KR20080009017A

KR20080009017A - 프로버 및 탐침 접촉 방법

Info

Publication number: KR20080009017A
Application number: KR1020070072946A
Authority: KR
Inventors: 기요타카 지바; 후미오 마세
Original assignee: 도쿄 세이미츄 코퍼레이션 리미티드
Priority date: 2006-07-20
Filing date: 2007-07-20
Publication date: 2008-01-24
Also published as: US20080018352A1; JP2008028082A; US7492176B2; JP4744382B2; KR100858153B1

Abstract

웨이퍼의 프로빙 시험이 고온 또는 저온에서 수행될 때에 처리량을 저하시킴이 없이 탐침과 전극 사이의 접촉 위치에 있어서의 오차를 줄이는 탐침 및 탐침 접촉 방법에 대하여 개시한다. 본 발명의 프로버는, 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 척과; 상기 웨이퍼 척을 이동시키는 이동 기구와; 상기 웨이퍼를 미리 결정된 온도로 유지시키기 위하여 웨이퍼 척의 온도를 조정하는 온도 조정 기구와; 상기 웨이퍼의 디바이스의 전극과 탐침 사이의 위치 관계를 측정하는 정렬 수단과; 상기 정렬 수단에 의해 측정된 전극과 탐침 간의 위치 관계에 기초하여 전극이 탐침에 접촉하게 되는 이동량을 계산하고 그 계산된 이동량에 기초하여 상기 이동 기구를 제어하는 이동 제어부를 포함하고, 또한 웨이퍼가 웨이퍼 척 상에 유지되기 전의 웨이퍼의 온도를 검출하는 웨이퍼 온도 센서를 추가로 구비하고, 상기 이동 제어부는, 여러 온도에 있는 웨이퍼를 웨이퍼 척 상에 유지시킨 후의 웨이퍼 온도 변화와, 그리고 치수 변화에 관한 데이터를 사전에 저장하는 온도 변화 데이터 저장부와; 상기 웨이퍼 온도 센서에 의해 검출된 웨이퍼 온도 및 상기 온도 변화 데이터 저장 수단에 저장된 데이터로부터, 웨이퍼가 웨이퍼 척 상에 유지된 후의 온도 변화를 예측하고, 또한 웨이퍼 척의 온도가 고온 또는 저온으로 유지된 상태에서 검사가 행해질 때에 상기 예측된 온도 변화에 따라서 상기 계산된 이동량을 교정하는, 이동량 교정 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

웨이퍼, 척, 온도, 탐침, 프로빙, 프로버, 이동량, 위치, 교정

Description

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

본 발명은, 반도체 웨이퍼 상에 형성된 다수의 디바이스(다이)들에 대해 전기 검사를 수행하기 위하여 테스터의 단자(terminal)에 연결된 탐침에 다이의 전극을 연결한 프로버(prober)와, 탐침을 전극에 접촉시키는 탐침 접촉 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 웨이퍼를 고온 또는 저온으로 유지하면서 웨이퍼를 검사하는 프로버와, 이를 위한 탐침 접촉 방법에 관한 것이다.

반도체 제조 공정에서, 다수의 디바이스(다이)들은 박원판형 반도체 웨이퍼에 다수의 공정 처리를 함으로써 형성된다. 각 디바이스의 전기 특성을 검사하고 그 디바이스들을 다이서(dicer)를 이용하여 분리시킨 후, 다이서들은 리드 프레임 등과 같은 것에 고정되어서 조립된다. 상기한 바와 같은 전기 특성 검사는 프로버와 테스터로 이루어진 웨이퍼 시험 시스템에 의해 실행된다. 이러한 검사를 프로빙 시험(probing test)이라고 한다. 프로버는 웨이퍼를 스테이지 상에 유지시켜서 탐침을 각 디바이스의 전극에 접촉시킨다. 테스터는 전원과, 탐침에 연결된 단자로부터 나온 여러 가지 시험 신호들을 공급하고, 디바이스의 전극으로부터 출력된 신호를 테스터를 사용하여 분석해서 작동이 정상인지 여부를 확인한다.

