DE69322904T2

DE69322904T2 - Prüfstation mit integrierter Umgebungskontroleinrichtung

Info

Publication number: DE69322904T2
Application number: DE69322904T
Authority: DE
Inventors: Warren K. Vancouver Washington 98682 Harwood; Martin J. Hillsboro Oregon 97123 Koxxy; Paul A. Vancouver Washington 98682 Tervo
Original assignee: Cascade Microtech Inc
Current assignee: FormFactor Beaverton Inc
Priority date: 1992-05-29
Filing date: 1993-05-20
Publication date: 1999-05-27
Anticipated expiration: 2013-05-21
Also published as: JP3251098B2; DE69322904T3; EP0573183B1; DE69322904D1; EP0573183A1; US5266889A; EP0573183B2; JPH0653297A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Prüfstationen zum Durchführen hochgenauer Messungen schneller, hochintegrierter Schaltkreise auf Waferhöhe und anderer elektronischer Geräte. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Prüfstation mit einem Umgebungs-Schutzgehäuse zum Isolieren der wafertragenden Spanneinrichtung und der/des Meßfühler(es) vor äußeren Einflüssen, wie z. B. elektromagnetischen Störeinflüssen (EMI), feuchter Luft während Niedrigtemperaturmessungen und/oder Licht.
Für empfindliche Prüfanwendungen, bei denen elektromagnetische Störeinflüsse oder Licht eliminiert werden müssen oder bei denen das Prüfen bei niedrigen Testtemperaturen durchzuführen ist, ist ein den Prüfbereich umgebendes Gehäuse vorzusehen. Für Niedrigtemperatur-Untersuchungen ist es erforderlich, daß das Gehäuse zum Einleiten eines trockenen Spülgases, wie z. B. Stickstoff oder trockene Luft, im wesentlichen hermetisch abgedichtet ist, damit ein Kondensieren von Feuchtigkeit auf dem Wafer bei der niedrigen Untersuchungstemperatur verhindert ist.
Zwei unterschiedliche Wege wurden in der Vergangenheit zum Vorsehen eines Umgebungs- Schutzgehäuses beschritten. Auf der einen Seite wurde ein großes Gehäuse vorgesehen, welches die gesamte Prüfstation einschließlich deren Spanneinrichtung und/oder Meßfühler-Positioniermechanismen umgibt, wie dies durch die Umgebungs-Schutzgehäuse, welche durch die Firma Micromanipulator, Inc. aus Carson City, Nevada und die Firma Temptronic Corporation aus Newton, Massachusetts auf den Markt gebracht werden, belegt ist. Solche großen Gehäuse haben jedoch mehrere Nachteile. Einer dieser Nachteile besteht darin, daß der Anwender die Stationssteuerungen durch die Begrenzungen von an dem Gehäuse befestigten Gummihandschuhen bedienen muß, wodurch der Aufbau und der Betrieb der Prüfstation erschwert werden und für die Bedienungsperson zeitintensiv sind. Ein anderer Nachteil besteht darin, daß das große Volumen dieser Gehäuse ein großes Volumen an Spülgas erfordert, was eine entsprechend hohe Beschickungszeit nach jeder Entnahme- und Beschickungsabfolge und entsprechend hohe Kosten für das Spülgas nach sich zieht. Diese großen Gehäuse beanspruchen ferner einen übermäßigen Anteil wertvollen Laborraums. In den Fällen, in denen das Gehäuse die gesamte Prüfstation umgibt, ist die zu prüfende Einrichtung schließlich nicht vor elektromagnetischen Störeinflüssen der Stellmotoren der Prüfstation und anderer Quellen elektrischen Rauschens der Station als solcher geschützt.
Ein alternativer Weg zu Umgebungs-Schutzgehäusen für Prüfstationen besteht in einem kompakten, integrierten Gehäuse, wie dies in einem Artikel von Yousuke Yamamoto mit dem Titel "A Compact Self Shielding Prober for Accurate Measurement of On-Wafer Electron Devices", erschienen in IEEE Transactions 011 Instrumentation and Measurement, Volumen 38, Nr. 6, Dezember 1989, Seiten 1088 bis 1093, beispielhaft angegeben ist. Dieses Umgebungs-Schutzgehäuse ist sehr kompakt, da es Teil der Prüfstation-Konstruktion ist und lediglich die wafertragende Oberfläche der Spanneinrichtung und die Meßfühlerspitzen umschließt. Obgleich das kleine, integrierte Gehäuse einige der zuvor angesprochenen Probleme größerer Gehäuse löst, ist es nicht in der Lage, einen elektromagnetischen oder hermetischen Abschluß während einer relativen Positionierbewegung zwischen der wafertragenden Oberfläche der Spanneinrichtung und den Meßfühlerspitzen entlang der Heranführungsachse herbeizuführen, auf der sich Meßfühlerspitzen und Spanneinrichtung einander nähern oder voneinander zurückziehen. Ein solcher Nachteil ist besonders schwerwiegend im Hinblick auf thermische, ein trockenes Spülgas erfordernde Untersuchungen, da jedes erneute Positionieren des Wafers und des Meßfühlers relativ zueinander das Öffnen des Gehäuses und damit ein erneutes Spülen erfordert. Außerdem ist bei einem solchen Gehäuse keine individuelle Bewegung der Meßfühlerspitze zum Ausgleichen unterschiedlicher Kontaktmuster vorgesehen, so daß es der Prüfstation an einer Flexibilität zum Prüfen einer großen Bandbreite unterschiedlicher Einrichtungen mangelt.
