DE10297648T5

DE10297648T5 - Prüfstation

Info

Publication number: DE10297648T5
Application number: DE10297648T
Authority: DE
Inventors: Peter Tualatin Navratil; Brad Portland Froemke; Craig Stewart; Anthony Lord; Jeff Vernonia Spencer; Scott Tigard Rumbaugh; Gavin Fisher; Pete Beaverton McCann; Rod Gaston Jones
Original assignee: Cascade Microtech Inc
Current assignee: FormFactor Beaverton Inc
Priority date: 2002-01-25
Filing date: 2002-12-04
Publication date: 2005-01-27
Also published as: US20030141861A1; US20080042675A1; US7368925B2; US6777964B2; US20050156610A1; WO2003065443A3; WO2003065443A2; JP2005526380A

Abstract

Prüfstation, aufweisend:
(a) eine Platte, die geeignet ist, eine Sonde zum Testen eines zu testenden Bauelements zu tragen;
(b) eine Tragvorrichtung, die geeignet ist, das zu testende Bauelement zu tragen;
(c) ein leitfähiges Element.

Description

Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der provisorischen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 60/351,844 , eingereicht am 25. Januar 2002.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Prüfstation.
Prüfstationen dienen dem Messen der Eigenschaften elektrischer Bauteile wie beispielsweise Silicium-Wafer. Prüfstationen enthalten in der Regel eine Aufspannvorrichtung, die das elektrische Bauteil trägt, während es mit Nadeln oder Kontakten an einer Membran, die sich über der Aufspannvorrichtung befindet, abgetastet wird. Um eine kontrollierte Umgebung für das Prüfen des elektrischen Bauteils zu schaffen, wird die Aufspannvorrichtung in vielen der heutigen Prüfstationen mit einem Klimagehäuse umgeben, so dass Temperatur, Luftfeuchte usw. während der Tests innerhalb festgelegter Grenzen gehalten werden. Klimagehäuse schützen das Bauteil vor störenden Luftströmungen, die ansonsten die Messungen beeinflussen würden, und unterstützen außerdem die Wärmeprüfung von elektrischen Bauteilen unter Bedingungen, die nicht den normalen Umgebungsbedingungen entsprechen. Die Umgebungsbedingungen innerhalb des Klimagehäuses werden im Grunde durch ein Trockenluftventilationssystem sowie durch ein Temperaturelement, das sich in der Regel unter der Aufspannvorrichtung befindet und das getestete elektrische Bauteil durch Wärmeleitung erwärmt oder kühlt, geregelt.
Viele Prüfstationen weisen des Weiteren in dem Klimagehäuse oder um das Klimagehäuse herum Schutzvorrichtungen und Abschirmkonstruktionen gegen elektromagnetische Störeinflüsse auf, um ein elektrisch ruhiges Umfeld zu schaffen, wie es bei Hochfrequenztests häufig von großer Bedeutung ist, wo elektrisches Rauschen von externen elektromagnetischen Quellen eine genaue Messung der Eigenschaften des elektrischen Bauteils behindern können. Schutzvorrichtungen und Abschirmkonstruktionen gegen elektromagnetische Störeinflüsse sind allgemein bekannt und werden in der Fachliteratur eingehend besprochen; siehe beispielsweise den Artikel von William Knauer mit dem Titel "Fixturing for Low Current/Low Voltage Parametric Testing" in Evaluation Engineering, November 1990, Seiten 150–153.
Prüfstationen mit Abschirmkonstruktionen gegen elektromagnetische Störeinflüsse umgeben das Testsignal in der Regel wenigstens teilweise mit einem Schutzsignal, das dem Testsignal stark angenähert ist, wodurch elektromagnetische Leckströme vom Testsignalweg in die unmittelbare Umgebung unterbunden werden. In ähnlicher Weise können Abschirmkonstruktionen gegen elektromagnetische Störeinflüsse ein Abschirmsignal an das Klimagehäuse abgeben, das einen großen Teil des Umfangs der Prüfstation umgibt. Das Klimagehäuse ist in der Regel mit Erdungsmasse, Instrumentenmasse oder einem anderen gewünschten Potenzial verbunden.
Um einen Schutz und eine Abschirmung für Systeme des soeben beschriebenen Typs bereitzustellen, können bekannte Prüfstationen eine mehrstufige Aufspannvorrichtung enthalten, auf der das elektrische Bauteil während des Tests ruht. Die oberste Stufe der Aufspannvorrichtung, die das elektrische Bauteil trägt, umfasst in der Regel eine massive, elektrisch leitfähige Metallplatte, durch die das Testsignal geleitet werden kann. Eine mittlere und eine untere Stufe der Aufspannvorrichtung umfassen in ähnlicher Weise massive, elektrisch leitfähige Platten, durch die ein Schutzsignal bzw. ein Abschirmsignal geleitet werden kann. Auf diese Weise kann ein elektrisches Bauteil, das auf einer solchen mehrstufigen Aufspannvorrichtung ruht, von unten sowohl geschützt als auch abgeschirmt werden.
