KR20080113825A - 프로브 스테이션 - Google Patents

Abstract

프로브 카드의 니들 정렬 상태를 검사하기 위한 프로브 스테이션은 챔버, 홀더, 스테이지, 제1 촬상부, 척 플레이트 및 제2 촬상부를 포함한다. 상기 홀더는 상기 챔버의 상부면에 배치되고 프로브 카드가 착탈 가능하도록 장착된다. 또한, 상기 홀더는 상기 프로브 카드의 니들들을 관찰하기 위한 개구부를 갖는다. 상기 스테이지는 상기 챔버 내에서 상기 니들들이 배치되는 방향을 따라 이동한다. 상기 제1 촬상부는 상기 스테이지에 설치되며 상기 니들들의 위치를 측정한다. 상기 척 플레이트는 상기 스테이지 상에 배치되고 상기 니들들의 위치를 측정한 후 상기 니들들과 접촉하는 반도체 기판을 지지한다. 상기 제2 촬상부는 상기 챔버 내에 설치되며, 상기 반도체 기판의 접촉 패드와 상기 프로브 카드의 니들과의 접촉 상태를 측정한다. 상기 프로브 스테이션은 간단한 구조를 갖으며, 상기 니들들의 위치를 측정하여 상기 프로브 카드의 정렬 상태를 검사하여 사용유무를 결정할 수 있다.

Description

프로브 스테이션{Probe station}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 스테이션을 나타내는 사시도이다.

도 2는 도 1의 프로브 스테이션을 나타내는 측면도이다

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브 스테이션을 나타내는 사시도이다.

도 4는 도 3의 프로브 스테이션을 나타내는 측면도이다.

도 5는 도 3의 프로브 스테이션의 챔버 내부를 나타내는 사시도이다.

도 6은 도 3의 프로브 스테이션의 로딩부의 내부를 나타내는 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 프로브 카드 12 : 니들

16 : 반도체 기판 100, 101 : 프로브 스테이션

110 : 챔버 112 : 지지대

120 : 홀더 122 : 개구부

124 : 커버 130 : 스테이지

140 : 제1 촬상부 150 : 척 플레이트

160 : 제2 촬상부 170 : 로딩부

172 : 카세트 180 : 이송암

본 발명은 프로브 스테이션에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프로브 카드의 니들의 정렬 상태를 검사하기 위한 프로브 스테이션에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 장치는 반도체 웨이퍼로 사용되는 실리콘 웨이퍼 상에 전기 소자들을 포함하는 전기적인 회로를 형성하는 팹(Fab) 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하기 위한 EDS(electrical die sorting) 공정과, 상기 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 조립 공정을 통해 제조된다.

상기 EDS 공정은 웨이퍼를 구성하고 있는 칩들 중에서도 특히 불량 칩을 판별하기 위한 공정으로, 즉 웨이퍼를 구성하고 있는 각 칩들에 전기적 신호를 인가하여 인가된 전기적 신호로부터 체크되는 신호에 의해서 불량 여부를 판단하도록 하는 것이며, 이러한 공정 수행을 위해 구비되는 설비가 프로브 장치이다.

프로브 장치의 프로브 카드는 웨이퍼 상이 각 칩들의 패턴과 직접적으로 접촉되면서 전기적 신호를 인가한다. 프로브 카드를 이용한 전기적 특성 검사에 있어서, 통상 웨이퍼의 각 디바이스의 전극패드에 프로브 카드의 니들(needle)이 접촉하게 되고, 상기 니들을 통해 특정의 전류를 통전시켜 전기적 특성을 측정하게 된다.

상기 프로브 카드의 니들과 디바이스의 전극패드 간의 컨택 횟수가 많아지면 니들의 위치나 배열 등이 틀어지게 된다. 따라서, 일정한 검사 횟수 마다 상기 프로브 카드의 사용 가능여부를 판별하기 위하여 주기적으로 상기 프로브 카드의 정렬 상태를 체크할 필요가 있다.

