KR20180012972A - 반도체 소자 검사 장치 - Google Patents

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Abstract

반도체 소자 검사 장치가 개시된다. 상기 장치는, 반도체 소자들이 형성된 웨이퍼를 지지하는 척과, 상기 척의 상부에 배치되며 상기 반도체 소자들에 검사 신호들을 인가하기 위한 탐침들이 구비된 프로브 카드와, 상기 프로브 카드의 상부에 연결되며 상기 검사 신호들을 제공하기 위한 테스트 헤드와, 상기 테스트 헤드의 하부에 구비되며 상기 프로브 카드의 온도를 조절하기 위한 온도 조절용 가스를 분사하는 가스 분사 유닛을 포함한다.

Description

반도체 소자 검사 장치{Apparatus for inspecting semiconductor devices}
본 발명의 실시예들은 반도체 소자 검사 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 소자들이 형성된 웨이퍼에 프로브 카드의 탐침들을 접속시켜 상기 반도체 소자들을 검사하는 반도체 소자 검사 장치에 관한 것이다.
집적 회로 소자들과 같은 반도체 소자들은 일반적으로 실리콘웨이퍼와 같은 기판 상에 일련의 처리 공정들을 반복적으로 수행함으로써 형성될 수 있다. 예를 들면, 기판 상에 막을 형성하는 증착 공정, 상기 막을 전기적 특성들을 갖는 패턴들로 형성하기 위한 식각 공정, 상기 패턴들에 불순물들을 주입 또는 확산시키기 위한 이온 주입 공정 또는 확산 공정, 상기 패턴들이 형성된 기판으로부터 불순물들을 제거하기 위한 세정 및 린스 공정 등을 반복적으로 수행함으로써 상기 반도체 소자들이 상기 기판 상에 형성될 수 있다.
상기와 같이 반도체 소자들이 형성된 후 상기 반도체 소자들의 전기적인 특성들을 검사하기 위한 전기적인 검사 공정이 수행될 수 있다. 상기 검사 공정은 다수의 탐침들을 갖는 프로브 카드를 포함하는 프로브 스테이션에 의해 수행될 수 있으며, 상기 프로브 스테이션의 상부에는 상기 반도체 소자들에 전기적인 신호를 제공하고 상기 반도체 소자들로부터의 출력 신호를 분석하여 상기 반도체 소자들의 전기적인 특성을 검사하는 테스트 헤드가 결합될 수 있다.
상기 테스트 헤드는 상기 프로브 스테이션의 상부에 힌지 방식으로 회전 가능하게 결합될 수 있으며, 회전 구동부에 의해 상기 프로브 스테이션과 결합될 수 있으며 또한 상기 프로브 스테이션으로부터 분리될 수 있다. 상기 테스트 헤드는 상기 프로브 카드와 연결될 수 있다. 예를 들면, 상기 테스트 헤드의 하부에는 상기 전기적인 신호를 전달하는 테스트 보드가 배치되며 상기 프로브 스테이션의 상부에는 상기 테스트 보드와 상기 프로브 카드를 서로 연결하기 위한 포고 블록 또는 원형 링 형태의 하부 구조를 갖는 접속 부재가 구비될 수 있다.
한편, 상기 반도체 소자들에 대한 검사 공정은 고온 공정과 저온 공정으로 구분될 수 있으며, 일 예로서, 상기 고온 공정은 약 90℃ 정도의 검사 온도에서 수행되고, 상기 저온 공정은 - 40℃ 정도의 검사 온도에서 수행될 수 있다. 상기와 같은 고온 공정과 저온 공정을 위해 상기 웨이퍼를 지지하기 위한 척에는 상기 반도체 소자들을 가열하기 위한 히터와 상기 반도체 소자들을 냉각시키기 위한 냉각 배관들이 구비될 수 있다.
