DE102022131475A1

DE102022131475A1 - Vorrichtung zum Testen elektronischer Halbleiter-Bauelemente

Info

Publication number: DE102022131475A1
Application number: DE102022131475.8A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-11-29
Filing date: 2022-11-29
Publication date: 2024-05-29
Also published as: WO2024114862A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Testen eines elektronischen Halbleiter-Bauelementes (102a), das eine Sensorschicht (104) zur Detektion einer gasförmigen Substanz aufweist und auf einem Substrat (101) ausgebildet ist, mit einem Prüfgas. Dabei ist vorgesehen, dass die Vorrichtung (1) eine Kammer (2) aufweist, die einen Innenraum (3) umschließt, in dem Unter- oder Überdruck herrscht und in dem- eine Halteeinrichtung (4) zum Halten des Substrates (101); und- eine Düse (8) zur gerichteten Abgabe des Prüfgases auf die Sensorschicht (104) des elektronischen Halbleiter-Bauelementes (102a), das auf dem von der Halteeinrichtung (4) gehaltenen Substrat (101) ausgebildet ist; angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Testen elektronischer Halbleiter-Bauelemente. Sie betrifft ferner ein Verfahren zum Testen elektronischer Halbleiter-Bauelementes.
Elektronische Halbleiter-Bauelemente, die eine Sensorschicht zur Detektion einer gasförmigen Substanz aufweisen, können zur Detektion gasförmiger Substanzen benutzt werden. Enthält die gasförmige Substanz einen bestimmten Inhaltstoff, wird mittels des elektronischen Halbleiter-Bauelementes ein elektrisches Signal erzeugt. Zur Kontaktierung der elektronischen Halbleiter-Bauelemente weisen diese zusätzlich zu der Sensorschicht eine Kontaktfläche zur elektrischen Kontaktierung des elektronischen Halbleiter-Bauelementes auf. Diese Kontaktflächen werden auch als Kontaktpads bezeichnet. Derartige elektronische Halbleiter-Bauelemente werden als Sensoren zu einer Vielzahl unterschiedlicher Zwecke, beispielsweise zur Leckage-Ortung, genutzt. Sie können insbesondere zur Analyse der chemischen Zusammensetzung von Gasen eingesetzt werden. Derartige Sensoren werden auch als Gassensoren oder als chemische Gassensoren bezeichnet.
Derartige elektronische Halbleiter-Bauelemente können auf Basis der Halbleitertechnologie hergestellt werden. Dazu werden als Basissubstrate dünne Scheiben, sogenannte Wafer, verwendet und in einer Vielzahl an Prozessschritten mit sensitiven Schichten versehen, so dass elektronische Halbleiter-Bauelemente stufenweise aufgebaut werden. Die Vorstufen, die bis zum Erhalt der fertigen elektronischen Halbleiter-Bauelemente hergestellt werden, stellen für sich ebenfalls elektronische Halbleiter-Bauelemente dar.
Bei den Scheiben kann es sich beispielsweise um Scheiben aus Silizium, Keramik oder Glas handeln. Die sensitiven Schichten werden dabei so aufgetragen, dass auf einem Wafer eine Vielzahl von elektronischen Halbleiter-Bauelementen ausgebildet werden kann. Die elektronischen Halbleiter-Bauelemente sind im Vergleich zur Ausdehnung des Wafers in Flächenrichtung zumeist klein. Auf diese Weise kann für eine hinreichende Produktivität gesorgt werden, weil in jedem der oft komplizierten Prozessschritte zur Herstellung der elektronischen Halbleiter-Bauelemente jeweils mehrere davon gleichzeitig prozessiert werden. Dennoch sind die einzelnen Prozessschritte aufwendig und damit kostenintensiv.
Es ist deshalb vorteilhaft, dass zwischen den einzelnen Prozessschritten und nach der Fertigstellung des elektronischen Halbleiter-Bauelementes, und zwar vor dem kostenintensiven Dicing, d. h. Vereinzelung, und Packaging, d. h. Verkapselung, möglichst jede Vorstufe und das fertige elektronische Halbleiter-Bauelement auf seine Funktion hin überprüft werden, um das fehlerhafte elektronische Halbleiter-Bauelement direkt ausschließen zu können. Fehlerhafte elektronische Halbleiter-Bauelemente können dann ausgeschleust werden.
Zum Testen der Vorstufen und der fertigen elektronischen Halbleiter-Bauelemente werden diese an ihren Kontaktflächen mit speziellen Nadeln kontaktiert und über eine nachgeschaltete Elektronik vollständig betrieben. Je nach Art des herzustellenden elektronischen Halbleiter-Bauelementes kann es sinnvoll oder erforderlich sein, dass diese Tests innerhalb einer Vakuumumgebung durchgeführt werden. Dafür gibt es im Stand der Technik hinreichend Beispiele.
Die rasch einhergehende Digitalisierung und Vernetzung digitaler Komponenten, die unter Stichworten wie „Internet der Dinge“ („IoT“) und Industrie 4.0 beschrieben werden, erfordert eine zunehmende Anzahl von Sensoren, um die aktuellen Gegebenheiten an verschiedensten Stellen erfassen und dementsprechend reagieren zu können.
In EP 3 486 639 B 1 ist eine, dort als Prober bezeichnete Vorrichtung beschrieben, die den grundlegenden Aufbau einer Testvorrichtung zeigt, die zum Testen von elektronischen Halbleiter-Bauelementen, bei denen es sich allerdings nicht um Gassensoren handelt, eingesetzt werden kann.
Um fertige elektronische Halbleiter-Bauelemente, die als Gassensoren eingesetzt werden sollen, und deren Vorstufen auf dem Substrat, d. h. noch vor der Vereinzelung, testen zu können, werden diese nach dem Stand der Technik in eine Testumgebung gebracht, welche vollständig mit einem Prüfgas gefüllt wird. Da zumeist eine Bewegung des Substrates erforderlich ist, um jedes elektronische Halbleiter-Bauelement einzeln kontaktieren zu können, erfordern solche Testumgebungen Platz für mechatronische Bewegungs- und Kontaktiersysteme. Die Testvorrichtungen, in denen derartige Testumgebungen ausgebildet sind, haben somit einen hohen Raumbedarf.
Wird nun die gesamte Testumgebung mit dem Prüfgas, also dem zu detektierenden Fluid, in der erforderlichen Zusammensetzung geflutet, so sind dazu einerseits - im Vergleich zur Größe der Sensorschicht eines elektronischen Halbleiter-Bauelementes - große Mengen an Prüfgas erforderlich. Andererseits - und das ist das deutlich größere Problem - erreicht dieses Prüfgas natürlich auch alle innerhalb der Testumgebung vorhandenen Oberflächen, beispielsweise Oberflächen anderer Elemente, Komponenten und Materialien, und lagert sich dort ab. Dabei kann das Prüfgas oder eine Komponente des Prüfgases in das Element, die Komponente oder das Material eindringen. Die Ablagerung kann ebenso wie das Eindringen zu Veränderungen der Eigenschaften der Elemente, Komponenten und Materialien führen, zumindest aber verlangsamt dies die Testvorrichtung erheblich und führt oft zu Driften, d. h. zu einer schleichenden Veränderung der Ausgangslage. Werden aggressive Gase als Prüfgase verwendet, sind auch Beschädigungen der umgebenden Komponenten möglich. Es ist möglich, dieser Ablagerung und dem Eindringen mittels spezieller Prüfgas-Pumptechnik entgegenzuwirken. Allerdings muss die Pumptechnik groß dimensioniert werden und erfordert zusätzliche, lange Pumpzeiten, was jedoch Zeit- und Energieaufwand und damit Kosten bedeutet und die Effektivität des Testens und damit der Fertigung der elektronischen Halbleiter-Bauelemente vermindert.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere eine Vorrichtung zum Testen elektronischer Halbleiter-Bauelemente angegeben werden, die eine - im Vergleich zum Stand der Technik - geringere Menge an Prüfgas erfordert.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 15 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindungen ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.
Nach Maßgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Testen eines elektronischen Halbleiter-Bauelementes, das eine Sensorschicht zur Detektion einer gasförmigen Substanz aufweist und auf einem Substrat ausgebildet ist, mit einem Prüfgas vorgesehen. Dabei weist die Vorrichtung eine Kammer auf, die einen Innenraum umschließt, in dem Unter- oder Überdruck herrscht und in dem

- eine Halteeinrichtung zum Halten des Substrates; und
- eine Düse zur gerichteten Abgabe des Prüfgases auf die Sensorschicht des elektronischen Halbleiter-Bauelementes, das auf dem von der Halteeinrichtung gehaltenen Substrat ausgebildet ist;

Die gerichtete Abgabe des Prüfgases auf die Sensorschicht des Halbleiter-Bauelementes ermöglicht den Einsatz einer geringeren Menge an Prüfgas. Bei Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nicht erforderlich, die gesamte Testumgebung, d. h. den gesamten Innenraum der Vorrichtung, mit dem Prüfgas zu fluten. Es ist vielmehr ausreichend, dass nur die Sensorschicht in Kontakt mit dem Prüfgas gelangt. Das wird erfindungsgemäß sichergestellt, indem ein Strom des Prüfgases mittels der Düse auf die Sensorschicht des elektronischen Halbleiter-Bauelementes gerichtet ist. Dabei ist das elektronische Halbleiter-Bauelement auf der Halteeinrichtung gehalten. Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine deutliche Steigerung der Effizienz und Messgenauigkeit bei der Testung von Halbleiter-Bauelementen, die als Gassensoren eingesetzt werden sollen, erreicht. Zusätzlich wird eine Erhöhung der Flexibilität erreicht, wenn die chemische Zusammensetzung des Prüfgases verändert werden soll. Die Ablagerung von Prüfgas auf Elementen, Komponenten und/oder Materialien der erfindungsgemäßen Vorrichtung und damit das Driften werden verringert. Das Prüfgas gelangt auf die Sensoroberfläche und von dort weiter in den Innenraum der Kammer. Aus der Kammer kann es dann über einen Auslass abgezogen werden. Die Kontaktzeit des Prüfgases mit anderen Elementen, Komponenten und/oder Materialien als dem Substrat, das die elektronischen Halbleiter-Bauelemente trägt, ist somit gering. Zum Abziehen des Prüfgases aus dem Innenraum der Kammer kann beispielsweise eine Pumpe vorgesehen sein.
