KR102644921B1 - 광전자 칩들을 위한 웨이퍼-레벨 테스트 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 웨이퍼 상에 배치되며, 접촉 패드(1.1) 형태의 전기 인터페이스들, 및 전기 인터페이스들에 대해 고정 방식으로 배치되고 특정 결합각(α)을 갖는 격자 결합기와 같은 광 편향 소자(1.2) 형태의 광학 인터페이스들을 포함하는 광전자 칩들(1)을 테스트하는 방법에 관한 것이다. 이러한 공정에서, 웨이퍼는, 칩(1) 및 접촉 모듈(2)의 전기 인터페이스들이 서로 접촉하고 칩(1) 및 접촉 모듈(2)의 광학 인터페이스들이 최대 광 결합 위치를 취하도록, 칩(1)이 접촉 모듈(2)에 대해 위치되게 하기 위해, 3개의 정렬 단계에서 조정된다.

Description

광전자 칩들을 위한 웨이퍼-레벨 테스트 방법

본 발명은 웨이퍼 프로버 내의 웨이퍼 레벨에서 칩의 전기 및 광학 구성요소 또는 회로의 기능을 동시에 테스트하는 데에 사용될 수 있는 방법에 관한 것이다. 이러한 일반적인 방법이 US 2011/0279812 A1에 공지되어 있다.

본 발명은 웨이퍼 레벨에서 광학-전기 집적 회로, 이른바 광자 집적 회로(PIC)를 갖는 칩들을 테스트 및 인증하는 분야에서 발견된다. 집적 회로(IC)로 알려져 있는 종래의 순수 전기 집적 회로와 달리, 전기 회로 외에도 광학 기능이 또한 PIC에 통합된다.

예를 들어 CMOS 기술에 의해 IC를 제조하는 다양한 제조 단계는 먼저 공정을 모니터링하고 다음으로 품질 제어를 수행하기 위해 테스트 및 측정을 포함한다. 이런 맥락에서, 웨이퍼의 완성 후에 이어지는 전기적 웨이퍼 레벨 테스트는 확립된 테스트이다. 이 경우, 기능성 및 비기능성 칩이 판단되어 웨이퍼 맵에 기록되고, 이는 수율을 결정하는 데에 사용된다. 기능성 칩은 또한 노운 굿 다이(KGD)로도 지칭된다. 이후, 비기능성 칩은 웨이퍼를 개별 칩들로 싱귤레이션하는 동안 제거된다. 웨이퍼 레벨 테스트에 요구되는 테스트 기기는 (프로브 카드로도 지칭되는) 관련 접촉 모듈을 갖는 웨이퍼 프로버 및 웨이퍼 테스터의 형태로 이용가능하다. 접촉 모듈은 웨이퍼 프로버에 체결된 웨이퍼의 칩들의 개별 인터페이스들에 웨이퍼 테스터의 장치측 인터페이스들을 연결하는 데에 사용된다. 원칙적으로, 접촉 모듈은 하나의 칩만 접촉하거나 복수의 칩과 동시에 접촉하도록 구성될 수 있다. 그러나, 칩들이 접촉 목적으로 웨이퍼 상에 여전히 존재하는 것은 필수적이지 않다. 한 번에 복수개 또는 연속하여 웨이퍼의 칩들과 접촉하려는 목적에 요구되는 것은 칩들이 서로에 대해 고정 및 획정된 위치를 가지는 것뿐이다.

순수 전자 칩(IC를 갖는 반도체 칩)을 테스트하기 위한 테스트 기기는 비용을 최적화하려는 목적으로 높은 처리량을 갖는 매우 다양한 IC를 대량 인증할 수 있도록 수십 년 동안 최적화 및 다각화되어 왔다.

일반적으로, PIC는 동일한 확립된 반도체 공정, 예를 들어 CMOS 기술을 사용하여 제조된다. 현재까지 IC 제조에 비해 매우 낮은 PIC의 제조량은 일반적으로 단지 공정 특성화를 위한 테스트로 이어지고, 반도체 공장에서 수행되는 PIC의 기능 테스트로 이어지지 않는다. 기능 특성화는 소비자를 위한 작업이며 종종 절단된 칩들 상에 수행된다. 사용된 테스트 기기는 상호 독립적인 별개의 전기 및 광학 접촉 모듈을 사용하며 처리량을 위해 최적화되지 않는다.

관련 문헌["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)]에 기재된 바와 같이, PIC의 웨이퍼 레벨 테스트는, 일반적으로 결합점으로서 통합 격자 결합기에 의한, 각각 PIC 레벨로의/로부터의 광의 입출력 결합을 요구한다. 격자 결합기는 칩 내의 기능성 구성요소이거나, 웨이퍼 상(예를 들어, 스크라이브 라인 내 또는 인접한 칩 상)의 희생 구조체일 수 있다.

선행 기술에 따르면, 관련 문헌["Test-station for flexible semi-automatic wafer-level silicon photonics testing" (J. De Coster et al, 21th IEEE European Test Symposium, ETS 2016, Amsterdam, Netherlands, May 23-27, 2016. IEEE 2016, ISBN 978-1-4673-9659-2)]에 기재된 바와 같이, 광 섬유-기반 시스템이 웨이퍼 레벨 테스트를 위해 사용된다. 이는 개별 광 섬유들을 통해 칩의 결합점들 내로 광을 입출력 결합하는 광 섬유-기반 광학 모듈을 포함한다. 반복가능한 광 결합을 보장하기 위해, 광 섬유들은 서브-마이크로미터 정확도로 최대 수 마이크로미터의 거리에서 결합점들과 정렬되어야 한다. 이는 예를 들어 헥사포드와 피에조 소자의 조합에서 매우 정밀한 액추에이터의 도움으로만 가능하다. 한편, 각각의 개별 광 결합은 최대 결합 효율을 달성하도록 설계되는 시간소모적인 능동 정렬 절차가 선행되어야 한다.

그러므로, 기존의 웨이퍼 레벨 테스트 시스템은

- 칩의 모든 광 결합점의 순차적인 시간소모적 연속 접촉을 특징으로 하고(즉, 칩 상의 모든 광 결합점의 병렬 접촉이 가능하지 않거나 매우 제한된 정도로만 가능하고, 복수의 칩의 병렬 접촉은 불가능하다),

- 특별한 장치측 해결안을 특징으로 하고(그 결과, 종래의 웨이퍼 프로버는 복잡한 고비용의 수정으로만 개조가능하고, 개조 후에는, IC의 웨이퍼 레벨 테스트에 더 이상 사용가능하지 않거나, 제한된 정도로만 사용가능하거나, 시간소모적인 개조 후에만 사용가능하다),

- 서로 견고하게 연결되지 않은 별개의 전자기기 및 광학 모듈을 특징으로 한다(즉, 이들은 각각 유지 및 조정되어야 한다).

전술한 US 2006/0109015 A1에는, 전기 및 광 입출력을 갖는 칩들(검사 대상 - DUT 140)을 테스트하기 위한 광전자 접촉 모듈(프로브 모듈)이 개시되어 있다. 접촉 모듈은 테스트 기기(ATE)와 테스트 대상(테스트 대상 장치, 약어로 DUT) 사이의 인터페이스를 나타내고, DUT로/로부터 신호를 전달하고 테스트 기기와의 인터페이스를 위해 이들 신호를 재분배하기 위해 전기 접점(전기 프로브), 광학 접점(광학 프로브), 광학 소자, 및 이들의 조합으로 실시된다.

광 입출력과 관련하여, 프로브 기판 및/또는 재분배 기판 상에 위치되고 자유 방사, 사실상 자유 방사 또는 도파관과 같은 다양한 입력 결합 메커니즘으로 교정되는 광학 소자들에 의해 이들이 생성된다는 것이 개시되어 있다. 회절 소자 및 굴절 소자가 이를 위해 적합한 광학 소자로 명시된다. 또한, 광 검출기 또는 광원이 DUT와의 인터페이스에 직접 배치될 수 있다는 것이 명시되어 있고, 이는 이후 프로브 기판 상의 광 입력 또는 출력을 나타낸다.

또한, 전술한 US 2006/0109015 A1에는, 광 신호가 자유 빔 또는 사실상 자유 빔 링크를 통해 광 입력 결합의 실시를 위해 집속 또는 시준되되, 광 신호는 전달된 신호의 높은 입력 결합 효율을 획득하려는 목적으로 광학 소자와 DUT와의 인터페이스 사이의 자유 공간을 통해 안내되는 것이 교시된다. 그 결과, 여기서 신호 입력 결합에는, 가능한 한 완전하게 신호를 입력 결합한다는 개념이 적용된다.

