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Die
Erfindung betrifft allgemein einen Prober zur Messung von elektronischen
Halbleiterbauelementen im Wafer-Verbund, so genannten On-Wafer-Messungen.
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Sie
betrifft insbesondere On-Wafer-Messungen im Bereich niedrigster
Ströme und Spannungen, dem Low-Current und Low-Voltage-Bereich.
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Für
die Entwicklung und Herstellung der Halbleiterbauelemente ist es
erforderlich, in den verschiedenen Fertigungsstufen unterschiedlichste Tests
und Prüfungen vorzunehmen, insbesondere auch bei Halbleiterbauelementen,
die sich noch im Wafer-Verbund befinden.
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Bekanntermaßen
werden dazu Prüfstationen, so genannte Prober verwendet,
die im Wesentlichen einen Chuck mit einer Oberfläche zur
Aufnahme von zu testenden elektronischen Bauelementen, den Testsubstraten,
umfassen. Der Chuck ist meist in X- und Y-Richtung verfahrbar. Die
Prüfstation weist weiterhin eine Sondenhalterung mit Sonden,
auch Probes genannt, zur elektrischen Kontaktierung der Testsubstrate
auf. Zur Herstellung des elektrischen Kontaktes ist neben der Verfahrbarkeit
in der X-Y-Ebene, die stets als die Ebene definiert ist, in welcher
die Aufnahmefläche des Chucks liegt, eine Relativbewegung
in Z-Richtung zwischen den Sonden und den Testsubstraten erforderlich.
Die erforderlichen Bewegungen in Z-Richtung sind meist durch den
Chuck im Zusammenhang mit einer Positionierungsvorrichtung der Sondenhalterung
realisierbar.
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Da
in dem genannten Messbereich bereits geringste Leckströme
zu einer Verfälschung des Messergebnisses führen,
weist ein dazu verwendeter Prober ein Shielding-System auf, mit
welchem die elektromagnetische Beeinflussung (EMI) der Messung der
Halbleitersubstrate minimiert werden kann. Bei konventionellen Probern
wird das EMI-Shielding-System durch ein Gehäuse aus elektrisch
leitfähigem Material gebildet, in welchem zumindest die Baugruppen
zur Aufnahme der Halbleitersubstrate, der Chuck, einschließlich
deren Positionierungsvorrichtung sowie die Baugruppen zur Aufnahme
und Positionierung der Sonden angeordnet sind und so von den äußeren
elektromagnetischen und optischen Einflüssen abgeschirmt
sind. Die Schnittstellen nach außen stellen die Kabel zu
den Messvorrichtungen dar, die Steuerungs- und Auswertungseinheiten
umfassen.
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Häufig
wird unter Einbeziehung des Gehäuses ein triaxialer Aufbau
der Messeinrichtung realisiert. Wie in der
DE 196 38 816 A1 beschrieben,
werden dabei dem Testsubstrat gegenüberliegend, d. h. benachbart
zur Aufnahmefläche des Chucks, zwei Schirme angeordnet,
die aus elektrisch leitfähigem Material bestehen. Das äußere
Element, z. B. die Gehäusewandung, dient der EMI-Abschirmung
(Shielding) und das mittlere Element, z. B. eine innere Umhüllung
oder ein Schild, dient als so genanntes Guard. Das Guard wird auf
das gleiche Potential gelegt wie das Testsubstrat, so dass selbst
ein sehr geringer, das Messergebnis verfälschender Kriechstrom zwischen
diesen beiden Elementen vermieden wird.
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Einen
solchen triaxialen Aufbau weist häufig auch der Chuck auf.
In diesem Fall ist die Aufnahmefläche des Chucks, auf der
das Substrat aufliegt und die zumindest abschnittsweise elektrisch
leitfähig ist, mit Messpotential (Force-Potential) beaufschlagt. Unter
der Aufnahmefläche erstreckt sich das Guard, das von der
Aufnahmefläche durch eine isolierende Schicht getrennt
ist. Unter dem Guard befindet sich dann – ebenfalls von
dem Guard elektrisch isoliert – das Shield. Aufnahmefläche,
Guard und Shield können in Form verschieden leitfähiger
Schichtung mit dazwischen liegenden Isolationsschichten realisiert sein,
wobei das Shield mit Masse, meist dem Gehäuse verbunden
oder floatend ausgeführt ist und Guard mit einem Potential
beaufschlagt ist, das zumindest näherungsweise dem Force-Potential
entspricht, von diesem aber entkoppelt ist. Auf diese Weise ist
der Wafer gegenüber Störquellen, die sich in unmittelbarer
Umgebung des Wafers befinden, wie den Antrieben der Positionierungsvorrichtung
des Chucks, effektiv abgeschirmt.