1 zeigt eine verallgemeinerte schematische Darstellung einer Prüfstation 10. Die Prüfstation 10 enthält eine Aufspannvorrichtung 12, die das elektrische Bauteil 14 trägt, das durch die Prüfvorrichtung 16 geprüft werden soll und die sich durch eine Öffnung in der Platte 18 hindurch erstreckt. Ein äußerer Abschirmkasten 24 gibt der Aufspannvorrichtung 12 genügend Raum, dass sie durch eine Positionierungsvorrichtung 22 seitlich bewegt werden kann. Da sich die Aufspannvorrichtung 12 innerhalb des äußeren Abschirmkastens 24 frei bewegen kann, kann ein abgehängtes Element 26, das mit einem Schutzpotenzial elektrisch verbunden ist, problemlos über der Aufspannvorrichtung 12 positioniert werden. Das abgehängte Schutzelement 26 definiert eine Öffnung, die mit der Öffnung, die durch die Platte 18 definiert wird derart ausgerichtet ist, dass die Prüfvorrichtung 16 sich durch das Schutzelement 26 hindurch erstrecken kann, um das elektrische Bauteil 14 zu prüfen. Wenn an das abgehängte Schutzelement 26 ein Schutzsignal angelegt wird, das im Wesentlichen mit dem Testsignal identisch ist, das der Prüfvorrichtung 16 zugeführt wird, bietet das abgehängte Schutzelement 26 einen zusätzlichen Schutz für rauscharme Tests. Ein solches Design ist beispielsweise in der EP 0 505 981 B1 beschrieben, welche durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
Um eine im Wesentlichen abgeschlossene Umgebung zu schaffen enthält der äußere Abschirmkasten 24 eine Schiebeplattenbaugruppe 28, die einen Abschnitt der unteren Umfangsbegrenzung des Abschirmkastens 24 definiert. Die Schiebeplattenbaugruppe 28 umfasst eine Anzahl einander überlappender Plattenelemente. Jedes Plattenelement definiert eine mittige Öffnung 30, durch die hindurch sich die Positionierungsvorrichtung 22 erstrecken kann. Jedes weitere darüber angeordnete Plattenelement ist kleiner und definiert außerdem eine kleinere Öffnung 30, durch die hindurch sich die Positionierungsvorrichtung 22 erstreckt. Zweck der Schiebeplattenbaugruppe 28 ist es, eine seitliche Bewegung der Posi tionierungsvorrichtung 22 – und somit der Aufspannvorrichtung 12 – zu gestatten, während gleichzeitig ein im Wesentlichen geschlossener unterer Umfangsbereich des Abschirmkasten 24 aufrecht erhalten bleibt.
Wie in 2 veranschaulicht, handelt es sich bei vielen der Halbleiter-Wafer, die in einer solchen Prüfstation getestet werden, um flankengekoppelte photonische Bauelemente. Flankengekoppelte photonische Bauelemente sind in jedem Halbleiter-Wafer normalerweise in orthogonalen Element-Matrizen angeordnet. Die Wafer werden in der Regel in dünne Streifen aus einer Mehrzahl einzelner optischer Bauelemente geschnitten, wie in 3 veranschaulicht. Zu flankengekoppelten photonischen Bauelementen gehören beispielsweise Laser, optische Halbleiterverstärker, optische Modulatoren (z. B. Mach-Zhender, Elektroabsorber), flankengekoppelte Fotodioden und passive Bauelemente. Wie in 4 veranschaulicht, weisen viele solcher photonischen Bauelemente auf einer Seite einen Lichtausgang auf. Normalerweise empfangen die photonischen Bauelemente Licht von der dem Lichtausgang gegenüber liegenden Seite des Bauelements. Auf einer anderen Seite des Bauelements sind ein oder mehrere elektrische Kontakte angeordnet. Im üblichen Betrieb kann das vom Bauelement abgegebene Licht moduliert oder anderweitig verändert werden, indem das Eingangslicht und/oder das elektrische Signal, das dem Bauelement zugeleitet wird, geändert wird, oder das elektrische Ausgabesignal kann moduliert oder anderweitig verändert werden, indem das Eingangslicht geändert wird. In ähnlicher Weise sind andere photonische Bauelemente oberflächengekoppelt, wobei der elektrische Kontakt und der Lichtausgang (oder Lichteingang) beide auf derselben Fläche des Bauelements liegen, wie in 5 veranschaulicht. Ein solches oberflächengekoppeltes photonisches Bauelement ist der VCSEL-Laser.
