KR100624244B1

KR100624244B1 - 프로브 핀의 영점 검출 방법 및 프로브 장치

Info

Publication number: KR100624244B1
Application number: KR1020047016818A
Authority: KR
Inventors: 오쿠무라가츠야; 후루야구니히로
Original assignee: 가부시끼가이샤 오크테크; 동경 엘렉트론 주식회사
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2004-02-13
Publication date: 2006-09-19
Also published as: US20050052195A1; WO2004075270A1; US7023226B2; KR20050014810A; TWI276816B; JP2004265942A; CN1698183A; TW200422632A; CN100446207C

Abstract

본 발명의 영점 검출 방법은 재치대(6)상의 피검사체(W')와 프로브 카드(8)의 프로브 핀(8A)을 접촉시켜서 웨이퍼(W)의 전기적 특성 검사를 수행하기에 앞서 실시된다. 영점 검출판(11)의 표면은 도전성 재료(예, 구리)로 구성된다. 영점 검출판은 피검사체의 표면이 프로브 핀에 접촉하는 위치인 영점을 검출하기 위해 사용된다. 영점 검출 방법은 영점 검출판(11)을 가열하고, 영점 검출판(11)에 환원성 가스를 분사하여, 그 표면에 있는 구리의 산화물을 환원하고, 환원된 영점 검출판(11)을 환원 가스 분위기중에서 영점 검출판(11)을 냉각하고, 영점 검출판(11)을 상승시켜서, 그 표면을 프로브 핀(8A)에 접촉시키고, 그것이 접촉하였는지를 전기적으로 검출하는 방법이다.

Description

프로브 핀의 영점 검출 방법 및 프로브 장치{PROBE PIN ZERO-POINT DETECTING METHOD AND PROBE DEVICE}

본 발명은 프로브 핀의 영(zero)점을 보다 정확하게 검출하는 방법 및 프로브 장치에 관한 것이다. 더욱 바람직하게는, 검사시에 있어서의 프로브 핀과 피검사체의 침압(針壓)을 상당히 경감할 수 있는 프로브 핀의 영점을 검출하는 방법 및 영점을 검출할 수 있는 프로브 장치에 관한 것이다.

반도체 장치를 제조하는 공정에 있어서, 웨이퍼상에 형성된 디바이스의 전기적 특성을 검사하기 위해서 프로브 장치가 사용된다. 프로브 장치는, 예를 들면 도 9a 및 도 9b에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)를 반송하는 로더실(1), 로더실(1)로부터 이동된 웨이퍼(W)의 전기적 특성을 검사하는 프로버실(2)을 구비한다. 로더실(1)은 카세트 수납부(3), 웨이퍼(W)를 로더실(1)로 반송하는 웨이퍼 반송 기구(4), 웨이퍼 반송 기구(4)가 웨이퍼(W)를 반송하는 과정에서, 웨이퍼(W)의 오리엔테이션 플랫(Orientation Flat) 또는 노치를 기준으로 하여 웨이퍼(W)를 프리얼라인먼트(pre-alignment)하는 서브 척(5)을 구비하고 있다.

프로버실(2)은 웨이퍼 반송 기구(4)가 프리얼라인먼트된 웨이퍼(W)를 로더실(1)로부터 이동시킨 웨이퍼(W)를 재치하기 위한 재치대(6), 재치대(6)를 X, Y 방향 및 Z 방향으로 이동시키는 이동 기구(7), 재치대(6)의 상방에 배치된 프로브 카드(8), 프로브 카드(8)의 복수의 프로브 핀(8A)과 재치대(6)상의 웨이퍼(W)의 복수의 전극 패드를 정확하게 위치 정렬하는 위치 정렬 기구(얼라인먼트 기구)(9)를 구비한다. 얼라인먼트 기구(9)는 얼라인먼트 브릿지(9A)에 장착되고 또한 웨이퍼(W)를 촬상하기 위한 상측 카메라(9B)와, 재치대(6)에 부설되고 또한 프로브 핀(8A)을 촬상하는 하측 카메라(9C)를 구비한다. 얼라인먼트 브릿지(9A)는 한 쌍의 가이드 레일(9D)을 따라서 프로버실(2)의 정면 속으로부터 중앙의 프로브 센터까지 이동할 수 있다. 이 이동을 제어하는 것에 의해, 웨이퍼(W)의 전극 패드를 프로브 핀(8A)에 얼라인먼트한다.

도 9a가 도시하는 바와 같이, 프로버실(2)의 헤드 플레이트(2A)상에는, 테스트 헤드(T)가 선회 가능하게 배치된다. 테스트 헤드(T)와 프로브 카드(8)는 퍼포먼스 보드(performance board)(도시하지 않음)를 거쳐서 전기적으로 접속된다. 테스터(Te)로부터의 검사용 신호는 테스트 헤드(T) 및 퍼포먼스 보드를 거쳐서 프로브 핀(8A)으로 송신되고, 프로브 핀(8A)으로부터 웨이퍼(W)의 전극 패드에 인가된다. 이 검사용 신호에 기초하여, 웨이퍼(W)상에 형성된 복수의 디바이스의 전기적 특성을 테스터(Te)가 검사한다.

