(57)【要約】レーザー加工装置は、プローブ要素(例えばプローブピン)を素子インターフェース要素(例えば回路基板の導体パッド)に位置合わせする方法を実行する。先ず、レーザー加工装置は、基準領域を較正する1若しくはそれ以上の所定の位置において基準光ビームを発生させる。次に、レーザー加工装置は、基準領域にプローブ要素の位置を検出する。また、レーザー加工装置は、基準領域における素子インターフェース要素の相対位置を決定する。プローブ要素および素子インターフェース要素の位置に基づいて、レーザー加工装置は、次に、プローブ要素および素子インターフェース要素の位置合わせを起動する。1用途において、プローブ要素および素子インターフェース要素の位置合わせは、さらに、電気的接続を形成するために素子インターフェース要素にプローブ要素を接触させる工程を含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーム位置決め装置と、プロービング装置と、コントローラと、試験インターフェースとを含むレーザー加工装置を用いた、ウェーハに基づいた素子のレーザー加工の方法であって、
前記プロービング装置上にウェーハを装填する工程と、
前記プロービング装置によって前記ビーム位置決め装置の加工領域内に前記ウェーハの位置を位置決めする工程と、
前記プロービング装置内でウェーハと共に運搬された素子の対応するパッドに位置合わせされたプローブを接触させる工程と、
前記ビーム位置決め装置の前記加工領域内で素子材料を加工する工程と、
素子材料の加工の最中、前、または後にプローブおよびパッドに接触している間に前記試験インターフェースを介してパラメータ値を測定する工程と、
前記位置合わせされたプローブが自動的に位置合わせされるように、前記コントローラによって、少なくとも位置決め、接触、および加工の工程を制御する工程と
を有する方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記プローブはｘおよびｙ軸のうち少なくとも一方において４ミクロン以内、またはｚ軸方向に少なくとも１０ミクロン以内に位置合わせされたものである方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、
前記パッドは２５ミクロン以下の寸法を有し、
前記プローブ先端は２０ミクロン以下の寸法を有するものである方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、前記プロービング装置内で前記ウェーハと共に運搬された素子の対応するパッドに位置合わせされたプローブを接触させる工程は、
基準領域下にステージを前進させて素子を位置決めする工程と、
前記基準領域に対して前記装填されたウェーハ表面の高さのマップから決定された高さまでｚ軸方向にチャックを上昇させる工程と
を有するものである方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法において、前記プロービング装置はホットチャックを含み、前記プロービング装置に装填された前記ウェーハはレーザー加工前に所定の温度に加熱されるものである方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法において、前記所定の温度は、レーザー加工中、またはレーザー加工後の素子セトリング時間に基づいて選択されるものである方法。
【請求項７】
第１の要素を第２の要素と位置合わせする方法であって、
基準領域において前記第２の要素の相対位置を決定する工程と、
前記基準領域内の所定の位置を横切る基準光ビームを生成する工程と、
前記基準領域内で前記第１の要素の相対位置を検出する工程と、
前記第１の要素を前記第２の要素に位置合わせする工程と
を有する方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法において、
前記第１の要素はプローブ要素であって、
前記第２の要素は素子インターフェース要素であって、
前記第１の要素を前記第２の要素に位置合わせする工程は、前記基準領域内の前記プローブ要素の検出された位置、および前記素子インターフェースの決定された位置に基づいて、前記基準領域内の前記素子インターフェース要素を前記プローブ要素に位置合わせする工程を含むものである方法。
【請求項９】
請求項８記載の方法において、前記基準領域に対して前記素子インターフェース要素の相対位置を決定する工程は、
前記基準領域に対して前記素子インターフェースと共に運搬された基準機構の位置を検出する工程と、
前記検出された基準機構、および前記基準機構に対する前記素子インターフェース要素の所定の位置に基づいて、前記素子インターフェース要素の前記位置を決定する工程と
をさらに有するものである方法。
【請求項１０】
請求項９記載の方法において、前記基準機構に対する前記素子インターフェース要素の所定の位置は、
基準機構の位置および素子インターフェース要素の位置の両方を含むウェーハのマップ内における前記素子インターフェース要素の前記位置、または
基準機構に関連して測定された素子インターフェース要素の位置
のうちの１つである方法。
【請求項１１】
請求項９記載の方法において、前記検出された基準機構の前記位置、および前記基準気候に対する前記素子インターフェース要素の所定の位置に基づいて前記素子インターフェース要素の前記位置を決定する工程は、
前記基準領域に配置された少なくとも１つの視野を有する第１のカメラを利用して、前記基準領域において前記素子インターフェース要素と共に運搬された前記基準機構の前記位置を検出する工程
を含むものである方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法において、前記基準領域において前記基準光ビームの前記位置に対する前記プローブ要素の前記位置を検出する工程は、
ｉ）前記基準領域内の所定の位置に前記基準光ビームを位置決めする工程と、
ｉｉ）前記基準領域内の第２のカメラの視野を位置決めする工程と、
ｉｉｉ）前記基準光ビームが前記基準領域内の前記所定の位置にあるときに、前記視野内に前記基準光ビームの画像を形成する工程と、
ｉｖ）前記視野内に、プローブカードに関連づけられた１若しくはそれ以上のプローブピンの先端の画像を形成する工程であって、前記プローブ要素が前記１若しくはそれ以上のプローブピンのうちの１つである、前記工程と、
ｖ）前記視野内に、前記基準光ビームの画像の位置を決定する工程と、
ｖｉ）前記視野内に、少なくとも１つのプローブピンの先端の位置を決定する工程と
を含むものである方法。
【請求項１３】
請求項９記載の方法において、
前記素子インターフェース要素の前記決定された位置は、１）前記関連した素子の前記位置、および２）素子の一定配列内における前記素子の位置のうちの１つに基づき、
前記素子または前記素子のアレイの位置は、前記検出された基準機構に関連して事前に決定されるものである方法。
【請求項１４】
請求項８記載の方法において、基準領域内の所定の位置を横切る基準光ビームを生成する工程は、
レーザー加工ビームを生成し、前記基準領域を横切る光路に沿って前記レーザービームを伝播させる工程と、
前記基準領域を横切る光路に沿って前記レーザー加工ビームを伝播する工程と、
前記レーザー加工ビームを減衰させる工程と
を含み、
前記工程はさらに、
前記基準領域内に素子を位置決めする工程と、
前記レーザー加工ビームによって前記素子の材料を加工する工程と
を有するものである方法。
【請求項１５】
請求項８記載の方法において、前記素子インターフェース要素を前記プローブ要素に位置合わせする工程は、
前記素子インターフェース要素に前記プローブ要素を接触させて電気的接触を形成するために、前記プローブ要素および前記素子インターフェース要素のうちの少なくとも１つの動きを起動する工程をさらに有するものである方法。
【請求項１６】
請求項８記載の方法において、
前記基準領域に対する前記素子インターフェース要素の前記相対位置を決定する工程は、前記基準領域の第１の側から前記基準機構を観察する第１の撮像装置を利用して、前記基準領域内の素子基板上に運搬された基準機構の位置を決定する工程を含み、
前記基準光ビームの前記位置に対して前記基準領域内の前記プローブ要素の位置を決定する工程は、前記基準領域の第２の側から前記基準領域内の前記プローブ要素を観察する第２の撮像装置を利用して前記基準領域内の前記プローブ要素の位置を検出する工程であって、前記第２の撮像装置は、前記素子インターフェース要素および基準機構がその上に存在する前記基板を運搬する可動アセンブリに固定的に取り付けられたものであり、前記基準領域の第２の側は前記基準領域の第１の側の裏側である、前記検出する工程を含むものである方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の方法において、第２の撮像装置を利用して前記基準領域内の前記プローブ要素の前記相対位置を検出する工程は、前記可動アセンブリの動きを起動して前記プローブ要素を撮像するために前記第２の撮像装置を位置決めする工程を含み、前記方法は、さらに、
前記可動アセンブリを所定の位置に移動させて、前記基準領域内の前記第２の撮像装置の視野を位置決めする工程と、
前記基準領域内において、および前記画像に基づいて、プローブ要素を撮像する工程と、
前記基準領域内の前記プローブ要素の前記位置を決定する工程と
を有するものである方法。
【請求項１８】
請求項８記載の方法において、前記基準領域内の前記プローブ要素の前記位置を検出する工程は、前記基準光ビームの前記位置に対するものであって、少なくとも１つのカメラと、可動アセンブリに固定的に取り付けられた高倍率および低倍率の撮像要素とを含む撮像装置を利用して、前記基準領域内の前記プロービング要素の前記相対位置を検出する工程であって、前記可動アセンブリは前記素子インターフェース要素がその上に存在する基板を運搬するものである、前記検出する工程を含み、前記方法は、さらに、
前記可動アセンブリの動きを起動して前記低倍率の撮像要素によって前記プローブ要素を観察する工程と、
低倍率の画像に基づいて前記可動アセンブリの動きを起動して、前記高倍率の撮像要素によって前記プローブ要素を観察する工程であって、前記高倍率の撮像要素は前記低倍率の撮像要素に隣接して固定的に取り付けられたものである、前記観察する工程と
を有するものである方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の方法において、この方法は、さらに、
前記高倍率の撮像要素を通って前記プローブ要素を同軸状に照明する工程と、
前記低倍率の撮像光路の軸を取り囲むリング照明によって前記プローブ要素を照明する工程と
を有するものである方法。
【請求項２０】
請求項８記載の方法において、前記基準領域内において前記素子インターフェース要素を前記プローブ要素に位置合わせする工程は、前記素子インターフェース要素がその上に存在する基板を運搬する可動アセンブリの動きを起動する工程であって、前記可動アセンブリは直行するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸のうちの任意のものに沿って、または前記基準領域に実質的に平行な平面においてｚ軸の周りを回転して、前記基準領域に関連して前記基板を移動させることができるものである、前記起動する工程を含むものである方法。
【請求項２１】
請求項８記載の方法において、前記基準領域に対する前記素子インターフェース要素の前記相対位置を決定する工程は、
ｉ）レーザービーム位置決め装置を利用して、前記基準領域内の少なくとも１箇所に第１のカメラの視野を位置決めする工程と、
ｉｉ）前記第１のカメラを利用して、前記基準領域内において前記素子インターフェース要素と共に運搬される前記基準機構の前記位置を検出する工程
を含むものである方法。
【請求項２２】
請求項２１記載の方法において、前記基準光ビームの前記位置に対して前記基準領域内において前記プローブ要素の前記位置を検出する工程は、
ｉ）前記レーザービーム位置決め装置を利用して、前記基準領域内の所定の位置を横切るように前記基準光ビームを位置決めする工程と、
ｉｉ）前記基準領域内で第２のカメラの視野を位置決めし、前記基準光ビームが前記基準領域内の前記所定の位置を横切っている間、前記第２のカメラによって前記基準光ビームの画像を形成する工程と、
ｉｉｉ）前記第２のカメラの視野内で前記基準光ビームの前記画像の前記位置を決定する工程と、
ｉｖ）前記基準領域内で前記第２のカメラの視野を位置決めし、前記第２のカメラによってプローブカードに関連づけられた１若しくはそれ以上のプローブピンの先端の画像を形成する工程と、
ｖ）前記第２のカメラの視野内で少なくとも１つのプローブピンの先端の位置を決定する工程と
を含むものである方法。
【請求項２３】
請求項２２記載の方法において、前記第２のカメラによってプローブカードに関連づけられた１若しくはそれ以上のプローブピンの先端の画像を形成する工程は、
前記プローブピンを照明し、約０．１８インチ以上の多くの開口部を有するテレセントリック対物レンズによって前記画像を形成する工程
をさらに有するものである方法。
【請求項２４】
請求項２２記載の方法において、前記第２のカメラによってプローブカードに関連づけられた１若しくはそれ以上のプローブピンの先端の画像を形成する工程は、
前記第１のカメラの視野と同軸の照明装置によって、前記第１のカメラの視野から前記プローブピンの先端を照明する工程
をさらに有するものである方法。
【請求項２５】
請求項２２記載の方法において、前記第２のカメラによってプローブカードに関連づけられた１若しくはそれ以上のプローブピンの先端の画像を形成する工程は、
適切な光によって前記プローブピンの先端を照明し、１倍の対物レンズによって前記画像を形成する工程
をさらに有するものである方法。
【請求項２６】
請求項２２記載の方法において、前記基準領域内において第２のカメラの視野を位置決めし、前記基準光ビームが前記基準領域内の前記所定の位置にある間に前記基準光ビームの画像を形成する工程は、
前記第２のカメラの動きを起動して前記基準領域内の前記プローブ要素を観察する工程と、
ｉ）前記プローブ要素を観察するための前記第２のカメラの動き量、およびｉｉ）前記基準領域内の前記プローブ要素の位置のうち少なくとも１つに少なくとも部分的に度基づいて、前記プローブ要素の前記相対位置と前記プローブ要素の想定される位置との差を決定する工程と、
前記プローブ要素の前記相対位置と前記プローブ要素の想定される位置との前記差に基づいて、前記素子インターフェース要素を前記プローブ要素と位置合わせする工程と
を含むものである方法。
【請求項２７】
請求項２６記載の方法において、前記プローブ要素に前記素子インターフェース要素を位置合わせする工程は、前記プローブ要素が前記素子インターフェース要素に接触するために、前記プローブ要素および前記素子インターフェース要素のうち少なくとも１つの位置を前記差によって特定された量だけ調整する工程を含むものである方法。
【請求項２８】
請求項２２記載の方法において、前記基準領域内において前記素子インターフェース要素を前記プローブ要素に位置合わせする工程は、前記プローブカードおよび前記素子インターフェース要素のうち少なくとも１つを自動的に移動させて前記プローブカードの１若しくはそれ以上のプローブピンを１若しくはそれ以上の素子インターフェース要素に接触させる工程であって、前記素子インターフェース要素は素子の導体パッドである、前記接触させる工程を含むものである方法。
【請求項２９】
請求項２２記載の方法において、前記第２のカメラによって前記基準光ビームの画像を形成する工程は、集束した、または発散したレーザービームの画像を形成する工程であって、前記レーザービームの波長は、赤外線、可視ビーム、または紫外線であって、前記カメラは前記レーザー波長を検出可能である方法。
【請求項３０】
請求項８９記載の方法において、前記位置合わせされたプローブ要素および素子インターフェース要素は、前記素子の物理的パラメータを測定装置に伝えるインターフェースを形成し、前記物理的パラメータは、電気的、光学的、熱的、機械的、および磁気的パラメータのうちの少なくとも１つである方法。
【請求項３１】
請求項８記載の方法において、前記位置合わせされたプローブ要素および素子インターフェース要素は、前記素子にエネルギーを供給するインターフェースを形成し、前記エネルギーは、電気的、光学的、熱的、機械的、および磁気的エネルギーのうちの少なくとも１つである方法。
【請求項３２】
請求項８記載の方法において、前記基準領域において前記プローブ要素の前記位置を検出する工程は、前記基準光ビームの前記位置に対するものであって、前記基準領域に対する前記素子インターフェース要素の前記相対位置を決定する工程は、
前記基準光ビームの前記位置に対する前記基準領域内の複数のプローブ要素の前記位置を検出する工程と、
前記基準領域に対する複数の素子インターフェース要素の前記相対位置および向きを決定する工程と、
前記基準領域内の２若しくはそれ以上のプローブ要素の前記検出された位置、少なくとも１つの素子インターフェース要素の前記決定された位置、および複数の素子インターフェース要素の前記向きに基づいて、前記基準領域内の前記複数の素子インターフェース要素を前記複数のプローブ要素に位置合わせする工程と
をさらに有するものである方法。
【請求項３３】
請求項３２記載の方法において、この方法は、さらに、
１若しくはそれ以上の検出されたプローブ要素をプローブ要素の配列内の特定の要素として識別する工程と、
前記基準領域内で前記プローブ要素の配列の前記位置を決定する工程と、