전술한 US 2006/0109015 A1의 예시적인 실시예에 따르면, 광학 및 전기 신호 라인(광학 및 전기 분배 네트워크)이 별개의 재분배 기판들 상에 실시된다. DUT로부터 프로브 기판의 에지 영역들로 전기 신호를 안내하고, 그에 따라 프로브 기판 위에 배치되는 제1 재분배 기판에서, 에지 영역 위에 전기 신호를 입력 결합하는 것이 제안된다. 그 결과, 전기 신호만이 재분배되는 개구가 제1 재분배 기판에 형성될 수 있고, 광 신호는 상기 개구를 통해 그 위에 배치되는 별개의 제2 재분배 기판 내로 안내된다.

요약하면, 전술한 US 2006/0109015 A1은, 소정의 이유로, 예를 들어 전기 신호 전달을 위한 기계적 접점의 마모의 결과로 프로브 기판 및 재분배 기판으로 세분된 접촉 모듈에 어떻게 광 신호 라인이 추가로 장착될 수 있는지에 관한 많은 아이디어를 강조한다. 그렇게 함으로써, 이는 DUT에 대한 접촉 모듈의 전기 입출력의 기계적 접촉에 대해 가능한 공차가 광 입출력에 전달될 수 없다는 점을 완전히 무시한다.

항상 불변하는 전기 신호의 전달은 3개의 공간 방향 모두에서 수 ㎛의 비교적 큰 위치 공차 내에 보장될 수 있는 접촉 모듈 상에 존재하는 니들들과 DUT 상에 존재하는 접촉 패드들의 기계적 접촉만을 요구하지만, 광 신호 전달의 품질은 목표 위치로부터 서브-마이크로미터 범위의 훨씬 더 작은 편차의 경우에 이미 영향을 받고 있다.

전술한 US 2006/0109015 A1에 기재된 바와 같이, 광 신호의 결합 효율이 광학 빔의 시준 또는 집속을 통해 최적화되는 경우, 전체 접촉 모듈은 서브-마이크로미터 범위에서 매우 정밀하게 조정되어야 한다. 그렇지 않으면, 측정의 정렬-종속 반복성은 설명된 응용에 불충분하다. 이는 이후 접촉 모듈이 전기적 접촉을 위해, 종래의 전기적 웨이퍼 프로버에 통상적인, x, y, z-방향의 수 마이크로미터 정도의 정렬 공차를 활용할 수 없다는 결과를 갖는다. 이는 DUT에 대해 접촉 모듈을 매우 정밀하게 정렬하기 위해 다양한 액추에이터, 예를 들어 피에조 액추에이터, 및 리니어 샤프트 또는 헥사포드를 갖는 특히 복잡한 고비용의 특별한 웨이퍼 프로버 해결안을 요구한다.

다른 중요한 점으로, 니들들의 정확한 전기적 정렬은 z-방향으로 통상 수십 ㎛의 이른바 초과구동을 설정하는 것을 요구한다; 즉, 니들들과 전기적 접촉 패드들의 최초 접촉은 신뢰할 만한 전기적 접촉을 보장하기 위해 z-방향으로 추가 값만큼 접촉 모듈의 추가적인 변위로 이어진다. 니들들의 마모 및 변형은 일반적으로 작동 중에 초과구동의 조정에 의해 보상된다. 그러나, 광학 빔을 간단히 시준 또는 집속하는 경우, 전술한 US 2006/0109015 A1에 기재된 바와 같이, z-방향의 작동 거리는 반복가능한 결합을 보장하기 위해 마이크로미터 범위에서만 변동될 수 있다. 따라서, 이러한 유형의 광 결합은 확립된 전기적 접촉 방법과 양립되지 않는다.

US 2011/0279812 A1에는, 전기 및 광 입출력을 갖는 칩들을 테스트하기 위한 접촉 모듈이 개시되어 있다. 칩은 가동 캐리어 상에 수용되고, 그에 의해 칩은 접촉 모듈과 대략 정렬될 수 있다. 대략 정렬은 칩 상의 정렬 표지에 기반하여 또는 모니터링되는 칩의 위치에 기반하여 센서 제어 하에 구현된다. 칩은 두 방법 단계에서 미세 정렬된다. 전기 입출력이 접촉 모듈과 접촉하는지 여부가 제1 방법 단계에서 모니터링된다. 이를 위해, 칩은 접촉 모듈로 흡입되고, 그 결과 칩의 전기 입출력이 접촉 모듈의 전기 접점과 접촉하게 된다. 성공적인 접촉이 테스트 신호에 의해 입증되고, 불량 접촉의 경우, 이는 반복된 대략 정렬에 의해 보정된다. 제2 방법 단계에서, 광 입출력에 정렬이 있다. 칩의 광 입출력은 조정된 조리개 및 초점 위치를 사용하여 집속 또는 시준된 빔을 수신하거나 전달할 수 있다. 접촉 모듈의 광 입출력은 가변 광학기기를 포함하고, 그에 의해 광 입출력의 표면 상에 수직으로 집속되는 빔을 발생시키는 것이 가능하되, 빔의 조리개 및 축방향 및 측방향 초점 위치는 조정가능하다. 조정 목적으로, 가변 광학기기는 조정가능한 초점 길이를 갖는 적어도 하나의 광학 소자 및/또는 움직일 수 있는 적어도 하나의 광학 소자를 포함한다. 초점 위치의 축방향 조정은 추가 거리 센서를 사용한 거리 측정에 기반하여 또는 광학 테스트 신호를 사용한 강도 측정에 기반하여 구현된다. 초점 위치의 측방향 조정은 강도 측정에 기반하여 구현되고, 이의 범위 내에서, 칩의 표면 상에 이미 집속된 테스트 빔은, 테스트 빔이 광 입출력 내로 최적으로 입력 결합될 때까지, 스캔 상대 모션으로 광 입출력에 대향하여 이동된다. 이를 위해 요구되는 시간은 초기에 테스트 빔의 확대된 초점 직경을 사용하여 수행되는 스캔 상대 모션에 의해 단축될 수 있다. 미세 정렬은 특정 전기 및 광학 테스트 신호 시퀀스에 의한 칩의 테스트로 이어지고, 여기서 대략 정렬 및 미세 정렬의 일부가 저장될 수 있고, 이어서 복수의 유사한 칩을 테스트하는 범위 내에 사용될 수 있다.

DE 102018108283 A1에는, 광자 집적 회로들과 접촉하기 위한 전기-광학 인쇄 회로 기판이 개시되어 있고, 광학 빔 경로가 인쇄 회로 기판을 통해 안내된다. 인쇄 회로 기판과 테스트될 칩 사이의 광 결합의 달성가능한 정밀도가 낮다는 단점이 발견된다.

WO 2019/029765 A1에는, 광전자 칩들과 접촉하기 위한 위치 공차 둔감형 접촉 모듈이 개시되어 있다. 테스트될 칩에 대한 접촉 모듈의 정렬이 차선일 수 있다는 단점이 있다.

전자 칩들의 웨이퍼 레벨 테스트의 경우, 제1 카메라에 의한 니들들의 팁들의 공간적 위치의 결정, 및 제2 카메라에 의한 칩의 접촉 패드들의 중심의 공간적 위치의 결정이 실증적으로 알려져 있다. 그로부터 파생되는 접촉 패드들로부터의 팁들의 상대 위치가 제어 신호를 형성하는 데에 사용되고, 제어 신호는 위치결정단을 제어하고, 접촉 니들들이 접촉 패드들과 접촉하게 되기 전에 팁들 아래에 수직으로 접촉 패드들의 중심을 위치시키는 데에 사용된다.

본 발명의 목적은, 웨이퍼 상에 배치되며, 접촉 패드 형태의 전기 인터페이스들, 및 상기 전기 인터페이스들에 대해 고정 배치되는 특정 결합각을 갖는 광 편향 소자 형태의 광학 인터페이스들을 구비한 광전자 칩들을 테스트하는 방법을 발견하는 데에 있고, 상기 방법은 이미 가치가 입증된 전자 칩들을 테스트하는 방법에 기반한다.

