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Dokumentenidentifikation DE69837690T2 27.12.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001621893
Titel Gerät zur Entfernung von an einer Prüfspitzenendfläche haftenden Fremdstoffen
Anmelder Mitsubishi Denki K.K., Tokyo, JP
Erfinder Maekawa, Shigeki, Chiyoda-ku, Tokyo 100-8310, JP;
Takemoto, Mogumi, Chiyoda-ku, Tokyo 100-8310, JP;
Miki, Kazunobu, Chiyoda-ku, Tokyo 100-8310, JP;
Kano, Mutsumi, Chiyoda-ku, Tokyo 100-8310, JP;
Nagata, Takahiro, Chiyoda-ku, Tokyo 100-8310, JP;
Kashiba, Yoshihiro, Chiyoda-ku, Tokyo 100-8310, JP
Vertreter Meissner, Bolte & Partner GbR, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69837690
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 23.07.1998
EP-Aktenzeichen 050231679
EP-Offenlegungsdatum 01.02.2006
EP date of grant 25.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.12.2007
IPC-Hauptklasse G01R 3/00(2006.01)A, F, I, 20060206, B, H, EP
IPC-Nebenklasse G01R 1/067(2006.01)A, L, I, 20060206, B, H, EP   B24D 3/00(2006.01)A, L, I, 20060206, B, H, EP   B08B 1/00(2006.01)A, L, I, 20060206, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sonde zum Prüfen der Funktion von integrierten Halbleiterschaltungen, die auf Halbleiterwafern gebildet sind, sowie eine Vorrichtung zum Entfernen von Fremdmaterial, das an einer Sondenspitzenfläche einer solchen Sonde haftet.

Beschreibung des Standes der Technik

Bei einer herkömmlichen Sonde, wie sie in 11A gezeigt ist, wird eine Prüfung (Sondenprüfverfahren) ausgeführt, indem eine Sonde 202, die ein zu einer hakenartigen Gestalt gebogenes Vorderende hat, an einer Prüfkarte 201 angebracht wird, die vertikal bewegbar ist, und indem die Sonde 202 gegen eine Prüfkontaktfläche einer integrierten Halbleiterschaltung (nachstehend als eine Kontaktfläche bezeichnet) in einem solchen Zustand gedrückt wird, daß eine Oxidschicht auf der Kontaktflächenoberfläche aufgebrochen wird, um einen echten Kontakt (elektrischen Kontakt) zwischen der Sonde und einer frischen Oberfläche der Kontaktfläche herzustellen.

Der Zustand einer Sondenspitze während des Sondenprüfverfahrens ist dazu in 11B gezeigt. Zu Zwecken der Erläuterung ist 11B in Form eines vereinfachten Modells in bezug auf Dimensionen usw. gezeigt. Eine Spitze der herkömmlichen Sonde 202 ist ursprünglich so fertigbearbeitet, daß sie eine flache Endfläche hat, wie es 11B zeigt. Auch wenn die Sondenspitze maschinell derart bearbeitet ist, daß sie absichtlich eine sphärisch gekrümmte Oberfläche hat, dann hat eine an die gekrümmte Oberfläche angenäherte Kugel einen Krümmungsradius R von bis zu 20 &mgr;m bis 30 &mgr;m.

Zum Zeitpunkt des Sondenprüfverfahrens gelangt deshalb der gesamte flache Endbereich zuerst mit einer Kontaktfläche 203 in Kontakt, wobei sich eine Oxidschicht 204 und Verunreinigungen an der Oberfläche der Kontaktfläche 203 zwischen der Sondenspitze und der Kontaktflächenoberfläche befinden. Wenn dann die Sonde 202 enger an die Kontaktfläche 203 gedrückt wird, so wird die Oxidschicht 204 an der Oberfläche der Kontaktfläche 203 teilweise aufgebrochen, um einen elektrischen Durchgangsbereich 206 zu bilden, in dem ein echter elektrischer Kontakt hergestellt werden kann, so daß die Durchführung einer Durchgangsprüfung ermöglicht wird.

Bei einer Wiederholung des Sondenprüfverfahrens sammelt sich jedoch die Oxidschicht 204 an einem Fersenbereich 205 der Sonde 202 an, der einer maximalen Beanspruchung ausgesetzt ist, und der Bereich des echten Kontakts mit der Kontaktfläche 203 wird so verkleinert, daß der elektrische Durchgang instabil wird. Um den elektrischen Kontakt zuverlässig herzustellen, wird beispielsweise gemäß der ungeprüften JP-Patentveröffentlichung Nr. 6-018 560 die Sondenspitze mit Vibrationen beaufschlagt.

Außerdem liegt Wolfram, das als Material für die Sonde 202 verwendet wird, in Form eines gesinterten Pulverpreßlings vor, der Materialfehler (Hohlräume) darin hat. Wenn also der gesinterte Pulverpreßling maschinell bearbeitet wird, um eine Spitzengestalt der Sonde 202 zu bilden, erscheinen die Materialfehler an der Sondenoberfläche. Kontaktflächenmaterialien, wie beispielsweise Aluminium, dringen in die in der Spitzen(end)fläche der Sonde 202 erscheinenden Materialfehler ein und bilden Ablagerungskeime und wachsen zu Ablagerungen auf. Infolgedessen wird der Kontaktwiderstand erhöht.

Um diese Materialfehler zu entfernen, werden beispielsweise gemäß der ungeprüften JP-Patentveröffentlichung Nr. 5-140 613 Wolframmaterialien einer Wärmebehandlung unterzogen.

Außerdem wird die Karten-Sonde 202, die als Schnittstelle für elektrische Signale dient, die zwischen einer Prüfeinrichtung zum Messen der elektrischen Eigenschaften einer auf einem Wafer ausgebildeten integrierten Halbleiterschaltung und der integrierten Halbleiterschaltung übertragen werden, mit der Kontaktfläche 203 der integrierten Halbleiterschaltung in einer derartigen Weise in Druckkontakt gebracht, daß die die Kontaktfläche bildende Aluminiumlegierung abgeschabt wird.

Dadurch bleiben abgeschabte Materialteile der Kontaktfläche 203, wie zum Beispiel Aluminium und Aluminiumoxid, und/oder Teile von Verunreinigungen, die auf der Oberfläche der Kontaktfläche 203 zurückbleiben, an der Spitze der Sonde 202 haften. Wenn diese anhaftenden Substanzen oder Ablagerungen nicht von der Spitze der Sonde 202 entfernt werden, steigt der Kontaktwiderstand zwischen der Sonde 202 und der Kontaktfläche 203 derart an, daß die elektrischen Eigenschaften der integrierten Halbleiterschaltung nicht exakt gemessen werden können.

