JP2019530869A - プローブシステム及びその利用方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、米国特許出願第15/708681号、2017年9月19日出願、及び米国特許仮出願第62/400978号、発明の名称”PROBE SYSTEMS AND METHODS”、2016年9月28日出願により優先権を主張し、これらの特許出願の全開示を参照することによって本明細書に含める。
本発明は一般にプローブシステム及びその利用方法に指向したものであり、より具体的には、マニピュレータに実装した電子構成部品を含むプローブシステム、操作される2つのアセンブリ間の直接的な距離測定を含むプローブシステム、及び/または操作される2つのアセンブリ間の直接的な距離測定を含む、プローブシステムを動作させる方法に関するものである。
プローブシステムを利用して、半導体デバイス及び/または集積回路デバイスのような被試験デバイス(DUT:device under test)の動作を試験することができる。これらのデバイスが小型になるに連れて、そしてその動作周波数が増加するに連れて、試験信号が進まなければならない物理的距離がますます重要になり、及び/または試験結果にますます重大な影響を与える。一般に30ギガヘルツ(GHz)〜300GHzの周波数で実行されるミリメートル波(mmW:millimeter wave)試験については、一般に信号経路の距離を明確にしなければならず、一般により短い信号経路ほどより正確な試験結果を生み出す。
図1〜6は、本発明によるプローブシステム20の例、プローブシステム20の構成要素の例、及び/または、本発明による、プローブシステム20のようなプローブシステムを利用する方法300の例を提供する。図1〜6の各々では、同様の、あるいは少なくとも実質的に同様の目的を果たす要素には同様の番号でラベル付けし、本明細書中では、これらの要素は図1〜6の各々を参照して詳細に説明しないことがある。同様に、図1〜6の各々では、必ずしもすべての要素にラベル付けしないことがあるが、本明細書中では、これらの要素に関連する参照番号を一貫性のために利用することがある。図1〜6のうちの1つ以上を参照して本明細書中に説明する要素、構成要素、及び/または特徴は、本発明の範囲から逸脱することなしに、図1〜6のいずれかに含めること、及び/または図1〜6のいずれかで利用することがある。一般に、特定の実施形態に含まれることの多い要素は実線で図示するのに対し、任意である要素は破線で図示する。しかし、実線で示す要素は不可欠ではないことがあり、一部の実施形態では、本発明の範囲から逸脱することなしに省略することがある。
プローブヘッド・アセンブリと;
チャックと;
ベクトル・ネットワークアナライザとを含むプローブシステムであって、
プローブヘッド・アセンブリは:
(i) プラテンと;
(ii) マニピュレータと;
(iii) ベクトル・ネットワークアナライザ(VNA)エクステンダと;
(iv) プローブとを含み、
マニピュレータは、動作可能なようにプラテンに取り付けられたマニピュレータ・マウント、及びプローブ・マウントを含み、任意で、マニピュレータは、プローブ・マウントを選択的に、かつ動作可能なようにマニピュレータ・マウントに対して平行移動させるように構成され、
VNAエクステンダは、動作可能なようにプローブ・マウントに取り付けられ、
プローブは、動作可能なようにVNAエクステンダを介してプローブ・マウントに取り付けられ、任意で、マニピュレータは、VNAエクステンダ及びプローブを共に、選択的に、かつ動作可能なように、プローブ・マウントの動きによりマニピュレータ・マウントに対して平行移動させるように構成され、
チャックは、被試験デバイス(DUT)を含む基板を支持するように構成された支持面を含み、プローブは、この支持面と対面して、当該プローブとDUTとの選択的な電気接触を可能にし、
ベクトル・ネットワークアナライザは、
(i) VNAエクステンダを介してプローブに試験信号を供給すること;
(ii) 結果的に生じる信号を、プローブからVNAエクステンダを介して受信すること;
