DE3852073T2

DE3852073T2 - Angepasste gedruckte Schaltung.

Info

Publication number: DE3852073T2
Application number: DE3852073T
Authority: DE
Inventors: Mitsuhiro Ogura
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1987-08-18
Filing date: 1988-08-09
Publication date: 1995-03-16
Anticipated expiration: 2008-08-10
Also published as: JPS6447042U; JPH0429561Y2; US4899106A; DE3852073D1; EP0305076A3; EP0305076A2; EP0305076B1

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine sog. Personalityplatine bzw. Meßfunktionsplatine, die in einer Halbleiterwafer-Testvorrichtung verwendet werden soll, und insbesondere auf eine Zwischenmeßfunktionsplatine, die Signal-Eingänge und -Ausgänge zwischen einer Prüfvorrichtung mit Prüfnadeln und einem Testkopf verbindet.

Hintergrundtechnik

Es ist im Stand der Technik gut bekannt, die Charakteristika eines Halbleiterwafers unter Verwendung einer Wafertestvorrichtungsanordnung gemäß Fig. 1 zu messen. Das Bezugszeichen 101 bezeichnet allgemein einen Testvorrichtungskörper, oder einen Testkopf, der eine interne Schaltmatrix und Federanschlußstifte 102, die als Testanschlüsse wirken, einschließt. Das Bezugszeichen 106 bezeichnet eine Prüfplatine, die eine gedruckte Schaltung einschließt, bei der die Spuren auf der Oberfläche ein Signalmuster bilden, das mit einem Halbleiterwafer, der mit Test-Sonden oder -Nadeln 107 getestet werden soll, verbunden ist. Das Bezugszeichen 103 bezeichnet eine Meßfunktionsplatine, die den Testkopf 101 mit der Prüfplatine 106 koppelt, und einen Freiheitsgrad für die Verbindungen zwischen den Federanschlußstiften 102 und der Prüfplatine 106 liefert und eine Beschädigung der Prüfplatine 106, die eine Folge der direkten Anwendung von Drücken der Federanschlußstifte 102 auf die Prüfplatine 106 ist, verhindert. Die Meßfunktionsplatine 103 umfaßt eine gedruckte Schaltungsplatine mit einem Signalmuster, das auf der Oberfläche derselben, welche mit der Prüfplatine 106 über flexible Anschlußleitungsdrähte 105 verbunden ist, gebildet oder gedruckt ist. Die Meßfunktionsplatine 103 ist durch einen Einfügering 104 auf einer Prüfvorrichtung befestigt. Das Bezugszeichen 108 bezeichnet einen Halbleiterwafer, der getestet werden soll. Typischerweise ist die geometrische Form der Meßfunktionsplatine 103 und der Prüfplatine 106 die einer ringförmigen Scheibe.
Die bekannte Meßfunktionsplatine ist derart aufgebaut, daß die gedruckten Schaltungssignalmuster auf derselben lediglich von Spuren oder plattierten Flächen eines elektrisch leitenden Materials, die als Schutzmuster bekannt sind, eingeschlossen sind, um die benachbarten Signalmuster voneinander zu isolieren. Der bekannte Aufbau versagt dabei, eine vollständige Isolierung zwischen den Signalmustern sicherzustellen, wobei es folglich schwierig gemacht ist, zum Beispiel kleine elektrische Ströme, mehrere Picoampere, zu messen. Lösungen für dieses Problem schließen die Entwicklung einer Meßfunktionsplatine mit einer verbesserten Isolierung zwischen den Signalmustern, die durch die Trennung der Signalmuster durch Schlitze und Einschließen der Signalmuster in Schutzmuster bewirkt wird, ein. Dieser Aufbau ist in der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nummer 57-86493, veröffentlicht als JP-U-58189530, offenbart.
Bei der Meßfunktionsplatine mit dem letztgenannten Aufbau kann der Leckstrom zwischen den Signalmustern auf einen bemerkenswert niedrigen Pegel reduziert sein, wodurch die Messung eines sehr kleinen Strombetrags möglich wird. Da jedoch die Vierdraht-Meß-Kraftleitungen (für Stromanwendungen) und die -Abtastleitungen (für Spannungserfassungen) auf der Meßfunktionsplatine miteinander gekoppelt sind, müssen die Meßfunktionsplatine und der Halbleiterwafer über einen Draht für jedes Signal verbunden sein. Auch kann die Vierdrahtverbindung nicht in die Nähe des Halbleiterwafers im Test DUT (DUT = Device Under Test) erweitert werden. Folglich ist diese bekannte Meßfunktionsplatine durch die Impedanz der Verbindungsdrähte beeinflußt, wenn ein hoher Strom angelegt ist, so daß Messungen mit annehmbar kleinen Fehlern nicht verwirklicht werden können.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Meßfunktionsplatine zu schaffen, die die Isolierung zwischen Signalmustern verbessert, wodurch die Messung von sehr kleinen Strombeträgen ermöglicht wird.
Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Kraftleitungen und Abtastleitungen zu einer Prüfplatine in einer getrennten Form zu schaffen, um eine Vierdrahtverbindung in der Nähe eines zu prüfenden Halbleiterwafers zu bewirken, so daß eine Messung mit annehmbar kleinen Fehlern verwirklicht werden kann, selbst wenn große Ströme angelegt sind.

