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Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Prüfstationen
zum Durchführen
hochgenauer Messungen schneller, hochintegrierter Schaltkreise auf Waferhöhe und anderer
elektronischer Geräte.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Prüfstation
mit einem Umgebungs-Schutzgehäuse
zum Isolieren der wafertragenden Spanneinrichtung und der/des Meßfühler(es)
vor äußeren Einflüssen, wie
z. B. elektromagnetischen Störenflüssen (EMI),
feuchter Luft während
Nedrigtemperaturmessungen und/oder Licht.
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Für
empfindliche Prüfanwendungen,
bei denen elektromagnetische Störeinflüsse oder
Licht eliminiert werden müssen
oder bei denen das Prüfen bei
niedrigen Testtemperaturen durchzuführen ist, ist ein den Prüfbereich
umgebendes Gehäuse
vorzusehen. Für
Nedrigtemperatur-Untersuchungen ist es erforderlich, daß das Gehäuse zum
Einleiten eines trockenen Spülgases,
wie z. B. Stickstoff oder trockene Luft, im wesentlichen hermetisch
abgedichtet ist, damit ein Kondensieren von Feuchtigkeit auf dem
Wafer bei der niedrigen Untersuchungstemperatur verhindert ist.
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Zwei unterschiedliche Wege wurden
in der Vergangenheit zum Vorsehen eines Umgebungs-Schutzgehäuses beschritten.
Auf der einen Seite wurde ein großes Gehäuse vorgesehen, welches die
gesamte Prüfstation
einschließlich
deren Spanneinrichtung und/oder Meßfühler-Positioniermechanismen
umgibt, wie dies durch die Umgebungs-Schutzgehäuse, welche durch die Firma
Micromanipulator, Inc. aus Carson, City, Nevada und die Firma Temptronic
Corporation aus Newton, Massachusetts auf den Markt gebracht werden,
belegt ist. Solche großen
Gehäuse
haben jedoch mehrere Nachteile. Einer dieser Nachteile besteht darin,
daß der
Anwender die Stationssteuerungen durch die Begrenzungen von an dem
Gehäuse
befestigten Gummihandschuhen bedienen muß, wodurch der Aufbau und der
Betrieb der Prüfstation
erschwert werden und für
die Bedienungsperson zeitintensiv sind. Ein anderer Nachteil besteht
darin daß das
große
Volumen dieser Gehäuse
ein großes
Volumen an Spülgas
erfordert, was eine entsprechend hohe Beschickungszeit nach jeder
Entnahme- und Beschickungsabfolge und entprechend hohe Kosten für das Spülgas nach sich
zieht. Diese großen
Gehäuse
beanspruchen ferner einen übermäßigen Anteil
wertvollen Laborraums. In den Fällen,
in denen das Gehäuse
die gesamte Prüfstation
umgibt, ist die zu prüfende
Einrichtung schließlich
nicht vor elektromagnetischen Störeinflüssen der
Stellmotoren der Prüfstation
und anderer Quellen elektrischen Rauschens der Station als solcher
geschützt.
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Ein alternativer Weg zu Umgebungs-Schutzgehäusen für Prüfstationen
besteht in einem kompakten, integrierten Gehäuse, wie dies in einem Artikel
von Yousuke Yamamoto mit dem Titel "A Compact Self-Shielding Prober for
Accurate Measurement of On-Wafer Electron Devices", erschienen in IEEE
Transactions on Instrumentation and Measurement, Volumen 38, Nr.
6, Dezember 1989, Seiten 1088 bis 1093, beispielhaft angegeben ist.
Dieses Umgebungs-Schutzgehäuse
ist sehr kompakt, da es Teil der Prüfstation-Konstruktion ist und
lediglich die wafertragende Oberfläche der Spanneinrichtung und die
Meßfühlerspitzen
umschließt.