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Auch
Komponenten der Signalübertragung können in das
Shielding-System einbezogen sein, wie in der
DE 10 2007 053 862 A1 beschrieben.
Dort werden Signalvorverarbeitungsvorrichtungen, die Messsignale
von den Sonden für die Übertragung vorbereiten
innerhalb des Gehäuses in gesonderten Kammern, die selbst
wiederum durch deren Wandungen elektrisch gegenüber dem
Testsubstrat abgeschirmt sind, angeordnet.
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Zur
Messung der Testsubstrate werden eine definierte Anordnung von Sonden,
meist entsprechend der Dichte und der Größe der
zu kontaktierenden Kontaktflächen des Testsubstrats sowie
entsprechend dem Prüfsignal angepasste Prüfspitzen, gleichzeitig
auf einer Mehrzahl von Kontaktflächen aufgesetzt und über
die Sonden elektrisch mit Messeinrichtungen verbunden zur Messung
der Eigenschaften des Testsubstrats. Mittels der Sonden kann das
Testsubstrat mit einem Signal beaufschlagt oder ein Signal vom Testsubstrats
abgegriffen werden.
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Als
Testsubstrate kommen verschiedene Halbleiterbauelemente in Betracht,
die sich häufig noch im Wafer-Verbund befinden. Bei derartigen On-Wafer-Messungen
wird häufig auch die Rückseite des Wafers kontaktiert,
mit der der Wafer auf dem Chuck aufliegt, um Signale von rückseitigen
elektrischen Kontakten abzugreifen oder in diese einzuspeisen oder
die Wafer-Rückseite wird während der Messung auf
ein definiertes Potential gelegt. Dies erfolgt über die
Aufnahmefläche des Chucks, indem diese vollflächig
oder in definierten Kontaktarealen elektrisch leitfähig
ausgeführt und mit der Messvorrichtung elektrisch verbunden
ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Rauschverhalten von solchen
On-Wafer-Messungen zu verbessern, bei denen über die Aufnahmefläche
der Wafer rückseitig elektrisch kontaktiert wird.
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Zur
Lösung der Aufgabe ist in dem erfindungsgemäßen
Prober ein Signalvorverstärker, über den Signale
zwischen dem flächigen Kontakt in der Aufnahmefläche
des Chucks und einer außerhalb des Gehäuses befindlichen
Messeinheit in beide Richtungen übertragen werden können,
innerhalb des Gehäuses und damit innerhalb des Shielding-Systems
angeordnet. Als Signalvorverstärker soll dabei ein Verstärker
verstanden sein, der das Signal quantitativ ändert, um
den Signal-Rausch-Abstand zu erhöhen. Zu diesem Zweck können
auch qualitative Bearbeitungen des Signals ergänzt sein, z.
B. eine Filterung.
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Im
Gehäuse wird der Signalvorverstärker benachbart
zum Chuck und mit konstanter Relativposition zwischen beiden angeordnet,
d. h. mit gleicher Position zum Chuck unabhängig von möglichen
Bewegungen des Chuck z. B. für dessen Positionierung. Auf
diese Weise wird der Teilabschnitt der elektrischen Verbindung in
Richtung Messeinheit, in dem niedrigste Signale übertragen
werden müssen, zum einen stabilisiert und zum anderen deutlich
verkürzt. Da keine Bewegung zwischen Chuck und Signalvorverstärker
erfolgt, entstehen keine oder nur geringste Änderungen
in den elektrischen Umgebungs- oder Übertragungsbedingungen,
Biegungen oder Verwindungen des Verbinders zwischen Chuck und Signalvorverstärker
(Signalleiter) oder ähnliche das Signal beeinflussende
Ereignisse. Um diesen Effekt so weit wie möglich nutzen
zu können ist der Abstand zwischen Signalvorverstärker
und Chuck so gering und der Signalleiter so kurz wie möglich
zu halten, bevorzugt wenige Millimeter. Die Verkürzung
des Signalleiters wirkt sich insbesondere im Hochfrequenzbereich positiv
aus, da hier jede Bewegung des Verbinders in sich zu Änderungen
des Signals führen kann.
