KR20180061754A - 기판을 지지하는 척 모듈 및 이를 구비하는 프로브 스테이션 - Google Patents

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KR20180061754A
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Abstract

기판을 지지하는 척 모듈이 개시된다. 척 모듈은, 중앙 부분에 얼라인 홀을 구비하며 상면에 기판이 안착될 수 있는 척 플레이트와, 척 플레이트의 아래에 배치되고 척 플레이트를 진공 흡착하여 고정하기 위한 복수의 척 진공홀을 구비하며 척 플레이트와의 정렬을 위해 얼라인 홀에 삽입되는 제1 얼라인 핀을 구비하는 연결 플레이트와, 연결 플레이트의 아래에 배치되어 연결 플레이트와 결합하고 척 플레이트를 가열하기 위한 가열 유닛을 포함할 수 있다. 이와 같이, 척 모듈은 진공을 이용하여 척 플레이트를 연결 플레이트에 고정 결합할 수 있으므로, 척 플레이트의 탈착과 교체 및 조립이 용이하다.

Description

기판을 지지하는 척 모듈 및 이를 구비하는 프로브 스테이션{Chuck module supporting substrate and probe station having the same}
본 발명의 실시예들은 기판을 지지하는 척 모듈 및 이를 구비하는 프로브 스테이션에 관한 것이다. 보다 상세하게는 프로브 카드를 이용하여 반도체 소자들이 형성된 기판에 대하여 전기적인 검사를 수행하기 위해 기판을 지지하는 척 모듈 및 이를 구비하는 프로브 스테이션에 관한 것이다.
일반적으로 집적 회로 소자들과 같은 반도체 소자들은 반도체 웨이퍼 상에 일련의 반도체 공정들을 반복적으로 수행함으로써 형성될 수 있다. 예를 들면, 웨이퍼 상에 박막을 형성하는 증착 공정, 박막을 전기적 특성들을 갖는 패턴들로 형성하기 위한 식각 공정, 패턴들에 불순물들을 주입 또는 확산시키기 위한 이온 주입 공정 또는 확산 공정, 패턴들이 형성된 웨이퍼로부터 불순물들을 제거하기 위한 세정 및 린스 공정 등을 반복적으로 수행함으로써 반도체 회로 소자들이 웨이퍼 상에 형성될 수 있다.
이러한 일련의 공정들을 통해 반도체 소자들을 형성한 후 반도체 소자들의 전기적인 특성을 검사하기 위한 검사 공정이 수행될 수 있다. 검사 공정은 복수의 탐침들을 갖는 프로브 카드를 포함하는 프로브 스테이션과 전기적인 신호를 제공하기 위하여 프로브 카드와 연결된 테스터에 의해 수행될 수 있다.
검사 공정을 위해 검사 챔버의 상부에는 프로브 카드가 배치될 수 있으며, 프로브 카드 아래에는 웨이퍼를 지지하는 기판 지지 부재가 배치될 수 있다. 기판 지지 부재는, 상면에 웨이퍼가 안착되는 척 모듈과, 척 모듈의 아래에 배치되어 척 모듈을 회전시키는 회전 구동부와, 회전 구동부의 아래에 배치되어 척 모듈을 수직 방향으로 이동시키는 수직 구동부와, 척 모듈을 수평 방향으로 이동시키는 수평 구동부를 구비할 수 있다.
척 모듈은 다양한 종류로 제작될 수 있으며, 척 모듈의 종류로는 DC 척 모듈, 핫 척 모듈(Hot chuck module), 콜드 척 모듈(Cold chuck module) 등이 있다. 프로브 스테이션은 다양한 종류의 척 모듈들 중 웨이퍼에 대해 실시할 검사 공정에 적합한 모듈을 구비한다.
각각의 척 모듈은, 상면에 웨이퍼가 안착될 수 있는 척과, 척의 아래에 배치되며 척을 가열하는 히터와, 히터의 아래에 배치되며 히터의 열이 하측으로 전도되는 것을 차단하기 위한 단열 부재를 포함할 수 있다.
척은 대체로 원판 형상을 가질 수 있으며, 히터로부터 제공된 열에 의해 적정 온도 이상으로 가열되는 것을 방지하기 위해 냉각 가스가 제공될 수 있다. 냉각 가스는 척 내부에 형성된 냉각 유로를 따라 이동하면서 척을 냉각시킬 수 있다. 히터는 링 형상을 가질 수 있으며, 단열 부재는 척과 마찬가지로 원판 형상을 가질 수 있다. 여기서, 척과 히터 및 단열 부재는 볼팅(bolting) 방식에 의해 서로 결합될 수 있으며,
척 모듈들은 그 종류에 따라 척의 구성이 다를 뿐 척의 아래에 구비되는 히터와 단열 부재의 구성을 동일하다. 즉, 척 모듈들은 그 종류에 따라 DC 척, 열선이 내장된 핫 척, 및 냉각수 또는 냉각 가스를 냉매로 제공받을 수 있는 콜드 척 등으로 이루어질 수 있다.
