KR100718457B1 - 반도체 테스트 장치와 이를 이용한 반도체 소자 검사방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 테스트 장치를 이용한 DUT 검사방법에 관한 것으로서, 인접하는 4개의 반도체 소자에 대하여 공통인 드라이버 및 입력 테스트 단자 및 인접하는 4개의 반도체 소자의 출력 테스트 단자에 동시에 접속될 수 있는 프로브를 이용하여 전기적 특성을 검사할 때, 4개 중 어느 하나의 DUT가 활성화되지 않은 경우, 이와 함께 검사되는 반도체 소자의 검사는 영향을 받지 않을 수 있도록 릴레이 신호를 구동시키지 않도록 릴레이 구동 신호를 인가하지 않는다.

본 발명에 따른 반도체 테스트 장치는 인접하는 다수 개의 반도체 소자에 대하여 공통인 드라이버 및 입력 테스트 단자 및 인접하는 다수 개의 반도체 소자의 출력 테스트 단자에 동시에 접속될 수 있는 니들 유닛을 갖는 반도체 소자 검사용 반도체 테스트 장치에 있어서, 다수 개의 반도체 소자 중 활성화되지 않은 반도체 소자가 함께 검사되는 경우, 활성화되지 않은 반도체 소자를 검사하는 니들 유닛에 릴레이 파워를 인가하지 않는 것을 특징으로 한다.

릴레이 파워 서플라이

Description

반도체 테스트 장치와 이를 이용한 반도체 소자 검사방법{Semiconductor testing device and testing method therewith}

도 1은 종래 프로브 카드와 이를 구성하는 니들 유닛 및 이의 등가회로로 표시한 도면이고,

도 2는 본 발명에 따른 니들 유닛을 이용하여 DUT를 검사하는 것을 도시하는 도면이며,

도 3은 본 발명에 따른 프로브 카드용 니들 유닛 및 이의 등가회로 구조를 도시한 도면이고,

도 4는 본 발명에 따른 프로브 카드용 니들 유닛을 이용한 DUT의 저항값 측정 과정을 설명하기 위한 플로우차트이다.

<도면 주요 부분의 부호의 설명>

100, 200 : 니들 유닛 12 : 프로브 카드

121 : 전극 패드 120, 250 : DUT

131 : 입력측 니들 141 : 출력측 니들

본 발명은 반도체 소자 테스트 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 제조 공정에 있어서 칩을 검사하기 위한 4 DUT를 검사하는 과정에서 발생할 수 있는 테스트 보완방법에 관한 것이다.

FAB공정을 거친 웨이퍼들이 후공정으로 넘어오면 die sawing, die bonding, wire bonding, molding, trim & form의 공정을 거치거나, 범핑을 하여 flip chip bonding을 거쳐 완성된 소자가 된다. 이와 같은 패키징 작업 도중 혹은 FAB 공정의 완료 후에 적절한 전기적, 열적 및 기능 테스트를 거쳐 양품과 불량품을 가려내기 위해 반도체 소자를 검사한다.

FAB 공정이 완료된 경우, 웨이퍼 속에는 수 10에서 수 100의 단위회로를 갖는 반도체 소자(이하, DUT(Device Under Test)라 칭함) 가 형성되므로 이들 중 양호한 반도체 소자만을 골라낼 수 있도록 검사를 실행한다.

웨이퍼의 전기적 특성을 검사하는 일반적인 방법은 테스트하고자 하는 4개의 DUT에 프로브카드의 니들 유닛을 접촉시키고, 이 니들 유닛에 특정의 전류를 통전시켜 그때의 전기적 특성을 측정하는 것이다.

일반적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 프로브 카드(12)에는 다수개의 니들 유닛(100)이 설치되고, 각 니들 유닛(100)은 검사하는 DUT(Device Under Test, 120)의 전극 패드(121)에 접촉되는 입력측 니들(131)과 출력측 니들(141)을 갖는다.

그리고, 입력측 니들(131)에는 포스 라인(130)이 연결되고 출력측 니들(141)에는 감지 라인(140)이 연결되어, 포스 라인(130)을 통해서는 DUT(120)의 테스팅을 위한 전압, 전류가 공급되면 순차적으로 릴레이가 입력측 니들(131)에 접촉됨에 따라, DUT(120)로 전류가 인가된다.

감지 라인(140)에 연결된 출력측 니들(141)을 통하여 전류 공급여부를 감지함으로써, DUT의 전기적 특성 능력을 측정한다. 즉, DUT(120)에 신호를 보내고 아울러 DUT(120)로부터 신호를 전달받아 양,부 판정을 한다.