상기 목적은, 웨이퍼 상에 배치되며, 접촉 패드 형태의 전기 인터페이스들, 및 상기 전기 인터페이스들에 대해 고정 배치되는 광 편향 소자 형태의 광학 인터페이스들을 구비한 광전자 칩들을 테스트하는 청구항 제1항에 따른 방법에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 방법은 웨이퍼 상에 배치되는 광전자 칩들을 테스트하는 역할을 한다.

칩들은 접촉 패드 형태의 전기 인터페이스들, 및 이에 대해 고정 배치되는 광학 소자들을 포함한다. 예를 들어, 광학 소자는 수동 광학 소자, 광전자 액추에이터 및/또는 광전자 센서 및/또는 전기-광학 변조기일 수 있다. 광학 소자들은 특정 결합각(α)을 갖는 광 편향 소자 형태의 광학 인터페이스들을 포함한다. 예를 들어, 편향 소자는 격자 결합기 또는 미러의 형태일 수 있다. 특정 결합각(α)은 광 신호 또는 이의 중심 광선이 웨이퍼 법선과 이루는 각도를 나타낼 수 있다. 법선은 z-방향일 수 있다. 특정 결합각은 통상적으로 0° 초과 25° 미만일 수 있다. 예시의 차원에서, 특정 결합각(α)의 통상의 값은 11.6°일 수 있고, 칩의 최종 적용시 결합 목적으로 사용되는 대응하는 연마 웨지 구역을 갖는 광 섬유에 유리할 수 있다. 유리하게는, 복수의 광 편향 소자에 의해, 특히 유리하게는 모든 광 편향 소자로부터 편향되는 광선은 평행할 수 있다. 광학 소자들이 광선 번들을 위해 설계되는 경우, 평행도가 광선 번들의 중심 광선에 대해 결정될 수 있다. 이후, 좌표계는 편향된 광선의 y-성분이 사라지도록, 즉 편향된 광선이 xz-평면 내에 위치될 수 있도록 선택될 수 있다.

본 발명에 따른 방법에서, 웨이퍼는 위치결정단에 의해 수용되되, 위치결정단은 직교 좌표계의 x, y, z-방향으로 접촉 모듈에 대향하여 조정가능하고 z축을 중심으로 회전가능하다. x-좌표 및 y-좌표는 유리하게는 위치결정단에 의해 조정될 수 있다. z-좌표는 유리하게는 또한 위치결정단에 의해 조정될 수 있다. 대안으로 또는 추가로, z-방향의 조정성은 접촉 모듈의 수직 승하강 장치에 의해 제공될 수 있다. z축 중심의 회전성은 유리하게는 위치결정단의 회전성에 의해 제공될 수 있다. 대안으로 또는 추가로, z축 중심의 회전성은 접촉 모듈의 회전 장치에 의해 제공될 수 있다. 접촉 모듈은 접촉 패드들에 할당되는 니들 팁을 갖는 니들 형태의 전기 인터페이스들을 구비한다. 게다가, 접촉 모듈은 광 편향 소자들에 할당되는 광학 인터페이스들을 구비한다.

칩의 x-방향 및/또는 y-방향으로부터의 위치결정단의 x-이동 및/또는 y-이동의 존재할 수 있는 편차는 예를 들어 위치결정단의 이동을 제어할 때 (xy-평면 내의 에일리어스 변환으로 알려진) 선형 좌표 변환으로서의 회전의 의미 내에서 회전 행렬에 의해 보상될 수 있거나 전술한 z축 중심의 회전성에 의해 균형이 잡히게 될 수 있다.

제1 정렬 단계에서, 웨이퍼는, 니들 팁들이 각각의 경우 첫 번째 칩의 할당된 접촉 패드의 미리 결정된 점 위에 z-방향으로 간격을 가지고 제1 위치(x1, y1, z1)에 배치되도록, 접촉 모듈을 향하여 이동되되, 접촉 모듈은 첫 번째 칩으로부터 z-방향으로 제1 거리(a)에 있다. 이 경우, 제1 거리(a)는 접촉 모듈로부터의 니들 팁들의 최대 거리(l)보다 크다. 접촉 모듈로부터의 니들 팁들의 최대 거리는 또한 기계적 비부하(즉, 힘이 없는) 상태에서 z-방향의 유효 니들 길이인 것으로 간주될 수 있다. 미리 결정된 점은 소정의 xy-위치, 즉 xy-평면의 점일 수 있다. 미리 결정된 점은 접촉 패드의 중심일 수 있지만 반드시 그럴 필요는 없다. 예시의 차원에서, 니들은 소정의 상황에서 단지 작은 스프링 효과를 갖는 수직 니들(즉, z-방향으로 배치되는 니들), 이른바 "버티컬 니들"의 형태일 수 있다. 유리하게는, 니들은 편향가능한 수직 니들 또는 비스듬히 배치된 니들의 형태일 수 있다. 니들은 특히 유리하게는 캔틸레버 니들의 형태일 수 있다. 캔틸레버 니들은 캔틸레버의 의미 내에서 탄성 배치되는 니들일 수 있다. 바람직하게는, 캔틸레버 니들은, 이의 캔틸레버 부분과 관련하여, 비부하(힘이 없는) 상태에서 z축에 대해 60° 초과, 특히 바람직하게는 70° 초과, 특히 매우 바람직하게는 80° 초과의 각을 이루도록, 배치될 수 있다. 예시의 차원에서, 제1 정렬 단계는 하나 이상의 카메라에 의해 수행될 수 있고, 이의 도움으로 제1 위치가 발견될 수 있다. 대안으로, 웨이퍼 에지와 제공된 정지부의 접경을 통한 매뉴얼 위치결정 또는 수동 위치결정이 또한 있을 수 있다.

제1 위치(x1, y1, z1)에서 진행하여, 제2 위치(x2, y2, z2)가 z-방향으로 제2 거리(b)에서 접촉 모듈을 향하여 이동되는 위치결정단에 의해 제2 정렬 단계에서 결정되되, 니들 팁들은 전기 신호가 서로 각각 할당되는 인터페이스들을 통해 전달가능하고 광 신호가 서로 각각 할당되는 광학 인터페이스들을 통해 전달가능하도록 접촉 패드들과 접경한다. 본 발명에 따르면, 접촉 패드들의 xy-범위보다 작은 스캔 필드에서, 제1 위치의 x 및/또는 y-좌표에 대해 x-방향 및/또는 y-방향으로 편향되고/되거나 z-방향으로 스캔 영역 내의 스캔 위치(xs[i], ys[i], zs[i])를 향하여 이동되는 위치결정단에 의해, 접촉 모듈 상에 존재하는 광학 인터페이스들에 대한 광 편향 소자들의 상대 정렬이 제2 정렬 단계에서 구현되고, 광 신호는 접촉 모듈의 적어도 하나의 광학 인터페이스 및 하나의 광 편향 소자를 통해 스캔 위치(P[i]=xs[i], ys[i], zs[i])에서 결합되되, 제2 위치(x2, y2, z2)는 광 신호가 최대 결합도로 결합된다는 점에 의해 획정되고, 결합도는 적어도 하나의 전기 인터페이스를 통해 전달되는 적어도 하나의 전기 신호에 의해 판단된다. 복수의 광학 인터페이스가 제2 정렬 단계에서 각각 결합되는 경우, 복수의 인터페이스로부터의 결합도의 평균값이 추가적인 고려사항을 위해 사용될 수 있다.

스캔 영역은 스캔이 일어나는 대략 공간적으로 형성된 영역을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 스캔 영역은 특별한 경우에 평면일 수 있고, 이러한 특별한 경우 중 특별한 경우로서 라인형일 수 있다. 수학적으로, 스캔 영역은 모든 스캔 위치(xs[i], ys[i], zs[i])를 포함하는 가장 작은 볼록 다면체로 획정될 수 있다. 스캔 영역은 유리하게는 2차원으로 제공될 수 있고, 다면체는 이 경우 다각형으로 변성될 수 있다. 실행 지수(running index; i=1, 2, ..., imax)로서, 지수(i)는 스캔 위치의 연속적인 넘버링을 위해 제공될 수 있다. 이는 스캔 위치의 시간적 시퀀스를 미리 결정할 수 있다. 그러나, 스캔 위치는 또한 적응적으로 획정될 수 있다. 이는 위치(P[i+1])가 스캔 위치(P[1] 내지 P[i])에서 결합도를 고려함으로써 스캔의 실행 시간에만 획정됨을 의미할 수 있다. 스캔 필드는 웨이퍼의 xy-평면 상의 스캔 영역의 z-투영을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 일반적으로, 스캔 필드는 2차원(즉, 평면), 특별한 경우로서 1차원(즉, 라인형), 특별한 경우 중 특별한 경우로서 0차원(즉, 점상)일 수 있다. 접촉 패드들의 xy-범위는 x 및 y-방향으로 이들의 기하학적 범위를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 스캔 필드가 접촉 패드들의 xy-범위보다 작다는 것은 니들 팁들이 스캔 중에 각각 할당된 접촉 패드를 떠나지 않는다는 것을 의미할 수 있다. 스캔은 특별한 실시예에서 라인형일 수 있다; 이는 1차원 스캔 영역에 대응한다. 스캔은 이러한 특별한 실시예 중 특별한 경우에 z-방향으로 라인형일 수 있다. 스캔 필드는 이후 점상일 수 있다. 이는 접촉 패드가 매우 작은 경우에도 스캔이 가능하다는 이점이 있을 수 있다.

