TW202104905A - 用於校準電容式高度感測測量的探針系統和方法 - Google Patents
用於校準電容式高度感測測量的探針系統和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TW202104905A TW202104905A TW109100192A TW109100192A TW202104905A TW 202104905 A TW202104905 A TW 202104905A TW 109100192 A TW109100192 A TW 109100192A TW 109100192 A TW109100192 A TW 109100192A TW 202104905 A TW202104905 A TW 202104905A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- probe
- layer
- substrate
- tip
- impedance
- Prior art date
Links
- 239000000523 sample Substances 0.000 title claims abstract description 348
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 99
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 97
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 178
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 130
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 263
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 55
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 47
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 40
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 27
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 23
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 23
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 18
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 17
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 claims description 16
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 14
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 14
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 20
- 230000006870 function Effects 0.000 description 11
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 239000012925 reference material Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000013213 extrapolation Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005305 interferometry Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
- G01B7/06—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness
- G01B7/08—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness using capacitive means
- G01B7/082—Height gauges
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
- G01B7/023—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring distance between sensor and object
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
- G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
- G01B21/04—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
- G01B21/042—Calibration or calibration artifacts
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/14—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
- G01B7/06—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness
- G01B7/08—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness using capacitive means
- G01B7/085—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness using capacitive means for measuring thickness of coating
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
用於校準電容式高度感測測量之探針系統和方法。一種探針系統包含具有探針支承主體的探針組件，所述探針支承主體支承電容式位移感測器，所述電容式位移感測器相對於基板而終止在感測尖端中，並且被配置以產生未校準的電容式高度測量。一種利用所述探針系統以產生經校準的電容式高度測量之方法包含接收高度校準結構架構；計算所述高度校準結構的每一個基板層的層阻抗大小；並且計算所述高度校準結構的總層阻抗大小。所述方法進一步包含測量被測量的阻抗大小，並且計算所述經校準的電容式高度測量。
Description
本揭露內容是大致有關用於校準電容式高度感測測量的探針系統和方法。
探針系統可被利用以測試受測裝置(DUT)的操作。舉例而言，一探針系統可以利用一矽光子學(photonics)耦合技術，其中一或多個光纖是經由一光學信號以和所述DUT介接。在此種例子中，每一光纖大致上並不接觸所述DUT，而是與一光耦合器(例如是在所述DUT上的一光柵耦合器)對準，以發送及接收所述光學信號。此種配置受益於在所述光纖以及所述光耦合器之間的精確的對準，以強化在所述光纖以及所述DUT之間的功率傳輸。
矽光子學耦合技術可能會利用到電容式高度感測測量以判斷在所述DUT以及所述光纖之間的一分開距離。此種電容式高度感測測量通常依據所述DUT或是一支承所述DUT的基板的一般材料性質，以轉換一測量到的電容讀數成為一計算出的分開距離。然而，此種測量方案一般並不考量具有變化的材料性質的DUT結構及/或基板的介電及電阻率性質。因此，對於用在校準電容式高度感測測量的改良的探針系統及方法存在著需求。
用於校準電容式高度感測測量之探針系統及方法是在此被揭示。一種探針系統包含一探針組件，其具有一探針支承主體，所述探針支承主體支承一電容式位移感測器，所述電容式位移感測器以相對於一基板的一間隔開的關係來終止在一感測尖端中。所述電容式位移感測器被配置以產生一未校準的電容式高度測量，其至少部分地代表所述感測尖端離開所述基板的一感測尖端距離。一種利用此種探針系統以產生一經校準的電容式高度測量之方法包含利用一控制器來接收所述基板的一高度校準結構的一高度校準結構架構，其包含有關所述高度校準結構的一或多個基板層的資訊。所述方法進一步包含利用所述控制器並且至少部分根據所述高度校準結構架構來計算每一個基板層的一層阻抗大小，並且利用所述控制器並且至少部分根據所述計算每一個基板層的所述層阻抗大小來計算所述高度校準結構的一總層阻抗大小。所述方法進一步包含利用所述電容式位移感測器來測量一被測量的阻抗大小，並且利用所述控制器而至少部分根據所述總層阻抗大小以及所述被測量的阻抗大小來計算所述經校準的電容式高度測量。
圖1–3提供根據本揭露內容的探針系統10及/或方法200的例子。作用為一類似或是至少實質類似的目的之元件係在圖1–3的每一圖中被標示為類似的元件符號，因而這些元件在此可能並未參考圖1–3的每一圖都加以詳細地論述。類似地，在圖1–3的每一圖中可能並未標示所有的元件，而是與其相關的元件符號在此可以為了一致性而被利用。在此參考圖1–3中的一或多圖所論述的元件、構件及/或特點可以內含在圖1–3的任一圖中且/或被任一圖所利用，而不脫離本揭露內容的範疇。一般而言，可能內含在一特定的實施例中的元件是用實線來加以描繪，而選配的元件則用虛線來加以描繪。然而，用實線所展示的元件可能並非重要的，因而在某些實施例中，可以被省略而不脫離本揭露內容的範疇。
圖1是根據本揭露內容的探針系統10的例子的概要側立視圖，而圖2是圖1的探針系統的一部分的概要側立視圖。如同在圖1中概要描繪的，一探針系統10包含一夾頭70，其界定一支承表面72，所述支承表面72被配置以支承包含一或多個受測裝置(DUT)110的一基板100。探針系統10額外包含一探針組件30，其被配置以測試所述一或多個DUT中的至少一個。如同在圖1中進一步概要描繪的，如同在此所述的，探針系統10額外包含一控制器50，其可運作以控制探針系統10、探針組件30、及/或其之任何適當的構件。換言之，控制器50被配置及/或程式化以根據本揭露內容的方法200來控制探針系統10及/或其之一構件的操作。
如同在圖1–2中概要描繪的，探針組件30額外包含一探針支承主體36以及一電容式位移感測器40，其在操作上是藉由所述探針支承主體支承的。電容式位移感測器40包含且/或終止在一感測尖端42中，所述感測尖端42被配置以在探針系統10的操作使用期間維持在一相對於基板100間隔開的配置中。明確地說，電容式位移感測器40被配置以產生一電容式高度測量，其至少部分地代表在感測尖端42以及基板100之間的一感測尖端距離44(概要地描繪在圖2中)。如同在圖2中概要描繪的，感測尖端距離44可以沿著一平行於垂直軸12的方向測量的，所述垂直軸12至少實質垂直於基板100的一表面來延伸。如同在此所用的，電容式位移感測器40亦可被稱為一電容式距離感測器40、一電容式高度感測器40、及/或一電容式感測器40。類似地，如同在此所用的，例如是“位移”、“距離”、“偏移”、“高度”與類似者的位置性術語可以是可交換地被使用來描述在兩個構件之間的位置上的一差值，其例如可以是沿著一特定軸及/或維度測量的。
如同在此更詳細敘述的，基板100的一或多種材料性質可能會導致電容式位移感測器40產生並不代表在一所期望的正確程度內的感測尖端距離44的一電容式高度測量。於是，在此揭露的系統及方法大致是針對於至少部分根據基板100的材料性質來校準藉由電容式位移感測器40所產生的電容式高度測量。
