DE60114730T2

DE60114730T2 - Inspektionsverfahren und -vorrichtung durch Sinterung

Info

Publication number: DE60114730T2
Application number: DE60114730T
Authority: DE
Inventors: Shinji Fujii-cho Iino; Kiyoshi Fujii-cho Takekoshi; Tadatomo Suga; Toshihiro Inage-ku Itoh; Kenichi Setagaya-ku Kataoka
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2000-08-21
Filing date: 2001-08-21
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2021-08-22
Also published as: US20060192578A1; US6777967B2; KR101132904B1; JP2002139542A; KR20100018603A; US7319339B2; US20070229101A1; KR20110004346A; DE60114730D1; KR20060066165A; KR20080077952A; ATE309547T1; US7061259B2; EP1182460A2; US20020021142A1; US7304489B2; EP1182460A3; JP4841737B2; EP1182460B1; TW497194B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Inspektionsverfahren und eine Inspektionsvorrichtung und im genaueren auf ein Inspektionsverfahren und eine Inspektionsvorrichtung, die es erlauben, den durch eine Sonde angewendeten Nadeldruck auf die Inspektionselektrode des zu untersuchenden Zielobjekts zu unterdrücken.
In dem Herstellungsprozess von Halbleitervorrichtungen werden diese Vorrichtungen auf einem Halbleiterwafer gebildet. Danach werden die elektrischen Charakteristiken des/der zu inspizierenden Zielobjekt(e) (nachstehend als „die Vorrichtung" bezeichnet) inspiziert, so wie eine Vorrichtung in dem Zustand des Halbleiterwafers und eine Vorrichtung, die von dem Halbleiterwafer abgeschnitten und gepackt wurde. In dem Inspektionsprozess wird die Vorrichtung durch Übertragen und Empfangen eines elektrischen Signals zu und von einem Tester über eine Sonde, die elektrisch mit den Inspektionselektroden der Vorrichtung verbunden ist, inspiziert.
Dort wo die Inspektionselektrode aus einem Material gebildet ist, das voraussichtlich oxidiert, so wie Aluminium, Kupfer oder ein Lot, wird ein isolierender Film, z. B. ein Oxidfilm, auf der Oberfläche der Inspektionselektrode in dem Inspektionsabschnitt gebildet. Deshalb ist die elektrische Verbindung zwischen der Sonde und der Inspektionselektrode nicht stabilisiert, selbst wenn die Sonde in Kontakt mit der Inspektionselektrode gebracht ist. Insbesondere dort, wo die Inspektionselektrode aus Aluminium besteht, ist ein sehr harter Oxidfilm auf der Oberfläche der Inspektionselektrode mit dem Resultat gebildet, das es sehr schwierig ist, die Sonde mit der Inspektionselektrode in elektrischen Kontakt zu bringen.
Im Stand der Technik wird die Sonde mit der Inspektionselektrode auf die in den 22A und 22B in Übereinstimmung mit dem in 21 dargestellten Flussdiagramm in elektrischen Kontakt gebracht. Im besonderen wird die Präparation für die Inspektion der Vorrichtung zuerst ausgeführt (Schritt S1) gefolgt von in Kontakt bringen der Sonde (N) mit der Inspektionselektrode (P) mit einem vorbestimmten Druck, z. B. 10 bis 20 g/a, wie in 22A (Schritt S2) dargestellt. Danach wird entschieden, ob die Sonde N mit der Inspektionselektrode P in elektrischen Kontakt gebracht wurde (Schritt S3). Dort, wo entschieden wurde, das elektrischer Kontakt hergestellt wurde, wir die Inspektion gestartet (Schritt S4). Im Allgemeinen wird in Schritt S3 entschieden, dass die Sonde N mit der Inspektionselektrode P durch einfaches in Kontakt bringen der Sonde N mit der Inspektionselektrode P nicht im elektrischen Kontakt ist, da ein isolierender Film O zwischen den beiden eingefügt ist. Um diese Schwierigkeit zu überwinden, werden die Sonde N und die Inspektionselektrode P relativ zueinander hin- und herbewegt (gescheuert) wie es der Pfeil in 22B andeutet, um den isolierenden Film O abzukratzen (Schritt S5). In diesem Schritt S5 wird die Sonde N mit der Inspektionselektrode P in elektrischen Kontakt gebracht. Nachdem elektrischer Kontakt bestätigt wurde, wird die Inspektion in Schritt S4 gestartet.
Das Schärfen der Spitze der Sonde ist ein anderes Verfahren, den isolierenden Film O aufzubrechen. In diesem Verfahren ist es möglich, den planaren Druck, der von der Sonde auf die Inspektionselektrode ausgeübt wird, zu vergrößern, wodurch es möglich wird, das die Sonde in die Inspektionselektrode stecken bleibt, um einen guten elektrischen Kontakt zwischen den beiden zu gewährleisten. In diesem Fall ist es notwendig, die Spitze der Sonde in die Inspektionselektrode mindestens 2000 bis 4000 Å zu stecken, um elektrischen Kontakt zu gewährleisten.
Unlängst wurde eine Sondenkarte vorgeschlagen, die feine Sonden aufweist, wobei jede Sonde einen Durchmesser in der Größenordnung von Mikrometern hat, die in einem Silikonsubstrat mit einem kleinen Abstand durch Verwenden von Mikromaschinenbearbeitungstechnologie gebildet ist. Da die Sondenkarte eine Mikrostruktur aufweist, ist es für die Sondenkarte möglich, hohe Signalgeschwindigkeiten zu bewältigen. Da die Sondenkarte auf einem Silikonsubstrat gebildet ist, ist die Sondenkarte zusätzlich vorteilhaft dahingehend, das sie die durch die Differenz in den thermischen Ausbreitungskoeffizienten der Sondenkarte und der Vorrichtung in dem Heiztest eliminiert.
In dem Verfahren, wo der isolierende Film abgekratzt wird, ist es für den abgekratzten Staub des isolierenden Filmes möglich, sich auf der Sonde N anzulagern, was die Leitfähigkeit beeinträchtigt. Aus diesem Grund kann nicht garantiert werden, das elektrischer Kontakt zwischen der Sonde und der Inspektionselektrode durch das oben beschriebene Verfahren gewährleistet wird. Ferner wird die Lebensdauer der Sonde N durch das Scheuern verkürzt und die Ausbeute der hergestellten Vorrichtung wird reduziert, da die Inspektionselektrode P wie in 22B dargestellt, zerkratzt ist. Es sollte erwähnt werden, das der Kontaktpunkt zwischen der Sonde N und der Inspektionselektrode P, der im voraus auf die optimale Position gesetzt ist, durch das Scheuern verändert wird. Es wurde auch herausgefunden, dass die Vorrichtung mit dem abgekratzten Staub des isolierenden Filmes O kontaminiert ist, wie in 22B dargestellt. In dieser Situation ist es notwendig, den abgekratzten Staub des isolierenden Films von der Sonde N periodisch zu entfernen, was zu einer Verminderung in der Inspektionseffizienz führt.
