KR101076741B1 - 테스트 핸들러의 반도체 소자 비전검사 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체의 검사 공정에 사용되는 비전검사 시스템이며, 더욱 상세하게는 반도체의 테스트 핸들러를 사용한 전기적 성능 검사시 소켓의 내부에 잔류 반도체와 이물질을 검출함과 동시에 냉각이 이루어지는 비전 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 테스트 대상 반도체를 포함하고, 상/하, 좌/우 또는 전진/후진 운동하여 소켓에 안착시키는 테스트암과, 테스트 박스 내부에 위치하고, 상기 소켓의 형상을 촬영하는 비전 카메라와, 상기 비전 카메라의 촬영 시점을 제어하는 제어모듈과, 상기 비전 카메라에 의해 촬영된 소켓 형상 이미지를 비교하여 판단하는 판단모듈로 구성되어, 진공 흡착력의 부족 또는 로봇암의 부정확성, 반도체의 크기의 편차에도 불구하고 정확한 검사로 인해 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

Description

테스트 핸들러의 반도체 소자 비전검사 시스템 및 그 방법{VISION SYSTEM OF TEST HEANDER IN SOCKET AND THE METHOD THEREOF}

본 발명은 반도체의 검사 공정에 사용되는 비전검사 시스템이며, 더욱 상세하게는 반도체의 테스트 핸들러를 사용한 전기적 성능 검사시 소켓의 내부에 잔류 반도체와 이물질을 검출함과 동시에 냉각이 이루어지는 비전 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 일련의 공정을 거쳐 반도체가 제조된 후 IC 디바이스의 전기적 성능 검사를 위해 테스트 핸들러를 사용하여 반도체의 전기적 성능 검사를 진행하게 된다.

트레이라 하는 사각의 용기에 반도체 소자 (이하 '반도체'라 함)가 각각 담겨져 있게 되고, 트레이 이송 로봇에 의해 핸들러의 내부로 이송되며, 고온 테스트시 트레이의 반도체는 핫 플레이트라고 하는 예열판에서 예열되어진 반도체를 Input Shuttle로 옮겨 지고, Input Shuttle은 이동하여 테스트 박스에 반도체를 이동시킨다. 그 후 테스트 로봇의 암이 Input Shuttle의 반도체를 Dock Plate의 소켓으로 이송하여 테스트 암이 상하 작동하여 반도체를 테스트하게 된다.

테스트 완료된 반도체는 Output Shuttle로 테스트 암이 이동시키며, Output Shuttle은 자재를 테스트 존 외부로 이송시켜 검사완료된 반도체를 로봇암이 트레이에 검사 결과에 따라 분류하여 적재 시키게 된다.

그러나 이러한 일련의 과정 중에 소켓에서 검사가 끝난 반도체가 Output Shuttle로 이송되어야 하나 진공 흡착력의 부족 또는 로봇암의 부정확성, 반도체의 크기의 편차 등 여러 가지의 원인으로 인해 반도체가 소켓에서 배출되지 않은 채 다음의 반도체가 테스트 소켓으로 이동되어 반도체가 이중으로 겹쳐진 채 테스트가 진행되는 사고가 발생 되는 것이다.

이러한 경우 이중으로 겹쳐진 채 반도체 검사가 진행되면 하부의 반도체만 테스트가 이루어지므로 상부의 반도체는 실제 소켓에서 검사가 이루어지지 못한 채 테스트 완료되어 크나큰 문제를 안고 있는 것이다.

따라서 실시간으로 정확하게 소켓의 더블 디바이스 및 이물질 등을 감지할 수 있는 새로운 테스트 핸들러의 반도체 소자 비전검사 시스템의 개발이 절실히 필요해 지고 있다.