그러나, 최근 반도체 소자들의 집적도가 향상됨에 따라 상기 반도체 소자들의 검사시 상기 반도체 소자들로부터의 발열에 의해 공정 온도를 일정하게 유지하기 어려운 문제점이 있다. 특히, 상기 반도체 소자들의 발열에 의해 상기 프로브 카드의 온도가 변화될 수 있으며 이에 따른 상기 프로브 카드의 열변형에 따라 상기 프로브 카드의 탐침들과 상기 반도체 소자들 사이의 전기적인 접속에 문제가 발생될 수 있다.
또한, 상기 고온 공정 및 저온 공정을 수행하기 전에 상기 프로브 카드를 가열하거나 냉각시키기 위하여 상기 척을 상기 프로브 카드에 인접한 위치로 이동시키는 경우 상기 프로브 카드의 온도 조절에 상당한 시간이 소요되는 문제점이 있다.
상기 프로브 카드의 온도 조절을 위한 일 예로서 대한민국 등록특허공보 제10-1474951호에는 열전 소자 모듈을 이용하여 프로브 카드의 온도를 조절하는 반도체 디바이스 테스트 장치가 개시되어 있으나, 상기 열전 소자 모듈을 이용하는 경우 상기 프로브 카드의 온도 조절에 상대적으로 오랜 시간이 소요되며 제조 비용이 증가되는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예들은 프로브 카드의 온도를 상대적으로 빠르고 균일하게 조절할 수 있는 반도체 소자 검사 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 반도체 소자 검사 장치는, 반도체 소자들이 형성된 웨이퍼를 지지하는 척과, 상기 척의 상부에 배치되며 상기 반도체 소자들에 검사 신호들을 인가하기 위한 탐침들이 구비된 프로브 카드와, 상기 프로브 카드의 상부에 연결되며 상기 검사 신호들을 제공하기 위한 테스트 헤드와, 상기 테스트 헤드의 하부에 구비되며 상기 프로브 카드의 온도를 조절하기 위한 온도 조절용 가스를 분사하는 가스 분사 유닛을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 가스 분사 유닛은 상기 테스트 헤드의 하부에 배치되며 상기 온도 조절용 가스를 상기 프로브 카드의 상부면으로 분사하는 복수의 분사 노즐들을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 테스트 헤드는 상기 프로브 카드와 연결되는 링 형태의 접속 부재를 포함할 수 있으며, 상기 접속 부재의 하부면과 상기 프로브 카드의 상부면에는 신호 전달을 위한 커넥터들이 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 가스 분사 유닛은, 상기 접속 부재의 내측에 배치되어 상기 프로브 카드의 중앙 부위로 상기 온도 조절용 가스를 분사하는 복수의 제1 분사 노즐들과, 상기 접속 부재의 하부면에 배치되어 상기 커넥터들이 구비되는 상기 프로브 카드의 가장자리 부위로 상기 온도 조절용 가스를 분사하는 복수의 제2 분사 노즐들을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 반도체 소자 검사 장치는, 상기 접속 부재의 내측에 배치되어 상기 접속 부재의 내측 공간의 온도를 측정하기 위한 제1 온도 센서와, 상기 접속 부재의 하부면에 배치되어 상기 접속 부재와 상기 프로브 카드 사이의 온도를 측정하기 위한 제2 온도 센서를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 반도체 소자 검사 장치는, 상기 제1 및 제2 온도 센서의 온도 측정값들에 따라 상기 제1 및 제2 분사 노즐들로부터 분사되는 상기 온도 조절용 가스의 유량을 조절하기 위한 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 온도 조절용 가스로서 가열된 공기 또는 냉각된 공기가 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 온도 조절용 가스로서 가열된 공기 또는 액화질소 가스가 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 프로브 카드 상에는 복수의 열전달 부재들이 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 열전달 부재들로는 히트 스프레더(heat spreader) 또는 흑연(graphite), 알루미늄(Al) 등과 같이 열전도도가 높은 물질로 이루어지는 열전달 블록들이 사용될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 반도체 소자 검사 장치는, 반도체 소자들이 형성된 웨이퍼를 지지하는 척과, 상기 척의 상부에 배치되며 상기 반도체 소자들에 검사 신호들을 인가하기 위한 탐침들이 구비된 프로브 카드와, 상기 프로브 카드의 상부에 연결되며 상기 검사 신호들을 제공하기 위한 테스트 헤드와, 상기 테스트 헤드의 하부에 구비되며 상기 프로브 카드의 온도를 조절하기 위한 온도 조절용 가스를 분사하는 가스 분사 유닛을 포함할 수 있다.