In dem Verfahren, in dem die Spitze der Sonde in der Inspektionselektrode stecken bleibt, ist der Schaden, der der Inspektionselektrode zugeführt wird, klein. Trotzdem wird wie in dem oben beschriebenen Verfahren die Inspektionselektrode zerkratzt. Um die Form des spitzen Teils der Sonde beizubehalten, ist auch eine Haltbarkeit erforderlich. Da der Grad der Integration der Vorrichtungen in den letzten Jahren merklich verbessert wurde, ist die Miniaturisierung der Vorrichtung und die Ausdünnung des Films drastisch vorangeschritten. Unter den Umständen wurde die Dicke der Inspektionselektrode so weit reduziert, dass wenn die Sonde in die Inspektionselektrode gesteckt wird bis elektrischer Kontakt mit der Inspektionselektrode hergestellt wurde, die unter der Inspektionselektrode liegende Schicht dazu tendiert, auch beschädigt zu werden.
Die durch Verwendung von Mikromaschinenbearbeitungstechnologie hergestellte Sondenkarte weist eine feine Sondenstruktur auf, mit der Konsequenz, das es schwierig ist, einen hohen Nadeldruck auf die Sonde auszuüben.
Der japanische Patentantrag mit der Veröffentlichungsnummer 11242062 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Inspektion von elektrischen Komponenten, in dem Messendgeräte gegen Elektroden einer zu untersuchenden Komponente gepresst werden. Elektrische Signale werden von einer elektrischen Signalquelle, die einen isolierenden Film zerstören, an die messenden Endgeräte angelegt.
Die vorliegende Erfindung wurde in einem Versuch ausgeführt, um mindestens eins der in dem Stand der Technik innewohnenden Probleme zu überwinden.
Ein Ziel eines Aspekts der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Inspektionsverfahrens und einer Inspektionsvorrichtung, die es ermöglichen, den durch die Sonde auf die zu untersuchende Elektrode ausgeübten Nadeldruck merklich zu vermindern.
Ein anderes Ziel eines Aspekts der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines Inspektionsverfahrens und einer Inspektionsvorrichtung, die es erlaubt, den der Inspektionselektrode zugeführten Schaden zu vermeiden und die gleichzeitig die Lebensdauer die Sonde verlängert, wenn diese mehrfach verwendet wird.
Ein weiteres Ziel eines Aspekts der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines Inspektionsverfahrens und einer Inspektionsvorrichtung, die die Notwendigkeit der Anwendung eines Säuberungsverfahrens für die Sonde reduzieren, um die Inspektionseffizienz zu verbessern.
Bezüglich eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Inspizieren eines Zielobjekts bereitgestellt, das durch in elektrischen Kontakt bringen einer Inspektionssonde mit einer Inspektionselektrode zu inspizieren ist, die Schritte umfassend: Einbringen eines Frittphänomens in einem Teil eines isolierenden Films ausgebildet auf einer Inspektionssonde des zu inspizierenden Zielobjekts, um einen Teil des isolierenden Films zu brechen, umfassend die Schritte: Des in elektrischen Kontakt bringen einer Inspektionssonde und einer Frittsonde mit der Oberfläche eines Teils der Inspektionselektrode des Zielobjekts und Anlegen einer Spannung zwischen der Inspektionssonde und der Frittsonde, um das Frittphänomen in den auf der Oberfläche von jeder Inspektionselektrode gebildeten isolierenden Film einzubringen, wobei der isolierende Film des Teils der Inspektionselektrode durch das Frittphänomen gebrochen wurde; Inspizieren der elektrischen Charakteristiken des Zielobjekts durch Nutzen einer der Inspektionssonde verbundenen Testers; gekennzeichnet durch elektrisches Trennen der Frittsonde von mindestens einem der Tester und der Inspektionselektrode, und elektrisches Separieren der Frittsonde von der Inspektionselektrode; und Stoppen des Anlegens einer Spannung zwischen der Inspektionssonde und der Frittsonde wenn ein zwischen den Proben durch die Inspektionselektrode fließender Strom einen Referenzwert erreicht.
In dem Inspektionsverfahren der vorliegenden Erfindung ist es für den separierenden Schritt wünschenswert, durch Verwenden mindestens eines Piezoelements, eines Bimetalls und eines elektrostatischen Elements durchgeführt zu werden. Bezüglich eines zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine Inspektionsvorrichtung eines zu inspizierenden Zielobjekts bereitgestellt, umfassend: eine Stromquellenleitung zum Anlegen einer Spannung zwischen einer Inspektionssonde und einer Frittsonde an einem Teil eines auf einer Inspektionselektrode des Zielobjekts gebildeten isolierenden Filmes, um einen vorbestimmten Potenzialgradienten in mindestens einem Teil des isolierenden Films zu bilden, ein Frittphänomen, das in dem isolierenden Film durch den vorbestimmten Potenzialgradienten gebildet wird, um einen Teil des isolierenden Films zu brechen; wobei die Inspektionssonde in elektrischen Kontakt mit der Oberfläche eines Teils der Inspektionselektrode gebracht ist, wobei der isolierende Film des Teils der Inspektionselektrode durch das Frittphänomen gebrochen wurde; und ein Tester, verbunden mit der Inspektionssonde, um die elektrische Charakteristik des zu inspizierenden Zielobjekts zu inspizieren; gekennzeichnet durch Einrichtung zum Stoppen des Anlegens einer Spannung zwischen der Inspektionssonde und der Frittsonde, wenn ein zwischen den Sonden durch die Inspektionselektrode fließender Strom einen Referenzwert erreicht.
In der Inspektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist es für den Stromlimitierer wünschenswert, den zwischen der Sonde und er Inspektionselektrode fließenden Strom mit der mit dem Tester verbunden ist, zu limitieren.
In der Inspektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, für mindestens eine der Inspektionssonde und der Frittsonde aus mindestens einem Material, ausgesucht aus der Gruppe bestehend aus Wolfram, Palladium und einer Beryllium-Kupferlegierung, gebildet zu sein.
Es ist für die Inspektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wünschenswert, ferner einen Regler zum Regeln der Stromquellenleitung, und einer Kommunikationsleitung zum Verbinden des Reglers mit dem Tester zu umfassen.
In der Inspektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist es für die Einrichtung wünschenswert zum Bilden eines vorbestimmten Potenzialgradienten in mindestens einem Teil des isolierenden Films mit dem Tester verbunden zu sein.
Diese Zusammenfassung der Erfindung beschreibt nicht notwendigerweise alle notwendigen Eigenschaften, so dass die Erfindung auch eine Sub-Kombination dieser beschriebenen Eigenschaften ist.
