KR20100124399A - 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치 - Google Patents

분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치 Download PDF

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오창수
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(주)티에스이
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Abstract

본 발명은 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치는, 테스터(Tester)로부터 복수의 반도체 소자를 검사하기 위한 릴레이(Relay) 제어 신호를 유선 또는 무선으로 전송 받아 PCB 모듈로 전송하는 마스터 제어부와 PCB 모듈 내에 구비되며, 마스터 제어부로부터 릴레이 제어 신호를 전송 받는 슬레이브 제어부 및 PCB 모듈 내에 구비되며, 릴레이 제어 신호에 따라 복수의 반도체 소자 중에서 검사하고자 하는 반도체 소자를 선택하는 복수의 릴레이부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
반도체 소자 테스트 장치, 분산 제어 방식, 프로브 카드

Description

분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치{Apparatus for testing semiconductor device by using distributed control methods}
본 발명은 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 반도체 소자에 대해 테스트할 수 있는 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 하나의 완성된 반도체 패키지가 되기 위해서 수많은 공정들을 거치게 되며 이러한 공정들은 크게 전공정과 후공정으로 나눌 수 있다. 특히, 전공정에서는 웨이퍼(Wafer) 상에 복수의 반도체 소자(Device Under Test, DUT)가 형성되며 복수의 반도체 소자는 전기적 특성 검사(Electrical Die Sorting, EDS)를 통하여 양품, 불량품을 선별하게 된다.
이와 같은 EDS에 사용되는 장비는 테스터(Tester)와 프로브 스테이션(Probe Station)으로 이루어져 있으며 프로브 스테이션에는 웨이퍼 상의 반도체 소자 전극 패드 또는 디바이스 핀과 기계적, 전기적으로 접촉되는 프로브 카드(Probe Card)가 설치되어 있다.
한편, 복수의 반도체 소자를 검사하기 위한 테스터의 채널 리소스(Channel Resource)는 제한이 있는 반면, 최근 웨이퍼 상의 반도체 소자 개수 및 각 반도체 소자에 형성된 디바이스 핀의 개수가 많아지고 있어 동시에 검사할 수 있는 반도체 소자의 개수 확보에 한계를 갖는 문제점이 나타나게 되었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 테스터의 채널을 분기하여 기존 한 개의 반도체 소자에 연결되어 검사하던 것을 복수의 반도체 소자에 동시에 평행(Parallel)하게 연결하여 반도체 소자의 개수를 늘리는 기술을 프로브 카드에 적용하여 사용하고 있다. 그러나, 테스터의 채널 리소스에는 Wired OR로 분기하여 복수의 반도체 소자에 연결할 수 있는 신호들이 있는 반면, 반도체 소자의 동작이나 테스터의 기능에 따라 Wired OR가 불가능하여 반드시 릴레이(Relay)를 통하여 순차 연결(MUX)해야만 하는 신호들이 있다. 그래서, 이러한 신호들을 릴레이를 통해 제어하기 위한 방법으로 널리 사용되고 있는 FPGA(Flexible Programmable Gate Array)가 있으며, 이는 테스터로부터의 릴레이 제어 신호를 받아 동시에 여러 개의 릴레이를 제어하는 중앙 집중식 제어 방식이다.
하지만, 이는 중앙 제어부에서 릴레이 제어까지의 신호 제어선들의 연결 개수가 많고 길어지게 되어, 프로브 카드의 설계를 어렵게 만드는 요인이 되고 있으며 제어하고자 하는 반도체 소자의 개수가 더욱 증가하면서 비용을 상승시키는 요인이 되고 있다.
따라서, 복수의 반도체 소자에 대해 효율적으로 테스트할 수 있는 반도체 소자 테스트 장치가 요구된다.
