CN116209910A - 用于控制自动化测试设备（ate）的控制装置、ate、用于控制ate的方法、用于操作ate的方法以及用于执行此类包括温度估计或确定的方法的计算机程序 - Google Patents

用于控制自动化测试设备（ate）的控制装置、ate、用于控制ate的方法、用于操作ate的方法以及用于执行此类包括温度估计或确定的方法的计算机程序 Download PDF

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CN116209910A CN202180017675.5A CN202180017675A CN116209910A CN 116209910 A CN116209910 A CN 116209910A CN 202180017675 A CN202180017675 A CN 202180017675A CN 116209910 A CN116209910 A CN 116209910A
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Abstract

根据本发明的实施例包括一种用于控制自动化测试设备(ATE)的控制装置，该自动化测试设备(ATE)用于使用或例如经由被测设备接触结构(例如，使用或经由探针，或者例如使用或经由DUT插座)来测试电耦合到该自动化测试设备的被测设备(DUT)。控制装置被配置为使用热模型(例如，使用DUT接触结构的热模型、或使用例如包括DUT接触结构的热模型的热模型)来确定或估计DUT接触结构的温度。此外，控制装置被配置为根据所确定的或所估计的或例如所建模的温度来影响(例如，控制、调节、停用和/或限制)施加到DUT接触结构的信号。进一步的实施例包括被配置为使用热模型来确定或估计DUT触头的温度的自动化测试设备和控制装置。

Description

用于控制自动化测试设备(ATE)的控制装置、ATE、用于控制 ATE的方法、用于操作ATE的方法以及用于执行此类包括温度 估计或确定的方法的计算机程序
技术领域
根据本发明的实施例涉及用于控制自动化测试设备(ATE)的控制装置、ATE、用于控制ATE的方法、用于操作ATE的方法以及用于执行此类方法(包括温度估计或确定)的计算机程序。
根据本发明的进一步的实施例涉及探针保护措施。
背景技术
为了更好地理解本发明，本发明的实施例解决的问题以现有解决方案为出发点。
通过集成电路(IC)测试来实现半导体生产过程中的质量保证。每个IC都需要根据其规格进行测试，以保证其质量。
自动化测试设备(ATE)用于为被测设备(DUT)提供电源和激励，并测量与预期进行比较的信号。
图1显示了用于测试被测设备的IC晶圆级测试设置的示意图。图1a)示出了具有多个被测设备(例如，裸管芯101)的晶圆。作为示例，图1b)示出了裸管芯101之一，该裸管芯101包括DUT电路102，DUT电路102被多个金属接触焊盘103围绕。作为示例，图1c)示出了探针107，该探针107通过裸管芯101(该裸管芯101在图1b)示出)的穿孔氧化物层105接触多个金属接触焊盘103中的一者。
IC晶圆级100测试用于未封装器件(如裸管芯101)的质量保证或在晶圆分类期间识别缺陷以避免不必要的封装成本。
例如，测试系统和DUT电路102之间的可靠电接触可能是必不可少的。
DUT提供金属接触焊盘103，金属接触焊盘103经由探针107连接到测试系统。
探针107由金属构成以将电流传导至DUT。IC 101通常具有数百个接触焊盘103(此处为简化图示)要同时连接来进行测试，从而导致探针的微小机械尺寸。因此，探针可能例如很容易出错。
从测试系统到DUT 101的正确信号传输可能需要经由探针107和DUT焊盘103进行合理的连接。探针针尖可能会擦洗和刮擦管芯焊盘103的金属表面106以获得牢固的接触，这可能会因氧化、机械磨损和焊盘残留物106的污染而造成探针针尖的磨损。测试期间温度升高可能会加速磨损过程。管芯温度可以是指定的测试参数；由于电流流动而产生的自发热对探针触头104产生进一步的应力。为了减轻这些应力因素，探针可能会经历清洁周期，以例如尽可能多地去除探针针尖(Probe Tip)处的污染物并恢复机械参数。(例如，由电气或机械探针参数的负面变化(磨损、弹簧张力降低、熔化)引起的)探针的不断增长的应力(机械应力连同热应力)最终可能导致不可逆的退化。
降额可能是缓解探针在应力情况下过热的常用方法。因此，所施加的每个探针的电流可能应该保持低于(例如，大部分显著低于)其额定最大电流额定值。然而，即使使用降额，仍可能观察到探针“烧毁”，例如，很可能是归因于以下情况：从探针针尖到管芯焊盘的接触质量弱、以及过电流。探针温度的增加可能会通过电阻的增加来导致功率增加，这可能最终导致热失控。
综上所述，现有技术的问题是：探针的热应力可能导致过热和不可逆的退化和损坏(例如，弹簧张力降低、或尖端熔化)。这可能会导致IC生产中断。探针卡(Probe Card)可能需要昂贵且耗时的维修(甚至完全损失探针卡)，IC生产还可能会停机。
因此，希望获得一种构思，该构思允许减少、甚至避免用于设备测试的接触元件的退化和/或损坏。此外，希望这样的构思在系统复杂性、实施工作、以及损害减轻的有效性之间提供更好的折衷。
通过本申请的独立权利要求的主题来实现上述目的。
由本申请的从属权利要求的主题来定义根据本发明的进一步的实施例。
发明内容
发明概要
根据本发明的实施例包括一种用于控制自动化测试设备(ATE)的控制装置，该自动化测试设备(ATE)用于测试被测设备(DUT)，该被测设备(DUT)使用(或例如经由)被测设备接触结构(例如，使用或经由探针、或者例如使用或经由DUT插座)电耦合到自动化测试设备。控制装置被配置为使用热模型(例如，使用DUT接触结构的热模型、或使用例如包括DUT接触结构的热模型的热模型)确定或估计DUT接触结构的温度。此外，控制装置被配置为根据所确定的或所估计的或例如所建模的温度来影响(例如，控制、调节、停用、和/或限制)施加到DUT接触结构的信号。
根据本发明的实施例基于使用热模型来确定或估计DUT接触结构的温度以便影响施加到DUT接触结构的信号的构思。
在测试场景中，可以为DUT提供例如预定的测试信号。这可以是例如DUT目标电压或DUT目标电流。由于DUT应该例如被连接到测试设置(例如，自动化测试设备的测试头)和从测试设置被移除，因此可以使用易于接触的结构(例如，被配置为向DUT提供电接触的探针或其他元件)。如前面所说明的，这些DUT接触结构可能会受到磨损，尤其是热致磨损。
发明人认识到，如果接触结构的温度保持在特定阈值以下，则可以避免或减轻磨损和其他接触结构损坏。在测试期间跟踪该温度可能是一项挑战，其中，测试信号可能会快速连续地改变或调整。此外，在某些情况下，可能难以收集关于DUT接触结构与DUT或DUT触头(例如，DUT的接合焊盘或接触焊盘)之间的接触表面的精确知识。不良接触可能导致接触结构上的热负荷增加，从而导致温度升高，从而导致损坏。
因此，发明人认识到，可以使用热模型(例如，包括DUT接触结构的热模型)来执行对DUT接触结构的温度的跟踪。这可以使DUT接触结构的温度保持在没有问题的温度边界内。例如可以实时执行温度跟踪。例如与温度测量结果相比，可以更快地提供经估计(或经确定)的温度。甚至可以预测温度变化，从而允许调整针对DUT的测试和/或信号提供。
无论如何，为了影响DUT接触结构的温度，可以使用热模型基于经确定(或经估计)的温度来影响以下信号：施加到DUT接触结构的信号(例如，为DUT提供的信号)、或包括用于DUT的信号的信号(例如，测试信号)。该影响可以例如包括：对信号(例如，电流)的控制、或调节、或停用、或切断、或限制。
因此，可以减少或甚至避免接触元件的退化和/或损坏。换言之，可以减少或甚至避免探针过热和不可逆的退化和损坏。可以有效地减轻损坏，并且为了这样做，可以省略接触结构处的额外的温度测量结果，使得例如可以仅使用以下项来用于允许(例如，实时)跟踪温度：现有的电流和电压的测量结果、和/或少数额外的电压和/或电流的测量结果。因此，可以在对系统复杂性有很少量影响以及很少量努力的情况下来实施本发明的构思。
此外，本发明的实施例解决的其他问题可以是：探针的热应力可能导致过热和不可逆的退化和损坏(例如，弹簧张力降低、或尖端熔化)。这可能会导致IC生产中断。探针卡(Probe Card)可能需要昂贵且耗时的维修(或甚至完全损失探针卡)，IC生产还可能会停机。可以通过或使用本发明的实施例来克服这些问题。
根据本发明的进一步的实施例，热模型包括DUT接触结构的热模型，该DUT接触结构的热模型例如可以考虑DUT接触结构的热容量、DUT传导结构的热传导、以及可选地还考虑DUT接触结构的热环境的热特性和/或辐射特性。替代地或附加地，热模型包括DUT触头(例如，DUT接触焊盘、和/或例如DUT接合焊盘)的热模型，DUT触头被用于将DUT电耦合到自动化测试设备，并且该热模型可以例如考虑DUT触头的热容量、DUT触头的热传导、以及可选地还考虑DUT触头的热环境的热特性和/或辐射特性。替代地或附加地，热模型对DUT接触结构和DUT触头联合地进行建模。
除了关于DUT接触结构的信息(例如，热模型信息)，热模型还可以包括关于DUT触头的信息。简而言之，DUT接触结构可以例如是在ATE和DUT之间的接触布置的位于ATE侧的第一部分，并且DUT触头可以例如是在ATE和DUT之间的接触布置的位于DUT侧的第二部分。