이러한 니들 유닛(100)은 프로브 카드 상에 다수개 형성되어 있으며, 한번에 1~4개의 DUT를 동시에 검사하는 병렬테스트(parallel test) 방법을 주로 사용하여, 테스트의 생산성을 향상시키고, 테스트 시간을 단축시키기는 하나, 웨이퍼 에지 주변의 위치된 DUT를 측정하는 경우, Fail 불량으로 측정하는 측정 오류가 자주 발생된다.

이는 웨이퍼 에지에 위치된 정상적인 반도체 소자가 아닌 더미 반도체 소자가 4개의 반도체 소자 측정시 섞여 있을 경우, 활성화되지 않은 DUT의 릴레이(relay)가 동작하거나 불안정하게 움직여서 다른 반도체 소자의 불량 측정에도 영향을 미쳐, 반도체 소자의 전기적 특성 검사의 정확도가 확보되지 못하고 있다.

즉, 활성화되지 않은 DUT인 더미 반도체 소자로 전원이 완전히 단락되지 않은 경우, 특히, 각 레인지 별로 많은 릴레이가 부착되어 있는 경우, 자동 측정을 할 때 릴레이가 쇼트 등을 일으켜 오동작이 발생됨에 따라 정상적인 반도체 소자도 불량으로 판정되어 재검사를 거쳐야 하므로 제품 측정의 신뢰성이 저하되었다.

테스트를 하는 릴레이가 바쁘게 스위칭하면서 니들에 연결되는 과정에서 활성화되지 않은 DUT가 동작하거나 불안정하게 움직일 경우, 함께 측정된 모든 DUT가 불량으로 판별된다.

이에 따라, 웨이퍼의 전체 20%에 가까운 반도체 소자가 Fail(불량)으로 판별되나, 개별적으로 불량으로 판별된 반도체 소자를 재측정하면 정상 반도체 소자로 판별되므로 이로 인한 공정 로스가 발생한다.

본 발명에 따른 반도체 테스트 장치를 이용한 DUT 검사방법은 인접하는 4개의 반도체 소자에 대하여 공통인 드라이버 및 입력 테스트 단자 및 인접하는 4개의 반도체 소자의 출력 테스트 단자에 동시에 접속될 수 있는 프로브를 이용하여 전기적 특성을 검사함에 있어서, 4개 중 어느 하나의 DUT가 활성화되지 않은 경우, 이와 함께 검사되는 반도체 소자의 검사는 영향을 받지 않을 수 있도록 릴레이 신호를 구동시키지 않도록 하여, 반도체 소자의 전기적 특성 검사의 정확성을 향상시키는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 반도체 테스트 장치는 인접하는 다수 개의 반도체 소자에 대하여 공통인 드라이버 및 입력 테스트 단자 및 인접하는 다수 개의 반도체 소자의 출력 테스트 단자에 동시에 접속될 수 있는 니들 유닛을 갖는 반도체 소자 검사용 반도체 테스트 장치에 있어서, 다수 개의 반도체 소자 중 활성화되지 않은 반도체 소자가 함께 검사되는 경우, 활성화되지 않은 반도체 소자를 검사하는 니들 유닛에 릴레이 파워를 인가하지 않는 것을 특징으로 한다.

더 나아가, 본 발명에 따른 반도체 테스트 장치를 이용한 반도체 소자 검사방법은 테스트 메모리에 저장된 프로그램을 이용하여 다수개의 니들 유닛 각각에 접촉된 반도체 소자로 전압을 인가하는 단계; 상기 다수개의 니들 유닛 중 활성화되지 않은 반도체 소자를 검사하는 니들 유닛에는 릴레이 파워를 인가하지 않는 단계; 계측회로를 통해 각 반도체 소자로부터 검사된 디지털 파워 서플라이 출력신호와 측정 입력신호를 이용하여 다수 개의 반도체 소자의 전기적 특성을 검사하는 단계; 활성화된 반도체 소자의 출력 신호가 기설정된 측정 범위 내의 저항 측정인지를 판단하여 반도체 소자의 불량 여부를 판단하는 단계;를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반도체 테스트 장치와 이를 이용한 검사 방법은 다음과 같다.

본 발명에 따른 웨이퍼 검사용 프로브 카드에 설치되는 니들 유닛(200)은 도 2에서 도시된 바와 같이, 검사하는 DUT(250)의 전극 패드에 접촉되는 입력측 니들(231)과 출력측 니들(241)을 갖는다.

