KR20090107121A - 프로버 스테이션 및 그의 프로빙 방법 - Google Patents

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KR20090107121A KR1020080032451A KR20080032451A KR20090107121A KR 20090107121 A KR20090107121 A KR 20090107121A KR 1020080032451 A KR1020080032451 A KR 1020080032451A KR 20080032451 A KR20080032451 A KR 20080032451A KR 20090107121 A KR20090107121 A KR 20090107121A
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Abstract

본 발명은 생산성을 증대 또는 극대화할 수 있는 프로버 스테이션 및 그의 프로빙 방법에 관한 것이다. 그의 스테이션은 얼라인 마크가 형성된 프로브 카드를 이용하여 상기 프로브 카드를 용이하게 정렬시킬 뿐만 아니라 상기 프로브 카드의 정렬 시간을 단축시킬 수 있기 때문에 생산성을 향상시킬 수 있다.
Figure P1020080032451
프로브(probe), 스테이션(station), 얼라인(align), 마크(mark), 카드(card)

Description

프로버 스테이션 및 그의 프로빙 방법{prober station and probing method used the same}
본 발명은 반도체 웨이퍼의 검사 장치에 관한 것으로, 상세하게는 웨이퍼의 전기적인 특성을 검사하는 프로버 스테이션 및 그의 프로빙 방법에 관한 것이다.
일반적으로 고집적 반도체 소자의 제조 과정에서는 웨이퍼(Wafer) 상에 특정의 패턴(Pattern)을 반복적으로 형성하여 집적회로를 구성하는 형성공정(Fabarication)과, 집적회로가 구성된 웨이퍼를 단위 칩으로 절단한 후 패키징하는 어셈블리(Assembly) 공정을 수행한다.
그리고 상기 웨이퍼를 각 단위 칩으로 절단하기 이전에 상기 웨이퍼를 구성하고 있는 각 단위칩의 전기적 특성을 검사하는 이디에스(Electrical Die Sorting: 이하 'EDS"라 한다) 공정을 수행한다.
이러한 EDS 공정은 웨이퍼를 구성하고 있는 칩들의 양/불량 상태를 판별하여 불량 칩을 재생하거나 초기에 제거함으로써, 후속되는 어셈블리 공정에서의 조립 비용 및 검사비용 등을 절감하기 위한 것이다. EDS 공정은 웨이퍼 상의 반도체 칩의 검사를 수행하는 프로버(Prober)에 의해 수행된다.
웨이퍼 상의 반도체 칩과 집적 접촉하는 프로브 카드(Probe Card)는 제작 시 정교함과 정밀성이 요구된다. 프로브 카드는 반도체 칩의 입/출력 패드에 전기적 신호를 입력하기 위한 니들(needle)을 포함하는데, 니들은 패드 부위와의 접촉으로 마모되기 쉬우며 접촉시 발생한 금속 찌꺼기 등의 다양한 이물질에 쉽게 오염된다.
이와 같은 이유로, 프로브 카드의 니들은 주기적으로 상태 점검이 이루어져야 하고 적절한 시기에 세정 또는 교체되어야 한다. 세정 또는 교체가 이루어지지 않아 니들이 오염되거나 마모되는 경우, EDS 공정의 신뢰도에 치명적 영향을 주게 되며 반도체 제조 공정의 수율이 감소한다. 따라서, EDS 공정의 신뢰도를 높이기 위해 프로브 카드의 최적 상태를 유지 관리해야 하며 일정 사용시간을 주기로 교체되어야 한다. 이때, 프로브 카드는 그때마다 해당 위치에 정확하게 체결되어야 하지만 프로브 헤드와 결합과정에서 일정부분 오차를 갖고 있기 때문에 정렬되어 전기적 특성 검사가 수행되어야만 합니다. 또한, 다양한 종류의 반도체 생산 제품을 테스트하기 위한 여러 종류의 프로브 카드가 채용될 때마다 프로브 카드를 정해진 위치에 정렬해야 한다.
따라서, 종래 기술에 따른 프로버 스테이션은 프로브 카드에 형성된 복수개의 프로브 니들의 팁 위치를 파악하여 프로브 카드를 정렬시키고 있다.
