KR20110094120A - 스테이지의 운동 시간들을 개선시키기 위한 방법 - Google Patents

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썬 얄레이
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Abstract

일 실시예에서, 제1 방향으로 간극 높이를 통해 스테이지를 가속하고, 스테이지를 제2 방향으로 가속하면서 제1 방향으로 감속하기 위한 방법들 및 시스템들이 개시되어 있다. 스테이지가 제3 방향으로 이동되고 제3 방향으로의 추가적 스테이지 이동을 지속하기 이전에 제2 방향으로의 스테이지 이동이 임계값 미만인지 여부에 대한 판정이 이루어진다. 제1 방향은 제2 방향에 수직이며, 제3 방향에 평행하면서 반대 방향이다.

Description

스테이지의 운동 시간들을 개선시키기 위한 방법 {METHOD FOR IMPROVING MOTION TIMES OF A STAGE}
본 발명은 탐침, 검사, 조립 또는 부품의 제조 동안 스테이지의 운동 시간들을 개선시키기 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
탐침은 프로브 팁과 집적 회로의 패드 표면을 접촉시키는 작업을 수반한다. 이 프로세스는 프로브 팁들에 대한 프로브 패드들의 위치설정 작업을 수반한다. 일 시스템에서 프로브 패드들의 위치설정은 테스트 대상 장치들을 포함하는 웨이퍼를 이동시킴으로써 달성된다. 테스트 대상 패드들의 세트로부터 차순위 패드들의 세트까지, 운동은 핀들로부터 이격 방향으로 패드들을 이동시키고, 차순위 패드들이 프로브 팁들 아래에 존재하게 되도록 웨이퍼를 이동시키고, 패드들을 프로브 팁들을 향해 이동시켜 프로브 팁들과 접촉시키는 것으로 구성된다.
핀들 아래에 패드들을 위치설정하는 데 극도의 정밀도가 요구되기 때문에, 웨이퍼의 기계적 운동을 정밀하게 제어할 필요가 있다. 횡단 방향들로의 어떠한 비의도적 운동도 테스트 대상 장치에 손상을 줄 수 있다. 결과적으로, 프로브 팁들과의 접촉을 달성하기 이전에 기계적 운동들이 잘 제어되는 것을 보증하기 위해 극도의 주의가 기울여져야 한다.
도 1a는 단일 축 운동(종종, 수직 또는 "Z" 방향)에 의해 접촉 위치(22)로부터 간극 높이 위치(24)까지 스테이지가 이동하는 일반적 스테이지 운동 프로파일(20)을 도시하고 있다. 간극 높이는 시스템 구성요소들에 손상을 주지 않고 안전하게 스테이지가 이동할 수 있는 높이로서 정의된다. 그후, 스테이지는 간극 높이와 동일한, 다른 명령받은 스테이지 위치(26)로 이동하고, 그후, 스테이지는 다른 접촉 위치(28)로 이동한다. 전체 운동 프로파일(20)은 3개의 선 세그먼트들(30, 32, 34)에 의해 도시되어 있다.
도 1b는 세그먼트들(30, 32, 34) 상에 중첩된 가속 프로파일을 도시한다. 제1 가속 프로파일은 가속 축(a1) 및 거리 축(d1)을 기준으로 도시되는 두 개의 세그먼트들(36, 38)을 갖는다. 두 개의 세그먼트들(40, 42)을 갖는 제2 가속 프로파일은 가속 축(a2) 및 거리 축(d2)을 기준으로 도시된다. 두 개의 세그먼트들(44, 46)을 갖는 제3 가속 프로파일은 가속 축(a3) 및 거리 축(d3)을 기준으로 도시된다. 세그먼트들(36, 38, 40, 42, 44, 46)은 이동 방향을 나타내지 않으며, 대신, 이들은 가속 또는 감속의 주기들을 보여준다.
제1 가속 프로파일은 접촉 위치(22)와 간극 높이 외치(24) 사이의 등거리인 중간점(48)까지의 가속(36)을 나타낸다. 중간점(48) 거리에 도달한 이후, 스테이지는 스테이지가 간극 높이(24)의 정지 지점에 도달할 때까지 제2 세그먼트(38) 동안 감속된다. 제1 가속 프로파일에서 이루어지는 유일한 운동은 수직 운동이며, 이는 가속 주기(세그먼트 36) 및 감속 주기(세그먼트 38) 양자 모두를 포함한다는 것을 이해할 수 있다. 제2 가속 프로파일은 중간점(50)을 갖는 가속(40) 및 감속(42)을 나타낸다. 제2 가속 프로파일에 이루어지는 유일한 운동은 수평 운동이며, 이는 가속 주기(세그먼트 40) 및 감속 주기(세그먼트 42) 양자 모두를 포함한다는 것을 이해할 수 있다. 제3 가속 프로파일은 다른 접촉 위치(28)에 도달하기 위한 가속(44) 및 감속(46)을 갖는다. 제3 가속 프로파일에서 이루어지는 유일한 운동은 수직 운동이며, 이는 가속 주기(세그먼트 44) 및 감속 주기(세그먼트 46) 양자 모두를 포함한다는 것을 이해할 수 있다.
따라서, Z 방향으로, Z 방향 운동의 절반은 가속에 소비되고, Z 방향 운동의 나머지 절반은 감속에 소비된다.
상술한 단일 축 운동은 다음 축선방향으로 웨이퍼를 이동시키기 이전에 운동이 완료되었다는 확인을 필요로 하고 교란들이 최소화된다. 이는 웨이퍼 및 프로브 카드 양자 모두의 안전을 위해 필수적이다.
두 위치들 사이의 스테이지 운동의 효율을 증가시키기 위한 개선된 방법들 및 시스템들이 제공된다. 스테이지는 테스트 또는 검사 대상 장치 또는 제조 프로세스 중의 장치를 보유하거나, 프로브 팁들 또는 다른 테스트 또는 검사 구성요소들을 보유할 수 있다. 테스트 또는 검사는 수직 또는 수평으로 수행될 수 있다.
본 발명의 일 양태의 일 실시예에 따라서, 스테이지는 제1 방향으로 간극 높이를 통해 가속된다. 간극 높이를 통한 가속 이후, 스테이지는 스테이지를 제2 방향으로 가속시키는 동안 제1 방향으로 감속된다. 그후, 스테이지는 제3 방향으로 이동된다.
제3 방향으로의 스테이지의 추가적 이동을 지속하기 이전에 제2 방향으로의 스테이지의 이동이 임계값 미만인지 여부에 대한 판정이 이루어진다. 제1 방향은 제2 방향에 수직이고, 제3 방향에 평행하면서 반대 방향이다.
본 발명의 다른 양태의 또 다른 실시예에 따라서, 간극 높이를 초과하여 제1 수직 방향으로 스테이지를 이동시키는 방법이 설명된다. 스테이지는 제1 수직 방향으로의 이동을 지속하고, 측방향으로 이동을 시작한다. 스테이지는 그후 정착 점검점까지 제2 수직 방향으로 이동된다.
본 발명의 다른 양태의 또 다른 실시예에 따라서, 스테이지는 제1 시간 기간 동안 간극 높이를 통해 수직 방향으로 가속되고, 제2 시간 기간 동안 감속된다. 제1 시간 기간은 제2 시간 기간보다 크다.
본 발명의 다른 양태의 또 다른 실시예에 따라서, 컴퓨터 시스템에 의해 실행될 때 컴퓨터 시스템이 스테이지 이동 방법을 수행하게 하는 명령들의 순서열들을 나타내는 데이터가 저장되어 있는 기계 판독가능 매체가 개시된다.
본 발명의 다른 양태의 또 다른 실시예에 따라서, 베이스 및 베이스에 의해 지지된 스테이지가 개시된다. 스테이지는 3차원 좌표 시스템에서 이동하도록 구성된다. 3차원 좌표 시스템에서 스테이지를 이동시키기 위해 적어도 하나의 모터가 스테이지와 연결된다. 모터는 제1 방향으로 간극 높이를 통해 스테이지를 가속시키도록 구성되고, 적어도 하나의 모터는 제1 방향으로 스테이지를 감속시키고, 제1 방향으로의 스테이지의 감속과 동시에 제2 방향으로 스테이지를 가속시키도록 구성된다. 적어도 하나의 센서가 스테이지와 결합되며, 센서는 스테이지 파라미터를 측정하도록 구성된다. 제어 시스템은 적어도 하나의 센서와 결합된다. 제어 시스템은 적어도 하나의 센서로부터 정보를 수신하고 간극 높이 파라미터에 기초하여 모터의 작동 파라미터들을 결정하도록 구성된다.
본 발명의 다른 양태의 또 다른 실시예에 따라서, 지지 프레임 및 지지 프레임에 의해 지지된 베이스가 개시된다. 3개 운동 축선을 갖는 3차원 좌표 시스템에서 이동하도록 구성된 베이스에 의해 지지된 스테이지도 개시된다. 3차원 좌표 시스템 내에서 스테이지를 이동시키기 위해 적어도 하나의 모터가 스테이지와 연결된다. 모터는 제1 운동 축선 방향으로 간극 높이를 통해 스테이지를 가속시키고, 제1 운동 축 및 제2 운동 축선 양자 모두의 방향으로 동시적으로 스테이지를 감속시키도록 구성된다. 적어도 하나의 센서가 스테이지와 결합되고, 센서는 스테이지 가속을 측정하도록 구성된다.
따라서, 적어도 본 발명의 특정 실시예에 의해 제공되는 해결법들은 접촉 또는 테스트 또는 검사 또는 제조 위치들 사이의 스테이지 운동 시간을 개선시키는 시스템을 도출한다. 이들 및 본 발명의 다른 실시예들, 특징들, 양태들 및 장점들은 이하의 첨부 도면들, 상세한 설명 및 첨부된 청구범위로부터 명백히 알 수 있을 것이다.
본 발명은 유사 참조 번호들이 유사 요소들을 나타내고 있는 첨부 도면의 그림들에 비제한적으로, 그리고, 예시로서 예시되어 있다.
도 1a는 종래 기술의 스테이지의 운동 프로파일의 측면도를 도시한다.
도 1b는 종래 기술의 스테이지의 가속 프로파일의 측면도를 도시한다.
도 2는 프로버 테스트 시스템과 그 두 개의 메인 스테이지들의 가능한 실시예의 측면도를 예시한다.
도 3은 프로버 시스템의 상면도를 예시한다.
도 4는 일 가능한 실시예에 따른, 프로브 핀들과 전도성 요소들 사이의 스테이지 접촉 위치의 측면도를 예시한다.
도 5a는 일 실시예에 따른 스테이지 운동의 측면도를 예시한다.
도 5b는 일 실시예에 따른 스테이지 가속 프로파일의 측면도를 예시한다.
도 6a는 다른 실시예에 따른 수평 탐침 작업의 스테이지의 측면도를 예시한다.
