KR102636487B1

KR102636487B1 - 신호 전송기 및 이를 구비하는 반도체 소자 검사 장치

Info

Publication number: KR102636487B1
Application number: KR1020180128829A
Authority: KR
Inventors: 김재현; 안종진
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2018-10-26
Filing date: 2018-10-26
Publication date: 2024-02-14
Also published as: US11035882B2; KR20200046964A; CN111106466A; US20200132721A1; CN111106466B

Abstract

신호 전송기 및 이를 구비하는 반도체 소자 검사장비가 개시된다. 신호 전송기는 검사신호가 인가되는 입력단으로부터 폭이 증가하는 테이퍼 형상을 갖도록 연장하는 입력라인, 입력라인과 수직한 방향을 따라 연장하고 입력단과 대칭인 연결단에 접속하는 분기라인, 분기라인의 단부에서 입력라인과 같은 방향을 따라 연장하는 출력라인 및 서로 이격된 제1 비아 및 제2 비아와 이를 연결하는 비아라인을 구비하고 입력라인, 분기라인 및 출력라인을 단일한 신호라인으로 연결하는 비아 구조물을 포함한다. 비아 구조물에 의한 고주파 신호의 반사손실을 줄일 수 있다.

Description

신호 전송기 및 이를 구비하는 반도체 소자 검사 장치{Signal transfer line for a test equipment and an automatic test equipment for testing semiconductor devices using the same}

본 발명은 신호 전송기 및 이를 구비하는 반도체 소자 검사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 비아 구조물에서의 고주파 검사신호에 대한 반사손실을 최소화 할 수 있는 신호 전송기 및 이를 구비하는 반도체 소자 검사장비에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자를 검사하기 위한 자동 검사장비(ATE)는 테스트 효율을 위해 단일한 채널 리소스(channel resource)로부터 다수의 검사대상 반도체나 드라이브 핀으로 검사신호를 인가하여 동시에 다수의 반도체를 검사한다. 이때, 검사신호는 입력라인으로 인가된 후 분기라인에 의해 검사대상 반도체 소자 별로 분기된 후 출력라인을 통하여 각 검사대상 반도체 소자로 인가된다.

최근에는 검사대상 반도체 소자의 고집적 및 고성능 경향에 따라 다층배선으로 구성된 회로기판을 ATE용 기판으로 이용하는 경향이다. 이에 따라, 검사신호의 신호 무결성(signal integrity)은 분기라인의 분기점 및 서로 다른 층에 구비된 신호 전송라인을 연결하는 비아 구조물에서의 임피던스 불연속성에 의해 결정된다.

반도체 소자의 검사장비에서 전송라인을 통한 검사신호의 전송효율을 극대화하려면 전송라인들의 임피던스가 서로 충분히 매치(match)되도록 임피던스 불연속점을 제거할 필요가 있다.

임피던스 불연속점에서 상기 검사신호는 반사되어 입력라인에서 검사신호와 반사 신호가 서로 간섭하여 검사신호를 감쇄(반사손실)시키는 원인이 된다. 검사신호의 감쇄는 상승시간(rising time) 및 하강시간(falling time)을 지연시켜 검사용 아이 다이어그램(eye diagram)에서 관측 마진(eye margin)을 충분히 확보하기 어렵게 만든다.

특히, 고주파 신호가 검사신호로 인가되는 경우 저주파 신호와 비교하여 상대적으로 파장이 짧기 때문에 저주파 신호전송의 경우에는 단순히 전송라인을 연결하는 접속체에 불과한 비아 구조물이 전송라인과 서로 구별되는 별개의 추가 전송라인으로 기능하게 된다.

이에 따라, 비아 구조물이 별개의 특성 임피던스를 갖는 새로운 전송라인으로 취급되어 임피던스 불연속점으로 기능하게 되어 검사신호에 대한 반사손실이 증가하는 경향이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 한 쌍의 비아를 검사신호 파장의 1/4만큼 이격되게 배치하여 상쇄간섭에 의해 반사파를 제거함으로써 검사신호의 반사손실을 방지할 수 있는 신호 전송기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상술한 바와 같은 신호 전송기를 구비하는 반도체 소자 검사 장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 신호 전송기는 검사신호가 인가되는 입력단으로부터 제1 방향을 따라 폭이 증가하는 테이퍼 형상을 갖도록 연장하는 입력라인, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향을 따라 연장하고 상기 입력단과 대칭인 상기 입력라인의 연결단에 접속하는 분기라인, 상기 분기라인의 단부에서 상기 제1 방향을 따라 연장하는 출력라인 및 일정한 거리만큼 이격된 제1 비아 및 제2 비아와 상기 제1 비아 및 상기 제2 비아를 연결하는 비아라인을 구비하고, 상기 입력라인, 상기 분기라인 및 상기 출력라인을 단일한 신호라인으로 서로 연결하는 비아 구조물을 포함한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 소자 검사 검사장치는 다수의 피검소자들에 대한 검사 동작이 수행되는 검사부, 검사신호를 생성하고 상기 검사 동작을 제어하여 상기 피검소자에 대한 검사동작을 제어하는 제어부 및 상기 검사신호를 수신하여 상기 피검소자별로 분기하고 각 피검소자로 상기 검사신호를 전송하는 신호 전송기를 포함한다.

이때, 상기 신호 전송기는 상기 검사신호가 인가되는 입력단을 구비하고 제1 방향을 따라 폭이 증가하는 테이퍼 형상을 갖도록 연장하는 입력라인, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향을 따라 연장하고 상기 입력단과 대칭인 상기 입력라인의 연결단에 접속하는 분기라인, 상기 분기라인의 단부에서 상기 제1 방향을 따라 연장하는 출력라인 및 일정한 거리만큼 이격된 제1 비아 및 제2 비아와 상기 제1 비아 및 상기 제2 비아를 연결하는 비아라인을 구비하고, 상기 입력라인, 상기 분기라인 및 상기 출력라인을 단일한 신호라인으로 서로 연결하는 비아 구조물을 구비한다.

