DE19540103B4

DE19540103B4 - Prüfvorrichtung für mittels Prüfwerkzeugen zu prüfende Halbleiter-Wafer

Info

Publication number: DE19540103B4
Application number: DE1995140103
Authority: DE
Inventors: Erich Reitinger
Original assignee: Individual
Current assignee: Reitinger Erich 80636 Muenchen De
Priority date: 1995-10-27
Filing date: 1995-10-27
Publication date: 2008-04-17
Anticipated expiration: 2015-10-28
Also published as: DE19540103A1

Abstract

Prüfvorrichtung für mittels Prüfwerkzeugen (13) zu prüfende Halbleiter-Wafer (11), mit einem in einem Gehäuse untergebrachten Aufnahmetisch (12), welcher in wenigstens einer Dimension parallel zu seiner Ebene verschiebbar ist, und zwar zu dem Zweck, unterschiedliche Stellen der Halbleiter-Wafer (11) in einer vorgegebenen Weise relativ zu wenigstens einem fest angeordneten Prüfwerkzeug (13) zu positionieren, und mit wenigstens einer mit einem Ende am Aufnahmetisch (12) befestigten flexiblen Leitung (14), welche in einer die Verschiebebewegungen des Aufnahmetisches (12) ausgleichenden Weise zu einem gehäusefesten Anschluss (15) geführt ist, wobei zwischen dem Aufnahmetisch (12) und dem festen Anschluss (15) wenigstens eine Leitungsspeicherrolle (17, 17', 17'') vorgesehen ist, welche ein den Verschiebebewegungen des Leitungsendes (14') entsprechendes Leitungsstück-(14'') in gespannter Form aufnimmt oder führt und auf den Aufnahmetisch (12) eine konstante und definierte Zugkraft (Z) ausübt, indem die wenigstens eine Leitung (14) teilweise um die wenigstens eine Leitungsspeicherrolle (17, 17', 17'') herumgelegt ist und von der wenigstens einen...

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung für mittels Prüfwerkzeugen zu prüfende Halbleiter-Wafer.
Die Erfindung wird in erster Linie bei sog. Wafer-Probern ( DE 41 09 908 A1 ) angewandt bei denen es sich um Vorrichtungen für die Prüfung von Halbleiter-Wafern handelt, die innerhalb des Wafer-Probers auf einem in x-y-Koordinaten definiert verschiebbaren Aufnahmetisch befestigt werden, worauf von oben durch eine Öffnung im Gehäuse Sonden eingeführt werden, die zur Prüfung der elektrischen Werte der Wafer mit diesen in definierten Kontakt treten. Bevor die Prüfsonden auf die Wafer abgesenkt werden, müssen diese durch entsprechende Verschiebung des Aufnahmetisches in x- und/oder y-Richtung in eine vorgegebene Position gebracht werden.
Damit die Halbleiter-Wafer auch bei hohen und niedrigen Temperaturen auf ihre elektrischen Eigenschaften überprüft werden können, werden dem Aufnahmetisch über geeignete biegsame Leitungen Heiz- und/oder Kältefluide zugeführt, wodurch z. B. möglich ist, die Halbleiter-Wafer bei so niedrigen Temperaturen wie –55°C oder bei erhöhten Temperaturen von beispielsweise +125°C auf ihre Eigenschaften hin zu überprüfen.
Ein besonderes Problem bei derartigen Wafer-Probern besteht darin, dass die Leitungen vom beweglichen Aufnahmetisch zu einem festen Anschluss am Gehäuse geführt werden müssen, so dass bei Verschiebebewegungen des Aufnahmetisches auch die Leitung(en) in entsprechender Bewegung ist bzw. sind. Man hat schon versucht ( DE 27 53 684 A1 ), diese Drehbewegungen durch eine geschwungene Leitungsverlegung zu beherrschen, was jedoch auf kleine Verschiebewege beschränkt ist und im Übrigen einen hohen Aufwand für eine geeignete Halterung der Leitungen erfordert.
