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HINTERGRUND
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft Verfahren zum Ausgleichen eines Abstands zwischen einer Probenadelspitze und einem Prüfobjekt nach einer Temperaturänderung. Die vorliegende Offenbarung betrifft insbesondere Probenadeln, die an Waferprobern installiert sind.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Da heutzutage die Nachfrage nach elektronischen Vorrichtungen zunimmt, wird in der Halbleiterindustrie die Qualität der Komponenten der elektronischen Vorrichtungen dementsprechend zu einem wichtigen Punkt. Neben der sich verbessernden Technik zur Herstellung der Komponenten ist auch die Prüfgenauigkeit der Komponenten wichtiger geworden.
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In der Halbleiterindustrie werden Waferprober beispielsweise im Allgemeinen zum Prüfen der Qualität der Halbleiterscheiben oder Chips verwendet. Die Funktionsgenauigkeit der Waferprober ist somit zweifellos betroffen.
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KURZFASSUNG
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Ein technischer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Bestimmung einer Probenadelspitzenposition nach einer Temperaturänderung, mit dem der Abstand zwischen der Spitze der Probenadel und dem Prüfobjekt nach einer Erhöhung oder Abnahme der Temperatur des Waferprobers präzise bestimmt werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Ausgleichen eines ersten Abstands zwischen einer Spitze einer Probenadel und einem Prüfobjekt nach einer Temperaturänderung des Prüfobjekts bereitgestellt. Das Verfahren umfasst Folgendes: Bereitstellen einer reflektierenden Oberfläche auf dem Prüfobjekt; Erfassen mittels einer Bildaufnahmevorrichtung eines ersten Bildes mit der Probenadel und eines reflektierten Bildes der Probenadel auf der reflektierten Oberfläche bei einer ersten Temperatur; Messen eines zweiten Abstands zwischen einem Bezugspunkt der Probenadel und dem reflektierten Bild des Bezugspunkts im ersten Bild; Ändern der ersten Temperatur des Prüfobjekts zu einer zweiten Temperatur; Erfassen mittels der Bildaufnahmevorrichtung eines zweiten Bildes mit der Probenadel und des reflektierten Bildes der Probenadel auf der reflektierenden Oberfläche bei der zweiten Temperatur; Messen eines dritten Abstands zwischen dem Bezugspunkt der Probenadel und dem reflektierten Bild des Bezugspunkts im zweiten Bild; Teilen der Differenz zwischen dem dritten Abstand und dem zweiten Abstand durch zwei, um einen vierten Abstand zu erhalten; und Bestimmen einer Relativposition zwischen der Probenadel und dem Prüfobjekt durch den vierten Abstand zum Ausgleichen des ersten Abstands zwischen der Spitze der Probenadel und dem Prüfobjekt nach einer Änderung des Prüfobjekts auf die zweite Temperatur.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst das Verfahren zur Bestimmung der Relativposition zwischen der Probenadel und dem Prüfobjekt durch den vierten Abstand zum Ausgleichen des ersten Abstands das Bewegen der Probenadel relativ zum Prüfobjekt um den vierten Abstand.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst das Verfahren zur Bestimmung der Relativposition zwischen der Probenadel und dem Prüfobjekt durch den vierten Abstand zum Ausgleichen des ersten Abstands das Bewegen des Prüfobjekts relativ zur Probenadel um den vierten Abstand.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst das Verfahren zur Bestimmung der Relativposition zwischen der Probenadel und dem Prüfobjekt durch den vierten Abstand zum Ausgleichen des ersten Abstands jeweils das Bewegen der Probenadel und des Prüfobjekts, so dass die Relativposition zwischen der Probenadel und dem Prüfobjekt um den vierten Abstand verändert wird.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verläuft eine Richtung, entlang der die Bildaufnahmevorrichtung das erste Bild und das zweite Bild erfasst, nahezu parallel zur reflektierenden Oberfläche.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist der Bezugspunkt ein visuell deutlicher Punkt, der von der Bildaufnahmevorrichtung betrachtet wird.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist der Bezugspunkt eine Markierung auf der Probenadel.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verläuft der vierte Abstand im Wesentlichen senkrecht zur reflektierenden Oberfläche.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung handelt es sich bei dem Prüfobjekt um eine Halbleiterscheibe.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung handelt es sich bei dem Prüfobjekt um einen Substrathalter.