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Während
der rauschempfindliche Abschnitt der elektrischen Verbindung zwischen
Messeinheit und Chuck minimiert stationär gehalten wird,
sind die Anforderungen an den Abschnitt zwischen Signalvorverstärker
und Messeinheit (Messkabel) deutlich vermindert, da hier der Signal-Rausch-Abstand
besser ist, verglichen mit dem Signalleiter. Die Beträge
der über das Messkabel auszutauschenden Signale liegen
in einem Bereich, der deutlich über dem Rauschpegel elektromagnetischer
Störungen liegt. Damit ist es möglich, die Verbindung
nach außen zur Messeinheit mit einem nicht-sensitiven Messkabel
zu realisieren, d. h. einem Kabel das keine besonderen Schirmungen
für Low-Current- oder Low-Voltage-Messungen wie bei z.
B. Koaxial- oder Triaxialkabel aufweist.
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Aufgrund Änderung
der Position des Chucks und damit auch des Signalvorverstärkers
relativ zum umgebenden Gehäuse folgt das nicht-sensitive Messkabel
jeder Bewegung des Chucks. Eine daraus resultierende Beeinflussung
des übertragenen Signals hat hier aufgrund der Signalhöhe
jedoch nur geringen Einfluss. Da die Position des Signalvorverstärkers
zum Chuck gleich bleibt, sich bezogen auf das umgebende Gehäuse
jedoch ändern kann, ist in einer Ausgestaltung der Erfindung
das Messkabel ein flexibles Kabel, während der Signalleiter starr ausgebildet
ist.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Chuck triaxial strukturiert
und weist wie oben beschrieben die elektrisch leitfähigen
Elemente auf, die auf Force-, Guard- und Shield-Potential gelegt
werden können und von denen das oberste, auf Force-Potential
legbare Element die Aufnahmefläche des Chucks bildet, so
dass das Force-Element über den Signalleiter mit dem Signalvorverstärker
verbunden ist. Diese Elemente können im Chuck als Flächenelemente
in aufeinanderfolgenden Ebenen vom Wafer abwärts ausgeführt
mit jeweils einem Isolierelement zwischen zwei Flächenelementen,
so dass die Flächenelemente elektrisch voneinander isoliert sind.
Als Flächenelement sollen dabei solche Komponenten des
Chucks verstanden sein, die eine flächige Ausdehnung in
der Größe und Struktur aufweisen, dass eine Abschirmung
des Wafers realisiert ist.
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Als
Signalvorverstärker können verschiedene Ausgestaltungen
verwendet werden, je nach Art und Höhe des Signals. Sie
können triaxiale, koaxiale oder auch einzeladrige Ausführungen
haben. Dementsprechend weist der chuckseitige Ein- oder Ausganggang
des Signalvorverstärkers, der aufgrund seiner möglichen
Funktionen sowohl als Eingang als auch als Ausgang allgemein als
Signalport bezeichnet sein soll, entweder nur einen Anschluss für
das Messsignal (einzeladrige Ausführung) oder ergänzend
einen Anschluss für Shield-Potential (koaxiale Ausführung)
oder darüber hinaus auch einen Anschluss für Guard-Potential
(triaxiale Ausführung) auf.
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Diese
verschiedenen Ausgestaltungen ermöglichen es den am Signalport
des Signalvorverstärkers vorhandenen Guard- oder Shield-Anschluss für
die entsprechende Potentialbeaufschlagung von Komponenten in Inneren
des Probers zu verwenden.
