特開 2024-81706 半導体デバイスを試験するための装置および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024081706

(43)【公開日】2024-06-18

(54)【発明の名称】半導体デバイスを試験するための装置および方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20240611BHJP

   G01R 31/26 20200101ALN20240611BHJP

【ＦＩ】

H01L21/66 B

G01R31/26 J

【審査請求】有

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2024046321

(22)【出願日】2024-03-22

(62)【分割の表示】P 2021506755の分割

【原出願日】2019-08-05

(31)【優先権主張番号】62/715,259

(32)【優先日】2018-08-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．ＴＨＵＮＤＥＲＢＯＬＴ

(71)【出願人】

【識別番号】508269628

【氏名又は名称】テストメトリックス， インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100078282

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 秀策

(74)【代理人】

【識別番号】100113413

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 夏樹

(74)【代理人】

【識別番号】100181674

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 貴敏

(74)【代理人】

【識別番号】100181641

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】230113332

【弁護士】

【氏名又は名称】山本 健策

(72)【発明者】

【氏名】クリスチャン オー． コジョクニアヌ

(72)【発明者】

【氏名】ルシアン スクルトゥ

(57)【要約】

【課題】シリコンウエハまたはパッケージデバイスを試験するための試験システムの提供。
【解決手段】本システムは、それぞれが、試験エンジン、データバッファ、ピンドライバ、および他のリソースの垂直スタックを保持する、高速データリンクを介して、一側においてウエハまたはＤＵＴに、他側において試験ホストコンピュータに電気的に接続される、複数の試験スタックを有する、試験器を含む。各試験スタックは、ウエハまたはＤＵＴに電気的に接続される負荷基板に電気的に接続される、ウエハ接触子の上面側に配置される。本システムは、動作の間に熱を除去するための、冷却システムを含む。本システムは、試験されているデバイスのパッドと、試験器のピンドライバと、試験エンジンと、試験ホストコンピュータとの間のデータ信号経路を最小限にさせる。高い性能が、各試験スタックの底部の、ウエハ接触子への直接的な接続によって可能となる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

本明細書に記載の発明。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、その種々の実施形態において、概して、半導体ウエハ等の半導体デバイスを試験するための機器と、そのような試験のための方法とに関する。具体的には、本発明は、その種々の実施形態において、通常のブローブカードを、試験エンジン、データバッファ、ピンドライバ、および他の必要な試験リソースを保持する、複数の垂直スタックと置換することによる、半導体ウエハを試験するための小型の高速システムに関し、各スタックは、これが試験するために配分される、ウエハ面積の真上に位置する。

【背景技術】

【0002】

半導体ウエハ上の集積回路は、典型的には、ダイパッケージングに先立って、機能的欠陥に関して試験される。そのような試験を可能な限り効率的かつ経済的に実施することが、望ましい。したがって、半導体ウエハを含む半導体デバイスの効率的かつ経済的な試験を提供する、試験機器の必要性が存在する。故に、自動化された多点試験が、不可欠である。しかしながら、そのような自動化された多点試験を提供するために必要とされる試験機器の大きいサイズが、障害となる。加えて、半導体ウエハのための試験速度が、急速に増加しつつあり、信号伝搬速度が、信号トレース長と反比例するため、試験器のサイズを縮小させることが重要となる。故に、これらの課題に対処し、被試験デバイス（ＤＵＴ）までの最小信号経路長（ＭＳＰＬ）を達成しようと努力する、小型試験システムの必要性が存在する。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

概して、本発明は、限定ではないが、シリコンウエハを含む、半導体デバイスを試験するためのシステムを備える。いくつかの実施形態では、本システムは、複数の試験スタックと、ウエハ接触子と、冷却システムとを含む、ウエハ試験器を備える。各試験スタックは、長方形の基部と、上部と、長方形の基部と上部との間に垂直に延在する、４つの側部分とを含む、長方形の角柱形状の筐体内で水平に整合され、相互の上に水平にスタックされる、同じサイズにされた基板（集合的に、「試験基板」と称される）内に編成される、複数かつ種々の試験エンジンと、データバッファと、ピンドライバと、他の必要な試験リソースとを保持し得る、試験チャネルを表す。各試験スタックは、各試験スタックの底部が接続される、平坦な上面と、関連付けられるウエハ取扱機器によってウエハ接触子の下に位置付けられ得る、試験されるべきウエハに接触する、対向する平坦な底面とを有する、プレートである、ウエハ接触子の真上に配置される。重要な相違は、試験スタックが、ウエハ接触子に直接接続し、したがって、典型的には、ピンドライバ基板をウエハ接触子とインターフェースをとらせるために使用される、通常のプローブカードを排除することである。そうすることによって、かつ各試験スタックが試験されるべきダイまたはＤＵＴの真上に設置されることによって、ＭＳＰＬが、達成される。

【0004】

冷却システムは、試験スタックの隅柱を通して冷却流体を通過させ、動作の間に熱を除去する、チャネルのネットワークを含む。冷却システムはまた、試験スタックの周囲、およびウエハ試験器が常駐し、ウエハ試験器の周囲に周囲空気を循環させる、任意のコンパートメント内に位置する、複数のファンを含み得る。

【0005】

各試験スタックは、ホスト試験コンピュータを試験スタック内の試験基板のそれぞれに電気的に接続し、試験スタック内の試験基板をウエハ接触子に電気的に接続するための、回路を有する。ウエハ接触子は、各試験スタックを試験されるべきウエハまたはダイに電気的に接続する、回路を有する。本回路は、ホスト試験コンピュータと、試験基板と、試験されるべきウエハとの間のデータ入力／出力を提供する。他の実施形態では、試験スタックは、ＤＵＴのためのソケットを含有する、負荷基板に接続される。信号に加えて、電力も、試験されるべきデバイスのための電力源として作用する電力サーバ基板から、ウエハ接触子および試験されるべきウエハの電力パッドに提供される。電力はまた、試験スタックおよび試験基板のそれぞれへの別個の電力供給源によって提供される。いくつかの実施形態では、試験されるべき本デバイスのための電力は、試験基板内に含有されるピンドライバが、被試験ウエハ（ＷＵＴ）上のダイによって必要とされる電流を供給することが可能である場合、試験スタックを通して提供される。

【0006】

ホスト試験コンピュータを試験スタック内の試験基板のそれぞれに電気的に接続するための回路が、試験スタックの上部に取り付けられる、回路基板の中に含まれる。本回路基板は、試験スタックのコントローラと、試験エンジンとを含有し、試験スタックの１つ、２つ、または４つ全ての側面に沿った、延在部であって、それによって試験スタックコントローラおよび試験エンジンが、試験スタックの内側の試験基板に接続される、延在部を伴う、１つまたは２つまたは４つのフレックス回路基板に噛合される、堅性基板から成る。

【0007】

試験スタックをウエハダイまたは離散デバイス等のＤＵＴに電気的に接続するための回路が、試験スタックの底部に取り付けられる、回路基板の中に含有される。本回路基板は、試験スタックの１つ、２つ、または４つの側面に沿った、延在部であって、それによって試験スタック底部基板が、試験スタック内の各試験基板に電気的に接続する、延在部を伴う、１つまたは２つまたは４つのフレックス回路基板に噛合される、堅性基板から成る。フレックス回路の各端部もまた、他の回路基板の中心部分に取り付けられ得る。電気コネクタが、底部回路基板に、その上面側において電気的に接続され、例えば、ポゴピンを使用してその底面側におけるウエハ接触子の上面に電気的に接続する、各試験スタックの底部に取り付けられる。いくつかの実施形態では、ウエハ接触子は、試験スタック上の電気コネクタがそれぞれ接続する、金パッドおよび電気トレース等のパッドを有する。電気トレースは、試験されるべきウエハの個別のダイ面積と電気的に接触するために、ウエハ接触子を通してＭＥＭＳタイプのばねまたは他のタイプの接点まで通過する。

