KR100688507B1 - 반도체 칩 검사 장치 및 이를 이용한 반도체 칩 검사 방법 - Google Patents

반도체 칩 검사 장치 및 이를 이용한 반도체 칩 검사 방법 Download PDF

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Abstract

반도체 칩 검사 장치 및 이를 이용한 검사 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 반도체 칩 검사 장치는, 반도체 칩의 전기적 특성을 검사하기 위한 테스트 보드와, 테스트 보드와 반도체 칩의 외부 단자를 전기적으로 연결시키기 위해 테스트 보드 상에 수직으로 구비된 복수의 소켓 핀들과, 소켓 핀들과 테스트 보드 사이에 개재되어, 소켓 핀이 수직으로 탄력을 갖도록 하는 소켓 스프링, 수직 방향을 따라서 소켓 핀, 소켓 스프링 및 테스트 보드를 관통하는 복수의 레이저빔 전송부들; 및 레이저빔 전송부들에 레이저빔을 공급하기 위해 테스트 보드 이면에 구비된 레이저빔 소스를 포함한다.

Description

반도체 칩 검사 장치 및 이를 이용한 반도체 칩 검사 방법{Equipment of inspection of semiconductor chip and method of inspecting semiconductor chip using the same}
도 1은 종래 반도체 칩 검사 장치를 보여주는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 칩 검사 장치를 보여주는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 칩 검사 장치를 보여주는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 칩 검사 방법을 보여주는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 칩 검사 방법을 보여주는 개략도이다.
본 발명은 반도체 칩 검사 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 반도체 칩의 전기적인 특성을 검사하기 위한 반도체 칩 검사 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 칩의 패키지 후, 그 불량 유무를 검사하기 위하여 테스트 단계가 이어진다. 이러한 테스트 단계에서는 예를 들어, 반도체 칩의 전기적인 특성 및 신뢰성 등이 측정된다.
이때, 테스트 결과에 따라서, 제조된 반도체 칩의 일부는 폐기처분되거나, 또는 부가의 공정 단계를 거칠 수 있다. 따라서, 일련의 제조 단계를 거쳐 제조된 반도체 칩에 대해서 높은 정밀도로 신뢰성 있게 반도체 칩의 불량 유무를 검사하는 것은 매우 중요하다. 이하 도면을 참조하여 종래 반도체 칩의 검사 장치 및 방법에 대해서 설명한다.
도 1은 종래 반도체 칩 검사 장치를 보여주는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 종래 반도체 칩 검사 장치(100)는 반도체 칩(50) 상의 가압 플레이트(120)에 하중을 가해 반도체 칩(50)의 외부 단자(55)와 소켓 핀(110)을 물리적으로 연결시킨다. 이에 따라, 검사 장치(100)는 소켓 핀(110)을 통해 반도체 칩(50)과 전기적인 신호를 주고받을 수 있게 된다.
이때, 소켓 핀(110)과 테스트 보드(105) 사이에는 소켓 스프링(115)이 개재되어 소켓 핀(110)이 수직으로 탄력을 갖도록 한다. 즉, 반도체 칩(50) 상에 가해진 하중에 의해 소켓 스프링(115)이 압축되어 외부 단자(55)와 소켓 핀(110)이 물리적으로 접촉되게 된다.
따라서, 소켓 핀(110)과 외부 단자(55) 간의 물리적인 접촉은 상당한 신뢰도로 이루어진다. 하지만, 그렇다고 해서 소켓 핀(110)과 외부 단자(55)간에 전기적인 접촉이 완전하게 형성되는 것은 아니다. 외부 단자(55)와 소켓 핀(110) 표면에 는 절연성 이물질이 묻어 있거나 또는 그 표면이 산화될 수 있다. 이러한 표면 산화물 또는 이물질은 소켓 핀(110)과 외부 단자(55)의 접촉 시 접촉 저항을 높이는 역할을 한다.
