WO2016166564A1 - Tester having a magnifying optical instrument - Google Patents

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WO2016166564A1
WO2016166564A1 PCT/IB2015/000668 IB2015000668W WO2016166564A1 WO 2016166564 A1 WO2016166564 A1 WO 2016166564A1 IB 2015000668 W IB2015000668 W IB 2015000668W WO 2016166564 A1 WO2016166564 A1 WO 2016166564A1
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WO
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refraction element
optical
refraction
plane
parallel plate
Prior art date
Application number
PCT/IB2015/000668
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ralph Krippendorf
Frank-Michael Werner
Sebastian Giessmann
Original Assignee
Cascade Microtech, Inc.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cascade Microtech, Inc. filed Critical Cascade Microtech, Inc.
Priority to PCT/IB2015/000668 priority Critical patent/WO2016166564A1/en
Publication of WO2016166564A1 publication Critical patent/WO2016166564A1/en

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02General constructional details
    • G01R1/06Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067Measuring probes
    • G01R1/06794Devices for sensing when probes are in contact, or in position to contact, with measured object

Definitions

  • the invention relates generally to probes for testing or testing microelectronic devices.
  • test substrate Components, referred to as test substrate, in their production and development in various
  • test substrates are contacted or excited in any way and evaluated the response signal.
  • the contacting or excitation can be done for example electrically, optically or electrostatically or with a combination of different
  • test substrates and probes are also optionally housed in housings.
  • Such a prober generally comprises a holder device for holding at least one component and at least one probe for its contacting and / or excitation.
  • the invention particularly relates to a prober with a magnifying optical instrument for imaging the
  • Position of the probe or probes relative to the device It will be understood that, for probes larger than the field of view of the optical instrument, only the part of the probe or probes will be imaged whose position relative to the device will be relevant for contacting and / or excitation is.
  • the angle of vision, under which an object is seen is enlarged in comparison to the observation without the optical instrument.
  • Working distance that is the distance between the lens and the focal plane, which functionally due to
  • Microelectronics, biotechnology or other departments are required, whose object details are in the micrometer range.
  • Probers with optical windows are also known. These are used regularly when required by, for example, environmental conditions, spatial observation by persons or optical instruments such as observation devices or optical sensors to separate from the object to be observed.
  • apertures or case members or the like as an optical window have a plane-parallel plate which is transparent to the wavelength used or the wavelength range used for observation.
  • optical windows in pressure chambers or media chambers are used to look from the outside into the closed chamber to the object to be observed, which is exposed in the chamber defined environmental conditions.
  • the properties of an optical window are matched to the particular application of the device.
  • the optical window must ensure the tightness of the chamber and have a strength adapted to the pressure differences.
  • optical glass which by means of targeted chemical additives in its optical properties
  • BK7 Glass which is transparent in the wavelength range of 330 - 2100 nm and has a refractive index of 1.5164 at 588 nm.
  • Other materials may include quartz glass, sapphire, quinicum fluoride,
  • Zinc selenide or magnesium fluoride For example, quartz glass is used at wavelengths below 300 nm (deep ultraviolet - DUV) for laser applications and zinc selenide for Infrared applications used.
  • the thickness of the plane-parallel plate is generally neglected. Since this is usually small in relation to the total length of the optical
  • FIGS. 1A and 1B the situation is illustrated using the example of a housing cover of a prober with an optical window, in which the optical window 1, consisting of a plane-parallel plate 2, by means of suitable
  • the optical window 1 can be lowered with respect to the surrounding level of the housing cover 22 (FIG. 1B), but only in the immediate contacting area.
  • the optical window 1 is placed as close as possible to the test substrate (not shown), but the location, type and shape of the optical window are clearly limited by the probes (not shown) to be placed between the optical window and the test substrate. Also, the handling of the objects to be observed, such as
  • Instrument such as a microscope, without lying between the housing cover with optical window, is driven close to the device to image its structures dissolve. Also in this case, the optical limits
  • Instrument due to its usual dimensions, the space above the device in particular in that area in which the probes are to be placed, to an unacceptable extent. It is an object of the invention to provide a prober with which the distance between the microelectronic device to be observed and the optical instrument can be increased without significantly reducing the quality of observation of the object by means of the optical instrument known from the prior art. In this way, the space available for the probes, their placement as well as their manipulation should be increased.
  • light in the description of the invention encompasses the wavelength range of the visible radiation assumed to be between 380 and 780 nm and, moreover, in a broader sense also the wavelength ranges for infrared, ultraviolet and x-ray radiation.
  • sampler according to the invention should be further variably adaptable to different conditions of use, which are particularly suitable with regard to the geometric conditions of the sampler itself, e.g. the use of one or none
  • the optical effect of the refraction element is based on its size and shape and the use of a material with a refractive index selected in relation to the adjacent surrounding medium.
  • a surrounding medium here are all possible test atmospheres to be understood, which come into consideration for testing and testing of components and also include vacuum.
  • the light beam is refracted during its passage through the refraction element such that the focal length of the magnifying optical instrument
  • Beam passage is the angle of failure greater than that
  • Refraction element z. B. of sapphire
  • glasses As a refraction element, for example, glasses
  • the surrounding medium is regularly air or an inert gas or a test gas or vacuum, so that the required for the extension of the focal length beam path can be achieved. But also for the rest due to the
  • Transparency requirement eligible materials of the refraction element is the required ratio of the refractive indices feasible and suitable Combinations can be optimized.
  • the beam path is to be determined for the different material combinations by computationally known methods.
  • Refraction element can be arranged either on the optical instrument or the object to be observed facing side of the plate. That depends on where more space is needed directly adjacent to the window. If the refraction element lies on the object side, there is room
  • Refraction element on the side of the optical instrument, for example, at less favorable
  • the optical window is arranged in a side wall of the housing.
  • top and side are defined from the perspective of the substrate, with “top” to the
  • the view from the top of the device is made regularly during the contacting of the device by means of
  • the refraction element is arranged inside the prober. Because of its lower
  • the described gain in space can be enhanced if the refraction element is adapted to the beam path and, according to one embodiment, is designed as a pyramid or a truncated cone, with towards the component
  • Beam path is within the refraction element and that the cross section is dimensioned so that the Beam path through the entire refraction element extends to the object zugeassi lying surface.
  • the refraction element is combined with the plane-parallel plate of an optical window.
  • the refraction element has a plane-parallel or plano-convex or plano-concave shape, so that it can be arranged with its at least one planar surface adjacent to one of the planar surfaces of the plane-parallel plate. It is self-evident that the plane-parallel plate is transparent at least in a part of that wavelength range in which the refraction element also permits the observation.
  • Such an embodiment also includes the optical window in the advantageous arrangement of optical instrument and refraction element, so that the optical window in a preferred installation space for the task
  • combination of the two elements includes various embodiments. So they can be monolithic or multi-part design.
  • the separate elements can be firmly connected to each other or held adjacent to each other by means of suitable holding means.
  • adjacent to one another characterizes the geometric assignment of the two elements in such a way that no further optically active solid is arranged between the two
  • Refraction element can thus in different
  • Embodiments with a distance that is, with a "free space” or be arranged without a distance next to each other, wherein a gap, as set forth below for an embodiment, free-standing or may be filled with an immersion medium Gap can be constructive due to the holder or merely serve the arrangement of an immersion medium and will therefore always be small in relation to the thickness of the refraction element.
  • Refraction element and the optical properties can be influenced. Is it designed as a compact, one-piece component, so that both components are made of the same material and are distinguishable only in terms of their geometry and or their installation situation, the optical losses at interfaces
  • a permanent or detachable connection of both elements is in terms of joining method and the joining material for defined applications
  • a gap between the two elements is either with a refractive index of exactly one for vacuum or about one for many gases or with a matched one Refractive index of an immersion medium, as will be described below.
  • Reflections are provided by coatings having such an optical thickness which causes destructive interference or by diffuse reflection
  • Such an embodiment includes that the incident and failure surfaces of the optical window or the refractor element, the latter also in the sole use of a refractor element, are non-reflective.
  • the refraction element can, as described above, be designed as a plane-parallel element or on its side facing away from the plane-parallel plate and / or facing
  • This part of the imaging optics is thus in immediate Near the object and thus allows, for example, a higher
  • the refraction element having a similar effect may have separate, combinable optical elements such as lenses or filters for variable adaptation to the respective ones
  • An improvement in the optical performance of the invention combined with a refractory optical window is further possible by the use of an immersion medium, which is set with their refractive index specifically so that it represents a steady as possible intermediary between the two optical elements which are interconnected by the medium ,
  • Immersion media are used in liquid form, for example in immersion objectives in which the
  • Lens and the optical window fills. Additionally or alternatively, an immersion medium can also be arranged between the plane-parallel plate and the refraction element.
  • optical window according to the invention in which a
  • both elements or one of them are made of glass
  • adhesives are available whose refractive index is in the vicinity of the values of the glasses.
  • the latter may be filled at least in one section with a suitable immersion medium. With a suitable seal of the gap or the cavity Immersion liquids are also applicable.
  • the optical instrument may be a microscope in one embodiment of the prober. These are mostly through
  • Replacement parts or additional components variable so that its optical parameters can be adjusted to special properties of the optical window. This concerns, for example, the lens, apertures, filters and other components. Thus, aberrations, z. B.
  • Refractor elements or when used with housing also inventive optical window can be used.
  • Housing walls are used an optical window according to one of the embodiments described above.
  • FIGS. 4A-4F show embodiments of the refracting element according to the invention without and with optical probes
  • FIG. 5 shows a prober with embodiments of the inventive optical window.
  • optical window 1 according to the invention is given by way of example but not limitation with respect to a prober having a housing. Unless in the figures
  • FIGS. 2A and 2B illustrate optical according to the invention
  • Housing cover 22 are arranged.
  • the optical window according to FIG. 2A is mounted in the housing cover 22 almost level with respect to its uppermost surface.
  • the circular optical window 1 comprises a planar retaining ring 4 for mounting the optical window 1 in the housing cover 22.
  • the circular plane-parallel plate 2 is fastened by means of screws 11 to the hairline 4.
  • On the underside 5 of the plane-parallel plate 2 concentrically a plane-parallel refraction element 3 is fixed by gluing.
  • Refraction element 3 has a conical shape with decreasing cross-section.
  • the optical window 1 in Fig. 2B differs from that in Fig. 2A by a downwardly in several stages
  • optical window 1 is lowered into the housing cover 22.
  • the optical window 1 of this embodiment is embodied in one piece, so that the underlying refraction element 3 is connected to the plane-parallel plate 2 without transition.
  • the plane-parallel plate 2 and refraction element 3 form a cylinder, with suitable Means or structuring of the cylinder are provided for its installation.
  • suitable Means or structuring of the cylinder are provided for its installation.
  • Refraction element 3 are exemplary only. Other conditions are possible.
  • FIG. 2A and FIG. 2B illustrate how installation space around the refraction element 3 is obtained by supplementing the refraction element 3, since without this, the housing cover 22 or at least areas of the retaining ring 4 would have to be further lowered.
