特許 7406004 高周波コンポーネント、とくには検査対象シリコンフォトニクスデバイスを検査するための検査装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-18

(45)【発行日】2023-12-26

(54)【発明の名称】高周波コンポーネント、とくには検査対象シリコンフォトニクスデバイスを検査するための検査装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20231219BHJP

   G01R 31/26 20200101ALI20231219BHJP

   G01R 31/28 20060101ALI20231219BHJP

【ＦＩ】

H01L21/66 B

G01R31/26 J

G01R31/28 K

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2022556095

(86)(22)【出願日】2020-03-26

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-05-16

(86)【国際出願番号】 EP2020058634

(87)【国際公開番号】W WO2021190759

(87)【国際公開日】2021-09-30

【審査請求日】2022-09-16

(73)【特許権者】

【識別番号】390005175

【氏名又は名称】株式会社アドバンテスト

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100109047

【弁理士】

【氏名又は名称】村田 雄祐

(74)【代理人】

【識別番号】100109081

【弁理士】

【氏名又は名称】三木 友由

(74)【代理人】

【識別番号】100133215

【弁理士】

【氏名又は名称】真家 大樹

(72)【発明者】

【氏名】モレイラ、ホセ

(72)【発明者】

【氏名】チャン、ジャン

(72)【発明者】

【氏名】ワークマン、ヒューバート

(72)【発明者】

【氏名】ピッツァ、ファビオ

(72)【発明者】

【氏名】マツケリー、パオロ

【審査官】小池 英敏

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－３１９２７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３１０３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５０８３０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１１６８０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２６６２５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／００２８５７１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００６／０１０９０１５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

Ｇ０１Ｒ ３１／２６

Ｇ０１Ｒ ３１／２８

Ｈ０１Ｌ ２９／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

自動検査設備（ＡＴＥ）と共に使用されるプローブカード（ＰＣ）であって、
前記プローブカード（ＰＣ）は、その第１の面にプローブヘッド（ＰＨ）を備え、
前記プローブカード（ＰＣ）は、インターフェース（ＩＦ）に取り付けられるように構成され、
前記プローブカード（ＰＣ）は、第２の面において、前記インターフェース（ＩＦ）の少なくとも一領域に対向する領域に、前記インターフェース（ＩＦ）の複数の接点に接触するように配置された複数の接点パッドを備え、
前記プローブカード（ＰＣ）は、シリコン／フォトニック相互接続可能な切り欠き領域（ＲＲ）を有し、
前記プローブカード（ＰＣ）は、前記インターフェース（ＩＦ）の１つ以上の対応する同軸コネクタ（ＣＣＰＴ）と嵌合するように配置された１つ以上の同軸コネクタ（ＣＣＰＴ）を備える、
プローブカード（ＰＣ）。

【請求項2】

自動検査設備のウェハプローブインターフェース（ＷＰＩ）をプローブカード（ＰＣ）に接続するためのポゴタワー（ＰＴ）であって、
前記ポゴタワー（ＰＴ）は、複数のポゴタワーセグメント（ＰＴＳ）を備え、
前記ポゴタワー（ＰＴ）は、シリコン／フォトニック相互接続可能な切り欠き領域（ＲＲ）を有し、
前記ポゴタワーセグメント（ＰＴＳ）のうちの少なくとも１つは、前記プローブカード（ＰＣ）に面する面に、前記プローブカード（ＰＣ）を１つ以上の機器との接続／通信を確立するための１つ以上の同軸ケーブルに接続するように配置された１つ以上の同軸コネクタ（ＣＣＰＴ）を備え、
前記ポゴタワーセグメント（ＰＴＳ）のうちの少なくとも別の１つは、前記プローブカード（ＰＣ）を前記ウェハプローブインターフェース（ＷＰＩ）に接続するように配置された複数のポゴピン（ＰＰ）接点を備える、
ポゴタワー（ＰＴ）。

【請求項3】

１つ以上の低速シグナリングコンポーネントおよび／または１つ以上の高速シグナリングコンポーネントを備える検査対象デバイス（ＤＵＴ）を検査／測定するための自動検査設備であって、
前記自動検査設備のウェハプローブインターフェース（ＷＰＩ）をプローブカード（ＰＣ）と接続するためのポゴタワー（ＰＴ）と、
前記ポゴタワー（ＰＴ）の１つ以上の同軸コネクタ（ＣＣＰＴ）および／または前記プローブカード（ＰＣ）の１つ以上の同軸コネクタ（ＣＣＰＴ）を使用して高周波信号および／または高速デジタル信号を生成および／または受信するための１つ以上の機器と、
低周波および／または低速デジタル信号を交換するために前記ポゴタワー（ＰＴ）のポゴピン（ＰＰ）および前記プローブカード（ＰＣ）の接点パッドを介して前記検査対象デバイス（ＤＵＴ）に結合するように構成された１つ以上の機器および／または１つ以上の電源（ＰＳ）と、
それに取り付けられた１つ以上の光ガイド（ＯＦ）に接続された１つ以上の光学機器と、
前記１つ以上の光学機器と前記検査対象デバイス（ＤＵＴ）との間の光学的結合を確立するための位置決め装置（ＰＡ）と
を備える自動検査設備。

【請求項4】

前記自動検査設備（ＡＴＥ）の前記ウェハプローブインターフェース（ＷＰＩ）、ならびに／あるいは前記ポゴタワー（ＰＴ）および前記プローブカード（ＰＣ）の各々は、切り欠き領域（ＲＲ）をそれぞれ有し、前記切り欠き領域（ＲＲ）を、少なくとも共通の部分エリアにおいて互いに整列させることができることにより、前記切り欠き領域（ＲＲ）は、前記共通の部分エリアによって定められる空間に前記位置決め装置（ＰＡ）を受け入れることを可能にする、
請求項３に記載の自動検査設備。