따라서, 검사 장치(100)를 반복적으로 사용하는 경우 소켓 핀(110)과 외부 단자(55)의 접촉 저항이 매우 높아져, 검사 불량을 유발할 수 있다. 이러한 경우, 소켓 핀(110)을 세정하거나, 신규 제품으로 교체해야 한다. 더구나, 반도체 칩이 고속화되고, 반도체 칩의 동작 전압이 낮아짐에 따라 검사 진행 시 접촉 저항은 더욱 영향도가 증가하고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 소켓 핀과 반도체 칩의 외부 단자 사이에 접촉 저항을 낮추어 검사의 신뢰도를 높일 수 있는 반도체 칩 검사 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 소켓 핀과 반도체 칩의 외부 단자 사이에 접촉 저항을 낮추어 검사의 신뢰도를 높일 수 있는 반도체 칩 검사 방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 태양에 따르면, 반도체 칩의 전기적 특성을 검사하기 위한 테스트 보드; 상기 테스트 보드와 상기 반도체 칩의 외부 단자를 전기적으로 연결시키기 위해 상기 테스트 보드 상에 수직으로 구비된 복수의 소켓 핀들; 상기 소켓 핀들과 상기 테스트 보드 사이에 개재되어, 상기 소켓 핀이 상기 수직으로 탄력을 갖도록 하는 소켓 스프링; 상기 수직 방향을 따라서 상기 소켓 핀, 상기 소켓 스프링 및 상기 테스트 보드를 관통하는 복수의 레이저빔 전송부들; 및 상기 레이저 전송부들에 레이저빔을 공급하기 위해 상기 테스트 보드 이면에 구비된 레이저빔 소스를 포함하는 반도체 칩 검사 장치가 제공된다.
여기에서, 상기 반도체 칩의 상단에 압력을 가할 수 있도록 가압 플레이트가 더 구비된 것이 바람직하다. 또한, 상기 소켓 핀들에 진동을 전달할 수 있도록 상기 테스트 보드와 평행한 방향으로 초음파 전달 플레이트를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 태양에 따르면, 반도체 칩의 전기적 특성을 검사하기 위한 테스트 보드; 상기 테스트 보드와 상기 반도체 칩의 외부 단자를 전기적으로 연결시키기 위해 상기 테스트 보드 상에 구비된 복수의 소켓 핀들; 상기 외부 단자와 연결되는 상기 소켓 핀 각각의 일단에 레이저빔을 전송하기 위한 복수의 레이저빔 전송부들; 및 상기 레이저빔 전송부들에 레이저빔을 공급하기 위한 레이저빔 소스를 포함하는 반도체 칩 검사 장치가 제공된다.
여기에서 상기 레이저빔 전송부는 상기 소켓 핀 및 상기 테스트 보드를 관통하여 형성된 것이 바람직하다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 태양에 따르면, 상기 반도체 칩의 외부 단자를 상기 소켓 핀들에 접촉시키는 단계; 상기 외부 단자와 상기 소켓 핀들을 용접시키는 단계; 상기 테스트 보드에 전원을 공급하여 상기 반도체 칩의 전기적인 특성을 검사하는 단계; 및 상기 소켓 핀들과 상기 외부 단자를 분리시키는 단계를 포함하는 상기 본 발명의 일 태양에 따른 반도체 칩 검사 장치를 이용한 반도체 칩 검사 방법이 제공된다.
여기에서, 상기 외부 단자와 상기 소켓 핀들을 용접시키는 단계는 상기 외부 단자를 용융시켜 수행하며, 상기 용융 단계는 상기 레이저빔 소스로부터 레이저빔을 추출하여 상기 레이저빔 전달부를 통해 상기 외부 단자에 조사하여 수행하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 소켓 핀들과 상기 외부 단자를 분리시키는 단계는 상기 외부 단자를 용융시키는 단계 및 상기 반도체 칩에 물리적인 힘을 가하여 수행하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기가 과장되어 있을 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 칩 검사 장치(200)가 설명된다. 테스트 보드(205)는 소켓 핀(210)을 통해 반도체 칩(60)의 외부 단자(65)와 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 테스트 보드(205)를 통해 반도체 칩(60)에 전기적인 신호를 주고받음으로써 예를 들어 전기적인 특성을 검사할 수 있다.
이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 반도체 칩(60)의 외부 단자(65)와 소켓 핀(210)이 물리적으로 접촉되는 것을 보장하도록 반도체 칩(60) 상면에서 압력을 가 할 수 있는 가압 플레이트(220)가 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 각각의 소켓 핀(210)들과 테스트 보드(205)의 사이에는 소켓 스프링(215)이 개재되어 있다. 이에 따라, 소켓 핀(210)은 테스트 보드(205) 상에서 수직으로 탄성을 갖게 된다. 즉, 가압 플레이트(220)에 압력이 가해지면, 외부 단자(65)가 소켓 핀(210)들을 누르게 되고 이때 소켓 스프링(215)에 의해 소켓 핀(210)이 외부 단자(65)와 탄성적으로 접촉을 하게 된다.
