KR20160056453A - 반도체 테스트 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20160056453A
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Abstract

본 발명은 반도체 테스트 장치를 제공한다. 반도체 테스트 장치는 웨이퍼가 배치되는 척, 상기 척 상에 위치하고, 상기 웨이퍼에 테스트 신호를 제공하는 프로브 카드, 상기 프로브 카드에 위치하는 센서, 상기 프로브 카드와 연결되며 상기 프로브 카드에 테스트 신호를 전달하는 베이스 유닛 및 상기 베이스 유닛과 상기 프로브 카드를 연결하고, 상기 프로브 카드의 변형을 보정하는 압력 장치를 포함한다.

Description

반도체 테스트 장치 및 방법 {Apparatus and method for testing semiconductor}
본 발명은 반도체에 관한 것으로, 구체적으로 프로브 카드를 이용한 반도체 테스트 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 디바이스는 웨이퍼(Wafer) 상에 패턴(Pattern)을 형성시키는 팹(FAB, Fabrication) 공정과, 패턴이 형성된 웨이퍼를 각 단위 칩(Chip)으로 조립하는 어셈블리(Assembly) 공정에 의해 제조되며, 팹 공정과 어셈블리 공정의 사이에는 웨이퍼를 구성하고 있는 단위 반도체 디바이스의 전기적 특성을 테스트하는 이.디.에스(EDS, Electric Die Sorting) 공정이 진행된다.
이.디.에스(EDS) 공정은 웨이퍼를 구성하고 있는 반도체 디바이스들 중에서 불량품인 디바이스를 판별하기 위하여 진행된다. 이.디.에스 공정은 웨이퍼를 구성하는 반도체 디바이스들에 전기적 신호를 인가시키고 인가된 전기적 신호로부터 체크되는 신호에 의해 반도체 디바이스의 불량 여부를 판단하는 테스트 장치를 이용한다.
테스트 장치에는 프로브 카드가 제공된다. 프로브 카드에는 웨이퍼를 구성하는 반도체 디바이스들의 전기적 특성을 테스트할 수 있도록 반도체 디바이스의 전극 패드와 접촉하여 전기적 신호를 인가하는 탐침자들이 구비된다.
본 발명의 기술적 과제는 프로브 카드의 휨을 보정할 수 있는 반도체 테스트 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 프로브 카드를 수직 이동하는 보정을 할 수 있는 반도체 테스트 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 센서, 촬영 부재 및 저항값을 통해 오버 드라이브량을 측정하여 프로브 카드의 휨 등을 보정할 수 있는 반도체 테스트 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 반도체 테스트 장치를 제공한다. 반도체 테스트 장치는 웨이퍼가 배치되는 척, 상기 척 상에 위치하고, 상기 웨이퍼에 테스트 신호를 제공하는 프로브 카드, 상기 프로브 카드에 위치하는 센서, 상기 프로브 카드와 연결되며 상기 프로브 카드에 테스트 신호를 전달하는 베이스 유닛 및 상기 베이스 유닛과 상기 프로브 카드를 연결하고, 상기 프로브 카드의 변형을 보정하는 압력 장치를 포함한다.
일 예에 의하여, 상기 압력 장치는 상기 프로브 카드 상의 중앙부 및 둘레를 따라 복수개가 배치된다.
일 예에 의하여, 상기 프로브 카드는, 프로브 기판, 상기 프로브 기판 상에 배치되는 스티프너, 상기 프로브 기판 하부에 배치되는 하부 기판, 상기 하부 기판에 연결되는 탐침자들을 포함한다.
일 예에 의하여, 상기 센서는, 상기 프로브 기판에 배치되는 제 1 센서 및 상기 하부 기판에 배치되는 제 2 센서를 포함하되, 상기 제 1 센서는 상기 프로브 기판의 중앙부 및 외주면을 따라 복수개가 배치되고, 상기 제 2 센서는 상기 하부 기판의 외주면을 따라 복수개가 배치된다.
일 예에 의하여, 상기 제 1 센서는 상기 프로브 기판과 상기 하부 기판 사이의 거리를 측정하고, 상기 제 2 센서는 상기 하부 기판과 상기 척 사이의 거리를 측정한다.
일 예에 의하여, 상기 제 1 센서, 상기 제 2 센서 및 상기 압력 장치를 제어하는 제어부를 더 포함하되, 상기 제 1 센서는 상기 탐침자들이 상기 웨이퍼에 접촉한 순간의 상기 프로브 기판과 상기 하부 기판 사이의 거리인 제 1 거리와 테스트가 끝난 순간의 상기 프로브 기판과 상기 하부 기판 사이의 거리인 제 2 거리를 측정하고, 상기 제 2 센서는 상기 탐침자들이 상기 웨이퍼에 접촉한 순간의 상기 하부 기판과 상기 척 사이의 거리인 제 3 거리와 테스트가 끝난 순간의 상기 하부 기판과 상기 척 사이의 거리인 제 4 거리를 측정하고, 상기 제어부는 상기 제 1 거리와 상기 제 2 거리의 차 및 상기 제 3 거리와 상기 제 4 거리의 차를 통해 오버 드라이브량을 구한다.
일 예에 의하여, 상기 척을 둘러싸는 프로버실을 더 포함하되, 상기 프로버실의 내벽에 이동 가능한 촬영부재가 제공되고, 상기 촬영부재는 상기 척 상의 상기 웨이퍼를 촬영한다.