상기 가스 분사 유닛은 상기 프로브 카드의 상부면에 상기 온도 조절용 가스를 직접 분사할 수 있으므로 상기 프로브 카드의 온도 조절에 소요되는 시간을 크게 단축시킬 수 있다. 또한, 상기 테스트 헤드와 상기 프로브 카드 사이의 온도를 일정하고 균일하게 유지할 수 있으므로 상기 반도체 소자들의 검사 도중에 발생될 수 있는 상기 프로브 카드의 열변형을 충분히 방지할 수 있다. 따라서, 상기 프로브 카드의 탐침들과 상기 반도체 소자들 사이의 접속 상태를 보다 안정적으로 유지할 수 있고, 이에 따라 상기 반도체 소자들의 검사 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 검사 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 프로브 카드의 온도 조절을 위한 가스 분사 유닛을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 접속 부재를 설명하기 위한 개략적인 저면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 프로브 카드를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 가스 제공부의 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 소자 검사 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.
본 발명의 실시예들에서 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들이 이들 사이에 개재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결되는 것으로 설명되는 경우 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화는 충분히 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것은 아니라 형상들에서의 편차를 포함하는 것이며, 도면들에 설명된 요소들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 요소들의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 검사 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 반도체 소자 검사 장치(100)는 검사 챔버(102), 로더(104), 프로브 카드(110), 그리고 테스터(130)를 포함할 수 있다. 상기 검사 챔버(102)는 반도체 소자들의 전기적인 특성을 검사하는 검사 공정이 수행되는 공간을 제공할 수 있으며, 상기 로더(104)는 상기 검사 챔버(102)로 반도체 소자들이 형성된 웨이퍼(10)를 로드할 수 있다.
상기 검사 챔버(102)의 상부에는 상기 반도체 소자들을 검사하기 위한 프로브 카드(110)가 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 검사 챔버(102)의 상부에는 상기 프로브 카드(110)가 장착되는 헤드 플레이트가 배치될 수 있다.
상기 프로브 카드(110) 아래에는 상기 웨이퍼(10)가 놓여지는 척(106)이 배치될 수 있으며, 상기 척(106)은 상기 반도체 소자들과 상기 프로브 카드(110)의 탐침들(118; 도 2 참조) 사이의 정렬을 위해 수평 방향 이동 및 회전 가능하도록 구성될 수 있고, 아울러 상기 반도체 소자들과 상기 프로브 카드(110)의 탐침들(118) 사이의 접속을 위해 수직 방향으로 이동 가능하도록 구성될 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나, 상기 척(106)에는 상기 반도체 소자들의 온도 조절을 위한 히터 및 냉각 배관들이 내장될 수 있다.