반도체 디바이스는 많은 목적을 위해 사용되며, 일부 디바이스들은 저온 또는 고온 환경에서 사용되고, 이에 따라 프로버는 그와 같은 환경에서 검사를 수행할 수 있어야 한다. 이와 같은 요건에 부합될 수 있도록 하기 위하여, 일례로 가열기(heater) 기구 및 냉각기(chiller) 기구 등과 같이 웨이퍼 척의 표면 온도를 변화시킬 수 있는 웨이퍼 온도 조정 기구가, 웨이퍼를 프로버에 유지시키는 웨이퍼 척의 웨이퍼 장착면 아래에 마련되어서, 상기 웨이퍼 척 상에 유지된 웨이퍼가 가열 및 냉각된다.

도 1은 웨이퍼 온도 조정 기구를 구비하는 프로버를 포함하는 웨이퍼 시험 시스템의 일반적인 구성을 도시하는 선도이다. 개략적으로 도시된 바와 같이, 프로버(10)는 기부(11), 기부 위에 마련된 이동 기부(12), Y축 이동 기부(13), X축 이동 기부(14), Z축 이동부(15), Z축 이동 기부(16), θ축 회전부(17), 웨이퍼 척(18), 정렬 현미경(19), 지지체(20, 21), 헤드 스테이지(22), 상기 헤드 스테이지(22) 상에 마련된 카드 홀더(23), 및 상기 카드 홀더(23)에 부착된 탐침 카드(24)를 구비한다. 탐침 카드(24)에는 탐침(25)이 마련된다. 이동 기부(12), Y축 이동 기부(13), X축 이동 기부(14), Z축 이동부(15), Z축 이동 기부(16), 및 θ축 회전부(17)는, 웨이퍼 척(18)을 상기 3개 축의 방향으로 Z축 둘레에서 이동하고 회전하게 하는 이동/회전 기구를 구성한다. 이동 제어부(43)는 이동/회전 기구를 제어한다. 이동/회전 제어 기구는 널리 알려져 있기 때문에, 여기에서는 그에 대한 설명은 생략한다. 탐침 카드(24)는 검사할 장치의 전극의 배열에 따라서 배열되는 탐침(25)을 구비하고, 검사할 디바이스에 따라서 교체된다. 탐침과, 탐침을 청소하 는 청소 기구 등의 위치를 검출하는 니들 정렬 카메라(needle alignment camera)(도면 부호 19로 나타낸 것)도 마련되지만, 여기에서는 그에 대한 설명을 생략한다.

테스터(30)는 시험 헤드(31)와 상기 시험 헤드(31)에 마련된 접촉링(32)을 구비한다. 탐침 카드(24)에는 각 탐침에 연결되는 단자가 마련되고, 접촉링(32)은 상기 단자와 접촉하게 배열된 스프링 탐침을 구비한다. 시험 헤드(31)는 지지 기구(도시되지 않음)에 의해서 프로버(10)에 대해서 유지된다. 프로버(10)는 웨이퍼 시험 시에 테스터(30)와 연관되어서 측정을 하지만, 그 전원 공급 시스템과 기계적 부분은 테스터의 본체 및 테스터 헤드와는 독립되어 있다.

검사를 행할 때에, 탐침(25)의 선단 위치는 니들 정렬 카메라(도시되지 않음)에 의해 검출된다. 이어서, 검사할 웨이퍼(W)가 웨이퍼 척(18) 상에 유지된 상태에서, Z축 이동 기부(16)는 웨이퍼(W)가 정렬 현미경(19) 아래에 위치되고 웨이퍼(W) 상의 디바이스의 전극의 위치가 검출될 수 있도록 이동한다.

도 2는 다수의 디바이스(1)가 형성된 웨이퍼(W) 상의 디바이스(1)들의 배열 예를 도시하는 선도이다. 도 2의 하부에 도시된 바와 같이, 각 디바이스(1)는 외부로부터 전력을 공급하며 또한 외부로부터 신호를 입력받으며 외부로 신호를 출력하는 전극(2)을 구비한다. 프로버에서, 각 디바이스(1)의 전극(2)은 탐침(25)과 접촉한다.

디바이스의 전극의 위치가 검출된 때에, 모든 디바이스(1)들뿐만 아니라 일부 전극들의 위치를 검출하는 것이 필요하다. 또한, 웨이퍼(W) 상의 모든 디바이스 들의 전극을 검출할 필요는 없지만, 일부 디바이스의 전극들의 위치를 검출하는 것은 필요하다. 상술한 바와 같은 웨이퍼 상의 전극의 위치의 검출 작동은 웨이퍼 정렬 작동이라고 칭한다.

