DE102007005208A1

DE102007005208A1 - Verfahren zum Prüfen elektronischer Bauelemente und Prüfvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102007005208A1
Application number: DE102007005208A
Authority: DE
Inventors: Jörg Dr. Kiesewetter; Stojan Dr. Kanev
Original assignee: SUSS MicroTec Test Systems GmbH
Current assignee: Cascade Microtech Dresden GmbH
Priority date: 2007-01-29
Filing date: 2007-01-29
Publication date: 2008-07-31
Also published as: US7659743B2; JP2008187172A; US20080180119A1

Abstract

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die es ermöglichen, bei der Prüfung von auf einem Wafer angeordneten Chips wahlweise sowohl die auf horizontalen wie auch die auf vertikalen Begrenzungslinien angeordneten zusätzlichen Bauelemente prüfen zu können. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Prüfen elektronischer Bauelemente, bei dem neben der Prüfung der auf einem Wafer angeordneten Chips auch zwischen den Chips angeordnete Zusatzbauelemente geprüft werden, wobei die auf horizontalen Begrenzungslinien angeordneten Zusatzbauelemente in einer ersten Position des Wafers geprüft werden, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wafer zur Prüfung der auf vertikalen Begrenzungslinien angeordneten Zusatzbauelemente gegenüber der ersten Position um 90° um seine Hochachse in eine zweite Position gedreht wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Prüfen elektronischer Bauelemente umfasst ein Gehäuse und in dem Gehäuse mindestens eine Prüfsonde zum Kontaktieren eines elektronischen Bauelements sowie einen Chuck zum Bewegen des Wafers und ist dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin eine drehbar gelagerte, mit dem Chuck in Wirkverbindung stehende Zusatzplatte vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen elektronischer Bauelemente in einer Prüfvorrichtung (Prober) gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Prüfvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 3.
Bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen wird zunächst auf einer Scheibe aus Halbleitermaterial (Wafer) eine Vielzahl von Chips strukturiert. Da die Chips im allgemeinen rechteckig sind, sind sie auf dem Wafer in Zeilen und Spalten angeordnet, so dass die Chips jeder Zeile und jeder Spalte eine gemeinsame Begrenzungslinie (auch als scribe lines oder streets bezeichnet) zu jeder benachbarten Zeile beziehungsweise Spalte aufweisen. Bevor die Chips des Wafers zu Dies vereinzelt werden, werden sie in einem Prober verschiedenen Tests unterzogen.
Das Vereinzeln der Chips zu Dies erfolgt entweder in einem „Dicing before grinding"- Prozess, bei dem auf dem Wafer zuerst in einem Sägeprozess entlang der Begrenzungslinien aller Zeilen und Spalten von Chips Ritzgräben erzeugt werden, deren Tiefe geringer ist als die Dicke des Wafers, und anschließend das verbleibende Material des Wafers von der den Ritzgräben gegenüberliegenden Seite des Wafers her abgeschliffen wird, oder in einem „Grinding before dicing"- Prozess, bei dem der Wafer zunächst von der passiven Seite her bis auf die gewünschte Dicke abgeschliffen wird und anschließend der Wafer entlang der Begrenzungslinien aller Zeilen und Spalten von Chips durchge sägt wird.
Bei der Anordnung der Chips auf dem Wafer wird der Breite des Sägewerkzeugs Rechnung getragen, dass heißt der Abstand zweier benachbarter Chips ist mindestens so groß gewählt, wie das Sägewerkzeugs breit ist, da das im Sägeprozess abgetragene Material des Wafers verloren ist. Mit anderen Worten, der Begriff der Begrenzungslinie, wie er nachfolgend verwendet wird, steht für einen zwischen zwei benachbarten Chips angeordneten Materialstreifen endlicher Breite.
