DE20013480U1 - Halbleiterprüfvorrichtung - Google Patents

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Halbleiterprüfvorrichtung zum Kontaktieren von auf Wafern befindlichen Halbleiterbauteilen mittels Prüfspitzen aufweisenden Sondenköpfen.

Halbleiterbauteile werden in der Regel aus scheibenförmigen Wafermaterial dadurch hergestellt, daß durch eine Abfolge von halbleitertechnischen Fertigungsprozessen, beispielsweise Aufbringen oder Strukturieren von Schichten, auf einem einzigen Wafer gleichzeitig eine Vielzahl von Bausteinen gefertigt wird. Anschließend werden in einer sogenannten „Vereinzelung" durch Brechen oder Sägen des Wafers die einzelnen Siliziumbausteine gewonnen. Während der Produktion muß aber bereits vor dem „Vereinzeln" eine Überprüfung der Bausteine in den verschiedenen Stufen der Herstellung erfolgen. Zu dieser Überprüfung der einzelnen Bausteine eines Wafers werden Halbleiterprüfvorrichtungen der erwähnten Art verwendet, die auch als Prober bezeichnet werden. Sie weisen üblicherweise sogenannte Sondenköpfe auf, die an einem vorragenden Arm Nadeln tragen, über die von oben elektrische Kontakte zu den auf dem Wafer befindlichen Halbleiterbauteilen hergestellt werden können, um eine Überprüfung zu ermöglichen.

Bekannte Halbleiterprüfvorrichtungen weisen in der Regel eine Bodenplatte und eine darüber befindliche Brücke auf, die oberhalb eines zu überprüfenden Wafers liegt. Von dieser Brücke ragen die mit den Nadeln versehenen Arme der Sondenköpfe nach unten. Durch ein Aufsetzen der Nadel auf den Wafer kann man den gewünschten Kontakt herstellen. Zur optischen Überwachung der richtigen Lage der Nadeln ist meist ein Mikroskop vorgesehen. Um alle oder einen Teil der auf einem Wafer befindlichen Halbleiterbauteile zu kontaktieren, muß man die Nadelspitzen und den Wafer relativ zueinander verfahren, wozu in der Regel eine x/y-Verstellvorrichtung für den Wafer vorgesehen ist. Da während dieser Relativbewegung ein gewisser Abstand zwischen Nadeln und Waferoberfläche eingehalten werden muß, um eine Beschädigung der auf dem Wafer befindlichen Bauteile zu vermeiden, ist in der Regel auch eine sogenannte z-Achsen-Verstellvorrichtung vorge-

sehen, mit der der Wafer auf die Nadeln zu bzw. von diesen wegbewegt werden kann.

Da aufgrund des Waferdurchmessers, der 10 Zoll und mehr betragen kann, die Arme der Sondenköpfe, an deren Spitze sich die Nadeln befinden, eine beträchtliehe Länge aufweisen können, sind an die mechanische Stabilität des Systems, insbesondere an die Erschütterungsfreiheit, große Anforderungen zu stellen. Es ist deshalb üblich, die Bodenplatte sowie die darüber befindliche Brücke aus einem hochfesten Material hoher Dichte, z.B. aus Granit, herzustellen, um die Resonanzfrequenz des mechanischen Aufbaus möglichst gering zu halten.

&iacgr;&ogr; Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Halbleiterprüfvorrichtung

der beschriebenen Art so fortzubilden, daß eine besonders hohe Stabilität erreicht ist. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Konzept verwendet also nicht nur für die Bodenplatte und die die Sondenköpfe tragende Brücke Granit, sondern stellt die Brücke auch auf senkrecht zur Bodenplatte stehende Granitplatten, die die plattenförmige Brücke als Säulen tragen. Dadurch ist zum einen die Stabilität erhöht, da die Verwendung von Granit für die Säulen zu einer extrem stabilen und verwindungssteifen Struktur führt, sondern zugleich ist auch die Masse des Gesamtaufbaus vergrößert, wodurch die Resonanzfrequenz der gesamten Struktur weiter abgesenkt ist. Als Ergebnis ergibt sich eine weiter verminderte Schwingungsanfälligkeit der Arme der Sondenköpfe, was insbesondere unter dem Gesichtspunkt aus Fertigungsökonomiegründen steigender Waferdurchmesser vorteilhaft ist.