Die Erfindung kann vor dem Hintergrund der folgenden detaillierten Beschreibung besser verstanden werden, wenn diese in Verbindung mit den nachfolgenden Darstellungen gesehen wird, in denen:
1 das Prinzip der Frittvorrichtung, die in dem Inspektionsverfahren einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, darstellt;
2 die Konstruktion einer Frittvorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, die auf das in 1 dargestellte Prinzip angewendet ist;
3 ein Flussdiagramm ist, das ein Inspektionsverfahren nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
4A–4B zeigt, wie die Inspektionssonde mit der Inspektionselektrode durch das Frittphänomen durch Verwendung der in 2 dargestellten Inspektionsvorrichtung in elektrischen Kontakt gebracht ist, wobei 4A den Zustand zeigt, das eine Inspektionssonde und eine Frittsonde in Kontakt mit einer Inspektionselektrode gebracht sind und einer Spannung zwischen der inspizierenden Sonde und der Frittsonde angelegt ist, und 4B stellt einen Zustand dar, wo die Inspektionssonde durch das Frittphänomen mit der Inspektionselektrode in elektrischen Kontakt gebracht ist;
5 die Konstruktion einer Inspektionsvorrichtung nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
6 die Konstruktion einer Messvorrichtung zum Überprüfen des Frittphänomens darstellt;
7 ein Diagramm ist, das die Wellenformen des Stroms und der Spannung darstellt, die ein typisches Frittphänomen zeigen;
8 ein Diagramm ist, das die Wellenformen des Stroms und der Spannung darstellt, wenn der isolierende Film mechanisch aufgebrochen wird;
9 ein Diagramm ist, das die Wellenformen des Stroms und der Spannung darstellt, wenn der Strom in dem Frittstadium noch keinen Grenzwert erreicht hat;
10 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen dem Nadeldruck der W (Wolfram)-Sonde und der Frittspannung darstellt;
11 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen dem Nadeldruck einer BeCu-Sonde und der Frittspannung darstellt;
12 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen dem Nadeldruck einer Pd-Sonde und der Frittspannung darstellt;
13 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen dem maximalen Strom der W (Wolfram)-Sonde und dem Kontaktwiderstand darstellt;
14 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen dem maximalen Strom der BeCu-Sonde und dem Kontaktwiderstand darstellt;
15 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen dem maximalen Strom einer Pd-Sonde und dem Kontaktwiderstand darstellt;
16 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen der Frittspannung von jeder der W-Sonde, der BeCu-Sonde und der Pd-Sonde und dem Strom darstellt;
17 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen der Frittspannung von jeder der W-Sonde der BeCu-Sonde und der Pd-Sonde und dem maximalen Strom darstellt;
18 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen dem Kontaktwiderstand zwischen der W-Sonde und der Elektrode nach dem Fritten und die Trennkraft darstellt;
19 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen dem Kontaktwiderstand zwischen der BeCu-Sonde und der Elektrode nach dem Fritten und der Trennkraft darstellt;
20 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen dem Kontaktwiderstand zwischen der Pd-Sonde und der Elektrode nach dem Fritten und der Trennkraft darstellt;
21 ein Flussdiagramm ist, das das konventionelle Inspektionsverfahren darstellt; und
22A–22B zeigen, wie die Sonde mit der Inspektionselektrode durch das konventionelle Inspektionsverfahren in elektrischen Kontakt gebracht sind, wobei 22A den Zustand darstellt, dass die Sonde mit der Inspektionselektrode in Kontakt gebracht ist, und 22B stellt den Zustand dar, dass die Sonde mit der Inspektionselektrode durch Scheuern in elektrischen Kontakt gebracht ist.
1 bis 5 stellen zusammen eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. In dem Inspektionsverfahren der Ausführungsform ist ein Teil des isolierenden Films, wie ein auf der Oberfläche der Inspektionselektrode der Vorrichtung gebildeter Oxidfilm, durch Verwendung eines Frittphänomens aufgebrochen. In der Ausführungsform ist die Sonde mit der Inspektionselektrode in dem Teil, wo der isolierende Film aufgebrochen ist, in elektrischen Kontakt gebracht. Es ist möglich, den Nadeldruck zwischen der Sonde und der Inspektionselektrode auf einen Grad, der niedriger ist als der aktuelle Grad des Nadeldrucks, zu verringern, zum Beispiel kann der Nadeldruck auf 0,1 g oder weniger durch Verwendung des Frittphänomens verringert werden. Als ein Resultat ist die Inspektionselektrode nicht zerkratzt, so das die Lebensdauer der Sonde verringert ist. Das Frittphänomen stellt das Phänomen dar, wenn eine Spannung an dem isolierenden Film, wie einen auf der Oberfläche von einem Metall gebildeten Oxidfilm, in einer Weise angelegt wird, d.h. die Inspektionselektrode in der Ausführungsform, um einen Potentialgradienten von etwa 105 bis 106 V/cm zu bilden, ist der isolierende Film wegen der Ungleichheit in der Dicke des isolierenden Films oder in der Zusammensetzung des Metalls abhängig von der Isolierungsaufbrechung, um einen Strompfad zu bilden.
1 stellt das Prinzip einer erfundenen Frittvorrichtung dar, die in der Ausführungsform zum Einbringen eines Frittphänomens verwendet wird. Wie in 1 dargestellt, beinhaltet die Frittvorrichtung eine Stromversorgung (zum Beispiel eine programmierbare Stromversorgung) 1, einen spannungsversorgten Pufferverstärker 2, einen Widerstand 3 und einen angeschlossenen Strombegrenzer 4. Die programmierbare Spannungsquelle 1 legt eine Spannung an eine erste Sonde 5A und eine zweite Sonde 5B der Sondenkarte 5 an. Die erste Sonde 5A ist mit dem spannungsversorgten Pufferverstärker 2 über den Widerstand 3 verbunden, und die zweite Sonde 5B ist mit der Eingangsklemme des spannungsversorgten Pufferverstärkers 2 und der Erde verbunden. Es ist für jede der ersten und zweiten Sonden 5A und 5B vorteilhaft, aus einem leitenden Metall wie Wolfram (W), einer Beryllium-Kupferlegierung (BeCu) oder aus Palladium (Pd) zu bestehen.
Die Frittvorrichtung der oben beschriebenen Konstruktion wird wie folgt betrieben. Speziell die erste und zweite Sonde 5A und 5B der Sondenkarte 5 sind mit der Inspektionselektrode P einer Vorrichtung D mit einem niedrigen Nadeldruck in Kontakt gebracht, zum Beispiel 0,1 g oder weniger. Unter dieser Bedingung ist eine Spannung durch die programmierbare Spannungsquelle 1 an die erste Sonde 5A über den spannungsversorgten Pufferverstärker 2 und den Widerstand 3 angelegt. Dort wo der isolierende Film O sehr dünn ist, fließt im Anfangszustand ein kleiner Tunnelstrom. Der Potentialgradient zwischen der ersten und zweiten Sonde 5A und 5B wird allmählich durch allmähliche Erhöhung der Spannung durch die programmierbare Spannungsquelle 1 erhöht, um einen vorbestimmten Potentialgradienten von etwa 105 bis 106 V/cm zu erreichen. Als ein Resultat wird der unter der ersten Sonde 5A und der zweiten Sonde 5B positionierte isolierende Filme O aufgebrochen, so dass die erste Sonde 5A und die zweite Sonde 5B mit der Metalloberfläche der Inspektionselektrode in Kontakt gebracht sind, so dass der zwischen der ersten Sonde 5A und der zweiten Sonde 5B fließende Strom rapide erhöht wird. Der angewandte Strombegrenzer 4 ermittelt den Strom, damit der spannungsangewandte Pufferverstärker 2 das Anlegen der Spannung einstellt, so dass kein weiterer Strom fließt. Als ein Resultat sind die erste und zweite Sonde 5A und 5B mit der Inspektionselektrode P in elektrischen Kontakt gebracht, um die elektrischen Charakteristiken der Vorrichtung D inspizieren zu können.
