KR100463332B1 - 반도체 소자 테스트 핸들러의 발열보상장치용 혼합기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자 테스트 핸들러의 발열보상장치용 혼합기에 관한 것으로, 테스트하는 도중 반도체 소자의 자체 발열에 의한 온도 편차를 보상하여 주는 발열보상장치에서 냉매인 액화질소와 건조 공기를 균일하게 혼합하여 공급할 수 있도록 한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 액화질소와 건조 공기를 혼합한 냉각유체를 생성하고, 이 생성된 냉각유체를 테스트 사이트 일측에 설치된 노즐어셈블리로 공급하여 테스트중인 반도체 소자에 분사하여 주도록 된 핸들러의 발열보상장치에 있어서, 하우징과, 상기 하우징 내부에 형성되어 건조공기가 유동하는 건조공기 유도관과, 상기 하우징의 일측에서 상기 건조공기 유도관의 일측을 관통하도록 설치되어 그 끝단부가 건조공기 유도관 내부에 위치하는 액화질소 유도관 및, 건조공기의 유동 방향을 기준으로 상기 액화질소 유도관의 끝단부의 배면부에 관통되게 형성되어 액화질소가 배출되는 액화질소 배출구를 포함하여 구성된 반도체 소자 테스트 핸들러의 발열보상장치용 혼합기가 제공된다.

Description

반도체 소자 테스트 핸들러의 발열보상장치용 혼합기{Mixer for apparatus to compensate for temperature in semiconductor test handler}

본 발명은 반도체 소자를 테스트 하는 핸들러 분야에 관한 것으로, 특히 핸들러에서 반도체 소자를 테스트하는 도중 반도체 소자의 자체 발열에 의한 온도 편차를 보상하여 주는 발열보상장치에서 냉각유체인 액화질소와 건조 공기를 균일하게 혼합하여 공급할 수 있도록 한 반도체 소자 테스트 핸들러의 발열보상장치용 혼합기에 관한 것이다.

일반적으로, 메모리 혹은 비메모리 반도체 소자 및 이들을 적절히 하나의 기판상에 회로적으로 구성한 모듈(Module)들은 생산 후 여러 가지 테스트과정을 거친 후 출하되는데, 핸들러는 이러한 테스트 공정에서 반도체 소자 및 모듈을 자동으로 이송하며 테스트하는데 사용되고 있는 장치로서, 로딩스택커에 반도체 소자 또는 모듈이 수납된 트레이가 적재되면 픽커로봇이 테스트할 반도체 소자 또는 모듈을 테스트 사이트로 이송하여 테스트 소켓에 접속시켜 소정의 테스트를 수행하고, 다시 픽커로봇이 테스트 완료된 반도체 소자 또는 모듈들을 언로딩스택커로 이송하여 지정된 트레이에 테스트 결과별로 분류하는 과정을 수행한다.

통상, 이러한 핸들러 중 많은 것들이 상온 상태에서의 일반적인 성능 테스트 뿐만 아니라, 밀폐된 챔버 내에 전열히터 및 액화질소 분사시스템을 통해 고온 및 저온의 극한 온도상태의 환경을 조성하여 반도체 소자 및 모듈이 이러한 극한 온도 조건에서도 정상적인 기능을 수행할 수 있는지의 여부를 테스트하는 고온테스트 및 저온 테스트도 수행할 수 있도록 구성되어 있다.

그런데, 상기와 같이 반도체 소자의 온도테스트가 가능한 핸들러에서 테스트를 수행함에 있어서, 반도체 소자를 테스트소켓에 전기적으로 접속시켜 테스트를 수행하는 도중 반도체 소자 자체에서 소정의 열이 발생하는 발열 현상이 있게 되고, 이에 따라 사용자가 원하는 정확한 온도에서 테스트가 이루어지지 못하는 경우가 발생하게 된다. 이러한 현상은 최근의 반도체 소자의 소형화 추세에 따라 심화되고 있다.

예컨대, 고온테스트시 사용자가 챔버 내부의 온도를 80℃로 설정하여 테스트를 수행할 경우 반도체 소자 자체에 발열 현상이 없다면 설정된 테스트 온도인 80℃에서 테스트가 가능하지만, 테스트 도중 반도체 소자에서 열이 발생하여 온도 편차가 15℃정도 발생하면 실제 테스트는 95℃에서 이루어지게 되는 것이다.

따라서, 반도체 소자들은 설정된 테스트 온도보다 높은 온도에서 테스트가 이루어지게 되고, 이에 따라 정확한 온도범위 내에서 테스트가 이루어지지 못하여 수율(yield) 및 신뢰성이 저하된다.