In 6 ist eine typische Anordnung zum Testen solcher photonischen Bauelemente in einer Prüfstation gezeigt. Eine Gruppe elektrischer Sondenpositionierungsvorrichtungen 50 ist auf der Platte angeordnet, um je nach Bedarf elektrische Signale zu dem und von dem getesteten Bauelement zu leiten. Außerdem sind eine oder mehrere optische Sondenpositionierungsvorrichtungen 60 auf der Platte angeordnet, um den Lichtausgang von dem getesteten Bauelement zu erfassen oder das getestete Bauelement mit Licht zu versorgen. Man kann erkennen, dass beim Testen von Bauelementen, die sowohl optische als auch elektrische Attribute enthalten, die Zahl der Positionierungsvorrichtungen sehr hoch sein kann, wodurch es geschehen kann, dass nicht genügend Platz auf der Platte zur Verfügung steht, um alle benötigten Positionierungsvorrichtungen vernünftig unterzubringen. Des Weiteren ist die Öffnung, die durch die Platte bereitgestellt wird, normalerweise relativ klein, so dass der Platz, der zur Verfügung steht, um die Prüfvorrichtungen durch die Platte hindurchzuführen, begrenzt ist. Dieser begrenzte Platz erschwert die Positionierung der elektrischen und optischen Sonden deutlich. Außerdem muß das Ende der optischen Sonde in der Regel mit einer Genauigkeit von 0,10 μm in x-, y- und z-Richtung positioniert werden, was von einer Position auf der Platte oberhalb der Aufspannvorrichtung aus etwas schwierig zu realisieren ist. Des Weiteren muss die Winkelausrichtung des Endabschnitts der optischen Sonde ebenfalls sehr präzise sein, um eine Lichtkopplung zwischen der optischen Sonde und dem getesteten Bauelement herzustellen, was gleichermaßen schwierig ist. In zahlreichen Anwendungen ist eine außerordentliche Positions- und Winkelgenauigkeit nötig, um den optischen Wellenleiter oder den optischen Pfad im freien Raum (d. h. die optische Sonde) mit einem photonischen Bauelement oder einem anderen optischen Wellenleiter zu koppeln. Des Weiteren neigen während des Testens von Wafern die optischen Sonden häufig dazu, aus der Ausrichtung zu geraten, was eine manuelle Ausrichtung jedes photonischen Bauelements erforderlich macht, während jedes der Bauteile geprüft wird.
Darum besteht Bedarf an einer Prüfstation, die eine exakte Ausrichtung der elektrischen und optischen Sonden ermöglicht.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Prüfstation nach dem Stand der Technik.
2 veranschaulicht einen Wafer mit darauf befindlichen photonischen Bauelementen.
3 veranschaulicht einen Streifen photonischer Bauelemente.
4 veranschaulicht ein flankengekoppeltes photonisches Bauelement.
5 veranschaulicht ein oberflächengekoppeltes photonisches Bauelement.
6 zeigt eine Querschnittsansicht der Prüfstation gemäß # 1 mit elektrischen und optischen Sonden.
7 zeigt eine perspektivische Ansicht einer modifizierten Prüfstation.
8 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren modifizierten Prüfstation.
9 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren modifizierten Prüfstation.
10 zeigt eine perspektivische Ansicht der Trägerbaugruppe für die Prüfstation von 7.
11 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren modifizierten Prüfstation.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Während des Tests wird das Ende der optischen Sonden in der Regel auf die Flanke des getesteten Bauelements ausgerichtet, während die elektrischen Sonden in der Regel auf die Kontakte auf der Oberseite des getesteten Bauelements ausgerichtet werden, wobei sowohl die elektrischen Sonden als auch die optischen Sonden durch die Platte getragen werden. In vielen Fällen wird die gesamte Platte in Richtung der z-Achse bewegt, um die elektrischen Sonden mit dem getesteten Bauelement gezielt in Kontakt zu bringen. Alternativ wird die Aufspannvorrichtung in Richtung der z-Achse bewegt. Die Bewegung der Platte in Richtung der z-Achse gestattet eine gleichmäßige, gleichzeitige relative Bewegung aller elektrischen und optischen Sonden. Jede Komponente des getesteten Bauelements wird nacheinander in eine seitliche x- und/oder y-Richtung relativ zu den elektrischen Sonden mittels einer Aufspannvorrichtung oder einem anderen Träger zu einer Stelle unter den elektrischen Sonden bewegt.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung betrachteten die Bewegung der Platte oder Aufspannvorrichtung in Richtung der z-Achse für die Durchführung simultaner Tests und stellten dabei fest, dass eine normale Bewegung der Platte in Richtung der z-Achse die Sonden üblicherweise mit dem getesteten Bauelement in Kontakt bringt, wobei eine ausreichende zusätzliche Bewegung in Richtung der z-Achse zu einem lateralen Scheuern der Kontaktflächen führt, wodurch ein guter Kontakt entsteht. Diese zusätzliche Bewegung der elektrischen Sonden in Richtung der z-Achse, die je nach dem konkret getesteten Schaltkreis, den verschiedenen elektrischen Komponenten, der Ebenheit der Bauelemente und Unterschieden in der Höhe der einzelnen Kontakte zwischen Bauelementen verschieden ausfallen kann, kann zu Ausrich tungsfehlern der optischen Sonden führen, die ebenfalls zusammen mit der Platte oder Aufspannvorrichtung in Richtung der z-Achse bewegt werden. Die Ausrichtung der optischen Eingänge und Ausgänge der Bauelemente verändert sich im allgemeinen nicht in der gleichen Weise wie die Kontakte, wenn sie sich überhaupt wesentlich verändern. Zusammenfassend kann man sagen, dass sich die entsprechende Bewegung der elektrischen Sonden in Richtung der z-Achse in Abhängigkeit von dem konkret getesteten Bauelement verändert, während sich die entsprechende Bewegung der optischen Sonden in Richtung der z-Achse im allgemeinen an einer im Wesentlichen festen Stelle relativ zum getesteten Bauelement vollzieht, die nicht unbedingt mit der für die elektrischen Sonden vorgesehenen Bewegung in Richtung der z-Achse übereinstimmen muss. Darüber hinaus neigt das relativ lange optische Bauelement dazu, sich bei Temperaturschwankungen der Umgebung auszudehnen bzw. zusammenzuziehen, was das richtige Positionieren der optischen Sonde zusätzlich erschwert.
