KR101218471B1 - 테스트 유닛 및 테스트 시스템 - Google Patents

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요헤이 사토
겐이치 가타오카
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

웨이퍼에 형성된 회로의 전기적 특성을 테스트하는 테스터로 사용되는 테스트 유닛은, 테스터에 전기적으로 접속되는 테스터 보드; 테스터 보드의 하면에 탑재되며 테스터에 전기적으로 접속되는 제1 무선 포트; 전자 회로의 전극 패드와 접촉되는 프로브를 포함하며, 프로브와 전극 패드가 서로 접촉되는 동안에 웨이퍼와 함께 시스템 박스로 전달될 수 있도록 구성되는 프로브 보드; 프로브에 전기적으로 접속되는 프로브 보드의 상면에 탑재되며, 제1 무선 포트에 대하여 비접촉 송/수신을 수행하는 제2 무선 포트; 테스터 보드로부터 멀어지며, 프로브 보드 및 웨이퍼를 유지하는 척 플레이트; 및 내부에 가스를 도입함으로써 팽창될 수 있는 유연한 확장가능한 챔버를 포함한다.

Description

테스트 유닛 및 테스트 시스템{TEST UNIT AND TEST SYSTEM}
본 발명은 집적 회로에 제조되는 전자 회로의 전자적 특성을 테스트하는 테스트 유닛 및 그 테스트 유닛을 이용하는 테스트 시스템에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼로 지칭됨) 상에 제조되는 집적 회로(IC)와 같은 전자 회로는 프로브 장치를 이용하여 테스트되며, 이 프로브 장치는, 테스트 대상 웨이퍼가 배치되는 서셉터 및 상기 웨이퍼 상의 전자 회로의 대응하는 전극 패드와 접촉되는 복수의 프로브(컨택터)를 가지며 테스터로부터 대응하는 프로브로 테스트 신호를 출력하는 프로브 보드를 포함한다.
전자 회로를 테스팅하는데 있어서 비용을 감소시키는 하나의 방법은, IC 웨이퍼(피시험 장치(DUT; device under test)로 지칭됨)의 모든 전자 회로를 동시에 테스트하는 것이다. 이러한 테스팅 방법은 전체 웨이퍼 접촉 및 테스트로 지칭될 수 있다. 전체 웨이퍼 접촉 및 테스트에 있어서, 프로브 보드에는 웨이퍼 상의 전자 회로의 모든 전극 패드에 대응하는 프로브가 제공되며, 그 전자 회로는 모든 프로브가 대응 전극 패드와 접촉하는 동안에 집합적으로 테스트된다.
일본 공개 특허 제3303968호
부수적으로, 회로 제조 기술에서의 진보적인 개선으로 인해 회로 패턴을 감소시키면 웨이퍼 상의 IC의 개수를 증가시키게 되고, IC 기능이 복잡해지면 IC 당 전극 패드의 개수를 증가시키게 된다. 따라서, 웨이퍼 상의 전극 패드의 전체 개수는 크게 증가되며, 이는 전체 웨이퍼 접촉 및 테스트 방법에서의 테스팅 시간을 길어지게 하며, 테스팅 비용을 증가시킬 수 있다.
또한, 웨이퍼 상의 IC의 전극 패드의 개수가 증가함에 따라, 프로브 보드 상의 전극 패드에 대응하는 전극 패드의 개수가 상응하게 증가하며, 이에 따라서 프로브 보드 상의 전자 패드들에 대응하는 전자 패드들의 개수가 증가하므로, 복수의 프로브가 프로브 보드와 웨이퍼 사이에서 대응하는 개수의 전극들과 접촉된다. 프로브가 전극 패드와 접촉되는 경우, 프로브와 전극 패드 사이의 확실한 전기적 접촉은, 프로브가 전극 패드에 형성된 자연 산화막을 관통하지 않으면 실현되지 않는다. 그러므로, 전극 패드 및 대응하는 프로브의 개수가 증가함에 따라서, 프로브 보드와 웨이퍼 사이에 더 큰 힘이 인가될 필요가 있다.
또한, 프로브의 개수를 증가시키기 위해서는 테스터와 프로브를 전기적으로 접속하는 복수의 배선이 요구된다. 이러한 배선은 상기 프로브 보드의 주변으로부터 대응하는 프로브로 연장되기 때문에, 배선에 대한 공간이 불충분하게 되는 문제점이 야기된다. 또한, 상이한 배선들이 프로브의 위치에 따라서 상이한 길이를 갖기 때문에(예를 들어, 웨이퍼의 중심 주위에 위치되는 프로브에 접속되는 배선이 웨이퍼의 주변 에지 부근에 위치되는 프로브에 접속되는 배선보다 더 길다), 테스터로부터 출력되는 테스트 신호들이 비동기화된다는 점에서 문제점이 야기되며, 이는 웨이퍼의 적절한 테스팅을 악화시킬 수도 있다.
본 발명은 전술한 내용을 고려하여 이루어지며, 웨이퍼 상에 제조되는 전자 회로에 적절한 전체 웨이퍼 접촉 및 테스트를 가능하게 하는 테스트 유닛을 제공한다.
본 발명의 제1 양태는 웨이퍼에 형성되는 전자 회로의 전기적 특성을 테스트하는 테스터와 함께 사용되는 테스트 유닛을 제공한다. 상기 테스트 유닛은 시스템 박스에 수용되며 테스터에 전기적으로 접속되는 테스터 보드; 상기 테스터 보드의 하면에 탑재되며 상기 테스터에 전기적으로 접속되는 제1 무선 포트; 상기 전자 회로의 전극 패드와 접촉되는 프로브를 포함하며, 상기 프로브와 상기 전극 패드가 서로 접촉되는 동안에 상기 웨이퍼와 함께 시스템 박스로 전달될 수 있도록 구성되는 프로브 보드; 상기 프로브에 전기적으로 접속되는 프로브 보드의 상면에 탑재되며 상기 제1 무선 포트에 대하여 비접촉 송/수신을 수행하는 제2 무선 포트; 상기 테스터 보드로부터 멀어지도록 시스템 박스에 수용되며 상기 시스템 박스에 전달되는 프로브 보드 및 웨이퍼를 유지하는 척 플레이트; 및 내부에 가스를 도입함으로써 팽창되어 상기 척 플레이트에 의해 유지된 프로브 보드 및 웨이퍼에 압력을 인가하도록 유연성을 갖는 확장가능한 챔버를 포함한다. 제1 무선 포트는 확장가능한 챔버를 통하여 대응하는 제2 무선 포트에 대향하도록 배열되며, 테스트 신호는 상기 제1 및 제2 무선 포트에 의해, 확장가능한 챔버를 통하여 비접촉으로 송/수신된다.
