專利名稱：用于電機(jī)測(cè)試和確認(rèn)探針板的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造中使用的設(shè)備的測(cè)試，且更為具體地，涉及用于探測(cè)半導(dǎo)體晶片的探針板的測(cè)試。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體管芯在制造過(guò)程中必須進(jìn)行測(cè)試，以確保該集成電路在管芯方面的可靠性和性能特性。因此，半導(dǎo)體制造商已經(jīng)發(fā)展出不同的測(cè)試程序，用于測(cè)試半導(dǎo)體管芯。總的功能性的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試一般由探針執(zhí)行，在測(cè)試晶片級(jí)時(shí)的管芯來(lái)執(zhí)行。晶片級(jí)上的探針測(cè)試也可用于評(píng)定管芯的速度等級(jí)。
在晶片級(jí)時(shí)并行地測(cè)試大量集成電路芯片提供了顯著優(yōu)勢(shì)，因?yàn)闇y(cè)試時(shí)間和費(fèi)用可充分減少。現(xiàn)在，需要包括大型機(jī)的大規(guī)模的測(cè)試器，每次甚至測(cè)試一個(gè)芯片，且當(dāng)增加并行測(cè)試芯片的陣列容量時(shí)，這些機(jī)器的復(fù)雜性就增加了。然而，因?yàn)椴⑿袦y(cè)試所提供的時(shí)間的節(jié)省，能夠同時(shí)探查和收集來(lái)自許多芯片的數(shù)據(jù)的高引腳計(jì)數(shù)(high pin-count)測(cè)試器已經(jīng)被引入，且能同時(shí)測(cè)試的芯片數(shù)量已經(jīng)逐漸增加。
測(cè)試設(shè)備的重要元件是探針板，它包括測(cè)試過(guò)程中依次連接到處于測(cè)試的晶片的許多探針。因此，確保探針板本身何時(shí)運(yùn)行是測(cè)試過(guò)程的重要部分。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種測(cè)試晶片測(cè)試探針板的方法，它實(shí)際上消除了現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)和缺點(diǎn)。
提供了一種測(cè)試探針板的方法，該方法包括在放置在平臺(tái)上的驗(yàn)證晶片上的探測(cè)器內(nèi)放置探針板的步驟。該探針板與驗(yàn)證晶片上的觸點(diǎn)區(qū)域接觸。驗(yàn)證晶片包括圍繞接觸區(qū)域的短路板。測(cè)試信號(hào)通過(guò)驗(yàn)證晶片發(fā)送到探針板。接收并分析來(lái)自探針板的響應(yīng)信號(hào)。
另一方面，提供了一種測(cè)試探針板的方法，該方法包括在放置在平臺(tái)上的空白晶片上的探測(cè)器內(nèi)放置探針板的步驟。該探針板與空白晶片上的觸點(diǎn)區(qū)域接觸。探針板的探針通過(guò)在使用平臺(tái)在X、Y平面內(nèi)移動(dòng)空白晶片在空白晶片上做出擦痕。檢查空白晶片上的擦痕，以確定探針板上的探針的位置。
本發(fā)明額外的特征和優(yōu)點(diǎn)將在以下的描述中提出。然而，基于這里提出的描述或從本發(fā)明的實(shí)施中，本發(fā)明進(jìn)一步的特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)明顯。說(shuō)明書和權(quán)利要求書，以及附圖中特別指出的結(jié)構(gòu)可認(rèn)識(shí)到并獲得本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
可以理解，前述的一般描述以及下面的詳細(xì)描述是示例性的和說(shuō)明性的，且意圖提供對(duì)所要求的本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明。


包括提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解并予以并入說(shuō)明書，且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分的附圖，圖示說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例和說(shuō)明書一起用于說(shuō)明本發(fā)明的原理。附圖中圖1說(shuō)明半導(dǎo)體探測(cè)系統(tǒng)的前視圖；圖2說(shuō)明圖1的半導(dǎo)體探測(cè)系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖3說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的探針板的俯視圖；圖4說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的探針板的側(cè)視圖；圖5說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的驗(yàn)證晶片的俯視圖；圖6說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的驗(yàn)證晶片的側(cè)視圖；圖7說(shuō)明驗(yàn)證晶片和測(cè)試器之間的連接；圖8示出示例性的時(shí)域反射計(jì)的圖；圖9示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的探測(cè)器和測(cè)試器之間的連接；圖10是用于校準(zhǔn)圖1的測(cè)試器的定時(shí)的設(shè)備的框圖；圖11到圖13是說(shuō)明圖10的各個(gè)信號(hào)之間的定時(shí)關(guān)系的定時(shí)示意圖；圖14是由圖10的設(shè)備產(chǎn)生的關(guān)于測(cè)試和圖10的參考信號(hào)之間的相位相關(guān)量的數(shù)據(jù)值的圖；圖15是由圖10的設(shè)備產(chǎn)生的關(guān)于向圖10的測(cè)試器通道提供的延遲校準(zhǔn)數(shù)據(jù)值的數(shù)據(jù)值的圖；
