KR20120118241A - 프로브 스테이션 - Google Patents

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KR20120118241A
KR20120118241A KR1020110035699A KR20110035699A KR20120118241A KR 20120118241 A KR20120118241 A KR 20120118241A KR 1020110035699 A KR1020110035699 A KR 1020110035699A KR 20110035699 A KR20110035699 A KR 20110035699A KR 20120118241 A KR20120118241 A KR 20120118241A
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Abstract

기판 상에 형성된 반도체 소자들에 대한 전기적인 검사 공정을 수행하기 위한 프로브 스테이션에 있어서, 상기 프로브 스테이션은 공정 챔버와, 상기 공정 챔버 내에 배치되며 기판을 지지하기 위한 척과, 상기 반도체 소자들을 전기적으로 검사하기 위한 복수의 탐침들을 갖는 프로브 카드와, 상기 척을 가열하기 위한 히터와, 상기 척을 냉각시키기 위한 척 냉각 모듈을 포함한다. 상기 척 냉각 모듈은 건조 공기를 냉각시키고, 상기 척의 내부에 형성된 냉각 유로를 통하여 상기 냉각된 건조 공기가 흐르도록 상기 냉각된 건조 공기를 상기 냉각 유로에 공급하며, 상기 척으로부터 배출된 건조 공기는 상기 공정 챔버 내부의 결로 현상을 방지하기 위하여 상기 공정 챔버로 재공급된다.

