KR20180013316A - 반도체 소자 테스트 장치 및 방법 - Google Patents

반도체 소자 테스트 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

반도체 소자 테스트 장치 및 방법이 개시된다. 상기 반도체 소자 테스트 장치는, 다이싱 공정을 통해 개별화된 반도체 소자들 각각에 대한 전기적인 테스트를 위한 프로브 카드를 포함하는 테스트 모듈과, 상기 반도체 소자들이 부착된 점착 시트 및 상기 점착 시트를 지지하는 마운트 프레임을 포함하는 프레임 웨이퍼를 지지하는 테스트 스테이지와, 상기 반도체 소자들 각각에 대한 전기적인 테스트를 순차적으로 수행하기 위하여 상기 반도체 소자들을 순차적으로 상기 프로브 카드와 접속시키는 스테이지 구동부를 포함한다.

Description

반도체 소자 테스트 장치 및 방법{Apparatus and method for testing semiconductor devices}
본 발명의 실시예들은 반도체 소자 테스트 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 개별화된 반도체 소자들을 프로브 카드를 이용하여 전기적으로 테스트하는 반도체 소자 테스트 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자들은 일련의 제조 공정들을 반복적으로 수행함으로써 반도체 기판으로서 사용되는 실리콘 웨이퍼 상에 형성될 수 있으며, 상기와 같이 형성된 반도체 소자들은 다이싱 공정과 본딩 공정 및 패키징 공정을 통하여 반도체 패키지들로 제조될 수 있다.
상기와 같이 제조된 반도체 패키지들은 전기적 특성 검사를 통하여 양품 또는 불량품으로 판정될 수 있다. 상기 전기적 특성 검사에는 상기 반도체 소자들을 핸들링하는 테스트 핸들러와 상기 반도체 패키지들을 검사하기 위한 테스트 장치가 사용될 수 있다.
최근 다양한 형태의 반도체 소자들이 개발됨에 따라 다이싱 공정에 의해 개별화된 반도체 소자들에 대한 전기적인 테스트 공정이 요구될 수 있으며, 이를 수행하기 위한 테스트 장치에 대한 요구가 있다. 예를 들면, 웨이퍼 상에 형성된 MPGA(Micro-Pillar Grid Array) 소자들의 경우 다이싱 공정을 통해 개별화된 후 전기적인 테스트 공정이 요구되지만 일반적인 형태의 테스트 핸들러를 이용하기에는 상당한 어려움이 있으며, 또한 상기 반도체 소자들에 대한 개별적인 테스트를 수행하기에는 상당한 시간이 소요되는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0922145호 (등록일자: 2009.10.09)
본 발명의 실시예들은 다이싱 공정을 통해 개별화된 반도체 소자들에 대한 테스트 공정을 수행하기 위한 개선된 반도체 소자 테스트 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 반도체 소자 테스트 장치는, 다이싱 공정을 통해 개별화된 반도체 소자들 각각에 대한 전기적인 테스트를 위한 프로브 카드를 포함하는 테스트 모듈과, 상기 반도체 소자들이 부착된 점착 시트 및 상기 점착 시트를 지지하는 마운트 프레임을 포함하는 프레임 웨이퍼를 지지하는 테스트 스테이지와, 상기 반도체 소자들 각각에 대한 전기적인 테스트를 순차적으로 수행하기 위하여 상기 반도체 소자들을 순차적으로 상기 프로브 카드와 접속시키는 스테이지 구동부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 반도체 소자 테스트 장치는, 복수의 프레임 웨이퍼들이 수납된 카세트를 지지하는 로드 포트와, 상기 카세트와 상기 테스트 스테이지 사이에서 프레임 웨이퍼를 이송하는 웨이퍼 이송부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 반도체 소자 테스트 장치는 상기 카세트와 상기 테스트 스테이지 사이에서 상기 프레임 웨이퍼의 이동을 안내하기 위한 가이드 레일들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 반도체 소자 테스트 장치는, 제1항에 있어서, 복수의 프레임 웨이퍼들이 수납된 제1 카세트를 지지하는 제1 로드 포트와, 상기 제1 카세트로부터 프레임 웨이퍼를 인출하여 상기 테스트 스테이지 상으로 이송하는 제1 웨이퍼 이송부와, 상기 테스트 모듈에 의해 상기 프레임 웨이퍼에 대한 테스트가 완료된 후 상기 프레임 웨이퍼를 수납하기 위한 제2 카세트를 지지하는 제2 로드 포트와, 상기 테스트 스테이지로부터 상기 프레임 웨이퍼를 상기 제2 카세트로 이송하는 제2 웨이퍼 이송부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 