特許 7426073 半導体デバイスを試験するための機器および方法

(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】2024-01-24

(45)【発行日】2024-02-01

(54)【発明の名称】半導体デバイスを試験するための機器および方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20240125BHJP

【ＦＩ】

H01L21/66 B

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2019537178

(86)(22)【出願日】2018-01-08

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-01-30

(86)【国際出願番号】 US2018012804

(87)【国際公開番号】W WO2018129460

(87)【国際公開日】2018-07-12

【審査請求日】2021-01-07

(31)【優先権主張番号】62/443,712

(32)【優先日】2017-01-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【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】コジョクニアヌ， クリスチャン オー．

(72)【発明者】

【氏名】スクルトゥ， ルシアン

【審査官】堀江 義隆

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０３２１１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１６４９８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のウエハを並行して試験するためのデバイスであって、
垂直方向および水平方向に配置されたウエハ試験サイトの２次元アレイであって、前記ウエハ試験サイトの各々は、
プローブカードアセンブリと、
ウエハを試験するように構成された対応するプローブカードコントローラと、
前記プローブカードアセンブリに対して前記ウエハを保持するように構成されたチャックと
を備える、ウエハ試験サイトの２次元アレイと、
前記ウエハ試験サイトのうちのいずれか１つの中へ、およびそれから前記ウエハを移動させることと、前記ウエハを前記プローブカードアセンブリと整合させることとを行うように構成された可動カートリッジであって、前記可動カートリッジは、
試験の前に前記ウエハを保持するように構成されたレセプタクルと、
前記ウエハを回転方向に整合させるように構成された第１の整合アセンブリと、
前記ウエハを前記レセプタクルから回収することと、前記ウエハを前記第１の整合アセンブリ上に設置することと、前記ウエハを、前記第１の整合アセンブリから、前記チャックの上方の位置に移動させることとを行うように構成された第１のロボットと、
少なくともＸ／Ｙ／Ｚ方向に移動して、前記チャックを保持することと、前記チャックを前記ウエハと整合させることと、前記チャック上の前記ウエハを前記対応するプローブカードアセンブリと整合させることとを行うように構成された第２の整合アセンブリと
を備える、可動カートリッジと、
前記可動カートリッジを前記ウエハ試験サイトのうちのいずれか１つに移動させることと、少なくとも部分的に前記ウエハ試験サイトのうちの前記いずれか１つの中に前記可動カートリッジを設置することとを行うように構成された第２のロボットと
を備える、デバイス。

【請求項2】

前記第２の整合アセンブリに対して前記チャックを固定するための第１の真空と、
前記チャックの上面に対して前記ウエハを固定するための第２の真空と、
前記プローブカードアセンブリに対して前記ウエハを固定するための第３の真空と
をさらに備える、請求項１に記載のデバイス。

【請求項3】

前記レセプタクルは、複数のウエハを保持するためのレセプタクルを含む、請求項１に記載のデバイス。

【請求項4】

前記可動カートリッジは、前記チャックを前記ウエハと整合させるための複数のカメラをさらに備える、請求項１に記載のデバイス。

【請求項5】

前記複数のカメラは、前記複数のカメラを前記第２の整合アセンブリに向かう方向および前記第２の整合アセンブリから離れる方向に移動させるために後退可能アセンブリ上に配置される、請求項４に記載のデバイス。

【請求項6】

前記可動カートリッジは、前記チャックおよび前記ウエハを前記プローブカードアセンブリと整合させるための複数のカメラをさらに備える、請求項１に記載のデバイス。

【請求項7】

前記第２の整合アセンブリは、
第１の整合モジュールと、
前記第１の整合モジュールの上部上に配置される第２の整合モジュールと
を備える、請求項１に記載のデバイス。

【請求項8】

前記第１の整合モジュールおよび前記第２の整合モジュールは、前記チャックの下面に対して前記第２の整合モジュールの上面を整合させ取り付けるように垂直方向に移動し、前記第１の整合モジュールおよび前記第２の整合モジュールは、前記ウエハの下面に対して前記チャックの前記上面を整合させ取り付けるように垂直方向に移動し、前記第１の整合モジュールおよび前記第２の整合モジュールは、前記プローブカードアセンブリの下面に対して前記ウエハの上面を整合させ取り付けるように垂直方向に移動する、請求項７に記載のデバイス。