Eine Prüfstation mit einem Gehäuse und stationären Meßfühlern ist in der US-A-3 710 251 offenbart. In der US-A-3 333 274 ist eine Prüfstation gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 offenbart. In der DE-A-31 14 466 sind Dichtungen gezeigt, welche eine seitliche Bewegung gestatten.
Erfindungsgemäß ist eine Prüfstation vorgesehen, welche eine im wesentlichen ebene Fläche zum Halten einer Prüfeinrichtung auf der Fläche, eine Halteeinrichtung für einen elektrischen Meßfühler zum Kontaktieren der Prüfeinrichtung und ein Paar Positioniermechanismen zum selektiven Bewegen sowohl der Oberfläche als auch der Halteeinrichtung unabhängig voneinander und aufeinander zu oder voneinander weg aufweist und gekennzeichnet ist durch ein kompaktes Gehäuse, welches die Oberfläche umgibt und eine geschützte Umgebung schafft, dessen Integrität trotz der durch die Positioniermechanismen herbeigeführten Bewegung sowohl der Oberfläche als auch der Halteeinrichtung aufeinander zu oder voneinander weg entlang einer Heranführungsachse beibehalten wird, wobei jeder einzelne des Paars von Positioniermechanismen wenigstens teilweise außerhalb des Gehäuses angeordnet ist und sich zwischen dem Außenraum und dem Innenraum des Gehäuses erstreckt.
Die vorliegende Erfindung löst widerspruchsfrei sämtliche der vorgenannten Nachteile bekannter Prüfstationen durch das Vorsehen einer Prüfstation, welche ein integriertes Umgebungs-Schutzgehäuse relativ kleiner Größe aufweist, mit dem/den Positioniermechanismus oder -mechanismen, welche den/die Meßfühler und/oder den Wafer relativ zueinander positionieren und zumindest teilweise außerhalb des Gehäuses angeordnet sind. Trotz der kleinen Größe des Gehäuses bleibt die Integrität von dessen EMI-, hermetischem und/oder auf das Licht bezogenem Abschlußvermögen über die durch den Positioniermechanismus herbeigeführte Bewegung der wafertragenden Oberfläche oder der Meßfühler-Halteeinrichtung entlang der Heranführungsachse oder entlang der anderen Positionierachsen beibehalten. Solch ein Aufrechterhalten des Dichtvermögens des Gehäuses trotz einer Positionierbewegung wird ermöglicht, indem sich der/die Positioniermechanismus oder -mechanismen bewegbar und abgedichtet zwischen dem Außenraum und dem Innenraum des Gehäuses erstreckt/erstrecken.
Der durch das Gehäuse in der bevorzugten Ausführungsform geschaffene Abschluß ist hinsichtlich sämtlicher drei Hauptumwelteinflüsse, d. h. EMI, beträchtlicher Luftverlust und Licht, wirksam; es liegt jedoch innerhalb des Umfangs der Erfindung, daß das Abschlußvermögen hinsichtlich jeder oder mehrerer dieser Einflüsse in Abhängigkeit von der Anwendung, für die die Prüfstation bestimmt ist, wirksam ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich gleichfalls mehrere Positioniermechanismen zum Positionieren der den Wafer tragenden Oberfläche, der Meßfiühler unabhängig voneinander und der Meßfiühler gemeinsam zwischen dem Außenraum und dem Innenraum des Gehäuses; es liegt jedoch innerhalb des Umfangs der Erfindung, irgendeinen oder mehrere solcher Positioniermechanismen in Verbindung mit dem Gehäuse vorzusehen.
Die vorgenannten und andere Ziele, Merkmale sowie Vorteile der Erfindung werden unter Berücksichtigung der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verständlich.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise Vorderansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäß aufgebauten Wafer-Prüfstation;
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Wafer-Prüfstation gemäß Fig. 1;
Fig. 2A eine teilweise Draufsicht auf die Wafer-Prüfstation gemäß Fig. 1 mit teilweise geöffneter Gehäusetür;
Fig. 3 eine teilweise im Schnitt und teilweise schematisch dargestellte Vorderansicht der Prüfstation gemäß Fig. 1;
Fig. 4 eine Draufsicht auf die Dichtungsanordnung, bei welcher sich der Wafer-Positioniermechanismus durch den Boden des Gehäuses erstreckt;
Fig. 5A eine vergrößerte Detail-Draufsicht entlang der Linie 5A-5A in Fig. 1;
Fig. 5B eine vergrößerte, im Schnitt dargestellte Draufsicht entlang der Linie 5B-5B in Fig. 1;
Fig. 6 eine Detail-Draufsicht auf die Spannvorrichtung entlang der Linie 6-6 in Fig. 3

