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Die Erfindung betrifft eine Kontaktiervorrichtung zum elektrischen Verbinden eines Prüflings mit einer elektrischen Prüfeinrichtung, mit mehreren, mindestens einem Haltelement zugeordneten elektrischen Kontakten und ein Verfahren.
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Eine Kontaktiervorrichtung der eingangs genannten Art ist bekannt. Ihre elektrischen Kontakte werden für die Prüfung eines Prüflings an Gegenkontakte des Prüflings angedrückt. Die Kontaktiervorrichtung steht mit einer elektrischen Prüfeinrichtung in Verbindung, sodass über die geschaffenen Stromwege eine elektrische Prüfung des Prüflings erfolgen kann. Auf diese Art und Weise lassen sich beispielsweise Wafer zur Fertigung von Halbleiterchips prüfen. Um eine einwandfreie Kontaktierung der Gegenkontakte bildenden Kontakte des Prüflings mit den Kontakten der Kontaktierreinrichtung vornehmen zu können, ist es bekannt, dass mittels einer Kamera beziehungsweise eines Kamerasystems die Lage der Kontakte der Kontaktiervorrichtung und die Lage der Gegenkontakte des Prüflings erfasst und durch entsprechende Verlagerung der Kontaktiervorrichtung und/oder des Prüflings zur Deckung/Fluchtung gebracht werden. Um diesen Vorgang zu beschleunigen, werden nicht alle Kontakte der Kontaktiervorrichtung von der Kamera erfasst, sondern nur signifikante Stellen, wie beispielsweise Eckkontakte, das heißt Kontakte, die hinsichtlich der Kontaktanordnung an Eckpunkten liegen. Bei Mehrfach-Probing, also einer Prüfung, bei der beispielsweise mehrere IC-Bausteine auf einem Wafer gleichzeitig getestet werden, besteht die Gefahr, dass eine falsche Position für die Kontaktierung berechnet wird, da es mehrere gleiche oder ähnliche Kontaktmuster bei der Kontaktiervorrichtung und/oder dem Prüfling gibt. Es besteht auch die Gefahr, dass der Vorgang des Ausrichtens sehr lange dauert oder sogar manuell durchgeführt werden muss.
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Aus der
US 6,429,671 B1 ist es bekannt, einen Kontaktkopf mit elektrischen Kontakten in Bezug auf eine elektrische Umsetzeinrichtung auszurichten. Dazu muss eine an der Umsetzeinrichtung vorgesehene Markierung innerhalb eines Ausrichtlochs des Kontaktkopfs liegen.
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Aus der
US 2004/0201392 A1 ist es bekannt, eine Prüfkarte und einen Prüfling mit Hilfe von Kameras zueinander auszurichten. Mit den Kameras aufgenommene Bilder der Prüfkarte werden dazu auf Ausrichtungsmerkmale untersucht und die Prüfkarte und der Prüfling anhand dieser entsprechend ausgerichtet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontaktiervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Ausrichtung der Kontakte der Kontaktiervorrichtung zu den Gegenkontakten des Prüflings sehr schnell und präzise sowie fehlerfrei durchgeführt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kontaktiervorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 6 gelöst.Die Unteransprüche enthalten besondere Ausführungsarten der Erfindung.Dabei ist vorgesehen, dass das Halteelement der Kontaktiervorrichtung mit mindestens einer Markierung versehen ist, die eine definierte Lage zu mindestens einem der Kontakte aufweist. Die Markierung stellt sicher, dass die Lage der Kontaktiervorrichtung von der Kamera oder dem Kamerasystem einwandfrei erkannt wird, wobei dadurch auch die Lage der Kontakte bekannt ist, da die Markierung einen festen, bekannten Bezug zu den Kontakten aufweist. Demzufolge lässt sich aufgrund der Erfindung die Lage der Kontaktiervorrichtung und damit die Lage der Kontakte sehr schnell und eineindeutig ermitteln, sodass es bei der nachfolgenden Prüfung auch bei Mehrfach-Probing nicht zu Fehlern oder falschen Positionen kommt. Ferner wird der Ausrichtvorgang sehr stark beschleunigt, da die erfindungsgemäße Markierung sehr schnell und reproduzierbar ermittelt werden kann. Es ist ferner vorgesehen, dass die Markierung als Doppelmarkierung mit einer Grobstruktur und einer Feinstruktur ausgebildet ist. Hierunter ist beispielsweise bei einer als Strichkreuz ausgebildeten Markierung ein Grobkreuz mit einer entsprechend dicken Strichstärke zu verstehen. Innerhalb dieser Grobstruktur befindet sich eine Feinstruktur, die ebenfalls als Strichkreuz ausgebildet ist, jedoch mit einer sehr feinen Strichstärke. Beide Kreuze haben einen gemeinsamen Kreuzungspunkt. Im Zuge der Ausrichtung der Kontakte und Gegenkontakte des Prüflings zueinander wird von einer optischen Einrichtung mit einer entsprechend niedrigen Auflösung zunächst die Grobstruktur, also das Kreuz mit der dicken Strichstärke erfasst und eine Grobausrichtung vorgenommen. Ist dies erfolgt, so wird im Zuge der gesamten Ausrichtung die optische Auflösung des optischen Systems, insbesondere der Kamera, erhöht, sodass die Feinstruktur erfasst werden kann und eine Feinausrichtung ermöglicht. Nach Abschluss der Feinausrichtung sind die Kontakte und Gegenkontakte exakt zueinander ausgerichtet.