DE102007039728A1

DE102007039728A1 - Tastkopfanordnung

Info

Publication number: DE102007039728A1
Application number: DE102007039728A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Hirosaki Narita
Original assignee: NIHON MICRONICS MUSASHINO KK; Micronics Japan Co Ltd
Current assignee: NIHON MICRONICS MUSASHINO KK; Micronics Japan Co Ltd
Priority date: 2006-08-22
Filing date: 2007-08-22
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2027-08-23
Also published as: US7474111B2; DE102007039728B4; TWI333069B; KR20080018101A; JP2008051501A; TW200813439A; KR100877907B1; JP4842049B2; US20080054927A1

Abstract

Tastkopfanordnung mit einer Tastkopfgrundplatte (18) und mehreren daran angebrachten Tastköpfen (50) sowie nahe den Tastköpfen (50) angebrachter Schutzelemente (54). Jeder Taskopf (50) weist einen Armabschnitt (50c) auf, der mit seinem einen Ende (50b) an der Tastkopfgrundplatte (18) gelagert ist und sich im wesentlichen längs und im Abstand von deren Montageoberfläche (18a) erstreckt. Am anderen Ende des Armabschnittes (50c) ist eine Spitzenauskragung (50d) gebildet, die sich in einer von der Montageoberfläche (18a) wegweisenden Richtung erstreckt. Von den Schutzelementen (54) ist jeweils wenigstens eines zu einer Seite jedes Armabschnittes (50c) gelagert. Jedes Schutzelement (54) hat eine Fläche (56b), die etwa in Höhe der der Montageoberfläche (18a) abgewandten Fläche (52b) des Armabschnittes (50c) zu liegen kommt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Tastkopfanordnung, zur elektrischen Prüfung eines plantellerartigen Prüflings, zum Beispiel einer integrierten Schaltung.
Einige Halbleiterchips verwenden erhöhte Elektroden. Durch direkte Verbindung der erhöhten Elektroden und Elektroden einer Platine können Halbleiterchips auf der Platine montiert werden. Derartige Halbleiterchips sind im allgemeinen zusammen auf einem Halbleiterwafer gebildet und werden einer elektrischen Prüfung unterzogen, bevor der Halbleiterwafer in entsprechende Chips aufgeteilt wird.
Bei einer derartigen elektrischen Prüfung werden mehrere Chipbereiche, die Prüflinge sind, mit einem Tester durch eine Tastkopfanordnung verbunden, bei der mehrere Tastköpfe dazu bereitgestellt sind, Elektroden in jedem Chipbereich auf dem Halbleiterwafer zu kontaktieren.
Jeder Tastkopf der Tastkopfanordnung weist einen Armabschnitt auf, an dem eine Spitze angebracht ist. Ein Ende dieses Armabschnitts ist an einer Schaltung einer Tastkopfgrundplatte der Tastkopfanordnung befestigt, und der Armabschnitt erstreckt sich im Abstand von der dieser Oberfläche im wesentlichen längs Tastkopfgrundplatte. Am anderen Ende des Armabschnitts ist die Spitze in eine Richtung gebildet, die von der Oberfläche der Tastkopfplatte wegführt (siehe Japanische Offenlegungsschrift 2002-340932 ).
Die Tastkopfanordnung wird (relativ) in Richtung zum Halbleiterwafer gedrückt, so dass die Spitze jedes Tastkopfs die entsprechende erhöhte Elektrode kontaktieren kann. Dabei wird auf jeden Tastkopf eine überhöhte Kraft angewendet, d. h. eine mehr als zur bloßen Kontaktierung erforderliche Kraft so dass sich der Armabschnitt leicht elastisch verbiegen kann um einen sicheren Kontakt jedes Tastkopfs mit der entsprechenden erhöhten Elektrode zu gewährleisten.
Um eine überhöhte Deformierung des Tastkopfs zu verhindern, zeigt die japanische Offenlegungschrift 2002-340932 einen hervorstehenden Abschnitt (auch Auskragung genannt) zwischen den Tastköpfen und der Tastkopfgrundplatte. Diese bekannte Auskragung ist deformierbar. Eine Regulierungswirkung der Deformierung der Auskragung steuert eine überhöhte Deformierung des Armabschnitts derart, dass eine Beschädigung des Tastkopfes aufgrund der überhöhten Deformierung des Armabschnitts verhindert wird.
Jedoch besteht die Gefahr, dass ein Fremdkörper, beispielsweise ein Rest eines erhöhten Materials in der Nähe der erhöhten Elektrode im Chipbereich verbleibt und gegen den Armabschnitt des Tastkopfs stößt und beschädigt, selbst dann wenn die Umgebung des Spitzenabschnitts des Armabschnitts jedes Tastkopfs zum Chipbereich des Halbleiterwafers hin deformiert wird um eine geeignete Übersteuerungskraft auf den Armabschnitt anzuwenden.