니들 정렬 카메라에 의해 검출된 위치와 정렬 현미경(19)에 의해 검출된 위치 사이의 관계는, 일례로, 선단 위치가 니들 정렬 카메라에 의해 검출되어 있는 탐침(25)을 웨이퍼 표면에 접촉시킴으로써, 정렬 현미경(19)을 사용하여 웨이퍼 상의 탐침 접촉 궤적을 검출하기 위해, 사전에 얻어지는 것으로 생각된다.

탐침(25)의 위치와 웨이퍼(W)의 전극의 위치를 검출한 후에, 웨이퍼 척(18)은, 디바이스의 열의 방향이 탐침(25)의 열의 방향과 일치하게 되도록, θ 회전부(17)에 의해 회전된다. 이어서, 웨이퍼(W)의 검사할 디바이스의 전극이 탐침(25) 아래에 위치되도록 하는 이동이 이루어진 후에, 웨이퍼 척(18)은 전극이 탐침(25)과 접촉할 수 있게 되도록 상승된다. 이와 같은 이동 작동은 이동 제어부(43)에 의해 제어된다. 이어서, 전력과 시험 신호들이 시험 헤드(31)로부터 접촉링(32)을 거려서 전극으로 공급되어서, 전극으로 출력되는 신호를 검출함으로써 작동의 정상 여부를 확인한다.

웨이퍼 시험 시스템의 일반적인 구성은 이상에서 설명한 바와 같다. 웨이퍼 척이 가열 또는 냉각될 수 있고 또한 웨이퍼(W)를 고온 또는 저온에 유지하면서 검사를 수행할 수 있는 프로버에는, 가열기(26)와, 웨이퍼 척 내의 척 냉각액 경로(27)가 마련된다. 냉각액은 냉각액 공급원(28)으로부터 공급 경로(29A)를 경유하여 척 냉각액 경로(27)를 통하여 유동하여서 웨이퍼(W)를 유지하고 있는 웨이퍼 척(18)의 표면을 냉각시킨다. 척 냉각액 경로(27)를 통과한 냉각액은 회수 경로(29B)를 거쳐서 냉각액 공급원(28)으로 회수된다. 여기서, 척 냉각액 경로(27)와 냉각액 공급원(28)과 공급 경로(29A)와 회수 경로(29B)에 의해 구성된 부분을 냉각기 시스템(chiller system)이라고 칭한다. 또한, 가열기(26)는 열을 발생시켜서 웨이퍼(W)를 지지하고 있는 웨이퍼 척(18)의 표면을 가열한다. 또한, 웨이퍼 척(18)의 표면 근처에 온도 센서(41)가 마련되고, 냉각액 공급원(28)의 제어부(42)는 냉각액 공급원(28)으로부터 공급된 냉각액의 온도를 온도 센서(41)에 의해 검출된 웨이퍼 척(18)의 표면 온도에 따라서 제어한다.

웨이퍼 척(18) 내에는 웨이퍼(W)를 진공 흡착하기 위한 진공 경로 등이 추가로 제공되며, 또한 상기 웨이퍼 척(18) 내에는 가열기(26)와 척 냉각액 경로(27)와 진공 경로의 다양한 수정 실시예가 마련된다.

웨이퍼의 온도를 미리 결정된 온도로 조정한 후에 프로빙 시험을 행할 때에, 가열기(26) 또는 냉각기 시스템은, 웨이퍼 척(18)이 상기 미리 결정된 온도에 도달하고 이어서 웨이퍼가 그 위에 유지되고서 웨이퍼(W)가 시험 온도에 도달한 상태에서 프로빙 시험이 개시될 수 있도록, 작동된다. 웨이퍼 척(18)은 열전도도가 우수한 알루미늄, 동 등과 같은 금속이나 세라믹 제조된다.

프로버 내의 정렬 방법은 일례로 일본 특허 공개 공보 평5-343485호, 일본 특허 공개 공보 평11-26520호 등에서 설명하고 있으며, 웨이퍼 척의 온도 조정 기구에 대해서는 일례로 일본 특허 공개 공보 2001-210683호에서 설명하고 있다.