도 6b는 다른 실시예에 따른 수평 탐침 작업의 스테이지의 다른 측면도를 예시한다.
도 6c는 다른 실시예에 따른 수평 탐침 작업의 스테이지의 다른 측면도를 예시한다.
도 6d는 다른 실시예에 따른 수평 탐침 작업의 스테이지의 다른 측면도를 예시한다.
도 7a는 다른 실시예에 따른 스테이지 운동 프로파일의 측면도를 예시한다.
도 7b는 다른 실시예에 따른 스테이지 가속 프로파일의 측면도를 예시한다.
도 8은 제어 시스템과 연결된 프로버 테스트 시스템 및 그 두 개의 메인 스테이지들의 가능한 실시예의 측면도를 예시한다.
도 9는 스테이지 제어 프로세스의 예시적 작업들을 도시하는 흐름도를 예시한다.
도 10은 포물선 운동 프로파일에 비교한 스테이지 운동 프로파일의 측면도를 예시한다.
도 11은 다양한 구성요소들 사이의 추가된 유연성들을 갖는 프로버 테스트 시스템의 가능한 실시예의 측면도를 예시한다.
도 12는 가요성 연결부들을 갖는 프로버 테스트 시스템의 가속 감지의 일 실시예를 예시한다.
도 13은 상대적 가속 보상을 통합하고 있는 피드백 제어 체계의 블록도를 예시한다.
도 14는 상대적 가속 측정치에 기초한 가속 보상 체계의 세부사항들을 도시하는 블록도를 도시한다.
도 15는 가속 기반 보상이 추가된, 도 12의 등가 가속 루프의 블록도를 도시한다.
도 16은 운동 교란 감지 및 보상을 통합시킴으로써 원하는 프로브-대-패드 위치를 정확하게 유지하는 테스트 시스템의 예시적 동작들을 도시하는 흐름도를 예시한다.
본 발명의 다양한 실시예들 및 양태들이 후술된 세부사항들을 참조로 설명될 것이며, 첨부 도면들은 다양한 실시예들을 예시하고 있다. 하기의 설명 및 도면들은 본 발명을 예시하고 있으며, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 다양한 실시예들의 전반적 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부사항들이 설명되어 있다. 그러나, 특정 예들에서, 본 발명의 실시예들에 대한 간결한 설명을 제공하기 위해 잘 알려진 또는 통상적인 세부사항들은 설명하지 않는다.
본 발명의 적어도 특정 실시예들은 집적 회로 또는 복수의 집적 회로들을 포함하는 웨이퍼 또는 하나 이상의 다른 구성요소들을 포함하는 기판 같은 구성요소를 테스트 또는 검사하기 위해 사용될 수 있다. 이하의 설명은 웨이퍼 탐침에 관한 것이지만, 웨이퍼 탐침은 단지 본 발명의 일 실시예의 일 예이며, 다른 실시예들의 모든 다른 예들이 웨이퍼 탐침을 위해 사용되는 것은 아니라는 것을 이해하여야 한다.
웨이퍼 탐침은 프로브 팁들과 패드 표면을 접촉시키는 것을 수반한다. 프로브 팁들은 탐침 작업 동안 이동 또는 변형된다. 이 동작은 프로브 팁들이 테스트 대상 웨이퍼의 접합 패드들, 볼들/범프들 또는 접촉 표면들을 가로질러 마찰 또는 활주하게 한다. 이 기계적 동작은 프로브 팁들 및/또는 패드들 상의 오염물 및 산화물의 파괴를 위해 필요하다. 추가적으로, 산화물 또는 오염물 층을 마찰 제거하기 위해 다량의 압력이 사용된다.
본 발명의 일 실시예에서, 프로버 시스템은 두 개의 주 구성요소들 또는 스테이지들로 구성되며, 하나는 웨이퍼를 보유하고, 나머지는 프로브 카드를 보유한다. 두 스테이지들은 서로에 대해 이동하며, 접합 패드들과 프로브 팁들 사이의 고압 접촉을 생성하기 위해 합쳐진다.
도 2는 두 개의 주 스테이지들을 포함하는 시스템(100)의 한 가지 이런 가능한 실시예의 개략도이다. 주 스테이지들은 웨이퍼 보유기 조립체(wafer holder assembly)(102) 및 프로브 카드 보유기 조립체(104)이다. 본 예시적 실시예에서, 웨이퍼 보유기 조립체(102)는 X, Y, Z 및 θg 방향들을 따라 운동할 수 있고, 프로브 카드 보유기 조립체(PCHA)(104)는 정지 상태로 보유된다. 다른 실시예에서, WHA(102)는 정지 상태로 보유되고, PCHA(104)가 운동할 수 있다. 또 다른 실시예에서, WHA(102) 및 PCHA(104) 양자 모두가 운동할 수 있다. 추가적으로, 웨이퍼(106) 자체는 웨이퍼 보유기 조립체(102) 내의 그 보유 척(108)에 대해 θw 방향 둘레로 회전될 수 있다. 이 방식으로, 웨이퍼 보유기 조립체(102)에 의해 지지되는 웨이퍼(106)는 프로브 카드 보유기 조립체(104)에 의해 지지되는 프로브 카드 핀들(158)에 대해 이동될 수 있으며, 그래서, 핀들(158)이 웨이퍼(106) 상의 패드들 또는 볼들/범프들 같은 전도성 요소들(110)과 접촉하게 될 수 있다.
웨이퍼 보유기 조립체(102)는 그래나이트 베이스(112; granite base)와, 지지 표면(116) 상에 위치된 금속 프레임(114)에 의해 지지된다. 웨이퍼 보유기 조립체(102)는 운동 시스템(118), Z 스테이지(120) 및 보유 척(108)을 포함한다. 보유 척(108)은, 일 실시예에서 테스트를 위한 다수의 접합 패드들(110a)을 제공하기 위해 웨이퍼(106)를 보유한다. X, Y, Z 및 θg 방향들(122)로 이동할 수 있는 척(108)은 갠트리(gantry)의 Z 스테이지(120)에 연결된다. X-Y 운동 시스템(118)은 일 실시예에서 X-Y 갠트리 시스템일 수 있으며, 이 X-Y 갠트리 시스템은 X 스테이지(138)가 X 방향으로 이동할 수 있게 하고, Y 스테이지(146)가 Y 방향으로 이동할 수 있게 한다. X-Y 운동 시스템(118)은 Z 스테이지(120)와 연결되고, 이 Z 스테이지는 프로브 핀들(158)이 웨이퍼(106) 상의 패드들(110a)과 접촉할 수 있게 하도록 Z 방향(154)으로 이동할 수 있다. 또한, X-Y 운동 시스템(118)은 웨이퍼(106)와 Z 스테이지(120)의 위치, 속도 및 가속을 추적하기 위해 인코더 또는 센서들과 연결된다.
또한, 다른 실시예에서, Z 스테이지(120)는 일련의 균등 분배 공기 오리피스들을 갖는 그래나이트 베이스 위에 부유되며, 이 일련의 균등 분배 공기 오리피스들은 Z 스테이지(120)를 향해 상방으로 공기를 송풍하여 그래나이트 베이스(112) 위로 매끄럽게 이동하는 것을 도우며, 따라서, Z 스테이지(120)와 그래나이트 베이스(112) 사이의 접촉 마찰의 일부를 경감한다.
다른 실시예에서, X-Y 운동 시스템(118)은 또한 매끄러운 플래튼 표면, 자화된 포서(forcer) 및 플래튼의 표면 위에서 X 또는 Y 방향(140, 150)으로 X 스테이지(120)를 이동시키기 위해 포서의 자속에 영향을 주는 구동 코일들을 갖는 소이어 모터(sawyer motor)일 수도 있다. 소이어 모터 시스템에서, 플래튼은 비다공성 표면이며, 그래서, 웨이퍼 보유기 조립체(102)에 장착된 공기 베어링들이 웨이퍼 보유기 조립체(102)와 플래튼 표면 사이에 가압된 영역을 생성할 수 있다. 오리피스 공기 베어링들 또는 다공성 매체 베어링들 같은 공기 베어링들은 플래튼을 향해 하향 송풍하여 Z-스테이지(120)와 플래튼 사이의 균일한 공극을 생성하도록 Z 스테이지(120)의 하부 표면에 부착된다.
도 2는 지지 부재 또는 조립체(124)와, 링 캐리어(126)와, 프로브 카드(128)와, 프로브 팁들(158)을 포함하는 프로브 카드 보유기 조립체(104)를 추가로 도시한다. 링 캐리어(126)는 지지 조립체(124)에 의해 지지되고, 알루미늄 또는 강철 같은 금속으로 이루어질 수 있다. 지지 조립체(124)는 가래나이트 베이스(112)와 연결된 금속 프레임(114)과 연결된다. 본 실시예에서, 프로브 카드 보유기 조립체(104)는 고정식이지만, 프로브 카드가 웨이퍼 보유기 조립체(102)에 관하여 이동할 수 있도록 운동 메커니즘을 갖는 프로브 카드 보유기 조립체(104)를 제공하는 것이 가능하다.
프로브 카드(128)는 프로브 팁들(158)과 연결되며, 웨이퍼(106)와의 저촉을 위해 프로브 팁들(158)을 제공한다. 본 예시적 실시예에서, Z 스테이지(120)가 작동될 때, 프로브 팁들(158)은 전도성 요소들(110)과 접촉하게 된다.
