DE19614506A1 - System zur Auswertung von Sondenmeßnetzwerken - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Hochfre­ quenz-Auswertung von Sondenmeßnetzwerken, und insbesondere ein System zur präzisen Auswertung der in derartigen Netzwerken vorherrschenden Signalzuständen, selbst in derartigen Netzwer­ ken, die beispielsweise mehrere Kanäle haben, wobei jeder Ka­ nal über ein separates Geräte-Sondenmeßende angeschlossen ist, und selbst in derartigen Mehrkanal-Netzwerken, bei denen zum Beispiel ihre Geräte-Sondenmeßenden in einer koplanaren Son­ denanordnung hoher Dichte zusammengefaßt sind, die zur Messung integrierter Schaltkreise oder anderer mikroelektronischer Bauteile geeignet sind.

In Fig. 9 ist eine Sondenstation 20 dargestellt, die ein Mehr­ kanal-Meßnetzwerk 21 eines zur Messung hochfrequenter mikro­ elektronischer Bauteile auf der Wafer-Ebene geeigneten Typs enthält. Eine Sondenstation dieses Typs wird zum Beispiel von der Anmelderin hergestellt und unter der Handelsbezeichnung SUMMIT 10 000 vertrieben. Die verschiedenen Bauteile 24, deren Charakteristiken durch das Netzwerk gemessen werden sollen, sind auf der Oberfläche eines Wafers 22 voneinander isoliert ausgebildet. Eine vergrößerte schematische Ansicht von oben auf ein individuelles Bauteil 24 ist in Fig. 10 gezeigt. Die Oberfläche eines jeden Bauteils weist ein vorbestimmtes Muster von Kontaktierungsflecken 26 auf, die Verbindungspunkte zu den entsprechenden (nicht dargestellten) elektrischen Komponenten ergeben, die auf dem mittleren Bereich eines jeden Bauteils ausgebildet sind. Die Größe eines jeden Kontaktierungsfleckens ist zum Zwecke der Veranschaulichung in Fig. 10 vergrößert dargestellt; für den Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet ist jedoch offensichtlich, daß im typischen Fall Hunderte von Kon­ taktierungsflecken in der gezeigten rechteckigen Anordnung enthalten sind, deren Größe ohne Vergrößerung für das mensch­ liche Auge kaum wahrnehmbar ist. Wird eine Hybridbaugruppe anstelle eines ebenen Wafers getestet, dann können sich die einzelnen Bauteile auf unterschiedliche Höhenniveaus über der Ebene der oberen Oberfläche der Hybridbaugruppe erstrecken.

Wie in Fig. 9 gezeigt, ist eine typische Sondenstation 20 zur Erleichterung der Hochfrequenzmessung eines jeden Bauteils 24 mit einem Wafer-Auflagetisch oder einer Wafer-Vakuumansaugvor­ richtung 28 zur Halterung des Wafers 22 ausgestattet. Das Son­ denmeßnetzwerk 21 der Station enthält eine Sondenmeßanordnung 30, die - wie gezeigt - die Form einer Sondenkarte mit einer Sondenspitzenanordnung mit mehreren Leitern zur Übertragung von Signalen an die bzw. zum Empfang von Signalen von den ent­ sprechenden Kontaktierungsflecken eines jeden individuellen Bauteils annehmen kann. Eine übliche Art eines Sondenkarten­ aufbaus enthält, wie dargestellt, einen rechteckigen, in der Mitte offenen Rahmen 32 mit zahlreichen nadelartigen Sonden­ spitzen 34, die auf die offene Mitte des Rahmens hin nach un­ ten zusammenlaufen. Der Endabschnitt einer jeden Spitze ist unter einem vorbestimmten Winkel gebogen, so daß die unteren äußeren Enden oder Bauteil-Meßenden der Spitzen, die im typi­ schen Fall zur Bildung einer koplanaren Anordnung durch Läppen abgestumpft wurden, passend angeordnet sind, um mit den auf jedem entsprechenden mikroelektronischen Bauelement vorgesehe­ nen Kontaktierungsflecken 26 auf der Basis Eins zu Eins in Kontakt zu treten. Die vom Netzwerk bereitgestellten Meßsigna­ le werden in einem Mehrkanal-Testinstrument 36 erzeugt und von diesem überwacht, welches über ein geeignetes mehradriges Ka­ bel 38 mit der Sondenkarte verbunden ist. Die Sondenstation ist auch mit einer X-Y-Z-Einstellvorrichtung versehen (die zum Beispiel über drei getrennte Mikrometer-Knöpfe 40a, b, c ge­ steuert wird), um Feineinstellungen in den relativen Positio­ nen der Sondenkarte 30 und dem ausgewählten Meßobjekt zu er­ möglichen.

Die einzelnen Elemente, aus denen sich ein Sondenmeßnetzwerk zusammensetzt, können auch andere Formen annehmen als die in Fig. 9 dargestellten. In Abhängigkeit von den besonderen An­ forderungen der zu messenden Objekte kann die Sondenanordnung beispielsweise die Form eines mehradrigen koplanaren Wellen­ leiters annehmen, wie in Strid et al., U.S.-Patentschrift Nr. 4,827,211 oder in Eddison et al., UK-Patentschrift Nr. 2,197,081 dargestellt. Alternativ kann die Anordnung die Form einer Sondenkarte mit eingekapselter Spitze annehmen, wie in Higgins et al., U.S.-Patent Nr. 4,566,184 dargestellt, oder einer Sondenkarte mit mehreren Ebenen, wie in Sorna et al., U.S.-Patent Nr. 5,144,228 dargestellt, oder einer Sondenkarte mit zweifacher Funktion, bei der die Sondenkarte nicht nur den nach unten gerichteten Wafer einer Sondenmessung unterzieht, sondern diesen auch unterstützt, wie in Kwon et al., U.S.-Pa­ tent Nr. 5,070,297 dargestellt. Die Verwendung dieses letzt­ genannten Kartenaufbaus ist jedoch auf die Sondenmessung ebe­ nen Wafers oder anderer Bauelementkonfigurationen begrenzt, bei denen alle Bauelemente dieselbe Höhe haben.

Vor der Verwendung einer Sondenmeßstation oder eines anderen Sondenmeßsystems zur Messung der Hochfrequenz-Leistung einzel­ ner Bauelemente, zum Beispiel derjenigen, die auf einem Wafer ausgebildet sind, ist es erwünscht, zunächst die Signalzustän­ de, die tatsächlich im Meßnetzwerk des Systems vorherrschen, genau auszuwerten, wobei besondere Aufmerksamkeit den die Bau­ elemente messenden Sondenenden des Netzwerks entgegenzubringen ist.

Bei einem Sondenmeßsystem des in Fig. 9 dargestellten Typs werden beispielsweise zur genauen Kalibrierung der Quelle oder der eingehenden Kanäle des Meßnetzwerks des Systems vorzugs­ weise Messungen der entsprechenden Signale vorgenommen, die durch die verschiedenen signalgebenden Einheiten des Testin­ struments 36 erzeugt werden, um herauszufinden, wie diese Si­ gnale tatsächlich im Verhältnis zueinander erscheinen, wenn sie an den die Bauelemente messenden Sondenenden ankommen, die mit den entsprechenden Quellenkanälen korrespondieren, da die Signale, die tatsächlich in die Eingangs-Kontaktflecken eines jeden Bauelements eintreten, direkt von diesen Enden kommen. Im umgekehrten Fall werden zur genauen Kalibrierung der Erfas­ sungs- oder herausführenden Kanäle des Sondenmeßnetzwerks vor­ zugsweise die entsprechenden Signalzustände, die von den ver­ schiedenen Erfassungseinheiten des Testinstruments 36 ange­ zeigt werde, betrachtet, wenn Referenzsignale einer identi­ schen oder ansonsten relativ bekannten Bedingung an die das Bauelement messenden Sondenenden übertragen werden, die mit den entsprechenden Erfassungskanälen korrespondieren, da die Signale, die tatsächlich aus den Ausgangs-Kontaktflecken eines jeden Bauelements austreten, direkt an diese Enden übertragen werden. Wenn festgestellt wird, daß von Kanal zu Kanal Unter­ schiede im Netzwerk vorliegen, können diese Unterschiede kom­ pensiert werden, so daß das Testinstrument nur auf solche Un­ terschiede anspricht, die tatsächlich aufgrund der unter­ schiedlichen Eingangs-/Ausgangscharakteristiken des Meßobjekts auftreten.

Typischerweise sind jedoch komparative genaue Hochfrequenz-Mes­ sungen bezüglich der äußersten Enden einer Sondenmeßanord­ nung schwierig durchzuführen, wenn die Enden zur Messung ebe­ ner mikroelektronischer Bauelemente ausgelegt sind, bedingt durch die verringerte Größe und die dicht gepackte Anordnung dieser Enden. Dies ist besonders der Fall, wenn der Sondenmeß­ aufbau vom Kartentyp 30 ist, wie in Fig. 9 gezeigt, aufgrund der inhärenten Zerbrechlichkeit der nadelartigen Spitzen 34, die Teil eines derartigen Aufbaus sind.

Der Grund für diese Schwierigkeit wird aus dem Studium von Fig. 11 deutlicher, in der ein üblicher Typ eines Zwischenver­ bindungsaufbaus dargestellt ist, der zur Auswertung von Son­ denmeßsystemen des in Fig. 9 gezeigten Typs verwendet wird. Dieser Aufbau umfaßt eine Signalmeßsonde 42 mit einem einzigen spitz zulaufenden Übertragungsende 44. Diese Sonde ist über ein Kabel an die Erfassungseinheit beispielsweise eines Test­ instruments angeschlossen. Dieses Instrument kann entweder dasselbe wie Instrument 36 sein, das die signalgebenden Ein­ heiten für das Sondenmeßnetzwerk bereitstellt; es kann aber auch, wie gezeigt, ein völlig separates Instrument 46 sein. Wenn man die Fig. 9 und 11 zusammen betrachtet, ergibt sich, daß, wenn das spitz zulaufende Ende der Signalmeßsonde von einer Spitze 34 zur nächsten geführt wird, im Normalfall das relativ steife Ende der Sonde langsam und gezielt bewegt wer­ den muß, um eine Beschädigung der empfindlichen nadelartigen Spitzen zu vermeiden, so daß eine relativ lange Zeitperiode erforderlich ist, um die Auswertung bezüglich aller Spitzen vorzunehmen. Außerdem hat diese Art von Sonden in Testumgebun­ gen mit mittelmäßigem Rauschen eine schlechte Hochfrequenz-Meß­ stabilität. Was noch wichtiger ist: aufgrund der Tatsache, daß die äußersten Enden der nadelartigen Spitzen 34 auf der Sondenkarte zu dünn und zerbrechlich sind, als daß sie einer direkten Sondenmessung unterzogen werden könnten, muß der Kon­ takt von Sonde zu Sonde zwischen dem spitz zulaufenden Über­ tragungsende 44 der Signalmeßsonde und einer jeden nadelarti­ gen Spitze der Sondenkarte weiter oben näher an der Basis ei­ ner jeden Spitze erfolgen. Hierdurch wird zum Beispiel ein unbestimmter Grad einer Phasenverschiebung zwischen dem gerade von der Signalmeßsonde gemessenen Signal und dem Signal, wie es tatsächlich erscheinen wird, in Bezug auf die Kontaktie­ rungsflecken 26 (Fig. 10) eines jeden Bauelements eingeführt. Der Grad dieser Verschiebung wird außerdem allgemein beliebig von Spitze zu Spitze schwanken, da das spitz zulaufende Ende der Meßsonde normalerweise an geringfügig unterschiedlichen Stellen entlang der jeweiligen Längen der Spitzen mit den un­ terschiedlichen Spitzen in Kontakt gebracht wird. Bei Verwen­ dung dieses Typs von Kalibrierungsaufbau ist es dann schwie­ rig, wenn nicht gar unmöglich, die Verhältnisse der unter­ schiedlichen Signale, die tatsächlich aus den verschiedenen die Bauelemente messenden Sondenenden der nadelartigen Spitzen 34 austreten, genau auszuwerten, und daher ist es schwierig, wenn nicht unmöglich, diese Signale zu normieren oder das Netzwerk auf andere Weise zu kalibrieren, um eine genaue Bau­ element-Messung zu ermöglichen.

Ein alternativer Ansatz zur Auswertung mit Sondenmeßnetzwerken bestünde darin, eines oder mehrere der Bauelement-Sondenmeßen­ den, die auf der Sondenkarte selbst vorgesehen sind, anstelle einer separaten Signalmeßsonde zu verwenden, um den Referenz­ kanal zurück zum ursprünglichen Testinstrument zu ermitteln.

Gemäß diesem Ansatz wäre eine andere Form eines Zwischenver­ bindungsaufbaus zu verwenden. Dieser Aufbau könnte eine Viel­ zahl von Leiterbahnen aufweisen, beispielsweise solche, die von auf einem Substrat ausgebildeten Spuren definiert werden, wobei die Anordnung der Leiterbahnen derart wäre, daß jedes Bauelement-Sondenmeßende, für das eine Auswertung durchzufüh­ ren ist, mit einem der Enden verbunden wäre, die zur Ermitt­ lung des Referenzkanals über einen durch eine oder mehrere der Leiterbahnen gebildeten "durchgehenden" Kanal verwendet wer­ den.

Durchgehende Kanäle dieses Typs würden jedoch unvollkommene Übertragungsleitungen ergeben und in dem Maß, in dem die Mehr­ heit der Enden auf diese Weise auszuwerten ist, müßten diese durchgehenden Kanäle unterschiedliche Längen haben, um einer derartigen Messung gerecht werden zu können. Daher wird sich selbst bei einer Auswertung derselben Quelle oder desselben Erfassungskanals gemäß dieses Ansatzes der gemessene Wert des Signalzustands im Kanal augenscheinlich verändern, in Abhän­ gigkeit davon, welcher durchgehende Kanal des Aufbaus für die­ se Beobachtung verwendet wird. Da eine typische Sondenkarte für das Testen auf Waferebene Hunderte von Sondenenden hat, die in einem Bereich von weniger als einem halben Inch (1 Inch = 2,539 cm) auf jeder Seite konvergieren, und da eine Kreuz­ kopplung von Signalen zwischen dicht beieinanderliegenden Bah­ nen sowie eine Verzerrung aufgrund des Vorhandenseins von Störstrahlung in der Meßumgebung auftreten kann, ist außerdem ein geeignetes physikalisches Layout, bei dem zum Beispiel eine passende Hochfrequenz-Signalisolierung für jede Bahn vor­ gesehen wäre, nicht ohne weiteres offensichtlich.

Obgleich seine Verwendung auf eine Sondenkarte einer ganz an­ deren Art als der in Fig. 9 gezeigten begrenzt ist, ist ein anderer Typ von Hochgeschwindigkeits-Zwischenverbindungsauf­ bau, bei dem eine Signalmeßsonde zur Auswertung von Sondenmeß­ netzwerken verwendet wird, in J. Tompkins, "Evaluating High Speed AC Testers", IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 13, Nr. 7, Seiten 1807-1808 (Dez. 1970) beschrieben. Wie auch bei Kwon et al. stellt bei Tompkins die Sondenkarte selbst die Unterlage für das Testobjekt dar, d. h. das Bauelement wird umgedreht, so daß seine Kontaktierungsflecken auf einer Viel­ zahl von leicht erhöhten abgerundeten Sondenmeßenden, die auf der oberen Seite der Karte enthalten sind, aufliegen. Bei Kwon et al. schließt dieses Anbringungsverfahren das Testen von Hybridbauelementen, bei denen Komponenten unterschiedlicher Höhe auf der Oberfläche des Bauelements angebracht sind, aus. Ein weiterer Nachteil des Sondenmeßnetzwerks nach Tompkins ist der schlecht eingestellte Abstand zwischen den Leitungen in dem zur Karte verlaufenden Zuführungskabel, was zu einer Si­ gnalinstabilität bei höheren Frequenzen führen kann. In jedem Fall enthält der Zwischenverbindungsaufbau nach Tompkins zur Auswertung der im Netzwerk vorliegenden Signale bezüglich der abgerundeten Sondenmeßenden auf der Karte eine Signalmeßsonde mit zwei Zacken zusammen mit einem ebenen dielektrischen Ele­ ment, welches in einer vorgegebenen Position über die das Bau­ element tragende oder obere Seite der Sondenkarte gelegt wird. Gleichmäßig beabstandete Durchgangsöffnungen sind im dielek­ trischen Element vorgesehen und dienen als Führungskanäle, um die erste Zacke der Signalmeßsonde derart zu führen, daß sie in Spitzenkontakt mit den verschiedenen abgerundeten Sonden­ enden auf der Karte kommt. Gleichzeitig wird über eine kürzere zweite Zacke der Signalmeßsonde automatisch Kontakt mit einer leitenden Erdungsplatte hergestellt, die auf der oberen Seite des dielektrischen Elements ausgebildet ist und jede Durch­ gangsöffnung auf diesem Element umgibt.

