반도체 소자 검사장비 핸들러는 주 검사장비인 테스터에 반도체 소자를 개별 또는 그룹으로 이송하여 테스트 환경을 만들어주고 검사가 끝나면 검사결과를 테스터로부터 전송받아 양품과 불량품으로 분류해주는 장비이다. 본 논문에서는 기존에 개발된 핸들러의 챔버 내부 온도 분포의 균일성을 개선하기 위하여, 챔버 덕트의 조절셔터 설치, Heater와 Match Plate 중심위치의 정렬, Match Plate Base의 Hole 크기 및 형상 변경, 온도 센서로 향하는 공기의 흐름이 원활할 수 있도록 핀에 직경 2 mm의 구멍 설치 등의 설계 변경을 하였다. 설계 변경의 효과를 확인하기 위하여, 기존 장비와 설계 개선된 장비 내부의 온도 분포를 32개의 온도 센서를 사용하여 측정하였다. 그 결과 기존 챔버내부 온도 분포는 $87.1{\sim}91.5^{\circ}C$ ($90{\pm}2.9^{\circ}C$)이었으나 개선된 챔버 내부 온도 분포는 $89.5{\sim}90.8^{\circ}C$ ($90{\pm}0.8^{\circ}C$)으로 15분 이상 지속 가능하여 챔버 내부의 온도 분포 균일성이 크게 개선되었음을 알 수 있었다. 또한 설계 변경 이후의 온도 분포는 $90{\pm}1^{\circ}C$의 범위 내에서 10분 이상을 유지하는 목표를 달성하였음을 확인하였다.
반도체 소자 검사장비 핸들러는 주 검사장비인 테스터에 반도체 소자를 개별 또는 그룹으로 이송하여 테스트 환경을 만들어주고 검사가 끝나면 검사결과를 테스터로부터 전송받아 양품과 불량품으로 분류해주는 장비이다. 본 논문에서는 기존에 개발된 핸들러의 챔버 내부 온도 분포의 균일성을 개선하기 위하여, 챔버 덕트의 조절셔터 설치, Heater와 Match Plate 중심위치의 정렬, Match Plate Base의 Hole 크기 및 형상 변경, 온도 센서로 향하는 공기의 흐름이 원활할 수 있도록 핀에 직경 2 mm의 구멍 설치 등의 설계 변경을 하였다. 설계 변경의 효과를 확인하기 위하여, 기존 장비와 설계 개선된 장비 내부의 온도 분포를 32개의 온도 센서를 사용하여 측정하였다. 그 결과 기존 챔버내부 온도 분포는 $87.1{\sim}91.5^{\circ}C$ ($90{\pm}2.9^{\circ}C$)이었으나 개선된 챔버 내부 온도 분포는 $89.5{\sim}90.8^{\circ}C$ ($90{\pm}0.8^{\circ}C$)으로 15분 이상 지속 가능하여 챔버 내부의 온도 분포 균일성이 크게 개선되었음을 알 수 있었다. 또한 설계 변경 이후의 온도 분포는 $90{\pm}1^{\circ}C$의 범위 내에서 10분 이상을 유지하는 목표를 달성하였음을 확인하였다.
Some design changes were made to enhance the uniformity of temperature distribution inside the chamber of semiconductor test equipment. The design changes include the installation of adjustable airflow controller inside the chamber, the alignment of the centers of heater and match plate, the change ...
Some design changes were made to enhance the uniformity of temperature distribution inside the chamber of semiconductor test equipment. The design changes include the installation of adjustable airflow controller inside the chamber, the alignment of the centers of heater and match plate, the change in the size and the shape of holes in match plate base, and the addition of new holes of 2 mm diameter in order to allow airflow directly to the temperature sensors. In order to verify their effects, the temperature distributions inside the chambers were measured using 32 RTD sensors before and after the design changes. The temperature distributions were in the ranges of 87.1 to $91.5^{\circ}C$ ($90{\pm}2.9^{\circ}C$) and 89.5 to $90.8^{\circ}C$ ($90{\pm}0.8^{\circ}C$) before and after the design changes, respectively. The above temperature distribution after design changes was maintained for longer than 15 minutes, which satisfied the target temperature range of $90{\pm}1^{\circ}C$ for longer than 10 minutes.
Some design changes were made to enhance the uniformity of temperature distribution inside the chamber of semiconductor test equipment. The design changes include the installation of adjustable airflow controller inside the chamber, the alignment of the centers of heater and match plate, the change in the size and the shape of holes in match plate base, and the addition of new holes of 2 mm diameter in order to allow airflow directly to the temperature sensors. In order to verify their effects, the temperature distributions inside the chambers were measured using 32 RTD sensors before and after the design changes. The temperature distributions were in the ranges of 87.1 to $91.5^{\circ}C$ ($90{\pm}2.9^{\circ}C$) and 89.5 to $90.8^{\circ}C$ ($90{\pm}0.8^{\circ}C$) before and after the design changes, respectively. The above temperature distribution after design changes was maintained for longer than 15 minutes, which satisfied the target temperature range of $90{\pm}1^{\circ}C$ for longer than 10 minutes.
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문제 정의
본 연구에서는 기존 챔버의 설계 변경을 통하여 챔버 내부 온도 분포가 90 ± 1 ℃의 범위 내에서 10분 이상 유지함을 목표로 하였다.
반도체 검사장비 챔버 내부의 온도 분포 균일성은 매우 중요한 장비 성능이므로 반드시 기준 온도 범위를 충족하여야 한다. 본 연구에서는 기존에 개발된 반도체 검사장비의 챔버 내부의 온도 분포의 균일성을 향상시키기 위하여 설계 변경을 시도하였다.
