KR102013085B1

KR102013085B1 - 웨이퍼 검사 장치 및 웨이퍼 검사 방법

Info

Publication number: KR102013085B1
Application number: KR1020187008287A
Authority: KR
Inventors: 히로시 야마다
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2016-07-14
Publication date: 2019-08-21
Also published as: US20180299487A1; SG11201802518XA; CN108140591B; US10557868B2; JP2017069427A; JP6652361B2; TW201731000A; TWI703655B; KR20180043815A; CN108140591A; WO2017056654A1

Abstract

정확한 검사를 행할 수 있는 웨이퍼 검사 장치를 제공한다. 웨이퍼 검사 장치(10)는, 웨이퍼(W)를 향해서 돌출되는 다수의 콘택트 프로브(25)를 갖는 프로브 카드(19)와, 웨이퍼(W)를 적재하고 또한 프로브 카드(19)를 향해서 이동하는 척 톱(29)과, 프로브 카드(19)에 대한 척 톱(29)의 상대적인 경사를 조정하는 얼라이너(32)를 구비한다.

Description

웨이퍼 검사 장치 및 웨이퍼 검사 방법

본 발명은, 웨이퍼 검사용 프로브 카드를 사용하는 웨이퍼 검사 장치 및 웨이퍼 검사 방법에 관한 것이다.

다수의 반도체 디바이스가 형성된 웨이퍼의 검사를 행하기 위한 검사 장치로서의 프로버는, 복수의 주상 접촉 단자인 콘택트 프로브를 갖는 프로브 카드를 구비하고, 프로브 카드에 웨이퍼를 맞닿게 함으로써, 각 콘택트 프로브를 반도체 디바이스에서의 전극 패드나 땜납 범프와 접촉시키고, 또한 각 콘택트 프로브로부터 각 전극 패드나 각 땜납 범프에 접속된 반도체 디바이스의 전기 회로에 전기를 흘림으로써 해당 전기 회로의 도통 상태 등을 검사한다.

최근, 웨이퍼의 검사 효율을 향상시키기 위해서, 복수의 프로브 카드를 구비하고, 반송 스테이지에 의해 하나의 프로브 카드에 웨이퍼를 반송 중에 다른 프로브 카드에서 웨이퍼의 반도체 디바이스를 검사 가능한 웨이퍼 검사 장치가 개발되어 있다. 이 웨이퍼 검사 장치에서는, 각 프로브 카드에 각 웨이퍼를 접촉시킬 때, 웨이퍼의 휨을 방지하기 위해서, 후판 부재인 척 톱(100)에 웨이퍼(W)를 적재하고(도 10a), 프로브 카드(101) 및 척 톱(100)의 사이의 공간을 진공화함으로써 척 톱(100)과 함께 웨이퍼(W)를 프로브 카드(101)에 맞닿게 한다(도 10b)(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

웨이퍼 검사 장치에 있어서 정확한 검사를 행하기 위해서는, 프로브 카드의 각 콘택트 프로브를 반도체 디바이스의 각 전극 패드나 각 땜납 범프에 균등하게 맞닿게 할 필요가 있으므로, 웨이퍼를 프로브 카드에 평행하게 맞닿게 한다.

그런데, 최근, 웨이퍼의 검사를 행할 때의 검사 조건이 복잡화하고, 특히, 고온 환경 하나 저온 환경 하에서의 검사가 수많이 행하여지게 되어 있다.

일본 특허 공개 제2014-75420호 공보

그러나, 고온 환경 하나 저온 환경 하에서는 열팽창이나 열수축의 영향으로 프로브 카드나 척 톱이 변형되어, 결과로서 프로브 카드나 척 톱이 경사지는 경우가 있다. 이때, 척 톱에 적재된 웨이퍼는 프로브 카드와 평행을 유지하는 것이 곤란해서, 웨이퍼를 프로브 카드에 맞닿게 했을 때, 각 콘택트 프로브를 각 전극 패드나 각 땜납 범프에 균등하게 맞닿게 하는 것이 곤란해진다. 즉, 웨이퍼 검사 장치에 있어서 정확한 검사를 행하는 것이 곤란해진다.

본 발명의 목적은, 정확한 검사를 행할 수 있는 웨이퍼 검사 장치 및 웨이퍼 검사 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따르면, 수평하게 배열된 복수의 테스터로 이루어지는 테스터 열과, 상기 테스터 열에 대응하여 설치되는 반송 스테이지를 구비하는 웨이퍼 검사 장치에 있어서, 상기 테스터 열에 대응하여 배치되는 제1 카메라를 구비하고, 상기 제1 카메라는, 상기 대응하는 테스터 열을 따라 이동하고, 각 상기 테스터는 웨이퍼를 향해서 돌출되는 다수의 접촉 단자를 갖는 프로브 카드를 가지며, 상기 반송 스테이지는 상기 웨이퍼를 적재하고 또한 상기 프로브 카드를 향해서 이동하며, 상기 반송 스테이지는 얼라이너 및 해당 얼라이너에 적재되는 척 톱을 가지며, 상기 얼라이너 및 상기 척 톱은 분리 가능하고, 상기 웨이퍼는 상기 척 톱에 적재되고, 상기 얼라이너는, 상기 프로브 카드에 대한 상기 척 톱의 상대적인 경사를 조정하는 경사 조정 기구를 구비하며, 상기 웨이퍼 검사 장치는 상기 척 톱의 경사의 정도 및 상기 프로브 카드의 경사의 정도를 확인하는 경사 확인 기구를 더 구비하고, 상기 경사 확인 기구는 상기 제1 카메라 및 제2 카메라를 포함하며, 상기 제1 카메라는 상기 척 톱의 경사의 정도를 확인하고, 상기 제2 카메라는 상기 얼라이너에 배치되어 상기 프로브 카드의 경사의 정도를 확인하는 웨이퍼 검사 장치가 제공된다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따르면, 수평하게 배열된 복수의 테스터로 이루어지는 테스터 열과, 상기 테스터 열에 대응하여 설치되는 반송 스테이지를 구비하고, 각 상기 테스터는 웨이퍼를 향해서 돌출되는 다수의 접촉 단자를 갖는 프로브 카드를 가지며, 상기 반송 스테이지는 얼라이너 및 해당 얼라이너에 적재되는 척 톱을 갖는 웨어퍼 검사 장치에 있어서, 상기 프로브 카드와, 상기 척 톱에 적재되는 웨이퍼를 맞닿게 하는 웨이퍼 검사 방법으로서, 상기 척 톱의 경사의 정도 및 상기 프로브 카드의 경사의 정도를 확인하는 경사 확인 스텝과, 상기 프로브 카드에 대한 상기 척 톱의 상대적인 경사를 조정하는 경사 조정 스텝과, 상기 웨이퍼를 적재하는 상기 척 톱이 상기 프로브 카드를 향해서 이동하는 이동 스텝을 가지며, 상기 테스터 열에 대응하여 제1 카메라가 배치되고, 상기 제1 카메라는, 상기 대응하는 테스터 열을 따라 이용하고, 상기 경사 확인 스텝에서는, 상기 제1 카메라가 상기 척 톱의 경사의 정도를 확인하고, 상기 얼라이너에 배치되는 제2 카메라가 상기 프로브 카드의 경사의 정도를 확인하는 웨이퍼 검사 방법이 제공된다.

