EP3847466A1 - Verfahren zur positionierung von testsubstrat, sonden und inspektionseinheit relativ zueinander und prober zu dessen ausführung - Google Patents

Verfahren zur positionierung von testsubstrat, sonden und inspektionseinheit relativ zueinander und prober zu dessen ausführung

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EP3847466A1
EP3847466A1 EP19780142.6A EP19780142A EP3847466A1 EP 3847466 A1 EP3847466 A1 EP 3847466A1 EP 19780142 A EP19780142 A EP 19780142A EP 3847466 A1 EP3847466 A1 EP 3847466A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
movement
inspection unit
test substrate
chuck
manipulator
Prior art date
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Pending
Application number
EP19780142.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Anthony James LORD
Peter Douglas Andrews
Frank Thiele
Jens KLATTENHOFF
Gavin Fisher
Ralf Keller
Peter Schneider
Enrico Herz
Hans-Jürgen FLEISCHER
Jörg KIESEWETTER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FormFactor GmbH
Original Assignee
FormFactor GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3847466A1 publication Critical patent/EP3847466A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/2851—Testing of integrated circuits [IC]
    • G01R31/2886—Features relating to contacting the IC under test, e.g. probe heads; chucks
    • G01R31/2891—Features relating to contacting the IC under test, e.g. probe heads; chucks related to sensing or controlling of force, position, temperature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/2851—Testing of integrated circuits [IC]
    • G01R31/2855—Environmental, reliability or burn-in testing
    • G01R31/286—External aspects, e.g. related to chambers, contacting devices or handlers
    • G01R31/2865—Holding devices, e.g. chucks; Handlers or transport devices
    • G01R31/2867—Handlers or transport devices, e.g. loaders, carriers, trays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
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    • G01R31/2851—Testing of integrated circuits [IC]
    • G01R31/2886—Features relating to contacting the IC under test, e.g. probe heads; chucks
    • G01R31/2887—Features relating to contacting the IC under test, e.g. probe heads; chucks involving moving the probe head or the IC under test; docking stations

Definitions

  • the invention relates generally to a method for
  • the invention also relates to a prober for carrying out the method
  • test substrates It is known that a wide variety of electronic components, generally referred to as test substrates, are tested for different properties or are subjected to special tests.
  • the test substrates can be used in various manufacturing and integration stages
  • Hybrid components, micromechanical and micro-optical components and the like are carried out, which are still in the wafer composite or isolated or are already integrated in more or less complex circuits.
  • probers Test stations, commonly referred to as probers
  • the chuck is a holding device that is matched to the holder of the test substrate, to its contacting and to the test conditions and is usually in X-, Y- and Z- by means of a movement unit. Movable direction.
  • the Prober also includes several probes that are held by a probe holder. Depending on the test substrate and test status, individual probes or probe cards with a large number of probe tips, so-called probe cards, can be used as probes.
  • the probe holder includes
  • probe holder plate which is arranged above the chuck and carries the individual probes, held by probe heads, or the probe card. Also the probe holder plate
  • the probe holder plate and / or the probe heads can have movement units by means of which the probes can be moved together or individually at least in the Z direction.
  • the Prober also has an inspection unit, which serves to depict the test substrate and the probe tips.
  • the inspection unit comprises a microscope and / or a camera with which the surface of the test substrate can be viewed in the Z direction.
  • the inspection unit often also has a movement unit in order to bring the objective for inspection in the Z direction to the test substrate, so that the focus of the inspection unit is on a specific one
  • Observation point of the test substrate is set, d. H. this observation point can be depicted sharply, and in order to establish a sufficient distance again, for example when the probes are to be replaced.
  • the movement units regularly leave each other
  • Movement units are also regularly equipped with drives for motorized movement of the chuck and / or the probe holder plate or the individual probes and / or the inspection unit.
  • the motor movements of the components mentioned are configured using a
  • the focus of the observation point must be repeated several times in the course of a test sequence, which includes repeated contacting of one or more points on the test substrate and thus the necessary infeed movements in the X, Y and Z directions. Because of this, the time required increases with each new delivery movement.
  • probes and the test substrate are used
  • At least one of the movement units is positioned relative to one another in the X-Y plane, so that they are at a distance from one another.
  • the contact is established in a subsequent infeed movement in the Z direction (hereinafter referred to as Z infeed movement). This Z position is called the contact position.
  • Z infeed movement This Z position is called the contact position.
  • the contact is released by moving in the Z direction and the next contact position in the X-Y plane is approached.
  • the Z infeed movement into the contact position can be done using a movement of the probes or by means of a movement of the test substrate.
  • the delivery of the probes has the advantage that the relative positions of
  • the probe tip in the X-Y direction which takes place when the probe tip is attached and is desired for establishing a safe electrical contact, can be continuously observed.
  • the intermediate position is a sufficiently large distance between the probe tips and the test substrate, so that, for. B. Corrections in the X-Y plane are possible without the risk of
  • Inspection unit must be tracked in order, for. B. to recognize the contact surfaces of the test substrate. If the intermediate position also has to be approached, the time required for this, due to the necessary intermediate corrections on both components, the chuck and the inspection unit, adds up to a measure that corresponds to the constant requirement
  • outgoing can also be done by manual operation.
  • Test substrate for example a contact surface on the surface of the test substrate, is set that
  • Test substrate and the inspection unit are moved synchronously in the Z direction in order to set the desired end position of the test substrate relative to the probe tips, for example the contact position.
  • This synchronous movement takes place in such a way that the focal plane is maintained at least during a Z feed movement, possibly also during the release of the contact, so that the observation point on the test substrate is sharp remains mapped, as is known from the movement of the probes from the prior art.
  • Such a procedure can be regarded as a virtual movement of the probe holder plate and is also possible in those applications where the probe holder plate is immobile or its movement interferes disproportionately in the test sequence.
  • a movement in the Z direction encompasses both the entire movement sequence that is to be carried out by a required distance in the Z direction, for example the distance up to the contact of the probe tips on the
  • Such a section can, for example, the
  • a synchronous movement while maintaining the focus level includes both the length of movement in the Z direction and the temporal component.
  • synchronous here also refers to simultaneous movements and includes such delays caused by the control unit is conditional and / or can be implemented with the currently customary computing technology if the focus is also shifted by means of the common algorithms, too
  • Compensating movement is triggered.
  • Inspection unit of 300 ms are still sufficient to be able to recognize a shift in the focal plane in time.
  • the latency should be less than 200 ms, preferably less than 100 ms, more preferably less than 50 ms, more preferably less than 40 ms, more preferably less than 30 ms, more preferably less than 20 ms, more preferably less than 10 ms, more preferably less than 5 ms increasing scaling of the
  • Inspection unit can be implemented, for example, by means of synchronous control signals for executing the movements of the chuck and inspection unit, with reference also to the time intervals of the control signals the above latencies are applicable.
  • the movements of the test substrate and inspection unit in the Z direction can be initiated by a manipulator body, which is part of a manipulator of the prober used.