Bei einem als IC-Treiber für ein Flüssigkristallfeld ausgebildeten Halbleiterchip, sind die Größe und die Abstände der Elektroden, mit denen die Tastköpfe in Kontakt gebracht werden, sehr klein und liegen im Bereich von einigen 10 Mikrometer. Zur elektrischen Prüfung eines derartigen Halbleiterchips wird deshalb für jeden Tastkopf der Tastkopfanordnung ein Nadelelement mit einem kleinen Durchmesser entsprechend dem Dickenmaß, des Halbleiterchips verwendet. Deshalb besteht die Gefahr, dass die Tastköpfe zerstört werden, wenn sie in Kontakt mit den um die Elektrode verbleibenden Fremdkörpern gebracht und einer starken Druckkraft seitens des Fremdkörpers ausgesetzt werden. Deswegen besteht ein Bedarf für eine Tastkopfanordnung, die sicher einer Beschädigung eines Tastkopfs vorbeugen kann, die durch Einwirken eines Fremdkörpers, in der Gegend der Elektrode und des Tastkopfs hervorgerufen werden könnte.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Tastkopfanordnung bereitzustellen, die insbesondere einer Zerstörung von Tastköpfen durch Fremdkörper vorbeugt, die sich im Bereich der Elektroden befinden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst, insbesondere also durch eine Tastkopfanordnung, die umfasst:
eine Tastkopfgrundplatte, mit mehreren daran angeordneten Tastköpfen und Schutzelementen. Jeder Tastkopf umfasst einen Armabschnitt, der mit seinem einen Ende an der Tastkopfgrundplatte gelagert ist und sich im Abstand von einer Montageoberfläche der Tastkopfgrundplatte im wesentlichen längs dieser erstreckt. Am anderen Ende des Armabschnitts ist eine Spitze gebildet, die in einer von der Montageoberfläche wegweisenden Richtung vorsteht. Die Schutzelemente werden wenigstens an einer Seite nahe jedes Armabschnitts angeordnet und ebenfalls an der Tastkopfgrundplatte gelagert. Das Schutzelement hat eine Schutzfläche, die sich etwa in Höhe derjenigen Oberfläche des Armabschnitt befindet, die der Montageoberfläche abgewandt ist (diese wird später auch andere Oberfläche genannt); mit anderen Worten liegt diese andere Oberfläche der derjenigen Armabschnittoberfläche gegenüber, die der Montageoberfläche zugewandt ist.
Bei der erfindungsgemäßen Tastkopfanordnung verschiebt sich das an einer Seite des Armabschnitts angeordnete Schutzelement gemeinsam mit diesem, wenn die Tastkopfgrundplatte relativ gegen eine Elektrode eines zu testenden Halbleiterwafers gedrückt wird und dabei eine überhöhte Kraft auf den Tastkopf angewendet wird. Da das Schutzelement seine Schutzfläche etwa in Höhe der anderen Oberfläche des Armabschnitts hat, kontaktiert die Schutzfläche einen sich etwa in der Nähe befindlichen Fremdkörper bevor oder nachdem dieser den Tastkopf kontaktiert. Wenn die Schutzfläche des Schutzelements den Fremdkörper kontaktiert, kann es verhindern, dass die Druckkraft so stark wird, dass der Fremdkörper den Armabschnitt des Tastkopfs beschädigt; obwohl sich die Tastkopfanordnung und der Wafer weiter relativ aufeinander zu bewegen. Dieser Vorteil wird durch die Wechselwirkung zwischen Schutzfläche und Fremdkörper bewirkt, er tritt selbst dann auf, wenn der Fremdkörper bereits vorher den Armabschnitt kontaktiert hat.
Es gilt also folgendes: selbst wenn ein Fremdkörper den Armabschnitt des Tastkopfs kontaktiert, verhindert das Schutzelement, dass der Armabschnitt durch den Fremdkörper zerstört würde. Da erfindungsgemäß eine überhöhte Kraftwirkung auf den Tastkopfarmabschnitt infolge von dessen Kontaktierung mit dem Fremdkörper verhindert werden kann und zwar ohne Bilden einer herkömmlichen Auskragung, kann eine übermäßige Deformierung des Tastkopfs verhindert werden.
Das andere Ende des Armabschnitts kann mit einem Spitzenbereich ausgestattet sein, der sich in einer von der Montageoberfläche der Tastkopfgrundplatte wegweisenden Richtung erstreckt, und die Spitze am äußersten Ende des Spitzenbereiches bildet. Die Schutzfläche des Schutzelements kann sich auch längs der anderen Oberfläche des Armabschnitts erstrecken. Die Schutzfläche des sich längs des Armabschnitts erstreckenden Schutzelements, verhindert Beschädigung des Armabschnitts aufgrund ihrer größeren Oberfläche.
