DE102009005182A1 - Chuck und Verfahren zur Aufnahme und Halterung dünner Testsubstrate - Google Patents

Chuck und Verfahren zur Aufnahme und Halterung dünner Testsubstrate Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Chuck 1 zur Aufnahme und Halterung von dünnen Testsubstraten 2. Solch ein Chuck 1 umfasst eine Auflagefläche 5, auf welcher ein Testsubstrat 2 auflegbar ist, und Haltemittel im Randbereich der Auflagefläche 5 zur Befestigung eines aufgelegten Testsubstrats 2. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Chuck 1 und ein Verfahren zur Halterung dünner Testsubstrate 2 anzugeben, die es gestatten, die Testsubstrate 2 vollflächig zu halten und dabei eine beidseitige Inspektionsmöglichkeit des auf dem Chuck 1 fixierten Testsubstrats 2 zu bieten. Zur Lösung wird ein dünnes Testsubstrat 2 auf einer konvex gekrümmten Auflagefläche 5 aufgelegt und gehalten.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Chuck zur Aufnahme und Halterung von dünnen Testsubstraten, insbesondere abgedünnten Wafern. Solch ein Chuck umfasst eine Auflagefläche, auf welcher ein Testsubstrat auflegbar ist, und Haltemitteln zur Befestigung eines aufgelegten Testsubstrats. Die Haltemittel verwenden üblicherweise Vakuum oder mechanischer Elemente für die Fixierung des Testsubstrats und sind im Randbereich der Auflagefläche angeordnet. Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zur Fixierung von dünnen Testsubstraten auf solch einem Chuck.
  • Zur Messung elektronischer Bauelemente beispielsweise zu Zwecken der Funktions- oder Alterungsprüfung werden Kontaktinseln auf der Vorderseite der Bauelemente mittels Kontaktspitzen kontaktiert und elektrisch mit Testeinrichtungen verbunden, mittels derer die Eigenschaften der einzelnen Bauelemente gemessen werden. Über die Kontaktspitzen werden die entsprechenden Signale eingespeist und/oder abgegriffen. Die Messung der Bauelemente erfolgt in sogenannten Probern, die unter anderem eine Haltevorrichtung zur Aufnahme und Halterung der Substrate, einen so genannten Chuck, aufwei sen.
  • Ein solcher Chuck weist eine plane Auflagefläche auf, welche entweder die obere Abschlussfläche des Chucks selbst ist oder die einer separaten Aufnahmeplatte, welche auf den Chuck aufgelegt wird und austauschbar ist, beispielsweise für verschiedene Messaufgaben. Die häufig im Waferverbund vorliegenden Bauelemente oder vergleichbare Testsubstrate, wie Waferabschnitte oder einzelne Substrate werden auf der Auflagefläche des Chucks zumeist mittels Vakuumspannmitteln gehalten, indem eine Fläche des Wafers auf der Aufnahmefläche des Chucks aufgelegt und angesaugt wird.
  • In verschiedenen Fällen, insbesondere bei optoelektronischen Bauelementen, die hinsichtlich ihres Strahlungsverhaltens im relevanten Spektralbereich gemessen werden, ist es erforderlich, einen optischen Pfad für die Einspeisung oder den Abgriff optischer Signale zu gewährleisten. Dabei ist es oft ein Problem, dass die Strahlungsquelle oder der Strahlungseingang auf einer anderen Seite des Wafers liegen, als die Kontaktinseln. Diese Anordnung von Strahlungsquelle oder Strahlungseingang sowie Kontaktinseln macht es erforderlich, dass die Wafer während der Messung von beiden Seiten zumindest für optische Signale zugänglich sind.
  • Ein Chuck, der sowohl eine Vakuumansaugung des Wafers als auch dessen rückseitige Inspektion ermöglicht, ist in der WO 2005/121824 A2 beschrieben. Dort wird ein Wafer auf eine transparente Platte gelegt, die mehrere, in der Auflagefläche verteilte und mit einer Vakuumquelle verbundene Öffnungen aufweist. Eine gleichmäßige Ansaugung des Wafers ist mittels Vakuumrillen möglich, die in die Aufnahmefläche des Chucks eingebracht sind, so dass der Wafer vollflächig ange saugt werden kann.
  • Eine derartige Vakuumansaugung ist in der DE 2005 006 838 A1 beschrieben. Um eine Inspektion des Wafers auch auf der Rückseite zu ermöglichen, mit welcher der Wafer auf dem Chuck aufliegt, ist auch hier eine transparente Platte als Aufnahmeplatte eingefügt, die direkt oder über einen Halterahmen angesaugt wird. Eine solche Aufnahmeplatte ermöglicht insbesondere die Prüfung von abgedünnten Wafern, die sich andernfalls aufgrund ihrer geringen Dicke und der notwendigen Kontaktkräfte durch die aufliegenden Kontaktspitzen zumindest durchbiegen würden.