2 stellt die Konstruktion einer Inspektionsvorrichtung 10 nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, in der das Prinzip der in 1 dargestellten Frittvorrichtung angewandt ist. Die Inspektionsvorrichtung 10 nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Frittvorrichtung 11 und eine Sondenkarte 12 wie in 2 dargestellt. Die Inspektionsvorrichtung 10 ist so verbunden, um mit einem Tester 13 mit Stromversorgung 13A zu kommunizieren. Auf der anderen Seite umfasst die Frittvorrichtung 11 eine Frittschaltung 14, die verwendet wird, um das Frittphänomen und eine Frittkontrollschaltung 15, die eingesetzt ist, um die Frittschaltung 14 zu steuern. Die Frittsteuerungsschaltung 15 ist mit dem Tester 13 über eine allgemeine Kommunikationsschaltung wie eine RS oder eine GPIB verbunden. Die Sondenkarte 12 stellt ein Paar von ersten und zweiten Sonden 12A und 12B bereit, die kollektiv mit einer Inspektionselektrode P in Kontakt gebracht sind, die auf dem Zielobjekt W angeordnet ist, das inspiziert werden soll. Es ist möglich für die Zahl von Paaren von der ersten und zweiten Sonde 12A und 12B gleich zu sein mit der Zahl von Inspektionselektroden P des Zielobjekts (Vorrichtungen) W, die untersucht werden soll. Wenn eine Zahl n von Inspektionselektroden P auf einer einzelnen Vorrichtung W gebildet ist, ist es möglich, eine Zahl n von Paaren von der ersten und zweiten Sonde 12A und 12B auf der Sondenkarte 12 zu montieren. Die zweite Sonde 12B wird nur verwendet, wenn der isolierende Film O durch das Frittphänomen aufgebrochen ist. Aus diesem Grund wird in der folgenden Beschreibung die erste Sonde 12A eine Inspektionssonde 12A genannt, und die zweite Sonde 12B wird eine Frittsonde 12B genannt.
Die Stromquellenleitung kann die Stromquelle 13A, die Frittschaltung 14, die Frittsteuerschaltung und ein Paar von erster und zweiter Sonde 12A und 12B enthalten.
Die Frittschaltung 14 enthält eine Anzahl n von Schaltungen, die jede aus einem angewandten Spannungspufferverstärker 14A, einem Widerstand 14B, einem Stromermittlungsverstärker 14C, einem strombegrenzenden Verstärker 14D und Relaisschaltern 14E und 14F besteht. Die Zahl n korrespondiert mit der Zahl von Paaren der Inspektionssonde 12A und der Frittsonde 12B. Die Frittsteuerungsschaltung 15 dient zum Relais-Steuern der Relaisschalter 14E und 14F. Der Relaisschalter 14E dient zum Schalten der Inspektionssonde 12A zwischen einem Kontakt 14G, der mit der Frittvorrichtung 11 und einem mit dem Tester 13 verbundenen Kontakt 14H verbunden ist. Andererseits übt der Relaisschalter 14F die Schaltfunktion zwischen einem Erdungspotential 14I und einem fließenden Kontakt 14J aus. Die Inspektionssonde 12A ist mit dem Relaisschalter 14E verbunden, und die Frittsonde 12B ist mit dem Relaisschalter 14F verbunden. Die Hochfrequenzeigenschaften können durch Verbinden des Relaisschalters 14F der Frittsonde 12B mit einem Punkt, der so nah an der Sonde wie möglich ist, verbessert werden. Nachdem der isolierende Film O durch das Frittphänomen aufgebrochen ist, ist es für die Frittsonde 12B wünschenswert, von dem Tester getrennt zu werden. Um diesen speziellen Zustand zu erreichen, ist es möglich, einen Mechanismus zum Trennen der Verdrahtung anzuwenden oder einen Mechanismus 18 zum Aufwärtsbewegen der Frittsonde 12B, so dass die Frittsonde 12B von der Inspektionselektrode wegbewegt wird. Der Mechanismus 18 zum Wegbewegen der Frittsonde 12B von der Inspektionselektrode kann gebildet sein durch zum Beispiel ein Piezoelement, einem Bimetall oder einem elektrostatischen Element.
Das Inspektionsverfahren nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das durch Verwendung der oben beschriebenen Inspektionsvorrichtung 10 ausgeführt wird, wird nun mit Bezug auf die 3, 4A und 4B beschrieben. In dem ersten Schritt werden die Positionen der Inspektionssonde 12A und der Frittsonde 12B mit der Position der Inspektionselektrode P der Vorrichtung D angeglichen (Schritt S11). Diese Sonden 12A und 12B werden mit jeder Inspektionselektrode P der Vorrichtung D mit einem niedrigen Nadeldruck, zum Beispiel 0,1 g oder weniger, wie in 4A dargestellt, in Kontakt gebracht (Schritt S12). In diesem Schritt wird der Schalter 14E geschaltet, um 14G über die Frittsteuerungsschaltung 15 zu verbinden, mit dem Resultat, dass die Inspektionssonde 12A mit der Frittvorrichtung 11 verbunden ist. Danach wird der Relaisschalter 14F geschaltet, um den Kontakt 14I zu erden. Auf diese Weise wird die Sondenkarte 12 mit der Frittvorrichtung 11 verbunden.
Der Frittbetrieb wird durch das Anwenden der Spannung durch die Frittsteuerungsschaltung 15 an die Inspektionssonde 12A über den angelegten Spannungspufferverstärker 14A und den Widerstand 14B gestartet (Schritt S13). Dort, wo der isolierende Film O sehr dünn ist, fließt ein Tunnelstrom in die durch den Pfeil in 4A angedeutete Richtung in der anfänglichen Phase der Anwendung der Spannung. Der Tunnelstrom ist ein sehr kleiner Strom, viel kleiner als der Grenzstromwert. Es ist möglich, den Grenzstromwert durch den Widerstandswert, der mit der Inspektionselektrode in Kontakt stehenden Sonden 12A und 12B wie in 4B dargestellt, zu ermitteln. Der Grenzstromwert wird ermittelt, wenn der Widerstandswert kleiner ist als 1 Ω, oder vorzugsweise niedriger als 0,5 Ω in dem Fall, wo die Sonden 12A und 12B mit der Inspektionselektrode wie in 4B dargestellt in Kontakt sind. Der sehr kleine Strom wird durch den stromermittelnden Verstärker 4C über den Widerstand 14B ermittelt. Der ermittelte Wert wird dem strombegrenzenden Verstärker 14D zugeführt. Ein begrenzender Strom wird als ein Referenzstrom von der Frittsteuerungsschaltung 15 an den strombegrenzenden Verstärker 14D geleitet. Der strombegrenzende Verstärker 14D vergleicht den ermittelnden Stromwert, der durch den stromermittelnden Verstärker 14C erzeugt wird, mit dem begrenzenden Stromwert (Referenzstromwert), der durch die frittlimitierende Schaltung 15 erzeugt wird, um zu bewerten, ob der ermittelnde Stromwert den begrenzenden Strom erreicht hat (Schritt S14). Während die angelegte Spannung durch die Frittsteuerungsschaltung 15 schrittweise angehoben wird, bewertet der strombegrenzende Verstärker 14D, ob der Strom von dem Stromlesewiderstand 14B einen begrenzenden Strom erreicht hat.
