CN104035016B - 用于测试晶圆的探针卡及制造探针卡的方法 - Google Patents

Abstract

本发明的题目为一种用于测试晶圆的探针卡以及制造探针卡的方法，探针卡包括具有导电图案的印刷电路板及邻设于印刷电路板的探针头，其中探针头定义通过探针头的至少一个孔洞，且探针头由电性绝缘材料所制成。至少一个导电精密探针分别设置于至少一个孔洞中，此精密探针的第一端电性连接至印刷电路板的导电图案。至少一个导电探针包括悬臂部及尖端部，其中悬臂部接触并电性连接精密探针的第二端，而尖端部可电性连接于晶圆以便电性连接晶圆至印刷电路板的导电图案，探针的悬臂部固设于探针头。

Description

用于测试晶圆的探针卡及制造探针卡的方法

技术领域

本申请案为2012年11月7日向美国专利局申请的美国申请案案号13/671,335的部分延续案，其以全文纳入本说明书中。

本发明关于一种形成于晶圆上的集成影像传感器的制造与测试，特别关于一种用于测试形成于晶圆上的积体影像传感器的探针卡。

背景技术

在影像传感器的制造方法中，大量的影像感测组件可形成于同一晶圆上。晶圆上的多种的影像感测组件可同时进行晶圆等级的测试。在制造与测试进行完毕后，影像感测组件被分离，使得各影像感测组件及其对应的晶圆部分成为管芯。

在晶圆等级的测试中，通常对各影像感测组件照光并侦测影像感测组件对照光所产生的电信号以测试其性能。为达此目的，测试装置通常包括探针卡(probe card)，其位于照明的来源(即光源)以及晶圆之间。探针卡包括开口或孔洞以让光线从光源照射到晶圆。探针卡也包括至少一个导电探针以侦测前述的电信号。

为减少测试时间及成本，通常会对晶圆上的多种影像感测组件同时进行测试。为达此目的，探针卡包括多个孔洞，每一个孔洞对应一个测试的影像感测组件，并且探针卡包括多个探针，至少其中之一对应一个测试的影像感测组件。照明所使用的光源通过各别的孔洞同时对测试的影像感测组件进行照光。此种方法有一缺点，即光源通常并非具有完美的均匀性。结果，所有的影像感测组件无法得到同样的光强度，这导致测试上的误差。

照明的非均匀性取决于光源与晶圆之间的距离。亦即，当光源与晶圆之间的距离增加时，光源所提供的照明非均匀性亦随之增加。据此，较佳的作法是使光源与晶圆之间的距离尽可能的小。然而，在已知的测试环境中，会有多样的系统部件，例如光扩散器、至少透镜、探针卡、及/或探针，设置于光源与晶圆之间，使得于光源与晶圆之间需要有足够的距离来容纳这些部件。既然光源与晶圆之间的距离受到上述的限制，已知系统中的影像感测组件所受到的照明的均匀性亦被限制。

探针卡的厚度会影响光源与晶圆之间的距离，若使用相对较厚的探针卡，可能会增加此距离及照明不均匀度，若使用相对较薄的探针卡，则可以减少此距离及照明不均匀度，因此，如何能够尽量地薄化探针卡已经成为亟待解决的课题。

发明内容

本发明提供一种装置，用以其增加多个目标接收从光源来的光线的均匀性，并包括多个可移动的孔洞组件以及支持件。孔洞组件设置于光源与目标之间，各孔洞组件定义孔洞，光源所发出的光线沿着对应的孔洞组件的长轴方向通过孔洞而照射对应的目标。支持件支持孔洞组件，各孔洞组件于支持件内沿着长轴方向为可移动，以改变对应孔洞组件的目标所接收的光线的性质。

本发明提供一种方法，用以增加多个目标接收从光源来的光线的均匀性，并包括下列步骤：设置多个可移动的孔洞组件于光源与目标之间，各孔洞组件定义孔洞，光源所发出的光线沿着对应的孔洞组件的长轴方向通过孔洞而照射对应的目标；以及使至少其中的一个孔洞组件沿着其长轴方向移动，以改变对应孔洞组件的目标所接收的光线的性质。

本发明提供一种用于测试晶圆的探针卡，其包括具有导电图案的印刷电路板(PCB)及邻设于印刷电路板的探针头，其中探针头定义通过探针头的至少一个孔洞，且探针头由电性绝缘材料所制成。至少一个导电精密探针分别设置于至少一个孔洞中，此精密探针的第一端电性连接至印刷电路板的导电图案。至少一个导电探针包括悬臂部及尖端部，其中悬臂部接触并电性连接精密探针的第二端，而尖端部可电性连接于晶圆以便电性连接晶圆至印刷电路板的导电图案，探针的悬臂部固设于探针头。

本发明提供一种用于测试晶圆的探针卡的制造方法，包括利用电性绝缘材料形成探针头、形成通过探针头的至少一个孔洞、将至少一个导电精密探针分别设置于至少一个孔洞中、以及将探针头贴附于间隔组件以机构性强化探针头。

附图说明

本发明前述及其它特征可参照相关附图及例示实施例即可明了，其中相同的组件将以相同的符号加以标示。同时，附图表达与本发明特征有关的示意，并未且亦不需要依据实际情形完整绘制。附图中特征的尺寸可能为清楚说明的目的而放大。