Bei dem Substrat kann es sich um einen Wafer, beispielsweise um einen Wafer aus Silizium, Keramik oder Glas handeln. Auf dem Substrat ist das elektronische Halbleiter-Bauelement, das eine Sensorschicht zur Detektion einer gasförmigen Substanz aufweist, ausgebildet. Dabei kann eine Vielzahl derartiger elektronischer Halbleiter-Bauelemente auf dem Substrat ausgebildet sein. Das Substrat weist eine Oberseite, auf der das elektronische Halbleiter-Bauelement ausgebildet ist, und eine Unterseite auf. Das elektronische Halbleiter-Bauelement weist eine Sensorschicht auf, die von den Grenzen des elektronischen Halbleiter-Bauelementes unter Ausbildung eines um die Sensorschicht umlaufenden Bereiches beabstandet ist. Das elektronische Halbleiter-Bauelement weist ferner Kontaktflächen zur Kontaktierung durch ein Kontaktelement auf. Die Kontaktflächen sind vorzugsweise beabstandet von den Grenzen des elektronischen Halbleiter-Bauelementes und der Sensorschicht ausgebildet. Die Kontaktflächen liegen vorzugsweise außerhalb des umlaufenden Bereiches. Sie können umlaufend um die Sensorschicht angeordnet sein.
In dem Innenraum herrscht während der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Testen eines elektronischen Halbleiter-Bauelementes Unterdruck oder Überdruck. In dem Innenraum soll während des Testens ein Druck herrschen, der von dem Umgebungsdruck abweicht. Dieser Druck wird auch als Kammerdruck bezeichnet. Vorzugsweise herrscht Unterdruck in dem Innenraum. Beispielsweise kann in dem Innenraum ein Unterdruck von 10^-5 mbar oder weniger herrschen. Das Prüfgas sollte unter dem Kammerdruck gasförmig sein. Zur Führung des Prüfgases zu der Düse können eine oder mehrere Einrichtungen zur Zuführung des Prüfgases zu der Düse vorgesehen sein. Das Prüfgas kann bei einem Druck, der als Testdruck bezeichnet wird, zu der Sensorschicht des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes geführt werden. Der Testdruck liegt vorzugsweise oberhalb des Kammerdruckes. Er kann unabhängig vom Kammerdruck geregelt werden.
Das Prüfgas kann in der Düse selbst hergestellt werden. Dazu kann vorgesehen sein, dass Komponenten des herzustellenden Prüfgases gesondert zu der Düse geführt werden. Beispielsweise kann das Prüfgas in der Düse aus einem ersten Gas und einem zweiten Gas hergestellt werden. Beide Gase können jeweils mittels einer oder mehreren Einrichtungen zur Zuführung eines Gases zu der Düse geführt werden.
Das Prüfgas kann ein Gemisch mehrerer Gase sein. Das Prüfgas kann die gasförmige Substanz enthalten, das ist aber nicht zwingend erforderlich. Die gasförmige Substanz ist die Substanz, die mittels der Sensorschicht detektiert werden soll.
Die Düse weist vorzugsweise eine erste Düsenöffnung auf, durch die das Prüfgas aus der Düse austreten kann. Es kann vorgesehen sein, dass die Düse zur Abgabe eines Sperrgases oder zur Aufnahme des Prüfgases ausgebildet ist. Dazu kann die Düse zusätzlich zu der ersten Düsenöffnung eine zweite Düsenöffnung aufweisen. Durch die zweite Düsenöffnung kann das Sperrgas aus der Düse austreten oder das Prüfgas, nach Kontakt mit der Sensorschicht, wieder in die Düse eintreten. Die zweite Düsenöffnung kann dabei koaxial zu der ersten Düsenöffnung ausgebildet sein. Die zweite Düsenöffnung kann dabei umlaufend um die erste Düsenöffnung ausgebildet sein. Dabei kann die zweite Düsenöffnung durch einen Düsensteg von der ersten Düsenöffnung getrennt sein. Die Düse kann weitere Düsenöffnungen, beispielsweise eine dritte Düsenöffnung, aufweisen. Diese weiteren Düsenöffnungen können ebenfalls koaxial zur ersten Düsenöffnung und zur zweiten Düsenöffnung ausgebildet sein. Sie können jeweils zur Abgabe eines weiteren Gases oder zur Aufnahme eines Gases oder Gasgemisches dienen. Vorzugsweise weist die Düse einen Düsenkörper auf, in dem die erste Düsenöffnung ausgebildet ist. In dem Düsenkörper kann auch die zweite Düsenöffnung ausgebildet sein. In einer Ausführungsform weist der Düsenkörper zumindest einen Anschluss auf, über den das Prüfgas in die Düse geführt werden kann. Zu diesem Anschluss kann ein Gas mittels der Einrichtungen zur Zuführung eines Gases zu der Düse geführt werden. Der Düsenkörper kann nur einen Anschluss aufweisen, über den das Prüfgas in die Düse geführt wird. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Düsenkörper genau zwei Anschlüsse aufweist. Dabei kann der erste Anschluss zur Zuführung des Prüfgases dienen und der zweite Anschluss ungenutzt sein. Soll das Prüfgas in der Düse aus einem ersten Gas und einem zweiten Gas hergestellt werden, so kann der erste Anschluss zur Zuführung des ersten Gases und der zweite Anschluss zur Zuführung des zweiten Gases genutzt werden. Der Düsenkörper kann einen weiteren Anschluss aufweisen, über den ein Sperrgas in die Düse geführt werden kann.
Das Sperrgas kann bei einem Druck, der als Sperrgasdruck bezeichnet wird, zu dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement geführt werden. Der Sperrgasdruck liegt vorzugsweise oberhalb des Kammerdruckes. Er kann unabhängig vom Kammerdruck geregelt werden. Die physikalischen Zustände des Sperrgases können von denen des Prüfgases abweichen. Das betrifft beispielsweise eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften: die Gaszusammensetzung, den Druck, die Temperatur, die Feuchte, die Strömungsgeschwindigkeit, Volumenstrom.
Der Düsenkörper kann, bezogen auf seine äußere Gestalt, ein symmetrischer Düsenkörper sein. Er kann jedoch insgesamt, also nicht nur bezogen auf seine äußere Gestalt, ein symmetrischer Düsenkörper sein. Die Symmetrieachse kann dabei seine Längsachse sein. Ein symmetrischer Düsenkörper kann zwei Anschlüsse aufweisen, von denen einer zur Zuführung des Prüfgases oder, falls das Prüfgas aus einem ersten Gas und einem zweiten Gas in der Düse hergestellt werden soll, zur Zuführung des ersten Gases dient. Der zweite Anschluss kann ungenutzt sein, wenn das Prüfgas über den ersten Anschluss zugeführt wird. Er kann, wenn das Prüfgas aus einem ersten Gas und einem zweiten Gas in der Düse hergestellt werden soll, zur Zuführung des zweiten Gases dienen. Um die Mischung des ersten Gases und des zweiten Gases zu dem Prüfgas zu ermöglichen, kann im Düsenkörper ein Düseneinsatz ausgebildet sein. Der Düseneinsatz kann ein oder mehrere Elemente zur Führung des ersten Gases und/oder des zweiten Gases aufweisen.
Das Material, aus dem der Düsenkörper besteht, kann aus unterschiedlichen Materialien ausgewählt sein. Je nach Material kann die Düse an unterschiedliche Testbedingungen, beispielsweise unterschiedliche Prüfgase, Testdrücke und/oder Kammerdrücke, angepasst sein.
Erfindungsgemäß ist eine Halteeinrichtung zum Halten des Substrates vorgesehen. Die Halteeinrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass das Substrat mit seiner Unterseite auf der Halteeinrichtung aufliegt. Dazu kann die Halteeinrichtung eine Haltefläche aufweisen. Die Oberseite des Substrates mit dem elektronischen Halbleiter-Bauelement ist der Haltefläche abgewandt und liegt deshalb frei. Damit liegt auch die Sensorschicht des elektronischen Halbleiter-Bauelementes frei. Wird das Substrat, auf dem das elektronische Halbleiter-Bauelement angeordnet ist, von der Halteeinrichtung gehalten, so wird das das elektronische Halbleiter-Bauelement auch als gehaltenes Halbleiter-Bauelement bezeichnet.
Die erfindungsgemäß vorgesehene Düse dient zur gerichteten Abgabe des ersten Prüfgases auf die Sensorschicht des elektronischen Halbleiter-Bauelementes. Um die gerichtete Abgabe des ersten Prüfgases zu ermöglichen, ist die Düse vorzugsweise gegenüber der Halteeinrichtung und von dieser beabstandet angeordnet. Der Abstand zwischen der Düse und der Halteeinrichtung kann dabei vorzugsweise so ausgebildet sein, dass ein Abstand zwischen Düse und der Halteeinrichtung ausgebildet ist, wenn die Halteeinrichtung das Substrat hält. Das heißt mit anderen Worten, dass die Düse vorzugsweise weder das gehaltene Halbleiter-Bauelement noch das Substrat berührt. Es kann jedoch in einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass die Düse das gehaltene Halbleiter-Bauelement oder das Substrat berührt, auch wenn das nicht bevorzugt ist. Bei einer unerwünschten Berührung zwischen Düse einerseits und dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement oder dem gehaltenen Substrat andererseits kann es zu einer Beschädigung des gehaltenen Substrates und/oder des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes, zu einer Kontamination des gehaltenen Substrates und/oder des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes mit Materialelementen der Düse kommen. Deshalb muss in den meisten Fällen ein Kontakt zwischen der Düse und dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement oder dem gehaltenen Substrat andererseits zwingend vermieden werden.
Hält die Halteeinrichtung das Substrat, so kann vorgesehen sein, dass die erste Düsenöffnung gegenüber dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement angeordnet ist. Hält die Halteeinrichtung das Substrat und weist die Düse eine zweite Düsenöffnung auf, so kann vorgesehen sein, dass die erste Düsenöffnung und die zweite Düsenöffnung gegenüber dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement angeordnet sind.
