KR20100084607A

KR20100084607A - 웨이퍼 프로브 테스트 및 검사 시스템

Info

Publication number: KR20100084607A
Application number: KR1020097026186A
Authority: KR
Inventors: 로널드 씨 슈버트; 제프리 힐튼; 렉스 에이치. 샌드배치
Original assignee: 로널드 씨 슈버트; 제프리 힐튼; 렉스 에이치. 샌드배치
Priority date: 2007-05-15
Filing date: 2008-05-15
Publication date: 2010-07-27
Also published as: JP2010527515A; WO2008144437A1; JP5450391B2; US20110037492A1

Abstract

반도체 소자를 전기적으로 테스팅하기 위한 장치가 본원에 기재된다. 상기 장치는 반도체 소자 및 프로브 카드(52)에 대한 운반기들을 포함하고, 상기 반도체 소자 및 프로브 카드는 서로 상보적으로 정합하도록 적응된다. 결합된 운반기들은 축적되거나, 테스트 셀 활용을 향상하기 위해 전기적 테스트 또는 번 인 동안 다른 고밀도 배치로 사용될 수 있다.

반도체 소자, 테스팅, 프로브 카드, 운반기, 전기적 테스트, 번 인

Description

웨이퍼 프로브 테스트 및 검사 시스템{WAFER PROBE TEST AND INSPECTION SYSTEM}

본 출원은 미국 가출원 제 60/938,142 호(2007년 5월 15일 출원)에 기초하여 우선권을 청구한 국제 특허 출원 제 PCT/US2008/063779 호(2008년 5월 15일 출원)에 관한 것이다.

본 발명은 전기적 테스트 방법 및 장치의 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 고 병렬구조 테스팅(high-parallelism testing), 그리고 사전(pre) 및 사후(post) 프로브(probe) 검사 및 반도체 웨이퍼의 분석을 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.

반도체 산업에서, 다수의 반복된 요소들, 또는 다이(die)는 단일 실리콘 웨이퍼 상에 생성된다. 비용 집약적 단계인 패키징(packaging) 전에 불량 다이를 제거하기 위해, 반도체 제조자들은 통상 웨이퍼 테스팅 또는 소팅(sorting)을 수행한다. 웨이퍼 테스팅의 일 면은 각 개별적인 다이 및 외부 테스트 장비에 포함된 범프(bump)들 또는 금속화된 본드 패드(bond pad)들 사이의 전기적 연결성(connectivity)을 입증하는 것을 포함한다. 이러한 방식으로, 각 다이의 회로 특성들이 평가된다. 웨이퍼 테스팅은 반도체 소자들의 "프론트엔드(front end) 프 로세싱으로 고려되는 최종 단계이다. 또한 관련된 것은 웨이퍼 테스팅 프로세스, 또는 "백엔드(back end)" 검사 및 테스팅 프로세스에 적용되는 장비의 테스팅 및 검사이다.

백엔드 검사 및 테스팅 프로세스들의 면들은 프로브 카드들의 특성 및 성능을 평가하는 프로브 카드 분석기들을 이용할 수 있을 뿐만 아니라, 이하 기재된 프로빙(probing) 프로세스의 결과로서 웨이퍼 상에 형성되는 웨이퍼 프로브 마크들의 특성을 통해 웨이퍼 테스팅 프로세스를 평가하는 웨이퍼 프로브 마크 분석기들을 이용할 수 있다. 예시적인 프로브 카드 분석기는 New Jersey, Flanders의 Rudolph Technologies, Inc의 프로브 WoRx 300/200 프로브 카드 분석 시스템에서 구현된다. 예시적인 웨이퍼 프로브 마크 분석기는 New Jersey, Flanders의 Rudolph Technologies, Inc의 웨이퍼 WoRx 프로빙 프로세스 분석 시스템에서 구현된다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래의 웨이퍼 테스트 스테이션 또는 테스트 셀(11)은 통상 다음의 요소들을 통합한다. 프로브 핀(12)으로서 주지된 스프링 또는 유사 도전성 요소들로 형성된 극세선들의 어레이가 배치된 프로브 어레이 카드(10) 또는 프로브 카드; 프로브 카드가 구조적으로 결합될 수 있는 테스트 헤드(14); 프로브 카드와 테스트 기계 전자 회로 사이에 전기적 접촉을 수립하는 신호 전달 시스템(16); 결합된 테스트 헤드 및 프로브 카드를 지지 및 이동하도록 기능하는 조작기(18); 프로브 카드(10)에 전기적으로 결합되고, DUT(device under test)로서도 알려진 하나 이상의 다이(8)의 실제 성능을 판단하기에 적합한 방식으 로 전기 신호들을 생성, 탐지, 및 측정할 수 있는 테스트 기계, 또는 테스터(20); 웨이퍼 W를 프로브 카드(10)에 정렬하여 프로브 핀들(12)이 웨이퍼 본딩 패드들(24)과 정확한 접촉을 형성하도록 하는 프로버(prober)(22); 및 프로브 카드/테스트 헤드 복합체와 프로버 사이의 도킹(docking) 수단으로서 역할을 하는 헤드 플레이트(head plate)(26).

종래의 웨이퍼 테스트 셀 구성(11)에서, 웨이퍼 W는 프로버(22)에 수평으로 적재되어 배치되고, 위로 향하여 본딩 패드들(24)과 방위를 맞춘다. 프로브 카드(10)는 테스트 헤드(14)에 적재되어 고정되고, 이에 따라 위로 향하는 프로브 핀들(12)이 있는 웨이퍼 W 상에 수평으로 배치될 수 있다. 임의의 적절한 유형의 조작기(18)(일 실시예에서 테스트 헤드(14)의 각도 조정을 허용하도록 회전가능한 결합을 갖는 3개 축의 로봇 암(robot arm))는 프로버(22)의 헤드 플레이트(26)에 프로브 카드/테스트 헤드 복합체를 배치하도록 사용될 수 있다. 프로버(22)는 정렬 기능을 제공하며, 이는 일 실시예에서 각도 조정(도시되지 않음)을 위해 회전가능한 스테이지를 갖는 3개 축 스테이지 상에 설치될 수 있는 프로버 척(chuck)(28)에 의할 수 있으며, DUT(8)의 본딩 패드들(24)과 프로브 카드(10) 사이의 위치 관계를 개선한다.

예시적인 프로버 정렬 시스템 및 기능은 미국 특허 제 9,096,567 호, 및 제 6,111,421 호에 기재되어 있고, 이들 모두는 그 전체가 본원에 참조로서 통합된다. 예를 들면, 프로버(22)는 2개의 카메라(도시되지 않음)를 통합할 수 있으며, 이중 하나는 프로브 카드(10)의 프로브 핀들(12)을 영상화하도록 동작가능하고, 이 중 다른 하나는 DUT의 본딩 패드들(24)을 영상화하도록 동작가능하다. 이러한 영상 데이터에 기초하여, 프로버(22)는 대응하는 본딩 패드들(24)에 프로브 핀들(12)을 정렬할 것이다. 먼저 웨이퍼 W가 정렬된 경우, 프로버들(22)은 보통 각 DUT(8) 또는 DUT의 그룹에 대해 반복되는 프로세스를 허용하는 단계 및 반복 서브시스템을 갖는다. 실제로, 종래의 테스트 셀(11)은 특정 시간에 하나의 웨이퍼 W의 하나 또는 복수의 DUT들을 테스팅하는 각 프로버가 있는 하나 이상의 프로버들(22)을 제어하는 하나의 테스터(20)를 이용한다.

웨이퍼 테스팅의 병렬화, 특히 동적 및 플래시 메모리 테스팅에 대한 웨이퍼 테스팅의 병렬화를 증가시키는 것이 지난 10년 동안의 추세였다. 이는 긴 테스트 시간이 있는 장치들(8)이 더욱 효율적으로 처리되게 하고, 이에 따라 비용을 감소시킨다. 당해 기술의 현재 상태는 4회의 접촉으로 웨이퍼 W를 테스트하는 것이고, 즉 프로브 카드의 프로브 핀들(12)은 웨이퍼 상의 각 다이(8)의 테스팅을 용이하게 하도록 4번 단일 웨이퍼 W와 접촉하게 된다. 이른 시일 내에, 일부 웨이퍼들은 2번, 마침내는 1번 접촉하여 테스트될 수 있을 것으로 예상된다. 일부 메모리 소자들과 같은 특정 반도체들에 대해, 각 '접촉(touchdown)'은 10 내지 30 분 사이에서 완료하도록 요구할 수 있다. 메모리 섹터에서, DUT(8) 테스트 시간은 메모리 밀도와 관련하여 증가하며, 즉 메모리 밀도 증가는 테스트 시간을 증가시킨다.

