KR101897638B1 - 반도체 소자의 전기적 특성 자동 측정용 고정밀 테스트 장치 - Google Patents

반도체 소자의 전기적 특성 자동 측정용 고정밀 테스트 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 소자의 전기적 특성 자동 측정용 고정밀 테스트 장치에 관한 것이다. 본 발명의 반도체 소자의 전기적 특성 자동 측정 테스트 장치는 장치의 외관을 이루는 장치 캐비닛; 상기 장치 캐비닛 내의 일측에 마련되며, 테스트 대상의 반도체 소자(Semiconductor Devices)가 다수 개 수납되는 트레이(Tray)가 로딩되는 트레이 로딩유닛; 상기 반도체 소자에 대한 테스트 위치를 형성하는 워크 스테이지(Work Stage); 상기 트레이 로딩유닛과 상기 워크 스테이지 간을 이동 가능하게 마련되며, 상기 트레이 로딩유닛에 로딩된 상기 트레이 내의 반도체 소자를 상기 워크 스테이지로 이송하는 픽앤 플레이스 유닛(Chip Pick and Place Unit); 상기 워크 스테이지 상에 놓인 반도체 소자의 외형을 검사하는 검사용 비전유닛; 상기 워크 스테이지 상에 놓인 반도체 소자에 대한 얼라인(Align)을 진행하는 얼라인 비전유닛; 및 상기 반도체 소자에 접촉되는 프로브 카드(Probe card)를 통해 상기 반도체 소자의 전기적 특성을 검사하는 반도체 소자 검사유닛을 포함한다.

Description

반도체 소자의 전기적 특성 자동 측정용 고정밀 테스트 장치{High-precision automatic test equipment}
본 발명은, 반도체 소자의 전기적 특성 자동 측정용 고정밀 테스트 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 콤팩트하면서도 효율적인 방법으로 반도체 소자의 전기적 특성을 검사함으로써 추후 발생 가능한 다양한 형태의 로스(loss)를 현저하게 감소시킬 수 있는 반도체 소자의 고정밀 자동 측정 테스트 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
반도체 소자(Semiconductor Devices)는 반도체의 전기 전도 특성을 이용한 전자 회로/장치에 주로 사용되는 부품으로 대부분 실리콘(Si)이 재료로 사용되며, 그 외의 재료로는 게르마늄(Ge), 갈류비소(GaAs), 질화갈륨(GaN) 등이 있다.
컴퓨터의 CPU가 대표적이며, 모바일 기기, 가전, 자동차, 산업용 전장기기, 스토리지, 방송 통신, 에너지, 의료, 환경 등에서 연산, 제어, 전송, 변환 기능을 수행하는 전자 소자를 포함한다.
반도체 소자의 성능도 고도화되어 1개의 기판 위에 수백만 개의 트랜지스터가 집적되는 수준까지 발전했으며 기억용량도 칩 1개에 원고지 수십만 장 분량이 입력될 만큼 방대하다.
반도체 주력 시장이 PC 위주에서 모바일 제품, 융복합 가전, 시스템 반도체로의 변화에 따라 전자 제품의 경박 단소화, 다기능화 추세에 부합 할 수 있도록 반도체 공정의 미세화, 소형화, 고집적화가 대응이 가능한 패키지 개발에 대한 수요가 증가하고 있어 반도체의 소형화는 반도체 산업의 주요 트렌드로 지속될 것으로 예상된다.
이와 같은 반도체 소자를 제조한 후에는 그에 따른 전기적 특성 검사를 진행하게 되는데, 현존하는 장비의 경우, 구조 대비 효율이 떨어짐은 물론 마이크론급 정밀도로 검사가 진행되기 어렵다는 점에서 기존에 알려지지 않은 신개념의 반도체 소자의 자동 측정 테스트 장치에 대한 필요성이 대두된다.
