DE102007058457B4

DE102007058457B4 - Anordnung und Verfahren zur Testung von Halbleitersubstraten unter definierter Atmosphäre

Info

Publication number: DE102007058457B4
Application number: DE102007058457.3A
Authority: DE
Inventors: Dr. Kiesewetter Jörg; Stefan Kreissig; Dr. Kanev Stojan; Dr. Dietrich Claus
Original assignee: Cascade Microtech Inc
Current assignee: FormFactor Beaverton Inc
Priority date: 2006-12-08
Filing date: 2007-12-04
Publication date: 2018-06-07
Anticipated expiration: 2027-12-05
Also published as: DE102007058457A1

Abstract

Prober mit einem Chuck (8), welcher eine Aufnahmeplatte (10) zur Aufnahme eines Halbleitersubstrats (1) aufweist,- mit einer Haltevorrichtung zur Aufnahme von Prüfspitzen (26), welche der elektrischen Kontaktierung des Halbleitersubstrats (1) zum Testen dienen, und- mit einer Positionierungseinrichtung, mit welcher die Aufnahmeplatte (10) relativ zu den Prüfspitzen in X-, Y- und Z-Richtung bewegbar ist,- wobei das Halbleitersubstrat (1) und die Prüfspitzen (26) innerhalb eines gegenüber der umgebenden Atmosphäre abdichtenden Gehäuses angeordnet sind, welches aus zwei mit einer Dichtung (36) zusammengefügten Gehäuseteilen (30, 32 und 22, 33) besteht,- wobei die Dichtung mit einer Druckerzeugungseinrichtung verbunden und mit zumindest zwei unterschiedlichen Drücken aufblasbar und bei höherem Druck geringer verformbar ist,- wobei der Chuck zumindest in X- und Y-Richtung beweglich ist, ein erstes Gehäuseteil (30, 32) der besagten beiden Gehäuseteile die Aufnahmeplatte (10) und das Halbleitersubstrat (1) umschließt und mit dem Chuck (8) derart verbunden ist, dass es mit dem Chuck (8) bewegbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung zum Testen von Halbleitersubstraten, bekannt als Prober. Häufig erfolgt die Testung unter besonderen Umgebungsbedingungen hinsichtlich der Temperatur und der Atmosphäre, z.B. unter erhöhter Temperatur bei Stickstoffatmosphäre. Die Stickstoffatmosphäre dient dabei der Vermeidung der Korrosion von Elementen des Testsubstrats. Für derartige besondere Testbedingungen ist die Testanordnung von einem Gehäuse umgeben, das die erforderliche Temperaturabschirmung und/oder den erforderlichen druckdichten Abschluss gegenüber der umgebenden Atmosphäre realisiert.
Derartige Prüfvorrichtungen weisen innerhalb des Gehäuses regelmäßig einen Chuck, d.h. eine Haltevorrichtung für das Testsubstrat, das hinsichtlich der Oberfläche sowie mechanischen und elektrischen und gegebenenfalls auch chemischen Eigenschaften auf das zu testende Halbleitersubstrat und die Testbedingungen abgestimmt ist. Als Halbleitersubstrat kommen sowohl Wafer mit darauf ausgebildeten Einzelkomponenten in Betracht als auch einzelne Bauelemente in verschiedenen Fertigungsstufen.
Das auf dem Chuck angeordnete Halbleitersubstrat weist Kontaktflächen auf, welche für den Test mit entsprechend angepassten Prüfspitzen mechanisch und elektrisch kontaktiert werden, um das Halbleitersubstrat mit einem Signal zu beaufschlagen oder ein Ausgangssignal abzugreifen. Je nach Art des Tests können die Kontaktierungen auch einige Minuten bis Stunden dauern, um beispielsweise die Zuverlässigkeit des Substrats unter dem laufenden Betrieb vergleichbaren oder verschärften Bedingungen zu testen. Für solche länger währenden Tests ist die geometrische Genauigkeit der Kontaktierung von besonderer Bedeutung.
