KR20130105396A

KR20130105396A - 웨이퍼 검사 장치

Info

Publication number: KR20130105396A
Application number: KR1020130024508A
Authority: KR
Inventors: 히로시 야마다
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2012-03-14
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2013-09-25
Also published as: KR101394362B1; TW201403090A; CN103308839A; US20130241588A1; JP2013191737A

Abstract

하나의 반송 기구에 의해 웨이퍼를 프로브 카드에 대하여, 반도체 디바이스의 특성 검사 위치로 조정할 수 있는 웨이퍼 검사 장치를 제공한다. 웨이퍼 검사 장치의 검사실(14)은 웨이퍼(W)의 대향면에 다수의 프로브(25)가 배치된 프로브 카드(20)와, 프로브 카드(20)의 웨이퍼 대향면과는 반대의 면에 접촉하는 포고 프레임(40)과, 프로브 카드(20)에 대향하는 척 부재(23)와, 척 부재(23)에 설치된 위치 결정 핀(61)을 가지고, 반송 기구(13)는 위치 결정 핀(61)에 감합하는 오목부(62)를 구비한 반송 암(13A)을 가지고, 반송 암(13A)에 의해 검사실(14) 내로 반입한 프로브 카드(20)를 위치 결정 핀(61)에 대하여 위치 결정하고, 또한 검사실(14) 내로 반입한 웨이퍼(W)를 위치 결정 핀(61)에 대하여 위치 결정하고, 이에 의해 웨이퍼(W)와 프로브 카드(20)를 반도체 디바이스의 전기적 특성을 검사하는 특성 검사 위치에 위치 결정한다.

Description

웨이퍼 검사 장치{WAFER INSPECTION APPARATUS}

본 발명은, 웨이퍼에 형성된 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사를 행하는 웨이퍼 검사 장치에 관한 것이다.

웨이퍼 검사 장치로서, 예를 들면 웨이퍼에 형성된 복수의 반도체 디바이스에 대하여 전기적 특성 검사를 행하는 프로브 장치 또는 번인(burn-in) 검사 장치가 알려져 있다.

도 13은, 종래의 프로브 장치의 개략 구성을 도시한 단면도이다.

도 13에서 프로브 장치(100)는, 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 영역을 형성하는 로더실(101)과, 웨이퍼(W)에 형성된 복수의 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사를 행하는 검사실(102)을 구비하고, 로더실(101) 및 검사실(102) 내의 각종의 기기를 제어 장치에 의해 제어하여 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사를 행하도록 구성되어 있다. 검사실(102)은, 로더실(101)로부터 반입 암(103)에 의해 반입된 웨이퍼(W)를 재치(載置)하고, X, Y, Z 및 θ 방향으로 이동하는 재치대(106)와, 재치대(106)의 상방에 배치된 포고 프레임(109)과, 포고 프레임(109)에 지지된 프로브 카드(108)와, 재치대(106)와 협동하여 프로브 카드(108)에 설치된 복수의 프로브(검사 바늘)와 웨이퍼(W)에 형성된 복수의 반도체 디바이스의 각 전극과의 얼라이먼트(위치 조정)를 행하는 얼라이먼트 기구(110)를 구비한다. 얼라이먼트 기구(110)와 재치대(106)의 협동에 의해 웨이퍼(W)와 프로브 카드(108)의 얼라이먼트가 행해져 프로브 카드(108)의 각 프로브와 웨이퍼(W)의 각 전극이 각각 접촉하고, 웨이퍼(W)에 형성된 복수의 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사가 행해진다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

일본특허공개공보 2004-140241호

그러나, 종래의 웨이퍼 검사 장치에서의 반송 기구는, 검사 대상인 웨이퍼를 검사실 내의 소정 위치까지 반입하고, 검사 후의 웨이퍼를 검사실로부터 반출하는 것으로, 웨이퍼 이외의 부재, 예를 들면 프로브 카드를 검사실로 반출입할 수는 없었다.

본 발명의 과제는, 하나의 반송 기구에 의해 웨이퍼 및 프로브 카드를 검사실 내로 반출입할 수 있고, 또한 웨이퍼를 프로브 카드에 대하여, 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사를 행하는 특성 검사 위치에 정확히 위치 조정할 수 있는 웨이퍼 검사 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 청구항 1에 기재된 웨이퍼 검사 장치는, 웨이퍼에 형성된 반도체 디바이스의 전기적 특성을 검사하는 검사실과, 상기 검사실로 상기 웨이퍼를 반출입하는 반송 기구를 구비한 웨이퍼 검사 장치에 있어서, 상기 검사실은, 상기 웨이퍼에 대향하는 면에 다수의 프로브가 배치된 프로브 카드와, 상기 프로브 카드의 상기 웨이퍼에 대향하는 면과는 반대측의 면에 접촉하여 상기 프로브 카드를 지지하는 프레임과, 상기 웨이퍼를 사이에 두고 상기 프로브 카드에 대향하여 배치된 대(臺) 형상의 척 부재와, 상기 척 부재에 설치된 적어도 하나의 위치 결정 핀을 가지고, 상기 반송 기구는, 상기 적어도 하나의 위치 결정 핀에 감합하는 적어도 하나의 오목부를 구비한 반송 암을 가지고, 상기 반송 암에 의해 상기 프로브 카드를 상기 검사실 내로 반입하고, 상기 적어도 하나의 오목부를 상기 적어도 하나의 위치 결정 핀에 감합시켜 상기 적어도 하나의 위치 결정 핀에 대한 상기 프로브 카드의 위치 결정을 행한 후, 상기 프로브 카드를 상기 프레임에 접촉시켜 상기 프레임에 지지시키고, 또한 상기 반송 암에 의해 상기 웨이퍼를 상기 검사실 내로 반입하고, 상기 적어도 하나의 오목부를 상기 적어도 하나의 위치 결정 핀에 감합시켜 상기 적어도 하나의 위치 결정 핀에 대한 상기 웨이퍼의 위치 결정을 행한 후, 상기 웨이퍼를 상기 프로브 카드의 웨이퍼에 대향하는 면에 접촉시켜 상기 반도체 디바이스의 상기 전기적 특성을 검사하는 특성 검사 상태를 형성하는 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 기재된 웨이퍼 검사 장치는, 청구항 1에 기재된 웨이퍼 검사 장치에 있어서, 상기 반송 기구는, 상기 반송 암에 착탈 가능하게 재치(載置)되는 웨이퍼 플레이트를 더 가지고, 상기 프로브 카드를 상기 반송 암에 재치하여 반송하고, 또한 상기 웨이퍼를 상기 웨이퍼 플레이트를 개재하여 상기 반송 암에 재치하여 반송하는 것을 특징으로 한다.