일 예에 의하여, 상기 촬영부재 및 상기 압력장치를 제어하는 제어부를 더 포함하되, 상기 촬영부재는 상기 탐침자들이 상기 웨이퍼에 제 1 접촉한 후 상기 웨이퍼의 이미지인 제 1 이미지 및 테스트를 끝낸 후 상기 탐침자들이 상기 웨이퍼에 제 2 첩촉한 후 상기 웨이퍼의 이미지인 제 2 이미지를 촬영하고, 상기 제어부는 상기 제 1 이미지와 제 2 이미지를 비교하여 오버 드라이브량을 구한다.
일 예에 의하여, 상기 베이스 유닛과 연결되는 테스터를 더 포함하되, 상기 테스터는, 상기 베이스 유닛상에 배치되는 테스터 헤드 및 상기 테스터 헤드와 전기적으로 연결되는 테스터 본체를 포함하고, 상기 테스터 본체, 상기 테스터 헤드, 상기 베이스 유닛 및 상기 프로브 카드는 전기적으로 연결된다.
일 예에 의하여, 상기 테스터와 연결되고 상기 압력 장치를 제어하는 제어부를 더 포함하되, 상기 탐침자들이 상기 웨이퍼에 접촉한 순간에 상기 테스터는 상기 웨이퍼 상의 반도체 디바이스에 전류를 인가하여 상기 반도체 디바이스의 제 1 저항값을 측정하고, 테스트가 끝난 후 상기 테스터는 상기 웨이퍼 상의 반도체 디바이스에 전류를 인가하여 상기 반도체 디바이스의 제 2 저항값을 측정하고, 상기 제어부는 상기 테스터가 측정한 상기 제 1 저항값 및 제 2 저항값을 전송받아 오버 드라이브량을 구한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 반도체 테스트 장치는, 웨이퍼에 테스트 신호를 제공하는 프로브 카드, 상기 프로브 카드와 연결되며 상기 프로브 유닛에 테스트 신호를 전달하는 베이스 유닛, 상기 베이스 유닛과 상기 프로브 카드를 연결하고, 상기 프로브 카드의 변형을 보정하는 압력 장치 및 상기 프로브 카드를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 프로브 카드는 제 1 센서를 포함하는 프로브 기판, 상기 프로브 기판 상에 배치되는 스티프너, 상기 프로브 기판 하부에 배치되고, 제 2 센서를 포함하는 하부 기판 및 상기 하부 기판에 연결되어 상기 웨이퍼와 첩촉하여 반도체를 테스트하는 탐침자들을 포함한다.
일 예에 의하여, 상기 제 1 센서는 상기 프로브 기판의 중앙부 및 외주면을 따라 복수개가 배치되고, 상기 제 2 센서는 상기 하부 기판의 외주면을 따라 복수개가 배치된다.
일 예에 의하여, 상기 제 1 센서는 상기 프로브 기판과 상기 하부 기판 사이의 거리를 측정하고, 상기 제 2 센서는 상기 하부 기판과 상기 척 사이의 거리를 측정한다.
일 예에 의하여, 상기 압력 장치는 상기 프로브 카드 상의 중앙부 및 둘레를 따라 복수개가 배치되고, 상기 프로브 카드의 변형시 상기 프로브 카드에 압력을 가한다.
일 예에 의하여, 상기 베이스 유닛과 연결되는 테스터를 더 포함하되, 상기 테스터는 상기 베이스 유닛상에 배치되는 테스터 헤드 및 상기 테스터 헤드와 전기적으로 연결되는 테스터 본체를 포함하고, 상기 테스터 본체, 상기 테스터 헤드, 상기 베이스 유닛 및 상기 프로브 카드는 전기적으로 연결된다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 변형된 프로브 카드의 수평을 보정하면서 프로브 카드의 수직방향을 보정할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 센서, 촬영 부재 및 저항값을 통해 오버 드라이브량을 측정하고, 압력 장치를 통해 변형된 프로브 카드를 보정할 수 있다.
도 1은 반도체 디바이스가 형성된 웨이퍼를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 "A" 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.
도 3은 반도체 테스트 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1의 “B” 부분을 확대하여 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 3의 프로브 카드의 상면을 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 3의 프로브 카드의 저면을 보여주는 사시도이다.
도 7은 하부 기판의 상면을 보여주는 사시도이다.
도 8은 도 4의 C - C'선을 따른 프로브 카드의 단면도이다.
도 9a 및 도 9b는 센서가 프로브 카드의 변형을 측정하는 것을 설명하기 위한 도면들이다.
도 10은 센서가 프로브 카드의 변형을 측정하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 11a 및 도 11b는 촬영 부재가 프로브 카드의 변형을 측정하는 것을 설명하기 위한 도면들이다.
도 12는 촬영 부재가 프로브 카드의 변형을 측정하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 13은 반도체 디바이스의 저항을 통해 프로브 카드의 변형을 측정하는 방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함되는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1은 반도체 디바이스가 형성된 웨이퍼를 보여주는 도면이고, 도 2는 도 1의 "A" 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 팹(FAB, Fabrication) 공정을 통해 웨이퍼(W) 상에 복수 개의 반도체 디바이스들(1)이 형성되고, 반도체 디바이스들(1)은 스크라이브 레인(3)에 의해 분리된 후 어셈블리(Assembly) 공정을 통해 개별 단위 칩으로 제조된다.
팹 공정과 어셈블리 공정의 사이에는 웨이퍼(W)에 형성된 반도체 디바이스들(1)의 전기적 특성을 검사하는 이.디.에스(EDS, Electric Die Sorting) 공정이 진행된다. 이.디.에스 공정은 웨이퍼(W)에 형성된 반도체 디바이스들(1)의 주변부를 따라 제공되는 전극 단자들(5)에 전기적 신호를 인가하고, 인가된 전기적 신호로부터 체크되는 신호에 의해 반도체 디바이스들(1)의 불량 여부를 판단하는 공정이다.