圖16是說(shuō)明用于校準(zhǔn)圖10的測(cè)試器的通道定時(shí)的一部分設(shè)備的框圖；圖17到圖19是說(shuō)明在反復(fù)的校準(zhǔn)過(guò)程中，圖10的各種信號(hào)之間的定時(shí)關(guān)系的額外的定時(shí)示意圖。
具體實(shí)施例現(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明的實(shí)施例，在伴隨的附圖中說(shuō)明本發(fā)明的例子。
本發(fā)明可用于探測(cè)半導(dǎo)體晶片，以測(cè)試晶片上的半導(dǎo)體管芯。
圖1和圖2說(shuō)明半導(dǎo)體探測(cè)系統(tǒng)。如圖1所示，示出前視圖，而圖2示出側(cè)視圖，半導(dǎo)體探測(cè)系統(tǒng)包括由兩根通信電纜154和155連接到探測(cè)器152的測(cè)試器151。晶片盤(boat)161安裝在探測(cè)器152內(nèi)，并擁有多個(gè)晶片160。一個(gè)晶片160(通常叫做“處于測(cè)試的晶片”，或WUT)被機(jī)器手158放置在平臺(tái)159上。探測(cè)器152由通信電纜155連接到測(cè)試器151。測(cè)試頭153通過(guò)通信電纜154連接到測(cè)試器151。測(cè)試頭153包括帶有到多個(gè)探針164的多個(gè)電氣連接157的探針板156。當(dāng)WUT160相對(duì)于探針板156放置時(shí)，使用上看照相機(jī)162和下看照相機(jī)163用于平臺(tái)159上的WUT160的對(duì)準(zhǔn)，以及WUT160上測(cè)試墊片164與探針的對(duì)準(zhǔn)。
一般地，平臺(tái)159垂直(即，在z方向)移動(dòng)WUT160，以使WUT160上的測(cè)試墊片與探針164接觸。測(cè)試器151控制測(cè)試過(guò)程。它生成測(cè)試數(shù)據(jù)，通過(guò)通信電纜154向測(cè)試頭153、且通過(guò)電纜155向探測(cè)器發(fā)送測(cè)試數(shù)據(jù)。測(cè)試器151一般為計(jì)算機(jī)。
測(cè)試頭153從測(cè)試器151接收測(cè)試數(shù)據(jù)，且通過(guò)探針板156向晶片160傳遞測(cè)試數(shù)據(jù)。測(cè)試頭153通過(guò)探針板156接收由晶片160生成的響應(yīng)數(shù)據(jù)，并向測(cè)試器151發(fā)送響應(yīng)數(shù)據(jù)。
平臺(tái)159支持正在測(cè)試的晶片160，并垂直和水平移動(dòng)。平臺(tái)159也能加傾斜和旋轉(zhuǎn)。平臺(tái)159將正在測(cè)試的晶片169對(duì)著探針164移動(dòng)。探測(cè)器152內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)照相機(jī)162、163標(biāo)識(shí)晶片160上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和探針板156，以幫助晶片160對(duì)著探針板156正確放置。
機(jī)器手158在平臺(tái)159和晶片板161之間移動(dòng)晶片160。
圖3和圖4分別示出簡(jiǎn)化的探針板162的俯視圖和側(cè)視圖。一般，圖1和圖2所示的測(cè)試頭153和探針板156之間的電氣連接由pogo(彈簧單高蹺)引腳157形成，它們?cè)谔结槹?56上接觸pogo引腳墊片301。圖4中，沿探針板156的外圍以成對(duì)示出十六個(gè)pogo引腳墊片301。也如圖3所示，16個(gè)通孔302置于兩維正方形陣列中探針板156的中央并通過(guò)示蹤物303連接到墊片301。為了簡(jiǎn)化，只示出7個(gè)示蹤物303。此例中，16個(gè)pogo引腳301通過(guò)16個(gè)示蹤物303電氣連接到16個(gè)通孔302。通孔302通過(guò)探針板156提供到探針164的電氣路徑。如圖3和圖4所示，示蹤物303把pogo引腳301連接到通孔302。圖3和圖4實(shí)際上以簡(jiǎn)化形式示出了探針板156。例如，一般的探針板通常有數(shù)百個(gè)pogo引腳墊片301、通孔302和探針164。此外，探針板156一般包括圖4所示的多于一個(gè)的基底401。例如，圖5的美國(guó)專利第5,974,662中示出了具有三個(gè)基底(PCB、插入物、以及空間變壓器)的探針板裝置，這里通過(guò)引用結(jié)合該專利，且它是探針板裝置的基本結(jié)構(gòu)的一般例子。
探測(cè)器152可被用于測(cè)試最近制造的探針板156。當(dāng)探針板156用于測(cè)試半導(dǎo)體晶片時(shí)，探測(cè)器152也可用于周期性地測(cè)試探針板156。
需要測(cè)試的探針板156被放置在探測(cè)器152內(nèi)。然而，卻沒(méi)有制作圖1和圖2所示的連接探針板156和測(cè)試頭153的電氣連接(探測(cè)器152不需要連接到測(cè)試器153。)。驗(yàn)證晶片501，如圖5和圖6說(shuō)明的一個(gè)放置在平臺(tái)159上。如圖5和圖6所示，驗(yàn)證晶片501具有與基底601的中間的觸點(diǎn)503的短路板502。觸點(diǎn)503通過(guò)絕緣體與短路板502絕緣。
如圖7所示，觸點(diǎn)503由電纜506連接到一個(gè)或多個(gè)測(cè)試驅(qū)動(dòng)器505，該電纜可以是，例如，柔性電纜、或同軸電纜。盡管未示出，短路板502是接地的。如所示，然后移動(dòng)驗(yàn)證晶片501與探針164接觸。其中一個(gè)探針164觸摸驗(yàn)證晶片501的“觸點(diǎn)”503，而其他探針164接觸短路板502。