결합도(k[i])는 각각의 스캔 위치(P[i])에서 판단될 수 있다. 제2 위치(x2, y2, z2)는 스캔 위치에서 판단되는 결합도의 보간된 최대 위치일 수 있다. 대안으로, 제2 위치는 보간 없이 최대 결합도가 측정된 스캔 위치인 것으로 간주될 수 있다. 결정된 제2 위치(x2, y2, z2)는 제2 정렬 단계의 종료시 근사화될 수 있지만 반드시 그럴 필요는 없다.

본 발명에 따르면, 제3 정렬 단계에서, 첫 번째 칩은 초기에 설정되는 위치결정단의 x3 및 y3-좌표에 의해 제3 위치(x3, y3, z3)가 되고, 상기 위치결정은 이어서 z-방향으로 제2 거리(b)보다 작은 제3 거리(c)를 향하여 이동되되, 니들 팁들은 미리 결정된 접촉력으로 접촉 패드들과 접경하고, 제3 위치(x3, y3, z3)는 제3 정렬 단계 전에 제2 위치 및 제3 거리(c)에 대한 관련 광 편향 소자의 결합각(α)으로부터 산출되었다.

제3 위치(x3, y3, z3)는 x3 및 y3-좌표를 갖는 점에서 z3-좌표에 할당되는 제3 거리에 대해 존재하는 최대 결합도에 의해 결정될 수 있다. 제3 거리(d)는 니들들이 주어진 접촉력으로 접촉 패드들과 접경하는 미리 결정된 광학 작동 거리일 수 있다.

예시의 차원에서, 제3 위치는 이하에 약술되는 바와 같이 산출될 수 있다: 일반성을 잃지 않고, 특정 결합각(α)을 통해 편향 소자에 의해 편향되는 빔은 xy-평면 내에 있을 수 있다(즉, y에 수직). 이후, 제3 위치(x3, y3, z3)는 x3=x2+(z3-z2) tan α 및 y3=y2로 결정될 수 있되, z3-좌표는 거기서 존재하는 주어진 작동 거리(c)에 의해 획정될 수 있다. 이하에 설명되는 바와 같이, 요구된 작동 거리(c)(및 그에 따른 z3-좌표)는 시간의 경과에 따라 변화될 수 있다.

제3 위치에서, 전기 또는 광 신호가 향후 광전자 칩을 테스트하려는 목적으로 각각 할당된 인터페이스들에 의해 안내될 수 있다.

유리하게는, 첫 번째 칩의 제1 위치 및 제2 위치에서 발생하는 위치 차는 오프셋으로 저장되고, 더 많은 칩이 제1 위치에서 접촉 모듈에 대해 위치된 후에 칩들을 조정할 때 고려된다.

특히 니들 팁들의 마모를 고려하기 위해, 니들들이 명시된 접촉 압력으로 접촉 패드들과 접경하는 광학 작동 거리(c)가 모니터링되는 경우, 및 제3 위치가 보정되는 경우, 접촉력이 변화되는 것이 유리하다.

접촉 모듈의 사용 지속기간에 걸쳐 판단되는 광학 작동 거리(c)의 장기 변화에 의해, 유리하게는, 접촉 모듈의 니들들은 광학 작동 거리(c)가 명시된 최소 거리 아래로 내려갈 때 본 방법을 수행하려는 목적으로 새로운 니들들로 교체되는 것이 가능하다.

유리하게는 입력 결합 중에 각각의 인터페이스를 스웜핑하는 광 신호에 의해, 특히 칩들의 광학 인터페이스들의 상호 간의 위치 공차가 보상된다.

각각 할당된 인터페이스들을 통해 안내되는 광 신호가 입력 결합될 때 방사 강도에 대해 탑햇 분포를 가지는 경우 훨씬 더 유리하다.

유리하게는, 제3 정렬 단계는 제2 정렬 단계 바로 다음에 이어질 수 있다. 그 결과, 처리 시간이 최소화될 수 있다. 마찬가지로 유리하게는, 제4 정렬 단계가 제2 및 제3 정렬 단계 사이에 제공될 수 있고, 위치결정단은 거기서 -z-방향(즉, 음의 z-방향)으로 제4 거리(d)까지 이동되되, 제4 거리(d)는 접촉 모듈로부터의 니들 팁들의 최대 거리(l)보다 크다. 이는 패드 상의 흠집을 감소시킬 수 있다.

유리하게는, 스캔 위치(xs[i], ys[i], zs[i])는 제2 정렬 단계에서 xy-평면 내에 위치될 수 있다(x, y, z2). 스캔 위치(Ps[i])는 이후 (xs[i], ys[i], z2)일 수 있다.

마찬가지로 유리하게는, 스캔 위치(xs[i], ys[i], zs[i])는 제2 정렬 단계에서 yz-평면 내에 위치될 수 있다(x2, y, z). 스캔 위치(Ps[i])는 이후 (x2, ys[i], zs[i])일 수 있다. 스캔 위치는 유리하게는 z가 단선적으로 증가하도록, 즉 z[i+1] ≥ z[i] ∀ i ∈ {1, 2, ..., imax-1}이 되도록 선택될 수 있다.

마찬가지로 유리하게는, 스캔 위치(xs[i], ys[i], zs[i])는 제2 정렬 단계에서 라인 상에 위치될 수 있다(x2, y2, z). 스캔 위치(Ps[i])는 이후 (x2, y2, zs[i])일 수 있다. 이 경우, y에 대한 정렬이 생략될 수 있다.

유리하게는, 칩의 적어도 하나의 광학 소자는 전기-광학 센서 및/또는 전기-광학 액추에이터 및/또는 전기-광학 변조기를 포함할 수 있다. 전기-광학 소자는 2개의 전기 인터페이스를 통해 전기적으로 접촉될 수 있다. 마찬가지로, 하나의 전기 인터페이스가 기판 접점(접지 접점)으로 교체되는 것이 가능하다. 이러한 접지 접점이 사용되는 경우, 전기-광학 소자의 하나의 전기 인터페이스가 본 방법에 충분할 수 있다. 예시의 차원에서, 전기-광학 소자의 양극이 접지될 수 있고, 음극만이 하나의 전기 인터페이스를 통해 안내될 수 있거나, 그 반대일 수 있다.

유리하게는, 전기-광학 센서는 광다이오드 또는 광트랜지스터로 설계될 수 있다. 이후, 결합도는 제2 정렬 단계에서 접촉 모듈의 광학 인터페이스를 통해 광 센서에 할당되는 편향 소자 내로 결합되는 광, 및 대응하는 전기 인터페이스들에 의해 측정되는 광전류에 의해 판단될 수 있다. 결합도는 광전류 대 인터페이스에서 접촉 모듈에 의해 출력되는 방사속(radiant flux)의 비율로부터 판단될 수 있다.

유리하게는, 전기-광학 액추에이터는 발광 다이오드(LED) 또는 레이저 다이오드의 형태일 수 있다. 발광 다이오드는 종래의 발광 다이오드의 형태 또는 고휘도 다이오드의 형태일 수 있다. 전기-광학 액추에이터의 경우, 결합도는 제2 정렬 단계에서 전기 인터페이스들을 통해 전기-광학 액추에이터에 공급되는 작동 전류(그에 따라 액추에이터는 광을 발생시킨다)에 의해 판단될 수 있다. 발생된 광은 할당된 편향 소자를 통해 접촉 모듈의 광학 인터페이스에 공급되고, 입사된 광량이 측정된다. 결합도는 광전류 대 인터페이스에서 광학 소자에 의해 출력되는 방사속의 비율로부터 판단될 수 있다. 광학 소자의 작동 전류는 광학 방사속의 측정치로 사용될 수 있다.