Wenn die andere Oberfläche des Armabschnitts eben ist, kann die Schutzfläche des Schutzelements ebenfalls eben sein. Diese ebene Schutzfläche kann in einer Höhe liegen, die von der Montageoberfläche der Tastkopfgrundplatte entfernter ist als die andere Oberfläche des Armabschnitts. Dies ermöglicht der Schutzfläche, den Fremdkörper zu beeinflussen, bevor dieser den Armabschnitt kontaktiert, dadurch kann der Kontakt zwischen dem Fremdkörper und dem Armabschnitt verhindert werden. Somit kann eine Beschädigung aufgrund eines Kontakts des Armabschnitts mit einem Fremdkörper sicher verhindert werden.
Das Schutzelement kann aus dem gleichen Material wie der Tastköpfe hergestellt werden.
Die Schutzelemente können paarweise zu beiden Seiten jedes Tastkopfs angeordnet werden. Stattdessen können die Schutzelemente und die Tastköpfe alternierend angeordnet werden. Durch die alternierende Anordnung können die Schutzelemente zwischen benachbarten Tastköpfen geteilt werden, so dass die Anzahl der angeordneten Schutzelemente auf ca. die Hälfte reduziert werden können, ohne deren Schutzwirkung zu beeinträchtigen.
Der Tastkopf und das Schutzelement können mit Hilfe des photolithographischen und/oder des Galvanoformungsverfahrens hergestellt werden.
Bei Halbleitervorrichtungen, mit erhöhten Kontaktelektroden neigen erhöhte Reste dazu sich in der Nähe der Elektrode anzuhaften. Die erfindungsgemäße Tastkopfanordnung ist insbesondere deshalb besonders wirksam bei einer elektrischen Prüfung solcher Halbleitervorrichtungen.
Die erfindungsgemäße Wechselwirkung zwischen dem Schutzelement und dem Fremdkörper verhindert sicher, dass der Tastkopfarmabschnitt in Folge eines Kontaktes mit einem sich an der Elektrode der zu testenden Vorrichtung verbleibenden Fremdkörpers zerstört wird. Außerdem kann auch verhindert werden, dass der Armabschnitt in Folge seines Kontaktes mit dem Fremdkörper bis zu seiner Zerstörung deformiert wird.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und beigefügter Zeichnungen näher erklärt.
In der Zeichnung zeigen:
1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Tastkopfanordnung.
2 einen vertikaler Schnitt der in 1 gezeigten Tastkopfanordnung.
3 eine Ansicht eines Tastkopfblechs eines Abschnittes von 1 in vergrößerter Darstellung.
4 eine Unteransicht, einer in 3 gezeigten Tastkopfreihe.
5 eine aus der Richtung des in 4 gezeigten Pfeiles A gesehene Seitenansicht der Tastkopfreihe.
6 eine aus der Richtung des in 5 gezeigten Pfeiles B gesehene Vorderansicht der Tastkopfreihe.
7(a) und (b) die Verhältnisse zwischen dem Tastkopf und einem Fremdkörper in einem Wartezustand, bei dem die Spitze des Tastkopfs der Tastkopfanordnung auf der entsprechenden Elektrode des Halbleiterwafers angeordnet ist, wobei (a) eine Frontansicht wie 5, und (b) eine Seitenansicht wie 6 ist.
8(a) und (b) die Verhältnisse zwischen dem Tastkopf und einem Fremdkörper in einem Zustand, bei dem die Tastkopfspitze der Tastkopfanordnung die entsprechende Elektrode kontaktiert, wobei (a) eine Frontansicht wie 5 und (b) eine Seitenansicht wie 6 ist.
9(a) und (b) die Verhältnisse zwischen dem Tastkopf und dem Fremdkörper in einem Zustand, bei dem eine überhöhte Kraft auf den Tastkopf der Tastkopfanordnung wirkt.
10(a) und (b) die Verhältnisse zwischen der Tastkopfspitze und dem Fremdkörper bei einer herkömmlichen Tastkopfanordnung, bei der (a) eine Ansicht wie 8(b) ist, die die Verhältnisse zwischen dem Tastkopf und dem Fremdkörper in einem Zustand zeigt, bei dem die Tastkopfspitze die entsprechende Elektrode kontaktiert, und (b) eine Ansicht wie 9(b) ist, die die Verhältnisse zwischen dem Tastkopf und dem Fremdkörper in einem Zustand zeigt, bei dem die überhöhte Kraft auf den Tastkopf wirkt.
