KR20100003740A - 열에 의해 유발된 프로브 카드의 운동을 보상하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼 상의 다이를 검사하는데 사용되는 프로브 카드의 열에 의해 유발된 편향을 보상하기 위한 방법 및 장치를 개시한다. 프로브 카드의 두께에 걸쳐 균일한 온도를 유지하기 위한 열 제어 장치가 결합된 프로브 카드를 개시한다. 열에 의해 유발된 프로브 카드의 운동에 반대로 동작하여 온도의 변화에 응하는 바이메탈식 보강 요소가 합체된 프로브 카드가 롤링 요소, 슬롯 및 윤활부를 포함하여 개시된다. 프로브 카드의 방사 방향의 팽창을 허용하여 열에 의해 유발되는 프로브 카드의 운동을 방지하기 위한 여러 수단이 또한 개시된다. 열에 의해 유발된 프로브 카드의 이동을 감지하고, 이를 보상하기 위해 웨이퍼를 이동시키기 위한 방법이 또한 개시된다.
Figure P1020097026157
프로브 카드, 프로브 요소, 프로버, 웨이퍼, 다이, 보강재, 변형 게이지, 바이메탈, 광 탐지기, 위치 제어 컴퓨터

Description

열에 의해 유발된 프로브 카드의 운동을 보상하기 위한 장치 및 방법 {METHOD AND SYSTEM FOR COMPENSATING THERMALLY INDUCED MOTION OF PROBE CARDS}
본 발명은 집적 회로를 검사하기 위해 전기적 접촉부를 구비하는 프로브 카드, 보다 구체적으로는, 그와 같은 프로브 카드의 열에 의해 유발된 운동을 보상하기 위한 장치 및 방법과 관련된다.
프로브 카드는, 일반적으로 웨이퍼 보드(wafer board) 상에 있는 예컨대, 집적 회로 장치와 같은 다이(die)를 검사하는 데 사용된다. 그와 같은 프로브 카드는 검사 장치(tester)라고 알려져 있는 장치(프로버라고도 불린다)에 연결되어 사용되며, 프로브 카드는 검사 장치와 전기적으로 접속되고, 또한 프로브 카드는 검사될 집적 회로와 차례로 전기적으로 접촉된다.
일반적으로, 검사될 웨이퍼는 이동 가능한 척(chuck)에 고정되어 검사 장치 안에 설치된다. 척은 검사 절차 동안 웨이퍼를 프로브 카드의 전기적 접촉부로 이동시킨다. 프로브 카드의 복수의 전기적 접촉부와의 이 접촉은 일반적으로, 다이 상의 마이크로 스프링과, 복수의 개별 연결 패드(결합 패드)사이의 접촉 형태로 일어난다. 니들 접촉, 코브라 스타일 접촉, 스프링 접촉 등을 포함하는 수 개의 상 이한 형태의 전기적 접촉이 알려져 있으며, 프로브 카드에 사용된다. 이 방법으로, 웨이퍼로부터 다이가 개별화되기 전에 반도체 다이가 검사될 수 있다.
프로브 카드의 전기적 접촉부와 다이의 결합 패드가 효과적으로 접촉되기 위해 프로브 카드와 웨이퍼 사이의 거리가 신중하게 유지되어야 한다. 참조 문헌으로서 본 명세서에 합체되는 미국특허 제6,184,053B1호, 제5,974,662호 및 제5,917,707호에 개시되는 것과 같은 일반적인 스프링 접촉부는 높이가 약 0.040 in, 즉 약 1 ㎜이다. 웨이퍼와 프로브 카드 접촉부의 전기적 접촉부 사이가 너무 멀면, 결합 패드는 단속된다.
검사 절차의 시작시에는 프로브 카드와 웨이퍼 사이의 거리가 요구대로 보다 용이하게 달성될 수 있는 반면, 검사 절자가 진행됨에 따라, 특히 웨이퍼의 온도가 검사 장치 내의 주변 온도와 다를 경우에 실제 거리는 변화할 수 있다. 많은 경우에, 검사 중인 웨이퍼는 검사 절차 동안 가열되거나 냉각될 수 있다. 백금 반사판(platinum reflector)과 같은 절연 재료는 가열 또는 냉각 절차의 효과를 어느 정도 차단하는 데 사용될 수 있으나, 이를 완전히 제거할 수는 없다. 프로브 카드의 온도보다 높은 온도의 웨이퍼가 프로브 카드의 밑으로 이동되는 경우, 웨이퍼에서 가까운 카드의 최외측면의 온도는 변화하기 시작한다. 프로브 카드는 일반적으로 상이한 재료의 층으로 적층되어 있으며, 대체로 카드 면에 수직인 방향으로 열을 잘 전달하지 못한다. 그 결과, 프로브 카드의 두께에 걸쳐 열 구배가 급속하게 나타날 수 있다. 균일하지 않은 열 팽창으로 프로브 카드는 편향(deflect)된다. 이 균일하지 않은 팽창의 결과로, 프로브 카드는 굽어지기(sag) 시작하여 프로브 카드와 웨이퍼 사이의 거리가 줄어든다. 검사 장치의 주변 온도보다 온도가 낮은 웨이퍼가 프로브 카드 가까이에 배치되는 경우 반대의 현상이 일어난다. 웨이퍼에 가까운 프로브 카드의 최외측면이 웨이퍼로부터 멀리 있는 최외측면보다 빠르게 냉각되어 수축되는 경우, 프로브 카드는 웨이퍼로부터 멀리 구부러져 웨이퍼와 프로브 카드 사이의 전기적인 접촉을 방해한다.
본 발명의 목적 중 하나는 열에 의해 유발된 프로브 카드의 운동을 보상하기 위한 개선된 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은 하기의 청구항에 기재되어 있으며, 다음의 설명은 법적 보호 범위를 한정, 제한 또는 형성하는 것이 아니다. 본 발명은 집적 회로를 검사하는 동안 열적으로 또는 기타의 원인으로 유발된 프로브 카드의 운동을 보상하기 위한 방법 및 장치와 관련된다. 이는 에너지 전달 장치, 이중 재료(bi-material) 편향 요소, 및/또는 반경 방향 팽창 요소와 같은 구성을 선택적으로 포함할 수 있다.
본 발명의 목적 중 하나는 열에 의해 유발된 프로브 카드의 운동을 보상하기 위한 개선된 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 추가적인 목적, 실시예, 형태, 이점, 태양, 특성 및 장점들은 본 명세서의 기재 사항으로부터 이해될 수 있다.
본 발명의 원리에 대한 이해를 돕기 위해 도면에 도시된 실시예가 참조되며, 특정한 언어로써 이를 기술할 것이다. 본 발명의 원리에 따른 예시적인 장치, 방법 및 추가적인 용도는 본 발명의 범주를 한정하도록 의도된 것이 아니며, 본 명세서에서 예시된 바와 같은 변경 및 변형은 본 발명의 관련 분야의 당업자라면 통상 예상할 수 있는 것이다.
도1은 검사 장치에 설치된 프로브 카드(110)와 웨이퍼(140)의 일반적인 예를 도시한다. 능동 및 수동 전자 부품, 커넥터 등과 같이 프로브 카드에 추가적으로 장착될 수 있는 부품들은 명확성을 위해 생략되었다. 본 발명은, 참조 문헌으로서 본 명세서에 합체되는 미국특허 제5,974,662호에 도시된 인터포저(interposer)와 결합되는 프로브 카드와 같이, 기본적인 프로브 카드의 설계안을 변형시켜 실시할 수 있다. 이들 요소의 생략이 본 발명의 범주를 제한하는 것은 아니다.