Mit anderen Worten bedeutet dies, daß bei lang anhaltender Verwendung der Sonde 202, bei der die Ablagerungen an der Spitze der Sonde 202 angesammelt verbleiben, der Kontaktwiderstand im Verlauf der Zeit zunimmt.

Aus diesen Gründen ist es üblich, die Spitze der Sonde 202 zu reinigen und an dieser anhaftendes Fremdmaterial zu entfernen, jedesmal wenn das Sondenprüfverfahren eine vorbestimmte Anzahl von Malen wiederholt wird.

Zum Beispiel offenbart die ungeprüfte JP-Patentveröffentlichung Nr. 7-244 074 einen Abrasionsflächenkörper, der durch Mischen von feinkörnigen Abrasionspartikeln für Schleifzwecke in eine elastische Matrix gemischt wird, wobei anschließend die Matrix in Form eines Flächenkörpers ausgebildet wird. Der Abrasionsflächenkörper wird anstelle eines Halbleiterwafers an einem Wafer-Bewegungstisch einer Sondenvorrichtung angebracht, die in Betrieb gesetzt wird, um eine integrierte Halbleiterschaltung und eine Sonde miteinander in Kontakt zu bringen. Der Wafer-Bewegungstisch wird vertikal bewegt, um eine Spitze der Sonde gegen die Oberfläche des Abrasionsflächenkörpers zu drücken, woraufhin eine Kontaktreibung zwischen der Spitzenfläche der Sonde und den feinkörnigen Abrasionspartikeln hervorgerufen wird, die in dem Abrasionsflächenkörper verteilt sind, um an der Sondenspitze anhaftendes Fremdmaterial zu entfernen.

Bei der herkömmlichen Sonde, welche die oben beschriebene Konstruktion gemäß 11B hat, ist also während der Prüfung von elektrischen Eigenschaften die echte Kontaktfläche (der elektrische Durchgangsbereich 206) zwischen der Spitze 200 der Sonde 202 und der Kontaktfläche 203 sehr klein. Folglich wird in manchen Fällen kein ausreichender elektrischer Durchgangsgrad zwischen der Sonde 202 und der Kontaktfläche 203 erhalten.

Ferner werden in dem Wolframmaterial der Sonde 202 erzeugte Hohlräume durch Wärmebehandlung vermutlich eliminiert. Wenn das Wolframmaterial jedoch einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur unterzogen wird, die nicht niedriger als die Rekristallisationstemperatur ist, entsteht ein anderes Problem, nämlich daß die Sondenmaterialien spröde werden.

Ferner wird der herkömmliche Abrasionsflächenkörper zum Entfernen von an der Spitze 200 der Sonde 202 haftendem Fremdmaterial durch Mischen von feinkörnigen Abrasionspartikeln in eine elastische Matrix gebildet, und er wird verformt, wenn die Spitze 200 der Sonde 202 gegen die Oberfläche des Abrasionsflächenkörpers gedrückt wird. Wie in 12 gezeigt ist, wird somit die Spitze 200 der Sonde 202 unter Druck in eine Matrix 210 hineingeführt und durch die feinkörnigen Abrasionspartikel 211 über einen mit unterbrochenen Linien dargestellten Bereich einem Abrasionsvorgang unterzogen. Diese Abrasion an der Spitze führt zu einem Problem dahingehend, daß bei wiederholter Ausführung des Reinigungsvorgangs die Sondenspitze dünner wird und letztendlich in einem derartigen Ausmaß an Festigkeit verlieren kann, daß sie sich biegen kann oder abplatzen kann.

Das Dokument JP-A-07-244 074 offenbart ein Sondenspitzen-Reinigungselement zum Entfernen von Fremdmaterial an der Spitze einer Sonde und weist ein elastisches Basismaterial auf, in das pulverisierte Abrasionspartikel eingemischt sind. Für die Abrasionspartikel werden Aluminiumoxid, Siliciumkarbid oder Diamantpulver verwendet. Das Basismaterial besteht aus Silikongummi, in das solche Abrasionspartikel eingemischt sind, ist ferner gehärtet und mit der gleichen Formgebung und den gleichen Abmessungen wie ein Halbleiterwafer ausgebildet.

Das Dokument US-A-4 606 154 offenbart ein beschichtetes Abrasionsmaterial, mit einem textilen Rücken in Form von Gewebe, Gurtmaterial, Vlies und/oder laminiertem Material, mit einem Basisbinder, Abrasionspartikeln und wahlweise einem Schlichteüberzug, wobei der textile Rücken dehnbar ist und wobei auf die Partikelseite eine elastische Zwischenschicht aufgebracht ist, die zwischen dem textilen Rücken und dem üblichen Basisbinder angeordnet ist. Die zwischengeordnete Schicht kann Gummimaterialien enthalten. Das flexible und dehnbare, beschichtete Abrasionsmaterial kann zum Profilschleifen, Sandstrahlen oder Polieren verwendet werden. Der Gesichtspunkt der Reinigung von Sondenspitzen wird nicht speziell angesprochen.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Wie vorstehend erläutert worden ist, ist es auf dem vorliegenden technischen Gebiet von wesentlicher Bedeutung, mit einer Sonde zu arbeiten, die zum Herstellen eines echten Kontaktbereichs zwischen einer Sondenspitze und einer Kontaktfläche ausgebildet ist, um einen zuverlässigen elektrischen Kontakt herzustellen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Angabe einer Vorrichtung zum Entfernen von Fremdmaterial, das an einer Sondenspitzenfläche einer Sondenspitze haftet, wobei die Vorrichtung zum Schaffen einer zuverlässigen Reinigung sowie zum Entfernen von Fremdmaterial, wie zum Beispiel Metallen, Metalloxiden und Verunreinigungen ausgebildet ist, die den elektrischen Kontakt behindern, so daß die Sonde im Betrieb ihre Funktion erfüllen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise mit einer Vorrichtung zum Entfernen von Fremdmaterial gelöst, wie sie im Hauptanspruch definiert ist. Vorteilhafte Weiterentwicklungen einer solchen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung sowie in bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich erläutert.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1A und 1B sind erläuternde Ansichten, die jeweils einen Kontaktzustand einer Sonde zeigen und die allgemeine Situation erläutern sollen, auf die sich die Erfindung bezieht.

2 ist eine Schnittansicht, die eine Konstruktion eines Elements zum Entfernen von Fremdmaterial zeigt, das an einer Sondenspitze gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung haftet.

3 ist eine Schnittansicht, die eine Konstruktion eines Elements zum Entfernen von Fremdmaterial zeigt, das an einer Sondenspitze gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung haftet.

4 ist eine Schnittansicht, die eine Konstruktion eines Elements zum Entfernen von Fremdmaterial zeigt, das an einer Sondenspitze gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung haftet.

