DE602004010116T2

DE602004010116T2 - Verfahren und vorrichtung zum testen elektrischer eigenschaften eines zu prüfenden objekts

Info

Publication number: DE602004010116T2
Application number: DE602004010116T
Authority: DE
Inventors: Tadatomo Suga; Toshihiro Itoh; Shigekazu Komatsu; Kenichi Kataoka
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2003-06-09
Filing date: 2004-06-08
Publication date: 2008-09-11
Anticipated expiration: 2024-06-09
Also published as: CN1809757A; US20070063725A1; US20060145716A1; EP1637893A1; DE602004017655D1; JP4387125B2; EP1788401A1; EP1637893B1; JP2005005331A; US20080174325A1; ATE378607T1; KR100810550B1; CN100442068C; DE602004010116D1; KR20060119719A; US7688088B2; US7262613B2; EP1637893A4; EP1788401B1; ATE413605T1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Untersuchungsverfahren und eine Untersuchungsvorrichtung zum Untersuchen der elektrischen Eigenschaften eines Untersuchungsobjekts. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Untersuchungsverfahren und eine Untersuchungsvorrichtung, die in der Lage sind, die elektrischen Eigenschaften eines Untersuchungsobjekts, wie zum Beispiel eines Bauelements (zum Beispiel eines Leistungstransistors), oder jedes Untersuchungsobjekts von mehreren Bauelementen, die auf einem einzelnen Substrat ausgebildet sind, zu untersuchen.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Bei der Untersuchung der elektrischen Eigenschaften eines Bauelements, wie zum Beispiel eines Leistungstransistors, werden ein hoher Strom und eine hohe Spannung angelegt. Für diesen Zweck ist es erforderlich, Sonden auf sichere Weise in Kontakt mit Elektroden des Bauelements zu bringen. Im Fall eines Bauelements, wie zum Beispiel eines Leistungstransistors, wird ein Tisch, auf dem ein Untersuchungsobjekt montiert werden soll, elektrisch mit einer Elektrode (zum Beispiel einer Kollektorelektrode) verbunden, die auf der Rückseite des Untersuchungsobjekts ausgebildet ist. Wenn in diesem Zustand die elektrischen Eigenschaften des Untersuchungsobjekts untersucht werden, so muss die Oberfläche des Tisches in einen sicheren Kontakt mit der Kollektorelektrode, die auf der Rückseite des Untersuchungsobjekts ausgebildet ist, gebracht werden.
Patentdokument 1 und Patentdokument 2 offenbaren eine Technik, mit der die Oberfläche eines Tisches in elektrischen Kontakt mit einer Kollektorelektrode, die auf der Rückseite eines Untersuchungsobjekts ausgebildet ist, gebracht wird.
Gemäß der Technik, die im Patentdokument 1 ( japanische Patentanmeldungsschrift KOKAI Nr. 63-258036 ) (Anspruch und Seite 2, obere rechte Spalte, Zeile 2, bis untere linke Spalte, Zeile 7) beschrieben ist, sind Spannungszufuhrelektroden zum Anlegen einer Spannung an einen Halbleiterwafer und Spannungsmesselektroden zum Messen einer Spannung des Halbleiterwafers auf der Montagefläche des Tisches vorhanden. In diesem Tisch sind außerdem wenigstens einige der Spannungszufuhrelektroden und der Spannungsmesselektroden in Form eines Gürtels ausgebildet. Diese Elektroden sind abwechselnd auf der Montagefläche des Tisches angeordnet. Eine solche Konfiguration verhindert das Eintreten von Unterschieden in den Messergebnissen infolge von Unterschieden in der Position auf dem Halbleiterwafer, bei der mehrere Halbleiterchips ausgebildet wurden.
Das Patentdokument 2 ( japanische Patentanmeldungsschrift KOKAI Nr. 2-166746 , Anspruch und Seite 2, obere rechte Spalte, Zeile 17 bis Seite 3, obere linke Spalte, Zeile 3) offenbart die gleiche Art eines Tisches wie der, der im Patentdokument 1 offenbart ist. Die Montagefläche des Tisches ist in 2 N (N ist eine ganze Zahl von 2 oder mehr) unterteilt, und Spannungszufuhrelektroden und Spannungsmesselektroden sind abwechselnd auf jeder Unterteilung ausgebildet. Der Tisch kann die gleiche Funktion und Wirkung ausüben wie im Fall des Patentdokuments 1.
Das Patentdokument 3 ( japanische Patentanmeldungsschrift KOKAI Nr. 11-64385 (Anspruch und Absätze [0006] bis [0007]) offenbart eine Technik bezüglich einer Sonde. Mittels dieser Technik werden Anschlussstellen eines Bauelements und Sonden Kelvin-verbunden. Zwei Sonden werden dergestalt in der Nähe zueinander angeordnet, dass jede von ihnen elektrisch mit einer einzelnen Anschlussstelle verbunden werden kann. Wenn die Sonden so durch die Anschlussstelle zusammengedrückt werden, dass beide einen Kontakt zueinander herstellen, so werden die Sonden elastisch verformt und stellen einen Kontakt mit den Anschlussstellen her, wobei sich die Spitzen der zwei Sonden einander um ein winziges Intervall annähern.