Bei dem gerade beschriebenen Typ von Auswertungsansatz treten jedoch erhebliche Schwierigkeiten auf, da das auf der ersten Zacke der Signalmeßsonde ausgebildete, spitz zulaufende Ende im Laufe der Zeit die abgerundeten Enden der Sondenkarte ab­ nutzen kann, so daß diese abgerundeten Enden schließlich ihre Fähigkeit zur Herstellung eines gleichzeitigen elektrischen Kontaktes mit den ebenen Kontaktflecken des Meßobjekts verlie­ ren. Ferner ist bei diesem Meßansatz während des Testvorgangs des Bauelements keine schnelle Auswertung des Signalzustandes bezüglich eines bestimmten Sondenmeßendes der Karte möglich, da die erste Zacke der Sonde normalerweise erst an ein belie­ biges der Enden der Karte angelegt werden kann, nachdem das Bauelement vorsichtig von der Karte abgehoben und an einen sicheren Ort ohne statische Ladungen weggebracht wurde.

Ein weiterer Ansatz zur Auswertung des Meßnetzwerks eines Son­ denmeßsystems sieht die Verwendung eines Impedanz-Standard-Sub­ strats des Typs, wie er zum Beispiel in Carlton et al., U.S.-Patent Nr. 4,994,737 beschrieben ist, vor. Ein Impedanz- Standard-Substrat umfaßt ein Substrat, auf dem bekannte Impe­ danz-Standards vorliegen, wobei diese Standards für eine gleichzeitige Sondenmessung durch die Bauelement-Sondenmeßen­ den des Netzwerks geeignet konfiguriert sind. Die Standards können zum Beispiel ein Leerlauf-Übertragungsleitungselement enthalten, welches durch ein Paar beabstandeter Kontaktflecken gebildet wird. Im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Aus­ wertungsverfahren ist kein separater Referenzkanal zum Empfang eines jeden Signals bei dessen Austreten aus dem Spitzenende eines entsprechenden Eingangskanals vorgesehen. Statt dessen wird der Impedanz-Standard auf dem Substrat zur Reflexion des eingehenden Signals verwendet, so daß das Signal an der Spitze in ein austretendes Signal umgewandelt wird, welches dann durch seinen ursprünglichen Signalkanal zum Testinstrument zurück verläuft. Die elektrischen Charakteristiken des ent­ sprechenden Signalkanals können dann anhand von Messungen ana­ lysiert werden, die unter Verwendung von Zeitbereichsreflektr­ metrie am Testinstrument vorgenommen werden.

Bei einem Mehrkanal-Netzwerk sind jedoch die Unterschiede zwi­ schen den eingehenden Signalen an den Bauelement-Sondenmeßen­ den der verschiedenen eingehenden Kanäle nicht nur von den Unterschieden zwischen den entsprechenden Schaltungscharakte­ ristiken dieser Kanäle (d. h. der Unterschiede der relativen Bedingungen für die Signale), abhängig, sondern auch von den Unterschieden, die in den Signalen selbst von dem Moment an vorliegen, an dem jedes zunächst innerhalb einer entsprechen­ den signalgebenden Einheit des Testinstruments erzeugt wird (d. h. der Unterschiede in den entsprechenden Zuständen der Signale). Da bei der Art der Auswertung, die mit einem Impe­ danz-Standard-Substrat erfolgt, nur Unterschiede des erstge­ nannten, nicht aber des zweitgenannten Typs erfaßt werden, kann diese Art von Ansatz, zumindest alleine, nicht zur voll­ ständigen Auswertung der Unterschiede in den eingehenden Si­ gnalen bezüglich der Bauelement-Sondenmeßenden des Meßnetz­ werks herangezogen werden. Im umgekehrten Fall sind die Unter­ schiede in den Signalzuständen, die von den verschiedenen Er­ fassungseinheiten des Testinstruments angezeigt werden, selbst, wenn austretende Referenzsignale mit identischem Zu­ stand an die Bauelement-Sondenmeßenden der entsprechenden Er­ fassungskanäle angelegt werden, unter Verwendung des Ansatzes mit Impedanz-Standard-Substrat nicht beobachtbar. Somit läßt dieser Ansatz keine vollständige Charakterisierung und Kompen­ sation der verschiedenen Signalzustände eines Mehrkanal-Son­ denmeßnetzwerks zu, um eine genaue Bauelement-Messung zu er­ möglichen. Es kann auch erwähnt werden, daß im Normalfall eine kostenintensive Weiterverarbeitung zur genauen Auswertung von Zeitbereichsreflektometrie-Messungen erforderlich ist, da das bei diesen Arten von Messungen ausgewertete Signal aufgrund von im Kanal auftretenden Teilreflexionen, Leitungsverlusten, Frequenzstreuung usw. für erhebliche kumulative Verzerrungen anfällig ist.

Ein Typ eines Sondenkarten-Auswertungssystems, das für Hoch­ frequenzmessungen ungeeignet ist, aber im Zusammenhang mit einer Anordnung von Sondenspitzen zur Messung bestimmter Nie­ derfrequenz- oder Gleichstrom-Charakteristiken verwendet wer­ den kann, wird von der Applied Precision, Inc., aus Mercer Island, Washington, Vereinigte Staaten von Amerika unter der als U.S.-Marke geschützten Handelsbezeichnung CHECKPOINT ver­ trieben. Die Auslegung dieses Systems ist durch das U.S.-Pa­ tent Nr. 4,918,374 (Stewart et al.) geschützt, und ein ähnli­ ches System wird offenbar von der Integrated Technology Corpo­ ration aus Tempe, Arizona, Vereinigte Staaten von Amerika un­ ter der als U.S.-Marke geschützten Handelsbezeichnung PROBILT PB500A vertrieben. Wie in der Stewart-Patentschrift beschrie­ ben, verfügt das Auswertungssystem über einen eigenen Sonden­ kartenhalter. Die Sondenkarte wird an diesen Halter übertra­ gen, so daß die Sondenkarte in einer vorbestimmten Position über einer quadratisch-geformten Prüfplatte gehalten werden kann, deren Oberseite in vier Quadranten unterteilt ist. In einem charakteristischen Aufbau enthält mindestens einer der Quadranten einen schmalen Leiterstreifen, der entweder in ei­ ner X- oder einer Y-Referenzrichtung verläuft. Zur Bestimmung beispielsweise der X-Position einer bestimmten Spitze wird der in Y-Richtung verlaufende Streifen durch schrittweise Bewegung der darunter befindlichen Prüfplatte in X-Richtung zur Spitze hin bewegt, bis sich anhand einer Durchgangsprüfung zwischen dem in Y-Richtung verlaufenden Streifen und der Spitze die genaue X-Position dieser Spitze bezüglich der ursprünglichen Position der Prüfplatte und somit bezüglich der Karte ergibt. Zur Bestimmung der Positionen mehrerer Spitzen gleichzeitig enthält in einem zweiten Aufbau einer der Quadranten eine An­ zahl von beabstandeten parallelen Streifen, die jeweils mit einem separaten Anschluß auf den Seiten der Prüfplatte ver­ drahtet sind, wodurch es möglich ist, für die Zwecke einer Positionsüberprüfung festzustellen, welcher Streifen mit wel­ cher Spitze verbunden ist.

Zur Bestimmung der entsprechenden Positionen von zwei Spitzen, die an einem Punkt von ihren Enden weg nach oben elektrisch miteinander verknüpft sind, wird gemäß Stewart ein weiterer, dritter Aufbau verwendet, da es sich gemäß den ersten zwei Aufbauten offensichtlich schwierig gestaltet, visuell zu be­ stimmen, welche bestimmte Spitze der zwei, die miteinander verknüpft sind, tatsächlich mit einem Streifen in Kontakt steht, wenn der Durchgang erfaßt wird. Bei diesem dritten Auf­ bau enthält einer der Quadranten einen einzelnen leitenden Punkt, der klein genug ist, so daß nur eine Sondenspitze auf einmal auf den Punkt aufgelegt werden kann, wodurch die Posi­ tion einer jeden Spitze in konsekutiver Abfolge erfaßt werden kann. Zum Erhalt einer richtigen Durchgangsprüfung ist jeder andere Leiter auf der Prüfplatte außer diesem Punkt auf einen anderen Quadranten der Prüfplatte beschränkt. Somit kann keine andere Spitze, welche mit der zu prüfenden Spitze verknüpft sein kann, einschließlich einer Spitze auf der gegenüberlie­ genden Seite der Karte, mit einem anderen Leiter in Kontakt kommen, wenn sich die zu prüfende Spitze dem Punkt nähert, was verwirrenderweise denselben Prüfwert ergäbe, als wenn die zu prüfende Spitze in Kontakt mit dem Punkt gelangt wäre. Aus offensichtlich ähnlichen Gründen ist der leitende Punkt mit einem Anschluß verdrahtet, der vom Anschluß jedes Leiters in den anderen Quadranten getrennt ist.

Aus der voranstehenden Beschreibung des Auswertungssystems nach Stewart ergibt sich, daß die Hauptverwendung dieses Sy­ stems der genauen Bestimmung der relativen Positionen der Bau­ element-Sondenmeßenden des Meßnetzwerks dient. Zwar läßt sich das System nach Stewart möglicherweise weiterentwickeln, um die Auswertung bestimmter niederfrequenter Charakteristiken zu ermöglichen (beispielsweise durch Hinzufügung vielleicht eines Kondensator-Teiler-Netzwerks aus konzentrierten Bauelementen zu dem System nach Stewart zur Messung niederfrequenter kapa­ zitiver Effekte); dennoch ist sein Aufbau für Hochfrequenzmes­ sungen, beispielsweise im Bereich über 50 MHz, vollkommen un­ zulänglich.

Für den Fall, daß die Leitungsanordnung gemäß Stewart die Form mehrerer paralleler Streifen in dicht beabstandetem Verhältnis zueinander annimmt, kann zum Beispiel bei Auswertung des Si­ gnalzustandes in einem Kanal über einen dieser Streifen der Eindruck entstehen, daß der Signalzustand in Abhängigkeit vom benutzten Streifen schwankt (wenn die elektrische Länge zwi­ schen jedem Streifen und seinem entsprechenden Anschluß von Streifen zu Streifen verschieden ist), in Abhängigkeit davon, wo genau das Bauelement-Sondenmeßende des Kanals bezüglich des länglichen Streifens angeordnet ist, und in Abhängigkeit da­ von, welche Typen von Verzerrungssignalen in der unmittelbaren Umgebung des Bauelement-Sondenmeßendes des vorliegen (da eine re­ lativ unbegrenzte Kopplung von Signalen zwischen den dicht benachbarten Streifen auftreten kann). Ähnlich kann für den Fall, daß die Leiteranordnung gemäß Stewart die Form eine ein­ zelnen Punktes in einem beliebigen Quadranten annimmt, bei Auswertung des Signalzustands in einem Kanal über diesen Punkt der Eindruck entstehen, daß der Signalzustand schwankt, und zwar aufgrund von Kopplung zwischen Spitzen und aufgrund ir­ gendeiner Bewegung der Geräte in der Nähe des Kanals, insbe­ sondere, da diese Art der Leiteranordnung keine angemessene Bedingung der Signalerdung vorsieht. Dies bedeutet, daß das eine bzw. die mehreren Bauelement-Sondenmeßende(n) des Netz­ werks, das/die normalerweise durch ihre Verbindung mit bei­ spielsweise dem bzw. den Erdungs-Kontaktflecken des Meßobjekts einen Erdungs-Rückleitweg für die Hochfrequenz-Signalkanäle des Netzwerks bildet/bilden, keine Verbindungsstellen in dem Quadranten der Prüfungsplatte nach Stewart, der den einzelnen Punkt enthält, hat/haben. Aus demselben Grund ist das Stewart-System nicht in der Lage, während des Auswertungsvorgangs die Ladebedingungen genau wiederzugeben, die während der Messung des Bauelements vorliegen.

Das Verfahren nach Stewart unterliegt weiteren Nachteilen da­ hingehend, daß die Sondenkarte gemäß Stewart aus ihrem ur­ sprünglichen Halter entfernt und in eine separate alleinste­ hende Station wieder eingesetzt wird, ehe mit der Auswertung der Sondenkarte begonnen wird. Obwohl dieser Vorgang der Neu­ einsetzung es der Auswertungsstation nach Stewart ermöglicht, die Signale zu verarbeiten, ehe sie in die Prüfplatte eintre­ ten, schließt ein derartiger Vorgang die Möglichkeit einer in situ Messung des Netzwerks aus.

Andere Systeme, die zur präzisen Bestimmung der relativen Po­ sition der Bauelement-Sondenmeßenden eines Meßnetzwerks ent­ wickelt wurden, sind im U.S.-Patent Nr. 5,065,092 (Sigler) und im U.S.-Patent Nr. 5,198,756 (Jenkins et al.) beschrieben.

Diese Systeme sind wie das gemäß Stewart aus ähnlichen Gründen zur Hochfrequenz-Messung unzureichend.

Gemäß den voranstehenden Ausführungen besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes System zur Aus­ wertung der Hochfrequenz-Charakteristiken eines Sondenmeßnetz­ werks, insbesondere hinsichtlich der Bauelement-Sondenmeßenden eines derartigen Netzwerks, zur Verfügung zu stellen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Zwischenverbindungsaufbau zur einheitlichen Über­ tragung hochfrequenter Signale an die Bauelement-Sondenmeßen­ den eines Sondenmeßnetzwerks und von diesen bereitzustellen, insbesondere, wenn diese Enden für die Messung ebener mikro­ elektronischer Bauelemente ausgelegt sind.

Die vorliegende Erfindung löst die voranstehend angeführten Probleme, indem sie eine verbesserte Anordnung und ein verbes­ sertes Verfahren zur Auswertung der Signalzustände in einem Sondenmeßnetzwerk bereitstellt.

Gemäß einem ersten Merkmal der Erfindung wird eine verbesserte Anordnung zur Verwendung bei der Auswertung von Netzwerk-Si­ gnalzuständen bereitgestellt. Die Anordnung enthält ein Basis­ element, auf dessen oberer Fläche entsprechende erste und zweite leitende ebene Sondenmeßbereiche angeordnet sind. Diese Bereiche sind voneinander beabstandet, verlaufen koplanar zu­ einander und sind derart angeordnet, daß ein erstes und ein zweites Bauelement-Sondenmeßende des Sondennetzwerks gleichzeitig auf den ersten bzw. den zweiten leitenden, ebenen Sondenmeßbereich aufgesetzt werden kann. Der verbesserte Auf­ bau enthält ferner eine Referenz-Verbindungsstelle und einen Hochfrequenz-Übertragungsaufbau, der den ersten und den zwei­ ten Sondenmeßbereich mit der Referenz-Verbindungsstelle ver­ bindet, so daß für jede Position, die die Enden einnehmen kön­ nen, während sie sich auf den entsprechenden Bereichen befin­ den, eine Übertragungsleitung mit im wesentlichen konstanter Hochfrequenz-Übertragungscharakteristik zwischen diesen Enden und der Referenz-Verbindungsstelle bereitgestellt wird.

Gemäß der voranstehend beschriebenen Kombination ergibt sich ein im wesentlichen gleichmäßiges Verhältnis zwischen dem Ein­ trittszustand und dem Austrittszustand eines jeden Hochfre­ quenzsignals, das zwischen den Bauelement-Sondenmeßenden und der Referenz-Verbindungsstelle übertragen wird, ungeachtet dessen, welche Sondenmeßposition auf den Bereichen die Enden während jeder Übertragung einnehmen. Wenn eine Referenz-Erfas­ sungseinheit zum Beispiel an die Referenz-Verbindungsstelle angeschlossen ist und der Austrittszustand eines jeden Signals derselbe ist, wie er an der Referenz-Erfassungseinheit gemes­ sen wurde, dann bestätigt dies somit, daß der Eintrittszustand eines jeden von den Enden an diese Bereiche übertragenen Si­ gnals ebenfalls derselbe war, ungeachtet der für jede Messung verwendeten Sondenmeßposition. Im umgekehrten Fall, wenn eine signalgebende Referenz-Einheit an die Referenz-Verbindungs­ stelle angeschlossen ist, so daß der Eintrittszustand eines jeden Signals der gleiche ist, dann ist der Austrittszustand eines jeden Signals, der von den Bereichen an die Enden über­ tragen wird, ebenfalls derselbe, unabhängig von der während jeder Übertragung verwendeten Sondenmeßposition.