종래의 웨이퍼 테스팅 방법은 다수의 문제점을 가진다. 먼저, 긴 테스트 시간은 프로버(22) 인덱싱 및 정렬 하드웨어가 충분히 이용되지 않아 프로버들(22) 에 대한 검사의 불량한 결과를 일으키고, 일부 경우에 테스터들 역시 그럴 수 있다는 것을 의미한다. 2번째로, 프로빙 테스트 비용을 감소시키기 위한 노력에서, 반도체 업계는 프로세스 다중 DUT 프로브 카드(10), 더 작은 본딩 패드들(24), 및 본딩 패드들(24)에 대한 더욱 타이트한 피치를 생성하는 칩에 부가되는 다수의 층들의 복잡도를 갖는다. 이에 이러한 변화들은 하드웨어 정확도와 프로버들(22)의 무게 사이의 관련된 협상(compromise) 및 더 높은 프로브 힘을 초래하였다. 3번째, 테스트 플로어(floor) 레이아웃은 현재 테스트 헤드들(14)이 프로브 카드들(10)에 대한 접근을 플리핑(flip)하는 것을 허용하도록 설계된다. 이는 플로어 공간의 최적화되지 않은 사용을 일으킨다. 4번째, 테스터 복잡도가 증가함에 따라, 구성요소들 사이의 상호접촉(interconnection)의 크기가 커지고, 더 큰 잠재적인 신뢰도 문제가 생긴다. 마지막으로, 테스팅 프로세스에서 증가된 복잡도로 인해, 프로브 카드들(10)은 자체가 프로버/프로브 카드 경제 정책에 주요한 요소가 되고 있다.

당해 업계에 필요한 것은 웨이퍼 정렬 및 조작에 대해 단순화되고 향상된 접근방식을 이용하는 사전 프로브 웨이퍼 검사 및 분석, 웨이퍼 테스팅, 및 사후 프로프 웨이퍼 검사 및 분석을 위한 효율적인 프로세스이다.

본 발명의 특정 실시예들은 웨이퍼 테스팅뿐만 아니라 사전 및 사후 프로브 웨이퍼 검사 및 분석을 위한 통합된 프로세스를 적용하는 한편, 웨이퍼 정렬 및 조작에 대한 단순화되고 향상된 접근 방식을 이용하는 최적화된 웨이퍼 테스트 셀 및 스테이션을 제공한다.

특정 실시예에서, 웨이퍼 운반기, 또는 운반기 플레이트 상으로의 웨이퍼 사전 정렬을 위한 시스템이 제공된다. 웨이퍼가 웨이퍼 운반기 상으로 사전 정렬되면, 추가적인 자동화된 웨이퍼 정렬이 불필요하다. 웨이퍼 운반기 자체는 테스트 장비와의 정렬을 용이하게 하는 정렬 하드웨어와 전체적인 설치를 통합할 수 있다. 테스트 위치에서의 하드웨어는 또한 더욱 단순화된다. 테스트 장비는 웨이퍼 운반기 설치 하드웨어에 상보적이거나, 아니면 이를 수용하도록 동작가능한 설치 하드웨어를 단순히 통합한다. 몇몇 현재의 다수의 접촉 웨이퍼 테스팅을 위해 요구되는 X-Y 웨이퍼 인덱싱(indexing)은 테스트 장비에서 다수의 조작 위치로 웨이퍼 운반기를 배치하는 것을 통해 가능하게 될 수 있다. 웨이퍼 정렬 하드웨어는 또한 웨이퍼 검사 기능을 적용할 수 있고, 이에 따라 웨이퍼의 사전 및 사후 프로브 검사를 제공한다. 다양한 소프트웨어 모듈들은 전체적인 웨이퍼 테스트 프로세스를 평가하고, 궁극적으로는 수율 관리를 프로세싱하도록 동작가능한 상세화된 사전 프로브 웨이퍼 분석뿐만 아니라 사후 프로브 웨이퍼 분석을 제공하기 위해 획득된 웨이퍼 검사 데이터를 이용할 수 있다.

본 발명의 특정 실시예들은 종래의 웨이퍼 테스팅 방법 상에서 다양한 이익을 제공한다. 첫째, 본 발명은 종래의 프로버가 제거되기 때문에 하드웨어 비용을 감소시킨다. 둘째, 본 발명은 웨이퍼 롯(lot)들이 단일 프로버에서 대기하기 보다 다수의 테스트 장비 사이에서 분류되어 공유될 수 있기 때문에, 테스터 활용도를 증가시킨다. 셋째, 웨이퍼 정렬이 각 테스트 위치에서 개별적인 프로버 성능에 의존하지 않기 때문에 더 나은 프로세스 제어가 제공된다. 넷째, 본 발명의 특정 실시예들에 따라 "정전(lights-out)" 웨이퍼 테스트 플로어(floor)가 가능하다. 다섯째, 본 발명의 특징들은 고정 편향(fixture deflection)을 최소화하고 더욱 일정한 프로브 힘을 적용하는 프로빙 방법을 제공하는 것에 의해 더욱 작고 더욱 촘촘하게 배치되는 본딩 패드들을 프로빙할 필요를 포함하는 향후의 반도체 테스팅의 요구를 미리 대처한 것이다. 마지막으로, 본 발명의 측면들은 전체적인 웨이퍼 테스트 프로세스 및 큰 불량에 대한 예산 제어를 단순화하는 것을 통해 더 높은 신뢰도를 제공한다.

본 발명의 특정 실시예들은 테스트 스테이션, 또는 셀을 이용한다. 일 예시에서 테스트 스테이션 또는 셀은 (a) 웨이퍼 정렬기 또는 웨이퍼 정렬 스테이션; (b) 웨이퍼 운반기; 및 (c) 복수의 테스트 헤드 설치 하드웨어를 적용한다. 이들 및 그 외의 구성요소들은 이하 더 상세히 설명될 것이다.

도 1은 종래 기술의 예시적인 테스트 셀의 개략적 측면도이다.

도 2는 웨이퍼 프로버 카세트의 개략적 도면이다.

도 3은 다수의 웨이퍼 프로버 카세트들을 하우징하기 위한 선반의 개략적 측면도이다.

도 4는 웨이퍼 카세트 배치를 사용하여 웨이퍼들을 테스팅하도록 적응된 테스트 셀의 일 실시예의 개략적 평면도이다.

도 5는 웨이퍼 포드 배치를 사용하여 웨이퍼들을 테스팅하도록 적응된 테스트 셀의 일 실시예의 개략적 투시도이다.

도 6은 웨이퍼 운반기에 웨이퍼를 정렬하기 위한 기구의 일 실시예의 개략적 컷어웨이(cut-away) 도면이다.

도 7은 웨이퍼 운반기의 일 실시예의 평면도이다.

도 8은 정합 기구의 일 실시예의 측면도이다.

도 9는 다중 접촉 전기적 테스트 및 번 인을 용이하게 하도록 적응된 정합 기구의 일 실시예의 부분적 평면도이다.

도 10은 반도체 소자 또는 웨이퍼의 버닝 인(burning-in) 또는 테스팅의 방법의 일 실시예의 흐름도이다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 카드 운반기의 개략적 측면도이다.

본 발명의 이하 상세한 설명에서, 도면 부호는 본 발명의 일부를 형성하는 첨부된 도면에 형성되고, 설명을 위해 도시되며, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예들에서 형성된다. 도면에서, 유사한 번호는 실질적으로 여러 시각을 통해 유사한 요소들을 묘사한다. 이러한 실시예들은 본 발명을 실시하기 위해 당업자에게 가능하게 되도록 충분히 상세하게 기재된다. 다른 실시예들이 이용될 수 있고, 구조적, 논리적, 및 전기적 변화들이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 이루어질 수 있다. 따라서 이하 상세한 설명은 제한하려는 의도로 취해진 것이 아니며, 본 발명의 범위는 오직 첨부된 청구항 및 이의 등가물에 의해서 정의된다.

도 2는 테스트 셀의 활용을 증가시키기에 유용한 본 발명의 일 실시예를 도시한다. 카세트(50)는 프로브 카드(52) 및 하우징(housing)(56) 내에 설치된 웨이퍼 스테이지(54)를 포함한다. 프로브 카드(52)는 카세트(50)의 제 1 부(56a)에 설치되고, 웨이퍼 스테이지(54)는 카세트(50)의 제 2 부(56b)에 설치된다. 카세트(50)의 부분들(56a, 56b)은 경첩(hinge)(58)에 의해 서로 경첩에 달린 상태로 구현되고, 이에 따라 상기 부분들은 도 3에 도시된 바와 같이 실질적으로 나란히 닫혀진 상태로 회전할 수 있다. 다른 연결 및 정합 수단은 경첩의 장소에 사용될 수 있다. 웨이퍼 스테이지(54)는 필요에 따라 진공 유형 시스템 또는 기계 보유 디바장치일 수 있는 보유 기구(mechanism)(60)를 갖는다. 임의의 경우에, 보유 기구는 원하는 방향에서 스테이지(54)로 웨이퍼 W를 보유한다. 진공 유형의 보유 기구(60)의 사용은 스테이지(54)의 평평한 표면에 웨이퍼 W를 맞추는 이익을 또한 갖는다. 스테이지(54)의 방향은 카세트(50), 및 더 중요하게 프로브 카드(52)와 관련하여 X, Y, Z 또는 [θ] 방향 또는 회전으로 스테이지(54)를 병진(translate)하는 것에 의해, 또는 원하는 방향에서 스테이지(54) 상에 웨이퍼 W를 배치하는 것에 의해 달성될 수 있다. 이러한 병진을 달성하기 위해, 스테이지(54)는 알려진 유형(도시되지 않음)의 X, Y, Z 또는 [θ] 병진 스테이지 상에 설치될 수 있다. 프로브 카드(52)는 또한 웨이퍼 W의 DUT들 상의 본드 패드들(24)로 프로브 핀들(12)을 정렬하기 위해 요구되는 바와 같이 X, Y, Z 또는 [θ] 병진 스테이지들(도시되지 않음) 상에 설치될 수 있다(또는 카세트 부(56a)에 직접 고정됨).