图1A为一种已知系统用于测试晶圆的示意图，晶圆上设有多个影像感测组件。

图1B为图1A的探针卡的一部分的详细的剖面示意图。图1B显示一个探针卡单元。

图2为一种系统的方块示意图，系统以距离为函数来侦测光线的照度。

图3显示图2中测试的光源产生光线的中心区域120mm X 120mm。

图4A至图4F显示六种间距-照度测试的结果的曲线图，测试依据图2及图3的配置来进行。

图5A为本发明实施例的具有控制环的系统的示意图，系统用以测试具有多个影像感测组件的晶圆。

图5B为图5A的系统的一部分的细部的剖面示意图，其包括控制环。

图5C(a)～(c)为测试系统的方块示意图，显示环的三种不同的位置。

图5D为本发明实施例的控制环的平面示意图。

图5E为本发明实施例的控制环的侧视示意图。

图5F为本发明实施例的控制环的示意图。

图6A(a)～(c)分别显示本发明实施例的环的上视示意图、沿A-A线的剖面示意图、以及透视示意图。

图6B(a)～(d)分别显示本发明实施例的配合图6A的环的环支持件的上视示意图、侧视示意图、沿A-A线的剖面示意图、以及透视示意图。

图7A(a)～(c)分别显示本发明实施例的环的上视示意图、沿A-A线的剖面示意图、以及透视示意图。

图7B(a)～(d)分别显示本发明实施例的配合图7A的环的环支持件的上视示意图、侧视示意图、沿A-A线的剖面示意图、以及透视示意图。

图8A(a)～(c)分别显示本发明实施例的环的上视示意图、沿A-A线的剖面示意图、以及透视示意图。

图8B(a)～(d)分别显示本发明实施例的配合图8A的环的环支持件的上视示意图、侧视示意图、沿A-A线的剖面示意图、以及透视示意图。

图9为本发明实施例的流程图，其显示控制环的环被调整的步骤以使多个测试点所接收到的照度具有均匀性。

图10显示照度测试数据的表格，其中包括具有控制环的系统以及不具有控制环的系统来对测试点进行测试的数据。

图11显示用于测试晶圆的已知探针卡的详细剖面示意图，其设有多个影像传感器。

图12显示如图11所示的探针卡的局部详细剖面分解图。

图13显示依据示例性实施例的用于测试晶圆的探针卡的详细剖面示意图，其设有多个影像传感器。

图14为图表，其显示经由已知探针卡及如图13所示的探针卡照射传感器的光线均匀度。

图15显示依据示例性实施例的用于测试设有多个影像传感器的晶圆的探针卡的详细剖面示意图。

具体实施方式

图1A为一种已知系统用于测试晶圆的示意图，晶圆上设有多个影像感测组件。如图1A所示，晶圆12包括多个需要测试的影像感测组件14。在测试后，晶圆12被分离而成为多个管芯，各管芯可包括影像感测组件14。在系统10进行测试中，各感测组件14接受照光，并且侦测感测组件14对照光的反应，例如侦测影像感测组件14对照光所产生的至少一个电信号。

测试的照光由光源或照明来源16提供。探针卡18设置于光源16与晶圆12之间，并可同时进行多个不同点的测试。探针卡18包括多个探针卡单元21，其分别对应晶圆12上的多个测试点26。各探针卡单元21包括扩散组件20与透镜22，扩散组件20使光源的光线扩散，透镜22将扩散光线从扩散组件20聚焦至各影像感测组件的测试点26。通常来说，各测试点26对应到各影像感测组件14。探针卡单元21包括探针组24，探针组24与各影像感测组件14电性接触以侦测其对照光的电性反应。各探针组24可包括至少一个精密探针(pogo pin)及/或探针以接触对应的影像感测组件14。

图1B为图1A的探针卡18的一部分的详细的剖面示意图。图1B显示一个探针卡单元21。光源16(未显示)设置于探针卡18上方。如图1B所示，探针卡18包括印刷电路板(PCB)层30，在其内定义探针卡单元21的开口32。扩散组件20由陶瓷管34支持并固定于开口32内，陶瓷管34支持扩散组件20抵住位于扩散组件20下方的O型环36。印刷电路板层30的下表面31可包括导电图案38。导电图案38可由保护绝缘层40覆盖。间隔组件48可设置于印刷电路板层30下方，并且扩散组件20可通过O型环36而被光学性的密封于间隔组件48的上表面。

间隔组件48可被固定于刚性结构，刚性结构提供力量给探针卡18。特别说来，刚性结构可包括上模50，其位于下模52上方，两者可由刚性材料(例如不锈钢或其它材料)作成。间隔组件48可固定于上模50的上表面。

用于测试影像感测组件14的光线穿过扩散组件20再通过开口33与透镜22。透镜22固定于间隔组件48内。通过透镜22的光线到达探针卡18的探针卡单元21所对应的测试点26。在测试中，晶圆12上的其中一个影像感测组件14位于测试点26并且被穿过透镜22的光线所照射。

如上所述，在测试中通过侦测影像感测组件14对照光所产生的至少一个电信号而对影像感测组件14的反应进行监测。为达此目的，至少一个探针组24(各探针组包括至少一个精密探针42)与印刷电路板层30的导电图案38连接。在探针组24中，精密探针42电性连接于至少一个探针44、46，探针44、46具有导电端45、47可电性连接于影像感测组件14。这样，影像感测组件14对应于照光所产生的电信号可通过探针44、46及精密探针42而到达导电图案38进而被监测，如此影像感测组件14所产生的电信号即可被使用来评估其性能。

