CN104620121B

CN104620121B - 探针设备

Info

Publication number: CN104620121B
Application number: CN201380033269.3A
Authority: CN
Inventors: 奥斯卡·贝耶尔特
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-06-08
Filing date: 2013-06-07
Publication date: 2017-09-12
Anticipated expiration: 2033-06-07
Also published as: KR101958856B1; CN104620121A; WO2013182895A1; US9234853B2; KR20150027785A; US20140015955A1

Abstract

本发明大体上涉及用于确保探针卡组件的完整性、验证探针卡是准备测试并且允许对探针卡性能特征进行分析的方法和设备。在一个实施方案中，一种设备允许在所述设备正面位置的相应角度上，对探针卡进行返工。

Description

探针设备

技术领域

本发明的实施方案大体上涉及集成电路测试，并且更具体而言，本发明的实施方案涉及用来测试晶圆上的集成电路的探针卡的测试设备和方法。

背景技术

探针卡测试和验证系统普遍在使用之前和之后用作探针卡特征化的生产工具(用于测试集成电路装置/基底)，并且用来促进不符合预定标准的探针卡的返工。此类系统通常由计算机、精密测量系统、基于软件的视觉系统以及精密动作控制和测量系统组成。此类装配系统允许进行探针卡平坦化的测量和调整，视觉X/Y就位和调整，探针接触电阻、泄漏和部件测量。

包括接触电阻和泄漏的电气参数也可以相对于参考值进行测量，并且可以提供测试下的探针卡组件是通过还是失败的指示。如果确定失败，可以打印完整报告来配合对卡进行返工。此类系统所提供的快速验证可以确认探针卡组件是准备测试还是需要返工。

因此，不断需要改进此类系统，从而确保探针卡组件完整性、验证探针卡是准备测试并且允许对探针卡性能特征进行分析。

发明内容

本发明一般涉及用于确保探针卡组件完整性、验证探针卡是准备测试并且允许对探针卡性能特征进行分析的方法和设备。在一个实施方案中，一种设备允许在所述设备正面位置的相应角度上，对探针卡进行返工。

在一个实施方案中，公开一种探针卡分析仪设备。所述设备包括：桌台主体；从所述桌台主体的第一转角向外延伸的第一支撑臂；从所述桌台主体的第二转角向外延伸的第二支撑臂，所述第二支撑臂实质上平行于所述第一支撑臂而延伸；耦接到所述第一支撑臂的第一轨道；耦接到所述第二支撑臂的第二轨道；耦接到所述第一轨道且可沿着所述第一轨道移动的第一样品台臂；耦接到所述第二轨道且可沿着所述第二轨道移动的第二样品台臂，所述第二样品台臂实质上平行于所述第一样品台臂；样品台，所述样品台可旋转耦接到所述第一样品台臂和所述第二样品台臂，从而使得所述样品台可围绕轴线旋转。

在另一实施方案中，公开一种平台移动方法。所述方法包括：沿着第一轨道移动第一样品台臂，所述第一轨道耦接到第一支撑臂，所述第一支撑臂耦接到桌台主体的第一转角；沿着第二轨道移动第二样品台臂，所述第二轨道耦接到第二支撑臂，所述第二支撑臂耦接到所述桌台主体的第二转角，其中所述第二支撑臂处于平面中，所述平面实质上与安置所述第一支撑臂的平面相平行；以及，围绕轴线旋转样品台，其中所述样品台可旋转耦接到所述第一样品臂和所述第二样品臂。

在另一实施方案中，一种探针卡分析仪设备包括：桌台主体；从所述桌台主体的第一转角向外延伸的第一支撑臂；从所述桌台主体的第二转角向外延伸的第二支撑臂，所述第二支撑臂实质上平行于所述第一支撑臂而延伸；耦接到所述第一支撑臂的第一轨道；耦接到所述第二支撑臂的第二轨道；可枢转耦接到所述第一轨道且可沿着所述第一轨道移动的第一样品台臂；可枢转耦接到所述第二轨道且可沿着所述第二轨道移动的第二样品台臂，所述第二样品台臂实质上平行于所述第一样品台臂；可枢转耦接到所述桌台主体的第三样品台臂；可枢转耦接到所述桌台主体的第四样品台臂；以及，样品台，所述样品台可旋转耦接到所述第一样品台臂、所述第二样品台臂、所述第三样品台臂和所述第四样品台臂，从而使得所述样品台可围绕一个或多个轴线旋转。