청구항 3에 기재된 웨이퍼 검사 장치는, 청구항 1에 기재된 웨이퍼 검사 장치에 있어서, 상기 반송 암은 중앙부에 두께 방향으로 관통하는 개구부를 가지는 것을 특징으로 한다.

청구항 4에 기재된 웨이퍼 검사 장치는, 청구항 1 내지 3 항 중 어느 한 항에 기재된 웨이퍼 검사 장치에 있어서, 상기 척 부재에 설치된 상기 적어도 하나의 위치 결정 핀은, 상기 척 부재의 외주부를 따라 적어도 2 개 설치되어 있고, 상기 반송 암에 형성된 상기 적어도 하나의 오목부는, 상기 척 부재의 위치 결정 핀에 감합하도록 상기 반송 암에 적어도 2 개 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 5에 기재된 웨이퍼 검사 장치는, 청구항 1 내지 3 항 중 어느 한 항에 기재된 웨이퍼 검사 장치에 있어서, 상기 프로브 카드에는, 상기 프로브 카드의 외주부를 따라 적어도 2 개의 위치 결정용의 오목부가 형성되어 있고, 상기 반송 암에는, 상기 프로브 카드의 상기 위치 결정용의 오목부에 각각 감합하는 적어도 2 개의 볼록부가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 6에 기재된 웨이퍼 검사 장치는, 청구항 2 또는 3 항에 기재된 웨이퍼 검사 장치에 있어서, 상기 프로브 카드는, 반송 시에 상기 반송 암에 흡착, 고정되고, 상기 웨이퍼는, 반송 시에 상기 웨이퍼 플레이트를 개재하여 상기 반송 암에 흡착, 고정되는 것을 특징으로 한다.

청구항 7에 기재된 웨이퍼 검사 장치는, 청구항 3에 기재된 웨이퍼 검사 장치에 있어서, 상기 웨이퍼 검사 장치는, 상기 반송 기구의 상기 반송 암에 대하여 상기 웨이퍼의 위치 조정을 행하는 위치 조정 장치를 더 가지고, 상기 위치 조정 장치는, 위치 조정실과, 상기 위치 조정실 내에 설치되고, 중앙부에 두께 방향으로 관통하는 개구부를 가지는 기대(基臺) 프레임과, 상기 기대 프레임의 외주부에 설치된 적어도 하나의 위치 결정 핀과, 상기 기대 프레임의 상기 개구부를 관통 가능한 서브 척 부재를 가지고, 상기 서브 척 부재는, 상기 웨이퍼를 재치한 상기 반송 암의 상기 적어도 하나의 오목부가 상기 기대 프레임의 적어도 하나의 위치 결정 핀에 감합한 상태에서, 상기 기대 프레임의 상기 개구부 및 상기 반송 암의 상기 개구부를 관통하고, 상기 웨이퍼를 미동시켜 상기 반송 암에 대한 상기 웨이퍼의 위치 조정을 행하는 것을 특징으로 한다.

청구항 8에 기재된 웨이퍼 검사 장치는, 청구항 7에 기재된 웨이퍼 검사 장치에 있어서, 상기 웨이퍼는, 상기 반송 암에 착탈 가능하게 재치되는 웨이퍼 플레이트를 개재하여 상기 반송 암에 재치되어 있고, 상기 서브 척 부재는, 상기 웨이퍼가 재치된 상기 웨이퍼 플레이트를 미동시켜 상기 반송 암에 대한 상기 웨이퍼의 위치 조정을 행하는 것을 특징으로 한다.