【請求項9】

前記第２のロボットは、前記ウエハ試験サイトのうちのいずれか１つの内部で前記可動カートリッジを移動させる、請求項１に記載のデバイス。

【請求項10】

試験のためにウエハをプローブカードアセンブリと整合させるためのシステムであって、
プローブカードアセンブリに対してウエハを保持するように構成された試験サイトの中に配置されたチャックであって、前記チャックは、前記試験サイトの中にとどまる、チャックと、
前記プローブカードアセンブリに対して前記ウエハを保持しながら前記チャックを整合させるように構成された可動カートリッジであって、前記可動カートリッジは、
前記ウエハを回転方向に整合させるように構成された第１の整合アセンブリと、
前記ウエハを前記第１の整合アセンブリ上に設置することと、前記ウエハを、前記第１の整合アセンブリから、前記チャックの上面に移動させることとを行うように構成された第１のロボットと、
前記チャックを保持し、前記チャックを前記ウエハと整合させることと、前記チャック上の前記ウエハを前記プローブカードアセンブリと整合させることとを行うように構成された第２の整合アセンブリと
を備える、可動カートリッジと
を備える、システム。

【請求項11】

前記第２の整合アセンブリは、
第１の整合モジュールと、
前記第１の整合モジュールの上部上に配置される第２の整合モジュールと
を備える、請求項１０に記載のシステム。

【請求項12】

前記第１の整合モジュールおよび前記第２の整合モジュールは、前記チャックの下面に対して前記第２の整合モジュールの上面を整合させ取り付けるように垂直方向に移動し、前記第１の整合モジュールおよび前記第２の整合モジュールは、前記ウエハの下面に対して前記チャックの前記上面を整合させ取り付けるように垂直方向に移動し、前記第１の整合モジュールおよび前記第２の整合モジュールは、前記プローブカードアセンブリの下面に対して前記ウエハの上面を整合させ取り付けるように垂直方向に移動する、請求項１１に記載のシステム。

【請求項13】

前記チャックの前記上面に対して前記ウエハを固定するための第１の真空と、
前記第２の整合アセンブリに対して前記チャックを固定するための第２の真空と、
前記プローブカードアセンブリに対して前記ウエハを固定するための第３の真空と
をさらに備える、請求項１０に記載のシステム。

【請求項14】

前記可動カートリッジは、前記チャックを前記ウエハと整合させるための複数のカメラをさらに備える、請求項１０に記載のシステム。

【請求項15】

前記複数のカメラは、前記複数のカメラを前記第２の整合アセンブリに向かう方向および前記第２の整合アセンブリから離れる方向に移動させるために後退可能アセンブリ上に配置される、請求項１４に記載のシステム。

【請求項16】

前記可動カートリッジは、前記チャックおよび前記ウエハを対応するプローブカードアセンブリと整合させるための複数のカメラをさらに備える、請求項１０に記載のシステム。

【請求項17】

前記チャックは、動作中に前記試験サイトの中にとどまる、請求項１に記載のデバイス。

【請求項18】

前記第２の整合アセンブリは、回転方向に移動するように構成される、請求項１に記載のデバイス。

【請求項19】

複数のウエハを試験するためのシステムであって、
ウエハ試験サイトのアレイであって、前記ウエハ試験サイトの各々は、
プローブカードアセンブリと、
ウエハを試験するように構成された対応するプローブカードコントローラと、
前記プローブカードアセンブリに対して前記ウエハを保持するように構成されたチャックと
を備える、ウエハ試験サイトのアレイと、
前記ウエハ試験サイトのうちのいずれか１つの中へ、およびそれから前記ウエハを移動させることと、前記ウエハを前記プローブカードアセンブリと整合させることとを行うように構成された可動カートリッジであって、前記可動カートリッジは、
試験の前に前記ウエハを保持するように構成されたレセプタクルと、
前記ウエハを回転方向に整合させるように構成された第１の整合アセンブリと、
前記ウエハを前記レセプタクルから回収することと、前記ウエハを前記第１の整合アセンブリ上に設置することと、前記ウエハを、前記第１の整合アセンブリから、前記チャックの上方の位置に移動させることとを行うように構成された第１のロボットと、
前記チャックを保持することと、前記チャックを前記ウエハと整合させることと、前記チャック上の前記ウエハを前記対応するプローブカードアセンブリと整合させることとを行うように構成された第２の整合アセンブリと
を備える、可動カートリッジと、
前記可動カートリッジを前記ウエハ試験サイトのうちのいずれか１つに移動させるように構成された第２のロボットと、
前記第２の整合アセンブリに対して前記チャックを固定するための第１の真空と、
前記チャックの上面に対して前記ウエハを固定するための第２の真空と、
前記プローブカードアセンブリに対して前記ウエハを固定するための第３の真空と
を備える、システム。

【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およびそのような試験のための方法に関する。特に、その種々の実施形態における本発明は、複数の半導体ウエハを並列して試験するためのマルチサイト並列テスタに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体ウエハ上の集積回路は、典型的には、ダイ包装に先立って、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ある。

