DE102017101552A1 - Verfahren zum Kompensieren der Sondenfehlanordnung und Sondenvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Es werden ein Verfahren zum Kompensieren der Sondenfehlanordnung und eine Sondenvorrichtung bereitgestellt. Das Verfahren zum Kompensieren der Sondenfehlanordnung ist auf ein Sondenmodul (1) anwendbar. Das Sondenmodul (1) umfasst eine Sonde (12) und eine Fixierbasis (11), die Sonde (12) umfasst einen Sondenkörperabschnitt (121) und einen Sondenspitzenabschnitt (122), der Sondenkörperabschnitt (121) ist an der Fixierbasis (11) fixiert, und der Sondenspitzenabschnitt (122) liegt aus der Fixierbasis (11) heraus frei. Das Verfahren zum Kompensieren der Sondenfehlanordnung umfasst Folgendes: Messen der Temperatur eines Sondenkörpers des Sondenkörperabschnitts (121) der Sonde (12), Berechnen des Wärmeausdehnungsbetrags der Sonde (12) entlang einer Längenrichtung des Sondenkörperabschnitts (121) entsprechend der Temperatur des Sondenkörpers, Berechnen eines Kompensationswerts entsprechend dem Wärmeausdehnungsbetrag, Bewegen der Sonde (12) oder eines zu testenden Elements (9) entsprechend dem berechneten Kompensationswert, um eine Sondenspitze des Sondenspitzenabschnitts (122) mit dem zu testenden Element (9) oder das zu testende Element (9) mit der Sondenspitze des Sondenspitzenabschnitts (122) auszurichten.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kompensieren der Sondenfehlanordnung und insbesondere ein Verfahren zum Kompensieren der durch Wärmeausdehnung hervorgerufenen Sondenfehlanordnung.
  • Auf dem Gebiet des Testens von Wafern muss ein zu testendes Element auf eine bestimmte Temperatur erwärmt werden, um einige bestimmte Testanforderungen zu erfüllen. Weil eine Sonde aus Metall besteht und verhältnismäßig lang ist, kann in diesem Fall eine Wärmeausdehnung auftreten. Wenngleich die Spitze der Sonde und das zu testende Element bei Normaltemperatur ausgerichtet sind, kann dadurch eine Fehlanordnung auftreten, nachdem die Temperatur erhöht wird.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Fehlanordnungen zu vermeiden und eine verbesserte Sondenvorrichtung zu schaffen.
  • Daher sieht ein erstes Konzept der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Kompensieren der Sondenfehlanordnung vor, das auf ein Sondenmodul anwendbar ist, wobei das Sondenmodul eine Sonde und eine Fixierbasis umfasst, die Sonde einen Sondenkörperabschnitt und einen Sondenspitzenabschnitt umfasst und der Sondenkörperabschnitt an der Fixierbasis fixiert ist. Das Verfahren zum Kompensieren der Sondenfehlanordnung umfasst Folgendes: Messen der Temperatur eines Sondenkörpers des Sondenkörperabschnitts der Sonde oder der Temperatur eines Sondenkörpers in einer Umgebung um den Sondenkörperabschnitt, Berechnen des Wärmeausdehnungsbetrags der Sonde entlang einer Längenrichtung des Sondenkörperabschnitts entsprechend der Temperatur des Sondenkörpers und Berechnen eines Kompensationswerts entsprechend dem Wärmeausdehnungsbetrag.
  • Gemäß dem ersten Konzept der vorliegenden Erfindung kann das vorstehende Verfahren zum Kompensieren der Sondenfehlanordnung ferner Folgendes umfassen: Bewegen des Sondenmoduls entsprechend dem berechneten Kompensationswert, um die Sondenspitze des Sondenspitzenabschnitts mit einem zu testenden Element auszurichten.
  • Gemäß dem ersten Konzept der vorliegenden Erfindung kann das vorstehende Verfahren zum Kompensieren der Sondenfehlanordnung ferner Folgendes umfassen: Bewegen des zu testenden Elements entsprechend dem berechneten Kompensationswert, um das zu testende Element mit der Sondenspitze des Sondenspitzenabschnitts auszurichten.
  • Gemäß dem ersten Konzept der vorliegenden Erfindung kann im vorstehenden Verfahren zum Kompensieren der Sondenfehlanordnung eine Temperaturmesseinheit auf der Fixierbasis der Sonde angeordnet werden, um die Temperatur des Sondenkörpers des Sondenkörperabschnitts der Sonde zu messen.