  • the manipulator body is moved in such a way that the movement is clearly determined by a
  • Direction of movement and a measure of the movement is determined.
  • the movement of the manipulator body is measured in terms of direction and dimension by means of a suitable movement sensor, so that from this sense of direction, from the direction of movement of the manipulator body, and length of the movement, from the
  • Control signals are the movements of Chuck or
  • the inspection unit and the other prober component follow this initial movement synchronously on the basis of a mathematical coupling of the two movement units by means of the control unit.
  • other methods of connecting the two movements can also be considered, provided that these permit the synchronous movement.
  • the initial movement can, for example be carried out by the chuck, whereupon the inspection unit follows.
  • the other order or the movement of both components on the basis of the control signals generated from the measured values are also possible.
  • the manipulator can be coupled to both movement units, so that the manipulator drives both when the motor is moving
  • Control signals are generated which are used to control the
  • the manipulator can be directly related to only one of the two movement units.
  • the second movement unit carries out a compensating movement in the Z direction.
  • Manipulator body moved manually.
  • movements of the manipulator body carried out by means of a suitable manipulator control are also possible.
  • a movement of the manipulator body can be a rotation of the manipulator body about an axis of rotation.
  • the direction of rotation clockwise or counterclockwise, gives the direction of direction in the Z direction, up or down, and the angle of rotation gives the value of the positive or negative stroke, i. H. the length of the movement in the Z direction.
  • the manipulator body can be moved by a Stop or more of them can be limited.
  • the stop limits the amount of movement and can by the
  • End positions such as a minimum distance position, can be defined using a stop.
  • Inspection unit determines the deviation as a result of a Z movement and compensates for it using its movement unit. For this, too, are the above for synchronous movement
  • Designated linear compensation can be carried out by an additional movement of at least one of the two components in the X-Y direction.
  • the compensation during the movement and before the probe tips are placed on the test substrate is preferred in order to avoid damage to the contact surface as a result of the subsequent compensation.
  • the compensation can take place after the Z movement. If the inspection unit is moved for this purpose, the relative position between the test substrate and Probe holder unaffected.
  • the determination of the deviations is based on the distance still existing between the two contact partners during the Z movement, which leads to a displacement of the image field relative to the test substrate in the case of Z movements which do not run parallel. Such a deviation is in the
  • the position of the Z axes can be known
  • the prober for example from previous delivery movements or an analysis of the prober. In all cases, the
  • Linear compensation can be compensated for by countermoving movements during or after the Z movement
  • a prober which can be used to carry out the method has a positioning device which comprises movement units, at least one for the chuck and one for the
  • Inspection unit for executing movements of the chuck and inspection unit at least in the Z direction.
  • control unit for controlling both
  • Movement units configured such that movements of the chuck and the inspection unit can be carried out synchronously as described above.
  • each of the movement units can have its own control unit which is used to carry out the synchronous movement
  • the synchronous movement takes place in such a way that the focal plane is maintained, so that the observation point remains in focus on the test substrate.
  • Positioning device of the Prober a manipulator, which serves to move the chuck or the inspection unit.
  • the manipulator comprises a manipulator body, one
  • Control element for moving the manipulator body and a motion sensor. Objects that can be moved in such a way that one can measure clearly from your movement are considered as manipulator bodies
  • a clear direction of movement is guaranteed if the manipulator has exactly one degree of freedom in its movement.
  • the manipulator body can be a rotating body which is arranged rotatable about its axis of rotation.
  • the manipulator is operated by means of a suitable control element, which is based on the type of
  • Movement, for example rotation or displacement, of the manipulator body is coordinated.
  • Direction of movement and measure of movement are determined by means of a manipulator motion sensor which is configured accordingly.
  • a manipulator motion sensor which is configured accordingly.
  • Movement is the movement value generator relative to
  • Body of rotation is the motion encoder
  • Rotary value encoder which detects the direction of rotation and angle of rotation and is arranged, for example, axially to the rotating body.
  • more than one motion sensor can be used to determine the required measurement values.
  • the measured values are, if necessary preprocessed, transmitted to the at least one control unit.
  • Control signals are generated on the basis of the measured values, which control the movement of Chuck or
  • Movement value transmitter communicatively connected to the control unit.
  • the manipulator has at least one stop for limiting the movement of the manipulator body. It is advantageous if this stop is variable and / or adjustable for a defined distance in the Z direction. By the stop is adjustable, different end or
  • the at least one stop can be on the hardware side on the manipulator or on the software side, for example by means of the
  • Control unit can be realized.
  • both components can also be connected to such a movement unit.
  • the control unit is also set up on the hardware and software side, the corresponding, at least one
  • the invention is based on
  • FIGS. 2A and 2B show detailed views of an embodiment of a manipulator in perspective, as a view and in section, and
  • Fig. 3 shows a manipulator body with an adjustable stop.
  • the 1 comprises a chuck 2 with a movement unit 3 of the chuck.
  • the Chuck 2 can be moved in the X, Y and Z directions. The directions are through one
  • Coordinate system shown On the upper, horizontal receiving surface 4 there is a test substrate 5, for example a Wafer.
  • the wafer is contacted by means of probes 6, which are held by probe heads 7.
  • the probe heads are arranged on a probe holder plate 8.
  • an inspection unit 9 for example a camera, looks at the test substrate 5, specifically at the contact point, so that it can be depicted sharply.
  • the inspection unit 9 also has a
  • Movement unit 10 with which the inspection unit 9 can also be moved for example, in the X, Y and Z directions, but at least in the Z direction.
  • Movement units or brackets in the present case these are the chuck 2 and the inspection unit 9 with their
  • Movement units 3, 10 and the probe heads 7 with their probe holder plate 8 are fixed to the frame and thus statically determined to a common reference system
  • both movement units 3, 10 are communicatively connected, for example, but not by way of limitation, to a common control unit 11, which is configured for this in terms of hardware and software.
  • the probe 6 is in contact with the test substrate 5 by the chuck 2 in a
  • Inspection unit 9 is in its contact position Ki. In this, the focus of the inspection unit 9 is set on the surface of the wafer 5 and thus also on the tips of the probes 6 lying thereon. If the contact is to be released, the Chuck 2 is moved downwards (represented by an arrow). At the same time, the inspection unit 9 is also moved downward with the same distance in the Z direction (represented by the same arrow length). The movements can be up to an intermediate position Zc, Zi (each represented by a dashed line for the receiving surface 4 of the chuck 2 and the lower edge of the inspection unit 9) or an end position Ec, Ei (each represented by a dash-dot line for the receiving surface 4 of the chuck 2 and the lower edge of the inspection unit 9) take place. Due to the synchronous movement of chuck 2 and inspection unit 9, the set observation point 12 remains on the
  • Test substrate 5 in the exemplary embodiment that is one of the contact surfaces of the wafer, which is or was contacted by a probe tip, is always clearly visible during the movement of the chuck 2 into one of the lower positions.
  • the chuck 2 can be moved in the X and / or Y direction in order to approach another electronic component of the wafer and subsequently contact it by means of the probes 6.
