CN108803710A - 晶圆针测装置有源式预热及预冷系统及晶圆检测方法 - Google Patents

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Abstract

一种晶圆针测装置有源式预热及预冷系统包含：晶圆载置单元，用于载置待检测的至少一晶圆；探针卡相对于晶圆载置单元设置，用于检测晶圆；承载机构包含：中央连接件，对应于晶圆载置单元且具有第一开口，其中探针卡连接于中央连接件，且通过第一开口朝向晶圆载置单元；外围连接件具有第二开口，其中中央连接件可拆卸式的设置于第二开口中；及第一温度调整单元，其设置于外围连接件；以及控制单元，其与第一温度调整单元电性连接以控制第一温度调整单元，借以调整外围连接件的温度。同时提供一种晶圆检测方法。

Description

晶圆针测装置有源式预热及预冷系统及晶圆检测方法
【技术领域】
本发明是有关一种晶圆针测装置有源式预热及预冷系统及晶圆检测方法，特别是一种可有源式控制温度的晶圆针测装置有源式预热及预冷系统及晶圆检测方法。
【背景技术】
在晶圆测试的制程中，常会对晶圆施以不同温度的测试以确认在各温度时的故障模式。一般来说，晶圆测试包含常温测试以及高温测试，其皆会对探针卡进行预热的制程，借此使探针卡受热膨胀以达到针位上升的热平衡。在预热制程中，加热区域常仅限于承载晶圆的组件，因此位于晶圆测试装置中间的组件及探针卡会先达到热平衡，而在晶圆测试装置外围的组件则会较晚达到热平衡，此平衡不对称的现象会造成探针卡的针位长时间且微量的上升变形，因而导致测试结果的误载。此外，在预冷制程中，晶圆测试装置中间的组件及探针卡会先达到冷却温度而受冷收缩，而在晶圆测试装置外围的组件则会较晚降温，故各组件收缩的程度会有所差异，因而影响晶圆测试的结果。
传统的方法是通过机台排程进行产线固定温度测试以避免热平衡不对称的现象，或于变形发生时通过微调探针卡针位或晶圆位置的方式以降低误载的问题，然而，若能预先掌控各组件的变形量，应可有利于晶圆检测制程的进行以及节省时间成本。
【发明内容】
本发明提供一种晶圆针测装置有源式预热及预冷系统及及晶圆检测方法方法，其是设置一温度调整单元以预先调整探针卡外围区域的温度，使探针卡以及外围区域快速达到热平衡，以避免平衡不对称所造成的量测错误。
本发明提供一种晶圆针测装置有源式预热及预冷系统，其包含：晶圆载置单元，用于载置待检测的至少一晶圆；探针卡，相对于晶圆载置单元设置，用于检测晶圆；承载机构，包含：中央连接件，对应于晶圆载置单元且具有第一开口，其中探针卡连接于中央连接件，且通过第一开口朝向晶圆载置单元；外围连接件，其具有第二开口，其中中央连接件可拆卸式的设置于第二开口中；及第一温度调整单元，其设置于外围连接件；以及控制单元，其与第一温度调整单元电性连接以控制第一温度调整单元，借以调整外围连接件的温度。
本发明另提供一种晶圆检测方法，其包含下列步骤：提供晶圆针测装置有源式预热及预冷系统，其包含晶圆载置单元以及承载机构，其中承载机构包含：中央连接件，对应于晶圆载置单元且具有第一开口，其中探针卡连接于中央连接件，且通过第一开口朝向晶圆载置单元；以及外围连接件，其具有第二开口，其中，中央连接件设置于第二开口中；将晶圆设置于晶圆载置单元上；调整晶圆的温度至第一温度；调整探针卡的温度至第二温度；调整外围连接件的温度至第三温度；以及以探针卡检测晶圆。
以下借由具体实施例配合所附的图式详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
【附图说明】
图1为根据本发明实施例的晶圆针测装置有源式预热及预冷系统的示意图。
图2A为根据本发明另一实施例的晶圆针测装置有源式预热及预冷系统的示意图。
