CN102278941A - 测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的一实施例的测试装置包含一壳体；至少一探针载台，设置于该壳体内且经配置以承接至少一探针；一元件承座，设置于该壳体内且经配置以承接一待测半导体元件；以及一检视模块，具有一预定视野且经配置以提取至少该待测半导体元件的图像。在本发明的一实施例中，该探针载台包含一驱动单元，经配置以于一映象阶段中移动该探针，使得该探针离开该检视模块的焦点，较佳地，离开该检视模块的聚焦深度，并保持该待测半导体元件在检视模块的视野内，进而实现在承载探针时进行元件映象功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种测试装置，特别涉及一种测试装置，经配置以通过移动探针离开检视模块的焦点，并保持待测元件在检视模块的视野内，进而实现在承载探针时进行元件映象功能。
背景技术
光学显微镜已被广泛地应用于检视半导体元件(例如发光二极管及集成电路)。在一个典型的半导体元件测试过程中，晶圆(wafer)首先放在蓝色胶带上，切成单个半导体元件，使得晶圆上的单个半导体元件彼此分隔。蓝色胶带及其上方的半导体元件被装上一个圆形环进行测试。取像系统在测试过程中提供检视在圆形环上的半导体器件所需的装置。由于半导体元件在切割晶圆及移动到蓝色胶带上时的位置稍有扭曲，且考量在晶圆上数量众多的待测半导体元件，元件映象阶段(mapping phase)通常是在测试程序之前完成。
元件映象阶段收集和记录的各半导体元件的数据，包括它的位置、存在或不存在、是否以墨水标记等等。在一个典型的元件测试周期中，一批半导体元件被放置在取像系统的视野内(field of view，FOVE)。之后，取像系统选取一半导体元件图案作为主要图案，以便使用公知图案匹配技术搜索在视野内的其它半导体元件。
但是，在半导体元件上方的探针遮住其下方的图像而形成不完整的图像，因此大部分的检视装置使用第二套取像系统以执行元件映象功能。第二取像系统与第一取像系统分隔一预定距离，因此元件定位载台必须将半导体元件移动至该第二取像系统，方可进行元件映象功能。在完成元件映象功能后，再将半导体元件移动回第一取像系统，以便进行测试。在此一架构中，元件映象与元件测试的取像系统的光学中心必需精确校对，以避免不正确的半导体元件定位。
然而，上述的检视装置的缺点除了必须使用两套取像系统外，更必需精确校对元件映象的取像系统与元件测试的取像系统这两个光学中心。此外，上述的检视装置的缺点还包括元件载台将待测元件从一个取像系统移动至另一取像系统，耗费额外时间，增加测试成本。
美国专利公开案US 2009/0236506A1揭示一种晶圆级的发光元件(例如发光二极管)测试系统和方法。该系统包括一个LED晶片(die)和一光收集组件，其经配置以收集所有LED晶片发出的光，并散射所有发出的光而产生散射光的分布。该系统还包括一个相耦合的光检测器，用以检测部分的散射光。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测试装置，经配置以通过移动探针离开检视模块的焦点，并保持待测元件在检视模块的视野内，进而实现在承载探针时进行元件映象功能。本发明的一实施例的测试装置包含一壳体；至少一探针载台，设置于该壳体内且经配置以承接至少一探针；一元件承座，设置于该壳体内且经配置以承接一待测半导体元件；以及一检视模块，具有一预定视野且经配置以提取至少该待测半导体元件的图像；其中该探针载台包含一驱动单元，其经配置以于一映象阶段(mapping phase)中移动该探针，使得该探针离开该检视模块的焦点。
本发明另一实施例的测试装置包含一壳体；至少一探针载台，设置于该壳体内且经配置以承接至少一探针；一元件承座，设置于该壳体内且经配置以承接一待测半导体元件；一元件载台，经配置以承接该元件承座，该元件载台包含一第一驱动单元，经配置以沿一第一轴向移动该元件承座；一检视模块，具有一预定视野且经配置以提取至少该待测半导体元件的图像；以及一检视载台，经配置以承接该检视模块，该检视载台包含一第二驱动单元，经配置以沿着该第一轴向移动该检视模块；其中该第一驱动单元及该第二驱动单元在一映象阶段中被致能以沿该第一轴向移动，使得该探针离开该检视模块的焦点。