  • Es hat sich jedoch herausgestellt, dass insbesondere abgedünnte Wafer regelmäßig nicht plan sind und Unebenheiten aufweisen, die zumeist während ihrer Bearbeitung zum Abdünnen entstehen und mit mechanischem Stress innerhalb des Wafers verbunden sind.
  • In Verbindung mit einer nicht ausreichend planen Auflagefläche eines Chucks bilden sich infolge dessen lokal begrenzte Hohlräumen zwischen der Auflagefläche des Chucks und dem Testsubstrat, die während der Messung ein Zurückweichen des Testsubstrats während des Aufsetzens der Kontaktspitzen auf dem Testsubstrat verursachen. Infolge das Zurückweichens kann mitunter der Kontakt nicht oder nicht mit der erforderlichen Reproduzierbarkeit hergestellt werden, da nicht die erforderliche Kontaktkraft aufgebracht wird oder die Kontaktspitzen von den sehr kleinen Kontaktinseln rutschen. In extremen Fällen kann es auch zur Beschädigung des Testsubstrats kommen.
  • Bei verschiedenen Messungen wie beispielsweise einer Fehlersuche auf einem Wafer in einer Laboranlage ist es erwünscht, abgedünnte Wafer zu verwenden, um ein möglichst wenig verfälschtes optisches Signal zu erhalten oder um die optischen Eigenschaften von dünnem Silizium zu nutzen. Jedoch ist die Handhabung dünner Wafer und anderer dünner Testsubstrate aufgrund ihrer Bruchanfälligkeit insbesondere hinsichtlich ihrer Fixierung im Prober sehr schwierig.
  • Zusätzlich zu den Unebenheiten des Testsubstrats weisen auch Aufnahmeplatten Abweichungen von der planen Auflagefläche auf, da sie in den meisten Fällen leicht, meist im Bereich einiger 10 μm, gewölbt sind. Eine vollflächige Befestigung eines mechanisch gestressten Wafers könnte aufgrund dieser beiderseitigen Unebenheiten zu einer Schädigung der Bauelemente bis zum Bruch des Wafers führen oder würde zumindest eine möglichst großflächige Vakuumansaugung erfordern. Vakuumrillen oder andere Haltevorrichtungen in der Auflagefläche behindern jedoch wiederum die zweiseitige Zugänglichkeit des Wafers während der Messung.
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Chuck zur Aufnahme dünner Testsubstrate und ein Verfahren zur Fixierung solcher Testsubstrate auf dem Chuck anzugeben, die es gestattet, die dünnen Testsubstrate vollflächig zu halten und dabei eine beidseitige Inspektionsmöglichkeit des auf dem Chuck fixierten Testsubstrats bieten.
  • Erfindungsgemäß stellt die Verwendung einer konvex gekrümmten, d. h. sich in Richtung des aufgelegten Testsubstrats gleichmäßig gewölbten Auflagefläche eines Chucks eine Lösung dar. Entgegen den sonst üblichen Bemühungen, möglichst plane Auflageflächen zu verwenden, nutzt das erfindungsgemäße Verfahren zur Fixierung eines dünnen Testsubstrats und der dazu verwendete Chuck das, je nach Art des Testsubstrats unter schiedliche, elastische Verhalten eines dünnen Testsubstrats um das Testsubstrat durch die Befestigung in dessen Randbereich gewissermaßen über die Krümmung zu spannen. Durch die damit erzielte zumindest nahezu vollflächige Auflage des Testsubstrats und dessen Fixierung in dieser Position wird eine Beschädigung während der Messung vermieden.
  • Dünn im hier verwendeten Sinn ist ein Testsubstrat demnach dann, wenn es sich in Abhängigkeit von seinem Material und vom Krümmungsradius über die konvexe Krümmung spannen lässt, ohne zu brechen. Die Krümmung wird dabei stets sehr flach sein. Als Testsubstrate kommen damit Bauelemente in verschiedenen Formen und Materialien in Frage, neben Wafern z. B. auch vereinzelte, auf Trägersubstraten befestigte Bauelemente oder andere. Als Trägersubstrate können neben Wafern oder Kunststoffplatten unter anderem auch Folien mit unterschiedlichem elastischem Verhalten verwendet werden. Durch die gezielte Streckung und umfängliche Befestigung mit den geeigneten Haltemitteln werden die Unebenheiten des Testsubtrats beseitigt und das oben beschriebene Ausweichen des Testsubstrats bei Ausübung der Kontaktkraft durch die Kontaktspitzen vermieden. Damit kann neben der Verminderung des Bruchs insbesondere auch die Zuverlässigkeit der Kontaktierung verbessert werden.