Der Düsenkörper weist vorzugsweise eine erste Stirnseite auf, die der Halteeinrichtung zugewandt ist. In der ersten Stirnseite ist die erste Düsenöffnung ausgebildet. Weist die Düse eine zweite Düsenöffnung auf, so ist vorzugsweise auch die zweite Düsenöffnung in der ersten Stirnseite des Düsenkörpers ausgebildet. Der Abstand in Höhenrichtung zwischen der ersten Stirnseite des Düsenkörpers und der Sensorschicht des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes sollte möglichst gering sein. Vorzugsweise ist der Abstand in Höhenrichtung zwischen der ersten Stirnseite des Düsenkörpers und der Sensorschicht des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes größer als 0 und kleiner als 0,1 mm.
Der Düsenkörper kann eine zweite Stirnseite aufweisen, die der ersten Stirnseite gegenüberliegt. Zwischen der ersten und zweiten Stirnseite kann sich der Kanal erstrecken, durch den das Prüfgas zu der ersten Düsenöffnung geführt wird. In der zweiten Stirnseite kann ein Fenster ausgebildet sein. Das Fenster ermöglicht die Beobachtung des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes. Zur Beobachtung kann eine optische Einrichtung, beispielsweise ein Mikroskop, vorgesehen sein. Die optische Einrichtung kann außerhalb der Kammer angeordnet sein. Das Fenster kann mittig in der zweiten Stirnseite ausgebildet sein. Durch das Fenster, den anschließenden Kanal und die erste Düsenöffnung kann die Positionierung des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes beobachtet werden. Insbesondere kann die Positionierung des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes unter der Kontakteinrichtung und/oder der Düse beobachtet werden. Die Beobachtung ist von oben möglich.
Es kann vorgesehen sein, dass die erste Düsenöffnung fluchtend zu der Sensorschicht des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes angeordnet ist. Der Ausdruck fluchtend bezieht sich dabei auf eine Achse G, die orthogonal zur ersten Düsenöffnung und zur Flächenseite der Sensorschicht, die der ersten Düsenöffnung zugewandt, liegt. Vorzugsweise liegt die Achse G orthogonal zur Haltefläche der Halteeinrichtung. Die erste Düsenöffnung ist dann fluchend zu der Haltefläche ausgebildet. Vorzugsweise ist die geometrische Form der Düsenöffnung an die geometrische des elektronischen Halbleiter-Bauelementes und/oder an die geometrische Form der Sensorschicht des elektronischen Halbleiter-Bauelementes angepasst. Es kann vorgesehen sein, dass die erste Düsenöffnung eine rechteckige Form aufweist. Das ist zweckmäßig, weil die meisten elektronischen Halbleiter-Bauelemente aus Gründen der Platzausnutzung rechteckig ausgeführt sind. Außerdem können auch die Abmessungen der ersten Düsenöffnung, und zwar in einer Ebene parallel zur Flächenrichtung der Sensorschicht, an die Abmessungen des elektronischen Halbleiter-Bauelementes und/oder die Abmessungen der Sensorschicht des elektronischen Halbleiter-Bauelementes angepasst sein. Der Ausdruck „angepasst“ soll in diesem Zusammenhang ausdrücken, dass der Prüfgasstrom nur auf das gehaltene Halbleiter-Bauelement gerichtet ist oder nur auf dessen Sensorschicht und einen die Sensorschicht umgebenden Bereich gerichtet ist.
Es kann vorgesehen sein, dass die zweite Düsenöffnung gegenüber dem umlaufenden Bereich des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes ausgebildet ist. Auf diese Weise kann das Sperrgas zu dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement geführt werden. Das Sperrgas ist vorzugsweise ein inertes Gas, beispielsweise Argon oder Stickstoff. Das Sperrgas sollte die gasförmige Substanz, die mittels der Sensorschicht detektiert werden soll, nicht enthalten. Das Sperrgas kann eine Sperrfunktion gegen das Eindringen von Umgebungsgas bewirken. Dazu ist vorteilhaft, dass das Prüfgas mit einem Testdruck und das Sperrgas mit einem Sperrgasdruck, die beide über dem Kammerdruck liegen, aus dem Spalt zwischen der ersten Stirnseite der Düse und dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement ausströmen. Damit wird die Sensorschicht, auf die das Prüfgas gerichtet ist, also gegen das Umgebungsgas abgeschirmt.
Das Halbleiter-Bauelement kann eine Kontaktfläche aufweisen, die von der Sensorschicht unter Ausbildung einer Abstandsfläche beabstandet ist, wobei die zweite Düsenöffnung der Abstandsfläche gegenüberliegt.
Vorzugsweise verjüngt sich die Düse in Richtung der Halteeinrichtung. Außerdem kann vorgesehen sein, dass die Düse eine Düsenwandung aufweist, deren Materialstärke sich in Richtung der Halteeinrichtung verringert.
Die Düse kann einen Düsenkörper aufweisen, in dem ein erster Kanal ausgebildet ist, durch den das Prüfgas zu der ersten Düsenöffnung strömt. Der Düsenkörper ist vorzugsweise gasdicht, um das Prüfgas leckagefrei führen zu können. In dem Düsenkörper kann ein zweiter Kanal ausgebildet sein, durch den das Sperrgas zu der zweiten Düsenöffnung strömt oder durch die das über die zweite Düsenöffnung aufgenommene Prüfgas weggeführt wird. In dem Düsenkörper kann ein Düsensteg ausgebildet sein, der den ersten Kanal von dem zweiten Kanal trennt.
Die Rückführung des Prüfgases über die zweite Düsenöffnung hat verschiedenen Vorteile. Die Rückführung des Prüfgases kann eine detaillierte Analyse des Prüfgases, das am gehaltenen Halbleiter-Bauelement verbeigeströmt ist, ermöglichen. Dazu kann die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Gasanalysator aufweisen. Der Gasanalysator kann in einer Leitung, die mit der Düse verbunden ist, um das Prüfgas abzusaugen, angeordnet sein. Außerdem bewirkt die Rückführung des Prüfgases über die zweite Düsenöffnung auch eine Sperrfunktion gegen das Eindringen von Umgebungsgas aus dem Innenraum der Kammer. Durch die zweite Düsenöffnung wird zusätzlich zu dem Prüfgas auch Umgebungsgas abgesaugt. Durch das gemeinsame Absaugen von Prüfgas und Umgebungsgas wird eine Drucksenke gegenüber dem mit - im Vergleich zum Kammerdruck - etwas Überdruck durch den Spalt zwischen Düse und gehaltenem Halbleiter-Bauelement strömendem Prüfgas gebildet. Mittels der Rückführung des Prüfgases über die zweite Düsenöffnung wird die Sensorschicht also gegen das Umgebungsgas abgeschirmt. Das Umgebungsgas ist dabei das Gas, das sich im Innenraum der Kammer befindet, abgesehen von dem Prüfgas und, falls vorgesehen, dem Sperrgas, solange diese nicht aus dem Spalt zwischen der ersten Stirnseite der Düse und dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement ausgetreten sind.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine Einrichtung zur Anzeige des Abstandes und/oder zur Messung des Abstandes zwischen dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement, beispielweise der Sensorschicht, und der Düse aufweisen. Insbesondere kann sie eine Einrichtung zur Anzeige des Abstandes und/oder zur Messung des Abstandes zwischen der dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement, beispielweise der Sensorschicht, und der ersten Stirnseite der Düse aufweisen. Bei der Einrichtung kann es sich um einen Höhenindikator oder eine Messeinrichtung handeln, die an der Düse angebracht sind. Bei der Messeinrichtung kann es sich beispielsweise um eine Testnadel handeln. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Bewegung der Düse hin zum gehaltenen Halbleiter-Bauelement endet, wenn die Testnadel eine Kontaktfläche des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes berührt. Der Aufbau der Testnadel kann dem Aufbau einer Kontaktnadel der Kontakteinrichtung entsprechen. Bei der Messeinrichtung kann es sich aber auch um einen Sensor, beispielsweise einen kapazitiven Sensor, einen induktiven Sensor oder einen anderen Sensor handeln, die nach dem Stand der Technik für den genannten Zweck geeignet sind.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner eine Positionierungseinrichtung zur Positionierung der Düse aufweisen. Mittels der Positionierungseinrichtung kann die Düse gehalten und bewegt werden. Mittels der Positionierungseinrichtung kann die Düse gegenüber der Sensorschicht des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes positioniert werden. Mittels dieser Positionierungseinrichtung kann die Düse in x-, y- und z-Richtung bewegbar und um eine auf der z-Koordinate liegende Achse verdrehbar sein. Dabei ist die Höhenpositionierung der Düse, das heißt die Positionierung in Bezug auf die z-Koordinate, von besonderer Bedeutung. Alternativ oder zusätzlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Positionierungseinrichtung zur Positionierung der Halteeinrichtung aufweisen. Mittels dieser Positionierungseinrichtung kann die Halteeinrichtung in x-, y- und z-Richtung bewegbar und um eine auf der z-Koordinate liegende Achse verdrehbar sein. Bei der Positionierungseinrichtung kann es sich um einen Manipulator handeln. Ist keine Positionierungseinrichtung für die Düse vorgesehen, so kann die Düse alternativ von der nachstehend beschriebenen Kontakteinrichtung gehalten werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine Kontakteinrichtung zur elektrischen Kontaktierung des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes an dessen Kontaktflächen aufweisen. Die Kontakteinrichtung kann eine sogenannte Probecard sein. Die Kontakteinrichtung kann eine Öffnung aufweisen, durch die die Düse geführt ist. Alternativ kann die Düse mit der Kontakteinrichtung fest verbunden sein.
Die Kontakteinrichtung weist Kontaktnadeln auf, mit denen sie Kontaktflächen des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes kontaktiert. Es ist deshalb vorteilhaft, wenn der Düsenkörper an seiner ersten Stirnseite, die dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement zugewandt ist, möglichst dünnwandig ist. Aus diesem Grund kann vorgesehen sein, dass sich der Düsenkörper zu seiner ersten Stirnseite hin verjüngt und sich seine Materialstärke zu diesem Zweck verringert. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass den Kontaktnadeln der Kontakteinrichtung genügend Raum belassen wird, ohne diese zu berühren und gleichzeitig auch Ausrichtbewegungen der Kontaktnadeln zu ermöglichen. Eine Zunahme der Materialstärke des Düsenkörpers, ausgehend von seiner ersten Stirnseite in Richtung seiner gegenüberliegenden, zweiten Stirnseite, ist vorteilhaft, um eine Stabilisierung der Düse zu erreichen und - in ausreichender Entfernung von der ersten Stirnseite -geeignete, bevorzugt standardisierte Befestigungselemente zur Tragstruktur der Düse anbringen zu können.