웨이퍼(W)와 프로브 핀(8A)의 얼라인먼트는 종래 공지의 방법을 사용해서 행하여질 수 있다. 즉, X-Y 테이블(7)이 재치대(6)를 X, Y 방향으로 이동시킴으로 써, 재치대(6)에 부설된 하측 카메라(9C)가 소정의 프로브 핀(8A)의 바로 아래에 도달한다. 재치대(6)를 승강시킴으로써, 하측 카메라(9C)가 소정의 프로브 핀(8A)의 침선(針先)을 촬상한다. 이 때의 재치대(6)의 위치로부터, 프로브 핀(8A)의 침선의 X, Y 및 Z의 위치 좌표를 산출한다. 다음으로, 얼라인먼트 브릿지(9A)가 프로브 센터로 진출함으로써, 상측 카메라(9B)와 하측 카메라(9C)의 광축을 일치시킨다. 이 위치에 있어서, 상측 카메라(9B)와 웨이퍼(W)상의 소정의 전극 패드를 촬상함으로써, 전극 패드의 X, Y 및 Z의 위치 좌표를 산출한다. 이상에 의해, 웨이퍼(W)상의 전극 패드와 소정의 프로브 핀(8A)의 얼라인먼트가 종료한다.

얼라인먼트 종료후, 웨이퍼(W)상에 형성된 디바이스의 전기적 특성을 검사하는 공정이 이하에 설명된다. 재치대(6)가 미리 설정된 Z 방향의 설정 위치(이하, 「Z 방향 얼라인먼트 위치」라고 지칭함)까지 상승한다. 웨이퍼(W)를 오버드라이브시킴으로써, 프로브 핀(8A)으로부터 웨이퍼(W)상의 전극 패드에 소정의 침압이 인가된다. 프로브 핀(8A)과 전극 패드가 전기적으로 도통한다. 이 상태에 있어서, 테스터(Te)는 디바이스의 전기적 특성을 검사한다. 검사후, 재치대(6)는 하강하고, 해당 디바이스의 검사가 종료한다. 웨이퍼(W)상의 다음 디바이스의 전기적 특성이 상기 공정을 되풀이하는 것에 의해 검사된다.

종래의 프로브 장치는 상술한 바와 같이 X, Y 방향의 얼라인먼트를 정확하게 수행할 수 있다. 그러나, 웨이퍼(W)와 프로브 핀(8A)을 고정밀도로 접촉시키는 것은 어렵다. 즉, 하측 카메라(9C)에 의해 프로브 핀(8A)의 침선을 바로 아래로부터 촬상함으로써, 프로브 핀(8A)의 침선과 웨이퍼(W)의 전극 패드 사이의 거리를 검출 한다. 그러나, 이 거리를 정확하게 검출하는 것이 어렵고, 오차가 발생하기도 한다. 이것 때문에, 동일 거리에 근거하여, 프로브 핀(8A)과 웨이퍼(W)가 침압이 거의 없는 상태(오버드라이브 량 = 0)에서 접촉하는 위치(이하, 「영점」이라고 지칭함)를 정확하게 구하는 것이 어렵다. 예를 들면, 도 5a는 상승된 재치대(6)의 Z방향 얼라인먼트 위치가 영점에 대하여 치수 δ₁만큼 부족한 상태를 나타내고 있다. 이 상태에서는, 웨이퍼(W)의 전극 패드(P)는 프로브 핀에 접촉하지 않는다. 반대로 도 5b는 재치대(6)의 Z방향 얼라인먼트 위치가 영점보다 치수 δ₂만큼 초과 상승한 상태를 나타내고 있다. 이 상태에서는, 프로브 핀(8A)과 전극 패드(P) 사이에는 과도한 침압이 작용한다. 이것 때문에, 종래는 오퍼레이터가 프로브 장치 마다 Z 방향 얼라인먼트 위치로부터 영점까지의 오차를 경험과 감에 근거해서 설정하고 있다.

일본 특허 공개 제 1992-340734 호 공보(단락[0013]의 제 1 행 내지 제 6 행)에 기재된 프로브 장치에 있어서는, 탐침(프로브 핀)이 펠렛(디바이스)의 전극에 접촉하였는지 여부의 판단은 하기와 같이 실시하고 있다. 즉, 특정한 2개의 프로브 핀 사이에 전압이 가해진다. 이들 특정 프로브 핀을 알루미늄 등의 금속층으로 피복되어 있는 피검사체의 전극 표면에 접근시켜 간다. 2 개의 프로브 핀이 전극 표면에 접촉했을 경우, 2개의 프로브 핀 사이에 전류가 흐른다. 이 전류를 측정하는 것에 의해, 프로브 핀이 전극과 접촉한 위치를 검출한다.