Die Positionierung der Prüfspitzen relativ zu den Kontaktflächen des Halbleitersubstrats erfolgt mittels geeigneter Positionierungseinrichtungen, mit welchen die Relativposition beider Kontaktpartner zueinander herstellbar ist, indem entweder allein der Chuck oder der Chuck und die Prüfspitzen in den drei Raumrichtungen X, Y und Z bewegt werden. Ein solcher Prober mit Chuck ist aus der US 7 043 848 B2 bekannt.
Ein Prober zur Messung von Halbleitersubstraten unter einer Prozessatmosphäre, die von der umgebenden Atmosphäre abweicht, ist aus der DE 10 246 282 A1 bekannt. Dieser Prober dient zur Messung bei tiefen Temperaturen unter Vakuum. Er hat ein Gehäuse, welches den gesamten Prüfaufbau umhüllt, d.h. einschließlich des Chucks mit dessen Positionierungseinrichtung und der gesamten Sondenumgebung. Dadurch ergibt sich ein relativ großes Volumen mit komplexen Einbauten, die zur Durchführung der Messung, z.B. zur Positionierung des Halbleitersubstrats relativ zu den Prüfspitzen, schwer zugänglich sind. Das umgebende Gehäuse erweist sich des Weiteren im Hinblick auf die Zeit und den Energieaufwand zur Herstellung der Prüfbedingungen als nachteilig, da die Einbauten im Gehäuse Quellen von Verunreinigungen und von Wärmeeintrag oder Wärmeverlusten sein können. In der DE 693 22 671 T2 werden zur Reduzierung des zu evakuierenden Volumens die Arbeitsbereiche, die zum Handling und zur Behandlung von Wafern benötigt werden, optimiert.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, einen Prober anzugeben, in welchem sich mit geringem Zeit- und Energieaufwand eine von der Umgebung abweichende Prüfatmosphäre einstellen lässt und der gleichzeitig die Bedienung verschiedener Komponenten, z.B. die Bedienung der Positionierungseinrichtung während der Prüfung verbessert.
Der beschriebene Prober ermöglicht flexibel und schnell die Herstellung und Aufrechterhaltung der Prüfatmosphäre innerhalb des Gehäuses, indem keine aufwendigen und starren Montagen der zu verbindenden Gehäuseteile erforderlich sind. Da keine Verschraubungen an den Gehäuseteilen zu deren druck- und gasdichter Verbindung erforderlich sind, ist auch die Gestalt des Gehäuses selbst flexibler möglich. Einzelne Komponenten des Probers können als Gehäuseteil modifiziert werden, da keine Flansche zur druckdichten Verschraubung erforderlich sind. So kann das Gehäusevolumen auf ein solches Maß verringert werden, dass nur die zwingend in der definierten Prüfatmosphäre zu verbleibenden Komponenten des Probers umhüllt werden. Z.B. ist es möglich, zumindest eine Positionierungseinheit oder zumindest deren Manipulatoren außerhalb des Gehäuses anzuordnen.
Die Flexibilität der Gehäuseform und Gehäusegröße wird auch dadurch unterstützt, dass die Dichtung durch ihre Herstellung z.B. aus elastischem Material an die Form der Gehäuseteile und die Topografie der Dichtflächen anpassbar sein kann. Denn durch das Aufblasen presst sie sich an die Dichtflächen beider Gehäuseteile an und verbindet damit sowohl ebene Dichtflächen als auch solche mit Neigungen, Erhöhungen oder Vertiefungen oder dergleichen dichtend, indem solche Abweichungen von einer Ebene durch die Dichtung selbst ausgleichbar sind. Sofern eines der beiden Gehäuseteile eine ebene Dichtfläche aufweist, deren äußere Umrandung größer ist als die der zweiten, die Dichtung aufweisenden Dichtfläche, ist auch eine Dichtung beider Gehäuseteile bei deren Versatz relativ zueinander möglich, wenn der Versatz innerhalb der vergrößerten, ebenen Dichtfläche liegt.
Durch die Verformbarkeit der Dichtung zwischen beiden Gehäuseteilen zumindest in der ersten Druckstufe kann auch der Aufwand in der Ausrichtung beider Gehäuseteile und damit der mit ihnen verbundenen Komponenten des Messequipments verringert werden. Denn nach der Herstellung der Druckdichtheit mittels der ersten Druckstufe bleibt die Dichtung in solchen Grenzen verformbar, die durch die Form der Dichtung und deren erste Druckstufe definierbar ist. Die Verformbarkeit der Dichtung gestattet die Bewegung der beiden Gehäuseteilen in diesen Grenzen.