본 발명은 테스트를 시작하기 전에 테스트 존의 소켓의 레이아웃에 맞게 검사대상 소켓을 촬영하고 테스트가 끝난 시점에 화상정보를 카메라로 촬영하여 테스트 전과의 사진과 비교하여 이상 유무를 확인하여 정확한 더블 디바이스 및 이물질등을 감지할 수 있는 테스트 핸들러의 반도체 소자 비전검사 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 비전 카메라에 압축공기의 에어라인을 연장시켜 순환 냉각시키는 냉각부를 포함하여 고온 테스트를 요구하는 반도체에도 용이하게 적용될 수 있는 테스트 핸들러의 반도체 소자 비전검사 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 테스트 대상 반도체를 포함하고, 상/하, 좌/우 또는 전진/후진 운동하여 소켓에 안착시키는 테스트암과, 테스트 박스 내부에 위치하고, 상기 소켓의 형상을 촬영하는 비전 카메라와, 상기 비전 카메라의 촬영 시점을 제어하는 제어모듈과, 상기 비전 카메라에 의해 촬영된 소켓 형상 이미지를 비교하여 판단하는 판단모듈로 구성된다.

상기 비전 카메라에는 압축공기의 에어라인에 연장되어 순환 냉각시키는 냉각부가 더 포함되어 구성된다.

상기 제어모듈은 상기 테스트암의 테스트 시작과 복귀를 체크하여 상기 소켓의 형상을 촬영할 수 있도록 제어하는 근접센서와 전기적으로 연결된다.

상기 판단모듈은 테스트 전의 소켓 형상 이미지와 테스트 후의 각 소켓 형상 이미지를 비교하여 정상 유무를 판단한다.

본 발명은 테스트 대상 반도체를 상/하, 좌/우 또는 전진/후진 운동하여 소켓에 안착시키는 단계와, 비전 카메라의 촬영 시점을 제어하여, 상기 소켓의 형상을 촬영하는 단계와, 소켓 형상 이미지를 비교하여 판단하는 단계로 이루어진다.

상술한 단계에 압축공기의 에어라인에 연장된 에어를 이용하여 상기 비전 카메라를 순환 냉각시키는 단계가 더 포함된다.

상기 비전 카메라의 촬영 시점을 제어하여 상기 소켓의 형상을 촬영하는 단계는 상기 테스트암의 테스트 시작과 복귀를 체크하여 상기 소켓의 형상을 촬영할 수 있도록 제어하는 단계이다.

상기 소켓 형상 이미지를 비교하여 판단하는 단계는 테스트 전의 소켓 형상 이미지와 테스트 후의 각 소켓 형상 이미지를 비교하여 정상 유무를 판단하는 단계이다.

본 발명의 테스트 핸들러의 반도체 소자 비전검사 시스템은 진공 흡착력의 부족 또는 로봇암의 부정확성, 반도체의 크기의 편차에도 불구하고 정확한 검사로 인해 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

본 발명은 테스트 종료 후 배출되어 검사 성적에 따라 트레이에 재수납되어야 하나 여러 가지의 이유로 반도체가 재수납되지 않고 소켓에 남아 있는 현상 (이하 '더블 디바이스' 라고 함)과, 검사 중 원인 모를 이물질이 소켓 내에 존재할 때 검사 결과에 영향을 줄 수 있는 요소를 제거하는 데 효과가 있다.

본 발명의 비전 카메라에는 압축공기의 에어라인에 연장되어 순환 냉각시키는 냉각부를 포함하여 고온 테스트를 요구하는 반도체에도 용이하게 적용될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 테스트 핸들러의 반도체 소자 비전검사 시스템이 반도체 테스트 중인 것을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 테스트 핸들러의 반도체 소자 비전검사 시스템의 전면도.
도 3은 본 발명에 따른 테스트 핸들러의 반도체 소자 비전검사 시스템의 레이아웃.
도 4는 본 발명에 따른 테스트 핸들러의 반도체 소자 비전검사 시스템의 고온 테스트를 위한 Hot Plate 장착 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 테스트 핸들러의 반도체 소자 비전검사 시스템의 Shuttle Jig 장착 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 테스트 핸들러의 반도체 소자 비전검사 시스템의 포고핀 사용 소켓의 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 테스트 핸들러의 반도체 소자 비전검사 시스템에서 정상적인 반도체 테스트 중인 상황의 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 테스트 핸들러의 반도체 소자 비전검사 시스템에서 더블 디바이스가 발생한 상황의 단면도.
도 9는 본 발명에 따른 테스트 핸들러의 반도체 소자 비전검사 시스템에서 이물질 삽입된 상태에서 테스트 중인 상황의 단면도.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 자세히 설명한다.