본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 고안된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 1 ~ 2 개의 제어 보드에 집중되어 있는 현재의 릴레이 제어 방식을 릴레이와 릴레이 제어부를 갖는 소규모 PCB 모듈로 구성하여 해당 반도체 소자와 근접하게 배치함으로써, PCB 설계 부담 및 제작 비용을 줄이고 동시에 제어 가능한 많은 수의 반도체 소자를 확보하는 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치는, 테스터(Tester)로부터 복수의 반도체 소자를 검사하기 위한 릴레이(Relay) 제어 신호를 유선 또는 무선으로 전송 받아 PCB 모듈로 전송하는 마스터 제어부와 상기 PCB 모듈 내에 구비되며, 상기 마스터 제어부로부터 상기 릴레이 제어 신호를 전송 받는 슬레이브 제어부 및 상기 PCB 모듈 내에 구비되며, 상기 릴레이 제어 신호에 따라 상기 복수의 반도체 소자 중에서 검사하고자 하는 반도체 소자를 선택하는 복수의 릴레이부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치의 마스터 제어 부는 전송 받은 릴레이 제어 신호를 해독하여 슬레이브 제어부가 인식할 수 있는 명령으로 바꾸어 주는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치의 마스터 제어부는 PCB 모듈로 릴레이 제어 신호를 전송하기 위해 직렬(Serial) 통신인 I2C를 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치의 릴레이 제어 신호는, SDA(Serial DAta Line)를 통해 I2C 통신 데이터의 형태로 전송되며, I2C 통신 데이터의 주소 바이트(Address Byte)에는 슬레이브 제어부의 주소 정보를 입력하고, I2C 통신 데이터의 데이터 바이트(Data Byte)에는 복수의 릴레이부가 복수의 반도체 소자 중 특정 반도체 소자 및 특정 반도체 소자에 형성된 디바이스 핀을 선택하도록 하는 데이터 정보를 입력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치의 마스터 제어부는 PCB 모듈로 릴레이 제어 신호를 전송하기 위해, USB, CAN, UART 또는 사용자 정의 통신 규약의 유선 통신 방법을 사용하거나, Zigbee, Bluetooth, 또는 UWB의 무선 통신 방법을 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치의 PCB 모듈은 복수개 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치의 복수의 릴레이부는 슬레이브 제어부의 릴레이 제어 신호에 따라 스위치를 온/오프(On/Off)하여 복수의 반도체 소자 중에서 검사하고자 하는 반도체 소자를 선택하는 것을 특징으 로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치의 마스터 제어부는 테스터로부터 릴레이 제어 신호를 전송 받기 위해, ASIC(Application Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array), PLD(Programmable Logic Device), 또는 마이크로 컨트롤러(Micro Controller)로 구현되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치의 슬레이브 제어부는 마스터 제어부로부터 릴레이 제어 신호를 전송 받기 위해, ASIC(Application Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array), PLD(Programmable Logic Device), 또는 마이크로 컨트롤러(Micro Controller)로 구현되는 것을 특징으로 한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
먼저, 기존 저사양의 반도체 소자 테스트 장치를 이용하여 복수의 반도체 소자를 병렬 테스트 함으로써, 고가의 테스터 등에 대한 설비 투자를 최소화할 수 있고 테스트 시간을 줄일 수 있으므로 반도체 소자에 대한 검사 비용을 크게 줄일 수 있다.
또한, 릴레이 제어 가능한 슬레이브 제어부를 포함하는 소규모 제어 보드인 PCB 모듈을 제어하고자 하는 해당 반도체 소자 근처에 배치함으로써, 프로브 카드 내부의 릴레이 제어선의 감소로 PCB 설계 부담과 제작 비용을 감소시키며 배치 가능한 릴레이 수를 더욱 늘림으로써 더욱 많은 병렬 반도체 소자의 개수를 확보할 수 있다.
또한, 제어부는 중앙 집중식의 고사양, 고비용의 FPGA를 사용하는 것보다 저렴하고 소규모의 FPGA, 마이크로 컨트롤러, PLD 또는 ASIC을 사용함으로써 비용을 절감할 수 있다.
또한, 슬레이브 제어부가 손상을 입은 경우에도 간단히 PCB 모듈만 교체할 수 있으므로, 사용자의 요청에 빠르게 대응할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
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 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 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.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 반도체 소자(300)를 검사하기 위한 장치는, 크게 테스터(Tester)(100)와 프로브 스테이션(도시되지 않음)으로 구성될 수 있다. 그리고, 프로브 스테이션은 프로브 카드(Probe Card)(200)를 포함하고 있으며, 프로브 카드(200)는 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치는 마스터 제어부(200a)와 적어도 하나의 PCB 모듈(210, 220, 230, 240)을 포함할 수 있다.
