DE112005000233T5

DE112005000233T5 - Kontaktstück, Kontaktanordnung mit Kontaktstücken, Probenkarte, Prüfgerät und Verfahren und Gerät zur Herstellung der Kontaktanordnung

Info

Publication number: DE112005000233T5
Application number: DE112005000233T
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Kuitani; Tadao Saito; Yoshihiro Abe
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 2005-06-27
Filing date: 2005-06-27
Publication date: 2007-10-04
Also published as: US8097475B2; US20100304559A1; US8241929B2; KR20080003004A; JPWO2007000799A1; US7764152B2; WO2007000799A1; JP4171513B2; US20070013390A1; KR100975904B1; US20120112781A1

Abstract

Kontaktstück (50), das zur Herstellung eines elektrischen Kontakts mit einem getesteten Bauelement (200) dient, wenn das Bauelement getestet wird, indem ein an dem Bauelement vorgesehener Kontakt (210) kontaktiert wird, mit:
einem mit einer Abstufung (52) versehenen Sockel (51),
einem Stützteil (53) mit einem an dem Sockel angeordneten hinteren Ende und einem von dem Sockel vorstehenden vorderen Ende, und
einem an der Oberfläche des Stützteils gebildeten und den Kontakt (210) elektrisch kontaktierenden leitfähigen Teil (54),
wobei eine Kante (52A, 52B) der an dem Sockel (51) gebildeten Abstufung (52) die Oberfläche einer das Kontaktstück haltenden Kontaktplatte (40) so kontaktiert, daß ein vorbestimmter Neigungswinkel (β) zwischen der Oberfläche der Kontaktplatte und dem Stützteil definiert wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kontaktstück, eine Kontaktanordnung mit Kontaktstücken, eine Probenkarte, ein Prüfgerät, ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktanordnung und ein Herstellungsgerät für eine Kontaktanordnung zum Kontaktieren von Anschlußfahnen, Elektroden, Leitungen oder anderen Kontakten auf einer integrierten Schaltung oder einer anderen elektrischen Schaltung (im folgenden zusammenfassend als "IC" bezeichnet), die auf einem IC-Halbleiterwafer, einem Halbleiterchip, einer Halbleiterbauelementgruppe, einer gedruckten Schaltungsplatine und dergleichen ausgebildet sind, zur Herstellung eines elektrischen Kontakts mit den ICs, wenn diese ICs getestet werden.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Um fertige elektronische Bauelemente herzustellen, wird eine große Anzahl von Halbleiterchips mit integrierten Schaltungen auf einem Wafer aus Silizium und dergleichen gebildet, die Chips werden dann zugeschnitten, verdrahtet, mit Gehäusen versehen und sonstwie weiterverarbeitet. All diese ICs werden vor dem Versand auf Funktionsfähigkeit getestet. Dieser IC-Test wird sowohl auf der Stufe des fertigen Produkts als auch auf der Wafer-Stufe ausgeführt.
Für das Testen von ICs auf der Wafer-Stufe ist eine Sonde zur Herstellung des elektrischen Kontakts mit einem getesteten IC bekannt, die einen an seinen beiden Enden abgeschrägten Sockel, einen Balken mit einem an dem Sockel angeordneten hinteren Ende und einem aus dem Sockel vorspringenden vorderen Ende sowie einen auf der Oberfläche des Balkens gebildeten leitfähigen Teil aufweist (im folgenden kurz als "Kontaktfinger aus Silizium" oder "Kontaktstück" bezeichnet) (siehe z. B. die japanische Veröffentlichung (A) Nr. 2000-249722, japanische Patentveröffentlichung (A) Nr. 2001-159642 und WO03/071289).
Dieser Kontaktfinger wird z. B. durch Fotolithographie oder andere Herstellungstechniken für Halbleiter aus einem Siliziumsubstrat hergestellt. Insbesondere wird bei der Herstellung der Abschrägungen an den beiden Enden des Sockels das Siliziumsubstrat anisotropisch geätzt, um abhängig von der Kristallebene des Siliziums geneigte Oberflächen mit 54,7° zu bilden. Diese geneigten Oberflächen werden außerdem dazu benutzt, dem Kontaktfinger einen vorbestimmten Winkel für die Montage auf der Probenkarte zu geben.
Wenn eine mit einem solchen Kontaktfinger aus Silizium versehene Probenkarte zum Testen der ICs verwendet wird, so wird die Probenkarte in die Nähe des Halbleiterwafers gebracht, und die Kontaktfinger werden mit den Anschlußfahnen der getesteten ICs in Kontakt gebracht. Dann werden die Kontaktfinger weiter in Richtung auf die Anschlußfahnen bewegt (überdrückt), so daß die vorderen Enden der Kontaktfinger über die Anschlußfahnen reiben, um auf den Anschlußfahnen gebildete Aluminiumoxidschichten zu entfernen und dadurch einen elektrischen Kontakt mit den getesteten ICs herzustellen.
Bei der Herstellung des Kontakts zwischen den Kontaktfingern und den Anschlußfahnen führen Abweichungen der Kontaktfinger in der Höhe dazu, daß bestimmte Kontaktfinger auf der Probenkarte zuerst mit den Anschlußfahnen der ICs in Kontakt kommen, und dann werden die zuerst kontaktierenden Kontaktfinger übermäßig überdrückt, bis alle Kontaktfinger auf der Probenkarte die Anschlußfahne der ICs kontaktieren.
Dabei sind die an den Sockeln der Kontaktfinger gebildeten Neigungswinkel verhältnismäßig spitze Winkel von 54,7°, wie oben beschrieben wurde, so daß das Ausmaß der Reibung der Kontaktfinger im Verhältnis zu dem Ausmaß der Überdrückung der zuerst kontaktierenden Kontaktfinger groß wird (d. h., das Verhältnis zwischen Reibung und Überdrückung wird groß). Wenn z. B. die Größe der Anschlußfahnen der ICs verringert wird, werden aus diesem Grund schließlich die vorderen Enden der Kontaktfinger über die Anschlußfahnen überstehen oder sich verformen oder beschädigt werden.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kontaktstück, eine Kontaktanordnung mit den Kontaktstücken, einen Probenkarte, ein Prüfgerät, ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktanordnung und ein Herstellungsgerät für eine Kontaktanordnung zu schaffen, die in der Lage sind, einen fehlerhaften Kontakt mit den Kontakten zu vermeiden.
(1) Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Kontaktstück vorgesehen, das zur Herstellung eines elektrischen Kontakts mit einem getesteten Bauelement dient, wenn das Bauelement getestet wird, indem ein an dem Bauelement vorgesehener Kontakt kontaktiert wird, und das einen mit einer Abstufung versehenen Sockel, einen Stützteil mit einem an dem Sockel angeordneten hinteren Ende und einem von dem Sockel vorstehenden vorderen Ende sowie einen an der Oberfläche des Stützteils gebildeten und den Kontakt elektrisch kontaktierenden leitfähigen Teil aufweist, wobei eine Kante der an dem Sockel gebildeten Abstufung die Oberfläche einer das Kontaktstück haltenden Kontaktplatte so kontaktiert, daß ein vorbestimmter Neigungswinkel zwischen der Oberfläche der Kontaktplatte und dem Stützteil definiert wird (siehe Anspruch 1).
Bei der vorliegenden Erfindung weist der Sockel des Kontaktstückes eine Abstufung auf, und diese Abstufung wird dazu benutzt, das Kontaktstück in einer geneigten Stellung auf der Kontaktplatte zu montieren. Infolgedessen ist es möglich, das Verhältnis zwischen Länge und Tiefe der Abstufung so zu kontrollieren, daß das Kontaktstück unter einem gewünschten Winkel auf der Kontaktplatte gehalten wird, so daß ein fehlerhafter Kontakt mit der Anschlußfahne z. B. selbst dann verhindert werden kann, wenn die Anschlußfahne des ICs kleine Abmessungen hat.
In der vorliegenden Erfindung ist das "hintere Ende" des Kontaktstücks das Ende, das die Kontaktplatte kontaktiert. Im Gegensatz dazu ist das "vordere Ende" des Kontaktstücks das Ende, das den Kontakt des getesteten Bauelements kontaktiert.
Ohne daß die obige Erfindung speziell hierauf beschränkt sein soll, hat die Abstufung vorzugsweise eine Form, deren Höhe am hinteren Ende des Sockels größer ist als am vorderen Ende.
Ohne daß die obige Erfindung speziell hierauf beschränkt sein soll, weist der Sockel vorzugsweise mehrere Abstufungen in der Form einer Treppe auf (siehe Anspruch 2).
Infolgedessen nehmen die Abstützungspunkte des auf der Kontaktplatte montierten Kontaktstückes zu, so daß die Stabilität der Befestigung des Kontaktstücks an der Kontaktplatte verbessert wird.
Ohne daß die obige Erfindung speziell hierauf beschränkt sein soll, hat der Stützteil vorzugsweise eine Isolationsschicht an der Oberfläche auf der Seite, auf der der leitfähige Teil gebildet ist (siehe Anspruch 3). Die Isolationsschicht besteht vorzugsweise aus SiO₂ (siehe Anspruch 4).
(2) Zur Lösung der oben genannten Aufgabe ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Kontaktanordnung vorgesehen, die eine Vielzahl von Kontaktstücken in irgendeiner der oben beschriebenen Formen sowie eine Kontaktplatte aufweist, die die mehreren Kontaktstücke auf ihrer Oberfläche trägt, wobei jedes der Kontaktstücke mehrere Stützteile hat und die mehreren Stützteile in vorbestimmten Abständen auf einem einzigen Sockel angeordnet sind (siehe Anspruch 5).
Ohne daß die obige Erfindung speziell hierauf beschränkt sein soll, sind die Kontaktstücke vorzugsweise mit Hilfe eines UV-härtenden Klebers, eines Heißklebers oder eines thermoplastischen Klebers an die Kontaktplatte angeklebt (siehe Anspruch 6).
Ohne daß die obige Erfindung speziell hierauf beschränkt sein soll, weist die Kontaktplatte an ihrer Oberfläche vorzugsweise mehrere Verbindungsbahnen auf, und die Verbindungsbahnen sind mit entsprechenden leitfähigen Teilen der Kontaktstücke elektrisch verbunden (siehe Anspruch 7).
Ohne daß die obige Erfindung speziell hierauf beschränkt sein soll, sind die auf der Kontaktplatte gebildeten Verbindungsbahnen und die leitfä higen Teile der Kontaktstücke vorzugsweise durch Lötdrähte verbunden (siehe Anspruch 8).