Durch die Verformbarkeit der Dichtung und deren Gestaltungsmöglichkeiten sind mit dem beschriebenen Prober auch die verschiedenen bekannten Positionierungskonzepte einsetzbar. D.h. es ist sowohl die Positionierung allein durch die Positionierungseinrichtung des Chucks als auch eine Kombination aus der Positionierung des Chucks mit einer Positionierung der Prüfspitzen mittels einer weiteren Positionierungseinheit verwendbar. Auch die verschiedenen Kombinationen von Grob- und Feinpositionierung sind ausführbar. Z.B. kann entsprechend der vorhandenen Positionierungseinrichtungen die Feinpositionierung nach der Herstellung der Druckdichtheit mit der ersten Druckstufe in der Dichtung ausgeführt werden, während die Grobpositionierung, mit der größere Verfahrwege zu realisieren und die höhere Anforderungen an die Zugänglichkeit erfüllen muss, noch unter atmosphärischen Bedingungen ausgeführt werden kann.
Die mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagbare Dichtung ist an die herzustellende Druckdifferenz zwischen der Umgebung der Messatmosphäre innerhalb des Gehäuses anpassbar, in dem der Druck innerhalb der Dichtung bei höheren Druckdifferenzen größer und bei geringen Druckdifferenzen niedriger sein kann. Dabei ist der erste der beiden Drücke so einzustellen, dass die Dichtung bereits wirksam ist, eine Verformbarkeit im Rahmen der eventuell erforderlichen Bewegungen beider Gehäuseteile gegeneinander noch gewährleistet ist.
Der beschriebene Prober ist für die verschiedensten Prüfungen verwendbar, d.h. sowohl bei Über- als auch bei Unterdruck und ebenso bei hohen als auch bei tiefen Temperaturen, da das Material und die Gestaltung der Dichtung an die jeweiligen Erfordernisse angepasst werden können. Dafür sind mit dem Gehäuse in gewohnter Weise Vakuumquellen oder Gaszuführungen oder beides zu verbinden oder im Gehäuse Kühlungen oder Wärmequellen einzusetzen. Z.B. ist auch die Temperierung des Halbleitersubstrats über einen kühlbaren oder heizbaren Chuck möglich. Dabei ist es möglich, das Gehäuse in Form, Größe und mit den erforderlichen Anschlüssen so zu optimieren, dass die Prüfparameter einstellbar und das Gehäusevolumen mit den erforderlichen Einbauten minimierbar sind.
Der Prober und das Verfahren zum Testen von Halbleitersubstraten mit dem Prober soll anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Zur Darstellung zeigen die Zeichnungen in

1 einen erfindungsgemäßen Prober mit einem Chuck und einem Gehäuseteil in Aufnahmeposition;
2A und 2B die Gehäusewandung mit aufblasbarer Dichtung entspannt und aufgeblasen mit Gehäusedecke;
3 das Gehäuse eines Probers in Schnittdarstellung, mit einem Chuck, der Probehalterung und mit Prüfspitzen im Kontakt mit einem Halbleitersubstrat;
4 den Chuck mit unterem Gehäuseteil gemäß 3 in Draufsicht und
5 den Chuck mit unterem Gehäuseteil gemäß 3 in perspektivischer Darstellung.

Die Prober gemäß 1 umfasst eine äußere, elektrisch leitfähige Hülle 2, welche der elektromagnetischen Schirmung dient. Auf der Basisplatte 4 der äußeren Hülle 2 ist ein X-Y-Kreuztisch 6 montiert, welcher den Chuck 8 trägt und die Positionierung des Chucks 8 in X- und Y-Richtung realisiert. Chuck 8 und Kreuztisch 6 sind mittels eines Schlittens 12 zwischen einer Arbeitsposition innerhalb und einer Aufnahmeposition außerhalb der äußeren Hülle 2 verfahrbar. Befindet sich der Chuck 8 innerhalb der äußeren Hülle 2 in seiner Arbeitsposition, ist die Öffnung in der äußeren Hülle 2, durch welche der Chuck zu seinen beiden Positionen zu bewegen ist, durch eine Klappe 14 verschließbar. Da die äußere Hülle 2 der elektromagnetischen Schirmung und nicht der Aufrechterhaltung eines definierten Druckes dient, ist es nicht erforderlich, die Klappe 14 druckdicht auszuführen.
