DE102015109008A1

DE102015109008A1 - Sonden-Anschlussflächen-Qualifikation

Info

Publication number: DE102015109008A1
Application number: DE102015109008.2A
Authority: DE
Inventors: Ivan PENJOVIC; Josef Martin Paul HENNIG; Oliver Nagler
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2015-06-08
Filing date: 2015-06-08
Publication date: 2016-12-08
Anticipated expiration: 2035-06-09
Also published as: DE102015109008B4; US20160356844A1; US9885749B2

Abstract

Ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann Folgendes enthalten: Messen einer Kontaktkraft zwischen wenigstens einer Sonde und wenigstens einer Kontakt-Anschlussfläche für mehrere Sonden-Übersteuerungspositionen und Bestimmen einer Beziehung zwischen der Kontaktkraft und der Sonden-Übersteuerungsposition aus den gemessenen Kontaktkräften; Bestimmen eines ersten Bereichs in der Beziehung, der eine nichtlineare Abhängigkeit der Kontaktkraft von der Sonden-Übersteuerungsposition aufweist, und eines zweiten Bereichs, der eine lineare Abhängigkeit der Kontaktkraft von der Sonden-Übersteuerungsposition aufweist; und Bestimmen eines Prozessfensters für einen Anschlussflächenuntersuchungsprozess basierend auf dem bestimmten ersten Bereich und dem bestimmten zweiten Bereich.

Description

Technisches Gebiet
Verschiedene Ausführungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf die Wafer-Untersuchung und spezieller auf die Sondenkraftuntersuchung, die für die automatisierte Sonden-Anschlussflächen-Qualifikation verwendet wird.
Hintergrund
Integrierte Schaltungen (die außerdem als Dies oder Chips bezeichnet werden) werden typischerweise auf der Wafer-Ebene nach der Herstellung getestet (die sogenannte Wafer-”Untersuchung” oder kurz ”Untersuchung”). Während des Testens kann eine endgültige Anwendungsumgebung elektrisch simuliert werden. Zu diesem Zweck können die Dies auf einem Wafer mechanisch und elektrisch mit einer oder mehreren Sonden (z. B. einer Sondenkarte, die mehrere Sonden enthält) in Kontakt gebracht werden, um über die Sonden elektrische Signale hinein zu senden und auszulesen. Die Sonden können als Nadeln, z. B. Auslegernadeln, konfiguriert sein, die mit einer oder mehreren Kontakt-Anschlussflächen (die außerdem als Bond-Anschlussflächen oder kurz Anschlussflächen bezeichnet werden) der Dies in Kontakt gelangen können.
Neueste Chip-Herstellungstechniken tendieren dazu, die Kontakt-Anschlussflächen über den aktiven Bereichen der Chips anzuordnen, um Chip-Fläche einzusparen (was manchmal als PoAA-Konfiguration oder -Bauform (Anschlussfläche über aktivem Bereich) bezeichnet wird). Die Sonden (z. B. die Nadeln), die während der Wafer-Untersuchung mit den Anschlussflächen in Kontakt gelangen, üben mechanische Kräfte (Kontaktkräfte) auf die Anschlussflächen aus, die eine Beschädigung an den Anschlussflächen und/oder den Schichten unter den Anschlussflächen verursachen können. In einer Isolierschicht (z. B. einer Oxidschicht) unter einer Anschlussfläche können z. B. Risse auftreten, die wiederum Kurzschlüsse zwischen der Anschlussfläche und einer elektrisch leitfähigen Leitung unter der Anschlussfläche verursachen können.
Die herkömmlichen Verfahren zum Detektieren von Beschädigungen, die durch das Untersuchen verursacht werden, erfordern z. B. a) eine Messung der Anschlussflächeneindringtiefen (Scheuertiefen) mittels konfokaler Mikroskopie oder b) eine chemische Darstellung der getesteten Dies und eine nachfolgende optische Inspektion/Kontrolle bezüglich der Beschädigungen in der Isolierschicht (z. B. dem Oxid) unter den Anschlussflächen. Es kann sein, dass beide Verfahren manuell ausgeführt werden müssen (was einen beträchtlichen Aufwand erfordern kann und was teuer und unzuverlässig sein kann), wobei die Ergebnisse oft einer Interpretation zugänglich sein können. Die Untersuchungen mittels chemischer Darstellung können im Allgemeinen mehrere Tage bis Wochen erfordern oder können für einige Produkte nicht möglich sein.
Aufgrund des relativ hohen Aufwands, der mit den obenerwähnten herkömmlichen Verfahren verbunden ist, können die Prozessfenster oft nur mit einer relativ kleinen Anzahl von Parametervariationen bestimmt werden. Dies kann zu einer Überdimensionierung (z. B. bezüglich der Anschlussflächengeometrie, des Anschlussflächenmaterials, einer teuren Nadeltechnik) führen, um die notwendige Zuverlässigkeit zu garantieren. Außerdem kann eine optimale Lösung nicht systematisch gefunden werden.
Zusammenfassung
Ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann Folgendes enthalten: Messen einer Kontaktkraft zwischen wenigstens einer Sonde und wenigstens einer Kontakt-Anschlussfläche für mehrere Sonden-Übersteuerungspositionen und Bestimmen einer Beziehung zwischen der Kontaktkraft und der Sonden-Übersteuerungsposition aus den gemessenen Kontaktkräften; Bestimmen eines ersten Bereichs in der Beziehung, der eine nichtlineare Abhängigkeit der Kontaktkraft von der Sonden-Übersteuerungsposition aufweist, und eines zweiten Bereichs, der eine lineare Abhängigkeit der Kontaktkraft von der Sonden-Übersteuerungsposition aufweist; und Bestimmen eines Prozessfensters für einen Anschlussflächenuntersuchungsprozess basierend auf dem bestimmten ersten Bereich und dem bestimmten zweiten Bereich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen beziehen sich gleiche Bezugszeichen im Allgemeinen überall in den verschiedenen Ansichten auf die gleichen Teile. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht, wobei stattdessen die Betonung auf die Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung gelegt ist. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung bezüglich der folgenden Zeichnungen beschrieben, worin:
1 ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigt;
2 ein Verfahren zur Sondenkraft-Untersuchung gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigt;
3 ein Verfahren zur automatisierten Sonden-Anschlussflächen-Qualifikation gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigt;
4 ein automatisiertes Sonden-Anschlussflächen-Qualifikationsverfahren zur Wafer-Untersuchung gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigt;
5 eine Untersuchungsvorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigt;
6 eine Wafer-Testumgebung zum Veranschaulichen eines oder mehrerer Aspekte verschiedener Ausführungsformen zeigt;
7 eine schematische Ansicht eines Sonden-Anschlussflächen-Kontaktierungsprozesses zum Veranschaulichen eines oder mehrerer Aspekte verschiedener Ausführungsformen zeigt;
8 Ansichten einer Wafer-Oberfläche nach der Untersuchung zum Veranschaulichen eines oder mehrerer Aspekte verschiedener Ausführungsformen zeigt;
9 eine schematische Ansicht eines Sonden-Anschlussflächen-Kontaktierungsprozesses zum Veranschaulichen eines oder mehrerer Aspekte verschiedener Ausführungsformen zeigt;
10 eine graphische Darstellung zeigt, die eine Sondenkraft-Abhängigkeit von der Sonden-Übersteuerung zum Veranschaulichen eines oder mehrerer Aspekte verschiedener Ausführungsformen zeigt;
11A und 11B graphische Darstellungen zeigen, die die Abhängigkeiten der Auslegersondenkraft von der Sonden-Übersteuerung zum Veranschaulichen eines oder mehrerer Aspekte verschiedener Ausführungsformen zeigen;
12A und 12B graphische Darstellungen zeigen, die eine Prozedur einer linearen Kurvenanpassung zum Veranschaulichen eines oder mehrerer Aspekte verschiedener Ausführungsformen veranschaulichen;
13 graphische Darstellungen zeigt, die eine Definition eines linear-elastischen Deformationsbereichs gemäß einem Aspekt verschiedener Ausführungsformen veranschaulichen;
14 eine Tabelle entsprechend einem beispielhaften Messaufbau zum Veranschaulichen eines oder mehrerer Aspekte verschiedener Ausführungsformen zeigt;
15 eine graphische Darstellung zeigt, die Prozessfenster veranschaulicht, die durch ein automatisiertes Sonden-Anschlussflächen-Qualifikationsverfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen erhalten werden.
Beschreibung
Die folgende ausführliche Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen, die zur Veranschaulichung spezifische Einzelheiten und Ausführungsformen zeigen, in denen die Erfindung praktiziert werden kann.
Das Wort ”beispielhaft” wird hier verwendet, damit es ”dienend als ein Beispiel, ein Fall oder eine Veranschaulichung” bedeutet. Irgendeine Ausführungsform oder Bauform, die hier als ”beispielhaft” beschrieben ist, ist nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Ausführungsformen oder Bauformen auszulegen.
Das Wort ”über”, das bezüglich eines abgeschiedenen Materials verwendet wird, das ”über” einer Seite oder einer Oberfläche ausgebildet ist, kann hier verwendet werden, damit es bedeutet, dass das abgeschiedene Material ”direkt auf”, z. B. in direktem Kontakt mit der besagten Seite oder Oberfläche ausgebildet sein kann. Das Wort ”über”, das bezüglich eines abgeschiedenen Materials verwendet wird, das ”über” einer Seite oder einer Oberfläche ausgebildet ist, kann hier verwendet werden, damit es bedeutet, dass das abgeschiedene Material ”indirekt auf” der besagten Seite oder Oberfläche ausgebildet sein kann, wobei eine oder mehrere zusätzliche Schichten zwischen der besagten Seite oder Oberfläche und dem abgeschiedenen Material angeordnet sind.
Verschiedene Ausführungsformen stellen Verfahren und/oder Vorrichtungen bereit, die verwendet werden können, um die Wafer-Untersuchung hinsichtlich der Zuverlässigkeit zu verbessern.
Verschiedene Ausführungsformen stellen Verfahren und/oder Vorrichtungen bereit, die verwendet werden können, um eine Beschädigung an den Strukturen der integrierten Schaltungen (IC) zu verhindern oder zu verringern, die verursacht werden können, indem die Anschlussflächen mit den Sonden (z. B. den Sondennadeln, z. B. den Auslegernadeln) während eines Wafer-Tests in Kontakt gebracht werden.
Verschiedene Ausführungsformen stellen ein automatisiertes Qualifikationsverfahren für die Wafer-Untersuchung bereit. In einer oder mehrerer Ausführungsformen kann ein Prozessfenster für die zuverlässige Anschlussflächenuntersuchung mittels der Kraftmessungen bestimmt werden, die eine Kontaktkraft zwischen einer Sonde (z. B. einer Auslegernadelsonde) und einer Anschlussfläche für mehrere Sonden-Übersteuerungen messen und das gemessene Verhalten der Kontaktkraft analysieren.
Die Kraftmessung eines einzigen Kontaktierungsprozesses mit einer Untersuchungsnadel kann hauptsächlich durch die elastischen Eigenschaften der Nadel bestimmt sein und kann außerdem durch Verunreinigungseffekte durch Anschlussflächenreste beeinflusst sein. Die Änderung des Kraft-Übersteuerungs-Verhaltens (die Abhängigkeit der Kraft von der Sonden-Übersteuerung, mit anderen Worten, von dem Betrag der Bewegung der Sonde nach dem anfänglichen Aufsetzen der Sonde, z. B. der Nadelspitze) während der plastischen Deformation der Anschlussfläche kann im Vergleich zu der Kraft-Übersteuerungs-Eigenschaft der Nadel relativ klein sein, kann aber unter Verwendung einer statistischen Analyse sichtbar (detektierbar) sein.
In einer oder mehreren Ausführungsformen können die Messungen in einer randomisierten Weise ausgeführt werden, um die Wirkung einer kontinuierlichen Verunreinigung der Sonde (z. B. der Nadel) (d. h., der Verunreinigung der Sonde (z. B. der Nadel) mit Anschlussflächenmaterial, z. B. Aluminium im Fall einer Aluminium-Anschlussfläche) zu minimieren. In diesem Kontext kann ”randomisiert” z. B. den Fall enthalten, in dem die Kontakt-Anschlussflächen/Übersteuerungs-Paarungen zufällig gewählt sein können. Die Kontaktkräfte für verschiedene Sonden-Übersteuerungspositionen derselben Sonde können z. B. an verschiedenen Kontakt-Anschlussflächen in einer randomisierten Folge gemessen werden. Die Kontaktkraft einer ersten Sonden-Übersteuerungsposition (z₁) kann z. B. an einer ersten Kontakt-Anschlussfläche (oder an mehreren ersten Kontakt-Anschlussflächen, z. B. den Kontakt-Anschlussflächen in einer ersten Zeile oder Spalte einer Gitteranordnung von Anschlussflächen) gemessen werden, die Kontaktkraft für eine zweite Sonden-Übersteuerungsposition (z₂) kann an einer zweiten Kontakt-Anschlussfläche (oder an mehreren zweiten Kontakt-Anschlussflächen, z. B. den Kontakt-Anschlussflächen in einer zweiten Zeile oder Spalte der Gitteranordnung) gemessen werden, die Kontaktkraft für eine dritte Sonden-Übersteuerungsposition (z₃) kann an einer dritten Kontakt-Anschlussfläche (oder an mehreren dritten Kontakt-Anschlussflächen, z. B. den Kontakt-Anschlussflächen in einer dritten Zeile oder Spalte der Gitteranordnung) gemessen werden, usw. In einer oder mehreren Ausführungsformen können die erste Sonden-Übersteuerungsposition (z₁), die zweite Sonden-Übersteuerungsposition (z₂), die dritte Sonden-Übersteuerungsposition (z₃) usw. zufällig zwischen einer minimalen Sonden-Übersteuerungsposition (z_min) und einer maximalen Sonden-Übersteuerungsposition (z_max) gewählt werden. Mit anderen Worten, die Sonden-Übersteuerungspositionen z₁, z₂, z₃, ... können gemäß einigen Ausführungsformen eine Zufallsfolge von Positionen und nicht eine geordnete Folge von Positionen bilden.
Wie der Begriff ”Sonden-Übersteuerung” oder kurz ”Übersteuerung” hier verwendet wird, kann er sich z. B. auf den Betrag der Bewegung (der vertikalen Bewegung) der Sonde (oder wenigstens eines Abschnitts der Sonde) nach dem anfänglichen Aufsetzen der Sonde auf der Anschlussfläche beziehen. In dem Fall einer Auslegernadelsonde kann sich ”Sonden-Übersteuerung” auf den Betrag der Bewegung (der vertikalen Bewegung) der Auslegerbasis nach dem anfänglichen Aufsetzen der Nadelspitze auf der Anschlussfläche beziehen. In diesem Kontext kann sich ”vertikale Bewegung” auf eine Bewegung entlang einer Achse beziehen, die zu der Oberfläche der Anschlussfläche senkrecht oder wenigstens im Wesentlichen senkrecht ist (die sogenannte ”vertikale Achse”). Das anfängliche Aufsetzen der Sonde kann z. B. einer ”Übersteuerung” oder einer ”Übersteuerungsposition” von ”0” (null) entsprechen. Das Bewegen der Sonde (z. B. der Auslegerbasis) von dieser anfänglichen Position des Aufsetzens von ”0” weiter zur Anschlussfläche kann zu positiven Werten der Übersteuerung (positiven Übersteuerungspositionen) führen, z. B. +z μm, wobei ”z” eine positive reelle Zahl sein kann. Typische Sonden-Übersteuerungen oder -Übersteuerungspositionen können von 0 bis zu einigen zehn Mikrometern oder einigen hundert Mikrometern reichen, wobei jedoch andere Werte möglich sein können.
