DE2118942B2 - Einrichtung zur betrachtung von oberflaechen eines kleinen objektes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Betrachtung von einander gegenüberliegenden Oberflächen eines kleinen Objektes nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art (DT-AS 12 10 584) wird die Betrachtung der unteren, auf dem transparenten Objektträger aufliegenden Fläche des Objektes dadurch ermöglicht, daß das reflektierte Bild des Objektes mittels des als Hohlspiegel ausgebildeten Spiegels in die Ebene des Objektträgers gelegt wird. Vom Objektiv des Mikroskops aus betrachtet befindet sich das reflektierte Bild also vor der Reflektionsfläche des Spiegels und neben der oberen Fläche des Objektes. Hierdurch wird eine gleichzeitige Betrachtung beider Objektseiten ermöglicht.

Eine solche gleichzeitige Betrachtung der beiden Objektseiten ist für die Prüfung kleiner Objekte mit prinzipiell unterschiedlicher Gestaltung der beiden Oberflächen nicht zweckmäßig. So haben beispielsweise als Halbleiterbaueinheiten aufgebaute integrierte Schaltungen jeweils eine sogenannte inaktive bzw. aktive Seite, wobei an der aktiven Seite die Anschlüsse wie Goldfahnen u. dgl. angeordnet sind. An dieser Oberfläche können Verschmierungen an den Anschlußstellen der Goldfahnen auftreten und Fremdteilchen vorhanden sein, während an der anderen Oberfläche hiervon zu unterscheidende Fehler auftreten können. Eine gleichzeitige Betrachtung beider Oberflächen führt daher leicht zu Irrtümern und Fehlern im Ablauf der Prüfung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der genannten Art so auszubilden, daß eine Prüfung der beiden Oberflächen in zeitlicher Aufeinanderfolge möglich ist, ohne daß durch die Handhabung bei dieser zeitlichen Aufeinanderfolge Fehler und zu große Verzögerungen im Prüfungsablauf auftreten.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Infolge der erfindungsgemäßen Anordnung eines Planspiegels liegen die beiden zu prüfenden Oberflächen bei der Betrachtung in verschiedenen Bildebenen. Um die Prüfung der Oberflächen in diesen beiden Bildebenen zu ermöglichen, ist der in der Hauptachse des Objektivs gemessene Abstand zwischen dem 5 Objektiv und dem Objektträger um einen vorgegebenen Abstand veränderbar. Bei der Betrachtung des virtuellen Bildes der Objektunterseite befindet sich das Objekt selbst außerhalb des Tiefenschärfenbereiches des Objekts, so daß die Betrachtung der Objektunterseite nicht durch das Objekt gestört wird, obwohl das Objektiv nicht verschwenkt wird und das Objekt daher im Strahlengang des Objektivs liegt. Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht daher die Betrachtung der beiden Objektseiten durch einfaches Verstellen des Objektivs bzw. des Mikroskops in Richtung der Hauptachse, wodurch Bedienungsfehler weitgehend ausgeschlossen werden. Da bei dieser Verstellung der Abstand zwischen dem Objektträger und dem Spiegel nicht verändert werden muß, ist auch die Fokussierung auf die beiden Bildebenen ohne Schwierigkeiten möglich. Demgegenüber muß bei der bekannten Einrichtung zur Fokussierung außer dem Objektiv auch der Spiegel verstellt werden, weil das reflektierte Bild in derselben Ebene liegen soll wie die unmittelbar zu betrachtende Oberfläche des Objektes.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung werden auch

die bei den bisher angewendeten Prüfungsverfahren aufgetretenen Schwierigkeiten beseitigt, die dadurch entstehen, daß zwecks Betrachtung der beiden Oberflächen in zeitlicher Aufeinanderfolge entweder das Objekt umgedreht oder das Mikroskop geschwenkt werden mußte. Demgegenüber ergibt sich durch Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung ein erheblicher Zeitgewinn und eine wesentliche Vereinfachung der Prüfung.

Zweckgemäß ist der am Mikroskop wie üblich

vorhandene Fokussionstrieb so eingerichtet, daß er zur zusätzlichen Verstellung des Mikroskops um den Abstand zwischen Objektoberseite und virtuellem Bild der Objektunterseite dienen kann.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

F i g. 1 einen Ausschnitt aus einem Mikroskop mit Objektträger im Längsschnitt,

F i g. 2 einen Ausschnitt entsprechend F i g. 1 mit anderer Stellung des Objektivs,

F i g. 3 mehrere nebeneinanderliegende zu betrachtende Objekte in Draufsicht,

F i g. 4 die Objekte nach F i g. 3 nach Vergrößerung in Ansicht auf die Rückseite.