以此種方式，如同在此所用的，藉由電容式位移感測器40產生的電容式高度測量亦可被稱為一未校準的電容式高度測量，並且在此揭露的探針系統10及方法200大致是有關於產生一經校準的電容式高度測量的方法，其比所述未校準的電容式高度測量更正確地代表感測尖端距離44。如同在此且參考圖3更詳細敘述的，方法200大致包含經由計算及/或測量和基板100的至少一部分相關的一阻抗來產生所述經校準的電容式高度測量。換言之，因為電容式位移感測器40大致是經由一阻抗及/或一電容的測量來操作，其被假設只響應於一電容電抗，因此判斷一測量到的阻抗可歸因於基板100的程度致能更正確的判斷所測量的阻抗可歸因於在感測尖端42以及基板100之間的一間隙的程度。如同在此所述的，此種判斷因此使得感測尖端距離44的更正確的判斷變得容易。
如同在此所用的，當基板100被支承在夾頭70的支承表面72之上，並且當探針組件30及/或探針14相對於基板100而被設置以使得每一個探針14都可運作以測試對應的DUT 110時，探針系統10可被描述為正在“操作使用中”及/或描述為正在“操作上被利用”。如同在此所述的，以此種方式，在本揭露內容之內對於探針系統10(及/或其之一構件)結合基板100(及/或其之一構件)的參照是欲指稱一種配置，其中基板100是在操作上藉由探針系統10支承且/或被設置在探針系統10之內。然而，儘管本揭露內容大致描述其中探針系統10在操作上和基板100介接的例子，但是此種例子並不欲為限制性的，而是探針系統10並非總是在操作上結合基板100來加以利用是在本揭露內容的範疇之內。
如同在圖1–2中額外概要描繪的，探針組件30亦可以包含在操作上藉由探針支承主體36支承的一或多個探針14(其中一個被概要描繪在圖2中)，其中每一個探針14被配置以測試一對應的DUT 110。儘管圖1概要地描繪探針系統10為包含兩個探針14，但額外在本揭露內容的範疇之內的是探針系統10可以包含任何適當數量的探針14，其包含一個探針、兩個探針、三個探針、四個探針、或是超過四個探針。
每一個探針14可以具有任何適當的形式，且/或可被配置以用任何適當的方式來測試對應的DUT 110。舉例而言，並且如同在圖1–2中概要描繪的，每一個探針14可被描述為包含及/或終止在一探針尖端16，其在探針系統10的操作使用期間面對基板100，並且被配置以例如是經由一電磁信號及/或一光學信號來和對應的DUT 110介接。如同在圖2中所示，電容式位移感測器40以及探針14的每一個可以藉由探針支承主體36來加以支承，使得感測尖端42及探針尖端16分開一尖端偏移量45，其例如可以沿著一平行於垂直軸12的方向來加以測量。探針支承主體36可被配置成使得尖端偏移量45，且/或使得在感測尖端42及探針尖端16之間的一空間的關係至少在探針系統10的操作使用期間是實質固定的。如同在圖2中概要描繪的，探針尖端16可以從感測尖端42被偏置尖端偏移量45，使得探針尖端16比感測尖端42延伸到更接近基板100。
繼續參考圖2，探針系統10進一步可被配置以產生在探針尖端16及基板100之間的一探針尖端位移46的一測量，其例如可以沿著一平行於垂直軸12的方向來加以測量。例如，並且如同在此所述的，探針系統10可被配置成使得在探針14測試對應的DUT 110時，探針尖端16是和基板100間隔開，因而探針尖端位移46被高度正確地控制及/或已知可能是所期望的。在此種例子中，並且如同在此所述的，探針尖端位移46可以經由感測尖端距離44(例如，經由所述經校準的電容式高度測量的判斷)以及尖端偏移量45的測量及/或計算來加以判斷。
在某些例子中，並且如同在圖1–2中概要描繪的，每一個探針14包含且/或是一光纖32，其被配置以發送及/或接收光學信號，例如是光信號及/或雷射信號。明確地說，光纖32可被配置以經由其之一光纖尖端34來發送光學信號至DUT 110、及/或從DUT 110接收光學信號。以此種方式，光纖尖端34可被描述為代表採用光纖32的形式的探針14的一個例子的探針尖端16。在此種例子中，光纖32可被配置以用任何適當的方式，例如是經由DUT 110的一光耦合器112(概要地描繪在圖1–2中)來和對應的DUT介接。光耦合器112可以包含且/或是任何適當的非接觸式的介面、結構、及/或裝置，例如是一光柵耦合器及/或一波導。儘管本揭露內容大致描述其中每一個探針14是光纖32的探針系統10的例子，但此並非探針系統10及/或方法200的所有例子所必須的，因而額外在本揭露內容的範疇之內的是探針14可以包含並且/或是(及/或探針組件30可以包含)任何適當的探針，例如是一被配置以傳遞一電性信號的接觸式探針。
探針系統10可被配置以在探針系統10的操作使用期間，選擇性地而且在操作上對準每一個探針14與對應的DUT 110。例如，探針組件30及/或探針支承主體36可被配置以相對於光耦合器112來定位光纖32的光纖尖端34，以最佳化在光纖32與DUT 110之間的一耦合特徵(例如功率傳輸)。探針系統10可以包含用於選擇性地對準探針14與DUT 110的任何適當的結構及/或機構。舉例而言，並且如同在圖1中概要描繪的，探針系統10可以包含一夾頭平移台74，其在操作上支承夾頭70，且/或被配置以選擇性地而且在操作上相對於探針組件30的至少一部分來平移夾頭70及/或其之支承表面72。以此種方式，夾頭平移台74可被配置以相對於探針組件30、探針14、探針尖端16、光纖32、及/或光纖尖端34來平移及/或對準基板100、DUT 110、及/或光耦合器112。
夾頭平移台74可被配置以在操作上相對於探針組件30來平移夾頭70、及/或在操作上相對於探針組件30來旋轉夾頭70，例如以使得在一或多個DUT 110以及探針14之間的對準變得容易。例如，夾頭平移台74可被配置以相對於探針組件30，沿著一第一軸以及沿著一垂直或至少實質垂直於所述第一軸的第二軸來平移夾頭70及/或基板100。
所述第一軸以及所述第二軸都可以是平行或至少實質平行於夾頭支承表面72。例如，所述第一軸可被定向在如同在圖1中所繪的X方向上，且/或所述第二軸可被定向在如同在圖1中所繪的Y方向上。夾頭平移台74額外或替代地可被配置以在操作上及/或同時相對於探針組件30，沿著一垂直或至少實質垂直於夾頭支承表面72的第三軸來平移夾頭70及/或基板100。例如，所述第三軸可被定向在如同在圖1中所繪的Z方向上。
額外或替代的是，夾頭平移台74可被配置以在操作上及/或同時繞著一旋轉軸來旋轉夾頭70及/或基板100。所述旋轉軸可以是垂直或是至少實質垂直於夾頭支承表面72，且/或可以是所述第三軸。在某些例子中，並且如同在圖1中概要描繪的，控制器50可被配置以產生及發送一平移台控制信號54來選擇性地控制夾頭平移台74。
在某些例子中，並且如同在圖1中進一步概要描繪的，探針系統10額外包含至少一探針定位器38，其在操作上耦接至一對應的探針支承主體36，並且被配置以選擇性地相對於基板100來定位對應的探針支承主體36。在此種例子中，探針定位器38可被配置以選擇性地相對於DUT 110及/或光耦合器112來平移、旋轉、及/或以其它方式定位探針組件30、探針支承主體36、探針14、探針尖端16、光纖32、光纖尖端34、及/或電容式位移感測器40，例如以最佳化在光纖32以及DUT 110之間的光學耦合。每一個探針定位器38可以用任何適當的方式，在操作上相對於夾頭70及/或基板100而被支承。舉例而言，並且如同在圖1中概要描繪的，探針組件10可以包含一平台80，其在操作上相對於夾頭70來支承每一個探針定位器38。
在探針系統10的操作期間，每一個探針定位器38可被利用以在操作上遍及一探針的運動範圍來平移探針14，藉此在操作上相對於DUT 110來平移探針尖端16。舉例而言，一或多個探針定位器38可被利用以在操作上對準一或多個探針尖端16與在DUT 110上的特定、目標、及/或所要的位置，例如以允許在對應的探針以及所述DUT之間的通訊。此可以包含探針14在複數個不同、分開、相異、垂直、及/或正交的方向上，例如是在圖1中描繪的X、Y及/或Z方向上的操作平移。在圖1的例子中，所述X及Y方向可以是平行或至少實質平行於基板100的一上表面，而所述Z方向可以是垂直或至少實質垂直於基板100的所述上表面。如同在圖1中進一步概要描繪的，所述Z方向可以是至少實質平行於垂直軸12。然而，此特定的配置並非必須的。
每一個探針定位器38可以包含且/或是任何適當的結構，其可以是在操作上耦接至探針支承主體36及/或探針14，且/或可被配置以在操作上遍及所述探針的運動範圍來平移探針14，例如可以延伸在三個正交或至少實質正交的軸上，例如是圖1的X、Y及Z軸。舉例而言，探針定位器38可以包含一或多個平移台、導螺桿、滾珠螺桿、齒輪齒條組件、馬達、步進馬達、電力致動器、機械式致動器、壓電致動器、螺旋測微器、及/或手動致動器。探針定位器38可以是一手動致動的探針定位器、及/或一自動或電力致動的探針定位器。在某些例子中，並且如同在圖1中概要描繪的，控制器50可被配置以產生及發送一探針定位器控制信號52來選擇性地控制探針定位器38。
如同所論述的，探針系統10大致被配置以例如經由夾頭平移台74及/或探針定位器38來相對於DUT 110及/或光耦合器112定位探針尖端16及/或光纖尖端34。舉例而言，探針系統10可被配置成使得夾頭平移台74移動基板100以定位一所選的DUT 110大致在光纖32之下，並且使得探針定位器38接著對準光纖32的光纖尖端34與一所選的光耦合器112。以此種方式，並且如同在圖1中概要描繪的，支承個別的光纖32的兩個或多個個別的探針支承主體36的每一個可以與由夾頭平移台74提供的平移無關地利用個別的光纖定位機構38，以對準所述光纖的個別的光纖尖端34與一給定的DUT 110的對應的光學耦合器112。
如同在圖1中進一步概要描繪的，探針系統10可以包含至少一成像裝置20，其被配置以接收探針組件30的至少一部分及/或基板100的至少一部分(例如DUT 110)的一光學影像。例如，每一個成像裝置20可被配置及/或設置以接收光纖32及/或光纖尖端34相對於DUT 110及/或光耦合器112的一光學影像，例如以使得所述光纖尖端相對於所述光耦合器的對準變得容易。如同在圖1中概要描繪的，成像裝置20可被配置以沿著任何適當的方向接收一光學影像，例如是一至少實質平行於垂直軸12的方向及/或一至少實質垂直於所述垂直軸的方向。成像裝置20可以包含且/或是任何適當的結構，其可被調適、配置、設計、及/或建構以產生探針組件30及/或基板100的一或多個光學影像。舉例而言，成像裝置20可以包含且/或是顯微鏡、包含接目鏡的顯微鏡、不包含接目鏡的顯微鏡、攝影機、電荷耦合裝置、成像感測器、固態的成像裝置、CMOS成像裝置、及/或透鏡中的一或多個。
如同所論述，並且如同在圖1中額外概要描繪的，探針系統10大致包含控制器50，其被程式化以控制探針系統10的操作、或是自動化探針系統10。舉例而言，控制器50可被程式化以執行在此描述的方法200中的某些或是全部。額外或替代的是，控制器50可被配置以控制探針系統10的任何適當的構件，例如是成像裝置20、探針組件30、探針定位器38、及/或夾頭平移台74。
一控制器50可以包含且/或是一或多個任何適當的裝置，其被配置以執行在此所論述的控制器的功能。例如，所述控制器可以包含電子控制器、專用的控制器、特殊用途的控制器、個人電腦、特殊用途的電腦、顯示裝置、邏輯裝置、記憶體裝置、及/或具有適合用於儲存用於實施根據本揭露內容的系統及/或方法的特點的電腦可執行的指令的非暫態的電腦可讀取的媒體的記憶體裝置中的一或多個。額外或替代的是，控制器50可以包含且/或是一電腦，其包含或被配置以讀取適合用於儲存用於實施根據本揭露內容的方法或方法的步驟之電腦可執行的指令或軟體之非暫態的電腦可讀取的儲存、或是記憶體、媒體。此種媒體的例子包含CD-ROM、碟片、硬碟機、快閃記憶體、等等。如同在此所用的，具有根據本揭露內容的電腦可執行的指令以及電腦實施的方法及其它方法的儲存或記憶體、裝置及媒體被視為是在根據美國法典的第35卷第101節被認為可授予專利的標的之範疇內。