素子インターフェース要素の配列を前記プローブ要素の配列に位置合わせする工程であって、前記素子インターフェース要素の配列は前記複数の素子インターフェース要素を含むものである、前記位置合わせする工程と
を有するものである方法。
【請求項３４】
請求項８記載の方法において、前記基準領域内で前記素子インターフェース要素を前記プローブ要素に位置合わせする工程は、
ｉ）プローブカード上に取り付けられたプローブの接触端である前記プローブ要素が取り付けられた前記プローブカード、およびｉｉ）試験下において素子に関連づけられた試験パッドである前記素子インターフェース要素を運搬する素子のうちの少なくとも１つの位置決めをする工程によって、前記基準領域に実質的に直角な方向に前記プローブ要素および前記素子インターフェース要素のうちの少なくとも１つを位置決めする工程と、
前記プローブ要素および前記素子インターフェース要素を接触させる工程と、
試験設備と試験下の素子との間に電気的接続を形成する工程と
をさらに有するものである方法。
【請求項３５】
請求項７記載の方法において、
基準領域内で前記第２の要素の相対位置を決定する工程は、第１の撮像装置の使用に基づくものであって、
前記基準領域内の所定の位置を横切る基準光ビームを生成する工程は、第２の撮像装置を位置合わせするものであって、
前記基準領域内で前記第１の要素の相対位置を検出する工程は、前記第２の撮像装置の使用に基づくものであって、
前記第１の要素を前記第２の要素に位置合わせする工程は、前記基準領域内の前記第１の要素の前記相対位置および前記第２の要素の前記相対位置に基づくものである方法。
【請求項３６】
請求項３５記載の方法において、前記要素は第１の接触要素であって、前記第２の要素は第２の接触要素である方法。
【請求項３７】
請求項３６記載の方法において、前記第１の接触要素を前記第２の接触要素に位置合わせする工程は、前記第１の接触要素および前記第２の接触要素のうち少なくとも１つの動きを起動して前記第１の接触要素を前記第２の接触要素に接触させ、試験設備と試験下の回路との間に電気的接続を形成する工程であって、
ｉ）プローブカード上のピンである前記第１の接触要素が取り付けられた前記プローブカード、およびｉｉ）回路基板上の試験下にある回路に関連づけられた試験パッドである前記第２の接触要素が取り付けられた前記回路基板のうち少なくとも１つの動きを起動する工程と、
前記基準光ビームを生成する発生源を利用して前記試験下の回路に印加するレーザービームを生成する工程と、前記印加されたレーザービームによって前記試験下の回路の構成要素をトリミングする工程と
を含む、前記電気接続を形成する工程をさらに有するものである方法。
【請求項３８】
請求項３６記載の方法において、前記基準領域内の前記第２の接触要素の前記相対位置を決定する工程は、
前記第１の撮像装置を利用して回路基板上の複数のパッドのパターンを識別する工程であって、前記第２の接触要素は回路基板上の複数の導体パッドの１つである、前記パターンを識別する工程
を含むものであって、
前記第１の接触要素の前記相対位置を検出する工程は、
ｉ）前記レーザービーム位置決め装置を利用して、前記基準光ビームを前記基準領域内の特定の位置に位置決めして前記第２の撮像装置に関連づけられたカメラを位置合わせする工程と、
ｉｉ）前記基準光ビームが前記基準領域内の前記特定の位置にある間に、前記基準光ビームを観察するための前記カメラの動きを起動する工程と、
ｉｉｉ）前記カメラを利用してプローブカードに関連づけられた複数のプローブピンのパターンを識別する工程であって、前記第１の接触要素は前記プローブカード上の前記複数のプローブピンのうちの１つである、前記パターンを識別する工程と
を含むものである方法。
【請求項３９】
請求項３６記載の方法において、
前記基準領域内で前記第２の接触要素の前記相対位置を決定する工程は、前記基準領域の第１の側から前記第２の接触要素を観察する工程を含み、
前記基準領域内で前記第１の接触要素の前記相対位置を検出する工程は、前記第２の撮像装置に関連づけられたカメラを移動させる工程であって、前記カメラは、前記第２の接触要素がその上に存在する回路基板を保持する可動アセンブリに固定的に取り付けられたものであって、前記カメラを利用して、前記基準領域の前記第１の側に対向する前記基準領域の前記第２の側から前記基準領域内の前記第１の接触要素を観察するものである、前記カメラを移動させる工程を含むものである方法。
【請求項４０】
請求項３６記載の方法において、前記基準領域内で前記第１の接触要素の前記相対位置を検出する工程は、可動アセンブリに固定的に取り付けられた前記第２の撮像装置を利用して前記基準領域内の前記第１の接触要素の前記相対位置を識別する工程であって、前記可動アセンブリは前記第２の接触要素がその上に存在する回路基板を保持するものである、前記識別する工程を含むものであって、前記方法は、さらに、
前記可動アセンブリの動きを起動して前記第２の撮像装置の低倍率カメラによって前記第１の接触要素を観察する工程と、
前記可動アセンブリの動きを起動して前記第２の撮像装置の高倍率カメラによって前記第１の接触要素を観察する工程であって、前記高倍率カメラは前記可動アセンブリ上の前記低倍率カメラに隣接して固定的に取り付けられたものである、前記観察する工程と
を有するものである方法。
【請求項４１】
加工領域において、ウェーハに基づいた素子の材料をレーザー加工する装置であって、
機械基部と、
前記機械基部上に取り付けられた防振装置によって支持された剛体構造と、
前記剛体構造に取り付けられ、ｘ、ｙ、ｚ、およびシータ軸方向に移動するように構成された多軸モーター駆動ステージと、
ステージ上にウェーハ支持部位を有し、ｘ、ｙ、ｚ、およびシータ軸方向に移動自在なウェーハチャックと、
前記ウェーハチャックに取り付けられ、前記ウェーハチャックの前記ウェーハ支持部位に隣接したプローブ観察用視野を、撮像光学素子によってカメラ上に投影するように構成されたプローブ観察装置と、
前記剛体構造によって支持され、モーター駆動ステージに取り付けられたプローブ・カード・フレームをｚ軸方向に移動させるように構成された前記モーター駆動ステージと、
動作コマンドを受信し、前記多軸モーター駆動ステージをｘ、ｙ、ｚ、およびシータ軸方向に駆動し、前記モーター駆動ステージをｚ軸方向に駆動するように構成された１若しくはそれ以上の動作コントローラと、
前記プローブ・カード・フレーム内に取り付けられた測定装置に接続可能なプローブカードと、
前記プローブカード上に取り付けられたプローブの配列であって、各プローブは接触端を有し、前記接触端はウェーハに基づいた素子のパッドに接触するように配列され、前記プローブ・カード・フレーム内に取り付けられたプローブピン先端の高さは、前記加工領域内のウェーハに基づいた素子のパッドに接触するように前記加工領域に関連して調整されるものである、前記プローブの配列と
を有し、
前記プローブ観察用視野は、ｚ軸方向に焦点を合わせ、レーザー加工領域内のｘｙ位置を横切るように可動であって、
前記プローブ観察用視野は、少なくとも１つのプローブピン先端を投影するように可動であって、
前記プローブ観察用視野は、レーザー加工領域内の前記ｘｙ位置から加工レーザーエネルギーを直接受け取るように可動であって、
前記プローブ観察用カメラは、前記加工レーザーおよび領域照明装置を検出可能であって、
ウェーハチャックのｘおよびｙ行程は、レーザー加工領域を通ってウェーハ全体を前進させ、前記レーザー加工領域に隣接した素子を前進させることができ、
前記装置は、さらに、
加工ビームを生成するように構成された制御可能な加工レーザーと、
前記加工ビームを減衰させるように構成された制御可能な変調器と、
減衰した加工ビームのエネルギーを検出するように構成された検出器と、
前記加工領域内のスポットに前記加工ビームを集束させるように構成されたビーム供給光学素子と、
１若しくはそれ以上のカメラを含むウェーハ観察装置および加工領域内のウェーハ表面の部分の画像を撮影するように構成された撮像光学素子と、
前記加工ビームおよび前記ウェーハ観察装置の前記領域を前記加工領域内の位置に方向づけるように構成された制御可能なビーム偏向器と、
前記ウェーハに基づいた素子の機構から反射したエネルギーを受け取るように構成された検出器と、
前記ウェーハ観察装置および前記プローブ観察装置のカメラから取得した画像信号を受け取るように構成された１若しくはそれ以上のマシンビジョン基板であって、前記１若しくはそれ以上のマシンビジョン基板に関連づけられたプロセッサは画像処理ルーチンを実行し、取得した画像信号から位置データを生成するように構成されたものである、前記マシンビジョン基板と、
レーザーのＱレート、パルスエネルギー、およびビーム偏向を制御するように構成された１若しくはそれ以上のコントローラと、
レーザー材料加工工程における一連の工程を実行するように構成されたプロセッサであって、前記工程は、レーザー加工パラメータを設定する工程、ビーム偏向コマンドを生成する工程、レーザー放射を起動する工程、レーザー放射を停止させる工程、および画像を取得する工程のうち少なくとも１つを含むものである、前記プロセッサ、および選択し、開始し、編集し、教示し、訓練し、または材料加工手順の少なくとも一部を生成するように構成されたマシンインターフェースと
を有する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
一般に、レーザートリミングは、所望の範囲の中にあるようにパラメータ値を調整する電子回路の製造に使用される。所謂薄膜レーザートリマーは、それぞれのウェーハ基板上に配置された素子の配列に関連した薄膜要素にレーザーエネルギーを印加することによって、レーザートリミングを実行する。
【背景技術】
【０００２】
それぞれのレーザートリマー装置に関連づけられたプローブ装置がレーザー加工のためにウェーハをセットアップするために、機械的にウェーハを所定の位置に併進して方向づけるので、ウェーハの上の1セットの試験パッドは対応するセットのプローブピンに並ぶ。ウェーハの位置合わせの後に、レーザートリマーは次に１組のプローブピンの対応するウェーハの試験パッドへの接触を開始する。その結果、次に、レーザートリマー装置は、ウェーハに配列される対応する試験下の素子に関連している電気的信号を当てはめて測定する。レーザートリマーは、レーザーエネルギーを被試験体の一定の地域に印加することによって、対応する試験下の素子を修正する。より具体的には、レーザートリマー装置は、離散的な量のレーザーエネルギーを装置の領域に適用することによって、試験下の素子の材料または物理的特性を修正し、その結果、試験下の素子のそれぞれの特性は最終的には、所望の範囲内に収まる。
【０００３】
通常、ウェーハは、各々が同一基板上に1若しくはそれ以上の回路を含む多くの重複素子または「ダイス」を含む。各素子は、ウェーハ基板の平面にフットプリントを形成する関連づけられた1組の試験パッドを有する。プローブカード内の対応する1組のプローブピンの先端は、ウェーハ上の対応する1組の導体パッドに接触するようにプローブカード(例えば、プローブ先端の平面)またはウェーハが移動されるとき、プローブカード上のそれぞれのプローブピンの各々がウェーハのそれぞれの導体パッドに接触するように、フットプリントに合致する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
試験下の素子の試験信号を印加して、測定パラメータのために１組のプローブピンの接触を対応する導体パッドに可能にするので、従来のプローブ配置法はかなり役に立つ。しかしながら、従来のプローブ配置法はレーザートリミング装置のウェーハ基板でプローブピンの配列を並べて、接触する簡単な方法を導体パッドの対応するフットプリントに提供しない。例えば、従来のプローブ配置法は画像領域での物理的な基準点(例えば較正に使用される参照基準)のそれぞれの並べられたウェーハの対応した要素に関してプローブピンの相対的な位置を決定する使用を通常含む。そのような技術が、操作者が１組のプローブピンを並べるために手動で繰り返しの調整ステップを当てはめるのを通常必要とするので、一体型トリミング装置の対応する導体パッドに1組のプローブを並べる従来の技術は使用するために重荷になっている場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
素子は、ウェーハ基板(例えば、半導体ウェーハ)上の素子の配列の一部または非ウェーハ基板(例えば、テープフレーム)上の素子の配列の一部であってよいことが理解されるべきである。同様に、素子は、アレイの一部でないかもしれないが、単一素子か関連マウントの上の素子であってもよい。素子は1若しくはそれ以上の回路、1若しくはそれ以上の回路素子または非回路の要素あたり1若しくはそれ以上を含むことがでる。素子は、プローブに関連づけられた素子を修正するためには電気素子、光学素子、機械的素子、化学的素子、生物学的素子、微笑電子機械システム素子(MEMS)または位置合わせされたプローブ要素でプロービングされ、レーザー加工された領域を有する任意の素子であってよい。素子は、周囲条件でレーザー加工されてもよく、または、例えば非周囲、気圧、温度、湿度などの修正された環境で加工されてもよい。
【０００６】
本明細書内で説明する技術は、上述のような従来の方法並びにその他の従来技術とは異なる。具体的には、本明細書内の一定の実施形態は、少なくとも部分的には基準光ビームの生成または使用に基づいたプローブピン先端などの接触要素の位置を検出する工程を対象とする。
【０００７】
例えば、ある実施例において、(例えば、本明細書内の実施形態によるレーザー加工装置)、素子インターフェース要素(例えば、回路基板の導体パッド)にプローブ素子を一直線にするための方法を実行する。装置は、先ず基準領域を較正する1若しくはそれ以上の所定の位置で交差する基準光ビームを発生させる。そして、システムはその基準領域でプローブ素子の位置を検出する。また、装置はその基準領域で素子インターフェース要素の相対位置を決定する。そして、プローブ素子と素子インターフェース要素の位置に基づいて、装置はプローブ素子と素子インターフェース要素を並べる。1実施形態において、プローブ素子と素子インターフェース要素の位置合わせは、電気的接続を形成ために素子インターフェース要素をプローブ素子に接触させる工程をさらに含む。そして、試験信号をそれぞれの試験下の素子に印加できる。
【０００８】
レーザートリマーの用途に関して、位置合わせに使用されるレーザー装置は、プローブ素子を素子インターフェース要素に並べるのに使用される上記の基準光ビームを発生させるのにウェーハ基板上に配列された回路も使用できる。したがって、レーザートリマーの用途に関して、本明細書内の実施形態によれば、従来のプローブ位置合わせ法に要求されたような物理的な参照基準必要ない。代わりに、基準光ビームはピンおよびパッドの位置合わせを支持する。
【０００９】
素子の機構寸法が非常に小さな導体パッドを伴って微細になるに従って、導体パッドへのプローブ先端の位置合わせの高い精度が必要である。例えば、約２０ミクロン以上のプローブピンの先端が約２５ミクロン以上の導体パッドに当たるためには、ｘおよびｙ方向に約±４ミクロン以内およびｚ方向に約±１０ミクロン以内に位置決めすることが望ましい。
【００１０】
以上のように、従来の繰り返しの手動のプローブ位置合わせ技術は、遅くて、厄介であり、精度限界があった。例えば、プローブピンの接触していない側を観察するのに「レンズ越しの」ビーム位置決め装置の画像装置を使用することでプローブ・カード・フレームを調整できる。プローブピンの接触面がこの技術を使用することで直接観察できないので、パッドを位置合わせするプローブにおける誤差をきたすことがある。不可欠の基準の目標をもっているウェーハプローバは自動化されたプローブ位置合わせを取り付けられたビーム位置決め装置に提供できるが、組み合わせで、そのような装置は、大きく複雑で、過度の機械的に不安定な傾向があるために処理速度および精度が限定される可能性がある。
【００１１】
したがって、これらの限界を克服し、迅速かつ正確にウェーハに基づいた素子要素をレーザー加工するために、プロービング装置に固定的に結合されたビーム位置決め装置およびパッド位置合わせのための正確な自動プローブを有する小型のレーザートリミング装置が必要である。
【００１２】
レーザートリミングの処理能力におけるさらなる制限は、パルス・エネルギー・ドリフト、およびパルスエネルギーを測定し、監視し、正確に設定する工程に関連づけられた時間、によっても生じることがある。
【００１３】
最適化されていないトリミングは、粗トリム区間を精細トリミングのために最適化されたパルスエネルギーまたは速度によってトリミングする工程によって、または粗トリム区間のために最適化されたパルスエネルギーによって精細トリミングを行うときに結果として生じるかもしれない。粗トリムおよび精細トリム区間を伴う多軸トリミングについて、安定したパルスエネルギーを効率的に維持して、粗トリミングおよび精細トリミングのために最適化されたパルスエネルギーおよびトリム速度を提供するのに機敏なエネルギー制御が必要である。
【００１４】
本明細書内の1実施形態が、一体型プロービング／レーザートリミング装置におけるパッド位置合わせのための精密な自動プローブを提供する。
【００１５】
本明細書内の別の実施形態は、一体型の固定的に結合されたプロービング/レーザートリミング装置の使用に基づいた高速レーザートリミング工程を提供する。
【００１６】
本明細書内の別の実施形態は、システムフレームと環境振動で機械的に孤立している高速レーザートリミング工程を提供する。
【００１７】
本明細書内の別の実施形態は、ウェーハプロービング工程およびレーザートリミング工程を組み込んだ小型の薄膜レーザートリミング装置を提供する。