시스템(100)은 바퀴들(130, 132) 같은 바퀴들 상에서 이동할 수 있다. 바퀴들(130, 132)은 바람직하게는 4개의 바퀴들 같은 바퀴들의 세트의 일부이지만, 임의의 수의 바퀴들이 사용될 수 있다. 바퀴들은 금속 프레임(114) 및 그래나이트 베이스(112)가 바닥 상에 직접적으로 또는 수축가능한 다리부들에 의해 바닥 상에 올려놓아지도록 수축될 수 있다. 도 2에서, 바퀴들(130, 132)은 수축된 위치에 있지만, 바퀴들은 시스템(100)이 지지 표면(116)을 가로질러 구를 수 있도록 연장된 위치로 이동되어 시스템(100)이 이동가능한 상태가 되게 할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 시스템(100)의 상면도이다. 도 3은 앞서 간략히 언급한 바와 같이 X-Y 운동 시스템(118)이 X-Y 갠트리 시스템(134)인 예를 예시한다. X-Y 갠트리 시스템(134)에서, 두 개의 X 레일들(136)의 세트가 Z 스테이지(120)가 X 방향(140)으로 선형 및 저마찰 방식으로 이동할 수 있게 한다. X 레일들(136)은 Y 방향으로의 운동이 제한되거나 존재하지 않게 하도록 Z 스테이지(120)의 운동을 채널링한다. 브리지(138)(또는 X 스테이지)는 그래나이트 베이스(112) 및 X 레일들(136)의 상부에 배치된다. 브리지(138)는 Z 스테이지(120)와 연결되고, Z 스테이지(120)가 에어 베어링들 또는 송풍 구멍들에 의해 독립적으로 지지되게 할 수 있다. 또한, 브리지(138)는 웨이퍼(106) 및 그 전도성 요소들(110)을 보유하는 척(108)과 연결된다. 척(108)은 브리지(138)와 연결된 두 개의 X 모터들(142)에 의해 그래나이트 베이스(112)에 관하여 X 레일들(136) 상에서 X 방향을 따라 이동된다. 척(108)은 단지 두 개의 모터들 대신, 하나의 X 모터 또는 임의의 수의 모터들에 의해 X 방향(140)으로 이동될 수 있다. 갠트리 시스템 내에 수납된 추가적 운동 메커니즘이 척(108)을 Y, Z 및 세터(θ) 방향들로 이동시킬 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따라서, Y 방향(150)으로 Y 스테이지(146)를 안내하는 두 개의 Y 레일들(148)과 연결된 Y 스테이지(146)와 연결되어 있는 Y 모터(144)로 구성된 X-Y 갠트리 시스템(134)을 도시한다. Z 스테이지(120)는 척(108) 및 웨이퍼(106)(본 도면에서는 미도시)가 또한 Y 방향(150)으로도 이동될 수 있도록 Y 스테이지(146)에 지지 또는 그와 연결된다. Y 모터(144)는 X-Y 운동 시스템(118) 내에 장착될 수 있거나 이는 원격 장착되어 Y 스테이지(146)와 연결됨으로써 척(108)이 Y 방향(150)으로 이동되게 할 수 있다.
또한, 도 3은 일 실시예에 따라서 Z 방향(154) 또는 세터(θg)(156) 방향으로 Z 스테이지(120)를 상승시킬 수 있는 X-Y 운동 시스템(118) 내의 무브러시 회전 모터(152)를 도시한다. 시스템의 특정 용도에 따라서, 회전 모터(152)는 압전 상승 메커니즘들, 선형 모터들, 볼 및 스크류 배열체들, 측방향 힘을 Z 방향(154)으로 Z 스테이지(120)를 구동하기 위한 수직 힘으로 변환하는 슬라이더 기구들, 공기 베어링들, 또는 Z 방향(154)으로 Z 스테이지(120)를 이동시키기 위한 형상 기억 합금 재료로 대체되거나 그와 조합하여 사용될 수 있다. 회전 모터(152)는 바람직하게는 X-Y 운동 시스템(118) 내에 장착되지만, 그러나, 다른 실시예에서, 회전 모터(152)는 Z 방향(154) 또는 세터(156) 방향으로 Z 스테이지(120)를 구동하도록 원격 장착될 수 있다.
도 4는 프로브 핀들(158)이 접합 패드들(110a)과 전기적 접촉을 형성하도록 접합 패드들(110a)과 접촉하는 프로브 핀들(158), 프로브 카드(128) 및 링 캐리어(126)의 확대 측면도를 도시한다. Z 스테이지(120), 보유 척(108) 및 구성요소 또는 웨이퍼(106)는 접촉 위치(164)에 위치된다. Z 스테이지(120) 최초 접촉 위치 높이(162)가 도시되어 있다. Z 스테이지(120) 기준점(160)은 Z 스테이지(120)의 상단 부분 상에 위치되고, 구성요소 또는 웨이퍼(106)가 프로브 핀들(158)과 접촉할 때 접촉 위치 높이(162)와 정렬된다. Z 스테이지(120) 기준점(160)은 Z 스테이지(120)의 최상부 부분에서, 보유 척(108) 및 웨이퍼(106) 아래에, 그리고, Z 스테이지(120)의 중심축선(170)을 따라 위치되는 것으로 도시되어 있다. Z 스테이지(120) 기준점(160)은 예시의 목적들을 위해 이 위치에서 선택되어 있으며, 추가로 설명될 동일한 Z 스테이지(120) 운동 프로파일을 설명하기 위해 다른 기준점 위치가 선택될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
Z 스테이지(120)는 Z 스테이지(120)의 상향 또는 제3 방향(166)(또는 제2 수직 방향)으로 상향 이동함으로써 제1 접촉 위치 높이(162)에 도달할 수 있다. 프로브 핀들(158)이 구성요소 또는 웨이퍼(106)와 접촉한 이후, Z 스테이지(120)는 하향 또는 제1 방향(168)(또는 제1 수직 방향)으로 이동함으로써 웨이퍼(106)를 프로브 카드 보유기 조립체(104)로부터 분리한다.
2차원 좌표 시스템(172)은 Z 스테이지(120)의 중심축선(170)과 평행한 Z 방향(154)과, 제1 및 제3 방향들(168, 166)을 도시한다. Z 방향(154)에 수직인 방향은 Z 방향(140), Y 방향(150) 또는 X 및 Y 방향들(140, 150)의 조합일 수 있다.
도 5a는 Z 스테이지(120)가 3개의 별개의 운동 라인들을 통해 이동할 때 Z 스테이지(120) 기준점(160)이 따르는 운동 프로파일(194)을 도시한다. Z 축 및 X 또는 Y 축은 평면을 형성하며, 이 평면 내에 Z 스테이지(120) 운동이 예시되어 있다.
상술한 Z 스테이지(120) 운동은 예시된 평면 외부의 3차원 공간에서 이루어질 수 있지만, 용이한 예시를 위해 설명된 예들은 2차원 좌표 시스템에서 이루어진다.
Z 축은 양의 Z 방향(154)으로 연장하고, Z 축에 수직인 축은 X 방향(140), Y 방향(150) 또는 X 및 Y 방향들(140, 150) 양자 모두이다. Z 스테이지 기준점(160)은 제1 시작점(174)에서 시작한다. 제1 시작점(174)은 도 4에 도시된 바와 같이 Z 스테이지가 접촉 위치(164)에 있을 때 Z 스테이지(120)를 나타낸다. Z 스테이지(120)는 제1 방향(168)으로 제1 운동 프로파일(178)을 따름으로써 제1 시작점(174)으로부터 제2 지점(176)을 향해 이동한다. 또한, 제1 방향(168)은 음의 Z 방향(154) 또는 제1 수직 방향의 운동으로서 설명될 수 있다. 제2 지점(176)은 제1 간극 높이(180)를 형성하는 평면 내에 위치된다.
본 발명의 일 실시예에서, 간극 높이(180, 202)는 제1 방향(168)에 수직인 방향으로의 이동이 시스템(100) 내의 임의의 구성요소들에 대한 손상 없이 안전하게 달성될 수 있는 높이이다.
제1 간극 높이(180)에서, Z 스테이지(120)는 프로브 핀들(158), 전도성 요소들(110), 웨이퍼(106), 보유 척(108), 프로브 카드(128), 링 캐리어(126), Z 스테이지(120) 또는 시스템(100) 내의 임의의 구성요소를 손상시킬 위험 없이 측방향(제1 방향에 관하여)으로 이동될 수 있다.
제1 간극 높이(180)를 통한 이동 이후, Z 스테이지(120)는 정착 점검점(186)을 향해 이동하는 동안 제2 운동 프로파일(188)을 따른다. 제2 운동 프로파일(188)은 측방향으로의 스테이지(120)의 이동 동안의 굴곡된 비포물선 운동이다. 정착 점검점(186)은 Z 스테이지(120)가 임계값 이내로 제2 방향(192)으로 정착할 수 있게 되는 위치이다. 일 실시예에서, Z 스테이지(120)는 제1 수직 방향(168)으로의 스테이지(120)의 이동(제1 간극 높이(180)를 초과한)과 제2 접촉 위치(198)로의 스테이지(120)의 이동 사이에 단 하나의 정착 점검점(186)만을 갖는다.
제2 운동 프로파일(188)은 두 개의 운동 세그먼트들을 갖는다. 제1 세그먼트(182)는 Z 스테이지(120)가 제2 지점(176)에서 제1 간극 높이(180)를 통과하고 저부 지점(190)에 접근하는 직후 발생한다. 제2 세그먼트(184)는 저부 지점(190)과 정착 점검점(186) 사이에서 발생한다.
저부 지점(190)은 제1 방향(168)으로 가장 먼 거리이며, Z 스테이지(120)는 전체 운동 프로파일(194) 전반에 걸쳐 이동한다. 전체 운동 프로파일(194)에서, 저부 지점(190)은 제1 방향(168)에 수직인 제2 방향(192)을 따른 정착 점검점(186)과 제2 지점(176) 사이에서 비-등거리에 있는 위치에서 발생한다.
제1 세그먼트(182) 동안, Z 스테이지(120)는 제1 방향(168)과 동시에 제2 방향(192)으로 이동하기 시작한다. 제2 방향(192)은 도시된 좌표 시스템에 관하여 양의 X 방향(140) 또는 Y 방향(150)일 수 있다. 저부 지점(190)을 통과한 이후, Z 스테이지는 정착 점검점(186)을 향해 제2 세그먼트(184)를 따라 이동하기 시작한다. 정착 점검점(186)은 제2 간극 높이(202)에 위치된다. 제2 간극 높이(202)는 제1 간극 높이(180)와 동일한 높이 일 수 있거나, 웨이퍼(106) 평면도, 프로브 핀 크기들, 재료들, 접합 패드들 또는 시스템(100) 내의 임의의 다른 관련 변수 같은 시스템 인자들에 따라 서로 다를 수 있다. 일 실시예에서, 제2 간극 높이(202)는 제1 간극 높이(180)에 비교시 20 미크론까지의 편차를 가질 수 있다.
도 5a 및 도 5b에서, 제2 간극 높이(202)는 설명의 용이성을 위해 제1 간극 높이(180)와 정확히 동일한 값인 것으로 도시되어 있다.
제2 세그먼트(184)에서의 운동 동안, Z 스테이지(120)는 제2 방향(192)과 동시에 제3 방향(166)으로 이동한다. 또한, 제2 세그먼트(184)는 제2 방향(192) 이외의 다른 방향(다른 평면에 있는)과 동시에 제3 방향(166)으로의 이동으로 구성될 수 있다. 제1 방향(168)은 제2 방향(192)에 수직이며, 제3 방향(166)에 평행하고 반대방향이라는 것을 인지하여야 한다.
정착 점검점(186)에 도달한 이후, Z 스테이지(120)는 제3 운동 프로파일(196)을 따라 순수히 제3 방향으로 이동하여 제2 접촉 위치 높이(200)에 위치된 제2 접촉 위치(198)에 접근한다. 제2 접촉 위치 높이(200)는 제1 접촉 위치 높이(162와 동일한 높이일 수 있거나, 웨이퍼(106) 평면도, 프로브 핀 크기들, 재료들, 접합 패드들 또는 시스템(100) 내의 임의의 다른 관련 변수 같은 전술된 시스템 인자들에 따라 실질적으로 다른 높이일 수 있다. 역시, 제2 접촉 위치 높이(200)는 설명의 용이성을 위해 제1 접촉 위치 높이(162)와 동일한 높이인 것으로 도시되어 있다.
