KR20060118205A - 반도체 소자의 테스트 장치 - Google Patents

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KR20060118205A
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조차훈
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    • B24B19/16—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding sharp-pointed workpieces, e.g. needles, pens, fish hooks, tweezers or record player styli
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Abstract

반도체 소자의 테스트 장치가 제공된다. 상기 반도체 소자의 테스트 장치는 프로버 니들, 상기 프로버 니들을 연마하는 연마 패드, 상기 프로버 니들과 상기 연마 패드 사이의 접촉 위치를 조절하는 위치 조절 장치를 포함한다.
반도체 소자의 테스트 장치, 탐침 연마 장치, 센서

Description

반도체 소자의 테스트 장치{Apparatus for test of semiconductor device}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 테스트 장치의 개념도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 테스트 장치의 프로버 카드의 사시도이다.
도 2b는 도 2a의 프로버 카드의 개략적인 단면도와 일부 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 테스트 장치의 연마 장치의 개념도이다.
도 4는 도 3의 연마 장치의 사시도이다.
도 5는 도 3의 연마 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 테스터 110: 테스터 헤드
200: 프로버 장치 220: 프로버 카드
224: 프로버 탐침 300: 연마 장치
310: 연마 패드 320: 위치 조절 장치
322: 센서 324: 제어부
본 발명은 반도체 소자의 테스트 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시간과 비용을 절감하여 생산성을 증대시킬 수 있는 반도체 소자의 테스트 장치에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조 공정에서는 웨이퍼 상에 특정의 패턴을 반복적으로 형성하여 집적 회로를 구성한 후, 웨이퍼를 단위 칩으로 절단하여 패키징(packaging)한다. 이 때, 웨이퍼를 단위 칩으로 절단하기 전에 단위 칩의 전기적 특성을 검사하는 테스트 공정인 EDS(Electrical Die Sorting) 공정을 거치게 된다. EDS 공정은 반도체 칩을 패키징 하기 전에 불량인 반도체 칩을 제거함으로써, 불량인 반도체 칩을 패키징하여 시간과 비용이 소요되는 것을 미연에 방지하기 위한 공정이다. EDS 공정에서는 웨이퍼를 구성하고 있는 단위 칩들의 양, 불량을 판별하고 불량 칩들 중 일부를 수리하는 작업이 이루어진다.
EDS 공정을 수행할 때는 프로버 장치와 테스터기가 이용된다. 프로버 장치의 프로버 탐침을 단위 칩에 접촉시켜, 테스터기가 칩의 양, 불량을 판별하게 된다. 여기서, 프로버 탐침이 접촉하는 반도체 칩의 전극은 알루미늄으로 형성되어 있으므로, 전극의 표면은 절연층인 얇은 산화알루미늄층이 형성되게 된다. 따라서, 테스트가 진행되는 동안 프로버 탐침의 말단에 산화알루미늄 등의 이물질이 부착될 수 있다. 이물질이 부착하게 되면, 반도체 칩의 상태가 올바르게 인식되지 않는다. 즉, 불량인 반도체 칩을 정상으로 인식하거나, 정상인 반도체 칩을 불량으로 인식 할 수 있다.
따라서, 일정 기간 프로버 탐침을 사용한 후에는 프로버 탐침을 연마하여 프로버 탐침 끝의 이물질을 제거해 주는 공정을 수행한다. 이 때, 연마 장치의 연마 작업이 제대로 수행되고 있는지를 확인하는 방법으로는, 연마 기구의 연마 자국을 직접 눈으로 확인하여 판단하는 방법이 있다. 이를 위하여, 연마 장치를 멈춘 후, 테스터 헤드를 열어 연마 자국을 확인한 후, 테스터 헤드를 닫고 공정을 재개하는 작업을 수행하였다.
따라서, 작업 도중에 연마 장치를 멈추고, 테스터 헤드를 열어야 하므로 작업이 느려지고 시간이 지연되며, 연마 작업이 잘 수행되고 있는지 여부를 파악하기가 용이하지 않은 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 시간과 비용을 절감하여 생산성을 증대시킬 수 있는 반도체 소자의 테스트 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 테스트 장치는, 프로버 니들, 프로버 니들을 연마하는 연마 패드, 프로버 니들과 연마 패드 사이의 접촉 위치를 조절하는 위치 조절 장치를 포함한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 테스트 장치의 개념도이다. 도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 테스트 장치의 프로버 카드의 사시도이다. 도 2b는 도 2a의 프로버 카드의 개략적인 단면도와 일부 확대도이다.
