KR101498359B1 - 테스터 계면 접촉 요소 및 지지 하드웨어를 세정하는 기구, 장치 및 방법 - Google Patents

테스터 계면 접촉 요소 및 지지 하드웨어를 세정하는 기구, 장치 및 방법 Download PDF

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인터내셔널 테스트 솔루션즈, 인코포레이티드
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Abstract

여전히 수동, 반-자동 및 자동화된 취급 장치 및 전기 테스트 장비 내에 있는, 프로브 카드 및 테스트 소켓과 같은 테스터 계면의 접촉 요소 및 지지 하드웨어를 예측 가능하게 세정하는 매체가 개시되어 개개의 다이 또는 IC 패키지의 기능 및 성능이 전기적으로 평가될 수 있다.

Description

테스터 계면 접촉 요소 및 지지 하드웨어를 세정하는 기구, 장치 및 방법{APPARATUSES, DEVICE, AND METHODS FOR CLEANING TESTER INTERFACE CONTACT ELEMENTS AND SUPPORT HARDWARE}
본 발명은 대체로 테스터 (tester) 계면 접촉 요소 및 지지 하드웨어를 세정하는 장치에 관한 것이다.
개개의 반도체 (집적 회로) 소자는 포토리소그래피, 증착 및 스퍼터링을 포함할 수 있는 잘 알려진 반도체 공정 기술을 이용하여 실리콘 웨이퍼 위에 복수의 소자를 생성함으로써 전형적으로 생산된다. 일반적으로, 이들 공정은 웨이퍼 레벨에서 완전히 기능하는 (fully-functional) 집적 회로 소자 (IC)를 생성하고자 하는 것이다. 결국, 개개의 IC 소자는 반도체 웨이퍼로부터 별개의 및 개개의 다이 (die)로 싱귤레이션 (singulated) 또는 잘라진다 (diced). 싱귤레이션된 IC 소자는 보통, 패키지에 대한 몸체에 외부 전기 접속성 (external electrical connectivity)을 제공하는 다양한 몰딩 기술에 의한 캡슐화, 리드-프레임에 대한 다이 부착, 와이어 본딩 또는 솔더볼 부착을 포함할 수 있는 알려진 조립 (assembly) 기술을 이용하여 패키지 내 최종 완성 또는 전자 기구 내로 병합되기 위해 조립된다.
그러나 실제로 웨이퍼 자체 내의 물리적 결함 및/또는 웨이퍼 공정 상의 결함으로 인해 웨이퍼 위의 다이 중 일부는 완전히 기능하고, 일부 다이는 기능하지 않으며 (non-functional), 일부 다이는 성능이 낮거나 수리할 필요가 있을 수밖에 없다. 바람직하게는 웨이퍼로부터 싱귤레이션 (singulation)하여 소비자 소자 (consumer device) 내에 조립되기 전에 웨이퍼 위의 다이 중 어떤 것이 완전히 기능하는지 확인하는 것이 일반적으로 바람직하다. 웨이퍼 내 특정 물리적 결함, IC 회로층 내 결함 및/또는 반도체 공정 기술에 관련된 결함에 기인하는 기능하지 않고, 성능이 낮으며, 수리될 수 있는 (repairable) 소자는 웨이퍼-레벨 테스트라 불리는 [당업계에서는 종종 "웨이퍼 분류 (wafer sort)"라고 칭함] 공정에 의해 싱귤레이션 전에 확인된다. 제품 성능 [제품 성능은 전기 시험 (electrical testing)에 의해 결정됨]에 따라 웨이퍼 레벨에서 IC 소자를 분류, 즉 비닝 (binning)하는 것은 최고 성능의 소자를 판매하여 증가된 수익을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 추후에 제조 공정에서 제조업자의 비용을 상당히 절약할 수 있다.
일단 소자가 싱귤레이션되면 취급 및 조립하는 동안 특정 공정 단계에서 필연적으로 다이싱 (dicing) 결함, 취급 결함, 조립 및 패키징 관련 결함이 발생하는데, 이들 결함은 전기적으로만 확인되어 소자를 완전히 기능하거나, 기능하지 않거나 잠재적으로 "수리될 수 있는"으로 분류한다. 실제로 조립 및 패키지 반도체 소자에는 최종 완성 또는 전자 기구 내로 병합되기 전에 일련의 전기 시험 공정이 수행된다. 수송 전 패키지 레벨이나 최종 테스트에서의 상기 공정은 베어 다이 (bare die), 패키지 IC (일시적 또는 영구적) 또는 이들 사이의 변형과 같은 싱귤레이션된 소자의 시험을 포함하지만 이들로 한정되지 않는다.
보통, 웨이퍼 레벨 또는 패키지 레벨에서의 IC 소자의 전기적 시험은, 반도체 소자를 자극하고 (stimulating), 소정의 테스트 루틴에 따라 소자를 작동시킨 다음 적합한 기능을 평가하기 위해 아웃풋을 조사하도록 기계적 및 전기적으로 배열된 자동 테스트 장비 (ATE)에 의해 수행된다.
웨이퍼 레벨 테스트에서, 종래의 계면 하드웨어는 "프로브 카드 (probe card)"인데, 이 프로브 카드에는 피시험 장치 (device under test: DUT) 인풋/아웃풋 (I/O) 패드의 레이아웃에 일치하는 (match) 복수의 프로브 요소가 접속된다. 더욱 구체적으로, 전형적인 웨이퍼 시험 공정에서 프로브 카드는 프로버 (prober)에 설치되고, 프로브 접촉 요소 (간단히 "프로브"라 칭함)는 웨이퍼의 다이 위에 형성된 본딩 패드, 솔더볼 및/또는 금 범프 (gold bump)와 접촉된다. 본딩 패드, 솔더볼 및/또는 금 범프에 대한 (against) 프로브 팁의 변위 (displacement)를 제어함으로써 전기 접속은 전력, 접지 (ground) 및 테스트 신호가 전송될 수 있도록 한다. 본딩 패드, 솔더볼 및/또는 금 범프에 대한 프로브 팁의 반복되는 문지름, 변형 및 침투는 프로브 접촉면 위로 접착 및 축적되는 파편 (debris) 및 오염물을 생산한다.
패키지 레벨 테스트에서, 테스터 로드 보드 (tester load board)는 자동 테스트 장비 (ATE) 또는 수동 테스트 장비와 DUT 사이에 계면을 제공한다. 종래에 테스터 로드 보드는 하나 이상의 접촉기 어셈블리 (contactor assembly)를 포함하는데, 접촉기 어셈블리는 때로 "테스트 소켓"이라 불리며, 그 내부에 DUT가 삽입된다. 시험 공정 동안 DUT는 핸들러 (handler)에 의해 상기 소켓 내로 삽입 또는 위치되며 시험이 지속되기 위한 위치 내에서 유지된다. 소켓 내로 삽입한 후에, 핀 요소 (pin element)를 경유하여 DUT는 테스터 로드 보드, 그의 서브 어셈블리 및 다른 인터페이싱 기구를 통하여 ATE와 전기적으로 접속된다. ATE와 관련된 접촉 핀 요소는 DUT의 금속화된 접촉면과 물리적 및 전기적으로 접촉하여 위치된다. 이들 접촉면은 테스트 패드, 리드 와이어, 핀 커넥터, 본드 패드, 솔더볼 및/또는 다른 전도성 매체를 포함할 수 있다. DUT의 기능은 다양한 전기적 인풋, 및 아웃풋에 대해 측정된 응답을 통해 평가된다. 시험이 반복되면 접촉 요소 팁은 웨이퍼 및 반도체 소자 제조 및 시험 공정에서 발생되는 알루미늄, 구리, 납, 주석, 금, 부산물, 유기 필름 또는 산화물과 같은 물질로 오염될 수 있다.
두 가지 유형의 IC 시험 (웨이퍼 레벨 및 패키지 레벨)이 직면하고 있는 주요 문제들 중 하나는 접촉기 요소와 관련된 접촉 핀 및 DUT의 접촉면 사이에 최적의 전기 접촉이 확실하게 일어나도록 하는 것이다. 각 테스트 절차에서, 핀 접촉 요소가 본딩 패드 위로 반복적으로 접촉하면 솔더볼 및/또는 금 범프, 파편 및 다른 잔사들이 축적되고 핀 요소의 접촉 영역을 오염시킨다. 이러한 파편은 공정 자체를 시험하고 취급하는 것으로부터 발생될 수 있으며, 또는 소자 제작 및/또는 조립 공정(들) 또는 다른 원인으로부터 발생하는 제조 잔사를 포함할 수 있다.
오염물의 존재에 더하여, 접촉 핀의 작은 금속간 (intermetallic) "a-스폿"을 통해 전류가 반복적으로 통과되면 접촉면의 전도도 특징이 열화하여 이에 따라 적합한 전기 시험을 위한 금속간 특성에 영향을 미칠 수 있다. 오염물이 축적됨에 따라 접촉면의 열화와 함께 접촉 저항 (CRES)이 증가하고 테스트의 신뢰도가 감소한다. 증가된 불안정한 CRES는 수율 회복 시험이 늘어남에 따라 수율 및/또는 테스트 시간에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 오류 기록 (erroneous reading)은 오류가 없었다면 양호했을 DUT의 오거부 (false rejection)를 초래하여 종종 심한 수율 손실을 가져온다. 일부 수율 회복은 멀티패스 시험을 통해 가능할 수 있다; 그러나 나쁜 장치를 확인하거나 수율 회복을 얻기 위해 여러 번 재시험 장치를 사용하는 것은 전체 생산 비용을 증가시킨다.
웨이퍼 레벨 및 패키지 레벨 테스트 접촉기 기술에 대한 고성능 요구가 소정의 및 맞춤화된 기계적 성능 및 탄성을 갖는 고유한 형상의 접촉 요소의 개발을 촉진시켰다. 새로운 진보적인 접촉 기술 중 다수는 일정하고 반복 가능하며 안정한 전기 접촉을 용이하게 하는 고유한 접촉 요소 외형 (geometry) 및 기계적 거동을 갖는다. 이러한 기술들 중 일부는 리소그래픽 조립 기술을 이용하여 구성된다; 하지만 그 밖의 것들은 고정밀도 미세 기계가공 (high accuracy micro-machining) 기술로 제작된다. 접촉기의 개선된 전기적 특징은 또한 개선된 전기적 성능 및 내산화성을 갖는 다양한 재료를 이용하여 얻어진다. 접촉 요소는 본딩 패드, 솔더볼 및/또는 금 범프 위로 적용되는 축기진력 (bearing force)을 감소시킴과 동시에 일정한 산화물 침투를 용이하게 하기 위하여 처리된다. 여전히 본딩 패드, 솔더볼 및/또는 금 범프와 물리적으로 접촉할 필요가 있으며; 이에 의해 전기적 성능 시험 절차로부터의 결과에 영향을 줄 수 있는 파편 및 오염물이 발생된다.