5 ist eine Schnittansicht, die eine Konstruktion eines Elements zum Entfernen von Fremdmaterial zeigt, das an einer Sondenspitze gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung haftet.

6 ist eine Schnittansicht, die eine Konstruktion eines Elements zum Entfernen von Fremdmaterial zeigt, das an einer Sondenspitze gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung haftet.

7 ist eine Schnittansicht, die eine Konstruktion eines Elements zum Entfernen von Fremdmaterial zeigt, das an einer Sondenspitze gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung haftet.

8 ist eine Schnittansicht, die eine Konstruktion eines Elements zum Entfernen von Fremdmaterial zeigt, das an einer Sondenspitze gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung haftet.

9 ist eine Schnittansicht, die eine Konstruktion eines Elements zum Entfernen von Fremdmaterial zeigt, das an einer Sondenspitze gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung haftet.

10 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XXI-XXI in 9.

11A ist eine erläuternde Ansicht, die eine herkömmliche Sondenvorrichtung erläutert, und

11B ist eine erläuternde Ansicht, die einen Kontaktzustand einer Sonde und einer Kontaktfläche beim Stand der Technik zeigt.

12 ist eine Schnittansicht, die die Beziehung zwischen einer Sonde und einem Element zum Entfernen von an einer Sondenspitze haftenden Fremdmaterial beim Stand der Technik unter Verwendung eines Schleifvorgangs erläutert.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

1A und 1B sind erläuternde Ansichten, die jeweils einen Kontaktzustand einer Sonde 1 und einer Kontaktfläche 2 zeigen, um die allgemeine Situation in diesem Zusammenhang zu erläutern. In diesen Zeichnungen ist mit 1 eine Sonde bezeichnet, mit 2 eine Kontaktfläche, mit 3 eine Kristallorientierung der Kontaktfläche 2, mit 4, 5, und 6 Gleitebenen, mit 7 ein Vektor in der Tangentialrichtung in bezug auf eine Spitzenfläche der Sonde 1, mit 8 eine an der Oberfläche der Kontaktfläche 2 gebildete Oxidschicht, mit 9 ein Oxidschicht-Haftbereich, mit 10 ein elektrischer Durchgangsbereich und mit 11 eine Scherverformung.

Bei dem Sondenprüfverfahren gemäß 1B wird der elektrische Durchgang zwischen der Sonde 1 und der Kontaktfläche 2 hergestellt, wenn die Sonde 1 eine Scherverformung in der Kontaktfläche 2 verursacht, um die Oxidschicht 8 an der Kontaktflächenoberfläche aufzubrechen, und dann mit einer frischen Oberfläche der Kontaktfläche 2 in Kontakt gelangt. Der Winkel, unter der eine Scherverformung auftreten kann, hängt von der Orientierung der durch Sputtern erzeugten Kristalle ab.

In Versuchen hat man jedoch gefunden, daß eine Scherverformung eher unter verschiedenen Winkeln als unter diskreten Winkeln auftritt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß Schervorgänge entlang der Gleitebene 4 und der Gleitebene 5 miteinander kombiniert werden, was bewirkt, daß die in 1B gezeigte Scherverformung 11 auftritt. In Versuchen wurde ferner gefunden, daß ein Winkel der Gleitebene 6, entlang der eine Scherung unter einem kleinsten Winkel auftreten kann, 15° beträgt, und daß ein Winkel der Gleitebene 6, entlang der eine Scherung stabil erfolgen kann, 17° beträgt.

Wenn also das Sondenende so geformt ist, daß ein Winkel, der zwischen dem Vektor 7 in der Tangentialrichtung in bezug auf die Sondenspitzenfläche und der Kontaktflächenoberfläche gebildet ist, größer als 15°, bevorzugt 17° ist, kann die Sondenspitze die Oxidschicht 8 an der Oberfläche der Kontaktfläche 2 aufbrechen, um mit einer frischen Oberfläche der Kontaktfläche einen Kontakt herzustellen, und daher wird ein ausreichender Grad an elektrischem Durchgang hergestellt.

Ausführungsform 1

Im folgenden wird ein Element zum Entfernen von an einer Sondenspitze haftendem Fremdmaterial beschrieben, wie es auch von der vorliegenden Erfindung beabsichtigt ist.

2 ist eine Schnittansicht, die eine Konstruktion eines Elements zum Entfernen von an einer Sondenspitze haftendem Fremdmaterial gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.

In 2 ist mit 300 eine Sonde bezeichnet, die eine Spitzenfläche 300a aufweist, die mit einer sphärisch gekrümmten Oberfläche ausgebildet ist. Mit 301 ist ein Harzelement bezeichnet, das als Basismaterial dient und aus einem Polyimidharz mit einem Young'schen Elastizitätsmodul von beispielsweise 300 kgf/mm2 gebildet ist. Mit 302 ist ein metallisches Element bezeichnet, das durch Beschichtung auf der Oberfläche des Harzelements 301 gebildet ist, wobei es sich um eine Schicht aus Metallmaterial mit relativ hoher Zugfestigkeit, wie zum Beispiel Ti mit einer Zugfestigkeit von nicht weniger als 20 kgf/mm2 und einer Dicke von 50 bis 150 Å gebildet ist. Mit 303 ist ein Keramikelement bezeichnet, das durch Aufbringen einer Schicht aus TiN mit einer Dicke von 5 &mgr;m oder weniger auf der Oberfläche des metallischen Elements 302 gebildet ist.

Bei dem Element zum Entfernen von an der Spitze der Sonde 300 haftendem Fremdmaterial muß sich das als Basismaterial dienende Harzelement 301 der sphärisch gekrümmten Formgebung (deren Radius zum Beispiel 0,005 mm bis 0,02 mm beträgt) der Spitzenfläche 300a der Sonde 300 folgend verformen. Im spezielleren muß sich das Harzelement 301 in einem derartigen Ausmaß verformen, daß ein halbkugelförmiger Bereich der Spitze der Sonde 300 in das Harzelement in einem Ausmaß von etwa der Hälfte seines Radius einsinkt.

Die mechanischen Eigenschaften, die für ein Einsinken des Harzelements 301 in einem derartigen Ausmaß erforderlich sind, sind auf der Basis der Heltz'schen Kontaktspannungsformel usw. auf 100 bis 400 kgf/mm2 festgelegt. Als ein Harzmaterial, das dieses Erfordernis erfüllt, wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Polyimidharz mit einem Young'schen Elastizitätsmodul von 300 kgf/mm2 verwendet.