반도체 소자 테스트 장치는, 상기 제1 카세트와 상기 테스트 스테이지 사이에서 상기 프레임 웨이퍼의 이동을 안내하기 위한 제1 가이드 레일들과, 상기 테스트 스테이지와 상기 제2 카세트 사이에서 상기 프레임 웨이퍼의 이동을 안내하기 위한 제2 가이드 레일들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 반도체 소자 테스트 장치는 상기 테스트 스테이지 상에서 상기 프레임 웨이퍼의 이동을 안내하기 위한 가이드 부재들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 테스트 스테이지 상에는 상기 프레임 웨이퍼의 로드 위치를 결정하기 위한 위치 결정 부재가 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 반도체 소자 테스트 장치는, 상기 테스트 스테이지의 일측에 장착되며 상기 프로브 카드의 탐침들의 위치를 확인하기 위한 프로브 카메라와, 상기 테스트 모듈의 일측에 배치되며 상기 테스트 스테이지 상의 반도체 소자들의 위치를 확인하기 위한 스테이지 카메라를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 반도체 소자 테스트 장치는, 상기 스테이지 카메라에 의해 획득된 상기 반도체 소자들의 이미지를 이용하여 상기 반도체 소자들이 상기 프로브 카드의 탐침들에 대응하도록 상기 반도체 소자들의 배치 각도를 조절하기 위해 상기 테스트 스테이지를 회전시키는 회전 구동부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 스테이지 구동부는, 상기 프로브 카드 아래의 테스트 영역과 상기 스테이지 카메라 아래의 정렬 영역 사이에서 상기 테스트 스테이지를 수평 방향으로 이동시키는 수평 구동부와, 각각의 상기 반도체 소자들을 상기 프로브 카드의 탐침들에 접속시키기 위하여 상기 테스트 스테이지를 수직 방향으로 이동시키는 수직 구동부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 반도체 소자 테스트 장치는, 상기 스테이지 카메라를 상기 반도체 소자들 중 하나의 위치 확인 및 정렬을 위해 상기 프로브 카드 아래의 테스트 영역으로 이동시키고 이어서 상기 위치 확인 및 정렬이 완료된 반도체 소자의 테스트를 위해 상기 테스트 영역 외측으로 이동시키는 카메라 구동부를 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 반도체 소자 테스트 방법은, 다이싱 공정을 통해 개별화된 반도체 소자들이 부착된 점착 시트 및 상기 점착 시트를 지지하는 마운트 프레임을 포함하는 프레임 웨이퍼를 테스트 스테이지 상에 로드하는 단계와, 상기 반도체 소자들에 대한 전기적인 테스트를 위한 프로브 카드 아래의 테스트 영역으로 상기 테스트 스테이지를 이동시키는 단계와, 상기 반도체 소자들 중 하나를 상기 프로브 카드의 탐침들에 대응하도록 정렬하는 단계와, 상기 정렬이 완료된 반도체 소자를 상기 프로브 카드의 탐침들에 접속시켜 상기 반도체 소자를 전기적으로 테스트하는 단계와, 상기 반도체 소자들 중 나머지에 대하여 상기 정렬 단계와 테스트 단계를 반복적으로 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 반도체 소자 테스트 방법은 프로브 카메라를 이용하여 상기 프로브 카드의 탐침들의 위치를 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 반도체 소자를 정렬하는 단계는, 스테이지 카메라를 이용하여 상기 반도체 소자의 이미지를 획득하는 단계와, 상기 이미지를 이용하여 상기 반도체 소자가 상기 프로브 카드의 탐침들에 대응하도록 상기 테스트 스테이지를 회전 및 수평 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 프레임 웨이퍼는 제1 카세트로부터 상기 테스트 스테이지 상으로 로드될 수 있으며 상기 반도체 소자들 모두에 대한 전기적인 테스트가 완료된 후 제2 카세트에 수납될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 반도체 소자 테스트 장치는, 다이싱 공정을 통해 개별화된 반도체 소자들 각각에 대한 전기적인 테스트를 위한 프로브 카드를 포함하는 테스트 모듈과, 상기 반도체 소자들이 부착된 점착 시트 및 상기 점착 시트를 지지하는 마운트 프레임을 포함하는 프레임 웨이퍼를 지지하는 테스트 스테이지와, 상기 반도체 소자들 각각에 대한 전기적인 테스트를 순차적으로 수행하기 위하여 상기 반도체 소자들을 순차적으로 상기 프로브 카드와 접속시키는 스테이지 구동부를 포함할 수 있다.