카메라(62)는 웨이퍼 W(도 2에 도시됨) 및/또는 프로브 카드(52) 상에 DUT들(8)을 영상화하도록 제공될 수 있다. 카메라(62)로부터 도출되는 영상 데이 터는 프로브 핀들(12)과 본드 패드들(24)을 정렬하기 위해 스테이지(54) 및 프로브 카드(52)에 대해 필요한 병진을 계산하도록 사용될 수 있다. 카세트(50) 및/또는 서로와 관련하여 하나 이상의 정렬 카메라들(62)의 공간적 계측은 정렬이 영상 비교 또는 감산에 의해 판단되게 허용할 수 있다. 따라서 영상 데이터의 차이는 스테이지(54) 및/또는 프로브 카드(52)와 연관된 병진 스테이지들의 필요한 병진으로 변환될 수 있다. Canny Edge Finding과 같은 특징 및 에지(edge) 발견 기술들은 형태들 사이의 차이가 상술된 바와 같이 필수적인 병진을 계산하기 위해 사용되는 정렬 목적을 위해 사용될 수 있는 형태들을 식별하기 위해 사용될 수 있다. 정렬이 달성되면, 카세트(50)의 부분들은 전기적 테스팅을 용이하게 하기 위해 본드 패드들(24)에 프로브 핀들(12)을 어드레싱(address)하도록 도 3에 도시된 바와 같이 닫힌 위치로 회전될 수 있다.

웨이퍼 W가 카세트(50)에 배치되고, 카세트가 닫히면, 닫힌 카세트(50)는 도 3에 도시된 바와 같이 필수적 테스트를 수행하기 위해 필요한 테스터(20) 및 임의의 다른 기계적 또는 전기적 시스템에 연결될 수 있다. 예를 들면, 스테이지(54)가 진공 보유 기구를 갖는 경우, 카세트(50)는 결합부(66a, 66b)를 통해 진공(64)의 공급원에 결합될 수 있다. 유사하게, 신호 전달 시스템(16)은 프로브 카드(52)와 테스터(20) 사이에 전기적 연결을 제공하기 위해 전기적 결합부(68a, 68b)의 의해 결합될 수 있다. 도 3에 또한 도시된 바와 같이, 다수의 카세트들(50)은 테스터(20)의 활용을 높이기 위해 단일 테스터(20)에 결합될 수 있다. 일 실시예에서, 본원의 웨이퍼들 W을 갖는 닫힌 카세트들(50)은 적절히 배치된 선 반(rack)(70)에 배치될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 디스탈 단부(distal end)에서 적합한 손잡이 부재(75)를 갖는 4 축의 로봇 암을 갖는 조작기(74)는 하나 이상의 적재/분리 영역들(72) 및 선반(70) 등 사이에서 닫힌 카세트들(50)을 이동한다. 웨이퍼들 W은 로봇 암(78)을 갖는 핸들러(handler)(76)에 의해 적재/분리 영역(72)에 대한 FOUP(75) 또는 웨이퍼 운반기로 알려진 바와 같이 제공된다. 핸들러(76)는 웨이퍼 W가 카세트(50)의 스테이지(54) 상에 배치되기 전에 정렬하기 위해 사전 정렬기(pre-aligner)(80)를 가질 수 있다.

상술된 바와 같이, 프로브 카드들은 1개, 2개, 3개, 4개, 또는 그 이상의 접촉들로 웨이퍼들 W 상에 테스트를 수행하도록 배치될 수 있다. 도 2-4에 도시된 카세트(50)의 실시예가 단일 접촉 프로브 카드로 사용하도록 적응되는 한편, 즉 프로브 카드(52)가 동시에 웨이퍼 W 상에 모든 본드 패드들을 실질적으로 어드레싱하도록 크기를 갖는 한편, 다중 접촉 테스팅을 가능하게 하기 위해 스테이지(54) 상의 다수의 위치들로 웨이퍼 W를 이동시키는 것이 가능하다.

사용시, 테스트 셀(90)의 일 실시예는 아래와 같이 동작한다. 여기서 웨이퍼들 W이 있는 웨이퍼 운반기는 FOUP들(75) 중 하나에 결합된다. 핸들러(76)의 로봇(78)은 웨이퍼 운반기로부터 웨이퍼 W를 회수하고, 이를 테스트 셀(90)의 구성요소들과 관련하여 웨이퍼 W의 비정밀(coarse) 정렬을 위한 사전 정렬기(80)로 이동시킨다. 이후에 비정밀하게 정렬된 웨이퍼 W는 적재/분리 스테이션(72)에 위치된 카세트(50)의 스테이지(54)로 이동된다. 만일 요구되고 어느 곳에 그렇게 제공 된다면, 카메라(62)는 상술된 바와 같이 프로브 카드(52)와 관련하여 웨이퍼 W를 정밀 정렬(fine-align)하도록 스테이지(54)와 관련하여 사용된다. 이러한 정렬의 세부사항은 응용, 즉 본드 패드들(24)의 크기, 및 본드 패드들(24)의 피치에 의해 변할 수 있지만, 흔히 대략 5μ의 범위에 있다. 미세 정렬이 달성되면, 카세트(50)의 보유 기구(60)는 정렬된 위치에서 웨이퍼 W를 고정하도록 활성화된다. 카세트는 적재/분리 스테이션들(72)에서 진공의 공급원에 연결될 수 있고, 진공은 일 실시예에서 진공 저장소(도시되지 않음)에 의해 닫힌 카세트(50)의 전송 동안 보유 기구(60)로 유지된다는 것을 유념해야 한다. 대안적으로, 카세트(50) 및 조작기(74)는 조작기(74)를 통한 전송 동안 카세트에 진공을 제공하도록 보조 진공 결합부들(도시되지 않음)을 가질 수 있다. 정렬이 완료되면, 카세트(50)의 부분들(56a, 56b)은 웨이퍼 W 상에 DUT들의 본드 패드들(24)로 프로브 핀들(12)을 어드레싱하도록 닫혀진다. 이제 닫혀진 카세트(50)는 이후에 특별히 설계된 러그(lug)(77)에 의해 카세트(50)를 쥘 수 있는 조작기(74)에 의해 선반(70)에 전달된다. 선반(70)에서, 카세트(50)는 테스터(20)와 통신하는 신호 전달 시스템(16)에 최소로 결합된다.

테스트 셀(90)이 필수적으로 모듈화된 시스템이기 때문에, 부가적인 기능들은 부가적인 모듈들을 부가하는 것에 의해 제공될 수 있다. 예를 들면, 상기 언급된 프로브 WoRx 300/200과 같은 하나 이상의 프로브 카드 분석기들(82)은 손상 또는 마멸을 식별하기 위해, 및 적합한 기능을 보장하기 위해 프로브 카드들(52)을 검사하도록 제공될 수 있다. 또한, 웨이퍼 Work 또는 NSX 광학 검사 시스템(이들 모두 New Jersey, Flanders의 Rudolph Technologies, Inc.에서 이용가능함)과 같은 광학 검사 시스템(83)은 프로브 카드들(52)의 프로브들(12)에 의해 웨이퍼들 W의 본드 패드들(24) 상에 형성된 프로브 마크들의 고해상도 광학 검사를 수행하도록 제공될 수 있다. 도 4는 성질 상 개략적인 것이고, 프로브 카드 분석기 또는 광학 검사 시스템과 같은 부가적인 기능 모듈들의 실제 배치는 임의의 유용한 배치로 조직될 수 있다. 일 실시예에서, 로봇(76)은 거기에 광학 검사 시스템(83) 또는 프로브 카드 분석기들(82) 중 하나 이상을 결합하도록 적응될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이 모듈화된 시스템의 다양한 부분들은 클러스터 제어기(cluster controller)(도시되지 않음)로서 종종 언급되는 제어기 또는 프로세서에 의해 공지의 방식으로 제어된다. 적합한 클러스터 제어기는 테스트 셀(90)을 보완하는 모듈화된 구성요소들 중 임의의 하나에 설치된 컴퓨터일 수 있지만, 종종 핸들러(76)에서 발견된다. 클러스터 제어기는 또한 테스트 셀(90)에서 원격으로 배치될 수 있다. 웨이퍼 또는 웨이퍼들의 사전에 프로그램된 검사 및 테스팅을 수행하는 것에 부가하여, 테스트 셀(90)과 연관된 클러스터 제어기는 테스팅 또는 검사 동안 일어나는 상황에 기초하여 웨이퍼들 W의 테스팅 및 검사를 수정할 수 있다. 예를 들면, 클러스터 제어기가 웨이퍼 W 상의 결점들을 식별한 경우, 또는 일정 수의 DUT들이 전기적 테스트를 실패한 경우, 검사 하에서 웨이퍼 W에 대해 미리 정해진 테스팅 및 검사 방법은 추가적인 테스팅 또는 검사로부터 실패한 DUT들을 배제하도록 수정될 수 있다.