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Bei einem Vergleich mit dem Stand der Technik haben die oben genannten Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zumindest folgende Vorteile:
- (1) Bei einem Anstieg oder einer Abnahme der Temperatur des Prüfobjekts ist ein präziser Ausgleich des Abstands zwischen der Spitze der Probenadel und dem Prüfobjekt auf leichte und einfache Weise möglich, die für den Nutzer bequem und effizient ist.
- (2) Da der Abstand zwischen den Bezugspunkten der Probenadeln bei unterschiedlichen Temperaturen der Hälfte der Differenz zwischen den Abständen entspricht, die zwischen den Bezugspunkten und den reflektierten Bildern der Bezugspunkte bei verschiedenen Temperaturen gemessen wurden, kann der Fehler bei den Messungen der Abstände reduziert werden, wodurch die Genauigkeit des Abstands, der bei unterschiedlichen Temperaturen zwischen den Bezugspunkten der Probenadeln erhalten wird, erhöht wird.
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Figurenliste
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Die Offenbarung kann beim Lesen der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsformen besser verstanden werden, wobei wie folgt auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird:
- 1 ist eine schematische Ansicht eines Waferprobers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 2 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ausgleichen eines Abstands zwischen einer Spitze der Probenadel und dem Prüfobjekt aus 1 nach einer Temperaturänderung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 3 ist eine graphische Ansicht eines mit der Bildaufnahmevorrichtung aus 1 erfassten ersten Bildes, in dem das Prüfobjekt bei der ersten Temperatur ist;
- 4 ist eine graphische Ansicht eines mit der Bildaufnahmevorrichtung aus 1 erfassten zweiten Bildes, in dem das Prüfobjekt bei der zweiten Temperatur ist;
- 5 ist eine vergrößerte Ansicht, die die Relativpositionen der Probenadel zur reflektierenden Oberfläche des Prüfobjekts bei unterschiedlichen Temperaturen zeigt; und
- 6 ist eine schematische Ansicht eines Waferprobers gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Im Folgenden werden Zeichnungen verwendet, um Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu offenbaren. Zur besseren Veranschaulichung werden in der nachfolgenden Beschreibung viele praktische Details gemeinsam erläutert. Es ist jedoch zu verstehen, dass die praktischen Details nicht zur Einschränkung des beanspruchten Umfangs verwendet werden sollen. Mit anderen Worten sind in einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung die praktischen Details nicht wesentlich. Zur Vereinfachung der Zeichnungen werden darüber hinaus einige gebräuchliche Strukturen und Elemente in den Zeichnungen auf vereinfachte Weise schematisch gezeigt. Sofern möglich werden für den Bezug auf identische oder ähnliche Teile in den Zeichnungen und in der Beschreibung die gleichen Bezugszeichen verwendet.
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Sofern nicht anders definiert, haben alle hier verwendeten Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) die gleiche Bedeutung wie von einem Fachmann auf dem Gebiet, zu dem die vorliegende Offenbarung gehört, üblicherweise verstanden wird. Es ist ferner zu verstehen, dass Begriffe, wie die in allgemein verwendeten Wörterbüchern definierten Begriffe, so auszulegen sind, dass sie eine Bedeutung haben, die mit ihrer Bedeutung im Kontext des relevanten Standes der Technik und der vorliegenden Offenbarung übereinstimmt, und nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinn ausgelegt werden, sofern dies hier nicht ausdrücklich so definiert ist.
