專利名稱：一種用于提供探頭對準的方法
技術領域：
本發明涉及一種用于提供探頭相對于支撐襯底對準的方法。
本發明還涉及一種用于試樣電性能的方法。此外，本發明還涉及一種用于在試樣特定位置上測試電性能的探頭。具體地說，本發明還涉及包括懸臂部的測試探頭。此外，本發明還涉及一種用于試樣電性能的測試設備。
參見第US6,358,762、US5,811,017、WO03/096429、US6,232,143、US5,475,318、WO03/046473、EP0 886 758、EP0 974845、EP1 095 282、US6,479,395、US5,545,291、US5,347,226、US6,507,204、US6,343,369、US5,929,438和US2002/174715專利公開文件，在此為所有目的，所有上面提到的這些專利公開文件全部參照地并入本說明書中。
根據本發明的第一方面，提供一種用于在試樣特定位置上測試電性能的探頭。該探頭可包括承載體，分別限定構成柔性懸臂部和基體部的相對第一和第二部，其中該柔性懸臂部在一個方向顯著是柔性的，該懸臂部限定基本上垂直于一個方向的外平面表面，該基體部適于固定在協同操作測試機器上；在該懸臂部的至少一個導電的探頭臂，至少一個導電探頭臂中每個與基體部相對設置；該懸臂部限定了相對的第一和第二區，第二區與基體部接觸，第一區限定第一和第二側面，第一和第二側面中每一個限定與外平面表面的第一角度，在第一和第二側面之間限定第一寬度，第二區限定第三和第四側面，第三和第四側面中每一個限定與外平面表面的第二角度，在第三和第四側面之間限定第二寬度，以及第二寬度等于和/或小于第一寬度。
該承載體構成整個探頭，并可以單一整體件或者通過組裝兩個或更多件形成。該探頭可還包括在限定第一和第二寬度的區域之間的第一過渡區。
該導電探頭臂可從與該基體部相對的該懸臂部隨意地伸出，由此為每一個導電探頭臂提供柔性運動。然而，可選擇的是，該導電探頭臂可形成為不從該懸臂部伸出，而可靠近或者位于該懸臂部的邊緣。該導電探頭臂可設置在該懸臂部的任何表面上。
術語“在一個方向顯著是柔性的”將理解為，探頭的遠部在一個方向是柔性的，而且在其他方向也是柔性的，從而如果該探頭與試樣接觸，同時傾斜，則在多個方向的柔性能夠實現探頭與試樣的精確或者接近精確的對準。
該探頭可包括限定在該承載體上或者其中的第三寬度的第三區域。該第三寬度可等于該第一或者第二寬度。可選擇的是，該第三寬度可與第一和第二寬度兩者不同。
該懸臂部可包括其中遠端厚度比懸臂部其他部分更厚的部分。該探頭可包括突出或者隆起部。
根據本發明的教導，該第一和第二側面可基本上平行和/或該第三和第四側面可基本上平行。該第一和第二側面以及相應地第三和第四側面還可限定在它們之間的角度，由此可為懸臂部提供楔形或者V形結構。該第一、第二、第三和第四側面不需要在構成懸臂部側面的全部區域上限定。當加工此種類探頭時，加工方法包括蝕刻在現實世界中不能加工精確平面表面那些產品。
根據本發明的教導，該第一角度可在60到90度之間和/或該第二角度可近似為60到90度，優選的是在90度以下。該第一角度可以是0到90度，例如5到89度，例如10到80度，例如15到75度，例如20到70度，例如25到60度，例如30到56度，例如44到55度，例如0度到5度，例如5到15度，例如15到25度，例如25到35度，例如35到45度，例如45到50度，例如50到55度，例如55到65度，例如65到75度，例如75到85度，例如85到90度，優選的是54.7度或者45度或者46.5度，或者35.3度或者33.5度。
該第一角度可等同于或者不等同于第二角度。該角度可限定在可能任何方向的任何表面之間。該傾斜側面可設計成減少探頭的總重量，并也為該探頭提供有利形狀，用于使探頭與試樣接觸的方式簡化或者改進。
本發明的目的是提供一種探頭，其中該第一區還限定第一頂面和相對的平行第一底面，而該第二區還限定第二頂面和相對的平行第二底面，該基體部限定第三頂面，該第一、第二和第三頂面基本上平行；該外平面表面由該第一頂面和/或第二頂面構成；在第一頂面和第一底面之間限定第一厚度；在第二頂面和第二底面之間限定第二厚度；第二厚度小于或者等于第一厚度。
優選的是，該第一和第二厚度不相等，由此限定具有探頭減弱部分的探頭，其中該減弱部分可能為在基體部和懸臂部遠端之間的區域。令人驚訝的是，與在本領域已知的探頭相比，該細或者減弱區域為探頭提供了有利的柔性。
根據本發明教導的探頭可包括在該懸臂中減弱或者薄的區域。該懸臂可在一個、兩個或者三個維度被減弱，可選擇的是，在其任何組合維度被減弱。
在第一和第二厚度之間的比率可以是1∶1.05到1∶50，例如1∶1.5到1∶40，例如1∶2到1∶30，例如1∶2.5到1∶20，例如1∶3到1∶10，例如1∶4到1∶5，例如1∶1.05到1∶2，例如1∶2到1∶3，例如1∶3到1∶5，例如1∶5到1∶10，例如1∶10到1∶20，例如1∶20到1∶50。該較小或者較薄的區域設計成為探頭增加或者提供有利的柔性。
正如前面提到的那樣，在數學的角度，本發明的實際實施例不會是準確或者完全的平面，然而，在本文中，大體上平面的表面將被認為是完全的平面。
根據本發明的特殊特征，該第二厚度可穿過整個第二區和/或第二區的特定部分而限定。意味著其中第二區具有不同厚度的區域，該第一區可限于特定區域而不是全部區域。由此可形成這樣的實施例，其中該實施例在第二區具有特定區域，而該第二區具有比該第一區較小或者較大的厚度。具有不同厚度的區域設計成為探頭提供柔性。
根據本發明的第一特征，第一頂面和第二頂面可大體上共面。
根據本發明的第二特征，第一頂面和第三頂面可大體上共面。
根據本發明的第三特征，第二頂面和第三頂面可大體上共面。
根據本發明的第四特征，第一、第二或者第三頂面中沒有一個大體上共面。
根據本發明的第五特征，第一和第二底面可大體上共面。
上述第一、第二、第三、第四和第五特征可分別或者任何組合利用。
本發明的優點是，該第二區包括至少一個從第二頂面延伸到第二底面的開孔。由于需要設置從每一個導電探頭臂到協同操作測試機器的導電通路，因此當把導電探頭臂放置在該懸臂部時，具有一個開孔的探頭可以是理想的。此外，具有一個大開孔或者開口的探頭可能夠使連接區域的側面起到鉸鏈等結構的作用，提供了高度的柔性。該開孔或者開口設計成為懸臂探頭提供更多柔性。如上所述的鉸鏈機構還設計成存在于實施例中包括一個以上開孔和/或薄的區域。
該探頭可在具有不同厚度部分之間包括過渡區。該過渡區可限定傾斜表面。
令人驚訝地，在第二區中開孔的一個或更多側面上形成L-形結構，移動或者改變其中當接觸到試樣測試區域時探頭將彎曲的點。該L-形結構可形成在具有限定其間的一個或多個開孔的兩側中。
在替代的實施例中，該第二區可包括凹穴，而不是開孔，借此一個或多個盆槽或者凹穴形成在該第二區。與本領域已知的測試探頭相比，該盆槽設計成改進測試探頭懸臂部分的柔性。
本發明的另外優點是，該第二區可包括小于第二厚度延伸的至少一個凹陷、槽口、凹坑、凹痕、溝槽、凹穴、凹窩或者其任何組合。該凹陷、切口、缺口、切槽、凹窩或者細齒構成其中材料已經移去或者從來沒有出現的區域或者體積。該減小量的材料設計成為懸臂探頭提供更多柔性。
本發明的特別優點是，該開孔或者凹陷中至少一個可限定這樣一個開孔，該開孔具有大體上圓形的幾何形狀、大體上橢圓形幾何形狀、大體上正方形幾何形狀、大體上長方形幾何形狀、大體上三角形幾何形狀、截頂三角形幾何形狀、任何多邊形幾何形狀或者其任何組合。
根據本發明的第一目的，該第二區可包括在第二頂面和/或第二底面上的至少一個溝槽。
根據本發明的第二目的，至少一個溝槽中至少一個可從第三側面延伸到第四側面。此外，該至少一個溝槽可從第三或者第四側面小于第二寬度延伸。還可選擇的是，該溝槽可從以與該溝槽延伸的側面成一定角度關系的第三或者第四側面延伸。該溝槽設計成為懸臂探頭提供更多柔性。
此外，至少一個溝槽可限定圓形橫截面、方形橫斷面、矩形橫截面、三角形橫截面、截頂三角形橫截面、任何多邊形橫截面或者其任何組合。
本發明的特殊優點是，該第三和/或第四側面可包括溝道，該溝道至少局部地從第二頂面延伸到第二底面，或者從第二底面延伸到第二頂面。此外，該溝道可限定圓形橫截面、方形橫斷面、矩形橫截面、三角形橫截面、截頂三角形橫截面或者其任何組合。該溝道設計成為懸臂探頭提供更多柔性。
該溝道或者溝槽，可選擇的是該溝道和溝槽兩者沿著其中溝槽延伸的路徑具有變化的深度。優選的是，該溝槽或者溝道沿著其中它延伸的路徑具有大體上相同的深度。
根據本發明的特殊特征，該懸臂可由金屬材料、合金、半導體材料、結晶或者非結晶材料或者其任何組合制造。優選的是，該器件可由SiO2、Si3N4、Si制造，可以是SOI器件，或者可選擇的是為包括任何提到材料的層狀結構。
本發明的目的包括用于與在探頭上或者在其中的多個導電探頭臂建立電連接的導電通路。此外，該導電通路可從探頭的基體部延伸到懸臂部。而且，該多個導電探頭臂可設置在外平面表面上。該外平面表面可以是任何表面，例如該懸臂部的一個或者更多側面、懸臂部的底面或者可選擇的是該懸臂部的頂面。
此外，可選擇的是，該多個導電探頭臂可同時設置/分布在兩個或更多側面、邊緣或者表面上。
導電探頭臂的數目范圍可從一個到可能設置在該懸臂部上的任何探頭數目。導電探頭臂的數目可通過單個導電探頭臂占有的空間和在該懸臂部表面或者邊緣上可用空間而限制。如上所述，該導電探頭臂可全部設置在一個側面或者在該側面中以任何分布設置。具有2個或更多探頭臂的實施例設計成是有利的。
在包括超過4個探頭臂的實施例中，4個探頭臂的任何組合可用于進行4點測量。對于具有偶數或者奇數探頭臂的實施例沒有任何優先。一般地，協同操作測試機器能同時具有一個、多個或者所有的導電探頭臂。優選的是，該測試機器可具有任何數目的導電探頭臂。
根據本發明的第六特征，該第一寬度可以為50到800微米，例如75到750微米，例如75到500微米，例如80到350微米，例如85到250微米，例如90到150微米，例如60到90微米，例如90到110微米，例如110到190微米，例如190到240微米，例如240到290微米，例如290到340微米，例如340到440微米，例如440到550微米，例如550到650微米，例如650到800微米，優選的是100微米。
根據本發明的第七特征，第二寬度可以為40到300微米，例如50到250微米，例如75到200微米，例如100到175微米，例如120到150微米，例如40到80微米，例如80到120微米，例如120到160微米，例如160到200微米，例如200到230微米，例如230到280微米，例如280到300微米。
根據本發明的第八特征，該第一寬度可以為0.1厘米到6厘米，例如1厘米到5.5厘米，例如1.5厘米到5厘米，例如2厘米到4.5厘米，例如2.5厘米到4厘米，例如3厘米到3.5厘米，例如0.1厘米到0.5厘米，例如0.5厘米到1厘米，例如1厘米到1.5厘米，例如1.5到2厘米，例如2厘米到2.5厘米，例如2.5厘米到3厘米，例如3厘米到3.5厘米，例如3.5厘米到4厘米，例如4厘米到4.5厘米，例如4.5到5厘米，例如5厘米到5.5厘米，例如5.5厘米到6厘米，此外，該第一寬度可以大于6厘米或者小于0.1厘米。
根據本發明的第九特征，該第二寬度為0.1厘米到6厘米，例如1厘米到5.5厘米，例如1.5厘米到5厘米，例如2厘米到4.5厘米，例如2.5厘米到4厘米，例如3厘米到3.5厘米，例如0.1厘米到0.5厘米，例如0.5厘米到1厘米，例如1厘米到1.5厘米，例如1.5到2厘米，例如2厘米到2.5厘米，例如2.5厘米到3厘米，例如3厘米到3.5厘米，例如3.5厘米到4厘米，例如4厘米到4.5厘米，例如4.5到5厘米，例如5厘米到5.5厘米，例如5.5厘米到6厘米。此外，該第二寬度可以大于6厘米或者小于0.1厘米。
根據本發明的第八和第九特征實現的探頭，可在測試包括例如晶體管的許多電氣部件的晶片的電性能時使用。
本發明的第十特征涉及具有在遠端的圓形邊緣或者角部的懸臂部。這設計成能夠使懸臂獲得與在其上要測量電性能的襯底的良好對準。