상기 테스터(130)는 검사 챔버(102)의 일측에 배치되는 테스터 본체(132)와, 테스터 본체(132)에 전기적으로 연결된 테스트 헤드(134)를 포함할 수 있다. 상기 테스트 헤드(134)는 프로브 카드(110)와의 접속을 위한 접속 부재(140; 도 2 참조)를 구비할 수 있다. 상기 테스터 본체(132)는 반도체 소자들의 검사를 위한 전기 신호를 상기 테스트 헤드(134)와 상기 접속 부재(140) 및 상기 프로브 카드(110)를 통해 상기 반도체 소자들로 인가하고, 상기 반도체 소자들로부터의 출력 신호를 이용하여 상기 반도체 소자들의 불량 여부를 판단할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 프로브 카드의 온도 조절을 위한 가스 분사 유닛을 설명하기 위한 개략적인 구성도이고, 도 3은 도 2에 도시된 접속 부재를 설명하기 위한 개략적인 저면도이며, 도 4는 도 2에 도시된 프로브 카드를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 테스트 헤드(134)는 검사 신호들을 전달하기 위한 테스트 보드(136)를 포함할 수 있으며, 상기 접속 부재(140)는 상기 테스트 보드(136)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상세히 도시되지는 않았으나, 상기 테스트 보드(136)와 상기 접속 부재(140)는 복수의 동축 케이블들 또는 인쇄회로기판들을 통해 서로 연결될 수 있다.
상기 접속 부재(140)는 대략 원형 링 형태의 하부 구조를 가질 수 있다. 특히, 상기 접속 부재(140)의 하부면에는 상기 프로브 카드(110)와의 접속을 위한 제1 커넥터들(142)이 구비될 수 있으며, 상기 프로브 카드(110)의 상부면에는 상기 접속 부재(140)의 제1 커넥터들(142)과 대응하는 제2 커넥터들(116)이 구비될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 및 제2 커넥터들(142, 116)은 서로 연결되도록 구성된 암수 커넥터들일 수 있다.
상기 프로브 카드(110)는 원형 디스크 형태의 메인 회로 기판(112)과 상기 메인 회로 기판(112)의 하부면에 인터포저를 통해 연결된 프로브 기판(114)을 포함할 수 있다. 상기 제2 커넥터들(116)은 상기 메인 회로 기판(112)의 상부면에 구비될 수 있으며, 상기 프로브 기판(114)의 하부면에는 상기 반도체 소자들과의 접속을 위한 탐침들(118)이 구비될 수 있다.
상기 프로브 카드(110)의 상부면에는 상기 프로브 카드(110)의 강성을 향상시키기 위한 보강 부재(120)가 도시된 바와 같이 배치될 수 있다. 그러나, 도시된 상기 보강 부재(120)의 형상은 다양하게 변경 가능하므로 상기 보강 부재(120)의 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않을 것이다. 또한, 상기 접속 부재(140)와 상기 프로브 카드(110) 사이의 연결이 상기 제1 및 제2 커넥터들(142, 116)에 의해 이루어지고 있으나, 상기와 다르게 복수의 포고 핀들 또는 인터포저 핀들을 통해 상기 접속 부재(140)와 상기 프로브 카드(110) 사이의 연결이 이루어질 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 테스트 헤드(134)의 하부에는 상기 프로브 카드(110)의 온도 조절을 위한 온도 조절용 가스를 분사하는 가스 분사 유닛(150)이 구비될 수 있다. 예를 들면, 상기 가스 분사 유닛(150)은 상기 접속 부재(140)의 하부에 구비된 복수의 분사 노즐들(152)을 포함할 수 있으며, 상기 분사 노즐들(152)은 상기 프로브 카드(110)의 상부면에 상기 온도 조절용 가스를 직접 분사할 수 있다.
상기 분사 노즐들(152)은 연결 배관들(154)을 통해 서로 연결될 수 있으며, 상기 연결 배관들(154)은 가스 공급 배관들을 통해 상기 온도 조절용 가스를 제공하기 위한 가스 제공부(156)와 연결될 수 있다. 상기 분사 노즐들(152)은 상기 커넥터들(142, 116)의 사이 그리고 상기 접속 부재(140)의 내측 공간의 상부에 배치될 수 있으며 상기 연결 배관들(154)은 상기 접속 부재(140)의 하부면 및 내측 표면들을 따라 연장할 수 있다.