のうちの少なくとも一方を行うように構成されているプローブシステム。
(i) X軸が上記支持面に平行である、あるいは少なくとも実質的に平行である;
(ii) Y軸が上記支持面に平行であり、あるいは少なくとも実質的に平行であり、かつX軸に直交する、あるいは少なくとも実質的に直交する;及び、
(iii) Z軸が、X軸、Y軸、及び上記支持面のうちの少なくとも1つ、任意で少なくとも2つ、さらに任意で3つ全部に直交する、あるいは少なくとも実質的に直交する;
のうちの少なくとも1つであるプローブシステム。
(i) 手動で作動するマニピュレータ;及び
(ii) 電気的に作動するマニピュレータ;
のうちの少なくとも一方であるプローブシステム。
(i) 少なくとも50GHz、少なくとも60GHz、少なくとも70GHz、少なくとも80GHz、少なくとも90GHz、少なくとも100GHz、少なくとも200GHz、または少なくとも300GHz;及び、
(ii) 最大1,000GHz、最大800GHz、最大600GHz、最大500GHz、最大400GHz、最大300GHz、または最大200GHz;
のうちの少なくとも一方であるプローブシステム。
チャックと;
プローブヘッド・アセンブリと;
測定装置とを具えたプローブシステムであって、
チャックは、被試験デバイス(DUT)を含む基板を支持するように構成された支持面を含み、
プローブヘッド・アセンブリは:
(i) プラテンと;
(ii) 第1マニピュレータと;
(iii) 第1の操作されるアセンブリと;
(iv) 第2マニピュレータと;
(v) 第2の操作されるアセンブリとを含み、
第1マニピュレータは動作可能なようにプラテンに取り付けられ、
第1の操作されるアセンブリは、DUTに接触するように構成された第1プローブを含み、第1の操作されるアセンブリは、動作可能なように第1マニピュレータに取り付けられ、任意で、動作可能なように、第1マニピュレータの作動によりプラテンに対して平行移動するように構成され、
第2マニピュレータは動作可能なようにプラテンに取り付けられ、
第2の操作されるアセンブリは、DUTに接触するように構成された第2プローブを含み、第2の操作されるアセンブリは、動作可能なように第2マニピュレータに取り付けられ、任意で、動作可能なように、第2マニピュレータの作動によりプラテンに対して平行移動するように構成され、任意で、第1マニピュレータ及び第2マニピュレータは、独立して作動して、第1の操作されるアセンブリと第2の操作されるアセンブリとを動作可能なように互いに対して平行移動させるように構成され、
測定装置は、第1の操作されるアセンブリと第2の操作されるアセンブリとの間の距離を直接測定するように構成されているプローブシステム。
(i) マイクロメーター;
(ii) 容量性プローブ;及び、
(iii) 干渉計;
のうちの少なくとも1つを含むプローブシステム。
(i) 第1ニードルプローブ;
(ii) 第1テストヘッド;及び、
(iii) 複数の第1プローブを含む第1プローブヘッド;
のうちの少なくとも1つを含むプローブシステム。
(i) 第2ニードルプローブ;
(ii) 第2テストヘッド;及び、
(iii) 複数の第2プローブを含む第2プローブヘッド;
のうちの少なくとも1つを含むプローブシステム。
(i) X軸が上記支持面に平行である、あるいは少なくとも実質的に平行である;
(ii) Y軸が上記支持面に平行であり、あるいは少なくとも実質的に平行であり、かつX軸に直交する、あるいは少なくとも実質的に直交する;及び、
(iii) Z軸が、X軸、Y軸、及び上記支持面のうちの少なくとも1つ、任意で少なくとも2つ、さらに任意で3つ全部に直交する;
のうちの少なくとも1つであるプローブシステム。
(i) 手動で作動する第2マニピュレータ;及び
(ii) 電気的に作動する第2マニピュレータ;
のうちの少なくとも一方を含むプローブシステム。
(i) X軸が上記支持面に平行である、あるいは少なくとも実質的に平行である;
(ii) Y軸が上記支持面に平行であり、あるいは少なくとも実質的に平行であり、かつX軸に直交する、あるいは少なくとも実質的に直交する;及び、