  • the wafer 5 is raised by means of a chuck 2, for example, into an intermediate position Z c .
  • This intermediate position Z c can be in its Z coordinate with the previous and the
  • control unit 11 In the control unit 11 are synchronized with the
  • Control signals for moving the chuck 2 control signals for Movement of the inspection unit 10 first in the intermediate position Zi and analog for the inspection unit
  • the manipulator 13 itself is operated manually and controls a motor movement of the chuck 2.
  • the manipulator 13 comprises a manipulator body 20 which is designed as a cylindrical rotating body.
  • the manipulator body 20 is rotatable in a housing 21
  • a suitable connector 22 (Fig. 2B), an operating element 23, which in
  • Embodiment is designed as a lever 23, mounted so that the manipulator body 20 manually
  • Such a lever 23 is also for other movements
  • the lever 23 is guided in a frame 25 in that its contour corresponds to that contour of the frame 25.
  • Manipulator body 20 and thus its sensitivity can be varied by means of brakes 24.
  • brakes 24 In the exemplary embodiment, two brakes 24 are arranged, which apply an adjustable force to the lateral surface of the cylindrical manipulator body 20 to press .
  • Rotary encoder 26 which measures the direction of rotation and the angle of rotation. The measured values are optionally transmitted to the control unit 11 (FIG. 1) via a signal conductor 28 after preprocessing.
  • the manipulator body 20 and the rotary encoder 26 are protected from external influences by means of a cladding 27 and can be mounted on the prober (FIG. 1).
  • Manipulator body 30 is designed as a rotary knob 31 and can be locked in defined angular positions.
  • the rotary knob 31 is rotatable about its axis 32.
  • the pin 35 is guided through a guide slot 37 of a guide plate 36 arranged concentrically to the rotary knob 31 into one of the recesses 34 and in this way limits the executable rotary movement of the rotary knob 31 to the length of the guide slot 37. If another recess 34 is used, another one is different Rotational movement executable, whereby the executable by means of the movement units 3, 10
  • Movement length is modified.
  • Manipulators with different functions can support a haptic distinction via the design become .

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Prober (1) zur Positionierung vonTestsubstrat (5), Sonden 6) und Inspektionseinheit (9) relativ zueinander, bei welchem das Testsubstrat (5) und die Sonden (6) zumindest in der X-Y-Ebene in eine gewünschten Relativposition zueinander ausgerichtet werden und die Inspektionseinheit (9) in einer solchen Z-Position über Relativposition verfahren wird, in welcher der Fokus der Inspektionseinheit (9) auf einen Beobachtungspunkt des Testsubstrats (5) eingestellt ist. Um das Nachführen der Inspektionseinheit (9) zu vereinfachen und beschleunigen, werden von dieser Ausgangsposition ausgehend das Testsubstrat (5) und die Inspektionseinheit (9) synchron derart in Z-Richtung bewegt, dass die Fokusebene beibehalten wird.

Description

Verfahren zur Positionierung von Testsubstrat, Sonden und Inspektionseinheit relativ zueinander und Prober zu dessen
Ausführung
Die Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zur
Positionierung von Testsubstrat, Sonden und
Inspektionseinheit relativ zueinander, bei welchem das Testsubstrat und die Sonden zumindest in der X-Y-Ebene in eine gewünschten Relativposition zueinander ausgerichtet werden und die Inspektionseinheit in eine solchen Z-Position über Relativposition verfahren wird, in welcher der Fokus der Inspektionseinheit auf einen Beobachtungspunkt des Testsubstrats eingestellt ist. Die Erfindung betrifft auch einen Prober zur Ausführung des Verfahrens
Bekanntermaßen werden die unterschiedlichsten elektronischen Bauelemente, allgemein als Testsubstrate bezeichnet, hinsichtlich verschiedener Eigenschaften geprüft oder speziellen Test unterzogen. Dabei können die Testsubstrate in verschiedenen Fertigungs- und Integrationsstufen
vorliegen. So werden Tests von Halbleiterchips,
Hybridbauelementen, mikromechanischen sowie mikrooptischen Bauelementen und dergleichen durchgeführt, die sich noch im Waferverbund befinden oder vereinzelt oder bereits in mehr oder weniger komplexen Schaltungen integriert sind.
Zur Prüfung und Inspektion von Testsubstraten werden
PrüfStationen, üblicherweise als Prober bezeichnet,
verwendet, die einen Chuck mit einer Oberfläche zur Aufnahme von Testsubstraten umfassen. Der Chuck ist eine auf die Halterung des Testsubstrats , auf dessen Kontaktierung und auf die Prüfbedingungen abgestimmte Aufnahmevorrichtung und ist meist mittels einer Bewegungseinheit in X-, Y- und Z- Richtung verfahrbar.
Der Prober umfasst weiter mehrere Sonden, die von einer Sondenhalterung gehalten werden. Als Sonden können je nach Testsubstrat und Teststatus Einzelsonden oder Sondenkarten mit einer Vielzahl von Sondenspitzen, so genannte Probe- Cards, verwendet werden. Die Sondenhalterung umfasst
regelmäßig eine Sondenhalterplatte, welche über dem Chuck liegend angeordnet ist und die Einzelsonden, gehalten durch Sondenköpfe, oder die Sondenkarte trägt. Auch die
Sondenhalterplatte und/oder die Sondenköpfe können über Bewegungseinheiten verfügen, mittels welcher die Sonden gemeinsam oder einzeln zumindest in Z-Richtung verfahrbar sind .
Der Prober weist weiterhin eine Inspektionseinheit auf, welche der bildlichen Darstellung des Testsubstrats und der Sondenspitzen dient. Die Inspektionseinheit umfasst ein Mikroskop und/oder eine Kamera, mit welcher in Z-Richtung auf die zu Oberfläche des Testsubstrats geblickt werden kann. Häufig verfügt auch die Inspektionseinheit über eine Bewegungseinheit, um das Objektiv zur Inspektion in Z- Richtung an das Testsubstrat heranzuführen, so dass der Fokus der Inspektionseinheit auf einen bestimmten
Beobachtungspunkt des Testsubstrats eingestellt ist, d. h. dieser Beobachtungspunkt scharf abbildbar ist, und um wieder einen ausreichenden Abstand herzustellen, beispielsweise wenn die Sonden auszuwechseln sind.
Die Bewegungseinheiten lassen regelmäßig voneinander
unabhängige Bewegungen der genannten Komponenten des Probers zu, beispielsweise um mit der Inspektionseinheit entweder die Sondenspitzen oder das Testsubstrat oder Zwischenpositionen in den Fokus zu nehmen. Die
Bewegungseinheiten sind regelmäßig auch mit Antrieben ausgerüstet, zur motorischen Bewegung des Chucks und/oder der Sondenhalterplatte bzw. der Einzelsonden und/oder der Inspektionseinheit. Die motorischen Bewegungen der genannten Komponenten werden mittels einer dafür konfigurierten
Steuereinheit realisiert.