如前面所说明的，DUT接触结构例如可以是探针，DUT触头可以例如是DUT接触焊盘。因此，整个接触布置可以包括探针和焊盘。热模型可以被用于描述这种接触布置的任何或所有部分，因此包括接触结构的热模型、和/或触头的热模型、或其组合的热模型(例如，在描述接触结构的第一部分和描述触头的第二部分上可能没有被明确划分的模型)。热模型尤其可以包括接触结构和触头之间的接触表面(例如，作为触头的一部分)，或以不同的方式建模。
因此，可以根据特定应用的要求(例如，关于可用计算能力、和/或建模精度)来构建热模型。这允许额外的自由度，并允许以高精度确定或估计DUT接触结构的温度。
根据本发明的进一步实施例，热模型包括模型参数化(parametrization)，其中，模型参数化被配置为表示DUT接触结构的热行为。此外，控制装置被配置为根据施加到DUT接触结构的信号的电流的测量结果和/或根据接触结构的电压的测量结果来调整模型的参数化，以便用热模型额外表示DUT接触结构和DUT触头的界面的热行为，该DUT触头用于将DUT电耦合到自动化测试设备；和/或用热模型额外表示DUT触头的热行为，从而确定或估计DUT接触结构的温度。
该模型可以包括默认参数化，该默认参数化可以根据应用的硬件的特定特性进行适配。作为示例，可以通过考虑DUT的接触焊盘(例如，附加电阻)而被适配。可以在运行时(例如，实时)例如基于测量结果来执行这样的参数适配。因此，热模型可以是允许关于温度估计的良好准确性的自适应模型。
根据本发明的进一步实施例，控制装置被配置为使用以下项来确定或估计DUT接触结构的温度：(例如施加到DUT接触结构的信号的)电流测量结果、以及热模型、以及电位差(例如，电压)的测量结果，该电位差等于接触结构上的电位差(例如电压)；或者包括接触结构上的电位差(例如电压)；或者例如近似于接触结构两端的电位差；或者例如代表接触结构两端的电位差；或者表示DUT接触结构的ATE侧端与DUT的接触焊盘之间的电压降；或者表示DUT接触结构的ATE侧端与DUT触头之间的电压降，DUT触头被用于将DUT电耦合到自动化测试设备；或者表示包括DUT接触结构在内的向DUT的过渡处的电压降。
根据实施例，可以使用多个可选测量结果以模拟或评估热模型。因此，本发明的构思可以容易地适配特定的硬件设置(例如，仅包括用于电压测量结果的有限选项)。
根据本发明的进一步实施例，控制装置被配置为使用热模型并使用电压测量结果以及使用电流测量结果来确定或估计DUT接触结构的温度，该电压测量结果描述DUT接触结构两端或过渡(如从自动化测试设备或从负载板到被测设备，包括DUT接触结构以及例如DUT触头以及可选地被测设备内的一些布线)两端的电压降并且该电流测量结果至少近似地描述流过DUT接触结构的电流。
通过以下项可以确定可能导致温度变化的功率或能量：作为热模型的一部分的例如DUT接触结构两端或从ATE到DUT的相应过渡两端的电压降的测量结果、以及关于流过所述结构或过渡的电流的信息。在知道这种电压和电流并因此知道功率和/或能量的情况下，可以精确地评估或确定接触结构的温度。
根据本发明的进一步实施例，控制装置被配置为从两个单独的电压测量结果确定(例如，测量、或计算)DUT接触结构的ATE侧端与DUT的DUT触头之间的电压(＝在两者之间的电势差)，该DUT触头例如可以等同于由DUT接触结构接触的DUT触头，或者可以被导电地耦合至由DUT接触结构接触的DUT触头(例如，同DUT接触结构接触的DUT触头一样位于基本相同的电位)。此外，控制装置被配置为：将所确定的电压用于使用热模型来确定或估计DUT接触结构的温度。
在实际应用中，可能难以精确测量接触结构上的电压降。另一方面，测量DUT接触结构的ATE侧端和DUT的DUT触头之间的电压可能就足够为热模型提供足够的信息来有效地描述接触结构中的温度变化。这可以允许对接触结构的电压进行简化测量。
根据本发明的进一步实施例，控制装置被配置为确定(例如，测量、或计算)：由ATE端口(例如，装置电源的输出端、或与DUT接触结构耦合的模拟或数字ATE信道模块的输出端)提供的电流、或流过DUT接触结构的电流，并通过热模型使用所确定的电流来确定或估计DUT接触结构的温度。
许多ATE系统可以提供内部功能，以便测量或设定端口提供的电流。因此，可以在有限的额外的努力的情况下应用本发明的构思。此外，ATE端口的电流可以例如近似为施加到接触结构的信号。此外，可以基于所确定的电流(例如，减去提供或传导到其他电路的子电流)来确定施加到接触结构的信号(例如，电流)。因此，关于由ATE端口提供的电流或甚至流过DUT接触结构的电流的知识例如基于对功率或能量的确定(例如与电压测量结果(例如，前面所解释的电压测量结果)相结合)可以允许精确估计或确定接触结构的温度。
根据本发明的进一步实施例，控制装置被配置为测量或接收由以下项提供的电流的测量结果：ATE端口(例如，装置电源的输出端)、或与DUT接触结构耦合的模拟或数字ATE信道模块的输出端。此外，控制装置被配置为(例如，使用关系iC＝C du/dt)确定(例如，计算)流过与ATE端口耦合的一个或多个电容器的电流。此外，控制装置被配置为使用测得的电流以及使用所确定的流过与ATE端口耦合的一个或多个电容器的电流来导出(例如，计算)流过DUT接触结构的电流，例如，通过从测得的电流减去流过一个或多个电容器的电流。
通常，ATE中的可能影响施加到接触结构的信号的其他电路的影响可以(例如，至少部分地)被补偿。对于电源(例如，提供电流的ATE端口)，可以实施电容器来稳定ATE端口的输出信号。因此，影响(例如，流过所述电容器的电流)可得以补偿(例如，从ATE端口的输出电流中减去)，以确定提供给接触结构的电流。因此，可以以良好的准确度确定或估计接触结构的温度，而且还能够使用额外的电路(例如，以例如去耦电容器的形式)来进行测试优化。
根据本发明的进一步实施例，控制装置被配置为使用以下项中至少一项来确定或估计DUT接触结构的温度：环境温度(例如，空气温度、或在其上安装有DUT接触结构的负载板的温度、(例如DUT的)晶圆温度、(例如DUT的)管芯温度、接触结构的载流能力、接触结构的热传导值、结构的热对流值、和/或持续时间(例如，信号被施加到DUT接触结构的持续时间)。
可以考虑多个参数以提高温度估计或确定的准确性。根据特定的测试设置或ATE，可用参数可被并入热模型中。
根据本发明的进一步实施例，环境温度、和/或晶圆温度、和/或管芯温度是相应的测得的温度或相应的设定点温度。
不一定要测量这些温度才能将其并入模型中。因此，可以使用设定点值来考虑这些参数。因此，可以提高(或者即使增加了少量的额外的努力)温度估计或确定的准确度。
根据本发明的进一步实施例，控制装置被配置为使用热模型来确定或估计DUT接触结构的温度的时间演变。
时间演变甚至可以包括未来温度过程(或者换句话说，温度预测)。此外，温度的时间演变可以被用于决定或预测测试何时可能由于即将发生的接触结构损坏而必须停止。因此，时间演变的确定和/或估计允许提取额外的测试信息。
根据本发明的进一步实施例，控制装置被配置为使用DUT接触结构的热时间常数的至多1/100的时间分辨率来确定或估计DUT接触结构的温度。
可以例如根据预定测试信号的波动性来选择时间分辨率。这样，可能可以足够快地检测到过热以避免损坏。另一方面，可以根据以下项来选择时间分辨率：接触结构的时间常数、和/或DUT触头的时间常数、和/或其组合。例如，分辨率应小于PN(例如，探针)的热时间常数的1/100。例如，PN的10ms时间常数要求小于0.1毫秒的时间分辨率。
根据本发明的进一步实施例，控制装置被配置为根据所确定或所估计的温度来控制或停用施加到DUT接触结构的信号。
经由停用或控制信号，可以降低DUT接触结构的经升高的温度，直到它低于临界极限，或者DUT接触结构的温度可以在其达到临界极限之前被降低。因此，可以避免接触结构损坏。
根据本发明的进一步实施例，控制装置被配置为在小于或等于控制装置的时间分辨率的两倍的时间内停用施加到DUT接触结构的信号。
通过例如实时知道所估计或所确定的温度，(例如，考虑施加到接触结构的信号)可以实时或例如在运行时(例如，在接触结构的热过程的时间常数内)执行对信号的控制或停用，从而可以避免过热。例如，反应时间应小于或等于时间分辨率的2倍。例如，对于0.1毫秒的时间分辨率，停用时间应小于0.2毫秒。
根据本发明的进一步实施例，例如由ATE施加到DUT接触结构的信号是以下项中的至少一者：测试信号(例如，测试激励)、和/或电源信号(例如，电流)。
测试信号或测试激励可以被配置为将DUT置于预定状态(例如，为了测试DUT的行为)。信号或刺激可以被适配为在DUT处生成预定电压或电势。使用例如前面所说明的本发明的温度的估计或确定，可以根据所执行的测试来选择测试信号(例如，无需特别考虑传导结构的加热问题)，因为本发明的构思可以允许监视传导结构。
根据本发明的进一步实施例，DUT接触结构包括(或例如是)探针和/或DUT插座(例如DUT测试插座)的导体。
可以经由本发明的温度估计或确定来监视或监督被配置为提供ATE和DUT之间的电连接的任何接触元件。
根据本发明的进一步实施例，其中，控制装置被配置为响应于检测到所确定或所估计的DUT接触结构的温度超过阈值而减少或关闭或例如切断或限制施加到DUT接触结构的电流，以防止接触结构的损坏。
该电流例如可以是DUT的馈电电流。这种馈电电流的一部分可以例如是施加到DUT的信号(另一部分可以例如被传导到诸如去耦电容器之类的其他电路)。根据实施例，可以关闭或切断该电流，例如将电流减小到0A，或者仅限制电流，例如将电流减小到可以允许传导结构冷却到特定阈值以下的值。因此，可以有效地保护传导结构。