도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 반도체 소자의 테스트 장치는 테스터(tester; 100), 테스터 헤드(tester head; 110), 퍼포먼스 보드(performance board; 120), 프로버 장치(200)를 포함한다.
테스터(100)에는 테스트 헤드(110)와 모니터(미도시) 등이 연결된다. 테스터(100)는 전기적 신호를 발생시켜 반도체 칩에 인가한 후, 인가한 신호를 통해 읽어 들인 데이터를 판독하여 반도체 칩이 제대로 동작하는지 여부를 판단한다. 테스터(100)는 테스터 헤드(110)와 케이블로 연결되어, 프로버 장치(200) 내의 반도체 칩에 신호를 인가할 수 있다. 또한, 인가한 신호를 통해 읽어 들인 데이터는 모니터( 미도시)를 통해 확인할 수 있다.
테스터 헤드(110)는 테스터(100)와 케이블로 연결되며, 테스터 헤드(110)의 하부는 퍼포먼스 보드(120)와 연결된다. 테스터 헤드(110)는 열고 닫을 수 있게 구성될 수 있으며, 테스터 헤드(110)를 열었을 경우, 프로버 장치(200)와 분리되어, 프로버 장치(200)의 내부가 드러나게 된다. 테스터 헤드(110)는 테스터(100)와 프로버 장치(200)를 연결하여 신호를 주고 받는다.
퍼포먼스 보드(120)는 상면이 테스터 헤드(110)와 연결되는 원형의 기판이다. 하면이 프로버 장치(200)의 포고 블럭(fogo block; 210)과 연결될 수 있어, 테스터(100)에서 발생한 전기적 신호를 프로버 카드(220)까지 전달하는 중간 매개체의 역할을 한다.
프로버 장치(200)는 포고 블럭(210), 프로버 카드(prober card; 220), 척(chuck; 240), 이동부(250), 모터 구동부(260) 및 연마 장치(300)를 포함한다. 프로버 장치(200)에서는 웨이퍼(W) 상의 반도체 칩을 테스트하는 작업이 이루어 지며, 이를 위하여 적정 온도가 유지된다. 예를 들어, 약 85℃로 유지되거나, 약 25℃에서 30℃가 유지되며, 이 온도는 반도체 소자의 종류에 따라 달라질 수 있다.
포고 블럭(210)은 하면이 프로버 카드(220)와 연결되는 원형의 기판으로, 프로버 카드(220)와 접촉하는 다수의 포고 핀을 포함한다. 포고 블럭(210)은 퍼포먼스 보드(120)와 프로버 카드(220) 사이를 연결하여 신호를 주고 받는다.
프로버 카드(220)는 회로 기판(222)과 프로버 탐침(224)을 포함한다.
회로 기판(222)은 원판 모양의 기판으로서, 중앙에 개구부가 있을 수 있다. 회로 기판(222)은 테스터(100)에서 보내진 신호를 각각의 프로버 탐침(224)에 전달한다.
프로버 탐침(224)은 일측이 회로 기판(222)과 연결되어 있으며, 타측은 웨이퍼(W) 상의 반도체 칩과 접촉한다. 금속 재질의 가는 바늘 모양으로, 직경이 점점 작아지는 형상이다. 도 2b에 도시된 바와 같이 에스자 형태로 꺾여 있어서, 반도체 칩에 안정적으로 접촉할 수 있게 형성되어 있으며, 반도체 칩과 직접 접촉하는 부분은 평평하게 처리되어 있다. 프로버 탐침(224)은 텅스텐, 백금 등으로 제조 할 수 있으며 금속 중에서 비교적 이물질이 적게 부착되는 물질로 구성된다. 프로버 탐침(224)은 두꺼운 부분인 a 부분의 직경이 약 0.2mm에서 0.3mm정도 되며 반도체 칩과 접촉하는 부분인 b 부분의 직경은 20μm에서 30μm정도 된다. 프로버 탐침(224)은 하나의 프로버 카드(220)에 수개에서 수백 개 이상까지 구성될 수 있으며, 반도체 칩의 양 옆으로 접촉될 수 있도록 두 줄로 구성될 수 있다. 프로버 탐침(224)은 웨이퍼(W)와 직접 접촉하여, 웨이퍼(W) 상의 반도체 칩 내부의 회로에 전기 신호가 전달되도록 한다.