유리하게는, 전기-광학 변조기는 마하-젠더 간섭계로 설계될 수 있다. 이 경우, 결합도는 2개의 광학 인터페이스를 통해 측정될 수 있다. 유리하게는, 간섭계는 이러한 공정에서 대응하는 전기 인터페이스들에 인가되는 전압을 통해 전도성 상태로 전환될 수 있다.

유리하게는, 적어도 하나의 전기-광학 액추에이터가 제2 정렬 단계에서 센서로 작동될 수 있다. 예시의 차원에서, LED 또는 레이저 다이오드가 광다이오드로 작동될 수 있다. 이는 결합도를 판단하려는 목적으로 작동 전류가 아닌 단지 비교적 낮은 광전류가 전기 접점들을 통해 전도될 필요가 있다는 점에서 유리할 수 있다.

본 발명은 도면을 참조하여 예시적인 실시예들에 기반하여 이하에 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1a는 접촉 모듈에 대향하여 제1 위치에 배치되는 제1 정렬 단계 후의 제1 예시적인 실시예의 칩을 도시한다.
도 1b는 제2 정렬 단계 중의 제1 예시적인 실시예를 도시한다.
도 1c는 제3 정렬 단계 후의 제1 예시적인 실시예를 도시한다.
도 2a는 접촉 모듈에 대향하여 제1 위치에 배치되는 제1 정렬 단계 후의 제2 예시적인 실시예의 칩을 도시한다.
도 2b는 제2 정렬 단계 중의 제2 예시적인 실시예를 도시한다.
도 2c는 제3 정렬 단계 후의 제2 예시적인 실시예를 도시한다.
도 3은 제2 예시적인 실시예의 수정의 제4 단계를 도시한다.
도 4는 제2 정렬 단계 중의 스캔 규칙을 도시한다.
도 5는 관련 스캔 필드를 도시한다.

웨이퍼 상에 배치되며, 접촉 패드(1.1) 형태의 전기 인터페이스들, 및 상기 전기 인터페이스들에 대해 고정 배치되고 특정 결합각(α)을 갖는 격자 결합기 또는 미러와 같은 광 편향 소자(1.2) 형태의 광학 인터페이스들을 구비한 광전자 칩들(1)이 본 발명에 따른 방법을 사용하여 테스트된다. 특정 결합각(α)은 광 신호 또는 이의 중심 광선이 칩(1)의 법선과 이루는 각도를 나타낸다. 이는 통상적으로 0° 초과 25° 미만이다. 예시의 차원에서, 공기 중 특정 결합각(α)의 통상의 값은 11.6°이며, 칩의 최종 적용시 결합 목적으로 사용되는 대응하는 연마 웨지 구역을 갖는 광 섬유와 관련이 있다.

이 경우, 선행 기술의 방법처럼, 웨이퍼는 위치결정단(3)에 의해 수용되되, 위치결정단은 직교 좌표계의 x, y, z-방향으로 접촉 모듈(2)에 대향하여 조정가능하고 z축을 중심으로 회전가능하다. 칩들(1)에 할당가능한 전기 인터페이스들(2.1) 외에도, 접촉 모듈(2)은 또한 상기 칩들에 할당가능한 광학 인터페이스들(2.2)을 포함한다. 칩들(1)의 전기 인터페이스들 및 광학 인터페이스들은 상이한 방법 단계들에서 웨이퍼 상에 제조되고, 그 결과 각각의 경우 서로에 대해 단지 작은 위치 공차를 갖게 되지만, 전기 인터페이스들에 의해 형성되는 배열은 특히 웨이퍼마다 광학 인터페이스들에 의해 형성되는 배열에 대향하여 공차 편차를 가질 수 있다. 이는 접촉 모듈의 공차에도 동일하게 적용된다. 게다가, 결합각(α)은 공차에 의해 영향을 받을 수 있다. 특히, 결합각은 공차로 인해 웨이퍼마다 상이할 수 있다.

제1 정렬 단계에서, 웨이퍼는, 접촉 모듈(2) 상에 존재하는 니들(1.1) 형태의 전기 인터페이스들이 접촉 패드들(1.1)의 중심(1.3)에 대응하는 미리 결정된 점들(1.4) 위에 수직으로 첫 번째 칩(1)의 제1 위치(공칭 위치)에 배치되도록, 접촉 모듈(2)을 향하여 이동된다. 조정 중에, 접촉 모듈은 z-방향으로 칩(1)에 대한 니들들(2.1)의 자유 길이(1)보다 큰 조정 거리(a)를 가지고, 그 결과 니들들(2.1)의 니들 팁들과 접촉 패드들(1.1) 사이에 접촉이 있을 수 없다. 이는 z-좌표(z1)의 제1 위치(x1, y1, z1)에 대응한다. 이와 관련하여, 도 1a를 참조하면, 다른 도면에서와 같이, y-방향의 조정의 도시가 이에 간략함을 위해 생략되었다. 따라서, 개별 조정 단계들 중의 이동은 단지 x-방향의 이동으로 도시된다. 도면에 도시되지 않은 이러한 예시적인 실시예의 수정에서, 미리 결정된 점들은 접촉 패드들의 중심으로부터 소정의 거리에 배치된다.

이러한 제1 조정 단계는 유리하게는 실증적으로 알려진 고정된 루틴에 따라 진행된다. 이 경우, 제1 카메라가 니들 팁들에 초점을 맞춤으로써 니들들(2)을 측정하고, 제2 카메라가 칩(1)의 접촉 패드들(1.1)을 측정한다. 두 카메라는 사전에 표준을 통해 서로 참조되었다. 이는 이어서 접촉 패드들(1.1)에 대한 니들들(2)의 최적의 위치(공칭 위치)의 정확한 산출, 및 그에 따른 칩(1)에 대한 접촉 모듈(2)의 위치결정을 가능하게 한다. 이는 대개는 측정값의 회귀 및 외삽을 통해 구현된다. 게다가, 접촉 패드(1.1)는 또한 발견되는 각각의 니들(2)에 대한 대응 부품으로 예상된다. 일반적으로, 사용자는 이러한 루틴에 개입하지 않을 것이다. 또한, 정렬 표지 등과 같은 대안적인 구조물이 일반적으로 위치결정을 위해 사용될 수 없다. 카메라는 xy-위치 및 z축 주위의 비틀림을 보정할 뿐만 아니라 z-위치를 결정하는 데에도 사용된다. 니들들(2.1)에 대한 기준점은 이들의 니들 팁(2.3)이다.

니들 팁들(2.3)의 서로에 대한 위치 공차 및 접촉 패드들(1.1)의 중심의 서로에 대한 위치 공차로 인해, 정확히 접촉 패드들(1.1)의 중심 위에 모든 니들 팁을 동시에 배치하는 것이 실제로 가능하지 않고, 궁극적으로 평균 편차가 최소인 위치를 설정하는 것이 당업자에게 명확하다. 그러나, 전기 인터페이스들의 서로에 대한 위치 공차는 칩(1)의 광학 인터페이스들의 배열에 대한 전기 인터페이스들의 배열의 위치 공차에 비해 무시할 수 있을 정도로 작고, 그 원인은 특히 전기 인터페이스들 및 광학 인터페이스들이 상이한 공정 단계들을 사용하여 연속적으로 제조된다는 점에서 발견될 수 있다. 이는 접촉 모듈의 공차에도 동일하게 적용된다. 게다가, 결합각(α)은 공차에 의해 영향을 받을 수 있다. 특히, 결합각은 공차로 인해 웨이퍼마다 상이할 수 있다.

전기 인터페이스들의 제조 및 광학 인터페이스들의 제조가 웨이퍼 상의 모든 칩에 대해 각각의 방법 흐름으로 구현되기 때문에, 웨이퍼 상의 개별 칩들의 전기 인터페이스들의 배열과 광학 인터페이스들의 배열 사이의 위치 편차는 적어도 대략적으로 동일하다.

칩(1)의 전기 접점들(니들들(2.1))의 배열이 접촉 모듈(2)의 전기 접점들(접촉 패드들(1.1))에 대해 정렬되면, 접촉 모듈(2)의 광학 인터페이스들(2.2)에 대한 칩의 광학 인터페이스들의 실제 위치는 다양한 이유로 의도된 위치에서 벗어난다(도 1a 참조).