  • FIGS. 3A to 3C illustrate those with a
  • optical instrument 23 shown here is simplified only a lens, for example, a microscope, is determined by its optical parameters and in Fig. 3A based on the focused optical path of the outer
  • a cone-shaped refraction element 3 by means of gluing which in this embodiment, the
  • the direction of propagation of the beam path in the direction from top to bottom such as the Light beams of a coaxial illumination, which have their origin at the top, in the optical instrument 23.
  • the light beam 6 is refracted toward the surface normal of the refraction element 3, which in the exemplary embodiment runs parallel to the optical axis 7 of the optical instrument 23.
  • Exemplary embodiments of borosilicate glass BK7 are borosilicate glass BK7.
  • the geometry and material choices for both elements allow you to achieve different focal lengths or focal lengths with more space.
  • FIGS. 4A to 4F various ones are shown
  • Embodiments of the inventive refractive element 3 by way of example with and without optical window 1 with the
  • 4A and 4B each represent an optical window 1, the plane-parallel plate 2 with a conical
  • Adhesive layer 8 is connected.
  • the refraction element 3 has a plano-convex shape (FIG. 4A) or a plano-concave shape (FIG. 4B), with the different beam path achievable thereby for various applications. In both
  • the refraction elements 3 are each connected to the plane side with the plane-parallel plate 2.
  • FIGS. 4C and 4D differ from those of FIGS. 4A and 4B in that the refraction elements 3 are mounted plane-parallel and by means of holding means 9 on the plane-parallel plate 2.
  • the use of retaining means 9 makes it possible to make a gap 10 between both elements ( Figure 4C) filled with an immersion medium.
  • the holding means 9 in Fig. 4D holds the plane-parallel plate 2 and the refraction element 3 directly adjacent to each other.
  • FIG. 4E illustrates a variant without an optical window, in which, for example, a refraction element 3 with concave light entry surface and convex light exit surface is used. Due to the concave light entry surface is a parallel in the embodiment shown
  • the optical window 1 of Fig. 4F has a plane-parallel plate 2 which is substantially larger than that
  • the optical instrument 23 can be moved by means of its holder (not shown) into an area (represented by a double arrow), in which the beam path does not extend through the refraction element 3, but only through the plane-parallel plate 2.
  • the reference numerals for the optical instrument and its beam path are denoted by 23 and 23 ⁇ respectively, and 6 and 6 ⁇ respectively. From the two positions results in a different light path and thus a different beam offset so that the optical instrument and f f ⁇ can be focused on two different focal lengths.
  • FIG. 5 illustrates a prober 20 comprising a housing 21.
  • the housing 21 is formed by a housing bottom 25, housing side walls 24 and the housing 21 closing housing cover 22.
  • housing 21 In the housing 21 are a
  • Holder device 26 also referred to as Chuck, for
  • the device 27 is mechanically and electrically by a plurality of probes 28
  • the cantilevered probes 28 are mounted on a probe holder plate 29 by means of probe holders 31 and protrude with the probe tips 32 at the free ends through a central opening 30 of the probe holder plate 29 onto the component 27.
  • the probe holders 31 serve to hold the probes 28 and their electrical contacting as well one
  • probe tips 32 Fine positioning of the probe tips 32 relative to each other as well as to the component 27.
  • the probe tips 32 may also be mounted on so-called probe cards (not shown), which in turn directly on the
  • Probe holder plate is mounted. Such probe cards are known for testing complex devices 27 in which many similar devices 27 must be contacted with a large number of probes.
  • the device 27 can be moved in the prober 20 relative to the probes 28 in the room to make the contact.
  • optical window 1 which is mounted by means of its retaining ring 4 on the housing cover 22.
  • the retainer ring is as described in Fig.2B in
  • the optical window comprises a pan-parallel plate 2, which has a plane-parallel, conical
  • Refraction element 3 is connected by gluing.
  • Refraction element 3 is located inside the housing above the probe tips 32. Due to the significantly lower in comparison to the lowering of the housing cover 22 lateral extent of the refraction element 3, the cantilevers of the probes 28 laterally of the refraction element 3 to the probe holders 31 extend and the refraction element 3 at the same time protrude to a very small distance to the probe tips 32.
  • the optical window may also have other of the embodiments described above, as far as they are suitable for the respective requirements.
  • optical instrument 23 the objective of a microscope, as far as in the depression formed by the retaining ring 4 and the optical window 1 that the smallest possible distance
  • an optional further inventive optical window 1 is arranged in a passage 33 in a housing side wall 24.
  • This likewise comprises a pan-parallel plate 2 which is provided with a plane-parallel, for example cylindrical
  • Refraction element 3 is connected by gluing.
  • the second optical window 1 may have an alternative design.
  • the refraction element 3 of this second optical window 1 is arranged outside the housing 21, so that it is the depth of lateral structures on the
  • a further optical instrument 23 for example a camera, is arranged
  • the detection of the exact contacting of the probe tips 32 on the device 27 is used.
  • FIG. 5 may also be formed without housing 21 (not shown).
  • the refraction element 3 would without optical window 1 by means of suitable brackets, for example, on the
  • Probe support plate 29 are mounted in position, so that the optical instrument 23 instead of in a slightly lower position than in Fig. 5 shown far enough away from the probe tips 32 and yet the probe tips 32 in the required

Abstract

The invention relates to a tester for inspecting or testing microelectronic components (27), which comprises a holding device (26) for the component (27), at least one probe (28), and a magnifying optical instrument (23, 23'). In order to enlarge the distance between the microelectronic component to be observed and the optical instrument and thus the space available for the probes, the invention proposes arranging a refraction element (3) for refracting the light beams passing from the component into the optical instrument in the optical path of the optical instrument between the component and the optical instrument at least during the contacting and/or excitation of the component, the index of refraction, the shape, and the size of the refraction element (3) being selected in such a way that the focal point of the light beams passing through the refraction element (3) lies outside of the refraction element.

Description

Prober mit einem vergrößernden optischen Instrument  Prober with a magnifying optical instrument
Die Erfindung betrifft allgemein Prober zur Prüfung oder Testung mikroelektronischer Bauelemente. The invention relates generally to probes for testing or testing microelectronic devices.
Dabei handelt es sich um PrüfStationen, in denen die These are test stations in which the
Bauelemente, als Testsubstrat bezeichnet, im Rahmen ihrer Herstellung und Entwicklung in verschiedenen Components, referred to as test substrate, in their production and development in various
Fertigungsstufen unterschiedlichen Tests und Prüfungen unterzogen werden. Zu diesem Zweck werden die TestSubstrate in irgendeiner Weise kontaktiert oder angeregt und das Antwortsignal ausgewertet. Die Kontaktierung bzw. Anregung kann beispielsweise elektrisch, optisch oder elektrostatisch erfolgen oder mit einer Kombination unterschiedlicher Manufacturing stages are subjected to different tests and tests. For this purpose, the test substrates are contacted or excited in any way and evaluated the response signal. The contacting or excitation can be done for example electrically, optically or electrostatically or with a combination of different
Kontaktierungen oder Anregungen. Da die Tests und Prüfungen unter verschiedensten Umgebungsbedingungen erfolgen können, sind die TestSubstrate und Prüfspitzen optional auch in Gehäusen angeordnet . Contacts or suggestions. Since testing and testing can be done under a wide range of environmental conditions, the test substrates and probes are also optionally housed in housings.
Ein solcher Prober umfasst allgemein eine Haltervorrichtung zur Halterung zumindest eines Bauelements und zumindest eine Sonde zu dessen Kontaktierung und/ oder Anregung. Der Such a prober generally comprises a holder device for holding at least one component and at least one probe for its contacting and / or excitation. Of the
Begriff der Sonde soll hier allgemein sowohl für die Concept of the probe is intended here generally for both
Kontaktierung als auch für die Anregung mit den Contacting as well as for the suggestion with the
verschiedenen alternativen Möglichkeiten verwendet werden. different alternative ways are used.
Die Erfindung betrifft insbesondere einen Prober mit einem vergrößernden optischen Instrument zur Abbildung der The invention particularly relates to a prober with a magnifying optical instrument for imaging the
Position der Sonde oder der Sonden relativ zum Bauelement. Es ist selbstverständlich, dass bei Sonden, die größer sind als das Sichtfeld des optischen Instruments nur der Teil der Sonde bzw. Sonden abgebildet wird, dessen Position relativ zum Bauelement für Kontaktierung und/oder Anregung relevant ist . Position of the probe or probes relative to the device. It will be understood that, for probes larger than the field of view of the optical instrument, only the part of the probe or probes will be imaged whose position relative to the device will be relevant for contacting and / or excitation is.
Mittels des vergrößernden optischen Instruments, z.B. Lupen, Kameras oder Mikroskope, wird der Sehwinkel, unter dem ein Objekt gesehen wird, vergrößert im Vergleich zur Beobachtung ohne das optische Instrument. By means of the magnifying optical instrument, e.g. Magnifying glasses, cameras or microscopes, the angle of vision, under which an object is seen, is enlarged in comparison to the observation without the optical instrument.
Werden optische Instrumente, wie beispielsweise Mikroskope, verwendet, ist die mögliche Lage des Objektivs des If optical instruments, such as microscopes, are used, the possible position of the lens of the
jeweiligen optischen Instruments festgelegt durch den respective optical instrument determined by the
Arbeitsabstand, das heißt den Abstand zwischen dem Objektiv und der Fokusebene, welche funktionsbedingt am zu Working distance, that is the distance between the lens and the focal plane, which functionally due to
beobachtenden Objekt positioniert sein muss. Der observing object must be positioned. Of the
Arbeitsabstand ist üblicherweise sehr gering, wenn eine hohe Auflösung benötigt wird. Das ist insbesondere in der Working distance is usually very low when high resolution is needed. This is especially true in the
Mikroelektronik, Biotechnologie oder anderen Fachbereichen erforderlich, deren Objektdetails im Mikrometerbereich liegen. Zudem ist es oft erforderlich, die Objekte während der Beobachtung in irgendeiner Weise zu bearbeiten oder zu bewegen, so dass die mögliche Position des optischen Microelectronics, biotechnology or other departments are required, whose object details are in the micrometer range. In addition, it is often necessary to manipulate or move the objects in any way during the observation, so that the possible position of the optical
Instruments auch durch den dafür benötigten Raum beschränkt wird . Instruments is also limited by the space required for it.
Mit zunehmender Integrationsdichte in der Mikroelektronik werden die Strukturen der TestSubstrate und damit auch die Prüfspitzen stetig kleiner und dichter. Infolge dessen muss die Auflösung des optischen Elements zur Beobachtung der Kontaktierung höher werden, was üblicherweise mit kürzeren Arbeitsabständen verbunden ist. Damit einhergehend wird der zur Verfügung stehende Bauraum für die von oben dem As the density of integration in microelectronics increases, the structures of the test substrates, and thus also the test probes, become steadily smaller and denser. As a result, the resolution of the optical element for observing the contact must be higher, which is usually associated with shorter working distances. This is accompanied by the available space for the from above the
jeweiligen Bauelement zugeführten Sonden immer geringer. respective component supplied probes smaller and smaller.