【請求項5】

前記切り欠き領域の前記共通の部分エリアは、少なくとも前記検査対象デバイス（ＤＵＴ）に隣接する位置まで広がる、
請求項４に記載の自動検査設備。

【請求項6】

前記位置決め装置（ＰＡ）は、可動な片持ちアームを備える、
請求項３から５のいずれか一項に記載の自動検査設備。

【請求項7】

前記位置決め装置（ＰＡ）の前記可動な片持ちアームは、少なくとも前記検査対象デバイス（ＤＵＴ）に隣接する位置まで延びる、
請求項６に記載の自動検査設備。

【請求項8】

少なくとも２５ＧＨｚから少なくとも７０ＧＨｚまでの範囲内の周波数を有する信号を可能にする高速シグナリング機器を備える、
請求項３から７のいずれか一項に記載の自動検査設備。

【請求項9】

前記検査対象デバイス（ＤＵＴ）は、シリコンフォトニクスデバイスまたは従来型の半導体集積回路あるいはシリコンフォトニクスデバイスと従来型の半導体集積回路との間のハイブリッドである、
請求項３から８のいずれか一項に記載の自動検査設備。

【請求項10】

前記ウェハプローブインターフェース（ＷＰＩ）は、前記ポゴタワー（ＰＴ）または前記プローブカード（ＰＣ）に面する領域に、ケーブルを通すためのボイドを有する、
請求項３から９のいずれか一項に記載の自動検査設備。

【請求項11】

１つ以上の同軸コネクタ（ＣＣＰＴ）は、ブラインド嵌合されるように構成される、
請求項３から１０のいずれか一項に記載の自動検査設備。

【請求項12】

前記プローブカード（ＰＣ）を１つ以上の機器との接続／通信を確立するための１つ以上の同軸ケーブルは、前記ウェハプローブインターフェース（ＷＰＩ）に面する領域において前記ポゴタワー（ＰＴ）または前記プローブカード（ＰＣ）から突出する、
請求項３から１１のいずれか一項に記載の自動検査設備。

【請求項13】

前記同軸コネクタ（ＣＣＰＴ）は、前記自動検査設備（ＡＴＥ）とは別の追加の検査設備に接続されるように構成される、請求項３から１２のいずれか一項に記載の自動検査設備。

【請求項14】

前記ポゴピン（ＰＰ）は、非同軸ポゴピン（ＰＰ）である、
請求項３から１３のいずれか一項に記載の自動検査設備。

【請求項15】

前記自動検査設備は、
シーケンシャル／順次モードで前記検査対象デバイス（ＤＵＴ）の１つ以上のコンポーネントを検査するように構成された第１の動作モード、および
同時モードで前記検査対象デバイス（ＤＵＴ）の１つ以上のコンポーネントを検査するように構成された第２の動作モード
を有する、請求項３から１４のいずれか一項に記載の自動検査設備。

【請求項16】

請求項３から１５のいずれか一項に記載の自動検査設備を使用して検査対象デバイス（ＤＵＴ）を検査するための方法であって、
前記自動検査設備は、前記検査対象デバイス（ＤＵＴ）の１つ以上のコンポーネントに、以下の信号、すなわち
１つ以上の低速信号、または
１つ以上の高速信号、または
シーケンシャルな／順次の１つ以上の低速信号および１つ以上の高速信号、もしくはこの逆順、または
同時の１つ以上の低速信号および１つ以上の高速信号
のうちのいずれか１つを印加する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明に係る実施形態は、自動検査設備と共に使用されるプローブカード、自動検査設備のウェハプローブインターフェースをプローブカードと接続するためのポゴタワー、自動検査設備、および前記自動検査設備を使用して検査対象デバイスを検査するための方法に関する。

【背景技術】

【0002】

自動検査設備は、電子製造産業において、製造後に電子コンポーネントおよびシステムを検査するために広く使用されている。検査されるデバイスは、検査対象デバイスとして知られる。自動検査設備は、測定を迅速に実行し、検査結果を評価する。これは、自動検査設備が単一のコンポーネントから複雑かつ完全に組み立てられた電子システムまでの広範囲の電子デバイスおよびシステムを検査することができる半導体産業においてとくに必要である。そのような目的のために、プローブカードが使用される。自動検査設備システムは、特定の検査対象デバイスが動作することを確認し、あるいは部品が最終消費者製品に使用される機会を得る前にその不具合を迅速に見つけるために必要な検査時間を短縮するように設計される。したがって、製造コストを低減し、歩留まりを改善するために、半導体デバイスを製造後に検査して、欠陥デバイスが消費者に行き着くことを防止しなければならない。従来の自動検査設備は、検査対象デバイスが自動検査設備のリソースを検査対象デバイスに適合させるカスタマイズされたインターフェースを有するハンドラまたはプローバと呼ばれる別のデバイスを使用して自動検査設備に物理的に接続されているときに１つ以上のソース機器とキャプチャ機器とを同期させるマスタコントローラ（通常は、コンピュータ）で構成される。自動検査設備を、典型的な集積回路「チップ」であるパッケージされた部品について使用することができ、あるいはシリコンウェハについて直接使用することができる。パッケージされた部品が、カスタマイズされたインターフェースボード上にデバイスを配置するためにハンドラを使用する一方で、シリコンウェハは、高精度プローブで直接検査される。自動検査設備システムは、ハンドラまたはプローバと相互作用して、検査対象デバイスを検査する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