여기서, 테스터(100)는 복수의 반도체 소자(Device Under Test, 반도체 소자)(300)를 검사하기 위한 릴레이 제어 신호 및 데이터 신호를 전송할 수 있다. 이 때, 릴레이 제어 신호는 검사하고자 하는 반도체 소자(300)를 선택하기 위한 신호이고, 데이터 신호는 각각의 반도체 소자(300)가 실제로 동작할 때의 상황에 맞추어 그 기능을 검사하기 위한 것이다. 테스터(100)는 내부에서 데이터 신호를 생성하여 프로브 카드(200)를 통해 반도체 소자(300)에 전달하고 반도체 소자(300)로부터 출력되는 소정의 출력 신호는 다시 프로브 카드(200)를 통해 테스터(100)로 전달되어 이들을 비교함으로써 반도체 소자(300)가 양품인지 불량품인지를 검사할 수 있다. 도시되지는 않았으나, 릴레이 제어 신호는 테스터(100)의 유틸리티 채널(Utility Channel)을 이용하여 생성할 수 있으며, 데이터 신호는 테스터(100)의 I/O 채널(I/O Channel)을 이용하여 생성할 수 있다.
한편, 도시되지는 않았으나, 프로브 카드(200)는 반도체 소자 테스트 장치와 반도체 소자(300)의 디바이스 핀(PAD)에 전기적으로 연결되는 복수의 프로브 핀(Probe Pin)과 프로브 카드(200)를 고정시켜 주는 각종 기구물들로 구성될 수 있다. 프로브 카드(200)는 복수의 프로브 핀을 기구물을 사용하여 프로브 카드(200)의 몸체에 고정시켜 놓은 것으로, 테스터(100)에서 발생한 데이터 신호를 프로브 핀이 접촉된 웨이퍼(Wafer) 상의 반도체 소자(300)의 디바이스 핀에 전달하거나, 반대로 반도체 소자(300)의 출력을 테스터(100)에 전달시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치에서 PCB 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 프로브 카드(200)에 포함되어 있는 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치는, 테스터(100)로부터 복수의 반도체 소자(300)를 검사하기 위한 릴레이 제어 신호를 전송 받아 PCB 모듈(210, 220, 230, 240)에 전송하는 마스터 제어부(200a)와, PCB 모듈(210, 220, 230, 240)을 구비할 수 있다.
PCB 모듈(210, 220, 230, 240)은 마스터 제어부(200a)의 릴레이 제어 신호에 따라 릴레이 스위칭 블록(210b, 220b, 230b, 240b)의 릴레이부로 검사하고자 하는 반도체 소자(300)를 선택하여 검사할 수 있다. 이 때, 프로브 카드(200)는 한 번의 검사 사이클(Cycle)에서 복수의 반도체 소자(300)를 모두 순차적으로 검사할 수 있 다.
한편, 도 1 및 도 2에서는 4 개의 PCB 모듈(210, 220, 230, 240)을 구비하는 것을 예로 들고 있으나, 이는 예시적인 것이며, PCB 모듈의 개수는 테스터(100)의 채널 리소스(Channel Resource)의 개수, 검사하고자 하는 반도체 소자(300)의 개수, 또는 반도체 소자(300)에 형성된 디바이스 핀(PAD)의 개수 등의 조건에 따라 결정될 수 있다. 또한, 경우에 따라서는 프로브 카드(200)는 하나의 PCB 모듈만을 구비할 수도 있다. 또한, 도 1 및 도 2에서는 각각의 PCB 모듈(210, 220, 230, 240)이 3 개의 반도체 소자(311~313, 321~323, 331~333, 341~343)를 검사하는 경우를 예로 들고 있으나, 이는 예시적인 것이며, 각각의 PCB 모듈이 검사하는 반도체 소자의 개수도 당업자에 의해 얼마든지 변경 가능하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치에서 PCB 모듈을 구현한 예를 나타내는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 PCB 모듈(210)은 마스터 제어부(200a)로부터 전송된 릴레이 제어 신호를 수신 및 분석하여 릴레이 스위칭 블록(210b) 내의 릴레이부(211, 212, 213)를 제어하는 슬레이브 제어부(210a)와, 복수의 반도체 소자(300) 각각에 대한 연결 여부를 결정하는 릴레이 스위칭 블록(210b)으로 구성될 수 있다. 마스터 제어부(200a)는 전송 받은 릴레이 제어 신호를 해독하여 슬레이브 제어부(210a)가 인식할 수 있는 명령으로 바꿀 수 있다. 이 때, 릴레이 스위칭 블록(210b)은 릴레이 제어 신호에 따라 복수의 반도체 소자(300) 중에서 검사하고자 하는 반도체 소자를 선택하는 복수의 릴레이부(211, 212, 213)를 포함할 수 있다. 복수의 릴레이부(211, 212, 213)는 슬레이브 제어부(210a)의 릴레이 제어 신호에 따라 스위치를 온/오프(On/Off)하여 복수의 반도체 소자(300) 중에서 검사하고자 하는 반도체 소자를 선택할 수 있다.