(3) Zur Lösung der oben genannten Aufgabe ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Kontaktanordnung in irgendeiner der oben beschriebenen Formen vorgesehen, wobei die getesteten Bauelemente elektrische Schaltungen sind, die auf einem Halbleiterwafer gebildet sind, und die Kontaktplatter hat einen Wärmeausdehnungskoeffizienten (α1), der der folgenden Gleichung (1) genügt (siehe Anspruch 9): α1 = α2 × Δt2/Δt1 Gleichung (1)wobei in der obigen Gleichung (1) α₁ der Wärmeausdehnungskoeffizient der Kontaktplatte ist, Δt1 eine Temperaturdifferenz der Kontaktplatte zur Zeit eines Tests ist, α₂ der Wärmeausdehnungskoeffizient des Halbleiterwafers ist und Δt2 eine Temperaturdifferenz des Halbleiterwafers zur Zeit des Tests ist.
Da in der vorliegenden Erfindung die Kontaktplatte der obigen Gleichung (1) genügt, ist zwischen der Kontaktanordnung und dem Halbleiterwafer ein Abstand sichergestellt, der die Impedanz nicht beeinträchtigt, und die Wärmeausdehnungen der Kontaktplatte und des Halbleiterwafers sind bei der hohen Temperatur aneinander angepaßt.
Infolgedessen kann der Unterschied zwischen der Wärmeausdehnung der Kontaktplatte und der Wärmeausdehnung des Halbleiterwafers bei der hohen Temperatur kleiner gemacht werden, und ein fehlerhafter Kontakt mit den Anschlußfahnen oder anderen Kontakten kann vermieden werden. Da der Unterschied zwischen den Wärmeaudehnungen kleiner ist, kann außerdem ein größerer Bereich des Halbleiterwafers simultan getestet werden, und es kann eine größere Anzahl von simultanen Messungen erreicht werden.
Ohne daß die obige Erfindung speziell hierauf beschränkt sein soll, hat die Kontaktplatte vorzugsweise einen Kernteil mit einer isolierenden Kernschicht, die ein Kohlefasermaterial enthält, wenigstens einen mehrlagigen Verbindungsteil, der eine erste Isolationsschicht mit einer Glasmatte und erste Verbindungsmustern aufweist und auf den Kernteil auflaminiert ist, und wenigstens einen zweiten mehrlagigen Verbindungsteil, der eine zweite Isolationsschicht und zweite Verbindungsmuster aufweist und auf den ersten mehrlagigen Verbindungsteil auflaminiert ist (siehe Anspruch 11).
Infolgedessen kann die Wärmeausdehnung der Kontaktplatte niedrig gehalten werden, so daß der Unterschied zwischen der Wärmeausdehnung der Kontaktplatte und der Wärmeausdehnung des Halbleiterwafers bei der hohen Temperatur verringert werden kann.
Ohne daß die obige Erfindung speziell hierauf beschränkt sein soll, ist der zweite mehrlagige Verbindungsteil vorzugsweise eine aufgebaute Schicht (siehe Anspruch 12).
(4) Zur Lösung der oben genannten Aufgabe ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Prüfgerät vorgesehen, das einen Prüfkopf, auf dem eine Kontaktanordnung in irgendeiner der oben beschriebenen Formen montiert ist, und einen Prüfer zum Prüfen der Bauelemente mit Hilfe des Prüfkopfes aufweist (siehe Anspruch 14).
Ohne daß die obige Erfindung speziell hierauf beschränkt sein soll, sind die getesteten Bauelemente vorzugsweise elektrische Schaltungen, die auf einem Halbleiterwafer gebildet sind, und die Kontaktanordnung ist auf dem Prüfkopf montiert, so daß eine durch die vorderen Enden der mehreren Kontaktstücke gebildete Prüf-Höhenebene im wesentlichen parallel zu der Oberfläche des Halbleiterwafers ist (siehe Anspruch 15).
Infolgedessen können Höhenabweichungen der auf der Kontaktplatte montierten Kontaktstücke unterdrückt werden.
(5) Zur Lösung der oben genannten Aufgabe ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktanordnung für die Herstellung eines elektrischen Kontakts mit getesteten Bauelementen während des Tests dieser Bauelemente vorgesehen, mit einem Zufuhrschritt, in dem ein SOI-Wafer zugeführt wird, einem Sockelbildungsschritt, in dem Muster von Ätzmasken auf der Unterseite des SOI-Wafers gebildet werden und die untere Oberfläche angeätzt wird, um Sockel von Kontaktstücken mit Abstufungen zu bilden, einem Stützteilbildungsschritt, in dem Muster von Ätzmasken auf der oberen Oberfläche des SOI-Wafers gebildet werden und die obere Oberfläche angeätzt wird, Muster von Ätzmasken an der unteren Oberfläche des SOI-Wafers gebildet werden, die untere Oberfläche angeätzt wird und eine SiO₂-Schicht des SOI-Wafers entfernt wird, um so Stützteile der Kontaktstücke zu bilden, und einen Schritt zur Bildung des leitfähigen Teils, bei dem eine obere Oberfläche der Stützteile mit einem leitfähigen Material bedeckt wird, um leitfähige Teile der Kontaktstücke zu bilden, und einem Montageschritt, bei dem die Kontaktstücke so auf einer Kontaktplatte montiert werden, daß Kanten der an den Sockeln gebildeten Abstufungen die Oberfläche der Kontaktplatte kontaktieren (Anspruch 16).
Ohne daß die obige Erfindung speziell hierauf beschränkt sein soll, wird vorzugsweise die obere Oberfläche des SOI-Wafers geätzt, dann wird in dem Stützteilbildungsschritt auf der oberen Oberfläche des SOI-Wafers eine SiO₂-Schicht gebildet, die eine Isolationsschicht bildet, und die Oberfläche der Isolationsschicht wird in dem Schritt zur Bildung des leitfähigen Teils mit einem leitfähigen Material bedeckt (siehe Anspruch 17).
Ohne daß die obige Erfindung speziell hierauf beschränkt sein soll, wird zum Ätzen der unteren Oberfläche des SOI-Wafers in dem Sockelbildungsschritt vorzugsweise tiefe reaktive Ionenätzung (DRIE) benutzt, und DRIE wird dazu benutzt, in dem Stützteilbildungsschritt die obere Oberfläche des SOI-Wafers zu ätzen (siehe Anspruch 18).
Ohne daß die obige Erfindung speziell hierauf beschränkt sein soll, ist der SOI-Wafer vorzugsweise ein zweilagiger SOI-Wafer mit zwei Si Schichten und einer sandwichartig dazwischen eingefügten SiO₂ Schicht, und die Ätzzeit wird in dem Sockelbildungsschritt so kontrolliert, daß die Sockel mit den Abstufungen gebildet werden (siehe Anspruch 19).
Ohne daß die obige Erfindung speziell hierauf beschränkt sein soll, ist der SOI-Wafer vorzugsweise ein dreilagiger SOI-Wafer mit drei Si Schichten und zwei SiO₂ Schichten, die sandwichartig zwischen je zweien der drei Si Schichten eingefügt sind, die SiO₂ Schicht an der Unterseite wird in dem Sockelbildungsschritt als Ätzstopper verwendet, und die beiden SiO₂ Schichten werden in dem Sockelbildungsschritt entfernt (siehe Anspruch 20).
Ohne daß die obige Erfindung speziell hierauf beschränkt sein soll, umfaßt der Montageschritt vorzugsweise einen Anordnungsschritt, in dem die Sockel mit einem Kleber an der Oberfläche der Kontaktplatte angeklebt werden, um die Kontaktstücke mit vorbestimmten Neigungen an der Kontaktplatte anzuordnen, und einen Verbindungsschritt, in dem die auf der Kontaktplatte vorgesehenen Verbindungsbahnen mit den Kontaktstücken verbunden werden (siehe Anspruch 21).
Ohne daß die obige Erfindung speziell hierauf beschränkt sein soll, werden die auf der Kontaktplatte vorgesehenen Verbindungsbahnen und die leitfähigen Teile der Kontaktstücke in dem Verbindungsschritt vorzugsweise durch Lötdrähte verbunden (siehe Anspruch 22).
(6) Zur Lösung der oben genannten Aufgabe ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Herstellungsgerät für eine Kontaktanordnung vorgesehen, das eine Kontaktanordnung zur Herstellung des elektrischen Kontakts mit den getesteten Bauelementen während des Tests erzeugt und eine Auftrageinrichtung zum Aufbringen eines Klebers an einer vorbestimmten Stelle der Kontaktplatte, eine Saugeinrichtung zum Halten eines Kontaktstücks durch Saugwirkung und eine Bewegungseinrichtung zum Bewegen der Kontaktplatte relativ zu dem Kontaktstück aufweist, wobei die Saugeinrichtung eine Saugfläche hat, die sich an das Kontaktstück anlegt und eine Saugwirkung ausübt und die eine Begrenzungseinrichtung zur Begrenzung einer feinen Bewegung des Kontaktstücks relativ zu der Saugfläche aufweist (siehe Anspruch 23).
In der vorliegenden Erfindung ist eine Begrenzungseinrichtung dazu vorgesehen, eine feine Bewegung des Kontaktstückes an der Saugfläche der Saugeinrichtung zu begrenzen, die ein Kontaktstück an einer vorbestimmten, mit einem Kleber beschichteten Stelle auf der Kontaktplatte hält. Infolgedessen kann ein Kontaktstück mit hoher Präzision an einer vorbestimmten Stelle auf der Kontaktplatte positioniert und angeklebt werden, so daß ein fehlerhafter Kontakt während des Tests verhindert werden kann.
Ohne daß die obige Erfindung speziell hierauf beschränkt sein soll, ist die Saugfläche vorzugsweise eine geneigte Oberfläche mit einem Neigungswinkel, der im wesentlichen der gleiche ist wie der Ansatzwinkel des Kontakt stücks in bezug auf die Kontaktplatte (siehe Anspruch 24). Außerdem weist die Begrenzungseinrichtung vorzugsweise in der Saugfläche gebildete Abstufung auf (siehe Anspruch 25). Des weiteren steht vorzugsweise ein hinteres Ende des Kontaktstückes mit der Abstufung im Eingriff (siehe Anspruch 26).
Ohne daß die obige Erfindung speziell hierauf beschränkt sein soll, weist das Gerät außerdem vorzugsweise eine Detektionseinrichtung zum Detektieren der Relativposition des Kontaktstücks in bezug auf die Kontaktplatte auf, und die Bewegungseinrichtung bewegt das Kontaktstück auf der Grundlage der Resultate der Detektionseinrichtung so, daß das Kontaktstück nicht auf die Kontaktplatte drückt (siehe Anspruch 27).
Wenn die Saugeinrichtung das Kontaktstück bewegt und es auf der Kontaktplatte platziert, kann somit das Kontaktstück daran gehindert werden, auf die Kontaktplatte zu drücken, und das Kontaktstück kann daran gehindert werden, eine feine Bewegung auszuführen und von der Saugfläche der Saugeinrichtung abzuweichen.