如上所述，多个影像感测组件14可被同时测试。为达此目的，探针卡18包括多个探针卡单元21，其对应至多个测试点26。在探针卡的配置态样中，16个管芯排列成4x4的矩阵可被同时测试，而相邻的探针卡单元21与其相距约多个管芯的距离。

对测试来说，为了正确评估影像感测组件，光源16能提供均匀的照光是重要的，因此对每一个影像感测组件14来说，必须接收同样强度的光线。这样的均匀性很难达到是因为光源16与晶圆12之间的距离需要维持相同。为达到多点同时测试的目的，在光源16与晶圆12之间需维持足够的空间以容纳系统部件，例如扩散组件、透镜、精密探针等等。在一实施例中，一个较佳的间距例如约为25mm。然而，光源16与晶圆12之间的距离越大，则照光的均匀性就越差。

表面的照度(单位：lux)指在表面的单位面积上的入射的总光通量，这是一种光源照射表面的量度。光源与被照射表面之间的距离越大，则在表面上的照度越不均匀。光源与晶圆的间距与照光均匀性之间的关系在图2至图4与下面的说明中来叙述。

图2为一种系统的方块示意图，系统以距离为函数来侦测光线的照度。如图2所示，系统70包括平面光源74，其例如为A32700799(136mm X 136mm)光源，由致茂电子ChromaAte Inc.(66,Hwa-ya 1st Rd.,Hwa-Ya Technology Park,Kuei-Shan Hsiang,TaoyuanHsien 333,Taiwan)制造并贩卖。光源74可固定在可移动且可控制的X-Y平台72上以精确控制光源74与感测组件76之间的距离。依据本发明，光源74定义为120mm X 120mm的区域。光源74用来照射感测组件76，感测组件76耦接于照度计78，照度计78可例如为Minolta ModelT-10Lux Meter。计算机80耦接于照度计78、光源74以及X-Y平台72以控制测试的性能。

图3显示测试的光源74产生光线的120mm X 120mm的中心区域。如图3所示，此中心区域被区分成16个小区域，并且每一小区域的中心点由实心点来表示。在本实施例中，光源74与感测组件76的间距设定成三个等级，即2mm、22mm与42mm。光源74的输出照度设定为两个等级，即1000lux与500lux。总的来说，六种间距与光源输出照度的组合被测试。图4A至图4F显示这六种间距-照度测试的结果的曲线图。图4A为间距为2mm且光源照度为1000lux的曲线图，图4B为间距为2mm且光源照度为500lux的曲线图，图4C为间距为22mm且光源照度为1000lux的曲线图，图4D为间距为22mm且光源照度为500lux的曲线图，图4E为间距为42mm且光源照度为1000lux的曲线图，图4F为间距为42mm且光源照度为500lux的曲线图。这些结果由图4A至图4F的曲线图来表示以对照度分布提供一种视觉上的呈现。在图4A至图4F中，每一个曲线图包括16个向量，其分别对应到图3所示的16个中心点。

如图4A至图4F所示，很明显的可以看见均匀性不会因为光源输出照度改变而有太大的影响。特别来说，如果比较图4A与图4B、图4C与图4D、图4E与图4F，可以发现光源照度从1000lux到500lux的改变对均匀性有极小的影响。然而，从图4A至图4F也发现，光源与感测组件的间距的改变对均匀性有极大的影响。因此，可以得到这样的结论，即当光源与感测组件的间距增加时，均匀性就减少。此外，当间距相对较小时，均匀性的减少的速率也相对较高。实际上，在现有的多点探针卡的工作距离约为25mm的情况下，照度相当不均匀。

依据本发明，需要足够间距容纳系统部件而导致非均匀性的问题已获得解决，其通过设置控制环于光源与探针卡之间而达到。在实施例中，控制环包括16个可移动孔洞组件，例如为多个环单元，其例如为4X 4的矩阵设置。这16个环单元对应16个探针卡单元21(请参照图1A及图1B)以便同时对晶圆12上的16个管芯进行光学测试。

图5A为本发明实施例的具有控制环的系统100的示意图，系统100用以测试具有多个影像感测组件的晶圆。图5B为图5A的系统100的一部分的细部的剖面示意图，其包括控制环110。图5A与5B的部分组件与图1A与1B的组件相同，并且由相同的标号来表示，因此于此不再赘述。

如图5A及5B所示，控制环110位于探针卡18的上方，并包括环支持件112以及至少一个环114，环114支持于环支持件112内。多个支撑件123位于环支持件112的底部并支持控制环110于探针卡18上。每一个环114的内孔洞116对准对应的探针卡单元21的扩散组件20与透镜22，并藉此形成从光源16到对应的影像感测组件14(位于测试点26)的光路径。位于控制环110上方的光源16发出光线通过环114，再通过对应的扩散组件20与透镜21，最后到达晶圆12上的对应的测试点26。

每一个环114支持于环支持件112内使得可沿光路径而上、下移动，光路径依据环的孔洞定义。上述的移动可例如通过环114的外径以及环支持件112内径的相配的螺纹而达成。在此态样中，各环114可通过被转动而向上或向下调整，例如通过钥匙或螺丝起子或其它类似组件在环114的环形上表面的沟槽上转动而使环114转动。或者，环114的内缘可为多边形而非圆形的形状，这样，例如六角钥匙(如内六角扳手Allen wrench)可使用来转动环114使其上、下移动。通过使环114上、下移动，亦即使其靠近或远离光源16，而能调整各别测试点26所对应的晶圆12上的光通量。因此，虽然光源16所提供的照度不均匀，但照射到晶圆12的16个测试点26的光线可通过各别调整16个环114而达到均匀。

