JP2020515865A - 電気接触検出を含むプローブシステム及びその利用方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2018年3月23日に出願された米国特許第15/934672号、及び2017年4月4日に出願された米国特許仮出願第62/481245号により優先権を主張し、これらの特許出願の全開示を参照することによって本明細書中に含める。
本発明は一般に、電気接触検出を含むプローブシステム及びその利用方法に関するものである。
プローブシステムを利用して被試験デバイスの動作、あるいは機能を試験することができる。こうしたプローブシステムは、被試験デバイス(DUT:device under test)上の1つ以上の接点位置に電気接触するように構成された複数のプローブを含むことが多い。こうしたプローブシステムでは、複数のプローブと1つ以上の接点位置との電気接触が確立されているか否かを判定及び/または定量化することが望まれ得る。歴史的には、光学的観測技術を利用して物理的接触を監視してきており、物理的接触は電気接触と相互に関係し得る。特定のプローブシステムではこうした光学的観測が有効であり得るが、他のプローブシステムは物理的接触の光学的観測を制限または制約する構造を含み得る。一例として、プローブシステムはアーク放電防止プローブカードを含むことがあり、アーク放電防止プローブカードは、当該アーク放電防止プローブカードとDUTとの間のアーク放電を抑制するように構成されている。こうしたアーク放電防止プローブカードは、DUTを含む基板と組み合わせて、複数のプローブを含む部分的に密閉された体積空間を規定することができ、アーク放電防止プローブカードは、複数のプローブ及び/またはDUTの光学的観測を阻み、あるいは妨げ得る。他の例では、プローブカードをDUTと垂直に配置し、このため、プローブチップ(プローブ先端)を垂直方向に観測することができない。他の例として、物理的接触は必ずしも電気接触と相互に関係せず、あるいは必ずしも電気接触を示さない。従って、電気接触検出を含む改良されたプローブシステム及びその利用方法の必要性が存在する。
図1〜3は、本発明によるプローブシステム10及び/または方法100の例を提供する。図1〜3の各々では、同様な、あるいは少なくとも同様な目的を果たす要素には同様な番号のラベルを付けている。同様に、図1〜3の各々では、必ずしもすべての要素にラベルを付けていないが、本明細書中では、これらの要素に関連する参照番号を、一貫性を保つべく利用することがある。図1〜3のうちの1つ以上を参照して本明細書中に説明する要素、構成要素、及び/または特徴は、本発明の範囲から逸脱することなしに、図1〜3のいずれかに含めることがあり、あるいは図1〜3のいずれかと共に利用することがある。一般に、特定の実施形態に含まれやすい要素は実線で示すのに対し、任意である要素は破線で示す。しかし、実線で示す要素は必須ではないことがあり、一部の実施形態では、本発明の範囲から逸脱することなしに省略することができる。
第1プローブ及び第2プローブを含むプローブ・アセンブリと;
DUTを支持するように構成された支持面を含むチャックと;
プローブ・アセンブリ及びチャックの少なくとも一方を動作可能な状態で接触軸に沿って平行移動させるように構成された平行移動構造であって、該接触軸は、任意で、支持面と直交し、あるいは少なくともほぼ直交する平行移動構造と;
プローブシステムとDUTとの接触を検出してDUTの動作を試験するように構成された計測パッケージと;
第1プローブと計測パッケージとの間に延びて第1プローブと計測パッケージとを相互接続する第1プローブ用導電体と;
第2プローブと計測パッケージとの間に延びて第2プローブと計測パッケージとを相互接続する第2プローブ用導電体と;
平行移動構造と計測パッケージとの間に延びる平行移動構造用通信リンクとを具え、
計測パッケージは:
(i) 第1プローブ用導電体及び第2プローブ用導電体と通電し、第1プローブ用導電体と第2プローブ用導電体との間の導通を検出することによって、DUTの接点位置とプローブ・アセンブリの第1プローブ及び第2プローブの両方との電気接触を検出するように構成された導通検出回路と;
(ii) DUTの動作を電気的に試験するように構成された試験回路と;
(iii) 少なくとも部分的に導通検出回路に基づいて、平行移動構造の動作を制御するように構成された平行移動構造制御回路とを含むプローブシステム。
