패키지 레벨 성능 검증 4

󰊴 번인(burn in) 장비
메모리 반도체에서 번인 공정을 도입하는 주요 이유는 반도체 소자에 고온 조건하에 임계값에 가까운 전압을 가한 상태(일반적으로 고객이 1년 이상 사용하는 정도의 스트레스를 가한 상태)에서 제품을 동작시켜 실제 사용 시 발생할 수 있는 반도체 제품의 불량을 조기에 검출하기 위해서이다. 패키지 상태에서의 번인(PLBI: package level burn-in)공정은 메모리 소자들을 번인 보드의 소켓에 삽입한 뒤 챔버 안에 넣고, 일반적으로 125℃에서 일정 시간 동안 소자에 일련의 기능 테스트를 수행하여 제품의 기능이 정상 혹은 비정상인지 가려낸다. 최근에는 메모리 용량이 기하급수적으로 증가함에 따라 번인시간이 길어지고, 실장의 집적도를 높이기 위해 시도되는 SiP(system in package)와 MCM(multi chip module) 등 베어칩에서 고밀도 실장을 하는 제품이 증가하여 다핀화가 진행되는 등 PLBI 
공정의 비용이 증가하였다. 이러한 문제를 해결하고자 메모리 반도체 제품에 DFT(design for test ability), 또는 BIST(built-in self test)기능을 내장하여 적은 pin을 사용하여 검사하고 있다. 또한 MCM을 위한 품질 보증된 베어칩(KGD: known good chip)을 확보하고자 웨이퍼 상태에서 번인을 실행하는 웨이퍼 수준의 번인 공정 (WLBI: wafer level burn-in)이 개발되었다. 이 경우 웨이퍼 상태에서 번인을 하기 때문에 번인불량이 되는 칩을 조립하는 낭비를 줄일 수 있다. WLBI의 경우 패키지 번인 방식과 같이 신호 발생과 분배 부분으로 구성되며, 온도 제어 방식에 있어서는 패키지 번인의 공기 가열방식과 달리 직렬식이 주류를 이루고 있다. WLBI와 웨이퍼를 연결하는 인터페이스로는 Probe Card를 이용하고 있다. 패키지 번인은 패키지 상태의 기능 발달에 따라 다음과 같이 정적(static) Burn-in, 
동적(dynamic) Burn-in, Burn-in 중 테스트로 구분한다.

1. 정적(static) Burn-in
소자에 고온, stand by 상태에서의 고전압의 입력전압(Ｖdd) 전원만 가하여 초기 불량을 검출하는 Burn-in 방식이다.

2. 동적(dynamic) Burn-in
고온과 저온에서 고전압의 Ｖdd를 인가하고 소자가 active 상태로 동작하도록 하는 방식으로 초기 불량을 검출하는 Burn-in 방식이다.

3. Burn-in 중 테스트
Dynamic burn-in 설비에서 기능 읽기를 추가하여 일반 Test System에서 진행하고 있는 기능 항목을 실행하는 방식이다. WLBI은 접촉 방식에 따라 일괄 WLBI와 분할 WLBI로 나눌 수 있는데, 일괄 WLBI는 웨이퍼를 일괄적으로 접촉할 수 있는 카세트에 넣고, 온도 제어 유닛에 놓고 번인하는 방식이고, 분할 WLBI는 전체 웨이퍼를 Probe Station상에서 여러 번으로 나누어 번인하는 방식을 말한다.


󰊵 테스트 핸들러 장비 선정 시 고려사항
핸들러의 선정은 먼저 주검사 장비와 관계를 고려하여야 한다. 그 이유는 반도체 검사가 핸들러와 주검사 장비의 결합으로 이루어지기 때문이다. 테스터는 궁극적으로 두 가지 방향으로 발전되고 있다. 하나는 얼마나 많은 소자를 동시에 테스트하여 생산성을 향상시킬 것인가와 소자의 데이터 처리속도 상승에 따른 테스트 속도의 향상이다 또한 추가적으로는 얼마나 저렴하게 테스트를 할 것인가도 중요한 변수이다.다수의 소자를 테스터에 정확히 접속하기 위해서는 컨택 프레스의 힘의 증대, 온도변화에 따른 위치 보정 및 재질 변경 등에 대한 항목이 중요하므로 장비 사양서를 자세히 검토해야 한다. 핸들러에서 동시에 테스트할 소자의 수가 증가한다는 것은 테스트 트레이의 크기 증가, 핸들러 전체의 크기 증가, 챔버 용량 증가와 온도 균일성 문제, 소자 처리속도 향상, 동시에 많은 소자에 대한 균일한 컨택의 문제 해결과 장비의 고속화, 복잡화로 인해 발생할 수 있는 JAM의 감소가 적은 장비를 선택해야 한다. 몇 가지 필수 선정 항목을 알아본다.

1. 테스트 시간 단축
핸들러에서 말하는 처리능력 및 인덱스 타임의 고속화는 기계적인 요인이 많기 때문에, 반송 구동부의 기계적 속도의 고속화, 이동 거리 단축, 위치 결정 제어의 최적화를 통한 시간의 단축을 할 수 있다. 또한 다양한 소자를 반송하는 핸들러의 성격을 고려하면, 광학식 위치결정기술은 기계적인 위치 결정 기술 이상으로 관계된 분야가 넓기 때문에 이에 대한 고려도 필요하다.

2. 동시 측정 수
동시 측정하는 소자의 수가 많아지는 경우 많은 소자를 동시에 측정할 수 있도록 소자를 공급하며, 정확한 접촉이 이루어지도록 할 것인가가 중요한 기술적 문제이다. 테스트의 복잡화와 고속화는 테스트 헤드에 대한 회로와 전원의 설치 수를 증가시키고 해마다 용적이 확대되는 추세에 있다. 또한 동시 측정수의 증가는 핸들러 자체의 기구도 복잡하게 하기 때문에 핸들러는 커질 것으로 예상된다. 그러나 건물 반입구의 제약이나 공장 내 레이아웃, 이동의 제한 등도 있어서 가로 1.8m를 넘는 것은 편리성이 떨어진다.

3. 사용 테스트 트레이
사용 테스트 트레이의 크기는 장치 전체 면적, 반송 경로, 동시 처리 소자의 수와 밀접한 관계가 있다. 트레이 크기가 커지면 장치의 전체 면적을 비롯한 사용 테스트 트레이가 이송되는 부분이 커지며, 또한 온도 변화에 따른 사용 테스트 트레이의 확대, 축소 비율이 증가하여 접촉에도 영향을 미치게 된다. 따라서 동시 측정수가 늘어나도 사용 테스트 트레이는 최소한의 크기를 유지해야 한다.

4. 설치 면적
테스트가 복잡해지고 고속화될수록 테스터의 필요한 회로와 전원의 수가 증가하고, 동시 측정수가 증가하면서 핸들러 자체의 기구설계가 복잡해지기 때문에 핸들러 전체 크기가 커지지 않을 수 없다. 설비 이동, 공장의 Layout, 이동경로 등을 감안하여 부합되는 장비를 결정해야한다.