Aus der US 239 54 85 A ist bereits eine Werkzeugmaschine mit einem verschiebbaren Schlitten bekannt, zu dem eine flexible Leitung geführt ist, welche in einer die Verschiebebewegungen des Schlittens ausgleichenden Weise zu einem gehäusefesten Anschluss geführt ist. Zwischen dem Schlitten und dem festen Anschluss befindet sich wenigstens eine Leitungsspeicherrolle, die ein den Verschiebebewegungen des Leitungsendes entsprechendes Leitungsstück in gespannter Form aufnimmt und auf den Aufnahmetisch eine konstante und definierte Zugkraft ausübt, indem die wenigstens eine Leitung teilweise um die wenigstens eine Leitungsspeicherrolle herumgelegt ist und von der wenigstens einen Leitungsspeicherrolle in Spannrichtung der wenigstens einen Leitung mit konstanter Zugkraft beaufschlagt wird.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Prüfvorrichtung für mittels Prüfwerkzeugen zu prüfende Halbleiter-Wafer zu schaffen, bei welcher die wenigstens eine Leitung bei beliebigen Verschiebungen des Aufnahmetisches stets die gleiche und relativ geringe Zugspannung aufweist und so den Aufnahmetisch derart schonend belastet, dass die zum Teil im μ-Bereich stattfindende Bewegung des Aufnahmetisches nicht beeinträchtigt werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Gegenstand die Patentanspruches 1 vorgesehen.
Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen an.
Auf diese Weise wird erreicht, dass nicht nur stets die gleiche Zugspannung auf den Aufnahmetisch wirkt, sondern dass die Zugspannung so gering gemacht werden kann, dass die zum Teil im μ-Bereich stattfindenden Bewegungen des Aufnahmetisches nicht beeinträchtigt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist hauptsächlich für die Beherrschung kleiner veränderlicher Längen zwischen Aufnahmetisch und festern Anschluss bestimmt, wie man sie dem Anspruch 2 entnimmt.
Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist durch die Ansprüche 3 und 4 definiert. Wesentlich hierbei ist, dass die Leitungsspeicherrolle einen solchen Durchmesser aufweist, dass der gesamte erforderliche Leitungsvorrat auf weniger als einem vollen Umfang der Rolle untergebracht werden kann.
Besonders bevorzugt ist jedoch die Ausführungsform nach Anspruch 5, weil hierbei die Leitungsspeicherrolle(n) lediglich einen solchen Durchmesser aufweisen müssen, dass die darum herumgelegte wenigstens eine Leitung keine zu starke Krümmung erfährt.
Die gespeicherte Leitungslänge hängt dagegen lediglich vom Verschiebeweg der Leitungsspeicherrolle(n) ab.
Von besonderer Bedeutung ist es, wie die konstante Zugkraft in der Leitung bzw. den Leitungen erzeugt wird.
Eine besonders einfache Ausführungsform ist durch Anspruch 7 gekennzeichnet.
Die gespeicherte Leitungslänge kann jedoch vervielfacht, insbesondere verdoppelt werden, wenn man nach Anspruch 8 vorgeht.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn nach den Ansprüchen 9 bis 11 für den Fall eines Ausfalls der Haupt-Linearantriebsanordnung(en) eine automatisch wirksame Hilfs-Linearantriebsanordnung wirksam wird, die nach Möglichkeit von äußeren Energiequellen unabhängig sein soll. In erster Linie eignet sich hierfür beispielsweise eine mechanische Druck- oder eine Gasfeder.
Baulich bevorzugte Weiterbildungen entnimmt man den Ansprüchen 12 und 13.
Während nach dem erfindungsgemäßen Grundprinzip ohne weiteres eine einzige Leitung zum Aufnahmetisch geführt werden kann, ist es doch bevorzugt, wenn gemäß Anspruch 14 mehrere, insbesondere zwei flexible Leitungen parallel geführt werden, wozu die Leitungsspeicher- und Umlenkrollen als Mehrfach- insbesondere Doppelrollen ausgebildet sind.
Damit die flexiblen Leitungen weitgehend für ihren eigentlichen Zweck, insbesondere der Fluidführung, ausgebildet sein können, ist es besonders bevorzugt, wenn nach Anspruch 15 im Wesentlichen parallel zu der Leitung bzw. den Leitungen ein Zugseil geführt wird, welches so lang ausgebildet ist, dass es im Wesentlichen die auf den Aufnahmetisch ausgeübten Zugkräfte aufnimmt, während die Leitungen weitgehend von Zugkräften entlastet sind. Eine bevorzugte symmetrische Anordnung des Zugseiles ist durch Anspruch 16 definiert.
Während die Leitungen grundsätzlich auch zur Zuführung bzw. Abführung von elektrischen Strömen oder elektronischen Signalen dienen können, ist es nach Anspruch 17 doch bevorzugt, wenn sie für die Zu- und/oder Abführung von Heiz- oder Kältefluiden dienen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn etwaige elektrische oder elektronische Leitungen innerhalb von Schläuchen verlegt sind, die der Führung der Heiz- oder Kältefluide dienen.
Vorteilhafte bauliche Ausgestaltung der Erfindung entnimmt man den Ansprüchen 18 und 19.