Es sind auch Prober mit optischen Fenstern bekannt. Diese werden regelmäßig dann verwendet, wenn es, beispielsweise aufgrund der Umgebungsbedingungen, erforderlich ist, die Beobachtung durch Personen oder optische Instrumente wie Beobachtungseinrichtungen oder optische Sensoren räumlich vom zu beobachtenden Objekt zu trennen. In solchen Probern weisen Blenden oder Gehäuseelemente oder Ähnliches als optisches Fenster eine planparallele Platte auf, die für die zur Beobachtung genutzte Wellenlänge oder den verwendeten Wellenlängenbereich transparent ist. Probers with optical windows are also known. These are used regularly when required by, for example, environmental conditions, spatial observation by persons or optical instruments such as observation devices or optical sensors to separate from the object to be observed. In such probes, apertures or case members or the like as an optical window have a plane-parallel plate which is transparent to the wavelength used or the wavelength range used for observation.
Beispielsweise werden optische Fenster in Druckkammern oder Medienkammern eingesetzt, um von außen in die geschlossene Kammer auf das zu beobachtende Objekt blicken zu können, das in der Kammer definierten Umgebungsbedingungen ausgesetzt wird. Die Eigenschaften eines optischen Fensters ist auf den jeweiligen Anwendungsfall der Vorrichtung abgestimmt. Bei Druckkammern muss das optische Fenster die Dichtheit der Kammer gewährleisten und eine auf die Druckunterschiede angepasste Festigkeit aufweisen. For example, optical windows in pressure chambers or media chambers are used to look from the outside into the closed chamber to the object to be observed, which is exposed in the chamber defined environmental conditions. The properties of an optical window are matched to the particular application of the device. For pressure chambers, the optical window must ensure the tightness of the chamber and have a strength adapted to the pressure differences.
Auch die Anforderungen an die chemische und mechanische Beständigkeit, das thermische Verhalten und die Also the requirements for the chemical and mechanical resistance, the thermal behavior and the
Einbausituation in dem jeweiligen Element der Vorrichtung sind zu berücksichtigen. Von primärem Interesse sind die optischen Eigenschaften und der realisierbare Sichtbereich, das heißt die mögliche Größe des Fensters, die unter anderem vom Gewicht des optischen Fensters, dem zur Verfügung stehenden Platz in der Vorrichtung und den Installation situation in the respective element of the device are taken into account. Of primary interest are the optical properties and the realizable field of view, that is the possible size of the window, which depends, among other things, on the weight of the optical window, the available space in the device and the
Druckverhältnissen abhängen. Depend on pressure conditions.
Ein typisches Material für optische Fenster, das lediglich der Beobachtung eines hinter dem optischen Fenster liegenden Objekts dient, ist optisches Glas, welches durch gezielte chemische Zusätze in seinen optischen Eigenschaften A typical material for optical windows, which only serves to observe an object lying behind the optical window, is optical glass, which by means of targeted chemical additives in its optical properties
eingestellt wird. Bekannt ist hier z.B. BK7 Glass, das im Wellenlängenbereich von 330 - 2100 nm transparent ist und bei 588 nm einen Brechungsindex von 1,5164 aufweist. Andere Materialien können Quarzglas, Saphir, Kai z iumfluorid, is set. Known here is e.g. BK7 Glass, which is transparent in the wavelength range of 330 - 2100 nm and has a refractive index of 1.5164 at 588 nm. Other materials may include quartz glass, sapphire, quinicum fluoride,
Zinkselenid oder Magnesiumfluorid sein. Quarzglas wird z.B. bei Wellenlängen im Bereich unter 300 nm (Deep Ultraviolet - DUV) für Laser-Anwendungen und Zinkselenid für Infrarotanwendungen verwendet. Zinc selenide or magnesium fluoride. For example, quartz glass is used at wavelengths below 300 nm (deep ultraviolet - DUV) for laser applications and zinc selenide for Infrared applications used.
Optische Fenster werden meist verwendet, ohne den Optical windows are mostly used without the
Strahlengang gezielt zu ändern, so dass für den Entwurf des optischen Fensters die Dicke der planparallelen Platte im Allgemeinen vernachlässigt wird. Da diese üblicherweise klein ist im Verhältnis zur Gesamtlänge des optischen To change the optical path so that the design of the optical window, the thickness of the plane-parallel plate is generally neglected. Since this is usually small in relation to the total length of the optical
Systems, ist in den meisten Fällen diese vereinfachende Annahme gerechtfertigt. Systems, in most cases, this simplifying assumption is justified.
In Fig. 1A und Fig. 1B wird die Situation am Beispiel eines Gehäusedeckels eines Probers mit einem optischen Fenster dargestellt, bei denen das optische Fenster 1, bestehend aus einer planparallelen Platte 2, mittels geeigneter In FIGS. 1A and 1B, the situation is illustrated using the example of a housing cover of a prober with an optical window, in which the optical window 1, consisting of a plane-parallel plate 2, by means of suitable
Halterungen plan zum Gehäusedeckel 22 montiert (Fig. 1A) ist. Alternativ kann das optische Fenster 1, bezogen auf das umgebende Niveau des Gehäusedeckels 22, abgesenkt sein (Fig. 1B) , jedoch nur im unmittelbaren Kontaktierungsbereich . Mounts mounted flush with the housing cover 22 (FIG. 1A). Alternatively, the optical window 1 can be lowered with respect to the surrounding level of the housing cover 22 (FIG. 1B), but only in the immediate contacting area.
Damit wird das optische Fenster 1 so nah wie möglich am Testsubstrat (nicht dargestellt) platziert, wobei jedoch für Lage, Art und Gestalt des optischen Fensters durch die zwischen optischem Fenster und Testsubstrat zu platzierenden Sonden (nicht dargestellt) deutliche Grenzen gesetzt sind. Auch die Handhabung der zu beobachtenden Objekte, wie Thus, the optical window 1 is placed as close as possible to the test substrate (not shown), but the location, type and shape of the optical window are clearly limited by the probes (not shown) to be placed between the optical window and the test substrate. Also, the handling of the objects to be observed, such as
Testsubstrat und Sonden, während der Platzierung und Test substrate and probes, during placement and
Bedienung gestaltet sich schwierig durch die eingeschränkten Platzverhältnisse. Operation is difficult due to the limited space.
Gleiches trifft für den Fall zu, dass ein optisches The same applies in the event that an optical
Instrument, beispielsweise ein Mikroskop, ohne zwischen liegendem Gehäusedeckel mit optischem Fenster, nah an das Bauelement gefahren wird, um dessen Strukturen bildlich aufzulösen. Auch in diesem Fall beschränkt das optischeInstrument, such as a microscope, without lying between the housing cover with optical window, is driven close to the device to image its structures dissolve. Also in this case, the optical limits
Instrument aufgrund seiner üblichen Abmessungen den Platz über dem Bauelement insbesondere in jenem Bereich, in welchem die Sonden zu platzieren sind, in inakzeptablem Umfang . Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Prober bereitzustellen, mit welchem der Abstand zwischen dem zu beobachtenden mikroelektronischem Bauelement und dem optischen Instrument vergrößert werden kann, ohne die aus dem Stand der Technik bekannte Qualität der Beobachtung des Objekts mittels des optischen Instruments signifikant zu vermindern. Auf diese Weise soll der für die Sonden, deren Platzierung sowie deren Manipulation zur Verfügung stehende Platz vergrößert werden. Instrument due to its usual dimensions, the space above the device in particular in that area in which the probes are to be placed, to an unacceptable extent. It is an object of the invention to provide a prober with which the distance between the microelectronic device to be observed and the optical instrument can be increased without significantly reducing the quality of observation of the object by means of the optical instrument known from the prior art. In this way, the space available for the probes, their placement as well as their manipulation should be increased.
Der Begriff des Lichts umfasst in der Erfindungsbeschreibun den Wellenlängenbereich der sichtbaren Strahlung, der zwischen 380 und 780 nm liegend angenommen wird und darüber hinaus im erweiterten Sinne auch die Wellenlängenbereiche für Infrarot-, Ultraviolett- und Röntgenstrahlung. The term light in the description of the invention encompasses the wavelength range of the visible radiation assumed to be between 380 and 780 nm and, moreover, in a broader sense also the wavelength ranges for infrared, ultraviolet and x-ray radiation.
Der Prober gemäß der Erfindung soll weiter an verschiedene Anwendungsbedingungen variabel anpassbar sein, die sich insbesondere hinsichtlich der geometrischen Bedingungen des Probers selbst, z.B. der Verwendung eines oder keines The sampler according to the invention should be further variably adaptable to different conditions of use, which are particularly suitable with regard to the geometric conditions of the sampler itself, e.g. the use of one or none
Gehäuses mit einem optischen Fenster, des verwendeten optischen Instruments sowie der erforderlichen Auflösungen, des Platzbedarfs der Sonden, der verwendeten Wellenlängen und der das Bauelement umgebenden atmosphärischen Housing with an optical window, the optical instrument used and the required resolutions, the space requirements of the probes, the wavelengths used and the atmospheric surrounding the device
Bedingungen unterscheiden können. Conditions can differ.
Die optische Wirkung des Refraktionselements beruht auf seiner Größe und Form sowie der Verwendung eines Materials mit einem Brechungsindex, der in Relation zum angrenzenden, umgebenden Medium ausgewählt wird. Als umgebendes Medium sollen hier alle möglichen Prüfatmosphären verstanden werden, die zur Prüfung und Testung von Bauelementen in Betracht kommen und auch Vakuum einschließen. The optical effect of the refraction element is based on its size and shape and the use of a material with a refractive index selected in relation to the adjacent surrounding medium. As a surrounding medium here are all possible test atmospheres to be understood, which come into consideration for testing and testing of components and also include vacuum.
Aufgrund der Größe und Form des Refraktionselements und seines Brechungsindex, welcher vom Brechungsindex des an da Refraktionselement angrenzenden, umgebenden Mediums abweicht, ergibt sich an den Lichtein- und Due to the size and shape of the refraction element and its refractive index, which of the refractive index of the da on refraction element adjacent, surrounding medium deviates, results in the Lichtein- and
Lichtaustrittsflächen die vorteilhafte Folge von Brechungen und damit der vorteilhafte Strahlengang durch das  Light exit surfaces, the advantageous consequence of refractions and thus the advantageous beam path through the
Refraktionselement. Aufgrund der Relationen der Refraction element. Due to the relations of
Brechungsindizes wird der Lichtstrahl bei seinem Durchgang durch das Refraktionselement derart gebrochen, dass die Brennweite des vergrößernden optischen Instruments Refractive indices, the light beam is refracted during its passage through the refraction element such that the focal length of the magnifying optical instrument
verlängert wird. is extended.