도 3에서는 하나의 PCB 모듈(210)을 예로 들어 설명하고 있으나, 나머지 PCB 모듈(220, 230, 240)도 동일한 구성을 가질 수 있다. 여기서는, 슬레이브 제어부(210a)가 릴레이 스위칭 블록(210b)을 동작시켜 3 개의 반도체 소자(311, 312, 313)를 병렬 검사하고, 각각의 반도체 소자(311, 312, 313)는 3 개의 디바이스 핀(311a, 311b, 311c 또는 312a, 312b, 312c 또는 313a, 313b, 313c)으로 구성된 경우를 예로 들기로 한다.
도 3에서는 릴레이 스위칭 블록(210b)을 구성하는 릴레이부(211, 212, 213)가 각 3개의 접점(211a, 211b, 211c 또는 212a, 212b, 212c 또는 213a, 213b, 213c)을 가지고 있고, 각 접점은 검사하고자 하는 반도체 소자(311, 312, 313)의 디바이스 핀(311a, 311b, 311c 또는 312a, 312b, 312c 또는 313a, 313b, 313c)에 각각 대응하도록 연결된 예를 도시하고 있다. 즉, 검사하고자 하는 3 개의 반도체 소자(311, 312, 313) 각각에 하나의 릴레이부(211, 212, 213)가 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치에서 복수의 반도체 소자(311, 312, 313)를 병렬 검사하는 방법을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 슬레이브 제어부(210a)가 릴레이 스위칭 블록(210b)의 릴레이부(211)를 동작시켜 첫 번째 반도체 소자(311)의 디바이스 핀(311a, 311b, 311c)를 연결한 후 검사를 할 수 있다. 그리고, 슬레이브 제어부(210a)가 릴레이 스위칭 블록(210b)의 릴레이부(212)를 동작시켜 두 번째 반도체 소자의 디바이스 핀(312a, 312b, 312c)를 연결한 후 검사를 할 수 있다. 마지막으로, 슬레이브 제어부(210a)가 릴레이 스위칭 블록(210b)의 릴레이부(213)를 동작시켜 세 번째 반도체 소자(313)의 디바이스 핀(313a, 313b, 313c)를 연결한 후 검사를 할 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 릴레이 스위칭 블록(210b) 및 각각의 릴레이부(211, 212, 213)의 구성은 예시적인 것이며, 복수의 반도체 소자(311, 312, 313)와의 연결을 스위칭 할 수 있는 장치라면 어떠한 장치도 가능하다. 바람직하게는, 릴레이부(211, 212, 213)는 릴레이(Relay)와 같은 스위칭 소자를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 당업자에 의해 변경 가능하다.
한편, 마스터 제어부(200a)는 테스터(100)로부터 릴레이 제어 신호를 전송 받기 위해 프로그램 되어야 하고, 슬레이브 제어부(210a)는 마스터 제어부(200a)로부터 전송되는 릴레이 제어 신호를 이용하여 릴레이 스위칭 블록(210b)을 제어할 수 있도록 프로그램 되어야 한다. 이러한 마스터 제어부(200a)와 슬레이브 제어부(210a)는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array), PLD(Programmable Logic Device), 또는 마이크로 컨트롤러(Micro Controller) 등으로 구현될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 복수의 소규모 제어보드를 사용하여 슬레이브 제어부의 기능을 구현하였으나, 이에 한정되지 않고 당업자에 의해 변경 가능하다.