Eine erfindungsgemäße Tastkopfanordnung 10, wie in 1 in einer Explosionsdarstellung gezeigt umfasst: ein starres Leitungssubstrat 12; einen mit Hilfe eines Federelements 14 auf dem starren Leitungssubstrat elastisch gelagerten Block 16; und ein Tastkopfblech 20 mit einer Tastkopfgrundplatte 18 (siehe 2 und 3), bei der mehrere wohlbekannte Leitungspfade vorgesehen sind, die elektrisch mit mehreren nicht-gezeigten Leitungen verbunden werden können. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Tastkopfgrundplatte 18 als zentraler Abschnitt des flexiblen Tastkopfblechs 20 verwendet.
Eine Leitung, die in bekannter Weise mit einer elektrischen Schaltung eines Testerkörpers verbunden werden soll, ist innerhalb des starren Leitungssubstrats 12 gebildet. Das Leitungssubstrat 12 hat eine kreisförmige Öffnung 12a in seinem zentralen Abschnitt. In 2 zeigt, eine aus Metall, wie zum Beispiel Edelstahl, hergestellte kreisförmige Trägerplatte 24, die auf der Oberseite des Leitungssubstrats 12 befestigt ist, und zwar mit Hilfe darin eingeschraubter Schrauben 22. Die Trägerplatte 24 stützt das starre Leitungssubstrat 12, um dieses zu verstärken.
Das Federelement 14 ist durch ein flaches Federmaterial gebildet und wird über der Öffnung in der kreisförmigen Öffnung 12a des starren Leitungssubstrats 12 durch mehrere zu einem Ring angeordnete Druckschienen 28 gehalten. Um das Federmaterial 14 zu halten, ist eine Montageplatte (bzw. -ring) 26 mit der Unterseite der Trägerplatte 24 durch Schrauben 30 verbunden. Jede Druckschiene 28 ist mit der Montageplatte 26 durch Schrauben 32 verbunden, die einen kreisförmigen äußeren Randbereich 14a des Federmaterials 14 durchdringen und in die Montageplatte 26 geschraubt sind.
Bei dem in 2 gezeigten Beispiel ist eine Paralleljustierschraube 34 zum Justieren der Haltestellung des Federelements 14 mit den gelockerten Schrauben 30 so in die Trägerplatte 24 geschraubt, dass deren Stirnenden die obere Oberfläche der Montageplatte 26 berühren.
Der Block 16 ist am Aufbauteil 14b (siehe 1) des Federelements 14 befestigt, das in der kreisförmigen Öffnung 12a des starren Leitungssubstrats 12 gehalten ist. Der Block 16 umfasst einen Vorbauteil 16a mit einem rechteckigen Querschnitt, und ein Trägerteil 16b mit einem regulären oktagonalen Querschnitt, der sich an das untere Ende des Vorbauteils 16a anschließt. Der Trägerteil 16b umfasst einen Sockelteil 36 mit einem bestimmten Durchmesser längs seiner Achse und ähnlich dem eines sich an ihn anschließenden Bodeteils 38. Der Außendurchmesser des Bodenteils 38 verringert sich allmählich in Richtung seines unteren Endes. Somit umfasst der Block 16, wie in 3 gezeigt, einen ebenen rechteckigen Trägeroberflächenteil 42 im Zentralbereich, der von einer konische Oberfläche 40 umgeben ist.
Gemäß 2 ist der Block 16 mit der oberen Oberfläche seines Vorbauteils 16a mit dem Aufbauteil 14b des Federelements 14 verbunden und hat eine nach unten gerichtete Trägeroberfläche 42 am Bodenteil 38 des Sockelteils 36. Für diese Verbindung ist eine Fixierplatte 44, an dem Vorbauteil 16a mit Schraubelementen 46 befestigt. Die Schraubelemente 46 sind in den Vorbauteil 16a zu schrauben. Die Fixierplatte 44 schließt den Aufbauteil 14b sandwichartig zwischen sich und dem Vorbauteil 16a ein.
Die Tastkopfgrundplatte 18 ist bei am zentralen Abschnitt des Tastkopfblechs 20 angeordnet und so als oktagonaler Abschnitt ausgebildet, dass sie dem Bodenabschnitt 38 des Blocks 16 entspricht (siehe 3). Im Zentralbereich dieses oktagonalen Abschnitts ist ein rechteckiger Kontaktbereich 48 entsprechend dem Trägeroberflächenteil 42 ausgebildet. Auf einer Oberfläche dieses Kontaktbereichs 48 sind mehrere Tastköpfe 50 mit ihren Spitzen 50a in zwei Reihen zueinander ausgerichtete angeordnet.
Ein typischer Abschnitt der rechten Tastkopfreihe der zwei in 3 gezeigten Reihen ist in 4 bis 6 vergrößert dargestellt. 4 ist eine Unteransicht, die die Tastkopfreihe von der Seite der Spitzen 50a zeigt, während 5 eine Seitenansicht der Tastkopfreihe aus der Richtung des Pfeiles A von 4 zeigt. Des weiteren ist 6 eine vordere Schnittansicht, wobei die Tastkopfreihe längs des in 5 gezeigten Pfeils B zu sehen ist.
