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Die
Erfindung ist in dem Gebiet der Halbleiterwaferprüfung, und
insbesondere bezieht sie sich auf die Ausrichtung einer Sondenspitze
mit einem unter Test befindlichen Bauteil.
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Halbleiterwafer
durchlaufen im allgemeinen einen Prüfvorgang unter Verwendung einer
Sondenkarte, die mit leitenden Anschlussflächen auf der Oberseite der
IC Kontakt macht. Während
die Technologie fortschreitet, wird das Prüfen von Wafern wichtiger, um
ordnungsgemäße Designs
und eine annehmbare Ausbeute sicherzustellen. Während die Technik fortschreitet,
nimmt jedoch die Anzahl der Anschlussflächen zu, während die Größe der einzelnen
Anschlussflächen
und der Abstand zwischen den Anschlussflächen abnimmt. Dies macht es
sehr viel schwieriger, sicherzustellen, dass alle Kontakte auf der
Sondenkarte einen ordnungsgemäßen Kontakt
mit den entsprechenden Anschlussflächen machen.
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Bauteil-Testanschlussflächen sind
die oberste Schicht auf einem Chip. Techniken nach dem Stand der
Technik für
PTPA (Probe to Pad Alignment = Ausrichtung von Sonde zu Anschlussfläche) erfordern
eine ungehemmte Betrachtung solcher Anschlussflächen von der Rückseite
des Wafers aus und eine Infrarotkamera, um sie durch das Siliziumsubstrat
hindurch zu sehen. Moderne Herstellungstechniken für Halbleiter
platzieren jedoch viele Verbindungs-Metallschichten (soviel wie
10 oder mehr) zwischen den obersten und untersten Schichten in einem
Bauteil. Diese Anschlussschichten blockieren die Sichtbarkeit der
Test-Anschlussflächen
von unterhalb und machen solche existierenden Techniken somit ungeeignet.
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Die 1–3 zeigen
Anordnungen nach dem Stand der Technik für die Ausrichtung von Sondenspitzen.
In 1 wird ein Wafer 100 durch eine Halterung 105 gehalten,
die an einer X-Y-Plattform 110 befestigt
ist. Eine Kamera 115 ist ebenfalls an der X-Y-Plattform 110 befestigt.
Um die Ausrichtung durchzuführen,
wird die Plattform abgetastet, so dass die Kamera 115 Bilder
von den Sondenspitzen 120 der Sondenkarte 125 aufnehmen
kann. Das Bild wird dann verwendet, um eine Lagekarte der Orte der Spitzen
zu bilden. In 2 wird eine Infrarotkamera 215 verwendet,
um sowohl die Anschlussflächen 202 auf
dem Wafer 200 als auch die Sondenspitzen 220 der
Sondenkarte 225 abzulichten. Wie in 2 gezeigt
ist, ist die Kamera 215 in einer Position A auf die Ebene
fokussiert, wo die Anschlussflächen
sich befinden, so dass sie die Anschlussflächen 202 durch das
Siliziumwafer hindurch abbildet (folglich die Verwendung von Infrarot,
gegenüber
dem Silizium transparent ist). An einer Position B ist die Kamera 215 auf die
Ebene fokussiert, wo die Spitzen 220 liegen, so dass sie
die Spitzen 220 ebenfalls durch das Siliziumwafer hindurch
abbildet. Wenn keine oder nur sehr wenige Metallleitungen auf dem
Wafer ausgebildet sind, kann die IR Kamera sowohl die Anschlussflächen als
auch die Sondenspitze durch das Silizium hindurch abbilden. Dies
ist in 3 gezeigt, in der die Anschlussflächen als
Quadrate gezeigt sind, und die Sondenspitzen sind als rund gezeigt.
Wenn jedoch mehrere Schichten von Metallleitungen auf dem Wafer
hergestellt werden, hemmen die Leitungen den Durchblick der Kamera
und verhindern die Abbildung der Anschlussflächen und/oder der Sondenspitzen, so
dass eine ordnungsgemäße Ausrichtung
unter Verwendung dieser Technik nicht umgesetzt werden kann.
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Daher
sind eine neue Vorrichtung und Verfahren notwendig, um eine ordnungsgemäße Ausrichtung
der Sondenspitzen mit den Anschlussflächen selbst dann sicherzustellen,
wenn mehrere Schichten von Metallleitungen auf dem Wafer hergestellt
werden.
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Die
folgende Zusammenfassung ist aufgenommen, um ein grundlegendes Verständnis von
einigen Aspekten und Merkmalen der Erfindung zu geben. Diese Zusammenfassung
ist kein ausführlicher Überblick
der Erfindung und als solches ist sie nicht dafür gedacht, kritische oder Schlüsselelemente
der Erfindung speziell zu identifizieren oder den Schutzumfang der
Erfindung einzuschränken.
Ihr einziger Zweck ist es, einige Konzepte der Erfindung in einer vereinfachten
Form als Vorbemerkung zu der detaillierteren Beschreibung anzubieten,
die im folgenden gegeben wird.