이렇게, 상기 일본 특허 공개 제 1992-340734 호 공보에 기재된 프로브 장치 에 있어서는, 디바이스의 전극과 프로브 핀이 접촉했을 때에, 2개의 프로브 핀 사이에 흐르는 전류를 검출하는 것에 근거하여, 디바이스의 전극과 프로브 핀이 접촉하였는지를 판단하고 있다. 그러나, 전극 표면에는 자연 산화막 등의 산화막(전기적인 절연체)이 형성되기 때문에, 전극 표면에 프로브 핀이 단지 접촉한 상태에서는, 2개의 프로브 핀 사이에 전류는 흐르지 않는다. 2개의 프로브 핀 사이에 전류가 흐르도록 하기 위해서는, 전극에 프로브 핀을 강하게 밀어붙이지 않으면 안된다. 이것 때문에, 2개의 프로브 핀 사이에 전류가 흘렀을 때의 웨이퍼의 위치를 프로브 핀의 영점으로서 사용할 수 없다. 특히, 최근과 같이 디바이스의 배선층 등의 박막화, 다층화가 진행하면, 검사시의 침압이 전극 패드나 그 하지층에 손상을 입힐 우려가 있다.

발명의 요약

본 발명은, 상기 과제중 적어도 하나를 해결한다. 본 발명은, 프로브 핀의 영점을 보다 높은 정밀도로 검출하는 것, 보다 바람직하게는, 검사시의 침압에 의한 디바이스의 손상을 확실하게 방지하는 것을 실현할 수 있는 프로브 핀의 영점 검출 방법 및 영점을 검출할 수 있는 프로브 장치를 제공한다.

본 출원인은 특허 출원 제 2002-322096 호에 있어서, 금박막 표면을 갖는 웨이퍼(이하, 「금웨이퍼」라고 칭함)와 프로브 핀을 접촉시킴으로써, 프로브 핀의 접촉 위치(영점)를 검출하는 방법을 제안했다. 그 후의 연구에 의해, 프로브 핀과 금웨이퍼의 접촉 저항이 예상외로 높은 것으로(도 6참조) 판명되었다. 이 결과, 프로브 핀과 금웨이퍼를 접촉시켜서, 영점을 검출하기 위해서는, 적어도 0.5g/핀 정도의 침압에서 프로브 핀을 금웨이퍼에 접촉시키는 것이 필요한 것으로 판명되었다. 그런데, 금후, 디바이스의 박막화, 다층화 또는 프로브 핀의 세선화 등에 기인하여, 더욱 낮은 침압(예컨대, 0.1g/핀 이하)에서 프로브 핀을 전극에 접촉시킬 것이 요구되면, 금웨이퍼로는 이러한 저침압화에 대응할 수 없다.

거기에서, 본 출원인은 영점 검출판의 도전성 막에 대해서 여러가지를 검토하였다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 도전성 막의 재료로서 환원구리 또는 이것과 같은 정도의 도전성 금속(예, 구리합금, 다른 도전성 금속)을 사용하는 것에 의해, 금보다도 낮은 접촉 저항을 얻을 수 있고, 금후의 저침압화에 대응할 수 있다라는 지견을 얻었다. 본 발명은 상기 지견에 근거해서 이루어진 것이다.

본원 발명의 제 1 관점에 따라, 재치대상에 재치된 피검사체의 전극과 프로브 핀을 접촉시켜서, 피검사체의 전기적 특성을 검사하는 방법에 있어서, 피검사체의 전극 표면이 프로브 핀에 접촉하는 위치인 영점을 검출하는 방법이 제공된다. 해당 방법은 하기를 구비한다: 영점 검출판을 가열하는 단계(영점 검출판의 표면은 도전성 재료로 구성되어 있다); 해당 영점 검출판에 환원성 가스를 접촉시킴으로써, 영점 검출판의 표면을 환원하는 단계; 해당 영점 검출판을 환원성 또는 불활성 가스 분위기중에서 냉각하는 단계; 해당 영점 검출판의 표면에 프로브 핀을 접근시켜, 프로브 핀이 해당 표면에 접촉하였는지를 전기적으로 검출하는 단계.

본원 발명의 제 1 관점에 따른 방법은 또한 하기 (a) 내지 (d)중 어느 하나 또는 이들중 복수를 조합하여 구비하는 것이 바람직하다.

(a) 해당 영점 검출판의 표면을 구성하는 도전성 재료는 구리이다.

(b) 영점 검출판은 재치대에 부설된 지지대 및 재치대의 표면중 어느 하나 위에 배치된다.

(c) 영점 검출판의 가열은 전기적 가열체 및 적외선 램프중 적어도 하나를 사용해서 실시된다.

(d) 영점 검출판과 접촉시키기 전에 또는 접촉중에 프로브를 환원시키는 것.

본원 발명의 제 2 관점에 따라, 피검사체의 전극과 프로브 핀을 접촉시킨 상태에서, 피검사체의 전기적 특성을 검사하는 프로브 장치가 제공된다. 이 프로브 장치는 하기를 구비한다: 재치대(재치대는 피검사체를 재치한다); 프로브 카드(해당 프로브 카드는 복수의 프로브 핀을 갖고, 재치대에 대향하여 배치된다); 영점 검출판(영점 검출판의 표면은 도전성 재료로 구성되고 있고, 영점 검출판은 피검사체의 전극 표면이 프로브 핀에 접촉하는 위치인 영점을 검출하기 위해서 사용된다); 영점 검출판을 가열하는 가열 기구; 영점 검출판에 환원성 가스를 접촉시키도록 구성된 환원성 가스 공급 기구.