청구항 9에 기재된 웨이퍼 검사 장치는, 청구항 7 또는 8에 기재된 웨이퍼 검사 장치에 있어서, 상기 기대 프레임에 설치된 적어도 하나의 위치 결정 핀은, 상기 기대 프레임의 외주부를 따라 적어도 2 개 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 10에 기재된 웨이퍼 검사 장치는, 청구항 7 또는 8 항에 기재된 웨이퍼 검사 장치에 있어서, 상기 기대 프레임의 적어도 하나의 위치 결정 핀의 위치에는, 상기 척 부재의 적어도 하나의 위치 결정 핀의 위치가 반영되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 반송 암에 의해 프로브 카드를 검사실 내로 반입하고, 이 반송 암의 오목부를 척 부재의 위치 결정 핀에 감합시켜 이 위치 결정 핀에 대한 프로브 카드의 위치 결정을 행한 후, 이 프로브 카드를 프레임에 접촉시켜 이 프레임에 지지시키고, 또한 동일한 반송 암에 의해 웨이퍼를 검사실 내로 반입하고, 이 반송 암의 오목부를 척 부재의 위치 결정 핀에 감합시켜 이 위치 결정 핀에 대한 웨이퍼의 위치 결정을 행한 후, 이 웨이퍼를 프로브 카드의 웨이퍼에 대향하는 면에 접촉시켜 반도체 디바이스의 전기적 특성을 검사하는 특성 검사 상태를 형성하므로, 하나의 반송 장치에 의해 웨이퍼 및 프로브 카드를 검사실 내로 반출입할 수 있고, 또한 웨이퍼를 프로브 카드에 대하여, 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사를 행하는 특성 검사 위치에 정확히 위치 조정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 검사 장치의 외관을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에서의 웨이퍼 검사 장치의 II - II 선을 따르는 단면도이다.
도 3은 도 2에서의 검사실이 가지는 웨이퍼 검사용 인터페이스의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3에서의 반송 암을 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4의 반송 암의 V - V 선을 따르는 단면도이다.
도 6은 도 4의 반송 암에 웨이퍼 플레이트를 재치한 상태를 도시한 사시도이다.
도 7은 도 4의 반송 암에 프로브 카드를 재치한 상태를 도시한 사시도이다.
도 8은 도 2의 얼라이먼트 영역에 형성된 얼라이먼트실의 개략 구성을 도시한 단면도이다.
도 9는 도 3의 웨이퍼 검사용 인터페이스를 구비한 웨이퍼 검사 장치를 이용한 웨이퍼에 형성된 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사의 공정도이다.
도 10은 도 3의 웨이퍼 검사용 인터페이스를 구비한 웨이퍼 검사 장치를 이용한 웨이퍼에 형성된 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사의 공정도이다.
도 11은 도 3의 웨이퍼 검사용 인터페이스를 구비한 웨이퍼 검사 장치를 이용한 웨이퍼에 형성된 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사의 공정도이다.
도 12는 도 3의 웨이퍼 검사용 인터페이스를 구비한 웨이퍼 검사 장치를 이용한 웨이퍼에 형성된 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사의 공정도이다.
도 13은 종래의 프로브 장치의 개략 구성을 도시한 단면도이다.

이하에, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 검사 장치의 외관을 도시한 사시도이다. 이 웨이퍼 검사 장치(10)는, 웨이퍼에 형성된 모든 반도체 디바이스에 대하여 프로브 카드의 모든 프로브를 한 번에 접촉시켜 전기적 특성 검사를 행하는 일괄 접촉형의 검사 장치로서, 공용할 수 있는 장치에 대해서는 가능한 한 공용한다고 하는 개념 하에 개발된 것이다. 따라서, 복수의 검사실을 가지고, 검사실 이외의 다른 장소에 설치된 위치 조정 장치에 의해 웨이퍼의 위치 조정이 행해진다.

도 1에서 웨이퍼 검사 장치(10)는, 당해 웨이퍼 검사 장치(10)의 배면에서 웨이퍼의 반출입을 행하는 반출입 영역(S10)과, 이 반출입 영역(S10)에 대향하여 정면에 설치된 검사 영역(S40)과, 반출입 영역(S10)과 검사 영역(S40) 사이에 형성된 반송 영역(S30)으로 주로 구성되어 있다.

반출입 영역(S10)은, 복수의 재치 기구에 대응하여 복수의 단위 반출입 영역으로 구획되어 있고, 검사 영역(S40)도 복수의 검사실에 대응하여 복수의 단위 검사 영역으로 구획되어 있다. 즉, 반출입 영역(S10) 및 검사 영역(S40)은, 각각 맨션풍으로 복수의 방으로 구획되어 있고, 그 사이의 반송 영역(S30)을 반송 기구(후술하는 도 2 참조)가 이동한다.

도 2는, 도 1의 II - II 선을 따르는 단면도이다.

도 2에서, 반출입 영역(S10)에는 재치 기구로서 예를 들면 복수의 풉(F)의 수용 기구가 설치되어 있다. 또한, 반출입 영역(S10)의 도면 중 좌단에는 위치 조정 장치(이하, ‘얼라이먼트실’이라고 함)(12)를 가지는 얼라이먼트 영역(S20)이 형성되어 있고, 우단에는 바늘 자국 검사 장치(17)를 가지는 바늘 자국 검사 영역(S50)이 설치되어 있다. 또한, 반송 영역(S30)에는 반송 기구(13)가 설치되어 있고, 검사 영역(S40)에는 복수의 검사실(14)이 설치되어 있다.

반송 기구(13)는, 예를 들면 기대(基臺) 상에 설치된 회전체와, 회전체 상에서 각각 개별로 일방향으로 왕복 이동하는 상하 2 매의 반송 암과, 기대 및 반송 암을 승강시키는 승강 기구와, 이들을 반송 영역(S30)을 따라 왕복 이동시키는 이동 기구를 구비하고 있고, 상측의 반송 암에 예를 들면 웨이퍼(W)를 재치하여 반송한다.

웨이퍼 검사 장치(10)에서는, 반송 기구(13)가 풉(F)으로부터 미검사의 웨이퍼(W)를 수취하여 얼라이먼트실(12)로 반송하고, 이 얼라이먼트실(12)은, 반송 기구(13)의 반송 암에 대한 웨이퍼(W)의 얼라이먼트를 행하고, 반송 기구(13)가 얼라이먼트 후의 웨이퍼(W)를 소정의 검사실(14)로 반입한다. 검사실(14)은, 후술하는 웨이퍼 검사용 인터페이스(18)를 가지고, 이 웨이퍼 검사용 인터페이스(18)는, 웨이퍼(W)에 형성된 복수의 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사를 행한다.

