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KR20230089430A - 콜리메이션 유니트를 구비한 검사 장치 - Google Patents

콜리메이션 유니트를 구비한 검사 장치 Download PDF

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KR20230089430A
KR20230089430A KR1020210178048A KR20210178048A KR20230089430A KR 20230089430 A KR20230089430 A KR 20230089430A KR 1020210178048 A KR1020210178048 A KR 1020210178048A KR 20210178048 A KR20210178048 A KR 20210178048A KR 20230089430 A KR20230089430 A KR 20230089430A
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KR
South Korea
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unit
substrate
probe
pad
collimation
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Ceased
Application number
KR1020210178048A
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English (en)
Inventor
정상헌
김완수
Original Assignee
바이옵트로 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 바이옵트로 주식회사 filed Critical 바이옵트로 주식회사
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Abstract

본 발명은 기판의 통전 상태를 검사하는 통전 검사를 수행하는 프로브 유니트, 프로브 유니트에 의한 상기 통전 검사에 대한 기준값을 검사하는 콜리메이션 검사를 수행하는 콜리메이션(colimation) 유니트를 포함할 수 있다.
콜리메이션 유니트에 의한 검사가 시행되는 경우, 상기 통전 검사를 포함하는 상기 기판에 대한 통상적인 검사가 정지될 수 있고, 콜리메이션 검사가 수행될 수 있다.

Description

콜리메이션 유니트를 구비한 검사 장치{Detection device with colimation unit}
본 발명은 기판의 콜리메이션(colimation) 검사를 위하여 콜리메이션 유니트를 구비한 검사 장치에 관한 것이다.
회로가 인쇄되기 전의 기판(Bare Board)은 제조 과정을 마친 후에는 통전 검사를 마쳐야하고, 이를 통한 전기적 신호가 모두 이상없어야 출하가 가능할 수 있다. 통전 검사를 통하여 기판이 특정한 저항을 가지는 정상, 쇼트(short) 또는 오픈(open)을 판별하고 이를 통해 정상 기판(200)과 오류가 난 기판을 분류하는 것은 중요할 수 있다.
또한 통전 검사 자체에 의한 오류를 보정하는 것 외에도 통전 검사를 위한 초기 기준값 자체도 설비 환경에 따라 변할 수 있고, 이러한 기준값 자체의 미세한 변동을 주기적인 콜리메이션 검사를 통해서 조절하는 것은 중요할 수 있다.
본 발명은 기판의 정렬 검사, 통전 검사, 찍힘 검사 등의 다양한 검사를 위한 초기 셋팅에 해당하는 기준값의 변동을 검사하기 위한 장치로서, 주기적인 기준값 보정을 위한 콜리메이션 검사를 시행하여 양질의 기판을 생산하기 위한 검사 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 기판의 통전 상태를 검사하는 통전 검사를 수행하는 프로브 유니트, 프로브 유니트에 의한 상기 통전 검사에 대한 기준값을 검사하는 콜리메이션 검사를 수행하는 콜리메이션(colimation) 유니트를 포함할 수 있다.
콜리메이션 유니트에 의한 검사가 시행되는 경우, 상기 통전 검사를 포함하는 상기 기판에 대한 통상적인 검사가 정지될 수 있고, 콜리메이션 검사가 수행될 수 있다.
기판에는 패드가 마련될 수 있고, 프로프 유니트의 프로브에 의해 상기 패드에 자국이 형성될 수 있으며, 패드는 상기 기판으로부터 이탈될 수 있다.
자국을 목표 기준값과 비교하여 상기 기준값의 오차를 판단하는 제어부가 구비될 수 있다.
기판의 정렬 상태를 검사하는 정렬 유니트가 구비될 수 있고, 패드는 상기 정렬 유니트에서 상기 프로브 유니트로 이동된 후 콜리메이션 유니트로 이동될 수 있으며, 자국과 목표 기준값의 비교는 상기 콜리메이션 유니트의 카메라에 의해서 수행될 수 있다.
프로브 유니트에 의한 기판의 찍힘 상태를 검사하는 찍힘 유니트가 마련될 수 있고, 기판은 상기 프로브 유니트에서 상기 찍힘 유니트로 이동된 후 상기 콜리메이션 유니트로 이동될 수 있으며, 자국과 목표 기준값의 비교는 상기 콜리메이션 유니트의 카메라에 의해서 수행될 수 있다.
제어부는 상기 기판의 얼라인 마크를 기준으로 삼아, 상기 자국과 목표 기준값을 비교하여 상기 기판이 안착되는 상기 프로브 유니트의 검사 테이블을 이동 또는 회전시킬 수 있다.
제어부는 검사 테이블의 x 방향, y 방향, θ 각도를 조절할 수 있고, x 방향 및 y 방향은 상기 기판이 놓이는 평면을 이루는 두 축일 수 있으며, θ 각도는 상기 x 방향 및 y 방향이 이루는 평면에 수직한 방향에 대한 회전 정도를 나타낼 수 있다.
기판에는 복수의 회로 패턴이 마련될 수 있고, 각 회로 패턴별로 얼라인 마크가 구비될 수 있으며, 제어부는 얼라인 마크를 기준으로 목표 기준값과 상기 자국을 비교하여 오차를 보정할 수 있다.