대한민국특허청 출원번호 제10-2004-0046526호
본 발명의 목적은, 콤팩트하면서도 효율적인 방법으로 수요자가 요구하는 다양한 검사 대상이 되는 반도체 소자의 전기적 특성을 검사함으로써 추후 발생 가능한 다양한 형태의 로스(loss)를 현저하게 감소시킬 수 있는 반도체 소자의 전기적 특성 자동 측정용 고정밀 테스트 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 장치의 외관을 이루는 장치 캐비닛; 상기 장치 캐비닛 내의 일측에 마련되며, 테스트 대상의 반도체 소자(Semiconductor Devices)가 다수 개 수납되는 트레이(Tray)가 로딩되는 트레이 로딩유닛; 상기 반도체 소자에 대한 테스트 위치를 형성하는 워크 스테이지(Work Stage); 상기 트레이 로딩유닛과 상기 워크 스테이지 간을 이동 가능하게 마련되며, 상기 트레이 로딩유닛에 로딩된 상기 트레이 내의 반도체 소자를 상기 워크 스테이지로 이송하는 픽앤 플레이스 유닛(Chip Pick and Place Unit); 상기 워크 스테이지 상에 놓인 반도체 소자의 외형을 검사하는 검사용 비전유닛; 상기 워크 스테이지 상에 놓인 반도체 소자에 대한 얼라인(Align)을 진행하는 얼라인 비전유닛; 및 상기 반도체 소자에 접촉되는 프로브 카드(Probe card)를 통해 상기 반도체 소자의 전기적 특성을 검사하는 반도체 소자 검사유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 전기적 특성 자동 측정용 고정밀 테스트 장치에 의해 달성된다.
상기 트레이 로딩유닛은, 상기 트레이를 가이드하는 트레이 가이드(Tray Guide); 상기 트레이 가이드의 구동을 위한 동력을 제공하는 서보 모터(Servo Motor); 및 상기 트레이 가이드의 주변에 배치되며, 상기 트레이를 얼라인해서 클램핑하는 얼라인 트레이 클램프(Align Tray Clamp)를 포함할 수 있다.
상기 트레이 로딩유닛은, 상기 트레이가 얼라인되면서 로딩되는 얼라인 핀 로드(Align Pin Load)를 더 포함할 수 있다.
상기 픽앤 플레이스 유닛은, 진공 흡착 방식으로 상기 반도체 소자를 흡착하는 진공 관로를 구비하는 흡착 헤드; 상기 흡착 헤드를 탄성적으로 지지하는 텐션 스프링; 및 상기 흡착 헤드를 지지하는 헤드 지지체를 포함할 수 있다.
상기 픽앤 플레이스 유닛은, 상기 헤드 지지체의 주변에 배치되며, 상기 반도체 소자의 물리적 오염 및 정전기 발생 방지를 위해 이온을 분사하는 이오나이저; 및 상기 이오나이저와 상기 헤드 지지체를 승하강 구동시키는 픽킹유닛 승하강 구동부를 더 포함할 수 있다.
상기 워크 스테이지는, 진공에 의해 상기 반도체 소자가 척킹되되 세라믹 다공질로 적용되는 배큠 척(Vacuum Chuck); 상기 배큠 척의 하부에 연결되며, 수동 조작으로 상기 배큠 척을 조정하는 매뉴얼 스테이지(Manual Stage); 상기 매뉴얼 스테이지의 하부에 연결되며, 상기 배큠 척과 상기 매뉴얼 스테이지를 함께 회전시키는 로테이트 모션 스테이지(Rotate Motion Stage); 리니어 로봇(Linear Robot); 및 상기 배큠 척, 상기 매뉴얼 스테이지 및 상기 로테이트 모션 스테이지를 지지하되 상기 리니어 로봇을 통해 일 방향으로 이동시키는 이동 스테이지를 포함할 수 있다.
상기 검사용 비전유닛은 라인 스캔 카메라(Line Scan Camera)를 포함하며, 상기 라인 스캔 카메라에 의해 상기 반도체 소자의 에지(edge)에 대한 파손 여부 검사, 그리고 상기 반도체 소자의 실링 라인(sealing line)과 다이싱 라인(dicing line) 간의 크랙(crack) 검사가 진행될 수 있다.
상기 얼라인 비전유닛은 상기 반도체 소자의 얼라인 마크(Align Mark)에 대한 좌표값을 촬영해서 초기 설정된 오프셋(OFFSET)과 비교하여 정렬 수행의 기준을 형성하는 4개의 에어리어 카메라(Area camera)를 포함할 수 있다.