본 발명에 의한 신호 전송기 및 이를 구비하는 반도체 소자 검사장치는 저주파 신호가 입력되는 경우 입력라인을 테이퍼 형상으로 변형하여 분기라인과의 임피던스 매칭을 용이하게 달성하여 신호전송 효율을 높일 수 있다. 고주파 신호가 입력되는 경우 비아 구조물이 임피던스 불연속점으로 기능하는 경우에도 고주파 신호 파장의 1/4보다 작은 이격거리를 갖도록 이격된 한 쌍의 비아로 구성함으로써 상쇄간섭에 의해 반사파를 제거할 수 있다. 이에 따라, 고주파 신호에 대한 반사손실을 최소화함으로써 신호왜곡과 전송효율을 높일 수 있다. 특히, 상기 신호 전송기를 검사장치에 이용하는 경우 저주파 신호와 고주파 신호 모두에 대해 신호전송 효율을 높이고 신호왜곡을 방지함으로써 단일한 검사신호를 이용하여 다수의 피검소자에 대한 검사공정을 높은 신뢰도로 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 소자 검사장치용 신호 전송기를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 도 1에 도시된 신호 전송기의 입력라인과 분기라인의 결합구조를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 입력라인의 변형례를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 입력라인과 분기라인을 A-A; 방향으로 절단한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 도 1에 도시된 비아 구조물을 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 비아 구조물을 B-B' 방향을 따라 절단한 단면도이다.
도 7은 도 1에 도시된 신호 전송기의 제1 변형례를 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 1에 도시된 신호 전송기의 제2 변형례를 나타내는 사시도이다.
도 9는 도 1에 도시된 신호 전송기의 제3 변형례를 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 의한 신호 생성기를 이용하여 반도체 소자를 검사하는 검사장치를 나타내는 구성도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 소자 검사장치용 신호 전송기를 나타내는 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 소자 검사장치용 신호 전송기(500)는 검사신호(S)가 인가되는 입력단(101)을 구비하고 제1 방향(I)을 따라 폭(W)이 증가하는 테이퍼 형상을 갖도록 연장하는 입력라인(100), 상기 제1 방향(I)과 수직한 제2 방향)(II)을 따라 연장하고 상기 입력단(101)과 대칭인 상기 입력라인(100)의 연결단(102)에 접속하는 분기라인(200), 상기 검사신호(S)를 출력하는 출력라인(300) 및 일정한 거리만큼 이격된 제1 비아(410) 및 제2 비아(420)와 상기 제1 비아(410) 및 상기 제2 비아(420)를 연결하는 비아라인(430)을 구비하고, 상기 입력라인(100), 상기 분기라인(200) 및 상기 출력라인(300)을 단일한 신호라인으로 서로 연결하는 비아 구조물(400)을 포함한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 도 1에 도시된 신호 전송기의 입력라인과 분기라인의 결합구조를 나타내는 평면도이다.

도 2를 참조하면, 상기 입력라인(100)은 제1 방향(I)을 따라 폭이 증가하도록 연장하는 테이퍼 형상의 스트립 라인으로 제공되고 상기 분기라인(200)은 상기 입력라인(100)에 접속하는 스트립 라인으로 제공된다.

예를 들면, 상기 입력라인(100)은 검사신호(S)가 인가되는 입력단(101)과 제1 방향(I)을 따라 상기 입력단(101)과 대칭적으로 배치되는 연결단(102)을 구비하고 상기 분기라인(200)은 연결단(102)에서 입력라인(100)과 접속한다. 이에 따라, 상기 입력단(101)으로 인가된 검사신호는 상기 입력라인을 따라 연결단(102)까지 전송되고 연결단(102)에 접속된 분기라인(200)을 통하여 분기되고 상기 분기라인(200)과 전기적으로 연결된 출력라인(300)을 통하여 출력된다. 예를 들면, 상기 출력라인(300)의 단부에는 검사대상 반도체 소자인 피검소자가 접속되어 상기 검사신호에 대응하는 검사공정이 수행될 수 있다.

특히, 상기 입력라인(100)은 제1 방향(I)을 따라 단계적으로 폭(W)이 증가하는 다수의 입력 세그먼트로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 입력라인(100)은 제1 길이(L1)와 제1 폭(W1)을 갖는 제1 세그먼트(111), 제2 길이(L2)와 제2 폭(W2)을 갖는 제2 세그먼트(112), 제3 길이(L3)와 제3 폭(W3)을 갖는 제3 세그먼트(113) 및 제4 길이(L4)와 제4 폭(W4)을 갖는 제4 세그먼트(114)로 구성된다.

이때, 상기 각 세그먼트의 길이와 폭은 상기 분기라인(200)과 임피던스 매칭이 되도록 적절하게 설정된다. 본 실시예의 경우, 각 세그먼트들의 길이를 동일하게 유지하고 폭을 변화시키면서 임피던스 매칭을 수행한다. 예를 들면, 상기 입력라인(100)을 동일한 길이를 갖도록 각 세그먼트를 설정하고 제4 세그먼트(114)와 분기라인(200)이 임피던스 매칭을 이루도록 제4 폭(W4)을 설정한다. 이어서, 상기 제4 세그먼트(104)와 임피던스 매칭을 이루도록 제3 세그먼트(113)의 제3 폭(W3)을 설정한다. 동일한 방식으로 상기 제2 폭(W2) 및 제1 폭(W1)을 설정하게 되면, 상기 입력라인(100)과 분기라인(200)의 특성 임피던스는 서로 매치된다. 이에 따라, 상기 입력라인(100)과 분기라인(200)의 결합으로 인한 임피던스 불연속점을 제거한다.

이에 따라, 임피던스 매칭이 완료된 입력라인(100)과 분기라인(200)은 상기 제1 길이 내지 제4 길이(L1 내지 L4)는 서로 동일하고 각 세그먼트의 폭은 제1 폭(W1)으로부터 제4 폭(W4)으로 갈수록 단계적으로 증가하도록 설정된다.