【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、定常ウエハ試験サイトのアレイと、ウエハハンドリングロボット、ウエハ回転予整合アセンブリ、ウエハ整合アセンブリ、ウエハ前面開放統合ポッド（ＦＯＵＰ）、およびウエハカメラアセンブリを保持する単一の可動性ウエハハンドリングおよび整合カートリッジと、ウエハハンドリングおよび整合カートリッジを各試験サイトに、およびそれから移動させるロボットとを有する、コスト効果の高いマルチサイト並列ウエハテスタである。各試験サイトは、ウエハプローブカードアセンブリと、フローティングチャックとを含有する。使用時、ウエハは、前面開放ＦＯＵＰからウエハバッファＦＯＵＰの中に装填され、それからウエハは、ウエハハンドリングおよび整合アセンブリによって回収される。ロボットは、ウエハハンドリングおよび整合カートリッジおよび関連付けられるウエハハンドリングロボット、ウエハ回転予整合アセンブリ、ウエハ整合アセンブリ、ウエハＦＯＵＰ、およびウエハカメラアセンブリを所与の試験サイトの正面かつ内側に位置付け、フローティングチャックを使用して、試験されるウエハを試験サイトの内側のプローブカードと整合させる。試験が、次いで、開始され、いったん完了されると、ウエハは、回収されることができる。以下の説明は、所与のウエハを整合および試験するために使用されるテスタの種々の構成要素および方法についての付加的詳細を提供する。

【0004】

一実施形態では、テスタは、試験サイトの２次元アレイにわたって、単一のウエハハンドリングおよび整合カートリッジおよび関連付けられるウエハハンドリングロボット、ウエハ回転予整合アセンブリ、ウエハ整合アセンブリ、ウエハＦＯＵＰ、およびウエハカメラアセンブリを活用することを理解されたい。一実施形態では、テスタは、それぞれが上部から底部にかけて８つの試験サイトを含有する４つのモジュール式ラックによって提供される４×８アレイの３２個の試験サイトとして構成される。しかしながら、他の構成も可能であることを理解されたい。単一のウエハハンドリングおよび整合カートリッジおよび関連付けられるウエハハンドリングロボット、ウエハ回転予整合アセンブリ、ウエハ整合アセンブリ、ウエハＦＯＵＰ、およびウエハカメラアセンブリの活用は、各個々の試験サイトにサービス提供するためにアセンブリを定位置に設置するために直角座標ラックロボットを使用して移動され得る可動性設計を用いて達成される。したがって、ウエハは、各試験サイトの内側で自動的に整合され、試験サイトのアレイ全体が、並行してウエハを試験することが可能であり、試験サイトは、ウエハを整合および保持するために使用されるプローブカードアセンブリおよびフローティングチャックのみを含有する。プローブカードは、その後部上に搭載される多数の高リソースゲートアレイを有する。これらのゲートアレイは、ウエハを付加的試験サイトに移動させる必要性なく、多くのウエハが１回のタッチダウンで試験されることを可能にする試験エンジンを含有するが、テスタは、複数のタッチダウン用途のためにも同様に使用され得ることを理解されたい。したがって、本発明は、ウエハ上の全てのダイが１回のタッチダウンで、または複数のタッチダウンを採用することによって試験される、複数のウエハを並行して試験するコスト効果の高い方法である。高ダイカウントウエハまたは高ピン配列ダイの場合では、ウエハは、依然として、複数のタッチダウンで試験される必要があるであろうが、本発明の多数の試験サイトは、他の解決策と比較して、本要件のコスト効果を高くする。

【0005】

一実施形態では、ウエハプローブカードアセンブリは、多段シールを含有し、フローティングチャックと組み合わせられ、真空試験チャンバを作成する。プローブカードは、最小遅延試験エンジンをデバイス限定試験時間能力と統合する。主要なコスト節約はまた、プローブカードの後部上の全ての試験エンジンの搭載も同様に法外にするであろう、プローブカードの後側上に搭載される入り組んだスティフナ構造を介した応力緩和を実施する必要性なく、プローブカード接触子ばねを圧縮するための真空の使用によって達成される。
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
複数のウエハを並行して試験するためのデバイスであって、
ウエハ試験サイトのうちのいずれか１つの中のウエハに少なくとも１つの試験を実施するための前記ウエハ試験サイトのアレイと、
前記ウエハ試験サイトのうちのいずれか１つの中への、およびそれからの前記ウエハの移動を促進するための可動性ウエハハンドリングおよび整合カートリッジと、
前記ウエハ試験サイトのうちのいずれか１つの内側に前記可動性ウエハハンドリングおよび整合カートリッジを設置するための直角座標ロボットと、
前記少なくとも１つの試験を制御するためのウエハ制御ユニットと
を備える、デバイス。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、本発明の一実施形態による、テスタの正面図を図示する。