제어부는 자국과 회로 패턴을 비교하기 위해, 공정의 정밀도 요구치가 높아짐에 따라 회로 패턴의 밀집도가 높은 지역에서 낮은 지역의 순서로 비교할 지역을 선택할 수 있다.
본 발명의 검사 장치는 기판을 정렬시키는 정렬 유니트, 기판의 통전 상태를 검사하는 프로브 유니트, 기판 및 프로브의 콜리메이션(colimation) 상태를 검사하는 콜리메이션 유니트를 포함할 수 있고, 각 검사의 정상 또는 불량의 판단은 초기에 셋팅된 기준값에 대한 비교를 통해서 이루어지기에 기준값 자체에 오차가 발생하는 경우에는 잘못된 기준에 대한 비교 판단을 한 것으로서, 공정 전체 물품을 폐기해야 될 수 있다. 따라서, 공정상 기준값과 검사 결과를 비교하는 것 외에, 기준값 자체에 대한 보정인 콜리메이션 검사를 함으로서 더욱 불량률이 낮은 기판이 생산될 수 있다.
통상적인 일련의 통전 검사 중의 한 단계인 정렬 검사 또는 찍힘 검사는 초기에 셋팅된 기준값에 대한 비교를 통해 보정이 이루어질 수 있고, 콜리메이션 검사는 상기의 정렬 검사 또는 찍힘 검사의 기준이 되는 기준값에 대한 보정을 하는 것일 수 있다. 이러한 기준이 되는 초기 셋팅인 기준값의 보정과, 통전 검사 공정중 이 기준값에 대한 비교를 통한 보정의 두 단계 보정을 통해 오차 또는 에러가 발생하는 기판이 줄어들어 결과적으로 공정 수율이 크게 높아질 수 있다.
도 1은 본 발명의 검사 장치의 진행 순서의 일 실시 예를 설명하는 설명도이다.
도 2는 본 발명의 검사 장치의 진행 순서의 다른 실시 예를 설명하는 설명도이다.
도 3은 본 발명의 기판에 패드가 안착되는 것을 설명한 설명도이다.
도 4는 본 발명의 프로브 유니트에 의한 자국과 본 발명의 기준값과의 오차를 나타낸 설명도이다.
도 5는 본 발명의 프로브 유니트에 의한 자국과 본 발명의 기준값과의 오차를 보정한 것을 설명한 설명도이다.
본 발명의 검사 장치는 기판(200)을 정렬시키는 정렬 유니트(170), 기판(200)의 통전 상태를 검사하는 프로브 유니트(190), 기판(200) 및 프로브(193)의 콜리메이션(colimation) 상태를 검사하는 콜리메이션 유니트(400)를 포함할 수 있다.
회로가 인쇄되기 전의 기판(200)(Bare Board)은 제조 과정을 마친 후, 정상적으로 제조되었는지를 검사하는 통전 검사를 할 수 있고, 정확한 통전 검사를 위해 정렬 유니트(170)에서 기판(200)의 틀어짐을 검사할 수 있으며, 통전 검사 자체에 의한 찍힘으로 인한 불량을 검사하기 위해서 찍힘 유니트가 추가로 마련될 수 있다.
정렬 검사, 통전 검사 또는 찍힘 검사는 기준값에 대한 비교를 통해서 정상과 불량을 판단할 수 있다. 즉, 사용자가 검사 장치를 기판(200)을 넣어 동작시키기 전에, 처음에 기준으로 셋팅하는 기준값이 설정될 수 있고, 정렬 유니트(170)는 기준값보다 기판(200)의 틀어짐을 판단하며, 프로프 유니트는 제어부가 산출한 정렬 유니트(170)의 틀어짐에 대한 보정을 한 후 통전 검사를 진행할 수 있다.
따라서, 각 검사의 정상 또는 불량의 판단은 초기에 셋팅된 기준값에 대한 비교를 통해서 이루어지기에 기준값 자체에 오차가 발생하는 경우에는 잘못된 기준에 대한 비교 판단을 한 것으로서, 공정 전체 물품을 폐기해야 될 수 있다.
초기 기준값이 제대로 설정되었는지 검사하는 것을 콜리메이션(colimation) 검사라 할 수 있다. 즉, 콜리메이션 검사는 영절 조절 또는 켈리브레이션(calibration)과 같은 의미일 수 있다. 이론상으로는 이러란 초기 셋팅의 기준값은 공정상 변화없이 진행될 수 있으나, 실제로는 설비 장치의 진동 등의 미세한 변화가 누적되어 반복되는 공정에 의해서 결국 기준값이 초기와 달라질 수 있다. 따라서, 공정상 기준값과 검사 결과를 비교하는 것 외에, 기준값 자체에 대한 보정인 콜리메이션 검사를 함으로서 더욱 불량률이 낮은 기판(200)이 생산될 수 있다.
제1 검사부(192)의 프로브(193)는 승강하며 기판(200)의 접촉하고, 정확한 통전 검사를 위해서는, 프로브(193)가 측정하고자 하는 기판(200)의 정확한 측정위치에 접촉하여야 하며, 이를 위해서는 정렬 유니트(170)에서 기판(200)의 틀어짐을 검사한 후 그 틀어짐에 대한 보정을 하고 제1 검사부(192)에 의한 통전 검사가 시행될 수 있다.
