CN101680929B - 集成电路探测卡分析器 - Google Patents

Abstract

提供用在分析探测卡中的方法和设备。对于一些实施例，提供一种夹盘，其具有特定的材料以被选择来实现诸如改进的导电性、鲁捧观察窗等的所期望的属性。对于其它实施例，可以提供诸如对探针的力测量的有用的特征。还对于另外的实施例，可以提供翻转台或者其特征。

Description

集成电路探测卡分析器

技术领域

本发明一般地涉及集成电路测试，更具体地涉及用于测试用来在晶片上测试集成电路的探测卡的方法和设备。

背景技术

探测卡测试和验证系统常用作为用于探测卡(其用在测试集成电路器件/衬底中)的使用前后的特性的生产工具并便于不符合预定标准的探测卡的重装。这种系统通常由计算机、精度测量系统、基于视频系统的软件和精度移动控制和测量系统组成。这种配备的系统允许探测卡平坦化的测量和调节、视频X/Y位置和测量、探测接触电阻、泄漏和部件测量。

还可以对照基准值测量包括接触电阻的泄漏的电气参数，并且可以对在测试下的探测卡组件是否合格或者故障提供指示。如果判定为故障，则可以打印详尽的报告以伴随着用于重装的卡。由该系统提供的快速验证可以确认：探测卡组件准备测试或者需要重装。

存在对改进这种系统的持续的需求，例如通过增加新的特征、增大性能和鲁捧性。

发明内容

本发明的实施例提供用于分析探测卡的方法和设备。对于一些实施例，提供一种夹盘，其选择特定的材料以实现诸如改进的导电性、鲁捧观察窗等所期望的属性。

对于一些实施例，可以提供改进的翻转台或者其特征。

附图说明

以以上所述的本发明的特征能被详细理解的方式，参照实施例对以上简要概括的本发明进行更具体的描述，实施例中的一些在附图中图示。然而，注意，附图仅仅图示本发明的代表性实施例，因而不能认为对本发明的范围的限制，因为本发明可以允许其它等效实施例

图1是根据本发明的实施例的探测卡分析器的一部分的图，该图被放大以示出夹盘和摄像窗。

图1A-图1B是根据本发明的实施例图示未涂覆有和涂覆有导电陶瓷材料的夹盘的图；

图2A是根据本发明的实施例的探测卡分析器的计算机辅助设计模型，详细示出了夹盘、光学窗和探测摩擦力测量系统；

图2B是根据本发明的实施例示出两个分开的部分的探测摩擦力测量系统的计算机辅助设计模型；

图2C是根据本发明的实施例放大示出探测插件和两个力传感器的探测摩擦力测量系统的计算机辅助设计模型；

图3A-B是根据本发明的实施例放大示出包含光源的块的探测卡分析器的一部分的图，其中夹盘设置在光源上方或者没有夹盘设置在光源上方；

图4是根据本发明一个实施例翻转台的各部件的机械示意图。

图5是具有根据本发明一个实施例组成翻转台的一个碳纤维板的尺寸的机械示意图。

图6A-6D是根据本发明实施例的翻转台和自动平衡配重沿着180°旋转顺序的计算机辅助设计模型；

图7是现有技术的包括兰宝石的摄像窗的图像，在窗上描绘了刮擦；

图8A-8D是根据本发明实施例的探测修复工具的设计图；以及

图9A-9C是根据本发明的实施例的Z工作台和安装在探测卡分析器的X工作台上的线性扫描器的图。

具体实施方式

图1是探测卡分析器的一部分的图，其放大以示出可以在测试中保持探测卡的夹盘10(未示出)。对于一些实施例，夹盘10可以包括特定的导电陶瓷涂层，诸如TiN。作为硬化的材料，陶瓷涂层可以为夹盘10提供延长的寿命。对于一些实施例，陶瓷涂层的颗粒大小能被制造成1微米，由此实现复制真正的硅晶片结合垫的鲁捧性。夹盘10的基部可以包括镍，并且在其上可以溅射陶瓷涂层。夹盘10的上表面可以具有用于测试探测卡的其它方面的抛光区域。可以获得尺寸不同的夹盘10用于测试尺寸不同的晶片，并且一些形式的夹盘10可以允许在延伸的温度(诸如25℃)下验证探测卡。