첫 번째로, 칩(1) 상의 광학 인터페이스들의 위치는 각각의 웨이퍼 상에서 통계적 변동을 갖는 z-방향 주위 및 x, y, z-방향의 목표 위치에서 벗어나지만, x-방향 주위 및 y-방향 주위의 편차는 칩(1) 및 그에 따른 웨이퍼가 이의 위치에 고정된 후에 위치결정단(3)의 정렬의 결과로 불변하는 것으로 가정될 수 있다(체계적 편차). 또한, 결합각은 목표각에서 벗어날 수 있다.

두 번째로, 접촉 모듈 상의 광학 인터페이스들(2.2)의 위치는 니들들(2.1)에 대한 목표 위치에서 벗어난다; 이러한 편차는 접촉 모듈의 일체형 구성부인 광학 모듈의 조립 정확도에 따라 좌우된다. 이는 x, y, z-방향의 위치 편차 뿐만 아니라, z-방향 주위 및 x 및 y-방향 주위의 기울기와 관련이 있다. 6개의 매개변수는 모두 조립-종속 체계적 편차이다.

세 번째로, 접촉 모듈(2)의 사용 연한에 걸쳐 변화가능한 편차가 있다. 그 이유는 기계적 마모, 및 그에 따른 니들 팁들의 형상의 변화, 및 있을 수 있는 절곡, 및 그에 따라 발생하는 끼움 결과의 변화 때문이다.

카메라 측정을 통해, 위치결정단(3)은 실제로 칩/웨이퍼에 대한 전체 접촉 모듈(2)의 위치를 그에 따라 보정한다(그러므로 또한 각각의 광 편향 소자, 특히 격자 결합기의 특정 결합각으로 인한 칩(1) 상의 광학 인터페이스들의 배열에 대한 접촉 모듈의 광학 인터페이스들(2.2)의 배열의 위치를 변화시킨다).

제1 위치(x1, y1, z1)에서 진행하여, 제2 위치(x2, y2, z2)가 제2 정렬 단계에서 결정된다(이와 관련하여, 도 1b 참조). 이를 위해, 위치결정단(3)은 먼저 z-방향으로 제2 거리(b)까지 접촉 모듈(2)을 향하여 이동되고, 여기서 니들 팁들(2.1)은 접촉 패드들(1.1)과 접경한다. 그 결과로, 전기 신호가 서로 각각 할당되는 인터페이스들을 통해 전달가능하고, 광 신호가 서로 각각 할당되는 광학 인터페이스들을 통해 전달가능하다. 이제, 제2 정렬 단계에서, 접촉 모듈(2) 상에 존재하는 광학 인터페이스들(2.2)에 대한 광 편향 소자들(1.2)의 상대 정렬이 있다. 이 경우, 접촉 패드들(1.1)의 xy-범위보다 작은 스캔 필드(4, 5)에서, 위치결정단(3)은 제1 위치의 x 및/또는 y-좌표에 대해 스캔 영역(4, 5) 내의 x-방향(4) 및/또는 y-방향(5)의 스캔 위치(Ps[i]=(xs[i], ys[i], z2))로 편향된다. 따라서, 스캔은 xy-평면 내에 구현된다. 도면에 도시되지 않은 예의 다른 개선에서, 스캔은 또한 z-방향의 이동을 포함한다; 예시의 차원에서, 스캔은 yz-평면 내에 구현될 수 있다.

광 신호는 접촉 모듈의 적어도 하나(이 경우, 2개)의 광학 인터페이스(2.2) 및 하나의 광 편향 소자(1.2)를 통해 스캔 위치(xs[i], ys[i], zs[i])에서 결합된다.

제2 위치(x2, y2, z2)는 광 신호가 최대 결합도로 결합된다는 점에서 획정되고, 결합도는 적어도 하나의 전기 인터페이스(1.2, 2.1)를 통해 전달된 적어도 하나의 전기 신호에 의해 결정된다. 도시된 3개의 전기 인터페이스 중 2개가 광 다이오드를 위해 사용된다. 대안적으로, 사용된 2개의 인터페이스 중 하나는 웨이퍼의 기판 접점으로 대체될 수 있다. 복수의 광학 인터페이스가 동시에 결합되는 경우, 복수의 인터페이스로부터의 결합도의 평균값이 추가적인 고려사항을 위해 사용될 수 있다.

도면에서, 제2 위치는 x1과 상이한 x-좌표(x2)에 있다. 이와 관련하여, 도 1b를 참조한다. 제2 위치는 근사화될 필요가 없다; 예를 들어 회귀에 의해 스캔 위치의 결합도로부터 제2 위치를 결정하는 것으로 충분하다.

제3 정렬 단계에서, 첫 번째 칩(1)은 초기에 설정되는 위치결정단의 x3 및 y3-좌표에 의해 제3 위치(x3, y3, z3)가 되고, 위치결정단은 이어서 z-방향으로 제2 거리(b)보다 작은 제3 거리(c)까지 이동된다. 이 경우, 도 1c에 도시된 바와 같이, 니들 팁들(2.3)은 미리 결정된 접촉력으로 접촉 패드들(1.1)과 접경한다. 이는 니들들의 자유 거리(l)보다 작게 선택되는 광학 작동 거리에 의해 달성된다. 차는 초과이동(overtravel) 또는 초과구동(overdrive)으로 지칭된다. 이러한 공정에서, 니들들은 예를 들어 탄성 절곡 또는 편향될 수 있다. 탄성 절곡은 효과를 설명하기 위해 이에 과장된 방식으로 도시되었다. 제3 정렬 단계에 비해 더 작은 초과이동이 제2 정렬 단계에서 선택된다. 제2 거리(b)는 제3 거리(c)보다 크다. 그 결과, 접촉 패드들이 스캔 중에 절약될 수 있다.

초과이동은 니들들과 접촉 패드들의 신뢰할 만한 전기적 접촉을 보장한다(더 낮은 접촉 저항). 니들들과 접촉 패드들의 최초의 약간의 접촉 후에, 웨이퍼는 제3 정렬 단계에서 여전히 z-방향으로 수 십　㎛ 상향 구동된다. 이는 두 가지를 달성한다. 첫 번째로, 이는 존재할 수 있는 산화물 표면을 돌파하는 것을 가능하게 하고, 그 결과 재현가능한 저저항 접촉이 달성된다. 두 번째로, 니들들이 추가 이동으로 인해 편향되어 접촉 패드 상에 접촉 압력을 가하기 때문에, 초과이동은 니들들의 일정한 접촉 압력을 발생시킨다. 이러한 접촉 압력은 사용되는 니들 유형에 따라 상이하다; 그러나, 니들당 약 0.03　N 정도의 값이 가정될 수 있다. 초과이동은 통상적으로 MIL의 배수로 명시된다(미국식, 1 mil=1/1000인치=0.0254　mm).

니들의 배열이 광학 인터페이스들에 대향하여 고정된 위치를 갖는 접촉 모듈의 경우, 접촉 상태에서 접촉 모듈의 광학 인터페이스들과 칩 사이의 광학 작동 거리(이에 대해 광 신호의 최대 입력 결합이 있음)가 제공되는 것을 보장하기 위해, 칩의 최종 조정 중에 초과이동의 값을 고려할 필요가 있다. 제3 위치(x3, y3, z3)는 제3 단계 전에 제2 위치 및 제3 거리(c)에 대한 관련 광 편향 소자(1.2)의 결합각(α)으로부터 이미 산출되었다. 그 결과, 먼저 제3 위치의 x 및 y-좌표를 설정하고, 이어서 z-좌표를 요망된 작동 거리(c)까지 이동하는 것이 가능하다. 이는 니들이 패드를 흠집내는 것을 방지한다.

칩은 광학 작동 거리(c)를 설정하기 위해 제3 위치가 된다. 광학 작동 거리에서, 최종 조정 상태가 확립된다; 여기서, 칩 및 접촉 모듈의 전기 및 광학 인터페이스들 모두 서로에 대해 최상의 가능한 범위로 정렬된다. 즉, 광 신호 흐름의 최상의 가능한 측정 능력이 있되(최대 광 결합 위치), 전기 신호 흐름이 또한 주어진다. 칩을 테스트하기 위해, 전기 및 광 신호가 이어서 서로 각각 할당되는 인터페이스들 상에서 안내된다.