종래의 반도체 소자 테스트 장치는 모든 릴레이부를 제어하는 중앙 집중식 제어부와, 적어도 하나의 릴레이 스위칭 블록을 포함하고, 하나의 릴레이 스위칭 블록은 하나의 PCB로 이루어질 수 있으며, 중앙 집중식 제어부로부터 제어하고자 하는 릴레이 제어선을 각각 연결하였다. 즉, 하나의 릴레이 스위칭 블록은 중앙 집중식 제어부로부터 제어하고자 하는 릴레이부의 수만큼 릴레이 제어선이 연결되며, 중앙 집중식 제어부는 본 발명의 마스터 제어부(200a)와 슬레이브 제어부(210a)가 하는 역할을 모두 담당하였다. 따라서, 종래의 중앙 집중식 제어부는 많은 릴레이부를 제어하기 위해서 많은 입출력 포트를 가져야 했다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치의 경우, 마스터 제어부(200a)와 적어도 하나의 PCB 모듈(210, 220, 230, 240) 사이에 연결되는 릴레이 제어선의 개수를 줄일 수 있다. 또한, 마스터 제어부(200a)와 슬레이브 제어부(210a, 220a, 230a, 240a) 사이의 릴레이 제어선은 테스터(100)의 릴레이 제어 신호를 전달하는 적은 수의 통신선을 가진다. 이러한 릴레이 제어선들은 프로브 카드(200)의 PCB를 통과하므로 프로브 카드(200)의 PCB 설계 및 제작에 있어 많은 이득을 얻을 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치에서 프로브 카드에 PCB 모듈을 장착하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, PCB 모듈(210)은 프로브 카드(200)에 구비된 PCB 모듈 커넥터(210c)에 수직하게 접속 또는 분리될 수 있다. 이 때, PCB 모듈(210)은 메일 커넥터(Male 커넥터)의 형태를 가지며 프로브 카드 위의 PCB 모듈 커넥터(210c)는 피메일 커넥터(Female 커넥터)의 형태를 가지는 것이 바람직하다. 또한, PCB 모듈 커넥터(210c)는 복수의 프로브 핀이 설치된 프로브 카드(200)의 반대 측 표면 상에 설치될 수 있다. 따라서, 특정 PCB 모듈(210, 220, 230, 240)에서 오류가 발생하는 등의 문제가 생길 때에는 PCB 모듈(210, 210, 220, 230, 240)의 교체가 용이하므로 유지 보수를 보다 수월하게 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치에서 테스터, 마스터 제어부 및 복수의 PCB 모듈 사이에서 통신하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 테스터(100)는 병렬(Parallel) 통신을 이용하여 마스터 제어부(200a)에 릴레이 제어 신호를 전송하고, 마스터 제어부(200a)는 직렬(Serial) 통신을 이용하여 복수의 PCB 모듈(210, 220, 230, 240)로 릴레이 제어 신호를 전송할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치의 경우, 마스터 제어부(200a)가 복수의 PCB 모듈(210, 220, 230, 240)로 릴레이 제어 신호를 전송하기 위해, 직렬(Serial) 통신인 I2C 통신을 이용할 수 있다. I2C 통신은 단지 두 개의 버스 선, 즉, SDA(Serial DAta Line) 신호선과 SCL(Serial CLock Line) 신호선을 사용하는 간단하고 효율적인 통신 방식이다. I2C 통신은 여러 개의 마스터와 슬레이브를 가질 수 있으며 최대 400 kHz 데이터 속도까지 지원할 수 있다. 또한, 7 비트의 주소를 사용하여 128 개의 서로 다른 슬레이브 주소를 설정할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 마스터 제어부(200a)는 I2C 통신에 있어서 마스터로 동작하고, 복수의 PCB 모듈(210, 220, 230, 240)은 I2C 통신에 있어서 슬레이브로 동작할 수 있다. 이 때, 마스터 제어부(200a)로부터 복수의 PCB 모듈(210, 220, 230, 240)로 전송되는 릴레이 제어 신호는 SCL(Serial CLock Line)에 맞추어 SDA(Serial Data Line)를 통해 I2C 통신 데이터의 형태로 전송될 수 있다. 보다 정확하게는, I2C 통신 데이터의 주소 바이트(Address Byte)에는 복수의 PCB 모듈(210, 220, 230, 240) 각각에 포함된 슬레이브 제어부(210a, 220a, 230a, 240a)의 주소 정보를 입력하고, 데이터 바이트(Data Byte)에는 슬레이브 제어부(210a, 220a, 230a, 240a)가 릴레이부(210b, 220b, 230b, 240b)를 동작시켜 복수의 반도체 소자(300) 중 특정 반도체 소자(300) 및 디바이스 핀을 선택하도록 하는 데이터 정보를 입력할 수 있다. 따라서, 마스터 제어부(200a)로부터 전송된 I2C 통신 데이터의 형태에 따라 해당하는 PCB 모듈(210, 220, 230, 240)을 통해 특정 반도체 소자를 검사할 수 있다.