Der elektrische Potenzialgradient zwischen der Inspektionssonde 12A und der Frittsonde 12B wird schrittweise durch schrittweises Vergrößern der durch den Spannungspufferverstärker 14A angelegten Spannung vergrößert. Wenn der elektrische Potentialgradient bis zu einem Grad erhöht wird, bei dem das Frittphänomen eingebracht ist, wird der isolierende Film O auf der Oberfläche der Inspektionselektrode P durch das Frittphänomen wie in 4B dargestellt, aufgebrochen. Wenn der durch den stromermittelnden Verstärker 14C ermittelte Strom rapide vergrößert wird, um den begrenzenden Strom zu erreichen, ist das Anlegen der Spannung durch den spannungsanlegenden Pufferverstärker 14A über den strombegrenzenden Verstärker 14D durch das Frittphänomen gestoppt. in dieser Phase werden die Inspektionssonde 12A und die Frittsonde 12B mit der Inspektionselektrode P in elektrischen Kontakt gebracht, um den Zustand, bei dem die Inspektion ausgeführt werden kann, zu bilden. In dieser Phase wird der Relaisschalter 14E sukzessiv von dem Kontakt 14G, der mit der Frittvorrichtung 11 verbunden ist, geschaltet zu dem Kontakt 14H, der mit dem Tester 13 verbunden ist, unter der durch die Frittsteuerungsschaltung 15 ausgeführten Steuerung. Weiterhin ist der Relaisschalter 14F erfolgreich von dem Erdkontakt 14I zu dem fließenden Kontakt 14J in Synchronisation mit dem Schalten des Relaisschalters 14E geschaltet. Als ein Resultat ist die Inspektionssonde 12A mit dem Tester 13 verbunden, so dass die Frittsonde 12B elektrisch fließt. In diesem Zustand zeigt die Frittsteuerungsschaltung 15 dem Tester 13 über die allgemeine Zweckkommunikationsschaltung 16 an, dass der Zustand, unter dem die Inspektion ausgeführt werden kann, gebildet wurde. Der Tester 13 liefert ein Inspektionssignal an die Inspektionssonde 12A um die elektrischen Eigenschaften des zu inspizierenden Zielobjekts zu inspizieren (Schritt S15).
Nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist wie oben beschrieben der isolierende Film O der Inspektionselektrode P unter dem Zustand aufgebrochen, dass die Inspektionssonde 12A mit der Inspektionselektrode P mit einem niedrigen Nadeldruck in Kontakt gebracht ist. Als ein Resultat ist die Inspektionssonde 12A mit der Inspektionselektrode P in elektrischen Kontakt gebracht, um es möglich zu machen, die Inspektion der elektrischen Eigenschaften des zu inspizierenden Zielobjekts ohne einen Fehlschlag auszuführen. Da die Inspektionssonde 12A mit der Inspektionselektrode P mit einem sehr niedrigen Nadeldruck von 0,1 g in elektrischen Kontakt gebracht ist, ist es möglich, die Ausbeute der zu inspizierenden Zielobjekte zu verbessern, ohne die Inspektionselektrode P zu beschädigen, so dass die Lebensdauer der Inspektionssonde 12A verlängert wird. Da die Inspektion mit dem auf 0,1 g oder weniger gesetzten Nadeldruck der Inspektionssonde 12A ausgeführt werden kann, kann die Inspektion ohne Fehler ausgeführt werden, selbst wenn die Sondenkonstruktion einfach ist, wie wenn die Probe beispielsweise gebildet durch Aufrichten eines verbindenden Drahtes ist. Nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der abblätternde Staub nicht durch die Inspektionselektrode P erzeugt, mit dem Resultat, dass das zu inspizierende Zielobjekt nicht mit dem abgeblätterten Staub der Inspektionselektrode kontaminiert ist, und der abgeblätterte Staub ist nicht mit der Inspektionssonde 12A zusammengebracht. Als ein Resultat ist die Ausbeute weiter verbessert. Weiterhin ist es unnötig, eine Säuberungsbehandlung an die Inspektionssonde 12A anzuwenden, um die Inspektionseffizienz zu erhöhen.
Nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der an die Inspektionssonde 12A angewandte Nadeldruck niedrig, so dass der Grad der Freiheit in der Konstruktion der Nadelspitze und des Stabs vergrößert wird. Weiterhin ist es möglich, einen großen Betrag von übersteuernder Bewegung der Inspektionssonde 12A von der Kontaktstartposition zu gewährleisten. Es ist auch möglich, die Länge des Stabs zu verringern, um den selben Nadeldruck zu erhalten, so dass es möglich wird, die Sonden in einer hohen Dichte anzuordnen. Da die Stabilität des Kontakts wahrscheinlich nicht durch die Form der Nadelspitze der Inspektionssonde 12A beeinflusst wird, ist es weiterhin nicht erforderlich, die Nadelspitze in eine spezielle Form, wie eine pyramidale Form, zu bearbeiten.
Wo der Treiber des Testers als die Frittstromquelle verwendet werden kann, kann es ausreichen, eine Schaltung für das Relais 24F zu montieren, um die Frittsonde 12B mit der in 5 dargestellten Erde zu verbinden. In anderen Worten kann die Inspektionssonde 22A mit der Spannungsquelle (nicht) des Testers 23 verbunden sein.
Die Frittsonde 22B kann mit dem Relaisschalter 24F verbunden sein. Es ist möglich, den I/O Treiber innerhalb des Testers 23 für die Steuerung des Relaisschalters 24F zu verwenden. Ob das Fritten durch Verwendung des Testers 23 ausgeführt werden kann, hängt von der Stromkapazität der Stromquelle des Testers 23 ab. Für die Software kann es ausreichen, ein Programm für das Fritten dem Programm des Testers 23 hinzuzufügen. Für die Hardware kann es ausreichen, eine Relaisschaltung hinzuzufügen. Alternativ ist es für den Tester selbst möglich, mit einer Frittstromquelle der Frittschaltung 14 und der Frittsteuerungsschaltung 15 bereitgestellt zu werden. Diese Ausführungsformen erzeugen die gleiche Funktion und den Effekt, wie die durch die in 2 dargestellte Ausführungsform erzeugten.
Die Beziehung zwischen dem für das Bilden der Sonde verwendeten Materials und den Fritteigenschaften wurde durch Verwendung einer in 6 dargestellten Messapparatur überprüft. Die Resultate der Überprüfung sind in den 7 und 18 dargestellt.
6 stellt die Konstruktion der in dieser Ausführungsform verwendeten Messvorrichtung dar. Die Belastung (Nadeldruck) zwischen einer Sonde 51 und einem Wafer (W) wurde durch eine elektronische Waage 52 gemessen. Der Strom und die durch die Stromquelle 53 angelegte Spannung wurden unter Verwendung eines Amperemeter 54 und eines Spannungsmessgeräts 55 gemessen. Zum Messen der Wellenform des Frittens wurden A/D Konverter 56 und 57 verwendet. Der Strom und die Spannung der Stromquelle wurden gemessen und aufgezeichnet. Zum Steuern der Sonde 51 in Z-Richtung wurde eine Piezo-Bühne 58 verwendet, die eine maximale Verschiebung von 100 μm aufweist. Die Piezo-Bühne 58 wurde über einen Piezo-Treiber 59 betrieben. Die elektronische Waage 52, die Stromquelle 53, das Amperemeter 54, das Spannungsmessgerät 57, die A/D Konverter 56, 57 und die Piezo-Bühne 58 wurden alle mit einem Computer 60 über eine Kommunikationsschaltung (GPIB, RS-232C) verbunden. Die Steuerung der angelegten Spannung und der Bühnenposition wurde über den Computer 60 ausgeführt und die Resultate der Messung wurden eine nach der anderen aufgezeichnet. Eine Schleife der Spannungskontrolle, der Spannungsmessung und der Strommessung wurde wiederholt durchgeführt. Die Rate der Schleife war in etwa 10 mal/Sekunde. Die hochfrequente Messung wurde durch Verwendung der A/D Konverter 56 und 57 durchgeführt, so dass der Strom der Stromquelle, der durch die A/D Konverter 56 bzw. 57 fließt, und die Spannung der Stromquelle gemessen wurden. Die konvertierten Werte der A/D Konverter 56 und 57 wurden durch Ermitteln der Beziehung zwischen diesen konvertierten Werten und den gemessenen Werten des Amperemeter 54 und des Spannungsmessgeräts 55 und durch Verwendung der gemessenen Werte des Amperemeter 54 und des Spannungsmessgeräts 55 korrigiert.