Der Chuck 8 verfügt über eine Z-Positionierungseinrichtung (nicht näher dargestellt), mit der die Aufnahmeplatte 10 des Chucks 8 in Z-Richtung verfahrbar ist. Auf der Aufnahmeplatte 10 ist das zu testende Halbleitersubstrat 1, im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Wafer, angeordnet. Anstelle des Wafers können auf der Aufnahmeplatte 10 auch vereinzelte Halbleitersubstrate 1 unterschiedlicher Ausgestaltung und Funktion angeordnet sein.
In einen Ausführungsbeispiel ist der Chuck 8 als Thermochuck ausgebildet und dient neben der Halterung auch der Temperierung des auf der Aufnahmeplatte 10 angeordneten Halbleitersubstrats 1 auf Temperaturen von bis zu einigen hundert Grad Celsius. Zu diesem Zweck weist er in der Aufnahmeplatte 10 eine Heizung auf. In einer anderen Ausgestaltung ist die Aufnahmeplatte 10 von einem Kühlmittel durchströmbar, so dass das Halbleitersubstrat 10 kühlbar und bei tiefen Temperaturen messbar ist.
Die äußere Hülle 2 ist mit einer Probehalterplatte 20 abgedeckt (1), welche gleichzeitig der Halterung der Prüfspitzen (Probes - nicht dargestellt) dient. Die Probehalterplatte 20 weist eine zentrale Öffnung 21 auf, durch die das Halbleitersubstrat 1 und die Prüfspitzen zu beobachten sind, wenn sich der Chuck in der Arbeitsposition befindet. Die zentrale Öffnung 21 ist während einer Messung, die unter Über- oder Unterdruck erfolgen soll, mittels einer Abdeckplatte (nicht dargestellt) druckdicht zu verschließen. Die Abdeckplatte kann für Beobachtungszwecke mit einem zentralen Sichtfenster ausgestattet sein.
An der Unterseite der Probehalterplatte 20 und damit innerhalb der äußeren Hülle 2 ist ein Probecardadapter 22 montiert, welcher die zentrale Öffnung 21 der Probehalterplatte 20 teilweise verschließt und ebenfalls eine zentrale Öffnung 21 aufweist. Die zentralen Öffnungen 21 der Probehalterplatte 20 und des Probecardadapters 22 sind konzentrisch angeordnet. Der Probecardadapter 22 dient der Halterung einer Probecard (nicht dargestellt).
Mit dem Chuck 8 verbunden und unterhalb er Aufnahmeplatte 10 ist eine sich im Wesentlichen parallel und konzentrisch zur Aufnahmeplatte 10 erstreckende Grundplatte 30 montiert, deren Durchmesser größer ist als der der Aufnahmeplatte 10. Die Grundplatte 30 wird umfänglich von einer zylinderförmigen Gehäusewandung 32 umgeben, die wenige Millimeter oberhalb der Aufnahmeplatte 10 endet.
In die obere Abschlussfläche 34 der Gehäusewandung 32 ist ein hohler Dichtungsring 36 aus elastischem Material integriert, dessen ringförmiger Hohlraum mit einer Druckerzeugungseinrichtung (nicht dargestellt) verbunden ist. Mittels der Druckerzeugungseinrichtung sind innerhalb des Dichtungsringes 36 zumindest zwei verschiedene Druckstufen einstellbar, wobei beide Druckstufen meist frei wählbar sind, da mittels einer Druckerzeugungseinrichtung der Druck meist stufenlos zur Verfügung gestellt werden kann.