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Mit Bezug auf die Fig. 1, 2 und 3 weist eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prüfstation eine (teilweise gezeigte) Basis 10 auf, welche eine Trägerplatte 12 über mehrere Hebeböcke 14a, 14b, 14c, 14d abstützt, die die Trägerplatte in vertikaler Richtung relativ zur Basis um einen kleinen Schritt (etwa 1/10 Inch) für nachfolgend noch beschriebene Zwecke anheben und absenken. Durch die Basis 10 der Prüfstation ist ferner eine motorgetriebene Wafer- Positioniereinrichtung 16 mit einem rechteckigen Stempel 18 abgestützt, welcher eine bewegbare Spannvorrichtung trägt. Die Spannvorrichtung 20 gelangt frei durch eine große Öffnung 22 in der Trägerplatte 12, welche ermöglicht, daß die Spannvorrichtung unabhängig von der Trägerplatte durch die Positioniereinrichtung 16 entlang X-, Y- und Z-Achsen, d. h. in horizontaler Richtung entlang der zwei senkrecht zueinander stehenden X- und Y-Achsen und in vertikaler Richtung entlang der Z-Achse, bewegbar ist. Auch die Trägerplatte 12 bewegt sich, wenn sie in vertikaler Richtung durch die Hebeböcke 14 bewegt wird, unabhängig von der Spannvorrichtung 20 und der Positioniereinrichtung 16.
Auf der Trägerplatte 12 ist eine Vielzahl von einzelnen Meßfühler-Positioniereinrichtungen, wie z. B. 24 (nur eine von diesen ist gezeigt), angebracht, von denen jede einen ausfahrbaren Körper 26 aufweist, welcher wiederum einen einzelnen Wafer-Meßfühler 30 trägt. Der Wafer-Meßfühler 30 hat eine nach unten geneigte, koplanar zur Übertragungsleitung ausgebildete Meßfühler-Spitze 32 zum Kontaktieren von Wafern und anderen auf der Spannvorrichtung 20 angebrachten Prüfeinrichtungen, obgleich ebensogut auch andere Arten von Spitzen eingesetzt werden kön nen. Die Meßfühler-Positioniereinrichtung 24 hat Mikrometer-Einstellelemente 34, 36 und 38 zum Einstellen der Position des Meßfühlerhalters 28 und damit des Meßfühlers 30 jeweils entlang der X-, Y- und Z-Achsen relativ zur Spannvorrichtung 20. Die Z-Achse wird hierin salopp als die "Heranführungsachse" zwischen dem Meßfühlerhalter 28 und der Spannvorrichtung 20 bezeichnet, obgleich auch Heranführungsrichtungen, die weder vertikal noch linear sind, auf denen die Meßfühlerspitze und der Wafer oder die andere Testeinrichtung miteinander in Kontakt gebracht werden, von der Bedeutung des Begriffes "Herantbhrungsachse" mit umfaßt werden. Mit einem weiteren Mikrometer-Einstellelement 40 wird die Neigung des Meßfühlerhalters 28 derart eingestellt, daß die Ebene der Meßfühlerspitze 32 parallel zur Ebene des Wafers oder der anderen, durch die Spannvorrichtung 20 getragenen Testeinrichtung ausgerichtet ist. Im Ganzen können zwölf einzelne Meßfühler-Positioniereinrichtungen 24, von denen jede einen einzelnen Meßfühler trägt, auf der Trägerplatte 12 um die Spannvorrichtung 20 derart angeordnet sein, daß sie in radialer Richtung zur Spannvorrichtung hin ähnlich wie die Speichen eines Rades zusammenlaufen. Mit einer derartigen Anordnung kann jede einzelne Positioniereinrichtung 24 ihren jeweiligen Meßfühler in X-, Y- und Z-Richtung unabhängig einstellen, wohingegen die Hebeböcke 14 zum gemeinsamen Anheben und Absenken der Trägerplatte 12 und damit aller Positioniereinrichtungen 24 und deren jeweiliger Meßfühler betätigt werden können.
Ein Umgebungs-Schutzgehäuse besteht aus einem oberen Kastenabschnitt 42, welcher fest an der Trägerplatte 12 befestigt ist, und aus einem unteren Kastenabschnitt 44, welcher fest an der Basis 10 befestigt ist. Beide Abschnitte bestehen aus Stahl oder einem anderen geeigneten, elektrisch leitfähigen Material, um eine EMI-Abschirmung sicherzustellen. Zum Aufnehmen der kleinen, vertikalen Bewegung z wischen den zwei Kastenabschnitten 42 und 44, falls die Hebeböcke 14 zum Anheben oder Absenken der Trägerplatte 12 betätigt werden, ist eine elektrisch leitfähige, elastische Schaumdichtung 46, welche vorzugsweise aus einem silber- oder