Description

프로브 스테이션{Probe station}
본 발명의 실시예들은 프로브 스테이션에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 다수의 탐침들을 이용하여 실리콘웨이퍼와 같은 기판 상에 형성된 반도체 소자들에 대한 전기적인 검사를 위한 프로브 스테이션에 관한 것이다.
집적 회로 소자들과 같은 반도체 소자들은 일반적으로 실리콘웨이퍼와 같은 기판 상에 일련의 처리 공정들을 반복적으로 수행함으로써 형성될 수 있다. 예를 들면, 기판 상에 막을 형성하는 증착 공정, 상기 막을 전기적 특성들을 갖는 패턴들로 형성하기 위한 식각 공정, 상기 패턴들에 불순물들을 주입 또는 확산시키기 위한 이온 주입 공정 또는 확산 공정, 상기 패턴들이 형성된 기판으로부터 불순물들을 제거하기 위한 세정 및 린스 공정 등을 반복적으로 수행함으로써 상기 반도체 소자들이 상기 기판 상에 형성될 수 있다.
상기와 같이 반도체 소자들이 형성된 후 상기 반도체 소자들의 전기적인 특성들을 검사하기 위한 전기적인 검사 공정이 수행될 수 있다. 상기 검사 공정은 다수의 탐침들을 갖는 프로브 카드를 포함하는 프로브 스테이션과 전기적인 신호를 제공하기 위하여 상기 프로브 카드와 연결된 테스터에 의해 수행될 수 있다.
상기 프로브 스테이션은 공정 챔버와 상기 공정 챔버 내에 배치되어 상기 기판을 지지하는 척과 상기 기판 상에 형성된 반도체 소자들과 접촉하도록 구성된 다수의 탐침들을 갖는 프로브 카드를 포함할 수 있다.
한편, 상기 검사 공정은 고온 공정과 저온 공정으로 나누어질 수 있으며, 상기 고온 공정과 저온 공정을 수행하기 위하여 상기 프로브 스테이션은 상기 척을 가열하기 위한 히터와 상기 척을 냉각시키기 위한 척 냉각 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 프로브 스테이션은 상기 공정 챔버 내부에서 결로 현상이 발생되는 것을 방지하기 위하여 상기 공정 챔버 내부로 건조 공기를 공급하기 위한 건조 공기 공급부를 더 포함할 수 있다.
상기 척 냉각 모듈은 약 -80℃ 정도의 냉매를 상기 척 내부로 공급하며 상기 척의 내부에는 상기 냉매가 흐르도록 구성된 냉각 유로가 구비될 수 있다. 즉, 상기 냉매는 상기 척과 상기 척 냉각 모듈 사이에서 순환될 수 있으며, 이에 의해 상기 척이 냉각될 수 있다.
한편, 상기 냉매는 시간이 지남에 따라 조금씩 소모될 수 있으며 이에 따라 상기 냉매의 주기적인 보충이 필요하다. 예를 들면, 상기 냉매가 상기 냉각 유로를 통해 흐르는 동안 상기 냉각 유로 내에서 기화될 수 있으며 상기 기화된 냉매의 누설이 발생될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 개선된 척 냉각 모듈을 갖는 프로브 스테이션을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 프로브 스테이션은 공정 챔버와, 상기 공정 챔버 내에 배치되며 기판을 지지하기 위한 척과, 상기 기판 상에 형성된 반도체 소자들을 전기적으로 검사하기 위한 복수의 탐침들을 갖는 프로브 카드와, 상기 척을 가열하기 위한 히터와, 상기 척을 냉각시키기 위한 척 냉각 모듈을 포함하되, 상기 척 냉각 모듈은 건조 공기를 냉각시키고, 상기 척의 내부에 형성된 냉각 유로를 통하여 상기 냉각된 건조 공기가 흐르도록 상기 냉각된 건조 공기를 상기 냉각 유로에 공급할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 냉각 유로는 상기 척 냉각 모듈과 연결된 입구와 상기 건조 공기를 배출하기 위한 출구를 가질 수 있으며, 상기 출구로부터 배출된 건조 공기는 상기 공정 챔버 내부로 재공급될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 프로브 스테이션은 상기 출구로부터 배출된 건조 공기를 상기 공정 챔버 내부로 재공급하기 위한 노즐과, 상기 냉각 유로의 출구와 상기 노즐을 연결하는 재공급 배관을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 프로브 스테이션은 상기 재공급 배관과 연결되며 상기 재공급 배관을 통해 흐르는 건조 공기의 온도를 조절하기 위한 온도 조절 유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 온도 조절 유닛은 상기 재공급 배관을 통해 흐르는 건조 공기를 가열하기 위한 제2 히터를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 온도 조절 유닛은 상기 건조 공기의 온도를 측정하기 위한 센서를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 온도 조절 유닛은 상기 건조 공기를 가열하기 위한 제2 히터, 상기 건조 공기를 냉각시키기 위한 냉각기 및 상기 건조 공기의 온도를 측정하기 위한 센서를 할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 프로브 스테이션은 상기 척과 상기 척 냉각 모듈 사이를 연결하는 공급 배관에 설치되며 상기 척으로 공급되는 건조 공기를 가열하는 제3 히터를 더 포함할 수 있으며, 상기 제3 히터에 의해 상기 건조 공기가 가열되는 경우 상기 척 냉각 모듈의 동작은 중단될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 척을 냉각시키기 위한 냉각 가스로서 건조 공기를 사용하므로 종래의 기술과 비교하여 냉매의 누설에 따른 문제점들을 제거할 수 있다.
또한, 척으로부터 배출된 건조 공기를 공정 챔버 내부로 재공급함으로써 프로브 스테이션의 가동에 소요되는 비용을 절감할 수 있으며, 상기 공정 챔버로 재공급되는 건조 공기의 온도를 조절함으로써 상기 공정 챔버 내부의 공정 온도 조절에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
추가적으로, 상기 척으로 공급되는 건조 공기를 가열함으로써 상기 척을 가열하는데 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 스테이션을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 척을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브 스테이션을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프로브 스테이션을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
이하, 본 발명은 본 발명의 실시예들을 보여주는 첨부 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.
하나의 요소가 다른 하나의 요소 또는 층 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로서 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들 또는 층들이 이들 사이에 게재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결되는 것으로서 설명되는 경우, 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않을 것이다.
하기에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화는 충분히 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것은 아니라 형상들에서의 편차를 포함하는 것이며, 도면들에 설명된 영역은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 영역의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 스테이션을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 스테이션(100)은 반도체 웨이퍼와 같은 기판(10) 상에 형성된 반도체 소자들에 대한 전기적인 검사 공정을 수행하기 위하여 사용될 수 있다.
