KR20200065660A - 프로브 카드의 탐침 세정 방법 - Google Patents

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KR20200065660A KR1020180152335A KR20180152335A KR20200065660A KR 20200065660 A KR20200065660 A KR 20200065660A KR 1020180152335 A KR1020180152335 A KR 1020180152335A KR 20180152335 A KR20180152335 A KR 20180152335A KR 20200065660 A KR20200065660 A KR 20200065660A
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Abstract

프로브 카드의 탐침들을 세정하는 방법이 개시된다. 상기 방법은, 프로브 카드의 탐침들 중 적어도 일부에 대한 이미지들을 획득하는 단계와, 상기 이미지들을 기준 이미지와 비교하여 상기 탐침들의 세정이 필요한지 여부를 판단하는 단계와, 상기 판단 결과에 따라 상기 탐침들을 세정하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 이미지들 중 적어도 하나의 탐침 면적이 상기 기준 이미지의 탐침 면적보다 기 설정된 배수 이상 넓은 경우 상기 탐침들의 세정이 필요한 것으로 판단할 수 있다.

Description

프로브 카드의 탐침 세정 방법{Method of cleaning probe needles of probe card}
본 발명의 실시예들은 프로브 카드의 탐침 세정 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 소자들의 전기적인 검사에 사용되는 프로브 카드의 탐침들에 부착된 이물질들을 연마 패드를 이용하여 제거하는 프로브 카드의 탐침 세정 방법에 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 수행하는 동안 프로브 카드의 탐침들은 웨이퍼 상의 검사 패드들과 접촉될 수 있으며 이에 따라 상기 탐침들에는 금속성의 이물질이 부착될 수 있다. 상기와 같이 프로브 카드의 탐침들에 이물질이 잔류할 경우 탐침의 접촉 저항이 증가하여 웨이퍼 상의 반도체 소자들에 대한 전기적인 검사에 오류가 발생될 수 있으며 아울러 상기 프로브 카드의 수명이 단축될 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 상기 프로브 스테이션에는 상기 탐침들로부터 이물질을 제거하기 위한 연마 패드를 포함하는 세정 유닛이 구비될 수 있으며, 상기 연마 패드를 이용하는 세정 단계가 주기적으로 수행될 수 있다. 예를 들면, 기 설정된 수 내지 수십 매의 웨이퍼들에 대한 검사 공정이 수행된 후 상기 세정 단계가 수행될 수 있다. 그러나, 상기와 같이 세정 단계를 주기적으로 수행하는 경우 실제 세정 단계가 필요한 경우에 세정 단계가 수행되지 않거나 세정 단계가 불필요한 경우에 세정 단계가 수행되는 등의 문제점이 발생될 수 있다. 결과적으로, 상기 프로브 카드의 탐침들 상에 부착되는 이물질들에 대한 적절한 관리가 이루어지지 않음에 따라 검사 공정 신뢰도가 저하되고 아울러 상기 프로브 카드의 수명이 단축될 수 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1663004호 (등록일자 2016년 09월 29일) 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0053775호 (공개일자 2017년 05월 17일)
본 발명의 실시예들은 프로브 카드의 탐침들에 부착된 이물질들을 적절한 시기에 효과적으로 제거할 수 있는 프로브 카드의 탐침 세정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 프로브 카드의 탐침 세정 방법은, 프로브 카드의 탐침들 중 적어도 일부에 대한 이미지들을 획득하는 단계와, 상기 이미지들을 기준 이미지와 비교하여 상기 탐침들의 세정이 필요한지 여부를 판단하는 단계와, 상기 판단 결과에 따라 상기 탐침들을 세정하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 이미지들 중 적어도 하나의 탐침 면적이 상기 기준 이미지의 탐침 면적보다 기 설정된 배수 이상 넓은 경우 상기 탐침들의 세정이 필요한 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 탐침들의 세정이 필요하지 않은 것으로 판단되는 경우 상기 이미지들을 이용하여 반도체 소자들이 형성된 웨이퍼와 상기 프로브 카드 사이의 정렬을 수행할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 프로브 카드를 이용하여 반도체 소자들이 형성된 웨이퍼에 대한 전기적인 검사 공정이 수행된 후 상기 이미지들을 획득할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 기준 이미지는 이진화 처리된 이미지일 수 있으며, 상기 이미지들을 이진화 처리한 후 상기 기준 이미지와 비교할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 프로브 카드의 탐침 세정 방법은, 상기 탐침들의 세정을 수행한 후 상기 프로브 카드의 탐침들 중 상기 적어도 일부에 대한 제2 이미지들을 획득하는 단계와, 상기 제2 이미지들을 상기 기준 이미지와 비교하여 상기 탐침들의 세정이 필요한지 여부를 재판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 하부 카메라 유닛을 이용하여 상기 프로브 카드의 탐침들 중 적어도 일부에 대한 이미지들을 획득하고, 상기 이미지들을 기준 이미지와 비교하여 상기 프로브 카드의 탐침들에 대한 세정이 필요한지 여부를 판단할 수 있다. 아울러, 상기 프로브 카드의 탐침들에 대한 세정이 필요한 것으로 판단되는 경우 상기 세정 유닛을 이용하여 상기 프로브 카드의 탐침들로부터 이물질들을 제거할 수 있다.