Die Zahl und Anordnung der als Säulen eingesetzten Granitplatten kann prinzipiell frei gewählt werden. So ist es beispielsweise denkbar, sämtliche Seiten sowie die hintere Randkante der Brückenplatte auf Granitplatten zu stellen, so daß diese die Form eines „U" bilden. Diese Konstruktion erreicht besonders hohe Stabilität. Möchte man das Gewicht allerdings in gewissen Grenzen halten, beispielsweise um die Halbleiterprüfvorrichtung noch auf üblichen Labortischen lagern zu können oder eine manuelle Transportierbarkeit zu ermöglichen, kann man die Granitplatten auch nur teilweise an den oben erwähnten Seiten- und Rückseitenkanten vorsehen. Weiter ist es zur Gewichtsverminderung auch möglich, in den Granitplat-

ten Ausnehmungen vorzusehen. Letztlich wird man die Granitplatten gerade so groß machen, wie es das angestrebte Maximalgewicht erlaubt.

Die Dicke des verwendeten Plattenmaterials kann für die Bodenplatte, die als Säulen verwendeten Platten und die Brücke innerhalb der gewünschten Stabilitätsgrenzen weitgehend beliebig gewählt werden. Als besonders vorteilhaft hinsichtlich Stabilität und Gewicht hat es sich jedoch gezeigt, wenn die Bodenplatte dicker als die Granitplatten der Säulen und diese wiederum dicker als die Brücke sind. Besonders zu bevorzugen ist eine Dickenverteilung von 50 : 40 : 20.

Einen besonders schwingungsarmen Aufbau erhält man, wenn die Halbleiterprüfvorrichtung durch schwingungsentkoppelnde Elemente von der sie tragenden Unterlage getrennt werden. Hier ist prinzipiell jede bekannte Schwingungsentkopplung denkbar, besonders bevorzugt sind aus Kostengründen Elastomerfuße, auf denen die Bodenplatte ruht.

Für besonders verläßliche Meßergebnisse sollte die Halbleiterprüfvorrichtung bzw. die Ebene, in der sich die Waferoberfläche befindet, genau horizontal waagrecht ausgerichtet sein. Besonders einfach läßt sich dies gewährleisten, wenn die Halbleiterprüfvorrichtung bereits bei der Aufstellung waagrecht ausgerichtet wird, was besonders bequem durch höhenverstellbare Füße für die Bodenplatte erreicht werden kann.

Zur Durchführung einer Messung müssen an Sondenköpfen angebrachte Nadeln auf die Oberfläche des Wafers aufgesetzt werden, wobei hier vorzugsweise eine bestimmte Kraft nicht überschritten werden sollte, mit der die Nadel auf die Waferoberfläche drückt. Ansonsten kann es zu Beschädigungen des kontaktierten Halbleiterbauteils kommen. In einer Weiterbildung der Erfindung ist es deshalb vorgesehen, die auf der Bodenplatte befindliche Waferaufnahme, auf der der Wafer mit dem zu prüfenden Halbleiterbauteil liegt, in Richtung der z-Achse, d.h. senkrecht zur Waferoberfläche, verstellbar auszubilden.

Diese z-Achsenverstellung kann auf zwei prinzipiell verschiedene Arten erfolgen: linear, d.h. gleichmäßig verstellbar; oder zwischen zwei Endstellungen, einer unteren (Ruhe-) Stellung und einer oberen (Meß-)Stellung. Eine lineare Verstellung kann beispielsweise durch einen manuell mittels Mikrometerschraube oder

automatisch betätigten Spindelantrieb erreicht werden. Eine Zweistufenverstellung kann beispielsweise durch einen druckluftbetätigbaren Nocken erreicht werden, bei dessen Betätigung der Wafer in die Meßstellung gehoben ist. Alternativ kann der druckluftbetätigte Nocken auch zum Absenken des Wafers verwendet werden. Über die Druckluft bzw. die Geschwindigkeit des Druckluft abb aus kann die Geschwindigkeit des Absenkens bzw. des Anhebens eingestellt werden, mit der bei Abschalten der Druckluft bzw. bei Einschalten der Druckluft die Bewegung erfolgt.

Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung erhält man, wenn die lineare Verstellung mittels Mikrometerschraube mit der Zweistufenverstellung kombiniert

&iacgr;&ogr; wird, da man dann an der Mikrometerschraube die genaue Lage der Meßstellung festlegen kann, in die bei Betätigung der Zweistufenverstellung geschaltet wird. Dies ermöglicht es, die Kraft, mit der die Nadel eines Sondenkopfes auf die Waferoberfläche drückt, besonders exakt einzustellen und gleichzeitig ein schnelles, reproduzierbares Schalten zwischen Ruhe- und Meßstellung durchführen zu können.

Zur Überprüfung mehrerer an verschiedenen Stellen auf der Waferoberfläche liegender Halbleiterbauteile muß man weiter die Nadeln in der Waferebene (im folgenden x/y-Ebene) verstellen können. Dies kann prinzipiell durch Verstellen der Sondenköpfe erreicht werden, besonders bevorzugt ist es jedoch, den Wafer selbst entlang der diese Ebene aufspannenden x/y-Achsen zu verschieben. Es ist deshalb in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, die Waferaufnahme, die den Wafer trägt, entlang der x/y-Achsen zu verstellen. Besonders einfach ist diese Verstellung, wenn die Waferoberfläche parallel zur Bodenplatte liegt, da dann die gesamte Waferaufnahme verschoben werden kann.

Diese Verstellung in der x/y-Ebene kann prinzipiell beliebig erfolgen, besonders bevorzugt ist es jedoch, in der Waferaufnahme einen x/y-Tisch vorzusehen, der für die x- und die y-Achse jeweils einen Linearantrieb mit Schienenführung aufweist, da dann über einfach elektrische Ansteuerung des Linearantriebs eine schnelle und präzise Überführung in eine neue Position erreicht werden kann.

Das in der Halbleiterfertigung verwendete Wafermatrial ist in der Regel sehr dünn; üblicherweise sind diese Scheiben nur wenige Zehntelmillimeter dick. Es ist deshalb aus Stabilitätsgründen zu bevorzugen, den zu messenden Wafer bzw. den

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die zu messenden Halbleiterbauteile aufweisenden Wafer auf einer Halterung zu lagern. Diese Halterung wird üblicherweise als Chuck bezeichnet. Für eine schnelle Durchführung von Messungen an mehreren Wafern, ist es ökonomisch, die Wafer auf Chucks bereits vorzubereiten und dann nur die Chucks in die Halbleiterprüfvorrichtung einzusetzen. Dies kann auch dann erforderlich sein, wenn für manche Wafer, beispielsweise doppelseitig beschichtete Wafer oder temperaturempfindliche Wafer, die gekühlt werden müssen, Spezialchucks nötig sind. Es ist deshalb zu bevorzugen, die Waferaufnahme zur Befestigung eines solchen Chucks geeignet auszubilden und eine entsprechende Chuckbefestigung vorzusehen. Besonders bevorzugt ist es dabei, der leichten Bedienbarkeit wegen, eine Schnellarretiervorrichtung einzusetzen, mit der ein Chuck schnell und sicher arretiert sowie einfach wieder gelöst und entnommen wieder kann. Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht deshalb vor, den Chuck oder eine an seiner Unterseite, d.h. an seiner dem Wafer abgewandten Seite befestigte Platte mit einer Ringnut zu versehen, die an ihrer radial äußeren Kante eine Hinterschneidung, aufweist und eine entsprechende Chuckhalterung an der Waferaufnahme anzuordnen, die mittels Klemmstücken in die Hinterschneidung eingreifen kann, um für eine Arretierung des Chucks zu sorgen. Wieviele Klemmstücke dabei verwendet werden, ist unwichtig, besonders bevorzugt sind aber der einfachen Herstellbarkeit halber zwei Klemmstücke, die auf einer entsprechend manuell betätigbaren Spindel sitzen.