본 실시예에서는 길이를 일정하게 고정하고 폭을 변화시키면서 입력라인(100)과 분기라인(200) 사이의 임피던스 매칭 구성을 개시하고 있지만, 폭을 일정하게 고정하고 길이를 변화시키면서 입력라인(100)과 분기라인(200) 사이의 임피던스 매칭을 구성할 수도 있음은 자명하다.

또한, 본 실시예에서는 예시적으로 4개의 세그먼트에 의해 입력라인(100)과 분기라인(200) 사이의 임피던스 매칭을 수행하는 것을 개시하고 있지만, 입력라인(100)과 분기라인(200) 사이의 접합구성에 따라 임피던스 매칭을 위해 필요한 세그먼트의 수는 다양하게 설정될 수 있다.

특히, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 방향(I)을 따라 상기 입력단(101)과 연결단(102) 사이의 임피던스 매칭을 연속적으로 수행하는 경우, 상기 세그먼트의 개수는 무한대로 설정되어 상기 입력라인(100)은 제1 방향(I)을 따라 연속적으로 폭이 변화하는 테이프 형상으로 제공될 수 있다.

즉, 상기 입력단(101)에서 상기 연결단(102) 사이의 모든 미소 세그먼트들의 경계면에서는 항상 특성 임피던스가 서로 매치될 수 있다. 이에 따라, 연결단(102)과 분기라인(200)이 임피던스 매칭이 되도록 연결단의 특성 임피던스가 결정되면 상기 입력라인(100)의 특성 임피던스는 길이(L)를 따라 인접한 미소 세그먼트와의 사이에 임피던스 매칭이 될 수 있도록 연속적으로 변화하게 된다.

상기 분기라인(200)은 상기 연결단(102)에 연결되어 검사신호(S)를 서로 다른 방향으로 분기할 수 있다. 각 분기라인(200)은 개별적인 출력라인(300)과 연결되고 각 출력라인(300) 별로 피검소자가 접속되므로 단일한 검사신호에 의해 다수의 피검소자에 대한 검사공정을 수행할 수 있다.

상기 분기라인(200)의 형상과 구조는 입력라인(100)과의 임피던스 매칭결과에 따라 다양하게 제공될 수 있다. 본 실시예의 경우, 상기 분기라인은 비아 구조물을 통하여 전기적으로 연결되는 각 출력라인(300)으로 검사신호(S)를 전송할 수 있으면 충분하므로 입력라인(100)과 임피던스 매칭이 되는 가장 단순한 형상으로 개시된다. 그러나, 출력라인(300)과의 접속 형태나 비아 구조물(400)의 형상에 따라 임피던스 매칭을 이룰 수 있는 분기라인(200)의 형상은 다양하게 변경될 수 있다.

상기 입력라인(100) 및 분기라인(200)은 실질적으로 동일한 구성을 갖는 고주파 전송 케이블로 구성될 수 있다.

도 4는 도 2에 도시된 입력라인과 분기라인을 A-A; 방향으로 절단한 단면도이다.

도 4를 참조하면, 상기 입력라인(100) 및 분기라인(200)은 기판(1)에 구비된 하부 및 상부 접지층(160, 160a)과 하부 및 상부 유전막(150, 150a)의 복합막에 의해 둘러싸이고 도전물질로 구성되는 제1 및 제2 도전라인(140, 240)으로 제공된다.

예를 들면, 상기 기판(1)은 다수의 회로배선이 다층으로 배치된 인쇄회로 기판(printed circuit board; PCB)이나 플렉서블 기판(flexible board)을 포함할 수 있다.

상기 기판(1) 상에 하부 접지층(160), 하부 유전막(150) 및 제1 및 제2 도전라인(140,240)을 차례대로 적층하고 다시 상부 유전막(150a) 및 상부 접지층(160a)으로 도전라인(140,240)을 매립함으로써 입력라인(100)과 분기라인(200)을 형성할 수 있다. 상기 도전라인(140,240)은 금속과 같은 다양한 도전성 물질을 포함할 수 있다. 본 실시예의 경우, 상기 검사신호는 다양한 주파수를 갖는 디지털 신호를 포함하고 상기 도전라인(140,240)은 디지털 신호를 전송할 수 있는 전송라인(transmission line)으로 제공된다.

상기 기판(1) 상에는 하부 접지층(160), 하부 유전막(150), 제1 및 제2 도전라인(140, 240), 상부 유전막(150a) 및 상부 접지층(160)으로 구성된 전송라인이 다수 적층되어 상기 기판의 회로배선을 이루고 있다. 이에 따라, 상기 입력라인(100)과 분기라인(200) 뿐만 아니라 후술하는 출력라인(300)도 상기 기판(1) 상에서 상술한 바와 같은 구성으로 적층되어 실질적으로 동일한 구성을 갖는다. 즉, 상기 입력라인(100), 분기라인(200) 및 출력라인(300)은 상기 기판(1) 상에 배치된 회로배선들을 전송라인의 용도에 따라 구분할 것일 뿐이며 실질적으로 동일한 구성을 갖는다.

일실시예로서, 상기 검사신호는 베이스 밴드 방식에 따라 잔송되는 디지털 신호를 포함한다. 베이스 밴드 방식의 디지털 신호는 (반사계수가 처음으로 0이 되는 (또는 최소화되는) 주파수의 절반에 대응하는) 기본 주파수의 정수배에 대응하는 주파수로 인가되는 경우 반사계수는 최소화된다. 예를 들면, 베이스 밴드 전송 방식에 따라 3.2 Gbps의 속도로 검사신호(S)를 전송하려면, 1.6 GHz, 3.2 GHz, 4.8 GHz, ... , 1.6*n GHz의 주파수를 갖는 신호들을 검사신호로 이용할 수 있다.