예를 들면, 상기 분사 노즐들(152)은 도시된 바와 같이 상기 연결 배관들(154)의 하부에 형성된 관통공들의 형태를 가질 수 있다. 그러나, 이와 다르게, 상기 분사 노즐들(152)은 상기 연결 배관들(154)의 하부로부터 돌출되도록 구성될 수도 있다. 또한, 도시된 바에 의하면, 상기 연결 배관들(154)이 상기 접속 부재(140) 내에 배치되고 있으나, 상기와 다르게 상기 연결 배관들(154)은 상기 접속 부재(140)의 하부면 상에 배치될 수도 있다.
상기 가스 제공부(156)는 상기 온도 조절용 가스로서 가열된 공기와 냉각된 공기를 제공할 수 있다. 예를 들면, 상기 가스 제공부(156)는 공기를 제공하기 위한 에어 소스(158)와 상기 에어 소스(158)와 연결된 히터(160) 및 냉각기(162)와, 상기 히터(160) 및 냉각기(162)에 각각 연결된 제1 및 제2 유량 제어 밸브들(164, 166)을 포함할 수 있으며, 상기 제1 및 제2 유량 제어 밸브들(164, 166)은 상기 히터(160) 및 냉각기(162)에 의해 가열된 공기 및 냉각된 공기를 상기 분사 노즐들(152)로 각각 공급할 수 있다.
특히, 상기 링 형태의 접속 부재(140) 내측에는 상기 접속 부재(140)와 상기 프로브 카드(110) 사이의 공간에서 온도를 측정하기 위한 온도 센서(170)가 배치될 수 있으며, 상기 온도 센서(170)의 측정값에 따라 상기 제1 및 제2 유량 제어 밸브들(164, 166)의 동작들이 제어부(172)에 의해 제어될 수 있다. 즉, 상기 제어부(172)는 상기 접속 부재(140)와 상기 프로브 카드(110) 사이의 온도를 목표 온도에서 일정하게 유지하기 위하여 상기 온도 조절용 가스의 유량을 제어할 수 있다.
예를 들면, 상기 제어부(172)는 상기 프로브 카드(110)를 고온 검사 공정에 적합한 제1 목표 온도로 가열하기 위하여 상기 제1 유량 제어 밸브(164)를 통해 상대적으로 큰 유량으로 상기 가열된 공기를 제공할 수 있으며, 상기 제1 목표 온도에 도달된 후 상기 제1 목표 온도가 유지되도록 상대적으로 작은 유량으로 상기 가열된 공기를 제공할 수 있다.
또한, 상기 제어부(172)는 상기 프로브 카드(110)를 저온 검사 공정에 적합한 제2 목표 온도로 냉각시키기 위하여 상기 제2 유량 제어 밸브(166)를 통해 상대적으로 큰 유량으로 상기 냉각된 공기를 제공할 수 있으며, 상기 제2 목표 온도에 도달된 후 상기 제2 목표 온도가 유지되도록 상대적으로 작은 유량으로 상기 냉각된 공기를 제공할 수 있다.
한편, 도시되지는 않았으나, 상기 프로브 카드 상에는 상기 프로브 카드의 온도 조절에 소요되는 시간을 단축시키고 또한 온도를 보다 균일하게 하기 위한 복수의 열전달 부재들(미도시)이 배치될 수 있다. 일 예로서, 상기 프로브 카드 상에는 상기 열전달 부재들로서 히트 스프레더(heat spreader) 또는 흑연(graphite), 알루미늄(Al) 등과 같이 열전도도가 높은 물질로 이루어지는 열전달 블록들이 사용될 수 있다.