(7) Zur Lösung der oben genannten Aufgabe ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Probenkarte zur Herstellung eines elektrischen Kontakts mit getesteten Bauelementen während des Tests dieser Bauelemente vorgesehen, die ein Kontaktstück zum Kontaktieren einer Vielzahl von an den getesteten Bauelementen vorgesehenen Anschlußfahnen sowie eine Kontaktplatte aufweist, die an ihrer Oberfläche das Kontaktstück trägt, wobei das Kontaktstück eine bestimmte Vielzahl von elastisch verformbaren, langen, eine Gruppe bildenden Stützteilen und einen einzigen Sockel aufweist, auf dem die Gruppe der Stützteile angeordnet ist, wobei ein hinteres Ende des Sockels mit einer Abstufung versehen ist, die einen bestimmten Neigungswinkel der Stützteile in bezug auf die Kontaktplatte definiert, und wobei der Sockel am hinteren Ende so an die Kontaktplatte angeklebt ist, daß die Anordnung der Gruppe der Stützteile der Anordnung der Vielzahl der Anschlußfahnen entspricht (siehe Anspruch 28).
Ohne daß die obige Erfindung speziell hierauf beschränkt sein soll, hat das Kontaktstück vorzugsweise leitfähige Teile, die an wenigstens einer Seitenfläche der Stützteile gebildet sind und die Anschlußfahnen an diesen vorderen Enden kontaktieren, die Kontaktplatte ist an der Oberfläche mit Verbindungsbahnen versehen, und die leitfähigen Teile und die Verbindungsbahnen sind durch Lötdrähte elektrisch verbunden (siehe Anspruch 29).
Ohne daß die obige Erfindung speziell hierauf beschränkt sein soll, besteht die Kontaktplatte vorzugsweise aus einem Plattenmaterial, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der dem Wärmeausdehnungskoeffizienten eines mit den geprüften Bauelementen versehenen Halbleiterwafers entspricht (siehe Anspruch 30).
(8) Zur Lösung der obigen Aufgabe ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Prüfgerät vorgesehen, das eine Prüfkarte in irgendeiner der oben beschriebenen Formen, einen Prüfkopf, an dem die Probenkarte montiert ist, und einen Prüfer zum Testen der Bauelemente mit Hilfe des Prüfkopfes aufweist (siehe Anspruch 31).
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden weiter verdeutlicht durch die nachstehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Prüfgerätes gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine Prinzipskizze der Verbindungsbeziehungen zwischen einem Prüfkopf und einer in dem Prüfgerät nach 1 verwendeten Probenkarte;
3 einen Schnitt durch eine Probenkarte gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 einen Teil der Unterseite der in 3 gezeigten Probenkarte;
5 einen Teilschnitt längs der Linie V-V in 3;
6 einen Querschnitt eines Finger-Kontaktstücks aus Silizium gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 einen Grundriß des in 6 gezeigten Kontaktstücks;
8 eine Ansicht des in 6 gezeigten Kontaktstücks in dem Zustand, in dem es auf einer Probenplatte montiert ist;
9 einen Querschnitt eines Kontaktstücks gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 eine Schnittdarstellung für einen ersten Schritt bei der Herstellung eines Kontaktstücks aus Silizium in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
11 eine Schnittdarstellung für einen zweiten Schritt bei der Herstellung eines Kontaktstücks gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
12 eine Schnittdarstellung für einen dritten Schritt bei der Herstellung eine Kontaktstücks gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
13 eine Schnittdarstellung für einen vierten Schritt bei der Herstellung eines Kontaktstücks gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
14 eine Schnittdarstellung für einen fünften Schritt bei der Herstellung eines Kontaktstücks gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
15A eine Schnittdarstellung für einen sechsten Schritt bei der Herstellung eines Kontaktstücks gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
15B eine Grundrißdarstellung für den sechten Schritt bei der Herstellung eines Kontaktstücks gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
16 eine Schnittdarstellung für einen siebten Schritt bei der Herstellung eines Kontaktstücks gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
17 eine Schnittdarstellung für einen achten Schritt bei der Herstellung eines Kontaktstücks gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
18 eine Schnittdarstellung für einen neunten Schritt bei der Herstellung eines Kontaktstücks gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
19 eine Schnittdarstellung für einen zehnten Schritt bei der Herstellung eines Kontaktstücks gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
20 eine Schnittdarstellung für einen elften Schritt bei der Herstellung eines Kontaktstücks gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
21 eine Schnittdarstellung für einen zwölften Schritt bei der Herstellung eines Kontaktstücks gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
22 eine Schnittdarstellung für einen dreizehnten Schritt bei der Herstellung eines Kontaktstücks gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
23 eine Schnittdarstellung für einen vierzehnten Schritt bei der Herstellung eines Kontaktstücks gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
24 eine Schnittdarstellung für einen fünfzehnten Schritt bei der Herstellung eines Kontaktstücks gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
25 eine Schnittdarstellung für einen sechzehnten Schritt bei der Herstellung eines Kontaktstücks gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
26 eine Schnittdarstellung für einen siebzehnten Schritt bei der Herstellung eines Kontaktstücks gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
27 eine Schnittdarstellung für einen achtzehnten Schritt bei der Herstellung eines Kontaktstücks gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
28 eine Schnittdarstellung für einen neunzehnten Schritt bei der Herstellung eines Kontaktstücks gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
29 eine Schnittdarstellung für einen zwanzigsten Schritt bei der Herstellung eines Kontaktstücks gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
30 eine Schnittdarstellung für einen einundzwanzigsten Schritt bei der Herstellung eines Kontaktstücks gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
31A einen Grundriß eines Siliziumwafers für die gleichzeitige Herstellung einer großen Anzahl von Kontaktstücken aus Silizium gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, einschließlich der zugehörigen Schneidpositionen (Teil 1);
31B einen Grundriß eines Siliziumwafers für die gleichzeitige Herstellung einer großen Anzahl von Kontaktstücken aus Silizium gemäß der ersten Ausführungsform der vorlie genden Erfindung, einschließlich der zugehörigen Schneidpositionen (Teil 2);
31C einen Grundriß eines Siliziumwafers für die gleichzeitige Herstellung einer großen Anzahl von Kontaktstücken aus Silizium gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, einschließlich der zugehörigen Schneidpositionen (Teil 3);
32 eine Schnittdarstellung eines Kontaktstücks aus Silizium gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
33 eine schematische Darstellung der Gesamtkonfiguration eines Gerätes zur Herstellung einer Probenkarte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
34 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit XXXIV in 33 in dem Zustand, in dem kein Kontaktstück gehalten wird; und
35 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit XXXIV in 33 in dem Zustand, in dem ein Kontaktstück gehalten wird.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben werden.
1 ist eine schematische Darstellung eines Prüfgerätes gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, während 2 eine Prizipskizze der Verbindungsbeziehungen eines Prüfkopfes und einer in dem Prüfgerät nach 1 verwendeten Probenkarte ist.
Wie in 1 gezeigt ist, weist das Prüfgerät 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Prüfer 60 (Prüfgerätekörper) mit einem Prüfkopf 10 und einen Wafertester 70 auf. Der Prüfkopf 10 ist durch ein Kabelbündel 61 mit dem Prüfer 60 verbunden. Der Prüfkopf 10 und der Wafertester 70 sind z. B. durch einen Manipulator 80 und einen Antriebsmotor 81 elektrisch und mechanisch verbunden und mechanisch in Position gehalten. Der getestete Halbleiterwafer 200 wird automatisch durch den Wafertester 70 in eine Testposition an dem Prüfkopf zugeführt.
An dem Prüfkopf empfängt der getestete Halbleiterwafer 200 ein Testsignal, das von dem Prüfer 60 ausgegeben wird. Weiterhin wird ein auf dieses Testsignal bezogenes Ausgangssignal von jedem IC des getesteten Halbleiterwafers 200 zu dem Prüfer 60 übermittelt, wo es mit dem erwarteten Wert verglichen wird, um zu verifizieren, daß das IC auf dem getesteten Halbleiterwafer 200 normal funktioniert.
In 1 und 2 sind der Prüfkopf 10 und der Wafertester 70 durch einen Adapter 20 verbunden. Der Adapter 20 umfaßt eine Relaisplatte 21, Koaxialkabel 22 und einen Froschring 23. Der Prüfkopf 10 weist eine große Anzahl von gedruckten Schaltungsplatinen 11 auf, die den Prüfkanälen entsprechen. Diese große Anzahl der gedruckten Schaltungsplatinen 11 entspricht der Anzahl der Prüfkanäle des Prüfers 60. Diese gedruckten Schaltungsplatinen 11 haben Verbinder 12 zum Anschluß an die entsprechenden Kontaktklemmen 21a auf der Relaisplatte 21. Zur genauen Bestimmung der Kontaktpositionen in bezug auf den Wafertester 70 ist außerdem ein Froschring 23 auf der Relaisplatte 21 vorgesehen. Der Froschring 23 hat eine große Anzahl von ZIF Konnektoren, Pogo Pins oder anderen Verbindungsstiften 23a. Diese Verbindungsstifte 23a sind über die Koaxialkabel 22 mit den Kontaktklemmen 21a auf der Relaisplatte 21 verbunden.
Wie weiter in 2 gezeigt ist, ist der Prüfkopf 10 auf dem Wafertester 70 angeordnet und über einen Adapter 20 mechanisch und elektrisch mit dem Wafertester 70 verbunden. In dem Wafertester 70 wird ein getesteter Halbleiterwafer 200 auf einem Spannfutter 71 gehalten. Eine Probenkarte 30 ist oberhalb des getesteten Halbleiterwafers 200 angeordnet. Die Probenkarte 30 hat eine große Anzahl von Kontaktstücken 50 aus Silizium zum Kontaktieren der Anschlußfahnen 210 der ICs auf dem getesteten Halbleiterwafer 200 während der Zeit des Tests (siehe 3).
Den Anschlußklemmen auf der Probenkarte 30 (nicht gezeigt) sind elektrisch mit den an dem Froschring 23 vorgesehenen Anschlußstiften 23a verbunden. Diese Anschlußstifte 23a sind mit den Kontaktklemmen 21a der Relaisplatte 21 verbunden, während die Kontaktklemmen 21a über die Koaxialkabel 22 mit den gedruckten Schaltungsplatinen 11 des Prüfkopfes 10 verbunden sind. Außerdem sind die gedruckten Schaltungsplatinen 11 z. B. durch das Kabelbündel 61, das einige Hundert innere Kabel aufweist, mit dem Prüfer 60 verbunden.