이때, 상기 입력라인의 각 세그먼트를 적절하게 조절하여 전송신호의 주파수에 대응하여 입력라인(100)과 분기라인(200)이 서로 임피던스 매칭이 될 수 있도록 설정할 수 있다.

상기 분기라인(200)의 상부에 출력라인(300)이 배치되고 비아 구조물(400)에 의해 출력라인(300)은 분기라인(200)과 연결된다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 도 1에 도시된 비아 구조물을 나타내는 사시도이고 도 6은 도 5에 도시된 비아 구조물을 B-B' 방향을 따라 절단한 단면도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 출력라인(300)은 상기 분기라인(200)의 단부로부터 제1 방향(I) 및 제2 방향(II)과 수직한제3 방향(III)으로 일정한 거리만큼 이격되어 배치되고 제1 방향(I)으로 따라 연장하는 라인 형상으로 제공된다.

상기 출력라인(300)은 입력라인(100) 및 분기라인(200)과 실질적으로 동일한 구성을 가지며 고주파 전송 케이블로 구성된다. 예를 들면, 상기 출력라인(300)은 출력 접지층(330) 및 출력 유전막(320)으로 둘러싸인 제3 도전라인(310)으로 구성된다. 상기 제3 도전라인(310)은 입력라인(100) 및 분기라인(200)을 구성하는 제1 및 제2 도전라인(140,240)과 실질적으로 동일한 조성과 구성을 갖는다.

도시되지는 않았지만, 상기 출력라인(300)의 단부에는 상기 검사신호를 수용하는 신호 수용체(미도시)가 배치될 수 있다. 상기 신호 전송기가 반도체 소자의 검사장비에 이용될 경우 상기 출력라인(300)의 단부에는 피검소자가 연결될 수 있다.

상기 비아 구조물(400)은 상기 분기라인(200)의 상면으로부터 상기 제3 방향(III)을 따라 상방으로 연장하는 제1 비아(410), 상기 출력라인(300)의 하면으로부터 제3 방향(III)을 따라 하방으로 연장하는 제2 비아(420) 및 상기 제1 비아(410) 및 상기 제2 비아(420)를 연결하는 비아라인(430)을 포함한다.

상기 제1 비아(410)는 분기라인(200)의 상면으로부터 하부 유전막(150a) 및 하부 접지층(160a)을 관통하여 상방으로 연장하고 상기 제2 비아(420)는 출력라인(300)의 하면으로부터 출력 유전막(320) 및 출력 접지층(330)을 관통하여 하방으로 연장한다. 이때, 상기 제1 비아(410)의 상단부 및 제2 비아(420)의 하단부는 제1 방향을 따라 일정한 이격거리(D) 이격되도록 배치된다.

상기 분기라인(200) 및 출력라인(300) 사이에는 버퍼 유전막(440)으로 채워진 버퍼영역(B)이 배치된다. 상기 제1 비아(410)는 상부 접지층(160a)을 관통하여 상기 버퍼 유전막(440)으로 삽입되고 상기 제1 비아(420)는 출력 접지층(330)을 관통하여 버퍼 유전막(440)으로 삽입된다. 따라서, 상기 제1 비아(410)는 상부 유전막(150a)과 버퍼 유전막(440)에 의해 둘러싸이고 제2 비아(420)는 출력 유전막(320)과 버퍼 유전막(440)에 의해 둘러싸인다.

상기 비아라인(430)은 상기 버퍼영역(B)에서 상기 제1 방향(I)을 따라 연장하는 도전성 라인으로 제공되고, 제1 방향(I)을 따라 이격거리(D)만큼 이격된 제1 비아(410) 및 제2 비아(420)를 서로 연결한다. 이에 따라, 상기 분기라인(200)은 제1 비아(410), 비아라인(430) 및 제2 비아(420)를 통하여 출력라인(300)과 연결된다. 따라서, 상기 비아 구조물(400)을 통하여 입력라인(100), 분기라인(200) 및 출력라인(300)은 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 비아라인(430)은 제1 및 제2 도전라인(140,240) 및 상부 도전라인(310)과 마찬가지로 도전성 물질로 구성될 수 있다.

본 실시예의 경우, 제1 비아(410)는 상기 비아라인(430)과 동일한 표면을 갖는 제1 접속패드(411) 및 상기 분기라인(200)으로부터 연장하여 상기 제1 접속패드(411)와 접촉하는 제1 관통 플러그(412)로 구성되고, 제2 비아(420)는 상기 비아라인(430)과 동일한 표면을 갖는 제2 접속패드(421) 및 상기 출력라인(300)으로부터 연장하여 상기 제2 접속패드(421)와 접촉하는 제2 관통 플러그(422)로 구성된다.

이에 따라, 상기 제1 비아(410)의 상면은 상기 비아라인(430)의 상면과 동일한 평면을 구성하고 상기 제2 비아(420)의 하면은 상기 비아라인(430)의 하면과 동일한 평면을 구성한다.

이때, 상기 비아라인(430)은 상기 분기라인(200)과 실질적으로 동일한 특성 임피던스를 갖도록 구성한다. 이에 따라, 비아라인(430), 분기라인(200) 및 상기 입력라인(100)이 연결단(102)은 실질적으로 동일한 특성 임피던스를 구비한다. 또한, 상기 출력라인(300)은 입력라인(100)과 실질적으로 동일한 특성 임피던스를 구비하도록 설정할 수 있다.

따라서, 상기 검사신호가 저주파 신호인 경우 입력라인(100), 분기라인(200), 비아 구조물(400) 및 출력라인(300)은 임피던스 불연속점을 구비하지 않는 단일한 신호라인(SL)으로 기능할 수 있다.

그러나, 저주파 신호가 인가되는 경우 임피던스 불연속점이 없이 단일한 신호라인을 구비하는 경우에도, 고주파 신호가 인가되는 경우에는 고주파 신호의 짧은 파장에 의해 상기 비아 구조물(400)은 고유한 특성 임피던스를 구비하는 별개의 전송선로로 기능하게 되고 상기 비아 구조물(400)에서 임피던스 불연속점이 발생하게 된다.

