KR20050071835A - 프로버 헤드 플레이트의 기울기 측정 장치 - Google Patents

Abstract

반도체 제조 공정을 마친 웨이퍼를 웨이퍼 척 상면에 탑재하여 웨이퍼의 양/불량을 검사하는 반도체 검사 장치의 반도체 검사 장치의 프로브 카드가 설치된 프로버 헤드 플레이트의 수평을 체크하는 기울기 측정 장치로서, 웨이퍼 척 상면에 고정되는 받침대와, 로드 형상으로 받침대 상면의 중심에 형성되고 높이 조절이 가능한 수직 지지대와, 로드 형상으로 수직 지지대의 상단에 고정되고 수직 지지대와 직각을 이루는 한 평면 상에 형성되며 길이 조절이 가능한 수평 지지대들과, 수직 지지대의 상단에 형성되어 수평 지지대들을 결합시키고 수평 지지대들과 수직 지지대를 연결시키는 연결 부재, 및 수평 지지대의 적정한 위치에 결합되고 프로버 헤드 플레이트의 기울기를 측정하는 기울기 측정기를 포함하는 것을 특징으로 하여, 단시간 내에 정확하게 프로버 헤드 플레이트의 수평을 조절함으로써 반도체 검사 공정이 단시간 내에 시행되고, 검사 공정 시 프로브 카드가 웨이퍼와 수평을 이룬 상태에서 정확하게 측정됨으로써 전기적 다이 소팅(EDS) 공정의 신뢰도가 높아져 제품 불량률이 줄어들며, 더 나아가 반도체 제조 공정비가 절감된다.

Description

프로버 헤드 플레이트의 기울기 측정 장치{Gradient Measurement Apparatus of Prober Head Plate}

본 발명은 프로버 헤드 플레이트의 기울기 측정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 여러 지점을 측정하기 위해 받침대를 움직이거나 수평 지지대를 회전시키지 않고 프로버 헤드 플레이트의 정확한 평행도를 측정할 수 있는 프로버 헤드 플레이트의 기울기 측정 장치에 관한 것이다.

현재, 반도체 장치는 고속으로 동작하는 동시에 대용량화가 요구되고 있다. 이에 따라 반도체 장치는 집적도, 신뢰도 및 응답 속도 등을 향상시키는 방향으로 제조 기술이 발전되고 있다.

이러한 반도체 장치는 실리콘 재질로 구성되는 웨이퍼를 사용하여 제조되는데, 먼저 웨이퍼 상에 설정된 패턴을 반복적으로 형성하여 집적 회로를 갖는 구조물을 형성하는 패브리케이션(Fabfication) 공정을 수행한 다음 구조물이 형성된 웨이퍼를 칩 단위로 절단하고 패키징(Packaging)하는 어셈블리(Assembly) 공정을 수행함으로써 제조된다.

또한, 패브리케이션 공정과 어셈블리 공정 사이에는 웨이퍼 상에 형성된 구조물의 전기적 특성을 검사하기 위한 검사 공정(Electrical Die Sorting;EDS)을 수행한다.

검사 공정은 웨이퍼에 형성하는 구조물이 전기적으로 양호한 상태 또는 불량한 상태를 갖는 가를 판별하는 공정이며, 이는 검사 공정을 통하여 불량한 상태를 갖는 구조물을 어셈블리 공정을 수행하기 전에 제거함으로써 어셈블리 공정에서 소모되는 노력 및 비용을 절감되고, 불량한 상태를 갖는 구조물을 조기에 발견하여 다시 재생 공정을 시행하도록 하기도 한다.

그리고 검사 공정(EDS)은 웨이퍼의 단위 칩에 전기적 신호를 인가시켜 불량을 판단하는 검사 장치를 이용하며, 이러한 검사 장치는 전기적 신호를 발생시키는 테스터부와 일반적으로 웨이퍼 프로버(Wafer Prober)라고 불리는 것으로 이루어진다.