Die Düse kann mit der Kontakteinrichtung fest verbunden sein, beispielsweise über ein oder mehrere Verbindungselemente. Dabei befindet sich die Düse vorzugsweise in einer justierten Position in Bezug auf die Kontakteinrichtung. Auf diese Weise kann eine Kollision zwischen der Düse und einer Kontaktnadel ausgeschlossen werden. Eine Ausrichtung der Düse mittels einer Positionierungseinrichtung ist nicht notwendig. Auch eine separate Einrichtung zum Halten der Düse ist nicht notwendig. Allerdings ist die Herstellung der Kontakteinrichtung aufwendiger.
Die Düse kann einen oder mehrere Anschlüsse aufweisen, über die das Prüfgas, Komponenten des Prüfgases oder das Sperrgas getrennt voneinander in die Düse geführt werden. Zur Führung des Prüfgases, seiner Komponenten und des Sperrgases zu einem Anschluss kann jeweils eine Leitung vorgesehen sein. Die Verbindungsstelle zwischen einem Anschluss und einer Leitung ist vorzugsweise abgedichtet, beispielsweise mit einem Dichtungssystem, das für den Einsatz unter Unterdruck und/oder Überdruck geeignet ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine oder mehrere Einrichtungen zur Einstellung des Kammerdruckes aufweisen. Sie kann insbesondere eine oder mehrere Einrichtungen zur Erzeugung von Unterdruck oder Überdruck in der Kammer aufweisen. Bei der Einrichtung zur Erzeugung von Unterdruck kann es sich um eine Pumpe handeln. Die Pumpe kann außerhalb der Kammer angeordnet sein. In der Kammerwandung kann eine als Auslass dienende Öffnung vorgesehen sein, aus der Gas, das sich im Innenraum der Kammer befindet, mittels der Pumpe über eine Leitung abgezogen werden kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine oder mehrere Einrichtungen zur Führung des Prüfgases, des ersten Gases und/oder des zweiten Gases zu der Düse aufweisen. Beispielsweise kann das Prüfgas mittels einer Pumpe über eine oder mehrere Leitungen zu der Düse geführt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine oder mehrere Einrichtungen zur Führung des Sperrgases zu der Düse aufweisen. Beispielsweise kann das Sperrgas mittels einer Pumpe über eine oder mehrere Leitungen zu der Düse geführt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine oder mehrere Einrichtungen zum Abführen des Prüfgases aus der Düse aufweisen. Beispielsweise kann das Prüfgas mittels einer Pumpe über eine oder mehrere Leitungen aus der Düse abgeführt werden. Bei einer solchen Pumpe kann es sich um eine Absaugpumpe handeln.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine gezielte Führung des Prüfgases und, falls vorgesehen, des Sperrgases. Es sind nur sehr geringe Gasmengen erforderlich. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht aus diesem Grund eine sehr schnelle Änderung von Prozessparametern, beispielsweise des Prüfgas-Durchflusses, des Kammerdrucks, des Testdrucks, der Konzentration einer Komponente des Prüfgases und des Sperrgas-Durchflusses, wobei die Aufzählung nicht abschließend ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht die schnelle Testung einer großen Zahl von elektronischen Halbleiter-Bauelementen, auch unter unterschiedlichen Testbedingungen.
Die erste Düsenöffnung ist derart ausgebildet, dass der Strom des Prüfgases, der aus der ersten Düsenöffnung austritt, nur auf eines der elektronischen Halbleiter-Bauelemente gerichtet ist, nämlich auf das elektronische Halbleiter-Bauelement, das getestet werden soll. Elektronische Halbleiter-Bauelemente, die auf dem Substrat an das zu testende elektronische Halbleiter-Bauelement angrenzen, werden nicht oder nur äußerst geringfügig mit dem Prüfgas beaufschlagt. Das ist für viele Anwendungen von entscheidendem Vorteil im Vergleich zum Stand der Technik, nach dem alle elektronischen Halbleiter-Bauelemente, die auf einem Substrat ausgebildet sind, innerhalb der Kammer über die gesamte Zeit mit dem Prüfgas in Kontakt gelangen.
Mittels der Einrichtung zur Einstellung des Kammerdruckes kann sichergestellt werden, dass die Konzentration an Prüfgas im Innenraum der Kammer nicht über ein vorgegebenes Maß steigt oder sinkt. Mittels der Einrichtung zur Einstellung des Kammerdruck kann das Prüfgas, das an der ersten Düsenöffnung der Düse austritt und das gehaltene Halbleiter-Bauelement kontaktiert, abgesaugt werden. Bei der Einrichtung zur Einstellung des Kammerdrucks handelt es sich vorzugsweise um eine Pumpe. Das aus der Düse austretende Prüfgas wird, nachdem es die Sensorschicht des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes kontaktiert hat, sofort von der Pumpe abgepumpt. Die Konzentration des Prüfgases in der gesamten Kammer ändert sich also nicht, so dass Kontaminationen und Schäden an Einrichtungen, die sich in der Kammer befinden, beispielsweise an mechatronischen Systemen wie z. B. Positionierungseinrichtungen, verhindert werden. Das stellt einen großen Vorteil dar.
Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Vergleichsmessungen und Kalibrierungen auf einfache Weise unter Verwendung von Messeinrichtungen durchgeführt werden, die aus dem Stand der Technik bekannt sind. Herrscht in der Kammer Unterdruck, so kann es sich bei der Messeinrichtung um eine Vakuum-Messeinrichtung handeln. Beispielsweise kann ein sogenannter RestGasAnalyser („RGA“) an der Kammer angebracht sein. Messungen können unter unterschiedlichen Drücken durchgeführt werden. Ein bestimmter Druck wird dabei als Druckstufe bezeichnet. Unterschiedliche Drücke können mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf einfache Weise eingestellt werden. Dazu kann die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Einlass aufweisen, der die Zufuhr eines Gases über eine Öffnung in der Kammerwandung ermöglicht. Bei dem Gas kann es sich beispielsweise um ein Umgebungsgas, z. B. die Umgebungsluft, oder ein Schutzgas wie Stickstoff oder Argon handeln. Der Einlass kann eine oder mehrere Regelungseinrichtungen, beispielsweise ein Ventil, aufweisen.
Nach Maßgabe der Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Testen eines elektronischen Halbleiter-Bauelementes, das eine Sensorschicht zur Detektion einer gasförmigen Substanz aufweist und auf einem Substrat ausgebildet ist, mit einem Prüfgas mittels einer Vorrichtung vorgesehen, die eine Kammer aufweist, die einen Innenraum umschließt, in dem Unter- oder Überdruck herrscht, umfassend

- das Positionieren einer Düse relativ zu der Sensorschicht des elektronischen Halbleiter-Bauelementes, um eine gerichtete Abgabe des Prüfgases auf die Sensorschicht zu ermöglichen;
- das Kontaktieren von Kontaktflächen des elektronischen Halbleiter-Bauelementes mittels einer Kontakteinrichtung; und
- das Ausgeben eines Testsignals an Kontaktflächen des elektronischen Halbleiter-Bauelementes mittels der Kontakteinrichtung, während mittels der Düse das Prüfgas auf die Sensorschicht abgegeben wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner den Empfang eines Signals von dem Halbleiter-Bauelement umfassen. Dieses Signal kann über Kontaktflächen des Halbleiter-Bauelementes mittels der Kontakteinrichtung empfangen werden. Das empfangene Signal kann dann mit Vergleichswerten verglichen werden, um festzustellen, ob das Halbleiter-Bauelement fehlerhaft ist oder nicht.
Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens sind bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert worden. Auf diese Erläuterungen wird verwiesen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen, die die Erfindung nicht einschränken sollen, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen

1 eine schematische Draufsicht auf ein Substrat, aus dem eine Vielzahl von elektronischen Halbleiter-Bauelementen ausgebildet ist;
2 eine schematische Draufsicht auf eines der in 1 gezeigten elektronischen Halbleiter-Bauelemente;
3 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
4 eine schematische Draufsicht auf eine Halteeinrichtung, auf der ein Substrat aufliegt;
5 eine schematische Draufsicht auf ein gehaltenes Halbleiter-Bauelement;
6 eine schematische Darstellung einer ersten Düse der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemeinsam mit dem von der Halteeinrichtung gehaltenen Substrat, wobei die Halteeinrichtung nicht gezeigt ist;
6A eine schematische Draufsicht auf die Düse von der ersten Stirnseite des Düsenkörpers aus;
6B eine schematische Darstellung eines Teils der Düse;
6C eine schematische Darstellung der ersten Düse der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemeinsam mit dem von der Halteeinrichtung gehaltenen Substrat, wobei die Halteeinrichtung nicht gezeigt ist, wobei der Düse zwei Gase zugeführt werden;
7 eine Detaildarstellung der ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
8 eine schematische Darstellung, die die Größe der ersten Düsenöffnung veranschaulichen soll;
9 eine schematische Darstellung einer zweiten Düse gemeinsam mit dem von der Halteeinrichtung gehaltenen Substrat, wobei die Halteeinrichtung nicht gezeigt ist;
9A eine schematische Draufsicht auf die zweite Düse von der ersten Stirnseite des Düsenkörpers aus;
9B eine schematische Darstellung, die die Größe der ersten Düsenöffnung und die Größe der zweiten Düsenöffnung veranschaulichen soll;
10 eine Darstellung einer zweiten Düse, die eine zweite Düsenöffnung aufweist, die zur Abgabe eines Sperrgases dient;
11 eine Darstellung der zweiten Düse, wobei die zweite Düsenöffnung zur Aufnahme des Prüfgases dient;
12 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
13A eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur Bestimmung des Abstandes zwischen der Düse und dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement, wobei die Einrichtung vor dem Kontakt mit dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement gezeigt ist; und
13B eine schematische Darstellung der in 13A gezeigten Einrichtung zur Bestimmung des Abstandes zwischen der Düse und dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement, wobei die Einrichtung bei ihrem Kontakt mit dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement gezeigt ist.