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In
Verbindung mit einem triaxialem Chuck kann die oben beschriebene
kurze, rauscharme und für die entsprechende Ausgestaltung
auch starr ausführbare Verbindung zwischen Chuck und Signalvorverstärker
auf für die koaxiale oder triaxiale Ausführung
anwendbar sein, indem Force-, Guard- und Shield-Element des Chucks
mit dem Signalport verbunden werden. Selbstverständlich
kann der Chuck bei einem koaxialen Signalvorverstärker
auch lediglich Force- und Shield-Element umfassen.
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In
Verbindung mit einer Sondenhalterplatte, die selbst vollständig
oder mit zumindest einer Schicht aus einem leitfähigen
Material besteht oder ein separate, elektrisch leitfähige
Schirmplatte hält, kann ein triaxialer Signalport gleichermaßen
verwendet werden, um die Sondenhalterplatte in den triaxialen Messaufbau
einzubeziehen. Da die Sondenhalterplatte oder gegebenenfalls eine
Schirmplatte der Aufnahmefläche des Chucks und damit einem
darauf angeordneten Wafer direkt gegenüber liegt, werden sie
als Guard fungieren und durch Verbindung mit dem Guard-Anschluss
des Signalports auf das entsprechende Potential gelegt werden.
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Die
Verbindung zwischen dem Signalvorverstärker, der sich mit
dem Chuck bewegt, mit der Sondenhalter- oder Schirmplatte hängt
unter anderem von deren Ausgestaltung und von dem Ausmaß der Bewegung
des Chucks relativ zu besagter Platte ab. Sofern sich ihre Position
bezogen auf den Chuck ändern kann, z. B. durch eine stationäre
Montage im Gehäuse und Bewegung des Chucks zur Positionierung
des Wafers relativ zu den Sonden, ist entweder eine flexible Verbindung
zwischen Signalport und Sondenhalter- bzw. Schirmplatte möglich
oder eine Verbindung, die lösbar ist. In letzterem Fall
ist es vorteilhaft, die Verbindung zu lösen, wenn eine
Relativbewegung zwischen Chuck und Sondenhalter- bzw. Schirmplatte
erfolgt, und dann wieder herzustellen, wenn die Endposition erreicht
ist. Regelmäßig wird das eine Messposition sein,
in der die Sonden eine einzelne von mehreren Strukturen von Kontaktflächen
auf dem Wafer kontaktieren.
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Die
Stabilisierung der Signalübertragung zwischen Chuck und
Messeinheit kann sich neben den elektromagnetischen und mechanisch
bedingten Einflüssen auch auf thermische Umgebungsbedingungen
beziehen. Häufig erfolgt für On-Wafer-Messungen
oder im Verlauf der Messung eine Änderung der thermischen
Verhältnisse, z. B. bei Einstellung einer definierten Wafer-Temperatur über
oder unter der Raumtemperatur oder bei der Erwärmung des
Wafers infolge der Messung.
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Aufgrund
der Nähe des Signalvorverstärkers zum Chuck und
zum Wafer kann es für solche Anwendungsfälle von
Vorteil sein, wenn der Signalvorverstärker thermisch von
seiner Umgebung entkoppelt ist, indem mögliche Wärmeübertragungen
so weit wie möglich unterbunden oder zumindest vermindert
sind. Dies kann durch eine schlecht wärmeleitende Montage
im Prober und/oder durch eine Wärmestrahlung reflektierende
Hausung oder Oberfläche des Signalvorverstärkers
erfolgen.
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Ergänzend
oder alternativ kann entsprechend einer weiteren Ausgestaltung des
Probers auch eine aktive Temperierung des Signalvorverstärkers
erfolgen, was sowohl eine Kühlung als auch eine Erwärmung
einschließen kann. Auf diese Weise können die
Temperatur und damit insbesondere die elektrischen Eigenschaften
des Signalvorverstärkers gezielt eingestellt werden. Dies
kann unabhängig von der Einstellung der Temperatur des
Wafers und der Umgebung erfolgen, wenn der Signalvorverstärker über
eine eigene Wärmequelle oder Kühlung verfügt.
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Die
Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher
erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen
zeigen in
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1 einen
erfindungsgemäßen Prober mit Einzelsonden und
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2 einen
erfindungsgemäßen Prober mit Probe Card.
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Eine
in 1 dargestellte Ausführungsform eines
Probers weist ein Gehäuse mit zwei Gehäuseabschnitten 2, 3 auf.
