KR20080040490A - 반도체 소자용 테스트 핸들러 및 자동 교정 방법 - Google Patents

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KR20080040490A
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김호경
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김호
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Abstract

반도체 소자용 테스트 핸들러 및 자동 교정 방법이 개시된다. 개시된 반도체 소자용 테스트 핸들러는, 미리 설정된 제1 온도에서 반도체 소자의 양불량을 테스트하는 챔버를 구비한 반도체 소자용 테스트 핸들러에 있어서, 상기 반도체 소자의 테스트 조건으로 규정된 규정 온도에 대한 상기 제1 온도의 오차를 자동으로 교정함으로써 상기 챔버의 온도를 상기 규정 온도에 수렴시키는 자동 교정 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 소자용 테스트 핸들러 및 자동 교정 방법{Test handler for semiconductor device and automatic calibration method of the same}
도 1은 본 발명의 자동 교정 장치를 구비한 테스트 핸들러를 개념적으로 도시한 사진.
도 2는 본 발명의 테스트 핸들러의 외관을 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 자동 교정 장치를 구비한 테스트 핸들러를 주요부를 도시한 블럭도.
도 4는 도 3의 테스트 핸들러의 상부(600)를 도시한 평면도.
도 5는 본 발명의 자동 교정 방법을 나타낸 순서도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100...테스트 핸들러(test handler)
101...로딩 스톡커(loading stocker)
103...언로딩 스톡커(unloading stocker)
105...버퍼부 107...교환부
109...반송 장치 111...제1 픽커 로봇(picker robot)
113...제2 픽커 로봇 115...소크 챔버(soak chamber)
117...테스트 챔버(test chamber) 119...배출 챔버(exit chamber)
121...테스트 플레이트(test plate) 123...테스트 보드(test board)
125...테스트 소켓(test socket) 137...히터봉
139...액체 질소 분사봉 141...송풍팬
143...솔레노이드 밸브 145...테스트 챔버용 공급 밸브
147...소크 챔버용 공급 밸브 149...액체 질소 공급원
151...액체 질소 공급관 500...테스트 핸들러 전방부
550...테스트 핸들러 중간부 600...테스트 핸들러 후방부
700...온도 조절부 800...자동 교정 장치
810...온도 측정부 820...통신부
830...제어부 701,811...온도 센서
본 발명은 반도체 소자용 테스트 핸들러 및 자동 교정 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 반도체 소자를 테스트하는 테스트 핸들러의 설정 온도를 자동으로 교정할 수 있는 자동 교정 장치를 구비한 테스트 핸들러 및 자동 교정 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 메모리 반도체 소자, 비메모리 반도체 소자 및 이들을 적절히 하나의 배선 기판 상에 회로적으로 구성한 모듈 IC 등의 반도체 소자("반도체 IC"라 칭하기도 함)들은 여러 가지 테스트 과정을 거친 후 출하된다. 반도체 소자의 양불량을 검사하는 테스터(tester)는 하드웨어와 소프트웨어가 결합된 자동화 장치를 말한다.
테스터는 피검사 반도체 소자를 이송할 수 있는 이송 처리 장치(일반적으로, "테스트 핸들러"라 칭함)를 포함한다. 테스트 핸들러는 피검사 반도체 소자를 테스트 트레이(test tray)에 탑재하여 챔버(테스트 사이트부)로 이송하고, 테스트 핸들러 본체와 테스트 핸들러 본체와 별도로 설치된 테스트 헤드를 결합된 상태로 고온 또는 저온, 예컨대 -50℃ 내지 150℃의 챔버에서 테스트 트레이에 탑재된(재치된, 수납된) 피검사 반도체 소자를 테스트 헤드의 테스트 보드와 접속시켜 전기적 시험을 행하고, 검사 완료된 반도체 소자를 양불량으로 구분하여 외부로 배출한다.
