DE19614506B4

DE19614506B4 - Aufbau und Verfahren zur Auswertung von Signalzuständen in einem Sondenmeßnetzwerk

Info

Publication number: DE19614506B4
Application number: DE19614506A
Authority: DE
Inventors: Eric W. Portland Strid; Jerry B. Portland Schappacher; Dale E. Portland Carlton; K. Reed Portland Gleason
Original assignee: Cascade Microtech Inc
Current assignee: FormFactor Beaverton Inc
Priority date: 1995-04-14
Filing date: 1996-04-12
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2016-04-13
Also published as: US7321233B2; US5869975A; US5973505A; US6608496B1; US20030210033A1; JP4024324B2; US6987398B2; US20060103403A1; US6130544A; US20050040837A1; US6803779B2; US7164279B2; JPH08288342A; DE19614506A1; US5561377A; US20070109001A1; US5659255A

Abstract

Aufbau zur Auswertung von Signalzuständen in einem Sondenmeßnetzwerk (21), wobei das Sondenmeßnetzwerk (21) mindestens ein erstes (50a) und ein zweites (54a), voneinander beabstandetes Bauelement-Sondenmeßende umfaßt, umfassend:
(a) ein Basiselement (62) mit einer oberen Fläche (104);
(b) mindestens einen ersten (98; 120) und einen zweiten (100; 122) leitenden ebenen Sondenmeßbereich, die auf der oberen Fläche (104) beabstandet voneinander, voneinander elektrisch isoliert und zueinander koplanar verlaufend vorgesehen sind und derart ausgelegt sind, dass gleichzeitig das erste Bauelement-Sondenmeßende (50a) auf den ersten leitenden ebenen Sondenmeßbereich (98; 120) und das zweite Bauelement-Sondenmeßende (54a) auf den zweiten leitenden ebenen Sondenmeßbereich gebracht werden kann;
(c) eine Referenz-Verbindungsstelle (110); und
(d) einen Hochfrequenz-Übertragungsaufbau (106), der den ersten und den zweiten leitenden ebenen Sondenmeßbereich (98; 120; 100; 122) mit der Referenz-Verbindungsstelle (110) verbindet, so dass für jede Position, die die Bauelement-Sondenmeßenden (50a, 54a) einnehmen können, während sie sieh auf den entsprechenden Sondenmeßbereichen (98;...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aufbau und ein Verfahren zur Auswertung von Signalzuständen in einem Sondenmeßnetzwerk selbst in derartigen Netzwerken, die beispielsweise mehrere Kanäle haben, wobei jeder Kanal über ein separates Geräte-Sondenmeßende angeschlossen ist, und selbst in derartigen Mehrkanal-Netzwerken, bei denen zum Beispiel ihre Geräte-Sondenmeßenden in einer koplanaren Sondenanordnung hoher Dichte zusammengefaßt sind, die zur Messung integrierter Schaltkreise oder anderer mikroelektronischer Bauteile geeignet sind.

In 9 ist eine Sondenstation 20 dargestellt, die ein Mehrkanal-Meßnetzwerk 21 eines zur Messung hochfrequenter mikroelektronischer Bauteile auf der Wafer-Ebene geeigneten Typs enthält. Eine Sondenstation dieses Typs wird zum Beispiel von der Anmelderin hergestellt und unter der Handelsbezeichnung SUMMIT 10000 vertrieben. Die verschiedenen Bauteile 24, deren Charakteristiken durch das Netzwerk gemessen werden sollen, sind auf der Oberfläche eines Wafers 22 voneinander isoliert ausgebildet. Eine vergrößerte schematische Ansicht von oben auf ein individuelles Bauteil 24 ist in 10 gezeigt. Die Oberfläche eines jeden Bauteils weist ein vorbestimmtes Muster von Kontaktierungsflecken 26 auf, die Verbindungspunkte zu den entsprechenden (nicht dargestellten) elektrischen Komponenten ergeben, die auf dem mittleren Bereich eines jeden Bauteils ausgebildet sind. Die Größe eines jeden Kontaktierungsfleckens ist zum Zwecke der Veranschaulichung in 10 vergrößert dargestellt; für den Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet ist jedoch offensichtlich, daß im typischen Fall Hunderte von Kontaktierungsflecken in der gezeigten rechteckigen Anordnung enthalten sind, deren Größe ohne Vergrößerung für das menschliche Auge kaum wahrnehmbar ist. Wird eine Hybridbaugruppe anstelle eines ebenen Wafers getestet, dann können sich die einzelnen Bauteile auf unterschiedliche Höhenniveaus über der Ebene der oberen Oberfläche der Hybridbaugruppe erstrecken.

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

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

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

Bei einem Sondenmeßsystem des in 9 dargestellten Typs werden beispielsweise zur genauen Kalibrierung der Quelle oder der eingehenden Kanäle des Meßnetzwerks des Systems vorzugsweise Messungen der entsprechenden Signale vorgenommen, die durch die verschiedenen signalgebenden Einheiten des Testinstruments 36 erzeugt werden, um herauszufinden, wie diese Signale tatsächlich im Verhältnis zueinander erscheinen, wenn sie an den die Bauelemente messenden Sondenenden ankommen, die mit den entsprechenden Quellenkanälen korrespondieren, da die Signale, die tatsächlich in die Eingangs-Kontaktflecken eines jeden Bauelements eintreten, direkt von diesen Enden kommen. Im umgekehrten Fall werden zur genauen Kalibrierung der Erfassungs- oder herausführenden Kanäle des Sondenmeßnetzwerks vorzugsweise die entsprechenden Signalzustände, die von den verschiedenen Erfassungseinheiten des Testinstruments 36 ange zeigt werden, betrachtet, wenn Referenzsignale einer identischen oder ansonsten relativ bekannten Bedingung an die das Bauelement messenden Sondenenden übertragen werden, die mit den entsprechenden Erfassungskanälen korrespondieren, da die Signale, die tatsächlich aus den Ausgangs-Kontaktflecken eines jeden Bauelements austreten, direkt an diese Enden übertragen werden. Wenn festgestellt wird, daß von Kanal zu Kanal Unterschiede im Netzwerk vorliegen, können diese Unterschiede kompensiert werden, so daß das Testinstrument nur auf solche Unterschiede anspricht, die tatsächlich aufgrund der unterschiedlichen Eingangs-/Ausgangscharakteristiken des Meßobjekts auftreten.

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

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

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

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

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

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

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

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

Bei einem Mehrkanal-Netzwerk sind jedoch die Unterschiede zwischen den eingehenden Signalen an den Bauelement-Sondenmeßenden der verschiedenen eingehenden Kanäle nicht nur von den Unterschieden zwischen den entsprechenden Schaltungscharakteristiken dieser Kanäle (d.h. der Unterschiede der relativen Bedingungen für die Signale), abhängig, sondern auch von den Unterschieden, die in den Signalen selbst von dem Moment an vorliegen, an dem jedes zunächst innerhalb einer entsprechenden signalgebenden Einheit des Testinstruments erzeugt wird (d.h. der Unterschiede in den entsprechenden Zuständen der Signale). Da bei der Art der Auswertung, die mit einem Impedanz-Standard-Substrat erfolgt, nur Unterschiede des erstgenannten, nicht aber des zweitgenannten Typs erfaßt werden, kann diese Art von Ansatz, zumindest alleine, nicht zur vollständigen Auswertung der Unterschiede in den eingehenden Signalen bezüglich der Bauelement-Sondenmeßenden des Meßnetzwerks herangezogen werden. Im umgekehrten Fall sind die Unterschiede in den Signalzuständen, die von den verschiedenen Erfassungseinheiten des Testinstruments angezeigt werden, selbst, wenn austretende Referenzsignale mit identischem Zustand an die Bauelement-Sondenmeßenden der entsprechenden Erfassungskanäle angelegt werden, unter Verwendung des Ansatzes mit Impedanz-Standard-Substrat nicht beobachtbar. Somit läßt dieser Ansatz keine vollständige Charakterisierung und Kompensation der verschiedenen Signalzustände eines Mehrkanal-Sondenmeßnetzwerks zu, um eine genaue Bauelement-Messung zu ermöglichen. Es kann auch erwähnt werden, daß im Normalfall eine kostenintensive Weiterverarbeitung zur genauen Auswertung von Zeitbereichsreflektometrie-Messungen erforderlich ist, da das bei diesen Arten von Messungen ausgewertete Signal aufgrund von im Kanal auftretenden Teilreflexionen, Leitungsverlusten, Frequenzstreuung usw. für erhebliche kumulative Verzerrungen anfällig ist.

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

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

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

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

Das Verfahren nach Stewart unterliegt weiteren Nachteilen dahingehend, daß die Sondenkarte gemäß Stewart aus ihrem ursprünglichen Halter entfernt und in eine separate alleinstehende Station wieder eingesetzt wird, ehe mit der Auswertung der Sondenkarte begonnen wird. Obwohl dieser Vorgang der Neueinsetzung es der Auswertungsstation nach Stewart ermöglicht, die Signale zu verarbeiten, ehe sie in die Prüfplatte eintreten, schließt ein derartiger Vorgang die Möglichkeit einer in situ Messung des Netzwerks aus.

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

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

Aus der bereits oben erwähnten US 5,065,092 ist eine Vorrichtung bekannt, mit der die Ausrichtungen von Sondenmessenden einer Sondenkarte gemessen werden können. Dazu wird in einer von der Sondenkarte beabstandeten Ebene die X-Y-Position eines Sondenmessendes bestimmt. Hierzu wird ein in 7 der US 5,065,092 näher dargestellter Sensor verwendet, der vier leitende Bereiche aufweist, die über ein Kreuz aus einem Film mit Ohm'schem Widerstand miteinander verbunden sind. Zur Bestimmung der X-Position eines Sondenmessendes wird zwischen den leitenden Bereiche X1 und X2 eine Spannung angelegt, wobei sich in den leitenden Bereichen X1 und X2 infolge des Films mit Ohm'schem Widerstand ein kontinuierlicher Spannungsübergang einstellt und von dem Sondenmessende nach Art eines Spannungsteilers ein bestimmtes Potential abgegriffen wird. Aufgrund des abgegriffenen Potentials kann auf die X-Position des Sondenmessendes geschlossen werden. Zur Bestimmung der Y-Position wird in entsprechender Weise verfahren, wobei nunmehr zwischen den leitenden Bereichen Y1 und Y2 eine Spannung angelegt wird.

Aus der US 5,266,889 ist eine Sondenmessstation für Wafer bekannt, die mit einer Umhüllung versehen ist, die eine EMI-Abschirmung, eine im wesentlichen hermetische Abdichtung für ein Sprühgas bei Niedertemperaturtests und eine dunkle Umgebung bereitstellt. Zur Abdichtung bei Bewegung der Halterung für den Wafer sind bewegliche Abdichtmittel vorgesehen.

Gemäß den voranstehenden Ausführungen besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen verbesserten Aufbau und ein verbessertes Verfahren zur Auswertung der Hochfrequenz-Charakteristiken eines Sondenmessnetzwerks, insbesondere hinsichtlich der Bauelement-Sondenmessenden eines derartigen Netzwerks, zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Aufbau zur Auswertung von Signalzuständen in einem Sondenmesswerk mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren zur Auswertung von Signalzuständen in einem Sondenmessnetzwerk mit den Merkmalen von Patentanspruch 14.

Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Zwischenverbindungsaufbau zur einheitlichen Übertragung hochfrequenter Signale an die Bauelement-Sondenmesseinden eines Sondenmessnetzwerks und von diesen bereitzustellen, insbesondere, wenn diese Enden für die Messung ebener mikro-elektronischer Bauelemente ausgelegt sind.

Gemäß einem ersten Merkmal der Erfindung wird eine verbesserte Anordnung zur Verwendung bei der Auswertung von Netzwerk-Signalzuständen bereitgestellt. Die Anordnung enthält ein Basiselement, auf dessen oberer Fläche entsprechende erste und zweite leitende ebene Sondenmessbereiche angeordnet sind. Dies Bereiche sind voneinander beabstandet, verlaufen koplanar zueinander und sind derart angeordnet, dass ein erstes und ein zweites Bauelement-Sondenmessende des Sondennetzwerks gleichzeitig auf den ersten bzw. den zweiten leitenden, ebenen Sondenmessbereich aufgesetzt werden kann. Der verbesserte Aufbau enthält ferner eine Referenz-Verbindungsstelle und einen Hochfrequenz-Übertragungsaufbau, der den ersten und den zweiten Sondenmessbereich mit der Referenz-Verbindungsstelle verbindet, so dass für jede Position, die die Enden einnehmen können, während sie sich auf den entsprechenden Bereichen befinden, eine Übertragungsleitung mit im wesentlichen konstanter Hochfrequenz-Übertragungscharakteristik zwischen diesen Enden und der Referenz-Verbindungsstelle bereitgestellt wird.

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

Gemäß einem zweiten Merkmal der vorliegenden Erfindung wird ein verbessertes Verfahren zur Auswertung der Signalzustände in einem Sondenmeßnetzwerk des Typs mit einer Vielzahl getrennter Meßkanäle zur Verfügung gestellt, wobei jeder Kanal über ein entsprechendes Bauelement-Sondenmeßende kommuniziert. Das Verfahren schließt die Bereitstellung eines Aufbaus ein, der aus einem leitenden ebenen Sondenmeßbereich auf der oberen Fläche eines Basiselements besteht und einer Referenz-Verbindungsstelle, die über einen Hochfrequenzübertragungsaufbau mit dem Sondenmeßbereich verbunden ist. Das Verfahren sieht des weiteren das Kontaktieren des entsprechenden Bauelement-Sondenmeßendes eines ersten der Meßkanäle mit dem ebenen Sondenmeßbereich, das Übertragen eines Hochfrequenz-Signals über sowohl den Meßkanal als auch die Referenz-Verbindungsstelle und anschließend das Messen des Signals vor. Dieser Schritt wird für die anderen Meßkanäle wiederholt und die Signalzustände in den verschiedenen Kanälen werden dann durch Vergleich der gemessenen Signale ausgewertet, wobei diese Auswertung dadurch erleichtert wird, daß über den Hochfrequenz-Übertragungsaufbau eine Übertragungsleitung mit einer im wesentlichen konstanten Hochfrequenz-Übertragungscharakteristik zwischen jedem Bauelement-Sondenmeßende, das mit dem ebenen Sondenmeßbereich in Kontakt kommt, und der Referenz-Verbindungsstelle aufrechterhalten wird.