Beim Passieren der ersten, dem optischen Instrument When passing the first, the optical instrument
nächstgelegenen Grenzfläche des Refraktionselement, der Lichteintrittsfläche, erfolgt aufgrund des Übergangs in ein optisch dichteres Medium mit höheren Brechungsindex eine Brechung zur Flächennormale dieser Grenzfläche hin. Das Verhältnis der Winkel von eintretendem zu austretendem Stahl wird bekanntermaßen durch das Snelliussche Brechungsgesetz bestimmt. Danach wird ein Strahl beim Übergang von einem optisch dünneren in ein optisch dichteres Medium zur The closest interface of the refraction element, the light entry surface, due to the transition into a more dense optical medium with a higher refractive index refraction to the surface normal of this interface out. The ratio of angles of incoming to outgoing steel is known to be determined by Snell's law of refraction. Thereafter, a beam in the transition from an optically thinner into a more dense optical medium
Flächennormale der Grenzfläche hin gebrochen. Das heißt der Ausfallswinkel ist kleiner als der Einfallswinkel, beide gemessen zur Normalen der Grenzfläche. Bei umgekehrtem Surface normal of the interface broken down. That is, the angle of reflection is smaller than the angle of incidence, both measured to the normal of the interface. In reverse
Strahldurchgang ist der Ausfallswinkel größer als der Beam passage is the angle of failure greater than that
Einfallswinkel. Folglich gestattet das Verhältnis der Angle of incidence. Consequently, the ratio of
Brechungsindizes des Refraktionselements zum Wert des umgebenden Mediums die Variation der Brennweitenänderung. Mit einem möglichst großen Brechungsindex des Refractive indices of the refraction element to the value of the surrounding medium, the variation of the focal length change. With the largest possible refractive index of the
Refraktionselements, z. B. von Saphir, kann die Refraction element, z. B. of sapphire, the
Brennweitenverlängerung maximiert werden. Focal length extension to be maximized.
Als Refraktionselement werden beispielsweise Gläser As a refraction element, for example, glasses
verwendet. Das umgebende Medium ist regelmäßig Luft oder ein Schutzgas oder ein Prüfgas oder Vakuum, so dass der für die Verlängerung der Brennweite erforderliche Strahlenverlauf erzielbar ist. Aber auch für die übrigen aufgrund der used. The surrounding medium is regularly air or an inert gas or a test gas or vacuum, so that the required for the extension of the focal length beam path can be achieved. But also for the rest due to the
Transparenz forderung in Frage kommenden Materialien des Refraktionselements ist das erforderliche Verhältnis der Brechungsindizes realisierbar und durch geeignete Kombinationen optimierbar. Der Strahlengang ist für die verschiedenen Materialkombinationen rechentechnisch mit bekannten Verfahren zu ermitteln. Transparency requirement eligible materials of the refraction element is the required ratio of the refractive indices feasible and suitable Combinations can be optimized. The beam path is to be determined for the different material combinations by computationally known methods.
Neben dem Material des Refraktionselement ist die In addition to the material of the refraction element is the
Verlängerung der Brennweite des optischen Instruments auch mittels der Dicke des Refraktionselements variierbar. In den Beschreibungen der Figuren werden die Strahlengänge an verschiedenen Beispielen im Detail erläutert. Extension of the focal length of the optical instrument also variable by means of the thickness of the refraction element. In the descriptions of the figures, the beam paths are explained in detail using various examples.
Im Ergebnis ist es möglich, auch hochauflösende optische Instrumente zu verwenden und deren Brennweite auf das Objekt zu verlängern, ohne diese nah an das Objekt heranzubringen, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Der so seitlich des Refraktionselements gewonnene Raum steht zur Verfügung für eine erforderliche Manipulation des Objekts oder Einbauten zur Kontaktierung bzw. Anregung unter dem optischen Fenster beziehungsweise Aufbauten auf dessen Wandung seitlich davon, wobei es nicht erforderlich ist, dass das Refraktionselement die gesamte Fläche der As a result, it is possible to also use high-resolution optical instruments and to extend their focal length to the object without bringing them close to the object, as is known in the art. The space thus obtained laterally of the refraction element is available for a required manipulation of the object or installations for contacting or excitation under the optical window or superstructures on the wall thereof laterally, wherein it is not necessary that the refraction element cover the entire surface of the refracting element
planparallelen Platte einnimmt. Die Anordnung des Refraktionselements benachbart zu einer der planen Flächen der Platte schließt ein, dass das plane parallel plate occupies. The arrangement of the refracting element adjacent to one of the flat surfaces of the plate implies that the
Refraktionselement entweder auf der dem optischen Instrument oder dem zu beobachtenden Objekt zugewandten Seite der Platte angeordnet sein kann. Das hängt davon ab, wo direkt benachbart zum Fenster mehr Platz benötigt wird. Liegt das Refraktionselement auf der Objektseite, wird Platz Refraction element can be arranged either on the optical instrument or the object to be observed facing side of the plate. That depends on where more space is needed directly adjacent to the window. If the refraction element lies on the object side, there is room
geschaffen zwischen dem Objekt und der Wandung oder created between the object and the wall or
ähnliches, welche das optische Fenster hält oder zwischen Objekt und der planparallelen Platte, falls diese größer ist, als das Refraktionselement. Liegt das similar holding the optical window or between the object and the plane-parallel plate, if larger, than the refraction element. Is that right
Refraktionselement hingegen auf der Seite des optischen Instruments, kann beispielsweise bei ungünstiger  Refraction element, however, on the side of the optical instrument, for example, at less favorable
geometrischer Gestaltung der Wandung oder ähnliches oder Aufbauten auf dieser das optische Instrument dennoch nahe genug an das optische Fenster gebracht werden, um auf das Objekt fokussieren zu können. geometric design of the wall or similar or constructions on this the optical instrument nevertheless close enough to be brought to the optical window to focus on the object can.
Je nach Lage des Refraktionselements können beispielsweise Strukturen eines elektronischen Bauelements beobachtete werden, wenn das optische Fenster im Gehäusedeckel Depending on the position of the refraction element, for example, structures of an electronic component can be observed when the optical window in the housing cover
angeordnet ist und von oben auf das Bauelement geblickt wird. Auch eine seitliche Beobachtung ist möglich, is arranged and is looked at from above on the device. Even a lateral observation is possible
beispielsweise um Details der Höheneinstellung des for example, details of the height setting of the
Testsubstrats oder der Sonden zu ermitteln. In diesem Fall ist das optische Fenster in einer Seitenwand des Gehäuses angeordnet. Die Begriffe „oben" und „seitlich" sind aus Sicht des Substrates definiert, wobei „oben" die zu Test substrates or probes. In this case, the optical window is arranged in a side wall of the housing. The terms "top" and "side" are defined from the perspective of the substrate, with "top" to the
kontaktierende Fläche beschreibt. describes contacting surface.
Der Blick von oben auf das Bauelement erfolgt regelmäßig während der Kontaktierung des Bauelements mittels der The view from the top of the device is made regularly during the contacting of the device by means of
Sonden. In diesem Fall ist das Refraktionselement innerhalb des Probers angeordnet. Aufgrund seiner geringeren Probes. In this case, the refraction element is arranged inside the prober. Because of its lower
Abmessungen im Vergleich zur planparallelen Platte und dessen Halterung in der Gehäusewandung wird Bauraum seitlich des Refraktionselements gewonnen, der für die Sonden und deren Halterungen, Manipulatoren und Kontaktierungen nutzbar ist. Die Sonden ragen bekanntermaßen von den seitlich des Beobachtungsbereichs angeordneten Halterungen auslegerartig in den zentralen Beobachtungsbereich hinein und damit direkt unter das Refraktionselement. Dimensions compared to the plane-parallel plate and its support in the housing wall space is obtained laterally of the refraction element, which is useful for the probes and their brackets, manipulators and contacts. The probes are known to protrude from the side of the observation area arranged brackets cantilever-like in the central observation area and thus directly under the refraction element.
Der beschriebene Platzgewinn kann verstärkt werden, wenn das Refraktionselement dem Strahlenverlauf angepasst wird und entsprechend einer Ausführungsform als Pyramiden- oder ein Kegelstumpf ausgebildet ist, mit zum Bauelement hin The described gain in space can be enhanced if the refraction element is adapted to the beam path and, according to one embodiment, is designed as a pyramid or a truncated cone, with towards the component
zunehmendem oder auch abnehmendem Querschnitt. Hierbei ist es vorteilhaft, dass Winkel der Mantelflächen des Stumpfes gleich oder größer dem Öffnungswinkel des gebrochenen increasing or decreasing cross-section. It is advantageous that the angle of the lateral surfaces of the stump equal to or greater than the opening angle of the broken
Strahlenganges innerhalb des Refraktionselementes ist und dass der Querschnitt so bemessen wird, dass der Strahlverlauf durch das gesamte Refraktionselement bis zur dem Objekt zugerichtet liegenden Fläche verläuft. Beam path is within the refraction element and that the cross section is dimensioned so that the Beam path through the entire refraction element extends to the object zugerichtet lying surface.
In einer Ausführungsform wird das Refraktionselement mit der planparallelen Platte eines optischen Fensters kombiniert. In dieser Ausgestaltung hat das Refraktionselement eine planparallelen oder plankonvexen oder plankonkaven Form, so dass es mit seiner zumindest einen planen Fläche benachbart zu einer der planen Flächen der planparallelen Platte angeordnet werden kann. Dabei ist es selbstverständlich, dass die planparallele Platte zumindest in einem Teil jenes Wellenlängenbereichs transparent ist, in welchem auch das Refraktionselement die Beobachtung gestattet. In one embodiment, the refraction element is combined with the plane-parallel plate of an optical window. In this embodiment, the refraction element has a plane-parallel or plano-convex or plano-concave shape, so that it can be arranged with its at least one planar surface adjacent to one of the planar surfaces of the plane-parallel plate. It is self-evident that the plane-parallel plate is transparent at least in a part of that wavelength range in which the refraction element also permits the observation.
Eine solche Ausgestaltung schließt auch das optische Fenster in die vorteilhafte Anordnung von optischem Instrument und Refraktionselement ein, so dass auch das optische Fenster in einer für die Aufgabenstellung bevorzugten, Bauraum Such an embodiment also includes the optical window in the advantageous arrangement of optical instrument and refraction element, so that the optical window in a preferred installation space for the task
bereitstellenden größeren Entfernung zu den Sondenspitzen angeordnet werden kann. providing greater distance to the probe tips can be arranged.
Der Begriff der Kombination der beiden Elemente schließt verschiedene Ausgestaltungen ein. So können sie monolithisch oder mehrteilig ausgeführt sein. Die separaten Elemente können fest miteinander verbunden oder mittels geeigneter Haltemittel benachbart zueinander gehalten werden. The term combination of the two elements includes various embodiments. So they can be monolithic or multi-part design. The separate elements can be firmly connected to each other or held adjacent to each other by means of suitable holding means.