이제 도 5로 돌아오면, 본 발명에 따른 테스트 셀(100)의 다른 실시예가 도시된다. 이 실시예에서, 테스트 셀(100)은 테스트 셀(100)에 웨이퍼 운반기들(도시되지 않음)을 결합하기 위해 FOUP들(102)의 쌍을 포함한다. FOUP들(102)은 웨이퍼들 W의 전송 및 조작을 위해 하나 이상의 로봇들(106)을 포함할 수 있는 웨이퍼 핸들러(103)에 자체적으로 결합된다. 웨이퍼 핸들러(103)는 또한 웨이퍼 W의 방위를 판단하고, 상기 방위를 수정하기 위해 정렬기(108)를 포함한다.

일 실시예에서, 웨이퍼 정렬기(108)는 웨이퍼 운반기(104)에 웨이퍼들을 정합하기 위해 웨이퍼 상의 정렬 형태들을 식별하도록 고해상도 광학 시스템(110)을 포함 및 이용할 수 있다. 부가적으로, 광학 시스템(110)은 사전 프로브 웨이퍼 검사뿐만 아니라, 웨이퍼 프로브 마크 검사로도 알려진 사후 프로브 웨이퍼 검사를 수행하기 위해 동작가능할 수 있다. 대안적으로, 도 4에 도시된 것과 유사한 웨이퍼 W의 비정밀 방위 판단을 위해 부가적인 사전 정렬기(109)가 제공될 수 있고, 하나 이상의 고해상도 정렬기들(108) 및 광학 검사 기구들은 예컨대 클러스터 구성과 같은 알려진 방식으로 웨이퍼 핸들러(103)에 결합될 수 있다. 임의의 경우에, 정렬기(108)는 웨이퍼 W가 설치될 웨이퍼 운반기(104)를 수용하도록 적응된다.

웨이퍼 운반기(104)는 웨이퍼 W에 대한 플랫폼(platform)으로서 역할을 하는 웨이퍼 척(112)을 통합하여, 웨이퍼 운반기 상의 웨이퍼 W의 배치 수정을 용이하게 한다. 웨이퍼 운반기(104)는 또한 정렬 하드웨어(116)(도 6)를 구현하며, 이는 웨이퍼 운반기(112)와 관련하여 X, Y, Z 방향들(및 회전)의 재생가능 배치를 허용한다. 정렬 하드웨어(116)는 운동적 또는 다른 적절한 방법을 통해 기능할 수 있다. 예컨대 도 6에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 W는 운동적 시스템(118) 및 전송 가능 스테이지(120), 또는 다른 적절한 반복가능한 정밀한 도킹, 설치, 또는 배치 수단의 결합인 다중 점 운동학적 시스템(116)에 의해 조작될 수 있다. 시스템(116)의 일 실시예는 스테이지(120) 상에 설치된 3개 이상의 수직으로 왕복가능한(reciprocable) 핑거(finger)들(122)을 포함한다. 핑거들(122)은 웨이퍼 운반기(104)의 구멍(bore)들(124)을 통해 확장한다. 구멍들(124)은 핑거들(122)보다 큰 직경을 가져, 웨이퍼 운반기(104)와 관련하여 핑거들(122) 상에 지지되는 웨이퍼 W의 병진을 허용한다. 일 실시예에서 X 및 Y 방향으로의 이동가능한 것에 부가하여 스테이지(120)는 또한 웨이퍼 운반기(104)에 대해 수직인 Z 축에 대해 회전가능할 수 있다. 대안적으로, 웨이퍼 운반기(104)는 웨이퍼 W가 핑거들(122) 상에 지지될 때 서로 관련하여 웨이퍼 W 및 웨이퍼 운반기(104)의 회전을 허용하도록 회전 스테이지 상에 설치될 수 있다. 핑거들(122)은 확장된 위치에서 운반기(104)의 표면 상에 웨이퍼 W를 들어올리기 위해 Z 방향으로 왕복가능하고, 이에 의해 웨이퍼 운반기(104)와 운동적 시스템(116) 사이의 관련된 움직임을 허용한다. 웨이퍼 W가 웨이퍼 운반기(104)와 관련하여 원하는 위치에 있다면, 핑거들은 웨이퍼 운반기(104)의 표면 상으로 웨이퍼 W를 낮추기 위해 웨이퍼 운반기(104) 아래에 집어넣는다. 집어넣어진 위치에서, 핑거들(122)은 핑거들(122)을 충돌하지 않고 이동할 수 있는 웨이퍼 운반기(104)가 없다.

일부 실시예에서 웨이퍼 W가 운반기(104)에 대해 정렬되는 정렬 프로세스가 반복된다. 그렇게 제공되는 경우, 사전 정렬기(109)는 웨이퍼의 비정밀 정렬을 수행할 수 있고, 이에 따라 로봇(106)에 대한 웨이퍼의 방위는 상대적으로 비정밀 한 정렬로 알려진다. 웨이퍼 W는 정밀 정렬을 위해 정렬기(108)에 인접하여 배치된 운반기(104) 상에 배치된다. 웨이퍼 W는 시스템(110)의 카메라(111)에 의해 영상화되고, 2번째 정렬(사전 정렬기(109)가 존재하지 않는 경우 1번째 정렬)이 판단된다. 운동적 시스템(116)은 이후에 웨이퍼 운반기(104)와의 정밀 정렬로 웨이퍼 W를 가져오기 위해 웨이퍼 운반기(104)와 관련하여 웨잎 W를 이동하도록 활성화된다. 웨이퍼 W는 핑거들(118)과 구멍들(124) 사이의 틈이 허용하는 것보다 더 많이 이동되어야만 하는 일부 경우에, 웨이퍼 W는 웨이퍼 운반기(104) 상에 설치되고, 핑거들(122)은 웨이퍼 운반기(104)와 웨이퍼 W 사이의 추가적인 상대적 움직임을 허용하도록 재배치되고, 즉 핑거들(122)은 웨이퍼 W가 다시 핑거들(122) 상에 지지되기 전에 웨이퍼 W에 관련하여 이동한다. 또한, 웨이퍼 운반기(104)가 거기에 웨이퍼 W를 고정하기 위해 진공 보유 기구를 이용하는 경우, 웨이퍼 운반기(104)에 웨이퍼 W를 고정하는 동작은 그 사이에 병진을 초래할 수 있다는 것이 주목된다. 이에 따라, 일 실시예에서, 웨이퍼 W는 정렬을 검증하기 위해 웨이퍼 운반기(104)에 고정된 후에 정렬을 위해 재검사될 수 있다. 이해될 수 있는 바와 같이, 웨이퍼 W의 성질과 원하는 정렬의 특수성에 의존하여, 다수의 정렬들이 필요할 수 있다.

웨이퍼 운반기(104)는 테스팅 목적으로 프로브 카드와 웨이퍼 W를 정합하기 위한 의도된 목적을 달성하기 위한 다수의 방법으로 적응될 수 있다. 그러나, 웨이퍼 운반기(104)는 거기에 웨이퍼 W를 고정하고, 프로브 카드에 웨이퍼 W를 정합하기 위한 일부 수단을 가져야만 한다. 도 7에 가장 잘 관찰되는 일 실시예에 서, 웨이퍼 운반기는 웨이퍼 W를 지지하기 위한 중앙 본체(130)를 갖는다. 웨이퍼 W에 부가하여, 웨이퍼 운반기(104)는 싱귤레이트(singulate)된 다이 등에 제한되지 않지만 이를 포함하는 다수의 다른 유형의 DUT들을 지지하도록 적응될 수 있다는 것을 유념해야 한다. 웨이퍼 운반기의 본체(130)는 공간 및 크기 제한, 구조적 요구 조건, 및 존재하는 테스트 장비와의 호환성과 같은 다수의 인자들에 의존할 수 있는 임의의 유용한 형상들일 수 있다. 첨부된 도면에 도시된 바와 같이, 삼각형 운반기(104)의 예시는 설명을 위한 목적으로만 제공되는 것이며, 임의의 방식으로 본 발명의 범위를 제한하려고 의도된 것이 아니다. 웨이퍼 운반기(104)는 원, 사각형, 또는 비대칭 구성과 같은 대안적인 구성으로 제공될 수 있다.

운반기(104)의 본체(130)는 거기에 웨이퍼 W의 정렬을 용이하게 하는 구멍들(124)을 상술된 바와 같이 포함할 수 있다. 또한, 본체(130)는 진공 보유 기구(132)를 가질 수 있다. 웨이퍼 운반기(104)는 또한 전력 연결부(134), RFID 또는 일부 종류의 태그(도시되지 않음)와 같은 식별 하드웨어, 진공 연결부(136), 높은 구조적 경직성(rigidity) 또는 강성(stiffness), 및 열(thermal) 또는 핫 척(hot chuck)(도시되지 않음)에 대해 당업자에 알려진 바와 같은 열 전달 또는 열 제어 특징 및 특성들을 적용할 수 있다. 게다가, 웨이퍼 운반기(104)는 예컨대 조작자에 의해 움켜쥐어지도록 적응된 손잡이부(138)와 같은 조작 및 운반을 용이하게 하기 위한 수단을 적용할 수 있다.