본 발명의 제2 양태는, 제1 양태에 따른 테스트 유닛, 상기 웨이퍼 상에 제조되는 전자 회로의 전극 패드를 프로브 보드의 프로브와 정렬시키고 상기 프로브 보드와 웨이퍼를 일시적으로 고정시키는 정렬 유닛을 포함하는 정렬 유닛; 및 일시적으로 고정된 프로브 보드 및 웨이퍼를 테스트 유닛으로 전달하는 전달 유닛을 포함하는 테스트 시스템을 제공한다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 테스트 유닛을 나타내는 개략도이다.
도 2는 테스팅될 전자 회로의 테스트 동작을 나타내는 설명도이다.
도 3은 도 2에 이어서, 테스팅될 전자 회로의 테스트 동작을 나타내는 또 다른 설명도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 테스트 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 5는 프로브 보드 및 피시험 장치의 일시적인 고정을 가능하게 하는 기구를 나타내는 개략 단면도이다.
다음으로, 본 발명의 비제한적이고 예시적인 실시형태를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 도면에 있어서, 동일한 또는 대응하는 참조 부호는 동일한 또는 대응하는 부재 또는 부품에 제공되며, 과도한 설명은 생략된다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 테스트 유닛을 나타내는 개략도이다. 도 1의 서브섹션을 참조하면, 이 실시형태에 따른 테스트 유닛(1)은 시스템 박스(2) 내부에 수용되며 테스터(T)에 전기적으로 접속되는 테스터 보드(4), 상기 테스터 보드(4)의 하면에 부착되는 확장가능한 챔버(3), 프로브 보드(9)의 프로브(9b)가 피시험 장치(DUT)의 대응하는 전극 패드와 접촉하도록 서로에 대하여 유지되는, 테스팅될 웨이퍼[이하, 피시험 장치(DUT)로 지칭됨] 및 프로브 보드(9)를 유지하는 척 플레이트(5)를 포함한다. 설명을 위하여, 이러한 방식으로 유지되는 프로브 보드(9) 및 피시험 장치(DUT)는, 이하에서 쉘(10)[도 2의 서브섹션 (a) 참조]로서 지칭된다.
시스템 박스(2)는 박스 형상을 가지고, 일측 벽에 개구부(2a)를 가지며, 이 개구부(2a)는 확장가능한 챔버(3)와 척 플레이트(5) 사이의 공간에 대응한다. 쉘(10)은 개구부(2a)를 통하여 시스템 박스(2)로부터 반입/반출된다. 개구부(2a)는 개폐가능한 도어에 제공될 수도 있다. 또한, 전력 유닛 및 테스트 온도 제어 유닛은 시스템 박스(2) 내부에 제공될 수 있다.
테스터 보드(4)는 피시험 장치를 테스트하기 위한 전자 기능을 제공한다. 예를 들어, 테스터 보드(4)는 인쇄 회로 기판, 세라믹 인쇄 회로 기판 등으로 구성될 수 있으며, 모듈 또는 전자 부품(및/또는 집적 회로)(4a)를 가진다. 또한, 테스터 보드(4)는, 도시되지 않은, 웨이퍼 테스트용 제어기 및 전력 공급기에 접속될 수 있다. 테스터 보드(4)는 프로브 보드(9)의 상면에 제공되는 무선 포트(9a)에 대하여 비접촉 송/수신을 수행하는 무선 포트(4b)에 대하여 그 하면 위에 제공된다. 무선 포트(4b)는 미리 정해진 송/수신기 회로를 가지는 송/수신기 부품이지만, 피시험 장치(DUT)의 타입에 따라서 선택될 수 있으며, 특정 회로로 제한되지 않는다. 또한, 무선 포트(4b)는 IC 제조 기술에 의해 테스터 보드(4)에서 직접 제조될 수 있으며, 하나 또는 복수의 독립적인 전자 부품으로서 구성된 무선 포트(4b)는 테스터 보드(4)에 부착될 수 있다.
모듈 또는 전자 부품(4a)은 테스터 보드(4)를 관통하는 관통 전극 또는 비어 플러그(미도시)에 의해 무선 포트(4b)와 전기적으로 접속된다. 관통 전극 또는 비어 플러그는, 테스터 보드(4)에 형성된 관통 홀을 전기적으로 도전적인 페이스트로 충전하고 그 전기적으로 도전적인 페이스트를 가열함으로써 형성될 수 있다. 또한, 관통 전극 또는 비어 플러그는 솔더 볼로 형성될 수 있다.
테스터 보드(4)는 피시험 장치(DUT)의 사이즈 이상의 사이즈를 가지며, 이에 의해 피시험 장치(DUT)의 모든 전자 회로를 동시에 테스트할 수 있다.
확장가능한 챔버(3)는 테스터 보드(4)의 하면에 제공되거나 또는 견고하게 고정된다. 확장가능한 챔버(3)는 유연성을 가지는 재료로 이루어지며, 폴리이미드 및 폴리 에스테르와 같은 수지 또는 고무를 포함하며, 테스터 보드(4)와 실질적으로 동일한 크기를 가진다. 미리 정해진 입/출구 포트(미도시)는 확장가능한 챔버(3)에 형성된다. 확장가능한 챔버(3)는, 확장가능한 챔버(3)의 외부 환경과의 기체 소통이 입/출구를 통해서만 허용된다는 점 이외에 기밀하게 될 수 있다. 실제로, 입/출구는 미리 정해진 압력 제어부(16)(미도시)에 접속된다. 압축 가스가 입/출구 포트를 통하여 압력 제어부로부터 확장가능한 챔버(3)로 도입될 수 있는 경우, 확장가능한 챔버(3)가 팽창되고, 이에 따라 상기 프로브 보드(9)(후술함)가 아래쪽으로 가압되고, 이에 의해 프로브 보드(9)의 프로브(9b)를 피시험 장치(DUT)의 대응 전극 패드와 안정하게 접촉시킬 수 있다. 따라서, 신뢰성있는 테스팅이 실현된다.