如同在圖1中進一步概要描繪的，探針系統10及/或控制器50可以包含一信號產生及分析組件60。信號產生及分析組件60可被配置以產生一測試信號62，以經由光纖32來提供所述測試信號至DUT 110、及/或從所述DUT接收一產生的信號64。例如，信號產生及分析組件60可以包含且/或是一雷射光源，其被配置以經由光纖32來輸出具有一光學測試信號的形式的測試信號至DUT 110。作為另一例子的是，信號產生及分析組件60可以包含且/或是一光學信號分析器，其被配置以從DUT 110接收具有一光學的產生的信號的形式之產生的信號。信號產生及分析組件60當存在時，其額外或替代地可被配置以分析產生的信號64、比較產生的信號與測試信號62、及/或至少部分根據所述測試信號及/或產生的信號來量化DUT 110的操作。舉例而言，信號產生及分析組件60可被配置以分析來自DUT 110的光學的產生的信號、比較所述光學的產生的信號與藉由所述雷射光源產生的光學測試信號、及/或至少部分根據所述光學測試信號及/或根據所述光學的產生的信號來量化所述DUT的操作。
作為一更特定的例子，並且如同在圖1中概要描繪的，探針系統10可以包含複數個控制器50及/或信號產生及分析組件60，使得一第一信號產生及分析組件60包含所述雷射光源，並且一第二信號產生及分析組件60包含所述光學信號分析器。在此種例子中，所述第一信號產生及分析組件60可被配置以產生測試信號62，並且所述第二信號產生及分析組件60可被配置以分析產生的信號64、比較產生的信號與所述測試信號、及/或至少部分根據所述測試信號及/或產生的信號來量化所述DUT的操作。作為另一例子的是，DUT 110可以被供電，並且所述DUT可被配置以響應於接收到具有一電性測試信號的形式的測試信號62來產生及/或發射具有一光學的產生的信號的形式之產生的信號64。作為又一例子的是，DUT 110可以被供電，並且所述DUT可被配置以響應於接收到具有一光學測試信號的形式的測試信號62來產生及/或發射具有一電性產生的信號的形式之產生的信號64。
如同在此所用的，例如是“頂端”、“上方”、“底部”、“下方”與類似者的位置性術語可被用來以一種舉例說明的非限制的方式來描述在探針系統10的構件之間的空間關係，並且大致指稱一種配置，其中基板100及/或DUT 110至少實質平行於一地面延伸，並且其中探針14及/或光纖32被垂直地設置在所述基板之上(例如，使得重力具有從所述光纖朝向所述DUT延伸的一方向)。因此，光纖32例如可被描述為被設置在DUT 110之上。此種術語只是被提供作為背景而已，因而並不限制探針系統10或是探針組件30的構件部分總是在一相對於所述地面的特定方位。
根據本揭露內容的方法200或許最佳是參考圖2來加以理解，其概要描繪圖1的探針系統10的一部分。明確地說，圖2概要描繪光纖32以及電容式位移感測器40被支承在基板100之上。更明確地說，圖2概要地描繪光纖32以及電容式位移感測器40是以一間隙48而被支承在基板100的一高度校準結構120之上，所述間隙48例如可以藉由感測尖端距離44來加以描述特徵。以此種方式，感測尖端距離44額外或替代的是可被描述為間隙48在一平行於垂直軸12的方向上的一高度。如同在此所用的，並且如同在圖2中概要描繪的，高度校準結構120可以包含且/或是基板100的任何適當的部分，例如是DUT 110及/或光耦合器112的一部分。
如同在圖2中概要描繪，並且如同所論述的，電容式位移感測器40包含面對高度校準結構120的感測尖端42，例如使得所述感測尖端的一表面至少實質平行於所述高度校準結構的一表面。以此種方式，感測尖端42可以對應於且/或是電容式位移感測器40的一部分，例如是所述電容式位移感測器的一接近高度校準結構120的表面。如同所論述的，電容式位移感測器40及/或感測尖端42相對於高度校準結構120的一位置可以藉由感測尖端距離44來描述特徵。如同在圖2中進一步概要描繪，並且如同額外所論述的，光纖32及/或光纖尖端34相對於高度校準結構120及/或光耦合器112的一位置可以藉由在所述光纖尖端以及所述高度校準結構之間例如沿著一至少實質平行於垂直軸12的方向的探針尖端位移46來描述特徵。
在某些例子中，並且如同所論述的，探針系統10被配置成使得電容式位移感測器40的感測尖端42以及光纖32的光纖尖端34維持在一實質固定的位置性關係。換言之，在此種例子中，探針系統10被配置成使得感測尖端距離44以及探針尖端位移46是經由尖端偏移量45相關的，所述尖端偏移量45是等於在感測尖端距離44以及探針尖端位移46之間的一差值，並且在探針系統10的操作使用期間是實質固定的。以此種方式，如同在此所述的感測尖端距離44的一精確的測量可以提供探針尖端位移46及/或光纖尖端34相對於光耦合器112的一位置(例如，一高度)的一類似精確的測量。
儘管圖2概要地描繪光纖尖端34比起感測尖端42為延伸到較靠近高度校準結構120(亦即，使得探針尖端位移46小於感測尖端距離44)，但此並非對於探針系統10的所有例子都是必須的，而是在本揭露內容的範疇之內的是光纖32以及電容式位移感測器40可以具有任何適當的相對的配置。舉例而言，光纖32以及電容式位移感測器40可以在一垂直的維度上及/或在一水平的維度上具有任何適當的相對的配置。作為更特定的例子的是，光纖32以及電容式位移感測器40可被設置成使得探針尖端位移46大於感測尖端距離44，且/或使得探針尖端位移46以及感測尖端距離44是至少實質相等的。
電容式位移感測器40可以包含且/或是任何適當的設備，以用於執行一電容位移測量。例如，電容式位移感測器40可以包含且/或是一電容式線性位移感測器，其例如可以是在計量學的領域中已知的。電容式位移感測器40可以依據待測量的位移(例如，所述電容式高度測量)對應於在藉由具有一已知的介電常數的一介質分開的兩個間隔開的平行的導電表面之間的一距離的原理來運作。在此種簡化的系統中，和所述兩個平行的導電表面相關的電容C是以
來相關於分開所述表面的距離d、每一表面面對相對的表面的面積A、以及分開所述表面的介質的絕對介電係數
。所述介質的絕對介電係數亦可以被表示為
，其中
是所述介質的無因次(dimensionless)的相對介電係數，並且
是真空介電係數。於是，在其中電容式位移感測器40的感測尖端42具有一面積A並且和一導體分開的一等於感測尖端距離44的距離d的一例子中，所述電容C的判斷可以致能所述感測尖端距離的判斷。儘管當面對所述電容式位移感測器的表面是一導體時，此種分析可以致能所述感測尖端距離的一正確的判斷，但是此分析在其它情形中可能會無法產生一正確的測量。例如，如下所論述的，當面對所述電容式位移感測器的表面包含除了一導電層之外的一或多個絕緣及/或電阻層時(例如在圖2的概要的例子中)，此種絕緣及/或電阻層可能會帶來測量誤差。
在某些例子中，並且如同在圖2中概要描繪的，電容式位移感測器40額外包含一防護電極41，其至少實質圓周地圍繞感測尖端42來延伸。在此種例子中，電容式位移感測器40可被配置以在所述電容式位移感測器的操作使用期間供應一防護電壓至防護電極41，例如以強化所述電容式高度測量的正確性。然而，此種防護電壓對於探針14及/或DUT 110的正常運行而言亦可能是引起混亂的。於是，探針組件30可被配置以在所述探針組件的操作使用期間至少部分地禁能防護電極41以測試DUT 110，其例如是藉由移除及/或停止供應所述防護電壓至所述防護電極。
電容式位移感測器40可被配置以判斷和感測尖端42以及一被感測的表面相關的一電容，此是在所述感測尖端以及所述被感測的表面分別是藉由一絕緣體分開的完美導電的表面之簡化的假設下。如同將會被熟習電子技術者體認到的，一電路元件的阻抗可以被表示為
，其中Z是所述電路元件的阻抗，R是所述電路元件的電阻，X是所述電路元件的電抗，並且
。
如同在此所用的，一電路元件的電阻額外或替代的是可被稱為所述電路元件的阻抗的電阻成分。類似地，如同在此所用的，一電路元件的電抗額外或替代的是可被稱為所述電路元件的阻抗的電抗成分。在此提出的例子中，一阻抗的電抗成分額外或替代的是可被稱為所述阻抗的電容成分。換言之，在此提出的例子中，一電路元件的一阻抗的電抗成分可以不包含電感成分。在一電路元件是藉由一完美的電阻器分開的兩個完美導電的表面所組成的簡化假設下，所述電路元件的阻抗可被視為是等於所述電路元件的電阻，使得
類似地，在一電路元件是藉由一絕緣體分開的兩個完美導電的表面所組成的簡化假設下，所述電路元件的阻抗可被視為是等於所述電路元件的電抗(亦即，所述阻抗的電容成分)，使得
。
如同熟習電子技術者將會進一步理解的，一電路元件的電抗大致是依據所述電路元件所遇到的一電性信號的一頻率f而定。尤其，一電容式電路元件的電抗是以
來相關於所述電路元件的電容C、形成所述電容式電路元件的每一表面的橫截面面積A、分開形成所述電容式電路元件的表面的距離d、以及通過所述元件的一電性信號的頻率f。
以此種方式，電容式位移感測器40可被配置以經由在考量下的一系統的一頻率相依的阻抗的測量來判斷所述電容C。換言之，藉由施加一具有大小V及頻率f的電壓信號至感測尖端42並且測量一對應的具有大小I的電流，所述阻抗Z可以被計算為
。在此阻抗只包含一電容電抗的所述假設下，此表示式可以和以上的一電容器的電抗的表示式組合來得出
。由此表示式解出所述距離
接著得出
，因此其提供一種從已知及/或測量出的量判斷所述距離的手段。
在某些例子中，前述電容式位移感測器40的操作原理是足以產生一電容式高度測量，其正確地描述在探針系統10的兩個構件之間的一距離。例如，夾頭70可以是由一種例如是鋁的金屬所形成的，並且電容式位移感測器40可以產生一電容式高度測量，其在支承表面72以及感測尖端42只藉由真空及/或空氣分開時正確地測量在夾頭70以及感測尖端42之間的一距離。然而，當基板100及/或DUT 110被設置在支承表面72以及感測尖端42之間時，此種材料可能會產生未被前述的電容式位移感測器40的操作原理考量的一電性阻抗。於是，在此揭露的探針系統10及方法200是大致針對於考慮到這些材料性質來校正及/或校準所述未校準的電容式高度測量。
如同所論述的，並且如同在圖2中概要描繪的，方法200大致是有關於其中電容式位移感測器40的感測尖端42面對高度校準結構120的一例子。如同在此所用的，並且如同所論述的，高度校準結構120可以指稱、包含、且/或是感測尖端距離44及/或探針尖端位移46將被測量所在的基板100及/或DUT 110的任何適當的部分。即使當高度校準結構120並非完美及/或均勻導電的，且/或當間隙48並非在一真空或是一完美真空之內界定的，根據本揭露內容的探針系統10仍可被利用以經由電容式位移感測器40來提供感測尖端距離44的一測量。
例如，圖2概要地描繪其中高度校準結構120包含一或多個具有對應的材料性質之堆疊的平行的層的一配置。明確地說，並且如同在圖2中概要描繪的，高度校準結構120可被描述為具有一表面層122，其面對電容式位移感測器40並且被設置在一導電的基體層128之上，所述基體層128例如可以包含且/或是夾頭70的一部分。如同在圖2中額外概要描繪的，高度校準結構120進一步可以包含一或多個表面下的層124，其被設置在所述表面層以及所述導電的基體層之間。在圖2的例子中，高度校準結構120包含一第一表面下的層125以及一第二表面下的層126。作為一更特定的例子，基板100及/或高度校準結構120可以利用一絕緣體上矽(SOI)架構，其中表面層122以及第二表面下的層126是分別至少實質由矽所形成的，例如是摻雜的矽，並且其中第一表面下的層125是一埋入式氧化物(BOX)層。作為更特定的例子，表面層122以及第二表面下的層126的每一個可以是至少實質由摻雜的矽所形成的，並且可以具有一介於約0.001歐姆公分到約100歐姆公分之間的電阻率。額外或替代的是，第一表面下的層125可以是一BOX層，其是至少實質由二氧化矽所形成的，並且具有一約3.8的相對介電係數。然而，此並非必須的，並且額外在本揭露內容的範疇之內的是高度校準結構120可以包含任何適當數量的表面下的層124、或是可以不包含任何表面下的層。