Wie der Begriff ”Sondenkontaktkraft” oder kurz ”Kontaktkraft” hier verwendet wird, kann er sich auf eine mechanische Kraft beziehen, die durch die Sonde (z. B. die Sondenspitze, z. B. die Nadelspitze) auf den Kontaktbereich einer Anschlussfläche bei einer von null verschiedenen Übersteuerung ausgeübt wird. Typische Kontaktkräfte zwischen den Sonden und den Anschlussflächen können z. B. in Abhängigkeit von der Sonden-Übersteuerung von 0 bis zu einigen hundert mN reichen. Spezifische Werte der Kontaktkräfte zwischen den Sonden und den Anschlussflächen können in Abhängigkeit von einer Anzahl von Parameter, wie z. B. der Form oder dem Material der Sonde, die die Federeigenschaften der Sonde (und folglich die Kontaktkraft) beeinflussen können, und/oder der Form oder dem Material der Anschlussfläche, etwas variieren. Sonden, die z. B. eine Legierung aus Wolfram (W) und Rhenium (Re) enthalten, können ein quantitativ verschiedenes Sondenkraftverhalten als Sonden, die eine Legierung aus Kupfer (Cu) und Beryllium (Be) enthalten, (oder Sonden, die aus einem noch anderen Material (noch anderen Materialien) hergestellt sind) aufweisen, wobei Auslegersonden, die einen kleineren Spitzendurchmesser aufweisen, ein quantitativ anderes Sondenkraftverhalten als Auslegersonden, die einen größeren Spitzendurchmesser aufweisen, aufweisen können. Für jede Sonden-Anschlussflächen-Kombination nimmt jedoch die Sonden-Kontaktkraft im Allgemeinen bei zunehmender Sonden-Übersteuerung wenigstens innerhalb eines bestimmten Bereichs der Übersteuerungen zu. Mit anderen Worten, das qualitative Sondenkraftverhalten kann von den Sonden und/oder den Anschlussflächen unabhängig sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann dieses qualitative Sondenkraftverhalten analysiert werden, wobei aus dem Sondenkraftverhalten abgeleitet werden kann, ob eine Sondenbewegung ausschließlich elastisch ist oder eine elastisch-plastische Bewegung ist.
Verschiedene Ausführungsformen stellen Verfahren und/oder Vorrichtungen bereit, die verwendet werden können, um ein Prozessfenster für die zuverlässige Wafer-Untersuchung zu bestimmen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Prozessfenster für verschiedene Kombinationen der Sonde und der Anschlussfläche, z. B. für eine Wolfram-Auslegersonde (W-Auslegersonde), die verwendet wird, um mit einer Kupfer-Anschlussfläche (Cu-Anschlussfläche) in Kontakt zu gelangen, bestimmt werden, um nur ein mögliches Beispiel zu nennen. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Prozessfenster für eine gegebene Anzahl von Sonden-Aufsetzvorgängen einen Bereich von Sonden-Übersteuerungen definieren, in dem die Sonde ”sicher” arbeiten kann, z. B. ohne Gefahr zu laufen, die Anschlussfläche zu durchstechen und/oder Risse in einer Schicht unter der Anschlussfläche zu verursachen. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Prozessfenster für einen gegebenen Wert der Sonden-Übersteuerung eine maximale Anzahl von Sonden-Aufsetzvorgängen definieren, die an derselben Anschlussfläche ”sicher” ausgeführt werden können, z. B. abermals ohne Gefahr zu laufen, die Anschlussfläche zu durchstechen und/oder Risse in einer Schicht unter der Anschlussfläche zu verursachen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Restdicke einer Kontakt-Anschlussfläche durch eine Analyse der Kraftmessungen während eines Untersuchungsprozesses abgeleitet werden. Der statistische Aufwand kann relativ hoch sein. Das Verfahren kann jedoch in einer automatisierten Weise innerhalb mehrerer Stunden ausgeführt werden, um ein vollständiges Prozessfenster mit den Parametern für eine zuverlässige Untersuchung zu erhalten. Eine nachfolgende optische Inspektion und eine Auswertung durch einen Fachmann können nicht erforderlich sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ermöglicht eine Unterscheidung zwischen einer elastisch-plastischen Deformation und eine ausschließlich elastischen Deformation durch Kraftmessungen während des Untersuchungsprozesses Schlussfolgerungen bezüglich qualitätsrelevanter Beschädigungen. Falls die Analyse einer Kraftmessung keine Zeichen einer plastischen Deformation einer Anschlussfläche zeigt, kann die berührende Sonde (z. B. die Nadel) die Anschlussfläche bereits vollständig durchstochen haben. Dies repräsentiert ein Qualitätsproblem, was unter Verwendung herkömmlicher Verfahren, wie z. B. der optischen Inspektion durch konfokale Mikroskopie, schwierig zuverlässig nachzuweisen sein kann und/oder einen hohen Aufwand erfordern kann, um es zuverlässig nachzuweisen.
Die Verfahren gemäß den verschiedenen Ausführungsformen können für die Qualifikation einer Nadel-Anschlussflächen-Paarung vor einem Produktivitätstest dienen. Die Charakterisierung kann in Abhängigkeit von einem Bewegungsweg (einer Übersteuerung) und einer Anzahl von Kontaktierungen (einer Anzahl von Aufsetzvorgängen) mit einer einzigen Nadel-(Sonden-)Karte automatisch ausgeführt werden. Im Ergebnis kann ein Prozessfenster für eine zuverlässige Untersuchung (bei einer vorhandenen Anschlussflächen-Restdicke) bereitgestellt werden, in dem die Toleranzen für eine Sondenkarte (mit mehreren Nadeln) gemäß einigen Ausführungsformen außerdem enthalten sein können. Alternativ kann die Charakterisierung außerdem unter Verwendung einer Sondenkarte mit mehreren Sonden (z. B. Nadeln) ausgeführt werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Nadel-Anschlussflächen-Paarungen variiert werden, z. B. hinsichtlich der Nadel- und/oder Anschlussflächen-Materialien. Die Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen können für die Qualifikation in einem Produktivitätstest angewendet werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Qualifikation in einem Produktivitäts-Untersucher ausgeführt werden. Vor dem Beginn eines tatsächlichen Wafer-Tests kann z. B. durch die Integration eines Kraftmessfutters in einer Untersuchungsvorrichtung (einem ”Untersucher”) ein Eich-Wafer eingesetzt werden, um ein zuverlässiges Prozessfenster für die angewendete Sondenkarten-Anschlussflächen-Paarung (die Kombination aus einer Sondenkarte und einer Anschlussfläche) zu bestimmen. Die Untersuchungsvorrichtungen (die Untersucher) für die Kraftmessfunktionalität sind bereits vorhanden. Folglich kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen das Verfahren mittels Software (z. B. eines Software-Upgrades) in derartigen Untersuchungsvorrichtungen (Untersuchern) implementiert werden. Mit anderen Worten, verschiedene Ausführungsformen können mit vorhandener Hardware, z. B. über ein Software-Upgrade eines Untersuchers, verwendet werden.
1 zeigt ein Verfahren 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
In 102 kann für mehrere Sonden-Übersteuerungspositionen eine Kontaktkraft zwischen wenigstens einer Sonde und wenigstens einer Kontakt-Anschlussfläche gemessen werden. Mit anderen Worten, die Kontaktkraft kann für jede Sonden-Übersteuerungsposition wenigstens einmal gemessen werden, wobei folglich mehrere Messwerte erhalten werden. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Anzahl der Sonden-Übersteuerungspositionen, für die die Kontaktkraft gemessen werden kann, z. B. größer als oder gleich 10, z. B. größer als oder gleich 20, z. B. größer als oder gleich 50, z. B. größer als oder gleich 100 oder noch mehr sein. In einer oder mehreren Ausführungsformen können die Sonden-Übersteuerungspositionen von einer minimalen Sonden-Übersteuerungsposition, z. B. 5 μm in einer Ausführungsform (wobei jedoch andere Werte ebenso möglich sein können), bis zu einer maximalen Sonden-Übersteuerungsposition, z. B. 100 μm in einer Ausführungsform (wobei jedoch andere Werte ebenso möglich sein können), reichen.
In 104 kann eine Beziehung zwischen der Kontaktkraft und der Sonden-Übersteuerungsposition aus den gemessenen Kontaktkräften bestimmt werden. Die Beziehung kann z. B. als eine graphische Darstellung oder eine Kurve in einer graphischen Darstellung dargestellt werden.
In 106 können ein erster Bereich, der eine nichtlineare Abhängigkeit der Kontaktkraft von der Sonden-Übersteuerungsposition aufweist, und ein zweiter Bereich, der eine lineare Abhängigkeit der Kontaktkraft von der Sonden-Übersteuerungsposition aufweist, in der Beziehung bestimmt werden. Mit anderen Worten, die Beziehung zwischen der Kontaktkraft und der Sonden-Übersteuerungsposition (z. B. die graphische Darstellung oder die Kurve) kann einen nichtlinearen Bereich oder einen Bereich eines nichtlinearen Verhaltens (einen ersten Bereich) und einen linearen Bereich oder einen Bereich eines linearen Verhaltens (einen zweiten Bereich) enthalten. Mit noch anderen Worten, in dem ersten Bereich kann die Kontaktkraft nichtlinear von der Sonden-Übersteuerung abhängen, während in dem zweiten Bereich die Kontaktkraft linear von der Sonden-Übersteuerung abhängen kann.
In 108 kann ein Prozessfenster für einen Anschlussflächenuntersuchungsprozess basierend auf dem bestimmten ersten Bereich und dem bestimmten zweiten Bereich bestimmt werden. Das Prozessfenster kann z. B. einen Parameterbereich oder einen Bereich der Parameterwerte definieren, der für einen Anschlussflächenuntersuchungsprozess verwendet werden kann, um eine Beschädigung an einer oder mehrerer Schichten oder Strukturen, die sich unter der Anschlussfläche befinden, zu vermeiden. Der Parameterbereich kann z. B. eine maximale Sonden-Übersteuerungsposition für eine gegebene Anzahl von Sonden-Anschlussflächen-Kontaktierungen (Aufsetzvorgängen) und/oder eine maximale Anzahl von Sonden-Anschlussflächen-Kontaktierungen (Aufsetzvorgängen) für eine gegebene Sonden-Übersteuerungsposition definieren. Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren 100 ferner gemäß einer oder mehreren hier beschriebenen Ausführungsformen konfiguriert sein.
2 zeigt ein Verfahren 200 für eine Sondenkraftuntersuchung gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
In 202 können mehrere Sonden-Anschlussflächen-Kontaktierungsprozesse ausgeführt werden. Jeder Sonden-Anschlussflächen-Kontaktierungsprozess kann z. B. das Kontaktieren einer Anschlussfläche mit einer Sonde enthalten (mit anderen Worten, enthalten, die Sonde mit der Anschlussfläche in Kontakt zu bringen), z. B. das Kontaktieren einer Nadelspitze (z. B. einer Auslegernadelspitze) mit der Anschlussfläche, z. B. durch das Bewegen der Sonde zu der Anschlussfläche und/oder das Bewegen der Anschlussfläche zu der Sonde. Die Anschlussfläche kann z. B. einen Teil eines Chips sein, der Chip kann Teil eines Wafers sein, der Wafer kann über (z. B. auf) einer Wafer-Stützstruktur, z. B. einem Wafer-Futter, angeordnet sein und die Wafer-Stützstruktur (z. B. das Futter) mit dem Wafer kann zu der Sonde bewegt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Sonde (z. B. eine einzige Nadelsonde oder eine Sondenkarte, die eine oder mehrere Nadelsonden enthält) an einer Sondenstützstruktur befestigt sein, wobei die Sondenstützstruktur mit der Sonde zu der Anschlussfläche bewegt werden kann. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Bewegung der Wafer-Stützstruktur und/oder der Sondenstützstruktur entlang einer Richtung geschehen, die zu einer Oberfläche der Anschlussfläche(n) senkrecht oder wenigstens im Wesentlichen senkrecht ist.
In 204 können die Sonden-Anschlussflächen-Kontaktkräfte für mehrere Sonden-Übersteuerungspositionen, die während der mehreren Sonden-Anschlussflächen-Kontaktierungsprozesse angewendet werden, gemessen werden. Nach einem anfänglichen Aufsetzen einer Sonde auf einer Anschlussfläche kann z. B. eine Kontaktkraft zwischen der Sonde und der Anschlussfläche für eine oder mehrere verschiedene Übersteuerungspositionen der Sonde gemessen werden.
In 206 kann eine Beziehung zwischen den gemessenen Sonden-Anschlussflächen-Kontaktkräften und den angewendeten Sonden-Übersteuerungspositionen analysiert werden, um einen ersten Sonden-Anschlussflächen-Parameterbereich, in dem eine Anschlussfläche durch eine Sonde plastisch deformiert werden kann, und einen zweiten Sonden-Anschlussflächen-Parameterbereich, in dem die Sonde eine Beschädigung an einer Schicht unterhalb der Anschlussfläche verursachen kann, zu erhalten. Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren 200 gemäß einer oder mehreren hier beschriebenen Ausführungsformen konfiguriert sein.
3 zeigt ein Verfahren 300 für die automatisierte Sonden-Anschlussflächen-Qualifikation gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
In 302 können die Sonden-Anschlussflächen-Kontaktkräfte für mehrerer Sonden-Übersteuerungspositionen gemessen werden. Die Kontaktkräfte können z. B. unter Verwendung eines einzigen Nadelsondenwerkzeugs (z. B. eines einzigen Auslegernadelsondenwerkzeugs) gemessen werden. Die Kontaktkräfte für die mehreren Sonden-Übersteuerungspositionen können z. B. an mehreren verschiedenen Kontakt-Anschlussflächen gemessen werden. Alternativ können wenigstens einige der Kontaktkräfte an derselben Anschlussfläche, z. B. in verschiedenen Bereichen der Anschlussfläche, gemessen werden. Gemäß einigen Ausführungsformen kann z. B. eine ganze Seite oder Oberfläche eines Halbleiter-Werkstücks (z. B. eines Wafers) mit einer Metallisierung überzogen sein. In diesem Fall kann die Metallisierung, die die ganze Seite des Werkstücks (z. B. des Wafers) überzieht, als eine einzige Anschlussfläche betrachtet werden. Der Begriff ”Kontakt-Anschlussfläche” oder ”Anschlussfläche”, wie er überall in dieser Anmeldung verwendet wird, kann deshalb außerdem den obenerwähnten Fall enthalten, dass ein Werkstück (z. B. ein Wafer) überall mit einer Metallisierung überzogen ist.
In 304 können die gemessenen Sonden-Anschlussflächen-Kontaktkräfte analysiert werden, z. B. statistisch analysiert werden, um einen Parameterbereich für eine zuverlässige Anschlussflächenuntersuchung zu bestimmen. Das statistische Analysieren kann z. B. das Ausführen einer Kurvenanpassungsprozedur enthalten, um einen Bereich einer linearen Abhängigkeit der Kontaktkraft von der Sonden-Übersteuerungsposition zu identifizieren. Alternativ oder zusätzlich kann das Analysieren der gemessenen Sonden-Anschlussflächen-Kontaktkräfte z. B. das Bestimmen einer Beziehung f(z) zwischen der Sonden-Anschlussflächen-Kontaktkraft und der Sonden-Übersteuerung (z: Sonden-Übersteuerung; f: Funktion) und das Bestimmen der Ableitung (f' = df/dz) enthalten, um den Bereich der linearen Abhängigkeit der Kontaktkraft von der Sonden-Übersteuerungsposition zu identifizieren. Der Bereich der linearen Abhängigkeit kann z. B. in einem konstanten oder im Wesentlichen konstanten Wert der Ableitung widergespiegelt sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren 300 ferner gemäß einer oder mehreren hier beschriebenen Ausführungsformen konfiguriert sein.
4 zeigt ein automatisiertes Qualifikationsverfahren 400 für die Wafer-Untersuchung gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
In 402 können die Sonden-Anschlussflächen-Kontaktkräfte für mehrere Sonden-Übersteuerungspositionen gemessen werden.
In 404 können die gemessenen Sonden-Anschlussflächen-Kontaktkräfte statistisch analysiert werden, um die Parametergrenzen für einen Wafer-Untersuchungsprozess zu bestimmen.
Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren 400 ferner gemäß einer oder mehreren hier beschriebenen Ausführungsformen konfiguriert sein.
5 zeigt eine Untersuchungsvorrichtung 500 gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
Die Untersuchungsvorrichtung 500 kann eine Messvorrichtung 510 zum Messen einer Kontaktkraft zwischen wenigstens einer Sonde und wenigstens einer Kontakt-Anschlussfläche für mehrere Sonden-Übersteuerungspositionen enthalten.
Die Untersuchungsvorrichtung 500 kann außerdem eine Bestimmungsvorrichtung 520 zum Bestimmen einer Beziehung zwischen der Kontaktkraft und der Sonden-Übersteuerungsposition aus den gemessenen Kontaktkräften enthalten.
Die Untersuchungsvorrichtung 500 kann außerdem eine Bestimmungsvorrichtung 530 zum Bestimmen eines ersten Bereichs in der Beziehung, der eine nichtlineare Abhängigkeit der Kontaktkraft von der Sonden-Übersteuerungsposition aufweist, und eines zweiten Bereichs, der eine lineare Abhängigkeit der Kontaktkraft von der Sonden-Übersteuerungsposition aufweist, enthalten.
