KR100735111B1 - 번인 또는 테스트 시스템 카트리지 - Google Patents

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에어 테스트 시스템즈
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Abstract

카트리지(10)는 웨이퍼(74)를 받아들이는 척 플레이트(12)와 웨이퍼와의 전기적인 컨택을 형성하는 프로브 플레이트(14)를 포함한다. 이용시, 기계적인 연결 장치(90)는 척 플레이트와 프로브 플레이트를 서로에 대해 고정시켜, 웨이퍼와 프로브 플레이트의 정렬을 유지한다. 바람직하게는, 웨이퍼와의 전기적인 컨택은 다수의 리프 스프링들(52)에 의해 프로브 플레이트에 착탈가능하게 장착된 프로브 카드(50)를 이용하여 형성된다. 기계적인 연결 장치는 바람직하게는 메일 커넥터(94)와 제 1, 2 대향 턱들(122, 124)을 포함하는 운동학적인 커플링이다. 각 턱은 메일 커넥터가 턱들 간에 삽입될 수 있는 후퇴 위치와 턱들이 메일 커넥터가 이 턱들 사이로부터 떨어지는 것을 막는 인게이징 위치로부터 피벗가능하다. 메일 커넥터는 연장되고 후퇴된 위치 사이에서 이동가능하며, 후퇴 위치쪽으로 치우친다. 이는 기계적인 연결 장치가 인게이지될 때 척 및 프로브 플레이트를 함께 끌어 당기는 양의 클램핑력을 제공한다. 웨이퍼를 카트리지 내로 로드시키기 위해, 웨이퍼가 척 플레이트 상에 놓여지며, 프로브 플레이트가 웨이퍼와 정렬되며, 그리고 척 플레이트 및 프로브 플레이트가 함께 고정된다. 이후, 카트리지는 정렬 장치로부터 이동되고, 웨이퍼를 정렬하고 프로브 작동력을 제공하기 위한 수단을 자체적으로 필요로 하지 않는 번인 또는 테스트 챔버 내에 배치된다.
웨이퍼 번인, 테스트, 카트리지, 클램핑, 척 플레이트, 프로브 플레이트

Description

번인 또는 테스트 시스템 카트리지{BURN-IN OR TEST SYSTEM CARTRIDGE}
본 발명은 부분적으로는 DARPA로부터의 보조금에 의해 유지된다. 미국 정부가 본 발명의 권리는 갖는다.
본 발명은 특히, 웨이퍼가 다이싱되기 전에, 반도체 웨이퍼들 상에 형성된 회로의 번인(burn-in) 그리고/또는 테스트에서 이용하기 위한 카트리지에 관한 것이다. 하지만, 본 발명은 또한 다른 전기 디바이스들의 번인에도 적용될 수 있다. 본 발명은 또한 카트리지 내에 위치된 반도체 웨이퍼와 카트리지 내의 프로브 카드를 로딩 및 정렬하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 카트리지 내에서 이용하기 위한 연결 디바이스에 관한 것이다. 본 발명은 1995년 7월 5일 바라클러프(barraclough) 등에 의해 발표되었으며 그 명칭이 "고밀도 상호연결 기술"인 공동 소유의 미국 특허 5,429,510호, 및 1997년 10월 28일 브렘(brehm) 등에 의해 발표되었으며 그 명칭이 "메모리 프로그래밍 디바이스들을 테스트하기 위한 방법 및 시스템"인 공동 소유의 미국 특허 5,682,472호에 개시된 발명들에 관한 것이며, 이들은 본원의 참조로서 인용된다. 본 발명은 또한 동시에 출원되어 계류중인 공동 소유의 출원 "웨이퍼 레벨 번인 및 전기 테스트 시스템 및 방법"(1999년 7월 14일 출원된 미국 출원 제09/353,121호)에 개시된 발명에 관한 것이며, 이 또한 본원의 참조로서 인용된다.
집적 회로들은 이들이 고장나려고 하는 경우, 그 계획된 수명 동안 초기에 고장나는 경향이 있다는 것은 알려져있다. 이러한 부실한 IC's를 확인하고 없애기 위해, IC 제조업자들은 전형적으로 초기 고장을 일으키는 상태에 그들의 집적 회로들을 노출시킨다. 이는 번인으로 공지되어 있으며, 번인 동안 집적 회로들이 노출되는 전형적인 상태들은 집적 회로들로의 전기 신호들의 동시 인가와 함께, 높여진 온도이다. 높여진 온도 및 인가된 신호들은 정상 작동 파라미터들을 초과할 수 있다. 일단 집적 회로가 번인 동안 또는 후에 테스트를 통과하게 되면, 계획된 서비스 수명 동안 그의 기능을 할 가능성이 크게 증가한다.
번인은 다양한 때에 수행될 수 있다. 많은 경우들에서, 번인은 IC가 그의 최종 패키지된 형태에 있을 때에 수행된다. 이러한 경우, IC는 필요한 전기 신호들이 IC에 인가될 수 있게 하는 회로 기판 내에 플러그된다. 패키지된 IC's의 번인은 패키지된 IC가 물리적인 손상 또는 오염에 훨씬 덜 민감하며, 그리고 번인 회로 기판 내에 쉽게 플러그되어 필요한 연결을 형성할 수 있게 된다는 장점을 갖는다. 패키지된 IC's의 단점은 번인 동안 IC가 고장난다면 IC를 패키지하는 부가적인 비용이 낭비된다는 점과, 처리해야 할 더 많은 개별적인 소자들이 있다는 점과, 그리고 동일한 다이 타입이 번인을 위해 다른 설치물들을 필요로 하는 많은 다른 타입의 패키지 타입들에서 엔드업(end up)할 수 있다는 점이다.
다른 번인 옵션은 개별적인 다이들을 재사용가능한 패키지들 내에 끼워 넣은 다음, 패키지된 IC's의 번인과 유사한 방법으로 다이를 재사용가능한 패키지 내에서 번인하는 것이다. 이 방법은 IC에 비용이 덜 든다는 장점을 갖지만, 개별적인 다이들을 편리하게 처리하기가 어렵고 손상 및 오염되기 쉽다는 단점을 갖는다.
본 발명의 카트리지는 웨이퍼 레벨 번인에 이용된다. 즉, 직접 회로 웨이퍼는 개별적인 다이들 및 전형적인 패키징 전에 번인된다. 웨이퍼 레벨 번인은 고장나기 쉬운 IC's가 초기에 확인되고, 특정한 칩 타입(예를 들어, DRAM)에 대해 레이저-복구 번인 결함의 가능성이 있으며, 그리고 번인 실패들의 웨이퍼 맵들이 쉽게 발생된다는 장점을 갖는다. 웨이퍼 맵들은 웨이퍼 처리의 결함들을 확인하고 없애는 것을 돕는다. 웨이퍼 레벨 번인은 웨이퍼의 신중한 처리가 요구되며, 웨이퍼와 전기적으로 컨택하는 것이 더 어렵다는 단점을 갖는다. 웨이퍼 레벨 번인에 이용되는 설치물의 예는 우드(Wood) 등의 미국 특허 5,859,539호에 개시된다.
IC's는 또한 전형적으로 어떠한 시점에서 기능 테스트들을 받는다. 이러한 테스트들은 IC가 바람직한 속도 및 정확성에서 필요한 기능을 갖는 다는 것을 검증한다. 이러한 기능 테스트들은 IC's를 완전히 불합격시키는 데에 이용될 수 있거나, 또는 IC's를 다른 등급들로 분류하는 데에 이용될 수 있다. 본 발명의 카트리지는 웨이퍼 레벨 번인 그리고/또는 테스트에 이용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 웨이퍼 번인 또는 테스트 방법이 제공되는바, 이 방법은: 척 플레이트 상에 웨이퍼를 위치시키는 단계와; 웨이퍼와 프로브 플레이트를 정렬시키는 단계와; 그리고 상기 척 플레이트와 상기 프로브 플레이트를 함께 록킹시키는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 상기 척 플레이트 상에 웨이퍼를 위치시키는 단계는 상기 척 플레이트와 상기 웨이퍼를 제 1 공차(tolerance) 내에서 정렬하는 단계를 포함하고, 상기 웨이퍼와 상기 프로브 플레이트를 정렬하는 단계는 제 2 공차 내에서 수행되며, 상기 제 1 공차는 제 2 공차 보다 크다.
또한, 본 발명에 따르면, 웨이퍼 레벨 번인 또는 테스트를 위한 카트리지가 제공되는바, 이 카트리지는: 웨이퍼를 수용하는 척 플레이트와; 상기 웨이퍼와의 전기적인 컨택을 형성하는 프로브 플레이트와; 그리고 상기 척 플레이트와 상기 프로프 플레이트를 서로에 대해 고정시키는 기계적인 연결 장치를 포함한다. 바람직하게는, 상기 프로브 플레이트는 상기 프로브 플레이트에 착탈가능하게 결합된 프로브 카드를 포함한다. 보다 바람직하게는, 상기 프로브 카드는 적어도 2개의 리프 스프링(leaf spring)에 의해 상기 프로브 플레이트에 장착되며, 상기 프로브 카드 뒤의 프로브 플레이트 내에 형성된 오목부에 슬라이드 가능하게 위치된 피스톤이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 언더컷 표면을 포함하는 메일 커넥터(male connector); 및 제 1, 2 대향 턱(jaw)들을 구비하는 운동학적인 커플링이 제공된다. 각 턱들은 메일 커넥터가 턱들과 인게이징 위치 사이에 삽입될 수 있는 후퇴(retracted) 위치로부터 이동가능하며, 상기 인게이징 위치에서 턱들은 메일 커넥터의 언더컷 표면을 인게이징함으로써 턱들로부터 메일 커넥터가 빠지는 것을 방지한다. 바람직하게는, 제 1, 2 턱들은 그들 각각의 인게이징 위치들 쪽으로 치우치며, 그리고 제 1, 2 각 턱들은 키에 의해 작동되어 제 1, 2 턱들을 그들 각각의 후퇴 위치들로 이동시킬 수 있는 경사진 표면을 포함한다. 보다 바람직하게는, 메일 커넥터는, 메일 커넥터가 제 1, 2 턱들 사이에 삽입되고 제 1, 2 턱들이 그들의 인게이징 위치들에 있을 때, 메일 커넥터가 이 메일 커넥터의 인게이징 표면이 제 1, 2 턱들과 컨택하지 않는 연장 위치와 메일 커넥터의 인게이징 표면이 제 1, 2 턱들과 컨택하는 후퇴 위치 간의 기판에 대해 이동가능해지도록, 기판에 착탈가능하게 결합된다. 보다 바람직하게는, 메일 커넥터는 그의 후퇴 위치 쪽으로 치우침으로써, 양의 클램핑(clamping)력을 제공한다.
또한, 본 발명에 따르면, 웨이퍼 레벨 번인 또는 테스트 카트리지가 제공되는바, 이 카트리지는: 제 1 플레이트와; 제 2 플레이트와; 상기 제 1 플레이트에 장착되며, 언더컷 표면을 포함하는 메일 커넥터와; 그리고 상기 제 2 플레이트에 착탈가능하게 결합된 적어도 하나의 턱을 포함하며, 상기 턱은 상기 메일 커넥터가 상기 턱에 의해 수용될 수 있는 후퇴 위치, 및 상기 턱들이 상기 메일 커넥터의 언더컷 표면을 인게이징함으로써 상기 메일 커넥터가 상기 턱으로부터 빠지는 것을 방지하는 인게이징 위치로부터 이동가능하다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 레벨 번인 및 테스트 카트리지의 투시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 카트리지의 프로브 플레이트의 부분 절단 및 분해도이다.
도 3 및 4는 도 1의 카트리지 내에서 이용하기 위한 리프 스프링의 2개의 상부도이다.
도 5는 도 1의 카트리지의 부분 단면도이다.
도 6은 도 1의 카트리지의 기계적인 연결 장치의 단면도이다.
도 7은 도 6의 기계적인 연결 장치의 하위 부분의 상부도이다.
도 8A 내지 8D는 도 6 및 7의 기계적인 연결 장치의 작동을 도시한다.
도 9는 도 6의 기계적인 연결 장치의 메일 커넥터와 턱들 간의 관계의 개략도이다.
도 10 내지 12는 도 6의 기계적인 연결 장치의 턱들의 변형적인 구성들의 평면도들이다.
도 13은 도 1의 카트리지의 프로브 플레이트의 커넥터 단부의 단면도이다.
도 14는 도 1의 카트리지의 프로브 플레이트의 아랫쪽의 개략도이다.
도 15 내지 17은 도 1 내지 3의 카트리지의 척 플레이트 받침대의 상부 표면 상의 등온선들의 평면도들이다.
도 18은 도 1의 카트리지의 척 플레이트, 피스톤, 프로브 카드 및 관련 장치들의 부분 확대 단면도이다.
도 19는 도 18의 정렬 플러그의 하부 표면의 평면도로서, 프로브 카드와 정렬 플러그 간의 에폭시 결합의 형태 및 크기를 도시한다.
도 20은 도 1의 카트리지의 한쪽 코너의 투시도이다.
도 21 및 22는 도 1 및 20의 카트지와 이용하기 위한 캠 플레이트의 투시도들이다.
도 23은 도 21 및 22의 캠 플레이트와 공기 실린더 간의 결합을 도시한 단면도이다.
도 24는 번인 챔버 내에 해당하는 전기 커넥터들을 갖는 도 1의 카트리지의 전기 커넥터들을 인게이징 및 디스인게이징하기 위한 메커니즘의 투시도이다.