検査対象デバイスは、自動検査設備に対するきわめて複雑な設定の困難な規格であり得る。すべてのパラメータについてデバイスを検査することが、デバイスの機能およびエンドユーザに応じて、必要とされても、必要とされなくてもよい。例えば、デバイスが医療または救命の製品に適用される場合、そのパラメータの多くを検査しなければならず、パラメータの一部を保証しなければならない。具体的には、フォトニックチップまたはそのハイブリッドが、大量生産におけるウェハ検査レベルで検査対象シリコンフォトニクスデバイスの高速／高周波ピンを検査することは、異なる検査デバイスを使用する別々のプロセスステップでのみ可能であるため、特定の課題を呈する。大きな課題は、ダイの電気的側面およびフォトニクス的側面を同時に検査することである。さまざまな解決策がシリコンフォトニクスチップを検査するために開発されてきたが、とりわけフォトニクス回路の変調器部分について故障カバレッジがきわめて限られているため、検査対象デバイスのシリコンフォトニック部分の高速／高周波ピンを信頼できるやり方で検査することができない。

【0004】

したがって、大量生産の検査セルにおけるウェハレベルでの検査対象フォトニクスデバイスの高速デジタル／高周波ピンの信頼できる検査のための考え方を提供することが望まれる。

【0005】

これは、標準的なウェハタワーのセットアップを使用し、例えばファイバアレイを使用して標準的なデジタル／電源ピンおよびフォトニックピンを同時に検査することを可能にする大量生産検査セルを含む本出願の独立請求項の主題によって達成される。

【0006】

本発明に係るさらなる実施形態は、本出願の従属請求項の主題によって定められる。

【課題を解決するための手段】

【0007】

ウェハプロービング検査治具の設計の解決策は、ウェハプローブインターフェースを検査治具に直接接続することである。

【0008】

本発明に係る一態様は、自動検査設備と共に使用されるプローブカードに関し、プローブカードは、その第１の面に、例えば検査対象デバイス、すなわちフォトニックまたはそのハイブリッドに接触するためのプローブヘッドを備え、プローブカードは、インターフェースに取り付けられるように構成される。インターフェースを、自動検査設備またはそのセグメントに機械的および／または電気的に、直接的および間接的に取り付けることができる。プローブカードは、その第１の面とは反対の第２の面において、インターフェースの少なくも一領域に対向する領域に、インターフェースの複数の接点に接触するように配置された複数の接点パッドを備える。インターフェースの複数の接点は、例えば、ばね付勢ピン、換言すると、いわゆるポゴピンであってよい。さらに、プローブカードは、１つ以上の高周波機器との接続／通信を確立させるために、自動検査設備セグメントのうちの少なくとも別の１つに対向する領域におけるインターフェース、例えば自動検査設備、または同軸ケーブルの１つ以上の対応する同軸コネクタと嵌合するように配置された１つ以上の同軸コネクタを備える。この手法の主な利点は、リレーまたはサポート回路などのアイテムに利用可能なスペースが増加し、帯域幅が改善され、全体的なセットアップが最終的な検査治具の設計、例えば検査対象のパッケージされたデバイスにより近くなることである。

【0009】

本発明の別の態様は、自動検査設備のウェハプローブインターフェースをプローブカードに接続するためのポゴタワーであり、ポゴタワーは、複数のポゴタワーセグメントを備える。セグメントは、異なる測定設備、例えば光、アナログ、およびデジタル信号のための空間、ならびに／あるいは空き（すなわち、切り欠き）領域を提供する。ポゴタワーセグメントのうちの少なくとも１つは、プローブカードに面する面に、プローブカードを１つ以上の機器、例えば高周波機器との接続／通信を確立するための１つ以上の同軸ケーブルに接続するように配置された１つ以上の同軸コネクタを備え、ポゴタワーセグメントのうちの少なくとも別の１つは、プローブカードをウェハプローブインターフェースに接触させるように配置された複数のポゴピン接点を備える。

【0010】

ウェハプロービングのこの代替的な検査治具は、典型的には、３つの要素で構成される。ウェハプローブインターフェースは、自動検査設備ピン電子機器（ポゴピン）をプローブポゴタワーに接続する。ポゴタワーは、ウェハプローブインターフェースをプローブカードに接続する。プローブカードは、通常はプロービングインターフェースの中央に配置される検査対象デバイスにつながるプローブを含むウェハプローブインターフェース基板である。この形式の構成は、典型的には、プローブカードを再設計するだけで、新しい用途またはデバイスに対応することができる。ポゴタワー内のウェハプローブインターフェースは、自動検査設備プラットフォームの仕様にのみ依存するため、通常は、用途から独立であり、自動検査設備の製造業者によって設計される。

【0011】

本発明の別の態様は、検査対象デバイスを検査／測定するための自動検査設備であり、フォトニックチップまたはそのハイブリッドだけでなく、従来の半導体集積回路も検査／測定できるようにする１つ以上の低速シグナリングコンポーネントおよび／または１つ以上の高速シグナリングコンポーネントを備える。この自動検査設備は、
自動検査設備のウェハプローブインターフェースを上述のプローブカードに対応する（前記）特徴を備えるプローブカードと接続するための上述のポゴタワーに対応する（前記）特徴を備えるポゴタワーと、
ポゴタワーの１つ以上の同軸コネクタおよび／またはプローブカードの１つ以上の同軸コネクタを使用して高周波信号および／または高速デジタル信号を生成および／または受信するための１つ以上の機器、例えば高周波機器と、
低周波および／または低速デジタル信号を交換するためにプローブカードの接点パッドへとポゴタワーのポゴピンを介して検査対象デバイスに結合するように構成された１つ以上の機器、例えば低周波機器、および／または１つ以上の電源と、
それに取り付けられたファイバケーブルなどの１つ以上の光ガイドに接続された１つ以上の光学機器、例えばレーザおよび／または光強度測定器と、
例えば１つ以上の光ガイドを介して１つ以上の光学機器と検査対象デバイスとの間の光学的結合を確立するための位置決め装置と
を備える。