Gemäß dem voranstehend beschriebenen Verfahren lassen sich Hochfrequenzsignale einheitlich von den Bauelement-Sondenmeßenden an eine Referenz-Erfassungseinheit, die an die Referenz-Verbindungsstelle angeschlossen ist, übertragen, wodurch eine genaue Kalibrierung der eintretenden oder Quellen-Kanäle des Netzwerks ermöglicht wird. Im umgekehrten Fall können Hochfrequenzsignale einheitlich von einer signalgebenden Referenz-Einheit, die an die Referenz-Verbindungsstelle angeschlossen ist, an die Bauelement-Sondenmeßenden übertragen werden, wodurch eine genaue Kalibrierung der austretenden oder Erfassungskanäle des Netzwerks ermöglicht wird.

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

Es zeigen

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

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

3 eine vergrößerte aufgeschnittene Draufsicht des Mittelabschnittes des beispielhaften Zwischenverbindungsaufbaus, nämlich innerhalb des mit gestrichelten Linien markierten Bereiches mit der Bezugszahl 60 in 2;

4 eine vergrößerte Schnittansicht des beispielhaften Zwischenverbindungsaufbaus, nämlich innerhalb des mit gestrichelten Linien markierten Bereiches der Bezugszahl 60 in 2, zusammen mit einer vergrößerten Vorderansicht bestimmter Bauelement-Sondenmeßenden der Sondenkarte aus 1, um die Anordnung dieser Enden bezüglich der Sondenmeßbereiche des Aufbaus anzuzeigen;

5 eine Schnittansicht, die im Betrachtungswinkel der Ansicht aus 2 entspricht, einer ersten alternativen Ausführungsform des Zwischenverbindungsaufbaus;

6 eine vergrößerte Schnittansicht der ersten alternativen Ausführungsform aus 5, nämlich des durch gestrichelte Linien markierten Bereiches der Bezugszahl 118 aus 5, zusammen mit einer vergrößerten Vorderansicht bestimmter Bauelement-Sondenmeßenden der Sondenkarte aus 1, um die Anordnung dieser Enden bezüglich der Sondenmeßbereiche des Aufbaus anzuzeigen;

7 entspricht 3, mit der Ausnahme, daß sie in durchgezogenen Linien die Sondenmeßbereichskonfiguration einer dritten alternativen Ausführungsform des Zwischenverbindungsaufbaus darstellt, die für die gleichzeitige Messung eines Paares von Signalkanälen geeignet ist, und zeigt des weiteren, in gestrichelten Linien, verschiedene Positionen, die die Bauelement-Sondenmeßenden bezüglich dieser Sondenmeßbereichskonfiguration einnehmen können;

8a-d schematische Drauf sichten, die konsekutive Positionen der Bauelement-Sondenmeßenden der Sondenkarte, in gestrichelten Linien gezeigt, auf den Sondenmeßbereichen des beispielhaften Zwischenverbindungsaufbaus aus 1, in durchgezogenen Linien dargestellt, zeigen, während eines Auswertungsvorganges des beispielhaften Sondenmeßnetzwerks.

