特許 7499983 光電子チップのためのウェハレベル試験方法

(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】2024-06-06

(45)【発行日】2024-06-14

(54)【発明の名称】光電子チップのためのウェハレベル試験方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20240607BHJP

   G01R 31/28 20060101ALI20240607BHJP

   G01R 31/265 20060101ALI20240607BHJP

   G01R 31/311 20060101ALI20240607BHJP

【ＦＩ】

H01L21/66 B

G01R31/28 L

G01R31/265

H01L21/66 X

G01R31/311

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2023563079

(86)(22)【出願日】2022-04-12

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2024-04-02

(86)【国際出願番号】 EP2022059758

(87)【国際公開番号】W WO2022218983

(87)【国際公開日】2022-10-20

【審査請求日】2023-11-02

(31)【優先権主張番号】102021109605.7

(32)【優先日】2021-04-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(31)【優先権主張番号】102021110102.6

(32)【優先日】2021-04-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】513155138

【氏名又は名称】イェノプティック オプティカル システムズ ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100149249

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 達也

(72)【発明者】

【氏名】クリスチャン カラス

(72)【発明者】

【氏名】トビアス ノーシュ

(72)【発明者】

【氏名】ロバート ブートナー

(72)【発明者】

【氏名】ケイ リーツ

(72)【発明者】

【氏名】アルミン グランドマン

(72)【発明者】

【氏名】トーマス ケイデン

【審査官】今井 聖和

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０２１／００３３６４３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１５／０７１３１７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０２１／００９６１７６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第７３７８８６１（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特表２０２０－５３０１２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００７－５２８１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２１／００８０２９５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０２２－５５４２０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

Ｇ０１Ｒ ３１／３１１

Ｇ０１Ｒ ３１／２８

Ｇ０１Ｒ ３１／２６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウェハ上に配置され、コンタクトパッド（１．１）の形態の電気インタフェースと、前記電気インタフェースに関して固定して配置され、固有の結合角度（α）を有する光偏向素子（１．２）の形態の光学インタフェースを含む光学素子と、を有する光電子チップ（１）の試験方法において、
前記ウェハは、デカルト座標系のｘ－、ｙ－、及びｚ－方向に接触モジュール（２）に関して調整可能で、ｚ－軸の周囲で回転可能な位置決めステージ（３）により保持され、前記接触モジュール（２）は、前記コンタクトパッド（１．１）に割り当てられたニードル先端（２．３）を有するニードル（２．１）の形態の電気インタフェースと、前記光偏向素子（１．２）に割り当てられた光学インタフェース（２．２）を有し、
・第一のアラインメントステップにおいて、前記ウェハは前記接触モジュール（２）に向かって、前記ニードル先端（２．３）が第一の位置（ｘ１，ｙ１，ｚ１）に配置されるように移動され、各々のケースで、前記ｚ－方向への間隔が前記チップ（１）のうちの第一のチップの前記割り当てられたコンタクトパッド（１．１）の所定の点（１．４）の上方にあり、前記接触モジュール（２）は前記ｚ－方向に前記チップ（１）のうちの前記第一のチップから第一の距離（ａ）にあり、前記第一の距離（ａ）は前記接触モジュール（２）からの前記ニードル先端（２．３）の最大距離（ｌ）より長く、
・前記第一の位置（ｘ１，ｙ１，ｚ１）から進んで、第二の位置（ｘ２，ｙ２，ｚ２）が第二のアラインメントステップにおいて、前記位置決めステージ（３）が前記ｚ－方向に第二の距離（ｂ）の前記接触モジュール（２）に向かって移動されることによって特定され、そこで前記ニードル先端（２．１）は前記コンタクトパッド（１．１）と当接し、それによって電気信号は相互に割り当てられたそれぞれのインタフェースを介して伝送可能であり、光信号は相互に割り当てられたそれぞれの光学インタフェースを介して伝送可能であり、前記光偏向素子（１．２）の前記接触モジュール（２）上にある前記光学インタフェース（２．２）に関する相対的アラインメントは、前記第二のアラインメントステップ中、前記コンタクトパッド（１．１）のｘｙ－範囲より小さい走査野（４，５）において、前記位置決めステージ（３）が前記第一の位置の前記ｘ－及び／又はｙ－座標に関して前記ｘ－及び／又はｙ－方向に偏向され、及び／又は前記ｚ－方向に走査領域（７）内の走査位置Ｐｓ［ｉ］＝（ｘｓ［ｉ］，ｙｓ［ｉ］，ｚｓ［ｉ］）に向かって移動されることによって実現され、光信号は前記走査位置（ｘｓ［ｉ］，ｙｓ［ｉ］，ｚｓ［ｉ］）において前記接触モジュール（２．２）の前記光学インタフェースのうちの少なくとも１つ及び前記光偏向素子（１．２）のうちの１つを介して結合され、前記第二の位置（ｘ２，ｙ２，ｚ２）は、前記光信号が最大の結合程度で結合されることにより画定され、前記結合の程度は少なくとも１つの電気インタフェース（１．２、２．１）を介して伝送される少なくとも１つの電気信号によって特定され、
・第三のアラインメントステップにおいて、前記チップ（１）のうちの前記第一のチップは、前記位置決めステージのｘ３－及びｙ３－座標が当初設定され、前記位置決めステージがその後、前記ｚ－方向に、前記第二の距離ｂより短い第三の距離ｃに向かって移動されることによって第三の位置（ｘ３，ｙ３，ｚ３）に移動され、前記ニードル先端（２．３）は前記コンタクトパッド（１．１）に所定の接触力で当接し、前記第三の位置（ｘ３，ｙ３，ｚ３）は、前記第三のアラインメントステップの前に、前記第二の位置と、前記第三の距離（ｃ）についての関連する前記光偏向素子（１．２）の前記結合角度（α）から計算される方法。

【請求項2】

前記第三のアラインメントステップは前記第二のアラインメントステップの直後に続くこと、
又は
第四のアラインメントステップが前記第二及び第三のアラインメントステップ間に提供され、前記位置決めステージはその中で、－ｚ－方向に第四の距離ｄへと移動され、前記第四の距離ｄは前記接触モジュール（２）からの前記ニードル先端（２．３）の最大距離ｌより大きいこと
を特徴とする、請求項１に記載の、ウェハ上に配置された光電子チップ（１）の試験方法。

【請求項3】

前記走査位置（ｘｓ［ｉ］，ｙｓ［ｉ］，ｚｓ［ｉ］）は、前記第二のアラインメントステップにおいて、ｘｙ－平面内（ｘ，ｙ，ｚ２）及び／又は線（ｘ２，ｙ２，ｚ）上、及び／又はｙｚ－平面内（ｘ２，ｙ，ｚ）にあること
を特徴とする、請求項１又は２に記載の、ウェハ上に配置された光電子チップ（１）の試験方法。

【請求項4】

前記チップ（１）うちの前記第一のチップの前記第一の位置と前記第二又は前記第三の位置から生じた位置差はオフセットとして保存され、前記チップ（１）のその他のチップを、第一のアラインメントステップにおいてこれらが前記接触モジュール（２）に関して位置付けられた後に整列させる際に考慮に入れられること
を特徴とする、請求項１又は２に記載の、ウェハ上に配置された光電子チップ（１）の試験方法。

【請求項5】

前記ニードル（２．１）が前記コンタクトパッド（１．１）と指定された圧縮力で当接する前記第三の距離ｃがモニタされ、前記圧縮力が変化した場合に前記第三の距離が修正されること
を特徴とする、請求項１又は２に記載の、ウェハ上に配置された光電子チップ（１）の試験方法。