그러나, 프로브 니들의 팁을 이용하여 프로브 카드를 정렬시키는 것은 장시간을 소요시키기 때문에 생산성이 떨어지는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 단시간 내에 프로브 카드를 정렬시키도록 하여 생산성을 증대 또는 극대화할 수 있는 프로버 스테이션을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 양태에 따른 프로버 스테이션은, 웨이퍼를 지지하면서 수평으로 이동되는 웨이퍼 스테이지; 상기 웨이퍼 스테이지를 감지하는 하나이상의 제 1 카메라; 상기 웨이퍼에 형성된 반도체 소자의 전기적인 성능을 테스트하는 테스터; 상기 테스터와 전기적으로 연결되고, 상기 웨이퍼 스테이지 상부에서 이동되는 프로브 헤드; 상기 프로브 헤드에 장착되면서 상기 웨이퍼에 접촉되는 다수개의 프로브 니들과 및 상기 다수개의 프로브 니들의 주변에서 얼라인 마크가 형성된 프로브 카드; 및 상기 프로브 카드에 형성된 얼라인 마크를 식별하여 상기 프로브 카드의 위치를 모니터링하도록 형성된 제 2 카메라; 및 상기 제 1 카메라 및 상기 제 2 카메라를 이용하여 상기 웨이퍼 스테이지 및 상기 프로브 카드의 위치를 파악하고, 상기 프로브 카드의 얼라인 마크 위치를 이용하여 상기 프로브 카드에 형성된 프로브 니들이 상기 웨이퍼 상의 해당 위치에 접촉되도록 제어하는 제어신호를 출력하는 제어부를 포함함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 양태는, 웨이퍼 스테이지에 웨이퍼를 로딩시키는 단 계; 프로브 카드에 형성된 ⊙ 모양의 얼라인 마크를 이용하여 상기 프로브 카드를 저배율로 정렬하는 단계; 상기 프로브 카드에 형성된 + 모양의 얼라인 마크를 이용하여 상기 프로브 카드를 고배율로 정렬하는 단계; 상기 웨이퍼 스테이지를 이동시키면서 상기 웨이퍼를 정렬하고, 상기 웨이퍼 및 프로브 카드의 니들을 전기적으로 연결시키는 단계; 상기 웨이퍼의 전기적인 특성 검사를 수행하는 단계를 포함하는 프로버 스테이션의 프로빙 방법이다.
본 발명에 의하면, 다수개의 프로브 니들의 외곽에서 얼라인 마크가 형성된 프로브 카드를 이용하여 프로브 카드의 정렬 시간을 단축토록 할 수 있기 때문에 생산성을 증대 또는 극대화할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프로버 스테이션을 개략적으로 나타낸 다이아 그램이고, 도 2a 내지 도 2c는 도 1의 프로브 카드(24)를 종류에 따라 나타낸 평면도이다.
도 1 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 프로버 스테이션은 EDS 공정과 같은 전기적인 특성 검사를 수행하는 프로브 카드(24)의 가장자리에 얼라인 마크(60)를 형성하여 프로브 헤드(22)에 장착되는 상기 프로브 카드(24)의 정렬이 용이하게 이루어지도록 할 수 있다.
여기서, 프로브 카드(24)는 프로브 헤드(22)에 상단이 결합되고, 상기 프로브 헤드(22)에 대향되는 하단에서 다수개의 프로브 니들(26)이 중심 부분에 형성되어 있다. 다수개의 프로브 니들(26) 외곽의 프로브 카드(24) 가장자리에 얼라인 마크(60)를 형성하여 프로브 카드(24)의 하부에 형성된 제 1 카메라(12, 14) 및 제 2 카메라(28)와 제어부(30)로 하여금 상기 얼라인 마크(60)에 의한 상기 프로브 카드(24)의 정렬을 용이하게 수행토록 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 프로버 스테이션은 프로브 카드(24)의 가장자리에 형성된 얼라인 마크(60)를 이용하여 상기 프로브 카드(24)의 정렬 시간을 단축토록 할 수 있기 때문에 생산성을 증대 또는 극대화할 수 있다.
EDS 공정은 웨이퍼(W) 레벨의 칩 영역 상에 형성된 다수개의 패드에 다수개의 프로브 카드(24)를 일대일 전기적으로 연결하여 테스터(20)에서 전기적 특성 검사를 수행하는 것이다. 따라서, 프로브 카드(24)와 웨이퍼(W)를 2차원의 평면의 정해진 위치에 정렬한 후에 서로 근접시켜 프로브 카드(24)의 니들(26)과, 웨이퍼(W) 상의 패드를 전기적으로 접촉시킬 수 있다.