본 발명에 따르면, 척 톱의 프로브 카드에 대한 상대적인 경사가 조정되므로, 척 톱에 적재된 웨이퍼는 프로브 카드와 평행을 유지할 수 있다. 이에 의해, 고온 환경 하나 저온 환경 하의 측정에 있어서 프로브 카드나 척 톱이 경사져도, 각 접촉 단자를 웨이퍼에 형성된 반도체 디바이스의 각 전극 패드나 각 땜납 범프에 균등하게 맞닿게 할 수 있고, 따라서, 웨이퍼 검사 장치에 있어서 정확한 검사를 행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 웨이퍼 검사 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 수평 단면도이다.
도 2는 도 1에서의 선 II-II를 따르는 단면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에서의 반송 스테이지 및 테스터의 구성을 개략적으로 도시하는 측면도이다.
도 4는 도 3에서의 반송 스테이지의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 얼라이너에 대한 척 톱의 위치를 규정하는 위치 규정 동작을 나타내는 공정도이다.
도 6은 도 3에서의 척 톱의 단열 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시 형태에 관한 웨이퍼 검사 방법에서의 프로브 카드로의 척 톱의 설치 방법을 나타내는 공정도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시 형태에 관한 웨이퍼 검사 방법에서의 프로브 카드로의 척 톱의 설치 방법을 나타내는 공정도이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태에 관한 웨이퍼 검사 방법에서의 웨이퍼 얼라인먼트 조정 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 10a 및 도 10b는 종래의 웨이퍼 검사 방법에서의 프로브 카드로의 척 톱의 설치 방법을 나타내는 공정도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.

먼저, 본 실시 형태에 관한 웨이퍼 검사 장치에 대해서 설명한다.

도 1은, 본 실시 형태에 관한 웨이퍼 검사 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 수평 단면도이며, 도 2는, 도 1에서의 선 II-II를 따르는 단면도이다.

도 1 및 도 2에서, 웨이퍼 검사 장치(10)는 검사실(11)을 구비하고, 해당 검사실(11)은, 웨이퍼(W)의 각 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사를 행하는 검사 영역(12)과, 검사실(11)에 대한 웨이퍼(W)의 반출입을 행하는 반출입 영역(13)과, 검사 영역(12) 및 반출입 영역(13)의 사이에 설치된 반송 영역(14)을 갖는다.

검사 영역(12)에는 복수의 웨이퍼 검사용 인터페이스로서의 테스터(15)가 배치된다. 구체적으로, 검사 영역(12)은 수평으로 배열된 복수의 테스터로 이루어지는 테스터 열의 3층 구조를 갖고, 테스터 열의 각각에 대응해서 1개의 테스터측 카메라(16)(경사 확인 기구)가 배치된다. 각 테스터측 카메라(16)는, 대응하는 테스터 열을 따라 수평으로 이동하고, 테스터 열을 구성하는 각 테스터(15) 앞에 위치해서 후술하는 반송 스테이지(18)가 반송하는 웨이퍼(W) 등의 위치나 후술하는 척 톱(29)의 경사 정도를 확인한다.

반출입 영역(13)은 복수의 수용 공간(17)으로 구획되고, 각 수용 공간(17)에는 복수의 웨이퍼를 수용하는 용기인 FOUP를 받아들이는 포트(17a), 웨이퍼의 위치 정렬을 행하는 얼라이너(17b), 프로브 카드(19)가 반입되고 또한 반출되는 로더(17c)나 웨이퍼 검사 장치(10)의 각 구성 요소의 동작을 제어하는 컨트롤러(17d)가 배치된다.

반송 영역(14)에는 해당 반송 영역(14)뿐만 아니라 검사 영역(12)이나 반출입 영역(13)으로도 이동 가능한 반송 스테이지(18)가 배치된다. 반송 스테이지(18)는 각 스테이지 열에 대응해서 1개씩 설치되고, 반출입 영역(13)의 포트(17a)로부터 웨이퍼(W)를 수취해서 각 테스터(15)에 반송하고, 또한 반도체 디바이스의 전기적 특성의 검사가 종료된 웨이퍼(W)를 각 테스터(15)로부터 포트(17a)에 반송한다.

이 웨이퍼 검사 장치(10)에서는, 각 테스터(15)가 반송된 웨이퍼(W)의 각 반도체 디바이스의 전기적 특성을 행하는데, 반송 스테이지(18)가 하나의 테스터(15)를 향해서 웨이퍼(W)를 반송하고 있는 동안에, 다른 테스터(15)는 다른 웨이퍼(W)의 각 반도체 디바이스의 전기적 특성을 행할 수 있으므로, 웨이퍼의 검사 효율을 향상시킬 수 있다.

