KR101561743B1 - 프로브 스테이션 - Google Patents

Abstract

프로브 스테이션이 개시된다. 상기 프로브 스테이션은 기판을 지지하기 위한 척과, 상기 척의 상부에 배치되어 상기 기판 상에 형성된 반도체 소자들을 전기적으로 검사하기 위한 프로브 카드와, 상기 척과 연결 케이블을 통해 전기적으로 연결되며 상기 척의 대전 상태에 따라 정전계를 발생시키는 정전계 발생판과, 상기 정전계 발생판의 표면 전압을 측정하기 위한 센서와, 상기 센서에 의해 측정된 표면 전압으로부터 상기 척의 대전 상태를 판단하는 제어부를 포함한다.

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 검사 챔버와 상기 검사 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 공정을 수행하는 동안 상기 척의 이동 과정에서 공기와의 마찰 등에 의해 상기 척에 정전기가 대전될 수 있으며, 상기 정전기 대전에 의한 정전 전압이 과도하게 상승될 경우 상기 반도체 소자들이 손상될 수 있다.

상기 프로브 스테이션에는 상기 척으로부터 정전기를 제거하기 위한 제전 기구를 구비할 수 있다. 일 예로서, 대한민국 등록특허공보 제10-0745861호에는 상기 척으로부터 정전기를 제거하기 위한 제전 기구를 갖는 검사 장치가 개시되어 있다. 상기 제전 기구는 상기 척 상에 기판이 없는 상태 즉 검사 완료된 기판이 언로드되고 새로운 기판이 로드되는 동안 상기 척으로부터 정전기를 제거할 수 있다.

그러나, 상기 검사 공정이 수행되는 동안에도 상기 척에는 정전기 대전이 발생될 수 있으며, 이 경우 상기 기판에 대한 검사 신뢰도가 저하될 수 있다. 특히, 상기 반도체 소자들의 집적도가 증가됨에 따라 상기 검사 공정에서의 정전기 영향이 상승될 수 있으며, 또한 상기 검사 공정을 수행하는 도중에 축적되는 정전기에 의해 상기 반도체 소자들이 손상될 우려가 있다.

본 발명의 실시예들은 기판을 지지하는 척의 대전 상태를 지속적으로 감시하고 상기 척의 대전 상태에 따라 반도체 소자들에 대한 검사 공정을 제어할 수 있는 프로브 스테이션을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 프로브 스테이션은 기판을 지지하기 위한 척과, 상기 척의 상부에 배치되어 상기 기판 상에 형성된 반도체 소자들을 전기적으로 검사하기 위한 프로브 카드와, 상기 척과 연결 케이블을 통해 전기적으로 연결되며 상기 척의 대전 상태에 따라 정전계를 발생시키는 정전계 발생판과, 상기 정전계 발생판의 표면 전압을 측정하기 위한 센서와, 상기 센서에 의해 측정된 표면 전압으로부터 상기 척의 대전 상태를 판단하는 제어부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 정전계 발생판은 도전성 물질로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 척과 전기적으로 연결되어 상기 척의 정전기를 제거하기 위한 제전 장치가 더 구비될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제전 장치는 전기적으로 접지된 스위칭 유닛을 포함할 수 있으며, 상기 제어부는 상기 척의 대전 상태에 따라 상기 스위칭 유닛을 동작시킬 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제어부는 상기 센서에 의해 측정된 표면 전압이 기 설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 반도체 소자들에 대한 검사 공정을 중지시킬 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 센서에 의해 측정된 표면 전압을 표시하는 디스플레이 장치가 더 구비될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 센서에 의해 측정된 표면 전압이 상기 기 설정된 범위를 벗어나는 경우 경보 신호를 발생시키는 경보 장치가 더 구비될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 기판 상의 반도체 소자들을 전기적으로 검사하기 위한 검사 공정에서 상기 기판이 놓여지는 척의 대전 상태는 상기 척과 연결된 정전계 발생판의 표면 전압을 측정함으로써 지속적으로 감시될 수 있다.

특히, 상기 표면 전압의 변화를 감시하는 동안 상기 척의 대전 상태가 기 설정된 범위를 벗어나는 경우 제어부는 즉시 상기 검사 공정을 중지시킬 수 있으며, 상기 척의 정전기가 제전 장치를 통하여 충분히 제거된 후 상기 검사 공정이 재시작될 수 있다.