本发明的有益效果在于，经配置以通过移动探针离开检视模块的焦点，并保持待测元件在检视模块的视野内，进而实现在承载探针时进行元件映象功能。
上文已相当广泛地概述本发明的技术特征及优点，以使下文的本发明详细描述得以获得较佳了解。构成本发明的权利要求标的的其它技术特征及优点将描述于下文。本发明所属技术领域技术人员应了解，可相当容易地利用下文揭示的概念与特定实施例可作为修改或设计其它结构或工艺而实现与本发明相同的目的。本发明所属技术领域技术人员也应了解，这类等同建构无法脱离权利要求所界定的本发明的精神和范围。
附图说明
图1例示本发明一实施例的测试装置；
图2例示本发明一实施例的检视模块；
图3及图4例示该检视模块提取的图像；
图5例示本发明另一实施例的检视模块；
图6例示本发明一实施例的测试装置；以及
图7例示本发明一实施例的测试卡。
其中，附图标记说明如下：
10 测试卡
12 基板
14 支撑物
16 探针
18 环氧树脂
20 导通孔
40 壳体
42 本体
44 平台
46 上盖
48 透明部
50 探针载台
50′ 探针载台
52 驱动单元
54 驱动单元
56 固持器
56′ 固持器
58 探针
60 元件承座
62 待测半导体元件
64 接触部
66 物件平面
70 元件载台
72 驱动单元
74 驱动单元
80 检视载台
80′ 检视载台
82 驱动单元
82′ 驱动单元
84 驱动单元
84′ 驱动单元
100 测试装置
100′ 测试装置
102 封闭室
110 检视模块
110′ 检视模块
114 光源
115 正透镜
116 照射光
117 扩散元件
118 反射光
120 控制器
130 处理模块
132 第一分光器
134 物镜
136 第二分光器
142A 第一光学路径
142B 第二光学路径
144A 近摄镜
144B 近摄镜
145B 负透镜
146A 第一取像元件
146B 第二取像元件
148A 第一取像模块
148B 第二取像模块
152A 第三光学路径
152B 第四光学路径
162A 第五光学路径
162B 第六光学路径
164 光强度检测器
166 光谱检测器
具体实施方式
图1例示本发明一实施例的测试装置100。该测试装置100包含一壳体40；至少一探针载台50，设置于该壳体40内且经配置以承接至少一探针58；一元件承座60，设置于该壳体40内且经配置以承接一待测半导体元件62；以及一检视模块110，具有一预定视野(field of view)且经配置以提取至少该待测半导体元件62(例如发光二极管及集成电路)的图像。在本发明的一实施例中，该壳体40包含一本体42；一平台44，设置于该本体42上；以及一上盖46，经配置以形成一封闭室(测试室)102，该探针载台50及该元件承座60设于该封闭室102内，该探针载台50设于该平台44上。
图2例示本发明一实施例的检视模块110，图3及图4例示该检视模块110提取的图像。在本发明的一实施例中，该检视模块110包含一第一分光器132，经配置以导引一照射光116至一物件平面66；一物镜134，经配置以收集该物件平面66的反射光118；以及一第二分光器136，经配置以将该反射光118分派至一第一光学路径142A及一第二光学路径142B。在本发明的一实施例中，该检视模块110还包含一正透镜(positive lens)115，例如设置于该第一分光器132及一光源114间的聚光镜；以及一扩散元件117，设置于该第一分光器132的一受光面上且经配置以接收该光源114的照射光116。
在本发明的一实施例中，该检视模块110还包含一第一取像模块148A，设置于该第一光学路径142A上且具有一第一近摄镜(close up lens)144A，其经配置以形成一第一物件图像(图3)于一第一取像元件146A(例如，具有高解析能力的CCD)；以及一第二取像模块148B，设置于该第二光学路径142B上且具有一第二近摄镜144B及一负透镜(negative lens)145B，其经配置以形成一第二物件图像(图4)于一第二取像元件(例如具有变焦功能的CCD)。