Die Untersuchungsvorrichtung 500 kann außerdem eine Bestimmungsvorrichtung 540 zum Bestimmen eines Prozessfensters für einen Anschlussflächenuntersuchungsprozess basierend auf dem bestimmten ersten Bereich und dem bestimmten zweiten Bereich enthalten.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann jede der Vorrichtungen 510 bis 540 als eine einzelne physikalische und/oder logische Entität (Einheit) konfiguriert sein. In einer oder mehreren Ausführungsformen können wenigstens zwei der Vorrichtungen 510 bis 540 als eine gemeinsame physikalische und/oder logische Entität (Einheit) konfiguriert und/oder in eine gemeinsame physikalische und/oder logische Entität (Einheit) eingebaut sein.
In einer oder mehreren Ausführungsformen können wenigstens zwei der Vorrichtungen 510 bis 540 z. B. zum Austauschen von Informationen, Daten und/oder Signalen elektrisch und/oder logisch aneinander gekoppelt sein, wie durch die Kopplung 550 gezeigt ist.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann wenigstens eine der Bestimmungsvorrichtungen 520 bis 540 als Software, z. B. ein Computercode, implementiert sein, die durch einen Prozessor verarbeitet werden kann. Die Untersuchungsvorrichtung 500 kann z. B. einen Speicher, der konfiguriert ist, den Computercode zu speichern, und einen Prozessor, der konfiguriert ist, den Computercode auszuführen, enthalten, wobei der Computercode Anweisungen zum Ausführen einer oder mehrerer (z. B. aller) Funktionalitäten der Bestimmungsvorrichtungen 520 bis 540 enthalten kann. Die Untersuchungsvorrichtung 500 kann z. B. ein Untersucher sein, der mit einer Sondenkraftmessfähigkeit (entsprechend der Messvorrichtung 510) ausgerüstet ist, wobei die Funktionalitäten wenigstens einer (z. B. aller) der bestimmenden Bestimmungsvorrichtungen 520 bis 540 als ein Software-Upgrade (z. B. ein Firmware-Upgrade) implementiert werden können, das z. B. in den Speicher und/oder den Prozessor des Untersuchers geladen werden kann. Das Software-Upgrade kann z. B. gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen in einem computerlesbaren Medium gespeichert sein.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Untersuchungsvorrichtung 500 eine Handhabungsvorrichtung zum mechanischen Handhaben eines Halbleiter-Werkstücks (z. B. eines Wafers, der mehrere Chips enthält, wobei jeder Chip eine oder mehrere Kontakt-Anschlussflächen enthält, die z. B. über einem aktiven Bereich des Chips angeordnet sind) und eine Testvorrichtung zum Ausführen des elektrischen Testens (z. B. der Untersuchung) an dem Werkstück (z. B. dem Wafer, z. B. zum Simulieren einer endgültigen Anwendungsumgebung, enthalten. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Testvorrichtung wenigstens eine der Messvorrichtung 510 und der Bestimmungsvorrichtungen 520 bis 540 enthalten.
6 zeigt eine Wafer-Testanordnung 600 zum Veranschaulichen eines oder mehrerer Aspekte verschiedener Ausführungsformen.
Die Testanordnung 600 kann eine Untersuchungsvorrichtung 601 enthalten. Die Untersuchungsvorrichtung 601 kann eine Handhabungsvorrichtung 601a zum mechanischen Handhaben eines Halbleiter-Werkstücks, wie z. B. eines Wafers 602, enthalten, wie gezeigt ist. Der Wafer 602 kann mehrere Chips enthalten. Jeder Chip kann eine oder mehrere Kontakt-Anschlussflächen enthalten. Die Untersuchungsvorrichtung 601 kann ferner eine Testvorrichtung (ein elektrisches Testgerät oder einen ”Tester”) 601b zum Testen der Chips auf dem Wafer 602 enthalten. Zu diesem Zweck kann die Untersuchungsvorrichtung 601 mit einer Sondenkarte 603 bereitgestellt sein, die eine oder mehrere Sonden, z. B. mehrere Auslegernadelsonden, enthält. Die Sondenkarte 603 kann eine Schnittstelle zwischen den Chips und der Testvorrichtung 601b in dem Test repräsentieren. Die Sonde(n), z. B. die Nadel(n), der Sondenkarte 603 können mit der (den) Anschlussfläche(n) der Chips, z. B. durch eine vertikale und/oder seitliche Bewegung des Wafers 602 und/oder der Sondenkarte 603 in Bezug aufeinander, in Kontakt gebracht werden, wobei elektrische Signale über die Sonden in die Chips gesendet und/oder aus den Chips gelesen werden können und durch die Testvorrichtung 610b analysiert werden können.
7 zeigt eine schematische Ansicht 700 eines Sonden-Anschlussflächen-Kontaktierungsprozesses zum Veranschaulichen eines oder mehrerer Aspekte verschiedener Ausführungsformen.
7 zeigt zwei Positionen 702a und 702b einer Auslegernadelsonde 701 während einer Sonden-Anschlussflächen-Kontaktierung. In einer ersten Position, 702a, hat eine Spitze 701a der Sonde 701 soeben die Oberfläche einer Anschlussfläche 702 berührt, wobei sie keine Kraft auf die Anschlussfläche 702 ausübt (oder nur eine minimale oder vernachlässigbare Kraft ausübt). Umgekehrt übt die Anschlussfläche 702 in diesem Zustand keine Kraft auf die Sonde 701 aus. Die erste Position 702a kann einer Sonden-Übersteuerung von ”0” (null) oder einer anfänglichen Berührungsposition entsprechen. An einer zweiten Position, 702b, die durch das Bewegen einer Basis 701b der Sonde 701 in der vertikalen Richtung (einer Richtung, die wenigstens im Wesentlichen zur Oberfläche der Anschlussfläche 702 senkrecht ist) weiter zur Anschlussfläche 702 (und/oder durch das Bewegen der Anschlussfläche 702 in der entgegengesetzten Richtung zur Sonde 701) erreicht werden kann, kann die Sonde 701 gebogen sein und kann die Sonde (oder die Spitze 701a der Sonde 701) eine Kraft auf die Anschlussfläche 702 ausüben. Umgekehrt kann die Anschlussfläche 702 eine Kraft mit der gleichen Größe, aber in der entgegengesetzten Richtung, gemäß dem dritten Newtonschen Bewegungsgesetz auf die Sonde 701 ausüben.
An der zweiten Position 702b kann die Basis 701b der Sonde 701 im Vergleich zu ihrem Ort an der ersten Position 702a vertikal verschoben sein, wobei die Spitze 701a der Sonde 701 horizontal (mit anderen Worten, seitlich oder parallel zur Oberfläche der Anschlussfläche) im Vergleich zu ihrem Ort an der ersten Position 702a verschoben sein kann. Die Kontaktkraft zwischen der Sonde 701 und der Anschlussfläche 702 an der zweiten Position 702b kann eine vertikale Komponente (Normalenkomponente), F_N, und eine horizontale Komponente (seitliche Komponente), F_L, enthalten, wie gezeigt ist. Die horizontale Komponente F_L kann auf die Reibung zwischen der Sondenspitze 701a und der Oberfläche der Anschlussfläche 702 zurückzuführen sein. Die zweite Position 702b kann einer von null verschiedenen Sonden-Übersteuerung entsprechen. Die Sonden-Übersteuerung kann als der Abstand z zwischen den beiden Positionen 702a und 702b der Basis 701b der Sonde 701 gegeben sein, wie durch den Pfeil 703 gezeigt ist. Die Kontaktkraft zwischen der Sonde 701 und der Anschlussfläche 702 nimmt im Allgemeinen bei zunehmender Sonden-Übersteuerung z (wenigstens innerhalb eines bestimmten Bereichs der Übersteuerungspositionen) zu.
8 zeigt eine Ansicht einer Wafer-Oberfläche nach der Untersuchung zum Veranschaulichen eines oder mehrerer Aspekte verschiedener Ausführungsformen.
Insbesondere zeigt 8 einen Wafer 801, der mehrere Dies (Chips) 802 enthält, wobei jeder Die 802 mehrere Kontakt-Anschlussflächen 803 und Schichten 804 integrierter Schaltungen (IC) unter den Anschlussflächen 803 enthält. Die Anschlussflächen 803 sind in einem Wafer-Untersuchungsprozess durch eine oder mehrere Sonden (z. B. Auslegernadelsonden, wie z. B. die in 7 gezeigte Sonde 701) ein oder mehrmals (d. h., bei einem oder mehreren Sonden-Aufsetzvorgängen) kontaktiert worden.
Wie in der vergrößerten Ansicht 805 einer Oberfläche einer Kontakt-Anschlussfläche 803, die durch die Analyse von Messungen mit konfokaler Mikroskopie erhalten worden ist, gesehen werden kann, ist die Oberfläche der Anschlussfläche durch die Sonden-Anschlussflächen-Kontaktierung(en) deformiert worden. Das heißt, die Dicke der Kontakt-Anschlussfläche 803 kann nicht länger homogen sein. Aufgrund einer Sonde (z. B. einer Nadel), die während der Untersuchung entlang der Oberfläche der Anschlussfläche scheuert, können Abschnitte der Kontakt-Anschlussfläche 803 dünner gemacht worden sein. Es kann sogar möglich sein, dass die Sonde die Anschlussfläche 803 durchstochen hat.
Die obenerwähnten Auswirkungen auf die Anschlussfläche 803 können eine kritische Beschädigung an der Anschlussfläche selbst und/oder an den IC-Schichten 804 darunter verursachen, die die Zuverlässigkeit des Dies 802 verschlechtern kann. Risse in einer Isolierschicht unter der Anschlussfläche 803 können z. B. Kurzschlüsse in dem Die 802 aufgrund dessen verursachen, dass das leitfähige Material (z. B. das Metall) der Anschlussfläche 803 und/oder einer leitfähigen Leitung darunter langsam durch die Risse wandert. Verschiedene hier beschriebene Ausführungsformen können Weisen bereitstellen, um eine derartige kritische Beschädigung bei der Anschlussflächenuntersuchung zu vermeiden.
9 zeigt eine schematische Ansicht 900 eines Sonden-Anschlussflächen-Kontaktierungsprozesses zum Veranschaulichen eines oder mehrerer Aspekte verschiedener Ausführungsformen.
Wie gezeigt ist, kann eine Sonde 901 zu einer Anschlussfläche 902 bewegt werden, die auf der Oberfläche eines Chips angeordnet ist, um mit der Anschlussfläche 902 in Kontakt zu gelangen (die durch den Pfeil 908 veranschaulichte vertikale Sondenbewegung). Die Anschlussfläche 902 kann sich z. B. über einem aktiven Bereich des Chips befinden, um Chip-Fläche einzusparen. Die Anschlussfläche 902 kann z. B. eine Bond-Anschlussfläche sein, die aus einem Metall oder einer Metalllegierung, wie z. B. Aluminium (Al), Kupfer (Cu), Gold (Au), einer Legierung, die eines oder mehrere der obenerwähnten Materialien, z. B. AlCu, enthält, oder dergleichen hergestellt ist. Die Sonde 902 kann z. B. eine Auslegernadelsonde sein, wie gezeigt ist, z. B. eine Sondenkarte, die mehrere Auslegemadelsonden enthält. Die Anschlussfläche 902 kann in einer Metallisierungsebene darunter (z. B. einer Kupfer- oder Aluminium-Metallisierung) mit einer Metallisierungsschicht 903 elektrisch verbunden sein. Eine weitere Metallisierungsschicht 906 kann in der gleichen Metallisierungsebene wie die Metallisierungsschicht 903 angeordnet sein und kann mit einer weiteren (nicht gezeigten) Anschlussfläche verbunden sein. Die Metallisierungsschichten 903 und 906 können durch eine Isolierung 904 (die z. B. fluoriertes Silicatglas, ein Dielektrikum mit niedrigem k oder irgendein anderes geeignetes Isolationsmaterial enthalten oder daraus hergestellt sein kann) elektrisch voneinander isoliert sein. Die Metallisierungsschicht 906 kann durch eine Isolierschicht 905, die zwischen der Anschlussfläche 902 und der Metallisierungsschicht 906 angeordnet ist, von der Anschlussfläche 902 elektrisch isoliert sein. Die Isolierschicht 905 kann z. B. eine Oxidschicht (z. B. eine SiO₂-Schicht) sein.
Sobald die Sonde 901 (z. B. die Auslegernadel) mit der Anschlussfläche 902 in Kontakt gelangt, kann eine Sonden-Anschlussflächen-Wechselwirkung (z. B. eine vertikale und/oder seitliche Verschiebung der Nadelspitze), die durch den Pfeil 907 in 9 repräsentiert ist, eine Deformation der Oberfläche der Anschlussfläche und/oder ein Scheuern des Materials der Anschlussfläche verursachen, wobei sie ferner die Bildung von Rissen in der Isolierschicht 905 unter der Anschlussfläche 902 verursachen kann. Das heißt, es können sich ein oder mehrere Risse 909 entwickeln und durch die Isolierschicht 905 erstrecken, wobei sich das leitfähige Material der Anschlussfläche 902 und/oder der Metallisierungsschicht 906 darunter durch den (die) Riss(e) 909 ausbreiten kann. Dies kann zu einem Kurzschluss zwischen der Anschlussfläche 902 und der Metallisierungsschicht 906 darunter führen, was eine Chip-Funktionalität verschlechtern oder den Chip sogar funktionsunfähig machen kann.
Die Wahrscheinlichkeit der Rissbildung kann unter anderem durch die Eigenschaften der Sondenkarte (z. B. die Sondentechnik, die Form der Spitze oder die Planarität der Nadel), die Eigenschaften des Wafers (z. B. die Materialeigenschaften, die Schichtdicke, das Layout, die Zwischenschichteffekte) und die Eigenschaften des Untersuchungsprozesses (z. B. die Übersteuerung/Sondenkraft, die Anzahl der Aufsetzvorgänge, das Reinigen) beeinflusst werden. Verschiedene hier beschriebene Ausführungsformen können Verfahren und/oder Vorrichtungen bereitstellen, um den Einfluss der Letzteren (d. h., der Eigenschaften des Untersuchungsprozesses) auf die Rissbildung auszuwerten und Prozessfenster für die sichere Anschlussflächenuntersuchung zu bestimmen, wenn die Ersteren (d. h., die Eigenschaften der Sondenkarte und die Wafer-Eigenschaften) gegeben sind.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann z. B. ein Prozessfenster zur zuverlässigen Anschlussflächen-Verarbeitung (z. B. hinsichtlich einer maximalen zulässigen Anzahl von Aufsetzvorgängen und/oder einer maximalen zulässigen Sonden-Übersteuerung) für eine gegebene Wafer-/Anschlussflächen-Konfiguration und einen gegebenen Untersuchungsprozess bestimmt werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann dies durch das Analysieren der Abhängigkeit der Sonden-Anschlussflächen-Kontaktkraft von der Sonden-Übersteuerung erreicht werden.
Ein Aspekt der verschiedenen Ausführungsformen kann darin gesehen werden, dass das Sondenkraftverhalten einen Übergang von einer nichtlinearen Abhängigkeit von der Sonden-Übersteuerung (in einem Bereich relativ niedriger Übersteuerungen) zu einer linearen Abhängigkeit von der Sonden-Übersteuerung (in einem Bereich relativ hoher Übersteuerungen) erfährt. Der Bereich der nichtlinearen Abhängigkeit kann einem Bereich einer plastischen Deformation der Anschlussfläche entsprechen, während der Bereich der linearen Abhängigkeit einem Bereich einer linear-elastischen Deformation entsprechen kann, in dem die Anschlussfläche bereits herunter zu einer kritischen Dicke dünner gemacht worden sein kann.
10 zeigt eine graphische Darstellung 1000, die eine Sondenkraftabhängigkeit von der Sonden-Übersteuerung zeigt, zum Veranschaulichen eines oder mehrerer Aspekte verschiedener Ausführungsformen.
