DE102006023257A1

DE102006023257A1 - Vorrichtung zum Heissproben von integrierten Halbleiterschaltkreisen auf Wafern

Info

Publication number: DE102006023257A1
Application number: DE102006023257A
Authority: DE
Inventors: Hermann Stadler
Original assignee: Atmel Germany GmbH
Current assignee: Microchip Technology Munich GmbH
Priority date: 2005-07-09
Filing date: 2006-05-18
Publication date: 2007-01-11
Anticipated expiration: 2026-05-19
Also published as: DE102006023257B4; US7737713B2; US20070007986A1

Abstract

Vorrichtung zum Heißproben von integrierten Halbleiterschaltkreisen auf Wafern, welche eine Tragevorrichtung zur Aufnahme des Wafers, eine Messkarte mit elektronischen Schaltungsanlagen zur Funktionskontrolle der auf den Wafern angeordneten integrierten Halbleiterschaltkreise und einen Testkopf mit Kontaktnadeln, der einen elektrischen Kontakt zwischen der Messkarte und den integrierten Halbleiterschaltkreisen herstellt, umfasst, wobei zum Schutz der Vorrichtung zwischen Messkarte und Wafer eine lösbare und kühlbare Abschirmplatte vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft Vorrichtung zum Heissproben von integrierten Halbleiterschaltkreisen auf Wafern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Integrierte Halbleiterschaltkreise kommen beispielsweise im Motoren- und Getriebebereich von Automobilen zum Einsatz. Dort sind sie ständig wechselnden Temperaturbereichen ausgesetzt, wobei Höchsttemperaturen von 300 °C erreicht werden. Den thermischen Belastungen muss bereits bei der Herstellung und Erprobung der integrierten Halbleiterschaltkreise Rechnung getragen werden. Nach der Fertigstellung von integrierten Halbleiterschaltkreisen werden diese in einem Testschritt einer Funktionskontrolle unterzogen, während sie noch im Wafer integriert sind, also vor ihrer Vereinzelung.

Ziel der Testverfahren ist es, die elektrische Funktion der Schaltkreise bei Temperaturen bis zu 300 °C zu prüfen. Bei diesen Temperaturen wird vom Heissproben der Wafer gesprochen.

Eine Vorrichtung zum Heissproben der Wafer umfasst ein verschiebliche Tragvorrichtung für die Wafer, einen so genannten Hotchuck, auf dem die Wafer auf die gewünschten Temperaturen erhitzt werden. Weiterhin enthält die Vorrichtung zum Heissproben eine Messkarte, auf der elektronische Schaltungen angeordnet sind, mittels derer die Funktionsfähigkeit der integrierten Halbleiterschaltkreise auf dem Wafer überprüft werden kann. Auf der Unterseite der Messkarte und über einen Haltemechanismus mit dieser kraftschlüssig verbunden ist jeweils ein Testkopf mit Kontaktnadeln, der als Spinne bezeichnet wird, angeordnet. Die Kontaktnadeln stellen den elektrischen Kontakt zwischen der Messkarte und den zu prüfenden Halbleiterschaltkreisen auf dem Wafer her. Wenn der Wafer mit Hilfe der verschieblichen Tragevorrichtung unterhalb des Testkopfes an die richtige Stelle (in x- und y- Position) positioniert worden ist, wird die Tragevorrichtung nach oben gefahren (z-Position) und die Kontaktnadeln dringen in die Kontaktschicht, die vorzugsweise als Aluminiumschicht ausgebildet ist, ein. Hierbei ist bei der Kontaktierung insbesondere bei aluminiumhaltigen Kontaktflächen eine isolierende Metalloxidschicht an der Oberfläche zu überwinden. Nach Überprüfung der Funktion eines integrierten Halbleiterschaltkreises wird der Wafer jeweils zum nächsten Bauteil weiter verschoben und erneut kontaktiert, solange bis die gewünschten Schaltkreise gemessen sind. Während der Kontaktierung senden die elektronischen Schaltungen auf der Messkarte Testsignale aus und werten die Antwortsignale, die von den einzelnen auf dem Wafer angeordneten integrierten Halbleiterschaltkreisen zurückkommen, aus.