이하에서는 이.디.에스 공정의 진행에 사용되는 따른 반도체 테스트 장치를 설명한다.
도 3은 반도체 테스트 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 반도체 테스트 장치(10)는 프로버실(100), 로더실(200), 프로브 카드(300), 그리고 테스터(400)를 포함한다.
프로버실(100)은 반도체 디바이스의 전기적 특성을 검사하는 이.디.에스 공정이 진행되는 공간을 제공한다. 프로버실(100)의 일 측에는 로더실(200)이 인접하게 배치된다. 로더실(200)은 검사될 웨이퍼(W)를 수용하고, 웨이퍼(W)를 프로버실(100)로 전달한다. 프로버실(100)의 내측에는 척(110)이 배치되고, 프로버실(100)의 상부 벽(102)에 형성된 홀(102a)에는 척(110)과 마주보도록 프로브 카드(300)가 제공된다. 척(110) 상에는 로더실(200)로부터 전달된 웨이퍼(W)가 제공된다. 웨이퍼(W)는 반도체 디바이스의 전극 단자가 형성된 주면이 위쪽을 향한 상태로 척(110)에 놓인다.
척(110)은 이송 부재(120) 상에 설치된다. 척(110)은 진공 흡착 등의 방법으로 웨이퍼(W)를 고정시킬 수 있다. 척(110)의 일측면에는 샌드 페이퍼(미도시)가 배치될 수 있다. 샌드 페이퍼(미도시)는 소정의 거칠기를 갖는다. 후술하는 프로브 카드(300)의 탐침자들(332)의 끝단에 이물질 등이 묻을 경우, 탐침자들(332)의 끝단을 샌드 페이퍼(미도시)에 샌딩시킴으로써 이물질 등을 제거할 수 있다.
이송 부재(120)는 척(110)을 수평 방향(Ⅰ,Ⅱ)과 수직 방향(Ⅲ)으로 직선 이동시키고, 척(110)을 웨이퍼(W)의 평면에 수직한 자기 중심축을 기준으로 회전시킨다. 여기서, 수평 방향(Ⅰ,Ⅱ)은 웨이퍼(W)의 평면상에서 반도체 디바이스들이 배열된 방향이고, 수직 방향(Ⅲ)은 웨이퍼(W)의 평면에 수직한 방향이다.
이송 부재(120)가 척(110)을 회전시키면, 웨이퍼(W)에 형성된 반도체 디바이스의 전극 단자들의 배열방향이 프로브 카드(300)의 탐침자들(332)의 배열 방향으로 정렬된다. 이송 부재(120)가 척(110)을 수평 방향(Ⅰ,Ⅱ)으로 이동시키면, 웨이퍼(W)에 형성된 반도체 디바이스의 전극 단자들이 프로브 카드(300)의 탐침자들(332)의 연직 방향 아래에 정렬된다. 이송 부재(120)가 척(110)을 수직 방향으로 직선 이동시키면, 웨이퍼(W)에 형성된 반도체 디바이스의 전극 단자들이 프로브 카드(300)의 탐침자들(332)에 물리적으로 접촉된다.
탐침자들(332)과 전극 단자들의 물리적 접촉에 의해 전극 단자에는 콘택 마크(Contact Mark)가 형성된다. 콘택 마크의 확인 수단으로는 디.피.에스(DPS, Sirect Probe Sensor) 카메라와 같은 촬영 부재(130)가 사용될 수 있다. 촬영 부재(130)는 척(110)의 일측에 제공될 수 있으며, 촬영 부재(130)는 전극 단자의 표면을 촬영하여 전극 단자의 이미지 데이터를 획득한다. 이미지 데이터는 제어부(미도시)로 전송되고, 제어부(미도시)는 콘택 마크가 원하는 위치에 형성되었는가 또는 접촉 불량에 의해 콘택 마크 불량이 발생되었는가의 여부를 판단한다.
테스터(400)는 테스터 본체(410)와 테스터 헤드(420)를 포함한다. 테스터 본체(410)는 프로버실(100)의 다른 측에 배치된다. 테스터 본체(410)는 반도체 디바이스의 검사를 위한 전기 신호를 출력하고, 검사 결과의 전기 신호를 입력받아 반도체 디바이스의 정상 동작 여부를 판단한다. 테스터 헤드(420)는 테스터 본체(410)에 전기적으로 연결된다. 테스터 본체(410)는 프로브 카드(300)가 접속되는 베이스 유닛(440)를 가지며, 테스터 헤드(420)는 베이스 유닛(440)에 접속된 프로브 카드(300)와 테스터 본체(410) 간에 전기 신호를 전달한다. 베이스 유닛(440)의 하면에는 커넥터들(미도시)이 제공된다. 베이스 유닛(440)의 커넥터들(미도시)은 프로브 카드(300)의 커넥터들(312)과 암수 한 쌍을 이루도록 제공된다. 프로브 카드(300)는 베이스 유닛(420)의 개방된 하부를 폐쇄하도록 베이스 유닛(440)에 결합될 수 있으며, 이때 프로브 카드(300)의 커넥터들 (미도시)이 베이스 유닛(440)의 커넥터들(312)에 결합된다.(도 5 참조)
웨이퍼(W)는 로더실(200)로부터 프로버실(100)로 전달된다. 프로버실(100)로 전달된 웨이퍼(W)는 척(110)에 놓인다. 이송 부재(120)는 척(110)을 회전 및 수평 이동시켜 웨이퍼(W)에 형성된 반도체 디바이스의 전극 단자들을 프로브 카드(300)의 탐침자들(332)에 정렬시킨다. 이송 부재(120)는 척(110)을 수직 이동시켜 반도체 디바이스의 전극 단자들을 프로브 카드(300)의 탐침자들(332)에 접촉시킨다.