在圖2的配置中，如同在感測尖端42以及導電的基體層128之間所測量的一阻抗大致將會依據表面層122、每一個表面下的層124、以及分開所述感測尖端及所述表面層的介質的材料性質(例如厚度、電阻率、以及相對介電係數)而定。為了本揭露內容之目的，假設佔據間隙48的介質是一具有無限大電阻率以及一等於1的相對介電係數的完美的真空。然而，此並非必須的，並且額外在本揭露內容的範疇之內的是間隙48可以是藉由具有任何適當物理性質的任何適當介質所佔據的。
圖3是描繪根據本揭露內容的利用一探針系統(例如圖1–2的探針系統10)以產生一經校準的電容式高度測量的方法200的例子的流程圖，其至少部分根據藉由一電容式位移感測器(例如電容式位移感測器40)產生的一被測量的阻抗大小。如同在圖3中所示，方法200包含在210利用一控制器(例如控制器50)來接收一高度校準結構(例如高度校準結構120)的一高度校準結構架構，其包含一基板的一或多個基板層(例如基板100的表面層122及/或一或多個表面下的層124)。方法200額外包含在220利用所述控制器並且至少部分根據所述高度校準結構架構來計算每一個基板層的一層阻抗大小、以及在230利用所述控制器並且至少部分根據每一個基板層的所述計算出的層阻抗大小來計算所述高度校準結構的一總層阻抗大小。方法200進一步包含在240利用所述電容式位移感測器來測量一被測量的阻抗大小，並且在260利用所述控制器並且至少部分根據所述總層阻抗大小以及所述被測量的阻抗大小來計算所述經校準的電容式高度測量。
如同所論述的，一電容式位移感測器(例如電容式位移感測器40)可被配置以經由和在兩個導電表面之間的一區域相關的一阻抗的一測量來判斷一分開距離(例如感測尖端距離44)。根據本揭露內容的方法200大致包含根據藉由所述電容式位移感測器所感測的所述高度校準結構的阻抗來校準及/或改進所述分開距離的測量。更明確地說，方法200大致包含經由在210的接收所述高度校準結構架構、在220的計算所述層阻抗大小、以及在230的計算所述總層阻抗大小來分析地判斷和所述高度校準結構相關的一阻抗。此分析地判斷的阻抗接著可以相較於如同藉由所述電容式位移感測器在240所測量的所述測量的阻抗以判斷和分開所述表面層以及所述電容式位移感測器的一感測尖端(例如感測尖端42)的所述間隙(例如間隙48)相關的所述總阻抗的部分。
一般而言，並且如同所論述的，一給定的材料(例如形成所述高度校準結構的一給定的基板層的一材料)的阻抗可被描述為具有一電阻成分以及一電抗成分。一個三維的電路元件的電阻R大致是以
來相關於所述電路元件的電阻率ρ、所述電路元件的橫截面的面積A、以及所述電路元件的長度
。此外，並且如同所論述的，在一給定的電路元件的電抗純粹是電容的假設下，一個三維的電路元件的頻率相依的電抗
大致是以來相關於所述電路元件的電容C、形成所述電容式電路元件的每一個表面的橫截面的面積A、分開形成所述電容式電路元件的所述表面的距離d、以及一通過所述元件的電性信號的頻率f。
因此，為了致能所述高度校準結構的阻抗的一分析的判斷，在210的接收所述高度校準結構架構可以包含接收每一個基板層的一層厚度、每一個基板層的一電阻率、每一個基板層的一相對介電係數、及/或面對所述高度校準結構的所述感測尖端的一感測尖端表面積。每一個基板層的層厚度可以沿著一平行於和所述基板相關的一垂直軸(例如垂直軸12)的方向來加以測量。例如，在圖2的例子中，所述高度校準結構可被描述為具有一總厚度
，其中
是所述表面層的厚度，
是所述第一表面下的層的厚度，並且
是所述第二表面下的層的厚度。所述感測尖端表面積(在圖2中標示為
)可以在一垂直於所述垂直軸的平面中來加以測量。在210的利用所述控制器來接收所述高度校準結構架構可以用任何適當的方式來加以執行，例如是經由一使用者介面(例如在圖1中概要描繪的使用者介面56)。所述使用者介面可以包含且/或是用於接收一使用者輸入的任何適當的介面，其例子包含一監視器、一觸控螢幕、一鍵盤、及/或一滑鼠。額外或替代的是，在210的接收所述高度校準結構架構可以包含存取和所述探針系統及/或所述電容式位移感測器相關的一已知及/或儲存的量，例如所述感測尖端表面積的一已知的值。
如同在圖3中額外所示的，在220的計算每一個基板層的層阻抗大小可以包含在222計算至少一基板層的一層電阻、及/或在224計算至少一基板層的一層電抗。在此種例子中，在222的計算所述層電阻及/或在224的計算所述層電抗是至少部分根據所述高度校準結構架構。例如，並且如同所論述的，在222的計算所述層電阻可以是至少部分根據每一個基板層的層厚度及/或每一個基板層的電阻率。作為一更特定的例子，在222的計算所述層電阻可以包含根據所述基板層的電阻率ρ、所述感測尖端的橫截面的面積A、以及所述基板層的厚度
來計算一電阻
。類似地，並且如同所論述的，在224的計算所述層電抗可以包含根據所述基板層的相對介電係數、所述感測尖端的感測尖端表面積、以及所述基板層的厚度來計算一層電容
。所述層電抗接著可以被計算為。
在其中在220的計算每一個基板層的阻抗大小包含在222的計算所述層電阻以及在224的計算所述層電抗的一例子中，在220的計算可以額外包含比較每一個基板層的所述層電阻以及所述層電抗。例如，一般而言，具有一層電阻
以及一層電抗
的一給定的基板層的淨阻抗可以藉由建立所述基板層模型為一具有所述層電阻的完美電阻性電路元件並聯一具有所述層電抗的完美電容性電路元件而被判斷出。因此，所述層的總阻抗
可被計算為
。在其中所述層電阻是遠大於所述層電抗(例如是一個1,000或更大的因數)的一例子中，所述總層阻抗於是可被近似為等於所述層電抗。類似地，在其中所述層電抗是遠大於所述層電阻(例如是一個1,000或更大的因數)的一例子中，所述總層阻抗接著可被近似為等於所述層電阻。
在220的計算每一個基板層的層阻抗大小之後，在230的計算所述總層阻抗大小可以包含及/或由加總每一個基板層的層阻抗大小所組成的。以此種方式，在230的計算所述總層阻抗大小可以包含計算所述高度校準結構的基板層的串聯阻抗。換言之，在230的計算可以包含串聯加總所述高度校準結構的每一層的電阻、電抗、及/或總阻抗。以此種方式，在230的計算所述總層阻抗大小可以產生一數字、一數量、及/或一數學的表示式，其依據所述高度校準結構的一或多層的電阻率、所述高度校準結構的一或多層的相對介電係數、所述高度校準結構的一或多層的厚度、及/或所述感測尖端表面積而定。在其中所述高度校準結構只包含所述表面層的一例子中(亦即，其中所述高度校準結構並不包含表面下的層的一例子)，在230計算出的總層阻抗大小可以是等於在220計算出的層阻抗大小。
如同在此所述的，在240的測量所述被測量的阻抗大小可以包含用任何適當的方式以在操作上利用所述電容式位移感測器。例如，並且如同在圖3中所示，在240的測量所述被測量的阻抗大小可以包含在242施加在一激勵頻率下的一交流(AC)激勵電壓信號至所述感測尖端、及/或在244測量一根據所述激勵電壓信號而定的響應電流信號。在此種例子中，當所述激勵電壓信號是在一已知的電壓大小
被施加，並且所述對應的響應電流信號被測量為具有一電流大小
時，在240的測量所述被測量的阻抗大小於是可以包含計算所述被測量的阻抗大小為
。
在某些例子中，並且如同在此所述的，在260的計算所述經校準的電容式高度測量包含比較如同在240測量的所述被測量的阻抗大小與如同在230計算出的所述總層阻抗大小。額外或替代的是，在260的計算所述經校準的電容式高度測量可以包含根據如同在240測量的所述被測量的阻抗大小來計算所述未校準的電容式高度測量。明確地說，在此種例子中，所述未校準的電容式高度測量可被計算為
。在此種例子中，並且如同在此所述的，在260的計算所述經校準的電容式高度測量可以包含計算在所述未校準的電容式高度測量以及對應於如同在230計算出的所述總層阻抗大小的一高度校準校正因數之間的一差值。在某些此種例子中，所述電容式位移感測器可被配置以產生及/或輸出所述未校準的電容式高度測量。
在230的計算所述總層阻抗大小以及在240的測量所述被測量的阻抗大小之後，所述經校準的電容式高度測量可以例如經由所述總層阻抗大小以及所述被測量的阻抗大小的比較而被判斷出。例如，並且如同在圖3中所示，在260的計算所述經校準的電容式高度測量可以包含在262利用所述控制器來計算一間隙阻抗大小，其等於在所述被測量的阻抗大小(如同在240測量的)以及所述總層阻抗大小(如同在230計算出的)之間的一差值。換言之，所述間隙阻抗大小(亦即，在所述感測尖端以及所述高度校準結構之間的間隙的電性阻抗)可以藉由建立在所述感測尖端以及所述基體導電層之間的總測量的阻抗(如同在240測量的)模型為等於所述高度校準結構的總阻抗(如同在230計算出的)以及所述間隙阻抗大小的總和而被判斷出。
在262的計算所述間隙阻抗大小之後，在260的計算所述經校準的電容式高度測量於是可以包含計算一感測尖端距離，其對應於所述計算出的間隙阻抗大小。明確地說，並且如同所論述的，分開所述感測尖端以及所述高度校準結構的間隙的阻抗
大致是以
來相關於所述感測尖端距離，使得在260的計算所述經校準的電容式高度測量可以包含計算
，其中
是在242的施加中所利用的AC激勵電壓信號的激勵頻率，是佔據所述間隙的介質的相對介電係數，並且是所述感測尖端面對所述高度校準結構的表面積。
在某些例子中，並且如同在圖3中進一步所示的，在260的計算所述經校準的電容式高度測量包含在264利用所述控制器並且至少部分根據如同在230計算出的總層阻抗大小來計算一高度校準校正因數。例如，在264的計算可以包含計算一高度校準校正因數，其至少實質等於在藉由所述電容式位移感測器產生的未校準的電容式高度測量以及所述實際的感測尖端距離之間的一差值。換言之，所述高度校準結構的阻抗大致將會導致所述未校準的電容式高度測量是大於所述實際的感測尖端距離。因此，方法200亦可以經由計算對應於所述高度校準結構的阻抗的一距離(亦即，所述高度校準校正因數)來計算所述經校準的電容式高度測量。於是，在264的計算所述高度校準校正因數可以包含計算所述高度校準校正因數為
，其中
是如同在230計算出的總層阻抗大小。在此種例子中，在260的計算所述經校準的電容式高度測量是至少部分根據如同在264計算出的高度校準校正因數。例如，計算所述經校準的電容式高度測量可以包含計算在所述未校準的電容式高度測量以及所述高度校準校正因數之間的一差值。
以上的例子大致是有關於分析地計算所述經校準的電容式高度測量的方法200；其例如是根據所述高度校準結構的已知的物理性質並且經由建立的數學關係。然而，額外在本揭露內容的範疇之內的是方法200可以包含一或多個用於促進及/或改進在260的計算所述經校準的電容式高度測量之步驟，其根據和所述高度校準結構相關的一阻抗的實驗測量。例如，並且如同在圖3中所示，方法200額外可以包含在250利用所述電容式位移感測器來測量一距離相依的阻抗。舉例而言，當所述感測尖端距離被改變時，在250的測量所述距離相依的阻抗可以包含利用所述電容式位移感測器來測量所述被測量的阻抗大小。明確地說，因為分開所述感測尖端以及所述高度校準結構的間隙的電容性阻抗是以來相關於所述感測尖端距離，因此為的一函數的圖形被預期是線性的而且通過原點。
然而，藉由所述電容式位移感測器所測量的所述測量的阻抗
額外包含所述基板的(固定的)阻抗貢獻，使得
。於是，為的一函數的圖形可以是至少實質線性的，但是可能在一對應於的值交叉y軸。以此種方式，在所述感測尖端距離被改變時測量所述被測量的阻抗大小可以經由外插來致能所述高度校準結構的阻抗的一測量，以判斷為的一函數的圖形的y截距。
作為另一例子的是，在250的測量所述距離相依的阻抗可以包含在所述感測尖端距離是一已知的感測尖端距離時，利用所述電容式位移感測器來測量所述被測量的阻抗大小。舉例而言，所述電容式位移感測器以及一探針(例如探針14)分別可以藉由一探針支承主體(例如探針支承主體36)來加以支承，使得所述感測尖端比所述探針的一探針尖端(例如探針尖端16)延伸到更接近所述高度校準結構。在此種例子中，所述已知的感測尖端距離可以是至少實質為零，例如是當所述電容式位移感測器被帶往接觸所述高度校準結構時。然而，此並非必須的，並且額外在本揭露內容的範疇之內的是所述已知的感測尖端距離為非零的，且/或所述電容式位移感測器並非被配置以接觸所述高度校準結構。舉例而言，所述電容式位移感測器以及所述探針分別可以藉由所述探針支承主體來加以支承，使得所述探針尖端比所述感測尖端延伸到更接近所述高度校準結構。在此種例子中，例如當所述探針尖端被帶往接觸所述高度校準結構時，所述已知的感測尖端距離可以是至少實質等於在所述感測尖端以及所述探針尖端之間的如同沿著一平行於所述垂直軸的方向測量的一尖端偏移量(例如尖端偏移量45)。在其它例子中，所述已知的感測尖端距離可以是直接測量的，例如是利用所述成像裝置及/或利用一例如干涉測量的外部的參考測量。
