JP2007534943A - インテリジェントなプローブカードのアーキテクチャ - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ウェハ上のテスト集積回路(IC)に使用されるテストシステムに対するプローブカードの構成に関する。特に、本発明は、インテリジェントな基板上の特徴を有するプローブカードの構成に関する。例えば、上記特徴は、プローブカードがテストシステムのコントローラから複数のテストプローブに単一のチャネルを分配して、ウェハ上の複数のICに接続することを可能にするような特徴である。
テスト用ICがウェハ上に存在するとき、できるだけ多くの装置を並列的にテストして、これによってウェハ毎のテスト時間を低減させることが、費用的に効率がある。テストシステムのコントローラは、チャネルの個数を増加させ、これにより並列的にテストされ得る装置の個数を増加させるように発展してきた。しかしながら、増加したチャネル数を有するテストシステムのコントローラは、複数の並列的なテストチャネルに適応するように使用される複雑なルーティングラインを有するプローブカードがそうであるように、テストシステムに対しては、顕著なコスト要因となる。このようにして、テストシステムのコントローラのチャネルの増加なしに、かつプローブカードのルーティングの複雑度の増加なしに、テストの並列性(parallelism)の増加を可能にする、プローブカード全体のアーキテクチャを提供することが望ましい。
本発明にしたがい、プローブカードは、複数のDUTへのテストチャネル信号のファンアウトを可能にする多数の基板上の特徴によって提供され、一方でテスト結果の上のファンアウトに関する望ましくない影響を制限する。基板上のプローブカードの特徴はさらに、テストシステムのコントローラの機能を向上させ、いくつかのテストシステムのコントローラのライフサイクルを効率的に増加させ、より近代的なテストシステムのコントローラの購入に関する費用を伴わずに、さらに高度な機能を提供する。本発明にしたがうプローブカードは、プローブカードが制限されたチャネルのテストシステムコントローラと共に使用され1回のタッチダウンでウェハをテストできるようにするために、テストの完全性を広くファンアウトすること、すなわち、バーンインテストの間において、特に望ましい特徴をファンアウトすることを可能にする。
図5は、プローブカードの断面図を示しており、ドーターカード100および102を含む本発明にしたがう基板上のコンポーネントを含むように、図2に示されているプローブカードの構成からは改変されている。便宜のため、図2から図5へと持ち越されている(carry over)コンポーネントは、同様にラベル付けされている。図5において、ドーターカードは、堆積されたコネクタ1041−4によって接続されるように示されている。堆積されたコネクタは、反対側のカード表面に取り付けられており、オス型およびメス型の接合コネクタを含んでいる。例えば、コネクタ1041は、ベースPCB30に接続されているが、コネクタ1042は、ドーターカード100に接続されている。堆積されたコネクタは、ZIF、ポゴピン、または、印刷回路基板に相互接続するのに適切なその他のタイプのコネクタであり得る。コネクタは、テスト環境に依存して異なるドーターカードを容易に取り付けることができるようにするために、ドーターカードを取り外せるようにする。取り外し可能なコネクタが示されているが、一実施形態において、ドーターカードは、例えば半田付けによって、しっかりと接続され得る。さらに、2つのドーターカードが示されているが、設計要求に依存して、単一のカードまたは2つ以上のカードが使用され得る。
一実施形態において、スペーストランスフォーマ34は、DUT入力を提供する各プローブと直列に配置された薄膜レジスタを含む。テストシステムコントローラ4の単一のチャネルからDUT1241−4の入力へと信号を提供するそのような薄膜レジスタ1201−4は、図6に示されている。すでに記述されたように、本発明にしたがうアーキテクチャは、欠陥のあるまたは短絡したDUTを問題のない(good)DUT入力から分離するために、各DUT入力と直列に配置されたスペーストランスフォーマ34において、レジスタ1201−4のような埋め込み型のレジスタを使用する。典型的に、図5に示されているスペーストランスフォーマ34は、マルチレイヤ型のセラミック基板であり、あるいはマルチレイヤ型の有機物基板から構成され、薄膜レジスタ1201−4は、ルーティングラインからプローブへの経路における1つ以上の層の上に提供され得る。そのようなDUT分離レジスタの使用は、既に引用された米国特許第6,603,323号明細書に記述されている。一実施形態において、レジスタは、50オームから5000オームの間を変動する値を有する。1000オーム単位の値は、周波数が5MHzから50MHzの間にある10個から100個までのDUTを単一のDUTチャネルが動作させることを可能にする。DUTの近くに埋め込みレジスタを配置することは、性能を最大にするための鍵であるが、一方で同時に、プローブヘッドのサイズは一切増加させない。個別レジスタまたは表面に搭載されたレジスタもまた、このDUT分離アプリケーションに使用され得る。