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Es wird auf 1 Bezug genommen. 1 ist eine schematische Ansicht eines Waferprobers 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Wie in 1 gezeigt, umfasst bei dieser Ausführungsform ein Waferprober 100 einen Substrathalter 110, eine Halterplatte 120, eine Probenadelhalterung 130, mindestens eine Probenadel 140 und eine Bildaufnahmevorrichtung 150. Der Substrathalter 110 ist praktisch drehbar und dreidimensional beweglich. Der Substrathalter 110 ist zum Halten einer Halbleiterscheibe 200 (s. 6 für die Halbleiterscheibe 200) ausgebildet. Die Halterplatte 120 ist über dem Substrathalter 110 angeordnet, und die Probenadelhalterung 130 ist an der Halterplatte 120 angebracht. Die Probenadel 140 wird von der Probenadelhalterung 130 derart gehalten, dass die Probenadel 140 für den Kontakt mit dem Prüfobjekt bereit ist, bei dem es sich bei dieser Ausführungsform um den Substrathalter 110 handelt. Zur Vereinfachung der Figur sind in 1 keine weiteren Komponenten des Waferprobers 100 gezeigt.
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Es wird auf 2 Bezug genommen. 2 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 300 zum Ausgleichen eines Abstands D1 zwischen einer Spitze 141 der Probenadel 140 und dem Prüfobjekt (dem Substrathalter 110) aus 1 nach einer Temperaturänderung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Wie in 2 gezeigt, umfasst bei dieser Ausführungsform das Verfahren 300 folgende Schritte (es ist zu beachten, dass die unten genannte Reihenfolge der Schritte und Unterschritte, sofern nicht anders angegeben, alle entsprechend dem tatsächlichen Bedarf angepasst oder sogar gleichzeitig oder teilweise gleichzeitig ausgeführt werden können):
- (1) Bereitstellen einer reflektierenden Oberfläche S auf dem Prüfobjekt (dem Substrathalter 110) (Schritt 301). Die reflektierende Oberfläche S ist praktisch eine obere Fläche des Prüfobjekts (des Substrathalters 110) und ist glatt genug, um ein Bild zu reflektieren. Die reflektierende Oberfläche S des Prüfobjekts (des Substrathalters 110) ist für den Kontakt mit der Spitze 141 der Probenadel 140 für eine darauffolgende Prüfung ausgebildet.
- (2) Erfassen mittels der Bildaufnahmevorrichtung 150 eines ersten Bildes M1 mit der Probenadel 140 und eines reflektierten Bildes 140' der Probenadel 140 auf der reflektierenden Oberfläche S bei einer ersten Temperatur T1 (Schritt 302). Es wird auf 3 Bezug genommen. 3 ist eine graphische Ansicht eines mit der Bildaufnahmevorrichtung 150 aus 1 erfassten ersten Bildes M1, in dem das Prüfobjekt (der Substrathalter 110) bei der ersten Temperatur T1 ist. Wie in den 1 und 3 gezeigt, ist der Abstand D1 der Abstand zwischen der Spitze 141 der Probenadel 140 und dem Prüfobjekt (dem Substrathalter 110) bei der ersten Temperatur T1. Wie in 1 gezeigt, ist in praktischen Anwendungen die Bildaufnahmevorrichtung 150 nahe der reflektierenden Oberfläche S des Prüfobjekts (des Substrathalters 110) angeordnet, und eine Richtung, entlang der die Bildaufnahmevorrichtung 150 ein Bild erfasst, verläuft nahezu parallel zur reflektierenden Oberfläche S. Die Richtung, entlang der die Bildaufnahmevorrichtung 150 ein Bild erfasst, bildet mit der reflektierenden Oberfläche S des Prüfobjekts (des Substrathalters 110) z.B. einen eingeschlossenen Winkel, der weniger als 1 Grad beträgt. Die vorliegende Offenbarung soll jedoch nicht dadurch beschränkt werden.
- (3) Messen eines Abstands D2 zwischen einem Bezugspunkt 142 der Probenadel 140 und dem reflektierten Bild 142' des Bezugspunkts 142 im ersten Bild M1 (Schritt 303). Bei dieser Ausführungsform ist der Bezugspunkt 142 der Probenadel 140 ein visuell deutlicher Punkt, der vor der Bildaufnahmevorrichtung 150 betrachtet wird. Mit anderen Worten kann die Bildaufnahmevorrichtung 150 klar auf den Bezugspunkt 142 fokussiert sein. In anderen Ausführungsformen ist in praktischen Anwendungen der Bezugspunkt 142 eine Markierung an der Probenadel 140, so dass die Bildaufnahmevorrichtung 150 klar auf die Markierung fokussiert sein kann.