根据本发明的进一步实施例，该控制装置被配置为使用乘积的形式来确定加热经建模的DUT接触结构的加热功率，乘积的第一因子等于或基于测得的电压，并且乘积的第二因子等于或基于测得的电流。
这可以允许精确地确定或估计传导结构的温度。
根据本发明的进一步实施例，控制装置被配置为使用热模型(例如，使用DUT触头的热模型、或使用包括DUT触头的热模型的热模型)来确定或估计DUT触头(该DUT触头用于将DUT电耦合到自动化测试设备)的温度。此外，控制装置被配置为根据所确定或所估计(例如，经建模)的DUT触头的温度并根据所确定或所估计的DUT接触结构的温度来影响(例如，控制、调节、停用、和/或限制)施加到DUT接触结构的信号。
除了估计DUT接触结构的温度(该DUT接触结构的温度可以是ATE和DUT之间的来自ATE侧的连接元件的温度)之外，还可以估计和确定DUT触头(例如，DUT接合焊盘或接触焊盘)的温度(该DUT触头的温度可以是ATE和DUT之间的来自DUT侧的连接元件的温度)，并且因此施加到接触结构的信号基于此进行适配。例如，这些温度可以相等或至少近似相等。作为示例，接触结构可以是探针，该探针经由DUT触头(接触焊盘作为一个示例)提供从提供电流的ATE或ATE端口到DUT的连接。探针和焊盘可以形成接触布置，其提供ATE和DUT之间的电接触。在这两个元件之间可能会例如出现临界热行为。此外，探针的温度和焊盘的温度可能密切相关。因此，可以估计两者的温度。这也可以包括两个元件之间的界面(通常在DUT接触结构和DUT触头之间，例如探针和接触焊盘之间的接触表面)的温度的估计或确定。
这可以有效地使损害减轻或避免损害。还应注意，也可以减少或避免DUT触头(例如，接触焊盘)的损坏或磨损。熔化的探针残留物可能会例如影响接触焊盘的质量。
根据本发明的进一步的实施例包括一种自动化测试设备(ATE)，该自动化测试设备(ATE)包括：控制装置，该控制装置包括本文说明的任何功能和/或特征中的单独的任一者或其组合；以及ATE资源(例如，设备电源、或数字信道模块、或模拟信道模块)，被配置为提供施加到DUT接触结构的信号。此外，控制装置被配置为根据所确定或所估计的温度来影响ATE资源，以便影响施加到DUT接触结构的信号。
控制装置可以例如是被配置为调节或控制ATE资源的源调节单元。根据其他实施例，控制装置可以例如是附加装置，被配置为影响源调节单元，从而使用或经由源调节单元影响ATE资源。ATE资源可以例如提供包括施加到DUT接触结构的信号的电流。被配置为影响ATE资源的控制装置可以提供将本发明的构思并入到现有的ATE系统的简单且有效的可能性，并且具有低的附加复杂性。
根据本发明的进一步实施例，自动化测试设备包括第一测量单元，该第一测量单元被配置为测量施加到DUT接触结构的信号的电流；以及第二测量单元，该第二测量单元被配置为测量DUT接触结构的ATE侧端与DUT的DUT触头之间的电压(例如，电位差)；另外，第一测量单元和第二测量单元被配置为向控制装置提供各自的施加到DUT接触结构的信号的电流的测量结果和被测量的电压的测量结果，以便允许确定或允许估计DUT接触结构的温度。
电流可以例如是由ATE端口提供的馈电电流。电流可以例如包括施加到DUT接触结构的信号(例如，电流)。然而，ATE的其他电路(例如，去耦电容器)可以例如使用或耗散由ATE端口提供的电流的另一部分。可选地，电流可以例如是施加到DUT接触结构的信号。
作为示例，第二测量单元可以包括多个(例如，两个)电压测量元件(例如，测量接触结构的ATE侧与接地之间的电压以及接触结构的DUT侧(例如经由DUT触头)和接地之间的电压)，以测量接触结构和/或DUT触头的电压。如前面所说明的，利用所测得的电压和电流，可以在热模型中确定或考虑加热接触结构和/或DUT触头的能量，从而允许精确确定接触结构的温度。
根据本发明的进一步实施例，ATE资源包括用于提供施加到DUT接触结构的信号的ATE端口。此外，去耦电容器耦合到ATE端口，并且去耦电容器被配置为对由ATE端口提供的信号进行稳定。替代地或附加地，去耦电容器被配置为将DUT从由ATE的其他电路元件生成的噪声去耦。本发明的构思也可以应用于包括附加电路(例如，去耦电容器)的ATE设置。
根据本发明的进一步实施例，控制装置被配置为考虑去耦电容器对施加到DUT接触结构的信号的影响，以便确定或估计DUT接触结构的温度。
如前所述，由ATE端口提供的馈电信号的一部分可以被传导到耦合电容器，使得只有另一部分馈电信号被施加到传导结构。可以由控制装置考虑这种影响(或者例如，例如测得的ATE端口信号和有效地施加到传导结构的信号之间的这种差异)。因此，通过经由信号损失(例如，传导到电容器的电流)适配的有限的测量复杂性(ATE端口的诸如电流之类的信号)，可以确定关于施加到接触结构的信号的精确信息，并因此可以确定该接触结构的温度的精确信息。
根据本发明的进一步实施例，控制装置被配置为通过以下方式来考虑去耦电容器的影响：使用施加到DUT接触结构的信号的电流的测量结果；以及使用关于DUT的目标电压的预定信息，和/或使用DUT接触结构的ATE侧端和DUT的DUT触头之间的电压的测量结果(例如，两者之间的电位差)，和/或使用DUT的电压测量结果。
去耦电容器可以例如被布置为与DUT和DUT传导结构并联。因此，可以使用提供给DUT传导结构和/或DUT的电压的电压差值或电压梯度来确定或粗略估计传导至去耦电容器的电流。可以使用关于预定目标电压或测量结果的信息来确定此过程的电压。作为示例，第二测量单元可以被配置为提供这样的测量结果。因此，电容器的影响可以是电流iC＝dU/dt(其中dU/dt是诸如差值或梯度之类的电压变化)，可以从ATE端口处的测得的电流中减去该电流iC，以确定施加到传导结构的电流。因此，可以精确地确定传导结构的温度。
根据本发明的进一步实施例，自动化测试设备包括源调节，该源调节被配置为调节被提供给DUT接触结构的ATE输出信号的电压和/或电流。此外，控制装置被配置为动态地(例如实时地)根据所确定或所估计的DUT接触结构的温度(例如响应于检测到经建模的例如瞬时的或以渐进方式的温度达到或超过阈值)影响源调节，例如通过改变电压目标值和/或电流目标值、或例如通过停用ATE输出信号、或例如通过改变目标电压或目标电流的时间演化速度。
因此，本发明的控制装置可以并入现有的ATE系统中，从而影响源调节。因此，可以在现有ATE系统中使用本发明的构思的优点，而附加复杂性却很有限。
根据本发明的进一步实施例，自动化测试设备被配置为：响应于控制装置已经影响施加到DUT接触结构的信号的事实，或响应于控制装置对施加到DUT接触结构的信号的影响已经超过了预定允许程度的事实，将测试标记为失败。
控制装置对施加到接触结构的信号以及因此对DUT的影响可能会改变预定的测试规范。因此，尽管避免硬件损坏可能更重要，但如果信号受到影响，测试周期可能必须被标记为失败或未按照规范执行。这可以允许测试结果被容易地(例如，以自动化方式)整理，以使得本发明中的损害减轻不会导致测试被错误解释。
根据本发明的进一步实施例，自动化测试设备被配置为提供信号，该信号被施加到一个或多个推动DUT接触结构。此外，自动化测试设备被配置为接收来自一个或多个感测DUT接触结构的感测信号，其中，例如，感测信号表示由施加到一个或多个推动DUT接触结构的信号在DUT上产生的电压。此外，自动化测试设备被配置为确定推动DUT接触结构中的一者的ATE侧端与感测信号之间的电位差(例如，电压)。此外，自动化测试设备被配置为使用热模型并使用所确定的电位差来确定温度。
在实际应用中，DUT接触结构可以包括一个或多个推动DUT接触结构和/或一个或多个感测DUT接触结构。可以经由多个推动DUT接触结构(例如，推动探针)将提供给DUT接触结构的电流提供给DUT，从而减少每个推动DUT接触结构上的负载，从而减少热磨损。热模型可以考虑这种结构，以准确地提供关于DUT接触结构中的温度的信息，或者甚至是关于推动DUT接触结构温度和/或感测DUT接触结构的差异化信息。
根据本发明的进一步实施例，热模型被配置为例如当脉冲序列被施加到DUT接触结构并且DUT接触结构在两个电流脉冲之间没有足够的时间返回到初始温度时，考虑热历史。
热历史可以例如被并入热模型的状态信息中，例如以热状态空间模型的状态的形式。热历史也可以例如被存储在表格或一系列数据点中。基于热历史，可以以增加的准确度执行温度估计或确定。
根据本发明的进一步的实施例，热模型配置为考虑从DUT接触结构到DUT触头的过渡处的实际(例如当前的)接触电阻，例如使用对过渡处的电压降的即时测量或即时电阻测量，其中，DUT使用或例如经由DUT触头而电耦合到自动化测试设备。
过渡可以例如是DUT接触结构和DUT触头之间的界面。界面或过渡可以是接触结构和DUT触头之间的接触表面。对接触电阻的考虑可以允许准确地确定或估计DUT接触结构和/或DUT触头的温度。
根据本发明的进一步实施例包括一种用于控制自动化测试设备(ATE)的控制装置，该自动化测试设备(ATE)用于测试被测设备(DUT)，该被测设备(DUT)使用或例如经由被测设备触头(例如，DUT焊盘、DUT bga球)电耦合到自动化测试设备，其中，控制装置被配置为使用热模型(例如，使用DUT触头的热模型、或使用包括DUT触头的热模型的热模型)确定或估计DUT触头的温度。此外，控制装置被配置为根据所确定或所估计的(例如，经建模的)温度来影响(例如，控制、调节、停用和/或限制)施加到DUT触头的信号。
基于与之前的解释的类似考虑，控制装置可以例如确定或估计DUT触头的温度，而不确定或估计DUT接触结构的温度。因此，可以基于DUT触头的温度来执行对施加到接触结构的信号的影响。