상기 테스트 모듈은 상기 프레임 웨이퍼 상의 반도체 소자들에 대한 테스트 단계를 반복적으로 수행할 수 있다. 따라서, 종래 기술에서 반도체 소자들을 개별적으로 테스트하기 위해 각각의 반도체 소자들을 핸들링하는 것과 비교하여 상기 반도체 소자들의 테스트에 소요되는 시간 및 비용을 크게 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 반도체 소자를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 3은 도 1에 도시된 테스트 스테이지와 스테이지 구동부를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 4는 도 1에 도시된 스테이지 카메라의 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 5는 도 1에 도시된 프레임 웨이퍼의 로드 및 언로드를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 소자 테스트 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 테스트 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 반도체 소자를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치(100)는 다이싱 공정을 통해 개별화된 반도체 소자들(20)에 대한 전기적인 테스트, 예를 들면, DC 테스트를 수행하기 위해 사용될 수 있다. 특히, 각각의 반도체 소자들(20)에 대한 테스트 공정을 반복적으로 수행하기 위해 사용될 수 있다.
상기 반도체 소자들(20) 각각은 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 마이크로 범프들(22)과 전극 패드들(24)을 구비할 수 있다. 상기 마이크로 범프들(22)은 반도체 소자(20)의 중앙 부위에 구비될 수 있으며, 상기 전극 패드들(24)은 상기 반도체 소자(20)의 가장자리 부위를 따라 링 형태로 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 반도체 소자 테스트 장치(100)는 다이싱 공정을 통해 개별화된 반도체 소자들(20) 각각에 대한 전기적인 테스트를 위한 테스트 모듈(110)을 포함할 수 있다. 상기 테스트 모듈(110)은 상기 반도체 소자들(20) 각각에 테스트 신호를 제공하기 위한 테스트 헤드(112)와 상기 반도체 소자들(20) 각각에 상기 테스트 신호를 인가하고 상기 각각의 반도체 소자(20)로부터의 출력 신호를 상기 테스트 헤드(112)로 전달하기 위한 프로브 카드(114)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 테스트 모듈(110)은 상기 반도체 소자들(20)에 대한 DC 테스트를 수행할 수 있다. 상기 DC 테스트를 위해 상기 테스트 모듈(110)은 상기 반도체 소자(20)의 마이크로 범프들(22)을 통해 기 설정된 전압을 인가할 수 있으며, 이를 통해 오픈/쇼트, 입력 전류, 출력 전압, 전원 전류 등의 DC 특성이 측정될 수 있고, 그 결과로부터 상기 반도체 소자(20)의 양, 불량을 판정할 수 있다.
한편, 상기 반도체 소자(20)의 전극 패드들(24)은 상기 반도체 소자(20)의 읽기, 쓰기 기능 및 상호 간섭 등을 검사하는 기능 테스트에 사용될 수 있다.
상기 반도체 소자 테스트 장치(100)는 상기 반도체 소자들(20)이 부착된 점착 시트(12; 도 5 참조) 및 상기 점착 시트(12)를 지지하는 대략 원형 링 형태의 마운트 프레임(14; 도 5 참조)을 포함하는 프레임 웨이퍼(10)를 지지하기 위한 테스트 스테이지(120) 및 상기 테스트 스테이지(120) 상의 반도체 소자들(20)을 순차적으로 테스트하기 위해 상기 반도체 소자들(20)을 순차적으로 상기 프로브 카드(114)의 탐침들에 접속시키는 스테이지 구동부(130)를 포함할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 테스트 스테이지와 스테이지 구동부를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 3을 참조하면, 상기 스테이지 구동부(130)는 상기 테스트 스테이지(120)를 수평 방향, 예를 들면, X축 방향 및 Y축 방향으로 이동시키기 위한 수평 구동부(132)와 상기 반도체 소자들(20) 각각을 상기 프로브 카드(114)의 탐침들에 접속시키기 위해 상기 테스트 스테이지(120)를 수직 방향으로 이동시키기 위한 수직 구동부(134)를 포함할 수 있다. 일 예로서, 상기 수평 구동부(132)는 직교 좌표 로봇 형태를 가질 수 있으며, 상기 수직 구동부(134)는 모터와 볼 스크루 및 볼 너트 등을 이용하여 구성될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 반도체 소자 테스트 장치(100)는 복수의 프레임 웨이퍼들(10)이 수납된 카세트(30)를 지지하는 로드 포트(140) 및 상기 카세트(30)와 상기 테스트 스테이지(120) 사이에서 프레임 웨이퍼(10)를 이송하기 위한 웨이퍼 이송부(150)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 카세트(30)와 상기 테스트 스테이지(120) 사이에서 상기 프레임 웨이퍼(10)의 이동을 안내하기 위한 가이드 레일들(160)이 상기 로드 포트(140)에 인접하도록 배치될 수 있다.