In dem unteren der beiden Gehäuseabschnitte ist ein Chuck 5 angeordnet,
auf dem ein Wafer 7 aufgelegt und gehalten ist. Der Chuck 5 umfasst
eine Positionierungsvorrichtung 6, mit welcher der Chuck 5 gemäß des
skizzierten Koordinatensystems in X-, Y- und Z-Richtung zu bewegen
und um die Z-Achse in einem gewissen Winkelbereich drehbar ist.
Der Chuck 5 einschließlich seiner Positionierungsvorrichtung 6 ist
auf einer Grundplatte 1 des Probers montiert und seitlich
von Wandung eines Gehäuses 8 umgeben.
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Der
Chuck 5 weist einen mehrschichtigen Aufbau auf, der fünf
aufeinanderfolgende Lagen von elektrisch leitfähigen und
isolierenden Schichten umfasst. Die oberste Lage ist elektrisch
leitfähig und bildet das Force-Element 11 und
gleichzeitig die Aufnahmefläche 11 des Chucks 5.
Auch die mittlere und untere Lage sind elektrisch leitfähig
und bilden das Guard-Element 12 und das Shield-Element 13.
Die jeweils dazwischen liegenden Lagen sind Isolationsschichten 14,
die die Aufnahmefläche 11 vom Guard-Element 12 sowie
das Guard-Element 12 vom Shield-Element 13 elektrisch
isolieren. Force-, Guard- und Shield-Element 11, 12, 13 bilden
in Verbindung mit dem entsprechenden elektrischen Potential einen
triaxial aufgebauten Chuck 5.
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Dem
Chuck 5 und gleichzeitig dem Wafer 7 gegenüberliegend
ist eine Sondenhalterplatte 4 angeordnet, welche den unteren
Teil des Gehäuses 8 nach oben abschließt
und somit den unteren Gehäuseabschnitt 2 bildet.
Der untere Gehäuseabschnitt 2 umhüllt
den Chuck 5, die Positionierungsvorrichtung 6 und
den Wafer 7. Die untere Wandung des Gehäuses 8,
die Grundplatte 1 und die Sondenhalterplatte 4 bestehen
aus einem elektrisch leitfähigen Material und realisieren
gemeinsam mit dem beschriebenen triaxialen Chuck 5 das
EMI-Shielding des Wafers 7.
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Unmittelbar
neben dem Chuck 5 mit einem Abstand von wenigen Millimetern
zu diesem und damit innerhalb des unteren Gehäuseabschnitts 2 ist ein
Signalvorverstärker 27 angeordnet und mit dem Chuck 5 derart
mechanisch verbunden, dass er an jeder Bewegung des Chucks 5 teilnimmt.
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Der
Signalvorverstärker 20 ist ebenfalls triaxial
aufgebaut, so dass dessen dem Chuck 5 zugewandter triaxialer
Signalport 24 einen mittigen Messsignal-Anschluss 21 (Force-Anschluss),
den äußeren, konzentrisch dazu angeordneten Shield-Anschluss 23 und
den zwischen diesen beiden liegenden, ebenfalls konzentrischen Guard-Anschluss 22 auf.
Die einzelnen Anschlüsse 21, 22, 23 sind über einen
triaxialen elektrischen Verbinder 26, an dieser Position
als Signalleiter 26 bezeichnet, mit den korrespondierenden
Elementen 11, 12, 13 des Chucks verbunden
um das Force-Element 11 auf Messpotential, das Guard-Element 12 auf
ein dazu gleiches Guard-Potential und das Shield-Element 13 auf Shield-Potential,
hier Ground (GND) zu legen. Der Signalleiter 26 ist als
starrer Leiter von wenigen Millimeter Länge ausgeführt,
so dass er die Entfernung zwischen Signalvorverstärker 20 und
Chuck 5 auf geradem Weg überbrückt.