- (4) Ändern der ersten Temperatur T1 des Prüfobjekts (des Substrathalters 110) zu einer zweiten Temperatur T2 (Schritt 304). In praktischen Anwendungen wird die zweite Temperatur T2 des Prüfobjekts (des Substrathalters 110) in Bezug auf die erste Temperatur T1 entweder erhöht oder gesenkt. Die zweite Temperatur T2 kann in Abhängigkeit von den tatsächlichen Umständen z.B. 300 Grad hoch oder -60 Grad niedrig sein. Die vorliegende Offenbarung soll jedoch dadurch nicht beschränkt werden. Der Einfachheit halber wird die Auswirkung der thermischen Ausdehnung oder der thermischen Kontraktion weiterer Teile des Waferprobers 100, die das Prüfobjekt (den Substrathalter 110) umgeben, vernachlässigt.
- (5) Erfassen mittels der Bildaufnahmevorrichtung 150 eines zweiten Bildes M2 mit der Probenadel 140 und des reflektierten Bildes 140' der Probenadel 140 auf der reflektierenden Oberfläche S bei der zweiten Temperatur T2 (Schritt 305). Es wird auf 4 Bezug genommen. 4 ist eine graphische Ansicht eines zweiten Bildes M2, das von der Bildaufnahmevorrichtung 150 aus 1 erfasst wird, in dem das Prüfobjekt (der Substrathalter 110) bei der zweiten Temperatur T2 ist.
- (6) Messen eines Abstands D3 zwischen dem Bezugspunkt 142 der Probenadel 140 und dem reflektierten Bild 142' des Bezugspunkts 142 im zweiten Bild M2 (Schritt 306). Aufgrund der thermischen Ausdehnung oder der thermischen Kontraktion des Prüfobjekts (des Substrathalters 110) bei der zweiten Temperatur T2 kann die Lage des Bezugspunkts 142 der Probenadel 140 in Bezug auf das Prüfobjekt (den Substrathalter 110) verändert sein, so dass der Abstand D3 zwischen dem Bezugspunkt 142 der Probenadel 140 und dem reflektierten Bild 142' des Bezugspunkts 142 im zweiten Bild M2 von dem Abstand D2 zwischen dem Bezugspunkt 142 der Probenadel 140 und dem reflektierten Bild 142' des Bezugspunkts 142 im ersten Bild M1 verschieden sein kann.
- (7) Teilen der Differenz zwischen dem Abstand D3 und dem Abstand D2 durch zwei, um einen Abstand D4 zu erhalten (Schritt 307). Für den Abstand D4 ist auf 5 Bezug zu nehmen. In der Praxis verläuft der Abstand D4 im Wesentlichen senkrecht zur reflektierenden Oberfläche S. Da der Abstand D4 der Hälfte der Differenz zwischen den gemessenen Abständen D3 und D2 entspricht, kann der Fehler bei den Messungen des Abstands D3 und des Abstands D2 reduziert werden, wodurch die Genauigkeit des erhaltenen Abstands D4 erhöht wird.