【0012】

自動検査設備の一実施形態によれば、自動検査設備のウェハプローブインターフェー、ならびに／あるいはポゴタワーおよびプローブカードの各々（１つ）は、切り欠き領域をそれぞれ有し、切り欠き領域を、少なくとも共通の部分エリアにおいて互いに整列させることができる（さらには、整列させられる）ことにより、切り欠き領域は、共通の部分エリアによって定められる空間に位置決め装置を受け入れることを可能にする。換言すると、整列した切り欠き領域の共通のオーバーラップエリアが、位置決め装置の受け入れエリアのサイズを定める。

【0013】

一実施形態によれば、切り欠き領域の共通の部分エリアは、少なくとも検査対象デバイスに隣接する位置まで広がる。検査対象デバイスに隣接して広がる受け入れエリアは、検査対象デバイスとプローブ／検査デバイスとの間の確実な結合を可能にするために、伝送損失および時間の最小化を直接測定／検査するために、検査設備およびプローブが検査対象デバイスにアクセスし、あるいは検査対象デバイスの近くに位置することを可能にする。

【0014】

一実施形態によれば、位置決め装置は、可動な片持ちアームを備える。可動な片持ちアームを、プローブ、プローブカードのプローブヘッド、および／またはコネクタなどのプローブ／検査装置を検査対象デバイスにしっかりと結合させるように調整することができる。これに加えて、異なるプローブを、検査対象デバイスの検査／測定の至る所で追加して、必要な場合または必要なときに追加の測定および／または検査を可能にすることができる。片持ちアームは、自動検査設備と検査対象デバイスとの間の信頼できる接続を確立するために、すべての移動自由度を完全に利用するように構成される。

【0015】

一実施形態によれば、位置決め装置の可動な片持ちアームは、少なくとも検査対象デバイスに隣接する位置まで延びる。短い直接的な接続／通信の利点を享受するために、確実かつ容易なやり方で片持ち梁が検査対象デバイスにアクセスして結合することを可能にすることによって、追加の機能的柔軟性を達成することができる。

【0016】

一実施形態によれば、高速シグナリング機器は、少なくとも２５ＧＨｚ、とくに好ましくは少なくとも７０ＧＨｚまでの範囲の周波数を有する信号を可能にする。この帯域幅をカバーする高速シグナリング機器は、とりわけ光またはフォトニクスチップならびに／あるいは従来のチップを測定および／または検査するために使用することが可能である。

【0017】

検査対象デバイスの高速コネクタ／接続部にアクセスするために片持ち梁を使用する特段の利点は、検査時間を最小限に抑えるようにファイバアレイの整列を迅速に行うことができるため、ダイの電気部品およびフォトニック部品を互いに素早く続けて、かつ／または同時に検査することができることである。

【0018】

したがって、別の実施形態によれば、検査対象デバイスは、シリコンフォトニクスデバイスまたは従来型の半導体集積回路あるいはシリコンフォトニクスデバイスと従来型の半導体集積回路との間のハイブリッドである。

【0019】

一実施形態によれば、ウェハプローブインターフェースは、ケーブルを通すためにポゴタワーまたはプローブカードに面する領域にボイド（孔）を有する。ボイドは、例えば、高周波機器の同軸コネクタに取り付けることができる同軸ケーブルを通すことを可能にする。

【0020】

一実施形態によれば、１つ以上の同軸コネクタが、ブラインド嵌合のために構成される。例えば、コネクタは、より大きな位置ずれに対処することができ、したがって確実な結合／接触を保証する２つの側方ガイドポストを有する差し込みレセプタクルを有することができる。

【0021】

一実施形態によれば、同軸ケーブルは、ウェハプローブインターフェースに面する領域においてポゴタワーまたはプローブカードから突出する。この特定の構成は、ポゴタワーへの接続またはウェハプローブインターフェースとの直接接続を可能にし、したがって仲介ポゴタワーの場合に必要とされる中間接点がブリッジされる。さらに、同軸ケーブルのこの構成は、相補的な検査および／または測定のために自動検査設備とは別個独立に追加することができる外部検査デバイスへの接続を可能にする。

【0022】

一実施形態によれば、（前記）ポゴピンは、非コアの実際のポゴピンである。同軸ポゴピンの使用は、ポゴピンのより高いパッケージング密度を可能にし、したがって、より高い測定／データ密度を可能にする。したがって、ポゴタワーの一実施形態によれば、非同軸ポゴピンのみが使用される。

【0023】

一実施形態によれば、自動検査設備は、シーケンシャル／順次モードで検査対象デバイスの１つ以上のコンポーネントを検査するように構成された第１の動作モード、および同時モードで検査対象デバイスの１つ以上のコンポーネントを検査するように構成された第２の動作モードを有する。換言すると、自動検査設備は、第１の動作モードおよび／または第２の動作モードに従って１つ以上の低速シグナリングコンポーネントおよび／または１つ以上の高速シグナリングコンポーネントを検査するように構成され、したがって使用においてきわめて柔軟である。

【0024】

本発明の別の対象は、すでに説明した自動検査設備の特徴を備える自動検査設備を使用して検査対象デバイスを検査するための方法であって、自動検査設備は、検査対象デバイスの１つ以上のコンポーネントに、以下の信号、すなわち
１つ以上の低速信号、または
１つ以上の高速信号、または
シーケンシャルな／順次の１つ以上の低速信号および１つ以上の高速信号、もしくはこの逆順、または
同時の１つ以上の低速信号および１つ以上の高速信号
のうちのいずれか１つを印加する方法に関する。

【0025】

本方法は、従来型の半導体集積回路またはシリコンフォトニクスデバイスあるいはシリコンフォトニクスデバイスと従来型の半導体集積回路との間のハイブリッドを含む検査対象デバイスの検査／測定を可能にする。