도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 레벨 번인 및 테스트 카트리지를 도시한다. 일반적으로 도면 부호 10으로 표시된 카트리지는 척 플레이트(12)와 프로브 플레이트(14)를 포함한다. 척 플레이트(12) 및 프로브 플레이트(14)는 모든 적절한 물질로 제조될 수 있다. 도시된 실시예에서, 척 플레이트(12) 및 프로브 플레이트(14)는 6061 알루미늄으로 제조된다.
척 플레이트(12)는 일반적으로 직사각형의 형태를 가지며, 중앙에 위치된 올려진 받침대(16)를 포함한다. 이용시, 반도체 웨이퍼가 받침대(16)의 상부 표면(18) 상에 놓여진다. 척 플레이트(12)의 상부 표면에는 사용시 척 플레이트(12)와 프로브 플레이트(14)를 함께 고정시키는 데에 이용되는 3개의 기계적인 연결 장치들의 하부 반쪽들(20)이 장착된다. 도시된 실시예에서, 기계적인 연결 장치들은 운동학적인 커플링들인데, 이는 도 6 내지 12를 참조하여 하기에서 보다 상세히 설명된다. 다수의 채널들(22)이 척 플레이트(12)를 통해 횡단으로 형성되어 있는데, 이들은 이용시 척 플레이트(12)를 냉각 또는 가열시키기 위해 이들을 통해 순환되는 공기 또는 다른 유체를 갖는다. 척 플레이트(12)의 에지들 주변에는 다수의 손잡이 오목부들(24)이 형성되는데, 이들은 조작자가 받침대(16) 또는 기계적인 연결 장치들의 하부 절반들(20)로부터 척 플레이트를 올릴 수 있게 한다. 척 플레이트(12)는 또한 받침대의 상부 표면과 척 플레이트(12)의 하부 표면 사이에 연장되어 있는 수직 구멍들(대개 3개)을 구비할 수 있다. 이러한 구멍들은 어떠한 웨이퍼 정렬 시스템들에서 이용되는 웨이퍼-리프트 핀들의 삽입에 이용될 수 있다.
또한, 프로브 플레이트(14)는 일반적으로 직사각형의 형태를 가지며, 그의 상부 표면(28) 내에 형성된 다수의 손잡이 오목부들(26)을 구비함으로써, 조작자가 프로브 플레이트의 감지 영역들로부터 프로브 플레이트(14)를 올릴 수 있게 한다. 또한, 프로브 플레이트의 상부 표면 상에는 액세스 커버들(30)이 도시되어 있는데, 이 액세스들을 이용하여 기계적인 연결 장치들의 상부 절반들(미도시)까지 도달할 수 있게 된다.
또한, 프로브 플레이트(14) 상에는 다수의 니플들(31, 33)이 도시되어 있으며, 이들에 의해 카트리지(10)로의 공기 커넥션(connection)들이 이루어질 수 있게 된다. 공기 그리고/또는 진공 작동은 카트리지의 다양한 부분들의 작동에 이용되며, 이에 대해서는 하기에서 보다 상세히 설명한다. 주목할 사항으로서, 하기에서 설명되는 작동이 공기의 압력을 변화시킴으로써 이루어지기는 하지만, 본 발명에는 다른 유체들이 이용될 수 있다.
프로브 플레이트(14)의 각 측면 상에는 레일(32)(한 측면 도시)이 위치된다. 각 레일 내에는 다수의 수직 방향의 휠들(34) 및 다수의 수평 방향의 휠들(36)이 장착된다. 휠들(34, 36)은 샤프트(38) 상에 장착되며, 바람직한 실시예에서 휠들은 작은 볼 베어링들이다. 이용시, 레일들(32)은 번인 챔버 내의 대응하는 형태의 채널들 내로 슬라이드되며, 수직 방향의 휠들(34)은 채널들의 하부 표면 상의 카트리지(10)를 지지하고, 그리고 수평 방향의 휠들(36)은 레일들(32)이 채널들의 측벽들에 대해 슬라이드되는 것을 막는다. 번인 챔버 내의 채널들은 번인 챔버 내에서의 카트리지의 삽입을 용이하게 하기 위해, 인접하는 삽입 카트리지들의 단부들을 넘어 연장될 수 있다.
프로브 플레이트(14)의 한쪽 단부에는 수직 플랜지(40)가 위치된다. 플랜지(40)에는 다수의 전기 커넥터들(46)이 장착되어 있는 커넥터 블록(connector block)(44)이 부착되어 있다. 이용시, 전기 커넥터들(46)은 웨이퍼와의 전기적인 연결을 설정하는 데에 이용된다. 커넥터 블록(44) 주위의 플랜지(40)에는 실(42)이 장착된다. 이용시, 카트리지(10)는 먼저, 커넥터 블록(44)이 고온 부분을 벗어나 번인 챔버의 뒷 벽 내의 틈을 통해 저온 부분으로 튀어나올 때까지, 번인 챔버의 고온 부분 내의 커넥터 쪽으로 슬라이드된다. 이후, 실(42)이 틈 주위의 벽들을 밀폐시켜, 번인 챔버 내의 고온 부분 내의 조건들로부터 커넥터 블록을 분리시킨다. 커넥터 블록(44)은, 가령 사용시 플랜지(40)가 노출되는 고온들로부터 전기 커넥터들(46)을 분리시키는 열 절연 물질인 얼템(Ultem)과 같은 고온 폴리머로 이루어진다. 마지막으로, 커넥터 블록(44)에는 2개의 정렬 핀들(48)이 장착되는데, 이들은 카트리지(10)가 번인 챔버 내로 슬라이드될 때 해당하는 전기 커넥터들과 커넥터들(46)을 정렬시킨다.
도 2는 카트리지의 다른 구성 소자들 뿐 아니라, 프로브 플레이트(14), 프로브 카드(50)의 하부를 도시한다. 프로브 카드(50)는 웨이퍼 레벨 번인 그리고/또는 테스트 동안 실제로 웨이퍼와의 직접적인 전기 컨택을 형성하는 카트리지의 일부이며, 이에 따라 프로브 카드(50)는 번인 그리고/또는 테스트를 격는 각각 다른 타입의 웨이퍼에 대해 다르다. 프로브 카드(50)는 본 출원과 동시에 출원되어 계류중인 공동 소유의 출원 "웨이퍼 레벨 번인 및 전기 테스트 시스템 및 방법"(1999년 7월 14일 출원된 미국 출원 제09/353,121호)에서 보다 상세히 설명되는 프린트 회로 기판에 의해 전기 커넥터(46)에 전기적으로 연결된다.
프로브 카드(50)는 바람직하게는 웨이퍼가 제조되는 반도체 물질과 열적으로 정합되는 물질로 제조된다. 즉, 가열될 때, 프로브 카드(50) 및 테스트 중인 웨이퍼는 유사한 양 만큼 팽창된다. 이는 카트리지가 번인 챔버 내에서 가열될 때, 프로브 카드(50)와 테스트 중인 웨이퍼 간의 전기적인 컨택이 방해되지 않도록 보장한다. 이는 번인의 올려진 온도들에 노출되기 전에, 웨이퍼가 실온에 있을 때 프로브 카드(50)가 웨이퍼와 정렬될 수 있게 한다. 예를 들어, 프로브 카드(50)는 실리콘 웨이퍼와 우수한 열적인 정합을 보이는 실리콘-카바이드로 제조될 수 있다. 하지만, 주목할 사항으로서, 프로브 카드(50)의 특정한 세부사항들이 본 발명을 형성하는 것은 아니며, 유익하게는 현재 이용가능하며 미래에 개발되는 프로브 카드들(50)이 본 발명의 카트리지 및 방법에 이용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 카트리지 및 방법들에 이용하기에 적절한 프로브 카드는 델라웨어주의 더블유 엘 & 어소시에이츠(W. L Gore & Associates)의 전자부로부터 구입할 수 있다.
프로브 카드(50)는 이 프로브 카드(50)의 직경 주위로 어느 정도 간격을 이루고 있는 4개의 리프 스프링들(52)에 의해 프로브 플레이트(14)에 장착된다. 리프 스프링들(52)은 z-축을 따라 (즉, 받침대(16) 상에 위치된 웨이퍼의 표면에 수직으로) 프로브 플레이트(14)와 장착된 프로브 카드(5) 간의 상대적인 이동을 가능하게 한다. 리프 스프링들(52)은 또한 프로브 카드가 x 또는 y-축들 주위로 프로브 플레이트(14)에 대해 어떠한 각도로 회전(즉, 웨이퍼의 표면에 평행한 수직 축들에 대한 회전)할 수 있게 한다. 하지만, 리프 스프링들(52)은 x 또는 y-축들을 따라 프로브 플레이트(14)에 대해 프로브 카드(50)가 실질적으로 이동하는 것을 방해하며, 또한 z-축 주위로 프로브 플레이트(14)에 대해 프로브 카드(50)가 실질적으로 회전하는 것을 방해한다. 바람직하게는, 리프 스프링들(52)은 프로브 카드(50)의 주변에 대해 어느 정도 떨어져 위치되어, z-축 주위로의 프로브 플레이트에 대한 프로브 카드 회전에 실질적으로 최대 저항을 제공한다. 프로브 카드가도시된 것과 같이 직사각형일 때, 이는 리프 스프링(52)을 프로브 카드(50)의 4개의 각각의 코너들에 또는 근처에 위치시킴으로써 달성된다.
이러한 리프 스프링 장착 배열은 프로브 카드(50)가 받침대(16) 상에 위치된 웨이퍼와의 컨택 내로 그리고 바깥으로 이동할 수 있게 하며, 그리고 프로브 카드(50)의 한쪽 에지 또는 영역이 웨이퍼와 먼저 컨택하는 경우, 프로브 카드가 웨이퍼 상에 균일하게 "장착(settle)"되게 한다. 하지만, 프로브 카드(50)와 웨이퍼의 오정렬은 프로브 카드를 웨이퍼에 적용하는 동안 최소화되는데, 이는 리프 스프링들(52)이 웨이퍼의 표면을 가로질러 프로브 카드(50)의 이행(translation)을 견디며, 또한 웨이퍼의 표면에 수직인 축 주위로의 프로브 카드(50)의 회전을 견뎌내기 때문이다.
도 3 및 4는 리프 스프링들(52) 중의 하나를 상세히 도시한다. 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 리프 스프링(52)은 비선형 프로파일을 갖는다. 보다 구체적으로 설명하면, 리프 스프링(52)은 리프 스프링(52)의 폭을 가로질러 연장된 채널의 형태 내에 만곡한 중앙부(54)를 포함한다. 이 중앙부(54)는 리프 스프링이 압축력(F) 하에서 예상대로 변형될 수 있게 하는데, 그렇지 않으면 리프 스프링(52)을 예측 불가능하게 휘어지게 한다. 중앙부(54)는 또한 다른 리프 스프링들(52)이 장력 또는 압축력 하에서 실질적으로 같은 방법으로 작동하게 됨을 보장함으로써, 프로브 카드(50)에 대해 균일한 컴플라이언스(compliance)를 제공한다. 압축력 또는 장력 하에서의 리프 스프링의 예측가능한 컴플라이언스는 또한 장착 배열이, 프로브 카드와 프로브 플레이트 물질들의 열 팽창 계수의 모든 부정합으로부터 야기되는 모든 치수에 있어서의 변경들을 예측가능하게 보상할 수 있게 한다. 리프 스프링(52)은 그 내에 규정된 4개의 구멍들(56)을 포함하며, 이에 의해 리프 스프링이 프로브 카드 및 프로브 플레이트로 고정될 수 있게 된다.
단지 예시적으로, 본 발명의 카트리지에 이용하기 위한 리프 스프링은 0.8"(20.3mm)의 폭, 1.23"(31.2mm)의 길이, 0.010"(0.254mm)의 두께를 가지며, 중앙부(54)는 약 0.31"(7.87mm)의 반경을 갖는다. 이 리프 스프링(52)은 베릴륨 구리로 제조되지만, 모든 가능한 스프링 물질로 제조될 수 있다.
도 2를 다시 참조하면, 프로브 플레이트(14)가 프로브 카드(50)를 받아들이기 위한 오목부(58)를 규정한다는 것을 알 수 있다.
오목부(58)의 중앙에는 얇은 원통형 피스톤(64)을 받아들이기 위한 원통형 오목부(62)가 규정되어 있다. 오목부(58)의 중앙에는 또한 그 내에 슬리브(66)가 장착되어 있는 다른 원통형 오목부(65)가 규정되어 있다. 프로브 카드가 오목부(62) 내에 수용되어 있는 피스톤(64)에 의해 프로브 플레이트(14)에 장착될 때, 프로브 카드(50)의 뒷면에 장착된 가이드 플러그(68)가 슬리브(66) 내에 위치된다. 가이드 플러그(68)는 프로브 카드(50)가 웨이퍼 쪽으로 이동하고, 웨이퍼로부터 떨어질 때, 프로브 카드(50)의 부가적인 정렬 및 안내를 제공하는 역할을 한다.
프로브 카드(50), 피스톤(64) 및 프로브 플레이트(14) 간의 관계는 도 5 및 18에서 보다 상세히 도시된다. 도 5는 또한 이들 구성 소자들, 및 웨이퍼(74)가 위치되어 있는 척 플레이트(12) 간의 이용시의 관계를 도시하며, 도 18 및 19는 프로브 카드(5)가 가이드 플러그(68)에 어떻게 장착되는 지를 보여준다.