Offenbarung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung, die durch die Ansprüche 1 und 6 bestimmt ist, sind die Kraftleitungen und die Abtastleitungen auf der Meßfunktionsplatine elektrisch getrennt. Dieser Aufbau ermöglicht die Verwirklichung einer Vierdrahtverbindung (Kelvin-Verbindung) in der Nähe des zu prüfenden Halbleiterwafers in einem Meßpfad, der sich von dem Testkopf durch die Meßfunktionsplatine zu dem Halbleiterwafer erstreckt, so daß die Messung mit kleinen Fehlern durchgeführt werden kann, selbst wenn ein großer Strom angelegt ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, die eine bekannte Testvorrichtung zum Messen der Charakteristika eines Halbleiterwafers darstellt;
Fig. 2 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, die die verschiedenen Abschnitte einer Meßfunktionsplatine gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 2a ist eine perspektivische Draufsicht einer oberen Unterplatine der Meßfunktionsplatine von Fig. 2;
Fig. 2b ist eine perspektivische Untenansicht der oberen Unterplatine, die in Fig. 2a gezeigt ist;
Fig. 2c ist eine perspektivische Draufsicht einer unteren Unterplatine der Meßfunktionsplatine, die in Fig. 2 gezeigt ist;
Fig. 3a ist eine ebene Draufsicht von Abschnitten der Meßfunktionsplatine, die in Fig. 2 gezeigt ist;
Fig. 3b ist eine ebene Untenansicht der Meßfunktionsplatte, die in Fig. 3a gezeigt ist;
Fig. 4a ist eine ebene Draufsicht eines alternativen Ausführungsbeispiels der Abschnitte der Meßfunktionsplatine der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 4b ist eine ebene Untenansicht der Meßfunktionsplatte, die in Fig. 4a gezeigt ist.