附图说明

为了可以详细了解本发明上述特征所采用的方式，本发明更为具体的描述(上文简要概述)可以参考实施方案加以获得，所述实施方案中的某些实施方案在附图中示出。然而，应注意，附图仅示出本发明的典型实施方案，并且因此附图不应被视为对本发明范围的限制，因为本发明可以允许其他同等有效的实施方案。

图1为根据一个实施方案的探针卡分析仪设备的示意性等距图解。

图2为图1的探针卡分析仪设备在分析台和样品台处于第二位置情况下的示意性等距图解。

图3为图1的探针卡分析仪设备在分析台和样品台处于第三位置情况下的示意性等距图解。

图4A至图4T为图1的探针卡分析仪设备在各个移动阶段上的示意性侧视图。

图5为图1的探针卡分析仪设备在移除样品台情况下的示意性等距图解。

图6为根据一个实施方案的圆柱体和对准机构的示意性等距图解。

图7为根据一个实施方案的对准板的示意性图解。

图8为根据另一实施方案的探针卡分析仪的示意性等距图解。

为了便于理解，在可能的情况下都使用相同的参考符号来标示附图中共用的相同元件。可以预见的是，在一个实施方案中所公开的元件可以在没有特定评述的情况下，有利地用于其他实施方案。

具体实施方式

本发明一般涉及用于确保探针卡组件完整性、验证探针卡是准备测试并且允许对探针卡性能特征进行分析的方法和设备。在一个实施方案中，一种设备允许在所述设备正面位置的相应角度上，对探针卡进行返工。可以用来实践本文所描述的实施方案的合适设备(如，管理器)，可以从荷兰的Stichting Continuities Beijert Engineering公司获得。应了解，上文所论述的实施方案可以实践在其他设备上，所述其他设备包括其他制造商所出售的那些设备。所述设备可以用来处理直径为200mm、直径为300mm、直径为450mm的探针卡以及所需要的任何直径的探针卡。

图1为根据一个实施方案的探针卡分析仪设备100的示意性等距图解。设备100包括桌台主体102。第一支撑臂104从桌台主体102的第一转角向外延伸。第二支撑臂106从桌台主体102的第二转角向外延伸。第二支撑臂106实质上平行于第一支撑臂104而延伸。设备100可以包括第一分析臂110，第一分析臂110耦接到第一支撑臂104且可围绕邻近于桌台主体102的第三转角的轴线进行枢转。第一分析臂110可以围绕邻近第三转角且沿着第一支撑臂104的轴线进行枢转。

附接到第一分析臂110的是第二分析臂112，第二分析臂112实质上垂直于第一分析臂110而延伸。第二分析臂112可沿着第一分析臂110移动，从而使得第一分析臂110本质上充当轨道。耦接到第二分析臂112的是分析台114，分析台114可在第二分析臂112从第一分析臂110延伸的方向上，垂直于第二分析臂112而移动。耦接到分析台114的是用来测量/分析探针卡的显微镜116。如下文将论述的，第一分析臂110围绕轴线枢转，从而引起第一分析臂110的末端沿着第一支撑臂104移动。另外，第二分析臂112可以沿着第一分析臂110滑动，并且分析台114可以在垂直于第二分析臂112的平面中移动，从而使显微镜116移入和移出所需的检测位置。

为了对探针卡进行操作，技术人员需要能够接触探针卡的两侧，从而使得技术人员可以接触和返工探针，其中利用镊子来重新对准引脚。

如图1所示，第一支撑臂104和第二支撑臂106通过横梁118而耦接在一起，横梁118确保第一支撑臂104和第二支撑臂106在设备100的操作过程中实质上保持固定不动。第一轨道120耦接到第一支撑臂104，并且第二轨道122耦接到第二支撑臂106。轨道120、122用来将样品台124移动到多个位置。样品台124具有穿过所述样品台中的开口，在所述开口中试样圆柱体128支撑对准板126。存在的显微镜116包括维修机器人，所述维修机器人可以用来返工和改变探针卡上的引脚。激光器也存在于显微镜结构上，从而使得新探针可以焊接到探针卡上。如下文将论述的，显微镜与定位在试样圆柱体128内的相机以及视觉系统一起运作，以便告诉技术人员探针引脚被正确安装。