웨이퍼(W)는 웨이퍼 스테이지(10)에 수평으로 지지되면서 평면 이동되도록 형성되어 있다. 예컨대, 웨이퍼 스테이지(10)는 웨이퍼 로딩부(40)에서 로딩되는 웨이퍼(W)가 전기적인 특성 검사를 수행토록 하는 테스트부(50)의 중심에 설치되어 있으며, 상기 웨이퍼(W)를 고정시키는 척과, 상기 척을 수평으로 평면 이동시키는 복수개의 LM 가이드 및 복수개의 모터를 포함하여 이루어진다. 또한, 프로브 카드(24)는 프로브 헤드(22)에 장착되어 수평 수직 방향으로 모두 이동되도록 형성되어 있다. 마찬가지로, 프로브 헤드(22)는 프로브 카드(24)를 고정시키는 홀더와, 상기 홀더를 수평 및 수직으로 이동시키는 복수개의 LM 가이드, 모터와 같은 선형 이동장치를 포함하여 이루어진다.
웨이퍼 스테이지(10)와 프로브 헤드(22)는 서로 상대적인 위치에서 근접하여 설치되는 복수개의 카메라에 의해 서로의 위치가 파악되도록 형성되어 있다.
예컨대, 프로브 헤드(22)의 상부와 웨이퍼 스테이지(10)의 측면에서 웨이퍼 스테이지(10)를 촬영하는 복수개의 제 1 카메라(12, 14)가 형성되어 있고, 웨이퍼 스테이지(10)의 측벽에는 상기 프로브 카드(24)를 촬영하는 제 2 카메라(28)가 형성되어 있다. 여기서, 복수개의 제 1 카메라(12, 14)는 고정되어 있는 반면, 제 2 카메라(28)는 웨이퍼 스테이지(10)와 함께 수평 방향으로 이동되면서 프로브 카드(24)에 형성된 복수개의 얼라인 마크(60)를 이용하여 프로브 카드(24)를 정렬시키도록 형성되어 있다. 제 2 카메라(28)는 프로브 카드(24)의 하부에서 프로브 카드(24)의 가장자리에 형성된 복수개의 얼라인 마크(60)에 수직하는 위치까지 수평 이동되면서 프로브 카드(24)의 위치를 파악토록 할 수 있다.
복수개의 제 1 카메라(12, 14) 및 제 2 카메라(28)는 획득된 웨이퍼 스테이지(10)의 영상과 프로브 카드(24)의 영상에 대응되는 영상신호를 제어부(30)에 출 력한다. 제어부(30)는 제 1 카메라(12, 14) 및 제 2 카메라(28)에서 출력된 영상신호를 이용하여 웨이퍼(W) 및 프로브 카드(24)가 정해진 위치에 정렬되도록 웨이퍼 스테이지(10) 및 프로브 헤드(22)에 제어신호를 출력한다. 또한, 제어부(30)는 웨이퍼(W) 및 프로브 카드(24)를 정렬시키고 전기적으로 접촉시키면 테스터(20)로 하여금 전기적 특성을 계측토록 제어하는 제어신호를 출력한다.
도시되지는 않았지만, 제어부(30)는 해당 위치에서 색인된 인덱스 신호 또는 이미지에 해당 얼라인 마크(60)가 위치되도록 프로브 헤드(22)를 수평 이동시키면서 프로브 카드(24)를 정렬시킬 수 있다. 따라서, 제어부(30)는 해당 위치 또는 좌표에서 얼라인 마크(60)가 색인된 정보를 저장하는 데이터 베이스를 포함하여 이루어진다.
도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, 프로브 카드(24)는 크기 또는 모양에 따라 얼라인 마크(60)의 위치 및 개수가 결정될 수 있다. 여기서, 얼라인 마크(60)는 프로브 카드(24)의 가장자리에 대칭적으로 복수개가 형성되어 있다. 예컨대, 프로브 카드(24)가 일정 크기의 사각형 모양일 경우, 모서리에 4개의 얼라인 마크(60)가 형성되고, 일정 크기이상으로 긴 직사각형 모양일 경우, 4개의 모서리에 각 하나씩과 중간에 2개를 더 형성하여 6개의 얼라인 마크(60)가 형성되어 있다. 또한, 프로브 카드(24)가 원형으로 형성되어 있을 경우, 전체 원호를 6등분하여 원호의 가장자리에 균등하게 분포되거나 원의 중심을 기준으로 대칭적인 위치에 6개의 얼라인 마크(60)가 형성되어 있을 수 있다.