In dem Prüfgerät 1 mit der oben beschriebenen Konfiguration kontaktieren die Kontaktstücke 50 aus Silizium die Oberfläche des Halbleiterwafers 200 auf dem Spannfutter 71, übermitteln Prüfsignale an den Halbleiterwafer 200 und empfangen Ausgangssignale von dem Halbleiterwafer 200. Die Ausgangssignale (Antwortsignale) von dem getesteten Halbleiterwafer 200 werden im Prüfer 60 mit den erwarteten Werten verglichen, wodurch verifiziert wird, ob die ICs auf dem Halbleiterwafer 200 normal funktionieren.
3 ist ein Querschnitt durch eine Probenkarte gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 4 ist eine Teilansicht der Unterseite der in 3 gezeigten Probenkarte; 5 ist ein Teilschnitt längs der Linie V-V in 3; 6 ist ein Schnitt durch ein Kontaktstück gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 7 ist ein Grundriß des in 6 gezeigten Kontaktstücks aus Silizium; und 8 ist eine Ansicht des in 6 gezeigten Kontaktstücks in dem Zustand, in dem es auf einer Probenkarte montiert ist.
Die Probenkarte 30 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie sie in 3 gezeigt ist, hat eine Probenplatte 40, die durch eine mehrlagige Verdrahtungsplatte gebildet ist, mehrere Kontaktstücke 50 aus Silizium, die an der Unterseite der Probenplatte 40 montiert sind, und ein Versteifungsstück 35, an dessen Unterseite die Probenplatte 40 angebracht ist.
Zunächst wird die Probenplatte 40 erläutert werden, die Teil der Probenkarte 30 ist.
Die Probenplatte 40 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie sie in derselben Figur gezeigt ist, hat eine Basisplatte 41 mit einer mehrlagigen Struktur bestehend aus einem Kernteil 42 und mehrlagigen Verbindungsteilen 43 und Aufbauteilen 44, die auf die beiden Oberflächen der Basisplatte 41 auflaminiert sind. Die Basisplatte 41 weist Durchkontaktierungen 41a auf, die sich in der Dickenrichtung erstrecken.
Der Kernteil 42 ist aus einer Bahn aus durch Kohlefasern verstärktem Kunststoff (CFK) hergestellt und hat einen CFK-Teil 42a und isolierende Kunststoffteile 42b. Der CFK-Teil 42a besteht aus einem Kohlefasermaterial und einem dieses enthaltenden und gehärteten Kunststoffmaterial.
Das Kohlefasermaterial ist ein Kohlefasergewebe aus Kohlefasergarn, das aus Bündeln von Kohlefasern besteht, und ist so orientiert, daß es in der Ebene der Erstreckungsrichtung des Kernteils 42 ausgebreitet ist. Mehrere der so konfigurierten Kohlefasermaterialien sind in Dickenrichtung gestapelt und in ein Kunststoffmaterial eingebettet. Als Kohlefasermaterial kann anstelle des Kohlefasergewebes auch ein Netz aus Kohlefasern oder ein Vlies aus Kohlefasern verwendet werden.
Für das Kunststoffmaterial, das das Kohlefasermaterial enthält, können z. B. Polysulfon, Polyethersulfon, Polyphenylsulfon, Polyphthalamid, Polyamidimid, Polyketon, Polyazetal, Polyimid, Polycarbonat, modifizierte Polyphenylen-Ether, Polyphenylenoxid, Polybutylenterephtalat, Polyacrylat, Polysulfon, Polyphenylensulfid, Polyether-Ether-Keton, Tetrafluorethylen, Epoxidharz, Cyanatester, Bismaleimide etc. genannt werden.
Die isolierenden Kunststoffteile dienen dazu, die elektrische Isolierung zwischen den Kohlefasermaterialien der CFK-Teile 42a und den Durchkontaktierungen 41a sicher zu stellen. Für das Material, das die isolierenden Kunststoffteile 42a bildet, können z. B. Polysulfon, Polyethersulfon oder andere der oben genannten Kunststoffmaterialien genannt werden.
Die mehrlagigen Verbindungsteile 43 sind Bauteile, in denen Verdrahtungen nach dem sogenannten Package-Laminationsverfahren in mehreren Lagen gestapelt sind, und haben mehrlagige Strukturen aus Isolationsschichten 42a und Verbindungsmustern 42b. Jede Isolationsschicht 42a wird gebildet unter Verwendung eines Prepregs mit einer Glasmatte, die mit einem Kunststoffmaterial imprägniert ist, das dann ausgehärtet wird. Für das Kunststoffmaterial, das die Isolationsschichten 42a bildet, können z. B. Polysulfon, Polyethersulfon oder andere der oben erwähnten Kunststoffmaterialien genannt werden. Die Verbindungsmuster 42b sind z. B. aus Kupfer hergestellt und haben die jeweils gewünschten Formen. Die Verbindungsmuster 42b sind über die Durchkontaktierungen 41a elektrisch miteinander verbunden.
Die Aufbauteile 44 sind Teile, die aus mehreren Lagen von Zwischenverbindern bestehen, die nach dem sogenannten Aufbauverfahren (Build-Up) gebildet sind, und haben mehrlagige Strukturen aus Isolationsschichten 44a und Verbindungsmustern 44b. Jede Isolationsschicht 44a ist z. B. aus Polysulfon, Polyethersulfon oder einem anderen der oben erwähnten Kunststoffmaterialien hergestellt. Die Verbindungsmuster 44b sind z. B. aus Kupfer hergestellt und haben die jeweils gewünschten Formen. Die Verbindungsmuster 44b sind über die Druchkontaktierungen 44e elektrisch miteinander verbunden. Die obersten Verbindungsmuster 44b der Aufbauteile 44 sind mit Verbindungsklemmen (nicht gezeigt) versehen, an welche die Verbindungsstifte 23a des Froschrings 23 angeschlossen sind.
Wie in 5 gezeigt ist, hat jeder Aufbauteil 44 in einer von den Verbindungsmustern 44b verschiedenen Schicht ein Erdungsmuster 44c. In der vorliegenden Ausführungsform sind zusätzlich geerdete Schein-Erdungsmuster 44d zwischen den Verbindungsmustern 44b gebildet. Dadurch kann die Musterdichte der inneren Lagen der Probenplatte 40 gleichförmig gemacht werden, und Dickenschwankungen, Verkrümmungen etc. der Probenplatte 40 können verhindert werden. In 3 sind die Erdungsmuster 44c oder die Schein-Erdungsmuster 44d nicht gezeigt.
Die Durchkontaktierungen 41a dienen zur elektrischen Verbindung der auf den beiden Seiten der Basisplatte 41 vorgesehenen Verbindungsstrukturen, d. h., der Verbindungsstrukturen der Verbindungsmuster 43b der mehrlagigen Verbindungsteile 43 und der Verbindungsmuster 44b der Aufbauteile 44. Die Durchkontaktierungen 41a werden gebildet, indem die inneren Umfangsflächen der durch die Basisplatte 41 hindurchgehenden Löcher 41b mit Kupfer plattiert werden. Anstelle dieser Kupferplattierung oder zusätzlich zu dieser Kupferplattierung könnte auch eine leitfähige Paste, die Silberpulver oder Kupferpulver enthält, in die durchgehenden Löcher 41b gefüllt werden, um die Durchkontaktierungen zu bilden. Für die Durchkontaktierungen 41a könnten auch Typen mit Oberflächenkontaktlöchern (SVH) zusätzlich zu den durchgehenden Typen verwendet werden.
Wie in 3 gezeigt ist, sind in der vorliegenden Ausführungsform an die Außenseiten des Kernteils 42 zwei mehrlagige Verbindungsteile 20 einander gegenüberliegend anlaminiert. Weiterhin sind an die Außenseiten der beiden mehrlagigen Verbindungsteile 43 zwei Aufbauteile 44 einander gegenüberliegend anlaminiert, wodurch eine Probenplatte 40 gebildet wird.
Indem der Schichtaufbau der Probenplatte 40 in vertikaler Richtung symmetrisch gestaltet wird, kann die Verkrümmung der Probenplatte 40 selbst reduziert werden.
Weiterhin hat die Probenplatte 40 in der vorliegenden Ausführungsform einen Wärmeausdehnungskoeffizienten (α1), der die folgende Gleichung (1) erfüllt: α1 = α2 × Δt2/Δt1 Gleichung (1)wobei in der obigen Gleichung (1) α1 der Wärmeausdehnungkoeffizient der Probenkarte 40 ist, Δt1 eine Temperaturandifferenz der Probenplatte 40 zur Zeit des Tests ist, α2 der Wärmeausdehnungskoeffizient des getesteten Halbleiterwafers 200 ist und Δt2 eine Temperaturandifferenz des Halbleiterwafers 200 zur Zeit des Tests ist. Δt1 und Δt2 erfüllen die folgenden Gleichungen (2) und (3): Δt1 = T1 – Tr Gleichung (2) Δt2 = T2 – Tr Gleichung (3)wobei in den obigen Gleichungen (2) und (3) T1 die Temperatur der Probenplatte 40 zur Zeit des Tests ist (Testtemperatureinstellung), T2 die Temperatur des getesteten Halbleiterwafers 200 zur Zeit des Tests ist, und Tr die Raumtemperatur ist. T2 wird bestimmt durch die von dem getesteten Halblei terwafer 200 abgestrahlte Wärme und die von den Kontaktstücken 50 aus Silizium abgeleitete Wärme und kann so anhand der Anzahl der Kontaktstücke 50 berechnet werden, die an der Probenplatte 40 montiert sind.
Dadurch, daß die Probenplatte 40 einen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, der die obige Gleichung (1) erfüllt, können die Wärmeausdehnungen der Probenplatte 30 und des getesteten Halbleiterwafers 200 im Zustand bei hoher Temperatur aneinander angepaßt werden. Infolgedessen kann der Unterschied zwischen der Wärmeausdehnung der Probenplatte 40 und der Wärmeausdehnung des getesteten Halbleiterwafers 200 im Zustand bei hoher Temperatur verringert werden. Deshalb werden Positionsabweichungen zwischen den Kontaktstücken 50 und den Anschlußfahnen der ICs beträchtlich verringert, und infolgedessen werden fehlerhafte Kontakte vermieden. Indem der Unterschied zwischen den Wärmeausdehnungen kleiner gemacht wird, können außerdem die Kontaktstücke 50 für einen großen Bereich des getesteten Halbleiterwafers 200 angeordnet werden, und es kann eine große Anzahl von ICs simultan getestet werden, so daß eine größere Anzahl von simultanen Messungen sichergestellt werden kann.
Als nächstes werden die aus Silizium bestehenden Kontaktstücke 50 der Probenkarte 30 erläutert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform hat jedes Kontaktstück 50, wie es in 6 gezeigt ist, einen Sockel 51 mit einer Abstufung 52, einen Stützteil 53 mit einem an dem Sockel 51 angeordneten hinteren Ende und einem von dem Sockel 51 vorspringenden vorderen Ende und einen leitfähigen Teil 54, der an der Oberfläche des Stützteils 53 gebildet ist.