Eine solche Schnellbefestigungsvorrichtung ermöglicht einen schnellen und bequemen Austausch von Chucks, so daß man in der Produktion zur Überprüfung mittels der Halbleiterprüfvorrichtung nur einen geringen Zeitverlust hinnehmen muß.

Die Sondenköpfe, welche die die Waferoberfläche kontaktierenden Nadeln tragen, müssen auf der Brücke fest verankert werden, wobei eine lösbare Verbindung unter dem Gesichtspunkt der universellen Einsetzbarkeit der Halbleiterprüfvorrichtung zu bevorzugen ist. Hierbei ist insbesondere an zwei Befestigungsmöglichkeiten zu denken: durch Unterdruck und mittels Magnetkraft.Für die erste Befestgungsart ist es zu bevorzugen, den Granit der Brücke an der Oberseite zumindest in einem die Einbuchtung umgebenden Streifen so plan zu schleifen, daß Saug-

näpfe von Probenköpfen für eine sichere Arretierung der Probenköpfe sorgen können. Möchte man eine Halterung mittels Magnetkraft, sollte die Oberseite der Brükke zumindest in einem die Einbuchtung umgebenden Streifen eine ferromagnetische Metallplatte tragen, so daß an den Sondenköpfen befestigte Magnete entsprechend wirken können.

Der für die verwendeten Granitbauteile verwendete Granittyp ist prinzipiell frei wählbar, besonders bevorzugt ist jedoch aufgrund der Stabilität und der guten Bearbeitbarkeit die Art impala nera.

Um eine Anpaßbarkeit der Halbleiterprüfvorrichtung an verschiedene Waferaufnahmen zu gewährleisten bzw. bei der Fertigung mit wenigen verschiedenen Teilen eine maximale Flexibilität für die jeweilige Anwendung zu erreichen, ist es zu bevorzugen, eine Vertikalverstellung des Abstandes zwischen Bodenplatte und Brücke vorzusehen. Besonders zweckmäßig ist es dabei, Distanzstücke zwischen den Granitplatten und der Brücke oder zwischen den Granitplatten und der Bodenplatte vorzusehen, die man nötigenfalls einsetzen kann, um einen gewünschten Abstand einzustellen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Halbleiteiprüfvorrichtung, allerdings ohne Waferaufnahme und optischen Einrichtungen,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Halbleiterprüfvorrichtung der Fig. 1 entlang der Linie A-A, jedoch mit Waferaufnahme und Mikroskop träger, Fig. 3 eine Draufsicht der Halbleiterprüfvorrichtung der Fig. 1 von vorne, jedoch wiederum mit Waferaufnahme und Mikroskopträger, Fig. 4 eine Draufsicht der Halbleiterprüfvorrichtung der Fig. 3 von oben, Fig. 5 eine vereinfachte Darstellung eines Sondenkopfes, Fig. 6 eine vereinfachte Darstellung der x/y-Verstellvorrichtung für die Waferaufnahme,

Fig. 7 eine Draufsicht auf den Chuckhalter der Halbleiterprüfvorrichtung der Fig. 2,

Fig. 8 eine Schnittdarstellung durch den Chuckhalter der Fig. 7 entlang der Linie B-B und
Fig. 9 eine schematische Darstellung der z-Achsenverstellvorrichtung.

In Fig. 1 ist das Grundgerüst eines Probers 1 schematisch dargestellt. Es handelt sich dabei um eine Bodenplatte 2, die in der Mitte eine Öffnung 8 hat, durch die Druckluft und elektrische Anschlüsse herangeführt werden können. Auf der Bodenplatte 2 stehen seitlich zwei Stützplatten 4 und 5 sowie an der Rückseite eine (aufgrund der perspektivischen Darstellung nicht erkennbare) Stützplatte 6. Auf den Stützplatten 4, 5, 6 ruht eine Brücke 3, die an ihrer Vorderseite eine Einbuchtung 7 aufweist. Die Bodenplatte 2 ist 50 mm dick, die Stützplatten 4, 5, 6 sind 40 mm dick, die Brücke 3 ist 25 mm dick. Sie bestehen jeweils aus Granit der Art impala nera. Auf der Bodenplatte 2 befindet sich, wie nachfolgend noch erläutert werden wird, eine Waferaufnahme, die einen Wafer mit den zu prüfenden Halbleiterbauteilen, beispielsweise als Zwischenprodukt während einer Produktion, trägt. Der Wafer kommt dabei genau unter der Einbuchtung 7 zu liegen. Auf der Brücke 3 können Sondenköpfe, die anhand von Fig. 5 noch erläutert werden, befestigt werden, die den nahe unter der Einbuchtung 7 befindlichen Wafer zum Überprüfen kontaktieren. Auf der Brücke 3 ist weiter ein optisches Mikroskop angebracht, das nachfolgend noch beschrieben wird.

Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A der Fig. 1, wobei hier die bereits erwähnte Waferaufnahme 9 und eine noch zu beschreibende Mikroskophalterung 16 eingezeichnet sind. Wie in Fig. 2 zu sehen ist, ruht die Bodenplatte 2 auf Elastomerfüßen 10, die jeweils über eine Schraube höhenverstellbar sind. Über der Öffnung 8 befindet sich die Waferaufnahme 9. Diese weist einen x/y-Tisch 11 auf, der durch die Öffnung 8 elektrisch und mit Druckluft versorgt wird. Auf dem x/y-Tisch, der noch anhand der Fig. 6 beschrieben wird, befindet sich eine z-Achsenverstellvorrichtung 12, die über eine Mikrometerschraube 13 betätigt wird und eine Verstellung senkrecht zur Bodenplatte 2 ermöglicht. Die z-Achsenverstellvorrichtung 12 ist über den x/y-Tisch in der senkrecht zur z-Achse liegenden x/y-

Ebene verstellbar und trägt eine Chuckhalterung 15, auf die noch anhand der Fig. 7 und 8 eingegangen wird. Die Chuckhalterung 15 lagert einen Chuck, auf dem sich der Wafer befindet. Er liegt genau in der Einbuchtung 7.

Auf der Brücke 3 befindet sich eine Mikroskophalterung 16, die ebenfalls einen x/y-Mikroskoptisch und eine daran befestigte Montageplatte für ein optisches Mikroskop oder eine Videokamera aufweist. Dieses (der besseren Übersichtlichkeit nicht in Fig. 2 eingezeichnete) Mikroskop dient zur optischen Überprüfung und Kontrolle der Messung.

In Fig. 3 ist der Prober 1 noch einmal in Draufsicht von vorne zu sehen. Hier ist zusätzlich noch zu erkennen, daß die Chuckhalterung der Waferaufhahme 9 über einen Spindelgriff 14 betätigt wird. Außerdem sind die drei Stützplatten 4, 5 und 6, links, rechts bzw. an der Hinterkante der Bodenplatte 2 gut zu sehen. Auf der Brükke 3 befindet sich in der Ausführungsform der Fig. 3 die Einbuchtung 7 umgebend eine Metallplatte 20, auf der über Magnetkräfte die Sondenköpfe befestigbar sind.

Ein beispielhafter Sondenkopf 45 ist in Fig. 5 dargestellt. Er hat einen Magnetfuß 49, der über eine (nicht dargestellte) Absenkvorrichtung den Sondenkopf 45 auf der Metallplatte 20 fixieren kann. Über drei Mikrometerschrauben, eine z-Mikrometerschraube 46, eine x-Mikrometerschraube 47 und eine y-Mikrometerschraube 48 ist der vom Sondenkopf 45 getragene Arm 50, an dessen Spitze eine Kontaktnadel 51 befestigt ist, entlang dreier, senkrechter Achsen verstellbar. Die Kontaktnadel 51 ist über (nicht dargestellte) elektrische Steckkontakte am Sondenkopf 45 elektrisch anschließbar, so daß über die Nadel 51 ein elektrischer Abgriff auf einer Waferoberfläche möglich ist.