전형적으로, 발생된 파편은 접촉 저항, 연속 실패 (continuity failure) 및 허위 테스트 표시 (false test indication) 증가를 야기하는 빌드업 (build-up)을 방지하기 위하여 접촉 요소로부터 주기적으로 제거될 필요가 있으며, 이는 인위적으로 수율을 낮추고 생산 비용을 증가하는 결과를 초래한다.
접촉 요소 및 지지 하드웨어에 입자가 접착하는 문제에 대하여 수많은 기술이 개발되어 왔다. 예를 들어 어떤 기술은 연마 입자 (abrasive particle)에 대한 매트릭스를 제공하는 실리콘 고무로 구성된 세정 재료를 이용한다. 또한, 프로브 니들 (probe needle)에 문지르는 연마 세라믹 세정 블록이 설치된 세정 웨이퍼가 사용될 수 있거나 연마 입자를 포함하는 고무 매트릭스 및 유리 섬유로 제조된 브러시 클리너도 사용될 수 있다. 어떤 기술에서 상기 프로브 니들은 스프레이되거나 세정 용액 내에 침지될 수 있다. 또 다른 기술에서는 임의의 표면 모폴로지 (random surface morphology)의 보이드 (void)와 변하기 쉬운 높이를 갖는 오픈 셀 발포체 (open cell foam) 기반의 세정 장치가 사용될 수 있다.
종래의 접촉 요소 세정 공정에서는 접촉 핀 및/또는 접촉기 몸체를 브러싱 (brushing), 블로잉 (blowing) 및 린스하는 것을 조합하는 것이 사용된다. 이러한 공정은 시험 조작을 멈추고 수동 개입으로 세정을 수행하여 경우에 따라서는 테스트 환경으로부터 테스트 계면 (프로브 카드, 소켓 등)을 제거할 필요가 있다. 이러한 방법은 일정치 못한 파편 제거를 제공하고 형상화된 접촉 요소의 기하학적 특징형상 (geometrical feature) 내에 충분한 세정 작용을 제공할 수 없다. 세정 후 시험을 다시 시작할 수 있도록 테스트 계면을 재설치하고 테스트 환경을 복구해야만 한다. 어떤 경우에는 접촉 요소가 제거, 세정 및 교체되어 예상치 못한 장비 정지 시간에 기인한 비용 상승을 초래한다.
또 다른 종래 방법에서 연마재 표면 코팅 (abrasive surface coating) 또는 연마재 코팅된 (abrasively coated) 폴리우레탄 발포체 층을 갖는 세정 패드를 사용하여 접촉 요소에 접착된 이물질을 제거한다. 접촉 요소를 세정 패드에 대해 (및 가능하면 세정 패드 내로) 반복적으로 문질러서 접착성 이물질이 접촉 요소 및 지지 하드웨어로부터 연마되어 제거된다. 연마 패드를 이용한 세정 공정은 접촉 요소를 버니시 (burnish)시키지만 파편을 반드시 제거하지는 않는다. 사실, 버니싱 (burnishing)은 실제로 접촉 요소에 연마 마모 (abrasive wear)를 야기해 접촉 외형의 형상을 변화시키고 접촉기의 유용한 수명을 단축시킨다.
세정 공정 동안 파편이 접촉 요소 및 지지 하드웨어로부터 일정하고 예측가능하게 제거될 때 최대 세정 효율이 얻어진다. 오픈 셀 발포체로 구성된 연마 패드를 이용한 세정 공정은 일정한 세정을 제공하지 않는다. 사실, 임의로 배향되고 조절되지 않은 발포체 구조에 의한 버니싱 작용은 접촉 요소에 우선적인 (preferential) 연마 마모뿐만 아니라 불균일한 연마 마모도 일으켜서 접촉 외형의 형상 및 접촉 요소와 지지 하드웨어의 기계적 성능을 예측치 못하게 변화시키고; 그에 의해 접촉기의 유용한 수명을 예측치 못하게 단축시킨다.
산업에서, 테스터 계면 하드웨어는 테스트 프로브 요소 150,000 정도의 복수의 접촉 요소로 이루어지고, 지지 하드웨어는 ATE 테스트 셀당 $600K 정도의 비용이 소요될 수 있다. 부적절하거나 최적이 아닌 세정 실행에 기인한 너무 이른 마멸 (premature wear-out) 및 손상은 ATE 테스트 셀당 한 해에 수백만 US 달러에 상당하는 비용일 수 있다. 그러므로 전 세계적으로 수천만의 ATE 테스트 셀을 조작하므로 수리, 유지 및 교체 비용에 미치는 영향은 아주 상당할 수 있다.
종래의 프로브 세정 공정을 개선하기 위한 또 다른 시도는 점착성의 연마재가 충전되거나 충전되지 않은 폴리머성 세정 재료를 이용하여 이물질을 제거하는 것을 포함한다. 더욱 구체적으로 폴리머 패드는 접촉 요소와 물리적으로 접촉된다. 접착성 파편은 점착성 폴리머에 의해 느슨하게 되어 폴리머 표면에 들러붙고; 이에 의해 접촉 요소 및 다른 테스트 하드웨어로부터 제거된다. 폴리머 재료는 접촉 요소의 전체 형상을 유지하도록 디자인된다; 그러나 폴리머층 간의 상호작용이 형상화된 접촉 요소의 기하학적 특징형상 내에서 충분한 세정 작용을 제공하지 못할 수 있다.
연속적이고 균일한 표면을 갖거나 임의로 배향되고 임의 간격의 표면 특징형상을 갖는 표면을 갖는, 연마재로 충전되거나 연마재로 코팅된 재료 필름으로 세정할 때 "에지 핀 (edge pin)" 효과 (예를 들어 테스트 프로브 어레이의 주변 접촉 요소는 상기 어레이 내의 접촉 요소와는 상이한 속도로 연마 마모된다.); 또는 "인접 핀 간격 (neighbor pin spacing)" 효과 (예를 들어 가까운 간격의 접촉 요소는 넓은 간격의 접촉 요소와는 상이한 속도로 마모된다); 또는 "인접 핀 배향 (neighbor pin orientation)" 효과 (예를 들어 접촉 요소의 공간적 근접성 (spatial proximity)은 접촉 요소의 우선적이고 비대칭적인 마모를 야기할 수 있다.)를 통해 우선적인 연마가 명백해진다. 접촉 요소 및 지지 하드웨어의 불균일한 연마 마모는 IC 반도체 소자 시험 동안 성능 일관성 (performance consistency)에 영향을 미칠 것이고, 예기치 못한 수율 손실, 장비 정지 시간 및 수리 비용의 결과를 초래할 수 있다.
웨이퍼 레벨 및 패키지 레벨 시험에서 전형적인 접촉 요소 세정 공정은 실수요자에게 비용이 높을 수 있는데, 이는 접촉기가 연마재-기반 접촉 세정 공정에 의해 상이한 속도로 조절 불가능하게 마모될 수 있기 때문이다. 동일한 조성 및 크기의 연마 입자를 사용할 때 예시적인 테스트 데이터 (도 1)는 임계 (critical) 접촉 요소 외형에 대한 마멸 속도 또는 치수 감소 속도가 연마재 (abrasive material) 층의 컴플라이언스 (compliance), 표면 특징형상 및 하부층의 컴플라이언스에 대한 비교적 작은 변화 (대략 2 내지 3%)에 의해 크게 영향을 받을 수 있다는 것을 보여 준다. 데이터 곡선 (101, 102, 103 및 104)은 세정 재료의 전체 컴플라이언스가 변형되고 감소함에 따라 접촉 요소 길이의 감소가 일어나는 속도를 나타낸다. 데이터 곡선 (101)은 가장 낮은 마멸 속도를 갖는 유연 (compliant) 재료를 나타내고; 데이터 곡선 (104)은 가장 높은 마멸 속도를 갖는 경질 (rigid) 유연 재료를 나타낸다. 전 세계적으로 조작되는 수천의 IC 소자 시험 유닛 (프로버 및 핸들러)가 있으므로 시험 동안 너무 이른 마멸 없이 깨끗한 접촉 요소를 유지하는 것이 산업에 미치는 영향은 아주 상당할 수 있다.
이들 방법 중 상이한 재료 및 기계적 특성을 갖는 다중 층, 소정의 기하학적 특징형상 및 전체적인 세정 재료 성능을 예측가능하게 조절하는 표면 처리를 갖는 세정 패드 구성을 병합한 세정 장치 및 방법을 적절하게 언급한 것은 없다. 또한, 연마재 접촉 세정 공정에 의해 마모된 접촉기를 수리하고 교체하는 장비 및 육체 노동은 작업 수행에 대한 추가 비용을 더한다.
따라서 접촉 요소를 세정하고 유지하는 개선된 방법 및 기구가 필요하다.
본 발명은 웨이퍼 레벨 또는 패키지 레벨 IC 반도체 소자 기능 시험에 사용되는 시험 계면의 접촉 요소 및 지지 구조를 세정하는 테스트 프로브 세정 재료로서,
세정 패드층;
세정 패드층을 지지하고, 시험 계면의 특정 접촉 요소 및 지지 구조용 세정 재료를 최적화하도록 선택되는 하나 이상의 중간층의 일련의 소정 특징을 가지며, 탄성률이 40Mpa 이상에서 600Mpa 사이의 범위를 가지고, 각 층이 25㎛ 내지 300㎛ 사이의 두께를 가지며, 각 층이 30 Shore A 내지 90 Shore A 사이의 경도를 가지는, 세정 패드층 하부의 하나 이상의 중간층;을 포함하고,
상기 중간층은 시험 계면의 특정 접촉 요소 및 지지 구조용 세정 재료를 최적화하도록 선택되며 7 이상의 모스 경도를 가지는 복수의 연마 입자를 추가로 포함하는 테스트 프로브 세정 재료를 제공한다.