Gemäß einem zweiten Merkmal der vorliegenden Erfindung wird ein verbessertes Verfahren zur Auswertung der Signalzustände in einem Sondenmeßnetzwerk des Typs mit einer Vielzahl ge­ trennter Meßkanäle zur Verfügung gestellt, wobei jeder Kanal über ein entsprechendes Bauelement-Sondenmeßende kommuniziert. Das Verfahren schließt die Bereitstellung eines Aufbaus ein, der aus einem leitenden-ebenen Sondenmeßbereich auf der oberen Fläche eines Basiselements besteht und einer Referenz-Verbin­ dungsstelle, die über einen Hochfrequenzübertragungsaufbau mit dem Sondenmeßbereich verbunden ist. Das Verfahren sieht des weiteren das Kontaktieren des entsprechenden Bauelement-Son­ denmeßendes eines ersten der Meßkanäle mit dem ebenen Sonden­ meßbereich, das Übertragen eines Hochfrequenz-Signals über sowohl den Meßkanal als auch die Referenz-Verbindungsstelle und anschließend das Messen des Signals vor. Dieser Schritt wird für die anderen Meßkanäle wiederholt und die Signalzu­ stände in den verschiedenen Kanälen werden dann durch Ver­ gleich der gemessenen Signale ausgewertet, wobei diese Auswer­ tung dadurch erleichtert wird, daß über den Hochfrequenz-Über­ tragungsaufbau eine Übertragungsleitung mit einer im wesentli­ chen konstanten Hochfrequenz-Übertragungscharakteristik zwi­ schen jedem Bauelement-Sondenmeßende, das mit dem ebenen Son­ denmeßbereich in Kontakt kommt, und der Referenz-Verbindungs­ stelle aufrechterhalten wird.

Gemäß dem voranstehend beschriebenen Verfahren lassen sich Hochfrequenzsignale einheitlich von den Bauelement-Sondenmeß­ enden an eine Referenz-Erfassungseinheit, die an die Referenz-Ver­ bindungsstelle angeschlossen ist, übertragen, wodurch eine genaue Kalibrierung der eintretenden oder Quellen-Kanäle des Netzwerks ermöglicht wird. Im umgekehrten Fall können Hochfre­ quenzsignale einheitlich von einer signalgebenden Referenz-Ein­ heit, die an die Referenz-Verbindungsstelle angeschlossen ist, an die Bauelement-Sondenmeßenden übertragen werden, wo­ durch eine genaue Kalibrierung der austretenden oder Erfas­ sungskanäle des Netzwerks ermöglicht wird.

Die voranstehend erwähnten sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich im einzelnen aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Ver­ bindung mit den beigefügten Zeichnungen.

Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Zwischenverbindungsaufbaus, der gemäß vorliegender Erfindung aufgebaut ist, wobei dieser Aufbau mit einer (ebenfalls dargestellten) Sondenstation inte­ griert ist, um eine schnelle und genaue Kalibrierung des Meß-Netzwerks der Station zu ermöglichen;

Fig. 2 eine Schnittansicht vorwiegend des beispielhaften Zwischenverbindungsaufbaus entlang der Linie 5-5 aus Fig. 1;

Fig. 3 eine vergrößerte aufgeschnittene Draufsicht des Mit­ telabschnittes des beispielhaften Zwischenverbin­ dungsaufbaus, nämlich innerhalb des mit gestrichel­ ten Linien markierten Bereiches mit der Bezugszahl 60 in Fig. 2;

Fig. 4 eine vergrößerte Schnittansicht des beispielhaften Zwischenverbindungsaufbaus, nämlich innerhalb des mit gestrichelten Linien markierten Bereiches der Bezugszahl 60 in Fig. 2, zusammen mit einer vergrö­ ßerten Vorderansicht bestimmter Bauelement-Sonden­ meßenden der Sondenkarte aus Fig. 1, um die Anord­ nung dieser Enden bezüglich der Sondenmeßbereiche des Aufbaus anzuzeigen;

Fig. 5 eine Schnittansicht, die im Betrachtungswinkel der Ansicht aus Fig. 2 entspricht, einer ersten alterna­ tiven Ausführungsform des Zwischenverbindungsauf­ baus;

Fig. 6 eine vergrößerte Schnittansicht der ersten alterna­ tiven Ausführungsform aus Fig. 5, nämlich des durch gestrichelte Linien markierten Bereiches der Be­ zugszahl 118 aus Fig. 5, zusammen mit einer vergrö­ ßerten Vorderansicht bestimmter Bauelement-Sondenme­ ßenden der Sondenkarte aus Fig. 1, um die Anordnung dieser Enden bezüglich der Sondenmeßbereiche des Aufbaus anzuzeigen;

Fig. 7 entspricht Fig. 3, mit der Ausnahme, daß sie in durchgezogenen Linien die Sondenmeßbereichskonfigu­ ration einer dritten alternativen Ausführungsform des Zwischenverbindungsaufbaus darstellt, die für die gleichzeitige Messung eines Paares von Signalka­ nälen geeignet ist, und zeigt des weiteren, in ge­ strichelten Linien, verschiedene Positionen, die die Bauelement-Sondenmeßenden bezüglich dieser Sonden­ meßbereichskonfiguration einnehmen können;

Fig. 8a-d schematische Draufsichten, die konsekutive Positio­ nen der Bauelement-Sondenmeßenden der Sondenkarte, in gestrichelten Linien gezeigt, auf den Sondenmeß­ bereichen des beispielhaften Zwischenverbindungsauf­ baus aus Fig. 1, in durchgezogenen Linien darge­ stellt, zeigen, während eines Auswertungsvorganges des beispielhaften Sondenmeßnetzwerks.

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht einer Sondenstation aus dem Stand der Technik, die ein Sondenmeßnetzwerk mit einem Sondenkartenaufbau zur Messung verschiedener mikroelektronischer Bauelemente auf einem ebenfalls dargestellten Wafer enthält;

Fig. 10 eine vergrößerte aufgeschnittene Draufsicht eines einzelnen ebenen Bauelements, welches sich auf dem Wafer gemäß Fig. 9 befindet, wobei das Bauelement zur Vereinfachung der Darstellung schematisch ge­ zeigt ist;

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht eines Zwischenverbin­ dungsaufbaus eines Typs, der gemäß dem Stand der Technik zur Auswertung von Sondenmeßnetzwerken des in Fig. 9 gezeigten Typs verwendet wird.

In Fig. 1 ist ein beispielhafter Zwischenverbindungsaufbau 48 gezeigt, der gemäß vorliegender Erfindung aufgebaut ist und der gemäß einem bevorzugten Verfahren eine genaue Kalibrierung eines Mehrkanal-Sondenmeßnetzwerks 21 ermöglicht. Das Netzwerk kann, wie dargestellt ist, eine Sondenkarte 30 des Typs mit einer Vielzahl nadelartiger Sondenspitzen 34 enthalten, wobei die unteren Enden dieser Spitzen die Bauteil-Sondenmeßenden des Netzwerks bilden und diesen Enden derart angeordnet sind, daß sie auf die Kontaktfleckenanordnung einer spezifischen Gruppe mikroelektronischer Geräte 24 abgestimmt sind, bei­ spielsweise denjenigen, die auf einem integrierten Wafer 22 ausgebildet sind. Der Aufbau 48 ist insbesondere derart kon­ figuriert, daß er die einheitliche Übertragung hochfrequenter Signale zwischen jedem einzelnen Ende und einer signalgebenden Referenz-Einheit oder Erfassungseinheit trotz der Zerbrech­ lichkeit der nadelartigen Sondenspitzen 34 und der dicht ge­ drängten Anordnung der Bauelement-Sondenmeßenden ermöglicht.

Es versteht sich, daß bei der dargestellten beispielhaften Ausführungsform die signalgebende Referenz-Einheit oder Erfas­ sungseinheit über ein Hochfrequenzkabel, beispielsweise in Koaxialkabel 49, lösbar an der Unterseite des Aufbaus 48 ange­ schlossen ist. Diese Referenz-Einheit kann von demselben Test­ instrument 36 bereitgestellt werden, das mit seinen verschie­ denen signalgebenden Einheiten und Erfassungseinheiten die verschiedenen Signale erzeugt und überwacht, die im Netzwerk 21 vorhanden sind, d. h. die Signale, die während der Bauele­ ment-Messung an jedes Bauelement 24 bzw. von diesem übertragen werden. In dem bestimmten in Fig. 1 gezeigten Aufbau enthält dann das Sondenmeßnetzwerk 21 zusätzlich zur Sondenkarte 30 verschiedene Quellen- und Erfassungseinheiten innerhalb des Testinstruments sowie das mehradrige Meßkabel 38, das die Kar­ te und das Instrument miteinander verbindet.

In Fig. 4 ist eine vergrößerte Vorderansicht bestimmter der nadelartigen Sondenspitzen 34 gezeigt, die auf der in Fig. 1 gezeigten Sondenkarte 30 vorhanden sind. Während der Messung eines Bauelements werden die Bauelement-Sondenmeßenden dieser Spitzen, beispielsweise 50a-b, 52a-b und 54a-b, zur Übertra­ gung hochfrequenter Signale an das bzw. von dem Meßobjekt ver­ wendet. Diese hochfrequenten Signale liegen im typischen Fall in einem Bereich von 100 MHz bis 2 GHz. Der Begriff "Hochfre­ quenz" ist jedoch im vorliegenden Text und in den Ansprüchen breiter gefaßt und soll jede Frequenz in dem Bereich von 50 MHz bis 65 GHz oder darüber bezeichnen.

Der Einfachheit halber wird davon ausgegangen, daß jedes Bau­ element-Sondenmeßende, das in den Zeichnungen eine mit 50 be­ ginnende Bezugsziffer trägt, zum Beispiel die Enden 50a und 50b, einem Quellenkanal des Sondenmeßnetzwerks 21 entspricht, d. h. von jedem derartigen Ende wird das eingehende Signal von einer entsprechenden signalgebenden Einheit im Netzwerk direkt an einen entsprechenden Eingangs-Kontaktflecken des Meßobjekts übertragen. Ähnlich wird davon ausgegangen, daß jedes Ende, dessen Bezugsziffer mit einer 52 beginnt, zum Beispiel die Enden 52a und 52b, einem Erfassungskanal des Netzwerks ent­ spricht, d. h. das austretende Signal von einem bestimmten Aus­ gangs-Kontaktflecken des Meßobjekts wird direkt an ein ent­ sprechendes dieser Enden übertragen, zur anschließenden Über­ tragung an eine entsprechende Erfassungseinheit im Meßnetz­ werk. Schließlich wird davon ausgegangen, daß jedes Ende, das eine mit 54 beginnende Bezugsziffer trägt, zum Beispiel die Enden 54a und 54b, einer Erdungsrückleitung für den Quellen- und den Erfassungskanal des Netzwerks entspricht, d. h. während der Messung des Bauelements wird über jedes derartige Ende eine Verbindung zu einem entsprechenden Erdungs-Kontaktflecken des Meßobjekts hergestellt, so daß eine gut abgeschirmte Er­ dungsleitung für jeden Signalkanal erstellt wird. Diese Fest­ legung bestimmter Enden als entweder der Quellen-, der Erfas­ sungs- oder der Erdungsrückleitung entsprechend ist eine her­ kömmliche Vorgehensweise und wird im vorliegenden Text ledig­ lich erwähnt, um den Betrieb des beispielshaften Zwischenver­ bindungsaufbaus 48 klarzustellen, von dem ein Teil in Schnitt­ ansicht auch in Fig. 4 gezeigt ist.

Es wird nunmehr auf die Fig. 1 und 4 zusammen Bezug genommen. Der beispielhafte Zwischenverbindungsaufbau 48 ermöglicht eine einheitliche Übertragung hochfrequenter Signale zwischen dem Referenzkanal 49 und jedem signaltragenden Ende (z. B. 50a-b und 52a-b).

Dies ermöglicht wiederum den Erhalt genauer kom­ parativer Information über die relativen Signalzustände in den verschiedenen Kanälen und somit gemäß eines nachstehend be­ schriebenen bevorzugten Verfahrens die genaue Kalibrierung des Sondenmeßnetzwerks 21. Wie auch in Fig. 2 gezeigt ist, enthält der Aufbau 48 einen Basisaufbau 56 und einen beweglichen Trä­ geraufbau 58. Die Charakteristiken des Basisaufbaus ermögli­ chen insbesondere die Durchführung von Signalübertragungsope­ rationen mit erheblicher Einheitlichkeit.

Die bevorzugte Bauart des Basisaufbaus 56 ist am besten aus Fig. 4 ersichtlich, in der in vergrößerter Schnittansicht der mittlere Bereich des Basisaufbaus gezeigt ist, wie er in dem durch gestrichelte Linien 60 markierten Bereich in Fig. 2 ent­ halten ist. Der Basisaufbau 56 enthält ein Basiselement 62, das in der gezeigten bevorzugten Ausführungsform eine Platte aus massivem Messing bildet. Eine Reihe von konzentrisch an­ geordneten Vertiefungen ist zentral in dieser Platte ausgebil­ det, einschließlich einer unteren, mit Gewinde versehenen Ver­ tiefung 64, in der ein Hochfrequenz-Koaxialadapter 68 einge­ schraubt ist. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist dieser Adapter ein "Zündkerzen"-artiger K-Verbinder des Typs, wie er zum Beispiel von der Wiltron Company, Morgan Hill, Kalifornien, Vereinigte Staaten von Amerika unter der Modell-Nr. K102F vertrieben wird. Dieser Adapter ermöglicht einen lösbaren Anschluß verschiedener Typen von Referenz-Ein­ heiten (d. h. des Erfassungs- oder des signalgebenden Typs) an das Basiselement 62. Ein derartiger Anschluß kann, wie darge­ stellt, durch ein Koaxialkabel 49 hergestellt werden, an des­ sen Ende sich ein mit Gewinde versehenes Verbindungselement 70 befindet, das zur Befestigung am Adapter geeignet dimensio­ niert ist.

In dem Basiselement 62 aus Messing sind über der unteren, mit Gewinde versehenen Vertiefung 64 eine untere Befestigungsver­ tiefung 72, eine mittlere Vertiefung 74 und eine obere Befe­ stigungsvertiefung 76 vorgesehen. Ein K-Verbindungselement- Wulst 78 ist in der unteren Befestigungs-Vertiefung 72 ange­ ordnet. Dieser Wulst, im Stand der Technik auch als "Glas"-Wulst bekannt, wird in herkömmlichen Gerätegruppen in Verbin­ dung mit einer zugehörigen Vorrichtung dazu verwendet, ein K-Verbindungselement des voranstehend beschriebenen Typs mit einer ebenen Mikrostrip-Leitung zu verbinden. Ein Wulst geeig­ neten Typs wird beispielsweise von der Wiltron Company unter der Modellnr. K100 vertrieben. Dieser Wulst enthält einen in­ neren Leiter 82 mit einem Nominaldurchmesser von ca. 12 mil (= 0,012 Zoll). Bei dieser Anwendung ist das erste oder untere Ende 80 des inneren Leiters 82 auf herkömmliche Art und Weise in den rohrförmigen mittleren Leiter 84 des K-Verbindungsele­ ments 68 eingesetzt. Das zweite oder obere Ende 86 des inneren Leiters 82, der normalerweise zur Verbindung mit einer Mikro­ strip-Leitung aus dem Wulst nach außen verläuft, ist kurz ab­ geschnitten, so daß nur ein kleiner Abschnitt des inneren Lei­ ters über das umgebende innere Dielektrikum 88 des Wulst wie gezeigt hinausragt. Das innere Dielektrikum des Wulsts ist aus Glas, um eine verlustarme Übertragung hochfrequenter Signale zu gewährleisten, und der Wulst enthält des weiteren einen äußeren Leiter oder metallisierten Rand 90, der den inneren Leiter 82 konzentrisch umgibt. Dieser Rand ist an der unteren Befestigungs-Vertiefung 72 angelötet, so daß der Wulst 78 wie gezeigt vollständig in dieser Vertiefung sitzt.

Eine Tasche 92 ist in das obere Ende 86 des inneren Leiters 82 des Wulsts eingebohrt und eine Länge Kupferdraht 94 mit einem Durchmesser von 3 mil (= 0,003 Zoll) oder ein anderer geeigne­ ter Leiter ist unter Verwendung von Lötzinn 95 mit niedrigem Schmelzpunkt über sein unteres Ende innerhalb der Tasche ver­ ankert, so daß die jeweiligen Mittelachsen des Drahtes und des inneren Leiters (miteinander) ausgerichtet sind. Eine ringför­ mige Glashülse 96 mit einem Außendurchmesser von 10 mil (= 0,010 Zoll) wird dann über den Draht geschoben und die äu­ ßeren Seiten der Hülse werden mit Epoxidharz an der oberen Befestigungs-Vertiefung 76 des Messing-Basiselements 62 ange­ klebt. In der mittleren Vertiefung 74 des Basiselements stößt die untere Fläche der Glashülse an das obere Ende 86 des inne­ ren Leiters 82. Ein Läppvorgang wild zur Entfernung überschüs­ sigen Materials entlang der oberen Fläche 104 des Basisele­ ments durchgeführt, um eine vollkommen ebene und glatte Ober­ fläche entlang dieser Fläche zu erhalten. Die obere Fläche des Messing-Basiselements 62 und das obere Ende des Drahtes 94 werden in einem Galvanisierungsbad mit Gold überzogen, während die obere Fläche der Glashülse 96 mit einer Maske abgedeckt ist. Wie auch in Fig. 3 zu sehen ist, bilden gemäß diesen Ver­ arbeitungsschritten die beschichteten Oberflächen des Drahtes 94 und des Messing-Basiselements 62 einen ersten oder inneren ebenen Sondenmeßbereich 98 bzw. einen zweiten oder äußeren ebenen Sondenmeßbereich 100. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist der äußere Sondenmeßbereich 100 radial vom inneren Sondenmeßbe­ reich 98 beabstandet und umgibt diesen vollständig, und die freiliegende Fläche der Glashülse bildet einen ringförmigen dielektrischen Bereich oder ein "Übertragungsfenster" 102 zwi­ schen diesen beiden Sondenmeßbereichen.