【００１８】
本明細書内の別の実施例は、加工領域を直接参照することによる、パッド位置合わせのための自動プローブを提供する。
【００１９】
本明細書内の別の実施形態は、動的基準ビームの使用に基づくパッド位置合わせのための自動プローブを提供する。
【００２０】
本明細書内の別の実施形態は、効率的な最適化されたパルスエネルギー制御を提供する。
【００２１】
本明細書内の別の実施形態は、最適化されたエネルギーによる改良された粗トリミングおよび精細トリミング工程を提供する。
【００２２】
従って、ウェーハプロービング工程、高速セトリング工程、および正確なプローブピン位置合わせ工程を組み込んだ、小型で高速の精密レーザー加工装置を開示する。そのようなレーザー加工装置の本明細書内の1実施形態は、ウェーハプロービング装置と、ビーム位置決め装置と、コントローラと、試験インターフェースとを含む。ビーム位置決め装置およびウェーハプロービング装置は、固定的に結合されて、システムフレームから機械的に隔離される。このような実施形態におけるプローブ装置は、ピン先端および基準ビーム位置に応答するプローブ観察装置を具備する。このような実施形態におけるビーム位置決め装置は、ウェーハ観察装置と、加工レーザービームと、縁部検出装置と、および動的基準とを具備する。このような実施形態のコントローラは、プローブ装置およびビーム位置決め装置に接続して、囲う領域または基準領域に比例してプローブピンとウェーハパッドの位置を決定するために構成される。コントローラは、加工ビームを課考慮域内の位置に方向づけることによって、加工領域内に素子を位置づけ、プローブピンをウェーハパッドに位置合わせして接触させ、素子要素を加工するようにさらに構成される。
【００２３】
少なくとも1実施形態において、プローブ装置は回路素子の配列を有するウェーハ基板を運ぶチャックを含むように構成された多軸ステージ(例えばxyzシータステージ)を含んでいる。独立した構造によって多軸ステージに固定的に結合されたプローブ装置は、少なくとも１つの軸に取り付けられた試験プローブピンによってプローブカードを自動位置決めする調節自在なプローブ・カード・フレームとを含む。
【００２４】
現在の発明の少なくとも1実施形態は、プローブ観察装置と、調節自在なプローブ・カード・フレームと、プローブ観察装置から画像を受診するように構成された画像取得ハードウェアと、取得した画像からプローブ先端およびレーザースポットの位置を決定する画像処理ソフトウェアと、プローブカメラ照明器およびレンズ通過照明器のプログラマブル照明制御器とを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
［概要］
図1を参照して、トリミング装置の一般的な機械構造を理解できる。システムフレーム10は振動絶縁装置14によってシステムフレーム10から隔離される剛構造12を運ぶ。剛構造12に取り付けられているのは、プローブシステム16とビーム位置決定装置システム18である。そのようなトリミング装置は任意に自動化されたウェーハハンドラ20を含む。
【００２６】
現在図2を参照して、プローブ装置16はX、Y、Z軸に入って来るステージ22を含む。ステージ22は量のシータでウェーハ24とチャック26の回転を支持する。ステージ22は、プローブ観察装置28およびチャック26を運ぶ。加工されるべきウェーハ24は、チャック26の上に運ばれる。1実施例において、チャック26は、ウェーハ24を暖める、所謂「ホットチャック」である。また、プローブ装置16は取り付けられた試験プローブピン34を有するプローブカード32を有する自動化された調節自在なプローブ・カード・フレーム30を含む。ステージ22に潜在的に取り付けられた他の要素には、ビーム位置決め装置18から放射された光学ビームに関連づけられた光学出力を測定する出力モニターと、プローブピン先端を清掃するスクラバーと、位置合わせ基準と、走査領域位置合わせのための放射検出装置となどが含まれる。
【００２７】
［具体的な実施形態の説明］
図3は、本明細書内の実施形態によるレーザー加工装置36を示す図である。示されているように、レーザー加工装置36は、コンピュータシステム38および対応する表示画面40と、剛体フレーム42と、ビーム位置決め装置18と、光ビーム44と、レーザー装置46と、画像装置48と、ウェーハハンドラ20と、画像処理装置50と、アセンブリ位置コントローラ52と、試験設備54と、プローブカード32と、アセンブリ56とを含む。アセンブリ56は、剛体フレーム58と、および回路基板66を保持するために低倍率対物レンズ62および高倍率対物レンズ64を含む光学検出装置60と、回路基板６６を保持するチャック26とを含む。ステージ22は、アセンブリ56と対応するチャック26の動きを起こす。チャック26上の回路基板66(例えば、シリコンウェーハ)は、試験下の回路70と基準68とを含む。試験下の回路70は導体パッド72を含む。
【００２８】
一般に、レーザー加工装置36は、1若しくはそれ以上のプローブ素子(例えば、プローブカード32に関連づけられたプローブピン要素34)をそれぞれの1若しくはそれ以上の素子要素に位置合わせするために固有の技術を実施する(例えば、回路基板66の試験下の回路70に関連づけられた導体パッド72)。レーザー加工装置36の剛体フレーム42は、ビーム位置決め装置18(例えば、光ビーム44、レーザー装置46、撮像装置48など)を囲うための構造的支持と、プロービング装置(例えば、プローブカード32およびそれに対応するプローブカード位置コントローラ74など)と、ウェーハ位置決め装置(例えば、回路基板66を含むアセンブリ56)とを提供する。以来、これらの装置の各々は同一の剛体フレーム42に取り付けられているので、装置は剛体フレーム42に関連づけられて直交したX、YおよびZ軸に対して動作するように、必要に応じて位置合わせされ、較正される。
【００２９】
レーザートリミング工程の前に、コンピュータシステム38は、撮像装置48から基準領域76の較正(例えば、ミクロン単位の画素)、並びに撮像装置48と光ビーム44の両方のために基準領域76に対するビーム位置決め装置18の較正のためのルーチンを実行する。従って、撮像装置48は、基準領域76でそれぞれの物の位置を観察し、識別できる。本明細書内で後述するように、光ビーム44に関連づけられたエネルギーレベルを調整するか、または減衰させることができる。既に述べたように、基準領域76に対して較正された後、ビーム位置決め装置18は、 (例えば、検流計スキャナーで撮像装置48の光路を偏向することによって、およびレーザー走査レンズを通して基準領域を投影することによって) 基準領域76内の位置を観察するように撮像装置を48方向づける。したがって、次に、基準領域76内の対象の位置と向きを検出するために撮像装置48を使用できる。例えば、回路基板66上の基準構造68の検出に基づいて、基準領域76内の回路基板66の向きおよび位置を検出する（例えば観察する）ために、撮像装置４８を使用できる。1実施形態において、撮像装置48は、基準領域76内で観察される基準構造68および／または導体パッド72などの構造の画像を生成する。例えば、オペレータ、またはより重要なことに、マシンビジョン装置は、回路基板66の撮像装置48によって撮像された画像を（例えば、表示画面40上で）観察することができる。
【００３０】
1実施形態において、撮像装置48に関連づけられたカメラは、表示画面40が基準領域76内に光ビーム44を位置決めする同一の光学機器の使用に基づいて表示画面40上に画像を生成する。その結果、ビーム位置決め装置18は２つ目的に役立つ。例えば、ビーム位置決め装置18は、光ビーム４４をレーザートリミングのために基準領域76内の既知の位置に位置決めし、撮像装置48に関連づけられた視野を、回路基板66、基準構造68、および導体パッド72などそれぞれの対象の位置および／または方向を決定するための基準領域76内の既知の位置に位置決めすることができる。
【００３１】
光学検出装置60とチャック26の両方が剛体フレーム58に固定的に取り付けられている。アセンブリ位置コントローラ52は、剛体フレーム42に対して剛体フレーム58を移動させるステージ22に対して制御信号を発生させる。例えば、アセンブリ位置コントローラ52は、基準領域76で回路基板66の部分の位置を変えるために制御信号を提供する。例えば、アセンブリ位置コントローラ52はX-Y平面のステージ22の動きを制御する。例えば、アセンブリ位置コントローラ52は、Z軸に平行に上下に剛体フレーム58を動かして、Z軸に平行なチャック26の重心軸の周りでチャック26と対応する回路基板66を角度的に回転させるためにステージ22を制御できる。剛体フレーム58は任意にZ軸に平行なチャック26の重心軸の周りでチャック26と対応する回路基板66を角度的に回転させるために剛体フレーム58とチャック26の間に配列された別の機械的なアセンブリ(図示せず)を含む。
【００３２】
1実施形態において、アセンブリ位置コントローラ52はまた、任意の時に基準領域76の現在「観察されている領域」内の対象の位置を決定するときに、撮像装置48がアセンブリ56(および回路基板66)の位置または位置に変化を考慮できるように、基準領域76に対して較正される。
【００３３】
試験下の回路70およびそれに対応する導体パッド72は、回路基板66上の基準構造68に対して既知の相対位置および/または向きで配置される。その結果、コンピュータシステム38は、基準領域76における基準構造68(および基板66上のそれぞれの回路)の既知の位置および向きに依存して導体パッド72の位置を決定できる。即ち、レーザー加工装置36は、先ず基準領域76に対する基準構造68の位置を検出し、次に基板66上のそれぞれの回路の位置を検出する。次にコンピュータシステム38は導体パッド72の位置を決定できる。
【００３４】
単一のウェーハ(例えば、撮像装置48の使用によって点検を実行する)の決定された構造位置から、または回路のマップおよび導体パッドの位置を含むウェーハ割付けファイルからそのような情報をダウンロードすることによって、基準構造68に対するそれぞれの導体パッド72のフットプリント並びに回路基板66上のそれぞれの回路の位置に関する情報について学習できる。ウェーハハンドラ20によって提供された後続のウェーハは、実質的に同じ導体パッドのフットプリントと基準構造を有する回路を含むことができる。各回路基板66は、加工されるべき多くの回路(例えば、回路素子の一定配列)を含むことができる。回路基板66上のそれぞれの回路は、試験下の回路70として同様の、または、異なった導体パッド配置を有することができる。
【００３５】
場合によって回路基板66に関連づけられた割付けファイルまたは学習した知識は、その上に対応する基準構造と相対的にそれぞれの回路基板上の他の回路の関係に関する仕様を含むことができる。その結果、回路基板66を基準領域76に位置合わせした後、ビーム位置決めコントローラ18を使用して、アセンブリ位置コントローラ52によってアセンブリ56に印加された制御信号およびトリムコントローラによってビーム位置決め装置18に印加された制御信号に基づいて、回路基板66上の任意の特定位置を観察し、またはレーザートリムすることができる。
【００３６】
このように、本明細書内に開示された技術によれば、基準領域76内のそれぞれの導体パッド72(例えば、素子インターフェース要素)の相対位置を決定する工程は、基準領域76内において回路基板70上の1若しくはそれ以上の基準構造68の位置（例えばX、Y、およびZ軸によって定義された空間内）を検出する工程と、その後、回路基板66上の1若しくはそれ以上の基準構造68に対してそれぞれの導体パッドの位置を知る工程に基づいて導体パッドの位置を決定する工程とを含む。
【００３７】
既に述べたように、必要ならば、加工のために回路基板66の向きと位置を調整して回路基板66を基準領域76に位置合わせすることができる。例えば、アセンブリ位置コントローラ52は、Z軸に平行なそれぞれのチャック軸の周りに2度だけチャック26を角度的に回転させて、チャック26上の基板66上の回路の位置ずれを相殺することができる。また、その他の実施形態において、アセンブリ位置コントローラ52は、基準領域76内の回路基板66を位置合わせし、調節し、または移動させる目的のために、1若しくはそれ以上の直行するX、Y、およびZ軸の方向に（または任意の可能な向きを達成するためには回転さえして）アセンブリ56の動きを起動できる。
【００３８】
1実施形態において、チャック26上の回路基板66の平面の表面は、レーザー加工装置36のX-Y平面に横たわっている。基準領域76はまた、X-Y軸に平行な観察領域(例えば、潜在的に空間または平面領域の量)を有する。一般に、ビーム位置決め装置18は、光ビーム44をZ軸に実質的に平行に発生させる。ビーム位置決め装置18およびステージ22に関連づけられた焦点能力を使用できるので、撮像装置48はZ方向の深さある対象の位置を検出する。
【００３９】
上述の技術は、レーザー加工装置36が、回路基板66を加工して基準領域76内で導体パッド68の相対位置を識別できる様子を開示する。上述の技術はまた、ウェーハハンドラ20から受け取った連続したウェーハを位置合わせし、加工するためにも使用できることに注目されたい。
【００４０】
回路基板66および関連部品またはその構成要素の位置および向きを学習する工程に加えて、レーザー加工装置36はまた、それぞれのプローブカード32のプローブピン要素34を試験下の回路70の導体パッド32に位置合わせするための基準領域76(例えば、レーザー加工装置36に関連づけられたX、Y、およびZ軸座標系)内のプローブピン要素34の位置を検出する工程を支持する。
【００４１】
例えば、位置合わせ後(より具体的に後述するように)、プローブカード32上の第1の位置における第1のプローブピン要素(例えば、第1の角の)および基準領域76のプローブカード32の第2の位置における第2のプローブピン要素(例えば、第2の対向する角の)などの1若しくはそれ以上のプローブピン要素34のそれぞれの位置を検出するために、アセンブリ56の剛体フレーム58に取り付けられた光学検出装置60が使用できる。それぞれの導体パッドへの第1のプローブピン要素をそれぞれの導体パッドおよび第2のプローブピン要素に位置合わせし、接触する工程は、プローブカード32の他のプローブピン要素34が所定の位置から曲げられておらず、プローブカード32に対して平面（その取り付け機構に対して平行）である限り、プローブカード32の他のすべてのプローブピン要素34が回路基板66のそれぞれの導体パッド72に位置合わせされ、接触することを確実にする。2つのプローブピン要素34を試験下の回路70のそれぞれの導体バッド72に位置合わせする工程は、十分な精度、および各々のプローブピン要素34をそれぞれの導体パッド72に位置合わせして接触させる必要の低減を提供できる。後述するように、光学検出装置60は、プローブピン要素34の位置および向きを観察してプローブカード32が破損しているか否かを決定することができる。
【００４２】
本明細書内の1実施形態は、プローブカード32をZ軸方向に上下に移動することができることに注目されたい。
【００４３】
本明細書内の実施形態は、第１の側から基準領域76を観察し(例えば、ウェーハのパターン化された前側を投影するためにレーザー加工装置36のX-Y平面を下向きに観察)、回路基板66上の導体パッド72の位置を検出するために撮像装置48を利用する工程と、プローブ観察装置28を利用して第2の側から基準領域76を観察し（例えば、プローブピン先端を投影するためにレーザー加工装置36のX-Y平面を上向きに観察）、基準領域76内のプローブピン要素34の位置を検出する工程とを含む。図3に示されているように、1若しくはそれ以上の対物レンズ(例えば、高倍率レンズ64、および/または、低倍率レンズ62)および検出器78(光学検出装置60に関連づけられた)は、チャック26および回路基板66をも運ぶアセンブリ56の剛体フレーム58に固定的に取り付けられている。
【００４４】
光学検出装置60(例えば、プローブ観察装置28)は、それぞれの視野において対象を照らす光源を選択的に含む。別の実施形態において、ビーム位置決め装置18内の照明源または別の照明源は、プローブピン要素34の後ろから光学検出装置60に向けてプローブピン要素34を照明する。後者の実施形態において、それぞれの高倍率の対物レンズ64または低倍率の対物レンズ62は、プローブカード32上のそれぞれのプローブピン要素34の逆光の輪郭を観察する。
【００４５】
ここで、より具体的には、基準領域76内のプローブピン要素34の位置を検出する工程は、まず基準領域76内の既知の基準位置（例えば所定の位置）を横切る光ビーム44を生成する工程を伴う。次に、アセンブリ位置コントローラ52がアセンブリ56の動きを起動するので、光学検出装置60の高倍率対物レンズ64は光ビーム44をその視野内(例えば、その視野内の中心において検出器78上に。図示せず)に投影する。選択的に、低倍率対物レンズ62は検出器78上に光ビーム44を投影することもできる。1実施形態において、画像処理装置50は、このような観察位置にアセンブリ56を（例えば、表示画面40の中央にそれが現れるように）位置決めする工程を手動で制御するオペレータが観察するために、光ビーム44の画像を提供する。あるいはまた、アセンブリ56をこのような観察位置に位置決めする工程は、ソフトウェア制御の下で実行される自動プロセスである。いずれにせよ、検出器78上に投影された光ビーム44の位置が検出される。光ビーム44の位置またはアセンブリ56の位置はまた、後の基準として記録することができる。このように、検出器78は基準領域76に位置合わせされる。アセンブリ56の別の場所の基準領域76内の光ビーム44の同一位置についてこの過程(例えば、アセンブリ56の移動)を繰り返して、検出器78を較正することができる。