【0007】

【図2】図２は、本発明の一実施形態による、図１のテスタの側面図を図示する。

【0008】

【図3】図３は、本発明の一実施形態による、図１のテスタ内の試験サイトのアレイの正面図を図示する。

【0009】

【図4】図４は、本発明の一実施形態による、図３のテスタ内の試験サイトのアレイの後面図を図示する。

【0010】

【図5】図５は、本発明の一実施形態による、プローブカードアセンブリおよびフローティングチャックを図示する。

【0011】

【図6】図６は、本発明の一実施形態による、ウエハハンドリングおよび整合カートリッジを１つの試験サイトから別のものに移動させるための直角座標ロボットを図示する。

【0012】

【図7】図７－９は、本発明の一実施形態による、ウエハハンドリングおよび整合カートリッジおよび関連付けられるアセンブリの種々の図を図示する。

【図8】図７－９は、本発明の一実施形態による、ウエハハンドリングおよび整合カートリッジおよび関連付けられるアセンブリの種々の図を図示する。

【図9】図７－９は、本発明の一実施形態による、ウエハハンドリングおよび整合カートリッジおよび関連付けられるアセンブリの種々の図を図示する。

【0013】

【図10】図１０は、本発明の一実施形態による、ウエハ整合アセンブリの上面図を図示する。

【0014】

【図11】図１１は、本発明の一実施形態による、ウエハ整合アセンブリの側面図を図示する。

【0015】

【図12】図１２は、本発明の一実施形態による、ウエハ整合アセンブリの別の側面図を図示する。

【0016】

【図13】図１３は、本発明の一実施形態による、プローブカードアセンブリの上面図を図示する。

【0017】

【図14】図１４は、本発明の別の実施形態による、フローティングチャックを図示する。

【0018】

【図15】図１５は、図１４のフローティングチャックの底面斜視図を図示する。

【発明を実施するための形態】

【0019】

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、本発明は、代替物、修正物、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）説明されるが、本発明が本説明に具体的に列挙されない他の実施形態を包含するため、本説明は、限定として、または本発明の唯一の実施形態を記載するものとして見なされるべきではないという点で例示的である。さらに、本説明全体を通した用語「発明」、「本発明」、「実施形態」、および類似する用語の使用は、広く使用され、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作製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。

【0020】

概して、本発明は、定常ウエハ試験サイトのアレイと、ウエハハンドリングロボット、ウエハ回転予整合アセンブリ、ウエハ整合アセンブリ、ウエハ前面開放統合ポッド（ＦＯＵＰ）、およびウエハカメラアセンブリを保持する単一の可動性ウエハハンドリングおよび整合カートリッジと、ウエハハンドリングおよび整合カートリッジを各試験サイトに、およびそれから移動させるロボットとを有する、コスト効果の高いマルチサイト並列ウエハテスタである。各試験サイトは、ウエハプローブカードアセンブリと、フローティングチャックとを含有する。使用時、ウエハは、前面開放ＦＯＵＰからウエハバッファＦＯＵＰの中に装填され、それからウエハは、ウエハハンドリングおよび整合アセンブリによって回収される。ロボットは、ウエハハンドリングおよび整合カートリッジおよび関連付けられるウエハハンドリングロボット、ウエハ回転予整合アセンブリ、ウエハ整合アセンブリ、ウエハＦＯＵＰ、およびウエハカメラアセンブリを所与の試験サイトの正面かつ内側に位置付け、フローティングチャックを使用して、試験されるウエハを試験サイトの内側のプローブカードと整合させる。試験が、次いで、開始され、いったん完了されると、ウエハは、回収されることができる。以下の説明は、所与のウエハを整合および試験するために使用されるテスタの種々の構成要素および方法についての付加的詳細を提供する。

【0021】

一実施形態では、テスタは、試験サイトの２次元アレイにわたって、単一のウエハハンドリングおよび整合カートリッジおよび関連付けられるウエハハンドリングロボット、ウエハ回転予整合アセンブリ、ウエハ整合アセンブリ、ウエハＦＯＵＰ、およびウエハカメラアセンブリを活用することを理解されたい。一実施形態では、テスタは、それぞれが上部から底部にかけて８つの試験サイトを含有する４つのモジュール式ラックによって提供される４×８アレイの３２個の試験サイトとして構成される。しかしながら、他の構成も可能であることを理解されたい。単一のウエハハンドリングおよび整合カートリッジおよび関連付けられるウエハハンドリングロボット、ウエハ整合アセンブリ、ウエハＦＯＵＰ、およびウエハカメラアセンブリの活用は、各個々の試験サイトにサービス提供するためにアセンブリを定位置に設置するために直角座標ラックロボットを使用して移動され得る可動性設計を用いて達成される。したがって、ウエハは、各試験サイトの内側で自動的に整合され、試験サイトのアレイ全体が、並行してウエハを試験することが可能であり、試験サイトは、ウエハを整合および保持するために使用されるプローブカードアセンブリおよびフローティングチャックのみを含有する。プローブカードは、その後部上に搭載される多数の高リソースゲートアレイを有する。これらのゲートアレイは、ウエハを付加的試験サイトに移動させる必要性なく、多くのウエハが１回のタッチダウンで試験されることを可能にする試験エンジンを含有するが、テスタは、複数のタッチダウン用途のためにも同様に使用され得ることを理解されたい。高ダイカウントウエハまたは高ピン配列ダイの場合では、ウエハは、依然として、複数のタッチダウンで試験される必要があるであろうが、本発明の多数の試験サイトは、他の解決策と比較して、本要件のコスト効果を高くする。