통전 검사후 통전 검사 자체에 의한 찍힘이 발생할 수 있다. 통전 검사시 제1 검사부(192)의 프로브(193)가 승강하며 목표 지점에 접촉할 수 있다. 프로브(193)와 기판(200)의 접촉시 근방에서만 프로브(193)의 승강 속도를 느리게 조절하여 기판(200)의 충격을 완화할 수 있다.
제어부는 정렬 유니트(170)에 위치한 카메라를 통하여 정렬 유니트(170)의 기판(200) 위치 오차를 산출할 수 있다. 제어부에 기억된 기판(200) 위치 오차는 제1 검사부(192)에서 기판(200)을 안착시킬 수 있는 검사 테이블(196)이 반대 방향으로 이동 또는 회전함으로써 보정될 수 있고, 제어부는 정렬 유니트(170)에서 산출된 기판(200) 위치 오차를 보정하는 위치 및 각도로 기판(200)을 이동시킨 다음 프로브(193)가 기판(200)의 정확한 측정점에 접촉할 수 있도록 제1 검사부(192)의 검사 테이블(196)을 제어할 수 있으며, 제어부를 이용하여 찍힘 검사를 하는 경우, 제어부는 프로브(193)에 의한 기판(200)의 찍힘을 기준값과 비교하고, 카메라에 의하여 촬영한 영상의 찍힘이 기준값 이상인 경우 찍힘 불량으로 판단할 수 있다.
기판(200)과 복수의 프로브(193)가 마련된 지그는 x,y,θ의 3개의 값을 조정함으로서 특정될 수 있다. 즉, 3개의 자유도를 조절하여 콜리메이션 상태를 보정할 수 있다. 공간상의 물체는 x,y,z축의 3개의 자유도와 각 축에 대한 회전 자유도 3개를 더하여 총 6개의 자유도를 가질 수 있다. 제1 검사부(192)는 프로브(193)의 승강에 의해서 기판(200)에 접촉하여 통전 검사가 실시될 수 있고, 복수의 프로브(193)가 마련된 지그와 기판(200)의 z 방향 평행을 유지시킨채로 지그가 승강 운동하는 경우, x,y축의 자유도와 z축에 대한 회전 자유도 θ만 특정되면, 기준값은 특정될 수 있다. 또한, 기판(200) 및 프로브(193)의 상대적인 위치는 하나를 고정시킨고 다른 하나에 자유도를 모두 줄 수 있기에, 상대적으로 중량이 적은 기판(200)의 자유도를 보정함으로서 콜리메이션을 할 수 있다. 따라서, 검사 장치의 콜리메이션 문제는 기판(200)의 x 방향, y 방향, θ각도의 틀어짐을 보정하는 문제일 수 있다.
기판(200)의 기준 위치가 제대로 설정되었는지 알기 위해서는, 통전 검사시 프로프가 목표한 기판(200) 위치에 접촉하는지로부터 알 수 있고, 이를 위해서 기판(200)에 패드(240)를 안착시켜 막을 형성시킨 후 통전 검사를 시행함으로서 패드(240)에 찍힌 자국(O)을 처음에 셋팅한 기준값과 비교함으로서 콜리메이션 검사를 할 수 있다. 상기 패드의 자국(O)은 콜리메이션 유니트를 통해 기준값과 비교할 수 있고 따라서 실제 측정된 기준값이라고 할 수 있다. 따라서, 자국(O)은 실측된 현재의 기준값일 수 있고, 수정된 기준값은 오차 수정을 통해 자국(O)의 기준값이 수정되어야할 목표 기준값(R)일 수 있다.
기판(200)을 패드(240)로 덮은 후 정렬 유니트(170)를 통과후 통전 검사가 시행되면, 기판(200)위의 패드(240)에는 프로브(193)에 의한 자국(O)이 남을 수 있다. 기판(200)에서 패드(240)를 제거한 후 패드(240)를 콜리메이션 유니트(400)로 이동시켜 카메라를 통해 기준값과 비교할 수 있다.
통전 검사가 시행되는 제1 검사부(192)는 기판(200)에 탐침을 하는 프로브(193), 프로브(193)가 지지되는 베이스판(195)을 포함할 수 있다. 프로브(193)는 승강하며 기판(200)에 접촉할 수 있고, 접촉시 강도와 프로브(193)의 승강속도 등은 제어부에 의해서 조절될 수 있다. 또한, 프로브 유니트(190)는 제1 검사부(192)와 제2 검사부(194)를 포함할 수 있고, 제1 검사부(192)와 제2 검사부(194)는 검사 테이블(196)의 수직 방향의 상,하로 위치할 수 있으며, 이는 기판(200)의 상측과 하측에 각각 승강 접촉할 수 있다.
정렬 유니트(170)는 카메라 등을 이용해서 기판(200)의 정렬 상태를 기준값과 비교할 수 있고, 제어부는 정렬 유니트(170)에 의해서 측정된 기준값과의 차이만큼 베이스판(195)을 조절함으로서 차이를 보정해줄 수 있다. 이러한 보정은 설비에 따라서 정렬 유니트(170) 자체에서 시행될 수 있고, 기판(200)을 각 유니트간 이동시킬 수 있는 셔틀 유니트에서 시행될 수 있으며, 정렬 유니트(170)에서 받은 정보를 바탕으로 제1 검사부(192)의 베이스판(195)이 움직여 보정된후 통전 검사가 시행될 수 있다. 베이스판(195)은 x 방향, y 방향으로 움직일 수 있고, z 방향에 대한 회전 각도인 θ만큼 회전될 수 있다.