Obgleich das kleine, integrierte Gehäuse einige der zuvor angesprochenen
Probleme größerer Gehäuse löst, ist
es nicht in der Lage, einen elektromagnetischen oder hermetischen
Abschluß während einer
relativen Positionierbewegung zwischen der wafertragenden Oberfläche der
Spanneinrichtung und den Meßfühlersprizen
entlang der Heranführungsachse
herbeizuführen,
auf der sich Meßfühlerspitzen
und Spanneinrichtung einander nähern
oder voneinander zurückziehen.
Ein solcher Nachteil ist besonders schwerwiegend im Hinblick auf
thermische, ein trockenes Spülgas
erfordernde Untersuchungen, da jedes erneute Positionieren des Wafers
und des Meßfühlers relativ
zueinander das Öffnen
des Gehäuses
und damit ein erneutes Spülen
erfordert. Außerdem
ist bei einem solchen Gehäuse
keine individuelle Bewegung der Meßfühlerspitze zum Ausgleichen
unterschiedlicher Kontaktmuster vorgesehen, so daß es der
Prüfstation
an einer Flexibilität
zum Prüfen
einer großen Bandbreite
unterschiedlicher Einrichtungen mangelt.
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Eine Prüfstation mit einem Gehäuse und
stationären
Meßfühlern ist
in der US-A-3 710 251 offenbart. In der US-A-3 333 274 ist eine
weitere Prüfstation
offenbart. In der DE-A-3 114 466 sind Dichtungen gezeigt, welche
eine seitliche Bewegung gestatten.
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Aus dem Dokument
EP 0 505 981 , welches nach Artikel
54(3) EPÜ relevant
ist, ist es bekannt, eine Prüfstation
mit Probenhaltern und Mechanismen vorzusehen, um die Proben und
einen Tisch, der die Vorrichtung im Test stützt, in Richtung auf die Proben und
davon weg zu bewegen. Der Tisch ist innerhalb eines tassenähnlichen
Behälters
angeordnet, der in den X-Y- und
Z-Richtungen unterhalb einer Platte bewegt werden kann, auf der
die Probenhalter befestigt sind.
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Aus dem Dokument JP-A-2220453 ist
es bekannt, eine Probenstation vorzusehen, bei der ein die Vorrichtung
im Test abstützender
Tisch Seitenwände hat,
um eine abgeschirmte Umgebung zwischen der Oberseite des Tisches
und der Unterseite der Platte vorzusehen, auf der die Testproben
angeordnet sind. Eine X-Y-Verschiebung bei dieser Anordnung verschiebt
auch die Seitenwandungen, weil diese an dem Tisch befestigt sind.
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Erfindungsgemäß ist eine Prüfstation
vorgesehen, welche eine im wesentlichen ebene Fläche zum Halten einer Prüfeinrichtung
auf der Fläche,
eine Halteeinrichtung für
einen elektrischen Meßfühler zum
Kontaktieren der Prüfeinrichtung
und ein Paar Positioniermechanismen zum selektiven Bewegen sowohl
der Oberfläche
als auch der Halteeinrichtung unabhängig voneinander und aufeinander
zu oder voneinander weg aufweist, wobei einer der Positioniermechanismen
eine X-Y-Bewegung der Oberfläche
vorsieht und ein kompaktes Gehäuse
hat, welches die Oberfläche
umgibt und eine geschützte
Umgebung schafft, dessen Integrität trotz der durch die Positioniermechanismen
herbeigeführten
Bewegung sowohl der Oberfläche
als auch der Halteeinrichtung aufeinander zu oder voneinander weg
entlang einer Heranführungsachse
in der Z-Richtung und trotz der vorgenannten X-Y-Bewegung der Oberfläche beibehalten
wird, wobei jeder einzelne des Paars von Positioniermechanismen
wenigstens teilweise außerhalb
des Gehäuses
angeordnet ist und sich zwischen dem Außenraum und dem Innenraum des
Gehäuses erstreckt,
wobei das Gehäuse
ein oberes Teil umfasst, welches eine Platte hat, die sich seitlich
oberhalb der Fläche
erstreckt, sowie eine Seitenwandung einschließt, die an der Platte befestigt
ist und die Oberfläche
seitlich umgibt.
