DE69937147T2

DE69937147T2 - Mehrspitzenfühler

Info

Publication number: DE69937147T2
Application number: DE69937147T
Authority: DE
Inventors: Christian Leth Petersen; Francois Grey; Peter Boggild
Original assignee: Capres AS
Current assignee: Capres AS
Priority date: 1998-07-08
Filing date: 1999-07-08
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2019-07-09
Also published as: DE69937147D1; JP4685240B2; US20010050565A1; ATE373830T1; US7323890B2; JP2002520596A; CA2336531A1; EP1095282A2; WO2000003252A2; EP1095282B1; AU4897399A; US20040056674A1; WO2000003252A3

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen die Technik des Prüfens von elektrischen Eigenschaften auf einer bestimmten Stelle eines Prüfstücks und insbesondere die Technik des Sondierens und Analysierens von integrierten Halbleiterschaltungen zum Beispiel mit einer LSI- und VLSI-Komplexität.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Die am meisten verwendete Technik zum Prüfen der elektrischen Eigenschaften eines Prüfstücks bezieht die Erzeugung von Widerstands- oder Trägerkonzentrationsprofilen der Oberfläche einer verarbeiteten Halbleiterscheibe durch die Verwendung einer Vierpunktsonde, wie in der veröffentlichten internationalen Patentanmeldung WO 94/11745 beschrieben, ein. Siehe außerdem zum Beispiel S.M. Sze, Semiconductor devices – Physics and Technology, Wiley New York (1985).
Wie in 1 allgemein dargestellt, weist die herkömmliche Vierpunktsondentechnik die Punkte normalerweise so auf, dass sie in einer Reihenkonfiguration positioniert sind. Durch Zuführen eines Stroms zu zwei peripheren Punkten, wie in 2 im Einzelnen dargestellt, kann eine Spannung zwischen den beiden inneren Punkten der Vierpunktsonde gemessen werden. Demnach kann der spezifische elektrische Widerstand des Prüfstücks durch die Gleichung p = c·(V/I)bestimmt werden, wobei V eine Spannung ist, die zwischen inneren Punkten gemessen wird, wobei I ein Strom ist, der den peripheren Punkten zugeführt wird, und wobei c ein Geometriefaktor ist, der vom Oberflächenkontaktabstand d und den Abmessungen des Prüfstücks abhängt. Es wurden mehrere Schemata zur Berechnung der Korrekturfaktoren entwickelt, siehe F.M. Smits, Measurement of Sheet Resistivities with the Four-Point Probe, Bell System Technical J. 37, 711 (1958), EP 0 299 875 B1 und J. Shi and Y. Sun, New Method for calculation of the correction factors for the measurement of sheet resistivity of a square sample with a square four point probe, Rev. Sci. Instrum. 68 1814 (1997).
Die Vierpunktsonde besteht im Allgemeinen aus vier Wolfram- oder Vollhartmetallspitzen, die in Kontakt mit einem Prüfstück positioniert werden, das zum Beispiel eine Halbleiterscheibe ist. Ein externes Positionierungssystem ordnet die Vierpunktsonde durch Bewegen der Vierpunktsonde in einer senkrechten Bewegung in Bezug auf die Halbleiterscheibenoberfläche in direktem Kontakt mit der Halbleiterscheibe an. Es muss ein Druck senkrecht zur Oberfläche der Halbleiterscheibe auf die Vierpunktsonde ausgeübt werden, um sicherzustellen, dass alle vier Punkte in direkten Kontakt zum Beispiel mit einer unebenen Oberfläche der Halbleiterscheibe kommen. Infolgedessen variiert der Druck von den Spitzen auf die Oberfläche zwischen den Spitzen. Die Spitzen sind um eine Distanz d beabstandet, die in 1 dargestellt ist und normalerweise in der Größenordnung von 0,5 mm liegt.
Eine Alternative zu der zuvor beschriebenen Vierpunktsonde ist die Ausbreitungswiderstands- oder SR-(Spreading Resistance) Sonde, die im US-Patent Nr. 5,347,226 beschrieben wird. Die SR-Sonde besteht aus zwei Sondenspitzen, die sich auf einem Kragarm befinden. Die SR-Sonde wird durch ein externes Positionierungssystem in direkten Kontakt mit der Oberfläche der Halbleiterscheibe gebracht, während der angewendete Druck so überwacht wird, dass der direkte Kontakt mit der unebenen Oberfläche einer Halbleiterscheibe genau gesteuert wird. Da sich die Spitzen jedoch auf demselben Kragbalken befinden, kann der Druck, der beim Überwachen des maximalen Drucks überwacht wird, eine Spitze möglicherweise mit einem geringeren direkten Kontakt lassen.
Außerdem wird auf die US-Patente Nr. 5,475,318 , Nr. 5,540,958 und Nr. 5,557,214 , die europäische Patentanmeldung EP 0 466 274 und die europäische Patentanmeldung mit der Anmeldungsnummer EP 98610023.8 , ( EP 0 974 845 ), EP-A-0 899 538 , die deutschen Patentanmeldungen DE 196 48 475 und DE 43 01 420 , sowie die nationalen japanischen Patentanmeldungen JP 07199219 , JP 01147374 und JP H8-15318 Bezug genommen, welche das allgemeine technische Gebiet beschreiben, das Verfahren zum Messen des Widerstands und die Herstellung von Messsonden betrifft. Darüber hinaus wird Bezug genommen auf den Artikel von Soonil Hong et al über Design and fabrication of a monolithic high-density probe card for high-frequency on-wafer testing, der in IEEE 1989, S. 289–292, 7. Ausgabe, veröffentlicht wurde, auf den Artikel von Changyeol Lee et al über High-density silicon microprobe arrays for LCD Pixel inspection, der in IEEE 1996, S. 429–434, 6. Ausgabe, veröffentlicht wurde, auf den Artikel von T. Fujii et al über Micropattern measurement with an atomic force microscope, der im Journal of Vacuum Science & Technology B (Microelectronics Processing and Phenomena) 1991, 9. Ausgabe, S. 666, veröffentlicht wurde, auf den Artikel von H.W.P. Koops et al über Constructive three-dimensional lithography with electron beam induced deposition for quantum effect devices, der im Journal of Vacuum Science & Technology B (Microelectronics Processing and Phenomena) 1993, 11. Ausgabe, S. 2386, veröffentlicht wurde, den Artikel von H.W.P. Koogs et al über Conductive dots, wires, and supertips for field electron emitters produced by deposition an samples having increased temperature, der im Journal of Vacuum Science & Technology B (Microelectronics Processing and Phenomena) 1996, 14. Ausgabe, S. 6, veröffentlicht wurde, und den Artikel von Q. Niu et al über Double Tipp scanning tunnelling microscope for surface analysis, der in Physics Rev. B 1995, 51. Ausgabe, S. 5502, veröffentlicht wurde.
Außerdem weisen die Sonden des Standes der Technik abgesehen von den zuvor beschriebenen Beschränkungen im Hinblick auf das Herstellen eines Kontakts mit der Oberfläche des zu prüfenden Prüfstücks Beschränkungen im Hinblick auf die Miniaturisierung der Prüftechnik auf, da bisher bekannte Sonden den maximalen Abstand zwischen jeweils zwei Spitzen infolge der Herstellungstechnik, welche eine mechanische Positionierung und Arretierung der einzelnen Prüfstifte oder Prüfspitzen mit sich bringt, auf ein Maß in der Größenordnung von 0,5 mm beschränken, insbesondere soweit es die Vierpunktsonden betrifft, und, soweit es die SR-Sonden betrifft, eine extreme Komplexität, soweit es die Gesamtstruktur betrifft, und auch gewisse Nachteile, soweit es die Verwendung der SR-Sonde betrifft, infolge der Gesamtstruktur der SR-Sonde aufweisen.
Es scheint, dass gegenwärtig keine Technik zum Erhalten der elektrischen Eigenschaften von einzelnen Bauelementen auf Halbleiterscheiben ohne eine mögliche Zerstörung von Grenzschichten der Bauelemente verfügbar ist. Es besteht demnach ein Bedarf an einer Vorrichtung, welche hochauflösende Messungen von elektrischen Eigenschaften an einzelnen Bauelementen durchführen kann und ferner die Möglichkeit einer Zerstörung von Oberflächen der Halbleiterscheiben minimiert.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine neuartige Prüfsonde bereitzustellen, die das Prüfen von elektronischen Schaltungen einer kleineren Abmessung verglichen mit der Prüftechnik des Standes der Technik ermöglicht, und insbesondere eine Prüfsonde bereitzustellen, die einen Abstand zwischen Prüfstiften von weniger als 0,5 mm ermöglicht, wie beispielsweise in der Größenordnung von 100 nm, z.B. 1 nm bis 1 μm oder einen noch kleineren Abstand.
Die Erfindung überwindet die Nachteile des Standes der Technik mit einer Mehrpunktsonde gemäß Anspruch 1 und einer Vorrichtung gemäß Anspruch 45.
Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung betrifft die Tatsache, dass die neuartige Prüftechnik, die eine neuartige Mehrpunktsonde einbezieht, es ermöglicht, die Sonde zum Herstellen eines zuverlässigen Kontakts zwischen jedem Prüfstift oder jeder Prüfspitze und einer bestimmten Stelle des Prüfstücks zu verwenden, da die Prüfsonde gemäß der vorliegenden Erfindung individuell biegbare oder flexible Sondenarme aufweist.