프로브 카드 운반기(140)와 함께 웨이퍼 운반기(104)는 종래의 프로버를 필요로 하지 않고 웨이퍼 W 상에 하나 이상의 DUT들의 테스팅을 용이하게 한다. 이는 웨이퍼 W가 웨이퍼 운반기(104)에 의해 프로브 카드에 직접 어드레싱될 수 있는 사실을 이용하여 달성된다. 프로브 카드 운반기(140)에 고정된 프로브 카드(142)와 함께 취해지는 프로브 카드 운반기(140)는 테스트 헤드(144)를 형성한다. 프로브 카드 운반기(140) 및 웨이퍼 운반기(104)는 각각 프로브 카드(142)에 웨이퍼 W의 정확하고 반복가능한 정합을 보장하는 상보적 기계적인 정합 기구(146)를 갖는다. 함께 취해져서, 웨이퍼 운반기(104) 및 프로브 카드 운반기(140)는 웨이퍼 포드(pod)(99)를 형성한다. 프로브 카드(142)가 프로브 카드 운반기(140) 상에 설치되면 프로브 카드 운반기(140)가 연속적인 웨이퍼 운반기들(104)이 결합되는 단일 위치에 배치되는 것과 같이, 웨이퍼 포드(99)가 상대적으로 고정될 수 있다. 다른 실시예에서, 웨이퍼 포드(99)는 적합한 테스팅을 위해 다양한 테스트 셀들 사이에서 이동될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서 웨이퍼 포드(99)는 전기적 테스트 및 번 인(burn-in) 프로세스들 모두가 수행되는 테스트 셀에서 형성되고 배치된다. 다른 실시예에서, 웨이퍼 포드(99)는 개별 테스트 셀들(도시되지 않음) 사이에서 이동되고, 여기서 전기적 테스트들은 제 1 테스트 셀에서 수행되고, 번 인 프로세스들은 개별 테스트 셀에서 수행된다. 전술한 테스트 셀들은 본 발명의 범위를 초과하지 않고 첨부된 도면들에 도시된 것과 다를 수 있다. 또한, 다른 테스트 셀들이 당업자에게 이해될 수 있는 바와 같이 다른 유형의 테스팅 또는 번 인 절차들을 위해 다른 온도에서 유지될 수 있다는 것이 이해가능하다.

도 8에 도시된 실시예에서, 웨이퍼 운반기(104)는 정합 기구(146)의 수형부(male portion)(146a)를 갖고, 프로브 카드 운반기(140)는 기구의 암형부(female portion)(146b)를 갖는다. 이해될 수 있는 바와 같이, 수형부 및 암형부(146a, 146b)는 운반기들(104, 140)의 정확하고 반복가능한 정합을 제공하고, 이들 서로는 다른 방식에서는 요구될 수 있는 시간 소비적 정렬 절차들을 의지하지 않는다. 수형/암형 유형의 기구(146)가 도시되는 한편, 당업자는 다른 유형의 실제적인 정합 기구가 이용될 수도 있다는 것을 용이하게 인식할 것이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 프로브 카드 운반기(140)는 프로브 카드와 웨이퍼 W의 다수의 부분들 사이의 정확한 정합을 제공하기 위해 정합 기구(146)의 다수의 암형부(146b)를 가질 수 있다. 도 9에 도시된 암형부(146b)의 상대적인 위치는 다중 접촉 테스트 프로세스에서 DUT들 중 선택된 그룹에 프로브 카드(142)를 어드레싱하도록 각각 배치될 수 있다. 도 9의 암형부(146b)의 위치는 DUT들의 성질에 기초하여 판단될 수 있고, 이에 따라 각각의 유형의 테스트되는 DUT에 대해 다를 수 있다.

큰 크기의 힘은 프로브들(12)을 본드 패드들(24)로 적절하게 배치하기 위해 필요할 수 있다. 일 실시예에서, 정합 기구(146)는 운반기들이 서로 결합될 때 부분들(146a, 146b)을 서로 당기기 위해 캠운동(camming) 기구, 진공 보조 기구, 나사산형(threaded) 록킹(locking) 장치 등과 같은 록킹 수단을 가질 수 있다. 운반기들(104, 140)이 모두 평면인 경우, 각각의 정합 기구(146)에 의해 인가되는 일정한 조임력(clamping force)이 본드 패드들(24)로 프로브들(12)을 일정하게 조종할 것이다. 일부 경우에, 근소한 굴곡을 프로브 카드(142) 및/또는 그것의 운반기(140), 또는 웨이퍼 척(112)에 도입하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 굴곡은 더 큰 힘이 굴곡의 위치에서 프로브들(12)과 본드 패드들(24) 사이에 인가되게 허 용할 수 있다. 선택된 굴곡 또는 굴곡의 부족은 프로브들(12)과 본드 패드들(24) 사이의 적절한 힘을 달성할 것임을 보장하도록 주의가 요구되어야 한다. 다른 실시예에서, 정합 기구(146)는 오직 운반기들을 서로 정합하도록 역할을 하고, 프레스(press)는 운반기들에 힘을 가하기 위해 스테이션(164)에서 제공되고, 이에 웨이퍼 및 프로브 카드를 서로 접촉하게 한다.

웨이퍼 운반기(104)와 같이, 프로브 카드 운반기(140)는 거기에 프로브 카드(142)를 설치하기 위한 크기를 갖는 중앙 본체(148)를 갖는다. 중앙 본체(148)의 크기, 형상, 및 복잡도는 거기에 탑재되는 프로브 카드(142)의 크기에 기초하여 변할 수 있다. 프로브 카드(142)와 웨이퍼 W 사이에 인가되어야만 하는 힘이 클 수 클 수 있기 때문에(200-300 파운드의 상태), 프로브 카드 운반기(148)의 중앙 본체는 충분한 강도의 고체 금속 플레이트 방식일 수 있고, 늑골형(ribbed) 배치일 수 있으며, 섬유 강화 수지의 배치 또는 임의의 다른 적합한 구조체는 테스팅 장비가 일상적으로 영향을 받는 온도 변화 및 필수적 힘을 다룰 수 있다.

중앙 본체(148)는 또한 운반기(140)에 프로브 카드(142)를 고정하기 위한 하나 이상의 보유 기구(150)를 갖는다. 일 실시예에서, 보유 기구는 프로브 카드(142)에 부착된 제 1 블럭(152), 및 프로브 카드 운반기(140)의 중앙 본체(148)에 부착된 제 2 블럭(154)을 포함한다. 블럭들(152, 154)은 블럭들(152, 154) 사이의 거리를 조정하기 위해 회전될 수 있는 나사산형(threaded) 조정 핀(156)을 수용하도록 나사산으로 된다. 핀들(156)은 수동으로 회전되거나, 회전 액추에이터 (도시되지 않음)에 의할 수 있다. 또한, 하나 이상의 인코더들 또는 위치 지시자들(도시되지 않음)은 임의의 소정의 시간에 운반기(140)과 관련하여 프로브 카드(142)의 상대적인 위치를 나타내기 위해 프로브 카드(142)와 중앙 본체(148) 사이에 설치될 수 있다. 이러한 방식으로, 위치 정보는 웨이퍼 W와의 정렬되는 것을 보장하기 위해 프로브 카드(142)에 대해 생성될 수 있다. 보유 기구는 또한 운반기(140)와 관련하여 복수의 프로브 카드(142)를 조정하기 위해 높이 수정 기능을 가질 수 있다. 나사산형 조정 스크류 기구는 필요한 평면 조정을 제공하도록 사용될 수 있다. 운반기(140) 상에 설치된 위치 높이 센서들(도시되지 않음)은 복수의 프로브 카드(142)를 수정하는데 사용하기 위한 높이 정보를 제공할 수 있다. 적절한 위치 높이 센서는 용량성 높이 센서이다.

신호 전달 시스템(16)은 테스터(20)에 운반기(140)에 고정된 프로브 카드(142)를 결합하도록 제공된다. 부가적인 기계적, 공기압, 및 전기적 시스템이 또한 필요에 따라 운반기(140)에 결합될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 조작기는 필요한 위치에 운반기들(104, 140)을 이동하도록 적응된다. 조작기(160)는 일 실시예에서 다중 축 로봇이고, 디스탈 단부에 그리퍼(gripper)(162)를 갖는다. 도 5에 도시된 그리퍼(162)는 턱(jaw)들이 운반기(104) 또는 운반기(140)를 그 사이에서 죄는 것과 같이, 단순한 2개의 턱으로 움켜쥔다. 그리퍼가 임의의 유용한 위치에서 운반기를 잡을지라도, 바람직하게는 그리퍼(162)는 지정된 위치에서만 운반기들(104, 140)을 잡거나 체결할 것이다. 다른 실시예에서, 그리퍼(162)는 기계적 결합 수단 뿐만 아니라, 전기적 및 공기압 결합 수단도 포함하는 수형부 또는 암형부의 결합을 형성할 수 있다. 이러한 실시예에서, 진공 압력은 조작기(160)가 의도된 위치로 운반기를 이동할 때 결합을 통해 운반기에 제공될 수 있다. 유사하게, 전기 신호는 웨이퍼 또는 프로브 카드의 식별을 보조하고, 제어기(도시되지 않음)에 안전 및/또는 기능적 피드백을 보내기 위해 조작기(160)를 통하는 경로를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 웨이퍼 운반기(104)는 적재 스테이션과 테스트 스테이션 사이에서 트랙 또는 컨베이어 시스템(도시되지 않음)을 통해 이동될 수 있다.