图2B为根据本发明又一实施例的晶圆针测装置有源式预热及预冷系统的示意图。
图3为根据本发明一实施例的晶圆针测装置有源式预热及预冷系统的示意图。
图4A为根据本发明另一实施例的晶圆针测装置有源式预热及预冷系统的示意图。
图4B为根据本发明又一实施例的晶圆针测装置有源式预热及预冷系统的示意图。
图5为根据本发明实施例的晶圆检测方法的流程图。
【符号说明】
10 晶圆载置单元
20 探针卡
30 承载机构
31 中央连接件
32 外围连接件
33 第一温度调整单元
40 控制单元
50 第二温度调整单元
100 晶圆针测装置有源式预热及预冷系统
200 外部电子装置
S1 第一控制信号
P1 第一开口
P2 第二开口
S11～S16 步骤
【具体实施方式】
以下将详述本发明的各实施例，并配合图式作为例示。除了该多个详细说明之外，本发明亦可广泛地施行于其它的实施例中，任何所述实施例的轻易替代、修改、等效变化都包含在本发明的范围内，并以申请专利范围为准。在说明书的描述中，为了使读者对本发明有较完整的了解，提供了许多特定细节；然而，本发明可能在省略部分或全部特定细节的前提下，仍可实施。此外，众所周知的步骤或组件并未描述于细节中，以避免对本发明形成不必要的限制。图式中相同或类似的组件将以相同或类似符号来表示。特别注意的是，图式仅为示意的用，并非代表组件实际的尺寸或数量，有些细节可能未完全绘出，以求图式的简洁。
请参照图1，本发明的一实施例的晶圆针测装置有源式预热及预冷系统100包含晶圆载置单元10、探针卡20、承载机构30、以及控制单元40。晶圆载置单元10用于载置待检测的至少一晶圆(图未示)，探针卡20是相对于晶圆载置单元10而设置以用于检测晶圆。承载机构30包含中央连接件31、外围连接件32、以及第一温度调整单元33。中央连接件31对应于晶圆载置单元10且具有第一开口P1，探针卡20是连接于中央连接件31，且通过第一开口P1而朝向晶圆载置单元10。外围连接件32具有第二开口P2，且中央连接件31是可拆卸式的设置于第二开口P2中，因此可通过将与探针卡20连接的中央连接件31卸除而替换探针卡20。第一温度调整单元33是以接触或非接触的方式设置于外围连接件32上以调整外围连接件32的温度，举例而言，通过传导、辐射或红外线等方式调整外围连接件32的温度。详细来说，控制单元40可与第一温度调整单元33电性连接以控制第一温度调整单元33，借以调整外围连接件32的温度。较佳地，第一温度调整单元33可设置于外围连接件32相对于晶圆载置单元10的相异侧的表面。
在本发明的一实施例中，晶圆针测装置有源式预热及预冷系统可更包含第二温度调整单元50，如图2A及图2B所示，其是用于调整晶圆载置单元10、探针卡20及中央连接件31的温度，详细来说，第二温度温度调整单元50可先加热晶圆载置单元10后，加热探针卡20及中央连接件31；或者，第二温度调整单元50可先冷却晶圆载置单元10，再冷却探针卡20及中央连接件31。在图2A中，第二温度调整单元50是绘示为附加于晶圆载置单元10下，然而，本发明并不限制于此，第二温度调整单元50亦可设置于晶圆载置单元10中，如图2B所示。于此，第二温度调整单元50可与控制单元40电性连接，控制单元40可接收第二温度调整单元50所传送的第一控制信号S1，并根据所接收的第一控制信号S1而控制第一温度调整单元33。在本发明的另一实施例中，可更包含一外部温度调整单元(图未示)以调整晶圆载置单元10的温度，外部温度调整单元可以热对流的方式以调整晶圆载置单元10的温度。举例而言，外部温度调整单元可提供冷风或热风以降温或升温。