프로브 카드(110)는 웨이퍼(140) 상의 다이에 평행하게, 그리고 대부분의 경우 바로 위에 위치 설정되는 검사 장치에 장착되며, 헤드 플레이트(120)에 의해 지지된다. 프로브 카드(110)의 여러 크기 및 형상이 고려될 수 있으나, 일반적으로 둥근 형상이며, 직경이 약 12 in(304.8 ㎜)이다. 프로브 카드(110)는 대체로 종래의 회로 보드의 기판에, 웨이퍼측 면(114)에 배치되는 복수(여러 개 중 두 개가 도시됨)의 전기적 접촉부(130)를 구비한다. 전기적 접촉부는 본 발명의 기술 분야에 알려져 있으며, 이하에서 "프로브" 또는 "프로브 요소"라고 부르기로 한다. 프로브 요소의 양호한 형태의 예로, 참고 문헌으로서 본 명세서에 합체되는 미국특허 제6,184,053B1호, 제5,974,662호 및 제5,917,707호에 개시된 스프링 접촉부를 들 수 있다. 그러나, 여러 접촉부(예컨대, 바늘 접촉부와 코브라 스타일 접촉부)가 기술 분야에 공지되어 있으며, 이러한 접촉부의 어느 하나가 본 발명의 프로브 카드의 어느 실시예에 포함될 수 있다. 일반적으로, 프로브 카드는 그 밖의 전기적 접촉부(도시 않음)에 의해 검사 장치와 연결된다.
반도체 웨이퍼(140)는 포토리소그래피(photolithography), 증 착(deposition), 확산(diffusion) 등에 의해 그 전방면(도면에 상부로 도시)에 형성되는 복수의 다이 위치부(die site)(도시 않음)를 포함한다. 각각의 다이 위치부는 복수(수 개 중 두 개가 도시됨)의 결합 패드(145)를 구비하며, 이는 다이 위치부 표면의 어느 위치에 어느 패턴으로 배치될 수 있다. 일반적으로 반도체 웨이퍼의 직경은 최소 6 in(152.4 ㎜)이며, 웨이퍼를 검사하기 위한 본 발명에는 다른 크기 및 형상의 사용이 또한 고려될 수 있다.
웨이퍼(140)가 일단 검사 장치에 장착되면, 테이블 작동 장치(155)를 포함하는 웨이퍼 척(150)은 웨이퍼(140)를 Z축 방향(도2에 도시) 수직으로 들어올려 프로브(130)와 이에 대응하는 웨이퍼(140)의 패드(예컨대, 패드(145))가 전기적으로 접촉할 수 있도록 한다. 승강 기구(lift mechanism)로는 가위식 기구, 망원경식 장치, 지렛대 장치, 나사식 장치, 캠 장치 또는 다른 승강 기구가 이용될 수 있다. 그와 같은 승강 기구는, 다른 실시예에 있어서의 다른 이동에서와 마찬가지로, 공압식 기구, 스테퍼 모터(stepper motor), 서보 모터 또는 기타 전자 모터 등과 같은 여러 기구에 의해 작동될 수 있으며, 일반적으로 로봇식으로 제어된다. 그와 같은 승강 기구는 X 방향 및 Y 방향으로 이동할 수 있으며, 경사지거나 회전할 수 있다. 웨이퍼(140)가 일단 프로브 카드(110)(도2에 도시)와의 전기적 접촉부로 이동되면, 검사 절차는 진행된다.
도2는 프로브 카드(110)와 웨이퍼(140)가 전기적으로 접촉된 상태를 도시한다. 프로브 요소(130)와 결합 패드(145)의 이와 같은 접촉은 압력 접촉에 의한 것이다. 이와 같은 접촉 상태가 되기 위해 웨이퍼(140)는 프로브 카드로부터 유효 거리(Z)(수직적으로 도시되는)만큼 떨어진 위치까지 가압된다. 여러 높이의 프로브 카드의 접촉부가 본 발명에 또한 고려될 수 있지만, 프로브 카드에 사용되는 프로브(130)의 높이는 일반적으로 약 0.040 in, 즉 약 1 ㎜이다. 프로브(130)는 어느 정도의 가요성을 갖기 때문에, 프로브 카드(110)와 웨이퍼(140) 사이의 유효 거리(Z)는 사용되는 프로브(130)의 높이에 따라 상이할 수 있다. 물론, 본 발명은 특정 프로브 카드의 전기적 접촉부의 특정 높이 또는 형태에 맞추어 당연히 변경될 수 있다.
도2a 및 도2b는 열에 의해 유발된 프로브 카드의 운동을 도시하며, 이는 본 발명에서 문제삼고자 하는 것이다. 도2a에 도시된 바와 같이, 검사 장치의 주변 온도보다 높은 온도의 웨이퍼(140)가 프로브 카드(110)와 결합된다. 웨이퍼와 가까운 최외측 카드면(114)의 온도는 변화하기 시작한다. 프로브 카드 조립체에서는 일반적으로 카드면에 수직인 방향으로 열이 잘 전도되지 않으므로, 열 구배가 프로브 카드의 두께에 걸쳐 급속하게 형성된다. 웨이퍼와 가까운 최외측면(114)이 따뜻해져 웨이퍼로부터 멀리 있는 최외측면(112)보다 빠르게 팽창하므로, 프로브 카드는 바이메탈과 같이 행동한다. 이러한 불균일한 팽창으로 프로브 카드는 굽어지기 시작한다. 이 움직임으로 프로브 카드(110)와 웨이퍼(140) 사이의 실제 거리(Z')는 최적 유효 거리보다 다소 작게 줄어든다. 프로브 카드(110)와 웨이퍼(140) 사이의 거리가 줄어들어, 프로브(130)가 결합 패드(145)와 과도하게 결합되어 프로브 요소(130) 또는 검사 중인 반도체 장치가 변형되거나 심지어 파손될 수 있다.
검사 장치의 주변 온도보다 현저히 낮은 온도의 웨이퍼(140)가 프로브 카드(130) 가까이에 위치되는 경우 반대의 현상이 일어난다. 웨이퍼와 가까운 프로브 카드의 최외측면(114)은 냉각되어 웨이퍼로부터 멀리 있는 최외측면(112)보다 빨리 수축하기 시작한다. 이러한 불균일한 냉각으로 프로브 카드(110)는 웨이퍼로부터 멀리 구부러져 웨이퍼(140)와 프로브 카드(110) 사이의 최적 유효 거리보다 큰 실제 거리(Z')가 생성된다. 이 구부러짐이 너무 커지면 프로브(13)와 그 대응하는 결합 패드(145)의 결합이 해체되어 웨이퍼(140)와 프로브 카드(110) 사이의 전기적 접촉이 방해된다.
도3에 도시된 바와 같이, 열에 의한, 또는 다른 원인에 의해 유발되는 프로브 카드의 운동의 문제를 해결하기 위한 본 기술 분야에 공지된 해결책 중 하나는, 프로브 카드(110)에 보강 요소(360, 365)를 추가하는 것이다. 일반적으로 원형이면서 금속인 웨이퍼측 보강재(360) 및 검사 장치측 보강재(365)가 통상 사용된다. 이들 보강재는, 프로브 카드(110)의 해당 구멍(도시 않음)에 나사(도시 않음)를 통과시켜 프로브 카드(110)가 웨이퍼측 보강재(360)와 검사 장치측 보강재(365) 사이에 견고하게 삽입되도록 하는 어느 적합한 방법에 의해 부착될 수 있다. 보강재는 나사(도시 않음)에 의하는 것처럼 개별적으로 프로브 카드(110)에 직접 장착될 수 있다. 그러나 보강재를 사용한 프로브 카드에 있어서도 열에 의한 운동은 또한 유발된다. 금속 보강재는 프로브 카드(110)보다 열을 잘 전달하기 때문에 열 구배가 나타나게 되고, 프로브 카드(110)의 한 측면 상에 있는 금속 보강재가 프로브 카드(110)의 다른 측면 상에 있는 금속 보강재보다 더 팽창하게 된다.
