DE20119157U1

DE20119157U1 - Vorrichtung zum Prüfen von Halbleiterscheiben

Info

Publication number: DE20119157U1
Application number: DE20119157U
Authority: DE
Original assignee: Karl Suss Dresden GmbH
Current assignee: Cascade Microtech Dresden GmbH
Priority date: 2001-11-26
Filing date: 2001-11-26
Publication date: 2002-03-07
Anticipated expiration: 2011-11-27

Description

Vorrichtung zum Prüfen von Halbleiterscheiben

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen von Halbleiterscheiben, mit einer Spannvorrichtung in Form eines Chucks zur Aufnahme und Befestigung der Halbleiterscheiben auf der Spannvorrichtung, die auf einer Positionierungsvorrichtung angeordnet und durch ein Gehäuse umgeben ist, das oben mit einer Öffnung versehen ist, durch die eine Kontaktiereinrichtung zur elektrischen Kontaktierung der Halbleiterscheiben, wie Sondennadeln eines Waferprobers, in das Ge-

20 häuse eintauchen.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE-A-196 388 816 bekannt geworden, in der ein Tester für Halbleiteranordnungen beschrieben wird. Diese Vorrichtung enthält eine Spannvorrichtung für Halbleiteranordnungen, Halterungen zum Halten von Sonden zum Kontaktieren der zu testenden Halbleiteranordnungen sowie Positioniereinrichtungen zum Positionieren der Sonden oder der Spannvorrichtung relativ zueinander. Bei dieser Vorrichtung ist zumindest die Spannvorrichtung zum Schutz der Halbleiteranordnung vor elektrischen Umwelteinflüssen in einem Gehäuse angeordnet und oben mit einer Gehäuseöffnung versehen, durch welche die Sonden zum

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Kontaktieren mit der Halbleiteranordnung führbar sind. Das Gehäuse dient hier insbesondere der elektrischen Abschirmung, wobei weitere Maßnahmen beschrieben werden, um eine weitgehend potentialfreie Testung der Halbleiteranordnungen zu bewerkstelligen.

Möglichkeiten zu Schutz der Halbleiteranordnung vor atmosphärischen Umwelteinflüssen, wie vor einer möglichen Kondensatbildung oder gar vor einer Vereisung der Halbleiteranordnung bei Messvorgängen unterhalb des Taupunktes oder bei tiefen Temperaturen bis -200 ⁰C werden hier jedoch nicht aufgezeigt.

Eine derartige Möglichkeit wird jedoch in der EP-B-O 505 981 beschrieben, bei der bei Messvorgängen bei Temperaturen um oder unter O⁰C die Bildung von Eiskristallen weitgehend verhindert wird und bei der im Temperaturbereich oberhalb von O⁰C Beeinträchtigungen durch Staub und/oder Oxidation vermieden werden können.

Um dies zu erreichen, sind innerhalb des bereits beschriebenen und mit einer Öffnung zum Hindurchführen von Sonden versehenen Gehäuses Ausströmelemente vorgesehen. Diese Ausströmelemente sind mit einer Quelle für Gas oder Luft verbunden, wodurch eine schwache Luft- oder Gasströmung in Richtung der Öffnung erzeugt werden kann und die Luft oder das Gas gleichmäßig aus der Öffnung austritt. Die Strömungsgeschwindigkeit der Luft oder der Gases wird so gewählt, dass eine weitgehend laminare Strömung gewährleistet ist und eine vorbestimmte Menge an durch die Öffnung austretender Luft erreicht wird.

Um nun die gesamte Oberfläche der Halbleiteranordnung, deren Durchmesser 300 mm oder eventuell auch mehr betragen kann, sicher vor Vereisung zu schützen, muss sichergestellt werden, dass die gesamte Oberfläche der Halbleiteranordnung von der über die Ausströmöffnungen eingeleiteten Luft oder von dem Gas umspült wird. Hierfür ist jedoch eine relativ große Luft- oder Gasmenge erforderlich, die zudem dann das Bedienpersonal durch Zuglufterscheinungen stören kann. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die Halbleiteranordnung über ein oberhalb der Öffnung angeordnetes Mikroskop beobachtet werden soll. Auch kann die extrem trockene zugeführte Luft zu unangenehmen Nebenwirkungen für das Bedienpersonal führen.