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

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

11 eine perspektivische Ansicht eines Zwischenverbindungsaufbaus eines Typs, der gemäß dem Stand der Technik zur Auswertung von Sondenmeßnetzwerken des in 9 gezeigten Typs verwendet wird;
In 1 ist ein beispielhafter Zwischenverbindungsaufbau 48 gezeigt, der gemäß vorliegender Erfindung aufgebaut ist und der gemäß einem bevorzugten Verfahren eine genaue Kalibrierung eines Mehrkanal-Sondenmeßnetzwerks 21 ermöglicht. Das Netzwerk kann, wie dargestellt ist, eine Sondenkarte 30 des Typs mit einer Vielzahl nadelartiger Sondenspitzen 34 enthalten, wobei die unteren Enden dieser Spitzen die Bauteil-Sondenmeßenden des Netzwerks bilden und diesen Enden derart angeordnet sind, daß sie auf die Kontaktfleckenanordnung einer spezifischen Gruppe mikroelektronischer Geräte 24 abgestimmt sind, beispielsweise denjenigen, die auf einem integrierten Wafer 22 ausgebildet sind. Der Aufbau 48 ist insbesondere derart konfiguriert, daß er die einheitliche Übertragung hochfrequenter Signale zwischen jedem einzelnen Ende und einer signalgebenden Referenz-Einheit oder Erfassungseinheit trotz der Zerbrechlichkeit der nadelartigen Sondenspitzen 34 und der dicht gedrängten Anordnung der Bauelement-Sondenmeßenden ermöglicht.
Es versteht sich, daß bei der dargestellten beispielhaften Ausführungsform die signalgebende Referenz-Einheit oder Erfassungseinheit über ein Hochfrequenzkabel, beispielsweise in Koaxialkabel 49, lösbar an der Unterseite des Aufbaus 48 angeschlossen ist. Diese Referenz-Einheit kann von demselben Testinstrument 36 bereitgestellt werden, das mit seinen verschiedenen signalgebenden Einheiten und Erfassungseinheiten die verschiedenen Signale erzeugt und überwacht, die im Netzwerk 21 vorhanden sind, d.h. die Signale, die während der Bauelement-Messung an jedes Bauelement 24 bzw. von diesem übertragen werden. In dem bestimmten in 1 gezeigten Aufbau enthält dann das Sondenmeßnetzwerk 21 zusätzlich zur Sondenkarte 30 verschiedene Quellen- und Erfassungseinheiten innerhalb des Testinstruments sowie das mehradrige Meßkabel 38, das die Karte und das Instrument miteinander verbindet.
In 4 ist eine vergrößerte Vorderansicht bestimmter der nadelartigen Sondenspitzen 34 gezeigt, die auf der in 1 gezeigten Sondenkarte 30 vorhanden sind. Während der Messung eines Bauelements werden die Bauelement-Sondenmeßenden dieser Spitzen, beispielsweise 50a-b, 52a-b und 54a-b, zur Übertragung hochfrequenter Signale an das bzw. von dem Meßobjekt verwendet. Diese hochfrequenten Signale liegen im typischen Fall in einem Bereich von 100 MHz bis 2 GHz. Der Begriff "Hochfre quenz" ist jedoch im vorliegenden Text und in den Ansprüchen breiter gefaßt und soll jede Frequenz in dem Bereich von 50 MHz bis 65 GHz oder darüber bezeichnen.
Der Einfachheit halber wird davon ausgegangen, daß jedes Bauelement-Sondenmeßende, das in den Zeichnungen eine mit 50 beginnende Bezugsziffer trägt, zum Beispiel die Enden 50a und 50b, einem Quellenkanal des Sondenmeßnetzwerks 21 entspricht, d.h. von jedem derartigen Ende wird das eingehende Signal von einer entsprechenden signalgebenden Einheit im Netzwerk direkt an einen entsprechenden Eingangs-Kontaktflecken des Meßobjekts übertragen. Ähnlich wird davon ausgegangen, daß jedes Ende, dessen Bezugsziffer mit einer 52 beginnt, zum Beispiel die Enden 52a und 52b, einem Erfassungskanal des Netzwerks entspricht, d.h. das austretende Signal von einem bestimmten Ausgangs-Kontaktflecken des Meßobjekts wird direkt an ein entsprechendes dieser Enden übertragen, zur anschließenden Übertragung an eine entsprechende Erfassungseinheit im Meßnetzwerk. Schließlich wird davon ausgegangen, daß jedes Ende, das eine mit 54 beginnende Bezugsziffer trägt, zum Beispiel die Enden 54a und 54b, einer Erdungsrückleitung für den Quellen- und den Erfassungskanal des Netzwerks entspricht, d.h. während der Messung des Bauelements wird über jedes derartige Ende eine Verbindung zu einem entsprechenden Erdungs-Kontaktflecken des Meßobjekts hergestellt, so daß eine gut abgeschirmte Erdungsleitung für jeden Signalkanal erstellt wird. Diese Festlegung bestimmter Enden als entweder der Quellen-, der Erfassungs- oder der Erdungsrückleitung entsprechend ist eine herkömmliche Vorgehensweise und wird im vorliegenden Text lediglich erwähnt, um den Betrieb des beispielshaften Zwischenverbindungsaufbaus 48 klarzustellen, von dem ein Teil in Schnittansicht auch in 4 gezeigt ist.
Es wird nunmehr auf die 1 und 4 zusammen Bezug genommen. Der beispielhafte Zwischenverbindungsaufbau 48 ermöglicht eine einheitliche Übertragung hochfrequenter Signale zwischen dem Referenzkanal 49 und jedem signaltragenden Ende (z. B. 50a-b und 52a-b). Dies ermöglicht wiederum den Erhalt genauer komparativer Information über die relativen Signalzustände in den verschiedenen Kanälen und somit gemäß eines nachstehend beschriebenen bevorzugten Verfahrens die genaue Kalibrierung des Sondenmeßnetzwerks 21. Wie auch in 2 gezeigt ist, enthält der Aufbau 48 einen Basisaufbau 56 und einen beweglichen Trägeraufbau 58. Die Charakteristiken des Basisaufbaus ermöglichen insbesondere die Durchführung von Signalübertragungsoperationen mit erheblicher Einheitlichkeit.
Die bevorzugte Bauart des Basisaufbaus 56 ist am besten aus 4 ersichtlich, in der in vergrößerter Schnittansicht der mittlere Bereich des Basisaufbaus gezeigt ist, wie er in dem durch gestrichelte Linien 60 markierten Bereich in 2 enthalten ist. Der Basisaufbau 56 enthält ein Basiselement 62, das in der gezeigten bevorzugten Ausführungsform eine Platte aus massivem Messing bildet. Eine Reihe von konzentrisch angeordneten Vertiefungen ist zentral in dieser Platte ausgebildet, einschließlich einer unteren, mit Gewinde versehenen Vertiefung 64, in der ein Hochfrequenz-Koaxialadapter 68 eingeschraubt ist. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist dieser Adapter ein "Zündkerzen"-artiger K-Verbinder des Typs, wie er zum Beispiel von der Wiltron Company, Morgan Hill, Kalifornien, Vereinigte Staaten von Amerika unter der Modell-Nr. K102F vertrieben wird. Dieser Adapter ermöglicht einen lösbaren Anschluß verschiedener Typen von Referenz-Einheiten (d.h. des Erfassungs- oder des signalgebenden Typs) an das Basiselement 62. Ein derartiger Anschluß kann, wie dargestellt, durch ein Koaxialkabel 49 hergestellt werden, an dessen Ende sich ein mit Gewinde versehenes Verbindungselement 70 befindet, das zur Befestigung am Adapter geeignet dimensioniert ist.
In dem Basiselement 62 aus Messing sind über der unteren, mit Gewinde versehenen Vertiefung 64 eine untere Befestigungsvertiefung 72, eine mittlere Vertiefung 74 und eine obere Befestigungsvertiefung 76 vorgesehen. Ein K-Verbindungselement- Wulst 78 ist in der unteren Befestigungs-Vertiefung 72 angeordnet. Dieser Wulst, im Stand der Technik auch als "Glas"-Wulst bekannt, wird in herkömmlichen Gerätegruppen in Verbindung mit einer zugehörigen Vorrichtung dazu verwendet, ein K-Verbindungselement des voranstehend beschriebenen Typs mit einer ebenen Mikrostrip-Leitung zu verbinden. Ein Wulst geeigneten Typs wird beispielsweise von der Wiltron Company unter der Modellnr. K100 vertrieben. Dieser Wulst enthält einen inneren Leiter 82 mit einem Nominaldurchmesser von ca. 12 mil (= 0,012 Zoll). Bei dieser Anwendung ist das erste oder untere Ende 80 des inneren Leiters 82 auf herkömmliche Art und Weise in den rohrförmigen mittleren Leiter 84 des K-Verbindungselements 68 eingesetzt. Das zweite oder obere Ende 86 des inneren Leiters 82, der normalerweise zur Verbindung mit einer Mikrostrip-Leitung aus dem Wulst nach außen verläuft, ist kurz abgeschnitten, so daß nur ein kleiner Abschnitt des inneren Leiters über das umgebende innere Dielektrikum 88 des Wulst wie gezeigt hinausragt. Das innere Dielektrikum des Wulsts ist aus Glas, um eine verlustarme Übertragung hochfrequenter Signale zu gewährleisten, und der Wulst enthält des weiteren einen äußeren Leiter oder metallisierten Rand 90, der den inneren Leiter 82 konzentrisch umgibt. Dieser Rand ist an der unteren Befestigungs-Vertiefung 72 angelötet, so daß der Wulst 78 wie gezeigt vollständig in dieser Vertiefung sitzt.
Eine Tasche 92 ist in das obere Ende 86 des inneren Leiters 82 des Wulsts eingebohrt und eine Länge Kupferdraht 94 mit einem Durchmesser von 3 mil (= 0,003 Zoll) oder ein anderer geeigneter Leiter ist unter Verwendung von Lötzinn 95 mit niedrigem Schmelzpunkt über sein unteres Ende innerhalb der Tasche verankert, so daß die jeweiligen Mittelachsen des Drahtes und des inneren Leiters (miteinander) ausgerichtet sind. Eine ringförmige Glashülse 96 mit einem Außendurchmesser von 10 mil (= 0,010 Zoll) wird dann über den Draht geschoben und die äußeren Seiten der Hülse werden mit Epoxidharz an der oberen Befestigungs-Vertiefung 76 des Messing-Basiselements 62 angeklebt. In der mittleren Vertiefung 74 des Basiselements stößt die untere Fläche der Glashülse an das obere Ende 86 des inneren Leiters 82. Ein Läppvorgang wird zur Entfernung überschüssigen Materials entlang der oberen Fläche 104 des Basiselements durchgeführt, um eine vollkommen ebene und glatte Oberfläche entlang dieser Fläche zu erhalten. Die obere Fläche des Messing-Basiselements 62 und das obere Ende des Drahtes 94 werden in einem Galvanisierungsbad mit Gold überzogen, während die obere Fläche der Glashülse 96 mit einer Maske abgedeckt ist. Wie auch in 3 zu sehen ist, bilden gemäß diesen Verarbeitungsschritten die beschichteten Oberflächen des Drahtes 94 und des Messing-Basiselements 62 einen ersten oder inneren ebenen Sondenmeßbereich 98 bzw. einen zweiten oder äußeren ebenen Sondenmeßbereich 100. Wie in 3 gezeigt, ist der äußere Sondenmeßbereich 100 radial vom inneren Sondenmeßbereich 98 beabstandet und umgibt diesen vollständig, und die freiliegende Fläche der Glashülse bildet einen ringförmigen dielektrischen Bereich oder ein "Übertragungsfenster" 102 zwischen diesen beiden Sondenmeßbereichen.
Es wird nunmehr auf die 3 und 4 zusammen Bezug genommen. Der innere und der äußere Sondenmeßbereich 98 und 100 sind beide auf der oberen Fläche 104 des Basiselements 62 enthalten. Der Begriff "auf", wie in diesem Kontext verwendet, soll die Bedeutung von "innerhalb der äußeren Grenzen von" haben. Wie aus 4 ersichtlich ist, verlaufen der innere und der äußere Sondenmeßbereich 98 bzw. 100 und der dielektrische Bereich 102 im wesentlichen eben miteinander, so daß entlang der oberen Fläche 104 des Basiselements kein Rand hervorsteht, der sich mit den zerbrechlichen Nadelsondenspitzen 34 bei deren Hin- und Herbewegung zwischen verschiedenen Sondenmeßpositionen auf dem Sondenmeßbereich verhaken und diese beschädigen könnte.
Ein Hochfrequenz-Übertragungsaufbau oder -kanal 106 ist innerhalb des Basiselements 62 derart ausgebildet, daß er mit den entsprechenden Sondenmeßbereichen 98 und 100 integral verbunden ist. Tatsächlich definieren die Bereiche 98 und 100 diesen Abschnitt des Übertragungsaufbaus, der an die obere Oberfläche 104 des Basiselements angrenzt. Dieser Übertragungsaufbau ermöglicht einen Verlauf hochfrequenter Signale durch das Basiselement senkrecht zur Hauptebene des Basiselements. In der in 4 dargestellten bevorzugten Ausführungsform hat der Übertragungsaufbau innere und äußere Grenzen, wobei die äußere Grenze durch die obere Befestigungs-Vertiefung 76, die mittlere Vertiefung 74 und die innere Oberfläche 108 des metallisierten Randes 90 gebildet wird. Die innere Grenze des Übertragungsaufbaus wird von den jeweiligen äußeren Oberflächen des Kupferdrahtes 94 und des inneren Leiters 82 gebildet.
Der Hochfrequenz-Übertragungsaufbau 106 ist an einer Referenz-Verbindungsstelle 110 mit dem Hochfrequenz-Koaxialadapter 68 verbunden (ein Abschnitt des inneren Leiters 82 verläuft über diese Referenz-Verbindungsstelle hinaus, um mit dem rohrförmigen mittleren Leiter 84 des Koaxialadapters in Eingriff zu gehen). Die Referenz-Verbindungsstelle ist zur Verbindung mit der signalgebenden Referenz-Einheit oder Referenz-Erfassungseinheit geeignet konfiguriert. Insbesondere kann die Referenz-Einheit entweder direkt an die Referenz-Verbindungsstelle angeschlossen werden, wobei ihr Verbindungselement in die untere, mit Gewinde versehene Vertiefung 64 eingeschraubt wird, oder die Referenz-Einheit kann, wie in den 2 und 4 gezeigt, indirekt über einen Koaxialadapter 68 und ein Koaxialkabel 49 an die Referenz-Verbindungsstelle angeschlossen werden. Der sich aus der Verwendung des Kabels ergebende Vorteil besteht darin, daß die Referenz-Verbindungsstelle bedarfsweise flexibel an mehr als nur eine Art von Referenz-Einheit angeschlossen werden kann. Im wesentlichen dient dann bezüglich des beispielhaften Zwischenverbindungsaufbaus 48 die Referenz-Verbindungsstelle 110 entweder als Darstellungs-Knoten oder als Abtastknoten für Referenzsignale.
Wie bereits erwähnt, zeigt 3 eine Draufsicht des inneren Sondenmeßbereichs 98 sowie denjenigen Abschnitt des äußeren Sondenmeßbereichs 100, der in dem mit gestrichelten Linien gekennzeichneten Bereich 60 aus 2 enthalten ist. Die Abschnitte des äußeren Sondenmeßbereichs, die nicht in 3 gezeigt sind, verlaufen zu den äußeren Rändern des Basiselements 62 (4). Somit ist, wie in 1 gezeigt, der äußere Sondenmeßbereich erheblich größer als der innere Sondenmeßbereich und deckt in der Tat die gesamte obere Seite des Aufbaus 48 ab. Wie in den 3 und 4 zusammen betrachtet zu sehen ist, sind der innere und der äußere Sondenmeßbereich derart im Verhältnis zueinander angeordnet, daß jedes benachbarte Paar von Bauelement-Sondenmeßenden der Sondenanordnung 30, beispielsweise die Enden 50a und 54a, gleichzeitig auf den inneren und den äußeren Sondenmeßbereich gelegt werden kann, so daß sich ein Ende auf jedem Bereich befindet. Während dieses Aufsetzvorgangs dient die kompatible ebene Geometrie sowohl der Enden als auch der Bereiche nicht nur einer Verringerung der Abnutzung, sondern gewährleistet auch, daß jedwede Signalübertragungen zwischen der Sondenanordnung 30 und dem Zwischenverbindungsaufbau 48 einheitlich über die äußersten Enden der Sondenanordnung erfolgen, und nicht über Signalübertragungsstellen auf der Sondenanordnung, die sich beliebig weiter oben entlang den Sondenspitzen befinden.