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Die vorliegende Erfindung löst widerspruchsfrei
sämtliche
der vorgenannten Nachteile bekannter Prüfstationen durch das Vorsehen
einer Prüfstation gemäß Anspruch
1. In einer bevorzugten Ausführungsform,
trotz der kleinen Größe des Gehäuses, bleibt
die Integrität
von dessen EMI-, hermetischem und/oder auf das Licht bezogenem Abschlußvermögen über die
durch den Positioniermechanismus herbeigeführte Verschiebung der wafertragenden
Oberfläche
oder der Meßfühler-Halteeinrichtung
entlang der Heranführungsachse
oder entlang
der anderen Positionierachsen erhalten. Solch
ein Aufrechterhalten des Dichtvermögens des Gehäuses trotz
einer Positionierbewegung wird ermöglicht indem sich der Positionermechanismus
bzw. die Positionermechanismen verschieblich und abgedichtet zwischen
dem Außenraum
und dem Innenraum des Gehäuses
erstrecken.
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Der durch das Gehäuse in der bevorzugten Ausführungsform
geschaffene Abschluß ist
hinsichtlich sämtlicher
drei Hauptumwelteinflüsse,
d. h. EMI, beträchtlicher
Luftverlust und Licht, wirksam; es liegt jedoch innerhalb des Umfangs
der Erfindung, daß das
Abschlußvermögen hinsichtlich
jeder oder mehrerer dieser Einflüsse
in Abhängigkeit
von der Anwendung, für
die die Prüfstation
bestimmt ist, wirksam ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform
erstrecken sich gleich falls mehrere Positioniermechanismen zum
Positionieren der den Wafer tragenden Oberfläche, der Meßfühler unabhängig voneinander und der Meßfühler gemeinsam
zwischen dem Außenraum
und dem Innenraum des Gehäuses;
es liegt jedoch innerhalb des Umfangs der Erfindung, irgendeinen
oder mehrere solcher Positioniermechanismen in Verbindung mit dem
Gehäuse
vorzusehen.
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Die vorgenannten und andere Ziele,
Merkmale sowie Vorteile der Erfindung werden unter Berücksichtigung
der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Verbindung
mit den beigefügten
Zeichnungen besser verständlich
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Es zeigen:
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1 eine
teilweise Vorderansicht einer beispielhaften Ausführungsform
einer erfindungsgemäß aufgebauten
Wafer-Prüfstation;
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2 eine
Draufsicht auf die Wafer Prüfstation
gemäß 1;
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2A eine
teilweise Draufsicht auf die Wafer-Prüfstation gemäß 1 mit teilweise geöffneter Gehäusetür;
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3 eine
teilweise im Schnitt und teilweise schematisch dargestellte Vorderansicht
der Prüfstation
gemäß 1;
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4 eine
Draufsicht auf die Dichtungsanordnung, bei welcher sieh der Wafer-Positioniermechanismus
durch den Boden des Gehäuses
erstreckt;
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5A eine
vergrößerte Detail-Draufsicht entlang
der Linie 5A-5A in 1;
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5B eine
vergrößerte, im
Schnitt dargestellte Draufsicht entlang der Linie 5B-5B in 1
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6 eine
Detail Draufsicht auf die Spannvorrichtung entlang der Linie 6-6
in 3
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
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Mit Bezug auf die 1, 2 und 3 weist eine beispielhafte
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Prüfstation
eine (teilweise gezeigte) Basis 10 auf welche eine Trägerplatte 12 über mehrere
Hebeböcke 14a, 14b, 14c, 14d abstützt, die
die Trägerplatte in
vertikaler Richtung relativ zur Basis um einen kleinen Schritt (etwa
1/10 Inch) für
nachfolgend noch beschriebene Zwecke anheben und absenken. Durch die
Basis 10 der Prüfstation
ist ferner eine motorgetriebene Wafer-Positioniereinrichtung 16 mit
einem rechteckigen Stempel 18 abgestützt, welcher eine bewegbare
Spannvorrichtung trägt.