kohlenstofbmprägnierten Silikon besteht, umfangsseitig an deren Anlageverbindungsstellen an der Vorderseite des Gehäuse und zwischen dem unteren Abschnitt 44 sowie der Trägerplatte 12 derartig angeordnet, daß trotz der vertikalen Relativbewegung zwischen den zwei Kastenabschnitten 42 und 44 ein EMI-Abschluß sowie ein im wesentlichen hermetischer Abschluß und ein Lichtabschluß beibehalten werden. Obgleich der obere Kastenabschnitt 42 fest mit der Trägerplatte 12 verbunden ist, ist eine ähnliche Dichtung 47 vorzugsweise zwischen dem Abschnitt 42 und der Oberseite der Trägerplatte zwecks größtmöglichen Abschlusses angeordnet.
Mit Bezug auf die Fig. 5A und 5B weist die Oberseite des oberen Kastenabschnitts 42 einen achteckigen Stahlkasten 48 mit acht Seitenplatten, wie z. B. 49a und 49b, auf, durch die sich die ausfahrbaren Körper 26 der jeweiligen Meßfühler-Positioniereinrichtungen 24 bewegbar hindurcherstrecken können. Jede Platte umfaßt ein hohles Gehäuse, in dem eine einzelne Schicht 50 aus elastischem Schaum untergebracht ist, welcher dem obenerwähnten Dichtungsmaterial ähnlich sein kann. Schlitze, wie z. B. 52, sind in vertikaler Richtung teilweise in den Schaum geschnitten, welche zu Schlitzen 54 ausgerichtet sind, die in der Innen- und Außenfläche jedes Plattengehäuses ausgebildet sind, durch die sich ein jeweiliger, ausfahrbarer Körper 26 einer jeweiligen Meßproben-Positioniereinrichtung 24 bewegbar hindurcherstrecken kann. Der geschlitzte Schaum gestattet eine X-, Y- und Z-Bewegung der ausfahrbaren Körper 26 jeder Meßfühler-Positioniereinrichtung, wobei durch das Gehäuse ein EMI-Abschluß und ein im wesentlichen hermetischer Abschluß und ein Lichtabschluß erhalten wird. In vier der Platten ist zum Ermöglichen eines größeren X- und Y-Bewegungsbereichs die Schaumschicht 50 sandwichartig zwischen einem Paar Stahlplatten 55 mit darin ausgebildeten Schlitzen 54 angeordnet, wobei solche Platten in dem Plattengehäuse über einen Bewegungsbereich in Querrichtung verschiebbar sind, welcher durch größere Schlitze 56 in den Innen- und Außenflächen des Plattengehäuses eingegrenzt ist.
Auf dem achteckigen Kasten 48 ist eine kreisförmige Sichtöffnung 58 vorgesehen, in der ein eingelassenes, kreisförmiges, durchsichtiges Dichtfenster 60 ausgebildet ist. Eine Halterung 62 stützt einen mit einer Öffnung versehenen, verschiebbaren Verschluß 64, mit welchem der Lichteintritt durch das Fenster ermöglicht oder verhindert wird. Ein mit einem CRT-Monitor verbundenes Stereoskop (nicht gezeigt) kann oberhalb des Fensters angeordnet sein, um eine vergrößerte Ansicht des Wafers oder der anderen Testeinrichtung und der Meßfühlerspitze zur exakten Meßfühleranordnung während des Aufbaus oder des Betriebs zu liefern. Alternativ dazu kann das Fenster 60 zurückgezogen und eine von einer Schaumdichtung umgebene Mikroskoplinse (nicht gezeigt) durch die Sichtöffnung 58 eingeführt werden, wobei der Schaum einen EMI- Abschluß sowie hermetischen Abschluß und einen Lichtabschluß herbeiführt.
Der obere Kastenabschnitt 42 des Umgebungs-Schutzgehäuses umfaßt auch eine schwenkbare Stahltür 68, welche außen um die Schwenkachse eines Gelenks 70 schwenkbar ist, wie dies in Fig. 2A gezeigt ist. Die Tür wird durch das Gelenk nach unten zur Oberseite des oberen Kastenabschnitts 42 derart vorbelastet, daß sie einen dichten, überlappenden, verschiebbaren, umfangsseitigen Abschluß 68a mit der Oberseite des oberen Kastenabschnitts bildet. Wenn die Tür geöffnet ist und die Spannvorrichtung 20 durch die Positioniereinrichtung 16 unter die Türöffnung bewegt wird, wie dies in Fig. 2A gezeigt ist, ist die Spannvorrichtung zum Beschicken und Entnehmen zugänglich.