图2展示移动到第二位置中的样品台124和分析台114。第三臂110已经沿着第一臂104滑动，同时围绕主体102的第三转角附近的轴线枢转。通过这样移动分析台114，显微镜116和分析台114充分地避开，从而使得样品台124可以移动。如图2所示，样品台124耦接到第一样品台臂204和第二样品台臂206，并且样品台124可以围绕轴线208旋转。第一样品台臂204沿着第一轨道120滑动，而第二样品台臂206沿着第二轨道122滑动，从而使样品台124从主体102向外移动。在从主体102向外移动的过程中，样品台124围绕轴线208旋转，而臂204、206则沿着轨道120、122滑动。在新位置中，穿过样品台124的开口202更加清晰可见。

如图3所示，样品台124位于主体102中所形成的壁架302中。样品台124也抵靠在横梁118上。显微镜116经过适当定位，从而使得，当样品台124处于第三位置中时，可以在样品台124上观察到探针卡。

图4A至图4T为探针卡分析仪设备100在各个移动阶段上的示意性侧视图。最初，在移动之前，如图4A所示，样品台124实质上平抵主体102。然后，如图4B所示，第二分析臂112沿着第一分析臂110移动。如上文所说明的，第一分析臂110可以围绕轴线402进行枢转。图4A中另外所示的是计算机终端404，计算机终端404从显微镜116接收输入。

一旦第二分析臂112已经完全缩回到第一分析臂110距离第一支撑臂104最远的末端，第一分析臂110便围绕轴线402枢转或旋转，从而使得第一分析臂110沿着第一支撑臂104移动，正如图4C所示。随着第一分析臂110沿着第一支撑臂104滑动，第一样品台臂204以及样品台124和圆柱体128变得可见，直到第一分析臂110已经完全枢转/旋转且到达第一支撑臂104的末端，正如图4D所示。

图4E至图4R从图4A至图4D、图4S和图4T相对的侧视图来示出设备100。为了清晰，已经移除第二支撑臂106。如图4E所示，由于第一分析臂110已经完全枢转/旋转且到达第一支撑臂104的末端，样品台124可以开始移动。在移动之前，圆柱体128缩回到主体102中。之后，第二样品台臂206开始沿着轨道122移动，并且引起样品台124从主体102升起。在第二样品台臂206移动且因此第五臂204(不可见)的移动过程中，样品台124开始如图4F至图4H所示围绕轴线208顺时针旋转，直到样品台延伸出壁架302的上方。在这点上，第一和第二样品台臂204、206已经到达轨道120、122的末端，正如图4H所示。

如图4I所示，第二样品台臂206随后在样品台124围绕轴线208旋转/枢转的情况下，同时围绕轴线406旋转/枢转，从而使得样品台124首先位于壁架302中，正如图4I所示。然后，如图4J所示，第一和第二样品台臂204、206沿着各自轨道120、122回滑，从而使得样品台124随后抵靠横梁118。然后，第二分析臂112可以如图4K所示沿着第一分析臂110滑动，从而将分析台114且因此将显微镜116定位在适当位置上来检查探针卡。应注意，与图4A相比，由于样品台124在移动过程中的旋转，当样品台124处于图4K所示的、即将由显微镜116进行分析的位置中时，样品台124的对侧朝向显微镜116。因此，可以在一个设备上分析探针卡的两侧。

图4L至图4T展示样品台124移回到原始位置。如图4L和图4M所示，在显微镜116和第二分析臂112已经移开之后，第一和第二样品台臂204、206沿着各自轨道120、122移动，从而推动样品台124远离横梁118。之后，第一和第二样品台臂204、206围绕轴线406旋转/枢转，而样品台124围绕轴线208旋转，从而如图4M和4N所示引起样品台124从壁架302上升，同时第一和第二样品台臂204、206沿着所述第一和第二样品台臂的各自轨道120、122移动到轨道的末端。之后，如图4O至图4Q所示，样品台124围绕轴线208逆时针旋转，而第一和第二样品台臂204、206沿着各自轨道120、122朝向主体102移动，直到最终如图4R所示落在实质上水平的位置中。然后，如图4S和图4T所示，圆柱体128可以升起，并且第一分析臂110可以沿着第一支撑臂104移动，同时第一分析臂110围绕轴线402枢转/旋转。