  • Auf diese Weise ist es auch möglich für jeden Punkt des Testsubstrats und damit für alle Kontaktinseln in Abhängigkeit von der bekannten Lage auf der Krümmung und des bekannten Krümmungsradius das tatsächliche Höhenniveau für die Kontaktinseln genau zu ermitteln und der Bewegung von Chuck oder Kontaktspitzen zur Herstellung des Kontakts zugrunde zu legen.
  • In vorteilhafter Weise wird in einer Ausgestaltung des Chucks eine solche Krümmung verwendet, die größer ist als die Unebenheiten des Testsubstrats. Da diese von Testsubstrat zu Testsubstrat schwanken kann, insbesondere bei mehrachsigen Spannungszuständen im Testsubstrat, wird die Krümmung durch eine auswechselbare Aufnahmeplatte hergestellt. Damit kann zumindest in definierten Bereichen die Krümmung den Unebenheiten angepasst werden.
  • Eine möglichst vollflächige Auflage des Testsubstrats auf der konvex gekrümmten Auflagefläche wird dann erzielt, wenn das Testsubstrat nur in einem schmalen Randbereich gehalten wird, beispielsweise durch eine Vakuumansaugung in diesem Bereich oder eine mechanische Klemmung. Wird die Vakuumansaugung zur Fixierung des Testsubstrats verwendet, kann die vollflächige Ansaugung ohne Hohlräume oder Lufteinschlüsse durch die konvexe Krümmung unterstützt werden. Denn infolge der Krümmung wird ein Testsubstrat zunächst nur auf dem Scheitel der Wölbung aufliegen und infolge des Ansaugens vom Randbereich her wird sich das Vakuum unter dem Testsubstrat vom Zentrum her nach außen sukzessive aufbauen und dabei die Luft zwischen Auflageplatte und Testsubstrat nach außen verdrängen.
  • Aufgrund der Halterung des Testsubstrats in einem schmalen Randbereich wird der Randbereich der Auflagefläche nur geringfügig breiter sein als der Randbereich des aufliegenden Testsubstrats. Gleichzeitig ist mit der Halterung lediglich im Randbereich auch eine beidseitige optische Zugänglichkeit des Testsubstrats bei der Verwendung eines dafür jeweils geeigneten Chucks oder dessen Aufnahmeplatte möglich.
  • Für die optische Zugänglichkeit werden wie eingangs be schrieben zumindest abschnittsweise, für die verwendete elektromagnetische Strahlung transparente Auflageflächen verwendet, wobei als optische Signale elektromagnetische Strahlung verschiedener Wellenlänge bezeichnet sein soll, ohne Beschränkung auf sichtbares Licht. Folglich ist auch infrarote oder ultraviolette Strahlung umfasst.
  • Sofern in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die umfängliche Befestigung des Testsubstrats mittels Vakuumansaugung realisiert wird, kann eine Vakuumrille im Randbereich dadurch bereitgestellt werden, dass eine Auflagefläche als zweigeteilte Aufnahmeplatte ausgeführt wird, und zwar durch einen plattenförmigen Substratträger, welche in einem Rahmen eingelegt wird. Der Rahmen weist in dem Bereich, in welchem der Substratträger an den Rahmen grenzt, eine umlaufende Vertiefung, beispielsweise eine Phase auf.
  • Um diese Vertiefung im Rahmen als Vakuumrille verwenden zu können, schließen Rahmen und Substratträger vakuumdicht aneinander, ist die Vertiefung mit einer Vakuumquelle verbunden und wird der Substratträger einschließlich passendem Rahmen so groß gewählt, dass das Testsubstrat über die Vertiefung hinaus ragt und auf dem umgebenden Rahmen aufliegt. Auf diese Weise verschließt das Testsubstrat die Vakuumrille, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Da ein Testsubstrat lediglich mit seinem Randbereich auf dem Rahmen aufliegt, ist es für die beabsichtigte Wirkung unerheblich, ob nur der Substratträger oder der Substratträger gemeinsam mit dem Rahmen die konvexe Krümmung bilden.