Angesichts der oben beschriebenen Feststellungen gelangten die Erfinder der vorliegenden Erfindung zu dem Schluss, dass die nach dem Stand der Technik konfigurierte Prüfstation in irgend einer Weise modifiziert werden müsste, um eine wenigstens teilweise unabhängige Bewegung oder anderweitige Trennung der optischen Sonden und der elektrischen Sonden zu ermöglichen. In 7 wird gezeigt, wie eine modifizierte Prüfstation 100 eine Aufspannvorrichtung 102 enthält, die ein zu testendes Bauelement 104 trägt. Bei dem zu testenden Bauelement 104 handelt es sich häufig um ein oder mehrere photonische Bauelemente. In einer oberen Platte 106 ist eine Öffnung 108 definiert, die sich über der Aufspannvorrichtung 102 befindet. Die Öffnung 108 kann beispielsweise vollständig von der oberen Platte 106 umschlossen sein oder kann durch Ausschneiden eines Abschnittes aus der oberen Platte 106 gebildet sein. Die obere Platte 106 trägt elektrische Sonden 110. Die Platte 106 wird durch eine Mehrzahl von Auflegern 112a, 112b, 112c und 112d ge stützt. Unter den Auflegern 112a–112d ist eine untere Platte 114 angeordnet. Die optischen Sonden 116 werden durch die untere Platte 114 getragen. Das zu testende Bauelement 104 kann mit Hilfe eines (nicht gezeigten) Mikroskops relativ zu den Sonden 110 und 116 positioniert werden. Während des Tests wird die obere Platte 106 in Richtung einer z-Achse bewegt, um einen Kontakt zwischen den elektrischen Sonden 110 und dem zu testenden Bauelement 104 herzustellen. Die x- und/oder y-Position der Aufspannvorrichtung 102 (und damit des zu testenden Bauelements 104) relativ zu den elektrischen Sonden 110 wird verändert, und anschließend die obere Platte 106 in eine z-Richtung bewegt, um einen Kontakt zwischen den elektrischen Sonden 110 und dem zu testenden Bauelement 104 herzustellen. Während des Tests werden die optischen Sonden 116 zu der Flanke des zu testenden Bauelements 104 ausgerichtet.
Wenn das zu testende Bauelement in eine Richtung bewegt wird, die im rechten Winkel zur Flanke des zu testenden Bauelements 104 verläuft, so kann man beobachten, dass die optischen Sonden 116 nicht für jedes zu testende Bauelement neu positioniert zu werden müssen. Wenn eine Neuausrichtung der optischen Sonden 116 erforderlich ist, so besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die erforderliche Anpassung nur sehr gering ausfällt. Insbesondere besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Höhenausrichtung der optischen Sonde 116 stimmt (oder nahezu stimmt) , weil die Aufspannvorrichtung 102 sich zum Testen des zu testenden Bauelements 104 in einer horizontalen Ebene bewegt. Man kann feststellen, dass die optischen Sonden 116 wirksam von der Bewegung der oberen Platte 106 in Richtung der z-Achse entkoppelt sind. Überdies führt eine Bewegung der oberen Platte 106, um die elektrischen Sonden 110 mit dem zu testenden Bauelement 104 in Kontakt zu bringen, nicht zu einer Bewegung der optischen Sonde 116 relativ zum zu testenden Bauelement 104. Analog dazu kann man feststellen, dass eine Bewegung der optischen Sonden 116 nicht zu einer Bewegung der elektrischen Sonden 110 führt.