그런데, 반도체 소자가 다품종 대량 생산 체제로 점차적으로 변경됨에 따라, 테스트 핸들러의 챔버의 크기는 커지고 있고 테스트 공정을 진행할 때 테스트 핸들러와 별도로 설치된 테스트 헤드(또는 테스트 보드)를 자주 교체해야 한다. 이에 따라, 고온 또는 저온의 챔버의 온도를 유지하는 것이 매우 중요해지고 있다. 물론, 테스트 헤드(테스트 보드 또는 테스트 소켓)를 수리하거나, 테스터의 테스트 불량을 치유할 경우에도 고온 또는 저온의 챔버의 온도를 유지하는 것도 매우 중요하다.
만약, 챔버의 온도를 유지하지 못할 경우 테스트 헤드나 테스트 보드의 교체나 수리 후에 고온 또는 저온의 테스트 조건을 유지하기 위해 챔버를 가열하거나 냉각시켜야 한다. 이렇게 될 경우, 많은 시간이 소요되어 테스터의 가동률이 크게 떨어져 테스트 공정의 생산성이 크게 낮아지게 된다.
본 발명의 기술적 과제는 상술한 문제점을 감안한 것으로 테스트 핸들러의 챔버의 실제 온도를 테스트 조건으로 규정된 규정 온도에 근접된 상태로 수렴시킬 수 있는 반도체 소자용 테스트 핸들러 및 자동 교정 방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 테스트 핸들러는,
미리 설정된 제1 온도에서 반도체 소자의 양불량을 테스트하는 챔버를 구비한 반도체 소자용 테스트 핸들러에 있어서,
상기 반도체 소자의 테스트 조건으로 규정된 규정 온도에 대한 상기 제1 온도의 오차를 자동으로 교정함으로써 상기 챔버의 온도를 상기 규정 온도에 수렴시키는 자동 교정 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예로서, 상기 테스트 핸들러는 상기 제1 온도를 입력받고 상기 챔버를 상기 제1 온도로 유지하는 온도 조절부를 더 구비한다.
일 실시예로서, 상기 자동 교정 장치는 상기 챔버의 실제 온도를 측정한 제2 온도 및 상기 규정 온도 사이에 오프셋(offset)이 발생하면 상기 오프셋을 상기 제1 온도에 가감함으로써 상기 온도 조절부에 입력되는 상기 제1 온도의 오차를 교정한다.
일 실시예로서, 상기 자동 교정 장치는,
상기 제2 온도를 측정하는 것으로 검/교정이 완료된 온도 측정부;
상기 제2 온도를 상기 규정 온도와 비교하고 상기 제2 온도 및 상기 규정 온 도 사이에 오프셋(offset)이 발생하면 상기 오프셋을 상기 제1 온도에 가감하는 제어부;
상기 제2 온도를 상기 제어부에 전달하는 통신부; 를 구비한다.
일 실시예로서, 상기 통신부는 GPIB(general purpose interface bus) 포트, 시리얼 포트, 패러랠 포트, PS/2 포트, USB 포트 중 적어도 어느 하나를 이용하여 데이터를 전달한다.
한편, 본 발명의 자동 교정 방법은,
반도체 소자의 양불량을 테스트하는 챔버를 구비한 반도체 소자용 테스트 핸들러의 자동 교정 방법에 있어서,
상기 챔버는 미리 설정된 제1 온도를 유지하며, 상기 반도체 소자의 테스트 조건으로 규정된 규정 온도에 대한 상기 제1 온도의 오차를 자동으로 교정함으로써 상기 챔버의 온도를 상기 규정 온도에 수렴시키는 것을 특징으로 한다.
일 실시예로서, 상기 자동 교정 방법은 상기 챔버의 실제 온도를 측정한 제2 온도 및 상기 규정 온도 사이에 오프셋(offset)이 발생하면 상기 오프셋을 상기 제1 온도에 가감함으로써 상기 제1 온도의 오차를 교정한다.