도면에서는 기판(200)의 상부에 위치한 제1 검사부(192)에 의해 검사된 패드(240)가 콜리메이션 유니트(400)로 이동된 것을 도시했지만, 제1 검사부(192) 또는 제2 검사부(194)의 두 패드(240)가 동시에 또는 순차적으로 콜리메이션 유니트(400)로 이동하여 검사될 수 있다.
패드(240)는 통전 검사를 위해서 기판(200)에 잘 밀착되면서도 콜리메이션 검사를 위해서는 잘 떨어지는 재질일 수 있고, 투명하여 패드(240)에 남은 자국(O)을 잘 식별할 수 있는 재질일 수 있으며, 블루 등의 색을 통해 자국(O)을 쉽게 식별할 수 있는 재질일 수 있다.
검사 대상인 회로내의 소자간의 거리 및 탐침 프로브(193)의 두께는 수 미크론(micron)정도일 수 있다. 따라서, 콜리메이션 유니트(400)의 카메라는 미크론 레벨의 포인트간에 식별을 할 수 있어야 한다.
패드(240)는 기판(200)에서 분리되어 콜리메이션 유니트(400)로 이동되거나 기판(200)에 부착된 채로 이동될 수 있다. 패드(240)는 사람에 의해서 수동으로 기판(200)에서 분리될 수 있다. 패드(240)가 기판(200)에 부착된 상태로 검사가 진행되는 경우에는 패드(240)는 정렬 유니트(170)로 다시 이동될 수 있거나 정렬 유니트(170)에 인접한 다른 유니트로 이동될 수 있다. 사용자의 필요에 따라, 정렬 유니트(170)의 카메라가 기판(200)의 정렬 상태뿐 아니라 현미경 수준의 미크론 레벨의 자국(O)의 틀어짐을 판별하게 할 수 있거나, 공정 속도나 기술적 문제 등을 이유로 정렬 유니트(170)외에 콜리메이션 유니트(400)를 따로 마련할 수 있다. 패드(240)가 정렬 유니트(170)외에 개별의 콜리메이션 유니트(400)로 이동되는 경우에는, 콜리메이션 유니트(400)는 통전 검사를 위한 공정 프로세스 라인 외에 초기의 셋팅 조절에 해당하는 콜레메이션 공정을 위한 다른 라인으로 구비되거나 통전 검사 라인의 위치를 그대로 이용할 수 있다.
콜리메이션 유니트(400)가 통전 검사의 공정 라인에 설치되는 일 실시 예로서, 찍힘 유니트가 정렬 유니트(170)에 인접한 위치에 마련될 수 있다. 불량 기판(200)을 판별하는 필수적인 통전 검사시에, 프로브(193) 등을 통한 뾰족한 끝을 가진 프로브(193) 등으로 검사를 시행하게 되고, 이로 인해 통전 검사 자체로 인한 기판(200)의 찍힘이 발생할 수 있다. 이러한 찍힘을 방치하고, 설비를 수시간 또는 몇일을 가동하여 기판(200)에 회로가 실장되는 경우에는, 기판(200)에 비해 몇배나 비싼 회로 자체를 폐기하는 문제가 발생할 수 있기에 사용자는 찍힘을 한 시간 단위등으로 주기적으로 자주 관리 해야할 수 있다.
찍힘에는 구조상 통전 검사 자체로 인한 오류도 있지만, 탐침을 하는 프로브(193) 자체에 마모나 벤딩등으로 인한 불량이 발생할 수 있고, 프로브(193)에 이물질이 끼여 불량을 발생할 수 있다. 따라서, 찍힘으로 인한 불량 발생에는 프로브(193)와 기판(200) 사이의 예정된 검사 거리를 변경시키는 주변적 요인외에도 프로브(193) 자체의 불량이나 이물질 등으로 인한 불량이 있을 수 있다. 즉, 찍힘의 요인은 다양하기에 현미경 수준의 수 미크론을 판별할 수 있는 카메라 등을 이용하여 찍힘의 정확한 형태를 인식하고, 원인별로 찍힘을 분류함으로서 찍힘 유니트에 의해서 판별된 찍힘의 원인을 빠르게 찾아 대처할 수 있다. 제1 검사부(192)에 마련된 프로브(193)에 의한 기판(200)의 찍힘량이 상기 찍힘 유니트의 카메라에서 촬영될 수 있다.
기판(200)의 불량률을 판별하는 필수적인 통전 검사 자체로 인해 오히려 기판(200)에 불량률이 발생할수 있기에 이 또한 불량률의 하나로 간주하여 검사를 통해 분류할 필요가 있다. 즉, 기판(200)이 로딩되어 검사를 마치고 다시 언로딩되는 일련의 과정중에, 기판(200)의 통전을 검사하는 제1 검사부(192)는 통전으로 인한 찍힘을 검사하는 찍힘 유니트의 전단계일 수 있다.
