모델에 의해 예측할 수는 있다. 이 때문에, 웨이퍼 스테이지를 포함하여 각 부분의 온도가 검출되면, 웨이퍼 스테이지와 기타 부분 사이의 온도 차가 계산되고, 이는 근사 모델에 적용할 수 있고, 상대 위치의 변화를 예측하는 것이 가능하다. 상대 위치의 변화를 예측하는 모델은 예를 들면, 실험적으로 결정될 수 있다.

좀 더 상세하게는, 웨이퍼 스테이지의 온도가 다양한 온도로 변할 때, 각 부분의 온도 변화와 상대 위치의 변화가 검출되고, 변수로서 웨이퍼 스테이지의 온도가 다양한 온도로 변할 때의 각 부품의 온도 변화를 사용한 다변수 분 석(multivariate analysis)을 실행하여 계산될 수 있다.

그러나, 프로버 내에서, 탐침 카드는 검사될 웨이퍼 위에 형성되어 있는 다이에 따라 달라지고, 예측 모델 또한 이에 따라 달라지기 때문에 프로버 제조 시의 모든 사용 상태를 감안한 예측 모델을 생성하는 것은 불가능하다. 결과적으로 예측 모델은 프로버가 실제 검사 및 정렬 공정에 사용될 때의 온도 조건 하에서 실제로 검출된 상대 위치의 변화량과 예측 모델로부터 계산된 상대 위치의 변화량과의 차이의 계산에 의해 언제라도 수정된다. 이로 인해, 프로버가 사용됨에 따라, 예측 모델의 정밀도는 향상된다.

또한, 개연성(probability) 계산 모델을 기초로 계산된 상대 위치의 변화량의 예측치의 정밀도를 계산하는 것이 바람직하다. 정렬 공정시에는 예측 모델에 의해 계산된 상대 위치의 변화량이 0이지만 시간이 경과함에 따라 변화하며, 시간이 경과함에 따라 그 정밀도는 저하된다. 또한, 전술한 바와 같이, 예측 모델의 수정에 동반하여 예측 모델의 정밀도가 향상되고, 이에 따라서 예측 모델로부터 계산된 상대 위치의 변화량의 정밀도도 또한 향상된다. 이러한 방식으로, 계산된 예측치의 정밀도가 변하기 때문에, 정밀도에 따라 예측 상대 위치와 실제 상대 위치 사이의 차이가 변하고, 탐침이 전극과 제대로 접촉하지 않을 개연성도 역시 변한다. 이 때문에, 발생의 개연성이 예측치의 정밀도에 따라 계산되고, 개연성이 소정의 수치와 같거나 큰 경우에는 이상(anomaly)의 발생을 억제하기 위해 정렬 공정이 수행되어야 한다.

본 발명에 따라, 웨이퍼 스테이지에 의해 지지되는 웨이퍼의 온도를 전의 측 정 시의 온도와 달리하여 측정하는 경우에, 웨이퍼 스테이지, 다시 말하면 웨이퍼의 온도가 측정 조건에 도달한 직후에 측정이 수행되면 이상의 발생은 억제되고 이에 따라 수율이 향상될 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 테스트 시스템의 일반적인 구성을 보여주는 개략도이다. 도 1과의 비교로부터 명백한 바와 같이, 본 실시예는 온도 센서(T1)가 웨이퍼 스테이지(18)에 제공되어 있고, 온도 센서(T2)가 카드 홀더(24)에 제공되어 있고, 온도 센서(T3)가 헤드 스테이지(22)에 제공되어 있으며 온도 센서(T4)가 기부(11)에 각각 제공되어 있다는 점에서 종래의 실시예와는 그 구성을 달리하고 있다. 각 온도 센서에 의해 검출된 온도 데이터는 스테이지 이동 제어 섹션(27)으로 보내지고, 그와 동시에 온도 제어 섹션(29)으로부터 온도 제어 정보가 스테이지 이동 제어 섹션(27)으로 보내지며, 스테이지 이동 제어 섹션(27)은 예측 모델을 사용하여 상기 데이터를 기초로 탐침(26)과 웨이퍼(W) 다이 위의 전극 사이의 상대 위치 변화를 계산하고 전극이 탐침(26)과 접촉을 하여 프로빙될 때의 이동량을 보정한다. 스테이지 이동 제어 섹션(27)에는 부수적으로 실온(room temperature)에 대한 데이터가 또한 입력된다.