【0026】

さらに、本発明の着想は、例えば標準的な製造ポゴタワーまたはウェハプロービングセットアップ治具と完全に互換性がありながら、シリコンフォトニクス集積回路を検査するために高速／高周波ピンを取り入れるやり方を提案する従来の検査設備の効率的な使用である。これにより、大量生産におけるウェハ検査レベルでの検査対象シリコンフォトニクスデバイスの高速／高周波ピンの検査／測定が可能にされ、少なくとも２５ＧＨｚから７０ＧＨｚ以上の周波数範囲までの範囲内の周波数を有する信号が可能になる。さらに、本発明は、標準的な自動検査装置のポゴタワーセットアップを依然として大きな変更を伴わずに使用して、そのようなピンを検査することを可能にする。

【0027】

上述のプローブカード、ポゴタワー、自動検査設備、および検査対象デバイスを検査するための方法は、代替的または追加的に使用することができる同一または類似の特徴を共有するため、同じ考慮事項に基づく。したがって、例えば、検査対象デバイスを検査するための方法は、プローブカード、ポゴタワー、または検査対象デバイスを検査するための自動検査設備に関しても説明されるすべての特徴および機能で完成させることができる。

【0028】

図面は必ずしも縮尺どおりではなく、代わりに、一般的に、本発明の原理の例示に重点が置かれている。以下の説明において、本発明のさまざまな実施形態が、以下の図面を参照して説明される。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明の一実施形態に係るプローブカード、ポゴタワー、およびウェハプローブインターフェースを備える検査治具のセットアップの分解図である。

【図2】組み立てられた図１の実施形態に係る検査治具のセットアップの断面図である。

【図3】本発明の一実施形態に係るウェハプローブインターフェースＷＰＩを有するポゴタワーの上面図である。

【図4】図３に示した実施形態に係るウェハプローブインターフェースが接続されたポゴタワーの底面図である。

【図5】本発明の一実施形態に係るポゴタワーのソケットスロットＳＳの対応する接点と嵌合するように構成された同軸コネクタ用のカプラを示す図である。

【図6】本発明の一実施形態に係るウェハプローブインターフェースおよびポゴタワーを使用する検査セルの斜視図である。

【図7】図６の実施形態に係る検査セルの別の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

同一または同等の要素、あるいは同一または同等の機能を有する要素は、異なる図に現れる場合であっても、以下の説明において同一または同等の参照番号によって示される。

【0031】

以下の説明において、本発明の実施形態のより完全な説明を提供するために、複数の詳細が記載される。しかしながら、本発明の実施形態を、これらの具体的な詳細によらずに実施できることは、当業者にとって明らかであろう。他の場合に、本発明の実施形態を不明瞭にしてしまうことがないように、周知の構造およびデバイスは詳細には示されず、ブロック図の形式で示される。さらに、以下で本明細書に記載される異なる実施形態の特徴を、とくに明記されない限り、互いに組み合わせることが可能である。

【0032】

図１は、本発明の一実施形態に係るプローブカードＰＣ、ポゴタワーＰＴ、およびＷＰＩのウェハプローブインターフェースを備える典型的な検査治具のセットアップの分解図を示す。ウェハプローブインターフェースＷＰＩは、自動検査設備電子機器をプローブポゴタワーＰＴに接続するように構成される。プローブカードＰＣは、プロービングインターフェースＰＩの中央の検査対象デバイスＤＵＴに接続されるプローブを含む。図１に示される例において、プローブは、プローブヘッドＰＨの小さなエリアに集中している。ポゴタワーＰＴおよびプローブカードＰＣの両方は、プリント回路基板として製造され、あるいは少なくともプリント回路基板を備える。この形式の構成は、典型的には、プローブカードＰＣを再設計するだけで、すべての新しい用途またはデバイスに対応することができる。ウェハプローブインターフェースＷＰＩおよびポゴタワーＰＴは、自動検査設備プラットフォームの仕様にのみ依存するため、通常は、用途から独立であり、自動検査設備の製造業者によって設計される。図１は、高速デジタル用途のための縦型プローブカードＰＣの一例を示している。

【0033】

図１に係るプローブカードＰＣは、検査対象デバイス、具体的にはフォトニックチップまたはそのハイブリッドに接触するプローブヘッドＰＨを第１の面に備えている。プローブカードＰＣは、第１の面とは反対の（第１の面から遠ざかる方を向いた）第２の面に複数の接点パッド（図示せず）をさらに備える。複数の接点パッドは、接点パッドを例えばポゴピンＰＰなどのインターフェースＩＦの接点またはコネクタと結合させることによって、対向するインターフェースＩＦにその少なくとも１つの領域またはエリアにおいて接触し、あるいは接続されるように構成される。さらに、プローブカードＰＣは、例えば高周波機器などの１つ以上の機器との接続／通信を確立させるために、自動検査設備セグメントあるいは同軸ケーブルまたは同軸コネクタＣＣＰＴのうちの少なくとも別の１つに対向する領域において、例えば自動検査設備ＡＴＥのインターフェースＩＦの１つ以上の対応する同軸コネクタＣＣＰＴと嵌合するように配置された自身のインターフェースＩＦの１つ以上の同軸コネクタＣＣＰＴを備える。

【0034】

接触パッドならびに同軸コネクタＣＣＰＴは、プローブカードＰＣの個別のセグメント、すなわちプローブカードセグメントＰＣＳに配置される。一実施形態によれば、異なる接点、すなわちポゴピンＰＰおよび／または電源ＰＳおよび／または同軸コネクタＣＣＰＴのための個々のプローブカードセグメントＰＣＳが提供される。個々のプローブカードセグメントＰＣＳに異なる接点および同軸コネクタＣＣＰＴを選択的に分離することによって、異なる信号の相互の影響を低減することができる。