Die Fokussierung des Beobachtungspunktes muss im Verlauf eines Prüfablaufs, der eine wiederholte Kontaktierung eines oder mehrerer Punkte des Testsubstrats und damit die dafür notwendigen Zustellbewegungen in X-, Y- und Z-Richtung einschließt, mehrfach wiederholt werden. Aufgrund dessen erhöht sich der Zeitaufwand mit jeder neuen Zustellbewegung.
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 und meist durch die Bewegungseinheit des Chucks realisiert wird, eine Zustellbewegung in Z-Richtung zwischen den Sonden und den Testsubstraten erforderlich.
Zunächst werden Sonden und das Testsubstrat mittels
zumindest einer der Bewegungseinheiten relativ zueinander in der X-Y-Ebene positioniert, so dass sie mit einem Abstand übereinander stehen. In einer nachfolgenden Zustellbewegung in Z-Richtung (nachfolgend als Z-Zustellbewegung bezeichnet) wird der Kontakt hergestellt. Diese Z-Position wird als Kontaktposition bezeichnet. Nach Beendigung der Prüfung wird der Kontakt durch ein Verfahren in Z-Richtung gelöst und die nächste Kontaktposition in der X-Y-Ebene angefahren.
Die Z-Zustellbewegung in die Kontaktposition kann mittels einer Bewegung der Sonden oder mittels einer Bewegung des Testsubstrats erfolgen. Die Zustellung der Sonden hat den Vorteil, dass sich die Relativpositionen von
Inspektionseinheit und Testsubstrat nicht ändern und damit der Fokus auf die Kontaktfläche erhalten bleibt, so dass schon kleinste Ausweichbewegungen der beobachteten
Sondenspitze in X-Y-Richtung, die mit dem Aufsetzen der Sondenspitze erfolgt und zur Herstellung eines sicheren elektrischen Kontakts gewünscht ist, fortlaufend beobachtet werden können.
In verschiedenen Situationen hat sich das Anfahren einer Zwischenposition der Sondenspitzen in Z-Richtung über dem Testsubstrat als vorteilhaft erwiesen. In dieser
Zwischenposition besteht ein ausreichend großer Abstand der Sondenspitzen zum Testsubstrat, so dass z. B. Korrekturen in der X-Y-Ebene möglich sind ohne die Gefahr, die
Sondenspitzen zu beschädigen. Diese Zwischenposition
gestattet aber gleichzeitig eine Kontrolle der X-Y- Positionen und eine zügige, auch manuelle Zustellung in die Kontaktposition .
Häufig ist die Zustellung in Z-Richtung durch den Chuck bevorzugt oder aufgrund der Gestaltung der Sondenhalterung nur damit möglich. Das führt jedoch dazu, dass die
Inspektionseinheit nachgeführt werden muss, um z. B. die Kontaktflächen des Testsubstrats zu erkennen. Muss auch die Zwischenposition angefahren werden, summiert sich die dafür benötigte Zeit aufgrund notwendiger Zwischenkorrekturen an beiden Komponenten, Chuck und Inspektionseinheit, auf ein Maß, welches hinsichtlich der steten Forderung nach
Kosteneffizienz und einer teil- oder vollautomatisierten Prüfung nicht mehr akzeptabel ist.
Es besteht daher ein Bedarf, die Zustellbewegungen der
Inspektionseinheit in Z-Richtung zu vereinfachen und zu beschleunigen .
Dabei soll auch deren Zustellgenauigkeit in X-Y-Ebene beibehalten werden.
Weiterhin soll auch die finale Zustellung zur
Kontaktposition, zumindest von der Zwischenposition
ausgehend, auch mittels manueller Bedienung erfolgen können.
Das Konzept zur Lösung der Aufgabenstellung sieht vor, mittels Chuck und Inspektionseinheit jenen Effekt zu
simulieren, welcher erzielt würde, wenn zur Herstellung und Lösung des Kontakts zwischen Testsubstrat und Sondenspitzen die Sondenhalterplatte mit den Sonden angehoben und
abgesenkt würde und Testsubstrat und Inspektionseinheit nicht bewegt würden. Dies wird dadurch realisiert, dass von einer Ausgangsposition ausgehend, in welcher der Fokus der Inspektionseinheit auf einen Beobachtungspunkt des
Testsubstrats , beispielsweise eine Kontaktfläche auf der Oberfläche des Testsubstrats , eingestellt ist, das
Testsubstrat und die Inspektionseinheit synchron in Z- Richtung bewegt werden, um die gewünschte Endposition des Testsubstrats relativ zu den Sondenspitzen, beispielsweise die Kontaktposition, einzustellen.
Diese synchrone Bewegung erfolgt derart, dass die Fokusebene zumindest während einer Z-Zustellbewegung, gegebenenfalls auch während des Lösens des Kontakts, beibehalten wird, so dass der Beobachtungspunkt auf dem Testsubstrat scharf abgebildet bleibt, wie von der Bewegung der Sonden aus dem Stand der Technik bekannt. Eine solche Verfahrensweise kann als virtuelle Bewegung der Sondenhalterplatte angesehen werden und ist auch in solchen Anwendungen möglich, wo die Sondenhalterplatte unbeweglich ist oder deren Bewegung unverhältnismäßig in den Prüfablauf eingreift.
Der Begriff „eine" Bewegung in Z-Richtung umfasst sowohl den gesamten Bewegungsablauf, der auszuführen ist um eine erforderliche Distanz in Z-Richtung, beispielsweise die Distanz bis zum Kontakt der Sondenspitzen auf dem
Testsubstrat, zu überwinden, als auch einzelne Abschnitte davon. Ein solcher Abschnitt kann beispielsweise die
Zustellung von oder zu der oben genannten Zwischenposition sein, sowohl zum Testsubstrat oder von diesem weg.
Nachfolgend werden zur Realisierung des Konzepts verwendete Merkmale beschrieben. Diese wird der Fachmann in
verschiedenen Ausführungsformen verschieden miteinander kombinieren, soweit ihm das für einen Anwendungsfall sinnvoll und geeignet erscheint.
Die Richtungsangaben X, Y und Z entsprechen der üblichen Verwendung im hier vorliegenden Fachgebiet für die
horizontalen X- und Y- Richtungen und die vertikale Z- Richtung .
Eine synchrone Bewegung unter Beibehaltung der Fokusebene schließt sowohl die Bewegungslänge in Z-Richtung als auch die zeitliche Komponente ein.
Der Begriff „synchron" bezeichnet hier auch eine zeitgleiche Bewegungen und schließt solche Verzögerungen ein, die durch die Steuereinheit bedingt und/oder mit der gegenwärtig üblichen Rechentechnik realisierbar sind, wenn mittels der gängigen Algorithmen ein Verschieben des Fokus, auch
automatisiert, erkannt und eine entsprechende
Ausgleichsbewegung ausgelöst wird.