Mit Bezug auf die Fig. 3 und 4 wird die Unversehrtheit des Gehäuseabschlusses bei durch die motorgetriebene Positioniereinrichtung 16 durchgeführten Positionierbewegungen auch aufrund des Vorsehens einer Reihe von vier Dichtplatten 72, 74, 76 und 78 aufrechterhalten, welche ver schiebbar eine über der anderen gestapelt sind. Die Größe der Platten nimmt von der oberen zur unteren hin ebenso wie die jeweiligen Größen der in den jeweiligen Platten 72, 74, 76 und 78 ausgebildeten, zentralen Öffnungen 72a, 74a, 76a und 78a und die im Boden 44a des unteren Kastenabschnitts 44 ausgebildete Öffnung 79a zu. Die zentrale Öffnung 72a in der oberen Platte 72 steht dicht mit dem Lagergehäuse 18a des vertikal bewegbaren Stempels 18 in Eingriff. Die nächste sich nach unten hin daran anschließende Platte, Platte 74, hat einen sich nach oben erstreckenden Umfangsrand 74b, welcher das Maß, um das die Platte 72 quer über die Oberseite der Platte 74 verschoben werden kann, begrenzt. Die zentrale Öffnung 74a in der Platte 74 hat eine Größe, welche es der Positioniereinrichtung 16 gestattet, den Stempel 18 und dessen Lagergehäuse 18a in Querrichtung entlang den X- und Y-Achsen zu bewegen, bis die Kante der oberen Platte 72 gegen den Rand 74b der Platte 74 stößt. Die Größe der Öffnung 74a ist jedoch zu klein, als daß sie durch die obere Platte 72 unbedeckt bliebe, falls solch ein Anstoßen auftritt. Deshalb bleibt eine Abdichtung zwischen den Platten 72 und 74 unabhängig von der Bewegung des Stempels 18 und dessen Lagergehäuses entlang den X- und Y-Achsen erhalten. Eine weitere Bewegung des Stempels 18 und des Lagergehäuses in Richtung des Anschlags der Platte 72 an den Rand 74b führt zu einer Verschiebung der Platte 74 zum Umfangsrand 76b der nächst darunterliegenden Platte 76. Die zentrale Öffnung 76a in der Platte 76 ist wiederum groß genug, um ein Anschlagen der Platte 74 an den Rand 76b zu gestatten, andererseits klein genug, um ein Nichtbedecken der Öffnung 76a durch die Platte 74 auszuschließen, wodurch auch die Abdichtung zwischen den Platten 74 und 76 sichergestellt ist. Eine noch weitere Bewegung des Stempels 18 und des Lagergehäuses in derselben Richtung verursacht eine ähnliche Verschiebung der Platten 76 und 78 relativ zu ihren darunterliegenden Platten bis zu einem Anschlag an den Rand 78b bzw. die Seite des Kastenabschnitts 44, ohne daß die Öffnungen 78a und 79a unbedeckt blieben. Diese Kombination aus Gleitplatten und zentralen Öffnungen mit fortschreitend zunehmender Größe gestattet mittels der Positioniereinrichtung 16 einen vollständigen Bewegungsbereich des Stempels 18 entlang den X- und Y-Achsen, wobei das Gehäuse trotz einer derartigen Positionierbewegung in einem abgedichteten Zustand verbleibt. Die durch diese Konstruktion herbeigeführte EMI-Abdichtung ist selbst in bezug auf die Elektromotoren der Positioniereinrichtung 16 wirksam, da diese unterhalb der Gleitplatten angeordnet sind.
Mit besonderem Bezug auf die Fig. 3 und 6 besteht die Spannvorrichtung 20 aus einer einzigen Modulbauweise, welche entweder mit oder ohne ein Umgebungs-Schutzgehäuse einsetzbar ist. Der Stempel 18 trägt eine Justierplatte 81, welche wiederum eine rechteckige Plattform 83 abstützt, die mit Hilfe von Schrauben, wie z. B. 87, eine kreisförmige Wafer-Spanneinrichtung 80 herkömmlichen Aufbaus lösbar trägt. Abstandshalter, wie z. B. 85, sorgen für eine Egalisierung. Die Wafer-Spanneinrichtung 80 hat eine ebene, nach oben gerichtete, einen Wafer abstützende Oberfläche 82 mit einer Reihe von darin ausgebildeten, vertikalen Öffnungen 84. Diese Öffnun gen stehen mit einzelnen, durch O-Ringe 88 voneinander getrennten Kammern in Verbindung, wobei die Kammern wiederum mit unterschiedlichen Vakuumleitungen 90a, 90b, 90c getrennt verbunden sind, welche über getrennt steuerbare Vakuumventile (nicht gezeigt) mit einer Vakuumquelle in Verbindung stehen. Die jeweiligen Vakuumleitungen verbinden wahlweise die jeweiligen Kammern und deren Öffnungen mit der Vakuumquelle, um den Wafer zu halten oder, alternativ dazu, die Öffnungen zum Freigeben des Wafers in herkömmlicher Weise von der Vakuumquelle zu trennen. Das getrennte Betreiben der jeweiligen Kammern und deren korrespondierenden Öffnungen ermöglicht, daß die Spanneinrichtung Wafer unterschiedlicher Durchmesser halten kann.