在此種例子中，在230的計算所述總層阻抗大小可以是至少部分根據在所述已知的感測尖端距離測量的距離相依的阻抗。換言之，在此種例子中，所述高度校準結構的阻抗可以經由所述被測量的阻抗大小(如同在240測量)的比較來加以判斷，並且一將會對應於所述已知的感測尖端距離的一間隙的電容性阻抗可以被計算出。因此，在所述被測量的阻抗大小以及對應於所述已知的感測尖端距離的計算出的阻抗大小之間的一差值可以對應於及/或等於所述高度校準結構的總阻抗大小。
在某些例子中，探針系統10及/或方法200可以使得在和所述電容式位移感測器相關的探針尖端以及所述高度校準結構之間的一探針尖端位移(例如探針尖端位移46)的判斷變得容易。明確地說，並且繼續參考圖3，方法200可以額外包含在270利用所述控制器並且至少部分根據如同在260計算出的經校準的電容式高度測量來判斷所述探針尖端位移。
舉例而言，並且如同所論述的，所述探針尖端可以是和所述電容式位移感測器的感測尖端間隔開如同沿著一平行於所述垂直軸的方向測量的所述尖端偏移量，其至少實質是固定的。於是，在其中所述探針尖端比所述感測尖端延伸到更接近所述高度校準結構的一例子中，在270的判斷所述探針尖端位移可以包含從所述經校準的電容式高度測量減去所述尖端偏移量。或者是，在其中所述感測尖端比所述探針尖端延伸到更接近所述高度校準結構的一例子中，在270的判斷所述探針尖端位移可以包含將所述尖端偏移量加到所述經校準的電容式高度測量。在某些例子中，所述尖端偏移量可以是一已知的量，其例如可以是相關於及/或由所述電容式位移感測器以及所述探針所屬的一探針組件(例如探針組件30)的一預設的配置所決定的。在其它例子中，在270的判斷所述探針尖端位移可以包含例如利用所述成像裝置來測量所述尖端偏移量。
參考圖2的探針系統10以及圖3的方法200，感測尖端距離44的判斷的一個例子是如下所述。在以下的例子中，代表感測尖端42平行於表面層122及/或在一垂直於垂直軸12的平面中的面積，代表感測尖端距離44的值，代表表面層122的厚度，代表第一表面下的層125的厚度，代表第二表面下的層126的厚度，並且代表高度校準結構120的總厚度。如同在此所用的，如同被用來描述探針系統10的一構件的特徵的術語“厚度”大致是指所述構件沿著一平行於垂直軸12的方向的一範圍。為了此例子之目的，假設感測尖端42是藉由具有一無限大的電阻率的真空的形式的間隙48來和表面層122分開的。為了此例子之目的，額外被假設的是表面層122以及第二表面下的層126分別是具有電阻率ρ的導電材料，並且第一表面下的層125是具有一相對介電係數的一絕緣材料。
參考圖2的例子，在210的接收所述高度校準結構架構可以包含接收所述厚度、及、以及第一表面層122及第二表面下的層126的每一個的電阻率
、以及第一表面下的層125的相對介電係數。在210的接收所述高度校準結構架構可以額外包含接收所述感測尖端表面積。
繼續參考圖2的例子，在220的計算所述層阻抗大小可以包含在222的計算每一層的層電阻及/或在224的計算每一層的層電抗。因為表面層122以及第二表面下的層126的每一個是一導體，因此假設所述表面層以及所述第二表面下的層的每一個的層阻抗大小主要是由每一層的電阻所主宰。於是，表面層122的層阻抗大小
可以被計算為
，並且第二表面下的層126的層阻抗大小
可以被計算為
。因為第一表面下的層125是一絕緣體，因此假設所述第一表面下的層的層阻抗大小是由所述第一表面下的層的電容電抗所主宰。於是，第一表面下的層125的層阻抗大小
可以被計算出為
，其中是所述第一表面下的層所遇到的一電性信號的頻率。於是，在230的計算所述總層阻抗大小可以包含計算
。簡化此表示式得出
。
在230的計算所述總層阻抗大小之後，將方法200應用至圖2的例子進一步包含如上所述在240測量所述被測量的阻抗大小，並且在260至少部分根據來計算所述經校準的電容式高度測量。例如，在260的計算所述經校準的電容式高度測量可以包含在262的計算所述間隙阻抗大小為
。所述間隙阻抗大小於是可以用來相關於所述感測尖端距離，其中是在242的施加中所利用的AC激勵電壓信號的激勵頻率，是佔據所述間隙的介質的相對介電係數，並且是所述感測尖端面對所述高度校準結構的表面積。
繼續參考圖2的例子，探針14的探針尖端16比電容式位移感測器40的感測尖端42延伸到更接近高度校準結構120。明確地說，在圖2的例子中，感測尖端距離44超出探針尖端位移46尖端偏移量45。給定一已知的尖端偏移量
，在270的判斷所述探針尖端位移
因此可以包含計算
。
在本揭露內容中，所述舉例說明的非唯一的例子中的數個例子已經在流程圖或流程表的背景中論述及/或呈現，其中所述方法被展示及敘述為一系列的區塊或步驟。除非明確地在所附的說明中闡述，否則在本揭露內容的範疇之內的是，所述區塊的順序可以不同於在所述流程圖中所描繪的順序，其包含其中所述區塊(或步驟)中的兩個或多個以一不同的順序及/或同時發生。同樣在本揭露內容的範疇之內的是，所述區塊或是步驟可被實施為邏輯，此亦可以被描述為將所述區塊或是步驟實施為邏輯。在某些應用中，所述區塊或是步驟可以代表將藉由功能上等效的電路或其它邏輯裝置執行的表示及/或動作。所述舉例說明的區塊可以(但是並非必須)代表可執行的指令，其使得一電腦、處理器、及/或其它邏輯裝置響應以執行一動作、改變狀態、產生一輸出或顯示畫面、及/或做出決策。
如同在此所用的，被置放在一第一實體與一第二實體之間的術語"及/或"是表示以下的一個：(1)所述第一實體、(2)所述第二實體、以及(3)所述第一實體與第二實體。多個利用"及/或"所表列的實體應該用相同的方式來加以解釋，亦即如此結合的實體中的"一或多個"。除了明確地藉由所述"及/或"子句所指明的實體以外，其它的實體亦可以選配地存在，而不論其是否相關或是不相關那些明確所指明的實體。因此，作為一非限制性的例子，一對於"A及/或B"的參照當結合例如"包括"的開放式語言來加以使用時，其在一實施例中可以是指只有A(選配地包含除了B以外的實體)；在另一實施例中，可以是指只有B(選配地包含除了A以外的實體)；在又一實施例中，可以是指A及B兩者(選配地包含其它的實體)。這些實體可以是指元件、動作、結構、步驟、操作、值、與類似者。
如同在此所用的，關於一表列的一或多個實體的措辭"至少一個"應該被理解為表示從所述表列的實體中的任一個或是多個實體所選的至少一實體，但是並不一定包含在所述表列的實體內明確地被表列的每一個實體的至少一個，而且並不排除在所述表列的實體中的實體的任意組合。除了在所述措辭"至少一個"所參照的表列的實體內明確所指明的實體以外，此定義亦容許實體可以選配地存在，而不論其是否相關或是不相關那些明確所指明的實體。因此，作為一非限制性的例子，"A及B中的至少一個"(或等同的是"A或B中的至少一個"、或等同的是"A及/或B中的至少一個")在一實施例中可以是指至少一個(選配地包含超過一個)A，而沒有B存在(以及選配地包含除了B以外的實體)；在另一實施例中可以是指至少一個(選配地包含超過一個)B，而沒有A存在(以及選配地包含除了A以外的實體)；在又一實施例中可以是指至少一個(選配地包含超過一個)A、以及至少一個(選配地包含超過一個)B(以及選配地包含其它的實體)。換言之，所述措辭"至少一個"、"一或多個"以及"及/或"是開放式的表示式，其在操作上是既連結且分離的。例如，所述表示式"A、B及C中的至少一個"、"A、B或C中的至少一個"、"A、B及C中的一或多個"、"A、B或C中的一或多個"、以及"A、B及/或C"的每一表示式都可以表示只有A、只有B、只有C、A及B一起、A及C一起、B及C一起、A、B及C一起、以及選配地以上的任一種再結合至少一個其它實體。
在任何專利、專利申請案、或是其它參考資料被納入在此作為參考，而且(1)其是以一種和本揭露內容的非納入的部分或是其它被納入的參考資料的任一者不一致的方式來定義一術語，且/或(2)其是在其它方面不一致的情形中，本揭露內容的非納入的部分將為主宰的，因而所述術語或是其中所納入的揭露內容應該只有主宰相關所述術語被界定於其中的參考資料及/或原先存在的被納入的揭露內容而已。
如同在此所用的術語"被調適"以及"被配置"是表示所述元件、構件、或是其它標的係被設計及/或打算執行一給定的功能。因此，所述術語"被調適"以及"被配置"的使用不應該被解釋為表示一給定的元件、構件、或是其它標的只"能夠'執行一給定的功能，而是所述元件、構件、及/或其它標的是為了執行所述功能之目的而明確地加以選擇、產生、實施、利用、程式化、及/或設計。同樣在本揭露內容的範疇之內的是，被闡述為適配於執行一特定的功能之元件、構件、及/或其它所闡述的標的可以額外或替代地描述為被配置以執行所述功能，並且反之亦然。
如同在此所用的，所述措辭"例如"、所述措辭"舉例而言"、及/或單純所述術語"例子"當參考根據本揭露內容的一或多個構件、特點、細節、結構、實施例、及/或方法來加以利用時，其欲傳達所述的構件、特點、細節、結構、實施例、及/或方法是根據本揭露內容的構件、特點、細節、結構、實施例、及/或方法的一舉例說明的非唯一的例子。因此，所述的構件、特點、細節、結構、實施例、及/或方法並不欲為限制性的、必要的、或是排它/窮舉的；並且其它構件、特點、細節、結構、實施例、及/或方法(包含結構及/或功能上類似及/或等同的構件、特點、細節、結構、實施例、及/或方法)亦在本揭露內容的範疇之內。
根據本揭露內容的探針系統及方法的舉例說明的非唯一的例子是被呈現在以下列舉的段落中。
A1.一種利用探針系統以產生經校準的電容式高度測量之方法，其中所述探針系統包含具有探針支承主體的探針組件，所述探針支承主體支承電容式位移感測器，所述電容式位移感測器終止在感測尖端中，所述感測尖端被配置以相對於基板而間隔開的關係而被設置，並且其中所述電容式位移感測器被配置以產生未校準的電容式高度測量，其至少部分地代表所述感測尖端離開所述基板的感測尖端距離，所述感測尖端距離選配的是如同沿著平行於垂直軸的方向測量的，所述垂直軸是至少實質垂直於所述基板來延伸，所述方法包括：
利用控制器來接收所述基板的高度校準結構的高度校準結構架構，其中所述高度校準結構架構包含有關所述高度校準結構的一或多個基板層的資訊；
利用所述控制器並且至少部分根據所述高度校準結構架構來計算所述一或多個基板層的每一個基板層的層阻抗大小；
利用所述控制器並且至少部分根據所述的計算所述一或多個基板層的每一個基板層的所述層阻抗大小來計算所述高度校準結構的總層阻抗大小；
利用所述電容式位移感測器來測量被測量的阻抗大小；以及
利用所述控制器，至少部分根據所述總層阻抗大小以及所述被測量的阻抗大小來計算所述經校準的電容式高度測量。
A2.如段落A1之方法，其中所述一或多個基板層包含一表面層以及一或多個表面下的層。
A3.如段落A1–A2的任一項之方法，其中接收所述高度校準結構架構包含接收以下的一或多個：
(i)所述一或多個基板層的每一個基板層的層厚度，其選配的是如同沿著平行於所述垂直軸的方向測量的；
(ii)所述一或多個基板層的每一個基板層的電阻率；
(iii)所述一或多個基板層的每一個基板層的相對介電係數；以及
(iv)所述感測尖端面對所述高度校準結構的感測尖端表面積，其選配的是如同在垂直於所述垂直軸的平面中測量的。
A4.如段落A1–A3的任一項之方法，其中接收所述高度校準結構架構包含經由使用者介面來接收，所述使用者介面被配置以接收使用者輸入。
A5.如段落A4之方法，其中所述使用者介面包含監視器、觸控螢幕、鍵盤、以及滑鼠中的一或多個。
A6.如段落A1–A5的任一項之方法，其中計算所述一或多個基板層的每一個基板層的所述層阻抗大小包含至少部分根據每一個基板層的一/所述層厚度以及每一個基板層的一/所述電阻率中的一或兩者來計算所述一或多個基板層的至少一基板層的層電阻。