Die in den Patentdokumenten 1 und 2 beschrieben Erfindungen können den negativen Einfluss des inneren Widerstands der Kollektorelektrode auf ein Messergebnis verringern, wenn die Kollektorelektroden, die auf der Rückseite mehrerer Leistungsbauelemente ausgebildet sind, und die zwei Arten von Elektroden, die auf der Montagefläche des Tisches ausgebildet sind, elektrisch verbunden sind. Es werden jedoch keine Maßnahmen bezüglich der Sonden und der Elektroden des Bauelements ergriffen. Indem also die Sonden in der gleichen Weise wie im Stand der Technik gegen die Elektroden gedrückt werden, wird ein Oxidfilm auf der Elektrode abgekratzt, und die Sonden werden in elektrischen Kontakt mit den Elektroden gebracht. Somit besteht die Befürchtung, dass die Sonden und die Elektroden beschädigt werden können. Wenn die Größe und die Tiefe einer Sondenspur begrenzt sind, um ein Misslingen eines Bondungsprozesses im Fall eines Leistungsbauelements zu vermeiden, so wird der Kontakt zwischen den Sonden und den Elektroden instabil. Folglich kommt es bei Anlegen eines hohen Stroms zur Funkenbildung, wodurch möglicherweise die Sonden beschädigt werden. Ein Verlust, der in dem elektrischen Pfad zwischen den Sonden und der Elektrode eintritt, verursacht eine Fehlfunktion oder ähnliches, wodurch eine genaue Untersuchung unmöglich wird.
Obgleich die Sonden, die im Patentdokument 3 beschrieben sind, den Einfluss von Fremdstoffen, die an den Sonden anhaften, verhindern können, werden die Sonden in herkömmlicher Weise gegen die Anschlussstelle gedrückt, um die Anschlussstellen und die Sonden in Kontakt miteinander zu bringen. Infolge dessen besteht das gleiche Problem wie bei der Technik des Patentdokuments 1.
EP 1 182 460 A2 offenbart ein Frittuntersuchungsverfahren und eine Frittuntersuchungsvorrichtung, wobei eine Untersuchungssonde in elektrischen Kontakt mit einer Untersuchungselektrode eines Untersuchungsobjekts gebracht wird. Die Untersuchungssonde ist auf einer Sondenkarte angeordnet, die über der Oberseite eines Wafers angeordnet ist. Ein Isolierfilm, der auf der Oberfläche der Untersuchungselektrode ausgebildet ist, wird unter Ausnutzung eines Frittphänomens aufgebrochen, um die Untersuchungssonde in elektrischen Kontakt mit der Untersuchungselektrode zu bringen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Untersuchungsverfahren zum Untersuchen der elektrischen Eigenschaften eines Untersuchungsobjekts W' bereitgestellt. Das Untersuchungsverfahren umfasst:

(a) Anbringen des Untersuchungsobjekts auf einer Montagefläche eines Tisches, wobei die Montagefläche des Tisches wenigstens ein drittes Paar Elektroden aufweist, wobei das dritte Paar Elektroden eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode umfasst, wobei das Untersuchungsobjekt eine erste Fläche und eine zweite Fläche aufweist, wobei die erste Fläche wenigstens eine leitfähige Schicht Q aufweist, wobei das Untersuchungsobjekt auf der Montagefläche derart angebracht wird, dass die leitende Schicht in Kontakt mit dem dritten Paar Elektroden ist; und
(b) Anlegen einer Spannung zwischen wenigstens einem dritten Paar Elektroden auf dem Tisch, um ein Frittphänomen zu erzeugen, und Ausbilden eines elektrischen Pfades zwischen dem dritten Paar Elektroden und der leitfähigen Schicht unter Ausnutzung des Frittphänomens.

