コンタクトインテリジェンス。正確な接触が重要な場合
革新的な技術が感知/反応して自律的な半導体試験が可能に
フォームファクターは、エンジニアリングラボがウェーハ上のプローブ接触精度を最適化し、正確な測定を実現して真の自律的な試験を可能にするための、統合ツールスイートを開発してきました。RFまたはDC用途における敏感な温度試験環境から、試験状況での光の正確な配置が重要なシリコンフォトニクスまで、コンタクトインテリジェンスは正確なデータを得るまでの時間を短縮し、場合によっては試験時間を数か月から数分に短縮します。
フォームファクターのコンタクトインテリジェンスは、スマートなハードウェア設計、革新的なソフトウェアアルゴリズム、長年の経験を組み合わせて、デバイス試験において幅広い用途にわたってメリットを提供するテクノロジを作り出します。
ウェーハレベル試験が実装圧力に直面
5Gへの移行などの世界的な技術動向は、より速く、よりエネルギー効率が高く、宇宙空間から自動運転車のエンジンルームまで、あらゆる環境で動作できる新世代のICに対する需要を増大させています。
このような絶え間ない技術的進歩の中で、ウェーハレベル試験はますます複雑になり、それに応じて時間がかかるようになっています。性能を保証し、製造工程を検証し、ライフサイクルを測定するために、さまざまな条件下で大量のデータを抽出する必要があります。
同時に、市場の圧力により、ラボでもファブでも、ウェーハレベルの試験に余分な時間を費やすことはできません。エンジニアと科学者は、変化に対応するため、不足している人的資源を活用する方法を見つける必要があります。
コンタクトインテリジェンスは、正確なデータを得るまでの時間、市場投入までの時間、最終的には収益化までの時間を短縮します
このソリューションは、新しいテクノロジ、革新的なハードウェア、およびソフトウェアの形で具現化され、測定精度を損なうことなく、エンジニアリングラボでの試験サイクルを加速します。また、ウェーハプロービングはICの試験および測定の重要な部分であるため、プロセス全体を合理化する大きな機会となります。
ラボまたはニッチ生産では、当社はこの新しい種類のテクノロジをコンタクトインテリジェンスと呼んでいます。これはすでに、より高度なウェーハプローブステーションに採用されています。以下に、コンタクトインテリジェンスがどのように適用されているかについてのいくつかの例を示します。
熱ドリフトの補償
多くのウェーハプロービングのシナリオでは、ますます広範囲の温度にわたるデバイスの挙動を特性評価することが必要となっています。-40°C～125°Cの範囲は珍しくなく、ウェーハの信頼性試験は300°Cにも及びます。一般に、試験は最大4つの設定点で行われ、線膨張により、試験対象デバイス上にパッドを正確に接触させるために、各試験でプローブティップの大幅な位置調整が必要です。ここでは２つの現象が関係しています。１つはプローブシステムを新しい温度で安定させるのに必要な時間、もう1つはプラテンに対する熱的に制御されたチャック/ウェーハの位置です。どちらもプローブとパッドのアライメントに影響します。
チャック温度が上昇するにつれて、その上のプラテンが加熱されます。割り当てられたチャック温度に達した後、システム全体が平衡に達するまでに遅延があります。遅延の大きさはさまざまであり、関係する温度に依存します。コンタクトインテリジェンスを使用すると、システムはこれらのプリセット温度を感知してから、システムが安定するまで適切な時間待機することで応答します。これにより、オペレータの介入なく長いテストルーチンを実行できます。
プローブとパッドの動的アライメント
システムレベルで熱平衡に達した後でも、チャックがウェーハ上の新しい位置で新しいダイを試験するために移動するときに発生する「ホットスポット」が原因で、多くの場合2度目の調整が必要になります。コンタクトインテリジェンスはこれらの変化を感知し、新しい試験場所が安定したときに反応します。この安定化が起こると、コンタクトインテリジェンスのオンサイトプローブパッド間アライメント(PTPA)補正テクノロジが、高度な画像処理アルゴリズムと正確な位置決めを使用して、最終的なプローブパッド間アライメントを行います。
プローブからダイへの全体的な位置のオンザフライアライメントが正しくても、多くの場合、プローブ自体が温度とともに膨張または収縮し、プローブのオーバートラベルが過剰になるか不足します。これは、大きなパッドではそれほど問題になりませんが、デバイスが小さなパッドに移行する中で、重大な課題となります。この場合、プローブは小さなパッドから滑って外れるか、適切に接触せず良好な電気的接続が得られない傾向があります。