Die Messung wurde unter den unten gegebenen Messbedingungen in Übereinstimmung mit den unten gegebenen Prozeduren (1) bis (6) durchgeführt:

(1) Der Sonde 51 wurde ermöglicht, sich dem Wafer (W) durch Betreiben der Piezo-Bühne 58 anzunähern. In dieser Anordnung wurde der Nadeldruck über die elektronische Waage 52 überprüft. Die Piezo-Bühne 58 wurde gestoppt, wenn der Nadeldruck einen gesetzten Nadeldruck übersteigt. Der Nadeldruck wurde in dieser Anordnung als die Kontaktbelastung bestimmt.
(2) Eine Spannung wurde schrittweise durch die Stromquelle 53 angelegt, um einen Strom und eine Spannung zu erzeugen. Direkt vor dem Anlegen der Spannung wurden die A/D Konverter 56 und 57 gestartet, und die konvertierten Werte wurden aufgezeichnet. Die Situation vor und nach dem Anlegen der schritteweisen Spannung wurde in dem Speicher der A/D Konverter 56 und 57 gespeichert.
(3) Wenn eine Strom nicht kleiner als 1 mA nach Anlegen der Spannung detektiert wurde, wurde entschieden, dass Fritten stattgefunden hat. Wenn kein Strom detektiert wurde, wurde die angelegte Spannung auf 0 zurückgeführt und die unter Punkt (2) oben dargestellte Messung wurde erneut mit einer doppelt so hoch angelegten Spannung durchgeführt.
(4) Nach dem Auftreten des Frittphänomens wurde die Spannung durch Setzen des Strom auf 1 mA gemessen. Der durch die gemessene Spannung berechnete Widerstandswert wurde als der Kontaktwiderstand bestimmt.
(5) Nachdem die angelegte Spannung auf 0 Volt zurückgesetzt wurde, wurde die Sonde 51 von der messenden Elektrode durch Betreiben der Piezo-Bühne 58 wegbewegt. Es wurde entschieden, dass der minimale Wert, der in dieser Anordnung gemessenen Belastung, die Trennungskraft war.
(6) Die Messung der oben gegebenen Punkte (1) bis (5) wurden durch Ändern der Kontaktposition wiederholt.

[Messbedingungen]

(a) Spannungssteuerungsmodus (S) Setze Spannung: 30 V, 5 V Setzen des Spannungsbegrenzers: 10 mA, 100 mA, 250 mA Nadeldruck: 0,1 g, 0,02 g, 0,005 g, 0,001 g
(b) Stromsteuerungsmodus (l) Setze Strom: 10 mA, 100 mA, 250 mA Nadeldruck: 0,1 g, 0,02 g, 0,005 g, 0,001 g
(c) Sondenmaterial: Wolfram (W) Beryllium-Kupferlegierung (BeCU, Palladium (Pd)
(d) Elektrode: Aluminium (Al)

1. Wellenform zur Frittzeit
Änderung der Spannung und des Stroms mit der Zeit wurden unter Verwendung einer Wolframsonde gemessen, unter Berücksichtigung der Fälle, in denen der Nadeldruck, der begrenzende Strom und die gesetzte Spannung auf unterschiedliche Weisen verändert wurden. Die Wellenformen der Spannung und des Stroms vor und nach dem Fritten wurden gemessen, um die Wellenformen der drei typischen in den 7 bis 9 dargestellten Mustern zu erhalten.
Der Strom und die Spannung wurden durch Verwendung der A/D Konverter 56 und 57 unter der Bedingung gemessen, dass der Strom durch Setzen des limitierenden Stroms durch Verwendung einer Wolframsonde unter einem Nadeldruck von 0,01 g auf 10 mA gesteuert wurde. 7 ist ein Graph, der die Wellenformen des Stroms durch eine durchgezogenen Linie, und die Spannung durch eine unterbrochene Linie zu der Zeit darstellt, wenn das Fritten stattgefunden hat. Der Graph stellt die typische Wellenform des Ereignisses des Frittphänomens dar. Wie in dem Graph der 7 dargestellt, findet das Frittphänomen statt, wenn die Spannung eine Frittspannung erreicht hat, bei der ein Isolationsaufbruch eingebracht wird, so dass der Strom zum fließen gebracht und der Widerstand reduziert wird. Auch wenn der maximale Wert des Stroms durch den Strombegrenzer auf 10 mA gesetzt ist, wird beobachtet, dass in diesem Fall fliest ein großer Strom, da es Zeit benötigt, bevor der Strombegrenzer betrieben wird. Um genauer zu werden, wurde beobachtet, dass eine Spannung von 6 V zu einer Zeit angelegt ist, wenn der Strom zu fließen beginnt, so dass der Strom mit einem 170 mA übersteigenden Betrag fliest, und das der Strombegrenzer im wesentlichen gleichzeitig mit dem Starten des Stromflusses arbeitet, so dass die Spannung reduziert und der Strom auf 10 mA reduziert wird, was der gesetzte Wert des begrenzenden Stromes ist.
Der Strom und die Spannung wurden unter Verwendung der A/D Konverter 56 und 57 unter der Bedingung gemessen, dass der Strom gesteuert wurde durch Setzen des Begrenzungsstroms auf 250 mA und die Spannung auf 5 V durch Verwendung einer Wolframsonde unter einem Nadeldruck von 0,1 g. 8 ist ein Graph, der die Wellenformen des durch eine durchgezogene Linie dargestellten Stroms darstellt, und die durch eine unterbrochene Linie dargestellte Spannung, zu dem Zeitpunkt, wenn der Strom zu fließen begann. Wie in dem Graph dargestellt, ändern sich die Spannung und der Strom in dem Fall proportional, wo der isolierende Film mechanisch und nicht elektrisch aufgebrochen wird.
Der Strom und die Spannung wurden unter Verwendung der A/D Konverter 56 und 57 unter der Bedingung gemessen, dass der Strom gesteuert wurde durch Setzen des Begrenzungsstroms auf 250 mA und die Spannung auf 30 V durch Verwendung einer Wolframsonde unter einem Nadeldruck von 0,02 g. Der Graph aus 9 zeigt, dass die Spannung und der Strom proportional zueinander steigen, nachdem das Frittphänomen sich ereignet hat, da der Strom in der Frittzeit nicht den Grenzstrom erreicht hat, und dass die Spannung und der Strom zu der Zeit, wenn der Grenzstrom erreicht ist, konstant eingestellt sind.