【0008】

使用時、概して、各試験スタックは、所望の試験基板を伴って構成され、ウエハ接触子の上の定位置に固着される。試験されるべきウエハまたはＷＵＴが、関連するウエハ取扱機器を使用して、ウエハ接触子の底面側に提供される。代替として、試験システムは、ＤＵＴ負荷基板が使用されるであろう場合と同様に、パッケージデバイスを試験するために使用されることができる。電力が、試験スタックに、およびウエハ接触子およびウエハダイに送達され、試験が、冷却システムが動作される間、開始される。試験の間、データが、試験を開始および制御するために伝送され、データは、試験されているウエハから収集される。プロセスは、次いで、試験されるべき別のウエハを用いて繰り返される。

【0009】

本発明の試験システムが、複数の利点を提供することを理解されたい。本発明の試験システムは、高性能半導体デバイスを試験するための、コスト効率が良い、小型の高度モジュール式の設計であり、パラメトリックおよび機能工学デバイス試験器、ウエハ試験器、および最終試験のためのパッケージデバイス試験器のための試験器としての役割を果たすことができる。ひいては、試験されるべきウエハに接続される、ウエハ試験器に直接接続される、試験スタックの使用が、プローブカードの必要性を排除する。加えて、試験されているウエハの真上への試験スタックの設置が、試験基板およびウエハダイへの、およびそれからのデータ伝送のための信号経路の長さを最小限にさせる。試験器の最高性能が、各試験スタックの、試験のためにこれに割り当てられる個別のウエハ面積の真上への位置付けによって、各試験スタックの底部の、ウエハ接触子への直接的な接続によって、試験器スタックの小型のサイズによって、および各試験スタックの上部の、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ（ＰＣＩｅ）またはＴｈｕｎｄｅｒｂｏｌｔギガビットイーサネット（登録商標）等の銅または光ファイバを経由した高速データリンクを介したホスト試験コンピュータへの接続によって可能にされる。これは、信号が通過する、試験エンジンと、ＤＵＴと、最小数のコネクタとの間の最小の信号トレース長を達成する。試験スタックとホスト試験コンピュータとの間の高速光ファイバデータリンクは、それらが、ウエハ試験器が位置するクリーンルームの外側において、試験システムから最大１００メートル以上離れて位置するデータセンタータイプの部屋の中に設置されることを可能にする。

【0010】

加えて、本システムは、概して、ウエハ面積の周囲上のプローブカードの中に差し込まれる、はるかにより大きいピンドライバ基板の排除に起因する、小型のサイズを有する。モジュール性が、ウエハ接触子の上面側から所望に応じて試験スタックを構成、除去、および置換しながら、ＤＵＴ負荷基板またはＷＵＴ接触子を定位置に保つ、または代替として、ＤＵＴ負荷基板またはＷＵＴ接触子を除去することによって、試験スタックを定位置に保つための能力を提供する。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
シリコンウエハを試験するためのデバイスであって、
試験基板の複数の垂直スタックであって、前記試験基板はそれぞれ、ホストコンピュータに電気的に接続される、試験基板の複数の垂直スタックと、
対応する複数の電気コネクタであって、それぞれ、試験基板の前記垂直スタックのうちの対応するものにおける前記試験基板のそれぞれに電気的に接続され、試験基板の前記垂直スタックのうちの対応するものの底部に配置される、対応する複数の電気コネクタと、
上面側と、底面側とを有するプレートであって、試験基板の前記複数の垂直スタックおよび対応する複数の電気コネクタはそれぞれ、前記プレートの上面側に配置され、前記プレートは、被試験シリコンウエハへの電気接続のために、前記プレートの底面側における対応する場所への前記対応する複数の電気コネクタのそれぞれの間の電気トレースを備える、プレートと
を備える、デバイス。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本発明の一実施形態による、半導体デバイスを試験するための、システムの正面斜視図を図示する。

【0012】

【図2】図２は、本発明の一実施形態による、半導体デバイスを試験するための、試験スタックの側面斜視図を図示する。

【0013】

【図3】図３は、本発明の一実施形態による、配設された試験基板を伴う、図２の試験スタックの側面斜視図を図示する。

【0014】

【図4A】図４Ａは、図２の線Ａ－Ａに沿って得られる、試験スタックの上部の断面図を図示する。

【0015】

【図4B】図４Ｂは、図２の線Ｂ－Ｂに沿って得られる、試験スタックの上部の断面図を図示する。

【0016】

【図5】図５は、本発明の一実施形態による、図２の試験スタックの部分的底面斜視図を図示する。

【0017】

【図6】図６は、本発明の一実施形態による、半導体デバイスを試験するための、試験スタックのための回路基板の上面図を図示する。

【0018】

【図7】図７は、本発明の一実施形態による、半導体デバイスを試験するための、試験スタックのための別の回路基板の上面図を図示する。

【0019】

【図8】図８は、本発明の一実施形態による、図２の試験スタックの筐体の側面斜視図を図示する。

【0020】

【図9】図９は、本発明の一実施形態による、半導体デバイスを試験するための、別の試験スタックの側面斜視図を図示する。

【0021】

【図10】図１０は、本発明の一実施形態による、ウエハ接触子の上面斜視図を図示する。

【0022】

【図11】図１１は、本発明の一実施形態による、ウエハ接触子上に搭載される、試験スタックの側面斜視図である。

【0023】

【図12】図１２は、本発明の一実施形態による、ウエハ試験器の側面斜視図を図示する。

【0024】

【図13】図１３は、本発明の一実施形態による、図１１の補剛材の上面斜視図を図示する。

【0025】

【図14】図１４は、図１２の主プレートの底面斜視図を図示する。

【0026】

【図15】図１５は、本発明の一実施形態による、冷却システムの斜視図を図示する。

【0027】

【図16】図１６は、本発明の一実施形態による、ウエハ試験器の側面斜視を図示する。

【0028】

【図17】図１７は、本発明の一実施形態による、ウエハを試験する際の使用のために固定表面上に配置される、ウエハ試験器の側面斜視図を図示する。

【0029】

【図18】図１８は、本発明の一実施形態による、試験キャビネット内に配置される、図１７のウエハ試験器の上面斜視図を図示する。

【発明を実施するための形態】

【0030】

本発明は、付随の図を参照して下記により完全に説明される。本発明は、特定の実施形態と併せて説明されるであろうが、本発明が、代替物、修正、および均等物を含むことを理解されたい。故に、以下の説明は、いくつかの実施形態が（例えば、用語「好ましくは」、「例えば」、または「一実施形態では」の使用によって）説明されているという点で例示的であるが、本説明は、本発明が本説明において具体的に列挙されていない他の実施形態を包含するため、本発明の実施形態のみに限定される、またはそれのみを述べているものと見なされるべきではない。さらに、本説明の全体を通した、用語「発明」、「本発明」、「実施形態」、および類似の用語の使用は、広義に使用され、本発明が、説明されている任意の特定の側面を要求する、またはそれに限定されること、またはそのような説明が、本発明が行われる、または使用され得る唯一の様式であることを意味することを意図していない。