  • Ein zweites Konzept der vorliegenden Erfindung ist ein Sondenmodul, welches Folgendes umfasst: eine Fixierbasis, eine Sonde, die einen Sondenspitzenabschnitt und einen Sondenkörperabschnitt umfasst, wobei der Sondenkörperabschnitt an der Fixierbasis fixiert ist, und eine Temperaturmesseinheit, die an der Fixierbass oder der Sonde angeordnet ist, um die Temperatur eines Sondenkörpers des Sondenkörperabschnitts der Sonde oder die Temperatur eines Sondenkörpers in einer Umgebung um den Sondenkörperabschnitt zu messen.
  • Gemäß dem zweiten Konzept der vorliegenden Erfindung kann das vorstehende Sondenmodul ferner ein Berechnungsmodul umfassen, das elektrisch mit der Temperaturmesseinheit verbunden ist, wobei das Berechnungsmodul entsprechend der Temperatur des Sondenkörpers den Wärmeausdehnungsbetrag der Sonde entlang einer Längenrichtung des Sondenkörperabschnitts berechnet und einen Kompensationswert entsprechend dem Wärmeausdehnungsbetrag berechnet.
  • Gemäß dem zweiten Konzept der vorliegenden Erfindung kann das vorstehende Sondenmodul ferner ein Antriebsmodul umfassen, das elektrisch mit dem Berechnungsmodul verbunden ist, wobei das Antriebsmodul die Sonde entsprechend dem berechneten Kompensationswert bewegt, um die Sondenspitze des Sondenspitzenabschnitts mit einem zu testenden Element auszurichten.
  • Gemäß dem zweiten Konzept der vorliegenden Erfindung kann das vorstehende Sondenmodul ferner ein Antriebsmodul umfassen, das elektrisch mit dem Berechnungsmodul verbunden ist, wobei das Antriebsmodul das zu testende Element entsprechend dem berechneten Kompensationswert bewegt, um das zu testende Element mit der Sondenspitze des Sondenspitzenabschnitts auszurichten.
  • Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachstehend nur zur Erläuterung dienenden und daher die vorliegende Erfindung nicht einschränkenden detaillierten Beschreibung besser verständlich werden. Es zeigen:
  • 1 ein schematisches Diagramm eines Sondenmoduls (1),
  • 2 ein schematisches Diagramm eines Sondenmoduls (2),
  • 3 ein schematisches Diagramm der korrekten Ausrichtung einer Sonde und
  • 4 ein schematisches Diagramm der Fehlanordnung einer Sonde.
  • Mit Bezug auf die 1 bis 4 sei bemerkt, dass die 1 bis 4 ein schematisches Diagramm eines Sondenmoduls (1), ein schematisches Diagramm eines Sondenmoduls (2), ein schematisches Diagramm der korrekten Ausrichtung einer Sonde bzw. ein schematisches Diagramm der Fehlanordnung einer Sonde sind. Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht ein Verfahren zum Kompensieren der Sondenfehlanordnung vor, das auf ein in 1 dargestelltes Sondenmodul 1 anwendbar ist. Das Sondenmodul 1 umfasst eine Sonde 12 und eine Fixierbasis 11, wobei die Sonde 12 einen Sondenkörperabschnitt 121 und einen Sondenspitzenabschnitt 122 umfasst, der Sondenkörperabschnitt 122 an der Fixierbasis 11 fixiert ist und auf einer in 2 dargestellten Sondenplattform 15 angeordnet ist und der Sondenspitzenabschnitt 122 aus der Fixierbasis 11 heraus freiliegt.
  • Wenn ein zu testendes Element 9, das auf einer Plattform 16 für ein zu testendes Objekt angeordnet ist, auf eine bestimmte Temperatur erwärmt werden muss, um einige spezielle Testanforderungen zu erfüllen, kann eine verhältnismäßig hochgradige Wärmeausdehnung auftreten, weil eine herkömmliche Sonde 8 aus Metall besteht und verhältnismäßig lang ist. In diesem Fall ist eine Ausrichtungsbedingung, die bei Normaltemperatur erfüllt werden kann, bei hoher Temperatur nicht anwendbar, und es kann eine in 3 dargestellte Fehlanordnung auftreten.