根據本發明的第二方面，提供一種用于在試樣特定位置上測試電性能的測試設備。測試設備可包括(a)用于接收和支撐試樣的裝置；(b)電性能測試裝置，該裝置包括用于產生測試信號的電氣發生器裝置和用于探測測量信號的電氣測量裝置；(c)一種用于在試樣特定位置上測試電性能的探頭，包括1.承載體，分別限定構成柔性懸臂部和基體部的相對第一和第二部，其中該柔性懸臂部在一個方向顯著是柔性的，該懸臂部限定基本上垂直于一個方向的外平面表面，該基體部適于固定在協同操作測試機器上；2.在該懸臂部的至少一個導電探頭臂，其中該至少一個導電探頭臂的每一個均相對該基體部設置。
3.限定相對的第一和第二區的懸臂部，第二區與該基體部接觸，該第一區限定第一和第二側面，第一和第二側面中每一個限定與外平面表面的第一角度，在該第一和第二側面之間限定第一寬度，第二區限定第三和第四側面，第三和第四側面中每一個限定與外平面表面的第二角度，在第三和第四側面之間限定第二寬度，4.第二寬度等于和/或小于第一寬度；(d)往復運動裝置，用于相對試樣移動探頭，以便使導電探頭臂與試樣的特定位置接觸，用于進行其電性能的測試。
根據本發明第二方面的測試設備，主要包括根據本發明第一方面的點探頭，構成根據本發明第二方面點測試設備部件的該探頭可根據本發明第一方面探頭的任何以上特征來實現。此外，在根據本發明第二方面的測試設備中，該電性能測試裝置可還包括用于試樣電性能的裝置。
根據本發明的教導，該往復運動裝置可還包括用于協同操作地接收探頭基體部的保持裝置。此外，該測試設備可還包括用于穿過試樣使該保持裝置定位并對該保持裝置相對于試樣的位置進行記錄的裝置。
有利的是，該用于定位的裝置可在所有空間方向上具有可操縱性，這些方向為與試樣共面的方向和垂直于試樣的方向。
此外有利的是，該用于定位的裝置可還包括用于該保持裝置角運動的裝置，以便提供用于探頭裝置的角位置。此外，該用于定位的裝置可還包括用于該保持裝置沿著平行于試樣表面的軸進行角運動的裝置，這樣能夠提供用于探頭裝置的角位置。更進一步地，該用于定位的裝置甚至還可包括用于該保持裝置沿著垂直于試樣表面的軸進行角運動的裝置，這樣能夠提供用于探頭裝置的角位置。
根據本發明的第十一特征，該用于定位的裝置還包括用于感測在試樣和用于探頭的裝置之間接觸的裝置。
最有利的是，根據本發明第二方面的探頭可還包括在本發明第一方面提到的任何特征。
傳統上，在粘接劑固化前和固化期間，利用帶有借助于探頭傾斜和旋轉的一定量對準誤差的工藝，探頭粘結到鋁或者氧化鋁襯底上。1～2°的傾斜不確定度足以損害測量質量。然而，襯底有必要支撐在測量頭中的探頭。在這里，描述了集成在測量頭中作為半永久性部件的自對準襯底。
在結晶結構中，可限定坐標系統用于描述分子的結晶取向。通常，此類的坐標系統軸表示為l、h和k。
結晶方向還用于表示在材料中實際的方向。平行于l軸的方向用方括號表示
。平行于一個且只有一個結晶軸的所有方向然后表示為<100>，即使用規則括號表示對稱等效方向族，其中該對稱等效方向具有朝向一組結晶軸的相同關系，然而實際的方向不需要表示。
半導體為一組導電率在那些金屬和絕緣體之間的材料。該半導體材料的原子在固態時以晶體結構布置。該晶體結構特征為單位晶格。該晶體結構特征為3維循環性，其中可通過由單位晶格呈現的幾個不同幾何形狀來實現。該單位晶格為以特定間隔貫穿材料重復的小體積。該單位晶格可具有大量幾何形狀中的任何形狀，例如立方體或者非立方體，例如四方晶、正交晶、單斜晶、三斜晶、六方晶、三角晶或者任何其他的幾何形狀。在文獻中描述了單位晶格的幾何形狀。
硅布置為具有每個單位晶格8個原子的金剛石晶體結構。其他的物理性能包括1415℃的熔點和每厘米2.3克的密度。
硅在在高溫下可容易氧化，形成很穩定的抵抗幾乎所有各向異性刻蝕的健壯氧化物。二氧化硅可因此容易用作幾乎完美和廉價的掩模材料。大量種類不同的微機械結構可通過使用不同的參數組合獲得，例如掩模設計、掩模相對于不同結晶圖象方向的取向、起始硅晶片的結晶取向、利用硼雜質的摻雜指標以及蝕刻溶液濃度組成以及用于蝕刻的時間。
硅的金剛石立方結構可被稱作彼此沿著X、Y和Z軸移動的四分之一單位晶格長度的兩個滲透面心立方體。
固體鍺的原子幾乎與硅相同以晶體結構布置。此外，例如砷化鎵或者閃鋅礦的3/5半導體具有與硅的相同晶體結構。
當蝕刻該硅材料時，存在幾個不同種類溶液，例如利用EDP、KOH、NaOH和LiOH的蝕刻溶液，其中KOH最流行，并且是通常使用的蝕刻劑。對于具有遠離{111}平面的硅晶體平面的典型蝕刻速率為大約1微米每分鐘。由于異丙醇的添加意味著減小邊緣速率，異丙醇可添加到KOH溶液中。
為了掩蔽的目的，在特定蝕刻溶液中一般的緩慢蝕刻材料可用作掩模。電介質和金屬兩者可用作掩模材料，用于各向異性硅蝕刻，例如氧化硅、亞硝酸硅、黃金、鉻、銀等等。
在自對準背后的想法是利用硅{111}-平面的特性。由于探頭的側壁相對于彼此100％邊界明確，這些側壁將完全地嵌入與它的側壁具有相同傾斜角度的穴槽中。在硅{100}-晶片中借助于KOH蝕刻，可產生具有完全嵌入到探頭底部痕跡上的輪廓的穴槽。此穴槽將稱為探頭插座或者凹穴。
根據本發明的第三方面，提供用于使探頭相對于支撐襯底對準的方法。該方法可包括的步驟為提供限定平面表面和邊緣的支撐襯底，該襯底限定第一晶體平面；在該支撐襯底表面上提供第一掩模，該第一掩模在該邊緣表面上限定第一外露區域；提供特定的刻蝕劑、通過該刻蝕劑蝕刻該第一外露區域形成的凹穴，該凹穴限定第一側壁、相對的第二側壁、遠離該邊緣的端壁和底壁；利用特定的的刻蝕劑，提供限定平面表面和與該第一晶體平面相同的第二晶體平面的探頭襯底，從而該探頭把全等的表面限定到該第一側壁和第二側壁上；設置該探頭襯底以便該第一和第二晶體平面同等設置。
在本發明的目前優選實施例中，支撐襯底和探頭襯底由相同材料制造。然而，可使用具有相同晶體結構的不同材料。在蝕刻期間該晶體平面的取向對最終形成的結構有影響。例如，當以與晶體結構不同角度或者與該晶體結構不同方向蝕刻時，蝕刻的速度也將是不同的。優選的是，在與具有特定晶體結構的給定材料的特定方向使用特定的刻蝕劑。
倘若在相對于晶體結構相同的方向已經進行蝕刻，則凹穴和探頭將具有這樣的側壁，其中該側壁將能夠以適當的方式使探頭定位在凹穴內。該凹穴的側壁將限定與該支撐襯底頂面的第一特定角度。該探頭的側壁將限定與該探頭頂面的第二特定角度。倘若該支撐襯底和該探頭襯底兩者限定大體上的平面表面，則該第一和第二特定角度將是補角。該凹穴的側壁和該探頭的側壁將是平行的兩個和兩個，即當該探頭接納在該凹穴內時，以正面接觸的側壁將是平行的。具有特定晶體結構的材料以及利用特定刻蝕劑的特定組合，在該支撐襯底中提供了理想的凹穴結構，由此確保凹穴和探頭的表面是全等或者匹配的，從而該探頭將完全嵌入在凹穴內。
用于本發明第三方面的探頭可包括根據本發明第一方面的探頭的任何特征。此外，根據本發明第二方面的測試設備可包括根據本發明第三方面的探頭和/或支撐襯底的任何特征。
根據本發明的第十二特征，可以特定的濃度提供特定的刻蝕劑。該蝕刻劑的濃度可對凹穴和/或探頭的形成具有影響。
根據本發明的第十三特征，提供進行蝕刻的特定溫度。蝕刻劑暴露于襯底的溫度可對凹穴和/或探頭的形成具有影響。此外，進行蝕刻的特定壓力可對凹穴和/或探頭的形成具有影響。此外，特定的刻蝕劑和/或溫度和/或特定壓力可施加特定的一段時間。探頭和支撐襯底暴露于蝕刻劑的時間段、溫度和/或壓力可分別對凹穴和/或探頭的形成具有影響。
根據本發明的教導，用于形成探頭和/或支撐襯底的材料可以是Si、GaAs或者任何其他半導體材料、材料組合或者與那些半導體材料類似的具有各向異性刻蝕性能的任何其他一種晶體材料。
在本發明的第十四特征，第二掩模可設置在底壁上，第二掩模可限定第二外露區域、通過使用使用特定的刻蝕劑蝕刻第二外露區域在底面上形成的突出區域。此外，可使用第二特殊的蝕刻劑。
本發明的第十五特征涉及突出區域，其中該突出區域可限定這樣的橫截面，該橫截面具有大體上的正方形、矩形、三角形、截頭錐形、多邊形、半圓形、局部圓形、半橢圓形、局部橢圓形幾何形狀或者其任何組合。
根據本發明的教導，第三方面的方法可還包括在第一側壁和/或所述第二側壁和/或所述端壁或者其任何組合上提供至少一個導電區域。
通過在探頭和在該支撐襯底或者該探頭支座上的導電通路之間建立電接觸，該導電區域、觸片或者電極設計成建立到探頭/從探頭到測量機器或者設備的電接觸。這可進一步地把至少一個導電區域的延伸部設置在該平面表面上而得到改進。
第十六特征涉及把該探頭設置成與根據本發明第三方面的凹穴對準。
該支撐襯底可具有形成在該襯底表面上和/或側壁和/或端壁中任何一些或者全部上的一個或多個導電通路，用于建立與該探頭的電連接。可選擇的是，該電連接可通過把導線直接地接到該探頭自身表面上的觸片而建立。
根據本發明的第四方面，提供一種用于提供探頭相對于支撐襯底對準的設備。該設備可包括限定平面表面和邊緣的支撐襯底，該襯底限定第一晶體平面；在該支撐襯底邊緣的表面上通過特定刻蝕劑形成的凹穴，該凹穴限定第一側壁、相對的第二側壁、遠離該邊緣的端壁和底壁；使用特定的刻蝕劑由限定表面和與該第一晶體平面相同的第二晶體平面的探頭襯底形成的探頭，從而該探頭把全等的表面限定到該第一側壁和第二側壁上，該探頭被設置在該凹穴中。
根據本發明的教導，用于根據第四方面設備的探頭可包括根據本發明第一方面的探頭任何特征。
根據本發明的第十七特征，該底壁可包括突出部，而該探頭可包括協同操作溝槽。此外，該突出部可限定大體上的正方形、矩形、三角形、截頭錐形、多邊形、半圓形、局部圓形、半橢圓形、局部橢圓形橫截面或者其任何組合。
根據本發明的第十八特征，該突出部可從第一側壁延伸到該第二側壁。可選擇的是，該突出部可從第一側壁延伸到端壁，還可選擇的是，該突出部可從第二側壁延伸到端壁。甚至還可選擇的是，兩個或更多突出部可設置在該凹穴中。
根據本發明的第十九特征，該支撐襯底可還包括至少一個襯底對準標記，而該探頭包括至少一個對應的探頭對準標記。該對準標記可用于目視檢查該探頭已經正確地設置在支撐襯底的凹穴中。此外，該對準標記可由一種機器使用，同時把探頭設置在凹穴中。具體地說，該襯底對準標記和/或該探頭對準標記可通過為蝕刻的對準凹穴和/或對準突出部而構成。
根據本發明的第五方面，提供一種用于在試樣特定位置上測試電性能的測試設備。該測試設備可包括用于接收和支撐該試樣的裝置；電性能測試裝置，該裝置包括用于產生測試信號的電氣發生器裝置和用于探測測量信號的電氣測量裝置；用于測試在試樣特定位置上的電性能的探頭，該探頭接納在用于提供探頭相對于支撐襯底對準的設備中，該設備包括·限定表面和邊緣的支撐襯底，該襯底限定第一晶體平面；·通過對在支撐襯底邊緣表面上的特定刻蝕劑而形成的凹穴，該凹穴限定第一側壁、相對的第二側壁、遠離該邊緣的端壁和限定自該表面的最低高度；·使用特定的刻蝕劑由探頭襯底形成的探頭，其中該探頭襯底限定表面和等同于第一晶體平面的第二晶體平面，從而該探頭把全等的表面限定到該第一側壁和第二側壁上，該探頭接納在該凹穴中，用于相對于試樣移動探頭以便產生一個或多個導電探頭臂的往復運動裝置，其中該一個或多個導電探頭臂設置在探頭上，以與試樣特定位置接觸，用于進行其電性能的測試。
根據本發明第五方面的設備可包括通過執行根據本發明第二、第三或者第四方面任何步驟而形成的任何特征。此外，根據本發明第二方面的測試設備可包括本發明第四和第五方面的任何特征。
本發明的第六方面涉及用于測試電性能的方法。該方法包括提供限定第一表面、限定在該第一表面上區域的試樣；提供第一測試探頭，該第一測試探頭包括第一多個探頭臂，每個包括用于接觸在試樣上相應位置的至少一個電極；提供第二測試探頭，該第二測試探頭包括至少一個探頭臂，該至少一個探頭臂包括用于接觸在試樣上位置的至少一個電極；提供包括第一和第二支座的測試設備，用于分別接納該第一和第二測試探頭，每一個支座包括定位器，用于在三維把每一個支座定位和/或重新安置，該測試設備電連接到該第一測試探頭的每一個電極上以及第二測試探頭的至少一個電極上，該測試設備還包括試樣支座，用于在相對于該第一和第二測試探頭的特定取向接納和保持該試樣；把第一測試探頭的該探頭臂的該電極定位成與該區域接觸；把第二測試探頭的該至少一個探頭臂的該至少一個電極定位成在遠離該第一測試探頭的位置的該區域接觸；傳輸來自該第一測試探頭的至少一個電極或者在替代方案中來自該第二測試探頭的至少一個電極的測試信號，以及探測在該第一和第二測試探頭之間的測試信號傳送。