Beste Methode zum Durchführen der Erfindung

Nun auch auf die Fig. 2 und 3 bezugnehmend ist eine Explosionsansicht von Abschnitten eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Meßfunktionsplatine gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Meßfunktionsplatine besteht aus zwei Unterplatinen, einer oberen Unterplatine 201 und einer unteren Unterplatine 213. Fig. 2a ist ein perspektivische Draufsicht, die die obere Unterplatine 201 zeigt, und Fig. 2b ist eine perspektivische ebene Untenansicht der oberen Unterplatine 201. Fig. 2c ist eine perspektivische ebene Draufsicht der unteren Unterplatine 213. Fig. 3a ist eine ebene Draufsicht der oberen Unterplatine 201 und Fig. 3b ist eine ebene Draufsicht der unteren Unterplatte 213. Bei den verschiedenen Figuren sind gleiche oder ähnliche Komponenten mit ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet.
Bei den Fig. 2 und 3 sind die obere Unterplatine 201 und die untere Unterplatine 213 aus einem isolierenden Material, wie zum Beispiel Glas-Epoxid-Harz, hergestellt. Die obere Unterplatine 201 umfaßt Abschnitte oder vorstehende Teile 203, die durch Schlitze 202 in dem isolierenden Material gebildet sind. Die untere Unterplatine 213 ist mit Schutzmustern 216 auf ihrer Oberfläche ausgebildet. Die obere Unterplatine 201 besitzt Anschlußstellen 220, 221 und 222, die durch die Federanschlußstifte 102 kontaktiert sind, um Schutz-, Kraftbzw. Abtast-Signale mit dem Testvorrichtungskörper 101 in der genannten Reihenfolge auszutauschen (wie in Fig. 1 gezeigt ist). Die Anschlußstellen 220 sind durch die Schutzmuster 204 und 205 mit Schutzmustern 206, die auf der Rückseite der oberen Unterplatine 201 gebildet sind, verbunden. Die Schutzmuster 205 sind durch Teilen der Durchgangslöcher mit den Schlitzen 202 gebildet. Die Anschlußstellen 221 sind durch die Durchgangslöcher 207 und die Leitermuster 208 mit (Kraft-) Signalherausführungs-Durchgangslöchern 209 verbunden. Die Anschlußstellen 222 sind durch die Leitermuster 210 mit (Abtast-) Signalherausführungs-Durchgangslöchern 211 verbunden. Die Durchgangslöcher 209 und 211 sind üblicherweise mit Anschlußleitungsdrähten 105 verbunden, um im allgemeinen die Eingangs- und Ausgangs-Signale zwischen der Prüfvorrichtung und der Meßfunktionsplatine zu koppeln. Die obere Unterplatine 201 und die unter Unterplatine 213 sind durch Nieteneinrichtungen 215 befestigt, die in die Durchgangslöcher 212 und 214 eingepaßt sind, wobei ihre Schutzmuster 206 und 216 elektrisch miteinander gekoppelt sind. Kerben 217 sind ausgebildet, um die Kraftleitermuster 208 und die Schutzmuster 216 daran zu hindern, miteinander Kontakt zu haben. Wie aus Fig. 3 gesehen werden kann, sind die Schutzmuster außerdem so ausgebildet, daß sie mit einer gewissen Breite sogar von beiden Seiten der Meßfunktionsplatine überwacht werden können.
Bei der Meßfunktionsplatine, die so aufgebaut ist, sind die benachbarten Signalmuster durch kurze Abstände und die Schlitze 202 getrennt. Die Signalmuster und der Einfügering 104 (zum Befestigen der Meßfunktionsplatine) sind durch die Kerben 217 getrennt. Außerdem sind die Signalmuster von den Schutzmustern 204, 205, 206 und 216 eingeschlossen. Folglich wird jeder Leckstrom zwischen den benachbarten Signalmustern, der im Inneren der Platine fließt, durch die Schlitze 202 umgangen. Jeder Leckstrom, der auf der Platinenoberfläche oder zwischen den Signalmustern und dem Einfügering fließt, wird durch die Schutzmuster gesenkt oder absorbiert. Jeder Staub, der sich zwischen der oberen und der unteren Unterplatine sammelt, kann einen weiteren Leckstrompfad errichten. Bei der Meßfunktionsplatine der vorliegenden Erfindung sind die Schutzmuster 216 und 206 auf der oberen Oberfläche der unteren Unterplatine 213 bzw. der unteren Oberfläche der oberen Unterplatine 201 jedoch breiter gemacht als die vorstehenden Teile 301, wie aus Fig. 3 gesehen werden kann, so daß der Staub gewöhnlicher Größe zwischen den Schutzmustern 206 und 216 gefangen ist, wobei jeglicher Leckstrom verhindert wird.
Wie oben beschrieben wurde sind bei der Meßfunktionsplatine der vorliegenden Erfindung die einzelnen Signalmuster 208, 210 gut isoliert, um den Leckstrom auf einen bemerkenswert geringen Pegel zu reduzieren, und gleichzeitig können die Signale von der Meßfunktionsplatine ausgegeben werden, während die Kraftleitungen und die Abtastleitungen getrennt gehalten werden. Das Getrennthalten der Kraftleitungen und der Abtastleitungen ermöglicht es, eine Vierdrahtverbindung (Kelvin-Verbindung) physikalisch näher an dem zu prüfenden Halbleiterwafer herzustellen, was einen geringeren Meßfehler zur Folge hat, wenn große Ströme angelegt werden. Da die Meßfunktionsplatine durch Überdecken der oberen Unterplatine 201 und der unteren Unterplatine 213 aufgebaut ist, weist sie eine ausreichende Stärke auf, um eine Beschädigung zu verhindern, die durch den Druck der Federanschlußstifte 102 verursacht werden kann.
Wenn die Schutzmuster mit der Prüfplatine 106 verbunden werden sollen, können Schutzsignalherausführungs-Durchgangslöcher (nicht gezeigt) an den Punkten P in der oberen Unterplatine 201 gebildet werden, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, das heißt an den vorderen Enden der Schutzmuster 206 auf der hinteren oder unteren Oberfläche der oberen Unterplatine 201. Gemäß Fig. 4 können alternativ die vorstehenden Teile 301 der unteren Unterplatine 213 radial zur Mitte der ringförmigen Scheibe hin verlängert sein, wodurch die Schutzmuster 216 zu den vorderen Endabschnitten derselben führen (es ist demgemäß notwendig, die Schutzmuster 206 der oberen Unterplatine 201 zu dem vorderen Ende zu verlängern), um Schutzsignalherausführungs-Durchgangslöcher 401 zu bilden.