Die Fi g. 1 und 2 zeigen in Seitenansicht den unteren Teil eines Mikroskops 23 mit dem zugehörigen Objektiv 22. Auf einer Halterung 30 ist ein Objektträger 31 befestigt. Die Halterung 30 ist auf einem Gleittisch 25 gelagert und besteht aus zwei ineinandergeschraubten Teilen 33 und 34, so daß der Abstand des Objektträgers 31 von einer Vakuumgreifnadel 24 veränderbar ist. Die Objekte sind integrierte Schaltungen 11. Die unteren, aktiven Seiten 13 der Schaltungen sind jeweils mit mehreren Anschlußfahnen 16 aus Gold versehen (F i g. 3 und 4), die an den Halbleiterblock 12 der jeweiligen Schaltung angeschlossen sind. Die im Ausführungsbeispiel in ihrer Grundform quadratische Schaltung 11 ist sehr klein und hat Abmessungen von etwa 0,4 bis 2,3 mm Breite sowie etwa 0,05 mm Dicke, während die Anschlußfahnen 16 eine Länge von etwa 0,2 mm sowie eine Breite von 0,08 mm aufweisen. Diese integrierten

Schaltungen müssen an ihren aktiven und inaktiven Seiten 13 bzw. 14 und den Anschlußfahnen visuell auf etwaige Defekte überprüft werden.

Der Objektträger 17 ist lichtdurchlässig und besteht aus einer flachen Glasplatte, deren obere Fläche mit druckempfindlichem, vakuumdichtem und transparentem Material, beispielsweise Silikonharz, beschichtet sein kann. Auf dem Objektträger ist ein Gitter 32 ausgebildet (F i g. 4), um das Ausrichten der integrierten Schaltungen 11 auf der Glasplatte zu erleichtern.

Das Teil 34 der Halterung ist auf dem Gleittisch 25 drehbar gelagert, so daß die auf dem Objektträger 31 befindlichen Objekte 11 entsprechend bewegt werden können. Der Gleittisch 25 ist auf einer Tragplatte mittels eines Druckmediums schwimmend gelagert, das zum Feststellen des Gleittisches ablaßbar ist (nicht dargestellt), so daß die Lage des Objektträgers zum Objektiv genau einstellbar ist, beispielsweise um Stellwege von 25 Mikron.

Es kann ein handelsübliches Mikroskop verwendet werden, dessen Objektiv 22 einen wesentlich größeren Durchmesser als die zu untersuchenden integrierten Schaltungen aufweist. Das Mikroskop 23 hat eine einstellbare Vergrößerung und ist längs seiner Hauptachse 27 in eine obere und eine untere Lage einstellbar. Es kann aber auch feststehend ausgebildet sein; in diesem Fall ist eine Stellvorrichtung vorzusehen, mit der die integrierten Schaltungen 11 in eine obere und eine untere ausgerichtete Stellung unter dem Mikroskop 23 bewegbar sind. Zweckmäßig beträgt der Arbeitsabstand des Mikroskops etwa 10 cm.

Das Mikroskop hat eine einstellbare, 10- bis 40fache Vergrößerung und ist mit einem Fokussionstrieb (nicht dargestellt) versehen, der auch zum Verstellen des Objektivs in die obere Stellung (F i g. 1) und in die untere Stellung (F i g. 2) dient.

Innerhalb des unteren Teiles 34 der Halterung 30 ist ein Planspiegel 35 angebracht, der unter und parallel zu dem Objektträger 31 liegt. Der Planspiegel 35 reflektiert das virtuelle Bild der aktiven Seiten 13 der integrierten Schaltungen 11 auf das Mikroskop 23. Zweckmäßig besteht der Planspiegel aus einer flachen, feinstpolierten Siliciumscheibe, weiche das Aussehen eines schwarzen Spiegels hat und einen ausgezeichneten Kontrast zu den Goldleitungen 16 ergibt, wodurch die Prüfung wesentlich erleichtert wird.

Der Planspiegel 35 ermöglicht eine gesonderte Betrachtung der aktiven Seiten 13 der integrierten Schaltungen 11 mittels des Mikroskops 23 durch einfaches Drehen des Fokussionstriebes. Das Mikroskop 23 wird dabei in seine untere Stellung längs der Hauptachse 27 bewegt (F i g. 2), wobei die Fokussierung des Mikroskops auf das virtuelle Bild dieser aktiven Seiten 13 ermöglicht wird. In dieser Stellung wird eine möglichst starke Vergrößerung des Mikroskops eingestellt, um ein größeres virtuelles Bild der aktiven Seiten 13 betrachten zu können. Diese stärkere Vergrößerung vermindert auch die Schärfentiefe des Mikroskops 23, so daß sich die inaktiven Seiten 14 weit außerhalb der Scharfabbildung befinden und daher nicht sichtbar sind. Das virtuelle Bild der aktiven Seiten 13 ist darum klar erkennbar. Die im Strahlengang befindlichen Seiten 14 vermindern die Menge des in das Objektiv 22 eintretenden Lichtes nur geringfügig. Bei einem Mikroskop mit einem Betriebsabstand von 10 cm können die Schaltungen 11 in der unteren Stellung des Objektivs etwa 7,5 cm von dem Objektiv 22 entfernt angeordnet werden, während der Planspiegel 35 etwa 13 mm von dem Objektträger 31 entfernt ist.

Auf diese Weise können sowohl die aktive als auch

die inaktive Seite 13 bzw. 14 der Schaltungen 11 untersucht werden, die daher nicht umgedreht werden müssen. Auch ein Schwenken des Mikroskops 23 ist nicht erforderlich.