另外，根據第七方面的方法可還包括在步驟vi)后的中間步驟a)提供用于產生磁場的磁場發生器；b)對磁場發生器定位以便磁場的場直線限定與試樣區域的特定取向。
根據本發明的第六方面的方法還可包括的步驟為c)相對于該區域重新安置或者移動該第一測試探頭和/或相對于該區域重新安置或者移動第二測試探頭，以及d)重復步驟vii)和/或中間步驟a)和/或b)。
由于可能有局部的變化，測試探頭中任何一個或者兩個的運動設計設計成允許對試樣更大區域的電性能進行探查。
此外還可能的是，以相同方向和相同速度移動兩個探頭，由此保持在兩個或更多測試探頭之間的特定距離和取向。
可在移動測試探頭同時執行測量，可選擇的是，該測試探頭可移動，然后在進行測量前停止。
在第七方面本發明涉及用于測試電性能的方法，該方法包括提供限定第一表面、限定在該第一表面上區域的試樣；提供第一測試探頭，該第一測試探頭包括第一多個探頭臂，每個包括用于接觸在試樣上相應位置的至少一個電極；iii)提供第二測試探頭，該第二測試探頭包括至少一個探頭臂，該至少一個探頭臂包括用于接觸在試樣上位置的至少一個電極；iv)提供包括第一和第二支座的測試設備，用于分別接納該第一和第二測試探頭，每一個支座包括定位器，用于在三維把每一個支座定位和/或重新安置，該測試設備電連接到該第一測試探頭的每一個電極上以及第二測試探頭的至少一個電極上，該測試設備還包括試樣支座，用于在相對于該第一和第二測試探頭的特定取向接納和保持該試樣；v)把第一測試探頭的探頭臂的電極定位成與該區域接觸；vi)把第二測試探頭的探頭臂的電極定位成遠離該第一測試探頭的位置與該區域接觸；
提供用于產生磁場的磁場發生器；定位該磁場發生器，以便該磁場的場直線限定與試樣區域的特定取向，以及在第一和/或第二測試探頭探測電信號。
另外，根據第七方面的方法可還包括的步驟為a)傳輸來自該第一測試探頭的至少一個電極或者在替代方案中來自該第二測試探頭的至少一個電極的測試信號，以及b)探測在該第一和第二測試探頭之間的測試信號傳送。
此外，根據第七方面的方法可還包括的步驟為c)相對于該區域重新安置或者移動該第一測試探頭和/或相對于該區域重新安置或者移動第二測試探頭，以及d)重復步驟ix)和/或步驟a)和/或b)。
該磁場可通過永磁鐵、電磁鐵、線圈或者可選擇地通過能夠產生磁場的任何其他器件而產生。該磁場可大體上是恒定、變化或者其組合。
優選的是，磁場源或者發生器產生限定與在試樣上限定區域的特定取向的磁場。該取向可垂直、傾斜或者成一角度的。
該磁場發生器可在固定位置或者位于包括例如致動器等等的定位器或者裝置的支座中。
優選的是，提到的試樣為半導體器件，例如ASIC、FPGA、SOC或者任何其他的器件，這些器件將被進行電性能的測試、分析、探測或者登記。
優選的是，該第一測試探頭具有四個探頭臂，每個均包括至少一個電極，然而，該測試探頭可具有一個、兩個、三個、五個、六個、八個、十二個、十四個或者任何其他正整數的探頭臂。優選的是，該探頭臂為懸臂式并可具有任何任意的幾何形狀。
該第二測試探頭可只包括一個探頭臂或更多探頭臂，例如四個。優選的是，例如在所有實際尺寸、幾何形狀等等方面，該第二測試探頭與第一測試探頭類似，該第二測試探頭可包括多個探頭臂，每個探頭臂均可包括至少一個電極。
該測試設備可包括放置或者安裝不同部件的殼體。該殼體可另外提供在其中進行測試的腔室。該腔室可提供控制和監視進行測試的條件的可能性或者裝置，該條件例如為壓力、空氣/大氣的組成、溫度、真空或者在真空的條件、濕度或者其任何組合。
在該測試設備中的支座可通過定位器件而被移動，優選的是，該定位器件由壓電致動器或者任何其他允許支座控制在亞微米分辯率的致動器構成。
該測試探頭設置成以一定距離在至少兩個位置每一個測試探頭的至少一個探頭臂與該試樣接觸。該距離可以在微米范圍或者更少，此外該距離可更大。
測試信號可經由在測試探頭上或者其中的電接線從信號發生器施加到至少一個電極上。可選擇的是，該測試信號通過試樣或者從該試樣產生和/或傳輸，例如經過在試樣中或其上的信號通路。這設計成能夠進行電性能測試、電路測試及其他測試。
該測試信號可由交流信號、直流信號、高頻信號或者其任何組合信號構成。優選的是，該測試設備包括用于探測通過試樣進行測試信號傳播的探測器。該探測可被記錄或者探測，然后發送到信號處理器，用于獲得涉及試樣電性能的更多詳細信息。
根據本發明的教導，許多電極觸片可限定在試樣的表面上，該方法可還包括使第一特定電極與第二特定電極觸片接觸，使第三特定電極與第四特定電極觸片接觸；
對來自該第一或者第三特定電極的測試信號進行傳輸，以及分別探測在該第三或者該第一電極之間的測試信號傳送。
電極觸片位置的測定可通過肉眼檢查和/或通過移動測試探頭進行，直到電氣測試表明已經獲得與電極觸片的接觸。
優選的是，該第一測試探頭的探頭臂大體上平行，而該第二測試探頭的至少一個探頭臂限定縱向長度。優選的是，例如在本發明第一到第五方面論述的那樣，該探頭臂從形成測試探頭基體部的主體延伸。用于根據第六方面的測試探頭可包括根據本發明第一到第五方面中任何方面的探頭和/或方法的任何或者所有特征。
由于每一個測試探頭的探頭臂可限定方向或者長度，布置兩個或更多這些測試探頭可產生幾個可能的結構。
因此，根據第六和/或第七方面的方法可還包括布置該第一和第二測試探頭，以便該第一測試探頭的探頭臂大體上平行于第二探頭臂的至少一個探頭臂，或者布置該第一和第二測試探頭，以便該第一測試探頭的探頭臂處于大體上垂直于該第二探頭臂的至少一個探頭臂的取向。
可選擇的是，可獲得在測試探頭探頭臂之間的任何其他的角度，該角度在0到360度范圍內。
具體地說，可提供至少一個附加測試探頭包括至少一個探頭臂，該至少一個探頭臂包括至少一個用于接觸在試樣上位置的電極，以及該方法可包括在測試設備中提供至少一個附加支座，用于接納和保持該至少一個附加測試探頭。
該至少一個附加測試探頭的至少一個探頭臂可限定縱向長度。根據第六和/或第七方面的方法可還包括
以這樣的配置布置該第一、第二和至少一個附加測試探頭，其中該第一探頭的探頭臂限定與第二測試探頭的至少一個探頭臂的第一角度，而該第一探頭的探頭臂限定與該至少一個附加測試探頭的一個探頭臂的第二角度。
該第一和第二角度可以相同，即該角度可以是120度，或者該第一和第二角度可以不同。
根據本發明第六和第七方面的方法可包括根據本發明五個或者六方面中任何方面的任何特征。
根據本發明的第八方面，用于測試電性能的設備包括殼體；安裝在該殼體上分別用于接納第一和第二測試探頭的第一和第二支座，每一個支座包括用于在三維把該每一個支座定位和/或重新安置的定位器，該第一測試探頭包括第一多個探頭臂，每個包括用于接觸在試樣上相應位置的至少一個電極；該第二測試探頭包括第一多個探頭臂包括用于接觸在試樣上相應位置的至少一個電極；該測試設備電連接到該第一測試探頭的每一個電極以及電連接到第二測試探頭的至少一個電極，該測試設備還包括測試支座，用于相對于該第一和第二測試探頭把試樣接納和保持在特定的取向，該試樣限定第一表面、限定在該第一表面上的區域；信號發生器，用于產生電連接到發射器上的測試信號，其中該發射器用于把測試信號經由與該區域接觸的該第一測試探頭的至少一個電極進行傳輸，或者在替代方案中，經由與該區域接觸的第二測試探頭的至少一個電極，以及用于探測在第一和第二測試探頭之間的測試信號傳送的探測器。
此外，該設備的定位器件可由壓電致動器構成，可選擇的是，由提供足夠空間運動分辯率的任何其他器件構成。優選的是，足夠的空間運動分辯率在微米或者亞微米范圍，或者甚至更小的范圍。
該第一測試探頭的探頭臂可大體上平行，而該第二測試探頭的至少一個探頭臂限定縱向長度；該第一和第二測試探頭可布置成該第一測試探頭的探頭臂大體上平行于該第二探頭臂的至少一個探頭臂，或者該第一和第二測試探頭可布置成該第一測試探頭的探頭臂處于大體上與該第二探頭臂的至少一個探頭臂垂直的取向上。
有利的是，該設備還包括至少一個附加測試探頭，該探頭包括至少一個探頭臂，該探頭臂包括用于接觸在試樣上的位置的至少一個電極，以及在測試設備的殼體中的至少一個附加的支座，用于接納和保持該至少一個附加測試探頭。
此外，其中該至少一個附加測試探頭的至少一個探頭臂可限定縱向長度，該設備可還包括以這樣配置布置該第一、第二和至少一個附加測試探頭，其中該第一探頭的探頭臂限定與第二測試探頭的至少一個探頭臂的第一角度，而該第一探頭的探頭臂限定與該至少一個附加測試探頭的一個探頭臂的第二角度。
根據本發明第八方面的測試設備可包括本發明第一到第七方面中任何方面的任何特征。
從以下詳細說明中，上述目的、優點和特征與許多其他目的、優點和特征一起將是明顯的，其中

圖1為根據本發明的探頭示意圖；圖2為根據本發明的探頭替代實施例一部分的放大圖；圖3a-3c為根據本發明的探頭橫截面一部分的示意圖4為根據本發明的探頭一部分的示意圖；圖5為襯底的示意圖；圖5a為圖5的襯底一部分的細節示意圖；圖5b為在圖5中示出的襯底一部分的細節剖面示意圖；圖6為兩個支撐襯底的示意圖；圖7為包括許多支撐襯底的晶片的示意圖；圖8為探頭和包括凹穴的支撐襯底的示意圖；圖9為示出了圖8中探頭和支撐襯底的俯視示意圖；圖10為安裝在測量裝置上探頭的示意圖；圖11為圖10中安裝在測量裝置上探頭的示意圖；圖12為包括導電通路的襯底和凹穴的示意圖；圖13為包括突出部的襯底和凹穴的示意圖；圖14a到14d為包括兩個運動多點探頭的測試結構的示意圖；圖15為包括兩個多點探頭的測試結構的示意圖，以及圖16為包括兩個多點探頭的不同測試結構的示意圖，以及圖17-25為探頭替代實施例的示意圖。
圖1為用于在試樣特定位置上測試電性能的探頭10的示意圖。該探頭主體包括分別構成基體部和柔性懸臂部分的兩個部件12和14。該柔性懸臂部14包括兩個區，遠側區16和連接區18。該連接區18把懸臂部14與基體部12連接。
在本發明的目前優選實施例中，該遠側區16還包括未示出的多個導電探頭臂，用于在試樣(也未示出)上測試特定區域的電性能。優選的是，該導電探頭臂從遠側區16的頂面伸出。可選擇的是，該導電探頭臂設置在遠側區16的端面20和/或頂面22和/或底面24中一個或者多個上。
為了建立與測試設備的電接觸，該探頭基座12可包括電連接觸片26，用于建立到導電通路28的電連接，其中該導電通路28還建立與導電探頭臂的電連接。
該連接區18可包括一個或多個其中用于形成探頭主體的一些材料已經去除的區域。這些區域可由一個或多個開口、孔穴或者凹陷30構成。在圖1中的開口30示出為長方形開口，然而根據本發明的教導，該開口可具有任何幾何形狀，例如圓形、正方形、長方形、橢圓形、三角形或者任何多邊形幾何形狀或者其組合形狀。
該區域30不必是通孔，而可以是凹陷、槽口、凹坑、凹痕、溝槽、凹穴、凹窩或者其任何組合。
此外，該連接區18可包括其中一些材料已經從外部除掉的區域，例如在圖1中用32表示的區域。該連接區18可在圖1中未示出側具有對應區。在圖1中示出的區32具有基本上平整的表面，其中該平面垂直于連接區18的基本上平整的表面。然而，此處區32或者部件可限定相對于連接區18表面的不同于90度的角度，例如為45度。
連接區18的側面或者底部部分35可限定不同于連接區18其他部分的寬度，例如區32。此較薄區域能夠使懸臂14獲得高度的柔性該連接區18和遠部16可通過區36、38互相連接。該區36、38可提供懸臂探頭的較好穩定性，然而也可以省略。
優選的是，基體部12這樣形成，以便嵌入到測試機器中支座器件等等中的協同操作接收凹穴內。當探頭10設置在支座中時，可向那里經由觸片26建立電連接。
圖2為探頭10替代實施例的連接區18和遠側區16的放大視圖。在這里，通過去除穿過連接區18一部分材料，獲得探頭10的懸臂部14的改進柔性。在圖2示出的實施例中，切斷部分40具有截頂的三角形橫截面。在圖3a-3c中示出了其他可能的橫截面。在圖2中，所有的電氣通道從示意圖中省略。
在圖1示出的實施例和圖2示出的實施例中，開孔30數目為三個，然而開孔數目可從零盡可能變化。改進柔性可通過如上所述任何方式獲得，例如通過一個或多個減弱或者變薄區域和/或一個或多個開孔。