2. Beziehung zwischen Nadeldruck und Frittspannung
Der Ausdruck „Frittspannung" bezeichnet den Spannungswert zu dem Zeitpunkt, wenn der Strom gerade 1 mA zum ersten Mal übersteigt. Die verwendete Sonde wurde aus W, BeCU oder Pd gebildet. Jede der 10 bis 12 sind Graphen, die die Beziehung zwischen dem Nadeldruck der Sonde und der Frittspannung darstellen. In den Graphen aus 10 bis 12 ist die Wahrscheinlichkeit mit dem auf 1 gesetzten Gesamtwert auf der Ordinate gezeichnet. Die Verteilung der Frittspannung in dem Fall der Verwendung der W-Sonde, der BeCU-Sonde und der Pd-Sonde ist durch den Nadeldruck klassifiziert. Ein Nadeldruck von 0,01 g (markiert durch x), 0,05 g (markiert durch Δ), 0,02 g (markiert durch O) und 0,1 g (markiert durch ☐) wurde auf jede Sonde angewendet. 10 illustriert den Fall, in dem die W-Sonde verwendet wurde, 11 illustriert den Fall, wo die BeCu-Sonde verwendet wurde, und 12 illustriert den Fall, wo die Pd-Sonde verwendet wurde.
Wie aus den 10 bis 12 ersichtlich ist, ist die Frittspannung in zwei Punkten ca. 13 V und ca. 5 V in dem Fall verteilt, in dem der Nadeldruck klein ist. Mit einer Vergrößerung des Nadeldrucks ist die Spitzenspannung generell in Richtung niedrigerer Spannung verschoben, und gleichzeitig erscheint eine Spitze in einem Punkt, der nicht höher als 1 V ist. Wenn der Nadeldruck auf 0,1 g vergrößert wird, wird eine Spitze eliminiert, die niedriger ist als 13 V, und der Strom beginnt selbst bei einer Spannung niedriger als 1 V zu fließen. Es passiert auch, dass die Spitze bei 5 V zu dem Punkt von etwa 3 V verschoben wird.
Die experimentellen Daten legen die unten gegebenen Situationen nahe:

(1) Es gibt zwei Arten von isolierenden Filmen. Eine Spannung von etwa 5 V ist für das Aufbrechen eines dieser isolierender Filme nötig, und eine Spannung von etwa 8 V (= 13 V – 5 V) ist für das Aufbrechen des anderen isolierenden Films nötig. Es gibt Fälle, wo letzterer isolierender Film vorhanden ist, und wo letzterer isolierender Film nicht vorhanden ist.
(2) Wenn der Nadeldruck vergrößert wird, wird die Wahrscheinlichkeit des Frittphänomenereignisses unter einer niedrigen Spannung vergrößert. Unter einem Nadeldruck von 0,1 g existiert kein isolierender Film, der eine Aufbrechspannung von 8 V aufweist. Wenn der Nadeldruck vergrößert wird, erscheint eine Spitze unter der Spannung von 1 V. Es kann verstanden werden, dass das Auftauchen der Spitze nicht durch das Aufbrechen der Isolation sondern durch mechanisches Aufbrechen entsteht.
(3) Es wird davon ausgegangen, dass der isolierende Film durch einen Oxidfilm aus Aluminium, einem Oxidfilm eines Sondenmaterials oder einer kontaminierten Schicht von Wasser, usw. gebildet ist.
(4) Es kann verstanden werden, dass, wenn der Nadeldruck auf 0,1 g gesetzt ist, ein Frittphänomen unter einer Spannung, die nicht höher ist als 5 V, im Wesentlichen ohne Fehler eingebracht ist.

3. Die Beziehung zwischen maximalem Strom und Kontaktwiderstand.
Der maximale Strom und der Kontaktwiderstand zum Zeitpunkt des Frittens wurden unter Verwendung eines W-Sonde, einer BeCu-Sonde und einer Pd-Sonde gemessen mit den in den 13–15 dargestellten Graphen als Resultat. Im Genaueren sind die 13 bis 15 Graphen, die die Beziehung zwischen dem maximalen Strom und dem Kontaktwiderstand in den Fällen der Verwendung einer W-Sonde, einer BeCu-Sonde bzw. einer Pd-Sonde darstellen. Der Ausdruck „Maximalstrom" bezeichnet den maximalen Wert des fließenden Stroms, wenn das Frittphänomen stattgefunden hat. Der Ausdruck „Kontaktwiderstand" bezeichnet den Kontaktwiderstandswert, wenn der Strom auf 1 mA gesetzt ist nach dem Frittphänomen. In jedem Graphen bezeichnet das Zeichen ☐ das Ergebnis der Messung durch den spannungskontrollierten Modus, mit dem Zeichen Δ ist das Resultat der Messung durch den stromkontrollierten Modus dargestellt.
Mit jeder Sonde wurde festgestellt, das der Widerstand mit steigendem Strom verringert wird. In dem Fall der W-Sonde und der BeCu-Sonde wird festgestellt, dass der Widerstand auf 1 Ω oder weniger verringert wird, wenn der Maximalstrom mit mehr als 0,5 A fliest. Dort wo der Strom gleich ist, weisen die W-Sonde und die BeCu-Sonde im Wesentlichen die gleichen Kontaktwiderstandswerte auf. Andererseits weist die Pd-Sonde einen 1,5-fachen Kontaktwiderstandswert im Vergleich zu den Kontaktwiderstandswerten der W-Sonde und der BeCu-Sonde auf. Diese experimentellen Daten unterstützen die Theorie, dass der Maximalstrom des Frittens vergrößert werden sollte, um einen niedrigen Kontaktwiderstand zu erhalten.
4. Die Beziehung zwischen Frittspannung und dem maximalen Strom
16 zeigt die Beziehung zwischen der Spannung (Frittspannung) und dem Strom zu dem Zeitpunkt des Frittens (wenn der Strom nicht niedriger als 1 mA detektiert ist). Der Graph in diesem Fall war auf der Linie von 25 Ω, der koinzident war mit dem Schaltungswiderstand. 17 zeigt die Beziehung zwischen der Frittspannung und dem Maximalstrom. Wenn der nach 17 in der Frittzeit fließende Strom, das heißt der in 16 dargestellte Strom, kleiner ist als der Grenzstrom, steigt der Strom weiter nach dem Fritten, um den Grenzstrom (siehe 9) zu erreichen. Wenn die Frittspannung hoch ist, legt der Strom in dem Fall des Frittens den Maximalstrom fest. In dieser Ausführungsform war der Maximalstrom 300 mA im Hinblick auf die Kapazität der Spannungsquelle. Es kann verstanden werden, dass es möglich ist, den Kontaktwiderstand stabil nicht höher als 1 Ω wie in 13 bis 15 dargestellt zu erhalten, in dem Fall der Verwendung einer Spannungsquelle die in der Lage ist einen Strom nicht niedriger als 500 mA fließen zu lassen.
Um die an dem Kontaktteil zu dem Zeitpunkt des Frittens angelegte Spannung zu steuern, wurde ein Experiment durchgeführt, in dem die Sonde mit der Elektrode in Kontakt gebracht wurde, wobei die Spannung konstant gehalten war. Dort, wo eine Spannung von 30 V angelegt war, war es möglich, den Strom weit über den Strombegrenzer in dem Fall des Frittens fließen zu lassen. Die Ergebnisse des Experiments, die nicht in den Zeichnungen dargestellt sind, stimmen gut überein mit den in den 13 bis 15 dargestellten Ergebnissen und unterstützen somit die Theorie, dass der Kontaktwiderstand mit einer Erhöhung des Maximalstroms erniedrigt werden kann.