In der graphischen Darstellung 1000 bezeichnet eine erste Achse 1001 die Sonden-Übersteuerung, während eine zweite Achse 1002 die Sondenkraft (die Kontaktkraft zwischen der Sonde und der Anschlussfläche, z. B. eine Normalenkomponente F_N der Kontaktkraft) bezeichnet. Die Sondenkräfte in Abhängigkeit von der Sonden-Übersteuerung sind für fünf Kontaktierungsprozesse/Aufsetzvorgänge gemessen worden und sind als die entsprechenden Kurven TD1, TD2, TD3, TD4 und TD5 graphisch dargestellt. Mit anderen Worten, die Kurve TD1 entspricht einem ersten Kontaktierungsprozess/Aufsetzen, die Kurve TD2 entspricht einem zweiten Kontaktierungsprozess/Aufsetzen, die Kurve TD3 entspricht einem dritten Kontaktierungsprozess/Aufsetzen, die Kurve TD4 entspricht einem vierten Kontaktierungsprozess/Aufsetzen und die Kurve TD5 entspricht einem fünften Kontaktierungsprozess/Aufsetzen. Die Kontaktierungsprozesse sind an fünf verschiedenen Anschlussflächen ausgeführt worden. Das heißt, der erste Kontaktierungsprozess/das erste Aufsetzen ist an einer ersten Anschlussfläche ausgeführt worden, der zweite Kontaktierungsprozess/das zweite Aufsetzen ist an einer zweiten Anschlussfläche ausgeführt worden, der dritte Kontaktierungsprozess/das dritte Aufsetzen ist an einer dritten Anschlussfläche ausgeführt worden, der vierte Kontaktierungsprozess/das vierte Aufsetzen ist an einer vierten Anschlussfläche ausgeführt worden und der fünfte Kontaktierungsprozess/das fünfte Aufsetzen ist an einer fünften Anschlussfläche ausgeführt worden.
Jeder Kontaktierungsprozess kann Folgendes enthalten: anfängliches Aufsetzen der Sonde auf der Oberfläche der Anschlussfläche (entsprechend einem Punkt ”A” in der graphischen Darstellung 1000), Vergrößern der Sonden-Übersteuerung und Messen entsprechender Sondenkräfte (die durch einen Pfeil ”a” in der graphischen Darstellung 1000 veranschaulicht sind) bis zu einer maximalen Übersteuerung (die einem Punkt ”B” in der graphischen Darstellung 1000 entspricht), abermaliges Verringern der Sonden-Übersteuerung und Messen der entsprechenden Sondenkräfte (die durch einen Pfeil ”b” in der graphischen Darstellung 1000 veranschaulicht sind) und zuletzt Abheben der Sonde von der Oberfläche der Anschlussfläche im Punkt ”A”.
Wie aus der graphischen Darstellung 1000 bemerkt werden kann, kann jedes Aufsetzen ein etwas anderes Kraft-Verschiebungs-Verhalten der Sonde aufweisen, das in den Kurven TD1 bis TD5, die etwas verschieden sind, widergespiegelt ist, wie durch den Pfeil 1003 in der graphischen Darstellung 1000 angegeben ist. Die Anschlussflächenreste (z. B. die Aluminiumreste im Fall von Aluminium-Anschlussflächen) von einer vorhergehenden Untersuchung können eine Unbestimmtheit in der Kraftmessung einer nachfolgenden Untersuchung verursachen.
Wie außerdem aus der graphischen Darstellung 1000 bemerkt werden kann, kann das Ziehen der Sonde zurück von der Anschlussfläche (der Bereich ”b” in der graphischen Darstellung 1000) zu einem anderen Kraft-/Übersteuerungsverhalten als das Schieben der Sonde zu der Anschlussfläche (der Bereich ”a” in der graphischen Darstellung 1000) führen.
Um den Unterschieden des Kraft-Verschiebungs-Verhaltens zwischen einzelnen Sonden-Anschlussflächen-Kontaktierungsprozessen Rechnung zu tragen und um statistisch signifikante Ergebnisse zu erhalten, kann eine große Anzahl von Messungen mit einem randomisiertem experimentellen Aufbau gemäß einigen Ausführungsformen ausgeführt werden. Gemäß einigen Ausführungsformen kann z. B. die Anzahl der Kontaktierungsprozesse (Aufsetzvorgänge) und/oder der Kraftmessungen, die für eine Sonden-Anschlussflächen-Qualifikation ausgeführt werden, größer als oder gleich 100, z. B. größer als oder gleich 500, z. B. größer als oder gleich 1000, z. B. größer als oder gleich 5000 oder noch mehr sein.
11A und 11B zeigen graphische Darstellungen 1100 bzw. 1150, die die Abhängigkeiten der Auslegersondenkraft von der Sonden-Übersteuerung zum Veranschaulichen eines oder mehrerer Aspekte verschiedener Ausführungsformen zeigen.
Die graphische Darstellung 1100 zeigt eine Abhängigkeit der Sondenkraft (der Normalkomponente der Kontaktkraft zwischen der Sonde und dem Substrat, die in der graphischen Darstellung 1100 als ”z”-Kraft bezeichnet ist) von der Sonden-Übersteuerung für eine Auslegersonde auf einem Glassubstrat als ein Vergleichsbeispiel. Die Sondenkräfte sind für mehrere diskrete Sonden-Übersteuerungspositionen zwischen einer minimalen Übersteuerung von 5 μm und einer maximalen Übersteuerung von 100 μm mit einer Übersteuerungsschrittgröße von 5 μm gemessen worden.
Wie aus der graphischen Darstellung 1100 bemerkt werden kann, kann das Kraft-Verschiebungs-Verhalten, das durch die graphische Darstellung 1101 repräsentiert ist, die die Werte 1101a enthält, der Sonde über den gesamten Bereich der Sonden-Übersteuerungsposition zwischen der minimalen Übersteuerung und der maximalen Übersteuerung im Wesentlichen linear sein. Die lineare Beziehung zwischen der gemessenen Kontaktkraft und der angewendeten Übersteuerung gibt an, dass über den gesamten Bereich der Übersteuerungspositionen eine linear-elastische Deformation der Sonde (d. h., ein elastisches Biegen der Auslegernadel) auftritt.
Die graphische Darstellung 1150 zeigt eine Abhängigkeit der Sondenkraft (der Normalenkomponente der Kontaktkraft zwischen der Sonde und der Anschlussfläche, die in der graphischen Darstellung 1150 als ”z”-Kraft bezeichnet ist) von der Sonden-Übersteuerung für eine Auslegersonde auf einer Aluminium-Anschlussfläche. Gemäß der gezeigten Ausführungsform sind die Sondenkräfte für mehrere diskrete Sonden-Übersteuerungspositionen zwischen einer minimalen Übersteuerung von 5 μm und einer maximalen Übersteuerung von 100 μm (Übersteuerungsschrittgröße von 5 μm) in einem randomisierten Messaufbau gemessen worden. Jeder Wert 1151a, der in der graphischen Darstellung 1150 gezeigt ist, ist durch das Mitteln mehrerer Kontaktierungsprozesse (Aufsetzvorgänge) erhalten worden.
Wie aus der graphischen Darstellung 1150 bemerkt werden kann, ändert sich das Kraft-Verschiebungs-Verhalten der Sonde, das durch die graphische Darstellung 1151 repräsentiert ist, die die Werte 1151a enthält, von einem nichtlinearen Verhalten (der Bereich 1152) bei zunehmender Sonden-Übersteuerung zu einem linearen Verhalten (der Bereich 1153). Das nichtlineare Untersuchungsverhalten in dem Bereich 1152 kann einer plastischen Deformation der Aluminium-Anschlussfläche durch die Sonde, einer Zunahme der Kontaktoberfläche und einer Zunahme der Reibung bei zunehmender Sonden-Übersteuerung entsprechen. Dies ist schematisch durch den Einschub 1154 in der graphischen Darstellung 1150 schematisch veranschaulicht, der die Spitze 1155 der Sonde an drei verschiedenen Orten auf der Anschlussfläche 1156, die drei verschiedenen Sonden-Übersteuerungen mit (von links nach rechts) zunehmender Größe entsprechen, zeigt. Wie gesehen werden kann, kann die Scheuertiefe der Sondenspitze 1155 mit zunehmender Sonden-Übersteuerung zunehmen. In diesem Kontext kann sich die ”Scheuertiefe” auf eine (von der Oberfläche der Anschlussfläche gemessene) Tiefe beziehen, bis zu der die Sondenspitze 1155 durch das Scheuern des Materials der Anschlussfläche 1156 in die Anschlussfläche 1156 eingedrungen ist.
Bei irgendeinem Schwellenwert der Übersteuerung, z. B. etwa 58 μm in dem gezeigten Beispiel (der genaue Wert kann von den Eigenschaften der speziellen Sonden-/Anschlussflächen-Konfiguration, einschließlich z. B. des Materials und/oder der Dicke der Anschlussfläche, des Materials und/oder der Form der Spitze der Sonde abhängen), kann sich das Untersuchungsverhalten zu dem linearen Untersuchungsverhalten (der Bereich 1153) ändern. Über dem Schwellenwert kann die Aluminium-Anschlussfläche beträchtlich dünner gemacht worden sein (oder die Sonde kann sogar die Anschlussfläche durchstochen haben), kann die Reibung zwischen der Sonde und der Anschlussfläche kontinuierlich (oder etwa konstant) sein und kann das lineare Untersuchungsverhalten einer linear-elastischen Deformation der Sonde entsprechen. Dies ist durch den Einschub 1157 in der graphischen Darstellung 1150 schematisch veranschaulicht, der die Spitze 1155 der Sonde an zwei verschiedenen Orten auf der Anschlussfläche 1156, die zwei verschiedenen Sonden-Übersteuerungen mit (von links nach rechts) zunehmender Größe entsprechen, zeigt. Wie in 1157 gesehen werden kann, kann eine verbleibende Dicke des Materials der Anschlussfläche zwischen der Sondenspitze 1155 und einer darunterliegenden Schicht 1158 (z. B. einer Isolierschicht, z. B. einer Oxidschicht) sehr klein sein, oder kann die Sondenspitze 1155 die Anschlussfläche 1156 sogar durchstochen haben. Mit anderen Worten, die Scheuertiefe kann gleich oder fast gleich der anfänglichen Dicke der Anschlussfläche werden.
Die graphische Darstellung 1150 basiert auf auf Aluminium-Anschlussflächen ausgeführten Messungen. Ähnliche graphische Darstellungen wie die graphische Darstellung 1150 können für andere Typen von Anschlussflächen, z. B. andere Typen von Metall-Anschlussflächen, z. B. Kupfer-Anschlussflächen, Aluminium-Kupfer-Anschlussflächen, Gold-Anschlussflächen oder andere, erhalten werden. Mit anderen Worten, das qualitative Verhalten der Abhängigkeit zwischen der Kontaktkraft und der Sonden-Übersteuerung kann ähnlich oder das gleiche wie in der graphischen Darstellung 1150 sein. Folglich kann es gemäß verschiedenen Ausführungsformen möglich sein, Kraft-Verschiebungs-Beziehungen für eine Vielfalt verschiedener Sonden-/Anschlussflächen-Konfigurationen zu erhalten, wobei es für jede Sonden-/Anschlussflächen-Konfiguration möglich sein kann, ein entsprechendes Prozessfenster für eine zuverlässige Anschlussflächenuntersuchung aus der erhaltenen Kraft-Verschiebungs-Beziehung zu bestimmen.
Um den linearen Bereich in der erhaltenen Kraft-Verschiebungs-Beziehung (z. B. den Bereich 1153 in der graphischen Darstellung 1150) zu identifizieren, kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen ein Kurvenanpassungsprozess ausgeführt werden, es kann z. B. eine lineare Kurvenanpassung unter Verwendung der Restanalyse als eine Validierungsprozedur gemäß einigen Ausführungsformen ausgeführt werden, wie im Folgenden beschrieben wird.
12A und 12B zeigen graphische Darstellungen, die eine lineare Kurvenanpassungsprozedur veranschaulichen, die an einer gemessenen Kraft-Verschiebungs-Beziehung ausgeführt wird, zum Veranschaulichen eines oder mehrerer Aspekte verschiedener Ausführungsformen.
Die graphische Darstellung 1200 in 12A zeigt eine graphische Darstellung 1201, die die Werte 1201a enthält, die eine Beziehung zwischen einer Sondenkraft (einer Kontaktkraft zwischen der Sonde und der Anschlussfläche) und der Sonden-Übersteuerung repräsentiert, die in einer ähnlichen Weise wie in der graphischen Darstellung 1150 erhalten worden sein kann. In einer ersten Iteration ist eine lineare Anpassungsoperation ausgeführt worden, die alle Werte 1201a der graphischen Darstellung 1201 berücksichtigt, was eine Anpassungskurve 1202 (eine Gerade) ergibt.
Um die Genauigkeit der linearen Anpassung zu validieren, kann eine Restanalyse ausgeführt werden. Die Reste (die Anpassungsabweichungen) 1204 der linearen Anpassung sind in der graphischen Darstellung 1203 gezeigt. Jeder Rest 1204 entspricht einem Unterschied zwischen einem Wert 1201a der Sondenkraft der graphischen Darstellung 1201 für eine spezielle Sonden-Übersteuerungsposition und dem entsprechenden Wert der Sondenkraft, der für diese Sonden-Übersteuerungsposition durch die Anpassungskurve 1202 gegeben ist.
Wie aus der graphischen Darstellung 1203 ersichtlich ist, nehmen die Reste 1204 bei zunehmender Sonden-Übersteuerung zuerst zu und nehmen dann abermals ab. Mit anderen Worten, die Reste 1204 zeigen eine Korrelation. Dies gibt an, dass die Anpassungskurve 1202 keine genaue Anpassung sein kann. Insbesondere kann dies angeben, dass die Anpassungskurve 1202 nicht nur auf den Werten 1201a in der graphischen Darstellung 1201, die zu einem Bereich des linearen Verhaltens der graphischen Darstellung 1201 gehören, sondern außerdem auf den Werten 1201a, die zu einem nichtlinearen Bereich der graphischen Darstellung 1201 gehören, basieren. Deshalb kann in einer zweiten Iteration die lineare Kurvenanpassung unter Berücksichtigung aller Werte 1201a der graphischen Darstellung 1201 mit Ausnahme des ersten (der einer Sonden-Übersteuerung von 5 μm entspricht) wiederholt werden, was eine modifizierte Anpassungskurve und entsprechende Reste ergibt. Diese Reste können abermals analysiert werden, wobei basierend auf dem Ergebnis der Analyse eine weitere Anpassungsiteration unter Berücksichtigung aller Werte 1201a der graphischen Darstellung 1201 mit Ausnahme der ersten beiden (die einer Übersteuerung von 5 μm und 10 μm entsprechen) ausgeführt werden kann, was eine weitere modifizierte Anpassungskurve und entsprechende Reste ergibt, die abermals analysiert werden können. Dieser Prozess kann wiederholt werden, bis die Analyse der Reste angibt, dass die erhaltene lineare Anpassung von einer ausreichenden Genauigkeit sein kann.
Die graphische Darstellung 1250 in 12B zeigt abermals die graphische Darstellung 1201, die die Werte 1201a enthält, die die gemessene Sondenkraft-/Übersteuerungs-Beziehung repräsentieren. Ferner ist die Anpassungskurve 1252 gezeigt, die durch lineare Anpassung unter Berücksichtigung nur der höchsten sieben Werte der graphischen Darstellung 1201 (d. h., die Werte für Sonden-Übersteuerungspositionen von 70 μm bis 100 μm) erhalten wird. Die graphische Darstellung 1253 zeigt die für die lineare Anpassung erhaltenen Reste 1254. Wie gesehen werden kann, erscheinen die Reste 1254 unkorreliert. Dies gibt an, dass die lineare Anpassung von ausreichender Genauigkeit sein kann. Deshalb kann ein Bereich des linearen Verhaltens der Sondenkraft (der linear-elastische Bereich) in diesem Fall durch den Bereich 1256 zwischen den beiden gestrichelten Linien in der graphischen Darstellung 1250 einschließlich der Sonden-Übersteuerungspositionen von 70 μm bis 100 μm gegeben sein, während die Sonden-Übersteuerungen, die kleiner als 70 μm sind, einem Bereich 1255 des nichtlinearen Sondenkraftverhaltens (z. B. einem Bereich der plastischen Deformationen der Anschlussfläche) entsprechen können.
Folglich kann es gemäß verschiedenen Ausführungsformen möglich sein, einen ersten Bereich des nichtlinearen Sondenkraftverhaltens (der z. B. einem Bereich entspricht, in dem die Anschlussfläche durch die Sonde plastisch deformiert werden kann) und einen zweiten Bereich des linearen Sondenkraftverhaltens (der z. B. einem Bereich der linearen elastischen Deformation der Sonde, z. B. einem Bereich mit beträchtlich verringerter Dicke der Anschlussfläche oder einer sogar vollständig durchstochenen Anschlussfläche, entspricht) unter Verwendung einer statistischen Analyse (z. B. einer linearen Kurvenanpassung) der gemessenen Sondenkräfte (der Kontaktkräfte zwischen der Sonde und der Anschlussfläche) zu bestimmen. Dieser Prozess kann für eine Vielfalt verschiedener Sonden-/Anschlussflächen-Konfigurationen (z. B. verschiedener Anschlussflächen- und/oder Sondenmaterialien) ausgeführt werden.