再参考图1，该探针载台50包含一驱动单元52，经配置以沿着X轴及Y轴移动该探针58；一驱动单元54，经配置以沿着Z轴移动该探针58；以及一固持器56，经配置以固持该探针58。在一对位程序(alignment process)中，该探针58通过该探针载台50移动而接触该待测半导体元件62的一接触部64，其中操作人员即可通过该第二取像模块148B检视该第二物件图像(图4，显示该探针58与该待测半导体元件62的接触部64的相对位置)，而该第二取像模块148B的变焦功能(zooming ability)则可用以进一步观察该探针58与该待测半导体元件62的接触部64的相对位置细节。
当该探针58对准且接触该待测半导体元件62的接触部64，该驱动单元54则于一映象程序中被致能启动以沿着Z轴移动该探针58，使得该探针58并未落在该检视模块110的焦点上(也即离开该检视模块110的焦点)，对该检视模块110则呈现近乎透明。在本发明的一实施例中，该测试装置100经配置以在该映象阶段中致能该驱动单元54以沿着Z轴移动该探针58接近该检视模块110，较佳地移动至该检视模块110的聚焦深度(depth of focus)之外，并保持该待测半导体元件62在该检视模块110的视野内。
操作人员即可通过该第一取像模块148A观察该第一物件图像(图3，实质上未显示该探针58)。之后，选取该待测半导体元件62的接触部64之一作为参考图案，并致能一耦合于该检视模块110的处理模块130以辨识该待测半导体元件62的全部接触部64。该处理模块130可以硬件或软件予以实现，其使用公知的图案比对技术在该映象阶段中根据该参考图案找出其它相同图案。由于该探针58呈现透明状态，因此所有相同的接触图案均可通过该图案搜索技术予以辨识。因此，即使该探针58已承载于该测试装置100，仍然可以进行元件映象阶段，也即实现在承载探针时进行元件映象功能。
再参考图1，该测试装置100还包含一元件载台70，经配置以承接该元件承座60；以及一检视载台80，经配置以承接该检视模块110。在本发明的一实施例中，该元件载台70包含一驱动单元72，经配置以沿着X轴及Y轴移动该元件承座60；以及一驱动单元74，经配置以沿着Z轴移动该元件承座60。在本发明的一实施例中，该检视载台80包含一驱动单元82，经配置以沿着X轴及Y轴移动该检视模块110；以及一驱动单元84，经配置以沿着Z轴移动该检视模块110。在本发明的一实施例中，该测试装置100还包含一控制器120，经配置以控制该驱动单元74及该驱动单元84在该元件映象阶段中以同步方式沿着Z轴移动，使得该探针58离开该检视模块110的焦点(较佳地离开该检视模块110的聚焦深度)，并保持该待测半导体元件62在该检视模块110的视野内。
在对位程序中，该探针58通过该探针载台50移动而接触该待测半导体元件62的一接触部64，其中操作人员可通过该第二取像模块148B检视该第二物件图像(图4，显示该探针58与该待测半导体元件62的接触部64的相对位置)。当该探针58对准且接触该待测半导体元件62的接触部64，该元件载台70的驱动单元74及该检视载台80的驱动单元84则于一映象阶段中被致能启动以同步方式沿着Z轴移动该半导体元件62及该检视模块110，使得该探针58并未落在该检视模块110的焦点上(较佳地离开该检视模块110的聚焦深度)，对该检视模块110则呈现近乎透明。
操作人员即可通过该第一取像模块148A观察该第一物件图像(图3，实质上未显示该探针58)。之后，选取该待测半导体元件62的接触部64的一作为参考图案，并致能一耦合于该检视模块110的处理模块130以辨识该待测半导体元件62的全部接触部64。该处理模块130可以硬件或软件予以实现，其使用公知的图案比对技术在该映象阶段中根据该参考图案找出其它相同图案。由于该探针58呈现透明状态，因此所有相同的接触图案均可通过该图案搜索技术予以辨识。因此，即使该探针58已承载于该测试装置100，仍然可以进行元件映象阶段，也即实现在承载探针时进行元件映象功能。