프로브 카드(50)는 에폭시 결합(83)에 의해 가이드 플러그(68)에 장착된다. 이용되는 에폭시는 전형적으로 록사이티TM 에어로빅 접착제(LoctiteTM aerobic adhesive)이다. 에폭시(83)의 작은 영역을 이용하여 그의 중앙에 프로브 카드(50)를 장착함으로써, 프로브 카드(50)와 카트리지의 나머지 부분 간의 오정합이 최소화되는데, 이는 프로브 카드(50)가 카트리지의 나머지 부분에 대해 자유롭게 팽창 또는 수축되기 때문이다. 결합하는 동안 정렬 플러그(68)에 대해 프로브 카드(50)를 중앙에 두기 위해, 그리고 정렬 플러그(68)와 프로브 카드(50) 간에 어느 정도의 컴플라이언스를 제공하기 위해, 테플론TM 테이프(81)의 스트립이 정렬 플러그(68)의 하위 경계 주위로 제공된다.
도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 슬리브(66)는 가이드 플러그(68)를 받아들이는 원통형의 내부 구멍을 갖는다. 슬리브(66) 내에는 3개의 홈(groove), 즉 구멍(70) 내의 홈(78)과, 슬리브(66)의 윗쪽 표면 내의 홈(80)과, 그리고 슬리브(66)의 스텝을 이루는 외부 표면 내의 홈(82)이 형성된다. 이들 3개의 홈들은 도시된 바와 같이 그 내에 있는 O-링을 갖는다. 유사하게, 피스톤(64)은 그의 에지(경계선) 내에 형성된 하나의 홈(84)과 그의 하부 표면에 형성된 하나의 홈(85)을 갖는다. 피스톤 내의 이러한 홈들 또한 그 내에 O-링을 갖는다. 이러한 다섯 개의 O-링은 피스톤 뒤의 공간(72)과 웨이퍼의 공통 주변 사이에 밀폐된 실(seal)을 제공하는 역할을 한다. 따라서, 피스톤(64) 뒤의 공간(72) 내의 공기 압력을 증가시킴으로써, 피스톤 (및 이에 따라 프로브 카드(50))가 웨이퍼(74) 쪽으로 전진할 수 있게 된다. 유사하게, 공간(72) 내의 공기 압력을 감소시킴으로써, 피스톤(64) (및 이에 따라 프로브 카드(50))가 웨이퍼(74)로부터 후퇴될 수 있게 된다. 이는 공간(72)과 프로브 플레이트(14) 외부에 위치된 니플들(31)중 하나 사이의 프로브 플레이트 내에 형성된 콘딧(conduit)을 통해 이루어진다.
대안적으로, 공간(72) 내의 압력이 변경되지 않은 채로 남는 다면, 피스톤은 웨이퍼(74)의 공통 주변의 압력을 변경시킴으로써 이동할 수 있게 됨으로써, 실행시 거꾸로 되는 것을 제외하고, 이전과 같이 피스톤(64)의 다른 측면들 간에 압력 차이를 생성하게 된다. 즉, 웨이퍼(74)의 공통 주변의 공기 압력을 감소시킴으로써, 피스톤 (및 이에 따른 프로브 카드(50))가 웨이퍼(74) 쪽으로 전진할 수 있게 된다. 유사하게, 웨이퍼(74)의 공통 주변 내의 공기 압력을 증가시킴으로써, 피스톤 (및 이에 따른 프로브 카드(50))가 웨이퍼(74)로부터 부분적으로 후퇴할 수 있게 된다. 웨이퍼(74)의 주변의 공기 압력의 조정은 프로브 플레이트(14) 내에 형성된 콘딧을 통해 이루어지며, 이 콘딧은 니플들(31)중 하나와 가이드 플러그(68) 뒤의 영역(79) 간의 유체 통신을 제공한다(도 18 참조). 영역(79)은 가이드 플러그(68) 내에 형성된 축 구멍(87) 및 하나 또는 그 이상의 횡단 구멍들(88)을 통해, 피스톤(64)과 프로브 카드(50) 간의 영역들과 번갈아가며 유체 통신을 한다. 따라서, 영역(79) 내의 압력이 감소되면, 이에 따라 웨이퍼(74)의 주변의 압력이 감소하게 된다. 웨이퍼(74) 주변의 압력 감소에 의해 피스톤(64)이 이동된다면, O-링(75)이 받침대(16)의 윗쪽 표면(18) 내에 규정된 환상 홈(76) 내에 제공된다. 프로브 카드(50)는 홈(76) 내의 O-링(75)과 인접하여 웨이퍼(74) 부근의 영역을 밀폐시킨다. 롬(76) 내에 O-링(75)을 이용하게 되면, 웨이퍼(74)의 청결함을 유지하는 것을 돕는다.
웨이퍼(74) 부근의 압력을 감소시키기 위해 상기에서 설명된 루팅에 대한 변형으로서, 진공 경로가 공기 밀폐에 의해 전달되기 전에 니플(31)로부터 척 플레이트(12)까지 프로브 플레이트(14) 내에서 짧은 거리로 이동할 수 있다. 이렇게 되면, 척 플레이트(12) 내에 형성된 통로를 통해 척 플레이트(12)로부터 웨이퍼(74)의 부근까지 전달되게 된다.
피스톤(64)의 이동 제어에 이용되는 니플들(31)은 이 니플들(31)에 결합된 공기 라인들이 제거될 때에 닫히는 타입이다. 이는 프로브 카드(50)에 필요한 작동력에 의해 웨이퍼(74)에 대해 전진한 후, 카트리지가 공기 라인들로부터 분리될 수 있으며, 그리고 필요한 프로브 작동력이 카트리지(10)에 의해 독립적으로 유지될 수 있게 된다는 것을 의미한다. 이는 웨이퍼의 번인이 웨이퍼와 프로브 카드를정렬하는 데에 필요한 비싼 장비와 별개로 수행될 수 있으며, 프로브 작동력을 제공하는 개별적인 메커니즘이 필요하지 않게 되는 장점을 갖는다. 하지만, 주목할 사항으로서, 카트리지(10)와의 공기 커넥션은 전형적으로 번인 챔버 내에서 재설정된다. 이는 다양한 공기 차이가 유지될 수 있게 하며(리크의 경우), 또한 카트리지가 가열 또는 냉각될 때 압력 차이가 일정하게 유지될 수 있게 한다.
카트리지는 또한 도 6에서 상세히 도시된 3개의 기계적인 연결 장치들(90)을 포함한다. 연결 장치들(90)은 척 플레이트(12)와 프로브 플레이트(14)를 함께 클램프하는 데에 이용된다. 연결 장치(90)는 도 1, 2 및 14에 도시된 바와 같이 위치되는 하위 부분(20) 및 상위 부분(92)을 포함한다. 주목할 사항으로서, 여기에서, "상위" 및 "하위"라는 용어는 편의로 이용되는 것이며, 연결 장치의 이러한 2개의 부분들은 모든 기능적인 방위에 이용될 수 있다.
연결 장치의 상위 부분(92)은 메일 커넥터(94)를 포함한다. 메일 커넥터(94)는 헤드(96) 및 넥(98)을 포함한다. 넥(98)의 바닥에서, 메일 커넥터는 원통형 피스톤(100)을 규정함으로써, 메일 연결 장치가 기판(102)에 착탈가능하게 장착된다. 도시된 실시예에서, 기판(102)은 프로브 플레이트(14) 내에 있다. 피스톤(100)의 에지에 규정된 홈(104) 내에는 피스톤(100)과 기판(102) 간의 인터페이스를 밀폐시키는 역할을 하는 실(106)이 위치된다. 메일 커넥터의 넥(98) 주위의 환형 홈(108) 내에는 몇 개의 벨빌(Belleville) 스프링(110)이 위치된다. 헤드(96)는 언더컷 표면(114)을 규정하며, 볼트(112)에 의해 넥(98)에 장착된다. 피스톤(100)의 다른 측 상에는, 기판(102)에 장착된 커버 플레이트들(116 및 118)이 있다. 스프링(110)은 각각 홈(108)의 바닥 표면 및 커버 플레이트(116)를 지탱한다. 피스톤(100), 커버 플레이트(118) 및 기판(102) 사이에는 공간(118)이 규정되어 있다. 공간(118)은 콘딧(120)에 의해 도 1에 도시된 니플들(33)에 연결된다. 고압의 공기를 콘딧(120)을 통해 공간(118) 내에 유입시킴으로써, 메일 커넥터(94)는 스프링들(110)의 편의(bias)에 대해 연장된 위치로 전진할 수 있게 된다.
이제, 도 6 및 7을 참조하면, 기계적인 연결 장치(90)의 하위 부분(20)은 제 1, 2 대향 턱들(122, 124)을 포함하는 것으로 도시된다. 턱들(122, 124)은 피벗 핀들(126)에 의해 척 플레이트에 피벗가능하게 장착된다. 이러한 장착 배열은 턱들(122, 124)이, 메일 커넥터(94)가 턱들(122, 124) 사이에 삽입될 수 있는 후퇴 위치(도 6), 및 턱들(122, 124)이 메일 커넥터(94)의 언더컷 표면(114)을 인게이징함으로써 턱들(122, 124)로부터 메일 커넥터(94)가 빠지는 것을 막는 인게이징 위치(도 8C)로부터 피벗될 수 있게 한다. 턱들은 경사진 웨지(wedge)(142) 내에 형성된 스레드 구멍들(127) 내에 위치된 2개의 스프링 플런저(plunger)들(125)에 의해 그들의 인게이징 위치 쪽으로 치우친다. 각 스프링 플런저들은 이들이 구멍들(127) 내에 선택적으로 위치될 수 있게 하는 스레드 외부 표면을 갖는다.
제 1, 2 턱들(122, 124)은 각각 키 또는 프로브(130)에 의해 작동될 수 있는 경사진 표면(128)을 포함하여, 턱들(122 124)을 그들의 인게이징 위치들로부터 후퇴 위치들로 이동시킨다. 프로브 또는 키(130)는 구형 헤드(132)를 포함하며, 척 플레이트(12) 내에 규정된 구멍을 통해 삽입된다. 각 턱들(122, 124)은 이용시 메일 커넥터(94)의 언더컷 표면(114)을 인게이지(engage)하는 언더컷 표면(138)을 갖는 돌출 립(136)을 포함한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 립의 앞 표면에는 원형 노치가 형성되어, 헤드(96)가 턱들(122, 124)의 과도한 후퇴없이 수신될 수 있게 한다.
턱들(122, 124)은 조정가능한 스톱(stop)(140)에 의해 둘러싸여진다. 조정가능한 스톱(140)은 4개의 나사들(144)에 의해 경사진 웨지(142)의 상부에 장착된다. 나사들(144)은 스톱(140)의 하부 에지들로부터 연장된 2개의 플랜지들(148) 내에 규정된 슬롯들(146)을 통과한다. 웨지(142)는 4개의 볼트들(152)에 의해 척 플레이트(12)에 장착된다. 스톱의 상부 에지들은, 연결 장치(90)가 인게이지될 때 커버 플레이트(116)의 해당하는 올려진 부분(156)이 기대게 되는 중앙이 올려진 부분들(154)을 포함하며, 이에 대해서는 하기에서 보다 상세히 설명된다.
조정 메커니즘(158)이 웨지(154)의 한 단부에 장착된다. 이 조정 메커니즘(158)은 내부적으로 스레드된 배럴(160) 및 외부적으로 스레드된 로드(162)를 포함한다. 로드(162)는 그 내에 규정된 육각형의 오목부를 가지며, 이 오목부에 의해 앨린 렌치(allen wrench)가 로드를 회전시키는 데에 이용될 수 있게 됨으로써, 이를 전진 또는 후퇴시킨다. 척 플레이트(12) 위의 올려진 부분(156)의 높이를 조정하기 위해, 나사들(144)이 느슨하게 되고 로드(160)가 회전되어 경사진 웨지(142)를 따라 스톱(140)을 전진 또는 후퇴시킨다. 바람직한 조정이 이루어질 때, 나사들(144)은 다시 조여진다. 기계적인 연결 장치들(90)의 3개의 모든 하위 부분들(20)의 스톱들(140)을 조정함으로써, 척 플레이트(12)와 프로브 플레이트(14) 간의 거리(이들이 함께 클램프될 때)가 변경될 수 있게 된다. 도 5를 참조하여, 이러한 배열은 카트리지가 다른 크기를 갖는 프로브 카드들 및 웨이퍼들에 적응될 수 있으며, 또한 웨이퍼(74)와 프로브 카드(50) 간의 관계에 대한 미세한 조정을 할 수 있게 된다는 것을 주목하자.
주목할 사항으로서, 기계적인 연결 장치(90)는, 정상적으로 후퇴(retract)된 메일 커넥터(94)와 정상적으로 닫혀진 턱들(122, 124)을 구비하는 구성을 갖는 것으로 도시되기는 하였지만, 이러한 배열은 정상적으로 연장된 메일 커넥터와 정상적으로 열려진 턱들(122, 124)을 제공하도록 변경될 수 있다.