Der Begriff „benachbart zueinander" charakterisiert die geometrische Zuordnung beider Elemente derart, dass kein weiterer, optisch wirksamer Festkörper zwischen beiden angeordnet ist. Die planparallele Platte und das The term "adjacent to one another" characterizes the geometric assignment of the two elements in such a way that no further optically active solid is arranged between the two
Refraktionselement können somit in verschiedenen Refraction element can thus in different
Ausgestaltungen mit einem Abstand, das heißt mit einem „freien Zwischenraum" oder ohne Abstand nebeneinander angeordnet sein, wobei ein Zwischenraum, wie unten zu einer Ausführungsform dargelegt, frei bleibend oder mit einem Immersionsmedium gefüllt sein kann. Die Größe des Zwischenraums kann konstruktiv durch die Halterung bedingt sein oder lediglich der Anordnung eines Immersionsmediums dienen und wird deshalb stets klein sein im Verhältnis zur Dicke des Refraktionselements. Embodiments with a distance, that is, with a "free space" or be arranged without a distance next to each other, wherein a gap, as set forth below for an embodiment, free-standing or may be filled with an immersion medium Gap can be constructive due to the holder or merely serve the arrangement of an immersion medium and will therefore always be small in relation to the thickness of the refraction element.
Diese Variabilität in der Verbindung der Elemente und deren Anordnung zueinander ermöglicht eine vielfältige Anpassung der Gestalt beider Elemente an die verschiedenen This variability in the connection of the elements and their arrangement to each other allows a versatile adaptation of the shape of both elements to the various
Anforderungen . Conditions .
Mittels des Aufbaus aus optischem Fenster mit By means of the structure of optical window with
Refraktionselement können auch die optischen Eigenschaften beeinflusst werden. Ist es als ein kompaktes, einteiliges Bauteil ausgeführten, so dass beide Komponenten aus dem gleichen Material bestehen und lediglich hinsichtlich ihrer Geometrie und oder ihrer Einbausituation unterscheidbar sind, können die optischen Verluste an Grenzflächen Refraction element and the optical properties can be influenced. Is it designed as a compact, one-piece component, so that both components are made of the same material and are distinguishable only in terms of their geometry and or their installation situation, the optical losses at interfaces
minimiert werden. Eine dauerhafte oder lösbare Verbindung beider Elemente ist hinsichtlich der Fügemethode und des Fügematerials für definierte Anwendungsbereiche be minimized. A permanent or detachable connection of both elements is in terms of joining method and the joining material for defined applications
konfiguriert. So sind bei Vakuumanwendungen beispielsweise das Desorptionsverhalten des Fügematerials und die configured. For example, in vacuum applications, the desorption behavior of the joining material and the
Druckbelastung zu berücksichtigen. Bei lösbaren Verbindungen sind variable Modifikationen jederzeit möglich. Pressure load to consider. With detachable connections, variable modifications are possible at any time.
Je nach dem Verhältnis der Brechungsindizes der Depending on the ratio of refractive indices of
planparallelen Platte und des Refraktionselements wird folglich der Strahlengang innerhalb der planparallelen Platte im Refraktionselement fortgesetzt (gleiche optische Dichte beider Materialien) oder weiter zur Flächennormale hin (optisch dichteres Refraktionselement) oder wieder von dieser weg (optisch weniger dichtes Refraktionselement) gebrochen . plane-parallel plate and the refraction element consequently the beam path within the plane-parallel plate in the refraction element is continued (same optical density of both materials) or further to the surface normal (optically denser refraction element) or again broken away from this (optically less dense refraction element).
Ein Zwischenraum zwisehen beiden Elementen ist entweder mit einem Brechungsindex von exakt Eins für Vakuum oder zirka Eins für viele Gase oder mit einem angepassten Brechungsindex eines Immersionsmediums zu berücksichtigen, wie unten noch beschrieben wird. A gap between the two elements is either with a refractive index of exactly one for vacuum or about one for many gases or with a matched one Refractive index of an immersion medium, as will be described below.
Die beschriebene Minimierung des seitlichen Platzbedarfs für das Refraktionselement gestattet es bei einer relativ zum Refraktionselement größeren planparallelen Platte, dass die Beobachtung des Objekts sowohl durch den Verbund von The described minimization of the lateral space requirement for the refraction element makes it possible for a larger plane-parallel plate relative to the refraction element that the observation of the object can be achieved both by the combination of
planparalleler Platte und Refraktionselement als auch allein durch die planparallele Platte erfolgen kann. Im letzteren Fall erfolgt die Beobachtung am Refraktionselement vorbei, entweder durch das optische Instrument oder visuell durch das Auge des Betrachters oder beides. Damit stellt das optische Fenster, außer der Möglichkeit der visuellen plane-parallel plate and refraction element as well as can be done solely by the plane-parallel plate. In the latter case, the observation takes place past the refraction element, either by the optical instrument or visually by the eye of the observer, or both. This puts the optical window, except the possibility of visual
Betrachtung, für ein optisches Instrument zwei Brennweiten zur Verfügung, sofern die Abstimmung beider Bereiche des optischen Fensters mit dem optischen Instrument wie oben dargelegt entsprechend vorgenommen wurde. Viewing, two focal lengths available for an optical instrument, provided that the vote of both areas of the optical window with the optical instrument was made as stated above accordingly.
Bei einer zweiteiligen Ausführung des optischen Fensters ist es möglich, die Grenzfläche zwischen der planparallelen Platte und dem Refraktionselement entspiegelnd auszuführen. EntSpiegelungen sind durch Beschichtungen mit einer solchen optischen Dicke, welche eine destruktive Interferenz bewirkt, oder durch diffus reflektierende In a two-part design of the optical window, it is possible to perform the interface between the plane-parallel plate and the refractive element anti-reflection. Reflections are provided by coatings having such an optical thickness which causes destructive interference or by diffuse reflection
Oberflächenstrukturen bekannt. Eine solche Ausgestaltung schließt ein, dass auch die Einfalls- und Ausfallsflächen des optischen Fensters bzw. des Refraktorelements, letzteres auch bei der alleinigen Verwendung eines Refraktorelements, entspiegelt sind.  Surface structures known. Such an embodiment includes that the incident and failure surfaces of the optical window or the refractor element, the latter also in the sole use of a refractor element, are non-reflective.
Das Refraktionselement kann, wie oben beschreiben, als planparalleles Element ausgeführt sein oder auf seiner der planparallelen Platte abgewandten und/oder zugewandten The refraction element can, as described above, be designed as a plane-parallel element or on its side facing away from the plane-parallel plate and / or facing
Fläche eine konvexe oder konkave Form haben. Damit Surface have a convex or concave shape. In order to
beeinflusst das Refraktionselement über die affects the refraction element over the
Brennweitenverlängerung hinaus den Strahlengang. Dieser Teil der abbildenden Optik befindet sich damit in unmittelbarer Nähe des Objekts und erlaubt damit z.B. eine höhere Focal length extension out the beam path. This part of the imaging optics is thus in immediate Near the object and thus allows, for example, a higher
Vergrößerung. Alternativ kann das Refraktionselement mit vergleichbarem Effekt separate, miteinander kombinierbare optische Elemente wie beispielsweise Linsen oder Filter aufweisen, zur variablen Anpassung an die jeweiligen Enlargement. Alternatively, the refraction element having a similar effect may have separate, combinable optical elements such as lenses or filters for variable adaptation to the respective ones
Anforderungen an das optische Fenster. Requirements for the optical window.
Eine Verbesserung der optischen Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäßen mit einem Refraktorelement kombinierten optischen Fensters ist weiter durch die Verwendung eines Immersionsmediums möglich, die mit ihrem Brechungsindex gezielt so eingestellt ist, dass sie eine möglichst stetigen Mittler zwischen beiden optischen Elementen darstellt, die durch das Medium miteinander verbunden sind. Solche An improvement in the optical performance of the invention combined with a refractory optical window is further possible by the use of an immersion medium, which is set with their refractive index specifically so that it represents a steady as possible intermediary between the two optical elements which are interconnected by the medium , Such
Immersionsmedien werden in flüssiger Form beispielsweise bei Immersionsobjektiven verwendet, bei denen die Immersion media are used in liquid form, for example in immersion objectives in which the
Immersionsflüssigkeit den Zwischenraum zwischen einem Immersion liquid the space between a
Objektiv und dem optischen Fenster füllt. Zusätzlich oder alternativ dazu kann auch zwischen der planparallelen Platte und dem Refraktionselement ein Immersionsmedium angeordnet sein . Lens and the optical window fills. Additionally or alternatively, an immersion medium can also be arranged between the plane-parallel plate and the refraction element.
Die oben angeführten Optionen der Kombination der beiden Elemente gestatten verschiedene Ausgestaltungen des The above-mentioned options of combining the two elements allow various embodiments of the invention
erfindungsgemäßen optischen Fensters, bei welchen eine optical window according to the invention, in which a
Anpassung der Brechungsindizes mittels eines Adjustment of refractive indices by means of a
Immersionsmediums zwischen beiden Elementen erfolgt. Sind beide Elemente miteinander durch Kleben verbunden, können Kleber ausgewählt werden, die einen geeigneten Immersion medium between the two elements takes place. If both elements are connected to each other by gluing, adhesives can be selected that have a suitable adhesive
Brechungsindex haben und als Immersionsmedium dienen. Have refractive index and serve as immersion medium.
Insbesondere wenn beide Elemente oder eines davon aus Glas bestehen, stehen Kleber zur Verfügung, deren Brechungsindex in der Umgebung der Werte der Gläser liegen. Alternativ kann bei einem Zwischenraum oder bei einem Hohlraum zwischen beiden Elementen dieser zumindest in einem Abschnitt mit einem geeigneten Immersionsmedium gefüllt sein. Mit einer geeigneten Abdichtung des Zwischenraums oder des Hohlraums sind auch Immersionsflüssigkeiten anwendbar. In particular, when both elements or one of them are made of glass, adhesives are available whose refractive index is in the vicinity of the values of the glasses. Alternatively, in the case of a gap or in a cavity between the two elements, the latter may be filled at least in one section with a suitable immersion medium. With a suitable seal of the gap or the cavity Immersion liquids are also applicable.
Das optische Instrument kann in einer Ausgestaltung des Probers ein Mikroskop sein. Diese sind meist durch The optical instrument may be a microscope in one embodiment of the prober. These are mostly through
Austauschteile oder zusätzliche Komponenten variabel, so dass seine optischen Parameter auf besondere Eigenschaften des optischen Fensters eingestellt werden können. Das betrifft beispielsweise das Objektiv, Blenden, Filter und andere Komponenten. So können Abbildungsfehler, z. B. Replacement parts or additional components variable, so that its optical parameters can be adjusted to special properties of the optical window. This concerns, for example, the lens, apertures, filters and other components. Thus, aberrations, z. B.
Farbsäume, welche durch den verlängerten Strahlengang im optischen Fenster verursacht werden, durch die die Auslegung des Objektivs kompensiert werden. Color fringes, which are caused by the extended beam path in the optical window, through which the design of the lens are compensated.
In einem Prober, können auch an anderen Positionen In a prober, you can also do other positions
Refraktorelemente oder bei Verwendung mit Gehäuse auch erfindungsgemäße optische Fenster verwendet werden. Refractor elements or when used with housing also inventive optical window can be used.