透明的摄像窗15可以用来观察探针。可以捕捉在第一(例如，零力)和第二(预定的压力以在测试中模拟实际使用)的接触力下探针位置的图像以确定表示在测试过程中探针将接触器件的位置的“擦痕”。可以分析这种擦痕以确定需要调节或者重装以确保在测试过程中对应的探针将接触所期望的垫。

如图1A所示，对于一些实施例，夹盘10可以包括其上涂覆(例如，溅射)导电陶瓷材料的部分19，同时部分17可以留下来未涂覆。对于一些实施例，未涂覆部分17可以包括如图1A所述的透明摄像窗15。在图1B中示出更大的夹盘17，其中可以留下角部17未涂覆。对于一些实施例，夹盘的基部可以是专门处理以允许溅射的陶瓷。未涂覆区域可以容纳用于摄像功能的窗的安装以拍摄在探测卡分析中使用的空气和刮擦图像。更大的夹盘可以容纳多个摄像(例如，四个)，并且可以具有更大数量的单独的点(例如，十六个)。

彼此充分靠近的多个单独的点可以允许快速识别探针电气特性。例如，电气特性可以包括从基准表中，探测应该参照哪个信道和从哪个坐标。这可以减小传统地这种特性所需的移动步进量，因而减小了测试的速度。

对于一些实施例，空气和刮擦图像可以用于发现与相关擦痕有关的X/Y的位置。例如，当擦痕方向不涉及探测位置时，它可以表示探测卡和/或者母板(例如，探测卡的测试夹具)有故障。为了检测这种情况，该系统可以能测量空气和刮擦位置相对于预定探测角度(例如，从基准文件中下载)之间的差。此方案会对探测卡导致更快的测试和更小的磨损。

再参照图1，对于一些实施例，如图1中所图示，摄像窗15可以是夹盘10的一部分。摄像窗15可以包括金刚石或者金刚石状的碳，因为在确保长寿命的努力中它具有刮擦阻力的属性。实际上，包括这些材料中任一者的摄像窗可以不需要被更换，由此避免了维护的成本。金刚石和类金刚石碳还可以提供比传统的包括兰宝石的摄像窗更清楚的观察。

示例性探测摩擦力传感器

对于一些实施例，如图2a的计算机辅助设计模型中所示，探测摩擦力测量系统20可以安装到夹盘10。探测摩擦力测量系统20可以用来测量当探针被推入平面表面以形成擦痕所经历的阻力。该测量可以随着力趋于时间经过而变弱而用来测量单独的探测或者整个探测卡的寿命期限。根据一些实施例，此系统20的细节可以在图2B和图2C中更清楚地看到，图2B和图2C示出了针插件22和垂直布置的以测量两个不同轴上的力的两个力传感器24。因为针插件22能用包括任何适合材料的插件更换，探测摩擦力测量系统20可以用来测量在用在摄像窗中的材料(诸如，玻璃、兰宝石、金刚石和类金刚石碳)和用在实际半导体晶片接合垫上的材料(诸如，铝)上滑动之间的差。利用这些差值测量，系统20可以用来测量真正的铝垫上的阻力，随后设定相应的测试极限用于在探测卡分析器的摄像窗15上的测量。