图5例示本发明另一实施例的检视模块110′。在本发明的一实施例中，该检视模块110′包含一第一分光器132，经配置以导引一照射光116至一物件平面66；一物镜134，经配置以收集该物件平面66的反射光118；以及一第二分光器136，经配置以将该反射光118分派至一第一光学路径142A及一第二光学路径142B。在本发明的一实施例中，该检视模块110′还包含一正透镜115，例如设置于该第一分光器132及一光源114间的聚光镜；以及一扩散元件117，设置于该第一分光器132的一受光面上且经配置以接收该光源114的照射光116。
在本发明的一实施例中，该检视模块110′还包含一第三分光器150，设置于该第一光学路径142A上且经配置以将该反射光118分派至一第三光学路径152A及一第四光学路径152B；以及一第四分光器160，设置于该第二光学路径142B上且经配置以将该反射光118分派至一第五光学路径162A及一第六光学路径162B。在本发明的一实施例中，该检视模块110′还包含一第一取像模块148A，设置于该第三光学路径152A上；以及一第二取像模块148B，设置于该第四光学路径152B上。
在本发明的一实施例中，该第一取像模块148A包含一第一近摄镜144A，经配置以形成一第一物件图像(图3)于一第一取像元件146A(例如，具有高解析能力的CCD)；以及一第二近摄镜144B及一负透镜145B，经配置以形成一第二物件图像(图4)于一第二取像元件(例如具有变焦功能的CCD)。在本发明的一实施例中，该检视模块110′还包含一光强度检测器164，设置于该第五光学路径162A上；以及一光谱检测器166，设置于该第六光学路径162B上。
图6例示本发明一实施例的测试装置100′。该测试装置100′包含一壳体40；至少一探针载台50′，设置于该壳体40内且经配置以承接至少一测试卡10；一元件承座60，设置于该壳体40内且经配置以承接一待测半导体元件62；以及一检视模块110，具有一预定视野且经配置以提取至少该待测半导体元件62的图像。在本发明的一实施例中，该壳体40包含一本体42；一平台44，设置于该本体42上；以及一上盖46，经配置以形成一封闭室(测试室)102，该探针载台50及该元件承座60设于该封闭室102内，该探针载台50设于该平台44上。
图7例示本发明一实施例的测试卡10。该测试卡10包含一基板(例如电路板)12、一设置在该电路板12上的支撑物14、多根固定在该支撑物14上的探针16，以及一电连接该探针16与一导线26的导通孔20。该探针16以环氧树脂24固定于该支撑物14上。该上盖46包含一透明部(透明窗户)48，以便检视该半导体元件62及该探针16的相对位置。在本发明的一实施例中，该检视模块110经配置以经由该透明部48提取该半导体元件62及该探针的对位图像(alignment image)
再参考图1，在本发明的一实施例中，该探针载台50′包含一驱动单元52，经配置以沿着X轴及Y轴移动该测试卡10；一驱动单元54，经配置以沿着Z轴移动该测试卡10；以及一固持器56′，经配置以固持该测试卡10。在本发明的一实施例中，该测试装置100′经配置以在该映象阶段中致能该驱动单元54以沿着Z轴移动该测试卡10的探针16接近该检视模块110而离开该检视模块110的焦点(较佳地移动至该检视模块110的聚焦深度的外)，并保持该待测半导体元件62在该检视模块110的视野内。在本发明的一实施例中，该测试装置100′还包含一控制器120，经配置以控制该驱动单元74及该驱动单元84在该元件映象阶段中以同步方式沿着Z轴移动，使得该测试卡10的探针16离开该检视模块110的焦点(较佳地离开该检视模块110的聚焦深度)，并保持该待测半导体元件62在该检视模块110的视野内。
本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而本发明所属技术领域技术人员应了解，在不背离权利要求所界定的本发明精神和范围内，本发明的教示及揭示可作种种的替换及修饰。例如，上文揭示的许多工艺可以不同的方法实施或以其它工艺予以取代，或者采用上述两种方式的组合。
此外，本发明的权利范围并不局限于上文揭示的特定实施例的工艺、机台、制造、物质的成分、装置、方法或步骤。本发明所属技术领域技术人员应了解，基于本发明教示及揭示工艺、机台、制造、物质的成分、装置、方法或步骤，无论现在已存在或日后开发者，其与本发明实施例揭示者以实质相同的方式执行实质相同的功能，而达到实质相同的结果，也可使用于本发明。因此，权利要求经配置以涵盖经配置以此类工艺、机台、制造、物质的成分、装置、方法或步骤。