상기 테스트 스테이지(150)의 일측에는 상기 프로브 카드(114)의 탐침들의 위치를 확인하기 위한 프로브 카메라(170)가 장착될 수 있으며, 상기 테스트 모듈(110)의 일측에는 상기 테스트 스테이지(120) 상의 반도체 소자들(20)의 위치 및 배치 각도 등을 확인하기 위한 스테이지 카메라(180)가 배치될 수 있다.
상기 프로브 카메라(170)와 스테이지 카메라(180)는 상기 반도체 소자들(20) 각각을 상기 프로브 카드(114)의 탐침들과 정렬하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 스테이지 구동부(130)는 상기 프로브 카메라(170)가 상기 프로브 카드(114) 아래에 위치되도록 상기 테스트 스테이지(120)를 이동시킬 수 있으며, 이어서 상기 프로브 카메라(170)는 상기 프로브 카드(114)의 탐침들에 대한 이미지를 획득할 수 있다. 상기 획득된 프로브 카드(114)의 탐침 이미지는 제어부(미도시)로 전송될 수 있으며, 상기 제어부는 상기 탐침 이미지로부터 상기 프로브 카드(114)의 탐침들의 위치 좌표를 산출할 수 있다.
또한, 일 예로서, 상기 스테이지 구동부(130)는 상기 반도체 소자들(20) 중 하나가 상기 스테이지 카메라(180)의 아래에 위치되도록 상기 테스트 스테이지(120)를 이동시킬 수 있으며, 상기 스테이지 카메라(180)는 상기 반도체 소자(20)에 대한 이미지를 획득할 수 있다. 상기 제어부는 상기 스테이지 카메라(180)에 의해 획득된 소자 이미지로부터 상기 반도체 소자(20)가 배치된 각도를 산출할 수 있으며, 이를 이용하여 상기 반도체 소자(20)를 상기 프로브 카드(114)의 탐침들에 대하여 정렬할 수 있다.
예를 들면, 상기 반도체 소자 테스트 장치(100)는 상기 반도체 소자들(20)을 정렬하기 위해 상기 테스트 스테이지(120)를 회전시키는 회전 구동부(136; 도 3 참조)를 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 산출된 상기 반도체 소자(20)의 배치 각도에 따라 상기 회전 구동부(136)의 동작을 제어할 수 있으며, 이를 통해 상기 반도체 소자(20)의 마이크로 범프들(22)이 상기 프로브 카드(114)의 탐침들과 평행하게 위치되도록 할 수 있다. 이어서, 상기 제어부는 상기 배치 각도가 정렬된 반도체 소자(20)의 위치 좌표를 획득할 수 있으며, 상기 반도체 소자(20)가 상기 프로브 카드(114)의 아래에 위치되도록 상기 수평 구동부(132)의 동작을 제어할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같은 반도체 소자(20)의 정렬이 완료된 후 상기 수직 구동부(134)는 상기 반도체 소자(20)의 마이크로 범프들(22)이 상기 프로브 카드(114)의 탐침들에 접속되도록 상기 테스트 스테이지(120)를 상승시킬 수 있다. 이때 상기 수직 구동부(134)의 동작은 상기 제어부에 의해 제어될 수 있다.
상기 스테이지 구동부(130)는 상기 테스트 스테이지(120) 상의 반도체 소자들(20)에 대한 테스트 공정이 반복적으로 수행될 수 있도록 상기 프로브 카드(114) 아래의 테스트 영역과 상기 스테이지 카메라(180) 아래의 정렬 영역 사이에서 상기 테스트 스테이지(120)를 수평 이동시킬 수 있으며, 또한 상기 반도체 소자들(20)에 대한 정렬 단계와 테스트 단계가 반복적으로 수행될 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 스테이지 카메라의 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 4를 참조하면, 상기 테스트 스테이지(120) 상의 반도체 소자들(20)을 확인하기 위한 스테이지 카메라(180)는 수평 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 스테이지 카메라(180)는 카메라 구동부(182)에 의해 X축 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있다.