Es ist darauf hinzuweisen, daß das Material für das Harzelement 301 nicht auf Polyimidharze beschränkt ist, sondern daß es sich um ein beliebiges von den elastischen Materialien handeln kann, die den vorstehend genannten Bereich des Young'schen Elastizitätsmodus erfüllen. Das Harzelement 301, das aus einem Teflonharz, einem Silikonharz oder dergleichen gebildet ist, kann sich ebenfalls der sphärisch gekrümmten Formgebung der Spitzenfläche 300a der Sonde 300 folgend verformen.

Es sei zum Beispiel ein Fall angenommen, in dem die Sonde 300, deren Spitze einen Durchmesser von 0,03 mm aufweist und deren Spitzenoberfläche einen Krümmungsradius von 0,02 mm aufweist, mit der Oberfläche des Harzelements 301 unter einem Kontaktdruck von 7 g in Kontakt gebracht wird, wobei die auf die Oberfläche des Harzelements 301 wirkende Zugbelastung in der Größenordnung von 100 kgf/mm2 liegt.

Somit dringt die Spitze der Sonde 300 in das Harzelement 301 ein, da Polyamid im allgemeinen eine Zugfestigkeit von 10 bis 20 kgf/mm2 hat. Aus diesem Grund ist eine Schicht aus Ti in einer Dicke von 50 bis 150 Å auf die Oberfläche des Harzelements 301 aufgebracht, um das Metallelement 302 zu bilden, das beständig gegen Kontaktbelastungen ist.

Insbesondere liegt die Zugfestigkeit von Ti in der Größenordnung von 60 kgf/mm2 maximal in einem normalen, von einem Dünnschicht-Zustand verschiedenen Zustand. Wenn Ti in Form einer Dünnschicht ausgebildet ist, wird jedoch die Wahrscheinlichkeit für das Vorhandensein von Materialfehlern reduziert, und die Zugfestigkeit einer Ti-Dünnschicht ist um das 2- bis 3-fache der maximalen Zugfestigkeit von Ti in loser Form bei Raumtemperatur erhöht. Mit anderen Worten, es wird durch das Ausbilden von Ti in Form einer Dünnschicht mit einer Dicke von 50 bis 150 Å eine Zugfestigkeit von maximal 180 kgf/mm2 erzielt.

Unter Verwendung einer solchen Dünnschicht aus Ti kann somit ein Eindringen der Sonde 300 in das Harzelement 301 sowie ein Abbrechen der Oberfläche von dieser verhindert werden. Hierbei ist das Material für das metallische Element 302 nicht auf Ti beschränkt, sondern es kann sich zum Beispiel auch um Wolfram mit einer Zugfestigkeit von nicht weniger als 20 kgf/mm2 handeln.

Ferner ist auf die Oberfläche des metallischen Elements 302 eine Schicht aus TiN aufgebracht, um das Keramikelement 303, das als Abrasionsschicht dient, mit einer Dicke von 0,1 bis 5 &mgr;m zu bilden. Wenn die Dicke der TiN-Schicht 0,1 &mgr;m beträgt, ist die Oberflächenrauhigkeit der TiN-Schicht im wesentlichen durch die Oberflächenrauhigkeit des Harzelements 301 dominiert und bestimmt, wobei diese in der Größenordnung von 0,05 &mgr;m Rmax beträgt. Die Oberflächenrauhigkeit der TiN-Schicht wird mit zunehmender Dicke allmählich schlechter. Wenn die Dicke der TiN-Schicht ca. 5 &mgr;m beträgt, liegt die Oberflächenrauhigkeit in der Größenordnung von 1 &mgr;m Rmax.

Wenn die Dicke der TiN-Schicht 5 &mgr;m übersteigt, ginge die Nachgiebigkeit der TiN-Schicht in einem derartigen Ausmaß verloren, daß die Schicht beim Biegen von dieser reißen kann und sich die Schicht ablösen kann. Es ist darauf hinzuweisen, daß es sich zusätzlich zu TiN bei dem Material des Keramikelements 303 um ein beliebiges Keramikmaterial handeln kann, wie zum Beispiel Diamant TiCn und SiC, solange sich dieses durch CVD-Verfahren bzw. chemisches Abscheiden aus der Dampfphase, Sputtern, Ionenplattierung usw. bilden läßt.

Gemäß der Ausführungsform 1 kann somit unter Verwendung des Harzelements 301 mit einem Young'schen Elastizitätsmodul von 100 bis 400 kgf/mm2 als Basismaterial das Harzelement 301 der Spitzenfläche 300a der Sonde 300 folgend verformt werden. Wenn auf die Oberfläche des Harzelements 301 das metallische Element 302 mit einer Zugfestigkeit von nicht weniger als 20 kgf/mm2 in einer Dicke von 50 bis 150 Å aufgebracht ist, wird ferner ein Eindringen bzw. Einstechen der Spitze der Sonde 300 in das Harzelement 301 sowie ein Abbrechen der Oberfläche von dieser verhindert.

Weiterhin wird durch das Ausbilden des Keramikelements 303 mit einer Dicke von 0,1 bis 5 &mgr;m auf der Oberfläche des metallischen Elements 302 in Form einer Abrasionsschicht verhindert, daß sich das Keramikelement 303 von dem metallischen Element 302 ablöst. Selbst nach wiederholter Ausführung der Reinigung wird infolgedessen verhindert, daß die Spitze der Sonde 300 dünner wird, und die Lebensdauer der Sonde läßt sich unter Verwendung des Elements von an der Sondenspitze anhaftendem Fremdmaterial gemäß der vorliegenden Ausführungsform verlängern.

Hierbei wird bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform 1 ein Polyimidharz als Material für das Harzelement 301 verwendet. Die Temperatur des Harzelements 301 wird bei dem Schritt der Bildung des metallischen Elements 302 auf 250°C bis 260°C erhöht, wobei das Polyimidharz jedoch eine ausreichende Beständigkeit gegen ein derartiges Temperaturniveau hat, da es eine bessere Wärmebeständigkeit aufweist.

Ausführungsform 2

3 ist eine Schnittansicht, die eine Konstruktion eines Elements zum Entfernen von an einer Sondenspitze haftendem Fremdmaterial gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.

In 3 sind Komponenten, die denen der vorstehend beschriebenen Ausführungsform 1 entsprechen, in der nachfolgenden Beschreibung mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Mit 304 ist ein zweites metallisches Element bezeichnet, das durch Aufbringen einer Al-Legierungsschicht mit einer Dicke von 0,1 &mgr;m auf der Oberfläche des ersten metallischen Elements 302 gebildet ist. Das zweite metallische Element 304 ist zwischen dem ersten metallischen Element 302 und dem Keramikelement 303 angeordnet.