따라서, 상기 검사 공정을 수행하는 동안 상기 척의 대전 상태가 항상 기 설정된 범위 내에서 일정하게 유지될 수 있으며 이를 통해 상기 반도체 소자들에 대한 검사 신뢰도가 크게 향상될 수 있다. 또한 상기 척의 정전기 대전에 의해 상기 반도체 소자들이 손상되는 것을 충분히 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 스테이션을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제전 장치와 제어 장치를 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 대하여 전기적인 검사 공정을 수행하기 위하여 사용될 수 있다.

상기 프로브 스테이션(100)은 상기 전기적 검사 공정이 수행되는 공간을 제공하는 검사 챔버(102)를 포함할 수 있다. 상기 검사 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(112) 상에 배치될 수 있으며, 상기 스테이지(112)는 상기 척(110)을 수평 방향으로 이동시키기 위한 수평 구동부(114) 상에 배치될 수 있다. 또한, 상기 스테이지(112) 상에는 상기 척(110)을 수직 방향으로 이동시키기 위한 수직 구동부(116)가 배치될 수 있으며, 도시되지는 않았으나, 상기 척(110)을 회전시키기 위한 회전 구동부(미도시)가 상기 스테이지(112) 상에 더 구비될 수 있다.

상기 프로브 카드(120)는 상기 반도체 소자들과 접촉하여 상기 반도체 소자들에 전기적인 신호를 인가하기 위한 다수의 탐침들을 가질 수 있다. 상기 수직 구동부(116)는 상기 탐침들이 상기 반도체 소자들에 접촉되도록 상기 척(110)을 수직 방향으로 이동시킬 수 있다. 또한, 상기 프로브 카드(120)는 상기 전기적인 신호를 제공하는 테스터(130)와 전기적으로 연결될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 척(110)에는 상기 척(110)에 대전된 정전기를 제거하기 위한 제전 장치(140)와 상기 척(110)의 대전 상태를 판단하고 상기 척(110)의 정전 전압을 기 설정된 범위 내에서 유지시키기 위한 제어 장치(150)가 연결될 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 제전 장치와 제어 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상세히 도시되지는 않았으나, 상기 척(110)은 상기 기판(10)을 가열하기 위한 세라믹 히터(미도시)와 상기 세라믹 히터 상에 배치되는 척탑(미도시; chuck top)을 포함할 수 있다. 상기 척탑의 내부에는 상기 세라믹 히터에 의해 가열된 척탑을 냉각시키기 위한 냉매의 순환을 위하여 냉각 유로(미도시)가 구비될 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 척(110)의 상부면에는 상대적으로 전기전도도가 높은 물질로 이루어진 도전성 물질층(112) 예를 들면 금 도금층이 형성될 수 있으며, 상기 척(110)에는 연결 케이블(152)을 통하여 정전계(Electrostatic field) 발생판(154)이 연결될 수 있다. 특히, 상기 정전계 발생판(154)은 상기 척(110)의 도전성 물질층(112)과 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 척(110)에 정전기 대전이 발생되는 경우 상기 대전된 척(110)의 정전 전압이 상기 연결 케이블(152)을 통해 상기 정전계 발생판(154)에 인가될 수 있으며, 이에 따라 상기 정전계 발생판(154)에서 정전계가 형성될 수 있다. 이때, 상기 정전계 발생판(154)의 표면 전압이 상기 척(110)의 정전 전압과 실질적으로 동일할 수 있도록 상기 정전계 발생판(154)은 상대적으로 전기전도도가 높은 도전성 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 정전계 발생판(154)은 구리 또는 알루미늄으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 정전계 발생판(154)에 인접하게, 예를 들면 수 내지 수십 mm 정도의 간격을 두고 상기 정전계 발생판(154)의 표면 전압을 측정하기 위한 센서(156)가 배치될 수 있으며, 상기 센서(156)에 의해 측정된 상기 정전계 발생판(154)의 표면 전압으로부터 상기 척(110)의 대전 상태를 판단하는 제어부(158)가 상기 센서(156)와 연결될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부(158)는 상기 센서(156)를 통해 측정되는 상기 정전계 발생판(154)의 표면 전압으로부터 상기 척(110)의 대전 상태를 판단할 수 있다. 특히, 상기 표면 전압이 기 설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 반도체 소자들에 대한 검사 공정을 중지시킬 수 있다.