Claims

1. Eine Meßfunktionsplatine (103) zur Verwendung mit einem Halbleiterwafer-Prüfgerät, um eine Vierdraht-Testverbindung zwischen einem Prüfgerätkopf (101) und einer Prüfkarte (106) zu schaffen, die folgende Merkmale aufweist:

eine Mehrzahl von elektrisch leitfähigen Anschlußstellengruppen (220, 221, 222), die auf einer Schaltungsplatine (201, 213) aus isolierendem Material angeordnet sind, wobei jede dieser Anschlußstellengruppen (220, 221, 222) einer Anschlußgruppe (102) des Testkopfes entspricht, wobei die Anschlußgruppe (102) zumindest einen Kraftanschluß, einen Abtastanschluß und einen Schutzanschluß einschließt;

wobei jede Anschlußstellengruppe (220, 221, 222) auf der Schaltungsplatine (201, 213) in einer beabstandeten Beziehung zu allen anderen Anschlußstellengruppen angeordnet ist, wobei jede Anschlußstellengruppe (220, 221, 222) durch einen Schlitz (202) in dem isolierenden Material von benachbarten Anschlußstellengruppen getrennt ist;

ein elektrisch leitfähiges Material, das in einem vorbestimmten Muster, das ein erstes Schutzmuster (204, 205), das die Mehrzahl von Anschlußstellengruppen (220, 221, 222) umgibt, bildet, auf der Schaltungsplatine (201, 213) angeordnet ist, wobei das erste Schutzmuster (204, 205) elektrisch mit der Anschlußstelle (220) in jeder der Mehrzahl der Anschlußstellengruppen (220, 221, 222), die dem Schutzanschluß entspricht, verbunden ist;

ein erster und ein zweiter unabhängiger leitfähiger Signalpfad (208, 210) in jeder Gruppe, die jeweils mit der Anschlußstelle (221), die dem Kraftanschluß entspricht, und der Anschlußstelle (222), die dem Abtastanschluß entspricht, gekoppelt sind, wobei der erste und der zweite leitfähige Pfad (208, 210) voneinander getrennt sind und sich im wesentlichen auf gegenüberliegenden Oberflächen der Schaltungsplatine (201) erstrecken, um elektrisch unabhangige Kraft- und Abtast- Signalpfade zu der Prüfkarte (106) zu bilden, wobei der erste und der zweite leitfähige Signalpfad jeder Gruppe von den Signalpfaden der benachbarten Gruppen durch die Schlitze getrennt sind und die leitfähigen Signalpfade durch die Schutzmuster für die Gruppe geschützt sind.