테스터 본체(410)는 반도체 디바이스의 전기적 특성 검사에 필요한 전기 신호 출력를 출력한다. 테스터 헤드(420)는 테스터 본체(410)의 출력 전기 신호를 프로브 카드(300)로 전달한다. 프로브 카드(300)로 전달된 전기 신호는 탐침자들(332)과 접촉된 전극 단자를 통해 반도체 디바이스에 인가된다. 반도체 디바이스는 인가된 전기 신호에 따른 동작을 수행하고, 검사 결과의 전기 신호를 전극 단자를 통해 출력한다. 전극 단자에서 출력된 검사 결과의 전기 신호는 전극 단자에 접촉된 탐침자들(332)을 통해 프로브 카드(300)로 전달된다. 프로브 카드(300)는 검사 결과의 전기 신호를 테스터 헤드(420)로 전달한다. 테스터 본체(410)는 테스터 헤드(420)로부터 검사 결과의 전기 신호를 전달받아 반도체 디바이스의 정상 동작 여부를 판단한다.
도 4는 도 1의 “B” 부분을 확대하여 보여주는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 척(110) 상에 웨이퍼(W)가 제공된다. 척(110)에는 제 2 반사판(115)이 제공될 수 있다. 제 2 반사판(115)은 척(110)의 측면에 배치될 수 있고, 척(110)의 둘레를 따라 복수개로 제공될 수 있다. 제 2 반사판(115)은 후술하는 제 2 센서(334)과 수직적으로 나란히 배치될 수 있다. 다른 예로, 제 2 반사판(115)은 척(110) 상의 가장자리에 제공될 수 있다.
척(110) 상에 프로브 카드(300)가 위치한다. 프로브 카드(300)는 프로브 기판(310), 스티프너(320), 하부 기판(330) 및 인터포저(340)를 포함할 수 있다. 프로브 기판(310)은 원판 형상일 수 있다. 프로브 기판(310)은 유리 에폭시(Glass Epoxy) 수지 재질로 제공될 수 있다. 프로브 기판(310)에는 제 1 센서(315)가 제공될 수 있다. 제 1 센서(315)는 프로브 기판(310)의 중앙부 및 외주면을 따라 복수개가 배치될 수 있다. 제 1 센서(315)는 레이저광식 측정기일 수 있다. 제 1 센서(315)는 프로브 기판(310)과 하부 기판(330) 사이의 거리를 측정할 수 있다.
스티프너(320)는 프로브 기판(310) 상에 위치한다. 스티프너(320)은 프로브 기판(310)의 휨이나 뒤틀림과 같은 변형을 방지할 수 있다.
인터포저(340)는 하부 기판(330)과 프로브 기판(310)을 연결한다. 하부 기판(330)의 하면에는 검사되는 반도체 디바이스의 전극 단자들과 물리적으로 접촉하는 탐침자들(332)이 제공된다.
하부 기판(330)은 프로브 기판(310)의 하면에 위치한다. 하부 기판(330)은 웨이퍼(W)에서 반도체 디바이스들이 이루는 행 또는 열 전체를 수용할 수 있는 길이를 갖는 막대 형상일 수 있다. 하부 기판(330)에는 제 2 센서(334)가 제공될 수 있다. 제 2 센서(334)는 하부 기판(330)의 외주면을 따라 복수개가 배치될 수 있다. 하부 기판(330) 상에는 제 1 반사판(336)이 배치될 수 있다. 제 1 반사판(336)은 제 1 센서(315)와 수직적으로 나란히 배치된다. 제 1 반사판(336)은 하부 기판(330) 상의 중앙부 및 외주면을 따라 복수개가 배치될 수 있다. 제 1 반사판(336)은 제 1 센서(315)의 수만큼 제공된다. 예를 들어, 제 1 반사판(336)은 하부 기판(330) 상의 중앙부에 하나가 배치되고, 하부 기판(330) 상의 외주면에 4개가 배치될 수 있다.
하부 기판(330)의 하면에는 탐침자들(332)이 제공될 수 있다. 탐침자들(332)은 웨이퍼(W)상의 반도체 디바이스에 형성된 전극 단자에 접촉된다. 탐침자들(332)은 얇은 두께를 갖는 니들 형상으로 제공될 수 있다. 탐침자들(332)은 테스터(400)로부터 전달된 테스트 신호를 반도체 디바이스로 전달하는 역할을 한다. 따라서, 다수의 반도체 디바이스에 한번에 신호를 전달할 수 있도록 복수개로 제공될 수 있다. 또한, 탐침자들(332)은 반도체 디바이스에 전류를 흘려주어 반도체 디바이스의 저항을 측정할 수 있다.
베이스 유닛(440)과 프로브 카드(300) 사이에 실린더(520) 및 압력 장치(600)가 배치될 수 있다. 실린더(520)는 베이스 유닛(440) 및 프로브 카드(300)의 중앙 영역 사이와 가장자리 영역 사이에 복수개로 제공될 수 있다. 실린더(520)는 탄성 부재일 수 있다. 예를 들어, 탄성 부재는 코일 스프링 또는 탄성 고무일 수 있다. 실린더(520)는 베이스 유닛(440)과 프로브 카드(300)를 연결하며, 웨이퍼(W)를 테스트할 때 프로브 카드(300)가 받는 압력을 완충하는 역할을 한다.