(iii) Z軸が、X軸、Y軸、及び上記支持面のうちの少なくとも1つ、任意で少なくとも2つ、さらに任意で3つ全部に直交する、あるいは少なくとも実質的に直交する;
のうちの少なくとも1つであるプローブシステム。
(i) 手動で作動する第2マニピュレータ;及び、
(ii) 電気的に作動する第2マニピュレータ;
のうちの少なくとも一方を含むプローブシステム。
(i) 信号伝達配線;
(ii) 信号伝達光ファイバ・ケーブル;
(iii) 有線信号伝達構造;及び、
(iv) 無線信号伝達構造;
のうちの少なくとも1つを含むプローブシステム。
第1の操作されるアセンブリの第1プローブを、動作可能なように電気的構造の第1接触位置に位置合わせするステップと;
第2の操作されるアセンブリの第2プローブを、動作可能なように電気的構造の第2接触位置に位置合わせするステップと;
測定装置により、第1の操作されるアセンブリと第2の操作されるアセンブリとの間の距離を直接測定するステップと;
第1プローブを第1接触位置に接触させるステップと;
第2プローブを第2接触位置に接触させるステップと;
試験信号を電気的構造に供給するステップと;
結果的に生じる信号を電気的構造から受信するステップと;
プローブシステム及び電気的構造の少なくとも一方を、電気的構造の構成、試験信号、結果的に生じる信号、及び第1の操作されるプローブと第2の操作されるプローブとの間の距離のうちの少なくとも1つに、少なくとも部分的に基づいて特性化するステップと
を含む方法。
(i) 上記第1マニピュレータにより、上記第1の操作されるアセンブリを動作可能なように上記電気的構造に対して平行移動させること;及び、
(ii) 上記電気的構造を含む基板を支持するチャックの平行移動ステージにより、上記電気的構造を動作可能なように上記第1プローブに対して平行移動させること;
のうちの少なくとも一方を含む方法。
(i) 上記第2マニピュレータにより、上記第2の操作されるアセンブリを動作可能なように上記電気的構造に対して平行移動させること;及び、
(ii) 上記電気的構造を含む基板を支持するチャックの平行移動ステージにより、上記電気的構造を動作可能なように上記第2プローブに対して平行移動させること;
のうちの少なくとも一方を含む方法。
(i) 上記第1プローブを上記第1接触位置に物理的に接触させること;
(ii) 上記第1プローブを上記第1接触位置に機械的に接触させること;
(iii) 上記第1プローブを上記第1接触位置に電気的に接触させること;
(iv) 上記第1プローブを上記第1接触位置に向けて移動させること;及び、
(v) 上記第1接触位置を上記第1プローブに向けて移動させること;
のうちの少なくとも1つを含む方法。
(i) 上記第2プローブを上記第2接触位置に物理的に接触させること;
(ii) 上記第2プローブを上記第2接触位置に機械的に接触させること;
(iii) 上記第2プローブを上記第2接触位置に電気的に接触させること;
(iv) 上記第2プローブを上記第2接触位置に向けて移動させること;及び、
(v) 上記第2接触位置を上記第2プローブに向けて移動させること;
のうちの少なくとも1つを含む方法。
(i) 上記試験信号を、少なくとも50GHz、少なくとも60GHz、少なくとも80GHz、少なくとも100GHz、少なくとも150GHz、または少なくとも200GHzの試験信号周波数で供給すること;
(ii) 上記試験信号を、最大でも1,000GHz、最大でも800GHz、最大でも600GHz、最大でも500GHz、最大でも400GHz、最大でも300GHz、または最大でも200GHzの試験信号周波数で供給すること;
(iii) 上記試験信号を試験信号発生兼解析アセンブリから供給すること;
(iv) 上記試験信号をベクトル・ネットワークアナライザから供給すること;
(v) 上記試験信号をベクトル・ネットワークアナライザ・エクステンダから供給すること;
(vi) 上記試験信号を上記第1プローブにより供給すること;及び、
(vii) 上記試験信号を上記第2プローブにより供給すること;
のうちの少なくとも1つを含む方法。
