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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Endung betrifft allgemein ein
automatisches Prüfgerät zum Prüfen von
Halbleiterbauelementen und insbesondere eine Taktsteuervorrichtung
bzw. ein Taktsteuerungssystem und zugehörige Verfahren zur Verwendung
in einem Prüfgerät für Halbleiterbauelemente.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Eine automatische Prüfausrüstung spielt eine
wichtige Rolle bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen. Allgemein
einzeln als "Prüfgerät" bezeichnet,
prüfen
die einzelnen Einheiten die Betriebsfähigkeit jedes Bauelements sowohl
im Stadium der Scheibe (durch Sondenprüfung) als auch im Stadium des
verschlossenen Bauelements.
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Wirtschaftlich erfolgreiche Prüfgerätausführungen
bieten einen Halbleiterhersteller normalerweise eine Kombination
von Funktionen, die für
eine oder mehrere besondere Anwendungen spezifisch sind. Erwünschte Funktionen
setzen normalerweise eine Kombination oder Abwägung von Kriterien voraus,
z. B. Kosten, Flexibilität,
Genauigkeit und Einfachheit der Bedienung. Allgemein gesagt heißt das, je
mehr Funktionen in einem Prüfgerät enthalten sind,
um so höher
sind die Kosten.
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Eines der kritischen Prüfgerät-Teilsysteme, das
in bezug auf die oben angeführten
Kriterien besonders empfindlich ist, ist die Takterzeugungsschaltungsanordnung.
Ein Prüfgerät-Taktsteuerungssystem
stellt im allgemeinen während
eines Testzyklus eines zu prüfenden
Bauelements (DUT) entsprechend vorprogrammierten Musterdaten genaue
Signalverzögerungen
bereit. Die Verzögerungen
dienen dazu, spezifische Prüfereignisse
für die
Prüfgerät-Treiber/Komparatorschaltungsanordnung
(z. B. Hochsetzen des Pegels, Tiefsetzen des Pegels, Strobeimpuls
usw.) zu markieren.
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Herkömmliche hochauflösende Taktsteuerungssysteme
benutzen Taktgeneratoren, die eine grobe, mittlere und feine Verzögerungsschaltungsanordnung
verwenden, um Taktauflösungen
(minimal wählbare
Taktinkremente) in der Größenordnung
von Pikosekunden zu erzeugen. Die grobe Schaltungsanordnung weist
beispielsweise einen Synchronzähler auf,
der ein Ausgangssignal erzeugt, das auf ganzzahligen Vielfachen
des Eingangstakts beruht.
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Um mittlere und feine Verzögerungen
bei herkömmlichen
Taktgeneratoren zu erreichen, werden normalerweise Interpolatoren
verwendet. Die mittlere Verzögerung
wird häufig
durch eine Vielzahl von Verzögerungselementen
realisiert, die das Systemtaktsignal in "mittlere" Zeitscheibenintervalle
teilen. Die feine Verzögerung
wird im allgemeinen durch eine Verzögerungsschaltung erreicht,
die normalerweise ein Paar Analogeingänge aufweist, und zwar einen,
der ein Anstiegsspannungssignal empfängt, und den anderen, der das
Ausgangssignal von einem Digital/Analog-Umsetzer (DAC) empfängt. Der
DAC setzt ein digitales Wort, das eine gewünschte Verzögerung darstellt, in eine Schwellenspannung
um. Wenn die Anstiegsspannung die Schwelle erreicht, die vom DAC
festgelegt ist, erzeugt der Interpolator ein Signal, das um einen
feinen Bruchteil des Systemtaktes verschoben ist.
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Eine der bevorzugteren Funktionen
des analogen Interpolators ist die wahlfreie Möglichkeit, den Verzögerungswert
des DAC von Periode zu Periode "laufend" zu ändern. Ein sehr flexibles Prüfgerät, das Interpolatoren
mit diesen Fähigkeiten
zur "laufenden" Änderung
sowohl der Periodenschaltung als auch der Taktschaltung verwendet,
ist das Prüfgerät Modell
J973, das von Teradyne Inc. in Agoura Hills, Kalifornien hergestellt
wird. Dieses Prüfgerät weist
außerdem
einen Flankensatzspeicher zum Speichern vorprogrammierter Taktwerte
auf, um die Takte der verschiedenen Interpolatoren zu steuern. Obwohl
die Schaltungsanordnung und Software, die laufende Änderungen
ausführen
müssen,
im allgemeinen die Kosten eines Prüfgeräts wesentlich erhöhen, stellt diese
Fähigkeit
ein hohes Niveau an Flexibilität
beim Prüfen
von DUTs dar, die mit bis zu 250 MHz arbeiten. Andere Variationen
von Systemen für
laufende Änderungen
sind in den US-Patenten 5917834 und 5544175 und in dem Artikel "Timing
Innovations Serve Logic and Mixed-signal ATE Test and Measuring
World", Cahners Publishing, Denver, Bd. 18, Nr. 11, 1. Oktober 1998,
von A. Armstrong dargestellt.