상기 테스트 스테이지(120)가 상기 스테이지 구동부(130)에 의해 상기 프로브 카드(114) 아래의 테스트 영역에 위치된 후 상기 카메라 구동부(182)는 상기 스테이지 카메라(180)를 상기 테스트 스테이지(120)의 상부 즉 상기 프로브 카드(114)와 상기 테스트 스테이지(120) 사이로 이동시킬 수 있다. 상기 스테이지 카메라(180)는 상기 테스트 영역에서 상기 반도체 소자들(20) 중 하나에 대한 이미지를 획득할 수 있으며, 상기 제어부는 상기 스테이지 카메라(180)에 의해 획득된 소자 이미지를 이용하여 상기 반도체 소자(20)의 정렬 단계를 수행할 수 있다.
상기 반도체 소자(20)의 정렬 단계가 수행된 후 상기 카메라 구동부(180)는 상기 반도체 소자(20)의 테스트를 위해 상기 테스트 영역의 외측으로 상기 스테이지 카메라(180)를 이동시킬 수 있다. 상기와 같은 방법으로 상기 카메라 구동부(182)는 상기 반도체 소자들(20) 각각에 대한 정렬 단계를 수행하기 위해 상기 스테이지 카메라(180)를 상기 테스트 영역과 상기 테스트 영역의 외측 영역 사이에서 반복적으로 이동시킬 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 프레임 웨이퍼의 로드 및 언로드를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 5를 참조하면, 상기 스테이지 구동부(130)는 상기 프레임 웨이퍼(10)의 로드 및 언로드를 위해 상기 테스트 스테이지(120)를 상기 로드 포트(140)에 인접한 로드/언로드 영역으로 이동시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 테스트 스테이지(120)는 상기 가이드 레일들(160)의 단부들에 인접한 로드/언로드 영역으로 이동될 수 있으며, 이어서 상기 프레임 웨이퍼(10)가 상기 웨이퍼 이송부(150)에 의해 상기 테스트 스테이지(120) 상으로 로드될 수 있다. 또한, 상기 반도체 소자들(20) 모두에 대한 테스트 단계가 완료된 후 상기 테스트 스테이지(120)는 상기 로드/언로드 영역으로 이동될 수 있으며, 이어서 상기 테스트 완료된 프레임 웨이퍼(10)가 상기 웨이퍼 이송부(150)에 의해 상기 카세트(30)에 수납될 수 있다.
한편, 상기 테스트 스테이지(120) 상에는 상기 프레임 웨이퍼(10)의 로드 및 언로드를 위한 가이드 부재들(122)이 배치될 수 있다. 일 예로서, 상기 가이드 부재들(122)은 상기 프레임 웨이퍼(10)의 양쪽 측면들을 안내하기 위해 길게 연장하는 바 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 테스트 스테이지(120) 상에는 상기 프레임 웨이퍼(10)의 로드 위치를 결정하기 위한 위치 결정 부재가 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 테스트 스테이지(120) 상에는 상기 위치 결정 부재로서 사용되는 핀(PIN) 형태의 스토퍼들(124)이 배치될 수 있으며, 상기 웨이퍼 이송부(150)는 상기 프레임 웨이퍼(10)의 전단부가 상기 스토퍼들(124)에 밀착될 때까지 상기 프레임 웨이퍼(10)를 이동시킬 수 있고, 이에 의해 상기 프레임 웨이퍼(10)가 기 설정된 로드 위치에 로드될 수 있다. 추가적으로, 도시되지는 않았으나 상기 테스트 스테이지(120)에는 상기 프레임 웨이퍼(10)를 진공 흡착하기 위한 진공홀들(미도시)이 구비될 수 있다.
상기 웨이퍼 이송부(150)는 상기 프레임 웨이퍼(10)의 마운트 프레임(14)을 파지하기 위한 그리퍼(152)와 상기 그리퍼(152)를 수평 이동시키기 위한 그리퍼 구동부(154)를 포함할 수 있다. 상기 그리퍼(152)는 다양한 방법으로 상기 프레임 웨이퍼(10)를 파지할 수 있다. 일 예로서, 상기 그리퍼(152)는 집게 형태 또는 핀(PIN) 형태를 가질 수 있으며 그 이외에도 다양한 구조를 가질 수 있다.