도 3은, 도 1 및 도 2에서의 반송 스테이지 및 테스터의 구성을 개략적으로 도시하는 측면도이다. 또한, 도 3은, 반송 스테이지(18)가 웨이퍼(W)를 테스터(15)의 프로브 카드(19)에 맞닿게 한 상태를 나타내고, 주로 테스터(15)의 구성을 단면도로 나타낸다.

도 3에서, 테스터(15)는 장치 프레임(도시 생략)에 고정되는 포고 프레임(20) 상에 설치된다. 포고 프레임(20)의 하부에는 프로브 카드(19)가 장착된다. 포고 프레임(20)에 대하여 상하 방향에 대해서 이동 가능한 플랜지(22)가 당해 포고 프레임(20)에 걸림 결합된다. 포고 프레임(20) 및 플랜지(22)의 사이에는 원통형의 벨로우즈(23)가 개재한다.

프로브 카드(19)는, 원판 형상의 본체(24)와, 본체(24)의 상면의 거의 한 면에 배치되는 다수의 전극(도시 생략)과, 본체(24)의 하면으로부터 도면 중 하방을 향해서 돌출되도록 배치되는 다수의 콘택트 프로브(25)(접촉 단자)를 갖는다. 각 전극은 대응하는 각 콘택트 프로브(25)와 접속되고, 각 콘택트 프로브(25)는, 프로브 카드(19)에 웨이퍼(W)가 맞닿았을 때, 해당 웨이퍼(W)에 형성된 각 반도체 디바이스의 전극 패드나 땜납 범프와 접촉한다.

포고 프레임(20)은, 대략 평판 형상의 본체(26)와, 해당 본체(26)의 중앙부 부근에 뚫어서 형성된 복수의 관통 구멍인 포고 블록 삽입 끼움 구멍(27)을 갖고, 각 포고 블록 삽입 끼움 구멍(27)에는 다수의 포고 핀이 배열되어 형성되는 포고 블록(28)이 삽입 끼움된다. 포고 블록(28)은 테스터(15)가 갖는 검사 회로(도시 생략)에 접속됨과 함께, 포고 프레임(20)에 장착된 프로브 카드(19)에서의 본체(24)의 상면의 다수의 전극에 접촉하고, 해당 전극에 접속되는 프로브 카드(19)의 각 콘택트 프로브(25)에 전류를 흘림과 함께, 웨이퍼(W)의 각 반도체 디바이스의 전기 회로로부터 각 콘택트 프로브(25)를 통해서 흘러 온 전류를 검사 회로를 향해서 흘린다.

플랜지(22)는 원통형의 본체(22a)와, 해당 본체(22a)의 하부에 형성된 원환 형상 부재로 이루어지는 맞닿음부(22b)를 갖고, 프로브 카드(19)를 둘러싸도록 배치된다. 후술하는 바와 같이 플랜지(22)에 척 톱(29)이 맞닿을 때까지는, 플랜지(22)는 자중에 의해 맞닿음부(22b)의 하면이 프로브 카드(19)의 각 콘택트 프로브(25)의 선단보다도 하방에 위치하도록 하방으로 이동한다. 벨로우즈(23)는 금속제의 주름 상자 구조체이며, 상하 방향으로 신축 가능하게 구성된다. 벨로우즈(23)의 하단 및 상단은 각각 플랜지(22)의 맞닿음부(22b)의 상면 및 포고 프레임(20)의 하면에 밀착된다.

테스터(15)에서는, 포고 프레임(20) 및 베이스(21)의 사이의 공간이 시일 부재(30)로 밀봉되어, 해당 공간이 진공화됨으로써 포고 프레임(20)이 베이스(21)에 장착된다. 포고 프레임(20) 및 프로브 카드(19)의 사이의 공간도 시일 부재(31)로 밀봉되어, 해당 공간이 진공화됨으로써 프로브 카드(19)가 포고 프레임(20)에 장착된다.

반송 스테이지(18)는, 후판 부재의 척 톱(29) 및 얼라이너(32)(경사 조정 기구)로 이루어지고, 척 톱(29)은 얼라이너(32)에 적재되고, 척 톱(29)의 상면에는 웨이퍼(W)가 적재된다. 척 톱(29)은 얼라이너(32)에 진공 흡착되고, 웨이퍼(W)는 척 톱(29)에 진공 흡착된다. 따라서, 반송 스테이지(18)가 이동할 때, 웨이퍼(W)가 반송 스테이지(18)에 대하여 상대적으로 이동하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 척 톱(29)이나 웨이퍼(W)의 유지 방법은 진공 흡착에 한정되지 않고, 척 톱(29)이나 웨이퍼(W)의 얼라이너(32)에 대한 상대적인 이동을 방지할 수 있는 방법이라면 되며, 예를 들어 전자 흡착이나 클램프에 의한 유지이어도 된다. 또한, 척 톱(29)의 상면의 주연부에는 단차(29a)가 형성되고, 해당 단차(29a)에는 시일 부재(33)가 배치된다.

반송 스테이지(18)는 이동 가능하기 때문에, 테스터(15)의 프로브 카드(19)의 하방으로 이동해서 척 톱(29)에 적재된 웨이퍼(W)를 프로브 카드(19)에 대향시킬 수 있음과 함께, 테스터(15)를 향해서 이동시킬 수 있다. 척 톱(29)이 플랜지(22)의 맞닿음부(22b)에 맞닿고, 웨이퍼(W)가 프로브 카드(19)에 맞닿았을 때 형성되는, 척 톱(29), 플랜지(22), 포고 프레임(20) 및 프로브 카드(19)가 둘러싸는 공간(S)은, 벨로우즈(23) 및 시일 부재(33)에 의해 밀봉되어, 해당 공간(S)이 진공화됨으로써 척 톱(29)이 프로브 카드(19)에 유지되고, 척 톱(29)에 적재되는 웨이퍼(W)가 프로브 카드(19)에 맞닿는다. 이때, 웨이퍼(W)의 각 반도체 디바이스에서의 각 전극 패드나 각 땜납 범프와, 프로브 카드(19)의 각 콘택트 프로브(25)가 맞닿는다. 또한, 웨이퍼 검사 장치(10)에서는, 반송 스테이지(18)의 이동은 컨트롤러(17d)에 의해 제어되고, 해당 컨트롤러(17d)는 반송 스테이지(18)의 위치나 이동량을 파악한다.

