CN116990560A - 适用于测试不同角度Testkey的WAT探针卡 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适用于测试不同角度Testkey的WAT探针卡，包括：绝缘承载板；探针，包括探针主体及探针头；探针主体容置于绝缘承载板中，且可在绝缘承载板中水平旋转；探针头凸出于绝缘承载板的第一面；外围引出电路，形成于绝缘承载板的第二面，且形成于探针的外围；导线，两端分别与探针及外围引出电路连接；驱动电机，设置于探针与外围引出电路之间的区域，以驱动所述探针旋转。该WAT探针卡可提高自动测试效率降低成本且不会存在用错测试程序的风险；整个测试过程，均是通过机械自动完成，有效提高测试精度；由于探针是易耗品，采用本发明的探针卡结构，当探针需要更换时，只需要将探针拆卸下来更换即可，不需要更换整个探针卡，有效节约成本。

Description

适用于测试不同角度Testkey的WAT探针卡

技术领域

本发明涉及半导体晶圆测试技术领域，特别是涉及一种适用于测试不同角度Testkey的WAT(Wafer Acceptance Test，晶圆可接受度测试)探针卡。

背景技术

晶圆可接受度测试(Wafer Acceptance Test，WAT)是在晶圆产品流片结束之后和品质检验之前，测量特定测试结构的电性参数，以检测每片晶圆产品的工艺情况，评估半导体制造过程的质量和稳定性，判断晶圆产品是否符合该工艺技术平台的电性规格要求。WAT数据可以作为晶圆产品交货的质量凭证，另外WAT数据还可以反映生产线的实际生产情况，通过收集和分析WAT数据可以监测生产线的情况，也可以判断生产线变化的趋势，对可能发生的情况进行预警。WAT主要是通过测试分布在切割道上的多个测试图形(Testkey)来得到器件特性的。WAT探针卡机台是广泛应用于对晶圆进行电性测量的重要工具之一，是连接WAT测量仪器与晶圆之间的测试接口。其工作原理是将连接测量仪器的探针卡(ProbeCard)的探针与待测芯片上的Testkey电连接，构成测量回路，通过探针向待测芯片馈入探测信号及回馈芯片信号，再配合测量仪器与软件控制筛选出电性不良的芯片，实现自动化检测。探针卡上包括有用来与Testkey电连接的多个探针。

目前的WAT在自动测试的时候，仅能测试一个方向的Testkey，比如二维直角坐标中X方向的Testkey，如果需要同时测试不同方向的Testkey，比如二维直角坐标系中Y方向的Testkey，需要先停止测试机台、取出晶圆、调整晶圆方向、重新装载晶圆，再切换Recipe才可以。随着集成电路加工工艺日益复杂，在集成电路的WAT时需要测试的参数也越来越多，采用现有的测试方式明显浪费人力和时间，效率低且成本高；另外还可能存在用错Recipe的风险。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种适用于测试不同角度Testkey的WAT探针卡，用于解决现有技术中WAT浪费人力和时间，导致效率低且成本高及存在用错Recipe的风险等的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种适用于测试不同角度Testkey的WAT探针卡，所述探针卡包括：

绝缘承载板，包括相对的第一面及第二面；

探针，包括探针主体及与所述探针主体固定连接的探针头；所述探针主体容置于所述绝缘承载板中，且可在所述绝缘承载板中水平旋转；所述探针头凸出于所述绝缘承载板的第一面；

外围引出电路，形成于所述绝缘承载板的第二面，且形成于所述探针的外围；

导线，两端分别与所述探针及所述外围引出电路连接，实现所述探针的电路引出；

驱动电机，设置于所述探针与所述外围引出电路之间的区域，且与所述外围引出电路通过控制线连接，以驱动所述探针旋转。

可选地，所述绝缘承载板为PCB板。

可选地，所述绝缘承载板为圆形。

可选地，所述绝缘承载板包括第一承载板及第二承载板；所述第一承载板中形成有卡槽及位于其旁边的第一台阶槽；所述卡槽用于容置所述探针主体，所述第一台阶槽用于容置所述第二承载板；所述第一承载板及所述第二承载板通过螺丝固定连接且将所述探针主体固定在所述绝缘承载板中。