Ein besonderes Merkmal der vorliegenden Erfindung betrifft die Tatsache, dass die Prüfsonde gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Prozess hergestellt werden kann, der mit der Herstellung von elektronischen Schaltungen kompatibel ist, wodurch es ermöglicht wird, eine Messelektronik auf der Prüfsonde zu einzubauen, und wodurch es ermöglicht wird, Prüfungen an jedem Bauelement durchzuführen, das durch irgendeine geeignete Schaltungstechnologie hergestellt ist, welche Planartechnik, CMOS-Technik, Dickfilmtechnik oder Dünnfilmtechnik, sowie LSI- und VLSI-Herstellungstechniken einbezieht.
Die zuvor erwähnte Aufgabe, der zuvor erwähnte Vorteil und das zuvor erwähnte Merkmal zusammen mit anderen Aufgaben, Vorteilen und Merkmalen, welche aus der folgenden ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ersichtlich werden, werden gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung durch eine Mehrpunktsonde gemäß Anspruch 1 erreicht.
Gemäß der Grundausführung der vorliegenden Erfindung wird die Mehrpunktsonde gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung gemäß der Technik zum Herstellen von elektronischen Schaltungen implementiert, die insbesondere Planartechniken einbezieht, da die Sonde aus einem Trägerkörper hergestellt wird, der von einem Halbleiterscheibenkörper herrührt, auf welchem eine erste Vielzahl von leitenden Sondenarmen unter Einbeziehung einer Abscheidung erzeugt wird, die durch irgendeine Technik erreicht wird, die auf dem Fachgebiet bekannt ist, wie beispielsweise chemisches Aufdampfen (CVD), plasmagestütztes CVD (PECVD), Elektron-Zyklotron-Resonanz (ECR) oder Sputtern, Ätzen oder irgendeine andere Herstellungstechnik, zum Beispiel hochauflösende Lithografieverfahren, wie beispielsweise Elektronenstrahllithografie, Atomkraftmikroskopie- oder AFM-Lithografie oder Laserlithografie, woraufhin ein Teil des ursprünglichen Trägerkörpers durch mechanisches Schleifen oder Ätzen entfernt wird, wodurch die sich frei erstreckenden leitenden Sondenarme erzeugt werden, die für die vorliegende Erfindung kennzeichnend sind und die Prüfstifte von Mehrpunktssonden gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung bilden.
Der zuvor erwähnte Teil, welcher vom ursprünglichen Halbleiterscheibenkörper entfernt wird, wodurch der Körper hervorgebracht wird, der die leitenden Sondenarme trägt, kann einen kleineren Teil oder einen größeren Teil des ursprünglichen Halbleiterscheibenkörpers bilden, und der Trägerkörper kann gemäß alternativen Ausführungsformen der Mehrpunktsonde gemäß der vorliegenden Erfindung maßlich einen kleineren Teil oder einen größeren Teil im Vergleich zu dem sich frei erstreckenden Teil der leitenden Sondenarme bilden.
Die leitenden Sondenarme, die für die Mehrpunktsonde gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kennzeichnend sind, ermöglichen gemäß der Grundausführung der vorliegenden Erfindung die Kontaktherstellung der Mehrpunktsonde in einer winkeligen Positionierung der leitenden Sondenarme in Bezug auf die Oberfläche des zu prüfenden Prüfstücks im Unterschied zu der zuvor beschriebenen Vierpunktsonde, welche senkrecht in Bezug auf die Oberfläche des Prüfstücks bewegt wird. Die winkelige Orientierung der leitenden Sondenarme der Mehrpunktsonde ermöglicht es den flexiblen und elastisch biegbaren, leitenden Sondenarmen, jede spezifische und beabsichtigte Stelle des Prüfstücks zu berühren und einen zuverlässigen elektrischen Kontakt mit der betreffenden Stelle herzustellen.
Die für die vorliegende Erfindung kennzeichnende Technik des Herstellens des Kontakts zwischen der Mehrpunktsonde und den Prüfstellen des Prüfstücks durch Verwenden einer winkeligen Positionierung der leitenden Sondenarme in Bezug auf das Prüfstück zur Kontaktherstellung in einem Biegen oder Beugen der leitenden Sondenarme verhindert, dass die Sondenarme das zu prüfende Prüfstück mechanisch zerstören oder beschädigen, was bei bestimmten Anwendungen, wie beispielsweise einer LSI- und VLSI- Schaltungsanordnung, von entscheidender Bedeutung sein kann.
Im Unterschied zum Vierpunktsondenarm des Standes der Technik kann die Mehrpunktsonde gemäß der vorliegenden Erfindung, die eine erste Vielzahl von leitenden Sondenarmen umfasst, infolge der Verwendung der Herstellungstechnik in jeder geeigneten Konfiguration konfiguriert werden, wodurch es ermöglicht wird, die leitenden Sondenarme in jeder gegenseitigen Orientierung in Bezug aufeinander und ferner in Bezug auf den Trägerkörper zu orientieren, um bestimmten Anforderungen, wie beispielsweise einem bestimmten zu prüfenden Prüfstück, gerecht zu werden. In diesem Zusammenhang ermöglicht es das besondere Merkmal der vorliegenden Erfindung, nämlich die Möglichkeit des Verwendens einer Herstellungstechnik, die mit den Techniken kompatibel ist, die zur Herstellung von elektronischen Schaltungen verwendet werden, die Mehrpunktsonde durch die Verwendung von bestehenden CAD/CAM-Techniken für Mikrosysteme leicht gemäß den spezifischen Anforderungen zu konfigurieren. Gemäß der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform der Mehrpunktsonde gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist jedoch die erste Vielzahl von leitenden Sondenarmen undirektional, wodurch eine Vielzahl von parallelen freien Erweiterungen des Trägerkörpers gebildet wird.
Die zuvor erörterte Möglichkeit des Konfigurierens der Mehrpunktsonde gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung in Übereinstimmung mit bestimmten Anforderungen und insbesondere bestimmten Konfigurationen oder einer bestimmten Geometrie der zu prüfenden elektronischen Schaltung ermöglicht es, die leitenden Sondenarme auf einer Oberfläche des Trägerkörpers oder, alternativ gemäß einer alternativen Ausführungsform, auf zwei gegenüberliegenden Oberflächen des Trägerkörpers oder sogar auf nicht gegenüberliegenden Oberflächen des Trägerkörpers, z.B. auf benachbarten Oberflächen eines würfelförmigen Trägerkörpers, zu positionieren.
Die erste Vielzahl von leitenden Sondenarmen auf einer Oberfläche der Mehrpunktsonde gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht aus einem Vielfachen von 2 und reicht von wenigstens 2 leitenden Sondenarmen bis 64 leitenden Sondenarmen, wobei sie als die gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform vier leitende Sondenarme aufweist, die auf einer Oberfläche positioniert sind. Ein Anlegen eines Prüfsignals an die Oberfläche des Prüfstücks zwischen den beiden peripher positionierten leitenden Sondenarmen stellt ein resultierendes Prüfsignal zwischen den beiden inneren leitenden Sondearmen bereit, das Informationen über die elektrischen Eigenschaften des Prüfstücks enthält.
Die erste Vielzahl von leitenden Sondenarmen der Mehrpunktsonde gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist einen rechteckigen Querschnitt auf, wobei die Abmessungen so definiert sind, dass die Breite parallel zur Ebene der Oberfläche des Trägerkörpers der Mehrpunktsonde ist, die Tiefe senkrecht zur Ebene der Oberfläche des Trägerkörpers der Mehrpunktsonde ist, und die Länge die Länge der leitenden Sondenarme ist, die sich vom Trägerkörper der Mehrpunktsonde frei erstreckt.
Die Maßverhältnisse der ersten Vielzahl von leitenden Sondenarmen umfassen solche Verhältnisse, wie beispielsweise Länge zu Breite innerhalb des Bereichs von 500:1 bis 5:1, einschließlich der Verhältnisse 50:1 und 10:1, mit dem Verhältnis von 10:1 als der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform, und ein Verhältnis Breite zu Tiefe innerhalb des Bereichs von 20:1 bis 2:1, mit dem Verhältnis von 10:1 als der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform. Die Länge der ersten Vielzahl von Sondenarmen liegt im Bereich von 20 μm bis 2 mm, mit einer Länge von 200 μm als der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform. Der Abstand von distalen Endpunkten der leitenden Sondenarme reicht von 1 μm bis 1 mm, mit 20 μm, 40 μm und 60 μm als den gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen. Wie zuvor erwähnt, variieren die Abmessungen der Mehrpunktsonde gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung in Abhängigkeit von der Herstellungstechnologie und sind daher keine Beschränkung für die vorliegende Erfindung.
Die distalen Enden der ersten Vielzahl von leitenden Sondenarmen umfassen eine Vielfalt von optionalen Formen in Fortsetzung des Endes der Länge gegenüber dem Trägerkörper der Mehrpunktsonde gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Die Fortsetzung der Länge der sich frei erstreckenden leitenden Sondenarme umfasst Formen wie spitz zulaufende distale Endpunkte, konisch zulaufende distale Endpunkte oder vergrößerte kreisförmige, elliptische oder orthogonale quadratische distale Enden oder Kombinationen davon. Die Ausarbeitung der distalen Endpunkte der ersten Vielzahl der leitenden Sondenarme ermöglicht eine Optimierung von Messungen von elektrischen Eigenschaften des Prüfstücks, die resistive, kapazitive oder induktive elektrische Eigenschaften des Prüfstücks bei Frequenzen sind, die von DC bis RF reichen, einschließlich der Frequenzen im NF-Bereich und dem HF-Bereich.