Es wird nunmehr auf die Fig. 3 und 4 zusammen Bezug genommen. Der innere und der äußere Sondenmeßbereich 98 und 100 sind beide auf der oberen Fläche 104 des Basiselements 62 enthal­ ten. Der Begriff "auf", wie in diesem Kontext verwendet, soll die Bedeutung von "innerhalb der äußeren Grenzen von" haben. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, verlaufen der innere und der äußere Sondenmeßbereich 98 bzw. 100 und der dielektrische Be­ reich 102 im wesentlichen eben miteinander, so daß entlang der oberen Fläche 104 des Basiselements kein Rand hervorsteht, der sich mit den zerbrechlichen Nadelsondenspitzen 34 bei deren Hin- und Herbewegung zwischen verschiedenen Sondenmeßpositio­ nen auf dem Sondenmeßbereich verhaken und diese beschädigen könnte.

Ein Hochfrequenz-Übertragungsaufbau oder -kanal 106 ist inner­ halb des Basiselements 62 derart ausgebildet, daß er mit den entsprechenden Sondenmeßbereichen 98 und 100 integral verbun­ den ist. Tatsächlich definieren die Bereiche 98 und 100 diesen Abschnitt des Übertragungsaufbaus, der an die obere Oberfläche 104 des Basiselements angrenzt. Dieser Übertragungsaufbau er­ möglicht einen Verlauf hochfrequenter Signale durch das Basis­ element senkrecht zur Hauptebene des Basiselements. In der in Fig. 4 dargestellten bevorzugten Ausführungsform hat der Über­ tragungsaufbau innere und äußere Grenzen, wobei die äußere Grenze durch die obere Befestigungs-Vertiefung 76, die mitt­ lere Vertiefung 74 und die innere Oberfläche 108 des metalli­ sierten Randes 90 gebildet wird. Die innere Grenze des Über­ tragungsaufbaus wird von den jeweiligen äußeren Oberflächen des Kupferdrahtes 94 und des inneren Leiters 82 gebildet.

Der Hochfrequenz-Übertragungsaufbau 106 ist an einer Referenz-Ver­ bindungsstelle 110 mit dem Hochfrequenz-Koaxialadapter 68 verbunden (ein Abschnitt des inneren Leiters 82 verläuft über diese Referenz-Verbindungsstelle hinaus, um mit dem rohrförmi­ gen mittleren Leiter 84 des Koaxialadapters in Eingriff zu ge­ hen). Die Referenz-Verbindungsstelle ist zur Verbindung mit der signalgebenden Referenz-Einheit oder Referenz-Erfassungs­ einheit geeignet konfiguriert. Insbesondere kann die Referenz-Ein­ heit entweder direkt an die Referenz-Verbindungsstelle an­ geschlossen werden, wobei ihr Verbindungselement in die unte­ re, mit Gewinde versehene Vertiefung 64 eingeschraubt wird, oder die Referenz-Einheit kann, wie in den Fig. 2 und 4 ge­ zeigt, indirekt über einen Koaxialadapter 68 und ein Koaxial­ kabel 49 an die Referenz-Verbindungsstelle angeschlossen wer­ den. Der sich aus der Verwendung des Kabels ergebende Vorteil besteht darin, daß die Referenz-Verbindungsstelle bedarfsweise flexibel an mehr als nur eine Art von Referenz-Einheit ange­ schlossen werden kann. Im wesentlichen dient dann bezüglich des beispielhaften Zwischenverbindungsaufbaus 48 die Referenz-Ver­ bindungsstelle 110 entweder als Darstellungs-Knoten oder als Abtastknoten für Referenzsignale.

Wie bereits erwähnt, zeigt Fig. 3 eine Draufsicht des inneren Sondenmeßbereichs 98 sowie denjenigen Abschnitt des äußeren Sondenmeßbereichs 100, der in dem mit gestrichelten Linien gekennzeichneten Bereich 60 aus Fig. 2 enthalten ist. Die Ab­ schnitte des äußeren Sondenmeßbereichs, die nicht in Fig. 3 gezeigt sind, verlaufen zu den äußeren Rändern des Basisele­ ments 62 (Fig. 4). Somit ist, wie in Fig. 1 gezeigt, der äuße­ re Sondenmeßbereich erheblich größer als der innere Sondenmeß­ bereich und deckt in der Tat die gesamte obere Seite des Auf­ baus 48 ab. Wie in den Fig. 3 und 4 zusammen betrachtet zu sehen ist, sind der innere und der äußere Sondenmeßbereich derart im Verhältnis zueinander angeordnet, daß jedes benach­ barte Paar von Bauelement-Sondenmeßenden der Sondenanordnung 30, beispielsweise die Enden 50a und 54a, gleichzeitig auf den inneren und den äußeren Sondenmeßbereich gelegt werden kann, so daß sich ein Ende auf jedem Bereich befindet. Während die­ ses Aufsetzvorgangs dient die kompatible ebene Geometrie so­ wohl der Enden als auch der Bereiche nicht nur einer Verringe­ rung der Abnutzung, sondern gewährleistet auch, daß jedwede Signalübertragungen zwischen der Sondenanordnung 30 und dem Zwischenverbindungsaufbau 48 einheitlich über die äußersten Enden der Sondenanordnung erfolgen, und nicht über Signalüber­ tragungsstellen auf der Sondenanordnung, die sich beliebig weiter oben entlang den Sondenspitzen befinden.

Wenn, wie in Fig. 4 gezeigt, das signalführende Ende 50a und sein entsprechendes Erdungsrückleitende 54a auf den inneren und den äußeren Sondenmeßbereich 98 bzw. 100 gelegt werden, erstellt der Übertragungsaufbau 106 eine Übertragungsleitung zwischen diesen Enden und der Referenz-Verbindungsstelle 110. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform nimmt diese Übertragungsleitung die Form eines koaxial-artigen Kanals mit inneren und äußeren Leitungsgrenzen an, wie bereits zuvor er­ wähnt, wobei sich der Durchmesser der inneren und äußeren Grenzen schrittweise entlang der Achse des Kanals ändert, um übergangsbedingte Diskontinuitäten zu verringern.

Allgemeiner gesagt, soll der Begriff "Übertragungsleitung" wie im vorliegenden Text und in den Ansprüchen verwendet jedweden signalführenden Aufbau bezeichnen, der beabstandete Grenzen aufweist, wobei die Grenzen in der Lage sind, ein Hochfre­ quenzfeld zu unterstützen, um die Ausbreitung eines hochfre­ quenten Signals entlang der Grenzen zu ermöglichen. Diese Grenzen können zum Beispiel Reflexionsoberflächen umfassen, zwischen denen, an jedem Abschnitt der Leitung, ein vorbe­ stimmter Abstand eingehalten wird, um die Signalstabilität zu gewährleisten. Obwohl die bevorzugte Ausführungsform des Über­ tragungsaufbaus 72 Grenzen hat, die durch bestimmte Abschnitte der metallischen Oberflächen des Messing-Basiselements 62, des K-Verbindungselement-Wulsts 78 und des Kupferdrahts 94 gebil­ det werden, kann es für bestimmte Anwendungen vorzuziehen sein, den Übertragungsaufbau ohne irgendwelche metallische Werkstoffe herzustellen. Liegt die Signalfrequenz des Sonden­ netzwerks innerhalb des optischen Abschnitts des Frequenzspek­ trums, kann es zum Beispiel vorzuziehen sein, den Übertra­ gungsaufbau unter Verwendung von ausschließlich dielektrischen Materialien herzustellen, in denen die Grenzen durch unter­ schiedlich dotierte Bereiche auf ähnliche Art und Weise wie bei einer Lichtleiterfaser gebildet werden. Ähnlich soll der Begriff "leitfähig" in seiner Verwendung im vorliegenden Text und in den Ansprüchen allgemein die Fähigkeit eines bestimmten Elements zur Leitung eines Signals bezeichnen, ohne Einschrän­ kung dahingehend, ob es sich bei diesem Element zum Beispiel um ein Metall handelt oder nicht.

In der in Fig. 4 dargestellten beispielhaften Ausführungsform ist die Konfiguration des Übertragungsaufbaus 106 derart, daß für jede unterschiedliche Position, die die Enden 50a und 54a einnehmen können, wenn sie auf die entsprechenden Bereiche 98 und 100 gelegt sind, die Übertragungsleitung, die der Aufbau zwischen diesen Enden und der Referenz-Verbindungsstelle 110 erstellt, eine im wesentlichen konstante Hochfrequenz-Übertra­ gungscharakteristik hat. Insbesondere ist der Übertragungsauf­ bau derart konfiguriert, daß ein Signal, welches entlang des Aufbaus verläuft, sich in einer Richtung senkrecht zur Ebene der Sondenmeßbereiche, und nicht in einer Richtung parallel zu dieser Ebene, ausbreitet. Als Ergebnis bestimmt sich die Größe des inneren Sondenmeßbereichs 98 nicht durch die Länge des Übertragungsaufbaus, und daher kann sie, wie gezeigt, auf eine Größe verringert werden, die ungefähr derjenigen eines jeden Bauelement-Sondenmeßendes entspricht. Es wird wieder auf Fig. 4 Bezug genommen. Wenn der innere Sondenmeßbereich 98 in der angezeigten Richtung gerade angehoben wird, damit er mit dem Bauelement-Sondenmeßende 50a in Kontakt kommt, unabhängig da­ von, ob sich dieses Ende zu Anfang in einer Mittelstellung bezüglich dieses Bereichs befand, wie in der Zeichnung mit durchgezogenen Linien gezeigt, oder sich statt dessen in einer fehlausgerichteten Stellung 112 zu einem äußersten Rand des Bereichs hin befand, wie in der Zeichnung mit gestrichelten Linien gezeigt, verläuft, wenn sich das Ende tatsächlich auf dem Bereich befindet, ein Signal, das zwischen dem Ende und der Referenz-Verbindungsstelle verläuft, bei jeder der beiden Stellungen über im wesentlichen denselben Weg. Das bedeutet, daß das Signal im wesentlichen dasselbe Maß an Verzögerung, Verlust und Streuung für jede Position gemäß den Charakteri­ stiken der vom Aufbau 106 bereitgestellten Übertragungsleitung erfährt.

Genauso, wie die jeweiligen signalführenden Enden verschiedene Positionen auf dem inneren Sondenmeßbereich 98 einnehmen kön­ nen, können auch die jeweiligen Erdungsrückleitenden verschie­ dene Positionen auf dem äußeren Sondenmeßbereich 100 einneh­ men. Dies ist am besten aus den Fig. 8a-8d zu sehen, in denen mit Richtungspfeilen gezeigt ist, wie der beispielhafte Zwi­ schenverbindungsaufbau 48 während eines typischen Netzwerk-Aus­ wertungsvorgangs in zueinander senkrechten Richtungen ver­ schoben wird, um verschiedene Enden der Sondenanordnung der Reihe nach auf dem inneren Sondenmeßbereich 98 zu positionie­ ren, einschließlich der Eckenenden 50c-50f. In den Fig. 8a-8d sind die Bauelement-Sondenmeßenden des Netzwerks gestrichelt eingezeichnet, und die Anzahl von Enden pro Seite ist zur Ver­ einfachung der Darstellung gegenüber ihrer tatsächlichen An­ zahl erheblich verringert. Wie in Fig. 8a gezeigt, versteht sich, daß, wenn das signalführende Ende 50c auf dem inneren Sondenmeßbereich 98 positioniert wird, das entsprechende Er­ dungsrückleitende 54c auf dem äußeren Sondenmeßbereich 100 in eine Position gebracht wird, die "östlich" von dem inneren Sondenmeßbereich liegt. Wenn andererseits, wie in Fig. 8b ge­ zeigt, das signalführende Ende 50d aufgrund einer Verschiebung durch den beispielhaften Aufbau 48 in der in Fig. 8a ange­ zeigten Richtung auf dem inneren Sondenmeßbereich positioniert wird, wird das entsprechende Erdungsrückleitende 54d auf dem äußeren Sondenmeßbereich in einer Position angeordnet, die sich dann "nördlich" von dem inneren Sondenmeßbereich befin­ det. Ähnlich ist es, wie durch die Position des Endes 54e in Fig. 8c und durch die Position des Endes 54f in Fig. 8d ge­ zeigt, gemäß der dargestellten Verschiebungssequenz möglich, daß die jeweiligen Erdungsrückleitenden Positionen auf dem äußeren Sondenmeßbereich einnehmen, die "westlich" oder "süd­ lich" vom inneren Sondenmeßbereich liegen.

Unabhängig davon, ob das Erdungsrückleitende eine Position einnimmt, die nördlich, südlich, östlich oder westlich vom inneren Sondenmeßbereich 98 liegt, ist jedoch der entsprechen­ de von dem Übertragungsaufbau 106 bereitgestellte Übertra­ gungsweg für jede Position im wesentlichen derselbe. Werden die Fig. 3 und 4 zusammen betrachtet, ergibt sich, daß, so­ lange das in Rede stehende signalführende Ende an seiner Posi­ tion auf dem inneren Sondenmeßbereich 98 bleibt, die Geome­ trie, und somit die Schaltungscharakteristik des äußeren Son­ denmeßbereichs 100 im wesentlichen identisch zu dem ent­ sprechenden Erdungsrückleitende für jede Winkelposition er­ scheint, die dieses Ende dann einnehmen kann. Ähnlich er­ scheint unter derselben Bedingung, bedingt durch die Winkel­ symmetrie jedes dieser Elemente, die Geometrie der oberen Be­ festigungs-Vertiefung 76, der mittleren Vertiefung 74 und der inneren Oberfläche 108 des Randes 90 bezüglich jeder Winkelpo­ sition dieses Endes als identisch für das Erdungsrückleitende. Daher stellt der beispielhafte Übertragungsaufbau 72 eine Übertragungsleitung in alle Richtungen bereit, die im Verhält­ nis zu jedem beliebigen Paar entsprechender Enden eine im we­ sentlichen einheitliche Übertragungscharakteristik für jeden Winkel liefert, den diese Enden einnehmen können, während sie auf ihren entsprechenden Bereichen bleiben.

Wie in Fig. 4 zu sehen ist, ergibt der darin gezeigte bei­ spielhafte Übertragungsaufbau 106 nicht nur eine stabile Über­ tragungsleitung zwischen den Enden des Sondenmeßnetzwerks und der Referenz-Verbindungsstelle 110 für verschiedene Positionen der Enden auf den entsprechenden Bereichen 98 und 100, sondern ist auch derart konfiguriert, daß hochfrequente Signale, die in der Umgebung vorhanden sind, aber nicht das Objekt der Aus­ wertung sind, im allgemeinen am Eintritt in diese Übertra­ gungsleitung gehindert werden. Das eingehende Signal zum Bei­ spiel, das in Fig. 4 das Ziel der Auswertung ist, d. h. das Signal, welches in dem durch die Enden 50a und 54a unterstütz­ ten Feld enthalten ist, wird keine Schwierigkeit haben, durch das Energie- "Fenster" zu verlaufen, das vom dielektrischen Bereich 102 zwischen dem inneren Sondenmeßbereich 98 und dem äußeren Sondenmeßbereich 100 bereitgestellt wird. Andererseits wird das eingehende Signal, das in dem durch die Enden 50b und 54a unterstützten Feld enthalten ist, wobei dieses Signal nicht interessiert, in dem Moment reflektiert werden, in dem es die Ebene des äußeren Sondenmeßbereichs 100 in einer von der Übertragungsleitung weggerichteten Richtung erreicht. In der Tat bilden die äußeren Oberflächen des Basiselementes 62 eine elektromagnetische Abschirmung bezüglich der Übertra­ gungsleitung, die im wesentlichen verhindert, daß Strahlung von einer beliebigen Quelle in der Nähe der oberen Fläche 70 des Substrats, d. h. mit Ausnahme des gerade ausgewerteten Bau­ element-Sondenmeßendes, in die Leitung gelangt.

Es wird wieder auf die Fig. 4 Bezug genommen. Es wurde nunmehr beschrieben, wie der Basisaufbau 56 die Gleichförmigkeit der Signalübertragung zwischen den Bauelement-Sondenmeßenden des Netzwerks und der Referenz-Verbindungsstelle 110 erleichtert. Insbesondere wurde erläutert, wie die Signale, die zwischen den Enden und der Referenz-Verbindungsstelle hin- und herver­ laufen, von der Art der Veränderung der Sondenmeßstellung, wie sie wahrscheinlich bei Verschiebung des inneren Sondenmeßbe­ reichs 98 von Ende zu Ende auftreten wird, im wesentlichen unbeeinträchtigt bleiben. Es wurde des weiteren aufgezeigt, wie der Basisaufbau 56 hochfrequente Signale mit Ausnahme der­ jenigen aus dem auszuwertenden Kanal zurückweist, so daß diese Signale nicht in den Auswertungspfad gelangen und das inter­ essierende Signal nicht verzerren können. Dementsprechend tra­ gen zumindest zwei verschiedene Aspekte des Basisaufbaus 56 zur Gleichförmigkeit der Signalübertragung bei, nämlich seine erhebliche Unempfindlichkeit gegenüber Veränderungen der nor­ malen Sondenmeßposition und seine erhebliche Unempfindlichkeit gegenüber Störsignalen.