Die Metallplatte 20, auf der der Magnetfuß 49 des Sondenkopfes 45 verankert werden kann, ist in Fig. 4, die eine Draufsicht des Probers 1 von oben zeigt, gut zu erkennen. Fig. 4 zeigt den Prober 1 ohne eingesetzten Chuck, so daß der Chuckhalter 24 zu sehen ist. Er weist einen Rahmen 19 auf, auf den der Chuck gelegt und an dem er dann über Drehen des Spindelgriffs 14 arretiert wird. Dies ist genauer in Fig. 7 gezeigt, die hier jedoch den Rahmen 19 in einer anderen Ausgestaltung als Ring zeigt. Fig. 8 zeigt eine Schnittdarstellung der Fig. 7 entlang der Linie B-B. Eine Drehung des Spindelgriffs 14 verschiebt über ein Spindelgetriebe 23, 26 zwei

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Klemmstücke 22, die jeweils mit Vorsprüngen 25 an ihrer Oberseite versehen sind. Die vom Spindelgriff 14 betätigte Spindel ist im Rahmen 19 in einem Spindellager 29 gelagert und dort über eine Madenschraube 27, die in eine Ringnut der Spindel eingreift, fixiert, so daß eine Drehung des über eine Madenschraube 28 mit der Spindel drehfest verbundenen Spindelgriffs 14 die Spindel und damit die Spindelgetriebe 23, 26 in Drehung versetzt. Diese Drehung verschiebt die Klemmstücke 22 im Rahmen 19 nach innen oder außen.

Legt man einen Chuck 32, der in Fig. 8 gestrichelt eingezeichnet ist, auf die Chuckhalterung, so sorgt ein Deckel 30 über dem Spindellager 29, der in eine entsprechende Ausnehmung 34 des Chucks 32 greift, für die entsprechende Zentrierung des Chucks 32 auf dem Chuckhalter. Durch geeignete Drehung des Spindelgriffs 14 werden die Klemmstücke 22 mit ihren Vorsprüngen 25 in entsprechend ausgebildete Hinterschneidungen 33 des Chucks 30 eingerückt, wodurch der Chuck 32 arretiert ist.

Anstelle eines mit einer entsprechenden Ausnehmung 34 und Hinterschneidungen 33 versehenen Chucks kann auch eine derart gestaltete Grundplatte verwendet werden, die unter einem Chuck befestigt wird.

Zum Überprüfen eines auf einem Wafer befindlichen Halbleiterbauteils müssen in der Regel mehrere Kontakte gelegt werden; man verwendet so viele Sondenköpfe 45 wie Kontakte nötig sind. Auf jeden Kontaktpunkt wird durch geeignete Einstellung des Sondenkopfes 45 über dessen Mikrometerschrauben 46 bis 48 eine Nadel 51 gesetzt. Um nun mehrere Halbleiterbauteile nacheinander kontaktieren zu können, ist die Waferaufnahme mit der schon erwähnten z-Achsenverstellvorrichtung 12 und dem x/y-Tisch 11 versehen.

Der x/y-Tisch 11 ist in Fig. 6 schematisch dargestellt. Er besteht aus einer Unterplatte 35, die zwei y-Führungsschienen 39 an ihrer Oberseite trägt. Auf diesen Führungsschienen ruht eine Mittelplatte 36, auf deren Oberseite wiederum senkrecht zu den y-Führungsschienen liegende x-Führungsschienen 38 angeordnet sind. Auf diesen x-Führungsschienen ruht eine Deckplatte 37. Auf der Unterplatte 35 ist in einer entsprechenden Ausbuchtung oder Ausnehmung ein y-Achsensekundärteil 41 eines Linearantriebes angeordnet. Dabei handelt es sich um entsprechend ausge-

bildete Magnetspulen, die mit entsprechenden Magnetspulen eines y-Achsenprimärteils 40 zusammenwirken, das auf oder in der Mittelplatte 36 über dem y-Achsensekundärteil 41 liegt. Das y-Achsenprimärteil 40 und das y-Achsensekundärteil 41 ermöglichen eine Verstellung der Mittelplatte 36 gegenüber der Unterplatte 35 in y-Richtung. Ebenso ist ein x-Achsenprimärteil 42 an der Deckplatte 37 und ein x-Achsensekundärteil 43 an der Mittelplatte 36 befestigt, um eine x-Achsenverstellung entlang der x-Führungsschiene 38 zu ermöglichen.