Die Mehrpunktsonde gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ferner in Übereinstimmung mit spezifischen Anforderungen eine zweite Vielzahl von leitenden Elektroden, die sich auf unterätzten Bereichen zwischen der ersten Vielzahl von leitenden Sondenarmen auf dem Trägerkörper befinden. Die zweite Vielzahl von leitenden Elektroden ist zum aktiven Schützen der ersten Vielzahl von leitenden Sondenarmen geeignet, um einen Leckverlust erheblich zu verringern und folglich die Messgenauigkeit der vorliegenden Erfindung zu erhöhen.
Das Material des Trägerkörpers der Mehrpunktsonde gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst Keramikmaterialien oder Halbleitermaterialien, wie beispielsweise Ge, Si oder Kombinationen davon. Die Verwendung der Halbleitermaterialien Ge, Si oder von Kombinationen davon ermöglicht eine Mikrostrukturherstellungstechnologie im Herstellungsprozess der Mehrpunktsonde, wodurch die Vorteile der Mikrostrukturherstellungstechnologie genutzt werden.
Die leitende Schicht auf der oberen Oberfläche der ersten Vielzahl von leitenden Sondenarmen und die leitende Schicht der zweiten Vielzahl von leitenden Elektroden auf der Mehrpunktsonde gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden durch leitende Materialien, wie beispielsweise Au, Ag, Pt, Ni, Ta, Ti, Cr, Cu, Os, W, Mo, Ir, Pd, Cd, Re, leitendem Diamant, Metallsiliciden oder jeder Kombination davon, hergestellt.
Zahlreiche andere Aufgaben, Voreile und Merkmale, welche aus der folgenden ausführlichen Beschreibung einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ersichtlich werden, werden gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung durch eine Mehrpunktsonde zum Prüfen von elektrischen Eigenschaften auf einer bestimmten Stelle eines Prüfstücks gemäß Anspruch 1 erreicht, die ferner umfasst:

(d) eine dritte Vielzahl von leitenden Spitzenelementen, die sich vom distalen Ende der ersten Vielzahl von leitenden Sondenarmen erstreckt; und
(e) wobei die leitenden Spitzenelemente von einem Prozess der Metallisierung von Elektronenstrahlabscheidungen auf der ersten Vielzahl von leitenden Sondenarmen an den distalen Enden davon herrühren.

Dieser besondere Aspekt der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann einen äußerst kleinen Abstand von leitenden Spitzenelementen bereitstellen, und er kann daher ein Messwerkzeug für eine große Vielfalt von möglichen Prüfstücken mit äußerst kleinen Abmessungen bereitstellen.
Die dritte Vielzahl von leitenden Spitzenelementen kann einen Primärabschnitt und einen Sekundärabschnitt umfassen, wobei die leitenden Spitzenelemente mit den leitenden Sondenarmen durch jeweilige Primärabschnitte davon verbunden sind und die Sekundärabschnitte freie Kontaktenden definieren. Dies kann mehrere optionale Konfigurationen und Konstruktionen der Mehrpunktsonde bereitstellen.
Die Mehrpunktsonde gemäß dem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung definiert eine erste axiale Richtung für jeden der Primärabschnitte, wobei die erste axiale Richtung eine Vergrößerung der Gesamtdistanz zwischen dem Trägerkörper und den freien Kontaktenden bildet. Die axiale Richtung des Primärabschnitts bildet eine Verringerung des Abstands zwischen den freien Kontaktenden der dritten Vielzahl von leitenden Spitzenelementen, oder sie bildet eine Verringerung des Abstands zwischen freien Kontaktenden der dritten Vielzahl von leitenden Spitzenelementen, die benachbart sind. Außerdem wird eine zweite axiale Richtung für jeden der Sekundärabschnitte definiert, wobei die zweite axiale Richtung eine Vergrößerung der Gesamtdistanz zwischen dem Trägerkörper und den freien Kontaktenden bildet. Die zweite axiale Richtung des Sekundärabschnitts bildet eine Verringerung des Abstands zwischen den freien Kontaktenden der dritten Vielzahl von leitenden Spitzenelementen. Die zweite axiale Richtung des Sekundärabschnitts bildet eine Verringerung des Abstands zwischen dem freien Kontaktenden der dritten Vielzahl von leitenden Spitzenelementen, die benachbart sind.
Außerdem erstreckt sich die erste axiale Richtung der Primärabschnitte in einer Richtung parallel zu der Ebene, die durch die erste Oberfläche des Trägerkörpers definiert wird, oder in einer Richtung, die sich der Ebene nähert, die durch die zweite Oberfläche des Trägerkörpers definiert wird. Gleichermaßen erstreckt sich die zweite axiale Richtung der Sekundärabschnitte in einer Richtung parallel zu der Ebene, die durch die erste Oberfläche des Trägerkörpers definiert wird, oder in einer Richtung, die sich der Ebene nähert, die durch die zweite Oberfläche des Trägerkörpers definiert wird. Diese Konstruktionsformen bieten einen breiten Rahmen von Möglichkeiten zum Prüfen einer großen Vielfalt von Prüfstücken.
Die dritte Vielzahl von leitenden Spitzenelementen kann gleich der ersten Vielzahl von leitenden Sondenarmen, kleiner als die erste Vielzahl von leitenden Sondenarmen oder größer als die erste Vielzahl von leitenden Sondenarmen sein, wobei die wünschenswerte Anwendung die dritte Vielzahl von leitenden Spitzenelementen so aufweist, dass sie durch 2 teilbar ist.
Die dritte Vielzahl von leitenden Spitzenelementen weist einen Abstand der freien Kontaktenden der leitenden Spitzenelemente im Bereich von 1 nm bis 100 nm auf, wobei eine wünschenswerte Anwendung die Abstände von 2 nm, 5 nm, 10 nm, 20 nm, 50 nm und 100 nm aufweist.
Die Abmessung der leitenden Spitzenelemente definiert eine Gesamtlänge als eine Distanz zwischen den distalen Enden von leitenden Sondenarmen und den freien Kontaktenden der leitenden Spitzenelemente, wobei die Gesamtlänge im Bereich von 100 nm bis 100 μm liegt und die wünschenswerte Anwendung die Gesamtlänge in den Bereichen von 500 nm bis 50 μm und 1 μm bis 10 μm aufweist, und sie definiert einen Durchmesser, wobei der Durchmesser im Bereich von 10 nm bis 1 μm liegt und eine wünschenswerte Anwendung die Gesamtlänge in den Bereichen von 50 nm bis 500 nm aufweist.
Das Material, das bei der Herstellung der dritten Vielzahl von leitenden Spitzenelementen verwendet wird, kann hauptsächlich aus Kohlenstoff bestehen und ferner aus einer Konzentration von Verunreinigungen bestehen.
Die dritte Vielzahl von leitenden Spitzenelementen kann von einem Prozess einer geneigten Elektronenstrahlabscheidung, einem Prozess einer senkrechten Elektronenstrahlabscheidung oder einem Prozess einer Kombination einer geneigten Elektronenstrahlabscheidung und einer senkrechten Elektronenstrahlabscheidung herrühren. Die Metallisierung der dritten Vielzahl von leitenden Spitzenelementen kann von einem Prozess einer In-situ-Metallabscheidung oder einem Prozess einer Ex-situ-Metallabscheidung herrühren.
Die zuvor erwähnte Aufgabe, der zuvor erwähnte Vorteil und das zuvor erwähnte Merkmal zusammen mit zahlreichen anderen Aufgaben, Vorteilen und Merkmalen, die aus der folgenden ausführlichen Beschreibung einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ersichtlich werden, werden gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung durch eine Mehrpunktprüfvorrichtung gemäß Anspruch 45 erreicht.
Die Mehrpunktprüfvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst im Wesentlichen eine Mehrpunktsonde gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wobei die Mehrpunktsonde, die eine Komponente der Mehrpunktprüfvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung bildet, in Übereinstimmung mit einem der zuvor erwähnten Merkmale der Mehrpunktsonde gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung implementiert werden kann. Außerdem umfasst die Mehrpunktprüfvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung Prüfmittel für elektrische Eigenschaften zum Prüfen des Prüfstücks, das ein Stromerzeugermittel umfasst, welches der Oberfläche des Prüfstücks ein Prüfsignal zuführt, das gemäß den spezifischen Anforderungen, wie beispielsweise Messungen von Widerstand, Induktivität, Kapazitanz, Anstiegsrate, Bandbreite bei Verstärkung 1 und Bandbreite von 3 db, Strom oder Spannung, ein Impulssignal oder Impulssignale, DC oder AC mit sinus-, rechteck- und dreieckförmigen Signalinhalten oder Kombinationen davon sein und von NF bis RF, einschließlich HF, reichen kann. Das Prüfmittel für elektrische Eigenschaften umfasst ferner ein elektrisches Messgerät, das Einrichtungen zum Erfassen eines Messsignals der zuvor beschriebenen Prüfsignaltypen und Frequenzbereiche bereitstellt, extensive Prüfinformationen über elektrische Eigenschaften bereitstellt und Funktionalitäten wie schnelle Fourier-Transformation (FFT), Phasenverriegelung und Echtzeitvisualisierung eines gemessenen Prüfsignals umfasst. Das Prüfmittel für elektrische Eigenschaften weist Sondierungsmittel zum Sondieren des Prüfstücks gemäß den spezifischen Anforderungen auf, um die Verbindung zwischen der Oberfläche des Prüfstücks und dem Prüfmittel für elektrische Eigenschaften herzustellen.