도 6과 관련하여 상기 기재된 바와 같이, 영상화 장치 또는 카메라는 운반기(140)에 프로브 카드(142)를 정렬하기 위해 제공될 수 있다. 이러한 카메라는 예컨대 정렬기(108)의 카메라가 운반기(140)에 프로브 카드를 정렬하기 위해 이용되는 경우와 같이, 운반기(140)로부터 분리될 수 있다. 프로브 카드(140)가 운반기에 정렬되면, 이러한 정렬은 다시 필요하지 않을 것이고, 또는 적어도 미리 정해진 수의 테스팅 주기를 마칠 때까지, 또는 프로브 카드(142)에 문제가 있다고 판단될 때까지 필요하지 않을 것이다. 다른 실시예에서, 정렬기(108)와 연관되지 않고 독립적으로 설치된 카메라는 운반기(140) 상의 프로브 카드(142)에 어드레싱될 수 있어, 이 둘이 서로 정합되도록 보장한다. 이러한 독립적 카메라는 프로브 카드 분석 시스템의 부분일 수 있다. 또한, 프로브 카드(142)가 후면 상에서 정렬 마크 또는 십자선(reticle)을 가지는 경우, 단순한 카메라(141)(도 11)는 직접 설치되거나 운반기(140)의 중앙 본체(148)에 설치될 수 있어, 프로브 카드가 거기에 적절하게 정렬되는 것을 보장한다.

일부 실시예에서, 프로브 카드 운반기(140)와 분리된 프로브 카드 정렬 지그(jig)(도시되지 않음)가 테스터 프레임 또는 프로브 카드 운반기에 프로브 카드를 정렬하도록 제공될 수 있다. 프로브 카드 정렬 지그는 광학 시스템을 적용할 수 있고, 정렬 지점이 적합한 정확도로 배치되게 허용하도록 적절한 툴링(tooling)을 적용할 수 있다.

테스트 셀(100)은 프로브 카드 운반기(140)가 웨이퍼 W의 전기적 테스팅을 위해 배치될 수 있는 1개, 2개, 또는 그 이상의 스테이션들(103)을 가질 수 있다. 또한, 상기 스테이션들은 모서리 상에 수직으로 축적되거나 향해질 수 있어, 테스트 셀(100)의 밀도 및 스루풋(throughput)을 증가시킨다.

도 10은 본 발명의 예시적인 실시예를 도시한다. 가장 단순한 형태에서, 본 발명의 원리에 따라 배치되는 테스트 셀을 이용하여 웨이퍼를 테스팅하는 프로세스는 프로브 카드를 프로브 카드 운반기에 정렬하는 단계(200) 및 결합하는 단계(202)를 포함한다. 유사하게, 웨이퍼는 웨이퍼 운반기에 정렬되고(204), 결합된다(206). 이는 동시에 또는 순간적으로 분리된 방식으로 수행될 수 있다. 일 실시예에서 프로브 카드는 운반기에 정렬되고 결합되며, 이후에 연속된 웨이퍼는 하나 이상의 운반기들에 정렬되고 결합된다.

각각의 운반기들이 각각 거기에 정렬되고 결합된 웨이퍼 또는 프로브 카드를 갖는 경우, 각각의 운반기들은 정합된 방식(208)으로 서로 결합된다. 단일 쌍 또는 운반기들을 서로 결합하는 것에 부가하여, 테스트 셀이 다수의 프로브 카드 운반기들 상에서 다수의 프로브 카드들을 조작하도록 적응된 경우, 다수의 프로 브 카드 운반기들은 다수의 웨이퍼 운반기들에 결합될 수 있다(210).

웨이퍼 운반기 및 프로브 카드 운반기를 포함하는 웨이퍼 포드는 이후에 전기적으로 테스트될 수 있고(212), 및/또는 거기에 수행되는 번 인 테스트를 가질 수 있다(214). 웨이퍼 포드의 소정의 웨이퍼에 대해, 전기적 테스트(212)는 일반적으로 번 인 테스트(214) 전에 수행된다는 것을 유념해야 한다. 그러나, 다수의 웨이퍼 포드들이 동시에 프로세싱되고 있는 경우, 전기적 테스트(212) 및 번 인 테스트(214)는 개별 웨이퍼 포드들 상에서 동시에 일어날 수 있다.

다른 실시예에서, 사용하기 위한 테스트 셀(100)의 준비는 테스트되는 웨이퍼 W를 고정한 웨이퍼 운반기(104)의 설계에 유사하게 보완적인 운반기(140)에 테스트되는 웨이퍼 W의 프로브 카드에 보완적인 설계를 갖는 프로브 카드(142)를 설치하는 단계를 포함한다. 운반기(140) 및 프로브 카드(142)는 전술된 바와 같이 단수 또는 복수의 접촉 전기적 테스팅을 위해 적응될 수 있다. 일 실시예에서, 프로브 카드(142)는 프로브가 위로 향한 ◎향에서 보유 기구(150)에 의해 운반기(140)에 고정된다. 이러한 ◎향은 흔히 명백한 이유로 "데드 버그(dead bug)" 방향으로서 언급된다. 다른 실시예에서, 프로브 카드(142) 및 운반기는 더 종래적인 "라이브 버그(live bug)" 방향으로 적응될 것이고, 여기서 프로브들은 아래쪽 방향으로 ◎향을 갖는다.

프로브 카드(142)가 어너(earner)(140)에 고정되는 경우, 어너(140)에 설치된 센서들 또는 프로브 카드 분석 시스템의 센서들은 프로브 카드(142)의 다른 특징들 중에서 정렬 및 평면성을 측정하도록 사용된다. 이러한 특징들은 허용가능 한 정렬의 사용자 정의된 범위 내에 있는 정렬을 획득하기 위해 보유 기구(150) 등을 사용하여 조정된다. 프로브 카드(142)의 운반기(140)에 대한 정렬은 거기에 웨이퍼 W를 정렬하는 데 있어 차후의 참조를 위해 표시되고 보유된다. 프로브 카드(142)가 운반기(140)에 정렬되는 경우, 조작기(160)는 어너(142)를 잡기 위해 그리퍼(162)를 사용하고, 이를 스테이션들(164) 중 하나로 이동시킨다. 이러한 이동은 프로브 카드(142)가 스테이션들(164) 중 하나에 직접적으로 운반기(140)에 부착되지 않은 것을 가정한다. 이해될 수 있는 바와 같이, 다수의 프로브 카드들(142)은 테스트 셀(90)의 활용을 증가시키기 위해 이러한 방식으로 배치될 수 있다. 프로브 카드(142)는 이제 테스팅을 위해 준비되고, 미리 정해진 온도로 가열되거나 냉각될 수 있고, 또는 상온으로 유지될 수 있다.

웨이퍼 W는 이후에 테스트를 위해 준비된다. 웨이퍼 W는 핸들러(76)의 로봇(78)에 의해 FOUP(75)로부터 획득되고, 비정밀 정렬을 위해 사전 정렬기로 제공된다. 사전 정렬기는 도 2에 도시된 상대적으로 단순한 유형, 또는 도 5에 도시된 높은 해상도 유형(108)일 수 있다. 도 5에 도시된 실시예에서, 고 해상도 정렬기(108)는 거기의 형태들을 식별하기 위해 웨이퍼를 영상화하도록 사용된다. 이러한 형태들의 상대적인 위치를 사용하여, 정렬기(108)는 웨이퍼 W를 적절하게 정렬하기 위해 다중 점 운동적 시스템(116)에 명령한다. 정렬기(108)는 단일 단계로 웨이퍼 W를 정렬하거나, 반복적으로 정렬할 수 있다. 웨이퍼 W가 정렬된 경우, 웨이퍼 W는 진공 보유 시스템을 사용하여 웨이퍼 척(112)에 고정된다. 일 실시예에서, 정렬기(108)는 웨이퍼 척(112)에 고정된 경우 웨이퍼 W의 정렬을 검사할 것이 며, 이는 척에 고정되었던 것과 같이 비정렬되지 않았음을 보장한다.

웨이퍼 W가 운반기(104)에 고정되는 경우, 조작기(160)는 프로브 카드 어너(140)가 배치된 스테이션에 웨이퍼 어너(104)를 이동시킨다. 프로브 카드(142)가 데드 버그 방향으로 도 5에 도시된 실시예에서 있기 때문에, 웨이퍼 운반기(104)는 반대로 되고, 2개의 운반기들(104, 140)의 정합 기구(146)는 프로브 카드의 프로브들(12)에 웨이퍼 W의 본드 패드들(24)를 어드레싱하도록 서로 결합된다. 웨이퍼 W 및 프로브 카드(142)는 이후에 프레스를 사용하거나, 정합 기구(146)의 록킹 기구를 활성화하는 것에 의해 서로 가압된다. 결합된 운반기들은 전기적 테스트의 기간 동안을 위해 이러한 배치로 유지된다.