그런데, 웨이퍼의 검사를 행할 때의 검사 조건의 복잡화에 대응해서 각 테스터(15)의 프로브 카드(19)(정확하게는 포고 프레임(20))나 척 톱(29)은, 히터나 냉매 통로 등의 온도 조절 기구(모두 도시하지 않음)를 내장하여, 고온 환경 하나 저온 환경 하에서의 검사를 실현한다. 이러한 고온 환경 하나 저온 환경 하에서의 검사에서는, 내장한 히터로부터의 방열이나 냉매 통로로의 흡열에 의해, 프로브 카드(19)나 척 톱(29)이 변형되고, 결과로서 프로브 카드(19)나 척 톱(29)이 경사지는 경우가 있다. 그 결과, 척 톱(29)에 적재된 웨이퍼(W)가 프로브 카드(19)와 평행을 유지하는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 본 실시 형태에서는, 이것에 대응하여, 얼라이너(32)가 프로브 카드(19)에 대한 척 톱(29)의 상대적인 경사를 조정한다.

도 4는, 도 3에서의 반송 스테이지의 구성을 설명하기 위한 도면이며, 이해를 용이하게 하기 위해서 얼라이너(32)의 내부가 투시된 상태로 묘화되어 있다. 또한, 척 톱(29)은 얼라이너(32)로부터 이격된 상태로 묘화되고, 도면 중에서의 좌우 방향이 X 방향으로 되고, 상하 방향이 Z 방향으로 되고, 깊이 방향이 Y 방향으로 되고, Z 방향의 축 주위의 회전 방향이 θ 방향으로 된다.

도 4에서, 얼라이너(32)는, 판상 부재의 X 베이스(34)와, 해당 X 베이스(34) 상에서 X 방향으로 연신되는 레일 형상의 X 가이드(35)와, 해당 X 가이드(35)와 걸림 결합해서 X 방향으로 이동 가능한 복수의 X 블록(36)과, 각 X 블록(36)에 의해 지지되는 판상 부재의 Y 베이스(37)와, 해당 Y 베이스(37) 상에서 Y 방향으로 연신되는 레일 형상의 Y 가이드(38)와, 해당 Y 가이드(38)와 걸림 결합해서 Y 방향으로 이동 가능한 복수의 Y 블록(39)과, 각 Y 블록(39)에 의해 지지되는 판상 부재의 Z 베이스(40)를 구비한다. 각 X 블록(36)이 X 방향으로 이동함으로써 Y 베이스(37)는 X 베이스(34)에 대하여 X 방향으로 이동 가능하고, 각 Y 블록(39)이 Y 방향으로 이동함으로써 Z 베이스(40)는 Y 베이스(37)나 X 베이스(34)에 대하여 Y 방향으로 이동 가능하다.

또한, Z 베이스(40)의 중심에는 Z 블록 구멍(41)이 형성되고, 해당 Z 블록 구멍(41)에는 단면 H 형상의 Z 블록(42)이 헐겁게 결합된다. Z 블록(42)은 내부에 플랜지 형상부(43)를 갖고, 플랜지 형상부(43)는 Z 방향으로 연신되는 볼 나사(44)와 나사 결합한다. 볼 나사(44)는 Z축 모터(45)로부터 구동 벨트(46)를 통해서 전달되는 회전력에 의해 축 주위로 회전하고, 회전하는 볼 나사(44)와 나사 결합하는 플랜지 형상부(43)는 Z 방향으로 이동한다. 그 결과, Z 블록(42)이 도시하지 않은 가이드를 따라 Z 방향으로 이동한다. 플랜지 상부(43)의 상면에는 복수의 액추에이터(47)가 배치되고, 각 액추에이터(47)는 롤러 링(48)을 통해서 대략 원판 형상의 척 베이스(49)를 지지한다. 롤러 링(48)은 도시하지 않은 θ 방향의 구동 기구를 갖고, 척 베이스(49)를 θ 방향으로 회전 가능하게 지지한다. 배치되는 액추에이터(47)의 수는 2개 이상이면 되고, 예를 들어 3개의 액추에이터(47)가 배치되어도 되고, 또는 2개의 액추에이터(47)와 1개의 높이 고정 지지부(도시 생략)가 배치되어도 된다. 척 베이스(49)는 도시하지 않은 구조에 의해 θ 방향으로 회전한다. 척 베이스(49)는 상면의 중심 부분으로 이루어지는 척 톱 흡착면(52)을 갖고, 척 톱(29)의 보텀 플레이트(53)는 척 톱 흡착면(52)에 진공 흡착된다. 이에 의해, 척 톱(29)이 얼라이너(32)에 적재되어 장착된다. 또한, 척 베이스(49)는 상면의 주연부에 배치되는 복수의 하이트 센서(54)와, 상단이 반구 형상인 위치 결정 핀(55)을 갖는다. 한편, 척 톱(29)은 하면에 있어서 각 하이트 센서(54)와 대향하는 위치에 배치되는 복수의 검출용 플레이트(56)와, 각 위치 결정 핀(55)과 대향하는 위치에 배치되는 복수의 위치 결정 블록(57)을 갖고, 각 위치 결정 블록(57)의 하단은 원추 형상으로 성형되고, 대응하는 위치 결정 핀(55)의 반구 형상의 상단과 걸림 결합한다. 본 실시 형태에서는, 각 위치 결정 블록(57) 및 각 위치 결정 핀(55)은 위치 규정 기구를 구성하고, 각 위치 결정 블록(57)이 대응하는 각 위치 결정 핀(55)에 걸림 결합함으로써, 척 베이스(49)(얼라이너(32))에 대한 척 톱(29)의 위치를 규정한다. 그런데, 각 위치 결정 블록(57)을 대응하는 각 위치 결정 핀(55)에 걸림 결합시킬 때, 도 5a에 도시한 바와 같이, 각 위치 결정 블록(57)의 하단과 위치 결정 핀(55)의 반구 형상의 상단이 부분적으로 맞닿아, 각 위치 결정 블록(57)이 대응하는 각 위치 결정 핀(55)에 정확하게 걸림 결합하지 않는 경우가 있다. 이 경우, 얼라이너(32)에 대하여 척 톱(29)이 어긋나게 되기 때문에, 얼라이너(32)에 의해 척 톱(29)의 경사를 조정해도, 척 톱(29)의 경사 정도를 원하는 경사 정도에 맞출 수 없을 우려가 있다. 본 실시 형태에서는, 이것에 대응하여, 척 톱(29)을 얼라이너(32)에 적재한 후에 얼라이너(32)의 척 베이스(49)를 X 방향, Y 방향, Z 방향 및 θ 방향의 적어도 하나를 따라 요동시키는 위치 규정 동작을 실행한다. 이에 의해, 척 톱(29)에 대하여 척 베이스(49)를 어긋나게 해서, 각 위치 결정 블록(57)의 하단과 위치 결정 핀(55)의 반구 형상의 상단과의 맞닿음 상태를 개선하여 각 위치 결정 블록(57)을 대응하는 각 위치 결정 핀(55)에 정확하게 걸림 결합시킨다(위치 규정 스텝)(도 5b). 위치 규정 동작은 척 톱(29)을 얼라이너(32)에 적재한 직후에 행하는 것이 바람직하지만, 후술하는 웨이퍼 얼라인먼트 조정 처리의 실행 직전에 행해도 된다.