【請求項6】

前記第三の距離ｃにおける長期的な変化が前記接触モジュール（２）の使用期間にわたり特定され、前記接触モジュール（２）の前記ニードル（２．１）は、前記第三の距離ｃが指定された最小距離より短くなったときに、前記方法を実行するために新しいニードル（２．１）と交換されること
を特徴とする、請求項１又は２に記載の、ウェハ上に配置された光電子チップ（１）の試験方法。

【請求項7】

前記相互に割り当てられたインタフェースを介して送信された前記光信号は、その中で入力結合されるときに前記インタフェースのうちの１つをスワンプすること
を特徴とする、請求項１又は２に記載の、ウェハ上に配置された光電子チップの試験方法。

【請求項8】

前記相互に割り当てられたインタフェースを介して送信された前記光信号は、前記インタフェースのうちの１つに入力結合されるときに、それらの放射強度のトップハット分布を有すること
を特徴とする、請求項１又は２に記載の、ウェハ上に配置された光電子チップ（１）の試験方法。

【請求項9】

あるチップの前記光学素子のうちの少なくとも１つは電気光学センサ及び／又は電気光学アクチュエータ及び／又は電気光学モジュレータを含むこと
を特徴とする、請求項１又は２に記載の、ウェハ上に配置された光電子チップ（１）の試験方法。

【請求項10】

前記電気光学センサはフォトダイオード若しくはフォトトランジスタとして設計されること、及び／又は前記電気光学アクチュエータは発光ダイオード若しくはレーザダイオードとして設計されること、又は前記電気光学モジュレータはマッハツェンダ干渉計として設計されること
を特徴とする、請求項９に記載の、ウェハ上に配置された光電子チップ（１）の試験方法。

【請求項11】

少なくとも１つの光学アクチュエータは、前記第二のアラインメントステップにおいてセンサとして動作させられること
を特徴とする、請求項９に記載の、ウェハ上に配置された光電子チップ（１）の試験方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウェハプローバ内でチップの電気及び光学コンポーネント又は回路の機能性をウェハレベルで同時に試験するために使用可能な方法に関する。一般的なこのような方法は、米国特許出願公開第２０１１／０２７９８１２Ａ１号明細書から知られている。

【背景技術】

【0002】

本発明は、光電気集積回路、いわゆるＰＩＣｓ（フォトニック集積回路）を備えるチップのウェハレベルでの試験及び適格性確認の分野に属する。ＩＣｓ（集積回路）と呼ばれる従来の、純粋に電気的な集積回路とは異なり、ＰＩＣｓには電気回路に加えて光学的機能性も組み込まれている。

【0003】

例えばＣＭＯＳ技術によるＩＣｓの製造における各種の製造ステップには、第一にプロセスをモニタするため、第二に品質管理を実行するための試験及び測定が含まれる。これに関して、電気的ウェハレベル試験は、ウェハの完成後に行われるものであり、確立された試験である。この場合、機能的及び非機能的チップが特定されてウェハマップに記録され、これが歩留まりの特定に使用される。機能的チップはＫＧＤ（Ｋｎｏｗｎ Ｇｏｏｄ Ｄｉｅｓ）とも呼ばれる。すると、非機能的チップは、ウェハを個々のチップに個片化する間に取り除かれる。ウェハレベル試験に必要な試験装置は、ウェハプローバ及び、関連する接触モジュール（プローブカードとも呼ばれる）を有するウェハテスタの形態で入手可能である。接触モジュールは、ウェハテスタのデバイス側インタフェースを、ウェハプローバに事前に固定されたウェハのチップの個々のインタフェースに接続するために使用される。原理上、接触モジュールは、それが１つのチップのみと、又は同時に複数のチップと接触するように構成できる。しかしながら、接触のためにチップがウェハ上にとどまらなければならないわけではない。ウェハの複数のチップに一度に又は連続的に接触するためには、チップが相互に関して固定された所定の位置を有していさえすればよい。

【0004】

純粋な電子チップ（ＩＣｓを備える半導体チップ）を試験するための試験装置は、ここ数十年の間に最適化、多様化され、コスト最適化のために、大量の多種多様なＩＣｓの適格性認定を高スループットで行うことができるようになった。

【0005】

一般に、ＰＩＣｓは同じ確立された半導体プロセス、例えばＣＭＯＳ技術を用いて製造される。ＰＩＣｓの製造量は、今のところＩＣの製造と比べて非常に小さく、それによってプロセス特性評価のための試験のみが行われているのが一般的であり、半導体プラントではＰＩＣｓの機能試験は行われていない。機能的特性評価は顧客にとってのタスクであり、切断されたチップについて行われることが多い。使用される試験装置では、相互に独立した別々の電気及び光学接触モジュールが用いられ、スループットについては最適化されていない。

【0006】

ＰＩＣｓのウェハレベル試験には、一般的には結合地点としての集積グレーティングカプラによって、それぞれＰＩＣレベルへの、及びそこからの光の入力及び出力結合が必要となり、これについては関係する文献、“Ｇｒａｔｉｎｇ Ｃｏｕｐｌｅｒｓ ｆｏｒ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒｓ ａｎｄ Ｎａｎｏｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ”（Ｄ．Ｔａｉｌｌａｅｒｔ ｅｔ ａｌ．Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓ［ｉ］ｃｓ，ｖｏｌ．４５，ｎｏ ８Ａ，２００６，ｐｐ．６０７１－６０７７）に記載されている。グレーティングカプラは、ウェハ上のチップ又は犠牲構造の中、例えばスクライブ線内又は隣接するチップ上等の機能的コンポーネントであり得る。

【0007】

先行技術によれば、光ファイバに基づくシステムがウェハレベル試験に使用され、これについては関係する文献、“Ｔｅｓｔ－ｓｔａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｓｅｍｉ－ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｗａｆｅｒ－ｌｅｖｅｌ ｓｉｌｉｃｏｎ ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ ｔｅｓｔｉｎｇ”（Ｊ．Ｄｅ Ｃｏｓｔｅｒ ｅｔ ａｌ． ２１ｔｈ ＩＥＥＥ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｔｅｓｔ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，ＥＴＳ２０１６，Ａｍｓｔｅｒｄａｍ，Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ，Ｍａｙ ２３－２７，２０１６．ＩＥＥＥ ２０１６，ＩＳＢＮ ９７８－１－４６７３－９６５９－２）に記載されている。これらは光ファイバに基づく光学モジュールを含み、これは個々の光ファイバを介してチップの結合点への光を入力及び出力結合する。繰り返し可能な光学カプリングを確実にするために、光ファイバは最大数マイクロメートルの距離においてサブマイクロメートルの精度で結合点とアラインメントがとられなければならない。これは、例えば圧電素子を有するヘキサポッドと組み合わせた、高精度のアクチュエータの支援なしには不可能である。すると再び、個々の光学カプリングの各々の前に、最大の結合効率を実現するように設計された、時間のかかる能動的なアラインメント手順が行われなければならない。

【0008】

したがって、既存のウェハレベル試験システムは以下を特徴とする：
・チップ上の全ての光学結合点との連続した逐次的な時間のかかる接触を行うこと、すなわちチップ上の全ての光学結合点の並列接触は、不可能であるか、極めて限定的な範囲でしか実現できず、複数のチップの並列接触は完全に不可能である。
・従来のウェハプローバが複雑で高コストの改修でしかレトロフィットできず、レトロフィットの後は、ＩＣｓのウェハレベル試験のために使用できないか、限定的な範囲でしか使用できず、又は時間のかかるレトロフィットの後でのみ使用可能となるという結果を招く特殊なデバイス側ソリューション。
・相互にしっかりと接続されず、すなわちこれらは別々に保持し、調整しなければならない別々の電子及び光学モジュール。