도 5는 도 2에 도시된 가스 제공부의 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 5를 참조하면, 상기 가스 제공부(156)는 상기 프로브 카드(110)를 냉각시키기 위한 냉각 가스로서 액화질소 가스를 사용할 수 있다. 이 경우 도시된 바와 같이 상기 제2 유량 제어 밸브(166)는 상기 액화질소 가스를 제공하기 위한 가스 소스(159)와 연결될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 소자 검사 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 6을 참조하면, 프로브 카드(110)의 온도 조절을 위해 온도 조절용 가스를 상기 프로브 카드(110)의 상부면으로 분사하는 가스 분사 유닛(200)은, 접속 부재(140)의 내측에 배치되어 상기 프로브 카드(110)의 중앙 부위로 상기 온도 조절용 가스를 분사하는 복수의 제1 분사 노즐들(210)과, 상기 접속 부재(140)의 하부면에 배치되어 상기 프로브 카드(110)의 가장자리 부위로 상기 온도 조절용 가스를 분사하는 복수의 제2 분사 노즐들(220)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 분사 노즐들(210)은 상기 링 형태의 접속 부재(140)의 내측 공간에서 상부면(천장)에 배치될 수 있으며, 상기 제2 분사 노즐들(220)은 상기 접속 부재(140)와 상기 프로브 카드(110) 사이의 접속을 위한 커넥터들(142, 116) 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1 분사 노즐들(210)은 제1 연결 배관들(212)을 통해 서로 연결될 수 있으며, 상기 제2 분사 노즐들(220)은 제2 연결 배관들(222)을 통해 서로 연결될 수 있다. 상기 제1 및 제2 연결 배관들(212, 222)은 가스 공급 배관들을 통해 가스 제공부(230)의 제1 및 제2 유량 제어 밸브들(232, 234)과 각각 연결될 수 있다. 제어부(250)는 상기 접속 부재(140)의 내측 공간의 체적과 상기 접속 부재(140)와 상기 프로브 카드(110)의 사이 공간의 체적이 상이함에 따라 상기 제1 분사 노즐들(210)과 제2 분사 노즐들(220)을 통해 분사되는 온도 조절용 가스의 유량을 서로 다르게 조절할 수 있다.
상기 제1 및 제2 유량 제어 밸브들(232, 234)은 가열된 공기를 제공하기 위한 히터(236)와 냉각된 공기를 제공하기 위한 냉각기(238)와 연결될 수 있으며, 상기 히터(236)와 냉각기(238)는 에어 소스(240)와 연결될 수 있다. 특히, 상기 제1 및 제2 유량 제어 밸브들(232, 234)과 상기 히터(236) 사이에는 제1 온/오프 밸브(242)가 배치될 수 있으며, 상기 제1 및 제2 유량 제어 밸브들(232, 234)과 상기 냉각기(238) 사이에는 제2 온/오프 밸브(244)가 배치될 수 있다. 한편, 상기 냉각기(238)를 대신하여 액화질소 가스 소스(미도시)가 연결될 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 접속 부재(140)의 내측에는 상기 접속 부재(140)의 내측 공간의 온도를 측정하기 위한 제1 온도 센서(252)가 배치될 수 있으며, 상기 접속 부재(140)의 하부면에는 상기 접속 부재(140)와 상기 프로브 카드(110) 사이의 온도를 측정하기 위한 제2 온도 센서(254)가 배치될 수 있다. 특히, 상기 제어부(250)는 상기 제1 및 제2 온도 센서들(252, 254)로부터의 온도 측정값들에 따라 상기 내측 공간과 상기 사이 공간의 온도를 균일하게 유지하기 위하여 상기 제1 분사 노즐들(210)로부터 분사되는 온도 조절용 가스의 유량과 상기 제2 분사 노즐들(220)로부터 분사되는 온도 조절용 가스의 유량을 각각 제어할 수 있다.
결과적으로, 상기 접속 부재(140)와 상기 프로브 카드(110) 사이에서 온도가 보다 균일하게 가열 및 유지될 수 있으며, 이에 따라 상기 프로브 카드(110)의 전체적인 온도가 균일하게 가열 및 유지될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 반도체 소자 검사 장치(100)는, 반도체 소자들이 형성된 웨이퍼(10)를 지지하는 척(106)과, 상기 척(106)의 상부에 배치되며 상기 반도체 소자들에 검사 신호들을 인가하기 위한 탐침들이 구비된 프로브 카드(110)와, 상기 프로브 카드(110)의 상부에 연결되며 상기 검사 신호들을 제공하기 위한 테스트 헤드(134)와, 상기 테스트 헤드(134)의 하부에 구비되며 상기 프로브 카드(110)의 온도를 조절하기 위한 온도 조절용 가스를 분사하는 가스 분사 유닛(150)을 포함할 수 있다.