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Bei den Bemühungen, die Kosten in Verbindung
mit der Prüfung
von DUTs zu minimieren und gleichzeitig ein akzeptables Niveau an
Flexibilität
beizubehalten, verwendete ein Vorschlag für ein Taktsteuerungssystem
"feste" Interpolatoren ohne Flankensatzspeicher, um eine etwas beschränkte Palette von
Taktauswahlmöglichkeiten
während
der DUT-Perioden bereitzustellen. In dem Vorschlag, der in dem Teradyne-Prüfgerät, Modell
J921 enthalten ist, das von Teradyne Inc. in Agoura Hills, Kalifornien,
hergestellt wird, wurden die Interpolatoren vorher so eingestellt,
daß sich
die analogen Verzögerungswerte nicht
laufend ändern
konnten. Die Verzögerungswerte
wurden entsprechend den Anwendervorgaben hergestellt, um eine Auswahlmöglichkeit
von Taktverzögerungen
entsprechend der Anzahl der Taktgeneratoren im System zu bieten.
Das System minmierte dadurch Kosten, daß die Schaltungsanordnung für "laufende Änderungen"
und der Flankensatzspeicher weggelassen sind, wobei ein etwas reduziertes
Niveau an Taktflexibilität
geboten wird.
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Obwohl die oben beschriebene herkömmliche
Methode mit festen Interpolatoren für die beabsichtigten Anwendungen
vorteilhaft war, mangelte es ihr an Flexibilitätsniveau, das von bestimmten
Halbleiterherstellern gewünscht
wird. Die Inflexibilität
wird von dem vermeintlichen Mangel an Taktauswahlmöglichkeiten
aus dem einzelnen Satz von festen Interpolatoren verursacht. Die
Auswahl könnte
zwar durch die Bereitstellung von mehr Interpolatoren erhöht werden,
aber die zusätzliche
Hardware würde
die Vorteile, die mit der Weglassung der Schaltungsanordnung für "laufende Änderungen"
verbunden sind, wieder aufwiegen.
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Da die Arbeitsgeschwindigkeiten der
Halbleiterbauelemente in jüngster
Zeit den Gigahertzbereich erreichen und übertreffen, ist der Wunsch
nach einer teuren Schaltungsanordnung und Software für "laufende Änderungen"
geschwunden. Der Grund sind die relativ wenigen Typen von Wellenformen,
die bei solchen Geschwindigkeiten verwendet werden. Wenn Emulationen
mit weniger Wellenformen durchgeführt werden, ist die Prüfgerät-Taktflexibilität nicht so
kritisch.
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Obwohl die Prüfgerättaktflexibilität bei DUTs hoher
Geschwindigkeit nicht so kritisch ist, implementieren viele Halbleiterbauelemente
hoher Geschwindigkeit auch relativ "langsame" Anschlußschnittstellen
(etwa 100 bis 200 MHz). Um solche Bauelemente vollständig zu
prüfen,
sind daher Muster sowohl hoher Geschwindigkeit als auch niedriger Geschwindigkeit
erforderlich. Ohne die vermeintlichen Prüfvorteile in Verbindung mit
den hochflexiblen Taktsteuerungssystemen sind folglich viele Hersteller zögerlich,
in Prüfgeräte zu investieren,
die diese Funktion nicht aufweisen. Das Ergebnis besteht darin,
daß die
Hersteller häufig
teure Prüfgeräte kaufen, die
mehr Funktionalität
aufweisen als tatsächlich
für den
größten Teil
der Prüfungen
erforderlich ist.
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Was notwendig, aber bisher nicht
verfügbar ist,
ist ein Taktsteuerungssystem mit festen Interpolatoren, das die
Fähigkeit
aufweist, mit hoher Geschwindigkeit, hoher Auflösung und geringer Flexibilität bei hoher
Genauigkeit zu prüfen.
Außerdem
wird ein solches System benötigt,
das auch die Fähigkeit zum
Prüfen
mit niedriger Geschwindigkeit, mäßiger Auflösung und
hoher Flexibilität
bei ziemlich hohen Genauigkeiten aufweist. Zusätzlich besteht Bedarf nach
einem solchen System, das relativ billig ist. Das erfindungsgemäße Taktsteuerungssystem
und -verfahren erfüllt
diese Anforderungen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Das erfindungsgemäße Taktsteuerungssystem stellt
multimodale Halbleiterbauelementprüfmöglichkeiten mit einem für hohe Geschwindigkeit
und hohe Genauigkeit und einem Modus für niedrige Geschwindigkeit
und hohe Flexibilität
bereit, um DUT-Kontaktstifte zu prüfen, die verschiedene Signalraten
erfordern. Außerdem
stellt der Taktsteuerungssystemaufbau eine einfache Anwenderschnittstelle
und eine preiswerte Hardwarearchitektur bereit.