In den 2A und 2B ist die Gehäusewandung 32 mit dem Dichtungsring 36 im Detail dargestellt. Zur Druckerzeugung innerhalb des Dichtungsrings 36 führen von einer ringförmigen Verteilungsleitung 39, die in der dargestellten Ausführungsform unterhalb der Grundplatte 30 verläuft, mehrere, umfänglich verteilte Gaszuführungskanäle 38 in den Dichtungsring 36. Die Gaszuführungskanäle 38 sind in der Gehäusewandung 32 ausgebildet, können alternativ, wie auch die Verteilungsleitung 39, andersartig gestaltet sein, um im Dichtungsring 36 die Druckstufen gleichmäßig in der erforderlichen Höhe und in kurzer Zeit einzustellen.
Ist im Dichtungsring 36 ein dem atmosphärischen Druck vergleichbarer Druck eingestellt, ist der Dichtungsring 36 entspannt und ragt nur geringfügig über die obere Abschlussfläche 34 hinaus (2A). Ist der Dichtungsring 36 mit einem definierten Druck aufgeblasen, wölbt er sich über die obere Abschlussfläche 34 und realisiert die Dichtung zur Gehäusedecke 33 (2B), hier der Probehalterplatte 22. Alternativ können auch andere Bauteile die Gehäusedecke 33 bilden, wenn sie die erforderliche Gestalt und Oberfläche aufweisen, um gemeinsam mit dem aufgeblasenen Dichtungsring 36 die erforderliche Druckdichtheit während eines ganzen Messzyklus zu gewährleisten, und wenn sie die dafür erforderliche mechanische Stabilität aufweisen.
Die Wölbung des Dichtungsringes 36 wird durch ein, im entspannten Zustand, W-förmiges Profil des Wandungsabschnitts des Dichtungsringes 36 ermöglicht, welcher der Gehäusedecke 33 gegenüber liegt. Die mehrfachen Schrägen dieses Profils stülpen sich bei einem gegenüber dem Umgebungsdruck ausreichend erhöhten Druck nach außen und vergrößern so die Höhe des Dichtungsringes. Auf diese, durch das Profil und in geringerem Maße auch durch die Flexibilität des Materials des Dichtungsringes 36 mögliche Höhendifferenz ist der Abstand einzustellen, in dem sich entsprechend unten stehender Beschreibung die Gehäusewandung 32 und die Gehäusedecke 33 zur Herstellung der Druckdichtheit befinden müssen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß 3 bildet der Probecardadapter 22 die obere Gehäusedecke 33, indem der Chuck 8 in Arbeitsposition innerhalb der äußeren Hülle 2 in Z-Richtung gegen den Probecardadapter 22 gefahren wird, bis die erforderliche Pressung hergestellt ist, um bei definiertem Druck im Dichtungsring 36 und bei definiertem Druckunterschied zwischen dem Gehäusevolumen und der umgebenden Atmosphäre die erforderliche Dichtheit herzustellen. Der Durchmesser des Probecardadapters 22 ist in diesem Ausführungsbeispiel folglich größer als der Durchmesser des Dichtungsringes 36 und außerdem ist die Unterseite 23 des Probecardadapters 22 planar, so dass sie die Dichtfläche bildet, gegen die der Dichtungsring 36 gepresst wird.
Somit bildet die Grundplatte 30 zusammen mit der Gehäusewandung 32 einen, d.h. den unteren Teil des erfindungsgemäßen Gehäuses und der Probecardadapter 22, gemeinsam mit einer Probecard 24 dessen oberen Teil. Der untere Teil ist aufgrund seiner Montage am Chuck 8, die selbstverständlich dicht für die einzusetzenden Druckunterschiede und Gase ausgeführt ist, mittels der Positionierungseinrichtungen des Chucks in X-, Y- und Z-Richtung beweglich.
Auch der Probecardadapter gemäß 3 weist eine zentrale Öffnung 21 auf. Diese ist durch eine Probecard 24 so verschlossen, dass auch an dieser Verbindung die erforderliche Dichtheit gewährleistet ist. Die Probecard 24 ist eine elektrisch isolierende Karte, welche die Prüfspitzen 26 trägt und die elektrische Verbindung zu den Prüfspitzen 26 mittels Leiterbahnen (nicht näher dargestellt) herstellt. Die Prüfspitzen sind auf der Unterseite der Probecard 24 und somit dem auf der Aufnahmeplatte 10 des Chucks 8 liegenden Halbleitersubstrat 1 gegenüber liegend angeordnet. Die Prüfspitzen 26 sind in zu den Kontaktflächen des Halbleitersubstrats 1 korrespondierender Anordnung an der Probecard 24 angeordnet. Oberhalb des Bereichs, in welchem die Prüfspitzen das Halbleitersubstrat 1 kontaktieren werden, ist in der Probecard 24 ein Sichtfenster 28 ausgebildet, um den Kontaktierungsvorgang beobachten zu können.