Zusätzlich zu der kreisförmigen Wafer-Spanneinrichtung 80 sind an den Ecken der Plattform 83 bis zu vier Hilfsspanneinrichtungen, wie z. B. 92 und 94, durch Schrauben, wie z. B. 96, unabhängig von der Wafer-Spanneinrichtung 80 lösbar angebracht. Jede Hilfsspanneinrichtung 92, 94 hat ihre eigene, separate, nach oben gerichtete, ebene Oberfläche 100, 102, welche zur Oberfläche 82 der Wafer-Spanneinrichtung 80 parallel ist. Vakuumöffnungen 104 durchdringen die Oberflächen 100 und 102 von der Verbindung mit jeweiligen, in dem Körper jeder Hilfsspanneinrichtung vorgesehenen Kammern 106, 108 her. Jede dieser Kammern steht wiederum über eine separate Vakuumleitung 110 und ein separates, unabhängig betätigbares Vakuumventil 114 mit einer Vakuumquelle 118 in Verbindung, wie dies schematisch in Fig. 3 gezeigt ist. Jedes der Ventile 114 verbindet oder trennt eine jeweilige Kammer 106 oder 108 unabhängig vom Betrieb der Öffnungen 84 der Wafer-Spanneinrichtung 80 selektiv mit der Vakuumquelle, um ein Kontaktsubstrat oder Kalibrierungssubstrat, welches sich auf den jeweiligen Oberflächen 100 und 102 der Hilfsspanneinrichtungen befindet, unabhängig von dem Wafer wahlweise zu halten oder freizugeben.
Die lösbare Verbindung zwischen den Hilfsspanneinrichtungen 92 und 94 und der Wafer-Spanneinrichtung 80 gestattet nicht nur den unabhängigen Austausch unterschiedlicher Spanneinrichtungen, sondern ermöglicht auch, daß die jeweiligen Erhebungen der Oberflächen der Spanneinrichtungen mit Bezug zueinander vertikal eingestellt werden können. Wie in Fig. 3 gezeigt, können Hilfsspanneinrichtung-Abstandshalter, wie z. B. 120, zwischen die Plattform 83 und die Hilfsspanneinrichtung eingesetzt werden, um die Erhebung der Oberfläche der Hilfsspanneinrichtung relativ zu derjenigen der Wafer-Spanneinrichtung 80 und der anderen Hilfsspanneinrichtung(en) einzustellen. Dies gleicht jedwede Differenzen in den Dicken zwischen dem Wafer, dem Kontaktsubstrat und dem Kalibrierungssubstrat aus, welche gleichzeitig durch die Spannvorrichtung 20 getragen werden, so daß die Meßfühler leicht von einem zum anderen ohne Unterschiede im Kontaktdruck oder die Befürchtung, die Meßfühlerspitzen zu beschädigen, überführbar ist.
Bei Verwendung mit einem Umgebungs-Schutzgehäuse sind die Vakuumventile 114 der jeweiligen Hilfsspanneinrichtungen von den Spanneinrichtungen abgelegen und vorzugsweise außerhalb des Gehäuses angeordnet, wie dies in Fig. 3 schematisch angedeutet ist, um die Steuerung der Hllfsspanneinrichtungen trotz der durch das Gehäuse hervorgerufenen Zugangsbehinderung zu ermöglichen. Dies gestattet die Verwendung von mit solch einem Gehäuse kompatiblen Hilfsspanneinrichtungen, was besonders entscheidend ist, da das Vorhandensein der Hllfsspanneinrichtungen den Bedarf eines wiederholten Abnehmens und Beschickens von Kontaktsubstraten und Kalibrierungssubstraten während des Aufbaus und der Kalibrierung beseitigt und den damit einhergehenden Bedarf für ein wiederholtes und zeitraubendes Reinigen des Umgebungs- Schutzgehäuses entfallen läßt. Die modulare, lösbar verbundene Spannvorrichtung ist auch besonders vorteilhaft, wenn sie mit einer umgebungsgeschützten Prüfstation wegen des Bedarfs hinsichtlich einer Austauschbarkeit zahlreicher unterschiedlicher Arten von Wafer-Spanneinrichtungen, wie sie bei solch einer Prüfstation zum Einsatz kommen können, kombiniert wird. Begriffe und Ausdrücke, die in der vorstehenden Beschreibung zum Einsatz gekommen sind, werden darin zum Zwecke der Beschreibung und nicht einer Einschränkung verwendet. Es ist nicht beabsichtigt, mit dem Gebrauch derartiger Begriffe und Ausdrücke Äquivalente der gezeigten und beschriebenen Merkmale oder deren Teile auszuschließen. Es wird darauf hingewiesen, daß der Umfang der Erfindung ausschließlich durch die nachfolgenden Patentansprüche festgelegt und begrenzt ist.