도 4로 돌아가서, 얼라이너(32)는, 프로브 카드(19)나 포고 프레임(20)의 경사 정도를 확인하기 위한 상방 확인 카메라(62)(경사 확인 기구)를 갖는다. 상방 확인 카메라(62)는 Z 블록(42)에 설치된다. 또한, 얼라이너(32)에서는, 각 액추에이터(47)가 척 베이스(49)를 리프트하는데, 각 액추에이터(47)의 리프트량은 개별로 조정 가능하다. 즉, 각 액추에이터(47)의 리프트량을 상이하게 함으로써, 척 베이스(49)의 경사, 나아가서는 척 톱(29)의 경사를 조정할 수 있다.

도 6은, 도 3에서의 척 톱의 단열 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 6에서, 척 톱(29)은, 후판 부재로 이루어지는 본체(58)와, 해당 본체(58)의 하면에 배치된 보텀 플레이트(53)와, 해당 보텀 플레이트(53) 및 본체(58)의 사이에 배치되는 쿨러(60) 및 히터(59)를 갖는다. 보텀 플레이트(53)는 본체(58), 보다 상세하게는 쿨러(60)나 히터(59)로부터 약간의 거리를 두고 이격해서 배치된다. 본체(58) 및 보텀 플레이트(53)는 원통형의 단열 컬러(61)에 의해 접속된다. 이에 의해, 쿨러(60)가 보텀 플레이트(53)를 통해서 얼라이너(32)의 열을 흡수하는 것을 방지하고, 또한 히터(59)의 열이 보텀 플레이트(53)를 통해서 얼라이너(32)에 방출되는 것을 방지할 수 있고, 따라서, 척 톱(29)의 온도 제어성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본체(58) 및 보텀 플레이트(53)의 사이에는 단열 컬러(61)가 개재되기 때문에, 쿨러(60)나 히터(59)에 의한 본체(58)의 열수축이나 열팽창의 영향이 보텀 플레이트(53)에 전해지는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 보텀 플레이트(53)의 변형을 억제할 수 있고, 따라서, 척 톱(29)을 안정되게 얼라이너(32)에 흡착시킬 수 있다.

이어서, 본 실시 형태에 관한 웨이퍼 검사 방법에 대해서 설명한다.

도 7a, 도 7b, 도 8a 및 도 8b는, 본 실시 형태에 관한 웨이퍼 검사 방법에서의 프로브 카드로의 척 톱의 설치 방법을 나타내는 공정도이다.

먼저, 얼라이너(32)에 척 톱(29)을 흡착시키고, 각 하이트 센서(54)가, 각 하이트 센서(54)로부터 대응하는 각 검출용 플레이트(56)까지의 거리를 측정한다. 측정된 거리가 미리 설정된 허용값에서 벗어나 있었을 경우, 얼라이너(32)로의 척 톱(29)의 흡착을 중단하고, 상술한 위치 규정 동작을 행한다. 계속해서, 다시, 얼라이너(32)에 척 톱(29)을 흡착시키고, 각 하이트 센서(54)가, 각 하이트 센서(54)로부터 대응하는 각 검출용 플레이트(56)까지의 거리를 측정한다. 측정된 거리가 미리 설정된 허용값에 수렴될 때까지, 이들 일련의 동작을 반복한다. 그 후, 반송 스테이지(18)(얼라이너(32))에 의해 웨이퍼(W)를 적재하는 척 톱(29)을 임의의 테스터(15)의 전방까지 이동시키고, 척 톱(29)을 테스터측 카메라(16)와 대향시킨다(도 7a). 이때, 테스터측 카메라(16)는, 척 톱(29)의 경사 정도를 확인한다(경사 확인 스텝). 그 후, 테스터(15)에 대하여 얼라이너(32)를 이동시켜, 얼라이너(32)의 상방 확인 카메라(62)를 프로브 카드(19)와 대향시킨다(도 7b). 이때, 상방 확인 카메라(62)는 프로브 카드(19)의 경사 정도를 확인한다(경사 확인 스텝).