일 실시예로서, 상기 제2 온도는 검/교정이 완료된 온도 측정부에서 측정된다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 첨부도면에 도시된 바에 국한되지 않고, 동일한 발명의 범주내에서 다양하게 변형될 수 있음을 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 자동 교정 장치를 구비한 테스트 핸들러를 개념적으로 도시한 사진이다. 도 2는 본 발명의 테스트 핸들러의 외관을 도시한 사시도이다. 도 3은 본 발명의 자동 교정 장치를 구비한 테스트 핸들러를 주요부를 도시한 블럭도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 테스트 핸들러(100)의 전방부(500)에 테스트할 반도체 소자들이 다수개 탑재되어 있는 범용 트레이들(customer trays, C)이 적재되는 로딩 스톡커(loading stocker: 101)가 설치된다. 로딩 스톡커(101)의 일측부에는 테스트 완료된 반도체 소자들이 테스트 결과에 따라 분류되어 범용 트레이(C)에 수납되는 언로딩 스톡커(103, unloading stocker, 103)가 설치된다.
테스트 핸들러(100)의 중간부(550)의 양측부에는 로딩 스톡커(101)로부터 이송되어온 반도체 소자들을 일시적으로 장착하는 버퍼부(105)가 전후진 가능하게 설치되어 있다. 버퍼부들(105) 사이에는 버퍼부(105)의 테스트할 반도체 소자를 이송하여 테스트 트레이(T)에 장착하는 작업과 테스트 트레이(T)의 테스트 완료된 반도체 소자를 버퍼부(105)에 장착하는 작업이 이루어지게 되는 교환부(107)가 배치되어 있다. 교환부(107)와 테스트 핸들러 후방부(600) 사이에서 반도체 소자를 테스트 트레이(T)에 수납하고 반송하는 반송 장치(109)도 마련된다.
로딩 스톡커(101) 및 언로딩 스톡커(103)가 배치된 테스트 핸들러 전방부(500)와, 교환부(105) 및 버퍼부(107)가 배치된 테스트 핸들러 중간부(550) 사이에는 X-Y축으로 이동하며 반도체 소자들을 픽업하여 이송하는 제1 픽커 로봇(111) 및 제2 픽커 로봇(113)이 설치되어 있다. 제1 픽커 로봇(111)은 로딩 스톡커(101) 및 언로딩 스톡커(103)와 버퍼부(105) 사이를 이용하여 반도체 소자를 이송하여 주는 역할을 한다. 제2 픽커 로봇(113)은 버퍼부(105)와 교환부(107) 사이를 이동하여 반도체 소자를 이송하여 주는 역할을 한다.
테스트 핸들러(100)의 후방부(600)에는 소크 챔버(115, soak chamber), 테스트 챔버(117, test chamber) 및 배출 챔버(119, exit chamber)가 설치되어 있다. 본 발명에서 챔버라 함은 소크 챔버(115), 테스트 챔버(117) 및 배출 챔버(119)는 물론 테스트 핸들러(100)에 마련되어 온도 제어가 필요한 모든 챔버를 통칭하는 용어로 정의한다. 미리 설정된 제1 온도를 유지하며 반도체 소자의 양불량을 테스트하는 챔버가 테스트 핸들러(100)에 마련된다.
소크 챔버(115)로부터 배출챔버(119) 방향으로 반도체 소자가 탑재된 테스트 트레이(T)가 이동한다. 소크 챔버(115)는 반도체 소자가 탑재된 테스트 트레이(T)를 테스트 챔버(117)로 공급하기 전에 미리 소정의 온도, 예컨대 -50℃ 내지 150℃로 예열 또는 예냉시키는 역할을 수행한다. 테스트 챔버(117)는 테스트 조건, 즉 고온 또는 저온, 예컨대 -50℃ 내지 150℃를 유지한 상태에서 테스트 트레이(T)에 장착된 각각의 반도체 소자들과 테스트 보드(123)의 테스트 소켓(125)을 테스트 플레이트(121)를 이용하여 전기적으로 접속시켜 테스트를 수행한다. 그리고, 배출 챔버(119)는 테스트 챔버(117)로부터 검사가 완료된 반도체 소자에 대하여 초기의 상온 상태를 복귀시키는 역할을 수행한다.