(i) 上記流体の流れを発生するように構成された流体源;及び、
(ii) この流体源とアーク放電防止プローブカードとの間に延び、上記流体の流れをアーク放電防止プローブカードに供給するように構成された流体導管
のうちの少なくとも一方を含むプローブシステム。
(i) 少なくとも0.1メガパスカル(MPa)、少なくとも0.2MPa、少なくとも0.3MPa、少なくとも0.4MPa、少なくとも0.5MPa、または少なくとも0.6MPa;及び、
(ii) 最大でも1MPa、最大でも0.9MPa、最大でも0.8MPa、最大でも0.7MPa、最大でも0.6MPa、または最大でも0.5MPa
の少なくとも一方で供給するように構成されているプローブシステム。
DUTを電気的に試験するように構成された測定器と;
DUTの接点位置と第1プローブ及び第2プローブの両方との電気接触を検出するように構成された接触検出アセンブリと;
(i)試験状態と(ii)接触検出状態とを含むスイッチと
をさらに含み、あるいは代わりに含み、
(i) 試験状態では、スイッチが選択的に、第1プローブ用導電体及び第2プローブ用導電体を測定器と電気的に相互接続し、第1プローブ用導電体及び第2プローブ用導電体を接触検出アセンブリから電気絶縁し;
(ii) 接触検出状態では、スイッチが選択的に、第1プローブ用導電体及び第2プローブ用導電体を接触検出アセンブリと電気的に相互接続し、第1プローブ用導電体及び第2プローブ用導電体を測定器から電気絶縁するプローブシステム。
(i) 少なくとも0.5キロボルト(kV)、少なくとも1kV、少なくとも2kV、少なくとも4kV、少なくとも6kV、少なくとも8kV、または少なくとも10kVの最小試験電圧を有すること;及び、
(ii) 最大でも20kV、最大でも15kV、最大でも12.5kV、最大でも10kV、最大でも7.5kV、または最大でも5kVの最大試験電圧を有すること
のうちの少なくとも一方が成り立つプローブシステム。
(i) 少なくとも0.1ボルト(V)、少なくとも0.2V、少なくとも0.4V、少なくとも0.6V、少なくとも0.8V、少なくとも1V、少なくとも2V、または少なくとも5Vの最小接触検出電圧を有すること;及び、
(ii) 最大でも20V、最大でも15V、最大でも10V、最大でも7.5V、最大でも5V、最大でも2.5V、または最大でも1Vの最大接触検出電圧を有すること
のうちの少なくとも一方が成り立つプローブシステム。
(i) 熱電対;
(ii) サーミスタ;
(iii) RTD;及び
(iv) 赤外線検出器
のうちの少なくとも1つを含むプローブシステム。
(i) 最大でも−200℃、最大でも−150℃、最大でも−100℃、最大でも−50℃、または最大でも0℃の最低温度;及び、
(ii) 少なくとも50℃、少なくとも100℃、少なくとも150℃、少なくとも200℃、少なくとも250℃、または少なくとも300℃の最高温度
のうちの少なくとも一方を含むプローブシステム。
(i) プローブ・アセンブリを接触軸に沿ってチャックに向けて移動させること、及びチャックを接触軸に沿ってプローブ・アセンブリに向けて移動させることの少なくとも一方によって、DUTの接点位置と第1プローブ及び第2プローブの両方との間の通電を選択的に確立し;
(ii) プローブ・アセンブリを接触軸に沿ってチャックから離れるように移動させること、及びチャックを接触軸に沿ってプローブ・アセンブリに対して移動させることの少なくとも一方によって、DUTの接点位置と第1プローブ及び第2プローブの両方との間の通電を選択的に停止させる
ように構成されているプローブシステム。
(i) 試験信号をDUTに供給し;
(ii) 結果信号をDUTから受信し;
(iii) 少なくとも部分的に、試験信号及び結果信号の少なくとも一方、任意で両方に基づいて、DUTの動作を定量化する
ように構成されているプローブシステム。
プローブシステムのプローブ・アセンブリの第1プローブとプローブ・アセンブリの第2プローブとの間の導通を監視するステップと;
監視中に、基板とプローブ・アセンブリとを動作可能な状態で互いに向けて平行移動させて、DUTの接点位置と第1プローブ及び第2プローブの両方との電気接触を確立するステップと;
接点位置と第1プローブ及び第2プローブの両方との電気接触に応答して、第1プローブと第2プローブとの間の導通を検出するステップと;
この検出に応答して、動作可能な状態での平行移動を停止するステップと;