Die Spannvorrichtung 20 gelangt frei durch eine große Öffnung 22 in
der Trägerplatte 12,
welche ermöglicht,
daß die Spannvorrichtung
unabhängig
von der Trägerplatte durch
die Positioniereinrichtung 16 entlang X, Y- und Z-Achsen,
d. h. in horizontaler Richtung entlang der zwei senkrecht zueinander
stehenden X- und Y Achsen und in vertikaler Richtung entlang der
Z-Achse, bewegbar ist. Auch die Trägerplatte 12 bewegt
sich, wenn sie in vertikaler Richtung durch die Hebeböcke 14 bewegt
wird, unabhängig
von der Spannvorrichtung 20 und der Positioniereinrichtung 16.
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Auf der Trägerplatte 12 ist eine
Vielzahl von einzelnen Meßfühler-Positioniereinrichtungen
wie z. B. 24 (nur eine von diesen ist gezeigt), angebracht, von
denen jede einen ausfahrbaren Körper 26 aufweist,
welcher wiederum einen einzelnen Wafer-Meßfühler 30 trägt. Der
Wafer-Meßfühler 30 hat eine
nach unten geneigte, koplanar zur Übertragungsleitung ausgebildete
Meßfühler-Spitze 32 zum Kontaktieren
von Wafern und anderen auf der Spannvorrichtung 20 angebrachten
Prüfeinrichtungen,
obgleich ebensogut auch andere Arten von Spitzen eingesetzt werden
kön nen.
Die Meßfühler-Positioniereinrichtung 24 hat
Mikrometer-Einstellelemente 34, 36 und 38 zum
Einstellen der Position des Meßfühlerhalters 28 und
damit des Meßfühlers 34 jeweils
entlang der X-, Y- und Z-Achsen relativ zur Spannvorrichtung 20.
Die Z-Achse wird hierin salopp als die "Heranführungsachse" zwischen dem Meßfühlerhalter 28 und
der Spannvorrichtung 20 bezeichnet, obgleich auch Heranführungsrichtungen,
die weder vertikal noch linear sind, auf denen die Meßfühlerspitze
und der Wafer oder die andere Testeinrichtung miteinander in Kontakt
gebracht werden, von der Bedeutung des Begriffes "Heranführungsachse" mit umfaßt werden.
Mit einem weiteren Mikrometer Einstellelement 40 wird die
Neigung des Meßfühlerhalters 28 derart
eingestellt, daß die
Ebene der Meßfühlerspitze 32 parallel
zur Ebene des Wafers oder der anderen, durch die Spannvorrichtung 20 getragenen
Testeinrichtung ausgerichtet ist. Im Ganzen können zwölf einzelnen Meßfühler-Positioniereinrichtungen 24,
von denen jede einen einzelnen Meßfühler trägt, auf der Trägerplatte 12 um
die Spannvorrichtung 20 derart angeordnet sein, daß sie in
radialer Richtung zur Spannvorrichtung hin ähnlich wie die Speichen eines
Rades zusammenlaufen. Mit einer derartigen Anordnung kann jede einzelne
Positioniereinrichtung 24 ihren jeweiligen Meßfühler in
X, Y und Z-Richtung unabhängig
enstellen, wohingegen die Hebeböcke 14 zum
gemeinsamen Anheben und Absenken der Trägerplatte 12 und damit
aller Positioniereinrichtungen 24 und deren jeweiliger
Meßfühler betätigt werden
können.