제1 위치(공칭 위치)로부터 제3 위치(최대 광 결합 위치)로의 조정 경로는 오프셋(x1 및 x2-좌표에 대한 x3-좌표의 좌표 비교 및 z3-좌표로서 도 1c에 도시됨)을 나타내고, 이는 유리하게는 저장되어 이러한 웨이퍼 상의 모든 추가적인 칩을 조정할 때 또한 고려된다. 즉, 위치결정단의 공칭 위치는 x-방향의 차(x3-x1; 도 1c 참조) 및 y-방향의 차(y3-y1; 이에 미도시)로서 대응하는 오프셋에 의해 보정된다. 그러나, 이는 접촉 패드 상의 니들의 대응하는 여전히 용인가능한 변위를 가정한다.

이러한 절차는 단지 웨이퍼당 한 번 또는 단지 비교적 긴 시간 간격 후에 수행하면 된다.

게다가, 이러한 오프셋 값, 즉 차(x3-x1)와 차(y3-y1), 및 시간의 경과에 따른 이의 변화가 관찰될 수 있고, 이로써 니들들의 마모 및 그에 따른 관련 변화가 설명될 수 있다.

오프셋의 판단의 정확도를 증가시키기 위해, 스캔이 또한 웨이퍼의 모든 칩의 테스트가 시작되기 전에 웨이퍼의 복수의 칩 상에 수행될 수 있고, 결과가 평균화될 수 있다.

요구된 초과이동, 즉 차(c-l)는 니들들의 "런-인" 또는 마모로 인해 접촉 모듈의 사용 연한에 걸쳐 변화될 수 있고, 그에 따라 작동 거리(c)는 감소된다.

광학 작동 거리의 직접 모니터링은 접촉 모듈과 칩 사이의 획정된 광 결합 특성(측정 능력)을 보장하고 접촉 모듈 및 칩의 광학 인터페이스들 사이의 충돌을 방지하는 데에 중요하다(작동 중 수 십 내지 수 백 ㎛ 간격).

접촉 모듈에 견고하게 통합되는 거리 센서, 예를 들어 용량성 거리 센서가 이를 위해 사용될 수 있다. 거리 센서는 실제 광학 작동 거리의 모니터링을 가능하게 한다. 능동 제어와 함께, 작동 거리는 z-방향으로 위치결정단을 변위시킴으로써 능동 조절될 수 있고, 최소 작동 거리 아래로의 하강에 대한 강제 정지부가, 필요한 경우, 예를 들어 운영자에 의한 오작동으로 인한 충돌을 방지하기 위해 프로그래밍될 수 있다.

통상적으로, 접촉 모듈의 최초 사용 중에 니들 팁 위치의 변화가 예상될 것이다(런-인 거동). 이는 첫 번째 칩에 대한 조정 전에 다중 접촉 시뮬레이션에 의해 예상될 수 있고(프리-에이징), 그에 따라 설정될 오프셋 값이 감소될 수 있다.

대개는, 격자 결합기에 의해 실시되는 칩들의 모든 광학 인터페이스는 동일한 배향 및 동일한 각도값을 갖는 결합각을 가지고, 그 결과 광학 작동 거리의 변화(Δb)는 그에 따라 모든 광학 인터페이스에 대한 최적의 결합 위치의 동일한 상대 변화(ΔX)를 산출한다.

통상적으로, 광학 작동 거리의 변화(Δb)는 50　㎛ 미만의 범위에 있다. 따라서, 예를 들어 광학 작동 거리의 변화가 10　㎛이고 xz-평면의 결합각(α)이 11.6°인 경우, x-방향의 최적의 결합 위치의 변화(Δx)는 2　㎛이다. 광학 작동 거리의 변화(Δb)가 20　㎛인 경우, x-방향의 최적의 결합 위치의 변화(Δx)는 4　㎛이다. 이는 여전히 전술한 보정에 의해 흡수될 수 있다; 즉, 위치결정단은 니들들이 여전히 충분히 신뢰할 만하게 접촉 패드들에 부딪친다는 가정 하에 제어 명령에 의해 x-방향으로 사후-보정된다.

칩들을 테스트하려는 목적으로 각각 할당된 인터페이스들 상에서 안내되는 광 신호가 각각의 경우 입력-결합 인터페이스를 스웜핑하는 경우, 조정 단계들의 정확도에 관한 요건이 감소될 수 있다.

도 2a는 접촉 모듈에 대향하여 제1 위치에 배치되는 제1 정렬 단계 후의 제2 예시적인 실시예의 칩을 도시한다. 제1 예시적인 실시예와 달리, 캔틸레버 니들들(2.1)이 이 경우 사용된다. 제1 정렬 단계에서, 웨이퍼는, 니들 팁들(2.3)이 각각의 경우 첫 번째 칩(1)의 할당된 접촉 패드(1.1)의 미리 결정된 점(1.4) 위에 z-방향으로 간격을 가지고 제1 위치(x1, y1, z1)에 배치되도록, 접촉 모듈(2)을 향하여 이동되되, 접촉 모듈(2)은 첫 번째 칩(1)으로부터 z-방향으로 제1 거리(a)에 있고, 제1 거리(a)는 접촉 모듈(2)로부터의 니들 팁들(2.3)의 최대 거리(l)보다 크다. 미리 결정된 점들(1.4)은 이 경우 접촉 패드들(1.1)의 중심(1.3)으로부터 멀리 제공된다.

도 2b는 제2 정렬 단계 중의 제2 예시적인 실시예를 도시한다. 제1 예시적인 실시예와 달리, 고정된 좌표(x2=x1)를 갖는 y-방향(5) 및 z-방향(6)의 스캔 영역 상의 yz-스캔이 이 경우 제공된다. 이 경우, 스캔은 유리하게는 z2에서 최대 결합도를 초과하면 종료될 수 있다. 제2 예시적인 실시예의 수정에서, 스캔은 고정된 y-좌표(y2=y1)에서 구현된다; 이 경우, 이는 라인 스캔이다. 다른 수정에서, 스캔은 고정된 z좌표로 xy-평면 내에 구현된다.

도 2c는 제3 정렬 단계 후의 제2 예시적인 실시예를 도시한다. 캔틸레버 니들들의 경우, 압축력이 탄성 절곡에 의해 가해질 수 있다. 제3 정렬 단계는 제2 정렬 단계 바로 다음에 이어진다.

도 3은 제2 예시적인 실시예의 또 다른 수정의 제4 정렬 단계를 도시한다. 여기서, 위치결정단은 z-방향으로 제4 거리(d)까지 이동되되, 제4 거리(d)는 접촉 모듈(2)로부터의 니들 팁들(2.3)의 최대 거리(l)보다 크다. 제4 정렬 단계는 제2 및 제3 정렬 단계 사이에 구현된다.

도 4는 제2 정렬 단계 중의 yz-스캔에 대한 스캔 규칙을 도시한다. 가로축은 스캔의 궤적의 z-좌표에서 제2 위치의 z2-좌표를 감산한 결과를 나타낸다. 세로축은 스캔의 궤적의 y-좌표에서 제2 위치의 y2-좌표를 감산한 결과를 나타낸다. 궤적(yz-경로)은 도표에 굵은 선으로 표시된다; 상기 궤적을 따른 이동 방향은 화살표로 표시된다. 이 경우, 스캔 위치는 표시된 궤적의 모서리에서 연속적으로 선택된다. 도 4에서, 스캔은 제2 위치(x2, y2, z2)의 우측 중앙에서 시작된다. 55개의 스캔 위치가 사용된다. z-좌표는 54개의 단계에서 교번적으로 1　㎛ 및 0　㎛만큼 단조롭게 증가한다. y-좌표는 -1　㎛, 0　㎛, 1　㎛의 증분으로 y2-3　㎛와 y2+3　㎛ 사이에 나타낸 방식으로 이동한다. 스캔 범위는 y-방향으로 6　㎛, z-방향으로 27　㎛이다. 특정 결합각(α)이 11.6°인 경우, z-방향의 28　㎛의 경로는 x-방향의 5.5　㎛의 빔 오프셋에 상응한다. 도 5에 도시된 스캔 영역(7)은 스캔 위치들의 경계 다각형이다. 이는 yz-평면에서 평면 형태를 갖는다. 스캔 영역의 수직 z-투영으로서의 스캔 필드(도면에 미도시)는 이 경우 y-방향에서 일차원적(라인형 방식)으로 진행된다.

도 4 및 도 5에 도시된 스캔 규칙의 수정(도면에 미도시)에서, y-좌표는 고정된 상태로 남아있고, 스캔은 z-방향에서 라인 스캔으로 구현된다. 이후, 스캔 필드는 점상이다.