【００４６】
1実施形態において、ビーム位置決め装置18は、1若しくはそれ以上のさらなる所定位置を横切る光ビーム44を発生させ、上述の過程が光学ビーム44の各基準位置において繰り返される。この過程を完了した後に、プローブ観察装置28に関連づけられたカメラ(例えば、高倍率対物レンズ64および/または低倍率対物レンズ62を利用してカメラ上に光ビーム44を投影する)はこの時、基準領域76に位置合わせされている。
【００４７】
1実施形態において、ビーム位置決め装置18は所定の位置を横切る光ビーム44を発生させ、剛体フレーム58はz-軸上の1若しくはそれ以上の所定の位置に動かされる。剛体フレーム58のz-軸の各位置において、光ビーム44は検出器78に投影され、焦点を通って投影されたスポットのサイズが検出される。焦点を通過した画像に基づいて、チャック26の最良の焦点のz-位置が決定できる。この過程を完了した後に、光学検出装置60に関連づけられた検出器(例えば、高倍率対物レンズ64、および/または低倍率対物レンズ62を使用して光ビーム４４を検出器に投影する)はこの時、z-軸上の基準領域76に位置合わせされている。
【００４８】
その結果、アセンブリ位置コントローラ52は、プローブカード32に関連づけられた1若しくはそれ以上のプローブピン要素34観察するために、アセンブリ56およびそれぞれの光学検出器60を移動させる。その結果、それぞれのプローブピン要素34を観察するために（アセンブリ56の移動に基づいて）光学検出装置60がどれくらい遠くに(X、Y、Z、またはシータの方向に)移動しなければなければならないかに依存して、プローブピン要素34の位置および向きは、このように決定できる。
【００４９】
レーザー加工装置36の内外で異なったプローブカードを代えることができる。したがって、新たに取り付けられたそれぞれのプローブカードのプローブピン要素の正確な位置と向きは、プローブカードが交換される度に学習される必要があるかもしれない。低倍率対物レンズ62の目的の1つは、プローブピン要素34が基準領域76内のどこに位置するかの初期の感覚を得ることである。所望ならば、レーザー加工装置36は時折プローブカード32およびそれに対応するプローブピン要素34の保全について確かめることができる。
【００５０】
光学検出装置60の位置合わせの後、高倍率対物レンズ64および低倍率対物レンズ62の両方またはどちらかは、位置合わせの後、基準領域76内のプローブピン要素34の位置を検出するために使用できる。
【００５１】
1実施形態において、低倍率対物レンズ62は、基準領域76でプローブピン要素の位置のおおよその感覚を得るために使用される。低倍率対物レンズによってプローブカード32上の1若しくはそれ以上のプローブピン要素34を検出した後に、次に高倍率対物レンズ64を使用して基準領域76内のそれぞれのプローブピン要素34の位置をより正確に決定または検出することができる。
【００５２】
図3に示されているように、高倍率対物レンズ64、低倍率対物レンズ62、および検出器78は、Z軸に沿った方向に対象を上向きに観察することを提供するためにアセンブリ56の剛体フレーム58に固定的に取り付けられる。高倍率対物レンズ64は低倍率対物レンズ62に隣接している。したがって、既に述べたように、低倍率対物レンズ62によってプローブピン要素34を観察した後、アセンブリ位置コントローラ52は、アセンブリ56の動きを起動することで、上向きに観察する高倍率対物レンズ64は、基準領域76内の位置をより正確に決定するために同一のプローブピン要素34を観察することができる。
【００５３】
既述の通り、それぞれのプローブピン要素34を観察する間、コンピュータシステム38(または、アセンブリ位置コントローラ52など他の素子)がアセンブリ56の剛体フレーム58の動き量(X、Y、およびZ軸の)を追跡して、基準領域76内のプローブピン要素34の位置を決定できる。例えば、先ずアセンブリ56のそれぞれの位置が、基準領域76内で発生する1若しくはそれ以上の光ビーム44の各々について注目され、光学検出装置60が位置合わせされる。位置合わせ後、光学検出装置60(およびアセンブリ56)は、プローブピン要素34を観察するために位置決めされる。画像処理装置50は、次に基準領域76の画像内のプローブピン要素34の位置を識別するためにマシン・ビジョン・アルゴリズムを使用する。
【００５４】
このように、基準領域32のイメージでプローブピン要素およびプローブピン要素の特定された位置を観察している間、検出器78の位置を使用することによって、プローブピン要素34の位置は、1若しくはそれ以上の所定の位置において予め生成された光ビーム44に対して決定できる。さらに、それぞれのプローブピン要素34の位置を正確に特定するために画像処理手法を使用できることに注目されたい。
【００５５】
高倍率対物レンズ64および低倍率対物レンズ62に関連づけられたそれぞれの焦点面を調整できるので（Z軸上の剛体アセンブリ58の上下移動に基づいて）、それぞれのプローブピン要素34(例えば、表示画面40上で観察したとき)の焦点が合って、または外れて見える。もしくは、プローブカード32をｚ軸上で上下に調節できるので、それぞれのプローブピン要素34(例えば、表示画面40上で観察したとき)は焦点が合って、または外れて見える。このように、最良の焦点平面は、基準領域76に対するプローブピン要素34のｚ軸上の位置に対して決定できる。プローブカード32のｚ軸上の位置は、プローブピン34が導体パッド72と接触する最良の焦点平面から決定される。このように、プローブカード32は、プローブピン34が基準領域76に対して適切な接触高さにあるように位置決めできる。
【００５６】
所望ならば、光学検出装置60を使用して、プローブカード32に関連づけられたプローブピン要素34の各々の位置を投影し、検出できる。プローブカード32が破損されているのを示しながら、プローブピン要素34の位置を検出することによって生成された実際のパターンを、導体パッド72のフットプリントに位置する想定されるパターンと比較して、任意のプローブピン要素34が位置ずれし、または欠損しているか、またはプローブカード32が破損しているかを決定できる。
【００５７】
簡単に上述したように、光学検出装置60の実施形態は、対象観察するための、プローブカード32に関連づけられたプローブピン要素34の接触面を照明する照明装置を含んでもよい。光学的探知60におけるこのような照明装置は、高倍率対物レンズ64およびそれに対応する撮像光路を通ってそれぞれのプローブピン要素34を同軸上に照明する構成要素を含んでもよい。さらに、光学検出装置60の照明装置は、低倍率対物レンズ62とそれに対応する撮像光路の軸を囲むリング光によって、それぞれのプローブピン要素34を照明する構成要素を含んでもよい。光学検出装置60に関連づけられた照明装置については、以下の図のさらなる詳細と共に説明する。
【００５８】
既述の通り、プローブカード32の1若しくはそれ以上のプローブピン要素34を観察するために光学検出装置60を適用することに関して、それぞれのプローブ観察装置28は、それぞれのプローブピン要素34の画像を形成する。1実施形態において、光学検出装置60はプローブピン要素34を照明し、約0.18以上の開口数を有するテレセントリック対物レンズを使用して画像を形成する。別の実施形態において、光学検出装置60は、リング光によってプローブピン要素34を照明し、1倍対物レンズによって画像を形成する。また、別の実施形態において、プローブカード32のプローブピン要素34を背面照射するために、基準領域のビーム位置決め装置18と同じ側にある補助光源を使用してプローブピン要素34を照明してもよいことに注目されたい。
【００５９】
基板66の回路に対するプローブピン要素34の位置を決定する上述の位置合わせ工程を終了した後に、レーザー加工装置36は、プローブピン要素34および導体パッド72の接合または接触を起動する。例えば、それぞれのプローブピン要素34の検出された位置および/または向き、および基準領域76内の導体パッド72の決定された位置に基づいて、アセンブリ位置コントローラ52は、プローブピン要素34と導体パッド72間の接触（例えば電子的接触）を位置合わせし、起動するために、素子（例えば、プローブカード32および／またはプローブピン要素34、並びに試験下の回路70および／またはそれぞれの導体パッド72）の位置差またはそれぞれの移動量に基づいて、アセンブリ56の移動（X、Y、Z、またはシータ軸のいずれか、または全てに沿って）を起動する。一般に、接触前のプローブカード32または回路基板のどちらかの最終的な移動は、だいたい、または実質的にｚ軸に沿っており、プローブカード32および／または回路基板に対する破損を防止する。
【００６０】
例えば、1実施形態において、プローブピン要素34および回路基板66の導体パッド72に接触する工程は、回路基板66が基準領域76のX-Y平面内を移動するように、アセンブリ56の剛体フレーム58を前進させる工程を含む。アセンブリ位置コントローラ52は、チャック(例えばウェーハチャック)のZ軸に少なくともだいたい平行な移動によって、回路基板66の上昇を起動する。プローブピン要素34によって回路基板66をレーザートリマー加工平面に移動し、または導体パッド72に接触するために、Z軸に沿った方向にチャック26を上昇させる必要のある量は、基準領域76に対する装填されたウェーハの高さのマップから決定される。
【００６１】
プローブピン要素34および導体パッド72を接触させる工程は、アセンブリ56の動きを起動する以外の方法で達成できる。例えば、代替の実施形態において、プローブカード位置コントローラ74は、プローブピン要素34は回路基板66上のそれぞれの導体パッド72に接触するように、プローブカード32(例えば、レーザー加工装置36のZ軸に沿って)の動きを起動する。
【００６２】
また、プローブカード32およびアセンブリ56の両方の移動の組み合わせを使用して、プローブピン要素34の導体パッド72に対する位置合わせおよび接触を起動することができることに注目されたい。最低限、レーザー加工装置36およびそれに対応するコントローラ(例えば、アセンブリ位置コントローラ52およびプローブカード位置コントローラ74)は、一般に、プローブカード32を回路基板66に適切に接触させるために、少なくともZ軸（例えば基準領域76に実質的に直角の方向）に沿ったプローブカード32および回路基板66のどちらかまたは両方の動きを支持しなければならない。前述のように、アセンブリ位置コントローラ52は、チャック26上の回路基板66を回転させるべき角度値の計算に基づいて、回路基板66を回転させることができる。
【００６３】
本明細書内の技術は1若しくはそれ以上のプローブピン要素34をそれぞれの導体パッド72に接触させる工程を開示するものの、本明細書内の技術は、ただ単に対象を位置合わせし、より一般的には、位置合わせのために対象の任意の動きを起動せずに観察領域内の2若しくはそれ以上の対象の位置を学習するために使用できることに注目されたい。1対象の別の対象に対する位置、または単一の対象の位置でさえをも知る工程（光ビーム44の使用に基づいて）は、位置を基準とする多くの用途において有用である。
【００６４】
説明の実施例において、プローブカード32のプローブピンを試験下の回路70の導体パッド72に接触させる工程は、試験設備54が試験信号(例えば、エネルギーまたは出力)を回路基板66に印加し、試験下の回路70に関連づけられた特性を監視するように、それぞれの電気的接続を生成する。例えば、プローブカード32および試験下の回路70の導体パッド72の位置合わせは、試験下の素子（例えば試験下の回路70）から試験設備54に関連づけられた測定装置に物理的パラメータを伝えることを可能とする接触または非接触インターフェースを形成する。物理的なパラメータは電気的、光学的、熱的、機械的、磁気的などであってよい。このように、本明細書内の原理は、試験設備54が、電気的、光学的、熱的、機械的、および磁気的などの異なる種類のエネルギーまたは信号を、それに対応するチャック26上の回路基板66などの対象に印加する用途に拡張できる。
【００６５】
既述のような、ビーム位置決め装置18が光ビーム44を放射して試験下の回路70をトリムするレーザートリマー用途に関して、試験下の回路70をトリムするそれぞれのレーザー装置46はまた、プローブカード32のプローブピン要素34を導体パッド72に位置合わせする基準光ビームを生成する。
【００６６】
回路基板66の試験下の回路70をトリムするために使用されるレーザー装置46に関連づけられたエネルギーのレベルは、レーザー加工装置36のビーム位置決め装置18およびプローブ観察装置28を位置合わせするための基準として使用される、それに対応する光ビーム44よりもかなり高くてもよい。このように、本明細書内の実施形態によるレーザートリマー用途に関して、前記レーザー装置46は2つの目的に役立つ。即ち、レーザー装置46およびそれに対応する光ビーム44は、トリミング、並びに較正および位置合わせの両方の目的を支持する。このような構成によれば、従来のプローブ位置合わせ方法に必要な位置合わせを達成する装置のそれぞれのプローブの種類における物理的な参照基準を含む必要がなくなる。その代わりに、ビーム位置決め装置18によって放射された光ビーム44がレーザートリミングおよびピンとパッド間の位置合わせの両方を支持する。
【００６７】
上述のように、本明細書内の一定の実施形態は、プローブ観察装置28を基準領域76に位置合わせするために、表示画面40上の画像を観察し、プローブカード32、アセンブリ56、および／または光ビーム44の動きを起動するためのオペレータによる介入の可能性を含む。
【００６８】
本明細書内のさらなる実施形態は、レーザー加工装置36が人間のオペレータがほとんど、または全く介入せずに較正および位置合わせを起動する自動化された技術を含む。即ち、工程はソフトウェアによって自動化されている。このような実施形態において、コンピュータシステム38は、i)ウェーハハンドラ20から回路基板66のようなウェーハをアセンブリ56のチャック26上に装填する工程と、ii)ビーム位置決め装置18の囲う領域（例えば基準領域76）に関連して、回路基板66並びにプローブカード32を位置決めする工程と、iii)プローブカード32の位置決めされたプローブピン要素34をそれに対応する回路基板66の導体パッド72に接触させる工程と、iv)プローブとパッド間が接触している間にビーム位置決め装置18を利用してレーザー装置46から照射を放射し、その後囲う領域内のそれぞれの試験下の回路70を加工する（例えばレーザートリムする）工程と、v)プローブとパッド間が接触している間（試験下の回路70に関連づけられた材料を加工する前、最中、または後）、試験インターフェース54を介して試験下の回路70に関連づけられたパラメータ値を測定する工程とを起動する。
【００６９】
上述の実施形態と同様の方法（潜在的にオペレータの介入を使用して）で、自動レーザー加工装置36は、ビーム位置決め装置18とプロービング装置（例えば、プローブカード32および対応する構成要素を含むアセンブリ56）とを含むことができ、そのどちらかまたは両方は剛体フレーム42に固定的に結合されている。剛体フレーム42を基準として利用する工程は、さらに極めて小さな導体パッドおよびプローブピン要素の精密な位置合わせを可能にする。1実施形態において、剛体フレーム42は、防振装置14を介してシステムフレーム10に取り付けられた独立した構造である。
【００７０】
1実施形態によれば、プローブカード32に関連づけられたそれぞれのプローブ先端は、20ミクロン以下の寸法（例えば直径）を有し、導体パッド72は25ミクロン以下の寸法を有し、プローブピン要素34は、XおよびY軸上に4ミクロンの公差内で位置合わせすることができる。プローブピン要素34（例えばプローブカード32上の）は、レーザー加工装置36のZ軸に対して10ミクロン以内に位置合わせできる。
【００７１】
上述の実施形態の変形として、回路基板66は、テープフレーム内のテープ上で運搬されるウェーハであってもよく、テープおよびテープフレームと共にレーザー加工装置36のそれぞれのプロービング装置上に装填されてもよい。このような実施形態において、テープ上で運搬されるウェーハはダイスウェーハである。
【００７２】
回路基板66のトリミングを補助するために、レーザー加工装置36は、回路基板66を加熱する1若しくはそれ以上の加熱要素を含んでもよい。例えば、レーザー加工装置36のプロービング装置は、レーザー加工に先立って試験下の回路70を加熱するためのホットチャック（例えば加熱要素（図示せず）を有するチャック26）を含んでもよい。
【００７３】
一定の状況下において、単一の1.047ミクロンのレーザーパルスが、デジタル／アナログ変換器(DAC)のような試験下の回路70の出力レベルを変化させ（トリム調整範囲から外し）、トリム手順を損なわせることがあることが観察されている。具体的には、50ナノ秒のパルス幅および7ミクロンのレーザー・スポット・サイズが利用された。これは光電効果であると考えられる。この効果は、室温（26C）において行われたトリミング動作中に観察された。さらなる調査の結果、ウェーハ／素子の温度がDACの出力が影響されるエネルギーレベルに直接作用したことが判明した。
【００７４】