【0022】

図１は、本発明の一実施形態による、テスタの正面図を図示する。示されるように、テスタは、基本的に、そのそれぞれが試験のためにウエハを受容し得る、試験サイトのアレイを含有するキャビネットである。一実施形態では、試験サイトのアレイは、そのそれぞれが試験のためにウエハを受容し得る、上部から底部にかけて８つの試験サイトを保持する４つのモジュール式ラックのセットとして編成される。キャビネットは、示される扉を通して各試験サイトへのアクセスを提供する。テスタ制御ステーションもまた、試験サイトに隣接して位置する。

【0023】

図２は、本発明の一実施形態による、図１のテスタの側面図を図示する。示されるように、前面開放統合ポッド（ＦＯＵＰ）１のセットのための保持場所が、ウエハをテスタの中に装填するために提供される。

【0024】

図３は、本発明の一実施形態による、図１のテスタ内の試験サイトのアレイの正面図を図示する。示されるように、試験サイトのアレイは、それぞれが個々の試験サイト３の列を有する個々のウエハ試験ラック２のシリーズである。示されるように、それぞれが８つの試験サイトの列を有する４つのモジュール式試験ラック１が存在する。いくつかの実施形態におけるテスタは、種々の数のラックを含有し得、各ラックは、種々の数の試験サイトを含有し得ることを理解されたい。いくつかの実施形態では、テスタは、それぞれが所与の数の試験サイトの列を有する１つ、２つ、３つ、または４つのラックを含有してもよい。また、示されるように、各試験サイト３は、試験サイトの中に挿入された各ウエハを試験するためのプローブカードアセンブリ４を含有する。各試験サイトはまた、フローティングチャック８（図５と関連して下記に示され、説明される）を含有する。

【0025】

図４は、本発明の一実施形態による、図３のテスタ内の試験サイトのアレイの後面図を図示する。示されるように、対応するプローブカード２５（図１３参照）を制御する、試験サイト毎の試験サイトコントローラアセンブリ５が、テスタキャビネットの正面からアクセス可能である試験サイトを、テスタキャビネットの後方からアクセス可能である試験サイトコントローラアセンブリから分離する、パネルの後方に位置する。

【0026】

図５は、本発明の一実施形態による、プローブカードアセンブリおよびフローティングチャックを図示する。留意されるように、各試験サイトは、プローブカードアセンブリ４と、フローティングチャック８とを含有する。フローティングチャック８は、プローブカードアセンブリ４の下方に、具体的には、プローブカード接触子７の下方に配置される。使用時、試験されるウエハは、フローティングチャック８の上部上に設置されるであろう。下記に説明されるように、いったん適切に整合されると、フローティングチャック８は、ウエハがプローブカード接触子７によって係合されることを可能にするように、プローブカードアセンブリ４と接触させられるであろう。故に、フローティングチャック４は、Ｘ－Ｙ方向およびＺまたは垂直方向を含む任意の方向において自由に移動され、そして回転され、それ自体がウエハ整合アセンブリ１５（図８参照）によって捕捉されることを可能にし得、これは、試験され、ウエハとともに、プローブカード接触子７と整合されるウエハを受容することを理解されたい。フローティングチャック８はまた、二重真空チャックであり、上部側真空は、試験のためにウエハを定位置に係止するために使用され、底部側真空は、ウエハ整合プロセス（図８参照）の持続時間にわたってウエハ整合アセンブリ１５上にそれ自体をラッチさせるために使用されることを理解されたい。これらの特徴は、フローティングチャック８が、ウエハとともに、プローブカード接触子７と精密に整合されることを可能にする。