Wenn, wie in 4 gezeigt, das signalführende Ende 50a und sein entsprechendes Erdungsrückleitende 54a auf den inneren und den äußeren Sondenmeßbereich 98 bzw. 100 gelegt werden, erstellt der Übertragungsaufbau 106 eine Übertragungsleitung zwischen diesen Enden und der Referenz-Verbindungsstelle 110. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform nimmt diese Übertragungsleitung die Form eines koaxial-artigen Kanals mit inneren und äußeren Leitungsgrenzen an, wie bereits zuvor erwähnt, wobei sich der Durchmesser der inneren und äußeren Grenzen schrittweise entlang der Achse des Kanals ändert, um übergangsbedingte Diskontinuitäten zu verringern.
Allgemeiner gesagt, soll der Begriff "Übertragungsleitung" wie im vorliegenden Text und in den Ansprüchen verwendet jedweden signalführenden Aufbau bezeichnen, der beabstandete Grenzen aufweist, wobei die Grenzen in der Lage sind, ein Hochfrequenzfeld zu unterstützen, um die Ausbreitung eines hochfrequenten Signals entlang der Grenzen zu ermöglichen. Diese Grenzen können zum Beispiel Reflexionsoberflächen umfassen, zwischen denen, an jedem Abschnitt der Leitung, ein vorbestimmter Abstand eingehalten wird, um die Signalstabilität zu gewährleisten. Obwohl die bevorzugte Ausführungsform des Übertragungsaufbaus 72 Grenzen hat, die durch bestimmte Abschnitte der metallischen Oberflächen des Messing-Basiselements 62, des K-Verbindungselement-Wulsts 78 und des Kupferdrahts 94 gebildet werden, kann es für bestimmte Anwendungen vorzuziehen sein, den Übertragungsaufbau ohne irgendwelche metallische Werkstoffe herzustellen. Liegt die Signalfrequenz des Sondennetzwerks innerhalb des optischen Abschnitts des Frequenzspektrums, kann es zum Beispiel vorzuziehen sein, den Übertragungsaufbau unter Verwendung von ausschließlich dielektrischen Materialien herzustellen, in denen die Grenzen durch unterschiedlich dotierte Bereiche auf ähnliche Art und Weise wie bei einer Lichtleiterfaser gebildet werden. Ähnlich soll der Begriff "leitfähig" in seiner Verwendung im vorliegenden Text und in den Ansprüchen allgemein die Fähigkeit eines bestimmten Elements zur Leitung eines Signals bezeichnen, ohne Einschränkung dahingehend, ob es sich bei diesem Element zum Beispiel um ein Metall handelt oder nicht.
In der in 4 dargestellten beispielhaften Ausführungsform ist die Konfiguration des Übertragungsaufbaus 106 derart, daß für jede unterschiedliche Position, die die Enden 50a und 54a einnehmen können, wenn sie auf die entsprechenden Bereiche 98 und 100 gelegt sind, die Übertragungsleitung, die der Aufbau zwischen diesen Enden und der Referenz-Verbindungsstelle 110 erstellt, eine im wesentlichen konstante Hochfrequenz-Übertragungscharakteristik hat. Insbesondere ist der Übertragungsaufbau derart konfiguriert, daß ein Signal, welches entlang des Aufbaus verläuft, sich in einer Richtung senkrecht zur Ebene der Sondenmeßbereiche, und nicht in einer Richtung parallel zu dieser Ebene, ausbreitet. Als Ergebnis bestimmt sich die Größe des inneren Sondenmeßbereichs 98 nicht durch die Länge des Übertragungsaufbaus, und daher kann sie, wie gezeigt, auf eine Größe verringert werden, die ungefähr derjenigen eines jeden Bauelement-Sondenmeßendes entspricht. Es wird wieder auf 4 Bezug genommen. Wenn der innere Sondenmeßbereich 98 in der angezeigten Richtung gerade angehoben wird, damit er mit dem Bauelement-Sondenmeßende 50a in Kontakt kommt, unabhängig davon, ob sich dieses Ende zu Anfang in einer Mittelstellung bezüglich dieses Bereichs befand, wie in der Zeichnung mit durchgezogenen Linien gezeigt, oder sich stattdessen in einer fehlausgerichteten Stellung 112 zu einem äußersten Rand des Bereichs hin befand, wie in der Zeichnung mit gestrichelten Linien gezeigt, verläuft, wenn sich das Ende tatsächlich auf dem Bereich befindet, ein Signal, das zwischen dem Ende und der Referenz-Verbindungsstelle verläuft, bei jeder der beiden Stellungen über im wesentlichen denselben Weg. Das bedeutet, daß das Signal im wesentlichen dasselbe Maß an Verzögerung, Verlust und Streuung für jede Position gemäß den Charakteristiken der vom Aufbau 106 bereitgestellten Übertragungsleitung erfährt.
Genauso, wie die jeweiligen signalführenden Enden verschiedene Positionen auf dem inneren Sondenmeßbereich 98 einnehmen können, können auch die jeweiligen Erdungsrückleitenden verschiedene Positionen auf dem äußeren Sondenmeßbereich 100 einnehmen. Dies ist am besten aus den 8a-8d zu sehen, in denen mit Richtungspfeilen gezeigt ist, wie der beispielhafte Zwischenverbindungsaufbau 48 während eines typischen Netzwerk-Auswertungsvorgangs in zueinander senkrechten Richtungen verschoben wird, um verschiedene Enden der Sondenanordnung der Reihe nach auf dem inneren Sondenmeßbereich 98 zu positionieren, einschließlich der Eckenenden 50c-50f. In den 8a-8d sind die Bauelement-Sondenmeßenden des Netzwerks gestrichelt eingezeichnet, und die Anzahl von Enden pro Seite ist zur Vereinfachung der Darstellung gegenüber ihrer tatsächlichen Anzahl erheblich verringert. Wie in 8a gezeigt, versteht sich, daß, wenn das signalführende Ende 50c auf dem inneren Sondenmeßbereich 98 positioniert wird, das entsprechende Erdungsrückleitende 54c auf dem äußeren Sondenmeßbereich 100 in eine Position gebracht wird, die "östlich" von dem inneren Sondenmeßbereich liegt. Wenn andererseits, wie in 8b gezeigt, das signalführende Ende 50d aufgrund einer Verschiebung durch den beispielhaften Aufbau 48 in der in 8a angezeigten Richtung auf dem inneren Sondenmeßbereich positioniert wird, wird das entsprechende Erdungsrückleitende 54d auf dem äußeren Sondenmeßbereich in einer Position angeordnet, die sich dann "nördlich" von dem inneren Sondenmeßbereich befindet. Ähnlich ist es, wie durch die Position des Endes 54e in 8c und durch die Position des Endes 54f in 8d gezeigt, gemäß der dargestellten Verschiebungssequenz möglich, daß die jeweiligen Erdungsrückleitenden Positionen auf dem äußeren Sondenmeßbereich einnehmen, die "westlich" oder "südlich" vom inneren Sondenmeßbereich liegen.
Unabhängig davon, ob das Erdungsrückleitende eine Position einnimmt, die nördlich, südlich, östlich oder westlich vom inneren Sondenmeßbereich 98 liegt, ist jedoch der entsprechende von dem Übertragungsaufbau 106 bereitgestellte Übertragungsweg für jede Position im wesentlichen derselbe. Werden die 3 und 4 zusammen betrachtet, ergibt sich, daß, solange das in Rede stehende signalführende Ende an seiner Position auf dem inneren Sondenmeßbereich 98 bleibt, die Geometrie, und somit die Schaltungscharakteristik des äußeren Sondenmeßbereichs 100 im wesentlichen identisch zu dem entsprechenden Erdungsrückleitende für jede Winkelposition erscheint, die dieses Ende dann einnehmen kann. Ähnlich erscheint unter derselben Bedingung, bedingt durch die Winkelsymmetrie jedes dieser Elemente, die Geometrie der oberen Befestigungs-Vertiefung 76, der mittleren Vertiefung 74 und der inneren Oberfläche 108 des Randes 90 bezüglich jeder Winkelposition dieses Endes als identisch für das Erdungsrückleitende. Daher stellt der beispielhafte Übertragungsaufbau 72 eine Übertragungsleitung in alle Richtungen bereit, die im Verhältnis zu jedem beliebigen Paar entsprechender Enden eine im we sentlichen einheitliche Übertragungscharakteristik für jeden Winkel liefert, den diese Enden einnehmen können, während sie auf ihren entsprechenden Bereichen bleiben.
Wie in 4 zu sehen ist, ergibt der darin gezeigte beispielhafte Übertragungsaufbau 106 nicht nur eine stabile Übertragungsleitung zwischen den Enden des Sondenmeßnetzwerks und der Referenz-Verbindungsstelle 110 für verschiedene Positionen der Enden auf den entsprechenden Bereichen 98 und 100, sondern ist auch derart konfiguriert, daß hochfrequente Signale, die in der Umgebung vorhanden sind, aber nicht das Objekt der Auswertung sind, im allgemeinen am Eintritt in diese Übertragungsleitung gehindert werden. Das eingehende Signal zum Beispiel, das in 4 das Ziel der Auswertung ist, d.h. das Signal, welches in dem durch die Enden 50a und 54a unterstützten Feld enthalten ist, wird keine Schwierigkeit haben, durch das Energie-"Fenster" zu verlaufen, das vom dielektrischen Bereich 102 zwischen dem inneren Sondenmeßbereich 98 und dem äußeren Sondenmeßbereich 100 bereitgestellt wird. Andererseits wird das eingehende Signal, das in dem durch die Enden 50b und 54a unterstützten Feld enthalten ist, wobei dieses Signal nicht interessiert, in dem Moment reflektiert werden, in dem es die Ebene des äußeren Sondenmeßbereichs 100 in einer von der Übertragungsleitung weggerichteten Richtung erreicht. In der Tat bilden die äußeren Oberflächen des Basiselementes 62 eine elektromagnetische Abschirmung bezüglich der Übertragungsleitung, die im wesentlichen verhindert, daß Strahlung von einer beliebigen Quelle in der Nähe der oberen Fläche 70 des Substrats, d.h. mit Ausnahme des gerade ausgewerteten Bauelement-Sondenmeßendes, in die Leitung gelangt.
Es wird wieder auf die 4 Bezug genommen. Es wurde nunmehr beschrieben, wie der Basisaufbau 56 die Gleichförmigkeit der Signalübertragung zwischen den Bauelement-Sondenmeßenden des Netzwerks und der Referenz-Verbindungsstelle 110 erleichtert. Insbesondere wurde erläutert, wie die Signale, die zwischen den Enden und der Referenz-Verbindungsstelle hin- und herver laufen, von der Art der Veränderung der Sondenmeßstellung, wie sie wahrscheinlich bei Verschiebung des inneren Sondenmeßbereichs 98 von Ende zu Ende auftreten wird, im wesentlichen unbeeinträchtigt bleiben. Es wurde des weiteren aufgezeigt, wie der Basisaufbau 56 hochfrequente Signale mit Ausnahme derjenigen aus dem auszuwertenden Kanal zurückweist, so daß diese Signale nicht in den Auswertungspfad gelangen und das interessierende Signal nicht verzerren können. Dementsprechend tragen zumindest zwei verschiedene Aspekte des Basisaufbaus 56 zur Gleichförmigkeit der Signalübertragung bei, nämlich seine erhebliche Unempfindlichkeit gegenüber Veränderungen der normalen Sondenmeßposition und seine erhebliche Unempfindlichkeit gegenüber Störsignalen.
Selbstverständlich sind jedoch auch alternative Formen des Zwischenverbindungsaufbaus 48 möglich. In den 5 und 6, die im Betrachtungswinkel den 2 bzw. 4 entsprechen, ist zum Beispiel eine erste alternative Ausführungsform 114 des Zwischenverbindungsaufbaus dargestellt. In dieser Ausführungsform bildet das Basiselement 116 ein Substrat mit einer Stärke von lediglich ca. 5 bis 25 mil (= 0,005 bis 0,025 Zoll) und einer nominalen Stärke von ca. 10 mil (= 0,010 Zoll). Dieses Substrat ist vorzugsweise aus Glas oder einem anderen harten dielektrischen Werkstoff, um das Fließen von Leckströmen innerhalb des Substrats bei höheren Frequenzen zu verringern. Wie in 6 gezeigt, bei der es sich um eine vergrößerte Darstellung des durch gestrichelte Linien in 5 markierten Bereichs 118 handelt, werden ein erster oder innerer ebener Sondenmeßbereich 120 und ein zweiter oder äußerer ebener Sondenmeßbereich 122 durch einen Metallisierungsvorgang auf der oberen Fläche 124 des Basiselements gebildet, so daß diese Bereiche gegenseitig koplanar zueinander verlaufen. Wie es bei dem beispielhaften Zwischenverbindungsaufbau 48 der Fall war, definieren der erste und der zweite Sondenmeßbereich 120 und 122 das obere Ende eines Übertragungsaufbaus 125, der es hochfrequenten Signalen ermöglicht, durch das Basiselement senkrecht zur Hauptebene dieses Basiselements zu verlaufen. In der ersten alternativen Ausführungsform 114 werden die inneren und äußeren Grenzen des Übertragungsaufbaus von einer ersten oder inneren leitenden Durchkontaktierung 126 bzw. einer zweiten oder äußeren leitenden Durchkontaktierung 128 gebildet, wobei die äußere leitende Durchkontaktierung im allgemeinen ringförmig ist. Jede Durchkontaktierung 126 oder 128 ist im Substrat eingebettet und verläuft direkt unterhalb des entsprechenden Sondenmeßbereichs 120 oder 122.
Die erste alternative Ausführungsform 114 des Zwischenverbindungsaufbaus weist wie der beispielhafte Zwischenverbindungsaufbau 48 eine Referenz-Verbindungsstelle 130 auf. In der ersten alternativen Ausführungsform ist diese Referenz-Verbindungsstelle durch denjenigen Abschnitt des Hochfrequenz-Übertragungsaufbaus 125 definiert, der mit der unteren Oberfläche des Substrats 116 zusammenhängt.
Der bewegliche Trägeraufbau 131 des ersten alternativen Zwischenverbindungsaufbaus 114 weist einen horizontalen Abschnitt 132 auf. Eine konzentrisch ausgerichtete Reihe von Vertiefungen 134, 136 und 138 ist in diesem horizontalen Abschnitt ausgebildet, und ein Hochfrequenz-Verbindungselement 140 vom "Zündkerzen"-Typ ist in der untersten Vertiefung 134 eingeschraubt. Ein herausragender Abschnitt eines inneren Dielektrikums 142 dieses Verbindungselements wird in der mittleren Vertiefung 136 aufgenommen, und ein freiliegender mittlerer Leiter 144 des Verbindungselements verläuft durch die obere Vertiefung 138, um eine elektrische Verbindung zu der inneren Durchkontaktierung 126 herzustellen. Die äußere leitende Hülse 146 des Verbindungselementes 140 stellt andererseits über den leitenden Körper des beweglichen Trägeraufbaus 131 eine elektrische Verbindung zu der äußeren Durchkontaktierung 128 her. Lötzinn, leitendes Epoxidharz oder ein anderes elektrisch leitendes Verbindungsmaterial wird verwendet, um den mittleren Leiter 144 dauerhaft mit der inneren Durchkontaktierung und den leitenden Körper des beweglichen Trägeraufbaus 131 mit der äußeren Durchkontaktierung zu verbinden. Diese Verbindungen gewährleisten Kontinuität im Erdungsrückleitweg für jedes Erdungsrückleitende, das sich auf dem äußeren Sondenmeßbereich 122 befindet, und sie ergeben auch einen gut isolierten gesteuerten Impedanzweg für alle zwischen der Referenz-Verbindungsstelle 130 und dem Referenzkanal 49 hin- und herübertragenen Signale. Wie es auch bei dem beispielhaften Zwischenverbindungsaufbau 48 der Fall ist, kann das Hochfrequenz-Verbindungselement 140 des ersten alternativen Zwischenverbindungsaufbaus 114 abgenommen werden, und der Verbindungskopf einer Referenz-Einheit kann direkt an die Referenz-Verbindungsstelle 130 angeschlossen werden.