도 1a, 1b에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 테스트 핸들러의 반도체 소자 비전검사 시스템(100)은 크게 테스트암과 비전 카메라(17) 등으로 구성되며, 구체적으로 살펴보면 테스트 대상 반도체를 포함하고, 상/하, 좌/우 또는 전진/후진 운동하여 소켓에 안착시키는 테스트암(15, 16)과, 테스트 박스(6) 내부에 위치하고, 상기 소켓의 형상을 촬영하는 비전 카메라(17)로 이루어져 있으며, 이를 제어하기 위한 소프트웨어 모듈로서 상기 비전 카메라(17)의 촬영 시점을 제어하는 제어모듈(110)과, 상기 비전 카메라(17)에 의해 촬영된 소켓 형상 이미지를 비교하여 판단하는 판단모듈(120)로 구성되는 것이 바람직하다.

이때, 소켓의 형상 및 디바이스의 종류 및 크기는 다양하게 이루어지며 비전 카메라(17)는 BGA, FBGA, TQFN 등 모든 종류의 반도체 영상을 촬영할 수 있다.

도 1a에서 보는 바와 같이 테스트 실시 전 일정 위치에서 근접센서(20)를 설치하고 테스트 전 소켓(22)의 형상을 촬영한다.

여기에서 촬영의 위치 판단은 테스트가 완료되고 테스트 암이 작동할 시점, 즉 테스트 암은 기계적 운동을 하므로 테스트 암의 상승과 이동시 근접 센서를 설치하여 정확한 위치에 촬영이 이루어지게 하는 것이 중요하다.

그리고 촬영된 이미지는 제어모듈(110)의 제어를 통해 저장장치에 저장하며, 테스트암(15)이 테스트 시작하고 다시 복귀하게 되는 경우 근접센서(20)의 신호에 따른 제어모듈(110)의 제어신호로 상기 비전 카메라(17)를 통해 촬영이 이루어진다.

따라서 테스트 암(15)의 테스트 후 잔류 디바이스 유무 및 이물질 등을 테스트 전 촬영영상과 비교할 수 있게 되는 것이다. 즉 상기 비전 카메라(17)의 시각적 촬영 영역에 다수의 검사위치를 설정할 수 있도록 하며, 검사위치로 설정된 부분을 촬영한 영상과 테스트 중에 변화되는 영상을 비교하여 이상 유무를 판단하게 된다.

마찬가지로 측면 이동한 테스트암(16)이 다시 이동하여 테스트하게 되고 복귀하는 시점에 촬영이 이루어진다. 그리하여 테스트 전 영상과 비교하여 테스트가 진행되는 과정 중 실시간 소켓 검사가 행해질 수 있는 것이다.

즉 상기 제어모듈(110)은 상기 테스트암(15, 16)의 테스트 시작과 복귀를 체크하여 상기 소켓(22)의 형상을 촬영할 수 있도록 제어하는 근접센서(20)와 전기적으로 연결되며, 상기 판단모듈(120)은 테스트 전의 소켓 형상 이미지와 테스트 후의 각 소켓 형상 이미지를 비교하여 정상 유무를 판단한다.

다시 말해 테스트 존인 Dock plate의 소켓의 레이 아웃에 따라 촬영의 비교 대상의 위치 및 크기를 자유롭게 선택할 수 있도록 하며 디스플레이장치의 마우스 드레그로 선택된 영역을 비교 대상구역으로 설정될 수 있도록 프로그램 한다.

이렇게 프로그램된 시스템(100)을 가지고 테스트 핸들러를 정상 작동시켜서 이상 유무가 발견되면 이상여부를 알람으로 울리게 되고 테스트 핸들러의 동작을 정지시키게 된다.