Die Mehrpunktprüfvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst auch Hin- und Herbewegungsmittel zum Halten einer Mehrpunktsonde gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung und Positionieren der Mehrpunktsonde gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung in Bezug auf das Prüfstück, um zu bewirken, dass die leitenden Sondenarme in direkten Kontakt mit einer bestimmten Stelle auf der Oberfläche des Prüfstücks kommen, um die Prüfung der elektrischen Eigenschaften durchzuführen und die bestimmte Stelle der Mehrpunktsonde gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung in Bezug auf das Prüfstück mit einer Auflösung von 0,1 μm oder noch weniger in allen räumlichen Richtungen aufzuzeichnen. Eine Aufgabe des Verfügens über eine vollständige Manövrierbarkeit in allen räumlichen Richtungen, die koplanar zur Oberfläche des Prüfstücks oder senkrecht zur Oberfläche des Prüfstücks sind, ist es, Mehrpunktmessungen unter Verwendung einer kalibrierten Mehrpunktssonde gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung auf einer ganzen Oberfläche eines Prüfstücks zu ermöglichen, wodurch Ungenauigkeiten infolge mehrerer Kalibrierabweichungen vermieden werden. Die Manövrierbarkeit umfasst Winkelbewegungen entlang einer Achse parallel zur Oberfläche des Prüfstücks, wobei ein Winkel zwischen der Oberfläche des Prüfstücks und der Länge der leitenden Sondenarme auf der Mehrpunktsonde gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird, wodurch die Flexibilität der leitenden Sondenarme zum Schutz gegen eine mögliche Zerstörung oder Beschädigung von Bauelementen auf der Oberfläche des Prüfstücks verwendet wird, und entlang einer Achse senkrecht zur Oberfläche des Prüfstücks, wobei eine 360°-Drehung der Mehrpunktsonde gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird, wodurch Messungen an Bauelementen auf der Oberfläche des Prüfstücks mit jeder gegenseitigen relativen koplanaren Winkelposition ermöglicht werden.
Die Mehrpunktsprüfvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ferner Mittel zum Abfühlen eines direkten Kontakts zwischen der Oberfläche des Prüfstücks und der Vielzahl von leitenden Sondenarmen der Mehrpunktsonde gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wodurch eine zerstörungsfreie Prüfung des Prüfstücks gewährleistet wird und infolgedessen die Zerstörung von möglichen Bauelementen auf der Oberfläche des Prüfstücks vermieden wird.
Das Verfahren zur Herstellung der Mehrpunktsonde kann jede relevante Herstellungstechnik einbeziehen, welche die Herstellung der sich frei erstreckenden leitenden Sondenarme ermöglicht, die sich in Bezug auf den Trägerkörper frei erstrecken. Techniken von Belang und Interesse basieren auf der Halbleitermikrostrukturherstellungstechnologie, der Dickfilmtechnik, der Dünnfilmtechnik oder Kombinationen davon.
Die Herstellung der dritten Vielzahl von leitenden Spitzenelementen umfasst die folgenden Schritte:

(a) Montieren der Mehrpunktsonde mit der ersten Oberfläche des Trägerkörpers parallel zur Horizontalen auf die Haltemittel in einer Mikroskopkammer;
(b) Auswählen von Winkeln α und β, welche die Neigung des Primärabschnitts und des Sekundärabschnitts der leitenden Spitzenelemente beschreiben;
(c) Messen einer Abscheidungsrate durch 5-minütiges Fokussieren eines Elektronenstrahls auf eine Stelle und Messen der resultierenden Länge einer ersten Abscheidung;
(d) Neigen und Drehen der Haltemittel, um ein Blickfeld der ersten Abscheidung von einem Blickwinkel zu bieten, der mit einem Winkel des Elektronenstrahls identisch ist und eine Übereinstimmung mit den ausgewählten Winkeln α und β zeigt;
(e) Abscheiden einer Länge auf einem der distalen Enden der leitenden Sondenarme;
(f) Neigen und Drehen der Haltemittel, um ein Blickfeld einer Position für eine zweite Abscheidung zu bieten;
(g) Abscheiden der Länge auf dem benachbarten distalen Ende der leitenden Sondenarme;
(h) Wiederholen der Schritte c bis g, bis ein Abstand von leitenden Sondenarmen ungefähr 10 nm größer als der beabsichtigte Abstand von leitenden Sondenarmen ist;
(i) Auswählen eines Winkels α1, welcher eine Neigung des Sekundärabschnitts beschreibt;
(j) Neigen und Drehen der Haltemittel, wobei β = 0 ausgewählt wird und α = α1 ausgewählt wird;
(k) Erweitern der Sekundärabschnitte in Fortsetzung der Primärabschnitte; und
(l) Sicherstellen, dass das Abscheiden fortschreitet, indem die Position des Elektronenstrahls auf einer ersten und zweiten Abscheidung abgewechselt wird.

Das Verfahren zur Herstellung der Mehrpunktsonde kann außerdem die Technik des Abscheidens einer leitenden Schicht auf die Vielzahl von leitenden Spitzenelementen, die sich vom distalen Ende der ersten Vielzahl von leitenden Sondenarmen erstrecken, durch Metallisierung der Elektronenstrahlabscheidungen einbeziehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Zusätzliche Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung und den angehängten Ansprüchen in Verbindung mit der Zeichnung besser verständlich, wobei
1 eine Gesamtdarstellung der herkömmlichen Vierpunktsondenmesstechnik auf einem Prüfstück bereitstellt;
2 eine detaillierte Darstellung der in 1 veranschaulichten Messtechnik zeigt;
3 das Substrat nach einem Mustern einer abgeschiedenen Trägerschicht zeigt;
4 die Bildung der Kragarme durch Entfernen eines Teils des Substrats veranschaulicht;
5 das Ätzen eines Substrats, um das Muster in der Trägerschicht zu unterätzen, veranschaulicht;
6 zeigt die Abscheidung einer elektrisch leitenden Schicht;
7 einen Aufbau zum Messen einer Prüfstücks unter Verwendung einer Mehrpunktsonde zeigt;
8 einen Aufbau mit einer Mehrpunktsonde veranschaulicht, die auf einem optischen Mikroskop montiert ist;
9 eine lösbare Mehrpunktsonde in einer Halbleiterscheibe darstellt;
10 ein Grundschema der Schaltung darstellt, die zur Durchführung von Messungen verwendet wird und einen Elektrometer und eine Stromquelle umfasst;
11 eine Elektronenstrahlabscheidung zeigt. (a) zeigt eine senkrechte Elektronenstrahlabscheidung darstellt, und (b) zeigt eine geneigte Elektronenstrahlabscheidung entweder auf dem Substrat oder als Fortsetzung auf der Oberseite einer zuvor erzeugten Spitze;
12 zeigt eine Metallisierung einer Spitze. (a) zeigt eine In-situ-Metallisierung einer Spitze, wobei leitende Verunreinigungen abgeschieden werden, und (b) zeigt eine Ex-situ-Metallisierung einer Spitze, wobei eine nachfolgende Metallisierung abgeschieden wird;
13 eine Sondengeometrie mit Spitzen darstellt, die sich von Sondenarmen erstrecken;
14 allgemeine Spitzenkonfigurationen darstellt. (a) stellt 2 Spitzen, (b) stellt 4 Spitzen mit einem ungleichmäßigen Spitzenabstand dar, (c) stellt 4 Spitzen dar, und (d) bis (f) stellen (a) bis (c) mit Sekundärspitzen dar;
15 stellt eine Spitzenherstellung einer Sonde dar. (a) stellt eine Anfangsansicht dar. Ein Spitze wird auf einem Sondenarm 1 wachsen gelassen. (b) stellt das Probestück gedreht/geneigt dar, um dadurch eine spiegelbildliche Ansicht zu erhalten. Eine Spitze wird auf einem Sondenarm 2 auf der anspitzenden Linie der Spitze 1 wachsen gelassen. (c) stellt das Ergebnis des Wiederholens der Prozedur dar, bis der Spalt G etwas größer als der beabsichtigte Spalt G' ist. (e) stellt das Probestück gedreht dar, um eine Vorderansicht zu erhalten, jedoch außerdem geneigt, um einen gewählten Winkel α' der Sekundärspitzen zu erhalten. (f) bis (g) stellen die Sekundärspitzen dar, die auf beiden Spitzenenden wachsen gelassen werden. (h) stellt den beabsichtigten Spalt G' und die Längen, die durch Wiederholungsschritte (f) bis (g) abgestimmt wurden, dar.
16 stellt Rasterelektronenmikroskopaufnahmen der Herstellungsfolge (identisch mit 15) dar. (a) bis (c) stellen das anfängliche Wachstum von Spitze 1 und 2 dar. (d) bis (f) stellt eine zweite Wiederholung dar. (g) bis (1) stellen eine dritte Wiederholung dar, die zum Spalt G' von 300 nm führt. (j) stellt das anfängliche Wachstum von Sekundärspitzen dar: (k) stellt die Sekundärspitzen nach einer Verengung des Spalts und einer Feinabstimmung der Längen auf innerhalb von 10 nm dar. (1) ist eine Gesamtansicht von fertigen Sonden.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine bevorzugte Ausführungsform ist an eine Mehrpunktsonde gerichtet und wird unter Bezugnahme auf 3 bis 6 beschrieben.