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Um die vorstehenden Vorteile zu realisieren, umfaßt die Erfindung
in einer Form ein Taktsteuerungssystem, das auf eine Mustererzeugungsschaltungsanordnung
zur Erzeugung von Prüfmustern zum
Anlegen an ein zu prüfendes
Bauelement reagiert. Das Taktsteuerungssystem weist eine Taktspeicherschaltung
auf, die programmierte Flankentakte für die Muster speichert. Das
Taktsteuerungssystem weist ferner eine Zeitsteuerungslogik mit einem Hauptoszillator
und mehreren Festflankengeneratoren auf. Die Festflankengeneratoren
sprechen auf programmierte Flankentakte an, um Ereignistaktsignale
zu erzeugen.
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In einer anderen Form umfaßt die Erfindung ein
Halbleiterprüfgerät zum Prüfen eines
zu prüfenden
Bauelements mit einer Kombination aus Kontaktstiften hoher Geschwindigkeit
und niedriger Geschwindigkeit. Das Prüfgerät weist eine Prüfsteuerungseinrichtung
mit einem Musterspeicher und einer Anwenderschnittstelle und eine
Mustererzeugungsschaltung mit entsprechenden Modi für hohe Geschwindigkeit
und niedrige Geschwindigkeit zum selektiven Erzeugen von Prüfmustern
entsprechend dem Musterspeicher zum Anlegen an das zu prüfende Bauelement
entsprechend einer DUT-Taktperiode auf. Ein Systembus ist mit der
Prüfsteuerungseinrichtung
und der Mustererzeugungsschaltung zum Weiterleiten von Befehls-
und Datensignalen zwischen diesen verbunden. Das Prüfgerät weist
ferner eine Ansteuerungs/Vergleichsschaltungsanordnung, die zum
Koppeln an das zu prüfende
Bauelement geeignet ist, und eine Fehlerverarbeitungsschaltung auf, die
zwischen dem Systembus und der Ansteuerungs/Vergleichsschaltungsanordnung
angeordnet ist. Ein Taktsteuerungssystem erzeugt Ereignistaktsignale
entsprechend vorbestimmten Anwendereinstellungen. Das Taktsteuerungssystem
weist eine Taktspeicherschaltung auf, die programmierte Flankentakte
für die
Muster speichert. Das Taktsteuerungssystem weist ferner eine Zeitsteuerungslogik mit
einem Hauptoszillator und mehreren Festflankengeneratoren auf. Die
Festflankengeneratoren sind so konfiguriert, daß eine feste Auswahl von Taktsignalen entsprechend
der festen Anzahl von Flankengeneratoren innerhalb einer vorbestimmten
Taktperiode bereitgestellt wird.
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In noch einer weiteren Form umfaßt die Erfindung
ein Verfahren zur Erzeugung von Taktsignalen in Übereinstimmung mit anwenderdefinierten
Einstellungen für
ein zu prüfendes
Bauelement mit Kontaktstiften hoher Geschwindigkeit und Kontaktstiften niedriger
Geschwindigkeit. Das Taktsteuerungssystem spricht auf eine multimodale
Mustererzeugungsschaltung an und weist einen Taktspeicher und eine Zeitsteuerungslogik
mit mehreren Festflankengeneratoren auf. Das Verfahren weist die
folgenden Schritte auf: zunächst
Zuordnen der Festflankengeneratoren, um innerhalb der DUT-Periode
im Hochgeschwindigkeitsmodus eine feste Anzahl von Flankentakten
entsprechend den Flankengeneratoren zu erzeugen; Anlegen von Mustern
hoher Geschwindigkeit an die DUT-Kontaktstifte hoher Geschwindigkeit
entsprechend der DUT-Arbeitsperiode; Zuordnen der Festflankengeneratoren,
um eine Auswahl von Flankentakten in Vielfachen einer Hauptoszillatorperiode
innerhalb der DUT-Periode zu erzeugen; und Ansteuern der DUT-Kontaktstifte
niedriger Geschwindigkeit mit Mustern niedriger Geschwindigkeit
entsprechend Flankentakten aus der Auswahl von Flankentakte, die
den anwenderdefinierten Einstellungen am nächsten sind.