Daher liegt der Erfindung nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine

Vorrichtung zum Prüfen von Halbleiteranordnungen anzugeben,

bei der die angegebenen Nachteile nicht mehr zu verzeichnen sind.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung wird bei einer Vorrichtung zum Prüfen von Halbleiterscheiben, mit einer Spannvorrichtung in Form eines Chucks zur Aufnahme und Befestigung der Halbleiterscheiben auf der Spannvorrichtung, die auf einer Positionierungsvorrichtung angeordnet und durch ein Gehäuse umgeben ist, das oben mit einer Öffnung versehen ist, durch die eine Kontaktiereinrichtung zur elektrischen Kontaktierung der Halbleiterscheiben, wie Sondennadeln eines Waferprobers, in das Gehäuse eintauchen, dadurch gelöst, dass eine Luft- oder Gasströmung erzeugt wird, die von oben durch die Öffnung in das Gehäuse hinein gerichtet ist und dass das Gehäuse mit Auslassöffnungen und/oder Absaugvorrichtungen für die in das Gehäuse geleitete Luft

oder das Gas versehen ist.

Die damit realisierte Strömungsrichtung von oben nach unten in das Gehäuse erlaubt einerseits eine wesentlich bessere Trocknung der gesamten Oberfläche der Halbleiterscheibe und andererseits werden ansonsten mögliche Belästigungen des Bedienpersonals durch trockene Luft vermieden.

Um die Umspülung der Halbleiterscheibe und der Spannvorrichtung weiter zu verbessern, sind die Absaugvorrichtungen für die Luft oder das Gas seitlich der Spannvorrichtung im Gehäuse angeordnet. Die Absaugvorrichtungen für die Luft oder das Gas sind bevorzugt regelmäßig um die Spannvorrichtung verteilt angeordnet.

In einer besonderen Fortführung der Erfindung sind die Absaugvorrichtungen elektrisch aktivierbar, so dass eine gezielte Luftströmung in einer Vorzugsrichtung erreicht werden kann.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Absaugvorrichtungen in Abhängigkeit von der jeweiligen Verfahrposition der Spannvorrichtung im Gehäuse definiert aktivierbar sind. Damit besteht die Möglichkeit, immer diejenigen Absaugvorrichtungen zu aktivieren, in deren Nähe sich die Spannvorrichtung gerade befindet, so dass in jedem Fall gesichert ist, dass die gesamte Oberfläche der Halbleiterscheibe durch Luft oder Gas umströmt wird.

Zusätzlich sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, Auslassöffnungen im Boden des Gehäuses anzuordnen. Damit kann der gesamte Innenraum des Gehäuses, also auch die

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Bereiche unterhalb der Spannvorrichtung mit Luft oder Gas gespült werden, wobei die Auslassöffnungen verschließbar ausgebildet sind.

In weiterer Fortführung der Erfindung ist in einer ersten Variante auf dem Gehäuse eine Oberkammer zur Erzeugung eines geringen Überdruckes angeordnet, wobei die Oberkammer zumindest die Kontaktiereinrichtung zur elektrischen Kontaktierung der Halbleiterscheiben auf der Spannvorrichtung umschließt und die Öffnung einschließt.

In einer zweiten Variante ist das Gehäuse mit einer Abdeckung in Form eines Doppelbleches versehen. Die Öffnung im Gehäuse ist hier durch Schlitze im Doppelblech zur Luftzuführung in das Gehäuse umgeben. Damit kann auf eine Oberkammer verzichtet werden.

Die Abdeckung kann mehrere gleichmäßig verteilt angeordnete Öffnungen aufweisen, die jeweils mit Schlitzöffnungen zum Einleiten von Luft oder Gas in das Gehäuse versehen sind.

Zusätzlich kann das Gehäuse mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Unterdruckes in dessen Innenraum verbunden sein.

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Prüfen von Halbleiterscheiben, mit einem Gehäuse und Schlitzen zur Zuführung von Luft oder Gas in das Gehäuse; und

Fig. 2 eine Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Detaildarstellung der Schlitze zur Zuführung

von Luft oder Gas aus Fig. 2; 5

Fig. 4 die Vorrichtung nach Fig. 1, die jedoch mit einer

Oberkammer zur Erzeugung eines Überdruckes versehen ist.