프로브 보드(9)(도 1의 서브섹션 (b) 참조)는, 예를 들어 실리콘, 세라믹 재료 및 유기 재료와 같은 재료로 만들어질 수 있다. 프로브 보드(9)는, 상면에, 미리 정해진 송/수신기 회로를 포함하는 송/수신기 부품으로서 기능하는 복수의 무선 포트(9a)를, 그리고 하면에, 피시험 장치(DUT)의 대응 전극 패드들과 접촉되는 복수의 프로브(9b)를 포함한다. 무선 포트(9a)는 테스터 보드(4)의 하면에 제공되는 무선 포트(4b)와 비접촉 송/수신을 수행한다. 무선 포트(9a)는 프로브 보드(9)에 형성되는 관통 전극 또는 비어 플러그(도시되지 않음)에 의해 대응하는 프로브(9b)에 전기적으로 접속된다. 또한, 프로브 보드(9)에는 프로브(9b)를 피시험 장치(DUT)의 대응 패드들과 정렬시키기 위한 정렬 마크 또는 정렬 핀이 제공된다.
부수적으로, 무선 포트(9a)는 IC 제조 기술에 의해 프로브 보드(9)에 직접 제조될 수도 있다. 다른 방법으로, 독립적인 하나 또는 복수의 전자 부품으로서 구성되는 무선 포트(9a)는 프로브 보드(9)에 부착된다.
또한, 무선 포트(4b)와 무선 포트(9b) 사이의 비접촉 송/수신은, 무선 포트(4b)와 무선 포트(9a) 사이의 거리, 비접촉으로 송/수신되는 신호들의 주파수 또는 펄스 간격, 비접촉으로 송/수신되는 신호들의 수 등에 따라서, 근접장 통신과 같은 여러가지 통신 기술에 의해 실현될 수도 있고, 상기 무선 포트(4b)와 무선 포트(9a)는 통신 기술에 기초하여 선택된다. 예를 들어, 무선 포트(4b)와 무선 포트(9a) 사이의 거리가 비교적 작고, 비교적 큰 수의 무선 포트(4b)와 무선 포트(9a)가 이용되는 경우, 근접장 통신은, 이 통신 기술이 매우 가까운 범위에서의 통신을 허용하여, 또 다른 인접 무선 포트(4b) 또는 무선 포트(9a)로부터의 누화를 감소시키기 때문에 바람직하다. 다른 방법으로, 무선 포트(4b)와 무선 포트(9a) 사이의 거리가 비교적 큰 경우에, RF 통신 기술이 바람직하게 된다. 또한, 복수의 신호들이 동시에 송/수신되는 경우, 주파수 분할 다중화(FDM) 기술 또는 시간 분할 다중화(TDM) 기술이 이용될 수도 있다.
또한, 프로브 보드(9)는 피시험 장치(DUT)의 사이즈 이상의 사이즈를 가지며, 피시험 장치(DUT)의 모든 전자 회로들의 모든 전극 패드에 대응하는 프로브(9b)를 가진다. 따라서, 피시험 장치(DUT)의 모든 전자 회로들은 동시에 집합적으로 테스트될 수 있다.
척 플레이트(5)는 시스템 박스(2) 내부의 테스터 보드(4)로부터 떨어져 제공되며, 전달 아암(12)에 의해 시스템 박스(2)로 전달되는 쉘(10)을 유지한다. 이 경우에, 쉘(10)은, 피시험 장치(DUT)가 척 플레이트(5)의 상면과 대향하거나 또는 접촉하도록 척 플레이트(5)에 의해 유지된다. 또한, 척 플레이트(5)에는 가이드 핀(도시되지 않음)이 제공되므로, 쉘(10)은 가이드 핀들에 의해 적절한 위치에 배치된다. 척 플레이트(5)는 진공 장치(도시되지 않음)에 접속되므로, 흡입에 의해 척 플레이트(5)의 상면 위에 쉘(10)을 유지한다. 또한, 척 플레이트(5)는 수직 방향으로 이동될 수 있으며, 확장가능한 챔버(3)에 의해 척 플레이트(5)의 상면 위의 쉘(10)에 인가된 힘(후술함)을 견디도록 구성된다. 또한, 척 플레이트(5)는 미리 정해진 온도에서 피시험 장치(DUT)를 테스트하기 위한 온도 제어 기구(도시되지 않음)를 포함할 수도 있다. 이를 이용하여, 피시험 장치(DUT)는 예를 들어 40℃ 내지 150℃의 범위의 온도에서 테스트될 수 있다. 부수적으로, 척 플레이트(5)는 반드시 다른 실시형태들에서 수직 방향으로 이동될 필요는 없으며, 이는 척 플레이트(5)가 척 플레이트(5) 위의 쉘(10)에 인가된 힘을 더욱 쉽게 견딜 수 있다는 점에서 바람직하다.
다음으로, 이 실시형태에 따른 테스트 유닛(1)의 동작을 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.
우선, 프로브 보드(9) 및 피시험 장치(DUT)는 서로 대향하도록 배열되며, 프로브 보드(9)의 프로브(9b)들은 도 2의 서브섹션 (a)에 도시된 바와 같이, 피시험 장치(DUT)의 대응하는 전극 패드들과 정렬된다. 이러한 정렬은 피시험 장치(DUT)에 형성된 정렬 마크들과 프로브 보드(9)에 형성된 대응하는 정렬 마크들을 이용함으로써 수행될 수도 있다. 이러한 정렬은 예를 들어 정렬 유닛에서 수행되는 것이 바람직하다.