Um die Leitung(en) auch von Biegebeanspruchungen im Bereich des Aufnahmetisches weitgehend zu entlasten, ist die Ausführungsform nach Anspruch 20 zweckmäßig. Bevorzugt ist ein das Leitungsende tragendes Endstück auf einem vertikalen Stift drehbar und nach oben abziehbar angeordnet.
Befestigt man die Gehäuse gemäß Anspruch 21 aneinander, so kann nach Lösen des Endes der wenigstens einen Leitung vom Aufnahmetisch das Längenausgleichsgehäuse problemlos vom Hauptgehäuse weggeschwenkt und beispielsweise zum Austausch der Leitungen zu einem geeigneten Ort transportiert werden. Nach Austausch der Leitungen kann das Gehäuse dann problemlos wieder am Wafer-Prober angebracht werden.
Diese Ausführungsform eignet sich auch besonders dazu, nachträglich an bereits bestehenden Wafer-Probern angebracht zu werden, um den erfor derlichen Leitungs-Längenausgleich zu gewährleisten.
Sofern die Leitung(en) beispielsweise eine Temperatur von –55°C aufweisendes Kältefluid führen, soll nach Anspruch 22, vorgegangen werden, um eine Vereisung der Leitungen und ihrer Träger im Längenausgleichsgehäuse zu verhindern.
Die Konstanthaltung der Kraft geschieht zweckmäßig nach Anspruch 23.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt
1 eine teilweise geschnittene Vorderansicht einer besonders bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Längen-Ausgleichsvorrichtung für einen Wafer-Prober,
2 eine Rückansicht des Gegenstandes der 1,
3 eine Draufsicht des Gegenstandes der 1 und zwar um 90° entgegen dem Uhrzeigersinn, um die Hochachse der 1 verdreht,
4 eine teilweise geschnittene Ansicht analog
1 einer vereinfachten Ausführungsform und
5 eine entsprechende Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform.
Nach 3 ist in einem quaderförmigen Gehäuse 16 eines Wafer-Probers ein Aufnahmetisch 12 mit horizontaler ebener Oberfläche angeordnet, auf dem ein zu prüfender Wafer 11 in geeigneter Weise, beispielsweise durch Ansaugen mittels Vakuums befestigt ist. Durch nicht dargestellte Antriebsmittel kann der Aufnahmetisch 12 in x-y-Richtung definiert verschoben werden und zwar mit einer Genauigkeit im μ-Bereich. Auf diese Weise kann der Wafer 11 relativ zu von oben eingeführten und in 3 nur schematisch angedeuteten Sonden 13 positioniert werden. Mittels der Sonden 13 werden die elektrischen Eigenschaften der Wafer bestimmt.
Αm Aufnahmetisch 12 bzw. dessen Halterung ist das Ende 14' einer flexiblen Leitung 14 derart befestigt, daß das Leitungsende 14' bzw. dessen Halterung eine geringfügige Schwenkbewegung um eine vertikale Achse 35 ausführen kann. Bevorzugt soll das Leitungsende 14' auch nach oben von der vertikalen Schwenkachse 35 abziehbar sein. Die Leitung 14 kann ein Heiz- oder Kühlfluid zum Aufnahmetisch 12 fördern, indem sie als Schlauch, insbesondere Stahlschlauch ausgebildet ist.
In dem Schlauch können auch zusätzlich elektrische Kabel derart verlegt sein, dass außerdem noch das Heiz- oder Kühlfluid passieren kann.
Die Leitung 14 erstreckt sich vom Aufnahmetisch 12 zu einer in der Rückwand 34' vorgesehenen Durchlassöffnung 33', an die eine Durchlassöffnung 33 in der Rückwand 34 eines Längenausgleichsgehäuses 32 angrenzt. Die ebenen Wände 34, 34' der Gehäuse 16, 32 verlaufen parallel zueinander und liegen bevorzugt aneinander.
Mittels Scharnieren 36 (2, 3) ist das Gehäuse 32 um eine vertikale Achse vom Gehäuse 16 des Wafer-Probers wegschwenkbar. Eine auf der den Scharnieren gegenüberliegenden Seite angeordnete lösbare Haltevorrichtung 37 gewährleistet während des Betriebs eine einwandfreie Verbindung der beiden Gehäuse 16, 32, die jedoch zum Wegschwenken des Gehäuses 32 gelöst werden kann.
Innerhalb des Längenausgleichsgehäuses 32 gelangt die Leitung 14 nach den 1 bis 3 auf eine mit vertikaler Drehachse 41 angeordnete Umlenkrolle 23, die auf ihrem Umfang eine Aufnahmerille 42 aufweist und die Leitung 14 um 90° zu einer vertikal angeordneten Leitungsspeicherrolle 17' umlenkt, welche auf ihren Umfang ebenfalls eine Aufnahmerille 42 besitzt, die an die Außenabmessungen der Leitung 14 angepasst ist.