도 5는 T1 내지 T4의 온도 변화 예와, 프로버(10) 내부의 온도가 도 4에 나타낸 상태에서 장시간동안 온도(TS)에서 유지하고, 웨이퍼 스테이지(18), 카드 홀더(24), 헤드 스테이지(22) 및 기부(11)의 온도, 즉 온도 센서(T1 내지 T4)가 나타내는 온도가 모두 온도(TS)를 나타내는 상태에서 웨이퍼 스테이지(18)의 온도가 TP로 변화할 때 탐침(26)과 웨이퍼(W) 다이 위의 전극 사이의 상대 위치 변화(C)의 예를 보여주는 개략도이다.

도 5에서 도시한 바와 같이, 웨이퍼 스테이지(18)가 가열됨에 따라 T1이 상승하여 고정치(TP)에 이른다. 본 실시예에서는 온도가 단조롭게 상승하는 것을 보여주고 있지만, TP에 좀 더 급격하게 도달하게 하기 위해 일시적으로 급등하는 경우도 있다. 카드 홀더(24)는 웨이퍼 스테이지(18) 근처에 위치하고 있기 때문에, T2는 TP 근방의 온도까지 상승하지만, T2는 T1에 비해 좀 더 완만하게 상승하여 TP보다 낮은 온도에서 안정화된다. 또한, T3은 T2에 비해 좀 더 완만하게 상승하고, T4는 안정화되는 데에 오랜 시간이 걸린다. 또한, 상대 위치 변화(C)는 초기에는 증가하다가 다시 감소한다.

예를 들면, 종래의 실시예에서는 T1이 TP에 접근하여 검사 온도(TP)의 허용 영역 내로 들어설 때, 정렬 공정이 수행되고 검사가 시작된다. 그러나 정렬 공정 후에 상대 위치 변화(C)는 감소하여 탐침(26)과 전극의 위치를 설정할 때에는 에러 영역 내에 있게 된다.

이 때문에, 본 실시예에서는, 스테이지 이동 제어 섹션(27) 내에 예측 변화량 계산 섹션이 제공되고, 예측 변화량 계산 섹션은 주기적으로 온도 센서(T1 내지 T4)에 의해 검출된 온도 데이터를 추출하여 각 섹션의 온도로부터 상대 위치 변화의 예측치를 계산한다. 스테이지 이동 제어 섹션(27)은 상대 위치의 계산된 변화의 예측치에 따라 이동량을 보정한다. 스테이지 이동 제어 섹션(27)은 컴퓨터로 구현되며 예측 변화량 계산 섹션은 소프트웨어로 구현된다.

여기에서는 4 부분에서 온도를 검출하였지만, 더 많은 부분에서 온도를 검출 하는 것도 가능하다. 그러나 검출할 부분의 수가 증가하면 이에 따라서 예측 변화량 계산 섹션에서의 공정 양도 증가한다.

탐침(26)과 전극 사이의 상대 위치 변화는 각 섹션의 열 팽창을 야기하며, 각 섹션의 온도, 특히 웨이퍼 스테이지(18)와 기타 섹션 사이의 온도 차를 야기한다. 그 결과, 변수로서 각 섹션의 온도 및 웨이퍼 스테이지(18)와 기타 섹션들 사이의 온도 차를 사용하는 에측 모델을 사용하여 상대 위치 변화량을 계산할 수 있게 된다.