然而，要注意的是，之前在确定或估计DUT接触结构的上下文中所解释的所有方面、特征和功能可以单独地或组合地与被配置为确定或估计DUT触头的温度的控制装置结合、与该控制装置一起使用、或被添加到该控制装置中。
根据本发明的进一步实施例，被测设备触头是DUT管脚、或DUT焊盘(例如，DUT接合焊盘、或DUT测试焊盘)、和/或DUT球栅阵列(bga)球。
根据本发明的进一步实施例包括一种用于控制自动化测试设备(ATE)的方法，该自动化测试设备(ATE)用于测试被测设备(DUT)，该被测设备(DUT)使用或例如经由DUT接触结构(例如，使用或经由探针、或使用或经由DUT插座)电耦合到自动化测试设备。该方法包括：使用热模型(例如，使用DUT接触结构的热模型、或使用包括DUT接触结构的热模型的热模型)确定或估计DUT接触结构的温度，并且根据所确定或所估计的(例如，经建模的)温度来影响(例如，控制、调节、停用和/或限制)施加到DUT接触结构的信号。
根据本发明的进一步实施例包括一种用于操作自动化测试设备(ATE)的方法，该自动化测试设备(ATE)用于测试被测设备(DUT)，该被测设备使用或例如经由被测设备接触结构(例如，使用或经由探针、或使用或经由DUT插座)电耦合到自动化测试设备。该方法包括通过ATE资源(例如，设备电源、或数字信道模块、或模拟信道模块)提供信号，该信号被施加到DUT接触结构，并使用热模型确定或估计DUT接触结构的温度，以及根据所确定或所估计的温度来影响ATE资源，以便影响施加到DUT接触结构的信号。
根据本发明的进一步实施例包括一种用于控制自动化测试设备(ATE)的方法，该自动化测试设备(ATE)用于测试被测设备(DUT)，被测设备使用或例如经由被测设备触头(例如，DUT焊盘、DUT bga球)电耦合到自动化测试设备。该方法包括：使用热模型(例如，使用DUT触头的热模型、或使用包括DUT触头的热模型的热模型)确定或估计DUT触头的温度，并根据所确定或所估计的(例如，经建模的)温度来影响(例如，控制、调节、停用和/或限制)施加到DUT触头的信号。
根据本发明的进一步实施例包括计算机程序，该计算机程序当在计算机上运行时执行本文所述的任何方法。
上述方法基于与上述控制装置和/或自动化测试设备相同的考虑。顺便说一下，可以通过所有特征和功能来完成这些方法，这些特征和功能已经针对控制装置和/或自动化测试设备而进行描述了。
附图说明
附图并不一定按比例绘制，通常反而着重示出本发明的原理。在以下描述中，参考以下附图描述了本发明的各种实施例，其中：
图1示出了用于测试被测设备的IC晶圆级测试设置的示意图；
图2示出了根据本发明实施例的用于控制自动化测试设备的控制装置；
图3示出了根据本发明实施例的热模型的示意图；
图4示出了根据本发明实施例的自动化测试设备(ATE)；
图5示出了根据本发明实施例的自动化测试设备(ATE)的测量单元的示意图；
图6示出了根据本发明实施例的DUT接触结构的示意性侧视图；
图7示出了随时间推移的DUT接触结构的温度和提供给DUT接触结构的电流的第一示例；
图8示出了随时间推移的DUT接触结构的温度和提供给DUT接触结构的电流的第二示例；
图9示出了随时间推移的DUT接触结构的温度和提供给DUT接触结构的电流的第三示例；
图10示出了根据本发明实施例的用于控制自动化测试设备的第一种方法；
图11示出了根据本发明实施例的用于操作自动化测试设备的方法；并且
图12示出了根据本发明实施例的用于控制自动化测试设备的第二种方法。
具体实施方式
即使出现在不同的附图中，相同或等效元件或具有相同或等效功能的元件在以下描述中由相同或等效的附图标记表示。
在以下描述中，阐述了许多具体细节以提供对本发明的实施例的透彻说明。然而，对本领域技术人员而言显而易见的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其他情况下，以框图的形式描述而没有详尽描述众所周知的结构和装置，以免混淆本发明的实施例。此外，除非另有特别说明，下文所述的不同实施例的特征可以彼此结合。
图2示出了根据本发明实施例的用于控制自动化测试设备的控制装置。图2示出了用于控制自动化测试设备(ATE)220的控制装置(CD)210。如可选地所示，ATE 220通过DUT接触结构240电耦合到被测设备(DUT)230。作为另一个可选特征，该电耦合另外通过DUT触头250提供。通常，可以通过DUT接触结构240和DUT触头250中的至少一者来提供电耦合。
ATE 220可以被配置为对DUT 230执行电气测试。因此，在图2的示例中，经由DUT接触结构240和DUT触头250来提供电连接。在测试期间，由ATE 220经由接触结构240提供给DUT 230的信号可能会增加接触结构240和/或DUT触头250的温度。例如，为了防止结构240过热，控制装置可以模拟热模型，以便跟踪结构240的温度。控制装置可以基于温度调整由ATE提供的信号，以影响结构240的温度，从而防止热损坏。反之亦然，热模型可以被配置为模拟：DUT触头250的温度、和/或接触结构240和触头250之间的过渡部分的温度、和/或接触结构240和触头250的组合的温度。基于这样的温度模拟或估计，可以适配施加到DUT接触结构240的信号。
被测设备触头例如可以是：DUT管脚、或DUT焊盘(例如，DUT接合焊盘、或DUT测试焊盘)、和/或DUT球栅阵列(bga)球。
图3示出了根据本发明的实施例的热模型的示意图。作为示例，热模型310包括：测得的电压输入和电流输入(U和I)、以及参数输入。作为示例，向模型310提供：温度T、温度变化的热常数t_th、传导结构的标称电流CCC_spec、传导结构的标称电阻R_nom、温度变化的热阻R_th、以及最高温度T_max。作为示例，模型310可以输出经建模的温度T。
可以基于输入来实时模拟热模型310，例如在允许在热损坏发生之前适配施加到DUT的信号的时间限制内。因此，可以执行对测试信号的快速影响和/或调节。
热模型310可以可选地包括不同的输入。可以根据特定应用和热模型的类型使用其他输入参数来确定DUT接触结构和/或DUT触头焊盘的温度。模型310的输入、和/或可以由控制装置用来估计或确定DUT接触结构和/或DUT触头的温度的信息的进一步示例可以是：环境温度(例如，空气温度、或者安装有DUT接触结构的负载板的温度、例如DUT的晶圆温度、例如DUT的管芯温度)、接触结构的载流能力、接触结构的热传导值、该结构的热对流值、和/或持续时间(例如，信号被施加到DUT接触结构的持续时间)。
此外，应注意，用作模型或控制装置的输入的上述温度中的任何温度或所有的上述温度可以是测量得到的或可以是预定的设定点温度。
此外，模型310可以是适合提供温度信息的任何类型的模型，该温度信息可以允许防止对DUT接触结构和/或DUT触头的热损坏。因此，热模型310例如可以是：DUT接触结构的热模型、或DUT触头的热模型、或DUT接触结构和DUT触头的热模型，其中，DUT接触结构和DUT触头可以是两个不同模型部分，这两个不同模型部分的交互被建模，或者其中，热模型310将DUT接触结构和DUT触头描述为一个不可分离的系统。作为示例，模型310例如可以是：状态空间模型、或在模拟软件中所描述的任何其他模型(例如，
Figure BDA0003821024490000181
或MATLAB)。
作为包括不同结构部分的模型310的替代或补充，模型310的参数化可以被适配，以表示DUT接触结构和DUT触头之间的连接的不同方面。作为示例，标称参数(例如，标称电阻)可以例如对DUT传导结构和/或DUT触头的热行为的某个方面进行建模。模型310可以是自适应模型，例如，根据模型的状态来适配参数(例如，标称电阻)。随着温度升高，传导结构和触头的电阻可能会发生变化。因此，模型参数可以被适配。
也可以执行该适配以便在更通用的热模型310(例如仅描述具有标称参数的接触结构)中包括：DUT触头的行为、或DUT接触结构和DUT触头之间的过渡的行为。可以由控制装置执行适配。
此外，本发明的控制装置可以使用热模型310来随着时间推移跟踪DUT接触结构和/或DUT触头的经估计的温度，例如以便分析温度的时间演变。
如前所述，使用热模型的一个发明优势是能够确定或评估DUT接触结构的温度例如比使用测量结果可能显著更快，而使用测量结果甚至会增加额外的复杂性和成本(因为附加的硬件)。为了利用该速度，控制装置可以例如使用DUT接触结构的热时间常数的至多1/100的时间分辨率来确定或估计DUT接触结构的温度。
作为另一个可选特征，模型310可以例如当脉冲序列被施加到DUT接触结构并且DUT接触结构在两个电流脉冲之间没有足够的时间返回到初始温度时，考虑、或跟踪、或保存热历史。
热模型的另一个输入例如可以是例如在从DUT接触结构到DUT触头的过渡处的实际接触电阻。
图4示出了根据本发明的实施例的自动化测试设备(ATE)。图4示出了ATE 400包括控制装置410和ATE资源420。ATE资源420被配置为提供施加到DUT接触结构的信号422。DUT440经由接触结构430和DUT触头450电耦合到ATE 400。控制装置410被配置为根据所确定或所估计的温度来影响412ATE资源420，以便影响施加到DUT接触结构430的信号422。如前所述，该温度可以是：所估计或所确定的DUT接触结构430的温度、所估计或所确定的DUT触头450的温度、或所估计或所确定的包括DUT接触结构430和DUT触头450的接触布置的温度。如前所述，可以由控制装置410使用热模型来执行温度的估计或确定。