Da bei dieser zweiten Ausführungsform das zweite metallische Element 304 aus einer Al-Legierungsschicht mit einer Dicke von 0,1 &mgr;m zwischen dem metallischen Element 302 und dem Keramikelement 303 gebildet ist, würde selbst bei einer Rißbildung in dem Keramikelement 303 aufgrund des Biegemoments, das durch den Kontakt der Spitzenfläche 300a der Sonde 300 hervorgerufen wird, der Riß aufgrund des Vorhandenseins des zweiten metallischen Elements 304, welches dehnbarer ist, daran gehindert, sich in das metallische Element 302 auszubreiten.

Während bei der vorliegenden Ausführungsform eine Al-Legierung als Material für das zweite metallische Element 304 verwendet wird, läßt sich ein ähnlicher Vorteil auch erzielen, wenn das zweite metallische Element 304 unter Verwendung eines beliebigen der Materialien Cu, Ag, und Au, die äußerst dehnbar sind, oder aus einer Legierung von diesen Elementen gebildet ist.

Ausführungsform 3

4 ist eine Schnittansicht, die eine Konstruktion eines Elements zum Entfernen von an einer Sondenspitze haftendem Fremdmaterial gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.

In 4 sind Komponenten, die denen der vorstehend beschriebenen Ausführungsform 1 entsprechen, in der nachfolgenden Beschreibung mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Mit 305 ist ein Keramikelement bezeichnet, das durch Ausbilden einer Schicht aus TiN auf der Oberfläche des metallischen Elements 302 mit einer Dicke von 5 &mgr;m sowie durch anschließendes Aufstrahlen von Ionenteilchen 306 gegen die Oberfläche des Keramikelements gebildet ist, so daß die Oberfläche des Keramikelements angerauht wird und dieses somit eine erhöhte Oberflächenrauhigkeit hat.

Da bei dieser Ausführungsform 3 die Oberfläche des Keramikelements 305, die als Abrasionsschicht dient, durch Sputtern angerauht wird, so daß sie eine höhere Oberflächenrauhigkeit aufweist, kann an der Sondenspitze haftendes Fremdmaterial mit verbesserten Poliereigenschaften in einfacher Weise entfernt werden.

In dem Fall, in dem das metallische Element 302 auf der Oberfläche des Harzelements 301 mit einer Dicke von 50 bis 150 Å gebildet ist und das Keramikelement 303 auf der Oberfläche des metallischen Elements 302 mit einer Dicke von 0,1 &mgr;m gebildet ist, wie dies bei der vorstehenden Ausführungsform 1 der Fall ist, ist die Oberflächenrauhigkeit des Keramikelements 303 im wesentlichen durch die Oberflächenrauhigkeit des Harzelements 301 dominiert und bestimmt, wobei diese in der Größenordnung von 0,05 &mgr;m Rmax liegt, wie dies vorstehend beschrieben worden ist.

Auch wird die Oberflächenrauhigkeit mit steigender Schichtdicke des Keramikelements 303 schlechter. Wenn jedoch TiN als Material des Keramikelements 303 verwendet wird, beträgt eine maximale Grenze der Schichtdicke vom Standpunkt der Schichtnachgiebigkeit und der Kosten 5 &mgr;m. Bei einer solchen maximalen Grenze beträgt die Oberflächenrauhigkeit des Keramikelements 303 etwa 1 &mgr;m.

Durch Anrauhen der Oberfläche des Keramikelements 305 durch Sputtern, wie bei dieser Ausführungsform 3, kann das Keramikelement 305 eine Oberflächenrauhigkeit von etwa 3 &mgr;m maximal aufweisen, und die Poliereigenschaften sind verbessert.

Ausführungsform 4

5 ist eine Schnittansicht, die eine Konstruktion eines Elements zum Entfernen von an einer Sondenspitze haftendem Fremdmaterial gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt.

In 5 sind Komponenten, die denen der vorstehend beschriebenen Ausführungsform 1 entsprechen, in der nachfolgenden Beschreibung mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Mit 307 ist eine Nickelplattierungsschicht bezeichnet, die auf der Oberfläche des metallischen Elements 302 mit einer Dicke von 1 &mgr;m ausgebildet ist, und mit 308 sind SiC-Partikel bezeichnet, die in der Nickelplattierungsschicht 307 fest verteilt sind. Die SiC-Partikel 308 haben einen Durchmesser von 0,3 &mgr;m und sind somit kleiner als die Dicke der Nickelplattierungsschicht 307.

Da bei dieser Ausführungsform 4 die Nickelplattierungsschicht 307 mit einer Dicke von 5 &mgr;m oder weniger auf der Oberfläche des metallischen Elements 302 ausgebildet ist und die SiC-Partikel 308 in der Nickelplattierungsschicht 307 fest verteilt sind, ragen Ecken der SiC-Partikel 308 von der Nickelplattierungsschicht 307 nach oben, wie dies gezeigt ist, um an der Spitzenfläche der Sonde haftendes Fremdmaterial abzuschaben. Folglich lassen sich Verunreinigungen an der Sondenspitzenfläche in effizienter Weise entfernen.

Während bei der vorstehenden Ausführungsform 4 eine Abrasionsschicht durch festes Verteilen der SiC-Partikel 308 in der Nickelplattierungsschicht 307 gebildet ist, sind die zu verteilenden Partikel nicht auf SiC-Partikel begrenzt, sondern es kann sich auch um Partikel aus beliebigen anderen geeigneten Keramikmaterialien handeln. Die Verwendung von Si-Partikeln ist jedoch von Vorteil, weil sich Verunreinigungen in effizienterer Weise entfernen lassen, da an der Spitzenfläche der Sonde haftendes Aluminium mit Silikon aufgrund einer chemischen Wirkung zwischen diesen beiden Materialien verklebt.

Während die Nickelplattierungsschicht 307 wahlweise durch nicht-elektrolytisches Plattieren gebildet ist, ist ferner auch ein elektrolytisches Plattierverfahren anwendbar, da die Schicht 307 auf dem metallischen Element 302 gebildet ist.

Ausführungsform 5

6 ist eine Schnittansicht, die eine Konstruktion eines Elements zum Entfernen von an einer Sondenspitze haftendem Fremdmaterial gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt.

In 6 sind Komponenten, die denen der vorstehend beschriebenen Ausführungsform 1 entsprechen, in der nachfolgenden Beschreibung mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Mit 309 ist ein Harzelement bezeichnet, dessen Oberfläche beispielsweise durch Korossion mittels Chemikalien, Auftreffen von Ionenteilehen oder Sandstrahlen angerauht ist, so daß es eine hohe Oberflächenrauhigkeit aufweist, und mit 310, 311 sind Schichten aus einem metallischen Element und einem Keramikelement bezeichnet, die in dieser Reihenfolge nacheinander auf der Oberfläche des Harzelements 309 gebildet sind. Diese Schichten aus einem metallischen Element und einem Keramikelement 313, 314 sind in ähnlicher Weise wie das metallische Element 302 bzw. das Keramikelement 301 in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform 1 ausgebildet.