상대 위치 변화를 예측하는 모델은 예를 들면 실험적으로 결정될 수 있다. 좀 더 상세하게는, 웨이퍼 스테이지의 온도가 다양한 초기 상태에서 다양한 온도로 변화할 때에, 각 섹션의 온도 변화와 상대 위치의 변화들이 검출되고, 변수로서 웨이퍼 스테이지의 온도가 다양한 온도들로 변화할 때에 각 섹션의 온도 변화를 사용하는 다변수 분석의 실행에 의해 계산된다. 또한 근사 정밀도를 증가시키기 위해 변수로서 각 섹션의 온도 및 웨이퍼 스테이지(18)와 기타 섹션 사이의 온도차를 사용하는 고차항(high-order terms)을 가지는 예측 모델을 사용하는 것도 가능하다.

프로버 제조 공정에서 예측 모델을 결정하고 이를 소프트웨어 형태로 통합하는 것이 바람직하지만, 프로버는 피검사 웨이퍼 상에 형성되어 있는 다이에 따라 다른 탐침 카드를 가지며, 이에 따라서 예측 모델이 달라지게 되어, 프로버의 제조 시에 참조되었던 모든 상태를 사용하는 예측 모델을 생성하는 것이 불가능하다. 이 때문에, 프로버 제조 시에 표준 탐침 카드를 사용하는 표준 예측 모델이 생성되고, 기타 다른 탐침 카드가 실제 프로버에 사용된다면, 검사와 정렬 공정에서 프로버가 실제로 사용될 때의 온도 조건 하에서 실제로 검출된 상대 위치 변화량과 예측 모델로부터 계산된 상대 위치 변화량 사이의 차이(error)가 표준 예측 모델에 기초하여 계산되어 표준 예측 모델을 적절하게 수정하고 이에 따라서 사용되는 탐침 케이스 같은 각 조건들에 적합한 예측 모델이 생성된다. 이로 인해, 프로버가 사용됨에 따라 예측 모델의 정밀도는 향상된다.

정렬 공정에서는 예측 모델에 의해 계산된 상대 위치 변화량이 0이고, 시간이 경과함에 따라 변하지만 그 정밀도는 시간이 경과함에 따라 낮아진다. 이로 인해, 예측된 상대 위치와 실제의 상대 위치 사이의 차이는 증가하고 탐침이 전극과 정상적으로 접촉하지 않게 되는 프로빙 이상(probing anomaly)의 발생 개연성이 증가한다. 또한, 예측 모델의 수정과 함께 예측 모델의 정밀도가 향상될 때, 이에 따른 예측 모델을 사용하여 계산된 상대 위치 변화량의 정밀도도 역시 향상된다. 이 때문에, 예측된 상대 위치와 실제의 상대 위치 사이의 차이는 감소되고 프로빙 이상의 발생 개연성이 감소된다.

이 때문에, 본 실시예에서는 변수로서 정렬로부터 경과된 시간을 사용하는 개연성 계산 모델을 기초로 하여 이상(anomaly)의 개연성이 계산된다. 프로빙 이상의 발생 개연성을 감소하기 위해 전술한 바와 같이 예측 모델의 수정과 수반하여 상기 계연성 계산 모델이 적당하게 수정된다. 또한, 전에는 전혀 사용되지 않았던 새로운 탐침 카드를 사용할 때에, 프로빙 이상의 발생 개연성이 증가되도록 개연성 개산 모델이 수정된다.

스테이지 이동 제어 섹션(27)은 계산된 개연성이 예측된 수치와 같거나 이보 다 클 때에 정렬 공정을 실행하여 이상 발생을 억제한다.

도 6은 상기의 예측 모델의 수정 프로세스를 설명하는 플로우 챠트이다. 상기 플로우 챠트는 새로운 탐침 카드가 장착되고 표준 예측 모델이 사용될 때에 적절하게 수정하는 프로세스를 보여주고 있다.

웨이퍼 스테이지(18)의 온도는 종래의 방법과 동일한 방법에 의해 검사 온도에 도달하도록 제어되고, T1이 소정의 온도(검사 온도의 허용 영역)에 도달했을 때에 온도 정보가 단계(101)에서 취득된다. 상기 온도 정보는 검사 온도 데이터 및 각 섹션의 온도 데이터이다.