상세히 도시되지는 않았으나, 상기 가이드 레일들(160)은 상기 프레임 웨이퍼(10)의 양측 가장자리 부위들을 지지할 수 있으며, 또한 상기 프레임 웨이퍼(10)의 양쪽 측면들을 안내하기 위한 단차를 각각 가질 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 소자 테스트 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 반도체 소자 테스트 장치(100)는, 복수의 프레임 웨이퍼들(10)이 수납된 제1 카세트(32)를 지지하는 제1 로드 포트(142)와, 상기 제1 카세트(142)로부터 프레임 웨이퍼(10)를 인출하여 테스트 스테이지(120) 상으로 이송하는 제1 웨이퍼 이송부(156)와, 상기 프레임 웨이퍼(10)의 반도체 소자들(20) 각각에 대한 테스트 공정이 모두 완료된 후 상기 프레임 웨이퍼(10)를 수납하기 위한 제2 카세트(34)를 지지하는 제2 로드 포트(144)와, 상기 테스트 스테이지(120)로부터 상기 프레임 웨이퍼(10)를 상기 제2 카세트(34)로 이송하는 제2 웨이퍼 이송부(158)를 포함할 수 있다.
스테이지 구동부(130)는 상기 프레임 웨이퍼(10)의 로드를 위해 상기 테스트 스테이지(120)를 상기 제1 로드 포트(142)와 인접한 로드 영역으로 이동시킬 수 있으며, 또한 상기 프레임 웨이퍼(10)의 언로드를 위해 상기 테스트 스테이지(120)를 상기 제2 로드 포트(144)와 인접한 언로드 영역으로 이동시킬 수 있다.
상기 제1 및 제2 로드 포트들(142, 144)과 상기 로드 및 언로드 영역들 사이에는 상기 프레임 웨이퍼(10)의 이동을 안내하기 위한 제1 및 제2 가이드 레일들(162, 164)이 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 반도체 소자 테스트 장치(100)는, 상기 제1 카세트(32)와 상기 테스트 스테이지(120) 사이에서 상기 프레임 웨이퍼(10)의 이동을 안내하기 위한 제1 가이드 레일들(162)과, 상기 테스트 스테이지(120)와 상기 제2 카세트(34) 사이에서 상기 프레임 웨이퍼(10)의 이동을 안내하기 위한 제2 가이드 레일들(164)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 테스트 스테이지(120) 상에는 상기 프레임 웨이퍼(10)의 이동을 안내하기 위한 가이드 부재들과 상기 프레임 웨이퍼(10)의 로드 위치를 결정하기 위한 위치 결정 부재로서 사용되는 스토퍼들이 배치될 수 있으며, 상기 제1 및 제2 웨이퍼 이송부들(156, 158)은 도 1을 참조하여 기 설명된 웨이퍼 이송부(150)와 실질적으로 동일하게 구성될 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 반도체 소자들에 대한 테스트 방법을 예시적으로 설명한다.
먼저, 상기 프로브 카메라(170)를 이용하여 상기 프로브 카드(114)의 탐침들의 위치를 확인할 수 있다. 예를 들면, 상기 스테이지 구동부(130)는 상기 프로브 카메라(170)가 상기 프로브 카드(114) 아래에 위치되도록 상기 스테이지 구동부(120)를 이동시킬 수 있으며, 이어서 상기 프로브 카메라(170)는 상기 프로브 카드(114)의 탐침들에 대한 이미지를 획득할 수 있다. 상기 획득된 탐침 이미지는 제어부에 의해 분석될 수 있으며 이를 통해 상기 탐침들에 대한 위치 좌표들이 산출될 수 있다.
상기 프로브 카드(114)의 탐침들이 확인된 후 상기 스테이지 구동부(130)는 상기 테스트 스테이지(120)를 상기 카세트(30)에 인접한 위치(로드/언로드 영역)로 이동시킬 수 있으며, 이어서 프레임 웨이퍼(10)가 상기 웨이퍼 이송부(150)에 의해 상기 테스트 스테이지(120) 상에 로드될 수 있다.
상기 프레임 웨이퍼(10)가 로드된 후 상기 스테이지 구동부(130)는 상기 테스트 스테이지(120)를 상기 스테이지 카메라(180) 아래의 정렬 영역으로 이동시킬 수 있으며, 상기 반도체 소자들(20) 중 하나가 상기 스테이지 카메라(180) 및 제어부에 의해 정렬될 수 있다. 이어서, 상기 스테이지 구동부(130)는 상기 테스트 스테이지(120)를 상기 프로브 카드(114) 아래의 테스트 영역으로 이동시킬 수 있으며 상기 정렬된 반도체 소자(20)를 상기 프로브 카드(114)의 탐침들과 접속시키기 위해 상기 테스트 스테이지(120)를 상승시킬 수 있다.