Wie in 7 veranschaulicht, kann man feststellen, dass es auf der unteren Platte 114 sehr viel freien Platz gibt, um die optischen Sonden 116 zu positionieren. Des Weiteren ermöglicht der freie Platz den Bedienern Zugang zu den optischen Sonden 116, um sie gegebenenfalls zu justieren. Beispielsweise können mindestens 70% der Oberfläche der unteren Platte 114 frei von anderen Komponenten und Vorrichtungen – wie beispielsweise der Aufspannvorrichtung und den Auflegern – sein, die zum Positionieren von optischen Komponenten auf der unteren Platte 114 zur Verfügung stehen. Besonders bevorzugt sind mindestens 80%, 85%, 90% und 95% der Oberfläche der unteren Platte 114 frei von anderen Komponenten und Vorrichtungen. Des Weiteren sind auf der unteren Platte 114 ab einer Region, die durch die Umfangslinie der Aufleger definiert ist, vorzugsweise 70%, 80%, 85%, 90% oder 95% der Oberfläche der oberen Platte in jeder Auswärtsrichtung, wie beispielsweise den Richtungen +x, –x, +y oder –y, frei von anderen Komponenten und Vorrichtungen. Dieser freie Platz erleichtert die Befestigung einer Freiraumoptik, die häufig viel Platz und Flexibilität bei der Einrichtung erfordert. Die obere Platte 106 kann eine kleinere Oberfläche, die gleiche Oberfläche oder eine größere Oberfläche als die untere Platte 114 aufweisen. Beispielsweise kann die untere Platte 114 (z. B. die optische Platte) eine Oberfläche aufweisen, die 25%, 35% oder 50% größer oder noch größer als die obere Platte 106 (z. B. die nicht-optische Platte) ist. Diese vergrößerte Oberfläche der unteren Platte 114 relativ zur oberen Platte 106 gestattet einen freieren Zugriff zur unteren Platte 114, um darauf optische Komponenten unterzubringen, ohne dass Beschränkungen aus der Nähe der oberen Platte 106 erwachsen. Bei der unteren Platte 114 handelt es sich vorzugsweise um ein einstöckig ausgebildetes Teil oder andernfalls um eine starr miteinander verbundene Gruppe aus Teilen. Es versteht sich, dass das System bei Bedarf mehr als zwei Platten aufweisen kann. Außerdem können die elektrischen Komponenten, falls gewünscht, auf der unteren Platte angeordnet sein. Des Weiteren können die optischen Komponenten, falls gewünscht, auf der oberen Platte angeordnet sein, in der sich gegebenenfalls Löcher für einen optischen Versuchsaufbau befinden können. Überdies kann, wenn die obere Platte im Wesentlichen durch Schwerkraft in Position gehalten wird, so dass sie sich von den Auflegern lösen würde, wenn man die Prüfstation auf den Kopf stellen würde, auch eine Gruppe anderer oberer Platten vorgesehen werden, von denen jede so gestaltet ist, dass sie sich besonders für einen speziellen Test eignet. Beispielsweise können einige obere Platten klein, groß, oval, rechteckig, dünn, dick usw. sein.
Ein weiteres Merkmal, das man einbauen könnte, ist die Möglichkeit, die obere Platte in kontrollierter Weise zu entfernen oder anderweitig aus dem Weg zu bewegen. Die Bewegung der oberen Platte erleichtert die Justierung und Installation der optischen Komponenten unter ihr. Beispielsweise kann ein mechanischer Trägermechanismus vorgesehen sein, der die obere Platte trägt, während die Platte relativ zum Rest der Prüfstation – und insbesondere relativ zur unteren Platte – bewegt wird. Beispielsweise kann die obere Platte so verschoben werden, dass wenigstens 20% (oder wenigstens 30% oder wenigstens 40% oder wenigstens 50%) ihrer Oberfläche aus ihre ursprüngliche Position, die sie auf den Auflegern einnahm, hinaus verschoben wird. Alternativ kann die obere Platte auch aufwärts geneigt werden. Beispielsweise kann die obere Platte so geneigt werden, dass ihre Oberfläche wenigstens 5 Grad (oder wenigstens 10 Grad oder wenigstens 20 Grad oder wenigstens 45 Grad oder wenigstens 75 Grad) relativ zu der Position, die sie während des Tests einnimmt – beispielsweise horizontal –, geneigt ist.