图5为图1的探针卡分析仪设备在移除样品台情况下的示意性等距图解。如图5所示，相机504存在于圆柱体128内，并且也存在对准机构502来将圆柱体128且因此将相机504恰当对准。相机用来确保圆柱体128的恰当对准，并且因此相机用来确保在分析过程中对抵靠在圆柱体128上的探针卡进行恰当分析。相机504通过仔细察看对准板(图7中所示)而进行运作。如果对准板失准，那么圆柱体128便会失准，并且因此对准机构502调整圆柱体128。

图6为根据一个实施方案的圆柱体128和对准机构502的示意性等距图解。每当圆柱体失准时，便会利用对准装置602按需要调整对准机构502的三个转角，对准装置602升起或降下对准机构502的转角。这三个对准装置602通过三个独立的Z轴向载物台(z-stage)加以操作，以便移动和调平对准机构502，并且因此移动和调平抵靠在圆柱体128上的探针卡。

图7为根据一个实施方案的对准板126的示意性图解。如图7所示，对准板126包括三个对准标记704，所述对准标记704沿着如箭头“A”所示的120度半径范围而就位。应了解，需要时可以使用更多的对准标记。对准标记704包括数个线条。当从相机504中观察时对于所有对准标记704而言线条都聚焦的情况下，圆柱体128便会恰当对准，并且因此探针卡便会恰当对准而用于分析。对准标记704可以包含铜。

相机504充当快速扫描相机，并且相机504扫描探针卡的探针。相机扫描对准板126下方的线性路径，拍摄探针卡的探针的照片而找到所有探针。计算机404通过将来自相机504的图像与预期结果进行比较来分析结果。对准板126在x-y轴方向上举升和移动来对准圆柱体上的探针卡。另外，计算机404分析结果，并且对准装置602在z轴方向上移动对准机构502，以便恰当对准探针卡。另外，坏探针的结果传达给技术人员，并且样品台可以进行旋转，供技术人员接触坏探针。

图8为根据另一实施方案的探针卡分析仪设备800的示意性等距视图。为了清晰，并未展示设备主体102和轨道120、122。如图8所示，样品台124耦接到第一和第二样品台臂802、804，所述第一和第二样品台臂802、804将要耦接到第一和第二轨道120、122，从而使得第一和第二样品台臂802、804不会相对于第一和第二轨道120、122旋转，而是沿着轨道120、122移动。第一和第二台臂802、804旋转耦接到样品台124，从而使得，当第一和第二臂802、804沿着轨道120、122移动时，样品台124可以围绕轴线806旋转。第三和第四样品台臂808、810也耦接到样品台124。第三和第四样品台臂808、810旋转耦接到样品台124，从而使得样品台围绕轴线812旋转。第三和第四样品台臂808、810也会耦接到主体102。第三和第四样品台臂808、810旋转耦接到主体102，从而使得第三和第四样品台臂808、810围绕轴线814旋转。在移动过程中，第三和第四样品台臂808、810在相反方向上围绕轴线812、814旋转。另外，不是分析台114，而是显微镜耦接到框架组件816，所述框架组件816将要耦接到主体102的第三和第四转角，并且，框架组件816可围绕轴线818旋转。

通过旋转样品台，技术人员可以相对轻松地接触正在测试的探针卡的正面和背面。

虽然上述内容是针对本发明的实施方案，但是可以在不背离本公开案的基本范围的情况下，设想出本公开案的其他和另外实施方案，并且本公开案的范围由随附的权利要求书加以确定。

Claims

1.一种探针卡分析仪设备，所述设备包括：

桌台主体；

从所述桌台主体的第一转角向外延伸的第一支撑臂；

从所述桌台主体的第二转角向外延伸的第二支撑臂，所述第二支撑臂实质上平行于所述第一支撑臂而延伸；

耦接到所述第一支撑臂的第一轨道；

耦接到所述第二支撑臂的第二轨道；

耦接到所述第一轨道且可沿着所述第一轨道移动的第一样品台臂；

耦接到所述第二轨道且可沿着所述第二轨道移动的第二样品台臂，所述第二样品台臂实质上平行于所述第一样品台臂；

样品台，所述样品台可旋转耦接到所述第一样品台臂和所述第二样品台臂，从而使得所述样品台可围绕轴线旋转。

2.如权利要求1所述的设备，进一步包括耦接到所述桌台主体的第三转角的第一分析臂，所述第一分析臂可在所述第三转角上围绕轴线枢转，并且所述第一分析臂可沿着所述第一支撑臂移动。