도 4는 도 3의 테스트 핸들러의 상부(600)를 도시한 평면도이다. 테스트 핸들러(100)의 후방부(600)는 소크 챔버(115), 테스트 챔버(117) 및 배출 챔버(119) 를 포함한다.
테스트 챔버(117)와 소크 챔버(115)에는 온도를 상승시키기 위한 히터봉(137)이 설치되어 있다. 또한, 온도를 하강시키기 위한 유닛으로 구멍을 통하여 액체 질소를 분사하는 액체 질소 분사봉(139)이 설치되어 있으며, 온도 상승 및 하강이 원활하게 이루어질 수 있도록 송풍팬(141)이 설치되어 있다.
고온 테스트를 진행할 때는 히터봉(137)으로부터 발생된 열을 송풍팬(141)에 의해 내부로 골고루 송풍함으로써 테스트 챔버(117)를 고온상태로 만들어준다. 그리고, 저온 테스트를 진행할 때는 외부의 액체 질소 공급원(149)으로부터 액체 질소 공급관(151)을 통하여 전송된 액체 질소를 액체 질소 분사봉(139)을 통하여 분사함으로써 테스트 챔버(117) 내부를 저온 상태로 만들어준다.
소크 챔버(115)의 하부에는 소크 챔버(115)와 테스트 챔버(117)로의 액체 질소 공급을 제어하는 솔레노이드 밸브(143)가 설치되어 있다. 솔레노이드 밸브(143)와 연결되어 테스트 챔버(117)로의 액체 질소 공급을 개폐하기 위한 테스트 챔버용 공급 밸브(145)와 소크 챔버로의 액체 질소 공급을 단속하기 위한 소크 챔버용 공급 밸브(147)가 설치되어 있다.
테스트 핸들러(100)의 챔버는 반도체 소자의 테스트 조건으로 규정된 규정 온도에 해당하는 제1 온도로 설정된다. 테스트 핸들러(100)에 마련되는 온도 조절부(700)는 제1 온도를 수동 또는 외부 기기를 통하여 입력받고 챔버를 제1 온도로 유지하는 기능을 한다. 이를 위하여 온도 조절부(700)는 챔버 내부의 온도를 측정하는 제1 온도 센서(701)를 구비하며, 제1 온도 센서(701)의 측정값에 따라 예를 들어 히터봉(137), 송풍팬(141), 솔레노이드 밸브(143) 등의 동작을 제어함으로써 챔버의 온도를 일정하게 유지한다.
예를 들어 규정 온도가 100℃인 경우 온도 조절부(700)에 제어 목표로 설정되는 제1 온도는 규정 온도와 동일한 100℃로 설정된다. 그러나 제1 온도 센서(701) 및 온도 조절부(700)의 검정 또는 교정(calibration)이 제대로 이루어지지 않은 경우, 규정 온도(예를 들어 100℃)와 동일한 제1 온도가 설정되었음에도 불구하고 챔버 내부의 실제 온도는 규정 온도를 벗어난 일정값(예를 들어 90℃)으로 제어될 수 있다. 자동 교정 장치(800)는 규정 온도(예를 들어 100℃)에 대한 제1 온도(예를 들어 100℃로 설정된 제1 온도의 실제값은 90℃)의 오차(상기 예에서 10℃)를 자동으로 교정함으로써 챔버의 온도를 규정 온도에 수렴시킨다.