한편, 소켓 핀(210), 소켓 스프링(215) 및 테스트 보드(205)를 관통하여 복수의 레이저빔 전송부(225)가 구비되어 있다. 이때, 레이저빔 전송부(225)는 예를 들어 광섬유로 형성될 수 있다. 그리고, 레이저빔 전송부(225) 하단에는 레이저빔 소스(230)가 구비되어 있다.
이에 따라, 레이저빔 소스(230)에서 조사된 레이저빔이 레이저빔 전송부(225)를 통해서 소켓 핀(210) 꼭대기를 통해서 나온다. 이때, 반도체 칩(60)의 외부 단자(65)와 소켓 핀(210)이 접촉해 있는 경우에는, 레이저빔이 외부 단자(65)에 조사되게 된다. 이러한 레이저빔은 순간적으로 외부 단자(65)를 가열시켜 용융시킨다.
이처럼, 외부 단자(65)가 순간적으로 용융되면, 외부 단자(65)와 소켓 핀(210)이 용접되게 된다. 따라서, 외부 단자(65)와 소켓 핀(210)의 물리적인 접촉이 확실해진다. 나아가, 외부 단자(65) 표면이 산화된 경우라 하더라도, 외부 단자(65) 표면의 산화층이 용융되어 혼합되므로 다시 전도성 있는 깨끗한 표면을 갖는 외부 단자(65)가 제공된다. 즉, 종래 외부 단자(65)의 산화층과 소켓 핀(210)이 접 촉되면서 접촉 저항이 높아지던 문제가 해결되어 둘(65, 210) 간의 전기적인 접촉이 신뢰성 있게 확보된다.
더불어, 외부 단자(65) 및 소켓 핀(210) 표면에 이물질이 묻어 있는 경우에도 외부 단자가 용융되면서 이물질이 제거되거나 용융 물질의 내부로 섞이게 된다. 이에 따라, 이물질이 종래와 같이 외부 단자(65)와 소켓 핀(210)의 접촉을 방해하여 접촉 저항을 높이는 문제가 해결된다.
한편, 소켓 핀(210)들은 외부 단자(65)와 접촉하는 상면이 탐침 모양으로 형성된 것이 바람직하다. 이는 외부 단자(65)가 용융되어 소켓 핀(210)과 용접될 때 용접되는 면적을 줄여 탈착이 용이하게 하기 위함이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 칩 검사 장치(200a)가 설명된다. 여기에서, 다른 실시예에 따른 반도체 칩 검사 장치(200a)는 일 실시예에 따른 반도체 칩 검사 장치(200)를 참조할 수 있다. 참조 부호가 같은 구성은 동일한 구조를 나타낸다.
여기에서, 다른 실시예에 따른 검사 장치(200a)는 일 실시예에 따른 검사 장치(200a)에 소켓 핀(210)들에 진동을 전달할 수 있는 초음파 전달 플레이트(240)를 더 포함하고 있다. 이때, 초음파 전달 플레이트(240)는 테스트 보드(205)와 평행하게 이격되어 있다.
또한, 초음파 전달 플레이트(240)는 소켓 핀(210)들을 테스트 보드(205)와 평행한 방향으로 진동하도록 배치된 것이 바람직하다. 따라서, 초음파 전달 플레이트(240)가 진동되면, 소켓 핀(210)이 진동하여 반도체 칩(60)의 외부 단자(65)와 소켓 핀(210)의 물리적인 접촉이 더욱 강화된다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 칩 검사 방법을 보여주는 순서도이다. 여기에서 반도체 칩 검사 방법(300)은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 칩 검사 장치(200)를 이용한 것이다. 따라서, 반도체 칩 검사 방법(300)은 일 실시예에 따른 반도체 칩 검사 장치(200)를 참조하여 도 4의 순서도의 순서에 따라 설명된다.
