CN111443224A - 探测装置及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种探测装置及其操作方法。该探测装置包含一载台及一探针卡，该载台经配置以承载一待测元件，该探针卡配置在该载台上。该探针卡具有一入口及一出口，该入口经配置以将一气体传输到该探针卡中，该出口经配置以在一预定温度中将该气体从该探针卡吹到该载台。该操作方法包括：提供一载台、配置一待测元件在该在载台上、配置一探针卡在该待测元件上、以及在一预定温度中将一气体从该探针卡吹向该待测元件。

Description

探测装置及其操作方法
技术领域
本申请主张2019/1/16申请的美国临时申请案第62/793,060号及2019/07/16申请的美国正式申请案第16/513,401号的优先权及益处，该美国临时申请案及美国正式申请案的内容以全文引用的方式并入本文中。
本公开涉及一种探测装置、特别涉及用于测试一半导体元件的一种探测装置。再者，本公开涉及一种测试设备的操作方法，特别涉及一种探测装置的操作方法。
背景技术
在制造之后，例如具有多个晶粒的一晶圆的一半导体待测元件(semiconductordevice under test，DUT)是由一探测装置进行测试。然而，制造期间可无法预期地产生残留物(residues)、污染物(contaminants)或碎片(chippings)，并掉落在半导体元件上。这些不想要的材料可造成半导体元件测试的不利影响。
再者，半导体元件需要在一预定温度中进行测试。然而，在制造之后，可快速地执行半导体元件的测试，也因此半导体元件是依据测试而可能不会在预定温度下进行。因此，半导体元件测试的精确度可能会被降低。
据此，改善探测装置的架构，是有持续的需要。
上文的“现有技术”说明仅是提供背景技术，并未承认上文的“现有技术”说明公开本公开的标的，不构成本公开的现有技术，且上文的“现有技术”的任何说明均不应作为本公开的任一部分。
发明内容
本公开的一实施例提供一种探测装置。该探测装置包括经配置以支撑一待测元件的一载台，以及配置在该载台上的一探针卡。该探针卡具有经配置以将一气体传输到该探针卡中的一入口，以及经配置以在一预定温度中将该气体从该探针卡吹向该载台的一出口。
在本公开的一些实施例中，该探针卡还具有一温度控制器，经配置以调整从该出口被吹出的该气体的温度。
在本公开的一些实施例中，该预定温度在-60℃到300℃的范围内。
在本公开的一些实施例中，该出口与该待测元件之间的一距离，大致地小于或等于10mm。
在本公开的一些实施例中，该气体为清洁干燥空气(clean dry air)或一氮气(nitrogen gas)。
在本公开的一些实施例中，该出口定向(oriented)朝向该待测元件的一中心。
在本公开的一些实施例中，该出口还具有多个子出口，所述子出口的定向是可调的。
在本公开的一些实施例中，该探测装置还包括一控制器，电性连接该探针卡，其中该控制器经配置以决定由该探针卡所测量的该温度是否与该预定温度一致。
在本公开的一些实施例中，该探测装置还包括一腔室，其中该载台、该待测元件以及该探针卡配置在该腔室中。
在本公开的一些实施例中，该待测元件为一半导体元件。
在本公开的一些实施例中，该待测元件为一晶圆。
本公开的另一实施例提供一种操作方法。该操作方法包括：提供一载台、配置在该载台上的一待测元件以及配置在该待测元件上的一探针卡；以及在一预定温度中将一气体从该探针卡吹向该待测元件。
在本公开的一些实施例中，该操作方法还包括将在该探针卡中的一气体的一温度调整到该预定温度。
在本公开的一些实施例中，该操作方法还包括将该气体传输到该探针卡中。
在本公开的一些实施例中，该操作方法还包括在对该气体的吹气期间或之后，改变该待测元件的至少一部分的温度。
在本公开的一些实施例中，通过对该气体的吹气，将不想要的材料从该待测元件或该探针卡移除。
在本公开的一些实施例中，该预定温度在-60℃到300℃范围内。
在本公开的一些实施例中，该预定温度为室温。
在本公开的一些实施例中，该气体以一预定速度被吹出。
在本公开的一些实施例中，该气体被吹向该待测元件的一中心。
上文已相当广泛地概述本公开的技术特征及优点，从而使下文的本公开详细描述得以获得较佳了解。构成本公开的权利要求标的的其它技术特征及优点将描述于下文。本公开所属技术领域中技术人员应了解，可相当容易地利用下文公开的概念与特定实施例可作为修改或设计其它结构或制程而实现与本公开相同的目的。本公开所属技术领域中技术人员亦应了解，这类等效建构无法脱离权利要求所界定的本公开的精神和范围。
附图说明