熱感度試験データによって素子の温度を制御することにより、望ましくない光電効果による外乱の反応が影響され、最小限に抑えられ、試験およびレーザートリム加工を順調に継続および完了させることが可能となることが判明している。ウェーハ66はホットチャック26上に取り付けられ加熱され、素子70は集束したパルス・レーザー・ビームによって照射される。素子70の温度が光電効果を低減するように制御され、素子70が設定値にあわせてトリミングされる間、ビームのパルスエネルギーは許容可能なトリミングのための加工範囲内に設定される。素子70の温度は、筐体の周囲温度およびホットチャック26の組み合わせによって制御される。一般に、ウェーハ／素子の温度が高いほど、素子の動作に不適切に作用する（例えば、DAC回路のレベルを変化させる）ために必要なエネルギーが高い。25Cのような低温において、ウェーハ／素子の動作は、0.5ジュール程度の低いエネルギーにおいて作用される。125Cにおいて、素子の動作は2.2ジュールまでのパルスエネルギーによってさえ作用できなかった。
【００７５】
［種々の実施形態のさらなる説明］
＜ステージ＞
一般に、精密な位置決めを支持する任意の可動アセンブリ（例えば高速ステージ）は、ステージ22として使用できる。1実施形態において、多軸動作コントローラによって駆動される高精度、高耐加重の一体型ステージ22が使用される。1実施形態において、ステージ22は、0.02ミクロンのXおよびY方向ステップ分解能、250msステップおよびセトリング時間、約+/-2.0ミクロンの位置決め精度、約0.25ミクロンの再現性、0.5ミクロンのZ軸位置精度、および10マイクロラジアンのシータ精度の性能パラメータを支持する。精度を改善するために、ステージ移動誤差を使用して位置系統誤差を補正できる。
【００７６】
ステージ22上に取り付けられたチャック26は、チャック26の表面を実質的に歪ませずに高い合成プローブ加重に耐えられるように設計されている。例えば、1実施形態において、100mm半径当たり10ポンドの合計力は5ミクロン未満のチャック表面の歪みを生じさせる。
【００７７】
＜プローブカード＞
プローブカード32に関連づけられたプローブ・カード・フレーム30は、少なくとも1つの電動式垂直ステージ（プローブカード32のZ方向の動きを支持する）に取り付けられ、約0.5インチの潜在的総行程を有する。プローブカード32を移動させる電動垂直ステージは、プローブカード32のそれぞれのプローブピン平面の高さを加工領域の高さに設定し、プローブピンを加工領域から持ち上げるように構成されている。好ましくは、プローブカード32に関連づけられたプローブ・カード・フレーム30は、第2の電動垂直ステージ（プローブカード32の動きをZ方向にさらに支持する）に結合されている。
【００７８】
1実施形態において、プローブカード30は、4.5〜12以上の幅などの異なるサイズのカードを収容できる。カードは、異なる種類の材料から製造でき、PCB（プリント回路基板）および薄膜カードのような異なる構成で製作でき、異なるピン配置および様々な種類のプロービングピンを含むことができる。一般に、プローブカード30は、プローブピンに大まかに位置が合い、精細位置合わせ装置を含んでもよい。プローブ・カード・フレーム30からプローブカード32を取り外し、異なるプローブカード32を再度挿入したとき、それぞれのプローブピンの移動誤差が生じることがある。このように、プローブカードがプローブ・カード・フレームに新たに挿入される度に、それぞれのプローブピン先端の位置は精密に決定されなければならない。
【００７９】
＜プローブ観察装置＞
1実施形態において、プローブ観察装置28（図4〜図7により具体的に示すように）は、ステージ22に固定的に取り付けらている。
【００８０】
ここで図4を参照して、プローブ観察装置28は、ステージ22（図示せず）の動きによってプロービング装置16のX、Y、Z空間内を併進して、高倍率視野80および／または低倍率視野82を位置決めして、プローブカード32に関連づけられた接触プローブピン34の配列を観察し、少なくとも1つのプローブピン34の画像を生成することができる。
【００８１】
図5に示すように、プローブ観察装置28は、ビーム位置決め装置18によって生成された動的基準ビームなどの光ビーム44からの照射を検出する。プローブ観察装置28によって検出された動的基準ビーム（例えば光ビーム44）の位置は、プローブ観察装置28の視野内に対象の位置を特定するために使用することができる。
【００８２】
図6を参照して、低倍率プローブ観察路は、その代わりに、それぞれのウェーハを観察するためにも使用される同軸照明器（例えば、ビーム位置決め装置18またはビーム位置決め装置の近傍にある光源から）によって照明してもよい。このような場合、同軸照明器は、プローブピン34にとって背面照明83となり、プローブカード32上のプローブピンの輪郭画像を生成する。この輪郭画像は、プローブピン配列の位置を見出すために使用できる。
【００８３】
場合によっては、プローブカード32上のプローブピン34の輪郭画像は、対応するプローブピン先端の表面の詳細を示さないであろう。背面照明された輪郭画像は、正面から照明された画像と組み合わせることができる。同軸照明器のレベルは、プローブ観察装置28の感度に依存して調節できる。
【００８４】
背面照明技術はまた、高倍率プローブピン観察工程（図5）にも用いることができる。しかし、このような場合、背面照明のための照度は十分ではない。さらに、正面側照明（例えばプローブ観察装置28と同じ側からの照明）は、プローブピン先端の表面のような対象の画像のより詳細を支持できる。
【００８５】
ここで図7を参照して、1実施形態によるプローブ観察装置28は、プローブカード32のプローブピン先端を観察するためのそれぞれの視野80を支持する高倍率対物レンズ84と、視野80を照明する高倍率照明装置と、視野80内の対象に基づいて画像を生成するように構成された画像検出器（例えばカメラ86）とを含む。さらに、1実施形態において、プローブ観察装置28は、プローブカード32のプローブピン先端を観察するそれぞれの視野82を支持する低倍率対物レンズ88と、視野82を照明する低倍率照明装置と、視野82内の対象に基づいて画像を生成するように構成された画像検出器（例えばカメラ86）とを含む。
【００８６】
上述のようなプローブ観察装置28は、それぞれ高倍率および低倍率光路と、それぞれ高倍率および低倍率照明器光路とを含み、それぞれ視野82および80を画像検出器（例えばカメラ86）上に投影する。高倍率光路および低倍率光路については、以下により具体的に説明する。
【００８７】
1実施形態において、視野82および80は同一平面上にあり、チャック26の表面の数ミリメートル上に位置する。ステージ22は、プローブ観察装置28の動きを起動して、それぞれの視野をレーザートリム加工平面の高さ、またはビーム位置決め装置18に関連づけられたレーザートリム加工平面に対するその他の高さで焦点を合わせる。プローブ観察装置28はまた、視野80内の少なくとも1つのプローブ先端、および視野82内のプローブ先端配列の少なくとも一部を投影できる。
【００８８】
1実施形態において、光ビーム44内の照明器の照射およびビーム位置決め装置18から放射された照射の両方を検出可能なカメラ86である。光ビーム44の照射がIR（赤外線）であるとき、IRを検出可能なCCD（荷電結合素子）カメラ86を使用して、カメラ86に関連づけられた検出器に対する潜在的破損を最小限に抑えるために遮断フィルターによって光ビームの減衰を可能とすることができる。1実施形態において、カメラ86は、小型のハウジングを有する1/2インチ検出器である。
【００８９】
例えばラテラル効果光ダイオード（LEP、PSDなど）または分割セル検出器（例えば、2分割セルまたは4分割セル）のような、光ビーム44内の照射を検出可能で、基準領域76内の光ビーム44の位置に応答する光学検出器90が使用される。この実施形態において、照明器の照射を検出可能で撮像光路が検出器の光路と位置合わせされたカメラは、視野内の少なくとも1つのプローブピン先端を撮像する。
【００９０】
少なくとも1実施形態において、カメラ86の視野は、高倍率および低倍率照明器の状態を切り替えることによって、高倍率光路と低倍率光路間で切り替えることができる。例えば、高倍率撮像について、高倍率照明装置が点灯している時は、低倍率照明器は消灯している。逆に、低倍率撮像について、低倍率照明器が点灯している時は、高倍率照明器は消灯している。
【００９１】
通常の室内照明条件において、この設定は高倍率光路と低倍率光路間でクロストークを生成することがある。しかし、暗いシステムキャビネット内に組み込まれたとき、カメラ86は効果的に機能する。1実施形態において、視野82および80は、高倍率照明から低倍率照明視界へ、および低倍率照明から高倍率視界へのクロストークを制限するために十分に離れている。
【００９２】
プローブ観察装置28に関連づけられた高倍率照明器および低倍率照明器は共に、簡単なビームの組み合わせを支持するように構成された切り替え式LED（発光ダイオード）などの660nmの光源を利用する。しかし、ある種のプローブカード32については、隔離をさらに高めるために、その他の実施形態は異なるLED（例えば、帯域通過フィルターを伴う高倍率および低倍率の660nmおよび525nmのLED）の使用を含む。各投影光路は、その他の照明器からの照射を遮断するために追加のフィルターを含むこともできる。もしくは、立方体光線分割器92は、帯域通過分離を提供するために二色効果光線分割器であってもよい。
【００９３】
＜高倍率光路＞
再び図7を参照して、高倍率プローブカメラ光路の実施形態は、以下の通りである。視野80は、10倍率対物レンズ84を有するカメラ86上に投影される。対物レンズ84は、標準顕微鏡対物レンズ、または縮小サイズ用であってよく、標準顕微鏡対物レンズよりも短い行程長を有してもよく、アクロマートなどの市販の要素で構成されてもよい。好ましくは、高倍率対物レンズ84は、約0.18以上の開口数を有するテレセントリック対物レンズである。高開口数は、焦点高さを正確に決定するために使用することのできる浅い焦点深さを提供する。高倍率光路は、プレート光線分割器94によって屈折し、開口絞り96および遮断フィルター98を通過し、屈折鏡100によって屈折し、最終的に光線分割器92によって再度屈折する。
【００９４】
光線分割器94は、視野80内に同軸照明を生成するために、光源102から光線分割器94を通って伝播することによって、LEDからの光によって視野80を同軸に照明するために使用される。光源102（例えばLED）は、660nmのウルトラブライト赤色LEDが好ましいが、カメラ86によって検出するプローブカード32のプローブピン先端を照明するために十分な任意のLEDであってよい。好ましくは、LED光源102からの光は、集光器104によって集光され、拡散器106によって拡散されて、明るい均一な、高NA同軸照明を提供する。
【００９５】
1実施形態において、屈折鏡100は、高倍率画像の低倍率画像との位置合わせに使用される。光線分割器92は、低倍率光路および高倍率光路を組み合わせる立体光線分割器である。高倍率照明および低倍率照明が異なる波長で動作するとき、立体光線分割器92は、効率を高めるために非偏光型が好ましく、好適なダイクロイック型であってよい。立体光線分割器92は、高倍率光路および低倍率光路の効率に従って、50%以外の分割比を有することができる。基本的な50%非偏光光線分割器を使用して十分な照明が生成できることが期待される。
【００９６】
高倍率光路は、ビーム位置決め装置18によって放射される光ビーム44（例えば基準ビーム）の強度を低減するための遮断フィルター98を含んでもよい。基準光ビーム44がIRレーザーからであるとき、遮断フィルター98は標準IR遮断フィルターであってよい。532nmなどの他の波長について、レーザー線遮断フィルターまたはダイクロイックを使用して、プローブ観察装置28の撮像効率を許容できないほどに低減させずに光ビーム44を十分に減衰させることができる。1実施形態において、遮断フィルターは、カメラ86に恒久的に取り付けられてもよい。多くのカメラが既にIRレーザーに対して遮断フィルターとして機能することのできるIRフィルターを含む。
【００９７】
光ビーム44の減衰は、レーザー装置からカメラ86までのそれぞれの光路の任意の点において、フィルター、開口部、部分伝達光学素子、および回折装置などの1若しくはそれ以上の光学装置によって達成できる。1実施形態において、光ビーム44を生成するレーザーは、ビーム位置決め装置18内のAOMおよびプローブ観察装置28内の遮断フィルターによって減衰する。
【００９８】
＜低倍率光路＞
図7に示すように、低倍率プローブカメラ光路の実施形態は、屈折鏡と、視野82をカメラ86上に投影する1倍低倍率対物レンズ88とを含む。1倍率マイクロ対物レンズ88は、市販の在庫レンズアセンブリであってよい。1倍率対物レンズ88の後に、低倍率光路が、高倍率光路および低倍率光路を組み合わせる光線分割器92を通過する。選択的に、屈折鏡88は、第3の光線分割器および高倍率照明器と同様の構成の同軸照明器によって置き換えてもよい。
【００９９】
1実施形態において、低倍率照明装置は、低倍率軸を囲む拡散リング光を含む。これについては図8a〜図8dにより詳細に示す。
【０１００】
図8a〜図8dを参照して、リング光装置は、LEDなどの光源110の配列を有する。各光源110は、対応する光導体の配列内のそれぞれの光導体114に連結する光112を生成する。各光導体114は、円筒棒内の伝播を支持し、出力端のベベル切断は内部全反射（Total Internal Reflection: TIR）を支持する。1実施形態において、ベベル切断は約55度である。
【０１０１】
光源110が点灯しているとき、光112は各光導体114の円筒側壁から出て、反射体116に向かって撮像軸に直進および横行伝播する。同時に、光導体114を出る光112は、光導体側壁の焦点屈折力によって拡散する。それぞれの光導体114からの拡散光は、光軸と交差し、細長い部位を有する拡散偏向体116の内部環状反射面に照射する。環状面は、それぞれの画像領域に向かって光を広く偏向するように図8dに示すような円錐形状であってもよい。拡散光ビームの配列の重ね合わせは、拡散反射リング116を均一に照明する。1実施形態によれば、拡散反射リング116は、少なくとも部分的に拡散して環状拡散器116からの光112を弱く分散して、低倍率観察領域に照射する。拡散反射体116の内部反射面は、金属仕上げ面、または人工的な高効率拡散反射膜または本来的な拡散反射材料などの応用拡散反射材料で製作することができる。
【０１０２】
＜ビーム位置決め装置＞
ここで図9を参照して、1実施形態において、ビーム位置決め装置18（例えばビーム位置決め装置18）は、トリムコントローラ118と、ビーム供給光学素子120と、システムコントローラ122と、撮像装置48（ウェーハ観察光学素子およびそれに対応するカメラ）と、加工レーザー46とを含む。このような実施形態において、幾つかの光路が、直径約14mmの加工領域内の位置に方向づけられる。光路は、高倍率および低倍率ウェーハ観察装置と、レーザー加工ビーム装置と、レーザーアイ縁部検出装置と、新奇の動的基準光ビームとを含む。光路にとって一般的な要素は、光路を、走査レンズを通って加工領域に方向づける検流計スキャナーである。レーザー、走査機能、パルス制御、およびタイミングはトリムコントローラ118によって制御される。
【０１０３】
ビーム位置決め装置18からプロービング装置16内に取り付けられたウェーハに至るレーザービームの光路は、プロービングおよびレーザートリミングの両方を達成するために適応しなければならない種々の制約を課す。例えば、目標トリミング部位とビームボックスの出力開口部間に配置された機器は、レーザービームの部分を遮蔽し、レーザー加工を妨げる。例えば、ホットチャックを使用してウェーハを加熱するとき、円筒または円錐が走査レンズの出力開口部を囲み、円筒または円錐内の正圧力が空気の流れを生成し、光路上のホットチャックの熱効果を減少させるかもしれない。走査レンズのサイズ、作業距離、並びにウェーハ基板および薄膜素子の鏡面性もまた、目標部位を都合よく照明する能力（例えば簡単なリング光またはその他の市販のマシンビジョン照明器による）を制約する。都合のよいことに、ウェーハ観察は操作レンズを通すので、通常プローブ配列領域と位置合わせされている加工領域は、検出器または加工領域から離れる基準動作が必要ないように観察することができる。1実施形態において、レーザー加工ビーム（例えば光ビーム44を生成するレーザー源からの）は、それぞれのウェーハ24に関連づけられた材料特性およびトリム装置パラメータを変更するために、ビーム位置決め装置18によって目標位置に方向づけられる。
【０１０４】
ビーム位置決め装置18によって（例えば、からその他の好適な減衰レベルを有する光ビーム44を生成するレーザー源から）放射された光ビームは、基準構造縁部上で走査できる。光ビーム44に対する縁部の位置を精密に決定するために反射光が検出される。1実施形態において、改善された高速縁部走査は、少なくとも5〜10kHzの1kHzよりも大きなレーザーパルス数によって行われる。
【０１０５】
＜動的基準ビーム＞
説明のように、ビーム位置決め装置18の新奇の特徴は、動的基準ビームとして機能する光ビーム44である。それぞれのレーザー加工ビーム光路は、減衰器によって減衰し、光ビーム44を生成する。1実施形態において、光ビーム44を減衰する減衰器は、それぞれのビーム光路に位置する音響光学変調器である。ビーム位置決め装置によって放射された動的基準ビームは、ウェーハ24上の加工装置のレーザー加工ビームと同一の光源から生成される。基準として使用される光ビーム44は、さらに減衰する。1実施形態によれば、動的基準ビームは、フィルター、またはレーザービーム光路内および／またはプローブ観察装置28内のピンホールなどの非偏向光学素子によって減衰できる。動的基準は、ビーム位置決め装置18に関連づけられたそれぞれのビーム供給光学素子によって減衰したレーザーのスポット内に形成される。