한편, 테스트에는 상온 및 고온 테스트가 있는데 고온 약 130˚C정도 고온 테스트를 요구하는 반도체도 있어 비전 카메라(17)의 냉각이 필요하여, 상기 비전 카메라(17)에는 압축공기의 에어라인에 연장되어 순환 냉각시키는 냉각부(미도시)가 더 포함되는 것이 바람직하다.

상기 비전 카메라(17)의 냉각은 테스트 핸들러를 사용하기 위한 압축공기의 에어라인을 연장하여 카메라(17)의 입구(18)와 출구(19)에 에어 호스를 연결하여 제어모듈(110)의 제어를 통해 각 반도체 테스트 온도 조건에 따라 냉각시키며, 상기 비전 카메라(17)의 냉각온도는 카메라(17) 내부에 온도센서(21)를 부착하여 고온 테스트시는 항상 40˚C이하로 유지 될수 있도록 한다.

도 2에서 보는 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 테스트 핸들러의 반도체 소자 비전검사 시스템(100)의 형상 및 종류는 다양하지만 통상적인 Pick & Place Type의 형상과 같다.

또한 도 3의 Unit Layout 테스트 박스(6)가 있으며 테스트 암(15),(16)이 서로 이동하며 상하 작동하여 테스트를 수행하는 핸들러 장비가 대표적이다.

또한 본 발명은 테스트 박스(6)에서 소켓(22)의 영상을 찰영하여 테스트 후의 영상과 비교 분석하는 것이므로 도 3과 같은 Unit Layout 뿐만 아니라 레이아웃이 상이하더라도 소켓(22)의 상부에 카메라(17)를 부착할 수 있으면 거의 모든 핸들러 장비에 적용 가능하다.

즉, 도 4와 같이 고온테스트를 위해 장착되는 핫플레이트나, 반도체 이송용 Shuttle이 장착되는 도 5와 같은 타입이나 핫플레이트를 거치지 않고 트레이에서 직접 Shuttle로 이송되는 상온 테스트용 반도체에도 적용이 가능하다.

이하 본 발명에 따른 테스트 핸들러의 반도체 소자 비전검사 방법에 대하여 도면을 참조하여 자세히 설명한다.

도 6에서 보는 바와 같이 먼저 본 발명에 따른 테스트 핸들러의 반도체 소자 비전검사 시스템 내부의 테스트 대상 반도체를 상/하, 좌/우 또는 전진/후진 운동하여 소켓에 안착시킨다.

그리고, 제어모듈이 비전 카메라의 촬영 시점을 제어하여, 상기 소켓의 형상을 촬영하고 저장장치에 저장한다.

계속하여 판단모듈이 상기 저장장치에 저장된 소켓 형상 이미지를 비교하여 판단한다.

또한 상술한 과정 이외에 압축공기의 에어라인에 연장된 에어를 이용하여 상기 비전 카메라를 순환 냉각시키는 단계가 더 포함되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 비전 카메라의 촬영 시점을 제어하여 상기 소켓의 형상을 촬영하는 단계는 상기 테스트암의 테스트 시작과 복귀를 체크하여 상기 소켓의 형상을 촬영할 수 있도록 제어하는 단계이며, 상기 소켓 형상 이미지를 비교하여 판단하는 단계는 테스트 전의 소켓 형상 이미지와 테스트 후의 각 소켓 형상 이미지를 비교하여 정상 유무를 판단하는 단계임이 바람직하다.

구체적으로 살펴보면, 도 7a와 도 7b와 같이 정상적인 반도체 테스트 중인 상황인 경우에 반해 도 7c와 같이 테스트시 소켓 내부에 반도체 끼임 현상에 의해 반도체가 이중으로 겹쳐진 채 테스트 되는 현상을 본 발명에 따른 테스트 핸들러의 반도체 소자 비전검사 시스템(100)을 이용해 발견하여 검사의 신뢰성을 향샹시킬 수 있다.