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Ausführungsbeispiele
dieser Erfindung lösen das
Problem einer ordnungsgemäßen Ausrichtung von
Sondenspitzen mit Kontaktflächen,
wenn Metallleitungen den Blick durch das Silizium hemmen. Die Ausrichtung
von Sondenkartenspitzen mit Waferbauteil-Anschlussflächen unter
Verwendung von einer nach oben blickenden Kamera kann nicht durchgeführt werden,
wenn die Beobachtung der Spitzen und der Anschlussflächen aufgrund
der Sondenkartentechnologie und der Herstellungstechnologie von Halbleitern
mit mehreren Metallschichten gehemmt ist. Folglich werden verschiedene
Ausführungsbeispiele
beschrieben, die eine Kombination von Abbildungen des Sondenspitzenfeldes, von
Bauteilbildern und/oder einer überlagerten
Bauteil-CAD Lagekarte verwenden, um eine Ausrichtung in X, Y und
Theta (Drehung) zu erreichen. Gewisse Ausführungsbeispiele sind einfacher
gestaltet durch ein Untersystem mit einer nach oben blickenden Infrarotkamera
eines standardisierten Emissions- oder Laserprüfmikroskops.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
wird die CAD-Information des Bauteils einem aufgenommenen Bild des
tatsächlichen
Bauteils überlagert,
um die erforderliche Information über die Lage der Sondenspitze
zu liefern. Daher ist die herkömmliche
Betrachtung der obersten Schicht durch die Rückseite des Bauteils nicht
erforderlich. Diese Information über
das „virtuelle
Bauteil” wird
dann räumlich
mit der Information über
das Sondenspitzenfeld der Sondenkarte verglichen, die durch die
nach oben blickende Kamera aufgenommen wird, wenn das Wafer nicht vorhanden
ist. Anpassungsvorgänge
können
dann in Bezug auf die relativen Positionen des Wafers und der Sondenkarte
gemacht werden, bis die beiden in Ausrichtung gebracht sind.
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Gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel wird
eine hochauflösende
Kamera verwendet, um ein Bild der tatsächlichen Oberseite eines Bauteils
auf dem Wafer, das ausgerichtet werden soll, zu machen, wodurch
die Orte der Kontaktflächen
gezeigt wird. Die Kamera kann an einer beliebigen Stelle montiert
sein, die einen ungehemmten Blick auf die Oberseite des Wafers bietet.
Tatsächlich
ist es nicht erforderlich, dass die Kamera auf dem Testsystem montiert
ist, weil das Bild schließlich
durch das Testsystem manipuliert werden kann, so dass es nach Maßstab und
Position zu den rückseitigen
Bildern passt, die durch das IR-Mikroskopsystem in der Testvorrichtung
erzeugt worden sind. Sobald das Bild aufgenommen ist, kann es digital
im Bezug auf Maßstab, Drehlage,
Ausschnitt und anderweitig manipuliert werden, so dass es zu dem
rückseitigen
Bild des Bauteils passt, wie es von der aufwärtsblickenden IR-Kamera aufgenommen
wurde. Das Bild wird dann durscheinend gemacht und mit dem rückseitigen
Bild verschmolzen, um die beiden Bilder einander zu überlagern.
Mit anderen Worten wird das oberseitige Bild zu den Eckenmerkmalen
passend gemacht, die sowohl von der Oberseite als auch von der Rückseite des
Bauteils her sichtbar sind, und ein kombiniertes „virtuell
transparentes” Bauteilbild
wird erzeugt.
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Das „transparente” Merkmal
bezieht sich auf die Tatsache, dass ein normales Bild der Bauteil-Rückseite, wie es von einem IR-Mikroskop
aufgenommen wurde, keinen Blick durch das Bauteil bis zu seiner
Oberseite geben kann, weil die dazwischen liegenden Metallschichten
in der Halbleitervorrichtung das Bild undeutlich machen. Indem die
vorderseitigen und rückseitigen
Bilder zu einem einzigen Bild miteinander verschmolzen werden, erzeugen
wir ein Bild, das ähnlich
zu dem ist, welches zu sehen wäre,
wenn das Bauteil transparent wäre.
Weil dieses Bild auf tatsächlichen
Bildern des Bauteils, das ausgerichtet werden soll, basiert, kann
es in einem ordnungsgemäßen Wafertestverfahren
mit Ausrichtung von Sonde zu Anschlussfläche verwendet werden.
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Nach
einem noch anderen Ausführungsbeispiel
wird ein kombiniertes Bild aus Rückseite,
CAD und Oberseite erzeugt, um die Genauigkeit und den Wirkungsgrad
dieses Verfahrens zu verbessern. Wenn jedoch ein CAD-Design nicht
zur Verfügung steht,
kann das Verfahren ohne Überlagerung
des CAD-Designs
durchgeführt
werden.