Die Drehachse 43 der Leitungsspeicherrolle 17' steht senkrecht auf der ebenen Rückwand 34 des Längenausgleichsgehäuses 32. Die Drehachse 43 befindet sich auf einem im Wesentlichen vertikal angeordneten Lenker 31, der in einem deutlichen Abstand unterhalb der Drehachse 43 um eine parallel zur Drehachse 43 verlaufende Schwenkachse 44 schwenkbar an einer gestellfesten Lenkerbasis 40 angelegt ist.
Die Leitung 14 ist um etwa 180° um die Leitungsspeicherrolle 17' herumgeführt und erstreckt sich dann im wesentlichen geradlinig zu einer weiteren Leitungsspeicherrolle 17'', die im Abstand und parallel zur ersten Leitungsspeicherrolle 17' an einem Lenker 31' um eine Drehachse 43' drehbar angebracht ist.
Die zweite Leitungsspeicherrolle 17'' ist gegenüber der ersten Leitungsspeicherrolle 17' nach unten versetzt. Der sie am Gestell befestigende Lenker 31' erstreckt sich im wesentlichen senkrecht nach oben und ist in deutlichem Abstand von der Drehachse 43' über eine Schwenkachse 44' an einer oberen Lenkerbasis 40' gestellfest angelenkt.
Um die zweite Leitungsspeicherrolle 17'' ist die Leitung 14 ebenfalls um etwa 180° nach unten herumgelegt, um sich schon dort im wesentlichen geradlinig zu einem festen Anschluß 15 an der Wand des Gehäuses 32 zu erstrecken.
Die beiden Lenker 31, 31' sind jeweils durch eine nur strichpunktiert angedeutete Kolbenstange 25, 25' von jeweils einer eigenen und nur als Testkästchen angedeuteten Kolben-Zylinderanordnung 24, 24' mit einer konstanten Kraft K beaufschlagt. Gehäusefeste Anschläge 45, 45' begrenzen die durch die Kolbenstangen 25, 25' bedingten Bewegungen der Lenker 31, 31' in Seilspannrichtung sicherheitshalber. An den Lenkern 31, 31' sind außerdem Druckfedern 26, 26' angeordnet, die im Falle der Entspannung die Lenker 31, 31' in Leitungsspannrichtung beaufschlagen. Normalerweise sind die Druckfeder 26, 26 jedoch über die Kolbenstange 27, 27' einer Kolben-Zylinderanordnung 28, 28' in der aus 1 ersichtlichen Weise derart zusammengedrückt, daß ihr Beaufschlagungswiderlager 46, 46' einen solchen Abstand vom Lenker 31, 31' aufweist, daß bei allen im normalen Betrieb vorkommenden Schwenkbewegungen 31, 31' die Beaufschlagungswiderlager 46, 46' nicht berührt werden.
Die Kolben-Zylinderanordnungen 24, 24', 28, 28' sind über gestrichelt wiedergegebene Pneumatikleitungen 47 mit einem Druckluftverteiler 29 strömungsmäßig verbunden, welcher über eine Druckluftleitung 48 mit einem Druckluftanschluß 49 am Gehäuse 32 verbunden ist.
Erfindungsgemäß verläuft parallel zur flexiblen Leitung 14, die als Kunststoff- oder Stahlschlauch ausgebildet sein kann, ein nur strichpunktiert angedeutetes Draht-Zugseil 30, welches in nicht dargestellten geeigneten kleineren Rillen am Umfang der Rollen 23, 17', 17'' geführt ist und nach 3 bei 50 am Aufnahmetisch 12 bzw. dessen Halterung befestigt ist.
Die Länge bzw. Spannung des Zugseils 30 ist so gewählt, daß die auf die Leitungsspeicherrollen 17', 17'' ausgeübten konstanten Kräfte K weitgehend vom Zugseil 30 aufgenommen werden, so daß die Leitung 14 nur geführt, aber kaum mit einer Zugspannung beaufschlagt wird.
Die Arbeitsweise der beschriebenen Anordnung ist wie folgt:
Sofern keine Druckluft am Verteiler 29 und damit an den Kolben-Zylinderanordnungen 24, 24', 28, 28' anliegt, wird über die Kolbenstangen 25, 25' keine Kraft auf die Lenker 31, 31' übertragen. Stattdessen sind jedoch die beiden Druckfedern 26, 26' entspannt und legen sich mit ihren Widerlagern 46, 46' in der aus 1 in gestrichelten Linien ersichtlichen Weise an die doppelt vorhandenen Lenker 31, 31' an, wodurch eine Spannkraft auf das Zugseil 30 bzw. in geringfügigem Maße auf die Leitung 14 ausgeübt wird, welche ausreicht, damit sowohl die Leitung 14 als auch das Zugseil 30 in den zugeordneten Aufnahmerillen (42) gehalten werden. Diese Position ist z. B. für den Transport des Längenausgleichsgehäuses 32 wichtig, aber auch für den Fall eines plötzlichen Ausfalls der Druckluft im Betrieb.
