KR20040005089A - 웨이퍼 척 레벨링 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 척 레벨링방법 - Google Patents

Abstract

웨이퍼 척 레벨링 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 척 레벨링 방법이 개시되어 있다. 웨이퍼가 로딩 되는 웨이퍼 척의 레벨 상태를 한 번의 측정으로 인식할 수 있도록 함은 물론 이를 이용하여 웨이퍼 척의 레벨 조절을 쉽게 하며, 무엇보다도 웨이퍼 척의 레벨을 정밀하게 조절할 수 있도록 한다. 이로써, 웨이퍼 척의 각 부위별 레벨 상태를 확인할 수 있으며, 각 부위별 레벨 상태를 관찰하면서 조절할 수 있음으로 복수명의 작업자가 웨이퍼 척의 레벨을 조절하더라도 허용 오차 범위 이내에서 조절이 가능한 효과를 갖는다

Description

웨이퍼 척 레벨링 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 척 레벨링 방법{APPARATUS AND METHOD FOR LEVELING CHUCK OF WAFER}

본 발명은 웨이퍼 척 레벨링 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 척 레벨링 방법에 관한 것으로, 특히, 웨이퍼가 로딩 되는 웨이퍼 척의 레벨 상태를 한 번의 측정으로 인식할 수 있도록 함은 물론 이를 이용하여 웨이퍼 척의 레벨 조절을 쉽게 수행하며, 무엇보다도 웨이퍼 척의 레벨을 정밀하게 조절할 수 있도록 한 웨이퍼 척 레벨링 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 척 레벨링 방법에 관한 것이다.

최근 들어, 반도체 제조 기술의 개발에 힘입어 보다 작은 면적에 보다 방대한 양의 데이터를 집적하는 반도체 디바이스의 제조가 가능케 되었다.

이와 같은 반도체 디바이스는 주로 순도가 매우 높은 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)상에 각종 매우 복잡한 반도체 제조 공정을 통하여 형성된 반도체 칩(chip)을 패키징 하여 제작한다.

이때, 반도체 제조 공정을 거쳐 웨이퍼(Wafer)에 형성된 칩(Chip)들에는 매우 정밀한 제조 공정을 거치는 과정에서 양품 칩과 불량 칩의 혼재된 상태이기 때문에 반도체 칩의 양부를 판별해야 한다.

이때 반도체 칩의 양부를 판별하는 공정은 EDS(Electrical Die Sorting) 라고 불리는 검사 공정에 의하여 이루어진다.

EDS를 이용한 검사 공정은 주로 프로빙 장치에 의하여 이루어진다. 도 1을 참조하면, 종래 프로빙 장치는 웨이퍼 척, 프로브 카드(probe card) 및 이들을 제어하는 컨트롤러로 구성된다.

웨이퍼 척은 웨이퍼가 안착되며, 웨이퍼를 업-다운시키는 역할을 수행한다.

프로브 카드는 프로브 카드 몸체 및 테스트 프로브로 구성된다.

이때, 테스트 프로브는 구부러진 핀 형상을 갖는다. 테스트 프로브의 일측 단부는 프로브 카드 몸체에 전기적으로 연결된다. 테스트 프로브의 타측 단부는 반도체 칩의 범프에 접촉되기 때문에 뾰족하게 가공된다.

이와 같은 구성을 갖는 프로브 카드는 수평 방향으로 움직이고, 웨이퍼 척은 수직 방향으로 움직이면서 웨이퍼 상에 형성된 모든 칩의 전기적 검사를 수행한다.