상기 하나 이상의 중간층은 하나 이상의 유연층 (compliant layer)을 추가로 포함할 수 있다.
상기 하나 이상의 중간층은 하나 이상의 경질층 (rigid layer)을 추가로 포함할 수 있다.
상기 하나 이상의 중간층은 적어도 하나의 경질층 및 적어도 하나의 유연층을 추가로 포함할 수 있다.
상기 하나 이상의 중간층은 마모도, 비중, 탄성, 점성, 평탄성, 두께 및 다공성 중 하나 이상을 제공할 수 있다.
상기 세정 패드층은 마모도, 비중, 탄성, 점성, 평탄성, 두께 및 다공성 중 하나 이상을 제공할 수 있다.
상기 각각의 유연층은 인치당 10 내지 150 미소공 (micropore) 범위 내의 다공성을 갖는 고무, 합성 폴리머 및 천연 폴리머 중 하나 이상으로 제조될 수 있다.
상기 각각의 경질층은 인치당 10 내지 150 미소공 범위 내의 다공성을 갖는 고무, 합성 폴리머 및 천연 폴리머 중 하나 이상으로 제조될 수 있다.
상기 복수의 연마 입자는 산화알루미늄, 탄화규소 및 다이아몬드로 이루어진 군으로부터 선택되는 한 종류 이상의 입자를 추가로 포함할 수 있다
상기 복수의 연마 입자는 산화알루미늄, 탄화규소 및 다이아몬드로 이루어진 군으로부터 선택되는 한 유형 이상의 입자의 블렌드물을 추가로 포함할 수 있다.
상기 복수의 연마 입자는 각각의 입자가 0.05㎛ 내지 15㎛ 사이의 입자 크기로부터 선택되는 크기를 갖는 하나 이상의 입자의 블렌드물을 추가로 포함할 수 있다.
상기 복수의 연마 입자는 산화알루미늄, 탄화규소 및 다이아몬드로 이루어진 군으로부터 선택되는 한 유형 이상의 입자의 블렌드물을 추가로 포함할 수 있다.
상기 복수의 연마 입자는 중간 재료층 내에 공간적으로 분포될 수 있다.
상기 세정 패드층을 오염으로부터 보호 및 격리하는 희생 상부 보호층을 추가로 포함할 수 있다.
상기 세정 재료를 기판에 고정하며, 하나 이상의 중간층에 부착된 접착층을 추가로 포함할 수 있다.
상기 접착층을 노출시키기 위해 제거되는 제거 가능한 박리 라이너 (release liner)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 세정 패드층은 접촉 영역 및 주변 지지 하드웨어가 변형 또는 손상 없이 세정되도록 세정 재료를 최적화하기 위해 선택된 소정의 기하학적 및 치수 특성을 갖는 복수의 기하학적 마이크로-특징형상을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 웨이퍼 레벨 또는 패키지 레벨 IC 반도체 소자 기능 시험에 사용되는 시험 계면의 접촉 요소 및 지지 구조를 세정하는 테스트 프로브 세정 재료로서,
접촉 영역 및 주변 지지 하드웨어가 변형 또는 손상 없이 세정되도록 세정 재료를 최적화하기 위해 선택된 소정의 기하학적 및 치수 특성을 갖는 복수의 기하학적 마이크로-특징형상을 가지고, 시험 계면의 특정 접촉 요소 및 지지 구조용 세정 재료를 최적화하도록 선택되며 7 이상의 모스 경도를 가지는 복수의 연마 입자를 추가로 포함하는 세정 패드층; 및
세정 패드층을 지지하고, 시험 계면의 특정 접촉 요소 및 지지 구조용 세정 재료를 최적화하도록 선택되는 하나 이상의 중간층의 일련의 소정 특징을 가지며, 탄성률이 40Mpa 이상에서 600Mpa 사이의 범위를 가지고, 각 층이 25㎛ 내지 300㎛ 사이의 두께를 가지며, 각 층이 30 Shore A 내지 90 Shore A 사이의 경도를 가지는, 세정 패드층 하부의 하나 이상의 중간층을 포함하는 테스트 프로브 세정 재료를 제공한다.
상기 각각의 기하학적 마이크로-특징형상은 균일한 형상 및 규칙적인 간격을 가질 수 있다.
상기 마이크로-특징형상 단면 및 복수의 연마 입자는 파편 제거 및 수집 효율을 개선시킬 수 있다.
상기 각각의 마이크로-특징형상은 마이크로-특징형상의 내굽힘성을 조절하는 종횡비 및 결과적인 단면 또는 관성 2차 모멘트를 가질 수 있다.
상기 복수의 연마 입자는 각 마이크로-특징형상의 상부면, 각 마이크로-특징형상의 측면을 따라서 및 각 마이크로-특징형상의 표면 위 중 어느 하나에 적용될 수 있다.
상기 복수의 연마 입자는 각 마이크로-특징형상의 몸체 내에 분포될 수 있다.
상기 복수의 연마 입자는 각 마이크로-특징형상의 바닥에 적용될 수 있다.
본 발명은 또한, 반도체 시험 기구 내의 핀 접촉 요소 및 지지 하드웨어를 세정하는 세정 장치로서,
특정 핀 접촉 요소에 적합한 소정 배열을 가지는 세정층;
시험 기구의 정규 시험 조작 동안 시험 기구 내로 도입되는 배열을 가지며, 대리 (surrogate) 반도체 웨이퍼 또는 패키지 IC 소자를 포함하는 기판을 포함하고;
상기 세정층은, 시험 기계의 정규 조작에 대한 변형 없이 핀 접촉 요소 및 지지 하드웨어가 세정되도록 핀 접촉 요소 및 지지 하드웨어가 패드에 접촉할 때 패드가 핀 접촉 요소 및 지지 하드웨어의 파편을 세정하도록 하는 소정 특징을 가지며 상기 기판에 고정되는 세정 장치를 제공한다.
상기 장치는 마모도, 비중, 탄성, 점성, 평탄성, 두께 및 다공성 중 하나 이상을 제공하는 하나 이상의 중간층을 추가로 포함할 수 있다.
상기 세정 패드층은 마모도, 비중, 탄성, 점성, 평탄성, 두께 및 다공성 중 하나 이상을 제공할 수 있다.
상기 하나 이상의 중간층은 하나 이상의 유연층을 추가로 포함할 수 있다.
상기 하나 이상의 중간층은 하나 이상의 경질층을 추가로 포함할 수 있다.
상기 하나 이상의 중간층은 적어도 하나의 경질층 및 적어도 하나의 유연층을 추가로 포함할 수 있다.
상기 각각의 유연층은 인치당 10 내지 150 미소공 범위 내의 다공성을 갖는 고무, 합성 폴리머 및 천연 폴리머 중 하나 이상으로 제조될 수 있다.
상기 각각의 경질층은 인치당 10 내지 150 미소공 범위 내의 다공성을 갖는 고무, 합성 폴리머 및 천연 폴리머 중 하나 이상으로 제조될 수 있다.
본 발명은 또한, 반도체 시험 기구 내의 핀 접촉 요소 및 지지 하드웨어를 세정하는 세정 장치로서,
접촉 영역 및 주변 지지 하드웨어가 변형 또는 손상 없이 세정되도록 세정 재료를 최적화하기 위해 선택된 소정의 기하학적 및 치수 특성을 갖는 복수의 기하학적 마이크로-특징형상을 가지는 세정층으로서, 세정 패드층이 시험 계면의 특정 접촉 요소 및 지지 구조용 세정 재료를 최적화하도록 선택되며 7 이상의 모스 경도를 가지는 복수의 연마 입자를 추가로 포함하고, 특정 핀 접촉 요소에 적합한 소정 배열을 가지는 세정층;
시험 기구의 정규 시험 조작 동안 시험 기구 내로 도입되는 배열을 가지며, 대리 반도체 웨이퍼 또는 패키지 IC 소자를 포함하는 기판;을 포함하고,
상기 세정층은, 시험 기계의 정규 조작에 대한 변형 없이 핀 접촉 요소 및 지지 하드웨어가 세정되도록 핀 접촉 요소 및 지지 하드웨어가 패드에 접촉할 때 패드가 핀 접촉 요소 및 지지 하드웨어의 파편을 세정하도록 하는 소정 특징을 가지며 상기 기판에 고정되는 세정 장치를 제공한다.
상기 각각의 기하학적 마이크로-특징형상은 균일한 형상 및 규칙적인 간격을 가질 수 있다.
상기 마이크로-특징형상 단면 및 복수의 연마 입자는 파편 제거 및 수집 효율을 개선시킬 수 있다.
상기 각각의 마이크로-특징형상은 마이크로-특징형상의 내굽힘성을 조절하는 종횡비 및 결과적인 단면 또는 관성 2차 모멘트를 가질 수 있다.
상기 복수의 연마 입자는 각 마이크로-특징형상의 상부면, 각 마이크로-특징형상의 측면을 따라서 및 각 마이크로-특징형상의 표면 위 중 어느 하나에 적용될 수 있다.
상기 복수의 연마 입자는 각 마이크로-특징형상의 몸체 내에 분포될 수 있다.
상기 복수의 연마 입자는 각 마이크로-특징형상의 바닥에 적용될 수 있다.
본 발명은 또한, 웨이퍼 프로버 또는 소자 핸들러와 같은 반도체 시험 기구 내의 핀 접촉 요소 및 지지 하드웨어 세정 방법으로서,
시험 기구에 의해 정규적으로 테스트되는 IC 반도체 소자와 동일한 배열을 가지고, 프로브 요소를 세정하는 소정의 특성을 갖는 상부면을 가지는 세정 장치를 웨이퍼 프로버 또는 패키지 소자 핸들러 내에 로딩하는 단계; 및
웨이퍼 프로버 또는 패키지 소자의 정규 시험 조작 동안 핀 접촉 요소 및 지지 하드웨어를 세정 장치와 접촉시켜 시험 기계의 정규 조작 동안 핀 접촉 요소 및 지지 하드웨어로부터 임의의 파편을 제거하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
상기 세정은 핀 접촉 요소 및 지지 하드웨어가 세정될 때 하나 이상의 세정 장치를 시험 기계 내에 주기적으로 로딩하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 로딩은, 개개의 다이 및 패키지 소자의 시험 공정 동안 세정 장치가 접촉되도록 웨이퍼 프로버 또는 소자 핸들러에 의해 테스트되는 다이를 가지는 반도체 웨이퍼를 따라, 웨이퍼 카세트 및 JEDEC 트레이와 같은 하나 이상의 소자 캐리어 내에 하나 이상의 세정 장치를 로딩하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 핀 접촉 요소 및 지지 하드웨어는 장기간 동안 세정된 상태를 유지하고 수율을 증가시키며 제조업자의 수익 금액을 증가시킬 수 있다.