Aufgrund der hohen Testtemperaturen werden die Messkarte und die zugehörige Elektronik sehr hohen Belastungen ausgesetzt, welche die Standzeit der Testvorrichtung erheblich verkürzen und insbesondere zu Verfälschungen der elektrischen Messergebnisse führen können. Des Weiteren verformt sich die Messkarte unter der Wärmeeinwirkung, so dass es in Messkartenmitte zu Durchbiegungen kommt und die Kontaktnadeln aus den Kontaktflächen herauswandern. Hierdurch muss die Vorrichtung nachjustiert werden, weshalb Zeitverluste und zusätzliche Kosten entstehen.

Aus der DE 100 60 437 A1 ist eine Nadelkartenanordnung zum parallelen Test einer Mehrzahl von integrierten Schaltkreisen auf einem Wafer bekannt, die eine Leiterkarte sowie eine Messkarte mit mehreren elektronischen Schaltungsanlagen, so genannten BOST- (Build Outside Self Test) Bausteinen, zur Funktionskontrolle der auf den Wafern angeordneten integrierten Halbleiterschaltkreisen umfasst. Mit Hilfe von Testmustergeneratoren geben die BOST-Bausteine Testsignale auf Kontaktnadeln, die einen elektrischen Kontakt zwischen der Messkarte und den integrierten Halbleiterschaltkreisen herstellen. Zwischen Leiter- und Messkarte sind Wärme ableitende Mittel, bzw. Zwischenschichten zwischen Leiter- und Messkarte oder Öffnungen in der Leiterkarte zur Zuführung eines Kühlfluids vorgesehen. Die eingesetzten Mittel dienen jedoch nur zur Wärmeableitung der von den BOST-Bausteinen im Betrieb erzeugten Verlustwärme, sie sind nicht dazu geeignet, die große Wärme, die durch die Hotchucks beim Heißproben von Wafern entsteht, abzuleiten und dadurch die Messkarte vor Wärmeeinflüssen zu schützen.

Weiterhin ist in der WO 00/19215 eine Prüfvorrichtung zum Proben von integrierten Halbleiterschaltkreisen auf Wafern offenbart, die eine Tragevorrichtung für Wafer (Chuck) mit einer Heizung zum Erwärmen der Tragevorrichtung und der Wafer enthält. Während die Tragevorrichtung für die Wafer horizontal verschieblich angeordnet ist, sind Performanceboard und Messkarte mit den elektronischen Schaltungsanlagen zur Funktionskontrolle der auf den Wafern angeordneten integrierten Halbleiterschaltkreisen fest in der Prüfvorrichtung fixiert. Um eine Verformung der Messkarte unter Wärmeeinfluss zu vermeiden ist eine Wärmeschutzplatte mittels eines Ringseinsatzes mit der Umhausung der Vorrichtung und gleichzeitig mit der Messkarte, die einen Testkopf mit Kontaktnadeln umfasst, verschraubt. Weiterhin ist der Ringeinsatz auch über mechanische Verbindungsmittels mit dem Teil der Prüfvorrichtung fest verbunden, der die Einheiten zur elektrischen Versorgung der Messkarte und die Auswerteeinheiten enthält. Die Wärmeschutzplatte besteht aus einem Verbundwerkstoff, der hauptsächlich Aluminium enthält. Weiterhin besitzt die Wärmeschutzplatte zwei unterschiedliche Oberflächen, von denen die eine niedriges Absorptions- und die andere ein niedriges Emissionsvermögen aufweist. Da Aluminium einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, kann es jedoch zu recht hohen Temperaturverformungen in Plattenmitte oder wenn die Platte sehr steif ist, zu hohen Spannungen kommen. Nachteilig an dieser Anordnung ist zudem, dass ein Wechsel der Messkarte, der jeweils bei Änderung der Anordnung der Halbleiterschaltkreise auf dem Wafer erforderlich wird, sehr zeitaufwändig und daher sehr kostspielig wird, da entweder die Schraubenverbindungen der Wärmeschutzplatte mit der Messkarte oder mit der Prüfvorrichtung gelöst werden müssen.