척(240)은 둥근 원기둥 모양으로서, 상부에는 웨이퍼(W)가 놓여지고, 하부는 모터 구동부(260)와 연결된다. 척(240)은 금속으로 구성될 수 있다. 척(240)은 웨이퍼(W)를 고정시키며, 모터 구동부(260)와 연결되어 이동될 수 있다. 이 때, 척(240)은 X, Y, Z방향 중 어느 방향으로도 움직일 수 있게 구성된다.
이동부(250)는 원기둥을 넓은 사각판 위에 올려 놓은 형상으로, 원기둥의 상면은 척(240)과 맞닿아 있다. 이동부(250)는 모터 구동부(260)와 연결되어 있어서, 척(240)을 이동시킬 수 있다. 이 때, 이동부(250)는 X, Y, Z 방향 중 어느 방향으로도 척(240)을 이동시킬 수 있다.
연마 장치(300)는 척(240)의 옆면에 연결되어 있으며, 프로버 탐침(224)을 연마한다. 연마 장치(300)는 척(240)와 연결되어, 척(240)과 함께 이동될 수 있다.
EDS 장치의 테스트 공정을 살펴보면, 프로버 장치(200)의 척(240) 위에 테스트 할 웨이퍼(W)를 올려 놓는다. 그리고 모터 구동부(260)의 구동력을 이용하여 척(240)을 이동시켜 프로버 카드(220)의 프로버 탐침(224)이 웨이퍼(W) 상의 반도체 칩에 접촉되도록 조정한다. 그 후, 테스터(100)에서 전기 신호를 발생시키면, 이 전기 신호는 테스터 헤드(110), 퍼포먼스 보드(120), 프로버 카드(220)의 회로 기판(222), 프로버 탐침(224)의 순서로 전달되고, 프로버 탐침(224)을 통해 반도체 칩의 내부 회로로 전달된다. 반도체 칩에서 테스트 작업을 수행한 후 그 결과의 전기 신호는 다시 역순으로 테스터(100)로 전해진다. 테스트 결과는 모니터(미도시)를 통하여 확인이 가능하다. 한번의 테스트로 반도체 칩 한 개에서 수십 개까지 테스트가 가능하며, 한번의 테스트가 끝난 후에는 척(240)을 이동시켜 웨이퍼(W) 위의 다른 반도체 칩들을 테스트 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 테스트 장치의 연마 장치의 개념도이다. 도 4는 도 3의 연마 장치의 사시도이다. 도 5는 도 3의 연마 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 연마 장치(300)는 연마 패드(310), 위치 조절 장치(320), 침연반(330), 및 연마 지지대(340)를 포함한다.
연마 패드(310)는 연마 장치(300)의 상면에 위치하며, 연마 패드(310)의 하면은 센서(322)와 맞닿아 있다. 연마 패드(310)는 프로버 탐침(224)을 연마하여 이물질을 제거할 수 있다. 연마 패드(310)는 프로버 탐침(224)을 연마할 수 있는 다양한 재료로 구성될 수 있다. 예를 들어, 가는 모래를 얇게 입힌 연마 패드(310)는 거친 표면을 이용하여 프로버 탐침(224)을 연마할 수 있다. 이 때, 연마 패드(310)의 두께는 약 100μm에서 400μm가 될 수 있으며, 표면의 모래 입자의 직경은 약 1μm에서 4μm가 될 수 있다.
위치 조절 장치(320)는 센서(322)와 제어부(324)를 포함한다.