Das Untersuchungsverfahren umfasst vorzugsweise einen der folgenden Schritte (1) bis (4) oder eine Kombination von einigen der Schritte (1) bis (4):

(1) nachdem der elektrische Pfad zwischen dem dritten Paar Elektroden und der leitfähigen Schicht ausgebildet ist, Verbinden des dritten Paares Elektroden mit einer Prüfschaltung 20;
(2) wobei das Verfahren des Weiteren vor oder nach dem Schritt (b) oder gleichzeitig Folgendes umfasst:
(c) während wenigstens ein Paar Sonden mit wenigstens einer vierten Elektrode P auf der zweiten Fläche des Untersuchungsobjekts in Kontakt gehalten wird, Anlegen einer Spannung zwischen dem Sondenpaar, um ein Frittphänomen zu erzeugen, und Bilden eines elektrischen Pfades zwischen jeder Sonde des Sondenpaares und der vierten Elektrode unter Ausnutzung des Frittphänomens;
(3) nachdem der elektrische Pfad zwischen jedem Paar Sonden und der vierten Elektrode ausgebildet ist, Verbinden von wenigstens einer Sonde des Sondenpaares mit einer Prüfschaltung; und
(4) wobei das Bauelement ein Leistungsbauelement ist.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Untersuchungsvorrichtung zum Untersuchen der elektrischen Eigenschaften eines Untersuchungsobjekts W' bereitgestellt. Die Untersuchungsvorrichtung umfasst: einen Tisch, auf dem wenigstens ein Untersuchungsobjekt W' angebracht ist (wobei der Tisch eine Montagefläche 11C zum Anbringen des Untersuchungsobjekts aufweist und die Montagefläche wenigstens ein drittes Paar Elektroden aufweist); eine Sondenkarte 12, die über dem Tisch angeordnet ist und mehrere Sonden aufweist; eine erste Fritt-Energieversorgung, die eine Frittspannung zwischen wenigstens einem Sondenpaar anlegt, das einen Kontakt zu einer Elektrode auf einer zweiten Fläche des Untersuchungsobjekts und der Elektrode herstellt; und eine zweite Fritt-Energieversorgung, die eine Frittspannung zwischen einem Elektrodenpaar auf einer ersten Fläche des Untersuchungsobjekts und einer leitfähigen Schicht des Tisches anlegt.
Vorzugsweise umfasst die Untersuchungsvorrichtung des Weiteren:

(5) das Untersuchungsobjekt, das eine erste Fläche und eine zweite Fläche aufweist, wobei die erste Fläche wenigstens eine leitfähige Schicht Q umfasst, wobei die zweite Fläche wenigstens eine vierte Elektrode P umfasst, wobei das Untersuchungsobjekt dergestalt auf der Montagefläche angebracht ist, dass die leitfähige Schicht in Kontakt mit dem dritten Paar Elektroden steht.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist eine Seitenansicht, die größere Abschnitte einer Ausführungsform einer Untersuchungsvorrichtung der Erfindung zeigt.
1B ist ein Schaubild, das eine Verbindungsbeziehung zwischen einem Paar Sonden, einer Fritt-Energieversorgung und einer Prüfschaltung zeigt.
2 ist ein Schaubild zum Erläutern eines Frittphänomens zwischen dem Paar Sonden der Untersuchungsvorrichtung und einer Elektrode eines Bauelements, das in den 1A und 1B gezeigt ist.
3 ist ein Schaltbild, das eine weitere Frittschaltung zur Verwendung in der Untersuchungsvorrichtung, die in den 1A und 1B gezeigt ist, zeigt.
4A ist eine Draufsicht, die eine Beziehung zwischen einem Tisch der Untersuchungsvorrichtung, die in 1 gezeigt ist, und einem Bauelement zeigt.
4B ist eine Schnittansicht, welche die Beziehung zwischen dem Tisch der Untersuchungsvorrichtung und dem Bauelement, das in dem 1A und 1B gezeigt ist, zeigt.
BESTE ART DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform der Erfindung kann wenigstens eines der oben beschrieben Probleme lösen. Die Ausführungsform der Erfindung kann so konfiguriert sein, dass ein stabiler elektrischer Pfad zwischen Sonden und Bauelementen gebildet wird, ohne die Sonden zu beschädigen oder zu verzehren. Die Ausführungsform der Erfindung kann so konfiguriert sein, dass eine elektrische Verbindung auf sichere Weise hergestellt wird und eine stabile Untersuchung auf sichere Weise ohne Fehlfunktion ausgeführt wird.
Im Weiteren wird die Erfindung auf der Grundlage der in den 1 bis 4 gezeigten Ausführungsform beschrieben. Eine Untersuchungsvorrichtung 10 der Ausführungsform umfasst, wie in 1A gezeigt, einen Tisch 11 (dieser Tisch kann vorzugsweise horizontal und vertikal bewegt werden) zum Montieren eines Untersuchungsobjekts (zum Beispiel eines Bauelements oder mehrerer Bauelemente, die auf einem Substrat W, wie zum Beispiel einem Wafer, ausgebildet sind) und einer Sondenkarte 12, die über dem Tisch 11 angeordnet ist und mehrere Sonden 13 aufweist (im Weiteren werden das Substrat und das Untersuchungsobjekt als "Wafer" bzw. "Bauelement" bezeichnet). Wie in den 1A und 1B gezeigt, wird in einem Zustand, in dem die mehreren Sonden 13 auf der Sondenkarte 12 in Kontakt mit einer vierten Elektrode P, die auf einer zweiten Fläche 32 des Bauelements W' ausgebildet ist, gehalten werden, ein Messsignal von einer Prüfschaltung 16 über die Sonde 13 zu dem Bauelement gesendet, so dass die elektrischen Eigenschaften des Bauelements untersucht werden. Der Durchmesser der Spitze einer jeden der Sonden 13 kann etwa 20 μm betragen, und die Sonden 13 können aus einem leitfähigen Metall, wie zum Beispiel Wolfram, hergestellt sein. Die Sondenkarte 12 kann von einem solchen Typ sein, dass die Sonden mit mehreren Bauelementen auf einem Wafer gemeinsam in Kontakt gebracht werden. Wenn eine Sondenkarte, die einen solchen gemeinsamen Kontakt herstellt, verwendet wird, so können mehrere Bauelemente mit einem einzigen Kontakt untersucht werden.