Claims

1. Prüfstation, welche eine im wesentlichen ebene Fläche (82) zum Halten einer Prüfeinrichtung auf der Fläche (82), eine Halteeinrichtung (28) für einen elektrischen Meßfühler (30) zum Kontaktieren der Prüfeinrichtung und ein Paar Positioniermechanismen (16, 24) zum selektiven Bewegen sowohl der Oberfläche (82) als auch der Halteeinrichtung (28) unabhängig voneinander und aufeinander zu oder voneinander weg aufweist, gekennzeichnet durch ein kompaktes Gehäuse (12, 42, 44), welches die Oberfläche (82) umgibt und eine geschützte Umgebung schafft, dessen Integrität trotz der durch die Positioniermechanismen (16, 24) herbeigeführten Bewegung sowohl der Oberfläche (82) als auch der Halteeinrichtung (28) aufeinander zu oder voneinander weg entlang einer Heranführungsachse beibehalten wird, wobei jeder einzelne des Paars von Positioniermechanismen wenigstens teilweise außerhalb des Gehäuses (12, 42, 44) angeordnet ist und sich zwischen dem Außenraum und dem Innenraum des Gehäuses (12, 42, 44) erstreckt.

2. Prüfstation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen im wesentlichen hermetischen Abschluß um die Oberfläche herbeiführt.

3. Prüfstation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse eine Abschirmung gegen elektromagnetische Störeinflüsse schafft.

4. Prüfstation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12, 42, 44) mehrere elastische, jeweils mit einer Öffnung (52) versehene Schichten (50) zum Beibehalten einer umgebungsgeschützten Integrität um die Oberfläche (82) trotz einer Bewegung der Halteeinrichtung (28) hin zu oder weg von der Oberfläche (82) durch den Positioniermechanismus (24) aufweist, wobei der Positioniermechanismus (24) einen Körper (26) umfaßt, welcher sich bewegbar zwischen der äußeren Umgebung und dem Innenraum des Gehäuses (12, 42, 44) durch eine der Öffnungen (52) erstreckt und in bezug auf das Gehäuse (12, 42, 44) ohne ein Verletzen der Integrität der geschützten Umgebung bewegbar ist.

5. Prüfstation nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12, 42, 44) wenigstens eine abdichtende Platte (55) aufweist, die in bezug auf den Rest des Gehäuses (12, 42, 44) bewegbar ist und durch die sich der Körper (26) hindurcherstreckt, wobei eine der elastischen Schichten (50) auf der abdichtenden Platte (55) angebracht ist und sich zusammen mit der Platte in bezug auf den Rest des Gehäuses (12, 42, 44) bewegt.