이때, 웨이퍼 척의 레벨링은 매우 중요하다. 웨이퍼 척의 레벨링이 정확하지 않을 경우 웨이퍼의 레벨 역시 정확하지 않게 된다. 이로 인해, 테스트 프로브와웨이퍼의 간격이 불 균일해져 테스트 프로브 중 일부가 웨이퍼에 형성된 반도체 칩과 접촉되지 않아 테스트가 불가능한 문제점을 갖는다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명의 목적은 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 척의 레벨을 웨이퍼 척의 상면에 위치한 측정 위치를 기준으로 측정 및 산출하여 웨이퍼 척의 레벨링을 수행할 수 있도록 한 웨이퍼 척 레벨링 방법을 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 척의 레벨을 웨이퍼 척의 상면에 위치한 측정 위치를 기준으로 측정 및 산출하여 웨이퍼 척의 레벨링을 수행하는 웨이퍼 척 레벨링 장치를 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 프로브 카드의 개념도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 웨이퍼 척 및 웨이퍼 척 레벨링 장치의 사시도이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 웨이퍼 척 및 웨이퍼 척 레벨링 장치의 측면도이다.

이와 같은 본 발명의 목적을 구현하기 위하여 본 발명은 웨이퍼 척의 상면으로 돌출 된 리프트 핀에 안착되는 레벨링 플레이트, 레벨링 플레이트 중 웨이퍼 척과 마주보는 면에 적어도 1 개가 형성되어 웨이퍼 척의 레벨을 측정하기 위한 웨이퍼 척 레벨 측정 모듈, 웨이퍼 척 레벨 측정 모듈에 의하여 발생된 신호를 처리하여 웨이퍼 척의 레벨링 데이터를 산출하는 레벨링 데이터 연산 유닛 및 웨이퍼 척 레벨 측정 모듈 및 레벨링 데이터 연산 유닛을 제어하는 제어 유닛을 포함하는 웨이퍼 척 레벨링 측정 장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 목적을 구현하기 위하여 본 발명은 레벨링이 수행될 웨이퍼 척의 상면으로부터 상부로 이격된 곳에 측정 위치를 설정하는 단계, 측정위치로부터 웨이퍼 척의 거리를 적어도 1 곳 이상에서 측정하는 단계, 측정 위치 및 웨이퍼 척의 사이 거리를 연산하여 웨이퍼 척 레벨링에 필요한 레벨링 데이터를 산출하는 단계 및 레벨링 데이터를 참조하여 웨이퍼 척의 레벨링을 수행하는 단계를 포함하는 웨이퍼 척 레벨링 장치를 제공한다.

이하, 이와 같은 본 발명의 일실시예에 의한 웨이퍼 척 레벨링 방법 및 웨이퍼 척 레벨링 장치의 보다 구체적인 구성, 구성에 따른 독특한 작용 및 효과를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의하여 레벨링이 수행될 프로브 카드 및 웨이퍼가 장착된 웨이퍼 척을 도시한 개념도이다.

도 1을 참조하면, 프로브 카드(300)는 프로브 카드 몸체(200) 및 테스트 프로브(100)로 구성된다.

테스트 프로브(100)는 프로브 카드 몸체(200)에 복수개가 형성된다. 이 테스트 프로브(100)는 꺾어진 핀(pin) 형상을 갖는다. 테스트 프로브(100)의 단부는 웨이퍼(1)의 반도체 칩에 형성된 매우 작은 범프에 충분히 접촉되도록 매우 뾰족하게 가공된다. 테스트 프로브(100)는 프로브 카드 몸체(200)에 전기적으로 연결된다.

웨이퍼 척(400)은 프로브 카드(300)의 테스트 프로브(100)와 마주보는 곳에 설치된다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 웨이퍼 척 및 웨이퍼 척 레벨링 측정 장치를 도시한 사시도이다.

웨이퍼 척(400)은 반도체 칩이 형성된 웨이퍼를 진공흡착 등의 방법으로 고정시킨다. 이때, 웨이퍼 척(400)은 업-다운 동작하여 반도체 칩에 형성된 범프가 앞서 도 1에서 설명한 테스트 프로브(100)와 접촉/분리되도록 한다.

보다 구체적으로, 웨이퍼 척(400)은 베이스 몸체(410), 웨이퍼 척 몸체(420), 레벨링 부재(430), 레벨링 나사(440) 및 웨이퍼 리프트 핀(450)으로 구성된다.