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Ein Umgebungs-Schutzgehäuse besteht
aus einem oberen Kastenabschnitt 42, welcher fest an der
Trägerlatte 12 befestigt
ist, und aus einem unteren Kasterabschnitt 44, welcher
fest an der Basis 10 befestigt ist. Beide Abschnitte bestehen
aus Stahl oder einem anderen geeigneten, elektrisch leitäfahigen
Material, um eine EMI Abschirmung sicherzustellen. Zum Aufnehmen
der kleinen, vertikalen Bewegung zwischen den zwei Kastenabschnitten 42 und 44,
falls die Hebeböcke 14 zum
Anheben oder Absenken der Trägerplatte 12 betätigt werden,
ist eine elektrisch leitfähige,
elastische Schaumdichtung 46, welche vorzugsweise aus einem
silber- oder kohlenstoffimprägnierten
Silikon besteht, umfangsseitig an deren Anlageverbindungsstellen
an der Vorderseite des Gehäuse
und zwischen dem unteren Abschnitt 44 sowie der Trägerplatte 12 derartig
angeordnet, daß trotz
der vertikalen Relativbewegung zwischen den zwei Kastenabschnitten 42 und 44 ein EMI-Abschluß sowie
ein im wesentlichen hermetischer Abschluß und ein Lichtabschluß beibehalten werden.
Obgleich der obere Kastenabschnitt 42 fest mit der Trägerplatte 12 verbunden
ist, ist eine ähnliche
Dichtung 47 vorzugsweise zwischen dem Abschnitt 42 und
der Oberseite der Trägerplatte
zwecks größtmöglichen
Abschlusses angeordnet.
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Mit Bezug auf die 5A und 5B weist
die Oberseite des oberen Kastenabschnitts 42 einen achteckigen
Stahlkasten 48 mit acht Seitenplatten, wie z. B. 49a und 49b,
auf, durch die sich die ausfahrbaren Körper 26 der jeweiligen
Meßfühler-Positioniereinrichtungen 24 bewegbar
hindurcherstrecken können.
Jede Platte umfaßt
ein hohles Gehäuse,
in dem eine einzelne Schicht 50 aus elastischem Schaum
untergebracht ist, welcher dem obenerwähnten Dichtungsmaterial ähnlich sein
kann. Schlitze, wie z. B. 52, sind in vertikaler Richtung
teilweise in den Schaum geschnitten, welche zu Schlitzen 54 ausgerichtet
sind, die in der Innen- und Außenfläche jedes
Plattengehäuses
ausgebildet sind, durch die sich ein jeweiliger, ausfahrbarer Körper 26 einer
jeweiligen Meßproben-Positioniereinrichtung 24 bewegbar
hindurcherstrecken kann. Der geschlitzte Schaum gestattet eine X,
Y- und Z-Bewegung der ausfahrbaren Körper 26 jeder Meßfühler-Positioniereinrichtung,
wobei durch das Gehäuse
ein EMI-Abschluß und
ein im wesentlichen hermetischer Abschluß und ein Lichtabschluß erhalten
wird. In vier der Platten ist zum Ermöglichen eines größeren X- und
Y-Bewegungsbereichs die Schaumschicht 50 sandwichartig
zwischen einem Paar Stahlplatten 55 mit darin ausgebildeten
Schlitzen 54 angeordnet, wobei solche Platten in dem Plattengehäuse über einen Bewegungsbereich
in Querrichtung verschiebbar sind, welcher durch größere Schlitze 56 in
den Innen- und Außenflächen des
Plattengehäuses
eingegrenzt ist.
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Auf dem achteckigen Kasten 48 ist
eine kreisförmige
Sichtöffnung 58 vorgesehen,
in der ein eingelassenes, kreisförmiges,
durchsichtiges Dichtfenster 60 ausgebildet ist. Eine Halterung 62 stützt einen
mit einer Öffnung
versehenen, verschiebbaren Verschluß 64, mit welchem
der Lichteintritt durch das Fenster ermöglicht oder verhindert wird.