In der vorliegenden Ausführungsform ist mit "hinterem Ende" bei einem Kontaktstück 50 das Ende bezeichnet, das mit der Probenplatte 40 in Berührung steht (auf der linken Seite in 6). Im Gegensatz dazu ist das "vordere Ende" des Kontaktstücks 50 das Ende, das eine Anschlußfahne 210 eines ICs an dem getesteten Halbleiterwafer 200 kontaktiert (auf der rechten Seite in 6).
Wie später erläutert werden soll, wird dieses Kontaktstück 50 aus Silizium durch Photolithographie oder eine andere Halbleiterfertigungstech nik aus einem Siliziumsubstrat hergestellt. Wie in 7 gezeigt ist, weist ein einziger Sockel 51 eine Vielzahl von Stützteilen 53 in der Form von Fingern auf (kammförmig). Indem die Stützteile 53 in dieser Weise in Abstand zueinander angeordnet werden, können die Stützteile 53 unabhängig voneinander arbeiten. Da außerdem an einem einzelnen Sockel 51 eine Vielzahl von Stützteilen 53 befestigt ist, können selbst IC-Anschlußfahnen mit einem engen Raster einfach hergestellt werden, und die Handhabung als eine Moduleinheit ist möglich. Dadurch wird die Montage an einer Probenkarte einfach, und die präzise Positionierung wird vereinfacht.
Durch Verwendung einer Halbleiterfertigungstechnik für die Herstellung der Kontaktstücke 50 kann außerdem die Teilung der Vielzahl der Stützteile 53 einfach mit der Teilung der Anschlußfahnen 210 des getesteten Halbleiterwafers 200 in Übereinstimmung gebracht werden.
Weiterhin kann die Halbleiterfertigungstechnik dazu benutzt werden, die Kontaktstücke 50 mit geringen Abmessungen herzustellen, so daß eine Probenkarte mit einer Wellenform hoher Qualität in einem Betriebsfrequenzbereich der Probenkarte 30 von 500 MHz oder mehr realisiert werden kann.
Weiterhin kann infolge der geringeren Größe der Kontaktstücke 50 die Anzahl der auf einer Probenkarte 30 montierten Kontaktstücke auf beispielsweise 2000 oder mehr erhöht werden, und die Anzahl simultaner Messungen kann vergrößert werden.
Die am Sockel eines Kontaktstücks 50 gebildete Abstufung 52 hat, wie in 6 gezeigt ist, eine Form, bei der die Höhe am hinteren Ende des Sockels 51 kleiner ist als am vorderen Ende. Diese Abstufung 52 hat die Tiefe H und die Länge L.
Auf jedem der Stützteile 53 ist eine Isolationsschicht 53a gebildet, die die leitfähige Schicht 54 von den anderen Teilen des Kontaktstücks 50 elektrisch isoliert. Diese Isolationsschicht 53a besteht z. B. aus einer SiO₂ Schicht oder einer mit Bor dotierten Schicht.
Die Oberfläche jeder Isolationsschicht 53a trägt einen leitfähigen Teil 54. Das Material, das den leitfähigen Teil 54 bildet, kann Nickel, Aluminium, Kupfer, Gold, Nickel-Kobalt, Nickel-Palladium, Rhodium, Nickel-Gold, Iridium oder ein anderes abscheidungsfähiges Material sein. Das vordere Ende des leitfähigen Teils 54 hat vorzugsweise eine scharfe Kante. Dadurch kann der Schrubb-Effekt zur Zeit des Kontakts des Kontaktstücks 50 mit den Anschlußfahnen 210 gesteigert werden. Die Kontaktstücke 50 mit der oben beschriebenen Konfiguration sind, wie in 3 gezeigt ist, so auf der Probenplatte 40 montiert, daß sie den Anschlußfahnen 50 der ICs auf dem getesteten Halbleiterwafer 200 zugewandt sind. 3 zeigt nur zwei Kontaktstücke 50, doch ist in Wirklichkeit eine große Anzahl von Kontaktstücken 50 auf der Probenplatte 40 angeordnet.
Jedes Kontaktstück 50 ist, wie in 8 gezeigt ist, so an die Probenplatte 40 angeklebt, daß die Kanten 52a, 52b der an dem Sockel 51 gebildeten Abstufung 52 die Oberfläche der Probenplatte 40 berühren. Als Kleber zum Ankleben eines Kontaktstücks an die Probenplatte 40 können z. B. ein UV-härtender Kleber, ein durch Temperatur härtender Kleber, ein thermoplastischer Kleber und dergleichen genannt werden. Der Sockel 51 hat eine große Fläche, so daß eine ausreichende Klebefestigkeit erreicht wird.
In der vorliegenden Ausführungsform dient die an dem Sockel 51 gebildete Abstufung 52 dazu, das Kontaktstück 50 so an der Probenplatte 40 zu montieren, daß das Kontaktstück 50 in bezug auf die Probenplatte 40 unter einem Winkel β geneigt ist, der dem Verhältnis zwischen der Tiefe H und der Länge L der Abstufung 52 entspricht.
Das bedeutet, bei der Probenkarte 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann durch Kontrolle des Verhältnisses zwischen der Tiefe H und der Länge L der Abstufung 52 ein Kontaktstück 50 auf einfache Weise unter einem gewünschten präzisen Winkel β von beispielsweise 54,7° oder weniger an der Probenplatte 40 montiert werden. Infolgedessen kann das Ausmaß des Schrubbens im Verhältnis zum Ausmaß der Überdrückung der zuerst kontaktierenden Kontaktstücke 50 (Ausmaß des Schrubbens/Ausmaß der Überdrückung) reduziert werden, so daß selbst dann, wenn die Anschlußfahnen 210 des getesteten Halbleiterwafers 200 kleinere Abmessungen haben, ein fehlerhafter Kontakt mit den Anschlußfahnen 210 vermieden werden kann.
Der Neigungswinkel β des Kontaktstücks 50 in bezug auf die Probenplatte 40 ist vorzugsweise so klein wie möglich, doch wenn dieser Winkel β zu klein ist, kann das Kontaktstück leicht an einem Kondensator etc. anstoßen, der auf der Probenplatte 40 angeordnet ist.
Wie in 3 und 4 gezeigt ist, weist die Unterseite der Probenplatte 40 Verbindungsbahnen 40a auf. Die Verbindungsbahnen 40a sind durch die Lötdrähte 40b elektrisch mit den leitfähigen Teilen 54 der Kontaktstücke 50 verbunden. Außerdem sind die Verbindungsbahnen 40a elektrisch mit den Durchkontaktierungen 44e verbunden, die in der untersten Lage des unteren Aufbauteils 44 der Probenplatte 40 gebildet sind. Anstelle der Lötdrähte 40b könnten auch Lötkugeln dazu benutzt werden, die Verbindungsbahnen 40e und die leitfähigen Teile 44 elektrisch zu verbinden.
Wie in 3 gezeigt ist, ist die Probenplatte 40, an der die Kontaktstücke 50 angebracht sind, an einem Versteifungsstück 35 befestigt. Dabei werden Scheiben und dergleichen zwischen der Probenplatte 40 und dem Versteifungsstück 35 eingefügt, um die Prüf-Höhenebene PL, die durch die vorderen Enden auf der Prüfplatte 40 montierter Kontaktstücke 50 gebildet wird, so einzustellen, daß sie im wesentlichen zu der Oberfläche des getesteten Halbleiterwafers parallel ist, und dann wird die Probenplatte 40 an dem Versteifungsstück 35 befestigt. Dadurch kann eine Höhenabweichung der auf der Probenplatte 40 montierten Kontaktstücke 50 unterdrückt werden.
Wenn sich bei dem Test, der mit der Probenkarte 30 mit der oben beschriebenen Konfiguration ausgeführt wird, der getestete Halbleiterwafer 200 über die Probenkarte 30 bewegt, werden die Kontaktstücke 50 auf der Probenplatte 40 und die Anschlußfahnen 210 des getesteten Halbleiterwafers 200 elektrisch und mechanisch miteinander verbunden. Dadurch werden Signalpfade von den Anschlußfahnen 210 zu den (nicht gezeigten) Anschlußklemmen gebildet, die sich an den höchsten Stellen der Probenplatte 40 befinden. Dabei wird durch die Verbindungsbahnen 40a und die Verbindungsmuster 43b, 44b der Probenplatte 40 das enge Raster der Kontaktstücke 50 auf große Abstände aufgefächert.
Wenn die Kontaktstücke 50 die Anschlußfahnen 210 kontaktieren, werden die langen Stützteile 53 elastisch verformt, weil die Kontaktstücke 50 geneigt auf der Probenplatte 40 montiert sind. Aufgrund dieser elastischen Verformung schrubben die vorderen Enden der leitfähigen Teile 54 die auf den Oberflächen der Anschlußfahnen 210 gebildeten Metalloxidfilme ab, wodurch ein elektrischer Kontakt zwischen den Kontaktstücken 50 und den Anschlußfahnen 210 hergestellt wird. Die Länge, Breite und Dicke der Stützteile 53 werden dabei auf der Grundlage der geforderten Andruckkraft gegen die Anschlußfahnen 210 und des geforderten Ausmaßes der elastischen Verformung bestimmt.
9 ist ein Querschnitt eines Kontaktstücks aus Silizium gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Kontaktstück 50' gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Vielzahl von Abstufungen 52' in der Form einer Treppe auf. Dadurch nehmen die Abstützpunkte der auf der Probenplatte 40 montierten Kontaktstücke 50 zu, so daß die Stabilität der Befestigung des Kontaktstücks 50 an der Probenplatte 40 verbessert wird.
Nachstehend wird ein Beispiel für das Verfahren zur Herstellung der Probenkarte 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform erläutert werden.
10 bis 30 sind Darstellungen von Schritten bei der Herstellung eines mehrer Finger bildenden Kontaktstücks aus Silizium gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, während 31A bis 31C Grundrisse sind, die einen Siliziumwafer für die gleichzeitige Herstellung einer großen Anzahl von Kontaktstücken gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sowie ihre Schneidpositionen zeigen.
In der vorliegenden Ausführungsform werden Photolithographie oder andere Halbleiterfertigungstechniken dazu benutzt, auf einem Siliziumsubstrat 55 eine große Anzahl von Paaren von Kontaktstücken 40 zu bilden, und dann werden die Paare der Kontaktstücke 50 getrennt.
Bei dem Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird in dem ersten, in 10 gezeigten Schritt zunächst ein SOI-Wafer 55 vorbereitet. Dieser SOI-Wafer 55 ist ein zweilagiger SOI-Wafer, mit zwei Si Lagen 55a an der Oberseite und Unterseite einer Schicht 55b aus SiO₂ (Siliziumdioxid), die sandwichartig zwischen den beiden Si Lagen 55a eingefügt ist. Die SiO₂ Schicht 55b dieses SOI-Wafers 55 dient als ein Ätzstopper, wenn die Stützteile 53 gebildet werden.