종래의 프로브 스테이션은 설치된 척의 종류를 변경하거나 척의 수리나 사용 주기에 따라 척을 교체해야 할 경우, 척이 히터 및 단열 부재와 같은 하부 구성 부재들과 볼팅 방식으로 결합되어 있어 척만 교체할 수 없고 척 모듈 전체를 교체해야 한다. 이러한 경우, 웨이퍼와 프로브 카드를 정렬하기 위해 척의 레벨링을 재조정해야 하며, 척 모듈 교체에 소요되는 시간이 길어 공정 시간이 증가되고, 생산성이 저하되며, 제조 원가가 상승된다.
또한, 종래의 척 모듈은 척과 그 하부 구성 부재들이 볼팅 방식에 의해 결합되므로, 척에 내장된 열선 또는 히터의 열에 의해 척이 팽창될 경우 조립 공차가 달라져 척이 휘어질 수 있다. 이로 인해, 척의 레벨이 변경될 수 있어 검사 공정 시 프로브 카드와 웨이퍼 간에 접촉 불량이 발생할 수 있다.
한국등록특허 제10-1166430호 (2012.07.11.)
본 발명의 실시예들은 열팽창으로 인한 휨을 방지하고 용이하게 교체할 수 있는 기판을 지지하는 척 모듈 및 이를 구비하는 프로브 스테이션을 제공하느 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예들에 따르면, 기판을 지지하는 척 모듈은, 중앙 부분에 얼라인 홀을 구비하며 상면에 기판이 안착될 수 있는 척 플레이트와, 상기 척 플레이트의 아래에 배치되고 상기 척 플레이트를 진공 흡착하여 고정하기 위한 복수의 척 진공홀을 구비하며 상기 척 플레이트와의 정렬을 위해 상기 얼라인 홀에 삽입되는 제1 얼라인 핀을 구비하는 연결 플레이트와, 상기 연결 플레이트의 아래에 배치되어 상기 연결 플레이트와 결합하고 상기 척 플레이트를 가열하기 위한 가열 유닛을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 척 플레이트는 가장자리 부분에 얼라인 슬릿을 더 구비할 수 있고, 상기 연결 플레이트는 상기 얼라인 슬릿에 삽입되는 제2 얼라인 핀을 더 구비할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 연결 플레이트는 상기 척 플레이트를 기 설정된 적정 온도로 유지시키기 위해 상기 척 플레이트를 냉각시키기 위한 냉각 유체가 이동할 수 있는 냉각 유로를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 척 플레이트는 상기 기판을 진공 흡착하여 고정하기 위한 복수의 제1 기판 진공홀을 구비할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 척 모듈은, 상기 연결 플레이트에 결합되고 상기 척 진공홀들과 연통되어 상기 척 플레이트를 흡착 고정하기 위한 진공을 제공하는 제1 진공 라인과, 상기 제1 진공 라인에 결합된 제1 진공 펌프와, 상기 제1 기판 진공홀들과 연통되며 상기 기판을 흡착 고정하기 위한 진공을 제공하는 제2 진공 라인과, 상기 제2 진공 라인에 결합된 제2 진공 펌프를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 연결 플레이트는, 상기 척 진공홀들과 연통되고 상기 제1 진공 라인과 연통되어 상기 척 진공홀들에 제공하기 위한 진공이 형성되는 공간을 제공하는 제1 진공 챔버를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 척 플레이트는, 상기 제1 기판 진공홀들과 연통되고 상기 제2 진공 라인과 연통되어 상기 제1 기판 진공홀들에 제공하기 위한 진공이 형성되는 공간을 제공하는 제2 진공 챔버를 더 구비할 수 있다. 더불어, 상기 제2 진공 라인은 상기 척 플레이트에 결합될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 연결 플레이트는, 상기 제1 기판 진공홀들과 대응하여 위치하고 상기 제1 기판 진공홀들과 연통된 복수의 제2 기판 진공홀과, 상기 제2 기판 진공홀들과 연통되고 상기 제2 진공 라인과 연통되어 상기 제2 기판 진공홀들에 제공하기 위한 진공이 형성되는 공간을 제공하는 제2 진공 챔버를 더 포함할 수도 있다. 여기서, 상기 제2 진공 라인은 상기 연결 플레이트에 결합될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 가열 유닛은, 상기 연결 플레이트의 아래에 배치되며 상기 척 플레이트를 가열하기 위한 열을 발생시키는 히터와, 상기 히터의 아래에 배치되며 상기 히터의 열이 하측으로 전도되는 것을 차단하기 위한 단열 부재를 구비할 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 프로브 스테이션은, 반도체 소자들이 형성된 기판을 지지하는 척 모듈과, 상기 척 모듈의 상측에 배치될 수 있으며 상기 반도체 소자들에 대한 전기적인 검사를 위한 프로브 카드를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 척 모듈은, 상기 프로브 카드와 마주하게 배치될 수 있고 중앙 부분에 얼라인 홀을 구비하며 상면에 상기 기판이 안착될 수 있는 척 플레이트와, 상기 척 플레이트의 아래에 배치되고 상기 척 플레이트를 진공 흡착하여 고정하기 위한 복수의 척 진공홀을 구비하며 상기 척 플레이트와의 정렬을 위해 상기 얼라인 홀에 삽입되는 제1 얼라인 핀을 구비하는 연결 플레이트와, 상기 연결 플레이트의 아래에 배치되어 상기 연결 플레이트와 결합하고 상기 척 플레이트를 가열하기 위한 가열 유닛을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 척 플레이트는 가장자리 부분에 얼라인 슬릿을 더 구비하고, 상기 연결 플레이트는 상기 얼라인 슬릿에 삽입되는 제2 얼라인 핀을 더 구비할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 연결 플레이트는 상기 척 플레이트를 기 설정된 적정 온도로 유지시키기 위해 상기 척 플레이트를 냉각시키기 위한 냉각 유체가 이동할 수 있는 냉각 유로를 더 구비할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 척 모듈은 진공을 이용하여 척 플레이트를 연결 플레이트에 고정 결합할 수 있으므로, 척 플레이트의 탈착과 교체 및 조립이 용이하다. 이에 따라, 프로브 스테이션은 척 모듈의 종류 변경 또는 척 플레이트의 사용주기로 인한 척 플레이트의 교체 필요 시 척 모듈 전체를 교체할 필요 없이 척 플레이트만을 손쉽게 교체할 수 있다. 그 결과, 척 모듈의 조립성이 향상되고, 조립 시간과 공정 시간이 단축되며, 제조 원가가 절감될 수 있다.