일 실시예로서 자동 교정 장치(800)는 온도 측정부(810), 제어부(830), 통신부(820)를 구비한다. 온도 측정부(810)는 검/교정이 완료된 온도 측정 수단이며 제2 온도 센서(811)와 연결된다. 제2 온도 센서(811)를 이용하여 온도 측정부(810)에서 측정한 챔버의 실제 온도는 제2 온도로 정의한다. 제어부(830)는 상기 제2 온도를 상기 규정 온도와 비교하고 상기 제2 온도 및 상기 규정 온도 사이에 오프셋(offset)이 발생하면 상기 오프셋을 상기 제1 온도에 가감한다.
상기 예에서, 규정 온도가 100℃로 설정되고 제1 온도가 이와 동일한 100℃로 설정되었음에도 불구하고 온도 조절부(700)는 교정이 제대로 이루어지지 않은 탓으로 챔버 내부를 일정 온도 90℃로 제어하게 된다. 이때, 검/교정이 완료된 제2 온도 센서(811)는 챔버 내부의 실제 온도 90℃를 측정하여 제 2 온도로 감지한다. 제어부(830)는 제2 온도 90℃ 및 규정 온도 100℃ 사이의 오프셋인 10℃를 제1 온도 100℃에 더하며, 온도 조절부(700)는 교정값인 110℃를 제1 온도로서 입력받고 온도 제어 동작을 하게 되므로 챔버 내부의 온도는 규정 온도인 100℃에 근사하도록 제어된다. 따라서, 검/교정이 완료된 온도 측정부(810)를 이용하여 측정한 챔버 내부의 온도는 규정 온도인 100℃에 근사할 것이다.
만약, 제2 온도가 110℃로 측정되었다면 제어부(830)는 제1 온도 100℃에서 오프셋 10℃를 감하며, 온도 조절부(700)는 교정값인 90℃를 제1 온도로서 입력받고 온도 제어 동작을 하게 되므로 챔버 내부의 온도는 규정 온도인 100℃에 근사하도록 제어된다. 이 경우에도 검/교정이 완료된 온도 측정부(810)에서 측정한 챔버 내부의 온도는 규정 온도인 100℃에 근사할 것이다.
통신부(820)는 제2 온도를 디지털 또는 아날로그 형태로 제어부(830)에 전달한다. 통신부(820)는 GPIB(general purpose interface bus) 포트, 시리얼(serial) 포트, 패러랠(parallel) 포트, PS/2 포트, USB 포트 중 적어도 어느 하나를 이용하여 데이터를 전달하는 것이 바람직하다. 그러나, 통신부(820)의 통신 방식에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
이와 같이 자동교정장치는 검/교정이 완료된 온도 측정부(810), 온도 조절부(700)에 입력되는 제1 온도에 오프셋을 가감하는 제어부(830), 온도 측정부(810)에서 측정한 제2 온도를 제어부(830)에 전달하는 통신부(820)로 구성되며, 온도 조절부(700)의 검/교정 작업을 자동으로 수행하므로 작업 능률이 향상되고 테스트 조건을 정확하게 유지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 자동 교정 방법을 나타낸 순서도이다. 제910단계에서 수동 또는 제어부(830) 등의 외부 기기의 입력에 의하여 온도 조절부(700)는 제1 온도로 설정된다. 제920단계에서 온도 조절부(700)는 상기 입력된 제1 온도로 챔버 내부의 온도를 일정하게 유지한다. 제930단계에서 자동 교정 시작 여부를 판단한다. 예를 들어 사용자에 의하여 자동 교정 명령이 입력된 경우나, 온도 조절부(700)에서 측정된 제1 온도가 변동없이 일정하게 수렴하는 타이밍에서 자동 교정 명령이 자동으로 시작될 수 있다.