Jeder Tastkopf 50 weist gemäß 6 einen Armabschnitt 50c auf, der durch den Montageteil 50b mit der Tastkopfgrundplatte 18 verbunden ist. Der Montageteil 50b erstreckt sich von der Montageoberfläche 18a nach unten, die eine Oberfläche der Tastkopfgrundplatte 18 ist. Der Armabschnitt 50c erstreckt sich vom unteren Ende seines Montageteils 50b ausgehend seitlich längs der Montageoberfläche 18a der Tastkopfgrundplatte 18. An seinem vorderen Ende ist eine Spitzenbereich 50d vorgesehen.
Der Armabschnitt 50c weist auf: Eine ebene obere Oberseite 52a mit einem rechteckigen Querschnitt, die der Montageoberfläche 18a gegenüber liegt, d. h. zugewandt ist und von ihr gleichmäßig beabstandet ist, wenn der Tastkopf 50 entlastet ist; und eine zu der Oberseite 52a parallele und ihr gegenüberliegende Unterseite 52b. Der Spitzenteil 50d weist eine Oberfläche 50e auf, die der Montagefläche 18a gegenüber liegt und am anderen Ende ausgebildet ist. Sie erstreckt sich im Abstand von der Montageoberfläche 18a, wenn der Tastkopf 50 entlastet ist, d. h. wenn keine von der Montageoberfläche 18a wegweisende Kraft auf ihn ausgeübt wird. Die Spitze 50a ist an einem verlängerten Ende des spitzen Bereichs 50d ausgebildet.
Gemäß 3 und 4 sind in jeder Tastkopfreihe die Spitzen 50a und die Montageteile 50b der jeweiligen Tastköpfe 50 zueinander ausgerichtet angeordnet, und die Armabschnitt 50c benachbarter Tastköpfe 50 in Richtung ihrer Ausrichtung in gleichen Abständen voneinander. Jeder Tastkopf 50 ist elektrisch mit seinem Montageteil 50b durch jeden der elektrischen Leitungspfade in der Tastkopfgrundplatte 18 verbunden.
Zwischen benachbarten Tastköpfen 50 jeder Reihe sind gemäß 3 bis 6, Schutzelemente 54 parallel zu den Tastköpfen angeordnet ohne die benachbarten Tastköpfe 50 zu berühren. Jedes Schutzelement 54 ist aus einem gestreckten rechteckigen Festkörper gebildet; an der Montageoberfläche 18a gelagert, wobei seine Oberfläche 56a mit der Montageoberfläche 18a verbunden ist; und weist ein Längenmaß L von dem Montageteil 50b zu dem spitzen Abschnitt 50d längs des Armabschnitts 50c auf. Die Unterseite 56b liegt einer Oberfläche 56a gegenüber, die als Montageoberfläche des Schutzelements 54 an die Tastkopfgrundplatte 18 dient. Diese Unterseite 56b liegt unterhalb der Unterseite 52b des Armabschnitts 50c, wenn der Tastkopf 50 entlastet ist und oberhalb dessen Spitze 50a.
Wenn die Tastköpfe 50 unbelastet sind, haben die Unterseiten 56b der jeweils zwischen zwei Tastköpfen angeordneten Schutzelemente 54 einen größeren Abstand von der Montageoberfläche 18a der Tastkopfgrundplatte 18 als die Unterseite 52b des Armabschnitts 50c, sind aber näher zur Montageoberfläche 18a als die Spitze 50a der Montageoberfläche 18a.
Gemäß 2 hat das Tastkopfblech 20, dort seine Tastkopfgrundplatte 18, wo die Schutzelemente 54 zwischen den benachbarten Tastköpfen 50 angeordnet sind. Es ist mithilfe eines Haftmittels an der Unterseite des Bodenabschnitts 38 befestigt. Hierdurch stützt es sich mit seiner Montageoberfläche 18a am Bodenabschnitt 38 des Blocks 16 ab. Dabei ist die Montageoberfläche 18a samt der daran angebrachten Tastköpfe und der Schutzelemente 54 nach unten gerichteten. Außerdem umfasst das Tastkopfblech 20 einen äußeren Randbereich, der sich von der oktagonalen Tastkopfgrundplatte 18 nach außen erstreckt und mit dem starren Leitungssubstrat 12 verbunden ist.