【0009】

前述の米国特許出願公開第２００６／０１０９０１５Ａ１号明細書では、チップ（検査対象－ＤＵＴ １４０）を試験するための、電気及び光学入出力を有する光電子接触モジュール（プローブモジュール）が開示されている。接触モジュールは、試験装置（ＡＴＥ）と試験対象物（被試験デバイスであり、ＤＵＴと略される）との間のインタフェースを表し、ＤＵＴから、及びＤＵＴに信号を送信し、これらの信号を試験装置とのインタフェースのために再分配するための電気コンタクト（電気プローブ）、光学コンタクト（光プローブ）、光学素子、及びこれらの組合せを用いて実施される。

【0010】

光学入出力に関して、これらがプローブ基板及び／又は再分配基板上にあり、各種の入力結合メカニズム、例えば自由放射、事実上の自由放射、又は導波路に合わせて較正される光学素子により製作されるとする開示がある。回折素子及び屈折素子がこれに適した光学素子として明示されている。それに加えて、受光素子又は光源がＤＵＴとのインタフェースに直接配置され得ることが明示されており、これらはするとプローブ基板上の光学入力又は出力を表す。

【0011】

さらに、前述の米国特許出願公開第２００６／０１０９０１５Ａ１号明細書は、光信号が自由ビーム又は事実上の自由ビームリンクによる光学入力結合の実施形態のために集束又はコリメートされることを教示しており、その中で、伝送信号の高い入力結合効率を得るために、光学信号は光学素子とＤＵＴとのインタフェースとの間の自由空間を通じて導かれる。その結果、信号入力結合はここでは、信号をできるだけ完全に入力結合するという概念の主旨である。

【0012】

前述の米国特許出願公開第２００６／０１０９０１５Ａ１号明細書の例示的実施形態によれば、光学及び電気信号線（光学及び電気分配ネットワーク）は別々の再分配基板上に具現化される。電気信号がＤＵＴからプローブ基板の縁辺領域へと導かれ、プローブ基板の上方に配置された第一の再分配基板の中で電気信号が縁辺領域の上方で入力結合されることが提案されている。その結果、第一の再分配基板内に開口を形成でき、そこでは電気信号だけが再分配され、光学信号は前記開口からその上方に配置された別の第二の再分配基板へと導かれる。

【0013】

要約すれば、前述の米国特許出願公開第２００６／０１０９０１５Ａ１号明細書では、幾つかの理由によりプローブ基板と再分配基板に細分された接触モジュールに、例えば電気信号伝送のための機械的コンタクトの摩耗の結果として、どのように光学信号線を追加的に装備させることができるかに関する多くのアイディアが強調されている。そのようにする中で、ＤＵＴとの接触モジュールの電気入出力の機械的接触に関して生じ得る公差を光学的入出力には移行できない点がまったく考慮されていない。

【0014】

常に変化しない電気信号の伝送には、コンタクトモジュール上にあるニードルとＤＵＴ上にある接触パッドとの機械的接触のみが必要であり、これは３つの全空間方向において数μｍの比較的大きい位置公差内で確保できるが、光学信号伝達の品質は、標的位置からサブμｍ範囲というはるかに小さい偏差の場合にも影響を受ける。

【0015】

前述の米国特許出願公開第２００６／０１０９０１５Ａ１号明細書に記載されているように、光学ビームのコリメーション又は集束による光学信号の結合効率が最適化されたとしても、接触モジュール全体をサブμｍ範囲で極めて精密に調整しなければならない。そうでなければ、アラインメントに依存する測定の繰り返し性はそこに記載されている用途にとって不十分である。その結果、今度は、接触モジュールは電気接触のために、従来の電気ウェハプローバについて典型的な、Ｘ－、Ｙ－、及びＺ－方向に数マイクロメートルというオーダのアラインメント公差を利用できないことになる。これには、接触モジュールをＤＵＴに関して高精密に整列させるために、特に各種のアクチュエータ、例えばピエゾアクチュエータと、リニアシャフト又はヘキサポッドを備える複雑で高価な特殊なウェハプローバソリューションが必要となる。

【0016】

また別の重要なポイントは、ニードルの正確な電気的アラインメントには、典型的にはＺ－方向への数１０μｍといういわゆるオーバドライブを設定する必要があるという点であり、すなわち、ニードルと電気コンタクトパッドが最初に接触した後、信頼できる電気コンタクトを確実にするために、接触モジュールをＺ－方向への追加の数値分だけさらに移動させる。ニードルの摩耗と変形は一般に、動作中のオーバドライブの調整によって補償される。しかしながら、前述の米国特許出願公開第２００６／０１０９０１５Ａ１号明細書に記載されているように、光ビームを単純にコリメート又は集束させる場合、繰り返し可能な結合を確実に行うためのＺ－方向への作動距離はマイクロメートルの範囲でしか変化し得ない。したがって、この種の光学結合は確立されている電気接触方式とは両立し得ない。

【0017】

米国特許出願公開第２０１１／０２７９８１２Ａ１号明細書では、電気及び光学入出力を有する、チップ試験のための接触モジュールが開示されている。チップは可動キャリア上に乗せられ、それによって接触モジュールとのラフアラインメントをとることができる。ラフアラインメントは、モニタされるチップ位置に基づいて、又はチップ上のアラインメントマークに基づいてセンサ制御により実行される。チップのアラインメントの微調整は２つの方法ステップで行われる。第一の方法ステップで、電気入出力が接触モジュールと接触しているか否かがモニタされる。このために、チップは接触モジュールと共に吸引され、その結果、チップの電気入出力がコンタクトモジュールの電気コンタクトと接触状態となる。接触の成功は試験信号により確認され、接触不良の場合、粗調整の繰り返しにより是正される。第二の方法ステップで、光学入出力でのアラインメントがとられる。チップの光学入出力は、調整された絞りと焦点位置を使って集束された、又はコリメートされたビームを受け取り、又は送ることができる。接触モジュールの光学入出力は、光学入出力の表面に垂直に集束されるビームを生成できるようにする各種の光学系を含み、ビームの軸方向及び横方向の焦点位置と絞りは調整可能である。調整の目的のために、各種の光学系は、焦点距離が調節可能な少なくとも１つの光学素子及び／又は移動可能な少なくとも１つの光学素子を含む。焦点位置の軸方向の調整は、追加的な距離センサを使用する距離測定に基づいて、又は光学試験信号を使用する強度測定に基づいて行われる。焦点位置の横方向の調整は強度測定に基づいて行われ、その範囲内でチップの表面上にすでに集束した試験ビームは、この試験ビームが光学入出力に最適に入力結合されるまで、相対的な走査運動により、光学入出力に関して移動される。このために必要な時間は、相対的な走査運動が当初、試験ビームの拡大された焦点径を使って行われることで短縮可能である。詳細アラインメントの後に、特定の電気及び光学信号シーケンスによってチップの試験が行われ、ラフ及び詳細アラインメントの一部を保存でき、後で、複数の同様のチップの試験の範囲で使用できる。

【0018】

独国特許出願公開第１０２０１８１０８２８３Ａ１号明細書では、フォトニック集積回路と接触するための電気光学的プリント回路基板が開示され、その中では光ビーム経路がプリント回路基板を通じて導かれる。欠点は、プリント回路基板と試験対象チップとの間で実現可能な光学結合の精度が低いことにある。

【0019】

国際公開第２０１９／０２９７６５Ａ１号パンフレットでは、光電子チップと接触するための、位置公差に影響されない接触モジュールが開示されている。欠点は、試験対象チップに関する接触モジュールのアラインメントが最適ではない可能性があるという点である。