도4는 본 발명의 일 예에 따른 분해 단면도를 도시한다. 명확성을 위해 특정 요소들이 과장되어 표현되었지만, 여러 구성품의 배열 관계는 도면의 점선에 의해 적절하게 나타나 있다. 이 예는 열에 의해 유발된 프로브 카드의 운동을 보상하기 위한 적어도 하나의 에너지 전달 장치(470, 475)와 합체되는 프로브 카드 조립체이다. 그와 같은 에너지 전달 요소(470, 475)의 적어도 하나는 프로브 카드(110)와 보강 요소(360, 365) 사이에 배치된다. 본 발명의 또다른 예에서, 에너지 전달 장치(470, 475)는 두 개 사용되어, 양호하게는, 하나는 프로브 카드의 검사 장치측 면(112)에 인접하고, 다른 하나는 프로브 카드의 웨이퍼측 면(114)에 인접한다. 이들 에너지 전달 장치(470, 475)는 도시된 바와 같이 보강재(360, 365)에 매설되어 있으나, 그렇지 않을 수도 있다. 본 발명의 또다른 예에서, 복수의 에너지 전달 요소(470A, 470B, 470C)(도4b에 도시)는 프로브 카드(110)와 보강 요소(360, 365) 사이에 배치된다. 양호하게는, 이 복수의 에너지 전달 요소는 대체로 원형의 패턴으로 배열된다. 또한 복수의 에너지 전달 장치의 개별 요소는 작동식으로 연결되어 함께 제어될 수 있다. 본 발명에서 대체로 삼각형인 개별 요소를 대체로 원을 형성하도록 배열하여 복수의 에너지 전달 요소를 사용할 수 있다. 또한 도4b에 도시된 바와 같이 대체로 링 형상의 개별 요소를 대체로 동심의 링(ring)으로 배열시킬 수 있다. 본 발명에서 대체로 삼각형인 개별 에너지 전송 요소와 링 형상인 개별 에너지 전달 요소의 조합이 또한 고려될 수 있다.
본 발명의 이 특정 예를 실시하기 위한 어느 적합한 에너지 전달 장치가 이용될 수 있다. 예컨대, 박막 저항 제어 장치(thin film resistance control device)와 같은 열적 요소는 본 발명에 특히 적합하다. 두 개의 상이한 금속의 전기적 접합부에서 열을 흡수하거나 방출하는 장치(예컨대, 펠티에(Peltier) 장치) 와 같이 가열과 냉각이 모두 가능한 열적 요소가 또한 사용될 수 있다. 열 에너지에 의존하지 않는 에너지 전달 장치가 또한 본 발명에 고려될 수 있다. 전압이 가해지면 기계적 힘이 발생되는 장치(예컨대, 압전(piezoelectric) 장치)가 또한 사용될 수 있다.
열 제어 요소인 에너지 전달 장치(470, 475)는 여러 방식으로 열에 의해 유발된 프로브 카드(110)의 운동을 보상하도록 이용될 수 있다. 예컨대, 온도 제어 장치는 검사 장치의 주변 온도 또는 미리 선정된(preselect) 어떤 온도로 계속적으로 작동될 수 있다. 이는 웨이퍼(140)의 온도에도 불구하고 균일한 온도에서 프로브 카드(110)가 구동되도록 이바지하여 결과적으로 프로브 카드(110)의 변형이 방지된다. 다르게는, 온도 제어 요소(470, 475)는 온도 감지 요소(도시 않음)와 합체될 수 있다. 온도 제어 요소(470, 475)는 프로브 카드의 두 측면(112, 114)에서의 온도를 감지하고, 필요에 따라 열을 가하거나 제거하도록 지시받아, 프로브 카드(110) 내에 형성되는 열 구배를 보상한다. 본 명세서에는 두 개의 온도 제어 요소(470, 475)가 합체된 발명을 예로서 참조하고 있으나, 상술된 제어 방법은 하나의 온도 제어 장치 또는 복수의 제어 장치를 사용한 대체안도 균등하게 적용된다.
본 발명에 따른 에너지 전달 장치(470, 475)는 온도 외에도, 프로브 카드(110)의 모니터링 조건에 의해 작동될 수 있다. 예컨대, 카메라, 레이저와 같은 장치 또는 다른 적합한 수단이 프로브 카드(110)와 웨이퍼(140) 사이의 실제 거리(Z')(도2a에 도시)를 모니터링하는 데 사용될 수 있다. 이 거리가 최적 거리(Z)와 선정된 양만큼 상이한 경우, 이 편차가 수정되도록 에너지 전달 장치(470, 475)가 개입된다. 도10의 설명에서 기술된 것과 같은 논리 루프 제어(logic loop control)가 사용될 수 있다. 본 발명에는 프로브 카드(110)를 유지하거나 지지하는 도1에 도시된 헤드 플레이트(120)와 같은 요소의 온도를 제어하는 에너지 전달 장치(470, 475)가 또한 사용될 수 있다.
도5에는 열에 의해 유발된 프로브 카드(110)의 운동을 보상하기 위해 이중 재료 보강 요소(580)를 사용한 본 발명의 대체예가 도시된다. 명확성을 위해 특정 요소들이 과장되어 표현되었지만, 여러 구성품의 배열 관계는 도면의 점선에 의해 적절하게 나타나 있다. 이중 재료 보강 요소에 사용된 재료는 양호하게는, 에너지의 입력에 대해 상이한 비율로 팽창한다. 예컨대, 상부 재료(582)와 하부 재료(584)는 열 팽창 계수가 상이하여 두 재료는 온도 변화에 대해 상이한 비율로 반응한다. 이중 재료 보강 요소의 층은 일반적으로 상이한 열 팽창 계수를 갖는 두 개의 금속으로 이루어지며, 세라믹, 플라스틱과 같은 상이한 재료도 사용될 수 있다. 양호하게는, 이중 재료 보강 요소는 프로브 카드의 주연 상에 또는 주연 가까이에 위치될 수 있지만, 다른 구성이 고려될 수 있다. 특정 용도에서 재료와 재료의 두께는, 이중 재료 보강 요소(580)에 생성되는 구부러짐이 프로브 카드(110)의 예상되는 구부러짐에 반대로 동작하도록(counteract) 선택된다. 예컨대, (도2에 도시된 바와 같이 일반적으로 프로브 카드(110) 아래에 위치되는) 웨이퍼(140)가 검사 장치의 주변 온도보다 높은 온도로 가열된다면, 이중 재료 보강 요소(580)는 상부 재료(582)가 하부 재료(584)보다 큰 열팽창 계수를 갖도록 선택된다. 이로써 상부 재료(582)가 하부 재료(584)보다 급속하게 팽창하고 이중 재료 보강 요소(580)는 상향으로 구부러져 프로브 카드(110)의 예상되는 구부러짐(도2a에 도시)에 대해 반대로 동작한다. 도5에 도시되지 않았지만, 본 발명에는 검사 장치측 요소(365) 대신 이중 재료 보강 요소를, 하나의 이중 재료 보강 요소 대신 다수의 이중 재료 보강 요소의 사용이 고려될 수 있다. 또한 본 발명의 이중 재료 보강 요소는, 프로브 카드에 보강 요소를 부착하기 위해 본 명세서에서 상술된 수단 또는 어느 적합한 방법에 의해 프로브 카드(110)에 부착될 수 있다. 본 발명은 프로브 카드(110)가 이중 재료 보강재의 층 사이에 배치되도록 이중 재료 보강재를 사용할 수 있다.
도6 및 도7은 본 발명에 따른 또다른 변형례를 도시한다. 명확성을 위해 특정 요소들이 과장되어 표현되었지만, 여러 구성품의 배열 관계는 도면의 점선에 의해 적절하게 나타나 있다. 본 발명의 이 특정 예에서 프로브 카드(110)는 웨이퍼측 보강 요소(360)에 대해 방사 방향으로 이동할 수 있게 하는 수단과 합체된다. 이 방사 방향 이동 수단은 프로브 카드(110)와 웨이퍼측 보강 요소(360) 사이에 배치된다. 프로브 카드(110)가 웨이퍼측 보강재(360)에 대해 방사 방향으로 운동할 수 있도록 하는 여러 수단이 고려될 수 있으나, 구체적으로는 롤링 부재(690)(도6에 도시)와, 윤활층(792)(도7에 도시)이 도시된다. 롤러(690)는 볼 베어링, 원통형 베어링, 또는 어느 적합한 형상일 수 있다. 윤활층(792)은 흑연(graphite) 또 는 어느 적합한 재료의 층일 수 있다. 다르게는, 윤활층(792)은 다이아몬드, 테프론(Teflon), 또는 어느 적합한 재료로 이루어지는 저마찰 필름(low-friction film)일 수 있다. 이 윤활층은 프로브 카드(110)의 표면, 보강 요소(360, 365)의 표면 또는 양쪽 모두에 적용될 수 있다.