상기 장치 캐비닛 상의 일측에 결합되는 타워 램프(Tower Lamp); 상기 장치 캐비닛의 일면 상부 영역에 결합되는 다수의 비전 모션 모니터(Vision Motion Monitor); 상기 장치 캐비닛의 하부 영역에 마련되는 일렉트릭 파트(Electric Part); 상기 장치 캐비닛의 일면 중앙 영역에 마련되는 스위치 패널(Switch Panel); 및 상기 스위치 패널을 통한 입력신호에 기초하여 상기 반도체 소자의 측정공정이 자동으로 진행되게 컨트롤하는 컨트롤러(Controller)를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 목적은, 테스트 대상의 반도체 소자(Semiconductor Devices)가 다수 개 수납되는 트레이(Tray)가 트레이 로딩유닛에 로딩되는 트레이 로딩단계; 상기 트레이 로딩유닛에 로딩된 상기 트레이 내의 반도체 소자를 상기 반도체 소자에 대한 테스트 위치를 형성하는 워크 스테이지(Work Stage)로 이송하는 반도체 소자 이송단계; 상기 워크 스테이지 상에 놓인 반도체 소자에 대한 얼라인(Align)을 진행하는 반도체 소자 얼라인단계; 상기 워크 스테이지 상에 놓인 반도체 소자의 외형을 검사하는 반도체 소자 외형 검사단계; 및 상기 반도체 소자에 접촉되는 프로브 카드(Probe card)를 통해 상기 반도체 소자의 전기적 특성을 검사하는 반도체 소자 검사단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 자동 측정 테스트 방법에 의해서도 달성된다.
상기 반도체 소자 외형 검사단계는 상기 라인 스캔 카메라에 의해 상기 반도체 소자의 에지(edge)에 대한 파손 여부 검사, 그리고 상기 반도체 소자의 실링 라인(sealing line)과 다이싱 라인(dicing line) 간의 크랙(crack) 검사를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 콤팩트하면서도 효율적인 방법으로 반도체 소자의 전기적 특성을 자동으로 검사함으로써 추후 발생 가능한 다양한 형태의 로스(loss)를 현저하게 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 전기적 특성 자동 측정용고정밀 테스트 장치의 외관 사시도이다.
도 2는 도 1의 장치 캐비닛 내에 마련되는 구성들의 이미지이다.
도 3은 도 2에서 일부를 제거한 상태의 이미지이다.
도 4는 도 3의 배면 이미지이다.
도 5는 트레이 로딩유닛의 이미지이다.
도 6은 도 5의 요부 확대도이다.
도 7은 픽앤 플레이스 유닛의 이미지이다.
도 8은 흡착 헤드 영역의 확대도이다.
도 9는 흡착 헤드 영역의 배면 이미지이다.
도 10은 워크 스테이지의 이미지이다.
도 11은 검사용 비전유닛 영역의 이미지이다.
도 12는 도 11의 라인 스캔 카메라에 의해 검사되는 부분을 도식화한 이미지이다.
도 13은 얼라인 비전유닛 영역의 이미지이다.
도 14는 반도체 소자 검사유닛 영역의 이미지이다.
도 15는 프로브 카드의 배면 이미지이다.
도 16은 프로브 카드의 팁(tip) 접촉에 의한 스크럽 마크(Scrub Mark)의 예시도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 자동 측정 테스트 장치의 제어블록도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 자동 측정 테스트 방법의 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
한편, 하기 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하다. 따라서 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
예컨대, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 가진다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 자동 측정 테스트 장치의 외관 사시도, 도 2는 도 1의 장치 캐비닛 내에 마련되는 구성들의 이미지, 도 3은 도 2에서 일부를 제거한 상태의 이미지, 도 4는 도 3의 배면 이미지, 도 5는 트레이 로딩유닛의 이미지, 도 6은 도 5의 요부 확대도, 도 7은 픽앤 플레이스 유닛의 이미지, 도 8은 흡착 헤드 영역의 확대도, 도 9는 흡착 헤드 영역의 배면 이미지, 도 10은 워크 스테이지의 이미지, 도 11은 검사용 비전유닛 영역의 이미지, 도 12는 도 11의 라인 스캔 카메라에 의해 검사되는 부분을 도식화한 이미지, 도 13은 얼라인 비전유닛 영역의 이미지, 도 14는 반도체 소자 검사유닛 영역의 이미지, 도 15는 프로브 카드의 배면 이미지, 도 16은 프로브 카드의 팁(tip) 접촉에 의한 스크럽 마크(Scrub Mark)의 예시도, 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 자동 측정 테스트 장치의 제어블록도, 그리고 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 자동 측정 테스트 방법의 순서도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 소자의 전기적 특성 자동 측정 테스트 장치는 콤팩트하면서도 효율적인 방법으로 반도체 소자(Semiconductor Devices)의 전기적 특성을 검사함으로써 추후 발생 가능한 다양한 형태의 로스(loss)를 현저하게 감소시킬 수 있도록 한 것이다.