  • Um das Problem der vorstehend erwähnten Fehlanordnung zu lösen, wird beim Verfahren zum Kompensieren der Sondenfehlanordnung gemäß dieser Ausführungsform die Temperatur eines Sondenkörpers des Sondenkörperabschnitts 121 der Sonde 12 oder die Temperatur eines Sondenkörpers in einer Umgebung um den Sondenkörperabschnitt gemessen. Weil das Material der Sonde 12 bekannt ist, ist auch der Wärmeausdehnungskoeffizienz der Sonde 12 bekannt. Daher kann der Wärmeausdehnungsbetrag der Sonde 12 entlang einer Längenrichtung des Sondenkörperabschnitts 121 entsprechend der gemessenen Temperatur des Sondenkörpers berechnet werden und wird ferner ein Kompensationswert entsprechend dem berechneten Wärmeausdehnungsbetrag berechnet. In diesem Fall kann das Sondenmodul 1 entsprechend dem berechneten Kompensationswert bewegt werden, um eine Sondenspitze 122P des Sondenspitzenabschnitts 122 mit dem zu testenden Element 9 auszurichten, oder das zu testende Element 9 wird entsprechend dem berechneten Kompensationswert bewegt, um das zu testende Element 9 mit der Sondenspitze 122P des Sondenspitzenabschnitts 122 auszurichten, wie in 2 dargestellt ist.
  • Gemäß dieser Ausführungsform kann die Messung der Temperatur des Sondenkörpers des Sondenkörperabschnitts 121 der Sonde 12 durch Anordnen einer Temperaturmesseinheit 19 an der Fixierbasis 11 des Sondenmoduls 1 implementiert werden.
  • Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Sondenmodul, wie in den 1 und 2 dargestellt ist. Ein Sondenmodul 1 umfasst eine Fixierbasis 11, eine Sonde 12 und eine Temperaturmesseinheit 19. Die Sonde 12 umfasst einen Sondenkörperabschnitt 121 und einen Sondenspitzenabschnitt 122, wobei der Sondenkörperabschnitt 122 an der Fixierbasis 11 fixiert ist und der Sondenspitzenabschnitt 122 aus der Fixierbasis heraus freiliegt. Die Temperaturmesseinheit 19 ist an der Fixierbasis 11 angeordnet, um die Temperatur eines Sondenkörpers des Sondenkörperabschnitts 121 der Sonde 12 zu messen.
  • Das Sondenmodul 1 gemäß dieser Ausführungsform kann ferner ein Berechnungsmodul 17 umfassen, das elektrisch mit der Temperaturmesseinheit 19 verbunden ist, wobei das Berechnungsmodul 17 entsprechend der Temperatur des Sondenkörpers den Wärmeausdehnungsbetrag der Sonde 12 entlang einer Längenrichtung des Sondenkörperabschnitts 121 berechnet und einen Kompensationswert entsprechend dem Wärmeausdehnungsbetrag berechnet.
  • Das Sondenmodul 1 gemäß dieser Ausführungsform kann ferner ein Antriebsmodul 18 umfassen, das elektrisch mit einem Berechnungsmodul 17 verbunden ist, wobei das Antriebsmodul die Sonde 12 entsprechend dem durch das Berechnungsmodul 17 berechneten Kompensationswert bewegt, um die Sondenspitze 122P des Sondenspitzenabschnitts 122 mit einem zu testenden Element 9 auszurichten, oder das zu testende Element 9 entsprechend dem durch das Berechnungsmodul 17 berechneten Kompensationswert bewegt, um das zu testende Element 9 mit der Sondenspitze 122P des Sondenspitzenabschnitts 122 auszurichten, wie in 3 dargestellt ist.
  • Die Berechnung des Kompensationswerts kann ausgeführt werden, nachdem die gesamte Testumgebung den Wärmegleichgewicht erreicht, weshalb die Kompensation während des gesamten Testprozesses nur einmal ausgeführt werden muss. Zusätzlich können die Messung und die Kompensation in Echtzeit ausgeführt werden, d.h. die Temperatur des Sondenkörperabschnitts 121 der Sonde 12 kann kontinuierlich gemessen werden, ein Kompensationswert kann dann kontinuierlich berechnet werden und die Sonde 12 oder das zu testende Element 9 kann entsprechend dem Kompensationswert kontinuierlich bewegt werden, um das zu testende Element 9 mit der Sondenspitze 122P auszurichten.