프로브 카드(110)와 웨이퍼측 보강 요소(360) 사이의 체결 수단은 도면에서 생략되었지만, 어느 적합한 체결 방법이 사용될 수 있다. 웨이퍼측 보강 요소(360)는 검사 장치측 보강 요소(365)에 체결되거나, 다르게는 상술한 바와 같이 프로브 카드(110)에 직접 체결될 수 있다. 볼트 또는 나사와 같은 공지된 체결 방법은 일반적으로 프로브 카드(110)와 웨이퍼측 보강 요소(360) 사이의 충분한 방사 방향의 이동을 허용하지만, 본 발명에서는 방사 방향으로 배향된 슬롯, 도브 테일(dovetail) 또는 트랙과 같은 보다 큰 방향의 이동을 허용하는 체결 수단의 사용이 고려된다. 도6b에 도시된 바와 같이, 웨이퍼측 보강 요소(360)는 웨이퍼측 보강 요소(360)의 슬롯(694)을 통과하는 볼트(692)에 의해 프로브 카드(110)에 체결될 수 있다. 이들 볼트(692)는 프로브 카드(110)에 직접 체결되거나, 다르게는 프로브 카드(110)의 구멍(도시 않음)을 통과하여 검사 장치측 보강 요소(도시 않음)에 체결될 수 있다.
도6 및 도7에 도시되는 본 발명의 예가 다음과 같은 방법으로 프로브 카드의 열에 의해 유발된 운동을 보상한다. 프로브 카드(110)가 검사 장치의 주변 온도보다 높은 온도의 웨이퍼(140)에 놓인 경우, 프로브 카드(110)에 걸쳐 온도 구배가 형성되기 시작한다. 프로브 카드의 웨이퍼측 면(114)은 프로브 카드의 검사장치측 면(112)보다 급속하게 팽창하기 시작한다. 프로브 카드의 웨이퍼측 면(114)이 팽창하기 시작하면, 웨이퍼 카드(110)는 롤러(690)에 의해 웨이퍼측 보강 요소(360)에 대해 방사 방향으로 운동을 할 수 있다. 일반적으로, 프로브 카드는 방사 방향으로 조금만 운동되어도 변형이 방지된다. 몇몇 경우에서, 10 micron 내지 20 micron 만큼 움직이면 충분하나, 본 발명에서 그보다 크거나 작은 정도의 방사 방향의 운동을 허용하는 실시예도 또한 고려된다.
본 발명의 또다른 예는 도8을 참조하여 기술된다. 본 발명의 이 특정 예에서, 열에 의해 유발되는 프로브 카드의 운동을 보상하기 위해 웨이퍼(140)와 프로브 카드(110) 사이의 거리는 검사 절차 중 수정된다. 상술한 바와 같이, 일단 웨이퍼(140)가 검사 장치에서 웨이퍼 척(150)에 고정되면, 웨이퍼는 프로브 카드(110)로부터 유효 거리(Z)만큼 떨어진 위치로 이동되어 프로브(130)와 결합 패드(145)가 결합할 수 있게 한다. 검사가 진행됨에 따라, 검사 장치의 온도와 현저하게 상이한 온도의 웨이퍼(140)에 인접한 곳으로부터 프로브 카드(110)에 열 구배는 유발되어, 도2a 및 도2b에 도시된 바와 같은 프로브 카드(110)는 열에 의해 운동이 유발된다. 본 발명에서 이 운동을 보상하기 위해 검사 절차 도중 프로브 카드(110)와 웨이퍼(140) 사이의 거리(Z)를 모니터링하는 시스템이 고려된다. 열에 의해 유발된 운동이 시작됨에 따라 프로브 카드(110)와 웨이퍼(140) 사이의 실제 거리는 변화할 수 있고, 이 변화가 감지되어 웨이퍼(140)가 최적 유효 거리(Z)만큼 떨어진 위치로 복귀된다. 예컨대, 프로브 카드가 도2a에 도시된 바와 같이 굽어지기 시작하면, 프로브 카드(110)와 웨이퍼(140) 사이의 실제 거리(Z')의 감소가 감 지되어 웨이퍼(140)가 프로브 카드로부터 최적 유효 거리(Z)만큼 떨어진 위치로 복귀하도록 테이블 작동 장치(155)는 낮추어진다.
프로브 카드(110)와 웨이퍼(140) 사이의 실제 거리는 어느 적합한 수단에 의해 모니터링될 수 있다. 그와 같은 수단은 결합 패드(145)에 의해 프로브 요소(130)에 가해지는 압력을 모니터링하는 것을 포함한다. 압력의 변화가 모니터링되면, 테이블 작동 장치를 위한 제어 시스템에 신호가 계전되어 웨이퍼(140)를 대응하는 수정된 위치로 이동시킨다. 이는 웨이퍼(140)와 프로브 카드(110) 사이의 거리를 모니터링하기 위한 수단의 단지 하나의 구체적인 예에 불과하다. 이 거리를 모니터링하기 위한 다른 수단으로 근접 센서(proximity sensor), 캡티브 근접 센서(captive proximity sensor) 또는 카메라의 사용을 포함하여 레이저의 사용이 본 발명에 고려된다. 그와 같은 센서는 검사 장치의 한 부분으로 되거나 프로브 카드에 합체될 수 있다.
도26 내지 도30은 검사 절차 중의 프로브 카드(110)와 웨이퍼(140) 사이의 실제 거리를 모니터링하는 대안적인 방법을 도시하는 개략적인 도면이다. 도26에 도시된 예에서, 거울(210)은 프로브 카드(110), 또는 (스페이스 트랜스포머가 사용된다면) 스페이스 트랜스포머(space transformer)(230)에 부착된다. 광선(light beam)(235)은 광원(200)으로부터 거울(210)을 향하게 된다. 거울(210)은 광선(235)이 광 탐지기(215)로 반사되도록 위치 설정되며, 광 탐지기는 광선(235)의 위치를 탐지하고 이 정보를 위치 제어 컴퓨터(225)에 전송한다. 선택적으로는, 광 탐지기(215)는 신호를 위치 제어 컴퓨터(225)로 전송하기 전에 우선 증폭기(220)를 통과시킬 수 있다. 프로브 카드(110)가 평탄한 상태인 검사 절차의 초기에는 광선(235)의 위치는 0의 위치로 탐지되어 기록된다. 검사 절차가 진행됨에 따라, 프로브 카드(110)에 걸쳐 열 구배가 형성되어, 상술한 바와 같은 열에 의해 유발된 프로브 카드(110)의 운동이 유발될 수 있다. 이 열에 의해 유발되는 운동에 의해 프로브 카드(110)의 위치가 변화함에 따라, 거울(210)에 도달하는 광선(235)의 각도 또한 변화한다. 이로써 광선(235)은 반사되어 초기의 0의 위치와 상이한 위치로 광 탐지기(215)에 도달하게 된다. 광선(235)의 위치 변화의 정보가 위치 제어 컴퓨터(225)에 전송되면, 위치 제어 컴퓨터(225)는 검사 장치로 제어 신호를 전송한다. 그리고 나서 검사 장치는 검사될 웨이퍼(140)의 Z위치(수직으로 도시)를 조정하여 열에 의해 편향된 프로브 카드(110)를 보상한다. 위치 제어 컴퓨터(225)는 검사 절차 동안 계속적으로 열에 의해 추가적으로 유발되는 프로브 카드(110)의 운동을 모니터링한다.
도26은 프로브 카드(110)와 웨이퍼(140) 사이의 실제 거리를 모니터링하는 방법 중 하나를 도시한다. 사용되는 광원(200)의 구체적인 성질은 바뀔 수 있다. 여러 광원이 사용될 수 있으나, 적합한 하나의 광원(20)은 다이오드 레이저이다. 특정 용도에 사용되는 탐지기(215)는 사용되는 광원(200)에 따라 바뀔 수 있다. 예컨대, 사용된 광원(200)이 레이저라면, 적합한 하나의 탐지기(215)는 인터내셔널 라디오 디텍터즈(International Radio Detectors)에 의해 제조되는 AXUV-20EL과 같은 다이오드 어레이 탐지기(diode array detector)이다. 위치 제어 컴퓨터(225)의 이 특정 예에서 증폭기(220), 광 탐지기(215) 및 광원(200)은 검사 장치와 분리된 개별적인 구성품으로 나타난다. 다르게는, 이들 요소는 상호 결합되거나(예컨대, 증폭기(220)가 합체된 위치 제어 컴퓨터(225)) 검사 장치 자체와 합체될 수 있다.