探頭懸臂部的遠端在一個角部示出為具有傾斜的表面，而在相對的角部示出為非傾斜的表面。傾斜表面的存在或者不存在取決于用于制造探頭的方法，該方法例如蝕刻和蝕刻溶液。
在圖3a中，示出了根據本發明的探頭的橫截面。該探頭10可以是包括凹陷或者切除區域的任何表面。該凹陷或者切除區域可構成圖2中示出的區域40，或者可歸入連接區18的任何表面上，例如任何側面或者頂面和/或底面上以及其任何組合。
具體地說，圖3a示出了在表面50具有間斷凹陷42的區域，其中在側壁44、46之間限定特定的角度。與表面50相對的表面48可還包括凹陷。
圖3b示出了具有連續凹陷52的表面54。該凹陷52可具有雙曲線或者半圓形橫截面。與表面54相對的表面56可還包括凹陷。
圖3c示出了包括由兩個側壁64、68和底壁66限定的凹陷或者溝道62的表面58。該兩個側壁64、68在兩個壁之間限定了角度。該溝道總的幾何形狀可以是大致的截頂三角形。倘若側壁64、68是基本上平行的，則溝道將限定為大體上的正方形或者長方形橫截面。
圖4示出了其中相對表面70、72兩個均包括凹陷74和76的橫截面，在這里示出為具有大體上的圓形底。任何表面可包括一個或多個凹陷、溝道或者切除區域。
根據本發明的用于用SiO2制造探頭的方法可包括以下連續步驟a)晶片的驗證和厚度調節；b)在900-950℃下潮濕熱的晶片氧化；
c)氧化硅圖案的前側平板印刷；d)氧化硅蝕刻(各向異性活性離子光束蝕刻(Reactive lonbeam Etch)(RIE))；e)溝道槽口圖案的前側平板印刷；f)硅溝道蝕刻(深RIE)；g)低應力氮化硅淀積(LPCVD)；h)后側平板印刷(后側對準)；i)后側氮化硅蝕刻(各向異性RIE)；j)穿過后側氧化硅的高頻蝕刻；k)潮濕硅蝕刻(KOH)；l)前側氮化硅蝕刻(各向異性RIE)；m)前側硅蝕刻(各向同性RIE)；n)金屬蒸發(電子束；靜態模式)。
在深活性離子光束蝕刻(即DRIE工藝中，在步驟m和n之間可執行懸臂或者連接區域的減弱或者變薄。
根據本發明的用于用SiO2制造探頭的方法可包括以下連續步驟a)低應力氮化硅淀積(LPCVD)；b)前側平板印刷；c)前側氮化硅蝕刻(各向異性蝕刻)；d)后側平板印刷(后側對準)；e)后側氮化硅蝕刻(各向異性RIE)；f)穿過前后側氧化硅的高頻蝕刻；g)潮濕的硅蝕刻(KOH)；h)SiO2蝕刻(bHF)；i)前側氮化硅蝕刻(各向異性RIE)；
j)單個懸臂變薄(深RIE)；k)電極形成，例如金屬蒸發和形成圖案。
可通過所屬技術領域的專業人員對制造探頭的方法進行修改。
在圖5中，示出了{100}表面80相對于結晶軸82、84、86的取向。穿過掩模孔穴的蝕刻導致在圖5A和5B中詳細示出的{111}-平面限定的錐形槽88形成。該顛倒的錐體的底面由平行于兩個<110>方向的4個線元素限定。
用于制造的該基材可以是硅{100}晶片。在大括號中的數字表示硅表面相對于結晶軸的取向。利用硅{100}，該晶片表面通常平行于一個特定的結晶軸。在圖5中，示出的晶片與三個軸h、k和l一起。在此實例中，l軸垂直于晶片表面。為了方便起見，軸畫在晶片外部，然而重要的是，為了實現此目的，這種坐標系統描述了在材料內的對稱線。
由結晶軸限定的表面平面約束該材料。因此，由于示出的前表面垂直于第三軸，因此該示出的為(001)-平面。由于對稱，第二軸或者第一軸可選擇為指向上方，在這些情況中，前表面可分別表示為(010)-平面或者(100)-平面中任何一個。括號用來表示特定的平面取向。由于所有這些三個平面具有相同的對稱性，因此它們被通常表示為{100}。規則的大括號表示具有相同晶體對稱性的平面元件，從而具體地說{100}平面與結晶軸垂直，除非結晶軸實際順序是任意的。
各種氣體和液體化合物可蝕刻硅。這些化合物中之一是濃縮的液態的KOH。然而，KOH在硅的各個方向不是都蝕刻得同樣好。<100>方向是容易的方向，而<111>是極其慢的方向。目前，由于{100}-平面和{111}-平面沿著<110>-直線截取，這就具有以下結果。如果硅{100}表面為覆蓋有其中有一些孔在其中的化學抵抗掩模層，KOH將只能腐蝕由<110>-直線限定的矩形區域，其中該<110>-直線形成掩模內孔的邊框。當KOH沿著<100>方向向下蝕刻時，它將由出現在前表面上<110>-直線的{111}-平面限制。在圖5、5a和5b中示出了這樣一個蝕刻孔穴88。如果孔穴的正視圖是正方形的，則將形成錐形孔穴。在圖5a和5b所示的兩個溝槽略圖示出了這個情況。如果正視圖是略微的矩形，則相同四個{111}-平面將限制蝕刻孔穴，然而，一對相對取向的{111}-平面將成為形成V形長方形溝槽的長方形。如果該掩模孔穴與晶片厚度相比足夠小，則一旦只有圖5所示{111}-平面剩下，KOH蝕刻將完全停止。如果前部孔穴足夠大，則KOH可穿過晶片多路蝕刻。
由于{111}-平面由結晶軸限定，則它們相對于該結晶軸的取向被100％明顯限定。{111}-平面形成與
-方向形成35.2度的角度，從而與晶片垂直。此角度為由于晶體對稱性的特性提供的幾何學的事實。
多點探頭的實例已經在先前詳細描述了。在硅基片上，借助于傳統的MEMS工藝，許多自由懸置的探頭銷可蝕刻成二氧化硅。在這里，由于它某些部分在本描述的主題中起到決定性作用，即在安裝到凹穴上該探頭的自對準，因此探頭制造工藝被概括。
用于探頭制造的工藝順序為1.一種嚴格限定厚度的雙側拋光硅{100}晶片覆蓋有1μm厚的二氧化硅層。這通過潮濕熱膨脹完成。
2.前側被選擇，在該前側上，探頭圖案以1∶1平板印刷法轉印到光致抗蝕劑層。在很小的角度內該圖案準確地對準<110>-方向。
3.借助于各向異性活性離子蝕刻，該光致抗蝕劑圖案轉印到二氧化硅前側。然后該光致抗蝕劑被剝離。
4.該晶片借助于低壓化學汽相淀積覆蓋有低應力氮化硅薄層。
5.在晶片的后側上，后側圖案以1∶1平板印刷法轉印到光致抗蝕劑層。在掩模對準器中，此后側圖案仔細地對準到前側圖案。后側圖案限定探頭芯片的外形，注意由于進行連續KOH蝕刻，該KOH蝕刻相對于垂直{111}-平面產生35.2度傾斜側壁，因此個體探頭的后側圖案和正視圖在尺寸上是不同的。
6.借助于各向異性活性離子蝕刻，該后側圖案轉印到氮化硅層。緊靠氮化硅層中孔以下的該二氧化硅層在稀釋)的氫氟酸中蝕刻掉。
7.晶片在仔細和恒定攪拌下在溫熱濃縮的KOH溶液中被蝕刻。該KOH完全穿過晶片蝕刻，因此限定在該晶片上個體探頭芯片。由于在硅中高度各向異性蝕刻率，該芯片得到″金條″狀形狀特性。
8.在晶片前側上的氮化硅在反應性離子蝕刻中去除掉。緊隨其后，前側硅在各向同性反應性離子蝕刻中蝕刻幾個微米。這提供了前側圖案與硅基體一定隔離。
9.借助于物理氣相淀積技術，大約100納米的黃金層淀積在晶片前側上，一般地選擇電子串蒸發。
該探頭可以是具有一個或多個自由延伸懸臂的硅芯片，這些懸臂導電并隔開幾個微米，從而該探頭可用于形成在微觀狀態下一點或者多點電阻測量。為了在實際情況下操縱探頭，必須把該探頭安裝在具有高度機械穩定性的較大襯底上。該襯底機械地嵌入到測量頭內，其中該測量頭包含必要的觸頭和預先放大電路。
在“自對準”背后的想法是利用硅{111}-平面的特性。由于探頭側壁相對于彼此100％明確限定，例如借助于在硅{100}-晶片中KOH蝕刻，這些側壁設計成完全嵌入到與側壁具有相同傾斜角度的空穴內，我們可制造具有與探頭底部特征完全配合的空穴。此空穴將稱為探頭插座。
用于襯底制造的工藝順序為A.明確限定厚度的單側拋光硅{100}晶片覆蓋有一般為100-125納米的低應力氮化硅層薄層。這通過低壓化學汽相淀積完成。
B.該晶片的前側覆蓋有正的光致抗蝕劑。在該前側上，襯底圖案利用1∶1平板印刷法轉印到光致抗蝕劑層上。該圖案在較小角度內準確地對準<110>-方向。在圖6概括了圖案設計。在圖6中的設計規定了兩組襯底104、106。在白色細實線92內的每個設計元素重復為矩形陣列，該矩形陣列貫穿對應于有效晶片112區域的平板印刷掩模上的區域，這在圖7中示出。該光致抗蝕劑在黑色區94、95、100、102、108、109、110、111和棋盤圖案矩形98被照射。在該光致抗蝕劑顯影后，所有白色區將覆蓋光致抗蝕劑。
C.借助于各向異性活性離子蝕刻，該光致抗蝕劑圖案轉印到氮化硅前側。然后該光致抗蝕劑被剝離。在此階段，在對應于圖6中所有區域94、95、100、102、108、109、110、111和矩形98的氮化硅層中，可獲得矩形孔。
D.晶片在徹底和恒定攪拌下在80℃溫熱濃縮的KOH溶液中被蝕刻。KOH將只腐蝕晶片前側的未覆蓋氮化硅的那些部分。當在形成探頭插座的那些圖案元素中KOH穿過晶片完全蝕刻時，此過程停止。
E.在漂洗和干燥后，該晶片具有由圖6(細節)和圖7(圖6中細節的矩形陣列)溝槽結構。現在，白色區域表示晶片前側。在圖6中的矩形98對應于KOH穿過晶片完全蝕刻的區域。此區域98限定兩個半分離探頭襯底104和106的插座底部。白色虛線96表示其中兩個相鄰(111}-平面鄰接的線段。參考圖6，它們將始終在溝槽底部沿著垂直或者水平直線鄰接，而該45度傾斜直線始終表示溝槽側邊。四個正方形蝕刻凹點108、109、110和111用作對準標記。此外，該垂直矩形不具有側邊(45°直線)。這是因為這些矩形穿過單元布局一直延續。在這種方式中，它們將從垂直相鄰的單元與類似矩形″共同熔化″。產生的垂直矩形將穿過該布局一直延伸，在限定該布局垂直端部的兩個相應單元終止。
F.通過沿著貫通的垂直溝槽94斷開，該晶片很容易斷裂為襯底棒。通過沿著水平溝槽100和/或102，該襯底棒然后斷開為單獨的襯底。斷開的整個方式與把帶有溝槽圖案的巧克力板斷開成有規則成型塊是類似的。可選擇的是，該晶片可通過通常被稱為成粒(dicing)的技術進行細分。
圖6示出了從晶片前側看到的圖案設計的細節。在通過如圖7示出尺寸的晶片限定的矩形陣列中，在細白色實線內的整個圖案縱橫重復。黑色和棋盤圖案矩形表示其中正光致抗蝕劑被照射的區域。這些區域將隨后在KOH中被蝕刻。在KOH蝕刻后，黑色區域98表示約束蝕刻溝槽的{111}-平面。這些平面沿著虛線96鄰接。在KOH蝕刻后，棋盤圖案矩形98表示兩個探頭插座的底部。通過沿著平行于布局中間兩個較小水平溝槽100、102斷開，此對探頭襯底104、106變為為兩個單獨的襯底。斷開的方式與把帶有溝槽圖案的巧克力板斷開成有規則成型塊是類似的。
最終襯底的邊緣由自然的幾何形狀限定。因此，彼此是垂直的邊緣形成正好90.0°的角度，而彼此平行的邊緣實際上真正平行。因此，該襯底可平行于測量頭中匹配槽口側邊鑲嵌。
圖7大略地示出了重復84次并分布在6″晶片有效區域上的圖6中的圖案布局。
圖8為探頭122和探頭支撐襯底114的透視示意圖。在探頭支撐襯底114中，形成凹穴。該凹穴由后壁116、兩個側壁118和120以及底部119限定。
側壁118和120與端壁116一起已經通過用特定的蝕刻劑形成。該蝕刻劑可以是KOH或者另外的蝕刻劑。
探頭122包括側壁124和128以及端壁126。側壁124和128限定與探頭122平頂面的角度，其中該角度與側壁118和120限定與基座114以及同樣與底部119頂面的角度互補。由于角度互補，則當該探頭插入或者設置在凹穴中時，該探頭將與襯底114對齊。該探頭122可例如通過進動機器或者通過自動布局方法機械地放置。
在遠離探頭122的端壁126的端部130，可延伸一個或多個探頭臂132。該探頭臂132可用來執行試樣的電氣及其他性能的測量。
該探頭122可還在其頂面上包括一個或多個對準標記136和134。該對準標記可幫助檢驗該探頭122是否正確地放置在凹穴中。在支撐襯底114的頂面，可形成或者通過其他方式提供對應的對準標記138和140。
圖8為從上部的側視示意圖，其中示出了自對準襯底和把探頭向下嵌入到插座內的操作方式。該襯底的右和左側通過彼此嚴格平行以及也與探頭對準插座嚴格平行的邊緣限定。該襯底的后側幾乎由嚴格垂直于左右邊緣的邊緣限定。
在圖8中，襯底從側面略微地在表面上面示出。襯底的側壁116、118、120不垂直，然而由于材料的晶體結構限定了與垂直方向的35.2度的角度。