밀도 및 마모도와 같은 세정 재료 특성은 임의의 주어진 프로브 요소 재료 또는 형상에 따라 핀 접촉 요소 및 지지 하드웨어로부터 박혀 있거나 결합된 파편을 제거하여 수동 세정에 필요한 정지 시간의 양을 줄이고 제조업자의 스루풋을 증가시키도록 선택될 수 있다.
도 1은 3㎛ 입자 크기를 가지지만 재료 컴플라이언스의 조절된 차이를 갖는 연마 패드 위에서 "터치다운" 주기의 함수로 접촉 요소 임계 크기 감소를 보여주는 테스트 데이터를 나타낸다.
도 2a는 프로브 패드를 갖는 DUT (웨이퍼 레벨에서 또는 패키지 레벨에서); 전기 접촉 요소 및 ATE 계면 (프로브 카드 또는 테스트 소켓)의 종래 예를 도시한다.
도 2b는 프로브 패드를 갖는 DUT (웨이퍼 레벨에서 또는 패키지 레벨에서), 전기 접촉 요소 및 ATE 계면 (프로브 카드 또는 테스트 소켓)의 예의 개략도이다.
도 3a는 웨이퍼 표면에 적용된 세정 패드를 갖는 전형적인 세정 장치의 상면도 (top view)이다.
도 3b는 기판 표면에 적용된 세정 패드를 갖는 전형적인 세정 장치의 단면도이다.
도 3c는 IC 패키지에 적용된 세정 패드를 갖는 전형적인 세정 장치의 단면도이다.
도 4a는 세정 패드층 아래에 하나 이상의 중간 유연 재료층을 갖는 세정 매체의 단면도이다.
도 4b는 소정 특성의 세정 패드층 아래에 하나 이상의 중간 경질 재료층을 갖는 세정 매체의 단면도이다.
도 4c는 소정 특성의 세정 패드층 아래에 하나 이상의 중간 경질 및 유연 재료층을 갖는 세정 매체의 단면도이다.
도 4d는 소정 특성의 세정 패드층 아래에 하나 이상의 교호 (alternating) 중간 경질 및 유연 재료층을 갖는 세정 매체의 단면도이다.
도 5a는 소정 특성의 하나 이상의 재료층 위에 구성된 소정 외형의 균일하게 간격이 떨어진 마이크로-칼럼을 갖는 세정 재료의 단면도이다.
도 5b는 소정 특성의 하나 이상의 중간 경질 및 유연 재료층의 조합으로 구성된 소정 외형의 균일하게 간격이 떨어진 마이크로-칼럼을 갖는 세정 재료의 단면도이다.
도 6a는 테스트 프로브의 접촉 영역 내에서 일정한 세정 효율을 얻기 위해 하나 이상의 중간 재료층의 조합으로 구성된 균일하게 간격이 떨어진 마이크로-칼럼의 확대 단면도이다.
도 6b는 테스트 프로브의 접촉 영역 내에서 일정한 세정 효율을 얻기 위해 하나 이상의 중간 재료층의 조합으로부터 구성된 균일하게 간격이 떨어진 마이크로-피라미드의 확대 단면도이다.
도 7a는 내굽힘성을 조절하는 결과적인 단면 또는 관성 2차 모멘트 (resultant second moment of area or inertia)에 대한 "스트리트 (street)" 어레이를 이용한 상호 분리된 마이크로-특징형상의 일부의 평면도 (plan view)이다.
도 7b는 내굽힘성을 조절하는 결과적인 단면 또는 관성 2차 모멘트에 대한 "애비뉴 (avenue)" 어레이를 이용한 상호 분리된 마이크로-특징형상의 일부의 평면도이다.
도 7c는 내굽힘성을 조절하는 단면 또는 관성 2차 모멘트에 대한 "대각선 (diagonal)" 어레이를 이용한 상호 분리된 마이크로-특징형상의 일부의 평면도이다.
도 8a는 웨이퍼 레벨 테스트용 캔틸레버 테스트 프로브의 접촉 팁 영역을 세정하는 마이크로-칼럼을 갖는 세정 재료의 단면도이다.
도 8b는 웨이퍼 레벨, 칩 스케일 및 패키지 레벨 테스트용 왕관 포인트 (crown point) 및 단일 포인트 (single point) 테스트 프로브의 접촉 팁을 세정하는 마이크로-칼럼을 갖는 세정 재료의 단면도이다.
본 발명은 소정의 외형 [즉, 왕관 끝 모양 (crown tipped) 스프링 프로브, 창 끝 모양 (spear tipped) 프로브 등]을 갖는 접촉 요소 및 웨이퍼 레벨 및 패키지 레벨 시험에 이용되는 테스터 계면 장치 (즉, 프로브 카드, 테스트 소켓 및 다른 유사한 계면 장치)에 사용되는 지지 구조를 갖는 전기 테스트 프로브용 세정 패드에 특히 적용 가능하고, 이러한 관계로 본 발명이 기재될 것이다. 그러나 본 발명의 세정 재료, 장치 및 방법은 스프링 핀 링 계면, ZIFF 암수 커넥터 등과 같은 다른 유형의 IC 반도체 소자 평가 장비에 의해 활용되는 세정 테스트 계면과 같이 보다 큰 유용성을 갖는다고 평가될 것이다.
상기 장치는 웨이퍼 레벨 및 패키지 레벨 시험에 이용되는 테스터 계면 장치 (즉, 프로브 카드, 테스트 소켓 및 다른 유사한 계면 장치)에 사용되는 전기 접촉 요소 및 구조를 세정하기 위한 특정의 연마재 및 파편 제거 효율을 갖기 위한 표면 특징을 갖는 유연한 세정 매체이다. 적절한 중간층, 표면 마이크로-특징형상, 및 세정되는 접촉 요소의 유형 및 형상, 제거될 파편의 조성과 양 및 접촉면에 대한 파편의 친화력에 따라 선택될 수 있는 변하기 쉬운 마모도 (abrasiveness)를 이용하여 높은 수준의 세정 효율을 얻을 수 있다. 세정되는 접촉 요소는 텅스텐 니들, 수직 프로브, 코브라 프로브, MEMs 유형 프로브, 플런저 (plunger) 프로브, 스프링 프로브, 미끄럼 접촉 (sliding contacts), 막 위에 형성된 접촉 범프 프로브 등과 같은 임의의 유형의 테스트 프로브일 수 있다.
더욱 상세하게는, 세정 재료는 마모도, 밀도, 탄성, 점성, 평면도, 두께, 다공성과 같은 소정의 기계적, 물질적 및 치수 특징을 각각 갖는 하나 이상의 층으로 구성될 수 있어서 핀 요소가 패드 표면에 접촉하면 접촉 영역 및 주변 지지 하드웨어가 세정되어 파편 및 오염물이 제거된다.
세정 장치는, 제작 공전 전, 동안 또는 후에 적용되어 세정 재료 표면을 제조 공정 및 수동 취급 조작 동안의 오염으로부터 보호하고 격리할 수 있는 희생 상부 보호층 재료를 포함할 수 있다. 상기 희생층은 반도체 시험 장비 내로 설치되면 제거되고, 세정 재료의 작업 표면이 세정 재료에 의한 접촉 요소의 세정 성능을 손상할 어떠한 오염물도 없다는 것을 확실하게 하는데 사용된다.
세정 재료 개개의 층은 폴리우레탄, 아크릴 재료 또는 다른 알려진 엘라스토머 재료뿐만 아니라 고무, 합성 및 천연 폴리머를 포함할 수 있는 고체 엘라스토머 재료 또는 다공성, 오픈 셀 또는 클로즈드 발포체 재료로 만들어질 수 있다. 세정 재료의 상부층은 엘라스토머 매트릭스의 보전을 유지하면서, 접촉 요소의 외형에 대한 손상 없이 접촉 영역 위의 파편을 제거하기 위하여 프로브 팁을 변형시키고 엘라스토머 재료에 침투하도록 하는 소정의 마모도, 탄성, 밀도 및 표면 장력 파라미터를 가질 수 있다.
세정 재료는 또한 하나 이상의 유연층이 배열되거나 적층되어 소정의 전체 유연 성능을 얻는 다중 층의 구조를 가져서, 핀 요소가 패드 표면과 접촉하고 변형되면 상기 재료에 의해 한정된 상호간의 힘 (reciprocal force)이 접촉 영역 및 구조에 부여되어 파편 및 오염물이 제거되는 효율이 증가될 수 있다. 더욱이 세정 재료는, 파편 제거 및 수집 효율을 개선하기 위한 소정의 종횡비 (지름:높이), 단면 (사각형, 원형, 삼각형 등) 및 연마 입자 로딩 (loading)을 갖는 마이크로-칼럼, 마이크로-피라미드 또는 다른 이와 같은 구조적 마이크로-특징형상과 같은 균일한 형상 및 규칙적인 간격을 갖는 기하학적인 마이크로-특징형상이 표면층에 복수로 존재하는 다중 층 구조를 가질 수 있다. 마이크로-특징형상은 폴리우레탄, 아크릴 재료 또는 다른 알려진 엘라스토머 재료뿐만 아니라 고무, 합성 및 천연 폴리머를 포함할 수 있는 고체 엘라스토머 재료 또는 다공성, 오픈 셀 또는 클로즈드 발포체 재료로 만들어질 수 있다. 다른 구현예에서 마이크로-특징형상은 마이크로-특징형상의 몸체 내에 또는 마이크로-특징형상의 바닥에 마이크로-특징형상의 길이를 따라 상부면에 적용된 연마 입자를 포함할 수 있다. 특히, 평균 마이크로-특징형상은 1.0㎛ 이상의 단면 폭, 400㎛ 이하의 높이 및 15.0㎛ 이하의 평균 연마 입자 크기를 가질 수 있다. 상기 재료층 및 마이크로-특징형상 내 및 전역에 병합될 수 있는 전형적인 연마재는 산화알루미늄, 탄화규소 및 다이아몬드를 포함할 수 있지만 연마 입자는 7 이상의 모스 경도를 갖는 다른 잘 알려진 연마재를 포함할 수도 있다.