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Die
beigefügten
Zeichnungen, die mit einbezogen werden und einen Teil dieser Beschreibung
bilden, zeigen beispielhaft die Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien
der Erfindung zu erläutern
und zu zeigen. Die Zeichnungen sind dazu gedacht, hauptsächliche
Merkmale der Ausführungsbeispiele
in einer schematischen Weise zu zeigen. Die Zeichnungen sind nicht
dazu gedacht, jedes Merkmal der tatsächlichen Ausführungsbeispiele
noch relative Dimensionen der gezeigten Elemente zu zeigen, und
sie sind nicht Maßstabsgerecht.
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1–3 zeigen
Anordnungen nach dem Stand der Technik für die Ausrichtung von Sondenspitzen.
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4 zeigt
eine allgemeine schematische Darstellung eines Testmikroskops, welches
zur Umsetzung der Ausführungsbeispiele
der Erfindung verwendet werden kann.
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5 ist
eine allgemeine schematische Darstellung, die die hauptsächlichen
Bestandteile eines Testmikroskops zeigen, das zur Umsetzung von
Ausführungsbeispielen
der Erfindung verwendet werden kann.
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6 zeigt
ein modernes Bauteil, wie es mit einem Infrarotmikroskop gesehen
wird.
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7 zeigt
ein Infrarotbild eines Bauteils, wobei die mit entsprechenden CAD-Designdaten
von einer CAD-Datenbank (5) genommen werden und dem Infrarotbild
unter Verwendung physischer Bauteilpositionen überlagert und damit ausgerichtet werden.
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8 zeigt
Sonden-Zielpositionen, die zum Vergleich mit einem Sondenspitzenfeld
identifiziert und hervorgehoben sind.
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9 zeigt
ein Bild eines Sondenspitzenfeldes, wie es mit einem Infrarotmikroskop
gesehen wird.
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10 zeigt
eine Sondenspitzenfeld-Position verglichen mit Sonden-Anschlussflächenstellen auf
dem Bauteil nach vollendeter Ausrichtung.
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11 zeigt
ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung zur Ausrichtung von Sondenkartenspitzen mit Kontakt-Anschlussflächen auf
einem Bauteil auf einem Wafer.
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12 zeigt
ein Ausführungsbeispiel,
das unter solchen Umständen
verwendet werden kann, um eine Ausrichtung ohne das Erfordernis
einer speziellen Kamera und einer optischen Anordnung zu erreichen,
um gleichzeitig Wafer-Bauteile und Sondenkarten zu betrachten.
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13 ist
ein Beispiel für
ein vorderseitiges Bild, das durchscheinend gemacht und mit dem
rückseitigen
Bild des Wafers verschmolzen ist.
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14 zeigt
ein Verfahren zur Ausrichtung der Sondenkartenspitzen mit den Anschlussflächen, wenn
keine CAD-Designdaten zur Verfügung
stehen.
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15 zeigt
ein anderes Ausführungsbeispiel,
gemäß dem, wenn
CAD-Designdaten zur Verfügung
stehen, sie zur Verifizierung der Genauigkeit bei der Auswahl der
Kontaktanschlussflächen
zur Ausrichtung verwendet werden.
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16 zeigt
ein Beispiel eines Bildes, das ausgewählte Kontakt-Anschlussflächen (die
von dem oberseitigen Bild sichtbar sind und die durch die CAD-Daten
bestätigt
wurden) zeigt, die zur Ausrichtung markiert sind.
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Verschiedene
Ausführungsbeispiele
der Erfindung liefern eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verschmelzen
von Wafer-Bauteilebildern von mehreren Quellen, um ein pseudotransparentes
Wafer- Bauteilebild
zu erzeugen, um die Ausrichtung der Waferbauteile mit den Wafer-Sondenkarten
zu erleichtern. Die erfindungsgemäße Technik ist auf alle Wafertypen
(einschließlich
Wafer mit mehreren Metallschichten, die eine IR-Mikroskopie durch
das Wafer hindurch hemmen) und Sondenkartentypen anwendbar (einschließlich vertikale „Kobra”-artige
Sondenkarten und andere Sondenkartentypen mit keiner zentralen Betrachtungsöffnung).
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Während die
Erfindung unter Verwendung einer Vielzahl von Anordnungen umgesetzt
werden kann, ist sie besonders vorteilhaft für die Verwendung bei Prüfmikroskopen,
beispielsweise Emissionsmikroskopen und Laserspannungs-Prüfgeräten, beispielsweise
bei MeridianTM WaferScan, das von DCG Systems
in Fremont erhältlich
ist. Daher werden verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung
als in solchen Systemen implementiert beschrieben.
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Eine
allgemeine, schematische Darstellung eines Prüfmikroskops, das zur Umsetzung
von Ausführungsbeispielen
der Erfindung verwendet werden kann, ist in 4 gezeigt.