Die in den Figuren angegebenen x-, y- und z-Koordinaten beziehen sich auf ein kartesisches Koordinatensystem. In 1 ist ein beispielhaftes Substrat 101 gezeigt, auf dessen Oberseite 101a eine Vielzahl von elektronischen Halbleiter-Bauelementen 102, 102a ausgebildet ist, die an den Grenzen 103 voneinander abgegrenzt sind. Die Halbleiter-Bauelemente 102, 102a haben in der Regel den gleichen Aufbau, auch wenn das nicht zwingend erforderlich ist. Die elektronischen Halbleiter-Bauelemente 102, 102a besitzen eine rechteckige Form, die durch die Grenzen 103 bestimmt wird.
Ein exemplarisches elektronischen Halbleiter-Bauelement 102a, das auf dem Substrat 101 angeordnet ist, ist in 2 gezeigt. Das Halbleiter-Bauelement 102a weist eine Sensorschicht 104 zur Detektion einer gasförmigen Substanz und Kontaktflächen 105 zur elektrischen Kontaktierung auf. Die Sensorschicht 104 ist von den Grenzen 103 des Halbleiter-Bauelementes 102a und den Kontaktflächen 105 beabstandet ausgebildet. Zwischen der Sensorschicht 104 und den Grenzen 103 befinden sich die Abstandsflächen 106. Außerdem sind die Kontaktflächen 105 beabstandet von den Grenzen ausgebildet. Dabei sind zwischen den Kontaktflächen 105 und der Sensorschicht 104 Abstandsflächen 106a ausgebildet, die Teil der Abstandsflächen 106 sind. An die Sensorschicht 104 grenzt somit ein umlaufender Bereich 107 an, der von den Grenzen des Halbleiter-Bauelementes 102a und den Kontaktflächen 105 begrenzt wird und der Teil der Abstandflächen 106 ist. Der umlaufende Bereich 107 ist in 2 schraffiert dargestellt. Die Sensorschicht 104 besitzt eine rechteckige Form.
Die in 3 gezeigte erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 weist eine Kammer 2 auf, die einen Innenraum 3 umgibt. Die Kammer 2 weist Kammerwandungen auf, nämlich einen Boden 2u, Seitenwände 2s und eine Decke 2o. Die Seitenwände 2s sind mit dem Boden 2u fest verbunden. Die Decke 2o ist als abnehmbarer Deckel ausgebildet, der an den Seitenwänden 2s lösbar befestigt sein kann. Die Kontaktflächen zwischen den Seitenwänden 2s und dem Deckel sind mittels eines oder mehrerer Dichtungselemente abgedichtet.
In dem Innenraum 3 kann Unter- oder Überdruck herrschen. In dem Innenraum 3 ist eine Halteeinrichtung 4 zum Halten des Substrates 101 angeordnet. Die Halteeinrichtung 4 wird auch als Chuck bezeichnet. Die Halteeinrichtung 4 weist eine Haltefläche 40 auf, auf der das Substrat 101 mit seiner Unterseite 101b aufliegt (siehe 4 und 6). Das exemplarische Halbleiter-Bauelement 102a liegt dabei in einer bekannten Position auf der Haltefläche 40 auf. Dabei liegt ein erster Substratabschnitt des Substrates 101, auf dem die Sensorschicht 104 des Halbleiter-Bauelementes 102a ausgebildet ist, auf einem ersten Haltebereich 41 der Haltefläche 40 auf. Zweite Substratabschnitte, auf denen die Abstandsflächen 106 ausgebildet sind, liegen auf zweiten Haltebereichen 42 der Haltefläche 40 auf. In 5 ist ein Ausschnitt der Haltefläche 40 gezeigt, auf der das Halbleiter-Bauelement 102a gehalten ist, wobei der erste Haltebereich 41 und die zweiten Haltebereiche 42 durch gestrichelte Linien angedeutet sind. Der schraffierte, dritte Haltebereich 43, der den ersten Haltebereich 41 umgibt, ist der Bereich, in dem ein dritter Substratabschnitt des Substrates 101, auf dem sich der umlaufende Bereich 107 des Halbleiter-Bauelementes 102a befindet, auf der Haltefläche 40 aufliegt. Die Halteeinrichtung 4 ist auf einer als Stage bezeichneten Positionierungseinrichtung 5 angeordnet, mit der die Halteeinrichtung 4 in x-, y- und z-Richtung bewegbar und um eine auf der z-Achse liegende Achse verdrehbar ist. Mittels der Positionierungseinrichtung 5 kann die Haltefläche 40 der Halteeinrichtung 4 so positioniert werden, dass die Längsachse des ersten Haltebereiches auf der Achse G liegt. Mit der Haltefläche wird auch das gehaltene Halbleiter-Bauelement so positioniert, dass die Längsachse des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes auf der Achse G liegt. Der Ausdruck Längsachse bezieht sich dabei auf die z-Koordinate.
Im Innenraum 3 ist ferner eine Kontakteinrichtung 6 zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiter-Bauelementes an den Kontaktflächen 105 angeordnet. Bei der Kontakteinrichtung kann es sich um eine Probecard handeln. Die Kontakteinrichtung 6 ist von einer Halterung 7 gehalten. Die Kontakteinrichtung weist Kontaktnadeln 61 auf (siehe 7). Die Kontakteinrichtung 6 liegt der Haltefläche 40 der Halteeinrichtung 4 gegenüber. Wird das Substrat 101 von der Halteeinrichtung 4 gehalten, so können die Kontaktnadeln 61 relativ zu den Kontaktflächen 105 des Halbleiter-Bauelementes 102 so ausgerichtet werden, dass die Kontaktnadeln 61 in elektrischen Kontakt mit den Kontaktflächen 105 gelangen. In der Kontakteinrichtung 6 ist eine Öffnung 62 (siehe 7) ausgebildet, die - nach dem Stand der Technik, wie er beispielsweise in EP 3 486 639 B 1 im Zusammenhang mit der dortigen 5 beschrieben ist - eine Beobachtung des Halbleiter-Bauelementes 102 mittels einer optischen Einrichtung 9 ermöglicht, die außerhalb der Kammer 2 angeordnet ist. Die Kontakteinrichtung 6 wird über ein elektrisches Kabel 64 mit elektrischem Strom versorgt. Außerdem können Signale über das Kabel 64 zur Kontakteinrichtung 6 gesendet oder von dort empfangen werden. Das elektrische Kabel 64 kann über eine abgedichtete Durchführung 63 in einer Seitenwand 2s in den Innenraum 3 der Kammer geführt sein.
Im Innenraum 3 ist ferner eine Düse 8 angeordnet. Diese Düse 8 weist einen Düsenkörper 81 und eine umlaufende Düsenwandung 82 auf (siehe 6 und 6A). Die Düsenwandung 82 umschließt einen Kanal 83, durch den das Prüfgas zur ersten Stirnseite 81a des Düsenkörpers 81 geführt wird. An der ersten Stirnseite 81a ist eine erste Düsenöffnung 84 ausgebildet, durch die das Prüfgas aus dem Kanal 83 und damit aus dem Düsenkörper 81 austreten kann (Pfeil B). Es ist in 6 zu erkennen, dass sich der Düsenkörper 81 in Richtung seiner ersten Stirnseite 81a verjüngt. Es ist außerdem zu erkennen, dass sich die Materialstärke der Düsenwandung 82 in Richtung der ersten Stirnseite 81a verringert. Der Düsenkörper 81 weist somit die Form einer Spitze auf. An der zweiten Stirnseite 81b des Düsenkörpers 81, die der ersten Stirnseite 81a gegenüberliegt, ist ein Fenster 85 ausgebildet, das eine Beobachtung des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes 102a mittels der optischen Einrichtung 9 ermöglicht. Der Kanal 83 erstreckt sich von der zweiten Stirnseite 81b zu der ersten Stirnseite 81a des Düsenkörpers 81. Der Düsenkörper 81 der Düse 8 ist ein symmetrischer Düsenkörper, bezogen auf die Achse G, die in Höhenrichtung verläuft (siehe 6 und 6A). Dabei liegen die Längsachse des Kanals 83, der ersten Stirnseite 81a, der ersten Düsenöffnung 84 und der zweiten Stirnseite 81b auf der Achse G. Der Ausdruck Längsachse bezieht sich dabei auf die z-Koordinate.
Außerdem weist die Düse 8 einen ersten Versorgungskanal 86 zur Führung eines Gases in den Kanal 83 des Düsenkörpers 81 auf (siehe 6 und 6C). In der in 6 gezeigten ersten Variante wird das Prüfgas durch den ersten Versorgungskanal geführt, in der in 6C gezeigten zweiten Variante wird das erste Gas durch den ersten Versorgungskanal 86 geführt. In der gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 weist die Düse 8 außerdem einen zweiten Versorgungskanal 87 auf, der in der zweiten Variante zur Führung eines zweiten Gases in den Kanal 83 des Düsenkörpers 81 dienen kann oder, falls wie in der ersten Variante die Zuführung eines zweiten Gases nicht vorgesehen ist, ungenutzt ist. Der erste Versorgungskanal 86 endet in einem Bereich der Düsenwandung 82, der an die zweite Stirnseite 81b des Düsenkörpers 81 angrenzt. Der zweite Versorgungskanal 87 endet ebenfalls in einem Bereich der Düsenwandung 82, der an die zweite Stirnseite 81b des Düsenkörpers 81 angrenzt. In der zweiten Variante vermischen sich das erste Gas und das zweite Gas in dem Kanal 83 zu dem Prüfgas. In 6C ist das erste Gas als „Gas 1“ bezeichnet, das zweite Gas als „Gas 2“. Das Prüfgas oder das erste Gas wird über einen mittels einer Dichtung 12 abgedichteten Anschluss 11 und eine darüber an den ersten Versorgungskanal 86 angeschlossene Leitung 205 zu der Düse 8 geführt. In der zweiten Variante wird das zweite Gas über einen mittels einer Dichtung 15 abgedichteten Anschluss 14 und eine darüber an den ersten Versorgungskanal 86 angeschlossene Leitung 16 zu der Düse 8 geführt. Es kann jedoch wie in der ersten Variante vorgesehen sein, dass kein zweites Gas zugeführt wird. In diesem Fall ist der zweite Versorgungskanal 87, wie im Zusammenhang mit der ersten Variante gezeigt, am Anschluss 14 verschlossen.