【0035】

プローブカードＰＣのインターフェースＩＦは、ポゴタワーＰＴまたは自動検査設備ＡＴＥに機械的および／または電気的に取り付けられるように構成される。一実施形態によれば、プローブカードＰＣを取り付けることができるインターフェースＩＦは、プローブカードＰＨから自動検査設備ＡＴＥのウェハプローブインターフェースＷＰＩへの信号の臨界経路を表すポゴタワーＰＴである。ポゴタワーＰＴは、複数のポゴピンＰＰを備えるスプリングプローブタワーと呼ばれることもある。ポゴタワーＰＴは、プローブカードＰＣの少なくとも１つ以上のプローブカードセグメントＰＴＳに相補的なやり方で対応するように設計された複数のポゴタワーセグメントＰＴＳをさらに備える。異なるプローブカードセグメントＰＣＳならびに対応するポゴタワーセグメントＰＴＳは、柔軟に適応可能なソリューションおよび製品を可能にする。

【0036】

図１に係る実施形態は、複数のポゴピンなどの低周波シグナリング接続部および同軸コネクタＣＣＰＴを備える同軸ケーブルなどの高周波シグナリング接続部のための専用セグメントＰＣＳおよびＰＴＳ、ならびに切り欠き領域ＲＲを定めるセグメントを有するプローブカードＰＣおよびポゴタワーＰＴを示している。１つ以上の同軸コネクタＣＣＰＴが、１つ以上の高周波機器との接続／通信を確立するために、プローブカードＰＣを１つ以上の同軸ケーブルに接続するように構成される。高周波機器は、ポゴタワーＰＴの同軸コネクタＣＣＰＴおよび／またはインターフェースＩＦに配置されたプローブカードＰＣの１つ以上の同軸コネクタ（図示せず）に接続された１つ以上の同軸ケーブルを使用して、高周波信号および／または高速デジタル信号を生成および／または受信するように構成される。高速シグナリング機器は、少なくとも２５ＧＨｚ、とくに好ましくは少なくとも７０ＧＨｚまでの範囲の周波数を有する信号を可能にする。

【0037】

ポゴピンＰＰは、広い高帯域幅範囲を高いコンプライアンスでカバーするばねピン接点である。それにもかかわらず、それらの使用は、高速デジタル信号または５ＧＨｚを超える高周波信号の場合に限定される。高周波／高速デジタル接点の位置ずれを回避するために、１つ以上の同軸コネクタＣＣＰＴが、ブラインド嵌合のために構成されることにより、差し込みレセプタクルが２つの側方ガイドポストを有する。オンチップ導波路への垂直結合、Ｖ溝結合、およびエッジ結合光ファイバＯＦのためのオンチップグレーティングカプラなど、光ファイバＯＦをシリコンダイ光導波路カプラに接続する特定の目的のために使用される。検査および測定の要件に応じて、複数のレーザ源を使用して異なるシグナリングをもたらすことができる。光学側は、ファイバアレイがグレーティングカプラの上方に正確に位置合わせされることを必要とし、ファイバアレイの位置合わせは、検査時間を最小限に抑えるために可能な限り迅速に行われる必要がある。図示されていない一実施形態によれば、プローブカードは、標準的なウェハプローバ自動ローディングを使用する。

【0038】

また、低周波機器および／または１つ以上の電源ＰＳは、低周波および／または低速デジタル信号を交換するために、ポゴタワーＰＴのポゴピンＰＰおよびプローブカードＰＣの接触パッドを介して検査対象デバイスＤＵＴに結合するように構成される。プローブカードＰＣおよび／またはポゴタワーＰＴの切り欠き領域ＲＲをそれぞれ有するセグメントは、それらの少なくとも１つの共通の部分エリアにおいて適切に位置合わせされると、位置決め装置ＰＡの受け入れを可能にする空き空間を定める。位置決め装置ＰＡは、例えば光ファイバＯＦケーブルなどの１つ以上の光ガイド（図６および図７を参照）を介して１つ以上の光学機器と検査対象デバイスＤＵＴとの間の光結合を確立するために設けられる。光ガイドは、１つ以上の光学機器、例えばレーザおよび／または光強度測定器を、検査対象デバイスＤＵＴと接続する。切り欠き領域ＲＲの共通の部分エリアは、位置決め装置ＰＡが検査対象デバイスに容易にアクセスできるように設計される。したがって、切り欠き領域ＲＲの共通の部分エリアは、検査対象デバイスＤＵＴに隣接する位置まで広がる。

【0039】

位置決め装置ＰＡは、例えば、セグメントＰＴＳ、ＰＣＳの共通の部分エリアによって定められる開放空間において利用することができる移動の自由度ゆえに、例えばそれに接続された光ファイバＯＦケーブルなどの光ガイドを信頼できるやり方で検査対象デバイスＤＵＴに容易に結合させることができる可動な片持ちアームを備えることができる。