설명한 바와 같이, Z 스테이지(120)는 제3 운동 프로파일(196)을 따라 소정 거리 이동한다. 제3 운동 프로파일(196)에 의해 이동된 거리는 Z 스테이지(120)가 측방향 운동으로부터 격리되어야 하는 간극 갭 거리(204)에 의해 규정된다. Z 스테이지(120)가 간극 갭 거리(204) 이내에 있으면서 Z 스테이지(120)의 측방향 이동이 이루어지는 경우, 시스템(100) 구성요소들을 손상시킬 위험이 존재한다.
간극 갭 거리(204)는 간극 높이들(180, 202)과 접촉 위치 높이들(162, 200) 사이의 거리를 규정한다. 일 실시예에서, 간극 갭 거리(204)는 적어도 125 미크론의 범위 이내일 수 있다. 다른 실시예에서, 간극 갭 거리(204)는 125 내지 1 mm의 범위 이내이다. 물론, 간극 거리(204)는 시스템(100) 구성요소들 및 제어 파라미터들에 따라 수 mm까지일 수 있다.
도 5a는 제1 및 제2 접촉 위치들(174, 198) 사이의 거리를 규정하는 다이 스텝 크기(254)를 도시한다. 다이 스텝 크기(254)는 절반 스텝 크기의 거리값을 갖는 중간점이다. Z 스테이지(120)는 두 접촉 위치들(174, 198) 사이의 중간점에 도달하기 이전에 저부 지점(190)에 도달한다.
일 예에서, 일 실시예에 따라서, Z 스테이지(120)는 0.330 mm의 거리를 통해 제1 운동 프로파일(178)을 따라 이동한다. 본 예에서의 간극 갭 거리(204)는 또한 0.330 mm이다. 제2 운동 프로파일(188) 동안, Z 스테이지(120)는 제2 방향(192)으로 제2 지점(176)과 정착 점검점(186) 사이의 6.5 mm의 다이 스텝 크기(254) 만큼 이동한다. 그후, Z 스테이지(120)는 제3 방향(166)으로 제3 운동 프로파일(196)을 따라 제2 접촉 위치(198)까지 0.330 mm의 거리를 상향 이동한다. 또한, 본 예에서, 제2 지점(176)과 저부 지점(190) 사이의 제1 방향(168)으로(또는 음의 Z 방향으로)의 거리는 추후 설명된 전환 주기(224)에서 약 0.15 mm 내지 0.165 mm이다. 따라서, 제1 방향으로의 Z 스테이지(120)의 전체 이동 거리는 약 0.480 내지 0.495 mm이다.
설명된 실시예에 따라서, 제1 방향(168)으로의 제1 운동 프로파일(178)의 이동 거리 및 제3 방향(166)으로의 제3 운동 프로파일(196)은 양자 모두가 시스템(100) 구성요소들에 대한 손상을 피하기 위해 간극 거리(204)와 동일하다.
다른 실시예에 따라서, 간극 거리(204)보다 각각 길이가 더 큰 제1 운동 프로파일(178) 및 제2 운동 프로파일(196)을 갖는 것이 가능하지만, 그러나, 이런 시스템은 Z 스테이지(120)의 전체 이동 거리를 증가시키며, 그에 의해, 스테이지(120)의 이동의 효율성을 감소시킨다.
도 5b는 도 5a에 설명된 운동 프로파일(194)의 가속 프로파일(206)을 도시한다. 도 5a의 운동 프로파일(194)은 일반적으로 참조를 위해 도 5b에 점선으로 도시되어 있다. 제1 간극 프로파일(208)은 제1 가속 축(a1) 및 제1 거리 축(d1)을 기준으로 설명된다. 본 예시적 실시예에 따라서, 제1 가속 축(a1)은 제1 방향(168)에 수직이며, 양의 X 방향(140), Y 방향(150) 또는 X 및 Y 방향으로 증가한다. 제1 거리 축(d1)은 음의 Z 방향(154)으로 증가하며, 제1 방향(168)과 평행하다.
제1 가속 프로파일(208)은 제1 방향(168)으로의 운동 프로파일(194)의 가속 거동을 설명하는 두 개의 세그먼트들(210, 212)을 갖는다. Z 스테이지(120)는 제1 시작점(174)에서 0 가속에서 시작한다. Z 스테이지(120)가 제1 방향으로 이동할 때, 이는 가속 세그먼트(210)에 의해 예시된 증가하는 일정한 가속으로 제2 지점(176)을 향해 Z 스테이지를 가속시킨다.
Z 스테이지(120)가 제2 지점(176)에 도달할 때, Z 스테이지는 제1 간극 높이(180)에서 정점 가속(214)으로 가속한다. 일 실시예에서, 제1 방향(168)의 가속 및 감속은 대략 0.7g(0.3g-1g)이다.
Z 스테이지(120)의 가속은 가능한 높아야 하며 시스템 기능들에 의해 제한된다는 것을 인지하여야 한다. 예로서, 증폭기들의 변경들, 앰프들의 수, 전력 공급장치, 시스템의 크기, 스테이지 관성 및 기타 시스템(100) 구성요소 파라미터들이 특정 가속율들로 가속하는 Z 스테이지(120)의 기능에 영향을 줄 것이다. 가속은 특정 시스템(100) 변수들에 의해 증가 또는 감소될 수 있다. 예로서, 이동 동안 더 작은 관성을 갖는 더 작은 스테이지 크기는 더 큰 스테이지 크기를 갖는 시스템보다 신속한 인덱싱 시간들 및 가속을 달성할 수 있다.
스테이지 이동 전반에 걸쳐 최대 가속 및 감속값을 유지하는 것은 설명된 효율적 운동 프로파일(194)의 장점을 취하는 데 중요하다.
제2 지점(176)을 통과한 이후, Z 스테이지(120)는 감속 세그먼트(212)(명료성을 위해 점선으로 도시됨)에 의해 예시되는 바와 같이 가속 축(a1) 및 거리 축(d1)에 관하여 제1 방향(168)으로 감속하기 시작한다. Z 스테이지(120)는 제1 방향(168)으로의 이동이 완료되고 제1 방향(168)의 가속이 0(216)으로 감소될 때까지 제1 방향(168)으로 감속한다.
제1 간극 높이(180)를 통과한 이후 Z 스테이지(120)가 제1 방향(168)으로 감속할 때, 또한, 감속은 제2 방향(192)으로도 이루어진다. 제2 가속 프로파일(218)은 제2 가속 축(a2) 및 제2 거리 축(d2)에 관하여 설명된다. 본 예시적 실시예에 따라서, 제2 가속 축(a2)은 제2 방향(192)에 수직이며, 제1 방향(168)에 평행하다. 제2 가속 축(a2)은 양의 Z 방향(154)으로 증가한다. 제2 거리 축(d2)은 제1 방향(168)에 수직이며, 제2 방향(192)에 평행하다. 제2 거리 축(d2)은 양의 X 방향(140), Y 방향(150) 또는 X 및 Y 방향들(140, 150)로 증가한다.
도 5b는 제2 방향(192)으로의 운동 프로파일(194)의 가속 거동을 설명하는 두 개의 세그먼트들(220, 222)을 갖는 제2 가속 프로파일(218)을 추가로 도시한다. 감속 세그먼트(220)는 전술한 (제2 운동 프로파일(188)의) 제1 운동 세그먼트(182)에 직접적으로 관련된다. 마찬가지로, 가속 세그먼트(222)는 도 5a에 도시된 제2 운동 세그먼트(184)에 직접적으로 관련된다.
Z 스테이지(120)가 제1 방향(168)과 동시에 제2 방향(192)으로 이동할 때, Z 스테이지(120)는 제1 및 제2 방향들(168, 192) 양자 모두로 제2 지점(176)으로부터 저부 지점(190)까지 감속된다. 일 실시예에서, Z 스테이지(120)는 제1 방향(168)으로의 감속과 동시에 제2 방향(192)으로의 가속을 받을 수 있다. 일 실시예에서, 2 방향(192)으로의 Z 스테이지(120)의 가속 및 감속은 대략 0.7g(0.3g 내지 1g)이다. 전술한 바와 같이, 가속값들은 다수의 시스템(100) 변수들에 의해 영향을 받을 수 있다.
제1 방향(168)으로 감속이 존재하기 때문에, 이 영역은 전환 주기(224)라 지칭될 수 있고, 제2 운동 프로파일(188)의 제1 세그먼트(182)의 Z 스테이지(120) 운동에 긴밀하게 관련된다.
전술한 예에서, 제2 지점(176)과 저부 지점(190) 사이의 제1 방향(168)(또는 음의 Z 방향)으로의 거리는 전환 주기(224)에서 약 0.15 mm 내지 0.165 mm이며, Z 스테이지(120)는 0.330 mm의 거리를 통해 제1 운동 프로파일(178)을 따라 이동한다. 또한, 제2 지점(176)과 저부 지점(190) 사이의 거리는 Z 스테이지(120)가 전환 주기(224) 동안 제1 방향으로 이동하는 거리를 나타낸다. 전환 주기(224)는 제2 방향(192)의 측방향 이동이 시작하는 위치이며, Z 스테이지(120) 감속이 측방향 및 수직 방향으로 이루어지기 시작한다.
Z 스테이지(120)는 제1 간극 높이(180)를 통해 가속하고, 제1 방향(168)으로 Z 스테이지(120)의 전체 수직 이동 거리(284)의 약 1/3의 감속 거리(280)를 갖는다(0.165 mm/0.495 mm = 0.33). 제1 방향(168)으로의 감속 거리(280)(간극 높이(180) 미만)는 간극 높이(180)를 초과하여 이루어지는 가속 거리(282)의 최대 1/2이다. 달리 말하면, 감속거리(280)는 제1 방향(168)으로의 스테이지의 가속 거리(282)의 최대 1/2이다.
일 실시예에서, 제1 방향(168)으로의 감속 거리(280)는 간극 갭 거리(204)의 최대 1/2이다(간극 갭 거리(204)와 가속 거리(282)가 동일한 경우).
도 5b는 가속 축(a2) 및 거리 축(d2)에 관한 감속 세그먼트(220)를 도시한다. 감속 세그먼트(220)는 저부 지점(190)에 도달할 때까지 제2 방향(192)으로 감속하는 Z 스테이지(120)를 나타낸다. 감속 세그먼트(212)에 따르면, 저부 지점(190)에서, 제1 방향(168)으로의 감속은 0 값(216)에 도달한다. 동시에, 저부 지점(190)에서, 제2 방향(192)으로의 감속도 감속 세그먼트(220)에 따른 0 값에 도달한다. 또한, 저부 지점(190)은 제1 방향으로의 가속 또는 감속이 완료되는 지점을 나타낸다.