圖5和圖6的基底601可為任何基底(例如，印制電路板材料、陶瓷材料等等)。與測(cè)試驅(qū)動(dòng)器505的電氣互連506可為任何形式的電氣連接(例如，同軸電路、柔性帶等等)。
圖5和圖6的基底601也可為半導(dǎo)體晶體。這種情況下，很難建立延伸到基底601的一側(cè)之外的“通路”。延伸到基底底部之外的通路較容易制作。如果使用這種驗(yàn)證晶片501，則可修改平臺(tái)159以包括其表面的通路，以接受連接手段(例如，同軸電纜)和通路，通過(guò)該通路連接手段退出平臺(tái)159以連接到測(cè)試驅(qū)動(dòng)器505(如圖7所示)。
可在探針板156上執(zhí)行許多測(cè)試。
連續(xù)性測(cè)試確定pogo引腳157和探針164之間的路徑中是否有短路或開路?？稍趫D7的探針板156上通過(guò)使用時(shí)域反射計(jì)(TDR)驅(qū)動(dòng)器作為測(cè)試驅(qū)動(dòng)器執(zhí)行連續(xù)性測(cè)試。TDR驅(qū)動(dòng)器生成一脈沖。因?yàn)閜ogo引腳157不連接到測(cè)試頭153，則脈沖應(yīng)該從被測(cè)試的探針164(即，觸摸驗(yàn)證晶片501上的“觸點(diǎn)”503的探針164)通過(guò)探針板156傳播給pogo引腳157，并通過(guò)探針板156反射回給TDR驅(qū)動(dòng)器。如果未測(cè)試到這種反射，或者該反射的電壓電平小于期望的電平，則探針164和pogo引腳157之間的探針板156中存在短路。如果以比脈沖傳播并從pogo引腳157返回所要求時(shí)間更快地測(cè)試到反射，則探針164和pogo引腳157之間的探針板156存在開路。
圖8說(shuō)明這種測(cè)試期間TDR驅(qū)動(dòng)器上的電壓的例子。如所示，電壓最初對(duì)應(yīng)于線路上驅(qū)動(dòng)的脈沖。如果在足夠脈沖傳播到pogo引腳墊片301并返回(“A”所示)的時(shí)間延遲之后，電壓突然上升(spike up)，則探針164和pogo引腳墊片301之間的路徑?jīng)]有短路和開路。如果電壓上升得太快(“B”所示)，則路徑中有通路。如果電壓突然下降(“C”或“D”所示)，則路徑中有短路。
可使用TDR驅(qū)動(dòng)器來(lái)估計(jì)探針164和pogo引腳157之間的路徑阻抗?？蓮某跏济}沖和反射脈沖的電壓電平來(lái)估計(jì)路徑阻抗。
可使用頻域反射計(jì)(“FDR”)測(cè)試驅(qū)動(dòng)器較好地確定阻抗。在FDR測(cè)試中，以具有特定頻率的周期性電壓波形驅(qū)動(dòng)線路。線路上的定向耦合器允許初始波形向下穿過(guò)線路，但把反射波形轉(zhuǎn)向傳感器?？蓮呐c初始波形比較的反射波形的相位偏移確定線路阻抗。
一個(gè)例子中，反射脈沖的上升時(shí)間(使用TDR)與線路帶寬有關(guān)(例如，圖8的斜面“A”)。
通過(guò)導(dǎo)致測(cè)試驅(qū)動(dòng)器在驗(yàn)證晶片501的探針觸摸“觸點(diǎn)”503上放置電壓而執(zhí)行電流泄漏測(cè)試。從測(cè)試驅(qū)動(dòng)器引出的電流是探針164的泄漏電流。
注意，不能使用圖7所示的驗(yàn)證晶片501來(lái)執(zhí)行電源和接地探針(即，將向WUT提供電源和接地連接的探針164)之間的泄漏，而是必須離線執(zhí)行(例如，手動(dòng))。這是因?yàn)樘结?64在這些測(cè)試期間并不連接到電源或地面。此外，通常有多個(gè)接地探針和多個(gè)電源探針，且所有接地探針互連，電源探針也是如此。因此，如果一個(gè)電源探針連接到驗(yàn)證晶片501上的“觸點(diǎn)”503，在其他電源探針也將與短路板502接觸，且通常會(huì)測(cè)試到大量的泄漏。
可在每次驗(yàn)證晶片501上的觸點(diǎn)503與探針164接觸時(shí)，通過(guò)在接觸形成時(shí)的點(diǎn)上記錄平臺(tái)159的位置來(lái)執(zhí)行平面驗(yàn)證測(cè)試?？捎迷O(shè)定以周期性施加脈沖到線路的TDR驅(qū)動(dòng)器來(lái)測(cè)試與探針164的接觸。一旦與探針164形成接觸，則測(cè)試反射脈沖的時(shí)間長(zhǎng)度將會(huì)增加(例如，圖8中，反射脈沖將從位置“B”移動(dòng)到位置“A”)。或者，與探針164的接觸可以其他方式測(cè)試，如使用探測(cè)器152內(nèi)的照相機(jī)162、163。記錄(手動(dòng)或由控制探測(cè)器152內(nèi)的測(cè)試和操作的軟件)最初與每個(gè)探針164接觸的平臺(tái)159的位置。以這種方式，可確定每個(gè)探針164的頂點(diǎn)(即，“z”位置)的高度。
也可執(zhí)行探針位置驗(yàn)證測(cè)試?？梢允褂锰綔y(cè)器152內(nèi)的照相機(jī)162、163來(lái)確定每個(gè)探針164(即，“x，y”位置)的位置，并驗(yàn)證每個(gè)位置在規(guī)格內(nèi)。
或者，可用空白晶片代替驗(yàn)證晶片501放置在平臺(tái)159上。平臺(tái)159上的空白晶片則可與探針164接觸。然后，可移動(dòng)空白晶片，并檢查探針164制成的擦痕，以確定(1)探針的“x，y”位置(在此點(diǎn)，探針作出與空白晶片的最初接觸)在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，且(2)探針作出足夠長(zhǎng)的擦痕。
探測(cè)器152可包括用于控制探測(cè)器152內(nèi)溫度的溫度控制器。如果使用溫度控制器，則可在探針板156期望的操作溫度范圍內(nèi)的各種溫度上執(zhí)行上述測(cè)試。此外，探針板156可以“燃燒”(burn in)。即，出現(xiàn)升高溫度時(shí)，探針板156可反復(fù)與驗(yàn)證晶片501開始接觸和不與之接觸，這易于因潛在的機(jī)械缺點(diǎn)而使加速探針164失效。