특히, 상기와 같은 단계들은 매 웨이퍼마다 검사 공정의 전 또는 후에 수행될 수 있으며, 이에 따라 상기 프로브 카드의 탐침들에 대한 세정이 필요한 시기를 보다 정확하게 검출할 수 있고, 이를 통해 상기 프로브 카드의 탐침들을 최적의 상태로 보다 효과적으로 관리할 수 있다. 결과적으로, 상기 프로브 카드를 이용하는 상기 반도체 소자들에 대한 검사 공정의 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있으며, 아울러 상기 프로브 카드의 수명을 크게 연장시킬 수 있다.
도 1은 반도체 소자들이 형성된 웨이퍼에 대한 전기적인 검사를 수해하기 위한 프로브 스테이션을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 카드의 탐침 세정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 도 2에 도시된 S102 단계에서 획득된 탐침 이미지의 일 예를 보여주는 사진이다.
도 4는 도 3에 도시된 탐침 이미지와의 비교를 위한 기준 이미지의 일 예를 보여주는 사진이다.
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 반도체 소자들이 형성된 웨이퍼에 대한 전기적인 검사를 수해하기 위한 프로브 스테이션을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 반도체 소자들(미도시)이 형성된 웨이퍼(10)에 대한 전기적인 검사를 수행하기 위한 프로브 스테이션(100)은, 상기 반도체 소자들에 대한 검사 공정이 수행되는 검사 챔버(102)와, 상기 웨이퍼(10)를 지지하기 위한 척(110)과, 상기 척(110)을 수직 방향으로 이동시키기 위한 수직 구동부(112)와, 상기 척(110)을 수평 방향으로 이동시키기 위한 수평 구동부(114)와, 상기 척(110)의 상부에 배치되며 상기 반도체 소자들에 전기적인 검사 신호를 인가하기 위한 프로브 카드(120) 등을 포함할 수 있다. 상기 프로브 카드(120)의 상부에는 상기 검사 신호를 제공하기 위한 테스터(20)가 연결될 수 있으며, 도시되지 않았으나, 상기 검사 챔버(102)의 일측에는 상기 척(110) 상으로 상기 웨이퍼(10)를 로드하고 상기 척(110) 상으로부터 상기 웨이퍼(10)를 언로드하기 위한 로더 유닛(미도시)이 배치될 수 있다.
한편, 상기 척(110)의 일측에는 상기 프로브 카드(120)의 탐침들(122)과 상기 반도체 소자들의 검사 패드들을 정렬하기 위하여 상기 탐침들(122)에 대한 이미지들을 획득하기 위한 하부 카메라 유닛(130)이 장착될 수 있으며, 도시되지 않았으나, 상기 검사 챔버(102)의 상부에는 상기 반도체 소자들의 검사 패드들에 대한 이미지들을 획득하기 위한 상부 카메라 유닛(미도시)이 수평 방향으로 이동 가능하게 구비될 수 있다.
또한, 상기 척(110)의 타측에는 상기 프로브 카드(120)의 탐침들(122)을 세정하기 위한 세정 유닛(140)이 장착될 수 있다. 상기 세정 유닛(140)은 상기 프로브 카드(120)의 탐침들(122)로부터 금속성 이물질들을 제거하기 위한 연마 패드(142)와 상기 연마 패드(142)를 수직 방향으로 이동시키기 위한 패드 구동부(144)와 상기 패드 구동부(144)를 지지하기 위한 서포트 부재를(146) 포함할 수 있다. 그러나, 상기와 같은 프로브 스테이션(100)의 세부 구성 특히 상기 세정 유닛(140)의 세부 구성은 다양하게 변경 가능하므로 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않을 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 카드의 탐침 세정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 카드(120)의 탐침 세정 방법은 프로브 카드(120)의 탐침들(122)에 부착된 금속성 이물질들을 제거하기 위하여 사용될 수 있다. 특히, 종래 기술과는 다르게 상기 프로브 카드(120)의 탐침들(122)에 이물질들이 누적된 정도를 확인하고 그 결과에 따라 상기 프로브 카드(120)의 탐침들(122)에 대한 세정 여부를 결정할 수 있다.