襯底的前端具有四個三角面145a、145b、145c和145d。由于在圖6中襯底對的斷開或者切割成兩個半份而呈現這些面145a、145b、145c和145d，其中這些面包括將在溝槽刻蝕后留存的硅。面145a、145b、145c和145d可伸出一點兒，然而可以想象這不重要。
在襯底中間，示出了作為探頭插座的自對準溝槽。在靠近襯底前端的探頭插座每個側面上的兩個孔穴138、140用作位置對準標記。
在圖8的上部，示出了探頭122。該箭頭表示探頭122向下進入插座的運動。在沿著襯底前部即沿著平行于壁116的直線定位的輕微不確定是可以接受的。這是由于當探頭進入插座內時，它將最終接觸插座側壁118或者120中一個。進一步下向推動探頭122將同時迫使它橫向與插座外形對準。
在圖8和9中，在探頭表面上的電氣通道從略，而只示出了觸片。
根據初始物質即襯底114的厚度和用于蝕刻凹穴需要的時間，底壁119可形成在凹穴或者插座底部。更可取的是，探頭的底部與底壁119不正面接觸。在凹穴的一個實施例中，底壁119可以是不存在的，這意味著凹穴在相對于圖8裝置的向下方向敞開。
圖9為圖8中裝置的俯視示意圖。該探頭122已經放置在襯底114凹穴的上面。探頭122的后壁126與襯底114的后壁116不正面接觸。在替代的實施例中，后壁126和后壁116可以是正面接觸。探頭122的底部不需要與凹穴底壁119正面接觸。在圖9示出的″底部″119是不存在的。在替代的實施例中，根據襯底114和蝕刻凹穴使用的時間以及蝕刻劑濃度，可具有底部119。更可取的是，探頭的底部與在襯底中凹穴的底部不正面接觸。
該對準標記138和134與襯底114表面上對準標記138和140不對準。
通過蝕刻形成表面144和146。該表面形成了構成晶片減弱區的凹穴，而其中支撐襯底從該區形成。減弱區便于單獨的支撐襯底分隔。
探頭嵌入到插座內，并相對于該對準標記138、140正確地定位。用于該對準標記138、140的唯一工作是保證探頭接觸片與隨后的測量頭的配合接觸插座處于適當位置。由于自對準，需要留心另外對準問題，即最低的傾斜和最小旋轉。探頭122的前表面為平行于襯底114表面的平面，而探頭長軸平行于襯底對稱軸。
區域119為探頭插座的底部。兩個孔穴或者蝕刻凹點138、140用作位置對準標記。接觸片必須在一定小心下相對于插座定位。為此，該探頭122還包含兩對水平線區段134和136。在圖9中，這些線段對134、136已經用于在垂直方向上對準探頭。利用此技術位置的不確定度可以是差不多20微米，但不影響探頭122與測量頭隨后的接觸。
此主動的位置對準不是需要的問題，而是一個選擇。由于與位置對準標記的距離根據探頭和襯底兩個布局限定，因此有可能縮短插座長度(減少在圖6和9中的黑色區域)，從而探頭122的后端126將沿著探頭長度推進。在這種方式中，當探頭122向下推入到插座內時，以被動的方式，該探頭122將被推進到與兩個平面方向對準的位置。由于探頭后端的側壁不限定與垂直成35.2°角度，而是接近0°角度的幾度，因此沿著長軸的此被動對準設計成比主動對準有多些不確定度。因此，沿著長軸被動的對準可需要在探頭接觸片布局上發生變化。
此刻，探頭122嵌入插座內。探頭的寬度足夠地狹窄，以便該探頭不會與底部正面接觸。在這種方式中，由于在探頭側壁124、128和插座側壁118、120之間的接觸，探頭122完全固定就位。該側壁不是完全地的平面，然而可具有在1μm左右或者以下的表面粗糙度。一旦探頭嵌入，這個不是重要的，然而它可意味著在探頭安裝程序期間探頭122容許傾斜的相對下限。
形成探頭122和插座側壁的{111}-平面表面粗糙度無論怎樣小，嵌入探頭122都將利用輕微壓力輕易地固定在探頭122主體前側上。在發明的目前優選實施例中，探頭122的質量近似為4毫克，在探頭提供大約40μN的重力。在測量的情形中，探頭的懸臂被迫使與試樣接觸，以用總計4-40μN范圍內的力測量。
通過用肉眼可見的工具在探頭122前表面上非常謹慎地按壓，由于在探頭側壁和插座側壁之間產生的摩擦力，數量級為1N的力確保探頭122固定就位。因此，探頭122在任何情況下都不需要粘結。另一方面，前表面壓力不能太大而導致不可逆轉地把探頭122固定到插座內。目前，此固定壓力的容許限定沒有建立，然而涉及固定壓力的創意和問題與把旋轉活頂尖恰當地嵌入機床尾架內的技藝相似。
在圖10中示出了根據上述考慮的探頭的充分固定。在這里，參照圖8，從前側壁示出了探頭。對準襯底安裝到測量頭的有關部分，其中它的兩個平行側邊恰當地嵌入到測量頭框架內，同時襯底的旋轉是不可能的。在真實的測量情形中，具有襯底和探頭的測量頭將完全倒置，從而探頭可落下。然而，由于為接觸而必要的彎曲印刷，這不是問題。為了確保在彎曲印刷接觸片和相應探頭接觸片之間正確的電連接，最小量的機械力必須借助于彎曲印刷機鎖定引導件來施加。
用于鎖定引導件的鎖定機構可通過任何市場上可買到的方法獲得，其中這些方法滿足把力施加到探頭前側的需要，同時使允許把彎曲印刷接觸片定位在20微米內。該鎖定機構不能包含磁性零件。
在圖10中，安裝在測量頭上的探頭122的細節可從該探頭122前側看到。該探頭122本身具有指向觀察者的四個懸臂162、164、166和167。該探頭122嵌入在對準襯底170的插座內。該探頭122太寬而不能與插座底部172正面接觸。由此在探頭和底部172兩者之間限定了空隙。該底部172通過圖8和9的通孔見到。該襯底170剛好嵌入在測量頭有關部分的平行框架爪173a和173b之間。探頭122的最終固定通過輕輕地壓在探頭122頂部的附著的接觸彎曲印刷機174而啟動。
至此，已經假定該襯底170本身固定在測量頭上。然而，該襯底170仍然是整個對準問題的必要部分。通過觀察圖6和圖10，可以看到襯底的寬度由用于襯底制造的平板印刷法掩模的原始CAD設計來限定。
在實踐中，在最終襯底寬度以及插座寬度和探頭寬度上存在著某種不確定度。這是因為在<111>-方向的KOH蝕刻率不是剛好為零以及因為在對準到硅晶體軸上的較小不確定度。因此，在測量頭中的該襯底框架應該具有柔性寬度。
在實踐中，操縱的最簡單和最好的方式是把其中一個框架爪即右邊一個173b固定。于是，左爪173a可相對于圖10中方向移動到左側和右側。在左側框架爪173a兩個端部附近，它通過兩個導向彈簧附著于測量頭的主體上。
通過顛倒轉動測量頭(如在圖10中那樣)以及把左爪173a牽拉到左側，可完成襯底的安裝。該襯底170輕輕地放置在測量頭的平面上。左爪173a慢慢地釋放，借此襯底將被固定。襯底的相對側，即襯底與插座相對的區域足夠大，以允許垂直于襯底表面類似的固定。
如上所述，在測量期間，在襯底中的探頭將相對于圖10中取向倒置。在圖11中粗略地示出了該測量情形。
圖11為測量情形的示意側視圖。探頭122相對于圖10倒置。該探頭122限定與試樣表面的角度，一般地為30°。該測量角度提供了用于彎曲印刷機174以及它的鎖定引導件176的空間。具有安裝探頭122的整個測量頭設計成能允許垂直地以及從垂直方向兩者觀察探頭懸臂。
測量頭的設計總之必須為固定機構、接觸機構和任何光學識別系統留下空間。該探頭一般地以30°的角度接近試樣表面，然而在某些應用中也可需要較小角度。在后者中，探頭以及襯底的設計可只是細長即可，以允許較小接近角度。測量頭的前端具有″修尖″的形狀，以為各種可能光學探測系統觀察到探頭。
如前面提到的那樣，在圖11中試圖拔出探頭的重力為幾微牛，而當把探頭靠近試樣時，懸臂的輕微彎曲達到同樣的量。由于此力在與探頭主體中心距離大約1.5毫米距離處作用，應該包括由于懸臂彎曲力產生的扭矩。然而，在相反方向上，最后一組彎曲印刷機接觸片移動近似0.5mm，因此可以設想的是，由于壓入探頭主體上接觸片產生的扭矩或多或少與懸臂彎曲扭矩有關，同樣接觸片力與懸臂彎曲力有關。
因此，一旦探頭被安裝，可以預料的改進方式，可利用探頭的角對準進行測量。
任何種類的SPM-探頭將磨損并最終停止起作用。在此階段，從機械的觀點，該探頭一般地為損傷。因此，當改變探頭時應該通常不需要改變襯底。為了移去探頭，操作者可釋放該測量頭并在探頭朝向上情況下轉動它，并釋放引導的彎曲印刷機。此刻，如果由于重力測量頭顛倒旋轉，則探頭將落下。如果通過彎曲印刷機施加的力沒有過高，則確實如此。然而，如果探頭自身不落下，則在探頭向上轉動情況下放置測量頭并然后用鑷子或者類似工具輕輕地推它。
在探頭和自對準襯底上的位置對準標記還允許探頭以完全相同方式定位在插座中，可以用民用焊頭操縱。
圖12為形成在襯底150中凹穴148的替代實施例的示意圖。如結合圖6-11所描述的那樣，該凹穴148用于接收探頭。該凹穴148包括所有均用參考數字152表示的四個導電通路，用于在探頭和測量儀器之間建立電連接。導電通路152可在形成凹穴148后建立在襯底150上，例如通過把導電材料淀積在構成凹穴148的表面和側壁上。
圖13為形成在襯底156中凹穴154的又一個替代實施例的示意圖。該凹穴154包括形成在凹穴154底部160上或者該底部160中的突出部158。在這里示出的突出部158具有截頂三角形橫截面，然而在又一個替代實施例中，可限定為圓形橫截面、方形斷面、矩形橫截面、三角形橫截面、任何多邊形橫截面或者其任何組合。
突出部158可通過在形成一部分凹穴154后施加掩模而形成在底壁160中。該掩模可然后限定其中暴露底部160的區域。底部160的外露區域然后暴露于蝕刻劑，蝕刻掉襯底材料，從而剩下構成伸出區域158的材料。
協同操作凹穴可形成在探頭中，以接納在凹穴154內。這些凹穴設計成增加探頭和襯底組件對準和機械穩定性。
突出區域158示出為線性，即大體上垂直于凹穴154側壁延伸。然而，該突出部可限定任何幾何形狀，即包括回轉或者限定非直線的幾何形狀，例如弧形、圓形、半圓形、多邊形或者其任何組合。
還可選擇的是，突出部可形成在一個或多個凹穴側壁中。
還可選擇的是，可否定以上描述，即該突出部可以是凹穴，而該凹穴可以是突出部，就是突出部可形成在探頭上，同時對應凹穴可形成在接收探頭的凹穴中。
圖14a到14b大略地示出了包括兩個多點探頭160和170的系統。每一探頭160和170包括四個探頭臂，分別用162、164、166、168、172、174、176和178表示。
提供試樣，以及一個或多個探頭臂接觸到該試樣。在圖14a到14d中沒有示出該試樣。在圖14a到14d中的試樣被認為是處于紙張的平面內。x-y坐標系統可相對于試樣和/或紙張來限定。在圖14a到14d中，只示出了在x-y平面的運動，然而，沿各個方向或者維度即x和/或y和/或z的運動也是可能的。
探頭160和170是懸臂式探頭，然而也可使用其他類型的探頭。優選的是，該懸臂式探頭是用微電子機械系統技術(MEMS)制造的細微制造懸臂電極陣列。
在圖14a到14d中示出的順序中，該探頭160平行于探頭170移動。該示意圖表示在大體上一個方向或者維度的運動，然而，包括在更多維度或者方向運動的測量順序也是可以預見和實現的。通過利用壓電致動，該探頭可以亞微米分辯率定位到平行四邊形結構，可選擇的是，也可使用其他的亞微米運動技術。
在圖14a到14d的測試機器中，信號加到一個探頭臂162上，而該探頭臂174用來測量接收信號。該信號設計成通過試樣傳送。此外，在該探頭170上的一個以上的探頭臂可在穿過試樣傳送后接收或者探測信號，此外，在該探頭160上的探頭臂可用來探測測試信號。
傳送的測試信號用點劃線180示出。在試樣中傳播的信號可經由不同于直線的路線傳播。該運動能夠表示試樣表面區域電性能的特性。
當探頭160以受控方式相對于探頭170移動時，在測量上的變化被記錄和分析。可通過測試機器或者附著或者結合測試機器上的計算裝置中任何一個來進行分析。
該分析設計成提供涉及在試驗中材料或者儀器的各向異性和電子傳輸特性的信息。
優選的是，探頭160相對于探頭170的運動速度是恒定的，然而可以在測量期間變化。可選擇的是，可在特定位置進行一系列測量，即進行測量同時該探頭160沒有相對于該探頭170運動。
在半導體器件上進行的測試可以是電路測試、導電率測試、電阻測試或者任何其他的電性能或者特征測試或者其組合和/或變型。此外，優選的是，在大體上垂直于由試樣表面限定的平面的方向上，磁場可施加在試樣上方或者施加到該試樣上，其中磁場方向是離開測試探頭表面或者朝向該測試探頭表面。磁場的施加設計成能夠使用或者利用霍耳效應來進行特有電性能的測量或者測定。