Das in der Figur gezeigte System ist besonders geeignet für die Überprüfung von
Bauteilen auf Wafern auf Zeitsteuerung, Emissionversagen und andere
Merkmale, insbesondere von der Rückseite
her durch das Substrat. Das System ist gezeigt, wie es im Zusammenhang
mit einem im Handel erhältlichen,
automatisierten Prüfgerät 405 (automated
testing equipment = ATE) arbeitet. Das ATE 405 umfasst
im allgemeinen einen Controller, beispielsweise einen vorher programmierten Rechner 481 und
einen Testkopf 424, der eine Sondenkarte 425 aufweist,
die dazu verwendet wird, Signale (Vektoren), die von dem Controller 481 erzeugt werden,
an die unter Test befindliche Vorrichtung (device unter test = DUT – in diesem
Zusammenhang das ausgewählte
Bauteil auf dem Wafer) 410 in einer an sich bekannten Weise
abzugeben. Insbesondere wird das ATE 405 verwendet, um
Signale zu erzeugen, die das DUT 410 dazu anregt, verschiedene Aufgaben
auszuführen,
wie sie durch den Chipdesigner als Design vorgegeben sind, um den
Chip zu überprüfen und/oder
zu reparieren.
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In
dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der ATE-Testkopf 424 auf
der Oberseite einer gegen Schwingungen isolierten Testbank 415 platziert,
während
die Kammer 400, die die gesamte Optik, die Bilderfassung
und Abtastung des Mikroskopsystems beherbergt, darunter angeordnet
ist. Dies liefert einen außerordentlichen
Vorteil, da es ermöglicht,
dass das System mit jeglichem Typ und jeglicher Größe von ATE
verwendet werden kann, ohne dass eine Störung mit jeglichen Elementen
in der Kammer 400 stattfindet oder eine Modifikation davon gemacht
wird. Vielmehr wird das ATE verwendet, um das DUT von oben her zu
platzieren, so dass hierdurch die Optik über die Öffnung 485 sichtbar
ist. Eine Plattform innerhalb der Kammer 400 ermöglicht die
Platzierung der Aufnahmeoptik an beliebigen Stellen innerhalb der Öffnungen 485.
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5 ist
eine allgemeine, schematische Darstellung, die die hauptsächlichen
Komponenten eines Prüfmikroskops
zeigt, das zur Umsetzung von Ausführungsbeispielen der Erfindung
verwendet werden kann. In 5 stellen
gestrichelte Pfeile den optischen Weg dar, während ausgezogene Pfeile den elektronischen
Signalweg darstellen. Die optischen Wege, die durch gestrichelte
Linien dargestellt sind, werden im Allgemeinen unter Verwendung
von faseroptischen Kabeln hergestellt. Das Testsystem 500 umfasst
eine Laserlichtquelle, beispielsweise einen CW oder eine im Bezug
auf die Betriebsweise verriegelte Laserquelle (mode-locked laser
source = MLL) 510, eine optische Bank 512 und
eine Datenaufnahme- und Analyse-Vorrichtung 514. Die optische
Bank 512 umfasst Vorkehrungen zur Montage des Wafers 560 und
umfasst eine Strahloptik 525. Die Strahloptik kann verschiedene
Elemente umfassen, um den Strahl zu formen, allgemein dargestellt
als Strahl-Manipulationsoptik BMO (BMO = beam manipulation optics) 535,
und Elemente, um den Strahl auszurichten und/oder über das
DUT zu scannen, beispielsweise ein Laserscanmikroskop LSM 530.
Ein Rechner 540 oder eine andere Vorrichtung, beispielsweise
ein ATE, kann verwendet werden, um Strom und/oder Signale 542 an
das DUT 560 über
die Sondenkarte zu liefern, und er kann Trigger- und Taktsignale 544 an die
im Bezug auf den Betrieb verriegelte Laserquelle 510 und/oder
die Analysevorrichtung 514 liefern. Die Analysevorrichtung 514 umfasst
eine Arbeitsstation 570, die die Verfahrensschritte steuert
und Daten von der Signalaufnahmeplatine 550 und der optischen Bank
4 anzeigt.
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Im
Betrieb erzeugt der Rechner 540, der ein herkömmliches
ATE sein kann, Testvektoren, die elektrisch dem DUT 560 zugeführt werden.
Wenn eine Emissionsprüfung
durchgeführt
wird, sammelt die Optik das schwache Licht, das von den aktiven Bauteilen
auf dem DUT emittiert wird, und richtet das gesamte Licht auf den
Fotodetektor 536. Der Fotodetektor, beispielsweise eine
Lawinendurchbruchs-Fotodiode (APD), setzt das aufgesammelte Licht
in ein elektrisches Signal um, das an die Signalaufnahmeplatine
gesendet wird. Das Signal kann dann unter Verwendung des Rechners 570 analysiert
werden.
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Andererseits
sendet, wenn eine Laserprüfung
durchgeführt
wird, das ATE ein Synchronsignal 544 an die in ihrer Betriebsweise
verriegelte Laserquelle 510, die einen Laserstrahl emittiert.