【0027】

図６は、本発明の一実施形態による、ウエハハンドリングおよび整合カートリッジを１つの試験サイトから別のものに移動させるための直角座標ロボットを図示する。試験ラック２が、側方から示され、単一の直角座標ラックロボット１０が、試験サイト３が直角座標ラックロボット１０によってアクセスされ得るように試験ラック２の正面に搭載される。直角座標ラックロボット１０は、ウエハハンドリングおよび整合カートリッジ９（試験ラック２の上部に示される）を１つの試験サイトから別の試験サイトに移動させるために使用される。ウエハハンドリングおよび整合カートリッジ９は、図７－９と関連してさらに説明される、ウエハハンドリングロボット１１、ウエハ回転予整合アセンブリ１２、ウエハ整合アセンブリ１５、ウエハＦＯＵＰ１４、およびウエハカメラアセンブリ１３を保持することを理解されたい。ウエハハンドリングおよび整合カートリッジ９および関連付けられるウエハハンドリングロボット１１、ウエハ回転予整合アセンブリ１２、ウエハ整合アセンブリ１５、ウエハＦＯＵＰ１４、およびウエハカメラアセンブリ１３は、概して、各試験サイトの中への、およびそれからのウエハの移動を促進し、プローブカード接触子７との後続整合のためにウエハをフローティングチャック８上に整合させるために使用される。直角座標ラックロボット１０は、ウエハハンドリングおよび整合カートリッジ９を、関連付けられるウエハハンドリングロボット１１、ウエハ回転予整合アセンブリ１２、ウエハ整合アセンブリ１５、ウエハＦＯＵＰ１４、およびウエハカメラアセンブリ１３とともに、所望に応じて任意の所与の試験サイトから任意の他の試験サイトに移動させ得ることを理解されたい。直角座標ラックロボット１０は、ウエハハンドリングおよび整合カートリッジ９を任意の所与の試験サイトに、およびそれから移動させ、実施される試験に基づいて、必要または所望に応じてウエハを設置および回収するようにコンピュータ制御されることができる。故に、本実施形態では、１つのみのウエハハンドリングおよび整合カートリッジが、関連付けられるウエハハンドリングロボット１１、ウエハ回転予整合アセンブリ１２、ウエハ整合アセンブリ１５、ウエハＦＯＵＰ１４、およびウエハカメラアセンブリ１３とともに、試験サイトのアレイ全体に対して使用され、直角座標ラックロボット１０は、ウエハハンドリングおよび整合カートリッジ９を必要に応じて試験サイトから試験サイトに移動させることを理解されたい。

【0028】

図７－９は、本発明の一実施形態による、ウエハハンドリングおよび整合カートリッジおよび関連付けられるアセンブリの構成要素の種々の図を図示する。図７－９はそれぞれ、ウエハバッファＦＯＵＰアセンブリ１１およびウエハ回転予整合アセンブリ１２を示す。その定位置において、ウエハハンドリングロボット１１が、最大２４個のウエハを入口／出口ＦＯＵＰ１のうちの１つからウエハバッファＦＯＵＰ１４に装填する。ウエハハンドリングロボット１１は、次いで、ウエハをウエハバッファＦＯＵＰ１４からウエハ回転予整合アセンブリ１２上に設置するであろう。いったんウエハ回転予整合アセンブリ１２がウエハを受容すると、これは、ウエハの回転整合を進めるであろう。

【0029】

直角座標ラックロボット１０は、次いで、第１の利用可能な試験サイトに移動し、ウエハハンドリングおよび整合カートリッジ９をその試験サイトの正面にドッキングさせるであろう。２つのウエハ整合モジュール１９、２０を有するウエハ整合アセンブリ１５は、次いで、試験サイトの内側に挿入され、ウエハ整合を実施し、最終的に、ウエハを試験サイト内のプローブカードと整合させるであろう。同時に、ウエハカメラアセンブリ１３（図１２もまた参照）は、フローティングチャック８とプローブカードアセンブリ４との間の試験サイトの内側に挿入されるであろう。（図１１は、この時点でこれらの構成要素の全てが所与の試験サイト内に位置付けられることに留意して、ウエハ整合アセンブリ１５、ウエハカメラアセンブリ１３、およびフローティングチャック８の相対的位置を図示する。）

【0030】

必要とされるウエハ整合リソースが定位置に来ると、ウエハ回転予整合アセンブリ１２上のウエハまたは予整合されたウエハは、ウエハハンドリングロボット１１によってウエハ回転予整合アセンブリ１２からフローティングチャック８の上方の位置に移動されるであろう。その後、第１のウエハ整合モジュール（ＷＡＭ１）１９のＺ（垂直）ステージは、ウエハ整合アセンブリ１５の上部接触プラットフォームをフローティングチャック８と接触させるように設置するようにアクティブ化される。言い換えると、ウエハ整合アセンブリ１５は、フローティングチャック８の底部に接するように垂直方向に上に移動される。いったん定位置に来ると、フローティングチャック整合アセンブリ真空は、フローティングチャック８をウエハ整合アセンブリ１５にラッチさせるようにオンにされ、これは、ウエハをフローティングチャック８の上方に設置する。