  • Das Verfahren zum Kompensieren der Sondenfehlanordnung und das Sondenmodul gemäß der vorstehenden Ausführungsform haben die folgenden Merkmale:
    • (1) Weil Temperaturänderungen immer Versätze aller mechanischen Elemente in drei Achsen XYZ hervorrufen, muss sich die Temperaturmesseinheit 19 so nahe wie möglich an dem zu testenden Element 9 befinden, indem die Temperaturmesseinheit beispielsweise an der Fixierbasis 11 der Sonde 12 angeordnet wird.
    • (2) Die Temperaturmesseinheit 19 kann den Status einer verdrahteten bzw. einer drahtlosen Übertragung haben, wie man unter dem folgenden Hyperlink finden kann (http: //bgr.com/2015/12/08/iot-devices-sensors-no-battery-radio-waves/).
    • (3) Das Antriebsmodul 18 ist ein Versatzträger in zumindest einer Achse. Die vorliegende Erfindung misst den Kompensationswert nicht, sondern sie erhält den Kompensationswert durch Berechnung oder Bezugnahme auf eine Referenztabelle entsprechend der Temperaturmessung. Die Referenztabelle ist eine Datentabelle einer Beziehung zwischen Temperaturen und Kompensationswerten, welche im Berechnungsmodul 17 gespeichert ist.
    • (4) Wenngleich es Versätze in Richtung von drei Abmessungen geben kann, ist der Sondenkörperabschnitt 121 viel länger als der Durchmesser eines Abschnitts des Sondenkörperabschnitts, und eine Längenrichtung des Sondenkörperabschnitts 121 ist daher die Richtung, die kompensiert werden muss.
    • (5) Die gesamte Kompensation muss zu jeder Zeit ausgeführt werden, d.h. ein Kompensationswert wird erhalten, sobald sich ein Temperaturmesswert der Temperaturmesseinheit 19 ändert, und das Antriebsmodul 18 führt dann die Kompensation in Echtzeit aus. Zusätzlich kann ein Kompensationswert berechnet werden, wenn der Temperaturmesswert der Temperaturmesseinheit 19 eine Schwelle erreicht, und das Antriebsmodul 18 führt dann die Kompensation aus.
    • (6) Damit die Sonde ein zu testendes Element kontinuierlich berühren kann, ist das Antriebsmodul 18 ein Träger, der sich maximal in 6 axialen Richtungen bewegen kann und daher die durch Temperaturänderungen hervorgerufenen Versätze vollständig kompensiert, so dass die Sonde das zu testende Element kontinuierlich berührt.
    • (7) Das Antriebsmodul 18 kann beispielsweise einen der folgenden Motortypen umfassen: einen Linearmotor (linear motor), einen Gleichstrommotor (DC motor), einen Stepper (stepper) oder einen piezoelektrisch angetriebenen Motor. Der piezoelektrisch angetriebene Motor kann aus den von der Firma MICRONIX USA, LLC entwickelten Produkten, beispielsweise der Serie NANO POSITIONING – PIEZO, http://www.micronixusa.com/ ausgewählt werden.
    • (8) Um eine verhältnismäßig gute Kompensationswirkung zu erreichen, kann das Antriebsmodul 18 ferner von einem Spannmittel (chuck) für ein zu testendes Objekt thermisch isoliert werden, um zu verhindern, dass das Antriebsmodul 18 durch Wärmeausdehnung beeinflusst wird.
    • (9) Um eine verhältnismäßig gute Kompensationswirkung zu erreichen, kann die Temperatur einer Sondenplattform konstant sein, d.h. die Sondenplattform ist von einem Spannmittel für ein zu testendes Objekt isoliert.
    • (10) Das Berechnungsmodul 17 kann gleichzeitig zumindest ein Antriebsmodul 18 steuern, und das eine Antriebsmodul 18 kann zumindest ein Sondenmodul bewegen.