【0020】

電子チップのウェハレベル試験の場合、第一のカメラによるニードルの先端の空間位置の特定と第二のカメラによるチップのコンタクトパッドの中心の空間位置の特定は経験的に知られている。そこから導き出されたコンタクトパッドからの先端の相対位置は制御信号を形成するために使用され、これは、接触ニードルがコンタクトパッドと接触させられる前に、位置決めステージを制御してコンタクトパッドの中心を垂直方向に先端の下に位置付けるために使用される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0021】

本発明の目的は、ウェハ上に配置され、コンタクトパッドの形態の電気インタフェースと、前記電気インタフェースに関して固定して配置され、特定の結合角度を有する光偏向素子の形態の光学インタフェースを有する光電子チップの試験方法を見出すことであり、その方法はその価値が証明されている電子チップの試験方法に基づく。

【課題を解決するための手段】

【0022】

この目的は、ウェハ上に配置され、コンタクトパッドの形態の電気インタフェースと、前記電気インタフェースに関して固定して配置される光偏向素子の形態の光学インタフェースを有する光電子チップを試験するための、特許請求項１に記載の方法により達成される。

【0023】

説明
本発明による方法は、ウェハ上に配置された光電子チップを試験する役割を果たす。

【0024】

チップは、コンタクトパッドの形態の電気インタフェースと、それに関して固定して配置された光学素子を含む。例えば、光学素子は受動光学素子、光電子アクチュエータ及び／又は光電子センサ及び／又は電気光学モジュレータとすることができる。光学素子は、固有の結合角度αを有する光偏向素子の形態の光学インタフェースを含む。例えば、偏向素子はグレーティングカプラ又はミラーの形態とすることができる。固有の結合角度αは、光信号又はその中心光線がウェハの法線とでなす角度を表し得る。法線はｚ－方向とすることができる。固有の結合角度は典型的に、０°超、２５°未満とすることができる。例えば、固有の結合角度αの典型的な値は１１．６°であり得、チップの最終的な用途において結合目的に使用される、それに対応する研磨された楔状部分を有する光ファイバにとって有利であり得る。有利な点として、複数の光偏向素子により偏向される、特に有利な点としては全ての光偏向素子からの光線は平行であり得る。光学素子が光線束用に設計されている場合、平行度は光線束の中心の光線に関して特定できる。すると、座標系は、偏向光線のｙ成分が消えるように、すなわち偏向光線をｘｚ－平面内に位置付けることができるように選択できる。

【0025】

本発明による方法において、ウェハは、デカルト座標系のｘ－、ｙ－、及びｚ－方向に接触モジュールに関して調整可能であり、ｚ－軸の周囲で回転可能な位置決めステージにより保持される。ｘ－及びｙ－座標は有利な点として位置決めステージによって調整できる。ｚ－座標もまた、有利な点として位置決めステージによって調整できる。代替案として、又は追加的に、ｚ－方向への調整可能性は接触モジュールの垂直昇降装置によって提供できる。ｚ－軸の周囲の回転可能性は、有利な点として位置決めステージの回転可能性によって提供され得る。代替案として、又は追加的に、ｚ－軸の周囲での回転可能性は、接触モジュールの回転装置により提供され得る。接触モジュールはニードルの形態の電気インタフェースを有し、ニードルの先端はコンタクトパッドに割り当てられる。さらに、接触モジュールは光偏向素子に割り当てられる光学インタフェースを有する。

【0026】

チップのｘ－方向及び／又はｙ－方向からの位置決めステージのｘ－移動及び／又はｙ－移動の存在し得る偏差は例えば、位置決めステージの移動を制御するときに、上述のｚ－軸の周囲での回転可能性によって相殺できるか、又は線形座標変換（ｘｙ－平面内のエイリアス変換として知られるもの）としての回転の意味内で回転マトリクスによって補償できる。

【0027】

第一のアラインメントステップにおいて、ウェハは接触モジュールに向かって、ニードルの先端が第一の位置（ｘ１，ｙ１，ｚ１）に配置されるように移動され、それぞれ、ｚ－方向において、チップのうちの第一のチップの割り当てられたコンタクトパッドの所定の点の上方に空間が設けられ、接触モジュールはｚ－方向に第一のチップから第一の距離にある。この場合、第一の距離は、接触モジュールからのニードル先端の最大距離より大きい。接触モジュールからニードル先端の最大距離はまた、機械的に無負荷の（すなわち、力が加えられない）状態のｚ－方向への有効ニードル長さと考えることもできる。所定の点は特定のｘｙ－位置とすることができ、これはすなわちｘｙ－平面内のある点である。所定の点はコンタクトパッドの中心とすることができるが、そのようにする必要はない。例えば、ニードルは垂直ニードル（すなわち、ｚ－方向に配置されたニードル）の形態の、いわゆる「垂直ニードル」とすることができ、これらは特定の状況で小さいばね効果のみを有する。有利な点として、ニードルは可撓性を有する垂直の、又は斜めに配置されたニードルの形態とすることができる。ニードルは特に有利な点として、カンチレバーニードルの形態とすることができる。カンチレバーニードルとは、カンチレバーの意味において弾力的に配置されるニードルとすることができる。好ましくは、カンチレバーニードルは、それらのカンチレバー部分に関して、無負荷（力が加えられていない）状態でｚ軸に関して６０°超、特に好ましくは７０°超、非常に特に好ましくは８０°超の角度を含むように配置できる。例えば、第一のアラインメントステップは、１つ又は複数のカメラによって実行でき、それを利用して第一の位置を見つけることができる。代替案として、ウェハの縁辺を提供された停止部材に当接させることによる手作業での位置決め又は受動的位置決めもあり得る。

【0028】

第一の位置（ｘ１，ｙ１，ｚ１）から進み、第二のアラインメントステップでは位置決めステージがｚ－方向への第二の距離ｂの接触モジュールに向かって移動されることによって第二の位置（ｘ２，ｙ２，ｚ２）が特定され、そこでニードル先端はコンタクトパッドに当接し、それによって電気信号は相互に割り当てられたそれぞれのインタフェースを介して伝送可能となり、光信号は相互に割り当てられたそれぞれの光学インタフェースを介して伝送可能となる。本発明によれば、接触モジュール上にある光学インタフェースに関する光偏向素子の相対的なアラインメントは第二のアラインメントステップの中で、コンタクトパッドのｘｙ－範囲より小さい走査野で、位置決めステージが第一の位置のｘ－及び／又はｙ－座標に関してｘ－及び／又はｙ－方向に偏向されること、及び／又は走査領域内で走査位置（ｘｓ［ｉ］，ｙｓ［ｉ］，ｚｓ［ｉ］）に向かってｚ－方向に移動させられることによって行われ、光信号は走査位置Ｐ［ｉ］＝（ｘｓ［ｉ］，ｙｓ［ｉ］，ｚｓ［ｉ］）において接触モジュールの光学インタフェースのうちの少なくとも１つ及び光偏向素子のうちの１つを介して結合され、第二の位置（ｘ２，ｙ２，ｚ２）は、光信号が最大の結合度で結合されることにより画定され、結合の程度は少なくとも１つの電気インタフェースを介して伝送される少なくとも１つの電気信号によって特定される。複数の光学インタフェースがそれぞれ第二のアラインメントステップで結合される場合、複数の光学インタフェースからの結合の程度の平均値をさらなる検討のために使用できる。