【0031】

概して、本発明は、限定ではないが、シリコンウエハおよびパッケージ集積回路を含む、半導体デバイスを試験するためのシステムを備える。いくつかの実施形態では、本システムは、複数のピンドライバまたは試験カードを格納するための、複数の垂直ユニットと、ウエハ接触子とを備える。そのような実施形態では、複数の垂直ユニット内の各垂直ユニットが、コネクタを介して、ウエハ接触子の第１の側に接続される。試験されるべきウエハをウエハ接触子の第２の側に接着または付着させることによって、ユーザは、複数の垂直ユニット内の複数の試験カードを使用して、ウエハを試験し得る。試験されるべきウエハは、複数の垂直ユニットによって試験を受けるべき半導体デバイスまたはウエハであり得る。以下の説明は、半導体デバイスを試験するためのシステムを採用するために使用される、システムおよび方法の種々の構成要素に関する付加的な詳細を提供する。

【0032】

本システムが、上記の発明の一実施形態に従って以下のように使用され得ることを理解されたい。ユーザは、シリコンウエハ等の半導体デバイスを試験するための試験カードの１つ以上のスタックを、１つ以上の垂直ユニットの中に挿入し得る。ユーザは、１つ以上のコネクタを使用して、１つ以上の垂直ユニットを、ウエハ接触子の第１の側に接続し得る。所与のシリコンウエハを試験するために、ユーザは、ウエハをウエハ接触子の第２の側に接着または付着させ得る。ロボットアームまたは他のロボット回路が、ウエハがウエハ接触子の第２の側に接着するように、アクティブ化され、ウエハの移動を可能にし得ることを理解されたい。ユーザは、次いで、試験カードの１つ以上のスタックに信号伝達し、ウエハ接触子の第２の側に接着される、ウエハを試験し得る。

【0033】

図１は、本発明の一実施形態による、半導体デバイスを試験するためのシステムの正面斜視図を図示する。描写されるように、システム１００は、概して、それ自体が種々の構成要素を備える、キャビネット１０２を備える。これらの種々の構成要素は、以下の図面と併せてさらに詳細に説明されるであろう。キャビネット１０２が、示されるように、キャビネットの正面に面する部分１０６内に描写されるように、ハッチまたはドア１０４を通した、これらの種々の構成要素へのアクセスを提供することを理解されたい。加えて、システム１００は、本システムまたは本システム内に位置する種々の設備を制御するために使用され得る、パーソナルコンピューティングデバイス１０８を備える。正面開放型統合ポッド（ＦＯＵＰ）１１０が、試験されるべきウエハの格納場所のために使用され得る。ウエハ取扱システム１１２が、試験システム１１４を使用した試験のために、ＦＯＵＰに、またはそれからウエハを移送するために使用され得る。ＦＯＵＰ１１０が、いったんウエハが試験されると、試験されるべきウエハを保持する別のＦＯＵＰと取り替えられ得ることを理解されたい。ＦＯＵＰ１１０は、キャビネット１０２の側面における引き戸１１６を介して切り替えられ得る。

【0034】

図２は、本発明の一実施形態による、半導体デバイスを試験するための試験スタックの側面斜視図を図示する。具体的には、図２は、概して、長方形角柱の形状にあり、上部フレーム２０４と、底部フレーム２０６と、各隅において筐体２０２の上部から底部に延在する、４つの隅部２０８とを含む、フレームまたは筐体２０２（図８にさらに図示される）を含む、単一の試験スタック２００を描写する。筐体２０２の各側および筐体２０２の上部および底面側には、開口部が存在することを理解されたい。筐体２０２が、それぞれが半導体デバイスを試験するためのピンドライバ、試験カード、または試験基板を水平に保持し、それによって、筐体２０２の底部から上部に延在する、試験カードのスタックを提供するように構成される、複数の棚部を筐体２０２内に備えることを理解されたい。各試験スタック２００が、試験カードまたはピンドライバに加えて、ＳＯＣ試験のためのＰＨＹインターフェースチップまたは他の専用の構成要素等の種々のカードも保持し得ることを理解されたい。

【0035】

試験スタック２００はまた、筐体２０２の底面側に位置する、少なくとも１つの電気コネクタ２１０を備える。コネクタ２１０は、例えば、ウエハ接触子への物理的接続を可能にする、当業者に公知のポゴピンまたは他の構造を含む、物理的構造の使用を通して、（図１０に関連してさらに下記に説明される）ウエハ接触子の上面側に物理的かつ電気的に接続するように構成される。いくつかの実施形態では、コネクタ２１０は、セラミックコネクタである。

【0036】

試験スタック２００はまた、少なくとも１つ以上のばね荷重ねじ２１４を使用して、筐体２０２の上面側に接続され得る、キャップ２１２を備える。キャップ２１２が、筐体２０２の上面側に添着されるとき、ばね荷重ねじ２１４は、筐体２０２の上面側に力を及ぼすために使用され得る。そのような力は、試験スタック２００を定位置に保持し、それによって、例えば、コネクタ２１０の底部上に位置するポゴピンを圧縮することによって、コネクタ２０１とウエハ接触子の上面側との間の物理的および電気的接続を確実にするために利用され得る。加えて、キャップ２０４は、使用の間、試験スタック２００から外部環境への熱伝達を可能にする、ヒートシンク２１６を備え得る。

【0037】

試験スタック２００はまた、２つの回路基板（図７に関連して下記にさらに説明される）を備える。各回路基板は、１つの部分が、筐体２０２内の試験カードのそれぞれへの接続のために、試験スタック２００の各側に沿って配置される、筐体２０２の上部から底部に（または逆も同様）、試験スタック２００の側面に沿って垂直に延在する、４つの垂直部分またはフレックス回路２１８のセットに接続される、中心部分２１７を備える。一方の中心部分が、試験スタック２００の上部に位置し、他方の中心部分が、試験スタック２００の底部に位置する。その個別の中心部分と、垂直部分とを含む、各回路基板が、試験カードのそれぞれを含む、試験スタック２００とウエハ接触子との間、それによって、試験されるべきウエハと、半導体デバイスを試験するためのシステム１００内の他の機器、デバイス、または構造との間の電気およびデータ通信を可能にすることを理解されたい。図２に示されるように、試験スタック２００の各側において、最左の垂直部分２１８またはフレックス回路は、試験スタック２００の底部に位置する、中心部分２１７に電気的に接続される一方、最右の垂直部分２１８またはフレックス回路は、試験スタック２００の上部に位置する、中心部分２１７に電気的に接続される。一実施形態では、その中心部分２１７が試験スタック２００の上部に位置する、１つの回路基板が、試験基板からサーバまたはパーソナルコンピュータへの、およびサーバまたはパーソナルコンピュータから試験基板へのデータ入力／出力（Ｉ／Ｏ）または信号伝達を取り扱う。故に、そのようなデータＩ／Ｏのための電気接続が、当技術分野において公知の任意の手段を使用して、本中心部分２１７から、付加的電子機器が、試験スタック２００を駆動し、試験スタック２００から試験データを収集するために必要となるあらゆるものに対して行われ得ることを理解されたい。一実施形態では、その中心部分２１７が試験スタック２００の底部に位置する、１つの回路基板が、試験基板からコネクタ２１０および試験されているウエハへの、およびコネクタ２１０および試験されているウエハから試験基板へのデータＩ／Ｏまたは信号伝達を取り扱う。１つの中心部分と、試験スタック２００の２つの側面のそれぞれのための１つのフレックス回路基板、または試験スタック２００の４つの側面のそれぞれのための４つのフレックス回路基板のいずれかとを含む、１つの回路基板が、２つの回路基板の代わりに使用され得ることを理解されたい。本実施形態では、中心部分は、試験スタックの上部に位置し、ケーブルを介した、試験基板からサーバまたはパーソナルコンピュータへの、およびサーバまたはパーソナルコンピュータから試験基板へのデータＩ／Ｏまたは信号伝達を可能にするであろう。加えて、フレーム２２０が、回路基板の中心部分２１７の周囲に配置される。第１のフレーム２２０が、試験スタック２００の底部に位置する、回路基板の中心部分２１７の真下に配置され、第２のフレーム２２０が、試験スタック２００の上部に位置する、回路基板の中心部分２１７の上に配置される。