Wie in 6 gezeigt, sind die äußeren Grenzen des inneren Sondenmeßbereichs 120 und des äußeren Sondenmeßbereichs 122 durch eine innere Senke 148 bzw. eine äußere Senke 150 definiert, die auf der oberen Fläche 124 des Substrats 116 ausgebildet sind. Ein hochauflösendes Maskierungsverfahren und ein geeignetes Ätzmittel, beispielsweise Flußsäure, werden zur Bildung dieser Senken verwendet. Wie in 6 dargestellt, sind die Senken durch einen schmalen ringförmigen Grat 152 aus Substratmaterial voneinander getrennt. Innerhalb des Subtrats 116 werden innere und äußere Kanäle 154 und 156 mit abfallenden Wänden unter Verwendung eines Lasers erzeugt. Diese Kanäle definieren die Grenzen der inneren und der äußeren Durchkontaktierung 126 bzw. 128. Bei der Bildung des Kanals 154 mit abfallender Wand für die innere Durchkontaktierung ermöglicht die transparente Eigenschaft des Glassubstrats eine genaue Fokussierung des Laserstrahls direkt gegenüber der Senke 148 und auf deren Zentrum ausgerichtet, die vorher für den inneren Sondenmeßbereich geätzt worden war. Die innere und die äußere Senke 148 bzw. 150 und die entsprechenden Kanäle 154 bzw. 156 mit abfallenden Wänden werden dann mit Nickel oder einem anderen Metall geeigneter Härte (beispielsweise Wolfram, Iridium oder Rhodium) derart gefüllt, daß das Metall in den Senken mit dem Metall in den Kanälen verschmelzen kann. Die Form eines jeden Kanals mit abfallenden Wänden unterstützt diesen Verschmelzungsvorgang, indem es für das Metall leichter wird, in jeden Kanal zu fließen und diesen vollständig auszufüllen. Ein alternativer Ansatz besteht darin, den Schritt der Bildung der Senken 148 und 150 wegzulassen, und einfach äußerst dünne Schichten aus leitendem Material auf das Substrat 116 aufzubringen, um die Sondenmeßbereiche 120 und 122 zu bilden. Bei diesem alternativen Ansatz besteht jedoch das große Risiko, daß die Enden der Spitzen 34 die dünnen Sondenmeßbereiche durchstechen, wenn eine übermäßige Kontaktkraft zwischen diesen Enden und den Bereichen aufgebracht wird.
Nach ihrer Erzeugung werden die oberen Oberflächen des inneren und des äußeren Sondenmeßbereichs 120 bzw. 122 dann geläppt, bis die resultierende Gesamtoberfläche vollkommen eben und glatt ist. Wie bei dem beispielhaften Zwischenverbindungsaufbau 48 wird durch diesen Schritt sichergestellt, daß keine hervorstehenden Ränder auf der oberen Fläche des Aufbaus 114 vorhanden sind, die sich mit den empfindlichen nadelartigen Spitzen während der Neupositionierung des Aufbaus verhaken und diese beschädigen könnten. In der Ausführungsform des in 6 dargestellten ersten alternativen Zwischenverbindungsaufbaus beträgt die maximale Größe 157 von Rand zu Rand des inneren Sondenmeßbereichs 120 nominell 4 mil (= 0,004 Zoll), während der radial verlaufende Spalt 158 zwischen dem inneren und dem äußeren Sondenmeßbereich 120 bzw. 122 nominell 1/2 mil (= 0,0005 Zoll) breit ist.
Aus der voranstehenden Beschreibung des ersten alternativen Zwischenverbindungsaufbaus 114 ergibt sich, daß die Basiskomponenten dieses Aufbaus mit denjenigen des beispielhaften Zwischenverbindungsaufbaus 48 korrespondieren, da beide Aufbauten ein Basiselement 62 oder 116, einen ersten und einen zweiten ebenen Sondenmeßbereich 98 und 100 bzw. 120 und 122 auf dem Basiselement, einen Übertragungsaufbau 106 bzw. 125, der senkrecht zur Hauptebene des Basiselements verläuft, und eine Referenz-Verbindungsstelle 110 bzw. 130, die als Anschlußstelle für die Referenz-Einheit dient, aufweisen. Es versteht sich des weiteren, daß die voranstehend erwähnten funktionellen Vorteile im Zusammenhang mit dem beispielhaften Zwischenverbindungsaufbau 48 ebenfalls bei dem ersten alternativen Zwischenverbindungsaufbau 114 auftreten, d.h. der Aufbau 114 ist in der Lage, Signale trotz Positionsänderungen der Bauelement-Sondenmeßenden 34 auf den Sondenmeßbereichen einheitlich zu übertragen, und ist ferner in der Lage, Störsignale, die außerhalb des gerade ausgewerteten Signals entstanden sind, zurückzuweisen.
Wie in den 4 und 6 gezeigt, enthalten sowohl der beispielhafte Zwischenverbindungsaufbau 48 und der erste alternative Zwischenverbindungsaufbau 114 zwei Sondenmeßbereiche auf ihren jeweiligen oberen Flächen, die sich aus dem inneren Sondenmeßbereich 98 bzw. 120 und dem äußeren Sondenmeßbereich 100 bzw. 122 zusammensetzen. Diese Konfiguration ist für die dicht gedrängt angeordneten nadelartigen Spitzen 34 (1) geeignet, die häufig zum Testen von mikroelektrischen Bauelementen verwendet werden, insbesondere, da das Signalfeld eines jeden beliebigen Kanals in dieser Art von Netzwerk zwischen einer entsprechenden Signalspitze und einer benachbarten Erdungsrückleitspitze gehalten wird. Für einige Anwendungen kann es jedoch vorzuziehen sein, nur einen Sondenmeßbereich auf der oberen Fläche des Aufbaus vorzusehen (beispielsweise, wenn das Signalfeld von einem einzigen Lichtwellenleiter geführt wird). Ferner kann es zur Auswertung einiger Arten von Sondennetzwerkzuständen, beispielsweise dem Übersprechen zwischen zwei Signalkanälen des Netzwerks, wünschenswert sein, drei Sondenmeßbereiche auf der oberen Fläche des Substrats auszubilden.
In 7 ist eine zweite alternative Ausführungsform 160 des Aufbaus dargestellt, die drei Sondenmeßbereiche zur Verwendung bei der Auswertung von Netzwerkzuständen wie Übersprechen aufweist. Diese Ausführungsform enthält einen Basisaufbau, der ein Substrat 162 umfaßt, auf dessen oberer Fläche ein erster innerer Sondenmeßbereich 164, ein zweiter innerer Sondenmeßbereich 166 und ein dritter oder äußerer Sondenmeßbereich 168 vorgesehen sind. Würde man das Substrat 162 im Schnitt entlang der Bezugslinie 170 betrachten, würde die sich ergebende Figur in hohem Maße der 6 entsprechen, mit der Ausnahme, daß dabei ein Paar innerer Durchkontaktierungen in ausgewogener Anordnung innerhalb der äußeren Durchkontaktierung 128 anstelle von nur einer inneren Durchkontaktierung 126 vorhanden wäre.
In 7 sind die Bauelement-Sondenmeßenden durch gestrichelte Linien dargestellt. Hinsichtlich einer der dargestellten Sondenmeßpositionen ist die gesamte Sondenmeßanordnung dargestellt, um aufzuzeigen, wie die quadratartige Sondenmeßanordnung während der Auswertung des Sondenmeßnetzwerks vorzugsweise bezüglich der drei Sondenmeßbereiche ausgerichtet ist. Für die Zwecke einer vereinfachten Darstellung wurde die Anzahl der Enden pro Seite der Anordnung dabei gegenüber ihrer tatsächlichen Anzahl verringert.
Der Einfachheit halber wird davon ausgegangen, daß zwei signalführende Enden 50a und 50b mit den zwei Kanälen des Netzwerks korrespondieren, die von Interesse sind, und daß das entsprechende Erdungsrückleitende 54a ist. Es versteht sich, daß, wenn sich diese Enden in der dargestellten mittleren Sondenmeßposition befinden, d.h. wenn diese Enden mit der Bezugslinie 170 ausgerichtet sind, die Enden fehlpositioniert sind, da das Ende 50a, das einem signalführenden Kanal entspricht, richtigerweise auf einen der inneren oder Signal-Sondenmeßbereiche 164 oder 166 gehört, während das Ende 54a, das einer Erdungsrückleitung entspricht, richtigerweise auf den äußeren oder Erdungs-Sondenmeßbereich 168 gehört. Es ist jedoch möglich, das Substrat 162 zu verschieben, um gleichzeitig diese drei Enden auf entsprechende Bereiche zu positionieren. Mit anderen Worten kann das Substrat derart verschoben werden, daß das erste signalführende Ende 50a eine Position auf dem ersten inneren Sondenmeßbereich 164 einnimmt, das zweite signalführende Ende 50b gleichzeitig eine Position auf dem zweiten inneren Sondenmeßbereich 166 einnimmt, und das Erdungsrückleitende 54a gleichzeitig eine Position auf dem dritten oder äu ßeren Sondenmeßbereich 168 einnimmt. Zum Beispiel kann das Substrat in der angezeigten -X und der -Y-Richtung verschoben werden, um diese Enden auf die dargestellte Sondenmeßposition neu anzuordnen, die mit der Bezugslinie 172 ausgerichtet ist. Alternativ kann das Substrat in der angezeigten +X und –Y-Richtung verschoben werden, um diese Enden auf die dargestellte Sondenmeßposition neu anzuordnen, die mit der Bezugslinie 174 ausgerichtet ist.
In dem gerade angeführten Beispiel muß selbstverständlich die eine oder die andere der zwei beschriebenen Sondenmeßpositionen, die mit der Bezugslinie 172 bzw. 174 ausgerichtet ist, ausgewählt werden, damit alle drei Enden 50a, 50b und 54a gleichzeitig auf die voranstehend bezeichneten entsprechenden Bereiche gesetzt werden können. Aufgrund der Symmetrie dieser zwei Sondenmeßpositionen bezüglich der erwähnten mittleren Sondenmeßposition, und auch aufgrund der ausgewogenen Anordnung der inneren Durchkontaktierungen bezüglich der äußeren Durchkontaktierung in dem darunterliegenden Übertragungsaufbau, wird eine Übertragungsleitung mit einer im wesentlichen konstanten Hochfrequenz-Übertragungscharakteristik für jede Sondenmeßposition, in der sich die drei Enden gleichzeitig auf ihren entsprechenden Bereichen befinden, an den Enden 50a, 50b und 54a bereitgestellt. In 7 ist auch dargestellt, wie die von der zweiten alternativen Ausführungsform 160 bereitgestellte Sondenmeßbereichskonfiguration der Auswertung von Übersprechen zwischen zwei Netzwerkkanälen dient, selbst, wenn die entsprechenden Enden des Netzwerks weit auseinanderliegen, wie es bei den Enden 50g und 50h der Fall ist.
Wie voranstehend erläutert, stellt der Koaxialadapter 68 oder 140 eines jeden Zwischenverbindungsaufbaus ein Mittel dar, durch das sich verschiedene Arten von Referenz-Einheiten bequem an die entsprechende Referenz-Verbindungsstelle 110 bzw. 130 anschließen lassen. Es sind jedoch auch verschiedene andere Arten von Anschlüssen an jede Referenz-Verbindungsstelle möglich. Zum Beispiel ist es möglich, jede Referenz-Verbin dungsstelle zum direkten Anschluß an Schalter, Rauschquellen, Dioden, Leistungssensorelemente, Koppler, In-Line-Übertragungsbauelemente und verschiedene andere Komponenten auszulegen. Ferner könnte ein Paar von Koaxialadaptern anstelle nur eines Adapters an die Verbindungsstelle angeschlossen werden. Diese letztgenannte Anschlußart ist die bevorzugt verwendete Art, zum Beispiel, wenn der Zwischenverbindungsaufbau ein Paar innerer Sondenmeßbereiche 164 und 166 aufweist, wie in 7 gezeigt. Wie voranstehend erwähnt, ist die in 7 dargestellte zweite alternative Ausführungsform 160 derart konfiguriert, daß sie zwei innere Durchkontaktierungen aufweist, wodurch ausreichend Befestigungsorte für den Anschluß von zwei Adaptern vorhanden sind. Ein derartiger Anschluß ermöglicht die Durchführung differentieller Messungen zwischen zwei verschiedenen Signalkanälen des Sondenmeßnetzwerks.
Eine weitere Variation besteht in der Eliminierung des beweglichen Trägeraufbaus 58 bzw. 131, so daß das Basiselement 62 bzw. 116 auf dieselbe Art und Weise wie ein Wafer einfach auf die Vakuumansaufvorrichtung einer beliebigen Sondenmeßstation gelegt wird. Bei dieser Ausführungsform wäre jeder Koaxialadapter, der auf dem Basiselement vorgesehen ist, auf der oberen Seite dieses Basiselements enthalten (d.h. in einer Position, die die Positionierung der Bauelement-Sondenmeßenden nicht beeinträchtigen würde). Zur Übertragung des Signals zwischen der Referenz-Verbindungsstelle in der Nähe der unteren Seite des Basiselements und dem Adapter auf der oberen Seite kann eine Übertragungsleitung mit zwei Abschnitten verwendet werden, wobei ein Abschnitt zwischen der Referenz-Verbindungsstelle und einem dem Adapter gegenüberliegenden Punkt verläuft, und der zweite Abschnitt, der an diesem Punkt beginnt, durch das Substrat hindurch zum Adapter verläuft. Eine weitere Variation besteht darin, ein erstes Schaltungselement auf der Grundlage der Charakteristiken eines zweiten Schaltungselements, das direkt zwischen dem inneren und dem äußeren Sondenmeßbereich 98 und 100 geschaltet ist, an die Referenz-Verbindungsstelle anzuschließen, so daß ein in den Übertragungsauf bau 106 eintretendes Signal in Abhängigkeit davon, ob es vom oberen oder vom unteren Ende in diesen Aufbau eintritt, tatsächlich eine unterschiedliche Schaltung antrifft. Die Arten von Elementen, die zur Verbindung direkt zwischen dem inneren und dem äußeren Sondenmeßbereich geeignet sind, sind unter anderem Chipwiderstände, Kondensatoren und Spulen.
Eine noch weitere Variation besteht darin, ein verbundenes Paar von Zwischenverbindungsaufbauten 48 zu verwenden und dieses Aufbau-Paar derart anzuordnen, daß der Abstand zwischen dem entsprechenden Paar von inneren Sondenmeßbereichen 98 einstellbar ist, um eine Sondenmessung des inneren Sondenmeßbereichs eines der Aufbauten durch ein ausgewähltes "Erregungs"-Sondenende (z.B. 50b) unter gleichzeitiger Ermöglichung einer Sondenmessung des inneren Sondenmeßbereichs des anderen Aufbaus durch ein festgelegtes "Antwort"-Sondenende (z.B. 52b) unabhängig vom Abstand zwischen diesen Enden zu ermöglichen. Bei dieser Variation ist der äußere Sondenmeßbereich 100, der jeden inneren Sondenmeßbereich umgibt, in seiner Größe verringert (z.B. auf einen nominellen Radius von ca. 20 mil = 0,02 Zoll), so daß die jeweiligen inneren Sondenmeßbereiche der entsprechenden Aufbauten in die Nähe voneinander bewegt werden können, wenn Messungen über in der Nähe befindliche Sondenenden durchgeführt werden sollen.
Um sicherzustellen, daß die elektrischen Charakteristiken des Übertragungskanals zwischen den beiden Aufbauten für jeden ausgewählten Abstand konstant sind, sind die Hochfrequenzadapter 68 der zwei Aufbauten normalerweise über eine kurze Länge einer biegsamen Koaxialleitung miteinander verbunden, obwohl auch andere Arten von Schaltungsselementen ebenso verwendet werden können. Die relativen Positionen der zwei Aufbauten können eingestellt werden, indem ein erster Mechanismus zur Einstellung der linearen Trennung zwischen den zwei Aufbauten, ein zweiter Mechanismus zum gemeinsamen Drehen beider Aufbauten sowie ein dritter Mechanismus zur Durchführung von Bewegungen des Wafer-Objekttischs, der beide Aufbauten trägt, in X-Y-Z-Richtung bereitgestellt werden.
Wie in den 1 und 2, gemeinsam betrachtet, zu sehen ist, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der voranstehend beschriebene beispielhafte Zwischenverbindungsaufbau 48 mit der Sondenstation kombiniert, die das Meßnetzwerk 21 enthält, um ein integriertes selbst-auswertendes Sondenmeßsystem 176 zu bilden. Der beispielhafte Zwischenverbindungsaufbau kann entweder direkt auf der den Wafer tragenden Vakuumansaugvorrichtung 178 angebracht werden, wie dargestellt, oder separat am Rand an einer Seite der Vakuumansaugvorrichtung angebracht werden.