Da bei dieser Ausführungsform 5 das Harzelement 309 mit einer hohen Oberflächenrauhigkeit ausgebildet ist und die Schichten des metallischen Elements 310 und des Keramikelements 311 in dieser Reihenfolge nacheinander auf der Oberfläche des Harzelements 309 gebildet sind, kann das Element zum Entfernen von Fremdmaterial leicht eine Oberflächenrauhigkeit in der Größenordnung von 1 bis 10 &mgr;m aufweisen, und die Effizienz beim Entfernen von an der Sondenspitze haftendem Fremdmaterial läßt sich verbessern.

Die Ausführungsform 5 ist gemäß der vorstehenden Beschreibung derart gebildet, daß das metallische Element 310 und das Keramikelement 311 ähnlich wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform 1 nacheinander auf dem Harzelement 309 gebildet werden. Es versteht sich jedoch von selbst, daß ein ähnlicher Vorteil auch dann erzielt werden kann, wenn diese Ausführungsform bei einem Fall Anwendung findet, bei dem ein zweites metallisches Element zwischen dem metallischen Element 310 und dem Keramikelement 311 gebildet ist, wie dies bei der vorstehenden Ausführungsform 2 der Fall ist.

Ausführungsform 6

7 ist eine Schnittansicht, die eine Konstruktion eines Elements zum Entfernen von an einer Sondenspitze haftendem Fremdmaterial gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung zeigt.

In 7 sind Komponenten, die denen der vorstehend beschriebenen Ausführungsform 1 entsprechen, für die nachfolgende Beschreibung mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Mit 312 ist ein Faserelement bezeichnet, das zum Beispiel aus Polyimidfaser gebildet ist und offensichtlich einen Young'schen Elastizitätsmodul hat, der mit dem des Harzelements 301 bei der vorstehenden Ausführungsform 1 vergleichbar ist, wobei das Faserelement mit Alkohol getränkt ist. Mit 313, 314 sind Schichten eines metallischen Elements und eines Keramikelements bezeichnet, die in dieser Reihenfolge nacheinander auf der Oberfläche des Faserelements 312 gebildet sind. Diese Schichten aus einem metallischen Element und einem Keramikelement 313, 314sind in ähnlicher Weise wie das metallische Element 302 bzw. das Keramikelement 303 bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform 1 gebildet.

Da bei dieser Ausführungsform 6 das Faserelement 312 als unterste Schicht ausgebildet ist, gelangt die Spitzenfläche 300a der Sonde 300 mit dem Faserelement 312 in Kontakt, nachdem diese sowohl das Keramikelement 314 als auch das metallische Element 313 durchdrungen hat, und an der Sondenspitze haftendes Fremdmaterial wird bei relativem Schlupf zwischen der Spitzenfläche 300a und dem Faserelement 312 entfernt. Ferner hat die Oberflächenspannung des Alkohols, mit dem das Faserelement 312 getränkt ist, die Wirkung, daß sie feinen Staub auffängt, der beim Entfernen von an der Sondenspitze haftendem Fremdmaterial erzeugt wird, so daß ein Verstreuen des feinen Staubs in die offene Luft verhindert wird.

Während die Ausführungsform 6 unter Verwendung von Harzfasern, zum Beispiel Polyimidfasern, für das Material des Faserelements 312 beschrieben worden ist, versteht es sich, daß auch metallische Fasern verwendbar sind, wenn sich diese zu Stoffmaterial verarbeiten lassen und einen Young'schen Elastizitätsmodul aufweisen können, der mit dem der Harzfasern vergleichbar ist.

Ausführungsform 7

8 ist eine Schnittansicht, die eine Konstruktion eines Elements zum Entfernen von an einer Sondenspitze haftendem Fremdmaterial gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung zeigt.

In 8 sind Komponenten, die denen der vorstehend beschriebenen Ausführungsform 1 entsprechen, für die nachfolgende Beschreibung mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Mit 315 ist ein Flüssigkeitshalteelement bezeichnet, das auf der Oberfläche des Keramikelements 303 vorgesehen ist und beispielsweise aus Stoffmaterial, Schwammaterial oder dergleichen, das durch feine Fasern hergestellt wird, gebildet ist, wobei das Flüssigkeitshalteelement mit einer Flüssigkeit 316, wie zum Beispiel Alkohol, getränkt ist. Mit 317 ist ein Verdunstungshemmelement bezeichnet, das zum Bedecken der Oberfläche des Flüssigkeitshalteelements 315 vorgesehen ist und zum Beispiel durch eine Harzschicht gebildet ist.

Bei dieser Ausführungsform 7 ist das mit der Flüssigkeit 316 getränkte Flüssigkeitshalteelement 315 auf der Oberfläche des Keramikelements 303 vorgesehen, so daß die Spitzenfläche 300a der Sonde 300 mit der Oberfläche des Keramikelements 303 in Kontakt gelangt, nachdem sie das Flüssigkeitshalteelement 315 durchdrungen hat.

Selbst wenn Staub, beispielsweise ein von der Sonde 300 entferntes Aluminiumoxid, bei relativem Schlupf zwischen der Spitzenfläche 300a der Sonde 300 und dem Keramikelement 303 erzeugt wird oder Fragmente des Keramikelements 303 bei dem Kontakt zwischen diesen beiden Elementen abplatzen, werden somit dieser Staub und diese Fragmente durch die Fasern des Flüssigkeitshalteelements 315 aufgefangen und durch die Oberflächenspannung der Flüssigkeit 316 absorbiert. Folglich läßt sich die Sonde 300 nach dem Poliervorgang sauber halten, und ein solches Problem, wie ein Kontaktdefekt beim Wafer-Test, läßt sich vermeiden.

Da das Verdunstungshemmelement 317 zum Überdecken der Oberfläche des Flüssigkeitshalteelements 315 vorgesehen ist, kann ferner das Verdunsten der Flüssigkeit 316, wie zum Beispiel Alkohol, verhindert werden.

Während bei der vorliegenden Ausführungsform Alkohol für die Flüssigkeit 316 verwendet wird, ist die Flüssigkeit 316 nicht auf Alkohol beschränkt, sondern es kann sich um eine beliebige andere Flüssigkeit handeln, solange sich diese ohne Korrodieren der Sonde 300 nach dem Vorgang zum Entfernen von an der Sondenspitze haftendem Fremdmaterial verflüchtigt.

Ausführungsform 8

9 zeigt eine Draufsicht zur Erläuterung einer Konstruktion eines Elements zum Entfernen von an einer Sondenspitze haftendem Fremdmaterial gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung, und 10 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie XXI-XXI in 9.