이에 최근에는 테스트가 이루어지고 있는 반도체 소자의 일측에서 액화질소와 건조공기가 혼합된 냉각유체를 반도체 소자에 직접 분사함으로써 반도체 소자들이 정확한 온도 범위 내에서 테스트될 수 있도록 하는 발열보상 시스템에 대해 연구가 진행중에 있는데, 이러한 발열보상 시스템에서 상기 액화질소 및 건조 공기는 균일하게 혼합되어 분사되지 않으면 반도체 소자의 온도를 제어하기가 매우 어려워 발열보상 시스템이 의도된 기능을 제대로 수행하지 못하는 문제가 발생하게 된다.

또한, 상기 발열보상 시스템에 있어서, 액화질소 및 건조 공기의 혼합 냉각유체가 반도체 소자에 분사되는 과정에서 입자가 큰 액상의 액화질소가 분사시 바로 기화되지 않고 반도체 소자에 들러붙게 되는 경우가 발생하게 되는데, 이 경우 반도체 소자가 손상될 뿐만 아니라 발열보상온도가 원하는 대로 제어되지 않는 문제점이 발생한다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 주요목적은 발열보상장치의 냉각매체인 액화질소와 건조 공기를 균일하게 혼합하여 공급할 수 있도록 한 반도체 소자 테스트 핸들러의 발열보상장치용 혼합기를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 핸들러의 발열보상장치에서 공급되는 액화질소의 입자를 미세하게 분쇄함으로써 액화질소와 건조공기의 혼합 냉각유체가 반도체 소자에 분사되는 과정에서 액상의 액화질소가 반도체 소자에 들러붙지 않도록 하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 핸들러의 발열보상장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도

도 2는 본 발명에 따른 발열보상장치의 혼합기 부분의 구조를 보여주는 정면도

도 3은 본 발명에 따른 혼합기의 일 실시예의 구조를 나타낸 부분 절개 사시도

도 4는 도 3의 혼합기의 구조 및 작동을 설명하는 요부 단면도

도 5는 도 3의 혼합기의 분쇄부재의 정면도

도 6은 본 발명에 따른 발열보상장치의 혼합기의 다른 실시예를 나타낸 요부 단면도

도 7은 도 6의 혼합기의 분쇄부재의 정면도

* 도면의 주요부분의 참조부호에 대한 설명 *

1 : 액화질소 공급원 2 : 건조공기 공급원

4 : 노즐어셈블리 5 : 액화질소 공급관

6 : 건조공기 공급관 7 : 혼합 냉각유체

8 : 분배헤더 9 : 솔레노이드밸브

3 : 혼합기 31 : 하우징

32 : 건조공기 유도관 33 : 액화질소 유도관

34 : 액화질소 배출구 35 : 분쇄부재

36 : 분쇄부재

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 실시형태에 따르면, 액화질소와 건조 공기를 혼합한 냉각유체를 생성하고, 이 생성된 냉각유체를 테스트 사이트 일측에 설치된 복수개의 노즐어셈블리로 공급하여 테스트중인 반도체 소자에 분사하여 주도록 된 핸들러의 발열보상장치에 있어서, 건조공기가 유동하는 건조공기 유도관과, 상기 건조공기 유도관의 일측면에서 상기 건조공기 유도관을 관통하도록 설치되어 그 끝단부가 건조공기 유도관 내부에 위치하는 액화질소 유도관 및, 건조공기의 유동 방향을 기준으로 상기 액화질소 유도관의 끝단부의 배면부에 관통되게 형성되어 액화질소가 배출되는 액화질소 배출구를 포함하여 구성된 반도체 소자 테스트 핸들러의 발열보상장치용 혼합기가 제공된다.

본 발명의 다른 한 실시형태에 따르면, 액화질소와 건조 공기를 혼합한 냉각유체를 생성하고, 이 생성된 냉각유체를 테스트 사이트 일측에 설치된 노즐어셈블리로 공급하여 테스트중인 반도체 소자에 분사하여 주도록 된 핸들러의 발열보상장치에 있어서, 하우징과, 상기 하우징 내부에 형성되어 건조공기가 유동하는 건조공기 유도관과, 상기 하우징의 일측에서 상기 건조공기 유도관의 일측을 관통하도록 설치되어 그 끝단부가 건조공기 유도관 내부에 위치하는 액화질소 유도관 및, 건조공기의 유동 방향을 기준으로 상기 액화질소 유도관의 끝단부의 배면부에 관통되게 형성되어 액화질소가 배출되는 액화질소 배출구를 포함하여 구성된 반도체 소자 테스트 핸들러의 발열보상장치용 혼합기가 제공된다.