Als nächstes wird in dem in 11 gezeigten Schritt eine Schicht 57 aus SiO₂ (Siliziumdioxid) an der unteren Oberfläche des SOI-Wafers 55 gebildet. Diese SiO₂ Schicht 57 dient zur Erzeugung eines Musters von Ätzmasken bei der Bildung der Abstufungen 52 an den Sockeln 51.
Danach wird in dem in 12 gezeigten dritten Schritt die SiO₂ Schicht 57 mit einer Resist-Schicht 56a versehen. In diesem Schritt wird, obgleich dies nicht besonders gezeigt ist, zunächst die SiO₂ Schicht 57 mit einem Photoresistfilm versehen, dann wird diesem Photoresistfilm einen Photomaske überlagert, und er wird mit ultraviolettem Licht belichtet und ausgehärtet, wodurch Teile der SiO₂ Schicht 57 mit einer Resist-Schicht 56a versehen werden. Die Teile des Photoresistfilms, die nicht mit ultraviolettem Licht belichtet wurden, werden aufgelöst und von der SiO₂ Schicht 57 abgewaschen. Die Resist-Schicht 56a dient im nachfolgenden vierten Schritt als Ätzmaske.
Danach wird in dem in 13 gezeigten vierten Schritt die an der Unterseite des SOI-Wafers 55 gebildete SiO₂ Schicht 57 angeätzt, z. B. durch reaktives Ionenätzen (RIE) oder dergleichen. Wenn diese Ätzung abgeschlossen ist, wird in dem in 14 gezeigten fünften Schritt die Resist-Schicht 56a entfernt.
Als nächstes wird in dem in 15A gezeigten sechsten Schritt der SOI-Wafer 55 an seiner oberen Oberfläche mit einer Resist-Schicht 56b versehen. Diese Resist-Schicht 56b wird durch die gleiche Prozedur wie in dem oben beschriebenen dritten Schritt hergestellt, wie in 15B gezeigt ist, um Fingerformen (eine Kammform) auf der oberen Oberfläche des SOI-Wafers 55 zu bilden.
Als nächstes wird in dem in 16 gezeigten siebten Schritt die obere Si Schicht 55a des SOI-Wafers 55 angeätzt. Als Ätztechnik kann das DRIE-Verfahren erwähnt werden. Diese Ätzung dient dazu, die obere Si Schicht 55a des SOI-Wafers 55 zu Fingern (kammförmig) zu formen. Dabei dient die SiO₂ Schicht 55b des SOI-Wafers 55 als ein Ätzstopper. Nachdem diese Ätzung abgeschlossen ist, wird in dem in 17 gezeigten achten Schritt die Resist-Schicht 56b entfernt.
Danach wird in dem in 18 gezeigten neunten Schritt die obere Oberfläche des SOI-Wafers 55 mit einer SiO₂ Schicht 53a versehen. Diese SiO₂ Schicht 53a dient als eine Isolationsschicht für die Stützteile 53.
Danach wird in dem in 19 gezeigten zehnten Schritt die gleiche Prozedur wie in dem oben beschriebenen dritten Schritt dazu eingesetzt. eine Resist-Schicht 56c auf einem Teil der Unterseite des SOI-Wafers 55 und der SiO₂ Schicht 57 zu bilden.
Danach wird in dem in 20 gezeigten elften Schritt die Si Schicht 55a an der Unterseite des SOI-Wafers 55 angeätzt. Als spezifische Technik für diese Ätzung kann ähnlich wie in dem siebten Schritt DRIE erwähnt werden. Bei dieser Ätzung wird die untere Si Schicht 55a exakt bis zu einer Tiefe h entfernt. Diese Tiefe h wird eingestellt, indem die Ätzzeit bei dem DRIE kontrolliert wird. Wenn diese Ätzung abgeschlossen ist, wird in dem in 21 gezeigten zwölften Schritt die Resist-Schicht 56c entfernt.
Danach wird in dem in 22 gezeigten dreizehnten Schritt auf der an der Oberseite des SOI-Wafers 55 gebildeten SiO₂ Schicht 53a eine Keimschicht 54a aus Gold oder Titan gebildet. Als Technik zur Bildung dieser Keimschicht 54a können Vakuumabscheidung, Sputtern, Dampfabscheidung und dergleichen genannt werden.
Danach wird in dem in 23 gezeigten vierzehnten Schritt die gleiche Prozedur wie in dem oben beschriebenen dritten Schritt dazu verwendet, eine Resist-Schicht 56d auf einem Teil der Keimschicht 54a zu bilden.
Danach wird in dem in 24 gezeigten fünfzehnten Schritt die Keimschicht 54a mit Nickel-Kobalt plattiert, um einen Film 54d aus Nickel- Kobalt zu bilden. Nachdem die Plattierung abgeschlossen ist, wird in dem in 25 gezeigten sechzehnten Schritt die Resist-Schicht 56d entfernt.
Dann wird in dem in 26 gezeigten siebzehnten Schritt die gleiche Prozedur wie in dem oben beschriebenen dritten Schritt dazu benutzt, eine Resist-Schicht 56e auf einem Teil des Films 54d aus Nickel-Kobalt zu bilden.
Dann wird in dem in 27 gezeigten achtzehnten Schritt der Film 54d aus Nickel-Kobalt mit Gold plattiert, um einen plattierten Goldfilm 54c zu bilden. Nachdem diese Plattierung abgeschlossen ist, wird in dem in 28 gezeigten neunzehnten Schritt die Resist-Schicht 56e entfernt.
Dann wird in dem in 29 gezeigten zwanzigsten Schritt der vordere Endabschnitt der Keimschicht 43a entfernt, und dann wird in dem in 30 gezeigten einundzwanzigsten Schritt die untere Si Schicht 55a des SOI-Wafers 55 angeätzt. Als ein spezifisches Verfahren für diese Ätzung kann das DRIE-Verfahren ähnlich wie in dem siebten Schritt erwähnt werden. Dabei wirken die an der Unterseite des SOI-Wafers 55 gebildete SiO₂ Schicht 57 und die SiO₂ Schicht 55b des SOI-Wafers 55 als Ätzstopper. Durch diese Äztung wird die untere SI Schicht 55a weiter entfernt, exakt bis zu der Tiefe H, um die Abstufung 52 des Sockels 51 zu bilden. Diese Tiefe H wird eingestellt, indem bei dem DRIE die Ätzzeit kontrolliert wird.
Danach werden in dem zweiundzwanzigsten Schritt die an der Unterseite des SOI-Wafers gebildete SiO₂ Schicht 54 und die SiO₂ Schicht 55b des SOI-Wafers 55 durch Trockenätzung entfernt, womit die Kontaktstücke 50 aus Silizium fertiggestellt sind, wie sie in 6 gezeigt sind. Durch das Entfernen der SiO₂ Schicht 55b des SOI-Wafers 55 wird dabei ein Zwischenraum zwischen den Stützteilen 53 gebildet.
Danach wird der SOI-Wafer 55, auf dem die Kontaktstücke 50 erzeugt worden sind, durch Trennschnitte aufgeteilt, z. B. längs der Linie A-A, der Linie B-B und der Linie C-C, die in 31A gezeigt sind. Dieser geschnittene SOI-Wafer 55 wird, wie in 31B gezeigt ist, nach Bedarf weiter zerteilt, wie für jede Gruppe von Kontaktstücken 50 benötigt wird. Das heißt, wie in 31C gezeigt ist, wie in 31B gezeigt ist, wird der SOI-Wafer 55 weiter längs der Linie D-D und der Linie E-E durchtrennt, so daß man für jede Gruppe eine vorbestimmte Anzahl von Kontaktstücken 50 erhält.
Danach werden vorbestimmte Stellen der Probenkarte 40 mit einem Kleber beschichtet, die so hergestellten Kontaktstücke 50 aus Silizium werden an den vorbestimmten Stellen positioniert, und die Kontaktstücke 50 werden an die Probenplatte 40 angeklebt. Dabei werden die Kontaktstücke 50 so auf der Probenplatte 40 positioniert, daß die Kanten 52a, 52b der an den Sockeln 51 gebildeten Abstufungen 52 die Oberfläche der Probenplatte 40 berühren. Infolgedessen werden die Kontaktstücke 50 unter einem Neigungswinkel β an der Probenplatte 40 angebracht, der dem Verhältnis zwischen der Tiefe H und der Länge L der Abstufung 52 entspricht.
Weiterhin werden die an der Probenplatte 40 vorgesehenen Verbindungsbahnen 41a und die leitfähigen Teile 54 der Kontaktstücke 50 durch Lötdrähte 41b verbunden, um die Probenkarte 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform fertigzustellen.
32 ist ein Schnitt durch ein Kontaktstück aus Silizium gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Kontaktstück 50'' gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im wesentlichen aufgebaut aus einem dreilagigen SOI-Wafer mit drei SI Schichten 55a und zwei SiO₂ Schichten 55b, die sandwichartig zwischen den drei Si Schichten eingefügt sind.
Wenn in der vorliegenden Ausführungsform die Abstufung 52 des Sockels 51'' hergestellt wird, ist es, statt die Ätzzeit zu kontrollieren, möglich, die untere SiO₂ Schicht 55b des SOI-Wafers als Ätzstoppe zu verwenden, um die Tiefe H der Abstufung 52 mit hoher Präzision einzustellen.
In der vorliegenden Ausführungsform muß beim Abätzen der Si Schicht 55a von der unteren Oberfläche des SOI-Wafers, um die Stützteile 53 zu bilden, die untere SiO₂ Schicht 55b des SOI-Wafers entfernt werden.
Nachstehend wird ein Herstellungsgerät für eine Probenkarte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert werden.
33 ist eine schematische Ansicht der Gesamtkonfiguration eines Herstellungsgerätes für eine Probenkarte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 34 ist eine vergrößerte Ansicht der Einzelheit XXXIV in 33 in dem Zustand, in dem kein Kontaktstück gehalten wird; und 35 ist eine vergrößerte Ansicht der Einzelheit XXXV in 33 in dem Zustand, in dem ein Kontaktstück gehalten wird.
Das Gerät 100 zur Herstellung einer Probenkarte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Gerät zur Montage der wie oben gemäß 10 bis 31C hergestellten Kontaktstücke 50 aus Silizium auf einer Probenplatte 40.
Wie in 33 gezeigt ist, hat dieses Gerät 100 eine Saugeinheit 131 zum Halten eines Kontaktstücks 50 durch Saugwirkung, eine Auftrageinheit 132 zum Auftragen eines Klebers 55 auf eine vorbestimmte Stelle auf der Probenplatte 40, eine Meßeinheit 134 zur Messung der relativen Höhe eines Kontaktstücks 50 in bezug auf die Probenplatte 40, eine Kameraeinheit 140 zur Erkennung der Position oder Lage der Probenplatte 40 und des Kontaktstücks 50, und eine Bewegungsbühne 150 zum Bewegen der Probenplatte 40 relativ zu dem Kontaktstück 50.