이러한 역할을 수행하는 본 발명에 따른 반도체 소자의 전기적 특성 자동 측정용 고정밀 테스트 장치는 장치 캐비닛(110)을 포함할 수 있다.
장치 캐비닛(110)은 본 발명에 따른 자동 측정 테스트 장치의 외관을 이룬다. 반도체 소자의 자동 테스트를 위한 다양한 장치들이 장치 캐비닛(110) 내에 위치별로 마련될 수 있다.
장치 캐비닛(110) 상의 일측에는 타워 램프(111, Tower Lamp)가 결합된다. 타워 램프(111)는 일종의 경고등으로서 장치의 가동상태, 이상상태, 정지상태 등을 외부로 표시한다.
장치 캐비닛(110)의 일면 상부 영역에는 다수의 비전 모션 모니터(112, Vision Motion Monitor)가 결합된다. 본 실시예의 경우, 비전 모션 모니터(112)가 2대로 마련되나 이의 개수에 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.
장치 캐비닛(110)의 하부 영역에는 일렉트릭 파트(113, Electric Part)가 마련된다. 제1 개폐식 도어(113a)를 통해 일렉트릭 파트(113)로의 접근이 가능하다.
장치 캐비닛(110)의 일면 중앙 영역에는 스위치 패널(114, Switch Panel)이 마련된다. 스위치 패널(114)에는 다수의 기능 버튼(114a)들이 마련된다. 그리고 스위치 패널(114)의 주변에는 제2 개폐식 도어(113a)가 회동 가능하게 결합된다.
장치 캐비닛(110)의 하부에는 높이 조절이 가능한 다수의 푸트부재(115)가 마련된다. 그리고 장치 캐비닛(110)의 둘레 벽체에는 내부 투시가 가능한 다수의 윈도우(116)가 마련된다.
한편, 이와 같은 구조의 장치 캐비닛(110) 내에 도 2와 같은 구조의 구성들이 탑재된다. 즉 트레이 로딩유닛(130), 워크 스테이지(140), 픽앤 플레이스 유닛(150), 검사용 비전유닛(160), 얼라인 비전유닛(170), 그리고 반도체 소자 검사유닛(180) 등의 구성들이 탑재된다.
트레이 로딩유닛(130), 워크 스테이지(140), 픽앤 플레이스 유닛(150), 검사용 비전유닛(160), 얼라인 비전유닛(170), 그리고 반도체 소자 검사유닛(180) 등의 구성은 도 2처럼 망상체 구조의 베이스 플레이트(190)에 위치별로 탑재될 수 있다.
도 3 및 도 4의 경우, 편의를 위해 도 2에 도시된 베이스 플레이트(190)를 비롯하여 여러 구성을 삭제하고 단순화해서 도시한 이미지들이다.
특히, 위의 구성들 중 픽앤 플레이스 유닛(150)과 반도체 소자 검사유닛(180)은 제1 및 제2 캔트리(G1,G2)에 의해 이동되면서 해당 기능을 담당한다. 즉 픽앤 플레이스 유닛(150)은 제1 캔트리(G1)에 의해 이동되면서 반도체 소자를 트레이 로딩유닛(130)과 워크 스테이지(140)로 이송한다. 그리고 반도체 소자 검사유닛(180)은 제2 캔트리(G2)에 의해 워크 스테이지(140) 쪽으로 이동되면서 프로브 카드(181)에 의한 접촉 방식으로 반도체 소자의 전기적 특성이 검사되게 한다.
트레이 로딩유닛(130)에 대해 먼저 살펴본다. 도 2 내지 도 6을 참조하면 트레이 로딩유닛(130)은 장치 캐비닛(110) 내의 일측에 마련되며, 테스트 대상의 반도체 소자(Semiconductor Devices)가 다수 개 수납되는 트레이(131, Tray)가 로딩되는 장소를 이룬다.