다시 도 2를 참조하면, 먼저 반도체 칩(60)의 외부 단자(65)와 소켓 핀(210)들을 수직으로 배열한다(도 4의 단계 310). 이어서, 반도체 칩(60)을 상단에서 수직으로 가압하여 외부 단자(65)를 소켓 핀(210)들에 접촉시킨다(도 4의 단계 320). 이에 따라, 외부 단자(65)와 소켓 핀(210)들 사이에 물리적인 접촉이 이루어진다. 여기에서 가압하는 단계(단계 320)는 가압 플레이트(220)에 압력을 가하여 수행할 수 있다.
이어서, 외부 단자(65)와 소켓 핀(210)들을 용접한다(도 4의 단계 330). 이러한 용접 단계는 레이저빔 소스(230)로부터 레이저빔을 추출하여 레이저빔 전달부(225)를 통해 외부 단자(65)에 레이저를 조사하여 수행할 수 있다. 이에 따라, 외부 단자(65)는 짧은 순가에 용융 상태가 되어 식으면서 소켓 핀(210)과 용접된다.
따라서, 외부 단자(65)와 소켓 핀(210)의 물리적인 접촉이 확고해진다. 나아가, 외부 단자(65)와 소켓 핀(210)의 표면의 이물질 또는 산화막이 제거되거나 용융 상태로 혼합됨에 따라 둘(65, 210)간에 전기적인 접촉도 신뢰성 있게 확보된다.
이어서, 반도체 칩(60)의 전기적인 특성을 검사한다(도 4의 단계 340). 이러 한, 전기적 특성 검사는 테스트 보드(205)에 전압 또는 전류를 인가하여 소켓 핀(210)을 통해 외부 단자(65)에 전압 또는 전류를 인가함으로써 수행된다.
이어서, 소켓 핀(210)들과 외부 단자(65)를 분리한다(도 4의 단계 350). 이때, 소켓 핀(210)들과 외부 단자(65)의 분리는 도 5에 도시된 바와 같이, 반도체 칩(60)에 물리적인 힘을 가하여 용접 부위를 떼어 냄으로써 수행할 수 있다. 나아가, 용접 부위가 보다 쉽게 분리될 수 있도록 물리적인 힘을 가하기 전에 외부 단자(65)를 용융시키는 것이 바람직하다.
이러한 외부 단자(65)의 용융은 용접 단계(단계 330)와 마찬가지 방법으로 수행할 수 있다. 즉, 레이저빔 소스(230)로부터 레이저빔을 레이저빔 전달부(225)를 통해 외부 단자(65)와 소켓 핀(210)의 용접 부위(65a)에 전달한다.
이때, 도 5에 도시된 바와 같이, 용접 부위(65a)가 소켓 핀(210)에 부착되어 외부 단자(65)로부터 분리될 수 있다. 하지만, 다음 검사 진행 시 다시 용접에 의해 외부 단자(65) 표면에 용융되어 합해져 용접되므로 문제되지 않는다. 또한, 이러한 용접 부위(65a)가 반복되어 사용되므로 더 이상 커지지도 않게 된다.
발명의 특정 실시예들에 대한 이상의 설명은 예시 및 설명을 목적으로 제공되었다. 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다.
본 발명에 따른 반도체 칩 검사 장치에 의하면, 외부 단자(65)가 순간적으로 용융되면서 외부 단자(65)와 소켓 핀(210)이 용접되게 된다. 따라서, 외부 단자(65)와 소켓 핀(210)의 물리적인 접촉이 확실해진다. 나아가, 외부 단자(65) 표면이 산화된 경우라 하더라도, 외부 단자(65) 표면의 산화층이 용융되어 혼합되므로 다시 전도성 있는 깨끗한 표면을 갖는 외부 단자(65)가 제공된다. 즉, 종래 외부 단자(65)의 산화층과 소켓 핀(210)이 접촉되면서 접촉 저항이 높아지던 문제가 해결되어 둘(65, 210) 간의 전기적인 접촉이 신뢰성 있게 확보된다.
더불어, 외부 단자(65) 및 소켓 핀(210) 표면에 이물질이 묻어 있는 경우에도 외부 단자가 용융되면서 이물질이 제거되거나 용융 물질의 내부로 섞이게 된다. 이에 따라, 이물질이 종래와 같이 외부 단자(65)와 소켓 핀(210)의 접촉을 방해하여 접촉 저항을 높이는 문제가 해결된다.
또한, 본 발명에 따른 반도체 칩 검사 방법에 의하면, 레이저빔을 이용하여 용이하게 외부 단자(65)와 소켓 핀(210)을 용접시킬 수 있게 된다.