Zur Verbindung des äußeren Randbereichs des Tastkopfblechs 20 ist ein elastischer Gummiring 58 längs des äußeren Randbereichs des Tastkopfblechs 20 angeordnet; ebenso ein Fixierring 60, der den elastischen Gummiring 58 abdeckt. Die relativen Lagen der äußeren Randbereiche und der beiden Elemente 58, 60 des Tastkopfblechs 20 zum starren Leitungssubstrat 12 werden durch einen Positionierstift 62 bestimmt. Der äußere Randbereich des Tastkopfblechs 20 ist mittels Schraubenelementen 64 mit dem starren Leitungssubstrat 12 verbunden, wobei die Schraubelemente 64 das Tastkopfblech 20 und beide Elemente 58, 60 durchdringen. Durch die Verbindung des Tastkopfblechs 20 mit dem starren Leitungssubstrat 12 wird der Leitungspfad elektrisch mit dem entsprechenden Leitungspfad des starren Leitungssubstrats 12 in üblicher Weise verbunden. Infolgedessen ist jeder Tastkopf 50 mit dem Testeraufbau via den elektrischen Leitungspfad des Tastkopfblechs 20 verbunden.
Falls nötig sind Positionierstifte 66 so angeordnet, dass sie das Tastkopfblech 20 durchdringen. An dem unteren Ende jedes Positionierstiftes 66 befindet sich eine Einstellmarkierung 66a (siehe 3), die mit einer Kamera (nicht gezeigt) photographiert werden kann, die an einem Tisch (nicht gezeigt) befestigt ist, der einen Halbleiterwafer 68 (siehe 5 und 6), das heißt die zu testende Vorrichtung hält.
Da die Information über die Position der Tastkopfanordnung 10 relativ zum Tisch von der photographierten Einstellmarkierung erhältlich ist, kann auf der Basis der Positionsinformation die relative Position der Tastkopfanordnung 10 zum Tisch so eingestellt werden, dass die Spitze 50a jedes Tastkopfs 50 der Tastkopfanordnung 10 exakt ihre entsprechende Elektrode 68a des zu testenden Wafers kontaktiert.
Durch die Einstellung der relativen Position zwischen dem Haltetisch und der Tastkopfanordnung 10 wird die Spitze 50a jedes Tastkopfs 50, wie in 7(a) und 7(b) gezeigt, an die entsprechende Elektrode 68a des Halbleiterwafers 68 gehalten, genauer in einem Abstand von der Elektrode 68 des zu testenden Wafers.
In diesem Zustand wird der Tisch, auf dem der Halbleiterwafer 68 montiert ist, mit einem vorbestimmten Hub in Bewegung gesetzt, um zu dem starren Leitungssubstrat 12 aufzusteigen, das die Tastkopfanordnung 10 hält. Durch die Bewegung des Tisches wird jeder Tastkopf 50 der an dem starren Leitungssubstrat 12 gehaltenen Tastkopfanordnung 10 relativ zu dem Halbleiterwafer 68 bewegt. Durch diese relative Bewegung des Tastkopfs 50 wird die Spitze 50a jedes Tastkopfs 50, wie in 8(a) und 8(b) gezeigt, mit der entsprechenden Elektrode 68a in Kontakt gebracht.
Nach dem der Kontakt zwischen der Spitze 50a und der Elektrode 68a hergestellt ist, wird die Tastkopfanordnung 10 relativ zu dem Halbleiterwafer 68 gemeinsam mit dem starren Leitungssubstrat 12 weiter bewegt, um einen elektrischen Kontakt zwischen ihnen sicherzustellen. Infolgedessen wirkt eine geeignete überhöhte Kraft auf den in Kontakt mit der Elektrode 68a gebrachten Armabschnitt 50c, so dass sich jeder Tastkopfarmabschnitt 50c mit seiner Spitze 50a angemessen nach oben verbiegen kann (siehe 9(a) und 9(b)).
Bei geeigneter überhöhter Kraft auf den Armabschnitt 50c jedes Tastkopfs 50, wird ein sicherer elektrischer Kontakt zwischen dem Tastkopf 50 und der Elektrode 68a des Halbleiterwafers 68 gewährleistet. Somit wird der Halbleiterwafer 68 sicher mit dem Testeraufbau elektrisch verbunden, was eine genaue elektrische Prüfung des zu testenden Wafers 68 ermöglicht.
Im Folgenden wird angenommen, das sich ein Fremdkörper 70 bei einer Stelle nahe der Elektrode 68a auf dem Halbleiterwafer 68 befindet (siehe 7(a) und 7(b)).
8(a) und 8(b) zeigen einen Zustand, bei dem jede Spitze 50a die ihr entsprechende Elektrode 68a kontaktiert, auch dort, wo der obere Abschnitt des Fremdkörpers 70 einen Abstand von der Unterseite 52b des Armabschnitts 50c hat. Dabei besteht jedoch die Gefahr, dass der obere Abschnitt des Fremdkörpers 70 dann die Unterseite 52b des Armabschnitts 50c kontaktieren könnte, wenn die Spitze 50a des Tastkopfs 50 kontinuierlich weiter gegen die Elektrode 68a gepreßt wird, wie in 9(a) und 9(b) gezeigt.