In 8 ist eine modifizierte Prüfstation 200 dargestellt, die eine obere Platte 206 aufweist, welche durch eine Gruppe oberer Aufleger 212a–212d getragen wird. Die oberen Aufleger 212a–212d erstrecken sich durch jeweilige Öffnungen 220a–220d in einer unteren Platte 214 hindurch und werden von einer Grundplatte 222 getragen. Die untere Platte 214 wird durch eine Gruppe Aufleger 224a–224d getragen, die ihrerseits von der Grundplatte 222 getragen werden. Die Aufleger 224a–224d und die Aufleger 212a–212d sind vorzugsweise höhenverstellbar. Die Aufspannvorrichtung 202 erstreckt sich durch eine Öffnung 226 in der unteren Platte 214 und wird von der Grundplatte 222 getragen. Mit dieser Konstruktion lassen sich eine oder mehrere optische Sonden 216, die von der unteren Platte 214 getragen werden, gleichzeitig in Richtung der z-Achse relativ zu einem getesteten Bauelement 204, das von der Aufspannvorrichtung 202 getragen wird, bewegen. Des Weiteren lassen sich eine oder mehrere elektrische Sonden 210 gleichzeitig in Richtung der z-Achse relativ zu einem getesteten Bauelement 204, das von der Aufspannvorrichtung 202 getragen wird, bewegen. Außerdem lassen sich eine oder mehrere elektrische Sonden 210 gleichzeitig in Richtung der z-Achse relativ zu den optischen Sonden 216 – oder umgekehrt – bewegen, wobei beide relativ zu dem getesteten Bauelement 204 bewegt werden können. Dies ermöglicht eine effektive Neuausrichtung einer oder mehrerer optischer Sonden 216 relativ zur Flanke des getesteten Bauelements 204. Auf diese Weise kann mindestens ein Teil der Ausrichtung der optischen Sonden 216 durch die Prüfstation – anstatt durch die individuellen Positionierungsvorrichtungen, die an den optischen Sonden 116 befestigt sind – erfolgen. Es versteht sich, dass die untere Platte 214 vorzugsweise an einer Stelle unter dem zu testenden Bauelement 204 angeordnet ist, während die obere Platte 206 über dem zu testenden Bauelement 204 angeordnet ist. Es versteht sich des Weiteren, dass die untere Platte 214 an einer Stelle über dem zu testenden Bauelement 204 angeordnet sein kann, während die obere Platte 206 eben falls über dem zu testenden Bauelement 204 angeordnet ist. Und es versteht sich des Weiteren, dass die untere Platte 214 an einer Stelle unter dem zu testenden Bauelement 204 angeordnet sein kann, während die obere Platte 206 ebenfalls unter dem zu testenden Bauelement 204 angeordnet ist. Überdies kann die Bandbreite der Bewegung der Aufleger es gestatten, dass die obere Platte 206 und/oder die untere Platte 214 von einer Position über dem zu testenden Bauelement 204 in eine Position unter dem zu testenden Bauelement 204 oder von einer Position unter dem zu testenden Bauelement 204 in eine Position über dem zu testenden Bauelement 204 bewegt werden.
In 9 ist eine modifizierte Prüfstation 300 mit der Aufspannplatte 202, die von der unteren Platte 214 getragen wird, dargestellt. Auf diese Weise bewegen sich die Aufspannplatte 202 und die untere Platte 214 gemeinsam auf der z-Achse. Das hilft – wenigstens teilweise – dabei, die relative Ausrichtung zwischen den optischen Sonden und dem zu testenden Bauelement beizubehalten.
In den 7 bis 9 ist zu sehen, wie die untere Platte (oder die obere Platte) eine Reihe von Öffnungen 170 enthalten kann, die ein optisches Bauelement in Eingriff nehmen können. Die Öffnungen 170 sind typischerweise in orthogonaler Form angeordnet. Die Öffnungen 170 stellen einen zweckmäßigen Mechanismus dar, um die untere Platte und die optischen Sonden miteinander zu verbinden.
Die Prüfstation erleichtert das Testen eines photonischen Bauelements, das einen optischen Prüfpfad enthält, der auf der Grundlage optischer Eigenschaften optimiert ist. Des Weiteren erleichtert die Prüfstation das Testen eines photonischen Bauelements, das einen elektrischen Prüfpfad enthält, der entsprechend auf der Grundlage elektrischer Eigenschaften optimiert ist. In der Regel werden mehrere elektrische Sonden gestützt und gleichzeitig mit dem zu te stenden Bauelement in Kontakt gebracht. Auf diese Weise enthält die Prüfstation eine Konstruktion, die optimierte elektrische Prüfpfade und optimierte optische Prüfpfade auf dem zu testenden Bauelement zusammenführt.
In 10 ist dargestellt, wie die obere Platte 106 (oder andere Platten) durch mehrere Aufleger 350a–350d getragen werden. Die Platte 106 wird vorzugsweise durch eine Gruppe von Kontakten 352a–352d getragen. Die Kontakte 352a–352d sind vorzugsweise nicht fest mit der oberen Platte 106 verbunden, sondern werden vielmehr durch Schwerkraft und ohne feste Verbindung, wie beispielsweise einer Verschraubung, in Kontakt gehalten. Dementsprechend kann die obere Platte 106 einfach von den Auflegern 350a–350d heruntergehoben werden. Mit einer Gruppe von Verbindungsstreben 354, 356 und 358 kann die Steifigkeit der Aufleger 350a–350d erhöht werden. Des Weiteren kann die Länge der Verbindungsstreben 354, 356 und 358 verstellbar ausgelegt sein, dergestalt, dass sie sich durch die Aufleger 350a–350d hindurch erstrecken, oder in anderer Weise einen Längenverstellmechanismus für die Verbindungsstreben selbst enthalten können. Auf diese Weise kann die obere Platte 106 von den Auflegern 350a–350d heruntergehoben werden, die Position der Aufleger 350a–350d und ihre Beabstandung voneinander kann geändert werden, und die obere Platte 106 kann wieder auf die Aufleger 350a–350d aufgelegt werden. Es kann auch ein mechanischer Hebemechanismus 358 vorsehen sein, der die obere Platte 106 hebt und senkt. Des Weiteren können die Aufleger 350a–350d eine interne Höhenverstellung für die Bewegung in Richtung der z-Achse enthalten. Es können auch computergesteuerte Hebesteuerungsmechanismen zum Einsatz kommen. Überdies kann man feststellen, dass die obere Platte 106 in Richtung der z-Achse und in die x- und/oder y-Richtung bewegt werden kann, indem die obere Platte 106 einfach verschoben wird. In einer alternativen Ausführungsform können die Aufleger 350a–350d Konstruktionen für horizontale Bewegungen enthalten, um die obere Platte 106 in die x- und/oder y-Richtung zu bewegen. Bei den Konstruktionen für horizontale Bewegungen kann es sich beispielsweise um einen Satz Rollen handeln, die eine gezielte seitliche Bewegung der oberen Platte 106 gestatten.