【0029】

走査領域とは、走査が行われる、一般に空間的に形成される領域を意味すると理解できる。走査領域は、特殊なケースでは平坦とすることができ、この特殊なケースの特殊なケースとして線の形状とすることができる。数学的に、走査領域とは、全ての走査位置（ｘｓ［ｉ］，ｙｓ［ｉ］，ｚｓ［ｉ］）を含む最小の凸多面体として定義できる。走査領域は、有利な点として、２次元で提供でき、多面体はこの場合、多角形に退化させることができる。流動する指数ｉ＝１，２，．．．，ｉｍａｘであるため、指数ｉは走査位置に通し番号を付けるために提供できる。これは、走査位置の時間的シーケンスを事前に特定し得る。しかしながら、走査位置は適応的にも定義され得る。これは、位置Ｐ［ｉ＋１］が、走査位置Ｐ［１］からＰ［ｉ］での結合の程度を考慮することによって走査のランタイムでのみ定義されることを意味し得る。走査野とは、ウェハのｘｙ－平面上への走査領域のｚ－投射を意味すると理解され得る。一般に、走査野は２次元（すなわち、平面）、特殊なケースとして１次元（すなわち、線の形状）、及びこの特殊なケースの特殊なケースとしてゼロ次元（すなわち、点状）とすることができる。コンタクトパッドのｘｙ－範囲とは、ｘ－及びｙ－方向へのそれらの幾何学的範囲を意味すると理解できる。走査野がコンタクトパッドのｘｙ－範囲より小さいことは、ニードル先端が走査中にそれぞれに割り当てられたコンタクトパッドから離れないことを意味し得る。走査は特殊な実施形態において線形状であり得、これは１次元の走査野に対応する。走査はこの特殊な実施形態の特殊なケースにおいてｚ－方向に線の形状とすることができる。走査野はすると、点状とすることができる。その利点は、非常に小さいコンタクトパッドの場合であっても走査が可能であることであり得る。

【0030】

結合の程度ｋ［ｉ］は、走査位置Ｐ［ｉ］の各々において特定できる。第二の位置（ｘ２，ｙ２，ｚ２）は、走査位置で特定される結合の程度の補間された最大位置とすることができる。代替案として、第二の位置は補間せずに、最大の結合程度が測定された走査位置として解釈することができる。特定された第二の位置（ｘ２，ｙ２，ｚ２）には、第二のアラインメントステップの終了時に近付くことができるが、そうである必要はない。

【0031】

本発明によれば、第三のアラインメントステップで、チップのうちの第一のチップは、位置決めステージのｘ３－及びｙ３－座標が当初に設定され、前記位置決めがその後、ｚ－方向に、第二の距離ｂより短い第三の距離ｃに向かって移動されることによって第三の位置（ｘ３，ｙ３，ｚ３）へと移動され、ニードル先端はコンタクトパッドと所定の接触力で当接し、第三の位置（ｘ３，ｙ３，ｚ３）は、第二の位置と、第三のアラインメントステップの前の第三の距離ｃに関する関係する光偏向素子の結合角度αから計算される。

【0032】

第三の位置（ｘ３，ｙ３，ｚ３）は、最大の結合程度が、座標ｘ３，ｙ３の地点で、座標ｚ３に割り当てられる第三の距離に存在することによって特定され得る。第三の距離ｃは所定の光学作動距離とすることができ、そこでニードルはコンタクトパッドとある接触力で当接する。

【0033】

例えば、第三の位置は以下に概説するように計算できる：一般性を失わずに、固有結合角度αで偏向素子により偏向されるビームはｘｚ－平面内（すなわち、ｙに垂直）にあり得る。その後、第三の位置（ｘ３，ｙ３，ｚ３）はｘ３＝ｘ２＋（ｚ３－ｚ２）ｔａｎ α及びｙ３＝ｙ２として特定でき、座標ｚ３は、ある作動距離ｃがそこにあることにより定義され得る。後述のように、必要な作動距離ｃ（ひいては座標ｚ３）は時間と共に変化し得る。

【0034】

第三の位置において、電気及び光信号はすると、それぞれに割り当てられたインタフェースによって光電子チップを試験するために導くことができる。

【0035】

有利な点として、チップのうちの第一のチップの第一の位置と第二の位置から生じる位置差分はオフセットとして保存され、チップのうちのその他のものを、それらが第一の位置の接触モジュールに関して位置付けられた後に調整する際に考慮される。

【0036】

特にニードル先端の摩耗を考慮に入れるために、ニードルがコンタクトパッドに指定の接触圧力で当接する光学作動距離ｃがモニタされ、接触力が変化した場合に第三の位置が修正されれば有利である。

【0037】

光学作動距離ｃの長期的な変化が接触モジュールの使用時間にわたって特定されることにより、有利な点として、光学作動距離ｃが特定の最小距離より短くなったときに、方法を実行するために接触モジュールのニードルを新しいニードルに交換することが可能である。

【0038】

入力結合中に光信号が有利な点としてそれぞれのインタフェースをスワンプすることにより、チップの光学インタフェース間の位置公差が特に補償される。

【0039】

それぞれに割り当てられたインタフェースを介して導かれる光信号が、入力結合された場合にそれらの放射強度についてトップハット分布を有していれば、さらに格段に有利である。

【0040】

有利な点として、第三のアラインメントステップは第二のアラインメントステップの直後に行われ得る。その結果、処理時間を最小化できる。同様に有利な点として、第四のアラインメントステップが第二及び第三のアラインメントステップ間に提供され得て、その中で位置決めステージが－ｚ－方向に（すなわち、負のｚ－方向に）第四の距離ｄへと移動され、第四の距離ｄは接触モジュールからのニードル先端の最大距離ｌより大きい。これによって、パッドが傷付くのを減らすことができる。

【0041】

有利な点として、走査位置（ｘｓ［ｉ］，ｙｓ［ｉ］，ｚｓ［ｉ］）は第二のアラインメントステップ中、ｘｙ－平面（ｘ，ｙ，ｚ２）にあり得る。走査位置Ｐｓ［ｉ］はすると、（ｘｓ［ｉ］，ｙｓ［ｉ］，ｚ２）となり得る。

【0042】

同様に有利な点として、走査位置（ｘｓ［ｉ］，ｙｓ［ｉ］，ｚｓ［ｉ］）は第二のアラインメントステップ中、ｙｚ－平面（ｘ２，ｙ，ｚ）にあり得る。走査位置Ｐｓ［ｉ］はすると、（ｘ２，ｙｓ［ｉ］，ｚｓ［ｉ］）となり得る。走査位置は有利な点として、ｚが単調に増加するように、すなわちｚ［ｉ＋１］≧ｚ［ｉ］∀ｉ∈｛１，２，．．．，ｉｍａｘ－１｝となるように選択できる。

【0043】

同様に有利な点として、走査位置（ｘｓ［ｉ］，ｙｓ［ｉ］，ｚｓ［ｉ］）は第二のアラインメントステップ中、線上に（ｘ２，ｙ２，ｚ）あり得る。走査位置Ｐｓ［ｉ］はすると、（ｘ２，ｙ２，ｚｓ［ｉ］）となり得る。この場合、ｙに関するアラインメントは省くことができる。

【0044】

有利な点として、チップの光学素子の少なくとも１つは電気光学センサ及び／又は電気光学アクチュエータ及び／又は電気光学モジュレータを含むことができる。電気光学素子は、２つの電気インタフェースを介して電気的に接触され得る。同様に、電気インタフェースのうちの一方を基板コンタクト（アースコンタクト）に置き換えることも可能である。このようなアースコンタクトが使用される場合、電気光学素子の一方の電気インタフェースでこの方法にとっては十分であり得る。例えば、電気光学素子のアノードが接地されて、カソードだけが電気インタフェースのうちの１つを介して導かれてもよく、その逆でもよい。

【0045】

有利な点として、電気光学センサはフォトダイオード又はフォトトランジスタとして設計され得る。すると、結合の程度は第二のアラインメントステップの中で、光が接触モジュールの光学インタフェースを介して光センサに割り当てられた偏向素子に結合され、光電流が対応する電気インタフェースにより測定されることによって特定され得る。結合の程度は、光電流とインタフェースにおいて接触モジュールが出力する放射束との比から特定できる。