在本发明的另一实施例中，请参阅图3，控制单元40可借由接收外部电子装置200(例如可为测试机台或其他监测机台等)所传送的第二控制信号S2，并根据所接收的第二控制信号S2以控制第一温度调整单元33。在本发明的另一实施例中，具有第二温度调整单元50的晶圆针测装置有源式预热及预冷系统亦可通过外部电子装置200传送第二控制信号S2至控制单元40而控制第一温度调整单元33，如图4A及图4B所示。
举例而言，当进行高温测试时，亦即，第二温度调整单元50调整探针卡20及中央连接件31的温度至摄氏85度至300度，较佳地，为摄氏85度至200度，第二温度调整单元50同时会传送第一控制信号S1至控制单元40或外部电子装置200会传送第二控制信号S2至控制单元40，控制单元40可根据第一控制信号S1或第二控制信号S2而使第一温度调整单元33将外围连接件32升温。若当进行低温测试时，第二温度调整单元50会调整探针卡20及中央连接件31的温度至摄氏-75度至85度，较佳地，为摄氏-55度至85度，第二温度调整单元50会同时传送第一控制信号S1至控制单元40或外部电子装置200会传送第二控制信号S2至控制单元40，控制单元40可根据第一控制信号S1或第二控制信号S2而使第一温度调整单元33将外围连接件32降温。
一般来说，晶圆针测装置有源式预热及预冷系统的各组件在受热后特性如以下表一所示：
表一
热变形程度 热变形比例 稳定所需时间 预热时间
探针卡 大 50％ 快 20-120分钟
中央连接件 大 40％ 快 20-120分钟
外围连接件 小 10％ 慢 120-360分钟
由表一可了解，外围连接件的热变形程度虽然较微小，然其稳定所需要的时间慢，且预热的时间较长，若等待探针卡及中央连接件皆达到热平衡时在对外围连接件进行预热或预冷的处理，则可能会消耗太多时间。而本发明所提供的晶圆针测装置有源式预热及预冷系统可通过控制单元接收信号而控制设置于外围连接件上的温度调整单元，因而可在调整探针卡及中央连接件的温度时，实时的调整外围连接件的温度，因此可预先处理外围连接件的变形量以消除变异的因素，且节省预热或预冷的时间，相较于传统方法可有利于加速晶圆检测制程。
接着，将说明使用上述晶圆针测装置有源式预热及预冷系统检测晶圆的方法，请参阅图5，其包含下列步骤：提供晶圆针测装置有源式预热及预冷系统(S11)，其包含晶圆载置单元及承载机构，其中，晶圆针测装置有源式预热及预冷系统的组件结构已于上文中详细描述，故在此不再赘述。接着，将至少一晶圆设置于晶圆载置单元上(S12)；调整晶圆的温度至第一温度(S13)；调整探针卡的温度至第二温度(S14)，于此，可使用设置于晶圆载置单元上的第二温度调整单元调整探针卡的温度，并传送控制信号给控制单元；接着，调整晶圆针测装置有源式预热及预冷系统之外围连接件的温度至第三温度(S15)，于此，控制单元可根据所接收的控制信号而促使第一温度调整单元调整外围连接件的温度；最后，以探针卡检测晶圆(S16)。
在本发明的实施例中，调整各组件温度的步骤并不限于上述，可依使用者的需求而调整步骤的顺序，举例而言，调整外围连接件的温度的步骤可早于调整探针卡温度的步骤，或者，可同时调整外围连接件及探针卡的温度。
此外，第一温度、第二温度以及第三温度至少其中之一的范围可为摄氏负75度至300度，举例而言，当进行高温测试时，第二温度调整单元可调整探针卡及中央连接件的温度至摄氏85度至300度，并传送控制信号至控制单元或可借由外部电子装置传送控制信号至控制单元，控制单元可根据控制信号而使第一温度调整单元将外围连接件升温而达到预热的目的。若当进行常温或低温测试时，第二温度调整单元可调整探针卡及中央连接件的温度至摄氏负75度至85度时，第二温度调整单元可传送控制信号至控制单元，或可借由外部电子装置传送控制信号至控制单元，控制单元可根据控制信号而使第一温度调整单元将外围连接件降温而达到预冷的目的。于此，第二温度可接近于第三温度，较佳地，第二温度与第三温度的温度差可介于摄氏0度至50度之间。