압력 장치(600)는 베이스 유닛(440) 및 프로브 카드(300)의 중앙 영역 사이와 가장자리 영역 사이에 복수개로 제공될 수 있다. 이.디.에스 공정에서, 웨이퍼(W)는 -20℃부터 90℃까지 변화되는 온도 조건으로 테스트될 수 있다. 이는 저온 상태와 고온 상태에서 반도체 디바이스를 테스트 할 경우, 동작 여부에 대한 신뢰성을 더 높일 수 있기 때문이다. 그러나, 웨이퍼(W)의 대구경화에 따라 프로브 카드(300)의 크기가 커져, 저온 및 고온 테스트시 프로브 카드(300)의 변형이 발생할 수 있다. 저온 테스트시에는 프로브 카드가 위로 볼록한 형상으로 휘어지고, 고온 테스트시에는 프로브 카드가 아래로 볼록한 형상으로 휘어져 변형될 수 있다. 이 경우, 웨이퍼(W)의 전극 패드들(5)에 대한 탐침자들(332)의 접촉 위치가 변경될 수 있다. 탐침자들(332)의 접촉 위치가 변경되면, 양품의 칩이 불량으로 판별되는 등의 공정 불량으로 테스트 공정의 수율 손실(Yield Loss)이 발생하고 생산성이 저하될 수 있다. 프로브 카드(300)의 변형을 보정하기 위해 압력 장치(600)가 제공된다. 압력 장치(600)는 제어부(700)가 계산한 오버 드라이브량에 따라 프로브 카드 (300)의 휨이나 뒤틀림 또는 수직 위치를 보정할 수 있다. 오버 드라이브량은 탐침자들(332)이 웨이퍼(W)에 첩촉하는 순간의 프로브 카드(300)와 웨이퍼(W) 또는 척(110) 사이의 거리와 테스트가 끝난 후의 프로브 카드(300)와 웨이퍼(W) 또는 척(110) 사이의 거리의 차이를 의미한다. 압력 장치(600)는 프로브 카드(300)의 중앙 영역에서는 프로브 카드(300)를 밀거나 당기는 힘을 가하고, 가장자리 영역에서는 프로브 카드(300)의 수평을 조절할 수 있다. 또한, 탐침자들(332)이 프로브 카드(300)에 가하는 압력에 의해 프로브 카드(300)의 수직적인 위치가 변형될 수 있다. 압력 장치(600)는 프로브 카드(300)의 수직적인 위치를 보정할 수 있다. 압력 장치(600)는 프로브 카드(300) 상에 위치하는 스티프너(320)와 연결될 수 있다.
베이스 유닛(440)의 하면에 지지부재(540)의 일단이 연결된다. 지지부재(540)의 타단은 헤드 플레이트(560)와 연결된다. 헤드 플레이트(560)는 프로버실(100)에 고정설치될 수 있다. 헤드 플레이트(560)에는 고정부재(580)가 연결된다. 고정부재(580) 상에는 프로브 카드(300)가 위치한다. 고정부재(580)는 프로브 카드(300)가 고정될 수 있도록 프로브 카드(300)의 하면의 일부 및 측면과 접촉한다. 고정부재(580)는 예를 들어, 내부에 중공을 갖고, 단차가 형성된 링 형상일 수 있다. 고정부재(580)에 형성된 중공으로 하부 기판(330) 및 탐침자들(332)이 노출될 수 있다.
제어부(700)는 촬영부재(130), 제 1 센서(315), 제 2 센서(334) 및 압력 장치(600)를 제어한다. 제어부(700)는 촬영부재(130), 제 1 센서(315), 제 2 센서(334), 압력 장치(600) 및 테스터(400)와 연결된다. 제어부(700)는 촬영부재(130), 제 1 센서(315) 및 제 2 센서(334)를 통해 얻은 정보를 통해 오버 드라이브량을 측정한다. 제어부(700)는 측정한 오버 드라이브량으로 압력 장치(600)에 신호를 전송하여 압력 장치(600)를 제어한다. 제어부(700)는 테스터(400)로부터 신호를 전송받는다. 테스터(400)가 웨이퍼(W)에 상에 형성된 반도체 디바이스들에 전류를 인가하고, 인가한 전류에 대한 정보를 제어부(700)로 전송한다. 제어부(700)는 전송받은 정보를 통해 압력 장치(600)를 제어할 수 있다.
도 5는 도 4의 프로브 카드의 상면을 보여주는 사시도이고, 도 6은 도 4의 프로브 카드의 저면을 보여주는 사시도이며, 도 7은 하부 기판의 상면을 보여주는 사시도이고, 도 8은 도 5의 C - C'선을 따른 프로브 카드의 단면도이다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 프로브 카드(300)는 원판 형상의 프로브 기판(310)를 가진다. 프로브 기판(310)은 유리 에폭시(Glass Epoxy) 수지 재질로 제공될 수 있으며, 프로브 기판(310)에는 배선이 형성된다. 프로브 기판(310)의 상면에는 프로브 기판(310)의 휨이나 뒤틀림과 같은 변형을 방지하기 위한 스티프너(320)가 설치되며, 프로브 기판(310)의 상면 가장자리에는 원주 방향을 따라 커넥터들(312)이 배치된다. 커넥터들(312)은 프로브 카드(300)와 테스터 헤드(420)를 물리적으로 연결하여, 프로브 카드(300)의 위치를 결정하는 역할을 할 수 있어, ZIF(Zero Insert Force)라고 한다. 커넥터들(312)은 프로브 기판(310)과 테스터 헤드(420)를 연결한다. 이를 통해, 테스터(400)에서 발생한 테스트 신호가 프로브 기판(300)에 전달되는 역할을 한다.
프로브 기판(310)에는 제 1 센서(315)가 제공될 수 있다. 제 1 센서(315)는 프로브 기판(310)의 중앙부 및 외주면을 따라 복수개가 배치될 수 있다. 제 1 센서(315)는 제 1 중앙 센서(315a) 및 제 1 외부 센서(315b)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로브 기판(310)의 중앙부에는 하나의 제 1 중앙 센서(315a)가 배치되고, 프로브 기판(310)의 외주면에는 4개의 제 1 외부 센서(315b)가 배치 될 수 있다. 제 1 센서(315)는 프로브 기판(310)과 하부 기판(330) 사이의 거리를 측정할 수 있다.