很明顯，可使用多個(gè)測(cè)試驅(qū)動(dòng)器?？墒褂酶鞣N手段來(lái)選擇使用的一個(gè)測(cè)試驅(qū)動(dòng)器，如開關(guān)等等?；蛘撸稍隍?yàn)證晶片501上形成多個(gè)“觸點(diǎn)”503，每個(gè)連接到一個(gè)測(cè)試驅(qū)動(dòng)器505。
如上所述，除了測(cè)試最近制造的探針板156外，本發(fā)明也可用于驗(yàn)證探針板156在使用探針板156測(cè)試半導(dǎo)體晶片期間的連續(xù)良好的操作。例如，測(cè)試100個(gè)半導(dǎo)體晶片的每一個(gè)之后，可使用驗(yàn)證晶片501來(lái)驗(yàn)證探針板156的連續(xù)完整性。如另一個(gè)例子，如果半導(dǎo)體晶片上相同位置的小片出現(xiàn)故障(這會(huì)指示探針板156有問(wèn)題，而非晶片160的問(wèn)題)，則可使用驗(yàn)證晶片501來(lái)重新測(cè)試探針板156。
本發(fā)明也可用于校準(zhǔn)探針板156。圖9示出探針板156校準(zhǔn)的例子。示出測(cè)試驅(qū)動(dòng)器505的通道901(1)、901(2)和901(3)。測(cè)試器通道901向探測(cè)器152發(fā)送和/或接收測(cè)試數(shù)據(jù)902。通常，有一個(gè)通道901用于探針板156上的每個(gè)探針164。圖9中，在測(cè)試器通道901上生成具有特定模式的測(cè)試數(shù)據(jù)信號(hào)902，并反饋至校準(zhǔn)電子裝置906。校準(zhǔn)電子裝置906比較反饋的信號(hào)和與測(cè)試數(shù)據(jù)902具有相同模式的校準(zhǔn)信號(hào)904。校準(zhǔn)電子裝置906調(diào)整測(cè)試器通道901(1)-901(N)中的可設(shè)定的延遲903(1)-903(N)，直到反饋信號(hào)與由信號(hào)發(fā)生器905生成的校準(zhǔn)信號(hào)904匹配。然后，為每個(gè)測(cè)試器通道901重復(fù)這個(gè)過(guò)程，此后在每個(gè)測(cè)試器通道901內(nèi)設(shè)定可調(diào)整的延遲，以便在一個(gè)測(cè)試器通道901內(nèi)生成的測(cè)試數(shù)據(jù)902與在另一個(gè)測(cè)試器通道901內(nèi)生成的測(cè)試數(shù)據(jù)同時(shí)到達(dá)探針164。這種校準(zhǔn)方法也在于2000年12月29日提交的共同待決、共同分配的美國(guó)專利申請(qǐng)第09/752,839中論及，該專利通過(guò)引用結(jié)合在此。
如下所述，并在圖10到圖19中說(shuō)明，有必要精確調(diào)整測(cè)試器151的通道901在探針164的頂點(diǎn)時(shí)的驅(qū)動(dòng)和比較校準(zhǔn)延遲，以便合計(jì)通過(guò)互連系統(tǒng)(圖10中未標(biāo)示)的時(shí)間延遲。首先調(diào)整驅(qū)動(dòng)校準(zhǔn)延遲，然后調(diào)整比較校準(zhǔn)延遲。
圖10以框圖形式說(shuō)明一種用于調(diào)整每個(gè)通道的驅(qū)動(dòng)校準(zhǔn)延遲的設(shè)備1050。驅(qū)動(dòng)校準(zhǔn)設(shè)備1050包括駐留在測(cè)試器151的測(cè)試頭之內(nèi)或之外的校準(zhǔn)單元1052，和校準(zhǔn)過(guò)程中代替后來(lái)測(cè)試的晶片160駐留在探測(cè)器150上的校準(zhǔn)插入物1001。為了確定如何調(diào)整用于特定測(cè)試器通道901的驅(qū)動(dòng)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，主計(jì)算機(jī)1030向探測(cè)器152發(fā)信號(hào)，以放置校準(zhǔn)插入物1004，以便校準(zhǔn)插入物1004的上表面上的觸點(diǎn)1056接觸探針板156下側(cè)上的特定探針164，該探針板156通常向處于測(cè)試的晶片160，或者，向驗(yàn)證晶片501的表面上的結(jié)合墊片傳遞通道的輸出測(cè)試信號(hào)。
主計(jì)算機(jī)1030也對(duì)通道控制和定時(shí)單元1046編程，以便響應(yīng)于系統(tǒng)CLOCK信號(hào)，產(chǎn)生重復(fù)的TEST信號(hào)模式。TEST信號(hào)在相繼的脈沖之間有統(tǒng)一的周期，但較佳的是，對(duì)于TEST信號(hào)模式的每次重復(fù)，相繼的TEST信號(hào)脈沖邊緣之間的時(shí)間間隔并不統(tǒng)一，或是偽隨機(jī)的。圖11說(shuō)明以周期間P毫微秒(十億分之一秒)重復(fù)適合的偽隨機(jī)TEST信號(hào)模式，但其中每個(gè)循環(huán)內(nèi)的脈沖是不統(tǒng)一、偽隨機(jī)的寬度和間隔。
主計(jì)算機(jī)1030也對(duì)參考信號(hào)發(fā)生器905(合適地，剩余的測(cè)試器通道)編程，以產(chǎn)生具有類似于TEST信號(hào)的模式的參考信號(hào)REF。如圖11所示，校準(zhǔn)插入物包括用于比較TEST和REF信號(hào)并產(chǎn)生輸出的MATCH信號(hào)的比較電路1060。比較電路1060的MATCH輸出指示TEST信號(hào)的幅度與REF信號(hào)的幅度匹配得如何好。當(dāng)兩個(gè)信號(hào)都高或都低時(shí)，MATCH信號(hào)是高的。當(dāng)TEST信號(hào)和REF信號(hào)處于相反的狀態(tài)時(shí)，MATCH信號(hào)是低的。可通過(guò)XOR門來(lái)實(shí)現(xiàn)比較電路1060，但較佳的是，作為模擬電路實(shí)現(xiàn)比較電路1060，例如，通過(guò)模擬乘法器，以便根據(jù)TEST信號(hào)幅度與REF信號(hào)幅度的匹配情況，MATCH信號(hào)幅度落在值的連續(xù)范圍的任何地方。