센서(322)는 상면은 연마 패드(310)와, 하면은 침연반(330)과 맞닿아 있고, 또한 제어부(324)와 연결되어 있다. 센서(322)는 프로버 탐침(224)이 연마 패드(310)와 접촉되었는지 여부를 감지할 수 있다. 여기서 접촉이라 함은, 표면에 접하는 것 및 프로버 니들(224)이 소정 깊이만큼 연마 패드(310)로 들어간 것을 의미한다. 센서(322)는 제어부(324)와 연결되어 있으므로, 센서(322)가 프로버 탐침(224)과 연마 패드(310)와의 접촉 여부를 감지하면 그 결과를 제어부(324)가 인식할 수 있다. 센서(322)는 프로버 탐침(224)과 연마 패드(310)와의 접촉 여부를 감지할 수 있는 다양한 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로버 탐침(224)이 연마 패드(310)와 접촉할 때의 압력을 감지하는 압력 센서가 사용될 수 있다. 이 때, 압력 센서는 변위, 변형, 자기, 열전도, 진동수 등을 이용하는 압력 센서가 사용될 수 있으며, 기계식 압력 센서, 전자식 압력 센서, 반도체식 압력 센서 등이 사용될 수 있다. 예를 들어, 미세한 전류가 흐르는 전자식 압력 센서를 이용하면, 프로버 탐 침(224)이 연마 패드(310)와 접촉할 때, 프로버 탐침(224)이 연마 패드(310)를 누르는 압력이 생긴다. 이 때, 연마 패드(310)의 두께는 수백 μm로 매우 얇으므로, 연마 패드(310)를 누르는 압력이 압력 센서로도 전해지게 된다. 따라서, 압력 센서가 자극을 받게 되고, 이러한 자극에 의하여 흐르는 전류가 변하게 된다. 이러한 전류의 변화를 제어부(324)가 인식하여 프로버 탐침(224)과 연마 패드(310)와의 접촉 여부를 감지할 수 있다. 또한, 센서(322)는 얇은 페이퍼형의 센서(322)가 사용될 수 있다. 페이퍼형의 센서(322)를 사용하는 경우, 두께가 수백 μm가 될 수 있다.
제어부(324)는 센서(322)와 모터 구동부(260)에 연결되어 있다. 제어부(324)는 센서(322)가 프로버 탐침(224)과 연마 패드(310)와의 접촉 여부를 감지하면 이를 인식하고, 인식 결과에 따라 모터 구동부(260)를 구동시켜 프로버 탐침(224)과 연마 패드(310)를 접촉시킬 수 있다.
침연반(330)은 상면은 센서(322)와, 하면은 연마 지지대(340)와 맞닿아 있는 원형의 평판이다. 침연반(330)은 센서(322)와 연마 패드(310)을 지지해주는 지지대 역할을 한다. 침연반(330)은 평탄도와 변형 방지를 위해 세라믹 또는 금속으로 구성될 수 있다.
연마 지지대(340)는 원기둥을 넓은 사각판 위에 올려 놓은 형상으로, 원기둥 부분의 상부가 침연반(330)과 맞닿아 위치하며, 사각판의 옆면은 척(도 1의 240 참조)과 연결되어 있다. 연마 지지대(340)는 연마 장치(300)를 지지한다. 또한 척(240)과 연결되어 있어서, 척(240)과 연결된 모터 구동부(260)의 구동력에 의하여 연마 장치(300)가 척(240)과 함께 이동될 수 있도록 한다.
도 5를 참조하여 연마 장치(300)의 연마 공정을 설명한다. 우선, 모터 구동부(260)에 의하여 척(240)을 움직여, 연마 장치(300)가 프로버 카드(220)의 아래에 위치하도록 조정한다. 그 후, 연마 장치(300)의 연마 패드(310)와 프로버 카드(220)의 프로버 탐침(224)이 접촉할 수 있도록 척(240)을 수직 방향으로 움직인다(S10). 여기서, 프로버 탐침(224)과 연마 장치(300)의 접촉 여부를 판단한다(S20). 여기서 접촉이라 함은, 표면에 접하는 것 및 프로버 니들(224)이 소정 깊이만큼 연마 패드(310)로 들어간 것을 의미한다. 접촉되지 않은 것으로 감지되면 제어부(324)는 모터 구동부(260)에 명령을 내려 연마 장치(300)를 소정 간격만큼 위로 이동시킨다(S30). 예를 들어, 연마 장치(300)를 수직 방향으로 10μm만큼 이동시킨다. 이동 후에 다시 프로버 탐침(224)과 연마 장치(300)의 접촉 여부를 판단한다(S20). 센서(322)에 프로버 탐침(224)과 연마 장치(300)가 접촉된 것으로 감지되지 않는 경우에, 다시 제어부(324)는 모터 구동부(260)에 명령을 내려 연마 장치(300)를 소정 간격만큼 위로 이동시킨다(S30). 예를 들어, 연마 장치(300)를 수직 방향으로 10μm만큼 이동시킨다. 센서(322)에 프로버 탐침(224)과 연마 장치(300)가 접촉된 것으로 감지될 때까지, 이와 같은 과정이 반복된다.