この問題を克服するために、コンタクトインテリジェンスのスマートソフトウェア、プローブティップ認識アルゴリズム、高度なプログラマブル ポジショナを組み合わせることで、自動的に補正し、プローブ対象の各パッドへのプローブ位置決めコンタクトを最適化することができます。これは、試験対象の最後のダイまで各ダイに対してその場で実行されます。そしてもちろん、これはDCとRFの両方のプロービング用途に必要です。
シリコンフォトニクス向けの光結合の実現と最適化
ウェーハ表面に出入りする光を結び付けるためのプローブとして単一の光ファイバとファイバアレイを使用することで多くの課題が生じますが、フォームファクターはコンタクトインテリジェンス テクノロジを通じてこれを管理します。電気的試験とは異なり、光学的試験は、ウェーハ表面上のグレーティングカプラと呼ばれる対応する「パッド」に接触しないファイバとファイバアレイを使用します。代わりに、光出力の伝達が最大となる位置を見つけるために、これらのカプラの上にファイバを関節運動させる必要があります。ウェーハ表面に対するファイバまたはアレイの先端の初期Z位置を設定した後、その位置を最適化することは、フォームファクターのエンジニアが開発した独自の自動化技術によって実現されます。高度な画像処理と特別に開発されたアルゴリズムを使用して、入射角と回転軸を自動的に調整でき、それに応じて設定されます。
フォームファクターは、ダイからダイへとステップ移動するときに、ファイバとアレイの正確なサブミクロンレベルの配置精度を可能にする、Z変位検知テクノロジも実装しています。これらの自動光学機能をプログラマブルDCおよびRFポジショニングテクノロジと組み合わせることで、真に自動化された光学-光学、光学-電気、および光学-電気-光学試験プラットフォームを構築することもできます。
光学用途の場合、コンタクトインテリジェンスは、動的エンジニアリング環境と生産のための安定した再現可能な環境で柔軟性を提供しながら、これまで数日、数週間、または数か月かかっていた作業を数分に短縮します。
RFデバイスモデリング向けのコンタクトインテリジェンス
5G、自動運転車、次世代Wi-Fiなどの市場で、新たな高周波ICの市場投入までの時間短縮が求められる中、IC設計者は、彼らの設計が最初の製造でうまく機能することを確認するため、ファウンドリまたはファブから最高品質のプロセス設計キット(PDK)を入手する必要があります。PDKが不適切だと、設計を何度も繰り返すことになり、製品の発売時期に間に合わなくなります。より正確なPDKを製造するために、ファウンドリとファブは、PDKを構成するデバイスモデルを改善するために、最高精度の測定を行い、より多くのテスト構造を測定する必要があります。
RFデバイスモデリング試験構造の通常の試験では、システムが使用可能な限界を超えて逸脱するたびに、エンジニアが再校正を行うのに長い時間がかかります。これは、ベクトル ネットワーク アナライザでは避けることができません。温度を変えたときのプローブの位置変更にもユーザーの介入が必要です。フォームファクターのコンタクトインテリジェンスを使用すると、オペレータは試験を開始し、シフト全体、夜間、さらには週末の間、ユーザーの介入なくシステムでの測定を続けることができます。コンタクトインテリジェンスは、真のハンズフリーによる自律RF校正と、複数の温度にわたる測定を可能にします。プログラマブル ポジショナと、プローブティップ認識アルゴリズムは、当社のWinCal XE校正ソフトウェアと連携して、システム性能が使用可能な限界を超えて逸脱した場合に自動的に再校正を行います。温度変化時のプローブまたはデバイスの熱膨張を補正するために、プローブはその場で最も正確なパッド配置に動的に補正されます。これにより、短時間でより多くのデバイスを試験でき、RF測定性能の信頼性が高まり、より正確なPDKと市場投入までの時間短縮につながります。
要約
コンタクトインテリジェンスには多様な用途がありますが、人間が生み出したエンジニアリング知識を当社のプローブシステムに組み込むことが主眼となっているため、幅広い状況下で非常に高度な自律性を持って動作します。コンタクトインテリジェンス テクノロジを使用すると、試験エンジニアは、組み込まれた専門知識を利用し、少ないオペレータ介入で正確な接触とデータ収集時間の短縮を実現できます。
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