【0038】

図３は、本発明の一実施形態による、配設された試験基板を伴う、図２の試験スタックの側面斜視図を図示する。試験スタック２００は、試験スタック２００内の試験基板３０２の場所を図示するために、試験スタック２００の側面に沿って垂直に配置される、フレックス回路（図２のフレックス回路２１８参照）がない状態で図３に示されている。示されるように、試験スタック２００は、それぞれ、試験スタック２００の上部および底部に対して水平位置に配向され、試験基板３０２が試験基板の垂直スタックを形成するように、それらの間にある空間を伴って、相互の上にスタックされる、一連の試験基板３０２を保持することができる。棚部３０４が、試験基板３０２を保持するために、均等に離間される増分で４つの隅部２０８に取り付けられる。棚部３０４が、試験基板３０２を保持するために十分である、任意の幾何学形状またはサイズであり得ることを理解されたい。加えて、４つの隅部２０８が、試験スタック２００の側面において十分な開口部を提供し、個々の試験基板３０２が挿入され、除去され、別の試験基板と置換または代用されることを可能にするようにサイズ決めされることを理解されたい。個々の試験基板を除去および置換するための本設計および能力は、そうでなければ行われる必要があるであろうように、Ｉ／Ｏ基板全体を置換する必要なく、生じ得るいかなるデータＩ／Ｏの課題にも対処するための能力を提供する。また、各試験基板３０２上の電気ポート３０６も、示されている。図３はまた、垂直のフレックス回路２１８が取り付けられる、回路基板の中心部分２１７、および中心部分２１７のそれぞれの上の対応する電気ポート３０８も図示する。加えて、フレーム２２０もまた、示されている。プリント回路基板２２２もまた、試験エンジンと、試験スタックコントローラとを含有する、試験スタック２００の上部に位置する、回路基板の中心部分２１７の上に配置される。

【0039】

図４Ａは、図２の線Ａ－Ａに沿って得られる、試験スタックの上部の断面図を図示する。示されるように、ヒートシンク２１６が、試験スタック２００の上に配置される。ヒートシンク２１６は、回路基板の中心部分２１７にわたって配置されるフレーム２２０の上に常駐する、底部基部４０２を有する。（垂直部分またはフレックス回路２１８が、図４Ａに示されていないことを理解されたい。）ヒートシンク２１６の底部基部４０２は、試験スタック２００またはフレーム２２０の上部の全表面積を被覆し得る。キャップ２１２は、試験スタック２００の上に配置され、キャップ２１２をヒートシンク２１６の底部基部４０２に固着する、ばね荷重ねじ２１４を有する。キャップは、試験スタック２００の上側部分を保持するために使用される、プレート４０６の表面上に静置する、底部延在部４０４を有する。本プレート４０６は、図１１に関連してさらに下記に説明される。

【0040】

ばね荷重ねじ２１４は、ねじ２１４と、ねじ２１４のシャフトの周囲に配置される、ばね４０８とを含む。ねじ２１４は、キャップ２１２の上部から横断し、ヒートシンク２１６の底部基部４０２の中に螺入される。ばね４０８は、キャップ２１２の下に、かつヒートシンク２１６の底部基部４０２の上方に位置する。故に、ねじ２１４を緊締することによって、ばね４０８は、ヒートシンク２１６の底部基部４０２上に下向きの力を及ぼし、それによって、試験スタック２００を下向きの方向に押進するであろう。本力は、試験スタック２００の底部に位置するコネクタ２１０の、ウエハ接触子の上面側への物理的および電気接続を確実にするために使用される。

【0041】

図４Ｂは、図２の線Ｂ－Ｂに沿って得られる、試験スタックの上部の断面図を図示する。基本的に、図４Ａに関連して説明される同一の構成要素が、図４Ｂに図示されている。（垂直部分またはフレックス回路２１８が、図４Ｂに示されていないことを理解されたい。）しかしながら、図１１および１２に関連して下記に説明されるように、使用時、複数の試験スタック２００が、相互に隣接して、例えば、マトリクス状に配置されるであろうことを理解されたい。いくつかの実施形態では、各隣接試験スタック２００は、隣接試験スタックの隣の１つの試験スタックの配向が、図４Ａおよび４Ｂに集合的に示されるであろうように、その中心垂直軸を中心として９０°回転され得る。故に、試験スタック２００の上側部分を保持するために使用される、プレート４０６が、それを通して各試験スタック２００が通過し、その中に各試験スタック２００が保持される、対応する保持力のマトリクスを有するであろうことを理解されたい。

【0042】

図５は、本発明の一実施形態による、図２の試験スタックの部分的底面斜視図を図示する。前述に説明されるように、試験スタック２００は、筐体２０２の底面側に位置する、電気コネクタ２１０を有する。電気コネクタ２１０は、例えば、ウエハ接触子への物理的および電気的またはデータ接続を可能にするための、当業者に公知のポゴピンまたは他の構造を含む、物理的構造５００の使用を通して、ウエハ接触子の上面側に物理的かつ電気的に接続するように構成される。これが、試験スタックが典型的プローブカードの使用を伴わずにウエハ接触子に対してばね荷重されることを可能にすることを理解されたい。

【0043】

図６は、本発明の一実施形態による、半導体デバイスを試験するための、試験スタックのための回路基板の上面図を図示する。図２に関連して説明されるように、試験スタック２００は、試験スタック２００によって保持される試験カード３０２と、ウエハ接触子と、試験されるべきウエハとの間、および試験カード３０２と、半導体デバイスを試験するためのシステム１００内の他の機器、デバイス、または構造との間のデータＩ／Ｏを促進するために、２つのプリント回路基板を利用する。図６は、１つの部分が、筐体２０２内の試験カードのそれぞれへの接続のために、試験スタック２０２の各側に沿って配置される、使用時、筐体２０２の上部から底部に延在する、４つの垂直部分またはフレックス回路２１８のセットに接続される、中心部分２１７を含む、これらの回路基板６００のうちの１つを図示する。図６が、フレックス回路２１８が中心部分２１７と同一の平面内に平坦に置かれている、本回路基板６００を図示していることを理解されたい。各フレックス回路２１８の端部において、試験スタック２００と併せて使用されている第２の回路基板の中心部分２１７に電気的に接続する、コネクタ６０２が存在する。例えば、１つの回路基板６００が、試験スタック２００の上部に位置する、中心部分２１７を有する。そのコネクタ６０２は、次いで、試験スタック２００の底部に位置する、回路基板６００の中心部分２１７と接続するであろう。反対の回路基板とのこれらの接続が、図２に示されている。加えて、各フレックス回路２１８は、所与の試験スタック２００の筐体２０２内に保持される対応する試験カード３０２に電気的に接続する、複数のコネクタ６０４を有する。