3 stellt eine Halbleiterscheibe 10, zum Beispiel einen Abschnitt einer Halbleiterscheibe, im Zwischenzustand der Herstellung dar. Sie stellt eine Oberfläche 16 eines Substrats 12 dar, die durch eine Trägerschicht 14 abgedeckt ist, die elektrisch isolierend ist, wie beispielsweise Siliciumoxid. Die Abscheidung der Trägerschicht 14 kann durch jedes in der Technik bekannte Verfahren bewerkstelligt werden, wie beispielsweise chemisches Aufdampfen (CVD), plasmagestütztes CVD (PECVD), Elektron-Zyklotron-Resonanz (ECR) oder Sputtern. Wie in 3 dargestellt, wird die Trägerschicht 14 gemustert und geätzt, um Balken mit konisch zulaufenden Endpunkten 14a bis 14d zu bilden. Die Balken sind nicht auf irgendeine bestimmte Form oder Symmetrie beschränkt, sondern können jede Geometrie mit geeigneten Endpunkten aufweisen.
Das Muster wird durch Bilden eines Fotoresistmusters (in 3 nicht dargestellt) gebildet, welches die vier Balken auf der oberen Oberfläche der Trägerschicht 14 definiert. Das Fotoresistmuster wird durch herkömmliche fotolithografische Fotoresistbildungs-, Belichtungs-, Entwicklungs- und Entfernungstechniken gebildet. Die Trägerschicht wird dann unter Verwendung irgendeines in der Technik bekannten Verfahrens, wie beispielsweise Trockenätzen oder Nassätzen, geätzt, bis die unmaskierten Teile der Trägerschicht 14 von der oberen Oberfläche des Substrats entfernt werden.
In einem alternativen Prozess können die vier Balken oder ein Teil von ihnen unter Verwendung von hochauflösenden Lithografieverfahren, wie beispielsweise Elektronenstrahllithografie, Atomkraftmikroskopie- oder AFM-Lithografie oder Laserlithografie, definiert werden.
Sobald die Trägerschicht gemustert ist, wird das Substrat teilweise entfernt, um die gemusterte Trägerschicht freizugeben und vier Kragarme mit zugespitzten Endpunkten 14a bis 14d zu bilden, wie in 4 dargestellt.
Im bevorzugten Prozess wird das Substrat durch Abscheiden einer Schutzschicht (in 4 nicht dargestellt) aus Siliciumnitrid auf der oberen und unteren Oberfläche des Substrats 12 entfernt. Als Nächstes wird ein Fotoresistmuster auf der unteren Oberfläche des Substrats durch herkömmliche fotolithografische Fotoresistbildungs-, Belichtungs-, Entwicklungs- und Entfernungstechniken gebildet. Die Nitridschicht wird dann in den unmaskierten Bereichen auf der unteren Oberfläche des Substrats unter Verwendung eines reaktiven Ionenätzens (RIE) in einem Plasma entfernt, das SF₆ und O₂ oder ähnliche Reagenzien enthält, und das Substrat wird unter Verwendung einer Ätzchemie, die Kaliumhydroxid (KOH) oder eine ähnliche Chemie umfasst, geätzt, bis die sich frei erstreckende Sondenarme freigelegt sind. Dann wird die Schutzschicht aus Nitrid von der oberen Oberfläche des Substrats unter Verwendung von RIE oder unter Verwendung von Nassätzen mit einer Chemie, die Phosphorsäure (H₃PO₄) enthält, oder einer ähnlichen Chemie entfernt.
5 veranschaulicht das Ätzen des Substrats 12, um die Trägerschicht 14 zu unterätzen. Im bevorzugten Prozess wird dieser Ätzschritt mit einem Trockenätzverfahren, wie beispielsweise einem isotropen RIE-Ätzen, ausgeführt.
Die Endstufe der Herstellung ist in 6 dargestellt und bezieht die Abscheidung einer elektrisch leitenden Schicht 18 auf die obere Oberfläche der Halbleiterscheibe ein. Die leitende Schicht wird aus leitenden Materialien wie Au, Ag, Pt, Ni, Ta, Ti, Cr, Cu, Os, W, Mo, Ir, Pd, Cd, Re, leitendem Diamant, Metallsiliciden oder Kombinationen davon hergestellt. Alternativerweise kann die leitende Schicht aus einem hoch dotierten Halbleitermaterial hergestellt werden. Die leitende Schicht kann unter Verwendung einer Elektronenstrahlverdampfung oder jedem anderen ähnlichen Verfahren, das in der Technik bekannt ist, abgeschieden werden. Infolge des Unterätzens der Trägerschicht 14 erzeugt die elektrisch leitende Schicht keine leitenden Pfade zwischen den vier Balken, die in der Trägerschicht ausgebildet sind, wodurch vier isoliere Elektroden auf der oberen Oberfläche der Trägerbalken gebildet werden und die Punkte 18a bis 18d durch die Balken mit einem externen Positionier- und Messgerät (in 6 nicht dargestellt) verbunden werden können.
Wie in 6 dargestellt, erzeugt die Abscheidung der leitenden Schicht Elektroden auf dem Substrat. In einem bevorzugten Prozess werden diese Elektroden zum aktiven Schutz der leitenden Sondenarme verwendet, um einen Leckverlust erheblich zu verringern und folglich die Messgenauigkeit der Erfindung zu erhöhen.
Unter neuerlicher Bezugnahme auf 6 beträgt in der vorliegenden Erfindung der Mindestabstand s der Sondenendpunkte ungefähr 1 μm. Der Mindestabstand der Sondenendpunkte wird jedoch durch die Mirkostrukturherstellungstechnologie bestimmt und ist keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung. Da eine Mikrostrukturherstellungstechnologie kleinere und kleinere Bauelemente erzeugt, kann demnach auch der Mindestabstand s der Sondenendpunkte verringert werden.
Im Einsatz ordnet ein externes Positioniergerät eine Mehrpunktsonde gemäß der vorliegenden Erfindung in direktem Kontakt mit der Oberfläche des Prüfstücks an. Sobald ein elektrischer Kontakt zwischen der Oberfläche des Prüfstücks und allen vier leitenden Sondenarmen hergestellt ist, wird zwei der leitenden Sondenarme ein Strom zugeführt, und zwischen den beiden anderen leitenden Armen wird eine entsprechende Spannung gemessen. Das Verfahren des Zuführens des Stroms und des Erfassens der Spannung kann jedes in der Technik bekannte Verfahren sein.
Die bevorzugte Mehrpunktprüfvorrichtung ist in 7 dargestellt. Die Figur zeigt eine Mehrpunktprüfvorrichtung 100, ein Prüfstück 110 ist auf einem Tisch 112 mit einem XYZ-Positioniermechanismus befestigt. Dieser Mechanismus kann automatisch oder manuell gesteuert werden. Eine Mehrpunktsonde 102 ist über der Oberfläche des Prüfstücks auf einem Sondenhalter 104 montiert, welcher in der Z-Richtung mit einer Auflösung von 0,1 μm oder höher bewegt werden kann. Optional kann der Sondenhalter 104 mit einer ähnlichen räumlichen Auflösung in den X- und Y-Richtungen gesteuert werden. Der Aufbau 100 ist ähnlich dem eines AFMs oder eines Rastertunnelmikroskops (STM). Verbindungen 114 von den Sondenendpunkten sind an eine Steuereinheit 106 angeschlossen, welche die Mehrpunktsonde in Bezug auf das Prüfstück 110 bewegen kann. Optional kann auch eine Verbindung 116 vom Prüfstück 110 an die Steuereinheit 106 angeschlossen sein. Die Steuereinheit 106 kann ein Computer oder eine programmierte Mikrosteuerung sein. Durch Überwachen des Widerstands von vier Punkten unter Verwendung der Endpunkte der vier Sondenarme oder der Widerstände von zwei Punkten zwischen den Endpunkten der vier Sondenarme und dem Prüfstück 110 kann die Steuereinheit 106 die Mehrpunktsonde zum Prüfstück bewegen, bis alle Endpunkte der vier Sondenarme in direktem Kontakt mit dem Prüfstück sind. Durch halten der Mehrpunktsonde mit den Sondenarmlängen in einem Winkel in Bezug auf die Oberfläche des Prüfstücks 110 kleiner als senkrecht und größer als parallel wird eine gänzlich individuelle Sondenarmflexibilität erreicht, die eine sichere Betriebsweise hinsichtlich eines Vermeidens der Zerstörung von einzelnen Bauelementen auf der oberen Oberfläche des Prüfstücks bereitstellt. Dann kann eine Messung des spezifischen Widerstands des Prüfstücks erfolgen, und die Steuereinheit 106 analysiert die Messdaten und zeigt Messinformationen auf einer Anzeige 108 an. Die Steuereinheit 106 kann die Mehrpunktsonde zurückziehen, das Prüfstück 110 in der XY-Ebene bewegen und die Prozedur wiederholen.
8 veranschaulicht eine ähnliche Vorrichtung 200, wobei der Prüfstücktisch aus einem XY-positionierten 222 auf einem optischen Standardmikroskop 214 besteht. Eine Mehrpunktsonde 202 ist auf einem Sondenhalter 204 angeordnet, welcher auf einem Mikroskopobjektiv 212 montiert ist, wodurch der Bediener Merkmale auf der Prüfstückoberfläche identifizieren und Vierpunktsondenmessungen an diesen Merkmalen durchführen kann. Auf diese Weise können Prüfstückmerkmale in μm-Größe, wie beispielsweise einzelne mikroelektronische Bauelemente oder polykristalline Körner, auf eine gesteuerte Art und Weise sondiert werden. Ähnlich der zuvor beschriebenen Vorrichtung 100, die in 7 veranschaulicht ist, sind die vier Leitungen 218 von der Sonde an einer Steuereinheit 206 angeschlossen, ebenso wie eine Leitung 216, die das Prüfstück verbindet; die Steuereinheit gibt Signale 220 aus, welche die Bewegung des Sondenhalters steuern, und die Steuereinheit 206 analysiert die Messdaten und zeigt sie auf einer Anzeige 208 an.