システムは、利用可能なDUT電力供給の個数を制限され得る。単一の電力供給を用いて複数のDUTを駆動するとき、欠陥のあるまたは短絡したDUTを、同じシステムコントローラの電力供給に接続されたその他の問題のない装置に影響を与えないようにするために、分離することが望ましい。さらに、各チャネルの分岐の追加に伴って電力の低下が発生し得るため、提供された電力を制御することが望ましい。
プローブカード内のファンアウトによってテストの並列性が提供され、テスト機能がプローブカードに移されるため、テストシステムコントローラの追加的な機能を要求することなしに、プローブカードのテスト機能の完全性を保証するような特徴をプローブカードの上に含めることが望ましい。一般に、従来のプローブカードにおいて、テストシステムコントローラは、完全性に関して各チャネルをモニタすることができる。テストシステムコントローラのリソースが、いくつかのDUTの間に分配され、コンポーネントが、個々のDUTに追加される。テストシステムコントローラによって実行されるプローブカードの完全性チェックは、もはやテストシステムの有効なチェックとはなり得ない。
ドーターカードの使用に必要なルーティングラインとコネクタとのリソースの量を最小化するために、シリアルバス145が、ここでのアーキテクチャに提供される。一実施形態において、図6におけるマイクロコントローラ110は、シリアルバスインターフェースを提供し、追加的な領域のオーバーヘッドを用いずにシリアルバスインターフェース145を制御する。プローブカードのシリアルバス145は、プローブカードの内蔵型の自己診断(BIST;built in self test)特徴を、最小数のインターフェースワイヤを用いて分配することを可能にする。シリアルバスは、プローブカードのBIST機能を実現するためには鍵となる要素である。
プローブカードにおける信号、電力、および接地のトレースは、スペーストランスフォーマ34またはベースPCB30のいずれか一方を用いることにより、一種のスペーストランスフォーメーションによって経路付けられるように既に記述されている。一旦これらのトレースが製造されると、変更に当たってはわずかな柔軟性しか存在しない。アレイ、スイッチ、またはFPGAのようなICが、トレースについての制御可能な再ルーティングを提供することによって、柔軟性がプローブカードに具備され得る。プログラム可能または制御可能なICを用いて信号を経路付けることは、大きな柔軟性を提供し、ICを再プログラムすることのみにより、同じプローブカードが多数の設計に使用されることを可能にする。一実施形態において、上記ICは、プローブに取り付けられた自動的なテスト機器から制御またはプログラムされ、テスト技師がテストプログラムをデバッグする際に、プローブカードをリアルタイムに再プログラムすることを可能にする。
A〜E節において既に記述されたアーキテクチャの特徴は、単独で、または、命令され得るテスト要求にしたがって組み合わされ得る。テスト信号をファンアウトする能力の顕著な増加は、本発明の実施形態にしたがって記述される特徴を用いて実現され得る。例えば、旧世代のテストシステムコントローラは、33MHzで動作する32DUTテストシステムコントローラであり得る。本明細書に記述されているインテリジェントなプローブカードのアーキテクチャを使用することにより、テストシステムコントローラは、同じ33MHzで動作する256DUTテストシステムコントローラへと拡張され得る。テストシステムコントローラが冗長性解析(RA;redundancy analysis)能力を有している場合、DUT I/Oの多重化は、冗長性解析テストをも可能にする。図6および図7において、そのような能力は、マルチプレクサ140を介してテストシステムコントローラ4へと提供されるDUT I/O入力によって示されている。マルチプレクサは、所望のDUT I/Oをテストシステムコントローラ4へと経路付けるように、マイクロコントローラ110、または処理ユニット146によって制御され得る。
Claims (35)
- ウェハ上のコンポーネントをテストするための、プローブカードの複数のテストプローブへのテスト信号の供給を制御するプログラム可能なコントローラを備える、プローブカードアセンブリ。
- 前記プログラム可能なコントローラは、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)を備える、請求項1に記載のプローブカードアセンブリ。
- 前記プログラム可能なコントローラは、テストシステムのコントローラへのインターフェースを介して接続されており、該テストシステムのコントローラは、該インターフェースにテスト信号を提供して、ウェハ上のコンポーネントのテストを制御する、請求項1に記載のプローブカードアセンブリ。