트레이(131)는 플레이트 타입을 이루며, 그 내부에는 다수의 홈이 마련되어 반도체 소자가 수납되게 한다. 이렇게 트레이(131) 내에 수납된 반도체 소자를 픽앤 플레이스 유닛(150)이 픽킹해서 워크 스테이지(140)로 이송시킨다. 물론, 반대의 동작도 진행한다.
이러한 트레이 로딩유닛(130)은 트레이(131)를 가이드하는 트레이 가이드(132, Tray Guide)와, 트레이 가이드(132)의 구동을 위한 동력을 제공하는 서보 모터(133, Servo Motor)를 포함한다. 서보 모터(133)의 구동력으로 트레이 가이드(132)가 정해진 위치로 가이드될 수 있다.
트레이 가이드(132)의 주변에는 트레이(131)를 얼라인해서 클램핑하는 얼라인 트레이 클램프(134, Align Tray Clamp)가 마련된다. 그리고 트레이 로딩유닛(130)에는 트레이(131)가 얼라인되면서 로딩되는 얼라인 핀 로드(135, Align Pin Load)가 마련된다.
자세히 도시하지는 않았으나 트레이 로딩유닛(130)에는 트레이 감지센서가 적용될 수 있다. 트레이 감지센서에 의한 트레이(131)의 장착 유무 및 작업 재개 모니터링이 진행될 수 있다.
워크 스테이지(140)는 도 10에 도시된 바와 같이, 반도체 소자에 대한 테스트 위치를 형성한다. 즉 픽앤 플레이스 유닛(150)이 트레이(131) 내의 반도체 소자를 픽킹해서 워크 스테이지(140)에 올려두면 여러 검사 공정이 워크 스테이지(140) 상에서 진행된다.
이러한 워크 스테이지(140)는 진공에 의해 반도체 소자가 척킹되는 배큠 척(141, Vacuum Chuck)과, 배큠 척(141)의 하부에 연결되며, 수동 조작으로 배큠 척(141)을 조정하는 매뉴얼 스테이지(142, Manual Stage)와, 매뉴얼 스테이지(142)의 하부에 연결되며, 배큠 척(141)과 매뉴얼 스테이지(142)를 함께 회전시키는 로테이트 모션 스테이지(143, Rotate Motion Stage)와, 리니어 로봇(144, Linear Robot)과, 배큠 척(141), 매뉴얼 스테이지(142) 및 로테이트 모션 스테이지(143)를 지지하되 리니어 로봇(144)을 통해 일 방향으로 이동시키는 이동 스테이지(145)를 포함할 수 있다.
이처럼 워크 스테이지(140)에 매뉴얼 스테이지(142)를 비롯해서 로테이트 모션 스테이지(143) 및 이동 스테이지(145) 등이 마련되기 때문에 추후, 프로브 카드(181)의 작용 시 정확한 상대 얼라인이 가능해진다. 따라서 정밀 검사가 진행되기에 충분하다.
배큠 척(141)은 세라믹 다공질로 적용될 수 있으며, 반도체 소자의 고정 시 뒤틀림(warpage)이 방지되게 한다. 특히, 배큠 척(141)은 해당 위치에서 탈부착이 가능하게 마련된다.
도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 픽앤 플레이스 유닛(150)은 앞서도 잠시 언급한 것처럼 트레이 로딩유닛(130)과 워크 스테이지(140) 간을 이동 가능하게 마련되며, 트레이 로딩유닛(130)에 로딩된 트레이(131) 내의 반도체 소자를 워크 스테이지(140)로 이송하는 역할을 한다.
이러한 픽앤 플레이스 유닛(150)은 진공 흡착 방식으로 반도체 소자를 흡착하는 진공 관로(152)를 구비하는 흡착 헤드(151)와, 흡착 헤드(151)를 탄성적으로 지지하는 텐션 스프링(153)과, 흡착 헤드(151)를 지지하는 헤드 지지체(154)를 포함할 있다.
흡착 헤드(151)가 진공 흡착 방식으로 반도체 소자를 흡착하기 때문에 안정적일 수 있으며, 특히 텐션 스프링(153)이 적용되기 때문에 흡착 헤드(151)의 접촉 부하에 의한 반도체 소자의 손상 및 파손을 방지할 수 있다.
또한 픽앤 플레이스 유닛(150)은 헤드 지지체(154)의 주변에 배치되며, 반도체 소자의 물리적 오염 및 정전기 발생 방지를 위해 이온을 분사하는 이오나이저(155)와, 이오나이저(155)와 헤드 지지체(154)를 승하강 구동시키는 픽킹유닛 승하강 구동부(156)를 포함할 수 있다.