본원 발명의 제 2 관점에 따른 프로브 장치는 또한 하기 (e) 내지 (g)중 어느 하나를, 또는 이들중 복수를 조합하여 구비하는 것이 바람직하다.

(e) 해당 영점 검출판의 표면을 구성하는 도전성 재료는 구리이다.

(f) 영점 검출판은 재치대에 부설된 지지대 및 재치대의 표면중 어느 하나 위에 배치된다.

(g) 프로브에 환원성 가스를 접촉시키는 환원성 가스 공급 기구.

본원 발명의 제 3 관점에 따라, 피검사체의 전극과 프로브 핀을 접촉시킨 상 태에서, 피검사체의 전기적 특성을 검사하는 프로브 장치가 제공된다. 해당 프로브 장치는 하기를 구비한다: 로더실(해당 로더실은 수납부를 갖는다); 프로버실; 프로버실내에 배치된 재치대(해당 재치대는 피검사체를 재치한다); 프로버실내에 배치된 프로브 카드(해당 프로브 카드는 복수의 프로브 핀을 구비하는 동시에, 재치대에 대향해서 배치된다); 프로버실내에 배치된 영점 검출판을 재치하기 위한 재치부(영점 검출판은 피검사체의 전극 표면이 프로브 핀에 접촉하는 위치인 영점을 검출하기 위해서 사용되며, 영점 검출판의 표면은 도전성 재료로 구성되어 있다); 로더실내에 배치된 영점 검출판(영점 검출판은 로더실내에 설치된 수납 부내에 배치된다); 영점 검출판을 가열하도록 구성된 가열 기구; 영점 검출판에 환원성 가스를 접촉시키도록 구성된 환원성 가스 공급 기구(가열 기구 및 환원성 가스 공급 기구는, 로더실 및 프로버실중 적어도 어느 하나의 실내에 배치된다).

본원 발명의 제 3 관점에 따른 프로브 장치는 하기 (h) 내지 (j)중 어느 하나 또는 이들중 복수를 조합하여 구비하는 것이 바람직하다.

(h) 해당 영점 검출 수단의 표면을 구성하는 도전성 재료는 구리이다.

(i) 해당 가열 기구는 적외선 램프 및 전기적 저항 가열 기구중 적어도 하나를 구비한다.

(j) 프로브에 환원성 가스를 접촉시키는 환원성 가스 공급 기구.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 프로브 장치의 일 실시형태의 요부를 개념적으 로 도시한 도면으로, 도 1a는 그 평면도, 도 1b는 그 측면도,

도 2는 도 1a 및 도 1b에 도시하는 프로브 장치의 재치대, 지지대 및 프로브 카드의 관계를 도시하는 사시도,

도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명의 프로브 핀의 영점 검출 방법의 일 실시형태를 설명하기 위한 설명도로서, 도 3a는 하측 카메라에서 프로브 핀을 검출하는 상태를 도시한 도면이고, 도 3b는 상측 카메라에서 지지대를 검출하는 상태를 도시한 도면, 도 3c는 영점 검출판과 프로브 핀을 접촉시켜서 영점을 검출하는 상태를 도시한 도면,

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 프로브 장치의 다른 실시형태의 요부를 개념적으로 도시하는 측면도,

도 5a 및 5b는 각각 Z 방향 얼라인먼트 위치와 프로브 핀의 관계를 도시하는 모식도,

도 6은 금과 구리의 접촉 저항을 비교해서 도시하는 그래프,

도 7은 도 1에 도시하는 프로브 장치의 재치대상에 영점 검출판(11)을 재치하는 경우를 도시하는 사시도,

도 8a, 도 8b 및 도 8c는 로더실내에 영점 검출판을 수납하는 수납부(1A)를 설치한 프로브 장치를 도시한 도면,

도 9a 및 도 9b는 종래의 프로브 장치의 일례를 도시한 도면으로서, 도 9a는 프로버실의 정면 부분을 파단해서 도시하는 정면도, 도 9b는 프로브 장치의 내부를 도시하는 평면도.

이하, 도 1a 내지 도 5b에 도시하는 제 1 실시형태에 근거해서 종래와 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 부여하여 본 발명의 특징을 중심으로 설명한다.