图5C(a)～(c)为测试系统100的方块示意图，显示环114的三种不同的位置。在图5C(a)中，环114位于中间或标准的位置；在图5C(b)中，相较于中间或标准的位置，环114位于较高的位置；在图5C(c)中，相较于中间或标准的位置，环114位于较低的位置。图5D为本发明实施例的控制环110的平面示意图。图5E为本发明实施例的控制环110的侧视示意图。图5F为本发明实施例的控制环110的示意图。

请参照图5A至图5F，控制环110位于探针卡18上方且位于平面光源16的下方。呈环形的环114的内径(ID)，亦即环114的孔洞116的直径设为Φ，环114的顶部与光源16的间距设为H，并且视角为θ(如图5C所示)。另外，光源16的照度密度设为ρ并且近乎于定值以方便说明，则照度I(H,Φ)可为H与Φ的函数表示如下式：

内径Φ的值提供第一变数来调整照度I。越大的Φ可得到越大的I。在选择Φ之后，间距H可作为第二变数来调整I。在实施例中，H值通常为4～8mm，Φ值通常为6～10mm，视角可例如设为45度。

为说明的目的，假设第一变量Φ为8mm，可调整第二变数H以使照度I得到进一步的微调。在实施例中，H值可先设为6mm作为基准值。若要降低照度，则环114可通过转动而向上移动靠近光源，以使H值调整为例如4.5mm。这可使照度减少约44％。相反的，若要增加照度，则环114可向下移动而远离光源16，以使H值被调整至例如8.5mm。这可使照度增加约101％。

在实施例中，孔洞116的内径Φ值可例如设为三个可能的值的其中之一。例如，这些值为6mm、8mm与10mm。在实施例中，环114的厚度，亦即环114的外径减去内径Φ，可约为2mm。因此，环114的外径约为8mm、10mm或12mm。在实施例中，环114的高度可约为3mm。在实施例中，环114上的螺纹119可为0.5mm/圈。

图6A(a)～(c)分别显示本发明实施例的环114.1的上视示意图、沿A-A线的剖面示意图、以及透视示意图。图6B(a)～(d)分别显示本发明实施例的配合图6A的环114.1的环支持件112.1的上视示意图、侧视示意图、沿A-A线的剖面示意图、以及透视示意图。图7A(a)～(c)分别显示本发明实施例的环114.2的上视示意图、沿A-A线的剖面示意图、以及透视示意图。图7B(a)～(d)分别显示本发明实施例的配合图7A的环114.2的环支持件112.2的上视示意图、侧视示意图、沿A-A线的剖面示意图、以及透视示意图。图8A(a)～(c)分别显示本发明实施例的环114.3的上视示意图、沿A-A线的剖面示意图、以及透视示意图。图8B(a)～(d)分别显示本发明实施例的配合图8A的环114.3的环支持件112.3的上视示意图、侧视示意图、沿A-A线的剖面示意图、以及透视示意图。

在图6A及图6B的实施例中，环114.1的内径约为6mm，其外径约为8mm。在图7A及图7B的实施例中，环114.2的内径约为8mm，其外径约为10mm。在图8A及图8B的实施例中，环114.3的内径约为10mm，其外径约为12mm。

请参照图6A与图6B，环114.1的外表面形成有多个螺纹119.1与环支持件112.1的螺纹相配。环114.1包括狭缝或沟槽117.1，其可与工具，例如螺丝起子相配以使环114.1能在环支持件112.1内被转动而调整环114.1在环支持件112.1内的高度，也就是调整环114.1与光源16的间距，以使每一个测试点26的照度强度为可调整。环支持件112.1还包括多个支持件123.1以支持环支持件112.1在探针卡18上(请参照图5A)。

请参照图7A与图7B，环114.2的外表面形成有多个螺纹119.2与环支持件112.2的螺纹相配。环114.2包括狭缝或沟槽117.2，其可与工具，例如螺丝起子相配以使环114.2能在环支持件112.2内被转动而调整环114.2在环支持件112.2内的高度，也就是调整环114.2与光源16的间距，以使每一个测试点26的照度强度为可调整。环支持件112.2还包括多个支持件123.2以支持环支持件112.2在探针卡18上(请参照图5A)。

请参照图8A与图8B，环114.3的外表面形成有多个螺纹119.3与环支持件112.3的螺纹相配。环114.3包括狭缝或沟槽117.3，其可与工具，例如螺丝起子相配以使环114.3能在环支持件112.3内被转动而调整环114.3在环支持件112.3内的高度，也就是调整环114.3与光源16的间距，以使每一个测试点26的照度强度为可调整。环支持件112.3还包括多个支持件123.3以支持环支持件112.3在探针卡18上(请参照图5A)。

图9为本发明实施例的流程图，其显示控制环的环被调整的步骤以使多个测试点所接收到的照度具有均匀性。依据此校正程序，参考用的影像感测组件用来测量每一个测试点(即16个测试点)的各别的照度。为了此校正，光源16被启动，并且控制环110设置于探针卡18之上。参考用的影像感测组件设置于各测试点，一次一个测试点。在每一个测试点上，需要决定是否需要对照度作调整。假如要的话，在该测试点的环114可合适的调整，向上或向下移动，以达到所需的照度强度。这个程序需要不断进行一直到所有的测试点皆被测量并且环的调整也已合适的进行，致使所有16个测试点的照度有一致性，然后准确的多点测试就可被同时进行。