参阅实施方式与权利要求合并考量附图时，可得以更全面了解本申请地公开内容，附图中相同的元件符号是指相同的元件。
图1为依据本公开一些实施例中一种探测装置的剖视示意图。
图2为依据本公开一些实施例中一种探针卡的底视剖视示意图。
图3为依据本公开一些实施例中一种探测装置的剖视示意图。
图4为依据本公开一些实施例中一种操作探测装置的操作方法的流程示意图。
其中，附图标记说明如下：
200 探测装置
21 载台
22 待测元件
23 探针卡
231 入口
232 出口
233 管体
234 温度控制器
235 中心区
236 周围区
237 子出口
24 腔室
25 测试模块
300 探测装置
400 操作方法
41 操作
42 操作
D 距离
θ 角度
具体实施方式
本公开的以下说明伴随并入且组成说明书的一部分的附图，说明本公开的实施例，然而本公开并不受限于该实施例。此外，以下的实施例可适当整合以下实施例以完成另一实施例。
“一实施例”、“实施例”、“例示实施例”、“其他实施例”、“另一实施例”等是指本公开所描述的实施例可包含特定特征、结构或是特性，然而并非每一实施例必须包含该特定特征、结构或是特性。再者，重复使用“在实施例中”一语并非必须指相同实施例，然而可为相同实施例。
为了使得本公开可被完全理解，以下说明提供详细的步骤与结构。显然，本公开的实施不会限制该技艺中的技术人士已知的特定细节。此外，已知的结构与步骤不再详述，以免不必要地限制本公开。本公开的优选实施例详述如下。然而，除了详细说明之外，本公开亦可广泛实施于其他实施例中。本公开的范围不限于详细说明的内容，而是由权利要求定义。
本公开提供一种探测装置，是可加热或冷却一待测元件(例如一晶圆)，以及从该待测元件移除不想要的材料(unwanted material)。图1为依据本公开一些实施例中一种探测装置200的剖视示意图。探测装置200具有经配置以之称一待测元件(DUT)22的一载台(chuck)21，以及配置在载台21上的一探针卡23。探针卡23具有一入口231以及一出口232，入口231经配置以将一气体传输到探针卡23中，出口232经配置以将该气体在一预定温度中从探针卡23吹向载台21。在预定温度中从出口232被吹的该气体可以非接触的方式改变待测元件22的温度，例如对流(convection)。详而言之，该气体在预定温度中传输到入口231中，并从出口232吹向待测元件22，以便可以改变待测元件22的至少一部分的温度，也因此可以移除在待测元件22上的不想要的材料。
在一些实施例中，待测元件22为一半导体元件。在一些实施例中，待测元件22为一晶圆(wafer)。
晶圆测试通常在一室温、一高温(即高于室温)或一低温(即低于室温)下执行。在晶圆测试执行之前，是可要求加热或冷却待测元件22。在一些实施例中，该气体从出口232被吹向待测元件22，以增加待测元件22的一温度(待测元件22的加热)。在一些实施例中，该气体从出口232被吹向待测元件22以降低待测元件22的一温度(待测元件22的冷却)。一般而言，出口232越接近待测元件22，则该气体可更有效地加热或冷却待测元件22，并更有效地增加或降低待测元件22的至少一部分的温度。
在一些实施例中，探测装置200还具有一腔室24。载台21、待测元件22以及探针卡23均配置在腔室24中。理应注意的是，从出口232到待测元件22的一最小距离，明显地小于从腔室24的周壁到待测元件22的一最小距离。意即，在将待测元件22的至少一部分的温度改变到预定温度中，从探针卡22的出口232所提供的气体，是比从腔室24的周壁所提供的气体更加有效率。再者，在待测元件22上的不想要的材料，例如灰尘、污染物以及任何副产品(by-products)，是可从待测元件22被吹离。
在一些实施例中，在出口232与待测元件22之间有一距离。距离D是可依据不同参数来决定，举例来说，参数包括出口232的数量、气体的吹气速度(blowing speed)、待测元件22的尺寸、针对待测元件22的设计规则以及其他如所属技术领域中技术人员所熟知的参数。在一些实施例中，在出口232与待测元件22之间的距离D，大致地小于或等于10mm。
为了清楚及简化，图1仅示出配置在探针卡23中的两个出口232以及两个入口231；然而，所属技术领域中技术人员是熟知可出现一或多个出口232及入口231。在一些实施例中，探针卡23具有多个出口232。在一些实施例中，探针卡23具有一入口231，且该气体经由入口231进入探针卡23，并从所述出口232被吹出。在一些实施例中，每一入口231连接到一相对应的出口232。