Es ist bekannt, auf dem verlorenen Material der Begrenzungslinien zusätzliche Bauelemente, zum Beispiel Transistoren, die für die auf dem Wafer angeordneten Chips typisch sind, zu strukturieren und diese Bauelemente im Zuge der Prüfung der noch im Waferverbund angeordneten Chips ebenfalls bestimmten Tests zu unterziehen, beispielsweise um zu Zwecken des Monitorings Aussagen über den Prozesszustand zu gewinnen. Weitere Anwendungen der zusätzlichen Bauelemente betreffen Versuche hinsichtlich weiterer Entwurfsmöglichkeiten (Device Characterization and Modelling) sowie Zuverlässigkeitstests. Während bisher in der Regel für die zusätzlichen Bauelemente nur die horizontalen Begrenzungslinien, das heißt die zwischen je zwei Zeilen von Chips befindlichen Materialstreifen genutzt wurden, erfordert der gewachsene Bedarf an Informationen, die an diesen zusätzlichen Bauelementen gewonnen werden, dass möglichst auch die vertikalen Begrenzungslinien, dass heißt die zwischen je zwei Spalten von Chips befindlichen Materialstreifen für die Strukturierung zusätzlicher Bauelemente genutzt werden.
Wenn sowohl die horizontalen wie auch die vertikalen Begrenzungslinien zur Strukturierung zusätzlicher Bauelemente genutzt werden, muss auch sichergestellt sein, dass die zusätzlichen Bauelemente geprüft werden können, das heißt dass die zusätzlichen Bauelemente durch die Prüfsonden eines für die Prüfung verwendeten Probers kontaktiert werden können. Innerhalb des Probers wird der Wafer zur Durchführung der Tests auf einem Waferhalter, einem so genannten Chuck, abgelegt und fixiert. Derartige Chucks weisen üblicherweise einen Antrieb auf, der eine translatorische Bewegung der Waferaufnahme in allen drei Raumrichtungen und eine rotatorische Bewegung um die Hochachse ermöglicht, wobei jedoch die Rotation auf wenige Grad beschränkt ist.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die es ermöglichen, wahlweise sowohl die auf horizontalen wie auch die auf vertikalen Begrenzungslinien angeordneten zusätzlichen Bauelemente prüfen zu können.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 3. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Prüfen elektronischer Bauelemente, bei dem neben der Prüfung der auf einem Wafer angeordneten Chips auch zwischen den Chips angeordnete Zusatzbauelemente geprüft werden, wobei die auf horizontalen Begrenzungslinien angeordneten Zusatzbauelemente in einer ersten Position des Wafers geprüft werden, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wafer zur Prüfung der auf vertikalen Begrenzungslinien angeordneten Zusatzbauelemente gegenüber der ersten Position um 90° um seine Hochachse in eine zweite Position gedreht wird.
Das Verfahren ermöglicht es, dass der Wafer innerhalb des Probers um mindestens 90° hin und her gedreht werden kann und erleichtert damit die Prüfung der zwischen den Chips angeordneten Zusatzbauelemente. Dadurch ist es möglich, die Fläche des Wafers wesentlich effektiver auszunutzen, da auch Zusatzbauelemente geprüft werden können, die auf horizontalen Begrenzungslinien strukturiert sind.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Drehung um 90° in einem einzigen Schritt erfolgt. Hierfür wäre es allerdings notwendig, den Chuck so zu auszugestalten, dass er zur Durchführung einer derart großen Rotationsbewegung in der Lage wäre. Da dies mit zusätzlichen Kosten verbunden wäre, kann alternativ vorgesehen sein, dass die Drehung des Wafers in mehreren Schritten erfolgt, wobei der Wafer bei jedem Schritt angehoben und zwischen je zwei Schritten abgesenkt wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Drehung des Wafers unter Verwendung eines herkömmlichen Chucks durchzuführen.
Zur Durchführung des Verfahrens wird die nachfolgend beschriebene Vorrichtung vorgeschlagen:
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Prüfen elektronischer Bauelemente umfasst ein Gehäuse und in dem Gehäuse mindestens eine Prüfsonde zum Kontaktieren eines elektronischen Bauelements sowie einen Chuck zum Bewegen des Wafers und ist dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin eine drehbar gelagerte, mit dem Chuck in Wirkverbindung stehende Zusatzplatte vorgesehen ist. Die Zusatzplatte ist dabei so ausgestaltet, dass sie im Zusammenwirken mit dem Chuck eine Drehung des Wafers um 90° ermöglicht, auch wenn der Chuck selber nur kleinere Rotationsbewegung in realisieren kann.