열에 의해 유발되는 프로브 카드(110)의 운동을 탐지하기 위한 방법의 또다른 예는 도27에 도시되며, 광원(200)은 프로브 카드(110)의 스페이스 트랜스포머(230)에 부착된다. 다르게는, 광원(200)은 프로브 카드(110)에 부착될 수 있다. 광원(200)은 광선(235)을 발생시키며, 이는 광 탐지기(215)에 도달한다. 도26에 도시되는 예에서와 같이, 검사 절차가 시작되면 초기의 평탄한 상태의 프로브 카드(110)에서 광선(235)이 탐지기(215)에 도달하는 위치는 위치 제어 컴퓨터(225)에 의해 0 위치로 기록된다. 검사 절차가 시작되고 열에 의해 유발되는 프로브 카드(110)의 운동이 형성됨에 따라, 탐지기(215)에 도달하는 광선(235)의 지점은 변화한다. 이 변화에 따라 위치 제어 컴퓨터(225)는 검사 장치로 제어 신호를 발생시켜 웨이퍼(140)의 Z 위치(수직으로 도시)를 조정하여 프로브 카드(110)의 위치의 변화를 보상한다.
도28은 프로브 카드(110)와 검사될 웨이퍼(140) 사이의 거리를 모니터링하는 방법의 또다른 예를 도시한다. 이 예는 도27에 기술된 것과 유사하나 광원(200)과 탐지기(215) 사이에 위치된 두 개의 오목 거울(240)과 합체되어 있다. 또한, 이 예는 탐지기(215)의 위치를 조정하기 위한 교정 장치(calibration device)(245)를 포함한다. 교정 장치(245)는 탐지기(215)의 위치를 조정하여 광선(235)이 탐지기(215)의 검사 절차 초기의 소정의 지점에 도달하도록 한다. 이는 시스템이 검사 장치 내의 특정 프로브 카드의 초기의 위치의 변화와, 특정 프로브 카드에 대한 광 원의 부착 지점의 변화를 보상하도록 한다. 교정 장치(245)는 검사 도중 생기는 열에 의해 유발된 프로브 카드(110)의 운동을 보상하기 위해 검사 절차 중 탐지기(215)의 위치를 조정하도록 사용될 수 있다. 도28에 도시되는 교정 장치(245)는, 도26에 도시된 것과 같은 모니터링 방법의 다른 예에 사용될 수 있다.
교정 장치(245)는 또한 다른 변형을 보상하기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 광 탐지기(215)는 일련의 다이오드를 포함할 수 있고, 이들의 광원에 대한 출력 응답이 반드시 균일하지는 않다. 즉, 특정 탐지 요소(216)에 도달하는 광선(235)의 신호는 인접한 탐지 요소(217)에 도달하는 광선의 것과 정확히 동일하지는 않다. Z축 방향(수직으로 도시)으로 광 탐지기(215)를 이동시켜, 광 탐지기(215)의 각각의 개별 요소에 동일한 광선 강도가 적용될 수 있다. 동시에, 탐지기(215)의 Z 위치는 탐지기(215)의 Z축 운동 구동 장치(drive)의 인코더를 사용하거나, 또는 Z축 구동 장치에 대응하여 탐지기(215)의 위치를 측정하는 다른 수단에 의해 정확하게 측정될 수 있다. 이로써 프로브 카드(110)의 실제 Z 축 운동에 대한 광 탐지기(215)의 정확한 응답을 알 수 있다. 또한, 광원(200)의 출력은 시간에 걸쳐 드리프트(drift)될 수 있다. 시스템에 의해 출력 드리프트와 프로브 카드(110)의 위치의 변화 사이를 구별하기 위해, 시스템은 주기적으로 프로브 카드(110)의 Z 축 운동의 보상을 멈추고 교정 모드로 다시 돌아가 광원(200)에 대한 탐지 응답을 재수신(reacquire)한다. 선택적으로, 증폭기(220)와 위치 제어 컴퓨터(225) 사이에 저역 통과 필터(low pass filter)를 삽입하여 시스템으로의 진입시의 고주파수 노이즈를 방지하는 것이 유익하다.
광원(200)과 광 탐지기(215) 사이에 원통형 거울(240)을 사용하는 시스템으로 광원(200)의 위치 편차가 또한 보상될 수 있다. 도28a의 평면도에 도시된 바와 같이, 광선(235)은 광 탐지기(215)에 도달하기 전에 우선 원통형 거울(240)에 도달한다. 볼록 거울(240)의 특성을 이용하여 광 탐지기(215)를 향한 광선(235)의 방향을 변경시켜 광원(200)의 초기 위치로 편차가 보상된다. 본 발명에 도28에 도시된 교정 장치(245)와 원통형 거울(240)이 반드시 사용되어야 하는 것은 아니며, 이들 특성부의 단지 하나와 합체되는 모니터링 방법이 또한 고려된다.
프로브 카드(110)와 검사되는 웨이퍼(140) 사이의 실제 거리를 모니터링하기 위한 방법의 또다른 예가 도29에 도시된다. 이 예에서, 렌즈(246)는 광원(200)과 광 탐지기(215) 사이에 위치된다. 렌즈(246)는 프로브 카드(110)에 부착되는 것으로 도시되었으나, 다르게는 렌즈(246)는 (스페이스 트랜스포머가 사용된다면) 스페이스 트랜스포머(230)에 부착될 수 있다. 이 특정 예에서, 광원(200)은 광선(235)이 렌즈(246)를 통과하도록 발생시킨다. 광선(235)은 렌즈(246)에서 반사되어 광 탐지기(215)에 도달한다. 프로브 카드(110)가 평탄한 초기의 검사 절차에서 광선(235)의 위치는 0 위치로 탐지되고 기록된다. 검사 절차가 진행됨에 따라 열 구배로 인한 열에 의해 유발되는 프로브 카드(110)의 운동이 유발된다. 프로브 카드(110)의 위치가 열에 의해 유발된 운동에 의해 변화되면 광선(235)이 렌즈(246)에 도달하는 지점이 또한 변화된다. 이는 렌즈(246)에 의해 굴절된 광선(235)의 각도를 달라지게 하며, 반사된 광선(235)이 초기의 0 위치와 다른 광 탐지기(215) 위치에 도달하도록 한다. 이 정보가 위치 제어 컴퓨터(225)로 전송되면, 광 선(2356)의 이 위치 변화에 의해 위치 제어 컴퓨터(225)는 검사 장치로 제어 신호를 발생시켜 전송한다. 검사 장치는 그러고 나서 검사되는 웨이퍼(140)의 Z 위치(수직으로 도시)를 조정하여 열에 의해 편향된 프로브 카드(110)를 보상하도록 한다.
렌즈(246)를 사용하여 거리를 모니터링하기 위한 방법의 또다른 예가 도30에 도시된다. 이 예에서, 광원(200)은 프로브 카드(110)에 부착된 스페이스 트랜스포머(230)에 위치된다. 다르게는, 광원(200)은 프로브 카드(110) 자체에 부착될 수 있다. 광원(200)은 광선(235)을 발생시키며, 광선은 렌즈(246)에 의해 반사된 후에 광 탐지기(215)에 도달한다. 이 특정 예에는 상술한 교정 장치(2456)가 또한 도시된다.