본 실시형태의 프로브 장치는, 예를 들면 도 1a, 도 1b 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 프로버실(2)내에 영점 검출판(11) 및 환원 기구(12, 13)를 구비하고 있는 것 이외에는 종래의 프로브 장치에 준하여 구성되어 있다. 즉, 프로버실(2)은 웨이퍼(W)를 재치하고 또한 수평방향 및 상하방향으로 이동하는 재치대(6)와, 이 재치대(6)를 X, Y, Z 방향으로 이동시키는 이동 기구(7)와 θ방향으로 이동시키는 회전 기구(6B)와, 이들 재치대(6)의 상방에 배치되고 또한 복수의 프로브 핀(8A)을 갖는 프로브 카드(8)를 구비하고 있다. 프로버실(2)에 있어서, 종래와 같이, 웨이퍼(W)상의 피검사체(예, 디바이스)(W')의 전극(P)(도 5a)에 프로브 핀(8A)을 접촉시킨 상태에서, 피검사체(W')의 전기적 특성을 검사한다(도 5b).

도 1a, 도 1b 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 재치대(6)에는 지지대(10)가 부설되어 있다. 이 지지대(10)의 상면은 재치대(6)의 재치면과 같이 수평인 것이 바람직하다. 이 지지대(10)는 이동 기구(7) 및 회전 기구(6B)에 의해 재치대(6)와 함께 X, Y, Z, θ방향으로 이동한다. 지지대(10)의 상면에는 도전성의 재료(예, 환원 구리)의 표면을 갖는 영점 검출판(11)이 설치된다. 이 영점 검출판(11)에 프로브 카드(8)의 2개의 프로브 핀(8A)이 접촉하면, 2개의 프로브 핀(8A) 사이에 전류가 흐르는 현상을 검출함으로써, 침선의 영점을 검출할 수 있다. 영점 검출판 (11)은 그것의 부조합이 발생했을 경우에는 교환할 수 있다.

도 7은 영점 검출판(11)이 재치대(6)상의 표면(6A)에 배치된 다른 실시형태를 도시하고 있다. 이 실시형태에 있어서, 영점 검출판(11) 이외의 다른 구조 및 동작은 도 2에 표시된 실시형태와 기본적으로 동일하다.

또한, 도 1b는 지지대(10) 및 영점 검출판(11)의 움직임만을 도시하고, 재치대(6)를 생략하였다.

영점 검출판(11)의 표면의 도전성 막의 재료는, 환원구리 정도의 도전성 금속에 의해 형성된 것이면 특별히 제한되지 않는다. 따라서, 영점 검출판(11) 자체가 환원구리 또는 구리합금에 의해 형성된 것이어도 좋고, 또한 예를 들면 실리콘 기판의 표면에 환원구리 또는 구리합금을 피복한 것이어도 좋다(이하, 환원구리 또는 구리합금 등의 도전성 금속을 「구리」라고 기재한다). 그러나, 구리는 대기중에서 산화구리를 형성하기 쉽기 때문에, 표면의 도전성이 시간 경과적으로 소실된다.

거기에서, 본 실시형태에서는 영점 검출판(11)의 환원구리 표면에 형성된 산화구리의 표면을 환원하는 것에 의해, 환원구리로 되돌린 후에 사용한다. 즉, 도 1b에 도시하는 바와 같이, 지지대(10)내에 설치한 가열 기구(12)는 영점 검출판(11)을 환원 가능한 온도 정도(예컨대, 200 내지 350℃)까지 가열하는 것이 바람직하다. 가열 기구(12)의 구조는 특별히 제한되지 않는다. 가열 기구(12)는 예를 들면 적외선 램프 또는 전기적 저항 발열체를 사용할 수 있다.

도 1a 및 도 1b에 도시하는 바와 같이, 프로버실(2)내에는 환원성 가스(예를 들면 수소를 포함하는 가스)를 영점 검출판의 표면에 접촉시키는 가스 공급 기구(13)가 설치되는 것이 바람직하다. 이 가스 공급 기구(13)로부터, 환원 온도로 가열된 영점 검출판(11)에 환원성 가스를 분사하여, 영점 검출판(11)의 산화구리의 표면을 환원한다. 환원성 가스중의 수소 가스의 양은 특별히 제한되지 않지만, 수소 가스 농도가 예컨대 4% 이내의 방폭(防爆) 범위내의 농도인 것이 바람직하다. 예를 들면 약 3%의 수소 가스를 포함하는 포밍 가스를 사용할 수 있다. 포밍 가스는 예를 들면 1 내지 5L/분의 유량으로 5 내지 30분간 공급하는 것이 바람직하다. 또한, 수소 가스를 활성화하기 위해서, 수소 가스를 미리 가열해서 공급해도 좋다. 수소 가스를 대기 플라즈마 장치를 사용해서 플라즈마화한 수소 가스를 이용하여도 좋다.

가스 공급 기구(13)는 예를 들면 도 1a 및 도 1b에 도시하는 바와 같이, 가스 공급원(13A), 배관(13B), 가스 분사부(13C), 매스 플로우 콘트롤러(13D) 및 밸브(13E)를 구비할 수 있다. 매스 플로우 콘트롤러(13D)에 의해 포밍 가스의 유량을 조절하면서, 가스 분사부(13C)로부터 영점 검출판(11)을 향해서 포밍 가스를 분사함으로써, 산화구리의 표면을 환원한다. 수소 가스를 가열 또는 활성화하기 위해서, 배관 도상에 가열 기구를 개재시켜도 좋다.