Claims (18)

  1. 반도체 칩의 전기적 특성을 검사하기 위한 테스트 보드;
    상기 테스트 보드와 상기 반도체 칩의 외부 단자를 전기적으로 연결시키기 위해 상기 테스트 보드 상에 수직으로 구비된 복수의 소켓 핀들;
    상기 소켓 핀들과 상기 테스트 보드 사이에 개재되어, 상기 소켓 핀이 상기 수직으로 탄력을 갖도록 하는 소켓 스프링;
    상기 수직 방향을 따라서 상기 소켓 핀, 상기 소켓 스프링 및 상기 테스트 보드를 관통하는 복수의 레이저빔 전송부들; 및
    상기 레이저빔 전송부들에 레이저빔을 공급하기 위해 상기 테스트 보드 이면에 구비된 레이저빔 소스를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 칩 검사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 소켓 핀들은 상기 반도체 칩과 연결되는 일단이 탐침 모양으로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 칩 검사 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저빔 전송부들은 광섬유로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 칩 검사 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 반도체 칩의 상단에 압력을 가할 수 있도록 가압 플레이트가 더 구비된 것을 특징으로 하는 반도체 칩 검사 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 소켓 핀들에 진동을 전달할 수 있도록 상기 테스트 보드와 평행한 방향으로 초음파 전달 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 칩 검사 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 초음파 전달 플레이트는 상기 테스트 보드와 평행한 방향으로 진동되도록 배치된 것을 특징으로 하는 반도체 칩 검사 장치.
  7. 반도체 칩의 전기적 특성을 검사하기 위한 테스트 보드;
    상기 테스트 보드와 상기 반도체 칩의 외부 단자를 전기적으로 연결시키기 위해 상기 테스트 보드 상에 구비된 복수의 소켓 핀들;
    상기 외부 단자와 연결되는 상기 소켓 핀 각각의 일단에 레이저빔을 전송하기 위한 복수의 레이저빔 전송부들; 및
    상기 레이저빔 전송부들에 레이저빔을 공급하기 위한 레이저빔 소스를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 칩 검사 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 레이저빔 전송부는 상기 소켓 핀 및 상기 테스트 보드를 관통하여 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 칩 검사 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 레이저빔 전송부는 광섬유로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 칩 검사 장치.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 소켓 핀들에 진동을 전달할 수 있도록 상기 테스트 보드와 평행한 방향으로 초음판 전달 플레이트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 칩 검사 장치.
  11. 제 1 항의 반도체 칩 검사 장치를 이용한 방법으로서,
    상기 반도체 칩의 외부 단자를 상기 소켓 핀들에 접촉시키는 단계;
    상기 외부 단자와 상기 소켓 핀들을 용접시키는 단계;
    상기 테스트 보드에 전원을 공급하여 상기 반도체 칩의 전기적인 특성을 검사하는 단계; 및
    상기 소켓 핀들과 상기 외부 단자를 분리시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 칩 검사 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 외부 단자를 상기 소켓 핀들에 접촉시키는 단계는 상기 외부 단자와 상기 소켓 핀들을 수직으로 배열하는 단계 및 상기 반도체 칩을 상단에서 수직으로 가압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 칩 검사 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 가압하는 단계는 상기 가압 플레이트에 압력을 가하여 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 칩 검사 방법.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 외부 단자와 상기 소켓 핀들을 용접시키는 단계는 상기 외부 단자를 용융시켜 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 칩 검사 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 외부 단자를 용융시키는 단계는 상기 레이저빔 소스로부터 레이저빔을 추출하여 상기 레이저빔 전달부를 통해 상기 외부 단자에 조사하여 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 칩 검사 방법.
  16. 제 11 항에 있어서, 상기 소켓 핀들과 상기 외부 단자를 분리시키는 단계는 상기 반도체 칩에 물리적인 힘을 가하여 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 칩 검사 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 소켓 핀들과 상기 외부 단자를 분리시키는 단계는 상기 물리적인 힘을 가하기 전에 상기 외부 단자를 용융시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 칩 검사 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 외부 단자를 용융시키는 단계는 상기 레이저빔 소스로부터 레이저빔을 추출하여 상기 레이저빔 전달부를 통해 상기 외부 단자에 조사하여 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 칩 검사 방법.
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