Die Vakuumgreifnadel 24 ist im wesentlichen vertikal beweglich zu den integrierten Schaltungen 11 angeordnet. Die Greifnadel ist zweckmäßig mit einer dünnen schwarzen Farbschicht überzogen, um sie unauffällig zu machen und eine Spiegelung bei Betrachtung der integrierten Schaltungen 11 zu vermeiden. Außerdem befindet sich die Nadel 24 bei Betrachtung des Objektes außerhalb des Tiefenschärfenbereiches und stört daher

iS die Prüfung nicht.

Neben dem Mikroskop 23 ist eine Lichtquelle 76 angeordnet, deren gebündelter Lichtstrahl von dem Planspiegel 35 auf die aktiven Seiten 13 der integrierten Schaltungen 11 reflektiert wird. Die Anordnung der Lichtquelle 26 trägt dazu bei, daß ein helles, klares und leicht zu beobachtendes Bild der aktiven Seiten 13 der Schaltungen 11 entsteht; diese Anordnung verhindert, daß an den entgegengesetzten, inaktiven Seiten 14 Lichtreflexionen auftreten, die zu einer verschwommenen Abbildung der Seiten 14 führen könnten. Der Einfallswinkel des Lichtstrahles ist verhältnismäßig gering und beträgt weniger als 45°, so daß das von dem Planspiegel 35 direkt reflektierte Strahlenbündel nicht in das Objektiv 22 des Mikroskops eintritt.

Zur Bedienung der Einrichtung wird zunächst der Gleittisch 25 durch Einbringen von Druckluft von seiner Tragplatte abgehoben, so daß er auf einem Luftpolster schwimmend gelagert ist. Durch Verschieben und anschließendes Feststellen des Gleittisches werden die auf dem Objektträger liegenden integrierten Schaltungen 11 in die richtige Position unter der Vakuumgreifnadel 24 und im Betrachtungsfeld des Objektivs 22 gebracht. Das Mikroskop 23 wird in seiner oberen Stellung gemäß F i g. 1 fixiert. Zwecks Vorprüfung der Objekte — die aber nicht notwendig ist — wird das Mikroskop auf eine lOfache Vergrößerung eingestellt. Es sind dann mehrere Objekte entsprechend der Darstellung F i g. 3 erkennbar. Als Ergebnis einer vorangegangenen Prüfung sind einige der integrierten Schaltungen 11 mit Farbpunkten 77 markiert, die anzeigen, daß diese Schaltungen defekt und daher für die weitere Prüfung auszuscheiden sind. Bei dieser Vorprüfung, für die ein zusätzlicher Objektträger in der Einrichtung vorgesehen sein kann, werden die nicht markierten Schaltungen auf grobe mechanische Fehler

: untersucht, beispielsweise auf Brüche im Siliciumblock, Unter- oder Überätzung und hinsichtlich etwa verbogener Anschlußfahnen 16. Anschließend werden die anläßlich der Vorprüfung nicht ausgeschiedenen Schal-, ' tungen mit der Greifnadel 24 einzeln in einem Quadrat des Gitters 32 positioniert (F i g. 4).

Nach Abheben der Greifnadel wird die Vergrößerung des Mikroskops 23 auf den Faktor 40 eingestellt und die inaktive Seite 14 der Schaltung 11 wird dann im einzelnen hinsichtlich mechanischer Defekte überprüft. Anschließend wird das Mikroskop 23 mittels des Fokussionstriebes längs der Hauptachse 27 in die untere Stellung bewegt (Fig.2) und auf das virtuelle Bild fokussiert, das in dem Planspiegel 35 sichtbar ist und der aktiven Seite 13 der untersuchten Schaltung 11 entspricht. Da bei dieser Einstellung des Mikroskops das Objekt selbst außerhalb des Schärfentiefenbereiches liegt, bleibt die Seite 14 der Schaltung unsichtbar.

An der aktiven Seite 13 der Schaltung können nun ebenfalls etwaige mechanische Fehler festgestellt werden; ebenso wird geprüft, ob Verschmierungen an den Anschlüssen der Goldfahnen und Fremdpartikeln sowie Fehlätzungen vorhanden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Betrachten von einander gegenüberliegenden Oberflächen eines kleinen Objektes mit einem Mikroskop, das einen transparenten Objektträger und einen in bezug auf das Mikroskopobjektiv hinter dem Objektträger angeordneten Spiegel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel ein Planspiegel (35) ist, dessen Reflexionsfläche parallel zu dem Objektträger (31) liegt, und daß der in der Hauptachse gemessene Abstand zwischen dem Objektiv (22) und dem Objektträger (31) um einen Betrag veränderbar ist, der mindestens gleich dem Abstand der Objektoberseite von dem virtuellen Bild der Objektunterseite (11) ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der das Mikroskop einen Fokussionstrieb zur Verstellung des Objektivs aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Fokussionstrieb zur zusätzlichen Verstellung des Mikroskopes (23) um den Abstand zwischen Objektoberseite und virtuellem Bild der Objektunterseite eingerichtet ist.