그러나, 비아 구조물(400)에서 임피던스 불연속이 발생하더라도, 상기 제1 비아(410)와 제2 비아(420)를 상기 고주파 신호 파장의 1/4 이하의 이격거리(D)를 갖도록 설정함으로써 반사손실을 현저하게 줄일 수 있다.

고주파 신호가 인가되어 제1 및 제2 비아(410,420)가 각각 새로운 임피던스 불연속점으로 기능하여 제1 및 제2 반사파를 생성하는 경우, 제1 및 제2 반사파의 파원간 이격거리가 파장의 1/4이 되는 경우 제1 및 제2 반사파 사이의 상쇄간섭에 의해 반사파가 소멸된다.

즉, 고주파 신호가 인가되는 경우, 상기 제1 및 제2 비아(410,420)가 임피던스 불연속점으로 기능할 수 있지만 제1 및 제2 비아 사이의 이격거리(D)를 반사파의 상쇄간섭을 야기할 수 있도록 고주파 신호 파장의 1/4로 설정함으로써 반사파에 의한 고주파 신호의 감쇄 가능성을 원천적으로 차단할 수 있다. 상기 이격거리(D)가 고주파 신호 파장의 1/4 이하인 경우 제1 및 제2 반사파의 합성에 의해 생성된 합성파는 제1 및 제2 반사파와 비교하여 파동특성이 약화되므로 입력신호인 고주파 신호의 감쇄에 미치는 영향을 상대적으로 줄일 수 있다.

이에 따라, 상기 제1 및 제2 비아(410,420)에 의해 임피던스 불연속점은 발생하지만, 입력신호인 고주파 신호의 반사손실을 반사파이 간섭에 의해 최소화함으로써 저주파 신호뿐만 아니라 고주파 신호에서도 신호전송 효율을 높일 수 있다.

서로 인접한 임피던스 불연속점으로 기능하는 제1 및 제2 비아(410,420)가 고주파 신호 파장의 1/4 이하로 이격되기만 한다면 상쇄간섭에 의해 입력신호의 반사손실을 줄일 수 있으므로 신호 전송기의 특성에 따라 다양하게 변형될 수 있다.

도 7은 도 1에 도시된 신호 전송기의 제1 변형례를 나타내는 사시도이다. 도 7에서 입력라인(190) 및 제3 비아(450)를 제외하고는 도 1에 도시된 신호 전송기와 실질적으로 동일한 구성을 갖는다. 이에 따라, 도 7에서 도 1과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 제1 변형 신호 전송기(501)는 입력단(101)을 구비하는 제1 분할라인(130) 및 연결단(102)을 구비하는 제2 분할라인(160)으로 분리된 변형 입력라인(190)을 구비한다.

이때, 상기 제1 및 제2 분할라인(130,160)은 그 사이에 배치된 제3 비아(450)에 의해 서로 연결된다. 상기 제3 비아(450)는 제1 분할라인(130)의 상면으로부터 제3 방향(III)을 따라 상방으로 연장하여 제2 분할라인(160)의 하면과 연결된다. 따라서, 상기 제3 비아는 단일한 비아로 제공된다.

이때, 상기 분기라인(200)은 상기 연결단(102)과 서로 다른 특성 임피던스를 갖도록 구성하고 상기 비아라인(430) 및 출력라인(300)이 동일한 임피던스 특성를 갖도록 구성하는 경우, 상기 제3 비아(450)를 상기 연결단(102)으로부터 제1 분할라인(130)으로 인가되는 고주파 신호 파장의 1/4보다 작은 이격거리(D1)를 갖도록 구성함으로써 고주파 신호에 대한 반사손실을 최소화 할 수 있다.

제1 분할라인(130)으로 고주파 신호가 인가되는 경우, 제3 비아(450)는 임피던스 불연속점으로 기능하게 되어, 제3 비아(450)에서 제1 반사파가 형성된다. 또한, 상기 연결단(102)과 분기라인(200)이 서로 다른 임피던스 특성을 가지므로 연결단(102)도 새로운 임피던스 불연속점으로 작용하여 연결단(102)에서 제2 반사파가 생성된다.

그러나, 연결단(102)과 제3 비아(450)가 상기 고주파 파장의 1/4 이하로 이격되어 있으므로, 상기 제1 및 제2 반사파는 제1 분할라인(130)에서 상쇄간섭에 의해 소멸되거나 파동특성이 약화된다. 이에 따라, 상기 제1 분할라인(130)을 따라 전송되는 고주파 신호에 대한 반사손실을 최소화 할 수 있다.

또한, 분기라인(200)과 출력라인(300)에서는 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 바와 같은 동일한 과정으로 고주파 신호에 대한 반사손실을 최소화 할 수 있다.

이에 따라, 제3 비아(450)와 연결단(102) 사이의 이격거리(D1)를 입력되는 고주파 신호 파장의 1/4로 설정한다면 입력라인(100)의 설계 자유도를 높일 수 있다.

도 8은 도 1에 도시된 신호 전송기의 제2 변형례를 나타내는 사시도이다. 도 8에서 제1 비아(410)가 제거되고 상기 분기라인(200)과 비아라인(430)이 서로 다른 특성 임피던스를 갖는 것을 제외하고는 도 7에 도시된 제1 변형 신호 전송기(501)와 실질적으로 동일한 구성을 갖는다. 이에 따라, 도 8에서 도 7과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 변형 신호 전송기(502)는 제1 변형 신호 전송기(501)로부터 제1 비아(410)가 제거된다. 이에 따라, 상기 비아라인(430)은 상기 분기라인(200)의 단부에 직접 연결되며 상기 제2 비아(430)는 상기 비아라인(430)과 상기 출력라인(300)을 연결하고 제3 비아(450)는 제1 및 제2 분할라인(130,160)을 서로 연결하도록 구성된다.