다음으로, 본 발명의 프로브 핀의 영점 검출 방법의 일 실시형태를, 도 1a 및 도 3c를 참조하여 설명한다. 피검사체의 검사에 앞서, 영점 검출판(11)의 산화구리의 표면을 환원한다. 즉, 우선 지지대(10)내의 가열 기구(12)가 영점 검출판(11)을 산화구리의 환원 온도 정도(예컨대, 300℃)까지 가열한다. 그 동안, 재치 대(6)에 부설된 지지대(10)는 재치대(6)와 함께 이동하고, 도 1b에 도시한 가스 분사부(13C)의 바로 아래의 환원 영역(R)에 위치된다. 다음으로, 가스 공급 기구(13)의 밸브(13E)를 열고, 매스 플로우 콘트롤러(13D)에 의해 2L/분의 유량으로 포밍 가스를 영점 검출판(11)을 향해서 분사한다. 영점 검출판(11)은 이미 산화구리의 환원 온도 정도까지 가열되어 있기 때문에, 영점 검출판(11)의 표면의 산화구리는 환원된다. 포밍 가스를 예를 들면 20분간 공급함으로써, 영점 검출판(11)의 표면의 산화구리는 완전히 환원되어, 도전성을 회복한다. 그 후, 가열 기구(12)로의 통전을 끊고, 영점 검출판(11)을 예를 들면 50℃ 이하까지 냉각한다. 온도의 확인은 지지대(10)에 삽입되어 있는 온도 검출 수단(112)에 의해 행하여진다. 또한, 이러한 냉각동안에도 포밍 가스가 흐르도록 하는 것이 바람직하다. 재산화가 진행하지 않는 환경이면 좋고, 불활성 가스가 흐르도록 하여도 좋다. 환원 처리된 영점 검출판(11)은 약 1시간 정도동안 영점 검출을 위해 사용할 수 있다는 것이 판명되었다.

그 후, 재치대(6)가 X-Y 테이블(7)에 의해 환원 영역(R)으로부터 검사 영역(Pr)까지 이동한다. 도 3a에 도시하는 바와 같이, 얼라인먼트 기구(9)의 하측 카메라(9C)에서 프로브 핀(8A)을 검출한다. 이어서, 얼라인먼트 기구(9)의 얼라인먼트 브릿지를 프로브 카드(8) 하방의 프로브 센터까지 이동시킨 후, 재치대(6)가 이동 기구(7)에 의해 XY 방향으로 이동한다. 그 사이에, 도 3b에 도시하는 바와 같이, 상측 카메라(9B)에서 지지대(10)를 검출한 시점에서 재치대(6)를 정지시킨다.

다음으로, 얼라인먼트 브릿지가 후퇴하여 원래의 위치로 되돌아온다. 프로 브 카드(8)에 전압을 인가한 상태에서, 재치대(6)가 승강 기구에 의해 미리 설정된 Z 방향 얼라인먼트 위치까지 상승한다. 프로브 카드(8)가 Z 방향 얼라인먼트 위치에 이르지 않을 경우에는, 오퍼레이터가 제어 장치를 조작해서 재치대(6)를 상승시키고, 도 3c에 도시하는 바와 같이 영점 검출판(11)과 프로브 핀(8A)을 접촉시킨다. 프로브 핀(8A)의 접촉 저항이 안정한 시점에서, 승강 구동 장치를 정지시킨다. 이 때의 재치대(6)의 Z 방향의 위치 좌표를 프로브 핀(8A)의 침선의 영점으로 한다.

반대로, 재치대(6)의 Z 방향 얼라인먼트 위치가 영점을 넘은 경우, 프로브 핀(8A) 사이의 접촉 저항이 단숨에 저하한다. 오퍼레이터는 재치대(6)를 서서히 하강시켜, 접촉 저항이 불안정해지기 직전에 재치대(6)를 정지시킨다. 이 때의 위치 좌표를 영점으로 한다.

상술한 바와 같이 해서, 영점을 검출한 후, 종래와 같이 로더실로부터 프로버실(2)내의 재치대(6)상에 웨이퍼(W)를 반송한다. 얼라인먼트 기구(9)가 프로브 카드(8)와 웨이퍼(W)의 얼라인먼트를 실시한 상태에서, 웨이퍼(W)의 전기적 특성을 검사한다. 이 때, 본 실시형태에서는 프로브 핀(8A)과 웨이퍼(W)상의 피검사체의 전극 패드가 접촉하는 영점을 고정밀도로 검출하기 때문에, 전극과 프로브 핀(8A)을 영점에서 정확하게 접촉시킬 수 있다. 이 결과, 검사시의 침압을 종래와 비교해서 상당히 저하시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 제 1 실시형태에 의하면, 금웨이퍼를 사용하는 경우보다도 낮은 침압에서 프로브 핀(8A)의 침선의 영점을 검출할 수 있다. 박막화, 다층화한 피검사체를 검사할 때에, 프로브 핀(8A)이 디바이스에 입히는 손상을 경감하고, 높은 신뢰성의 검사를 실시할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)를 오버드라이브시킬 때의 오버드라이브량을 고정밀도로 관리할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해서 설명한다. 본 실시형태에서는 도 4a 및 도 4b에 도시하는 바와 같이, 표면이 구리에 의해 형성된 구리 웨이퍼를 영점 검출판(11A)으로서 사용할 수 있다. 영점 검출판(11A)은 로더실(1)내의 수납부(1A)(도 8A)에 수납될 수 있다. 재치대(6)가 웨이퍼(W)의 고온 시험용의 가열 기구를 구비하고 있을 경우, 이 가열 기구를 구리 웨이퍼의 환원용의 가열 기구로서 사용할 수 있다. 가스 공급 기구(13)는 상기 실시형태와 같이 프로버실(2)에 설치된 것을 사용할 수 있다.