停止した後に、第1プローブ及び第2プローブを利用して、DUTの動作を電気的に試験するステップと
を含む方法。
(i) 上記監視するステップを反復して、第1プローブと第2プローブとの間の導通を監視するステップと;
(ii) 基板とプローブ・アセンブリとを動作可能な状態で互いに向けて平行移動させるステップを反復して、DUTの接点位置と第1プローブ及び第2プローブの両方との電気接触を確立するステップと;
(iii) 接点位置と第1プローブ及び第2プローブの両方との電気接触に応答して、第1プローブと第2プローブとの間の導通を検出するステップを反復するステップと;
(iv) 導通を検出するステップを反復するステップに応答して、動作可能な状態での平行移動を停止するステップを反復するステップと;
(v) 上記停止するステップを反復するステップ後に、第1プローブ及び第2プローブを利用するステップを反復して、DUTの動作を第2試験温度で電気的に試験するステップを反復するステップと
を含む方法。
(i) プローブ・アセンブリを動作可能な状態で複数のDUTのうちの第2DUTと位置合わせするステップと;
(ii) 第1プローブと第2プローブとの間の導通を監視するステップを反復するステップと;
(iii) 基板とプローブ・アセンブリとを動作可能な状態で互いに向けて平行移動させるステップを反復するステップと;
(iv) 上記導通を検出するステップを反復して、第2DUTの対応する接点位置と第1プローブ及び第2プローブの両方との間の導通を検出するステップと;
(v) 第2DUTの対応する接点位置と第1プローブ及び第2プローブの両方との間の導通を検出したことに応答して、平行移動を停止するステップを反復するステップと;
(vi) 第1プローブ及び第2プローブを利用するステップを反復して、第2DUTの動作を電気的に試験するステップと
を含む方法。
Claims (24)
- 被試験デバイス(DUT)を電気的に試験するためのプローブシステムであって、
第1プローブ及び第2プローブを含むプローブ・アセンブリと、
前記DUTを支持するように構成された支持面を含むチャックと、
前記プローブ・アセンブリ及び前記チャックの少なくとも一方を動作可能な状態で接触軸に沿って平行移動させるように構成された平行移動構造と、
前記プローブシステムと前記DUTとの接触を検出して前記DUTの動作を試験するように構成された計測パッケージと
前記第1プローブと前記計測パッケージとの間に延びて前記第1プローブと前記計測パッケージとを相互接続する第1プローブ用導電体と、
前記第2プローブと前記計測パッケージとの間に延びて前記第2プローブと前記計測パッケージとを相互接続する第2プローブ用導電体と、
前記平行移動構造と前記計測パッケージとの間に延びる平行移動構造用通信リンクとを具え、
前記計測パッケージは、
(i) 前記第1プローブ用導電体及び前記第2プローブ用導電体と通電し、前記第1プローブ用導電体と前記第2プローブ用導電体との間の導通を検出することによって、前記DUTの接点位置と前記プローブ・アセンブリの前記第1プローブ及び前記第2プローブの両方との電気接触を検出するように構成された導通検出回路と、
(ii) 前記DUTの動作を電気的に試験するように構成された試験回路と、
(iii) 少なくとも部分的に前記導通検出回路に基づいて、前記平行移動構造の動作を制御するように構成された平行移動構造制御回路とを含むプローブシステム。 - 前記第1プローブがフォースプローブであり、前記第2プローブがセンスプローブであり、前記接点位置がソース接点位置であり、さらに、前記プローブ・アセンブリが、前記DUTのゲート接点位置に電気接触するように構成されたゲートプローブを含む、請求項1に記載のプローブシステム。
- 前記プローブ・アセンブリがアーク防止プローブカードを含み、該アーク防止プローブカードは、前記プローブシステムが前記DUTを電気的に試験する際に、前記フォースプローブ、前記センスプローブ、及び前記ゲートプローブのうちの任意の2つの間のアーク放電を抑制するように構成され、前記プローブシステムが、前記DUTを電気的に試験する際に前記アーク放電防止プローブカードと前記DUTとの間に流体の流れを供給するように構成された流体供給システムをさらに含む、請求項2に記載のプローブシステム。
- 前記流体供給システムが、前記流体の流れを、少なくとも0.1メガパスカルかつ最大でも1メガパスカルで供給するように構成されている、請求項3に記載のプローブシステム。