상기 제2 변형 신호 전송기(502)로 고주파 신호가 입력되면, 형상변형에 의해 상기 분기라인(200)과 비아라인(430)의 연결부(C)는 새로운 임피던스 불연속점으로 기능하게 된다. 즉, 상기 연결단(102), 상기 분기라인(200) 및 상기 비아라인(430)은 서로 다른 특성 임피던스를 갖게 되고 상기 출력라인(300)은 상기 비아라인(430)과 동일한 특성 임피던스를 갖는다.

그러나, 상기 연결단(102)과 연결부(C)와이 이격거리(D2) 및 상기 연결부(C)와 제2 비아(420) 사이의 이격거리(D3)를 모두 고주파 신호 파장의 1/4보다 작게 설정한다면 각 임피던스 불연속점에서 반사된 반사파들이 모두 상쇄간섭에 의해 제거되어 고주파 신호에 대한 반사손실을 최소화 할 수 있다.

제3 비아(450)에 의해 반사된 반사파는 상기 연결단(102)에 의해 생성된 반사파와 상쇄간섭에 의해 제거되어 제1 분할라인(130)에서의 반사손실을 최소화 할 수 있으며, 상기 연결부(C)에서 반사된 반사파는 상기 제2 비아(420)에서 반사된 반사파와 상쇄간섭에 의해 제거되어 상기 분기라인(200)에서의 반사손실을 최소화 할 수 있다.

이에 따라, 상기 연결단(102)과 연결부(C) 사이의 이격거리(D2)와 상기 연결부(C)와 제2 비아(420) 사이의 이격거리(D3)를 입력되는 고주파 신호 파장의 1/4 이하로 설정한다면 분기라인(200)과 비아 구조물(400)에 대한 설계 자유도를 높일 수 있다.

도 9는 도 1에 도시된 신호 전송기의 제3 변형례를 나타내는 사시도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 제3 변형 신호 전송기(503)는 입력단(101)을 구비하는 제1 분할라인(130) 및 연결단(102)을 구비하는 제2 분할라인(160)으로 분리된 변형 입력라인(190)을 구비하고, 상기 출력라인(300)은 상기 분기라인(200)의 단부에 직접 연결된다.

이때, 상기 제1 및 제2 분할라인(130,160)은 제1 비아(410), 제2 비아(420) 및 비아라인(430)을 구비하는 비아 구조물(400)에 의해 서로 연결된다. 비아 구조물(400)을 이용하여 상기 제1 및 제2 분할라인(130,160)은 연결하는 것은 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한 분기라인(200)과 출력라인(300) 사이의 접속구조와 실질적으로 동일하다. 따라서, 비아 구조물(400)을 이용하여 상기 제1 및 제2 분할라인(130,160)을 연결하는 구성에 대해서는 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.

상기 비아 구조물(400)이 입력라인(190)을 연결하기 위해 제1 및 제2 분할라인(130,160) 사이에 배치되므로, 상기 분기라인(200)과 상기 출력라인(300)은 직접 연결에 의해 접속된다.

이때, 상기 출력라인(300)의 형상을 변형하여 상기 분기라인(200)과 실질적으로 동일한 특성 임피던스를 갖도록 조절한다. 따라서, 상기 출력라인(30)의 형상은 분기라인(200)의 특성 임피던스에 따라 다양한 형상을 가질 수 있으며 도 9에 도시된 출력라인(300)의 형상은 예시적인 것에 불과하다.

상기 분기라인(200)은 제2 분할라인(160)의 연결단(102)과 실질적으로 동일한 특성 임피던스를 갖고 상기 출력라인(300)은 상기 분기라인(200)과 실질적으로 동일한 특성 임피던스를 가지므로 제2 분할라인(160), 상기 분기라인(2000 및 출력라인(300)을 연결하는 신호라인 상에서 임피던스 불연속점은 존재하지 않는다.

따라서, 고주파 신호가 인가되는 경우 임피던스 불연속점은 제1 및 제2 비아(410,420)에서만 생성되며 이격거리(D)를 고주파 신호 파장의 1/4 이하로 설정함으로써 제1 분할라인(130)으로 인가되는 고주파 신호의 반사손실을 최소화 할 수 있다.

특히, 상기 비어라인(430)도 연결단(102)으로 검사신호를 전송하므로 상기 제1 및 제2 분할라인(130,160)과 같이 연결단(102)을 향하여 단계적으로 폭이 증가하는 테이퍼 형상으로 제공될 수도 있다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 의한 신호 생성기를 이용하여 반도체 소자를 검사하는 검사장치(1000)를 나타내는 구성도이다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 소자 검사장치(1000)는 다수의 피검소자(DUT)들에 대한 검사 동작이 수행되는 검사부(700), 검사신호를 생성하고 상기 검사 동작을 제어하여 상기 피검소자(DUT)에 대한 검사동작을 제어하는 제어부(800) 및 상기 검사신호를 수신하여 상기 피검소자(DUT)별로 분기하고 각 피검소자(DUT)로 상기 검사신호를 전송하는 신호 전송기(600)를 포함한다.

상기 검사부(700)는 독립적인 검사 다이를 구비하고 검사대상 반도체 소자인 피검소자(DUT)가 개별적으로 검사 다이로 로딩된다. 예를 들면, 상기 피검소자(DUT)는 제조공정이 완료된 반도체 웨이퍼, 다이싱 공정이 완료된 반도체 다이 및 패키징 공정이 완료된 반도체 패키지를 포함할 수 있다. 다수의 검사 다이를 구비하는 테스트 보드(TB)로 다수의 피검소자(DUT)가 적재된 카세트가 공급되면 로봇 암과 같은 이송수단을 이용하여 피검소자를 개별적으로 추출하여 각 검사다이로 공급할 수 있다.

상기 제어부(800)는 다양한 제어 프로세서를 구비하고 검사공정을 수행하기 위한 검사신호를 생성하고 각 검사다이에서 수행되는 검사공정을 개별적으로 제어한다. 또한, 각 피검소자에 대한 검사결과를 수득하여 데이터로 저장하거나 디스플레이로 전송할 수 있다.