Selbstverständlich sind jedoch auch alternative Formen des Zwischenverbindungsaufbaus 48 möglich. In den Fig. 5 und 6, die im Betrachtungswinkel den Fig. 2 bzw. 4 entsprechen, ist zum Beispiel eine erste alternative Ausführungsform 114 des Zwischenverbindungsaufbaus dargestellt. In dieser Ausführungs­ form bildet das Basiselement 116 ein Substrat mit einer Stärke von lediglich ca. 5 bis 25 mil (= 0,005 bis 0,025 Zoll) und einer nominalen Stärke von ca. 10 mil (= 0,010 Zoll). Dieses Substrat ist vorzugsweise aus Glas oder einem anderen harten dielektrischen Werkstoff, um das Fließen von Leckströmen in­ nerhalb des Substrats bei höheren Frequenzen zu verringern. Wie in Fig. 6 gezeigt, bei der es sich um eine vergrößerte Darstellung des durch gestrichelte Linien in Fig. 5 markierten Bereichs 118 handelt, werden ein erster oder innerer ebener Sondenmeßbereich 120 und ein zweiter oder äußerer ebener Son­ denmeßbereich 122 durch einen Metallisierungsvorgang auf der oberen Fläche 124 des Basiselements gebildet, so daß diese Bereiche gegenseitig koplanar zueinander verlaufen. Wie es bei dem beispielhaften Zwischenverbindungsaufbau 48 der Fall war, definieren der erste und der zweite Sondenmeßbereich 120 und 122 das obere Ende eines Übertragungsaufbaus 125, der es hoch­ frequenten Signalen ermöglicht, durch das Basiselement senk­ recht zur Hauptebene dieses Basiselements zu verlaufen. In der ersten alternativen Ausführungsform 114 werden die inneren und äußeren Grenzen des Übertragungsaufbaus von einer ersten oder inneren leitenden Durchkontaktierung 126 bzw. einer zweiten oder äußeren leitenden Durchkontaktierung 128 gebildet, wobei die äußere leitende Durchkontaktierung im allgemeinen ringför­ mig ist. Jede Durchkontaktierung 126 oder 128 ist im Substrat eingebettet und verläuft direkt unterhalb des entsprechenden Sondenmeßbereichs 120 oder 122.

Die erste alternative Ausführungsform 114 des Zwischenverbin­ dungsaufbaus weist wie der beispielhafte Zwischenverbindungs­ aufbau 48 eine Referenz-Verbindungsstelle 130 auf. In der er­ sten alternativen Ausführungsform ist diese Referenz-Verbin­ dungsstelle durch denjenigen Abschnitt des Hochfrequenz-Über­ tragungsaufbaus 125 definiert, der mit der unteren Oberfläche des Substrats 116 zusammenhängt.

Der bewegliche Trägeraufbau 131 des ersten alternativen Zwi­ schenverbindungsaufbaus 114 weist einen horizontalen Abschnitt 132 auf. Eine konzentrisch ausgerichtete Reihe von Vertiefun­ gen 134, 136 und 138 ist in diesem horizontalen Abschnitt aus­ gebildet, und ein Hochfrequenz-Verbindungselement 140 vom "Zündkerzen"-Typ ist in der untersten Vertiefung 134 einge­ schraubt. Ein herausragender Abschnitt eines inneren Dielek­ trikums 142 dieses Verbindungselements wird in der mittleren Vertiefung 136 aufgenommen, und ein freiliegender mittlerer Leiter 144 des Verbindungselements verläuft durch die obere Vertiefung 138, um eine elektrische Verbindung zu der inneren Durchkontaktierung 126 herzustellen. Die äußere leitende Hülse 146 des Verbindungselementes 140 stellt andererseits über den leitenden Körper des beweglichen Trägeraufbaus 131 eine elek­ trische Verbindung zu der äußeren Durchkontaktierung 128 her. Lötzinn, leitendes Epoxidharz oder ein anderes elektrisch lei­ tendes Verbindungsmaterial wird verwendet, um den mittleren Leiter 144 dauerhaft mit der inneren Durchkontaktierung und den leitenden Körper des beweglichen Trägeraufbaus 131 mit der äußeren Durchkontaktierung zu verbinden. Diese Verbindungen gewährleisten Kontinuität im Erdungsrückleitweg für jedes Er­ dungsrückleitende, das sich auf dem äußeren Sondenmeßbereich 122 befindet, und sie ergeben auch einen gut isolierten ge­ steuerten Impedanzweg für alle zwischen der Referenz-Verbin­ dungsstelle 130 und dem Referenzkanal 49 hin- und herübertra­ genen Signale. Wie es auch bei dem beispielhaften Zwischenver­ bindungsaufbau 48 der Fall ist, kann das Hochfrequenz-Verbin­ dungselement 140 des ersten alternativen Zwischenverbin­ dungsaufbaus 114 abgenommen werden, und der Verbindungskopf einer Referenz-Einheit kann direkt an die Referenz-Verbin­ dungsstelle 130 angeschlossen werden.

Wie in Fig. 6 gezeigt, sind die äußeren Grenzen des inneren Sondenmeßbereichs 120 und des äußeren Sondenmeßbereichs 122 durch eine innere Senke 148 bzw. eine äußere Senke 150 defi­ niert, die auf der oberen Fläche 124 des Substrats 116 ausge­ bildet sind. Ein hochauflösendes Maskierungsverfahren und ein geeignetes Ätzmittel, beispielsweise Flußsäure, werden zur Bildung dieser Senken verwendet. Wie in Fig. 6 dargestellt, sind die Senken durch einen schmalen ringförmigen Grat 152 aus Substratmaterial voneinander getrennt. Innerhalb des Subtrats 116 werden innere und äußere Kanäle 154 und 156 mit abfallen­ den Wänden unter Verwendung eines Lasers erzeugt. Diese Kanäle definieren die Grenzen der inneren und der äußeren Durchkon­ taktierung 126 bzw. 128. Bei der Bildung des Kanals 154 mit abfallender Wand für die innere Durchkontaktierung ermöglicht die transparente Eigenschaft des Glassubstrats eine genaue Fokussierung des Laserstrahls direkt gegenüber der Senke 148 und auf deren Zentrum ausgerichtet, die vorher für den inneren Sondenmeßbereich geätzt worden war. Die innere und die äußere Senke 148 bzw. 150 und die entsprechenden Kanäle 154 bzw. 156 mit abfallenden Wänden werden dann mit Nickel oder einem ande­ ren Metall geeigneter Härte (beispielsweise Wolfram, Iridium oder Rhodium) derart gefüllt, daß das Metall in den Senken mit dem Metall in den Kanälen verschmelzen kann. Die Form eines jeden Kanals mit abfallenden Wänden unterstützt diesen Ver­ schmelzungsvorgang, indem es für das Metall leichter wird, in jeden Kanal zu fließen und diesen vollständig auszufüllen. Ein alternativer Ansatz besteht darin, den Schritt der Bildung der Senken 148 und 150 wegzulassen, und einfach äußerst dünne Schichten aus leitendem Material auf das Substrat 116 auf zu­ bringen, um die Sondenmeßbereiche 120 und 122 zu bilden. Bei diesem alternativen Ansatz besteht jedoch das große Risiko, daß die Enden der Spitzen 34 die dünnen Sondenmeßbereiche durchstechen, wenn eine übermäßige Kontaktkraft zwischen die­ sen Enden und den Bereichen aufgebracht wird.

Nach ihrer Erzeugung werden die oberen Oberflächen des inneren und des äußeren Sondenmeßbereichs 120 bzw. 122 dann geläppt, bis die resultierende Gesamtoberfläche vollkommen eben und glatt ist. Wie bei dem beispielhaften Zwischenverbindungsauf­ bau 48 wird durch diesen Schritt sichergestellt, daß keine hervorstehenden Ränder auf der oberen Fläche des Aufbaus 114 vorhanden sind, die sich mit den empfindlichen nadelartigen Spitzen während der Neupositionierung des Aufbaus verhaken und diese beschädigen könnten. In der Ausführungsform des in Fig. 6 dargestellten ersten alternativen Zwischenverbindungsaufbaus beträgt die maximale Größe 157 von Rand zu Rand des inneren Sondenmeßbereichs 120 nominell 4 mil (= 0,004 Zoll), während der radial verlaufende Spalt 158 zwischen dem inneren und dem äußeren Sondenmeßbereich 120 bzw. 122 nominell 1/2 mil (= 0,0005 Zoll) breit ist.

Aus der voranstehenden Beschreibung des ersten alternativen Zwischenverbindungsaufbaus 114 ergibt sich, daß die Basiskom­ ponenten dieses Aufbaus mit denjenigen des beispielhaften Zwi­ schenverbindungsaufbaus 48 korrespondieren, da beide Aufbauten ein Basiselement 62 oder 116, einen ersten und einen zweiten ebenen Sondenmeßbereich 98 und 100 bzw. 120 und 122 auf dem Basiselement, einen Übertragungsaufbau 106 bzw. 125, der senkrecht zur Hauptebene des Basiselements verläuft, und eine Referenz-Verbindungsstelle 110 bzw. 130, die als Anschlußstel­ le für die Referenz-Einheit dient, aufweisen. Es versteht sich des weiteren, daß die voranstehend erwähnten funktionellen Vorteile im Zusammenhang mit dem beispielhaften Zwischenver­ bindungsaufbau 48 ebenfalls bei dem ersten alternativen Zwi­ schenverbindungsaufbau 114 auftreten, d. h. der Aufbau 114 ist in der Lage, Signale trotz Positionsänderungen der Bauelement-Son­ denmeßenden 34 auf den Sondenmeßbereichen einheitlich zu übertragen, und ist ferner in der Lage, Störsignale, die au­ ßerhalb des gerade ausgewerteten Signals entstanden sind, zu­ rückzuweisen.

Wie in den Fig. 4 und 6 gezeigt, enthalten sowohl der bei­ spielhafte Zwischenverbindungsaufbau 48 und der erste alterna­ tive Zwischenverbindungsaufbau 114 zwei Sondenmeßbereiche auf ihren jeweiligen oberen Flächen, die sich aus dem inneren Son­ denmeßbereich 98 bzw. 120 und dem äußeren Sondenmeßbereich 100 bzw. 122 zusammensetzen. Diese Konfiguration ist für die dicht gedrängt angeordneten nadelartigen Spitzen 34 (Fig. 1) geeig­ net, die häufig zum Testen von mikroelektrischen Bauelementen verwendet werden, insbesondere, da das Signalfeld eines jeden beliebigen Kanals in dieser Art von Netzwerk zwischen einer entsprechenden Signalspitze und einer benachbarten Erdungs­ rückleitspitze gehalten wird. Für einige Anwendungen kann es jedoch vorzuziehen sein, nur einen Sondenmeßbereich auf der oberen Fläche des Aufbaus vorzusehen (beispielsweise, wenn das Signalfeld von einem einzigen Lichtwellenleiter geführt wird). Ferner kann es zur Auswertung einiger Arten von Sondennetz­ werkzuständen, beispielsweise dem Übersprechen zwischen zwei Signalkanälen des Netzwerks, wünschenswert sein, drei Sonden­ meßbereiche auf der oberen Fläche des Substrats auszubilden.

In Fig. 7 ist eine zweite alternative Ausführungsform 160 des Aufbaus dargestellt, die drei Sondenmeßbereiche zur Verwendung bei der Auswertung von Netzwerkzuständen wie Übersprechen auf­ weist. Diese Ausführungsform enthält einen Basisaufbau, der ein Substrat 162 umfaßt, auf dessen oberer Fläche ein erster innerer Sondenmeßbereich 164, ein zweiter innerer Sondenmeßbe­ reich 166 und ein dritter oder äußerer Sondenmeßbereich 168 vorgesehen sind. Würde man das Substrat 162 im Schnitt entlang der Bezugslinie 170 betrachten, würde die sich ergebende Figur in hohem Maße der Fig. 6 entsprechen, mit der Ausnahme, daß dabei ein Paar innerer Durchkontaktierungen in ausgewogener Anordnung innerhalb der äußeren Durchkontaktierung 128 anstel­ le von nur einer inneren Durchkontaktierung 126 vorhanden wä­ re.

In Fig. 7 sind die Bauelement-Sondenmeßenden durch gestri­ chelte Linien dargestellt. Hinsichtlich einer der dargestell­ ten Sondenmeßpositionen ist die gesamte Sondenmeßanordnung dargestellt, um aufzuzeigen, wie die quadratartige Sondenmeß­ anordnung während der Auswertung des Sondenmeßnetzwerks vor­ zugsweise bezüglich der drei Sondenmeßbereiche ausgerichtet ist. Für die Zwecke einer vereinfachten Darstellung wurde die Anzahl der Enden pro Seite der Anordnung dabei gegenüber ihrer tatsächlichen Anzahl verringert.

Der Einfachheit halber wird davon ausgegangen, daß zwei si­ gnalführende Enden 50a und 50b mit den zwei Kanälen des Netz­ werks korrespondieren, die von Interesse sind, und daß das entsprechende Erdungsrückleitende 54a ist. Es versteht sich, daß, wenn sich diese Enden in der dargestellten mittleren Son­ denmeßposition befinden, d. h. wenn diese Enden mit der Bezugs­ linie 170 ausgerichtet sind, die Enden fehlpositioniert sind, da das Ende 50a, das einem signalführenden Kanal entspricht, richtigerweise auf einen der inneren oder Signal-Sondenmeßbe­ reiche 164 oder 166 gehört, während das Ende 54a, das einer Erdungsrückleitung entspricht, richtigerweise auf den äußeren oder Erdungs-Sondenmeßbereich 168 gehört. Es ist jedoch mög­ lich, das Substrat 162 zu verschieben, um gleichzeitig diese drei Enden auf entsprechende Bereiche zu positionieren. Mit anderen Worten kann das Substrat derart verschoben werden, daß das erste signalführende Ende 50a eine Position auf dem ersten inneren Sondenmeßbereich 164 einnimmt, das zweite signalfüh­ rende Ende 50b gleichzeitig eine Position auf dem zweiten in­ neren Sondenmeßbereich 166 einnimmt, und das Erdungsrücklei­ tende 54a gleichzeitig eine Position auf dem dritten oder äu­ ßeren Sondenmeßbereich 168 einnimmt. Zum Beispiel kann das Substrat in der angezeigten -X und der -Y-Richtung verschoben werden, um diese Enden auf die dargestellte Sondenmeßposition neu anzuordnen, die mit der Bezugslinie 172 ausgerichtet ist. Alternativ kann das Substrat in der angezeigten +X und -Y-Richtung verschoben werden, um diese Enden auf die darge­ stellte Sondenmeßposition neu anzuordnen, die mit der Bezugs­ linie 174 ausgerichtet ist.

In dem gerade angeführten Beispiel muß selbstverständlich die eine oder die andere der zwei beschriebenen Sondenmeßpositio­ nen, die mit der Bezugslinie 172 bzw. 174 ausgerichtet ist, ausgewählt werden, damit alle drei Enden 50a, 50b und 54a gleichzeitig auf die voranstehend bezeichneten entsprechenden Bereiche gesetzt werden können. Aufgrund der Symmetrie dieser zwei Sondenmeßpositionen bezüglich der erwähnten mittleren Sondenmeßposition, und auch aufgrund der ausgewogenen Anord­ nung der inneren Durchkontaktierungen bezüglich der äußeren Durchkontaktierung in dem darunterliegenden Übertragungsauf­ bau, wird eine Übertragungsleitung mit einer im wesentlichen konstanten Hochfrequenz-Übertragungscharakteristik für jede Sondenmeßposition, in der sich die drei Enden gleichzeitig auf ihren entsprechenden Bereichen befinden, an den Enden 50a, 50b und 54a bereitgestellt. In Fig. 7 ist auch dargestellt, wie die von der zweiten alternativen Ausführungsform 160 bereitge­ stellte Sondenmeßbereichskonfiguration der Auswertung von Übersprechen zwischen zwei Netzwerkkanälen dient, selbst, wenn die entsprechenden Enden des Netzwerks weit auseinanderliegen, wie es bei den Enden 50g und 50h der Fall ist.