프로브 기판(310)의 하면에는 하부 기판(330)이 배치될 수 있다. 하부 기판(330)은 웨이퍼(W)에서 반도체 디바이스들이 이루는 행 또는 열 전체를 수용할 수 있는 길이를 갖는 막대 형상일 수 있다. 하부 기판(330)은 인터포저(340)에 의해 프로브 기판(310)에 연결된다. 하부 기판(330)에는 제 2 센서(334)가 제공될 수 있다. 제 2 센서(334)는 하부 기판(330)의 외주면을 따라 복수개가 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 2 센서(334)는 4개가 배치될 수 있다. 하부 기판(330) 상에는 제 1 반사판(336)이 배치될 수 있다. 제 1 반사판(336)은 제 1 센서(315)와 수직적으로 나란히 배치된다. 제 1 반사판(336)은 하부 기판(330) 상의 중앙부 및 외주면을 따라 복수개가 배치될 수 있다. 제 1 반사판(336)은 제 1 센서(315)의 수만큼 제공된다. 예를 들어, 제 1 반사판(336)은 하부 기판(330) 상의 중앙부에 하나가 배치되고, 하부 기판(330) 상의 외주면에 4개가 배치될 수 있다. 하부 기판(330)의 하면에는 검사되는 반도체 디바이스의 전극 단자들과 물리적으로 접촉하는 탐침자들(332)이 제공된다.
도 9a 및 도 9b는 센서가 프로브 카드의 변형을 측정하는 것을 설명하기 위한 도면들이고, 도 10은 센서가 프로브 카드의 변형을 측정하는 방법을 나타내는 순서도이다.
제 1 센서(315)는 프로브 기판(310)에 배치되고, 제 2 센서(334)는 하부 기판(330)에 배치될 수 있다. 제 1 센서(315)는 제 1 중앙 센서(315a) 및 제 1 외부 센서(315b)를 포함할 수 있다. 제어부(700)는 압력 장치(600), 제 1 중앙 센서(315a), 제 1 외부 센서(315b) 및 제 2 센서(334)와 연결된다.
척(110) 상에 반도체 디바이스를 포함하는 웨이퍼(W)를 위치시킨다. 이송 부재(120)는 척(110) 상의 웨이퍼(W)와 탐침자들(332)이 접촉하도록 척(110)을 상승시킨다. 제 1 중앙 센서(315a) 및 제 1 외부 센서(315b)는 탐침자들(332)이 웨이퍼(W)에 접촉한 순간의 프로브 기판(310)과 하부 기판(330) 사이의 거리인 제 1 거리(d1)를 측정한다. 제 2 센서(334)는 탐침자들(332)이 웨이퍼(W)에 접촉한 순간의 하부 기판(330)과 척(110) 사이의 거리인 제 3 거리(d3)를 측정한다. 제 1 센서들(315)가 측정한 d1은 각각 동일한 거리일 수 있고, 제 2 센서들(334)가 측정한 d3는 각각 동일한 거리일 수 있다. 테스트가 진행하는 도중에 탐침자들(332)이 웨이퍼(W)에 접촉하여, 프로브 카드(300)에 압력이 가해진다. 압력에 의해, 프로브 카드(300)에 변형이 생겨 프로브 카드(300)가 휘거나, 프로브 기판(310)과 하부 기판(330) 사이의 거리 및 하부 기판(330)과 척(110) 사이의 거리가 변하게 된다. 또한, 탐침자들(332)이 휘어짐에 따라 하부 기판(330)과 척(110) 사이의 거리가 변하게 된다. 그 후, 테스트가 끝난 순간, 제 1 중앙 센서(315a) 및 제 1 외부 센서(315b)는 프로브 기판(310)과 하부 기판(330) 사이의 거리인 제 2 거리(d2)를 측정한다. 제 2 센서는(334)은 하부 기판(330)과 척(110) 사이의 거리인 제 4 거리(d4)를 측정한다. 제 1 중앙 센서(315a)에서 측정한 d2값과 제 1 외부 센서(315b)에서 측정한 d2값은 서로 다를 수 있다. 제어부(700)는 각각의 제 1 센서(315)에서 측정한 d2값으로 d1값과 비교할 수 있다. 제 2 센서(334)에서 각각이 측정한 d4값은 서로 다를 수 있다. 제어부(700)는 각각의 제 2 센서(334)에서 측정한 d4값으로 d3값과 비교할 수 있다. 제어부(700)는 제 1 중앙 센서(315a) 및 제 1 외부 센서(315b)가 측정한 d1과 d2의 차이인 Z1과 제 2 센서(334)가 측정한 d3와 d4의 차이인 Z2를 통해 오버 드라이브량을 구할 수 있다. 제어부(700)는 Z1 및 Z2값에 따라 압력 장치(600)를 제어하여, 프로브 카드(300)의 중앙부 및 외주면에 힘을 가하게 된다. 이 때, 압력 장치(600)는 프로브 카드(300)의 중앙부와 외주면에 각각 다른 힘을 가할 수 있다. 압력 장치(600)는 프로브 카드(300)의 수평을 유지하고, 프로브 카드(300)를 수직이동시켜 프로브 기판(310)과 하부 기판(330) 사이의 거리 및 하부 기판(330)과 척(110) 사이의 거리를 조절할 수 있다.