또한, 척 플레이트가 볼팅(Bolting) 결합이 아닌 진공을 이용하여 연결 플레이트에 결합되므로, 가열 유닛의 열에 의해 척 플레이트가 팽창되더라도 척 플레이트의 휨을 방지할 수 있다. 이에 따라, 척 모듈은 웨이퍼와 프로브 카드의 정렬 완료 후에 척 모듈의 레벨이 변경되는 것을 방지할 수 있으며, 그 결과, 웨이퍼와 프로브 카드의 접촉 불량을 방지할 수 있다.
또한, 연결 플레이트와 척 플레이트는 제1 및 제2 얼라인 핀들과 얼라인 홀 및 얼라인 슬릿에 의해 정확하게 정렬될 수 있으므로, 척 모듈의 조립성과 조립 정확도를 향상시킬 수 있다.
특히, 척 플레이트는 제2 얼라인 핀의 삽입을 위해 홀 형상이 아닌 슬릿 형상으로 형성된 얼라인 슬릿을 구비함으로써, 척 플레이트의 열변형을 회피할 수 있는 조립 구조로 제2 얼라인 핀이 척 플레이트에 결합될 수 있다. 이에 따라, 척 모듈은 가열 유닛의 열에 의해 척 플레이트가 팽창되더라도 척 플레이트의 열변형을 방지할 수 있고, 그 결과, 웨이퍼와 프로브 카드의 정렬이 완료된 후에 척 모듈의 레벨이 변경되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 스테이션을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 척 모듈을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 척 모듈을 설명하기 위한 개략적인 분해 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 척 플레이트와 연결 플레이트의 결합 관계를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 척 플레이트가 분리된 척 모듈을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 6은 도 2에 도시된 척 모듈을 다른 일례를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 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.
본 발명의 실시예들에서 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들이 이들 사이에 개재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결되는 것으로 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.
본 발명의 실시예들에서 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 요소들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 요소들의 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 소자들이 형성된 기판(10), 예컨대, 웨이퍼(10)에 대하여 프로브 카드(20)를 이용해 전기적인 특성 검사를 수행할 수 있다.
구체적으로, 상기 프로브 스테이션(100)은, 상기 웨이퍼(10)에 대하여 전기적인 특성 검사를 수행하기 위한 공정 공간을 제공하는 검사 챔버(110)와, 상기 공정 공간에 배치되며 상기 웨이퍼(10)를 지지하는 기판 지지 부재(200)와, 상기 웨이퍼(10)와 상기 프로브 카드(20)를 정렬하기 위한 하부 및 상부 정렬 카메라들(120, 130)을 포함할 수 있다.
상기 검사 챔버(110)의 상부에는 상기 프로브 카드(20)가 배치될 수 있다. 상기 웨이퍼(10)와 상기 프로브 카드(20)의 정렬이 완료되면 상기 프로브 카드(20)의 탐침들(22)이 상기 웨이퍼(10) 상의 검사 패드들에 접촉되어 검사 신호를 인가한다. 여기서, 상기 프로브 스테이션(100)은 상기 웨이퍼(10)의 전기적인 특성을 검사하기 위한 테스터(30)와 연결될 수 있다. 상기 테스터(30)는 상기 프로브 카드(20)를 통해 상기 검사 신호를 상기 웨이퍼(10) 상의 상기 반도체 소자들에 인가하며, 상기 반도체 소자들로부터 출력되는 신호들을 통해 상기 웨이퍼(10)의 전기적인 특성을 검사한다.