Bei der Tastkopfanordnung 10 ist jedoch die Tastkopfgrundplatte 18 mit den Schutzelementen 54 ausgestattet. Jedes Schutzelement 54 erstreckt sich mit seiner Unterseite 56b zu beiden Seiten des Tastkopfarmabschnitts 50 längs dessen Unterseite 52b. Darüber hinaus ist in der Abbildung der Abstand der Unterseite 56b des Schutzelementes 54 von der Montageoberfläche 18a der Tastkopfgrundfläche 18 größer als der der Unterseite 52b des Armabschnitts 50c. Demzufolge ragt die Unterseite 56b des Schutzelements 54 weiter vor als die Unterseite 52b des Armabschnitts 50c.
Wenn eine überhöhte Kraft auf den Tastkopf 50 wirkt, wird der obere Abschnitt des Fremdkörpers 70 die Unterseite 52b des Armabschnitts 50c kontaktieren (siehe 9(a) und 9(b)). Da aber die Unterseite 56b des Schutzelements 54, welche sich an einer tieferen Stelle als die Armabschnittunterseite 52b befindet, also einen kleineren Abstand zum Fremdkörper hat, kontaktiert zunächst das Schutzelement 54 den oberen Abschnitt des Fremdkörpers 70 und verhindert somit einen Kontakt zwischen dem Armabschnitt 50c und dem Fremdkörper 70.
Bei dem herkömmlichen Aufbau ohne Schutzelement 54 an den Seiten des Tastkopfs 150 kontaktiert der Fremdkörper 70 manchmal den Armabschnitt 150c des Tastkopfs 150, wie in 10(a) und 10(b) gezeigt, wenn sich ein Fremdkörper 70 nahe der Elektrode 68a befindet. Ausserdem kontaktiert der Fremdkörper 70 manchmal den Armabschnitt 150c, bevor die Spitze 150a des Tastkopfs 150 die entsprechende Elektrode 68a kontaktiert.
Wenn wie in 10(a) gezeigt die Spitze 150a beginnt, die Elektrode 68a zu kontaktieren, drückt der mit dem Armabschnitt 150c in Kontakt gebrachte Fremdkörper 70 den Armabschnitt 150c hoch. Somit wird auf den Armabschnitt 150c eine starke Biegedeformierung ausgeübt, der sich gerade in einem Zustand befindet, in dem die Spitze 150a beginnt, die Elektrode 68a zu kontaktieren. Außerdem wird, wie in 10(b) gezeigt, der Fremdkörper 70 stark gegen den Armabschnitt 150c gedrückt, wenn der Tastkopf 150 mit einem vorbestimmten Hub auf den Halbleiterwafer 68 zubewegt wird, damit die Spitze 150a eine vorbestimmte überhöhte Kraft auf die Elektrode 68a ausübt. Somit wird der Armabschnitt 150c durch den starken Kontakt mit dem Fremdkörper 70 beschädigt. Außerdem tritt ein Bruch des Tastkopfs 150 auf, aufgrund einer von dem Armabschnitt 150c verursachten übermäßigen Biegedeformierung.
Demzufolge verhindert die erfindungsgemäße Tastkopfanordnung einen Kontakt zwischen dem Fremdkörper 70 und dem Armabschnitt 50c aufgrund des Kontakts zwischen dem Schutzelement 54 und dem Fremdkörper 70. Hierdurch wird eine Beschädigung des Armabschnitts 50c infolge des Fremdkörperkontakts verhindert.
Wie bereits ausgeführt liegen die Unterseiten 56b der Schutzelemente 54 unterhalb der Unterseiten 52b der Armabschnitte 50c; und die Schutzelemente sind quaderförmige zwischen den Tastköpfen 50c angeordnete Körper. Hierdurch kann ein Kontakt zwischen dem Armabschnitt 50c und dem Fremdkörper 70 selbst (siehe 9(a) und 9(b)) verhindert werden. Es ist somit möglich, eine übermäßige Deformierung der Tastköpfe 50 unter einer übermässige Kraft sicher zu verhindern, und ebenso den Bruch der Tastköpfe 50 aufgrund einer Überlast.
Wenn mehrere Tastköpfe 50 von ihren Spitzen 50a her auf einer nicht-gezeigten Grundplatte durch bekannte photolithographische und/oder Galvanoformungsverfahren gebildet werden, kann dies gleichzeitig mit der Herstellung der Schutzelemente 54 geschehen. In diesem Fall sind die Schutzelemente 54 aus dem gleichen Metallmaterial wie das der Tastköpfe 50 gebildet.