Die Saugeinheit 131 hat an ihrem vorderen Ende eine Saugfläche 131a zum Ansaugen der oberen Oberfläche eines Kontaktstücks 50. Wie in 34 gezeigt ist, wird diese Saugfläche 131a durch eine geneigte Oberfläche gebildet, deren Neigungswinkel im wesentlichen der gleiche ist wie der Winkel β, unter dem das Kontaktstück 50 an der Probenplatte 40 angebracht wird.
An dieser Saugfläche 131a öffnet sich ein Ende einer Leitung 131b, die durch die Saugeinheit 131 hindurchgeht. Das andere Ende dieser Leitung 131b steht mit einer Vakuumpumpe 120 in Verbindung, wie in 33 gezeigt ist.
Wie weiter in 34 und 35 gezeigt ist, hat in der vorliegenden Ausführungsform die Saugfläche 131a eine Abstufung 131c, an der das Kontaktstück 50 mit seinem hinteren Ende anliegt.
Dadurch kann das durch Saugwirkung an der Saugeinheit 131 gehaltene Kontaktstück 50 an einer feinen Bewegung in bezug auf die Saugfläche 131a gehindert werden. Infolgedessen kann das Kontaktstück 50 mit hoher Präzision an einer vorbestimmten Stelle auf der Probenplatte 40 positioniert und dort angeklebt werden, so daß Kontaktfehler während der Zeit des Tests verhindert werden können.
Wenn dagegen an der Saugfläche 131a keine Abstufung 131c vorgesehen ist, wirkt die Oberflächenspannung des Klebers 45 der Saugkraft der Saugeinheit 131 entgegen, und das Kontaktstück 50 gleitet an der Saugfläche 131a entlang, und das Kontaktstück 50 kann leicht in einem Zustand, der von seiner vorbestimmten Position abweicht, an die Probenplatte 40 angeklebt werden.
Gemäß 33 ist die Auftrageinheit 132 eine Spitze zur Abgabe eines durch Ultraviolettstrahlung aushärtenden Klebers auf die Probenplatte 40. Diese Auftrageinheit 132 weist eine UV-Bestrahlungseinheit 133 zum Aushärten des auf die Probenplatte 40 aufgetragenen Klebers auf.
Die Meßeinheit 134 weist z. B. einen berührungslosen Abstandssensor auf, der mit einem Laser und dergleichen arbeitet. Der Abstandssensor kann den Abstand zwischen einem durch die Saugeinheit 131 gehaltenen Kontaktstück 50 und der Probenplatte 40 messen, d. h., die Höhe des Kontaktstücks 50 in Bezug auf die Probenplatte 40.
Die Saugeinheit 131, die Auftrageinheit 132 und die Meßeinheit 13 sind an einem Hubkopf 130 angebracht. Dieser Hubkopf 130 ist an einem Gestell 110 gehalten, das die Bewegungsbühne 150 umgibt, auf der die Probenplatte 40 gehalten ist, und kann sich in bezug auf die Bewegungsbühne 150 in Richtung der Z-Achse bewegen.
Die Kameraeinheit 140 weist z. B. eine CCD-Kamera auf, die so angeordnet ist, daß sie Bilder des Raumes unterhalb derselben aufnehmen kann. Diese Kameraeinheit 140 ist unabhängig von dem Hubkopf 130 an dem Gestell 110 angebracht und kann sich in der XY-Richtung bewegen.
Die Bewegungsbühne 150 weist ein (nicht gezeigtes) Spannfutter auf, das in der Lage ist, die Probenplatte 40 zu halten und sie in Richtung der X-Achse und in Richtung der Y-Achse zu bewegen und in der Richtung θ um die Z-Achse zu drehen.
Mit dem Gerät 100 mit der oben beschriebenen Konfiguration wird die Probenkarte 30 wie folgt hergestellt.
Zunächst nimmt die Kameraeinheit 140 ein Bild der auf der Bewegungsbühne 150 gehaltenen Probenplatte 40 auf und erkennt die Relativposition der Probenplatte 40 in Bezug auf den Hubkopf 130. Weiterhin bewegt sich die Bewegungsbühne 150 so, daß eine vorbestimmte Stelle der Probenplatte 40 einer Abgabeöffnung der Auftrageinheit 132 gegenüberliegt, und dann senkt sich der Hubkopf 130 in Richtung der Z-Achse ab.
Die Auftragseinheit 132 trägt den Kleber 45 an einer vorbestimmten Stelle auf die Probenplatte 40 auf, die Kameraeinheit 140 nimmt ein Bild des durch den Saugkopf 131 gehaltenen Kontaktstücks 50 auf, und die Position und Lage des Kontaktstücks 50 werden erkannt.
Als nächstes wird die Bewegungsbühne 150 so bewegt, daß das durch die Saugeinheit 131 gehaltene Kontaktstück 50 in eine Position oberhalb der vorbestimmten Stelle auf der Probenplatte 40 gebracht wird, und dann senkt sich der Hubkopf 130 in Richtung der Z-Achse ab.
Bei dieser Absenkung mißt die Meßeinheit 134 die Höhe des Kontaktstücks 50 in bezug auf die Probenplatte 40. Wenn die Höhe des Kontaktstücks 50 über der Probenplatte 40 null wird, hält die Meßeinheit 134 die Absenkbewegung des Hubkopfes 130 in Richtung der Z-Achse an. So kann verhindert werden, daß das Kontaktstück 50 gegen die Probenplatte 40 gedrückt wird. Wenn nämlich das Kontaktstück 50 gegen die Probenplatte 40 gedrückt würde, so könnte diese Andruckkraft leicht dazu führen, daß sich das Kontaktstück 50 längs der Neigung der Saugfläche 131a verschiebt und in einer von der vorbestimmten Position abweichenden Position an die Probenplatte 40 angeklebt wird.
Nachdem das Kontaktstück 50 in einer vorbestimmten Position auf der Probenplatte 40 platziert worden ist, wird die Bewegungsbühne 150 so bewegt, daß das vordere Ende der UV-Berechnungseinheit 133 der vorbestimmten Stelle gegenüberliegt. Dann gibt die Beleuchtungseinheit 133 ultraviolettes Licht ab, um den Kleber 45 zu härten und das Kontaktstück 50 an der vorbestimmten Stelle auf der Probenplatte 40 anzukleben.
Durch Wiederholung der oben beschriebenen Prozedur für jede der in 31C gezeigten Gruppe von Kontaktstücken 50 wird eine große Anzahl von Kontaktstücken 50 auf einer einzigen Probenplatte 40 montiert.
Die obigen Ausführungsformen wurden beschrieben, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, und dienen nicht zur Beschränkung der vorliegenden Erfindung. Deshalb umfassen die in den obigen Ausführungsformen dargestellen Elemente alle konstruktiven Abwandlungen und Äquivalente, die innerhalb des technischen Rahmens der vorliegenden Erfindung liegen.
ZUSAMMENFASSUNG
Probenkarte zur Herstellung eines elektrischen Kontakts mit getesteten Bauelementen während des Tests dieser Bauelemente, mit:
einem Kontaktstück (50) zum Kontaktieren einer Vielzahl von an den getesteten Bauelementen vorgesehenen Anschlußfahnen, und
einer Kontaktplatte (40), die an ihrer Oberfläche das Kontaktstück (50) trägt,
wobei das Kontaktstück (50):
eine bestimmte Vielzahl von elastisch verformbaren, langen, eine Gruppe bildenden Stützteilen (53) und
einen einzigen Sockel (51) aufweist, auf dem die Gruppe der Stützteile angeordnet ist,
wobei ein hinteres Ende des Sockels (51) mit einer Abstufung (52) versehen ist, die einen bestimmten Neigungswinkel der Stützteile (53) in Bezug auf die Kontaktplatte (40) definiert.

Claims

Kontaktstück (50), das zur Herstellung eines elektrischen Kontakts mit einem getesteten Bauelement (200) dient, wenn das Bauelement getestet wird, indem ein an dem Bauelement vorgesehener Kontakt (210) kontaktiert wird, mit: einem mit einer Abstufung (52) versehenen Sockel (51), einem Stützteil (53) mit einem an dem Sockel angeordneten hinteren Ende und einem von dem Sockel vorstehenden vorderen Ende, und einem an der Oberfläche des Stützteils gebildeten und den Kontakt (210) elektrisch kontaktierenden leitfähigen Teil (54), wobei eine Kante (52A, 52B) der an dem Sockel (51) gebildeten Abstufung (52) die Oberfläche einer das Kontaktstück haltenden Kontaktplatte (40) so kontaktiert, daß ein vorbestimmter Neigungswinkel (β) zwischen der Oberfläche der Kontaktplatte und dem Stützteil definiert wird.
Kontaktstück nach Anspruch 1, bei dem der Sockel (51') mehrere Abstufungen (52') in der Form einer Treppe aufweist.
Kontaktstück nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Stützteil eine Isolationsschicht (53a) an der Oberfläche auf der Seite hat, auf der der leitfähige Teil (54) gebildet ist.
Kontaktstück nach Anspruch 3, bei dem die Isolationsschicht (53a) aus SiO₂ besteht.
Kontaktanordnung mit: einer Vielzahl von Kontaktstücken (50) nach einem der Ansprüche 1–4, und einer Kontaktplatte (40), die die mehreren Kontaktstücke auf ihrer Oberfläche trägt, wobei jedes der Kontaktstücke mehrere Stützteile (53) hat und die mehreren Stützteile in vorbestimmten Abständen auf einem einzigen Sockel (51) angeordnet sind.
Kontaktanordnung nach Anspruch 5, bei der die Kontaktstücke mit Hilfe eines UV-härtenden Klebers (45), eines Heißklebers oder eines thermoplastischen Klebers an die Kontaktplatte angeklebt sind.
Kontaktanordnung nach Anspruch 5 oder 6, bei der die Kontaktplatte (40) an ihrer Oberfläche mehrere Verbindungsbahnen (40a) aufweist, und die Verbindungsbahnen mit entsprechenden leitfähigen Teilen (54) der Kontaktstücke (50) elektrisch verbunden sind.
Kontaktanordnung nach Anspruch 7, bei der die auf der Kontaktplatte (40) gebildeten Verbindungsbahnen (40a) und die leitfähigen Teile (54) der Kontaktstücke durch Lötdrähte (40b) verbunden sind.
Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei der die getesteten Bauelemente elektrische Schaltungen sind, die auf einem Halbleiterwafer (200) gebildet sind, und die Kontaktplatte einen Wärmeausdehnungskoeffizienten (α1) hat, der der folgenden Gleichung (1) genügt: α1 = α2 × Δt2/Δt1 Gleichung (1)wobei in der obigen Gleichung (1) α₁ der Wärmeausdehnungskoeffizient der Kontaktplatte ist, Δt1 eine Temperaturdifferenz der Kontaktplatte zur Zeit eines Tests ist, α₂ der Wärmeausdehnungskoeffizient des Halbleiterwafers ist und Δt2 eine Temperaturdifferenz des Halbleiterwafers zur Zeit des Tests ist.
Kontaktanordnung zur Herstellung eines elektrischen Kontakts mit auf einem Halbleiterwafer (200) gebildeten elektrischen Schaltungen, wenn die Schaltungen getestet werden, mit: einer Vielzahl von Kontaktstücken (50) zur Kontaktierung von Kontakten (210) an den elektrischen Schaltungen, und einer Kontaktplatte (40), die die mehreren Kontaktstücke auf ihrer Oberfläche trägt, wobei die Kontaktplatte einen Wärmeausdehnungskoeffizienten (α1) hat, der der folgenden Gleichung (1) genügt: α1 = α2 × Δt2/Δt1 Gleichung (1) wobei in der obigen Gleichung (1) α₁ der Wärmeausdehnungskoeffizient der Kontaktplatte ist, Δt1 eine Temperaturdifferenz der Kontaktplatte zur Zeit eines Tests ist, α₂ der Wärmeausdehnungskoeffizient des Halbleiterwafers ist und Δt2 eine Temperaturdifferenz des Halbleiterwafers zur Zeit des Tests ist.
Kontaktanordnung nach Anspruch 9 oder 10, bei der hat die Kontaktplatte (40) aufweist: einen Kernteil (42) mit einer isolierenden Kernschicht, die ein Kohlefasermaterial enthält, wenigstens einen mehrlagigen Verbindungsteil (43), der eine erste Isolationsschicht (42a) mit einer Glasmatte und ersten Verbindungsmustern (42b) aufweist, die auf auf den Kernteil (42) auflaminiert ist, und wenigstens einen zweiten mehrlagigen Verbindungsteil (44), der eine zweite Isolationsschicht (44a) und zweite Verbindungsmuster (44b) aufweist und auf den ersten mehrlagigen Verbindungsteil (43) auflaminiert ist.
Kontaktanordnung nach Anspruch 11, bei der der zweite mehrlagige Verbindungsteil (44) eine aufgebaute Schicht ist
Probenkarte (30) mit einer Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 12.
Prüfgerät (100) mit: einem Prüfkopf (10), auf dem eine Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 12 montiert ist, und einem Prüfer (60) zum Prüfen der Bauelemente mit Hilfe des Prüfkopfes.
Prüfgerät nach Anspruch 14, bei dem die getesteten Bauelemente elektrische Schaltungen sind, die auf einem Halbleiterwafer (200) gebildet sind, und die Kontaktanordnung so auf dem Prüfkopf (10) montiert ist, daß eine durch die vorderen Enden der mehreren Kontaktstücke (50) gebildete Prüf-Höhenebene im wesentlichen parallel zu der Oberfläche des Halbleiterwafers ist.
Verfahren zur Herstellung einer Kontaktanordnung für die Herstellung eines elektrischen Kontakts mit getesteten Bauelementen während des Tests dieser Bauelemente, mit: einem Zufuhrschritt, in dem ein SOI-Wafer (55) zugeführt wird, einem Sockelbildungsschritt, in dem Muster von Ätzmasken auf der Unterseite des SOI-Wafers gebildet werden und die untere Oberfläche angeätzt wird, um Sockel (51) von Kontaktstücken (50) mit Abstufungen (52) zu bilden, einem Stützteilbildungsschritt, in dem Muster von Ätzmasken auf der oberen Oberfläche des SOI-Wafers gebildet werden und die obere Oberfläche angeätzt wird, Muster von Ätzmasken an der unteren Oberfläche des SOI-Wafers gebildet werden, die untere Oberfläche angeätzt wird und eine SiO₂-Schicht des SOI-Wafers entfernt wird, um so Stützteile (53) der Kontaktstücke zu bilden, und einem Schritt zur Bildung eines leitfähigen Teils, bei dem eine obere Oberfläche der Stützteile (53) mit einem leitfähigen Material bedeckt wird, um leitfähige Teile (54) der Kontaktstücke zu bilden, und einem Montageschritt, bei dem die Kontaktstücke (50) so auf einer Kontaktplatte (40) montiert werden, daß Kanten (52a, 52b) der an den Sockeln gebildeten Abstufungen (52) die Oberfläche der Kontaktplatte kontaktieren.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die obere Oberfläche des SOI-Wafers (55) geätzt wird, dann in dem Stützteilbildungsschritt auf der oberen Oberfläche des SOI-Wafers eine SiO₂-Schicht gebildet, die eine Isolationsschicht (53a) bildet, und die Oberfläche der Isolationsschicht in dem Schritt zur Bildung des leitfähigen Teils mit einem leitfähigen Material bedeckt wird.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, bei dem zum Ätzen der unteren Oberfläche des SOI-Wafers (55) in dem Sockelbildungsschritt tiefe reaktive Ionenätzung (DRIE) benutzt wird, und DRIE dazu benutzt wird, in dem Stützteilbildungsschritt die obere Oberfläche des SOI-Wafers zu ätzen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei dem der SOI-Wafer (55) ein zweilagiger SOI-Wafer mit zwei Si Schichten (55a) und einer sandwichartig dazwischen eingefügten SiO₂ Schicht (55b) ist, und die Ätzzeit in dem Sockelbildungsschritt so kontrolliert wird, daß die Sockel (51) mit den Abstufungen (52) gebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei dem der SOI-Wafer (55) ein dreilagiger SOI-Wafer mit drei Si Schichten (55a) und zwei SiO₂ Schichten (55b) ist, die sandwichartig zwischen je zweien der drei Si Schichten eingefügt sind, die SiO₂ Schicht an der Unterseite in dem Sockelbildungsschritt als Ätzstopper verwendet wird, und die beiden SiO₂ Schichten in dem Stützteilbildungsschritt entfernt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, bei dem der Montageschritt umfaßt: einen Anordnungsschritt, in dem die Sockel (51) mit einem Kleber an der Oberfläche der Kontaktplatte (40) angeklebt werden, um die Kontaktstücke mit vorbestimmten Neigungen an der Kontaktplatte anzuordnen, und einen Verbindungsschritt, in dem auf der Kontaktplatte vorgesehene Verbindungsbahnen (40a) mit den Kontaktstücken (50) verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 21, bei dem die auf der Kontaktplatte vorgesehenen Verbindungsbahnen (40a) und die leitfähigen Teile (54) der Kontaktstücke in dem Verbindungsschritt durch Lötdrähte (40b) verbunden werden.
Herstellungsgerät für eine Kontaktanordnung zur Herstellung eines elektrischen Kontakts mit getesteten Bauelementen während des Tests, mit einer Auftrageinrichtung (132) zum Aufbringen eines Klebers an einer vorbestimmten Stelle einer Kontaktplatte (40), einer Saugeinrichtung (131) zum Halten eines Kontaktstücks (50) durch Saugwirkung, und einer Bewegungseinrichtung (15) zum Bewegen der Kontaktplatte relativ zu dem Kontaktstück, wobei die Saugeinrichtung eine Saugfläche (131a) hat, die sich an das Kontaktstück anlegt und eine Saugwirkung ausübt, und die Saugfläche (131a) eine Begrenzungseinrichtung (131c) zur Begrenzung einer feinen Bewegung des Kontaktstücks relativ zu der Saugfläche aufweist.
Herstellungsgerät nach Anspruch 23, bei dem die Saugfläche eine geneigte Oberfläche mit einem Neigungswinkel hat, der im wesentlichen der gleiche ist wie der Ansatzwinkel des Kontaktstücks (50) in bezug auf die Kontaktplatte (40).
Herstellungsgerät nach Anspruch 23 oder 24, bei dem die Begrenzungseinrichtung (131c) eine in der Saugfläche (131) gebildete Abstufung aufweist
Herstellungsgerät nach Anspruch 25, bei dem ein hinteres Ende des Kontaktstückes (50) mit der Abstufung im Eingriff steht.
Herstellungsgerät nach einem der Ansprüche 23 bis 26, mit: einer Detektionseinrichtung (134) zum Detektieren der Relativposition des Kontaktstücks (50) in Bezug auf die Kontaktplatte (40), wobei die Bewegungseinrichtung (150) das Kontaktstück auf der Grundlage der Resultate der Detektionseinrichtung so bewegt, daß das Kontaktstück nicht auf die Kontaktplatte drückt.
Probenkarte (30) zur Herstellung eines elektrischen Kontakts mit getesteten Bauelementen während des Tests dieser Bauelemente, mit: einem Kontaktstück (50) zum Kontaktieren einer Vielzahl von an den getesteten Bauelementen vorgesehenen Anschlußfahnen (210), und einer Kontaktplatte (40), die an ihrer Oberfläche das Kontaktstück (50) trägt, wobei das Kontaktstück (50): eine bestimmte Vielzahl von elastisch verformbaren, langen, eine Gruppe bildenden Stützteilen (53) und einen einzigen Sockel (51) aufweist, auf dem die Gruppe der Stützteile angeordnet ist, wobei ein hinteres Ende des Sockels (51) mit einer Abstufung (52) versehen ist, die einen bestimmten Neigungswinkel der Stützteile (53) in Bezug auf die Kontaktplatte (40) definiert, und wobei der Sockel (51) am hinteren Ende so an die Kontaktplatte (40) angeklebt ist, daß die Anordnung der Gruppe der Stützteile (53) der Anordnung der Vielzahl der Anschlußfahnen (210) entspricht.
Probenkarte nach Anspruch 28, bei der das Kontaktstück (50) leitfähige Teile (54) hat, die an wenigstens einer Seitenfläche der Stützteile (53) gebildet sind und die Anschlußfahnen (210) an diesen vorderen Enden kontaktieren, die Kontaktplatte (40) ist an der Oberfläche mit Verbindungsbahnen (40a) versehen ist, und die leitfähigen Teile (54) und die Verbindungsbahnen (40a) sind durch Lötdrähte (40b) elektrisch verbunden sind.
Probenkarte nach Anspruch 28 oder 29, bei der die Kontaktplatte (40) aus einem Plattenmaterial besteht, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der dem Wärmeausdehnungskoeffizienten eines mit den geprüften Bauelementen versehenen Halbleiterwafers (200) entspricht.
Prüfgerät mit: einer Probenkarte (30) nach einem der Ansprüche 28 bis 30, einem Prüfkopf (10), an dem die Probenkarte (30) montiert ist, und einem Prüfer (60) zum Testen der Bauelemente mit Hilfe des Prüfkopfes (10).