Untersuchungen haben ergeben, dass mit der aktuellen
Probertechnik Latenzzeiten, d. h. Verzögerungszeiten
zwischen dem Start der auslösenden, tatsächlich erfolgenden Bewegung, beispielsweise des Chucks, und der dieser
folgenden, tatsächlichen Bewegung, beispielsweise der
Inspektionseinheit, von 300 ms noch ausreichend sind, um eine Verschiebung Fokusebene rechtzeitig erkennen zu können.
„Rechtzeitig" bedeutet beispielsweise, dass die mit dem Aufsetzen der Sondenspitzen auf dem Testsubstrat ausgelöste Ausweichbewegung zu einem Zeitpunkt wahrgenommen wird, zu welchem die Sondenspitze noch auf dem Kontaktareal liegt und/oder noch keinen Schaden genommen hat oder eine andere nachteilige Relativposition erreicht wurde. Bevorzugt sollte die Latenzzeit kleiner 200 ms, bevorzugt kleiner 100 ms, weiter bevorzugt kleiner 50 ms, weiter bevorzugt kleiner 40 ms, weiter bevorzugt kleiner 30 ms, weiter bevorzugt kleiner 20 ms, weiter bevorzugt kleiner 10 ms, weiter bevorzugt kleiner 5 ms sein. Mit zunehmender Skalierung der
elektronischen Bauelemente und der Leistungsfähigkeit der Rechentechnik können sich zulässige Ausweichbewegungen und die realisierbaren Latenzzeiten weiter verringern.
Eine synchrone Bewegung von Testsubstrat und
Inspektionseinheit kann beispielsweise mittels synchroner Steuersignale zur Ausführung der Bewegungen von Chuck und Inspektionseinheit realisiert werden, wobei auch bezogen auf die Zeitabstände der Steuersignale die obigen Latenzzeiten anwendbar sind.
Sofern nachfolgend eine Bewegung des Chucks beschrieben wird, ist diese mit der Bewegung des Testsubstrats
identisch, da der Chuck auf seiner horizontalen
Aufnahmefläche das Testsubstrat trägt.
Entsprechend einer Ausgestaltung des Verfahrens können die Bewegungen von Testsubstrat und Inspektionseinheit in Z- Richtung durch einen Manipulatorkörper, welcher Teil eines Manipulators des verwendeten Probers ist, initiiert werden. Der Manipulatorkörper wird bewegt und zwar in der Art und Weise, dass der Bewegung eindeutig durch eine
Bewegungsrichtung und ein Maß der Bewegung, beispielsweise eine Länge oder ein Winkel, bestimmt ist. Die Bewegung des Manipulatorkörpers wird in Richtung und Maß messtechnisch mittels eines geeigneten Bewegungsmesswertgebers erfasst, so dass daraus Richtungssinn, aus der Bewegungsrichtung des Manipulatorkörpers, und Länge der Bewegung, aus dem
Bewegungsmaß des Manipulatorkörpers, für die in Z-Richtung auszuführende Bewegung von Chuck und/oder Inspektionseinheit ermittelt werden kann.
Auf der Basis der Messwerte und der daraus generierten
Steuersignale erfolgt die Bewegungen von Chuck oder
Inspektionseinheit und die jeweils andere Proberkomponente folgt dieser initialen Bewegung synchron aufgrund einer rechentechnischen Kopplung beider Bewegungseinheiten mittels der Steuereinheit. In Abhängigkeit von der Konfiguration der Prüfvorrichtung kommen auch andere Verfahren zur Verbindung beider Bewegungen in Betracht, sofern diese die synchrone Bewegung zulassen. Die initiale Bewegung kann beispielsweise durch den Chuck ausgeführt werden, woraufhin die Inspektionseinheit folgt. Auch die andere Reihenfolge oder die Bewegung beider Komponenten auf der Basis der aus den Messwerten generierten Steuersignale sind möglich.
Zur Realisierung der synchronen Bewegung von Testsubstrat und Inspektionseinheit kann der Manipulator mit beiden Bewegungseinheiten gekoppelt sein, so dass bei motorischer Bewegung der Manipulator die Antriebe beider
Bewegungseinheiten steuert, indem auf der Basis der
Messwerte des Bewegungswertgebers des Manipulators
Steuersignale generiert werden, die der Steuerung der
Bewegungseinheiten dienen.
Alternativ kann der Manipulator mit nur einer der beiden Bewegungseinheiten in direktem Wirkzusammenhang stehen. In dieser Ausgestaltung führt die zweite Bewegungseinheit eine Ausgleichsbewegung in Z-Richtung aus.
Entsprechend einer weiteren Ausführungsform wird der
Manipulatorkörper manuell bewegt. Alternativ sind auch mittels einer geeigneten Manipulatorsteuerung ausgeführte Bewegungen des Manipulatorkörpers möglich.
Eine Bewegung des Manipulatorkörpers kann eine Rotation des Manipulatorkörpers um eine Rotationsachse sein. Dabei gibt die Drehrichtung, im oder entgegen dem Uhrzeigersinn, den Richtungssinn in Z-Richtung, auf- oder abwärts, und der Winkel der Drehung den Wert des positiven oder negativen Hubs, d. h. der Länge der Bewegung in Z-Richtung, vor.
Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann die Bewegung des Manipulatorkörpers durch einen Anschlag oder mehrere davon begrenzt werden. Der Anschlag begrenzt das Maß der Bewegung und kann durch die
Kontaktposition definiert sein. Auch für häufige
Verwendungen vorteilhafter Start-, Zwischen- und
Endpositionen, wie einer minimalen Distanzposition, kann mittels Anschlag definiert sein.
Es wurde festgestellt, dass die Bewegungsachsen des Chucks und der Inspektionseinheit in Z-Richtung, nicht immer exakt parallel zueinander liegen. Entsprechend einer Ausgestaltung des Verfahrens wird zur Kompensation einer daraus
resultierenden Änderung der X-Y-Relativpositionen zwischen Beobachtungspunkt des Testsubstrats und Fokus der
Inspektionseinheit die Abweichung infolge einer Z-Bewegung ermittelt und mittels ihrer Bewegungseinheit ausgeglichen. Auch dafür sind die oben für die synchrone Bewegung
beschriebenen Latenzzeiten anwendbar.
Der Ausgleich der X-Y-Abweichung, hier als
Linearkompensation bezeichnet, kann in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung und dem Grad der Abweichung während oder nach der Ausführung der Bewegung in Z-Richtung durch eine zusätzliche Bewegung zumindest einer der beiden Komponenten in X-Y-Richtung erfolgen. Beispielsweise wird bei einer Bewegung des Testsubstrats in X-Y-Richtung der Ausgleich während der Bewegung und vor dem Aufsetzen der Sondenspitzen auf dem Testsubstrat bevorzugt, um eine Beschädigung der Kontaktfläche infolge des nachträglichen Ausgleichs zu vermeiden .
Alternativ kann der Ausgleich im Anschluss an die Z-Bewegung erfolgen. Sofern dazu die Inspektionseinheit bewegt wird, ist die Relativposition zwischen Testsubstrat und Sondenhalterung unbeeinflusst.