圖15為包括兩個多點探頭182和184的系統的示意圖。如兩個坐標系統示出的那樣，該探頭182和184可在三維移動。
該探頭182和184每個均電連接到相應的多路單元186和188，用于允許在任何給定時間電連接到在一個或多個探頭臂上的一個或多個電極。該多路單元186和188允許任何類型信號的傳播，這些信號例如AC、DC或者HF信號。
在圖15示出的裝置用于電阻和電容兩者的測量。通過施加即由AC或者DC電流構成的測試信號進行測量，可選擇的是，該測試信號由HF信號構成。信號施加到其中一個測試探頭即探頭184的一個、可選擇的是更多的探頭臂上。
測量、記錄、收集或者接收的信號然后被處理以獲得所希望的信息。在其中施加AC或者DC信號的情況中，電流和電壓被測量或者確定，此后，計算電阻和/或電容。根據期望的結構，在任何剩余探頭臂的剩余電極上記錄或者探測信號。
使用例如FFT(快速傅里葉變換)或者其他優選的是數字信號處理方案和/或算法的信號處理，來處理該HF信號。該處理在數字信號處理器中進行，或者可選擇的是在模擬信號處理設備中進行。
在另外的實施例中，試樣包括眾多電極觸片，探頭182和184的位置調節成一個或多個電極觸片對齊，而探頭的受控的相關運動或者定位然后設計成提供涉及被測儀器性能的信息，該被側儀器優選的是是包括例如ASIC(專用集成電路)電路、FPGA(現場可編程門陣列)、SOC(轉換脈沖志始)電路的半導體器件或者其他類似儀器。
此外，可使用多路設備，用于單獨控制到測試探頭每一電極的電連接，即在包括多個測試探頭的設備中，在每個電極獲得控制。此多路設備設計成能夠用不同的空間電極排列來進行電氣測試，由此增加材料測試的精確性。
提供具有已知性能的試樣，例如具有眾所周知電路和/或電氣觸片結構的試樣，這樣能夠進行優選的是兩個或者兩個以上的多點探頭的校準。
當進行測量和/或校準時，電流和電壓作為在兩個探頭之間距離的函數被監控。
該探頭被帶到與試樣接觸的位置，同時經由一個或多個剩余電極，電信號作為探頭相關位置的函數從一個或多個電極被傳輸和記錄、接收或者探測。測試探頭受控的相關運動然后提供有關電極對準的信息，然后可進行探頭的自動校準。
圖16為其中探頭182′和184′經由多路單元186′和188′被電連接的替代測試設備的示意圖。該替代設備示出了把測試信號施加到一個或多個測試探頭和/或電極中任何之一的一個或多個電極上。然后能夠把測試信號施加給例如兩個探頭臂，其中每一個探頭臂在每一測試探頭上。
此外，通過使用多個或者幾個信號，有可能使用不同或者相同的探頭臂同時進行幾個、兩個或更多測量，其中該多個或者幾個信號每個大體上限于它的固有頻率帶。
圖17為探頭200的替代實施例的示意圖。探頭包括基體部202和從該基體部202伸出的懸臂204。該懸臂204為矩形，并在整個懸臂204上具有相同厚度。
在圖17-25示出的探頭包括支撐基體部和形成懸臂部、連接到該基體部的單個襯底。該支撐襯底和襯底可由相同材料或者不同材料形成。
圖18為包括基體部212和懸臂部214的探頭210的示意圖。該懸臂部從主體212伸出，并包括區域216、218和220。區域218的寬度分別小于區域216和220的寬度。與區域216和220相比減小的區域218的寬度設計成為懸臂部214提供更大的柔性。示出的該區域216和220的寬度大體上相等。
比較在圖17中示出的探頭200的柔性，并假定懸臂部204和214總長度分別基本上相等，則如在表1中所示，該探頭210提供更大的柔性。
表1示出了當5或者10μN力分別施加到測試探頭懸臂部遠端角部之一時、沿著如在圖17-25示出的探頭懸臂部的縱向中心軸運動的程度。
表2示出了在圖17-25示出探頭的彈簧系數。
表2
表1
圖19為具有基體部224和懸臂部226的探頭222的示意圖。該懸臂部226包括三個部分或者區域228、230和232。把探頭222與圖18中示出的探頭210相比，區域230比區域218較短和較窄，而區域232比區域220較大即較長和較寬。從表1中可以看到，探頭222提供比探頭210更大的柔性。
圖20為包括承載體236和懸臂部238的探頭234的示意圖。該懸臂部226包括三個區域或者部分240、242和244。該中間部分242包括三個開孔或者開口246、248和250。該開口246、248、250示出為沿著懸臂230延伸的矩形開口。該開口246、248和250可穿過部分242延伸，或者在替代方案中可以局部地穿過部分242延伸，由此通過頂部或者溝道構成。
部分242還示出具有與區域240和244相比較小的厚度。另外，區域240和244包括傾斜側面254、256、258、260。傾斜側面設計成減少懸臂的重量以及為懸臂238提供改進的柔性。
在目前附圖中，如圖所示的中間部分可看到為分離部分，然而在目前優選實施例中，整個懸臂由單一整體材料制造。優選的是，桿和開孔通過蝕刻懸臂部的中間部分而形成。
圖21為結構與圖20所示探頭234類似的探頭252的示意圖。然而，該部分254包括與圖20中部分242相比較大的開口或者較窄的桿。如表1所示，探頭252提供比探頭234更大程度的角運動。
在圖22示出的探頭264具有中間部分266，其中該部分包括兩個寬桿條270、274和兩個較小的桿條268、272以及兩個側桿條276、278。
在探頭264的中間部分266的側面，桿條276和278形成具有兩個較小桿條268和272的L-形結構。與不具有例如在懸臂部中結構的探頭相比，示出的該L-形結構使探頭在不同的點產生彎曲。該中間部分的邊緣或者側面可以說具有L-形橫截面或者外形。
圖23大略地示出了具有中間部分282的探頭280，其中該中間部分282具有三個相同的寬開孔284、286和288。懸臂部的總體結構與圖22的探頭264相似。探頭280具有與圖22中探頭所示結構類似的L-形結構。
圖24為具有從承載體294伸出的長懸臂部292的探頭290的示意圖。該懸臂292包括比把懸臂連接到承載體294的懸臂部更寬的頭部296。在遠離主體294的頭部296的邊緣298，形成拉擠部。該邊緣298部分為懸臂頭部提供附加重量，從表1可以看到，該結構提供比另一個探頭更大程度的運動。
圖25為圖24中探頭292一部分的放大視圖。
將被理解的是，在圖24和25示出的探頭懸臂的探頭頭部或者遠部可與在本說明書中示出和描述的任何另外探頭結構結合。
表1包括來自如圖17-24描述和如上所述探頭的模擬數據。該表包括在探頭懸臂部一側施加5或者10微牛頓力的結果。該結果顯示探頭的角運動以及在所述方向的運動。
然而，在另外的替代實施例中，已經提到在圖17-24示出的探頭具有開孔，該探頭可只具有部分蝕刻區域，從而中部區域或者部分限定具有不同厚度的多個區域。具有不同厚度的這些區域設計成為探頭或者至少該探頭懸臂部分提供改進的柔性。
在用于試樣電性能的測試機器中，用于確定測試探頭是否具有與試樣足夠電氣和機械接觸的傳統方法是，在把測試探頭推到該試樣內或者該試樣上后檢查在試樣上作的標記和軌道。傳統上，該方法包括把測試探頭移動到與試樣接觸的位置，并在該測試探頭與試樣接觸后，該測試探頭更進一步地運動或者按壓到該試樣內，由此在試樣的接觸區形成標記或者軌跡。有時用于該過程的術語為“過驅動”。
該標記和/或軌跡然后被檢查，以評估在測試探頭和試樣之間電接觸的質量。然后只在已經進行測試以及測試探頭已經從該試樣離開后進行評估，此外只間接地進行評估。
在這里描述的該探頭和測試機器可用于檢驗在測試探頭和試樣之間電接觸的替代方法。該替代方法包括使兩個探頭與試樣的測試區域或者測試區域接觸，由此能夠進行兩點測量，其中在兩個測試探頭頭部之間的電阻為在測試探頭和試樣之間的電接觸的直接測量結果。
該電阻的測定可包括，通過與測試區域接觸的其中一個測試探頭頭部發送或者傳輸電信號，并在另外測試探頭頭部上采集或者測量合成信號。在替代的實施例中，兩個以上測試探頭頭部可與測試區域接觸。該電信號可以是直流信號或者交流信號，并可以是高頻或者低頻，例如HF或者RF。
本發明可體現表現發明特點的任何以下幾點特征一種用于在試樣特定位置上測試電性能的探頭，包括承載體，分別限定構成柔性懸臂部和基體部的相對第一和第二部，其中該柔性懸臂部在一個方向是柔性的，該懸臂部限定基本上垂直于一個方向的外平面表面，該基體部適于固定在協同操作測試機器上；在該懸臂部的至少一個導電的探頭臂，至少一個導電探頭臂中每個與基體部相對設置；該懸臂部限定了相對的第一和第二區，第二區與基體部接觸，第一區限定第一和第二側面，第一和第二側面中每一個限定與外平面表面的第一角度，在第一和第二側面之間限定第一寬度，第二區限定第三和第四側面，第三和第四側面中每一個限定與外平面表面的第二角度，在第三和第四側面之間限定第二寬度，以及第二寬度等于和/或小于第一寬度。
2.根據點1的探頭，其中該第一和第二側面基本上平行和/或該第三和第四側面基本上平行。
3A.根據點1或者2的探頭，其中該第一角度在60到90度之間和/或該第二角度近似為60到90度，而該第一角度等于或者不等于該第二角度。
3B.根據點1或者2的探頭，其中該第一角度在60到90度之間，優選的是小于90度，和/或該第二角度近似為60到90度，優選的是小于90度，而該第一角度等于或者不等于該第二角度。
4.根據點1-3A或者點1-3B任何點的探頭，其中該第一區還限定第一頂面和相對的平行第一底面，而該第二區還限定第二頂面和相對的平行第二底面，該基體部限定第三頂面，該第一、第二和第三頂面基本上平行；該外平面表面由該第一頂面和/或第二頂面構成；在第一頂面和第一底面之間限定第一厚度；在第二頂面和第二底面之間限定第二厚度；第二厚度小于或者等于第一厚度。
5.根據點4的探頭，其中第二厚度穿過第二區區域所有部分和/或第二區的特定部分而限定。
6.根據點4或者5的探頭，其中該第一頂面和第二頂面基本上共面，和/或該第一頂面和第三頂面基本上共面，和/或該第二頂面和第三頂面基本上共面，和/或該第一、第二或者第三頂面中沒有一個共面。
7.根據點4或者5的探頭，其中該第一和第二底面基本上共面。
8.根據前面點中任何點的探頭，其中該第二區包括至少一個從第二頂面延伸到第二底面的開孔。
9.根據前面點中任何點的探頭，其中該第二區包括至少一個小于第二厚度延伸的凹陷。
10.根據點8或者9中任何點的探頭，其中該開孔或者凹陷中至少一個限定這樣一個開口，該開口具有大體上圓形的幾何形狀、大體上橢圓形幾何形狀、大體上正方形幾何形狀、大體上長方形幾何形狀、大體上三角形幾何形狀、截頂三角形幾何形狀、任何多邊形幾何形狀或者其任何組合。
11.根據前面點中任何點的探頭，其中該第二區包括在第二頂面和/或第二底面上的至少一個溝槽。
12.根據點11的探頭，其中該至少一個溝槽中至少一個從第三側面延伸到第四側面。
13.根據點11的探頭，其中該至少一個溝槽小于第二寬度延伸。
14.根據點11-13中任何點的探頭，其中溝槽中至少一個限定圓形橫截面、方形橫斷面、矩形橫截面、三角形橫截面、截頂三角形橫截面、任何多邊形橫截面或者其任何組合。
15.根據前面點中任何點的探頭，其中該第三和/或第四側面包括溝道，該溝道至少局部地從第二頂面延伸到第二底面，或者從第二底面延伸到第二頂面。
16.根據點15的探頭，其中該溝道中限定圓形橫截面、方形橫斷面、矩形橫截面、三角形橫截面、截頂三角形橫截面或者其任何組合。
17.根據前面點中任何點的探頭，其中該探頭基本上由金屬材料、合金、半導體材料、水晶或者非結晶材料或者其任何組合材料制成，優選的是，該探頭由SiO2、Si3N4、Si制成，或者為SOI器件，或者可選擇的是，包括提到材料中任何材料的層狀結構。
18.根據前面點中任何點的探頭，其中該探頭還包括用于與多個導電探頭臂中每一個都建立電連接的導電通路。
19.根據點17中任何點的探頭，其中該導電通路從基體部延伸到懸臂部。
20.根據前面點中任何點的探頭，其中該多個導電探頭臂中設置在外平面表面上。