한편, 마스터 제어부(200a)가 복수의 PCB 모듈(210, 220, 230, 240)로 릴레이 제어 신호를 전송하기 위한 직렬 통신 방법으로 I2C 통신을 선택을 하였으나, 반드시 I2C를 사용해야 하는 것은 아니며 직렬 통신을 사용하는 다른 프로토콜을 사용하거나 직접 프로토콜을 만들어서 사용할 수도 있다. 또한, 테스터(100)와 마스터 제어부(200a)는 반드시 병렬 통신을 사용해야 하는 것은 아니며 시리얼 통신을 사용할 수도 있다. 더 나아가 2가지 모두 유선 통신이 아닌 무선 통신을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 마스터 제어부(200a)는 PCB 모듈(210, 220, 230, 240)로 릴레이 제어 신호를 전송하기 위해, USB, CAN, UART 또는 사용자 정의 통신 규약의 유선 통신 방법을 사용하거나, Zigbee, Bluetooth, 또는 UWB의 무선 통신 방법을 사용할 수도 있다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 테스터(100)로부터 프로브 카드(200)로 전송되는 모든 신호는 ZIF(Zero Insertion Force) 커넥터(200b)를 통하여 전달될 수 있으며, ZIF 커넥터(200b)는 프로브 카드(200)의 가장자리 부분에 설치될 수 있다.
이상, 본 실시예에서 사용되는 '~부' 또는 '모듈'이라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부' 또는 '모듈'은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부' 또는 '모듈'은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부' 또는 '모듈'은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부' 또는 '모듈'은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부' 또는 '모듈'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부' 또는 '모듈'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부' 또는 '모듈'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부' 또는 '모듈'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장 치에서 반도체 소자를 검사하는 방법을 나타내는 순서도이다.
먼저, 검사하고자 하는 반도체 소자(300)가 형성된 웨이퍼(도시되지 않음)를 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치가 포함된 프로브 카드(200)에 연결할 수 있다(S401). 이 때, 웨이퍼는 핸들러(Handler)(도시되지 않음)에 장착될 수 있으며, 필요에 따라 핸들러에 의해 상하 또는 좌우로 이동하거나 회전할 수 있다.
웨이퍼가 프로브 카드(200)에 연결되면, 테스터(100)는 유틸리티 채널을 통해 릴레이 제어 신호를 생성하여 프로브 카드(200)에 구비된 마스터 제어부(200a)에 전송한다(S402). 이 때, 릴레이 제어 신호를 전송 받은 마스터 제어부(200a)는 릴레이 제어 신호를 해독한 후, 직렬 통신 또는 무선 통신으로 해당하는 PCB 모듈(210, 220, 230, 240)로 전송할 수 있다(S403).
릴레이 제어 신호를 받은 PCB 모듈(210, 220, 230, 240) 내 슬레이브 제어부(210a, 220a, 230a, 240a)는 릴레이 스위칭 블록(210b, 220b, 230b, 240b)의 릴레이부의 온/오프(On/Off)를 제어하여(S404), 반도체 검사를 순차적으로 선택 및 검사하고(S405) 반도체 소자(300)의 상태, 즉 반도체 소자(300)의 양, 불량을 판단할 수 있다(S406). 그리고, 테스터(100)는 검사하고자 하는 반도체 소자(300)가 있는지 판단하여(S407) 검사하고자 하는 반도체 소자(300)가 남아 있는 경우 상기 단계 S402 내지 S407를 반복할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치에 따르면, 기존 저사양의 반도체 소자 테스트 장치를 이용하여 복수의 반도체 소자를 병렬 테스트 함으로써, 고가의 테스터 등에 대한 설비 투자를 최소 화할 수 있고 테스트 시간을 줄일 수 있으므로 반도체 소자에 대한 검사 비용을 크게 줄일 수 있다. 또한, 릴레이 제어 가능한 슬레이브 제어부를 포함하는 소규모 제어 보드인 PCB 모듈을 제어하고자 하는 해당 반도체 소자 근처에 배치함으로써, 프로브 카드 내부의 릴레이 제어선의 감소로 PCB 설계 부담과 제작 비용을 감소시키며 배치 가능한 릴레이 수를 더욱 늘림으로써 더욱 많은 병렬 반도체 소자의 개수를 확보할 수 있다. 또한, 제어부는 중앙 집중식의 고사양, 고비용의 FPGA를 사용하는 것보다 저렴하고 소규모의 FPGA, 마이크로 컨트롤러, PLD 또는 ASIC을 사용함으로써 비용을 절감할 수 있다. 