찍힘 검사는 통전 검사에 의한 찍힘을 확인하는 것일 수 있다. 통전 검사시 모든 회로의 연결을 다 확인하는 것은 너무 오랜 시간이 걸리기에, 사용자는 특정 기판(200)에 따른 패튼에 따라 더 밀집되고 복잡하여 불량이 발생하기 쉬운 기판(200)의 위치를 셋팅시에 확인하고, 선별적인 검사를 시행할 수 있다. 이 경우, 시간별로 구간을 나누어 각 구간에 따른 다른 위치를 셋팅함으로서, 어느 구간에서 불량률이 높은지 데이터를 취합하여 분석에 이용할 수 있다. 따라서, 사용자에 의해서 각 구간에 셋팅된 샘플링 위치만 통전 검사를 행할 수 있기에, 찍힘 유니트는 전체 회로를 다 검사하기보다는 통전 검사의 위치 데이터를 참고하여 찍힘 검사를 신속히 행할 수 있다.
제어부를 이용하여 찍힘 검사를 하는 경우, 제어부는 프로브(193)에 의한 기판(200)의 찍힘을 기준값과 비교하고, 카메라에 의하여 촬영한 영상의 찍힘이 기준값 이상인 경우 찍힘 불량으로 판단할 수 있다.
찍힘 유니트의 검사대상인 회로내의 소자의 거리 및 탐침 프로브(193)의 두께는 수 미크론(micron)정도의 크기일 수 있고, 따라서 패드(240)의 자국(O)의 레벨과 비슷하기에 찍힘 유니트의 카메라에 의해서 콜리메이션을 할 수 있다.
따라서, 정리하면 콜레메이션 유니트는 수동으로 패드(240)를 기판(200)에서 분리하여 검사가 진행되는 경우에는 통전 제1 검사부(192)들과는 별개로 마련될 수 있고, 패드(240)를 기판(200)에 부착한채로 검사하는 경우에는, 콜리메이션 유니트(400)는 정렬 유니트(170)와 동일하거나 통전 검사로 인한 찍힘을 검사하기 위한 찍힘 유니트가 마련되는 경우에는, 콜리메이션 유니트(400)는 찍힘 유니트와 동일할 수 있다.
정렬 유니트(170)에 의해서 정렬 검사가 진행되고, 정렬 검사에 의한 검사 테이블(196)의 보정이 있으며, 패드(240)에 제1 검사부(192)에 의한 자국(O)이 발생하고, 패드(240)는 다시 정렬 유니트(170)로 보내질 수 있으며, 정렬 유니트(170)의 카메라에 의해서 패드(240)의 자국(O)을 검사하는 콜리메이션 검사가 수행되는 것이 도면에 도시될 수 있다. 콜리메이션 검사가 찍힘 유니트에 의해서 수행되는 경우에는, 정렬 유니트(170)의 인접한 위치에 찍힘 유니트가 위치할 수 있다. 상기의 방법에 의해서, 콜리메이션 검사를 포함한 통전 검사 전체 공정이 많은 장소를 차지하지 않고, 공정 속도가 증가하여 비용을 절감할 수 있다.
통전 검사 공정시 하나의 기판(200)만 검사하며 순서대로 진행하기보다는 복수의 기판(200)을 하나의 판으로 배열하여 진행될 수 있다. 복수의 기판(200)이 배열된 판을 로트(lot)라고 할 수 있고, 개별 기판(200) 또는 회로를 스텝(step)이라고 할 수 있다. 즉, 로트는 기판(200)이라 부를 수 있고, 각 스텝은 회로 패턴이라 할 수 있다. 기판(200)은 복수의 회로 패턴과 각 회로 패턴별로 형성된 얼라인 마크(230)가 마련될 수 있다. 각 회로 패턴은 제품에 탑재되는 단위일 수 있다. 예를 들어 6개의 회로 패턴이 도시되는데 각 회로 패턴은 이동 통신 단말기의 기판(200)을 형성할 수 있다. 즉, 기판(200)은 검사 장치의 하류에서 이루어지는 후 공정에서 6개의 회로 패턴으로 분리되어 각 이동 통신 단말기에 설치될 수 있다. 이와 같이 복수의 회로 패턴이 하나의 기판(200)에 포함되는 경우 후 공정의 편의를 도모하기 위해 각 회로 패턴 별로 얼라인 마크(230)가 형성될 수 있다.
정렬 유니트(170) 또는 콜리메이션 유니트(400)는 각 회로 패턴 별로 마련된 각 얼라인 마크(230)를 이용하여 각 회로 패턴의 정렬 상태 또는 콜리메이션 상태를 확인할 수 있다. 즉, 정렬 유니트(170)는 프로브 유니트(190)의 검사 단위와 상관없이 모든 얼라인 마크(230)의 정렬 상태를 확인할 수 있다.
프로브 유니트(190)가 하나의 회로 패턴을 검사 단위로 할 때 각 회로 패턴에 정렬 오차가 있을 수 있다. 이때, 기판(200)을 이동시킬 수 있는 셔틀 유니트는 프로브 유니트(190)가 하나의 회로 패턴을 검사하고 z축 방향으로 기판(200)으로부터 멀어졌을 때, 다음 검사 대상이 되는 회로 패턴을 프로브 유니트(190)에 대해 매칭 또는 정렬시킬 수 있다. 이러한 모습은 검사 단위가 기판(200)에 포함된 회로 패턴의 개수보다 작을 때도 유사하게 이루어진다. 기판(200)에 대해 검사 단위가 6개의 회로 패턴일 때, 셔틀 유니트는 6개의 회로 패턴을 포함하는 영역의 정렬 상태를 나타내는 얼라인 마크(230)에 대한 위치 보정을 수행할 수 있다. 예를 들어 아래 6개의 회로 패턴이 검사 단위일 때, 셔틀 유니트는 정렬 유니트(170)의 확인 결과를 이용하여 맨 좌측 아래로부터 위로 두번째 얼라인 마크(230)와 맨 우측 첫번째 마크를 이용하여 기판(200)을 정렬할 수 있다.