상기 액화질소 유도관 내에는 건조공기 유도관 쪽으로 공급되는 액화질소가통과하며 액상(liquid phase) 입자가 분쇄되는 분쇄부재가 설치되는 것이 바람직한데, 상기 분쇄부재는 상기 건조공기 유도관의 출구부 쪽에 설치되도록 구성될 수도 있는데, 이 경우 분쇄부재는 노즐어셈블리로 공급되는 액화질소 및 건조공기의 혼합유체 중 액화질소의 액상(liquid phase) 입자를 분쇄한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반도체 소자 테스트 핸들러의 발열보상장치용 혼합기의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1과 도 2는 본 발명에 따른 핸들러의 발열보상장치의 구성을 나타낸 것으로, 도면에 도시된 것과 같이, 발열보상장치는 건조공기(Dry Air)를 공급하는 건조공기 공급원(2)과, 액화질소(LN₂)를 공급하는 액화질소 공급원(1)과, 상기 건조공기 공급원(2) 및 액화질소 공급원(1)과 연결되어 공급되는 건조공기와 액화질소를 균일하게 혼합하는 혼합기(3)와, 핸들러의 테스트 사이트(미도시) 일측에서 혼합 냉각유체 공급관(7)을 매개로 상기 혼합기(3)와 연결되도록 설치되어 혼합기(3)로부터 공급되는 혼합 냉각유체를 반도체 소자(s)로 분사하는 복수개(이 실시예에서는 4개)의 노즐어셈블리(4)로 구성된다.

그리고, 상기 혼합기(3)로 액화질소 및 건조공기를 공급하기 위하여, 액화질소 공급원(1)과 연결된 공급관(5)의 끝단에 액화질소를 공급받는 액화질소 분배헤더(8)가 설치되고, 이 액화질소 분배헤더(8)에는 4개의 솔레노이드밸브(9) 및 액화질소 유도관(33)이 연결되며, 상기 액화질소 유도관(33)의 끝단부는 혼합기(3)와연통된다. 상기 솔레노이드밸브(9)는 액화질소 분배헤더(8)로부터 각 액화질소 유도관(33)을 통해 혼합기(3)로 공급되는 액화질소의 양을 조절하는 기능을 한다.

또한, 상기 건조공기 공급원(2)에 연결된 4개의 건조공기 공급관(6)의 끝단은 상기 혼합기(3)의 일측에 연통되게 결합되어, 상기 건조공기 공급관(6)을 통해 혼합기(3)내로 건조공기가 공급된다.

그리고, 도 3은 본 발명에 따른 혼합기의 일 실시예의 구조를 나타낸 것으로, 도 3에 도시된 것과 같이, 상기 혼합기(3)는 하우징(31)과, 이 하우징(31)의 내부에 연통되게 형성된 4개의 건조공기 유도관(32)을 구비한다. 상기 각 건조공기 유도관(32)의 입구단은 상기 각 건조공기 공급관(6)(도 2참조)의 끝단에 연결되어 건조공기를 공급받으며, 각 건조공기 유도관(32)의 출구단은 각각의 노즐어셈블리(4)(도 1참조)로 연결되는 혼합 냉각유체 공급관(7)(도 1참조)과 연결되도록 되어 있다.

그리고, 상기 각 액화질소 유도관(33)은 상기 하우징(31)의 일측에서 상기 건조공기 유도관(32)의 일측을 수직하게 관통하여 그 끝단부가 건조공기 유도관(32) 내부에 위치하도록 구성되며, 상기 건조공기 유도관(32) 내부에 위치하는 액화질소 유도관(33)의 끝단부에는 건조공기의 유동방향을 기준으로 하여 배면부에 액화질소가 배출되는 액화질소 배출구(34)가 관통되게 형성되는데, 여기서 상기 액화질소 유도관(33)의 형성 위치는 건조공기 유동방향을 기준으로 하여 액화질소 유도관(33)의 배면부로만 한정된다. 이는 아래에 상세히 설명하겠지만, 건조공기가 건조공기 유도관(32) 내부를 유동할 때 액화질소 배출관(33) 끝단부의 배면부에서만 압력강하지역, 즉 저압영역이 형성되기 때문이다.