앞에서 설명한 바와 같이, 웨이퍼(W)를 고온 또는 저온에서 프로빙 시험을 할 때에, 웨이퍼(W)는 웨이퍼 척(18)의 온도가 미리 결정된 온도로 유지되는 상태에 있는 웨이퍼 척(18) 상에 이송되어 유지되지만, 이송되는 웨이퍼의 온도는 거의 실온과 같으며, 이에 따라 웨이퍼 척(18)의 표면 온도는 그 웨이퍼의 온도에 영향을 받는다. 웨이퍼 척(18)의 표면 근처에는 이와 약간의 거리를 두고서 온도 센서(41)가 배치되고, 이에 따라 웨이퍼(W)가 위에 장착되어 있는 웨이퍼 척(18)의 표면 온도의 변화는 시차를 두고서 온도 센서(41)로 전달된다. 제어부(42)는 이에 응답하여서 웨이퍼 척(18)이 미리 결정된 온도에 유지되도록 웨이퍼 척(18)을 제어한다.

도 3은 실온 상태의 웨이퍼(W)가 고온 상태의 웨이퍼 척(18) 상에 유지될 때의 웨이퍼(W)의 표면 온도의 변화를 설명하는 선도이다. 도면에서 P로 나타낸 시간에서 온도 T2 상태의 웨이퍼(W)가 온도 T1 상태의 웨이퍼 척(18) 상에 놓인 경우, 웨이퍼(W)의 표면 온도는 급속하게 증가하여 온도 T1에 도달하게 된다. 온도 상승 곡선은 처음에는 가파른 기울기로 시작하지만, 그 기울기는 점진적으로 감소하게 된다. 결국, 웨이퍼(W)의 온도가 온도 T1에 이르기까지는 장시간이 소용된다.

고온 또는 저온에서의 프로빙 시험을 위해서는 온도 범위가 특정된다. 이 때문에, 일례로, 웨이퍼 척(18)의 설정 온도 T1은 그 설정 온도가 온도 범위의 중간값 온도로 되도록 조정되어, 웨이퍼(W)의 온도가 온도 범위의 하한치인 (T1-ΔT)에 이르거나 혹은 그보다 높아진 때에 프로빙 시험을 시작한다. 또한, 상기 설정 온도 T1이 온도 범위의 상한치 근처의 온도로 조정되는 경우에는, 웨이퍼(W)의 온도가 온도 범위의 하한치에 이르는 데 소용되는 시간을 단축시킬 수 있다.

위의 경우 중 어느 경우에서나, 웨이퍼(W)의 온도가 온도 범위의 하한치에 이른 때에 즉시 프로빙 시험을 시작하기 위해서는 웨이퍼 정렬을 사전에 시행하는 것이 제안된다. 그러나, 웨이퍼 정렬을 시행한 후라도 웨이퍼(W)의 온도는 점진적으로 변화하고, 그에 따라 치수 오차가 발생하게 되는데, 그 이유는 웨이퍼 정렬 작동이 수행된 때의 웨이퍼(W)의 온도는 프로빙 시험이 수행되는 때의 온도와는 다르고 그 결과 탐침과 전극 사이의 접촉 위치에 차이가 발생하여 검사에 어려움이 따르기 때문이다. 일례로, 직경이 300mm인 웨이퍼의 양 단부의 다이들 서로가 대략 300mm 떨어져 있어서, 실리콘 웨이퍼의 선팽창 계수가 100℃ 근처에서 약 3ㅧ 10^-6/℃가 되어, 온도 변화가 2도인 경우, 위치변동(shift) 양은 약 1.8㎛가 된다.

이와 같은 문제점들이 발생하는 것을 방지하기 위한 한 가지 수단은 웨이퍼(W)의 온도가 설정 온도에 도달할 때까지 웨이퍼 정렬 작동을 수행하지 않는 것이다. 이에 따르면, 웨이퍼 정렬 작동이 수행이 행해지는 때와 프로빙 시험이 행해지는 때 사이의 온도 변화는 작기 때문에, 웨이퍼(W)의 온도 변화로부터 야기되는 치수 오차는 작다. 그러나, 그와 같은 장시간 동안의 대기는 프로버의 처리량을 낮추게 되어 비용이 증가한다.