Aus einem Vergleich des integrierten Sondenmeßsystems 176 mit der im Handel erhältlichen, in 9 dargestellten Wafer-Sondenmeßstation 20 ergibt sich, daß die primäre Veränderung, die an der bereits existierenden Auslegung vorgenommen wurde, um den Zwischenverbindungsaufbau 48 an der Vakuumansaugvorrichtung 178 zu befestigen, darin besteht, einen rechteckigen Eckabschnitt der Vakuumansaugvorrichtung wegzuschneiden, damit der bewegliche Trägeraufbau 58 des Zwischenverbindungsaufbaus problemlos in den auf diese Weise an der Vakuumansaugvorrichtung gebildeten eckigen Rand 180 eingesetzt werden kann. Gemäß diesem Anbringungsverfahren ist der innere Sondenmeßbereich 98 (4) des Zwischenverbindungsaufbaus in geringem Abstand zum Wafer 22 angeordnet, und daher sind Bewegungen in X-Y-Z-Richtung nur in einem begrenzten Bereich zwischen der Vakuumansaugvorrichtung 178 und den Sondenspitzen 34 erforderlich, um diese Spitzen schnell zwischen verschiedenen Bauelement-Sondenmeßpositionen auf dem Wafer 22 und verschiedenen Kanal-Auswertungspositionen auf dem Zwischenverbindungsaufbau 48 hin- und herzuverschieben. Bei der dargestellten bestimmten Systemkonfiguration ermöglicht dieses Anbringungsverfahren auch eine Hin- und Herverschiebung der Sondenspitzen zwischen ihren verschiedenen Bauelement-Meßpositionen und ihren verschiedenen Kanalauswertungspositionen unter Verwendung desselben motorisierten X-Y-Z-Positioniertisches 182, der in diesem System zur Positionierung der Vakuumansaugvorrichtung vorgesehen ist. Ob jedoch der Zwischenverbindungsaufbau 48 je nach Bedarf in benachbartem Verhältnis zu der den Wafer tragenden Vakuumansaugvorrichtung 178 angeordnet ist, oder separat am Rand einer Seite der Vakuumansaugvorrichtung angeordnet ist oder zu der Vakuumansaugvorrichtung befördert wird, ist es bei der Auswertung des Sondenmeßnetzwerkes 21 vorteilhaft, den Zwischenverbindungsaufbau in der Wafer-Sondenmeßstation vorzusehen, anstelle ihn in einer separaten Auswertungsstation unterzubringen, um eine in situ Auswertung des Netzwerks zu ermöglichen.
Während der in situ Auswertung des Sondenmeßnetzwerks 21 werden die ursprünglichen Verbindungen, die beim Einstellen des Netzwerks eingerichtet werden, während der Auswertung des Netzwerks beibehalten. Dementsprechend geben die Ergebnisse dieser Auswertung die jeweiligen Beiträge des ursprünglichen Meßkabels 38 und des ursprünglichen Testinstruments 36 zu den verschiedenen, in den verschiedenen Kanälen des Netzwerks vorherrschenden Signalzuständen genau wieder. Andererseits wäre es für den Fall einer Auswertung des Netzwerks außerhalb oder Stück für Stück schwierig, die ursprünglichen Bedingungen im Netzwerk mit derselben Genauigkeit zu bestimmen.
Wäre der beispielhafte Zwischenverbindungsaufbau 48 zum Beispiel derart ausgelegt, daß er nur dann richtig arbeitet, wenn die über das Netzwerk eintretenden Signale zuerst über eine Zwischenverarbeitungseinheit geführt werden, dann müßten zur Verwendung dieses Aufbaus die Verbindungen des ursprünglichen Meßnetzwerks verändert werden, um die Einheit zwischen das Netzwerk und den Aufbau zu schalten. Bei dem in 1 dargestellten Netzwerk 21 könnte beispielsweise die Verbindung zwischen der Sondenkarte 30 und dem ursprünglichen Meßkabel 38 unterbrochen werden, und die Sondenkarte 30 zum Anschluß an die Verarbeitungseinheit zu einer separaten Auswertungsstation gebracht werden. Bei diesem Beispiel wäre, da die Auswertung des Sondenkartenabschnitts des Netzwerks getrennt von der Auswertung des Kabels und von Instrumentenabschnitten des Netzwerks erfolgen würde, der resultierende Vorgang inhärent lang samer und ungenauer als eine in situ Auswertung, bei der das gesamte Netzwerk zur selben Zeit ausgewertet wird.
Unter Bezugnahme auf die voranstehenden Ausführungen ist anzumerken, daß für die richtige Funktionsweise des beispielhaften Zwischenverbindungsaufbaus 48 keine Verarbeitungseinheit an irgendeiner Stelle zwischen seinen Sondenmeßbereichen 98 und 100 und dem Sondenmeßnetzwerk 21 erforderlich ist. Wenn die Quellenkanäle des Sondenmeßnetzwerks 21 zum Beispiel das Ziel der Auswertung sind, ist die einzige erforderliche Verbindung zum Zwischenverbindungsaufbau der Anschluß einer Referenz-Erfassungseinheit an die Referenz-Verbindungsstelle 110 des Aufbaus. Im typischen Fall enthält das Testinstrument 36 zumindest eine Erfassungseinheit, die gerade nicht für die Messung von Bauelementen verwendet wird, die dann über das Referenzkabel oder den Referenzkanal 49 an die Referenz-Verbindungsstelle angeschlossen werden kann. Wenn andererseits die Erfassungskanäle des Sondenmeßnetzwerks 21 das Ziel der Auswertung darstellen, dann ist die einzige erforderliche Verbindung zum Aufbau der Anschluß einer signalgebenden Einheit an dieselbe Referenz-Verbindungsstelle. Im typischen Fall enthält das Testinstrument ferner eine nicht verwendete signalgebende Einheit, die durch bloßes Schalten des Referenzkabels 49 auf den entsprechenden Port des Instruments, zum Beispiel über eine Schaltvorrichtung, an die Referenz-Verbindungsstelle angeschlossen werden kann.
Wie aus den voranstehenden Beispielen hervorgeht, kann dasselbe Geräte 36, das im System 176 zur Verarbeitung der für die Messung von Bauelementen erforderlichen Signale enthalten ist, auch in Verbindung mit dem beispielhaften Zwischenverbindungsaufbau 48 verwendet werden, um die zur Auswertung des Sondenmeßnetzwerks des Systems erforderlichen Signale zu verarbeiten, und ganz gleich, wie der Aufbau angeschlossen ist, muß das Netzwerk 21 nicht in separate Teile aufgeteilt werden, um den Aufbau zur Auswertung des Netzwerks zu verwenden. Wie diese zwei Beispiele weiter aufzeigen, kann der Zwischenverbin dungsaufbau 48 bidirektional betrieben werden und daher zur Auswertung eines jeden Kanals des ursprünglichen Sondenmeßnetzwerks 21 verwendet werden, unabhängig davon, ob der gerade auszuwertende Kanal ein Quellen- oder ein Erfassungskanal ist.
Es wurde nun beschrieben, wie die Konfiguration des Zwischenverbindungsaufbaus 48 mit der in situ Auswertung des Sondenmeßnetzwerks kompatibel ist und wie sich durch diesen Vorgang genauere Ergebnisse erhalten lassen, indem ermöglicht wird, daß die während der Netzwerkauswertung vorliegenden Kanalzustände genauer denjenigen entsprechen, die während der Messung von Bauelementen vorherrschen. Ein anderes Merkmal des Aufbaus mit derselben allgemeinen Wirkung ist die Fähigkeit des Zwischenverbindungsaufbaus zur Emulation bestimmter Charakteristiken eines Bauelements, während es von den Enden des Netzwerks einer Sondenmessung unterzogen wird.
Wie in 4 zu sehen ist, wurde bis zu diesem Punkt davon ausgegangen, daß das Ende 54a den Erdungsrückleitweg bezüglich des signalführenden Endes 50a bildet. Allgemeiner ausgedrückt kann jedoch der Erdungsrückleitweg, der mit dem Ende 50a korrespondiert, von einem Ende bereitgestellt werden, das sich nicht in unmittelbarer Nähe zum Ende 50a befindet, zum Beispiel Ende 54b. Wenn bei dieser allgemeineren Situation, während der Messung von Bauelementen, das Ende 50a auf einen Eingangs-Kontaktflecken eines Testobjekts positioniert würde, dann würde das Ende 54b auf einem Erdungs-Kontaktflecken desselben Testobjekts positioniert, so daß ein kontinuierlicher Erdungsweg als Ergebnis einer Verbindung zwischen Ende 54b und dem Erdungs-Kontaktflecken entstünde. Dieser kontinuierliche Erdungsweg würde sich wiederum auf die Charakteristiken der Schaltung auswirken, die über die Enden 50a und 54b gebildet wird. Dieselbe Kontinuität des Erdungswegs wird jedoch auch vom äußeren Sondenmeßbereich 100 bereitgestellt, da dieser Bereich mit der Erdungsabschirmung des Referenzkabels 49 über die äußere Hülse des mit Gewinde versehenen Verbindungselements 70, die äußere leitende Hülse des Koaxialadapters 68 und den leitenden Körper des Messing-Basiselements 62 verbunden ist. Tatsächlich erscheint bezüglich des Erdungsrückleitendes 54b der äußere Sondenmeßbereich 100 als identisch mit dem Erdungs-Kontaktflecken eines Testobjekts, und somit werden die während der Bauelement-Messung vorherrschenden Kanalzustände im wesentlichen während der Netzwerk-Auswertung dupliziert.
Wie in den 4 und 8a-8d dargestellt, wird bezüglich des beispielhaften Zwischenverbindungsaufbaus 48 jedes Ende, das keinen Kontakt zu dem inneren Sondenmeßbereich 98 hat, automatisch so positioniert, daß es zu dem äußeren Sondenmeßbereich 100 Kontakt hat. Selbst wenn, wie in den 8a-8d gezeigt, zum Beispiel das gerade auszuwertende Ende sich an einem der vier äußersten Ecken der Sondenanordnung befindet, wie es bei den Enden 50c, d, e und f der Fall ist, dieses Ende auf dem inneren Sondenmeßbereich 98 positioniert ist, dann werden alle anderen Enden, die die Erdungsrückleitenden 54c, d, e und f einschließen, automatisch gleichzeitig auf dem äußeren Sondenmeßbereich 100 positioniert. In dieser Hinsicht sind der innere und der äußere Sondenmeßbereich 120 und 122 der ersten alternativen Ausführungsform 114 derart ausgelegt, daß sie dasselbe Ergebnis erzeugen. Wenn bei der in 7 dargestellten zweiten alternativen Ausführungsform 160 zwei signalführende Enden, beispielsweise 50a und 50b, gleichzeitig derart positioniert werden, daß jedes sich auf einem entsprechenden der inneren Sondenmeßbereiche 164 bzw. 166 befindet, dann werden ebenfalls die anderen Enden, zum Beispiel das Erdungsrückleitende 54a, automatisch gleichzeitig auf dem äußeren Sondenmeßbereich 168 positioniert. Bei jeder Ausführungsform des voranstehend beschriebenen Zwischenverbindungsaufbaus stellt daher, ganz gleich, wo sich das Erdungsrückleitende für einen bestimmten Quellenkanal gerade befinden mag, der äußere Sondenmeßbereich 100, 122 oder 168 dieselben Charakteristiken diesem Ende bereit, wie sie vom Erdungs-Kontaktflecken eines Bauelements während der Messung des Bauelements diesem bereitgestellt würden. Andererseits ist zu beachten, daß, wenn ein Ende, das nicht ausgewertet wird, mit einem Quellenkanal kor respondiert, beispielsweise das Ende 50b in 4, der äußere Sondenmeßbereich das Signal wiedergibt, welches durch dieses Ende vom Übertragungsaufbau 106 oder 125 weggeführt wird, wodurch verhindert wird, daß das Signal in den Auswertungskanal eintritt und das interessierende Signal verzerrt.
Wie in den 1 und 2 dargestellt, in denen der bewegliche Trägeraufbau 58 des Zwischenverbindungsaufbaus passend in die Vakuumansaugvorrichtung 178 in der dargestellten Eckenposition eingepaßt ist, bleibt auf der Vakuumansaugvorrichtung ausreichend Fläche, um den kreisförmigen Wafer 22 zu tragen. Daher stehen die jeweiligen Sondenmeßbereiche des Zwischenverbindungsaufbaus 48 kontinuierlich zur Sondenmessung mittels der Sondenmeßspitzen 34 zur Verfügung, ohne daß hierfür der Wafer von der Vakuumansaugvorrichtung genommen werden muß. Dies erleichtert wiederum ein schnelles Hin- und Herverschieben der Sondenmeßspitzen 34 zwischen verschiedenen Bauelement-Testpositionen auf dem Wafer und verschiedenen Kanal-Auswertungspositionen auf dem Zwischenverbindungsaufbau.
Eine noch höhere Geschwindigkeit bei der Hin- und Herbewegung zur Positionierung der Spitzen läßt sich vorzugsweise unter Verwendung eines programmierbaren Mikroprozessors 184 zur Steuerung des motorisierten X-Y-Z-Positioniertisches 182 erzielen. Dieser Mikroprozessor ist derart programmiert, daß er in schneller Abfolge eine Reihe von Steuerbefehlen an den Positioniertisch ausgibt, so daß während der Netzwerkauswertung vorbestimmte Bauelement-Sondenmeßenden durch den Tisch ebenfalls in schneller Abfolge auf den inneren Sondenmeßbereich 98 positioniert werden.
Zur Auswertung beispielsweise der Quellenkanäle des Netzwerks ist die Referenz-Verbindungsstelle 110 an eine Referenz-Erfassungseinheit angeschlossen, und der Mikroprozessor 183 gibt auf ein vom Benutzer erzeugtes Signal hin einen Befehl zur Verschiebung an den Positioniertisch aus, um den inneren Sondenmeßbereich 98 in seine Ausgangsstellung zu bewegen (in der er sich z.B. mit dem Ende 50c in Kontakt befindet) wie in 8a gezeigt. Im Anschluß an einen vorprogrammierten Satz von Anweisungen gibt der Mikroprozessor dann dem Positioniertisch 182 den Befehl, eine Bewegung in festgelegten Schritten entlang der angezeigten +Y-Richtung auszuführen, so daß schlußendlich jedes Ende entlang dieser Richtung, das mit einem Quellenkanal korrespondiert, beispielsweise die Enden 50c und 50d, der Reihe nach auf dem inneren Sondenmeßbereich 98 positioniert wird. Wie in 8b gezeigt, gibt der Mikroprozessor ohne Unterbrechung als nächstes dem Positioniertisch den Befehl, eine Bewegung in festgelegten Schritten in der angegebenen –X-Richtung auszuführen, so daß jedes Ende entlang dieser Richtung, das mit einem Quellenkanal korrespondiert, einschließlich der Enden 50d und 50e, der Reihe nach mit dem inneren Sondenmeßbereich 98 in Kontakt kommt. Wie in den 8c und 8d dargestellt, wird derselbe Vorgang in –Y-Richtung und in +X-Richtung wiederholt, wodurch jedes Ende in der Sondenmeßanordnung, das mit einem Quellenkanal korrespondiert, der Reihe nach so positioniert wird, daß es mit dem inneren Sondenmeßbereich in Kontakt kommt.
Nachdem die Referenz-Verbindungsstelle 110 wieder an eine signalgebende Referenz-Einheit angeschlossen wurde, wird im allgemeinen dieselbe Sequenz durchlaufen, um die Erfassungskanäle des Meßnetzwerks auszuwerten. Ausgehend von der in 8a dargestellten Position beginnt zum Beispiel der Mikroprozessor 184 die Sequenz, indem er dem Positioniertisch 182 eine Bewegung um festgelegte Schritte in der angezeigten +Y-Richtung befiehlt, so daß jedes Ende entlang dieser Richtung, das mit einem Erfassungskanal korrespondiert, der Reihe nach auf dem inneren Sondenmeßbereich positioniert wird, einschließlich der Enden 52c und 52d. Dieses Mal werden die Enden 50c und 50d, die mit Quellenkanälen korrespondieren, übersprungen. Der Rest der Sequenz läuft bezüglich anderer Richtungen entsprechend ab.
Es ist ebenfalls möglich, die zwei gerade beschriebenen Ansätze zu kombinieren, d.h. der Mikroprozessor 184 kann derart programmiert werden, daß er dem Positioniertisch 182 den Be fehl gibt, durch Verschieben den inneren Sondenmeßbereich 98 der Reihe nach in Kontakt mit jedem Ende zu bringen, welches allgemein mit einem Signalkanal korrespondiert. In Abhängigkeit davon, ob das Ende spezifisch mit einem Quellenkanal oder einem Erfassungskanal korrespondiert, verbindet dann eine Schaltvorrichtung, die über eine Steuerleitung vom Mikroprozessor betrieben wird, die Referenz-Verbindungsstelle 110 automatisch entweder mit einer Erfassungseinheit oder einer Quelleneinheit auf dem Testinstrument 36.