【0040】

図２は、図１の実施形態に係る検査治具のセットアップの断面図を示す。分かりやすくするために、同軸コネクタを除き、検査治具セットアップの個々の要素／部品は、きわめて単純化された形態で示されている。図１を参照して図２から明らかに推測できるように、ポゴタワーＰＴは、プローブカードＰＣとウェハプローブインターフェースＷＰＩとの間のインターフェースとして機能する。プローブカードＰＣは、検査対象デバイスＤＵＴに接続可能である。ウェハプローブインターフェースＷＰＩは、自動検査設備プラットフォーム／製造業者の仕様に従って設計される。プローブカードＰＣ、ポゴタワーＰＴ、ならびにウェハプローブインターフェースＷＰＩは、図２のこの実施形態においては主にポゴピンＰＰおよび同軸コネクタＣＣＰＴである種々の接触要素間の確実な接続／接触を保証するために、例えばねじで互いにしっかりと固定される。ポゴピンＰＰは、それぞれ異なるセグメントＰＴＳおよびＰＣＳにグループ化されている。ポゴピンＰＰと共に、電源ＰＳなどの他の接点を、異なるセグメントにまとめることができる。セグメントは、プローブカードＰＣＳのセグメント、ならびにポゴタワーのセグメントＰＴＳおよびウェハプローブインターフェースＷＰＩのセグメントを、互いに相補的に位置合わせできるように配置および設計される。互いの正確な位置合わせのために、ガイド手段（図示せず）をさらに設けることができる。図２に係る実施形態においては、１つのセグメントが同軸コネクタＣＣＰＴを収容する。プローブカードＰＣとの確実な接続を保証するために、同軸コネクタＣＣＰＴは、ポゴタワーＰＴの１つのポゴタワーセグメントＰＴＳのソケットスロットＳＳに組み合わせられる。ソケットスロットＳＳは、プローブカードＰＣ上の１つ以上の同軸コネクタを有する対応するポートに同軸コネクタをブラインド嵌合させるように構成される。図２の実施形態によれば、同軸コネクタＣＣＰＴによって運ばれる高周波信号および／または高速デジタル信号が、同軸ケーブルを介して測定機器、例えば高周波機器に送られ、その逆も同様である。高周波機器は、自動検査設備の一部であってよく、あるいは同軸コネクタ／同軸ケーブルへと接続することができる独立したモジュールであってよい。この実施形態において、同軸コネクタＣＣＰＴの同軸ケーブルは、ポゴタワーＰＴを介し、ウェハプローブインターフェースＷＰＩを通って、自動検査設備ＡＴＥへと導かれる。

【0041】

図３は、ウェハプローブインターフェースＷＰＩが取り付けられたポゴタワーＰＴの上面図を示している。図３に示される実施形態によれば、ポゴタワーセグメントＰＴＳのうちの３つが、プローブカード（図示せず）の複数の接触パッドに接触するように構成された低周波信号用のポゴピンＰＰを装備することができる。ポゴタワーセグメントＰＴＳのポゴピンＰＰは、検査対象デバイスＤＵＴの低周波信号および電源のための相互接続として機能する。ポゴタワーＰＴの第４のセグメントは、同軸コネクタＣＣＰＴが取り付けられた同軸ケーブルを含むソケットスロットＳＳを備える。同軸コネクタＣＣＰＴは、高周波機器からの高周波信号および／または高速デジタル信号を、ポゴタワーＰＴのソケットスロットＳＳに接続可能なプローブカードＰＣ（図示せず）へと伝えるように構成され、したがって高周波信号用の相互接続として機能する。図３に示される実施形態によれば、ポゴタワーＰＴならびにウェハプローブインターフェースＷＰＩは、おおむね半円のエリアへと広がる切り欠き領域ＲＲを有する。切り欠き領域ＲＲは、例えば光ファイバＯＦケーブルなどの１つ以上の光ガイドを介して１つ以上の光学機器と検査対象デバイスＤＵＴとの間の光結合を確立するための位置決め装置ＰＡの収容を可能にする。切り欠き領域ＲＲを、検査対象デバイスＤＵＴのためのシリコン／フォトニック相互接続と考えることができる。他の実施形態（図示せず）に係る切り欠き領域ＲＲは、半円とは異なる形状を有してもよい。

【0042】

図４は、図３に示した実施形態に係るウェハプローブインターフェースＷＰＩが接続されたポゴタワーＰＴの底面図を示している。ポゴピンＰＰを受け入れるように構成された３つのポゴタワーセグメントＰＴＳのうちの１つのセグメントのみがポゴピンＰＰを含む一方で、他の２つのセグメントは、この実施形態においては使用されていない。図３に示される実施形態に係る第４のポゴタワーセグメントＰＴＳは、同軸コネクタＣＣＰＴが取り付けられた同軸ケーブルを備えるソケットスロットＳＳを含む。この実施形態に係るソケットスロットＳＳは、プローブカードＰＣの対応するカプラＣＣＰＣへの同軸コネクタＣＣＰＴの確実な固定を可能にする嵌合コネクタを有する（図５を参照）。そのようなプラグイン接続の１つの主な利点は、しっかりとしたガイドおよび保持が可能であることである。さらに、ガイド溝を利用し、例えばポゴタワーＰＴの縁部のガイド溝をウェハプローブインターフェースＷＰＩのガイド溝と位置合わせすることによって、ウェハプローブインターフェースＷＰＩおよびそれに取り付けられたプローブカードＰＣに対するポゴタワーＰＴの位置決めおよび正確な配置を実現することができる。

【0043】

図５は、同軸コネクタＣＣＰＴとの確実な接続を保証するためにポゴタワーＰＴのソケットスロットＳＳの対応する接点と嵌合するように構成された同軸コネクタＣＣＰＣ用のカプラを示している。カプラは、金属フレームに収容され、プローブカードＰＣのインターフェースＩＦに含まれるプローブカードＰＣの同軸コネクタＣＣＰＣ用のカプラに接続されたときにポゴタワーＰＴのソケットスロットＳＳの同軸コネクタＣＣＰＴの正確な整列を保証する位置決め補助具ＣＡを有する。