9 stellt eine lösbare Mehrpunktsonde in einer Halbleiterscheibe dar. Eine Halbleiterscheibe kann aus mehreren Mehrpunktsonden bestehen, welche von der Halbleiterscheibe gelöst werden können. Diese Herstellungstechnik stellt ein äußerst wiederholbares und sicheres Verfahren zur Herstellung von Mehrpunktsonden bereit.
10 stellt ein Grundschema der Schaltung dar, welche zur Durchführung von Messungen verwendet wird und einen Elektrometer und eine Stromquelle umfasst. Ein Anwenden von Techniken für integrierte Schaltungen für die Herstellung von Mehrpunktsonden ermöglicht die mögliche Integration des Elektrometers, der Stromquelle und einer zusätzlichen Schaltung auf der Halbleiterscheibe.
Ein besonders bevorzugter Prozess verwendet Elektronenstrahlabscheidungstechniken zum Wachsenlassen von Spitzen auf Sondenarmen. 11(a) zeigt solch eine Elektronenstrahlabscheidung, die aus einer Oberfläche 1105 eines Sondenarms wachsen gelassen wird, mit dem Elektronenstrahl 1103 in einer senkrechten Beziehung zur Oberfläche, wodurch eine Primärspitze 1101 mit einer Achse senkrecht zur Oberflächenebene erzeugt wird. Durch Neigen eines Elektronenstrahls 1115 in Bezug auf eine Oberfläche 1113 wächst eine geneigte Elektronstrahlabscheidung entweder auf der Oberfläche 1113 des Substrats als eine Primärspitze 1111 oder als eine Sekundärspitze 1109 in Fortsetzung auf der Oberseite einer vorher erzeugten Spitzte 1107 senkrecht zur Oberfläche 1113.
Die elektrischen Eigenschaften der Spitzen können durch Auftragen von Verunreinigungen 1203 auf eine Spitze 1201 unter Verwendung einer Injektion einer metallorganischen Verbindung bei einem niedrigen Teildruck modifiziert werden, um dadurch Spitzen mit so niedrigen Widerständen wie 900 Ω zu erhalten (In-situ-Metallisierung). Die elektrischen Eigenschaften der Spitzen können auch modifiziert werden, indem eine Metallwolke oder -verdampfung 1209 aufgetragen wird, wodurch Metallschichten 1205, 1207 auf der Spitze 1201 und auf der Oberfläche 1105 nach der Beendigung des Spitzenwachstums erzeugt werden (Ex-situ-Metallisierung). Durch Auftragen nachfolgender Verdampfungen 1101 unter Verwendung von zwei oder mehr Auftragswinkeln wird eine guter Metallbedeckungsgrad der Spitze 1101 und der Oberfläche 1105 erreicht, wodurch brauchbare Spitzen 1101 bereitgestellt werden. 12 stellt beide Verfahren zur Metallisierung von Spitzen dar.
Die Geometrie einer Sonde ist in 13 in einer Draufsicht, einer Seitenansicht und einer Vorderansicht dargestellt. Die Sonde ist so dargestellt, dass sie Sondenarme 1301 aufweist, auf welchen durch Verwenden einer Elektronenstrahlabscheidung Primärspitzen 1303 wachsen gelassen wurden. Die Primärspitzen 1303 bilden einen Winkel 1307 (α1) zwischen einer Richtung der axialen Länge des Sondenarms 1301 und einer Richtung der axialen Länge der Primärspitzen 1303. Sekundärspitzen 1305 erstrecken sich von den Primärspitzen 1303 auf den Sondenarmen 1301. Die Primärspitzen 1303 weisen außerdem eine Neigung 1309 (β1) und die Sekundärspitze 1305 und eine zusätzliche Neigung 1311 (β2) in Bezug auf die Richtung der axialen Länge des Sondenarms 1301 auf.
Mehrere Spitzenkonfigurationen sind in 14 dargestellt. 14(a) stellt vier parallele Sondenarme dar, zwei äußere Sondenarme 1401 und die beiden inneren Sondenarme 1301 mit zwei Primärspitzen 1303, die auf den beiden inneren Sondenarmen 1301 positioniert sind. Die beiden Primärspitzen 1303 bilden einen Winkel in Bezug auf eine axiale Richtung der inneren Sondenarme 1301, derart dass die Primärspitzen 1303 in eine gemeinsame Orientierung zeigen. 14(b) stellt die vier parallelen Sondenarme 1301, 1401 mit vier Primärspitzen 1303, 1403 dar, die so positioniert sind, dass die Endpunkte gleiche Spitzenabstände aufweisen. 14(c) stellt die vier Sondenarme 1301, 1401 dar, welche jeweils Primärspitzen 1303, 1403 aufweisen, die sich vom distalen Ende erstrecken. Die beiden inneren Sondenarme 1301 weisen die Primärspitzen 1303 so auf, dass sie in eine gemeinsame Orientierung zeigen, und die beiden äußeren Sondenarme 1401 so, dass sie in eine axiale Richtung der äußeren Sondenarme 1401 zeigen. 14(d) bis (f) stellen Sekundärspitzen 1305, 1405 dar, die zu den Primärspitzen 1303, 1403 hinzugefügt wurden.
Das Herstellungsschema zum Erzeugen von Primär- und Sekundärspitzen unter Auftragen einer Elektronenstrahlabscheidung ist in 15 dargestellt. 15(a) stellt die beiden Sondenarme 1301 mit distalen Enden dar, die als 1501 und 1505 definiert sind. Der Elektronenstrahl wird auf eine Ecke 1503 der Oberfläche des distalen Endes 1505 gerichtet, wodurch die Primärspitze 1303 erzeugt wird. Wie in 15(b) dargestellt, wird der Elektronenstrahl anschließend auf eine Ecke 1507 der Oberfläche des distalen Endes 1501 gerichtet, wodurch die zweite Primärspitze 1301 erzeugt wird. Diese Prozedur wird wiederholt, bis der Abstand zwischen den beiden Primärspitzen 1301 etwas größer als der beabsichtigte Spalt G' zwischen den Primärspitzen ist. Die Primärspitzen 1303 bilden einen Winkel in Bezug auf eine axiale Richtung der Sondenarme 1301 und einen Winkel in Bezug auf die Oberflächen der distalen Enden 1501, 1505, derart dass die Primärspitzen 1303 vom Trägerkörper der Mehrpunktsonde weg zeigen. Die Sekundärspitzen 1305 bilden außerdem einen Winkel in Bezug auf eine axiale Richtung der Primärspitzen 1303. Um diese Sekundärabwinklung der Sekundärspitzen 1305 in Bezug auf die Primärspitzen 1301 zu erreichen, wird die Mehrpunktsonde gedreht, wie in 15(e) dargestellt.
16 zeigt Elektronenmikroskopaufnahmen des Herstellungsschemas, das zuvor und in 15 dargestellt wurde.
BEISPIEL ZUR DARSTELLUNG DER VERWENDUNG DER MEHRPUNKTSONDE
Die Sondenchips (in 9 veranschaulicht) werden aus den Halbleiterscheiben heraus gebrochen und unter Verwendung von Epoxid auf Keramikchips (5 mm × 10 mm) mit vier großen Dickfilmelektrodenanschlussstellen montiert. Die leitenden Sondenarme auf den Siliciumchips werden mit den Anschlussstellen auf den Keramikchips durch Bonden von 25 μm dicken Golddrähten zwischen ihnen unter Verwendung einer Kulicke-Soffa Keilbondmaschine verbunden.
Die Keramikchips werden auf einer Aluminiumfassung, die maschinell bearbeitet wird, um ein Mikroskopobjektiv auf einer Karl-Suss Sondenstation zu passen, mechanisch fixiert und elektrisch verbunden. Die Fassung ermöglicht es, dass die leitenden Sondenarme der Mehrpunktsonde in der Mitte des Blickfelds des Mikroskops im Brennpunkt sind. Das Prüfstück kann dann unter Verwendung des normalen vertikalen Tisches des Mikroskops in den Brennpunkt bewegt werden. Wenn das Prüfstück im Brennpunkt ist, berührt die Mehrpunktsonde das Prüfstück, und es kann eine Messung erfolgen. Der Aufbau ist ähnlich der allgemeinen Darstellung in 8.
Eine Elektronik, die aus einem Elektrometer und einer Stromquelle besteht, ist in die Aluminiumfassung eingebaut, um die Distanz zwischen der Sonde und der Elektronik zu minimieren. Dadurch wird das Rauschen bei den Messungen auf einem Minimum gehalten. Das Grundschema der Schaltung ist in 10 dargestellt. Die beiden inneren leitenden Sondenarme der Mehrpunktsonde sind mit einem Elektrometer (einem Messgeräteverstärker) mit einer Eingangsimpedanz von mehr als 10 GΩ und einem Verstärkungsfaktor von 5000 verbunden. Die beiden peripheren leitenden Sondenarme der Sonde sind mit der Stromquelle (einem Differenzspannungs-Strom-Wandler) verbunden, welcher eine verstellbare Ausgabe im Bereich vom 10 nA bis 1 μA liefert. Die Stromausgabe ist proportional zur Spannungsdifferenz V1–V2. Diese Spannungen werden durch einen Computer, der mit einem Digital-Analog-Umsetzer ausgestattet ist, extern erzeugt. Derselbe Computer erfasst die Ausgangsspannung Vo des Elektrometers durch einen angeschlossenen Analog-Digital-Umsetzer. Batterien speisen die Schaltung, um sie in Bezug auf Masse potenzialfrei zu machen.