A7.如段落A1–A6的任一項之方法，其中計算所述一或多個基板層的每一個基板層的所述層阻抗大小包含計算所述一或多個基板層的至少一基板層的層電抗；其中計算所述層電抗包含計算所述一或多個基板層的所述至少一基板層的層電容；並且其中計算所述層電容是至少部分根據所述至少一基板層的每一個基板層的一/所述層厚度以及所述至少一基板層的每一個基板層的一/所述相對介電係數中的一或兩者。
A8.如段落A7之方法，當依附段落A6時，其中計算所述一或多個基板層的每一個基板層的所述層阻抗大小包含比較所述至少一基板層的每一個基板層的所述層電阻以及所述層電抗。
A9.如段落A8之方法，其中計算所述一或多個基板層的每一個基板層的所述層阻抗大小包含近似所述至少一基板層的每一個基板層的所述阻抗大小為所述至少一基板層的每一個基板層的所述層電阻以及所述層電抗中的較小者。
A10.如段落A1–A9的任一項之方法，其中計算所述高度校準結構的所述總阻抗大小包含將所述一或多個基板層的每一個基板層的所述層阻抗大小加總在一起。
A11.如段落A1–A10的任一項之方法，其中測量所述被測量的阻抗大小包含施加在激勵頻率下的交流(AC)激勵電壓信號至所述感測尖端。
A12.如段落A11之方法，其中測量所述被測量的阻抗大小進一步包含：
(i)測量根據所述激勵電壓信號而定的響應電流信號；以及
(ii)至少部分根據所述激勵電壓信號的大小以及所述響應電流信號的大小的每一個來計算所述被測量的阻抗大小。
A13.如段落A1–A12的任一項之方法，其中計算所述經校準的電容式高度測量包含：
(i)利用所述控制器來計算間隙阻抗大小，其等於在所述被測量的阻抗大小以及所述總層阻抗大小之間的差值；以及
(ii)利用所述控制器並且至少部分根據所述間隙阻抗大小來計算所述經校準的電容式高度測量。
A14.如段落A13之方法，其中計算所述經校準的電容式高度測量是額外至少部分根據一/所述激勵頻率。
A15.如段落A1–A14的任一項之方法，其進一步包括利用所述控制器並且至少部分根據所述總層阻抗大小來計算高度校準校正因數；並且其中計算所述經校準的電容式高度測量是至少部分根據所述高度校準校正因數。
A16.如段落A15之方法，其中計算所述經校準的電容式高度測量包含計算在所述未校準的電容式高度測量以及所述高度校準校正因數之間的差值。
A17.如段落A1–A16的任一項之方法，其進一步包括利用所述電容式位移感測器來測量距離相依的阻抗；其中測量所述距離相依的阻抗包含以下的一或兩者：
(i)當所述感測尖端距離被改變時，測量所述被測量的阻抗大小；以及
(ii)在一已知的感測尖端距離下測量所述被測量的阻抗大小；以及
其中計算所述經校準的電容式高度測量是至少部分根據所述距離相依的阻抗。
A18.如段落A17之方法，其中所述已知的感測尖端距離是至少實質為零。
A19.如段落A17之方法，其中所述已知的感測尖端距離為非零的。
A20.如段落A17–A19的任一項之方法，其中計算所述高度校準結構的所述總層阻抗大小是至少部分根據所述距離相依的阻抗。
A21.如段落A1–A20的任一項之方法，其中所述探針系統進一步包含具有探針尖端的探針，所述探針尖端是和所述基板間隔開一探針尖端位移，所述探針尖端位移選配的是如同沿著平行於所述垂直軸的方向測量的，並且其中所述方法進一步包含利用所述控制器並且至少部分根據所述經校準的電容式高度測量來判斷所述探針尖端位移。
A22.如段落A21之方法，其中所述探針尖端是和所述感測尖端間隔開選配的是如同沿著平行於垂直軸的方向測量的尖端偏移量，所述尖端偏移量是至少實質固定的，並且其中判斷所述探針尖端位移包含以下中之一：
(i)將所述尖端偏移量加到所述經校準的電容式高度測量；以及
(ii)從所述經校準的電容式高度測量減去所述尖端偏移量。
A23.如段落A22之方法，其中判斷所述探針尖端位移包含利用成像裝置來測量所述尖端偏移量。
B1.一種探針系統，其包括：
具有夾頭支承表面的夾頭，所述夾頭支承表面被配置以支承包含一或多個受測裝置(DUT)的基板；
探針組件，其被配置以測試所述一或多個DUT；以及
控制器，其被程式化以根據段落A1–A23的任一項的方法來控制所述探針系統的操作；
其中所述探針組件包含：
(i)探針支承主體；
(ii)一或多個探針，其在操作上藉由所述探針支承主體來加以支承，所述一或多個探針的每一個探針被配置以測試所述一或多個DUT的一對應的DUT；以及
(iii)電容式位移感測器，其藉由所述探針支承主體來加以支承；
其中所述電容式位移感測器終止在感測尖端中，所述感測尖端被配置以相對於所述基板而間隔開的關係而被設置；並且其中所述電容式位移感測器被配置以產生未校準的電容式高度測量，其至少部分地代表所述感測尖端離開所述基板的感測尖端距離，所述感測尖端距離選配的是如同沿著平行於垂直軸的方向測量的，所述垂直軸至少實質垂直於所述基板來延伸。
B2.如段落B1之探針系統，其中每一個探針包含探針尖端，其在所述探針系統的操作使用期間面對所述基板，並且其中所述探針支承主體被配置以維持所述感測尖端以及所述探針尖端相對於彼此至少實質固定的，使得選配的是如同沿著平行於所述垂直軸的方向測量的尖端偏移量在所述探針系統的操作使用期間是至少實質固定的。
B3.如段落B2之探針系統，其中所述探針系統被配置以測量在所述探針尖端以及所述基板之間的探針尖端位移，所述探針尖端位移選配的是如同沿著平行於所述垂直軸的方向測量的。
B4.如段落B1–B3的任一項之探針系統，其中每一個探針包含光纖，其包含光纖尖端；其中每一個光纖被配置以經由所述光纖尖端來進行發送光學信號至所述DUT以及從所述DUT接收光學信號中的一或兩者。
B5.如段落B4之探針系統，其中所述光纖被配置以經由所述DUT的光耦合器來和所述DUT介接。
B6.如段落B5之探針系統，其中所述光耦合器包含一光柵耦合器以及一波導中的一或多個。
B7.如段落B1–B6的任一項之探針系統，其中所述探針組件包含探針定位器，其在操作上耦接至所述探針支承主體，並且被配置以選擇性地相對於所述基板來定位所述探針支承主體。
B8.如段落B7之探針系統，其中所述探針定位器被配置以定位所述探針支承主體，使得所述光纖尖端至少實質與對應的光耦合器對準。
B9.如段落B7–B8的任一項之探針系統，其中所述控制器被配置以產生及發送探針定位器控制信號來選擇性地控制所述探針定位器。
B10.如段落B7–B9的任一項之探針系統，其進一步包括相對於所述夾頭來支承所述探針定位器的平台。
B11.如段落B1–B10的任一項之探針系統，其進一步包括夾頭平移台，所述夾頭平移台在操作上支承所述夾頭，並且被配置以相對於所述探針組件的至少一部分來選擇性地且在操作上平移所述夾頭。
B12.如段落B11之探針系統，其中所述控制器被配置以產生及發送平移台控制信號來選擇性地控制所述夾頭平移台。
B13.如段落B1–B12的任一項之探針系統，其進一步包括一或多個成像裝置，所述成像裝置被配置以接收以下的一或兩者的光學影像：
(i)所述探針組件的至少一部分；以及
(ii)所述基板的至少一部分。
B14.如段落B13之探針系統，其中所述一或多個成像裝置的至少一成像裝置被配置以沿著至少實質平行於所述垂直軸的方向來接收所述光學影像。
B15.如段落B13–B14的任一項之探針系統，其中所述一或多個成像裝置的至少一成像裝置被配置以沿著至少實質垂直於所述垂直軸的方向來接收所述光學影像。
B16.如段落B13–B15的任一項之探針系統，其中所述一或多個成像裝置的每一個成像裝置包含顯微鏡、包含接目鏡的顯微鏡、不包含接目鏡的顯微鏡、攝影機、電荷耦合裝置、成像感測器、固態成像裝置、CMOS成像裝置、以及透鏡中的一或多個。
B17.如段落B1–B16的任一項之探針系統，其進一步包括被配置以進行以下的一或多個的信號產生及分析組件：
(i)產生測試信號；
(ii)經由所述探針來提供所述測試信號至所述DUT；
(iii)經由所述探針來從所述DUT接收產生的信號；以及
(iv)分析所述產生的信號。
B18.如段落B17之探針系統，其中所述控制器包含所述信號產生及分析組件。
B19.如段落B1–B18的任一項之探針系統，其中所述電容式位移感測器包含防護電極，其至少實質圓周地圍繞所述感測尖端；其中所述電容式位移感測器被配置以在所述電容式位移感測器的操作使用期間供應防護電壓至所述防護電極以產生所述未校準的電容式高度測量；並且其中所述探針組件被配置以在所述探針組件的操作使用期間至少部分地禁能所述防護電極以測試所述DUT。
產業的可利用性
在此揭露的探針系統及方法是可應用於半導體製造及測試的產業。
據信以上所闡述的本揭露內容包含多個具有獨立的效用之顯著的發明。儘管這些發明的每一個都已經用其較佳形式來加以揭露，但是如同在此揭露及描繪的其之特定實施例並不欲以限制性的意思來看待，因為許多的變化都是可能的。本發明之標的包含在此揭露的各種元件、特點、功能及/或性質之所有的新穎且非顯而易知的組合及次組合。類似地，在其中所述請求項闡述"一"或是"一第一"元件或是其之等同物的情形中，此種請求項應該被理解為包含一或多個此種元件的納入，其既不必須、也不排除兩個或多個此種元件。
據信以下的請求項特別指出針對於所揭露的發明中之一而且是新穎且非顯而易知的某些組合及次組合。在特點、功能、元件及/或性質之其它的組合及次組合中所體現的發明可以透過本申請專利範圍的修正、或是在此申請案或一相關的申請案中的新請求項的提出來加以主張。此種修正或新的請求項不論它們是否針對於一不同的發明或是針對於相同的發明、不論是否在範疇上與原始的申請專利範圍相比較為不同的、較廣的、較窄的、或是等同的，亦都被視為內含在本揭露內容的發明之標的內。
10:探針系統
12:垂直軸
14:探針
16:探針尖端
20:成像裝置
30:探針組件
32:光纖
34:光纖尖端
36:探針支承主體
38:探針定位器
40:電容式位移感測器
41:防護電極
42:感測尖端
44:感測尖端距離
45:尖端偏移量
46:探針尖端位移
48:間隙
50:控制器
52:探針定位器控制信號
54:平移台控制信號
56:使用者介面
60:信號產生及分析組件
62:測試信號
64:產生的信號
70:夾頭
72:支承表面
74:夾頭平移台
80:平台
100:基板
110:受測裝置(DUT)
112:光耦合器
120:高度校準結構
122:表面層
124:表面下的層
125:第一表面下的層
126:第二表面下的層
128:基體層
200:方法
210、220、222、224、230、240、242、244、250、260、262、264、270:步驟
A:面積
d:距離
[圖1]是根據本揭露內容的探針系統的例子的概要側立視圖。
[圖2]是根據本揭露內容的探針系統的例子的概要側立視圖。
[圖3]是描繪根據本揭露內容的利用探針系統來校準藉由電容式感測器所產生的電容式高度感測測量之方法的例子的流程圖。
10:探針系統
12:垂直軸
14:探針
16:探針尖端
30:探針組件
32:光纖
34:光纖尖端
36:探針支承主體
40:電容式位移感測器
41:防護電極
42:感測尖端
44:感測尖端距離
45:尖端偏移量
46:探針尖端位移
48:間隙
70:夾頭
100:基板
110:受測裝置(DUT)
112:光耦合器
120:高度校準結構
122:表面層
124:表面下的層
125:第一表面下的層
126:第二表面下的層
128:基體層
A:面積
d:距離
Claims (31)
- 一種利用探針系統以產生經校準的電容式高度測量之方法，其中所述探針系統包含具有探針支承主體的探針組件，所述探針支承主體支承電容式位移感測器，所述電容式位移感測器終止在感測尖端中，所述感測尖端被配置以相對於基板而間隔開的關係而被設置，並且其中所述電容式位移感測器被配置以產生未校準的電容式高度測量，其至少部分地代表所述感測尖端離開所述基板的感測尖端距離，所述方法包括： 利用控制器來接收所述基板的高度校準結構的高度校準結構架構，其中所述高度校準結構架構包含有關所述高度校準結構的一或多個基板層的資訊； 利用所述控制器並且至少部分根據所述高度校準結構架構來計算所述一或多個基板層的每一個基板層的層阻抗大小； 利用所述控制器並且至少部分根據所述的計算所述一或多個基板層的每一個基板層的所述層阻抗大小來計算所述高度校準結構的總層阻抗大小； 利用所述電容式位移感測器來測量被測量的阻抗大小；以及 利用所述控制器並且至少部分根據所述總層阻抗大小以及所述被測量的阻抗大小來計算所述經校準的電容式高度測量。