作为另一个可选特征，ATE 400包括第一测量单元460和第二测量单元470。第一测量单元460可以测量信号424，例如施加到DUT接触结构430的信号422的电流。第二测量单元470可以测量DUT接触结构430的电压或电位差。信号424例如可以近似等于或甚至等于信号422。然而，第一测量单元460可以改变信号424，并且附加电路，例如可选的去耦电容器480，也可以导致提供给DUT接触结构430的信号422与由ATE资源420提供的信号424之间的差异。
作为另一个可选特征，如图4所示，ATE资源可以包括ATE端口490，用于提供施加到DUT接触结构430的信号422。此外，去耦电容器480可以被配置为：对由ATE端口490提供的信号422进行稳定、和/或将DUT 440从由ATE 400的其他电路元件生成的噪声去耦。
在实际应用中，可以采用不同的方式实施第二测量单元470的电压测量。例如，由于传导结构的低电阻和必要的测量线对第二测量单元470的影响，对传导结构430上的电压降的精确测量可能具有挑战性。通常，第二测量单元470可以测量DUT接触结构的ATE侧端和DUT的DUT触头之间的电压。然而，测量的电位差例如也可以：等于DUT接触结构430上的电位差、或者可以包括接触结构430上的电位差、或者可以近似于接触结构430上的电位差、或者可以表示接触结构430两端的电位差、或者可以表示DUT接触结构430的ATE侧端与DUT 450的接触焊盘之间的电压降、或者可以表示DUT接触结构430的ATE侧端和DUT触头450之间的电压降、或者可以表示在包括DUT接触结构430在内的向DUT 440的过渡处的电压降。这在图4中通过可选的测量线472、474和476示出。作为示例，可以在传导结构的一端和传导结构的另一端(472+474)之间精确地测量传导结构430的电压。然而，例如这可能是不可能的，因此可以在传导结构的一端和DUT触头450(472+476)之间测量传导结构430的电压。
无论如何，第一测量单元和第二测量单元460、470可以向控制装置410提供(462、472)它们各自的测量结果结果。控制装置410可以使用测量结果来评估热模型，例如以便决定是否影响施加到DUT接触结构的信号422(例如经由通过影响ATE资源420来影响信号424)。
控制装置410可以被配置为基于根据任何经解释的选项测得的电压和由测量单元460测得的信号(例如，电流)424来确定或估计DUT接触结构430的温度。
因此，根据优选实施例，控制装置410可以例如使用热模型和使用电压测量结果和使用电流测量结果来确定或估计DUT接触结构430的温度，该电压测量结果描述跨DUT接触结构430或跨(到被测设备440的)过渡的电压降，该过渡包括DUT接触结构430，该电流测量结果至少近似地描述流过DUT接触结构430的电流。
根据另一优选实施例，控制装置410可以确定DUT接触结构430的ATE侧端和DUT的DUT触头450之间的电压，并且可以使用热模型使用所确定的电压来确定或估计DUT接触结构430的温度。
作为另一个可选特征，控制装置410可以确定信号424(例如，由与DUT接触结构430耦合的ATE端口490提供的电流)或信号422(例如流过DUT接触结构430的电流)，并使用所确定的信号(例如，电流)来使用热模型以确定或估计DUT接触结构430的温度。换言之，可能例如不容易向控制装置提供关于信号424和/或422的准确信息，控制装置因此可能例如使用由ATE的其他传感器提供的其他的测量结果信息、例如基于第一测量单元460的受干扰的测量结果来确定这些信号。
如前所述，诸如去耦电容器480的元件可以改变由ATE端口490提供的信号424，使得接触结构430处的信号422不等于信号424。因此，作为另一可选特征，控制装置410可以例如测量或接收信号424(例如，由ATE端口490提供的电流)的测量结果，并且可以确定例如流过去耦电容器480的电流的信号，并且可以使用所测得的电流424和使用所确定的流过去耦电容器480的电流来导出信号422(例如，流过DUT接触结构430的电流422)。
因此，作为另一可选特征，控制装置410可以例如考虑去耦电容器对施加到DUT接触结构的信号422的影响，以便确定或估计DUT接触结构430的温度。如前所述，这可以包括考虑例如所测得的信号424的对去耦电容器480的电流损失，使得仅有一部分的信号424被提供给DUT接触结构430。
此外，可选地，为了考虑去耦电容器对信号424的作用或影响，控制装置410可以例如使用：信号424的测量结果(例如，由第一测量单元460实施测量)、施加到DUT接触结构的信号的测量结果、以及关于目标或测试电压的信息(该信息可以是针对DUT的设定点值)中的至少一者、DUT接触结构的电压的测量结果(例如，以如前所述的任何近似或以任何形式)、和/或DUT的电压测量结果。
作为另一可选特征，控制装置410可以根据所确定或所估计的温度来影响(414)(例如，控制或停用)施加到DUT接触结构430的信号422。因此，控制装置410可以例如指示ATE资源420适配、或改变、或停用信号424。这种停用可以例如被实时执行，例如使得与超过临界阈值的温度相比较而言，可以更快地执行对温度升高的反应。作为示例，可以在小于或等于控制装置的时间分辨率的两倍的时间内，对施加到DUT接触结构430的信号422执行停用。
作为另一可选特征，施加到DUT接触结构430的信号422可以是测试信号(例如，测试激励)和/或电源信号(例如，电流)中的至少一者。可选地，DUT接触结构430可以例如包括(或甚至可以是)探针、和/或DUT插座的导体(例如，DUT测试插座的导体)。
作为另一可选特征，控制装置410例如可以被配置为：检测DUT接触结构的温度超过预定阈值或者可能比预定温度梯度阈值更快地增加。作为对这种检测的反应，控制装置410可以关停、或关闭、或限制施加到DUT接触结构430的信号422，以防止接触结构受到损坏。
作为另一可选特征，控制装置410可以例如使用乘积的形式来确定加热功率，其中第一因子从提供电流测量结果的第一测量单元460接收，并且第二因子从提供电压测量结果的第二测量单元470接收，例如以便使用加热功率作为热模型的输入，来使用此信息来模拟热模型。这可以允许以高精度估计或确定接触结构的温度。
作为另一个可选特征，ATE 400可以包括源调节500。源调节500可以被配置为：调节被提供给DUT接触结构的ATE输出信号的电压和/或电流。作为示例，图4中所示的源调节500可以影响(426)ATE资源420，例如以便提供具有预定特性的信号424。例如，在控制装置410检测到DUT接触结构430的热失控的情况下，控制装置可以影响(416)源调节以适配信号424。作为另一个示例，源调节500可以例如包括控制装置410，或者控制装置410可以包括源调节500的功能。本发明的构思不限于在本发明的ATE 400内的特定功能分布。
可选地，控制装置410可以被配置为评估接收到的信号和/或其自身提供的输入，以便为测试或例如测试周期提供验证信息。例如，在以下情况下，控制装置410可以将测试标记为不成功：控制装置410已经影响(414)ATE资源和/或控制装置410已经影响(416)源调节500，从而影响信号424。
图5示出了根据本发明的实施例的自动化测试设备(ATE)的测量单元的示意图。图5示出了测试器源507，该测试器源507经由信号路径(表示为501)和探针502连接到DUT。电流504被测量。可能存在去耦电容器511。流过探针502的电流生成电压降，使用专用测量线509和510来测量该电压降。DUT电压被测量(505)。由源调节单元508控制源507，该源调节单元508得到目标参数设置(像电压和钳位电流)。探针502的耗散功率导致温度升高。所测得的电流504、所测得的探针上的电压降和时间的乘积可以等于探针的热能，前提是可以至少近似地忽略流入去耦电容器511的能量，在DUT电源稳定的情况下可以进行此假设。
应用源调节单元内的热模型来计算探针的近似温度变化。作为示例，源调节单元可以是或可以包括被配置为评估热模型的控制装置。它使用所测得的电流504以及电压505和506，并将它们与像探针的电流承载能力、近似的热传导和热对流值、环境温度、和时间等的参数相结合。结果，增加的近似温度可以导致源调节单元508中的电流减小，从而驱动探针502的温度下降，以防止进一步扩大的热应力。
热失控可能会因早期检测到应力因素而中断。
图6示出了根据本发明的实施例的DUT接触结构的示意性侧视图。图6示出了DUT接触结构包括感测(sense)DUT接触结构610和两个推动(force)DUT接触结构620。这些结构耦合到包括三个DUT接触焊盘630的DUT 640的DUT触头。
一般而言，根据本发明的实施例的ATE可以将信号施加到一个或多个推动DUT接触结构620，并且可以从一个或多个感测DUT接触结构610接收感测信号。此外，ATE(例如，ATE的控制装置)可以确定推动DUT接触结构之一的ATE侧端和感测信号之间的电位差，并且ATE(例如，ATE的控制装置)可以使用热模型并使用所确定的电位差来确定温度。
针对图6来参照图5：存在一条专用的测量线509，该测量线509应该最终连接到DUT管芯上，以通过感测获得准确的核心电压。具有接触电阻的推动探针被表示为502。实际上，根据实施例，可以存在多个并行的推动探针来分布所需的电流。可以使用感测探针来准确测量DUT管芯上的核心电压。由2个推动探针供应底部处的管芯(例如此处在图6中，DUT640)。感测探针为509。509、510测量由502引起的电流在流动期间的跨并联的推动探针的电压降506。