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Eine weitere Form der Erfindung umfaßt ein Verfahren
zur Erzeugung von Taktsignalen für
ein Fenster-Strobeimpulsereignis. Das Verfahren weist die Schritte
auf: zunächst
Bereitstellen einer Vielzahl von Taktgeneratoren mit festen Taktverzögerungen, die
einen Bereich von Taktwerten definieren; Erzeugen einer Vielzahl
von Flanken-Strobeimpulssignalen mit den Taktgeneratoren; und Wählen einer
Teilmenge von Flanken-Strobeimpulssignalen innerhalb der Vielzahl
von Flanken-Strobeimpulssignalen, um den vorgegebenen Fenster-Strobeimpulsflanken
nahezukommen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der
Erfindung gehen aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung
mit den beigefügten
Zeichnungen hervor.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung ist mit Bezug auf die
folgende ausführlichere
Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen
besser verständlich,
die folgendes zeigen:
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1 ist
ein verallgemeinertes Blockschaltbild eines Prüfgeräts, das das erfindungsgemäße Taktsteuerungssystem
verwendet;
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2 ist
ein Teilblockschaltbild des Taktsteuerungssystems, das in 1 gezeigt ist;
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3 ist
ein Beispiel einer Prüfwellenform hoher
Geschwindigkeit, die durch Taktsignale gemäß einer Form der vorliegenden
Erfindung definiert sind;
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4 ist
ein Beispiel einer Flankensatzspeichertabelle zum Speichern der
Takte, die der Prüfwellenform
in 3 entsprechen;
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5 ist
ein Beispiel einer Prüfwellenform niedriger
Geschwindigkeit, die durch Taktsignale entsprechend einer Form der
vorliegenden Erfindung definiert sind;
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6 ist
ein Beispiel einer Flankensatzspeichertabelle zum Speichern der
Takte, die der Prüfwellenform
in 5 entsprechen; und
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7 ist
ein Zeitsteuerungsarchitekturschaltbild, das eine Fenster-Strobeimpulsnäherungsfunktion
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Da Halbleiterbauelemente immer komplexer werden,
müssen
die hochentwickelten Systeme, die erforderlich sind, um die Bauelemente
zu prüfen, Schritt
halten, oder sie veralten schnell. Die Fähigkeit, moderne Halbleiterbauelemente
zu prüfen
und dabei gleichzeitig die Prüfsystemkosten
zu minimieren, stellt eine bedeutende und wichtige Herausforderung
für den
Industriezweig der automatischen Prüfausrüstungen dar.
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Wenn man nunmehr 1 betrachtet, so weist ein verkürztes Blockschaltbild
eines hochgenauen preiswerten Halbleiterprüfgeräts, das insgesamt mit 20 bezeichnet
ist, einen Computerarbeitsplatz 22 auf, der als Prüfsteurungseinrichtung
betrieben wird. Die Prüfsteurungseinrichtung
ist mit einem Systembus 26 zur Verteilung von Steuersignalen
zwischen der Prüfsteurungseinrichtung
und einer Mustererzeugungsschaltung 24, einem Taktsteuerungssystem 30 und
einer Fehlerverarbeitungsschaltung 50 gekoppelt. Die Mustererzeugungsschaltung
weist vorzugsweise einen bis N Mustergeneratoren auf (der Einfachheit
halber ist in 1 nur
einer dargestellt), um mehrere Prüfgeräte-Arbeitsmodi zu erzeugen.
Die Modi entsprechen normalerweise Prüfmustern mit einer relativ
hohen Geschwindigkeit (> 250 MHz)
und einer relativ niedrigen Geschwindigkeit (< 250 MHz). Eine Kontaktstiftdatenleitung 27 und
eine Globalzeitsatzadreßleitung 29 koppeln
den Mustergenerator mit dem Taktsteuerungssystem, während Musterinformation über den
Systembus 26 vom und zum Fehlerprozessor verteilt wird.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung weist
das Taktsteuerungssystem 30 eine preiswerte Zeitsteuerungslogik 34 auf,
die auf einen Flankensatzspeicher 36 anspricht, zum Erzeugen
von programmierten Taktsignalen, die notwendig sind, um eine kontaktstiftbezogene
Ansteuerungs/Vergleichsschaltungsanordnung 42 mit vorbestimmten
Takten (die eine Prüfgerätwellenform
definieren) in bezug auf eine DUT-Arbeitsperiode zu starten. Eine
optionale Globaltaktspeicherschaltung oder Zeitsatzspeicher 38 ist
mit der Mustererzeugungsschaltung 24 über die Globalzeitsatzadreßleitung 29 gekoppelt und
führt dem
Flankensatzspeicher 36 vorprogrammierte lokale Taktdaten
zu, um eine Reduzierung seiner Speicherkapazität zu ermöglichen.