- 如請求項1之方法，其中所述一或多個基板層包含一表面層以及一或多個表面下的層。
- 如請求項1之方法，其中接收所述高度校準結構架構包含接收以下的一或多個： (i)所述一或多個基板層的每一個基板層的層厚度； (ii)所述一或多個基板層的每一個基板層的電阻率； (iii)所述一或多個基板層的每一個基板層的相對介電係數；以及 (iv)所述感測尖端面對所述高度校準結構的感測尖端表面積。
- 如請求項3之方法，其中接收所述高度校準結構架構包含經由使用者介面來接收，所述使用者介面被配置以接收使用者輸入。
- 如請求項3之方法，其中計算所述一或多個基板層的每一個基板層的所述層阻抗大小包含至少部分根據每一個基板層的所述層厚度以及每一個基板層的所述電阻率中的一或兩者來計算所述一或多個基板層的至少一基板層的層電阻。
- 如請求項3之方法，其中計算所述一或多個基板層的每一個基板層的所述層阻抗大小包含計算所述一或多個基板層的至少一基板層的層電抗；其中計算所述層電抗包含計算所述一或多個基板層的所述至少一基板層的層電容；並且其中計算所述層電容是至少部分根據所述至少一基板層的每一個基板層的所述層厚度以及所述至少一基板層的每一個基板層的所述相對介電係數中的一或兩者。
- 如請求項3之方法，其中計算所述一或多個基板層的每一個基板層的所述層阻抗大小包含： (i)比較所述至少一基板層的每一個基板層的所述層電阻以及所述層電抗；以及 (ii)近似所述至少一基板層的每一個基板層的所述阻抗大小為所述至少一基板層的每一個基板層的所述層電阻以及所述層電抗中的較小者。
- 如請求項1之方法，其中計算所述高度校準結構的所述總阻抗大小包含將所述一或多個基板層的每一個基板層的所述層阻抗大小加總在一起。
- 如請求項1之方法，其中測量所述被測量的阻抗大小包含施加在激勵頻率下的交流(AC)激勵電壓信號至所述感測尖端。
- 如請求項9之方法，其中測量所述被測量的阻抗大小進一步包含： (i)測量根據所述激勵電壓信號而定的響應電流信號；以及 (ii)至少部分根據所述激勵電壓信號的大小以及所述響應電流信號的大小的每一個來計算所述被測量的阻抗大小。
- 如請求項1之方法，其中計算所述經校準的電容式高度測量包含： (i)利用所述控制器來計算間隙阻抗大小，其等於在所述被測量的阻抗大小以及所述總層阻抗大小之間的差值；以及 (ii)利用所述控制器並且至少部分根據所述間隙阻抗大小來計算所述經校準的電容式高度測量。
- 如請求項1之方法，其進一步包括利用所述控制器並且至少部分根據所述總層阻抗大小來計算高度校準校正因數；並且其中計算所述經校準的電容式高度測量是至少部分根據所述高度校準校正因數。
- 如請求項12之方法，其中計算所述經校準的電容式高度測量包含計算在所述未校準的電容式高度測量以及所述高度校準校正因數之間的差值。
- 如請求項1之方法，其進一步包括利用所述電容式位移感測器來測量距離相依的阻抗；其中測量所述距離相依的阻抗包含以下的一或兩者： (i)當所述感測尖端距離被改變時，測量所述被測量的阻抗大小；以及 (ii)在一已知的感測尖端距離下測量所述被測量的阻抗大小；以及 其中計算所述經校準的電容式高度測量是至少部分根據所述距離相依的阻抗。
- 如請求項14之方法，其中所述已知的感測尖端距離為非零的。
- 如請求項14之方法，其中計算所述高度校準結構的所述總層阻抗大小是至少部分根據所述距離相依的阻抗。
- 如請求項1之方法，其中所述探針系統進一步包含具有探針尖端的探針，所述探針尖端是和所述基板間隔開一探針尖端位移，並且其中所述方法進一步包含利用所述控制器並且至少部分根據所述經校準的電容式高度測量來判斷所述探針尖端位移。
- 如請求項17之方法，其中所述探針尖端是和所述感測尖端間隔開如同沿著平行於垂直軸的方向測量的尖端偏移量，所述垂直軸是至少實質垂直於所述基板來延伸，所述尖端偏移量是至少實質固定的，並且其中判斷所述探針尖端位移包含以下中之一： (i)將所述尖端偏移量加到所述經校準的電容式高度測量；以及 (ii)從所述經校準的電容式高度測量減去所述尖端偏移量。
- 如請求項18之方法，其中判斷所述探針尖端位移包含利用成像裝置來測量所述尖端偏移量。
- 一種探針系統，其包括： 具有夾頭支承表面的夾頭，所述夾頭支承表面被配置以支承包含一或多個受測裝置(DUT)的基板； 探針組件，其被配置以測試所述一或多個DUT；以及 控制器，其被程式化以根據請求項1–19的任一項的方法來控制所述探針系統的操作； 其中所述探針組件包含： (i)探針支承主體； (ii)一或多個探針，其在操作上藉由所述探針支承主體來加以支承，所述一或多個探針的每一個探針被配置以測試所述一或多個DUT的一對應的DUT；以及 (iii)電容式位移感測器，其藉由所述探針支承主體來加以支承； 其中所述電容式位移感測器終止在感測尖端中，所述感測尖端被配置以相對於所述基板而間隔開的關係而被設置；並且其中所述電容式位移感測器被配置以產生未校準的電容式高度測量，其至少部分地代表所述感測尖端離開所述基板的感測尖端距離。
- 如請求項20之探針系統，其中所述電容式位移感測器包含防護電極，其至少實質圓周地圍繞所述感測尖端；其中所述電容式位移感測器被配置以在所述電容式位移感測器的操作使用期間供應防護電壓至所述防護電極以產生所述未校準的電容式高度測量；並且其中所述探針組件被配置以在所述探針組件的操作使用期間至少部分地禁能所述防護電極以測試所述DUT。
- 如請求項20之探針系統，其中每一個探針包含探針尖端，其在所述探針系統的操作使用期間面對所述基板，並且其中所述探針支承主體被配置以維持所述感測尖端以及所述探針尖端相對於彼此至少實質固定的，使得如同沿著平行於垂直軸的方向測量的尖端偏移量在所述探針系統的操作使用期間是至少實質固定的，所述垂直軸至少實質垂直於所述基板來延伸。
- 如請求項20之探針系統，其中每一個探針包含光纖，其包含光纖尖端；其中每一個光纖被配置以經由所述光纖尖端來進行發送光學信號至所述DUT以及從所述DUT接收光學信號中的一或兩者。
- 如請求項23之探針系統，其中所述光纖被配置以經由所述DUT的光耦合器來和所述DUT介接。
- 如請求項24之探針系統，其中所述光耦合器包含一光柵耦合器以及一波導中的一或多個。
- 如請求項20之探針系統，其中所述探針組件包含探針定位器，其在操作上耦接至所述探針支承主體，並且被配置以選擇性地相對於所述基板來定位所述探針支承主體。
- 如請求項26之探針系統，其中所述探針定位器被配置以定位所述探針支承主體，使得所述光纖尖端至少實質與對應的光耦合器對準。
- 如請求項20之探針系統，其進一步包括一或多個成像裝置，所述成像裝置被配置以接收以下的一或兩者的光學影像： (i)所述探針組件的至少一部分；以及 (ii)所述基板的至少一部分。
- 如請求項28之探針系統，其中所述一或多個成像裝置的每一個成像裝置被配置以沿著一方向接收所述光學影像，所述方向是以下中之一： (i)至少實質平行於垂直軸，所述垂直軸至少實質垂直於所述基板來延伸；以及 (ii)至少實質垂直於所述垂直軸。
- 如請求項20之探針系統，其進一步包括被配置以進行以下的一或多個的信號產生及分析組件： (i)產生測試信號； (ii)經由所述探針來提供所述測試信號至所述DUT； (iii)經由所述探針來從所述DUT接收產生的信號；以及 (iv)分析所述產生的信號。
- 如請求項30之探針系統，其中所述控制器包含所述信號產生及分析組件。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201962789625P | 2019-01-08 | 2019-01-08 | |
| US62/789,625 | 2019-01-08 | ||
| US16/730,584 | 2019-12-30 | ||
| US16/730,584 US10809048B2 (en) | 2019-01-08 | 2019-12-30 | Probe systems and methods for calibrating capacitive height sensing measurements |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202104905A true TW202104905A (zh) | 2021-02-01 |
| TWI754205B TWI754205B (zh) | 2022-02-01 |
Family
ID=71405079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW109100192A TWI754205B (zh) | 2019-01-08 | 2020-01-03 | 用於校準電容式高度感測測量的探針系統和方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10809048B2 (zh) |
| EP (1) | EP3908808B1 (zh) |
| JP (1) | JP7280956B2 (zh) |
| KR (1) | KR102650918B1 (zh) |
| TW (1) | TWI754205B (zh) |
| WO (1) | WO2020146175A1 (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113917202A (zh) * | 2021-09-23 | 2022-01-11 | 合肥欣奕华智能机器有限公司 | 探针安装高度校准设备、方法、控制器及计算机存储介质 |
| CN114088979A (zh) * | 2021-12-20 | 2022-02-25 | 百及纳米科技(上海)有限公司 | 探针校准方法、表面测量方法以及探针控制设备 |
| TWI820585B (zh) * | 2021-02-15 | 2023-11-01 | 日商日本麥克隆尼股份有限公司 | 連接裝置及集光基板 |
| TWI883896B (zh) * | 2024-04-03 | 2025-05-11 | 鴻勁精密股份有限公司 | 校高機構、校高方法及作業機 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11047795B2 (en) * | 2019-06-03 | 2021-06-29 | Formfactor, Inc. | Calibration chucks for optical probe systems, optical probe systems including the calibration chucks, and methods of utilizing the optical probe systems |
| US11204383B2 (en) | 2019-09-30 | 2021-12-21 | Formfactor, Inc. | Methods for maintaining gap spacing between an optical probe of a probe system and an optical device of a device under test, and probe systems that perform the methods |
| US12017907B2 (en) | 2021-01-27 | 2024-06-25 | Invensense, Inc. | Capacitance gap measurement |
| CN113091621B (zh) * | 2021-05-08 | 2024-12-03 | 福州云睿自动化设备有限公司 | 一种气驱动微型光栅尺 |