다른 구현예에서 상기 마이크로-특징형상은 바람직하지 않은 상호작용 및 다른 결합 효과를 제거하고 소정의 표면 컴플라이언스를 얻기 위해 "스트리트" 및 "애비뉴" 어레이를 이용하여 내굽힘성을 조절하는 단면 또는 관성 2차 모멘트에 대해 상호 분리되고 소정의 외형으로 형성되어 핀 요소가 패드 표면에 접촉하면 상기 재료에 의해 상호간의 힘이 접촉 요소 팁 외형 내에서 접촉 영역 내 및 지지 구조에 부여되어 파편 및 오염물이 제거되는 효율을 증가시킨다. 상호 분리된 마이크로-특징형상은 접촉 요소 어레이 및 지지 하드웨어 내에서 각 테스트 프로브로 예측가능하고 균일한 상호간의 힘을 제공하기 위하여 소정의 치수를 갖는다. 세정 재료의 표면 전역에 분리된 마이크로-특징형상은 "에지 핀" 효과, "인접 핀 간격" 효과 및 "인접 핀 배향" 효과를 감소 및 제거하기 위해 형성된다.
세정 장치의 다른 양상에서, 마이크로-특징형상은 프로버/테스터 장치가 세정 패드의 표면을 탐지할 수 있도록 특정의 균일한 표면 처리 (surface finish)를 가질 수 있다. 세정 재료의 표면 질감 (texture) 및 거칠기가 작업 표면 폴리머 재료의 세정 효율에 기여할 수도 있다.
상기 방법의 한 양상에서, 세정 매체는 웨이퍼 프로버 또는 패키지 소자 핸들러와 같은 자동 테스트 장비 내 소정 위치에 수동으로 위치되어 핀 요소 및 표면이 세정 매체와 주기적으로 상호작용하여 파편을 제거하고/제거하거나 테스트 프로브를 과도하게 마멸시키지 않고 핀 요소의 접촉면을 세정하도록 할 것이다. 상기 방법의 또 다른 양상에서, 웨이퍼 프로버 또는 패키지 소자 핸들러 위의 프로브 소자의 세정 방법이 제공되는데, 상기 방법은 마모도, 점성, 경도와 같은 소정의 특성을 가지고 접촉 요소 및 지지 구조를 세정하는 상부면을 갖는 세정 매체를 테스트할 반도체 웨이퍼, 싱귤레이션된 IC 소자 또는 패키지 IC 소자와 유사한 형태로 웨이퍼 프로버 또는 패키지 소자 핸들러에 로딩하는 단계를 포함한다. 이 방법은 웨이퍼 프로버 또는 패키지 소자 핸들러의 정규 시험 조작 동안 접촉 요소를 세정 매체와 접촉시켜 웨이퍼 프로버 또는 패키지 소자 핸들러의 정규 조작 동안 프로브 요소로부터 임의의 파편을 제거하는 단계를 추가로 포함한다.
프로버/테스터가 세정 패드의 표면을 탐지할 수 있을 때 프로버가 자동 세정 모드로 설정될 수 있다. 자동 세정 모드에서, 프로버/테스터는 언제 테스트 프로브 접촉 요소를 세정하고, 세정 장치를 위치시키고, 프로브 팁을 세정하고, 그런 다음 시험 조작으로 돌아오는지를 자동으로 결정할 것이다. 세정 장치의 또 다른 구현예에서, 세정 매체 층들은 컨덕턴스 (conductance)를 이용한 표면을 탐지하는 테스터/프로버가 세정 매체의 표면을 탐지할 수 있도록 전도성 재료로 형성될 수 있다.
전형적인 IC 반도체 시험 시스템 (도 2a 및 도 2b에 개략적으로 나타냄)은 어떤 유형의 테스터 (10), 테스트 헤드 (11), 테스터 계면 (12)(예: 프로브 카드 또는 테스트 소켓), 접촉 요소 (13) 및 웨이퍼 또는 소자 핸들러 (16)를 전형적으로 포함한다. 테스터 계면 내의 전기 접촉 요소 (13), 즉 테스트 프로브는 DUT (15)와 직접 접촉할 수 있도록 테스터 계면으로부터 연장된다. DUT (웨이퍼, 싱귤레이션된 소자 또는 패키지 IC)는, 프로브 패드 (14) 및/또는 솔더볼 (16)이 테스터 계면 (12)의 접촉 요소 (13)와 정렬되도록 적절한 물리적 자리로 자동, 반자동 또는 수동 장비를 이용하여 이동된다. 일단 자리로 가면 전기 시험을 위해 DUT (15)가 접촉 요소 (13) 반대로 이동되거나 접촉 요소 (13)가 DUT (15) 반대로 이동된다. 반복된 터치다운으로 접촉 요소가 오염되게 된다. 세정을 위해 테스트 계면을 제거하는 대신 소정 구성의 세정 매체가 정규 시험 동안 기하학적으로 한정된 접촉 요소를 세정할 것이다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 다양한 기판 재료, 상이한 크기 기판, 상이한 형상 기판 또는 어떤 애플리이션에서는 기판이 없는 경우에 적용되는 세정 매체로 제조된 3가지 전형적인 상이한 유형의 세정 장치를 도시한다. 도 3a 및 도 3b에서 볼 수 있는 바와 같이 세정 장치 (20 및 21) 각각은 기판 (23), 및 웨이퍼 표면 또는 알려진 외형의 기판에 고정, 접착 또는 적용된 세정 매체, 즉 패드 (24) 각각을 포함할 수 있다. 기판 (23)은 플라스틱, 금속, 유리, 실리콘, 세라믹 또는 임의의 다른 유사한 재료일 수 있다. 더욱이 기판 (25)은 패키지 IC 소자, 즉 DUT (22)의 외형과 비슷한 외형을 가질 수 있으며, 이에 따라 세정 매체 (24)는 테스트 프로브 및 지지 하드웨어의 접촉 요소를 포함하는 (bearing) 표면에 부착된다.
하나 이상의 중간 유연층을 포함하는 세정 매체가 첨부하는 도면 및 구현예를 참조하여 더욱 상세하게 기재된다. 한 구현예 (도 4a 참조)에서, 세정 매체 (220)는 패드에 접촉하는 접촉 요소의 세정에 기여하는 경도, 탄성률 등과 같은 소정의 특성을 갖는 세정 패드층 (202)으로 제조될 수 있다. 세정 매체 (220)는 세정 패드층에 및 세정 패드층 아래에 부착된 하나 이상의 중간 유연층 (203)도 포함할 수 있다. 층들을 조합하면 개개의 구성 재료로부터 얻을 수 없는 재료 특성이 생기고, 동시에 매우 다양한 매트릭스, 연마 입자 및 외형은 최적의 조합을 선택해야 하는 제품 또는 구성이 세정 성능을 최대화하도록 해준다. 경질 세정층 아래에 유연 또는 미세다공성 (microporous) 발포체 하부층을 첨가함으로써 접촉 외형의 형상 또는 기능을 손상하지 않고 프로브 요소의 총 사용 수명을 연장하기 위하여 팁 형성 성능을 향상시키고/향상시키거나 세정 재료의 전체 연마 마모 특징이 감소된다. 예를 들어 경질 폴리에스테르 필름 위에 연마 입자층을 적용하면, 평평한 (flat) 접촉 영역 외형을 갖는 프로브 접촉 요소를 생성 및 유지하기 위해 사용되는 절삭 (stock removal) 특징을 갖는 연마 필름 (lapping film) 유형의 세정 재료가 생성된다. 동일한 연마 입자층을 유연한 충전되지 않은 폴리머 (compliant unfilled polymer)의 표면 또는 미세다공성 발포체의 "스킨"측에 적용하면, 방사상 (radius) 또는 반-방사상 (semi-radius) 접촉 영역 외형을 갖는 프로브 접촉 요소를 생성 및 유지하기 위해 바람직한 절삭 특징을 갖는 다중 층의 재료가 얻어진다. 하부층의 전체 컴플라이언스가 체계적으로 증가 (또는 강성률 (rigidity)이 감소)함에 따라 세정 재료의 전체 연마 마모 특징이 평평한 팁 접촉 영역 외형을 생성하고 유지하는 것으로부터 방사상 또는 반-방사상 접촉 영역 외형을 생성 및 유지하는 것으로 이행한다.
세정 매체 (220)는 표면 세정 패드층을 테스트와 관련 없는 오염물로부터 격리하기 위하여 접촉 요소 세정에 의도적으로 사용하기 전에 설치되는 제거 가능한 보호층 (201)을 포함할 수도 있다. 제거 가능한 보호층 (201)은, 세정 장치가 클린룸에서 테스터 계면을 세정하는데 사용할 준비가 될 때까지 세정 패드층 (202)의 작업 표면을 파편/오염물로부터 보호한다. 세정 장치가 클린룸에서 테스터 계면을 세정하는데 사용할 준비가 되면 제거 가능한 보호층 (201)은 제거되어 세정 패드층 (202)의 작업 표면이 노출될 수 있다. 보호층은 알려진 비반응성 폴리머 필름 재료로 제조될 수 있고, 바람직하게는 폴리에스테르 (PET) 필름으로 제조된다. 시험 장비에 의한 세정 장치의 광학 탐지를 개선하고/개선하거나 세정 효율을 개선하기 위하여 보호층은 무광 처리된 표면 (matte finish) 또는 다른 "질감의 (textured)" 특징형상을 가질 수 있다
세정 장비를 소정의 기판 재료 위에 설치하는 것은 제2 박리 라이너층 (205)(제1 박리 라이너층과 동일한 재료로 제조됨)을 제거하여 접착층 (204)을 노출시킨 다음 접착층 (204)에 의해 기판 표면 위에 적용함으로써 수행된다. 그런 다음 접착층 (204)을 기판에 붙여 세정 장치 (220)를 기판에 접착할 수 있게 한다. 기판은 상이한 목적을 갖는 종래 기술에 기재된 것과는 상이한 다양한 재료일 수 있다.