하나의 DUT(250)에는 하나의 니들 유닛(200)을 이용하여 전기적 특성을 검사하는데, 검사 시간을 단축시킬 수 있도록 4개의 DUT를 한꺼번에 검사하며, 하나의 니들 유닛(200)에는 무수히 많은 니들(231, 241)이 입력측과 출력측이 서로 대응되도록 설치되어 있다.

각각의 개별 니들 유닛(200)은 도 3에서 도시된 바와 같이, 입력측 니들(231)의 일측 끝단에는 포스 라인(230)이 연결되고, 출력측 니들(241)의 일단에는 감지 라인(240)이 연결된다.

프로브 카드에 설치된 포스라인(230)으로부터 인가된 전압은 릴레이(232)를 통해서 전기적 특성을 검사할 DUT(250)에 접촉된 입력측 니들(231)에 순차적으로 연결된다.

이때, 상기 릴레이(232)는 다수개의 입력측 니들(231)에 순차적으로 연결될 수 있도록 릴레이 파워에 의하여 구동된다.

그리고, 본 발명에 따른 니들 유닛(200)의 입력측 니들(231)과 순차적으로 접촉하는 입력측 릴레이(232)에는 릴레이(232)의 오동작을 방지할 수 있도록 릴레이를 ON/OFF 시킬 수 있는 릴레이 파워 서플라이(235)가 별도로 설치된다.

상기 릴레이 파워 서플라이(235)는 활성화되지 않은 DUT(250)측에 연결된 니들 유닛의 릴레이(232)로 릴레이 파워가 인가되는 것을 차단시키기 위한 것이다.

상기한 구성을 갖는 본 발명에 따른 반도체 테스트 장치를 이용하여 반도체 소자의 검사 방법을 도 4의 플로우차트를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

웨이퍼 프로빙 검사장치는 웨이퍼 상태에서 IC칩 검사를 하기 위한 검사시스템과 전기적으로 연결되어 있는 검사헤드(test head)로 대별되며, 반도체 소자가 형성된 웨이퍼를 프로브 스테이션(probe station)에 장착한 상태에서 입력측 니들과 출력측 니들을 갖는 프로브 카드를 검사 헤드와 웨이퍼 사이에 설치한다.

상기 반도체 소자(250)의 상부에 형성된 전극 패드와 프로브 카드의 니들 유닛(200)에 형성된 입력측 니들(231)과 출력측 니들(241)을 도 2에서 도시된 것과 같이 접촉시킨다(S11).

이때, 프로브 카드는 검사헤드와 전기적으로 연결되어 있으며, 4개의 반도체 소자를 한꺼번에 검사한다.

웨이퍼를 검사하는 과정에서 맵핑된 정보에 따라 웨이퍼중 어느 부분에 fail 소자가 발생되었는지 또는 더미 반도체 소자가 위치되는 지에 관한 정보를 갖고 있다.

웨이퍼 에지부에 위치되고 있는 4개의 DUT를 같이 검사하는 경우, 각 DUT(250)에는 각각의 니들 유닛이 접촉된다.

이때, 웨이퍼의 에지부에 위치되는 더미 DUT의 위치는 이미 알고 있는 사항이므로 이에 접촉하고 있는 니들 유닛으로 포스 라인을 통해 전압이 인가되더라도 릴레이와 입력측 니들사이의 전기적 연결이 형성되지 않도록, 릴레이 파워 서플라이(235)를 이용하여 릴레이(232)에 릴레이 파워를 차단한다(S12).

이에 따라, 릴레이 파워 서플라이(235)는 활성화되지 않은 DUT의 측정시 릴레이(232)와 입력측 니들(231)사이의 단락된 상태에서, 정상적인 DUT들로 릴레이와 입력측 니들의 접속을 위한 고전압의 릴레이 파워(HCDRP, High Current device relay power)가 입력되어, 각 니들 유닛의 릴레이가 니들 유닛에 설치된 다수개의 입력측 니들과 순차적으로 접촉되어 포스 라인으로부터 인가된 전압이 DUT에 인가된다.

그리고, 출력측 니들을 통해 전압을 측정함으로써 활성화된 DUT의 불량 여부를 판별하게 된다(S13).

활성화된 DUT의 검사에 있어서, 포스 라인(230)을 통해 전류(If)를 공급한 후 첫 번째 입력측 니들에 접촉된 전극 패드에 걸리는 전압(V1)을 감지 라인(240) 을 통해 측정한다.

그리고, 포스 라인(230)에 공급된 전류(If)는 두 번째 니들에 접촉된 전극 패드에 흐르게 되고, 이에 따라 두 번째 니들의 감지 라인(240)에서 전압(V2)을 측정한다.