본 발명은 이와 같은 문제점들을 해소하는 것으로서, 본 발명의 목적은 웨이 퍼의 프로빙 시험이 고온 또는 저온에서 수행될 때에 처리량을 저하시킴이 없이 탐침과 전극 사이의 접촉 위치에 있어서의 오차를 줄이는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는, 여러 온도 상태에 있는 웨이퍼를 웨이퍼 척 상에 유지시킨 후의 웨이퍼 온도 변화와, 치수 변화에 관련된 온도 변화 데이터를 사전에 저장하고서, 웨이퍼가 웨이퍼 척 상에 유지되기 전의 웨이퍼의 온도를 검출하고, 웨이퍼가 웨이퍼 척 상에 유지된 후의 웨이퍼의 온도 변화를 상기 검출된 온도와 온도 변화 데이터로부터 예측하고서, 이어서 그 예측된 온도 변화에 따라서 이동량을 보정한다.

다시 말해, 본 발명의 프로버는, 테스터를 이용하여서 웨이퍼 상에 형성된 다수의 디바이스들을 검사하기 위하여 테스터의 각 단자에 접속하게 되는 탐침을 디바이스의 전극에 접속시키는 프로버이다. 본 발명의 프로버는, 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 척과; 상기 웨이퍼 척을 이동시키는 이동 기구와; 상기 웨이퍼 척의 온도를 조정함으로써 상기 유지된 웨이퍼를 미리 결정된 온도로 설정하는 온도 조정 기구와; 상기 웨이퍼 척 상에 유지된 웨이퍼의 디바이스의 전극과 탐침 사이의 위치 관계를 측정하는 정렬 수단과; 상기 정렬 수단에 의해 측정된 전극과 탐침 간의 위치 관계에 기초하여 전극이 탐침에 접촉하게 되는 이동량을 계산하고 그 계산된 이동량에 기초하여 상기 이동 기구를 제어하는 이동 제어부를 포함하고,

또한 웨이퍼가 웨이퍼 척 상에 유지되기 전의 웨이퍼의 온도를 검출하는 웨이퍼 온도 센서를 추가로 구비하고,

상기 이동 제어부는, 여러 온도에 있는 웨이퍼를 웨이퍼 척 상에 유지시킨 후의 웨이퍼 온도 변화와, 그리고 치수 변화에 관한 데이터를 저장하는 온도 변화 데이터 저장부와; 상기 웨이퍼 온도 센서에 의해 검출된 웨이퍼 온도 및 상기 온도 변화 데이터 저장부에 저장된 데이터로부터, 웨이퍼가 웨이퍼 척 상에 유지된 후의 온도 변화를 예측하고, 또한 웨이퍼 척의 온도가 고온 또는 저온으로 유지된 상태에서 검사가 행해질 때에 상기 예측된 온도 변화에 따라서 상기 계산된 이동량을 교정하는, 이동량 교정 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 프로버에서 테스터를 이용하여서 웨이퍼 상에 형성된 다수의 디바이스들을 검사하기 위하여 테스터의 각 단자에 접속되는 탐침을 디바이스의 전극에 접촉시키는 방법은,

여러 온도에 있는 웨이퍼를 웨이퍼 척 상에 유지시킨 후의 웨이퍼 온도 변화와, 그리고 치수 변화에 관한 온도 변화 데이터를 사전에 저장하는 단계와;

웨이퍼 척을 고온 또는 저온 설정 온도로 유지시키는 단계와;

웨이퍼가 웨이퍼 척 상에 유지되기 전의 웨이퍼의 온도를 검출하는 단계와;

상기 웨이퍼 척 상에 유지된 웨이퍼의 디바이스의 전극과 탐침 사이의 위치 관계를 측정하는 단계와;

전극과 탐침 간의 상기 측정된 위치 관계에 기초하여 전극이 탐침에 접촉하게 되는 이동량을 계산하는 단계와;

상기 검출된 웨이퍼 온도 및 상기 온도 변화 데이터로부터, 웨이퍼가 웨이퍼 척 상에 유지된 후의 온도 변화를 예측하고, 상기 예측된 온도 변화에 따라서 상기 계산된 이동량을 교정하는 단계와;

상기 교정된 이동량에 기초하여 웨이퍼 척을 이동시키는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 웨이퍼가 웨이퍼 척 상에 유지된 후의 웨이퍼 온도 변화를 예측하고 또한 웨이퍼 온도 변화에 따라서 웨이퍼의 치수의 변화를 예측하여서, 이동량을 교정하고, 그에 따라 탐침과 전극 간의 접촉 위치에 있어서의 오차를 줄일 수 있다.