Die aus den Fig. 1 bis 3 ersichtliche Vorrichtung besteht aus einem Gehäuse 1, welches auf einem Grundgestell 2 angeordnet ist. Das Gehäuse 1 ist oben mit einer Abdeckung 3 versehen, in der sich mittig eine Öffnung 4 befindet. Weiterhin befindet sich in dem Gehäuse 1 eine Spannvorrichtung 5, die mit einem Chuck zur Befestigung einer Halbleiterscheibe 6 versehen ist. Oberhalb des Gehäuses 1 befindet sich weiterhin eine Einrichtung zur elektrischen Kontaktierung der Halbleiterscheibe 6, die aus einer Vielzahl von Sonden 7 besteht, welche an Sondenhalterungen 8 befestigt sind und sich durch die Öffnung 4 auf die Halbleiterscheibe 6 erstrecken. Zur genauen Ausrichtung der Sonden 7 sind diese an Justiereinrichtungen 9 befestigt, die eine präzise Grundeinstellung der Sonden 7 in Bezug auf die auf der Halbleiterscheibe 6 befindlichen Kontaktinseln ermöglicht.

Weiterhin ist es erforderlich, die Sonden 7 gegenüber der Halbleiterscheibe 6 zu positionieren. Aus diesem Grund ist die Spannvorrichtung 5 auf einer Positioniereinrichtung 10 befestigt, die es ermöglicht, die Spannvorrichtung 5 gegenüber den Sonden 7 in x-, y- und z-Richtung zu verfahren. Zur Beobachtung des Positioniervorganges und zu Kontrollzwecken befindet sich oberhalb des Gehäuses weiterhin ein Mikroskop

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17, dessen optische Achse sich durch die Öffnung 4 erstreckt.

Für die vollständige Funktionsüberprüfung der auf der HaIbleiterscheibe 6 befindlichen Struktureinheiten (Chips) kann es weiterhin erforderlich sein, eine Temperierung der Spannvorrichtung 5 bis - 200 ⁰C vorzunehmen. Das hat bekanntlich zur Folge, dass sich auf der Spannvorrichtung 5 und/oder auf der Halbleiterscheibe 6 Luftfeuchtigkeit niederschlagen kann. Da dies zu einer Verfälschung der Messergebnisse führen würde, wird eine Luftströmung erzeugt, die in das Gehäuse 1 hinein, bzw. durch dieses hindurch erzeugt wird. Die Luft oder das Gas wird vorher vollkommen entfeuchtet.

Um eine entsprechende Luftströmung zu erreichen, ist die Öffnung 4 seitlich mit Schlitzen 11 in der Abdeckung 3 versehen, die gleichmäßig um die Öffnung 4 herum verteilt angeordnet sind. Diese Schlitze 11 sind mit einer Einrichtung zur Zuführung 12 von getrockneter Luft oder einem Gas verbunden. Anstelle der Schlitze 11 können auch.andere geeignete Luftauslasseinrichtungen vorgesehen werden, sie müssen nur in der die Öffnung 4 umgebenden Seitenwandung angeordnet sein. Weiterhin befinden sich seitlich im Gehäuse 1 Absaugvorrichtungen 13, die mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Unterdruckes verbunden sind. Diese Absaugvorrichtungen 13 können dabei in der Ebene der Halbleiterscheibe 1 oder etwas unterhalb derselben positioniert werden.

Es ist auch möglich, in der Abdeckung 3 eine Mehrzahl von Öffnungen 4 vorzusehen, die jeweils mit Schlitzen 11 zur Zuführung von Gas oder Luft versehen sind. Eine regelmäßige Anordnung der Öffnungen 4 wird dabei bevorzugt.

wird nun durch die Schlitze 11 Luft oder Gas ausgeblasen, entsteht in Verbindung mit den Absaugvorrichtungen 13 im Gehäuse 1 eine in das Gehäuse 1 gerichtete Luftströmung, welehe die auf der Spannvorrichtung 5 befindliche Halbleiterscheibe 6 umspült. Zusätzlich können noch Auslassöffnungen 14 im Boden 16 des Gehäuses 1 vorgesehen werden.

