Zur Charakterisierung und Überprüfung von integrierten Schaltkreisen auf Mikrochips werden heutzutage Rastersondenmikroskope eingesetzt, mit deren Hilfe Testspitzen zur Messung der Signalflüsse der Schaltungen in die unmittelbare Nähe bestimmter Schaltungselemente gebracht werden. Derartige Spitzen werden heutzutage durch Ätzen aus einem Drahtende in der Größenordnung von lim hergestellt. Die Testköpfe, auf welche die Testspitzen aufgebracht werden, können mit Hilfe moderner Rastersondenmikroskope mit einer Genauigkeit von wenigen nm positioniert werden. Jedoch sind aufgrund der Grobheit der verfügbaren Spitzen der exakte Ort der Spitze und der Abstand zwischen Spitze und Probe bislang nicht genau genug bestimmbar. Es ist zusätzlicher Meßaufwand zur Positionierung und definierten Zurückziehung der Spitze notwendig, um Beschädigungen zu vermeiden.

Zur Messung der gesuchten Kenngrößen einer integrierten Schaltung wird der Testkopf mit Hilfe der Mikroskopsteuerung an eine vorgegebene Stelle gerückt und die Messung vorgenommen. Sollen mehrere verschiedene Graben gemessen werden, so ist es bislang notwendig, nach jeder Messung eine fur die nächste zu messende Grole geeignete Sonde an die Prüfstelle zu bewegen, bevor diese Größe gemessen werden kann.

Durch fortschreitende Miniaturisierung der Schaltkreise werden die Abmessungen der Leiterbahnen und Bauteile der Schaltungen, sowie die Intensitat der in den Schaltungen im Betrieb geführten Signale immer kleiner. Ferner steigt die Frequenz, mit der moderne Mikroprozessoren betrieben werden, bestandig an. Mittlerweile ist es notwendig, Signalmessungen an Schaltungsteilen mit Abmessungen in der Größenordnung von 100 nm bei Frequenzen in der Größenordnung von 1 THz vorzunehmen. Die Kapazität heutiger kapazitiver Meßsonden ist fur die Messung höchstfrequenter Signale zu hoch. Die bislang verfügbaren magnetfeld-empfindlichen Sonden, die zur Messung von Magnetfeldern zur Bestimmung der Strume in den Schaltungen verwendet werden, sind ebenfalls bislang nicht mit der notwendigen Feinheit herstellbar.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Testkopf fur ein Rastersondenmikroskop zur genauen und schnellen Prüfung einer modernen hochintegrierten Schaltung anzugeben.

Die Messung mehrerer unterschiedlicher Graben an einer Meßstelle soll damit ohne Verschieben des Testkopfes möglich sein. Der Testkopf soll mit vorhandenen Gerätschaften einfach und verhältnismäßig preiswert herstellbar sein.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine Gruppe von durch dreidimensionale additive Lithographie hergestellten Sonden mit wenigstens einem elektrisch isolierenden, zugespitzt endenden Körper als Rasterkraft-Sonde zur Abtastung der Topographie der Schaltung, mit wenigstens einer kapazitiven Sonde zur Messung von Signalimpulsen und mit wenigstens einer magnetfeld-empfindlichen Sonde zur Messung von elektrischen Strömen, sowie mit wenigstens einem spitz zulaufenden leitenden Körper als Feldemissions-Sonde auf einem Trager angeordnet ist, daß die Sonden auf eine zentral tuber der Sondengruppe gelegene Stelle gerichtet sind und daß die leitenden Sonden sowie das Fußende der kapazitiven Sonde zum Anschluß an eine Meßschaltung mit Leiterstrukturen auf dem Trager verbunden sind. Dabei kann vorgesehen sein, daß die Rasterkraft-Sonde die anderen Sonden überragt.

Durch die Ausrichtung der Sonden um eine zentrale Stelle ist die Empfindlichkeit der Sonden in dieser Richtung am größten. Der Testkopf wird mit Hilfe der etwas vorstehenden Rasterkraft-Sonde an eine Meßstelle bewegt. Die an dieser Stelle laufenden Signale der integrierten Schaltung konnen dann gleichzeitig von verschiedenen Sonden gemessen werden, ohne daß der Testkopf bewegt werden muß.

Es hat sich in Versuchen als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Teile des Testkopfes die in Unteransprüchen aufgeführten Abmessungen aufweisen.

Mittels Verfahren der dreidimensionalen additive Lithographie können Stäbe und leitfähige Spitzen mit einer Plazierungsgenauigkeit von 5 nm unter beliebigen Neigungswinkeln auf einem Trager angeordnet werden.

Desweiteren erlaubt speziell die elektronenstrahlinduzierte Deposition die Fertigung von Bögen, Scheiben mit Öffnungen oder dergleichen mit der gleichen Genauigkeit.

Bei der elektronenstrahlinduzierten Deposition wird der Dampf spezieller Substanzen auf eine Trägeroberfläche geleitet und dort mittels eines feinen Elektronenstrahls atomisiert. Die Atome lagern sich daraufhin mit der Hilfe weiterer Elektronen zu einem Festkörper aus kleinsten Kristalliten zusammen. Durch entsprechende Steuerung des Strahles lassen sich damit fast beliebig geformte Strukturen herstellen. Es ist möglich, die Strukturen aus verschiedenen Werkstoffen herzustellen. So konnen beispielsweise auch elektrisch leitfähige Drähte, die mit einem isolierenden Mantel umgeben sind oder außen verspiegelte lichtleitende Strukturen kleinster Abmessung gefertigt werden.