2. Eine Meßfunktionsplatine gemäß Anspruch 1, bei der die Schaltungsplatine (201) eine im allgemeinen kreisförmige Form hat, wobei sich die Schlitze (202) von der Mittelfläche der Schaltungsplatine (201) radial nach außen erstrecken, um eine Mehrzahl von Schaltungsplatinenabschnitten zu definieren, wobei jede Anschlußstellengruppe (220, 221, 222) auf einem unterschiedlichen Schaltungsplatinenabschnitt angeordnet ist.

3. Eine Meßfunktionsplatine gemäß Anspruch 2, bei der die Schaltungsplatine (201, 213) eine obere (201) und eine untere (213) Unterplatine einschließt, von denen jede eine obere und eine untere Oberfläche aufweist, wobei die obere Unterplatine (201) die untere Unterplatine (213) überlappt und an derselben fest angebracht ist.

4. Eine Meßfunktionsplatine gemäß Anspruch 3, bei der die obere Unterplatine (201) aus den Schaltungsplatinenabschnitten, die durch die Schlitze (202) getrennt sind, besteht, wobei die Mehrzahl der Anschlußstellengruppen (220, 221, 222) auf der oberen Oberfläche der oberen Unterplatine (201) angeordnet ist, wobei die jeweilige Anschlußstelle (221, 222) in jeder Gruppe, die dem Kraft- oder Abtast-Anschluß entspricht, durch ein Durchgangsloch (207) in der oberen Unterplatine mit einem elektrisch leitfähigen Spurmuster (208) auf der unteren Oberfläche der oberen Unterplatine (201) verbunden ist, wobei das Schutzmuster (204, 205) durch eine Mehrzahl von Durchgangslöchern (212) in der oberen Unterplatine mit unteren Abschnitten (206) jedes oberen Unterplatinenabschnitts auf der unteren Oberfläche verbunden ist, um die dazugehörigen Spurmuster (208) teilweise einzuschließen.

5. Eine Meßfunktionsplatine gemäß Anspruch 4, bei der die untere Unterplatine (213) auf seiner oberen Oberfläche ein zweites Schutzmuster (216) trägt, das in radiale Abschnitte, die den radialen Abschnitten der oberen Unterplatine entsprechen, geteilt ist, wobei jeder der zweiten Schutzmusterabschnitte (216) eine Kerbe (217), die in demselben gebildet ist, aufweist, wobei sich die Kerbe (217) durch die untere Unterplatine erstreckt und angeordnet ist, um einen elektrischen Kontakt zwischen dem zweiten Schutzmuster (216) und dem zugehörigen Spurmuster (208) auf der unteren Oberfläche der oberen Unterplatine (201) und dem ersten Schutzmuster (204, 205, 206), das elektrisch mit dem zweiten Schutzmuster (216) gekoppelt ist, zu verhindern.

6. Halbleiterwafer-Prüfgerät-Vorrichtung, die eine Meßfunktionsplatine (103) gemäß einem beliebigen vorhergehenden Anspruch einschließt, wobei die Meßfunktionsplatine zwischen einen Prüfgerätkopf (101) und eine Prüfkarte (106) zwischengelegt ist, wobei der Prüfgerätkopf eine Mehrzahl von Anschlußgruppen (102) einschließt, die jede zumindest einen Kraftanschluß, einen Abtastanschluß und einen Schutzanschluß einschließen, und wobei der Abtastanschluß und der Schutzanschluß durch unabhängige elektrische Signalpfade (221, 208; 222, 210) in der Meßfunktionsplatine (103) mit der Prüfkarte gekoppelt sind.