【0044】

図７は、本発明の一実施形態による、半導体デバイスを試験するための、試験スタックのための別の回路基板の上面図を図示する。図６と同様に、回路基板７００は、１つの部分が筐体２０２内の試験カードのそれぞれへの接続のために試験スタック２００の各側に沿って配置される、使用時、筐体２０２の底部から上部に延在する、４つの垂直部分またはフレックス回路７０４のセットに接続される、中心部分７０２を含む。したがって、図７に示される回路基板が、図６に示される回路基板に対する対応物として提示されていることを理解されたい。言い換えると、図６に示される回路基板は、例えば、試験スタック２００の上部上に配置される中心部分２１７を有する、回路基板として使用され得、図７に示される回路基板は、次いで、試験スタック２００の底部上に配置される中心部分７０２を有する、対応する回路基板として使用され得る。故に、ともに使用されるとき、各フレックス回路６０４、７０４の垂直部分の対応する三角形状が、試験スタック２００の各側において相互の隣に嵌合し、それを空間的に収容するであろう。図７が、フレックス回路７０４が中心部分７０２と同一の平面内に平坦に置かれている、本回路基板７００を図示することを理解されたい。各フレックス回路７０４の端部において、試験スタック２００と併せて使用されている類似の回路基板７００の中心部分７０２に電気的に接続する、コネクタ７０６が存在する。例えば、１つの回路基板７００が、試験スタック２００の底部に位置する、中心部分７０２を有する。そのコネクタ７０６は、次いで、試験スタック２００の上部に位置する、第２の回路基板７００の中心部分７０２と接続するであろう。加えて、各フレックス回路７０４は、所与の試験スタック２００の筐体２０２内に保持される対応する試験カード３０２に電気的に接続する、複数のコネクタ７０８を有する。また、フレックス回路の使用が、そうでなければ（図９のコネクタ９１０等の）試験スタックの上部におけるコネクタまたは試験エンジンへの、および試験スタックの底部における電気コネクタのポゴピンへの接続のために、回路基板の中心部分の４つの側面のそれぞれにおいて使用されるであろう、４つのコネクタの必要性を排除することも理解されたい。しかしながら、回路基板が、各側において相互接続されるプリント回路基板を使用して、回路基板を試験スタックの上部における試験エンジンに、および試験スタックの底部における電気コネクタのポゴピンに接続するように接続され得ることを理解されたい。

【0045】

いくつかの実施形態では、中心部分と、フレックス回路部分とを含む、回路基板が、種々の構成に設計され得ることを理解されたい。例えば、複数の回路基板が、試験スタックの上部および底部の両方の上で使用されてもよい。一実施形態では、２つの回路基板が、試験スタックの上部上で使用されてもよく、２つの回路基板が、試験スタックの底部上で使用されてもよい。本場合では、各回路基板の中心部分は、２つの回路基板がともに、試験スタックの上部または底部上の総面積を被覆するであろうように、試験スタックの上部または底部の面積の２分の１にあるであろう。各回路基板は、２つの側面における、試験スタックの上部から底部に、または底部から上部に延在する、２つのフレックス回路を有するであろう。故に、２つの回路基板の中心部分が、試験スタックの上部上に配置される状態で、試験スタックの上部から底部に延在する、試験スタックの側面毎に１つずつの、合計で４つのフレックス回路が、存在するであろう。同様に、別の２つの回路基板が、試験スタックの底部上で使用され、試験スタックの底部から上部に延在する、試験スタックの側面毎に１つずつの、合計で４つのフレックス回路を提供するであろう。

【0046】

別の実施形態では、４つの回路基板が、試験スタックの上部上で使用されてもよく、４つの回路基板が、試験スタックの底部上で使用されてもよい。本場合では、各回路基板の中心部分は、４つの回路基板がともに、試験スタックの上部または底部上の総面積を被覆するであろうように、試験スタックの上部または底部の面積の４分の１にあるであろう。各回路基板は、１つの側面における、試験スタックの上部から底部に、または底部から上部に延在する、１つのフレックス回路を有するであろう。故に、４つの回路基板の中心部分が、試験スタックの上部上に配置される状態で、試験スタックの上部から底部に延在する、試験スタックの側面毎に１つずつの、合計で４つのフレックス回路が、存在するであろう。同様に、別の４つの回路基板が、試験スタックの底部上で使用され、試験スタックの底部から上部に延在する、試験スタックの側面毎に１つずつの、合計で４つのフレックス回路を提供するであろう。

【0047】

図８は、本発明の一実施形態による、図２の試験スタックの筐体の側面斜視図を図示する。上記に説明されるように、筐体２０２は、概して、長方形角柱の形状にあり、上部フレーム２０４と、底部フレーム２０６と、各隅において筐体２０２の上部から底部に延在する、４つの隅部２０８とを含む。筐体２０２の各側における、開口部８０２、および筐体２０２の上面側および底面側における、開口部８０４が、存在することを理解されたい。加えて、筐体２０２は、回路基板の中心部分２１７等の、筐体２０２の上部および底部に取り付けられる構成要素の取付を補助するための、固定孔８０５を含む。筐体２０２が、当技術分野において公知の任意の様式において構築され得、側面毎に１つずつの部片等、別個の部片から構築され得ることを理解されたい。筐体２０２は、試験カードを保持するために好適な任意の材料から構築され得る。しかしながら、チャネル８０６が、上部フレーム２０４から各隅部２０８を通して底部フレーム２０６に延在することを理解されたい。形状が円筒形であり得る、これらのチャネル８０６は、筐体２０２を通して、具体的には、各隅部２０８を通して、筐体２０２の上部から底部へ、または逆もまた同様に、冷却流体または冷却剤を通過させるために使用される。本発明の冷却側面が、図１５に関連してさらに下記に説明される。故に、筐体２０２が、熱を試験カードから冷却流体に通過させるために使用されるため、いくつかの実施形態では、筐体２０２が構築される材料は、熱を容易に通過させる材料であり得る。例えば、いくつかの実施形態では、筐体２０２は、限定ではないが、銅等の種々の金属合金を含む、任意の好適な材料または複数の材料から作製され得る。