또한, 반송 기구(13)는 검사 완료된 웨이퍼(W)를 소정의 검사실(14)로부터 반출입 영역(S10)의 일단에 위치하는 바늘 자국 검사 영역(S50) 내에 설치된 바늘 자국 검사 장치(17)로 전달하고, 바늘 자국 검사 장치(17)는 검사 완료된 웨이퍼에서의 각 반도체 디바이스의 전극에서의 바늘 자국(프로브(25)의 접촉 자국)의 검사를 행하고, 이 후 반송 기구(13)가 검사 후의 웨이퍼(W)를 반출입 영역(S10)의 풉(F)으로 반입한다.

이 경우, 반송 기구(13)는, 제 1 풉(F)으로부터 반출한 제 1 웨이퍼(W)를 얼라이먼트실(12) 경유로 제 1 검사실(14) 내로 반입하는데, 제 1 검사실(14) 내에서 제 1 웨이퍼(W)에 형성된 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사가 행해지고 있는 동안에, 제 2 풉(F)으로부터 반출한 제 2 웨이퍼(W)를 얼라이먼트실(12) 경유로 제 2 검사실(14) 내로 반입할 수 있다. 또한 반송 기구(13)는, 제 1 검사실(14) 내에서 제 1 웨이퍼(W)에 형성된 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사가 행해지고 있는 동안에, 제 3 검사실로부터 검사 후의 제 3 웨이퍼(W)를 반출하여 제 3 풉(F)으로 반입할 수도 있다. 즉 반송 기구(13)는, 복수의 풉(F) 및 복수의 검사실(14) 사이에서 순차적으로 웨이퍼(W)의 반출입을 행하고, 복수의 검사실(14)은, 각 검사실(14)에서 순차적으로 복수의 웨이퍼(W)에 대하여 이 웨이퍼(W)에 형성된 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사를 행한다.

도 3은, 도 2에서의 검사실이 가지는 웨이퍼 검사용 인터페이스의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 3에서 웨이퍼 검사용 인터페이스(18)는, 검사실(14) 내의 천장부에 배치된 판상(板狀) 부재로 이루어지는 헤드 플레이트(19)와, 이 헤드 플레이트(19)의 하면을 구성하는 프레임(이하, ‘포고 프레임’이라고 함)(40)과, 이 포고 프레임(40)의 하면에 접촉하도록 배치된 프로브 카드(20)와, 검사실(14) 내의 저부(底部)로부터 세워 설치되어 도 3 중 상하 방향으로 이동하는 봉 형상의 리프터(22)와, 이 리프터(22)의 정부(頂部)에 설치된 대(臺) 형상의 척 부재(23)를 가진다.

프로브 카드(20)는, 기판(20A)과, 이 기판(20A)의 웨이퍼 대향면에 설치된 복수의 프로브(25)로 주로 구성되어 있고, 기판(20A)의 외주부를 따라 후술하는 반송 기구(13)의 반송 암(13A)에 설치된 복수의 위치 결정 핀(63)에 각각 감합하는 복수의 오목부로서의 노치부(20B)가 형성되어 있다.

척 부재(23)는 단면 볼록 형상을 나타내고, 중앙부에서 도면 중 상방으로 돌출된 볼록부(23A)와, 이 볼록부(23A)를 둘러싸고 볼록부(23A)보다 일단 낮게 형성된 단차부(23B)를 가진다. 단차부(23B)의 상면에는 이 단차부(23B)의 외주부를 따라, 예를 들면 등간격으로 설치된 3 개의 위치 결정 핀(61)이 배치되어 있다. 또한, 볼록부(23A)의 상부 평면은 웨이퍼(W)를 재치하는 재치면(23C)으로 되어 있다.

반송 기구(13)는, 반송 암(13A)과, 이 반송 암(13A)에 착탈 가능하게 재치되는 웨이퍼 플레이트(15)를 가지고, 웨이퍼(W)를 검사실(14) 내로 반입할 시에는, 이 웨이퍼(W)를 웨이퍼 플레이트(15)를 개재하여 반송 암(13A)에 재치하여 반입한다. 한편, 프로브 카드(20)를 검사실(14) 내로 반입할 시에는, 이 프로브 카드(20)를 반송 암(13A)에 직접 재치하여 반입한다.

도 4는, 도 3에서의 반송 암(13A)을 도시한 사시도, 도 5는, 도 4의 반송 암의 V - V 선을 따르는 단면도이다.

도 3 ~ 도 5에서 반송 암(13A)에는, 그 중앙부에 두께 방향으로 관통하는 개구부(13C)가 형성되어 있고, 개구부(13C)를 둘러싸는 외주부의 하면에는 그 외주부를 따라 소정 간격으로, 예를 들면 3 개의 오목부로서의 감합 홈(62)이 형성되어 있다. 감합 홈(62)은 단면 V 자 형상을 나타내고, 척 부재(23)의 단차부(23B)에 설치된 3 개의 위치 결정 핀(61)과 감합하여 이 위치 결정 핀(61)에 대한 반송 암(13A)의 위치 결정, 나아가서는 위치 결정 핀(61)에 대한 반송 암(13A)에 의해 반송되는 부재, 예를 들면 웨이퍼(W)의 위치 결정을 행한다. 또한, 반송 암(13A)의 상면에는 외주부를 따라 소정간격으로, 예를 들면 3 개의 볼록부로서의 위치 결정 핀(63)이 설치되어 있다. 또한 반송 암(13A)에는, 그 상면에 재치되는 부재를 흡착 고정하기 위한 흡인 라인(13B)이 형성되어 있다. 반송 암(13A)의 흡인 라인(13B)측은 로더와의 연결부로 되어 있다. 또한 도 3에서는, 반송 암(13A)에 형성된 감합 홈(62) 및 위치 결정 핀(63)은 편의상 동일 단면 상에 표시되어 있다.