베이스 몸체(410)에는 웨이퍼 척 몸체(420)가 안착된다. 웨이퍼 척 몸체(420)는 회전 및 수직 방향으로 움직임이 가능하며 웨이퍼가 직접 접촉된 상태로 고정되도록 한다.

이때, 베이스 몸체(410)와 웨이퍼 척 몸체(420)의 사이에는 레벨링 부재(430)가 개재된 상태에서, 웨이퍼 척 몸체(420)와 베이스 몸체(410)는 레벨링 나사(440)에 의하여 레벨링 부재(430)가 압축될 정도로 조여진다.

이때, 레벨링 부재(430)는 쿠션이 매우 뛰어난 쿠션 부재를 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 레벨링 부재(430)는 베이스 몸체(410)의 4 곳에 형성되고, 웨이퍼 척 몸체(420)의 레벨링은 레벨링 나사(430)를 풀거나 조임으로써 수행된다.

한편, 웨이퍼 척 몸체(420)에는 웨이퍼를 외부로부터 웨이퍼 척 몸체(420)로 로딩 또는 웨이퍼를 웨이퍼 척 몸체(420)의 외부로 언로딩하기 위한 웨이퍼 리프트 핀(450)이 설치된다.

웨이퍼 리프트 핀(450)은 웨이퍼의 밑면을 지지한다. 이를 위해서 웨이퍼 리프트 핀(450)은 적어도 3 개 이상이 필요하다. 본 발명에서는 바람직한 일실시예로 삼각형 형상의 배열을 갖는 3 개의 리프트 핀(450)이 사용된다.

3 개의 웨이퍼 리프트 핀(450)은 웨이퍼 척(400)에 웨이퍼가 안착된 상태에서 웨이퍼 척(400)이 하부로 이동되어 웨이퍼 척(400)으로부터 웨이퍼가 분리되도록 하거나, 리프트 핀(450)에 웨이퍼가 안착된 상태에서 웨이퍼 척(400)이 상부로 이동되어 웨이퍼 척(400)에 웨이퍼가 안착되도록 한다.

이때, 웨이퍼 척(400)의 레벨은 매우 중요하다. 만일 웨이퍼 척(400)의 레벨이 지정된 레벨과 다를 경우, 즉, 웨이퍼 척(400)의 상면이 수평이 아니고 한쪽이 기울어지거나 할 경우 도 1에서 설명한 테스트 프로브(100)가 웨이퍼에 형성된 반도체 칩에 도달하지 못하여 테스트가 불가능하게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 웨이퍼 척 레벨링 측정 장치의 보다 구체적인 구성을 설명하기로 한다.

도 3은 웨이퍼 척 레벨링 측정 장치의 개념도이다.

도 2 또는 도 3을 참조하면, 웨이퍼 척 레벨링 측정 장치(500)는 웨이퍼 척(400)의 부위별 레벨을 측정한다.

웨이퍼 척 레벨링 측정 장치(500)는 다시 레벨링 플레이트(510), 웨이퍼 척 레벨 측정 모듈(522,524,526,528;520), 레벨링 데이터 연산 유닛(530) 및 제어 유닛(540)을 포함한다.

레벨링 플레이트(510)는 사용하지 못하는 웨이퍼, 더미 웨이퍼 또는 웨이퍼 정도의 크기를 갖는 두께가 얇은 플레이트이다. 이와 같은 형상을 갖는 레벨링 플레이트(510)를 사용하는 것은 레벨링 플레이트(510)를 웨이퍼 이송 암에 의하여 웨이퍼 척으로 이송할 수 있도록 하기 위함이다. 이로써, 프로브 카드를 분해하지 않고도 웨이퍼 척의 레벨링을 구현할 수 있게 된다.

이 레벨링 플레이트(510)에는 웨이퍼 척 레벨 측정 모듈(520)이 설치된다.