Basierend auf dem bestimmten ersten Bereich und dem bestimmten zweiten Bereich kann es möglich sein, ein Prozessfenster für die zuverlässige Wafer-Untersuchung zu bestimmen. In der Ausführungsform nach 12B kann z. B. ein Bereich der ”sicheren” Sonden-Übersteuerungen in einem Wafer-Untersuchungsprozess, z. B. der Sonden-Übersteuerungen, die nicht zu einer kritischen Beschädigung der Anschlussfläche und/oder der Schichten unter der Anschlussfläche (z. B. zu Rissen in den Isolierschichten unter der Anschlussfläche) führen können, durch den Bereich 1255 in der graphischen Darstellung 1250 gegeben sein. Folglich kann der Wafer-Untersuchungsprozess so konfiguriert sein, dass eine maximale Sonden-Übersteuerung in dem Wafer-Untersuchungsprozess kleiner als oder gleich etwa 70 μm in dieser Ausführungsform (z. B. kleiner als oder gleich etwa 70 μm minus irgendeine zusätzliche Sicherheitstoleranz/irgendein zusätzlicher Sicherheitsspielraum gemäß einigen Ausführungsformen) sein kann.
13 zeigt die graphischen Darstellungen 1300 und 1350, die die Definition eines Bereichs der linear-elastischen Deformation gemäß einem Aspekt verschiedener Ausführungsformen veranschaulichen.
Die graphische Darstellung 1300 zeigt ein gemessenes Sondenkraft-Verschiebungs-Verhalten, das durch die graphische Darstellung 1301, die die Werte 1301a enthält, repräsentiert ist, für eine Messung mit einer Auslegersonde an einer Aluminium-Kupfer-Anschlussfläche. Jeder Wert 1301a wurde durch das Mitteln von fünf Kraftmessungen auf fünf verschiedenen Anschlussflächen für die jeweilige Sonden-Übersteuerungsposition erhalten. Die Kurve 1302 wurde durch eine lineare Anpassung erhalten, z. B. in einer ähnlichen Weise, wie hier oben im Zusammenhang mit den 12A und 12B beschrieben worden ist. Außerdem wurden die Scheuertiefen der Sonde für jede Sonden-Übersteuerungsposition gemessen und als die Werte 1320 in der graphischen Darstellung 1300 graphisch dargestellt. Wie aus der graphischen Darstellung 1300 gesehen werden kann, konvergiert beim Vergrößern der Sonden-Übersteuerung das Sondenkraft-Verschiebungs-Verhalten 1301 gegen das lineare elastische Untersuchungsverhalten, wobei außerdem die Scheuertiefe (mit anderen Worten, die Eindringtiefe) der Sonde (in diesem Beispiel auf einem Wert nah bei 1 μm, der durch die gestrichelte Linie 1303 angegeben ist) gesättigt sein kann.
Die graphische Darstellung 1300 zeigt veranschaulichend, dass beim Übergang der Sondenkraft-Kurve (die graphische Darstellung 1301) zum linearen Verhalten außerdem die gemessene Sonden-Eindringtiefe (die Scheuertiefe) gesättigt ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist es folglich möglich, ein gefährliches Durchstechen der Anschlussfläche nur mittels Kraftmessungen zu bestimmen.
Die graphische Darstellung 1350 zeigt, wie der lineare Bereich gemäß einigen Ausführungsformen bestimmt werden kann. Die graphische Darstellung 1350 zeigt einen vergrößerten Abschnitt der graphischen Darstellung 1300 nah bei einem Übergang von dem nichtlinearen zu dem linearen Verhalten der graphischen Darstellung 1301. Die graphische Darstellung 1350 zeigt die durch die lineare Anpassung erhaltene Anpassungskurve 1302, wobei sie außerdem eine obere Begrenzungskurve 1310 und eine untere Begrenzungskurve 1320, die zu der Kurve 1302 parallel sind, zeigt. Die obere Begrenzungskurve 1310 kann durch das Hinzufügen eines oberen Sicherheitsspielraums zu der Anpassungskurve 1302 erhalten werden, während die untere Begrenzungskurve 1320 durch das Abziehen eines unteren Sicherheitsspielraums von der Anpassungskurve 1302 erhalten werden kann. In einer oder mehreren Ausführungsformen können der obere und der untere Sicherheitsspielraum die gleiche Größe aufweisen. In dem gezeigten Beispiel können der obere und der untere Sicherheitsspielraum 5 mN sein, so dass ein Sicherheits- oder Toleranzbereich mit einer Breite von 10 mN (der durch den Pfeil 1321 angegeben ist) und um die Kurve 1302 zentriert erhalten wird, wobei jedoch andere Werte des oberen und/oder des unteren Sicherheitsspielraums möglich sein können.
In einer oder mehreren Ausführungsformen können der obere und/oder der untere Sicherheitsspielraum (oder die obere und/oder die untere Sicherheitstoleranz) einem Maximum der Absolutwerte der Reste, die in dem Anpassungsprozess erhalten werden, auf dem die Anpassungskurve 1302 basiert, entsprechen oder gleich diesem sein. In dem Fall der Anpassungskurve 1252, die in 12B gezeigt ist, können z. B. ein oberer und/oder ein unterer Sicherheitsspielraum oder eine obere und/oder eine untere Sicherheitstoleranz einem Maximum der Absolutwerte der Reste 1254, die in der graphischen Darstellung 1253 gezeigt sind, entsprechen oder gleich diesem sein. Im Allgemeinen können der obere und/oder der untere Sicherheitsspielraum z. B. von der Anzahl der Experimente (z. B. der Anzahl der für die Mittelung verwendeten Messungen) abhängen.
Basierend auf der Anpassungskurve 1302 und den hinzugefügten Sicherheitsspielräumen (oder Sicherheitstoleranzen) kann der Übergangspunkt von dem nichtlinearen Sondenkraftverhalten zu dem linearen Sondenkraftverhalten gemäß einigen Ausführungsformen als die Kreuzung der graphischen Darstellung 1301 und der unteren Begrenzungskurve 1320 definiert sein. In dem gezeigten Beispiel tritt die Kreuzung bei einer Sonden-Übersteuerung von etwa 36,5 μm auf, die folglich die maximale erlaubte Übersteuerung in einem Prozessfenster für einen entsprechenden Wafer-Untersuchungsprozess definieren kann. Mit anderen Worten, in einem Wafer-Untersuchungsprozess unter Verwendung ähnlicher oder der gleichen Sonden auf ähnlichen oder den gleichen Anschlussflächen, wie sie für die Messungen nach 13 verwendet worden sind, können die Sonden-Übersteuerungen so gewählt sein, dass sie kleiner als oder gleich etwa 36,5 μm sind, um eine Beschädigung an den Anschlussflächen und/oder den Schichten unter den Anschlussflächen zu vermeiden. Wie leicht erkannt wird, können andere Werte für die maximale erlaubte Übersteuerung für andere Sonden-/Anschlussflächen-Konfigurationen erhalten werden.
14 zeigt eine Tabelle 1400 entsprechend eines beispielhaften Messaufbaus für eine randomisierte Messung der Sonden-Anschlussflächen-Kontaktkräfte auf mehreren Anschlussflächen zum Veranschaulichen eines oder mehrerer Aspekte verschiedener Ausführungsformen.
Die Anschlussflächen können in der Bauform einer Gitteranordnung, die Zeilen und Spalten enthält, angeordnet sein. Gemäß der gezeigten Ausführungsform können die Kontaktkräfte für Sonden-Übersteuerungspositionen gemessen werden, die von 5 μm bis zu 100 μm in Schritten von 5 μm reichen und folglich 20 verschiedene Sonden-Übersteuerungspositionen (”5 μm”, ”10 μm”, ”15 μm”, ..., ”95 μm”, ”100 μm”) ergeben. Außerdem können die Kontaktkräfte für verschiedene Anzahlen von Sonden-Aufsetzvorgängen, die von 1 bis 10 in Schritten von 1 reichen, gemessen werden und folglich 10 verschiedene Anzahlen der Aufsetzvorgänge ergeben.
Dementsprechend kann die Gitteranordnung 20 Zeilen und 10 Spalten enthalten, wobei jede Zeile einer speziellen Sonden-Übersteuerungsposition entsprechen kann und jede Spalte einer speziellen Anzahl von Aufsetzvorgängen entsprechen kann. Wie leicht erkannt wird, können die Anzahl der Sonden-Übersteuerungspositionen und/oder die Schrittgröße anders sein, was eine andere Anzahl von Zeilen in der Gitteranordnung ergibt. Ähnlich können die Anzahl der Messungen, die verschiedenen Anzahlen von Aufsetzvorgängen entsprechen, und/oder die Schrittgröße anders sein, was eine andere Anzahl von Spalten in der Gitteranordnung ergibt.
Die erste Spalte der Tabelle 1400, die als ”Zeilen-Nr.” beschriftet ist, gibt die Zeilennummer der Gitteranordnung an, wobei die zweite Spalte der Tabelle 1400, die als ”OD [μm]” beschriftet ist, die Sonden-Übersteuerungsposition, für die die Sonden-Anschlussflächen-Kontaktkraft zu messen ist, angibt. Wie gesehen werden kann, befinden sich die Sonden-Übersteuerungspositionen nicht in einer aufeinanderfolgenden Reihenfolge beginnend mit der niedrigsten Übersteuerung und endend mit der höchsten Übersteuerung (d. h., ”5 μm”, ”10 μm, ”15 μm”, ”20 μm”, ..., ”95 μm”, ”100 μm”), sondern sie befinden sich in einer randomisierten Reihenfolge (d. h., ”65 μm”, ”75 μm”, ”40 μm”, ”55 μm”, ..., ”95 μm”, ”20 μm”, ”60 μm”), um die Einflüsse einer kontinuierlichen Anschlussflächen-Verunreinigung zu verringern oder zu eliminieren. Wie leicht erkannt wird, ist die in der Tabelle 1400 gezeigte Reihenfolge lediglich ein Beispiel einer randomisierten Reihenfolge, wobei andere Reihenfolgen ebenso möglich sein können.
In den dritten bis sechsten Spalten der Tabelle 1400 (der Abschnitt 1400_1, der als ”Nr. der TDs: 1” beschriftet ist) können die nach einem einzigen Sonden-Aufsetzen auf jeder Anschlussfläche erhaltenen Messergebnisse aufgeschrieben werden. In den siebenten bis zehnten Spalten der Tabelle 1400 (der Abschnitt 1400_2, der als ”Nr. der TDs: 2” beschriftet ist), können die nach zwei Sonden-Aufsetzvorgängen auf jeder Anschlussfläche erhaltenen Messergebnisse aufgeschrieben werden. In den elften bis vierzehnten Spalten der Tabelle 1400 können die nach drei Sonden-Aufsetzvorgängen auf jeder Anschlussfläche erhaltenen Messergebnisse aufgeschrieben werden usw., wobei in den letzten vier Spalten der Tabelle 1400 (dem Abschnitt 1400_10, der als ”Nr. der TDs: 10” beschriftet ist), die nach 10 Sonden-Aufsetzvorgängen auf jeder Anschlussfläche erhaltenen Messergebnisse aufgeschrieben werden können.
Die dritten bis sechsten Spalten (der Abschnitt 1400_1) der Tabelle 1400 entsprechen den Messungen, die nach einem einzigen Sonden-Aufsetzen auf jeder Anschlussfläche erhalten werden. In diesem Fall und gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann jede einzelne Messung enthalten, die Sonde mit einer Anschlussfläche in Kontakt zu bringen (das anfängliche Aufsetzen), die Sonde in eine jeweilige Übersteuerungsposition (z. B. durch das Bewegen der Sonde und/oder das Bewegen der Anschlussfläche) zu bringen, z. B. in eine Übersteuerungsposition von 65 μm für eine Anschlussfläche in der ersten Zeile und der ersten Spalte der Gitteranordnung oder in eine Übersteuerungsposition von 35 μm für eine Anschlussfläche in der neunten Zeile und der ersten Spalte der Gitteranordnung, und die Kontaktkraft (und optional eine oder mehrere andere Variable, wie z. B. den Kontaktwiderstand) zwischen der Sonde und der Anschlussfläche für diese Übersteuerungsposition zu messen. Nach einer einzelnen Messung kann die Sonde zurück in eine Position gebracht werden, in der sie sich nicht mit der Anschlussfläche in Kontakt befindet, bevor eine nachfolgende Messung an der nächsten Anschlussfläche ausgeführt wird.
In der dritten Spalte, die als ”Fz_max [mN]” beschriftet ist, und in der vierten Spalte, die als ”Fx_max [mN]” beschriftet ist, können die vertikale Komponente und die seitliche Komponente der Sonden-Anschlussflächen-Kontaktkraft, die für die entsprechende Übersteuerungsposition gemessen wird, gemäß verschiedenen Ausführungsformen aufgeschrieben werden. In der fünften Spalte, die als ”Cres [Ohm]” beschriftet ist, kann ein zwischen der Sonde und der Anschlussfläche gemessener elektrischer Kontaktwiderstand für die entsprechende Übersteuerungsposition gemäß einigen Ausführungsformen aufgeschrieben werden. Die Kontaktwiderstände können optional gemessen werden und können z. B. verwendet werden, um eine minimale Übersteuerungsposition in einem Prozessfenster zu bestimmen. In der sechsten Spalte, die als ”Scheuertiefe [μm]” beschriftet ist, kann eine Scheuertiefe (eine Eindringtiefe), die für die entsprechende Übersteuerungsposition gemessen worden ist, gemäß einigen Ausführungsformen aufgeschrieben werden. Die Scheuertiefen können optional am Ende der gesamten Messeserie (z. B. durch konfokale Mikroskopie) gemessen werden, wobei sie z. B. für den Vergleich mit den Kraftmessungen verwendet werden können. Es sollte jedoch angegeben werden, dass die Messung der Scheuertiefe nicht erforderlich ist, um den ersten Bereich (den Bereich des nichtlinearen Verhaltens der Sondenkraft) und den zweiten Bereich (den Bereich des linearen Verhaltens der Sondenkraft) und/oder die Prozessfenster zu bestimmen.
Die siebenten bis zehnten Spalten (der Abschnitt 1400_2) der Tabelle 1400 entsprechen den Messungen, die nach zwei Sonden-Aufsetzvorgängen auf jeder Anschlussfläche erhalten werden. In diesem Fall und gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann jede einzelne Messung enthalten, die Sonde zum ersten Mal mit der Anschlussfläche in Kontakt zu bringen (das erste Aufsetzen), die Sonde in eine jeweilige Übersteuerungsposition (z. B. durch das Bewegen der Sonde und/oder das Bewegen der Anschlussfläche), z. B. in eine Übersteuerungsposition von 65 μm für eine Anschlussfläche in der ersten Zeile und der zweiten Spalte der Gitteranordnung oder in eine Übersteuerungsposition von 35 μm für eine Anschlussfläche in der neunten Zeile und der zweiten Spalte der Gitteranordnung, zu bringen, die Sonde zurück in eine Position, in der sie sich mit der Anschlussfläche nicht in Kontakt befindet, zu bringen, die Sonde zum zweiten Mal mit der Anschlussfläche in Kontakt zu bringen (das zweite Aufsetzen), die Sonde abermals in die jeweilige Übersteuerungsposition zu bringen und die Kontaktkraft (und optional eine oder mehrere andere Variable, wie z. B. den Kontaktwiderstand) zwischen der Sonde und der Anschlussfläche für diese Übersteuerungsposition zu messen. Nach einer einzelnen Messung kann die Sonde zurück in eine Position gebracht werden, in der sie sich nicht mit der Anschlussfläche in Kontakt befindet, bevor eine nachfolgende Messung an der nächsten Anschlussfläche ausgeführt wird. Für jedes Aufsetzen auf der Anschlussfläche kann die Sonde an der gleichen oder im Wesentlichen an der gleichen seitlichen Position auf der Anschlussfläche angeordnet werden.
Ähnlich können bezüglich der einzelnen Aufsetzmessungen, wobei die Messergebnisse in dem Abschnitt 1400_1 der Tabelle 1400 aufgeschrieben werden können, die Messergebnisse (d. h., die Kontaktkräfte, die Kontaktwiderstände (optional), die Scheuertiefen (optional)), die nach zwei Aufsetzvorgängen auf jeder Anschlussfläche erhalten werden, in dem Abschnitt 1400_2 der Tabelle 1400 aufgeschrieben werden.