【0044】

図６および図７は、図１～図５に示される実施形態に係るウェハプローブインターフェースＷＰＩおよびポゴタワーＰＴを使用した大量生産シリコンフォトニクス検査セルの実施態様を斜視図にて示している。図６および図７に係る実施形態を、ポゴピンＰＰおよび検査対象デバイスＤＵＴに結合するように構成された１つ以上の電源ＰＳを有するポゴタワーセグメントＰＴＳ内に位置する低速シグナリングコンポーネントを有するプローブカードオートローディングを備えるウェハプローバと見なすことができる。さらに、高速シグナリング接続を可能にするためにポゴタワーＰＴおよび／またはウェハプローブインターフェースＷＰＩのさらなるセグメントに配置された金属フレームを有するソケットスロットＳＳに集中した複数の同軸コネクタＣＣＰＴが設けられている。大量生産シリコンフォトニクス検査セルのこの実施形態は、例えば光ファイバＯＦケーブルなどの１つ以上の光ガイドを介して１つ以上の光学機器と検査対象デバイスＤＵＴとの間の光結合を確立するための位置決め装置ＰＡを備える。図６および図７の実施形態に係る位置決め装置ＰＡは、位置決め装置ＰＡが収容される切り欠き領域ＲＲ内で移動することができる片持ちアームとして設計されている。図６および図７によれば、ソケットスロットＳＳの同軸ケーブルの同軸コネクタＣＣＰＴは、高周波機器へと接続することができるように、ポゴタワーＰＴおよび／またはウェハプローブインターフェースＷＰＩから突出している。高周波機器（図示せず）は、外部のモジュール式に取り付け可能な機器、あるいはシリコンフォトニック検査セルまたは自動検査設備にそれぞれ含まれる機器であってよい。ウェハプローブインターフェースＷＰＩおよび／またはポゴタワーＰＴは、通常は、用途に依存せず、自動検査設備の製造業者によって設計されるため、使用の柔軟性を高めつつ、特定のシリコンフォトニクス検査セルへと追加、交換／置換、および調整が可能である。

【0045】

図示されていない別の実施形態において、同軸コネクタＣＣＰＴの同軸ケーブルは、ＰＴから、例えば横方向に、外部測定／検査デバイスのモジュールに直接導かれる。この選択肢／解決策は、過去の自動検査設備または検査セルが依然として使用および／またはアップグレード可能であることを保証する。

【0046】

プローブカードＰＣ、およびそれに接続可能なポゴタワーＰＴの種々のセグメントの上述の配置に基づいて、それを備えた自動検査設備は、シリコンフォトニクスデバイスまたは従来型の半導体集積回路、ならびにシリコンフォトニクスデバイスと従来型の半導体集積回路との間のハイブリッドである検査対象デバイスＤＵＴを検査および／または測定することができる。上述の構成を使用する自動検査設備を、検査対象デバイスＤＵＴの１つ以上のコンポーネント、すなわち１つ以上の低速シグナリングコンポーネントおよび／または１つ以上の高速シグナリングコンポーネントを、シーケンシャル／順次モードで検査するように構成することができる。これに代え、あるいはこれに加えて、上述の自動検査設備を、検査対象デバイスＤＵＴの１つ以上のコンポーネント、すなわち１つ以上の低速シグナリングコンポーネントおよび／または１つ以上の高速シグナリングコンポーネントを、同時モードで検査するように動作させることができ、これは、上述の構成／検査治具セットアップを備えた自動検査設備の適用可能性を大幅に増加および改善する。

【0047】

ウェハプロービング検査治具設計の代替実施形態（図示せず）は、プローブカードＰＣインターフェースＩＦを、プローブカードＰＣのみを備える検査治具に直接接続する。そのようなプロービングセットアップは、図１に示されるようなウェハプローブインターフェースＷＰＩプリント回路基板およびポゴタワーＰＴをバイパスして、自動検査設備の検査対象デバイスＤＵＴへの直接結合／ドッキングを可能にする。これにより、信号性能を向上させ、最大２８ＧＨｚ以上の高周波シグナリングを可能にすることができる。このような解決策は、フォトニクスファイバアレイポジショナの移動のためのプローブカード内の余分な空間／切り欠きが不要であるように、シリコンフォトニクス結合を容易に行うことができる場合に想定することができる。さらに、標準化された自動検査設備、あるいは標準化された自動検査設備インターフェースＩＦの使用は、交換可能な機器モジュールの適用を可能にし、したがって、使用におけるより大きな柔軟性、より容易なカスタマイズ、および拡張性を提供する。

【0048】

同軸コネクタＣＣＰＴおよび／またはＣＣＰＣの上述の解決策／統合により、シリコンフォトニクス集積回路またはそのハイブリッドの高速／高周波ピンを容易に測定および／または検査することができる。加えて、上述の解決策は、標準的な製造ポゴタワーＰＴと完全に互換性があり、したがって使用における汎用性が向上する。

【0049】

いくつかの態様を装置の文脈において説明してきたが、これらの態様が対応する方法の説明も表すことは明らかであり、ブロックまたはデバイスは、方法ステップまたは方法ステップの特徴に対応する。同様に、方法ステップの文脈において説明された態様も、対応する装置の対応するブロックまたは項目または特徴の説明を表す。

【0050】

上述の実施形態は、あくまでも本発明の原理の例示にすぎない。本明細書に記載の構成および詳細の修正および変形が、当業者にとって明らかであると理解される。したがって、本明細書において実施形態の説明および解説として提示された特定の詳細によってではなく、添付の特許請求の範囲の技術的範囲によってのみ限定されることが意図される。

【0051】

上記の説明は多数の特異性を含むが、これらを範囲の限定として解釈すべきではなく、むしろその１つ［または、複数］の実施形態の例示として解釈すべきである。多数の他の変形が可能である。

【符号の説明】

【0052】

ＣＣＰＣ 同軸コネクタ
ＣＣＰＴ 同軸コネクタ
ＤＵＴ 検査対象デバイス
ＩＦ インターフェース
ＯＦ 光ファイバ
ＰＡ 位置決め装置
ＰＣ プローブカード
ＰＣＳ プローブカードセグメント
ＰＨ プローブヘッド
ＰＰ ポゴピン
ＰＳ 電源
ＰＴ ポゴタワー
ＰＴＳ ポゴタワーセグメント
ＲＲ 切り欠き領域
ＳＳ 同軸コネクタを備えるソケットスロット
ＷＰＩ ウェハプローブインターフェース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】