다음으로, 프로브 보드(9)의 프로브(9b)들이 대응하는 전극 패드들과 접촉되는 동안에 프로브 보드(9)와 피시험 장치(DUT)가 서로에 의해 유지되므로, 쉘(10)이 구성된다. 이것으로 제한되지 않고, 쉘(10)은 프로브 보드(9)와 피시험 장치(DUT)를 일시적으로 고정시킴으로써 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 일시적 고정은, 후술하는 바와 같이, 프로브 보드(9)와 피시험 장치(DUT) 사이의 공간을 감소된 압력까지 배기함으로써 실현될 수 있다. 또한, 일시적 고정은 프로브 보드(9)와 피시험 장치(DUT)를 양 측면으로부터 자석으로 유지함으로써 실현될 수도 있다. 이 경우에, 자석들은 프로브 보드(9)의 하면의 외주부에 매립되며, 대응하는 자석들은 정렬이 수행된 후에 피시험 장치(DUT)의 하면에 배치됨으로써, 프로브 보드(9)와 피시험 장치(DUT)를 유지하는 것이 바람직하다. 또한, 일시적 고정은 프로브 보드(9) 및 피시험 장치(DUT)를 미리 정해진 클리핑 지그로 클리핑함으로써 실현될 수도 있다.
쉘(10)은 도 2의 세브섹션 (c)에 도시된 바와 같이 테스트 유닛(1)으로 전달되어, 도 3의 서브섹션 (a)에 도시된 바와 같이 척 플레이트(5)에 배치되는 것이 바람직하다. 이 때, 쉘(10)은 척 플레이트(5)에 제공되는 가이드 핀(도시되지 않음) 및/또는 전달 아암(12)(도 2)의 전달 정밀도로 인해 적절한 위치에 배치된다. 다음으로, 쉘(10)은 흡입에 의해 척 플레이트(5)에 견고하게 유지된다.
다음으로, 척 플레이트(5)는 위쪽으로 이동되므로, 쉘(10)의 프로브 보드(9)는 도 3의 서브섹션 (d)에 도시된 바와 같이, 확장가능한 챔버(3)와 관련하여 미리 정해진 거리에 위치된다. 그 후, 약 1.13 ㎏/㎠의 압력의 압축 가스가 압력 제어 유닛(도시되지 않음)으로부터 확장가능한 챔버(3)에 도입되는 경우, 확장가능한 챔버(3)는 쉘(10)의 프로브 보드(9)에 하향의 힘을 인가하도록 팽창된다. 이 때, 약 800 ㎏f의 하향힘이 프로브 보드(9)에 인가되므로, 동일한 힘이 피시험 장치(DUT)에 인가된다. 하향힘은, 프로브 보드(9)에 약 80,000개의 프로브(9b)가 존재한다고 가정하여, 프로브(9b)들 각각에 대하여 약 10 gf에 대응할 수 있으며, 전극 패드들을 구성하는 금속에 도달하기 위하여, 프로브(9b)들이 피시험 장치(DUT)의 전극 패드들에 형성된 자연 산화막을 관통하기에 충분하다. 따라서, 프로브 보드(9)의 프로브(9b)와 피시험 장치(DUT)의 대응 전극 패드들과의 안정적으로 확보된 전기적 접촉이 실현된다.
그 후, 테스트 신호들이 테스터(T)로부터 테스터 보드(4)로 출력되는 경우(도 1의 서브섹션 (a) 참조), 상기 테스트 신호들은 모듈들 또는 전자 부품(4a)에서 미리 정해진 프로세스들을 겪고, 확장가능한 챔버(3)를 통하여 무선 포트(4b)로부터 대응 무선 포트(9a)로 송신된다. 다음으로, 무선 포트(9a)에 의해 수신된 테스트 신호들은 대응하는 프로브(9b)에 출력되고, 피시험 장치(DUT)의, 대응하는 프로브(9b)들이 접촉되는 전극 패드들을 통하여 테스트되는 대응하는 전자 회로들에 입력된다.
테스트 신호들의 수신시에, 테스트되는 전자 회로들은 입력된 테스트 신호들에 기초하여 출력 신호들을 미리 정해진 전극 패드들에 출력한다. 출력 신호들은 미리 정해진 전극 패드들로부터 상기 프로브(9b)까지 무선 포트(9a)에 입력되고, 확장가능한 챔버(3)를 통하여 무선 포트(9a)로부터 무선 포트(4b)로 송신된다.
무선 포트(4b)에 의해 수신된 출력 신호들은 모듈들 또는 전자 부품(4a)에 출력되어, 미리 정해진 프로세스들을 겪고, 테스터 보드(4)로부터 테스터(T)(도 1 참조)로 출력된다. 테스터(T)는 피시험 장치(DUT)의 전자 회로들로부터의 출력 신호들을 테스터(T)로부터 처음 출력되었던 테스트 신호들과 비교함으로써, 테스트될 전자 회로들이 정상적으로 동작하고 있는지 여부를 결정한다. 이러한 방식으로, 피시험 장치(DUT)가 테스트된다.
이 실시형태의 테스트 유닛(1)에 따르면, 테스터(T)로부터의 테스트 신호들 및 테스트될 전자 회로들로부터의 출력 신호들은, 테스터 보드(4)의 하면에 탑재된 무선 포트(4b)와 프로브 보드(9)의 상면에 탑재된 무선 포트(9a) 사이에서 비접촉으로 송/수신되기 때문에, 프로브들과 테스터를 전기적으로 접속하는 배선에 대한 필요성을 제거할 수 있다. 따라서, 회로 사이즈가 감소하고 웨이퍼 사이즈가 증가함에 따라 야기될 수 있는, 이러한 배선에 대한 공간이 불충분하게 되는 문제점을 해결할 수 있다. 또한, 좁은 공간에 배선을 제공할 필요성을 제거할 수 있기 때문에, 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 이 실시형태에서, 프로브 보드(9)의 프로브(9b)는 피시험 장치(DUT)의 대응 전극 패드들과 정렬되고, 프로브 보드(9)와 피시험 장치(DUT)는 테스트 유닛(1) 외부에서 쉘(10)로 형성된다. 따라서, 이러한 정렬에 요구되는 시간을 프로브 보드(9)의 프로브(9b)들이 피시험 장치(DUT)의 대응 전극 패드들과 정렬되는 경우와 비교하여 감소될 수 있고, 프로브 보드(9)와 피시험 장치(DUT)는 테스트 유닛(1) 내부에서 쉘(10)로 형성됨으로써, 테스트를 촉진시키는데 기여한다.