Die Strahloptik 525 wird dann verwendet, um den Strahl
auszurichten, um verschiedene Positionen auf dem DUT zu beleuchten.
Der Strahl wird von dem DUT reflektiert, die Reflexion wird jedoch
durch die Antwort des DUT auf die Testvektoren 542 gestört. Diese
gestörte
Reflexion wird durch den Fotodetektor 536 detektiert, der
sie in ein Analogsignal umsetzt. Das Analogsignal wird durch die
Signalaufnahmeplatine 550 aufgenommen und dem Rechner 570 zugeführt, wo
es als Wellenform entsprechend der gestörten Reflexion von dem DUT
angezeigt wird. Durch Korelation der Zeitachse der Wellenform auf
die des ATE kann die Antwort des DUT analysiert werden.
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Wie
zu verstehen ist, müssen
die elektrischen Vektorsignale ordnungsgemäß an das DUT weitergegeben
werden, um die Systeme der 4 und 5 zu
betreiben. Zu diesem Zweck müssen die
Spitzen an den Sondenadapter genau auf den Anschlussflächen des
DUT platziert werden. Eine nicht ordnungsgemäße Ausrichtung kann unkorrekte Signale
verursachen oder, dass keine Signale an das DUT weitergegeben werden,
und sie kann das DUT oder die Spitzen beschädigen.
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Wenn
optische Prüfgeräte wie die
in den 4 und 5 gezeigten verwendet werden,
kann man den Laser des Prüfgerätes verwenden,
um ein Infrarotbild des DUT zu machen, beispielsweise durch scannen
des Lasers unter Verwendung des LSM. 6 zeigt
ein modernes Bauteil, wie es durch ein Infrarotmikroskop gesehen
wird. Wie ersichtlich ist, unterbinden die inneren Metallschichten
vollständig
jede Sicht auf die Sonden-Anschlussflächen oder die Sondenspitzen
oberhalb des Bauteils. Daher können
existierende Ausrichtungsverfahren, die auf einer Betrachtung sowohl
der Sonden-Anschlussflächen als
auch der Sondenspitzen beruhen, an diesem Bauteil nicht verwendet
werden.
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7 zeigt
das rückseitige
Infrarotbild des Bauteils mit entsprechenden CAD-Designdaten, die von
einer CAD-Datenbank (5) genommen sind und dem Infrarotbild
unter Verwendung physikalischer Bauteile Positionen überlagert
und damit ausgerichtet sind. In 7 zeigen
die Kreise die Positionen der Sonden-Anschlussflächen der obersten Schicht.
Die Kombination des Bauteilebildes, das durch die nach oben blickende
Kamera aufgenommen ist, und seines überlagerten CAD-Designes von einem „virtuellen” Bauteil,
kann mit dem physischen Sondenspitzenfeld verglichen werden. Dies überwindet
das Problem bei dem Versuch, ein Bild der Anschlussflächen durch
die blickhemmenden Metallschichten des DUT hindurch aufzunehmen.
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8 zeigt
die Testpositionen, die identifiziert und hervorgehoben sind, zum
Vergleich mit dem Sondenspitzenfeld. Das heißt, dass unter Verwendung des
virtuellen Bauteilebildes von 7 verschiedene
Testpunkte für
den nächsten
Schritt der Ausrichtung markiert werden. Das kann einfach dadurch
gemacht werden, dass eine Bedienungsperson auf den gewünschten
Testpunkt „zeigt
und klickt” unter
Verwendung einer Maus oder einer anderen Zeigereinrichtung, die
mit dem Rechner 570 gekoppelt ist. Es ist zu beachten,
dass nicht alle Testpunkte hervorgehoben werden müssen, sondern nur
ausreichend viele Testpunkte um die Erkennung von Ausrichtungsfehlern
in X-Y und Theta (Drehung) zu ermöglichen.
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9 zeigt
ein Bild eines Sondenspitzenfelds, wie es in einem Infrarotmikroskop
gesehen wird. Um dieses Bild zu erhalten, ist das Wafer zu einer
Parkposition bewegt worden, so dass ein ungehinderter Blick auf
das Sondenspitzenfeld zur Verfügung
steht. Sodann wird die Infrarotkamera verwendet, um ein Bild von
dem Sondenspitzenfeld zu erhalten. Die Wafer-Testpositionen, die
vorher identifiziert wurden, sind auf dem Bild zum Positionsvergleich
als überlagert
gezeigt. Die Sondenkarte wird dann in Theta-Richtung (Drehung) bewegt,
bis der Sondenkartenwinkel zu dem Waferwinkel passt. Das Wafer wird
dann in X und Y bewegt, bis seine Position zu der Position des Sondenspitzenfeldes
passt. 10 zeigt die Position des Sondenspitzenfelds
im Vergleich zu den Stellen der Sonden-Anschlussflächen auf
dem Bauteil, nachdem die Ausrichtung abgeschlossen ist.