웨이퍼 프로버는 개략적으로 테스트부로부터 전기적 신호를 반도체 칩 상에 형성된 전극에 보내기 위해 복수개의 니들(Needle)이 부착되어 있는 프로브 카드(Probe Card)와, 프로브 카드가 설치되는 프로버 헤드 플레이트(Prober Head Plate), 및 검사될 웨이퍼가 탑재되며 탑재된 웨이퍼가 프로브 카드의 니들과 접촉하도록 상하로 움직이는 웨이퍼 척(Chuck)을 포함한다.

이러한 구성을 가진 검사 장치는 웨이퍼의 전기적 검사를 위해 웨이퍼가 탑재된 웨이퍼 척이 이동하여 프로브 카드의 니들과 웨이퍼가 접촉함으로써 테스트부에서 발생한 전기 신호를 웨이퍼에 전달하고, 다시 웨이퍼의 전기적 신호는 프로브 카드에 전달된다. 이렇게 얻어진 전기적 신호를 검사 장치의 테스터부에 다시 전달하고, 테스터부는 얻어진 전기적 신호를 분석하여 웨이퍼의 양/불량을 판별한다.

이 때, 웨이퍼 상에 프로브 카드의 니들의 접촉에 의해 검사가 이루어지기에 웨이퍼와 니들이 형성된 프로브 카드를 포함한 프로버 헤드 플레이트가 정확하게 평형을 이뤄야 한다. 그렇지 않으면, 니들 중 웨이퍼에 접촉되지 않는 니들이 있거나, 니들이 웨이퍼의 표면으로부터 너무 깊숙히 침투되어 웨이퍼에 스크래치를 내게 되는 경우가 발생하게 된다. 이는 웨이퍼를 손상시키거나 웨이퍼의 전기적 검사가 정확하게 이뤄지지 않게 되어, 반도체 제조 공정비의 손실을 가져올 뿐 아니라 제품 불량률을 높이게 된다.

따라서, 프로브 카드에 의해 웨이퍼의 상태를 판별하기 전에 프로버 헤드 플레이트의 수평을 확인하고 보정하는 공정은 필수 공정이 되었으며, 프로버 헤드 플레이트의 수평 체크를 위한 기울기 측정 장치가 개발되고 있다.

이하 첨부 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 프로버 헤드 플레이트 기울기 측정 장치에 대해 설명한다.

도 1은 종래 기술에 따른 프로버 헤드 플레이트의 기울기 측정 장치(101)를 나타낸 사시도이며, 도 2는 도 1의 인디케이터 측정핀(106)과 프로버 헤드 플레이트(110)가 접촉하고 있는 상태를 나타낸 사시도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 프로버 헤드 플레이트(110)의 기울기 측정 장치(101)는 자력 형성을 위한 스위치(103)를 온-오프시켜 웨이퍼 척(109) 상에 탈부착하는 받침대(102)와, 받침대(102) 상면 중앙에 중심축을 이루며 고정되는 수직 지지대(108)와, 프로버 헤드 플레이트(110) 상면과 접촉하는 측정핀(106)을 가지고 나사(104)에 의해 탈부착이 가능하며 측정핀에 가해진 정압을 숫자로 표시하는 디지털 인디케이터(105)와, 소정의 위치에 디지털 인디케이터 (105)가 결합되고 결합된 디지털 인디케이터(105)를 수평으로 지지하는 수평 지지대(107), 및 수평 지지대(107)와 수직 지지대(108)를 체결하는 관통홀(도시 되지 않음)을 가지며 관통홀(도시 되지 않음)에 볼트가 체결되어 수평 지지대(107)와 수직 지지대(108)를 수직으로 유지하는 십자형 조인트(111)로 이루어져 있다.