계속해서, 얼라이너(32) 및 척 톱(29)을 테스터(15)에 대하여 이동시켜, 척 톱(29)에 적재되는 웨이퍼(W)를 프로브 카드(19)와 대향시킨다. 또한, 확인된 척 톱(29)의 경사 정도 및 프로브 카드(19)의 경사 정도에 기초하여 웨이퍼(W)가 프로브 카드(19)와 평행을 유지하기 위한 척 톱(29)의 경사 정도를 산출하고, 산출된 척 톱(29)의 경사 정도를 실현하기 위해서, 각 액추에이터(47)에 의해 척 베이스(49)의 프로브 카드(19)에 대한 상대적인 경사를 조정한다(경사 조정 스텝)(도 8a). 그 후, 척 톱(29)을 프로브 카드(19)에 이동시켜, 프로브 카드(19)와 웨이퍼(W)를 맞닿게 한다(이동 스텝)(도 8b). 이때, 공간(S)이 진공화되어 척 톱(29)이 프로브 카드(19)에 유지된다.

도 7a, 도 7b, 도 8a 및 도 8b의 방법에 의하면, 척 톱(29)에 적재되는 웨이퍼(W)가 프로브 카드(19)와 평행을 유지하도록 척 톱(29)의 프로브 카드(19)에 대한 상대적인 경사가 조정된다. 이에 의해, 고온 환경 하나 저온 환경 하의 측정에 있어서 프로브 카드(19)나 척 톱(29)이 경사져도, 척 톱(29)의 프로브 카드(19)에 대한 상대적인 경사를 조정함으로써, 웨이퍼(W)를 프로브 카드(19)와 평행하게 유지할 수 있다. 그 결과, 각 콘택트 프로브(25)를 웨이퍼(W)에 형성된 반도체 디바이스의 각 전극 패드나 각 땜납 범프에 균등하게 맞닿게 할 수 있고, 따라서, 웨이퍼 검사 장치(10)에 있어서 정확한 검사를 행할 수 있다.

또한, 도 7a, 도 7b, 도 8a 및 도 8b의 방법에서는, 프로브 카드(19)의 경사 정도 및 척 톱(29)의 경사 정도가 확인되므로, 척 톱(29)의 프로브 카드(19)에 대한 상대적인 경사를 확실하게 파악할 수 있고, 따라서, 웨이퍼(W)가 프로브 카드(19)와 평행을 유지하기 위한 척 톱(29)의 경사 정도를 정확하게 산출할 수 있다. 또한, 스루풋을 우선하는 경우 등에는, 프로브 카드(19)의 경사 정도 및 척 톱(29)의 경사 정도 중 어느 하나만을 확인하고, 웨이퍼(W)가 프로브 카드(19)와 평행을 유지하기 위한 척 톱(29)의 경사 정도를 산출해도 된다.

웨이퍼 검사 장치(10)에서는, 각 테스터(15)의 프로브 카드(19)나 척 톱(29)이 히터나 냉매 통로를 내장하고, 각 프로브 카드(19)나 척 톱(29)의 경사 정도가 상이한 경우가 있는데, 얼라이너(32)에 의해 척 톱(29)의 각 프로브 카드(19)에 대한 상대적인 경사를 조정함으로써, 어느 테스터(15)에서든, 웨이퍼(W)는 각 프로브 카드(19)와 평행을 유지할 수 있다. 그 결과, 복수의 프로브 카드(19)를 사용해서 다수의 웨이퍼(W)의 검사를 정확하게 행할 수 있고, 따라서, 웨이퍼(W)의 검사 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 웨이퍼 검사 장치(10)에서는, 얼라이너(32)의 요동 등에 의해, 각 위치 결정 블록(57)을 대응하는 각 위치 결정 핀(55)에 정확하게 걸림 결합시켜 얼라이너(32)에 대한 척 톱(29)의 위치가 규정된다. 이에 의해, 얼라이너(32)에 의해 척 톱(29)의 경사를 조정할 때, 척 톱(29)의 경사 정도를 원하는 경사의 정도로 정확하게 맞출 수 있다. 그 결과, 웨이퍼(W)를 프로브 카드(19)와 확실하게 평행을 유지시킬 수 있다.

그런데, 상술한 도 7a, 도 7b, 도 8a 및 도 8b의 방법에서는, 웨이퍼(W)가 프로브 카드(19)와 평행을 유지하기 위한 척 톱(29)의 경사 정도를 산출하고, 산출된 척 톱(29)의 경사 정도를 실현하도록 각 액추에이터(47)에 의해 척 베이스(49)의 경사를 조정했지만, 각 액추에이터(47)의 리프트량의 변동 등의 영향에 의해, 산출된 척 톱(29)의 경사 정도를 정확하게 실현하는 것은 용이하지 않다. 본 실시 형태에서는, 이것에 대응하여, 척 베이스(49)의 경사의 조정을 복수회 반복함으로써, 산출된 척 톱(29)의 경사 정도를 정확하게 실현한다.

도 9는, 본 실시 형태에 관한 웨이퍼 검사 방법에서의 웨이퍼 얼라인먼트 조정 처리를 나타내는 흐름도이다.