In der US 2004/0119463 A1 ist eine Anordnung für eine Messkarte mit Testkopf und Kontaktnadeln offenbart, die Durchflusswege für ein Fluid aufweist. Dazu ist an der Unterseite der Messkarte eine Abdeckung befestigt, die den Raum zwischen Messkarte und Kontaktnadeln umgibt. Das Fluid strömt aufgrund von Druckunterschieden durch eine Öffnung an der Oberseite der Messkartenanordnung ein, durchströmt die Durchflusswege, strömt in den Raum zwischen Messkarte und Abdeckung und verlässt diesen durch Spalte, die zwischen den Kontaktnadeln und der Abdeckung vorhanden sind. Als Fluid wird Druckluft oder trockener Stickstoff verwendet. Je nach Bedarf soll hierbei Wärme in die Messkartenanordnung eingebracht oder abgeleitet werden. Diese Anordnung ist jedoch nur dazu geeignet, den Bereich der Kontaktnadeln oder den Bereich der Messkarte zu wärmen oder zu kühlen, der unmittelbar von den Durchflusswegen durchdrungen wird. Eine Kühlung der gesamten Messkarte, die üblicherweise sehr empfindliche elektronische Schaltungen aufweist, wird nicht erreicht.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, die vorgenannten Probleme beim Messen und Heißproben von integrierten Halbleiterschaltkreisen zu beseitigen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Bereitstellung einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Demnach besteht das Wesen der Erfindung darin, bei einer Vorrichtung zum Heissproben von integrierten Halbleiterschaltkreisen auf Wafern, die eine Tragevorrichtung zur Aufnahme des Wafers und eine Messkarte mit elektronischen Schaltungsanlagen zur Funktionskontrolle der auf den Wafern angeordneten integrierten Halbleiterschaltkreisen und einen mit der Messkarte verbundenen Testkopf mit Kontaktnadeln, der einen elektrischen Kon takt zwischen der Messkarte und den integrierten Halbleiterschaltkreisen herstellt, umfasst, zwischen Messkarte und Wafer eine lösbare und kühlbare Abschirmplatte vorzusehen.

Innerhalb der Vorrichtung zum Heissproben ist der Wafer auf einer Tragevorrichtung gelagert mittels derer er in x-, y- und z-Richtung verfahren werden kann, so dass alle integrierten Halbleiterschaltkreise auf dem Wafer in den Bereich der Kontaktnadeln am Testkopf gelangen können. Die Dicke des Testkopfs beträgt nur wenige Millimeter und die Eindringtiefe der Kontaktnadeln des Messkopfes in die Kontaktflächen auf den Wafern nur wenige Mikrometer. Daher ist auch der Abstand zwischen Messkarte und Wafer entsprechend gering. Somit sind an die Materialeigenschaften der Abschirmplatte, die zwischen Messkarte und Wafer angeordnet ist, große Anforderungen zu stellen. Ein Vorteil dieser Abschirmplatte besteht in der Vermeidung der direkten Bestrahlung der Messkarte mit elektromagnetischer Strahlung von der Oberfläche des Wafers oder den zu messenden Schaltkreisen. Hierdurch wird in der Messkarte ein wesentlich geringerer Stress erzeugt und die Standzeit der Messkarte und der Kontaktnadeln erhöht. Ein weiterer Vorteil der Abschirmplatte liegt darin, dass diese lösbar an der Vorrichtung zum Heissproben befestigt ist. Falls beispielsweise ein Testkopf mit Kontaktnadeln oder eine Messkarte zum Proben bestimmter integrierter Halbleiterschaltkreise gegen eine andere ausgetauscht werden soll, da eine andere Produktserie von Schaltkreisen getestet werden soll, können sowohl Abschirmplatte als auch die anderen Bauteile schnell ausgewechselt werden, da sie leicht zugänglich sind und keine Schrauben oder sonstige mechanische Verbindungen gelöst werden müssen. Dies ist besonders bei hohen Wechseln in der Produktion und bei geringen Standzeiten der Kontaktnadeln von großer Bedeutung für die Wirtschaftlichkeit der Prüfvorrichtung.

In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Abschirmplatte zur Kontaktierung der Kontaktflächen der Halbleiterschaltkreise mittels der Kontaktnadeln eine Öffnung auf. Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, dass die Öffnung möglichst kreisrund sein und eine minimale Größe aufweisen soll, so dass sich der untenliegende Wafer durch die Spinne gerade noch kontaktieren lässt.