Sobald über die Leitung 48 und den Verteiler 29 Druckluft an die Kolben-Zylinderanordnungen 24, 24', 28, 28' angelegt wird, ziehen die Kolbenstangen 27, 27' die Federwiderlager 46, 46' unter Zusammendrückung der Druckfeder 26, 26' von den Lenkern 31, 31' weg, worauf diese jetzt nur noch von der konstanten Spannkraft K der Kolben-Zylinderanordnungen 24, 24' beaufschlagt werden.
Da die Lenker 31, 31' vergleichsweise lang sind und die Kraft K im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der Lenker 31, 31' wirkt, ist die durch die Kraft K bewirkte Verschiebung der Leitungsspeicherrollen 17', 17'' im wesentlichen geradlinig. Mit anderen Worten ist die Krümmung der entsprechenden Bewegung vergleichsweise gering, so daß von einer im wesentlichen geradlinigen Bewegung der Leitungsspeicherrollen 17', 17'' gesprochen werden kann. Demgegenüber ist die Umlenkrolle 23 fest im Gehäuse angeordnet.
Sobald nun der Aufnahmetisch 12 insbesondere in y-Richtung bewegt wird, wird das Seil 14 mit seinem Ende 14' entsprechend bewegt, wobei die Umlenkrolle 23 in der einen oder anderen Richtung gedreht wird und die beiden Leitungsspeicherrollen 17', 17'' aufeinander zu- bzw. voneinander wegbewegt werden. Entscheidend ist, daß dabei die am Zugseil 30 und insbesondere an der Leitung 14 wirkende Zugkraft im wesentlichen gleich bleibt.
Fällt jetzt plötzlich der Druck in der Leitung 48 aus, so schnappen die Druckfedern 26, 26' in ihre in 1 gestrichelt dargestellte Beaufschlagungsstellung und halten das Zugseil 30 und die Leitung 14 in den Aufnahmerillen 42 der Rollen 17', 17'', 23.
Für den Fall, daß die Leitung 14 ausgewechselt werden soll, was von Zeit zu Zeit erforderlich ist, werden das Leitungsende 14' vom Aufnahmetisch 12 und die Haltevorrichtung 37 gelöst, wodurch das Längenausgleichsgehäuse 32 um das Scharnier 36 geschwenkt und durch Lösung vom Scharnier 36 vom Gehäuse 16 abgenommen werden kann.
Nach den 1 und 3 mündet im oberen Bereich des Längenausgleichsgehäuses 32 eine Trockenluftleitung 38, die über einen Filter 39 Trockenluft in das Innere des Längenausgleichsgehäuses 32 einzublasen gestattet. Hierdurch wird eine Vereisung der Leitung 14 und der mit ihm in Verbindung tretenden Bauteile vermieden, sofern die Leitung 14 ein beispielsweise eine Temperatur von –55°C aufweisendes Kältemittel führt.
Wie in den 1 und 3 gestrichelt angedeutet ist, können die Seilspeicherrollen und die Umlenkrolle auch als Doppelrollen 17''', 17'''' bzw. 23' mit Aufnahmerillen 42, 42' ausgebildet sein, wobei zwei Leitungen 14 im wesentlichen parallel zueinander mit Längenausgleich verlegt werden können. In diesem Fall ist das ebenfalls vorhandene Zugseil 30 zweckmäßigerweise zwischen den beiden Umfangs-Aufnahmerillen 42, 42' in entsprechend kleineren Aufnahmerillen der Seilspeicherrollen 17''', 17'''' bzw. der Umlenkrolle 23' geführt.
In den folgenden Figuren bezeichnen gleiche Bezugszahlen entsprechende Bauteile wie beim Ausführungsbeispiel nach den 1 bis 3.
Nach 4 ist im Längenausgleichsgehäuse 32 außer der Umlenkrolle 23 lediglich eine einzige Seilspeicherrolle 17' vorgesehen, um die die Leitung 14 und das Zugseil 30 um 180° herumgelegt ist, um dann unmittelbar zum festen Anschluß 15 am Gehäuse 32 zu führen.
Mittels der Anordnung nach 4 kann bei gleicher Verschiebung bzw. Verschwenkung der Seilspeicherrolle 17' nur der halbe Längenausgleich wie beim Ausführungsbeispiel nach den 1 bis 3 geschaffen werden, was aber in manchen Fällen ausreichen wird.