상술한 바와 같이, 프로브 카드(300)의 휨, 뒤틀림 또는 위치변경에 대한 보상이 완료되면, 척(110) 상에 테스트 공정이 진행될 새로운 웨이퍼(W)가 놓이고, 웨이퍼 정렬, 이.디.에스 공정 및 콘택 마크 판독이 순차적으로 진행한다. 그리고 차후의 테스트 과정을 거치면서 프로브 카드(300)의 휨을 보상하고, 다시 새로운 웨이퍼(W)에 대해 상기의 과정을 반복하여 진행한다.
도 11a 및 도 12b는 촬영 부재가 프로브 카드의 변형을 측정하는 것을 설명하기 위한 도면들이고, 도 12는 촬영 부재가 프로브 카드의 변형을 측정하는 방법을 나타내는 순서도이다.
촬영 부재(130)는 척(110) 상의 웨이퍼를 촬영하는 카메라일 수 있다. 척(110) 상에 반도체 디바이스를 포함하는 웨이퍼(W)를 위치시킨다. 이송 부재(120)는 척(110) 상의 웨이퍼(W)와 탐침자들(332)이 접촉하도록 척(110)을 상승시킨다. 테스트가 진행되기 전에, 촬영 부재(130)는 제 1 접촉을 통해 반도체 디바이스에 형성된 제 1 콘택마크(1100)를 촬영한다. 테스트가 끝난 후, 탐침자들(332)을 다시 웨이퍼(W)에 접촉시켜, 제 2 접촉을 통해 반도체 디바이스에 형성된 제 2 콘택마크(1200)를 촬영한다. 제어부(700)는 제 1 콘택마크(1100)와 제 2 콘택마크(1200)를 비교하여 오버 드라이브량을 계산할 수 있다. 제 1 콘택마크(1100)가 제 2 콘택마크(1200)보다 선명한 정도에 따라 프로브 카드(300)가 변형된 정도를 계산할 수 있다. 일 예로, 제 1 콘택마크(1100)가 제 2 콘택마크(1200)보다 선명하다면 프로브 카드(300)와 웨이퍼(W) 사이의 거리가 멀어진 것이고, 제 2 콘택마크(1200)가 제 1 콘택마크(1100)보다 선명하다면 프로브 카드(300)와 웨이퍼(W) 사이의 거리가 가까워 진것이다. 제어부(700)는 측정한 오버 드라이브량에 따라 압력 장치(600)에 신호를 송신하고, 압력 장치(600)를 제어할 수 있다. 압력 장치(600)는 프로브 카드(300)의 중앙부와 외주면에 각각 다른 힘을 가할 수 있다. 압력 장치(600)는 프로브 카드(300)의 수평을 유지함과 동시에 수직이동에 의해 프로브 카드(300)와 웨이퍼(W) 사이의 거리를 조절할 수 있다.
다른 예로, 촬영 부재(130)를 통해 콘택마크가 원하는 위치에 형성되었는지를 판단할 수 있다. 콘택마크의 위치를 촬영하여 웨이퍼(W)와 프로브 카드(300)의 정렬이 맞는지 여부를 판단할 수 있다.
상술한 바와 같이, 프로브 카드(300)의 휨, 뒤틀림 또는 위치변경에 대한 보상이 완료되면, 척(110) 상에 테스트 공정이 진행될 새로운 웨이퍼(W)가 놓이고, 웨이퍼 정렬, 이.디.에스 공정 및 콘택 마크 판독이 순차적으로 진행한다. 그리고 차후의 테스트 과정을 거치면서 프로브 카드(300)의 휨을 보상하고, 다시 새로운 웨이퍼(W)에 대해 상기의 과정을 반복하여 진행한다.
도 13은 반도체 디바이스의 저항을 통해 프로브 카드의 변형을 측정하는 방법을 나타내는 순서도이다.
테스터(400)는 반도체 디바이스의 특성을 측정하기 위해 전류를 인가한다. 테스터(400)는 반도체 디바이스에 인가되는 전류로 반도체 디바이스의 저항값을 측정할 수 있다.
척(110) 상에 반도체 디바이스를 포함하는 웨이퍼(W)를 위치시킨다. 이송 부재(120)는 척(110) 상의 웨이퍼(W)와 탐침자들(332)이 접촉하도록 척(110)을 상승시킨다. 테스터(400)는 테스터 헤드(420)를 통해 웨이퍼(W)에 전류를 인가한다. 테스터(400)는 탐침자들(332)이 웨이퍼(W)에 접촉한 순간에 반도체 디바이스 각각의 저항값(R1)을 측정한다. 테스트가 끝난 후, 테스터(400)는 웨이퍼에 전류를 인가하여 반도체 디바이스 각각의 저항값(R2)을 측정한다. 테스터(400)는 측정된 R1, R2값을 제어부(700)로 송신한다. 제어부(700)는 R1, R2값으로 오버 드라이브량을 계산할 수 있다. 일 예로, 탐침자들(332)과 웨이퍼(W) 사이가 기준 거리보다 멀어진 경우, 탐침자들(332)은 웨이퍼(W)에 정상적으로 접촉하지 못하게 된다. 이 경우, R2값은 R1값보다 큰 값을 가지게 된다. 탐침자들(332)과 웨이퍼(W) 사이가 기준거리보다 가까워진 경우, R2값은 R1값보다 작은 값을 가지게 된다. 제어부(700)는 측정한 오버 드라이브량에 따라 압력 장치(600)에 신호를 송신하고, 압력 장치(600)를 제어할 수 있다. 압력 장치(600)는 프로브 카드(300)의 중앙부와 외주면에 각각 다른 힘을 가할 수 있다. 압력 장치(600)는 프로브 카드(300)의 수평을 유지함과 동시에 수직이동에 의해 프로브 카드(300)와 웨이퍼(W) 사이의 거리를 조절할 수 있다.