进一步地，所述卡槽包括通槽及第二台阶槽，所述第一台阶槽位于所述第二台阶槽的外周上方；所述探针主体包括主体部分及其周侧的支撑臂部分；所述主体部分容置于所述通槽中，所述支撑臂部分卡接在所述第二台阶槽上，所述第一承载板及所述第二承载板通过将所述支撑臂部分卡在中间实现将所述探针主体固定在所述绝缘承载板中。

可选地，所述螺丝沿周向均匀设置。

进一步地，沿周向均匀设置有四个所述螺丝。

可选地，所述第二承载板的厚度是所述第一承载板厚度的20％～30％。

可选地，所述导线为可伸缩线，以防止所述探针在旋转时所述导线缠绕。

可选地，所述驱动电机设置于所述探针与所述外围引出电路之间的所述绝缘承载板表面上。

如上所述，本发明的适用于测试不同角度Testkey的WAT探针卡，根据具体的晶圆测试项目，驱动电机的驱动程序已写入测试程序中，驱动电机驱动探针旋转，改变探针的方向，从而对于同一片晶圆不同方向或角度测试图形的WAT测试，只需要在测试程序中定义驱动电机的驱动程序(即定义探针的旋转方向)即可，不需要停止机台、取出晶圆、调整晶圆方向，重新装载晶圆再切换Recipe，最后再将不同方向的测试数据融合这些繁琐的过程，节约了人力、时间，从而提高自动测试效率降低成本；另外，由于只需要一套测试程序即可完成所需方向的测试，不会存在用错测试程序的风险；再者，整个测试过程，均是通过机械自动完成，有效提高测试精度；最后，由于探针是易耗品，采用本发明的探针卡结构，当探针需要更换时，只需要将探针拆卸下来更换即可，不需要更换整个探针卡，有效节约成本。

附图说明

图1显示为本发明的适用于测试不同角度Testkey的WAT探针卡的第二面的俯视结构简略示意图，其中，示意出了绝缘承载基板与探针的结构，其他结构未示意出。

图2显示为本发明的适用于测试不同角度Testkey的WAT探针卡的第二面的俯视结构示意图。

图3显示为图1的截面结构示意图。

图4显示为本发明的适用于测试不同角度Testkey的WAT探针卡中第一承载板的一示例示意图。

图5显示为本发明的适用于测试不同角度Testkey的WAT探针卡中探针的一示例示意图。

元件标号说明

10 绝缘承载板

101 第一面

102 第二面

11 探针

110 探针主体

111 探针头

112 主体部分

113 支撑臂部分

12 外围引出电路

13 导线

14 驱动电机

15 控制线

16 第一承载板

160 卡槽

161 通槽

162 第二台阶槽

163 第一台阶槽

17 第二承载板

18 螺丝

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图5。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可根据实际需要进行改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1至图3所示，本发明提供一种适用于测试不同角度Testkey的WAT探针卡，所述探针卡包括：

绝缘承载板10，包括相对的第一面101及第二面102(如图3所示)；

探针11，包括探针主体110及与所述探针主体110固定连接的探针头111；所述探针主体110容置于所述绝缘承载板10中，且可在所述绝缘承载板10中水平旋转；所述探针头111凸出于所述绝缘承载板10的第一面101(如图3所示)；