Wichtig bei allen bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen ist, daß die Kraft K zumindest bei der Mittelstellung der Lenker 31, 31' im wesentlichen die gleiche Richtung hat wie die Achse der Leitung 14 bzw. des Zugseiles 30 an den tangentialen Ein- bzw. Auslaufstellen 21, 21', 22, 22' der Leitung 14 und des Zugseils 30 an den Leitungsspeicherrollen 17', 17''.
Auch beim Ausführungsbeispiel nach 5 ist lediglich eine Seilspeicherrolle 17 vorgesehen, welche jedoch gegenüber den Ausführungsbeispielen nach den 1 bis 4 einen deutlich größeren Durchmesser aufweist. Von der Umlenkrolle 23 sind die Leitung 14 und das Zugseil 30 ein Stück um die Leitungsspeicherrolle 17 herumgewickelt und bei 18 an dieser befestigt. Nach der Befestigungsstelle 18 verläuft die Leitung 14 dann in einem nicht unter Spannung stehenden gekrümmten Stück 14''', zu dem vorzugsweise auf der Drehachse 19 vorgesehenen festen Anschluß 15. Durch eine schematisch angedeutete Drehmomenterzeugungsvorrichtung 20 wird die Seilspeicherrolle 17 mit einem konstanten Drehmoment in Aufwickelrichtung beaufschlagt, wodurch eine konstante Zugkraft in erster Linie im Zugseil 30 und im geringen Maße auch in der Leitung 14 erzeugt wird.
Der Drehwinkel der Seilspeicherrolle 17 ist auf einem Winkel von etwa 300° beschränkt. Die – ausgehend von der größten Seilauszugslänge – maximale Drehung der Seilspeicherrolle 17 ist in 5 gestrichelt angedeutet.
Die größte Auszugslänge der Leitung 14 ist beim Ausführungsbeispiel nach 5 dann erreicht, wenn sich die Befestigungsstelle 18 etwa oberhalb der Drehachse 19 befindet. Die größte Einzugslänge ist erzielt, wenn die gestrichelte Position der Befestigungsstelle 18 erreicht ist. Das den Verschiebebewegungen des Leitungsendes 14' entsprechende, gestrichelt dargestellte Leitungsstück ist mit 14'' bezeichnet.
Die konstante Zugkraft Z an der Leitung 14 bzw. den Leitungen wird am zweckmäßigsten dadurch erzielt, dass beispielsweise an der Kolben-Zylinderanordnung 24, 24' die Ist-Kraft gemessen und mit einer Sollkraft Z verglichen wird, worauf der Druck in der Kolben-Zylinderanordnung 24, 24' so eingeregelt wird, dass die Ist-Kraft gleich der Sollkraft wird. Mit anderen Worten ist ein Kraft-Regelkreis vorgesehen.

11: Gegenstand (Halbleiter-Wafer)
12: Aufnahmetisch
13: Prüf- oder Arbeitswerkzeug (Sonde)
14: Leitung
14': Leitungsende
14'': Leitungsstück
14''': ungespanntes Leitungsstück
15: fester Anschluß
16: Gehäuse des Wafer-Probers
17: Leitungsspeicherrolle
17': Leitungsspeicherrolle
17'': Leitungsspeicherrolle
17''': Doppelrolle
17'''': Doppelrolle
18: Befestigungsstelle
19: Drehachse
20: Drehmomenterzeugungsvorrichtung
21: tangentiale Einlaufstelle
21': tangentiale Einlaufstelle
22: tangentiale Auslaufstelle
22': tangentiale Auslaufstelle
23: Umlenkrolle
23': Doppelrolle
24: Kolben-Zylinderanordnung
24': Kolben-Zylinderanordnung
25: Kolbenstange
25': Kolbenstange
26: Druckfeder
26': Druckfeder
27: Kolbenstange
27': Kolbenstange
28: Kolben-Zylinderanordnung
28': Kolben-Zylinderanordnung
29: Druckluftverteiler
30: Zugseil
31: Lenker
31': Lenker
32: Längenausgleichsgehäuse
33: Durchlaßöffnung
33': Durchlaßöffnung
34: ebene Wand
34': ebene Wand
35: vertikale Schwenkachse
36: Scharnier
37: lösbare Haltevorrichtung
38: Trockenluftleitung
39: Filter
40: Lenkerbasis
40': Lenkerbasis
41: vertikale Drehachse
45: Anschlag
45': Anschlag
46: Beaufschlagungswiderlager
46': Beaufschlagungswiderlager
47: pneumatische Leitung
48: Druckluftleitung
49: Druckluftanschluß
50: Befestigungsstelle

Claims