In den 9 und 10 sind Komponenten, die denen der vorstehenden Ausführungsform 1 entsprechen, für die nachfolgende Beschreibung mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Mit 318 ist eine Basis bezeichnet, die eine Kunststoffplatte aus Teflon, Polyethylen, Polypropylen oder dergleichen aufweist, wobei die Basis mit der gleichen Formgebung und Größe wie ein Siliciumwafer ausgebildet ist. Ein Entfernungselement 319, das aus dem Harzelement 301, dem metallischen Element 302 und dem Keramikelement 303 gebildet ist, ist mit der Oberfläche der Basis 318 mittels einer Haftschicht 320 verbunden, die zum Beispiel ein Polyimidmaterial oder ein Haftmaterial auf Epoxy-Basis aufweist.

Da bei der Ausführungsform 8 das Entfernungselement 319 mit der Oberfläche der Basis 318 verbunden ist, die mit der gleichen Formgebung und Größe wie ein Siliciumwafer ausgebildet ist, kann das Entfernungselement 319 wie bei Siliciumwafern durch einen Prober übertragen werden. Durch Bereitstellen der Basis 318, mit der das Entfernungselement 319 verbunden ist, für jede vorbestimmte Anzahl von Siliciumwafern, kann somit an der Sondenspitze haftendes Fremdmaterial automatisch entfernt werden.

Wenn als Basis 318 eine Kunststoffplatte aus Teflon, Polyethylen, Polypropylen oder dergleichen verwendet wird, die bessere Beständigkeit gegen Chemikalien aufweisen, ist es ferner möglich, das Entfernungselement 319 durch Entfernen von daran anhaftendem Aluminium usw. in chemischer Weise unter Verwendung einer Säure oder Alkali wiederholt zu regenerieren. Infolgedessen läßt sich die Nutzungsdauer des Entfernungselements 319 verlängern.

Ein ähnlicher Vorteil läßt sich auch erzielen, wenn das Entfernungselement 319 durch die Haftschicht 320 direkt mit einem Siliciumwafer verbunden wird, ohne daß die Basis 318 verwendet wird.

Ausführungsform 9

Bei den vorstehenden Ausführungsformen 1 bis 8 sind die Konstruktionen der Elemente zum Entfernen von Fremdmaterial beschrieben worden. Bei der vorliegenden Ausführungsform 9 wird ein Herstellungsverfahren zum Verbinden des Entfernungselements 319 mit der Basis 318 oder direkt mit einem Siliciumwafer wie bei der Ausführungsform 8 beschrieben.

Als erstes wird das Harzelement 301 auf der Basis 318 plaziert, und zwar über der Haftschicht 320, die zum Beispiel ein Polyimidmaterial oder einen Klebstoff auf Epoxidbasis aufweist und die noch nicht ausgehärtet ist. Durch Druckbeaufschlagen der Anordnung in einem Vakuum wird dann das Harzelement 301 mit der Basis 318 in Druckkontakt gebracht. Anschließend werden das metallische Element 302 und das Keramikelement 303 in dieser Reihenfolge nacheinander in Form von Schichten auf der Oberfläche des Harzelements 301 gebildet, so daß das Element zum Entfernen von an einer Sondenspitze haftendem Fremdmaterial fertiggestellt ist.

Da bei der Ausführungsform 9 das Harzelement 301 über die Haftschicht 320 hinweg auf der Basis 318 plaziert wird und das Harzelement 301 unter Druckbeaufschlagung in einem Vakuum mit der Basis 318 in Druckkontakt gebracht wird, läßt sich ein Harzelement 301 mit einer ausreichenden Dicke in einfacher Weise erzielen.

Ausführungsform 10

Bei der vorstehenden Ausführungsform 9 wird das Harzelement 301 auf der Basis 318 über die Haftschicht 320 hinweg plaziert, und das Harzelement 301 wird unter Druckbeaufschlagung in einem Vakuum mit der Basis 318 in Druckkontakt gebracht. Bei einem Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform 10 wird ein Harzmaterial auf der Basis 318 angeordnet und dann einer Spinn-Beschichtung unterzogen, um eine Schicht zu bilden.

Die Schicht wird erwärmt und getrocknet und damit gehärtet, so daß das Harzelement 301 gebildet wird. Anschließend werden das metallische Element 302 und das Keramikelement 303 in dieser Reihenfolge nacheinander als Schichten auf der Oberfläche des Harzelements 301 gebildet, und damit ist das Element zum Entfernen von an einer Sondenspitze haftendem Fremdmaterial fertiggestellt.

Da bei der Ausführungsform 10 das Harzelement 301 durch Spinn-Beschichten eines Harzmaterials direkt auf der Basis 318 gebildet ist, kann der Verbindungsschritt weggelassen werden, und es kann eine Reduzierung der Herstellungskosten und der Zeit erreicht werden.

Wie vorstehend beschrieben, kann bei der vorstehend beschriebenen Prüfsonde für Halbleiterbauelemente die Sondenspitze wirkungsvoll eine Scherverformung in der Kontaktfläche während des Sondenprüfverfahrens entwickeln, so daß eine Kontaktoberfläche zwischen der Sondenspitze und der Kontaktfläche mit einem ausreichenden Grad des elektrischen Durchgangs hergestellt werden kann.

Ferner kann bei der vorstehend angegebenen Prüfsonde für Halbleiterbauelemente die Sondenspitze immer mit einer frischen Oberfläche der Kontaktfläche in Kontakt gebracht werden, um einen ausreichenden Grad des elektrischen Durchgangs zu erhalten.

Bei der Vorrichtung zum Entfernen von an einer Sondenspitze haftendem Fremdmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung kann vermieden werden, daß die Sondenspitze dünner wird, und die Lebensdauer der Sonde läßt sich verlängern.

Ferner kann bei der Vorrichtung zum Entfernen von an einer Sondenspitze haftendem Fremdmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung ein Dünnerwerden der Sondenspitze vermieden werden, und in dem Keramikelement auftretende Risse können daran gehindert werden, sich in das metallische Element auszubreiten, und die Lebensdauer der Sonde läßt sich noch weiter verlängern.

Weiterhin können bei der Vorrichtung zum Entfernen von an einer Sondenspitze haftendem Fremdmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung zusätzlich zu den genannten Vorteilen, daß ein Dünnerwerden der Sondenspitze vermieden werden kann und die Lebensdauer der Sonde gesteigert werden kann, auch die Poliereigenschaften verbessert werden.

Bei der Vorrichtung zum Entfernen von an einer Sondenspitze haftendem Fremdmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung kann zusätzlich zu den genannten Vorteilen, daß ein Dünnerwerden der Sondenspitze vermieden werden kann und die Lebensdauer der Sonde gesteigert werden kann, auch die Wärmebeständigkeit des Basismaterials verbessert werden.