도 6은, 도 4의 반송 암(13A)에 웨이퍼 플레이트(15)를 재치한 상태를 도시한 사시도이다. 중앙부에 두께 방향으로 관통하는 개구부(13C)를 가지는 반송 암(13A)에 의해 웨이퍼(W)를 반송할 시에는, 웨이퍼(W)의 휨, 변형 등을 방지하기 위하여 웨이퍼 플레이트(15)를 이용하고, 이 웨이퍼 플레이트(15)를 개재하여 반송 암(13A)에 웨이퍼(W)를 재치한다. 후술하는 얼라이먼트실에서, 웨이퍼(W)와 함께 반송 암(13A)에 대하여 위치 결정된 웨이퍼 플레이트(15)는, 반송 암(13A)에 형성된 흡인 라인(13B)에 의해 흡인, 고정된다.

반송 암(13A)에 대하여 위치 결정된 웨이퍼 플레이트(15) 상에 웨이퍼(W)가 재치되고, 이 웨이퍼(W)는 웨이퍼 플레이트(15)를 개재하여 반송 암(13A)에 형성된 흡인 라인(13B)에 의해 흡인되어, 간접적으로 반송 암(13A)에 고정된다.

도 7은, 도 4의 반송 암(13A)에 프로브 카드(20)를 재치한 상태를 도시한 사시도이다.

도 3 및 도 7에서 프로브 카드(20)는, 웨이퍼(W)에 비해 강성을 가지므로, 반송 암(13A)의 중앙부에 개구부(13C)가 있어도 프로브 카드(20)가 휠 우려는 없다. 따라서, 반송 암(13A)으로 프로브 카드(20)를 반송할 시에는, 웨이퍼 플레이트(15)를 이용하지 않고, 프로브 카드(20)를 직접 반송 암(13A)에 재치하여 반송한다. 프로브 카드(20)의 외주부를 따라 소정 간격으로 형성된 3 개의 노치부(20B)와, 반송 암(13A)의 외주부를 따라 소정 간격으로 설치된 3 개의 위치 결정 핀(63)이 감합하고 있고, 이에 의해 반송 암(13A)에 대하여 프로브 카드(20)가 위치 결정되어 있다. 반송 암(13A)에 대하여 위치 결정된 프로브 카드(20)는, 반송 암(13A)에 형성된 흡인 라인(13B)에 의해 흡인, 고정된다.

도 8은, 도 2의 얼라이먼트 영역(S20)에 형성된 얼라이먼트실의 개략 구성을 도시한 단면도이다.

도 8에서 얼라이먼트실(12)은, 이 얼라이먼트실(12)의 대략 중앙에 배치되고, 또한 중앙에 두께 방향으로 관통하는 개구부(71A)를 가지는 기대 프레임(71)과, 이 기대 프레임(71)의 상면의 외주부를 따라 소정 간격으로, 예를 들면 3 개 설치된 위치 결정 핀(72)과, 기대 프레임(71)의 개구부(71A)를 관통 가능하게 설치된 서브 척 부재(73)와, 이 서브 척 부재(73)를 X, Y, Z 방향 및 θ 방향으로 미동시키는 위치 조정 기구로서의 리프터(74)로 주로 구성되어 있다.

기대 프레임(71)에 설치된 위치 결정 핀(72)의 위치는, 검사실(14) 내의 척 부재(23)에 설치된 위치 결정 핀(61)(도 3 참조)의 위치와 실질적으로 동일하게 되어 있다. 이에 의해, 얼라이먼트실(12) 내에서 반송 암(13A)에 대하여 위치 조정된 웨이퍼(W)를 검사실(14) 내로 반입하여 척 부재(23)의 위치 결정 핀(61)에 대하여 위치 결정함으로써, 검사실(14) 내에서 위치 결정 핀(61)에 대하여 위치 결정된 프로브 카드(20)에 대하여 소정 위치, 예를 들면 웨이퍼(W)에 형성된 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사를 행하는 특성 검사 상태로 위치 조정할 수 있다.

이러한 구성의 얼라이먼트실(12)에서의 반송 암(13A)에 대한 웨이퍼(W)의 위치 결정은, 이하와 같이 행해진다.

즉, 반송 기구(13)가 풉(F)(도 2 참조)로부터 미검사의 웨이퍼(W)를 수취하고, 이 웨이퍼(W)를 웨이퍼 플레이트(15)를 개재하여 반송 암(13A)에 재치하여 얼라이먼트실(12) 내로 반송하고, 반송 암(13A)을 기대 프레임(71) 상에 둔다. 이 때, 반송 암(13A)의 하면에 형성된, 예를 들면 3 개의 감합 홈(62)이 기대 프레임(71)에 설치된, 예를 들면 3 개의 위치 결정 핀(72)과 각각 감합하여 위치 결정 핀(72)에 대한 반송 암(13A)의 위치 결정이 행해진다.