Die Sonden 13 haben vorzugsweise eine Konfiguration, bei der eine erste Sonde 13A zum Anlegen einer Frittspannung und eine zweite Sonde 13B zum Detektieren eines Stroms der Frittspannung ein Paar bilden, wie in 1B gezeigt. Mehrere Sondenpaare 13, die jeweils die ersten und zweiten Sonden 13A, 13B umfassen, stellen einen Kontakt zu einer einzelnen Elektrode her (im Weiteren wird ein Paar erster und zweiter Sonden 13A, 13B als ein "Sondenpaar 13" bezeichnet). Wie in 1B gezeigt, kann jede des Sondenpaares 13 mit einer Fritt-Energieversorgung 15 oder der Prüfschaltung 16 durch Umschalten eines Relaisschalters 14 verbunden werden.
Wenn das Sondenpaar 13 durch den Relaisschalter 14 mit der ersten Fritt-Energieversorgung 15 verbunden wird, so wird eine Spannung von der ersten Fritt-Energieversorgung 15 zwischen die erste Sonde 13A und die zweite Sonde 13B des Sondenpaares 13 angelegt, wie schematisch in 2 angedeutet. Diese Spannung erzeugt ein Frittphänomen, so dass ein Isolierfilm, wie zum Beispiel ein Oxidfilm, auf der vierten Elektrode (die zum Beispiel aus Aluminium besteht) P aufgebrochen wird und die ersten und zweiten Sonden 13A, 13B einen elektrischen Kontakt mit der vierten Elektrode herstellen, so dass ein elektrischer Pfad zwischen den beiden entsteht. Unter Nutzung des Frittphänomens kann das Sondenpaar 13 mit einem geringen Druck (zum Beispiel 0,1 bis 1,0 g/Sonde) in elektrischen Kontakt mit der Elektrode gebracht werden, selbst wenn der Oxidfilm auf der Elektrode vorhanden ist. Infolge dessen ist die Möglichkeit, dass die Elektrode oder die Sonde mechanisch beschädigt werden könnten, gering, so dass der elektrische Pfad auf sichere Weise gebildet werden kann.
Mit dem hier angesprochenen Frittphänomen ist ein Phänomen gemeint, bei dem ein Strom fließt und der Isolierfilm zerstört wird, wenn bei Anlegen einer Spannung an einen Isolierfilm, wie zum Beispiel einen Oxidfilm, der auf der Oberfläche eines Metalls (in der Erfindung eine Elektrode) ausgebildet ist, ein Spannungsgradient sich auf etwa 10⁵ bis 10⁶ V/cm ändert.
Um mehrere elektrische Pfade in einer einzelnen Elektrode des Leistungsbauelements zu bilden, ist es zulässig, einen Halbleitertreiber 14A oder dergleichen in eine Frittschaltung einzubauen und gleichzeitig eine Spannung an die mehreren Sondenpaare 13 anzulegen, um das Frittphänomen zu erzeugen. In diesem Fall kann auf den Relaisschalter verzichtet werden.
In der in 3 gezeigten Frittschaltung wird eine Diode 15B verwendet. Die Diode 15B kann in einer Richtung angeordnet sein, die der in 3 gezeigten Richtung entgegengesetzt ist, und kann je nach dem konkreten Einzelfall weggelassen werden.
In 2 stellen mehrere Paare (zwei Paare in 2) Sonden 13 einen Kontakt zu einer vierten Elektrode P her. Der Wert des Kontaktwiderstands zwischen jeder der ersten und zweiten Sonden 13A, 13B und der vierten Elektrode P kann aufgrund von Streuung oder dergleichen der Dicke des Oxidfilms auf der vierten Elektrode P unterschiedliche Werte R1 bis R4 haben. Weil die Kontaktwiderstände R1 bis R4 parallel verbunden sind, nimmt der gesamte Kontaktwiderstand in dem Maße ab, wie die Anzahl der Sondenpaare 13 zunimmt.