Ein mit einem CRT-Monitor verbundenes Stereoskop (nicht gezeigt)
kann oberhalb des Fensters angeordnet sein, um eine vergrößerte Ansicht
des Wafers oder der anderen Testeinrichtung und der Meßfühlerspitze zur
exakten Meßfühleranordnung
während
des Aufbaus oder des Betriebs zu liefern Alternativ dazu kann das
Fenster 60 zurückgezogen
und eine von einer Schaumdichtung umgebene Mikroskoplinse (nicht
gezeigt) durch die Sichtöffnung 58 eingeführt werden,
wobei der Schaum einen EMI Abschluß sowie hermetischen Abschluß und einen
Lichtabschluß herbeiführt.
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Der obere Kastenabschnitt 42 des
Umgebungs-Schutzgehäuses
umfaßt
auch eine schwenkbare Stahltür 68,
welche außen
um die Schwenkachse eines Gelenks 70 schwenkbar ist, wie
dies in 2A gezeigt ist.
Die Tür
wird durch das Gelenk nach unten zur Oberseite des oberen Kastenabschnitts 42 derart
vorbelastet, daß sie
einen dichten, überlappenden,
verschiebbaren, umfangsseitigen Abschluß 68a mit der Oberseite
des oberen Kastenabschnitts bildet. Wenn die für geöffnet ist und die Spannvorrichtung 20 durch
die Positioniereinrichtung 16 unter die Türöffnung bewegt
wird, wie dies in 2A gezeigt
ist, ist die Spannvorrichtung zum Beschicken und Entnehmen zugänglich.
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Mit Bezug auf die 3 und 4 wird
die Unversehrtheit des Gehäuseabschlusses
bei durch die motorgetriebene Positioniereinrichtung 16 durchgeführten Positionierbewegungen
auch aufrund des Vorsehens einer Reihe von vier Dichtplatten 72, 74, 76 und 78 aufrechterhalten,
weiche ver schiebbar eine über
der anderen gestapelt sind. Die Größe der Platten nimmt von der
oberen zur unteren hin ebenso wie die jeweiligen Größen der
in den jeweiligen Platten 72, 74, 76 und 78 ausgebildeten,
zentralen Öffnungen 72a, 74a, 76a und 78a und
die im Hoden 44a des untern Kastenabschnitts 44 ausgebildete Öffnung 79a zu.
Die zentrale Öffnung 72a in
der oberen Platte 72 steht dicht mit dem Lagergehäuse 18a des vertikal
bewegbaren Stempels 18 in Eingriff Die nächste sich
nach unten hin daran anschließende Platte,
Platte 74, hat einen sich nach oben erstreckenden Umfangsrand 74b,
welcher das Maß,
um das die Platte 72 quer über die Oberseite der Platte 74 verschoben
werden kann, begrenzt. Die zentrale Öffnung 74a in der
Platte 74 hat eine Größe, welche es
der Positioniereinrichtung 16 gestattet, den Stempel 18 und
dessen Lagergehäuse 18a in
Querrichtung entlang den X- und Y-Achsen zu bewegen, bis die Kante
der oberen Platte 72 gegen den Rand 74b der Platte 74 stößt. Die
Größe der Öffnung 74a ist
jedoch zu klein, als daß sie
durch die obere Platte 72 unbedeckt bliebe, falls solch
ein Anstoßen
auftritt. Deshalb bleibt eine Abdichtung zwischen den Platten 72 und 74 unabhängig von
der Bewegung des Stempels 18 und dessen Lagergehäuses entlang
den X- und Y-Achsen erhalten. Eine weitere Bewegung des Stempels 18 und
des Lagergehäuses
in Richtung des Anschlags der Platte 72 an den Rand 74b führt zu einer
Verschiebung der Platte 74 zum Umfangsrand 76b der
nächst
darunterliegenden Platte 76. Die zentrale Öffnung 76a in
der Platte 76 ist wiederum groß genug, um ein Anschlagen
der Platte 74 an den Rand 76b zu gestatten, andererseits
klein genug, um ein Nichtbedecken der Öffnung 76a durch die
Platte 74 auszuschließen,
wodurch auch die Abdichtung zwishen den Platten 74 und 76 sichergestellt
ist. Eine noch weitere Bewegung des Stempels 18 und des Lagergehäuses in
derselben Richtung verursacht eine ähnliche Verschiebung der Platten 76 und 78 relativ
zu ihren darunterliegenden Platten bis zu einem Anschlag an den
Rand 78b bzw. die Seite des Kastenabschnitts 44,
ohne daß die Öffnungen 78a und 79a unbedeckt
blieben Diese Kombination aus Gleitplatten und zentralen Öffnungen
mit fortschreitend zunehmender Größe gestattet mittels der Positioniereinnchtung 16 einen
vollständigen
Bewegungsbereich des Stempels 18 entlang den X- und Y-Achsen wobei
das Gehäuse
trotz einer derartigen Positionierbewegung in einem abgedichteten
Zustand verbleibt. Die durch diese Konstruktion herbeigeführte EMI
Abdichtung ist selbst in bezug auf die Elektromotoren der Positioniereinrichtung 16 wirksam,
da diese unterhalb der Gleitplatten angeordnet sind.