상기 기판 지지 부재(200)는 상기 웨이퍼(10)의 검사 패드들과 상기 프로브 카드(20)의 탐침들(22)이 서로 대응하여 위치하도록 상기 웨이퍼(10)의 위치를 조절하며, 상기 웨이퍼(10)와 상기 프로브 카드(20)의 정렬이 완료된 후 상기 웨이퍼(10)를 수직 이동시켜 상기 탐침들을 상기 웨이퍼(10)의 검사 패드들에 접촉시킨다. 이때, 상기 웨이퍼(10)와 상기 프로브 카드(20)의 정렬은 하부 및 상부 정렬 카메라들(120, 130)에서 획득한 이미지를 이용하여 이루어질 수 있다. 즉, 상기 하부 정렬 카메라(120)는 상기 기판 지지 부재(200)의 일측에 배치되며, 상기 프로브 카드(20)의 탐침들에 대한 이미지를 획득할 수 있다. 상기 상부 정렬 카메라(130)는 상기 기판 지지 부재(200)의 상측에 배치되며 상기 웨이퍼(10) 상의 패턴들에 대한 이미지를 획득할 수 있다. 도면에는 상세히 도시하지 않았으나, 상기 상부 정렬 카메라(130)는 브릿지 형태를 갖는 구동부에 의해 수평 방향으로 이동될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 상기 기판 지지 부재(200)의 구성에 대해 구체적으로 설명한다.
도 2는 도 1에 도시된 척 모듈을 설명하기 위한 개략적인 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 척 모듈을 설명하기 위한 개략적인 분해 사시도이며, 도 4는 도 3에 도시된 척 플레이트와 연결 플레이트의 결합 관계를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 기판 지지 부재(200)는, 상기 웨이퍼(10)를 지지하는 척 모듈(301)과, 상기 척 모듈(301)의 아래에 배치되며 상기 웨이퍼(10)의 검사 패드들과 상기 프로브 카드(20)의 탐침들(22)을 정렬하기 위해 상기 척 모듈(301)을 회전시키기 위한 회전 구동부(210)와, 상기 회전 구동부(210)의 아래에 배치되며 상기 척 모듈(301)의 수직 위치를 조절하기 위한 수직 구동부(220)와, 상기 수직 구동부(220)의 아래에 배치되며 상기 수직 구동부(220)를 지지하는 척 스테이지(230)와, 상기 척 스테이지(230)의 아래에 배치되며 상기 척 모듈(301)의 수평 위치를 조절하기 위한 수평 구동부(240)를 포함할 수 있다.
상기 척 모듈(301)은 상기 프로브 카드(20)와 마주하여 배치될 수 있으며, 상기 웨이퍼(10)를 지지하고, 상기 웨이퍼(10)의 온도를 상기 검사 공정에 적합한 온도로 조절할 수 있다.
구체적으로, 상기 척 모듈(301)은, 상면에 상기 웨이퍼(10)가 안착될 수 있는 척 플레이트(310)와, 상기 척 플레이트(310)의 아래에 배치되며 상기 척 플레이트(310)를 진공 흡착하여 고정할 수 있는 연결 플레이트(320)와, 상기 연결 플레이트(320)의 아래에 배치되며 상기 척 플레이트를 가열하기 위한 가열 유닛(330)을 포함할 수 있다. 특히, 상기 척 모듈(301)은 상기 척 플레이트(310)를 진공을 이용하여 고정시킬 수 있으므로, 상기 척 플레이트(310)를 손쉽게 탈착할 수 있어 상기 척 플레이트(310)를 용이하게 교체할 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 척 플레이트(310)는 도 3에 도시된 바와 같이 대체로 원판 형상을 가질 수 있으며, 상기 연결 플레이트(320)와의 정렬을 위해 중앙 부분에 얼라인 홀(312)을 구비할 수 있다.
상기 연결 플레이트(320)는 도 3에 도시된 것처럼 대체로 상기 척 플레이트(310)와 유사한 크기를 갖고 원판 형상을 가질 수 있다. 특히, 상기 연결 플레이트(320)는 상기 척 플레이트(310)를 진공 흡착하기 위한 복수의 척 진공홀(321)을 구비할 수 있으며, 상기 척 플레이트(310)와의 정렬을 위해 상기 얼라인 홀(312)에 삽입되는 제1 얼라인 핀(322)을 구비할 수 있다.
상기 척 진공홀들(321)은 상기 연결 플레이트(320)의 상면에 형성될 수 있으며, 상기 척 플레이트(310)를 고정시키기 위한 진공이 제공된다. 상기 척 플레이트(310)의 하면은 상기 척 진공홀들(312)에 제공되는 진공에 의해 상기 연결 플레이트(320)의 상면에 흡착되며, 이에 따라, 상기 척 플레이트(310)가 상기 연결 플레이트(320)에 결합된다.
상기 제1 얼라인 핀(322)은 상기 연결 플레이트(320)의 상면에 구비되며, 상기 연결 플레이트(320)의 중심 부분에 배치될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 얼라인 핀(322)은 상기 척 플레이트(310)의 얼라인 홀(312)에 삽입되어 상기 척 플레이트(310)의 중심 지점과 상기 연결 플레이트(320)의 중심 지점을 정렬한다.