示例性光源

为了通过探测卡分析器的摄像窗15观察探测卡针，可以使用对比度高的恒定光源。图3A图示了探测卡分析器的一部分，其放大以示出包含设置在其中的光源30的块1。对于一些实施例，光源30可以包括设计成提供高对比度的光源。例如，光源30可以包括处理498nm和513nm之间的波长的单色蓝绿发光二极管(LED)。此波长范围可以为观察探测卡针提供高对比度光。此外，由于蓝绿LED可以很稳定，照明的波长应该随着时间而几乎不改变。结果，应该不需要频繁地重新校准探测卡分析器。光源30还可以透镜、镜头32和分光立方体33。分光立方体33在努力使极性最小化方面具有特定的波反射。图3B图示了上覆块31并覆盖光源30的夹盘10，光源30可以通过窗15照明探测卡针。

示例性翻转台

自动翻转台35可以在被图像化和测试的同时支撑探测卡，然后其以被控制的方式(例如，在操作者的请求下使用气动)旋转180°，或者翻过来，使得探针或探测卡的其它方面可以重装。在重装之后，翻转台35可以容易地回到其原来的位置以继续测试，而不必重新对准探测卡。

在辅助此功能的方面中，翻转台35可以由轻便然而牢固和稳定的材料组成。这样，翻转台35可以如图4的机械示意所示包括两个夹心的碳纤维板40，且铝框架45插入在其间。用于一些实施例的示例性碳纤维板在图5中示出，并可以具有732mm×600mm×31.4mm的总尺寸。

自动翻转台平衡块

在随着翻转台旋转时平衡其重量的努力中(由此，辅助均匀和受控的运动，且几乎没有来自使用者的相互作用)，可以如图6a所示使用平衡配重60。平衡配重60可以经由软件自动地被调节，以平衡翻转台35和探测卡的重量。图6a-d是根据一些实施例按照180°旋转次序的翻转台35和自动平衡配重60的计算机辅助设计模型。

示例性摄像窗

如上所述，摄像窗由金刚石材料制成。此材料可以提供比标准的兰宝石窗更清楚的观察。如在图7中所示，兰宝石窗会易于刮擦72。此外，由金刚石材料制成的窗可以具有增加的寿命时间。在一些情况下，在系统的寿命中可以不必更换窗，由此降低了维护成本。对于一些实施例，金刚石材料可以是合成型Al材料，这种材料会形成世界上最硬的窗之一。

对于一些实施例，可以使用用于快速检测的3-D摄像系统。例如，这种系统可以被构造成在一个移动中测量平面性和对准。为了非接触光学平面化(Z测量)，可以结合多个摄像。例如，可以是两个或者更多个测量3-D视图的摄像，并且在校准阴影长度之后阴影(由处理器经由图像分析器识别)可以有效地用于Z位置(高度)。

示例性探测修复工具

一旦由探测卡分析器检测到受损的探测，可以由图8A所示的探测修复工具80修复未对准或者弯曲的探测。探测修复工具80的上部的形状可以象小的中空的沿着轴向轴线切成一半的圆柱体。探测修复工具80的底部为了鲁捧性而可以是固体杆。探测修复工具80安装在探测卡分析器的Z工作台上以进行竖直移动，并还可以具有连接到其的小电动机(未图示)，使得工具80能如图8B所示旋转360°。

因为探测卡分析器在记录空气和刮擦图像之后知道集成电路测试卡探测的方向，单个探测82可以确定为具有由于弯曲的探测末端或者应该被调节到理想位置的未对准的探测而引起的位置误差。对于一些实施例，探测82的理想位置可以由探测卡分析器从电子数据表知道。如果探测82离在位置之外，探测修复工具80可以使用X工作台中的电动机沿着X和Y方向移动，并使用Z工作台电动机竖直移动到未对准探测82的当前不正确的位置。在到达探测82时，探测修复工具80面向所期望的方向。对于探测82被横向校正的情况，可以如图8C的侧视图和顶视图所示将探测修复工具80的接收位置旋转到面向校正的横向方向。对于探测82应该被竖直校正的情况，如图8D所示，探测修复工具80的接收位置可以面向探测82的臂。