外围引出电路12，形成于所述绝缘承载板10的第二面102，且形成于所述探针11的外围(如图2所示)；

导线13，两端分别与所述探针11及所述外围引出电路12连接，实现所述探针11的电路引出(如图2所示)；

驱动电机14，设置于所述探针11与所述外围引出电路12之间的区域，且与所述外围引出电路12通过控制线15连接，以驱动所述探针11旋转(如图2所示)。

本发明的WAT探针卡在使用时，只要将驱动电机14的驱动程序写入测试程序中，与测试仪电连接的测试头上的探针盘移动与WAT探针卡电连接，从而使驱动电机14通过外围引出电路12和探针盘连接到测试仪。根据具体的晶圆测试项目，驱动电机14的驱动程序已写入测试程序中，驱动电机14驱动探针11旋转，改变探针11的方向，从而对于同一片晶圆不同方向或角度测试图形(Testkey)的WAT测试，只需要在测试程序中定义驱动电机的驱动程序(即定义探针的旋转方向)即可，不需要停止机台、取出晶圆、调整晶圆方向，重新装载晶圆再切换Recipe，最后再将不同方向的测试数据融合这些繁琐的过程，节约了人力、时间，从而提高自动测试效率降低成本；另外，由于只需要一套测试程序即可完成所需方向的测试，不会存在用错测试程序的风险；再者，整个测试过程，均是通过机械自动完成，有效提高测试精度；最后，由于探针是易耗品，采用本发明的探针卡结构，当探针需要更换时，只需要将探针拆卸下来更换即可，不需要更换整个探针卡，有效节约成本。

这里需要说明的是，驱动电机的驱动程序中定义的旋转角度需要一一对应，比如，以现有的沿互相垂直方向设置的测试图形来说，当需要将探针卡从180°旋转至270°时，驱动电机控制探针从当前位置顺时针旋转90°即可；又比如需要探针卡从270°旋转到180°时，驱动电机控制探针从当前位置逆时针旋转90°即可，原则上使探针在一个360°周期内顺时针或逆时针旋转，以有效防止导线13发生缠绕的风险。

本实施例中为了便于描述将探针11分为探针主体110及探针头111，实际中探针主体110及探针头111为一个整体，探针头111伸出绝缘承载板10的第一面101，在测量中，该探针头111与晶圆的测试图形上的焊盘(PAD)接触。

所述外围引出电路12通过所述导线13与所述探针11电连接，从而实现所述探针11的电路引出，当测试仪施加电信号时，通过测试头上的探针盘及外围引出电路将电信号传递至探针。所述外围引出电路12上电路的数量根据所述探针11的数量设置，在此不做过分限制。

如图2所示，将所述驱动电机14设置于所述探针11与所述外围引出电路12之间的区域，以方便控制线15与外围引出电路12的电连接，同时方便对探针11的控制。较佳地，可将所述驱动电机14设置于所述探针11与所述外围引出电路12之间的所述绝缘承载板10表面上。如此，对于驱动电机14不需要额外的辅助支撑装置，使结构简单小巧，同时更易于控制探针的旋转。

作为示例，所述绝缘承载板10可以选择任意适合的绝缘材料。本实施例中优选PCB板。所述绝缘承载板10的形状也可以根据实际情况设置，一般与测试头上的探针盘形状一致，以便于两者的电接触。目前较多采用的形状为圆形。

如图2所示，所述导线13主要起到电连接作用，另外，由于探针11会在驱动电机14的驱动下转动，所以为了防止旋转时导线长度不够，较佳地，将所述导线13设置为可伸缩线，例如类似于电话线之类的旋转线，防止探针在旋转时长度不够以及缠绕的问题。

作为一较佳示例，如图1所示，所述绝缘承载板10包括第一承载板16及第二承载板17；如图4所示，所述第一承载板16中形成有卡槽160及位于其旁边的第一台阶槽163；如图3所示，所述卡槽160用于容置所述探针主体110，所述第一台阶槽163用于容置所述第二承载板17；如图1及图3所示，所述第一承载板16及所述第二承载板17通过螺丝18固定连接且将所述探针主体110固定在所述绝缘承载板10中。通过螺丝18的固定方式，可以实现对探针11的方便拆卸。所述第一承载板16及所述第二承载板17的材料可以为相同的绝缘材料，也可以为不相同的绝缘材料。本实施例中优选所述第一承载板16及所述第二承载板17均为PCB板。更优地，如图4及图5所示，所述卡槽160包括通槽161及第二台阶槽162，所述第一台阶槽163位于所述第二台阶槽162的外周上方；所述探针主体110包括主体部分112及其周侧的支撑臂部分113；如图3所示，所述主体部分112容置于所述通槽161中，所述支撑臂部分113卡接在所述第二台阶槽162上，所述第一承载板16及所述第二承载板17通过将所述支撑臂部分113卡在中间实现将所述探针主体110固定在所述绝缘承载板10中。

所述螺丝18一般沿所述绝缘承载板10的周向设置，较佳地，沿周向均匀设置。所述螺丝18的数量可以根据实际需要进行设置，一般设置为四个，将四个螺丝18沿周向均匀设置。