종래의 경우에는 프로브 카드를 검사하기 위하여 프로브 카드 체크 시스템(probe card check system; PRVX)과 같은 프로브 스테이션을 사용하였다. 상기 프로브 스테이션은 웨이퍼를 로딩하는 로딩부, 테스터 헤드와 프로브 카드와의 컨택을 위한 스테이지부 및 상기 테스터 헤드와 설비 간의 접속을 조정하는 조정부(manipulator)로 상당히 복잡하게 구성되어 있다.

특히, 상기 프로브 스테이션은 프로브 카드의 정렬 상태만을 검사하는 것이 아니라 프로브 카드의 니들 각각에 전기적인 신호를 인가하여 니들의 사용가능 여부를 판별하는 데 사용되는 장치이다.

그러나, 상기 프로브 스테이션과 같은 장치는 상당히 고가이며, 상기 프로브 스테이션과 같은 장치는 상기 프로브 카드의 정렬 상태만을 검사하는 데에는 적합하지 않는 문제점이 있다. 따라서, 상기 프로브 카드의 니들의 정렬 상태만을 검사하는 경우에 사용될 수 있는 간단하고 저가의 프로브 스테이션이 필요하다.

본 발명의 목적은 간단한 구조를 가지며 저가의 프로브 스테이션을 제공하는 데 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 프로브 스테이션은 챔버, 홀더, 스테이지, 제1 촬상부, 척 플레이트 및 제2 촬상부를 포함한다. 상기 홀더는 상기 챔버의 상부면에 배치되고 프로브 카드가 착탈 가능하도록 장착된다. 또한, 상기 홀더는 상기 프로브 카드의 니들들을 관찰하기 위한 개구부를 갖는다. 상기 스테이지는 상기 챔버 내에서 상기 니들들이 배치되는 방향을 따라 이동한다. 상기 제1 촬상부는 상기 스테이지에 설치되며 상기 니들들의 위치를 측정한다. 상기 척 플레이트는 상기 스테이지 상에 배치되고 상기 니들들의 위치를 측정한 후 상기 니들들과 접촉하는 반도체 기판을 지지한다. 상기 제2 촬상부는 상기 챔버 내에 설치되며, 상기 반도체 기판의 접촉 패드와 상기 프로브 카드의 니들과의 접촉 상태를 측정한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 홀더는 상기 챔버의 상부면으로부터 상기 챔버 내부로 돌출되도록 형성되고, 상기 홀더는 상기 장착된 프로브 카드를 덮는 커버를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 홀더는 상기 장착된 프로브 카드를 가압 고정시키는 가압부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 프로브 스테이션은, 상기 프로브 스테이션의 챔버의 상부면에 배치되고 프로브 카드가 착탈 가능하도록 장착되며 상기 프로브 카드의 니들들을 관찰하기 위한 개구부를 갖는 홀더 및 스테이지 상에 설치되어 상기 니들들의 위치를 측정하기 위한 제1 촬상부를 포함한다.

이에 따라, 상기 프로브 스테이션은 간단한 구조를 갖으며, 상기 니들들의 위치를 측정하여 상기 프로브 카드의 정렬 상태를 검사하기 위하여 사용될 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 프로브 스테이션에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특 징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 스테이션(100)을 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 프로브 스테이션(100)을 나타내는 측면도이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 스테이션(100)은 프로브 카드(10)의 니들(12)들의 배열 상태를 검사하기 위한 공간을 제공하는 챔버(110), 챔버(110)의 상부면에 배치되고 프로브 카드(10)가 착탈 가능하도록 장착되는 홀더(120), 챔버(110) 내에서 니들(12)들이 배치되는 방향을 따라 이동하는 스테이지(130) 및 스테이지(130)에 설치되며 니들(12)들의 위치를 측정하기 위한 제1 촬상부(140)를 포함한다.

챔버(110)의 상부면에는 홀더(120)가 배치된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 홀더(120)는 챔버(110)의 상부면으로부터 챔버(110) 내부로 돌출되도록 형성될 수 있다. 홀더(120)의 돌출된 부분에는 프로브 카드(10)가 장착된다.