盡管對(duì)通道901和參考信號(hào)發(fā)生器905編程，以響應(yīng)于系統(tǒng)的CLOCK信號(hào)，產(chǎn)生具有類似模式的TEST和REF信號(hào)，但TEST和REF信號(hào)并不必須彼此同相地到達(dá)比較電路1060。兩個(gè)信號(hào)之間的相位差異由信號(hào)路徑長(zhǎng)度和通道901和參考信號(hào)發(fā)生器905響應(yīng)CLOCK信號(hào)的固有延遲的差異而產(chǎn)生的?？刂坪投〞r(shí)電路1046的可編程的驅(qū)動(dòng)校準(zhǔn)延遲903也影響TEST和REF信號(hào)之間的相位差異。校準(zhǔn)單元1052處理MATCH信號(hào)，以提供TEST和REF信號(hào)之間的相位差異測(cè)量的交叉相關(guān)數(shù)據(jù)(CDATA)。主計(jì)算機(jī)1030通過(guò)反復(fù)調(diào)整到控制和定時(shí)電路1046的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)輸入，來(lái)校準(zhǔn)測(cè)試器通道901的驅(qū)動(dòng)延遲903，直到CDATA指出TEST信號(hào)與REF信號(hào)同相。
圖11到圖13是說(shuō)明用于TEST和REF之間三個(gè)不同的相位關(guān)系的MATCH信號(hào)種類(nature)的簡(jiǎn)化的定時(shí)示意圖。實(shí)踐中，TEST、REF和MATCH信號(hào)可以是嘈雜和抖動(dòng)的，且有較少的圖11到圖13所示的陡峭邊緣。圖11、12和圖13分別說(shuō)明TEST信號(hào)落后REF信號(hào)3P/16、P/64和接近0毫微秒時(shí)產(chǎn)生的MATCH信號(hào)。注意，當(dāng)TEST信號(hào)與REF信號(hào)接近同相時(shí)，MATCH信號(hào)經(jīng)常較高而不是低。如圖13所示，當(dāng)TEST信號(hào)實(shí)際上與REF同相時(shí)，MATCH信號(hào)大多數(shù)時(shí)間很高，且只在信號(hào)轉(zhuǎn)換期間暫時(shí)為低。即使當(dāng)TEST信號(hào)與REF盡可能接近同相時(shí)，TEST和REF信號(hào)內(nèi)的抖動(dòng)和噪聲將使它們以稍微不同的次數(shù)或速率轉(zhuǎn)換。因此，MATCH在TEST和REF信號(hào)轉(zhuǎn)換期間，會(huì)有一些負(fù)的峰值。
再次參考圖10，校準(zhǔn)單元1052包括對(duì)MATCH信號(hào)積分，以產(chǎn)生到A/D轉(zhuǎn)換器1064是輸入的積分器電路1062。A/D轉(zhuǎn)換器1064把積分器1062的模擬輸出轉(zhuǎn)換為到計(jì)數(shù)器1068計(jì)時(shí)的寄存器1066的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸入。在對(duì)控制和定時(shí)電路以及參考信號(hào)發(fā)生器905編程，以產(chǎn)生具有相同模式的TEST和REF信號(hào)后，主計(jì)算機(jī)重設(shè)計(jì)數(shù)器1068和積分器1062。積分器1062然后開始對(duì)MATCH信號(hào)積分，且其模擬輸出的“交叉相關(guān)”信號(hào)CC的值開始增加，其平均速率與MATCH信號(hào)為高的TEST信號(hào)的每個(gè)周期P期間的時(shí)間量成比例。因此，TEST信號(hào)在相位上越接近REF信號(hào)，模擬的CC信號(hào)幅度就增加得越快。
當(dāng)計(jì)數(shù)器1068已經(jīng)對(duì)跨越大量TEST信號(hào)周期的許多CLOCK信號(hào)計(jì)數(shù)時(shí)，計(jì)數(shù)器向寄存器1066傳遞READY信號(hào)，告訴它加載A/D轉(zhuǎn)換器1064的數(shù)字輸出，該輸出是與交叉相關(guān)信號(hào)CC的電流幅度成比例的值。主計(jì)算機(jī)1030也通過(guò)讀取最后存儲(chǔ)在寄存器1066內(nèi)的交叉相關(guān)數(shù)據(jù)(CDATA)來(lái)響應(yīng)READY信號(hào)。
圖14圖示地說(shuō)明了主計(jì)算機(jī)1030讀取的CDATA值和與REF信號(hào)的相位PHREF有關(guān)的TEST信號(hào)的相位PHTEST之間的關(guān)系。注意，當(dāng)PHTEST接近PHREF時(shí)，CDATA快速增加到最大值。
圖15圖示地說(shuō)明CDATA的值和主計(jì)算機(jī)1030寫入測(cè)試器通道901的控制和定時(shí)電路中的可編程的驅(qū)動(dòng)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)DDC的值之間的關(guān)系。主計(jì)算機(jī)1030反復(fù)調(diào)整驅(qū)動(dòng)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、重設(shè)校準(zhǔn)單元1052、并接連多次要求校準(zhǔn)單元1052的CDATA輸出，以確定為CDATA到達(dá)最大值的特定的驅(qū)動(dòng)校準(zhǔn)延遲DDC。主計(jì)算機(jī)1030然后把驅(qū)動(dòng)校準(zhǔn)延遲903設(shè)定到那個(gè)級(jí)別。