제 2 실시형태의 영점의 검출 방법에 대해서 설명한다. 로더실로부터 영점 검출판(11A)을 집어내서 프로버실내의 재치대(6)상에 재치한다. 재치대(6)의 전기적 저항 가열 기구(12A)에 의해, 영점 검출판(11A)을 산화구리의 환원가능 온도까지 가열한다. 재치대(6)가 이동하고, 도 4a에 도시하는 바와 같이, 영점 검출판(11A)이 가스 분사부(13C)의 바로 아래에 위치한다. 이어서, 상기 실시형태와 같이 가스 공급 기구(13)로부터 포밍 가스를 소정의 유량으로 소정 시간만 영점 검출판(11)을 향해서 분사함으로써, 영점 검출판(11)의 산화구리를 환원한다. 그 후, 가열 기구(12A)에의 통전을 끊고, 영점 검출판(11A)을 예컨대 50℃ 이하까지 냉각한다. 또한, 이러한 냉각동안에도 포밍 가스를 유동시키는 것이 바람직하다. 재산화가 진행하지 않는 환경이면 좋고, 불활성 가스를 유동시켜도 좋다. 온도의 확 인은 재치대(6)에 삽입되어 있는 온도 검출 수단(112A)에 의해 행하여진다.

이어서, 프로브 카드(8)에 전압을 인가한 상태에서, 재치대(6)가 도 1a에 도시하는 환원 영역(R)으로부터 프로브 카드의 바로 아래의 검사 영역(Pr)까지 이동한다. 이 상태에서, 재치대(6)가 상승함으로써, 영점 검출판(11A)과 프로브 카드(8)의 프로브 핀을 접촉시킨다. 상기 실시형태와 같이 하여 프로브 핀의 영점을 검출한다. 영점 검출 후, 재치대(6)로부터 로더실내의 수납 장소까지 영점 검출판(11A)을 반송한 후, 종래와 같이 카세트로부터 재치대(6)까지 웨이퍼(W)를 반송하고, 웨이퍼(W)의 전기적 특성 검사를 실행한다.

제 3 실시형태가 도 4b에 도시되어 있다. 도 4b에 표시된 실시형태에서는, 재치대(6)가 구비하는 가열 기구(12B)는 적외선 램프를 사용하고 있다. 도 4b에 표시된 제 2 실시형태는, 가열 기구(12B) 이외에는, 도 4a에 도시된 실시형태와 동일하다고 할 수 있다.

또한, 전기적 저항 가열 기구(12A)와, 적외선 램프 가열 기구(12B)를 조합하여 사용할 수 있다.

제 4 실시형태에 대해서 설명한다. 본 실시형태에서는, 도 8a에 도시하는 바와 같이, 로더실내에 영점 검출판을 수납하는 수납부(1A)가 설치된다. 영점 검출판(11A)으로서 도 4a에 도시한 구리 웨이퍼를 사용할 수 있다.

도 8b에 도시하는 바와 같이, 영점 검출판(11A)을 가열하기 위한 전기적 저항 가열 기구(12A)를 로더실내[예컨대, 수납부(1A)내]에 배치할 수 있다. 마찬가지로, 도 8c에 도시하는 바와 같이 가열 기구는 램프(12B)이어도 좋다.

환원성 가스 공급 기구(13)는 수납부(1A)의 상부에 배치할 수 있다.

수납부(1A)내에 가열 기구 및 환원성 가스 공급 기구를 배치하는 경우는, 도 8a에 도시된 바와 같이, 수납부(1A)내에서 구리 웨이퍼가 가열되고, 환원성 가스를 분사하여, 구리 웨이퍼상의 산화구리의 표면이 환원되어서, 환원구리가 된다. 이 상태의 구리 웨이퍼를 로더실(1)로부터 프로브실(2)로 반송하고, 재치대상에 재치한다. 이 구리 웨이퍼를 이용하여, 도 4a에 표시된 실시형태와 같이, 영점을 검출할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 상기 실시형태중 어떠한 것에 있어서도, 프로브 카드(8)의 프로브 핀의 영점을 고정밀도로 검출할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 각 실시형태에 하등 제한되지 않는다. 예를 들면, 제 1 실시형태의 경우에는, 영점 검출판(11)을 이용하여 영점을 검출하는 것과, 웨이퍼를 재치대 위로 반송하는 것은 어떤 것이 먼저 실시되어도 좋다.