  • Es ist selbstverständlich, dass in beiden Fällen der Rand des Substratträgers und zumindest der an die Vertiefung anschließende Rand des Rahmens zumindest nahezu in einer Ebene liegen, um gemeinsam als Auflagefläche zu dienen. Da jedoch die umlaufende Vertiefung in jedem Fall einen senkrechten Sprung in der Fläche verhindert, werden geringfügige Abweichungen in der Ebene durch die Vertiefung auf die Breite der Vertiefung gestreckt. Um diesen Effekt zu verstärken, kann die Vertiefung auch im Substratträger z. B. als Phase fortgesetzt werden. Eine solche Ausgestaltung kann mit einem möglichen Höhensprung, beispielsweise durch Herstellungstoleranzen oder voneinander abweichendes thermischen Ausdehnungsverhalten beider Komponenten während der Messung korrelieren.
  • Von Vorteil ist die zweigeteilte Gestaltung der Aufnahmeplatte auch für die Anpassung des Substratträgers an verschiedene Messaufgaben, beispielsweise hinsichtlich der Wellenlänge eines optischen Signals oder der Anpassung mechanischen oder thermischen Verhaltens der Komponenten des Chucks oder der Aufnahmeplatte während verschiedener Messungen.
  • Selbstverständlich kann eine derart gestaltete Aufnahmeplatte mit mechanischen Haltemitteln verwendet werden, die im Bereich außerhalb der Vertiefung angeordnet sind. In diesem Fall kann eine Vertiefung im Übergangsbereich zwischen Rahmen und Substratträger der Vermeidung von senkrechten Höhensprüngen in der Auflagefläche und dadurch der Verminderung von mechanischem Stress dienen.
  • Da ein senkrechter Höhensprung in der beschriebenen zweigeteilten Ausführung einer Aufnahmeplatte des Chucks vermieden wird, kann in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ein Höhensprung beidseitig der Vertiefung bewusst eingefügt werden, um die Auflage des Testsubstrats im Randbereich zu verbessern und so eine Vakuumrille sicher zu verschießen oder die Halterung durch mechanische Klemmmittel zu verbessern. Dazu wird das Höhenniveau des Substratträgers niedriger eingestellt als das des Rahmens.
  • Ein solcher Chuck kann in den bekannten Probern zur Prüfung von Testsubstraten eingesetzt werden, indem die Aufnahme und Fixierung des Testsubstrats wie nachfolgend beschrieben erfolgt und anschließend die Messungen wie gewohnt durchgeführt werden. Aufgrund der beschriebenen möglichen Gestaltungen des Chucks sind sowohl die Kontaktierung der Kontaktinseln als auch der Empfang oder die Einspeisung optischer Signale von beiden Seiten des Testsubstrats möglich. Dazu werden Kontaktspitzen und/oder Beobachtungseinheiten und/oder Emissionsquellen für optische Signale unterhalb und/oder oberhalb des Testsubstrats im Prober angeordnet.
  • Häufig weisen Aufnahmeplatten in verwendeten Probern bereits herstellungsbedingt eine Wölbung auf, so dass mit der Prüfung der Wölbung der Aufnahmeplatte und mit deren Auflegen auf den Chuck mit einer solchen Ausrichtung, dass sich die konvexe Wölbung nach oben und damit zum Testsubstrat erstreckt, in Verbindung mit der Fixierung des Testsubstrats lediglich in seinem Randbereich die oben beschriebenen Vorteile nutzbar sind.
  • Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt in
  • 1 einen erfindungsgemäßen Chuck in Schnittdarstellung,
  • 2A und 2C Prober mit verschiedenen Anordnungen von Kontaktspitzen und Beobachtungseinheiten,
  • 3 eine Schnittdarstellung durch eine zweiteilige Aufnahmeplatte eines Chucks und
  • 4 einen Ausschnitt einer Aufnahmeplatte mit mechanischen Haltemitteln in perspektivischer Darstellung.
  • Der Chuck 1 gemäß 1 umfasst Bewegungseinheit 4, die Teil einer Positionierungseinrichtung eines Probers sein kann. Mit dieser Bewegungseinheit 4 ist ein Testsubstrat 2, vorliegend ein abgedünnter Wafer, welcher auf der Auflagefläche 5 aufgelegt ist, zumindest in X- und Y-Richtung zu bewegen und um seine Z-Achse um den Winkel Θ drehbar. In der dargestellten Ausführung ist mit der Bewegungseinheit 4 auch die Höhe der Auflagefläche 5 durch Bewegungen in Z-Richtung ausführbar. Mit dieser Bewegung wird üblicherweise eine finale Zustellbewegung zur Herstellung eines Kontakts zwischen den Kontaktinseln (nicht dargestellt) des Testsubstrats 2 und Kontaktspitzen (nicht dargestellt) ausgeführt.