Deckplatte 37, Mittelplatte 36 und Unterplatte 35 haben weiter eine Öffnung 44, durch die Druckluftzufuhr zur auf der Deckplatte 37 angeordneten z-Achsenver-Stellvorrichtung 12 geführt wird.

Diese z-Achsenverstellvorrichtung 12 ist in Fig. 8 gezeigt und besteht zum einen aus der Mikrometerschraube 13, mittels der über eine Spindel eine lineare Verstellung der an Führungsstangen 52 geführten Stützplatte 21 in z-Richrung, d.h. senkrecht zur Waferoberfläche möglich ist. Darüber hinaus ist ein Nocken 53 vorgesehen, der die Stützplatte 21, auf der die Chuckhaltemng 15 sitzt, gegenüber der mittels der Mikrometerschraube 13 eingestellten Lage um ein vorbestimmtes Maß weiter anhebt. Der Nocken wird von einem Druckluftantrieb 54 betätigt, wobei der Druckauf- bzw. -abbau nach Ein- bzw. Abschalten der Druckluftversorgung so eingestellt ist, daß sich die Stützplatte 21 samt der darauf befindlichen Chuckhalterung 15 und mithin der Wafer mit einer vorbestimmten Sinkgeschwindigkeit absenkt. Diese Konstruktion ermöglicht es, über die Mikrometerschraube 13 die z-Lage der Waferebene in der Meßstellung, d.h. wenn der Nocken 53 betätigt ist, genau einzustellen. Schaltet man die Druckluft für den Nocken 53 ab, so sinkt der Wafer um das vorbestimmte, durch die Nockengeometrie festgelegte Höhenmaß nach unten in die Ruhestellung, in der ein vorbestimmter Abstand zwischen den Spitzen 51 und der Waferoberfläche gegeben ist, der eine sichere Verstellung in x/y-Richtung mittels des x/y-Tisches ohne Beschädigung der Waferoberfläche ermöglicht.

In einer alternativen Ausgestaltung kann die Stützplatte 21 über Federn nach oben bis auf einen von der Mikrometerschraube vorgegebenen Anschlag gedrückt sein, und der Nocken 53 sorgt für ein Absenken der Stützplatte 21. Dies ermöglicht es, über die Härte der nach oben beaufschlagenden Feder und die Geschwindigkeit

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des Druckabbaus bei Abschalten der Druckluft die Geschwindigkeit, mit der sich die Stützplatte 21 und mithin die Waferoberfläche auf die Nadeln 51 hinbewegt, einzustellen. Somit kann dafür gesorgt werden, daß sich die Waferoberfläche langsam auf die Nadeln 51 hin anhebt, so daß ein sanftes Aufsetzen der Nadeln 51 erreicht werden kann.

Alternativ kann man auf den Nocken 53 und dessen Druckluftantrieb 54 verzichten und statt der Mikrometerschraube 13 eine motorische Betätigung der Spindel der z-Achsenverstellvorrichtung verwenden. An der Spindel ist dann ein Winkelmeßaufnehmer angebracht, dessen Signale dem z-Achsenverstellweg eindeutig zugeordnet sind.

Bezugszeichenliste

1	Prober	32 Chuck
2	Bodenplatte	33 Hinterschneidung
3	Brücke	34 Ausnehmung
4,5,6	Stützplatten	35 Musterplatte
7	Einbuchtung	36 Mittelplatte
8	Öffnung	37 Deckplatte
9	Waferaufnahme	38 x-Führungsschiene
10	Elastomerfuße	39 y-Führungsschiene
11	x/y-Tisch	40 y-Achsen-Primärteil
12	z-Achsenverstellvorrichtung	41 y-Achsen-Sekundärteil
13	Mikrometerschraube	42 x-Achsen-Primärteil
14	Spindelgriff	43 x-Achsen-Sekundärteil
15	Chuckhalterung	44 Öffnung
16	Mikroskophalterung	45 Sondenkopf
17	Montageplatte	46 z-Mikrometerschraube
18	x/y-Mikroskoptisch	47 x-Mikrometerschraube
19	Rahmen	48 y-Mikrometerschraube
20	Metallplatte	49 Magnetfuß
21	Stützplatte	50 Arm
22	Klemmstücke	51 Kontaktnadel
24	Chuckhalter	52 Führungsstangen
25	Vorsprung	53 Nocken
23,26	Spindelgetriebe	54 Druckluftantrieb
27,28	Madenschraube
29	Spindellager
30	Deckel
31	Schraube