Infolge des Frittphänomens werden elektrische Pfade zwischen jeder der ersten und zweiten Sonden 13A, 13B und der vierten Elektrode P gebildet, so dass die ersten und zweiten Sonden 13A, 13B auf stabile Weise mit der vierten Elektrode P verbunden werden können. Mit diesem Zustand, wie in 1B gezeigt, wird der Relaisschalter 14 von der Fritt-Energieversorgung 15 zu der Prüfschaltung 16 umgeschaltet und verbunden. Das heißt, die erste Sonde 13A wird mit einer Überwachungssignalleitung der Prüfschaltung 16 verbunden, und die zweite Sonde 13B wird mit einer Untersuchungssignalleitung der Prüfschaltung 16 verbunden. Die Prüfschaltung 16 kann die elektrischen Eigenschaften eines Bauelements auf sichere und genaue Weise untersuchen.
Weil elektrische Pfade zwischen jeder der ersten und zweiten Sonden 13A, 13B eines jeden Sondenpaares 13 und der vierten Elektrode P gebildet werden, bilden mehrere Sondenpaare 13 einen gemeinsamen elektrischen Pfad, selbst wenn eine Spannung, die an die erste und die zweite Sonde 13A, 13B angelegt wird, niedrig ist. Eine Untersuchung eines Leistungsbauelements, an das ein hoher Strom und eine hohe Spannung angelegt werden, wie zum Beispiel ein dynamischer Test und ein Schalttest, kann unter Verwendung der Sondenkarte 12 ausgeführt werden. Die Anzahl der Sondenpaare 13 kann je nach der Größenordnung des Stroms oder des Spannung eingestellt werden.
Die 4A und 4B zeigen den Tisch 11 der Untersuchungsvorrichtung 10, die für eine Untersuchung des Leistungsbauelements verwendet werden kann. Wie in den 4A und 4B gezeigt, sind mehrere dritte Paare Elektroden 17 auf der Montagefläche 11C des Tisches 11 ausgebildet. In den 4A und 4B sind mehrere dritte Paare Elektroden 17 (zum Beispiel 16 Paare) jeweils auf einer ersten Elektrode 17A und zweiten Elektrode 17B ausgebildet. Jedes Paar Elektroden 17 enthält die erste Elektrode 17A und zweite Elektrode 17B wie das Sondenpaar 13. Das dritte Paar Elektroden 17 wird zwischen einer zweiten Fritt-Energieversorgung 19 und einer Prüfschaltung 20 mittels eines Relaisschalters 18 (4B) umgeschaltet und damit verbunden. Die zweite Fritt-Energieversorgung 19 kann zusammen mit der ersten Fritt-Energieversorgung 15 (1) verwendet werden.
Wenn das dritte Paar Elektroden 17 mit der Fritt-Energieversorgung 19 verbunden ist, so wird ein Frittphänomen durch eine Spannung von der Fritt-Energieversorgung 19 erzeugt. Die erste und die zweite Elektrode 17A, 17B des dritten Paares Elektroden 17 stellen einen elektrischen Kontakt zu einer leitfähigen Schicht (Kollektorelektrode) Q, die auf der ersten Fläche 31 des Wafers W oder des Bauelements W' (zum Beispiel eines Leistungsbauelements) ausgebildet ist, her, um einen elektrischen Pfad zu bilden, wodurch eine elektrische Verbindung hergestellt wird. Die erste und die zweite Elektrode 17A, 17B des dritten Paares Elektroden 17 sind vollständig in einer Matrix dergestalt angeordnet, dass sie aneinander grenzen, wie in 4A gezeigt. Die dritten Paare Elektroden 17 können auf der gesamten Rückseite des Wafers W angeordnet sein. Durch Ausbilden mehrerer dritter Paare Elektroden 17 in der leitfähigen Schicht Q können die dritten Paare Elektroden 17 elektrisch mit einer gemeinsamen Elektrode verbunden werden, die auf der Rückseite des Wafers W oder des Bauelements W' ausgebildet ist, indem in Abhängigkeit von der Position eine Abweichung verringert wird. Infolge dessen kann eine Untersuchung mit geringem Fehler ausgeführt werden.
Wenn das dritte Paar Elektroden 17 von der zweiten Fritt-Energieversorgung 19 zu der Prüfschaltung 20 mittels des Relaisschalters 18 in einem Zustand umgeschaltet wird, in dem eine elektrische Verbindung aufrecht erhalten wird, so wird das dritte Paar Elektroden 17 von der Fritt-Energieversorgung 19 mit der Prüfschaltung 20 verbunden. Zum Beispiel wird die erste Elektrode 17A mit der Überwachungssignalleitung verbunden, und gleichzeitig wird die zweite Elektrode 17B mit der Untersuchungssignalleitung verbunden. Wenn das dritte Paar Elektroden 17 auf sichere und stabile Weise elektrisch mit der leitfähigen Schicht Q des Bauelements verbunden ist, so kann die Prüfschaltung 20 die elektrischen Eigenschaften des Bauelements auf sichere und genaue Weise untersuchen.