- 前記アーク放電防止プローブカードと基板との組み合わせが、部分的に密閉された体積空間を規定し、さらに、前記アーク放電防止プローブカードが、該部分的に密閉された体積空間に前記流体の流れを供給するように構成されている、請求項3に記載のプローブシステム。
- 前記計測パッケージが、
前記DUTを電気的に試験するように構成された測定器と、
前記DUTの前記接点位置と前記第1プローブ及び前記第2プローブの両方との電気接触を検出するように構成された接触検出アセンブリと、
試験状態と接触検出状態とを含むスイッチと
をさらに含み、
(i) 前記試験状態では、前記スイッチが選択的に、前記第1プローブ用導電体及び前記第2プローブ用導電体を前記測定器と電気的に相互接続し、前記第1プローブ用導電体及び前記第2プローブ用導電体を前記接触検出アセンブリから電気絶縁し、
(ii) 前記接触検出状態では、前記スイッチが選択的に、前記第1プローブ用導電体及び前記第2プローブ用導電体を前記接触検出アセンブリと電気的に相互接続し、前記第1プローブ用導電体及び前記第2プローブ用導電体を前記測定器から電気絶縁する、請求項1に記載のプローブシステム。 - 前記スイッチが絶縁状態をさらに含み、該絶縁状態では、前記スイッチが選択的に、前記第1プローブ用導電体及び前記第2プローブ用導電体を、前記接触検出アセンブリ及び前記測定器の両方から電気絶縁するように構成されている、請求項6に記載のプローブシステム。
- 前記接触検出アセンブリが、接触検出電圧を有する接触検出電圧差を第1プローブ用導電体と第2プローブ用導電体との間に発生するように構成され、該接触電圧は少なくとも0.1ボルトかつ最大でも20である、請求項6に記載のプローブシステム。
- 前記プローブシステムが、前記DUTの裏面を前記測定器に相互接続するように構成されたドレイン用導電体をさらに含む、請求項8に記載のプローブシステム。
- 前記測定器が、前記DUTを電気的に試験するための高電圧試験信号を発生するように構成され、該高電圧試験信号は少なくとも0.5キロボルトの最小試験電圧を有する、請求項6に記載のプローブシステム。
- 前記プローブ・アセンブリが、前記DUTの温度を検出するように構成された温度検出器をさらに含む、請求項1に記載のプローブシステム。
- 前記プローブシステムが、前記チャックの温度をチャック温度範囲内に調整するように構成されたチャック温度モジュールをさらに含み、該チャック温度範囲は、最大でも0℃の最低温度及び少なくとも50℃の最高温度を含む、請求項1に記載のプローブシステム。
- 前記導通検出回路が、前記DUTの前記接点位置と前記第1プローブ及び前記第2プローブの両方との接触の状態を示す接触信号を発生するように構成され、さらに、前記平行移動構造制御回路が、少なくとも部分的に該接触信号に基づいて前記平行移動構造の動作を制御するように構成されている、請求項1に記載のプローブシステム。
- 前記プローブ・アセンブリがプローブカードを含む、請求項1に記載のプローブシステム。
- 請求項1に記載されたプローブシステムを利用して、基板上に形成されたDUTを電気的に試験する方法であって、
前記導通検出回路により、前記第1プローブ用導電体と前記第2プローブ用導電体との間の導通を監視するステップと、
前記監視中に、前記平行移動構造制御回路により、前記基板と前記プローブ・アセンブリとを動作可能な状態で互いに向けて平行移動させて、前記DUTの前記接点位置と前記第1プローブ及び前記第2プローブの両方との電気接触を確立するステップと、
前記接点位置と前記第1プローブ及び前記第2プローブの両方との電気接触に応答して、前記導通検出回路により、前記第1プローブと前記第2プローブとの間の導通を検出するステップと、
前記検出に応答して、前記動作可能な状態での平行移動を停止するステップと、
前記停止の後に、前記第1プローブ及び前記第2プローブを利用して、前記試験回路により前記DUTの動作を電気的に試験するステップと
を含む方法。 - 基板上に形成された被試験デバイス(DUT)を、プローブ・アセンブリを含むプローブシステムで電気的に試験する方法であって、
前記プローブシステムの前記プローブ・アセンブリの第1プローブと前記プローブ・アセンブリの第2プローブとの間の導通を監視するステップと、
前記監視中に、前記基板と前記プローブ・アセンブリとを動作可能な状態で互いに向けて平行移動させて、前記DUTの接点位置と前記第1プローブ及び前記第2プローブの両方との電気接触を確立するステップと、