在下文中，将参照图7至图11解释本发明的方面和优点，图7示出所建模的温度案例研究。
图7示出了随时间推移的DUT接触结构的温度和提供给DUT接触结构的电流第一示例。在100ms时，400mA的DC电流710在50℃的环境温度下被提供给DUT接触结构。DUT接触结构的温度720在40毫秒内增加到大约120℃。施加到接触结构的电流例如可以是用于接触结构的标称电流，该标称电流可导致接触结构上的可容忍热负载。因此，接触结构可能能够承受120℃的温度而不会增加热磨损。
图8示出了随时间推移的DUT接触结构的温度和提供给DUT接触结构的电流的第二示例。在400ms和500ms之间，脉冲电流810在50℃的环境温度下被施加到DUT接触结构。脉冲电流的占空比为D＝50％，也就是说，电流的开/关关系为50:50。电流的幅度为400mA·1.4＝560mA。DUT接触结构的温度820也在40ms内升高到大约120℃并稳定下来，类似于图7中所示的示例。
还需要注意的是，图8中所示的温度升高发生在一个脉冲序列上。因此，如前面所说明的，在热模型中考虑热历史是有利的，以便预测或控制接触结构的温度。此外，可以根据接触结构的热时间常数选择时间分辨率，以防止过热。
图9示出了随时间推移的DUT接触结构的温度和提供给DUT接触结构的电流的第三示例。在600ms处，具有400mA·3.8＝1.52A的幅度且持续时间约为4ms的单脉冲电流910在50℃的环境温度下被施加到DUT接触结构。DUT接触结构的温度920在1毫秒内增加到120℃。尽管该脉冲电流可能是标称电流值的380％，但短期过载(例如，由于有限的脉冲时间)可能导致接触结构的温度受限。
DUT接触结构的温度在不到4毫秒的时间内升高到300℃以上的温度。虽然升高的温度会导致应力和热磨损，但如果尽快消除应力情况，则短期过载可能会导致接触结构承受可承受的应力。
对于延长的电流流动，温度升高将持续。DUT接触结构的温度将在大约6毫秒内升高到高于440℃的温度，在大约10毫秒内升高到高于600℃的温度，并进一步升高。这样的温度可以是破坏性的并且可以导致或引起DUT接触结构处的损坏。因此，根据本发明的实施例，可以采取对策。作为示例，可以例如早在达到临界温度之前提前降低能量(例如，以电流的形式)。
如图7至9所看到的，多个测试信号(例如，电流)可以被施加到DUT接触结构。DUT接触结构的温度可能会在非常有限的时间跨度内升高，从而可以在短时间内超过临界温度。如图7至图9所示，根据本发明的实施例可以被用于多个测试信号，并且可以防止临界温度的发生。作为示例，DUT接触结构可以被配置为：在高达约120℃的温度下工作，而具有有限的热磨损。因此，根据实施例的控制装置可以跟踪DUT接触结构的温度，例如如图7至9所示，并且可以不干预图7和图8所示的情况。
另一方面，当检测到温度快速升高时(如图9所示)，在超过120℃左右的标称温度区间之前，控制装置可以影响提供给DUT接触结构的电流。此外，如对本领域技术人员显而易见的，从图7至9中所示的时间标度可以看出，温度升高可能发生得太快而使得温度测量结果无法做出快速反应(例如，对策)。因此，如发明人所认识到的，热模型的使用可以允许在对DUT接触结构造成损害之前的临界反应时间内作出反应，甚至可以执行温度预测，以便在早期进行干预。
除了使用本发明构思之外，可以在短时间内运行高电流测试，同时仍然能够避免接触结构上的热损坏。通过对接触结构的温度的估计或确定，即使对于如此短的高电流突发，也有可能控制温度。
图10示出了根据本发明的实施例的用于控制自动化测试设备的第一种方法。方法1000用于控制用于测试被测设备(DUT)的自动化测试设备(ATE)，该被测设备使用(或例如经由)以下项来电耦合到自动化测试设备：被测设备接触结构(例如，使用或通过探针、或使用或经由DUT插座)，该方法1000包括：使用热模型(例如，使用DUT接触结构的热模型、或使用包括DUT接触结构的热模型的热模型)确定或估计(1010)DUT接触结构的温度；以及根据所确定的或所估计的(例如，经建模的)温度来影响(1020)(例如，控制、调节、停用、和/或限制)施加到DUT接触结构的信号。
图11示出了根据本发明的实施例的用于操作自动化测试设备的方法。方法1100用于操作自动化测试设备(ATE)，该自动化测试设备(ATE)用于测试被测设备(DUT)，该被测设备(DUT)使用(或例如经由)被测设备接触结构(例如，使用或通过探针、或使用或经由DUT插座)电耦合到自动化测试设备，该方法1100包括通过ATE资源(例如，设备电源、或数字信道模块、或模拟信道模块)提供(1110)施加到DUT接触结构的信号，并使用热模型确定或估计(1120)DUT接触结构的温度，并根据所确定的或所估计的温度影响(1130)ATE资源，从而影响施加到DUT接触结构的信号。
图12示出了根据本发明的实施例的用于控制自动化测试设备的第二种方法。方法1200用于控制自动化测试设备(ATE)，该自动化测试设备(ATE)用于测试被测设备(DUT)，该被测设备(DUT)使用(或经由)被测设备触头(例如，DUT焊盘、DUT bga球)电耦合到自动化测试设备，该方法1200包括使用热模型(例如，使用DUT触头的热模型、或使用包括DUT触头的热模型的热模型)确定或估计(1210)DUT触头的温度，以及根据所确定的或所估计的(例如，经建模的)温度来影响(1220)(例如，控制、调节、停用、和/或限制)施加到DUT触头的信号。
一般而言，根据本发明的实施例可以解决在晶圆测试、晶圆探测和使用探针卡的测试中出现的问题。
尽管已经在装置的上下文中描述了一些方面，但显然这些方面也代表相应方法的描述，其中块或设备对应于方法步骤或方法步骤的特征。类似地，在方法步骤的上下文中描述的方面也表示对应装置的对应块或项或特征的描述。
取决于某些实现要求，本发明的实施例可以以硬件或软件来实施。可以使用上面存储有电子可读控制信号的数字存储介质来执行该实施，数字存储介质例如软盘、DVD、CD、ROM、PROM、EPROM、EEPROM或闪存，电子可读控制信号与可编程计算机系统协作(或能够协作)使得执行相应的方法。
根据本发明的一些实施例包括具有电子可读控制信号的数据载体，电子可读控制信号能够与可编程计算机系统协作，从而执行本文描述的方法之一。
通常，本申请的实施例可以实现为具有程序代码的计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机上运行时，该程序代码操作用于执行方法之一。例如，程序代码可以例如存储在机器可读载体上。
其他实施例包括存储在机器可读载体上的用于执行本文描述的方法之一的计算机程序。
换言之，本发明方法的实施例因此是具有程序代码的计算机程序，该程序代码用于当计算机程序在计算机上运行时执行本文描述的方法之一。
因此，本发明方法的另一实施例是一种数据载体(或数字存储介质，或计算机可读介质)，包括其上记录的用于执行本文描述的方法之一的计算机程序。
因此，本发明方法的另一实施例是表示用于执行本文描述的方法之一的计算机程序的数据流或信号序列。例如，数据流或信号序列可以被配置为经由数据通信连接(例如经由互联网)传输。
另一实施例包括处理装置，例如计算机或可编程逻辑器件，其被配置为或适于执行本文描述的方法之一。
另一实施例包括其上安装有用于执行本文描述的方法之一的计算机程序的计算机。
在一些实施例中，可编程逻辑器件(例如现场可编程门阵列)可用于执行本文描述的方法的一些或所有功能。在一些实施例中，现场可编程门阵列可以与微处理器协作以执行本文描述的方法之一。通常，这些方法优选地由任何硬件装置来执行。
上述实施例仅用于说明本发明的原理。应当理解，本文里的布置和细节描述的修改和变化对于本领域的技术人员来说将是显而易见的。因此，意图仅受所附专利权利要求的范围的限制，而不是受本文实施例的描述和解释所呈现的具体细节的限制。

Claims (35)

1.一种用于控制自动化测试设备(ATE)(220、400)的控制装置(210、410)，所述自动化测试设备(220、400)用于测试被测设备(DUT)(101、230、440、503、640)，所述被测设备使用DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)电耦合到所述自动化测试设备，
其中，所述控制装置(210、410)被配置为使用热模型(310)来确定或估计所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)的温度，
其中，所述控制装置(210、410)被配置为根据所确定或估计的温度来影响施加到所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)的信号(422)。
2.根据权利要求1所述的控制装置(210、410)，其中，所述热模型(310)包括所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)的热模型；和/或
其中，所述热模型(310)包括DUT触头(103、250、450、630)的热模型，所述DUT触头(103、250、450、630)用于将所述DUT(101、230、440、503、640)电耦合到所述自动化测试设备(220、400)；和/或
其中，所述热模型(310)联合地对所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)和所述DUT触头(103、250、450、630)进行建模。