在一些实施例中，出口232以一手段配置，是允许调整整个待测元件22的温度。在一些实施例中，出口232是以一手段配置，是允许仅调整待测元件22的一特定部分的温度。在一些实施例中，出口232是导向朝向待测元件22的一中心。在一些实施例中，出口232是导向朝向待测元件22的一周围。在一些实施例中，每一出口232可导向朝向待测元件22的一不同部分。
图2为探针卡23的底视图。探针卡23可为圆形、椭圆形、矩形、正方形或其他对应待测元件22的所欲形状，但并不以此为限。如图2所示，在一些实施例中，探针卡23的底表面具有一中心区235以及一周围区236。中心区235可具有一圆形形状，同时周围区236可具有围绕中心区235的一环形形状。在一些实施例中，所述出口232沿着探针卡23的圆周(circumference)配置。在一些实施例中，所述出口232配置在探针卡23的底表面的中心区235中。在一些实施例中，所述出口配置在探针卡23的底表面的周围区236中。在一些实施例中，所述出口232具有相互相同的架构。每一出口232具有相同形状以及相同宽度，但本公开并不以此为限。举例来说，所有的出口232为圆形，且具有相同直径。在一些实施例中，二相邻出口232之间的一距离为前后一致的，但本公开并不以此为限。
请参考图1，在一些实施例中，在每一出口232与待测元件22之间的距离D，可依据所需而为相同或是不相同。
在一些实施例中，探针卡23还具有一管体(pipe)，经配置以连接出口232与相对应的入口231。在一些实施例中，管体233配置在探针卡23中。在一些实施例中，管体233的配置是符合探针卡23的设定(settings)。
在一些实施例中，探针卡23还具有一温度控制器234，经配置以调整该气体从出口232被吹出的温度。在一些实施例中，温度控制器234与探针卡23为一体成形，并可位在接近入口231、出口232及/或管体233处。
在一些实施例中，预定温度在-60℃到300℃的范围内。针对环境温度(ambienttemperature)测试，在一些实施例中，预定温度在15℃到40℃范围内。
在一些实施例中，该气体为清洁干燥空气(clean dry air)、一氮气(nitrogengas)、氩(argon)或任何其他适合的气体。在一些实施例中，氮气的纯度大于99％。
在一些实施例中，探针卡23经由不同设备还连接一气体供应器(gas supply)(图未示)，例如气管(gas tube)、压力调节器(pressure regulators)、阀体(valves)、质量流量控制器(mass flow controllers)，或其他流量控制器、歧管(manifolds)，及/或调节器(regulators)。在一些实施例中，气体供应器(gas supply)与探针卡23为一体成形。
在一些实施例中，探测装置还具有一测试模块(test module)25，是连接到探针卡23。测试模块25经配置以处理由探针卡23所检测到的信号，并调整探针卡23的位置以及待测元件22的位置。
图3为依据本公开另一探测装置300的结构示意图。在一些实施例中，探测装置300具有经配置以支撑一待测元件22的一载台21、一腔室24以及一测试模块25，其架构类似于上述或如图2所示的架构。
在一些实施例中，探针卡23具有入口231与出口232，其中出口232还具有多个子出口(sub-outlets)237。在一些实施例中，所述子出口237的定向(orientations)是可调整的。在一些实施例中，每一子出口237定向在相对于探针卡23的底表面的一角度θ。因此，从所述子出口237被吹的该气体可大致地导向朝向待测元件22的一所欲部分，可有效地调整待测元件22的至少一部分的温度，且可以完全地移除在待测元件22上的不想要的材料。在一些实施例中，角度θ在0°到90°的范围内。
在本公开中，提供一种操作一探测装置的操作方法。在一些实施例中，是以该操作方法测试如一半导体元件的一待测元件。该操作方法具有许多操作，且其描述与图示并未意指所述操作顺序的限制。
图4为操作该探测装置的该操作方法400的一实施例的流程示意图。该操作方法具有操作41及42。在一些实施例中，操作41及42是操作上述或如图1到图3琐事的探测装置200或300来实现。
该操作方法以操作41开始，其是提供一载台21、配置在载台21上的一待测元件22以及配置在待测元件22上的一探针卡23。探针卡23具有建构来将一气体传出道探针卡23中的一入口231，以及经配置以将在一预定温度中的该气体从探针卡23吹向载台21的一出口232。在一些实施例中，待测元件22为一半导体元件。在一些实施例中，待测元件22为一晶圆。