Eine Messung erfolgt durch Abtasten der Spannung des Elektrometers für beide Polaritäten des Stroms, wobei der Mittelwert dieser beiden Werte genommen wird. Diese Mittelwertbildungsprozedur ist zum Eliminieren des Temperaturdrifts in der Elektronik nützlich.

Claims

Mehrpunktsonde zum Prüfen von elektrischen Eigenschaften auf einer bestimmten Stelle eines Prüfstücks, wobei die Sonde umfasst: (a) einen Trägerkörper (12), der von einem Halbleiterscheibenkörper herrührt und eine erste Oberfläche (16) definiert; (b) eine erste Vielzahl von leitenden Sondenarmen (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d), wobei jeder der leitenden Sondenarme (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) ein proximales Ende und ein distales Ende definiert und in einer koplanaren Beziehung zur ersten Oberfläche (16) des Trägerkörpers (12) positioniert ist, und die leitenden Sondenarme (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) mit dem Trägerkörper (12) an den proximalen Enden davon verbunden sind und die distalen Enden so aufweisen, dass sie sich vom Trägerkörper (12) frei erstrecken, wodurch der ersten Vielzahl von leitenden Sondenarmen (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) eine individuell flexible Bewegung verliehen wird, und (c) die leitenden Sondenarme von einem Prozess zur Herstellung der Mehrpunktsonde herrühren, der ein Erzeugen durch Abscheidung der leitenden Sondenarme (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) auf dem Halbleiterscheibenkörper in Gesichtskontakt mit dem Halbleiterscheibenkörper und Entfernen eines Teils des Halbleiterscheibenkörpers umfasst, um den Trägerkörper (12) bereitzustellen und die leitenden Sondenarme (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) bereitzustellen, die sich vom Trägerkörper (12) frei erstrecken, (d) die Mehrpunktsonde ferner eine zweite Vielzahl von leitenden Elektroden umfasst, die auf einer zweiten Vielzahl von Bereichen positioniert sind, die zwischen der ersten Vielzahl von leitenden Sondenarmen (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) auf einer zweiten Oberfläche (16) definiert und in Bezug auf die Ebene der ersten Oberfläche (16) des Trägerkörpers (12) gesenkgedrückt sind, und einen Isolierabstand zwischen den Elektroden und den leitenden Sondenarmen (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) aufweist, wobei die zweite Vielzahl von leitenden Elektroden insbesondere zum aktiven Schutz geeignet ist.
Mehrpunktsonde nach Anspruch 1, wobei die zweite Vielzahl von gesenkgedrückten Bereichen die erste Vielzahl von leitenden Sondenarmen (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) auf dem Trägerkörper (12) unterätzt, wodurch eine Tragfläche des Trägerkörpers (12) bereitgestellt wird, die kleiner als die Oberfläche der leitenden Sondenarme (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) ist, die dem Trägerkörper (12) gegenüberliegt.
Mehrpunktsonde nach Anspruch 2, wobei die zweite Vielzahl von gesenkgedrückten Bereichen, welche die erste Vielzahl von leitenden Sondenarmen (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) unterätzt, von einem Prozess zur Herstellung der Mehrpunktsonde herrührt, der ein Erzeugen der leitenden Sondenarme (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) auf dem tragenden Halbleiterscheibenkörper in Gesichtskontakt mit dem tragenden Halbleiterscheibenkörper und Entfernen eines Teils des Halbleiterscheibenkörpers umfasst, wobei die zweite Vielzahl von gesenkgedrückten Bereichen auf dem Trägerkörper (12) durch einen Prozess chemischen Aufdampfens (CVD), plasmagestützten CVDs (PECVD), einer Elektron-Zyklotron-Resonanz (ECR) oder Sputterns, mechanisches Schleifen, Ätzen, hochauflösende Lithografieverfahren, wie beispielsweise Elektronenstrahllithografie, Atomkraftmikroskopie-(AFM) Lithografie oder Laserlithografie bereitgestellt wird.
Mehrpunktsonde nach einem Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Vielzahl von leitenden Sondenarmen (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) undirektional ist und eine erste Vielzahl von parallelen freien Erweiterungen des Trägerkörpers (12) bildet.
Mehrpunktsonde nach Anspruch 4, wobei der Trägerkörper (12) ferner eine dritte Oberfläche parallel zur ersten Oberfläche (16) umfasst, die Mehrpunktsonde ferner eine zusätzliche Vielzahl von leitenden Sondenarmen (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) umfasst, die ein proximales Ende und ein distales Ende definieren und in einer koplanaren Beziehung zu der dritten Oberfläche des Trägerkörpers (12) positioniert sind, und die zusätzlichen leitenden Sondenarmen (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) an den proximalen Enden davon mit dem Trägerkörper (12) verbunden sind und die distalen Enden so aufweisen, dass sie sich vom Trägerkörper (12) frei erstrecken, wodurch der zusätzlichen Vielzahl von leitenden Sondenarmen (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) eine individuell flexible Bewegung verliehen wird.
Mehrpunktsonde nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste Vielzahl von leitenden Sondenarmen (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) in einem Vielfachen von 2 sind und von wenigstens 2 leitenden Sondenarmen (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) bis 64 leitenden Sondenarmen (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) reichen, wobei eine wünschenswerte Anwendung 4 leitende Sondenarme (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) aufweist.
Mehrpunktsonde nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei jeder Arm der ersten Vielzahl von leitenden Sondenarmen (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist, definierend: die Abmessung der Breite als eine Distanz zwischen den Linien des rechteckigen Querschnitts senkrecht zur Ebene der ersten Oberfläche (16) des Trägerkörpers (12), die Abmessung der Tiefe als eine Distanz zwischen den Linien des rechteckigen Querschnitts parallel zur Ebene der ersten Oberfläche (16) des Trägerkörpers (12) und die Abmessung der Länge als eine Distanz vom proximalen Ende der leitenden Sondenarmen (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) zum distalen Ende des leitenden Sondenarms.
Mehrpunktsonde nach Anspruch 7, wobei die erste Vielzahl von leitenden Sondenarmen ein Verhältnis der Länge zur Breite innerhalb des Bereichs von 500:1 bis 5:1, wie beispielsweise Verhältnisse von 50:1 und 10:1, aufweist, und eine wünschenswerte Anwendung das Verhältnis von 10:1 aufweist.
Mehrpunktsonde nach Anspruch 8, wobei die erste Vielzahl von leitenden Sondenarmen (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) ein Verhältnis der Breite zur Tiefe innerhalb des Bereichs von 20:1 bis 2:1 aufweist, und eine wünschenswerte Anwendung das Verhältnis von 10:1 aufweist.
Mehrpunktsonde nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die erste Vielzahl von leitenden Sondenarmen (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) konisch zulaufende Elemente aufweist, die sich vom distalen Ende der leitenden Sondenarme (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) erstrecken.
Mehrpunktsonde nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die erste Vielzahl von leitenden Sondenarmen (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) zugespitzt geformte Elemente aufweist, die sich vom distalen Ende der leitenden Sondenarme (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) erstrecken.
Mehrpunktsonde nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die erste Vielzahl von leitenden Sondenarmen (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) vergrößerte kreisförmige, elliptische oder orthogonale quadratische Elemente aufweist, die sich von den distalen Enden der leitenden Sondenarme (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) erstrecken.
Mehrpunktsonde nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei die erste Vielzahl von leitenden Sondenarmen (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) die Länge im Bereich von 20 μm bis 2 mm und vorzugsweise eine Länge von 200 μm aufweist.
Mehrpunktsonde nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die erste Vielzahl von leitenden Sondenarmen (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) einen Abstand von distalen Enden der leitenden Sondenarme (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) im Bereich von 1 μm bis 1 mm aufweist, und eine wünschenswerte Anwendung die Abstände von 20 μm, 40 μm und 60 μm aufweist.
Mehrpunktsonde nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Trägerkörper (12) aus einem Keramikmaterial ist.
Mehrpunktsonde nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Trägerkörper (12) aus einem Halbleitermaterial ist.
Mehrpunktsonde nach Anspruch 16, wobei das Halbleitermaterial Ge, Si oder irgendwelche Kombinationen davon umfasst.
Mehrpunktsonde nach einem der Ansprüche 15 bis 17, umfassend: (a) eine leitende Schicht, die auf der Vielzahl von leitenden Sondenarmen (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) positioniert ist; und (b) eine leitende Schicht, die als die Elektroden fungiert, auf dem Trägerkörper zwischen der ersten Vielzahl von leitenden Sondenarmen (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d).
Mehrpunktsonde nach Anspruch 18, wobei die leitende Schicht leitende Materialien umfasst, wie beispielsweise Au, Ag, Pt, Ni, Ta, Ti, Cr, Cu, Os, W, Mo, Ir, Pd, Cd, Re, leitenden Diamant, Metallsilicide oder irgendwelche Kombinationen davon.
Mehrpunktsonde nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die Mehrpunktsonde ferner umfasst: (d) eine dritte Vielzahl von leitenden Spitzenelementen, die sich vom distalen Ende der Vielzahl von leitenden Sondenarmen (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) erstreckt; und (e) die leitenden Spitzenelemente von einem Prozess der Metallisierung von Elektronenstrahlabscheidungen auf der ersten Vielzahl von leitenden Sondenarmen (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) an den distalen Enden davon herrühren.
Mehrpunktsonde nach Anspruch 20, wobei jede der dritten Vielzahl von leitenden Spitzenelementen einen Primärabschnitt und einen Sekundärabschnitt umfasst, die leitenden Spitzenelemente mit den leitenden Sondenarmen (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) durch jeweilige Primärabschnitte davon verbunden sind, und die Sekundärabschnitte freie Kontaktenden definieren.