In 11 ist gezeigt, wie eine im Wesentlichen geschlossene Umgebung 400 um das getestete Bauelement herum geschaffen werden kann. Die Umgebung kann elektrisch mit einem Erdungsmasse-Potenzial, einem Instrumentenmasse-Potenzial, einem Schutzpotenzial oder einem Abschirmpotenzial verbunden sein oder bleibt andernfalls erdungsfrei. In der unteren Region der Prüfstation kann ein optischer Kasten 402 angeordnet sein, um eine im Wesentlichen lichtdichte Umgebung um das getestete Bauelement herum zu schaffen, was für viele Anwendungen vorteilhaft sein kann. Der optische Kasten 402 enthält vorzugsweise mehrere abdichtbare Öffnungen, um Zugang zu den optischen Sonden zu ermöglichen. In der oberen Region der Prüfstation kann ein elektrischer Kasten 404 angeordnet sein, um eine im Wesentlichen rauschfreie Umgebung um die elektrischen Sonden herum zu schaffen, was für viele Anwendungen vorteilhaft sein kann. Der elektrische Kasten 404 kann elektrisch mit einem Erdungsmasse-Potenzial, einem Instrumentenmasse-Potenzial, einem Schutzpotenzial oder einem Abschirmpotenzial verbunden sein oder bleibt andernfalls erdungsfrei.
Die Begriffe und Ausdrücke, die in der obigen Spezifikation verwendet wurden, dienen nur der Beschreibung und sind nicht als Einschränkung gedacht. Mit der Verwendung solcher Begriffe und Ausdrücke sollen keine Äquivalente der gezeigten oder beschriebenen Merkmale oder ihrer Teile ausgeschlossen werden. Vielmehr wird der Geltungsbereich der Erfindung nur durch die folgenden Ansprüche definiert und begrenzt.
Zusammenfassung
Eine Prüfstation.
(7)

Claims

Prüfstation, aufweisend: (a) eine Platte, die geeignet ist, eine Sonde zum Testen eines zu testenden Bauelements zu tragen; (b) eine Tragvorrichtung, die geeignet ist, das zu testende Bauelement zu tragen; (c) ein leitfähiges Element.
Verfahren zum Prüfen eines zu testenden Bauelements, umfassend: (a) Auflegen des zu testenden Bauelements auf eine erste Tragvorrichtung; (b) Aufsetzen einer elektrischen Sonde auf einer zweiten Tragvorrichtung; (c) Aufsetzen einer optischen Sonde auf einer dritten Tragvorrichtung; und (d) Bewegen der elektrischen Sonde relativ zu dem zu testenden Bauelement in eine erste, im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des zu testenden Bauelements verlaufende Richtung, um elektrische Eigenschaften des zu testenden Bauelements zu erfassen, während die optische Sonde im Wesentlichen auf die Flanke des zu testenden Bauelements ausgerichtet bleibt, um optische Eigenschaften des zu testenden Bauelements zu erfassen.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei es sich bei der ersten Tragvorrichtung um eine Aufspannvorrichtung handelt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Aufspannvorrichtung eine im Wesentlichen ebene Oberfläche aufweist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei es sich bei der zweiten Tragvorrichtung um eine Platte handelt, die über dem zu testenden Bauelement angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei in der Platte eine Öffnung definiert ist, durch die sich ein Abschnitt der elektrischen Sonde erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei sich die erste Tragvorrichtung zwischen der zweiten Tragvorrichtung und der dritten Tragvorrichtung befindet.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die zweite Tragvorrichtung und die dritte Tragvorrichtung relativ zueinander ortsfest bleiben, während sich die erste Tragvorrichtung während der Bewegung relativ zu dem zu testenden Bauelement bewegt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei es sich bei der ersten Richtung um eine Richtung entlang der z-Achse handelt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die elektrische Sonde unabhängig von der optischen Sonde bewegt werden kann.