Der Tisch 11 kann aus Keramik, wie zum Beispiel Aluminiumnitrid, hergestellt werden. Eine Kupferplattierungsschicht 11A ist auf der Montagefläche 11C ausgebildet, wie in 4B gezeigt. Mehrere Paare Elektroden 17 sind auf der Kupferplattierungsschicht 11A ausgebildet. Vorzugsweise ist ein Isolierfilm (zum Beispiel ein Polyimidharzfilm) 11B auf die Kupferplattierungsschicht 11A zwischen den ersten und zweiten Elektroden 17A, 17B aufgebracht. Der Isolierfilm 11B bildet eine elektrische Isolierung zwischen den aneinandergrenzenden Elektroden 17A und 17B. Vorzugsweise ist zum Beispiel eine Stufe von etwa 1 μm zwischen der Oberfläche des dritten Paares Elektroden 17 und der Oberfläche des Polyimidharzfilms 11B ausgebildet. Der Wafer W oder das Bauelement W' stellen einen Kontakt nur zu dem dritten Paar Elektroden 17 her.
Bondinseln 21, die mit den ersten und zweiten Elektroden 17A, 17B verbunden sind, sind auf dem Außenumfangsabschnitt der Montagefläche 11C angeordnet. Diese Bondinseln 21 können so angeordnet sein, dass sie die mehreren dritten Paare Elektroden 17 umgeben. Die Bondinseln 21 sind in der gleichen Weise wie in den ersten und zweiten Elektroden 17A, 17B auf die Kupferplattierungsschicht 11A gelegt, und vorzugsweise sind die jeweiligen Bondinseln 21 durch den Polyimidharzfilm 11B elektrisch voneinander isoliert. Die Elektroden 17A, 17B des dritten Paares Elektroden 17 sind mit dem Relaisschalter 18 über die Bondinseln 21 verbunden.
Wie in 4B gezeigt, sind vorzugsweise Ablassluftdurchgänge 22, die in der Oberfläche der ersten und zweiten Elektroden 17A, 17B offen sind, in dem Tisch 11 ausgebildet. Diese Ablassluftdurchgänge 22 sind von den Oberflächen der ersten und zweiten Elektroden 17A, 17B zur Rückseite des Tisches 11 durchgehend. Eine Vakuumglocke 23 ist auf der Rückseite des Tisches 11 montiert, und eine Vakuumluftablasseinheit 22A ist mit der Vakuumglocke 23 verbunden. Die Vakuumluftablasseinheit 22A lässt Luft aus der Vakuumglocke in Richtung eines Pfeils ab, um den Wafer W oder das Bauelement W' mit Vakuum auf die Paare Elektroden 17 zu ziehen.
Es wird nun ein Beispiel eines Untersuchungsverfahrens beschrieben, bei dem die Untersuchungsvorrichtung dieser Ausführungsform verwendet wird. In 4B ist das Bauelement (zum Beispiel ein Leistungsbauelement) auf dem Tisch 11 montiert. In diesem Fall stellt die leitfähige Schicht Q, die auf der ersten Fläche 31 des Bauelements montiert ist, einen Kontakt zu den mehreren dritten Paaren Elektroden 17 her, die auf der Montagefläche 11C des Tisches montiert sind. Durch Ansaugen des Paares Elektroden 17 mit der Vakuumluftablasseinheit wird der Wafer W auf dem Tisch 11 fixiert.
Der Tisch 11 bewegt sich bis kurz unterhalb der Sondenkarte 12.
Der Tisch 11 hebt sich, und die vierte Elektrode P auf der zweiten Fläche 32 des Bauelements W' kommt mit den Paaren Sonden 13 der Sondenkarte 12 in Kontakt. Durch einen Überantrieb des Tisches 11 um etwa 50 μm stellen die Sondenpaare 13 einen Kontakt zu den vierten Elektroden 4 des Bauelements W (W') mit einem Auflagedruck von etwa 1 g/Stück her (1A und 2).
Der Relaisschalter 18 verbindet die dritten Paare Elektroden 17 mit der zweiten Fritt-Energieversorgung 19. Es wird eine Spannung von der zweiten Fritt-Energieversorgung 19 an die dritten Paare Elektroden 17 angelegt. Das Frittphänomen tritt ein, so dass elektrische Pfade zwischen jeder der Elektroden 17A, 17B eines jeden der mehreren dritten Paare Elektroden 17 und der leitfähigen Schicht Q auf der ersten Fläche des Bauelements gebildet wird.
Der Relaisschalter 14 verbindet die erste Fritt-Energieversorgung 15 mit den Sondenpaaren 13 auf der Seite der Sondenkarte 12. Es wird eine Spannung von der ersten Fritt-Energieversorgung 15 an die Sondenpaare 13 angelegt. Das Frittphänomen tritt ein, so dass elektrische Pfade zwischen jeder der Sonden 13A, 13B eines jeden der mehreren Sondenpaare 13 und den vierten Elektroden P des Bauelements gebildet werden. Die dritten Paare Elektroden 17 auf dem Tisch 11 und die leitfähige Schicht Q auf der ersten Fläche 31 des Bauelements W' sind elektrisch über die elektrischen Pfade stabil verbunden.