도 8A 내지 8D는 기계적인 연결 장치(90)의 작동 순서를 도시한다. 도 8A에 도시된 바와 같이, 키 또는 프로브(130)는 경사진 표면들(128)에 대해 제 1, 2 턱들(122, 124) 사이로 전진되며, 이로써 턱들(122,124)을 그들의 인게이징 위치들로부터 그들의 후퇴 위치들로 이동시킨다. 공간(118)은 척 플레이트(12)의 방향에서 피스톤(100)(및 이에 따른 메일 커넥터(94))을 전진시키기 위해 일정한 압력으로 유지된다. 이렇게 되면, 척 플레이트(12) 및 프로브 플레이트(14)는 함께 움직여, 도 8B에 도시된 바와 같이 메일 커넥터의 헤드(96)를 턱들(122, 124) 간에 위치시킨다. 헤드(96)와 후퇴된 턱들(122, 124) 간의 정렬은 척 플레이트(12) 상의 웨이퍼의 위치 정확도에 있어서의 기대 편차 보다 큰 양 만큼, 척 플레이트(12)와 프로브 플레이트(14)의 측면 오정렬 (즉, 웨이퍼(74)의 표면에 평행인 방향으로)을 가능하게 하기에 충분하다. 도시된 실시예에서, 연결 메커니즘(90)은 +/-0.05"(+/-1.27mm)의, 척 플레이트(12)와 프로브 플레이트(14)의 상대적인 측면 이동 범위에 걸쳐서 인게이지될 수 있게 된다. 하기에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 이는 웨이퍼(74)가 받침대(16) 상에 비교적 그대로 위치될 수 있게 한다. 이렇게 되면, 웨이퍼와 프로브 카드(50)의 정확한 정렬이 프로브 플레이트(14)와 척 플레이트가 어떻게 매치될 것인 지에 대해 관심을 갖지 않으면서 -웨이퍼(74)와 프로브 플레이트(14)를 정렬시킴으로써- 직접적으로 이루어진다. 이렇게 되면, 프로브 플레이트(14)와 척 플레이트(12)가 함께 고정되어 프로브 플레이트(14)와 웨이퍼(74) 간의 정렬을 유지할 수 있게 된다. 이러한 방법으로 프로브 플레이트(14)와 웨이퍼(74)를 직접적으로 정렬하게 되면, 먼저 척 플레이트(12)와 웨이퍼를 정렬한 다음, 척 플레이트(12)와 프로브 플레이트(14)를 정렬함으로써 웨이퍼가 프로브 플레이트(14)와 간접적으로 정렬되는 경우 발생하는 공차들의 축적을 피할 수 있게 된다.
웨이퍼(74)와 프로브 카드(50) 간의 정렬에 필요한 공차에 대한 예시적인 도면들은 변형적인 웨이퍼 레벨 번인 및 테스트 해결책들, 예를 들어 (+/-25미크론)(고어 프로브 카드 정렬 패드 기하구조 기반의) +/-0.001", (NHK 포고 핀 어댑터 플레이트 핀 배치에 대한) +/-0.0005"(+/-12.5미크론)에 대한 것들과 동일하다. 하지만, 주목할 사항으로서, 프로브 카드(50)와 웨이퍼(74)의 정렬에 필요한 공차는 웨이퍼 상에 형성되는 집적 회로의 특정한 타입, 웨이퍼 상의 컨택 패드들의 크기 및 피치, 그리고 이용되는 특정한 프로브 카드에 의존한다. 반도체 디바이스 제조시 특징부들의 크기가 감소됨에 따라, 요구되는 정렬 공차가 대응 방법으로 감소된다. 따라서, 상기 인용된 도면들은 척 플레이트(12) 상에서의 웨이퍼의 거친 배열과 프로브 카드(50)와 웨이퍼(74) 간의 섬세한 배열 간의 일반적인 관계를 설명하기 위해 이용되는 예들일 뿐이라는 것을 주목하자. 도 8B로부터 알 수 있는 바와 같이, 프로브 또는 키(130)가 턱들(122, 124) 사이로부터 빠지게 됨으로써, 턱들(122, 124)이 그들의 인게이징 위치들로 돌아갈 수 있게 된다. 이렇게 되면, 도 8D에 도시된 바와 같이, 피스톤(100) 뒤의 공간(18)은 감압되며, 메일 커넥터(94)는 스프링들(110)의 바이어싱 효과에 의해 후퇴된다. 메일 커넥터(94)가 후퇴할 때, 이 메일 커넥터(94)의 언더컷 표면(114)은 턱들(122, 124)의 언더컷 표면들(138)을 인게이지한다. 이는, 스톱(140)의 중앙이 올려진 부분(154)이 커버 플레이트(116)의 올려진 부분(156)에 접할 때 까지, 척 플레이트(12)와 프로브 플레이트(14)를 함께 끌어당긴다. 주목할 사항으로서, 도 8D에 도시된 기계적인 연결 장치(90)의 인게이지된 위치에서, 스프링들(110)은 여전히 압착되어 있으며, 이는 척 플레이트(12)와 프로브 플레이트(14) 간의 양의 클램핑력을 제공한다. 도시된 실시예에서, 도 8D에 도시된 바와 같이 완전히 인게이지될 때, 각 기계적인 연결 장치의 클램핑력은 165 내지 230 파운드(735 내지 1020N)이며, 이는 카트리지(10)에 대해 총 500 내지 700 파운드(2.2 내지 3.1kN)의 클램핑력을 제공한다. 완전히 인게이지될 때, 프로브 플레이트(14) 및 척 플레이트(12)는 이러한 클램핑력에 의해 분리되는 것이 방지되며, 표면들(154 및 156)의 마찰 인게이지먼트에 의해 서로에 대해 이행되는 것이 방지된다. 프로브 카드(50)와 웨이퍼(74) 간의 마찰 인게이지먼트는 또한 프로브 플레이트(14)와 척 플레이트(12)가 서로에 대해 이행되는 것을 막는 것을 돕는다.
또한, 스프링들(110)은 클램프된 카트리지 내에 바람직하지 않은 열 스트레스의 축적 방지를 돕는데, 이는 스프링들(110)이 메일 커넥터(94)의 세로축을 따라 모든 열 유도 치수 변화들에 응답하여 메일 커넥터(94)의 이동을 허용하기 때문이다.
기계적인 연결 장치의 접속을 풀기 위해서는, 도 8A 내지 8D를 참조하여 상기 설명된 절차가 반대로 실행된다.
도 9는 도 8D에 도시된 바와 같이 인게이지된 턱들(122, 124) 및 메일 커넥터(94) 간의 관계를 개략적으로 도시한다. 인게이지될 때, 넥(98)과 립들(136)의 에지들 사이에는 "a" 및 "b" 틈들이 있으며, 헤드(96)의 가장 바깥쪽 에지와 턱들(122, 124)의 안쪽 표면들 간에는 "c" 및 "d"의 틈들이 있다는 것을 알 수 있다. 이러한 틈들은, 턱들(122, 124) 간의 메일 커넥터(94)의 왼쪽-오른쪽 위치(도 9) 간에 편차가 있을 때 조차도, 턱들(122, 124)이 방해받지 않으면서 헤드(96)를 인게이지할 수 있게 한다. 유사하게, 주목할 사항으로서, 메일 커넥터는 헤드(96)와 턱들(122, 124)의 인게이지먼트에 영향을 주지 않으면서 한계 내에서 도 9의 평면에 수직인 방향으로 오정렬될 수 있다. 이는, 상기 및 하기에서 설명되는 바와 같이, 연결 메커니즘(90)이 척 플레이트(12)와 프로브 플레이트(14)의 상대적인 측면 이동 범위에 걸쳐서 인게이지되게 한다. 도시된 실시예에서, 연결 메커니즘(90)에의해 허용될 수 있는 척 플레이트(12)와 프로브 플레이트(14)이 총 측면 오정렬은 +/-0.05"(+/-1.27mm)이다.
턱들(122, 124)의 립(136)은 다수의 프로파일들중 어떠한 하나를 가질 수 있는데, 도 10 내지 12는 이들의 예를 도시한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 립(136)은 단일선을 따라 메일 커넥터(94)의 언더컷 표면(114)을 컨택시키는 비교적 날카로운 에지(170)를 규정하는 프로파일을 가질 수 있다. 대안적으로, 립(136)은 도 11에 도시된 반-원통형 프로파일(172)을 가질 수 있는데, 이는 또한 립(136)과 메일 커넥터(94)의 언더컷 표면(114) 간의 라인 컨택을 제공한다. 또한, 립(136)은 도 12에 도시된 구형 돌출부(174)를 포함할 수 있는데, 이는 메일 커넥터(94)의 언더컷 표면(114)과의 포인트 컨택을 제공한다. 주목할 사항으로서, 이러한 특징들 및 형상들이 턱들ㄹ(122, 124) 상에서 도시되기는 하였지만, 이들 또는 유사한 특징들 및 프로파일들은 메일 커넥터(94)의 언더컷 표면(113) 상에 제공될 수 있다. 출원인은 턱들(122, 124)과 메일 커넥터(94)의 언더컷 표면(114) 간의 선 또는 점 컨택을 제공하게 되면, 도 8A 내지 8D과 관련하여 상기 설명된 인게이징 공정 동안 측면 힘들의 형성을 막는 것을 돕는 다고 믿고 있다. 이러한 측면 힘들은 프로브 플레이트(14)와 척 플레이트(12)의 측면 이동을 야기시킬 수 있으며, 이는 잠재적으로 프로브 플레이트(14)와 척 플레이트(12)의 오정렬을 야기시키는데, 이는 피해야만 하는 것이다.
주목할 사항으로서, 턱들(122, 124)이 척 플레이트(12)에 피벗 장착되는 동안, 이러한 배열에 대한 변형이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 턱(들)은 메일 커넥터가 각각 후퇴될 수 있고 될 수 없는 2개의 위치들 간에서 이동가능한 슬라이딩 부재들을 포함할 수 있다. 또한, 턱은 그 내에 키구멍-형태의 틈을 포함하고, 메일 커넥터가 이 틈의 더 큰 부분 내에 삽입가능하며, 그리고 플레이트가 틈의 더 작은 부분 내에 메일 커넥터의 넥(98)을 위치시키기 위해 메일 커넥터(94)에 대해 이동될 때 후퇴되는 것을 막는, 플레이트의 형태를 취할 수 있다. 따라서, "턱"이란 용어는 메일 커넥터의 수용 및 보유를 선택적으로 허용하는 모든 배열에 적용될 수 있다.
또한, 주목할 사항으로서, 기계적인 연결 장치(90)는 운동학적인 커플링이다. 이 운동학적인 커플링은 제어되고 예측가능한 방향들에서의 힘 또는 이동을 제공한다. 연결 장치(90)는 인게이지되는 동안 (웨이퍼에 수직인) Z-방향에만 이동 및 클램핑힘을 제공하도록 설계된다. Z-방향에만 힘 및 이동을 제공함으로써, 클램핑 장치의 작동 결과인 프로브 플레이트(14)와 웨이퍼(74) 간의 오정렬이 감소된다. 그의 운동학적인 특성에 기인하는 기계적인 연결 장치(90)의 양상들은 턱들(122,124)이 척 플레이트(12)에 피벗가능하게 장착된다는 사실과, 헤드(96)와 턱들(122, 124) 간에 선 또는 점 컨택이 있다는 사실과, 메일 커넥터(94)가 Z-방향에서만 이동한다는 사실과, 그리고 프로브 플레이트(14)와 척 플레이트(12) 간의 횡단 이동은 Z-방향에 수직인 2개의 평평한 표면들(154, 156) 간의 마찰 인게이지먼트에 의해 저지된다는 사실이다.
도 1 및 2를 참조하여 상기 설명한 바와 같이, 프로브 카드(50)는 2개의 프린트 회로 기판들에 의해 전기 커넥터들(46)에 전기적으로 연결된다. 도 13 및 14는 프린트 회로 기판들의 구성과, 이들이 커넥터들(46)과 프로브 카드(50)에 어떻게 연결되는 지를 보여준다.
도 13은 프로브 플레이트(14)를 통한 부분적인 세로 단면도로서, 커넥터 블록(44), 커넥터들(46), 플랜지(40) 및 실(42)을 도시한다. 도 13으로부터 알 수 있는 바와 같이, 커넥터들(46)은 상위 커넥터들(180) 및 하위 커넥터들(182)을 포함한다. 커넥터들(180, 182)은 동시에 출원되어 계류중인 공동 소유의 출원 "웨이퍼 레벨 번인 및 전기 테스트 시스템 및 방법"(1999년 7월 14일 출원된 미국 출원 제09/353,121호)에서 보다 상세히 설명된다.
커넥터들(180, 182)은 높은 핀 밀도 커넥터들이다. 커넥터들은 절연 핀들을 포함하며, 신호 핀들은 전자기 간섭(EM1) 보호 하우징 내에 세트된다. 이러한 타입의 적절한 높은 핀 밀도 커넥터들은 펜실베니아 하리스버그의 AMP사로부터 입수할 수 잇는바, 본원에서는 이에 대해 더 이상 설명하지 않는다.
상위 커넥터들(180)은 스페이서 블록(184) 및 정렬 핀(186)에 의해 커넥터 블록(44)에 장착된다. 정렬 핀(186)은 상위 커넥터들(180)과 하위 커넥터들(182)을 정렬시키는 역할을 한다. 단일 정렬 핀(186)이 도 13의 평면을 가로지르는 방향으로 스페이서 블록(184)을 따라 중심적으로 위치되어, 커넥터 블록(44)과 스페이서 블록(184) 간의 열적인 부정합을 도모한다. 커넥터 블록(44)과 스페이서 블록(184)을 함께 보유하기 위한 부가적인 잠금 금속구(fastener)들이 제공된다. 이러한 부가적인 잠금 금속구들은 정렬 핀(186)과 측면으로 떨어져 위치되며, 바람직하게는 온도 불안정에서 비롯되는 스페이스 블록(184)과 커넥트 블록 간의 어떠한 이동을 가능하게 한다. 이용될 수 있는 부가적인 잠금 금속구들의 예로는 작은 너트 및 볼트 결합이 있는데, 이는 고정될 구성 소자들의 표면들을 인게이지 하기 위해 각 단부에 스프링 또는 웨이브 와셔들을 갖는다. 이 스프링 또는 웨이브 와셔들은 커넥터 블록(44)과 스페이스 블록(184) 간의 열적인 오정합들로부터 야기되는 상대적인 이동 동안 어떠한 움직임을 가능하게 하면서 클램핑 힘을 제공한다.