Prüfstation zum Testen eines zu testenden Bauelements, aufweisend: (a) eine erste Platte, die eine elektrische Sonde trägt; (b) eine Aufspannvorrichtung, die das zu testende Bauelement trägt; (c) eine zweite Platte, die eine optische Sonde trägt; (d) wobei die erste Platte über dem zu testenden Bauelement angeordnet ist und die zweite Platte unter dem zu testenden Bauelement angeordnet ist; und (e) wenigstens 70% der Oberfläche der zweiten Platte im freien Raum enden, wenn die optische Sonde nicht von ihr getragen wird.
Prüfstation nach Anspruch 11, wobei wenigstens 80% der Oberfläche der zweiten Platte im freien Raum enden, wenn die optische Sonde nicht von ihr getragen wird.
Prüfstation nach Anspruch 11, wobei wenigstens 80% der Oberfläche der zweiten Platte im freien Raum enden, wenn die optische Sonde nicht von ihr getragen wird.
Prüfstation nach Anspruch 11, wobei wenigstens 85% der Oberfläche der zweiten Platte im freien Raum enden, wenn die optische Sonde nicht von ihr getragen wird.
Prüfstation nach Anspruch 11, wobei wenigstens 90% der Oberfläche der zweiten Platte im freien Raum enden, wenn die optische Sonde nicht von ihr getragen wird.
Prüfstation nach Anspruch 11, wobei wenigstens 95% der Oberfläche der zweiten Platte im freien Raum enden, wenn die optische Sonde nicht von ihr getragen wird.
Prüfstation nach Anspruch 11, wobei die zweite Platte eine größere Oberfläche aufweist als die erste Platte.
Prüfstation nach Anspruch 11, wobei die zweite Platte eine kleinere Oberfläche aufweist als die erste Platte.
Prüfstation nach Anspruch 11, wobei die zweite Platte die gleiche Oberfläche aufweist wie die erste Platte.
Prüfstation nach Anspruch 11, wobei die erste Platte durch Schwerkraft in ihrer Position relativ zur zweiten Platte gehalten wird, so dass, wenn die Prüfstation umgedreht werden würde, die erste Platte frei von der zweiten Platte herunterfallen würde.
Prüfstation zum Testen eines zu testenden Bauelements, aufweisend: (a) eine obere Platte, die eine elektrische Sonde trägt; (b) eine Aufspannvorrichtung, die das zu testende Bauelement trägt; (c) wobei die obere Platte über dem zu testenden Bauelement angeordnet ist; und (d) einen Bewegungsmechanismus, der die obere Platte in kontrollierter Weise derart seitlich verschiebt, dass wenigstens 20% der Oberfläche der oberen Platte seitlich in einen Raum hinein verschoben werden, in dem sich die obere Platte vor dieser seitlichen Verschiebung noch nicht befunden hat.
Prüfstation nach Anspruch 21, wobei wenigstens 30% der Oberfläche kontrolliert verschoben werden.
Prüfstation nach Anspruch 21, wobei wenigstens 40% der Oberfläche kontrolliert verschoben werden.
Prüfstation nach Anspruch 21, wobei wenigstens 50% der Oberfläche kontrolliert verschoben werden.
Prüfstation zum Testen eines zu testenden Bauelements, aufweisend: (a) eine obere Platte, die eine elektrische Sonde trägt; (b) eine Aufspannvorrichtung, die das zu testende Bauelement trägt; (c) wobei die obere Platte über dem zu testenden Bauelement angeordnet ist; und (d) einen Bewegungsmechanismus, der die obere Platte in kontrollierter Weise derart in einem Winkel verkippt, dass die obere Platte in einem Winkel von wenigstens 5 Grad relativ zu dem Winkel, den die obere Platte während des Testens des zu testenden Bauelements einnimmt, geneigt ist.
Prüfstation nach Anspruch 21, wobei die kontrollierte Neigung um wenigstens 10 Grad erfolgt.
Prüfstation nach Anspruch 21, wobei die kontrollierte Neigung um wenigstens 20 Grad erfolgt.
Prüfstation nach Anspruch 21, wobei die kontrollierte Neigung um wenigstens 45 Grad erfolgt.
Prüfstation nach Anspruch 21, wobei die kontrollierte Neigung um wenigstens 75 Grad erfolgt.
Verfahren zum Prüfen eines zu testenden Bauelements, umfassend: (a) Auflegen des zu testenden Bauelements auf eine erste Tragvorrichtung; (b) Aufsetzen einer elektrischen Sonde auf einer zweiten Tragvorrichtung; (c) Aufsetzen einer optischen Sonde auf einer dritten Tragvorrichtung, wobei die Oberseite der ersten Tragvorrichtung zwischen der zweiten Tragvorrich tung und der dritten Tragvorrichtung angeordnet ist; und (d) gezieltes Bewegen (i) der ersten Tragvorrichtung relativ zu der zweiten Tragvorrichtung; (ii) der zweiten Tragvorrichtung relativ zu der dritten Tragvorrichtung; und (iii) der ersten Tragvorrichtung relativ zu der dritten Tragvorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei die zweite Tragvorrichtung von der dritten Tragvorrichtung getragen wird.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei die Tragvorrichtung von einer anderen Tragvorrichtung getragen wird.