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11 zeigt
ein Flussdiagramm für
ein Verfahren gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung zur Ausrichtung der Sondenkartenspitzen auf die Kontakt-Anschlussflächen eines
Bauteils auf einem Wafer. An einem Schritt 1100 wird das
Wafer in das System geladen, wobei das System eine Infrarot-Bilderzeugungseinrichtung
mit einem Blick auf die Rückseite
des Wafers hat. In diesem Zusammenhang bedeutet die Rückseite
die Oberfläche
gegenüber
der Oberfläche,
die die Kontakt-Anschlussflächen hat.
Wie im Bezug auf die 4 und 5 erläutert wurde,
werden die Laser- und Infrarotbilderzeugungsoptik so positioniert,
dass sie die Rückseite des
Wafers betrachten, da dies die Oberfläche ist, wo die Photonenemission
und die Laserprüfung
durchgeführt
werden kann. Wenn das Wafer geladen ist, wird die Infrarot-Bilderzeugungseinrichtung
verwendet, um das ausgewählte
Bauteil auf dem Wafer abzutasten, um ein Bild von der unteren Oberfläche des Wafers
zu erhalten.
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An
dem Schritt 1110 werden die CAD-Designdaten des Wafers
von einer CAD-Datenbank (siehe 5) geladen,
und die Daten werden mit dem Laserbild des Bauteils ausgerichtet
und eingestellt. Dies heißt,
dass verschiedene sichtbare Elemente des Laserbildes mit den CAD-Designdaten
ausgerichtet werden. Ein Beispiel ist in 7 gezeigt,
wo die Bauteileelemente als Rechtecke gezeigt sind. Die CAD-Daten
umfassen auch die Kontakt-Anschlussflächen, diese sind in 7 als
Kreise gezeigt. Da die CAD-Daten mit den tatsächlichen Bauteileelementen auf
dem Bauteil ausgerichtet werden, sollten die Orte der Kontakt-Anschlussflächen, die
von den CAD-Daten angegeben sind, auf die tatsächlichen Stellen der Kontakt-Anschlussflächen ausgerichtet
sein, obwohl die Kontakt-Anschlussflächen verdeckt und daher in dem
Infrarotbild nicht sichtbar sind.
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In
dem Schritt 1115 werden ausgewählte Kontakt-Anschlussflächen markiert
zur Abstimmung auf die Spitzen der Sondenkarte. Die Anschlussflächen können einfach
dadurch ausgewählt
werden, dass eine Bedienungsperson eine Zeigereinrichtung, beispielsweise
eine Maus, die auf die gewünschten Kontakt-Anschlussflächen klickt,
verwendet, wodurch diese Anschlussflächen für den Rechnerprozessor markiert
werden, der die grafischen Marken erzeugt, wie in 8 gezeigt
ist.
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In
dem Schritt 1120 wird das Wafer entnommen und geparkt,
beispielsweise auf den Parkstiften 426, so dass das nach
oben blickende Bilderzeugungsgerät
einen klaren Blick auf die Sondenkarte hat. An diesem Punkt kann
das Bild des Wafers von dem Bildschirm entfernt werden, wodurch
nur die Markierungen der Kontakt-Anschlussflächen übrig bleiben. An dem Schritt 1125 wird
das nach oben blickende Bilderzeugungsgerät verwendet, um die Sondenkarte
abzubilden. Das Bild der Sondenkarte wird dann über die Markierungen der Kontakt-Anschlussflächen überlagert,
und an dem Schritt 1130 wird das Bild überprüft, um zu sehen, ob die Spitzen
der Sondenkarte in ihrer Drehlage mit den Markierungen ausgerichtet
sind – siehe 9.
Wenn sie ausgerichtet sind, geht das Verfahren zu dem Schritt 1135 weiter, in
dem das Wafer geladen und, wenn erforderlich, in X-Y bewegt wird.
Andererseits, wenn an dem Schritt 1130 die Spitzen nicht
ausgerichtet sind, geht das Verfahren zu dem Schritt 1140 weiter,
in dem die Testplatine gedreht wird, bis die Resultate bei der Inspektion
in dem Schritt 1130 als Ergebnis eine Ausrichtung zeigen.