포스 라인(230)을 통과할때 저항 R은 동일하므로 출력측 니들(241)에서 읽어들인 값 중 어느 하나가 다른 것과 차이를 보이면 활성화된 DUT, 즉 측정하고자하는 DUT(250)의 전기적 특성을 좋고 나쁨을 판단할 수 있다.

즉, 4개의 반도체 소자 즉, 4개의 DUT를 한꺼번에 검사하는 경우, 더미 DUT가 어느 위치에 있는지에 관한 정보에 따라, 웨이퍼 프로빙 검사장치에는 초기에 각 DUT 검사를 위한 사이트마다 할당되는 파워 서플라이가 할당될 때, 활성화된 사이트 즉, 더미 반도체 소자라고 인식되는 사이트에는 미리 릴레이 파워에 사용되는 고전류장치 파워 서플라이(HCDPS, High Current Device Power Supply)를 할당하지 않는다.

종래에는 각 사이트마다 고전류장치 파워 서플라이(High Current Device Power Supply)와 고전압 파워 서플라이(High Voltage power supply)가 할당되어 지는데, 더미 반도체 소자에는 릴레이 파워에 사용되는 고전류장치 파워 서플라이(High Current Device Power Supply)가 할당되지 않음에도 불구하고 액세스되어 릴레이가 쇼트 등을 일으켜 오동작이 발생됨에 따라 함께 검사되던 나머지 정상적인 반도체 소자도 불량으로 판정되었다.

이에 따라, 활성화되지 않은 더미 DUT에 접촉된 니들 유닛에는 릴레이 파워 가 인가되지 않기 때문에, 더미 DUT의 릴레이(232)와 입력측 니들(231) 사이에 전기적 신호가 단락되어 니들 유닛의 출력측 니들을 통해 전기 신호가 입력되지 않으므로 나머지 활성화된 DUT의 전기적 특성을 정확하게 측정할 수 있게 된다.

이는 활성화되지 않은 DUT와 니들 유닛이 접촉되어 있더라도, 활성화되지 않은 DUT에는 릴레이 파워가 인가되지 않도록 소프트웨어적으로 릴레이 구동 전압이 차단된 상태이기 때문에, 정상적으로 릴레이 구동 전압이 인가된 DUT와 접촉된 니들 유닛에서 읽어들이는 전압의 측정시 측정 불량이 발생하지 않기 때문에 가능해진다.

상세히 설명된 본 발명에 의하여 본 발명의 특징부를 포함하는 변화들 및 변형들이 당해 기술 분야에서 숙련된 보통의 사람들에게 명백히 쉬워질 것임이 자명하다. 본 발명의 그러한 변형들의 범위는 본 발명의 특징부를 포함하는 당해 기술 분야에 숙련된 통상의 지식을 가진 자들의 범위 내에 있으며, 그러한 변형들은 본 발명의 청구항의 범위 내에 있는 것으로 간주된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체 장치는 활성화되지 않은 더미 반도체 소자에 접촉된 니들 유닛에 릴레이 파워가 인가되는 것을 방지할 수 있도록 릴레이 파워 서플라이를 이용하여 단락시키기 때문에 더미 반도체 소자로 인하여 함께 불량으로 검사되던 반도체 소자의 숫자를 획기적으로 줄여 웨이퍼 일드(wafer yield)가 70%에서 90%로 향상되어 시간 절감효과와 비용절감이 크다.

Claims (3)

1. 인접하는 다수 개의 반도체 소자에 대하여 공통인 드라이버 및 입력 테스트 단자 및 인접하는 다수 개의 반도체 소자의 출력 테스트 단자에 동시에 접속될 수 있는 니들 유닛을 갖는 반도체 소자 검사용 반도체 테스트 장치에 있어서,

   반도체 소자에 접촉하는 복수의 입력측 니들 및 복수의 출력측 니들과, 테스트 전원을 인가하기 위한 포스 라인을 상기 복수의 입력측 니들과 연결하는 릴레이가 포함되어 구성되고,

   상기 릴레이는 스위칭 작동에 따라 복수의 입력측 니들과 연결 가능하도록 구비되어 상기 복수의 입력측 니들 중 선택된 입력측 니들들과 순차적으로 연결되고,

   다수 개의 반도체 소자 중 활성화되지 않은 반도체 소자가 함께 검사되는 경우, 활성화된 반도체 소자와 전기적으로 연결된 후 활성화되지 않은 반도체 소자의 검사시 릴레이 파워를 인가하지 않음으로써 활성화된 반도체 소자에 대해서만 테스트를 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 테스트 장치.
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