6. Prüfstation nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die abdichtende Platte (55) gleitend in bezug auf den Rest des Gehäuses (12, 42, 44) bewegbar ist.

7. Prüfstation nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Plattform (12, 42), welche eine Vielzahl von Halteeinrichtungen (28) und einen dritten Positioniermechanismus (14a, 14b, 14c, 14d) zum selektiven Bewegen der Plattform (12, 42) und dadurch zum gemeinsamen Bewegen der Vielzahl von Halteeinrichtungen (28) hin oder weg von der Testeinrichtung trägt.

8. Prüfstation nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Halteeinrichtungen (28) unabhängig voneinander auf der Plattform (12, 42) bewegbar angebracht und somit getrennt zur Testeinrichtung oder weg von dieser bewegbar sind.

9. Prüfstation nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Positioniermechanismen (14, 24; 14a, 14b, 14c, 14d) wenigstens teilweise außerhalb des Gehäuses (12, 42, 44) angeordnet sind.

10. Prüfstation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Positioniermechanismus (16) zum selektiven Bewegen der Oberfläche die Oberfläche (82) relativ zur Halteeinrichtung (28) in einer Richtung im wesentlichen parallel zur Ebene der Oberfläche (82) bewegen kann und daß das Gehäuse (12, 42, 44) mehrere in bezug zueinander und in bezug auf den Rest des Gehäuses (12, 42, 44) verschiebbare Platten (72, 74, 76, 78) aufweist, wobei jede Platte (72, 74, 76, 78) und Öffnungen (72a, 74a, 76a, 78a) unterschiedliche Größen aufweisen und der Positioniermechanismus (16) zum Bewegen der Oberfläche (82) einen Körper (18) aufweist, welcher sich durch die Öffnungen (72a, 74a, 76a, 78a) in den Platten (72, 74, 76, 78) zwischen der Außenseite und dem Innenraum des Gehäuses (12, 42, 44) hindurcherstreckt und in dieser Richtung relativ zum Gehäuse (12, 42, 44) bewegbar ist, wobei die Platten (72, 74, 76, 78) in der Lage sind, eine umgebungsgeschützte Integrität um die Oberfläche (82) trotz der Bewegung des Körpers (18) in dieser Richtung beizubehalten.

11. Prüfstation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12, 42, 44) einen oberen Kastenabschnitt (42), welcher in einer vertikalen Richtung relativ zu einem unteren Kastenabschnitt (44) bewegbar ist, währenddessen eine Abdichtung um die Oberfläche beibehalten bleibt.

12. Prüfstation nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse eine Abschirmung gegen Licht bietet.

13. Prüfstation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12, 42, 44) eine Öffnung zum Schaffen eines Zugangs zu der Oberfläche (82), um zu ermöglichen, mehrere unterschiedliche Testeinrichtungen durch die Öffnung auf der Oberfläche anzuordnen, und eine Tür (68) zum selektiven Schließen der Öffnung aufweist, wobei jeder Positioniermechanismus (16, 24) eine mechanisch überführende Bewegung zu der entsprechenden einen Oberfläche und dem Halter durchführen kann, während die Tür geschlossen ist.

14. Prüfstation nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (28) durch ihren jeweiligen Positioniermechanismus (24) sowohl hin zu dem oberen Kastenabschnitt (42) als auch weg von diesem sowie seitlich in bezug auf diesen bewegbar ist.

15. Prüfstation nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine weitere Halteeinrichtung (28) für einen weiteren elektrischen Meßfühler (30) und einen weiteren Positioniermechanismus (14a, 14b, 14c, 14d), wobei jede Halteeinrichtung (28) durch den oberen Kastenabschnitt (42) des Gehäuses abgestützt ist und der obere Kastenabschnitt durch den weiteren Positioniermechanismus bewegbar ist, um beide Halteeinrichtungen (28) im Einklang miteinander zu bewegen.

16. Prüfstation nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine weitere Halteeinrichtung (28) für einen weiteren elektrischen Meßfühler (30) und einen weiteren Positioniermechanismus (24) zum Bewegen der weiteren Halteeinrichtung (28), wobei ein oberer Abschnitt (42) des Gehäuses wenigstens ein Paar von Öffnungen (52) jeweils zum separaten Aufnehmen des Einsatzes eines jeweiligen mechanischen Körpers (26) von einem jeweiligen Positioniermechanismus (24) in das Gehäuse zum Bewegen eines jeweiligen elektrischen Meßfühlers (30) festlegt.

17. Verwendung einer Prüfstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Prüfen einer Testeinrichtung.