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Wenn man 2 genauer betrachtet, so unterstützt die
Zeitsteuerungslogik 34 entsprechend einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die multimodale Prüfung von DUT-Kontaktstiften
hoher Geschwindigkeit und niedriger Geschwindigkeit durch selektives
Bereitstellen von Taktwerten zur Zuordnung zu gewünschten
Anwendertakten. Die Zeitsteuerungslogik weist vorzugsweise einen
programmierbaren PLL-Hauptoszillator MOSC 40 und einen Taktgenerator 44 auf,
der entsprechende Freigabe-Eingangssignale an eine Vielzahl von
Flankengeneratoren in Form von entsprechenden Interpolatoren EG0 bis EG12 liefert.
Man beachte, daß die
Konfiguration von dreizehn Flankengeneratoren hier nur exemplarisch
beschrieben ist und daß viele
Konfigurationen möglich
sind, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. Jedem Flankengenerator
ist ein entsprechendes Verzögerungselement
(nicht dargestellt) und ein Freigabe-Eingangssignal zugeordnet,
das vom Taktgeneratormodul 45 geliefert wird.
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Der Hauptoszillator MOSC ist für Taktraten bis
zu 2 Gigahertz geeignet, die Perioden von 500 Pikosekunden entsprechen,
und vollständig
programmierbar, wie es die Prüfungsanforderungen
erfordern. Die Programmierbarkeit der PLL-Implementation ermöglicht es
vorteilhafterweise, daß die
Anwender Prüfgerät-Taktperioden
definieren, die mit den DUT-Perioden synchronisiert werden, wodurch
es im wesentlichen nicht mehr notwendig ist, ziemlich teure und
komplexe Interpolatoren für
"laufende Änderungen"
zu verwenden.
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Wenn wir weiter 2 betrachten, so sind bei der Bemühung, eine
teure Schaltungsanordnung für
"laufende Änderungen"
zu minimieren und die Taktgenauigkeit zu maximieren, die Flankengeneratoren EG0 bis EG12 in
dem Sinne "fest", daß der
analoge Verzögerungswert
von DUT-Periode zu DUT-Periode nicht geändert werden kann. Die Generatorausgangssignale
werden einer Selektorschaltung zugeführt, die entsprechende Schaltungen
mit UND- und ODER-Gattern (nicht dargestellt) aufweist, die insgesamt
eine Anordnung von vier Multiplexern M1 bis M4 bilden.
Insbesondere sind die Flankengeneratorausgangssignale in paralleler
Form auf die Eingänge
jedes Multiplexers gerichtet. Die Multiplexer reagieren auf entsprechende
statische Register 46, die zur Einrichtzeit programmiert
werden, um während
des Betriebs Taktsignale selektiv an die Ansteuerungs/Vergleichsschaltungsanordnung 42 zu übergeben.
Die Taktsignale entsprechen den Vorgängen "logische 0 ansteuern"
(D0), "logische 1 ansteuern" (Dl), Strobeimpuls
(C1) und "Beendigung ansteuern" (Vt).
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Im Betrieb können die Flankengeneratoren EGO
bis EG12 so konfiguriert werden, daß sie die Taktauflösung und
die Flexibilität
in Abhängigkeit
von den erwarteten Betriebsmodi maximieren. Die Steuerung der Flankengeneratoren
erfolgt durch vorherige Programmierung der Prüfsteurungseinrichtung 22 und
des Flankensatzspeichers 36, um die vorbestimmten Flankengeneratoren
in den spezifischen Zeitinkrementen, die auf den Anfang des DUT-Zyklus (BOC)
folgen, zu starten. Bei Anschlußschnittstellen hoher
Geschwindigkeit werden die Flankengenerator-Hilfsmittel vom Anwender
zugeordnet, um in spezifischen Takten zu starten, die vom Anwender
mit sehr hohen Genauigkeiten festgelegt werden.
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3 stellt
eine Prüfwellenform
hoher Geschwindigkeit dar, die zum Anlegen an einen DUT-Kontaktstift hoher
Geschwindigkeit geeignet ist, wie durch Taktsignale definiert, die
durch das Taktsteuerungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung
erzeugt werden. Jeder Übergang
(oder jede "Flanke") der Prüfwellenform
entspricht dem Ausgangssignal eines Treibers (nicht dargestellt),
der auf ein oder mehrere Taktsignale anspricht, die von einem oder
mehreren Flankengeneratoren EG0 bis EG12 ausgegeben
werden. Bei relativ hohen Frequenzen im Gigahertzbereich sind wenige
Wellenformen erforderlich, um die Betriebsfähigkeit eines DUT zu überprüfen. Folglich
kann die Anzahl der Flankengeneratoren minimiert werden, um die
Systemhardwarekosten zu reduzieren.