상기 프로브 스테이션(100)은 상기 전기적 검사 공정이 수행되는 공간을 제공하는 공정 챔버(102)를 포함할 수 있다. 상기 공정 챔버(102) 내에는 상기 기판(10)을 지지하기 위한 척(110)이 배치되며 상기 척(110)의 상부에는 상기 반도체 소자들을 전기적으로 검사하기 위한 프로브 카드(120)가 배치될 수 있다.
상기 척(110)은 스테이지(104) 상에 배치될 수 있으며, 상기 스테이지(104)는 상기 척(110)을 수평 및 수직 방향으로 이동시키기 위한 구동부(106) 상에 배치될 수 있다. 상기 프로브 카드(120)는 상기 반도체 소자들과 접촉하여 상기 반도체 소자들에 전기적인 신호를 인가하기 위한 다수의 탐침들(122)을 가질 수 있다. 상기 구동부(106)는 상기 탐침들(122)이 상기 반도체 소자들에 접촉되도록 상기 척(110)을 수직 방향으로 이동시킬 수 있다. 한편, 도시되지는 않았으나, 상기 프로브 카드(120)는 상기 전기적인 신호를 제공하는 테스터와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 전기적인 검사 공정은 고온 공정과 저온 공정으로 나누어질 수 있다. 예를 들면, 상기 고온 공정은 약 90 내지 150℃ 정도의 온도에서 수행될 수 있으며, 상기 저온 공정은 약 -40℃ 정도의 온도에서 수행될 수 있다.
상기 고온 공정과 저온 공정을 수행하기 위하여 상기 프로브 스테이션(100)은 상기 척(110)을 가열하기 위한 히터(130)와 상기 척(110)을 냉각시키기 위한 척 냉각 모듈(140)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 히터(130)는 상기 척(110) 내부에 배치될 수 있으며 전기저항열선을 포함할 수 있다. 또한, 상기 척(110) 내부에는 상기 척(110)을 냉각시키기 위한 냉각 가스가 공급되는 냉각 유로(112)가 구비될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 척을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 척(110) 내부에 형성된 냉각 유로(112)는 상기 척(110)을 균일하게 냉각시키기 위하여 나선 형태를 가질 수 있다. 이 경우 상기 냉각 유로(112)의 입구(114)는 상기 척(110)의 중앙 부위에 배치될 수 있으며, 상기 냉각 유로(112)의 출구(116)는 상기 척(110)의 가장자리 부위에 배치될 수 있다. 그러나, 상기 척(110) 내부에 형성된 냉각 유로(112)의 형태는 다양하게 변경될 수 있으며, 상기 냉각 유로(112)의 형상에 의해 본 발명의 범위가 한정되지는 않을 것이다.
상기 척 냉각 모듈(140)은 상기 냉각 가스로서 건조 공기를 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 척 냉각 모듈(140)은 상기 건조 공기를 냉각시킬 수 있으며, 상기 냉각된 건조 공기를 상기 척(110) 내부로 공급할 수 있다. 예를 들면, 상기 척 냉각 모듈(140)은 상기 건조 공기를 -60℃ 정도의 온도로 냉각시킬 수 있으며, 상기 냉각된 건조 공기를 상기 냉각 유로(112)로 공급할 수 있다.
상기 냉각 유로(112)의 입구(114)를 통해 공급된 상기 냉각된 건조 공기는 상기 냉각 유로(112)를 통해 흐른 후 상기 냉각 유로(112)의 출구(116)를 통해 배출될 수 있다. 이때, 상기 건조 공기는 약 -70℃ 정도의 이슬점을 가질 수 있다. 따라서, 상기 건조 공기는 상기 공정 챔버(102) 내부에서 결로 현상이 발생되는 것을 방지하기 위하여 상기 공정 챔버(102) 내부로 재공급될 수 있다. 즉, 상기 척(110)을 냉각시키기 위하여 사용된 건조 가스를 상기 공정 챔버(102) 내부의 결로 현상을 방지하기 위하여 재사용함으로써 상기 프로브 스테이션(100)의 가동에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
한편, 상기 척 냉각 모듈(140)과 상기 냉각 유로(112)의 입구(114) 사이는 상기 건조 가스를 공급하기 위한 공급 배관(142)에 의해 연결될 수 있으며, 도시되지는 않았으나, 상기 공급 배관(142)에는 상기 건조 가스의 유량을 제어하기 위한 유량 제어 밸브, 상기 건조 가스 내의 불순물들을 제거하기 위한 필터, 등이 설치될 수 있다.
또한, 상기 프로브 스테이션(100)은 상기 건조 공기를 상기 공정 챔버(102) 내부로 재공급하기 위한 노즐(150) 및 상기 냉각 유로(112)의 출구와 상기 노즐(150)을 연결하는 재공급 배관(152)을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 공정 챔버(102) 내에는 상기 건조 가스를 재공급하기 위한 4개의 노즐들(150)이 상기 척(110) 주위에 배치될 수 있으며, 상기 노즐들(150)은 분기 배관들을 통하여 상기 재공급 배관(152)에 연결될 수 있다. 그러나, 상기 노즐들(152)의 개수와 위치는 다양하게 변경될 수 있으며, 상기 노즐들(152)의 개수와 위치에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않을 것이다.
상기 재공급 배관(152)에는 상기 재공급 배관(152)을 통해 흐르는 건조 공기의 온도를 조절하기 위한 온도 조절 유닛(160)이 설치될 수 있다. 예를 들면, 상기 온도 조절 유닛(160)은 상기 건조 공기를 상온으로 조절할 수 있다. 상기 온도 조절 유닛(160)은 상기 건조 공기를 가열하기 위한 제2 히터(162)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 온도 조절 유닛(160)은 상기 건조 공기의 온도를 측정하기 위한 센서(164)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이 온도 조절 유닛(260)은 상기 건조 공기를 가열하기 위한 제2 히터(262)와 상기 건조 공기를 냉각시키기 위한 냉각기(264) 및 상기 건조 공기의 온도를 측정하기 위한 센서(266)를 포함할 수 있다. 상기 온도 조절 유닛(260)은 상기 공정 챔버(102)로 공급되는 건조 공기의 온도를 조절함으로써 상기 공정 챔버(102) 내부의 온도 즉 공정 온도를 조절하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이 공급 배관(142)에는 상기 척(110)으로 공급되는 건조 가스를 가열하기 위한 제3 히터(144)가 설치될 수 있다. 상기 제3 히터(144)는 상기 척(110)을 가열하기 위하여 사용될 수 있다. 이 경우, 상기 척 냉각 모듈(140)의 동작은 중단될 수 있으며, 상기 제3 히터(144)에 의해 가열된 건조 가스가 상기 척(110) 내부로 공급되므로 상기 척(110)을 가열하는데 소요되는 시간이 단축될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 프로브 스테이션(100)은 상기 척(110)을 냉각시키기 위한 냉각 가스로서 건조 공기를 사용함으로써 종래의 기술과 비교하여 냉매의 누설에 따른 문제점들을 제거할 수 있다.
또한, 상기 척(110)으로부터 배출된 건조 공기를 공정 챔버(102) 내부로 재공급함으로써 프로브 스테이션(100)의 가동에 소요되는 비용을 절감할 수 있으며, 상기 공정 챔버(102)로 재공급되는 건조 공기의 온도를 조절함으로써 상기 공정 챔버(102) 내부의 공정 온도 조절에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.
추가적으로, 상기 척(110)으로 공급되는 건조 공기를 가열함으로써 상기 척(110)을 가열하는데 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 기판 100 : 프로브 스테이션
102 : 공정 챔버 104 : 스테이지
106 : 구동부 110 : 척
112 : 냉각 유로 114 : 입구
116 : 출구 120 : 프로브 카드
122 : 탐침 130 : 히터
140 : 척 냉각 모듈 142 : 공급 배관
150 : 노즐 152 : 재공급 배관
160 : 온도 조절 유닛 162 : 제2 히터
164 : 센서