Da die Dichtung des Gehäuses, wie oben beschrieben, in der Ausführungsform gemäß 3 zwischen der Gehäusewandung 32 und der Unterseite 23 des Probecardadapters 22 hergestellt wird, ist der Probecardadapter 22 unterhalb der Probehalterplatte 20 derart angeordnet, dass deren zentrale Öffnung 21 vollständig verschlossen wird. Es ist selbstverständlich, dass bei der Ausbildung der Gehäusedecke 33 durch die Probehalterplatte 20 oder durch ein anderes, auch separates Bauteil die Anordnung des Probecardadapters 22 abweichend von der zuvor beschriebenen Art erfolgen kann oder der Probecardadapter 22 ganz entfallen kann, sofern es die Gestaltung der Probecard 24 zulässt. Die zentrale Öffnung 21 der Probehalterplatte 20 ist zum Schutz der Probecard 24 durch eine Abdeckplatte 29 geschlossen, die über dem Sichtfenster 28 der Probecard 24 ebenfalls ein Sichtfenster 28 aufweist.
In 3 ist die Anordnung der Gaszuführungskanäle 38 und der ringförmigen Verteilungsleitung 39 dargestellt. Deren Aufbau und Funktion entspricht denen in den 2A und 2B, wobei gleiche Bezugsziffern für gleiche Bauteile verwendet wurden, so dass auf die obige Beschreibung verwiesen werden kann.
Die 4 und 5 stellen zum besseren Verständnis den unteren Gehäuseteil des Gehäuses aus 3 in einer Draufsicht und perspektivischer Darstellung dar. Der untere Gehäuseteil umfasst die Grundplatte 30, die Gehäusewandung 32 mit dem Dichtring 36 sowie die Aufnahmeplatte 10 mit dem Halbleitersubstrat 1. Zur Beschreibung des wesentlichen Aufbaus wird auf die obigen Darlegungen zu 3 verwiesen. Ergänzend sind in den 4 und 5 die Gaszuleitung 40 zur ringförmigen Verteilungsleitung 39 sowie zwei radiale, sich zwischen Aufnahmeplatte 10 und Gehäusewandung 32 erstreckende Trennwände 31 zur Aussteifung des Gehäuses dargestellt.
Zur Durchführung eines Tests in dem oben beschriebenen Prober wird ein Halbleitersubstrat 1 in der in 1 dargestellten Aufnahmeposition auf der Aufnahmeplatte 10 des Chucks 8 angeordnet, der Chuck 8 mittels des Schlittens 12 in das Innere der äußeren Hülle 2, in seine Arbeitsposition und somit unter den Probecardadapter 22 verfahren. Anschließend wird Chuck 8 und Gehäuse in X-, Y- und Z-Richtung relativ zu den Prüfspitzen grob positioniert. Die Grobpositionierung erfolgt im Ausführungsbeispiel auf einige 100 µm genau, kann aber in Abhängigkeit vom Halbleitersubstrat 1, der Testaufgabe und den Positionierungseinrichtungen auch mit einer abweichenden Genauigkeit erfolgen. Infolge der Grobpositionierung befinden sich die Gehäusewandung 32 und damit auch der Dichtring 36 mit einem solchen Abstand unterhalb der Unterseite 23 des Probecardadapters 22, dass bei der oben beschriebenen Wölbung des Dichtringes 36 dieser mit der für die einzustellende Druckdifferenz erforderlichen Kraft und Fläche gegen die Unterseite 23 des Probecardadapters 22 gepresst wird. In dieser Position befinden sich die Kontaktflächen des Halbleitersubstrats 1 unterhalb der Prüfspitzen 26, ohne dass ein Kontakt zwischen Prüfspitzen 26 und Kontaktflächen hergestellt ist.