21.根據前面點中任何點的探頭，其中該第一寬度為50到800微米，例如75到750微米，例如75到500微米，例如80到350微米，例如85到250微米，例如90到150微米，例如60到90微米，例如90到110微米，例如110到190微米，例如190到240微米，例如240到290微米，例如290到340微米，例如340到440微米，例如440到550微米，例如550到650微米，例如650到800微米，優選的是100微米，和/或第二寬度為40到300微米，例如50到250，例如75到200微米，例如100到175微米，例如120到150，例如40到80微米，例如80到120微米，例如120到160微米，例如160到200微米，例如200到230微米，例如230到280微米，例如280到300微米。
22.根據點1-20中任何點的探頭，其中該第一寬度為0.1厘米到6厘米，例如1厘米到5.5厘米，例如1.5厘米到5厘米，例如2厘米到4.5厘米，例如2.5厘米到4厘米，例如3厘米到3.5厘米，例如0.1厘米到0.5厘米，例如0.5厘米到1厘米，例如1厘米到1.5厘米，例如1.5到2厘米，例如2厘米到2.5厘米，例如2.5厘米到3厘米，例如3厘米到3.5厘米，例如3.5厘米到4厘米，例如4厘米到4.5厘米，例如4.5到5厘米，例如5厘米到5.5厘米，例如5.5厘米到6厘米，以及第二寬度為0.1厘米到6厘米，例如1厘米到5.5厘米，例如1.5厘米到5厘米，例如2厘米到4.5厘米，例如2.5厘米到4厘米，例如3厘米到3.5厘米，例如0.1厘米到0.5厘米，例如0.5厘米到1厘米，例如1厘米到1.5厘米，例如1.5到2厘米，例如2厘米到2.5厘米，例如2.5厘米到3厘米，例如3厘米到3.5厘米，例如3.5厘米到4厘米，例如4厘米到4.5厘米，例如4.5到5厘米，例如5厘米到5.5厘米，例如5.5厘米到6厘米。
23.根據前點中任何點的探頭，其中該懸臂部在遠端具有圓形邊緣。
24.一種用于在試樣特定位置上測試電性能的測試設備，包括(a)用于接收和支撐試樣的裝置；(b)電性能測試裝置，該裝置包括用于產生測試信號的電氣發生器裝置和用于探測測量信號的電氣測量裝置；(c)一種用于在試樣特定位置上測試電性能的探頭，包括1.承載體，分別限定構成柔性懸臂部和基體部的相對第一和第二部，其中該柔性懸臂部在一個方向是柔性的，該懸臂部限定基本上垂直于一個方向的外平面表面，該基體部適于固定在協同操作測試機器上，2.在懸臂部中的多個導電探頭臂，其中每一個導電探頭臂從與該基體部相對的該懸臂部隨意地伸出，以為每一個導電探頭臂提供柔性運動。
3.限定相對的第一和第二區的懸臂部，第二區與該基體部接觸，該第一區限定第一和第二側面，第一和第二側面中每一個限定與外平面表面的第一角度，在該第一和第二側面之間限定第一寬度，第二區限定第三和第四側面，第三和第四側面中每一個限定與外平面表面的第二角度，在第三和第四側面之間限定第二寬度，4.第二寬度等于和/或小于第一寬度，(d)往復運動裝置，用于相對試樣移動探頭，以便使導電探頭臂與試樣的特定位置接觸，用于進行其電性能的測試。
25.根據點24的測試設備，其中該電性能測試裝置還包括用于對試樣進行電性能探測的裝置。
26.根據點24-25的測試設備，其中該往復運動裝置還包括用于協同操作地接收探頭基體部的保持裝置。
27.根據點24-26的測試設備，其還包括用于穿過試樣使該保持裝置定位并對該保持裝置相對于試樣的位置進行記錄的裝置。
28.根據點24-27的測試設備，其中該用于定位包括在所有空間方向上的可操縱性，這些方向為與試樣共面的方向和垂直于試樣的方向。
29.根據點24-28的測試設備，其中該用于定位的裝置還包括用于該保持裝置角運動的裝置，這樣能夠為用于探頭的裝置提供角位置。
30.根據點24-29的測試設備，其中該用于定位的裝置還包括用于該保持裝置沿著平行于試樣表面的軸進行角運動的裝置，這樣能夠為用于探頭的裝置提供角位置。
31.根據點24-30的測試設備，其中該用于定位的裝置還包括用于該保持裝置沿著垂直于試樣表面的軸進行角運動的裝置，這樣能夠為用于探頭的裝置提供角位置。
32.根據點24-31的測試設備，其中該用于定位的裝置還包括用于感測在試樣和用于探頭的裝置之間接觸的裝置。
33.根據點24-32的測試設備，其中該探頭還包括點2-23中任何點的任何特征。
34.一種用于提供探頭相對于支撐襯底對準的方法，包括的步驟為提供限定平面表面和邊緣的支撐襯底，該襯底進一步限定第一晶體平面；在該支撐襯底表面上提供第一掩模，該第一掩模在該邊緣表面上限定第一外露區域；提供特定的刻蝕劑，通過該刻蝕劑蝕刻該第一外露區域形成凹穴，該凹穴限定第一側壁、相對的第二側壁、遠離該邊緣的端壁和底壁；提供限定平面表面和與該第一晶體平面相同的第二晶體平面的探頭襯底；使該探頭襯底定位，從而當使用特定的刻蝕劑由該探頭襯底形成探頭時使該第一和第二晶體平面相同定位，該探頭把全等的表面限定到該第一側壁和第二側壁上。
35.根據點34的方法，其中該特定的刻蝕劑以特定濃度提供。
36.根據點34或者35中任何點的方法，還包括提供進行蝕刻的特定溫度。
37.根據點34-36中任何點的方法，還包括提供進行蝕刻的特定壓力。
38.根據點34-37中任何點的方法，其中特定的刻蝕劑和/或溫度和/或特定壓力施加特定的一段時間。
39.根據點34-38中任何點的方法，其中該支撐襯底和/或探頭襯底為Si、GaAs或者任何其他半導體材料。
40.根據點34-39中任何點的方法，還包括在底壁提供第二掩模，該第二掩模限定第二外露區域，通過使用特定的刻蝕劑蝕刻第二外露區域在底面上形成突出區域。
41.根據點40的方法，其中該突出區域限定這樣的橫截面，該橫截面具有大體上的正方形、矩形、三角形、截頭錐形、多邊形、半圓形、局部圓形、半橢圓形、局部橢圓形幾何形狀或者其任何組合。
42.根據點34-41中任何點的方法，還包括在第一側壁和/或第二側壁和/或端壁上提供至少一個導電區域。
43.根據點42的方法，還包括該平面表面延伸該至少一個導電區域。
44.根據點34-43中任何點的方法，還包括使探頭定位成與凹穴對齊。
45.一種用于提供探頭相對于支撐襯底對準的設備，包括限定平面表面和邊緣的支撐襯底，該襯底限定第一晶體平面；在該支撐襯底邊緣的表面上通過特定刻蝕劑形成的凹穴，該凹穴限定第一側壁、相對的第二側壁、遠離該邊緣的端壁和底壁；使用特定的刻蝕劑，由限定表面和與該第一晶體平面相同的第二晶體平面的探頭襯底形成的探頭，從而該探頭把全等的表面限定到該第一側壁和第二側壁上，該探頭接納在該凹穴中。
46.根據點45的設備，其中該探頭包括承載體，分別限定構成柔性懸臂部和基體部的相對第一和第二部，其中該柔性懸臂部在一個方向是柔性的，該懸臂部限定基本上垂直于一個方向的外平面表面，該基體部適于接納在凹穴中；在該懸臂部的至少一個導電的探頭臂，至少一個導電探頭臂中每個與基體部相對設置，該懸臂部限定了相對的第一和第二區，第二區與基體部接觸，第一區限定第一和第二側面，第一和第二側面中每一個限定與外平面表面的第一角度，在第一和第二側面之間限定第一寬度，第二區限定第三和第四側面，第三和第四側面中每一個限定與外平面表面的第二角度，在第三和第四側面之間限定第二寬度，以及第二寬度等于和/或小于第一寬度。
47.根據點45或者46中任何點的設備，其中該底壁包括突出部以及該探頭包括協同操作溝槽。
48.根據點47的設備，其中該突出部限定大體上的正方形、矩形、三角形、截頭錐形、多邊形、半圓形、局部圓形、半橢圓形、局部橢圓形橫截面或者其任何組合。
49.根據點47或者48中任何點的設備，其中該突出部從第一側壁延伸到該第二側壁。
50.根據點47或者48中任何點的設備，其中該突出部從第一側壁延伸到端壁，和/或該突出部從第二側壁延伸到端壁。
51.根據點45-50中任何點的設備，其中該支撐襯底還包括至少一個襯底對準標記，而該探頭包括至少一個對應的探頭對準標記。
52.根據點51的設備，其中該襯底對準標記和/或該探頭對準標記形成為蝕刻對準凹穴和/或對準突出部。
53.根據點45-52中任何點的設備，其中該支撐襯底包括至少兩個凹穴和/或至少兩個探頭。
54.一種用于在試樣特定位置上測試電性能的測試設備，包括
(b)用于接收和支撐試樣的裝置；(c)電性能測試裝置，該裝置包括用于產生測試信號的電氣發生器裝置和用于探測測量信號的電氣測量裝置；一種用于在試樣特定位置上測試電性能的探頭，該探頭接納在用于提供該探頭相對于支撐襯底對準的設備中，該設備包括限定表面和邊緣的支撐襯底，該襯底限定第一晶體平面；在該支撐襯底邊緣的表面上通過特定的刻蝕劑形成的凹穴，該凹穴限定第一側壁、相對的第二側壁、遠離邊緣的端壁以及限定與表面最低高度的底壁；由探頭襯底形成的探頭，其中使用特定的刻蝕劑該探頭襯底限定表面和等同于第一晶體平面的第二晶體平面，從而該探頭把全等的表面限定到該第一側壁和第二側壁上，該探頭接納在該凹穴內；(d)往復運動裝置，用于相對于試樣移動該探頭，以便使定位在該探頭上的一個或多個導電探頭臂與試樣特定位置接觸，用于進行其電性能的測試。
55.根據點54的測試設備，其中該電性能測試裝置還包括用于對試樣進行電性能探測的裝置。
56.根據點54或者55的測試設備，還包括用于穿過試樣使該保持裝置定位并對該保持裝置相對于試樣的位置進行記錄的裝置。
57.根據點54-56中任何點的測試設備，其中該用于定位的裝置包括在所有空間方向上可操縱性，其中這些方向為與試樣共面的方向以及垂直于試樣的方向，還包括和/或用于保持裝置角運動的裝置，這樣能夠為用于探頭的裝置提供角位置。
58.根據點54-57中任何點的測試設備，其中該用于定位的裝置還包括用于該保持裝置沿著平行于試樣表面的軸進行角運動的裝置，這樣能夠提供用于探頭裝置的角位置。
59.根據點54-58中任何點的測試設備，其中該用于定位的裝置還包括用于該保持裝置沿著垂直于試樣表面的軸進行角運動的裝置，這樣能夠提供用于探頭裝置的角位置。
60.根據點54-59中任何點的測試設備，其中該用于定位的裝置還包括用于感測在試樣和用于探頭的裝置之間接觸的裝置。
61.根據點54-60中任何點的測試設備，其中該探頭還包括點35-53中任何點的任何特征。
62.一種用于測試電性能的方法，包括i)提供限定第一表面的試樣、在該第一表面上限定一個區域；ii)提供第一測試探頭，該第一測試探頭包括第一多個探頭臂，每個包括用于接觸在試樣上相應位置的至少一個電極；iii)提供第二測試探頭，該第二測試探頭包括至少一個探頭臂，該至少一個探頭臂包括用于接觸在試樣上位置的至少一個電極；iv)提供包括第一和第二支座的測試設備，用于分別接納該第一和第二測試探頭，每一個支座包括定位器，用于在三維把每一個支座定位和/或重新安置，該測試設備電連接到該第一測試探頭的每一個電極上以及第二測試探頭的至少一個電極上，該測試設備還包括試樣支座，用于在相對于該第一和第二測試探頭的特定取向接納和保持該試樣；v)把第一測試探頭的探頭臂的電極定位成與該區域接觸；vi)把第二測試探頭的該至少一個探頭臂的該至少一個電極定位成與在遠離該第一測試探頭位置的區域接觸；vii)傳輸來自該第一測試探頭的至少一個電極或者在替代方案中來自該第二測試探頭的至少一個電極的測試信號，以及
viii)探測在該第一和第二測試探頭之間的測試信號傳送。
63.根據點62的方法，該方法還包括在步驟vi)后的中間步驟a)提供用于產生磁場的磁場發生器；b)對磁場發生器定位以便磁場的場直線限定與試樣區域的特定取向。
64.根據點62或者63中任何點的方法，該方法還包括的步驟為c)相對于該區域重新安置或者移動該第一測試探頭和/或相對于該區域重新安置或者移動第二測試探頭，以及d)重復步驟vii)和/或中間步驟a)和/或b)。
65.一種用于測試電性能的方法，包括i)提供限定第一表面、限定在該第一表面上區域的試樣，ii)提供第一測試探頭，該第一測試探頭包括第一多個探頭臂，每個包括用于接觸在試樣上相應位置的至少一個電極，iii)提供第二測試探頭，該第二測試探頭包括至少一個探頭臂，該至少一個探頭臂包括用于接觸在試樣上位置的至少一個電極，iv)提供包括第一和第二支座的測試設備，用于分別接納該第一和第二測試探頭，每一個支座包括定位器，用于在三維把每一個支座定位和/或重新安置，該測試設備電連接到該第一測試探頭的每一個電極上以及第二測試探頭的至少一個電極上，該測試設備還包括試樣支座，用于在相對于該第一和第二測試探頭的特定取向接納和保持該試樣，v)把與該區域接觸的第一測試探頭的探頭臂的電極定位，vi)把第二測試探頭的探頭臂的電極定位，其中該第二測試探頭在遠離該第一測試探頭的位置與該區域接觸，vii)提供用于產生磁場的磁場發生器，viii)定位該磁場發生器，以便該磁場的場直線限定與試樣區域的特定取向，以及