Stattdessen ist es möglich, die Schutzelemente 54 aus einem elektrisch isolierenden Harzmaterial zu formen und sie mit der Montageoberfläche 18a der Tastkopfgrundplatte 18 mittels eines Haftstoffs oder ähnlichem zu verbinden. Bevorzugt werden jedoch die Schutzelemente 54 gleichzeitig mit den Tastköpfen 50 wie oben erwähnt gebilden, um den Prozeß zu vereinfachen.
Anstatt die Schutzelemente 54 abwechselnd mit den Tastköpfen 50 anzuordnen, ist es möglich, ein Paar Schutzelemente 54 ausschließlich für jeden Tastkopf 50 zu beiden Seiten desselben anzuordnen. Jedoch ist die vorgenannte abwechselnde Anordnung bevorzugt, um Platz zu sparen.
Die Unterseite 56b jedes Schutzelements 54 kann sich auch ein bisschen oberhalb der Unterseite 52b des Tastkopfs 50 befinden, das heißt näher oder gar nahe der Montageoberfläche 18a. In diesem Fall ist es unmöglich, den Kontakt zwischen einem Fremdkörper 70 und dem Tastkopf 50 sicher zu verhindern. Trotzdem kann verhindert werden, dass der Fremdkörper 70 eine so starke Druckkraft auf den Armabschnitt 50c des Tastkopfs 50 ausübt, dass er übermässig deformiert und beschädigt würde.
Vorstehend wurde ein Beispiel gezeigt, bei dem das Schutzelement 54 aus einem quader- oder blockförmigen Körper hergestellt ist. Stattdessen ist es möglich von der Montageoberfläche 18a aus, jedes der Schutzelemente 54 säulenartig so zu verlängern – oder die säulenartigen Schutzelemente 54 so zu verlängern, dass sie längs der Armabschnitt 50c der Tastköpfe 50 angeordnet werden können.

Claims

Tastkopfanordnung (10) zur elektrischen Prüfung einer Elektroden (68a) aufweisenden Halbleitervorrichtung (68) mit: – mehreren Tastköpfen (50); – einer Tastkopfgrundplatte (18), welche die Tastköpfe (50) so hält, dass deren Spitzen (50a) die Elektroden (68a) kontaktieren können; und – an der Tastkopfgrundplatte (18) vorgesehenen Schutzelementen (54); wobei – jeder Tastkopf (50) einen Armabschnitt (50c) aufweist, der mit seinem einen Ende (50b) an der Tastkopfgrundplatte (18) gelagert ist und sich im wesentlichen längs deren Montageoberfläche (18a) und im Abstand von dieser erstreckt; – die Tastkopfspitze (50a) am anderen Ende des Armabschnitts (50c) ausgebildet ist und sich in einer von der Montageoberfläche (18a) wegweisenden Richtung erstreckt; und – von den Schutzelementen (54) zumindest jeweils eines - - in der Nähe jedes Tastkopfs (50) auf zumindest dessen einer Seite angeordnet und an der Montageoberfläche (18a) gelagert ist; sowie - - eine Schutzfläche (56b) aufweist, die etwa (H) in Höhe einer der Montageoberfläche (18a) abgewandten Fläche (52b) des Armabschnitts (50c) zu liegen kommt.
Tastkopfanordnung nach Anspruch 1, bei welcher – das andere Ende des Armabschnitts (50c) mit einem Spitzenabschnitt (50d) ausgestattet ist, der sich in einer von der Montageoberfläche (18a) wegweisenden Richtung erstreckt und an dessen verlängertem Ende die Spitze (50a) ausgebildet ist; und – sich die Schutzfläche (56b) jedes Schutzelements (54) längs der der Montageoberfläche (18a) abgewandten Fläche (52b) des Armabschnitts (50c) erstreckt.
Tastkopfanordnung nach Anspruch 2, bei welcher die von der Montageoberfläche (18a) abgewandte Fläche (52b) des Armabschnitts (50c) und die Schutzfläche (56b) des Schutzelements (54) jeweils eben sind und die Schutzfläche (56b) einen größeren Abstand (H) von der Montageoberfläche (18a) hat als die von der Montageoberfläche abgewandte Fläche (52b) des Armabschnitts (50c).
Tastkopfanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher das Schutzelement (54) aus dem gleichen Material wie der Tastkopf (50) besteht.
Tastkopfanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher jeweils ein Schutzelement (54) auf jeder Seite eines Tastkopfs (50) angeordnet ist.
Tastkopfanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher die Schutzelemente (54) und die Tastköpfe (50) alternierend angeordnet sind.
Tastkopfanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher der Tastkopf (50) und das Schutzelement (54) mittels eines photolithographischen und/oder Galvanoformungs-Verfahrens hergestellt sind.
Tastkopfanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, zur elektrischen Prüfung einer Halbleitervorrichtung (68) mit erhöhten Elektroden (68a).