Nachfolgend wird der Dichtungsring 36 mit einem ersten Druck aufgeblasen, der so groß ist, dass eine Dichtung zur Unterseite 23 des Probecardadapters 22 hergestellt ist, aber der Dichtungsring 36 noch so verformbar ist, dass er eine Bewegung des Chucks 8 und damit der Gehäusewandung 32 relativ zum Probecardadapter 22 von einigen 100 µm erlaubt, ohne die Dichtheit zu gefährden.
Das Innere des somit gegenüber der umgebenden Atmosphäre druckdichten Gehäuses wird anschließend mit Stickstoff gespült bis der Sauerstoffgehalt unter einen vordefinierten Anteil gesunken ist. Eine nachfolge Heizung der Aufnahmeplatte 10 des Chucks 8 und damit des Halbleitersubstrats 1 erfolgt unter Stickstoffatmosphäre und ohne Kontakt des Halbleitersubstrats 1 durch die Prüfspitzen 26. Damit wird eine Beschädigung der Prüfspitzen 26 oder des Halbleitersubstrats 1 infolge der thermischen Ausdehnung während des Heizens verhindert.
Die nachfolgende Feinpositionierung und Kontaktierung von Prüfspitzen 26 und Halbleitersubstrat 1 erfolgt bei oder zumindest nahezu bei der Testtemperatur unter Beibehaltung der Dichtheit des Gehäuses mit dem ersten Druck im Dichtungsring 36. Ist die Kontaktierung realisiert und sind damit die erforderlichen Testbedingungen hergestellt, wird der Druck im Dichtungsring 36 auf den zweiten, endgültigen Druck erhöht, so dass die erforderliche Langzeitdichtung gegebenenfalls auch unter geringem Druck innerhalb des Gehäuses gewährleistet ist. Daraufhin erfolgt der Test des Halbleitersubstrats 1. Die im beschriebenen Ausführungsbeispiel hergestellte Stickstoffatmosphäre, ermöglicht es, eine Korrosion beispielsweise der Kupfer-Leitbahnen auf dem Halbleitersubstrat 1 während des Tests zu vermeiden. Selbstverständlich können nach Herstellung der endgültigen Dichtung mittels des Dichtungsringes 36 auch andere atmosphärische Verhältnisse hergestellt werden.
Bezugszeichenliste

1: Halbleitersubstrat
2: äußere Hülle
4: Basisplatte
6: X-Y-Kreuztisch
8: Chuck
10: Aufnahmeplatte
12: Schlitten
14: Klappe
20: Probehalterplatte
21: zentrale Öffnung
22: Probecardadapter
23: Unterseite des Probecardadapters
24: Probecard
26: Prüfspitzen
28: Sichtfenster
29: Abdeckplatte
30: Grundplatte
31: Trennwände
32: Gehäusewandung
33: Gehäusedecke
34: obere Abschlussfläche
36: Dichtung, Dichtungsring
38: Gaszuführungkanal
39: Verteilungsleitung
40: Gaszuleitung

Claims

Prober mit einem Chuck (8), welcher eine Aufnahmeplatte (10) zur Aufnahme eines Halbleitersubstrats (1) aufweist, - mit einer Haltevorrichtung zur Aufnahme von Prüfspitzen (26), welche der elektrischen Kontaktierung des Halbleitersubstrats (1) zum Testen dienen, und - mit einer Positionierungseinrichtung, mit welcher die Aufnahmeplatte (10) relativ zu den Prüfspitzen in X-, Y- und Z-Richtung bewegbar ist, - wobei das Halbleitersubstrat (1) und die Prüfspitzen (26) innerhalb eines gegenüber der umgebenden Atmosphäre abdichtenden Gehäuses angeordnet sind, welches aus zwei mit einer Dichtung (36) zusammengefügten Gehäuseteilen (30, 32 und 22, 33) besteht, - wobei die Dichtung mit einer Druckerzeugungseinrichtung verbunden und mit zumindest zwei unterschiedlichen Drücken aufblasbar und bei höherem Druck geringer verformbar ist, - wobei der Chuck zumindest in X- und Y-Richtung beweglich ist, ein erstes Gehäuseteil (30, 32) der besagten beiden Gehäuseteile die Aufnahmeplatte (10) und das Halbleitersubstrat (1) umschließt und mit dem Chuck (8) derart verbunden ist, dass es mit dem Chuck (8) bewegbar ist.