단계(S102)에서, 정렬 공정이 수행되고 탐침(26)에 대한 다이의 상대 위치가 계산된다.

단계(S103)에서, 상대 위치 변화의 예측치가 예측 모델에 의해 계산되어, 단계(S102)에서 수행되는 정렬 공정에 의해 상대 위치 변화의 실제치와 비교된다. 그리고 나서, 예측 모델은 실체치로부터의 차이가 작게 되도록 수정된 예측 모델이 얻어질 수 있다. 제1 단계에서, 표준 예측 모델이 새로운 예측 모델로서 사용되고 제2 단계 또는 그 후에는 그 당시에 사용되었던 예측 모델이 사용된다. 또한, 정렬 공정에 의한 상대 위치 변화의 실제치가 예측치로서 채용된다. 다시 말하면, 예측치의 차이는 0이다.

단계(S104)에서, 이동량이 계산되고, 예측치를 기초로 하여 상기 계산된 이동량을 수정하여 이동량이 결정된다.

단계(S105)에서, 다음에 검사될 다이 위의 전극이 단계(S104)에서 결정된 이 동량을 기초로 하여 탐침(26)과 접촉하도록 이동된다.

단계(S106)에서, 테스터로부터의 신호에 의해 전극과 탐침(26)의 접촉이 정상인지를 판단하여, 정상 접촉 상태인 때에는 공정은 단계(107)로 진행하고, 비정상인 때에는 상기 공정은 단계(102)로 되돌아가서 상기의 공정을 다시 수행하게 된다.

단계(S107)에서, 테스터로부터 파워와 테스트 신호가 다이의 전극에 입력되고, 전극으로부터 다이의 출력 신호를 수용하여 정상적인 공정을 위한 전기적 검사(탐침 테스트)가 수행된다.

단계(S108)에서, 탐침 테스트가 완료된 후에, 온도 정보가 획득되고, 단계(109)에서 상대 위치 변화의 예측치가 예측 모델을 기초로 하여 계산된다. 그리고 나서, 예측치의 계산 정밀도와 전술한 프로빙 이상의 발생 개연성이 계산되고, 프로빙 이상의 발생 개연성이 계산되고 프로빙 이상의 발생 개연성이 문제가 되는지 아닌지의 여부, 다시 말하면 개연성이 소정의 수치와 같거나 작은지 여부가 단계(110)에서 결정된다. 개연성이 소정의 수치와 같거나 작은 때에는 프로빙 문제가 발생할 가능성은 작고, 따라서 프로세스는 단계(104)로 돌아가 정렬 공정을 수행하지 않고 다음의 프로빙이 수행된다. 개연성이 소정의 수치와 같거나 큰 때에는 프로빙 문제가 발생할 가능성이 크므로, 프로세스는 단계(102)로 돌아가서 정렬 공정이 수행된다.

그런 후에, 상기의 공정들이 반복된다. 공정의 반복은 웨이퍼가 다른 웨이퍼로 변경될 때까지 그리고 탐침 카드가 다른 탐침 카드로 교체될 때까지 계속되고, 만약에 다음에 사용될 탐침 카드가 있는 경우에는, 탐침 카드는 좀 더 사용되고 추가로 수정이 이루어진다. 전술한 바와 같이, 예측 모델이 순차적으로 개량되었기 때문에, 정렬 공정의 수행 횟수는 점차 감소되고 수율이 더 개선된다. 본 발명은 그 온도가 조절될 수 있는 한은 어떠한 프로버에도 적용될 수 있다.

전술한 바와 같이, 예측 모델이 순차적으로 개량되었기 때문에, 정렬 공정의 수행 횟수는 점차 감소되고 수율이 더 개선된다. 본 발명은 그 온도가 조절될 수 있는 한은 어떠한 프로버에도 적용될 수 있다.