정리하면, 정렬 유니트(170)는 프로브 유니트(190)의 검사 단위와 무관하게 모든 회로 패턴의 정렬 상태를 확인할 수 있다. 이를 통해 프로브 유니트(190)의 검사 단위는 다양하게 설정될 수 있다. 검사 단위는 프로브 유니트(190)의 프로브에 의해 결정될 수 있으며, 프로브는 초기 세팅시 결정된다. 따라서, 본 실시예에 따르면 검사 단위는 초기 세팅시 변경될 수 있고, 다양한 검사 단위에 대해 기판(200)을 정렬시킬 수 있다.
따라서, 통상적인 일련의 통전 검사 중의 한 단계인 정렬 검사 또는 찍힘 검사는 초기에 셋팅된 기준값에 대한 비교를 통해 보정이 이루어질 수 있고, 콜리메이션 검사는 상기의 정렬 검사 또는 찍힘 검사의 기준이 되는 기준값에 대한 보정을 하는 것일 수 있다. 이러한 기준이 되는 초기 셋팅인 기준값의 보정과, 통전 검사 공정중 이 기준값에 대한 비교를 통한 보정의 두 단계 보정을 통해 오차 또는 에러가 발생하는 기판(200)이 줄어들어 결과적으로 공정 수율이 크게 높아질 수 있다.
콜리메이션 과정을 살펴보면, 얼라인 마크(230)를 기준으로 기판(200)과 각 회로 패턴은 좌표가 부여될 수 있다. 특정한 회로 패턴의 한점은 (x,y)로 표현될 수 있고, 이는 기판(200)을 평면도처럼 상측에서 바라보았을때의 각 기판(200)의 위치를 나타낼 수 있다. x축 방향은 검사 공정의 진행 방향일 수 있고, y축 방향은 x축 방향에 수직하고, 수직으로 평행한 평면의 한 방향일 수 있다. 예를 들어, 특정 회로 패턴의 한점은 (10,20)으로 설정될 수 있고, 이에 대한 콜리메이션 검사 결과는 (7,18)일 수 있다. 즉, 이는 (10,20)은 목표 기준값일 수 있고, (7,18)은 패드의 자국(O)의 위치로서 현재의 측정된 기준값일 수 있다.
또한, 검사 단위를 각 스테별 즉 각 회로 패턴별로 할 수 있고, 각 회로 패턴별로 오차가 발생할 수 있으나 설명 편의를 위해서 모든 회로 패턴이 동시에 상기 예로든 좌표만큼의 차이가 발생했다고 할 수 있고, 이 차이는 θ에 대해서는 차이가 없고, x축 및 y축에 대해서는 차이가 발생한 경우일 수 있다. 이러한 경우, x축 방향으로 -3, y축 방향으로 -2만큼 차이가 발생한 것일 수 있다. 따라서, 초기에 셋팅한 기준값이 x축으로 -3만큼, y축 방향으로 -2만큼 이동된 것이므로, 기준값을 x축으로 +3만큼, y축 방향으로 +2만큼 이동시킴으로서 현재 측정된 기준값을 보정할 수 있다. 이러한 방법으로, z축 방향의 회전에 해당하는 θ만큼 초기에 셋팅한 값에 대한 회전이 발생한 경우에는, 축 방향 이동과 마찬가지로 반대로 회전시킴으로서 기준값을 보정할 수 있다. 따라서 이 경우, 좌표(7,18)은 패드에 생긴 자국(O)의 위치일 수 있고, 이는 현재 실측된 기준값일 수 있다. 따라서, 자국(O)은 오차가 발생한 기준값일 수 있고, 따라서 자국(O)은 목표 기준값(R)으로 수정될 수 있다.
전체적인 콜리메이션 검사를 정리하면, 콜리메이션의 목적은 검사 장치의 기준값에 대한 보정을 하는 것이고, 이를 위해 x,y,θ의 세 개의 자유도를 측정하여 보정함으로서 정확한 보정이 될 수 있다.
콜리메이션의 방법은 기본적으로, 기판(200)의 두 점을 식별하여 기판(200) 얼라인을 할 수 있고, 국소적으로 수축, 팽창이 다를 수 있기에 전체적인 기판(200) 얼라인만으로는 틀어짐이 발생할 수 있다. 이러한 틀어짐은 기판(200) 전체의 오차 또는 회로 패턴의 오차로부터 기인할 수 있다.