In einer anderen Weiterbildung lässt sich die Abschirmplatte besonders bevorzugt als Wärmeschutz einsetzten, um dadurch die Wärmestrahlung gegenüber der Messkarte abzuschirmen und die Messkarte und die Kontaktnadeln hinsichtlich der Verformungen aufgrund von Wärmeausdehnungen bei wechselnden Temperaturen zu schützen.

In einer Weiterbildung ist es vorteilhaft, die Abschirmplatte kraftschlüssig mit der Messkarte oder einem Rahmen der Prüfvorrichtung zu verbinden. Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, dass sich hierbei ein magnetischer Kraftschluss als vorteilhaft erweist, insbesondere wenn die Abschirmplatte mittels seitlicher Befestigungsmittel, beispielsweise in Form von Schienen fixiert wird. Hierbei lässt sich mittels der Stärke der seitlichen Schienen gleichfalls der Abstand der Abschirmplatte zur Messkarte bzw. zur Aufnahmevorrichtung einstellen. Des Weiteren lässt sich mittels der Schienen und mehrerer Magnete, die in einem Rahmen der Vorrichtung eingelassen sind, eine seitliche, entlang der Längsrichtung der Abschirmplatte vollflächige, kraftschlüssige Verbindung erreichen.

In einer anderen Weiterbildung hat sich es als vorteilhaft gezeigt, dass die auswechselbare Abschirmplatte einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der vorzugsweise kleiner gleich 11·10^–6 1/K ist, besitzt. Hierdurch wird ein Nachjustieren der Vorrichtung aufgrund zu hoher Verformungen der Abschirmplatte vermieden. Des Weiteren ist es vorteilhaft wenn die Abschirmplatte einen isotropen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Abschirmplatte zur Aussteifung und Stabilisierung eine aus der Oberfläche der Abschirmplatte hervorstehende Rippenstruktur aufweist, die bevorzugt auf der der Messkarte zugewandten Oberfläche angeordnet ist. Des Weiteren zeigten andere Untersuchungen der Anmelderin, dass es vorteilhaft ist, zwischen der auswechselbaren Abschirmplatte und der Messkarte einen Windkanal für ein Kühlmittel vor zu sehen. Hierbei wird zweckmäßiger Weise die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels mittels einer elektronischen Steuerung, vorzugsweise in Abhängigkeit der Temperatur, geregelt, so dass nicht während der gesamten Testzeit Kühlmittel zugeführt wird, sondern nur dann, wenn kritische Temperaturbereiche erreicht werden. Ferner wird das Kühlmittel bevorzugt mittels einer Düse unterhalb der Messkarte, d.h. im Zwischenraum der aus Abschirmplatte und Messkarte gebildet wird, eingebracht. Es zeigte sich, dass es besonders vorteilhaft ist, während des Heissprobens ein Kühlmittel, vorzugsweise ein inertes Gas wie beispielsweise Stickstoff oder ein Edelgas, einzuleiten.

In einer Weiterbildung der Vorrichtung ist es vorgesehen, dass die Düsen unterhalb der Messkarte in gleichmäßigen Abständen angeordnet sind. Hierzu ist in Höhe der auswechselbaren Abschirmplatte eine Vorrichtung vorgesehen, die das Gas, das an zwei Einlassöffnungen in die Vorrichtung gelangt, auf mehrere Düsen gleicher Geometrie verteilt.

Hierbei lassen sich mittels Rippen auf der Abschirmplatte, die als Führungskanäle für das Kühlmittel ausgeformt werden, eine gezielte Zuführung des Kühlgases zu den thermisch am höchsten beanspruchten Stellen auf der Abschirmplatte erreichen.