Mehrpunktsonde nach Anspruch 20 oder 21, wobei jeder der Primärabschnitte eine erste axiale Richtung definiert, und die erste axiale Richtung eine Vergrößerung der Gesamtdistanz zwischen dem Trägerkörper (12) und den freien Kontaktenden bildet.
Mehrpunktsonde nach Anspruch 22, wobei die erste axiale Richtung des Primärabschnitts eine Verringerung des Abstands zwischen den freien Kontaktenden der dritten Vielzahl von leitenden Spitzenelementen bildet.
Mehrpunktsonde nach Anspruch 22 oder 23, wobei die erste axiale Richtung des Primärabschnitts eine Verringerung des Abstands zwischen benachbarten freien Kontaktenden der dritten Vielzahl von leitenden Spitzenelementen bildet.
Mehrpunktsonde nach einem der Ansprüche 20 bis 24, wobei jeder der Sekundärabschnitte eine zweite axiale Richtung definiert, und die zweite axiale Richtung eine Vergrößerung der Gesamtdistanz zwischen dem Trägerkörper (12) und den freien Kontaktenden bildet.
Mehrpunktsonde nach Anspruch 25, wobei die zweite axiale Richtung des Sekundärabschnitts eine Verringerung des Abstands zwischen den freien Kontaktenden der dritten Vielzahl von leitenden Spitzenelementen bildet.
Mehrpunktsonde nach Anspruch 25 oder 26, wobei die zweite axiale Richtung des Sekundärabschnitts eine Verringerung des Abstands zwischen benachbarten freien Kontaktenden der dritten Vielzahl von leitenden Spitzenelementen bildet.
Mehrpunktsonde nach einem der Ansprüche 22 bis 27, wobei sich die erste axiale Richtung der Primärabschnitte parallel zu der Ebene erstreckt, die durch die erste Oberfläche (16) des Trägerkörpers (12) definiert ist.
Mehrpunktsonde nach einem der Ansprüche 22 bis 27, wobei sich die erste axiale Richtung der Primärabschnitte in einer Richtung erstreckt, die sich der Ebene nähert, die durch die dritte Oberfläche, die in Anspruch 5 definiert ist, des Trägerkörpers (12) definiert ist.
Mehrpunktsonde nach einem der Ansprüche 25 bis 29, wobei sich die zweite axiale Richtung der Sekundärabschnitte parallel zu der Ebene erstreckt, die durch die erste Oberfläche (16) des Trägerkörpers (12) definiert ist.
Mehrpunktsonde nach einem der Ansprüche 25 bis 29, wobei sich die zweite axiale Richtung der Sekundärabschnitte in einer Richtung erstreckt, die sich der Ebene nähert, die durch die zweite Oberfläche des Trägerkörpers (12) definiert ist.
Mehrpunktsonde nach einem der Ansprüche 20 bis 31, wobei die dritte Vielzahl von leitenden Spitzenelementen gleich an der Zahl wie die Vielzahl von leitenden Sondenarmen (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) ist, und eine wünschenswerte Anwendung eine dritte Vielzahl aufweist, die durch 2 teilbar ist.
Mehrpunktsonde nach einem der Ansprüche 20 bis 31, wobei die dritte Vielzahl von leitenden Spitzenelementen kleiner an der Zahl als die Vielzahl von leitenden Sondenarmen (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) ist, und eine wünschenswerte Anwendung eine dritte Vielzahl aufweist, die durch 2 teilbar ist.
Mehrpunktsonde nach einem der Ansprüche 20 bis 31, wobei die dritte Vielzahl von leitenden Spitzenelementen größer an der Zahl als die Vielzahl von leitenden Sondenarmen (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) ist, und eine wünschenswerte Anwendung eine dritte Vielzahl aufweist, die durch 2 teilbar ist.
Mehrpunktsonde nach einem der Ansprüche 20 bis 31, wobei die dritte Vielzahl von leitenden Spitzenelementen einen Abstand der freien Kontaktenden der leitenden Spitzenelemente im Bereich von 1 nm bis 100 nm aufweist, und eine wünschenswerte Anwendung den Abstand von 2 nm, 5 nm, 10 nm, 20 nm, 50 nm oder 100 nm aufweist.
Mehrpunktsonde nach einem der Ansprüche 20 bis 35, wobei jedes der leitenden Spitzenelemente eine Gesamtlänge als eine Distanz zwischen den distalen Enden von leitenden Sondenarmen (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) und den freien Kontaktenden der leitenden Spitzenelemente definiert, die Gesamtlänge im Bereich von 100 nm bis 100 μm liegt, und eine wünschenswerte Anwendung die Gesamtlänge in den Bereichen von 500 nm bis 50 μm und 1 μm bis 10 μm aufweist.
Mehrpunktsonde ach einem der Ansprüche 20 bis 36, wobei jedes der leitenden Spitzenelemente einen Durchmesser definiert, der Durchmesser im Bereich von 10 nm bis 1 μm liegt, und eine wünschenswerte Anwendung die Gesamtlänge im Bereich von 50 nm bis 500 nm aufweist.
Mehrpunktsonde nach einem der Ansprüche 20 bis 37, wobei die dritte Vielzahl von leitenden Spitzenelementen hauptsächlich aus Kohlenstoff besteht.
Mehrpunktsonde nach einem der Ansprüche 20 bis 38, wobei die dritte Vielzahl von leitenden Spitzenelementen ferner aus einer Konzentration von Verunreinigungen besteht.
Mehrpunktsonde nach einem der Ansprüche 20 bis 39, wobei die dritte Vielzahl von einem Prozess einer geneigten Elektronenstrahlabscheidung herrührt.
Mehrpunktsonde nach einem der Ansprüche 20 bis 39, wobei die dritte Vielzahl von einem Prozess einer senkrechten Elektronenstrahlabscheidung herrührt.
Mehrpunktsonde nach einem der Ansprüche 20 bis 39, wobei die dritte Vielzahl von einem Prozess einer Kombination einer geneigten Elektronenstrahlabscheidung und einer senkrechten Elektronenstrahlabscheidung herrührt.
Mehrpunktsonde nach einem der Ansprüche 20 bis 42, wobei die Metallisierung der dritten Vielzahl von leitenden Spitzenelementen von einem Prozess einer In-situ-Metallabscheidung herrührt.
Mehrpunktsonde nach einem der Ansprüche 20 bis 42, wobei die Metallisierung der dritten Vielzahl von leitenden Spitzenelementen von einem Prozess einer Ex-situ-Metallabscheidung herrührt.
Mehrpunktprüfvorrichtung zum Prüfen von elektrischen Eigenschaften auf einer bestimmten Stelle eines Prüfstücks, umfassend: (i) Mittel zum Aufnehmen und Tragen des Prüfstücks; (ii) Prüfmittel für elektrische Eigenschaften, umfassend Stromerzeugermittel zum Erzeugen eines Prüfsignals und elektrische Messmittel zum Erfassen eines Messsignals; (iii) eine Mehrpunktsonde nach einem der Ansprüche 1 bis 44, wobei die Mehrpunktsonde mit den Prüfmitteln für elektrische Eigenschaften in Verbindung steht; (iv) Hin- und Herbewegungsmittel zum Bewegen der Mehrpunktsonde in Bezug auf das Prüfstück, um zu bewirken, dass die leitenden Sondenarme (14a, 18a; 14b, 18b; 14c, 18c; 14d, 18d) mit der bestimmten Stelle des Prüfstücks in Kontakt kommen, um die Prüfung von elektrischen Eigenschaften davon durchzuführen.
Mehrpunktprüfvorrichtung nach Anspruch 45, wobei das Prüfmittel für elektrische Eigenschaften ferner Mittel zum Sondieren von elektrischen Eigenschaften des Prüfstücks umfasst.
Mehrpunktprüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 45 oder 46, wobei das Hin- und Herbewegungsmittel ferner Haltemittel für die Mehrpunktsonde umfasst.
Mehrpunktprüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 45 bis 47, ferner umfassend Mittel zum Positionieren der Haltemittel über dem Prüfstück und Aufzeichnen einer Stelle des Haltemittels in Bezug auf das Prüfstück.
Mehrpunktprüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 45 bis 48, wobei das Mittel zum Positionieren eine Manövrierbarkeit in allen räumlichen Richtungen umfasst, und Richtungen koplanar zum Prüfstück und Richtungen senkrecht zum Prüfstück sind.
Mehrpunktprüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 45 bis 49, wobei das Mittel zum Positionieren ferner Mittel für eine Winkelbewegung der Haltemittel umfasst, um Winkelpositionen für die Mittel für die Mehrpunktprobe bereitzustellen.
Mehrpunktprüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 45 bis 49, wobei das Mittel zum Positionieren ferner Mittel für eine Winkelbewegung der Haltemittel entlang einer Achse parallel zur Oberfläche des Prüfstücks umfasst, um Winkelpositionen für die Mittel für die Mehrpunktprobe bereitzustellen.
Mehrpunktprüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 45 bis 49, wobei das Mittel zum Positionieren ferner Mittel für eine Winkelbewegung der Haltemittel entlang einer Achse senkrecht zur Oberfläche des Prüfstücks umfasst, um Winkelpositionen für die Mittel für die Mehrpunktprobe bereitzustellen.
Mehrpunktprüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 45 bis 52, wobei das Mittel zum Positionieren ferner Mittel zum Abfühlen eines Kontakts zwischen dem Prüfstück und den Mitteln für die Mehrpunktsonde umfasst.