예를 들면, 상기 제어부(700)는 상기 피검소자(DUT)에 대한 쓰기 동작 또는 읽기 동작을 실행하기 위한 제어 신호(CTRL), 어드레스(ADDR) 신호 및 테스트 데이터(DQ)와 같은 다양한 검사신호를 생성하고 각 피검소자(DUT)로 전송한다. 상기 제어 신호(CTRL)는 쓰기 동작 또는 읽기 동작을 실행하기 위한 각종 커맨드를 포함할 수 있다. 어드레스(ADDR)신호는 쓰기 동작에 따라 테스트 데이터(DQ)가 저장될 피검소자(DUT)의 논리 어드레스를 포함할 수 있다. 또한, 상기 어드레스(ADDR) 신호는 읽기 동작에 따라 읽어낼 데이터(DQ)가 저장된 피검소자(DUT)의 논리 어드레스를 포함할 수 있다.

이때, 상기 제어부(800)로부터 생성되는 검사신호는 약 4GHz 내지 15GHz의 주파수를 갖는 고주파 신호로 생성되어 상기 테스트 보드(TB)로 전송된다.

단일한 검사신호를 다수의 피검소자(DUT)로 분기하도록 상기 신호 전송기(600)는 상기 검사신호가 인가되는 입력단(101)을 구비하고 제1 방향을 따라 폭이 증가하는 테이퍼 형상을 갖도록 연장하는 입력라인(100), 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향을 따라 연장하고 상기 입력단(101)과 대칭인 상기 입력라인(100)의 연결단(102)에 접속하는 분기라인(200), 상기 분기라인(200)의 단부에서 상기 제1 방향을 따라 연장하는 출력라인(300) 및 일정한 거리만큼 이격된 제1 비아(410) 및 제2 비아(420)와 상기 제1 비아(410) 및 상기 제2 비아(420)를 연결하는 비아라인(430)을 구비하고, 상기 입력라인(100), 상기 분기라인(200) 및 상기 출력라인(300)을 단일한 신호라인(SL)으로 서로 연결하는 비아 구조물(400)을 구비한다.

상기 신호 전송기(600)는 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명한 신호 전송기들과 실질적으로 동일한 구성을 갖는다. 따라서, 상기 신호 전송기(600)에 대한 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.

입력라인(100)의 전체 형상을 신호의 전송방향을 따라 입력라인의 폭이 단계적으로 증가하는 테이프 형상으로 구성하여 분기라인(200)과의 임피던스 매칭을 달성할 수 있다. 또한, 상기 검사신호가 고주파 신호로 인가되어 상기 비아 구조물(400)이 임피던스 불연속점으로 기능하는 경우에도 고주파 신호 파장의 1/4보다 작은 이격거리를 갖도록 이격된 한 쌍의 비아(410,420)로 구성하여 상쇄간섭에 의해 반사파를 제거할 수 있다. 이에 따라, 고주파 신호에 대한 반사손실을 최소화함으로써 피검소자(DUT)로 전송되는 검사신호의 왜곡을 방지하고 전송효율을 높일 수 있다. 이에 따라, 상기 검사장치의 검사 신뢰도를 높일 수 있다.

상술한 바와 같은 신호 전송기 및 이를 구비하는 반도체 소자 검사장치에 의하면, 입력라인을 테이퍼 형상으로 변형하여 분기라인과의 임피던스 매칭을 용이하게 달성하여 신호전송 효율을 높일 수 있다. 고주파 신호가 입력되는 경우 비아 구조물이 임피던스 불연속점으로 기능하는 경우에도 고주파 신호 파장의 1/4보다 작은 이격거리를 갖도록 이격된 한 쌍의 비아로 구성함으로써 상쇄간섭에 의해 반사파를 제거할 수 있다. 이에 따라, 고주파 신호에 대한 반사손실을 최소화함으로써 신호왜곡과 전송효율을 높일 수 있다. 특히, 상기 신호 전송기를 검사장치에 이용하는 경우 저주파 신호와 고주파 신호 모두에 대해 신호전송 효율을 높이고 신호왜곡을 방지함으로써 단일한 검사신호를 이용하여 다수의 피검소자에 대한 검사공정을 높은 신뢰도로 수행할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