Prüfvorrichtung für mittels Prüfwerkzeugen (13) zu prüfende Halbleiter-Wafer (11), mit einem in einem Gehäuse untergebrachten Aufnahmetisch (12), welcher in wenigstens einer Dimension parallel zu seiner Ebene verschiebbar ist, und zwar zu dem Zweck, unterschiedliche Stellen der Halbleiter-Wafer (11) in einer vorgegebenen Weise relativ zu wenigstens einem fest angeordneten Prüfwerkzeug (13) zu positionieren, und mit wenigstens einer mit einem Ende am Aufnahmetisch (12) befestigten flexiblen Leitung (14), welche in einer die Verschiebebewegungen des Aufnahmetisches (12) ausgleichenden Weise zu einem gehäusefesten Anschluss (15) geführt ist, wobei zwischen dem Aufnahmetisch (12) und dem festen Anschluss (15) wenigstens eine Leitungsspeicherrolle (17, 17', 17'') vorgesehen ist, welche ein den Verschiebebewegungen des Leitungsendes (14') entsprechendes Leitungsstück-(14'') in gespannter Form aufnimmt oder führt und auf den Aufnahmetisch (12) eine konstante und definierte Zugkraft (Z) ausübt, indem die wenigstens eine Leitung (14) teilweise um die wenigstens eine Leitungsspeicherrolle (17, 17', 17'') herumgelegt ist und von der wenigstens einen Leitungsspeicherrolle (17, 17', 17'') herumgelegt ist und von der wenigstens einen Leitungsspeicherrolle (17, 17', 17'') in Spannrichtung der wenigstens einen Leitung (14) mit der konstanten Zugkraft (Z) beaufschlagt wird.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das den Verschiebebewegungen des Leitungsendes (14') entsprechende Leitungsstück (14'') eine Länge von 20 bis 150 cm, insbesondere 30 bis 80 cm und vorzugsweise etwa 60 cm hat.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die wenigstens eine Leitung (14) an der Leitungsspeicherrolle (17) befestigt ist und um weniger als eine Umdrehung, vorzugsweise um einen Winkel von 210° bis 330° vorzugsweise 250° bis 290° und insbesondere etwa 270° auf die Leitungsspeicherrolle aufwickelbar ist, wozu die Leitungsspeicherrolle (17) durch eine Drehmomenterzeugungsvorrichtung (20) mit einem konstanten Drehmoment in Aufwickelrichtung beaufschlagbar ist.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 3, bei der die wenigstens eine Leitung (14) von der Befestigungsstelle (18) an der Leitungsspeicherrolle (17) über ein ungespanntes Stück (14'') zum Anschluss (15) geführt ist, der vorzugsweise auf der Drehachse (19) der Leitungsspeicherrolle (17) liegt.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der wenigstens eine Leitung (14) um größenordnungsmäßig 180° um die Leitungsspeicherrolle (17', 17'') herumgelegt ist und die Leitungsspeicherrolle (17', 17'') senkrecht zu den tangentialen Ein- und Auslaufstellen (21, 21'; 22, 22') der Leitungen (14) verschiebbar gelagert und in Spannrichtung der Leitungen (14) mit einer konstanten Kraft (K) beaufschlagt ist.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 5, bei der die konstante Kraft durch eine elektrische, hydraulische oder vorzugsweise pneumatische Linearantriebsordnung, insbesondere eine Kolben-Zylinderanordnung (24) erzeugt ist.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, bei der nur eine Leitungsspeicherrolle (17') vorgesehen ist.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, bei der mehrere, vorzugsweise zwei Leitungsspeicherrollen (17', 17'') in einem den erforderlichen Schiebebereich gewährleistenden Abstand voneinander vorgesehen sind, um die wenigstens eine Leitung (14) jeweils entgegengesetzt herumgelegt ist und welche jeweils durch eine eigene Linearantriebsordnung (24) beaufschlagt ist.
Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei der die verschiebbare(n) Leitungsspeicherrolle(n) (17', 17'') zusätzlich jeweils eine Hilfs-Linearantriebsvorrichtung (26) in Spannrichtung der Leitung(en) (14) mit einer nicht unbedingt konstanten Kraft beaufschlagbar sind, welche normalerweise jeweils antriebsmäßig von der zugeordneten Leitungsspeicherrollen (17', 17'') getrennt ist, jedoch bei Ausfall der Haupt-Linearantriebsordnung (24) automatisch zugeschaltet wird.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 9, bei der jede Hilfs-Linearantriebsordnung eine Druckfeder (26) ist, die normalerweise von der Beaufschlagung der zugeordneten Leitungsspeicherrolle (17', 17'') durch einen Rückzugs-Linearantrieb (28) zurückgezogen ist, der bei Ausfall der Haupt-Linearantriebsordnung (24) automatisch abgeschaltet wird.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 10, bei der sowohl die Haupt-Linearantriebsordnung als auch der Rückzugs-Linearantrieb von der gleichen Quelle, z. B. einem gemeinsamen Druckverteiler (29) gespeiste hydraulische oder vorzugsweise pneumatische Kolben-Zylinderanordnungen (24 bzw. 28) sind, welche bei Druckbeaufschlagung die Leitungsspeicherrollen (17', 17'') in Spannrichtung belasten bzw. die Hilfs-Linearantriebsordnung (26) in die unwirksame Stellung verschieben.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Leitungsspeicherrollen (17, 17', 17'') in einer vertikalen Ebene angeordnet sind.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Drehebenen der Leitungsspeicherrollen (17, 17', 17'') senkrecht zur Erstreckungsrichtung der wenigstens einen Leitung (14) in den Aufnahmetisch (12) aufnehmenden Gehäuse (16) stehen und vor der bzw. der ersten Leitungsspeicherrolle (17, 17', 17'') eine Umlenkrolle (23) mit vertikaler Achse angeordnet ist.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der jede Leitungsspeicherrolle (17, 17', 17'') und ggf. Umlenkrolle (23) als Mehrfach-, insbesondere Doppelrolle (17''', 17'''' bzw. 23') ausgebildet ist, welche jeweils in Axialrichtung nebeneinander mehrere, insbesondere zwei Leitungen führen.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der parallel zu der wenigstens einen Leitung (14) ein Zugseil (30), insbesondere ein Drahtseil über die Rollen (17, 17', 17'', 17''', 17''''; 23, 23') geführt ist, welches am Aufnahmetisch (12) bzw. nahe dem festen Anschluss (15) in einem solchen Spannungszustand befestigt ist, dass die von der Drehmomenterzeugungsvorrichtung (20) bzw. der bzw. den Haupt-Linearantriebsordnungen (24) ausgeübten Spannkräfte von dem Zugseil (30) aufgenommen werden und die wenigstens eine Leitung (14) zumindest weitgehend von Zugkräften entlastet ist, aber noch sicher von den Rollen (17, 17', 17'', 17''', 17''''; 23, 23') geführt wird.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 15, bei der bei Verwendung von Doppel-Seilspeicherrollen (17''', 17'''') bzw. Doppel-Umlenkrollen (23') das Zugseil (30) zwischen den Rillen für die wenigstens eine Leitung (14) in entsprechend kleiner ausgeführten Rillen geführt ist.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die wenigstens eine Leitung (14) durch Ausbildung als Schlauch zur Zuführung eines Heiz- oder Kältefluides zum Aufnahmetisch (12) dienst, wobei vorzugsweise auch noch ein oder mehrere elektrische Kabel im Schlauch verlegt sind.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Rollen (17, 17', 17'', 17''', 17''''; 23, 23') und ihre Halterungen (31, 31'; 40, 40') sowie die Antriebsmittel (24, 25, 26, 27, 28) in einem vorzugsweise flachen quaderförmigen Längenausgleichsgehäuse (32) untergebracht sind, welches zum den Aufnahmetisch (12) aufnehmenden Gehäuse (16) eine Durchlassöffnung (33) für die wenigstens eine Leitung (14) und ggf. das Zugseil (30) aufweist, die einer komplementären Durchlassöffnung (33') in den Aufnahmetisch (12) aufnehmenden Gehäuse (16) gegenüberliegt.
Prüfvorrichtung ach Anspruch 18, bei der beide Gehäuse (16, 32) eine die Durchlassöffnungen (33, 33') enthaltende ebene Seite (34, 34') aufweisen, wobei die beiden Seiten (34, 34') aneinanderliegen.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die wenigstens eine Leitung (14) sowie ggf. das Zugseil (30) am oder nahe dem Aufnahmetisch (12) lösbar und vorzugsweise auch um eine vertikale Achse (35) schwenkbar befestigt ist.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, bei der das Längenausgleichsgehäuse (32) an dem Aufnahmetisch (12) aufnehmenden Gehäuse (16) wegschwenkbar befestigt ist.
Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, bei der mindestens eine Leitung (14) ein Kältefluid führt und in dem Längenausgleichsgehäuse (32) vorzugsweise über ein Filter (39) eine Trockenluftleitung (38) mündet.
Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die konstante Kraft (Z) durch einen Regelkreis aufrechterhalten wird, der die Ist-Kraft mit einer vorzugsweise einstellbaren Sollkraft vergleicht.