Claims (6)

1. 테스터를 사용하여 웨이퍼 위에 형성되어 있는 반도체 소자를 검사하기 위해 테스터의 각 단자를 반도체 소자의 전극에 연결하는 프로버로서, 상기 프로버는,

   반도체 소자의 전극과의 접촉에 의해 테스터의 단자에 전극을 연결하기 위한 탐침을 구비하는 탐침 카드;

   웨이퍼를 지지하기 위한 웨이퍼 스테이지;

   웨이퍼 스테이지의 온도를 소정의 온도로 조절하기 위한 스테이지 온도 조절 기구;

   웨이퍼 스테이지를 이동시키기 위한 이동 기구;

   상기 이동 기구를 제어하기 위한 이동 제어 섹션; 및

   웨이퍼 스테이지에 의해 지지되는 웨이퍼의 반도체 소자의 전극의 위치를 검출하는 정렬 공정의 수행과 반도체 소자의 전극과 탐침 사이의 상대 위치를 검출하기 위해 탐침 카드의 탐침의 위치를 검출하는 정렬 기구를 포함하고,

   상기 이동 제어 섹션은, 피검사 대상인 반도체 소자의 전극이 정렬 기구에 의해 검출된 상대 위치에 기초하여 탐침과 접촉하도록 이동 기구를 제어하고;

   상기 프로버는 추가적으로 웨이퍼 스테이지를 포함하는 프로버의 다수의 부분들의 온도를 검출하는 다수의 온도 센서들; 및

   변수로서 다수 부분에서 검출된 온도의 적어도 일부 온도 및 웨이퍼 스테이지와 기타 섹션들 사이의 온도 차를 사용하는 예측 모델을 기초로 해서 반도체 소 자의 전극과 탐침 사이의 상대 위치의 변화량을 계산하는 예측 변화량 계산 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로버.
2. 제1항에 있어서,

   상기 이동 제어 섹션은 예측 변화량 계산 섹션에 의해 계산된 상대 위치의 변화량에 따라 이동량을 수정하는 것을 특징으로 하는 프로버.
3. 제1항에 있어서,

   정렬 기구가 상대 위치를 검출할 때에, 상기 예측 변화량 계산 섹션은 정렬 기구에 의해 검출된 상대 위치의 변화량과 예측 모델을 수정하기 위해 예측 변화량 계산 섹션에 의해 계산된 상대 위치 사이의 차이를 계산하는 것을 특징으로 하는 프로버.
4. 프로버의 탐침 카드 위에 제공되어 있는 탐침이 웨이퍼 스테이지에 의해 지지되는 웨이퍼의 반도체 소자의 전극 위치와 접촉하는 탐침 접촉 방법으로서, 상기 방법은,

   웨이퍼 스테이지에 의해 지지되는 웨이퍼의 반도체 소자의 전극의 위치를 검출하는 정렬 공정을 수행하고, 반도체 소자의 전극과 탐침 사이의 상대 위치를 검출하기 위해 탐침 카드의 탐침의 위치를 검출하는 단계; 및

   피검사 대상인 반도체 소자의 전극이 검출된 상대 위치를 기초로 하여 탐침 과 접촉하도록 이동하는 단계를 포함하고,

   상기 방법은 추가적으로, 웨이퍼 스테이지를 포함하는 프로버의 다수 부분의 온도를 검출하는 단계; 및

   변수로서 다수 부분에서 검출된 온도의 적어도 일부 온도 및 웨이퍼 스테이지와 기타 섹션들 사이의 온도 차를 사용하는 예측 모델을 기초로 해서 반도체 소자의 전극과 탐침 사이의 상대 위치의 변화량을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탐침 접촉 방법.
5. 제4항에 있어서,

   반도체 소자의 전극이 탐침과 접촉할 때에 그 이동량이 상대 위치의 계산된 변화량에 의해 수정되는 것을 특징으로 하는 탐침 접촉 방법.
6. 제4항에 있어서,

   정렬 공정이 수행될 때에, 예측 모델이 상대 위치의 검출된 실제 변화량과 상대 위치의 계산된 변화량 사이의 차이의 계산에 의해 수정되는 것을 특징으로 하는 탐침 접촉 방법.

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