Claims (33)
1.一种测试装置，包含：
一壳体；
至少一探针载台，设置于该壳体内且经配置以承接至少一探针；
一元件承座，设置于该壳体内且经配置以承接一待测半导体元件；以及
一检视模块，具有一预定视野且经配置以提取至少该待测半导体元件的图像；
其中该探针载台包含一驱动单元，其经配置以于一映象阶段中移动该探针，使得该探针离开该检视模块的焦点。
2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，该检视模块包含：
一第一分光器，经配置以导引一照射光至一物件平面；
一物镜，经配置以收集该物件平面的反射光；以及
一第二分光器，经配置以将该反射光分派至一第一光学路径及一第二光学路径。
3.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，该检视模块还包含：
一第一取像模块，设置于该第一光学路径上且具有一第一近摄镜，该第一近摄镜经配置以形成一第一物件图像于一第一取像元件；以及
一第二取像模块，设置于该第二光学路径上且具有一第二近摄镜，该第二近摄镜经配置以形成一第二物件图像于一第二取像元件，该第二取像元件具有变焦功能。
4.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，该检视模块还包含：
一第三分光器，设置于该第一光学路径上且经配置以将该反射光分派至一第三光学路径及一第四光学路径；以及
一第四分光器，设置于该第二光学路径上且经配置以将该反射光分派至一第五光学路径及一第六光学路径。
5.根据权利要求4所述的测试装置，其特征在于，该检视模块还包含：
一第一取像模块，设置于该第三光学路径上且具有一第一近摄镜，该第一近摄镜经配置以形成一第一物件图像于一第一取像元件；以及
一第二取像模块，设置于该第四光学路径上且具有一第二近摄镜及一负透镜，该第二近摄镜及该负透镜经配置以形成一第二物件图像于一第二取像元件，该第二取像元件具有变焦功能。
6.根据权利要求4所述的测试装置，其特征在于，该检视模块还包含：
一光强度检测器，设置于该第五光学路径上；以及
一光谱检测器，设置于该第六光学路径上。
7.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，该探针载台包含一固持器，经配置以固持该探针。
8.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，该探针载台包含一固持器，经配置以固持一测试卡，该测试卡包含该探针。
9.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，该壳体包含一上盖，经配置以形成一封闭室，该探针载台及该元件承座设于该封闭室内。
10.根据权利要求9所述的测试装置，其特征在于，该上盖包含一透明部，该检视模块经配置以经由该透明部提取该图像。
11.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，该壳体包含一平台，该探针载台设置于该平台上。
12.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，该驱动单元经配置以沿一Z轴移动该探针，使得该探针离开该检视模块的焦点。
13.根据权利要求12所述的测试装置，其特征在于，该驱动单元经配置以移动该探针接近该检视模块。
14.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，该测试装置还包含一处理模块，耦合于该检视模块且经配置以辨识该待测半导体元件的至少一接触部。
15.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，该检视模块还包含：
一正透镜，设置于该第一分光器及一光源之间；以及
一扩散元件，设置于该第一分光器的一受光面上且经配置以接收该光源的照射光。