- (8) Bestimmen einer Relativposition zwischen der Probenadel 140 und dem Prüfobjekt (dem Substrathalter 110) durch den Abstand D4, um den Abstand D1 zwischen der Spitze 141 der Probenadel 140 und dem Prüfobjekt (dem Substrathalter 110) nach einer Änderung des Prüfobjekts (des Substrathalters 110) auf die zweite Temperatur T2 auszugleichen (Schritt 308). Es wird auf 5 Bezug genommen. 5 ist eine vergrößerte Ansicht, die die Relativpositionen der Probenadel 140 in Bezug auf die reflektierende Oberfläche S des Prüfobjekts (des Substrathalters 110) bei unterschiedlichen Temperaturen zeigt. Wie in 5 gezeigt, ist die Probenadel 140, wenn das Prüfobjekt (der Substrathalter 110) bei der ersten Temperatur T1 ist, mit verdeckten Linien gezeigt, während die Probenadel 140, wenn das Prüfobjekt (der Substrathalter 110) bei der zweiten Temperatur T2 ist, in durchgezogenen Linien gezeigt ist. Aus geometrischer Sicht entspricht die Höhendifferenz zwischen den Spitzen 141 der Probenadeln 140 in verdeckten Linien und in durchgezogenen Linien im Wesentlichen dem Abstand D4, der auch der Höhendifferenz des Bezugspunkts 142 der Probenadel 140 entspricht, wenn das Prüfobjekt (der Substrathalter 110) bei der ersten Temperatur T1 bzw. bei der zweiten Temperatur T2 ist. Indem die Probenadel 140 in durchgezogenen Linien um den Abstand D4 in Bezug auf das Prüfobjekt (den Substrathalter 110) bewegt wird, kehrt beispielsweise somit die Probenadel 140 in durchgezogenen Linien in die Position zurück, in der die Probenadel 140 in verdeckten Linien liegt. Mit anderen Worten wird der Abstand zwischen der Spitze 141 der Probenadel 140 und dem Prüfobjekt (dem Substrathalter 110) bei der zweiten Temperatur T2 als Abstand D1 ausgeglichen.
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In der Praxis kann zum Ausgleichen des Abstands D1 zwischen der Spitze 141 der Probenadel 140 und dem Prüfobjekt (dem Substrathalter 110) nach einer Änderung des Prüfobjekts (des Substrathalters 110) auf die zweite Temperatur T2 das Prüfobjekt (der Substrathalter 110) in Bezug auf die Probenadel 140 in durchgezogenen Linien um den Abstand D4 bewegt werden, statt die Probenadel 140 in durchgezogenen Linien wie oben erwähnt um den Abstand D4 in Bezug auf das Prüfobjekt (den Substrathalter 110) zu bewegen. Darüber hinaus können entsprechend der tatsächlichen Situation jeweils die Probenadel 140 in durchgezogenen Linien und das Prüfobjekt (der Substrathalter 110) so bewegt werden, dass die Relativposition zwischen der Probenadel 140 in durchgezogenen Linien und dem Prüfobjekt (dem Substrathalter 110) um den Abstand D4 verändert wird.
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In Bezug auf die oben genannten Verfahren ist bei einem Anstieg oder einer Abnahme der Temperatur des Prüfobjekts (des Substrathalters 110) ein präziser Ausgleich des Abstands D1 zwischen der Spitze 141 der Probenadel 140 und dem Prüfobjekt (dem Substrathalter 110) auf leichte und einfache Weise möglich, die für den Nutzer bequem und effizient ist.
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Es wird Bezug auf 6 genommen. 6 ist eine schematische Ansicht eines Waferprobers 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Bei dieser Ausführungsform handelt es sich wie in 6 gezeigt bei dem Prüfobjekt um eine Halbleiterscheibe 200. Mit anderen Worten ist die reflektierende Oberfläche S praktisch eine obere Fläche der Halbleiterscheibe 200.
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Zusammenfassend haben bei einem Vergleich mit dem Stand der Technik die vorgenannten Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zumindest folgende Vorteile:
- (1) Bei einem Anstieg oder einer Abnahme der Temperatur des Prüfobjekts ist ein präziser Ausgleich des Abstands zwischen der Spitze der Probenadel und dem Prüfobjekt auf leichte und einfache Weise möglich, die für den Nutzer bequem und effizient ist.
- (2) Da der Abstand zwischen den Bezugspunkten der Probenadeln bei unterschiedlichen Temperaturen der Hälfte der Differenz zwischen den Abständen entspricht, die zwischen den Bezugspunkten und den reflektierten Bildern der Bezugspunkte bei verschiedenen Temperaturen gemessen wurden, kann der Fehler bei den Messungen der Abstände reduziert werden, wodurch die Genauigkeit des Abstands, der bei unterschiedlichen Temperaturen zwischen den Bezugspunkten der Probenadeln erhalten wird, erhöht wird.