이 때, 천장에 설치된 감시 카메라(75)에 의해 웨이퍼(W)의 위치가 감시된다. 즉, 기대 프레임(71)의 위치 결정 핀(72)에 대한 웨이퍼(W)의 위치, 환언하면 반송 암(13A)에 대한 웨이퍼(W)의 위치가, 미리 구한 검사실(14)에서의 척 부재(23)의 위치 결정 핀(61)에 대하여 위치 결정된 프로브 카드(20)에 대한 소정 위치, 즉 특성 검사 위치에 합치하는 위치로 되어 있는지 여부를 감시하고, 특성 검사 위치에 합치하는 위치로 되어 있을 경우에는, 웨이퍼(W)를 반송 암(13A)에 의해 검사실(14)내로 반입한다. 한편, 특성 검사 위치에 합치하는 위치로 되어 있지 않을 경우에는, 리프터(74)에 의해 서브 척 부재(73)를 상방으로 이동시켜 기대 프레임(71)의 개구부(71A) 및 반송 암(13A)의 개구부(13C)로부터 돌출시키고, 또한 서브 척 부재(73)의 상면을 웨이퍼 플레이트(15)의 하면에 접촉시키고, 이 상태에서 서브 척 부재(73)를 상하, 좌우 또는 도 8 중의 화살표(R) 방향(θ 방향)으로 회전시키고, 이에 의해 웨이퍼(W)가 재치된 웨이퍼 플레이트(15)를 미동시켜, 위치 결정 핀(72)에 대한 웨이퍼(W) 및 웨이퍼 플레이트(15)의 위치를, 검사실(14) 내에서의 특성 검사 위치와 합치하는 위치로 조정한다.

서브 척 부재(73)에 의해 웨이퍼(W)를 미동시킬 때에는, 흡인 라인(13B)에 의한 웨이퍼 플레이트(15) 및 웨이퍼(W)의 흡인은 해제되고, 위치 조정이 완료된 시점에서 재차 흡인, 고정된다. 이 때, 웨이퍼(W)의 흡인을 해제함에 기인하여 웨이퍼(W)의 위치 결정 핀(72)에 대한 위치가 이탈했는지 여부를 감시 카메라(75)에 의해 재차 체크하도록 해도 된다. 이에 의해, 반송 암(13A)에 대한 웨이퍼(W)의 위치 조정 정밀도를 확보할 수 있다.

이하에, 이러한 구성의 웨이퍼 검사 장치를 이용한 웨이퍼에 형성된 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사에 대하여 설명한다.

도 9 ~ 도 12는, 도 3의 웨이퍼 검사용 인터페이스를 구비한 웨이퍼 검사 장치를 이용한 웨이퍼에 형성된 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사의 공정도이다.

우선, 반송 기구(13)에 의해 프로브 카드(20)를 검사실(14) 내로 반입한다. 즉, 반송 기구(13)는 반송 암(13A)에 재치된 프로브 카드(20)를 검사실(14) 내의 포고 프레임(40)과 척 부재(23) 간의 공간으로 반입하고(도 9의 (a)), 반송 암(13A)을 척 부재(23) 상에 둔다(도 9의 (b)). 이 때, 반송 암(13A)의 하면에 형성된 감합 홈(62)과 척 부재(23)에 설치된 위치 결정 핀(61)이 감합하여 위치 결정 핀(61)에 대한 프로브 카드(20)의 위치 결정이 행해진다.

위치 결정 핀(61)에 대한 프로브 카드(20)의 위치 결정이 종료된 후, 척 부재(23)를 지지하는 리프터(22)가 반송 암(13A)에 재치된 프로브 카드(20)를 척 부재(23)와 함께 상방으로 이동시켜, 프로브 카드(20)를 헤드 플레이트(19)의 하면의 포고 프레임(40)에 접촉시키고, 이 포고 프레임(40)에 프로브 카드(20)를 지지시킨다(도 9의 (c)). 이 때, 도시 생략한 감시 카메라에 의해, 검사실(14)과 프로브 카드(20)의 위치 관계를 감시하고, 반도체 디바이스의 특성 검사 위치로부터 이탈해 있을 경우에는, 검사실(14) 내로의 프로브 카드(20)의 반입부터 다시 행하고, 반송 암(13A)을 미동시켜 프로브 카드(20)가 검사실(14) 내에서 소정의 특성 검사 위치가 되도록 위치 조정한다.

또한, 이 때 더미의 프로브 카드를 이용하여 검사실(14) 내로의 반입, 고정을 행하고, 미리 특성 검사 위치로부터의 이탈량을 측정하고, 이 이탈량을 보정하여 실제의 프로브 카드(20)를 검사실(14) 내로 반입하도록 해도 된다.

이어서, 포고 프레임(40)에 프로브 카드(20)를 지지시킨 후, 리프터(22)가 반송 암(13A)을 척 부재(23)와 함께 하강시키고(도 10의 (a)), 이 후, 반송 암(13A)이 검사실(14)로부터 퇴출된다(도 10의 (b)). 검사실(14) 내의 포고 프레임(40)에 지지된 프로브 카드(20)의 위치 정보는, 도시 생략한 감시 카메라에 의해 측정되고, 얼라이먼트실(12)에서의 위치 결정 핀(72)에 대한 웨이퍼(W)의 위치 결정, 나아가서는 반송 암(13A)에 대한 웨이퍼(W)의 위치 결정 시에 활용된다.

이어서, 프로브 카드(20)가 반입된 검사실(14) 내로 웨이퍼(W)를 반입한다. 즉, 반송 기구(13)는 반송 암(13A)에 웨이퍼 플레이트(15)를 개재하여 웨이퍼(W)를 재치하고, 또한 반송 암(13A)에 대하여 얼라이먼트가 행해진 웨이퍼(W)(도 8 참조)를 검사실(14) 내로 반입하여, 프로브 카드(20)와 대향시킨다(도 11의 (a)). 이어서, 반송 기구(13)는 반송 암(13A)을 척 부재(23) 상에 둔다(도 11의 (b)). 이 때, 반송 암(13A)의 하면에 형성된 감합 홈(62)이 척 부재(23)에 설치된 위치 결정 핀(61)과 감합하고, 위치 결정 핀(61)에 대한 반송 암(13A)의 위치 결정, 나아가서는 위치 결정 핀(61)에 대한 웨이퍼(W)의 위치 결정이 행해진다.