각 커넥터들(180)은, 플랜지(40) 내에 형성된 슬롯(190)을 통해 프로브 플레이트(14)의 아랫쪽으로 통과하는 강성 프린트 회로 기판(188)에 기계적으로 그리고 전기적으로 결합된다. 각 커넥터들(180)은 커넥터 블록(44)에 장착되며, 구부릴 수 있는 프린트 회로 기판(192)에 기계적으로 그리고 전기적으로 결합된다. 구부릴 수 있는 프린트 회로 기판(192)은 스페이서 블록(186)과 커넥터 블록(44) 간에 규정된 슬롯(미도시)을 통과한 다음, -강성 프린트 회로 기판(188)과 함께- 슬롯(190)을 통해 프로브 플레이트(14)의 아랫쪽으로 통과한다. 강성 프린트 회로 기판(188)은 테스트시 웨이퍼와 신호를 주고 받는 데에 이용되며, 구부릴 수 있는 프린트 회로 기판은 테스트시 웨이퍼에 전력을 제공하는 데에 이용된다.
도 14는 프로브 플레이트(14) 밑면의 개략도이다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 구부릴 수 있는 프린트 회로 기판(192)은, 플랜지(40)를 통과한 후, 일반적으로 L-형태의 구성으로 프로브 카드(50)의 어느 측면 상에 연장된다. 구부릴 수 있는 각 프린트 회로 기판(192)의 바로 밑에는 프로브 카드(50) 주위에 유사한 방법으로 연장되는 강성 프린트 회로 기판(188)이 위치된다. 프린트 회로 기판들은 다수의 적절하게 위치된 나사들에 의해 프로브 플레이트(14)에 대해 유지된다. 프로브 카드(50)와의 전기적인 연결은 다수의 플렉서블한 내부 연결들(196)에 의해 이루어진다. 내부 연결들(196)은 이용시 프로브 카드(50)의 이동을 도모하기에 충분히 플렉서블하다.
본 발명의 카트리지에서의, 그리고 본 발명의 카트리지와의 전기적인 연결들은 본 발명과 동시에 출원되어 계류중인 공동 소유의 출원 "웨이퍼 레벨 번인 및 전기 테스트 시스템 및 방법"(1999년 7월 14일 출원된 미국 출원 제09/353,121호)에서 보다 상세히 설명된다.
도 1 및 5를 다시 참조하여, 척 플레이트(12)는 번인 또는 테스트 동안 웨이퍼를 위치시키고 열 처리를 시험하는 그의 작업들에 특정한 특징을 갖는다. 척 플레이트(12) 내에는 다수의 채널들(22)이 형성된다. 카트리지(10)가 이용시 번인 챔버 내에 위치되면, 유체가 이들 채널들(22)을 통해 덕트(duct)되어 번인 동안 웨이퍼에 의해 방산된 열을 제거한다. 채널들(22)은 열 전송을 더 촉진시키기 위해 중단 또는 스태거될 수 있으며, 또한 카트리지의 작동에 필요한 많은 기계적인 특성들을 이용하기 위해 중단될 수 있다. 척 플레이트(12) 내에 채널들(22)을 형성하는 것에 대한 변형으로서, 척 플레이트(12)는 유체 채널들이 형성되는 번인 챔버 내의 개별적인 플레이트와 컨택하면서 위치될 수 있다.
척 플레이트(12)의 전체 크기 및 형태는 존재하는 번인 챔버 구성에서의 공간 고려 뿐 아니라, 웨이퍼 크기로부터 결정된다. 이용시, 웨이퍼는 받침대(16)의 상위 표면(18) 상에 위치된다. 상위 표면(18)은 높은 정도로 매끄럽고 평탄해질 때 까지 연마되고 랩(lap)된다. 이는 또한 웨이퍼를 구속하기 위한 진공 홈들(19)을 포함한다. 이 상위 표면(18)은 테스트 중인 웨이퍼의 타입에 적절한 도금 또는 코팅을 받아들인다. 받침대(16)의 측면으로 (방사적으로) 돌출된 것은 카트리지 히터들(21)을 받는 다수의 구멍들이다. 이들은 온도 제어를 달성하기 위해 몇 개의 작동 모드를 위한 열을 제공한다. 그의 상부 표면 가까이의 척 내에는 웨이퍼 온도를 간접적으로 감지하는 온도 센서(23)가 설치된다. 이러한 특징들에 부가하여, 온도 균일성을 달성하기 위한 부가적인 특징들이 이하 설명된다.
웨이퍼의 온도 제어는 다음과 같이 이루어진다. 번인 챔버로부터의 공기는 전력을 공급받은 웨이퍼가 프로브 카드(50)에 의해 상부 표면에 눌려지는 동안 척 플레이트(12)의 채널들(22)을 통해 덕트된다. 챔버 척 플레이트 시스템 및 웨이퍼 전력 소모의 특징들을 이용하여 계산된 온도로 세트된다. 세밀한 온도 제어는 상기 설명된 카트리지 히터들(21)을 이용한 가열 부가로부터 이루어진다. 표준 온도 제어기가 이용되어 이들 히터들에 전력을 공급하며, 그리고 온도 센서(23)로부터의 입력을 수신함으로써, 온도 제어기는 받침대(16)의 온도의 액티브한, 폐쇄 루프 피드백 제어를 제공한다.
히터들(21)에 대한 전력 및 온도 센서(23)로부터의 신호 또한 커넥터들(46)을 통해 루트된다. 커넥터들(46)로부터, 전기적인 연결은 프로브 플레이트(14) 상에 장착된 포고 핀들을 통해 척 플레이트(12) 상의 컨택 패드들로 이어진다. 이 컨택 패드들로부터, 받침대(16)를 둘러싸는 하나 또는 그 이상의 플렉서블한 프린트 회로 기판들을 통해 히터들(21) 및 온도 센서와의 전기적인 연결이 형성된다.
주목할 사항으로서, 이용시 열 흐름, 및 척 플레이트(12) 내에서의 결과적인 온도 프로파일은 이상적인 것 보다는 못하다. 특히, 주목할 사항으로서, 척 플레이트(12)의 받침대(16)의 상위 표면(18)을 가로질러 균일하고 평탄한 온도 프로파일을 갖는다. 척 플레이트(12)는 알루미늄이다. 열은 금속 물체들을 통해 매우 잘 전도되지만, 기계적인 압박을 갖도록 설계된 물체는 (아마도) 지정된 표면 상에서 부적절한 온도 분포를 가질 것이다. 열은 공기를 통해 금속 보다는 더 부족한 양 만큼 전도 (및 대류)된다. 본원에서 설명되는 척 플레이트(12)의 실시예는 특정한 영역들 그리고/또는 방향들에서 금속 물체의 유효 전도성을 변화시키는, 정확히 치수가 정해지는 금속 제거 영역들을 도입함으로써, 온도 분포가 척 플레이트의 외부의 물리적인 치수들 및 열적인 경계 조건들로부터 분리될 수 있게 한다. 이 결과는 주어진 표면 상에서의 온도 분포를 기능들 그리고/또는 값들의 광범위에 맞출 수 있는 능력이다.
상기 설명한 바와 같이, 웨이퍼(74)는 도 5에 도시된 바와 같이 받침대(16)의 상위 표면(18) 상에 위치된다. 이 표면은 그 위에 있는 웨이퍼(74)에 의해 소모되는 전력으로 인한 열 흐름을 경험한다. 척 플레이트(12)의 구성은 외형의 치수들이 기계적인 이유로 선택되었을 때 조차도, 이러한 표면이 더 등온적으로 될 수 있게 한다.
받침대(16)의 주위로 연장되어 있는, 상위 표면(18)에 평행한 하나 또는 그 이상의 정확히 치수가 정해진 홈들을 이용하게 되면 척 플레이트(12)의 열 처리를 돕는다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 도시된 실시예에서는, 이러한 하나의 홈, 하위 홈(198)이 제공된다. 주목할 사항으로서, 상위 홈(200)이 또한 척 플레이트(12) 내에 형성될 수 있지만, 이러한 홈은 단지 카트리지 히터들과 온도 센서들과의 전기 배선의 루팅에만 이용되며, 척 플레이트의 열 처리에는 기여하지 않는다. 상위 표면(18)의 외부 영역들로의 열 흐름은 홈(198)에 의해 안쪽으로의 방사적인 이동이 강요되며, 이에 따라 (중앙보다 본래 더 낮은) 에지 온도를 올린다. 적절한 크기 및 형태의 홈(198)에 대해, 거의 일정한 온도의 상부 표면(18)을 달성할 수 있게 된다.
받침대(16)의 상위 표면(18) 상의 등온선들을 보여주는 도 15 내지 17은 본 발명의 카트리지의 열 처리 특성들의 작동을 보다 완벽하게 이해하는 데에 유용하다. 도 15는 열 처리 특성들이 없는 받침대(16)의 상위 표면(18) 내에 형성된 타원의 등온선들(238)을 도시한다. 각 등온선(240)의 온도는 ℃로 도시된다. 타원의 등온선들은 전형적으로 (채널들(22)을 가로지르는) 척 플레이트의 폭에 대한 (채널(22)을 따르는) 척 플레이트(12)의 길이의 종횡비의 결과로서 발생한다. 타원의 등온선들을 원형의 등온선들로 바꾸기 위해, 받침대 주위를 통과할 때 홈(198)의 깊이가 변화될 수 있다. 척 플레이트의 특정한 기하구조에 의존하여, 등온선들이 타원형이 되지 않을 수 있다. 도 16은 이러한 경우를 도시하는데, 여기서 등온선들은 일반적으로 원형이다. 이러한 경우에는, 홈(198)의 깊이를 변화시킬 필요가 없다. 도 17에 도시된 바와 같이, 적절한 홈(198)이 제공되면, 등온선들(242)은 본질적으로 원형을 갖게 되며, 그리고 받침대(16)의 바깥쪽 에지에 인접하는 온도를 올림으로써, 상위 표면은 본질적으로 등온적으로 된다.
실제로, 집적 회로들의 번인은 대개 125 내지 150℃에서 수행된다. 한 전형적인 주기에서, 집적 회로들은 6시간 동안 125 내지 150℃로 가열된 다음, 70℃에서 반시간 동안 전기적인 테스트가 수행된다. 전형적인 DRAM 집적 회로 웨이퍼의 번인 동안, 약 500W의 전력을 공급하는 전기 신호들이 웨이퍼에 공급된다. 만일 열적인 척 플레이트 상에 홈(198)이 제공되지 않는 다면, 받침대(16)의 표면에 걸쳐서 약 3℃의 온도 변화가 있다. 척 플레이트(12) 상에 적절한 홈(198)이 제공된다면, 받침대(16)의 표면에 걸쳐서 1℃ 이하의 온도 변화가 있다.
보다 높은 전력 레벨들에서, 받침대(16)의 표면에 걸친 온도 변화는 보다 크다. 예를 들어, 어떠한 논리 디바이스들은 웨이퍼에 1kW를 초과하는 입력을 발생시키는 전기 신호들을 인가할 것을 필요로 한다. 특정한 논리 디바이스들은 1.5kW 만큼 높은 전력 입력들을 필요로 한다. 웨이퍼에 1.5kW의 전력이 인가되는 상태에서, 홈(198)이 척 플레이트(12) 상에 제공되지 않는 다면, 이러한 조건들 하에서 받침대(16)의 표면에 걸쳐서 약 10℃의 온도 변화가 있게 된다. 이러한 온도 변화는 상당한 문제가 된다. 척 플레이트(12) 상에 홈(198)이 있다면, 이러한 조건들 하에서 받침대(16)의 표면에 걸쳐서 단지 2℃의 온도 변화 만이 있게 된다.
특정 예에서, 0.865인치(22.0mm)의 받침대 높이를 갖는, 각각 18.72인치(475mm) 및 16.5인치(419mm)의 척 플레이트의 8인치(200mm) 반도체 웨이퍼 및 (채널들(22)을 따른) 길이 및 (채널들(22)을 가로지르는) 폭과 함께 이용하기 위해, 홈(198)은 0.062인치(1.57mm)의 높이 및 1.043인치(26.49mm)의 깊이를 갖는다. 도시된 카트리지에 대해, 출원인은 실질적으로 등온선들은 타원형이 아니며, 이에 따라 받침대(16) 주위를 통과할 때 홈(198)의 깊이를 변화시킬 필요가 없다는 것을 발견하였다.
하지만, 홈의 특성 변화는 등온선들의 형태를 카트리지 시스템의 특정한 열 특성들에 맞추기 위한 유용한 기술이 될 수 있다. 예를 들어, 채널들(22) 내의 유체는 그것이 채널들(22)을 따라 흐를 때 온도를 높이는데, 이는 유체로 전달되는 열 때문이다. 이러한 온도 증가의 결과로서, 유체로의 열 전달이 채널들(22)의 길이를 따라 감소될 것이다. 결과적으로 이는 채널들(22)의 길이를 따라 받침대들 상에서 바람직하지 않은 온도 증감을 야기시킬 수 있다. 이는 채널들의 입구쪽에 홈을 더 깊게 형성하거나, 또는 부가적인 홈들을 제공하거나, 또는 다른 방법들로 홈을 조정함으로써 보상될 수 있다.