Die elften bis vierzehnten Spalten der Tabelle 1400 entsprechen den nach drei Sonden-Aufsetzvorgängen auf jeder Anschlussfläche erhaltenen Messungen. In diesem Fall und gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann jede einzelne Messung enthalten, die Sonde zum ersten Mal mit einer Anschlussfläche in Kontakt zu bringen (das erste Aufsetzen), die Sonde zu einer jeweiligen Übersteuerungsposition (z. B. durch das Bewegen der Sonde und/oder das Bewegen der Anschlussfläche), z. B. zu einer Übersteuerungsposition von 65 μm für eine Anschlussfläche in der ersten Zeile und der dritten Spalte der Gitteranordnung oder zu einer Übersteuerungsposition von 35 μm für eine Anschlussfläche in der neunten Zeile und der dritten Spalte der Gitteranordnung, zu bringen, die Sonde zurück zu einer Position, in der sie sich nicht mit der Anschlussfläche in Kontakt befindet, zu bringen, die Sonde zum zweiten Mal mit der Anschlussfläche in Kontakt zu bringen (das zweite Aufsetzen), die Sonde abermals zu der jeweiligen Übersteuerungsposition zu bringen, die Sonde zurück zu einer Position, in der sie sich nicht mit der Anschlussfläche in Kontakt befindet, zu bringen, die Sonde zum dritten Mal mit der Anschlussfläche in Kontakt zu bringen (das dritte Aufsetzen), die Sonde abermals zu der jeweiligen Übersteuerungsposition zu bringen und die Kontaktkraft (und optional eine oder mehrere andere Variable, wie z. B. den Kontaktwiderstand) zwischen der Sonde und der Anschlussfläche für diese Übersteuerungsposition zu messen. Nach einer einzelnen Messung kann die Sonde zurück zu einer Position, an der sie sich nicht mit der Anschlussfläche in Kontakt befindet, vor dem Ausführen einer nachfolgenden Messung an der nächsten Anschlussfläche gebracht werden. Für jedes Aufsetzen auf der Anschlussfläche kann die Sonde an der gleichen oder im Wesentlichen an der gleichen seitlichen Position auf der Anschlussfläche angeordnet werden.
Die Messergebnisse können in der Tabelle 1400 in dem entsprechenden Abschnitt aufgeschrieben werden.
Die entsprechenden Messungen können für Fälle mit vier Aufsetzvorgängen, fünf Aufsetzvorgängen, sechs Aufsetzvorgängen usw. und zehn Aufsetzvorgängen ausgeführt werden, wobei die Messergebnisse in den entsprechenden Abschnitten der Tabelle 1400 aufgeschrieben werden können. Für jedes Aufsetzen auf einer Anschlussfläche kann die Sonde an der gleichen oder im Wesentlichen an der gleichen seitlichen Position auf der Anschlussfläche angeordnet werden.
Wie oben beschrieben worden ist, kann die Gitteranordnung in diesem Beispiel eine Größe von 20 Zeilen × 10 Spalten aufweisen, was 200 einzelne Messungen ergibt. Außerdem kann jede Messreihe (d. h., die Messreihe mit 1 Aufsetzvorgang (der Abschnitt 1400_1), die Messreihe mit 2 Aufsetzvorgängen (der Abschnitt 1400_2), die Messreihe mit 3 Aufsetzvorgängen (der Abschnitt 1400_3) usw.) in einer Anzahl von Experimenten wiederholt werden, um eine verbesserte Statistik (durch das Mitteln der Ergebnisse) zu erhalten. Die Anzahl der Experimente kann z. B. im Bereich von 5 bis 30, z. B. im Bereich von 5 bis 10, z. B. 5 Experimente, z. B. 10 Experimente, liegen, was zu einer Gesamtzahl von 1000 bis 6000 Sonden-Anschlussflächen-Kontaktierungsprozessen (Aufsetzvorgängen pro Anschlussfläche) führen kann, die für eine Sonden-Anschlussflächen-Qualifikation gemäß einigen Ausführungsformen auszuführen sind.
Sobald die Messwerte für die Kontaktkräfte erfasst worden sind, können die Messergebnisse statistisch analysiert werden, wie hier oben beschrieben worden ist, z. B. einschließlich der Mittelung der Messwerte für jede Sonden-Übersteuerungsposition und des Ausführens einer linearen Kurvenanpassung an der erhaltenen Kraft-Verschiebungs-Kurve, um die Bereiche des nichtlinearen und des linearen Sondenkraftverhaltens zu bestimmen. Im Ergebnis können die Prozessfenster für eine zuverlässige Wafer-Untersuchung für eine oder mehrere Sonden-Anschlussflächen-Kombinationen erhalten werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die (z. B. mehreren tausend) Sonden-Anschlussflächen-Kontaktierungsprozesse (Aufsetzvorgänge) und die nachfolgende Auswertung innerhalb einiger Stunden in einer automatisierten Weise ausgeführt werden, was im Vergleich zu den obenerwähnten herkömmlichen Verfahren der Beschädigungsdetektion (optische Inspektion, chemische Darstellung) signifikant schneller ist.
15 zeigt eine graphische Darstellung 1500, die beispielhafte Prozessfenster veranschaulicht, die durch ein automatisierte Sonden-Anschlussflächen-Qualifikationsverfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen erhalten werden.
In der graphischen Darstellung 1500 bezeichnet eine erste Achse 1501 die Sonden-Übersteuerung und bezeichnet eine zweite Achse 1502 die Anzahl der Aufsetzvorgänge (auf einer Anschlussfläche). Die graphische Darstellung 1500 enthält einen ersten Bereich 1503 und einen zweiten Bereich 1504, die durch die Grenzlinie 1505 aufgeteilt sind. Der erste Bereich 1503 entspricht einem Bereich, in dem die Anschlussfläche durch eine Sonde plastisch deformiert werden kann, während der zweite Bereich 1504 einem Bereich des linear-elastischen Untersuchungsverhaltens entsprechen kann, in dem die Sonde (z. B. die Nadel) qualitätsrelevante Beschädigungen verursachen könnte, weil die schützende Anschlussfläche bis zu einer kritischen Dicke herunter dünner gemacht worden sein kann oder bereits durch die Sonde (z. B. die Nadel) durchstochen worden sein kann. Als eine Veranschaulichung zeigen die Ansichten 1506 und 1507 beispielhafte Querschnittsprofile der Anschlussflächen und die entsprechenden Scheuertiefen d_S, die an beispielhaften Orten in dem Bereich 1503 bzw. dem Bereich 1504 erhalten werden. Wie gesehen werden kann, kann die Scheuertiefe in dem Bereich 1504 der linearen elastischen Deformation beträchtlich höher als die Scheuertiefe in dem Bereich 1503 der elastisch-plastischen Deformation sein.
Aus der graphischen Darstellung 1500 können die Prozessfenster 1508a, 1508b, 1508c in Abhängigkeit von der Anzahl der Aufsetzvorgänge und der Übersteuerung mit hoher Genauigkeit definiert werden. Insbesondere kann das Prozessfenster 1508a für einen Wafer-Untersuchungsprozess definiert sein, bei dem eine Sonde (höchstens) zwei Aufsetzvorgänge auf dieselbe Anschlussfläche ausführt. Gemäß dem Prozessfenster 1508a kann in diesem Fall eine sichere Untersuchung für Sonden-Übersteuerungen von bis zu etwa 54 μm ausgeführt werden. Ähnlich kann das Prozessfenster 1508b für einen Wafer-Untersuchungsprozess definiert sein, bei dem eine Sonde (höchstens) drei Aufsetzvorgänge auf dieselbe Anschlussfläche ausführt. Gemäß dem Prozessfenster 1508b kann in diesem Fall eine sichere Untersuchung für Sonden-Übersteuerungen von bis zu etwa 46 μm ausgeführt werden. Außerdem kann das Prozessfenster 1508c für einen Wafer-Untersuchungsprozess definiert sein, bei dem eine Sonde (höchstens) sechs Aufsetzvorgänge auf dieselbe Anschlussfläche ausführt. Gemäß dem Prozessfenster 1508c kann eine sichere Untersuchung für Sonden-Übersteuerungen von bis zu etwa 32 μm ausgeführt werden. Die Prozessfenster 1508a, 1508b, 1508c können außerdem eine minimale Sonden-Übersteuerung 1509, z. B. etwa 10 μm in dem gezeigten Beispiel, als eine Grenzbedingung enthalten, die einem zuverlässigen Wafer-Testen hinsichtlich elektrischer Kontaktanforderungen Rechnung tragen kann. Mit anderen Worten, eine minimale Übersteuerung kann festgelegt werden, um einen elektrischen Kontaktwiderstand zwischen der Sonde und der Anschlussfläche zu erhalten, der niedriger als irgendein im Voraus bestimmbarer Schwellenwert ist.
Gemäß einigen Ausführungsformen können die Prozessfenster ferner weiteren Einflüssen, wie z. B. der Sondenkarten-/Futterplanarität und/oder der Nadeltoleranzen, Rechnung tragen.
Die Prozessfenster 1508a, 1508b, 1508c können für eine spezielle Sonden-/Anschlussflächen-Kombination gelten. Wie jedoch leicht erkannt wird, können für eine andere Sonden-/Anschlussflächen-Kombinationen gemäß verschiedenen Ausführungsformen ähnliche Prozessfenster erhalten werden.
Verschiedene Ausführungsformen stellen Verfahren und Vorrichtungen für die automatisierte Sonden-Anschlussflächen-Qualifikation (z. B. die PoAA-Qualifikation) basierend auf Sondenkraftmessungen und -analysen bereit. Die Messungen können vollständig automatisch ausgeführt werden und können z. B. als ein Software-Upgrade in einer vorhandenen Untersuchungsvorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen implementiert werden. Die Messungen und die Analysen können innerhalb von Stunden ausgeführt werden (z. B. Messung über Nacht). Es kann eine automatisierte Prozessfensterdefinition erreicht werden, z. B. einschließlich optimaler Untersuchungsparameter. Gemäß einigen Ausführungsformen kann eine skriptbasierte Interpretation möglich sein.
Im Folgenden werden weitere Ausführungsformen und Aspekte beschrieben.
Ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann Folgendes enthalten: Messen einer Kontaktkraft zwischen wenigstens einer Sonde und wenigstens einer Kontakt-Anschlussfläche für mehrere Sonden-Übersteuerungspositionen und Bestimmen einer Beziehung zwischen der Kontaktkraft und der Sonden-Übersteuerungsposition aus den gemessenen Kontaktkräften; Bestimmen eines ersten Bereichs in der Beziehung, der eine nichtlineare Abhängigkeit der Kontaktkraft von der Sonden-Übersteuerungsposition aufweist, und eines zweiten Bereichs, der eine lineare Abhängigkeit der Kontaktkraft von der Sonden-Übersteuerungsposition aufweist; und Bestimmen eines Prozessfensters für einen Anschlussflächenuntersuchungsprozess basierend auf dem bestimmten ersten Bereich und dem bestimmten zweiten Bereich.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Messen der Kontaktkraft das Messen einer vertikalen Komponente (einer Normalenkomponente) der Kontaktkraft enthalten. Die vertikale Komponente (die Normalenkomponente) der Kontaktkraft kann eine Komponente sein, die zu der Oberfläche der Anschlussfläche senkrecht oder wenigstens im Wesentlichen senkrecht ist.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Messen der Kontaktkraft das Messen einer horizontalen Komponente (einer seitlichen Komponente) der Kontaktkraft enthalten. Die horizontale Komponente (die seitliche Komponente) der Kontaktkraft kann eine Komponente sein, die zu der Oberfläche der Anschlussfläche parallel oder wenigstens im Wesentlichen parallel ist.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Bestimmen des ersten Bereichs das Bestimmen eines ersten Intervalls der Sonden-Übersteuerungspositionen enthalten, in denen die Kontaktkraft nichtlinear von der Sonden-Übersteuerungsposition abhängt, und kann das Bestimmen des zweiten Bereichs das Bestimmen eines zweiten Intervalls der Sonden-Übersteuerungspositionen enthalten, in denen die Kontaktkraft linear von der Sonden-Übersteuerungsposition abhängt. Das erste Intervall und das zweite Intervall können nicht überlappende Intervalle sein. Die Sonden-Übersteuerungspositionen in dem ersten Intervall können kleiner als die Sonden-Übersteuerungspositionen in dem zweiten Intervall sein.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Messen einer Kontaktkraft zwischen wenigstens einer Sonde und wenigstens einer Kontakt-Anschlussfläche Folgendes enthalten: Messen einer Kontaktkraft zwischen einer Sonde und einer Kontakt-Anschlussfläche für eine erste Sonden-Übersteuerungsposition an einer ersten seitlichen Sondenposition auf der Kontakt-Anschlussfläche; und Messen einer Kontaktkraft zwischen der Sonde und der Kontakt-Anschlussfläche für eine zweite Sonden-Übersteuerungsposition an einer zweiten seitlichen Sondenposition auf der Kontakt-Anschlussfläche.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Messen einer Kontaktkraft zwischen wenigstens einer Sonde und wenigstens einer Kontakt-Anschlussfläche Folgendes enthalten: Messen in einer ersten Messung einer Kontaktkraft zwischen einer Sonde und einer Kontakt-Anschlussfläche für erste mehrere Sonden-Übersteuerungspositionen, die von einer ersten minimalen Sonden-Übersteuerungsposition bis zu einer ersten maximalen Sonden-Übersteuerungsposition reichen; und anschließend Messen in einer zweiten Messung einer Kontaktkraft zwischen der Sonde und der Kontakt-Anschlussfläche für zweite mehrere Sonden-Übersteuerungspositionen, die von einer zweiten minimalen Sonden-Übersteuerungsposition bis zu einer zweiten maximalen Sonden-Übersteuerungsposition reichen.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann in der zweiten Messung die Sonde an der gleichen seitlichen Position auf der Anschlussfläche wie in der ersten Messung angeordnet sein.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann in der zweiten Messung die Sonde an einer anderen seitlichen Position auf der Anschlussfläche als in der ersten Messung angeordnet sein.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Messen einer Kontaktkraft zwischen wenigstens einer Sonde und wenigstens einer Kontakt-Anschlussfläche Folgendes enthalten: Messen einer Kontaktkraft zwischen einer Sonde und einer ersten Kontakt-Anschlussfläche für eine erste Sonden-Übersteuerungsposition; und Messen einer Kontaktkraft zwischen der Sonde und einer zweiten Kontakt-Anschlussfläche für eine zweite Sonden-Übersteuerungsposition, wobei die zweite Sonden-Übersteuerungsposition von der ersten Sonden-Übersteuerungsposition verschieden ist.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Messen einer Kontaktkraft zwischen wenigstens einer Sonde und wenigstens einer Kontakt-Anschlussfläche das Messen einer Kontaktkraft zwischen wenigstens einer Sonde und wenigstens einer Kontakt-Anschlussfläche für mehrere Sonden-Übersteuerungspositionen enthalten, die von einer minimalen Sonden-Übersteuerungsposition bis zu einer maximalen Sonden-Übersteuerungsposition reichen.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Messen einer Kontaktkraft zwischen wenigstens einer Sonde und wenigstens einer Kontakt-Anschlussfläche Folgendes enthalten: Messen einer Kontaktkraft zwischen einer Sonde und einer ersten Kontakt-Anschlussfläche für erste mehrere Sonden-Übersteuerungspositionen, die von einer ersten minimalen Sonden-Übersteuerungsposition bis zu einer ersten maximalen Sonden-Übersteuerungsposition reichen; und Messen einer Kontaktkraft zwischen der Sonde und einer zweiten Kontakt-Anschlussfläche für zweite mehrere Sonden-Übersteuerungspositionen, die von einer zweiten minimalen Sonden-Übersteuerungsposition bis zu einer zweiten maximalen Sonden-Übersteuerungsposition reichen.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Messen einer Kontaktkraft zwischen wenigstens einer Sonde und wenigstens einer Kontakt-Anschlussfläche Folgendes enthalten: Messen einer Kontaktkraft zwischen einer ersten Sonde und einer ersten Kontakt-Anschlussfläche für erste mehrere Sonden-Übersteuerungspositionen, die von einer ersten minimalen Sonden-Übersteuerungsposition bis zu einer ersten maximalen Sonden-Übersteuerungsposition reichen; und Messen einer Kontaktkraft zwischen einer zweiten Sonde und einer zweiten Kontakt-Anschlussfläche für zweite mehrere Sonden-Übersteuerungspositionen, die von einer zweiten minimalen Sonden-Übersteuerungsposition bis zu einer zweiten maximalen Sonden-Übersteuerungsposition reichen.