상기 가스 분사 유닛(150)은 상기 프로브 카드(110)의 상부면에 상기 온도 조절용 가스를 직접 분사할 수 있으므로 상기 프로브 카드(110)의 온도 조절에 소요되는 시간을 크게 단축시킬 수 있다. 또한, 상기 테스트 헤드(134)와 상기 프로브 카드(110) 사이의 온도를 일정하고 균일하게 유지할 수 있으므로 상기 반도체 소자들의 검사 도중에 발생될 수 있는 상기 프로브 카드(110)의 열변형을 충분히 방지할 수 있다. 따라서, 상기 프로브 카드(110)의 탐침들과 상기 반도체 소자들 사이의 접속 상태를 보다 안정적으로 유지할 수 있고, 이에 따라 상기 반도체 소자들의 검사 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 웨이퍼 100 : 반도체 소자 검사 장치
102 : 검사 챔버 106 : 척
110 : 프로브 카드 118 : 탐침
134 : 테스트 헤드 140 : 접속 부재
150 : 가스 분사 유닛 152 : 분사 노즐
154 : 연결 배관 156 : 가스 제공부
158 : 에어 소스 160 : 히터
162 : 냉각기 164 : 제1 유량 제어 밸브
166 : 제2 유량 제어 밸브 170 : 온도 센서
172 : 제어부

Claims (9)

  1. 반도체 소자들이 형성된 웨이퍼를 지지하는 척;
    상기 척의 상부에 배치되며 상기 반도체 소자들에 검사 신호들을 인가하기 위한 탐침들이 구비된 프로브 카드;
    상기 프로브 카드의 상부에 연결되며 상기 검사 신호들을 제공하기 위한 테스트 헤드; 및
    상기 테스트 헤드의 하부에 구비되며 상기 프로브 카드의 온도를 조절하기 위한 온도 조절용 가스를 분사하는 가스 분사 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가스 분사 유닛은 상기 테스트 헤드의 하부에 배치되며 상기 온도 조절용 가스를 상기 프로브 카드의 상부면으로 분사하는 복수의 분사 노즐들을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 검사 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 테스트 헤드는 상기 프로브 카드와 연결되는 링 형태의 접속 부재를 포함하며,
    상기 접속 부재의 하부면과 상기 프로브 카드의 상부면에는 신호 전달을 위한 커넥터들이 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 검사 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 가스 분사 유닛은,
    상기 접속 부재의 내측에 배치되어 상기 프로브 카드의 중앙 부위로 상기 온도 조절용 가스를 분사하는 복수의 제1 분사 노즐들; 및
    상기 접속 부재의 하부면에 배치되어 상기 커넥터들이 구비되는 상기 프로브 카드의 가장자리 부위로 상기 온도 조절용 가스를 분사하는 복수의 제2 분사 노즐들을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 검사 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 접속 부재의 내측에 배치되어 상기 접속 부재의 내측 공간의 온도를 측정하기 위한 제1 온도 센서; 및
    상기 접속 부재의 하부면에 배치되어 상기 접속 부재와 상기 프로브 카드 사이의 온도를 측정하기 위한 제2 온도 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 검사 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2 온도 센서의 온도 측정값들에 따라 상기 제1 및 제2 분사 노즐들로부터 분사되는 상기 온도 조절용 가스의 유량을 조절하기 위한 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 검사 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 온도 조절용 가스로서 가열된 공기 또는 냉각된 공기를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 검사 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 온도 조절용 가스로서 가열된 공기 또는 액화질소 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 검사 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 프로브 카드 상에는 복수의 열전달 부재들이 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 검사 장치.
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