또한, 슬레이브 제어부가 손상을 입은 경우에도 간단히 PCB 모듈만 교체할 수 있으므로, 사용자의 요청에 빠르게 대응할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명이 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치에서 PCB 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치에서 PCB 모듈을 구현한 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치에서 프로브 카드에 PCB 모듈을 장착하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치에서 테스터, 마스터 제어부 및 복수의 PCB 모듈 사이에서 통신하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치에서 반도체 소자를 검사하는 방법을 나타내는 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치
100: 테스터 200: 프로브 카드
200a: 마스터 제어부 200b: ZIF 커넥터
210, 220, 230, 240: PCB 모듈
210a, 220a, 230a, 240a: 슬레이브 제어부
210b, 220b, 230b, 240b: 릴레이 스위칭 블록
210c: PCB 모듈 커넥터 211, 212, 213: 릴레이부
211a~211c, 212~212c, 213a~213c: 스위칭부
300: 복수의 반도체 소자
311~313, 321~323, 331~333, 341~343: 반도체 소자(DUT)
311a~311c, 312a~312c, 313a~313c: 디바이스 핀

Claims (9)

  1. 테스터(Tester)로부터 복수의 반도체 소자를 검사하기 위한 릴레이(Relay) 제어 신호를 유선 또는 무선으로 전송 받아 PCB 모듈로 전송하는 마스터 제어부;
    상기 PCB 모듈 내에 구비되며, 상기 마스터 제어부로부터 상기 릴레이 제어 신호를 전송 받는 슬레이브 제어부; 및
    상기 PCB 모듈 내에 구비되며, 상기 릴레이 제어 신호에 따라 상기 복수의 반도체 소자 중에서 검사하고자 하는 반도체 소자를 선택하는 복수의 릴레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스터 제어부는 전송 받은 상기 릴레이 제어 신호를 해독하여 상기 슬레이브 제어부가 인식할 수 있는 명령으로 바꾸어 주는 것을 특징으로 하는 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스터 제어부는 상기 PCB 모듈로 상기 릴레이 제어 신호를 전송하기 위해 직렬(Serial) 통신인 I2C를 사용하는 것을 특징으로 하는 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 릴레이 제어 신호는, SDA(Serial DAta Line)를 통해 I2C 통신 데이터의 형태로 전송되며, 상기 I2C 통신 데이터의 주소 바이트(Address Byte)에는 상기 슬레이브 제어부의 주소 정보를 입력하고, 상기 I2C 통신 데이터의 데이터 바이트(Data Byte)에는 복수의 릴레이부가 상기 복수의 반도체 소자 중 특정 반도체 소자 및 상기 특정 반도체 소자에 형성된 디바이스 핀을 선택하도록 하는 데이터 정보를 입력하는 것을 특징으로 하는 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스터 제어부는 상기 PCB 모듈로 상기 릴레이 제어 신호를 전송하기 위해, USB, CAN, UART 또는 사용자 정의 통신 규약의 유선 통신 방법을 사용하거나, Zigbee, Bluetooth, 또는 UWB의 무선 통신 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 PCB 모듈은 복수개 구비되는 것을 특징으로 하는 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 릴레이부는 상기 슬레이브 제어부의 릴레이 제어 신호에 따라 스위치를 온/오프(On/Off)하여 상기 복수의 반도체 소자 중에서 검사하고자 하는 반도체 소자를 선택하는 것을 특징으로 하는 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스터 제어부는 상기 테스터로부터 상기 릴레이 제어 신호를 전송 받기 위해, ASIC(Application Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array), PLD(Programmable Logic Device), 또는 마이크로 컨트롤러(Micro Controller)로 구현되는 것을 특징으로 하는 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬레이브 제어부는 상기 마스터 제어부로부터 상기 릴레이 제어 신호를 전송 받기 위해, ASIC(Application Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array), PLD(Programmable Logic Device), 또는 마이크로 컨트롤러(Micro Controller)로 구현되는 것을 특징으로 하는 분산 제어 방식 반도체 소자 테스트 장치.
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