Beispielsweise kann in zumindest einer seiner For example, in at least one of his
Gehäusewandungen ein optisches Fenster nach einer der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen verwendet werden.  Housing walls are used an optical window according to one of the embodiments described above.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von The invention will be described below with reference to
Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Embodiments will be explained in more detail. The
zugehörigen Zeichnungen zeigen in accompanying drawings show in
Fig. 1A, Fig. 1B optische Fenster in einem Gehäusedeckel nach dem Stand der Technik, 1A, 1B optical windows in a housing cover according to the prior art,
Fig. 2A, Fig. 2B optische Fenster gemäß der Erfindung in einem Gehäusedeckel, Fig. 3A - Fig. 3C Strahlengang eines Objektivs ohne und mit Refraktionselement und auch mit erfindungsgemäßem optischen Fenster, 2A, 2B optical window according to the invention in a housing cover, Fig. 3A - Fig. 3C beam path of a lens without and with refraction element and also with inventive optical window,
Fig. 4A - Fig. 4F Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Refraktionselements des Probers ohne und mit optischem FIGS. 4A-4F show embodiments of the refracting element according to the invention without and with optical probes
Fenster und Windows and
Fig. 5 einen Prober mit Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Fensters. 5 shows a prober with embodiments of the inventive optical window.
Die Beschreibung des erfindungsgemäßen optischen Fensters 1 erfolgt beispielhaft, jedoch nicht beschränkend in Bezug auf einen Prober mit einem Gehäuse. Sofern in den Figuren The description of the optical window 1 according to the invention is given by way of example but not limitation with respect to a prober having a housing. Unless in the figures
Komponenten mit dem gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind, werden gleiche oder analoge Komponenten dargestellt und beschrieben. Components are identified by the same reference numerals, the same or analogous components are shown and described.
Fig. 2A und Fig. 2B stellen erfindungsgemäße optische FIGS. 2A and 2B illustrate optical according to the invention
Fenster 1 dar, die analog der Einbausituationen in den Fig. 1A und Fig. 1B, gemäß Stand der Technik, in einem Window 1, which analogous to the installation situations in Figs. 1A and 1B, according to the prior art, in a
Gehäusedeckel 22 angeordnet sind. Das optische Fenster nach Fig. 2A ist, bezogen auf seine oberste Fläche, nahezu niveaugleich im Gehäusedeckel 22 montiert. Das kreisrunde optische Fenster 1 umfasst einen planen Haltering 4 zur Montage des optischen Fensters 1 im Gehäusedeckel 22. Am Haiteering 4 ist die kreisrunde planparallele Platte 2 mittels Schrauben 11 befestigt. An der Unterseite 5 der planparallelen Platte 2 ist konzentrisch ein planparalleles Refraktionselement 3 durch Kleben befestigt. Das  Housing cover 22 are arranged. The optical window according to FIG. 2A is mounted in the housing cover 22 almost level with respect to its uppermost surface. The circular optical window 1 comprises a planar retaining ring 4 for mounting the optical window 1 in the housing cover 22. The circular plane-parallel plate 2 is fastened by means of screws 11 to the hairline 4. On the underside 5 of the plane-parallel plate 2 concentrically a plane-parallel refraction element 3 is fixed by gluing. The
Refraktionselement 3 hat eine konische Form mit abnehmendem Querschnitt . Refraction element 3 has a conical shape with decreasing cross-section.
Das optische Fenster 1 in Fig. 2B unterscheidet sich von dem in Fig. 2A durch einen nach unten in mehreren Stufen The optical window 1 in Fig. 2B differs from that in Fig. 2A by a downwardly in several stages
abgestuften Halterring 4, so dass optische Fenster 1 in den Gehäusedeckel 22 abgesenkt ist. Das optische Fenster 1 dieser Ausführungsform ist einteilig ausgeführt, so dass sich an die planparallele Platte 2 übergangslos das darunter liegende Refraktionselement 3 anschließt. Eine stepped retaining ring 4, so that optical window 1 is lowered into the housing cover 22. The optical window 1 of this embodiment is embodied in one piece, so that the underlying refraction element 3 is connected to the plane-parallel plate 2 without transition. A
gegenständliche Trennung beider Elemente ist hier nicht möglich, soll zum besseren Verständnis sprachlich aber beibehalten werden. Eine gegenständliche Trennung in zwei separate Elemente ist alternativ auch in solche einer physical separation of the two elements is not possible here, but should be retained for better understanding. An objective separation into two separate elements is alternatively also in such a
Ausführungsform möglich. Die planparallele Platte 2 und Refraktionselement 3 bilden einen Zylinder, wobei geeignete Mittel oder Strukturierungen des Zylinders für dessen Einbau vorgesehen sind. Die dargestellten Verhältnisse der Embodiment possible. The plane-parallel plate 2 and refraction element 3 form a cylinder, with suitable Means or structuring of the cylinder are provided for its installation. The illustrated ratios of
Durchmesser von planparalleler Platte 2 und Diameter of plane-parallel plate 2 and
Refraktionselement 3 erfolgen lediglich beispielhaft. Auch andere Verhältnisse sind möglich.  Refraction element 3 are exemplary only. Other conditions are possible.
Die Ausführungsformen von Fig. 2A und Fig. 2B verdeutlichen, wie durch die Ergänzung des Refraktionselements 3 Bauraum um das Refraktionselement 3 gewonnen wird, da ohne dieses der Gehäusedeckel 22 oder zumindest Bereiche des Halterings 4 weiter abgesenkt werden müssten. The embodiments of FIG. 2A and FIG. 2B illustrate how installation space around the refraction element 3 is obtained by supplementing the refraction element 3, since without this, the housing cover 22 or at least areas of the retaining ring 4 would have to be further lowered.
Die Fig. 3A bis Fig. 3C stellen die mit einem FIGS. 3A to 3C illustrate those with a
erfindungsgemäßen Refraktionselement 3 (Fig. 3B) und in Kombination mit einem optischen Fenster 1 (Fig. 3C) refraction element 3 according to the invention (FIG. 3B) and in combination with an optical window 1 (FIG. 3C)
erzielbare Verlängerung der Brennweite f im Vergleich zum Stand der Technik (Fig. 3A) dar. Die Brennweite des achievable extension of the focal length f compared to the prior art (FIG. 3A). The focal length of the
optischen Instruments 23, dargestellt ist hier vereinfacht lediglich ein Objektiv beispielsweise eines Mikroskops, wird durch dessen optische Parameter bestimmt und in Fig. 3A anhand des fokussierten Strahlengangs der äußeren optical instrument 23, shown here is simplified only a lens, for example, a microscope, is determined by its optical parameters and in Fig. 3A based on the focused optical path of the outer
Lichtstrahlen 6 schematisch und damit ohne Anspruch auf maßstabsgerechte Abbildung dargestellt. Light beams 6 schematically and thus presented without claim to scale illustration.
In Fig. 3B wurde ein konusförmiges Refraktionselement 3 mittels Klebung, welche in dieser Ausführungsform das In Fig. 3B, a cone-shaped refraction element 3 by means of gluing, which in this embodiment, the
Haltemittel 9 darstellt, in eine geeignete Halterung Holding means 9, in a suitable holder
eingefügt. Durch die Anordnung des Refraktorelements 3 erfolgt ein Strahlenversatz infolge der Brechung an dessen beiden Grenzflächen und zwar an der oberen Eintrittsfläche und der unteren Austrittsfläche des planparallelen inserted. As a result of the arrangement of the refractor element 3, there is a beam offset due to the refraction at its two boundary surfaces, specifically at the upper entrance surface and the lower exit surface of the plane-parallel
Refraktionselements 3. Die Zuordnung der Bezeichnungen „Eintrittsfläche" und „Austrittsfläche" folgt hier, und in der weiteren Refraction element 3. The assignment of the designations "entrance surface" and "exit surface" follows here, and in the following
Betrachtung, der Ausbreitungsrichtung des Strahlenganges in der Richtung von oben nach unten, wie zum Beispiel die Lichtstrahlen einer koaxialen Beleuchtung verlaufen, welche ihren Ursprung oben, im optischen Instrument 23 haben. Contemplation, the direction of propagation of the beam path in the direction from top to bottom, such as the Light beams of a coaxial illumination, which have their origin at the top, in the optical instrument 23.
Zunächst wird der Lichtstrahl 6 zur Flächennormalen des Refraktionselements 3, welche im Ausführungsbeispiel parallel zur optischen Achse 7 des optischen Instruments 23 verläuft, hin gebrochen. Mit Austritt des Strahls aus dem Refraktionselement 3 erfolgt eine Brechung mit größerem Austrittswinkel und damit eine Fokussierung auf einen First, the light beam 6 is refracted toward the surface normal of the refraction element 3, which in the exemplary embodiment runs parallel to the optical axis 7 of the optical instrument 23. With the exit of the beam from the refraction element 3, a refraction with a larger exit angle and thus a focus on a
Brennpunkt, der einen Abstand a zur Brennweite aus Fig. 3A aufweist. Der in Fig. 3B sichtbare Strahlenversatz Focal point having a distance a to the focal length of Fig. 3A. The beam offset visible in FIG. 3B
resultiert aus dem steileren Verlauf des Strahls innerhalb des Refraktionselements 3 aufgrund dessen größerer optischen Dichte im Vergleich zur optischen Dichte des umgebenden Mediums, beispielsweise Luft. results from the steeper course of the beam within the refraction element 3 due to its greater optical density compared to the optical density of the surrounding medium, for example air.
Durch das Hinzufügen der planparallelen Platte 2 eines optischen Fensters 1 gemäß Fig. 3C wird dieselbe By adding the plane-parallel plate 2 of an optical window 1 of FIG. 3C, the same becomes
Verlängerung a der Brennweite erzielt, wenn die Gesamthöhe von Refraktionselement 3 und planparalleler Platte 2 gleich bleibt und der Brechungsindex übereinstimmt. Aufgrund der letztgenannten Ausgestaltung erfolgt keine signifikante Brechung an der Grenzfläche zwischen der planparallelen Platte 2 und dem Refraktionselement 3. Refraktionselement 3 und planparallele Platte 2 bestehen in den Extension a of the focal length is achieved if the total height of refraction element 3 and plane-parallel plate 2 remains the same and the refractive index coincides. Due to the latter embodiment, there is no significant refraction at the interface between the plane-parallel plate 2 and the refraction element 3. Refraction element 3 and plane-parallel plate 2 exist in the
Ausführungsbeispielen beispielhaft aus Borosilikatglas BK7. Über die Geometrie und Materialauswahl für beide Elemente können andere Brennweiten oder dieselben Brennweiten mit mehr Platzgewinn erzielt werden.  Exemplary embodiments of borosilicate glass BK7. The geometry and material choices for both elements allow you to achieve different focal lengths or focal lengths with more space.
In den Fig. 4A bis Fig. 4F sind verschiedene In FIGS. 4A to 4F, various ones are shown
Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Refaktionselements 3 beispielhaft mit und ohne optischem Fenster 1 mit dem  Embodiments of the inventive refractive element 3 by way of example with and without optical window 1 with the
Objektiv eines optischen Instruments 23 und dem fokussierten Strahlengang der Lichtstrahlen 6 schematisch dargestellt. Die optischen Achsen 7 des optischen Instruments 23 und des Refraktionselements 3 fallen, wie auch schon in den Fig. 3B und Fig. 3C zusammen. Lens of an optical instrument 23 and the focused beam path of the light beams 6 shown schematically. The optical axes 7 of the optical instrument 23 and the refraction element 3 fall, as already in FIGS. 3B and Fig. 3C together.
