Brevet FR3119241A1 — publié le 20220729

Système robotisé intégré dans une tête de tests électriques sous champ magnétique La présente description concerne un système comportant un support de plaquette, une carte à pointes reliée à un dispositif de mesure électrique, un générateur magnétique porté par une nacelle robotisée, la carte à pointes étant disposée entre le support et le générateur. Figure pour l'abrégé : Fig. 2 Système robotisé intégré dans une tête de tests électriques sous champ magnétique La présente description concerne de façon générale les systèmes de test de plaquettes (wafer) de circuits intégrés que celles-ci soient à base de matériau semiconducteur, tel le silicium, ou autres. L'utilisation d'un générateur magnétique est connue pour des tests électriques sous pointes indépendantes. Il existe un besoin d'amélioration des systèmes de test électrique de plaquettes utilisant un générateur magnétique. En particulier, il existe un besoin particulier dans les applications où le générateur est associé à une carte à pointes de test électrique. Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des systèmes connus. Un mode de réalisation prévoit un système comportant : un support de plaquette ; une carte à pointes reliée à un dispositif de mesure électrique ; un générateur magnétique porté par une nacelle robotisée, la carte à pointes étant disposée entre le support et le générateur. Selon un mode de réalisation, la nacelle robotisée comporte un robot d'au moins 3 axes. Selon un mode de réalisation, les trois axes correspondent aux deux directions (X, Y) du plan du support et à la direction (Z) normale à ce plan. Selon un mode de réalisation, la nacelle robotisée comporte six axes. Selon un mode de réalisation, les six axes correspondent : - au deux directions orthogonales du plan du support ; - à une troisième direction correspondant à la normale à ce plan ; - aux trois rotations autour des directions respectives. Selon un mode de réalisation, la nacelle robotisée adapte la position relative du générateur par rapport à la position courante des pointes. Selon un mode de réalisation, l'adaptation est périodique au cours du test. Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la représente une exemple d'allure de l'amplitude du champ magnétique en fonction de l'écart de position de la tête magnétique par rapport à une position de référence d'un composant sous test (DUT – Device Under Test) ; la représente un mode de réalisation d'un système à robot 3 axes ; et la représente un mode de réalisation d'un système à robot 6 axes. De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques. Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés (en anglais "coupled") entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments. Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence sauf précision contraire à l'orientation des figures ou à un système dans une position normale d'utilisation. Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près. The present disclosure concerns a 3 to 6 axis robotized system integrated into wafer level test head for electrical probing under magnetic field. Purpose: The system is dedicated for direct docking on top of wafer level probing stations for electrical probing under magnetic field Application: Production testing at wafer level of MRAM (Magnetic Random-Access Memory) devices and integrated magnetic sensors including Hall sensors, Giant Magneto Resistive and Tunnel Magneto Resistive sensors Problem: Wafer level probing system requires electrical probes needles to land on metal pads to perform electrical measurements. The probes needles are mounted on a PCB board (probe card) and due to assembly process, the Z position of the probes needles has a tolerance of positioning in the range of several hundreds of micrometers (100 to 500µm). The wafer position is aligned by taking as reference the needle position. For a magnetic generator, the dependence of magnetic field with the distance between the magnetic poles and the device under test is particularly important, as illustrated in figure below. Consequently, an uncertainty of several hundreds of microns of device position between magnetic generator can leads to several hundreds of milli-Tesla errors in field amplitude. In addition, the tolerance of wafer positioning by wafer probing station has an error of several microns in the XY direction. Indeed, the wafer prober is automatically aligning the wafer by calculating the barycenter of all the probes needles to ensure each probe will be landed on the metal area dedicated for it (area in the range of 30 to 100µm). This averaging through barycenter calculation leads to angle errors of wafer in the XYZ reference axis of the prober in the range of 0.1 to 5 degrees. This angle alignment error is extremely critical for testing of magnetic hall sensors which are requiring angle orthogonality error of less than 0.1°. Consequently, the magnetic field applied on the device becomes unknown and this issue leads to inaccurate testing results. Proposed solution: The electromagnet is integrated on a 3 to 6-axis robot with independent control along X, Y and Z, roll, pitch and yaw to adjust the position of the magnet to the reference probe used for wafer alignment. The robot adjusts the position of the magnet to the reference axis of the Hall sensor and ensure excitation of the magnetic field along each XYZ axis with an orthogonality error of less than 0.1°. Un avantage des modes de réalisation décrits est de rendre possible l'utilisation d'un générateur magnétique pour des tests sous cartes à pointes en s'affranchissant des problèmes de positionnement relatif entre les pointes et la tête du générateur magnétique. Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. La personne du métier comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d’autres variantes apparaîtront à la personne du métier. En particulier, ... Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de la personne du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus. Système comportant : un support de plaquette ; une carte à pointes reliée à un dispositif de mesure électrique ; un générateur magnétique porté par une nacelle robotisée, la carte à pointes étant disposée entre le support et le générateur. Système selon la revendication 1, dans lequel la nacelle robotisée comporte un robot d'au moins 3 axes. Système selon la revendication 2, dans lequel les trois axes correspondent aux deux directions (X, Y) du plan du support et à la direction (Z) normale à ce plan. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la nacelle robotisée comporte six axes. Système selon la revendication 4, dans lequel les six axes correspondent : - au deux directions orthogonales du plan du support ; - à une troisième direction correspondant à la normale à ce plan ; - aux trois rotations autour des directions respectives. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la nacelle robotisée adapte la position relative du générateur par rapport à la position courante des pointes. Système selon la revendication 6, dans lequel l'adaptation est périodique au cours du test.