또한, 신호들이 무선 포트(4b)와 무선 포트(9a) 사이에 비접촉으로 송/수신되기 때문에, 테스터 보드(4)와 쉘(10) 사이의 엄격한 정렬에 대한 필요성을 제거할 수 있고, 테스터 보드(4)와 쉘(10)은, 척 플레이트(5)에 제공된 가이드 핀들에 의해서만 및/또는 전달 아암(12)의 전달 정밀도로 인해 정렬될 수 있으므로, 테스트를 촉진시키는데 더 기여한다.
또한, 프로브 보드(9)는 피시험 장치(DUT)의 전극 패드들을 재배선하기 위한 팬 아웃(fan-out) 기능을 가질 수도 있다. 이를 이용하여, 전극 패드들 사이의 거리를 경감시키고, 전극 패드들의 개수를 명백하게 감소시킬 수 있으므로, 테스트에 필요한 시간을 감소시킬 수 있다.
또한, 무선 포트(9a)로부터 프로브(10)를 통한 전기적 경로들 사이의 길이에 관한 차이는 크지 않다. 따라서, 전기적 경로들 사이의 길이의 차이로부터 야기될 수 있는 신호들의 비동기화의 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 여러 가지 프로브 보드(9)들이 피시험 장치(DUT)에 의존하여 준비되는 경우, 테스트 유닛(1)을 변경시키지 않고, 여러 가지 피시험 장치(DUT)가 피시험 장치(DUT)에 따라서 프로브 보드(9)를 선택하는 것만으로 테스트될 수 있다.
또한, 무선 포트(4b) 및/또는 무선 포트(9b)는 신호 수정 기능을 가질 수도 있다. 이러한 기능에 의해, 테스터로부터의 테스트 신호들 및 피시험 장치(DUT)에서 형성된 테스트될 전자 회로들로부터의 출력 신호들의 파형은, 테스터에 의해서가 아니라 무선 포트(4b) 및/또는 무선 포트(9a)에 의해 수정될 수 있다. 따라서, 테스터의 신호 처리 부하들을 감소시킬 수 있고, 이에 의해 테스트 신뢰성을 향상시킨다.
부수적으로, 테스터 보드(4)의 상면에 탑재되는 모듈들 또는 전자 부품(4a)은 무선 포트(4b)를 대신하여, 수정 기능을 가질 수 있다.
또한, 이 실시형태에 따른 테스트 유닛(1)은 확장가능한 챔버(3)를 포함하기 때문에, 프로브(9b)는 고압 압축 가스를 압력 제어 유닛(도시되지 않음)으로부터 확장가능한 챔버(3)로 도입함으로써 실질적으로 피시험 장치(DUT) 전반에 걸쳐서 피시험 장치(DUT)의 대응 전극 패드들과 확실하게 접촉될 수 있다. 따라서, 피시험 장치(DUT)는 확실하게 테스트 될 수 있다. 또한, 프로브 보드(9)는 도입된 압축 가스에 의해 팽창되는 확장가능한 챔버(3)에 의해 하향 압축되기 때문에, 피시험 장치(DUT)의 전극 패드들 사이의 높이차 및/또는 피시험 장치(DUT)의 편향은, 프로브 보드(9)가 유연해 지는 경우에 보상됨으로써, 프로브(9b)를 피시험 장치(DUT)의 전극 패드들과 확실하게 접촉시킨다.
또한, 프로브 보드(9)의 프로브(9b)들은, 고압 압축 가스를 확장가능한 챔버(3)에 도입함으로써 피시험 장치(DUT)의 대응 전극 패드에 충분한 힘으로 가압된다. 또한, 대응 전극 패드들에 프로브(9b)들을 가압하기 위하여 광범위한 메카니즘이 필요하지 않으므로, 테스트 유닛(1)을 조밀하게 만들 수 있다.
다음으로, 테스트 유닛(1)이 포함되는 테스트 시스템을 도 4를 참조하여 설명한다. 도시된 바와 같이, 테스트 시스템(20)은, 프로브 보드(9)와 피시험 장치(DUT)가 서로 정렬되고, 프로브 보드(9)와 피시험 장치(DUT)를 일시적으로 고정함으로써 쉘(10)로 형성되는 정렬 유닛(21), 그 쉘(10)을 수용하고 피시험 장치(DUT)를 테스트하는 테스트 유닛 어셈블리(22), 및 상기 정렬 유닛(21)과 테스트 유닛 어셈블리(22) 사이에 쉘(10)을 전달하는 쉘 전달 기구(23)를 포함한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 정렬 유닛(21)은, 피시험 장치(DUT)가 배치되는 스테이지, 그 스테이지(21a) 위에 유지되는 프로브 보드(9)의, 프로브(9b)들이 형성되는 하면에 형성되는 복수의 정렬 마크(예를 들어, 4개의 정렬 마크)의 화상을 포착하는 카메라(21b), 피시험 장치(DUT)에 형성된 복수의(예를 들어, 4개) 정렬 마크의 화상을 포착하는 카메라(21c), 및 카메라(21b, 21c)에 의해 포착된 정렬 마크의 화상들에 기초한 이미징 분석을 이용하여, X-Y 좌표에서 프로브 보드(9) 및 피시험 장치(DUT)의 위치를 지정하는 제어 유닛(21d)을 포함한다.