请参照图9，程序300开始于步骤302，在步骤302中，控制环110设置于探针卡18上方，并且所有的环114皆设定在同样的高度。举例来说，所有的环114可设定在中间位置，如图5C(a)所示。接着，在步骤304中，光源16被启动并且设定在预设强度，并且定义参考用的影像感测组件(芯片或管芯)。在步骤306中，参考用的影像感测组件位于所述测试点的其中之一以为了接下来的测试。通过调整在所述测试点的环而调整所述参考用的影像感测组件所侦测到的光强度，直到所述光强度设定在预设值。在步骤308中，对所有的环与其对应的测试点重复步骤306，使得所有的控制环皆被校正。在步骤310中，通过将环固定在它们所调整的位置，例如通过黏性材质(例如胶水或环氧树脂)来固定，而完成校正程序。

图10显示照度测试数据的表格，其中包括具有用以提供均匀照明的控制环的系统以及不具有控制环的系统来对测试点进行测试的数据。

首先，作为控制实验，已知具有非均匀性的光源用来照射晶圆以进行没有控制环的光学测试。其结果列在图10的表格的左边。其中，MeanR指红光信号的均值。MeanG1与MeanG2指两种绿光信号的均值。MeanB指蓝光信号的均值。依据使用拜尔模板(Bayerpattern)的滤光技术，影像感测管芯读取红光、绿光与蓝光的分量。值的区域为8位的数值并可被影像感测管芯测量到。红光、绿光或蓝光的任何其中之一可被用在图9所示的作业中以校正16个测试点的环。在此态样中，环的校正使用绿光的读取。因此，图10所示的数据显示照度的均匀性在绿光分量的情况下为最佳。

接着，控制环设置于光源与探针卡之间，并且可进行图9所示的作业以调整各环以及校正控制环。这样，16个测试点的照度就变得均匀。然后就可对晶圆进行光学测试。其结果列在图10表格的右边。

请参照图10所示，16个测试点被测试并且其结果列出如表格所示。各点的最大与最小值以及最大值与最小值的差值(Max-Min)、以及偏移比皆被计算并列于表格中。需注意的是，较小的最大值与最小值的差值以及偏移比就代表较均匀的结果。图10显示通过使用控制环进行如图9所示的校正程序，照度可在16个测试点上达到均匀性。

承上所述，多个影像传感器晶圆的任一皆可以在制造后利用探针卡进行光学测试，用于影像传感器测试的探针卡可包括多个探针卡单元，各探针卡单元分别用以针对单一影像传感器晶粒进行光学测试。

图11为已知探针卡400的详细剖面图，其用于测试形成有多个影像传感器的晶圆，图12为图11所示的已知探针卡400的局部分解剖面图，如图11与图12所示，探针卡400包括光扩散器404、透镜406以及印刷电路板(PCB)402，如图所示，光扩散器404与透镜406位于探针卡400中，以提供光路径，使得光线可以从位于上方的光源出发并到达位于下方的晶圆的测试晶粒，印刷电路板402的下表面可以形成有导体图案。此外，探针卡400亦可以包括多个精密探针416、多个探针422以及结构固定部，精密探针416电性接触于印刷电路板402下表面的导体图案，探针422可形成下方晶圆晶粒与印刷电路板402之间的电性接触，以便电性连接印刷电路板402下表面的导体图案至晶圆晶粒，结构固定部包括一个以上的平板408、420，其分别具有通孔414、424，用以分别设置精密探针416及探针422。

请继续参考图11及图12，精密探针416可包括一个以上的弹簧装载端，以确保正向的机构及电性接触，由于探针422具有近似”N”的形状，所以其通常称为”N型”探针；各探针422包括垂直部426、悬臂部428以及尖端部430；精密探针416的第一弹簧装载端与印刷电路板402的导体图案接触，而精密探针416的第二弹簧装载端与探针422的垂直部426接触，导电探针422的尖端部可连接至晶圆晶粒，因此印刷电路板402下表面的导体图案可以通过精密探针416及探针422，电性连接至晶圆晶粒。

探针卡400的结构固定部包括上平板408以及下平板420，其中上平板408具有一个以上的通孔414，而精密探针416设置于通孔414中，下平板420具有一个以上的通孔424，而探针422的垂直部426设置于通孔424中；上平板408及下平板420皆可以由电性绝缘材料所构成，例如为陶瓷材料，以便绝缘导电精密探针416与探针422。

如图11及图12所示的已知探针卡存在有数个缺点，例如，N型探针422利用弯折笔直针脚而形成，其垂直部426及尖端部430必须在相同平面上，藉以确保在测试期间能够与晶圆晶粒维持良好的接触，然而此需求会增加形成探针422及探针卡400时的制程复杂度及时间；此外，还必须有两个平板408及420，其中一个提供给精密探针416，而另一个提供给探针422，结果会导致探针卡相对较厚，如上所述，如此便会因深井效应而降低探针卡400的光学效能；另外，在探针卡400的组装过程中，对准通孔414及424的步骤变得困难，进而增加组装程序复杂度及时间。

在部分示例性实施例中，可以解决已知探针卡的该些缺点。在部分实施例中，探针仅包括悬臂部以及用以接触晶圆的尖端部，亦即，在该些实施例中的探针不包括已知探针用于接触精密探针的垂直部，因此，可以实质上缩短印刷电路板与晶圆之间的电性路径，而且，在该些示例性实施例中，探针卡的总厚度亦可以实质上减少，如此可以改善探针卡的光学效能；此外，在部分实施例中，结构固定部仅包括单一个平板而非多个平板，以支撑精密探针及探针，因此，通过省去已知系统中必须的通孔对准程序，可以实质上简化组装/安装探针卡的流程。