3.如权利要求2所述的设备，进一步包括：

第二分析臂，所述第二分析臂耦接到所述第一分析臂且所述第二分析臂实质上垂直于所述第一分析臂而延伸；

分析台，所述分析台耦接到所述第二分析臂且所述分析台可沿着所述第二分析臂移动；以及

耦接到所述分析台的显微镜。

4.如权利要求3所述的设备，其中所述显微镜进一步包括维修机器人，所述维修机器人包括激光器，所述激光器安装在所述显微镜上，用于切除有缺陷的探针针头并焊上新的探针针头。

5.如权利要求4所述的设备，其中所述样品台被设定大小来处理具有约450mm直径的探针卡。

6.如权利要求5所述的设备，其中所述样品台具有穿过所述样品台中的开口。

7.如权利要求6所述的设备，进一步包括安置在所述开口上方的对准板，其中所述对准板包括至少一个光学对准点。

8.如权利要求7所述的设备，进一步包括相机，其中所述相机为快速扫描相机，其中所述相机持续移动，从而允许迅速识别所述至少一个光学点。

9.如权利要求7所述的设备，其中所述至少一个光学点相对于所述板的中心而言，与第二光学点成约120°角。

10.如权利要求7所述的设备，其中所述至少一个光学点包含铜或玻璃。

11.如权利要求7所述的设备，进一步包括至少一个Z轴向载物台，用于将探针卡调平到与所述样品台平行的位置上。

12.如权利要求1所述的设备，其中所述样品台具有穿过所述样品台中的开口。

13.如权利要求12所述的设备，进一步包括安置在所述开口上方的对准板，其中所述对准板包括至少一个光学对准点。

14.如权利要求13所述的设备，进一步包括相机，其中所述相机为快速扫描相机，其中所述相机持续移动，从而允许迅速识别所述至少一个光学点。

15.如权利要求13所述的设备，其中所述至少一个光学点相对于所述板的中心而言，与第二光学点成约120°角。

16.如权利要求13所述的设备，其中所述至少一个光学点包含铜。

17.如权利要求13所述的设备，进一步包括至少一个Z轴向载物台，用于将探针卡调平到与所述样品台平行的位置上。

18.如权利要求1所述的设备，进一步包括至少一个Z轴向载物台，用于将探针卡调平到与所述样品台平行的位置上。

19.一种方法，用于移动探针测试仪设备中的样品台，所述方法包括：沿着第一轨道移动第一样品台臂，所述第一轨道耦接到第一支撑臂，所述第一支撑臂耦接到桌台主体的第一转角；

沿着第二轨道移动第二样品台臂，所述第二轨道耦接到第二支撑臂，所述第二支撑臂耦接到所述桌台主体的第二转角，其中所述第二支撑臂处于平面中，所述平面实质上与安置所述第一支撑臂的平面相平行；以及

围绕轴线旋转样品台，其中所述样品台可旋转耦接到所述第一样品臂和所述第二样品臂。

20.如权利要求19所述的方法，进一步包括使第一分析臂围绕轴线枢转，并且使所述第一分析臂沿着所述第一支撑臂移动，其中所述第一分析臂耦接到所述桌台主体的第三转角。

21.一种探针卡分析仪设备，所述设备包括：

桌台主体；

从所述桌台主体的第一转角向外延伸的第一支撑臂；

耦接到所述第一支撑臂的第一轨道；

耦接到所述第二支撑臂的第二轨道；

可枢转耦接到所述桌台主体的第三样品台臂；

可枢转耦接到所述桌台主体的第四样品台臂；以及

样品台，所述样品台可旋转耦接到所述第一样品台臂、所述第二样品台臂、所述第三样品台臂和所述第四样品台臂，从而使得所述样品台可围绕一个或多个轴线旋转。