(i) 上記結果的に生じる信号を、少なくとも50GHz、少なくとも60GHz、少なくとも80GHz、少なくとも100GHz、少なくとも150GHz、または少なくとも200GHzの結果信号周波数で供給すること;
(ii) 上記結果的に生じる信号を、最大でも1,000GHz、最大でも800GHz、最大でも600GHz、最大でも500GHz、最大でも400GHz、最大でも300GHz、または最大でも200GHzの結果信号周波数で供給すること;
(iii) 上記結果的に生じる信号を試験信号発生兼解析アセンブリにより受信すること;
(iv) 上記結果的に生じる信号をベクトル・ネットワークアナライザにより受信すること;
(v) 上記結果的に生じる信号をベクトル・ネットワークアナライザ・エクステンダにより受信すること;
(vi) 上記結果的に生じる信号を上記第1プローブにより受信すること;及び、
(vii) 上記結果的に生じる信号を上記第2プローブにより受信すること;
のうちの少なくとも1つを含む方法。
(i) 上記第1の操作されるアセンブリを動作可能なように平行移動させること;及び、
(ii) 上記第2の操作されるアセンブリを動作可能なように平行移動させること;
のうちの少なくとも一方を含む方法。
(i) 上記第1の操作されるアセンブリと上記第2の操作されるアセンブリとの間の距離;及び、
(ii) 上記第1の操作されるアセンブリと上記第2の操作されるアセンブリとの間の距離と、上記第1の操作されるアセンブリと上記第2の操作されるアセンブリとの間の所望の距離との差;
のうちの少なくとも一方を含む方法。
(i) 上記第1プローブを動作可能なように位置合わせするステップに後続して実行すること;
(ii) 上記第2プローブを動作可能なように位置合わせするステップに後続して実行すること;
(iii) 上記第1プローブを接触させるステップの前に実行すること;
(iv) 上記第2プローブを接触させるステップの前に実行すること;
(v) 上記第1プローブを接触させるステップに後続して実行すること;及び、
(vi) 上記第2プローブを接触させるステップに後続して実行すること;
のうちの少なくとも1つを行う方法。
(i) 上記第1プローブを上記第1接触位置に接触させるステップが、上記第1プローブを動作可能なように上記第1接触位置に位置合わせするステップに後続すること;及び、
(ii) 上記第2プローブを上記第2接触位置に接触させるステップが、上記第2プローブを動作可能なように上記第2接触位置に位置合わせするステップに後続すること;
のうちの少なくとも一方である方法。
(i) 手動で作動する第1マニピュレータ;及び
(ii) 電気的に作動する第1マニピュレータ;
のうちの少なくとも一方を含むプローブシステム。
(i) 上記第1の操作されるアセンブリと上記第2の操作されるアセンブリとの間の距離;及び、
(ii) 上記第1の操作されるアセンブリと上記第2の操作されるアセンブリとの間の距離と、上記第1の操作されるアセンブリと上記第2の操作されるアセンブリとの間の所望の距離との差;
のうちの少なくとも一方を含む方法。
Claims (20)
- チャックと、
プローブヘッド・アセンブリと、
測定装置とを具えたプローブシステムであって、
前記チャックは、被試験デバイス(DUT)を含む基板を支持するように構成された支持面を含み、
前記プローブヘッド・アセンブリは、
(i) プラテンと、
(ii) 動作可能なようにプラテンに取り付けられた第1マニピュレータと、
(iii) 動作可能なように前記第1マニピュレータに取り付けられ、前記DUTに接触するように構成された第1プローブを含む第1の操作されるアセンブリと、
(iv) 動作可能なように前記プラテンに取り付けられた第2マニピュレータと、
(v) 動作可能なように前記第2マニピュレータに取り付けられ、前記DUTに接触するように構成された第2の操作されるアセンブリとを含み、