  • Die Auflagefläche 5 ist ganzflächig konvex gewölbt. Das Testsubstrat 2 ist zentral auf der Auflagefläche 5 aufgelegt und bedeckt diese bis auf einen schmalen umgebenden Bereich. In der Auflagefläche 5 ist unter dem Randbereich des Testsubstrats 2 zentrisch eine umlaufende Vakuumrille 7 angeordnet. Die Vakuumrille 7 verläuft kreisförmig unter dem gesamten Randbereich des Testsubstrats 2 und ist zum Testsubstrat 2 hin offen. Die Vakuumrille ist über einen ringförmigen Hohlraum, der als Vakuumverteiler 8 dient, mit einem Vakuumanschluss 9 verbunden. Auf diese Weise ist eine gleichmäßige vollumfänglich Vakuumansaugung des Testsubstrats 2 möglich.
  • Zur Fixierung wird das Testsubstrat 2 auf dem Chuck 1 mittig und damit auf dem Scheitelpunkt der konvexen Krümmung der Auflagefläche 5 angeordnet. Anschließend wird das Testsub strat 2 mittels der Vakuumrille 7 angesaugt, indem die Vakuumrille 7 mit einer Vakuumquelle (nicht dargestellt) verbunden wird. Die Vakuumverteilung 8 gewährleistet dabei eine gleichmäßige Ansaugung, die sich aufgrund der konvex gekrümmten Auflagefläche vom aufliegenden Zentrum des Testsubstrats 2 zu seinem Rand hin fortsetzt. Der Krümmungsradius der Auflagefläche 5 ist sehr flach und derart bemessen, dass eine Ansaugung möglich ist und sich infolge dessen der abgedünnte Wafer vollflächig auf die Auflagefläche 5 auflegen kann ohne zu brechen.
  • Der verwendete Krümmungsradius hängt von sehr unterschiedlichen Faktoren ab und ist gegebenenfalls experimentell zu ermitteln oder zu optimieren. Als Einflussfaktoren sind beispielsweise die Dicke und das Material des Testsubstrats 2 zu nennen. Damit verbunden sind auch die inneren Spannungszustände des Testsubstrats 2 zu beachten, die häufig auch mehrachsig sein können. In Abhängigkeit von der Größe der Auflagefläche 5 des Chucks 1 hat sich beispielsweise ein Verhältnis der Höhendifferenz infolge der Krümmung zum Durchmesser der Auflagefläche 5 oder bei eckigen Auflageflächen 5 zu deren Diagonale im Bereich von 1:500 bis 1:10 000 ergeben. Andere Verhältnisse können sich in Abhängigkeit von obigen oder weiteren Faktoren als günstig erweisen.
  • Ein solcher Chuck 1 ist in einen Prober zur Messung von Testsubstraten 2 integrierbar oder ein im Prober vorhandener Chuck 1 ist durch Verwendung einer geeigneten, unten beschriebenen Aufnahmeplatte 20 konditionierbar. Der Prober gemäß der 2A bis 2C umfasst neben einem Chuck 1 eine Sondenhalterplatte 13, welche Sondenhalterungen 15, von denen beispielhaft nur eine dargestellt ist, trägt.
  • Zum Kontaktieren der Kontaktinseln des Testsubstrats 2 sind Kontaktspitzen 11 vorgesehen. Diese Kontaktspitzen 11 werden vor dem eigentlichen Testvorgang vormontiert. Grundsätzlich bestehen dabei zwei Möglichkeiten. Zum einen können die Kontaktspitzen 11 in Form von Testnadeln mit zugehörigen Nadelträgern ausgeführt sein, die dann mit einem Ende in Sondenhalterungen 15 fest gespannt werden. Die Sondenhalterungen 15 werden dann auf der Sondenhalterplatte 13 so montiert, dass die Nadeln der Kontaktspitzen 11 in dem Muster der Kontaktinseln auf dem zu messenden Testsubstrat 2 durch eine Öffnung in der Sondenhalterplatte 13 hindurch greifen.
  • Die andere, nicht dargestellte Möglichkeit zur Anordnung der Kontaktspitzen 11 besteht in so genannten Probecards, bei denen die Nadeln auf einer Karte bereits vormontiert sind und auf dieser Karte entsprechende elektrische Leiter und unter Umständen auch schon eine Elektronik, beispielsweise Verstärker, angeordnet sind. Diese Probecard wird sodann in die Sondenhalterplatte 13 zumeist mit einem Probecardadapter eingesetzt und befestigt und die Nadeln auf der Probecard dienen dann der Kontaktierung mit den Kontaktinseln auf dem Testsubstrat 2.