웨이퍼 척 레벨 측정 모듈(520)은 웨이퍼 척(400)의 표면에 거리 측정용 전파를 인가한 후, 반사된 거리 측정용 전파를 디텍팅하여 웨이퍼 척(400)의 표면과 레벨링 플레이트(510)의 밑면 사이의 거리를 산출하는 거리 측정용 레이더(radar)이다.

이때, 웨이퍼 척 레벨 측정 모듈(520)은 앞서 설명한 각각의 레벨링 부재(430)의 상부에 해당하는 레벨링 플레이트(510)에 설치된다.

이처럼 웨이퍼 척 레벨 측정 모듈(520)을 레벨링 부재(430)의 상부에 설치하는 것은 레벨링 부재(430)에 의하여 웨이퍼 척(400)의 레벨이 좌우되고, 레벨링 부재(430) 부분에서 웨이퍼 척(400)의 레벨이 정상 레벨과 크게 다르기 때문이다.

본 발명에서는 바람직한 일실시예로 4 개의 웨이퍼 척 레벨 측정 모듈(520)이 사용되는 바, 이들 웨이퍼 척 레벨 측정 모듈(520)을 각각 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 웨이퍼 척 레벨 측정 모듈(522, 524, 526, 528)이라 정의하기로 한다.

이 제 1 내지 제 4 웨이퍼 척 레벨 측정 모듈(522, 524, 526, 528)은 모두 레벨링 데이터 연산 유닛(530)에 신호 인가선(535)으로 연결된다.

레벨링 데이터 연산 유닛(530)은 제 1 내지 제 4 웨이퍼 척 레벨 측정 모듈(522, 524, 526, 528)에서 인가된 시그널을 처리하여 발생한 레벨링 데이터를 비교하여 레벨을 보정하는데 필요한 레벨링 데이터를 생성한다.

예를 들면, 제 1 웨이퍼 척 레벨 측정 모듈(522)과 웨이퍼 척(400)이 이루는간격이 L₁이고, 제 2 웨이퍼 척 레벨 측정 모듈(524)과 웨이퍼 척(400)이 이루는 간격이 L₂이고, 제 3 웨이퍼 척 레벨 측정 모듈(526)과 웨이퍼 척(400)이 이루는 간격이 L₃이고, 제 4 웨이퍼 척 레벨 측정 모듈(528)과 웨이퍼 척(400)이 이루는 간격이 L₄일 때, 레벨링 데이터 연산 유닛(530)은 서로 다른 L₁, L₂, L₃, L₄의 편차를 계산한다.

레벨링 데이터 연산 유닛(530)에서 발생한 데이터는 제어 유닛(540)으로 인가되고, 제어 유닛(540)은 레벨링 데이터 연산 유닛(530)에서 발생한 데이터를 디스플레이 장치(550)에 인가하여 디스플레이 장치(550)로부터 현재 웨이퍼 척(400)의 레벨링 상태와 관련한 정보가 디스플레이 되도록 한다.

즉, 디스플레이 장치(550)에는 L₁, L₂, L₃, L₄및 이들의 편차가 디스플레이 되고 작업자는 L₁, L₂, L₃, L₄의 편차가 최소가 되도록 레벨링 부재(430)의 높낮이를 레벨링 나사(440)에 의하여 조절한다.

이때, 웨이퍼 척 레벨 측정 모듈(520)은 웨이퍼 척(400)의 표면에서 발생하는 요철 등 웨이퍼의 레벨링에 영향을 미치는 요소들을 개선하기 위하여 웨이퍼 척(400)의 가운데 부분에도 더 설치될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 웨이퍼 척 레벨링 장치를 이용한 웨이퍼 척 레벨링 방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

먼저, 웨이퍼 척(400)의 레벨링을 수행하기 위해서 웨이퍼 척(400)에 위치한모든 웨이퍼를 언로딩 한다.

웨이퍼가 모두 언로딩 된 상태에서 웨이퍼 척(400)의 표면으로부터는 웨이퍼 리프트 핀(450)이 돌출 되도록 한다. 웨이퍼 리프트 핀(450)이 돌출 된 상태에서 웨이퍼 리프트 핀(450)에는 웨이퍼 척 레벨링 측정 장치(500)의 레벨링 플레이트(510)가 이송된다.