또한, 영점 검출판과 접촉시키기 전에 또는 접촉중에 프로브에 수소 가스를 분사하여 프로브 선단부를 환원시키는 처리를 실시하여도 좋다.

본 발명의 실시형태에 의하면, 프로브 핀의 영점을 고정밀도로 검출할 수 있다. 나아가서는, 검사시의 침압에 의한 디바이스의 손상을 확실하게 방지할 수 있는 프로브 핀의 영점 검출 방법 및 프로브 장치를 제공할 수 있다.

Claims

재치대(6)상에 재치된 피검사체(W')의 전극(P)과 프로브 핀(8A)을 접촉시켜서, 피검사체의 전기적 특성을 검사하는 방법으로서, 피검사체의 전극 표면이 프로브 핀에 접촉하는 위치인 영(zero)점을 검출하는 방법에 있어서,

표면이 도전성 재료로 구성되어 있는 영점 검출판(11)을 가열하는 단계와,

상기 영점 검출판에 환원성 가스(13F)를 접촉시킴으로써, 영점 검출판의 표면을 환원하는 단계와,

상기 영점 검출판을 환원성 또는 불활성 가스 분위기중에서 냉각하는 단계와,

상기 영점 검출판의 표면에 프로브 핀을 접근시켜, 프로브 핀이 상기 표면에 접촉하였는지를 전기적으로 검출하는 단계를 포함하는

영점 검출 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 영점 검출판의 표면을 구성하는 도전성 재료는 구리인

영점 검출 방법.
제 1 항에 있어서,

영점 검출판은 재치대에 부설된 지지대(10) 및 재치대의 표면(6A)중 어느 하 나 위에 배치되는

영점 검출 방법.
제 1 항에 있어서,

영점 검출판의 가열은 전기적 가열체(12A) 및 적외선 램프(12B)중 적어도 하나를 사용해서 실시되는

영점 검출 방법.
제 1 항에 있어서,

영점 검출판과 접촉시키기 전 또는 접촉중에 프로브를 환원시키는 단계를 더 포함하는

영점 검출 방법.
피검사체의 전극과 프로브 핀을 접촉시킨 상태에서, 피검사체의 전기적 특성을 검사하는 프로브 장치에 있어서,

피검사체(W')를 재치하는 재치대(6)와,

복수의 프로브 핀(8A)을 갖고, 재치대에 대향해서 배치되는 프로브 카드(8)와,

표면이 도전성 재료로 구성되어 있고, 피검사체의 전극 표면이 프로브 핀에 접촉하는 위치인 영점을 검출하기 위해서 사용되는 영점 검출판(11)과,

영점 검출판을 가열하는 가열 기구와,

영점 검출판에 환원성 가스를 접촉시키도록 구성된 환원성 가스 공급 기구를 포함하는

프로브 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 영점 검출판의 표면을 구성하는 도전성 재료는 구리인

프로브 장치.
제 6 항에 있어서,

영점 검출판은 재치대에 부설된 지지대(10) 및 재치대의 표면(6A)중 어느 하나 위에 배치된

프로브 장치.
제 6 항에 있어서,

프로브에 환원성 가스를 접촉시키는 환원성 가스 공급 기구를 더 포함하는

프로브 장치.
피검사체(W')의 전극(P)과 프로브 핀(8A)을 접촉시킨 상태에서, 피검사체의 전기적 특성을 검사하는 프로브 장치(1, 2)에 있어서,

수납부(1A)를 갖는 로더실(1)과,

프로버실(2)과,

피검사체를 재치하는, 프로버실내에 배치된 재치대(6)와,

복수의 프로브 핀을 구비하며 또한 재치대에 대향하여 배치되는, 프로버실내에 배치된 프로브 카드와,

프로버실내에 배치된, 영점 검출판(11)을 재치하기 위한 재치부(10, 6A)로서, 영점 검출판은 피검사체의 전극 표면이 프로브 핀에 접촉하는 위치인 영점을 검출하기 위해서 사용되며, 영점 검출판의 표면은 도전성 재료로 구성되어 있는, 재치부(10, 6A)와

로더실내에 설치된 수납부(1A)내에 배치되는, 로더실내에 배치된 영점 검출판(11)과,

영점 검출판을 가열하도록 구성된 가열 기구(12)와,

영점 검출판에 환원성 가스를 접촉시키도록 구성된 환원성 가스 공급 기구(13)를 포함하며,

가열 기구 및 환원성 가스 공급 기구는 로더실 및 프로버실중 적어도 어느 하나내에 배치되는

프로브 장치.
제 10 항에 있어서,

상기 영점 검출 수단의 표면을 구성하는 도전성 재료는 구리인

프로브 장치.
제 10 항에 있어서,

상기 가열 기구는 적외선 램프 및 전기적 저항 가열 기구중 적어도 하나를 포함하는

프로브 장치.
제 10 항에 있어서,

프로브에 환원성 가스를 접촉시키는 환원성 가스 공급 기구를 더 포함하는

프로브 장치.