도 5에 도시된 실시예는 수평 방향으로 결합된 운반기들(104, 140)을 갖는다. 일 예시에서, 웨이퍼 및 프로브 핀들은 종래의 방식으로 방향을 갖고, 다시 말해서 웨이퍼 본딩 패드들은 위로 향하고, 프로브 핀들은 아래로 향한다. 다른 예시에서, 프로브 핀들은 위로 향할 수 있고, 본딩 패드들은 아래로 향할 수 있다. 추가적인 예시에서, 수직 방향이 적용될 수 있다.

상기 언급된 것과 같이, 테스트 셀(90)에 의해 수행되는 전기적 테스트에 앞서, 상기 테스트 대상들이 손상되지 않고 유지되는 것을 보장할 뿐만 아니라, 테스트 셀(90) 자체의 동작을 탐지하기 위해, 프로브 카드들 및 웨이퍼들에 부가적인 테스팅이 수행될 수 있다. 예를 들면, 전기적 테스트 전과 후 모두에서 웨이퍼의 광학적 검사가 웨이퍼의 불량을 일으킬 수 있는 테스트 셀(90)의 동작의 오류를 드러낼 수 있다. 본드 패드들의 광학적 2D 및 3D 검사는 개별적으로 또는 전체적으 로 본드 패드들에 대한 프로브 핀들의 향상된 적용을 식별할 수 있다. 다시 말해서, 만일 단일 프로브 핀에 문제가 있다면, 결과되는 불량들이 광학적 검사에 의해 식별될 수 있다. 유사하게, 프로브 마스크의 계측 및 검사가 또한 평면성의 부족, 프로브 핀들의 간격의 오류, 열 팽창 문제, 및 웨이퍼에 대한 프로브 카드의 정렬 오류와 같은 문제들을 드러낼 수 있다. 최소한의 구현에서 테스트 셀(90)은 웨이퍼 운반기들, 프로브 카드 운반기들, 최소한의 정렬 시스템, 및 테스터에 대한 연결만을 포함할 수 있는 한편, 더 완벽하고 유용한 테스트 셀들(90)은 프로브 카드들에 대한 문제들을 식별 및 수정하기 위해 프로브 카드 분석 도구, 및 본드 패드들 상에 형성된 프로브 마크들의 검사 및 계측을 위한 하나 이상의 고해상도 광학적 검사 시스템을 포함할 것이다.

바람직하게는 테스트 셀은 전술된 구성요소들의 통합된 클러스터로서 형성된다는 것을 유념해야 한다. 대안적으로, 심사숙고되는 테스트 셀은 네트워크로 연결되거나, 그렇지 않으면 원격 백엔드(back end) 테스트 장비에 링크될 수 있다. 전체적으로 통합된 테스트 셀은 더 효율적일 수 있는 한편 존재하는 장비의 회수를 보장하기에 충분히 효율적이지 않을 수 있다. 이에 따라, 테스트 셀의 사용자들 및 임의의 연관된 클러스터 제어기들, 또는 팹(fab) 감시 시스템은 원격으로 위치된 검사 또는 분석 장비에 웨이퍼들 및/또는 프로브 카드(부착되는 프로브 카드 운반기 없음)의 운송을 계획할 필요에 대해 고려해야 한다. 본 발명의 특정 측면들에 따라, 상기 기능의 적용은 폐루프(closed-loop) 계측 및 분석을 통해 전체적인 웨이퍼 수율 관리를 위한 도구를 웨이퍼 제조자에게 제공할 수 있다.

테스트 셀에서 사용하기 위한 전체적으로 모듈화된 구성요소들을 제공하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 웨이퍼 운반기들은 200 및 300 mm 웨이퍼들뿐만 아니라 다른 크기 및 형상의 반도체 기판의 설치, 및 기구들의 운반을 할 수 있어야 한다. 결국 각각의 반도체 제품들에 대해 고유한 프로브 카드들 사이의 더 큰 변화성은 운반기(140)에 프로브 카드들(142)을 연결하는 전체적 또는 모듈화된 접근의 적용에 영향을 미친다. 이러한 방식으로, 단일 유형의 운반기는 다수 유형의 프로브 카드들을 위해 사용될 수 있다. 또한, 다수의 형태에서 본 발명의 개조가 증가함에 따라, 부가적인 도구 또는 시스템이 기능을 향상시키기 위해 운반기들의 모듈화된 측면들을 개조할 수 있다. 상기 기재된 광학적 검사의 개념을 확장하기 위해, 광학적 검사 시스템(170)은 웨이퍼 운반기에 설치되도록 적응된 스테이지를 가질 수 있다. 유사하게, 프로브 카드 분석 시스템 또는 본드 패드 검사 시스템(172)이 포함될 수 있다. 이에 따라, 조작기(160)는 광학적 검사를 위해 검사 시스템(170)에서 웨이퍼를 배치하거나, 프로브 카드 분석 시스템 또는 본드 패드 검사 시스템(172)으로 프로브 카드가 있는 프로브 카드 운반기를 배치하도록 사용될 수 있다.

이해될 수 있는 바와 같이, 상기 반도체 테스트 시스템의 기재된 특정 실시예들은 패드 상관 분석에 스크럽(scrub); 웨이퍼 병렬 구조에 대한 테스터; 고정 편향, 적재 하에 웨이퍼 운반기 정확도 및 성능; 온도 분석에서 테스트; 웨이퍼 롯(lot) 분석; 고정 스프링 레이트 분석; 웨이퍼 테스트 셀의 사전 검증 및 분석; 프로세스 제한 분석; 분석을 통한 웨이퍼 본드 패드 펀치; 웨이퍼 스크럽 깊이 분 석; 불량 검사; 및/또는 범프(bump) 높이를 제공하는 웨이퍼 분석 소프트웨어 모듈들을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 특정 실시예에서, 전술된 바와 같은 웨이퍼 포드는 동시에 또는 순서대로 웨이퍼 포드가 웨이퍼 테스트에서 직접 완전한 웨이퍼 번 인으로 진행하도록 동작가능하도록 구성될 수 있다. 이 실시예에서, 웨이퍼 포드는 웨이퍼 테스팅 및 번 인 프로세스를 통해 분리되지 않는다. 이는 더 적은 접촉, 더 적은 웨이퍼 손상, 및 더 큰 신뢰도를 결과한다.

본 발명의 특정 실시예들이 본원에 도시되고 기재되었을지라도, 당업자라면 동일한 목적을 달성하기 위해 추정되는 임의의 배치가 도시된 특정 실시예들에 대해 치환될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 발명의 다수의 개조는 당업자에게 명백할 것이다. 이에 따라, 본 출원은 본 발명의 임의의 개조 또는 변형을 포괄하도록 의도된다. 본 발명은 첨부된 청구항들 및 이의 등가물들에 의해서만 제한되도록 명백히 의도된다.

Claims

반도체 전기적 테스트 시스템에 있어서,

웨이퍼 운반기(wafer carrier) 및 제 1 정합(registration) 기구와 관련된 원하는 방위로 웨이퍼를 보유(retaining)하기 위한 보유 기구를 갖는 상기 웨이퍼 운반기; 및

프로브(probe) 운반기와 제 2 정합 기구와 관련된 원하는 방위로 고정되는 프로브 카드를 갖는 상기 프로브 카드 운반기를 포함하고,

상기 제 1 정합 기구 및 상기 제 2 정합 기구는 상기 프로브 카드에 상기 웨이퍼를 공간적으로 정합하기 위해 서로 상보적인 것을 특징으로 하는 반도체 전기적 테스트 시스템.
청구항 1에 있어서,

프레스(press) 및 상기 정합 기구의 록킹(locking) 기구로 이루어진 그룹에서 선택된 상기 웨이퍼와 상기 프로브 카드 사이에 힘을 인가하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 전기적 테스트 시스템.
반도체 테스트 시스템에 있어서,

웨이퍼 운반기(wafer carrier);

프로브(probe) 카드 운반기로서, 상기 웨이퍼 운반기와 상기 프로브 카드 운반기는 미리 정해진 공간적 관계에서 정렬 데이터를 포착하기 위한 카메라를 갖는 정렬기(aligner)를 서로 간에 정합가능한(registrable), 상기 프로브 카드 운반기;

적어도 하나의 FOUP 및 하나의 로봇을 갖는 웨이퍼 핸들러(handler); 및

상기 웨이퍼 운반기 및 상기 프로브 카드 운반기를 잡도록 적응된 그리퍼(gripper)가 있는 조작기(manipulator)를 포함하는 반도체 테스트 시스템.
청구항 3에 있어서,

상기 정렬기는 상기 웨이퍼 운반기와 관련하여 상기 웨이퍼의 정렬과 관련된 정렬 정보를 포착하기 위한 카메라를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 테스트 시스템.
청구항 3에 있어서,