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Es
gibt Situationen, wo die CAD-Designinformation des Wafers nicht
zur Verfügung
steht. 12 zeigt ein Ausführungsbeispiel,
das unter solchen Umständen
verwendet werden kann, um eine Ausrichtung ohne das Erfordernis
für eine
spezielle Kamera oder eine optische Anordnung zu erreichen, um gleichzeitig
die Bauteile des Wafers und die Sondenkarte zu betrachten. Das System,
das in dem Ausführungsbeispiel
von 12 gezeigt ist, ist ähnlich zu dem, das in 4 gezeigt
ist, so dass ähnliche
Elemente mit ähnlichen
Bezugszeichen bezeichnet sind mit der Ausnahme, dass sie in der
12xx-Serie statt in der 4xx-Serie liegen. In dem Ausführungsbeispiel von 12 wird
eine hochauflösende
Kamera verwendet, um ein Bild der Oberseite des Wafers, d. h. der
Seite mit den Kontakt-Anschlussflächen, zu machen. Obwohl dies
nicht unbedingt erforderlich ist, ist eine telezentrische Abbildungskamera
besonders vorteilhaft für
dieses Ausführungsbeispiel,
um einen ordnungsgemäß maßstabgetreuen
Blick auf das gesamte Bauteil sicherzustellen, der keine Störung der Vergrößerung des
Bildes radial zu dem Zentrum des Bildes hat. Auch kann die Zoom-
und Fokuseinstellung nachgestellt werden, so dass ein Blickfeld über das
gesamte Bauteil erreicht werden kann.
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Sodann
wird die nach oben blickende Infrarotkamera des Testmikroskops verwendet,
um ein Bild von der Unterseite des Bauteils zu machen ähnlich zu
dem Bild, das in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel genommen wurde.
Das digitale Bild von der Oberseite wird dann digital auf Maßstab, Drehlage,
Bildausschnitt und anderweitig manipuliert, um es auf das rückseitige
Bild des Bauteils abzustimmen, das von der nach oben blickenden IR-Kamera
des Mikroskops aufgenommen wurde. Das Bild wird dann durchscheinend
gemacht und mit dem rückseitigen
Bild verschmolzen. Wie in 13 gezeigt
ist, zeigt das oberseitige Bild 1300 die Anschlussflächen 1310 und
einige andere Merkmale 1305. Das rückseitige Bild 1340 zeigt
einige Merkmale, die in dem oberseitigen Bild nicht sichtbar sind, aber
auch einige Merkmale 1315, die den Merkmalen 1305 entsprechen
und die in dem oberseitigen Bild sichtbar sind. Unter Verwendung
dieser Merkmale wird das oberseitige Bild maßstabgerecht gemacht und manipuliert,
so dass es zu der Größe und der Winkelposition
des rückseitigen
Bildes passt. Das oberseitige Bild wird dann geflippt und an das
rückseitige
Bild „gepinnt” unter
Verwendung der Merkmale, die sowohl auf dem oberseitigen als auch
auf dem rückseitigen
Bildern sichtbar sind, um ein kombiniertes Bild 1360 zu
liefern. Es heißt,
dass das oberseitige Bild an die Randmerkmale angepasst wird, die
sowohl von der Oberseite als auch von der Rückseite des Bauteils her sichtbar
sind, und das ein kombiniertes „virtuell-transparentes” Bild des
Bauteils erzeugt wird.
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Das
Merkmal „transparent” bezieht
sich auf die Tatsache, dass eine normale Bilderzeugung der Rückseite
des Bauteils, wie sie durch ein IR-Mikroskop aufgenommen wird, nicht
durch das Bauteil bis zu seiner Oberseite hindurch blicken kann,
weil die dazwischenliegenden Metallschichten in der Halbleitervorrichtung
das Bild abdecken. Indem die vorderseitigen und rückseitigen
Bilder in ein einziges Bild verschmolzen werden, wird ein Bild erzeugt,
das ähnlich
zu dem ist, was zu sehen wäre,
wenn das Bauteil transparent währe.
Da dieses Bild auf tatsächlichen Bildern
des Bauteils, das ausgerichtet werden soll, basiert, kann es nun
in einem Wafer-Prüfverfahren mit
Sonden-zu-Anschlussflächen-Ausrichtung
in der selben Weise verwendet werden, wie in dem vorhergehenden
Ausführungsbeispiel
unter Verwendung von CAD-Designdaten beschrieben wurden. Daher ist
keine CAD-Information des Bauteils erforderlich, um diese Technik
zu verwenden.
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14 zeigt
ein Verfahren zur Ausrichtung der Sondenkartenspitzen mit den Kontakt-Anschlussflächen, wenn
keine CAD-Designdaten zur Verfügung
stehen. An dem Schritt 1400 wird das Wafer in das System
geladen. In dem Schritt 1405 wird die Rückseite eines ausgewählten Bauteils
auf dem Wafer abgebildet unter Verwendung des Lasers und von Abbildungsoptiken
des Systems. An dem Schritt 1410 wird die Oberseite des
gleichen Bauteils unter Verwendung einer hochauflösenden Kamera abgelichtet.
Es ist zu beachten, dass die Reihenfolge der Schritte 1405 und 1410 umgedreht
werden kann. An dem Schritt 1415 wird das digitale Bild
der Oberseite digital manipuliert, so dass es der Größe des rückseitigen
Laserbildes entspricht und damit ausgerichtet ist, und es wird geflippt
und mit dem rückseitigen
Laserbild verschmolzen, um ein virtuell-transparentes Bild des Bauteils
zu erzeugen. An dem Schritt 1420 werden ausgewählte Kontakt-Anschlussflächen (die aus
dem oberseitigen Bild sichtbar sind) für die Ausrichtung markiert.