在操作42中，一气体在一预定温度中从探针卡23吹向待测元件22。在一些实施例中，该操作方法的影响是为，当该气体被吹时，是可移除在待测元件22上的不想要的材料，且可改变待测元件22的至少一部分的温度。在一些实施例中，所述不想要的材料包括灰尘、污染物，或其他在待测元件22上的副产品。
在一些实施例中，该操作方法还包括将在探针卡23中的该气体的一温度调整到预定温度。在一些实施例中，该气体的温度经由一温度控制器234所调整。
在一些实施例中，该操作方法还包括当该气体被吹时，改变待测元件22的至少一部分的一温度。
在一些实施例中，预定温度在-60℃到300℃的范围内。在一些实施例中，预定温度为室温。在一些实施例中，室温在15℃到40℃的范围内。
在一些实施例中，该操作方法还包括当从该探针卡23吹该气体时，将该气体传输到探针卡23中。
在一些实施例中，该气体以一预定速度被吹出。该气体的预定速度可有效地改变待测元件22的至少一部分的温度，并可从待测元件22移除不想要的材料。
在一些实施例中，该气体是被吹向待测元件22的一所欲部分。在一些实施例中，该气体被吹向待测元件22的中心。
据此，本公开因此提供一种探测装置以及一种操作方法。该探测装置具有经配置以的称一待测元件的一载台，并具有配置在该载台上的一探针卡。该探针卡具有经配置以将一气体传输到该探针卡中的一入口，以及经配置以将在一预定温度中的该气体从该探针卡吹向该载台。因此从该探针卡的该出口被吹的该气体是可从待测元件移除不想要的材料，并可有效地改变待测元件的至少一部分的温度。
虽然已详述本公开及其优点，然而应理解可进行各种变化、取代与替代而不脱离权利要求所定义的本公开的精神与范围。例如，可用不同的方法实施上述的许多制程，并且以其他制程或其组合替代上述的许多制程。
再者，本申请的范围并不受限于说明书中所述的制程、机械、制造、物质组成物、手段、方法与步骤的特定实施例。该技艺的技术人士可自本公开的公开内容理解可根据本公开而使用与本文所述的对应实施例具有相同功能或是达到实质上相同结果的现存或是未来发展的制程、机械、制造、物质组成物、手段、方法、或步骤。据此，这些制程、机械、制造、物质组成物、手段、方法、或步骤是包含于本申请的权利要求内。

Claims (20)

1.一种探测装置，包括：
一载台，经配置以支撑一待测元件；以及
一探针卡，配置在该载台上；
其中，该探针卡具有一入口以及一出口，该入口经配置以将一气体传输到该探针卡中，该出口经配置以在一预定温度中将该气体从该探针卡吹向该载台。
2.如权利要求1所述的探测装置，其中，该探针卡还具有一温度控制器，经配置以调整从该出口被吹出的该气体的温度。
3.如权利要求1所述的探测装置，其中，该预定温度在-60℃到300℃的范围内。
4.如权利要求1所述的探测装置，其中，该出口与该待测元件之间的一距离，大致地小于或等于10mm。
5.如权利要求1所述的探测装置，其中，该气体为清洁干燥空气或氮气。
6.如权利要求1所述的探测装置，其中，该出口定向朝向该待测元件的一中心。
7.如权利要求1所述的探测装置，其中，该出口还具有多个子出口，所述子出口的定向是可调的。
8.如权利要求1所述的探测装置，还包括一控制器，电性连接该探针卡，其中该控制器经配置以决定由该探针卡所测量的该温度是否与该预定温度一致。
9.如权利要求1所述的探测装置，还包括一腔室，其中该载台、该待测元件以及该探针卡配置在该腔室中。
10.如权利要求1所述的探测装置，其中，该待测元件为一半导体元件。
11.如权利要求1所述的探测装置，其中，该待测元件为一晶圆。
12.一种探测装置的操作方法，包括：
提供一载台、配置在该载台上的一待测元件以及配置在该待测元件上的一探针卡；以及
在一预定温度中将一气体从该探针卡吹向该待测元件。
13.如权利要求12所述的探测装置的操作方法，还包括将在该探针卡中的一气体的一温度调整到该预定温度。
14.如权利要求12所述的探测装置的操作方法，还包括将该气体传输到该探针卡中。
15.如权利要求12所述的探测装置的操作方法，还包括在对该气体的吹气期间或之后，改变该待测元件的至少一部分的温度。
16.如权利要求12所述的探测装置的操作方法，其中，通过对该气体的吹气，将不想要的材料从该待测元件或该探针卡移除。
17.如权利要求12所述的探测装置的操作方法，其中，该预定温度在-60℃到300℃范围内。
18.如权利要求12所述的探测装置的操作方法，其中，该预定温度为室温。
19.如权利要求12所述的探测装置的操作方法，其中，该气体以一预定速度被吹出。
20.如权利要求12所述的探测装置的操作方法，其中，该气体被吹向该待测元件的一中心。
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