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In
der Darstellung in 1 und gleichermaßen
auch in der unten beschriebenen 2 ist der Abstand
des Signalvorverstärkers 20 zum Chuck 5 für
eine bessere Illustration vergrößert dargestellt. Auch
die einzelnen elektrisch leitenden und isolierenden Lagen des Chucks 5 sind
lediglich schematisch dargestellt um den prinzipiellen Aufbau veranschaulichen
zu können. Folglich entsprechen die den Figuren zu entnehmenden
Größenverhältnisse nicht den tatsächlichen
Verhältnissen. Dementsprechend ist auch der Signalleiter 26 nicht
als kompakter Leiter abgebildet, sondern nur dessen einzelne Phasen
zur Illustration der elektrisch miteinander verbundenen Komponenten.
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Ein
zweiter Port des Signalvorverstärkers 20, zur
Unterscheidung als Messport 28 bezeichnet, ist mit einem
weiteren elektrischen Verbinder 29, dieser soll zur Unterscheidung
als Messkabel 29 bezeichnet sein, mit einer außerhalb
des Gehäuses 8 angeordneten Messeinheit 40 zur
Steuerung und Auswertung der Messung elektrisch verbunden, wobei
der Gehäusedurchgang mittels geeigneter, das EMI-Shielding
an die externen Einrichtungen anpassenden Kontakte realisiert ist.
Das Messkabel 29 ist einadrig aufgebaut, da es aufgrund
des verbesserten Signal-Rausch-Abstandes in diesem Abschnitt der
Signalübertragung deutlich weniger störanfällig
gegenüber äußeren elektromagnetischen
Einflüssen ist. Das Messkabel 29 ist flexibel
und kann so Positionsänderungen des Signalvorverstärkers 20 folgen.
Diese Eigenschaft des Messkabels 29 ist in 1 und 2 symbolisiert
durch eine gewellte Darstellung des Kabels.
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Der
Signalvorverstärker 20 ist von einer zweischaligen
Wandung 18 umgeben, die von einem temperierbaren Fluid
durchflossen werden kann. Über den schematisch dargestellten
Fluidzu- und Fluidablauf 19 wird ein gasförmiges
oder flüssiges Fluid durch die Wandung 18 geleitet,
das auf eine definierte Temperatur gewärmt oder gekühlt
ist, um den Signalvorverstärker 20 auf eine konstante
Temperatur unabhängig von der Chucktemperatur einzustellen.
Alternativ kann der Signalvorverstärker 20 auch mit
einer Heizung verbunden sein, um eine definierte Temperatur über
der Temperatur im Prober einzustellen.
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Oberhalb
der Sondenhalterplatte 4 erstreckt sich der obere Gehäuseabschnitt 3,
dessen Gehäuse 8 zum EMI-Shielding der darin angeordneten
Komponenten ebenfalls aus elektrisch leitfähigem Material
bestehen kann. Die einzelnen, in das Shielding-System einbezogenen
Gehäuseteile und die Sondenhalterplatte 4 sind über
ihre Flächenkontakte miteinander elektrisch verbunden,
so dass eine geschlossene Abschirmung erzielt wird.
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In
der Sondenhalterplatte 4 ist eine zentrale Öffnung 35 angeordnet,
durch welche die Sonden 33 den Wafer 7 elektrisch
kontaktieren. Die zentrale Öffnung 35 der Sondenhalterplatte 4 wird
durch eine Schirmplatte 31 soweit geschlossen, wie es die
Anordnung der Sonden 33 zulässt. Die Schirmplatte 31 erstreckt
sich zwischen der Sondenhalterplatte 4 und dem Wafer 7 und
weist lediglich in dem unmittelbaren Bereich der Kontaktierung des
Wafers 5 durch die Sonden 35 eine Öffnung
auf. Da die Schirmplatte 31 die EMI-Shielding der Sondenhalterplatte 4 ergänzt, besteht
auch die Schirmplatte 31 aus einem elektrisch leitfähigen
Material und ist mittels Abstandshalter 32 an der Sondenhalterplatte 4 montiert.
In einer Ausgestaltung bestehen die Abstandshalter aus elektrisch
isolierendem Material.
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Die
Sonden 33, die im Ausführungsbeispiel gemäß 1 als
Einzelsonden in einer zu Kontaktflächen 9 des
Wafers 7 korrespondierender Anordnung mittels Sondenhalterungen 30 auf
der Schirmplatte 31 montiert sind, ragen in der dargestellten Messposition
durch deren Öffnung auf den Wafer 7. Über
Sondenzuleitungen 34 sind sie mit Vorrichtungen zur Signalaufbereitung 27 im
oberen Gehäuseabschnitt 3 und über diese
mit der Messeinheit 40 verbunden. Alternativ können
die Vorrichtungen zur Signalaufbereitung 27 im oberen Gehäuseabschnitt 3 auch
entfallen.