【0031】

図８を参照すると、３つのウエハカメラ１６が、ウエハカメラアセンブリ１３上に搭載される。いったんフローティングチャック８がウエハ整合アセンブリ１５によって拘束されるように保持されると、ウエハカメラ１６は、これが試験されるウエハの下で中心に置かれるであろうようにフローティングチャック８の光学整合を可能にするであろう、ウエハの縁およびフローティングチャック８上のマーカからの画像をフィードするであろう。ウエハの下でのフローティングチャック８の整合後、ウエハハンドリングロボット１１は、ウエハをフローティングチャック８上に降下させ、ウエハとのフローティングチャック８の整合が監視される間、フローティングチャックウエハ真空が、ウエハをフローティングチャック８の上部上に定位置に係止するようにオンにされるであろう。

【0032】

ウエハがフローティングチャック８の上部上で確実に定位置に来ると、ウエハカメラ１６は、異なる角度が選定され得ることに留意して、±３５度においてウエハノッチおよびウエハ輪郭点の画像をフィードするであろう。同時に、ウエハカメラアセンブリ１３上にまた搭載され、同一の±３５度においてであるが、より大きい直径上で半径方向に設置された２つの付加的カメラ１７が、ウエハカメラアセンブリ１３上のこれらの２つの付加的ウエハカメラ１７と同一のウエハ整合アセンブリ中心（定位置）からの角度および距離でウエハ整合アセンブリ１５（図１２参照）のウエハ整合基板２３上に搭載される整合レチクルＡＲ２およびＡＲ３ ２２（図１１参照）の画像をフィードする。光学整合情報を処理することは、ウエハを中心に設置し、ウエハ整合アセンブリ１５のウエハ整合基板２３と整合させるであろう。

【0033】

この時点で、超高分解能整合プロセスが、開始され、これは、ピエゾベースのウエハ整合モジュール２０を採用し、これは、ウエハ整合アセンブリ１５（図９参照）の上部上に搭載される第２のウエハ整合モジュールである。本プロセスは、上記に留意される同一のカメラを使用し、別様にピエゾベースの整合モジュール２０を伴わずに達成される精度よりも最大３桁高い精度で整合を実施するであろう。整合は、ＸおよびＹ方向のそれぞれおよび回転位置に関して実施されるであろう。

【0034】

その後、ウエハ整合アセンブリ１５のウエハ整合アセンブリ工場Ｘ／Ｙ／回転オフセットが、適用される。オフセットの適用は、ウエハ整合アセンブリモジュール１ １９およびウエハ整合アセンブリモジュール２ ２０の両方に関与する。（ウエハ整合アセンブリ工場Ｘ／Ｙ／回転オフセットは、ウエハ整合アセンブリ１５が製造されるときに生成される。アセンブリ製造プロセス後、ウエハ整合アセンブリ１５は、整合アセンブリレチクル２２（図１１参照）に対する整合アセンブリモジュール１ １９の上部上に搭載されるウエハ整合アセンブリモジュール２ ２０のＸ／Ｙ／回転オフセットを測定するために、高精度光学測定システム上に配設される。これらのオフセットは、次いで、ウエハ整合プロセスの間の後の使用のためにウエハ整合アセンブリコントローラ内に電子的に記憶される。）

【0035】

次に、プローブカードアセンブリ４の工場Ｚ／Ｙ／回転オフセットが、適用される。オフセットの適用は、整合アセンブリモジュール１ １９およびウエハ整合アセンブリモジュール２ ２０の両方に関与する。（プローブカードアセンブリ工場Ｘ／Ｙ／回転オフセットは、プローブカードアセンブリ４が製造されるときに生成される。アセンブリ製造プロセス後、プローブカードアセンブリ４は、プローブカードアセンブリレチクル２６に対するプローブカードアセンブリ４のＸ／Ｙ／回転オフセットを測定するために、高精度光学測定システム上に配設される。これらのオフセットは、次いで、ウエハ整合プロセスの間の後の使用のためにプローブカードコントローラ２４内に電子的に記憶される。）

【0036】

図１０は、本発明の一実施形態による、ウエハ整合アセンブリの上面図を図示する。図１１は、本発明の一実施形態による、図１０のウエハ整合アセンブリの側面図を図示する。図１２は、本発明の一実施形態による、ウエハ整合アセンブリの別の図を図示する。図１３は、本発明の一実施形態による、プローブカードアセンブリの上面図を図示する。

【0037】

この時点で、ウエハカメラアセンブリ１３は、フローティングチャック８上に設置されるウエハとプローブカードアセンブリ４との間に空間を空けるようにその定位置まで後退されることができる。次いで、フローティングチャック８上に搭載されるウエハのプローブカードアセンブリ４との整合が、実施される。

【0038】

図１２に示されるように、４つの整合アセンブリカメラ２１が、ウエハ整合アセンブリ１５上に搭載される（図１０もまた参照）。これらの４つのカメラ２１は、図１３に示されるようなプローブカードアセンブリ４の底部側上に配置される４つのプローブカードレチクル２６の画像をフィードする。フローティングチャック８は、捕捉された画像に基づいて整合される。