ix)在第一和/或第二測試探頭探測電信號。
66.根據點64的方法，該方法還包括的步驟為a)傳輸來自該第一測試探頭的至少一個電極或者在替代方案中來自該第二測試探頭的至少一個電極的測試信號，以及b)探測在該第一和第二測試探頭之間的測試信號傳送。
67.根據點65或者66中任何點的方法，該方法還包括的步驟為c)相對于該區域重新安置或者移動該第一測試探頭和/或相對于該區域重新安置或者移動第二測試探頭，以及d)重復步驟ix)和/或步驟a)和/或b)。
68.根據點62-67中任何點的方法，其中該第二測試探頭包括多個探頭臂，每個探頭臂均包括至少一個電極。
69.根據點67-68中任何點的方法，其中該定位器由壓電致動器構成。
70.根據點62-69中任何點的方法，其中許多電極觸片限定在試樣的表面上，該方法還包括使第一特定電極與第二特定電極觸片接觸，使第三特定電極與第四特定電極觸片接觸；對來自該第一或者第三特定電極的測試信號進行傳輸，以及分別探測在該第三或者該第一電極之間的測試信號傳送。
71.根據點62-70中任何點的方法，其中該第一測試探頭的探頭臂大體上平行，而該第二測試探頭的至少一個探頭臂限定縱向長度。
72.根據點71的方法，該方法還包括的步驟為布置該第一和第二測試探頭，以便該第一測試探頭的探頭臂大體上平行于第二探頭臂的至少一個探頭臂。
73.根據點71的方法，還包括布置該第一和第二測試探頭，以便該第一測試探頭的探頭臂處于大體上垂直于第二探頭臂的至少一個探頭臂的取向。
74.根據點62-73中任何點的方法，還包括提供至少一個附加測試探頭，該探頭包括至少一個探頭臂，該探頭臂包括用于接觸在試樣上的位置的至少一個電極；以及在測試設備中提供至少一個附加的支座，用于接納和保持該至少一個附加測試探頭。
75.根據點74中任何點的方法，其中該至少一個附加測試探頭的至少一個探頭臂限定縱向長度，該方法還包括以這樣的配置布置該第一、第二和至少一個附加測試探頭，其中該第一探頭的探頭臂限定與第二測試探頭的至少一個探頭臂的第一角度，而該第一探頭的探頭臂限定與該至少一個附加測試探頭的一個探頭臂的第二角度。
76.一種用于測試電性能的設備，包括殼體；安裝在該殼體上分別用于接納第一和第二測試探頭的第一和第二支座，每一個支座包括用于在三維把該每一個支座定位和/或重新安置的定位器；該第一測試探頭包括第一多個探頭臂，每個包括用于接觸在試樣上相應位置的至少一個電極，該第二測試探頭包括至少一個探頭臂，該至少一個探頭臂包括用于接觸在試樣上位置的至少一個電極；該測試設備電連接到該第一測試探頭的每一個電極以及電連接到第二測試探頭的至少一個電極，該測試設備還包括測試支座，用于相對于該第一和第二測試探頭把試樣接納和保持在特定的取向，該試樣限定第一表面、限定在該第一表面上的區域；信號發生器，用于產生電連接到發射器上的測試信號，其中該發射器用于把測試信號經由與該區域接觸的該第一測試探頭的至少一個電極進行傳輸，或者在替代方案中，經由與該區域接觸的第二測試探頭的至少一個電極，以及用于探測在第一和第二測試探頭之間的測試信號傳送的探測器。
77.根據點76的設備，其中該定位器由壓電致動器構成。
78.根據點76-77中任何點的設備，其中該第一測試探頭的探頭臂大體上平行，而該第二測試探頭的至少一個探頭臂限定縱向長度；該第一和第二測試探頭布置成該第一測試探頭的探頭臂大體上平行于該第二探頭臂的至少一個探頭臂，或者該第一和第二測試探頭布置成該第一測試探頭的探頭臂處于大體上與該第二探頭臂的至少一個探頭臂垂直的取向上。
79.根據點76-78中任何點的設備，還包括至少一個附加測試探頭，該探頭包括至少一個探頭臂，該探頭臂包括用于接觸在試樣上的位置的至少一個電極，以及在測試設備的殼體中的至少一個附加的支座，用于接納和保持該至少一個附加測試探頭。
80.根據點79的設備，其中該至少一個附加測試探頭的至少一個探頭臂限定縱向長度，該設備還包括以這樣配置布置該第一、第二和至少一個附加測試探頭，其中該第一探頭的探頭臂限定與第二測試探頭的至少一個探頭臂的第一角度，而該第一探頭的探頭臂限定與該至少一個附加測試探頭的一個探頭臂的第二角度。
在以上點中提到的任何特征可組合。
權利要求
1.一種用于提供探頭相對于支撐襯底對準的方法，包括的步驟為提供限定平面表面和邊緣的所述支撐襯底，所述襯底進一步限定第一晶體平面；在所述支撐襯底所述表面上提供第一掩模，所述第一掩模在所述邊緣所述表面上限定第一外露區域；提供特定的刻蝕劑、通過所述刻蝕劑蝕刻所述第一外露區域形成的凹穴，所述凹穴限定第一側壁、相對的第二側壁、遠離所述邊緣的端壁和底壁；提供限定平面表面和與所述第一晶體平面相同的第二晶體平面的探頭襯底；使所述探頭襯底定位，從而當使用特定的刻蝕劑由所述探頭襯底形成探頭時使所述第一和第二晶體平面相同定位，所述探頭把全等的表面限定到所述第一側壁和第二側壁上。
2.根據權利要求1的方法，其中所述特定的刻蝕劑以特定濃度提供。
3.根據權利要求1或者2中任何權利要求的方法，還包括提供進行所述蝕刻的特定溫度。
4.根據權利要求1-3中任何權利要求的方法，還包括提供進行所述蝕刻的特定壓力。
5.根據權利要求1-4中任何權利要求的方法，其中所述特定的刻蝕劑和/或所述溫度和/或所述特定壓力施加特定的一段時間。
6.根據權利要求1-5中任何權利要求的方法，其中所述支撐襯底和/或所述探頭襯底為Si、GaAs或者任何其他半導體材料。
7.根據權利要求1-6中任何權利要求的方法，還包括在所述底壁提供第二掩模，所述第二掩模限定第二外露區域，通過使用所述特定的刻蝕劑蝕刻所述第二外露區域在所述底面上形成突出區域。
8.根據權利要求7的方法，其中所述突出區域限定這樣的橫截面，所述橫截面具有大體上的正方形、矩形、三角形、截頭錐形、多邊形、半圓形、局部圓形、半橢圓形、局部橢圓形幾何形狀或者其任何組合。
9.根據權利要求1-8中任何權利要求的方法，還包括在所述第一側壁和/或所述第二側壁和/或所述端壁上提供至少一個導電區域。
10.根據權利要求9的方法，還包括所述所述平面表面延伸所述至少一個導電區域。
11.根據權利要求1-10中任何點的方法，還包括使所述探頭定位成與所述凹穴對齊。
12.一種用于提供探頭相對于支撐襯底對準的設備，包括限定平面表面和邊緣的所述支撐襯底，所述襯底限定第一晶體平面；在所述邊緣的所述表面上通過特定刻蝕劑形成的凹穴，所述凹穴限定第一側壁、相對的第二側壁、遠離所述邊緣的端壁和底壁；使用特定的刻蝕劑、由限定表面和與所述第一晶體平面相同的第二晶體平面的探頭襯底形成的探頭，從而所述探頭把全等的表面限定到所述第一側壁和第二側壁上，所述探頭接納在所述凹穴中。
13.根據權利要求12的設備，其中所述探頭包括承載體，分別限定構成柔性懸臂部和基體部的相對第一和第二部，其中所述柔性懸臂部在一個方向是柔性的，所述懸臂部限定基本上垂直于一個方向的外平面表面，所述基體部適于接納在所述凹穴中；在所述懸臂部的至少一個導電的探頭臂，至少一個導電探頭臂中每個與基體部相對設置；所述懸臂部限定了相對的第一和第二區，所述第二區與所述基體部接觸，所述第一區限定所述第一和第二側面，所述第一和第二側面中每一個限定與所述外平面表面的第一角度，在所述第一和所述第二側面之間限定第一寬度，所述第二區限定第三和第四側面，所述第三和第四側面中每一個限定與所述外平面表面的第二角度，在所述第三和所述第四側面之間限定第二寬度，以及所述第二寬度等于和/或小于所述第一寬度。
14.根據權利要求12或者13中任何權利要求的設備，其中所述底壁包括突出部以及所述探頭包括協同操作溝槽。
15.根據權利要求14的設備，其中所述突出部限定大體上的正方形、矩形、三角形、截頭錐形、多邊形、半圓形、局部圓形、半橢圓形、局部橢圓形橫截面或者其任何組合。
16.根據權利要求14或者15中任何權利要求的設備，其中所述突出部從所述第一側壁延伸到所述第二側壁。
17.根據權利要求14或者15中任何權利要求的設備，其中所述突出部從所述第一側壁延伸到所述端壁，和/或所述突出部從所述第二側壁延伸到所述端壁。
18.根據權利要求12-17中任何權利要求的設備，其中所述支撐襯底還包括至少一個襯底對準標記，而所述探頭包括至少一個對應的探頭對準標記。
19.根據權利要求18的設備，其中所述襯底對準標記和/或所述探頭對準標記形成為蝕刻對準凹穴和/或對準突出部。
20.根據權利要求12-19中任何權利要求的設備，其中所述支撐襯底包括至少兩個凹穴和/或至少兩個探頭。
21.一種用于在試樣特定位置上測試電性能的測試設備，包括(d)用于接收和支撐所述試樣的裝置；(e)電性能測試裝置，該裝置包括用于產生測試信號的電氣發生器裝置和用于探測測量信號的電氣測量裝置；一種用于在試樣特定位置上測試電性能的探頭，所述探頭接納在用于提供所述探頭相對于支撐襯底對準的設備中，所述設備包括限定表面和邊緣的所述支撐襯底，所述襯底限定第一晶體平面；在所述支撐襯底所述邊緣的所述表面上通過特定的刻蝕劑形成的凹穴，所述凹穴限定第一側壁、相對的第二側壁、遠離所述邊緣的端壁以及限定與所述表面最低高度的底壁；由探頭襯底形成所述探頭，其中使用特定的刻蝕劑，所述探頭襯底限定表面和等同于第一晶體平面的第二晶體平面，從而所述探頭把全等的表面限定到所述第一側壁和所述第二側壁上，所述探頭接納在所述凹穴內；(e)往復運動裝置，用于相對于試樣移動所述探頭，以便使定位在所述探頭上的一個或多個導電探頭臂與試樣特定位置接觸，用于進行其電性能的測試。
22.根據權利要求21的測試設備，其中所述電性能測試裝置還包括用于對所述試樣進行電性能探測的裝置。
23.根據權利要求21或者22的測試設備，還包括用于穿過試樣使所述保持裝置定位并對所述保持裝置相對于試樣的位置進行記錄的裝置。
24.根據權利要求21-23中任何權利要求的測試設備，其中所述用于定位的裝置包括在所有空間方向上可操縱性，其中所述方向為與所述試樣共面的方向以及垂直于試樣的方向，還包括和/或用于所述保持裝置角運動的裝置，這樣能夠為用于所述探頭的所述裝置提供角位置。
25.根據權利要求21-24中任何權利要求的測試設備，其中所述用于定位的所述裝置還包括用于所述保持裝置沿著平行于所述試樣表面的軸進行角運動的裝置，這樣能夠提供用于所述探頭所述裝置的角位置。
26.根據權利要求21-25中任何權利要求的測試設備，其中所述用于定位的所述裝置還包括用于所述保持裝置沿著垂直于所述試樣表面的軸進行角運動的裝置，這樣能夠提供用于所述探頭所述裝置的角位置。
27.根據權利要求21-26中任何點的測試設備，其中所述用于定位的所述裝置還包括用于感測在所述試樣和用于所述探頭的所述裝置之間接觸的裝置。
28.根據權利要求21-27的測試設備，其中所述探頭還包括權利要求2-20中任何權利要求的任何特征。
全文摘要
一種用于提供探頭相對于支撐襯底對準的方法，包括的步驟為提供限定平面表面和邊緣的所述支撐襯底，所述襯底進一步限定第一晶體平面；在所述支撐襯底所述表面上提供第一掩模，所述第一掩模在所述邊緣所述表面上限定第一外露區域；以及提供特定的刻蝕劑、通過所述刻蝕劑蝕刻所述第一外露區域形成的凹穴，所述凹穴限定第一側壁、相對的第二側壁、遠離所述邊緣的端壁和底壁。該方法還包括提供限定平面表面和與所述第一晶體平面相同的第二晶體平面的探頭襯底；使所述探頭襯底定位，從而當使用特定的刻蝕劑由所述探頭襯底形成探頭時使所述第一和第二晶體平面相同定位，所述探頭把全等的表面限定到所述第一側壁和第二側壁上。
文檔編號G01R1/067GK1973208SQ200580020566
公開日2007年5月30日 申請日期2005年6月21日 優先權日2004年6月21日
發明者彼得·福爾默·尼耳森, 彼得·R·E·彼得森, 杰斯波·阿德曼·漢森 申請人:卡普雷斯股份有限公司