Fig. 4A und Fig. 4B stellen jeweils ein optisches Fenster 1 dar, dessen planparallele Platte 2 mit einem konisch 4A and 4B each represent an optical window 1, the plane-parallel plate 2 with a conical
verlaufenden Refraktionselement 3 mittels einer extending refraction element 3 by means of a
Klebstoffschicht 8 verbunden ist. Das Refraktionselement 3 ist plankonvex (Fig. 4A) beziehungsweise plankonkav (Fig. 4B) ausgebildet, mit dem damit erzielbaren unterschiedlichen Strahlengang für verschiedene Anwendungen. In beiden Adhesive layer 8 is connected. The refraction element 3 has a plano-convex shape (FIG. 4A) or a plano-concave shape (FIG. 4B), with the different beam path achievable thereby for various applications. In both
Ausgestaltungen sind die Refraktionselemente 3 jeweils mit der planen Seite mit der planparallelen Platte 2 verbunden. Embodiments, the refraction elements 3 are each connected to the plane side with the plane-parallel plate 2.
Die Ausführungsformen der Fig. 4C und Fig. 4D unterscheiden sich von den nach Fig. 4A und Fig. 4B dadurch, dass die Refraktionselemente 3 planparallel und mittels Haltemittel 9 an der planparallelen Platte 2 montiert sind. Die Verwendung von Haltemitteln 9 gestattet es, einen Zwischenraum 10 zwischen beiden Elementen herzustellen (Fig. 4C) , der mit einem Immersionsmedium gefüllt ist. Im Gegensatz dazu hält das Haltemittel 9 in Fig. 4D die planparallele Platte 2 und das Refraktionselement 3 unmittelbar aneinander grenzend zusammen. The embodiments of FIGS. 4C and 4D differ from those of FIGS. 4A and 4B in that the refraction elements 3 are mounted plane-parallel and by means of holding means 9 on the plane-parallel plate 2. The use of retaining means 9 makes it possible to make a gap 10 between both elements (Figure 4C) filled with an immersion medium. In contrast, the holding means 9 in Fig. 4D holds the plane-parallel plate 2 and the refraction element 3 directly adjacent to each other.
Fig. 4E stellt eine Variante ohne optisches Fenster dar, bei welchem beispielhaft ein Refraktionselement 3 mit konkaver Lichteintrittsfläche und konvexer Lichtaustrittsfläche verwendet wird. Aufgrund der konkaven Lichteintrittsfläche wird in der gezeigten Ausführungsform ein paralleler FIG. 4E illustrates a variant without an optical window, in which, for example, a refraction element 3 with concave light entry surface and convex light exit surface is used. Due to the concave light entry surface is a parallel in the embodiment shown
Strahlenverlauf durch das Refraktionselement 3 erzielt, so dass mittels dessen Höhe die Brennweite f sehr gut  Beam path achieved by the refraction element 3, so that by means of its height, the focal length f very well
einstellbar ist. Alternativ kann mittels einer weniger- konvexen, also weniger gewölbten Eintrittsfläche ein is adjustable. Alternatively, by means of a less-convex, ie less curved entrance surface
konvergenter, also nach unten hin ein zur optischen Achse 7 hin zulaufender Strahlverlauf erzielt werden. Alternativ kann mittels einer stärker-konvexen, also stärker gewölbten Eintrittsfläche ein divergenter, also nach unten hin convergent, so towards the bottom towards the optical axis 7 tapering toward the beam can be achieved. Alternatively, by means of a more convex, ie more curved entrance surface, a divergent, that is downwards
auseinander laufender Strahlverlauf erzielt werden. Das optische Fenster 1 von Fig. 4F hat eine planparallele Platte 2, die wesentlich größer ist als das divergent beam path can be achieved. The optical window 1 of Fig. 4F has a plane-parallel plate 2 which is substantially larger than that
Refraktionselement 3. Infolge dessen kann das optische Instrument 23 mittels dessen Halterung (nicht dargestellt) in einen Bereich verschoben werden (durch einen Doppelpfeil dargestellt), in welchem der Strahlengang nicht durch das Refraktionselement 3, sondern nur durch die planparallele Platte 2 verläuft. Entsprechend der beiden Positionen des optischen Instruments sind die Bezugszeichen für das optische Instrument und dessen Strahlengang mit 23 und 23 Λ beziehungswiese mit 6 und 6Λ gekennzeichnet. Aus den beiden Positionen resultiert ein unterschiedlicher Strahlengang und damit ein unterschiedlicher Strahlenversatz, so dass das optische Instrument auf zwei unterschiedliche Brennweiten f und f Λ fokussiert werden kann. Alternativ oder ergänzend kann in der zweiten Position oder von einer weiteren, dritten Position aus eine Beobachtung ohne optisches As a result, the optical instrument 23 can be moved by means of its holder (not shown) into an area (represented by a double arrow), in which the beam path does not extend through the refraction element 3, but only through the plane-parallel plate 2. Corresponding to the two positions of the optical instrument, the reference numerals for the optical instrument and its beam path are denoted by 23 and 23 Λ respectively, and 6 and 6 Λ respectively. From the two positions results in a different light path and thus a different beam offset so that the optical instrument and f f Λ can be focused on two different focal lengths. Alternatively or additionally, in the second position or from a further, third position, an observation without optical
Instrument erfolgen (dargestellt durch ein Icon eines menschlichen Auges) . Fig. 5 stellt einen Prober 20 dar, der ein Gehäuse 21 umfasst. Das Gehäuse 21 ist durch einen Gehäuseboden 25, Gehäuseseitenwände 24 und den das Gehäuse 21 verschließenden Gehäusedeckel 22 gebildet. Im Gehäuse 21 sind eine Instrument (represented by an icon of a human eye). FIG. 5 illustrates a prober 20 comprising a housing 21. The housing 21 is formed by a housing bottom 25, housing side walls 24 and the housing 21 closing housing cover 22. In the housing 21 are a
Haltervorrichtung 26, auch als Chuck bezeichnet, zur Holder device 26, also referred to as Chuck, for
Halterung eines Bauelements 27, im Ausführungsbeispiels eines Wafers, angeordnet. Das Bauelement 27 wird durch eine Mehrzahl von Sonden 28 mechanisch und elektrisch Holder of a device 27, in the embodiment of a wafer arranged. The device 27 is mechanically and electrically by a plurality of probes 28
kontaktiert . contacted.
Die auslegerartigen Sonden 28 sind mittels Sondenhalter 31 auf einer Sondenhalterplatte 29 montiert und ragen mit den Sondenspitzen 32 an den freien Enden durch eine zentrale Öffnung 30 der Sondenhalterplatte 29 auf das Bauelement 27. Die Sondenhalter 31 dienen der Halterung der Sonden 28 und deren elektrischer Kontaktierung sowie einer The cantilevered probes 28 are mounted on a probe holder plate 29 by means of probe holders 31 and protrude with the probe tips 32 at the free ends through a central opening 30 of the probe holder plate 29 onto the component 27. The probe holders 31 serve to hold the probes 28 and their electrical contacting as well one
Feinpositionierung der Sondenspitzen 32 relativ zueinander sowie zum Bauelement 27. Alternativ können die Sondenspitzen 32 auch an so genannten Probecards (nicht dargestellt) montiert sein, die wiederum direkt auf der Fine positioning of the probe tips 32 relative to each other as well as to the component 27. Alternatively, the probe tips 32 may also be mounted on so-called probe cards (not shown), which in turn directly on the
Sondenhalterplatte montiert wird. Derartige Probecards sind für die Prüfung komplexer Bauelemente 27 bekannt, bei denen viele gleichartige Bauelemente 27 mit einer großen Anzahl von Sonden kontaktiert werden müssen.  Probe holder plate is mounted. Such probe cards are known for testing complex devices 27 in which many similar devices 27 must be contacted with a large number of probes.
Mittels des Chucks 26 kann das Bauelement 27 im Prober 20 relativ zu den Sonden 28 im Raum bewegt werden, um den Kontakt herzustellen. By means of the chuck 26, the device 27 can be moved in the prober 20 relative to the probes 28 in the room to make the contact.
Über den Sondenspitzen 32 und der zentralen Öffnung 30 der Sondenhalterplatte 29 ist im Gehäusedeckel 22 ein About the probe tips 32 and the central opening 30 of the probe holder plate 29 is in the housing cover 22 a
erfindungsgemäßes optisches Fenster 1 angeordnet, welches mittels seines Halteringes 4 am Gehäusedeckel 22 montiert ist. Der Halterring ist wie zu Fig.2B beschrieben in arranged according to the invention optical window 1, which is mounted by means of its retaining ring 4 on the housing cover 22. The retainer ring is as described in Fig.2B in
Richtung zum Bauelement 27 abgestuft, so dass das optische Fenster 1 relativ zum Niveau des Gehäusedeckels abgesenkt ist. Das optische Fenster umfasst eine panparallele Platte 2, die mit einem planparallelen, konischen  Stepped toward the component 27, so that the optical window 1 is lowered relative to the level of the housing cover. The optical window comprises a pan-parallel plate 2, which has a plane-parallel, conical
Refraktionselement 3 durch Kleben verbunden ist. Das Refraction element 3 is connected by gluing. The
Refraktionselement 3 befindet sich dabei innerhalb des Gehäuses über den Sondenspitzen 32. Aufgrund der im ergleich zur Absenkung des Gehäusedeckels 22 wesentlich geringeren seitlichen Ausdehnung des Refraktionselements 3 können die Ausleger der Sonden 28 seitlich des Refraktionselements 3 zu den Sondenhaltern 31 verlaufen und das Refraktionselement 3 gleichzeitig bis auf einen sehr geringen Abstand zu den Sondenspitzen 32 ragen.  Refraction element 3 is located inside the housing above the probe tips 32. Due to the significantly lower in comparison to the lowering of the housing cover 22 lateral extent of the refraction element 3, the cantilevers of the probes 28 laterally of the refraction element 3 to the probe holders 31 extend and the refraction element 3 at the same time protrude to a very small distance to the probe tips 32.
Alternativ kann das optische Fenster auch andere der oben beschriebenen Ausführungen aufweisen, soweit sie für die jeweiligen Anforderungen geeignet sind. Alternatively, the optical window may also have other of the embodiments described above, as far as they are suitable for the respective requirements.