Die Ermittlung der Abweichungen beruht auf dem während der Z-Bewegung noch bestehenden Abstand zwischen den beiden Kontaktpartnern, der bei nicht parallel verlaufenden Z- Bewegungen zu einer Verschiebung des Bildfeldes relativ zum Testsubstrat führt. Eine solche Abweichung ist in der
Draufsicht erkennbar. Diese Verschiebung kann, wie auch Abweichungen bei der synchronen Z-Bewegung, mittels
bekannter Verfahren, z. B. Mustererkennungsverfahren oder Überwachung der räumlichen Positionen beider Komponenten oder anderen geeigneten Maßnahmen, in situ ermittelt werden.
Alternativ kann die Lage der Z-Achsen bekannt sein,
beispielsweise aus vorherigen Zustellbewegungen oder einer Analyse des Probers. In allen Fällen kann die
Linearkompensation durch gegensteuernde Bewegungen während oder nach der Z-Bewegung ausgeglichen werden
Ein zur Ausführung des Verfahrens verwendbarer Prober weist neben den gattungsgemäßen Komponenten Chuck, Sonden mit deren entsprechender Halterung und Inspektionseinheit eine Positionierungsvorrichtung auf, welche Bewegungseinheiten umfasst, zumindest eine für den Chuck und eine für die
Inspektionseinheit, zur Ausführung von Bewegungen von Chuck und Inspektionseinheit zumindest in Z-Richtung. Weiter ist zumindest eine Steuereinheit zur Steuerung beider
Bewegungseinheiten derart konfiguriert, dass Bewegungen des Chucks und der Inspektionseinheit synchron gemäß obiger Beschreibung ausgeführt werden können. Alternativ kann jeder der Bewegungseinheiten über eine eigene Steuereinheit verfügen, die zur Ausführung der synchronen Bewegung
miteinander kommunikativ verbunden sind. Die synchrone Bewegung erfolgt derart, dass die Fokusebene beibehalten wird, so dass der Beobachtungspunkt auf den Testsubstrat scharf abgebildet bleibt.
Entsprechend einer Ausgestaltung umfasst die
Positionierungsvorrichtung des Probers einen Manipulator, welcher zur Bewegung des Chucks oder der Inspektionseinheit dient .
Der Manipulator umfasst einen Manipulatorkörper, einem
Bedienelement zur Bewegung des Manipulatorkörpers und einem Bewegungswertgeber. Als Manipulatorkörper kommen solche Gegenstände in Betracht, die sich so bewegen lassen, dass aus Ihrer Bewegung messtechnisch eindeutig eine
Bewegungsrichtung und ein Maß der Bewegung entnehmbar sind.
Eine eindeutige Bewegungsrichtung ist entsprechend einer Ausgestaltung des Manipulators dann gewährleistet, wenn der Manipulator genau einen Freiheitsgrad in seiner Bewegung hat .
Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung des Manipulators kann der Manipulatorkörper ein Rotationskörper sein, welcher um seine Drehachse drehbar angeordnet ist.
Die Bedienung des Manipulators erfolgt mittels eines geeigneten Bedienelements, welches auf die Art der
Bedienung, manuell oder maschinell, und die Art der
Bewegung, beispielsweise Drehung oder Verschiebung, des Manipulatorkörpers abgestimmt ist.
Bewegungsrichtung und Bewegungsmaß werden mittels eines Bewegungswertgebers des Manipulators ermittelt, der dafür entsprechend konfiguriert ist. In Abhängigkeit von der Art des Bewegungswertgebers und der damit zu ermittelnden
Bewegung ist der Bewegungswertgeber relativ zum
Manipulatorkörper angeordnet. Im Beispiel des
Rotationskörpers ist der Bewegungswertgeber ein
Drehwertgeber, der Drehrichtung und Drehwinkel erfasst und beispielsweise axial zum Rotationsköper angeordnet ist.
Alternativ können auch mehr als ein Bewegungswertgeber verwendet werden, um die benötigten Messwerte zu ermitteln. Die Messwerte werden, gegebenenfalls vorverarbeitet, an die zumindest eine Steuereinheit übermittelt.
Auf der Basis der Messwerte werden Steuersignale erzeugt, die der Steuerung der Bewegung von Chuck oder
Inspektionseinheit oder beiden in Z-Richtung gemäß obiger Beschreibung dienen. Zu diesem Zweck ist der
Bewegungswertgeber kommunikativ mit der Steuereinheit verbunden .
Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung des Probers weist der Manipulator zumindest einen Anschlag zur Begrenzung der Bewegung des Manipulatorkörpers auf. Von Vorteil ist es, wenn dieser Anschlag variabel und/oder für eine definierte Distanz in Z-Richtung einstellbar ist. Indem der Anschlag verstellbar ist, können verschiedene End- oder
Zwischenpositionen auch manuell exakt angefahren werden. Der zumindest eine Anschlag kann hardwareseitig am Manipulator oder softwareseitig, beispielsweise mittels der
Steuereinheit, realisiert sein.
Entsprechend der Verfahrensbeschreibung kann es erforderlich sein, eine Linearkompensation der Relativposition von Chuck und Inspektionseinheit in X-Y-Richtung vorzunehmen, um stets den gewünschten Bildausschnitt zur Verfügung zu haben. Zu diesem Zweck umfasst ein für eine Linearkompensation
eingerichteter Prober zumindest eine solche auf Chuck oder Inspektionseinheit zugreifende Bewegungseinheit, die
konfiguriert ist um neben der Z-Bewegung auch Bewegungen der zugehörigen Komponente in X-, Y-Richtung auszuführen.
Optional können auch beide Komponenten mit einer solchen Bewegungseinheit in Verbindung stehen. Darüber hinaus ist auch die Steuereinheit hardware- und softwareseitig dafür eingerichtet, die entsprechende, zumindest eine
Bewegungseinheit in X-, Y- und Z-Richtung zu steuern.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von
Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt in
Fig. 1 einen Prober mit den für die Erfindung wesentlichen Bestandteilen;
Fig. 2A und Fig. 2B Detailansichten einer Ausführung eines Manipulators in perspektivischer Darstellung, als Ansicht und geschnitten, und
Fig. 3 einen Manipulatorkörper mit verstellbarem Anschlag.
Die Zeichnungen zeigen die Vorrichtung nur schematisch in dem Umfang, wie es zur Erläuterung der Erfindung
erforderlich ist. Sie erheben keinen Anspruch auf
Vollständigkeit oder Maßstäblichkeit .
Der Prober 1 gemäß Fig. 1 umfasst einen Chuck 2 mit einer Bewegungseinheit 3 des Chucks . Der Chuck 2 ist in X-, Y- und Z-Richtung beweglich. Die Richtungen sind durch ein
Koordinatensystem dargestellt. Auf der oberen, horizontalen Aufnahmefläche 4 ist ein Testsubstrat 5, beispielsweise ein Wafer, angeordnet. Der Wafer wird mittels Sonden 6, die von Sondenköpfen 7 gehalten werden, kontaktiert. Die Sondenköpfe sind auf einer Sondenhalterplatte 8 angeordnet.