웨이퍼(140)와 프로브 카드(110) 사이의 실제 거리(Z')는, 양호하게는 도10에 도시된 것과 유사한 논리 루프를 사용하여 컴퓨터에 의해 모니터링된다. 사용자가 웨이퍼(140)와 프로브 카드(110) 사이에 유지되어야 하는 요구되는 거리(Z)를 입력하고(단계10), 이 거리로부터 허용 가능한 최대 편차를 지시하고(단계20), 특정 검사 절차의 여러 특정 정보를 지시한 후에, 검사 절차가 시작된다. 단계(30)에서, 컴퓨터는 상술한 바와 같은 적합한 탐지 수단을 사용하여 지정된 프로브 카드(110)와 웨이퍼(140) 사이의 실제 거리(Z')를 감지하는 것으로 시작된다. 그런 다음, 단계(40)에서 컴퓨터는 실제 거리(Z')를 요구되는 거리(Z)와 비교한다. 거리(Z)와 거리(Z') 사이의 차이의 절대량이 단계(20)에서 지시된 바에 따른 허용 가능한 최대 편차를 초과하면, 컴퓨터는 단계(30)로 되돌아가 루프를 다시 시작하기 전에 적합한 수정 동작(단계80)을 수행한다. 거리(Z)와 거리(Z') 사이의 차이의 절대량이 단계(20)에서 지시된 바에 따른 허용 가능한 최대 편차보다 작다면, 컴퓨터는 논리 루프의 시작부 단계(30)로 되돌아간다. 단계(80)에서 수행된 수정 동작은 물론, 특정 프로브 카드에 사용된 특정 수정 장치 또는 상술한 바와 같은 장치의 조합에 달려있다. 양호하게는 본 발명에 따른 하나 이상의 장치가 하나의 프로브 카드에 사용되었다면, 반드시 그러한 것은 아니나, 하나의 컴퓨터에 의해 이와 같은 모든 장치가 제어된다. 양호하게는 제어 컴퓨터는 검사 장치의 일부분이며, 다르게는 프로브 카드와 합체될 수 있다.
상술한 바와 같이 프로브 카드(110)와 웨이퍼(140) 사이의 실제 거리를 제어하여 열에 의해 유발된 변형 외의 프로브 카드의 변형을 또한 보상한다. 프로브 요소(130)는 대체로 도1에 도시된 바와 같이 프로브 카드(110)의 중심 가까이에 위치되어, 결합 패드(145)와 프로브 요소(130)의 결합 시 프로브 카드(110)의 (도면상에서의) 중심에 상향의 힘이 부과된다. 이 힘으로, 구부러짐으로 특징지어지는 프로브 카드(110)의 변형이 카드의 중심 가까이에서 일어날 수 있다. 상술된 제어 시스템은 또한 프로브 카드(110)와 웨이퍼(140) 사이의 실제 거리를 모니터링하고 수정하여 이와 같은 종류의 프로브 카드의 변형을 수정할 수 있다. 이 방법으로 프로브 카드가, 웨이퍼가 검사 장치에 의해 프로브 카드에 너무 근접하게 이동되는 사고가 발생하는 경우 웨이퍼의 손상을 방지하기 위해 설계된 트레블 제한부(travel stop)(도시 않음)와 접촉되는 경우, 프로브 카드에 가해지는 힘에 의한 편향을 보상할 수 있다.
본 발명에 따라 프로브 카드의 평탄성을 유지하기 위한 대안적인 방법은 도13 내지 도25에 도시된다. 이 방법에서 평탄성은 프로브 카드에 위치된 적어도 하나의 형상 기억 합금(shape memory alloy, SMA)의 층을 사용하여 유지된다. 형상 기억 합금은 적합한 열적 조건의 상태에 있게 되면 종전의 일정한 형상 또는 크기로 되돌아가는 능력을 나타내는 합금 군의 구성이다. 대체로 이들 합금은 다소 낮은 온도에서 편향될 수 있고, 다소 높은 온도에 노출되면 편향되기 전의 그 형상으로 되돌아간다. SMA는 냉각되면 보다 강한 고온의 형상(오스테나이트)에서 보다 약한 저온의 형상(마텐자이트)으로 결정 구조의 상(相)이 변환된다. SMA가 마텐자이트 상인 경우, 이는 용이하게 변형된다. 변형된 SMA가 변환 온도로 가열되면, 오스테나이트로 돌아가 그 종전의 형상이 회복된다. 양호하게는, 사용된 SMA는 수개의 적합한 니켈-티타늄 합금(NiTi) 중 하나이다. NiTi 합금은 뛰어난 강성, 열적 안정성과, 내식성을 나타낸다. 구리계 합금과 같은 다른 SMA가 본 발명을 실시하는 데 사용될 수 있다.
도13a 및 도13b에 도시된 예와 같이, 복수의 SMA 스트립(255)은 프로브 카드(250)의 표면에 결합된다. 이 특정 예에서 프로브 카드(250)의 평탄성은, 도13b의 단면도에 도시된 바와 같이, 프로브 카드(250)의 표면에 위치된 복수의 변형 게이지(strain gauge)(260)를 사용하여 모니터링된다. 이들 변형 게이지(260)는 프로브 카드(250)의 위치를 모니터링하는 컴퓨터(도시 않음)와 전기적으로 접촉되어 있다. 변형 게이지(260)가 프로브 카드(250)의 표면에서의 소정의 변형을 감지하여 카드가 변형되었음을 나타내면, 모니터링 컴퓨터는 변형이 일어나고 있는 곳에 위치된 SMA 스트립(255)을 가열하도록 명령을 내린다. SMA 스트립(255)은 가열되면 마텐자이트 상에서 오스테나이트 상으로 변환되며, 그 기억된 형상(예컨대, 평면)으로 되돌아온다. SMA 스트립(255)이 평면 상태로 되돌아오면 프로브 카드(250)에도 힘이 가해져 평면 상태로 되돌아오게 된다.
도13a 및 도13b에 도시된 예는 SMA 층을 사용하여 평탄성을 제어하는 하나의 예이다. 이 예에서는 프로브 카드의 평탄성을 유지하기 위해 SMA가 사용되었지만, 어느 PCB 또는 구조체의 평탄성의 유지가 중요시되는 적층 구조가 또한 본 발명에 사용될 수 있다. 또한, 이 예에서는 프로브 카드의 평탄성을 모니터링하기 위해 변형 게이지가 사용되었지만, 상술된 광학 방법과 같은 다른 평면 모니터링 방법이 또한 사용될 수 있다.
도13a 및 도13b에 도시된 SMA 층(255)과 변형 게이지(260)의 특정 배열은 여러 가능한 배열 중 하나이다. 다른, 비제한적인 적합한 배열은 도14 내지 도25에 도시된다. 도14a 및 도14b는 SMA 스트립(255)이 프로브 카드(250)의 상부면과 하부면(도14b에 도시) 모두에 매설된 프로브 카드(250)를 도시한다. 도14a 및 도14b는 평탄성을 모니터링하기 위한 변형 게이지(260)가 프로브 카드(250)의 상부면과 하부면 모두에 위치된 사용을 또한 도시한다. 도15a 및 도15b는 도14a 및 도14b에 도시된 배열과 유사한 배열을 도시한다. 한편 이 예에서, 프로브 카드(250)의 상부면 가까이에 있는 SMA 스트립(255)(도15b에 도시)은 프로브 카드(250)의 하부면 가까이에 있는 SMA 스트립(255)에 대체로 수직 방향으로 배열된다. 다르게는, SMA 스트립(25)의 양 층은 도16a 및 도16b에 도시된 바와 같이 프로브 카드(250)의 동 일한 표면 가까이에 있도록 배열될 수 있다. SMA 스트립(255)은 선형이어야 하는 것은 아니다. 도17a 및 도17b에 도시된 배열의 예에서, 프로브 카드(250)는 구조체의 중간부 가까이에 매설된 복수의 SMA 스트립(도17b에 도시)과, 구조체의 상부면 가까이에 매설된 복수의 동심원 SMA 스트립(255)을 구비한다.
SMA 스트립은 프로브 카드 구조체에 매설되어야 하는 것은 아니다. 도18a 및 도18b에 도시된 바와 같이, 프로브 카드(250)는 한 측면에 매설된 복수의 SMA 스트립(255)과, 반대 면에 고정되는 복수의 SMA 스트립(255)을 구비할 수 있다. 이 예는 또한 SMA 스트립(255)의 상이한 층이 상술한 구조와 같은 평행 또는 수직이 아닌 다른 각도로 배열될 수 있음을 도시한다. 도19a 및 도19b는 본 발명의 매설된 SMA 스트립이 없는 프로브 카드(250)의 예를 도시한다. 대신, 이 예에서, SMA 스트립(255)은 프로브 카드(250)의 상부면과 하부면(도19b에 도시)에 고정된다. 이 예는 또한 SMA 스트립(255)과 프로브 카드(250)를 통과하는 복수의 체결 구멍(265)을 도시한다. 이들 체결 구멍(265)은 스페이스 트랜스포머와 같은 다른 장치를 프로브 카드(250)에 고정시키는 데 사용될 수 있다.