웨이퍼는 얇고 판상이며 그 하부 표면은 비교적 비슷하므로, 조건이 동일하다면 그 변화도 유사하다. 여러 온도에 있는 웨이퍼가 웨이퍼 척 상에 유지된 후의 웨이퍼 온도 변화와 치수 변화에 관한 온도 변화 데이터가 웨이퍼 두께, 직경, 재료 등과 같은 각각의 조건에 대해서 사전에 측정되는 경우, 웨이퍼의 온도 변화를 정확하게 예측할 수 있다. 특히, 그 변화가 웨이퍼의 두께, 직경, 재료 등의 조건에 따라서 많이 달라지므로, 이들 조건에 대해서와 그리고 웨이퍼의 초기 온도와 웨이퍼 척의 설정 온도의 조합에 대해서 온도 변화 데이터를 사전에 측정하여 저장한다. 동일 사양의 실리콘 웨이퍼가 사용될 때에는, 직경과 재료가 동일하므로, 웨이퍼 두께의 조건 하에서의 온도 변화 데이터를 사전에 측정 및 저장하고 또한 웨이퍼의 두께와 웨이퍼가 유지되기 전의 웨이퍼 온도를 측정하면 되고, 이에 따라 웨이퍼 척의 온도는 설정 온도에 정확하게 유지된다.

본 발명에 따르면, 웨이퍼의 프로빙 시험이 고온 또는 저온에서 수행될 때에, 처리량을 저하시킴이 없이 탐침과 전극 간의 접촉 위치에 있어서의 오류를 줄 일 수 있다.

본 발명의 여러 특징들과 이점들은 이하에서는 첨부된 도면과 관련하여 설명한 이하의 상세한 설명으로부터 명확하게 파악될 수 있다.

본 발명의 일 실시예의 프로버는 도 1에 도시된 종래 예와 동일한 구성을 갖는데, 다만 이동 제어부(43)의 구성은 다르다. 도 4는 본 발명의 실시예에서의 프로버 이동 제어부(43)의 구성을 보이는 블록 선도이다.

프로버 이동 제어부(43)는 정렬 작동의 결과에 기초하여 전극이 탐침에 접촉하게 되는 이동량을 계산하고, 이동/회전 기구를 제어하기 위한 종래의 공정을 수행하고, 이와 동시에 도 4에 도시된 바와 같이 프로버 이동 제어부(43)는 이동량 교정부(44)와 온도 변화 데이터 저장부(45)를 구비하고 종래의 방법에 의해 계산된 이동량을 교정한다.

온도 변화 데이터 저장부(45)는 온도 변화 데이터를 저장한다. 온도 변화 데이터는, 여러 온도에 있는 웨이퍼가 여러 설정 온도에 있는 웨이퍼 척 상에 유지된 후의 웨이퍼 온도 변화와, 상기 온도 변화에 수반되는 웨이퍼의 치수의 변화, 즉 웨이퍼의 두께, 직경, 재료 등과 같은 각각의 조건에 대해서 실험적으로 획득되고 표 형태로 저장되는 변화를 포함한다. 웨이퍼는 얇고 판상이며 그 하부 표면은 비교적 비슷하므로, 조건이 동일하다면 그 변화도 유사하다. 그 변화와 관련되는 조건들에는, 웨이퍼의 두께, 직경, 재료 등이 있고, 이들 조건에 대한 데이터는 실험적으로 얻어진다. 동일 사양의 실리콘 웨이퍼가 사용되는 경우, 직경과 재료가 동 일하므로, 웨이퍼 두께만을 고려하면 된다.

웨이퍼의 온도는 일반적으로 웨이퍼 척의 설정 온도까지 범위를 갖도록 변화하고, 그 온도는 웨이퍼의 초기 온도와 상기 웨이퍼 척의 설정 온도가 결정되면 하나로 결정된다. 이 때문에, 상기한 바와 같은 여러 조건들 각각에 있어서, 온도 변화는 웨이퍼의 초기 온도와 웨이퍼 척의 설정 온도의 조합에 대해서 실험적으로 얻어져서 온도 변화 데이터로서 저장된다. 웨이퍼의 온도 변화는 그 시점에서의 웨이퍼의 온도와 설정 온도 간의 차이에 비례하므로 쌍곡선으로 나타낼 수 있고, 따라서 수학적 표현을 빌어서도 표현할 수 있다.

웨이퍼의 두께는 동일 사양의 웨이퍼들 사이에서도 다를 수 있으므로, 구 두께를 알 필요가 있다. 그 두께는 반도체 제조 공정의 제어기로부터 알 수 있지만, 그 두께는 도시하지 않은 웨이퍼 두께 검출기를 사용하여 측정할 수도 있다.