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Wenn wir nunmehr 4 betrachten, so umfaßt ein partielles Beispiel
eines Flankensatzspeichers 36, das der Prüfwellenform
in 3 entspricht, eine
Tabelle zum Einsetzen von gewünschten
Taktwerten für
die Taktgeneratoren, um die Wellenformübergänge zu definieren, oder von
Flanken entsprechend der oben genannten Ereignisse (D0, Dl,
Strobeimpuls, Vt). Eine ähnliche Flankensatztabelle
wird für
Halbleiterbauelemente mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit
(bis zu 250 MHz) im Teradyne-Prüfgerät, Modell
J973 verwendet, das von Teradyne Inc., Agoura Hills, Kalifornien
hergestellt wird. Jede Reihe stellt einen "Flankensatz" dar, der
vorbestimmte Takte in bezug auf den Anfang des DUT-Zyklus zuordnet. Die
einzelnen Spalten stellen Übergangsflanken
oder Ereignisse (D0, D1, D2, D3, C1 usw.)
und das Wellenform-Format (fmt) dar. Für jedes Ereignis an jedem Flankensatz
ordnet die Steuereinrichtungssoftware einen Flankengenerator innerhalb
der vorbestimmten Teilgruppe (Drive 0, Drive 1,
Drive Vt und Strobe) zu und programmiert ihn auf den anwenderspezifischen
Wert. Dies führt
zu einer Aktivierung eines Treibers oder Komparators in der Ansteuerungs/Komparatorschaltungsanordnung 42,
wobei die Wellenformflanke erzeugt wird. Die Kalibriertechniken,
die dem Fachmann bekannt sind, können
angewendet werden, um die höchste
Taktgenauigkeit bereitzustellen. 3 stellt
auch die einzelnen Flankengeneratorstarts entsprechend der Flankensatzspeichertabelle
in 4 dar, um die gewünschte Wellenform
zu bewirken, die in 3 dargestellt
ist.
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Wenn wir weiter 3 und 4 betrachten,
so kann ein Anwender, der die Flankensätze ES0 und ES1 (4) zu verwenden wünscht, um
die Prüfwellenform
in 3 zu erzeugen, zunächst erwarten, daß 0,5 ns
nach dem Beginn des ersten DUT-Zyklus oder Ansteuerungszyklus ein
"Drive 0"- oder "Drive-Low"-Ereignis
eintritt. Zu der programmierten Zeit aktiviert ein vorbestimmter
Flankengenerator (hier EG0) den Prüfgerät-Kanaltreiber, um einen Tiefpegel
zu setzen. Bei 1,3 ns tritt durch das Starten eines zweiten Flankengenerators
(hier EGl) ein "Drive 1"- oder "Hochpegel setzen"-Ereignis
auf, wenn die Kontaktstiftdaten vom Mustergenerator auf Hochpegel
(logische 1) sind. Ansonsten bleibt der Pegel unten.
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Wenn die Kontaktstiftdaten vom Mustergenerator
einen Vergleichszyklus anzeigen, legt die Flankensatzinformation
ein "Drive Vt"-Ereignis fest, das gleichzeitig mit dem
Beginn des zweiten DUT-Zyklus
(0,00 ns) oder Vergleichszyklus auftritt, um zu bewirken, daß der Treiber
den Prüfgerät-Kanalausgang zur
Beendigungsspannung Vt setzt. Um den Flankensatz zu beenden, tritt
bei 1,25 ns (nach dem zweiten DUT-Zyklus) ein Strobeimpulsereignis
zusammen mit Start des Flankengenerators EG4 auf, was bewirkt, daß der Kanalkomparator
(nicht dargestellt) den DUT-Kontaktstiftdatenpegel detektiert.
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Der Rest der Prüfwellenform wird durch den zweiten
Flankensatz ES1 (4)
auf ähnliche
Weise wie derjenige definiert, der oben für den ersten Flankensatz ES0 beschrieben
ist.
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Man kann ohne weiteres erkennen,
daß der erste
Flankensatz ES0 fünf
Flanken verbraucht, um den beschriebenen Abschnitt der Prüfwellenform
in 3 zu transportieren.
Der Erfinder hat festgelegt, daß Konfigurationen
von etwa vier bis fünfzehn
Flankengeneratoren angemessen sind, um ausreichende Flanken-Hilfsmittel
bereitzustellen, um einem großen Sortiment
von Wellenformmöglichkeiten
(durch den sorgfältigen
Gebrauch von Flankensätzen)
zu entsprechen und gleichzeitig die Hardwarekosten zu minimieren.