Die fur die Prüfung einer integrierten Schaltung nach dem Oberbegriff notwendigen erfindungsgemäßen Sonden können mit der genannten Technik auf einer wenige Quadratmikrometer messenden Flanche, die an einem herkömmlichen Kantilever angeordnet sein kann, mit hoher Genauigkeit aufgebaut und zu einer gemeinsamen MeBstelle hin ausgerichtet werden. Mit erfindungsgemäßen Sonden werden die zur Prüfung auch hochintegrierter Schaltungen notwendigen Ortsauflösungen erreicht.

Zur Vereinfachung der Signalauswertung und der Zeitauflösung ist vorgesehen, daß eine Verstärkerschaltung mit in unmittelbarer Nachbarschaft der Sonden in dreidimensionaler Nanolithographie ausgeführten elektrischen Verstärkerröhren zur Verstarkung der von den Sonden abgegebenen Meßsignale auf dem Trager angeordnet ist.

In weiteren Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Trägers sowie der einzelnen Sonden aufgeführt. Derartige Sonden können durch Verfahren der dreidimensionalen Lithographie hergestellt werden.

Zum Justieren des Testkopfes tuber einer Meßstelle ist vorgesehen, daß die Rasterkraft-Sonde berührungslos über die integrierte Schaltung bis zum vorgesehenen MeBort gefuhrt wird und daB die Rasterkraft-Sonde aber dem Meßort an die integrierte Schaltung herangefahren wird, solange, bis die Kraft, die zwischen der Rasterkraft-Sonde und der integrierten Schaltung wirkt, einen vorgegebenen Wert erreicht.

Bei der Suche nach defekten Stellen auf einer integrierten Schaltung werden unter anderem Leiterbahnen der Schaltung mit einer Ladung versehen, die nach einer gewissen Zeit wieder abgegriffen wird. Hat sich die Ladungsmenge zwischenzeitlich verandert, so ist dies ein Hinweis auf eine defekte Stelle auf der integrierten Schaltung. Zum Beaufschlagen einer Leiterbahn einer integrierten Schaltung mit einer elektrischen Ladung mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Feldemissions-Sonde ist vorgesehen, daß die Feldemissions-Sonde an feuchter Luft betrieben oder mit einem wasserhaltigen Film überzogen wird, daß die Feldemissions-Sonde der zu ladenden Leiterbahn der integrierten Schaltung angenähert und durch Anlegen einer Spannung an die Feldemissions-Sonde OH-Ionen aus dem Film ausgesondert werden und zu der Leiterbahn übergehen, so daß die Leiterbahn negativ elektrisch aufgeladen wird.

Durch die Verwendung von ionisierten Wassermolekülen kann die Polarität, mit der die Leiterbahn geladen wird, gewählt werden. Um mehrere Leiterbahnen gleichzeitig laden zu können, ohne daß gegenseitige Beeinflussungen auftreten, die das Meßergebnis verfälschen, ist vorgesehen, daß die Feldemissions-Sonde nach dem Laden einer Leiterbahn mit einer negativen Ladung zu einer nachsten Leiterbahn bewegt und mit einer umgekehrten Spannung beaufschlagt wird, wodurch die Leiterbahn durch aus dem Film ausgesonderte H30-Ionen positiv elektrisch aufgeladen wird und so fort, so daß benachbarte Leiterbahnen mit unterschiedlichen Polaritäten geladen werden.

Um Informationen tuber die Zusammensetzung der Leiterbahnen der zu überprüfenden Schaltung zu erhalten, ist bei einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Rasterkraft-Sonde eine optische Nahfeld-Spitze (SNOM) aufweist, daß Licht aus der SNOM-Spitze (Scanning-Nearfiled-Optical Microscope) gesandt wird und daß mit dem Licht Photoelektronen aus dem Werkstoff einer benachbarten Leiterbahn ausgelöst werden, so daß durch Spektroskopie der austretenden Strahlung auf den Werkstoff der Leiterbahn rückgeschlossen werden kann. Eine derartige Sondenspitze ist ebenfalls komplett mit dem erfindungsgemäßen Aufwachsverfahren herstellbar.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Testkopfes ist in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt : Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Testkopf und Fig. 2 denselben Testkopf mit einer Verstarkerschaltung.

Der pyramidenförmige Träger 2 aus Siliziumnitrit ist in dem Ausführunsbeispiel an dem Kantilever 1 eines Rasterelektronenmikroskops befestigt. Auf dem Rager 2 sind je eine Rasterkraft-Sonde 3, eine kapazitive Sonde 4, eine Feldemissions-Sonde 5 und eine Induktionsschleife 6 so angeordnet, daß sie schräg zu einer zentralen Stelle tuber dem Rager 2 weisen. Die Sonden sind durch elektronenstrahlinduzierte Deposition auf den Rager aufgebracht worden.

Zur Verstärkung der von den Sonden 4 bis 6 abgegebenen Signale ist eine Verstärkerschaltung in die Verbindungsleitungen 7 der Sonden 4 bis 6 eingebaut. Die gesamte Anordnung ist inklusive einer Verstärkerschaltung 8 zur Verstärkung der Signale der Feldemissions-Sonde 4 in Fig. 2 wiedergegeben. Es bezeichnet 9 die Kathode einer Verstarker-Rohre, 10 deren Gitter und 11 deren Anode. Die Kathode 9 und die Gitter 10 sind tuber einen Widerstand 12 parallelgeschaltet. Die gesamte Struktur ist mit dem erfindungsgemäß verwendeten Aufwachsverfahren auf das Trägermaterial 1,2 aufgebaut, um alle Elemente mit derartig geringen Abmessungen herstellen zu können.