전술한 세정 패드층 (202) 및 후술하는 세정 패드층은 세정 재료에 소정의 기계적, 물질적 및 치수 특징을 제공할 수 있다. 예를 들어 세정 패드층은 마모도 (하기에 더욱 상세하게 기재됨), 비중 (예를 들어 0.75 내지 2.27의 범위; 여기서 비중은 특정 온도에서 물의 밀도에 대한 밀도의 비이다.), 탄성 (예를 들어 40㎫ 내지 600㎫의 범위), 점성 (예를 들어 20 내지 800그램의 범위), 평면도 및 두께 (예를 들어 25㎛ 내지 300㎛ 사이의 범위)를 제공할 수 있다.
하나 이상의 중간층 (전술한 바와 같이 유연하거나, 후술하는 바와 같이 경질이거나 후술하는 바와 같이 유연층과 경질층의 조합일 수 있다)은 소정의 기계적, 물질적 및 치수 특징을 세정 재료에 제공할 수 있다. 예를 들어 하나 이상의 중간층은 마모도 (하기에 더욱 상세하게 기재됨), 비중 (예를 들어 0.75 내지 2.27의 범위; 여기서 비중은 특정 온도에서 물의 밀도에 대한 하나 이상의 중간층의 밀도의 비이다.), 탄성 (예를 들어 40㎫ 내지 600㎫의 범위), 점성 (예를 들어 20 내지 800그램의 범위), 평면도, 두께 (예를 들어 25㎛ 내지 300㎛ 사이의 범위) 및/또는 인치당 평균 기공수인 다공성 (예를 들어 인치당 10 내지 150 미소공의 범위)을 제공할 수 있다.
도 4b에 나타낸 또 다른 구현예에서, 세정 매체 (220)는 세정 패드층 (202) 아래에 하나 이상의 중간 경질층 (206)을 갖는 세정 패드층 (202)으로 제조될 수 있다. 또 다른 구현예에서 (도 4c), 세정 매체 (220)는 소정의 특성을 갖는 세정 패드층 (202) 아래에 하나 이상의 중간 경질 (206) 및 유연 (203) 재료층의 조합을 이용하여 구성될 수 있다. 도 4d는, 소정 특성의 세정 패드층 (202) 아래에 하나 이상의 중간 경질 (206) 및 유연 재료층 (203)을 교호되게 하여 세정 매체 (220)가 구성되는 구현예를 보여준다. 세정 패드 (202) 및 하부층 (203, 206 등)은 알려진 기하학적 배열로 접촉 요소를 세정하는데 기여하는 소정의 연마재, 밀도, 탄성 및/또는 점착 특성을 가질 것이다. 세정층 및 중간 재료층의 중첩 (superposition)은 접촉 요소의 특정 배열 및 기하학적인 특징형상에 따라 달라질 수 있다.
세정 패드층 (202)의 마모도가 프로브 접촉 요소로부터 파편을 느슨하게 하고 깎아낼 것이다. 연마 입자의 소정의 부피 및 질량 밀도를 이용하여; 프로브 팁을 둥글게 하거나 뾰족하게 하기 위하여 상기 패드의 마모도가 체계적으로 영향을 받을 수 있다. 세정 재료 내의 전형적인 연마재 및 입자 중량% 로딩은 30 중량% 내지 500 중량% 범위 내일 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 중량% 폴리머 로딩은 폴리머 중량을 폴리머 중량과 연마 입자의 중량을 더한 것으로 나눈 것으로 정의된다. 상기 재료 내로 병합될 수 있는 전형적인 연마재는 산화알루미늄, 탄화규소 및 다이아몬드를 포함할 수 있지만 상기 연마재은 다른 잘 알려진 연마재일 수도 있다. 연마재는 산화알루미늄, 탄화규소 및 다이아몬드의 공간적으로 또는 선택적으로 분포된 입자를 포함할 수 있지만 상기 연마 입자는 7 이상의 모스 경도를 갖는 다른 잘 알려진 연마 입자일 수도 있다. 세정층의 조절된 표면 점성은 접촉 요소 위의 파편이 상기 패드에 선택적으로 들러붙게 하므로 세정 조작 동안 접촉 요소로부터 제거될 수 있다.
한 구현예에서, 세정 재료층 및/또는 중간 경질층 및/또는 중간 유연층 (각각 "물질층"임)은 고무, 합성 폴리머 및 천연 폴리머를 포함할 수 있는 오픈 또는 클로즈드 셀을 갖는 발포체-기반의 엘라스토머 재료 또는 고체로 제조될 수 있다. 각 재료층은 40㎫ 초과 내지 600㎫ 미만 사이의 범위를 갖는 탄성률을 가질 수 있고, 상기 층의 두께 범위는 25㎛ 이상 내지 300㎛ 이하 사이일 수 있다. 각 재료층은 30 Shore A 이상 내지 90 Shore A를 초과하지 않는 경도 범위의 층을 가질 수 있다. 세정 및 접착층은 -50℃ 내지 +200℃ 사이의 사용 범위 (service range)를 가질 수 있다. 각 엘라스토머 재료는 소정의 점성 또는 상기 재료의 몸체 내에 공간적으로 또는 우선적으로 분포된 연마 입자로 제조된 재료일 수 있다. 각 재료는 엘라스토머 매트릭스의 보전을 유지하면서, 접촉 요소가 엘라스토머 재료에 침투하고 접촉 요소의 기하학적 특징형상에 대한 손상 없이 접촉 요소 위의 파편을 제거하도록 하는 소정의 탄성, 밀도 및 표면 장력 파라미터를 가질 수 있다. 각 재료층은 일반적으로 1 내지 20 mil 사이의 소정의 두께를 가질 것이다. 각 층의 두께는 프로브 팁의 특정 배열에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어 얇은 재료 세정 재료층 (~1 mil 두께)은 평평한 접촉기와 같은 "비침투" 프로브 외형에 적합하고, 두꺼운 재료 세정층 (~20 mil)은 창-끝 (spear-point) 또는 뾰족한 좌굴 보 (pointed buckling beam)와 같은 "침투" 프로브 외형에 매우 적합할 것이다. 자동, 반-자동 또는 수동 DUT 핸들링 장치의 정규 조작 동안 테스터 계면의 하나 이상의 프로브 요소 및 지지 하드웨어가 세정 패드와 접촉함에 따라 수직 접촉력이 접촉 요소를 상기 패드에 밀어 넣는데, 접촉 요소 위의 파편은 패드 재료에 의해 제거 및 유지될 것이다.
세정 매체 (221)의 다른 구현예에서 (도 5a 및 도 5b에 나타냄), 소정의 종횡비 (지름 대 높이), 단면 (사각형, 원형, 삼각형 등)의 마이크로-칼럼 (212) 또는 마이크로-피라미드와 같은 복수의 균일한 형상 및 규칙적인 간격을 갖는 기하학적 특징형상을 이용하여 세정 재료의 최대 세정 효율이 개선될 수 있다. 도 5a에서, 소정 특성을 갖는 중간 유연 또는 경질 층들 (207)의 조합체를 지나 단일 층 (212)으로부터 간격이 떨어진 마이크로-특징형상이 구성된다. 마이크로-특징형상 구성의 한 유형의 예로 도 5a에 나타낸 사각형의 마이크로 칼럼이 정밀 제작 (precision fabrication) 및 조절된 절삭법 (controlled cutting method)의 조합을 이용하여 생성될 수 있는데, 여기서 장축은 100 미크론의 치수를 가지며, "스트리트" 및 "애비뉴" 폭은 50㎛ 미만이다. "스트리트" 및 "애비뉴"의 깊이는 종횡비를 얻기 위해 절삭법에 의해 조절된다. 이 예에서 특징형상은 장축 폭 100 미크론 내지 200 미크론의 깊이 (즉 높이)를 갖는다. 이 구성에서 세정 재료층을 통과하여 절삭하거나 하부층 내로 절삭하지 않고 깊이가 얻어진다. 도 5b에서, 소정의 특성을 갖는 중간 유연 또는 경질 층들 (207)의 다중 층들 (213)로부터 균일한 간격의 마이크로-특징형상이 구성될 수 있다. 마이크로-특징형상의 크기 및 외형은, 파편을 제거할 것이지만 프로브 요소는 손상하지 않을 패드를 얻기 위한 접촉 요소의 배열 및 재료에 따라 달라질 수 있다. 마이크로-특징형상이 접촉 요소 외형에 비해 크면 이는 세정 성능에 부정적인 영향을 미칠 것이다. 마이크로-특징형상이 접촉 요소 외형에 비해 작으면 접착성 오염물을 제거하는 높은 세정 효율을 촉진하기에는 상호간의 힘이 불충분할 것이다.
일반적으로, 마이크로-특징형상은 원통, 정사각형, 삼각형, 직사각형 등을 포함하는 몇 가지 유형의 외형을 가질 수 있다. 각 마이크로-특징형상의 장축 내 단면 크기는 25㎛ 이상이고 300㎛보다 작을 수 있고 각 마이크로-특징형상은 1:10 내지 20:1 사이 범위인 종횡비 (높이 대 폭)를 가질 수 있다. 재료가 프로브 요소 팁의 형상을 다시 만들고 (reshape), 뾰족하게 하거나 개조 (refurbish)할 수 있도록 세정 층을 제조하는 동안 마이크로-특징형상 외형을 조정할 수 있다.
한 구현예에서, 도 6a 및 도 6b는 마이크로-특징형상 [세정 재료 (224, 324) 각각의 마이크로-칼럼 (219) 및 마이크로-피라미드 (319) 특징형상]을 갖는 세정 재료의 확대 단면도를 나타내지만; 이러한 특징형상은 임의의 다른 규칙적인 기하학적 특징형상일 수도 있다. 로드 하에서 마이크로-특징형상의 휨 (deflection)은 로드뿐만 아니라 특징형상 단면의 외형에도 의존한다.