이러한 구성을 가진 프로버 헤드 플레이트(110)의 기울기 측정 장치(101)는 웨이퍼 척(109) 상에 프로버 헤드 플레이트(110)의 기울기 측정 장치(101)를 올려 놓은 후 웨이퍼 척(109)을 내림으로써 프로버 헤드 플레이트(110)의 한 지점과 접촉하여 그 지점에서의 정압을 체크한 후 다음 지점을 체크하기 위해 수작업으로 받침대(102)를 이동시키거나, 십자형 조인트(111)의 볼트를 풀어 수평 지지대(107)를 회전시켜 측정 위치로 이동시킨 후 다시 볼트를 조여 수평 지지대(107)를 수직 지지대(108)에 고정시킨다. 이러한 수작업은 수평 지지대(107)의 인디케이터 측정핀(106)과 측정하고자 하는 프로버 헤드 플레이트(110)의 상면이 수평이 되지 않는 경우를 발생시키고, 또한 처음 측정한 지점들을 표시해 둔다 해도 프로버 헤드 플레이트(110)의 수평을 위한 보정 작업이 이루어진 후 보정이 잘 되었는지 확인하기 위해 다시 처음 측정 지점들의 기울기를 측정할 시 오차가 발생하게 되어 기울기를 한번 더 보정해야 하는 경우가 발생하기도 한다. 그리고, 여러 지점의 기울기를 측정하기 위해서는 이러한 수작업을 여러 번 반복 실시해야 하므로 많은 시간이 소요된다.

따라서, 본 발명은 수작업 없이 한 번에 여러 군데의 기울기를 측정하여 프로버 헤드 플레이트의 수평 체크 시간을 단축시키고, 프로버 헤드 플레이트의 수평을 이루기 위한 기울기 보정 후 다시 측정을 실시하더라도 처음 측정한 지점과 동일한 지점에서 동일한 조건으로 정확하게 기울기를 체크하는 프로버 헤드 플레이트의 기울기 측정 장치를 제공한다.

본 발명은 반도체 제조 공정을 마친 웨이퍼를 웨이퍼 척 상면에 탑재하여 웨이퍼의 양/불량을 검사하는 반도체 검사 장치의 프로버 헤드 플레이트의 수평을 체크하는 기울기 측정 장치로서, 웨이퍼 척 상면에 고정되는 받침대와, 로드 형상으로 받침대 상면의 중심에 형성되고 높이 조절이 가능한 수직 지지대와, 로드 형상으로 수직 지지대의 상단에 고정되고 수직 지지대와 직각을 이루는 한 평면 상에 형성되며 길이 조절이 가능한 수평 지지대들과, 수직 지지대의 상단에 형성되어 수평 지지대들을 결합시키고 수평 지지대들과 수직 지지대를 연결시키는 연결 부재, 및 수평 지지대의 적정한 위치에 결합되고 프로버 헤드 플레이트의 기울기를 측정하는 기울기 측정기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 프로버 헤드 플레이트의 기울기 측정 장치는 받침대가 자력을 이용하여 웨이퍼 척에 탈부착이 가능한 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 프로버 헤드 플레이트의 기울기 측정 장치는 수평 지지대들이 세 개 이상으로 이루어진 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 프로버 헤드 플레이트의 기울기 측정 장치는 기울기 측정기가 프로버 헤드 플레이트와 접촉되고 외부로 돌출된 측정핀을 포함하며 접촉에 의해 측정핀에 가해진 정압 크기를 숫자로 나타내는 디지털 인디케이터 (Digital Indicator)인 것이 바람직하다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 3은 본 발명에 따른 프로버 헤드 플레이트(10)의 기울기 측정 장치(1)를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 인디케이터 측정핀(6)과 프로버 헤드 플레이트(10)의 상면이 접촉된 상태를 나타낸 사시도이다.

도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 프로버 헤드 플레이트(10)의 기울기 측정 장치(1)는 웨이퍼 척(9) 상면에 고정되는 받침대(2)와, 받침대(2) 상면 중심에 형성된 수직 지지대(8)와, 정압을 측정하는 디지털 인디케이터(5)와, 수직 지지대(8)의 상단에 고정되고 디지털 인디케이터(5)가 결합되며 결합된 디지털 인디케이터(5)를 수평으로 지지하는 네 개의 수평 지지대(7)들, 및 수직 지지대(8)의 상단에 형성되고 네 개의 수평 지지대(7)들을 결합하며 수평 지지대(7)들과 수직 지지대(8)를 연결하는 연결 부재(11)를 포함한다.

디지털 인디케이터(5)는 외부로 돌출된 측정핀(6)이 형성되어 있고, 측정핀(6)은 프로버 헤드 플레이트(10)와 수직으로 접촉되어 눌려지는 정압만큼 내부로 길이가 들어가도록 형성되어 있으며, 니들(Needle) 형상으로 프로버 헤드 플레이트(10) 상면과 접촉되는 끝이 샤프(Sharp)형, 플랫(Flat)형, 서클(Circular)형 중 어느 하나의 형상으로 이루어져 있다.