  • Die in den 2A bis 2C dargestellten Sondenhalterungen 15 umfassen Manipulatoren zur Bewegung der Kontaktspitzen 11. Die Bewegungseinheit 4 des Chucks 1 und die Manipulatoren der Sondenhalterungen 15 bilden eine Positionierungseinrichtung zur Positonierung von Testsubstrat 2 und Kontaktspitzen 11 relativ zueinander bis zur Herstellung des Kontakts. Bei der finalen Zustellbewegung zwischen Testsubstrat 2 und Kontaktspitzen 11 bis zu deren Auflage auf den Kontaktinseln wird der bekannte Krümmungsradius für jede Kontaktinsel zur Ermittlung der zu überwindenden Höhendifferenz berücksich tigt.
  • Diese Höhendifferenz ist entweder aus den bekannten Maßen der Auflagefläche rechnerisch zu ermitteln oder kann entsprechend der konkreten Situation, z. B. nach Montage der gekrümmten Aufnahmeplatte 20 auf dem Chuck 1, zu Beginn einer Messung experimentell ermittelt werden. Diese lokal unterschiedliche, bekannte Höhendifferenz ist für die Zustellbewegung mit der erforderlichen Präzision verwendbar, da ein auf dem erfindungsgemäßen Chuck 1 gehaltenes Testsubstrat 2 nicht infolge von Lufteinschlüssen zwischen Auflagefläche 5 und dem Testsubstrat 2 beim Aufsetzen der Kontaktspitzen 11 zurückweicht.
  • Da mit dem Aufspannen des Testsubstrats 2 auf die konvex gekrümmte Auflagefläche 5 wie oben beschrieben keine und nur unerhebliche Unebenheiten im Testsubstrat 2 verbleiben, kann die notwendige Zustellbewegung sehr genau rechnerisch ermittelt und ausgeführt werden.
  • Nach der Herstellung des Kontakts erfolgt die Messung des Testsubstrats 2, gegebenenfalls unter Beobachtung direkt auf das Testsubstrat 2 oder durch ein transparentes Testsubstrat 2 hindurch.
  • In 2A sind die Kontaktspitzen 11 oberhalb des Testsubstrats 2 angeordnet, so dass eine Kontaktierung auf der Vorderseite des Testsubstrats 2 erfolgen kann. Die Kontaktierung der Kontaktspitzen 11 auf den Kontaktinseln und die Messung werden mittels einer Beobachtungseinheit 17 inspiziert, die im Ausführungsbeispiel oberhalb des Testsubstrats 2 angeordnet ist. Alternativ kann anstelle der Beobachtungseinheit 17 auch eine Emissionsquelle 17 zur Beaufschlagung mit einem optischen Signal angeordnet sein.
  • Aufgrund der Ansaugung des Testsubstrats 2 auf der Auflagefläche 5 ist auch eine nach unten gerichtete Auflagefläche 5 des Chucks 1 möglich. In 2B wird solch eine Anordnung mit einer unterseitigen Kontaktierung und Beobachtung verbunden. Sofern eine transparente Auflagefläche 5, z. B. bei einer transparenten Chuckplatte verwendet wird, ist auch eine, Beobachtung durch das Testsubstrat 2 hindurch möglich (2C).
  • Die transparente Chuckplatte gemäß 2C ist im dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Aufnahmeplatte 20 realisiert, welche einen Rahmen 23 umfasst sowie einen Substratträger 21. Letzterer ist transparent und im Rahmen 23 derart angeordnet, dass beide Komponenten die Auflagefläche 5 bilden. 3 stellt eine solche Aufnahmeplatte vergrößert dar, so dass hinsichtlich der detaillierten Ausgestaltung auf die dortigen Darlegungen verwiesen wird. Die Auflageflächen 5 in 2A, 2B und 2C weisen eine konvexe Krümmung auf, was jedoch aufgrund des großen Krümmungsradius schwer zu erkennen ist. Diesbezüglich wird auf die Darlegungen zu 1 und 3 verwiesen.
  • In 2C ist eine Beobachtungseinheit oder Emissionsquelle 17 dargestellt, die oberhalb des Testsubstrats 2 angeordnet ist. Mit einer Beobachtungseinheit 17 können beispielsweise Effekte von der Rückseite des Testsubstrats 2 während der Messung beobachtet werden. Durch eine ergänzende, hier nicht dargestellte Anordnung einer zusätzlichen Beobachtungseinheit oder Emissionsquelle 17 unterhalb des Testsubstrats 2, die vergleichbar 2B auf dessen Vorderseite gerichtet ist, kann auch die Vorderseite inspiziert oder mit einem optischen Signal beaufschlagt werden.