【0046】

有利な点として、電気光学アクチュエータは、発光ダイオード（ＬＥＤ）又はレーザダイオードの形態であり得る。発光ダイオードは、従来の発光ダイオードの形態でも、スーパルミネッセントダイオードの形態でもよい。電気光学アクチュエータの場合、結合の程度は第二のアラインメントステップの中で、動作電流が電気インタフェースを介して電気光学アクチュエータに供給されることにより特定され得て、アクチュエータが光を生成する。生成された光は割り当てられた偏向素子を介して接触モジュールの光学インタフェースに供給され、入射光量が測定される。結合の程度は、光電流とインタフェースにおいて光学素子により出力される放射束との比から特定できる。光学素子の動作電流は、光放射束に代わる測定値として使用できる。

【0047】

有利な点として、電気光学モジュレータはマッハツェンダ干渉計として設計され得る。この場合、結合の程度は２つの光学インタフェースを介して測定できる。有利な点として、干渉計はプロセス中、対応する電気インタフェースに印加される電圧を介して導電状態に切り替えることができる。

【0048】

有利な点として、少なくとも１つの光学アクチュエータは第二のアラインメントステップにおいてセンサとして動作させることができる。例えば、ＬＥＤ又はレーザダイオードはフォトダイオードとして動作させることができる。これは、結合の程度を特定するために電気コンタクトを介して動作電流を伝導させる必要がなく、比較的低い光電流だけでよいという点で有利であり得る。

【0049】

例示的実施形態
以下において、本発明を例示的な実施形態に基づき、図面を利用し、より詳しく説明するものとする。この点で：

【図面の簡単な説明】

【0050】

【図1a】第一のアラインメントステップ後の、接触モジュールに関して第一の位置に配置された第一の例示的な実施形態のチップを示す。

【図1b】第二のアラインメントステップ中の第一の例示的な実施形態を示す。

【図1c】第三のアラインメントステップ後の第一の例示的な実施形態を示す。

【図2a】第一のアラインメントステップ後の、接触モジュールに関して第一の位置に配置された第二の例示的な実施形態のチップを示す。

【図2b】第二のアラインメントステップ中の第二の例示的な実施形態を示す。

【図2c】第三のアラインメントステップ後の第二の例示的な実施形態を示す。

【図3】第二の例示的な実施形態の改良版の第四のステップを示す。

【図4】第二のアラインメントステップ中の走査ルールを示す。

【図5】関連する走査野を示す。

【発明を実施するための形態】

【0051】

ウェハ上に配置され、コンタクトパッド１．１の形態の電気インタフェースと、前記電気インタフェースに関して固定して配置され、光偏向素子１．２、例えばグレーティングカプラ又はミラーの形態であり、固有の結合角度αの光電子チップ１は、本発明による方法を使って試験される。特定の結合角度αは、光信号又はその中心光線がチップ１の法線となす角度を表す。それは典型的に０°超、２５°未満である。例えば、空気中の固有の結合角度の典型値は１１．６°であり、チップの最終的な用途における結合目的に使用される、対応する研磨された楔状部分を有する光ファイバに関係する。

【0052】

この場合、先行技術の方法と同様に、ウェハは位置決めステージ３により保持され、これはデカルト座標系のｘ－、ｙ－、及びｚ－方向に接触モジュール２に関して調整可能であり、ｚ－軸の周囲で回転可能である。チップ１に割り当て可能な電気インタフェース２．１に加えて、接触モジュール２は前記チップに割り当て可能な光学インタフェース２．２も含む。チップ１の電気インタフェース及び光学インタフェースはウェハ上に異なる方法ステップで製作され、その結果、これらは各々のケースにおいて相互に関して小さい位置公差しか持たないが、電気インタフェースにより形成される機構は、光学インタフェースにより形成される機構に関して、特にウェハごとに公差の偏差があり得る。同じことが接触モジュールの交差にも当てはまる。さらに、結合角度αは公差が問題となり得る。特に、結合角度は公差によってウェハごとに異なり得る。

【0053】

第一のアラインメントステップ中、ウェハは接触モジュール２に向かって、接触モジュール２上にあり、ニードル１．１の形態の電気インタフェースが、コンタクトパッド１．１の中心１．３に対応する所定の点１．４の垂直方向に上方の、チップ１のうちの第一のチップの第一の位置（公称位置）に配置されるように移動される。調整中、接触モジュールは、ｚ－方向に調整距離ａを有し、これはチップ１からのニードル２．１の自由長さｌより長く、その結果、ニードル２．１のニードル先端とコンタクトパッド１．１との接触はあり得ない。これは、ｚ－座標ｚ１における第一の位置（ｘ１，ｙ１，ｚ１）に対応する。これに関しては図１ａを参照されたく、図中、他の図面でも同様に、ｙ－方向への調整は単純にするためにここでは省かれている。したがって、個々の調整ステップ中の移動のみがｘ－方向への移動として示されている。この例示的な実施形態の図示されていない改良版では、所定の点はコンタクトパッドの中心から離して配置される。

【0054】

この第一の調整ステップは、有利な点として、実践から知られている固定のルーチンにしたがって進められる。この場合、１つのカメラは、ニードル先端のピントを合わせることによってニードル２を測定し、２つ目のカメラはチップ１のコンタクトパッド１．１を測定する。両方のカメラは、以前に規格によって相互参照されている。これによって、その後、コンタクトパッド１．１に関するニードル２の最適位置（公称位置）の正確な計算及び、したがってチップ１に関する接触モジュール２の位置決めが可能となる。これは通常、測定値の回帰分析と外挿によって行われる。さらに、コンタクトパッド１．１はまた、見つけられた各ニードル２のカウンタピースとなることも期待される。原則として、ユーザはこのルーチンに介入しない。それに加えて、アラインメントマーク等の代替的な構造は通常、位置決めに使用できない。カメラは、ｘｙ－位置及びｚ－軸の周囲のねじれを修正するだけでなく、ｚ位置を特定するためにも使用される。ニードル２．１のための参照点はそのニードル先端２．３である。

【0055】

当業者にとっては明らかであるように、ニードル先端２．３の相互に関する、及びコンタクトパッド１．１の中心の相互に関する位置公差によって、実際には全てのニードル先端をコンタクトパッド１．１の中心の間上に同時に配置することはできず、最終的に、平均偏差が最も小さい位置が設定される。しかしながら、電気インタフェースの相互に関する位置公差は、チップ１の光学インタフェースの機構に対する電気インタフェースの機構の位置公差と比較して無視できる程度に小さく、その理由は特に、電気インタフェースと光学インタフェースが異なるプロセスステップを使って連続的に製作される点に見出すことができる。同じことが接触モジュールの公差にも当てはまる。さらに、結合角度αにも公差の問題がある。特に結合角度は公差によってウェハごとに異なり得る。

【0056】

電気インタフェースの製作と光学インタフェースの製作はウェハ上の全てのチップについてそれぞれの方法フローで実行されるため、ウェハ上の個々のチップの電気インタフェースの機構と光学インタフェースの機構との間の位置偏差は少なくともほぼ同じである。

【0057】

チップ１の電気コンタクト（ニードル２．１）の機構が接触モジュール２の電気コンタクト（コンタクトはパッド１．１）に関して整列されると、チップの光学インタフェースの接触モジュール２．２上の光学インタフェースに関する実際の位置は、様々な理由で所期の位置からずれ、これについては図１ａを参照されたい。