센서(322)에 프로버 탐침(224)과 연마 장치(300)가 접촉된 것으로 감지되어, 제어부(324)가 이를 인식한 경우에는, 인식 후, 연마 장치(300)를 수직 방향으로 소정 간격 더 이동시킨다(S40). 예를 들어, 연마 장치(300)를 수직 방향으로 5μm 만큼 더 이동시킨다. 이는 프로버 니들(224)이 연마 작업이 충분히 이루어질 수 있 는 깊이의 범위에 들어가도록, 연마패드(310)를 프로버 니들(224) 방향으로 소정 간격 더 이동시키는 것이다. 예를 들어, 깊이의 범위는 연마 패드(310)의 표면으로부터 약 5μm에서 약 20μm 깊이일 수 있다.
그 후, 연마 장치가 연마 작업을 수행한다(S50). 모터 구동부(260)가 연마 장치(300)를 좌우 또는 상하로 미세하게 움직여서, 연마 패드(310)에서 프로버 탐침(224)을 연마한다. 연마 공정에 의해, 프로버 탐침(224)에 붙어 있던 산화알루미늄 등의 이물질이 프로버 탐침(224)에서 떨어지게 된다. 또한, 제거되었으나 프로버 탐침(224) 주위에 정전기 등으로 붙어있는 이물질은 빠른 속도의 기체를 흘려주거나 브러쉬로 털어주어 이물질을 완벽히 제거한다.
연마 장치(300)에서 연마 작업이 제대로 이루어지기 위해서는 프로버 탐침(224)과 연마 패드(310)와의 접촉이 잘 이루어져야 한다. 본 발명은 연마 장치(300)에 구성된 위치 조절 장치(320)의 센서(322)와 제어부(324)가 프로버 탐침(224)과 연마 패드(310)와의 접촉 여부를 감지하여 접촉될 때까지 연마 장치(300)를 자동으로 이동시킨다. 즉, 프로버 탐침(224)과 연마 패드(310)의 접촉이 잘 이루어지게 되어, 연마 작업이 잘 이루어지게 된다.
따라서, 연마 작업이 잘 이루어짐으로써, 프로버 탐침(224)의 이물질 제거가 잘 되어 반도체 칩의 테스트가 정확하게 이루어질 수 있다. 또한, 반도체 칩의 테스트가 정확하게 이루어 짐으로써, 불량 반도체 칩들이 패키징 되는 것을 방지하여 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서는 프로버 탐침(224)과 연마 패드(310)와의 접촉 여부를 감지하고 연마 장치(300)를 이동시키는 작업이 센서(322)와 제어부(324)에서 자동으로 이루어진다. 따라서, 연마 작업 시에 연마 작업이 정상적으로 이루어 지는지 확인하는데 소요되는 시간과 비용을 절감할 수 있고, 생산성이 향상될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상기한 바와 같은 반도체 소자의 테스트 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 프로버 탐침의 연마 작업이 잘 이루어짐으로써, 반도체 칩의 테스트가 정확하게 이루어질 수 있다
둘째, 반도체 칩의 테스트가 정확하게 이루어짐으로써, 불량 반도체 칩들이 패키징 되는 것을 방지하여 수율을 향상시킬 수 있다.
셋째, 연마 작업이 자동으로 이루어짐으로써, 시간과 비용을 절감할 수 있고, 따라서 생산성이 향상될 수 있다.

Claims (5)

  1. 프로버 니들;
    상기 프로버 니들을 연마하는 연마 패드; 및
    상기 프로버 니들과 상기 연마 패드 사이의 접촉 위치를 조절하는 위치 조절 장치를 포함하는 반도체 소자의 테스트 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 위치 조절 장치는 상기 프로버 니들과 상기 연마 패드의 접촉 여부를 감지하는 센서와 상기 센서의 감지 여부에 따라 상기 연마 패드의 높이를 조절하는 제어부를 포함하는 반도체 소자의 테스트 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 프로버 니들과 상기 연마 패드가 접촉될 때까지 상기 연마 패드를 소정 간격씩 이동시키는 반도체 소자의 테스트 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 센서에 상기 프로버 니들과 상기 연마 패드의 접촉이 감지된 경우, 상기 프로버 니들이 연마될 수 있는 깊이의 범위에 들어가도록 상기 연마 패드를 소정 간격 더 이동시키는 반도체 소자의 테스트 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 센서는 페이퍼형 센서인 반도체 소자의 테스트 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114113968A (zh) * 2022-01-26 2022-03-01 广州粤芯半导体技术有限公司 晶圆测试装置的调节方法

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