SMA 스트립의 두께는 필요에 따라 변할 수 있다. 도20a 및 도20b는 카드(250)에 매설된 복수의 SMA 스트립(255)을 구비한 프로브 카드(250)를 도시한다. 이 특정 예의 스트립은 그 길이에 걸쳐 두께가 변한다. 어떤 스트립(255A)은 그 길이의 단부 가까이에서 더 두껍고, 다른 스트립(22B)은 그 길이의 중심 가까이에서 더 두껍다. 도21a 및 도21b에 도시된 바와 같이, SMA 스트립(255)은 단면이 변하여 특정 스트립부가 프로브 카드(250)의 상부면과 하부면 가까이에 있도록 프로브 카드(250)에 매설될 수 있다.
프로브 카드의 평탄성을 모니터링하기 위해 사용된 변형 게이지가 카드의 표면에 부착되어야 하는 것은 아니다. 도22a 및 도22b에 도시된 바와 같이, 변형 게이지(260)는 프로브 카드(250)에 또한 매설될 수 있다. 매설된 변형 게이지는 상술한 SMA 스트립의 어느 구성과 함께 사용될 수 있다. 예컨대, 도23a 및 도23b에 도시된 바와 같이, 매설된 변형 게이지(260)는 원형 구조의 SMA 스트립(255)과 함께 사용될 수 있다. 도24a 내지 도25는 본 발명의 실시를 위해 사용되는 SMA 재료(255)가 원형으로 배열된 다른 예를 도시한다.
도11 및 도12는 본 발명과 관련하여 사용될 수 있는 프로버와 검사 장치의 일 예의 개략적인 도면이다. 이 특정 실시예에서, 프로버(100)는 검사 장치(180)와 물리적으로 분리되어 있다. 이들은 도시된 통신 케이블(180a, 180b)과 같은 하나 이상의 케이블로 연결된다. 케이블(180a)은 전기적 접촉부(110a)에 의해 프로브 카드(110)와 연결되는 프로버의 검사 헤드에 연결된다. 프로브 카드 및 프로브(130)는 상술한 바와 같다. 이 실시예에서, 웨이퍼는, 로봇식 아암(160)에 의해 웨이퍼 보우트(wafer boat)로부터 스테이지 상으로 웨이퍼(140)와 같이 위치될 수 있다. 검사 장치(180)는 통신 케이블(180a)을 통해 검사 데이터를 검사 장치(190)로 보내며, 통신 케이블(180a)을 통해 그 검사 장치의 응답 데이터를 수신할 수 있다. 검사 헤드(190)는 검사 헤드(180)로부터 데이터를 수신하고, 검사 데이터는 프로브 카드(110)를 통해 웨이퍼로 전송된다. 데이터는 웨이퍼에서 프로브 카드로 수신되고, 검사 장치로 보내진다. 양호한 실시예에서, 도시된 바와 같이, 프로버 하우스에 웨이퍼 보우트 스테이저 로봇식 아암이 수용된다. 검사 장치는 프로버를 통신 케이블(180b)을 포함한 여러 방식으로 제어할 수 있다. 웨이퍼 보우트(170)는 검사될 또는 검사된 프로버를 저장한다. 스테이지는 검사 중인 웨이퍼를 지지하고, 일반적으로 수직, 수평으로 이동시킨다. 일반적으로, 스테이지는 기울어지거나 회전될 수 있으며, 검사 중인 웨이퍼를 프로브(130)에 대해 이동시킬 수 있다. 이는 상술한 웨이퍼 척과 테이블 작동 장치를 포함할 수 있다. 로봇식 아암(160)은 웨이퍼를 스테이지(150)와 웨이퍼 보우트(170) 사이로 이동시킨다.
검사 장치는 일반적으로 컴퓨터이며, 프로버는 일반적으로 컴퓨터 또는 컴퓨터와 같은 제어 회로(예컨대, 마이크로 프로세서, 마이크로 콘트롤러, 또는 마이크로 코드)를 포함한다. 검사 헤드(190)는 유사하게, 컴퓨터 또는 컴퓨터와 같은 제어 회로를 포함할 수 있다. 양호한 실시예에서, 도10에 도시된 기능을 행하는 컴퓨터는 양호하게는, 프로브에 위치된다. 이는 이미 프로버에 위치된 컴퓨터 또는 컴퓨터와 같은 제어 회로이거나, 다르게는 이 목적을 위해 프로버에 새로이 추가되는 컴퓨터일 수 있다. 다르게는, 컴퓨터는 프로브 카드에 대한 웨이퍼 위치에 관한 피드백 신호가 일반적으로 통신 케이블(180b)을 통하여 검사 장치로 통신되도록 검사 장치(180)에 위치될 수 있다. 스테이지로부터 분리되도록 하는 제어 신호는 마찬가지로 그 케이블을 통하여 통신된다.
또다른 대안으로, 컴퓨터는 프로버(100)와 검사 헤드(190) 사이의 적합한 통신 수단과 연결되도록 검사 헤드(190)에 위치될 수 있다. 그와 같은 통신 수단은 유선 접속, RF 광 전송, 기타 에너지 빔 전송에 의할 수 있다.
또다른 대안으로, 검사 장치, 검사 헤드 및 프로버와 별개로 분리된 컴퓨터가 이 목적을 위해 프로버에 사용되고 전기적으로 연결될 수 있다.
또다른 대안으로, 컴퓨터, 마이크로 프로세서, 마이크로 컨트롤러 등이 실질적으로 프로브 카드(110)의 부분으로 만들어져 적합하게 입력, 출력 접속되어 도10의 단계가 원활하게 진행되도록 할 수 있다. 예컨대, 이와 같은 방식으로 각각의 프로브 카드는, 전용 알고리즘 작용 및/또는 주문 알고리즘 작용 및/또는 도10과 관련하여 제공되는 파라미터를 부분적으로 구비하거나, 그 자체 내에 이들이 매설될 수 있다.
본 발명에 따른 프로브 카드는 열에 의해 유발된 운동을 보상하기 위한 본 명세서에 기술된 하나의 장치에 한정되지 않는다. 물론, 본 발명에 상술한 하나의 프로브 카드에 둘 이상의 장치가 조합될 수 있다. 도9에 도시된 예는 검사 장치측 에너지 전달 장치(470), 웨이퍼측 에너지 전달 장치(475), 프로브 카드(110)의 방사 방향의 운동을 허용하기 위한 윤활층(792) 및 바이메탈식 강성 요소(580)를 사용한다. 열에 의해 유발된 프로브 카드의 운동을 보상하기 위해 상술한 장치를 두 개 이상 사용한 다른 조합이 또한 고려될 수 있다. 양호하게는 상술한 장치의 두 개 이상의 조합과 합체된 어느 프로브 카드는, 합체된 모든 장치를 제어할 수 있는 제어 수단을 또한 포함할 수 있으며, 한편, 본 발명은 어느 특정 프로브 카드에 개별적인 제어 수단을 이용하거나, 제어 수단을 이용하지 않는 것을 또한 고려할 수 있다.
본 발명은 도면과 앞서의 설명에서 자세히 설명하고 기술되었지만, 이것은 제한적인 것이 아닌 예시적인 설명을 위한 것으로 간주되어야 하며, 본 명세서에 도시되고 기술된 실시예는 양호한 실시예라는 점과 본 발명의 기술 사상과 수반되는 모든 변경과 변형은 보호되어야 한다는 점은 같은 맥락에서 이해되어야 한다. "하나의(a, an)", "상기(said)" 및 "그(the)"는 하나의 요소에 한정되는 것이 아닌 하나 이상의 그와 같은 요소를 포함하는 것이다.
도1은 프로브 카드의 단면도이다.
도2는 웨이퍼와 결합된 프로브 카드의 단면도이다.