또한, 상기 연결 플레이트(320)는 상기 척 플레이트(310)와의 정렬을 위해 제2 얼라인 핀(323)을 더 구비할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제2 얼라인 핀(323)은 상기 연결 플레이트(320)의 상면에서 가장자리 부분에 구비될 수 있으며, 상기 척 플레이트(310)는 상기 제2 얼라인 핀(323)을 삽입하기 위한 얼라인 슬릿(314)을 구비할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 얼라인 슬릿(314)은 상기 척 플레이트(310)의 가장자리 부분에 형성되며, 상기 제2 얼라인 핀(323)이 삽입될 수 있다. 이에 따라, 도면에는 도시하지 않았으나, 서로 유기적인 결합 관계 또는 배치 관계가 성립할 수 있는 상기 척 플레이트(310)와 상기 연결 플레이트(320)의 구성 부재들(미도시)을 보다 정확하게 정렬할 수 있다.
한편, 상기 연결 플레이트(320)는 상기 척 진공홀들(321)과 연통된 제1 진공 챔버(324)를 더 구비할 수 있다. 더불어, 상기 척 모듈(301)은, 상기 연결 플레이트(320)에 결합되며 상기 척 플레이트(310)를 흡착 고정하기 위한 진공을 제공하는 제1 진공 라인(342)과, 상기 제1 진공 라인(342)에 결합된 제1 진공 펌프(350)를 더 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 진공 챔버(324)는 상기 연결 플레이트(324) 내부에 형성될 수 있으며, 상기 제1 진공 라인(324)과 연통될 수 있다. 상기 제1 진공 챔버(324)는 상기 척 진공홀들(321)에 제공하기 위한 진공이 형성되는 공간을 제공하며, 상기 제1 진공 펌프(350)의 구동에 의해 내부에 진공이 형성될 수 있다. 이렇게 상기 제1 진공 챔버(324)에 진공이 형성될 경우, 상기 제1 진공 챔버(324)에 연통된 상기 척 진공홀들(321)에도 진공이 형성되어 상기 척 플레이트(310)의 하면이 상기 연결 플레이트(320)의 상면에 흡착 고정될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 상기 척 플레이트(310)가 진공에 의해 상기 연결 플레이트(320)에 탈착되는 과정에 대해 구체적으로 설명한다.
도 5는 도 2에 도시된 척 플레이트가 분리된 척 모듈을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 진공을 이용하여 상기 척 플레이트(310)를 상기 연결 플레이트(320)에 결합하는 과정은, 먼저 상기 척 플레이트(310)와 상기 연결 플레이트(320)를 정렬한다. 구체적으로, 상기 척 플레이트(310)의 얼라인 홀(312)을 상기 연결 플레이트(320)의 제1 얼라인 핀(322)에 대응하여 배치하고 상기 척 플레이트(310)의 얼라인 슬릿(314)을 상기 제2 얼라인 핀(323)에 대응하여 배치한 후, 상기 척 플레이트(310)를 상기 연결 플레이트(320)의 상면에 안착시킨다. 이에 따라, 상기 얼라인 홀(312)에 상기 제1 얼라인 핀(322)이 삽입되고 상기 얼라인 슬릿(314)에 상기 제2 얼라인 핀(323)이 삽입되어 상기 척 플레이트(310)와 상기 연결 플레이트(320)가 정렬된다.
이어, 상기 제1 진공 펌프(350)를 구동시켜 상기 제1 진공 챔버(324) 안에 진공을 형성하며, 이에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 척 진공홀들(321)에 진공이 형성되어 상기 척 플레이트(310)가 상기 연결 플레이트(320)에 고정 결합된다. 이로써, 상기 척 모듈(301)의 조립이 완료된다.
한편, 상기 척 플레이트(310)의 교체를 위해 상기 척 모듈(301)로부터 상기 척 플레이트(310)를 분리하는 과정은, 먼저 상기 제1 진공 펌프(350)의 구동을 정지시켜 상기 척 진공홀들(321)의 진공을 제거한다. 이에 따라, 상기 척 플레이트(310)에 대한 상기 연결 플레이트(320)의 진공 흡착이 해제되며, 그 결과, 상기 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 척 플레이트(310)를 상기 연결 플레이트(320)로부터 손쉽게 분리할 수 있다. 특히, 본 발명의 상기 연결 플레이트(320)와 상기 척 플레이트(310)는 볼트를 이용한 볼팅(Bolting) 결합을 통해 결합하고 진공을 이용하여 결합하므로, 분리와 조립이 용이하고 이에 소요되는 시간 또한 볼팅 결합 방식 보다 현저하게 단축될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 척 모듈(301)은 진공을 이용하여 상기 척 플레이트(310)를 상기 연결 플레이트(320)에 고정 결합함으로써, 상기 척 플레이트(310)의 탈착과 교체 및 조립이 용이하다. 이에 따라, 상기 기판 지지 부재(200)는 상기 척 모듈(301)의 종류 변경 또는 상기 척 플레이트(310)의 사용주기로 인한 상기 척 플레이트(310)의 교체 필요 시 상기 척 모듈(301) 전체를 교체할 필요 없이 상기 척 플레이트(310) 만을 손쉽게 교체할 수 있다. 그 결과, 상기 척 모듈(301)의 조립성이 향상되고, 조립 시간과 공정 시간이 단축되며, 제조 원가가 절감될 수 있다.