사용자가 처음 제품을 공장에 설치하는 경우, 기준값에 대한 초기 셋팅이 필요할 수 있고, 이는 수미크론의 레벨이기에 현미경 수준의 카메라 등을 이용해 좌표를 인식함으로서 정밀하게 행해질 수 있다. 이러한 초기 기준값 설정을 콜리메이션이라고 할 수 있고, 이론상으로는 초기 한번의 기준값 설정으로 충분해야하나, 실제로는 기계 자체의 에러나 공장 지대의 흔들림이나 기울어짐 등의 여러가지 요인에 의해서 기준값이 변동될 수 있고, 이는 출하되는 기판(200)의 불량으로 이어질 수 있다. 따라서, 주기적인 콜리메이션 검사를 하지 않는 경우, 통전 검사 등의 검사 중에 기준값에 대한 보정이 계속 이루어짐에도 기판(200) 전량이 폐기될 수 있다. 따라서, 사용자는 주기적인 콜리메이션 검사를 해주어야할 수 있다.
기판(200)이 얼라인 마크(230)를 기준점으로 잡고 기판(200)의 틀어짐을 검사할 수 있고, 통상적으로 기판(200)의 대각선 두 점을 잡아 확인할 수 있다. 검사의 정확도를 위해서는 세 점 이상을 잡아 시행할 수 있으나 공정의 성능외에도 공정 속도도 생산에 중요한 요소이기에 사용자는 두 점을 기준으로 할지 세 점 이상을 기준으로할지 기판(200)의 복잡도와 상황을 고려하여 결정할 수 있다. 따라서 반대로, 특정 공정상 정밀도보다는 빠른 공정 속도를 요하는 작업에서는 한 점만 기준값과 비교하는 검사가 시행될 수도 있다. 이러한 콜리메이션은 기판(200)위에 패드(240)를 장착한채로 통전 검사를 시행하여 패드(240)에 남은 자국(O)을 검사함으로서 시행될 수 있다. 패드(240)이 자국(O) 검사는 수동으로 사람에 의해서 행해질 수 있다. 즉, 사용자는 기판(200)에서 패드(240)를 제거하여 패드(240)를 콜리메이션 유니트(400)로 이동시킨 후, 콜리메이션 유니트(400)의 카메라를 이용하여 육안으로 위치의 틀어짐을 확인하여 보정값을 제어부에 입력할 수 있다. 이러한 보정을 한 후 다시, 패드(240)를 기판(200)에 안착시킨후, 상기의 검사를 반복함으로서 기준값을 보정할 수 있다.
그러나, 상기 수동으로 인한 콜리메이션은 작업자의 숙련도에 따라 큰 차이가 날 수 있고, 작업자에 따라 수시간이 걸릴 수도 있기에 이러한 콜리메이션 검사동안 검사 공정은 멈출 수 있으며, 따라서 이는 공정 속도를 낮추는 요인일 수 있다. 따라서, 작업자가 수동으로 패드(240)를 제거하여 육안으로 콜리메이션 유니트(400)의 카메라를 이용하는 경우에 비해서, 프로브 유니트(190)에 의해서 프로브가 패드(240)에 자국(O)을 남긴 후, 그대로 다시 콜리메이션 유니트(400)로 기판(200)과 패드(240)가 같이 콜리메이션 유니트(400)로 이동되는 경우에는, 작업자는 콜리메이션 유니트(400)의 카메라를 이용하여, 기준값의 오차를 확인하고, 수정값을 입력함으로서 오차를 보정할 수 있다.
본 발명의 검사 장치에 의한 검사는 콜리메이션 검사와 공정 검사를 포함할 수 있고, 콜리메이션 검사는 공정 검사 전에 행해지는 기준값 설정을 위한 것일 수 있으며, 공정 검사를 정렬 검사, 통전 검사, 찍힘 검사를 포함할 수 있다. 정렬 유니트(170)는 정렬 검사를, 프로브 유니트(190)는 통전 검사를, 찍힘 유니트는 찍힘 검사를 할 수 있다. 콜리메이션 유니트(400)는 정렬 유니트(170), 찍힘 유니트 또는 별개의 유니트일 수 있다. 즉, 콜리메이션은 정렬 유니트(170)의 카메라 자체를 이용할 수 있고, 콜리메이션을 위한 카메라를 추가로 구입할 수 있으나, 계속된 검사 공정속에서 찍힘 공정이 추가되는 것이기에 하나의 정렬 유니트(170)의 카메라로 정렬 및 찍힘을 동시에 하는 것은 공정 속도를 낮출 수 있기에 정렬 유니트(170)와 찍힘 유니트는 다른 카메라를 이용할 수 있다. 그러나, 콜리메이션은 초기 셋팅을 하는 것으로 콜리메이션 검사중에는 본 검사 공정이 가동하지 않으므로, 정렬 유니트(170)의 카메라를 이용해 콜리메이션도 동시에 수행될 수 있다.
콜리메이션 과정에서 예를 들어, 카메라를 이동시켜 FOV(Field Of View)를 통해 기판(200) 또는 회로 패턴의 틀어짐을 확인하고, 마우스 클릭이나 수치 입력 등을 통해 기준값의 오차를 수정할 수 있다.
인적, 물적, 환경적 등의 여러가지 요인에 의해서 기준값은 변화될 수 있고, 이는 각 로트(lot), 각 회로 패턴별로 차이가 발생할 수 있다. 또한, 사용자의 목적에 따라 매일의 생산량이 다를 수 있기에, 그 수량에 맞추어 콜리메이션 검사 주기를 조절할 수 있다.