In einer anderen Weiterbildung zeigte es sich als vorteilhaft, im Bereich der höchsten thermischen Beanspruchung der Abschirmplatte ein Temperaturmessfühler, vorzugsweise ein Platinelement anzuordnen und diesen mittels eines Messstifthalters mit der elektronischen Kühlmittelsteuerung zu verbinden. Sobald der Temperaturmessfühler an der thermisch am höchsten beanspruchten Stelle der auswechselbaren Abschirmplatte eine Temperatur misst, die einen kritischen Bereich erreicht, so dass Verformungen an der Abschirmplatte bzw. Schäden an Messkarte oder der Vorrichtung zu erwarten sind, setzt die Steuerung der Kühlmittelzufuhr ein. Das Kühlmittel kann dann mittels des als Windkanal ausgebildeten Bereichs, der sich aus dem Zwischenraum von Messkarte und Abschirmplatte bildet, zugeführt werden, wobei mittels der Rippen auf der Oberseite der Abschirmplatte das Kühlmittel bevorzugt zu den kritischen Temperaturzonen (Hotspots) geleitet wird.

Hierbei lässt sich die Abschirmplatte mittels des Messstifthalters, neben vorzugsweise seitlichen Befestigungsmittel, zusätzlich an der Vorrichtung fixieren. Um ein schnelles und einfaches Auswechseln der Abschirmplatte zu erreichen, weist der Messstifthalter in einer anderen Ausführungsform einen Magneten auf, der vorzugsweise schraubbar in den Messstifthalter eingelassen ist und insbesondere aus einer Kobaldsamariumlegierung besteht.

In einer anderen Weiterbildung weist die Abschirmplatte eine metallische Schicht, vorzugsweise aus anorganischen Metallen auf, die bevorzugt im infraroten Wellenlängenbereich einen besonders hohen Reflektionsgrad zeigen. Hierbei haben Untersuchungen der Anmelderin gezeigt, dass bereits eine Dicke dieser Schicht von wenigen μm ausreicht, um eine erhebliche Reflektion zu erreichen. Des Weiteren zeigte sich, dass durch die Reflektion gerade bei Wärmelasstwechsel des Wafers eine schnelleres Aufheizen und dadurch eine Verkürzung von Messzeiten an der Vorrichtung erreicht wurde.

Andere Untersuchungen der Anmelderin zeigten, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn die Abschirmplatte aus Glasgewebe, welches mit einem Silikonharz imprägniert ist, besteht. Hierbei sorgt eine nachträgliche Beschichtung mit Teflon zusätzlich für eine glatte Oberfläche. Die hierdurch insbesondere gegen Verunreinigungen sehr resistente Oberfläche ist besonders vorteilhaft für einen Einsatz der Vorrichtung unter Reinraumbedingungen.