【０１０６】
光ビーム44（例えば動的基準ビーム）は、ビーム位置決め装置18によってそれぞれの基準領域内の所定の位置に方向づけられる。その後、プローブ観察装置28は、それぞれ高倍率視野80および低倍率視野82内の位置に移動して、基準領域内の所定の位置において光ビーム44を観察する。
【０１０７】
1実施形態において、光ビーム44の所定の位置は、ビーム位置決め装置18の中心座標および現在の焦点である。基準領域は、加工領域の少なくとも一部を含み、加工領域内であってよく、またはある程度加工領域を超えてもよい。減衰したスポットは、破損を伴わずに、またカメラ内の飽和効果に起因する過度の画像破損を伴わずにプローブカメラ上に投影される。1実施形態において、レーザースポットは、高倍率対物レンズを有するプローブ観察装置によって撮像される。
【０１０８】
動的基準は、ビーム供給光学素子によって、基準領域内の基準位置に方向づけられ、プローブカメラ装置によって撮像される。1実施形態において、それぞれのレーザー装置によって生成されたレーザースポットは、高倍率対物レンズ64を有するプローブ観察装置28によって撮像される。レーザースポットの焦点および屈折力は、画像のスポットサイズおよび明るさを変化させるために調節できる。例えば、ビームは、ステージ22をZ方向に移動させることによって焦点をずらすことができる。光ビーム44の屈折力は、投影されたスポットが投影されたプローブピン先端とほぼ同じサイズおよび明るさであるように調節される。別の実施停滞において、スポットサイズは、それぞれのより低い屈折力レベルにおいてより良好にかつより小さく焦点することができる。
【０１０９】
プローブ観察装置28によってプローブピン先端の画像が撮像される。基準領域内の少なくとも1つのプローブピン先端の位置が、基準位置における動的基準スポットのプローブカメラ画像の位置、プローブピン先端の画像、およびプローブ観察カメラのそれぞれの位置に基づいて検出される。プローブピン先端の位置は、少なくとも1つのプローブピン先端に対して決定される。1実施形態において、動的基準レーザースポットは、単一の画像内において、その他のプローブ先端と同時に撮像される。さらに、プローブ先端は、プローブ観察装置28によって生成される異なる画像内で観察できる。
【０１１０】
動的基準の複数の画像（例えば、基準領域内の所定の位置における光ビーム44）は、例えばステージ22をZ方向に移動することによって、異なる焦点高さを得ることができる。焦点を通過して投影されたスポットのサイズまたは投影されたスポットのピーク照射を使用して、動的基準のビームウェストを見出すことによって加工平面の高さを決定できる。例えば、ビーム位置決め装置18に関連づけられた加工平面の高さは、光ビーム44の測定された最小のスポットまたは最も高いピーク照射に対応することができる。
【０１１１】
もしくは、複数の高さにおいて取られたデータを多項式に当てはめて最良の焦点を決定してもよい。ピーク照射を正規化し、所定の照射断面寸法を測定することによって、またはピーク照射に対する照射断面寸法を測定することによって、スポットサイズを画像から測定できる。同様に、焦点を通過したピーク照射は、直接測定によって、またはピーク照射を正規化するために必要な減衰によって決定できる。種々のアルゴリズムを使用して、加工平面を検出するときの速度および精度を提供できる。例えば、粗焦点によって精細焦点の狭めた対象範囲を決定できる。
【０１１２】
動的基準ビームは、基準領域内の任意の位置に方向づけることができる。このようにすれば、プローブピン配列のパターンに拘らず、プローブパターン内の分かりやすい位置に基準ビームを発見することができ、プローブとの物理的干渉を回避できる。動的基準ビームを複数の位置に方向づけることもでき、視野に対して複数の位置を決定することもできる。複数の位置を使用してピンの相対位置を決定することができ、レーザースポットの基準領域の相対位置を決定することもできる。
【０１１３】
ステージを駆動してプローブ観察装置28をそれぞれの視野内に位置づけて、基準領域の複数の位置を含むことができる。光ビーム44に関連づけられたレーザースポットを視野内の基準位置に方向づけることができる。複数の位置が1より以上の加工領域内に決定されるように、基準位置の位置を決めてもよい。複数の位置を使用して、プローブ観察領域よりも大きな領域上にレーザースポットの基準領域位置を決定してもよい。複数の位置を使用してステージ位置に対する基準領域位置を決定してもよい。
【０１１４】
レーザースポット位置を使用して、視野、ステージの動き、または走査領域のうち1若しくはそれ以上のものの縮尺、回転、斜行、または歪み、を決定することができる。
【０１１５】
＜ウェーハ観察装置＞
ビーム位置決め装置システム18は高倍率カメラおよび低倍率カメラと同軸照明器具とを有する「レンズ越しの」ウェーハ観察装置を含む。ウェーハ観察領域位置は、加工領域と関連してレンズの光学収差に適応する。ウェーハ24の特徴が撮像され、視野内の特徴の位置が画像処理装置50によって決定される。システムコントローラ122は視野内のウェーハの特徴の位置、加工領域内の視野の位置、およびステージの位置を使用して、加工領域に対するウェーハ上の導体パッドを検出する。
【０１１６】
レンズ越しの観察のための目標部位を照明するために、好ましくはLEDのような狭帯域照明源を有する同軸照明器を使用できる。LEDの波長は、例えば1047nmまたは1064nmの加工ビームを有する880nmのLEDのような加工ビームの波長に近くてよい。場合によってはその他のLED波長を使用してもよく、例えば、523nm、532nm、1.32ミクロン、1.343ミクロン、またはUV、可視光線、または赤外線波長などの代替の加工波長が使用される。都合のよいことに、同軸照明器は、プローブ観察カメラの感度範囲内であってよい。
【０１１７】
＜ビジョンプロセッサ＞
図10を参照して、プローブ観察装置のカメラは、ソフトウェア制御されたビジョン処理基板（例えば画像処理装置50）とインターフェースする。好ましくは、プローブ観察装置およびウェーハ観察装置、並びに選択的OCRカメラは、例えばCognex 8100型のような単一のビジョンプロセッサによって制御される。ビジョン基板は4若しくはそれ以上のカメラとインターフェースで切ることが好ましい。
【０１１８】
高倍率プローブ観察照明器および低倍率プローブ観察照明器は、少なくとも1つの高倍率照明器と1つの低倍率照明器間を切り替えることのできる制御基板から直接制御される。コントローラはまた照度をも制御することが好ましい。好ましくは、同一の基板が、高倍率ウェーハカメラおよび低倍率ウェーハカメラの両方によって使用される単一のビームボックス照明器に対して、制御された照明強度を提供する。好ましくは、基板はまた、選択的OCRモジュール上の遠視野および近視野照明をも制御する。全てのカメラおよび照明器が同一の基板によって制御されることが最も好ましい。
【０１１９】
装置は、高倍率ウェーハ用、低倍率ウェーハ用、OCR用、および高／低倍率プローブ用の機能を有する4つの制御されたカメラを含んでもよい。全てのカメラは1/2インチの、約768(h)×494(v)の有効ピクセルを有するBW CCDであることが好ましい。
【０１２０】
全てのカメラの一般的な視野および照明は以下の通りである。
【表１】
2009512230.tif 000002
【０１２１】
＜パッド／プローブ間位置合わせ＞
ステージ22によって位置決めされたプローブ観察装置28は、プローブ先端および基準領域の片側からの動的基準の両方の画像を提供する。ウェーハ観察装置は、基準領域のもう一方の側（例えばビーム位置決め装置18の側）から較正された加工領域に関連したウェーハの特徴の画像を提供する。1若しくはそれ以上の実施形態によれば、較正された加工領域内の位置に精密に対応する基準領域内の動的基準位置は、基準領域内においてプローブピン先端およびウェーハの導体パッドの位置を関連づけるために使用される。従って、動的基準と共にプローブピン観察およびウェーハ観察の両方を使用することによって、プローブピン先端位置およびプローブパッドは相互に位置合わせされ、正確なピン／パッド間配置が可能となる。
【０１２２】
プローブ位置合わせの精度は、部分的には動的基準位置と「レンズ越し」のウェーハ画像の位置の関連に依存する。縁部検出装置を使用して、基準構造の縁部を走査して、加工ビームに対する加工領域内の基準構造の位置を決定することで、加工領域が較正される。縁部の位置はまた、ビジョン処理装置によってウェーハ観察カメラの視野内にも検出され、加工領域とウェーハ観察領域軸間の位置誤差が決定される。ウェーハ観察領域および加工領域は、次に、異なる波長で照明し加工することに起因して走査レンズ内の色収差を含むかもしれない位置誤差を除去するために関連づけられる。
【０１２３】
より具体的には、L字状の位置合わせ目標のような位置合わせ特徴は、1若しくはそれ以上の素子（例えば、各々が1若しくはそれ以上の関連づけられた位置合わせ目標を有するウェーハのダイサイトの配列）を含む基準領域内において選択できる。一緒に加工されるべき幾つかの素子の群は、「網目」を形成する。各網目の選択された位置合わせ特徴は、例えば、目標縁部上の減衰した加工ビームを走査し、反射した照射を検出することによって、またはマシンビジョン装置を使用することによって、加工される網目の素子を位置合わせするために使用される。位置合わせようの特徴の位置に基づいた測定を使用して、必要に応じてｘおよびｙ偏りまたはシータ回転誤差補正して、網目内の各素子に対する加工ビームの良好な位置合わせ精度を提供することができる。網目は加工されるべき素子の位置のみを含んでもよく、または加工されるべきでない位置（素子または素子以外のもの）と加工されるべき素子位置との組み合わせを含む「部分的網目」であってもよい。一般に、シリコンウェーハのような基板の中心にある網目は加工されるべき素子のみを含むのに対して、縁部付近の網目は部分的網目（例えば、ウェーハ縁部の非機能的ダイまたは空き位置）であるかもしれない。各網目内の位置合わせ用の特徴は、自動的であり、位置合わせ方針の入力、装置の精度、および各網目内の加工されるべき素子の位置に基づくことが好ましい。例えば、各網目において十分な数の特徴を選択して、位置合わせ用の特徴が最大距離（精度のために）離れているように位置合わせ方針（即ち偏りのみ、偏りおよびシータなど）を実行して、加工されるべき素子からのみ位置合わせ用の特徴を選択することによって部分的網目に適応する。
【０１２４】
パッドの位置は、既知であるか、基板上の素子について学習される。複数の同様な素子が、基板上の、基板の基準特徴に対して既知の位置に配列されていてもよい。従って、基板上の既知の一定の配列内の任意の素子のパッド位置は、ウェーハの位置合わせ用の特徴に対して決定できる。プローブは、単一素子、素子の一部、または基準領域内の複数の素子のパッドに位置合わせできる。ウェーハの位置合わせよう特徴は、ビジョンテンプレートとって検出可能で訓練可能な任意の特徴であってよい。一般的には、基板上の全てのパッドの位置を決定するためには、基板の位置合わせで十分であるが、素子の位置が既知の配列内ではない、または一定の配列内ではないなどの場合、十分な精度のためには、各素子を各素子上の固定された基準特徴と個別に位置合わせする必要があるかもしれない。例えば、ダイス上に切断されてテープ上で運搬されるウェーハの位置は精密には知られていないかもしれず、個別に位置合わせされるかもしれない。
【０１２５】
選択的なマシンビジョンの焦点ルーチンを使用して、異なる厚さのウェーハに適応し、装填された各ウェーハについて補正されたZ焦点位置を提供することができる。ウェーハはZ軸上を前進し、ウェーハ画像の焦点の値が測定され、以前の値と比較され、各Zステップについて格納される。焦点の値が減少していると決定され、最大値が特定されていない場合、Z位置は開始時の値にリセットされ、ステップは逆方向に継続される。焦点の最大値が特定されたあと、格納された焦点の値の補間法に基づいて、最良の焦点Z位置が決定される。都合のよいことに、必要なステップ数を比較的小さなステップ数に限定するためにZステップのサイズを十分大きく設定することで装置の処理能力を改善でき、同時に少なくとも1つのステップが装置の精度を維持するための最良の焦点位置に十分近いように十分小さく設定できる。
【０１２６】
取り付けられたウェーハは、ウェーハの画像およびウェーハ縁部のマシン・ビジョン・モデルに基づいて3つのウェーハ縁部点を決定することによって、選択的に中心あわせできる。先ず、低分解能探索ルーチンを使用して、ウェーハノッチ位置と直行する（かつそれを除外する）3つの縁部を見つけることができる。探索開始時の位置から約15度までの代替位置を使用してもよい。探索は、ウェーハ縁部位置が確実に決定されるまで各位置において外向きに放射状に実行でき、例えば、外側ウェーハ縁部と類似しているかもしれないウェーハ中心に向かう任意の目標を除去することによって実行できる。3つの縁部位置に基づいて、ウェーハ位置合わせ用の特徴を正確に見つけるために、ウェーハの中心位置および直径が使用される。ウェーハ画像内の位置合わせ用特徴の位置の誤差を低減することによって、その特徴に対するマシンビジョンの位置合わせ速度が改善される。マシンビジョン装置は、ウェーハの特徴、位置合わせ用ダイの特徴、または処理可能なダイの特徴に基づくビジョンテンプレートを使用して、加工される配列を精密に位置合わせするための特徴の位置および向きを決定することができる。
【０１２７】
＜トリムコントローラ＞
トリムおよび試験装置のトリムコントローラ118は、主としてビーム位置決め装置18に関連づけられた検流計をXY平面内で移動させる役割を担う。場合によっては、検流計は可能な限り短時間で新しい位置に位置決めされる。検流計が新しいトリム開始位置に移動したので、またはユーザーがダイの特徴を特定の位置において見たいので、しばしばこれが行われる。別の場合において、検流計は一定速度である軌道に沿って移動する。一般的な軌道は、トリムの区間またはダイの位置合わせの走査である、直線である。トリムの期間中、コントローラは、コントローラを進行中のトリムを停止することのできる外部試験器と接続してハンドシェーク信号を生成する。
【０１２８】
トリムコントローラ118の機能の1つはダイ上に位置する目標の走査である。コントローラは、光検出器によって反射エネルギーからデータを取得する間、線に沿って減衰したレーザースポットを走査する。一定のサンプルレートで等距離のデータ点を収集するために、走査は一定の速度で実行される。ダイ（即ち軌跡）上の想定される特徴の実際の位置を決定するために、取得された信号は1若しくはそれ以上の移行について分析される。
【０１２９】
トリムコントローラ118は、ビーム位置決め装置18から放射されたビームの、ある位置から別の位置への素早い移動のために、並びにトリムおよびダイ位置合わせのための一定速度の放射ビームの移動のために、検流計のための位置信号を生成する。トリムについて、トリムコントローラ118は、試験器へのハンドシェーク信号を監視し、生成する。ダイ位置あわせについて、トリムコントローラ118は、光検出器用のサンプルクロックを生成し、取得した信号を読み取り、処理する。最後に、トリムコントローラ118は、トリム、目標走査、またはリンクのブラスト中、レーザー・トリガー・パルスを生成し、AOMを適切に設定する。
【０１３０】
＜システムコントローラ＞
システムコントローラ122は、トリミング加工を実行してプローブピンをウェーハパッドに位置合わせし、接触させ、加工領域内で素子を位置決めし、加工ビームを加工領域内の位置に方向づけることによって素子要素を加工する。システムコントローラ122は、プローブ装置16、ビーム位置決め装置18、および測定装置54と信号を送受信する。システムコントローラ122は、それが実行するトリミング手順を考察することで最もよく理解される。
【０１３１】
＜設定＞
図11を参照して、既知の製品について、工程124において製品の種類が選択され、工程126において製品設定が検索される。製品設定は、プロービングパラメータ128と、プローブ先端パターン情報、基準位置、照明器設定、およびレーザー設定などのプローブ観察設定130とを含む。工程132および134において、プローブカードおよび関連した取り付け金具（ある場合は、取り付けレールなど）が、プローブカードの位置合わせに関する選択的標準プローブフレーム高さおよびプローブカードに対応したプロービングパラメータと共に特定される。多くの種類の素子を加工する装置について、選択過程は、素子の種類の入力に基づいて、装置がカードおよび取り付け金具を特定するように、部分的にまたは完全に自動化されてもよい。工程136において、プローブカードがプローブ・カード・フレームに取り付けられ、選択的に工程138において、フレームが標準高さに駆動される。
【０１３２】
プローブカードを挿入した後、かつ任意の素子をプロービングし加工する前に、工程140において、装置は、ピン配列が認識され、配列が正しいプローブカードに対応することを、ビジョン装置と確認することができる。もしくは、任意の時点でプローブカード認識マーク（例えば英数字ストリング、バーコードなど）を読み取り、または走査してカードの種類を確認してもよい。プローブカードが確認できないならば、142に示したように位置合わせが失敗している。最終位置合わせの前に、破損および汚染について、プローブピンをさらに検査してもよい。プローブピン検査は、直接検査、または高倍率または低倍率プローブ観察画像の検査であってよい。