이때, 복수개의 얼라인 마크(60)는 프로브 카드(24)의 중심을 기준으로 가장 자리에서 각각 대칭적으로 형성되어 있다. 즉, 복수개의 얼라인 마크(60)는 짝수 개로 이루어진다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 프로버 스테이션은 프로브 카드(24)의 중심을 기준으로 가장자리에서 대칭적으로 형성된 짝수 개의 얼라인 마크(60)를 이용하여 프로브 카드(24)를 용이하게 정렬토록 할 수 있다.
도 3a 내지 도 3b는 프로브 카드(24)에 형성된 얼라인 마크(60)를 종류에 따라 구분한 도면으로서, 얼라인 마크(60)는 중심에 도트(62)가 있고, 상기 도트(62)를 중심으로 +, 또는 ○이 형성되어 있다. 여기서, 얼라인 마크(60)는 제 2 카메라(28)에 장착되는 렌즈의 분해능에 따라 저배율 마크와 고배율 마크로 구분될 수 있다. 예컨대, 저배율의 얼라인 마크(60)는 ⊙ 모양을 갖도록 형성하고, 고배율의 얼라인 마크(60)는 + 모양을 갖도록 형성되어 있다. ⊙ 모양은 평면 좌표계에서 어떠한 방향으로든 대칭적이기 때문에 저배율 얼라인 마크(60)로서 용이하게 사용될 수 있으며, + 모양은 직교하는 방향으로 대칭적이기 때문에 카테시안 좌표(X, Y)를 통한 고배율 얼라인 마크(60)로서 용이하게 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 프로버 스테이션은 프로브 카드(24)의 중심을 기준으로 가장자리에 대칭적으로 +, 또는 ⊙ 모양의 얼라인 마크(60)를 형성하여 프로브 카드(24)의 정렬 시간을 단축시킬 수 있기 때문에 생산성을 증대 또는 극대화할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 프로버 스테이션의 프로빙 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프로빙 방법을 나타내는 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 먼저, 웨이퍼 로딩부(40)에서 웨이퍼 스테이지(10)로 웨이퍼(W)가 로딩되면, 프로브 카드(24)에 형성된 ⊙ 모양의 얼라인 마크(60)를 이용하여 상기 프로브 카드(24)를 저배율로 정렬한다(S10). 도시되지는 않았지만, 웨이퍼 로딩부(40)에 위치되는 로봇 암 또는 컨베이어와 같은 이송장치에 의해 웨이퍼 로딩부(40)에서 웨이퍼 스테이지(10)로 웨이퍼(W)가 이송되고, 웨이퍼 스테이지(10)의 척이 웨이퍼(W)를 고정시킨다. 그후, 제 2 카메라(28)는 프로브 카드(24)의 표면을 저배율로 확대하고 ⊙ 모양의 얼라인 마크(60)에 대응되는 영상신호를 획득하여 제어부(30)로 하여금 프로브 카드(24)를 해당 위치에 정렬토록 할 수 있다.
그 다음, 프로브 카드(24)에 형성된 + 모양의 얼라인 마크(60)를 이용하여 상기 프로브 카드(24)를 고배율로 정렬한다(S20). 마찬가지로, 제 2 카메라(28)는 프로브 카드(24)의 표면을 고배율로 확대하면서 + 모양의 얼라인 마크(60)에 대응되는 영상신호를 획득하여 프로브 카드(24)의 해당 위치를 정렬토록 할 수 있다. 예컨대, 제 2 카메라(28)는 프로브 카드(24)의 가장자리에 형성된 + 모양의 얼라인 마크(60)에 수직하는 위치까지 이동하면서 얼라인 마크(60)의 평면 위치를 검출함으로서 프로브 카드(24)의 정렬을 완료시킬 수 있다.