- 前記インターフェースは、シリアル、パレラル、ワイヤレス、ネットワーク、RFおよびIRのインターフェースから構成されるグループのうちの1つ以上を含む、請求項3に記載のプローブカードアセンブリ。
- 前記プログラム可能なコントローラによってアクセス可能なメモリをさらに備え、該メモリは、該プログラム可能なコントローラが前記ウェハ上のコンポーネントのテストを実行することを可能にするテストプログラムを格納する、請求項1に記載のプローブカードアセンブリ。
- 前記プログラム可能なコントローラは、テスト信号を受信するように構成されたシリアル−パラレル変換器を備えており、該プログラム可能なコントローラは、該テスト信号をシリアルからパラレルに変換し、該テスト信号を前記複数のテストプローブに並列的に分配するように構成されている、請求項1に記載のプローブカードアセンブリ。
- プログラム可能なコントローラは、前記プローブカードアセンブリに含まれるコンポーネントの自己診断を実行するように構成されている、請求項1に記載のプローブカードアセンブリ。
- 前記プログラム可能なコントローラからの信号を受信するように接続されたシリアル−パラレル変換器をさらに備えており、該シリアル−パラレル変換器は、テスト信号をシリアルからパラレルに変換し、該テスト信号を前記複数のテストプローブ並列的に分配するように構成されている、請求項1に記載のプローブカードアセンブリ。
- 前記プログラム可能なコントローラからのデジタルテスト信号を受信するように接続されたシリアルのデジタル−アナログ変換器をさらに備え、該デジタル−アナログ変換器は、テスト信号をアナログ形式に変換して、前記複数のテストプローブに提供するように構成されている、請求項1に記載のプローブカードアセンブリ。
- ベースPCBに接続されたドーターカードをさらに備えており、該ベースPCBは、前記プログラム可能なコントローラと、テストシステムのコントローラに接続するためのコネクタと、ウェハ上のDUTに接触するための、該コネクタから前記複数のテストプローブへの電気的接続を提供する接触点までのルーティングラインとを含んでおり、該ドーターカードは、追加的な信号を該DUTに提供するように構成された個別のコンポーネントをサポートする、請求項1に記載のプローブカードアセンブリ。
- 前記個別のコンポーネントは、追加的なプログラム可能なコントローラを備える、請求項10に記載のプローブカードアセンブリ。
- 前記ドーターカードは、テストシステムのコントローラの単一の電力供給ラインから複数のテストプローブに電力を分配する、複数の電力供給ラインに直列に接続された電力供給分離装置をさらに備え、各テストプローブは、DUT電力供給入力に接続するように構成されており、該電力供給分離装置は、所与のライン上のDUTに欠陥があると決定されたときに、電力供給ラインのうちの所与の1つの上の電流を最小化するように構成されている、請求項10に記載のプローブカードアセンブリ。
- 前記ウェハ上の前記コンポーネントは、マイクロプロセッサを含んでおり、前記個別のコンポーネントは、パーソナルコンピュータのマザーボードに対するサポート回路を備えている、請求項10に記載のプローブカードアセンブリ。
- ベースPCBに接続されたドーターカードをさらに備えており、該ベースPCBは、テストシステムのコントローラに接続するためのコネクタと、ウェハ上のDUTに接触するための、該コネクタから前記複数のテストプローブへの電気的接続を提供する接触点までのルーティングラインとを含んでおり、該ドーターカードは、前記プログラム可能なコントローラをサポートする、請求項1に記載のプローブカードアセンブリ。
- 前記複数のテストプローブをサポートし、該複数のテストプローブに接続された内蔵ルーティングラインを有するスペーストランスフォーマをさらに備え、該スペーストランスフォーマは、前記プログラム可能なコントローラをサポートする、請求項1に記載のプローブカードアセンブリ。
- 複数のレジスタをさらに備え、該複数のレジスタの各々は、テストシステムのコントローラの単一のチャネルと複数のテストプローブとの間に直列に接続され、これにより、該複数のテストプローブの抵抗性の分離を提供する、請求項1に記載のプローブカードアセンブリ。
- 複数の分離バッファを備え、該複数の分離バッファの各々は、単一のテスターチャネルと複数のテストプローブとの間に直列に接続され、これにより、該複数のテストプローブの分離を提供する、プローブカードアセンブリ。
- FPGAにロードされるテストプログラムは、前記ウェハ上に前記コンポーネントを構築するように使用されるCAD設計システムから提供される、請求項2に記載のプローブカードアセンブリ。
- 前記メモリにロードされる前記テストプログラムは、前記ウェハ上に前記コンポーネントを構築するように使用されるCAD設計システムから提供される、請求項5に記載のプローブカードアセンブリ。