먼저, S102 단계에서, 상기 프로브 카드(120)의 탐침들(122) 중 적어도 일부에 대한 이미지들을 획득할 수 있다. 예를 들면, 상기 탐침들(122)에 대한 이미지들은 상기 하부 카메라 유닛(130)에 의해 획득될 수 있으며, 복수의 개소에서 상기 탐침들(122)에 대한 이미지들을 획득할 수 있다. 특히, 상기 프로브 카드(120)의 탐침들(122)과 상기 웨이퍼(10) 상의 반도체 소자들 사이의 정렬을 위해 미리 지정된 위치들에서 상기 탐침들(122)에 대한 이미지들을 획득할 수 있으며, 이를 위하여 상기 수평 구동부(114)는 상기 하부 카메라 유닛(130)을 상기 미리 지정된 위치들로 순차 이동시킬 수 있다.
이어서, S104 단계에서 상기 이미지들을 기준 이미지와 비교하여 상기 탐침들의 세정이 필요한지 여부를 판단할 수 있으며, S106 단계에서 상기 S104 단계의 판단 결과에 따라 상기 탐침들(122)에 대한 세정을 수행할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 S102 단계에서 획득된 탐침 이미지의 일 예를 보여주는 사진이며, 도 4는 도 3에 도시된 탐침 이미지와의 비교를 위한 기준 이미지의 일 예를 보여주는 사진이다.
도 3을 참조하면, 상기 프로브 카드(120)의 탐침들(122)에 이물질들이 부착되어 있는 경우 도시된 바와 같이 탐침들(122)의 형상이 일정하지 않고 상기 이물질들에 의해 확장된 형태를 나타낼 수 있으며, 이와 비교하여 도 4를 참조하면, 상기 기준 이미지는 마모되지 않고 이물질들이 부착되지 않은 탐침들로부터 획득될 수 있으며, 상기 기준 이미지 상의 탐침들은 확장되지 않은 일정한 형태를 나타낼 수 있다. 그러나, 도 3 및 도 4에 도시된 이미지들은 일 예로서 도시된 것이므로 도시된 형태들에 의해 본 발명의 범위가 한정되지는 않을 것이다.
한편, 보다 정확한 비교를 위하여 상기 기준 이미지는 이진화 처리될 수 있으며, 이에 의해 상기 기준 이미지 상의 탐침들의 면적이 산출될 수 있다. 아울러, 상기 S104 단계에서 상기 하부 카메라 유닛(130)에 의해 획득된 탐침 이미지들은 이진화 처리될 수 있으며, 상기 탐침 이미지들로부터 탐침 면적이 각각 산출될 수 있다. 상기와 같이 탐침 이미지들로부터 탐침 면적이 산출된 후 상기 탐침 이미지들의 탐침 면적과 상기 기준 이미지의 탐침 면적이 서로 비교될 수 있으며, 상기 탐침 이미지들 중 적어도 하나의 탐침 면적이 상기 기준 이미지의 탐침 면적보다 기 설정된 배수 이상으로 넓은 경우 상기 탐침들(122)의 세정이 필요한 것으로 판단될 수 있다. 예를 들면, 상기 탐침 이미지들 중 적어도 하나의 탐침 면적이 상기 기준 이미지의 탐침 면적보다 2배 이상 넓은 경우 상기 프로브 카드(120)의 탐침들(122)에 대한 세정이 필요한 것으로 판단될 수 있다.
상기와 같이 프로브 카드(120)의 탐침들(122)에 대한 세정이 필요한 것으로 판단되는 경우 S106 단계에서 상기 프로브 카드(120) 아래에 상기 세정 유닛(140)이 배치될 수 있으며, 상기 연마 패드(142)는 상기 패드 구동부(142)에 의해 상승되어 상기 프로브 카드(120)의 탐침들(122)과 접촉될 수 있다. 아울러, 상기 연마 패드(140)는 상기 프로브 카드(120)의 탐침들(122)로부터 이물질들을 제거하기 위하여 미소 구간에서 수직 방향으로 상승 및 하강될 수 있으며, 또한 미소 구간에서 수평 방향으로 왕복 이동될 수도 있다.