저부 지점(190) 이후, Z 스테이지(120) 가속은 가속 세그먼트(222)에 의해 표시된 바와 같이 제2 방향(192)으로 이루어지기 시작한다. 일 실시예에서, Z 스테이지(120)가 저부 지점(190)에 도달하기 이전에 제2 방향(192)으로 가속하는 것이 가능할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 가속 세그먼트(222) 동안, 제3 방향(166)으로 이루어지는 가속(미도시)도 존재한다. 일 실시예에 따르면, 가속(222)은 스테이지가 정착 점검점(186)에 도달할 때까지 제2 방향(192) 및 제3 방향(166)(또는 측방향 및 수직방향)으로 지속된다.
정착 점검점(186)에서, 제어 시스템(250)(추후 상세히 설명됨)은 X 및 Y 방향들(140, 150)으로의 이동이 0 같은 임계값으로 감소되었는지 여부를 결정한다. 전술한 바와 같이, 간극 갭 거리(204) 내에서 제2 간극 높이(202)를 지나칠 때 Z 스테이지(120)의 임의의 측방향 이동(또는 제3 방향(166)에 수직인 이동)은 시스템(100)에 잠재적 손상을 유발할 수 있다. 정착 점검점(186)은 제어 시스템(250)이 비의도적 측방향 이동으로부터 초래되는 어떠한 손상도 존재하지 않는 것을 보증하는 위치이다. 정착 점검시 Z 스테이지(120)의 0 또는 최소의 측방향 이동을 보증하기 위해 필요한 정착 점검 시간은 20 msec만큼 빠를 수 있거나, 수 초만큼 길 수 있다.
일 실시예에서, 정착 점검 시간은 최소이고, Z 스테이지(120)의 이동을 크게 방해하지 않으며, 그래서, 제2 방향(192)으로의 가속은 가속 세그먼트(222)에 의해 예시된 바와 같이 정착 점검점(186)을 향해 일정하게 이루어질 수 있다.
다른 실시예에서, 정착 점검 시간은 현저하고, 따라서, 측방향 이동이 격리될 수 있게 하기 위해 Z 스테이지(120)는 정지 지점까지 모든 방향들로의 감속이 필요할 수 있다.
또한, 도 5b는 제3 가속 프로파일(226)을 도시하며, 여기서, Z 스테이지(120)는 가속 세그먼트(230) 동안 중간점(228)으로 가속한다. 그후, Z 스테이지(120)는 감속 세그먼트(232) 동안 제2 접촉 위치(198)로 감속된다. 일 실시예에서, 제3 방향(166)으로의 가속 및 감속은 대략 0.7g(0.3g 내지 1g)이다. 역시, 가속값들은 다수의 시스템(100) 변수들에 의해 영향을 받는다.
도 6a 내지 도 6d는 Z 스테이지(120) 중심축선(170)이 측면 탐침을 위해 수평 방향으로 배향되어 있는 것을 제외하면 도 5a 및 도 5b에 설명된 전체 운동 프로파일(194) 동안의 Z 스테이지(120)의 이동 및 프로브 니들들(158)과의 그 상호작용을 도시한다. 도 6a 내지 도 6d는 측면 탐침 및 Z 스테이지(120)가 지지 표면 또는 베이스에 관하여 수직 방향으로 배향될 필요가 없다는 사실을 강조한다. 도 6a 내지 도 6d의 기준점(160)은 설명된 바와 같이 운동 프로파일(194)을 따른다.
도 6a는 제1 운동 프로파일(178)을 따라 제1 방향(168)으로 이동하는 Z 스테이지(120)를 도시한다. 도 6b는 대체로 화살표(234)로 표시된 바와 같이 제1 방향(168) 및 제2 방향(192)으로의 제2 운동 프로파일(188, 182)을 따라 이동하는 Z 스테이지(120)를 도시한다. 도 6c는 저부 지점(190)을 통과한 이후 대체로 화살표(236)로 표시된 제3 방향(166) 및 제2 방향(192)으로 이동하는 Z 스테이지(120)를 도시한다. 도 6d는 Z 스테이지(120)가 프로브 핀들(158)이 웨이퍼(106) 상의 다른 위치에서 접합 패드들(110a)와 접촉할 수 있게 하는 제2 접촉 위치(198)까지 제3 방향(166)으로 이동하는 Z 스테이지(120)를 도시한다.
도 7a는 대안적 제2 운동 프로파일(238)을 갖는 운동 프로파일(244)에 관련된 다른 실시예를 도시한다. 본 실시예에서, 제1 및 제3 운동 프로파일들(178, 196)은 도 5a에 설명된 것들과 유사하다. 그러나, Z 스테이지(120)가 대안적 저부 지점(242)까지 감속하고, 그후, 점검점(240)까지 가속되는 대안적 제2 운동 프로파일(238)이 존재한다. 점검점(240)은 다수의 다른 용도들을 위해 사용될 수 있다. 예로서, 검사 프로세스가 점검점(240)에서 이행될 수 있거나, 제어 시스템(250)이 진행 이전에 수직 이동이 완료되었는지 여부를 점검할 수 있다. 점검점(240)은 Z 스테이지(120) 운동(244)의 일시정지부일 수 있거나, Z 스테이지(120)가 정착 점검점(186)에 도달하도록 제2 방향(192)으로 일정하게 가속될 수 있게 하는 상대적 유체 운동일 수 있다.
점검점(240) 이후, 그후, Z 스테이지(120)는 정착 점검점(186)을 향해 제2 방향(192)으로 이동한다. 도 5a의 제2 운동 프로파일(188)은 설명 및 참조를 위해 점선으로 도시되어 있다. 대안적 저부 지점(242)은 운동 프로파일(188)의 저부 지점(190)보다 제2 방향으로 약간 앞서 발생한다.
도 7b는 도 7a에 도시된 운동 프로파일(244)의 가속 프로파일을 예시한다. 대안적 제2 운동 프로파일(238) 동안, Z 스테이지(120)는 저부 지점(242)으로부터 점검점(240)까지 가속한다. Z 스테이지(120)는 점검점(240) 이후 제2 방향(192)으로 계속 가속할 수 있다. 제2 방향(192)으로의 Z 스테이지(120) 가속은 그후 가속 축(a3) 및 거리 축(d3)을 참조로 설명된다. Z 스테이지(120)는 Z 스테이지(120)가 정착 점검점(186)에 도달하도록 감속되기 시작하는 중간점(246)까지 주로 제2 방향으로 가속을 지속한다. 역시, 점검점(240)도 Z 스테이지(120)가 진행 이전에 소정 시간 기간 동안 일시정지하는 위치일 수도 있으며, 이 경우, 제2 방향(192)으로의 감속이 필요하다.
도 8은 시스템(100)과 센서(248) 및 제어 시스템(250)과의 그 연결들을 도시한다. 구체적으로, 센서(248)는 Z 스테이지(120)의 파라미터가 모든 시간들에 정확하게 알려지도록 운동 시스템(118) 및 Z 스테이지(120)와 통신 또는 연결된다. 센서(248)에 의해 측정된 파라미터는 Z 스테이지(120)의 위치, 속도 또는 가속일 수 있다. 센서(248)는 정확한 운동 제어 명령들이 Z 스테이지(120)를 이동시키는 모터들(142, 144) 같은 메커니즘들에 통신될 수 있도록 제어 시스템(250)에 정보를 중계한다. 센서(248)는 인코더, 카메라 시스템 또는 임의의 공지된 운동 제어 센서 같은 임의의 유형의 센서일 수 있다.
일 실시예에서, 제어 시스템(250)은 추가로 상세히 설명된 바와 같은 예측 운동 프로파일들, 궤적들 및 정착 시간들일 수 있는 모델 기반 제어 시스템이다.
도 9는 제어 시스템(250)의 제어 프로세스(252)를 설명하는 흐름도를 예시한다. 제어 프로세스(252)는 간극 거리(204) 및 다이 스텝 크기(254)를 결정(256) 또는 판독함으로써 시작된다. 간극 거리(204) 및 다이 스텝 크기(254)는 어떤 유형의 웨이퍼(106), 구성요소 또는 프로브 핀들(158)이 사용되는지 같은 시스템(100)의 다양한 파라미터들에 의존하는 입력 파라미터들(시스템에 의해 자동으로 또는 사용자에 의해 수동으로 입력됨)일 수 있다. 또한, 웨이퍼(106) 상의 시작 위치는 웨이퍼(106)와의 접촉을 형성하도록 프로브 핀들(158)을 위해 결정되어야 한다. 간극 거리(204)로부터, 제 간극 높이(180) 및 제2 간극 높이(202)가 Z 스테이지(120)를 위해 계산될 수 있다.
또한, 제어 프로세스(252)는 음의 Z 방향(154)(제1 방향(168) 같은)으로의 가속을 위한 Z 이동 거리를 결정한다(258). 제어 프로세스(252)는 간극 높이를 지나 음의 Z 방향(154)으로 스테이지를 가속(260)시키도록 진행된다.
간극 높이를 지나면, Z 스테이지(120)는 음의 Z 방향(154)으로 타성주행(262)을 시작하여 감속을 유발하며, 동시에 X 방향(140), Y 방향(150) 또는 X 및 Y 방향들(140, 150) 양자 모두로 운동을 시작한다. 타성주행(262) 효과는 모터의 감속을 유발하도록 전류 같은 모터 파라미터를 조절함으로써 달성될 수 있다. 반대 방향으로 전류를 인가함으로써, 모터들은 그들이 가속될 때 만큼 신속하게 감속될 수 있다. 또한, 타성주행은 Z 스테이지(120)가 저부 지점에서 0으로 감속될 때까지 Z 방향(154) 모터를 가동중단함으로써 달성될 수도 있다.
도 9는 스텝 및 반복 프로세스를 추가로 도시한다. Z 스테이지(120)는 저부 지점에 도달한 이후 양의 Z 방향(154)으로 가속된다(264). 제어 프로세스(252)는 Z 스테이지(120)가 제2 간극 높이(202) 또는 정착 점검점에 도달하였는지 여부를 일정하게 감시한다(266). 제2 간극 높이(202)가 도달되지 않으면, Z 스테이지(120)는 양의 Z 방향(154)으로의 가속을 지속한다. 제2 간극 높이(202)가 도달되면, 제어 프로세스(252)는 X 방향(140) 또는 Y 방향(150)으로의 이동이 존재하는지 여부 및 이 이동이 임계값 미만인지 여부를 점검한다(268).
일 실시예에서, 제어 프로세스는 센서(248)를 감시함으로써 X 또는 Y 이동이 이루어지는 지 여부를 점검한다(268). 복수의 센서들 또는 단 하나의 센서일 수 있는 센서(248)는 도 3에 도시된 X-Y 갠트리 시스템(134)일 수 있는 운동 시스템(118)에 연결되거나 그를 감시한다.