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die am Halteelement angeordnete Markierung gegenüber dem Halteelement mit optischem Kontrast ausgebildet ist. Durch den Kontrast zwischen dem Halteelement und der Markierung wird letztere von der Kamera oder dem Kamerasystem schnell und eindeutig erkannt.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Markierung auf seiner dem Prüfling zugeordneten Seite des Halteelements angeordnet ist. Hierdurch lässt sich insbesondere mit nur einer Kamera sowohl die Position des Prüflings hinsichtich seiner Gegenkontakte als auch die der Markierung und damit der elektrischen Kontakte bestimmen, was beispielsweise mittels eines der Kamera zugeordneten halbdurchlässigen Spiegels möglich ist, der eine Erfassung in 180° zueinander liegenden Richtung gestattet.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Halteelement Durchbrüche aufweist, in denen die Kontakte angeordnet, vorzugsweise verschieblich, insbesondere vertikal verschieblich geführt sind. Die Kontakte können insbesondere als Knickdrähte ausgebildet sein.
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Es ist ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktiervorrichtung zum elektrischen Verbinden eines Prüflings mit einer elektrischen Prüfeinrichtung vorgesehen. Die Kontaktiervorrichtung weist mehrere elektrische Kontakte auf, die Durchbrüchen mindestens eines Halteelements zugeordnet sind, wobei die Kontaktiervorrichtung, insbesondere das Halteelement, mit mindestens einer Markierung versehen wird, die eine definierte Lage zu mindestens einem der Kontakte aufweist, wobei die Markierung mit derselben Bearbeitungsvorrichtung/Bearbeitungsart hergestellt wird, die auch die Durchbrüche erzeugt. Aufgrund dessen, dass dieselbe Bearbeitungsvorrichtung und/oder dieselbe Bearbeitungsart eingesetzt wird, ist sichergestellt, dass eine definierte Position der Markierung relativ zu einem Kontakt oder mehreren Kontakten besteht, es liegt demzufolge ein reproduzierbarer, bekannter Abstand, auch räumlich gesehen, vor.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Ausbildung der Durchbrüche und der Markierung in derselben Aufspannung erfolgen. Das heißt, beim Erzeugen der Durchbrüche und der Markierung erfolgt kein Umspannen der Kontaktiervorrichtung (oder eines Bauteils von ihr), sondern diese wird in ein und derselben Aufspannung gehalten, wodurch Positionierfehler und/oder Toleranzfehler vermieden sind.
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Insbesondere wird als Bearbeitungsart eine Laserbearbeitung und/oder eine mechanische Bearbeitung durchgeführt.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum elektrischen Prüfen eines Prüflings, der über eine Kontaktiervorrichtung mit einer elektrischen Prüfeinrichtung verbunden wird, wobei die Kontaktiervorrichtung an einem Halteelement mehrere elektrische Kontakte für die Kontaktierung von Gegenkontakten des Prüflings aufweist und wobei mittels Unterstützung einer optischen Erfassung von Kontaktiervorrichtung und Prüfling die Kontakte und Gegenkontakte zueinander ausgerichtet werden, wobei zur Positionsbestimmung der Kontaktiervorrichtung mindestens eine Markierung des Halteelements der Kontaktiervorrichtung optisch erfasst wird. Demgemäss ist die Markierung am Halteelement angeordnet. Die Markierung weist eine definierte Lage zu mindestens einem Kontakt der Kontaktiervorrichtung auf. Es ist ferner vorgesehen, dass die Markierung als Doppelmarkierung mit einer Grobstruktur und einer Feinstruktur ausgebildet ist und dass die Ausrichtung zunächst als Grobausrichtung mittels optischer, mit niedriger Auflösung erfolgender Erfassung der Grobstruktur und dann als Feinausrichtung mittels optischer, mit hoher Auflösung erfolgender Erfassung der Feinstruktur durchgeführt wird.
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Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung, und zwar zeigt:
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1 eine schematische Seitenansicht auf eine Kontaktiervorrichtung,
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2 eine Unteransicht auf den Prüfkopf der Kontaktiervorrichtung der 1 und
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3 eine zwischen Kontaktiervorrichtung und Prüfling eingefahrene Kamera zur Erfassung der Lage und zur Durchführung einer Ausrichtung vor einem Prüfvorgang.