Der Relaisschalter 18 schaltet die mehreren dritten Paare Elektroden 17 von der zweiten Fritt-Energieversorgung 19 zu der Prüfschaltung 20 auf der Seite des Tisches 11 um. Der Relaisschalter 14 schaltet die mehreren Sondenpaare 13 von der ersten Fritt-Energieversorgung 15 zu der Prüfschaltung 16 auf der Seite der Sondenkarte 12 um. Während eine Spannung oder ein hoher Strom an die mehreren Sonden 13 angelegt ist, können die elektrischen Eigenschaften des Bauelements unter Verwendung der Prüfschaltungen 16, 20 untersucht werden.
Gemäß dieser Ausführungsform, wie oben beschrieben, ist es bevorzugt, dass der Wafer W oder das Bauelement W' auf dem Tisch 11 montiert ist und dass die Sondenpaare 13 in Kontakt mit den vierten Elektroden P gebracht werden. Das Frittphänomen wird durch Anlegen einer Frittspannung an jedes der Sondenpaare 13 erzeugt. Unter Ausnutzung des Frittphäno mens werden elektrische Pfade zwischen jeder der Sonden 13A, 13B der Sondenpaare 13 und der vierten Elektrode P gebildet. Infolge dessen können das Sondenpaar 13 und die vierte Elektrode P auf sichere Weise mit einem extrem geringen Auflagedruck elektrisch miteinander verbunden. Es kann ein stabiler elektrischer Pfad zwischen der vierten Elektrode P des Bauelements und jeder der Sonden 13A, 13B gebildet werden, ohne die ersten und zweiten Sonden 13A, 13B des Sondenpaares 13 zu beschädigen oder zu verzehren, so dass eine sichere elektrische Verbindung gebildet wird. Selbst wenn von dem Sondenpaar 13 ein hoher Strom an das Bauelement angelegt wird, können die elektrischen Eigenschaften auf sichere und stabile Weise ohne Fehlfunktion untersucht werden.
Vorzugsweise wird auf der Seite des Tisches 11 in einem Zustand, in dem die mehreren dritten Paare Elektroden 17, die auf der Montagefläche 11C ausgebildet sind, und die leitfähige Schicht (Kollektorelektrode), die auf der ersten Fläche 31 des Wafers W oder des Bauelements ausgebildet ist, in Kontakt miteinander gehalten werden, die Frittspannung an die mehreren dritten Paare Elektroden 17 angelegt, so dass das Frittphänomen entsteht. Der elektrische Pfad wird zwischen jeder der jeweiligen Elektroden 17A, 17B des dritten Paares Elektroden 17 und der leitfähigen Schicht Q unter Verwendung dieses Frittphänomens gebildet. Darum kann eine stabile elektrische Verbindung zwischen dem dritten Paar Elektroden 17 auf dem Tisch 11 und der leitfähigen Schicht Q auf der ersten Fläche 31 des Bauelements W' ausgebildet werden.
Gemäß dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, dass nach der Bildung elektrischer Pfade zwischen jedem der mehreren Sondenpaare 13 und der vierten Elektrode P des Bauelements das Sondenpaar 13 so mit der Prüfschaltung verbunden wird, dass der elektrische Pfad zwischen jedem der mehreren dritten Paare Elektroden 17 und der leitfähigen Schicht (Kollektorelektrode) auf der zweiten Fläche des Bauelements gebildet wird, und dann jedes der Paare Elektroden 17 mit der Prüfschaltung 20 verbunden wird. Die Prüfschaltungen 16, 20 können die elektrischen Eigenschaften des Bauelements auf sichere Weise untersuchen.
Gemäß dieser Ausführungsform sind die Luftablassdurchgänge, die zur Oberseite einer jeden der Elektroden 17A, 17B auf der Montagefläche 11C des Tisches 11 offen sind, in dem Tisch 11 ausgebildet. Der Wafer W kann auf sichere Weise auf jeder der Elektroden 17A, 17B fixiert werden, so dass die jeweiligen Elektroden 17A, 17B und die leitfähige Schicht Q auf der ersten Fläche 31 des Bauelements auf einfache und leichte Weise elektrisch verbunden werden können.
Vorzugsweise sind die Bondinseln 21, die elektrisch mit den jeweiligen Elektroden 17A, 17B des dritten Paares Elektroden 17 verbunden sind, an dem Außenumfangsabschnitt der Montagefläche 11C des Tisches 11 angeordnet. Die jeweiligen Paare Elektroden 17 können über die Bondinseln 21 auf einfache Weise mit dem Relaisschalter verbunden werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen jeweiligen Ausführungsformen beschränkt, und jedes beliebige Untersuchungsverfahren und jede beliebige Untersuchungsvorrichtung zum elektrischen Verbinden der Sonden und der Elektroden des Bauelements oder des dritten Paares Elektroden, die auf der Montagefläche 11C des Tisches ausgebildet sind, und der leitfähigen Schicht Q der ersten Fläche des Bauelements unter Verwendung des Frittphänomen sind in der vorliegenden Erfindung enthalten.