상기와 다르게, 상기 스테이지 구동부(130)는 상기 테스트 스테이지(120)를 상기 프로브 카드(114) 아래의 테스트 영역으로 이동시킬 수 있으며, 이어서 상기 카메라 구동부(182)가 상기 스테이지 카메라(180)를 상기 테스트 스테이지(120)의 상부로 이동시킬 수 있다. 이후 상기 스테이지 카메라(180) 및 제어부에 의해 상기 반도체 소자들(20) 중 하나에 대한 정렬 단계가 수행될 수 있으며, 상기 스테이지 카메라(180)가 상기 카메라 구동부(182)에 의해 상기 테스트 영역의 외측 영역으로 이동된 후 상기 정렬된 반도체 소자(20)에 대한 테스트 단계가 수행될 수 있다.
상기 반도체 소자(20)에 대한 테스트 단계가 완료된 후 나머지 반도체 소자들(20)에 대한 정렬 단계 및 테스트 단계가 반복적으로 그리고 기 설정된 순서에 따라 순차적으로 수행될 수 있다.
상기와 같이 테스트 스테이지(120) 상의 반도체 소자들(20) 모두에 대한 테스트 단계가 완료된 후 상기 스테이지 구동부(130)는 상기 테스트 스테이지(120)를 상기 카세트(30)에 인접한 위치(로드/언로드 영역)로 이동시킬 수 있으며, 이어서 테스트 완료된 프레임 웨이퍼(10)가 상기 웨이퍼 이송부(150)에 의해 상기 카세트(30)에 수납될 수 있다.
상기와 다르게, 상기 프레임 웨이퍼(10)는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 제1 웨이퍼 이송부(156)에 의해 상기 제1 카세트(32)로부터 상기 테스트 스테이지(120) 상으로 로드될 수 있으며, 상기 반도체 소자들(20)에 대한 테스트 단계가 완료된 후 상기 제2 웨이퍼 이송부(158)에 의해 상기 제2 카세트(34)에 수납될 수도 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 반도체 소자 테스트 장치(100)는, 다이싱 공정을 통해 개별화된 반도체 소자들(20) 각각에 대한 전기적인 테스트를 위한 프로브 카드(114)를 포함하는 테스트 모듈(110)과, 상기 반도체 소자들(20)이 부착된 점착 시트(12) 및 상기 점착 시트(12)를 지지하는 마운트 프레임(14)을 포함하는 프레임 웨이퍼(10)를 지지하는 테스트 스테이지(120)와, 상기 반도체 소자들(20) 각각에 대한 전기적인 테스트를 순차적으로 수행하기 위하여 상기 반도체 소자들(20)을 순차적으로 상기 프로브 카드(114)와 접속시키는 스테이지 구동부(130)를 포함할 수 있다.
상기 테스트 모듈(110)은 상기 프레임 웨이퍼(10) 상의 반도체 소자들(20)에 대한 테스트 단계를 반복적으로 수행할 수 있다. 따라서, 종래 기술에서 반도체 소자들(20)을 개별적으로 테스트하기 위해 각각의 반도체 소자들(20)을 핸들링하는 것과 비교하여 상기 반도체 소자들(20)의 테스트에 소요되는 시간 및 비용을 크게 감소시킬 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 : 프레임 웨이퍼 12 : 점착 시트
14 : 마운트 프레임 20 : 반도체 소자
100 : 반도체 소자 테스트 장치 110 : 테스트 모듈
112 : 테스트 헤드 114 : 프로브 카드
120 : 테스트 스테이지 122 : 가이드 부재
124 : 스토퍼 130 : 스테이지 구동부
132 : 수평 구동부 134 : 수직 구동부
136 : 회전 구동부 140 : 로드 포트
150 : 웨이퍼 구동부 160 : 가이드 레일
170 : 프로브 카메라 180 : 스테이지 카메라

Claims (15)

  1. 다이싱 공정을 통해 개별화된 반도체 소자들 각각에 대한 전기적인 테스트를 위한 프로브 카드를 포함하는 테스트 모듈;
    상기 반도체 소자들이 부착된 점착 시트 및 상기 점착 시트를 지지하는 마운트 프레임을 포함하는 프레임 웨이퍼를 지지하는 테스트 스테이지; 및
    상기 반도체 소자들 각각에 대한 전기적인 테스트를 순차적으로 수행하기 위하여 상기 반도체 소자들을 순차적으로 상기 프로브 카드와 접속시키는 스테이지 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 장치.
  2. 제1항에 있어서, 복수의 프레임 웨이퍼들이 수납된 카세트를 지지하는 로드 포트; 및
    상기 카세트와 상기 테스트 스테이지 사이에서 프레임 웨이퍼를 이송하는 웨이퍼 이송부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 카세트와 상기 테스트 스테이지 사이에서 상기 프레임 웨이퍼의 이동을 안내하기 위한 가이드 레일들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 장치.