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Die 1 zeigt eine Kontaktiervorrichtung 1, die einen Kontaktkopf 2 aufweist, der Halteelemente 3 in Form von Führungsplatten 4 besitzt. Die Führungsplatten 4 werden Durchbrüchen 26, insbesondere von Führungsbohrungen 5, durchsetzt, in denen als Knickdrähte 6 ausgebildete Kontakte 7 angeordnet sind. Die in der 1 unteren Enden 8 der Kontakte 7 dienen zur Berührungskontaktierung von Kontakten 9 eines Prüflings 10, der beispielsweise als Wafer 11 ausgebildet sein kann und auf einer Unterlage 12 zur Abstützung liegt. Die Kontakte 9 des Prüflings 10 bilden demgemäß Gegenkontakte 13 für die Kontakte 7. Die den Enden 8 gegenüberliegenden Enden 14 der Kontakte 7 wirken mit einer Umsetzeinrichtung 15 zusammen, die entsprechend dem Muster der Kontakte 7 angeordnete Kontaktdrähte 16 aufweist. Die Enden 17 der Kontaktdrähte 16 treten in Berührungskontakt mit den Enden 14 der Kontakte 7 und die anderen Enden 18 der Kontaktdrähte 16 sind mit Leiterbahnen 19 einer Leiterplatte 20 verlötet. Die Leiterbahnen 19 der Leiterplatte 20 führen zu einer elektrischen Prüfeinrichtung oder die Leiterplatte 20 ist Bestandteil der elektrischen Prüfeinrichtung.
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Für die elektrische Prüfung des Prüflings 10 ergibt sich folgende Funktion: Durch Relativverlagerung der Kontaktiervorrichtung 1 und des Prüflings 10 (nebst Unterlage 12) zueinander, treten die Enden 8 der Kontakte 7 auf die Gegenkontakte 13 des Prüflings 10. Nunmehr kann die nicht dargestellte elektrische Prüfeinrichtung testen, ob der Prüfling elektrisch einwandfrei ist. Hierzu werden entsprechende Prüfströme oder dergleichen über die Leiterbahnen 19 der Leiterplatte 20, die Kontaktdrähte 16, die Kontakte 7 und die Gegenkontakte 13 zum Prüfling 10 geleitet. Aus dem Vorstehendem wird deutlich, dass es für eine einwandfreie Kontaktierung des Prüflings 10 erforderlich ist, dass die Enden 8 der Kontakte 7 genau mit den Gegenkontakten 13 des Prüflings 10 fluchten. Demgemäss ist es vor einer Kontaktierung des Prüflings 10 erforderlich, die Kontaktiervorrichtung 1 in X- und Y-Richtung auszurichten, bevor in Z-Richtung die Kontaktierung erfolgt. Hierzu wird eine Kamera 21 (3) verwendet, die in zwei zueinander entgegengesetzte Richtungen eine Erfassung vornehmen kann. Ein gestrichelt eingezeichneter Kegel 22 deutet die Blickrichtung der Kamera von unten auf den Prüfkopf 2 an, ein Kegel 23 verdeutlicht die Blickrichtung der Kamera 21 nach unten auf den Prüfling 10. Der Doppelpfeil 24 deutet das Einfahren der Kamera 21 zwischen die genannten Baugruppen und das Ausfahren aus dem Raum zwischen den Baugruppen an.