一旦探测修复工具80已经定位在探测82的下面并旋转，使得接收位置正面向所期望的方向，探测修复工具80可以经由X工作台横向移动(图8C)；经由Z工作台竖直移动(图8D)，或者同时或者依次地努力推着探测82或者探测末端84返回到已知的理想位置。此后，夹盘10中金刚石窗15下面的摄像可以测量探测82的新位置，并且如果分析器判定探测82应该进一步被调节，则可以使用探测修复工具80重复修复处理。

对于一些实施例，通过采用比较磨损的清洁垫粘附到工具80的上部的中空半圆柱体的内表面，探测修复工具80可以用作单个的探测清洁器。

示例性线性扫描器图像传感器

现在参照图9A-图9C，探测卡分析器可以采用线性扫描器图像传感器90以努力地快速图像化和确定探测在高探测计算测试卡上的位置。图像传感器90可以安装在Z工作台94上方的X工作台92上以进行竖直移动。同时提供若干探测的图像，图像传感器90可以包括由涂覆有类金刚石碳(DLC)以努力地防止在窗上刮擦的玻璃组成的矩形窗。利用Z工作台94，图像传感器90能上下移动以确定空气和刮擦图像位置测量。X工作台92提供用于图像传感器90的横向移动，并且组合可以允许从左到右、从右到左、从上到下或者从下到上拍摄图像。

Claims (20)

1.一种集成探测卡分析器设备，包括：

夹盘，其用于在测试中保持探测卡；

导电陶瓷涂层，其形成在所述夹盘的至少一部分上；以及

透明窗，其形成在所述夹盘中以在测试中观察所述探测卡的探针。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述导电陶瓷涂层的颗粒尺寸设计成复制硅晶片接合垫的粗糙度。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述颗粒尺寸为1微米或者更大。

4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述导电陶瓷涂层包括至少一些百分比的TiN。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述导电陶瓷涂层被溅射在所述夹盘上。

6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述夹盘包括用于测试所述探测卡的参数的抛光区域。

7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述夹盘的至少一部分未涂覆有所述导电陶瓷涂层。

8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述夹盘包括多个导电单独点，其彼此充分地靠近以允许快速识别探针电气参数。

9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述窗包括金刚石或者类金刚石碳中至少一者。

10.一种用于在集成探测卡分析器进行的测试中保持探测卡的夹盘，包括：

导电陶瓷涂层，其形成在所述夹盘的至少一部分上；以及

透明窗，其形成所述夹盘中以用于在测试中观察所述探测卡的探针。

11.根据权利要求10所述的夹盘，其中，所述导电陶瓷涂层的颗粒尺寸设计成复制硅晶片接合垫的粗糙度。

12.根据权利要求11所述的夹盘，其中，所述颗粒尺寸为1微米或者更大。

13.根据权利要求10所述的夹盘，其中，所述导电陶瓷涂层包括至少一些百分比的TiN。

14.根据权利要求10所述的夹盘，其中，所述导电陶瓷涂层被溅射在所述夹盘上。

15.根据权利要求10所述的夹盘，其中，所述夹盘包括用于测试所述探测卡的参数的抛光区域。

16.根据权利要求10所述的夹盘，其中，所述夹盘的至少一部分未涂覆有所述导电陶瓷涂层。

17.根据权利要求10所述的夹盘，其中，所述夹盘包括多个导电单独点，其彼此充分地靠近以允许快速识别探针电气参数。

18.根据权利要求10所述的夹盘，其中，所述窗包括金刚石或者类金刚石碳中至少一者。

19.一种形成用于在由集成探测卡分析器进行的测试中保持探测卡的夹盘的方法，包括：

在所述夹盘中形成窗；并且

将所述夹盘至少部分地涂覆有导电陶瓷材料。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，将所述夹盘至少部分地涂覆有导电陶瓷材料包括将所述导电陶瓷材料溅射在所述夹盘上。

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