前記測定装置は、前記第1の操作されるアセンブリと前記第2の操作されるアセンブリとの間の距離を直接測定するように構成されているプローブシステム。 - 前記第1の操作されるアセンブリは、前記第1マニピュレータの作動により、動作可能なように前記プラテンに対して平行移動するように構成され、前記第2の操作されるアセンブリは、前記第2マニピュレータの作動により、動作可能なように前記プラテンに対して平行移動するように構成され、さらに、前記第1マニピュレータ及び前記第2マニピュレータは、独立して作動して、前記第1の操作されるアセンブリと前記第2の操作されるアセンブリとを動作可能なように互いに対して平行移動させるように構成されている、請求項1に記載のプローブシステム。
- 前記測定装置が、
(i) マイクロメーター、
(ii) 容量性プローブ、
(iii) 干渉計
のうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載のプローブシステム。 - 前記測定装置が電子測定装置である、請求項1に記載のプローブシステム。
- 前記測定装置が、前記第1の操作されるアセンブリと前記第2の操作されるアセンブリとの間の距離を示すように構成されたディスプレイを含む、請求項1に記載のプローブシステム。
- 前記第1の操作されるアセンブリが測定装置マウントを含み、前記測定装置が動作可能なように該測定装置マウントに取り付けられ、前記第2の操作されるアセンブリが当接面を含み、さらに、前記測定装置が、動作可能なように該当接面に接触して、前記第1の操作されるアセンブリと前記第2の操作されるアセンブリとの間の距離を測定するように構成されている、請求項1に記載のプローブシステム。
- 前記測定装置が、前記第1の操作されるアセンブリと前記第2の操作されるアセンブリとの間に延びて、動作可能なように前記第1の操作されるアセンブリ及び前記第2の操作されるアセンブリに共に接触する、請求項1に記載のプローブシステム。
- 前記プローブシステムが、当該プローブシステムの少なくとも一部分の動作を制御するようにプログラムされたコントローラをさらに含み、前記測定装置は、前記第1の操作されるアセンブリと前記第2の操作されるアセンブリとの間の距離を示す距離信号を発生して、該距離信号を前記コントローラに供給するようにさらに構成されている、請求項1に記載のプローブシステム。
- プローブシステムを利用する方法であって、
第1の操作されるアセンブリの第1プローブを動作可能なように電気的構造の第1接触位置に位置合わせするステップと、
第2の操作されるアセンブリの第2プローブを動作可能なように電気的構造の第2接触位置に位置合わせするステップと、
測定装置により、前記第1の操作されるアセンブリと前記第2の操作されるアセンブリとの間の距離を直接測定するステップと、
前記第1プローブを前記第1接触位置に接触させるステップと、
前記第2プローブを前記第2接触位置に接触させるステップと、
試験信号を前記電気的構造に供給するステップと、
結果的に生じる信号を前記電気的構造から受信するステップと、
前記プローブシステム及び前記電気的構造の少なくとも一方を、前記第1の操作されるアセンブリと前記第2の操作されるアセンブリとの間の距離に少なくとも部分的に基づいて特性化するステップと
を含む方法。 - 前記直接測定するステップが、前記第1の操作されるアセンブリの第1所定部分と、前記第2の操作されるアセンブリの第2所定部分との間の距離を測定することを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記直接測定するステップが、前記第1接触位置及び前記第2接触位置を含む前記電気的構造の表面に少なくとも実質的に平行な測定面内で直接測定することを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記特性化するステップが、前記プローブシステムを較正することを含み、該較正することが、前記第1の操作されるアセンブリと前記第2の操作されるアセンブリとの間の距離を、前記プローブシステムを較正するために利用する数学的アルゴリズムへの入力として利用することを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記較正することが、前記第1プローブを前記第1接触位置に接触させる前に、かつ前記第2プローブを前記第2接触位置に接触させる前に、前