일 실시예에 따라서, X-Y 갠트리 시스템(134)에서, 센서(248)는 X 스테이지(138) 및/또는 Y 스테이지(146)의 이동이 정지되었는지 또는 임계값 미만으로 떨어졌는지 여부를 감시한다(안전 점검). X 및 Y 스테이지들(138, 146)에 어떠한 이동도 검출되지 않지만 제2 간극 높이(202)가 아직 도달되지 않은 경우, 그후, Z 스테이지(120)는 제2 간극 높이(202)가 도달될 때까지 Z 방향(154)으로 가속을 지속한다.
도 9에서, Z 스테이지(120)가 제2 간극 높이(202)에 위치되어 있지만 X 및/또는 Y 방향들(140, 150)으로의 운동이 여전히 시스템(100) 내에 존재하는 경우, Z 스테이지(120)는 양의 Z 방향(154)으로의 이동을 정지시켜(270) 제2 간극 높이(202)를 초과하여 X-Y 운동이 이루어지는 것을 방지한다. 제어 프로세스(252)는 X 및/또는 Y 방향들로의 운동이 존재하는지 여부에 대한 점검(272)으로 이어진다. X-Y 운동이 지속되는 경우, Z 스테이지(120)는 이런 X-Y 운동이 마무리될 때까지 간극 높이에서 유지된다. X-Y 운동이 마무리되고 Z 스테이지(120)가 제2 간극 높이(202)에 위치된 이후, Z 스테이지(120)는 테스트가 웨이퍼(106) 상에 시작되는 명령된 접촉 위치까지 양의 Z 방향(154)으로 마무리 이동한다(274).
다른 실시예에 따라서, 웨이퍼(106) 및 프로브 카드(126) 안전성을 유지하면서 가속 시간들 및 거리들을 최적화함으로써 운동 시간들을 감소시키기 위해 매 운동 프로파일 또는 이동에 궤적 계산들이 이루어진다. 운동 프로파일에 대한 이러한 갱신은 매 50 마이크로초마다 이루어진다.
높은 갱신율을 통합시킴으로써, 이동의 완료 이후 이외의 스테이지 이동과 결부하여 안전성 점검이 이루어질 수 있다. 모델 기반 프로토콜을 사용함으로써, 정착 시간(t* - X-Y 운동이 특정 공차 이내로 정착되는 시간)이 예측될 수 있다. 이에 의해, 궤적의 Z 성분은 X-Y 운동이 충분히 정착된 이후까지 프로브 핀들(158)과 웨이퍼가 접촉하지 않도록 계획(시기조정)될 수 있다. 반대로, 다이 스텝을 위한 X-Y 계적은 Z 궤적 또는 운동 프로파일이 프로브 핀들과의 접촉을 벗어나 안전하게 웨이퍼를 변위시킬 때 시작되도록 계획(시기조정)될 수 있다. 따라서, 본 발명은 하나의 다이로부터 차순위 다이로의 스텝핑을 위한 시간을 빨라지게 하지만, 결정론적 상승 및 접촉 궤적으로 이를 달성한다.
도 10은 중간점(278)을 갖는 포물선형 운동 프로파일(276)과 비교된 도 5a의 비-포물선 운동 프로파일(194)을 도시한다. 본 발명은 포물선형 운동 프로파일(276)에 비해 현저한 장점들을 갖는다. 포물선형 운동 프로파일(276)은 간극 높이에 도달하기 이전의 측방향 이동을 보여주며, 이는 구성요소들의 손상에 대한 상당한 위험을 갖는다. 또한, 포물선형 운동 프로파일(276)은 운동 프로파일(276)보다 이동 거리가 더 짧을 수 있지만, 포물선형 운동 프로파일(276)은 운동 프로파일(194)보다 더 느리게 이동한다. 따라서, 포물선 프로파일(276)은 더 긴 "인덱스 시간"을 갖는다. 운동 프로파일(194)이 포물선 프로파일(276)보다 더 긴 거리를 이동하지만, 본 발명은 감속보다 가속에 더 많은 시간을 소비한다. 운동 프로파일(194)은 저부 지점(190)에서 제2 방향(192)으로 가속을 시작하는 반면, 포물선 프로파일(276)은 더 늦은 중간점(278)에서 가속을 시작한다. 결과적으로, 운동 프로파일(194)은 더 짧은 인덱스 시간 및 더 긴 가속 시간들을 가짐으로써 더 효과적이고 효율적이다.
제1 간극 높이(180)를 통한 제1 수직 방향(168)으로의 Z 스테이지(120)의 가속은 Z 스테이지(120)가 간극 높이(180)를 통과한 이후 감속될 때인 제2 시간 기간보다 큰 제1 시간 기간 동안 이루어진다.
본 발명은 하나의 접촉 위치로부터 다른 접촉 위치로 Z 스테이지(120)를 이동시키기 위한 "인덱스 시간"이 크게 감소된다는 점에서 도 1a 및 도 1b에 도시된 종래 기술에 비해 중요한 장점을 갖는다. Z 스테이지(120)가 두 개의 접촉 위치들 사이에서 6.5 mm(스텝 크기(254)) 이동하는 시나리오에서, 본 발명은 230 내지 242 msec 내에 전체 이동을 완료한다. 대조적으로, 도 1a 및 도 1b에 설명된 종래 기술은 약 319 msec에 이동을 완료한다. 본 발명은 종래 기술에 비해 약 24 내지 30%의 접촉 위치들 사이의 인덱스 시간 감소를 달성한다.
일 실시예에서, 본 발명의 정착 시간은 20 msec만큼 빨라질 수 있는 반면, 종래 기술의 정착 시간은 적어도 40 msec 이상 길게 소요된다. 본 발명은 스테이지를 위한 정착 시간을 크게 감소시킨다.
일 실시예에서, 정착 시간은 전술된 바와 같은 모델 기반 제어에 의해 계획 또는 예측될 수 있다. 종래의 스테이지 이동들, 테스트 대상 구성요소들의 유형, 증폭기들, 앰프들의 수, 전력 공급장치, 시스템 크기, 스테이지 관성 및 기타 시스템 구성요소 파라미터들 같은 인자들에 기초하여 정착 시간 또는 운동 궤적을 예측하기 위해 경험적 데이터가 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에서 설명된 가속 프로파일은 Z 방향(154)으로 약 2/3 가속 및 1/3 감속을 갖는 Z 운동을 달성한다. 공지된 종래 기술은 Z 방향(154)으로 단지 1/2 가속 및 1/2 감속만을 갖는 Z 운동을 갖는다. 본 발명은 종래 기술보다 Z 방향(154)으로 더 멀리 이동하지만, Z 방향(154)으로의 이동에 더 적은 시간을 소비한다.
본 발명의 다른 장점은 스테이지를 최소 간극 거리를 초과하여 전체 속도로 가속시킴으로써 Z 방향으로의 감속 시간이 감소되고, Z 방향으로의 가속 시간이 증가된다는 것이다. 감속은 측방향 이동시 이루어지며, 이는 인덱싱 시간을 감소시킨다. 본 발명은 대기 시간을 감소시키고 따라서, 효율 및 제조 능력들을 증가시킨다.
설명된 스테이지 제어 프로세스(252) 및 방법들은 잉크 제트, 노즐 분배 프로세스들, 에어로졸 분무 코팅, 소프트 리소그래피, 레이저 안내 접근법들, AFM 딥-펜 기술들 또는 사전설정된 패턴 또는 레이아웃에 따라 다양한 표면들 위에 다양한 유형들의 재료들을 퇴적, 분배 또는 처리할 수 있는 임의의 기술 또는 프로세스 같은 "직접 기록" 작업들에서 구현될 수 있다. 제어 프로세스(252)는 설명된 프로세스들 내에서 제조 구성요소를 보유하는 스테이지를 신속하고 효율적으로 이동시킬 수 있다. 제어 프로세스(252)는 전자 장치들, 센서들, MEMS 장치들 및 기타 공지된 장치들을 위한 제조 시스템들에 적용될 수 있다.
설명된 제어 프로세스(252) 및 방법들은 모든 유형의 유리 및 금속, 합금들, 반도체들, 결정들, 합성 재료들, 세라믹들, 플라스틱들 및 생물학적 재료를 포함하는 천연 유기 재료들 같은 광범위한 재료들을 취급하는 시스템들과 함께 사용될 수 있다.
설명된 제어 프로세스(252) 및 방법들은 웨이퍼 탐침 시스템 대신 검사 스테이지 시스템에 사용될 수 있다. 검사 스테이지 시스템에서, 접촉 위치들(174, 198)은 웨이퍼, 전자 장치 또는 구성요소가 결함들에 대해 검사되거나 영상화되는 고려된 검사 위치들이다. 검사 스테이지 시스템에서의 스테이지(120) 이동은 이미 설명된 것과 동일한 방법들 및 원리들을 적용한다.
통상적 시스템에서, 서로 다른 구성요소들을 결합하는 연결부는 유연성들을 나타내기 쉽다. 구성요소들 사이의 연결부들이 완벽히 강성적이지 않기 때문에, 시스템의 일부가 교란에 노출될 때 시스템의 구성요소들 사이에 진동 또는 굴곡 상대 변위들이 존재한다. 굴곡 편향들은 순차적으로 웨이퍼 패드와 프로브 카드 핀들 사이의 비보상적 전위들을 유발하고, 따라서, 성능을 열화시킨다.
도 11은 다양한 구성요소들 중 일부 사이의 굴곡성 연결부들을 나타내는 탐침 시스템(300)의 가능한 실시예를 도시한다. 구성요소들 중 일부 사이의 다수의 예시적 비 강성적 연결부들이 도 11에 도시되어 있다. 따라서, 결합부의 굴곡성(및 진동성) 특성을 나타내기 위해 스프링 심볼(310)로 Z 스테이지(302)와 그래나이트 베이스(301) 사이의 결합부(310)가 예시되어 있다. 작동 시스템(308)이 갠트리 시스템에 연결된다. 유사하게, 프로브 카드 보유기 조립체(PHA) 스테이지(315, 316)와 웨이퍼 보유기 조립체(WHA)의 그래나이트 베이스(301) 스테이지(314) 사이의 연결부(309) 및 그래나이트 베이스(301)와 바닥(312) 사이의 결합부(311)도 스프링 심볼들로 예시되어 있다. 실제 물리적 스프링들은 존재하지 않지만, 결합부들은 이들 스프링들에 의해 모델링 또는 표현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 좌표 시스템(313)이 명료성을 위해 예시되어 있다. 프로브 카드 보유기 척(306)은 웨이퍼(304) 상의 접합 패드들(305)에 대하여 프로브 카드(307)를 유지한다.