위치 결정 핀(61)에 대한 웨이퍼(W)의 위치 결정이 종료된 후, 척 부재(23)를 지지하는 리프터(22)가, 반송 암(13A)에 웨이퍼 플레이트(15)를 개재하여 재치된 웨이퍼(W)를 척 부재(23)와 함께 상방으로 이동시켜 웨이퍼(W)를 포고 프레임(40)에 지지된 프로브 카드(20)에 접촉시킨다(도 11의 (c)). 웨이퍼(W)는 도시 생략한 고정 수단, 예를 들면 흡인 수단에 의해 프로브 카드(20)에 임시 고정된다.

이어서, 프로브 카드(20)에 웨이퍼(W)가 임시 고정된 후, 리프터(22)가 웨이퍼 플레이트(15)를 재치한 반송 암(13A)을 척 부재(23)와 함께 하강시키고(도 12의 (a)), 이 후, 웨이퍼 플레이트(15)를 재치한 반송 암(13A)이 검사실(14)로부터 퇴출된다(도 12의 (b)).

이어서, 척 부재(23)를 지지하는 리프터(22)가 척 부재(23)를 상방으로 이동시켜 척 부재(23)의 웨이퍼 재치면(23C)을 웨이퍼(W)에 접촉시킨다. 이 때, 헤드 플레이트(19)와 척 부재(23) 간에 씰 부재(65)가 개재되고, 헤드 플레이트(19), 포고 프레임(40), 척 부재(23) 및 씰 부재(65)로 둘러싸인 공간(S)이 형성된다(도 12의 (c)). 씰 부재(65)는, 위치 결정 핀(61)의 외측에 배치되어 있지만, 위치 결정 핀(61)의 내측에 배치할 수도 있다.

이어서, 공간(S) 내가 도시 생략한 감압 수단에 의해, 예를 들면 -1 ~ -50 kPa로 감압되고, 이에 의해 프로브 카드(20)에 설치된 복수의 프로브(25)가, 웨이퍼(W)에 형성된 복수의 반도체 디바이스의 각 전극에 확실히 접촉한다. 이 때, 웨이퍼(W)는 위치 결정 핀(61)에 대하여 위치 결정되어 있으므로, 동일한 위치 결정 핀(61)에 대하여 위치 결정된 프로브 카드(20)와 소정의 위치 관계, 즉 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사를 행하는 특성 검사 위치가 되도록 접촉한다. 이 후, 리프터(22)는 도면 중 하방으로 이동하여 척 부재(23)로부터 분리된다(도 12의 (d)).

이어서, 프로브 카드(20)의 각 프로브(25)로부터 소정치의 전류가 각 반도체 디바이스의 전극에 흘러 각 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사가 행해지고, 이 후 본 검사를 종료한다.

본 실시예에 따르면, 위치 결정 핀(61 및 72)에 감합하는 감합 홈(62)을 구비한 반송 암(13A)에 의해 프로브 카드(20)를 검사실(14) 내로 반입하고, 이 반송 암(13A)의 감합 홈(62)을 척 부재(23)에 설치된 위치 결정 핀(61)에 감합시켜 이 위치 결정 핀(61)에 대한 프로브 카드(20)의 위치 결정을 행한 후, 이 프로브 카드(20)를 포고 프레임(40)에 접촉할 때까지 상승시켜 이 포고 프레임(40)에 지지시키고, 또한 동일한 반송 암(13A)에 의해, 이 반송 암(13A)에 대하여 얼라이먼트된 웨이퍼(W)를 검사실(14) 내로 반입하고, 이 반송 암(13A)의 감합 홈(62)을 척 부재(23)에 설치된 위치 결정 핀(61)에 감합시켜 이 위치 결정 핀(61)에 대한 웨이퍼(W)의 위치 결정을 행한 후, 이 웨이퍼(W)를 프로브 카드(20)의 웨이퍼 대향면까지 상승시켜 프로브 카드(20)에 접촉시키므로, 척 부재(23)에 설치된 위치 결정 핀(61)을 개재하여 프로브 카드(20)에 대한 웨이퍼(W)의 위치를 정확하게 위치 조정할 수 있고, 이로써 웨이퍼(W)를 프로브 카드(20)에 대하여 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사를 행하는 특성 검사 위치에서, 정확히 위치 조정할 수 있다.

또한 본 실시예에 따르면, 반송 암(13A)의 중앙부에 두께 방향으로 관통하는 개구부(13C)를 형성했으므로, 얼라이먼트실(12) 내에서 이 개구부(13C)를 관통하는 서브 척 부재(73)에 의해, 위치 조정 핀(72)에 대한 웨이퍼(W)의 위치를 미조정할 수 있다.

또한 본 실시예에 따르면, 프로브 카드(20)의 각 프로브(25)를 각각 대응하는 웨이퍼(W)의 모든 반도체 디바이스에서의 모든 전극에 일괄하여 접촉시켜 전기적 특성 검사를 행할 수 있으므로, 반도체 디바이스의 생산성이 향상된다.