| US12203959B2 (en) | 2022-11-18 | 2025-01-21 | Formfactor, Inc. | Methods of establishing contact between a probe tip of a probe system and a device under test, probe systems that perform the methods, and storage media that directs probe systems to perform the methods |
| JPWO2024111062A1 (zh) * | 2022-11-22 | 2024-05-30 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4539835A (en) | 1983-10-28 | 1985-09-10 | Control Data Corporation | Calibration apparatus for capacitance height gauges |
| JP2802868B2 (ja) * | 1992-12-22 | 1998-09-24 | 大日本スクリーン製造株式会社 | 半導体ウエハの非接触電気測定用センサおよびその製造方法、並びに、そのセンサを用いた測定方法 |
| JPH06300509A (ja) * | 1993-02-22 | 1994-10-28 | Kyoto Jushi Seiko Kk | 絶縁性被膜または絶縁部材の厚さを測定する装置およびその測定方法 |
| US6337218B1 (en) * | 1999-05-28 | 2002-01-08 | International Business Machines Corporation | Method to test devices on high performance ULSI wafers |
| US6677771B2 (en) * | 2001-06-20 | 2004-01-13 | Advantest Corp. | Probe contact system having planarity adjustment mechanism |
| US6762612B2 (en) * | 2001-06-20 | 2004-07-13 | Advantest Corp. | Probe contact system having planarity adjustment mechanism |
| US7019513B1 (en) * | 2005-01-19 | 2006-03-28 | Vladimir Faifer | Non-contact method and apparatus for measurement of sheet resistance and leakage current of p-n junctions |
| DE102006018474A1 (de) * | 2006-04-19 | 2007-10-25 | Infineon Technologies Ag | Testvorrichtung für Halbleiterelemente auf einem Halbleiterwafer sowie ein Testverfahren unter Verwendung der Testvorrichtung |
| US7825675B2 (en) * | 2006-11-01 | 2010-11-02 | Formfactor, Inc. | Method and apparatus for providing active compliance in a probe card assembly |
| US8004688B2 (en) * | 2008-11-26 | 2011-08-23 | Zygo Corporation | Scan error correction in low coherence scanning interferometry |
| TWI384227B (zh) * | 2009-09-01 | 2013-02-01 | Advanced Semiconductor Eng | 主動式非接觸之探針卡 |
| US8638109B2 (en) * | 2009-12-31 | 2014-01-28 | Mapper Lithography Ip B.V. | Capacitive sensing system with differential pairs |
| JP2013525798A (ja) | 2010-04-30 | 2013-06-20 | ヒシトロン・インコーポレイテッド | コムドライブを備えた２次元ｍｅｍｓトライボメータ |
| US10459006B2 (en) * | 2016-09-28 | 2019-10-29 | Formfactor Beaverton, Inc. | Probe systems and methods |
-
2019
- 2019-12-30 US US16/730,584 patent/US10809048B2/en active Active
- 2019-12-31 KR KR1020217024710A patent/KR102650918B1/ko active Active
- 2019-12-31 WO PCT/US2019/069084 patent/WO2020146175A1/en not_active Ceased
- 2019-12-31 JP JP2021539675A patent/JP7280956B2/ja active Active
- 2019-12-31 EP EP19908705.7A patent/EP3908808B1/en active Active
-
2020
- 2020-01-03 TW TW109100192A patent/TWI754205B/zh active
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI820585B (zh) * | 2021-02-15 | 2023-11-01 | 日商日本麥克隆尼股份有限公司 | 連接裝置及集光基板 |
| US11874511B2 (en) | 2021-02-15 | 2024-01-16 | Kabushiki Kaisha Nihon Micronics | Connecting apparatus and light condensing substrate |
| CN113917202A (zh) * | 2021-09-23 | 2022-01-11 | 合肥欣奕华智能机器有限公司 | 探针安装高度校准设备、方法、控制器及计算机存储介质 |
| CN113917202B (zh) * | 2021-09-23 | 2023-09-12 | 合肥欣奕华智能机器股份有限公司 | 探针安装高度校准设备、方法、控制器及计算机存储介质 |
| CN114088979A (zh) * | 2021-12-20 | 2022-02-25 | 百及纳米科技(上海)有限公司 | 探针校准方法、表面测量方法以及探针控制设备 |
| TWI883896B (zh) * | 2024-04-03 | 2025-05-11 | 鴻勁精密股份有限公司 | 校高機構、校高方法及作業機 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102650918B1 (ko) | 2024-03-26 |
| US20200217638A1 (en) | 2020-07-09 |
| US10809048B2 (en) | 2020-10-20 |
| WO2020146175A1 (en) | 2020-07-16 |
| KR20210122251A (ko) | 2021-10-08 |
| EP3908808B1 (en) | 2023-06-07 |
| JP2022516576A (ja) | 2022-02-28 |
| JP7280956B2 (ja) | 2023-05-24 |
| TWI754205B (zh) | 2022-02-01 |
| EP3908808A1 (en) | 2021-11-17 |
| EP3908808A4 (en) | 2022-10-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TW202104905A (zh) | 用於校準電容式高度感測測量的探針系統和方法 | |
| TWI742188B (zh) | 非接觸電壓測量系統 | |
| JP5453664B1 (ja) | 自己検知型カンチレバーを用いた走査型探針顕微鏡式プローバ | |
| KR102605063B1 (ko) | 테스트 중인 장치를 광학적으로 프로빙하기 위한 프로브 시스템 및 프로브 시스템을 작동하는 방법 | |
| CN101713629B (zh) | 高度量测仪 | |
| JPH0634311A (ja) | 容量性プローブ | |
| US8990961B2 (en) | Non-linearity determination of positioning scanner of measurement tool | |
| US11047795B2 (en) | Calibration chucks for optical probe systems, optical probe systems including the calibration chucks, and methods of utilizing the optical probe systems | |
| KR101373222B1 (ko) | 곡면부 두께 측정 장치 | |
| TW202104828A (zh) | 具有接地電容樣本鄰近感測器的檢測系統 | |
| CN110672882B (zh) | 一种利用扫描探针探测材料介电常数的方法 | |
| TW202424509A (zh) | 在探針系統的探針尖端與受測裝置之間建立接觸的方法、進行該方法的探針系統、以及引導探針系統實施該方法的儲存媒體 | |
| CN103292665A (zh) | 一种测量电缆绝缘厚度和偏心度的方法及相应测量装置 | |
| Haitjema et al. | A silicon-etched probe for 3-D coordinate measurements with an uncertainty below 0.1/spl mu/m | |
| CN204514280U (zh) | 一种非接触式样品表面轮廓测试装置 | |
| KR102047799B1 (ko) | 표면 전위 측정 장치 및 표면 전위 측정 방법 | |
| JP7794541B2 (ja) | 検査装置、および検査方法 | |
| JP2015070030A (ja) | リソグラフィ装置、面位置の計測方法、及びデバイスの製造方法 | |
| JP5917583B2 (ja) | インピーダンス測定方法、インピーダンス測定装置 | |
| CN103837105B (zh) | 关键尺寸的测量方法 | |
| JP4873689B2 (ja) | 表面電位計および表面電位測定方法 | |
| CN110333219A (zh) | 应力分量的解耦检测方法与装置 | |
| CN112097801B (zh) | 一种电磁自阻尼三自由度电容位移传感装置和方法 | |
| Custodio Martín de Prado | Design of a system for electronic refurbishment of mechanical Dektak II profilometer | |
| CN118670330A (zh) | 一种晶棒直径测量装置及方法 |