Claims (8)

  1. 공정 챔버;
    상기 공정 챔버 내에 배치되며 기판을 지지하기 위한 척;
    상기 기판 상에 형성된 반도체 소자들을 전기적으로 검사하기 위한 복수의 탐침들을 갖는 프로브 카드;
    상기 척을 가열하기 위한 히터; 및
    상기 척을 냉각시키기 위한 척 냉각 모듈을 포함하되,
    상기 척 냉각 모듈은 건조 공기를 냉각시키고, 상기 척의 내부에 형성된 냉각 유로를 통하여 상기 냉각된 건조 공기가 흐르도록 상기 냉각된 건조 공기를 상기 냉각 유로에 공급하는 것을 특징으로 하는 프로브 스테이션.
  2. 제1항에 있어서, 상기 냉각 유로는 상기 척 냉각 모듈과 연결된 입구와 상기 건조 공기를 배출하기 위한 출구를 가지며, 상기 출구로부터 배출된 건조 공기는 상기 공정 챔버 내부로 재공급되는 것을 특징으로 하는 프로브 스테이션.
  3. 제2항에 있어서, 상기 출구로부터 배출된 건조 공기를 상기 공정 챔버 내부로 재공급하기 위한 노즐; 및
    상기 냉각 유로의 출구와 상기 노즐을 연결하는 재공급 배관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 스테이션.
  4. 제3항에 있어서, 상기 재공급 배관과 연결되며 상기 재공급 배관을 통해 흐르는 건조 공기의 온도를 조절하기 위한 온도 조절 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 스테이션.
  5. 제4항에 있어서, 상기 온도 조절 유닛은 상기 재공급 배관을 통해 흐르는 건조 공기를 가열하기 위한 제2 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 스테이션.
  6. 제5항에 있어서, 상기 온도 조절 유닛은 상기 건조 공기의 온도를 측정하기 위한 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 스테이션.
  7. 제4항에 있어서, 상기 온도 조절 유닛은 상기 건조 공기를 가열하기 위한 제2 히터, 상기 건조 공기를 냉각시키기 위한 냉각기 및 상기 건조 공기의 온도를 측정하기 위한 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 스테이션.
  8. 제1항에 있어서, 상기 척과 상기 척 냉각 모듈 사이를 연결하는 공급 배관에 설치되며 상기 척으로 공급되는 건조 공기를 가열하는 제3 히터를 더 포함하며, 상기 제3 히터에 의해 상기 건조 공기가 가열되는 경우 상기 척 냉각 모듈의 동작은 중단되는 것을 특징으로 하는 프로브 스테이션.
KR1020110035699A 2011-04-18 2011-04-18 프로브 스테이션 KR101227718B1 (ko)

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