Wie voranstehend erläutert, stellt der Koaxialadapter 68 oder 140 eines jeden Zwischenverbindungsaufbaus ein Mittel dar, durch das sich verschiedene Arten von Referenz-Einheiten be­ quem an die entsprechende Referenz-Verbindungsstelle 110 bzw. 130 anschließen lassen. Es sind jedoch auch verschiedene ande­ re Arten von Anschlüssen an jede Referenz-Verbindungsstelle möglich. Zum Beispiel ist es möglich, jede Referenz-Verbin­ dungsstelle zum direkten Anschluß an Schalter, Rauschquellen, Dioden, Leistungssensorelemente, Koppler, In-Line-Übertra­ gungsbauelemente und verschiedene andere Komponenten auszule­ gen. Ferner könnte ein Paar von Koaxialadaptern anstelle nur eines Adapters an die Verbindungsstelle angeschlossen werden. Diese letztgenannte Anschlußart ist die bevorzugt verwendete Art, zum Beispiel, wenn der Zwischenverbindungsaufbau ein Paar innerer Sondenmeßbereiche 164 und 166 aufweist, wie in Fig. 7 gezeigt. Wie voranstehend erwähnt, ist die in Fig. 7 darge­ stellte zweite alternative Ausführungsform 160 derart konfigu­ riert, daß sie zwei innere Durchkontaktierungen aufweist, wo­ durch ausreichend Befestigungsorte für den Anschluß von zwei Adaptern vorhanden sind. Ein derartiger Anschluß ermöglicht die Durchführung differentieller Messungen zwischen zwei ver­ schiedenen Signalkanälen des Sondenmeßnetzwerks.

Eine weitere Variation besteht in der Eliminierung des beweg­ lichen Trägeraufbaus 58 bzw. 131, so daß das Basiselement 62 bzw. 116 auf dieselbe Art und Weise wie ein Wafer einfach auf die Vakuumansaufvorrichtung einer beliebigen Sondenmeßstation gelegt wird. Bei dieser Ausführungsform wäre jeder Koaxiala­ dapter, der auf dem Basiselement vorgesehen ist, auf der obe­ ren Seite dieses Basiselements enthalten (d. h. in einer Posi­ tion, die die Positionierung der Bauelement-Sondenmeßenden nicht beeinträchtigen würde). Zur Übertragung des Signals zwi­ schen der Referenz-Verbindungsstelle in der Nähe der unteren Seite des Basiselements und dem Adapter auf der oberen Seite kann eine Übertragungsleitung mit zwei Abschnitten verwendet werden, wobei ein Abschnitt zwischen der Referenz-Verbindungs­ stelle und einem dem Adapter gegenüberliegenden Punkt ver­ läuft, und der zweite Abschnitt, der an diesem Punkt beginnt, durch das Substrat hindurch zum Adapter verläuft. Eine weitere Variation besteht darin, ein erstes Schaltungselement auf der Grundlage der Charakteristiken eines zweiten Schaltungsele­ ments, das direkt zwischen dem inneren und dem äußeren Sonden­ meßbereich 98 und 100 geschaltet ist, an die Referenz-Verbin­ dungsstelle anzuschließen, so daß ein in den Übertragungsauf­ bau 106 eintretendes Signal in Abhängigkeit davon, ob es vom oberen oder vom unteren Ende in diesen Aufbau eintritt, tat­ sächlich eine unterschiedliche Schaltung antrifft. Die Arten von Elementen, die zur Verbindung direkt zwischen dem inneren und dem äußeren Sondenmeßbereich geeignet sind, sind unter anderem Chipwiderstände, Kondensatoren und Spulen.

Eine noch weitere Variation besteht darin, ein verbundenes Paar von Zwischenverbindungsaufbauten 48 zu verwenden und die­ ses Aufbau-Paar derart anzuordnen, daß der Abstand zwischen dem entsprechenden Paar von inneren Sondenmeßbereichen 98 ein­ stellbar ist, um eine Sondenmessung des inneren Sondenmeßbe­ reichs eines der Aufbauten durch ein ausgewähltes "Erregungs"-Son­ denende (z. B. 50b) unter gleichzeitiger Ermöglichung einer Sondenmessung des inneren Sondenmeßbereichs des anderen Auf­ baus durch ein festgelegtes "Antwort"-Sondenende (z. B. 52b) unabhängig vom Abstand zwischen diesen Enden zu ermöglichen. Bei dieser Variation ist der äußere Sondenmeßbereich 100, der jeden inneren Sondenmeßbereich umgibt, in seiner Größe verrin­ gert (z. B. auf einen nominellen Radius von ca. 20 mil = 0,02 Zoll), so daß die jeweiligen inneren Sondenmeßbereiche der entsprechenden Aufbauten in die Nähe voneinander bewegt werden können, wenn Messungen über in der Nähe befindliche Sondenen­ den durchgeführt werden sollen.

Um sicherzustellen, daß die elektrischen Charakteristiken des Übertragungskanals zwischen den beiden Aufbauten für jeden ausgewählten Abstand konstant sind, sind die Hochfrequenzadap­ ter 68 der zwei Aufbauten normalerweise über eine kurze Länge einer biegsamen Koaxialleitung miteinander verbunden, obwohl auch andere Arten von Schaltungselementen ebenso verwendet werden können. Die relativen Positionen der zwei Aufbauten können eingestellt werden, indem ein erster Mechanismus zur Einstellung der linearen Trennung zwischen den zwei Aufbauten, ein zweiter Mechanismus zum gemeinsamen Drehen beider Aufbau­ ten sowie ein dritter Mechanismus zur Durchführung von Bewe­ gungen des Wafer-Objekttischs, der beide Aufbauten trägt, in X-Y-Z-Richtung bereitgestellt werden.

Wie in den Fig. 1 und 2, gemeinsam betrachtet, zu sehen ist, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der voranstehend beschriebene beispielhafte Zwischenverbindungs­ aufbau 48 mit der Sondenstation kombiniert, die das Meßnetz­ werk 21 enthält, um ein integriertes selbst-auswertendes Son­ denmeßsystem 176 zu bilden. Der beispielhafte Zwischenverbin­ dungsaufbau kann entweder direkt auf der den Wafer tragenden Vakuumansaugvorrichtung 178 angebracht werden, wie darge­ stellt, oder separat am Rand an einer Seite der Vakuumansaug­ vorrichtung angebracht werden.

Aus einem Vergleich des integrierten Sondenmeßsystems 176 mit der im Handel erhältlichen, in Fig. 9 dargestellten Wafer-Son­ denmeßstation 20 ergibt sich, daß die primäre Veränderung, die an der bereits existierenden Auslegung vorgenommen wurde, um den Zwischenverbindungsaufbau 48 an der Vakuumansaugvorrich­ tung 178 zu befestigen, darin besteht, einen rechteckigen Eck­ abschnitt der Vakuumansaugvorrichtung wegzuschneiden, damit der bewegliche Trägeraufbau 58 des Zwischenverbindungsaufbaus problemlos in den auf diese Weise an der Vakuumansaugvorrich­ tung gebildeten eckigen Rand 180 eingesetzt werden kann. Gemäß diesem Anbringungsverfahren ist der innere Sondenmeßbereich 98 (Fig. 4) des Zwischenverbindungsaufbaus in geringem Abstand zum Wafer 22 angeordnet, und daher sind Bewegungen in X-Y-Z-Rich­ tung nur in einem begrenzten Bereich zwischen der Vakuum­ ansaugvorrichtung 178 und den Sondenspitzen 34 erforderlich, um diese Spitzen schnell zwischen verschiedenen Bauelement-Son­ denmeßpositionen auf dem Wafer 22 und verschiedenen Kanal-Aus­ wertungspositionen auf dem Zwischenverbindungsaufbau 48 hin- und herzuverschieben. Bei der dargestellten bestimmten Systemkonfiguration ermöglicht dieses Anbringungsverfahren auch eine Hin- und Herverschiebung der Sondenspitzen zwischen ihren verschiedenen Bauelement-Meßpositionen und ihren ver­ schiedenen Kanalauswertungspositionen unter Verwendung dessel­ ben motorisierten X-Y-Z-Positioniertisches 182, der in diesem System zur Positionierung der Vakuumansaugvorrichtung vorgese­ hen ist. Ob jedoch der Zwischenverbindungsaufbau 48 je nach Bedarf in benachbartem Verhältnis zu der den Wafer tragenden Vakuumansaugvorrichtung 178 angeordnet ist, oder separat am Rand einer Seite der Vakuumansaugvorrichtung angeordnet ist oder zu der Vakuumansaugvorrichtung befördert wird, ist es bei der Auswertung des Sondenmeßnetzwerkes 21 vorteilhaft, den Zwischenverbindungsaufbau in der Wafer-Sondenmeßstation vor­ zusehen, anstelle ihn in einer separaten Auswertungsstation unterzubringen, um eine in situ Auswertung des Netzwerks zu ermöglichen.

Während der in situ Auswertung des Sondenmeßnetzwerks 21 wer­ den die ursprünglichen Verbindungen, die beim Einstellen des Netzwerks eingerichtet werden, während der Auswertung des Netzwerks beibehalten. Dementsprechend geben die Ergebnisse dieser Auswertung die jeweiligen Beiträge des ursprünglichen Meßkabels 38 und des ursprünglichen Testinstruments 36 zu den verschiedenen, in den verschiedenen Kanälen des Netzwerks vor­ herrschenden Signalzuständen genau wieder. Andererseits wäre es für den Fall einer Auswertung des Netzwerks außerhalb oder Stück für Stück schwierig, die ursprünglichen Bedingungen im Netzwerk mit derselben Genauigkeit zu bestimmen.

Wäre der beispielhafte Zwischenverbindungsaufbau 48 zum Bei­ spiel derart ausgelegt, daß er nur dann richtig arbeitet, wenn die über das Netzwerk eintretenden Signale zuerst über eine Zwischenverarbeitungseinheit geführt werden, dann müßten zur Verwendung dieses Aufbaus die Verbindungen des ursprünglichen Meßnetzwerks verändert werden, um die Einheit zwischen das Netzwerk und den Aufbau zu schalten. Bei dem in Fig. 1 darge­ stellten Netzwerk 21 könnte beispielsweise die Verbindung zwi­ schen der Sondenkarte 30 und dem ursprünglichen Meßkabel 38 unterbrochen werden, und die Sondenkarte 30 zum Anschluß an die Verarbeitungseinheit zu einer separaten Auswertungsstation gebracht werden. Bei diesem Beispiel wäre, da die Auswertung des Sondenkartenabschnitts des Netzwerks getrennt von der Aus­ wertung des Kabels und von Instrumentenabschnitten des Netz­ werks erfolgen würde, der resultierende Vorgang inhärent lang­ samer und ungenauer als eine in situ Auswertung, bei der das gesamte Netzwerk zur selben Zeit ausgewertet wird.

Unter Bezugnahme auf die voranstehenden Ausführungen ist anzu­ merken, daß für die richtige Funktionsweise des beispielhaften Zwischenverbindungsaufbaus 48 keine Verarbeitungseinheit an irgendeiner Stelle zwischen seinen Sondenmeßbereichen 98 und 100 und dem Sondenmeßnetzwerk 21 erforderlich ist. Wenn die Quellenkanäle des Sondenmeßnetzwerks 21 zum Beispiel das Ziel der Auswertung sind, ist die einzige erforderliche Verbindung zum Zwischenverbindungsaufbau der Anschluß einer Referenz-Er­ fassungseinheit an die Referenz-Verbindungsstelle 110 des Auf­ baus. Im typischen Fall enthält das Testinstrument 36 zumin­ dest eine Erfassungseinheit, die gerade nicht für die Messung von Bauelementen verwendet wird, die dann über das Referenzka­ bel oder den Referenzkanal 49 an die Referenz-Verbindungsstel­ le angeschlossen werden kann. Wenn andererseits die Erfas­ sungskanäle des Sondenmeßnetzwerks 21 das Ziel der Auswertung darstellen, dann ist die einzige erforderliche Verbindung zum Aufbau der Ansc 27486 00070 552 001000280000000200012000285912737500040 0002019614506 00004 27367hluß einer signalgebenden Einheit an dieselbe Referenz-Verbindungsstelle. Im typischen Fall enthält das Testinstrument ferner eine nicht verwendete signalgebende Ein­ heit, die durch bloßes Schalten des Referenzkabels 49 auf den entsprechenden Port des Instruments, zum Beispiel über eine Schaltvorrichtung, an die Referenz-Verbindungsstelle ange­ schlossen werden kann.

Wie aus den voranstehenden Beispielen hervorgeht, kann dassel­ be Geräte 36, das im System 176 zur Verarbeitung der für die Messung von Bauelementen erforderlichen Signale enthalten ist, auch in Verbindung mit dem beispielhaften Zwischenverbindungs­ aufbau 48 verwendet werden, um die zur Auswertung des Sonden­ meßnetzwerks des Systems erforderlichen Signale zu verarbei­ ten, und ganz gleich, wie der Aufbau angeschlossen ist, muß das Netzwerk 21 nicht in separate Teile aufgeteilt werden, um den Aufbau zur Auswertung des Netzwerks zu verwenden. Wie die­ se zwei Beispiele weiter aufzeigen, kann der Zwischenverbin­ dungsaufbau 48 bidirektional betrieben werden und daher zur Auswertung eines jeden Kanals des ursprünglichen Sondenmeß­ netzwerks 21 verwendet werden, unabhängig davon, ob der gerade auszuwertende Kanal ein Quellen- oder ein Erfassungskanal ist.

Es wurde nun beschrieben, wie die Konfiguration des Zwischen­ verbindungsaufbaus 48 mit der in situ Auswertung des Sonden­ meßnetzwerks kompatibel ist und wie sich durch diesen Vorgang genauere Ergebnisse erhalten lassen, indem ermöglicht wird, daß die während der Netzwerkauswertung vorliegenden Kanalzu­ stände genauer denjenigen entsprechen, die während der Messung von Bauelementen vorherrschen. Ein anderes Merkmal des Auf­ baus mit derselben allgemeinen Wirkung ist die Fähigkeit des Zwischenverbindungsaufbaus zur Emulation bestimmter Charakte­ ristiken eines Bauelements, während es von den Enden des Netz­ werks einer Sondenmessung unterzogen wird.

Wie in Fig. 4 zu sehen ist, wurde bis zu diesem Punkt davon ausgegangen, daß das Ende 54a den Erdungsrückleitweg bezüglich des signalführenden Endes 50a bildet. Allgemeiner ausgedrückt kann jedoch der Erdungsrückleitweg, der mit dem Ende 50a kor­ respondiert, von einem Ende bereitgestellt werden, das sich nicht in unmittelbarer Nähe zum Ende 50a befindet, zum Bei­ spiel Ende 54b. Wenn bei dieser allgemeineren Situation, wäh­ rend der Messung von Bauelementen, das Ende 50a auf einen Ein­ gangs-Kontaktflecken eines Testobjekts positioniert würde, dann würde das Ende 54b auf einem Erdungs-Kontaktflecken des­ selben Testobjekts positioniert, so daß ein kontinuierlicher Erdungsweg als Ergebnis einer Verbindung zwischen Ende 54b und dem Erdungs-Kontaktflecken entstünde. Dieser kontinuierliche Erdungsweg würde sich wiederum auf die Charakteristiken der Schaltung auswirken, die über die Enden 50a und 54b gebildet wird. Dieselbe Kontinuität des Erdungswegs wird jedoch auch vom äußeren Sondenmeßbereich 100 bereitgestellt, da dieser Be­ reich mit der Erdungsabschirmung des Referenzkabels 49 über die äußere Hülse des mit Gewinde versehenen Verbindungsele­ ments 70, die äußere leitende Hülse des Koaxialadapters 68 und den leitenden Körper des Messing-Basiselements 62 verbunden ist. Tatsächlich erscheint bezüglich des Erdungsrückleitendes 54b der äußere Sondenmeßbereich 100 als identisch mit dem Er­ dungs-Kontaktflecken eines Testobjekts, und somit werden die während der Bauelement-Messung vorherrschenden Kanalzustände im wesentlichen während der Netzwerk-Auswertung dupliziert.

Wie in den Fig. 4 und 8a-8d dargestellt, wird bezüglich des beispielhaften Zwischenverbindungsaufbaus 48 jedes Ende, das keinen Kontakt zu dem inneren Sondenmeßbereich 98 hat, automa­ tisch so positioniert, daß es zu dem äußeren Sondenmeßbereich 100 Kontakt hat. Selbst wenn, wie in den Fig. 8a-8d gezeigt, zum Beispiel das gerade auszuwertende Ende sich an einem der vier äußersten Ecken der Sondenanordnung befindet, wie es bei den Enden 50c, d, e und f der Fall ist, dieses Ende auf dem inneren Sondenmeßbereich 98 positioniert ist, dann werden alle anderen Enden, die die Erdungsrückleitenden 54c, d, e und f einschließen, automatisch gleichzeitig auf dem äußeren Sonden­ meßbereich 100 positioniert. In dieser Hinsicht sind der inne­ re und der äußere Sondenmeßbereich 120 und 122 der ersten al­ ternativen Ausführungsform 114 derart ausgelegt, daß sie das­ selbe Ergebnis erzeugen. Wenn bei der in Fig. 7 dargestellten zweiten alternativen Ausführungsform 160 zwei signalführende Enden, beispielsweise 50a und 50b, gleichzeitig derart posi­ tioniert werden, daß jedes sich auf einem entsprechenden der inneren Sondenmeßbereiche 164 bzw. 166 befindet, dann werden ebenfalls die anderen Enden, zum Beispiel das Erdungsrücklei­ tende 54a, automatisch gleichzeitig auf dem äußeren Sondenmeß­ bereich 168 positioniert. Bei jeder Ausführungsform des vor­ anstehend beschriebenen Zwischenverbindungsaufbaus stellt da­ her, ganz gleich, wo sich das Erdungsrückleitende für einen bestimmten Quellenkanal gerade befinden mag, der äußere Son­ denmeßbereich 100, 122 oder 168 dieselben Charakteristiken diesem Ende bereit, wie sie vom Erdungs-Kontaktflecken eines Bauelements während der Messung des Bauelements diesem bereit­ gestellt würden. Andererseits ist zu beachten, daß, wenn ein Ende, das nicht ausgewertet wird, mit einem Quellenkanal kor­ respondiert, beispielsweise das Ende 50b in Fig. 4, der äußere Sondenmeßbereich das Signal wiedergibt, welches durch dieses Ende vom Übertragungsaufbau 106 oder 125 weggeführt wird, wo­ durch verhindert wird, daß das Signal in den Auswertungskanal eintritt und das interessierende Signal verzerrt.

Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, in denen der bewegliche Trägeraufbau 58 des Zwischenverbindungsaufbaus passend in die Vakuumansaugvorrichtung 178 in der dargestellten Eckenposition eingepaßt ist, bleibt auf der Vakuumansaugvorrichtung ausrei­ chend Fläche, um den kreisförmigen Wafer 22 zu tragen. Daher stehen die jeweiligen Sondenmeßbereiche des Zwischenverbin­ dungsaufbaus 48 kontinuierlich zur Sondenmessung mittels der Sondenmeßspitzen 34 zur Verfügung, ohne daß hierfür der Wafer von der Vakuumansaugvorrichtung genommen werden muß. Dies er­ leichtert wiederum ein schnelles Hin- und Herverschieben der Sondenmeßspitzen 34 zwischen verschiedenen Bauelement-Testpo­ sitionen auf dem Wafer und verschiedenen Kanal-Auswertungspo­ sitionen auf dem Zwischenverbindungsaufbau.

Eine noch höhere Geschwindigkeit bei der Hin- und Herbewegung zur Positionierung der Spitzen läßt sich vorzugsweise unter Verwendung eines programmierbaren Mikroprozessors 184 zur Steuerung des motorisierten X-Y-Z-Positioniertisches 182 er­ zielen. Dieser Mikroprozessor ist derart programmiert, daß er in schneller Abfolge eine Reihe von Steuerbefehlen an den Po­ sitioniertisch ausgibt, so daß während der Netzwerkauswertung vorbestimmte Bauelement-Sondenmeßenden durch den Tisch eben­ falls in schneller Abfolge auf den inneren Sondenmeßbereich 98 positioniert werden.

Zur Auswertung beispielsweise der Quellenkanäle des Netzwerks ist die Referenz-Verbindungsstelle 110 an eine Referenz-Erfas­ sungseinheit angeschlossen, und der Mikroprozessor 183 gibt auf ein vom Benutzer erzeugtes Signal hin einen Befehl zur Verschiebung an den Positioniertisch aus, um den inneren Son­ denmeßbereich 98 in seine Ausgangsstellung zu bewegen (in der er sich z. B. mit dem Ende 50c in Kontakt befindet) wie in Fig. 8a gezeigt. Im Anschluß an einen vorprogrammierten Satz von Anweisungen gibt der Mikroprozessor dann dem Positioniertisch 182 den Befehl, eine Bewegung in festgelegten Schritten ent­ lang der angezeigten +Y-Richtung auszuführen, so daß schluß­ endlich jedes Ende entlang dieser Richtung, das mit einem Quellenkanal korrespondiert, beispielsweise die Enden 50c und 50d, der Reihe nach auf dem inneren Sondenmeßbereich 98 posi­ tioniert wird. Wie in Fig. 8b gezeigt, gibt der Mikroprozessor ohne Unterbrechung als nächstes dem Positioniertisch den Be­ fehl, eine Bewegung in festgelegten Schritten in der angegebe­ nen -X-Richtung auszuführen, so daß jedes Ende entlang dieser Richtung, das mit einem Quellenkanal korrespondiert, ein­ schließlich der Enden 50d und 50e, der Reihe nach mit dem in­ neren Sondenmeßbereich 98 in Kontakt kommt. Wie in den Fig. 8c und 8d dargestellt, wird derselbe Vorgang in -Y-Richtung und in +X-Richtung wiederholt, wodurch jedes Ende in der Son­ denmeßanordnung, das mit einem Quellenkanal korrespondiert, der Reihe nach so positioniert wird, daß es mit dem inneren Sondenmeßbereich in Kontakt kommt.

Nachdem die Referenz-Verbindungsstelle 110 wieder an eine si­ gnalgebende Referenz-Einheit angeschlossen wurde, wird im all­ gemeinen dieselbe Sequenz durchlaufen, um die Erfassungskanäle des Meßnetzwerks auszuwerten. Ausgehend von der in Fig. 8a dargestellten Position beginnt zum Beispiel der Mikroprozessor 184 die Sequenz, indem er dem Positioniertisch 182 eine Bewe­ gung um festgelegte Schritte in der angezeigten +Y-Richtung befiehlt, so daß jedes Ende entlang dieser Richtung, das mit einem Erfassungskanal korrespondiert, der Reihe nach auf dem inneren Sondenmeßbereich positioniert wird, einschließlich der Enden 52c und 52d. Dieses Mal werden die Enden 50c und 50d, die mit Quellenkanälen korrespondieren, übersprungen. Der Rest der Sequenz läuft bezüglich anderer Richtungen entsprechend ab.

Es ist ebenfalls möglich, die zwei gerade beschriebenen Ansät­ ze zu kombinieren, d. h. der Mikroprozessor 184 kann derart programmiert werden, daß er dem Positioniertisch 182 den Be­ fehl gibt, durch Verschieben den inneren Sondenmeßbereich 98 der Reihe nach in Kontakt mit jedem Ende zu bringen, welches allgemein mit einem Signalkanal korrespondiert. In Abhängig­ keit davon, ob das Ende spezifisch mit einem Quellenkanal oder einem Erfassungskanal korrespondiert, verbindet dann eine Schaltvorrichtung, die über eine Steuerleitung vom Mikropro­ zessor betrieben wird, die Referenz-Verbindungsstelle 110 au­ tomatisch entweder mit einer Erfassungseinheit oder einer Quelleneinheit auf dem Testinstrument 36.

Bei dem Zwischenverbindungsaufbau 48 besteht ein primärer Vor­ teil bei der Verwendung desselben Sondenmeßbereichs 98 zur Auswertung eines jeden Signalkanals darin, daß bei Erfassung irgendwelcher Unterschiede zwischen den Signalen in den ver­ schiedenen Kanälen diese Unterschiede direkt auf die Signalka­ nälen selbst zurückgeführt werden können, ohne daß eine weite­ re Untersuchung dahingehend erforderlich wäre, in welchem Maß diese Unterschiede auf Unterschieden im Auswertungsweg beruhen könnten. Es ist auch anzumerken, daß, obwohl der beispielhafte Zwischenverbindungsaufbau 48 vorwiegend für die komparative Auswertung von Sondenmeßkanälen gedacht ist, der Aufbau auch für solche Fälle verwendet werden kann, in denen unter fort­ laufender Bauelement-Messung eine schnelle Überprüfung der Qualität eines Signals an einem bestimmten Ende erforderlich ist.

Wie in Fig. 1 dargestellt, können die nadelartigen Sondenspit­ zen 34 leicht beschädigt werden, wenn sich diese empfindlichen Spitzen während ihrer schnellen Neupositionierung mittels des gerade beschriebenen automatischen Positionierungsmechanismus an einem Abschnitt des beispielhaften Aufbaus 48 verhaken. Wie bereits erwähnt, verlaufen der innere Sondenmeßbereich 98, der dielektrische Bereich 102 und der äußere Sondenmeßbereich 100 im wesentlichen eben zueinander, so daß keine Schulter entlang der oberen Fläche des Aufbaus herausragt, an der sich die Spitzen verhaken und Schaden nehmen könnten.

Wie in Fig. 2 gezeigt, ist der bewegliche Trägeraufbau 58 des Zwischenverbindungsaufbaus mit einem vertikalen Einstellknopf 186 versehen, der eine einstellbare Positionierung der Höhe des Basiselementes 62 bezüglich der den Wafer tragenden Vaku­ umansaugvorrichtung 178 ermöglicht, so daß die jeweiligen Son­ denmeßbereiche 98 und 100 in einstellbar parallelem Verhältnis zu der imaginären Ebene, die von der oberen Oberfläche der Vakuumansaugvorrichtung definiert wird, angeordnet sind. Mit diesem Mechanismus ist es dann möglich, die Sondenmeßbereiche in eine Position zu verschieben, in der sie koplanar zu den Kontaktflecken auf jedem Bauelement 24 des Wafers verlaufen, unabhängig von der bestimmten Dicke des Wafers, wodurch ein sicheres Hin- und Herverschieben der Enden zwischen diesen Kontaktflecken und den Bereichen möglich ist. Wie in Fig. 2 zu sehen ist, definiert der bewegliche Trägeraufbau 58 eine ge­ windelose Durchgangsöffnung 188, in die der Schaft des Bolzens des Knopfs eingesetzt ist, um mit dem Block in Eingriff zu kommen, während die Endgewinde dieses Schafts in eine Öffnung 190 mit Innengewinde auf der Unterseite der Vakuumansaugvor­ richtung 178 in Eingriff gehen. Dadurch läßt sich durch Drehen des Knopfes in die eine oder andere Richtung der Zwischenver­ bindungsaufbau 48 bezüglich der Vakuumansaugvorrichtung hoch­ fahren oder absenken.

Es wird wieder auf die Fig. 1 Bezug genommen. Es wurde voran­ stehend ausgeführt, wie der beispielhafte Zwischenverbindungs­ aufbau 48 zur Auswertung der Signalzustände in einem Sonden­ meßnetzwerk 21 der Art, wie sie für eine Sondenmessung ebener mikroelektronischer Bauelemente geeignet ist, verwendet werden kann. Genauer gesagt läßt sich der Zwischenverbindungsaufbau nicht nur zur Auswertung des Netzwerks, sondern auch zur Kali­ brierung des Netzwerks gemäß einem bevorzugten Verfahren, wel­ ches nachstehend beschrieben ist, einsetzen. Die Aufgabe die­ ser Kalibrierung kann unter anderem darin bestehen, die Si­ gnalzustände im Netzwerk bezüglich der Bauelement-Sondenmeßen­ den zu normalisieren, so daß bei einer Durchführung von Mes­ sungen eines Bauelements über diese Enden jegliche von Kanal zu Kanal auftretenden Unterschiede, die dann erfaßt werden, ausschließlich den Charakteristiken des Bauelements zuge­ schrieben werden können.

Zur näheren Erläuterung dieser Aufgabe: Im typischen Fall lie­ fern zumindest einige der Bauelement-Sondenmeßenden, die mit Quellenkanälen im Netzwerk 21 korrespondieren, verschiedene eingehende Signale an die entsprechenden Eingangs-Kontakt­ flecken des gerade zu prüfenden Testobjekts 24, da jedes ein­ gehende Signal normalerweise vom Port einer unterschiedlichen datenerzeugenden oder einer anderen signalgebenden Einheit innerhalb des Testinstruments 36 übertragen wird und auf einem unterschiedlichen Übertragungspfad (z. B. über einen unter­ schiedlichen Leiter im Meßkanal 38 und einen unterschiedlichen Leiter in der Sondenkarte 30) zum entsprechenden Bauelement-Son­ denmeßende hin verläuft. Wenn die Unterschiede zwischen diesen eingehenden Signalen also nicht auf irgendeine Art und Weise kompensiert werden, ergibt dementsprechend das, was an den entsprechenden Ausgangs-Kontaktflecken des Bauelements gemessen wird, nicht nur die Charakteristiken des Bauelements selbst wieder, sondern auch diese Unterschiede von Kanal zu Kanal in den eingehenden Signalen aus dem Meßnetzwerk.

Zur Eliminierung der Wirkung dieser Unterschiede von Kanal zu Kanal ist gemäß einem bevorzugten Kalibrierungsverfahren eine Referenz-Erfassungseinheit auf dem Testinstrument 36, zum Bei­ spiel ein Reserve-Logikanalysator, über das Referenzkabel oder den Referenzkanal 49 an den Zwischenverbindungsaufbau 48 ange­ schlossen. Unter Bezugnahme auf die Fig. 4, die zum Beispiel die zwei Quellenkanäle des Netzwerks zeigt, die mit den Enden 50a und 50b korrespondieren, umfaßt das bevorzugte Kalibrie­ rungsverfahren eine Positionierung des Endes 50a in Kontakt mit dem inneren Sondenmeßbereich 98 und die Übertragung eines eingehenden Signals über den entsprechenden Quellenkanal. Die­ ses Signal tritt in den Übertragungsaufbau 106 ein und wird von dort aus über die Referenz-Verbindungsstelle 110 und über das Referenzkabel 49 an den Logikanalysator des Testinstru­ ments übertragen. Dieser Verfahrensschritt wird dann hinsicht­ lich des Endes 50b wiederholt. Anders ausgedrückt wird der beispielhafte Aufbau 48 vorzugsweise von dem voranstehend be­ schriebenen automatischen Positionierungsmechanismus derart verschoben, daß das Ende 50b in Kontakt mit dem inneren Son­ denmeßbereich 98 positioniert wird, und ein zweites eingehen­ des Signal wird dann über den entsprechenden Quellenkanal übertragen. Wie das erste Signal vom Ende 50a tritt auch die­ ses zweite Signal in den Übertragungsaufbau 106 ein und ver­ läuft auf demselben Auswertungspfad über die Referenz-Verbin­ dungsstelle 110 zum selben Logikanalysator hin.

Es wurde bislang beschrieben, wie der Übertragungsaufbau 106 eine Übertragungsleitung mit einer im wesentlichen konstanten Hochfrequenz-Übertragungscharakteristik zwischen jedem Ende, das mit dem inneren Sondenmeßbereich 98 und der Referenz-Ver­ bindungsstelle 110 in Kontakt kommt, bereitstellt. Entspre­ chend sind die Charakteristiken des gesamten Auswertungspfads zwischen jedem Ende und dem Logikanalysator im wesentlichen für jedes Signal gleich. Dies bedeutet wiederum, daß in dem gerade angegebenen Beispiel nach der Messung des ersten und des zweiten eingehenden Signals am Logikanalysator, wenn ein Vergleich der resultierenden Meßwerte angibt, daß ein Unter­ schied zwischen den zwei Signalen vorliegt, dann eben dieser Unterschied entsprechend bezüglich der Bauelement-Sondenmeß­ enden 50a und 50b vorliegt. Zur Kompensation dieses Unter­ schieds kann entweder ein rechnerischer Ansatz herangezogen werden (bei dem zum Beispiel eine geeignete numerische Ver­ schiebung zu den Ablesewerten hinzuaddiert wird, die über je­ den verschiedenen Quellenkanal erhalten werden) oder das Son­ denmeßnetzwerk 21 selbst kann eingestellt oder verändert wer­ den (dies könnte beispielsweise ein automatisches Abstimmen einer jeden datenerzeugenden Einheit des Testinstruments 36 einschließen, bis die eingehenden Signale im wesentlichen identisch bezüglich der Referenz-Erfassungseinheit sind).

Es ist anzumerken, daß das soeben beschriebene beispielhafte Kalibrierungsverfahren auch zur Korrektur der Wirkungen ver­ schiedener Arten von Signalunterschieden eingesetzt werden kann, einschließlich Unterschieden der Phasenverzögerung, Un­ terschieden des Signalpegels, Unterschieden im Rauschpegel und so weiter. Natürlich legt die Art des auszuwertenden Parame­ ters die Art der erforderlichen Erfassungseinheit fest. Wenn zum Beispiel Rauschpegel in den verschiedenen Kanälen normali­ siert werden sollen, sollte ein Rauschpegelmeßgerät oder eine andere ähnliche Erfassungseinheit anstelle eines Logikanaly­ sators verwendet werden.

In dem gerade angegebenen Beispiel wurde beschrieben, wie die Fähigkeit des Übertragungsaufbaus 106 zur einheitlichen Über­ tragung von Signalen zwischen dem Sondenmeßbereich 98 und der Referenz-Verbindungsstelle 110 eine präzise Kalibrierung der Quellenkanäle des Netzwerks ermöglicht und insbesondere eine Einstellung der Zustände der eingehenden Signale ermöglicht, so daß diese Signale miteinander identisch sind, wenn sie die Bauelement-Sondenmeßenden des Netzwerks erreichen. Da jedoch der beispielhafte Zwischenverbindungsaufbau 48 bidirektional betrieben werden kann, ist es ebenfalls möglich, den Aufbau zur präzisen Kalibrierung der Erfassungskanäle des Sondenmeß­ netzwerks zu verwenden.