연결부들의 굴곡 강성을 증가시킴으로써 또는 바닥과 시스템 사이의 격리부를 제공함으로써 비의도적 상대 변위들이 감소될 수 있다. 이들 방법들은 시스템의 중량을 증가시키고(그에 의해, 운동 교란들에 대한 주파수 도메인에서의 민감성을 상승시키고) 탐침 시스템의 설치시 격리 특성들의 변경들을 필요로 하는 단점을 갖는다. 비의도적 진동들의 영향을 감소시키는 저렴하고 덜 복잡한 해법은 감지 및 제어 시스템을 통해 운동 교란들을 능동적으로 억제 또는 보상하는 것이다.
본 발명의 다른 양태의 가능한 실시예에서, 교란 측정 장치들이 탐침 시스템 상의 다수의 위치들에 추가될 수 있다. 예로서, 하나의 센서가 그래나이트 베이스 상에 배치되고, 다른 센서가 갠트리 시스템 상의 XYZ 운동 메커니즘상에 배치되며, 제3 센서가 프로브 핀 위치설정 인터페이스 상에 배치될 수 있다. 교란 진폭 및 위상 정보가 모든 3개 위치들에서 서로 다른 방향들(X, Y, Z)을 따라 지속적으로 측정된다. 감지 정보는 신호들 내의 고주파수 노이즈를 제거하기 위해 저역 통과 필터들을 통해 운동 제어기에 입력될 수 있다. 그후, 제어기는 상대적 진폭 및 위상 정보를 처리하여 운동 메커니즘의 기존 작동 구동부들을 통해 X, Y, Z 및 세터 방향들로 보상 교정들을 시스템에 적용한다. 결과적 운동은 웨이퍼 기판과 프로브 핀들 사이의 모든 제어되지 않은 상대 변위들이 없어진다. 추가적으로, 교정들은 시스템이 웨이퍼 상의 다이들 사이에서 매우 신속하게 스텝핑할 수 있게 하며, 그 이유는 웨이퍼 척이 하나의 다이의 탐침으로부터 차순위 다이를 탐침하기 위한 위치로 이동할 때 반력들(내부적 교란들)을 소거시키기 위해 가속계들이 또한 사용될 수 있기 때문이다.
도 12는 시스템 상의 세 개의 서로 다른 위치들에 가속계들이 추가되어 있는 도 11에 도시된 예시적 탐침 시스템의 동일한 측면 측부를 도시한다. 박스 A1(412), A2(413) 및 A3(414)는 각각 갠트리 베이스(301), 브리지/척/웨이퍼 조립체(402)(강성적으로 연결된 것으로 가정되며, 따라서, 단일 진동 요소로 간주됨) 및 PCHA 스테이지(315)의 운동을 측정하기 위해 추가된 가속계들을 나타낸다. 좌표 시스템(407)이 명료성을 위해 도시되어 있다.
이들 3개 센서들의 추가는 외부 또는 내부 교란에 의해 이들 3개 위치들 각각에 유도되는 진동 가속들 및/또는 속도들의 진폭 및 위상의 정량화를 가능하게 한다. 유사하게, 측정치들은 측정된 구성요소들 사이의 상대 가속, 속도, 진폭 및 위상을 유도하기 위해 사용될 수 있다. 독립적 및 상대적 양자 모두의 측정 유형들이 비의도적 변위들에 대한 보상을 위해 다양한 제어 체계들에 사용될 수 있다.
대안적으로 속도 센서들 또는 속도 및 가속 센서들의 조합 또는 다른 수의 센서들 및 다른 위치들을 사용하는, 본 발명의 동일한 양태의 다른 실시예가 가능하다. 또한, 이런 센서들이 서로에 대해 웨이퍼 척과 프로브 카드 플랫폼 중 하나 또는 양자 모두를 이동시키도록 소이어 모터들(갠트리 시스템이 아닌)을 사용하는 웨이퍼 탐침 시스템들의 운동 교란들을 보상하기 위해 사용될 수 있다는 것을 인지하여야 한다.
도 13은 각각 그래나이트 베이스 및 갠트리에 위치된 두 개의 센서들(501, 502)로부터의 가속 정보를 통합하는 제어 시스템의 가능한 실시예의 블록도를 도시한다. 이 특정 실시예는 동작 동안 접촉 위치 교란들을 제거하도록 설계된 본 발명의 다른 양태, 즉, 제어 체계를 예시하도록 기능한다. 도 13에 도시된 특정 예시적 실시예에서, 제어기는 두 개의 주 루프들, 즉, 그 소유의 위치 제어기(508)를 갖는 위치 제어 루프(513) 및 그 소유의 진동 제어기(509)를 갖는 가속 제어 루프(514)로 구성된다.
상술한 바와 같이, Z 스테이지는 갠트리 시스템의 브리지에 부착되며, 갠트리 베이스 상에서 부유되어 있다. 갠트리는 여기서 도 12의 브리지/척/웨이퍼 조립체(402)를 포함하는 것으로 가정된다. 작동 모터들이 갠트리를 전방으로 구동할 때, 동일한 양의 견인력이 역방향으로 갠트리 베이스 상에 작용한다(뉴톤의 제3 운동 법칙에 의해). 이는 내부적 교란으로서 고려될 수 있다. 유사하게, 베이스 상에 작용하는 임의의 외부적 교란(예로서, 바닥 흔들림으로부터)도 갠트리에 나타나며, 그 이유는 갠트리와 갠트리 베이스 사이의 견인력 때문이다. 갠트리와 베이스 사이의 비강성적 연결에 기인하여, 이런 교란들에 의해 변위들에 대한 진동이 유도된다.
도 13에 도시된 보상 체계의 설계 목적은 갠트리와 그래나이트 베이스 양자 모두가 동일한 진폭 및 위상을 갖는 것을 보증하는 것, 즉, 제어 시스템이 갠트리와 베이스 사이의 상대적 진동들을 보상(또는 제거)하는 것이다.
본 발명의 이 양태의 이 특정 예시적 실시예의 목적상, 갠트리 베이스와 바닥 사이에 강성적 연결이 존재하고, 양자 모두는 질량(MEQ) 및 강성도(KEQ)를 갖는 단일 스프링-질량 시스템으로서 관찰되는 것으로 가정된다. 강성도(KEQ)는 베이스와 갠트리 사이의 도 12에 도시된 스프링(310)에 대응한다.
바닥/베이스 구조체는 갠트리의 질량에 대해 이동할 수 있으며, 이는 본 예시적 예에 대해, 그 자체의 어떠한 강성도도 없고 질량(MGantry)을 갖는 선형 시스템인 것으로 가정된다. 상술한 가정들에 기초하여, Ggantry - on - Granite라 명명되는 그래나이트 베이스에 대한 갠트리의 역학은(이는 도 13의 제어기가 억제하도록 설계된 베이스와 갠트리 사이의 상대 운동을 생성함) 주파수 도메인에서 아래의 전달 함수로서 기록될 수 있다.
Figure pct00001
(1)
여기서, AccRelative(S)는 베이스(511)와 갠트리(512)의 가속계 판독치들을 감산함으로써 얻어진 베이스와 갠트리 사이의 상대 가속(503)이다.
FActual(S)는 보상력(510)과 희망 제어력(505)의 조합 작용으로부터 초래되는 베이스와 갠트리에 인가된 제어력(504)이다.
GGantry(S)는 갠트리의 역학의 전달 함수이다.
GGranite(S)는 바닥/베이스의 역학의 전달 함수이다.
Figure pct00002
는 바닥/베이스 구조체의 공진 주파수이다.
Figure pct00003
는 조합된 갠트리와 바닥/베이스 질량들의 공진 주파수이다.
1 및 2의 조합인, 수학식 (1)의 공진(또는 분모의 루트들을 계산함으로써 얻어진 폴들)이 주어지면, 서보 제어기(도 13에서 위치 제어기(508) 및 진동 제어기(509)의 조합)가 명령된 위치(506)의 완벽한 추종(즉, 0 위치 에러(507))을 얻는 것이 어렵다. 따라서, 도 13의 희망 제어(505)와 상대 가속(503) 사이의 역학을 역시 선형화하는 보상(510)을 설계하는 것이 바람직하다. 이 경우에 서보 제어기는 아이디얼(영) 오차 제어(ideal (zero) error control)를 갖는다. 본 발명의 다른 양태에서, 제어 체계의 일 실시예는 이런 선형화를 포함한다.
도 14는 베이스(602)와 갠트리(603) 사이의 상대 역학(604)을 선형화하고, 따라서, 공진을 제거하도록 설계된 Hcompensation이라 명명되는 보상 제어(601)(그리고, 도 13의 진동 제어기(509)와 등가인)의 가능한 실시예의 블록도를 도시한다. 결과적인 보상(605) 또는 Fcompensation은 아래와 같이 설계될 수 있다.
Fcompensation = MGantry × AccGranine (2)
여기서, AccGranite는 그래나이트 베이스의 가속이다.
수학식(2)는 필요시 공진 주파수에 영향을 받지 않는다. 갠트리와 베이스의 상대 역학 GGantry - on - Granine을 수학식 (2)에 통합시키면, 이때 보상 제어(Hcompensation) (601)는 아래와 같이 유도될 수 있다.
Figure pct00004
(3)
Figure pct00005
라 명명되는, 상기 보상을 갖는 등가 시스템 역학은 아래와 같다.
Figure pct00006
(4)
따라서, 보상을 갖는 결과적 시스템 역학(수학식 (2) 및 (3)을 수학식 (4)에 치환)은 아래와 같다.
Figure pct00007
(5)
수학식 (5)의 보상을 갖는 상대 역학(^GGantry - on - Granine)과 수학식 (1)의 보상이 없는 역학(GGantry - on - Granine)을 비교하면, 견인력들 및 외부 교란들에 의해 유발되는 공진은 상기 보상(Hcompensation)에 의해 제거된다. 실제로, Hcompensation은 이상적 선형 시스템을 도출하고, 따라서, 프로브 핀들이 접합 패드들과 접촉하는 작업 동안, 그리고 지속적으로, 교란이 존재할 때에도 위치 추종을 개선시키는 것으로 예상된다.
도 15는 도 14의 가속 기반 보상 제어(601)가 도 13의 전체 제어 체계에 통합될 때(701) 완전한 제어 블록을 도시한다.
운동 교란들의 존재하에서, 임의의 방항으로의 프로브 핀들에 대한 웨이퍼 패드들의 정확하고 연속적인 위치설정을 달성하기 위해 동일 또는 다른 종류들의 다수의 센서들의 판독치들을 통합하는 제어 시스템의 다른 실시예들도 본 발명에 의해 해결된다. 유사하게, 탐침 시스템의 운동 교란들의 능동적 억제를 도출하는 다양한 방식들의 시스템 내의 다양한 구성요소들의 독립적(비-상대적) 또는 상대적 가속들을 보상하기 위한 다른 제어 체계들도 본 발명에 의해 해결된다.