Anhand der Figuren soll die Erfindung näher beschrieben werden.
1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum Heissproben von integrierten Schaltkreisen auf Wafern
2 einen Schnitt durch eine Messkarte und den Testkopf mit Kontaktnadeln
3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Einzelteile
4 zeigt eine Ansicht auf einen Messstifthalter und eine Messkarte
1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung 1 zum Heissproben von integrierten Schaltkreisen auf Wafern. Ein Wafer 2 mit den zu testenden integrierten Schaltkreisen liegt auf einem Hotchuck 3 auf. Der Hotchuck 3 ist eine Tragevorrichtung, die den Wafer 2 mittels einer Vakuumpumpe ansaugt, während des Prüfvorgangs fixiert und ihn auf die gewünschte Prüftemperatur erhitzt. Weiterhin kann der Hotchuck 3 in x-, y- und z- Richtung verschoben werden, so dass die einzelnen Bauelemente des Wafers 3 jeweils unterhalb eines Testkopfes 4 mit mehreren Kontaktnadeln 5 positioniert werden können. Der Testkopf 4 ist an der Unterseite einer Messkarte 6 befestigt. Auf der Messkarte 6 sind die Schaltungselemente angeordnet, mittels derer die Funktionsfähigkeit der integrierten Schaltkreise auf dem Wafer 2 überprüft werden kann.
Zum Schutz der Messkarte 6 und der übrigen Bauteile der gesamten Vorrichtung 1 ist zwischen Wafer 2 und Messkarte 6 eine erfindungsgemäße Abschirmplatte 7 vorgesehen. Zusätzlich sind an der Vorrichtung 1 Leitungen 20 angeordnet, durch die während des Prüfvorgangs ein gasförmiges Kühlmittel, vorzugsweise Stickstoff in einen Windkanal 21 zwischen Messkarte 6 und Abschirmplatte 7 eingeleitet wird.
In 2, die einen Querschnitt durch eine Messkarte 6 und den Testkopf 4 mit Kontaktnadeln 5 zeigt, wird deutlich, wie die Abschirmplatte 7 an der Vor richtung zum Heissproben 1 befestigt werden kann. In einem Rahmen 8 der Vorrichtung 1, an dem auch die Messkarte 6 befestigt ist, sind Magnete 9 eingelassen. Durch diese wird die Abschirmplatte 7, die auf ihrer der Messkarte 6 zugewandten Seite seitlich je eine metallische Schiene 9 aufweist, am Rahmen 8 fixiert. Hierdurch werden sehr kurze Auswechselzeiten gewährleistet, da die Abschirmplatte 7 jeweils mit einem Handgriff an der Vorrichtung 1 befestigt oder abgenommen werden kann. Die Messkarte 6 bleibt somit trotz des zusätzlichen Bauteils gut zugänglich.
Die Abschirmplatte 7 besteht aus Glasfasergewebe, das mit Silikonharz imprägniert ist und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 11·10^–6 1/K aufweist, der somit annähernd dem Wärmeausdehnungskoeffizienten von Stahl α = 12·10^–6 1/K entspricht. Bei Wärmebelastung und der damit verbundenen Dehnung kommt es daher nicht zu Spannungen zwischen den Schienen 10 und der Abschirmplatte 7.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Einzelteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Im Vordergrund ist die Tragevorrichtung 3 für den Wafer 2 sichtbar. Darüber ist die Abschirmplatte 7 angeordnet, die an beiden Seiten eine metallische Schiene 10 besitzt. In der Mitte der Abschirmplatte 7 ist eine Öffnung 11 für den Testkopf mit den Kontaktnadeln, die in dieser Figur jedoch nicht dargestellt sind, vorgesehen.
Bei den Funktionskontrollen hat sich gezeigt, dass sich vor allem hinter der Öffnung 11 an der Abschirmplatte 7 Bereiche mit besonders hohen Temperaturen, so genannte Hotspots, bilden. Um solche Hotspots zu vermeiden, die ja auch die Bereiche höchster Temperaturbelastung an der Messkarte 6 widerspiegeln, wird die Abschirmplatte 7 so ausgeführt, dass ein Windkanal 21 zwischen Messkarte 6 und Abschirmplatte 7 entsteht.
Dazu an der der Messkarte zugewandten Seite der Abschirmplatte 7 Rippen 12 angeordnet, die ein gasförmiges Kühlmittel, vorzugsweise Stickstoff, derart kanalisieren, dass dieses bevorzugt in den Bereich der höchsten thermischen Beanspruchung gelangt.
Die Rippen 12 sind daher in unterschiedlichen Längen, unterschiedlicher Ausrichtung und Stärke vorgesehen. Diese dienen aufgrund der Materialverstärkung der Abschirmplatte 7 gleichzeitig zu deren Aussteifung und Stabilisierung. Sie sorgen dafür, dass sich die Abschirmplatte 7 unter Wärmeeinwirkung nicht durchbiegt, was aufgrund der geringen Abstände zwischen Messkarte und Wafer Schäden an den Halbleiterschaltkreisen verursachen könnte.
Um Verwirbelungen des Kühlmittels im Bereich des Testkopfes oder der Kontaktnadeln zu vermeiden, die zu Störungen der Prüfvorgänge führen könnten, soll das Kühlmittel im Windkanal 21 möglichst laminar strömen. Hierzu wird das Kühlmittel über zwei Einlassöffnungen 13 einer Vorrichtung 14 zugeführt, die das Kühlmittel auf mehrere parallel zueinander angeordnete Auslassdüsen 15 verteilt. Die Vorrichtung 14 mit den Auslassdüsen 15 ist derart angeordnet, dass sie das Kühlmittel genau in den Zwischenraum zwischen zwei Rippen 12 und in die Mitte zwischen Messkarte 6 und Abschirmplatte 7 einleitet.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist im Bereich der höchsten thermischen Beanspruchung ein Temperaturmessfühler 16 vorgesehen. Der Temperaturmessfühler 16, der im vorliegenden Beispiel aus einem Platinelement besteht, ist mittels eines Messstifthalters 17 mit einer elektronischen Steuerung (nicht dargestellt) verbunden, die bei Erreichen kritischer Temperaturen im Hotspot-Bereich, die Zufuhr des Kühlmittels steuert.
Der Messstifthalter 17 ist dabei so ausgebildet, dass er mit einem schraubbaren Magneten 18 an dem Temperaturmessfühler 16 befestigt ist, somit die Verbindung von Kontaktflächen 19 am Temperaturmessfühler und Kontaktflächen 20 am Messstifthalter 17 gewährleistet.
In 4, die eine Ansicht von vorne auf die Vorrichtung 1 zeigt, wird deutlich, wie der Messstifthalter 17 an einem weiteren Rahmen 19 der Vorrichtung 1 befestigt ist, die Verbindung zur elektronischen Steuerung für die Kühlmittelzufuhr herstellt und dabei gleichzeitig als zusätzliche Fixierung der Abschirmplatte 7 dient.