Die beiden Versorgungskanäle sind in einem umlaufenden Flansch 88 ausgebildet. Der Flansch 88 weist eine Außenfläche 88a auf, die der Haltefläche 40 der Halteeinrichtung 4 zugewandt ist. In der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist die Düse 8 mit der Außenfläche 88a über Verbindungselemente 10 an der Kontakteinrichtung abgestützt (7).
Der Düsenkörper 81 erstreckt sich durch die Öffnung 62 der Kontakteinrichtung. Dabei ist die erste Stirnseite 81a des Düsenkörpers 81 und mit ihr die erste Düsenöffnung 84 gegenüber der Haltefläche 40 der Halteeinrichtung 4 angeordnet. Dabei ist ein Abstand D zwischen der erste Stirnseite 81a des Düsenkörpers 81 und der Halteeinrichtung 4 ausgebildet. Der Abstand ist so gewählt, dass die Düse weder die Halteeinrichtung 4 noch ein Halbleiter-Bauelement 102 berührt, wenn das Substrat 101 von der Halteeinrichtung 4 gehalten ist. Der Abstand C zwischen der Stirnseite 81a des Düsenkörpers 81 von der Sensorschicht 104 des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes 102a ist geringer als Abstand D. Abstand C sollte in einem Bereich liegen, der größer als 0 und kleiner als 0,1 mm ist. Der Abstand D entspricht dabei der Summe aus Abstand C und der Stärke des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes 102a. Die Abstände C und D und die Stärke des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes 102a beziehen sich jeweils auf die z-Koordinate. Diese entspricht der Höhenrichtung.
Die Düse 8 ist von der Haltefläche 40 und, wenn die Haltefläche 40 ein Substrat 101 hält, von dem gehaltenen Haltleiter-Bauelement 102a beabstandet angeordnet. Aus diesem Grund ist ein Spalt 17 zwischen der ersten Stirnseite 81a des Düsenkörpers 81 und dem Halbleiter-Bauelement 102a ausgebildet, durch den das Prüfgas, von der Sensorschicht 104 weg, abfließen kann (Pfeil H). Der Spalt 17 bildet einen Überströmbereich. Die Größe des Spaltes 17 wird vom Abstand C bestimmt und sollte möglichst gering sein.
Die erste Düsenöffnung 84 liegt der Sensorschicht 104 des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes 102a gegenüber und ist von dieser beabstandet. Die Ausdehnung F₁, F₂ der ersten Düsenöffnung in einer Ebene parallel zur Sensorschicht 104 kann dabei der Ausdehnung E₁, E₂ der Sensorschicht 104 entsprechen oder größer als die Ausdehnung E₁, E₂ der Sensorschicht 104 sein (siehe 8). Die Ausdehnung der ersten Düsenöffnung 84 ist dabei so dimensioniert, dass einerseits das Prüfgas, das durch die Düsenöffnung 84 austritt, entweder nur auf die Sensorschicht 104 oder nur auf die Sensorschicht 104 und den umlaufenden Bereich 107 gelangt und dass andererseits das austretende Prüfgas die Sensorschicht 104 vollständig bedeckt. Es ist in 8 zu erkennen, dass die geometrische Form der ersten Düsenöffnung 84 der geometrischen Form der Sensorschicht 104 entspricht.
8 zeigt das gehaltene Halbleiter-Bauelement 102a und die erste Stirnseite 81a der Düse. Dabei ist Düsenwandung 82, die an der ersten Stirnseite 81a beginnt, schraffiert dargestellt. Es ist zu erkennen, dass die Ausdehnung F₁, F₂ der ersten Düsenöffnung 84 größer als die Ausdehnung E₁, E₂ der Sensorschicht 104 ist. Die Ausdehnung F₁, F₂ der ersten Düsenöffnung ist jedoch geringer die Ausdehnung des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes 102a. Die Ausdehnung F₁, F₂ der ersten Düsenöffnung entspricht der Ausdehnung E₁, E₂ der Sensorschicht 104 zuzüglich eines umlaufenden Bereiches 107. Damit erstreckt sich die Düsenöffnung nicht über die Kontaktflächen 105. Die Ausdehnung E₁ und die Ausdehnung F₁ beziehen sich dabei auf die x-Koordinate. Die Ausdehnung E₂ und die Ausdehnung F₂ beziehen sich hingegen auf die y-Koordinate.
Wird kein Substrat von der Halteeinrichtung 4 gehalten, so liegt die erste Düsenöffnung 84 dem ersten Haltebereich 41 der Haltefläche 40 gegenüber.
In der Kammer 2 sind abgedichtete Öffnungen ausgebildet, die die Einstellung des Unterdruckes oder des Überdruckes in dem Innenraum 3 ermöglichen. In der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist eine Einrichtung zur Einstellung eines Unterdrucks vorgesehen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 weist einen Einlass 18 auf, über den Umgebungsgas, bei dem es sich um ein Inertgas handeln kann, in den Innenraum 3 der Kammer 2 geführt werden kann. Der Einlass 18 weist ein Drosselventil 181 und ein Absperrventil 182 auf, die beide außerhalb der Kammer 2 angeordnet sind. In der Kammerwandung ist eine abgedichtete Öffnung 183 ausgebildet, durch die das Umgebungsgas aus dem Einlass 18 in den Innenraum 3 gelangen kann (Pfeil ZL). Der Einlass 18 weist ein Rohr oder eine Folge von Rohren auf. Die Öffnung 183 ist im Boden 2u der Kammer 2 ausgebildet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 weist ferner einen Auslass 19 auf, über den ein Unterdruck in dem Innenraum 3 eingestellt und aufrechterhalten werden kann. Der Auslass weist eine Pumpe 191 und ein Regelventil 192 auf, die beide außerhalb der Kammer 2 angeordnet sind. In der Kammerwandung ist eine abgedichtete Öffnung 193 ausgebildet, durch die Gas aus dem Innenraum 3 in den Auslass 19 mittels der Pumpe 191 abgezogen werden kann (Pfeil AL). Der Auslass 19 weist ein Rohr oder eine Folge von Rohren auf. Die Öffnung 193 ist im Boden 2u der Kammer 2 ausgebildet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 weist außerdem eine Zuführung 20 für das Prüfgas auf. Die Zuführung 20 weist eine Leitung oder eine Folge von Leitungen auf. Die Zuführung 20 weist ein Drosselventil 201 und ein Absperrventil 202, die beide außerhalb der Kammer 2 angeordnet sind, auf. In der Kammerwandung ist eine abgedichtete Durchführung 203 für eine Leitung der Zuführung 20 ausgebildet. Über eine Leitung der Zuführung 20 wird das erste Gas („Gas 1“) zu dem ersten Versorgungskanal 86 geführt. Die Durchführung 203 ist in einer Seitenwand 2s der Kammer 2 ausgebildet.
Wird der Düse ein zweites Gas (Gas 2) zugeführt, so weist die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 eine zweite Zuführung auf, deren Aufbau der Zuführung 20 für Gas 1 entsprechen kann, mit der Ausnahme, dass Gas 2 zu dem zweiten Versorgungskanal 87 geführt wird. Leitung 16 ist Teil der zweiten Zuführung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 kann eine Messeinrichtung 21 aufweisen. Die Messeinrichtung 21 ist in der gezeigten ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 im Innenraum 3 der Kammer 2 angeordnet. Sie kann jedoch auch außerhalb der Kammer 2 angeordnet sein. Die Messeinrichtung 21 kann zur Bestimmung von Verfahrensparametern genutzt werden. Beispielsweise kann die Messeinrichtung 21 zur Bestimmung der Konzentration des Prüfgases oder eines seiner Komponenten, des Drucks im Innenraum 3, der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Volumenstroms des Prüfgases oder einer Komponente des Prüfgases eingesetzt werden. Die Messeinrichtung 21 kann in die Zuführung 20 integriert sein, wie das in 3 gezeigt ist.
An einer Seitenwand 2s ist eine Tür 22, die als Ladetür dienen kann, ausgebildet. Die Kontaktflächen zwischen der Seitenwand 2s, an der die Tür 22 ausgebildet ist, und der Tür 22 sind mittels eines oder mehrerer Dichtungselemente abgedichtet. Die Tür gewährt Zugang zu dem Innenraum 3. In einer oder mehreren Seitenwänden 2s können Fenster 23 ausgebildet sein, wobei die Kontaktflächen zwischen der Seitenwand 2s, in der das Fenster 23 ausgebildet ist, und dem Fenster 23 mittels eines oder mehrerer Dichtungselemente abgedichtet sind. In der in 3 gezeigten ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist nur ein Fenster 23 vorgesehen. Das oder die Fenster 23 ermöglichen die Beobachtung des Innenraums 3, der dort befindlichen Einrichtungen sowie des Substrates 101 mit dem Halbleiter-Bauelementen 102.
Im Deckel der Kammer 2 ist eine zentrale Öffnung 24 ausgebildet, die mittels eines Einsatzes 25 verschlossen ist, wobei die Kontaktflächen zwischen dem Einsatz 25 und dem Deckel mittels eines oder mehrerer Dichtungselemente abgedichtet sind. Der Einsatz weist ein abgedichtetes Fenster 26 auf, über das eine Beobachtung des Halbleiter-Bauelementes 102 mittels der optischen Einrichtung 9 möglich ist.
Die 9 bis 11 zeigen eine zweite Düse 800, deren Anordnung und Ausrichtung im Innenraum 3 der Anordnung der Düse 8 entspricht. Der Aufbau der zweiten Düse 800 entspricht dem Aufbau der Düse 8, abgesehen von einer zweiten Düsenöffnung 889 und den mit dieser Düsenöffnung 889 verbunden Änderungen an der Düse 800 gegenüber der Düse 8. Die zweite Düsenöffnung 889 und die damit verbundenen Änderungen werden nachfolgend beschrieben.