前記接点位置と前記第1プローブ及び前記第2プローブの両方との電気接触に応答して、前記第1プローブと前記第2プローブとの間の導通を検出するステップと、
前記検出に応答して、前記動作可能な状態での平行移動を停止するステップと、
前記停止の後に、前記第1プローブ及び前記第2プローブを利用して、前記DUTの動作を電気的に試験するステップと
を含む方法。
方法。 - 前記プローブ・アセンブリと前記DUTとの間に広がる加圧領域に流体の流れを供給して、前記第1プローブ及び前記第2プローブを利用するステップ中のアーク放電を抑制するステップをさらに含む、請求項16に記載の方法。
- 前記第1プローブ及び前記第2プローブを利用するステップの前に、前記DUTの温度を試験温度に設定するステップをさらに含む、請求項16に記載の方法。
- 前記試験温度が第1試験温度であり、さらに、前記第1プローブ及び前記第2プローブを利用するステップ後に、前記設定するステップを反復して前記DUTの温度を前記第1試験温度と異なる第2試験温度に設定するステップをさらに含む、請求項18に記載の方法。
- 前記設定するステップを反復するステップの前に、前記基板と前記プローブ・アセンブリとを動作可能な状態で互いに離れるように平行移動させて、前記DUTの前記接点位置と前記第1プローブ及び前記第2プローブの両方との電気接触を中断するステップをさらに含み、前記設定するステップを反復するステップ後に、
(i) 前記監視するステップを反復して、前記第1プローブと前記第2プローブとの間の導通を監視するステップと、
(ii) 前記基板と前記プローブ・アセンブリとを動作可能な状態で互いに向けて平行移動させるステップを反復して、前記DUTの前記接点位置と前記第1プローブ及び前記第2プローブの両方との電気接触を確立するステップと、
(iii) 前記接点位置と前記第1プローブ及び前記第2プローブの両方との電気接触に応答して、前記第1プローブと前記第2プローブとの間の導通を検出するステップを反復するステップと、
(iv) 前記導通を検出するステップを反復するステップに応答して、前記動作可能な状態での平行移動を停止するステップを反復するステップと、
(v) 前記停止するステップを反復するステップ後に、前記第1プローブ及び前記第2プローブを利用するステップを反復して、前記DUTの動作を前記第2試験温度で電気的に試験するステップを反復するステップと
を含む、請求項19に記載の方法。 - 前記第1試験温度と前記第2試験温度とが少なくとも20℃の温度差だけ異なる、請求項20に記載の方法。
- 前記DUTが複数のDUTのうちの第1DUTであり、さらに、前記第1プローブ及び前記第2プローブを利用するステップ後に、
(i) 前記プローブ・アセンブリを動作可能な状態で前記複数のDUTのうちの第2DUTと位置合わせするステップと、
(ii) 前記第1プローブと前記第2プローブとの間の導通を監視するステップを反復するステップと、
(iii) 前記基板と前記プローブ・アセンブリとを動作可能な状態で互いに向けて平行移動させるステップを反復するステップと、
(iv) 前記導通を検出するステップを反復して、前記第2DUTの対応する接点位置と前記第1プローブ及び前記第2プローブの両方との間の導通を検出するステップと、
(v) 前記第2DUTの前記対応する接点位置と前記第1プローブ及び前記第2プローブの両方との間の導通を検出したことに応答して、前記平行移動を停止するステップを反復するステップと、
(vi) 前記第1プローブ及び前記第2プローブを利用するステップを反復して、前記第2DUTの動作を電気的に試験するステップと
を含む、請求項16に記載の方法。 - 前記DUTが複数のDUTのうちの第1DUTであり、前記第1プローブ及び前記第2プローブを利用するステップ後に、前記方法を反復して前記複数のDUTのうちの第2DUTの動作を電気的に試験するステップを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記第1プローブ及び前記第2プローブを利用するステップ中に、前記プローブ・アセンブリの温度検出器で前記基板の温度を測定するステップをさらに含み、前記DUTの電気性能を前記基板の温度に関係付けるステップをさらに含む、請求項16に記載の方法。
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