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Zusätzlich zur Bereitstellung der
Möglichkeit, DUT-Anschlußschnittstellen
hoher Geschwindigkeit zu prüfen,
ist eine der wichtigsten Funktionen des Festinterpolator-Taktsteuerungssystems
gemäß der vorliegenden
Erfindung seine Fähigkeit,
eine Taktsteuerung hoher Flexibilität für DUT-Anschlußschnittstellen niedriger Geschwindigkeit
bereitzustellen. Der Erfinder hat eine Möglichkeit zur Erhaltung eines Taktsteuerungssystems
mit niedrigen Kosten und hoher Genauigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung entdeckt,
wobei eine dramatische Verbesserung der Taktsteuerungsflexibilität für DUT-Kontaktstifte
niedriger Geschwindigkeit geboten wird. Wie in 5 gezeigt, erfolgt dies, indem Sätze von
Flankengeneratoren in festen Inkrementbeziehungen in bezug auf die
MOSC-Periode des Hauptoszillators programmiert werden und die DUT-Periode
im wesentlichen durch die MOSC-Periode geteilt wird. Auf diese Weise
wird die DUT-Periode effektiv in feine "Zeitstückchen" oder Taktwerte zerschnitten.
Für eine
DUT-Periode von 4 ns (entsprechend einer DUT-Frequenz von 250 MHz)
und eine MOSC-Periode des Hauptoszillators von 500 Pikosekunden
würden
insgesamt zweiunddreißig
Taktauswahlmöglichkeiten
für ein
bestimmtes Ereignis, (z. B. "Drive 0") bei relativ kleinen Inkrementen
innerhalb der DUT-Periode verfügbar sein.
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Außerdem hat der Erfinder festgelegt,
daß die
Hauptoszillatorperiode nicht kleiner als 563 ps sein muß, um diesen
Aspekt der vorliegenden Erfindung durchzuführen. Dies führt zu einer
Auflösung
im schlimmsten Falle (für
eine Implementation, die 13 Flankengeneratoren verwendet, wie in 5 gezeigt) von annähernd 141
Picosekunden.
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Um beispielsweise die Anschlußschnittstellen
niedriger Geschwindigkeit eines DUT zu prüfen, wie oben angegeben, werden
die Flankengeneratoren EG0 bis EG12 vorzugsweise
gleichmäßig auf Teilsätze verteilt
(in bezug auf die programmierten Zeitverzögerungen), die den spezifischen Wellenformereignissen
entsprechen, z. B. die oben beschriebenen Ereignisse "Drive 0",
"Drive 1", "Strobe" und "Drive Vt" (siehe 5). Unter Verwendung entsprechender
Teilsätze
vorher zugewiesener, auseinander liegender Flankengeneratoren in
jeder Hauptoszillatorperiode für
Drive 0 (EG0 bis EG3), Drive 1 (EG4 bis EG7)
und Strobe (EG8 bis EG11) und des verbleibenden
Flankengenerators EG12 für Drive Vt wird die
Auflösung
hoher Geschwindigkeit für
Taktwerte (in einer Hauptoszillatorperiode von 500 Picosekunden) 125 Picosekunden.
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5 stellt
ferner einen Abschnitt einer Mehrperiodenwellenform zum Anlegen
an einen DUT-Kontaktstift
niedriger Geschwindigkeit von etwa 200 MHz entsprechend den Flankensatzzuweisungen
dar, die in 6 gezeigt
sind. Auf eine ähnliche Weise
wie in dem Beispiel mit hoher Geschwindigkeit, das oben beschrieben
ist, werden Ereignisse zum Definieren der Prüfwellenform durch den Flankensatzspeicher 36 festgelegt.
Infolgedessen startet das erste Ereignis (Drive 0) im Flankensatz
ESO bei 0,5 ns nach Beginn des ersten DUT-Zyklus. Anders als in
dem Beispiel hoher Geschwindigkeit, das oben beschrieben ist, sind
jedoch die verfügbaren
Flankengeneratoren für
Drive 0 als EG0 bis EG3 vorprogrammiert,
wobei die möglichen
Takten in regelmäßigen Intervallen
von 125 ps in der MOSC-Periode des Hauptoszillators festgelegt sind.
Die Prüfsteurungseinrichtung 22 setzt
fest, daß der
Flankengenerator, der dem anwenderprogrammierten Takt am nächsten ist
(in diesem Fall Drive 0, EG0), startet, während ein akzeptabler
Genauigkeitspegel beibehalten wird. Jede Zuordnung wird im Flankensatzspeicher
als Flankengeneratornummer und als Anzahl der Hauptoszillatorzyklen
gespeichert. Bei dem Drive 1-Ereignistakt
in ES0 ist der am nächsten
gelegene Flankengenerator EG5 (in 5 im Kreis dargestellt).