또한, 홀더(120)의 돌출된 부분에는 개구부(122)가 형성된다. 프로브 카드(10)에 서로 이격 배치된 니들(12)들은 개구부(122)에 삽입 배치된다. 따라서, 프로브 카드(10)의 니들(12)들은 챔버(110)의 내부에서 개구부(122)를 통해 관찰할 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 홀더(120)는 장착된 프로브 카드(10)를 덮는 커버(124)를 더 포함할 수 있다. 커버(124)는 챔버(110)의 상부면에 형성된 가이드 레일(126)을 따라 슬라이딩 이동할 수 있다. 이에 따라, 프로브 카드(10)가 홀더(120)에 장착된 후, 커버(124)는 가이드 레일(126)을 따라 프로브 카드(10)를 향해 이동한 후, 프로브 카드(10)를 커버하여 외부로부터 프로브 카드(10)를 보호한다.

도면에 도시되지는 않았지만, 홀더(120)는 장착된 프로브 카드(10)를 가압 고정시키는 가압부재(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다. 상기 가압부재는 홀더(120)의 상부면에 형성되고 실린더와 같은 구동원에 의해 프로브 카드(10)를 가압하여 홀더(120)에 고정시키게 된다.

스테이지(130)는 챔버(110) 내부의 지지대(112)에 장착된다. 지지대(112) 상에는 X, Y축 방향으로 각각 연장 형성된 제1 및 제2 가이드 레일들(132, 134)이 배치된다. 따라서, 스테이지(130)는 스텝 모터와 같은 구동원에 의해 제1 및 제2 가이들 레일들(132, 134)을 따라 X, Y축 방향으로 이동하게 된다. 또한, 스테이지(130)는 Z축 방향으로 연장 형성된 제3 가이드 레일(136)을 따라 Z축 방향으로 이동하게 된다.

또한, 스테이지(130)에는 회전각도 조절용 모터(도시되지 않음)가 설치될 수 있다. 이에 따라, 상기 회전각도 조절용 모터에 의해 스테이지(130)의 각도를 조절할 수 있게 된다.

제1 촬상부(140)는 스테이지(130)에 설치된다. 예를 들면, 제1 촬상부(140)는 비젼 카메라를 포함할 수 있다. 제1 촬상부(140)는 스테이지(130) 상에서 X, Y, Z축 방향으로 이동하고, 상기 회전각도 조절용 모터에 의해 각도가 조절될 수 있다. 구체적으로, 스테이지(130)는 챔버(110) 내에서 니들(12)들이 배치되는 방향을 따라 X, Y, Z축 방향으로 이동한다. 따라서, 스테이지(130) 상의 제1 촬상부(140)는 니들(12)들의 배열 방향을 따라 이동하며 니들(12)들의 위치를 측정하게 된다.

제1 촬상부(140)에 측정된 니들(12)들의 위치는 데이터화되어 파일로 저장된다. 이후, 니들(12)들의 데이터를 기 설정된 기준 데이터와 비교하여 프로브 카드(101)의 사용 여부를 결정하게 된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브 스테이션(101)을 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 3의 프로브 스테이션(101)을 나타내는 측면도이며, 도 5는 도 3의 프로브 스테이션(101)의 챔버(110) 내부를 나타내는 사시도이고, 도 6은 도 3의 프로브 스테이션(101)의 로딩부(170)의 내부를 나타내는 사시도이다.

본 실시예에 따른 프로브 스테이션(101)은 반도체 기판을 지지하는 척 플레이트 및 상기 반도체 기판을 촬상하기 위한 제2 촬상부를 제외하고는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 스테이션(100)과 동일한 구성요소를 포함한다. 따라서, 동일한 구성요소들에 대하여 동일한 참조부호를 사용하며, 또한, 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브 스테이션(101)은 챔버(110), 챔버(110)의 상부면에 배치되며 프로브 카드(10)가 착탈 가능하도록 장착되는 홀더(120), 챔버(110) 내에서 니들(12)들이 배치되는 방향을 따라 이동하는 스테이지(130), 스테이지(130)에 설치되며 니들(12)들의 위치를 측정하기 위한 제1 촬상부(140), 스테이지(130) 상에 배치되며, 반도체 기판(16)을 지지하는 척 플레이트(150) 및 챔버(110) 내에 설치되며 반도체 기판(16)의 접촉 패드와 프로브 카드(10)의 니들(12)과의 접촉 상태를 측정하기 위한 제2 촬상부(160)를 포함한다.