Von oben, in Z-Richtung, blickt eine Inspektionseinheit 9, beispielsweise eine Kamera, auf das Testsubstrat 5, und zwar auf den Kontaktpunkt, so dass dieser scharf abbildbar ist. Die Inspektionseinheit 9 verfügt ebenfalls über eine
Bewegungseinheit 10, mit welcher die Inspektionseinheit 9 beispielsweise ebenfalls in X-, Y- und Z-Richtung, zumindest jedoch in Z-Richtung beweglich ist.
Zur Verdeutlichung der kinematischen Bestimmtheit der beweglichen Komponenten mit den zugehörigen
Bewegungseinheiten bzw. Halterungen, vorliegend sind das der Chuck 2 und die Inspektionseinheit 9 mit deren
Bewegungseinheiten 3, 10 sowie die Sondenköpfe 7 mit deren Sondenhalterplatte 8, sind diese als gestellfest und damit statisch bestimmt zu einem gemeinsamen Bezugssystem
dargestellt (anschraffierte horizontale Linie) .
Beide Bewegungseinheiten 3, 10 sind zu deren Betrieb mit, beispielsweise aber nicht beschränkend, einer gemeinsamen Steuereinheit 11 kommunikativ verbunden, die hard- und softwareseitig dafür konfiguriert ist.
In der Darstellung befindet sich die Sonde 6 in Kontakt mit dem Testsubstrat 5, indem der Chuck 2 in eine
Kontaktposition Kc gefahren wurde. Auch die
Inspektionseinheit 9 befindet sich in ihrer Kontaktposition Ki. In dieser ist der Fokus der Inspektionseinheit 9 auf die Oberfläche des Wafers 5 und damit auch auf die darauf liegenden Spitzen der Sonden 6 eingestellt. Soll der Kontakt gelöst werden, wird der Chuck 2 nach unten gefahren (dargestellt durch einen Pfeil) . Synchron dazu wird auch die Inspektionseinheit 9 mit derselben Distanz in Z- Richtung (dargestellt durch die gleiche Pfeillänge) nach unten bewegt. Die Bewegungen können bis zu jeweils einer Zwischenposition Zc, Zi (jeweils dargestellt durch eine gestrichelte Linie für die Aufnahmefläche 4 des Chucks 2 und der Unterkante der Inspektionseinheit 9) oder jeweils einer Endposition Ec, Ei (jeweils dargestellt durch eine Strich-Punkt-Linie für die Aufnahmefläche 4 des Chucks 2 und der Unterkante der Inspektionseinheit 9) erfolgen. Aufgrund der synchronen Bewegung von Chuck 2 und Inspektionseinheit 9 bleibt der eingestellte Beobachtungspunkt 12 auf dem
Testsubstrat 5, im Ausführungsbeispiel ist das eine der Kontaktflächen des Wafers, die von einer Sondenspitze kontaktiert ist bzw. war, während der Bewegung des Chucks 2 in eine der tieferen Positionen stets scharf sichtbar.
In der Zwischenposition Zc oder der Endposition Ec kann der Chuck 2 in X- und/oder Y-Richtung bewegt werden, um ein weiteres elektronisches Bauelement des Wafers anzufahren und nachfolgend mittels der Sonden 6 zu kontaktieren.
Zur Kontaktierung des nächsten elektronischen Bauelements wird der Wafer 5 mittels Chuck 2 beispielsweise in eine Zwischenposition Zc angehoben, Diese Zwischenposition Zc kann in ihrer Z-Koordinate mit der vorherigen und der
Zwischenposition Zc jedes weiteren elektronischen Bauelements des Wafers 5 übereinstimmen. Nachfolgend erfolgt die
Bewegung des Chucks 2 in die Kontaktposition Kc.
In der Steuereinheit 11 werden synchron zu den
Steuersignalen zur Bewegung des Chucks 2 Steuersignale zur Bewegung der Inspektionseinheit 10 zunächst in die für die Inspektionseinheit analoge Zwischenposition Zi und
nachfolgende Kontaktposition Ki generiert.
Fig. 2A und Fig. 2B stellen beispielhaft und nicht
beschränkend eine Ausführungsform eines Manipulators 13 dar, welcher zur Bewegung des Chucks 2 verwendbar ist. Die in beiden Figuren verwendeten gleichen Bezugszeichen bezeichnen jeweils dasselbe Bauteil des Manipulators.
Der Manipulator 13 selbst wird manuell bedient und steuert eine motorische Bewegung des Chucks 2.
Der Manipulator 13 umfasst einen Manipulatorkörper 20, der als zylinderförmiger Rotationskörper ausgebildet ist. Der Manipulatorkörper 20 ist in einem Gehäuse 21 drehbar
gelagert .
Am Manipulatorkörper 20 ist mittels geeigneter Verbinder 22 (Fig. 2B) ein Bedienelement 23, welches im
Ausführungsbeispiel als Hebel 23 ausgeführt ist, montiert, so dass mit diesem der Manipulatorkörper 20 manuell im
Uhrzeigersinn und entgegen zu diesem gedreht werden kann.
Ein solcher Hebel 23 ist auch für andere Bewegungen
alternative Ausführungen eines Manipulatorkörpers nutzbar. Der Hebel 23 wird in einem Rahmen 25 geführt indem dessen Kontur mit jener Kontur des Rahmens 25 korrespondiert.
Weiter sind die Bedienkraft und das Bedienmoment des
Manipulatorkörpers 20 und damit dessen Sensibilität mittels Bremsen 24 variierbar. Im Ausführungsbeispiel sind zwei Bremsen 24 angeordnet, welche mit einer einstellbaren Kraft auf die Mantelfläche des zylindrischen Manipulatorkörpers 20 drücken .
Benachbart und axial zum Manipulatorkörper 20 ist ein
Bewegungswertgeber 26, im Ausführungsbeispiel ein
Drehwertgeber 26, angeordnet, welcher die Drehrichtung und den Winkel der Drehung misst. Die Messwerte werden, optional nach einer Vorverarbeitung, über einen Signalleiter 28 an die Steuereinheit 11 (Fig. 1) übertragen.
Mittels einer Verkleidung 27 wird der Manipulatorkörper 20 und der Drehwertgeber 26 vor äußerer Beeinflussung geschützt und ist am Prober montierbar (Fig. 1) .
In Fig. 3 ist eine Ausführungsform eines alternativen
Manipulatorkörpers 30 dargestellt, in welcher der
Manipulatorkörper 30 als Drehknopf 31 ausgebildet ist und in definierten Winkelpositionen arretierbar ist. Der Drehknopf 31 ist um seine Achse 32 drehbar. Auf einem Teilumfang sind in seiner Mantelfläche 33 drei radiale Aussparungen 34 angeordnet, in welche ein Stift 35 steckbar ist. Der Stift 35 wird durch einen Führungsschlitz 37 eines konzentrisch zum Drehknopf 31 angeordneten Führungsbleches 36 in eine der Aussparungen 34 geführt und beschränkt auf dieser Weise die ausführbare Drehbewegung des Drehknopfs 31 auf die Länge des Führungsschlitzes 37. Wird einen andere Aussparung 34 verwendet, ist eine andere Drehbewegung ausführbar, wodurch die mittels der Bewegungseinheiten 3, 10 ausführbare
Bewegungslänge modifiziert wird.