웨이퍼가 웨이퍼 척 상에 유지되기 바로 전의 초기 온도는 웨이퍼의 온도를 직접 측정하여 얻을 수 있는데, 여기서 주목할 점은, 웨이퍼가 웨이퍼 카세트 안에 수용되어서 공급되고 웨이퍼가 웨이퍼 카세트에 수용된 후에 긴 시간이 경과하기 때문에 웨이퍼의 온도는 웨이퍼의 카세트의 온도와 동일하다는 가정 하에서 웨이퍼 카세트의 온도를 검출하여서 그 온도를 웨이퍼의 초기 온도로 사용한다는 것이다.

웨이퍼 척의 온도는 상기 설정 온도에 정확하게 유지되도록 제어되므로, 제어부(42)에 의한 제어 목표 온도를 설정 온도로 사용한다.

이동량 교정부(44)가 웨이퍼의 종류(웨이퍼의 직경 및 재료), 웨이퍼의 두께, 웨이퍼 카세트의 온도, 및 설정 온도에 관한 정보를 외부로부터 받아서, 온도 변화 데이터 저장부(45) 내에 저장된 데이터에 기초하여 웨이퍼가 웨이퍼 척 상에 유지된 후의 온도 변화를 예측한다. 이이서, 이동량 교정부(44)는 이전과 동일한 방법으로 얻은 정렬 데이터를 교정하고, 웨이퍼의 전극이 프로버와 접촉하게 되도록 상기 교정된 정렬 데이터에 기초하여 이동/회전 기구를 제어한다.

도 5는 본 발명의 실시예의 프로버에서의 온도 교정 작동을 나타내는 흐름도이다.

단계(101)에서, 상기한 바와 같은 온도 변화 데이터를 실험적으로 얻어서 온도 변화 데이터 저장부(45) 안에 저장한다.

단계(102)에서, 웨이퍼 카세트의 온도를 측정하여 그 온도를 웨이퍼의 초기 온도로 저장한다.

단계(103)에서, 웨이퍼를 웨이퍼 카세트로부터 인출하여서 웨이퍼 척 상으로 이송하여 유지시키고, 이 시점으로부터의 시간 경과량을 잰다.

단계(104)에서, 웨이퍼 척 상의 웨이퍼의 두께를 측정하여 저장한다. 단계(104)는 웨이퍼를 웨이퍼 척 상에 유지시키기 전에 수행될 수도 있다.

단계(105)에서, 정렬 작동을 수행하고 이 시점에서의 웨이퍼의 온도를 예측하여 저장한다.

단계(106)에서, 웨이퍼의 온도를 예측하고, 그 예측된 온도가 검사 온도의 허용 범위 내에 있는지 여부를 결정하고, 상기 예측 온도가 허용 범위 내에 들기 전까지는 작동은 수행되지 않는다.

단계(107)는 예측된 온도가 허용 범위 내에 있은 후에 수행되는데, 이 단계 에서는, 검사할 다이가 이동해 가게 되는 프로빙 위치를 계산하고 웨이퍼 온도를 추가로 예측한다. 이어서, 상기 예측된 온도와 정렬 작동 시점에서의 예측 온도 간의 차이에 기초하여 웨이퍼 상의 전극의 위치의 위치변동(shift) 양을 계산하여, 프로빙 위치를 교정한다.

단계(108)에서는, 상기 교정된 프로빙 위치에 기초하여 전극을 탐침에 접촉시키는 작동이 수행되고, 프로빙 작동(시험)이 수행된다.

단계(109)에서, 모든 다이의 검사가 완료되었는지 여부를 결정하고, 만일 검사가 완료되지 않았으면 단계(107)로 되돌아가서 단계(107) 내지 단계(109)를 반복한다. 이와 같은 반복 중에 경과한 시간량에 따라서 웨이퍼의 예측 온도를 계산하고 위치변동 양이 교정된다.

본 발명은 고온 또는 저온으로 유지되는 웨이퍼를 검사하는 프로버와 이와 같은 프로버가 사용되는 경우에 적용될 수 있다.

도 1은 웨이퍼 온도 조정 기구를 구비하는 프로버를 포함하는 웨이퍼 시험 시스템의 일반적인 구성을 나타내는 선도.