【0048】

図９は、本発明の一実施形態による、半導体デバイスを試験するための、別の試験スタックの側面斜視図を図示する。示される試験スタック９００は、図２および３に示される試験スタックに類似する。試験スタック９００は、筐体９０２と、底面側における、電気コネクタ９０４と、（示されていないが、図２に示されるキャップ２１２に類似する）キャップと、図６および７に関連して説明される回路基板であり得る、２つの回路基板９０６と、ヒートシンク９０８とを含有する。図２に示される試験スタック２００と併せた使用のための、対応する構成要素のそれぞれに関して上記に提供される説明が、同様に、これらの構成要素にも当てはまることを理解されたい。試験スタック９００はまた、半導体デバイスを試験するためのシステム１００内の他の機器、デバイス、または構造まで延在するであろう、ケーブル（図示せず）に、回路基板９０６の上部中心部分を電気的に接続するための、コネクタ９１０を有する。コネクタ９１０は、ヒートシンク９０８の基部９１２内の開口部を通して通過し、筐体９０２の上部上の回路基板９０６の下層の中心部分に電気的に接続する。その反対端部において、コネクタは、電気データケーブルに接続し、試験スタック９０２、具体的には、（筐体９０２の底部上のコネクタ９０４および回路基板９０６を介して）試験カードおよび試験されているウエハへの、およびそれからの、システム１００内の他の機器、デバイス、または構造への、およびそれからのデータ転送を可能にするであろう。一実施形態では、コネクタ９０１は、ホストコンピュータへのファイバ接続を経由したＰＣＩｅのための光学試験エンジンであり得る。本場合では、試験されているウエハから数インチ以内において、データ信号が、最大１００メートルの無損失伝送のために、電気信号から光信号に変換されてもよい。

【0049】

図１０は、本発明の一実施形態による、ウエハ接触子の上面斜視図を図示する。ウエハ接触子１０００は、ウエハ接触子１０００の上面に配置される１つ以上の試験スタック２００と試験されるべきウエハの表面との間に搭載される。示されるように、ウエハ接触子１０００は、１つの側面における延在部分１００４を伴う、円形プレート１００２である。いくつかの実施形態では、ウエハ接触子１０００は、いくつかの実施形態では、当技術分野において公知の方法によって、または３次元セラミックおよび金属プリンタを使用することによって構築され得る、セラミック円形プレートである。いくつかの実施形態では、ウエハ接触子１０００は、その周を中心としてシールされる。ウエハ接触子１０００の上面側が、図１０に示され、図２、３、および９に関連して説明される試験スタック等の、対応する試験スタックの受容のための、パッド１００６を含有する。具体的には、試験スタック２００、９００の底面側に位置する、電気コネクタ２１０、９０４が、対応するパッド１００６上に搭載される。示されるように、ウエハ接触子１０００は、最大２４個の試験スタックを収容することができる。しかしながら、ウエハ接触子が、より多いまたはより少ない試験スタックを収容するように設計され得ることを理解されたい。いくつかの実施形態では、パッド１００６または金パッド。パッド１００６は、例えば、ウエハ接触子１０００への物理的接続を可能にする、当業者に公知のポゴピンまたは他の構造を含む、物理的構造の使用を通して、各対応する試験スタックの底部上の電気コネクタ２１０、９０４に電気的に接続される。加えて、図４Ａに関連して上記に説明されるように、電気コネクタ２１０、９０４はさらに、ばね荷重ねじ２１４の使用を通して下向きの方向に（すなわち、試験スタックからウエハ接触子に垂直に下向きに）及ぼされる物理的力の使用を通して、ウエハ接触子１０００に固着される。

【0050】

ウエハ接触子１０００はまた、延在部分１００４内に位置し、また、ウエハ接触子１０００の周のまわりにも均一に位置する、複数の電力Ｉ／Ｏ接点１００８を含む。電力Ｉ／Ｏ接点１００８は、ウエハ接触子１０００、および試験されるべきウエハのある面積またはダイパッドを含む、ウエハ接触子１０００に取り付けられる、任意の他の機器、デバイス、または構造に電力を送達するために使用される。図１０に表されるタイプの電力接続が、当業者に周知であることを理解されたい。電力Ｉ／Ｏ接点１００８は、電力Ｉ／Ｏ接点１００８に電力を供給する、電力サーバ基板に接続されてもよい。

【0051】

使用の間、ウエハ接触子１０００の底面側が、試験されるべきウエハと物理的かつ電気的に接触するであろうことを理解されたい。故に、回路または金トレースが存在し、これは、金パッド１００６のそれぞれからウエハ接触子１０００の本体を通して、そのような金トレースが、試験されるべきウエハの面積またはダイパッドに接触するであろう、ウエハ接触子１０００の底面側まで通過する。いくつかの実施形態では、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）タイプまたは微小ばね等のＭＥＭＳが、ウエハ接触子１０００の底面側、具体的には、金パッド１００６のそれぞれの真下のそれらの面積と、試験されるべきウエハとの間の接続のために使用され得る。種々の試験カードまたはピンドライバ基板を含有する、試験スタックが、ウエハ接触子に対して直接物理的に圧接され、ウエハ接触子１０００の底面側が、試験されるべきウエハに直接接続されているという事実が、試験カードとウエハとの間のそのような短い距離が、上記で議論されるような多数の利益を提供するため、本発明の重要な側面となる。ウエハ接触子１０００の底面側におけるばねのうちのいくつかのものが、ウエハ上の電力Ｉ／Ｏ接点１００８に配索され、試験されるべきウエハ上のある面積またはダイパッドに供給され得る、これらのばねによる電力の受容を可能にすることを理解されたい。いくつかの実施形態では、電力は、例えば、試験されているウエハまたはダイが、電力ピンによって提供され得る、最大電流を要求する場合、試験スタック、試験基板、またはピンドライバカードから、ウエハ接触子１０００上の電力ピンに供給されることができ、これは、デバイスが、より高速かつより小さい状態になり、より低い電力において動作するため、有用であり得る。そのような場合、電力サーバ基板が、必要ではない場合があることを理解されたい。

【0052】

図１１は、本発明の一実施形態による、ウエハ接触子上に搭載される、試験スタックの斜視側面図である。示されるように、図９に示されるものに類似し、図７に示されるようなフレックス回路１１０４を有する回路基板を伴う、２つの例示的試験スタック１１０２が、図１０に関連して説明される、ウエハ接触子１０００等のウエハ接触子１１０６の上に搭載される。また、示されているものは、試験スタック１１０２のそれぞれの上のキャップ１１０７である。ウエハ接触子１１０６が、ウエハ接触子１１０６が、図１０のウエハ接触子１０００上に示される２つのものと対比して、延在部分１１０９内に配置される、４つの電力Ｉ／Ｏ接点１１０８を含む点において、図１０に示されるウエハ接点と異なることを理解されたい。ウエハ接触子１１０６は、ウエハ接触子１１０６を固定位置において保持する役割を果たす、水平な補剛材プレート１１１０上に搭載される。また、透明であるように示されるものは、試験スタック１１０２の上部を保持する役割を果たす、プレート１１１２である。本プレート１１１２は、キャップ２１２の底部延在部４０４が静置する、図４Ａに関連して説明される、プレート４０６に類似する。キャップ１１０８の底部１１１４が、プレート１１１２の上に静置した状態で示されている。第２のプレート１１１６は、図１５に関連して説明される、冷却システムのための配管を含む。類似する対のプレート１１１８、１１２０が、同様に、ウエハ接触子１１０６の上の試験スタック１１０２の底部の近傍に配置され、本第２の対のプレート１１１８、１１２０が、試験スタック１１０２の上部の近傍のプレート１１２、１１１６の反対の順序でスタックされることに留意されたい。