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Mit besonderem Bezug auf die 3 und 6 besteht die Spannvorrichtung 20 aus
einer einzigen Modulbauweise, welche entweder mit oder ohne ein Umgebungs-Schutzgehäuse einsetzbar
ist. Der Stempel 18 trägt
eine Justierplatte 81, welche wiederum eine rechteckige
Plattform 83 abstützt,
die mit Hilfe von Schrauben, wie z. B. 87, eine kreisförmige Wafer-Spanneinrichtung 84 herkömmlichen
Aufbaus lösbar
trägt.
Abstandshalter, wie z. B. 85, sorgen für eine Egalisierung. Die Wafer-Spanneinrichtung 80 hat
eine ebene, nach oben gerichtete, einen Wafer abstützende Oberfläche 82 mit
einer Reihe von darin ausgebildeten, vertikalen Öffnungen 84. Diese Öffnun gen
stehen mit einzelnen, durch O-Ringe 88 voneinander getrennten
Kammern in Verbindung, wobei die Kammern wiederum mit unterschiedlichen
Vakuumleitungen 90a, 94b, 90c getrennt
verbunden sind, welche über
getrennt steuerbare Vakuumventile (nicht gezeigt) mit einer Vakuumquelle
in Verbindung stehen. Die jeweiligen Vakuumleitungen verbinden wahlweise
die jeweiligen Kammern und deren Öffnungen mit der Vakuumquelle,
um den Wafer zu halten oder, alternativ dazu, die Öffnungen
zum Freigeben des Wafers in herkömmlicher
Weise von der Vakuumquelle zu trennen. Das getrennte Betreiben der jeweiligen
Kammern und deren korrespondierenden Öffnungen ermöglicht,
daß die
Spanneinrichtung Wafer unterschiedlicher Durchmesser halten kann.
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Zusätzlich zu der kreisförmigen Wafer-Spanneinrichtung 80 sind
an den Ecken der Plattform 83 bis zu vier Hilfsspanneinrichtungen,
wie z. B. 92 und 94, durch Schrauben, wie z. B. 96,
unabhängig
von der Wafer-Spanneinrichtung 80 lösbar angebracht. Jede Hilfsspanneinrichtung 92, 94 hat
ihre eigene, separate, nach oben gerichtete, ebene Oberfläche 100, 102,
welche zur Oberfläche 82 der
Wafer-Spanneinrichtung 80 parallel ist. Vakuumöffnungen 104 durchdringen
die Oberflächen 100 und 102 von
der Verbindung mit jeweiligen, in dem Körper jeder Hilfsspanneinrichtung
vorgesehenen Kammern 106, 108 her. Jede dieser
Kammern steht wiederum über
eine separate Vakuumleitung 110 und ein separates, unabhängig betätigbares
Vakuumventil 114 mit einer Vakuumquelle 118 in
Verbindung, wie dies schematisch in 3 gezeigt
ist. Jedes der Ventile 114 verbindet oder trennt jeweilige
Kammer 106 oder 108 unabhängig vom Betrieb der Öffnungen 84 der
Wafer-Spanneinrichtung 80 selektiv mit der Vakuumquelle,
um ein Kontaktsubstrat oder Kalibrierungssubstrat, welches sich
auf den jeweiligen Oberflächen 100 und 102 der
Hilfsspanneinrichtungen befindet, unabhängig von dem Wafer wahlweise
zu halten oder freizugeben.