척 플레이트(150)는 스테이지(130)에 설치되고, 반도체 기판(16)을 지지한다. 또한, 척 플레이트(150)는 스테이지(130) 상에서 X, Y, Z축 방향으로 이동하고, 상기 회전각도 조절용 모터에 의해 각도가 조절될 수 있다.

구체적으로, 스테이지(130)는 챔버(110) 내에서 니들(12)들이 배치되는 방향을 따라 X, Y, Z축 방향으로 이동하고, 스테이지(130) 상의 척 플레이트(150)는 니들(12)들과 접촉을 위하여 정렬되고, Z축 방향으로 상승하여 프로브 카드(10)의 니들(12)들과 접촉하게 된다.

따라서, 프로브 카드(10)의 니들(12)은 반도체 기판(16)의 접촉 패드(도시되지 않음)와 접촉하게 된다. 이 때, 니들(12)이 상기 접촉 패드와 접촉하게 되면 상기 접촉 패드에는 니들(12)이 접촉할 때 가해지는 압력에 의해 홈과 같은 흔적이 남게 된다.

제2 촬상부(160)는 챔버(110)의 상부에 배치된다. 예를 들면, 제2 촬상부(160)는 비젼 카메라를 포함할 수 있다. 구체적으로, 제2 촬상부(160)는 챔버(110)의 상부에 설치된 제4 가이드 레일(162)을 따라 수평 방향으로 이동한다.

척 플레이트(150) 상의 반도체 기판(16)이 프로브 카드(10)와 접촉할 경우에는 2 촬상부(160)는 챔버(110)의 상부 일측에 대기 상태로 배치된다. 이 후, 반도체 기판(16)이 프로브 카드(10)와 접촉한 후에 하강하게 되면, 제2 촬상부(160)는 제4 가이드 레일(162)을 따라 반도체 기판(16)의 상부로 이동하여 반도체 기판(16)의 접촉 패드 상에 남겨진 홈을 촬영하게 된다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브 스테이션(101)은 로딩부(170)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 로딩부(170)는 챔버(110)의 일측에 배치된다. 로딩부(170)는 척 플레이트(150)로 반도체 기판(16)을 로딩하고, 척 플레이트(150)로부터 반도체 기판(16)을 언로딩한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 먼저, 프로브 카드(10)의 정렬 상태를 제1 촬상부(140)에 의해 검사한 후에, 실제로 프로브 카드(10)의 니들(12)들을 반도체 기판(16)과 접촉하여 정렬 상태를 검사하게 된다. 이 때, 반도체 기판(16)은 로딩부(170) 상부에 배치된 카세트(172)에 적재되어 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 로딩부(170)는 반도체 기판(16)을 로딩부(170)로부터 챔버(110) 내의 척 플레이트(150)로 이송시키는 이송암(180)을 포함할 수 있다.

이송암(180)은 수직 이동 부재(182)에 의해 수직 이동하고, 수평 이동 부 재(184)와 회전 부재(186)에 의해 수평 이동하게 된다. 이에 따라, 이송암(180)은 반도체 기판(160)이 적재된 카세트(172)로부터 반도체 기판(16)을 인출하고, 반도체 기판(16)을 로딩부(170)로부터 챔버(110) 내의 척 플레이트(150)로 이송시키게 된다.

이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브 스테이션(101)을 이용하여 프로브 카드(10)를 검사하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.

프로브 카드(10)는 챔버(110)의 상부에 배치된 홀더(120)에 장착된다. 이 때, 프로브 카드(10)의 니들(12)들은 홀더(120)의 개구부(122)를 통해 챔버(110) 내의 제1 촬상부(140)에 의해 관찰된다.