Claims (13)

1. Halbleiterprüfvorrichtung zum Kontaktieren von auf Wafern befindlichen Halbleiterbauteilen mittels Prüfspitzen aufweisenden Sondenköpfen, mit

- einer Bodenplatte (2) aus Granit,

- einer darauf befindlichen, gegenüber der Bodenplatte verstellbaren Waferaufnahme (9),

- einer über der Bodenplatte (2) liegenden plattenförmigen Brücke (3) aus Granit, die an einem Ende eine Einbuchtung (7) aufweist, nahe der sich die Waferaufnahme (9) befindet,

und die auf Säulen ruht, welche als senkrecht auf der Bodenplatte (2) stehende Granitplatten (4, 5, 6) ausgebildet sind.

2. Halbleiterprüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Waferaufnahme (9) entlang zweier im wesentlichen parallel zur Bodenplatte (2) liegender x/y-Achsen und entlang einer im wesentlichen senkrecht zur Bodenplatte (2) liegenden z-Achse verstellbar ist.

3. Halbleiterprüfvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (2) gleich dick oder dicker als die Granitplatten (4, 5, 6) der Säulen ist und diese dicker als die Brücke (3) ist/sind.

4. Halbleiterprüfvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Waferaufnahme (9) zur x/y-Achsenverstellung einen Linearantrieb mit Schienenführung aufweist.

5. Halbleiterprüfvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (2) auf vorzugsweise höhenverstellbaren Elastomerfüßen (10) ruht.

6. Halbleiterprüfvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Waferaufnahme (9) zur Befestigung eines einen Wafer tragenden Chucks ausgebildet ist, wobei

- der Chuck oder eine zu seiner Unterseite befestigte Trägerplatte (32) an der Unterseite eine Ringnut (33) hat, die an ihrer radial äußeren Kante eine Hinterschneidung aufweist, und

- an der Waferaufnahme (9) eine Chuckhalterung (15) befestigt ist, die zwei über eine Spindel (23) verstellbare Klemmstücke (22) trägt, welche in die Hinterschneidung klemmend einrückbar sind, um den Chuck oder die Trägerplatte (32) an der Chuckhalterung (15) zu arretieren.

7. Halbleiterprüfvorrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 2 und einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Waferaufnahme (9) eine vorzugsweise manuell über eine Mikrometerschraube (13) betätigbare z-Achsenverstellvorrichtung (12) aufweist.

8. Halbleiterprüfvorrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Waferaufnahme (9) entlang der z-Achse zwischen einer Ruhe- und einer darüber liegenden Meßstellung vorzugsweise mit einem druckluftbetätigbaren Nocken (53) verstellbar ist.

9. Halbleiterprüfvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Brücke (3) eine Mikroskophalterung (16) für ein Mikroskop befestigt ist, mit dem die Lage der Prüfspitzen auf einem auf der Waferaufnahme (9) befindlichen Wafer kontrolliert werden kann.

10. Halbleiterprüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 mit 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Granit der Brücke auf der Oberseite zumindest in einem die Einbuchtung (7) umgebenden Streifen plangeschliffen ist.

11. Halbleiterprüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 mit 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberseite der Brücke zumindest in einem die Einbuchtung (7) umgebenden Streifen eine ferromagnetische Metallplatte (20) befestigt ist.

12. Halbleiterprüfvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Granit von der Art impala nera ist.

13. Halbleiterprüfvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den senkrecht stehenden Granitplaten (4, 5, 6) und der darauf liegenden Brücke (3) Distanzstücke anordenbar sind, um den Abstand zwischen Bodenplatte (2) und Brücke (3) einstellen zu können.