主計(jì)算機(jī)1030然后發(fā)信號(hào)給探測(cè)器152，以在傳遞來(lái)自第二測(cè)試器通道901的TEST信號(hào)的探針164之下放置校準(zhǔn)插入物1004的觸點(diǎn)1056，并重復(fù)整個(gè)反復(fù)的校準(zhǔn)過(guò)程，以確定使第二個(gè)測(cè)試器通道的TEST信號(hào)輸入與REF信號(hào)同相的特定延遲。這就確保在測(cè)試期間，當(dāng)?shù)谝缓偷诙€(gè)通道的編程數(shù)據(jù)告訴相應(yīng)的通道，以同時(shí)產(chǎn)生相對(duì)于某些CLOCK信號(hào)邊緣的TEST信號(hào)邊緣，這兩個(gè)TEST信號(hào)邊緣將同時(shí)到達(dá)各自探針164的頂點(diǎn)。通過(guò)重復(fù)用于所有測(cè)試器通道的驅(qū)動(dòng)延遲校準(zhǔn)過(guò)程，主計(jì)算機(jī)1030能確保所有通道901就它們的TEST信號(hào)邊緣的定時(shí)彼此最接近地同步。
即使校準(zhǔn)過(guò)程中的噪聲和抖動(dòng)會(huì)導(dǎo)致各個(gè)TEST和REF信號(hào)邊緣的有關(guān)相位隨機(jī)變化，上述校準(zhǔn)方法也能最接近地協(xié)調(diào)通道的TEST信號(hào)邊緣的定時(shí)。因?yàn)樾?zhǔn)單元1052的CDATA輸出代表TEST和REF信號(hào)之間在許多TEST信號(hào)循環(huán)上的平均相位關(guān)系，因噪聲和抖動(dòng)而引起的相位的微小變化可以自行抵消。
如上所述，校準(zhǔn)過(guò)程中產(chǎn)生的TEST和REF信號(hào)脈沖不需要是偽隨機(jī)的間隔和寬度，它們可以是具有統(tǒng)一脈沖間隔和寬度的簡(jiǎn)單周期性波形。然而，測(cè)試期間生成的TEST信號(hào)可有一個(gè)寬的頻率范圍，且向處于測(cè)試的IC傳遞TEST信號(hào)的信號(hào)路徑的固有延遲是依賴于頻率的。因此，使用偽隨機(jī)間隔的IT是較佳的，因?yàn)閭坞S機(jī)脈沖頻率的頻譜比簡(jiǎn)單的周期性波形平坦得多。既然偽隨機(jī)序列具有比簡(jiǎn)單的周期性波形具有更多的寬帶信號(hào)，則驅(qū)動(dòng)校準(zhǔn)結(jié)果就是較少依賴于頻率的。主計(jì)算機(jī)1030調(diào)整用于所有通道901的驅(qū)動(dòng)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，以便能最接近地協(xié)調(diào)通道的TEST信號(hào)定時(shí)之后，主計(jì)算機(jī)下一步是適當(dāng)調(diào)整所有通道901的比較校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。當(dāng)程序數(shù)據(jù)告訴控制和定時(shí)電路1046改變具有跟隨測(cè)試循環(huán)開始的特定延遲的TEST信號(hào)的狀態(tài)時(shí)，此時(shí)會(huì)發(fā)生TEST信號(hào)的狀態(tài)變化。因此，控制和定時(shí)電路1046必須實(shí)際通知驅(qū)動(dòng)器1040在更早的某時(shí)改變TEST信號(hào)的狀態(tài)，以允許TEST信號(hào)波形的前端在測(cè)試循環(huán)期間的正確時(shí)間到達(dá)晶片160(未示出)上的測(cè)試墊片所需要的時(shí)間。如上所述，當(dāng)主計(jì)算機(jī)1030已經(jīng)為所有通道901調(diào)整了驅(qū)動(dòng)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)時(shí)，則所有通道901將在對(duì)其編程進(jìn)行調(diào)整的同時(shí)，向各自的測(cè)試墊片傳遞TEST信號(hào)邊緣。
主計(jì)算機(jī)現(xiàn)在1030必須為每個(gè)通道901適當(dāng)調(diào)整比較校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，該通道為FAIL信號(hào)采樣使用與用于TEXT信號(hào)狀態(tài)改變相同的相關(guān)定時(shí)。測(cè)試定時(shí)引用至測(cè)試墊片上發(fā)生的TEST和RESPONSE信號(hào)事件。因此，當(dāng)測(cè)試程序數(shù)據(jù)指出通道901要確定RESPONSE信號(hào)是否在測(cè)試循環(huán)開始T毫微秒后與EXPECT數(shù)據(jù)匹配時(shí)，通道的捕獲系統(tǒng)44必須在之后某一時(shí)間對(duì)FAIL信號(hào)實(shí)際采樣，以允許RESPONSE信號(hào)從測(cè)試墊片傳遞到比較器42所要求的時(shí)間。這也允許比較器42和43以及獲得系統(tǒng)44產(chǎn)生和采樣FAIL信號(hào)所要求的時(shí)間。
由于所有通道的測(cè)試信號(hào)定時(shí)被適當(dāng)校準(zhǔn)，則主計(jì)算機(jī)1030調(diào)整每個(gè)通道的比較校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。如圖16所示，校準(zhǔn)插入物1054包括由導(dǎo)線1603鏈接的額外的一對(duì)墊片1601和1602。當(dāng)以其探針164接觸墊片1601和1602方式放置校準(zhǔn)插入物1004時(shí)，導(dǎo)體1603鏈接兩個(gè)通道，如通道901(1)和901(2)。因此，通道901(1)的TEST信號(hào)輸出變成通道901(2)的RESPONSE信號(hào)輸入。主計(jì)算機(jī)1030對(duì)測(cè)試器通道901(1)編程，以在測(cè)試循環(huán)開始T毫微秒后在TEST信號(hào)內(nèi)產(chǎn)生邊緣，并對(duì)通道901(2)編程，以在相同的測(cè)試循環(huán)開始T毫微秒后對(duì)進(jìn)入該通道的RESPONSE信號(hào)采樣。然后，如果適當(dāng)調(diào)整測(cè)試器通道901(2)的比較校準(zhǔn)延遲903(2)(見(jiàn)圖10)，則FAIL信號(hào)的采樣代表通道定時(shí)分辨率所允許的盡可能接近RESPONSE信號(hào)邊緣的RESPONSE信號(hào)上的點(diǎn)的狀態(tài)。