스테이지(130) 상에 설치된 제1 촬상부(140)는 니들(12)들이 배치되는 방향을 따라 이동하여 니들(12)들의 위치를 측정한다. 측정된 위치들은 데이터화되어 파일로 저장되고, 상기 데이터를 기 설정된 기준 데이터와 비교하여 니들(12)의 정렬 상태를 확인하게 된다.

이 후, 니들(12)의 정렬 상태가 정상 범위를 벗어나거나 정해진 오차 범위를 벗어난 경우, 척 플레이트(150) 상에 지지된 반도체 기판(16)과 프로브 카드(10)를 실제로 접촉하여 2차적으로 프로브 카드(10)의 정렬 상태를 검사하게 된다.

이 경우에 있어서, 로딩부(170)의 이송암(180)은 카세트(172)로부터 반도체 기판(16)을 챔버(110) 내의 척 플레이트(150) 상으로 이송시킨다. 척 플레이트(150) 상에 반도체 기판(16)이 안착된 후, 스테이지(130)는 반도체 기판(16)과 프로브 카드(10)와의 접촉을 위하여 정렬된다. 이 후, 스테이지(130)는 Z축 방향으 로 상승하여 반도체 기판(16)의 접촉 패드는 프로브 카드(10)의 니들(12)들과 접촉하게 된다.

반도체 기판(16)이 프로브 카드(10)와 접촉한 후, 스테이지(130)는 하강하게 된다. 이어서, 제2 촬상부(160)는 제4 가이드 레일(162)을 따라 반도체 기판(16) 상으로 이동한다. 제2 촬상부(160)는 반도체 기판(16)의 접촉 패드 상에 니들(12)에 의해 남겨진 홈을 촬영하여 프로브 카드(10)의 니들(12)들의 정렬 상태를 2차적으로 검사하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 프로브 스테이션(101)은 프로브 카드(10)의 니들(12)들의 정렬 상태를 검사하기 위해 사용될 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명에 따른 프로브 스테이션(101)은, 프로브 카드(10)와 컨택되는 테스터 헤드를 프로브 스테이션(101) 상에 배치시킨 후, 프로브 카드(10)의 전기적 특성을 검사하기 위해 사용될 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프로브 스테이션은, 상기 프로브 스테이션의 챔버의 상부면에 배치되고 프로브 카드가 착탈 가능하도록 장착되며 상기 프로브 카드의 니들들을 관찰하기 위한 개구부를 갖는 홀더 및 스테이지 상에 설치되어 상기 니들들의 위치를 측정하기 위한 제1 촬상부를 포함한다.

이에 따라, 상기 프로브 스테이션은 간단한 구조를 갖으며, 상기 니들들의 위치를 측정하여 상기 프로브 카드의 정렬 상태를 검사하는데 사용될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (3)

1. 챔버;

   상기 챔버의 상부면에 배치되고 프로브 카드가 착탈 가능하도록 장착되며, 상기 프로브 카드의 니들(needle)들을 관찰하기 위한 개구부를 갖는 홀더;

   상기 챔버 내에서 상기 니들들이 배치되는 방향을 따라 이동하는 스테이지;

   상기 스테이지에 설치되며, 상기 니들들의 위치를 측정하기 위한 제1 촬상부;

   상기 스테이지 상에 배치되며, 상기 니들들의 위치를 측정한 후 상기 니들들과 접촉하는 반도체 기판을 지지하는 척 플레이트; 및

   상기 챔버 내에 설치되며, 상기 반도체 기판의 접촉 패드와 상기 프로브 카드의 니들과의 접촉 상태를 측정하기 위한 제2 촬상부를 포함하는 프로브 스테이션.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 홀더는 상기 챔버의 상부면으로부터 상기 챔버 내부로 돌출되도록 형성되고, 상기 홀더는 상기 장착된 프로브 카드를 덮는 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 스테이션.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 홀더는 상기 장착된 프로브 카드를 가압 고정시키는 가압부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 스테이션.

Images