스테이지(21a)에는 스테이지(21a)의 상면 위로 상향 이동하거나 또는 상면 아래로 하향 이동할 수 있는 복수의(예를 들어, 3개) 리프트 핀(도시되지 않음), 스테이지(21a)의 상면에 배치되는 피시험 장치(DUT)를 유지하는 척 기구(도시되지 않음), 및 수평(X 또는 Y) 방향 또는 수직(Z) 방향으로 스테이지(21a)를 이동시키는 구동 기구(도시되지 않음)가 제공된다. 구동 기구는 제어 유닛(21d)으로부터의 제어 신호들의 제어 하에서 수평 방향 또는 수직 방향으로 스테이지(21a)를 이동시키기 위하여 제어 유닛(21d)에 전기적으로 접속된다.
카메라(21b)는 수평 방향으로 이동될 수 있고, 미리 정해진 지지 부재(도시되지 않음)에 의해 스테이지(21a) 위에 지지된 프로브 보드(9)의 하면에 형성된 정렬 마크들의 화상들을 연속적으로 포착할 수 있다. 카메라(21b)에 의해 포착된 정렬 마크들의 화상 데이터는 제어 유닛(21d)으로 출력된다.
이와 유사하게, 카메라(21c)는 수평 방향으로 이동될 수 있다. 쉘(10)이 스테이지(21a)에 배치되는 경우, 카메라(21c)는 수평 방향으로 이동하며, 쉘(10)의 피시험 장치에 형성된 정렬 마크의 화상을 연속적으로 포착한다. 카메라(21c)에 의해 포착된 정렬 마크의 화상 데이터는 제어 유닛(21d)으로 출력된다. 부수적으로, 참조부호 55는 피시험 장치(DUT)의 주변 에지 내부에 배치되며 그 주변 에지에 따른, 실리콘 고무와 같은 유연한 고무 재료로 이루어지는 고무 부재(예를 들어, O 링)를 나타낸다.
카메라(21b, 21c)로부터 정렬 마크의 화상 데이터를 입력하는 경우, 제어 유닛(21d)은 정렬 마크의 화상에 따라서 프로브 보드(9) 및 피시험 장치(DUT)의 위치를 지정한다. 제어 유닛(21d)은 피시험 장치(DUT)를 프로브 보드(9)와 정렬시키기 위하여 프로브 보드(9)와 피시험 장치(DUT)의 지정 위치들 사이의 차에 따라서 피시험 장치(DUT)의 시프팅 방향 및 시프팅량을 산출한다. 또한, 제어 유닛(21d)은, 그 산출 결과에 기초하여 제어 신호를 생성하고 스테이지(21a)의 구동 기구(도시되지 않음)에 출력한다. 이에 의해, 구동 기구는 스테이지(21a)를 이동시킴으로써, 피시험 장치(DUT)를 프로브 보드(9)와 정렬시킨다.
다음으로, 구동 유닛이 제어 유닛(21d)으로부터의 또 다른 제어 신호에 따라서 스테이지(21a)를 이동시키는 경우, 피시험 장치(DUT)의 전극 패드들은 대응하는 프로브(9)에 근접하게 된다.
이후에, 피시험 장치(DUT)와 프로브 보드(9)는 서로 일시적으로 고정되므로, 쉘(10)이 형성된다. 특히, 도 5의 서브섹션 (a)를 참조하면, 프로브 보드(9)에는, 프로브 보드(9)의 표면으로서, 피시험 장치(DUT)와 대향하는 표면에 개방되어 있는 제1 포트(51), 프로브 보드(9)의 측면에서 개방되어 있는 제2 포트(52) 및 상기 제1 포트(51)와 제2 포트(52)를 접속하는 도관(53)이 제공된다. 또한, 밸브 유닛(9n)은 제2 포트(52)에 접속된다. 밸브 유닛(9n)은 제1 단부가 제2 포트(52)에 접속되는 파이프(91), 파이프(91)의 다른 단부에 접속되는 탈착가능한 조인트(92) 및 파이프(91)의 중간 부분에 제공되는 체크 밸브(93)를 포함한다. 또한, 감압 유닛은 도 4에 도시된 바와 같이 밸브 유닛(9n)에 대응하여 제공된다. 감압 유닛은, 배기 유닛(54)을 포함하며, 이 배기 유닛(54)은, 예를 들어 진공 펌프, 유연한 파이프를 통하여 배기 유닛(54)에 접속되며 탈착가능한 조인트(92)(도 5 참조)에 탈착가능하게 접속되는 노즐(21n) 및 유연한 파이프의 중간에 제공되는 정지 밸브(54a)를 포함한다. 도 5의 서브섹션 (a)에 도시된 바와 같이, 피시험 장치(DUT)의 전극 패드들이 프로브 보드(9)의 대응 프로브(9b)들과 접촉하는 동안에 노즐(21n)이 탈착가능한 조인트(92)에 끼워 맞춰지는 경우, 프로브 보드(9), 피시험 장치(DUT) 및 고무 부재(O 링)(55)에 의해 구획된 내부 공간은 배기 유닛(54)에 의해 감소된 압력까지 배기된다. 이에 의해, 고무 부재(55)는, 내부 공간이 기밀 방식으로 밀봉되도록 변형된다. 체크 밸브(93)는 밸브 유닛(9n)에 제공되기 때문에, 프로브 보드(9)와 피시험 장치(DUT) 사이의 내부 공간은 감소된 압력에서 유지된다.
부수적으로, 원형 고무 부재(55)의 두께(높이)는, 상기 고무 부재(55)가 변형된 이후에 피시험 장치(UDT)의 전극 패드들이 프로브 보드(9)의 대응 프로브(9b)들과 접촉될 수 있도록 결정된다.
전술한 방식에서, 프로브 보드(9)와 피시험 장치(DUT)는 일시적으로 고정되므로, 프로브 보드(9), 피시험 장치(DUT) 및 고무 부재(55)에 의해 구획된 내부 공간을 감소된 압력으로 유지함으로써 쉘(10)이 형성된다. 부수적으로, 쉘(10)이 쉘 전달 기구(23)에 의해 정렬 유닛(21)으로부터 테스트 유닛 어셈블리(22)에 전달되기 이전에, 감압 유닛의 노즐(21n)은 밸브 유닛(9n)의 탈착가능한 조인트(92)로부터 분리된다. 이 경우에도, 내부 공간은 체크 밸브(93)에 의해 감소된 압력으로 유지될 수 있다.