또한, 상기 척 플레이트(310)가 볼팅 결합이 아닌 진공을 이용하여 상기 연결 플레이트(320)에 결합되므로, 상기 가열 유닛(330)의 열에 의해 상기 척 플레이트(310)가 팽창되더라도 상기 척 플레이트(310)의 휨을 방지할 수 있다. 그 결과, 상기 척 모듈(301)은 상기 웨이퍼(10)와 상기 프로브 카드(20)의 정렬 완료 후에 상기 척 모듈(301)의 레벨이 변경되는 것을 방지할 수 있으므로, 상기 웨이퍼(10)와 상기 프로브 카드(20)의 접촉 불량을 방지할 수 있다.
더불어, 상기 연결 플레이트(320)와 상기 척 플레이트(310)는 상기 제1 및 제2 얼라인 핀들(322, 323)과 상기 얼라인 홀(312) 및 상기 얼라인 슬릿(314)에 의해 정확하게 정렬될 수 있으므로, 상기 척 모듈(301)의 조립성과 조립 정확도를 향상시킬 수 있다.
특히, 상기 척 플레이트(310)는 상기 제2 얼라인 핀(323)의 삽입을 위해 홀 형상이 아닌 슬릿 형상으로 형성된 상기 얼라인 슬릿(314)을 구비함으로써, 상기 척 플레이트(310)의 열변형에 영향을 받지 않는 조립 구조로 상기 제2 얼라인 핀(323)이 상기 척 플레이트(310)에 결합될 수 있다. 이에 따라, 상기 척 모듈(301)은 상기 가열 유닛(330)의 열로 인해 상기 척 플레이트(310)에 열팽창이 발생하더라도 상기 제2 얼라인 핀(323)과 상기 얼라인 슬릿(314)의 결합으로 인한 상기 척 플레이트(310)의 변형, 예컨대, 상기 척 플레이트(310)의 휨과 같은 불량을 방지할 수 있고, 그 결과, 상기 웨이퍼(10)와 상기 프로브 카드(20)의 정렬이 완료된 후에 상기 척 모듈(301)의 레벨이 변경되는 것을 방지할 수 있다.
다시, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 연결 플레이트(320)는 냉각 유체가 이동할 수 있는 냉각 유로(325)를 더 구비할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 냉각 유로(325)는 상기 연결 플레이트(320)의 내부에 형성되며, 상기 척 플레이트(310)를 상기 검사 공정에 적합한 기설정된 온도 범위로 유지시키기 위해 상기 척 플레이트(310)를 냉각시키기 위한 상기 냉각 유체가 유입될 수 있다. 상기 연결 플레이트(320)는 상기 냉각 유체를 이용하여 상기 척 플레이트(310)가 상기 가열 유닛(330)에 의해 상기 기설정된 온도 범위 이상으로 가열되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 냉각 유로(325)는 상기 제1 진공 챔버(324)의 아래에 위치하나, 상기 제1 진공 챔버(324)의 상측에 위치할 수도 있다.
한편, 상기 척 플레이트(310)는 상기 웨이퍼(10)를 진공 흡착하기 위한 복수의 제1 기판 진공홀(316)을 더 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 기판 진공홀들(316)은 상기 척 플레이트(310)의 상면에 형성되며, 진공이 제공되어 상기 웨이퍼(10)를 상기 척 플레이트(310) 상면에 흡착 고정시킬 수 있다. 더불어, 상기 척 모듈(301)은 상기 제1 기판 진공홀(316)에 진공을 제공하기 위한 제2 진공 라인(344)과 상기 제2 진공 라인(344)에 결합된 제2 진공 펌프(360)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 척 플레이트(310)는 상기 제1 기판 진공홀들(316)과 연통되는 제2 진공 챔버(318)를 더 구비할 수 있다. 상기 제2 진공 챔버(318)는 상기 척 플레이트(310)의 내부에 형성될 수 있으며, 상기 제2 진공 라인(344)과 연통될 수 있다. 상기 제2 진공 챔버(318)는 상기 제2 진공 펌프(360)의 구동에 의해 내부에 진공이 형성될 수 있으며, 상기 제2 진공 챔버(318) 안에 형성된 진공은 상기 제1 기판 진공홀들(316)에 제공되어 상기 척 플레이트(310)의 상면에 안착된 상기 웨이퍼(10)를 진공 흡착할 수 있다. 이로써, 상기 웨이퍼(10)가 상기 척 플레이트(310) 상면에 고정될 수 있다.
한편, 상기 연결 플레이트(320)의 아래에는 상기 가열 유닛(330)이 배치될 수 있다. 상기 가열 유닛(330)은, 상기 연결 플레이트(320)의 아래에 배치되며 상기 척 플레이트(310)를 가열하기 위한 열을 발생시키는 히터(332)와, 상기 히터(332)의 아래에 배치되며 상기 히터(332)의 열이 상기 가열 유닛(330)의 하측으로 전도되는 것을 차단하기 위한 단열 부재(334)를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 히터(332)는 복수로 구비될 수 있으며, 복수의 히터(332)는 각각 링 형상으로 구비될 수 있다. 또한, 상기 단열 부재(334)는 상면에 상기 히터(332)를 수납하기 위한 리세스(336)를 구비할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 척 모듈(301)은 상기 척 플레이트(310)를 냉각시키기 위한 냉각 유로(325)를 상기 척 플레이트(310)가 아닌 상기 연결 플레이트(320)에 구비됨으로써, 상기 척 플레이트(310)의 구성을 단순화할 수 있다. 이에 따라, 상기 척 플레이트(310)의 교체가 더욱 용이하게 이루어질 수 있다.