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In
der Ausgestaltung gemäß 1 ist das Shield-Element 13 des
Chucks 5 elektrisch mit dem Gehäuse 8 verbunden
und liegt auf Ground-Potential. Das Guard-Element 12 ist
mit der Schirmplatte 31 elektrisch verbunden, so dass der
Wafer 7 beidseitig durch ein auf Guard-Potential liegendes
Element abgeschirmt wird. Die Verbindung zwischen Guard-Element 12 und
Schirmplatte 31 ist durch ein Verbindungselement zur Realisierung
der elektrischen Verbindung mit einem Koppelelement 37 realisiert,
das in der dargestellten Messposition an beiden Enden verbunden
ist. Ist mit dem Chuck 5 und somit auch mit dem Signalvorverstärker 20 eine
Bewegung auszuführen zur Kontaktierung einer anderen Anordnung
von Kontaktflächen 9 auf dem Wafer 7,
so wird die Verbindung des Koppelelements 37 zur Schirmplatte 31 gelöst
ohne das Gehäuse zu öffnen, die Bewegung wird
ausgeführt bis die nächste Messposition erreicht
ist und anschließend wird die Verbindung wieder hergestellt.
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Die
Positionierung der Sonden 33 auf den Kontaktflächen 9 und
die Messung kann mit einer Beobachtungsvorrichtung 42,
die auf die Spitzen der Sonden 33 gerichtet ist, beobachtet
werden.
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2 stellt
eine Ausgestaltung dar, in der die Einzelsonden mit Sondenhalterung 30 durch
eine Probe Card 38 ersetzt sind. Die Probe Card 38 ist eine
Leiterplatte, an der die nadelförmigen Sonden 33 unterseitig
fest, d. h. ohne Sondenhalterung, montiert und mittels auf der Leiterplatte
ausgebildeter Leiterbahnen elektrisch kontaktiert sind. Die Anordnung der
Sonden 33 entspricht auch hier der Anordnung der in einer
Messposition gleichzeitig zu kontaktierenden Kontaktflächen 9.
In dieser Ausgestaltung ist in die zentrale Öffnung 35 eine
gegebenenfalls adaptierte Probe Card 38 montiert, die diese
bis auf einen zentralen Durchgang für die Beobachtung verschließt.
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Der
sonstige Aufbau des Probers entspricht der obigen Darstellung, wobei
die gleichen Komponenten mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind.
Diesbezüglich wird auf die obige Beschreibung verwiesen.
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- 1
- Grundplatte
- 2
- unterer
Gehäuseabschnitt
- 3
- oberer
Gehäuseabschnitt
- 4
- Sondenhalterplatte
- 5
- Chuck
- 6
- Positionierungsvorrichtung
- 7
- Wafer
- 8
- Gehäuse
- 9
- Kontaktflächen
- 11
- Aufnahmefläche,
erstes Flächenelement, Force-Element
- 12
- zweites
Flächenelement, Guard-Element
- 13
- drittes
Flächenelement, Shield-Element
- 14
- Isolationsschicht
- 18
- Wandung
- 19
- Fluidzu-
und Fluidablauf
- 20
- Signalvorverstärker
- 21
- Messsignal-Anschluss
- 22
- Guard-Anschluss
- 23
- Shield-Anschluss
- 24
- Signalport
- 26
- elektrischer
Verbinder, Signalleiter
- 28
- Messport
- 29
- elektrischer
Verbinder, Messkabel
- 30
- Sondenhalterung
- 31
- Schirmplatte
- 32
- Abstandshalter
- 33
- Sonde
- 34
- Sondenzuleitungen
- 35
- zentrale Öffnung
- 36
- Vorrichtungen
zur Signalaufbereitung
- 37
- Koppelelement
- 40
- Messeinheit
- 42
- Beobachtungsvorrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 19638816
A1 [0006]
- - DE 102007053862 A1 [0008]