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Um nun eine eineindeutige Position der Kontakte 7 des Prüfkopfes 2 mittels der Kamera 21 ermitteln zu können, ist – gemäß der 2 und 3 – vorgesehen, am Halteelement 3, insbesondere an der dem Prüfling 10 benachbarten Führungsplatte 4 mindestens eine Markierung 25, vorzugsweise zwei zueinander beabstandete Markierungen 25, anzubringen, die eine definierte Lage zu mindestens einem Kontakt 7, vorzugsweise zu mehreren Kontakten 7, insbesondere zu den Enden 8 der Kontakte 7, aufweist. Die mindestens eine Markierung 25 wird von der Kamera 21 erfasst. Da die Zuordnung der mindestens einen Markierung zu den Kontakten 7 festgelegt und in einem Datenverarbeitungsprogramm hinterlegt ist, lässt sich auf sehr schnelle und einfache Weise die Lage der Kontakte 7 mittels eines automatisch arbeitenden Ausrichtsystems erfassen und gegebenenfalls eine Ausrichtung von Kontaktiervorrichtung 1 relativ zum Prüfling 10 vornehmen. Da die Kamera 21 auch die Gegenkontakte 13 des Prüflings 10 erfasst, können etwaige Fluchtungsfehler zwischen den Kontakten 7 und den Gegenkontakten 13 ermittelt werden. Das Erfassen der mindestens einen Markierung 25 lässt sich von der Kamera 21 des Kamerasystems sehr schnell bewerkstelligen, ohne dass es zu Fehlern kommt, die beispielsweise bei Mehrfach-Probing auftreten, wenn mehrere IC-Bausteine auf einem Wafer angeordnet sind, die gleichzeitig gestestet werden sollen. Es besteht dann die Gefahr, dass ein nicht dargestellter Prober (Handlinggerät für den Wafer) eine falsche Position für die Kontaktierung berechnet, wenn es mehrere gleiche Kontaktmuster auf dem Prüfkopf gibt oder dass dieser Vorgang sehr lange dauert oder sogar manuell durchgeführt wenden muss. Die vorstehenden Probleme treten jedoch nur dann auf, wenn – wie bekannt – die Kontakte 7 von der Kamera selbst erfasst werden. Da erfindungsgemäß jedoch zur Erfassung der Lage der Kontakte 7 die mindestens eine Markierung 25 herangezogen wird, wobei zwischen der Markierung 25 und mindestens einem der Kontakte 7 eine feste, dem Gesamtsystem bekannte Zuordnung besteht, so lässt sich fehlerfrei schnell und problemlos die Positionsbestimmung mittels der Kamera 21 durchführen, wenn diese nur die Markierung 25 und nicht die Kontakte 7 erfasst/auswertet.
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Selbstverständlich ist es möglich, dass mehrere, zum Beispiel drei Markierungen 25 vorgesehen sind. Ferner ist es auch denkbar, dass sich die mindestens eine Markierung 25 an einer anderen Stelle als an der Unterseite der untersten Führungsplatte 4 befindet. Wichtig ist lediglich, dass mittels mindestens einer Markierung die Lage der Kontakte 7 schnell und fehlerfrei von dem Kamerasystem erfasst und anschließend eine schnelle und fehlerfreie Positionierung automatisch durchgeführt werden kann, um anschließend eine korrekte Kontaktierung des Prüflings 10 vornehmen zu können. Demgemäss arbeitet das Kamerasystem mit einem Datenverarbeitungssystem und mindestens einem Handlinggerät zusammen, um eine Ausrichtung in X- und Y-Richtung zur Fluchtung der Kontakte 7 und Gegenkontakte 13 vornehmen zu können. Anschließend erfolgt dann nach Herausfahren der Kamera 21 aus der Kontaktzone die Kontaktierung des Prüflings 10 in Z-Richtung.
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Um die mindestens eine Markierung 25 gegenüber der Kontaktiervorrichtung 1, insbesondere dem Halteelement 3, deutlicher hervortreten zu lassen, ist diese mit optischem Kontrast zum Halteelement 3 ausgebildet. Als Markierung kann beispielsweise ein Kreuz eingesetzt werden oder andere Muster, die eine eineindeutige Positionsbestimmung ermöglichen.
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Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine Markierung 25 mittels Laserbearbeitung an der Kontaktiervorrichtung 1 angebracht wird. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, dass die Führungsbohrungen 5 zur Aufnahme der Kontakte 7 ebenfalls durch Laserbearbeitung erzeugt werden. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Führungsbohrungen 5 im gleichen Arbeitsgang mittels der Bearbeitungseinrichtung, insbesondere des Lasers, eingebracht werden, bei dem auch die mindestens eine Markierung 25 erzeugt wird. Ferner ist es bevorzugt bei der vorstehenden Bearbeitung möglich, dass die Ausbildung der Durchbrüche 26 bildenden Führungsbohrungen 5 und die Erzeugung der Markierung in derselben Aufspannung der Kontaktiervorrichtung 1 erfolgen, dass heißt, diese wird zur Bearbeitung eingespannt und bleibt in der eingespannten Position, also ohne das umgespannt wird, um sowohl die Durchbrüche 26 als auch die mindestens eine Markierung 25 zu erzeugen. Dieses Vorgehen stellt sicher, dass keine unzulässigen Toleranzen entstehen. Demgemäss ist die Lage der Markierung 25 relativ zu den Durchbrüchen 26 und demgemäss zu den Kontakten 7 hochgenau ausgebildet. Um den Kontrast der mindestens einen Markierung 25 möglichst groß auszubilden, kann der Hintergrund, auf dem sich die Markierung 25 befindet, farblich gestaltet werden, beispielsweise als Weißfeld ausgebildet werden. In dieses Weißfeld ist dann die Markierung 25 eingebracht, die als dunkle Striche erscheint, da die Führungsplatte 4 bevorzugt dunkel ausgebildet ist und demzufolge dort dunkel durchschimmert, wodurch Material (Weiß des Weißfeldes) zur Ausbildung der Markierung 25 entfernt wurde.