상기 정렬기는 상기 웨이퍼 운반기 상에 배치된 웨이퍼를 선택적으로 어드레싱(address)하도록 적응된 운동적(kinematic) 정렬 스테이지를 포함하고,

상기 운동적 정렬 스테이지는 상기 웨이퍼 스테이지와 관련하여 이동가능한 것을 특징으로 하는 반도체 테스트 시스템.
청구항 3에 있어서,

상기 프로브 카드 운반기는 전기적 테스터와 상기 프로브 카드 운반기에 고정된 프로브 카드 사이의 전기적 연결을 제공하는 적어도 하나의 전기적 커넥터(connector)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 테스트 시스템.
청구항 4에 있어서,

상기 정렬기는 프로브 카드의 성능을 분석하기에 유용한 본드 패드의 영상을 포착하기 위해 충분한 해상도의 광학 시스템 및 카메라를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 테스트 시스템.
청구항 3에 있어서,

상기 웨이퍼 운반기는 부착된 상기 프로브 카드 운반기에 상기 웨이퍼 운반기를 정합하기 위한 정합 기구를 갖는 중앙 본체(central body)를 포함하고,

상기 웨이퍼 운반기의 상기 정합 기구는 상기 프로브 카드 운반기의 상기 정합 기구에 상보적이고, 상기 웨이퍼 운반기의 상기 중앙 본체는 상기 웨이퍼 운반기에 웨이퍼를 고정하기 위한 웨이퍼 보유(retention) 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 테스트 시스템.
청구항 3에 있어서,

상기 조작기가 상기 프로브 카드 운반기가 웨이퍼 운반기에 정합될 수 있는 제 1 위치와, 상기 프로브 카드 분석 시스템이 상기 프로브 카드 운반기 상에 설치된 프로브 카드를 검사할 수 있는 제 2 위치 사이에서 상기 프로브 카드 운반 기를 이동할 수 있도록 하기 위해, 프로브 카드 분석 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 테스트 시스템.
청구항 3에 있어서,

상기 조작기는 상기 프로브 카드 운반기를 상기 웨이퍼 운반기에 정합하기 위해 상기 프로브 카드 운반기 및 상기 웨이퍼 운반기 중 하나를 거꾸로 하고(invert), 상기 웨이퍼 운반기에 고정된 웨이퍼의 적어도 하나의 본드 패드(bond pad)가 상기 프로브 카드 운반기에 고정된 프로브 카드의 프로브에 어드레싱되도록 상기 정합이 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 테스트 시스템.
반도체 소자를 제조하는 방법에 있어서,

웨이퍼 운반기(wafer carrier) 및 프로브(probe) 카드 운반기를 제공하는 단계로서, 상기 웨이퍼 및 프로브 카드 운반기들은 서로 기계적으로 정렬하기 위한 기구들을 포함하는, 상기 웨이퍼 운반기(wafer carrier) 및 프로브(probe) 카드 운반기를 제공하는 단계;

상기 프로브 카드 운반기와 관련하여 알려진 방위에서 상기 프로브 카드 운반기 상에 프로브 카드를 설치하는 단계;

상기 웨이퍼 운반기와 관련하여 알려진 방위에서 상기 웨이퍼 운반기 상에 웨이퍼를 설치하는 단계;

상기 프로브 카드를 상기 웨이퍼에 어드레싱(address)하기 위해 프로브 카드 운반기들 및 상기 웨이퍼의 정렬 기구를 서로 어드레싱하는 단계; 및

상기 적어도 하나의 반도체 소자가 사용자가 정의한 기준의 세트에 따라 기능하는지 검증하기 위해 상기 웨이퍼 상에 형성된 적어도 하나의 반도체 소자를 전기적으로 테스팅하는 단계를 포함하는 반도체 소자를 제조하는 방법.
청구항 11에 있어서,

기계적 정렬 기구와의 인터페이스(interface)를 갖는 프로브(probe) 카드 분석 시스템을 제공하는 단계; 및

주기적인 사용자가 정의한 계획 상에서 상기 프로브 카드 분석 시스템의 상기 정렬 기구에 상기 프로브 카드 운반기의 상기 정렬 기구를 어드레싱하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자를 제조하는 방법.
반도체 소자에 대한 전기적 테스트 시스템에 있어서,

제 1 부 및 제 2 부를 갖는 닫을 수 있는 카세트(cassette)로서, 상기 카세트의 상기 제 1 부 및 제 2 부가 서로 어드레싱(address)될 때 상기 카세트의 상기 제 1 부 및 상기 제 2 부는 서로 관련하여 알려진 공간적 정합으로 있도록 하기 위해 상기 제 1 부 및 상기 제 2 부는 정합 기구를 갖는, 상기 카세트;

웨이퍼(wafer)를 지지하기 위한 상기 카세트의 상기 제 1 부에 결합된 웨이퍼 지지부;

영상화기(imager)에 의해 포착된 정렬 데이터에 적어도 부분적으로 기초 하여 웨이퍼 지지부와 관련하여 웨이퍼를 선택적으로 이동하기 위한 정렬 스테이지 및 상기 웨이퍼의 광학적 정렬 데이터를 포착하기 위한 상기 영상화기를 포함하는 정렬 기구;

웨이퍼를 전기적으로 테스팅하기 위한 상기 카세트의 상기 제 2 부에 결합된 프로브 카드로서, 상기 카세트의 상기 제 2 부와 관련하여 알려진 위치에서 상기 제 2 부에 결합되는, 상기 프로브 카드; 및

상기 카세트가 닫혀진 위치에 있을 때 상기 카세트가 지지될 수 있는 지지 기구로서, 전기적 테스터에 상기 카세트의 상기 제 2 부에 고정된 프로브 카드를 전기적으로 결합하기 위해 적어도 하나의 전기적 커넥터(connector)를 포함하는, 상기 지지 기구를 포함하는 반도체 소자에 대한 전기적 테스트 시스템.
청구항 13에 있어서,

닫혀진 카세트를 잡고, 한 위치에서 상기 카세트를 이동하도록 적응된 조작기(manipulator)를 더 포함하고,

상기 카세트는 상기 지지 기구에 적재(load) 및 분리(unload)될 수 있으며,

상기 카세트의 웨이퍼(wafer)는 전기적으로 테스트될 수 있는 것을 특징으로 하는 반도체 소자에 대한 전기적 테스트 시스템.
반도체 소자를 전기적으로 테스팅하는 방법에 있어서,

프로브(probe) 카드를 고정하도록 적응된 제 1 부, 및 반도체 소자를 고정하도록 적응된 제 2 부를 갖는 닫을 수 있는 카세트(cassette)를 제공하는 단계로서, 상기 제 1 부 및 상기 제 2 부는 상기 제 1 부 및 상기 제 2 부를 서로 공간적으로 정합하기 위한 정합 기구를 더 갖는, 상기 닫을 수 있는 카세트를 제공하는 단계;

알려진 방위에서 상기 카세트의 상기 제 1 부에 프로브 카드를 고정하는 단계;

알려진 방위에서 상기 카세트의 상기 제 2 부에 반도체 소자를 고정하는 단계;

상기 프로브 카드의 적어도 하나의 프로브 핀이 상기 반도체 소자의 본드 패드(bond pad)에 어드레싱(address)되도록 상기 카세트를 닫는 단계로서, 상기 카세트의 각각의 부분들에 대해 반도체 소자 및 상기 프로브 카드의 상기 알려진 방위는 상기 카세트의 정합 기구가 상기 프로브 카드의 상기 적어도 하나의 프로브 핀이 상기 반도체 소자의 본드 패드에 어드레싱되는 것을 보장하도록 이루어진, 상기 카세트를 닫는 단계;

전기적 테스터에 상기 프로브 카드의 상기 적어도 하나의 프로브 핀을 결합하는 단계; 및

상기 반도체 소자를 전기적으로 테스트하기 위해 상기 전기적 테스터를 활성화하는 단계를 포함하는 반도체 소자를 전기적으로 테스팅하는 방법.
청구항 15에 있어서,

상기 전기적 테스트가 완료된 후에 상기 반도체 소자의 상기 본드 패드들을 광학적으로 검사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자를 전기적으로 테스팅하는 방법.
반도체 소자를 전기적으로 테스팅하는 방법에 있어서,

웨이퍼 운반기(wafer carrier)에 웨이퍼를 정렬하고, 상기 웨이퍼 운반기에 상기 웨이퍼를 고정하는 단계;

프로브(probe) 카드 운반기에 프로브 카드를 정렬하고, 상기 프로브 카드를 상기 프로브 카드 운반기에 고정하는 단계;

상기 프로브 카드 상의 하나 이상의 프로브 핀들이 상기 웨이퍼 상의 하나 이상의 프로브 패드들에 접촉하도록 상기 프로브 카드 운반기에 상기 웨이퍼 운반기를 어드레싱(addressing)하는 단계로서, 상기 프로브 카드 운반기에 대한 상기 웨이퍼 운반기의 어드레싱은 서로 정렬을 요구하여 수행되는, 상기 어드레싱하는 단계를 포함하는 반도체 소자를 전기적으로 테스팅하는 방법.