Die Düse 800 weist einen Düsenkörper 881 und eine umlaufende Düsenwandung 882 auf (siehe 9). Die Düsenwandung 882 umschließt einen erstem Kanal 883, durch den das Prüfgas zur ersten Stirnseite 881a des Düsenkörpers 881 geführt wird, und einen zweiten Kanal 8831. Durch den zweiten Kanal 8831 wird ein Sperrgas zur ersten Stirnseite 881a des Düsenkörpers 881 geführt (siehe 10) oder das Prüfgas von der ersten Stirnseite 881a weggeführt (siehe 11). An der ersten Stirnseite 881a ist eine erste Düsenöffnung 884 ausgebildet, durch die das Prüfgas aus dem ersten Kanal 883 und damit aus dem Düsenkörper 881 austreten kann (Pfeil B). An der ersten Stirnseite 881a ist außerdem eine zweite Düsenöffnung 889 ausgebildet, durch die das Sperrgas aus dem zweiten Kanal 8831 und damit aus dem Düsenkörper 881 austreten kann (10) oder das Prüfgas wieder in den Düsenkörper, und zwar in den Kanal 8831, eintreten kann (11). Die erste Düsenöffnung 884 und die zweite Düsenöffnung 889 sind durch einen Düsensteg 890 voneinander getrennt, der auch den ersten Kanal 883 vom zweiten Kanal 8831 trennt.
Wie bei Düse 8 verjüngt sich der Düsenkörper 881 der zweiten Düse 800 in Richtung seiner ersten Stirnseite 881a. Auch die Materialstärke der Düsenwandung 882 verringert sich in Richtung der ersten Stirnseite 881a. Der Düsenkörper 881 weist somit ebenfalls die Form einer Spitze auf. An der zweiten Stirnseite 881b des Düsenkörpers 881, die der ersten Stirnseite 881a gegenüberliegt, ist ein Fenster 885 ausgebildet, das eine Beobachtung des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes 102a mittels der optischen Einrichtung 9 ermöglicht. Der erste Kanal 883 erstreckt sich von der zweiten Stirnseite 881b zu der ersten Stirnseite 881a des Düsenkörpers 881. Der Düsenkörper 881 der Düse 800 ist, in Bezug auf seine äußere Gestalt, ein symmetrischer Düsenkörper, bezogen auf die Achse G, die in Höhenrichtung verläuft (siehe 9). Dabei liegen die Längsachse des ersten Kanals 883, der ersten Stirnseite 881a, der ersten Düsenöffnung 884, der zweiten Düsenöffnung 889 und der zweiten Stirnseite 881b auf der Achse G. Der Ausdruck Längsachse bezieht sich dabei auf die z-Koordinate.
Die zweite Düsenöffnung 889 läuft um die erste Düsenöffnung, beabstandet durch den Düsensteg 890, um (siehe 9A). Sie ist koaxial zur ersten Düsenöffnung ausgebildet. Der Rand der zweiten Düsenöffnung 889, der der ersten Düsenöffnung 884 zugewandt ist, ist der Innenrand 889i der zweiten Düsenöffnung. Der Rand der zweiten Düsenöffnung 889, der der ersten Düsenöffnung 884 zugewandt ist, ist der Außenrand 889a der zweiten Düsenöffnung. Die geometrische Form des Innenrandes 889i entspricht der geometrischen Form des Randes der ersten Düsenöffnung, allerdings ist die Ausdehnung des Innenrandes 889i entlang der x- und der y-Koordinate größer, wodurch der Düsensteg 890 gebildet ist. Die geometrische Form des Außenrandes 889a entspricht der geometrischen Form des Innenrandes 889i der zweiten Düsenöffnung, allerdings ist die Ausdehnung des Außenrandes 889a entlang der x- und der y-Koordinate größer als die des Innenrandes 889i.
Wie Düse 8 weist die zweite Düse 800 einen ersten Versorgungskanal 886 zur Führung des Prozessgases in den ersten Kanal 883 des Düsenkörpers 881 auf. Die Düse 800 weist außerdem einen zweiten Versorgungs- oder Ableitungskanal 887 auf, der in einer ersten Variante zur Führung eines zweiten Gases aus dem zweiten Kanal 8831 des Düsenkörpers 881 dienen kann - dann ist der zweite Versorgungs- oder Ableitungskanal 887 ein Ableitungskanal - oder der in einer zweiten Variante zur Führung des Prüfgases in den zweiten Kanal 8831 des Düsenkörpers 881 dienen kann - dann ist der zweite Versorgungs- oder Ableitungskanal 887 ein Versorgungskanal. Der erste Versorgungskanal 886 endet in einem Bereich der Düsenwandung 882, der an die zweite Stirnseite 881b des Düsenkörpers 881 angrenzt. Der zweite Versorgungs- oder Ableitungskanal 887 endet ebenfalls in einem Bereich der Düsenwandung 882, der an die zweite Stirnseite 881b des Düsenkörpers 881 angrenzt. In der ersten Variante (10) und in der zweiten Variante (11) wird das Prüfgas über einen mittels einer Dichtung 12 abgedichteten Anschluss 11 und eine darüber an den ersten Versorgungskanal 886 angeschlossene Leitung 205 zu der Düse 800 geführt. In der ersten Variante wird das Sperrgas über einen mittels einer Dichtung 15 abgedichteten Anschluss 14 und eine darüber an den zweiten Versorgungs- oder Ableitungskanal 887 angeschlossene Leitung 16 zu der Düse 800 geführt. In der zweiten Variante wird das Prüfgas über einen mittels einer Dichtung 15 abgedichteten Anschluss 14 und eine darüber an den zweiten Versorgungs- oder Ableitungskanal 887 angeschlossene Leitung 16 aus der Düse 800 geführt. Dazu kann eine Absaugpumpe vorgesehen sein.
Der erste Versorgungskanal 886 und der zweite Versorgungs- oder Ableitungskanal 887 sind in einem umlaufenden Flansch 888 ausgebildet. Der Flansch 888 weist eine Außenfläche 888a auf, die der Haltefläche 40 der Halteeinrichtung 4 zugewandt ist. In der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist die zweite Düse 800 mit der Außenfläche 888a über Verbindungselemente 10 an der Kontakteinrichtung abgestützt, wie das im Zusammenhang mit der Düse 8 in 7 gezeigt ist.
Der Düsenkörper 881 erstreckt sich durch die Öffnung 62 der Kontakteinrichtung. Dabei ist die erste Stirnseite 881a des Düsenkörpers 881 und mit ihr die erste Düsenöffnung 884 und die zweite Düsenöffnung 889 gegenüber der Haltefläche 40 der Halteeinrichtung 4 angeordnet. Dabei ist ein Abstand D zwischen der ersten Stirnseite 881a des Düsenkörpers 881 und der Halteeinrichtung 4 ausgebildet, wie dies in Verbindung mit der Düse 8 in 6B gezeigt ist. Der Abstand ist so gewählt, dass die Düse 800 weder die Halteeinrichtung 4 noch ein Halbleiter-Bauelement 102 berührt, wenn das Substrat 101 von der Halteeinrichtung 4 gehalten ist. Der Abstand C zwischen der Stirnseite 881a des Düsenkörpers 881 von der Sensorschicht 104 des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes 102a ist geringer als der Abstand D. Abstand C sollte ebenfalls in einem Bereich liegen, der größer als 0 und kleiner als 0,1 mm ist. Der Abstand D entspricht dabei der Summe aus Abstand C und der Stärke des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes 102a. Die Abstände C und D sowie die Stärke des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes 102a beziehen sich jeweils auf die z-Koordinate. Diese entspricht der Höhenrichtung.
Die Düse 800 ist von der Haltefläche 40 und, wenn die Haltefläche 40 ein Substrat 101 hält, von dem gehaltenen Haltleiter-Bauelement 102a beabstandet angeordnet. Aus diesem Grund ist ein Spalt 17 zwischen der ersten Stirnseite 881a des Düsenkörpers 881 und dem Halbleiter-Bauelement 102a ausgebildet. Die Größe des Spaltes 17 wird vom Abstand C bestimmt und sollte möglichst gering sein. In der ersten Variante können durch den Spalt 17 das Prüfgas - das durch die erste Düsenöffnung in den Spalt 17 gelangt ist (Pfeil B) - und das Sperrgas - das durch die zweite Düsenöffnung in den Spalt 17 gelangt ist (Pfeil S) - abfließen (Pfeil H in 10). Der Spalt 17 bildet dann einen Überströmbereich. In der zweiten Variante tritt das Prüfgas, nachdem es aus der ersten Düsenöffnung 884 ausgetreten und in den Spalt 17 gelangt ist (Pfeil B in 11), über die zweite Düsenöffnung 889 wieder in die Düse 800 ein (Pfeil K), wobei auch Umgebungsgas aus dem Innenraum 3 über die zweite Düsenöffnung 889 in die Düse 800 eintreten kann (Pfeil L).
Die erste Düsenöffnung 884 und die zweite Düsenöffnung 889 liegen der Sensorschicht 104 des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes 102a gegenüber und sind von dieser beabstandet. 9B zeigt das gehaltene Halbleiter-Bauelement 102a und die erste Stirnseite 881a der Düse 800. Dabei ist die Düsenwandung 882, die an der ersten Stirnseite 881a beginnt, schraffiert dargestellt, und zwar einschließlich des Düsensteges 890. Es ist zu erkennen, dass die Ausdehnung F₁, F₂ der ersten Düsenöffnung 884 größer als die Ausdehnung E₁, E₂ der Sensorschicht 104 ist. Die Ausdehnung F₁', F₂' des Innenrandes 889i der zweiten Düsenöffnung 889 ist größer als die Ausdehnung F₁, F₂ der ersten Düsenöffnung. Die Ausdehnung F₁, F₂ der ersten Düsenöffnung ist jedoch geringer als die Ausdehnung des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes 102a. Die Ausdehnung F₁, F₂ der ersten Düsenöffnung entspricht der Ausdehnung E₁, E₂ der Sensorschicht 104 zuzüglich eines umlaufenden Bereiches 107. Damit erstrecken sich die erste Düsenöffnung 884 und die zweite Düsenöffnung 889 nicht über die Kontaktflächen 105. Die Ausdehnung E₁, die Ausdehnung F₁ und die Ausdehnung F₁' beziehen sich dabei auf die x-Koordinate. Die Ausdehnung E₂, die Ausdehnung F₂ die Ausdehnung F₂' beziehen sich hingegen auf die y-Koordinate.