도 16은 WHA 스테이지 상의 운동 교란을 보상하기 위해 센서들 및 제어 시스템을 사용하는 테스트 시스템에 포함된 프로세스들의 가능한 실시예를 도시하는 흐름도이다. 제1 동작(801)으로서, WHA 및 PCHA 스테이지들이 희망 접촉 위치 및 힘이 달성될 때까지 접촉된다. 이 희망 접촉 위치를 유지하기 위해, 갠트리와 베이스 사이의 임의의 진동(진폭 및 위상)은 연속적으로 측정되어(802) 갠트리의 작동 또는 바닥 흔들림 같은 운동 교란들에 기인한 희망 접촉 위치의 변화들을 검출한다. 그후, 제어 시스템은 센서 정보에 기초하여 필요한 교정 작용을 결정한다(803). 그후, 임의의 비의도적 위치 교란들을 제거하고 희망 위치를 추종하기 위해 WHA 스테이지에 통합된 작동기들을 통해 갠트리에 교정력들이 인가된다(804). 작업들(802 내지 804)은 적어도 특정 실시예들에서, 희망 위치에 대한 임의의 교란들이 즉시 교정되는 것을 보증하도록 지속적으로 반복된다(예로서, 매 50 밀리초 마다). 또한, 이들 작업들(802 내지 804)은 탐침 프로세스에서 접합 패드들의 새로운 세트 위로 프로브 팁들을 위치시키기 위해 다이들 간의 스텝핑을 위해 WHA 및 PCHA 스테이지들이 서로에 대해 이동될 때에도 반복적으로 수행된다(예를 들어, 매 50 밀리초 마다). 시스템의 다른 파라미터들 및 구성요소들이 감시 및 제어되는 다른 실시예들도 가능하다.
본 명세서에 설명된 방법들은 다양한 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있는 소프트웨어의 제어 하에 작동하는, 범용 또는 특수 목적 컴퓨터 같은 데이터 처리 시스템에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들은 필름 프레임들(가요성인) 또는 스트립들(강성적일 수 있는) 상의 다이 또는 다이들을 탐침하는 시스템들 같은 다른 유형의 탐침 시스템들 또는 전체 웨이퍼들을 보유하는 웨이퍼 척들을 갖는 웨이퍼 프로버들에 사용될 수 있다.
따라서, 교란들의 존재하에서 테스트 시스템의 정확한 패드 대 프로브 접촉 위치설정을 달성 및 유지하기 위한 장치들 및 방법들이 제공되었다. 비록 본 발명을 특정 예시적 실시예들을 참조로 설명하였지만, 청구범위에 기재된 본 발명의 더 넓은 개념 및 범주로부터 벗어나지 않고 이들 실시예들에 대한 다양한 변경들 및 변형들이 이루어질 수 있다는 것이 명백하다. 따라서, 본 명세서 및 도면들은 제한적인 방식이 아닌 예시적인 것으로 간주되어야 한다.
상술한 명세서에서, 본 발명은 그 특정 예시적 실시예들을 참조로 설명되었다. 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 더 넓은 개념 및 범주로부터 벗어나지 않고 이에 대한 다양한 변형들이 이루어질 수 있다는 것은 명백하다. 따라서, 본 명세 및 도면들은 제한적 의미가 아닌 예시적 의미로 간주되어야 한다.

Claims (25)

  1. 스테이지를 이동시키는 방법으로서,
    제1 방향으로 간극 높이를 통해 스테이지를 가속시키고;
    상기 간극 높이를 통한 상기 가속 이후, 상기 스테이지를 제2 방향으로 가속시키면서 상기 스테이지를 상기 제1 방향으로 감속시키고;
    상기 스테이지를 제3 방향으로 이동시키는 것; 을 포함하고,
    상기 제1 방향은 상기 제2 방향에 수직이며 상기 제3 방향에 평행하면서 반대 방향인 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가속은 상기 제1 방향으로의 상기 스테이지의 전체 이동 거리의 2/3의 가속 거리에 걸쳐 이루어지는 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 감속은 상기 제1 방향으로의 상기 스테이지의 전체 이동 거리의 1/3의 감속 거리에 걸쳐 이루어지는 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 감속은 상기 제1 방향으로의 상기 스테이지의 가속 거리의 최대 1/2인 감속 거리에 걸쳐 이루어지는 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 간극 높이는, 상기 스테이지가 다른 구성요소와의 접촉을 유발하지 않고 상기 제2 방향으로 이동할 수 있는 거리 값인 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 다른 구성요소는 프로브 카드 또는 프로브 핀들인 방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 간극 높이와 접촉 위치 사이의 편차는 적어도 125 미크론인 간극 갭 거리인 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3 방향으로 추가로 상기 스테이지를 이동시키기를 지속하기 이전에 상기 스테이지의 상기 제2 방향으로의 이동이 임계값 미만인지 여부를 결정하는 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 가속 및 감속은 최대 가능 가속율 및 감속율로 이루어지는 방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 간극 높이를 통한 가속 이후에, 상기 감속은 적어도 하나의 모터의 파라미터를 조절하고 상기 스테이지를 상기 제1 방향으로 타성주행시킴으로써 달성되는 방법.
  11. 스테이지를 이동시키는 방법으로서,
    간극 높이를 초과하여 제1 수직 방향으로 상기 스테이지를 이동시키고, 상기 제1 수직 방향으로의 상기 스테이지의 이동을 지속하고, 상기 간극 높이를 초과한 이동 이후, 상기 제1 방향으로의 상기 스테이지의 이동을 지속하면서 측방향으로의 상기 스테이지의 이동을 시작하는 것과;
    정착 점검점을 향해 제2 수직 방향으로 상기 스테이지를 이동시키는 것; 을 포함하는 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 정착 점검점을 향한 상기 제2 수직 방향으로의 이동 이후 상기 정착 점검점까지 측방향으로 이동하기 이전에 상기 스테이지는 일시정지되는 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 정착 점검점까지 상기 제2 수직 방향으로 상기 스테이지를 이동시키는 것은 상기 측방향으로 상기 스테이지를 이동시키는 것과 동시에 이루어지는 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    접촉 위치까지 상기 제2 수직 방향으로 상기 스테이지를 추가 이동시키기 이전에 상기 정착 점검점에 상기 스테이지를 정착시키는 것을 더 포함하는 방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 스테이지는 두 개의 접촉 위치들 사이의 중간점을 통해 이동하기 이전에 저부 지점에 도달하는 방법.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 스테이지는 상기 접촉 위치까지의 간극 높이를 초과한 상기 제1 수직 방향으로의 상기 스테이지의 이동 사이에 단 하나의 정착 점검점을 갖는 방법.
  17. 청구항 14에 있어서,
    상기 스테이지는 상기 접촉 위치까지의 간극 높이를 초과한 상기 제1 수직 방향으로의 상기 스테이지의 이동 사이에 점검점과 정착 점검점을 갖는 운동 프로파일을 갖는 방법.
  18. 청구항 14에 있어서,
    상기 스테이지가 상기 정착 점검점에 도달하도록 상기 측방향으로 이동할 때, 상기 스테이지는 굴곡된 비-포물선 운동으로 이동하는 방법.
  19. 스테이지를 이동시키는 방법으로서,
    제1 시간 기간 동안 간극 높이를 통해 수직 방향으로 스테이지를 가속시키고;
    제2 시간 기간 동안 상기 스테이지를 감속시키는 것; 을 포함하고,
    상기 제1 시간 기간은 상기 제2 시간 기간보다 큰 방법.
  20. 컴퓨터 시스템에 의해 실행될 때 컴퓨터 시스템이 방법을 수행하게 하는 명령들의 순서열들을 나타내는 데이터를 저장하고 있는 기계 판독가능한 매체로서, 이 방법은:
    제1 수직 방향으로 간극 높이를 통해 스테이지를 가속시키고;
    상기 간극 높이를 통한 상기 가속 이후 상기 스테이지를 제2 방향으로 가속시키면서 상기 제1 방향으로 상기 스테이지를 감속시키고;
    상기 스테이지를 제3 방향으로 이동시키는 것; 을 포함하고,
    상기 제1 방향은 상기 제2 방향에 수직이며 상기 제3 방향에 평행하면서 반대방향인 기계 판독가능한 매체.
  21. 컴퓨터 시스템에 의해 실행될 때 컴퓨터 시스템이 방법을 수행하게 하는 명령들의 순서열들을 나타내는 데이터를 저장하고 있는 기계 판독가능한 매체로서, 이 방법은:
    간극 높이를 초과하여 제1 수직 방향으로 상기 스테이지를 이동시키고, 상기 제1 수직 방향으로의 상기 스테이지의 이동을 지속하고, 상기 간극 높이를 초과한 이동 이후, 상기 제1 수직 방향으로의 상기 스테이지의 이동을 지속하면서 측방향으로의 상기 스테이지의 이동을 시작하고;
    정착 점검점까지 제2 수직 방향으로 상기 스테이지를 이동시키는 것; 을 포함하는 기계 판독가능한 매체.
  22. 베이스와;
    상기 베이스에 의해 지지되고, 3차원 좌표 시스템에서 이동하도록 구성된 스테이지와;
    상기 3차원 좌표 시스템에서 상기 스테이지를 이동시키기 위해 상기 스테이지와 연결된 적어도 하나의 모터로서, 제1 방향으로 간극 높이를 통해 상기 스테이지를 가속시키도록 구성되고, 제2 방향으로 상기 스테이지를 가속시키는 것과 동시에 상기 제1 방향으로 상기 스테이지를 감속시키도록 구성된 적어도 하나의 모터와;
    상기 스테이지에 결합되고, 스테이지 파라미터를 측정하도록 구성된 적어도 하나의 센서와;
    상기 적어도 하나의 센서와 결합되고, 상기 적어도 하나의 센서로부터 정보를 수신하도록 구성되고 간극 높이 파라미터에 기초하여 상기 적어도 하나의 모터의 동작 파라미터들을 결정하는 제어 시스템; 을 포함하는 시스템.
  23. 지지 프레임과;
    상기 지지 프레임에 의해 지지된 베이스와;
    상기 베이스에 의해 지지되고, 3개의 운동 축선을 갖는 3차원 좌표 시스템에서 이동하도록 구성된 스테이지와,
    상기 3차원 좌표 시스템에서 상기 스테이지를 이동시키기 위해 상기 스테이지와 연결되고, 제1 운동 축선 방향으로 간극 높이를 통해 상기 스테이지를 가속시키고, 제1 운동 축선 및 제2 운동 축선 양자 모두의 방향으로 동시에 상기 스테이지를 감속시키도록 구성된 적어도 하나의 모터와;
    상기 스테이지와 결합되고, 스테이지 가속을 측정하도록 구성된 적어도 하나의 센서; 를 포함하는 장치.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 적어도 하나의 모터는 무브러시 모터인 장치.
  25. 청구항 23에 있어서,
    상기 적어도 하나의 모터는 소이어 모터인 장치.
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