픽앤 플레이스 유닛(150)에 이오나이저(155)가 적용되기 때문에 반도체 소자의 물리적 오염뿐만 아니라 제전(Anti-Static) 기능을 제공할 수 있다. 이오나이저(155)는 컨트롤을 통해 반도체 소자가 진공 흡착될 때만 동작될 수 있다.
검사용 비전유닛(160)은 도 11에 도시된 바와 같이, 워크 스테이지(140) 상에 놓인 반도체 소자의 외형을 검사하는 역할을 한다.
이러한 검사용 비전유닛(160)은 라인 스캔 카메라(161, Line Scan Camera)를 포함할 수 있다.
반도체 소자가 로딩된 워크 스테이지(140)가 라인 스캔 카메라(161) 영역에 위치되면 라인 스캔 카메라(161)에 의해 반도체 소자의 에지(edge)에 대한 파손 여부 검사, 그리고 상기 반도체 소자의 실링 라인(sealing line)과 다이싱 라인(dicing line) 간의 크랙(crack) 검사(도 12 참조)가 진행된다.
이와 같은 검사의 진행이 효율적으로 이루어지도록 라인 스캔 카메라(161)의 주변에는 조명(162)이 마련된다.
얼라인 비전유닛(170)은 도 13에 도시된 바와 같이, 워크 스테이지(140) 상에 놓인 반도체 소자에 대한 얼라인(Align)을 진행하는 역할을 한다.
이러한 얼라인 비전유닛(170)은 반도체 소자의 얼라인 마크(Align Mark)에 대한 좌표값을 촬영해서 초기 설정된 오프셋(OFFSET)과 비교하여 정렬 수행의 기준을 형성하는 4개의 에어리어 카메라(171, Area camera)를 포함할 수 있다.
반도체 소자 검사유닛(180)은 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 반도체 소자에 접촉되는 프로브 카드(181, Probe card)를 통해 반도체 소자의 전기적 특성을 검사하는 역할을 한다.
이와 같은 특성 검사에 따라 도 16과 같은 스크럽 마크(Scrub Mark)의 결과값을 얻을 수 있다. 물론, 도 16의 경우, 하나의 예시에 불과할 뿐 이에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.
한편, 컨트롤러(120, Controller)는 스위치 패널(114)을 통한 입력신호에 기초하여 반도체 소자의 측정공정이 자동으로 진행되게 컨트롤하는 역할을 한다. 즉 도 16에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(120)는 트레이 로딩유닛(130), 워크 스테이지(140), 픽앤 플레이스 유닛(150), 검사용 비전유닛(160), 얼라인 비전유닛(170), 그리고 반도체 소자 검사유닛(180) 등의 구성들과 연결되며, 이들의 컨트롤을 통해 반도체 소자의 측정공정이 자동으로 진행되게 한다.
이러한 역할을 수행하는 컨트롤러(120)는 중앙처리장치(121, CPU), 메모리(122, MEMORY), 그리고 서포트 회로(123, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.
중앙처리장치(121)는 본 실시예에서 스위치 패널(114)을 통한 입력신호에 기초하여 반도체 소자의 측정공정이 자동으로 진행되게 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다.
메모리(122, MEMORY)는 중앙처리장치(121)와 연결된다. 메모리(122)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리일 수 있다.
서포트 회로(123, SUPPORT CIRCUIT)는 중앙처리장치(121)와 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(123)는 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 컨트롤러(120)는 스위치 패널(114)을 통한 입력신호에 기초하여 반도체 소자의 측정공정이 자동으로 진행되게 컨트롤한다. 이때, 컨트롤러(120)가 스위치 패널(114)을 통한 입력신호에 기초하여 반도체 소자의 측정공정이 자동으로 진행되게 컨트롤하는 일련의 프로세스 등은 메모리(122)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(122)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 중앙처리장치(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.
본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.
이하, 반도체 소자의 전기적 특성 자동 측정 테스트 방법에 대해 설명한다.
테스트 대상의 반도체 소자(Semiconductor Devices)가 다수 개 수납되는 트레이(131)가 트레이 로딩유닛(130)에 로딩된다.(S11).