3.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置(210、410)，其中，所述热模型(310)包括模型参数化，其中，所述模型参数化被配置为表示所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)的热行为；以及
其中，所述控制装置(210、410)被配置为根据施加到所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)的所述信号(422)的电流(424)的测量结果和/或根据所述接触结构的电压的测量结果来调整所述模型参数化，以便
用所述热模型(310)额外表示所述DUT接触结构和DUT触头(103、250、450、630)的界面的热行为，所述DUT触头(103、250、450、630)用于将所述DUT(101、230、440、503、640)电耦合到所述自动化测试设备(220、400)；和/或
用所述热模型额外表示所述DUT触头的热行为，
从而确定或估计所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)的温度。
4.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置(210、410)，其中，所述控制装置(210、410)被配置为使用所述热模型(310)并使用电位差的测量结果以及使用电流测量结果来确定或估计所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)的温度，
所述电位差的测量结果等于所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)上的电位差，或
所述电位差的测量结果包括所述接触结构(107、240、430、502、610、620)上的电位差，或
所述电位差的测量结果表示所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)的ATE侧端与所述DUT(101、230、440、503、640)的接触焊盘之间的电压降，或
所述电位差的测量结果表示所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)的ATE侧端与DUT触头(103、250、450、630)之间的电压降，所述DUT触头(103、250、450、630)用于将所述DUT(101、230、440、503、640)电耦合到所述自动化测试设备(220、400)，或
所述电位差的测量结果表示包括所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)在内的向所述DUT(101、230、440、503、640)的过渡处的电压降。
5.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置(210、410)，其中，所述控制装置(210、410)被配置为使用所述热模型(310)并使用电压测量结果以及使用电流(424)测量结果来确定或估计所述DUT接触结构的温度，所述电压测量结果描述所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)两端的电压降或包括所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)在内的向所述被测设备(101、230、440、503、640)的过渡的两端的电压降，所述电流测量结果至少近似地描述流过所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)的电流(424)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置(210、410)，其中，所述控制装置(210、410)被配置为确定所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)的ATE侧端和所述DUT的DUT触头(103、250、450、630)之间的电压，并将所确定的电压用于使用所述热模型(310)来确定或估计所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)的温度。
7.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置(210、410)，其中，所述控制装置(210、410)被配置为确定由与所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)耦合的ATE端口(490)提供的电流(424)或流过所述DUT接触结构的电流(422)，并将所确定的电流用于使用所述热模型(310)来确定或估计所述DUT接触结构的温度。
8.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置(210、410)，其中，所述控制装置被配置为测量或接收由与所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)耦合的ATE端口(490)提供的电流(424)的测量结果；并且
其中，所述控制装置(210、410)被配置为确定流过与所述ATE端口(490)耦合的一个或多个电容器(480、511)的电流；并且
其中，所述控制装置(210、410)被配置为使用所测得的电流(424)并使用所确定的流过与所述ATE端口(490)耦合的一个或多个电容器的电流来导出流过所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)的电流(422)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置(210、410)，其中，所述控制装置被配置为使用以下项中的至少一个来确定或估计所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)的温度：
环境温度，
晶圆温度，
管芯温度，
所述接触结构的载流能力，
所述接触结构的热传导值，
所述结构的热对流值，和/或
持续时间。
10.根据权利要求9所述的控制装置(210、410)，其中，所述环境温度和/或所述晶圆温度和/或所述管芯温度是相应的测得的温度或相应的设定点温度。
11.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置(210、410)，其中，所述控制装置被配置为使用所述热模型(310)来确定或估计所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)的温度的时间演变。
12.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置(210、410)，其中，所述控制装置被配置为使用所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)的热时间常数的至多1/100的时间分辨率来确定或估计所述DUT接触结构的温度。
13.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置(210、410)，其中，所述控制装置被配置为根据所确定或所估计的温度来控制或停用施加到所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)的信号。
14.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置(210、410)，其中，所述控制装置被配置为在少于或等于所述控制装置的时间分辨率的两倍的时间内停用施加到所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)的信号。
15.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置(210、410)，其中，施加到所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)的信号是测试信号和/或电源信号中的至少一者。
16.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置(210、410)，其中，所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)包括探针(107、502、610、620)和/或DUT插座的导体。
17.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置(210、410)，其中，所述控制装置被配置为响应于检测到所确定或所估计的所述DUT接触结构的温度超过阈值而减少或关闭或限制施加到所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)的电流(422)，以防止对所述接触结构的损坏。