【0053】

図１２は、本発明の一実施形態による、ウエハ試験器の側面斜視図を図示する。ウエハ試験器１２００は、ウエハ試験器１２００の下方にウエハを係合させることによって所与のウエハを試験するように構成される、完全なモジュールであるが、試験スタック１１０２の上部および底部に位置する、２つの対のプレート１１１２、１１１６、１１１８、１１２０が、示されていないことを理解されたい。図１２は、ウエハ接触子１１０６上に搭載される、図１１に示されるものと同一の試験スタック１１０２を示す。示されるように、主プレート１２０２は、両方とも主プレート１２０２の下方に配置される、ウエハ接触子１１０６および補剛材プレート１１１０の両方を定位置に固着させるために使用される。示されるように、電力Ｉ／Ｏ接点１１０８は、依然として、アクセス可能であり、最終的には、電力サーバ基板に接続される。補剛材プレート１１１０が、ある量の緩みを伴って接続され、動作の間、任意の熱膨張に適応することを理解されたい。また、これらの３つのプレートが、例えば、ボルトと、ねじとを含む、当技術分野において公知の任意の手段を使用してともに取り付けられ得ることも理解されたい。

【0054】

図１３は、本発明の一実施形態による、図１１の補剛材の上面斜視図を図示する。補剛材１１１０は、単一の試験スタックが、所与の開口部１３０２内に嵌合し、それを通して通過することを可能にするように寸法決めされる、正方形または長方形の開口部１３０２のマトリクスを有する、単一の円形プレートである。故に、補剛材１１１０は、本実施形態において、２４個の試験スタックを収容することができる。図１０のウエハ接触子１０００と同様に、補剛材１１１０は、１つの側面において類似の延在部分１３０４を有する。いくつかの実施形態では、補剛材１１１０の周の全体的形状は、ウエハ接触子のものと同一または同じである。示されるように、補剛材１１１０は、図１１に示されるウエハ接触子１１０６と同一に成形された周を有する。故に、補剛材が、ウエハ接触子の上に設置されると、それぞれのための周の形状は、同一になる。本実施形態では、延在部分１３０４はまた、図１２に示されるように、下層のウエハ接触子１１０６から電力Ｉ／Ｏ接点１１０８を収容するように設計される、一連の開口部１３０６を有する。故に、補剛材１１１０が、図１２に示されるように、ウエハ接触子１１０６の上に配置されるとき、電力Ｉ／Ｏ接点１１０８は、補剛材１１１０の上部からアクセス可能である。補剛材１１１０が、鋼等の硬質金属から作製され、下層のウエハ接触子１１０６との共平面性を確実にすることを理解されたい。

【0055】

図１４は、図１２の主プレートの底面斜視図を図示する。主プレート１２０２は、補剛材およびウエハ接触の受容のために成形される、陥凹部１４０２を有する、単一の水平プレートであり、陥凹部１４０２が、主プレート１２０２内に開口部を画定し、試験スタックが主プレート１２０２を通して、かつ補剛材内の開口部１３０２のマトリクスを通して通過し、最終的には、表面、具体的には、ウエハ接触子の上面上の金パッドに接触することを可能にすることに留意されたい。主プレート１２０２が、本質的には、補剛材と、ウエハ接触子とをともに保持することを理解されたい。図１２が、底面図であるため、補剛材は、本陥凹部１４０２内に配置され、主プレート１２０２の底部に隣接するであろう。ウエハ接触子は、次いで、補剛材に隣接し、これは、次いで、３つのものの底部層となるであろう。主プレート１２０２はまた、ウエハ接触子上での電力Ｉ／Ｏ接点の受容のための、開口部１４０４を有する。故に、上から見ると、図１２におけるように、電力Ｉ／Ｏ接点１１０８を保持する、ウエハ接触子の延在部分は、主プレート１２０２が定位置にある状態で、視認可能であり、アクセス可能である。上記に説明されるように、補剛材が、主プレート１２０２に、その周辺において取り付けられ、使用の間の任意の熱膨張、特に、その共平面性を維持し、本質的には、ウエハ接触子を定位置に保持するように、水平平面内の熱膨張を可能にすることを理解されたい。

【0056】

図１５は、本発明の一実施形態による、冷却システムの斜視図を図示する。冷却システム１５００は、システム１００に、およびそれから液体冷却剤を送達するための、一対の入力ポート１５０２と、対応する対の出力ポート１５０４とを含む。冷却システム１５００はまた、（概説的に示される）各試験スタック２００の上部の周および底部の周の両方を囲繞する、液体冷却剤を搬送するための、配管１５０６を含む。各試験スタック２００の底部の周を囲繞する、配管１５０６は、入力ポート１５０２の両方のセットに流体的に接続される。各試験スタック２００の上部の周を囲繞する、配管１５０６は、出力ポート１５０４の両方のセットに流体的に接続される。入力ポート１５０２と、出力ポート１５０４と、配管１４０６とを含む、冷却システム１５００は、１つが、試験スタック２００の上部上に配置され、１つが、試験スタック２００の底部上に配置される、２つのプレート１５０７によって、定位置に保持される。一実施形態では、配管１５０６が、プレート１５０７内に配置されることを理解されたい。一実施形態では、配管１５０６は、プレート１５０７内に一体的に形成される、チャネルを備える。

【0057】

加えて、試験スタック２００毎の各筐体２０２の各垂直隅部２０８は、筐体２０２の上部から底部に延在し、これが各試験スタック２００の底部の周を囲繞する、配管１５０６から、各試験スタック２００の上部の周を囲繞する、配管１５０６に液体冷却剤を搬送するように、配管１５０６に流体的に接続される、隅部２０８自体内に位置する、チャネル１５０８を含む。故に、冷却剤が、外部ポンプ（図示せず）を介して入力ポート１５０２のうちの１つ以上のものの中に圧送され、試験スタックの底部の周囲に配置される、配管１５０６を通して、各筐体２０２の隅部２０８のそれぞれの中のチャネル１５０８を通して、各試験スタック２００の上部の周を囲繞する、配管１５０６まで、および出力ポート１５０４のうちの１つ以上のものまで通過する。冷却剤は、次いで、熱交換器（図示せず）を通して再生利用され、システム１００に圧送して戻る前に、熱を除去し、冷却剤を冷却し得る。故に、冷却システム１５００が、各試験スタック２００の周全体に冷却剤を提供し、システム１００の使用の間、熱を消散させる役割を果たすことを理解されたい。冷却剤は、任意の流体であり得、一実施形態では、水であり得る。

【0058】

図１６は、本発明の一実施形態による、ウエハ試験器の側面斜視図を図示する。ウエハ試験器１６００は、ウエハ試験器１６００の下方にウエハを係合させることによって所与のウエハを試験するように構成される、完全なモジュールである。ウエハ試験器１６００は、複数の試験スタック１６０２を含み、これは、任意のタイプであり得、図２－９に関連して説明される特徴のいずれかを含み得る。示されるように、各試験スタック１６０２は、各試験スタック１６０２をウエハ接触子１６０８に固着するためのばね荷重ねじ１６０６を伴う、キャップ１６０４を有する。各試験スタック１６０２はまた、その上部上に位置する、ヒートシンク１６１０と、試験スタック１６０２内に保持される試験基板またはピンドライバカードをケーブル（図示せず）に電気的に接続し、試験基板から１つ以上のホストコンピュータ等の他のデバイスへの、およびそれからのデータＩ／Ｏを可能にするための、コネクタ１６１２とを有する。これらのコネクタ１６１２は、図９に関連して説明される、コネクタ９１０と同一である、またはそれに類似し得る。各試験スタック１６０２が、隣接試験スタック１６０２に対して、その中心垂直軸を中心として９０°回転されることを理解されたい。