Bei dem Zwischenverbindungsaufbau 48 besteht ein primärer Vorteil bei der Verwendung desselben Sondenmeßbereichs 98 zur Auswertung eines jeden Signalkanals darin, daß bei Erfassung irgendwelcher Unterschiede zwischen den Signalen in den verschiedenen Kanälen diese Unterschiede direkt auf die Signalkanälen selbst zurückgeführt werden können, ohne daß eine weitere Untersuchung dahingehend erforderlich wäre, in welchem Maß diese Unterschiede auf Unterschieden im Auswertungsweg beruhen könnten. Es ist auch anzumerken, daß, obwohl der beispielhafte Zwischenverbindungsaufbau 48 vorwiegend für die komparative Auswertung von Sondenmeßkanälen gedacht ist, der Aufbau auch für solche Fälle verwendet werden kann, in denen unter fortlaufender Bauelement-Messung eine schnelle Überprüfung der Qualität eines Signals an einem bestimmten Ende erforderlich ist.
Wie in 1 dargestellt, können die nadelartigen Sondenspitzen 34 leicht beschädigt werden, wenn sich diese empfindlichen Spitzen während ihrer schnellen Neupositionierung mittels des gerade beschriebenen automatischen Positionierungsmechanismus an einem Abschnitt des beispielhaften Aufbaus 48 verhaken. Wie bereits erwähnt, verlaufen der innere Sondenmeßbereich 98, der dielektrische Bereich 102 und der äußere Sondenmeßbereich 100 im wesentlichen eben zueinander, so daß keine Schulter entlang der oberen Fläche des Aufbaus herausragt, an der sich die Spitzen verhaken und Schaden nehmen könnten.
Wie in 2 gezeigt, ist der bewegliche Trägeraufbau 58 des Zwischenverbindungsaufbaus mit einem vertikalen Einstellknopf 186 versehen, der eine einstellbare Positionierung der Höhe des Basiselementes 62 bezüglich der den Wafer tragenden Vakuumansaugvorrichtung 178 ermöglicht, so daß die jeweiligen Sondenmeßbereiche 98 und 100 in einstellbar parallelem Verhältnis zu der imaginären Ebene, die von der oberen Oberfläche der Vakuumansaugvorrichtung definiert wird, angeordnet sind. Mit diesem Mechanismus ist es dann möglich, die Sondenmeßbereiche in eine Position zu verschieben, in der sie koplanar zu den Kontaktflecken auf jedem Bauelement 24 des Wafers verlaufen, unabhängig von der bestimmten Dicke des Wafers, wodurch ein sicheres Hin- und Herverschieben der Enden zwischen diesen Kontaktflecken und den Bereichen möglich ist. Wie in 2 zu sehen ist, definiert der bewegliche Trägeraufbau 58 eine gewindelose Durchgangsöffnung 188, in die der Schaft des Bolzens des Knopfs eingesetzt ist, um mit dem Block in Eingriff zu kommen, während die Endgewinde dieses Schafts in eine Öffnung 190 mit Innengewinde auf der Unterseite der Vakuumansaugvorrichtung 178 in Eingriff gehen. Dadurch läßt sich durch Drehen des Knopfes in die eine oder andere Richtung der Zwischenverbindungsaufbau 48 bezüglich der Vakuumansaugvorrichtung hochfahren oder absenken.
Es wird wieder auf die 1 Bezug genommen. Es wurde voranstehend ausgeführt, wie der beispielhafte Zwischenverbindungsaufbau 48 zur Auswertung der Signalzustände in einem Sondenmeßnetzwerk 21 der Art, wie sie für eine Sondenmessung ebener mikroelektronischer Bauelemente geeignet ist, verwendet werden kann. Genauer gesagt läßt sich der Zwischenverbindungsaufbau nicht nur zur Auswertung des Netzwerks, sondern auch zur Kalibrierung des Netzwerks gemäß einem bevorzugten Verfahren, welches nachstehend beschrieben ist, einsetzen. Die Aufgabe dieser Kalibrierung kann unter anderem darin bestehen, die Signalzustände im Netzwerk bezüglich der Bauelement-Sondenmeßenden zu normalisieren, so daß bei einer Durchführung von Messungen eines Bauelements über diese Enden jegliche von Kanal zu Kanal auftretenden Unterschiede, die dann erfaßt werden, ausschließlich den Charakteristiken des Bauelements zugeschrieben werden können.
Zur näheren Erläuterung dieser Aufgabe: Im typischen Fall liefern zumindest einige der Bauelement-Sondenmeßenden, die mit Quellenkanälen im Netzwerk 21 korrespondieren, verschiedene eingehende Signale an die entsprechenden Eingangs-Kontaktflecken des gerade zu prüfenden Testobjekts 24, da jedes eingehende Signal normalerweise vom Port einer unterschiedlichen datenerzeugenden oder einer anderen signalgebenden Einheit innerhalb des Testinstruments 36 übertragen wird und auf einem unterschiedlichen Übertragungspfad (z.B. über einen unterschiedlichen Leiter im Meßkanal 38 und einen unterschiedlichen Leiter in der Sondenkarte 30) zum entsprechenden Bauelement-Sondenmeßende hin verläuft. Wenn die Unterschiede zwischen diesen eingehenden Signalen also nicht auf irgendeine Art und Weise kompensiert werden, ergibt dementsprechend das, was an den entsprechenden Ausgangs-Kontaktflecken des Bauelements gemessen wird, nicht nur die Charakteristiken des Bauelements selbst wieder, sondern auch diese Unterschiede von Kanal zu Kanal in den eingehenden Signalen aus dem Meßnetzwerk.
Zur Eliminierung der Wirkung dieser Unterschiede von Kanal zu Kanal ist gemäß einem bevorzugten Kalibrierungsverfahren eine Referenz-Erfassungseinheit auf dem Testinstrument 36, zum Beispiel ein Reserve-Logikanalysator, über das Referenzkabel oder den Referenzkanal 49 an den Zwischenverbindungsaufbau 48 angeschlossen. Unter Bezugnahme auf die 4, die zum Beispiel die zwei Quellenkanäle des Netzwerks zeigt, die mit den Enden 50a und 50b korrespondieren, umfaßt das bevorzugte Kalibrierungsverfahren eine Positionierung des Endes 50a in Kontakt mit dem inneren Sondenmeßbereich 98 und die Übertragung eines eingehenden Signals über den entsprechenden Quellenkanal. Dieses Signal tritt in den Übertragungsaufbau 106 ein und wird von dort aus über die Referenz-Verbindungsstelle 110 und über das Referenzkabel 49 an den Logikanalysator des Testinstru ments übertragen. Dieser Verfahrensschritt wird dann hinsichtlich des Endes 50b wiederholt. Anders ausgedrückt wird der beispielhafte Aufbau 48 vorzugsweise von dem voranstehend beschriebenen automatischen Positionierungsmechanismus derart verschoben, daß das Ende 50b in Kontakt mit dem inneren Sondenmeßbereich 98 positioniert wird, und ein zweites eingehendes Signal wird dann über den entsprechenden Quellenkanal übertragen. Wie das erste Signal vom Ende 50a tritt auch dieses zweite Signal in den Übertragungsaufbau 106 ein und verläuft auf demselben Auswertungspfad über die Referenz-Verbindungsstelle 110 zum selben Logikanalysator hin.
Es wurde bislang beschrieben, wie der Übertragungsaufbau 106 eine Übertragungsleitung mit einer im wesentlichen konstanten Hochfrequenz-Übertragungscharakteristik zwischen jedem Ende, das mit dem inneren Sondenmeßbereich 98 und der Referenz-Verbindungsstelle 110 in Kontakt kommt, bereitstellt. Entsprechend sind die Charakteristiken des gesamten Auswertungspfads zwischen jedem Ende und dem Logikanalysator im wesentlichen für jedes Signal gleich. Dies bedeutet wiederum, daß in dem gerade angegebenen Beispiel nach der Messung des ersten und des zweiten eingehenden Signals am Logikanalysator, wenn ein Vergleich der resultierenden Meßwerte angibt, daß ein Unterschied zwischen den zwei Signalen vorliegt, dann eben dieser Unterschied entsprechend bezüglich der Bauelement-Sondenmeßenden 50a und 50b vorliegt. Zur Kompensation dieses Unterschieds kann entweder ein rechnerischer Ansatz herangezogen werden (bei dem zum Beispiel eine geeignete numerische Verschiebung zu den Ablesewerten hinzuaddiert wird, die über jeden verschiedenen Quellenkanal erhalten werden) oder das Sondenmeßnetzwerk 21 selbst kann eingestellt oder verändert werden (dies könnte beispielsweise ein automatisches Abstimmen einer jeden datenerzeugenden Einheit des Testinstruments 36 einschließen, bis die eingehenden Signale im wesentlichen identisch bezüglich der Referenz-Erfassungseinheit sind).
Es ist anzumerken, daß das soeben beschriebene beispielhafte Kalibrierungsverfahren auch zur Korrektur der Wirkungen verschiedener Arten von Signalunterschieden eingesetzt werden kann, einschließlich Unterschieden der Phasenverzögerung, Unterschieden des Signalpegels, Unterschieden im Rauschpegel und so weiter. Natürlich legt die Art des auszuwertenden Parameters die Art der erforderlichen Errfassungseinheit fest. Wenn zum Beispiel Rauschpegel in den verschiedenen Kanälen normalisiert werden sollen, sollte ein Rauschpegelmeßgerät oder eine andere ähnliche Erfassungseinheit anstelle eines Logikanalysators verwendet werden.
In dem gerade angegebenen Beispiel wurde beschrieben, wie die Fähigkeit des Übertragungsaufbaus 106 zur einheitlichen Übertragung von Signalen zwischen dem Sondenmeßbereich 98 und der Referenz-Verbindungsstelle 110 eine präzise Kalibrierung der Quellenkanäle des Netzwerks ermöglicht und insbesondere eine Einstellung der Zustände der eingehenden Signale ermöglicht, so daß diese Signale miteinander identisch sind, wenn sie die Bauelement-Sondenmeßenden des Netzwerks erreichen. Da jedoch der beispielhafte Zwischenverbindungsaufbau 48 bidirektional betrieben werden kann, ist es ebenfalls möglich, den Aufbau zur präzisen Kalibrierung der Erfassungskanäle des Sondenmeßnetzwerks zu verwenden.
Eine Kalibrierung der Erfassungskanäle ist normalerweise erforderlich, da im typischen Fall in zumindest einigen der Erfassungskanälen Bedingungen für die Signale während der Übertragung und Messung vorherrschen, die sich von denjenigen in anderen Kanälen unterscheiden. Anders ausgedrückt: Jedes von einem Testobjekt austretende Signal verläuft, nach seinem Eintritt in das entsprechende Bauelement-Sondenmeßende des Netzwerks, entlang eines anderen Übertragungspfads (der einem anderen Leiter in der Sondenkarte 30 und einem anderen Leiter im Meßkanal 38 entspricht) und wird von einer anderen Erfassungseinheit im Testinstrument 36 gemessen, wobei diese Einheit ihre eigene individuelle Ansprechcharakteristik hat. Der Zweck der Kalbrierung bezüglich der Quellenkanäle des Netzwerks besteht dann darin, diese Unterschiede bei der Übertragung von Kanal zu Kanal und bei der Messung derart zu kompensieren, daß, wenn identische austretende Signale vom Testobjekt zum Beispiel an die Erfassungkanäle gelegt werden, dieser Zustand direkt und präzise vom Testinstrument erfaßt wird.
Gemäß einem bevorzugten Verfahren zur Kalibrierung der Erfassungskanäle ist eine signalgebende Referenz-Einheit des Testinstruments 36, beispielsweise eine Reserve-Datenerzeugungs-, einheit, über das Referenzkabel oder den Referenzkanal 49 an den Zwischenverbindungsaufbau 48 angeschlossen. Wie in 4 gezeigt, in der zum Beispiel die zwei Erfassungskanäle zu sehen sind, die mit den Enden 52a und 52b korrespondieren, sieht das bevorzugte Kalibrierungsverfahren das Positionieren des Endes 52a in Kontakt mit dem inneren Sondenmeßbereich 98 und das Übertragen eines Referenzsignals von der signalgebenden Referenz-Einheit vor. Dieses austretende Signal wird dann über die Referenz-Verbindungsstelle 110 übertragen und dann durch den Quellenkanal, der mit dem Ende 52a korrespondiert, bis es die entsprechende Erfassungs- oder Logikanalysatoreinheit des Testinstruments erreicht, wo es gemessen wird. Als nächstes wird das Ende 52b mittels des voranstehend beschriebenen automatischen Positioniermechanismus derart positioniert, daß es mit dem inneren Sondenmeßbereich 98 in Kontakt kommt. Ein zweites Referenzsignal, das mit dem ersten identisch ist, wird von der signalgebenden Referenz-Einheit übertragen und durchläuft, wie das erste Signal, die Referenz-Verbindungsstelle und dann den Erfassungskanal, der mit dem Ende 52b korrespondiert, bis es die entsprechende Erfassungs- oder Logikanalysatoreinheit erreicht, die mit diesem zweiten Kanal korrespondiert, wo es dann gemessen wird.
Aufgrund der Fähigkeit des Übertragungsaufbaus 106 zur einheitlichen Übertragung von Signalen zwischen der Referenz-Verbindungsstelle 110 und jedem Ende, das mit dem inneren Sondenmeßbereich 98 in Kontakt kommt, ist das austretende Signal, das an jedes Ende 52a und 52b gelegt wird, im wesentlichen identisch. Dementsprechend deutet dies bei einem Vergleich der Signal-Ablesewerte der zwei Erfassungseinheiten, die mit den Enden 52a und 52b korrespondieren, und bei Auffinden eines Unterschieds zwischen diesen Werten, darauf hin, daß in den zwei Erfassungskanälen, die mit den Enden 52a und 52b korrespondieren, unterschiedliche Signalzustände vorherrschen.
Werden unterschiedliche Signalzustände in den Erfassungskanälen des Netzwerks erfaßt, können zur Kalibrierung dieser Kanäle entweder rechnerische Operationen herangezogen werden (beispielsweise die Addition einer geeigneten numerischen Verschiebung zu den Ablesungen eines jeden Erfassungskanals) oder das Netzwerk kann eingestellt oder verändert werden, bis jeder Erfassungskanal auf dasselbe Referenzsignal identisch anspricht (dies könnte beispielsweise durch ein automatisches Abstimmen der Erfassungseinheit eines jeden Erfassungskanals, bis jede Einheit gleich auf das Signal von der signalgebenden Referenz-Einheit anspricht, erreicht werden).
Obwohl die beispielhafte Auslegung des Zwischenverbindungsaufbaus 48 und das bevorzugte Verfahren seiner Verwendung beschrieben wurden, versteht sich, daß auch alternative Auslegungen und Verwendungen möglich sind, ohne hierbei wesentlich vom breiteren Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Wie voranstehend erwähnt, kann zum Beispiel der Zwischenverbindungsaufbau, anstelle seiner Befestigung an einer Ecke der Vakuumansaugvorrichtung der Sondenmeßstation, auch die Form einer waferähnlichen Vorrichtung annehmen, die ohne weiteres von Vakuumansaugvorrichtung zu Vakuumansaugvorrichtung transportiert werden könnte, und die auf jeder Vakuumansaugvorrichtung von derselben Vakuumverriegelung festgehalten werden könnte, wie sie zum Festhalten von Wafern verwendet wird. Ebenso können, wie oben erwähnt, verschiedene Arten von signalgebenden Referenz-Einheiten und Referenz-Erfassungseinheiten auf unterschiedliche Art und Weise an die Referenz-Verbindungsstelle des Zwischenverbindungsaufbaus angeschlossen wer den, in Abhängigkeit davon, welche Arten von Bedingungen gerade ausgewertet werden. Zusätzlich zu diesen und anderen voranstehend beschriebenen Änderungen liegen für den Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet nach dem Studium der voranstehenden Beschreibung weitere Modifikationen auf der Hand.