图13为依据部分示例性实施例之一探针卡500的详细剖面图，其用于测试形成有多个影像传感器的晶圆，如图13所示，探针卡500包括印刷电路板502，其具有开口且光学扩散器504及透镜506设置于其中，导电图案503形成于印刷电路板502的下表面，用以与探针卡500下方的晶圆509形成电性连接；探针头542设置于印刷电路板502下方，且探针头542包括本体部546以及长柄部548，通孔521例如利用钻孔方式形成以穿过探针头542的本体部546，而精密探针516设置于通孔521中，精密探针516的第一弹簧装载端515机构性且电性接触印刷电路板502的下表面的导电图案503。

探针卡500还包括探针522，其用以连接精密探针516至晶圆509，并进一步连接印刷电路板502上的导电图案503至晶圆509，在部分示例性实施例中，如图所示，探针522包括悬臂部528及尖端部530，用以与晶圆509接触，探针522的悬臂部528与精密探针516的第二端接触，在部分示例性实施例中，精密探针516的第二端包括沟槽517，其用以与探针522的悬臂部528卡接，沟槽517可提供精密探针516与探针522之间一个稳定机构及电性卡接，如图所示，探针522透过黏接方式固定连接于探针头542的本体部546，例如环氧树脂519。在部分示例性实施例中，探针头542由电性绝缘材料所构成，如陶瓷材料，以便与导电精密探针516互相隔离。

在部分示例性实施例中，探针卡500亦包括间隔组件544；在部分实施例中，如图13所示，间隔组件544设置于探针头542的长柄部548下方，用以提供机构支撑给探针头542的陶瓷材料；在部分特定示例性实施例中，间隔组件544可以由金属材料所构成，特别是由不锈钢材所形成，间隔组件544固定连接于探针头542，例如透过螺丝(图未示)。

在部分特定示例性实施例中，探针头542的本体部546的厚度约为3mm，而探针头542的长柄部548的厚度约为1mm，间隔组件544的厚度约为2mm，因此探针头542与间隔组件544的组合的厚度约为3mm。在部分示例性实施例中，印刷电路板502的厚度约为3mm。加固框架540可由金属材料(如不锈钢)所构成，其设置于印刷电路板502上，以提供结构支撑给印刷电路板502；在部分示例性实施例中，加固框架540的厚度约为10-20mm(如图所示的大小仅为清楚及方便说明)。

如图13所示的探针卡500相较于已知探针卡具有数个优点，举例而言，其探针522不具有已知探针的垂直部，因此可以减少探针522至印刷电路板502之间的电性路径约2mm，较短的电性路径可以得到较好的信号效能；此外，在示例性实施例中，仅具有一个结构固定部，即是探针头542，其具有通孔以安装精密探针516，由于探针522不具有垂直部，所以其结构固定部不需要设有通孔，因此其仅有一组通孔，故可以省略已知探针卡中耗时的通孔对准程序中。此外，在部分定实施例中，探针卡500的厚度(包括印刷电路板502的厚度、长柄部548的厚度及间隔组件544的厚度)仅约为6mm，在已知装置中，上平板408及下平板420的厚度约为7mm，因此已知探针卡(包括印刷电路板)的厚度会达到约10mm，其由于在已知装置中，两个平板皆由陶瓷材料所形成，故其必然相对较厚以提供结构整体性，而在本示例性实施例中，不锈钢间隔组件544可以提供良好的结构支撑，因此探针卡500可以相对较薄，由于较少的边界光线会被阻挡而无法到达透镜506(例如可以减少深井效应)，所以较薄的探针卡可以提供较佳的光学效能，结果可以使得探针卡500更均匀发光。

如图13所示的实施例中，可以在将探针头542连接于间隔组件544之前，先在探针头542的本体部546上钻孔以形成通孔521，此作法为一种预防措施以避免在探针头542的高张力区域的脆弱陶瓷材料上造成破裂，例如为长柄部548，若在探针头542连接于间隔组件544之后才进行探针头542的钻孔动作，则可能会造成其破裂。在上述实施例中，由于其在钻孔以形成通孔521之后才将探针头542连接于间隔组件544，所以通孔521的位置可能无法精确控制，因此其需要符合组装误差。

承上所述，如图13所示的探针卡500可提供更均匀的照明，图14为图表，其显示经由已知探针卡及如图13所示的探针卡照射传感器的光线均匀度。请参照图14所示，曲线702显示利用已知探针卡的照明度，曲线704显示利用以上依据图13所述的探针卡的照明度，在图14的曲线702及704中，两曲线之间仅有探针卡不同，而此系统的其它组件，如晶圆、光源及测试设备等，在两曲线中皆相同，图表中的x轴为来自传感器的绿色信号的影像等级相对于典型传感器的标准差，此典型传感器使用包括一个红色彩色滤波器、一个蓝色彩色滤波器及两个绿色彩色滤波器的贝尔图案彩色滤波器，图表中的y轴为光线的累积百分比，其结果显示以上依据图13所述的探针卡相较于已知探针卡具有较低的标准差，亦即其较均匀，其由于依据图13所述的探针卡的边界光线被阻挡而无到达透镜的情况较少，因此可以减少深井效应。