자동 교정이 시작되면 제940단계에서 검/교정이 완료된 제2 온도 센서(811)를 이용하여 챔버 내부의 실제 온도인 제2 온도를 오차 없이 측정한다. 제950단계에서 제어부(830)는 테스트 조건으로 약속된 규정 온도와 제2 온도를 비교한다. 제960단계에서 규정 온도와 제2 온도 사이의 오프셋 발생 여부를 판단한다. 제970단계에서 오프셋이 발생한 경우 제1 온도에 상기 오프셋을 가감하여 온도 조절부(700)에 입력되는 제1 온도를 교정한다. 오프셋이 발생하지 않은 경우 제930단계를 반복한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 반도체 소자용 테스트 핸들러 및 자동 교정 방법에 따르면, 고온 또는 저온 테스트 조건으로서 규정된 규정 온도에 근사하도록 챔버의 온도가 일정하게 유지될 수 있고, 온도 조절부의 검/교정을 자동으로 수행함으로써 작업 능률을 향상시키며, 테스트 헤드의 테스트 보드나 소켓의 교체나 수리가 있을 경우에도 온도 조절부의 검/교정을 짧은 시간에 자동으로 완료할 수 있 고, 테스터의 가동률이 크게 향상되어 테스트 공정의 생산성이 대폭 향상된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 미리 설정된 제1 온도에서 반도체 소자의 양불량을 테스트하는 챔버를 구비한 반도체 소자용 테스트 핸들러에 있어서,
    상기 반도체 소자의 테스트 조건으로 규정된 규정 온도에 대한 상기 제1 온도의 오차를 자동으로 교정함으로써 상기 챔버의 온도를 상기 규정 온도에 수렴시키는 자동 교정 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 테스트 핸들러.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 온도를 입력받고 상기 챔버를 상기 제1 온도로 유지하는 온도 조절부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 테스트 핸들러.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 자동 교정 장치는,
    상기 챔버의 실제 온도를 측정한 제2 온도 및 상기 규정 온도 사이에 오프셋(offset)이 발생하면 상기 오프셋을 상기 제1 온도에 가감함으로써, 상기 온도 조절부에 입력되는 상기 제1 온도의 오차를 교정하는 것을 특징으로 하는 테스트 핸들러.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 자동 교정 장치는,
    상기 제2 온도를 측정하는 것으로 검/교정이 완료된 온도 측정부;
    상기 제2 온도를 상기 규정 온도와 비교하고 상기 제2 온도 및 상기 규정 온도 사이에 오프셋(offset)이 발생하면 상기 오프셋을 상기 제1 온도에 가감하는 제어부;
    상기 제2 온도를 상기 제어부에 전달하는 통신부; 를 구비하는 것을 특징으로 하는 테스트 핸들러.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 통신부는,
    GPIB(general purpose interface bus) 포트, 시리얼 포트, 패러랠 포트, PS/2 포트, USB 포트 중 적어도 어느 하나를 이용하여 데이터를 전달하는 것을 특징으로 하는 테스트 핸들러.
  6. 반도체 소자의 양불량을 테스트하는 챔버를 구비한 반도체 소자용 테스트 핸들러의 자동 교정 방법에 있어서,
    상기 챔버는 미리 설정된 제1 온도를 유지하며, 상기 반도체 소자의 테스트 조건으로 규정된 규정 온도에 대한 상기 제1 온도의 오차를 자동으로 교정함으로써 상기 챔버의 온도를 상기 규정 온도에 수렴시키는 것을 특징으로 하는 자동 교정 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 챔버의 실제 온도를 측정한 제2 온도 및 상기 규정 온도 사이에 오프셋(offset)이 발생하면 상기 오프셋을 상기 제1 온도에 가감함으로써, 상기 제1 온도의 오차를 교정하는 것을 특징으로 하는 자동 교정 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 온도는 검/교정이 완료된 온도 측정부에서 측정되는 것을 특징으로 하는 자동 교정 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101065363B1 (ko) * 2009-10-28 2011-09-16 (주) 예스티 Ｕｓｂ 메모리 디바이스의 번-인 테스트 장치
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US11519953B2 (en) 2019-10-10 2022-12-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus for testing semiconductor device

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