도 6a에서, 마이크로-칼럼 간격, 즉 피치 (215); 특징형상의 굽힘 및 휨에 대한 내성을 예측하는데 이용될 수 있는 형상의 특성인 단면 관성 모멘트 (area moment of inertia), 즉 관성 2차 모멘트 (216); 세정 패드 길이 (217); 중간 패드 길이 (218) 및 마이크로-칼럼 (219)의 총 길이는 접촉 요소 및 지지 하드웨어의 특정 배열에 따라 미리 결정된다. 뾰족하고/뾰족하거나 창 형상의 접촉 요소의 어레이에 대하여, 마이크로-칼럼 외형은, 세정 특징형상이 프로브 팁의 측면을 따라 세정 작용 및 파편 수집을 제공하기 위해 접촉 요소와 물리적인 접촉을 하도록 하는 것뿐만 아니라 접촉 요소들 "사이에 (in-between)" 꼭 맞도록 되어 있다. 이 예에서, 접촉 요소 계면 디자인은 360 미크론의 노출된 팁 길이에 대하여 125 미크론의 간격 (즉 피치)인 접촉 요소를 가질 수 있다. 세정 재료에 대하여, 세정 재료로의 오버트래블 (overtravel)을 용이하게 하기 위하여 특징형상의 장축 단면 (major cross-sectional axis) 길이는 125 미크론 미만이고 높이는 적어도 60 미크론이다. 특징형상은 뾰족하고/뾰족하거나 창 형상의 접촉 요소에 상호간의 힘을 제공하여 세정 및/또는 재료 제거 작용을 개시한다. 도 6b에서 마이크로-피라미드 꼭짓점 간격, 즉 피치 (315) 및 높이에 따른 관성 가변 모멘트 (variable moment of inertia)(316), 세정 패드 피라미드 높이 (317), 피라미드 절두체 높이 (pyramidal frustum height) (318) 및 마이크로-피라미드 총 높이 (319)는 접촉 요소 및 지지 하드웨어의 특정 배열에 따라 미리 결정된다. 예로서, 멀티-포인트 (multi-point) 왕관 형상 접촉 요소 어레이에 대하여, 마이크로-피라미드 외형은, 프로브 팁의 측면을 따라 세정 작용 및 파편 수집을 제공하기 위해 세정 재료가 왕관-접촉의 빗살 (tine) 내에 꼭 맞도록하고 접촉 요소들 사이에 물리적인 접촉을 하도록 되어 있다. 멀티-포인트 왕관 형상 접촉 요소 어레이에 대하여, 마이크로-특징형상 외형은, 세정 특징형상이 프로브 팁의 측면을 따라 세정 작용 및 파편 수집을 제공하기 위해 접촉 요소와 물리적인 접촉을 하도록 하는 것뿐만 아니라 접촉 요소들 "사이에 (in-between)" 및 "내에 (within)" 꼭 맞도록 되어 있다. 마이크로-특징형상의 형상은 정밀 절삭 공정이 사용되면 잘린 자국 (kerf, 즉 "스트리트 폭 및 형상" 및 "애비뉴 폭 및 형상")에 의해 정의되거나, 주조 공정이 사용되면 성형된 형상을 통해 정의될 것이다. 예로서, 접촉 요소 계면 디자인은 접촉 요소 내 빗살 대 빗살 (tine-to-tine) 간격 125 미크론, 노출된 빗살 길이 300 미크론 및 접촉 요소 간격 (즉 피치) 125 미크론을 가질 수 있다. 세정 재료의 마이크로-특징형상에 대하여, 접촉기 세정을 용이하게 하기 위하여 마이크로-특징형상 상부면의 장축 단면 길이는 125 미크론 미만일 것이다. 세정 재료로의 오버트래블을 용이하게 하고, 세정 및/또는 재료 제거 작용을 개시하기 위하여 접촉 요소의 멀티-포인트 왕관 형상 팁으로 충분한 상호간의 힘을 제공하기 위하여 전체 높이는 적어도 200 미크론일 것이다.
마이크로-특징형상은 마이크로-특징형상의 몸체 내에 또는 마이크로-특징형상의 바닥에 마이크로-특징형상의 길이를 따라 상부면에 적용된 연마 입자를 포함할 수 있다. 한 구현예에서, 평균 마이크로-특징형상은 1.0㎛ 이상의 단면 폭, 400㎛ 이하의 높이 및 15.0㎛ 이하의 평균 연마 입자 크기를 가질 수 있다. 상기 재료층 및 마이크로-특징형상 내 및 전역에 병합될 수 있는 전형적인 연마재는 산화알루미늄, 탄화규소 및 다이아몬드를 포함할 수 있지만 연마 입자는 7 이상의 모스 경도를 갖는 다른 잘 알려진 연마재를 포함할 수도 있다. 마이크로-특징형상에 첨가되는 연마재의 양 및 크기는, 파편을 제거하고 수집하지만 접촉 요소나 지지 하드웨어는 손상시키지 않을 패드를 얻기 위한 접촉 요소의 배열 및 재료에 따라 달라질 수 있다.
도 7a, 도 7b 및 도 7c는, 상기 마이크로-특징형상은 바람직하지 않은 상호작용 및 다른 결합 효과를 제거하고 소정의 표면 컴플라이언스를 얻기 위해 스트리트 (351), 애비뉴 (352) 및 대각선 (353)인 소정의 어레이를 이용하여 소정의 관성 모멘트로 상호 분리되고 형성되어, 핀 요소가 패드 표면에 접촉하면 상기 재료에 의해 상호간의 힘이 접촉 요소 팁 외형 내에서 접촉 영역 내 및 지지 구조에 부여되어 파편 및 오염물이 제거되는 효율을 증가시키는 세정 재료 (224 및 324 각각)의 구현예를 도시한 다이어그램이다. 접촉 요소 측면으로부터 및 기하학적 특징형상 접촉 요소 팁 내에서 파편을 균일하게 제거하기 위하여 분리된 재료 표면을 달성하기 위하여 프로브 요소의 배열 및 재료에 따라 스트리트, 애비뉴 및 대각선 크기의 폭이 달라질 수 있다. 스트리트, 애비뉴 및 대각선은 상기 폭 전역에 균일하거나 우선적으로 분포된 연마 입자를 가질 수 있다. 스트리트, 애비뉴 및 대각선의 폭뿐만 아니라 상기 폭 전역의 연마재의 크기는 접촉 요소의 배열 및 재료에 따라 달라질 수 있다.
세정 시스템 및 세정 패드는 접촉 요소 및 지지 하드웨어 표면으로부터 접착성 미립자를 제거하고 수집할 뿐만 아니라 접촉면의 형상과 기하학적 특성도 유지한다. 도 3a의 웨이퍼 장치 (20); 도 3b의 기판 장치 (21); 및 도 3c의 더미 패키지 장치 (22)에서 나타낸 장치와 같은 세정 장치에 테스터 계면의 접촉 요소를 삽입하면, 추가의 온라인 또는 오프라인 공정으로 추후에 제거되어야 하는 임의의 유기 잔사를 남기지 않고 접촉 요소 및 지지 하드웨어로부터 접착성 파편이 제거된다. 더욱이 접촉 요소 및 외형의 전체 전기적 특징은 영향을 받지 않는다; 그러나 고수율 및 낮은 접촉 저항에 필요한 전체 전기적 성능은 회복된다.
이제, 복수의 프로브 요소와 지지 하드웨어를 세정하는 방법을 기재하기로 한다. 본 방법은 ATE로부터 테스터 계면을 제거하지 않고 접촉 요소로부터 파편을 제거하는 목표를 달성함으로써 테스터의 생산성을 증가시킨다. 테스터에 의해 테스트되는 전형적인 DUT와 동일한 크기 및 형상을 가질 수 있는 세정 장치가 소정의 세정 트레이에 삽입될 수 있다. 상기 장치의 세정 재료층은 테스터 계면의 접촉 요소 및 지지 하드웨어의 배열 및 재료에 따라 소정의 물리적, 기계적 및 기하학적 특성을 갖는다.
마이크로-특징형상을 갖는 세정 재료의 구현예는 텅스텐 니들, 수직 프로브, 코브라 프로브, MEMs 유형 프로브, 플런저 프로브, 스프링 프로브, 미끄럼 접촉, 막 위에 형성된 접촉 범프 프로브 등과 같은 웨이퍼 레벨 테스트용 테스터 계면 (12)의 접촉 요소 (13)을 세정하는데 적합하다. 이를 설명하는 예로, 표준 캔틸레버 프로브 카드를 도 8a에 나타낸다. 세정 재료 (224)가 웨이퍼 기판 (20) 또는 세정 영역 기판 (500) 위에 설치된다. 특정의 간격을 두고, 세정 재료 (224)가 어떤 미리 설정된 수직 위치에서 접촉 요소와 접촉하게 되면 접촉 요소가 세정된다. 마이크로-칼럼의 간격 (215), 관성 모멘트 (216) 및 총 길이 (219)는 접촉 요소 (400), 이 경우에는 캔틸레버 프로브 니들의 배열 및 재료에 기초하여 배열된다. 접촉 요소 (400)가 세정 재료 (224) 내로 이동함에 따라 접촉 요소의 표면뿐만 아니라 팁 길이의 측면을 따라서도 파편이 제거된다. 마이크로-칼럼의 간격, 외형 및 마모도는 접촉 요소 상의 상호간의 압력이 접촉 요소로부터 파편을 제거하고 수집하는데 효율적인 세정이 되도록 되어 있다.
전술한 바와 같이, 이러한 세정 단계는 세정 장치가 테스터 계면의 접촉 요소 아래에 위치한 세정 트레이로부터 주기적으로 설치되거나 웨이퍼 카세트로부터 설치될 때마다, 또는 ATE가 버니싱 플레이트 위에 설치된 세정 재료로 접촉 요소의 세정 조작을 수행할 때 일어날 수 있다. 접촉 요소의 세정은 시험 기계의 정규 조작 동안에 수행되기 때문에 세정 장치의 사용은 어떤 방식으로든 ATE의 조작을 중단하지 않는다. 이러한 방식에서, 세정 장치는 비싸지 않으며, ATE로부터 접촉 요소 또는 테스터 계면을 제거하지 않고 접촉 요소를 세정 및/또는 형상화되게 한다. 이제, 세정 장치의 또 다른 구현예를 기재하기로 한다.
이제, DUT를 전기적으로 테스트하는데 사용되는 접촉 요소를 세정하는데 사용될 수 있는 세정 장치의 또 다른 예를 기재할 것인데, 웨이퍼로부터의 개개의 반도체 소자는 플라스틱과 같은 재료로 캡슐화되었다. 상기 구현예는, 싱귤레이션 및/또는 조립 패키지로 캡슐화되기 전에 웨이퍼 또는 반도체 웨이퍼 위의 하나 이상의 다이를 테스트하는 시스템에 전형적으로 사용된다. 이 실시예에서, 세정 장치는 패키지 집적 회로 (IC)를 취급하고 시험하는 ATE 및 테스터와 함께 사용될 수도 있다. IC 패키지는 패키지 (15) 내부의 다이를 이용하여 전원 신호, 접지 신호 등과 같은 전기 신호를 전달하는 패키지로부터 밖으로 연장되는 전기 리드 (electrical lead) 또는 솔더볼을 하나 이상 가질 수 있다. 이 경우에는 테스트 소켓 (12)이라 불리는 테스터 계면은 패키지의 리드에 접촉하고 패키지 DUT의 전기 특징을 테스트하는 접촉 요소 (13)(전술한 프로브 카드 테스터와 유사함)를 복수 개 갖는다. 보통, 접촉 요소는 테스트 프로브가 로딩된 스프링 위에 설치되고 다중 빗살을 갖는 왕관 모양 특징형상 (402) 또는 단일의 창 모양 (403)을 갖는 기하학적 배열을 가진다.