한편, 상기 프로브 카드(120)의 탐침들(122)에 대한 세정이 필요하지 않은 것으로 판단되는 경우 상기 탐침 이미지들을 이용하여 상기 웨이퍼(10) 상의 반도체 소자들과 상기 프로브 카드(120)의 탐침들(122) 사이의 정렬이 수행될 수 있다. 상기 S102 단계 내지 S106 단계는 상기 웨이퍼(10)가 상기 척(110) 상에 로드된 후 수행될 수도 있고, 상기 웨이퍼(10)의 오염을 방지하기 위하여 상기 S102 단계 내지 S106 단계가 수행된 후 상기 웨이퍼(10)가 상기 척(110) 상에 로드될 수도 있다. 또한, 상기와 다르게, 상기 S102 단계 내지 S106 단계는 상기 웨이퍼(10) 상의 반도체 소자들에 대한 검사 공정이 완료된 후 수행될 수도 있으며, 아울러 상기 웨이퍼(10)가 상기 척(110)으로부터 언로드된 후에 수행될 수도 있다. 그러나, 상기 S102 단계 내지 S106 단계는 상기 반도체 소자들에 대한 검사 공정의 전에 수행되는지 아니면 후에 수행되는지와 상관없이 매 웨이퍼마다 수행되는 것이 바람직하며, 이를 통해 상기 프로브 카드(120)의 탐침들(122)에 세정이 필요한 시점을 보다 정확하게 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 프로브 카드(120)의 탐침들(122)에 대한 세정 단계(S106)를 수행한 후 S108 단계에서 상기 프로브 카드(120)의 탐침들(122) 중 상기 적어도 일부에 대한 제2 이미지들을 획득할 수 있으며, S110 단계에서, 상기 제2 이미지들을 상기 기준 이미지와 비교하여 상기 탐침들(122)의 세정이 필요한지 여부를 재판단할 수 있다. 즉, 상기 S106 단계를 수행한 후 상기 탐침들(122)에 대한 세정이 충분히 수행되었는지를 상기 S108 단계 및 S110 단계에서 확인할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 하부 카메라 유닛(130)을 이용하여 상기 프로브 카드(120)의 탐침들(122) 중 적어도 일부에 대한 이미지들을 획득하고, 상기 이미지들을 기준 이미지와 비교하여 상기 프로브 카드(120)의 탐침들(122)에 대한 세정이 필요한지 여부를 판단할 수 있다. 아울러, 상기 프로브 카드(120)의 탐침들(122)에 대한 세정이 필요한 것으로 판단되는 경우 상기 세정 유닛(140)을 이용하여 상기 프로브 카드(120)의 탐침들(122)로부터 이물질들을 제거할 수 있다.
특히, 상기와 같은 단계들은 매 웨이퍼마다 검사 공정의 전 또는 후에 수행될 수 있으며, 이에 따라 상기 프로브 카드(120)의 탐침들(122)에 대한 세정이 필요한 시기를 보다 정확하게 검출할 수 있고, 이를 통해 상기 프로브 카드(120)의 탐침들(122)을 최적의 상태로 보다 효과적으로 관리할 수 있다. 결과적으로, 상기 프로브 카드(120)를 이용하는 상기 반도체 소자들에 대한 검사 공정의 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있으며, 아울러 상기 프로브 카드(120)의 수명을 크게 연장시킬 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 : 테스터
100 : 프로브 스테이션 102 : 검사 챔버
110 : 척 112 : 수직 구동부
114 : 수평 구동부 120 : 프로브 카드
122 : 탐침 130 : 하부 카메라 유닛
140 : 세정 유닛 142 : 연마 패드
144 : 패드 구동부 146 : 서포트 부재

Claims (5)

  1. 프로브 카드의 탐침들 중 적어도 일부에 대한 이미지들을 획득하는 단계;
    상기 이미지들을 기준 이미지와 비교하여 상기 탐침들의 세정이 필요한지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과에 따라 상기 탐침들을 세정하는 단계를 포함하되,
    상기 이미지들 중 적어도 하나의 탐침 면적이 상기 기준 이미지의 탐침 면적보다 기 설정된 배수 이상 넓은 경우 상기 탐침들의 세정이 필요한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 탐침 세정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 탐침들의 세정이 필요하지 않은 것으로 판단되는 경우 상기 이미지들을 이용하여 반도체 소자들이 형성된 웨이퍼와 상기 프로브 카드 사이의 정렬을 수행하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 탐침 세정 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 프로브 카드를 이용하여 반도체 소자들이 형성된 웨이퍼에 대한 전기적인 검사 공정이 수행된 후 상기 이미지들을 획득하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 탐침 세정 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기준 이미지는 이진화 처리된 이미지이며, 상기 이미지들을 이진화 처리한 후 상기 기준 이미지와 비교하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 탐침 세정 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 탐침들의 세정을 수행한 후 상기 프로브 카드의 탐침들 중 상기 적어도 일부에 대한 제2 이미지들을 획득하는 단계; 및
    상기 제2 이미지들을 상기 기준 이미지와 비교하여 상기 탐침들의 세정이 필요한지 여부를 재판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드의 탐침 세정 방법.
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