18.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置(210、410)，其中，所述热模型被配置为使用乘积的形式来确定加热经建模的DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)的加热功率，所述乘积的第一因子等于或基于测得的电压，并且所述乘积的第二因子等于或基于测得的电流(424)。
19.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置(210、410)，其中，所述控制装置被配置为使用热模型(310)来确定或估计用于将所述DUT(101、230、440、503、640)电耦合到所述自动化测试设备(220、400)的DUT触头的温度，并且
其中，所述控制装置被配置为根据所确定或所估计的所述DUT触头的温度并根据所确定或所估计的所述DUT接触结构的温度来影响施加到所述DUT触头(103、250、450、630)结构的信号。
20.一种自动化测试设备(ATE)(220、400)，包括：
根据权利要求1至19中一项所述的控制装置(210、410)，以及
ATE资源(420)，被配置为提供施加到所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)的所述信号(422)；
其中，所述控制装置被配置为根据所确定或所估计的温度来影响所述ATE资源，以便影响施加到所述DUT接触结构的所述信号。
21.根据权利要求20所述的自动化测试设备(220、400)，其中，所述自动化测试设备包括：
第一测量单元(460、504)，被配置为测量施加到所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)的所述信号(422)的电流(424)；以及
第二测量单元(470、505、506)，被配置为测量所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)的ATE侧端与所述DUT(101、230、440、503、640)的DUT触头(103、250、450、630)之间的电压；并且
其中，所述第一测量单元和所述第二测量单元被配置为向所述控制装置(210、410)提供各自的施加到所述DUT接触结构的所述信号的电流的测量结果和被测量的所述电压的测量结果，以便允许确定或允许估计所述DUT接触结构的温度。
22.根据权利要求20或21中任一项所述的自动化测试设备(220、400)，其中，所述ATE资源(420)包括ATE端口(490)，该ATE端口(490)用于提供施加到所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)的所述信号；并且
其中，去耦电容器(480、511)耦合到所述ATE端口；并且
其中，所述去耦电容器(480、511)被配置为对由所述ATE端口提供的所述信号(424)进行稳定；和/或
其中，所述去耦电容器被配置为将所述DUT(101、230、440、503、640)从由所述ATE(220、400)的其他电路元件生成的噪声去耦。
23.根据权利要求22所述的自动化测试设备(220、400)，其中，所述控制装置(210、410)被配置为考虑所述去耦电容器对施加到所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)的所述信号的影响，以便确定或估计所述DUT接触结构的温度。
24.根据权利要求23所述的自动化测试设备(220、400)，其中，所述控制装置(210、410)被配置为通过以下方式考虑所述去耦电容器(480、511)的影响：
使用施加到所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)的所述信号的电流的测量结果；和
使用关于所述DUT(101、230、440、503、640)的目标电压的预定信息，和/或
使用所述DUT接触结构的ATE侧端和所述DUT的DUT触头(103、250、450、630)之间的电压的测量结果，和/或
使用所述DUT(101、230、440、503、640)的电压测量结果。
25.根据权利要求20至24中任一项所述的自动化测试设备(220、400)，其中，所述自动化测试设备包括源调节(500、508)，所述源调节(500、508)被配置为调节被提供给所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)的ATE输出信号(424、422)的电压和/或电流，并且
其中，所述控制装置(210、410)被配置为根据所确定或所估计的所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)的温度来影响所述源调节。
26.根据权利要求20至25中任一项所述的自动化测试设备(220、400)，其中，所述自动化测试设备被配置为：响应于所述控制装置(210、410)已经影响施加到所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)的所述信号(422)的事实或响应于所述控制装置对施加到所述DUT接触结构的所述信号的影响已经超过预定允许程度的事实，将测试标记为失败。
27.根据权利要求20至26中任一项所述的自动化测试设备(220、400)，其中，所述自动化测试设备被配置为提供被施加到一个或多个推动DUT接触结构(502、620)的信号，并且，
其中，所述自动化测试设备被配置为接收来自一个或多个感测DUT接触结构(610)的感测信号，并且
其中，所述自动化测试设备(220、400)被配置为确定所述推动DUT接触结构(502、620)中的一者的ATE侧端与所述感测信号之间的电位差，并且
其中，所述自动化测试设备(220、400)被配置为使用所述热模型(310)并使用所确定的电位差来确定所述温度。
28.根据权利要求20至27中任一项所述的自动化测试设备(220、400)，其中，所述热模型被配置为考虑热历史。
29.根据权利要求20至28中任一项所述的自动化测试设备(220、400)，其中，所述热模型(310)被配置为考虑从所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)到DUT触头(103、250、450、630)的过渡处的实际接触电阻，其中，所述DUT使用所述DUT触头电耦合到所述自动化测试设备。
30.一种用于控制自动化测试设备(ATE)(220、400)的控制装置(210、410)，所述自动化测试设备(220、400)用于测试被测设备(DUT)(101、230、440、503、640)，所述被测设备使用DUT触头(103、250、450、630)电耦合到所述自动化测试设备，
其中，所述控制装置(210、410)被配置为使用热模型(310)来确定或估计所述DUT触头(103、250、450、630)的温度，
其中，所述控制装置(210、410)被配置为根据所确定或所估计的温度来影响施加到所述DUT触头的信号。
31.根据权利要求30所述的控制装置(210、410)，其中，所述DUT触头是DUT管脚、或DUT焊盘、和/或DUT球栅阵列(bga)球。
32.一种用于控制自动化测试设备(ATE)(220、400)的方法(1000)，所述自动化测试设备(ATE)(220、400)用于测试被测设备(DUT)(101、230、440、503、640)，所述被测设备使用DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)电耦合到所述自动化测试设备，所述方法包括：
使用热模型(310)确定或估计(1010)所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)的温度，并且
根据所确定或所估计的温度来影响(1020)施加到所述DUT接触结构的信号。
33.一种用于操作自动化测试设备(ATE)(220、400)的方法(1100)，所述自动化测试设备(ATE)(220、400)用于测试被测设备(DUT)(101、230、440、503、640)，所述被测设备使用DUT触结构(107、240、430、502、610、620)电耦合到所述自动化测试设备，所述方法包括：
通过ATE资源(420)提供(1110)信号，该信号被施加到所述DUT接触结构(107、240、430、502、610、620)；以及
使用热模型(310)来确定或估计(1120)所述DUT接触结构的温度；以及
根据所确定或所估计的温度来影响(1130)所述ATE资源，以便影响施加到所述DUT接触结构的所述信号。
34.一种用于控制自动化测试设备(ATE)(220、400)的方法(1200)，所述自动化测试设备(ATE)(220、400)用于测试被测设备(DUT)(101、230、440、503、640)，所述被测设备使用DUT触头电耦合到所述自动化测试设备，所述方法包括：
使用热模型(310)确定或估计(1210)所述DUT触头(103、250、450、630)的温度，并且
根据所确定或所估计的温度来影响(1220)施加到所述DUT触头(103、250、450、630)的信号。
35.一种计算机程序，用于当所述计算机程序在计算机上运行时，执行根据权利要求32至34中任一项所述的方法。
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