Alternative Ausführungen eines Manipulators oder der
Anschläge sind möglich. Weist der Prober mehrere
Manipulatoren mit unterschiedlichen Funktionen auf, kann über das Design eine haptische Unterscheidung unterstützt werden .
Verfahren zur Positionierung von Testsubstrat, Sonden und Inspektionseinheit relativ zueinander und Prober zu dessen
Ausführung
Bezugszeichenliste
1 Prober
2 Chuck
3 Bewegungsrichtung des Chucks
4 Aufnahmefläche
5 Testsubstrat, Wafer
6 Sonde
7 Sondenkopf
8 Sondenhalterplatte
9 Inspektionseinheit
10 Bewegungsrichtung der Inspektionseinheit
11 Steuereinheit
12 Beobachtungspunkt
13 Manipulator
20 Manipulatorkörper
21 Gehäuse
22 Verbinder
23 Bedienelement, Hebel
24 Bremsen
25 Rahmen
2 6 Bewegungswertgeber, Drehwertgeber
27 Verkleidung
2 8 Signalleiter
30 Manipulatorkörper
31 Drehknopf
32 Achse
33 Mantelfläche 34 Aussparung
35 Stift
36 Führungsblech
37 Führungsschlitz
Kc Kontaktposition des Chucks
Zc Zwischenposition des Chucks
Ec Endposition des Chucks
Ki Kontaktposition der Inspektionseinheit Zi Zwischenposition der Inspektionseinheit Ei Endposition der Inspektionseinheit

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Positionierung von Testsubstrat (5),
Sonden (6) und Inspektionseinheit (9) relativ
zueinander, bei welchem das Testsubstrat (5) und die Sonden (6) zumindest in der X-Y-Ebene in eine
gewünschten Relativposition zueinander ausgerichtet werden und die Inspektionseinheit (9) in eine solchen Z-Position über der Relativposition verfahren wird, in welcher der Fokus der Inspektionseinheit (9) auf einen Beobachtungspunkt (12) des Testsubstrats (5)
eingestellt ist, dadurch gekennzeichnet , dass von dieser Ausgangsposition ausgehend das Testsubstrat (5) und die Inspektionseinheit (9) derart synchron in Z-Richtung bewegt werden, dass die Fokusebene
beibehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Bewegungen von
Testsubstrat (5) und Inspektionseinheit (9) in Z- Richtung durch einen Manipulatorkörper (20, 30) initiiert werden, welcher manuell bewegt wird, wobei die Bewegungsrichtung und das Bewegungsmaß des
Manipulatorkörpers (20, 30) messtechnisch erfasst und daraus der Richtungssinn in Z-Richtung und die Länge der Bewegung in Z-Richtung bestimmt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die Bewegungen von Testsubstrat (5) und Inspektionseinheit (9) in Z- Richtung durch einen Manipulatorkörper (20, 30) initiiert werden, welcher eine Rotation ausführt, wobei die Drehrichtung und der Drehwinkel des
Manipulatorkörpers (20, 30) messtechnisch erfasst und daraus der Richtungssinn in Z-Richtung und die Länge der Bewegung in Z-Richtung bestimmt werden..
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des
Manipulatorkörpers (20, 30) durch zumindest einen, optional variablen Anschlag begrenzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Anschlag für eine zu überwindende Distanz eingestellt wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass während der Z- Bewegung von Testsubstrat (5) und Inspektionseinheit
(9) oder im Anschluss daran eine Linearkompensation von Abweichungen in der Relativposition zwischen
Testsubstrat (5) und Inspektionseinheit (9) in X-Y- Richtung erfolgt.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Beibehaltung der Fokusebene und/oder der Relativposition zwischen Testsubstrat (5) und Inspektionseinheit (9) in X-Y- Richtung in situ überwacht werden und eine
festgestellte Abweichung ausgeglichen wird.
Prober zur Prüfung von Testsubstraten, welcher einen Chuck (2) zur Aufnahme und Halterung eines Testsubstrats (5), Sonden (6) zur Kontaktierung des Testsubstrats (5), eine Inspektionseinheit (9) zur fokussierten Abbildung eines Beobachtungspunktes des Testsubstrats (5) im Verlauf der Prüfung und eine
Positionierungsvorrichtung zur Bewegung des Chucks (2) und der Inspektionseinheit (9) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die
Positionierungsvorrichtung Bewegungseinheiten (3, 10) aufweist, welche konfiguriert sind, um Bewegungen des Chucks (2) und der Inspektionseinheit (9) zumindest in Z-Richtung auszuführen und zumindest eine Steuereinheit (11), welche zur Steuerung der Bewegungseinheiten (3,
10) konfiguriert ist, um Bewegungen des Chucks (2) und der Inspektionseinheit (9) in Z-Richtung derart
synchron auszuführen, dass die Fokusebene beibehalten wird .
9. Prober nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, dass die
Positionierungsvorrichtung einen Manipulator (13) mit einem Manipulatorkörper (20, 30), einem Bedienelement (23) zur Bewegung des Manipulatorkörpers (20, 30) und einem Bewegungswertgeber umfasst, dass der
Bewegungswertgeber (26) derart konfiguriert und relativ zum Manipulatorkörper (20, 30) angeordnet ist, dass er Art und Umfang einer Bewegung des Manipulatorkörpers (20, 30) messtechnisch erfasst, und dass der
Manipulator (13) kommunikativ mit der Steuereinheit (11) verbunden ist zur Erzeugung von Steuersignalen zur Bewegung des Chucks (2) und/oder der Inspektionseinheit (9) in Z-Richtung auf der Basis der Messwerte.
10. Prober nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, dass der Manipulatorkörper (20, 30) genau einen Bewegungsfreiheitsgrad hat.
11. Prober nach Anspruch 9 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, dass der Manipulatorkörper (20,
30) ein Rotationskörper ist und der Bewegungswertgeber (26) ein Drehwertgeber.
12. Prober nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, dass der Manipulator (13) zumindest einen Anschlag zur Begrenzung der Bewegung des
Manipulatorkörpers (20, 30) aufweist.
13. Prober nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Prober zumindest eine Bewegungseinheit (3, 10) aufweist, welche konfiguriert ist um Bewegungen des Chucks (2) und/oder der
Inspektionseinheit (9) in X-, Y-Richtung auszuführen, und dass die Steuereinheit (11) konfiguriert ist zur Ermittlung von Abweichungen von einer eingestellten X- Y-Relativposition und/oder einer eingestellten Z- Relativposition zwischen einem Beobachtungspunkt (12) des Testsubstrats (5) und dem Fokus der
Inspektionseinheit (9) .
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