홈(198)의 특정한 특성들은 번인 시스템의 특정한 특성들 및 작동에 따라 변한다. 특정한 방법으로 작동되는 특정한 번인 시스템에 대한 홈의 파라미터들을 결정하기 위해, 척 플레이트의 컴퓨터 기반 열 전달 모델이 발생되며, 그리고 척의 열 전달 특성이 모델링된다. 그런 다음, 모델이 만족스러운 열 특성들을 나타낼 때 까지, 가열 전달 모델 내의 척 플레이트의 적절한 특성들(예를 들어, 홈의 깊이 및 깊이 변화)이 조정된다. 이때, 연구소에서 시작품이 형성되고 테스트되어, 컴퓨터-기반 모델을 검증한다. 만일 시작품이 만족스러운 열 특성들을 나타낸다면, 이 시작품의 기하구조가 채택될 것이다. 만일 시작품이 만족스러운 열 특성들을 나타내지 못한다면, 시작품이 만족스러운 열 특성들을 나타낼 때 까지, 열 모델 및 시작품에, 또는 단지 시작품에만 다른 조정들이 수행된다.
척 플레이트(12)는 알루미늄 또는 다른 적절한 금속 또는 다른 물질 등의 높은 열 전도성 물질로 제조된다. 이는 단일 부분의 물질들을 기계 가공함으로써 완전하게 형성되거나, 또는 개별적인 부분들의 물질을 고정시켜 조립되어 도시된 구성을 형성한다. 바람직하게는, 척 플레이트(12)는 완전하게 형성되는데, 이는 하위 소자들 간의 인터페이스들의 부재가 척 플레이트(12)의 상위 표면(18)과 채널들(22) 내의 유체 간의 열 전달 효율성을 증가시키기 때문이다. 특히, 이는 공기가, 액체 냉각제의 이용을 필요로 하기 전에, 다른 방법으로 가능한 것 보다 더 높은 웨이퍼 전력 소모 레벨에서 채널들(22) 내의 열 전달 유체로서 이용될 수 있게 한다. 가스 냉각제의 이용이 액제 냉각제의 이용 보다 더 편리하다.
이제, 카트리지(10)로의 웨이퍼의 로딩에 대해 설명한다. 먼저, 척 플레이트(12)와 프로브 플레이트(14)가 정렬 시스템 내에 삽입된다. 정렬 시스템은 피스톤들(64 및 100)의 이동을 달성하고 받침대(16) 상에 웨이퍼(74)를 보유하기 위해, 압력이 일정하게 유지된 공기 또는 흡입관(suction)을 공급하기 위한 적절한 공기 또는 진공 연결들을 포함한다.
일단 척 플레이트(12)가 정렬 시스템 내에 삽입되면, 웨이퍼(74)가 받침대의상위 표면 상에 놓여진다. 받침대 위에서의 웨이퍼의 배치는 비교적 그대로 (예를 들어, +/-0.005인치(+/-0.127mm)의 공차 내에서) 이루어질 수 있는데, 이는 프로브 플레이트(14)와 척 플레이트(12) 간의 오정렬을 도모하는 기계적인 연결 장치(90)의 성능이, 척 플레이트(12)와 프로브 플레이트(14)의 정확한 정렬에 대해 걱정하지 않으면서, 프로브 플레이트(50)의 미세한 정렬이 웨이퍼에 대해 바로 이루어질 수 있게 하기 때문이다. 받침대(16) 상에서의 웨이퍼(74)의 배치는, 전형적으로 로봇 암들 및 중앙 및 노치 또는 플랫 파인더를 포함하는 공지된 자동 웨이퍼 예비정렬(prealignment) 장치를 이용하여 수행될 수 있다. 예비정렬 장치는 웨이퍼(74)를 받침대(16) 상에 x 및 y 방향들로 정렬시키며, 웨이퍼 내의 노치 또는 플랫을 이용하여 회전된다(θ). 대안적으로, 척 상에서의 웨이퍼의 정렬은 공지된 수동 정렬 고정물을 이용하여 이루어질 수 있다.
일단 웨이퍼(74)가 받침대(16)의 상위 표면(18) 상에 위치되면, 웨이퍼(74) 아래의 홈들(19)에 진공이 공급됨으로써, 웨이퍼를 받침대(16) 상에 안전하게 유지시킨다. 피스톤(64) 뒤의 공간(72) 내의 공기 압력이 또한 감소되어, 피스톤(64) 및 프로브 카드(50)를 웨이퍼(74)로부터 후퇴시킨다.
이후, 장면 포착 시스템이 웨이퍼 및 프로브 카드의 이미지들을 포착하고, 정렬 시스템이 프로브 카드(50)와 웨이퍼(74)를 정렬하는 데에 어떤 이동이 필요한 지를 결정하기 위한 계산을 수행한다. 이렇게 되면, 프로브 카드(50) 및 웨이퍼(74)의 정확한 정렬이 이루어진다. 이는 프로브 플레이트(14) 또는 척 플레이트(12)의 이동에 의해서, 또는 척 플레이트 내에 형성된 구멍들을 통해 연장된 웨이퍼 리프트 핀들을 이용하여 웨이퍼를 재위치시킴으로써 이루어질 수 있다.
변형예로서, 웨이퍼가 웨이퍼 핸들링 로봇에 의해 유지되는 동안 웨이퍼(74)의 이미지를 포획한 다음, 웨이퍼(74)를 프로브 카드(50)와 정확한 정렬하면서 받침대(16) 상에 웨이퍼(74)를 위치시킬 수 있다. 이러한 경우, 웨이퍼(74)의 정렬 및 배치는 한 단계로 수행된다. 하지만, 이러한 경우, 웨이퍼의 정확한 정렬은 여전히 프로프 카드(50)/프로브 플레이트(14)에 대해 이루어지며, 척 플레이트(12)에 대해서는 이루어지지 않는다.
프로브 카드(50) (및 이에 따른 프로브 플레이트(50))가 웨이퍼(74)와 정렬된 후, 기계적인 연결 장치들(90)의 턱들(122,124)은 도 8과 관련하여 상기 설명된 턱들(122, 124) 사이에서 프루브 또는 키(130)를 전진시킴으로써 그들의 후퇴된 위치들로 이동된다. 공간(118)은 일정한 압력을 유지하여 피스톤(100) (및 이에 따른 메일 커넥터(94))를 척 플레이트(12)의 방향으로 전진시킨다. 이렇게 되면, 척 플레이트(12) 및 프로브 플레이트(14)가 정렬 장치에 의해 함께 이동하게 된다. 이러한 이동은 Z-방향에서만 가능한한 멀리 이루어지며, 이에 따라 프로브 카드(50) 및 웨이퍼의 정렬이 방해를 받지 않게 된다. 프로브 플레이트(14)와 척 플레이트(12)는 3개의 기계적인 연결 장치들(90)의 메일 커넥터들(94)의 헤드들(96)이 도 8B에 도시된 바와 같이 턱들(122,124) 사이에 위치될 때 까지, 함께 이동된다.
이후, 프로브 또는 키(130)가 턱들(122, 124)로부터 빠지게 되며, 이로써 턱들(122, 124)이 그들의 인게이징 위치들로 돌아갈 수 있게 한다. 이후, 피스톤(100) 뒤의 공간(118)은 일정한 압력으로 유지되며, 메일 커넥터(94)는 스프링들(110)의 바이어싱 효과에 의해 후퇴된다. 메일 커넥터(94)가 후퇴될 때, 이는 턱들(122, 124)을 인게이지시키며, 이로써 척 플레이트(12) 및 프로브 플레이트(14)를 끌고 함께 단단하게 고정하며, 스톱(140)의 중앙이 올려진 부분(154)은 커버 플레이트(116)의 올려진 부분(156)과 접하게 된다.
기계적인 연결 장치들(90)이 작동된 후, 피스톤(64)은 전진하여 웨이퍼(74)에 대해 프로브 카드(50)를 누른다. 대안적으로, 피스톤(64)은 전진 또는 후퇴하여 (또는, 보다 정확하게는, 피스톤(64)을 가로지르는 압력차가 변화되어) 처음의 프로브 작동력을 조정할 수 있다. 피스톤(64)의 작동은 카트리지(10)내에 압력차를 형성함으로써 이루어지는데, 이는 두 가지의 방법들중 하나에 의해 수행된다. 첫 번째로, 공간(72) 내의 압력은 끊임없이 증가되며, 이에 의해 프로브 카드(50)를 웨이퍼(74)에 대해 전진시킬 수 있게 된다. 공간(74) 내의 최대 압력은 바람직한 프로브 작동력을 제공하도록 선택된다. 바람직한 프로브 작동력은 웨이퍼 및 프로브 카드에 따라 특정하지만, 전형적으로는 8인치(200mm) 웨이퍼에 대해 500파운드(2.2kN)이다.
두 번째로, 공간(74) 내의 공기 압력은 웨이퍼 부근의 공기 압력이 감소되기 전에, 또는 감소되는 동시에, 주위 압력으로 정상화된다. 이러한 경우, 상기 설명한 바와 같이 홈(76) 내에 실이 제공된다. 웨이퍼(74) 부근의 압력을 감소시킴으로써, 피스톤(64) 및 프로브 카드(50)는 웨이퍼 상으로 휩쓸려진다. 또한, 웨이퍼 부근의 압력 감소량 (또는 보다 정확하게는, 피스톤(64)을 가로지르는 압력 차이)는 바람직한 프로브 작동력을 제공하도록 선택된다.
웨이퍼(74) 부근의 압력 감소와 공간(72) 내의 압력 증가가 피스톤(64)을 작동시키기 위한 변형책으로 받아들여질 수는 있지만, 본 출원인은 웨이퍼 부근의 압력 감소가 프로브 작동력을 제공하기 위한 최상의 방법이라고 믿는데, 이는 이에 의해 발생된 반응력이 웨이퍼, 프로브 카드(50), 및 받침대(16)에서 자급식(self-contained)이기 때문이다. 이는, 프로브 카드(50)가 웨이퍼(74)를 지탱할 때 프로 브 플레이트(14)와 척 플레이트(12)를 따로 미는 경향이 있는, 공간(72) 내의 압력을 올리는 것과 대조적이다. 이는 프로브 및 척 플레이트들의 어떠한 편향을 야기시킨다.
이제, 척 플레이트(12) 및 프로브 플레이트(14)를 함께 고정하고 프로브 작동력을 제공하기 위한 많은 특정 방법들에 대해 설명한다. 간결함을 위해, (중앙이 올려진 부분(154)을 갖는) 스톱(140) 및 커버 플레이트(116)이 올려진 부분(156)은 이제부터 총체적으로 결합된 "스톱 높이"를 갖는 "스톱들"로서 언급된다.
방법 1: 정렬 장치는 프로브 카드(50)가 웨이퍼와 컨택하고 스톱들이 바닥에 닿을 때 까지 척 플레이트(12)와 프로브 플레이트(14)를 함께 이동시키며, 스톱의 높이는, 스톱들이 바닥에 닿을 때, 프로브 카드(50)가 최대한의 프로브 작동력으로 웨이퍼(74)에 대해 눌려질 수 있도록 조정된다. 따라서, 정렬 장치는 완전한 프로브 작동력을 제공한다. 이러한 "단지 기계적인" 형태의 작동은 바람직하지 않은데, 이는 100 내지 1000 파운드들의 범위이며, 전형적으로는 약 500 파운드인 프로브 작동력을 제공하는 데에 정렬 장치가 필요하기 때문이다.
방법 2: 정렬 장치는 프로브 카드(50)가 웨이퍼와 컨택할 때 까지 척 플레이트(12)와 프로브 플레이트(14)를 함께 이동시키며, 그리고 이 정렬 장치의 이동은 스톱들이 바닥에 닿기 전에 중지된다. 또한, 스톱의 높이는, 이 스톱들이 바닥에 닿을 때, 프로브 카드(50)가 최대한의 프로브 작동력으로 웨이퍼(74)에 대해 눌려질 수 있도록 조정된다. 이렇게 되면, 기계적인 연결 장치들(90)이 작동되어 카트리지의 작동을 완료시키고 완전한 프로브 작동력을 제공한다. 이 방법에서, 정렬 장치는 단지, 척 플레이트(12)와 프로브 플레이트(14)의 최종적인 z-이동 동안 프로브 카드(50)와 웨이퍼 간의 x 및 y 관계들에 고정시키기 위해, 프로브 작동력의 백분율(예를 들어, 한정하는 것은 아니지만, 1 내지 10%)을 제공하는 데에만 필요하다. 이러한 관계들에 고정하게 되면 최종 작동 동안 오정렬 가능성이 줄어든다.
상기 방법 1 및 2는 a) 프로브 카드(50)가 프로브 플레이트에 착탈가능하게 장착될 필요가 없다는 것과, 그리고 b) 프로브 작동력을 제공하는 데에 공기/진공이 필요없다는 장점들을 갖는 "단지 기계적인" 작동 방법들이다. 따라서, 이러한 "단지 기계적인" 작동 방법들은 다른 어떠한 방법들 보다 저비용으로 실행된다.