콜리메이션은 기판(200)을 일괄적으로 얼라인한 후 검사할 수 있고, 회로 패턴 개별로 얼라인 후 검사하는 것을 반복적으로 수행할 수 있다. 이는 특정 공정의 정밀도 요구에 따라 달라질 수 있다. 정밀도에 비해 생산 속도가 더 중요한 경우에는, 복수의 라트(lot)를 한번에 얼라인하여 검사할 수 있다.
복수의 회로 패턴이 배열된 기판(200)은 다수의 자국(O)이 발생하기에 목표한 공정 속도나 정밀도에 따라, 콜리메이션 검사를 위한 자국(O)은 선별적으로 이루어질 수 있다. 즉, 회로 패턴의 종류에 따라 상대적으로 밀집된 지역이 존재할 수 있고, 이는 자국(O) 선택시에 상대적으로 더 작거나 밀집된 영역을 위주로 콜리메이션 검사를 행할 수 있다.
170... 정렬 유니트 190... 프로브 유니트
192... 제1 검사부 193... 프로브
194... 제2 검사부 195... 베이스판
196... 검사 테이블
200... 기판 210... 회로 패턴
230... 얼라인 마크 240... 패드
300... 찍힘 유니트 400... 콜리메이션 유니트
R... 목표 기준값 O... 자국

Claims (9)

  1. 기판의 통전 상태를 검사하는 통전 검사를 수행하는 프로브 유니트;
    상기 프로브 유니트에 의한 상기 통전 검사에 대한 기준값을 검사하는 콜리메이션 검사를 수행하는 콜리메이션(colimation) 유니트; 를 포함하고,
    상기 콜리메이션 유니트에 의한 검사가 시행되는 경우, 상기 통전 검사를 포함하는 상기 기판에 대한 통상적인 검사가 정지되고 상기 콜리메이션 검사가 수행되는 검사 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 콜리메이션 검사가 수행되는 경우, 상기 기판에는 패드가 마련되고,
    상기 프로프 유니트의 프로브에 의해 상기 패드에 자국이 형성되며,
    상기 패드는 상기 기판으로부터 이탈되어 상기 콜리메이션 유니트로 이동하는 검사 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 기판 상부에는 패드가 마련되고,
    상기 프로프 유니트의 프로브에 의해 상기 패드에 자국이 형성되며,
    상기 자국을 목표 기준값과 비교하여 상기 기준값의 오차를 판단하는 제어부가 구비되는 검사 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 기판의 정렬 상태를 검사하는 정렬 유니트가 구비되고,
    상기 기판 상부에는 패드가 마련되고,
    상기 프로프 유니트의 프로브에 의해 상기 패드에 자국이 형성되며,
    상기 패드는 상기 정렬 유니트에서 상기 프로브 유니트로 이동된 후 상기 콜리메이션 유니트로 이동되고,
    상기 자국과 목표 기준값의 비교는 상기 콜리메이션 유니트의 카메라에 의해서 수행되는 검사 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 프로브 유니트에 의한 기판의 찍힘 상태를 검사하는 찍힘 유니트가 마련되고,
    상기 기판은 상기 프로브 유니트에서 상기 찍힘 유니트로 이동된 후 상기 콜리메이션 유니트로 이동되며,
    상기 기판 상부에는 패드가 마련되고,
    상기 프로프 유니트의 프로브에 의해 상기 패드에 자국이 형성되며,
    상기 자국과 목표 기준값의 비교는 상기 콜리메이션 유니트의 카메라에 의해서 수행되는 검사 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 기판 상부에는 패드가 마련되고,
    상기 프로프 유니트의 상기 통전 검사에 의해 상기 패드에 자국이 형성되며,
    제어부는 상기 기판의 얼라인 마크를 기준으로 삼아, 상기 자국과 목표 기준값을 비교하여 상기 기판이 안착되는 상기 프로브 유니트의 검사 테이블을 이동 또는 회전시키는 검사 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 프로브 유니트에는 상기 기판이 안착되는 검사 테이블이 마련되고,
    제어부는 상기 검사 테이블의 x 방향, y 방향, θ 각도를 조절하며,
    상기 x 방향 및 y 방향은 상기 기판이 놓이는 평면을 이루는 두 축이고, 상기 θ 각도는 상기 x 방향 및 y 방향이 이루는 평면에 수직한 방향에 대한 회전 정도를 나타내는 검사 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 기판 상부에는 패드가 마련되고,
    상기 프로프 유니트의 프로브에 의해 상기 패드에 자국이 형성되며,
    상기 기판에는 복수의 회로 패턴이 마련되고,
    상기 각 회로 패턴별로 얼라인 마크가 구비되며,
    상기 얼라인 마크를 기준으로 목표 기준값과 상기 자국을 비교하여 오차를 보정하는 제어부가 마련되는 검사 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 기판 상부에는 패드가 마련되고,
    상기 프로프 유니트의 프로브에 의해 상기 패드에 자국이 형성되며,
    상기 기판에는 복수의 회로 패턴이 마련되고,
    제어부는 상기 자국과 상기 회로 패턴을 비교하기 위해, 공정의 정밀도 요구치가 높아짐에 따라 상기 회로 패턴의 밀집도가 높은 지역에서 낮은 지역의 순서로 비교할 지역을 선택하는 검사 장치.
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