综上所述，借由本发明所载的晶圆针测装置有源式预热及预冷系统及检测晶圆的方法可以有源控温的方式预先处理组件的变形，因而可节省预冷或预热组件的时间。其中，借由控制单元接收信号以控制设置于外围连接件上的温度调整单元，可于调整探针卡及中央连接件温度时，实时调整外围连接件的温度，以使晶圆针测装置有源式预热及预冷系统的各组件可快速的达到热平衡对称的状况，故可降低时间成本，且避免变形量无法控制时所造成的故障。
以上所述的实施例仅是为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本发明之内容并据以实施，当不能以的限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (10)

1.一种晶圆针测装置有源式预热及预冷系统，其特征在于，包含：
一晶圆载置单元，用于载置待检测的至少一晶圆；
一探针卡，相对于该晶圆载置单元设置，用于检测该至少一晶圆；
一承载机构，包含：
一中央连接件，对应于该晶圆载置单元且具有一第一开口，其中该探针卡连接于该中央连接件，且通过该第一开口朝向该晶圆载置单元；
一外围连接件，其具有一第二开口，其中该中央连接件可拆卸式的设置于该第二开口中；及
一第一温度调整单元，其设置于该外围连接件；以及
一控制单元，其与该第一温度调整单元电性连接以控制该第一温度调整单元，借以调整该外围连接件的温度。
2.如权利要求1所述的晶圆针测装置有源式预热及预冷系统，其特征在于，更包含一第二温度调整单元，其与该控制单元彼此电性连接，以调整该探针卡以及该中央连接件的温度。
3.如权利要求2所述的晶圆针测装置有源式预热及预冷系统，其特征在于，该控制单元接收该第二温度调整单元所传送的一控制信号，并根据所接收的该控制信号控制该第一温度调整单元。
4.如权利要求1所述的晶圆针测装置有源式预热及预冷系统，其特征在于，该控制单元接收一外部电子装置所传送的一控制信号，并根据所接收的该控制信号控制该第一温度调整单元。
5.如权利要求1所述的晶圆针测装置有源式预热及预冷系统，其特征在于，该第一温度调整单元调整该外围连接件的温度范围为摄氏10度至200度。
6.如权利要求1所述的晶圆针测装置有源式预热及预冷系统，其特征在于，该第一温度调整单元设置于该外围连接件相对于该晶圆载置单元的相异侧的表面。
7.一种晶圆检测方法，其特征在于，包含下列步骤：
提供一晶圆针测装置有源式预热及预冷系统，其包含一晶圆载置单元以及一承载机构，其中该承载机构包含：
一中央连接件，对应于该晶圆载置单元且具有一第一开口，其中一探针卡连接于该中央连接件，且通过该第一开口朝向该晶圆载置单元；以及
一外围连接件，其具有一第二开口，其中该中央连接件设置于该第二开口中；
将至少一晶圆设置于该晶圆载置单元上；
调整该至少一晶圆的温度至一第一温度；
调整该探针卡的温度至一第二温度；
调整该外围连接件的温度至一第三温度；以及
以该探针卡检测该至少一晶圆。
8.如权利要求7所述的有源式控温的晶圆检测方法，其特征在于，调整该外围连接件的温度的步骤早于调整该探针卡的温度的步骤，或同时调整该外围连接件以及该探针卡的温度。
9.如权利要求7所述的有源式控温的晶圆检测方法，其特征在于，该第二温度以及该第三温度的温度差介于摄氏0度至50度。
10.如权利要求7所述的有源式控温的晶圆检测方法，其特征在于，该第一温度、该第二温度以及该第三温度至少其中之一的范围为摄氏负75度至300度。
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