  4. 제1항에 있어서, 복수의 프레임 웨이퍼들이 수납된 제1 카세트를 지지하는 제1 로드 포트;
    상기 제1 카세트로부터 프레임 웨이퍼를 인출하여 상기 테스트 스테이지 상으로 이송하는 제1 웨이퍼 이송부;
    상기 테스트 모듈에 의해 상기 프레임 웨이퍼에 대한 테스트가 완료된 후 상기 프레임 웨이퍼를 수납하기 위한 제2 카세트를 지지하는 제2 로드 포트; 및
    상기 테스트 스테이지로부터 상기 프레임 웨이퍼를 상기 제2 카세트로 이송하는 제2 웨이퍼 이송부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 카세트와 상기 테스트 스테이지 사이에서 상기 프레임 웨이퍼의 이동을 안내하기 위한 제1 가이드 레일들; 및
    상기 테스트 스테이지와 상기 제2 카세트 사이에서 상기 프레임 웨이퍼의 이동을 안내하기 위한 제2 가이드 레일들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 장치.
  6. 제2항 또는 제4항에 있어서, 상기 테스트 스테이지 상에서 상기 프레임 웨이퍼의 이동을 안내하기 위한 가이드 부재들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 장치.
  7. 제2항 또는 제4항에 있어서, 상기 테스트 스테이지 상에는 상기 프레임 웨이퍼의 로드 위치를 결정하기 위한 위치 결정 부재가 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 테스트 스테이지의 일측에 장착되며 상기 프로브 카드의 탐침들의 위치를 확인하기 위한 프로브 카메라; 및
    상기 테스트 모듈의 일측에 배치되며 상기 테스트 스테이지 상의 반도체 소자들의 위치를 확인하기 위한 스테이지 카메라를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 스테이지 카메라에 의해 획득된 상기 반도체 소자들의 이미지를 이용하여 상기 반도체 소자들이 상기 프로브 카드의 탐침들에 대응하도록 상기 반도체 소자들의 배치 각도를 조절하기 위해 상기 테스트 스테이지를 회전시키는 회전 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 스테이지 구동부는,
    상기 프로브 카드 아래의 테스트 영역과 상기 스테이지 카메라 아래의 정렬 영역 사이에서 상기 테스트 스테이지를 수평 방향으로 이동시키는 수평 구동부; 및
    각각의 상기 반도체 소자들을 상기 프로브 카드의 탐침들에 접속시키기 위하여 상기 테스트 스테이지를 수직 방향으로 이동시키는 수직 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 스테이지 카메라를 상기 반도체 소자들 중 하나의 위치 확인 및 정렬을 위해 상기 프로브 카드 아래의 테스트 영역으로 이동시키고 이어서 상기 위치 확인 및 정렬이 완료된 반도체 소자의 테스트를 위해 상기 테스트 영역 외측으로 이동시키는 카메라 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 장치.
  12. 다이싱 공정을 통해 개별화된 반도체 소자들이 부착된 점착 시트 및 상기 점착 시트를 지지하는 마운트 프레임을 포함하는 프레임 웨이퍼를 테스트 스테이지 상에 로드하는 단계;
    상기 반도체 소자들에 대한 전기적인 테스트를 위한 프로브 카드 아래의 테스트 영역으로 상기 테스트 스테이지를 이동시키는 단계;
    상기 반도체 소자들 중 하나를 상기 프로브 카드의 탐침들에 대응하도록 정렬하는 단계;
    상기 정렬이 완료된 반도체 소자를 상기 프로브 카드의 탐침들에 접속시켜 상기 반도체 소자를 전기적으로 테스트하는 단계; 및
    상기 반도체 소자들 중 나머지에 대하여 상기 정렬 단계와 테스트 단계를 반복적으로 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 방법.
  13. 제12항에 있어서, 프로브 카메라를 이용하여 상기 프로브 카드의 탐침들의 위치를 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 반도체 소자를 정렬하는 단계는,
    스테이지 카메라를 이용하여 상기 반도체 소자의 이미지를 획득하는 단계; 및
    상기 이미지를 이용하여 상기 반도체 소자가 상기 프로브 카드의 탐침들에 대응하도록 상기 테스트 스테이지를 회전 및 수평 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 프레임 웨이퍼는 제1 카세트로부터 상기 테스트 스테이지 상으로 로드되며 상기 반도체 소자들 모두에 대한 전기적인 테스트가 완료된 후 제2 카세트에 수납되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 테스트 방법.
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