【0058】

第一に、チップ１上の光学インタフェースの位置は、各ウェハ上で、ｘ－、ｙ－、及びｚ－方向への、及びｚ－方向の周囲でのそれらの標的位置から統計変動によりずれるが、ｘ－方向の周囲及びｙ方向の周囲での偏差は、チップ１、したがってウェハがその位置において固定された後の位置決めステージ３の整列の結果として変化しないと想定できる（体系的偏差）。さらに、結合角度は標的角度からずれ得る。

【0059】

第二に、接触モジュール２．２上の光学インタフェースの位置はニードル２．１に関する標的位置からずれ、このずれは接触モジュールの一体の構成部分である光学モジュールの組立の正確さに依存する。これは、ｘ－、ｙ－、及びｚ－方向への位置偏差のみに関するだけでなく、ｚ－方向の周囲並びにｘ－及びｙ軸の周囲のチルトにも関係する。６つのパラメータの全てが組立に依存する体系的偏差である。

【0060】

第三に、接触モジュール２の使用寿命にわたって変化可能な偏差がある。その理由は、ニードル先端の機械的摩耗、したがって形状の変化及び生じ得る曲げ並びに、それによるフィットの結果の変化にある。

【0061】

カメラを用いた測定により、位置決めステージ３は事実上、接触モジュール２全体のチップ／ウェハに関する位置を相応に修正し、したがって接触モジュール２．２の光学インタフェースの機構のチップ１上の光学インタフェースの機構に関する位置を、それぞれの光偏向素子、特にグレーティングカプラの固有の結合角度により変化させる。

【0062】

第一の位置（ｘ１，ｙ１，ｚ１）から進んで、第二の位置（ｘ２，ｙ２，ｚ２）が第二のアラインメントステップで特定される（この点については、図１ｂを参照されたい）。このために、位置決めステージ（３）は当初、ｚ－方向に第二の距離（ｂ）まで接触モジュール（２）に向かって移動され、そこでニードル先端（２．１）はコンタクトパッド（１．１）と当接する。この結果として、電気信号はそれぞれ相互に割り当てられたインタフェースによって伝送可能であり、光信号はそれぞれ相互に割り当てられた光学インタフェースによって伝送可能である。ここで、第二のアラインメントステップ中、光偏向素子（１．２）の、接触モジュール（２）上にある光学インタフェース（２．２）に関する相対的アラインメントがとられる。この場合、コンタクトパッド（１．１）のｘｙ範囲より小さい走査野（４，５）において、位置決めステージ（３）は第一の位置のｘ－及び／又はｙ－座標に関して走査領域（４，５）内でｘ－方向（４）及び／又はｙ－方向（５）に走査位置Ｐｓ［ｉ］＝（ｘｓ［ｉ］，ｙｓ［ｉ］，ｚ２）へと偏向される。それゆえ、走査はｘｙ－平面内で行われる。この例の図示されていない別の発展型では、走査はまたｚ－方向への移動も含むことができ、例えば走査はｙｚ－平面内で実行できる。

【0063】

光信号は、走査位置（ｘｓ［ｉ］，ｙｓ［ｉ］，ｚｓ［ｉ］）において、接触モジュール（２．２）の光学インタフェースのうちの少なくとも１つ、この場合は２つと、光偏向素子（１．２）のうちの１つを介して結合される。

【0064】

第二の位置（ｘ２，ｙ２，ｚ２）は、光信号が最大の結合程度で結合されるという点で画定され、結合の程度は少なくとも１つの電気インタフェース（１．２、２．１）を介して伝送された少なくとも１つの電気信号によって特定される。図示されている３つの電気インタフェースのうちの２つは、フォトダイオードのために使用される。代替的に、利用される２つのインタフェースのうちの一方は、ウェハの基板コンタクトに置き換えることができる。複数の光学インタフェースが同時に結合される場合、複数のインタフェースからの結合の程度の平均値はさらに検討するために使用できる。

【0065】

図中、第二の位置はｘ１とは異なるｘ座標ｘ２にある。これに関しては、図１ｂを参照されたい。第二の位置は、そこに近付ける必要はなく、走査位置における結合の程度から、例えば回帰分析によって特定されれば十分である。

【0066】

第三のアラインメントステップ中、チップ（１）のうちの第一のチップは、位置決めステージのｘ３－及びｙ３－座標が当初設定され、それはその後、ｚ－方向に第二の距離ｂより短い第三の距離ｃまで移動されることによって第三の位置（ｘ３，ｙ３，ｚ３）へ移動される。この場合、図１ｃに示されているように、ニードルチップ（２．３）はコンタクトパッド（１．１）と所定の接触力で当接する。これは、光学作動距離がニードルの自由長さｌより小さくなるように選択することにより実現される。その差はオーバトラベル又はオーバドライブと呼ばれる。このプロセス中、ニードルは例えば、弾性的に曲げられ、又は偏向され得る。弾性屈曲はここで、効果を説明するために誇張して描かれている。第二のアラインメントステップでは、第三のアラインメントステップと比較して、より小さいオーバトラベルが選択される。第二の距離ｂは第三の距離ｃより長い。その結果、コンタクトパッドを走査中に保護できる（ｃａｎ ｂｅ ｓｐａｒｅｄ）。

【0067】

オーバトラベルにより、ニードルとコンタクトパッドとの信頼性の高い電気的接触が確実に行われる（接触抵抗がより低い）。ニードルとコンタクトパッドとの最初のわずかな接触の後、ウェハは依然として第三のアラインメントステップでｚ－方向に数１０μｍだけ上方に駆動される。このことにより２つの事柄が達成される。第一に、これによって存在し得る酸化物表面を破壊することが可能となり、その結果、再現可能な低抵抗のコンタクトが実現される。第二に、オーバトラベルによりニードルの一定の接触圧力が発生し、これはニードルがさらに移動されることにより相応に曲がり、コンタクトパッドに接触圧力をかけるからである。この接触圧力は使用されるニードルの種類によって異なるが、ニードルあたり約０．０３Ｎ程度の値を仮定できる。オーバトラベルは典型的にＭＩＬの倍数で指定される（米国では１ｍｉｌ＝１／１０００インチ＝０．０２５４ｍｍ）。

【0068】

ニードルの配置が光学インタフェースに関して固定位置を有する接触モジュールの場合、チップの最終調整中にオーバトラベルの値を考慮に入れる必要があり、それによって、接触している状態で、接触モジュールの光学インタフェースとチップとの間の光学作動距離が提供され、そのために光信号の最大の入力結合がなされる。第三の位置（ｘ３，ｙ３，ｚ３）は第三のアラインメントステップの前に、第二の位置及び第三の距離（ｃ）について関係する光偏向素子（１．２）の結合角度（α）からすでに計算されている。その結果、第三の位置のｘ－及びｙ－座標を当初設定し、その後、ｚ－座標を所望の作動距離ｃに移動させることができる。これによって、ニードルがパッドを傷付けることが防止される。

【0069】

チップは、光学作動距離ｃを設定するために第三の位置へと移動される。設定中、最終調整状態が確立され、その中で、チップ及び接触モジュールの電気及び光学インタフェースはどちらも相互に関して最もよく整列され、すなわち、光信号の流れ（光結合の最大位置）を最善に測定でき、電気信号の流れも提供される。チップを試験するために、電気及び光信号はその後、それぞれ相互に割り当てられたインタフェース上で導かれる。

【0070】

第一の位置（公称位置）から第三の位置（光結合の最大位置）への調整経路はオフセット（図１ｃではｘ１及びｘ２に関する座標ｘ３の座標比較として、及び座標ｚ３として示されている）を表し、これは有利な点として、保存され、また、このウェハ上の他の全てのチップの調整時に考慮される。すなわち、位置決めステージの公称位置はｘ－方向への差ｘ３－ｘ１（図１ｃ参照）としての、及びｙ－方向への差ｙ３－ｙ１（ここでは図示せず）としての対応するオフセットだけ修正される。しかしながら、これは、コンタクトパッド上のニードルの、それに対応する、依然として許容可能な変位を前提とする。