또한 도 7d에서 보는 바와 같이 테스트시 소켓 내부에 이물질, 분진 또는 반도체 테스트시 반도체 부서짐 등 여러 가지의 원인으로 인해 소켓 내부가 테스트 시작시와 다르게 청결이 유지되지 않을 때, 상기 테스트 핸들러의 반도체 소자 비전검사 시스템(100)은 저장장치에 저장된 테스트 시작시 촬영한 소켓의 형상과 테스트 중의 형상을 판단모듈(120)이 비교 판단한다.

여기에서 비교 판단의 기준치는 다양한 테스트를 통한 평균치를 설정하여 상기 평균치 이상의 비동일성이 발생하였을 경우 즉시 장비에 이상여부를 감지시켜 검사 신뢰성을 극대화킬 수 있는 것이다.

이상 본 발명을 첨부된 도면 및 상기 실시예에 따라 설명하였으나, 본 발명은 첨부된 도면 및 개시된 테스트 핸들러의 반도체 소자 비전검사 시스템에 관한 실시예에만 제한되는 것이 아니라, 다양한 반도체 소자 검사 시스템에도 모두 유용하게 적용될 수 있다.

또한 당업자라면 본 발명의 취지에 따라 수정 변경이 가능하며, 이러한 수정 변경 또한 본 발명의 범위에 속한다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

1 : Tray Loader 2 : Loading Robot
3 : Empty Tray Arm 4 : Hot Plates 1 and 2
5 : Shuttle 1 and 2 6 : Test Box
7 : Unlonding Robot 8 : Tray Unloaders 1,2,3
9 : Test Socket 10 : Fixed Trays 1,2 and 3
11 : Main Frame, Cover and Door 12 : IC Lead Scaner
13 : Empty Tray Unloader 14 : Empty Tray Loader
15 : Tester Arm 1 16 : Tester Arm 2
17 : Camera 18 : Cooling Air In
19 : Cooling Air Out
20 : Inductive Proximity Sensor
21 : Temp Sensor 22 : Socket

Claims (8)

1. 테스트 대상 반도체를 포함하고, 상/하, 좌/우 또는 전진/후진 운동하여 소켓에 안착시키는 테스트암과, 테스트 박스 내부에 위치하고, 상기 소켓의 형상을 촬영하는 비전 카메라와, 상기 비전 카메라의 촬영 시점을 제어하는 제어모듈과, 상기 비전 카메라에 의해 촬영된 소켓 형상 이미지를 비교하여 판단하는 판단모듈로 구성되는 테스트 핸들러의 반도체 소자 비전검사 시스템에 있어서,
   상기 비전 카메라에는,
   압축공기의 에어라인에 연장되어 순환 냉각시키는 냉각부가 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 테스트 핸들러의 반도체 소자 비전검사 시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제어모듈은,
   상기 테스트암의 테스트 시작과 복귀를 체크하여 상기 소켓의 형상을 촬영할 수 있도록 제어하는 근접센서와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 테스트 핸들러의 반도체 소자 비전검사 시스템.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 테스트 대상 반도체를 상/하, 좌/우 또는 전진/후진 운동하여 소켓에 안착시키는 단계와, 비전 카메라의 촬영 시점을 제어하여, 상기 소켓의 형상을 촬영하는 단계와, 소켓 형상 이미지를 비교하여 판단하는 단계로 이루어지는 테스트 핸들러의 반도체 소자 비전검사 방법에 있어서,
   압축공기의 에어라인에 연장된 에어를 이용하여 상기 비전 카메라를 순환 냉각시키는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 테스트 핸들러의 반도체 소자 비전검사 방법.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 비전 카메라의 촬영 시점을 제어하여 상기 소켓의 형상을 촬영하는 단계는,
   상기 테스트암의 테스트 시작과 복귀를 체크하여 상기 소켓의 형상을 촬영할 수 있도록 제어하는 단계인 것을 특징으로 하는 테스트 핸들러의 반도체 소자 비전검사 방법.
   
7. 삭제
8. 삭제

Images