記第1の操作されるアセンブリと前記第2の操作されるアセンブリとの間の距離を調整して、前記第1プローブを前記第1接触位置に接触させた後に、かつ前記第2プローブを前記第2接触位置に接触させた後に、前記第1の操作されるアセンブリと前記第2の操作されるアセンブリとの間の距離を所定の閾値距離範囲内に維持することを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記調整することが手動で調整することを含み、前記方法が距離オフセットを表示するステップをさらに含み、手動で調整することが、前記距離オフセットに少なくとも部分的に基づいて手動で調整することを含む、請求項13に記載の方法。
- プローブヘッド・アセンブリと、
チャックと、
ベクトル・ネットワークアナライザとを具えたプローブシステムであって、
前記プローブヘッド・アセンブリは、
(i) プラテンと、
(ii) マニピュレータと、
(iii) ベクトル・ネットワークアナライザ(VNA)エクステンダと、
(iv) プローブとを含み、
前記マニピュレータは、動作可能なように前記プラテンに取り付けられたマニピュレータ・マウント、及びプローブ・マウントを含み、前記マニピュレータは、前記プローブ・マウントを選択的に、かつ動作可能なように前記マニピュレータ・マウントに対して平行移動させるように構成され、
前記VNAエクステンダは動作可能なように前記プローブ・マウントに取り付けられ、
前記プローブは、動作可能なように前記VNAエクステンダを介して前記プローブ・マウントに取り付けられ、前記マニピュレータは、前記VNAエクステンダ及び前記プローブを共に、前記プローブマウントの動きにより、選択的に、かつ動作可能なように前記マニピュレータ・マウントに対して平行移動させるように構成され、
前記チャックは、被試験デバイス(DUT)を含む基板を支持するように構成された支持面を含み、前記プローブは、前記支持面に対面して、当該プローブと前記DUTとの選択的な電気接触を可能にし、
前記ベクトル・ネットワークアナライザは、
(i) 試験信号を、前記VNAエクステンダを通して前記プローブに供給すること、
(ii) 結果的に生じる信号を、前記VNAエクステンダを通して前記プローブから受信すること
のうちの少なくとも一方を行うように構成されている、プローブシステム。 - 前記プローブヘッド・アセンブリは、前記プローブ・マウントに取り付けられたVNAエクステンダ装着プレートをさらに含み、さらに、前記VNAエクステンダは、動作可能なように前記VNAエクステンダ装着プレートを介して前記プローブ・マウントに取り付けられている、請求項15に記載のプローブシステム。
- 前記VNAエクステンダが、動作可能なように、前記VNAエクステンダ装着プレートにおける前記支持面に対面する側の表面に取り付けられている、請求項16に記載のプローブシステム。
- (i) 前記VNAエクステンダ装着プレートが前記プローブ・マウントに直接取り付けられ、
(ii) 前記VNAエクステンダが、前記VNAエクステンダ装着プレートに直接取り付けられ、
(iii) 前記プローブが、前記VNAエクステンダに直接取り付けられている、
請求項15に記載のプローブシステム。 - 前記プローブシステムが導波路をさらに含み、該導波路は、前記VNAエクステンダと前記プローブとの間に延びて、前記VNAエクステンダと前記プローブとを電気的かつ機械的に相互接続する、請求項15に記載のプローブシステム。
- 前記プローブシステムがデータケーブルをさらに含み、該データケーブルは、前記ベクトル・ネットワークアナライザと前記VNAエクステンダとを電気的に相互接続し、前記データケーブルは、前記ベクトル・ネットワークアナライザと前記VNAエクステンダとの間に第1の信号伝送長を規定し、前記プローブシステムは、前記VNAエクステンダと前記プローブのプローブ先端との間に第2の信号伝送長を規定し、さらに、前記第2の信号伝送長は前記第1の信号伝送長の10%未満である、請求項15に記載のプローブシステム。
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