图15显示依据示例性实施例的用于测试设有多个影像传感器的晶圆的探针卡600的详细剖面示意图。请参照图15所示，需注意者，本实施例在上述态样中还包括环641，其用以调整晶圆609处的光线均匀度，需注意者，任何一种实施例，包括如图13及图15所示的实施例，皆可以包括一个以上的环641，以调整照明均匀度。

如图15所述，探针卡600包括印刷电路板602，其具有开口以容置光学扩散器604及透镜606于其中，导电图案603形成于印刷电路板602的下表面，以便与探针卡600下方的晶圆609形成电性连接，探针头642设置于印刷电路板602下方；与上述如图13所示的探针头542的实施例相反，探针头642未具有本体部及长柄部，而是方块配置，其水平连接于间隔组件644，如图所示，通孔621可例如利用钻孔方式形成于探针头642，而精密探针616设置于通孔621中，精密探针616的第一弹簧装载端615机构性且电性接触印刷电路板602的下表面的导电图案603。

探针卡600还包括探针622，其用以连接精密探针616至晶圆609，并进一步连接印刷电路板602上的导电图案603至晶圆609，在部分示例性实施例中，如图所示，探针622包括悬臂部628及尖端部630，用以与晶圆609接触，探针622的悬臂部628与精密探针616的第二端接触，在部分示例性实施例中，精密探针616的第二端包括弹簧装载针脚617，其用以与探针622的悬臂部628卡接；此外，精密探针616的第二端亦可包括如前述依据图13所示的沟槽517。如图所示，探针622透过黏接方式固定连接于探针头642，例如环氧树脂。在部分示例性实施例中，探针头642由电性绝缘材料所构成，如陶瓷材料，以便与导电精密探针616互相隔离。

在部分示例性实施例中，探针卡600亦包括间隔组件644；在部分实施例中，如图15所示，间隔组件644水平或横向邻设于探针头642；在部分特定示例性实施例中，间隔组件644可以由金属材料所构成，特别是由不锈钢材所形成，间隔组件644固定连接于探针头642，例如透过环氧树脂。

在部分特定示例性实施例中，探针头642的厚度约为3mm，且在部分示例性实施例中，间隔组件644的厚度约为3mm，因此探针头642与间隔组件644的组合的厚度约为3mm。在部分示例性实施例中，印刷电路板602的厚度约为3mm。加固框架640可由金属材料(如不锈钢)所构成，其设置于印刷电路板602上，以提供结构支撑给印刷电路板602；在部分示例性实施例中，加固框架640的厚度约为10-20mm(如图所示的大小仅为清楚及方便说明)。

如图15所示的探针卡600相较于已知探针卡具有数个优点，其与如图13所示的探针卡500相同，包括可缩短电性路径的长度、省略多个垂直通孔的对准程序、以及可以通过减少探针卡的厚度来改善光学效能。

与前述如图13所示的实施例的探针卡不同，在如图15所示的实施例中，可以在探针头642连接于间隔组件644之后才钻孔形成通孔621，因此，可以消除图13所示的实施例的组装误差，进而可以简化组装制程并减少错误。

在如图15所示的实施例中，由于间隔组件644的厚度增加，所以可以改善探针卡600的结构整体性，举例而言，间隔组件的厚度可为3mm而非2mm，藉以改善探针卡600的结构整体性。

特征的组合

本发明的多种特征已于上详述。本发明函盖上述所有特征的任一或任何组合，除非在叙述中排除了某一特征的组合。下面的例子依据本发明说明一些特征的组合。

在实施例中，通过移动孔洞组件的其中之一而改变的光线的特性可为所照射的目标的照度。

在实施例中，至少其中孔洞组件可被移动，使得被照射的多个目标的照度的均匀性被提高。

在实施例中，各孔洞可具有可选择的内径，以使所照射的目标的照度可被调整。

在实施例中，假使孔洞的内径增加，则所照射的目标的照度亦增加，并且假使孔洞的内径减少，则所照射的目标的照度亦减少。

在实施例中，各孔洞组件可被移动，使得孔洞组件与光源的间距为可调整，使得所照射的目标的照度可被调整。

在实施例中，假使孔洞组件与光源的间距增加，则所照射的目标的照度亦增加；假使孔洞组件与光源的间距减少，则所照射的目标的照度亦减少。

在实施例中，通过选择性的移动孔洞组件以调整在参考用的目标组件的照度，因而决定各孔洞组件与光源的间距，也因此使得支持件与孔洞组件能被用来校正以提供更均匀的照度。

在实施例中，多个目标可包括形成于晶圆上的多个影像感测组件。

在实施例中，支持件与孔洞组件设置于光源与探针卡之间，以用来测试晶圆上的影像感测组件。

在实施例中，多个影像感测组件可被光源同时照射以被同时测试。

在实施例中，多个孔洞组件可通过相配的螺纹而被支持于支持件内，并且多个孔洞组件可通过依据其长轴方向旋转而沿着长轴方向移动。

在上述任一实施例中，探针可以包括悬臂部及尖端部，悬臂部接触并电性连接于精密探针的第二端，而尖端部电性连接于晶圆，以便进一步将晶圆电性连接至印刷电路板的导电图案，探针的悬臂部固定连接于探针头。

