Ein schleusbarer Probentisch-Aufsatz für die Halbleiter-Untersuchung

Dieser nach Maß hergestellte Probentischaufsatz für die Micrion 9000 (9500) FIB wird automatisch durch die enge Probenschleuse auf die Arbeitsplattform geführt - daher der Spitzname "Mailbox Prober Modul".

Nachdem das Modul den Probentisch im Inneren der FIB erreicht hat, wird dort ein "Zero Insertion Force"-Stecker verriegelt, der 160 elektrische Kontakte verbindet. In der großen Aufnahme sind die vier Manipulatoren zu sehen – jeder davon gibt der Messspitze einen Weg von 14 mm x 14 mm x 5 mm.

Diese Manipulatoren werden von miniaturisierten Motoren angetrieben, sie geben der Messspitze eine Positioniergenauigkeit von 1 µm in jeder Richtung. Darüber hinaus sorgen integrierte Piezo-Aktuatoren in den XYZ Führungen für eine Fein-Positionierung von 10 nm.

Neue Schleusen-"Kammer"

Beim Einbau des Modules wird auch die Kammer der Probenschleuse ausgetauscht, um die nach vorn eckige Kontur des Modules unterzubringen (s.u.). Die Anschlußmaße erlauben einfaches Austauschen gegen die kleinere Schleusen-Kammer der Micrion 9000 (9500). Der Unterschied besteht darin, daß die neue Schleusen-Kammer nicht nach vorn und zu beiden Seiten hin abgeschrägt ist. Die neue Schleusen-Kammer ist mehr quaderförmig. Alle Standard Micrion-Waferhalter passen wie zuvor.

Nadel- oder Probenwechsel, Ausrichten und Justierarbeiten werden auf einer "Trockendock"-Plattform durchgeführt.

Das "Trockendock" ist in seiner Funktion eine Kopie der Tischplattform im Inneren der FIB, ausgerüstet mit denselben "Zero Insertion Force"-Konnektoren wie sie auf dem Probentisch in der FIB-Kammer montiert werden. Somit können alle elektrischen Funktionen von der Steuerung auch an Luft - z.B. unter einem Lichtmikroskop - durchgeführt werden.

Steuerungen

Eine digitale Pultsteuerung treibt die winzigen Motoren der Kreuztische an. Das Potentiometer für die Motorgeschwindigkeit reicht von 1.5 mm/sec bis herunter zu etwa 0,2 µm pro Sekunde. Der "Panic"-Knopf hebt alle Nadeln per Piezo von der Probe ab, wenn er gedrückt wird. Zur Kontrolle dient ein "Kommunikations-Fenster". Hinter dem REM steht eine größere Steuerung, die die Befehle von der hier abgebildeten kleinen Pultsteuerung empfängt.

Bewegungsbereich der Miniaturisierten Kreuztische

Die Nadeln können über einen Bereich von 20 mm x 20 mm x 5 mm verfahren werden, Feinbewegung von 10 µm in allen drei Richtungen wird über Piezoelemente angetrieben.

Die Entwicklung der ganzen "Mailbox-Prober"-Serie wurde erst nach der Fertigstellung der miniaturisierten XYZ-Kreuztische möglich (s. Bild rechts). Vorgänger dieser Kreuztische waren 65 mm hoch, die neu entwickelten sind nur noch 20 mm hoch.

Damit wurde auch die Entwicklung von ganzen Prober-Modulen möglich, die durch die Schleuse geschoben werden (daher der Name "Mailbox-Prober"). Beachten Sie den Fühler links im Bild. Er tastet die Bewegungsgrenzen in XY ab. Auch für Z ist ein Taster im Inneren montiert. Feinstes Aufsetzen wird durch einen Piezo-Aktuator gesteuert, der von einem Gleichstrom-Signal angetrieben wird.

Dieses Bewegungsprinzip ist jeder feinmechanischen Antrieb um Größenordnungen überlegen. Dabei ist besonders vorteilhaft, daß beim Auf- und Abfahren keinerlei seitliche Hysterese auftritt. Die vertikale "Grob-Bewegung" ist motorisiert, und kann extrem langsam eingestellt werden. Viele Anwender berichten, daß sie die Piezo-Bewegung recht selten nutzen, weil die motorisierte Fahrt bereits ausreichend fein ist.

Im Controller ist ein "Panic"-Knopf, der alle vier Nadeln anhebt. Dabei sind die Piezos im entspannten Zustand kurz geschlossen. Im Falle daß der Strom aussetzt, bewegen sich die vier Nadeln von der Probe weg und stechen nicht in die Probe ein.

Kleine Klammern halten Waferstückchen fest, es können aber auch Halter für gepackte ICs befestigt werden. Vor dem Einschleusen können die Proberarme vorab eingestellt (grob zentriert) werden.

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