圖17到圖19說(shuō)明比較校準(zhǔn)過(guò)程中的CLOCK、TEST、FAIL和COMPARE信號(hào)之間的定時(shí)關(guān)系。當(dāng)主計(jì)算機(jī)1030對(duì)測(cè)試器通道901(1)編程，以便它通過(guò)在時(shí)間T2向墊片70發(fā)送TEST信號(hào)來(lái)響應(yīng)在時(shí)間T1到達(dá)的每個(gè)CLOCK信號(hào)邊緣時(shí)，其中T2-T1＝T毫微秒，F(xiàn)AIL信號(hào)在跟隨CLOCK信號(hào)邊緣的時(shí)間T3時(shí)變化(圖17)。延遲T2-T1和T3-T1是固定的，且在比較校準(zhǔn)過(guò)程中不會(huì)改變。當(dāng)主計(jì)算機(jī)1030也對(duì)通道901(2)編程，以便通道具有N個(gè)可編程的COMPRE信號(hào)延遲DCD時(shí)，COMPARE信號(hào)的總延遲T4-T1為DCD和控制和定時(shí)電路1046的固有延遲和校準(zhǔn)延遲之和。無(wú)論何時(shí)由接收通道901(2)產(chǎn)生的經(jīng)采樣的FAIL數(shù)據(jù)指出COMPARE的信號(hào)邊緣跟隨FAIL的邊緣，如圖17所示，主計(jì)算機(jī)1030遞減通道901(2)的比較校準(zhǔn)延遲DCD，以推進(jìn)COMPARE的信號(hào)邊緣。相反，無(wú)論何時(shí)由接收通道901(2)產(chǎn)生的經(jīng)采樣的FAIL數(shù)據(jù)指出COMPARE的信號(hào)邊緣超過(guò)FAIL的邊緣，如圖18所示，主計(jì)算機(jī)1030遞增通道901(2)的比較校準(zhǔn)延遲DCD，以延遲COMPARE的信號(hào)邊緣。當(dāng)COMPARE的信號(hào)邊緣在圖19所示的時(shí)間T3時(shí)盡可能與FAIL的信號(hào)邊緣相符時(shí)，用于接收通道901的比較校準(zhǔn)過(guò)程終止。
校準(zhǔn)插入物1004適當(dāng)包括類似于排列的觸點(diǎn)1601和1602的其他內(nèi)部連接的觸點(diǎn)，以允許每個(gè)其他測(cè)試器通道901(1)和901(3)-901(N)接收另一個(gè)通道的TEST信號(hào)輸出，以便主計(jì)算機(jī)1030能使用相似的程序來(lái)適當(dāng)調(diào)整它們的比較校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，其中可以做出各種形式和細(xì)節(jié)方面的變化，而不會(huì)脫離附加的權(quán)利要求中所限定的本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明的廣度和范圍不應(yīng)被上述任何示例性的實(shí)施例所限制，而只應(yīng)根據(jù)下面的權(quán)利要求及其等價(jià)物所限定。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)試探針板的方法，該方法包含以下步驟在驗(yàn)證晶片上的探測(cè)器內(nèi)放置探針板；使探針板與驗(yàn)證晶片上的接觸區(qū)域接觸，該驗(yàn)證晶片包括圍繞接觸區(qū)域的短路板；通過(guò)接觸區(qū)域向探針板發(fā)送測(cè)試信號(hào)；以及通過(guò)驗(yàn)證晶片從探針板接收響應(yīng)信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)附于驗(yàn)證晶片的電纜接收響應(yīng)信號(hào)的步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在驗(yàn)證晶片與探針板接觸時(shí)，通過(guò)驗(yàn)證晶片連續(xù)發(fā)送測(cè)試信號(hào)，以便測(cè)量探針板上的探針的高度的步驟。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在測(cè)試信號(hào)發(fā)生器和探針板之間的信號(hào)路徑上執(zhí)行連續(xù)性測(cè)試的步驟。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，進(jìn)一步包括使用時(shí)域反射計(jì)TDR，以執(zhí)行連續(xù)性測(cè)試的步驟。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，進(jìn)一步包括使用頻域反射計(jì)FDR，以執(zhí)行連續(xù)性測(cè)試的步驟。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括確定發(fā)送測(cè)試信號(hào)的測(cè)試信號(hào)發(fā)生器和探針板之間的信號(hào)路徑的阻抗的步驟。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括測(cè)試探針板內(nèi)的泄漏電流的步驟。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括步驟通過(guò)集合探針板和驗(yàn)證晶片來(lái)測(cè)量探針板的平面性，直到探針板的探針與驗(yàn)證晶片接觸；以及沿垂直于驗(yàn)證晶片的方向，測(cè)量驗(yàn)證晶片的位置。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括驗(yàn)證探針板的探針的位置的步驟。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟在探針板與接觸區(qū)域接觸期間，使探針板與驗(yàn)證晶片上的多個(gè)接觸區(qū)域接觸；通過(guò)驗(yàn)證晶片上的接觸區(qū)域向探針板發(fā)送測(cè)試信號(hào)；以及從探針板接收響應(yīng)信號(hào)。