Die in 12 gezeigte zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht der ersten Ausführungsform, außer dass die Düse 8 nicht an der Kontakteinrichtung 6 befestigt ist. Aus diesem Grunde sind keine Verbindungselemente 10 erforderlich. In der zweiten Ausführungsform ist stattdessen eine Positionierungseinrichtung 13 vorgesehen, mit der die Düse 8 in x-, y- und z-Richtung bewegbar und um eine auf der z-Koordinate liegende Achse verdrehbar ist. Mittels der Positionierungseinrichtung 13 kann die Düse 8 so positioniert werden, dass die erste Stirnseite im vorgegebenen Abstand D der Haltefläche 40 oder im vorgegebenen Abstand C der Sensorschicht 104 des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes gegenüber liegt, wie dies in 8 gezeigt ist. Die Positionierungseinrichtung 13 kann an der Seitenwand 2s der Kammer 2 befestigt sein.
Die 13A und 13B zeigen eine Ausführungsform einer Einrichtung zur Messung des Abstandes zwischen dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement 102A und der Düse 8. Diese Messeinrichtung ist an der Düse 8 befestigt (nicht gezeigt) und weist eine Testnadel 27 und ein Kontaktelement 28 auf. Die Testnadel 27 ist mit dem Kontaktelement 28 überkreuzt (siehe 13A). Das Kontaktelement 28 kann ebenfalls nadelförmig ausgebildet sein. An der Kreuzungsstelle berühren sich die Testnadel 27 und das Kontaktelement 28 unter Herstellung einer elektrischen Verbindung. Die Testnadel 27, die an Abschluss 29 angeschlossen ist, und die Kontaktelement 28, die am Anschluss 30 angeschlossen sind, gehören zu einem Stromkreis. Die Testnadel 27 weist eine Spitze auf, die - in Bezug auf den Hauptkörper der Testnadel - schräg in Richtung des gehaltenen Halblauter-Bauelementes 102a verläuft, beispielsweise in einem Winkel von 45° zu ihrem Hauptkörper. Wird die Düse und mit ihr die Testnadel 27 in Richtung des gehaltenen Halblauter-Bauelementes 102a bewegt, so gelangt die Spitze in Kontakt mit einer Kontaktfläche 105, die zu diesem Zweck auf dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement 102a ausgebildet ist.
13A zeigt den Ausgangszustand. In diesem Zustand berührt die Spitze der Testnadel 27 die Kontaktfläche 105 nicht. Der Abstand zwischen der Düse und dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement ist groß. Wird die Düse nun entlang der z-Koordinate auf der Achse G in Richtung des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes 102a bewegt, um den Abstand zu verringern, so gelangt die Spitze der Testnadel 27 in Kontakt mit der Kontaktfläche 105 (siehe 13B). Sobald die Spitze die Kontaktfläche berührt, endet die Berührung zwischen der Testnadel 27 und dem Kontaktelement 28 an der Kreuzungsstelle. Die schräg verlaufende Spitze der Testnadel 27 verbiegt sich, sobald sie die Kontaktfläche berührt. Dabei führt sie eine Rutschbewegung entlang der x- und/oder z-Koordinate aus. Das Kontaktelement 28 berührt nicht länger die Nadel, so dass die elektrische Verbindung zwischen Testnadel 27 und dem Kontaktelement 28 endet. Der Stromkreis wird unterbrochen. Diese Unterbrechung kann erfasst werden, beispielsweise mit einer Software. Die Bewegung der Düse entlang der z-Koordinate wird dann gestoppt.
Die Rutschbewegung ist mittels der optischen Einrichtung 9, beispielsweise einem Mikroskop von oben gut sichtbar. Im Gegensatz zur bisher problematischen Einschätzung des Höhenabstandes ist diese Seitwärtsbewegung eine sehr gute Indikation für das Erreichen eines Kontaktes zwischen der Testnadel 27 und dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Kammer
2o: Decke
2s: Seitenwand
2u: Boden
3: Innenraum
4: Halteeinrichtung
40: Haltefläche
41: erster Haltebereich
42: zweiter Haltebereich
43: dritter Haltebereich
5: Positionierungseinrichtung
6: Kontakteinrichtung
61: Kontaktnadel
62: Öffnung
63: Durchführung
64: elektrisches Kabel
7: Halterung
8: Düse
81: Düsenkörper
81a: erste Stirnseite des Düsenkörpers
81b: zweite Stirnseite des Düsenkörpers
82: Düsenwandung
83: Kanal
84: erste Düsenöffnung
85: Fenster
86: erster Versorgungskanal
87: zweiter Versorgungskanal
88: Flansch
88a: Außenfläche
9: optische Einrichtung
10: Verbindungselement
11: Anschluss
12: Dichtung
13: Positionierungseinrichtung
14: Anschluss
15: Dichtung
16: Leitung
17: Spalt
18: Einlass
181: Drosselventil
182: Absperrventil
183: Öffnung
19: Auslass
191: Pumpe
192: Regelventil
193: Öffnung
20: Zuführung
201: Drosselventil
202: Absperrventil
203: Durchführung
205: Leitung
21: Messeinrichtung
22: Tür
23: Fenster
24: Öffnung
25: Einsatz
26: Fenster
27: Testnadel
28: Kontaktelement
29: Anschluss
30: Anschluss
800: zweite Düse
881: Düsenkörper
881a: erste Stirnseite des Düsenkörpers
881b: zweite Stirnseite des Düsenkörpers
882: Düsenwandung
883: erster Kanal
8831: zweiter Kanal
884: erste Düsenöffnung
885: Fenster
886: erster Versorgungskanal
887: zweiter Versorgungs- oder Ableitungskanal
888: Flansch
888a: Außenfläche
889: zweite Düsenöffnung
889i: Innenrand
889a: Außenrand
890: Düsensteg
101: Substrat
101a: Oberseite des Substrates
101b: Unterseite des Substrates
102: Halbleiter-Bauelement
102a: beispielhaftes Halbleiter-Bauelement
103: Grenze eines Halbleiter-Bauelementes
104: Sensorschicht
105: Kontaktfläche
106: Abstandsfläche
106a: Abstandsfläche
107: umlaufendender Bereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 3486639 [0008, 0054]

Claims

Vorrichtung (1) zum Testen eines elektronischen Halbleiter-Bauelementes (102a), das eine Sensorschicht (104) zur Detektion einer gasförmigen Substanz aufweist und auf einem Substrat (101) ausgebildet ist, mit einem Prüfgas, wobei die Vorrichtung (1) eine Kammer (2) aufweist, die einen Innenraum (3) umschließt, in dem Unter- oder Überdruck herrscht und in dem - eine Halteeinrichtung (4) zum Halten des Substrates (101); und - eine Düse (8, 800) zur gerichteten Abgabe des Prüfgases auf die Sensorschicht (104) des elektronischen Halbleiter-Bauelementes (102a), das auf dem von der Halteeinrichtung (4) gehaltenen Substrat (101) ausgebildet ist; angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (800) zur Abgabe eines Sperrgases oder zur Aufnahme des Prüfgases ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (8, 800) einen Düsenkörper (81, 881) mit einer ersten Düsenöffnung (84, 884) aufweist, wobei die erste Düsenöffnung (84, 884) gegenüber der Sensorschicht (104) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Düsenöffnung (84, 884) fluchtend zu der Sensorschicht (104) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (81, 881) eine erste Stirnseite (81a, 881a) aufweist, in der die erste Düsenöffnung (84, 884) ausgebildet ist, wobei der Abstand (C) der ersten Stirnseite (81a, 881a) des Düsenkörpers (81, 881) von der Sensorschicht (104) des elektronischen Halbleiter-Bauelementes (102a) größer als 0 und kleiner als 0,1 mm ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (81, 881) einen Kanal (83, 883) aufweist, der sich zu der ersten Stirnseite (81a, 881a), in der die erste Düsenöffnung (84, 884) ausgebildet ist, erstreckt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (800) eine zweite Düsenöffnung (889) zur Abgabe des Sperrgases oder zur Aufnahme des Prüfgases aufweist, wobei die zweite Düsenöffnung (889) im Düsenkörper (881) der Düse ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenöffnung (889) unter Ausbildung eines Düsensteges (890) um die erste Düsenöffnung (884) umlaufend ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Halbleiter-Bauelement (102a) eine Kontaktfläche (105), die von der Sensorschicht (104) unter Ausbildung einer Abstandsfläche (106a) beabstandet ist, aufweist, wobei die zweite Düsenöffnung der Abstandsfläche (106a) gegenüberliegt.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Düse (8, 800) in Richtung der Halteeinrichtung (4) verjüngt.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (8, 800) eine Düsenwandung (82, 882) aufweist, deren Materialstärke sich in Richtung der Halteeinrichtung (4) verringert.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Einrichtung zur Anzeige des Abstandes und/oder zur Messung des Abstandes (C) zwischen der Sensorschicht (104) und der Düse (8) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Positionierungseinrichtung (13) zur Positionierung der Düse (8) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Kontakteinrichtung (6) zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiter-Bauelementes (102a) an der Kontaktfläche (105) aufweist, wobei die Düse (8, 800) mit der Kontakteinrichtung (6) verbunden ist.
Verfahren zum Testen eines elektronischen Halbleiter-Bauelementes (102a), das eine Sensorschicht (104) zur Detektion einer gasförmigen Substanz aufweist und auf einem Substrat (101) ausgebildet ist, mit einem Prüfgas mittels einer Vorrichtung (1), die eine Kammer (2) aufweist, die einen Innenraum (3) umschließt, in dem Unter- oder Überdruck herrscht, umfassend - das Positionieren einer Düse (8, 800) relativ zu der Sensorschicht (104) des elektronischen Halbleiter-Bauelementes (102a), um eine gerichtete Abgabe des Prüfgases auf die Sensorschicht (104) zu ermöglichen; - das Kontaktieren von Kontaktflächen (105) des elektronischen Halbleiter-Bauelementes (102a) mittels einer Kontakteinrichtung (6); und - das Ausgeben eines Testsignals an Kontaktflächen (105) des elektronischen Halbleiter-Bauelementes (102a) mittels der Kontakteinrichtung (6), während mittels einer Düse (8, 800) das Prüfgas auf die Sensorschicht (104) abgegeben wird.