본 실시예에서, 반도체 디바이스의 전기적 특성을 검사하는 특성 검사 상태란, 프로브 카드(20)에 대하여 웨이퍼(W)가 적정 위치에서 접촉되고, 프로브 카드(20)의 복수의 프로브(25)가 웨이퍼(W)에 형성된 복수의 반도체 디바이스의 복수의 전극에 각각 접촉하고 있는 상태를 말한다.

이상, 본 발명에 대하여 상기 실시예를 이용하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않는다.

W : 웨이퍼
13 : 반송 기구
13A : 반송 암
14 : 검사실
20 : 프로브 카드
23 : 척 부재
25 : 프로브
40 : 포고 프레임
61 : 위치 결정 핀
62 : 감합 홈(오목부)

Claims

웨이퍼에 형성된 반도체 디바이스의 전기적 특성을 검사하는 검사실과, 상기 검사실로 상기 웨이퍼를 반출입하는 반송 기구를 구비한 웨이퍼 검사 장치에 있어서,
상기 검사실은,
상기 웨이퍼에 대향하는 면에 다수의 프로브가 배치된 프로브 카드와,
상기 프로브 카드의 상기 웨이퍼에 대향하는 면과는 반대측의 면에 접촉하여 상기 프로브 카드를 지지하는 프레임과,
상기 웨이퍼를 사이에 두고 상기 프로브 카드에 대향하여 배치된 대 형상의 척 부재와,
상기 척 부재에 설치된 적어도 하나의 위치 결정 핀을 가지고,
상기 반송 기구는,
상기 적어도 하나의 위치 결정 핀에 감합하는 적어도 하나의 오목부를 구비한 반송 암을 가지고,
상기 반송 암에 의해 상기 프로브 카드를 상기 검사실 내로 반입하고, 상기 적어도 하나의 오목부를 상기 적어도 하나의 위치 결정 핀에 감합시켜 상기 적어도 하나의 위치 결정 핀에 대한 상기 프로브 카드의 위치 결정을 행한 후, 상기 프로브 카드를 상기 프레임에 접촉시켜 상기 프레임에 지지시키고, 또한
상기 반송 암에 의해 상기 웨이퍼를 상기 검사실 내로 반입하고, 상기 적어도 하나의 오목부를 상기 적어도 하나의 위치 결정 핀에 감합시켜 상기 적어도 하나의 위치 결정 핀에 대한 상기 웨이퍼의 위치 결정을 행한 후, 상기 웨이퍼를 상기 프로브 카드의 웨이퍼에 대향하는 면에 접촉시켜 상기 반도체 디바이스의 상기 전기적 특성을 검사하는 특성 검사 상태를 형성하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 반송 기구는, 상기 반송 암에 착탈 가능하게 재치되는 웨이퍼 플레이트를 더 가지고,
상기 프로브 카드를 상기 반송 암에 재치하여 반송하고, 또한 상기 웨이퍼를 상기 웨이퍼 플레이트를 개재하여 상기 반송 암에 재치하여 반송하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 반송 암은 중앙부에 두께 방향으로 관통하는 개구부를 가지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 척 부재에 설치된 상기 적어도 하나의 위치 결정 핀은, 상기 척 부재의 외주부를 따라 적어도 2 개 설치되어 있고, 상기 반송 암에 형성된 상기 적어도 하나의 오목부는, 상기 척 부재의 위치 결정 핀에 감합하도록 상기 반송 암에 적어도 2 개 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프로브 카드에는, 상기 프로브 카드의 외주부를 따라 적어도 2 개의 위치 결정용의 오목부가 형성되어 있고, 상기 반송 암에는, 상기 프로브 카드의 상기 위치 결정용의 오목부에 각각 감합하는 적어도 2 개의 볼록부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 프로브 카드는, 반송 시에 상기 반송 암에 흡착, 고정되고, 상기 웨이퍼는, 반송 시에 상기 웨이퍼 플레이트를 개재하여 상기 반송 암에 흡착, 고정되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 웨이퍼 검사 장치는, 상기 반송 기구의 상기 반송 암에 대하여 상기 웨이퍼의 위치 조정을 행하는 위치 조정 장치를 더 가지고,
상기 위치 조정 장치는,
위치 조정실과,
상기 위치 조정실 내에 설치되고, 중앙부에 두께 방향으로 관통하는 개구부를 가지는 기대 프레임과,
상기 기대 프레임의 외주부에 설치된 적어도 하나의 위치 결정 핀과,
상기 기대 프레임의 상기 개구부를 관통 가능한 서브 척 부재를 가지고,
상기 서브 척 부재는,
상기 웨이퍼를 재치한 상기 반송 암의 상기 적어도 하나의 오목부가 상기 기대 프레임의 적어도 하나의 위치 결정 핀에 감합한 상태에서, 상기 기대 프레임의 상기 개구부 및 상기 반송 암의 상기 개구부를 관통하고, 상기 웨이퍼를 미동시켜 상기 반송 암에 대한 상기 웨이퍼의 위치 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 웨이퍼는, 상기 반송 암에 착탈 가능하게 재치되는 웨이퍼 플레이트를 개재하여 상기 반송 암에 재치되어 있고, 상기 서브 척 부재는, 상기 웨이퍼가 재치된 상기 웨이퍼 플레이트를 미동시켜 상기 반송 암에 대한 상기 웨이퍼의 위치 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 장치.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 기대 프레임에 설치된 적어도 하나의 위치 결정 핀은, 상기 기대 프레임의 외주부를 따라 적어도 2 개 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 장치.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 기대 프레임의 적어도 하나의 위치 결정 핀의 위치에는, 상기 척 부재의 적어도 하나의 위치 결정 핀의 위치가 반영되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 장치.