In einer ersten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Zusatzplatte eine Antriebseinrichtung aufweist, durch die die Zusatzplatte um ihre Hochachse drehbar ist. Durch die kombinierte Rotationsbewegung des Chucks und der Zusatzplatte ist es möglich, größere Verdrehwinkel zu realisieren, als es mit einem herkömmlichen Chuck allein möglich wäre.
Diese erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann dadurch weitergebildet sein, dass die Zusatzplatte auf dem Chuck angeordnet ist und Befestigungsmittel zur Fixierung eines Wafers auf der Oberfläche der Zusatzplatte aufweist. Diese Lösung bietet sich insbesondere zur Nachrüstung bereits vorhandener Prober an, indem die Zusatzplatte auf der Oberseite des im Gehäuse angeordneten Chucks montiert wird.
Gemäß einer anderen Weiterbildung der ersten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dagegen vorgesehen, dass die Zusatzplatte unter dem Chuck angeordnet und mit diesem fest verbunden ist, so dass eine Drehung der Zusatzplatte eine Drehung des Chucks hervorruft. Diese Lösung hat den Vorteil, dass die Zusatzplatte selbst nicht über Befestigungsmittel zur Fixierung des Wafers verfügen muss, da hierfür weiterhin die entsprechenden Befestigungsmittel des Chucks verwendet werden können.
In einer zweiten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass im Gehäuse weiterhin eine den Chuck umgebende Konsole vorgesehen ist, wobei die Zusatzplatte in einer angehobenen Position des Chucks auf dem Chuck aufliegt und in einer abgesenkten Position des Chucks auf der Konsole aufliegt. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Zusatzplatte sehr einfach gestaltet sein kann und keine eigene Antriebseinrichtung aufweisen muss.
Die Drehung des Wafers kann bei dieser Lösung schrittweise erfolgen, indem die Zusatzplatte durch den darunter angeordneten Chuck angehoben, um den durch den Chuck realisierbaren Winkel gedreht und anschließend durch Absenken des Chucks auf der Konsole abgesetzt wird. Anschließend wird der Chuck in der abgesenkten Position wieder zurückgedreht. Mit dem erneuten Anheben des Chucks, bei dem die Zusatzplatte wieder von der Konsole abgehoben wird, beginnt der nächste Schritt.
Bei der beschriebenen Lösung einer auf eine Konsole auflegbaren Zusatzplatte kann die Zusatzplatte beispielsweise einen Auflagekragen aufweisen, mit dem die Zusatzplatte in der abgesenkten Position des Chucks auf der Konsole aufliegt.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen die 1 bis 3 in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung die Anordnung eines Chucks, einer den Chuck umgebenden Konsole und einer Zusatzplatte, die in einer angehobenen Position des Chucks auf dem Chuck aufliegt und in einer abgesenkten Position des Chucks auf der Konsole aufliegt. Die Zusatzplatte wird im Zusammenwirken mit dem Chuck und der Konsole schrittweise gedreht. Jede der 1 bis 3 stellt eine Phase eines Schrittes der Drehbewegung dar, wie nachfolgend erläutert wird: In 1 liegt die Zusatzplatte 2 mit einem Auflagekragen 3 auf der den Chuck 1 umschließenden, relativ zum Gehäuse fest angeordneten Konsole 4 auf. Der Chuck 1, der horizontal und vertikal beweglich und um einige Grad um seine Hochachse drehbar ausgeführt ist, befindet sich zwischen einer abgesenkten und einer angehobenen Position, nämlich in einer Position, bei der sich die Oberseite des Chucks 1 und die Unterseite der Zusatzplatte 2 berühren, ohne dass der Auflagekragen 3 der Zusatzplatte 2 von der Konsole 4 abgehoben wird. Der Chuck 1 und die Zusatzplatte 2 sind an derselben Stelle mit je einer Markierung 5 versehen, die der Veranschaulichung der Drehbewegung von Chuck 1 und Zusatzplatte 2 in den weiteren Figuren dienen.