수평 지지대(7)들과 수직 지지대(8)는 두 개의 로드(7과 13, 8과 14)로 이루어지고, 그 중 하나의 로드(7)가 소정 부분이 나머지 부분의 직경보다 작은 직경을 가진 로드(7a)로 형성되며, 이에 하나의 수평 지지대(7) 또는 수직 지지대(8)에서 작은 직경을 가진 로드(7a, 8a) 부분이 다른 로드(13, 14)에 삽입되어 적당한 길이로 연장된 후 볼트(12)에 의해 고정됨으로써 길이 조절이 가능하다. 여기서 길이 연장 수단으로 직경을 달리하는 수단을 이용했지만, 다른 예로 하나의 로드가 나사형 몸체를 가지고 다른 하나가 내부에 이와 같은 형상의 홈이 패여진 내벽을 같은 관 형상의 로드로 하나를 회전시킴으로써 길이가 조절되는 등의 다른 길이 연장 수단이 이용될 수 있다.

연결 부재(11)는 수직 지지대(8) 상단에 형성되고, 수직 지지대(8)와 수직된 한 평면상에서 수직 지지대(8) 상단을 중심으로 네 개의 수평 지지대(7)가 서로 직각을 이루도록 수평 지지대(7)를 각각 삽입시켜 고정하는 네 개의 홀(도시 되지 않음)을 가진다.

받침대(2)는 자력을 발생·소멸시키는 전원 스위치(3)를 가져 웨이퍼 척(9) 상면에서 탈부착이 가능하다. 여기서 받침대(2)가 웨이퍼 척(9) 상면에서 탈부착 되는 수단으로 자력을 이용하고 있지만, 이 외에도 고리 형상의 걸림 핀을 이용하는 등의 다른 수단이 이용될 수 있다.

도 5를 참조하여 프로버 헤드 플레이트(10)의 기울기 측정 장치(1)를 이용하여 프로버 헤드 플레이트(10)의 기울기를 측정하는 동작에 대해 설명하면, 먼저 웨이퍼 척(9)을 웨이퍼 척(9)과 연결된 구동 장치(도시 되지 않음)에 의해 소정의 높이로 높여 둔다.

본 발명에 따른 프로버 헤드 플레이트(10)의 기울기 측정 장치(1)를 웨이퍼 척(9)에 올려 놓고 받침대(2)의 스위치(3)를 온(On)시켜 받침대(2)에 자력이 발생함으로써 프로버 헤드 플레이트(10)의 기울기 측정 장치(1)를 고정시킨다.

영점 조절된 디지털 인디케이터(5) 각각에 형성된 네 개의 측정핀(6)이 프로버 헤드 플레이트(10)의 상면과 네 개 모두가 접촉될 때까지 웨이퍼 척(9)을 내린다.

이 때, 프로버 헤드 플레이트(10) 상면과 접촉된 네 개의 측정핀(6)들에게 가해진 정압 크기는 각각의 디지털 인디케이터(5) 액정판에 수치들로 나타나며, 이 때 위치 A는 30, 위치 B는 31, 위치 C는 61, 위치 D는 60이다. 그 후 프로버 헤드 플레이트(10)의 측정 장치(1)는 프로버 헤드 플레이트(10)의 보정 시에 측정핀(6)이 손상되지 않도록 프로버 헤드 플레이트(10)의 상부로부터 안전하게 위로 올려 둔다.