이어, 트레이 로딩유닛(130)에 로딩된 트레이(131) 내의 반도체 소자를 반도체 소자에 대한 테스트 위치를 형성하는 워크 스테이지(140)로 이송한다(S12).
반도체 소자가 워크 스테이지(140)로 이송되고 나면 워크 스테이지(140) 상에 놓인 반도체 소자에 대한 얼라인(Align)을 진행한다(S13). 이때는 에어리어 카메라(171)에 의한 정보를 통해 워크 스테이지(140)에 갖춰지는 다양한 스테이지(142,143,144)의 동작을 통해 진행된다.
다음, 워크 스테이지(140) 상에 놓인 반도체 소자의 외형을 검사한다(S14). 즉 라인 스캔 카메라(161)에 의해 반도체 소자의 에지(edge)에 대한 파손 여부 검사, 그리고 반도체 소자의 실링 라인(sealing line)과 다이싱 라인(dicing line) 간의 크랙(crack) 검사(도 12 참조) 등이 진행된다.
그런 다음, 반도체 소자에 대한 얼라인이 완료되면 반도체 소자에 접촉되는 프로브 카드(181)를 통해 반도체 소자의 전기적 특성을 검사한다(S15).
한편, 반도체 소자에 대한 검사공정이 완료되면 접촉 마크 검사공정(Contact Mark Inspection)이 진행될 수 있다. 즉 필요 시 프로브 카드(181)의 니들이 반도체 소자의 패드에 정확하게 접촉했는지 현미경으로 검사 확인하는 단계가 진행될 수 있다.
이상 설명한 바와 같은 구조와 작용을 갖는 본 실시예에 따르면, 콤팩트하면서도 효율적인 방법으로 반도체 소자의 전기적 특성을 검사함으로써 추후 발생 가능한 다양한 형태의 로스(loss)를 현저하게 감소시킬 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
110 : 장치 캐비닛 111 : 타워 램프
112 : 비전 모션 모니터 113 : 일렉트릭 파트
114 : 스위치 패널 115 : 푸트부재
116 : 윈도우 120 : 컨트롤러
130 : 트레이 로딩유닛 131 : 트레이
132 : 트레이 가이드 133 : 서보 모터
134 : 얼라인 트레이 클램프 135 : 얼라인 핀 로드
140 : 워크 스테이지 141 : 배큠 척
142 : 매뉴얼 스테이지 143 : 로테이트 모션 스테이지
144 : 리니어 로봇 145 : 이동 스테이지
150 : 픽앤 플레이스 유닛 151 : 흡착 헤드
152 : 진공 관로 153 : 텐션 스프링
154 : 헤드 지지체 155 : 이오나이저
156 : 픽킹유닛 승하강 구동부 160 : 검사용 비전유닛
161 : 라인 스캔 카메라 162 : 조명
170 : 얼라인 비전유닛 171 : 에어리어 카메라
180 : 반도체 소자 검사유닛 181 : 프로브 카드
190 : 베이스 플레이트

Claims (11)

  1. 장치의 외관을 형성하되 하부에는 높이 조절이 가능한 다수의 푸트부재가 마련되고 둘레 벽체에는 내부 투시가 가능한 다수의 윈도우가 마련되는 장치 캐비닛;
    상기 장치 캐비닛 내의 일측에 마련되며, 테스트 대상의 반도체 소자(Semiconductor Devices)가 다수 개 수납되는 트레이(Tray)가 로딩되는 트레이 로딩유닛;
    상기 반도체 소자에 대한 테스트 위치를 형성하는 워크 스테이지(Work Stage);
    상기 트레이 로딩유닛과 상기 워크 스테이지 간을 이동 가능하게 마련되며, 상기 트레이 로딩유닛에 로딩된 상기 트레이 내의 반도체 소자를 상기 워크 스테이지로 이송하는 픽앤 플레이스 유닛(Chip Pick and Place Unit);
    상기 워크 스테이지 상에 놓인 반도체 소자의 외형을 검사하는 검사용 비전유닛;
    상기 워크 스테이지 상에 놓인 반도체 소자에 대한 얼라인(Align)을 진행하는 얼라인 비전유닛;
    상기 반도체 소자에 접촉되는 프로브 카드(Probe card)를 통해 상기 반도체 소자의 전기적 특성을 검사하는 반도체 소자 검사유닛;
    상기 장치 캐비닛 상의 일측에 결합되며, 장치의 가동상태, 이상상태, 정지상태르 외부로 표시하는 타워 램프(Tower Lamp);