Eine Kalibrierung der Erfassungskanäle ist normalerweise er­ forderlich, da im typischen Fall in zumindest einigen der Er­ fassungskanälen Bedingungen für die Signale während der Über­ tragung und Messung vorherrschen, die sich von denjenigen in anderen Kanälen unterscheiden. Anders ausgedrückt: Jedes von einem Testobjekt austretende Signal verläuft, nach seinem Ein­ tritt in das entsprechende Bauelement-Sondenmeßende des Netz­ werks, entlang eines anderen Übertragungspfads (der einem an­ deren Leiter in der Sondenkarte 30 und einem anderen Leiter im Meßkanal 38 entspricht) und wird von einer anderen Erfassungs­ einheit im Testinstrument 36 gemessen, wobei diese Einheit ihre eigene individuelle Ansprechcharakteristik hat. Der Zweck der Kalibrierung bezüglich der Quellenkanäle des Netzwerks be­ steht dann darin, diese Unterschiede bei der Übertragung von Kanal zu Kanal und bei der Messung derart zu kompensieren, daß, wenn identische austretende Signale vom Testobjekt zum Beispiel an die Erfassungskanäle gelegt werden, dieser Zustand direkt und präzise vom Testinstrument erfaßt wird.

Gemäß einem bevorzugten Verfahren zur Kalibrierung der Erfas­ sungskanäle ist eine signalgebende Referenz-Einheit des Test­ instruments 36, beispielsweise eine Reserve-Datenerzeugungs­ einheit, über das Referenzkabel oder den Referenzkanal 49 an den Zwischenverbindungsaufbau 48 angeschlossen. Wie in Fig. 4 gezeigt, in der zum Beispiel die zwei Erfassungskanäle zu se­ hen sind, die mit den Enden 52a und 52b korrespondieren, sieht das bevorzugte Kalibrierungsverfahren das Positionieren des Endes 52a in Kontakt mit dem inneren Sondenmeßbereich 98 und das Übertragen eines Referenzsignals von der signalgebenden Referenz-Einheit vor. Dieses austretende Signal wird dann über die Referenz-Verbindungsstelle 110 übertragen und dann durch den Quellenkanal, der mit dem Ende 52a korrespondiert, bis es die entsprechende Erfassungs- oder Logikanalysatoreinheit des Testinstruments erreicht, wo es gemessen wird. Als nächstes wird das Ende 52b mittels des voranstehend beschriebenen auto­ matischen Positioniermechanismus derart positioniert, daß es mit dem inneren Sondenmeßbereich 98 in Kontakt kommt. Ein zweites Referenzsignal, das mit dem ersten identisch ist, wird von der signalgebenden Referenz-Einheit übertragen und durch­ läuft, wie das erste Signal, die Referenz-Verbindungsstelle und dann den Erfassungskanal, der mit dem Ende 52b korrespon­ diert, bis es die entsprechende Erfassungs- oder Logikanalysa­ toreinheit erreicht, die mit diesem zweiten Kanal korrespon­ diert, wo es dann gemessen wird.

Aufgrund der Fähigkeit des Übertragungsaufbaus 106 zur ein­ heitlichen Übertragung von Signalen zwischen der Referenz-Ver­ bindungsstelle 110 und jedem Ende, das mit dem inneren Sonden­ meßbereich 98 in Kontakt kommt, ist das austretende Signal, das an jedes Ende 52a und 52b gelegt wird, im wesentlichen identisch. Dementsprechend deutet dies bei einem Vergleich der Signal-Ablesewerte der zwei Erfassungseinheiten, die mit den Enden 52a und 52b korrespondieren, und bei Auffinden eines Unterschieds zwischen diesen Werten, darauf hin, daß in den zwei Erfassungskanälen, die mit den Enden 52a und 52b korre­ spondieren, unterschiedliche Signalzustände vorherrschen.

Werden unterschiedliche Signalzustände in den Erfassungskanä­ len des Netzwerks erfaßt, können zur Kalibrierung dieser Kanä­ le entweder rechnerische Operationen herangezogen werden (bei­ spielsweise die Addition einer geeigneten numerischen Ver­ schiebung zu den Ablesungen eines jeden Erfassungskanals) oder das Netzwerk kann eingestellt oder verändert werden, bis jeder Erfassungskanal auf dasselbe Referenzsignal identisch an­ spricht (dies könnte beispielsweise durch ein automatisches Abstimmen der Erfassungseinheit eines jeden Erfassungskanals, bis jede Einheit gleich auf das Signal von der signalgebenden Referenz-Einheit anspricht, erreicht werden).

Obwohl die beispielhafte Auslegung des Zwischenverbindungsauf­ baus 48 und das bevorzugte Verfahren seiner Verwendung be­ schrieben wurden, versteht sich, daß auch alternative Ausle­ gungen und Verwendungen möglich sind, ohne hierbei wesentlich vom breiteren Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Wie voranstehend erwähnt, kann zum Beispiel der Zwischenver­ bindungsaufbau, anstelle seiner Befestigung an einer Ecke der Vakuumansaugvorrichtung der Sondenmeßstation, auch die Form einer waferähnlichen Vorrichtung annehmen, die ohne weiteres von Vakuumansaugvorrichtung zu Vakuumansaugvorrichtung trans­ portiert werden könnte, und die auf jeder Vakuumansaugvorrich­ tung von derselben Vakuumverriegelung festgehalten werden könnte, wie sie zum Festhalten von Wafern verwendet wird. Ebenso können, wie oben erwähnt, verschiedene Arten von si­ gnalgebenden Referenz-Einheiten und Referenz-Erfassungseinhei­ ten auf unterschiedliche Art und Weise an die Referenz-Verbin­ dungsstelle des Zwischenverbindungsaufbaus angeschlossen wer­ den, in Abhängigkeit davon, welche Arten von Bedingungen gera­ de ausgewertet werden. Zusätzlich zu diesen und anderen vor­ anstehend beschriebenen Änderungen liegen für den Durch­ schnittsfachmann auf dem Gebiet nach dem Studium der voranste­ henden Beschreibung weitere Modifikationen auf der Hand.

Die Begriffe und Ausdrücke, die im voranstehenden Text verwen­ det wurden, haben lediglich beispielhaften Charakter und sol­ len die Erfindung nicht einschränken, und durch die Verwendung dieser Begriffe und Ausdrücke sollen Äquivalente der darge­ stellten und beschriebenen Merkmale oder deren Teile nicht ausgeschlossen werden, da der eigentliche Umfang der Erfindung lediglich durch die nachstehenden Ansprüche festgelegt sein soll.

Claims (23)

1. Aufbau zur Verwendung bei der Auswertung von Signalzu­ ständen in einem Sondenmeßnetzwerk, wobei das Sondenmeß­ netzwerk von der Gattung mit beabstandetem ersten und zweiten Bauelement-Sondenmeßende ist, umfassend

• (a) ein Basiselement mit einer oberen Fläche;
• (b) jeweilige erste und zweite leitende ebene Sondenmeß­ bereiche, die auf der oberen Fläche beabstandet von­ einander und zueinander koplanar verlaufend vorgese­ hen sind und derart ausgelegt sind, daß das erste und das zweite Bauelement-Sondenmeßende gleichzeitig auf den ersten bzw. den zweiten leitenden ebenen Sondenmeßbereich gebracht werden kann;
• (c) eine Referenz-Verbindungsstelle; und
• (d) einen Hochfrequenz-Übertragungsaufbau, der den er­ sten und den zweiten leitenden ebenen Sondenmeßbe­ reich mit der Referenz-Verbindungsstelle verbindet, so daß für jede Position, die die Bauelement-Sonden­ meßenden einnehmen können, während sie sich auf den entsprechenden Bereichen befinden, eine Übertra­ gungsleitung mit im wesentlichen konstanter Hochfre­ quenz-Übertragungscharakteristik von dem Übertra­ gungsaufbau zwischen den Bauelement-Sondenmeßenden und der Referenz-Verbindungsstelle bereitgestellt wird.

2. Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zur Verwendung ausgelegt ist, wenn das Sondenmeß­ netzwerk mindestens drei Bauelement-Sondenmeßenden in vorbestimmter beabstandeter Anordnung enthält, wobei der zweite leitende ebene Sondenmeßbereich derart relativ zum ersten leitenden ebenen Sondenmeßbereich angeordnet ist, daß, wenn ein beliebiges der Enden auf dem ersten leiten­ den ebenen Sondenmeßbereich positioniert wird, die ande­ ren dieser Enden gleichzeitig automatisch auf dem zweiten leitenden ebenen Sondenmeßbereich positioniert werden.

3. Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Bauelement-Sondenmeßende gleichzeitig auf den ersten bzw. den zweiten leitenden ebenen Sondenmeßbereich gebracht werden können, minde­ stens in zwei Positionen auf diesen Bereichen.

4. Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des ersten leitenden ebenen Sondenmeßbe­ reichs in etwa der Größe des Bauelement-Sondenmeßendes entspricht.

5. Aufbau nach Anspruch 1, weiterhin umfassend mindestens einen Hochfrequenz-Adapter, der in der Nähe der Referenz-Ver­ bindungsstelle vorgesehen ist, wobei der Adapter einen lösbaren Anschluß eines Referenzkanals an die Referenz-Verbindungsstelle ermöglicht.

6. Aufbau nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen Hoch­ frequenz-Adapter, der in der Nähe der Referenz-Verbin­ dungsstelle vorgesehen ist und voneinander beabstandet einen ersten und einen zweiten Leiter enthält, wobei der erste bzw. der zweite Leiter über die Referenz-Verbin­ dungsstelle an den ersten bzw. an den zweiten leitenden ebenen Sondenmeßbereich angeschlossen ist.

7. Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite leitende ebene Sondenmeßbereich den ersten leitenden ebenen Sondenmeßbereich umgibt.

8. Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite leitende ebene Sondenmeßbereich eine Abschirmung um die Übertragungslei­ tung herum bildet, die im wesentlichen verhindert, daß Strahlung von irgendeiner Quelle in der Nähe der oberen Fläche, mit Ausnahme des ersten Bauelement-Sondenmeßen­ des, in die Übertragungsleitung gelangt.

9. Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochfrequenz-Übertragungsaufbau mindestens zum Teil in dem Basiselement eingebettet ist.

10. Aufbau nach Anspruch 1 in Kombination mit einer Halterung zum Halten eines Testobjekts und des weiteren in Kombina­ tion mit einem Positioniermechanismus, der eine Hin- und Herverschiebung der Bauelement-Sondenmeßenden zwischen einer ersten Sondenmeßposition auf den entsprechenden Bereichen und einer zweiten Sondenmeßposition auf dem Testobjekt ohne Herausnehmen des Testobjekts aus der Hal­ terung ermöglicht.

11. Aufbau nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung eine imaginäre Referenzebene definiert und weiterhin umfassend einen Einstellmechanismus, der eine einstellbare Positionierung des Basiselements bezüg­ lich der Halterung ermöglicht, so daß die Sondenmeßberei­ che einstellbar parallel zu der imaginären Referenzebene verlaufen.

12. Aufbau nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Basiselement an die Halterung angrenzend ange­ bracht ist.

13. Aufbau zur Verwendung bei der Auswertung von Signalzu­ ständen in einem Sondenmeßnetzwerk, wobei das Sondenmeß­ netzwerk von der Gattung mit beabstandetem ersten, zwei­ ten und dritten Bauelement-Sondenmeßende ist, umfassend

• (a) ein Basiselement mit einer oberen Fläche;
• (b) jeweilige erste, zweite und dritte leitende ebene Sondenmeßbereiche, die auf der oberen Fläche beab­ standet voneinander und zueinander koplanar verlau­ fend vorgesehen sind und derart ausgelegt sind, daß das erste, das zweite und das dritte Bauelement-Son­ denmeßende gleichzeitig auf den ersten, den zweiten bzw. den dritten leitenden ebenen Sondenmeßbereich gebracht werden kann;
• (c) eine Referenz-Verbindungsstelle; und
• (d) einen Hochfrequenz-Übertragungsaufbau, der den er­ sten, den zweiten und den dritten leitenden ebenen Sondenmeßbereich mit der Referenz-Verbindungsstelle verbindet, so daß für jede Position, die die Bauele­ ment-Sondenmeßenden einnehmen können, während sie sich auf den entsprechenden Bereichen verbleiben, eine Übertragungsleitung mit im wesentlichen kon­ stanter Hochfrequenz-Übertragungscharakteristik von dem Übertragungsaufbau zwischen den Bauelement-Son­ denmeßenden und der Referenz-Verbindungsstelle be­ reitgestellt wird.

14. Verfahren zur Auswertung von Signalzuständen in einem Sondenmeßnetzwerk der Gattung mit einer Vielzahl separa­ ter Meßkanäle, wobei jeder Meßkanal über ein entsprechen­ des Bauelement-Sondenmeßende, das auf einer Sondenmeß­ spitzenanordnung vorgesehen ist, kommuniziert, folgende Verfahrensschritte umfassend:

• (a) Bereitstellen eines Zwischenverbindungsaufbaus mit einem Basiselement mit einer oberen Fläche, einem leitenden ebenen Sondenmeßbereich auf der oberen Fläche, und einer Referenz-Verbindungsstelle, wobei die Referenz-Verbindungsstelle über einen Hochfre­ quenz-Übertragungsaufbau mit dem leitenden ebenen Sondenmeßbereich verbunden ist;
• (b) Positionieren des entsprechenden Bauelement-Sonden­ meßendes eines ersten Meßkanals, so daß es mit dem ebenen Sondenmeßbereich in Kontakt kommt, Übertragen eines hochfrequenten Signals über den ersten Meßka­ nal und die Referenz-Verbindungsstelle und an­ schließendes Messen des Signals;
• (c) konsekutives Wiederholen des Verfahrensschritts (b) für die anderen Meßkanäle; und
• (d) Auswerten der relativen Signalzustände in den ver­ schiedenen Meßkanälen durch Vergleichen der gemesse­ nen Signale, wobei diese Auswertung dadurch erleich­ tert wird, daß über den Hochfrequenz-Übertragungs­ aufbau eine Übertragungsleitung mit im wesentlichen konstanter Hochfrequenz -Übertragungscharakteristik zwischen einem jeden Bauelement-Sondenmeßende, das mit dem ebenen Sondenmeßbereich in Kontakt kommt, und der Referenz-Verbindungsstelle bereitgestellt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, weiterhin umfassend das An­ schließen einer Referenz-Erfassungseinheit an die Refe­ renz-Verbindungsstelle, das Übertragen eines jeden Si­ gnals von einer unterschiedlichen signalgebenden Einheit innerhalb des Sondenmeßnetzwerks und das Messen eines je­ den Signals an der Referenz-Erfassungseinheit.

16. Verfahren nach Anspruch 15, weiterhin umfassend das Ein­ stellen der gemessenen Signale, bis die gemessenen Signa­ le im wesentlichen identisch sind.

17. Verfahren nach Anspruch 14, weiterhin umfassend das An­ schließen einer signalgebenden Referenz-Einheit an die Referenz-Verbindungsstelle, das Übertragen eines jeden Signals von der signalgebenden Referenz-Einheit und das Messen eines jeden Signals an einer unterschiedlichen Erfassungseinheit innerhalb des Sondenmeßnetzwerks.

18. Verfahren nach Anspruch 17, weiterhin umfassend das Ein­ stellen einer jeden Erfassungseinheit, bis die gemessenen Signale im wesentlichen identisch sind.

19. Verfahren nach Anspruch 14, weiterhin umfassend das Über­ tragen des Signals über einen Meßkanal, ehe das Signal durch die Referenz-Verbindungsstelle übertragen wird.

20. Verfahren nach Anspruch 14, weiterhin umfassend das Kali­ brieren des Sondenmeßnetzwerks durch Einstellen der ge­ messenen Signale.

21. Verfahren nach Anspruch 14, weiterhin umfassend das Kali­ brieren des Sondenmeßnetzwerks durch rechnerische Kompen­ sation der Unterschiede zwischen den gemessenen Signalen.

22. Verfahren nach Anspruch 14, weiterhin umfassend das Be­ reitstellen, in Verfahrensschritt (a), eines zweiten lei­ tenden ebenen Sondenmeßbereichs auf der oberen Fläche im Abstand zu und in der Nähe des ersten leitenden ebenen Sondenmeßbereichs, und durch das gleichzeitige Positio­ nieren, in Verfahrensschritt (b), eines jeden der Bauele­ ment-Sondenmeßenden, die nicht in Kontakt mit dem ersten leitenden ebenen Sondenmeßbereich stehen, so daß sie mit dem zweiten leitenden ebenen Sondenmeßbereich in Kontakt kommen.

23. Verfahren nach Anspruch 14, weiterhin umfassend das Be­ reitstellen eines X-Y-Z-Positioniermechanismusses, das In-Kontakt-Bringen der Bauelement-Sondenmeßenden mit un­ terschiedlichen Bauelementen mittels des X-Y-Z-Positio­ niermechanismusses, und ferner das In-Kontakt-Bringen unterschiedlicher Bauelement-Sondenmeßenden mit dem lei­ tenden ebenen Sondenmeßbereich unter Verwendung des X-Y-Z-Positioniermechanismusses.