Direkt über dem optischen Fenster 1 ragt ein optisches Instrument 23, hier das Objektiv eines Mikroskops, soweit in die durch den Haltering 4 und das optische Fenster 1 gebildete Senke, dass der geringste mögliche Abstand Directly above the optical window 1 projects an optical instrument 23, here the objective of a microscope, as far as in the depression formed by the retaining ring 4 and the optical window 1 that the smallest possible distance
zwischen dem Objektiv und dem optischen Fenster 1 between the lens and the optical window 1
eingestellt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist in einem Durchgang 33 in einer Gehäuseseitenwand 24 ein optionales weiteres erfindungsgemäßes optisches Fenster 1 angeordnet. Dieses umfasst ebenfalls eine panparallele Platte 2, die mit einem planparallelen, beispielsweise zylindrischen is set. In the illustrated embodiment, an optional further inventive optical window 1 is arranged in a passage 33 in a housing side wall 24. This likewise comprises a pan-parallel plate 2 which is provided with a plane-parallel, for example cylindrical
Refraktionselement 3 durch Kleben verbunden ist. Auch das zweite optische Fenster 1 kann eine alternative Gestaltung aufweisen. Das Refraktionselement 3 dieses zweiten optischen Fensters 1 ist außerhalb des Gehäuses 21 angeordnet, so dass es die Tiefe von seitlichen Aufbauten auf der Refraction element 3 is connected by gluing. Also, the second optical window 1 may have an alternative design. The refraction element 3 of this second optical window 1 is arranged outside the housing 21, so that it is the depth of lateral structures on the
Gehäuseseitenwand 24, schematisch dargestellt durch eine größere Wandstärke, überbrückt. Unmittelbar vor diesem optischen Fenster 1 ist ein weiteres optisches Instrument 23, beispielhaft eine Kamera, angeordnet, welche Housing side wall 24, shown schematically by a larger wall thickness, bridged. Immediately before this optical window 1, a further optical instrument 23, for example a camera, is arranged
beispielsweise der Erkennung der exakten Kontaktierung der Sondenspitzen 32 auf dem Bauelement 27 dient. For example, the detection of the exact contacting of the probe tips 32 on the device 27 is used.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 5 kann auch ohne Gehäuse 21 ausgebildet sein (nicht dargestellt) . In diesem Fall würde das Refraktionselement 3 ohne optisches Fenster 1 mittels geeigneter Halterungen, die beispielsweise auf der The embodiment of FIG. 5 may also be formed without housing 21 (not shown). In this case, the refraction element 3 would without optical window 1 by means of suitable brackets, for example, on the
Sondenhalterplatte 29 montiert sind, in seiner Position gehalten sein, so dass das optische Instrument 23 anstelle in einer etwas tieferen Position als in Fig. 5 dargestellt in weit genug von den Sondenspitzen 32 entfernt angeordnet und dennoch die Sondenspitzen 32 in der erforderlichen Probe support plate 29 are mounted in position, so that the optical instrument 23 instead of in a slightly lower position than in Fig. 5 shown far enough away from the probe tips 32 and yet the probe tips 32 in the required
Auflösung beobachtet werden kann. Bezugzeichenliste optisches Fenster Resolution can be observed. Reference character list optical window
planparallele Platte plane parallel plate
Refraktionselement  refraction element
Haltering  retaining ring
Unterseite  bottom
Lichtstrahl  beam of light
optische Achse optical axis
Klebstoffschicht  adhesive layer
Haltemittel  holding means
Zwischenraum  gap
Schrauben  screw
Prober  Prober
Gehäuse  casing
Gehäusedeckel  housing cover
optisches Instrument optical instrument
Gehäuseseitenwand  Housing sidewall
Gehäuseboden  caseback
Haltevorrichtung, Chuck Holding device, Chuck
Bauelement module
Sonden  probes
Sondenhalterplatte  Probe holder plate
zentrale Öffnung central opening
Sondenhalter probe holder
Sondenspitzen probe tips
Durchgang passage
Brennweite focal length
Verlängerung der Brennweite  Extension of the focal length

Claims

Patentansprüche 1. Prober zur Prüfung oder Testung mikroelektronischer Bauelemente (27), welcher eine Haltervorrichtung (26) zur Halterung zumindest eines Bauelements (27), zumindest eine Sonde (28) zu dessen Kontaktierung und/oder Anregung und ein vergrößerndes optisches Instrument (23, 23 Λ) zur Abbildung der Position der Sonde (8) relativ zum Bauelement (27) umfasst, dadurch gekennzeichnet, 1. Prober for testing or testing of microelectronic components (27), which has a holder device (26) for holding at least one component (27), at least one probe (28) for contacting and / or exciting it and a magnifying optical instrument (23, 23 Λ ) for imaging the position of the probe (8) relative to the component (27), characterized
— dass der Prober (20) ein optisches Element zur - That the prober (20) is an optical element for
Brechung der vom optischen Instrument zum Bauelement (27) verlaufenden Lichtstrahlen (6), nachfolgend als Refraktionselement (3) bezeichnet, umfasst, welches zumindest während der Kontaktierung und/oder Anregung des Bauelements (27) im optischen Pfad des optischen Instruments (23, 23 Λ) zwischen dem Bauelement (27) und dem optischen Instrument (23, 23 Λ) anzuordnen ist, — dass das Refraktionselement (3) aus einem Körper eines dielektrischen Materials besteht, welches in einem vordefinierten Wellenlängenbereichs transparent ist, Refraction of the optical beam to the component (27) extending light beams (6), hereinafter referred to as refraction element (3) comprises, which at least during the contacting and / or excitation of the device (27) in the optical path of the optical instrument (23, 23 Λ ) between the component (27) and the optical instrument (23, 23 Λ ) is to be arranged, - that the refraction element (3) consists of a body of a dielectric material which is transparent in a predefined wavelength range,
— dass der Körper des Refraktionselements (3) zwei sich gegenüber liegende Brechungsflächen zur Brechung der vom optischen Instrument (23, 23 Λ) zum Bauelement (27) verlaufenden Lichtstrahlen (6) umfasst, die zueinander planparallel sind oder von denen zumindest eine eine konvexe oder konkave Wölbung aufweist, - That the body of the refraction element (3) comprises two opposing refractive surfaces for refraction of the optical instrument (23, 23 Λ ) to the component (27) extending light beams (6) which are plane-parallel to each other or of which at least one convex or has concave curvature,
— dass das Material des Refraktionselements (3) einen Brechungsindex aufweist, der größer als der Brechungsindex des an das Refraktionselement (3) angrenzenden, umgebenden Mediums ist und - That the material of the refraction element (3) has a refractive index which is greater than that Refractive index of the adjacent to the refraction element (3) surrounding medium and
— dass der Brechungsindex, die Form und Größe des That the refractive index, the shape and size of the
Refraktionselementes (3) so gewählt sind, dass der Brennpunkt der durch das Refraktionselementes (3) verlaufenden Lichtstrahlen (6) außerhalb des  Refraction element (3) are chosen so that the focal point of the light passing through the refraction element (3) light rays (6) outside the
Refraktionselementes (3) liegt.  Refraction element (3) is located.
2. Prober nach Anspruch 1, dadurch 2. Prober according to claim 1, characterized
gekennzeichnet, — dass der Prober (20) ein Gehäuse (21) umfasst, wobei im Gehäuse (21) die Haltevorrichtung (26) und die Sonde (28) angeordnet sind, characterized in - that the prober (20) comprises a housing (21), wherein in the housing (21) the holding device (26) and the probe (28) are arranged,
— dass das Gehäuse (21) in zumindest einer seiner - That the housing (21) in at least one of his
Gehäusewandungen ein optisches Fenster (1) aufweist, welches in einem optischen Pfad des optischen  Housing has an optical window (1), which in an optical path of the optical
Instruments (23, 23 Λ) angeordnet ist und eine Instruments (23, 23 Λ ) is arranged and a
planparallele Platte (2) aus einem dielektrischen Material umfasst,  comprising plane-parallel plate (2) made of a dielectric material,
— welches zumindest in einem Teil des vordefinierten - which at least in part of the predefined
Wellenlängenbereichs des Refraktioselements (3) transparent ist und einen Brechungsindex aufweist, der größer ist als der Brechungsindex des angrenzenden, umgebenden Mediums,  Wavelength range of Refraktioselements (3) is transparent and has a refractive index which is greater than the refractive index of the adjacent surrounding medium,
— und dass das Refraktionselement (3) eine planparallele oder plankonvexe oder plankonkave Form aufweist und mit seiner planen Fläche benachbart zur planparallelen Platte (2) angeordnet ist. - And that the refraction element (3) has a plane-parallel or plano-convex or plano-concave shape and is arranged with its flat surface adjacent to the plane-parallel plate (2).
3. Prober nach Anspruch 2, dadurch 3. Prober according to claim 2, characterized
gekennzeichnet, dass das Refraktionselement (3) mit der planparallelen Platte (2) verbunden ist oder beide lösbar direkt aneinander grenzend oder nebeneinander mit einem Zwischenraum (10) zwischen den benachbarten Flächen in that the refraction element (3) is connected to the plane-parallel plate (2) or both detachably directly adjoining one another or side by side with one another Space (10) between the adjacent surfaces
angeordnet sind . are arranged.
4. Prober nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Refraktionselement (3) in einem solchen Umfang kleiner ist als die planparallele 4. Prober according to one of claims 2 or 3, characterized in that the refraction element (3) is smaller in such an extent than the plane-parallel
Platte (2), der eine Beobachtung durch die planparallele Platte (2) sowohl durch das Refraktionselement (3) als auch am Refraktionselement (3) vorbei gestattet. Plate (2), which allows observation by the plane-parallel plate (2) both by the refraction element (3) and on the refraction element (3) over.
5. Prober nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Grenzfläche zwischen der planparallelen Platte (2) und dem Refraktionselement (3) entspiegelnd ausgebildet ist. 5. Prober according to one of claims 2 to 4, characterized in that an interface between the plane-parallel plate (2) and the refraction element (3) is formed anti-reflective.
6. Prober nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der planparallelen Platte (2) und dem Refraktionselement (3) ein Immersionsmedium angeordnet ist. 6. Prober according to one of claims 2 to 5, characterized in that between the plane-parallel plate (2) and the refraction element (3) an immersion medium is arranged.
7. Prober nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Refraktionselement (3) innerhalb des Gehäuses (21) über den Sondenspitzen (32) der Sonden (28) angeordnet ist. 7. Prober according to one of claims 2 to 6, characterized in that the refraction element (3) within the housing (21) over the probe tips (32) of the probes (28) is arranged.
8. Prober nach einem der vorstehenden Ansprüche, 8. Prober according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass das Refraktionselement (3) ein Zylinder ist oder ein Pyramiden- oder ein characterized in that the refraction element (3) is a cylinder or a pyramid or a
Kegelstumpf mit zum Bauelement hin zunehmendem oder Truncated cone with increasing towards the component or
abnehmendem Querschnitt. decreasing cross-section.
9. Prober nach einem der vorstehenden Ansprüche, 9. Prober according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass das optische characterized in that the optical
Instrument (23, 23 Λ) ein Mikroskop ist und das Mikroskop ein optisches Element zum Ausgleich eines durch das Instrument (23, 23 Λ ) is a microscope and the microscope is an optical element to compensate for a through the
Refraktionselement (3) verursachten optischen Fehlers umfasst . Refraction element (3) caused optical error includes.
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