In 2 befindet sich der Chuck 1 in der angehobenen Position, bei der die Zusatzplatte 2 von der Konsole 4 abgehoben ist und auf dem Chuck 1 aufliegt, und ist um den durch die Antriebseinrichtung des Chucks 1 realisierbaren Winkel verdreht. Die Markierungen 5 von Chuck 1 und Zusatzplatte 2 haben sich relativ zueinander noch nicht bewegt, da die Zusatzplatte 2 bei der Drehbewegung des Chucks 1 mitgenommen wurde.
In 3 befindet sich der Chuck 1 in der abgesenkten Position, bei der die Zusatzplatte 2 mit dem Auflagekragen 3 auf der Konsole 4 aufliegt und zwischen Chuck 1 und Zusatzplatte 2 kein Kontakt besteht, und ist wieder in seine Ausgangsposition zurückgedreht. Dabei haben sich die Markierungen 5 von Chuck 1 und Zusatzplatte 2 relativ zueinander verschoben, da die Zusatzplatte 2 bei der Drehbewegung des Chucks 1 nicht mitgenommen wurde. Damit ist der erste Schritt der Drehbewegung des (nicht dargestellten) Wafers, der auf der Oberfläche der Zusatzplatte 2 aufliegt und dort fixiert ist, abgeschlossen. Der nächste Schritt beginnt wieder damit, dass die Zusatzplatte 2 durch Anheben des Chucks 1 von der Konsole 4 abgehoben und anschließend der Chuck 1 mit der darauf aufliegenden Zusatzplatte 2 verdreht wird. Durch mehrfaches Wiederholen dieser Schritte mit anschließendem Zurückdrehen des Chucks 1 in der abgesenkten Position wird schließlich eine Verdrehung des Wafers um 90° erreicht, so dass die Kontaktierung der auf vertikalen Begrenzungslinien angeordneten Zusatzbauelemente durch (in den Figuren nicht dargestellte) Prüfsonden ermöglicht wird.

1: Chuck
2: Zusatzplatte
3: Auflagekragen
4: Konsole
5: Markierung

Claims

Verfahren zum Prüfen elektronischer Bauelemente, bei dem neben der Prüfung der auf einem Wafer angeordneten Chips auch zwischen den Chips angeordnete Zusatzbauelemente geprüft werden, wobei die auf horizontalen Begrenzungslinien angeordneten Zusatzbauelemente in einer ersten Position des Wafers geprüft werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Wafer zur Prüfung der auf vertikalen Begrenzungslinien angeordneten Zusatzbauelemente gegenüber der ersten Position um 90° um seine Hochachse in eine zweite Position gedreht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehung des Wafers in mehreren Schritten erfolgt, wobei der Wafer bei jedem Schritt angehoben und zwischen je zwei Schritten abgesenkt wird.
Vorrichtung zum Prüfen elektronischer Bauelemente, umfassend ein Gehäuse und in dem Gehäuse mindestens eine Prüfsonde zum Kontaktieren eines elektronischen Bauelements sowie einen Chuck (1) zum Bewegen des Wafers, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin eine drehbar gelagerte, mit dem Chuck (1) in Wirkverbindung stehende Zu satzplatte (2) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzplatte (2) eine Antriebseinrichtung aufweist, durch die die Zusatzplatte (2) um ihre Hochachse drehbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzplatte (2) auf dem Chuck (1) angeordnet ist und Befestigungsmittel zur Fixierung eines Wafers auf der Oberfläche der Zusatzplatte (2) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzplatte (2) unter dem Chuck (1) angeordnet und mit diesem fest verbunden ist, so dass eine Drehung der Zusatzplatte (2) eine Drehung des Chucks (1) hervorruft.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse weiterhin eine den Chuck (1) umgebende Konsole (4) vorgesehen ist, wobei die Zusatzplatte (2) in einer angehobenen Position des Chucks (1) auf dem Chuck (1) aufliegt und in eine abgesenkten Position des Chucks (1) auf der Konsole (4) aufliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzplatte (2) einen Auflagekragen (3) aufweist, mit dem die Zusatzplatte (2) in der abgesenkten Position des Chucks (1) auf der Konsole (4) aufliegt.