이후, 웨이퍼 스테이지(10)를 이동시키면서 웨이퍼(W)를 정렬한다(S30). 여기서, 제어부(30)는 해당 프로브 카드(24)에 채용되는 프로브 니들(26)의 수직되는 위치에서 웨이퍼(W) 패드가 위치될 수 있도록 웨이퍼 스테이지(10)를 이동시키는 제어신호를 출력한다. 도시되지는 않았지만, 프로브 카드(24)를 수직방향으로 하강시켜 프로브 카드(24)의 니들(26)과 웨이퍼(W)를 전기적으로 접촉시킨다.
그리고, 웨이퍼(W)의 전기적인 특성 검사를 수행한다(S40). 여기서, 테스터(20)는 일반 제품의 사양에 적합하면서 사용 한계까지 전기적인 특성 검사를 수행함으로서 소비자로 하여금 신뢰성을 보장토록 할 수 있다.
마지막으로, 해당 웨이퍼(W)의 전기적인 특성 검사가 완료되면 다음에서 전기적 특성 검사가 수행될 웨이퍼(W)가 없는지를 확인하고 이를 마무리지을 수 있다(S50).
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 프로버 스테이션의 프로빙 방법은 포로브 카드에 형성된 얼라인 마크(60)를 이용하여 상기 프로브 카드(24)를 저배율 및 고배율로 정렬토록 함으로서 상기 프로브 카드(24)의 정렬 시간을 종래보다 단축시킬 수 있기 때문에 생산성을 증대 또는 극대화할 수 있다.
또한, 상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 제공하기 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 그리고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프로버 스테이션을 개략적으로 나타낸 다이아 그램.
도 2a 내지 도 2c는 도 1의 프로브 카드를 종류에 따라 나타낸 평면도.
도 3a 내지 도 3b는 프로브 카드에 형성된 얼라인 마크를 종류에 따라 구분한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프로빙 방법을 나타내는 도면.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 웨이퍼 스테이지 20 : 테스터
30 : 제어부 40 : 웨이퍼 로딩부
50 : 테스트부 60 : 얼라인 마크

Claims (4)

  1. 웨이퍼를 지지하면서 수평으로 이동되는 웨이퍼 스테이지;
    상기 웨이퍼 스테이지를 감지하는 하나이상의 제 1 카메라;
    상기 웨이퍼에 형성된 반도체 소자의 전기적인 성능을 테스트하는 테스터;
    상기 테스터와 전기적으로 연결되고, 상기 웨이퍼 스테이지 상부에서 이동되는 프로브 헤드;
    상기 프로브 헤드에 장착되면서 상기 웨이퍼에 접촉되는 다수개의 프로브 니들(26)과 및 상기 다수개의 프로브 니들의 주변에서 얼라인 마크가 형성된 프로브 카드; 및
    상기 프로브 카드에 형성된 얼라인 마크를 식별하여 상기 프로브 카드의 위치를 모니터링하도록 형성된 제 2 카메라; 및
    상기 제 1 카메라 및 상기 제 2 카메라를 이용하여 상기 웨이퍼 스테이지 및 상기 프로브 카드의 위치를 파악하고, 상기 프로브 카드의 얼라인 마크 위치를 이용하여 상기 프로브 카드에 형성된 프로브 니들이 상기 웨이퍼 상의 해당 위치에 접촉되도록 제어하는 제어신호를 출력하는 제어부를 포함함을 특징으로 하는 프로버 스테이션.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로브 카드는 상기 다수개의 프로브 니들을 실장하고, 상기 다수개의 프로브 니들의 실장된 영역의 주변에서 복수개의 상기 얼라인 마크가 형성된 회로 기판을 포함함을 특징으로 하는 프로버 스테이션.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 얼라인 마크는 +, 또는 ⊙의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 프로버 스테이션.
  4. 웨이퍼 스테이지에 웨이퍼를 로딩시키는 단계;
    프로브 카드에 형성된 ⊙ 모양의 얼라인 마크를 이용하여 상기 프로브 카드를 저배율로 정렬하는 단계;
    상기 프로브 카드에 형성된 + 모양의 얼라인 마크를 이용하여 상기 프로브 카드를 고배율로 정렬하는 단계;
    상기 웨이퍼 스테이지를 이동시키면서 상기 웨이퍼를 정렬하고, 상기 웨이퍼 및 프로브 카드의 니들을 전기적으로 연결시키는 단계;
    상기 웨이퍼의 전기적인 특성 검사를 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 프로버 스테이션의 프로빙 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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