Bei der Vorrichtung zum Entfernen von an einer Sondenspitze haftendem Fremdmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung kann zusätzlich zu den vorstehend genannten Vorteilen, daß ein Dünnerwerden der Sondenspitze vermieden werden kann und die Lebensdauer der Sonde gesteigert werden kann, auch die Effizienz beim Entfernen von Fremdmaterial verbessert werden.

Bei der Vorrichtung zum Entfernen von an einer Sondenspitze haftendem Fremdmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung kann zusätzlich zu den vorstehend genannten Vorteilen, daß ein Dünnerwerden der Sondenspitze vermieden werden kann und die Lebensdauer der Sonde gesteigert werden kann, auch ein Verstreuen des entfernten Fremdmaterials in die offene Luft vermieden werden.

Mit der Vorrichtung zum Entfernen von an einer Sondenspitze haftendem Fremdmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung kann zusätzlich zu den genannten Vorteilen, daß ein Dünnerwerden der Sondenspitze vermieden werden kann und die Lebensdauer der Sonde gesteigert werden kann, das Verstreuen von entferntem Fremdmaterial in die offene Luft noch sicherer vermieden werden.

Mit der Vorrichtung zum Entfernen von an einer Sondenspitze haftendem Fremdmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Verdunsten der Flüssigkeit, mit dem das Flüssigkeitshalteelement getränkt ist, vermieden werden.

Mit der Vorrichtung zum Entfernen von an einer Sondenspitze haftendem Fremdmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, das Entfernen von Fremdmaterial zu automatisieren und die nutzbare Lebensdauer des Entfernungselements zu verlängern.


Anspruch[de]
Vorrichtung zum Entfernen von Fremdmaterial, das an einer Sondenspitzenfläche einer Sondenspitze haftet, wobei die Vorrichtung ein Substrat aufweist, das mit einer Mehrschichtabdeckung versehen ist, die ein Abrasionselement (303) hat, das auf einem Basiselement (301) positioniert ist, wobei diese beiden Elemente durch ein metallisches Element (302) miteinander verbunden sind; wobei das Abrasionselement (303) eine Abrasionsoberfläche bildet, die zum Entfernen von Fremdmaterial von einer Sondenspitzenfläche (300a) ausgebildet ist, und das Basiselement (301) elastische physikalische Eigenschaften hat und dazu ausgebildet ist, verformt zu werden, so daß ein Bereich der Sondenspitze (300) in die Abdeckung eindringen kann. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Basiselement (301) aus einem elastischen Material mit den erforderlichen elastischen physikalischen Eigenschaften gebildet ist, um die Verformung in Anwesenheit der Sondenspitze (300) zuzulassen, wobei das elastische Material aus der Gruppe ausgewählt ist, die Polyimidharz, PTFE-Harz und Silikonharz aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Basiselement (301) einen Young'schen Elastizitätsmodul hat, der im Bereich von 100 bis 400 kgf/mm2 liegt, um eine Verformung des Harzes zu ermöglichen. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Abrasionselement (303) bis zu einer Dicke im Bereich von 0,1 &mgr;m bis 5 &mgr;m gebildet ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

wobei das Abrasionselement (303) aus einem Keramikmaterial gebildet ist, das als Schicht aufgebracht werden kann,

wobei das Keramikmaterial aus der Gruppe ausgewählt ist, die Titannitrid, Diamant, Titancarbonitrid und Siliciumcarbid aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das metallische Element (302) aus einem Metall gebildet ist, das eine Zugfestigkeit von nicht weniger als 20 kgf/mm2 hat. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Dicke des metallischen Elements (302) im Bereich von 5 nm bis 15 nm liegt. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein zweites metallisches Element (304) zwischen dem metallischen Element (302) und dem Abrasionselement (303) vorgesehen ist. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das zweite metallische Element (304) aus einem Metall gebildet ist, das dehnbarer als das metallische Element (302) ist, und dazu vorgesehen ist, um zu verhindern, daß Risse, die möglicherweise infolge des durch den Kontakt mit der Sondenspitzenfläche (300a) verursachten Biegemoments in dem Abrasionselement (303) erzeugt werden, sich in das metallische Element (302) auszubreiten. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

wobei das Abrasionselement (305) aus Titannitrid gebildet und mit einer Dicke von 5 &mgr;m vorgesehen ist,

wobei die Oberfläche des Abrasionselements (305) vor der Verwendung mit Ionenteilchen (306) bestrahlt wird, um eine erhöhte Oberflächenrauhigkeit und verbesserte Reinigungseigenschaften zu erzeugen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

wobei das Abrasionselement (307, 308) von einer Nickelschicht (307) gebildet ist, in der Partikel aus Keramikmaterial mit einem Durchmesser von 0,3 &mgr;m fest verteilt sind,

wobei Teile der Keramikpartikel über der Oberfläche der Nickelschicht (307) freiliegen, um die Abrasionsoberfläche zur Spitzenreinigung zu bilden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Oberfläche des Basiselements (309) vor dem Aufbringen des metallischen Elements (304, 310) und des Abrasionselements (311) angerauht wird. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

wobei das Basiselement von einem Faserelement (312) gebildet ist, das mit einem Alkohol getränkt ist,

wobei das Faserelement (312) einen Young'schen Elastizitätsmodul hat, der im Bereich von 100 bis 400 kgf/mm2 liegt, und entweder aus Harzfasern oder metallischen Fasern gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

wobei ein Flüssigkeitshalteelement (315) auf dem Abrasionselement (303) gebildet und mit einer Flüssigkeit (316) getränkt ist;

wobei über dem Flüssigkeitshalteelement (315) eine Harzschicht als Verdunstungshemmelement (317) vorgesehen ist,

wobei die Flüssigkeit (316) eine flüchtige Flüssigkeit, insbesondere ein Alkohol ist, die dazu ausgebildet ist, daß die Sondenspitze (300) nicht korrodiert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Entfernungsstruktur (319), die das Basiselement (301), das metallische Element (302) und das Abrasionselement (303) aufweist, mit einer Basis (318) verbunden ist, welche die gleiche Größe und Gestalt wie ein Siliziumwafer hat und für die Integration in einer Siliciumwaferprüfeinrichtung als Standardsiliciumwafer zum automatischen Entfernen von Fremdmaterial von der Sondenspitze (300) vorgesehen ist. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Entfernungsstruktur (319) mit der Basis (318) über eine Haftschicht (320) verbunden ist, wobei die Haftschicht (320) ein Klebstoff auf Epoxidbasis oder ein Polyimidmaterial ist.






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