테스트 유닛 어셈블리(22)에는 3 개의 테스트 유닛(1a, 1b, 1c); 상기 대응하는 테스트 유닛(1a, 1b, 1c)에 전력을 공급하는 전원(14a, 14b, 14c); 테스트 유닛(1a, 1b, 1c)을 제어하는 제어 유닛(16)이 제공된다.
테스트 유닛(1a, 1b, 1c)은 전술한 테스트 유닛(1)과 동일한 구성을 가지며, 제어 유닛(16)의 제어하에서 테스트 유닛(1)과 동일한 방식으로 대응하는 전원(14a, 14b, 14c)으로부터의 전력으로 동작한다.
도 4를 다시 참조하면, 쉘 전달 기구(23)는 테스트 유닛 어셈블리(22)와 정렬 유닛(21) 사이에 배열되며, 테스트 유닛 어셈블리(22)의 테스트 유닛(1a, 1b, 1c)과 정렬 유닛(21)에 액세스할 수 있다. 또한, 쉘 전달 기구(23)는, 테스트 유닛(1a, 1b, 1c)과 정렬 유닛(21) 사이에서 쉘(10)을 유지하여 전달하는, 전술한 전달 아암(12)을 가진다.
전술한 바와 같이 구성된 테스트 시스템(20)에서, 피시험 장치(DUT)의 전극 패드가 정렬 유닛(21)에서 프로브 보드(9)의 대응 프로브(9b)와 정렬된 이후에, 프로브 보드(9)와 피시험 장치(DUT)는 일시적으로 고정되므로, 프로브 보드(9)와 피시험 장치(DUT)에 의해 쉘(10)이 구성된다. 쉘(10)은 정렬 유닛(21)으로부터 밖으로 그리고 테스트 유닛(1a, 1b, 1c) 중 어느 하나로 전달된다. 도 3을 참조하여 설명되는 동작들이 테스트 유닛(1a, 1b, 1c)들 중 어느 하나에서 쉘(10)에 대하여 수행되는데, 즉 쉘(10)의 피시험 장치(DUT)의 테스트를 받을 전자 회로들의 전자 특성이 테스트된다. 관련된 쉘(10)에 대한 테스트 동안에, 다음 피시험 장치(DUT)와 또 다른 프로브 보드(9)는 정렬 유닛(21)에 의해 서로 정렬되고, 일시적으로 고정되므로, 또 다른 쉘(10)이 형성된다. 이 다음 쉘(10)은 쉘(10)이 전달되지 않은 테스트 유닛(1a, 1b, 1c) 중 나머지 하나에 전달된다. 그 후, 테스트 유닛(1a, 1b, 1c)의 나머지 하나에서 다음 쉘(10)에 대하여 동일한 동작들이 수행된다. 이러한 방식으로, 쉘(10)들이 대응하는 테스트 유닛(1a, 1b, 1c)에 차례로 전달됨으로써, 피시험 장치(DUT)의 테스트를 받을 전자 회로의 효율적인 테스트를 가능하게 한다.
또한, 테스트 유닛(1a, 1b, 1c)이 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명되는 테스트 유닛(1)과 동일한 방식으로 구성되기 때문에, 테스트 유닛(1a, 1b, 1c)은 테스트 시스템(20)에서의 테스트 유닛(1)과 동일한 효과 또는 이점을 제공할 수 있다.
또한, 정렬 유닛(21)이 테스트 유닛(1a, 1b, 1c)과 분리되어 제공되기 때문에, 테스트 유닛(1a, 1b, 1c)에서 프로브 보드(9)의 대응 프로브(9b)(도 1의 서브섹션 (b) 참조)와 피시험 장치(DUT)의 전극 패드를 정렬시킬 필요성을 제거할 수 있다. 이러한 정렬이 테스트 유닛(1a, 1b, 1c)에서 수행되면, 정렬 기구가 테스트 유닛(1a, 1b, 1c)의 각각에 제공되어야 하고, 이는 테스트 시스템을 사이즈에 있어서 크게 만들고 복잡하게 하기 때문에, 테스트 시스템의 비용을 증가시킨다. 그러나, 이 실시형태에 따른 테스트 시스템(20)은 증가된 비용을 억제하면서 조밀하게 구성될 수 있다.
부수적으로, 쉘(10)은 테스트 유닛(1a)의 척 플레이트(5a)(5b, 5c)(도 4 참조)에 배치된 쉘 전달 기구(23)에 의해 테스트 유닛(1a)(1b, 1c)으로 전달되고, 확장가능한 챔버(3a)(3b, 3c)에 의해 하향으로 가압될 때 까지, 쉘(10)의 프로브 보드(9)와 피시험 장치(DUT)은 서로 정렬 상태로 유지되기에 충분하다. 즉, 일시적으로 고정된 쉘(10)이 테스트 유닛(1a)(1b, 1c)의 확장가능한 챔버(3a)(3b, 3c)에 의해 하향으로 가압될 때 까지, 프로브(9)와 피시험 장치(DUT)의 대응 전극 패드들이 오정렬되지 않도록, 프로브 보드(9)와 피시험 장치(DUT)는 일시적으로 고정되기에 충분하다. 따라서, 프로브 보드(9)의 도관(53)의 내부 직경이 충분히 작은 경우, 체크 밸브(93)는 필요하지 않게 된다. 또한, 밸브 유닛(9n)은 도 5의 서브섹션 (b)에 도시된 바와 같이, 필요하지 않게 될 수도 있다. 이 경우, 실리콘 고무와 같이 유연한 재료로 이루어지며 제2 포트(52)와 노즐(21n)과 기체 소통하는 스루홀을 가지는 팁부(21t)가 노즐(21n)의 말단부에 부착되는 것이 바람직하다. 이를 이용하여, 팁부(21t)가, 팁부(21t)의 관통홀이 도관(53)과 기체 소통될 수 있도록, 프로브 보드(9)의 측면에 가압되는 경우, 프로브 보드(9), 피시험 장치(DUT) 및 고무 부재(O 링)(55)에 의해 구획된 내부 공간은 배기 유닛(54)에 의해 배기될 수 있다. 이를 이용하여, 고무 부재(55)는 변형을 위하여 가압된다. 이 경우에, 프로브 보드(9)와 피시험 장치(DUT)는 고무 부재(55)의 점착성으로 인해 일시적으로 고정될 수도 있는 반면에 도 5의 서브섹션 (b)의 예시된 예에 제공된 체크 밸브(93)는 존재하지 않는다. 팁부(21t)가 프로브 보드(9)의 측면으로부터 제거된 이후에, 쉘(10)은 테스트 유닛(1a, 1b, 1c) 중 어느 하나로 전달된다.