【０１３３】
製品が工程144に示すように新しく見学習の製品であるとき、オペレータは学習手順においてプロービングパラメータを取得する。この手順は、新しいウェーハを装填する工程と、位置合わせ目標部位に操縦する工程146と、自動焦点を実行する工程148と、照明を詳説する工程150と、位置合わせ目標を定義する工程とを含む。ビジョン装置は次に、位置合わせ目標152の最適化されたテンプレートを作成する。さらに、ウェーハを位置合わせ目標に位置合わせし、次にステージおよびウェーハ観察視野を移動させて1若しくはそれ以上のパッドを含むことによって、プローブパッドの位置を学習することができる。各パッドが視野内で位置合わせされ、パッドの位置が格納される。格納された学習されたパッド位置を使用して所望のピン先端位置を決定できる。プロービングパラメータが格納され、オペレータは自動プローブ位置合わせに進む。
【０１３４】
＜プローブ位置合わせ＞
工程154において、加工レーザーは、音響光学変調器によって低出力動的基準ビームに減衰する。それは基準領域内の基準位置に方向づけられる。工程156において、ウェーハステージは、基準位置を含むように高倍率視野80を位置決めする。ウェーハチャックに対する焦点高さをリセットできる。カメラがレーザースポットの画像を撮像し、視野内の基準位置の位置が決定される。レーザースポットの画像を取得する工程は、ピン先端およびレーザースポットの両方を含む画像を撮像することによって基準ピン先端の画像を取得する工程、および単一画像内のピンおよびレーザースポットの位置を決定する工程を組み合わせてもよい。
【０１３５】
工程168において、低倍率照明器は、プロービングパラメータに従って低倍率視野を照明するように構成されている。工程170において、ウェーハステージは、4.8mm×6.4mmの低倍率画像の視野を位置決めして、プローブピン先端配列の少なくとも一部を含み、視野の画像が撮像される。1若しくはそれ以上のプローブピン先端は、低倍率画像に基づいて決定され、従って、プローブ先端配列の位置および向きが決定される。カメラおよびプローブ先端の相対高さは反復調整でき、焦点の合った画像を取得するために撮像できる。プローブピンのパターンを基準データと比較して、そのパターンが所望のパターンに一致するかを決定できる。また比較によって、所定の位置から外れているピン先端を見つけることでプローブピン配列の潜在的な破損を特定できる。
【０１３６】
場合によっては、プローブピンが初期に十分な精度でプローブ・カード・フレーム内に位置するとき、低倍率視野内にピン先端の位置を決定する工程は、必要ではない。この場合、プローブ先端は、高倍率視野内に確実に位置決めすることができ、または探索方針を使用して近傍のピン先端を見つけることができる。
【０１３７】
工程172において、高倍率照明器が、高倍率視野を照明するように、プロービングパラメータに従って構成されている。工程174において、ウェーハステージは、0.48mm×0.64mmの高倍率画像の視野が少なくとも1つのプローブピン先端を含むようにプローブカメラ装置を位置決めする。プローブカメラ装置は、プローブピン先端に対してZ軸上を移動でき、プローブピン先端の高さはプローブピン先端の複数の画像から決定できる。少なくとも1つのプローブピン先端の1若しくはそれ以上の画像が撮像され、プローブピン先端の位置が高倍率画像から検出される。
【０１３８】
第2のプローブ先端を高倍率対物レンズによって撮像および検出でき、プローブ先端配列のシータの向きが精密に決定できる。高倍率対物レンズによって第3のプローブ先端を撮像および検出でき、少なくとも3つのプローブ先端の同時平面を決定できる。高倍率対物レンズによって複数のプローブ先端を撮像でき、最もよく適合する位置および向き、および平面を決定できる（工程176）。
【０１３９】
＜トリム加工＞
加工中、例えば、プローブ先端の画像を取得する工程、レーザースポットの画像を取得する工程、またはプローブ先端の配列の画像を取得する工程のような、幾つかの位置合わせ工程を繰り返すことが望ましいかもしれない。精度を向上させ、または汚染または破損を検査するためにこれらの工程を繰り返してもよい。
【０１４０】
動作において、トリミング装置は、選択的ウェーハハンドラを含んでもよい。ウェーハハンドラは、ウェーハをキャリアに装填し、それから取り外すロボットを含む。ハンドラ内の種々のステーションは、ウェーハの初期位置合わせおよび光学式文字認識（OCR）を含んで、トリマーへのロボットによる装填に先立ってウェーハを特定し検出することができる。ウェーハハンドラは、露出したウェーハまたはテープフレームに搭載されたウェーハを取り扱うことができる。テープフレーム内のウェーハは、薄切りにし、またはダイスすることができる。
【０１４１】
ここで図12を参照して、工程178において、ウェーハが初期位置あわせ器上に装填されてウェーハが初期位置合わせされ、次に工程180においてOCRが実行される。工程182において、ウェーハは次にウェーハチャック上に搭載され、ステージが、ウェーハ上の少なくとも1つの基準特徴が基準領域内に位置決めされるように、ウェーハを位置決めする。基準特徴の画像がウェーハ観察装置によって撮像される。ステージが、ウェーハ上の少なくとも1つのその他の基準特徴が基準領域内に位置決めされ、少なくとも1つのその他の基準特徴がウェーハ観察装置内で撮像されるようにウェーハを位置決めする。工程184において、ウェーハは、ウェーハ観察領域内の1若しくはそれ以上の基準特徴位置の位置に基づいて決定された加工領域に対する導体パッドの位置によって、位置決めされる。位置決めされた導体パッドはｘ、ｙ、ｚ、およびシータ位置を含むことができる。
【０１４２】
工程186において、ウェーハを3若しくはそれ以上の基準位置において位置決めする工程、およびその位置においてｚ高さデータを取得する工程によってウェーはマップを生成できる。次に、平面または焦点面がｚ高さデータに適合されてｚ高さのウェーハマップが生成される。加工されるべき素子のｚ上の位置は、素子の位置およびウェーハマップから決定できる。
【０１４３】
基板上の選択されたサイト内の素子の基準特徴の高さ（ｚ軸）測定値に基づいた多項式適合法を使用して、焦点マップを生成することができる。測定値は、レーザー縁部走査技術またはマシンビジョン焦点ルーチンに基づくことができる。少なくとも5つのサイトが測定のために選択されるが、総素子数（例えばウェーハ当たりの総ダイス数）までの任意の数のサイトを測定してもよい。測定数を増やすことで精度が向上できるが、それに関連して必要となる時間の増加は装置の処理能力に不利に作用するかもしれない。5つのサイトを選択するとき、その位置は、2つのサイトがｘおよびｙ軸の各々の終点に向かって、1つのサイトが基板の中心付近であることが好ましい。一般に、サイトは精度の要求に基づいて選択されるものの、その他のサイト位置を使用してもよい。5つのサイトによる多項式適合法について、偏り、XおよびYの線形項、およびXおよびYの二乗加算および減算からなる、以下のような方程式1が使用される。
【数１】
2009512230.tif 000003
【０１４４】
7つのサイトを選択するとき、サイトは、例えば基板の周辺の6つのサイトに加えて中心付近にあってよく、多項式適合法について、偏りと、XおよびYの線形および二乗項XおよびYの二乗加算、およびXおよびYの外積からなる、以下のような方程式2が使用される。
【数２】
2009512230.tif 000004
【０１４５】
6つのサイトまたは7つを超えるサイトについて、標準的な技術で方程式1または2を使用して余剰の測定データに適応できる。例えば、6つのサイトを選択するとき、最小二乗適合法によって測定データおよび方程式1が使用される。同様に、8以上のサイトを選択するとき、最小二乗適合法によって測定データおよび方程式2が使用される。
【０１４６】
非線形トポロジーには多項式適合法が好ましいが、基板中央およびｘおよびｙ軸の各終点の測定値によって定義される4象限の各々に従来の線形敵合法を用いてもよい。より高次の多項式の項を使用してもよいが、十分なデータを提供し、許容できる誤差限界内の計算上の高さを制限するためには、より多くのサイトの測定値が必要となるかもしれない。一般に、平坦な平面から低立体規則性（例えば球状円筒形の）を有する少量だけ逸脱する表面を有する装填された基板について、方程式1および2は十分な精度を提供する。
【０１４７】
再度図12を参照して、選択的工程188〜192は、プローブピン配列、個別のピン、またはレーザースポットの再検出を実行して精度を改善し、ドリフトを補正し、またはピンの磨耗、汚染、または破損を検査することができる。
【０１４８】
ウェーハを加工するために、工程194において、ウェーハステージが第1の組の導体パッドを位置合わせされたプローブピンに位置合わせし、ウェーハチャックが持ち上げられてウェーハ表面を焦点内に運び、接触ピンおよびパッドを係合させる。
【０１４９】
工程196および198において、レーザー縁部走査を使用してダイの精細焦点化および位置合わせが実行され、残余位置誤差が決定され、補正される。
【０１５０】
工程200においてダイがトリムされる。トリム切断の形状寸法およびビットサイズ、レーザーQレート、およびパルスエネルギーを含む加工パラメータがコントローラによって設定される。レーザーパラメータは、素子に関連づけられた導体パッドに動的基準ビームを使用して自動位置合わせされた1若しくはそれ以上のプローブピン先端が接触する間、素子の一部を照射することによって素子要素を加工する任意のレーザーのパラメータであると考えるべきである。例えば、レーザーは、UV、可視光線、またはIRであってよく、パルス幅は、単一パルスまたはバースト・パルス・モードの１キロヘルツ〜数百メガヘルツ以上のパルス数で数フェムト秒、ピコ秒〜数百ナノ秒であってよい。1047または1064nmの波長で、レーザースポットサイズは約4.5ミクロンにまで小さくできる。532nmまたは523nmの波長で、スポットサイズは4.5ミクロン未満にでき、約2.3ミクロンにまで小さくできる。405nmの波長で、スポットサイズは4.5ミクロン未満にでき、約2ミクロンにまで小さくできる。粗い、精細な、または中間のパラメータであってよいトリムの任意の1区間のパラメータに従ってパルスエネルギーをさらに設定できる。
【０１５１】
加工パラメータは、さらに、光検出器によってレーザー出力を測定する時間間隔を含んでもよい。時間間隔は事前に設定されてもよく、一連の測定値または反復測定値および統計分析から導き出してもよい。時間間隔の間、少なくとも1つの光検出器の測定値が格納され、2若しくはそれ以上のトリム切断の出力エネルギーを設定するために、格納された値が使用される。時間間隔の間、少なくとも1つの光検出器の測定値に関連づけられた測定オーバーヘッド時間が低減または除去される。時間間隔の後かつ後続のトリム切断の前に、最近の測定値または検索された値のうち1つによって格納された値が更新される。検索された値を使用するとき、それはモデルから導き出されてもよく、代表的な値の表から採用されてもよく、またはその他の加工パラメータ（例えば、粗いおよび精細なトリミングのために最適化されたエネルギー値）に関連づけられた値であってもよい。モデルまたは表は、理論または集積された測定値に基づいてもよく、測定された、計算された、または特徴的なパルスエネルギーのドリフトを補正できる。時間間隔は、所定の範囲内のパルスエネルギーを維持し、効率的な最適化されたパルスエネルギー制御を提供するために必要ではない測定値を除去することによって、装置の処理能力を改善するために設定されると理解すべきである。
【０１５２】
AOM減衰によって設定されたパルスエネルギーを使用して、工程200において、トリミングが停止するまで加工ビームによって素子の少なくとも1要素が加工される。接触ピンおよびパッドは分離され、ウェーハが前進し、第2の組の導体パッドが位置合わせされたプローブピンに位置合わせされる。接触工程、加工工程、およびステッピング工程が繰り返される（工程202によって図示）。加工が完了したとき、工程204においてウェーハチャックからウェーハが取り外され、格納される。
【０１５３】
当業者であれば、同一の発明の目的を達成しながら上述のレーザー加工装置の動作に多くの変更を施すことができることを理解するであろう。そのような変更は、本発明の範囲によって網羅される意図である。従って、本発明の実施形態の前述の説明は、制限を設ける意図のものではない。むしろ、本発明の実施形態に対する一切の制限は以下の請求項に提示される。
【図面の簡単な説明】
【０１５４】
本発明の以上で他の物、特徴、および利点は本発明の特定の実施形態の以下の記述から、どれが参照文字のように異なった視点中で同じ部品について言及するかで添付図面で例証されるように明らかになるであろう。強調が代わりに本発明の原則を例証するのに置かれて、図面は必ず実寸図示したものであるというわけではない。
【図１】ウェーハハンドラに関連づけられた一体型トリマーおよびプロービング装置の図である。
【図２】本明細書内の実施形態による固定的に結合したビーム位置決め装置およびプロービング装置の図である。
【図３】本明細書内の実施形態によるレーザートリム装置を示す図である。
【図４】本明細書内の実施形態によるプローブ観察装置の視野の図である。
【図５】本明細書内の実施形態による動的基準およびプローブ観察装置の図である。
【図６】本明細書内の実施形態によるウェーハ観察用照明器およびプローブ観察装置の図である。
【図７】本明細書内の実施形態によるプローブ観察装置の光路の図である。
【図８ａ】本明細書内の実施形態によるリング照明の図である。
【図８ｂ】本明細書内の実施形態によるリング照明の図である。
【図８ｃ】本明細書内の実施形態によるリング照明の図である。
【図８ｄ】本明細書内の実施形態によるリング照明の図である。
【図９】本明細書内の実施形態による装置回路図である。
【図１０】本明細書内の実施形態によるマシンビジョン装置の回路図である。
【図１１】本明細書内の実施形態による自動位置合わせ工程を示す図である。
【図１２】本明細書内の実施形態による自動プローブ位置合わせによるトリム工程の図である。
【図１】
2009512230.tif 000005
【図２】
2009512230.tif 000006
【図３】
2009512230.tif 000007
【図４】
2009512230.tif 000008
【図５】
2009512230.tif 000009
【図６】
2009512230.tif 000010
【図７】
2009512230.tif 000011
【図８ａ】
2009512230.tif 000012
【図８ｂ】
2009512230.tif 000013
【図８ｃ】
2009512230.tif 000014
【図８ｄ】
2009512230.tif 000015
【図９】
2009512230.tif 000016
【図１０】
2009512230.tif 000017
【図１１】
2009512230.tif 000018
【図１２】
2009512230.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成20年4月21日(2008.4.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーム位置決め装置と、プロービング装置と、コントローラと、試験インターフェースとを含むレーザー加工装置を用いた、ウェーハに基づいた素子のレーザー加工の方法であって、
前記プロービング装置上にウェーハを装填する工程と、
前記プロービング装置によって前記ビーム位置決め装置の加工領域内に前記ウェーハの位置を位置決めする工程と、
前記プロービング装置内でウェーハと共に運搬された素子の対応するパッドに位置合わせされたプローブを接触させる工程と、
前記ビーム位置決め装置の前記加工領域内で素子材料を加工する工程と、
素子材料の加工の最中、前、または後にプローブおよびパッドに接触している間に前記試験インターフェースを介してパラメータ値を測定する工程と、
前記位置合わせされたプローブが自動的に位置合わせされるように、前記コントローラによって、少なくとも位置決め、接触、および加工の工程を制御する工程と
を有する方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記プローブはｘおよびｙ軸のうち少なくとも一方において４ミクロン以内、またはｚ軸方向に少なくとも１０ミクロン以内に位置合わせされたものである方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、前記プロービング装置内で前記ウェーハと共に運搬された素子の対応するパッドに位置合わせされたプローブを接触させる工程は、
基準領域下にステージを前進させて素子を位置決めする工程と、
前記基準領域に対して前記装填されたウェーハ表面の高さのマップから決定された高さまでｚ軸方向にチャックを上昇させる工程と
を有するものである方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、前記プロービング装置はホットチャックを含み、前記プロービング装置に装填された前記ウェーハはレーザー加工前に所定の温度に加熱されるものであって、前記所定の温度は、レーザー加工中、またはレーザー加工後の素子セトリング時間に基づいて選択されるものである方法。
【請求項５】
第１の要素を第２の要素と位置合わせする方法であって、