다른 예로, 테스트를 진행하기 전에 반도체 디바이스 각각의 저항값(R0)을 구한다. 테스트가 끝난 후, 테스터(400)는 웨이퍼에 전류를 인가하여 반도체 디바이스 각각의 저항값(R2)을 측정한다. 테스터(400)는 측정된 R0, R2값을 제어부(700)로 송신한다. 제어부(700)는 R0, R2값으로 오버 드라이브량을 계산할 수 있다.
상술한 바와 같이, 프로브 카드(300)의 휨, 뒤틀림 또는 위치변경에 대한 보상이 완료되면, 척(110) 상에 테스트 공정이 진행될 새로운 웨이퍼(W)가 놓이고, 웨이퍼 정렬, 이.디.에스 공정 및 콘택 마크 판독이 순차적으로 진행한다. 그리고 차후의 테스트 과정을 거치면서 프로브 카드(300)의 휨을 보상하고, 다시 새로운 웨이퍼(W)에 대해 상기의 과정을 반복하여 진행한다.

Claims (10)

  1. 웨이퍼가 배치되는 척;
    상기 척 상에 위치하고, 상기 웨이퍼에 테스트 신호를 제공하는 프로브 카드;
    상기 프로브 카드에 위치하는 센서;
    상기 프로브 카드와 연결되며 상기 프로브 카드에 테스트 신호를 전달하는 베이스 유닛; 및
    상기 베이스 유닛과 상기 프로브 카드를 연결하고, 상기 프로브 카드의 변형을 보정하는 압력 장치를 포함하는 반도체 테스트 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 장치는 상기 프로브 카드 상의 중앙부 및 둘레를 따라 복수개가 배치되는 반도체 테스트 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로브 카드는:
    프로브 기판;
    상기 프로브 기판 상에 배치되는 스티프너;
    상기 프로브 기판 하부에 배치되는 하부 기판;
    상기 하부 기판에 연결되는 탐침자들을 포함하는 반도체 테스는 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 센서는:
    상기 프로브 기판에 배치되는 제 1 센서; 및
    상기 하부 기판에 배치되는 제 2 센서를 포함하되,
    상기 제 1 센서는 상기 프로브 기판의 중앙부 및 외주면을 따라 복수개가 배치되고,
    상기 제 2 센서는 상기 하부 기판의 외주면을 따라 복수개가 배치되는 반도체 테스트 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 센서는 상기 프로브 기판과 상기 하부 기판 사이의 거리를 측정하고,
    상기 제 2 센서는 상기 하부 기판과 상기 척 사이의 거리를 측정하는 반도체 테스트 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 센서, 상기 제 2 센서 및 상기 압력 장치를 제어하는 제어부를 더 포함하되,
    상기 제 1 센서는 상기 탐침자들이 상기 웨이퍼에 접촉한 순간의 상기 프로브 기판과 상기 하부 기판 사이의 거리인 제 1 거리와 테스트가 끝난 순간의 상기 프로브 기판과 상기 하부 기판 사이의 거리인 제 2 거리를 측정하고,
    상기 제 2 센서는 상기 탐침자들이 상기 웨이퍼에 접촉한 순간의 상기 하부 기판과 상기 척 사이의 거리인 제 3 거리와 테스트가 끝난 순간의 상기 하부 기판과 상기 척 사이의 거리인 제 4 거리를 측정하고,
    상기 제어부는 상기 제 1 거리와 상기 제 2 거리의 차 및 상기 제 3 거리와 상기 제 4 거리의 차를 통해 오버 드라이브량을 구하는 반도체 테스트 장치.
  7. 제 1 항에 있어,
    상기 척을 둘러싸는 프로버실을 더 포함하되,
    상기 프로버실의 내벽에 이동 가능한 촬영부재가 제공되고, 상기 촬영부재는 상기 척 상의 상기 웨이퍼를 촬영하는 반도체 테스트 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 촬영부재 및 상기 압력장치를 제어하는 제어부를 더 포함하되,
    상기 촬영부재는 상기 탐침자들이 상기 웨이퍼에 제 1 접촉한 후 상기 웨이퍼의 이미지인 제 1 이미지 및 테스트를 끝낸 후 상기 탐침자들이 상기 웨이퍼에 제 2 첩촉한 후 상기 웨이퍼의 이미지인 제 2 이미지를 촬영하고,
    상기 제어부는 상기 제 1 이미지와 제 2 이미지를 비교하여 오버 드라이브량을 구하는 반도체 테스트 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스 유닛과 연결되는 테스터를 더 포함하되,
    상기 테스터는:
    상기 베이스 유닛상에 배치되는 테스터 헤드; 및
    상기 테스터 헤드와 전기적으로 연결되는 테스터 본체를 포함하고,
    상기 테스터 본체, 상기 테스터 헤드, 상기 베이스 유닛 및 상기 프로브 카드는 전기적으로 연결되는 반도체 테스트 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 테스터와 연결되고 상기 압력 장치를 제어하는 제어부를 더 포함하되,
    상기 탐침자들이 상기 웨이퍼에 접촉한 순간에 상기 테스터는 상기 웨이퍼 상의 반도체 디바이스에 전류를 인가하여 상기 반도체 디바이스의 제 1 저항값을 측정하고,
    테스트가 끝난 후 상기 테스터는 상기 웨이퍼 상의 반도체 디바이스에 전류를 인가하여 상기 반도체 디바이스의 제 2 저항값을 측정하고,
    상기 제어부는 상기 테스터가 측정한 상기 제 1 저항값 및 제 2 저항값을 전송받아 오버 드라이브량을 구하는 반도체 테스트 장치.

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