Gemäß der Erfindung wurde ein Fall des Untersuchens des Leistungsbauelements beschrieben, und die vorliegende Erfindung kann weithin auch auf andere Bauelemente angewendet werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine elektrische Verbindung auf sichere Weise durch Bilden eines stabilen elektrischen Pfades zwischen der Sonde und dem Bauelement hergestellt werden, ohne die Sonde zu beschädigen oder zu verzehren. Infolge dessen kann die Erfindung ein Untersuchungsverfahren und eine Untersuchungsvorrichtung bereitstellen, die in der Lage sind, eine stabile Untersuchung ohne Fehlfunktion auszuführen.

Claims

Untersuchungsverfahren zum Untersuchen der elektrischen Eigenschaften eines Untersuchungsobjekts (W'), mit folgenden Verfahrensschritten: (a) Anbringen des Untersuchungsobjekts auf einer Montagefläche (11C) eines Tisches (11), wobei die Montagefläche des Tisches wenigstens ein drittes Paar Elektroden (17) aufweist, wobei das dritte Paar Elektroden eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode umfasst, wobei das Untersuchungsobjekt eine erste Oberfläche (31) und eine zweite Oberfläche (32) aufweist, wobei die erste Oberfläche wenigstens eine leitende Schicht (Q) aufweist und das Untersuchungsobjekt auf der Montagefläche derart angebracht wird, dass die leitende Schicht in Kontakt mit dem dritten Paar Elektroden ist; und (b) Anlegen einer Spannung an das wenigstens eine dritte Paar Elektroden auf dem Tisch, um ein Frittphänomen zu erzeugen, und Ausbilden eines elektrischen Weges zwischen dem dritten Paar Elektroden und der leitenden Schicht unter Ausnutzung des Frittphänomens.
Untersuchungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem das dritte Paar Elektroden mit einem Testschaltkreis (20) verbunden wird, nachdem der elektrische Weg zwischen dem dritten Paar Elektroden und der leitenden Schicht gebildet wurde.
Untersuchungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, mit dem weiteren Schritt, der vor oder nach dem Schritt (b) oder gleichzeitig mit diesem durchgeführt wird: (c) während wenigstens ein Paar Sonden (13) mit wenigstens einer vierten Elektrode (P) auf der zweiten Oberfläche des Untersuchungsobjekts in Kontakt gehalten wird, Anlegen einer Spannung an das Sondenpaar, um ein Frittphänomen zu erzeugen, und Bilden eines elektrischen Weges zwischen jeder Sonde des Sondenpaares und der vierten Elektrode unter Ausnutzung des Frittphänomens.
Untersuchungsverfahren nach Anspruch 3, bei dem wenigstens eine Sonde des Sondenpaares mit einem Testschaltkreis (16) verbunden wird, nachdem der elektrische Weg zwischen jeder Sonde des Sondenpaares und der vierten Elektrode gebildet worden ist.
Untersuchungsverfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Untersuchungsobjekt mehrere Einrichtungen umfasst, wobei die Einrichtungen die vierten Elektroden umfassen, mit den weiteren Verfahrensschritten: unabhängiges oder gleichzeitiges Anlegen einer Spannung an die mehreren Sondenpaare, die in Kontakt mit den vierten Elektroden der Einrichtungen sind, und Bilden eines elektrischen Weges zwischen jeder Sonde der Sondenpaare und der vierten Elektrode unter Ausnutzung eines Frittphänomens.
Untersuchungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Untersuchungsobjekt eine Energiesystem-Einrichtung ist.
Untersuchungseinrichtung zum Untersuchen elektrischer Eigenschaften eines Untersuchungsobjekts (W'), mit folgenden Merkmalen: einen Tisch (11), auf dem wenigstens ein Untersuchungsobjekt (W') angebracht werden kann, wobei der Tisch eine Montagefläche (11C) zum Anbringen des Untersuchungsobjekts aufweist, wobei die Montagefläche wenigstens ein drittes Paar Elektroden (17) aufweist; eine Sondenkarte (12), die über dem Tisch angeordnet ist und mehrere Sonden (13) aufweist; eine erste Fritt-Energieversorgung (15), die eine Frittspannung an wenigstens ein Elektrodenpaar anlegt, um Kontakt zwischen einer Elektrode auf einer zweiten Oberfläche des Untersuchungsobjekts und der Elektrode herzustellen; und eine zweite Fritt-Energieversorgung (19) zum Anlegen einer Frittspannung an das wenigstens eine dritte Elektrodenpaar zum Herstellen eines Kontakts zu einer leitenden Schicht auf einer ersten Oberfläche des Untersuchungsobjekts.