도 6은 도 2에 도시된 척 모듈을 다른 일례를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 6을 참조하면, 도 6에 도시된 척 모듈(302)은 척 플레이트(370)와 연결 플레이트(380)의 구성을 제외하고는 도 2에 도시된 척 모듈(301)과 동일한 구성을 가지므로, 도 2에 도시된 척 모듈(301)과 동일한 구성에 대해서는 참조 부호를 병기하고 그 중복된 설명은 생략한다.
도 6에 도시된 척 플레이트(370)는 도 2에 도시된 척 플레이트(310)와 마찬가지로 상기 연결 플레이트(380)와 정렬하기 위한 얼라인 홀(312)과 얼라인 슬릿(314)을 구비할 수 있으나, 도 2에 도시된 척 플레이트(310)보다 좀 더 단순한 구성을 갖는다. 즉, 상기 척 플레이트(370)는 상기 웨이퍼(10)를 진공 흡착하기 위한 복수의 제1 기판 진공홀(316)을 구비할 수 있으나, 도 2에 도시된 척 플레이트(310)와 달리 상기 제1 기판 진공홀들(316)과 연통되는 제2 진공 챔버(318; 도 2 참조)를 구비하지 않는다.
상기 연결 플레이트(380)는 도 2에 도시된 연결 플레이트(320)와 마찬가지로 상기 척 플레이트(370)를 진공 흡착하여 고정하기 위한 복수의 척 진공홀(321)을 구비하며, 상기 척 플레이트(370)를 정렬하기 위한 제1 및 제2 얼라인 핀들(322,323)을 구비할 수 있다. 또한, 상기 연결 플레이트(380)는 상기 척 진공홀들(321)과 연통된 제1 진공 챔버(324)를 구비할 수 있다.
특히, 상기 연결 플레이트(380)는, 상기 제1 기판 진공홀들(316)과 연통되어 상기 제1 기판 진공홀들(316)에 진공을 제공하기 위한 복수의 제2 기판 진공홀들(382)과, 상기 제2 기판 진공홀들(382)과 연통되어 상기 웨이퍼(10)를 흡착하기 위한 진공이 형성되는 공간을 제공하는 제2 진공 챔버(384)를 구비할 수 있다.
즉, 도 6에 도시된 척 모듈(302)은 도 2에 도시된 척 모듈(301)과 달리 상기 제1 기판 진공홀들(316)과 연통되는 제2 진공 챔버(384)가 상기 연결 플레이트(380)에 구비되며, 제2 진공 라인(344)이 상기 척 플레이트(370)가 아닌 상기 연결 플레이트(380)에 결합된다. 상기 제2 기판 진공홀들(382)은 상기 척 진공홀들(321)과 함께 상기 연결 플레이트(380)의 상면에는 형성되며, 상기 제2 진공 챔버(384)는 상기 제2 진공 라인(344)와 연통된다. 상기 제2 진공 라인(344)에 연결된 제2 진공 펌프(360)의 구동에 의해 상기 제2 진공 챔버(384) 안에 진공이 형성되며, 상기 제2 진공 챔버(284) 안의 진공이 상기 제2 기판 진공홀들(382)을 통해 상기 제1 기판 진공홀들(316)에 제공된다. 그 결과, 상기 척 플레이트(370) 상면에 배치된 웨이퍼(10)가 상기 척 플레이트(370)에 흡착 고정될 수 있다.
도 6에는 상기 제2 진공 챔버(384)가 상기 제1 진공 챔버(324)의 상측에 위치하는 것으로 도시하였으나, 상기 제2 진공 챔버(384)가 상기 제1 진공 챔버(324)의 하측에 위치할 수도 있다.