  • Die Aufnahmeplatte 20 gemäß 3 umfasst einen Rahmen 23, mit dem die Aufnahmeplatte 20 auf einem Chuck (nicht dargestellt) montierbar ist und der die Haltemittel zur Fixierung des Testsubstrats 2 aufweist. In den Rahmen 23 ist ein Substratträger 21 eingelegt. Er besteht aus einem transparentem Material, beispielsweise Glas oder Silizium. Letzteres ist für Infrarotstrahlung transparent.
  • Die Oberseite des Substratträgers 21, auf welcher Testsubstrate fixiert werden, weist eine leichte konvexe Krümmung auf, die für die Aufnahme eines abgedünnten Wafers eine maximale Höhendifferenz zwischen ihrem Scheitelpunkt und dem Rand von weniger als einem Millimeter hat. Solche Krümmungsradien können bei der Herstellung von Platten aufgrund von Herstellungstoleranzen auftreten oder gezielt eingestellt sein. Bei anderen Testsubstraten können andere Krümmungsradien verwendet werden. Das Höhenniveau des Randbereichs des Substratträgers 21 ist auf jenes des Rahmens 23 angepasst. Die in 3 ersichtliche Differenz ist durch Passtoleranzen im Bereich von wenigen Hundertstel Millimetern bedingt und bewirkt aufgrund der sich an den Substratträger 21 umlaufend anschließenden Vertiefung 25 im Rahmen keinen oder nur geringen mechanischen Stress im Testsubstrat 2.
  • Die Vertiefung 25 im Rahmen 23, die sich an den den Substratträger aufnehmenden zentralen Durchgang 27 unmittelbar anschließt und so einen Sprung im zentralen Durchgang 27 bildet, bildet gemeinsam mit der Umfassungsfläche 22 des scheibenförmigen Substratträgers 21 eine Rille. Substratträger 21 und Rahmen 23 sind dicht miteinander verbunden, so dass diese Rille mit einem Vakuumanschluss (nicht dargestellt) verbunden und als Vakuumhaltemittel verwendet werden kann.
  • Das dünne Testsubstrat 2 wird mittig auf den Substratträger 21 und den Rahmen 23 aufgelegt, wobei es umlaufend über die Vertiefung 25 hinausragt. Durch Anlegen eines Vakuums an der Vertiefung 25 baut es sich zwischen Substratträger 21 und Testsubstrat 2 vom Zentrum her auf bis das Testsubstrat 2 vollflächig angesaugt ist und dabei die Vertiefung 25 verschließt.
  • In 4 wird eine vergleichbar aufgebaute Aufnahmeplatte perspektivisch dargestellt wie in 3. Sie unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen durch ergänzende mechanische Haltemittel 29, die ergänzend zur Vertiefung 25 außerhalb davon auf dem Rahmen 23 montiert sind und ein Testsubstrat (nicht dargestellt) von dessen Rand her greifen und fixieren. Diese mechanischen Haltemittel 29 sind anstelle oder ergänzend zur Vakuumsansaugung verwendbar.
    • 1
    Chuck
    2
    Testsubstrat
    4
    Bewegungseinheit
    5
    Auflagefläche
    7
    Vakuumrille
    8
    Vakuumverteiler
    9
    Vakuumanschluss
    11
    Kontaktspitze
    13
    Sondenhalterplatte
    15
    Sondenhalterung
    17
    Beobachtungseinheit, Emissionsquelle
    20
    Aufnahmeplatte
    21
    Substratträger
    22
    Umfassungsfläche
    23
    Rahmen
    25
    Vertiefung
    27
    Durchgang
    29
    mechanische Haltemittel
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - WO 2005/121824 A2 [0005]
    • - DE 2005006838 A1 [0006]

Claims (16)

  1. Chuck für die Aufnahme und Halterung von dünnen Testsubstraten (2) mit einer Auflagefläche (5), auf welcher ein Testsubstrat (2) auflegbar ist, und mit Haltemitteln zur Befestigung eines Testsubstrats (2) durch Vakuum oder mittels mechanischer Elemente, wobei die Haltemittel im Randbereich der Auflagefläche (5) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (5) eine konvexe Krümmung aufweist.
  2. Chuck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (5) zumindest abschnittsweise transparent ist.
  3. Chuck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die konvex gekrümmte Auflagefläche (5) in einer Oberfläche einer Aufnahmeplatte (20) ausgebildet ist und die Aufnahmeplatte (20) einen Rahmen (23) mit besagten Haltemitteln und einen im Rahmen (23) angeordneten Substratträger (21) umfasst, wobei der Rahmen (23) mit einer umlaufenden Vertiefung (25) an die Umfassungsfläche (22) des Substratträgers (21) anschließt und der Substratträger (21) so groß ist, dass der Rand des Testsubstrats (2) auch auf dem Rahmen (23) aufliegt.