    상기 장치 캐비닛의 일면 상부 영역에 결합되는 다수의 비전 모션 모니터(Vision Motion Monitor);
    상기 장치 캐비닛의 하부 영역에 마련되되 제1 개폐식 도어를 통해 접근이 가능하게 마련되는 일렉트릭 파트(Electric Part);
    다수의 기능 버튼을 구비하며, 상기 장치 캐비닛의 일면 중앙 영역에 마련되는 스위치 패널(Switch Panel);
    상기 스위치 패널의 주변에 회동 가능하게 결합되는 제2 개폐식 도어; 및
    상기 스위치 패널을 통한 입력신호에 기초하여 상기 반도체 소자의 측정공정이 자동으로 진행되게 컨트롤하는 컨트롤러(Controller)를 포함하며,
    상기 트레이 로딩유닛은,
    상기 트레이를 가이드하는 트레이 가이드(Tray Guide);
    상기 트레이 가이드의 구동을 위한 동력을 제공하는 서보 모터(Servo Motor);
    상기 트레이 가이드의 주변에 배치되며, 상기 트레이를 얼라인해서 클램핑하는 얼라인 트레이 클램프(Align Tray Clamp); 및
    상기 트레이가 얼라인되면서 로딩되는 얼라인 핀 로드(Align Pin Load)를 포함하며,
    상기 픽앤 플레이스 유닛은,
    진공 흡착 방식으로 상기 반도체 소자를 흡착하는 진공 관로를 구비하는 흡착 헤드;
    상기 흡착 헤드를 탄성적으로 지지하는 텐션 스프링;
    상기 흡착 헤드를 지지하는 헤드 지지체;
    상기 헤드 지지체의 주변에 배치되며, 상기 반도체 소자의 물리적 오염 및 정전기 발생 방지를 위해 이온을 분사하는 이오나이저; 및
    상기 이오나이저와 상기 헤드 지지체를 승하강 구동시키는 픽킹유닛 승하강 구동부를 포함하며,
    상기 워크 스테이지는,
    진공에 의해 상기 반도체 소자가 척킹되되 세라믹 다공질로 적용되는 배큠 척(Vacuum Chuck);
    상기 배큠 척의 하부에 연결되며, 수동 조작으로 상기 배큠 척을 조정하는 매뉴얼 스테이지(Manual Stage);
    상기 매뉴얼 스테이지의 하부에 연결되며, 상기 배큠 척과 상기 매뉴얼 스테이지를 함께 회전시키는 로테이트 모션 스테이지(Rotate Motion Stage);
    리니어 로봇(Linear Robot); 및
    상기 배큠 척, 상기 매뉴얼 스테이지 및 상기 로테이트 모션 스테이지를 지지하되 상기 리니어 로봇을 통해 일 방향으로 이동시키는 이동 스테이지를 포함하며,
    상기 검사용 비전유닛은 라인 스캔 카메라(Line Scan Camera)를 포함하며,
    상기 라인 스캔 카메라에 의해 상기 반도체 소자의 에지(edge)에 대한 파손 여부 검사, 그리고 상기 반도체 소자의 실링 라인(sealing line)과 다이싱 라인(dicing line) 간의 크랙(crack) 검사가 진행되며,
    상기 얼라인 비전유닛은 상기 반도체 소자의 얼라인 마크(Align Mark)에 대한 좌표값을 촬영해서 초기 설정된 오프셋(OFFSET)과 비교하여 정렬 수행의 기준을 형성하는 4개의 에어리어 카메라(Area camera)를 포함하며,
    상기 트레이 로딩유닛, 상기 워크 스테이지, 상기 픽앤 플레이스 유닛, 상기 검사용 비전유닛, 상기 얼라인 비전유닛, 그리고 상기 반도체 소자 검사유닛은 망상체 구조의 베이스 플레이트에 위치별로 탑재되며,
    상기 컨트롤러는 상기 트레이 로딩유닛, 상기 워크 스테이지, 상기 픽앤 플레이스 유닛, 상기 검사용 비전유닛, 상기 얼라인 비전유닛, 그리고 상기 반도체 소자 검사유닛과 연결되며, 이들의 컨트롤을 통해 반도체 소자의 측정공정이 자동으로 진행되게 컨트롤하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 전기적 특성 자동 측정 테스트 장치.
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