이 상태에서 레벨링 플레이트(510)에 설치된 제 1 내지 제 4 웨이퍼 척 레벨 측정 모듈(522, 524, 526, 528)로부터 웨이퍼 척(400)과 이루는 간격을 순차적으로 측정하여, 결과 데이터를 레벨링 데이터 연산 유닛(530)으로 송신한다.

레벨링 데이터 연산 유닛(530)은 제 1 내지 제 4 웨이퍼 척 레벨 측정 모듈(522, 524, 526, 528)로부터 받은 신호를 처리하여 결과 데이터를 제어 유닛(530)으로 송신한다.

제어 유닛(530)은 디스플레이 장치(550)에 결과 데이터를 송신하여 디스플레이 장치(550)로부터 현재 웨이퍼 척(400)의 레벨 상태가 디스플레이 되도록 한다.

일실시예로, 디스플레이 장치(550)에서 디스플레이 되는 제 1 내지 제 4 웨이퍼 척 레벨 측정 모듈(522, 524, 526, 528) 및 웨이퍼 척(400)과 이루는 간격은 L₁, L₂, L₃, L₄이다.

작업자는 디스플레이 장치(550)를 관찰하면서 레벨링 부재(430)를 조이고 있던 레벨링 나사(440)를 풀거나 조이면서 L₁, L₂, L₃, L₄들이 최대한 모두 동일한 값을 갖도록 조절함으로써 간단하게 웨이퍼 척(400)의 레벨링을 수행할 수 있다.

이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 웨이퍼 척의 레벨링을 수행함에 있어 웨이퍼 척의 각 부위별 레벨 상태를 확인할 수 있으며, 각 부위별 레벨 상태를 관찰하면서 조절할 수 있음으로 복수명의 작업자가 웨이퍼 척의 레벨을 조절하더라도 허용 오차 범위 이내에서 조절이 가능한 장점을 갖는다.

Claims (4)

1. 웨이퍼 척의 상면으로 돌출 된 리프트 핀에 안착되는 레벨링 플레이트;

   상기 레벨링 플레이트 중 상기 웨이퍼 척과 마주보는 면에 적어도 1 개가 형성되어 상기 웨이퍼 척의 레벨을 측정하기 위한 웨이퍼 척 레벨 측정 모듈;

   상기 웨이퍼 척 레벨 측정 모듈에 의하여 발생된 신호를 처리하여 상기 웨이퍼 척의 레벨링 데이터를 산출하는 레벨링 데이터 연산 유닛; 및

   상기 웨이퍼 척 레벨 측정 모듈 및 상기 레벨링 데이터 연산 유닛을 제어하는 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 척 레벨링 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼 척 레벨 측정 모듈은 상기 웨이퍼 척의 표면에 거리 측정용 전파를 인가한 후, 반사된 상기 거리 측정용 전파를 디텍팅하여 상기 웨이퍼 척과 레벨링 플레이트간 거리를 산출하는 거리 측정용 레이더인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 척 레벨링 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 유닛에서 산출된 상기 레벨링 데이터는 상기 레벨링 데이터를 사용자가 인식할 수 있도록 하는 화상 표시 장치에서 디스플레이 되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 레벨링 장치.
4. 레벨링이 수행될 웨이퍼 척의 상면으로부터 상부로 이격된 곳에 측정 위치를설정하는 단계;

   상기 측정 위치로부터 상기 웨이퍼 척의 거리를 적어도 1 곳 이상에서 측정하는 단계;

   상기 측정 위치 및 상기 웨이퍼 척의 사이 거리를 연산하여 웨이퍼 척 레벨링에 필요한 레벨링 데이터를 산출하는 단계; 및

   상기 레벨링 데이터를 참조하여 상기 웨이퍼 척의 레벨링을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 척 레벨링 방법.