방법 3: 정렬 장치는 프로브 카드(50)가 웨이퍼와 컨택할 때 까지 척 플레이트(12)와 프로브 플레이트(14)를 함께 이동시키며, 그리고 이 정렬 장치의 이동은 스톱들이 바닥에 닿기 전에 중지된다. 이렇게 되면, 기계적인 연결 장치들(90)이 작동되어 스톱들을 바닥에 닿게 한다. 이후, 피스톤(64) 뒤의 영역(72)이 일정한 압력으로 유지되어 프로브 작동력을 제공한다. 이 방법에서도, 정렬 장치는 단지, 척 플레이트(12)와 프로브 플레이트(14)의 최종적인 z-이동 동안 프로브 카드(50)와 웨이퍼 간의 x 및 y 관계들에 고정시키기 위해, 프로브 작동력의 백분율(예를 들어, 한정하는 것은 아니지만, 1 내지 10%)을 제공하는 데에만 필요하다.
방법 4: 정렬 장치는 프로브 카드(50)가 웨이퍼와 컨택하고 스톱들이 바닥에 닿을 때 까지 척 플레이트(12)와 프로브 플레이트(14)를 함께 이동시킨다. 이후, 기계적인 연결 장치들(90)이 작동하여 척 플레이트(12)와 프로브 플레이트(14)를 함께 고정시킨다. 이후, 피스톤(64) 뒤의 영역(72)이 일정한 압력을 유지하여 프로브 작동력을 제공한다. 이 방법에서도, 정렬 장치는 단지, 척 플레이트(12)와 프로브 플레이트(14)의 최종적인 z-이동 동안 프로브 카드(50)와 웨이퍼 간의 x 및 y 관계들에 고정시키기 위해, 프로브 작동력의 백분율(예를 들어, 한정하는 것은 아니지만, 1 내지 10%)을 제공하는 데에만 필요하다.
방법 5: 정렬 장치는 프로브 카드(50)가 웨이퍼와 컨택할 때 까지 척 플레이트(12)와 프로브 플레이트(14)를 함께 이동시키며, 이 정렬 장치의 이동은 스톱들이 바닥에 닿기 전에 중지된다. 이후, 기계적인 연결 장치들(90)이 작동하여 스톱들을 바닥에 닿게 한다. 웨이퍼(74) 부근의 압력이 감소되어 프로브 작동력을 제공한다. 이 방법에서도, 정렬 장치는 단지, 척 플레이트(12)와 프로브 플레이트(14)의 최종적인 z-이동 동안 프로브 카드(50)와 웨이퍼 간의 x 및 y 관계들에 고정시키기 위해, 프로브 작동력의 백분율(예를 들어, 한정하는 것은 아니지만, 1 내지 10%)을 제공하는 데에만 필요하다.
방법 6: 정렬 장치는 프로브 카드(50)가 웨이퍼와 컨택하고 스톱들이 바닥에 닿을 때 까지 척 플레이트(12)와 프로브 플레이트(14)를 함께 이동시킨다. 이후, 기계적인 연결 장치들(90)이 작동하여 척 플레이트(12)와 프로브 플레이트(14)를 함께 고정시킨다. 웨이퍼(74) 부근의 압력이 감소되어 프로브 작동력을 제공한다. 이 방법에서도, 정렬 장치는 단지, 척 플레이트(12)와 프로브 플레이트(14)의 최종적인 z-이동 동안 프로브 카드(50)와 웨이퍼 간의 x 및 y 관계들에 고정시키기 위해, 프로브 작동력의 백분율(예를 들어, 한정하는 것은 아니지만, 1 내지 10%)을 제공하는 데에만 필요하다.
본 출원인은 상기 방법 5 및 6이 척 플레이트(12)와 프로브 플레이트(14)를 고정시키고 프로브 작동력을 제공하는 2개의 동등하게 우수한 최상의 방법들이라고 믿는다.
방법 7: 정렬 장치는 프로브 카드(50)가 웨이퍼와 컨택하지 않으면서 스톱들이 바닥에 닿을 때 까지, 척 플레이트(12)와 프로브 플레이트(14)를 함께 이동시킨다. 이후, 기계적인 연결 장치들(90)이 작동되어 척 플레이트(12)와 프로브 플레이트(14)를 함께 고정시킨다. 이렇게 되면, 피스톤(64) 뒤의 영역(72)이 일정한 압력으로 유지되어 프로브 작동력을 제공한다.
방법 8: 정렬 장치는 프로브 카드(50)가 웨이퍼와 컨택하지 않으면서 스톱들이 바닥에 닿을 때 까지, 척 플레이트(12)와 프로브 플레이트(14)를 함께 이동시킨다. 이후, 기계적인 연결 장치들(90)이 작동되어 척 플레이트(12)와 프로브 플레이트(14)를 함께 고정시킨다. 웨이퍼(74) 주변의 압력이 감소되어 프로브 카드(50)를 전진시키고 프로브 작동력을 제공한다.
기계적인 연결 장치들(90)이 척 플레이트(12)와 프로브 플레이트(14)를 함께 끌어 당겨 스톱들을 바닥에 닿게 하면, 적절한 제어 수단들이 클램핑의 속도를 늦춘다. 이러한 제어 수단들의 예로는 벤팅(venting)의 속도를 늦추기 위해 공기선들에 부가되는 구멍들이 있다.
또한, 프로브 작동력을 제공 또는 유지하기 위해 압력차를 이용하는 방법들에 있어서, 카트리지(10)는 연결이 끊길 때 압력차를 유지하기 위해 적절한 니플(31) 내에 자동 밸브를 포함함으로써, 프로브 작동력을 유지한다.
상기 방법들 중 하나를 실행한 후, 카트리지는 자급식이며 정렬된 프로빙 및 클램핑 장치가 된다. 웨이퍼 및 프로브 카드의 정렬은 피스톤(64)을 가로지르는 압력차 그리고/또는 기계적인 연결 장치(90)의 클램핑력의 결과로서 유지된다. 따라서, 어떠한 외부 정렬 장치들도 필요하지 않게 되며, 번인 동안 클램핑력 또는 프로브 작동력을 제공하기 위한 어떠한 외부 메커니즘도 필요하지 않게 된다. 하지만, 번인 챔버로의 삽입시, 전형적으로 니플들(31)과의 연결이 재설정되어 피스톤(64)을 가로지르는 압력차가 유지된다. 이는 일어날 수 있는 모든 리크들을 보상하기 위해, 그리고 프로브 작동력을 제어하기 위한 수단을 제공하기 위해 수행되는 것인데, 그 이유는 카트리지(10) 내의 압력차들이 카트리지(10)의 온도가 변함에 따라 변하기 때문이다.
웨이퍼의 번인 그리고/또는 테스트를 제공하기 위해, 카트리지(10)가 번인 챔버 내에 위치된다. 번인 챔버는 전형적으로, 공간적으로 이격된 적층 관계로 카트리지를 받아들이기 위한 다수의 수평으로 떨어져 있는 위치들을 포함한다. 이는 다수 웨이퍼의 번인이 동시에 이루어질 수 있게 한다.
웨이퍼의 번인 및 테스트를 제공하기 위해서는, 번인 챔버 내에 해당하는 커넥터들과 커넥터들(46, 180, 182)을 인게이지시킬 필요가 있다. 이러한 인게이지먼트를 실행하기 위해서는, 상당한 삽입력이 필요할 수 있다. 카트리지(10) 및 번인 챔버는 삽입 메커니즘을 포함하며, 이로써 각각의 전기 커넥터들의 인게이지먼트가 자동으로 수행될 수 있다. 이에 대해서는 이하 도 20 내지 24를 참조하여 설명한다.
상기 삽입 메커니즘은 캠 팔로워 배열(250)을 포함하는데, 이중 하나는 도 20로부터 알 수 있는 바와 같이 카트리지(10)의 각 측면 상에 제공된다. 캠 팔로워 배열은 플랜지(40)에 인접하는 프로브 플레이트(14)에 장착된 장착 블록(252)을 포함한다. 장착 블록(252)은 가로로 연장된 부분(254) 및 쇼트 샤프트(256)를 포함한다. 샤프트(3256)에는 볼-베어링(258)이 압착 설비된다.
이용시 볼-베어링(258)의 외부 표면은 캠 플레이트(260)에 의해 인게이지된다. 이에 대해서는 도 21 및 22에서 보다 상세히 설명한다.
캠 플레이트(260)는 서로에 대해 직각으로 위치되는 2개의 벽들(262, 264)을 포함한다. 캠 플레이트(258)의 한쪽 단부의 벽들(262, 264) 사이에는 칼라(266)가 있는데, 이로써 캠 플레이트가 공기 실린더에 연결된다.이에 대해서는 하기에서 보다 상세히 설명한다. 벽(262) 내에는 4개의 구멍들(268)이 형성되는데, 이 구멍들(268)에 의해 캠 플레이트가, 가령 교차 롤러 베어링 슬라이드 또는 선형 볼 슬라이드와 같은 선형 슬라이드에 장착될 수 있게 된다. 이 또한 하기에서 보다 상세히 설명한다. 벽(264)의 외부 표면에는 카트리지(10)의 볼 베어링(258)을 수용하도록 크기가 정해지는 적어도 하나의 홈(270)이 형성된다.
주목할 사항으로서, 도시된 실시예에는 2개의 홈(270)이 있지만, 캠 플레이트(260) 내의 홈들(270)의 수는 다른 수의 카트리지들(10)을 수용하도록 변경될 수 있다. 본 출원인은 단일 캠 플레이트(260)가 편리하게는 7개의 홈들을 구비하여, 7개의 카트리지들이 번인 챔버 내에서 그들의 대응하는 전기 커넥터들과 동시에 인게이지될 수 있게 된다고 믿는다.
각 홈(270)은 2개의 캠 표면들(272, 274)에 의해 규정된다. 캠 표면(272)은 번인 챔버 내에서 카트리지(10)를 전진시키는 데에 이용되며, 이로써 번인 챔버 내에서 해당하는 커넥터들과 카트리지의 전기 커넥터들을 인게이지시킨다. 캠 표면(274)은 커넥터들의 연결을 풀기 위해 카트리지(10)를 후퇴시키는 데에 이용된다. Z-방향에서의 캠 플레이트(260)의 2.5인치(64mm)의 최대 이동에 있어서, 홈 내에 위치되며 (Y-방향으로 이동하도록 제한되는) 볼 베어링은 약 0.35인치(9mm) 이동하여 약 7개의 기계적인 장점을 제공한다. 즉, Z-방향에서 캠 플레이트(264)에 인가된 힘은 Y-방향에서 볼 베어링에 인가되는 것의 일곱 배의 힘을 야기시킨다. 이제, 도 23 및 24를 참조하면, 사용시 캠 플레이트(260)는 번인 챔버 내에서 칼라(266)를 통해 공기 실린더(276)에 연결된다. 공기 실린더(276)는 번인 챔버 내에서 연결 블록(280)을 통해 수직 바(278)에 차례로 장착된다. 공기 실린더는 약 2.5"의 스트로크(stroke)를 가지며, 캠 플레이트를 Z-방향으로 이동시키는 데에 이용된다. 캠 플레이트(260)는 캠 플레이트를 Z-방향으로 바(278)를 따라 슬라이드될 수 있게 하면서 캠 플레이트(260)에 의해 경험되는 측면 힘들을 바(278)로 전달하는 선형 슬라이드(282)에 의해 바(278)에 슬라이드가능하게 장착된다. 바(278)에는 카트리지(10)의 레일(32)을 받기 위한 적어도 하나의 채널(281)이 장착된다.
도 23은 캠 플레이트(260)의 칼라(266)와 공기 실린더(276) 간의 연결을 보다 상세히 도시한다. 공기 실린더(276)의 피스톤 내에는 스터드(stud)(284)가 고정되어 있다. 스터드(284)는 공기 실린더(276)의 피스톤 내에 형성된 구멍과의 스레드 인게이지먼트를 위해 그의 한쪽 단부에 규정된 스크류 스레드들(286)를 갖는다. 다른 쪽 단부에서, 스터드(284)는 베벨 헤드(288)를 갖는다. 칼라(26)는 보유 링(292)을 받기 위한 홈(290)을 포함한다. 칼라(26)는 또한 내부 링(294)을 포함한다. 조립된 형태에서, 칼라는 또한 하나의 워셔(296), 2개의 대향 베벨 워셔들(298, 300), 및 스프링 워셔(302)를 받아 들인다. 이용시, 공기 실린더의 피스톤이 전진하게 되면, 스터드(284)의 헤드(288)는 베벨 워셔(298)를 지탱한다. 베벨 워셔(298)는 워셔(296)를 차례로 지탱하고, 상기 워셔(296)는 스프링 워셔(302)를 지탱하며, 상기 스프링 워셔(302)는 보유 링(292)을 지탱하고, 상기 보유 링(292)은 공기 실린더의 작동력을 칼라(266)로 차례로 전달한다. 공기 실린더의 피스톤이 수축되면, 베벨 헤드(288)는 베벨 워셔(300)를 지탱하는데, 이는 공기 실린더(276)의 작동력을 칼라(266)로 전달한다. 도 23에 도시된 소자들은 꼭 알맞게 설비되는데, 여기서 스프링 워셔는 스터드(284)와 칼라(266) 간의 어떠한 굽힘(nutational) 오정렬을 허용하는 충분한 활동(play)을 제공하며, 워셔들(292, 300)의 외부 표면들 간의 틈(clearances)은 스터드(286)와 칼라(266)의 어떠한 사이드웨이 오정렬을 허용하는 충분한 활동을 제공한다.
주목할 사항으로서, 도 24는 번인 챔버 내에 카트리지(10)의 2개의 측면들을 지지하고 인게이지하는 데에 필요한 구조 및 소자의 절반 만을 도시한 것이다. 카트리지(10)의 다른 쪽을 수신하고 인게이지하기 위한, 동일하지만 거울-이미지의 소자들로 된 제 2 세트가 번인 챔버 내에 제공된다.