검사신호가 인가되는 입력단으로부터 제1 방향을 따라 폭이 증가하는 테이퍼 형상을 갖도록 연장하는 입력라인;
상기 제1 방향과 수직한 제2 방향을 따라 연장하고 상기 입력단과 대칭인 상기 입력라인의 연결단에 접속하는 분기라인;
상기 검사신호가 출력되는 출력라인; 및
상기 분기라인과 상기 출력라인 사이에 위치하는 적어도 하나의 수직 비아와 상기 수직 비아와 연결되고 상기 출력라인과 동일한 특성 임피던스를 갖는 비아라인을 구비하는 비아 구조물을 포함하고,
상기 적어도 하나의 수직 비아는,
상기 분기라인의 상면으로부터 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 수직한 제3 방향을 따라 상방으로 연장하는 제1 비아; 및
상기 출력라인의 하면으로부터 상기 제3 방향을 따라 하방으로 연장하는 제2 비아를 포함하고,
상기 제1 비아와 상기 제2 비아는 상기 비아 라인에 의해 서로 연결되고,
상기 제1 비아와 상기 제2 비아는 상기 제1 방향으로 이격되고 상기 제3 방향에서 서로 다른 레벨에 위치하고,
상기 입력신호는 베이스 밴드 방식에 따라 전송되는 디지털 신호를 포함하고, 상기 제1 비아와 상기 제2 비아 사이의 상기 제1 방향에서의 이격거리는 상기 입력신호 파장의 1/4보다 작고,
상기 출력라인의 단부에는 검사대상 반도체 소자인 피검소자가 접속되어 상기 검사신호에 대응하는 검사공정을 수행하기 위한 자동 검사장비용 회로기판에 사용되는 신호 전송기.
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검사신호가 인가되는 입력단으로부터 제1 방향을 따라 폭이 증가하는 테이퍼 형상을 갖도록 연장하는 입력라인;
상기 제1 방향과 수직한 제2 방향을 따라 연장하고 상기 입력단과 대칭인 상기 입력라인의 연결단에 접속하는 분기라인;
상기 검사신호가 출력되는 출력라인; 및
상기 분기라인과 상기 출력라인 사이에 위치하는 적어도 하나의 수직 비아와 상기 수직 비아와 연결되고 상기 출력라인과 동일한 특성 임피던스를 갖는 비아라인을 구비하는 비아 구조물을 포함하고,
상기 적어도 하나의 수직 비아는,
상기 분기라인의 상면으로부터 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 수직한 제3 방향을 따라 상방으로 연장하는 제1 비아; 및
상기 출력라인의 하면으로부터 상기 제3 방향을 따라 하방으로 연장하는 제2 비아를 포함하고,
상기 제1 비아와 상기 제2 비아는 상기 비아 라인에 의해 서로 연결되고,
상기 입력라인은 서로 다른 레벨에 위치하도록 분리되어 상기 입력단을 구비하는 제1 분할라인 및 상기 연결단을 구비하는 제2 분할라인을 포함하고,
상기 비아 구조물은 상기 제1 분할라인 및 상기 제2 분할라인을 연결하는 제3 비아를 더 포함하고,
상기 분기라인은 상기 연결단과 서로 다른 특성 임피던스를 구비하고 상기 제3 비아는 상기 연결단으로부터 상기 검사신호 파장의 1/4 보다 작은 이격거리를 갖도록 위치하고,
상기 출력라인의 단부에는 검사대상 반도체 소자인 피검소자가 접속되어 상기 검사신호에 대응하는 검사공정을 수행하기 위한 자동 검사장비용 회로기판에 사용되는 신호 전송기.
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검사신호가 인가되는 입력단으로부터 제1 방향을 따라 폭이 증가하는 테이퍼 형상을 갖도록 연장하는 입력라인;
상기 제1 방향과 수직한 제2 방향을 따라 연장하고 상기 입력단과 대칭인 상기 입력라인의 연결단에 접속하는 분기라인;
상기 검사신호가 출력되는 출력라인; 및
상기 분기라인과 상기 출력라인 사이에 위치하는 적어도 하나의 수직 비아와 상기 수직 비아와 연결되고 상기 출력라인과 동일한 특성 임피던스를 갖는 비아라인을 구비하는 비아 구조물을 포함하고,
상기 적어도 하나의 수직 비아는,
상기 출력라인의 하면으로부터 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 수직한 제3 방향을 따라 하방으로 연장하는 제2 비아를 포함하고,
상기 입력라인은 서로 다른 레벨에 위치하도록 분리되어 상기 입력단을 구비하는 제1 분할라인 및 상기 연결단을 구비하는 제2 분할라인을 포함하고,
상기 비아 구조물은 상기 제1 분할라인 및 상기 제2 분할라인을 연결하는 제3 비아를 더 포함하고,
상기 분기라인은 상기 연결단과 서로 다른 특성 임피던스를 구비하고 상기 제3 비아는 상기 연결단으로부터 상기 검사신호 파장의 1/4 보다 작은 이격거리를 갖도록 위치하고,
상기 비아라인은 상기 분기라인에 직접 연결되며 상기 제2 비아는 상기 비아라인과 상기 출력라인을 연결하도록 그 사이에 배치되고,
상기 제3 비아와 상기 연결단 사이의 이격 거리, 상기 분기라인과 상기 연결단의 접합점과 상기 비아라인과 상기 분기라인의 접합점 사이의 이격 거리, 및 상기 비아라인과 상기 분기라인의 접합점과 상기 제2 비아 사이의 이격 거리는 모두 상기 검사신호 파장의 1/4 보다 작으며,
상기 출력라인의 단부에는 검사대상 반도체 소자인 피검소자가 접속되어 상기 검사신호에 대응하는 검사공정을 수행하기 위한 자동 검사장비용 회로기판에 사용되는 신호 전송기.
삭제
검사신호가 인가되는 입력단으로부터 제1 방향을 따라 폭이 증가하는 테이퍼 형상을 갖도록 연장하고, 상기 입력단을 구비하는 제1 분할라인 및 상기 제1 분할라인과 서로 다른 레벨에 위치하도록 분리되며 연결단을 구비하는 제2 분할라인을 포함하는 입력라인;
상기 제1 방향과 수직한 제2 방향을 따라 연장하고 상기 입력단과 대칭인 상기 제2 분할라인의 상기 연결단에 접속하는 분기라인;
상기 검사신호가 출력되는 출력라인; 및
상기 제1 분할라인과 상기 제2 분할라인을 서로 연결하며 제1 비아, 제2 비아 및 비아 라인을 구비하는 비아 구조물을 포함하고,
상기 출력라인은 상기 분기라인의 단부에 직접 연결되고,
상기 제1 비아는 상기 제1 분할라인의 상면으로부터 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 수직한 제3 방향을 따라 상방으로 연장하고, 상기 제2 비아는 상기 제2 분할라인의 하면으로부터 상기 제3 방향을 따라 하방으로 연장하며, 상기 비아라인은 상기 제1 분할라인 및 상기 제2 분할라인과 동일한 특성 임피던스를 갖고,
상기 입력신호는 베이스 밴드 방식에 따라 전송되는 디지털 신호를 포함하고, 상기 제1 비아와 상기 제2 비아 사이의 상기 제1 방향에서의 이격거리는 상기 입력신호 파장의 1/4보다 작으며,
상기 출력라인의 단부에는 검사대상 반도체 소자인 피검소자가 접속되어 상기 검사신호에 대응하는 검사공정을 수행하기 위한 자동 검사장비용 회로기판에 사용되는 신호 전송기.