【0059】

ウエハ試験器１６００はまた、ウエハコネクタ１６０８の上に示される、図１１－１３に関連して説明される、補剛材１１１０のような補剛材１６１４を含む。また、示されるものは、それぞれ、試験スタック１６０２の上部および底部の近傍に位置し、図１１に関連して上記に説明される、プレート１１１２、１１２０に類似する、またはそれと同じである、プレート１６１６、１６１８である。これらのプレート１６１６、１６１８は、試験スタック１６０２を保持するための、カットアウトを有する。特に、試験スタック１６０２の上部の近傍に位置する、プレート１６１６は、試験スタック１６０２毎のキャップ１６０４が静置する、上側表面を有する。また、示されるものは、同様に試験スタック１６０２の上部および底部の近傍に位置し、図１１に関連して上記に説明される、プレート１１１６、１１１８に類似する、またはそれと同じである、プレート１６２０、１６２２である。これらのプレート１６２０、１６２２は、試験スタック１６０２を保持するための、カットアウトを有する。これらのプレート１６２０、１６２２はまた、図１５に関連して上記に説明されるように、冷却システムのための配管またはチャネルを保持する。試験スタック１６０２の上部の近傍に位置する、プレート１６１６、１６２０が、相互に対して水平に配置され、プレート１６１６が、冷却システムと併用されるプレート１６２０の上方に配置されていることを理解されたい。同様に、試験スタック１６０２の底部の近傍に位置する、プレート１６１８、１６２２は、相互に対して水平に配置され、プレート１６２２は、冷却システムと併用される、プレート１６１８の下方に配置されている。図１２および１４に関連して説明されるもの等、主プレートもまた、補剛材１６１４およびウエハ接触子１６０８を接続するために使用され得る。一実施形態では、試験スタック１６０２の上部の近傍に位置する、プレート１６１６、１６２０は、プレートの円周上に位置するピラーを使用して定位置に固着され得、これは、次いで、試験スタック１６０２の底部に位置するプレート１６１８、１６２２を介して、図１２および１４に関連して説明されるもの等の主プレートにボルト留めされ得る。

【0060】

図１７は、本発明の一実施形態による、ウエハを試験する際における使用のための、固定表面上に配置される、ウエハ試験器の側面斜視図を図示する。図１６に示されるもの等の、ウエハ試験器１７０２が、使用のために、固定表面１７０４上に搭載され得る。固定表面１７０４が、ウエハ試験器と関連付けられる、主プレート、補剛材、およびウエハ接触子の受容のための開口部を有するが、図１７において不可視であることを理解されたい。ウエハ取扱機器１７０６が、固定表面１７０４の下に位置し得る。本ウエハ取扱機器は、ウエハ接触子の底面の真下に試験されるべきウエハを位置決めし、試験のために、ウエハ接触子の底面上の対応するＭＥＭＳタイプのばねとのウエハまたはダイ面積の係合を促進するように動作されるであろう。データケーブル１７０８が、図９に関連して説明される、コネクタ９１０等のコネクタ１７０９に取り付けられ、導管またはワイヤガイド１７１０を通して、最終的には、対応するホスト試験コンピュータ（図示せず）まで通過され得る。データケーブル１７０８は、試験スタックと試験スタックによって保持される、試験基板との間の、ホスト試験コンピュータ（図示せず）への、およびそれからのデータ伝送を可能にする。加えて、電力サーバ基板１７１２の中に垂直に差し込まれる、複数の電力モジュール１７１３を含み、また、固定表面１７０４上に位置し得る、電力サーバ基板１７１２が、同一の導管１７１０を通して試験スタックのそれぞれに配置される、電力ケーブル１７１４を介して電力を提供する。したがって、本実施形態では、各試験スタックが、専用のラインに接続されることを理解されたい。また、電力供給源（図示せず）が、電力サーバ基板１７１２の真下に位置し、電力サーバ基板１７１２に、最終的には、試験スタックに電力を供給し得ることも理解されたい。

【0061】

故に、使用の間、ウエハが、ウエハ取扱機器によって取得され、ウエハ接触子の底面側に対して設置され、ウエハ接触子の底面上のＭＥＭＳタイプのばね等の電気コネクタに係合するであろう。各試験スタック内の試験基板は、サーバカード１７１２またはホストコンピュータによってプログラムおよび制御され、試験されるべきウエハ上の具体的なダイ面積の試験を促進することができる。試験基板は、試験スタックの側面に沿って各試験基板に接続されるフレックス回路を含む、上部回路基板を介して、試験スタックによって保持される各試験基板と通信する、各試験スタックの上部上の各コネクタに接続されるデータケーブル１７０８を介した、ホスト試験コンピュータからのデータＩ／Ｏを介して、プログラムまたは制御される。試験スタックの側面に沿って各試験基板に接続されるフレックス回路を含む、底部回路基板は、各試験スタックの底部における電気コネクタと通信し、これは、ひいては、ウエハダイと各試験スタックの底部における電気コネクタとの間の信号が、ウエハ接触子内の回路を介して相互に通過されるように、ウエハコネクタと通信する。いったんウエハが、試験を完了すると、ウエハ取扱機器は、ウエハを除去し、第２のウエハを試験のために固着させ得、その時点で、プロセスが、繰り返され得る。ウエハ試験器および全体的な試験システムが、現在のウエハ試験機器よりはるかに短いデータ通信経路を提供することを理解されたい。結果として、データ伝送レートが、はるかにより高速になることができる。加えて、試験スタックが、容易に交換され、置換され得ること、および各試験スタックが、任意の特定のウエハまたはデバイスを試験するために所望に応じてカスタマイズされ得る点で、試験スタックが、モジュール性を提供することを理解されたい。

【0062】

図１８は、本発明の一実施形態による、試験キャビネット内に配置される、図１７のウエハ試験器の上面斜視図を図示する。固定表面１７０４上のウエハ試験器１７０２が、図１に関連して説明されるキャビネット等の試験キャビネット１８０２内に配置され得る。ＦＯＵＰ１８０４が、試験されるべきウエハを格納するために、ウエハ取扱機器に関連して使用され得る。図１５に関連して上記に説明される冷却システムを補完するために、ウエハ試験器１７０２は、一連のファン１８０６によって囲繞され得る。加えて、一連のファン１８０８は、キャビネット１８０２の壁内に配置され、全体的な試験システムの冷却を補助し得る。

【0063】

試験ホストコンピュータ（図示せず）が、キャビネット１８０２内に位置し得ることを理解されたい。代替として、試験ホストコンピュータは、別個のキャビネット内に位置する、または試験キャビネット１８０２に対して遠隔であってもよい。試験ホストコンピュータがウエハ試験器ラック内に含まれる場合では、ウエハ試験器から試験ホストコンピュータまでのケーブル１７０８は、銅（ＰＣＩｅ）であってもよく、試験ホストコンピュータは、例えば、電力サーバ基板１７１２の下方に位置する。試験ホストコンピュータが、ウエハ試験器から離れた別個のキャビネットまたは異なるラック内に位置し得る場合では、ケーブル１７０８は、ファイバを経由した銅またはＰＣＩｅであってもよく、これは、試験ホストコンピュータが、ウエハ試験器が位置するであろうクリーンルームの外側において、理想的には、別個のサーバルーム内において、保守点検するためにはるかにより容易である、サーバラック内で移動されることを可能にするであろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【外国語明細書】