이용시, 카트리지(10)는 먼저 번인 챔버 내의 전기 커넥터의 단부로 수평으로 슬라이드되는데, 이때 레일들(32)은 번인 챔버 내의 채널들(281)에 설비된다. 카트리지가 그의 완전히 삽입된 위치에 도달하게 되면, 정렬 핀들(48)이 번인 챔버 내의 해당하는 정렬 구멍들에 넣어진다. 이는 번인 챔버 내에 제공된 보완적인 전기 커넥터들과 커넥터들(46)을 정렬하는 기능을 한다. 이때, 볼 베어링들(258)은 2개의 대향 캠 플레이트들(260)의 홈들의 개방된 단부들 내에 수용된다. 그런 다음, 공기 실린더(276)의 피스톤들이 전진하여, 번인 챔버 내의 해당하는 전기 커넥터들과 카트리지 상의 전기 커넥터들(46)을 인게이징하는 데에 필요한 힘을 (캠 플레이트들(260)을 통해) 제공한다. 상기 설명한 바와 같이, 인게이지될 때, 커넥터들(46)은 번인 챔버 내의 벽에 형성된 틈을 통해 번인 챔버의 냉각기(cooler) 부분으로 뻗어나온다. 카트리지가 번인 챔버 내에 완전히 삽입되면, 플랜지(40) 및 실(42)은 상기 틈을 닫고, 번인 챔버의 가열기(hotter) 부분으로부터 상기 냉각기 부분 (및 이에 따라 커넥터들(46))을 분리하는 역할을 한다. 또한, 카트리지가 번인 챔버 내에 완전히 삽입되면, 카트리지(10)의 채널들(22)은 냉각 공기를 제공하는 공기 구멍과 정렬되며, 그리고 외부 전력 및 테스트 신호들이 커넥터들(46)을 통해 웨이퍼(74)에 인가될 수 있게 된다. 이후, 웨이퍼의 번인 및 테스트가 진행된다. 이에 대해서는 본 발명과 동시에 출원되어 계류중인 공동 소유의 출원 "웨이퍼 레벨 번인 및 전기 테스트 시스템 및 방법"(1999년 7월 14일 출원된 미국 출원 제09/353,121호)에서 보다 상세히 설명된다.
일반적으로, 번인 챔버 내의 온도는 요구되는 온도까지 올라가며, 필요한 번인 존속 기간 동안 전력 및 타이밍, 논리 또는 다른 테스트 신호들이 인가된다. 하지만, 주목할 사항으로서, 카트리지는 다른 웨이퍼 레벨 테스팅 또는 번인 방법에 이용될 수 있다. 번인 그리고/또는 테스트 절차의 끝에서, 공기 실린더(276)의 피스톤들이 빠져 번인 챔버 내의 전기 커넥터들로부터 전기 커넥터들(46)의 연결을 끊는다. 카트리지(10)는 번인 챔버로부터 제거되어 정렬 장치(또는 고객 설치물) 내에 놓여지며, 그런 다음 웨이퍼는 피스톤(64) (및 이에 따른 프로브 카드(50))를 웨이퍼로부터 후퇴시키고, 기계적인 연결 장치들(90)의 연결을 풀며, 정렬 장치를 이용하여 척 플레이트(12)로부터 프로브 플레이트(14)를 들어올림으로써, 이동된다. 이후, 웨이퍼 핸들링 로봇이 웨이퍼를 이동시킨다. 프로브 카드(50)가 이동가능하지 않은 경우에는, 기계적인 연결 장치들의 연결이 끊기기 전에 정렬 장치 또는 설치물이 카트리지(10)에 압축력을 인가할 필요가 있다.
본원에서 언급된 모든 공개들 및 특허 출원들은, 각 공개 및 특허 출원이 참조로서 포함되는 것으로 특정하고 개별적으로 표시되는 것 처럼, 동일한 정도까지 본원의 참조로서 인용된다. 이제 본 발명을 완전히 설명하였다. 당업자에게 있어서, 많은 변경들 및 변형들이 첨부된 청구항들에서 규정되는 본 발명의 원리 및 범위를 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있음은 자명하다.

Claims (98)

  1. 번인 또는 테스트 시스템 카트리지(10)로서,
    프로브 카드(50)를 포함하는 제 1 플레이트(14)와, 여기서 상기 프로브 카드(50)는 복수의 반도체 다이를 포함하는 기판(102)이 인접하게 위치되는 영역을 갖고, 상기 영역은 상기 복수의 반도체 다이의 테스트 또는 번인을 위해 상기 카트리지(10)를 상기 복수의 반도체 다이와 전기적으로 통신하게 하는 복수의 전기 컨택을 포함하고;
    상기 제 1 플레이트(14)에 착탈가능하게 부착될 수 있는 제 2 플레이트(12)와, 여기서 상기 제 1 플레이트(14)에 상기 제 2 플레이트(12)를 부착하게 되면, 상기 카트리지(10) 내의 상기 제 1 플레이트(14)의 플랫폼(platform)에 인접하게 위치하는 기판(102)이 고정되고;
    상기 복수의 반도체 다이의 테스트를 위해 상기 번인 또는 테스트 시스템과 전기적으로 통신하도록 상기 카트리지(10)를 착탈가능하게 배치하는 커넥터 블록(connector block)(44)과; 그리고
    1개 이상의 부재들의 그룹을 포함하며,
    상기 1개 이상의 부재들의 그룹은:
    상기 카트리지(10)로부터 연장되어, 상기 카트리지(10)가 상기 번인 또는 테스트 시스템에 부착되어 있는 동안 상기 번인 또는 테스트 시스템과 상기 카트리지의 정렬을 용이하게 하는 복수의 정렬 핀(48)과;
    상기 번인 또는 테스트 시스템에 대한 상기 카트리지(10)의 부착을 용이하게 하는 레일(32)과;
    상기 번인 또는 테스트 시스템에 상기 카트리지(10)가 부착되어 있는 동안 상기 번인 또는 테스트 시스템 내에 캠을 인게이지(engage)하는, 상기 카트리지(10)의 반대 측면들 상의 캠 팔로워들(250)과;
    상기 커넥터 블록(44)에 부착되어, 상기 번인 또는 테스트 시스템에 상기 카트리지가 부착되어 있는 동안 상기 번인 또는 테스트 시스템상에 보완적인 공기 커넥터를 인게이지하는 공기 커넥터 부분과;
    상기 커넥터 블록(44)에 부착되어, 상기 번인 또는 테스트 시스템에 상기 카트리지가 부착되어 있는 동안 상기 번인 또는 테스트 시스템상에 보완적인 진공 커넥터를 인게이지하는 진공 커넥터 부분과; 그리고
    상기 제 1 플레이트(14)와 상기 커넥터 블록(44) 사이에 삽입되어, 상기 제 1 플레이트(14)로부터 상기 커넥터 블록(44)을 열적으로 절연시키는 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 번인 또는 테스트 시스템 카트리지.
  2. 번인 또는 테스트 시스템 카트리지(10)로서,
    프로브 카드(50)를 포함하는 제 1 플레이트(14)와, 여기서 상기 프로브 카드(50)는 복수의 반도체 다이를 포함하는 기판(102)이 인접하게 위치되는 영역을 갖고, 상기 영역은 상기 복수의 반도체 다이의 테스트 또는 번인을 위해 상기 카트리지(10)를 상기 복수의 반도체 다이와 전기적으로 통신하게 하는 복수의 전기 컨택을 포함하고;
    상기 제 1 플레이트(14)에 착탈가능하게 부착될 수 있는 제 2 플레이트(12)와, 여기서 상기 제 1 플레이트(14)에 상기 제 2 플레이트(12)를 부착하게 되면, 상기 카트리지(10) 내의 상기 제 1 플레이트(14)의 플랫폼에 인접하게 위치하는 기판(102)이 고정되고; 그리고
    상기 제 1 플레이트(14)와 상기 제 2 플레이트(12)에 의해 형성되는 유닛의 외부에 복수의 커넥터로 이루어져, 상기 복수의 반도체 다이의 테스트를 위해 상기 카트리지를 번인 또는 테스트 시스템과 전기적으로 통신하도록 배치하기 위해 상기 번인 또는 테스트 시스템과 착탈가능하게 연결되는 커넥터 블록(44)을 포함하는 것을 특징으로 하는 번인 또는 테스트 시스템 카트리지.
  3. 번인 또는 테스트 시스템 카트리지(10)로서,
    프로브 카드(50)를 포함하는 제 1 플레이트(14)와, 여기서 상기 프로브 카드(50)는 복수의 반도체 다이를 포함하는 기판(102)이 인접하게 위치되는 영역을 갖고, 상기 영역은 상기 복수의 반도체 다이의 테스트 또는 번인을 위해 상기 카트리지(10)를 상기 복수의 반도체 다이와 전기적으로 통신하게 하는 복수의 전기 컨택을 포함하고;
    상기 제 1 플레이트(14)에 착탈가능하게 부착될 수 있는 제 2 플레이트(12)와, 여기서 상기 제 1 플레이트에 상기 제 2 플레이트를 부착하게 되면 상기 카트리지 내의 상기 제 1 플레이트의 플랫폼에 인접하게 위치되는 기판(102)이 고정되고; 그리고
    상기 제 1 플레이트(14)로부터 열적으로 절연되어, 상기 복수의 반도체 다이의 테스트를 위해 상기 번인 또는 테스트 시스템과 전기적으로 통신하도록 상기 카트리지를 착탈가능하게 배치하는 커넥터 블록(44)을 포함하는 것을 특징으로 하는 번인 또는 테스트 시스템 카트리지.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 제 1 플레이트(14)는 프로브 플레이트이고, 상기 제 2 플레이트(12)는 열 척(thermal chuck) 플레이트인 것을 특징으로 하는 번인 또는 테스트 시스템 카트리지.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 제 1 플레이트(14)는 기계적인 커플링에 의해 상기 제 2 플레이트(12)에 부착되는 것을 특징으로 하는 번인 또는 테스트 시스템 카트리지.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 제 1 플레이트(14)는 운동학적인 커플링에 의해 상기 제 2 플레이트(12)에 부착되는 것을 특징으로 하는 번인 또는 테스트 시스템 카트리지.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 제 1 플레이트(14)와 상기 제 2 플레이트(12) 간의 분리 간격은, 상기 제 1 플레이트와 상기 제 2 플레이트 간의 부착 메커니즘에 의해 인가되는 클램핑(clamping)력에 의해 상기 기판(102)에 대해 수직 방향으로 증가하는 것이 방지되는 것을 특징으로 하는 번인 또는 테스트 시스템 카트리지.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 제 1 플레이트(14)는 조정가능한 스톱(stop)(140)을 포함하는 메커니즘에 의해 상기 제 2 플레이트(12)에 부착되는 것을 특징으로 하는 번인 또는 테스트 시스템 카트리지.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 프로브 카드(50)는 상기 제 1 플레이트(14)로부터 제거가능한 것을 특징으로 하는 번인 또는 테스트 시스템 카트리지.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 카트리지(10)는 상기 카트리지 내에 위치하는 기판(102)과 상기 프로브 카드(50) 간의 접촉력을 변형하는 메커니즘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 번인 또는 테스트 시스템 카트리지.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 제 1 플레이트(14)는 상기 기판(102)이 상기 프로브 카드(50)에 인접하여 위치할 수 있는 상기 프로브 카드(50)의 일측에 대해 상기 프로브 카드(50)의 반대측에 인접하는 오목부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 번인 또는 테스트 시스템 카트리지.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 카트리지(10)는, 상기 카트리지(10) 내에 위치하는 기판(102)과 상기 프로브 카드(50) 간에 음의 압력을 생성시킴으로써 상기 카트리지(10) 내에 위치하는 기판(102)과 상기 프로브 카드(50) 간의 접촉력을 변형하는 메커니즘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 번인 또는 테스트 시스템 카트리지.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 접촉력을 변형하는 메커니즘은 가변량의 접촉력을 인가할 수 있는 것을 특징으로 하는 번인 또는 테스트 시스템 카트리지.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 접촉력을 변형하는 메커니즘은, 상기 복수의 반도체 다이를 포함하는 상기 기판(102)이 인접하게 위치될 수 있는 상기 프로브 카드(50)의 상기 영역의 표면에 대해 수직 방향으로, 상기 프로브 카드(50)가 상기 제 1 플레이트(14)에 상대적으로 이동하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 번인 또는 테스트 시스템 카트리지.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 접촉력을 변형하는 메커니즘은, 상기 기판(102)이 인접하게 위치될 수 있는 상기 프로브 카드(50)의 상기 영역의 표면에 대한 수직 축 주위로 상기 프로브 카드(50)가 회전하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 번인 또는 테스트 시스템 카트리지.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 접촉력을 변형하는 메커니즘은 복수의 리프 스프링(52)을 포함하는 것을 특징으로 하는 번인 또는 테스트 시스템 카트리지.
  17. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 항에 있어서,
    상기 제 1 플레이트(14)는, 상기 기판(102)이 상기 프로브 카드(50)에 인접하게 위치될 수 있는 상기 프로브 카드(50)의 일측에 대해 상기 프로브 카드(50)의 반대측에 인접하는 오목부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 번인 또는 테스트 시스템 카트리지.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 플레이트(14)는 상기 오목부 내에 위치하는 피스톤(64)을 더 포함하며, 상기 피스톤(64)의 팽창에 의해 상기 프로브 카드(50)가 상기 기판(102)의 방향으로 상기 기판에 대한 수직 축을 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 번인 또는 테스트 시스템 카트리지.
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