먼저, 테스터측 카메라(16)나 상방 확인 카메라(62)에 의해 척 톱(29)이나 프로브 카드(19)의 경사 정도를 확인함으로써, 웨이퍼 얼라인먼트를 측정한다(스텝 S901). 계속해서, 웨이퍼 검사 장치(10)가 웨이퍼 경사 조정 기구, 본 실시 형태에서는, 각 액추에이터(47)를 갖는지 여부를 판별한다(스텝 S902). 웨이퍼 경사 조정 기구를 갖는 경우, 웨이퍼 검사 장치(10)에 있어서 경사 조정 실행 설정(얼라이너(32)에 의한 척 베이스(49)의 경사 조정 실행 설정)이 이루어져 있는지 여부를 판별한다(스텝 S903). 경사 조정 실행 설정이 이루어져 있을 경우, 경사 조정에 있어서 프로브 카드(19)의 경사를 고려할지 여부, 구체적으로는, 웨이퍼(W)가 프로브 카드(19)와 평행을 유지하기 위한 척 톱(29)의 경사 정도를 산출할 때 프로브 카드(19)의 경사 정도를 고려할지 여부를 판별한다(스텝 S904). 프로브 카드(19)의 경사를 고려할 경우에는, 척 톱(29)의 경사 정도뿐만 아니라 프로브 카드(19)의 경사 정도를 합계해서 웨이퍼(W)의 프로브 카드(19)에 대한 경사의 정도(합계 경사)를 산출하고(스텝 S905), 프로브 카드(19)의 경사를 고려하지 않을 경우에는, 척 톱(29)의 경사 정도만을 고려해서 웨이퍼(W)의 프로브 카드(19)에 대한 경사의 정도(웨이퍼 단독 경사)를 산출한다(스텝 S906).

계속해서, 스텝 S905나 스텝 S906에서 산출된 경사의 정도가 허용 범위 내인지 여부를 판별하고(스텝 S907), 허용 범위 내가 아니면, 지금까지 실행한 경사 조정의 횟수가 설정값 이내인지 여부를 판별하고(스텝 S908), 설정값 이내라면, 스텝 S905나 스텝 S906에서 산출된 경사의 정도에 기초하여 산출되는 웨이퍼(W)가 프로브 카드(19)와 평행을 유지하기 위한 척 톱(29)의 경사 정도가 각 액추에이터(47)의 리프트에 의해 조정 가능한 범위 이내인지 여부를 판별하고(스텝 S909), 조정 가능한 범위 이내라면, 웨이퍼(W)가 프로브 카드(19)와 평행을 유지하기 위한 척 톱(29)의 경사 정도를 실현하기 위해서, 각 액추에이터(47)에 의한 척 베이스(49)(웨이퍼(W))의 프로브 카드(19)에 대한 상대적인 경사의 조정을 실행한다(스텝 S910). 그 후, 스텝 S901로 돌아간다.

스텝 S902의 판별 결과, 웨이퍼 검사 장치(10)가 웨이퍼 경사 조정 기구를 갖지 않을 경우, 확인된 척 톱(29)이나 프로브 카드(19)의 경사 정도로부터 산출되는 웨이퍼(W)의 프로브 카드(19)에 대한 경사의 정도가 허용 범위 내인지 여부를 판별하고(스텝 S911), 허용 범위 내이면, 본 처리를 종료하고, 허용 범위 내가 아니면, 웨이퍼 검사 장치(10)의 표시부 등에 에러를 표시하고(스텝 S912), 그 후, 본 처리를 종료한다.

스텝 S907의 판별 결과, 스텝 S905나 스텝 S906에서 산출된 경사의 정도가 허용 범위 내이면, 본 처리를 종료하고, 스텝 S908의 판별 결과, 지금까지 실행한 경사 조정의 횟수가 설정값 이내가 아닐 경우나 스텝 S909의 판별 결과, 웨이퍼(W)가 프로브 카드(19)와 평행을 유지하기 위한 척 톱(29)의 경사 정도가 각 액추에이터(47)의 리프트에 의해 조정 가능한 범위 이내가 아닐 경우, 확인된 척 톱(29)이나 프로브 카드(19)의 경사 정도로부터 산출되는 웨이퍼(W)의 프로브 카드(19)에 대한 경사의 정도가 허용 범위 내인지 여부를 판별하고(스텝 S913), 허용 범위 내이면, 본 처리를 종료하고, 허용 범위 내가 아니면, 웨이퍼 검사 장치(10)의 표시부 등에 에러를 표시하고(스텝 S914), 그 후, 본 처리를 종료한다.

이상, 본 발명에 대해서, 실시 형태를 사용해서 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 임의의 테스터(15)에 있어서 전회의 웨이퍼(W)의 검사 시에 있어서의 척 베이스(49)(척 톱(29))의 경사 정도를 기억하고, 새롭게 당해 테스터(15)에 있어서 웨이퍼(W)의 검사를 행할 때, 테스터측 카메라(16)에 의해 척 베이스(49)(척 톱(29))의 경사 정도를 확인하기 전에, 기억된 척 베이스(49)(척 톱(29))의 경사 정도를 실현하도록 각 액추에이터(47)를 동작시켜도 된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 프로브 카드(19)에 대한 상대적인 경사의 조정 전에 웨이퍼(W)의 프로브 카드(19)에 대한 경사 정도가 허용 범위 내에 수렴될 가능성을 높일 수 있고, 따라서, 웨이퍼 얼라인먼트 처리에 있어서의 스루풋을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 목적은, 상술한 실시 형태의 기능을 실현하는 소프트웨어의 프로그램 코드를 기록한 기억 매체를, 웨이퍼 검사 장치(10)가 구비하는 컨트롤러(17d)에 공급하고, 컨트롤러(17d)의 CPU가 기억 매체에 저장된 프로그램 코드를 판독해서 실행함으로써도 달성된다.

이 경우, 기억 매체로부터 판독된 프로그램 코드 자체가 상술한 실시 형태의 기능을 실현하게 되고, 프로그램 코드 및 그 프로그램 코드를 기억한 기억 매체는 본 발명을 구성하게 된다.

또한, 프로그램 코드를 공급하기 위한 기억 매체로서는, 예를 들어 RAM, NV-RAM, 플로피(등록 상표) 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크, CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD(DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW) 등의 광디스크, 자기 테이프, 불휘발성의 메모리 카드, 다른 ROM 등의 상기 프로그램 코드를 기억할 수 있는 것이면 된다. 또는, 상기 프로그램 코드는, 인터넷, 상용 네트워크, 또는 로컬 에어리어 네트워크 등에 접속되는 도시하지 않은 다른 컴퓨터나 데이터베이스 등으로부터 다운로드함으로써 컨트롤러(17d)에 공급되어도 된다.