An dem Schritt 1425 wird das Wafer, beispielsweise auf
Parkstiften 1226, geparkt, und an dem Schnitt 1430 lichtet
das Laserabbildungssystem die Spitzen der Sondenkarte ab. An dem
Schritt 1435 wird überprüft, ob die
Spitzen mit den Markierungen der ausgewählten Kontakt-Anschlussflächen ausgerichtet
sind. Wenn dies zutrifft, wird das Wafer an dem Schritt 1440 erneut
geladen. Andererseits wird, wenn die Karte nicht ordnungsgemäß ausgerichtet
ist, die Sondenkarte an dem Schritt 1445 gedreht, und die
Ausrichtung wird überprüft, bis
die Karte ausgerichtet ist.
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15 zeigt
noch ein anderes Ausführungsbeispiel,
gemäß dem, wenn
CAD-Designdaten zur Verfügung
stehen, diese als Verifikation der Genauigkeit bei der Auswahl der
Kontakt-Anschlussflächen zum
Zwecke der Ausrichtung verwendet werden. In dem Schritt 1500 wird
das Wafer geladen, und in dem Schritt 1505 wird die Rückseite
eines ausgewählten Bauteils
unter Verwendung des Lasers und der Abbildungsoptik des Systems
abgelichtet. An dem Schritt 1510 wird die Oberseite des
gleichen Bauteils unter Verwendung einer hochauflösenden Kamera
abgelichtet. Es ist zu beachten, das die Reihenfolge der Schritte 1505 und 1510 umgekehrt
werden kann. An dem Schritt 1515 wird das digitale Bild
der Oberseite digital manipuliert, so dass es in der Größe zu dem Laserbild
der Rückseite
entspricht und damit ausgerichtet ist, und es wird geflippt und
mit dem Laserbild der Rückseite
verschmolzen, um ein virtuell-transparentes Bild des Bauteils zu
erzeugen. An dem Schritt 1520 werden die CAD-Designdaten über das
virtuell-transparente Bild überlagert,
um die Ausrichtung des oberseitigen Bildes mit dem rückseitigen
Bild zu bestätigen.
Wenn es Ungereimtheiten ergibt, wird das digitale oberseitige Bild
manipuliert, so dass es den CAD-Designdaten entspricht. An dem Schritt 1525 werden
ausgewählte
Kontakt-Anschlussflächen (sichtbar
auf dem oberseitigen Bild und bestätigt durch die CAD-Daten) zwecks
Ausrichtung markiert. Ein Beispiel für solch ein Bild ist in 16 gezeigt.
An dem Schritt 1530 wird das Wafer geparkt, und an dem
Schritt 1535 lichtet das Laserabbildungssystem die Spitzen
der Sondenkarte ab. An dem Schritt 1540 wird überprüft, ob die
Spitzen mit den Markierungen der ausgewählten Kontakt-Anschlussflächen ausgerichtet
sind. Wenn dies zutrifft, wird das Wafer an dem Schritt 1545 erneut
geladen. Andererseits, wenn die Karte nicht ordnungsgemäß ausgerichtet
ist, wird die Sondenkarte an dem Schritt 1550 gedreht und
die Ausrichtung wird überprüft, bis
die Karte ausgerichtet ist.
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Es
ist zu beachten, dass die Verfahren und Techniken, die hier beschrieben
sind, nicht inhärent mit
einer bestimmten Vorrichtung zusammenhängen und durch beliebige geeignete
Kombination von Komponenten umgesetzt werden können. Ferner können verschiedene
Arten von Allzweckgeräten entsprechend
der hier beschriebenen Lehre verwendet werden. Es kann sich auch
als vorteilhaft erweisen, spezielle Geräte zu konstruieren, um die
hier beschriebenen Verfahrensschritte auszuführen. Die vorliegende Erfindung
wurde im Zusammenhang mit speziellen Beispielen beschrieben, die
in jeglicher Hinsicht dafür
gedacht sind, erläuternd
statt einschränkend
zu sein. Die Durchschnittsfachleute werden erkennen, dass viele
unterschiedliche Kombinationen der Funktionselemente geeignet sind,
um die vorliegende Erfindung auszuführen. Darüber hinaus sind andere Ausführungen
der Erfindung für
die Durchschnittsfachleute aus der Betrachtung der Beschreibung
und der hier beschriebenen Ausführung der
Erfindung ersichtlich. Verschiedene Aspekte und/oder Komponenten
der beschriebenen Ausführungsbeispiele
können
für sich
oder in einer beliebigen Kombination in der jeweiligen Technik verwendet werden.
Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung und die Beispiele nur
als Ausführungsbeispiele
betrachtet werden, wobei der wahre Schutzumfang der Erfindung durch
die folgenden Ansprüche
angegeben wird.