또한, 프로브 보드(9) 및 피시험 장치(DUT)는 프로브 보드(9), 피시험 장치(DUT) 및 고무 부재(55)에 의해 구획되는 내부 공간을 비우는 것 대신에 정렬 유닛(21) 내의 자석을 이용하여 쉘(10)을 형성하기 위하여 일시적으로 고정될 수 있다. 다른 방법으로, 쉘(10)은 미리 정해진 클리핑 지그를 이용하여 프로브 보드(9) 및 피시험 장치(DUT)를 클리핑함로써 형성될 수 있다.
부수적으로, 3개의 테스트 유닛 뿐만 아니라 위에서 설명된 테스트 유닛(1)과 동일한 구성을 가지는 2개의 테스트 유닛 또는 4개 이상의 테스트 유닛이, 테스트 시스템(20)에서 다른 테스트 유닛 위에 하나의 테스트 유닛이 적층되는 방식으로 적층될 수 있다. 또한, 테스트 시스템(20)은 단지 하나의 테스트 유닛을 가질 수 있다.
또한, 프로브 보드(9)의 무선 포트(9a)에 대한 전력은 테스트 유닛 어셈블리(22)의 전력 소스(15a, 14b, 14c)로부터의 배선을 통하거나 또는 테스터 보드(4a, 4b, 4c)(도 4 참조)의 대응하는 하면 상에 제공되는 전력을 비접촉으로 송신하기 위한 무선 포트들을 통한 전력 송신에 의해 공급될 수 있다. 또한, 전력은 테스트 보드(4)의 하면의 영역들에 제공되는, 테스터 보드(9)에 도달하기에 충분한 길이를 가지는 핀을 이용하여 테스터 보드(4a, 4b, 4c)(도 4 참조)로부터 무선 포트(9a)에 공급될 수 있으며, 그 영역은 확장가능한 챔버(3)[3a, 3b, 3c(도 4)]로부터 떨어져 있다.
본 발명을 몇몇 실시형태를 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시형태로 제한되는 것이 아니라 첨부된 청구항들의 범위 내에서 여러 가지로 변형 또는 변경될 수 있다.
이 국제 특허 출원은 2009년 6월 2일자로 미국 특허청에 출원된 미국 가출원 제61/183,349호에 관련된 특허 대상을 포함하며, 이것의 전체 내용은 참고로 여기에 포함된다.

Claims (4)

  1. 웨이퍼에 형성된 전자 회로의 전기적 특성을 테스트하는 테스터와 함께 사용되는 테스트 유닛으로서,
    상기 테스트 유닛은,
    시스템 박스에 수용되며 상기 테스터에 전기적으로 접속되는 테스터 보드;
    상기 테스터 보드의 하면에 탑재되며 상기 테스터에 전기적으로 접속되는 제1 무선 포트;
    상기 전자 회로의 전극 패드와 접촉되는 프로브를 포함하며, 상기 프로브와 상기 전극 패드가 서로 접촉되는 동안에 상기 웨이퍼와 함께 상기 시스템 박스로 전달될 수 있도록 구성되는 프로브 보드;
    상기 프로브에 전기적으로 접속되는 상기 프로브 보드의 상면에 탑재되며, 상기 제1 무선 포트에 대하여 비접촉 송/수신을 수행하는 제2 무선 포트;
    상기 테스터 보드로부터 멀어지도록 상기 시스템 박스에 수용되며, 상기 시스템 박스에 전달되는 상기 프로브 보드 및 상기 웨이퍼를 유지하는 척 플레이트; 및
    내부에 가스를 도입함으로써 팽창되어 상기 척 플레이트에 의해 유지된 프로브 보드 및 웨이퍼에 압력을 인가하도록 유연성을 갖는 확장가능한 챔버를 구비하며,
    상기 제1 무선 포트는 상기 확장가능한 챔버를 통하여 상기 제2 무선 포트와 대향하도록 배열되며, 테스트 신호들은 상기 제1 무선 포트 및 상기 제2 무선 포트에 의해 상기 확장가능한 챔버를 통하여 비접촉으로 송/수신되는 것인 테스트 유닛.
  2. 제1항에 기재된 테스트 유닛;
    상기 웨이퍼 상에 제작되는 전자 회로의 전극 패드를 상기 프로브 보드의 프로브와 정렬시키고, 상기 프로브 보드와 상기 웨이퍼를 일시적으로 고정시키는 정렬 유닛; 및
    일시적으로 고정된 프로브 보드 및 웨이퍼를 상기 테스트 유닛으로 전달하는 전달 유닛을 구비하는 테스트 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 정렬 유닛은, 상기 웨이퍼 상에 제작되는 전자 회로의 전극 패드를 상기 프로브 보드의 프로브와 정렬시킨 후에, 상기 프로브 보드와 상기 웨이퍼 사이의 공간의 압력을 감소시킴으로써 상기 프로브 보드와 상기 웨이퍼를 일시적으로 고정시키는 것인 테스트 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 상기 정렬 유닛은, 상기 웨이퍼 상에 제작되는 전자 회로의 전극 패드를 상기 프로브 보드의 프로브와 정렬시킨 후에, 상기 프로브 보드와 상기 웨이퍼를 자석으로 일시적으로 고정시키는 것인 테스트 시스템.
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