In einer oder mehreren Ausführungsformen können die zweiten mehreren Sonden-Übersteuerungspositionen die gleichen wie die ersten mehreren Sonden-Übersteuerungspositionen sein.
In einer oder mehreren Ausführungsformen können die zweiten mehreren Sonden-Übersteuerungspositionen von den ersten mehreren Sonden-Übersteuerungspositionen verschieden sein.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Messen einer Kontaktkraft zwischen wenigstens einer Sonde und wenigstens einer Kontakt-Anschlussfläche die Folgenden Schritte enthalten: a) Ausführen eines Aufsetzens einer Sonde auf einer ersten Kontakt-Anschlussfläche; b) anschließend Bringen der Sonde zu einer ersten Sonden-Übersteuerungsposition; c) anschließend Bringen der Sonde von der ersten Sonden-Übersteuerungsposition zurück zu einer Position, in der sich die Sonde nicht mit der ersten Kontakt-Anschlussfläche in Kontakt befindet; d) anschließend Ausführen eines Aufsetzens der Sonde auf der ersten Kontakt-Anschlussfläche; e) anschließend Bringen der Sonde zu einer ersten Sonden-Übersteuerungsposition; und f) anschließend Messen der Kontaktkraft für die erste Sonden-Übersteuerungsposition. Das heißt, die Kontaktkraft für die erste Sonden-Übersteuerungsposition kann nach wenigstens zwei Aufsetzvorgängen der Sonde auf der ersten Kontakt-Anschlussfläche gemessen werden. Die wenigstens zwei Aufsetzvorgänge der Sonde können an der gleichen oder im Wesentlichen an der gleichen seitlichen Position auf der Anschlussfläche geschehen.
In einer oder mehreren Ausführungsformen können die Schritte a)–c) wenigstens einmal vor dem Ausführen des Schrittes d) wiederholt werden. Das heißt, die Kontaktkraft für die erste Sonden-Übersteuerungsposition kann nach wenigstens drei Aufsetzvorgängen der Sonde auf der ersten Kontakt-Anschlussfläche gemessen werden.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Messen einer Kontaktkraft zwischen wenigstens einer Sonde und wenigstens einer Kontakt-Anschlussfläche ferner die folgenden Schritte nach dem Schritt f) enthalten: g) Ausführen eines Aufsetzens der Sonde auf einer zweiten Kontakt-Anschlussfläche; h) anschließend Bringen der Sonde zu einer zweiten Sonden-Übersteuerungsposition; i) anschließend Bringen der Sonde von der zweiten Sonden-Übersteuerungsposition zurück zu einer Position, an der sich die Sonde nicht mit der zweiten Kontakt-Anschlussfläche in Kontakt befindet; j) anschließend Ausführen eines Aufsetzens der Sonde auf der zweiten Kontakt-Anschlussfläche; k) anschließend Bringen der Sonde zu der zweiten Sonden-Übersteuerungsposition; und 1) anschließend Messen der Kontaktkraft für die zweite Sonden-Übersteuerungsposition. Das heißt, die Kontaktkraft für die zweite Sonden-Übersteuerungsposition kann nach wenigstens zwei Aufsetzvorgängen der Sonde auf der zweiten Kontakt-Anschlussfläche gemessen werden.
In einer oder mehreren Ausführungsformen können die Schritte g)–i) vor dem Ausführen des Schrittes j) wenigstens einmal wiederholt werden. Das heißt, die Kontaktkraft für die zweite Sonden-Übersteuerungsposition kann nach wenigstens drei Aufsetzvorgängen der Sonde auf der zweiten Kontakt-Anschlussfläche gemessen werden. Die wenigstens drei Aufsetzvorgänge der Sonde können an der gleichen oder an der im Wesentlichen gleichen seitlichen Position auf der Anschlussfläche geschehen.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Anzahl der Aufsetzvorgänge auf der ersten Kontakt-Anschlussfläche die gleiche wie die Anzahl der Aufsetzvorgänge auf der zweiten Kontakt-Anschlussfläche sein.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das obenerwähnte Kraftmessschema für das Messen einer Kontaktkraft, die einer dritten Sonden-Übersteuerungsposition auf einer dritten Kontakt-Anschlussfläche entspricht, und möglicherweise das Messen der Kontaktkräfte für zusätzliche Sonden-Übersteuerungspositionen auf zusätzlichen Kontakt-Anschlussflächen wiederholt werden.
Veranschaulichend können mehrere Aufsetzvorgänge auf jeder Kontakt-Anschlussfläche ausgeführt werden, bevor eine Kontaktkraft für eine jeweilige Sonden-Übersteuerungsposition auf der jeweiligen Kontakt-Anschlussfläche gemessen wird.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Ausführen eines Aufsetzens einer Sonde das Bewegen der Sonde und/oder das Bewegen der Anschlussfläche (z. B. eines Wafers, der die Anschlussfläche enthält) enthalten.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Bringen der Sonde zu einer Sonden-Übersteuerungsposition das Bewegen der Sonde und/oder das Bewegen der Anschlussfläche (z. B. des Wafers, der die Anschlussfläche enthält) enthalten.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Messen einer Kontaktkraft zwischen wenigstens einer Sonde und wenigstens einer Kontakt-Anschlussfläche das Messen einer Kontaktkraft zwischen wenigstens einer Sonde und mehreren Kontakt-Anschlussflächen, um mehrere Messwerte für jede der Sonden-Übersteuerungspositionen zu erhalten, und das Mitteln der mehreren Messwerte für jede der Sonden-Übersteuerungspositionen enthalten.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Messen einer Kontaktkraft zwischen wenigstens einer Sonde und wenigstens einer Kontakt-Anschlussfläche das Bereitstellen eines randomisierten Messaufbaus enthalten, in dem die Kontaktkräfte für mehrere Sonden-Übersteuerungspositionen auf jeweiligen mehreren Kontakt-Anschlussflächen gemessen werden.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Anzahl der Sonden-Übersteuerungspositionen, für die die Kontaktkräfte gemessen werden können, größer als oder gleich 5, z. B. größer als oder gleich 10, z. B. größer als oder gleich 20, z. B. größer als oder gleich 50, z. B. größer als oder gleich 100 sein.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Messen einer Kontaktkraft zwischen wenigstens einer Sonde und wenigstens einer Kontakt-Anschlussfläche das Messen von N Kontaktkräften für N verschiedene Sonden-Übersteuerungspositionen auf N verschiedenen Kontakt-Anschlussflächen enthalten. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann N eine positive ganze Zahl sein, die größer als oder gleich 5, z. B. größer als oder gleich 10, z. B. größer als oder gleich 20, z. B. größer als oder gleich 50, z. B. größer als oder gleich 100 ist.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die wenigstens eine Sonde eine Auslegersonde enthalten.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die wenigstens eine Sonde eine einzige Sonde, z. B. eine einzige Auslegersonde, sein.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die wenigstens eine Sonde eine Sondenkarte enthalten, die eine einzige Sonde umfasst.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die wenigstens eine Sonde eine Sondenkarte enthalten, die mehrere Sonden, z. B. mehrere Auslegersonden, enthält.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Messen einer Kontaktkraft zwischen wenigstens einer Sonde und wenigstens einer Kontakt-Anschlussfläche das Messen einer Normalenkraft (mit anderen Worten, einer Normalen- oder vertikalen Komponente einer Kontaktkraft) zwischen der wenigstens einen Sonde und der wenigstens einen Kontakt-Anschlussfläche enthalten.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die wenigstens eine Sonde aus einem Material hergestellt sein, das härter als ein Material der Kontakt-Anschlussfläche ist.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die wenigstens eine Sonde eine Legierung, die Wolfram und Rhenium enthält, und/oder eine Legierung, die Kupfer und Beryllium enthält, enthalten. Die wenigstens eine Sonde kann jedoch gemäß einigen Ausführungsformen andere Materialien enthalten oder aus anderen Materialien hergestellt sein.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die wenigstens eine Kontakt-Anschlussfläche ein Metall oder eine Metalllegierung enthalten oder aus einem Metall oder einer Metalllegierung hergestellt sein.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die wenigstens eine Kontakt-Anschlussfläche Aluminium und/oder Kupfer und/oder eine Legierung, die Aluminium und Kupfer enthält, und/oder Gold enthalten oder daraus hergestellt sein.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die wenigstens eine Kontakt-Anschlussfläche eine Dicke im Bereich von etwa 200 nm bis etwa 15 μm, z. B. etwa 1000 nm aufweisen, wobei jedoch andere Werte ebenso möglich sein können.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die wenigstens eine Kontakt-Anschlussfläche eine einzige Schicht enthalten oder aus einer einzigen Schicht hergestellt sein. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die wenigstens eine Kontakt-Anschlussfläche einen Schichtenstapel, der mehrere Schichten enthält, enthalten oder aus einem Schichtenstapel, der mehrere Schichten enthält, hergestellt sein.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die wenigstens eine Kontakt-Anschlussfläche über einem aktiven Bereich eines Chips angeordnet sein. Der Begriff ”aktiver Bereich” kann sich z. B. auf einen Bereich des Chips beziehen, wo sich ein oder mehrere elektrische Vorrichtungen oder Elemente, z. B. passive und/oder aktive Schaltungselemente, des Chips befinden. Der aktive Bereich eines Chips kann außerdem als ein Vorrichtungsbereich des Chips bezeichnet werden. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann sich der aktive Bereich oder der Vorrichtungsbereich auf einer oder unmittelbar an einer Vorderseite des Chips befinden.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der Chip ein Teil eines Wafers, der mehrere Chips enthält, z. B. eines Silicium-Wafers, sein, obwohl irgendein anderer Typ des Wafers ebenso möglich sein kann.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Verfahren ferner das Messen eines Kontaktwiderstands zwischen der wenigstens einen Sonde und der wenigstens einen Kontakt-Anschlussfläche für jede Position der mehreren Sonden-Übersteuerungspositionen enthalten.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Messen einer Kontaktkraft zwischen der wenigstens einen Sonde und der wenigstens einen Kontakt-Anschlussfläche Folgendes enthalten: Bringen der wenigstens einen Sonde und der wenigstens einen Kontakt-Anschlussfläche in Kontakt miteinander; und anschließend Bewegen der wenigstens einen Kontakt-Anschlussfläche zu der wenigstens einen Sonde und/oder Bewegen der wenigstens einen Sonde zu der wenigstens einen Kontakt-Anschlussfläche.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Verfahren ferner das Bereitstellen eines Eich-Wafers, der wenigstens eine Kontakt-Anschlussfläche enthält, enthalten.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der Eich-Wafer mehrere Dies enthalten. Die wenigstens eine Kontakt-Anschlussfläche kann wenigstens eine Kontakt-Anschlussfläche wenigstens eines Dies der mehreren Dies sein. Jeder Die kann z. B. eine oder mehrere Kontakt-Anschlussflächen enthalten.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die wenigstens eine Kontakt-Anschlussfläche über (z. B. auf) einer Isolierschicht (z. B. einer Oxidschicht oder dergleichen) angeordnet sein.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der erste Bereich, der die nichtlineare Abhängigkeit der Kontaktkraft von der Sonden-Übersteuerungsposition aufweist, einem Bereich entsprechen, in dem die Kontakt-Anschlussfläche durch die Sonde plastisch deformiert wird. Mit anderen Worten, die plastische Deformation der Kontakt-Anschlussfläche durch die Sonde (z. B. die Nadel) während eines Anschlussflächenuntersuchungsprozesses kann in einer nichtlinearen Beziehung zwischen der Kontaktkraft und der Sonden-Übersteuerungsposition widergespiegelt sein. In noch anderen Worten, falls die gemessenen Kontaktkräfte gegen die Sonden-Übersteuerungspositionen graphisch dargestellt werden, kann eine resultierende graphische Darstellung oder Kurve einen nichtlinearen Abschnitt enthalten, der dem Bereich der plastischen Deformation entsprechen kann.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der zweite Bereich, der die lineare Abhängigkeit der Kontaktkraft von der Sonden-Übersteuerungsposition aufweist, einem Bereich entsprechen, in dem die Sonde (z. B. die Nadel) die Anschlussfläche vollständig durchstochen hat oder in dem die Restdicke der Anschlussfläche unter der Sonde (z. B. der Nadel) kleiner als eine gegebene minimale Dicke ist. Mit anderen Worten, das Durchstechen der Kontakt-Anschlussfläche durch die Sonde (z. B. die Nadel) während eines Anschlussflächenuntersuchungsprozesses kann in einer linearen Beziehung zwischen der Kontaktkraft und der Sonden-Übersteuerungsposition widergespiegelt sein. Mit noch anderen Worten, falls die gemessenen Kontaktkräfte über den Sonden-Übersteuerungspositionen graphisch dargestellt werden, kann eine resultierende graphische Darstellung oder Kurve einen linearen Abschnitt enthalten, der dem Bereich entsprechen kann, in dem die Sonde (z. B. die Nadel) die Anschlussfläche vollständig durchstochen hat oder die Restdicke der Anschlussfläche kleiner als irgendeine minimale Dicke ist.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Bestimmen des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs das Bestimmen eines Übergangspunkts (oder eines Übergangsbereichs) zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich enthalten. Der Übergangspunkt (oder der Übergangsbereich) kann einer Übersteuerungsposition (oder einem Bereich von Übersteuerungspositionen) entsprechen, wo sich die Beziehung der Kraft gegen die Sonden-Übersteuerung von der nichtlinearen Abhängigkeit zu der linearen Abhängigkeit ändert. Im Allgemeinen kann der Ort dieses Übergangspunkts (oder dieses Übergangsbereichs) von der Anzahl der Sonden-Anschlussflächen-Kontakte (der Aufsetzvorgänge) abhängen. Im Fall eines einzigen Aufsetzens kann sich der Übergangspunkt (oder der Übergangsbereich) z. B. bei einem höheren Wert der Sonden-Übersteuerung befinden, wohingegen sich in dem Fall von zwei oder mehr Aufsetzvorgängen (auf derselben Anschlussfläche) der Übergangspunkt (oder der Übergangsbereich) (für den zweiten und die weiteren Aufsetzvorgänge) bei einem niedrigeren Wert der Sonden-Übersteuerung befinden kann, weil die Anschlussfläche durch das vorhergehende Aufsetzen oder die vorhergehenden Aufsetzvorgänge bereits dünner gemacht worden sein kann.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Bestimmen des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs das Ausführen eines Kurvenanpassungsprozesses enthalten.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der Kurvenanpassungsprozess das Ausführen einer linearen Anpassung enthalten.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der Kurvenanpassungsprozess das Ausführen einer Restanalyse (mit anderen Worten, einer Analyse der Anpassungsabweichungen) enthalten.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Bestimmen des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs das Bestimmen einer Funktion (f), die die Beziehung zwischen der Sonden-Anschlussflächen-Kontaktkraft (F) und der Sonden-Übersteuerungsposition (z) repräsentiert, und das Bestimmen der Ableitung (f') der Funktion (f) enthalten. Der zweite Bereich kann einem Bereich entsprechen, in dem die Ableitung (f') konstant oder wenigstens im Wesentlichen konstant ist (d. h., f'
const). Mit anderen Worten, in dem zweiten Bereich (dem Bereich der linearen Abhängigkeit) kann sich die Ableitung (f') nicht ändern oder nur vernachlässigbar ändern.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Verfahren ferner das Bestimmen einer Scheuertiefe der wenigstens einen Sonde für die mehreren Sonden-Übersteuerungspositionen enthalten.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Prozessfenster in einem Parameterraum definiert sein, der eine Anzahl von Sonden-Anschlussflächen-Kontakten (Aufsetzvorgängen) und die Sonden-Übersteuerungsposition als Parameter enthält.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Prozessfenster einem Bereich in dem Parameterraum entsprechen, in dem ein Anschlussflächen- oder Wafer-Untersuchungsprozess sicher arbeiten kann, z. B. ohne die Strukturen unter der Anschlussfläche zu beschädigen, z. B. ohne Risse in einer Isolierschicht (z. B. einer Oxidschicht) unter der Anschlussfläche, die zu Kurzschlüssen führen können, zu verursachen.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Prozessfenster eine maximale zulässige Sonden-Übersteuerungsposition für eine gegebene Anzahl von Sonden-Anschlussflächen-Kontakten (Aufsetzvorgängen) und/oder eine maximale zulässige Anzahl von Sonden-Anschlussflächen-Kontakten (Aufsetzvorgängen) für eine gegebene Sonden-Übersteuerungsposition enthalten. Mit anderen Worten, das Prozessfenster kann eine maximale zulässige Sonden-Übersteuerungsposition (z_max) definieren, die durch eine Sonde in einem Anschlussflächenuntersuchungsprozess für eine gegebene Anzahl von Aufsetzvorgängen der Sonde (Kontakten der Sonde mit der Anschlussfläche) erreicht werden kann. Falls die Sonde z. B. nur einmal mit der Anschlussfläche in Kontakt gelangt, kann eine maximale zulässige Sonden-Übersteuerungsposition z_max,1 sein, falls die Sonde zweimal mit der Anschlussfläche in Kontakt gelangt, kann eine maximale zulässige Sonden-Übersteuerungsposition (für jeden der Aufsetzvorgänge) z_max,2 sein, falls die Sonde dreimal mit der Anschlussfläche in Kontakt gelangt, kann eine maximale zulässige Sonden-Übersteuerungsposition (für jeden der Aufsetzvorgänge) z_max,3 sein, ..., falls die Sonde n-mal mit der Anschlussfläche in Kontakt gelangt, kann eine maximale zulässige Sonden-Übersteuerungsposition (für jeden der n Aufsetzvorgänge) z_max,n sein. Das Folgende kann gelten: z_max,n ≤ z_max,n-1 ≤ z_max,n-2 ≤ ... ≤ z_max,2 ≤ z_max,1.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Prozessfenster durch einen vorgebbaren maximalen Kontaktwiderstand weiter bestimmt sein. Das Erreichen eines Kontaktwiderstands (z. B. zwischen der Sonde und der Anschlussfläche), der niedriger als der vorgebbare maximale Kontaktwiderstand ist, kann z. B. eine Sonden-Übersteuerung erfordern, die größer als die vorgebbare minimale Sonden-Übersteuerung ist.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Verfahren ferner das Ausführen eines Anschlussflächenuntersuchungsprozesses unter Verwendung des bestimmten Prozessfensters enthalten.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Bestimmen des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs das Bestimmen eines Schwellenwerts der Sonden-Übersteuerungsposition enthalten, wobei der erste Bereich Werte der Sonden-Übersteuerungsposition unter dem Schwellenwert enthält und der zweite Bereich Sonden-Übersteuerungspositionen über dem Schwellenwert enthält. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der Schwellenwert dem obenerwähnten Übergangspunkt entsprechen.