Claims

Vorrichtung zum Heissproben von integrierten Halbleiterschaltkreisen auf Wafern (1) umfassend • eine Tragevorrichtung (3) zur Aufnahme des Wafers (2) • eine Messkarte (6) mit elektronischen Schaltungsanlagen zur Funktionskontrolle der auf den Wafern (2) angeordneten integrierten Halbleiterschaltkreisen • einen mit der Messkarte (6) verbundenen Testkopf (4) mit Kontaktnadeln (5), der einen elektrischen Kontakt zwischen der Messkarte (6) und den integrierten Halbleiterschaltkreisen herstellt, dadurch gekennzeichnet, dass • zwischen Messkarte (6) und Wafer (2) eine lösbare und kühlbare Abschirmplatte (7) vorgesehen ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmplatte (7) zur Kontaktierung der Kontaktflächen der Halbleiterschaltkreise mittels der Kontaktnadeln (5) eine Öffnung (11) aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmplatte (7) als Wärmeschutz vorgesehen ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmplatte (7) mit der Messkarte (6) oder einem Rahmen der Vorrichtung zum Heissproben (1.) kraftschlüssig, insbesondere mittels magnetischen Kraftschlusses, verbunden ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmplatte (7) seitliche Befestigungsmittel (10), insbesondere Schienen, aufweist und mittels der seitlichen Befestigungsmittel der Abstand von der Abschirmplatte (7) zur Messkarte (6) festgelegt wird.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auswechselbare Abschirmplatte (7) einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizient besitzt, der vorzugsweise kleiner gleich 11·10^–6 1/K ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmplatte (7) einen isotropen Wärmeausdehnungskoeffizient aufweist.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmplatte (7) zur Aussteifung und Stabilisierung der Abschirmplatte (7) eine aus der Oberfläche der Abschirmplatte (7) hervorstehende Rippenstruktur (12) aufweist.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der lösbaren Abschirmplatte (7) und der Messkarte (6) ein Windkanal (21) für ein Kühlmittel vorgesehen ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels mittels einer elektronischen Steuerung, vorzugsweise in Abhängigkeit der Temperatur, geregelt ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9 oder Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Messkarte (6) wenigstens eine Düse (15) zum Einbringen des Kühlmittels angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen unterhalb der Messkarte in gleichmäßigen Abständen angeordnet sind.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur gezielten Zuführung des Kühlmittels zu den thermisch am höchsten beanspruchten Stellen an der Abschirmplatte (7) Rippen (12) vorgesehen sind, die Führungskanäle für das Kühlmittel bilden.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der höchsten thermischen Beanspruchung der Abschirmplatte (7) ein Temperaturmessfühler (16) vorzugsweise ein Platinelement angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturmessfühler (16) mittels eines Messstifthalters (17) mit der elektronischen Kühlmittelsteuerung verbunden ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmplatte (7) mittels des Messstifthalters (17) an einem Rahmen der Vorrichtung (1) fixiert ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Messstifthalter (17) zur Fixierung der Abschirmplatte (7) einen Magneten (18) aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (18) aus einer Kobaldsamariumlegierung besteht und schraubbar in der Messstifthalterung angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmplatte (7) eine metallische Schicht aufweist, die im infraroten Wellenlängenbereich einen besonders hohen Reflektionsgrad aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der metallischen Schicht wenigstens 1 μm beträgt.