다시, 도 1을 참조하면, 상기 척 모듈(301)의 아래에는 상기 프로브 카드(20)의 탐침들(22)에 대해 상기 웨이퍼(10)의 검사 패드들을 정렬하기 위해 상기 척 모듈(301)을 회전시키기 위한 상기 회전 구동부(210)가 배치될 수 있으며, 상기 회전 구동부(210)의 아래에는 상기 수직 구동부(220)가 배치될 수 있다. 상기 수직 구동부(220)는 상기 척 모듈(301)을 수직 이동시켜 상기 척 모듈(310)의 수직 위치를 조절하며, 상기 수직 구동부(220)의 아래에는 상기 척 스테이지(230)가 배치될 수 있다. 상기 척 스테이지(230)는 상기 수평 구동부(240) 상에 배치될 수 있으며, 상기 수평 구동부(240)는 상기 척 스테이지(230)를 수평 이동시켜 상기 척 모듈(301)의 수평 위치를 조절할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 웨이퍼 20 : 프로브 카드
30 : 테스터 100 : 프로브 스테이션
110 : 검사 챔버 120 : 하부 정렬 카메라
130 : 상부 정렬 카메라 200 : 기판 지지 부재
210 : 회전 구동부 220 : 수직 구동부
230 : 척 스테이지 240 : 수평 구동부
301, 302 : 척 모듈 310, 370 : 척 플레이트
320, 380 : 연결 플레이트 330 : 가열 유닛
342, 344 : 진공 라인 350, 360 : 진공 펌프

Claims (12)

  1. 중앙 부분에 얼라인 홀을 구비하며 상면에 기판이 안착될 수 있는 척 플레이트;
    상기 척 플레이트의 아래에 배치되고 상기 척 플레이트를 진공 흡착하여 고정하기 위한 복수의 척 진공홀을 구비하며 상기 척 플레이트와의 정렬을 위해 상기 얼라인 홀에 삽입되는 제1 얼라인 핀을 구비하는 연결 플레이트; 및
    상기 연결 플레이트의 아래에 배치되어 상기 연결 플레이트와 결합하고 상기 척 플레이트를 가열하기 위한 가열 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판을 지지하는 척 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 척 플레이트는 가장자리 부분에 얼라인 슬릿을 더 구비하고,
    상기 연결 플레이트는 상기 얼라인 슬릿에 삽입되는 제2 얼라인 핀을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판을 지지하는 척 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 연결 플레이트는 상기 척 플레이트를 기 설정된 적정 온도로 유지시키기 위해 상기 척 플레이트를 냉각시키기 위한 냉각 유체가 이동할 수 있는 냉각 유로를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판을 지지하는 척 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 척 플레이트는 상기 기판을 진공 흡착하여 고정하기 위한 복수의 제1 기판 진공홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판을 지지하는 척 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 척 모듈은,
    상기 연결 플레이트에 결합되고 상기 척 진공홀들과 연통되어 상기 척 플레이트를 흡착 고정하기 위한 진공을 제공하는 제1 진공 라인;
    상기 제1 진공 라인에 결합된 제1 진공 펌프;
    상기 제1 기판 진공홀들과 연통되며 상기 기판을 흡착 고정하기 위한 진공을 제공하는 제2 진공 라인; 및
    상기 제2 진공 라인에 결합된 제2 진공 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판을 지지하는 척 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 연결 플레이트는, 상기 척 진공홀들과 연통되고 상기 제1 진공 라인과 연통되어 상기 척 진공홀들에 제공하기 위한 진공이 형성되는 공간을 제공하는 제1 진공 챔버를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 지지하는 척 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 척 플레이트는, 상기 제1 기판 진공홀들과 연통되고 상기 제2 진공 라인과 연통되어 상기 제1 기판 진공홀들에 제공하기 위한 진공이 형성되는 공간을 제공하는 제2 진공 챔버를 더 구비하고,
    상기 제2 진공 라인은 상기 척 플레이트에 결합된 것을 특징으로 하는 기판을 지지하는 척 모듈.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 연결 플레이트는,
    상기 제1 기판 진공홀들과 대응하여 위치하고 상기 제1 기판 진공홀들과 연통된 복수의 제2 기판 진공홀; 및
    상기 제2 기판 진공홀들과 연통되고 상기 제2 진공 라인과 연통되어 상기 제2 기판 진공홀들에 제공하기 위한 진공이 형성되는 공간을 제공하는 제2 진공 챔버를 더 포함하고,
    상기 제2 진공 라인은 상기 연결 플레이트에 결합된 것을 특징으로 하는 기판을 지지하는 척 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 가열 유닛은,
    상기 연결 플레이트의 아래에 배치되며 상기 척 플레이트를 가열하기 위한 열을 발생시키는 히터; 및
    상기 히터의 아래에 배치되며 상기 히터의 열이 하측으로 전도되는 것을 차단하기 위한 단열 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판을 지지하는 척 모듈.
  10. 반도체 소자들이 형성된 기판을 지지하는 척 모듈; 및
    상기 척 모듈의 상측에 배치될 수 있으며 상기 반도체 소자들에 대한 전기적인 검사를 위한 프로브 카드를 포함하고,
    상기 척 모듈은,
    상기 프로브 카드와 마주하게 배치될 수 있고 중앙 부분에 얼라인 홀을 구비하며 상면에 상기 기판이 안착될 수 있는 척 플레이트;
    상기 척 플레이트의 아래에 배치되고 상기 척 플레이트를 진공 흡착하여 고정하기 위한 복수의 척 진공홀을 구비하며 상기 척 플레이트와의 정렬을 위해 상기 얼라인 홀에 삽입되는 제1 얼라인 핀을 구비하는 연결 플레이트; 및
    상기 연결 플레이트의 아래에 배치되어 상기 연결 플레이트와 결합하고 상기 척 플레이트를 가열하기 위한 가열 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 스테이션.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 척 플레이트는 가장자리 부분에 얼라인 슬릿을 더 구비하고,
    상기 연결 플레이트는 상기 얼라인 슬릿에 삽입되는 제2 얼라인 핀을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 프로브 스테이션.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 연결 플레이트는 상기 척 플레이트를 기 설정된 적정 온도로 유지시키기 위해 상기 척 플레이트를 냉각시키기 위한 냉각 유체가 이동할 수 있는 냉각 유로를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 프로브 스테이션.
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