한편, 상기 반도체 소자들에 대한 검사 공정은 상기 기판(10) 상의 반도체 소자들에 대하여 순차적으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 하나의 기판(10) 상에는 복수의 반도체 소자들이 형성될 수 있으며, 상기 검사 공정은 하나 또는 소정 영역에 포함된 반도체 소자들에 대하여 수행될 수 있다. 즉 하나의 기판(10)에 대하여 여러차례 검사 공정이 반복적으로 수행될 수 있다.

상기 제어부(158)는 상기 기판(10)에 대하여 검사 공정이 반복적으로 수행되는 동안 상기 정전계 발생판(154) 및 상기 센서(156)를 통하여 지속적으로 상기 척(110)의 대전 상태를 감시할 수 있으며, 상기 척(110)의 대전 상태에 따라 상기 검사 공정을 중지시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 표면 전압이 기 설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 검사 공정을 중지시키고 상기 제전 장치(140)를 통하여 상기 척(110)의 정전기를 충분히 제거하며 이에 따라 상기 표면 전압이 상기 기 설정된 범위 내로 조절된 후 상기 검사 공정을 재시작할 수 있다.

한편, 상기 검사 공정을 수행하는 동안 즉 상기 프로브 카드(120)의 탐침들이 상기 반도체 소자들에 접촉되고 이어서 상기 테스터(130)로부터 검사 신호가 상기 반도체 소자들에 인가되는 동안에도 상기 척(110)의 정전 전압의 감시가 지속적으로 이루어질 수 있다. 특히, 상기 검사 공정이 수행되는 동안 상기 표면 전압이 상기 기 설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 제어부(158)는 상기 검사 공정을 즉시 중지시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 제어부(158)는 상기 척(110)을 하강시켜 상기 프로브 카드(120)의 탐침들이 상기 반도체 소자들로부터 분리되도록 하고, 이어서 상기 제전 장치(140)를 통해 상기 척(110)의 정전기를 제거할 수 있다. 계속해서, 상기 척(110)의 정전기가 충분히 제거된 후 상기 제어부(158)는 상기 검사 중지된 반도체 소자들에 대한 검사 공정을 재시작할 수 있다.

상기 제전 장치(140)는 상기 척(110) 특히 상기 척(110)의 도전성 물질층(112)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 접지 케이블(142)을 통해 전기적으로 접지된 스위칭 유닛(144)을 포함할 수 있다. 상기 스위칭 유닛(144)은 상기 척(110)과 전기적으로 연결될 수 있다. 도시된 바에 의하면, 상기 스위칭 유닛(144)이 상기 정전계 발생판(154)에 연결되어 있으나, 이와 다르게 상기 척(110)의 도전성 물질층(112)과 직접 연결될 수도 있으며, 상기 접지 케이블(142)에는 접지 저항(146)이 설치될 수 있다.

상기 스위칭 유닛(144)은 일 예로서 릴레이 스위치를 포함할 수 있으며, 상기 릴레이 스위치(144)의 동작은 상기 제어부(158)에 의해 제어될 수 있다.

상기 제전 장치(140)는 상기 기판(10)이 상기 척(110) 상으로 로드되는 동안 그리고 상기 기판(10)에 대한 검사 공정이 완료된 후 상기 기판(10)이 상기 척(110)으로부터 언로드되는 동안 즉 상기 척(110) 상에 기판(10)이 위치되어 있지 않은 동안 상기 척(110)으로부터 정전기를 제거할 수 있다.

특히, 상기 스위칭 유닛(144)은 상기 기판(10)에 대한 검사 공정이 수행되는 동안 즉 상기 척(110) 상에 기판(10)이 위치되어 있는 동안 상기 제어부(158)에 의해 그 동작이 제어될 수 있다. 결과적으로, 상기 척(110) 상에 상기 기판(10)이 위치되어 있는지의 여부와 상관없이 상기 척(110)의 정전기는 항상 일정한 범위 내에서 관리될 수 있으며, 이에 의해 상기 기판(10)에 대한 검사 신뢰도가 크게 향상될 수 있다.