【0071】

この手順は、ウェハにつき１回、又は比較的長い時間間隔後にのみ行われればよい。

【0072】

さらに、このオフセット値、すなわち差ｘ３－ｘ１及び差ｙ３－ｙ１と、その時間による変化を観察でき、このことにより、ニードルの摩耗及び、したがってそれに関連する変化についての表明を行うことができる。

【0073】

オフセットの特定の正確さを高めるために、走査はウェハの全チップの試験が始められる前にウェハの複数のチップについて実行されてもよく、その結果を平均できる。

【0074】

必要なオーバトラベル、すなわち差ｃ－ｌは、ニードルの「なじみ運転」又は摩耗により、接触モジュールの使用寿命にわたって変化し得て、それによって作動距離ｃが短縮する。

【0075】

光学作動距離の直接モニタは、接触モジュールとチップとの間の所定の光結合特性（測定可能性）を確実にするために、及び接触モジュール及びチップの光学インタフェース間の衝突を防止するために重要である（動作中、数１０～１００μｍの間隔）。

【0076】

接触モジュールにしっかりと組み込まれた距離センサ、例えば容量性距離センサをこのために使用できる。後者により、実際の光学作動距離をモニタできる。能動的制御との組合せにより、作動距離は位置決めステージをｚ－方向に移動させることによって能動的に調整でき、最小作動距離を下回ることに対するハードストップを必要に応じて、例えばオペレータの誤操作による衝突を防止するためにプログラムできる。

【0077】

典型的に、接触モジュールの最初の使用中にニードル先端位置の変化が予想される（なじみ挙動）。これは、第一のチップのための調整の前の複数の多接点シミュレーション（予備時効）によって予想でき、それにより設定すべきオフセットの値を小さくすることができる。

【0078】

通常、グレーティングカプラにより実施されるチップの全ての光学インタフェースは、同じ角度値と同じ向きの結合角度を有し、その結果、光学作動距離の変化Δｂはしたがって、全ての光学インタフェースについて最適な結合位置の同じ相対変化ΔＸを生じさせる。

【0079】

典型的に、光学作動距離の変化Δｂは＜５０μｍの範囲内である。光学作動距離の変化が例えば１０μｍで、ｘｚ－平面内の結合角度αが１１．６°である場合、それゆえ、ｘ－方向への最適な結合位置の変化Δｘは２μｍとなるであろう。光学作動距離の変化Δｂが２０μｍの場合、ｘ－方向への最適結合位置の変化Δｘは４μｍとなる。これは前述の修正によって依然として吸収でき、すなわち位置決めステージは、ニードルが依然としてコンタクトパッドに十分に高い信頼度で当たることを前提として、制御コマンドによりｘ－方向に事後修正される。

【0080】

調整ステップの正確さに関する要求事項は、チップを試験するためにそれぞれに割り当てられたインタフェース上で導かれる光信号が、各々のケースで入力結合インタフェースをスワンプすれば軽減できる。

【0081】

図２ａは、第一のアラインメントステップ後の、接触モジュールに関する第一の位置に配置された第二の例示的な実施形態のチップを示す。第一の例示的な実施形態と異なり、この場合はカンチレバーニードル２．１が使用される。第一のアラインメントステップで、ウェハは接触モジュール（２）に向かって、ニードル先端（２．３）が第一の位置（ｘ１，ｙ１，ｚ１）に配置されるように移動され、各々のケースで、ｚ－方向への間隔がチップ（１）のうちの第一のチップの割り当てられたコンタクトパッド（１．１）の所定の点（１．４）の上方にあり、接触モジュール（２）は第一のチップ（１）からｚ－方向に第一の距離（ａ）にあり、第一の距離（ａ）は接触モジュール（２）からのニードル先端（２．３）の最大距離（ｌ）より大きい。所定の点１．４はこの場合、コンタクトパッド１．１の中心１．３から離して提供される。

【0082】

図２ｂは、第二のアラインメントステップ中の第二の例示的な実施形態を示す。第一の例示的な実施形態と異なり、この場合、固定座標ｘ２＝ｘ１でのｙ－方向５及びｚ－方向６への走査領域上のｙｚ－走査が提供される。この場合、走査は有利な点として、最大の結合程度がｚ２で超過されると終了できる。第二の例示的な実施形態の改良型では、走査は固定のｙ－座標ｙ２＝ｙ１で実行され、この場合、これは線走査である。また別の改良型では、走査は固定ｚ－座標でｘｙ－平面内で行われる。

【0083】

図２ｃは、第三のアラインメントステップ後の第二の例示的な実施形態を示す。カンチレバーニードルの場合、弾性屈曲によって圧縮力をかけることができる。第三のアラインメントステップは第二のステップに直後に続く。

【0084】

図３は、第二の例示的な実施形態のまた別の改良型の第四のアラインメントステップを示す。ここで、位置決めステージは－ｚ－方向に第四の距離ｄへと移動され、第四の距離ｄは接触モジュール（２）からのニードル先端（２．３）の最大距離ｌより大きい。第四のアラインメントステップは、第二に及び第三のアラインメントステップ間で行われる。

【0085】

図４は、第二のアラインメントステップ中のｙｚ－走査の走査ルールを示す。横座標は、走査軌道のｚ－座標から第二の位置の座標ｚ２を差し引いたものをプロットさする。縦座標は、走査軌道のｙ－座標から第二の位置の座標ｙ２を差し引いたものをプロットする。軌道（ｙｚ－経路）は図中、太線で描かれ、前記軌道に沿った移動方向は矢印で示されている。この場合、走査位置はプロットされた軌道の角部で連続的に選択される。図中、走査は第二の位置（ｘ２，ｙ２，ｚ２）の中心から開始される。５５の走査位置が使用される。ｚ－座標は５４の段階で単調に、交互に１μｍ及び０μｍだけ増大する。ｙ座標はｙ２－３μｍとｙ２＋３μｍの間に示されるように－１μｍ、０μｍ、及び１μｍの増分で移動する。走査範囲はｙ－方向に６μｍ、ｚ－方向に２７μｍである。固有の結合角度α＝１１．６°である場合、ｚ－方向に２８μｍの経路はｘ－方向に５．５μｍのビームオフセットと同等である。図５に示される走査領域７は、走査位置の外接多角形である。これは、ｙｚ－平面内の平坦形状を有する。走査領域の垂直のｚ投射としての走査野（この図では図示されず）はこの場合、ｙ－方向に１次元で（線形状に）延びることになる。

【0086】

図４及び５に示される走査ルールの改良型（この図では図示されず）において、ｙ－座標は固定されたままであり、走査はｚ－方向への線状走査として実行される。すると、走査野は点状となる。

【符号の説明】

【0087】

１ チップ
１．１ コンタクトパッド
１．２ 光偏向素子
１．３ コンタクトパッドの中心
１．４ 所定の点
２ 接触モジュール
２．１ ニードル
２．２ 接触モジュール上の光学インタフェース
２．３ ニードル先端
３ 位置決めステージ
４ ｘ－走査領域
５ ｙ－走査領域
６ ｚ－走査領域
７ 走査領域
α 結合角度
ａ 第一の距離
ｂ 第二の距離
ｃ 第三の距離
ｌ ニードル自由長さ

【図1a】

【図1b】

【図1c】

【図2a】

【図2b】

【図2c】

【図3】

【図4】

【図5】