1 칩
1.1 접촉 패드
1.2 광 편향 소자
1.3 접촉 패드의 중심
1.4 미리 결정된 점
2 접촉 모듈
2.1 니들
2.2 접촉 모듈 상의 광학 인터페이스
2.3 니들 팁
3 위치결정단
4 x-스캔 영역
5 y-스캔 영역
6 z-스캔 영역
7 스캔 영역
α 결합각
a 제1 거리
b 제2 거리
c 제3 거리
l 니들의 자유 길이

Claims (11)

1. 웨이퍼 상에 배치되는 광전자 칩들(1)을 테스트하는 방법으로서,
   상기 광전자 칩들(1)은 접촉 패드(1.1) 형태의 전기 인터페이스들, 및 상기 전기 인터페이스들에 대해 고정 배치되고 특정 결합각(α)을 갖는 광 편향 소자(1.2) 형태의 광학 인터페이스들을 포함하는 광학 소자들을 구비하고,
   상기 웨이퍼는 위치결정단(3)에 의해 수용되되, 상기 위치결정단(3)은 직교 좌표계의 x, y, z-방향으로 접촉 모듈(2)에 대향하여 조정가능하고 z축을 중심으로 회전가능하고, 상기 접촉 모듈(2)은 상기 접촉 패드들(1.1)에 할당되는 니들 팁(2.3)을 갖는 니들(2.1) 형태의 전기 인터페이스들, 및 상기 광 편향 소자들(1.2)에 할당되는 광학 인터페이스들(2.2)을 구비하고,
   - 제1 정렬 단계에서, 상기 웨이퍼는, 상기 니들 팁들(2.3)이 각각의 경우 첫 번째 칩(1)의 할당된 접촉 패드(1.1)의 미리 결정된 점(1.4) 위에 z-방향으로 간격을 가지고 제1 위치(x1, y1, z1)에 배치되도록, 상기 접촉 모듈(2)을 향하여 이동되되, 상기 접촉 모듈(2)은 상기 첫 번째 칩(1)으로부터 z-방향으로 제1 거리(a)에 있고, 상기 제1 거리(a)는 상기 접촉 모듈(2)로부터의 상기 니들 팁들(2.3)의 최대 거리(l)보다 크고,
   - 제2 정렬 단계에서, 상기 제1 위치(x1, y1, z1)로부터 시작하여 상기 접촉 모듈(2)을 향하여 이동되는 상기 위치결정단(3)에 의해 z-방향으로 제2 거리(b)에서 제2 위치(x2, y2, z2)가 결정되고, 상기 니들 팁들(2.1)은 전기 신호가 서로 할당되는 각각의 인터페이스들을 통해 전달가능하고 광 신호가 서로 할당되는 각각의 광학 인터페이스들을 통해 전달가능하도록 상기 접촉 패드들(1.1)과 접경하되, 상기 접촉 패드들(1.1)의 xy-범위보다 작은 스캔 필드(4, 5)에서, 상기 제1 위치의 x-좌표 또는 y-좌표에 대해 x-방향 또는 y-방향으로 편향되거나 또는 z-방향으로 스캔 영역(7) 내의 스캔 위치(Ps[i]=(xs[i], ys[i], zs[i]))를 향하여 이동되는 상기 위치결정단(3)에 의해, 상기 접촉 모듈(2) 상에 존재하는 상기 광학 인터페이스들(2.2)에 대한 상기 광 편향 소자들(1.2)의 상대 정렬이 상기 제2 정렬 단계에서 구현되고, 광 신호는 상기 접촉 모듈의 적어도 하나의 광학 인터페이스(2.2) 및 하나의 광 편향 소자(1.2)를 통해 스캔 위치(xs[i], ys[i], zs[i])에서 결합되고, 상기 제2 위치(x2, y2, z2)는 광 신호가 최대 결합도로 결합된다는 점에 의해 획정되고, 상기 결합도는 적어도 하나의 전기 인터페이스(1.2, 2.1)를 통해 전달되는 적어도 하나의 전기 신호에 의해 판단되고,
   - 제3 정렬 단계에서, 상기 첫 번째 칩(1)은 초기에 설정되는 상기 위치결정단의 x3 및 y3-좌표에 의해 제3 위치(x3, y3, z3)가 되고, 상기 위치결정단은 이어서 z-방향으로 상기 제2 거리(b)보다 작은 제3 거리(c)를 향하여 이동되되, 상기 니들 팁들(2.3)은 미리 결정된 접촉력으로 상기 접촉 패드들(1.1)과 접경하고, 상기 제3 위치(x3, y3, z3)는 상기 제3 정렬 단계 전에 상기 제2 위치 및 상기 제3 거리(c)에 대한 관련 광 편향 소자(1.2)의 결합각(α)으로부터 산출된 것인,
   웨이퍼 상에 배치되는 광전자 칩들(1)을 테스트하는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제3 정렬 단계는 상기 제2 정렬 단계 바로 다음에 이어지거나, 제4 정렬 단계가 상기 제2 정렬 단계와 제3 정렬 단계 사이에 제공되고, 상기 제4 정렬 단계에서 상기 위치결정단은 -z-방향으로 제4 거리(d)까지 이동되되, 상기 제4 거리(d)는 상기 접촉 모듈(2)로부터의 상기 니들 팁들(2.3)의 상기 최대 거리(l)보다 큰 것을 특징으로 하는,
   웨이퍼 상에 배치되는 광전자 칩들(1)을 테스트하는 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 스캔 위치(xs[i], ys[i], zs[i])는 상기 제2 정렬 단계에서 xy-평면 내에(x, y, z2) 또는 라인 상에(x2, y2, z) 또는 yz-평면 내에(x2, y, z) 위치되는 것을 특징으로 하는,
   웨이퍼 상에 배치되는 광전자 칩들(1)을 테스트하는 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 첫 번째 칩(1)의 상기 제1 위치 및 제2 또는 제3 위치에서 발생하는 위치 차는 오프셋으로 저장되고, 제1 정렬 단계에서 더 많은 칩(1)이 상기 접촉 모듈(2)에 대해 위치된 후에 상기 칩들(1)을 정렬할 때 고려되는 것을 특징으로 하는,
   웨이퍼 상에 배치되는 광전자 칩들(1)을 테스트하는 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 니들들(2.1)이 명시된 압축력으로 상기 접촉 패드들(1.1)과 접경하는 상기 제3 거리(c)가 모니터링되고, 상기 제3 거리는 압축력이 변화되는 경우 보정되는 것을 특징으로 하는,
   웨이퍼 상에 배치되는 광전자 칩들(1)을 테스트하는 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제3 거리(c)의 장기 변화가 상기 접촉 모듈(2)의 사용 지속기간에 걸쳐 판단되고, 상기 접촉 모듈(2)의 상기 니들들(2.1)은 상기 제3 거리(c)가 명시된 최소 거리 아래로 내려갈 때 상기 방법을 수행하려는 목적으로 새로운 니들들(2.1)로 교체되는 것을 특징으로 하는,
   웨이퍼 상에 배치되는 광전자 칩들(1)을 테스트하는 방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 상호 할당된 인터페이스들을 통해 전달되는 광 신호는 하나의 인터페이스 내에 입력 결합될 때 상기 인터페이스를 스웜핑하는 것을 특징으로 하는,
   웨이퍼 상에 배치되는 광전자 칩들을 테스트하는 방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 상호 할당된 인터페이스들을 통해 전달되는 광 신호는 하나의 인터페이스 내로 입력 결합될 때 방사 강도에 대해 탑햇 분포를 가지는 것을 특징으로 하는,
   웨이퍼 상에 배치되는 광전자 칩들(1)을 테스트하는 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   칩의 적어도 하나의 광학 소자가 전기-광학 센서 또는 전기-광학 액추에이터 또는 전기-광학 변조기를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   웨이퍼 상에 배치되는 광전자 칩들(1)을 테스트하는 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 전기-광학 센서는 광다이오드 또는 광트랜지스터로 설계되거나, 상기 전기-광학 액추에이터는 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드로 설계되고, 상기 전기-광학 변조기는 마하-젠더 간섭계로 설계되는 것을 특징으로 하는,
    웨이퍼 상에 배치되는 광전자 칩들(1)을 테스트하는 방법.
11. 제9항에 있어서,
    적어도 하나의 광학 액추에이터가 상기 제2 정렬 단계에서 센서로 작동되는 것을 특징으로 하는,
    웨이퍼 상에 배치되는 광전자 칩들(1)을 테스트하는 방법.