또한, 상기 액화질소 유도관(33)의 유로상에는 공급되는 액화질소의 액상(liquid phase) 입자를 분쇄하기 위한 분쇄부재(35)가 유로를 가로지르도록 설치되는 바, 이 분쇄부재(35)는 도 5에 도시된 것과 같이 무수히 많은 통과공(352)이 형성된 원형의 다공성 플레이트(351)로 이루어진다.

상기와 같이 구성된 혼합기(3)는 다음과 같이 작동한다.

도 4에 도시된 것과 같이, 건조공기 공급원(2)으로부터 공급되는 건조공기는 소정의 압력을 가지고 건조공기 공급관(6)을 통해 건조공기 유도관(32) 내로 유입되어 유동한다.

이와 동시에, 액화질소 공급원(1)으로부터 액화질소 공급관(5)을 통해 공급되는 액화질소는 액화질소 분배헤더(8)를 거친 다음, 각 솔레노이드밸브(9)에 의해 공급량이 제어되면서 액화질소 유도관(33)으로 공급되는데, 여기서, 액화질소 유도관(33) 내로 유동하는 액화질소는 상기 분쇄부재(35)의 통과공(352)을 통과하면서 액상의 입자들이 분쇄되며 미세 입자 형태로 되어 액화질소 배출구(34) 쪽으로 유도된다.

이 때, 상기 액화질소 유도관(33)의 끝단부는 건조공기 유도관(32)의 내부에 위치하고 있음에 따라 액화질소 유도관(33) 끝단부가 건조공기의 유동에 대해 저항체로 작용하게 되어 건조공기가 상기 액화질소 유도관(33)을 돌아나가는 스트림라인(stream line)을 형성하게 되고, 상기 액화질소 유도관(33)의 배면부 주위, 즉 액화질소 배출구(34) 주위에는 압력이 낮은 저압영역(A)이 형성된다.

따라서, 상기 액화질소 유도관(33)으로 공급되는 미립자화된 액화질소는 액화질소 배출구(34) 주변에 형성된 저압영역(A)과의 압력차에 의해 상기 액화질소 배출구(34)로 원활히 빠져나가면서 건조공기와 혼합되어 유동하게 된다.

다시 말해서, 액화질소 배출구(34)에 저압영역이 형성되지 않는다면 유동하는 건조공기의 압력에 의해 액화질소의 공급이 원활하게 이루어지지 않게 되고, 이렇게 되면 균일한 혼합 냉각유체를 생성할 수 없게 되나, 상기와 같이 액화질소 배출구(34)가 건조공기 유동방향에 대해 배면부에 형성됨으로 인해서 배출구(34) 주위로 저압이 형성되면 상대적으로 고압인 액화질소가 저압측인 액화질소 배출구(34) 주위의 저압영역(A)으로 원활하게 유도되며 건조공기와 혼합될 수 있게 된다.

상기와 같이 건조공기 유도관(32) 내에서 혼합된 액화질소와 건조공기의 혼합 냉각유체는 건조공기 유도관(32)의 출구단에 연결된 혼합 냉각유체 공급관(7)을 통해 각 노즐어셈블리(4)로 공급된 후, 노즐어셈블리(4)를 통해 테스트중인 각각의 반도체 소자로 분사되며 반도체 소자의 발열을 억제해준다.

상기 노즐어셈블리(4)(도 1참조)를 통해 각 반도체 소자(s)로 분사되는 액화질소와 건조공기의 혼합 냉각유체는 상기 액화질소가 미세 입자화되어 건조공기에 균일하게 혼합되어 있기 때문에 노즐어셈블리(4)로부터 분사되면서 쉽게 기화되므로 액상의 액화질소가 반도체 소자에 들러붙게 되는 현상이 방지되며, 보상온도의 제어가 용이하게 이루어질 수 있게 된다.

한편, 도 6과 도 7은 본 발명에 따른 혼합기의 다른 실시예를 나타낸 것으로, 이 실시예의 혼합기는 액화질소 유도관(33)의 유로 상에 액화질소 입자를 분쇄하기 위한 분쇄부재가 설치되지 않고 건조공기 유도관(32)의 출구부 쪽 유로 상에 분쇄부재(36)가 설치되며, 이 분쇄부재(36)는 액화질소와 건조공기의 혼합 냉각유체의 원활한 흐름을 보장함과 동시에 액화질소 입자의 분쇄를 위해 그물망(361)으로 이루어진다.

따라서, 상기 액화질소 유도관(33)의 액화질소 배출구(34)를 통해 건조공기 유도관(32) 내로 유입되는 액화질소는 건조공기 유도관(32)을 유동하는 건조공기와 혼합된 다음, 상기 그물망형태의 분쇄부재(35)를 통과하면서 입자가 미세화되어 노즐어셈블리(4)로 공급된다.