12.一種測(cè)試探針板的方法，該方法包含以下步驟在空白晶片上的探測(cè)器內(nèi)放置具有探針的探針板；使探針板與空白晶片接觸；通過(guò)在X、Y平面內(nèi)移動(dòng)空白晶片，用探針在空白晶片上作出擦痕；以及檢查空白晶片上的擦痕，以確定探針的位置。
13.一種測(cè)試探針板的方法，該方法包含以下步驟在探測(cè)器內(nèi)放置驗(yàn)證晶片，該驗(yàn)證晶片具有接觸區(qū)域、圍繞該接觸區(qū)域的短路板、以及到測(cè)試器的電氣連接；在驗(yàn)證晶片上的探測(cè)器內(nèi)放置探針；使探針板與接觸區(qū)域接觸；在測(cè)試器內(nèi)生成測(cè)試信號(hào)；通過(guò)接觸區(qū)域向探針板發(fā)送測(cè)試信號(hào)；以及通過(guò)電氣連接從探針板接收響應(yīng)信號(hào)。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述電氣連接包括附于驗(yàn)證晶片的電纜。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括當(dāng)使驗(yàn)證晶片與探針板，連續(xù)通過(guò)驗(yàn)證晶片發(fā)送測(cè)試信號(hào)，以便測(cè)量探針板上探針高度的步驟。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括在測(cè)試信號(hào)發(fā)生器和探針板之間的信號(hào)路徑上執(zhí)行連續(xù)性測(cè)試的步驟。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括使用時(shí)域反射計(jì)TDR，以執(zhí)行連續(xù)性測(cè)試的步驟。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括使用頻域反射計(jì)FDR，以執(zhí)行連續(xù)性測(cè)試的步驟。
19.如權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括確定發(fā)送測(cè)試信號(hào)的測(cè)試信號(hào)發(fā)生器和探針板之間的信號(hào)路徑的阻抗的步驟。
20.如權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括測(cè)試探針板內(nèi)的泄漏電流的步驟。
21.如權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括步驟通過(guò)集合探針板和驗(yàn)證晶片來(lái)測(cè)量探針板的平面性，直到探針板的探針與驗(yàn)證晶片接觸；以及沿垂直于驗(yàn)證晶片的方向，測(cè)量驗(yàn)證晶片的位置。
22.如權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括驗(yàn)證探針板的探針的位置的步驟。
23.如權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟在探針板與接觸區(qū)域接觸期間，使探針板與驗(yàn)證晶片上的多個(gè)接觸區(qū)域接觸；通過(guò)驗(yàn)證晶片上的接觸區(qū)域向探針板發(fā)送測(cè)試信號(hào)；以及從探針板接收響應(yīng)信號(hào)。
24.一種用于測(cè)試探針板的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含包括用于至少以垂直方向移動(dòng)驗(yàn)證晶片的裝置的探測(cè)器；放置在用于移動(dòng)的所述裝置上并具有由短路板圍繞的接觸區(qū)域的驗(yàn)證晶片；從接觸區(qū)域到測(cè)試信號(hào)發(fā)生器的電氣連接，其中測(cè)試信號(hào)發(fā)生器生成的信號(hào)發(fā)送給處于測(cè)試中的探針板上的探針。
25.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述驗(yàn)證晶片包括由短路板圍繞的多個(gè)接觸面積，用于測(cè)試處于測(cè)試的探針板上的多個(gè)探針。
26.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電氣連接是同軸電纜和柔性電纜的一種。
27.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)試發(fā)生器包括時(shí)域反射計(jì)設(shè)備。
28.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)試發(fā)生器包括頻域反射計(jì)設(shè)備。
全文摘要
一種測(cè)試探針板的方法，包括在放置在平臺(tái)上的驗(yàn)證晶片上的探測(cè)器內(nèi)放置探針板的步驟。探針板與驗(yàn)證晶片上的接觸區(qū)域接觸。驗(yàn)證晶片包括圍繞接觸區(qū)域的短路板。測(cè)試信號(hào)通過(guò)驗(yàn)證晶片發(fā)送到探針板。接收并分析來(lái)自探針板的響應(yīng)信號(hào)。
文檔編號(hào)G01R1/00GK1816751SQ200480019130
公開日2006年8月9日 申請(qǐng)日期2004年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月1日
發(fā)明者C·A·米勒, E·B·赫里什 申請(qǐng)人:佛姆法克特股份有限公司