如图3所示，所述第二承载板17的厚度可以根据需要进行设置，但不能太薄也不能太厚，太薄会使对探针的固定力度不够，容易裂开；太厚会使探针的支撑臂部分113变薄，探针容易变形。较佳地，所述第二承载板17的厚度是所述第一承载板16厚度的20％～30％，例如25％。

综上所述，本发明的适用于测试不同角度Testkey的WAT探针卡，根据具体的晶圆测试项目，驱动电机的驱动程序已写入测试程序中，驱动电机驱动探针旋转，改变探针的方向，从而对于同一片晶圆不同方向或角度测试图形的WAT测试，只需要在测试程序中定义驱动电机的驱动程序(即定义探针的旋转方向)即可，不需要停止机台、取出晶圆、调整晶圆方向，重新装载晶圆再切换Recipe，最后再将不同方向的测试数据融合这些繁琐的过程，节约了人力、时间，从而提高自动测试效率降低成本；另外，由于只需要一套测试程序即可完成所需方向的测试，不会存在用错测试程序的风险；再者，整个测试过程，均是通过机械自动完成，有效提高测试精度；最后，由于探针是易耗品，采用本发明的探针卡结构，当探针需要更换时，只需要将探针拆卸下来更换即可，不需要更换整个探针卡，有效节约成本。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种适用于测试不同角度Testkey的WAT探针卡，其特征在于，所述探针卡包括：

绝缘承载板，包括相对的第一面及第二面；

探针，包括探针主体及与所述探针主体固定连接的探针头；所述探针主体容置于所述绝缘承载板中，且可在所述绝缘承载板中水平旋转；所述探针头凸出于所述绝缘承载板的第一面；

外围引出电路，形成于所述绝缘承载板的第二面，且形成于所述探针的外围；

导线，两端分别与所述探针及所述外围引出电路连接，实现所述探针的电路引出；

驱动电机，设置于所述探针与所述外围引出电路之间的区域，且与所述外围引出电路通过控制线连接，以驱动所述探针旋转。

2.根据权利要求1所述的适用于测试不同角度Testkey的WAT探针卡，其特征在于：所述绝缘承载板为PCB板。

3.根据权利要求1所述的适用于测试不同角度Testkey的WAT探针卡，其特征在于：所述绝缘承载板为圆形。

4.根据权利要求1所述的适用于测试不同角度Testkey的WAT探针卡，其特征在于：所述绝缘承载板包括第一承载板及第二承载板；所述第一承载板中形成有卡槽及位于其旁边的第一台阶槽；所述卡槽用于容置所述探针主体，所述第一台阶槽用于容置所述第二承载板；所述第一承载板及所述第二承载板通过螺丝固定连接且将所述探针主体固定在所述绝缘承载板中。

5.根据权利要求4所述的适用于测试不同角度Testkey的WAT探针卡，其特征在于：所述卡槽包括通槽及第二台阶槽，所述第一台阶槽位于所述第二台阶槽的外周上方；所述探针主体包括主体部分及其周侧的支撑臂部分；所述主体部分容置于所述通槽中，所述支撑臂部分卡接在所述第二台阶槽上，所述第一承载板及所述第二承载板通过将所述支撑臂部分卡在中间实现将所述探针主体固定在所述绝缘承载板中。

6.根据权利要求4所述的适用于测试不同角度Testkey的WAT探针卡，其特征在于：所述螺丝沿周向均匀设置。

7.根据权利要求6所述的适用于测试不同角度Testkey的WAT探针卡，其特征在于：沿周向均匀设置有四个所述螺丝。

8.据权利要求4所述的适用于测试不同角度Testkey的WAT探针卡，其特征在于：所述第二承载板的厚度是所述第一承载板厚度的20％～30％。

9.根据权利要求1所述的适用于测试不同角度Testkey的WAT探针卡，其特征在于：所述导线为可伸缩线，以防止所述探针在旋转时所述导线缠绕。

10.根据权利要求1所述的适用于测试不同角度Testkey的WAT探针卡，其特征在于：所述驱动电机设置于所述探针与所述外围引出电路之间的所述绝缘承载板表面上。