이 실시예에서와 같이 분쇄부재(35)가 액화질소 유도관(33)에 설치되지 않고 건조공기 유도관(32)의 출구부에 설치될 경우에는 액화질소 유도관(33)을 통해 유동하는 액화질소의 공급 압력을 떨어뜨리지 않게 되므로, 액화질소가 건조공기 유도관(32) 내로 원활히 유입되어 건조공기와의 혼합이 더욱 균일하게 이루어지는 이점을 가질 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 액화질소가 배출되는 액화질소 배출구의 외측 주위에 저압이 형성되면서 액화질소가 건조공기 유도관 내로 원활하게 유도되어 배출되므로 액화질소와 건조공기가 균일하게 혼합될 수 있게 되고, 이에 따라 반도체 소자 내로 균일한 혼합 냉각유체를 분사할 수 있게 되므로 발열보상 제어가 정확하게 아루어질 수 있게 된다.

또한, 혼합기의 액화질소가 공급되는 관로 상에 설치되는 분쇄부재에 의해서 액상의 액화질소가 미세 입자화되므로 노즐어셈블리를 통해 분사시 쉽게 기화되어 반도체 소자 표면에 액상의 액화질소가 들러붙는 현상이 방지되고, 이로써 반도체 소자의 손상을 방지할 수 있게 되며, 발열보상 온도 제어가 용이하여 테스트의 신뢰성이 향상되는 효과도 얻을 수 있다.

Claims (8)

1. 액화질소와 건조 공기를 혼합한 냉각유체를 생성하고, 이 생성된 냉각유체를 테스트 사이트 일측에 설치된 복수개의 노즐어셈블리로 공급하여 테스트중인 반도체 소자에 분사하여 주도록 된 핸들러의 발열보상장치에 있어서,

   건조공기가 유동하는 건조공기 유도관과, 상기 건조공기 유도관의 일측면에서 상기 건조공기 유도관을 관통하도록 설치되어 그 끝단부가 건조공기 유도관 내부에 위치하는 액화질소 유도관 및, 건조공기의 유동 방향을 기준으로 상기 액화질소 유도관의 끝단부의 배면부에 관통되게 형성되어 액화질소가 배출되는 액화질소 배출구를 포함하여 구성된 반도체 소자 테스트 핸들러의 발열보상장치용 혼합기.
2. 액화질소와 건조 공기를 혼합한 냉각유체를 생성하고, 이 생성된 냉각유체를 테스트 사이트 일측에 설치된 노즐어셈블리로 공급하여 테스트중인 반도체 소자에 분사하여 주도록 된 핸들러의 발열보상장치에 있어서,

   하우징과, 상기 하우징 내부에 연통되게 형성되어 건조공기가 유동하는 건조공기 유도관과, 상기 하우징의 일측에서 상기 건조공기 유도관의 일측을 관통하도록 설치되어 그 끝단부가 건조공기 유도관 내부에 위치하는 액화질소 유도관 및, 건조공기의 유동 방향을 기준으로 상기 액화질소 유도관의 끝단부의 배면부에 관통되게 형성되어 액화질소가 배출되는 액화질소 배출구를 포함하여 구성된 반도체 소자 테스트 핸들러의 발열보상장치용 혼합기.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 액화질소 유도관에 건조공기 유도관 쪽으로 공급되는 액화질소가 통과하며 액상(liquid phase) 입자가 분쇄되는 분쇄부재가 설치된 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 핸들러의 발열보상장치용 혼합기.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 건조공기 유도관의 출구부 쪽에 노즐어셈블리로 공급되는 액화질소 및 건조공기의 혼합유체가 통과하며 액화질소의 액상(liquid phase) 입자가 분쇄되는 분쇄부재가 설치된 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 핸들러의 발열보상장치용 혼합기.
5. 제 3항에 있어서, 상기 분쇄부재는 무수히 많은 통과공이 형성된 다공성 플레이트로 된 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 핸들러의 발열보상장치용 혼합기.
6. 제 3항에 있어서, 상기 분쇄부재는 그물망 형태로 된 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 핸들러의 발열보상장치용 혼합기.
7. 제 4항에 있어서, 상기 분쇄부재는 무수히 많은 통과공이 형성된 다공성 플레이트로 된 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 핸들러의 발열보상장치용 혼합기.
8. 제 4항에 있어서, 상기 분쇄부재는 그물망 형태로 된 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 핸들러의 발열보상장치용 혼합기.