도 2는 웨이퍼 상에 형성된 디바이스(다이)들의 배열 예를 보이는 선도.

도 3은 실온의 웨이퍼가 고온의 웨이퍼 척 상에 유지된 후의 웨이퍼의 표면 온도 변화의 예를 보이는 선도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에서의 이동 제어부의 구성을 보이는 선도.

도 5는 일 실시예에서의 프로버의 작동을 보이는 흐름도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

1: 디바이스

2: 전극

10: 프로버

11: 기부

12: 이동 기부

13: Y축 이동 기부

14: X축 이동 기부

15: Z축 이동부

16: Z축 이동 기부

17: θ축 회전부

18: 웨이퍼 척

20, 21: 지지체

22: 헤드 스테이지

23: 카드 홀더

24: 탐침 카드

25: 탐침

26: 가열기

27: 척 냉각액 경로

28: 냉각액 공급원

30: 테스터

31: 시험 헤드

32: 접촉링

41: 온도 센서

42: 제어부

43: 이동 제어부

44: 이동량 교정부

45: 온도 변화 데이터 저장부

Claims

테스터를 이용하여서 웨이퍼 상에 형성된 다수의 디바이스들을 검사하기 위하여 테스터의 각 단자에 접속되는 탐침을 디바이스의 전극에 접속시키는 프로버에 있어서,

웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 척과;

상기 웨이퍼 척을 이동시키는 이동 기구와;

상기 유지된 웨이퍼를 미리 결정된 온도로 유지시키기 위하여 웨이퍼 척의 온도를 조정하는 온도 조정 기구와;

상기 웨이퍼 척 상에 유지된 웨이퍼의 디바이스의 전극과 탐침 사이의 위치 관계를 측정하는 정렬 수단과;

상기 정렬 수단에 의해 측정된 전극과 탐침 간의 위치 관계에 기초하여 전극이 탐침에 접촉하게 되는 이동량을 계산하고 그 계산된 이동량에 기초하여 상기 이동 기구를 제어하는 이동 제어부를 포함하고,

또한 웨이퍼가 웨이퍼 척 상에 유지되기 전의 웨이퍼의 온도를 검출하는 웨이퍼 온도 센서를 추가로 구비하고,

상기 이동 제어부는,

여러 온도에 있는 웨이퍼를 웨이퍼 척 상에 유지시킨 후의 웨이퍼 온도 변화와, 그리고 치수 변화에 관한 데이터를 사전에 저장하는 온도 변화 데이터 저장부와;

상기 웨이퍼 온도 센서에 의해 검출된 웨이퍼 온도 및 상기 온도 변화 데이터 저장 수단에 저장된 데이터로부터, 웨이퍼가 웨이퍼 척 상에 유지된 후의 온도 변화를 예측하고, 또한 웨이퍼 척의 온도가 고온 또는 저온으로 유지된 상태에서 검사가 행해질 때에 상기 예측된 온도 변화에 따라서 상기 계산된 이동량을 교정하는, 이동량 교정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로버.
테스터를 이용하여서 프로버에서 웨이퍼 상에 형성된 다수의 디바이스들을 검사하기 위하여 테스터의 각 단자에 접속되는 탐침을 디바이스의 전극에 접촉시키는 탐침 접촉 방법에 있어서,

여러 온도에 있는 웨이퍼를 웨이퍼 척 상에 유지시킨 후의 웨이퍼 온도 변화와, 그리고 치수 변화에 관한 온도 변화 데이터를 사전에 저장하는 단계와;

웨이퍼 척을 고온 또는 저온 설정 온도로 유지시키는 단계와;

웨이퍼가 웨이퍼 척 상에 유지되기 전의 웨이퍼의 온도를 검출하는 단계와;

상기 웨이퍼 척 상에 유지된 웨이퍼의 디바이스의 전극과 탐침 사이의 위치 관계를 측정하는 단계와;

전극과 탐침 간의 상기 측정된 위치 관계에 기초하여 전극이 탐침에 접촉하게 되는 이동량을 계산하는 단계와;

상기 검출된 웨이퍼 온도 및 상기 온도 변화 데이터로부터, 웨이퍼가 웨이퍼 척 상에 유지된 후의 온도 변화를 예측하고, 상기 예측된 온도 변화에 따라서 상기 계산된 이동량을 교정하는 단계와;

상기 교정된 이동량에 기초하여 웨이퍼 척을 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탐침 접촉 방법.