Prober nach Anspruch 1, wobei das erste Gehäuseteil (30, 32) die Dichtung (36) umfasst und das zweite Gehäuseteil (22, 33) der besagten beiden Gehäuseteile eine ebene Dichtfläche aufweist, gegen welche die Dichtung (36) in verschiedenen Positionen von Dichtfläche und Dichtung (36) relativ zueinander pressbar ist.
Prober nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Aufnahmeplatte (10) temperierbar ist.
Prober nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse mit einer Vakuumquelle verbindbar ist und eine Gaszuführung (40) zum Einlass eines Gases aufweist.
Prober nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Aufnahmeplatte (10) und/oder die Prüfspitzen (26) relativ zueinander grob und feinpositionierbar sind.
Prober nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Positionierungseinrichtung (6) eine erste Positionierungseinrichtung zur Positionierung des Chucks (8) und eine zweite Positionierungseinrichtung zur Positionierung der Prüfspitzen (26) umfasst.
Prober nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Positionierungseinrichtung (6) von außerhalb des Gehäuses manipulierbar ist.
Gehäuse eines Probers zum Testen von Halbleitersubstraten (1), nach einem der Ansprüche 1-7, welches einen Arbeitsbereich, in welchem die Testung erfolgt, umgibt und gegenüber der umgebenden Atmosphäre abschließt, bestehend aus den zwei Gehäuseteilen (30, 32 und 22, 33), welche über die Dichtung (36) zusammengefügt sind, wobei die Dichtung (36) mit zumindest zwei unterschiedlichen Drücken aufblasbar und bei höherem Druck geringer verformbar ist.
Gehäuse nach Anspruch 8, wobei die Dichtung (36) bei einem zweiten Druck, welcher höher ist als ein erster, eine höhere Druckdifferenz abdichtet als bei dem ersten Druck.
Gehäuse nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei das erste Gehäuseteil (30, 32) die Dichtung (36) und das zweite Gehäuseteil (22, 33) der besagten beiden Gehäuseteile eine Dichtfläche aufweist, wobei die beiden Gehäuseteile relativ zueinander beweglich sind und die Dichtung (36) in verschiedenen Positionen von Dichtfläche und Dichtung (36) relativ zueinander pressbar ist.
Gehäuse nach Anspruch 8 bis 10, wobei das erste Gehäuseteil (30, 32) der besagten beiden Gehäuseteile eine trogähnliche Form hat, dessen oberer Rand die Dichtung (36) aufweist.
Verfahren zum Testen von Halbleitersubstraten (1) innerhalb eines gegenüber der umgebenden Atmosphäre abdichtenden Gehäuses nach einem der Ansprüche 8 bis 11, - wobei ein auf der Aufnahmefläche eines Chucks angeordnetes Halbleitersubstrat (1) mittels einer Positionierungseinrichtung (6) relativ zu Prüfspitzen (26) erst grob und später fein positioniert wird, - wobei zuerst die Grobpositionierung unter atmosphärischen Umgebungsbedingungen erfolgt, - anschließend das Gehäuse durch Aufblasen der Dichtung (36) auf einen ersten Druck gegenüber der umgebenden Atmosphäre abgedichtet und innerhalb des Gehäuses eine definierte Atmosphäre hergestellt wird, - nachfolgend die Feinpositionierung erfolgt und die Dichtung (36) des Gehäuses auf einen zweiten Druck aufgeblasen wird, wobei der zweite Druck höher als der erste Druck ist, so dass die für den Test erforderliche Dichtung hergestellt ist, und - anschließend das Halbleitersubstrat mit den Prüfspitzen (26) elektrisch kontaktiert und getestet wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitersubstrat (1) nach der Herstellung der definierten Atmosphäre und vor der Feinpositionierung temperiert wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Einstellung des zweiten Druckes in der Dichtung (36) eine von der definierten Atmosphäre abweichende Testatmosphäre hergestellt wird.