基準領域において前記第２の要素の相対位置を決定する工程と、
前記基準領域内の所定の位置を横切る基準光ビームを生成する工程と、
前記基準領域内で前記第１の要素の相対位置を検出する工程と、
前記第１の要素を前記第２の要素に位置合わせする工程と
を有する方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法において、
前記第１の要素はプローブ要素であって、
前記第２の要素は素子インターフェース要素であって、
前記第１の要素を前記第２の要素に位置合わせする工程は、前記基準領域内の前記プローブ要素の検出された位置、および前記素子インターフェースの決定された位置に基づいて、前記基準領域内の前記素子インターフェース要素を前記プローブ要素に位置合わせする工程を含むものである方法。
【請求項７】
請求項６記載の方法において、前記基準領域に対して前記素子インターフェース要素の相対位置を決定する工程は、
前記基準領域に対して前記素子インターフェースと共に運搬された基準機構の位置を検出する工程と、
前記検出された基準機構、および前記基準機構に対する前記素子インターフェース要素の所定の位置に基づいて、前記素子インターフェース要素の前記位置を決定する工程と
をさらに有するものである方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法において、前記検出された基準機構の前記位置、および前記基準気候に対する前記素子インターフェース要素の所定の位置に基づいて前記素子インターフェース要素の前記位置を決定する工程は、
前記基準領域に配置された少なくとも１つの視野を有する第１のカメラを利用して、前記基準領域において前記素子インターフェース要素と共に運搬された前記基準機構の前記位置を検出する工程
を含むものであって、
前記基準領域において前記基準光ビームの前記位置に対する前記プローブ要素の前記位置を検出する工程は、
ｉ）前記基準領域内の所定の位置に前記基準光ビームを位置決めする工程と、
ｉｉ）前記基準領域内の第２のカメラの視野を位置決めする工程と、
ｉｉｉ）前記基準光ビームが前記基準領域内の前記所定の位置にあるときに、前記視野内に前記基準光ビームの画像を形成する工程と、
ｉｖ）前記視野内に、プローブカードに関連づけられた１若しくはそれ以上のプローブピンの先端の画像を形成する工程であって、前記プローブ要素が前記１若しくはそれ以上のプローブピンのうちの１つである、前記工程と、
ｖ）前記視野内に、前記基準光ビームの画像の位置を決定する工程と、
ｖｉ）前記視野内に、少なくとも１つのプローブピンの先端の位置を決定する工程と
を含むものである方法。
【請求項９】
請求項６記載の方法において、基準領域内の所定の位置を横切る基準光ビームを生成する工程は、
レーザー加工ビームを生成し、前記基準領域を横切る光路に沿って前記レーザービームを伝播させる工程と、
前記基準領域を横切る光路に沿って前記レーザー加工ビームを伝播する工程と、
前記レーザー加工ビームを減衰させる工程と
を含み、
前記工程はさらに、
前記基準領域内に素子を位置決めする工程と、
前記レーザー加工ビームによって前記素子の材料を加工する工程と
を有するものである方法。
【請求項１０】
請求項６記載の方法において、
前記基準領域に対する前記素子インターフェース要素の前記相対位置を決定する工程は、前記基準領域の第１の側から前記基準機構を観察する第１の撮像装置を利用して、前記基準領域内の素子基板上に運搬された基準機構の位置を決定する工程を含み、
前記基準光ビームの前記位置に対して前記基準領域内の前記プローブ要素の位置を決定する工程は、前記基準領域の第２の側から前記基準領域内の前記プローブ要素を観察する第２の撮像装置を利用して前記基準領域内の前記プローブ要素の位置を検出する工程であって、前記第２の撮像装置は、前記素子インターフェース要素および基準機構がその上に存在する前記基板を運搬する可動アセンブリに固定的に取り付けられたものであり、前記基準領域の第２の側は前記基準領域の第１の側の裏側である、前記検出する工程を含むものである方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法において、第２の撮像装置を利用して前記基準領域内の前記プローブ要素の前記相対位置を検出する工程は、前記可動アセンブリの動きを起動して前記プローブ要素を撮像するために前記第２の撮像装置を位置決めする工程を含み、前記方法は、さらに、
前記可動アセンブリを所定の位置に移動させて、前記基準領域内の前記第２の撮像装置の視野を位置決めする工程と、
前記基準領域内において、および前記画像に基づいて、プローブ要素を撮像する工程と、
前記基準領域内の前記プローブ要素の前記位置を決定する工程と
を有するものである方法。
【請求項１２】
請求項６記載の方法において、前記基準領域内の前記プローブ要素の前記位置を検出する工程は、前記基準光ビームの前記位置に対するものであって、少なくとも１つのカメラと、可動アセンブリに固定的に取り付けられた高倍率および低倍率の撮像要素とを含む撮像装置を利用して、前記基準領域内の前記プロービング要素の前記相対位置を検出する工程であって、前記可動アセンブリは前記素子インターフェース要素がその上に存在する基板を運搬するものである、前記検出する工程を含み、前記方法は、さらに、
前記可動アセンブリの動きを起動して前記低倍率の撮像要素によって前記プローブ要素を観察する工程と、
低倍率の画像に基づいて前記可動アセンブリの動きを起動して、前記高倍率の撮像要素によって前記プローブ要素を観察する工程であって、前記高倍率の撮像要素は前記低倍率の撮像要素に隣接して固定的に取り付けられたものである、前記観察する工程と
を有するものである方法。
【請求項１３】
請求項６記載の方法において、前記基準領域に対する前記素子インターフェース要素の前記相対位置を決定する工程は、
ｉ）レーザービーム位置決め装置を利用して、前記基準領域内の少なくとも１箇所に第１のカメラの視野を位置決めする工程と、
ｉｉ）前記第１のカメラを利用して、前記基準領域内において前記素子インターフェース要素と共に運搬される前記基準機構の前記位置を検出する工程
を含むものである方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の方法において、前記基準光ビームの前記位置に対して前記基準領域内において前記プローブ要素の前記位置を検出する工程は、
ｉ）前記レーザービーム位置決め装置を利用して、前記基準領域内の所定の位置を横切るように前記基準光ビームを位置決めする工程と、
ｉｉ）前記基準領域内で第２のカメラの視野を位置決めし、前記基準光ビームが前記基準領域内の前記所定の位置を横切っている間、前記第２のカメラによって前記基準光ビームの画像を形成する工程と、
ｉｉｉ）前記第２のカメラの視野内で前記基準光ビームの前記画像の前記位置を決定する工程と、
ｉｖ）前記基準領域内で前記第２のカメラの視野を位置決めし、前記第２のカメラによってプローブカードに関連づけられた１若しくはそれ以上のプローブピンの先端の画像を形成する工程と、
ｖ）前記第２のカメラの視野内で少なくとも１つのプローブピンの先端の位置を決定する工程と
を含むものである方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の方法において、前記第２のカメラによってプローブカードに関連づけられた１若しくはそれ以上のプローブピンの先端の画像を形成する工程は、
前記第１のカメラの視野と同軸の照明装置によって、前記第１のカメラの視野から前記プローブピンの先端を照明する工程
をさらに有するものである方法。
【請求項１６】
請求項１４記載の方法において、前記基準領域内において第２のカメラの視野を位置決めし、前記基準光ビームが前記基準領域内の前記所定の位置にある間に前記基準光ビームの画像を形成する工程は、
前記第２のカメラの動きを起動して前記基準領域内の前記プローブ要素を観察する工程と、
ｉ）前記プローブ要素を観察するための前記第２のカメラの動き量、およびｉｉ）前記基準領域内の前記プローブ要素の位置のうち少なくとも１つに少なくとも部分的に度基づいて、前記プローブ要素の前記相対位置と前記プローブ要素の想定される位置との差を決定する工程と、
前記プローブ要素の前記相対位置と前記プローブ要素の想定される位置との前記差に基づいて、前記素子インターフェース要素を前記プローブ要素と位置合わせする工程と
を含むものである方法。
【請求項１７】
請求項６記載の方法において、前記基準領域において前記プローブ要素の前記位置を検出する工程は、前記基準光ビームの前記位置に対するものであって、前記基準領域に対する前記素子インターフェース要素の前記相対位置を決定する工程は、
前記基準光ビームの前記位置に対する前記基準領域内の複数のプローブ要素の前記位置を検出する工程と、
前記基準領域に対する複数の素子インターフェース要素の前記相対位置および向きを決定する工程と、
前記基準領域内の２若しくはそれ以上のプローブ要素の前記検出された位置、少なくとも１つの素子インターフェース要素の前記決定された位置、および複数の素子インターフェース要素の前記向きに基づいて、前記基準領域内の前記複数の素子インターフェース要素を前記複数のプローブ要素に位置合わせする工程と
をさらに有するものである方法。
【請求項１８】
請求項５記載の方法において、
基準領域内で前記第２の要素の相対位置を決定する工程は、第１の撮像装置の使用に基づくものであって、
前記基準領域内の所定の位置を横切る基準光ビームを生成する工程は、第２の撮像装置を位置合わせするものであって、
前記基準領域内で前記第１の要素の相対位置を検出する工程は、前記第２の撮像装置の使用に基づくものであって、
前記第１の要素を前記第２の要素に位置合わせする工程は、前記基準領域内の前記第１の要素の前記相対位置および前記第２の要素の前記相対位置に基づくものである方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の方法において、前記要素は第１の接触要素であって、前記第２の要素は第２の接触要素である方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の方法において、前記第１の接触要素を前記第２の接触要素に位置合わせする工程は、前記第１の接触要素および前記第２の接触要素のうち少なくとも１つの動きを起動して前記第１の接触要素を前記第２の接触要素に接触させ、試験設備と試験下の回路との間に電気的接続を形成する工程であって、
ｉ）プローブカード上のピンである前記第１の接触要素が取り付けられた前記プローブカード、およびｉｉ）回路基板上の試験下にある回路に関連づけられた試験パッドである前記第２の接触要素が取り付けられた前記回路基板のうち少なくとも１つの動きを起動する工程と、
前記基準光ビームを生成する発生源を利用して前記試験下の回路に印加するレーザービームを生成する工程と、前記印加されたレーザービームによって前記試験下の回路の構成要素をトリミングする工程と
を含む、前記電気接続を形成する工程をさらに有するものである方法。
【請求項２１】
請求項１９記載の方法において、前記基準領域内の前記第２の接触要素の前記相対位置を決定する工程は、
前記第１の撮像装置を利用して回路基板上の複数のパッドのパターンを識別する工程であって、前記第２の接触要素は回路基板上の複数の導体パッドの１つである、前記パターンを識別する工程
を含むものであって、
前記第１の接触要素の前記相対位置を検出する工程は、
ｉ）前記レーザービーム位置決め装置を利用して、前記基準光ビームを前記基準領域内の特定の位置に位置決めして前記第２の撮像装置に関連づけられたカメラを位置合わせする工程と、
ｉｉ）前記基準光ビームが前記基準領域内の前記特定の位置にある間に、前記基準光ビームを観察するための前記カメラの動きを起動する工程と、
ｉｉｉ）前記カメラを利用してプローブカードに関連づけられた複数のプローブピンのパターンを識別する工程であって、前記第１の接触要素は前記プローブカード上の前記複数のプローブピンのうちの１つである、前記パターンを識別する工程と
を含むものである方法。
【請求項２２】
請求項１９記載の方法において、
前記基準領域内で前記第２の接触要素の前記相対位置を決定する工程は、前記基準領域の第１の側から前記第２の接触要素を観察する工程を含み、
前記基準領域内で前記第１の接触要素の前記相対位置を検出する工程は、前記第２の撮像装置に関連づけられたカメラを移動させる工程であって、前記カメラは、前記第２の接触要素がその上に存在する回路基板を保持する可動アセンブリに固定的に取り付けられたものであって、前記カメラを利用して、前記基準領域の前記第１の側に対向する前記基準領域の前記第２の側から前記基準領域内の前記第１の接触要素を観察するものである、前記カメラを移動させる工程を含むものである方法。
【請求項２３】
請求項１９記載の方法において、前記基準領域内で前記第１の接触要素の前記相対位置を検出する工程は、可動アセンブリに固定的に取り付けられた前記第２の撮像装置を利用して前記基準領域内の前記第１の接触要素の前記相対位置を識別する工程であって、前記可動アセンブリは前記第２の接触要素がその上に存在する回路基板を保持するものである、前記識別する工程を含むものであって、前記方法は、さらに、
前記可動アセンブリの動きを起動して前記第２の撮像装置の低倍率カメラによって前記第１の接触要素を観察する工程と、
前記可動アセンブリの動きを起動して前記第２の撮像装置の高倍率カメラによって前記第１の接触要素を観察する工程であって、前記高倍率カメラは前記可動アセンブリ上の前記低倍率カメラに隣接して固定的に取り付けられたものである、前記観察する工程と
を有するものである方法。
【請求項２４】
加工領域において、ウェーハに基づいた素子の材料をレーザー加工する装置であって、
機械基部と、
前記機械基部上に取り付けられた防振装置によって支持された剛体構造と、
前記剛体構造に取り付けられ、ｘ、ｙ、ｚ、およびシータ軸方向に移動するように構成された多軸モーター駆動ステージと、
ステージ上にウェーハ支持部位を有し、ｘ、ｙ、ｚ、およびシータ軸方向に移動自在なウェーハチャックと、
前記ウェーハチャックに取り付けられ、前記ウェーハチャックの前記ウェーハ支持部位に隣接したプローブ観察用視野を、撮像光学素子によってカメラ上に投影するように構成されたプローブ観察装置と、
前記剛体構造によって支持され、モーター駆動ステージに取り付けられたプローブ・カード・フレームをｚ軸方向に移動させるように構成された前記モーター駆動ステージと、
動作コマンドを受信し、前記多軸モーター駆動ステージをｘ、ｙ、ｚ、およびシータ軸方向に駆動し、前記モーター駆動ステージをｚ軸方向に駆動するように構成された１若しくはそれ以上の動作コントローラと、
前記プローブ・カード・フレーム内に取り付けられた測定装置に接続可能なプローブカードと、
前記プローブカード上に取り付けられたプローブの配列であって、各プローブは接触端を有し、前記接触端はウェーハに基づいた素子のパッドに接触するように配列され、前記プローブ・カード・フレーム内に取り付けられたプローブピン先端の高さは、前記加工領域内のウェーハに基づいた素子のパッドに接触するように前記加工領域に関連して調整されるものである、前記プローブの配列と
を有し、
前記プローブ観察用視野は、ｚ軸方向に焦点を合わせ、レーザー加工領域内のｘｙ位置を横切るように可動であって、
前記プローブ観察用視野は、少なくとも１つのプローブピン先端を投影するように可動であって、
前記プローブ観察用視野は、レーザー加工領域内の前記ｘｙ位置から加工レーザーエネルギーを直接受け取るように可動であって、
前記プローブ観察用カメラは、前記加工レーザーおよび領域照明装置を検出可能であって、
ウェーハチャックのｘおよびｙ行程は、レーザー加工領域を通ってウェーハ全体を前進させ、前記レーザー加工領域に隣接した素子を前進させることができ、
前記装置は、さらに、
加工ビームを生成するように構成された制御可能な加工レーザーと、
前記加工ビームを減衰させるように構成された制御可能な変調器と、
減衰した加工ビームのエネルギーを検出するように構成された検出器と、
前記加工領域内のスポットに前記加工ビームを集束させるように構成されたビーム供給光学素子と、
１若しくはそれ以上のカメラを含むウェーハ観察装置および加工領域内のウェーハ表面の部分の画像を撮影するように構成された撮像光学素子と、
前記加工ビームおよび前記ウェーハ観察装置の前記領域を前記加工領域内の位置に方向づけるように構成された制御可能なビーム偏向器と、
前記ウェーハに基づいた素子の機構から反射したエネルギーを受け取るように構成された検出器と、
前記ウェーハ観察装置および前記プローブ観察装置のカメラから取得した画像信号を受け取るように構成された１若しくはそれ以上のマシンビジョン基板であって、前記１若しくはそれ以上のマシンビジョン基板に関連づけられたプロセッサは画像処理ルーチンを実行し、取得した画像信号から位置データを生成するように構成されたものである、前記マシンビジョン基板と、
レーザーのＱレート、パルスエネルギー、およびビーム偏向を制御するように構成された１若しくはそれ以上のコントローラと、
レーザー材料加工工程における一連の工程を実行するように構成されたプロセッサであって、前記工程は、レーザー加工パラメータを設定する工程、ビーム偏向コマンドを生成する工程、レーザー放射を起動する工程、レーザー放射を停止させる工程、および画像を取得する工程のうち少なくとも１つを含むものである、前記プロセッサ、および選択し、開始し、編集し、教示し、訓練し、または材料加工手順の少なくとも一部を生成するように構成されたマシンインターフェースと
を有する装置。