Ein Verfahren zur automatisierten Sonden-Anschlussflächen-Qualifikation gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann Folgendes enthalten: Messen der Sonden-Anschlussflächen-Kontaktkräfte für mehrere Sonden-Übersteuerungspositionen; statistisches Analysieren der gemessenen Kontaktkräfte, um einen Parameterbereich für die zuverlässige Anschlussflächenuntersuchung zu bestimmen. Das Verfahren kann ferner gemäß einer oder mehreren hier beschriebenen Ausführungsformen konfiguriert sein.
Ein automatisiertes Qualifikationsverfahren zur Wafer-Untersuchung gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann Folgendes enthalten: Messen der Sonden-Anschlussflächen-Kontaktkräfte für mehrere Sonden-Übersteuerungspositionen; statistisches Analysieren der gemessenen Sonden-Anschlussflächen-Kontaktkräfte, um die Parametergrenzen für einen Wafer-Untersuchungsprozess zu bestimmen. Das Verfahren kann ferner gemäß einer oder mehreren hier beschriebenen Ausführungsformen konfiguriert sein.
Ein Verfahren zur Sondenkraftuntersuchung gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann Folgendes enthalten: Ausführen mehrerer Sonden-Anschlussflächen-Kontaktierungsprozesse; Messen der Sonden-Anschlussflächen-Kontaktkräfte für mehrere Sonden-Übersteuerungspositionen, die während der mehreren Sonden-Anschlussflächen-Kontaktprozesse angewendet werden; Analysieren einer Beziehung zwischen den gemessenen Sonden-Anschlussflächen-Kontaktkräften und den angewendeten Sonden-Übersteuerungspositionen, um einen ersten Sonden-Anschlussflächen-Parameterbereich, in dem eine Anschlussfläche durch eine Sonde plastisch deformiert wird, und einen zweiten Sonden-Anschlussflächen-Parameterbereich, in dem die Sonde eine Beschädigung an einer Schicht unterhalb der Anschlussfläche verursachen kann, zu erhalten. Das Verfahren kann ferner gemäß einer oder mehreren hier beschriebenen Ausführungsformen konfiguriert sein.
Verschiedene Ausführungsformen können ferner eine Vorrichtung bereitstellen, die konfiguriert ist, ein Verfahren gemäß irgendeiner der hier beschriebenen Ausführungsformen auszuführen.
Eine Untersuchungsvorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann Folgendes enthalten: eine Messvorrichtung zum Messen einer Kontaktkraft zwischen wenigstens einer Sonde und wenigstens einer Kontakt-Anschlussfläche für mehrere Sonden-Übersteuerungspositionen; eine Bestimmungsvorrichtung zum Bestimmen einer Beziehung zwischen der Kontaktkraft und der Sonden-Übersteuerungsposition aus den gemessenen Kontaktkräften; eine Bestimmungsvorrichtung zum Bestimmen eines ersten Bereichs in der Beziehung, der eine nichtlineare Abhängigkeit der Kontaktkraft von der Sonden-Übersteuerungsposition aufweist, und eines zweiten Bereichs, der eine lineare Abhängigkeit der Kontaktkraft von der Sonden-Übersteuerungsposition aufweist; und eine Bestimmungsvorrichtung zum Bestimmen eines Prozessfensters für einen Anschlussflächenuntersuchungsprozess basierend auf dem bestimmten ersten Bereich und dem bestimmten zweiten Bereich.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Messvorrichtung Folgendes enthalten: eine Sondenkarte, die wenigstens eine Sonde enthält; ein Halteelement zum Halten wenigstens eines Wafers; und ein Bewegungselement zum Bewegen des Halteelements zu der Sondenkarte und/oder zum Bewegen der Sondenkarte zu dem Halteelement.
Ein Computerprogrammprodukt gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält Anweisungen zum Ausführen eines Verfahrens gemäß irgendeiner der hier beschriebenen Ausführungsformen, wenn das Produkt in einem Computer (oder einer Verarbeitungsvorrichtung) ausgeführt wird.
Ein nichtflüchtiges computerlesbares Medium gemäß verschiedenen Ausführungsformen speichert Anweisungen zum Ausführen eines Verfahrens gemäß irgendeiner der hier beschriebenen Ausführungsformen. Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen kann das computerlesbare Medium irgendein Typ eines Speichermediums sein, der für die nichtflüchtige Speicherung von Daten oder Informationen geeignet ist, die als solche in der Technik bekannt sein können, wie z. B. ein optisches Speichermedium (z. B. eine CD, eine DVD, eine HD-DVD, eine Blu-Ray-Platte, eine Laser-Platte oder dergleichen), ein magnetisches Speichermedium (z. B. eine Diskette, ein Festplattenlaufwerk, ein Magnetband oder dergleichen), ein magnetooptisches Speichermedium (z. B. eine Mini-Disc, eine magnetooptische Platte (MO-Platte) oder dergleichen), ein Halbleiter-Speichermedium (z. B. ein ROM, ein Flash-Speicher, ein PROM, ein EPROM, ein EEPROM, ein NVRAM oder dergleichen), ein USB-Speichermedium, ein Festkörperlaufwerks-Speichermedium (SSD-Speichermedium), ein MRAM-Speichermedium, ein PCRAM-Speichermedium, ein CBRAM-Speichermedium, um nur einige Beispiele zu nennen.
Während die Erfindung bezüglich spezifischer Ausführungsformen speziell gezeigt und beschrieben worden ist, sollte es für die Fachleute auf dem Gebiet selbstverständlich sein, dass verschiedene Änderungen an der Form und den Einzelheiten daran vorgenommen werden können, ohne vom Erfindungsgedanken und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert sind. Der Schutzumfang der Erfindung ist folglich durch die beigefügten Ansprüche angegeben, wobei deshalb vorgesehen ist, dass alle Änderungen, die in die Bedeutung und den Äquivalenzbereich der Ansprüche kommen, eingeschlossen sind.

Claims

Verfahren, das Folgendes umfasst: Messen einer Kontaktkraft zwischen wenigstens einer Sonde und wenigstens einer Kontakt-Anschlussfläche für mehrere Sonden-Übersteuerungspositionen und Bestimmen einer Beziehung zwischen der Kontaktkraft und der Sonden-Übersteuerungsposition aus den gemessenen Kontaktkräften; Bestimmen eines ersten Bereichs in der Beziehung, der eine nichtlineare Abhängigkeit der Kontaktkraft von der Sonden-Übersteuerungsposition aufweist, und eines zweiten Bereichs, der eine lineare Abhängigkeit der Kontaktkraft von der Sonden-Übersteuerungsposition aufweist; und Bestimmen eines Prozessfensters für einen Anschlussflächenuntersuchungsprozess basierend auf dem bestimmten ersten Bereich und dem bestimmten zweiten Bereich.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Messen einer Kontaktkraft zwischen wenigstens einer Sonde und wenigstens einer Kontakt-Anschlussfläche Folgendes umfasst: Messen einer Kontaktkraft zwischen einer Sonde und einer Kontakt-Anschlussfläche für eine erste Sonden-Übersteuerungsposition an einer ersten seitlichen Sondenposition auf der Kontakt-Anschlussfläche; und Messen einer Kontaktkraft zwischen der Sonde und der Kontakt-Anschlussfläche für eine zweite Sonden-Übersteuerungsposition an einer zweiten seitlichen Sondenposition auf der Kontakt-Anschlussfläche.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Messen einer Kontaktkraft zwischen wenigstens einer Sonde und wenigstens einer Kontakt-Anschlussfläche Folgendes umfasst: Messen in einer ersten Messung einer Kontaktkraft zwischen einer Sonde und einer Kontakt-Anschlussfläche für erste mehrere Sonden-Übersteuerungspositionen, die von einer ersten minimalen Sonden-Übersteuerungsposition bis zu einer ersten maximalen Sonden-Übersteuerungsposition reichen; und anschließend Messen in einer zweiten Messung einer Kontaktkraft zwischen der Sonde und der Kontakt-Anschlussfläche für zweite mehrere Sonden-Übersteuerungspositionen, die von einer zweiten minimalen Sonden-Übersteuerungsposition bis zu einer zweiten maximalen Sonden-Übersteuerungsposition reichen.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Sonde in der zweiten Messung an einer anderen seitlichen Position auf der Anschlussfläche als in der ersten Messung angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Messen einer Kontaktkraft zwischen wenigstens einer Sonde und wenigstens einer Kontakt-Anschlussfläche Folgendes umfasst: Messen einer Kontaktkraft zwischen einer ersten Sonde und einer ersten Kontakt-Anschlussfläche für erste mehrere Sonden-Übersteuerungspositionen, die von einer ersten minimalen Sonden-Übersteuerungsposition bis zu einer ersten maximalen Sonden-Übersteuerungsposition reichen; und Messen einer Kontaktkraft zwischen einer zweiten Sonde und einer zweiten Kontakt-Anschlussfläche für zweite mehrere Sonden-Übersteuerungspositionen, die von einer zweiten minimalen Sonden-Übersteuerungsposition bis zu einer zweiten maximalen Sonden-Übersteuerungsposition reichen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Messen einer Kontaktkraft zwischen wenigstens einer Sonde und wenigstens einer Kontakt-Anschlussfläche das Messen einer Kontaktkraft zwischen wenigstens einer Sonde und mehreren Kontakt-Anschlussflächen, um mehrere Messwerte für jede der Sonden-Übersteuerungspositionen zu erhalten, und das Mitteln der mehreren Messwerte für jede der Sonden-Übersteuerungspositionen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Messen einer Kontaktkraft zwischen wenigstens einer Sonde und wenigstens einer Kontakt-Anschlussfläche das Bereitstellen eines randomisierten Messaufbaus umfasst, mit dem die Kontaktkräfte für mehrere Sonden-Übersteuerungspositionen auf jeweiligen mehreren Kontakt-Anschlussflächen gemessen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die wenigstens eine Sonde eine Auslegersonde umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die wenigstens eine Sonde eine Sondenkarte umfasst, die eine einzige Sonde umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die wenigstens eine Sonde eine Sondenkarte umfasst, die mehrere Sonden umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Messen einer Kontaktkraft zwischen wenigstens einer Sonde und wenigstens einer Kontakt-Anschlussfläche das Messen einer Normalenkraft zwischen der wenigstens einen Sonde und der wenigstens einen Kontakt-Anschlussfläche umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, das ferner das Messen eines Kontaktwiderstands zwischen der wenigstens einen Sonde und der wenigstens einen Kontakt-Anschlussfläche für jede Position der mehreren Sonden-Übersteuerungspositionen umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Messen einer Kontaktkraft zwischen der wenigstens einen Sonde und der wenigstens einen Kontakt-Anschlussfläche Folgendes umfasst: Bringen der wenigstens einen Sonde und der wenigstens einen Kontakt-Anschlussfläche in Kontakt miteinander; und anschließend Bewegen der wenigstens einen Kontakt-Anschlussfläche zu der wenigstens einen Sonde und/oder Bewegen der wenigstens einen Sonde zu der wenigstens einen Kontakt-Anschlussfläche.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Bestimmen des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs das Ausführen eines Kurvenanpassungsprozesses umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Kurvenanpassungsprozess das Ausführen einer linearen Anpassung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei der Kurvenanpassungsprozess das Ausführen einer Restanalyse umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Bestimmen des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs das Bestimmen einer Funktion, die die Beziehung zwischen der Kontaktkraft und der Sonden-Übersteuerungsposition repräsentiert, und das Bestimmen einer Ableitung der Funktion umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das Prozessfenster in einem Parameterraum definiert ist, der eine Anzahl von Sonden-Anschlussflächen-Kontakten und die Sonden-Übersteuerungsposition als Parameter umfasst.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Prozessfenster eine maximale Sonden-Übersteuerungsposition für eine gegebene Anzahl von Sonden-Anschlussflächen-Kontakten und/oder eine maximale Anzahl von Sonden-Anschlussflächen-Kontakten für eine gegebene Sonden-Übersteuerungsposition umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, das ferner das Ausführen eines Anschlussflächenuntersuchungsprozesses unter Verwendung des bestimmten Prozessfensters umfasst.
Verfahren zur Sondenkraftuntersuchung, das Folgendes umfasst: Ausführen mehrerer Sonden-Anschlussflächen-Kontaktierungsprozesse; Messen der Sonden-Anschlussflächen-Kontaktkräfte für mehrere Sonden-Übersteuerungspositionen, die während der mehreren Sonden-Anschlussflächen-Kontaktprozesse angewendet werden; Analysieren einer Beziehung zwischen den gemessenen Sonden-Anschlussflächen-Kontaktkräften und der angewendeten Sonden-Übersteuerungspositionen, um einen ersten Sonden-Anschlussflächen-Parameterbereich, in dem eine Anschlussfläche durch eine Sonde plastisch deformiert wird, und einen zweiten Sonden-Anschlussflächen-Parameterbereich, in dem die Sonde eine Beschädigung an einer Schicht unterhalb der Anschlussfläche verursachen kann, zu erhalten.
Untersuchungsvorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Messvorrichtung zum Messen einer Kontaktkraft zwischen wenigstens einer Sonde und wenigstens einer Kontakt-Anschlussfläche für mehrere Sonden-Übersteuerungspositionen; eine Bestimmungsvorrichtung zum Bestimmen einer Beziehung zwischen der Kontaktkraft und der Sonden-Übersteuerungsposition aus den gemessenen Kontaktkräften; eine Bestimmungsvorrichtung zum Bestimmen eines ersten Bereichs in der Beziehung, der eine nichtlineare Abhängigkeit der Kontaktkraft von der Sonden-Übersteuerungsposition aufweist, und eines zweiten Bereichs, der eine lineare Abhängigkeit der Kontaktkraft von der Sonden-Übersteuerungsposition aufweist; und eine Bestimmungsvorrichtung zum Bestimmen eines Prozessfensters für einen Anschlussflächenuntersuchungsprozess basierend auf dem bestimmten ersten Bereich und dem bestimmten zweiten Bereich.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei die Messvorrichtung Folgendes umfasst: eine Sondenkarte, die wenigstens eine Sonde umfasst; ein Halteelement zum Halten wenigstens eines Wafers; und ein Bewegungselement zum Bewegen des Halteelements zu der Sondenkarte und/oder zum Bewegen der Sondenkarte zu dem Halteelement.
Computerprogrammprodukt, das Anweisungen zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 21 umfasst, wenn das Produkt in einem Computer ausgeführt wird.
Nichtflüchtiges computerlesbares Medium, das Anweisungen zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 21 umfasst.