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Die lösbare Verbindung zwischen den
Hilfsspanneinrichtungen 92 und 94 und der Wafer-Spanneinrichtung 80 gestattet
nicht nur den unabhängigen Austausch
unterschiedlicher Spanneinrichtungen, sondern ermöglicht auch,
daß die
jeweiligen Erhebungen der Oberflächen
der Spanneinrichtungen mit Bezug zueinander vertikal eingestellt
werden können.
Wie in 3 gezeigt, können Hilfsspanneinrichtung-Ahstandshalter,
wie z. B. 120, zwischen die Plattform 83 und die
Hilfsspanneinrichtung eingesetzt werden, um die Erhebung der Oberfläche der Hilfsspanneinrichtung
relativ zu derjenigen der Wafer-Spanneinrichtung 80 und
der anderen Hilfsspanneinrichtung(en) einzustellen. Dies gleicht
jedwede Differenzen in den Dicken zwischen dem Wafer, dem Kontaktsubstrat
und dem Kalibrierungssubstrat aus, welche gleichzeitig durch die
Spannvorrichtung 20 getragen werden, so daß die Meßfühler leicht
von einem zum anderen ohne Unterschiede im Kontaktdruck oder die
Befürchtung,
die Meßfühlerspitzen
zu beschädigen, überführbar ist.
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Bei Verwendung mit einem Umgebungs-Schutzgehäuse sind
die Vakuumventile 114 der jeweiligen Hilfsspanneinrichtungen
von den Spanneinrichtungen abgelegen und vorzugsweise außerhalb
des Gehäuses
angeordnet, wie dies in 3 schematisch
angedeutet ist, um die Steuerung der Hilfsspanneinrichtungen trotz
der durch das Gehäuse
hervorgerufenen Zugangsbehinderung zu ermöglichen. Dies gestattet die
Verwendung von mit solch einem Gehäuse kompatiblen Hilfsspanneinrichtungen,
was besonders entscheidend ist, da das Vorhandensein der Hilfsspanneinrichtungen
den Bedarf eines wiederholten Abnehmens und Beschickens von Kontaktsubstraten
und Kalibrierungssubstraten während
des Aufbaus und der Kalibrierung beseitigt und den damit einhergehenden
Bedarf für
ein wiederholtes und zeitraubendes Reinigen des Umgebungs-Schutzgehäuses entfallen
läßt. Die
modulare, lösbar
verbundene Spannvorrichtung ist auch besonders vorteilhaft, wenn
sie mit einer umgebungsgeschützten
Prüfstation
wegen des Bedarfs hinsichtlich einer Austauschbarkeit zahlreicher
unterschiedlicher Arten von Wafer-Spanneinrichtungen, wie sie bei solch
einer Prüfstation
zum Einsatz kommen können, kombiniert
wird.
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Begriffe und Ausdrücke, die
in der vorstehenden Beschreibung zum Einsatz gekommen sind, werden
darin zum Zwecke der Beschreibung und nicht einer Einschränkung verwendet.
Es ist nicht beabsichtigt, mit dem Gebrauch derartiger Begriffe
und Ausdrücke Äquivalente
der gezeigten und beschriebenen Merkmale oder deren Teile auszuschließen. Es
wird darauf hingewiesen, daß der
Umfang der Erfindung ausschließlich
durch die nachfolgenden Patentansprüche festgelegt und begrenzt
ist.