【0039】

この時点で、ピエゾベースの超高分解能整合プロセスが、第２のウエハ整合アセンブリモジュール２ ２０を採用して、再び開始されるであろう。本プロセスは、同一の４つの整合アセンブリカメラ２１を使用し、最大三桁高い精度で最終整合を実施するであろう。整合は、ＸおよびＹ方向のそれぞれおよび回転位置に関して実施されるであろう。

【0040】

第１のウエハ整合モジュール１ １９のＺ（垂直）ステージが、ウエハをプローブカード接触子７と接触させ、フローティングチャック８をウエハプローブカードアセンブリ多層シール６（図５参照）と接触させるために、再びアクティブ化される。本プロセス全体を通して、整合アセンブリカメラ２１は、Ｚ（垂直）運動の間にいかなる生じた不整合も補正するために、４つのプローブカードレチクル２６を用いて整合を連続的に監視するであろう。

【0041】

ウエハがプローブカード接触子ピン（接触位置）に到達すると、ウエハのサイズを越えて延在するフローティングチャック８の外周エリアが、プローブカードアセンブリ多層シール６と接触するであろう。シールおよび接触点の摩擦が、ウエハが整合されることを保つことに関して効果を及ぼし始めるであろう。この時点で、試験チャンバ真空が、オンにされ、これは、プローブカード接触子７に対してウエハを押動する力を付与し始めるであろう。しかしながら、Ｚ（垂直）方向における運動は、所定の距離にわたって継続し、その間、これは、接触子ピンを圧縮するように真空と連携して機能するであろう。接触位置からの所与の距離において、第１のウエハ整合モジュール１ １９のＺ運動は、停止され、フローティングチャック整合アセンブリ真空は、ウエハ整合アセンブリ１５からフローティングチャック８を係脱させるようにオフにされるであろう。

【0042】

ウエハダイ検出ルーチンが、次いで、ウエハの表面全体上のダイ接触を検出するためにウエハテスタ上で開始されるであろう。試験位置が具体的試験サイトに関して予期される較正範囲内にあるとき、かつ全てのダイがテスタによって検出され得る、または試験チャンバ真空が固定および監視される場合、ウエハ試験が、開始される。しかしながら、試験位置に到達する、または最大試験チャンバ真空に到達する、または最大試験高さに到達し、全てのダイがダイ検出ルーチンによって検出されるわけではない場合、試験が開始されるべきかどうか、またはウエハ接触ルーチンが繰り返されるべきかどうかの決定および決断が、行われる。

【0043】

試験開始に応じて、ウエハ整合アセンブリ１５は、ウエハハンドリングおよび整合カートリッジ９上の定位置に戻されており、カートリッジは、他の試験サイトにサービス提供するために試験サイトによって解放される。ウエハ試験が実施されている時間の間、試験チャンバ真空は、フローティングチャック８のいかなるＺ運動も確実にしないように、精密に監視され、同一のレベルに保たれる。ウエハ試験の完了時、ウエハハンドリングおよび整合カートリッジ９は、サービスのために試験サイトに戻るように要求される。同時に、試験チャンバ真空は、フローティングチャック８がプローブカードアセンブリ４から係脱することを可能にするように、徐々に低減される。試験チャンバ真空は、フローティングチャック８が試験終了位置において安定化することを可能にするように最小レベルまで低減され、これは、ウエハ整合アセンブリ１５によってピックアップされ、ウエハハンドリングロボット１１によるピックアップのためにフローティングチャック定位置まで降下されるのを待機するであろう。

【0044】

図１４は、本発明の別の実施形態による、フローティングチャックを図示する。フローティングチャック２７が、二重ボールジョイントダンパアセンブリ２９の２つのセットの使用を通してプローブカードアセンブリ板２８に取り付けられる。各二重ボールジョイントダンパアセンブリ２９は、各端部にボールジョイント３１を伴う２つのダンパ３０を含む。各アセンブリ２９の一方の端部は、プローブカードアセンブリ板２８に取り付けられ、他方の端部は、フローティングチャック２７に取り付けられる。使用時、本実施形態は、例えば、ローラガイドおよび空気シリンダによって支持されるフローティングチャックを有するものと比較して、フローティングチャックのより円滑な整合を可能にする。係合されていないとき、フローティングチャック２７は、示されるように、その定位置において静置している。

【0045】

図１５は、図１４のフローティングチャックの底面斜視図を図示する。示されるように、フローティングチャック２７は、それぞれが各端部に２つのダンパ３０およびボールジョイント３１を有する二重ボールジョイントダンパアセンブリ２９の２つのセットを使用して、プローブカードアセンブリ板２８に取り付けられる。

【0046】

本発明の種々の実施形態が、上記に説明された。しかしながら、代替実施形態が、可能であり、本発明は、上記に説明される具体的実施形態に限定されないことを理解されたい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】