프로브 카드 클리너 구현예와 유사하게, 세정 장치는 테스트 소켓의 접촉 요소가 세정 패드 표면에 주기적으로 접촉하여 프로브 요소 팁으로부터 파편을 제거할 수 있도록 상부에 세정 패드 재료가 적용된 기판을 포함하는 DUT 형상 (22)과 유사할 수 있다. 세정 장비의 크기는 특정 소켓의 크기 및 형상에 꼭 맞도록 또는 특정 장치의 치수와 유사하도록 변형될 수 있다. 도 8b에 나타낸 마이크로-특징형상의 구현예에서, 세정 장치의 기하학적 특징형상은 간격, 외형 및 마모도를 가지며, 마이크로-피라미드 구조 (324)는, 접촉 요소 상의 상호간의 압력이 효율적으로 세정이 되도록 하여 접촉 요소 (405)의 중앙 내로부터 파편을 제거하고 수집할 수 있도록 사용될 수 있다. 스트리트 (350), 애비뉴 (351) 및 대각선 (352)을 가지고, 폭과 깊이를 갖는 마이크로-피라미드 구조 (326)의 분리 (decoupling)는 접촉 요소의 배열 및 재료에 따라 미리 결정된다. 마이크로-피라미드의 간격, 외형 및 마모도는 접촉 요소 상의 상호간의 압력이 접촉 요소로부터 파편을 제거하고 수집하기 위한 효율적인 세정을 하도록 한다. 따라서, 패드/폴리머/기판 층 및 표면 마이크로-특징형상의 수는 세정 장치의 전체 두께 및 세정 두께의 컴플라이언스의 조절을 제공하기 위하여 조절될 수 있다. 이러한 다중 층 구현예는 소켓의 내부 및 프로버의 접촉기에 대해 "에지-사이드 (edge-side)" 세정을 제공하기도 한다.
상기 방법 및 기구는 깨끗한 접촉기 및 접촉 핀을 유지하는 것을 포함하지만 여기에 한정되지 않는 하나 이상의 이점을 제공한다. 본 명세서가 특정 구현예를 참조로 하여 기재되었지만, 이러한 본 명세서의 기재는 제한하는 의미로 해석될 의도는 아니다. 예를 들어, 도시하고 설명된 구현예에서 단계를 변화하거나 조합하는 것이 본 발명을 벗어나지 않는 특정 경우에 이용될 수 있다. 도시된 구현예의 다양한 변화와 조합뿐 아니라 본 발명의 다른 이점 및 구현예도 도면, 상세한 설명 및 청구범위를 참조하면 당업자에게 명확할 것이다. 본 발명의 범위는 본 명세서에 첨부하는 청구범위 및 그 균등범위에 의해 정의되는 것을 의도로 한다.
전술한 내용은 본 발명의 특정 구현예를 참조로 하였지만, 첨부된 청구항에 의해 정의되는 범위인 본 발명의 원칙 및 정신을 벗어나지 않고 상기 구현예를 변경할 수 있다는 것이 당업자에게 이해될 것이다.
201 제거 가능한 보호층
202 세정 패드층
203 중간 유연층
204 접착층
220 세정 매체

Claims (20)

  1. 반도체 시험 기구 내의 핀 접촉 요소 및 지지 하드웨어를 세정하는 세정 장치로서, 상기 세정 장치는:
    핀 접촉 요소와 접촉하는 세정 패드층;
    탄성률이 40Mpa 이상에서 600Mpa 사이의 범위를 가지고, 각 층이 25㎛ 내지 300㎛ 사이의 두께를 가지며, 각 층이 30 Shore A 내지 90 Shore A 사이의 경도를 가지는, 상기 세정 패드층 하부의 하나 이상의 중간층; 및
    시험 기구의 정규 시험 조작 동안 시험 기구 내로 도입되는 배열을 가지며, 대리 (surrogate) 반도체 웨이퍼 또는 패키지 IC 소자를 포함하는 기판을 포함하고;
    상기 세정 패드층은, 시험 기계의 정규 조작에 대한 변형 없이 핀 접촉 요소 및 지지 하드웨어가 세정되도록 핀 접촉 요소 및 지지 하드웨어가 패드에 접촉할 때 패드가 핀 접촉 요소 및 지지 하드웨어의 파편을 세정하도록 하는 소정 특징을 가지며 상기 기판에 고정되는 세정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    마모도, 비중, 탄성, 점성, 평탄성, 두께 및 다공성 중 하나 이상을 제공하는 하나 이상의 중간층을 추가로 포함하는 세정 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    세정 패드층은 마모도, 비중, 탄성, 점성, 평탄성, 두께 및 다공성 중 하나 이상을 제공하는 세정 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    하나 이상의 중간층은 하나 이상의 유연층을 추가로 포함하는 세정 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    하나 이상의 중간층은 하나 이상의 경질층을 추가로 포함하는 세정 장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    하나 이상의 중간층은 적어도 하나의 경질층 및 적어도 하나의 유연층을 추가로 포함하는 세정 장치.
  7. 청구항 4에 있어서,
    각각의 유연층은 인치당 10 내지 150 미소공 범위 내의 다공성을 갖는 고무, 합성 폴리머 및 천연 폴리머 중 하나 이상으로 제조되는 세정 장치.
  8. 청구항 5에 있어서,
    각각의 경질층은 인치당 10 내지 150 미소공 범위 내의 다공성을 갖는 고무, 합성 폴리머 및 천연 폴리머 중 하나 이상으로 제조되는 세정 장치.
  9. 반도체 시험 기구 내의 핀 접촉 요소 및 지지 하드웨어를 세정하는 세정 장치로서, 상기 세정 장치는:
    소정의 기하학적 및 치수 특성을 갖는 복수의 기하학적 마이크로-특징형상을 가지는 세정 패드층으로서, 세정 패드층이 시험 계면의 특정 접촉 요소 및 지지 구조용 세정 재료를 최적화하도록 선택된 7 이상의 모스 경도를 가지는 복수의 연마 입자를 추가로 포함하고, 핀 접촉 요소와 접촉하는 세정 패드층;
    탄성률이 40Mpa 이상에서 600Mpa 사이의 범위를 가지고, 각 층이 25㎛ 내지 300㎛ 사이의 두께를 가지며, 각 층이 30 Shore A 내지 90 Shore A 사이의 경도를 가지는, 상기 세정 패드층 하부의 하나 이상의 중간층; 및
    시험 기구의 정규 시험 조작 동안 시험 기구 내로 도입되는 배열을 가지며, 대리 반도체 웨이퍼 또는 패키지 IC 소자를 포함하는 기판;을 포함하고,
    상기 세정 패드층은, 핀 접촉 요소 및 지지 하드웨어가 패드에 접촉할 때 패드가 핀 접촉 요소 및 지지 하드웨어의 파편을 세정하도록 하는 소정 특징을 가지며 상기 기판에 고정되는 세정 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    각각의 기하학적 마이크로-특징형상은 균일한 형상 및 규칙적인 간격을 갖는 세정 장치.
  11. 삭제
  12. 청구항 9에 있어서,
    각각의 마이크로-특징형상은 마이크로-특징형상의 내굽힘성을 조절하는 종횡비 및 결과적인 단면 또는 관성 2차 모멘트를 갖는 세정 장치.
  13. 청구항 9에 있어서,
    복수의 연마 입자는 각 마이크로-특징형상의 상부면, 각 마이크로-특징형상의 측면을 따라서 및 각 마이크로-특징형상의 표면 위 중 어느 하나에 적용되는 세정 장치.
  14. 청구항 9에 있어서,
    복수의 연마 입자는 각 마이크로-특징형상의 몸체 내에 분포되는 세정 장치.
  15. 청구항 9에 있어서,
    복수의 연마 입자는 각 마이크로-특징형상의 바닥에 적용되는 세정 장치.
  16. 웨이퍼 프로버 또는 소자 핸들러와 같은 반도체 시험 기구 내의 핀 접촉 요소 및 지지 하드웨어 세정 방법으로서, 상기 세정 방법은:
    시험 기구에 의해 정규적으로 테스트되는 IC 반도체 소자와 동일한 배열을 가지고, 프로브 요소를 세정하는 소정의 특성을 갖는 세정 패드층 및 상기 세정 패드층 하부의 하나 이상의 중간층을 가지는 세정 장치를 웨이퍼 프로버 또는 패키지 소자 핸들러 내에 로딩하는 단계; 및
    웨이퍼 프로버 또는 패키지 소자의 정규 시험 조작 동안 핀 접촉 요소 및 지지 하드웨어를 세정 장치와 접촉시켜 시험 기계의 정규 조작 동안 핀 접촉 요소 및 지지 하드웨어로부터 임의의 파편을 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 하나 이상의 중간층은, 탄성률이 40Mpa 이상에서 600Mpa 사이의 범위를 가지고, 각 층이 25㎛ 내지 300㎛ 사이의 두께를 가지며, 각 층이 30 Shore A 내지 90 Shore A 사이의 경도를 가지는 세정 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 세정은 핀 접촉 요소 및 지지 하드웨어가 세정될 때 하나 이상의 세정 장치를 시험 기계 내에 주기적으로 로딩하는 단계를 추가로 포함하는 세정 방법.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 로딩은, 개개의 다이 및 패키지 소자의 시험 공정 동안 세정 장치가 접촉되도록 웨이퍼 프로버 또는 소자 핸들러에 의해 테스트되는 다이를 가지는 반도체 웨이퍼를 따라, 웨이퍼 카세트 및 JEDEC 트레이와 같은 하나 이상의 소자 캐리어 내에 하나 이상의 세정 장치를 로딩하는 단계를 추가로 포함하는 세정 방법.
  19. 삭제
  20. 삭제
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