또한, 컨트롤러(17d)가 판독한 프로그램 코드를 실행함으로써, 상기 실시 형태의 기능이 실현될 뿐만 아니라, 그 프로그램 코드의 지시에 기초하여, CPU 상에서 가동하고 있는 OS(오퍼레이팅 시스템) 등이 실제의 처리의 일부 또는 전부를 행하고, 그 처리에 의해 상술한 실시 형태의 기능이 실현되는 경우도 포함된다.

또한, 기억 매체로부터 판독된 프로그램 코드가, 컨트롤러(17d)에 삽입된 기능 확장 보드나 컨트롤러(17d)에 접속된 기능 확장 유닛에 구비되는 메모리에 기입된 후, 그 프로그램 코드의 지시에 기초하여, 그 기능 확장 보드나 기능 확장 유닛에 구비되는 CPU 등이 실제의 처리의 일부 또는 전부를 행하고, 그 처리에 의해 상술한 실시 형태의 기능이 실현되는 경우도 포함된다.

상기 프로그램 코드의 형태는, 오브젝트 코드, 인터프리터에 의해 실행되는 프로그램 코드, OS에 공급되는 스크립트 데이터 등의 형태로 이루어져도 된다.

본 출원은, 2015년 9월 30일에 출원된 일본 출원 제2015-194389호에 기초하는 우선권을 주장하는 것이며, 당해 일본 출원에 기재된 전체 내용을 본 출원에 원용한다.

W : 웨이퍼 10 : 웨이퍼 검사 장치
16 : 테스터측 카메라 18 : 반송 스테이지
19 : 프로브 카드 29 : 척 톱
32 : 얼라이너 47 : 액추에이터
55 : 위치 결정 핀 57 : 위치 결정 블록
59 : 히터 60 : 쿨러
62 : 상방 확인 카메라

Claims

수평하게 배열된 복수의 테스터로 이루어지는 테스터 열과, 상기 테스터 열에 대응하여 설치되는 반송 스테이지를 구비하는 웨이퍼 검사 장치에 있어서,
상기 테스터 열에 대응하여 배치되는 제1 카메라를 구비하고,
상기 제1 카메라는, 상기 대응하는 테스터 열을 따라 이동하고,
각 상기 테스터는 웨이퍼를 향해서 돌출되는 다수의 접촉 단자를 갖는 프로브 카드를 가지며,
상기 반송 스테이지는, 상기 웨이퍼를 적재하고 또한 상기 프로브 카드를 향해서 이동하며,
상기 반송 스테이지는 얼라이너 및 해당 얼라이너에 적재되는 척 톱을 가지며, 상기 얼라이너 및 상기 척 톱은 분리 가능하고,
상기 웨이퍼는 상기 척 톱에 적재되고,
상기 얼라이너는, 상기 프로브 카드에 대한 상기 척 톱의 상대적인 경사를 조정하는 경사 조정 기구를 구비하며,
상기 웨이퍼 검사 장치는 상기 척 톱의 경사의 정도 및 상기 프로브 카드의 경사의 정도를 확인하는 경사 확인 기구를 더 구비하고,
상기 경사 확인 기구는 상기 제1 카메라 및 제2 카메라를 포함하며, 상기 제1 카메라는 상기 척 톱의 경사의 정도를 확인하고, 상기 제2 카메라는 상기 얼라이너에 배치되어 상기 프로브 카드의 경사의 정도를 확인하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 장치.
삭제
제1항에 있어서,
복수의 상기 프로브 카드를 더 구비하고,
각 상기 프로브 카드는 온도 조절 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 장치.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 척 톱은 다른 온도 조절 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 장치.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 얼라이너에 대한 상기 척 톱의 위치를 규정하는 위치 규정 기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 장치.
제5항에 있어서,
상기 위치 규정 기구는, 상기 얼라이너에 설치된 복수의 위치 결정 핀과, 상기 척 톱에 설치된 복수의 위치 결정 블록으로 이루어지고, 각 상기 위치 결정 핀 및 각 상기 위치 결정 블록은 서로 걸림 결합해서 상기 얼라이너에 대한 상기 척 톱의 X 방향, Y 방향, Z 방향 및 θ 방향에 관한 위치를 규정하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 장치.
수평하게 배열된 복수의 테스터로 이루어지는 테스터 열과, 상기 테스터 열에 대응하여 설치되는 반송 스테이지를 구비하고, 각 상기 테스터는 웨이퍼를 향해서 돌출되는 다수의 접촉 단자를 갖는 프로브 카드를 가지며, 상기 반송 스테이지는 얼라이너 및 해당 얼라이너에 적재되는 척 톱을 갖는 웨어퍼 검사 장치에 있어서, 상기 프로브 카드와, 상기 척 톱에 적재되는 웨이퍼를 맞닿게 하는 웨이퍼 검사 방법으로서,
상기 척 톱의 경사의 정도 및 상기 프로브 카드의 경사의 정도를 확인하는 경사 확인 스텝과,
상기 프로브 카드에 대한 상기 척 톱의 상대적인 경사를 조정하는 경사 조정 스텝과,
상기 웨이퍼를 적재하는 상기 척 톱이 상기 프로브 카드를 향해서 이동하는 이동 스텝을 가지며,
상기 테스터 열에 대응하여 제1 카메라가 배치되고, 상기 제1 카메라는, 상기 대응하는 테스터 열을 따라 이용하고,
상기 경사 확인 스텝에서는, 상기 제1 카메라가 상기 척 톱의 경사의 정도를 확인하고, 상기 얼라이너에 배치되는 제2 카메라가 상기 프로브 카드의 경사의 정도를 확인하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 방법.
삭제
제7항에 있어서,
상기 프로브 카드에 대한 상기 척 톱의 상대적인 경사를 조정하는 얼라이너가 배치되고,
상기 얼라이너에 대한 상기 척 톱의 위치를 규정하는 위치 규정 스텝을 더 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 방법.