도2a는 웨이퍼와 결합된, 열에 의해 비틀린 프로브 카드의 단면도이다.
도2b는 웨이퍼와 결합된, 열에 의해 비틀린 프로브 카드의 단면도이다.
도3은 프로브 카드 조립체의 단면도이다.
도4는 본 발명의 일 예에 따른 프로브 카드의 분해 단면도이다.
도4a는 도4의 프로브 카드의 단면도이다.
도4b는 본 발명에 따른 프로브 카드의 또다른 예의 평면도이다.
도5는 본 발명의 또다른 예에 따른 프로브 카드의 분해 단면도이다.
도5a는 도5의 프로브 카드의 단면도이다.
도6은 본 발명의 또다른 예에 따른 프로브 카드의 분해 단면도이다.
도6a는 도6의 프로브 카드의 단면도이다.
도6b는 도6의 프로브 카드의 하부 평면도이다.
도7은 본 발명의 또다른 예에 따른 프로브 카드의 분해 단면도이다.
도7a는 도7의 프로브 카드의 단면도이다.
도8은 본 발명의 또다른 예에 따른 프로브 카드의 단면도이다.
도9는 본 발명의 또다른 예에 따른 프로브 카드의 분해 단면도이다.
도9a는 도9의 프로브 카드의 단면도이다.
도10은 본 발명에 따른 제어 프로그램의 하나의 예를 도시하는 순서도이다.
도11은 본 발명의 일 실시예에 따른 두 개의 통신 케이블로 연결되는 프로버와 검사 장치의 개략적인 정면도이다.
도12는 도11의 프로브 카드의 개략적인 측면도이다.
도13a는 본 발명에 따른 프로브 카드의 또다른 예의 평면도이다.
도13b는 도13a의 프로브 카드의 단면도이다.
도14a는 본 발명에 따른 프로브 카드의 또다른 예의 평면도이다.
도14b는 도14a의 프로브 카드의 단면도이다.
도15a는 본 발명에 따른 프로브 카드의 또다른 예의 평면도이다.
도15b는 도15a의 프로브 카드의 단면도이다.
도16a는 본 발명에 따른 프로브 카드의 또다른 예의 평면도이다.
도16b는 도16a의 프로브 카드의 단면도이다.
도17a는 본 발명에 따른 프로브 카드의 또다른 예의 평면도이다.
도17b는 도17a의 프로브 카드의 단면도이다.
도18a는 본 발명에 따른 프로브 카드의 또다른 예의 평면도이다.
도18b는 도18a의 프로브 카드의 단면도이다.
도19a는 본 발명에 따른 프로브 카드의 또다른 예의 평면도이다.
도19b는 도19a의 프로브 카드의 단면도이다.
도20a는 본 발명에 따른 프로브 카드의 또다른 예의 평면도이다.
도20b는 도20a의 프로브 카드의 단면도이다.
도21a는 본 발명에 따른 프로브 카드의 또다른 예의 평면도이다.
도21b는 도21a의 프로브 카드의 단면도이다.
도22a는 본 발명에 따른 프로브 카드의 또다른 예의 평면도이다.
도22b는 도22a의 프로브 카드의 단면도이다.
도23a는 본 발명에 따른 프로브 카드의 또다른 예의 평면도이다.
도23b는 도23a의 프로브 카드의 단면도이다.
도24a는 본 발명에 따른 프로브 카드의 또다른 예의 평면도이다.
도24b는 본 발명에 따른 프로브 카드의 또다른 예의 또다른 평면도이다.
도24c는 본 발명에 따른 프로브 카드의 또다른 예의 또다른 평면도이다.
도25는 본 발명에 따른 프로브 카드의 또다른 예의 평면도이다.
도26은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 운동 감지 장치를 사용하는 검사 장치의 개략적인 정면도이다.
도27은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 광학 운동 감지 장치를 사용하는 검사 장치의 개략적인 정면도이다.
도28은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 광학 운동 감지 장치를 사용하는 검사 장치의 개략적인 정면도이다.
도28a는 도28의 광학 운동 감지 장치의 편면도이다.
도29는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 광학 운동 감지 장치를 사용하는 검사 장치의 개략적인 정면도이다.
도30은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 광학 운동 감지 장치를 사용하는 검사 장치의 개략적인 정면도이다.

Claims (16)

  1. 프로브 카드의 기하학적 평탄성을 조정하는 방법이며,
    프로브 카드를 프로버에 위치시키는 단계와,
    알고 있는 위치에서 상기 프로브 카드의 위치까지의 제1 거리를 측정하는 단계와,
    마이크로 프로세서를 통해 상기 제1 거리와 제2 거리 사이의 편차를 측정하기 위해 두 거리를 비교하는 단계를 포함하며,
    상기 마이크로 프로세서에 의해 판단된 편차가 정해진 값을 초과하면, 프로브 카드에 에너지를 전달하는 수단에 전기 신호를 전송하여 상기 프로브 카드를 선택적으로 편향시켜 상기 프로브 카드의 기하학적 평탄성을 제어하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비교하는 단계와 신호를 전송하는 단계는 상기 편차가 상기 정해진 값을 넘지 않을 때까지 반복적으로 수행되는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 측정하는 단계는 광학 센서에 의한 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 마이크로 프로세서는 상기 프로버의 검사 헤드 상에 있는 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 마이크로 프로세서는 상기 프로버와 물리적으로 분리되어 있으며, 데이터 통신 수단에 의해 프로버에 연결되는 검사 장치 내에 있는 방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 에너지를 전달하기 위한 수단은 상기 프로브 카드에 열 에너지를 전달하며, 상기 프로브 카드는 상기 프로브 카드에 연결되어 상기 프로브 카드를 편향시키는 바이메탈 요소를 포함하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 측정하는 단계는 광학 센서에 의한 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 마이크로 프로세서는 상기 프로버의 검사 헤드 상에 있는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 마이크로 프로세서는 상기 프로버와 물리적으로 분리되어 있으며, 데이터 통신 수단에 의해 프로버에 연결되는 검사 장치 내에 있는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 에너지를 전달하기 위한 수단은 상기 프로브 카드에 열 에너지를 전달하며, 상기 프로브 카드는 상기 프로브 카드에 연결되어 상기 프 로브 카드를 편향시키는 힘을 가하는 바이메탈 요소를 포함하는 방법.
  11. 프로브 카드의 기하학적 평탄성을 조정하기 위한 장치이며,
    프로브 카드를 수용하기 위한 프로버와,
    상기 프로브 카드의 위치를 나타내는 거리를 측정하기 위한 수단과,
    제1 거리와 제2 거리를 비교하여 그 사이의 편차를 판단하기 위한 컴퓨터 수단과,
    상기 편차가 일정값을 초과함에 따른 전기적인 신호를 전송하기 위한 수단을 포함하며,
    상기 신호를 전송하기 위한 수단은, 프로브 카드에 에너지를 전달하는 수단에 신호를 보내어 활성화시킴으로써 상기 프로브 카드를 선택적으로 편향시켜 상기 프로브 카드의 기하학적 평탄성을 제어하는 장치.
  12. 제11항에 있어서, 열 에너지를 사용하여 상기 프로브 카드의 일부를 선택적으로 편향시키는 열적 요소인 에너지 전달 요소를 포함하는 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 프로브 카드를 편향시키는 온도를 모니터링하기 위한 온도 센서를 더 포함하는 장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 프로브 카드의 일면에 부착되어 상기 프로브 카드의 평탄성의 편향에 대한 구조적인 저항을 제공하는 보강 요소를 더 포함하는 장치.
  15. 제11항에 있어서, 상기 프로브 카드의 상기 보강 요소에 대한 방사 방향의 팽창/수축을 용이하게 하는 수단을 더 포함하는 장치.
  16. 제11항에 있어서, 제1 층과 제2 층을 구비하는 다층 요소를 더 포함하며,
    상기 제1 층과 상기 제2 층은 상이한 단위 에너지당 팽창률을 갖고,
    상기 다층 요소는 상기 프로브 카드에 부착되어, 상기 다층 요소에 에너지가 가해지면 상기 다층 요소는 상기 프로브 카드의 일부에 선택적으로 편향시키는 힘을 가하는 장치.
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