한편, 상기 프로브 스테이션(100)은 상기 척(110)의 대전 상태를 작업자가 확인할 수 있도록 상기 제어부(158)와 연결되어 상기 센서(156)에 의해 측정된 표면 전압을 표시하는 디스플레이 장치(160)를 구비할 수 있으며, 또한 상기 표면 전압이 상기 기 설정된 범위를 벗어나는 경우 이를 작업자에게 알리기 위하여 경보 신호를 발생시키는 경보 장치(170)를 구비할 수 있다. 일 예로서, 상기 경보 장치(170)는 상기 표면 전압이 상기 기 설정된 범위를 벗어나는 경우 경보등을 점등시키거나 경보음을 발생시킬 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 기판(10) 상의 반도체 소자들을 전기적으로 검사하기 위한 검사 공정에서 상기 기판(10)이 놓여지는 척(110)의 대전 상태는 상기 척(110)과 연결된 정전계 발생판(154)의 표면 전압을 측정함으로써 지속적으로 감시될 수 있다.

특히, 상기 표면 전압의 변화를 감시하는 동안 상기 척(110)의 대전 상태가 기 설정된 범위를 벗어나는 경우 제어부(158)는 즉시 상기 검사 공정을 중지시킬 수 있으며, 상기 척(110)의 정전기가 제전 장치(140)를 통하여 충분히 제거된 후 상기 검사 공정이 재시작될 수 있다.

따라서, 상기 검사 공정을 수행하는 동안 상기 척(110)의 대전 상태가 항상 기 설정된 범위 내에서 일정하게 유지될 수 있으며 이를 통해 상기 반도체 소자들에 대한 검사 신뢰도가 크게 향상될 수 있다. 또한 상기 척(110)의 정전기 대전에 의해 상기 반도체 소자들이 손상되는 것을 충분히 방지할 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 : 검사 챔버 110 : 척
120 : 프로브 카드 130 : 테스터
140 : 제전 장치 142 : 접지 케이블
144 : 스위칭 유닛 146 : 접지 저항
150 : 제어 장치 152 : 연결 케이블
154 : 정전계 발생판 156 : 센서
158 : 제어부 160 : 디스플레이 장치
170 : 경보 장치

Claims (7)

1. 기판을 지지하기 위한 척;
   상기 척의 상부에 배치되어 상기 기판 상에 형성된 반도체 소자들을 전기적으로 검사하기 위한 프로브 카드;
   상기 척과 연결 케이블을 통해 전기적으로 연결되며 상기 척의 대전 상태에 따라 정전계를 발생시키는 정전계 발생판;
   상기 정전계 발생판에 인접하도록 소정의 간격을 두고 배치되며 상기 정전계 발생판의 표면 전압을 측정하기 위한 센서; 및
   상기 반도체 소자들에 대한 검사 공정을 수행하는 동안 상기 센서에 의해 측정된 표면 전압으로부터 상기 척의 대전 상태를 지속적으로 감시하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 스테이션.
2. 제1항에 있어서, 상기 정전계 발생판은 도전성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프로브 스테이션.
3. 제1항에 있어서, 상기 척과 전기적으로 연결되어 상기 척의 정전기를 제거하기 위한 제전 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 스테이션.
4. 제3항에 있어서, 상기 제전 장치는 전기적으로 접지된 스위칭 유닛을 포함하며, 상기 제어부는 상기 척의 대전 상태에 따라 상기 스위칭 유닛을 동작시키는 것을 특징으로 하는 프로브 스테이션.
5. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 센서에 의해 측정된 표면 전압이 기 설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 반도체 소자들에 대한 검사 공정을 중지시키는 것을 특징으로 하는 프로브 스테이션.
6. 제1항에 있어서, 상기 센서에 의해 측정된 표면 전압을 표시하는 디스플레이 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 스테이션.
7. 제1항에 있어서, 상기 센서에 의해 측정된 표면 전압이 기 설정된 범위를 벗어나는 경우 경보 신호를 발생시키는 경보 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 스테이션.

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