  4. Chuck nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (25) mit einer Vakuumquelle verbunden ist zur Ansaugung des Testsubstrats (2).
  5. Chuck nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Substratträger (21) auswechselbar ist und eine solche Krümmung aufweist, die größer ist als die Unebenheiten des aufzulegenden Testsubstrats (2).
  6. Chuck nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Substratträger (21) zumindest abschnittsweise transparent ist.
  7. Chuck nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Auflagefläche (5) der Rand des Substratträgers (21) ein geringeres Höhenniveau aufweist als der Rahmen (23).
  8. Prober zum Messen von dünnen Testsubstraten (2) mit einem Chuck (1) zum Halten und Positionieren eines Testsubstrats (2), mit Kontaktspitzen (11) zur Kontaktierung von Kontaktinseln des Testsubstrats (2) und mit einer Positionierungsvorrichtung zur Positionierung des Testsubstrats (2) relativ zu den Kontaktspitzen (11), dadurch gekennzeichnet, dass der Chuck (1) einen Aufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.
  9. Prober nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beobachtungseinheit (17) und/oder eine Emissionsquelle (17) elektromagnetischer Strahlung angeordnet und auf das Testsubstrat (2) gerichtet ist.
  10. Verfahren zur Fixierung eines dünnen Testsubstrats (2) auf einem Chuck (1), welcher einer Aufnahmeplatte (20) mit einer Auflagefläche (5) zum Auflegen eines Testsubstrats (2) und Haltemitteln zur Befestigung eines Testsubstrats (2) durch Vakuum oder mittels mechanischer Elemente aufweist, wobei die Haltemittel im Randbereich der Auflagefläche (5) angeordnet sind, folgende Schritte umfassend: – anordnen einer Aufnahmeplatte (20) mit einer konvexen Krümmung auf dem Chuck (1), so dass das Testsubstrat (2) auf der konvex gekrümmten Auflagefläche (5) auflegbar ist, – auflegen des Testsubstrats (2) auf der Aufnahmeplatte (20) und – Fixierung des Testsubstrats (2) mittels der Haltemittel.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei eine solche Aufnahmeplatte (20) auf dem Chuck (1) angeordnet wird, deren Krümmung größer ist als Unebenheiten des aufgelegten Testsubstrats (2).
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei die Aufnahmeplatte (20) einen Rahmen (23) mit besagten Haltemitteln und einen im Rahmen (23) angeordneten Substratträger (21) umfasst und der Substratträger (21) derart im Rahmen (23) angeordnet wird, dass das Testsubstrat (2) auf der konvex gekrümmten Auflagefläche (5) auflegbar ist und wobei das Testsubstrat (2) zur Fixierung mittels einer Vertiefung (25) im Rahmen (23) angesaugt wird, welche an eine Vakuum quelle angeschlossen ist und an den Substratträger (21) umlaufend anschließt.
  13. Verfahren zur Messung eines dünnen Testsubstrats (2) in einem Prober, welcher einen Chuck (1) zum Halten eines Testsubstrats (2), Kontaktspitzen (11) zur Kontaktierung von Kontaktinseln des Testsubstrats (2) und eine Positionierungsvorrichtung zur Positionierung des Testsubstrats (2) relativ zu den Kontaktspitzen (11) aufweist, folgende Schritte umfassend: – fixieren des Testsubstrats (2) auf einem Chuck (1) nach einem der Verfahren gemäß Anspruch 11 bis 13, – Positionierung des Testsubstrats (2) und der Kontaktspitzen (11) relativ zueinander mittels der Positionierungsvorrichtung und – Kontaktierung der Kontaktinseln des Testsubstrats (2) durch die Kontaktspitzen (11) und Messung des Testsubstrats (2).
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die konvexe Krümmung für die Herstellung des Kontakts zwischen den Kontaktspitzen (11) und den Kontaktinseln rechnerisch und/oder durch Messung der Krümmung berücksichtigt wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei das Testsubstrat (2) während des Verfahrens mittels einer Beobachtungseinheit (17) inspiziert und/oder mit elektromagnetischer Strahlung einer Emissionsquelle (17) beaufschlagt wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Beobachtung und/oder Strahlungsbeaufschlagung von unterhalb und/oder von oberhalb des Testsubstrats (2) erfolgt.
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