측정된 값들(30, 31, 61, 60)에 의한 프로버 헤드 플레이트(10)의 기울기 보정은 우선, 디지털 인디케이터(5)에 나타나는 수치 1의 변화량이 측정핀(6)에 대해 어느 정도의 높이 변화에 따른 정압 크기인지를 알고 있는 상태에서 위치 D를 기준치로 잡으면, 위치 A와 위치 B의 값들은 위치 C와 위치 D의 값들보다 30 정도가 낮으므로 위치 A와 위치 B쪽의 기울기를 기울기 조절 장치(도시 되지 않음)에 의해 정압 30에 해당하는 높이 만큼 위로 올린다. 그렇게 되면 위치 A는 60, 위치 B는 61이 된다. 그 후 다시 위치 B와 위치 C쪽의 기울기를 정압 크기 1에 해당하는 높이 만큼 미세하게 내린다. 따라서, 위치 A, 위치 B, 위치 C, 위치 D는 모두 정압 크기가 60으로 같게 된다. 이러한 방법으로 기울기를 보정하여 수평을 맞춘 후, 다시 웨이퍼 척(9)을 내려 프로버 헤드 플레이트(10) 상면의 처음 측정 위치(A, B, C, D)에서 동일한 방법에 의해 측정함으로써 기울기 보정이 이루어진 프로버 헤드 플레이트(10)가 수평을 이루고 있는지 확인한다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 프로버 헤드 플레이트의 기울기 측정 장치에 의하면 프로버 헤드 플레이트 상의 여러 지점을 동시에 측정함으로써 수작업으로 프로버 헤드 플레이트의 기울기 측정 장치 자체를 이동하거나 수평 지지대를 회전시키지 않아도 되고, 이에 따라 단시간 내에 정확하게 프로버 헤드 플레이트의 기울기를 측정할 수 있다. 따라서, 반도체 검사 공정 시간을 줄여 작업 처리량이 증가되고, 검사 공정 시 측정할 웨이퍼와 프로버 헤드 플레이트에 장착되는 프로버 카드가 수평을 이룬 상태에서 검사 공정이 이루어져 검사 공정에 대한 신뢰도가 향상되어 불량률이 줄어들며, 더 나아가 제품 제조 단가가 감소된다.

도 1은 종래 기술에 따른 프로버 헤드 플레이트의 기울기 측정 장치를 나타낸 사시도.

도 2는 도 1의 인디케이터 측정핀과 프로버 헤드 플레이트가 접촉하고 있는 상태를 나타낸 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 프로버 헤드 플레이트의 기울기 측정 장치를 나타낸 사시도.

도 4는 도 3의 인디케이터 측정핀과 프로버 헤드 플레이트의 상면이 접촉된 상태를 나타낸 사시도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1, 101 : 기울기 측정 장치

2, 102 : 받침대

5, 105 : 디지털 인디케이터

7, 107 : 수평 지지대

8, 108 : 수직 지지대

9, 109 : 웨이퍼 척

10, 110 : 프로버 헤드 플레이트

Claims (4)

1. 반도체 제조 공정을 마친 웨이퍼를 웨이퍼 척 상면에 탑재하여 웨이퍼의 양/불량을 검사하는 반도체 검사 장치의 프로버 헤드 플레이트의 수평을 체크하는 기울기 측정 장치로서,

   상기 웨이퍼 척 상면에 고정되는 받침대와;

   로드 형상으로 상기 받침대 상면의 중심에 형성되고 높이 조절이 가능한 수직 지지대와;

   로드 형상으로 상기 수직 지지대의 상단에 고정되고 상기 수직 지지대와 직각을 이루는 한 평면 상에 형성되며 길이 조절이 가능한 수평 지지대들과;

   상기 수직 지지대의 상단에 형성되어 상기 수평 지지대들을 결합시키고 상기 수평 지지대들과 상기 수직 지지대를 연결시키는 연결 부재; 및

   상기 수평 지지대의 적정한 위치에 결합되고 상기 프로버 헤드 플레이트의 기울기를 측정하는 기울기 측정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로버 헤드 플레이트의 기울기 측정 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 받침대는 자력을 이용하여 웨이퍼 척에 탈부착이 가능한 것을 특징으로 하는 프로버 헤드 플레이트의 기울기 측정 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 수평 지지대들은 세 개 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 프로버 헤드 플레이트의 기울기 측정 장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 기울기 측정기는, 상기 프로버 헤드 플레이트와 접촉되며 외부로 돌출된 측정핀을 포함하고 접촉에 의해 측정핀에 가해진 정압 크기를 숫자로 나타내는 디지털 인디케이터 (Digital Indicator)인 것을 특징으로 하는 프로버 헤드 플레이트의 기울기 측정 장치.