Claims

Aufbau zur Auswertung von Signalzuständen in einem Sondenmeßnetzwerk (21), wobei das Sondenmeßnetzwerk (21) mindestens ein erstes (50a) und ein zweites (54a), voneinander beabstandetes Bauelement-Sondenmeßende umfaßt, umfassend: (a) ein Basiselement (62) mit einer oberen Fläche (104); (b) mindestens einen ersten (98; 120) und einen zweiten (100; 122) leitenden ebenen Sondenmeßbereich, die auf der oberen Fläche (104) beabstandet voneinander, voneinander elektrisch isoliert und zueinander koplanar verlaufend vorgesehen sind und derart ausgelegt sind, dass gleichzeitig das erste Bauelement-Sondenmeßende (50a) auf den ersten leitenden ebenen Sondenmeßbereich (98; 120) und das zweite Bauelement-Sondenmeßende (54a) auf den zweiten leitenden ebenen Sondenmeßbereich gebracht werden kann; (c) eine Referenz-Verbindungsstelle (110); und (d) einen Hochfrequenz-Übertragungsaufbau (106), der den ersten und den zweiten leitenden ebenen Sondenmeßbereich (98; 120; 100; 122) mit der Referenz-Verbindungsstelle (110) verbindet, so dass für jede Position, die die Bauelement-Sondenmeßenden (50a, 54a) einnehmen können, während sie sieh auf den entsprechenden Sondenmeßbereichen (98; 120; 100; 122) befinden, eine Übertragungsleitung mit im Wesentlichen konstanter Hochfrequenz-Übertragungscharakteristik zwischen den Bauelement-Sondenmeßenden (50a; 54a) und der Referenz-Verbindungsstelle (110) bereitgestellt wird.
Aufbau nach Anspruch 1, bei dem zweite leitende ebene Sondenmeßbereich (100; 122) derart relativ zum ersten leitenden ebenen Sondenmeßbereich (98; 120) angeordnet ist, dass für den Fall, dass das Sondenmeßnetzwerk (21) mindestens drei Bauelement-Sondenmeßenden (50a, 54a, 50b) in vorbestimmter, vonein ander beabstandeter Anordnung aufweist und ein beliebiges der Bauelement-Sondenmeßenden (50a) auf dem ersten leitenden ebenen Sondenmeßbereich (98; 120) positioniert wird, die anderen dieser Bauelement-Sondenmeßenden (54a, 50b) gleichzeitig automatisch auf dem zweiten leitenden ebenen Sondenmeßbereich (100; 122) positioniert werden.
Aufbau nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem der erste (98; 120) und der zweite leitende ebene Sondenmeßbereich (100; 122) derart zueinander angeordnet sind, dass gleichzeitig das erste Bauelement-Sondenmeßende (50a) auf den ersten leitenden ebenen Sondenmeßbereich (98) und das zweite Bauelement-Sondenmeßende (54a) auf den zweiten leitenden ebenen Sondenmeßbereich (100) gebracht werden können, und zwar in mindestens zwei Positionen auf diesen Sondenmeßbereichen.
Aufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Größe des ersten leitenden ebenen Sondenmeßbereichs (98; 120) im wesentlichen der Größe eines Bauelement-Sondenmeßendes (50a; 54a; 50b) entspricht.
Aufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der weiterhin mindestens einen Hochfrequenz-Adapter (68) umfaßt, der angrenzend zur Referenz-Verbindungsstelle (110) vorgesehen ist, und der Adapter (68) ausgelegt ist, einen lösbaren Anschluss eines Referenzkanals (49) an die Referenz-Verbindungsstelle (110) zu ermöglichen.
Aufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der weiterhin einen Hochfrequenz-Adapter umfaßt, der angrenzend zur Referenz-Verbindungsstelle (110) vorgesehen ist und voneinander beabstandet einen ersten und einen zweiten Leiter enthält, und über die Referenz-Verbindungsstelle (110) der erste Leiter an den ersten leitenden ebenen Sondenmeßbereich und der zweite Leiter an den zweiten leitenden ebenen Sondenmeßbereich angeschlossen ist.
Aufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der zweite leitende ebene Sondenmeßbereich (100) den ersten leitenden ebenen Sondenmeßbereich (98) umgibt.
Aufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der zweite leitende ebene Sondenmeßbereich (100) eine Abschirmung um die Übertragungsleitung herum bildet, die im Wesentlichen verhindert, dass Strahlung von irgendeiner Quelle in der Nähe der oberen Fläche (104), mit Ausnahme des ersten Bauelement-Sondenmeßendes (50a), in die Übertragungsleitung gelangt.
Aufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Hochfrequenz-Übertragungsaufbau mindestens zum Teil in dem Basiselement (62) eingebettet ist.
Aufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der weiterhin eine Halterung (178) zum Halten eines Testobjekts (22) und einen Positioniermechanismus (182) aufweist, der eine Hin-und Herverschiebung der Bauelement-Sondenmeßenden zwischen einer ersten Sondenmeßposition auf den entsprechenden Bereichen und einer zweiten Sondenmeßposition auf dem Testobjekt (22) ohne Herausnehmen des Testobjekts aus der Halterung (178) ermöglicht.
Aufbau nach Anspruch 10, bei dem durch die Halterung (178) eine imaginäre Referenzebene definiert ist und der Aufbau weiterhin umfaßt: einen Einstellmechanismus (186); der eine einstellbare Positionierung des Basiselements (62) bezüglich der Halterung (178) ermöglicht, so dass die Sondenmeßbereiche in einstellbarem parallelen Verhältnis zu der imaginären Referenzebene verlaufen.
Aufbau nach einem der Ansprüche 10 oder 11, bei dem das Basiselement (62) an die Halterung (178) angrenzend angebracht ist.
Aufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Sondenmeßnetzwerk (21) mindestens ein drittes BauelementSondenmeßende sowie einen dritten Sondenmeßbereich umfaßt; und jeweilige erste, zweite und dritte leitende ebene Sondenmeßbereiche, die auf der oberen Fläche beabstandet voneinander, voneinander elektrisch isoliert und zueinander koplanar verlaufend vorgesehen sind, derart ausgelegt sind, dass gleichzeitig das erste Bauelement-Sondenmeßende (50a) auf den ersten leitenden ebenen Sondenmeßbereich (164), das zweite Bauelement-Sondenmeßende (50b) auf den zweiten leitenden ebenen Sondenmeßbereich (166) und das dritte Bauelement-Sondenmeßende (54a) auf den dritten leitenden ebenen Sondenmeßbereich (168) gebracht werden kann; und der Hochfrequenz-Übertragungsaufbau ausgelegt ist, den ersten, den zweiten und den dritten leitenden ebenen Sondenmeßbereich mit der Referenz-Verbindungsstelle (110) zu verbinden, so dass für jede Position, die die Bauelement-Sondenmeßenden einnehmen können, während sie sich auf den entsprechenden Bereichen befinden, eine Übertragungsleitung mit im Wesentlichen konstanter Hochfrequenz-Übertragungscharakteristik von dem Übertragungsaufbau zwischen den Bauelement-Sondenmeßenden und der Referenz-Verbindungsstelle (110) bereitgestellt wird.
Verfahren zur Auswertung von Signalzuständen in einem Sondenmeßnetzwerk (21) mit einer Vielzahl separater Meßkanäle, bei dem jeder Meßkanal über ein entsprechendes Bauelement-Sondenmeßende, das auf einer Sondenmeßspitzenanordnung vorgesehen ist, kommuniziert, folgende Verfahrensschritte umfassend: (a) Bereitstellen eines Zwischenverbindungsaufbaus (56) mit einem Basiselement (62) mit einer oberen Fläche (104), einem ersten leitenden ebenen Sondenmeßbereich (98) auf der oberen Fläche (104), und einer Referenz-Verbindungsstelle (110), bei dem die Referenz-Verbindungsstelle (110) über einen Hochfrequenz-Übertragungsaufbau mit dem ersten leitenden ebenen Sondenmeßbereich (98) verbunden ist, und Bereitstellen eines zweiten leitenden ebenen Sondenmeßbereichs (100) auf der oberen Fläche (104) beabstandet und elektrisch isoliert von sowie koplanar verlaufend zum ersten leitenden ebenen Sondenmeßbereich (98); (b) Positionieren eines ersten Bauelement-Sondenmeßendes (50a) eines ersten Meßkanals, so dass es mit dem ersten leitenden ebenen Sondenmeßbereich (98) in Kontakt kommt; gleichzeitiges Positionieren mindestens eines zweiten Bauelement-Sondenmeßendes (54a), das nicht in Kontakt mit dem ersten leitenden ebenen Sondenmeßbereich (98) steht, so dass es mit dem zweiten leitenden ebenen Sondenmeßbereich (100) in Kontakt kommt; und Übertragen eines hochfrequenten Signals über den ersten Meßkanal und die Referenz-Verbindungsstelle (110) und anschließendes Messen des Signals; (c) konsekutives Wiederholen des Verfahrensschritts (b) für die anderen Meßkanäle; und (d) Auswerten der relativen Signalzustände in den verschiedenen Meßka nälen durch Vergleichen der gemessenen Signale, während über den Hochfrequenz-Übertragungsaufbau eine Übertragungsleitung mit im Wesentlichen konstanter Hochfrequenz-Übertragungscharakteristik zwischen einem jeden Bauelement-Sondenmeßende, das mit dem ersten ebenen Sondenmeßbereich in Kontakt kommt, und der Referenz-Verbindungsstelle (110) bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, weiterhin umfassend das Anschließen einer Referenz-Erfassungseinheit an die Referenz-Verbindungsstelle (110), das Übertragen eines jeden Signals von einer unterschiedlichen signalgebenden Einheit innerhalb des Sondenmeßnetzwerks (21) und das Messen eines jeden Signals an der Referenz-Erfassungseinheit.
Verfahren nach Anspruch 15, weiterhin umfassend das Einstellen der gemessenen Signale, bis die gemessenen Signale im Wesentlichen identisch sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, weiterhin umfassend das Anschließen einer signalgebenden Referenz-Einheit an die Referenz-Verbindungsstelle (110), das Übertragen eines jeden Signals von der signalgebenden Referenz-Einheit (36) und das Messen eines jeden Signals an einer unterschiedlichen Erfassungseinheit (36) innerhalb des Sondenmeßnetzwerks (21).
Verfahren nach Anspruch 17, weiterhin umfassend das Einstellen einer jeden Erfassungseinheit bis die gemessenen Signale im Wesentlichen identisch sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, weiterhin umfassend das Übertragen des Signals über einen Meßkanal bevor das Signal durch die Referenz-Verbindungsstelle (110) übertragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, weiterhin umfassend das Kalibrieren des Sondenmeßnetzwerks (21) durch Einstellen der gemessenen Signale.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, weiterhin umfassend das Kalibrieren des Sondenmeßnetzwerks (21) durch rechnerische Kompensation der Unterschiede zwischen den gemessenen Signalen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21, weiterhin umfassend das Bereitstellen eines X-Y-Z-Positioniermechanismusses, das In-Kontakt-Bringen der Bauelement-Sondenmeßenden mit unterschiedlichen Bauelementen (24) mittels des X-Y-Z-Postioniermechanismusses, und ferner das In-Kontakt-Bringen unterschiedlicher Bauelement-Sondenmeßenden mit einem der leitenden ebenen Sondenmeßbereiche unter Verwendung des X-Y-Z-Positioniermechanismusses.