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Ein weiteres wichtiges Merkmal der
vorliegenden Erfindung ist ihre Verwendung zur Annäherung an
einen Fenster-Strobeimpuls. "Fenster-Strobeimpulssteuerung" ist
eine Funktion, bei der das Ausgangssignal des DUT von einem oder
mehreren Pegelkomparatoren zwischen zwei vom Anwender festgelegten
Zeitpunkten beobachtet wird, und jeder Pegeldurchgang wird registriert.
Dies ist nützlich
zur Detektion von Störimpulsen
an den DUT-Ausgängen oder
zur Sicherstellung, daß ein
DUT-Ausgangssignal für
die Dauer des festgelegten Zeitfensters konstant bleibt.
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Im allgemeinen würde ein Prüfgerät für hohe Geschwindigkeit und
hohe Genauigkeit wegen des ihm eigenen reduzierten Leistungsgrades
keinen Fenster-Strobeimpuls im Vergleich zu einem Flanken-Strobeimpuls implementieren
wollen. Für
einen Niedriggeschwindigkeitsmodus in einem Hochgeschwindigkeitsprüfgerät ist jedoch
ein Fenster-Strobeimpuls sehr erwünscht. In dieser Erfindung
kann ein Fenster-Strobeimpuls dadurch näherungsweise erreicht werden,
daß eine
Serie von Flanken-Strobeimpulsen
in schneller Folge bereitgestellt wird, wie in 7 gezeigt. Um einen Fenster-Strobeimpuls
zu erzeugen, wird der Flankensatzspeicher 36 so modifiziert,
daß er
zwei Strobeimpulswerte C1 und C2 enthält, und
der Anwender legt fest, daß C1 die
"Fensteröffnungs"-Zeit
und C2 die "Fensterschließ"-Zeit bezeichnet. Der Kanal
wird von allen Strobeereignissen zwischen der Zeit C1 und C2 gesteuert.
Da ein Strobeimpulsereignis im schlimmsten Falle alle 563/4 = 141
ps auftritt (bei einer Implementation mit 13 Flanken), kann das
Prüfgerät das DUT-Ausgangssignal
alle 141 ps prüfen.
Wenn die hohe Leistungsfähigkeit
des Flanken-Strobeimpulskomparators in einem Hochgeschwindigkeitssystem
gegeben ist, ist die Leistungsfähigkeit
dieses Fenster-Strobeimpulsmodus im Vergleich zu einem Fenstermodus
eines Prüfgeräts im 200-MHz-Bereich
günstig.
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Der Fachmann wird die vielen Vorteile
und Vorzüge
anerkennen, die die vorliegende Erfindung bietet. Von besonderer
Wichtigkeit ist die Möglichkeit, ein
DUT mit Kontaktstiften sowohl hoher Geschwindigkeit als auch niedriger
Geschwindigkeit mit einem Taktsteuerungssystem zu prüfen, das
Festflankengeneratoren verwendet. Daß die Flankengeneratoren fest
sind, minimiert die Hardware und die Software, die notwendig ist,
um eine DUT-Prüfung
durchzuführen,
wobei deutliche Kosteneinsparungen für die Halbleiterhersteller
realisiert werden, ohne hohe Genauigkeit und relativ hohe Auflösung aufzugeben. Außerdem wird
durch die relativ einfache Programmierung, die erforderlich ist,
um die Flankengeneratortakte zu steuern, den anwenderfreundlichen Charakter
des Systems maximiert.
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Ein zusätzliches Merkmal der vorliegenden Erfindung
ist die Kompatibilität
mit herkömmlichen Prüfgerätkonstruktionen.
Viele der Anwenderprogrammierfunktionen zur Steuerung von Flankengeneratortakten
bei niedrigen Geschwindigkeiten, z. B. die Flankensatzspeichertabelle,
sind in ihrer Art bekannt. Die Vertrautheit des Anwenders ist also
maximal, was nur eine minimale zusätzliche Ausbildung eines gut
ausgebildeten Produktionspersonals erfordert.
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Obwohl die Endung insbesondere mit
Bezug auf ihre bevorzugten Ausführungsformen
dargestellt und beschrieben worden ist, wird der Fachmann verstehen,
daß verschiedene Änderungen
in Form und Detail möglich
sind, ohne den Schutzbereich der Endung zu verlassen. Obwohl beispielsweise
die spezifische Ausführungsform
der Zeitsteuerungslogik, die hier gezeigt und beschrieben ist, dreizehn
Interpolatoren umfaßt,
können
in Abhängigkeit
von den verfügbaren
Kosten- und Hardwareeinschränkungen der
betreffenden spezifischen Anwendungen verschiedene Anzahlen von
Flankengeneratoren mit verschiedenen Ergebnissen implementiert werden.