    • (11) Wie in der Zeichnung dargestellt ist, kann die Sonde direkt am Antriebsmodul 18 fixiert sein. Alternativ ist das Antriebsmodul 18 mit der Fixierbasis 11 integriert.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Sondenmodul
    11
    Fixierbasis
    12
    Sonde
    121
    Sondenkörperabschnitt
    122
    Sondenspitzenabschnitt
    122P
    Sondenspitze
    15
    Sondenplattform
    16
    Plattform
    17
    Berechnungsmodul
    18
    Antriebsmodul
    19
    Temperaturmesseinheit
    8
    herkömmliche Sonde
    9
    zu testendes Element
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • http: //bgr.com/2015/12/08/iot-devices-sensors-no-battery-radio-waves/ [0025]
    • http://www.micronixusa.com/ [0025]

Claims (8)

  1. Verfahren zum Kompensieren der Sondenfehlanordnung, das auf ein Sondenmodul (1) anwendbar ist, wobei das Sondenmodul (1) eine Sonde (12) und eine Fixierbasis (11) aufweist, die Sonde (12) einen Sondenkörperabschnitt (121) und einen Sondenspitzenabschnitt (122) aufweist und der Sondenkörperabschnitt (121) an der Fixierbasis (11) fixiert ist, wobei das Verfahren zum Kompensieren der Sondenfehlanordnung Folgendes aufweist: • Messen der Temperatur eines Sondenkörpers des Sondenkörperabschnitts (121) der Sonde (12), • Berechnen des Wärmeausdehnungsbetrags der Sonde (12) entlang einer Längenrichtung des Sondenkörperabschnitts (121) entsprechend der Temperatur des Sondenkörpers und • Berechnen eines Kompensationswerts entsprechend dem Wärmeausdehnungsbetrag.
  2. Verfahren zum Kompensieren der Sondenfehlanordnung nach Anspruch 1, welches ferner Folgendes aufweist: Bewegen des Sondenmoduls (1) entsprechend dem Kompensationswert, um eine Sondenspitze (122P) des Sondenspitzenabschnitts (122) mit einem zu testenden Element (9) auszurichten.
  3. Verfahren zum Kompensieren der Sondenfehlanordnung nach Anspruch 1 oder 2, welches ferner Folgendes aufweist: Bewegen eines zu testenden Elements (9) entsprechend dem Kompensationswert, um das zu testende Element (9) mit einer Sondenspitze (122P) des Sondenspitzenabschnitts (122) auszurichten.
  4. Verfahren zum Kompensieren der Sondenfehlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Temperaturmesseinheit (19) an der Fixierbasis (11) der Sonde (12) angeordnet ist, um die Temperatur des Sondenkörpers des Sondenkörperabschnitts (121) der Sonde (12) zu messen.
  5. Sondenmodul (1), welches Folgendes aufweist: • eine Fixierbasis (11), • eine Sonde (12), die einen Sondenspitzenabschnitt (122) und einen Sondenkörperabschnitt (121) aufweist, wobei der Sondenkörperabschnitt (121) an der Fixierbasis (11) fixiert ist und der Sondenspitzenabschnitt (122) aus der Fixierbasis (11) heraus freiliegt, und • eine Temperaturmesseinheit (19), die an der Fixierbasis (11) angeordnet ist, um die Temperatur eines Sondenkörpers des Sondenkörperabschnitts (121) der Sonde (12) zu messen.
  6. Sondenmodul (1) nach Anspruch 5, welches ferner ein Berechnungsmodul (17) aufweist, das elektrisch mit der Temperaturmesseinheit (19) verbunden ist, wobei das Berechnungsmodul (17) entsprechend der Temperatur des Sondenkörpers den Wärmeausdehnungsbetrag der Sonde (12) entlang einer Längenrichtung des Sondenkörperabschnitts (121) berechnet und einen Kompensationswert entsprechend dem Wärmeausdehnungsbetrag berechnet.
  7. Sondenmodul (1) nach Anspruch 5 oder 6, welches ferner ein Antriebsmodul (18) aufweist, das elektrisch mit dem Berechnungsmodul (17) verbunden ist, wobei das Antriebsmodul (18) die Fixierbasis (11) entsprechend dem Kompensationswert bewegt, um eine Sondenspitze (122P) des Sondenspitzenabschnitts (122) mit einem zu testenden Element (9) auszurichten.
  8. Sondenmodul (1) nach Anspruch 6, welches ferner ein Antriebsmodul (18) aufweist, das elektrisch mit dem Berechnungsmodul (17) verbunden ist, wobei das Antriebsmodul (18) ein zu testendes Element (9) entsprechend dem Kompensationswert bewegt, um das zu testende Element (9) mit einer Sondenspitze des Sondenspitzenabschnitts (122) auszurichten.
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