Die Absaugvorrichtungen 13 sind bevorzugt schaltbar, bzw. elektrisch aktivierbar ausgeführt. Damit besteht die Möglichkeit, die Luftströmung im Gehäuse 1 gezielt zu beeinflussen, was dann von besonderem Vorteil ist, wenn die Spannvorrichtung 5 in eine seitliche Extremposition gefahren worden ist und die Halbleiterscheibe 6 dann nicht mehr vollständig von Luft oder Gas umspült wird. Praktisch müssen dann die Absaugvorrichtungen 13 aktiviert werden, die sich unmittelbar benachbart zur Halbleiterscheibe 6 befinden. Die übrigen Absaugvorrichtungen 13 werden in diesem Fall deaktiviert. Entsprechend sind die Absaugvorrichtungen 13 in Abhängigkeit von der jeweiligen Position der Spannvorrichtung 5 zu aktivieren/deaktivieren.

Eine vergleichbare Funktion wird erreicht, wenn das Gehäuse 1 durch eine Oberkammer 15 abgedeckt wird, welche die Öffnung 4 mit einschließt. Wird nun in der Oberkammer 15 ein geringer Überdruck erzeugt, so entsteht eine Luft- oder Gasströmung, die in das Gehäuse 1 hinein gerichtet ist.

Bei beiden Varianten wird eine deutlich bessere Entfeuchtung des Innenraumes des Gehäuses 1 erreicht und gleichzeitig eine Belästigung des Bedienpersonals durch trockene Luft vermieden.

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Karl Suss Dresden GmbH 01561 Sacka

Vorrichtung zum Prüfen von Halbleiterscheiben Bezugzeichenliste

1	Gehäuse
2	Grundgestell
3	Abdeckung
4	Öffnung
5	Spannvorrichtung
6	Halbleiterscheibe
7	Sonde
8	Sondenhaiterung
9	Justiereinrichtung
10	Positioniereinrichtung
11	Schlitz
12	Zuführung
13	Absaugvorrichtung
14	Auslassöffnung
15	Oberkaituner
16	Boden
17	Mikroskop

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Claims

1. Vorrichtung zum Prüfen von Halbleiterscheiben, mit einer Spannvorrichtung in Form eines Chucks zur Aufnahme und Befestigung der Halbleiterscheiben auf der Spannvorrichtung, die auf einer Positionierungsvorrichtung angeordnet und durch ein Gehäuse umgeben ist, das oben mit einer Öffnung versehen ist, durch die eine Kontaktiereinrichtung zur elektrischen Kontaktierung der Halbleiterscheiben, wie Sondennadeln eines Waferprobers, in das Gehäuse eintauchen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Luft- oder Gasströmung erzeugt wird, die von oben durch die Öffnung (4) in das Gehäuse (1) hinein gerichtet ist und dass das Gehäuse (1) mit Auslassöffnungen (14) und/oder Absaugvorrichtungen (13) für die in das Gehäuse (1) geleitete Luft oder das Gas versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugvorrichtungen (13) für die Luft oder das Gas seitlich der Spannvorrichtung (5) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugvorrichtungen (13) für die Luft oder das Gas regelmäßig um die Spannvorrichtung (5) verteilt angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugvorrichtungen (13) elektrisch aktivierbar sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Absaugvorrichtungen (13) in Abhängigkeit von der jeweiligen Verfahrposition der Spannvorrichtung (5) im Gehäuse (1) definiert aktivierbar sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnungen (14) im Boden (16) des Gehäuses (1) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnungen (14) verschließbar sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Gehäuse (1) eine Oberkammer (15) zur Erzeugung eines geringen Überdruckes angeordnet ist und dass die Oberkammer (15) zumindest die Kontaktiereinrichtung zur elektrischen Kontaktierung der Halbleiterscheiben auf der Spannvorrichtung (5) umschließt und die Öffnung (4) einschließt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) mit einer Abdeckung (3) in Form eines Doppelbleches versehen ist und dass die Öffnung (4) seitlich durch Schlitze (11) im Doppelblech oder andere geeignete Luftauslassöffnungen zur Luftzuführung in das Gehäuse (1) umgeben ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (3) mehrere Öffnungen (4) aufweist, die jeweils mit Schlitzen (11) zum Einleiten von Luft oder Gas in das Gehäuse (1) versehen sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Unterdruckes in dessen Innenraum verbunden ist.