5. Beziehung zwischen Kontaktwiderstand und Trennkraft
Es wurde die Trennkraft gemessen, wenn die Sonde von der Elektrode wegbewegt wurde, mit den in den 18 bis 20 dargestellten Ergebnissen. 18 deckt den Fall der Verwendung einer W-Sonde ab, 19 deckt den Fall der Verwendung einer BeCu-Sonde ab, und 20 deckt den Fall der Verwendung einer Pd-Sonde ab. Die in den 18 bis 20 gegebenen experimentellen Daten unterstützen, dass die Trennkraft klein ist, wenn der Kontaktwiderstand hoch ist. Es wurde festgestellt, dass die Trennkraft mit einer Verringerung des Kontaktwiderstands vergrößert ist. Es kann verstanden werden, dass die Trennkraft in Beziehung steht mit der Fläche des wirklichen Kontaktteils. Da Metalle in dem wirklichen Kontaktteil miteinander gebondet sind, kann verstanden werden, dass die Trennkraft zwischen den Metallteilnehmern proportional zu der Fläche ist, und dass, der Kontaktwiderstand verringert wird, wenn die Kontaktfläche vergrößert wird. Bei gleichem Kontaktwiderstand hat die Pd-Sonde die größte Trennkraft, und die Trennkraft wird verringert in dem Fall der BeCu-Sonde und der W-Sonde.
Die vorliegende Erfindung ist nicht limitiert auf die oben beschriebenen Ausführungsformen. Jegliche Vorrichtung, die eine Schaltungskonstruktion aufweist, die in der Lage ist, ein Frittphänomen einzubringen, ist in dem technischen Bereich der vorliegenden Erfindung beinhaltet. In jedem der oben beschriebenen Ausführungsformen wurde der Nadeldruck innerhalb eines Bereichs von 0,01 g und 0,1 g variiert. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht limitiert auf die Nadeldrücke, die in dem oben beschriebenen Bereich notiert sind. Für den Nadeldruck reicht es aus, niedriger zu sein, als der aktuelle Nadeldruck, das heißt 10 bis 20 g/Sonde und in der Lage zu sein, das Frittphänomen hervorzurufen. Kurz gesagt, ist der Nadeldruck nicht auf einen speziellen Bereich der vorliegenden Erfindung limitiert. Es wurde in Verbindung mit den oben beschriebenen Ausführungsformen dargelegt, das der Kontaktwiderstand zwischen der Sonde und der Elektrode mit dem Anstieg des Maximalstroms zum Frittzeitpunkt verringert wird. Jedoch ist es für den Strom möglich, zu dem Frittzeitpunkt niedrig zu sein. Der Strom ist nicht auf einen speziellen Bereich in der vorliegenden Erfindung limitiert, so lange der Strom in der Lage ist, das Frittphänomen hervorzurufen.
Nach den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Nadeldruck merklich zu verringern. Nach den Ausführungsformen ist es möglich, den in den Inspektionselektroden zugeführten Schaden zu eliminieren und die Lebensdauer der Sonden zu verlängern, wenn diese wiederholt verwendet werden. Ferner ist es nach den Ausführungsformen möglich, ein Inspektionsverfahren und eine Inspektionsvorrichtung bereitzustellen, die die Eliminierung der Notwendigkeit einer Anwendung einer Säuberungsanwendung der Sonde erlaubt, und die die Verbesserung der Inspektionseffizienz ermöglichen.

Claims

Ein Verfahren zum Inspizieren eines Zielobjekts (W), das durch in elektrischen Kontakt bringen einer Inspektionssonde mit einer Inspektionselektrode (P) zu inspizieren ist, die Schritte umfassend: Einbringen eines Frittphänomens in einem Teil eines isolierenden Films (O) ausgebildet auf einer Inspektionssonde des zu inspizierenden Zielobjekts, um einen Teil des isolierenden Films zu brechen, umfassend die Schritte: In elektrischen Kontakt bringen einer Inspektionssonde (12A) und einer Frittsonde (12B) mit der Oberfläche eines Teils der Inspektionselektrode des Zielobjekts und Anlegen einer Spannung zwischen der Inspektionssonde und der Frittsonde, um das Frittphänomen in den auf der Oberfläche von jeder Inspektionselektrode gebildeten isolierenden Film einzubringen, wobei der isolierende Film des Teils der Inspektionselektrode durch das Frittphänomen gebrochen wurde; Inspizieren der elektrischen Charakteristiken des Zielobjekts durch Nutzen eines mit der Inspektionssonde verbundenen Testers (13); gekennzeichnet durch elektrisches Trennen der Frittsonde von mindestens einem der Tester und der Inspektionselektrode, und elektrisches Separieren der Frittprobe von der Inspektionselektrode; und Stoppen des Anlegens einer Spannung zwischen der Inspektionssonde und der Frittsonde, wenn ein zwischen den Proben durch die Inspektionselektrode fließender Strom einen Referenzwert erreicht.
Das Inspektionsverfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass der Schritt des Trennens durch Verwenden mindestens eines Piezoelements (58), eines Bimetalls, und eines elektrostatischen Elements, durchgeführt wird.
Eine Inspektionsvorrichtung eines zu inspizierenden Zielobjekts, umfassend: eine Stromquellenleitung (14, 13A, 12A, 12B, 15) zum Anlegen einer Spannung zwischen einer Inspektionssonde und einer Frittsonde an einem Teil eines auf einer Inspektionselektrode des Zielobjekts gebildeten isolierenden Filmes, um einen vorbestimmten Potentialgradienten in mindestens einem Teil des isolierenden Films zu bilden, ein Frittphänomen das in dem isolierenden Film durch den vorbestimmten Potentialgradienten gebildet wird, um einen Teil des isolierenden Films zu brechen; wobei die Inspektionssonde (12A) in elektrischen Kontakt mit der Oberfläche eines Teils der Inspektionselektrode gebracht ist, wobei der isolierende Film des Teils der Inspektionselektrode durch das Frittphänomen gebrochen wurde; und ein Tester (13), verbunden mit der Inspektionssonde, um die elektrische Charakteristik des zu inspizierenden Zielobjekts zu inspizieren; gekennzeichnet durch Einrichtung (4) zum Stoppen des Anlegens einer Spannung zwischen der Inspektionssonde und der Frittsonde, wenn ein zwischen den Sonden durch die Inspektionselektrode fließender Strom einen Referenzwert erreicht.
Die Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, dass die Einrichtung zum Limitieren des zwischen der Sonde und der Inspektionselektrode fließenden Stroms mit dem Tester verbunden ist.
Die Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, dass wenigstens eine Inspektionssonde und eine Frittsonde aus mindestens einem Material, ausgesucht aus der Gruppe bestehend aus Wolfram, Palladium und einer Beryllium-Kupferlegierung, gebildet ist.
Die Inspektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, ferner umfassend einen Regler (15) zum Regeln der Stromquellenleitung, und eine Kommunikationsleitung (16) zum Verbinden des Reglers mit dem Tester.
Die Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, dass die Einrichtung (14) zum Bilden eines vorbestimmten Potentialgradienten in mindestens einem Teil des isolierenden Films mit dem Tester verbunden ist.