본 연구의 목적은 기존에 사용되고 있던 512 파라 (파라: 반도체 검사장비에서 한 번에 검사할 수 있는 반도체소자의 최대 개수) 용량의 챔버 내부 온도 분포의 균일성을 개선하는 것이다. 이를 위하여 챔버의 기존 설계에 덕트의 조절셔터 설치, Heater와 Match Plate 중심 위치의 정렬, Match Plate의 Hole 크기 및 형상 변경, 그리고 온도센서로 향하는 공기의 흐름 개선 등의 설계 변경을 시도하였다.
설계 변경 이후에 챔버 내부 온도 분포를 90±1℃의 범위 내에서 10분 이상을 유지하는 것을 목표로 하였다.
제안 방법
설계 변경의 효과를 검증하기 위하여 챔버 내부에 모두 32개의 온도 센서를 설치하여 챔버 내부의 온도를 측정하였다. 기존 챔버 내부의 온도 분포는 87.
본 연구의 목적은 기존에 사용되고 있던 512 파라 (파라: 반도체 검사장비에서 한 번에 검사할 수 있는 반도체소자의 최대 개수) 용량의 챔버 내부 온도 분포의 균일성을 개선하는 것이다. 이를 위하여 챔버의 기존 설계에 덕트의 조절셔터 설치, Heater와 Match Plate 중심 위치의 정렬, Match Plate의 Hole 크기 및 형상 변경, 그리고 온도센서로 향하는 공기의 흐름 개선 등의 설계 변경을 시도하였다. 설계 변경 이후에 챔버 내부 온도 분포를 90±1℃의 범위 내에서 10분 이상을 유지하는 것을 목표로 하였다.
대상 데이터
설계 변경 전후 챔버 내부의 온도 분포 측정 결과를 각각 그림 14와 15에 도시 하였다. 실험에서는 테스트 챔버의 Upper Duct Assembly만을 대상으로 하였는데, 이는 테스트 챔버의 구조가 상하 대칭이기 때문에 두 Duct Assembly내에서의 거동이 거의 동일하기 때문이다.
설계 변경 전후에 챔버 내부의 온도 분포를 측정하기 위하여 Ogam Technology Co.에서 제작된 RTD(Resistance Temperature Detector) 센서 32개를 테스트 트레이에 설치하였다 [10].
테스트 챔버는 강제 순환 팬, 히터, 노즐, 덕트 등으로 구성되어 있다 (그림 2). 챔버의 앞쪽에는 매치 플레이트 베이스 (Match Plate Base)가 위치하고 있다.
이론/모형
본 연구에서는 반도체 소자의 검사공정에서 따라야 하는 JEDEC Standards (v22-A103C) 7가지 규격 [11] 중에서 “Condition G”를 선택하였다.
성능/효과
기존 챔버 내부의 온도 분포는 87.1~91.5 (℃)로 90±2.9 (℃)의 분포를 보였으나, 설계 변경된 챔버 내부의 온도 분포는 89.5~90.8 (℃)로 90±0.8 (℃)의 상당히 균일한 온도 분포를 얻을 수 있었다.
본 연구에서는 설계 개선을 위하여 매치 플레이트와 온도 센서 사이에 위치한 핀에 구멍을 뚫었으나, 구멍을 뚫기 이전과 비교하여 핀에 과도한 열변형이 발생하지 않음을 실험에서 확인하였다.
후속연구
본 연구를 통하여 챔버 내부의 온도 분포 균일성을 개선함으로써, 최종 검사의 신뢰성이 향상될 수 있을 것이다. 또한 온도 분포의 균일성이 잘 유지되는 설계 변경으로 보다 신속한 검사에 기여할 수 있을 것이다.
반도체의 최종 검사는 반도체의 품질과 제조 원가의 관점에서 매우 중요하다고 할 수 있다. 본 연구를 통하여 챔버 내부의 온도 분포 균일성을 개선함으로써, 최종 검사의 신뢰성이 향상될 수 있을 것이다. 또한 온도 분포의 균일성이 잘 유지되는 설계 변경으로 보다 신속한 검사에 기여할 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
반도체 Back-end Process 최종 검사 단계에서 사용되는 핸들러는 어떤 장비인가?
테스터는 반도체 소자의 검사를 실제로 담당하는 장비이다. 핸들러는 주 검사장비인 테스터에 반도체 소자를 개별 또는 그룹으로 이송하여 테스트 환경을 만들어주고 검사가 끝나면 검사결과를 테스터로부터 전송받아 양품과 불량품으로 분류해주는 장비이다. 또한 핸들러는 검사가 진행되는 동안 검사 온도를 일정하게 유지해 주는 기능을 수행한다.
반도체 최종검사에서 중요한 것은?
반도체 최종검사에서는 핸들러의 챔버 내부 온도 조절을 빠르고 균일하게 하는 것이 매우 중요하다. 따라서 이 분야의 연구들은 주로 챔버 내부의 온도를 효과적이고 균일하게 유지하는 방법에 대하여 이루어 졌다.
반도체 제조공정에서 최종 검사의 비용 절감이 필요한 이유는?
최종 검사에서는 대량의 소자를 검사하여야 하며, 최종 검사에서의 시간 단축은 곧 바로 반도체 제조 단가의 인하와 직결되기 때문에 매우 중요하다고 할 수 있다. 실제로 Front-end Process에서는 제조 단가를 낮출 소지가 더 이상 없기 때문에, Back-end Process에 속하는 최종 검사 공정에서 비용의 절감을 통한 제조 단가의 인하가 상대적으로 중요한 고려 요소로 등장하게 되었다. 최종 검사에서 비용을 절감하기 위하여, 대량의 소자를 동시에 검사하는 장비가 필요하게 되었다.
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