在上述任一实施例中，探针的悬臂部通过环氧树脂固定连接于探针头，其接触并设置于探针的悬臂部与探针头之间。

在上述任一实施例中，探针头的电性绝缘材料可为陶瓷材料。

在上述任一实施例中，探针卡还包括间隔组件，其邻设于探针头，此间隔组件可机构性强化探针头。

在上述任一实施例中，间隔组件可以由金属材料所构成。

在上述任一实施例中，间隔组件可以由不锈钢所构成。

在上述任一实施例中，探针头可包括主要本体部及长柄部，间隔组件设置于长柄部下方，在此实施例中，可以在探针头连接于间隔组件之前，先在探针头上形成至少一个通孔。

在上述任一实施例中，探针头可以水平邻设并固定连接于间隔组件的一端，在此实施例中，可以在探针头连接于间隔组件之后，在探针头上形成至少一个通孔。

在上述任一实施例中，精密探针的第二端可包括沟槽，用以接收探针的悬臂部。

在上述任一实施例中，探针卡可以固设于加固框架，以机构性强化探针卡。

在上述任一实施例中，探针卡还可包括透镜，以聚焦通过探针卡的光线。

在上述任一实施例中，探针卡还可包括光学扩散器，以扩散通过探针卡的光线。

以上所述仅为举例性，而非为限制性。任何未脱离本发明的精神与范围，而对其进行的等效修改或变更，均应包括于权利要求书中。

Claims (24)

1.一种探针卡，用于测试晶圆，包括：

印刷电路板，具有导电图案；

探针头，邻设于所述印刷电路板，所述探针头具有穿过所述探针头的至少一个通孔，所述探针头由电性绝缘材料所构成；

至少一个导电精密探针，分别设置于所述至少一个通孔中，所述精密探针具有第一端，其电性连接至所述印刷电路板的所述导电图案；以及

至少一个导电探针，所述探针包括悬臂部以及尖端部，所述悬臂部电性连接并可移动地邻接至所述精密探针的第二端，所述尖端部可电性连接至所述晶圆，以便将所述晶圆电性连接至所述印刷电路板上的所述导电图案，所述探针的所述悬臂部固定连接于所述探针头。

2.如权利要求1所述的探针卡，其中所述探针的所述悬臂部通过环氧树脂固定连接于所述探针头，其接触并设置于所述探针的所述悬臂部与所述探针头之间。

3.如权利要求1所述的探针卡，其中所述探针头的电性绝缘材料为陶瓷材料。

4.如权利要求1所述的探针卡，还包括间隔组件，其邻设于所述探针头，所述间隔组件机构性强化所述探针头。

5.如权利要求4所述的探针卡，其中所述间隔组件由金属材料所构成。

6.如权利要求4所述的探针卡，其中所述间隔组件由不锈钢所构成。

7.如权利要求4所述的探针卡，其中所述探针头包括主要本体部及长柄部，所述间隔组件设置于所述长柄部下方。

8.如权利要求4所述的探针卡，其中所述探针头水平邻设并固定连接于所述间隔组件的一端。

9.如权利要求1所述的探针卡，其中所述精密探针的所述第二端包括沟槽，用以接收所述探针的所述悬臂部。

10.如权利要求1所述的探针卡，其中所述探针卡固设于加固框架，以机构性强化所述探针卡。

11.如权利要求1所述的探针卡，还包括透镜，以聚焦通过所述探针卡的光线。

12.如权利要求1所述的探针卡，还包括光学扩散器，以扩散通过所述探针卡的光线。

13.如权利要求1所述的探针卡，其中所述至少一个导电精密探针包括第一弹簧，所述第二端具有(i)弹簧装载针脚和(ii)沟槽中的一个，用于卡接所述至少一个导电探针的所述悬臂部。

14.一种制造用于测试晶圆的探针卡的方法，包括：

利用电性绝缘材料形成探针头；

形成穿过所述探针头的至少一个通孔；

将至少一个导电精密探针分别设置于所述至少一个通孔；

将所述探针头连接于间隔组件，以机构性强化所述探针头；以及

将至少一个导电探针固定连接于所述探针头，因此所述探针的悬臂部电性连接并可移动地邻接至所述精密探针的第二端，所述探针的尖端部可电性连接至所述晶圆，以便将所述晶圆电性连接至印刷电路板上的导电图案。

15.如权利要求14所述的方法，还包括形成具有导电图案的印刷电路板。

16.如权利要求14所述的方法，其中所述导电精密探针设置于所述通孔中，因此所述导电精密探针的第一端电性连接于所述印刷电路板的所述导电图案。

17.如权利要求14所述的方法，其中所述探针的所述悬臂部通过环氧树脂固定连接于所述探针头，其接触并设置于所述探针的所述悬臂部与所述探针头之间。

18.如权利要求14所述的方法，其中所述精密探针的所述第二端包括沟槽，用以接收所述探针的所述悬臂部。

19.如权利要求14所述的方法，其中所述探针头包括主要本体部及长柄部，所述间隔组件设置于所述长柄部下方。

20.如权利要求19所述的方法，其中在所述探针头连接于所述间隔组件之前，所述至少一个通孔先形成于所述探针头。

21.如权利要求14所述的方法，其中在所述探针头水平邻设并固定连至所述间隔组件的一端。

22.如权利要求21所述的方法，其中在所述探针头连接于所述间隔组件之后，再将所述至少一个通孔形成于所述探针头。

23.如权利要求14所述的方法，其中在所述探针卡固设于加固框架，以机构性强化所述探针卡。

24.如权利要求14所述的方法，其中所述至少一个导电精密探针包括第一弹簧，所述第二端具有(i)弹簧装载针脚和(ii)沟槽中的一个，用于卡接所述至少一个导电探针的所述悬臂部。