- ベースPCBに接続されたドーターカードをさらに備えており、該ベースPCBは、テストシステムのコントローラに接続するためのコネクタと、ウェハのDUTに接触するための、該コネクタから複数のテストプローブへの電気的接続を提供する接触点までのルーティングラインとを含んでおり、該ドーターカードは、追加的な信号を該DUTに提供するように構成された個別のコンポーネントを含んでいる、プローブカードアセンブリ。
- 前記ドーターカードは、取り外し可能なコネクタによって前記PCBに接続されている、請求項20に記載のプローブカードアセンブリ。
- 前記ウェハ上の前記DUTは、マイクロプロセッサを含んでおり、前記個別のコンポーネントは、パーソナルコンピュータのマザーボードに対するサポート回路を備えている、請求項20に記載のプローブカードアセンブリ。
- 前記個別のコンポーネントは、前記DUTを有する回路において使用するためのサポート回路を備えている、請求項20に記載のプローブカードアセンブリ。
- テストシステムのコントローラの単一の電力供給ラインから複数のテストプローブに電力を分配する、複数の電力供給ラインに直列に接続された電力供給分離装置をさらに備え、各テストプローブは、DUT電力供給入力に接続するように構成されており、該電力供給分離装置は、所与のライン上のDUTに欠陥があると決定されたときに、電流供給ラインのうちの所与の1つの上の電流を最小化するように構成されている、プローブカードアセンブリ。
- 前記電流供給分離装置は、電圧レギュレータ、スイッチおよび電流リミッタからなるグループのうちの1つ以上を含む、請求項24に記載のプローブカードアセンブリ。
- 前記複数のテストプローブをサポートするスペーストランスフォーマと、
少なくとも1つのドーターカードと、
該スペーストランスフォーマと該少なくとも1つのドーターカードとに電気的に相互接続されたベースPCBと
を備え、前記電力供給分離装置は、該スペーストランスフォーマ、該ベースPCB、および該少なくとも1つのドーターカードのうちの少なくとも1つの上に提供される、請求項24に記載のプローブカードアセンブリ。 - テストシステムのコントローラの単一の電力供給ラインと、複数のテストプローブに分岐するラインを介して電力を分配する電力供給ラインとの間に接続されたDC−DC変換器を備えており、該DC−DC変換器は、該電力供給ライン上に提供された信号における電流を増加させるように構成されている、プローブカードアセンブリ。
- 前記プローブカードアセンブリに含まれるコンポーネントの自己診断を実行するように構成されたプログラム可能なコントローラを備える、プローブカードアセンブリ。
- 前記プローブカードアセンブリのプローブに分配するための、テストシステムのコントローラに接続され、テスト信号を受信するように構成されたシリアルインターフェース装置を備える、プローブカードアセンブリ。
- 前記テスト信号をシリアルからパラレルに変換し、該テスト信号を複数のテストプローブに並列的に分配するためのシリアル−パラレル変換器をさらに備える、請求項29に記載のプローブカードアセンブリ。
- 前記シリアル−パラレル変換器は、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)を備える、請求項30に記載のプローブカードアセンブリ。
- 前記複数のテストプローブをサポートするスペーストランスフォーマと、
少なくとも1つのドーターカードと、
該スペーストランスフォーマと該少なくとも1つのドーターカードとに電気的に相互接続されたベースPCBと
を備え、前記シリアル−パラレル変換器は、該スペーストランスフォーマ、該ベースPCB、および該少なくとも1つのドーターカードのうちの少なくとも1つの上に提供される、請求項31に記載のプローブカードアセンブリ。 - 前記プローブカードの複数のテストプローブにアナログ形式で分配されるデジタルテスト信号を直列的に受信するように構成されたシリアルのデジタル−アナログ変換器をさらに備え、該デジタル−アナログ変換器は、テスト信号をアナログ形式に変換して、該複数のテストプローブに提供するように構成されている、プローブカードアセンブリ。
- テスト装置からアナログ信号を受信して、テストシステムのコントローラにデジタル表現で送信するように構成されたデジタル−アナログ変換器をさらに備える、請求項33に記載のプローブカードアセンブリ。
- 前記複数のテストプローブをサポートするスペーストランスフォーマと、
少なくとも1つのドーターカードと、
該スペーストランスフォーマと該少なくとも1つのドーターカードとに電気的に相互接続されたベースPCBと
を備え、前記シリアルのデジタル−アナログ変換器と前記アナログ−デジタル変換器とは、各々が該スペーストランスフォーマ、該ベースPCB,および該少なくとも1つのドーターカードのうちの少なくとも1つの上に提供される、請求項34に記載のプローブカードアセンブリ。
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