16.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，该驱动单元经配置以于该映象阶段中移动该探针，使得该探针离开该检视模块的聚焦深度。
17.一种测试装置，包含：
一壳体；
至少一探针载台，设置于该壳体内且经配置以承接至少一探针；
一元件承座，设置于该壳体内且经配置以承接一待测半导体元件；
一元件载台，经配置以承接该元件承座，该元件载台包含一第一驱动单元，经配置以沿一第一轴向移动该元件承座；
一检视模块，具有一预定视野且经配置以提取至少该待测半导体元件的图像；以及
一检视载台，经配置以承接该检视模块，该检视载台包含一第二驱动单元，经配置以沿该第一轴向移动该检视模块；
其中该第一驱动单元及该第二驱动单元在一映象阶段中致能以沿该第一轴向移动，使得该探针离开该检视模块的焦点。
18.根据权利要求17所述的测试装置，其特征在于，该测试装置还包含一控制器，经配置以控制该第一驱动单元及该第二驱动单元以同步方式移动。
19.根据权利要求17所述的测试装置，其特征在于，该第一驱动单元经配置以沿一Z轴移动该元件承座。
20.根据权利要求17所述的测试装置，其特征在于，该第二驱动单元经配置以沿一Z轴移动该检视模块。
21.根据权利要求17所述的测试装置，其特征在于，该检视模块包含：
一第一分光器，经配置以导引一照射光至一物件平面；
一物镜，经配置以收集该物件平面的反射光；以及
一第二分光器，经配置以将该反射光分派至一第一光学路径及一第二光学路径。
22.根据权利要求21所述的测试装置，其特征在于，该检视模块还包含：
一第一取像模块，设置于该第一光学路径上且具有一第一近摄镜，该第一近摄镜经配置以形成一第一物件图像于一第一取像元件；以及
一第二取像模块，设置于该第二光学路径上且具有一第二近摄镜，该第二近摄镜经配置以形成一第二物件图像于一第二取像元件，该第二取像元件具有变焦功能。
23.根据权利要求21所述的测试装置，其特征在于，该检视模块还包含：
一第三分光器，设置于该第一光学路径上且经配置以将该反射光分派至一第三光学路径及一第四光学路径；
一第四分光器，设置于该第二光学路径上且经配置以将该反射光分派至一第五光学路径及一第六光学路径。
24.根据权利要求23所述的测试装置，其特征在于，该检视模块还包含：
一第一取像模块，设置于该第三光学路径上且具有一第一近摄镜，该第一近摄镜经配置以形成一第一物件图像于一第一取像元件；以及
一第二取像模块，设置于该第四光学路径上且具有一第二近摄镜及一负透镜，该第二近摄镜及该负透镜经配置以形成一第二物件图像于一第二取像元件，该第二取像元件具有变焦功能。
25.根据权利要求23所述的测试装置，其特征在于，该检视模块还包含：
一光强度检测器，设置于该第五光学路径上；以及
一光谱检测器，设置于该第六光学路径上。
26.根据权利要求17所述的测试装置，其特征在于，该探针载台包含一固持器，经配置以固持该探针。
27.根据权利要求17所述的测试装置，其特征在于，该探针载台包含一固持器，经配置以固持一测试卡，该测试卡包含该探针。
28.根据权利要求17所述的测试装置，其特征在于，该壳体包含一上盖，经配置以形成一封闭室，该探针载台及该元件承座设于该封闭室内。
29.根据权利要求28所述的测试装置，其特征在于，该上盖包含一透明部，该检视模块经配置以经由该透明部提取该图像。
30.根据权利要求17所述的测试装置，其特征在于，该壳体包含一平台，该探针载台设置于该平台上。
31.根据权利要求17所述的测试装置，其特征在于，该测试装置还包含一处理模块，耦合于该检视模块且经配置以辨识该待测半导体元件的至少一接触部。
32.根据权利要求21所述的测试装置，其特征在于，该检视模块还包含：
一正透镜，设置于该第一分光器及一光源之间；以及
一扩散元件，设置于该第一分光器的一受光面上且经配置以接收该光源的照射光。
33.根据权利要求17所述的测试装置，其特征在于，该第一驱动单元及该第二驱动单元在该映象阶段中被致能以沿该第一轴向移动，使得该探针离开该检视模块的聚焦深度。
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