CN1770415A - 薄膜式晶圆测试装置暨其探针感测传输结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种薄膜式晶圆测试装置暨其探针感测传输结构，包括一基板，该基板可供一缓冲接固组件及感测传输组件锁设、固定，并于该感测传输组件内设一探针卡，令该探针卡与晶圆接触作良率测试时，藉由缓冲接固组件的缓冲限位移动特性，及感测传输组件的准确、稳定感测功效，使晶圆良率的检测作业更为确实、迅速，同时，在维修上亦甚为简便、省时。

Description

薄膜式晶圆测试装置暨其探针感测传输结构

技术领域

本发明涉及一种半导体晶圆测试的装置，特别是一种针对晶圆切割成晶粒前，所预先作良率测试的薄膜式晶圆测试装置。

背景技术

就半导体制程而言，所谓的IC封装制程是将一整块晶圆先施以布局设计.显影.蚀刻等一连串制程，待其进行封装作业后，再将该晶圆切割成若干晶粒，最后变成所谓的IC组件。一般而言，在晶圆未切割前，对单颗晶粒的测试称为“晶圆检测”，即利用探针对晶圆施以电路测试，由于芯片的设计愈趋于复杂，故晶圆检测关系到晶圆生产良率高低，因此已经成为整个制造过程中最关键的因素。

请参阅图1，未切割的晶圆外表面覆设有一“薄垫层(pad)”，该薄垫层上并形成一保护的“氧化膜”，同时并利用若干纵、横分布的切割道区隔出复数晶粒单元，当晶圆置于测试平台上时，通过测试用的“探针卡”的“探针”刺穿其外层的氧化膜，触及该薄垫层而达到导电测试。

请参阅图2，由先前技术可知，传统探针卡90的若干探针91分布于一基板92外缘，且令各该探针91一端焊固于该基板92上，另端的适当处则利用一环氧层93与基板92固接，且该端的端缘并拗折一角度而形成针尖911，当该探针卡90进行晶圆的导电测试时，藉该等针尖911穿刺晶圆的氧化膜而达到导电测试的目的。但是，此习用探针卡在测试的使用上，因为其结构设计的不良，而产生诸多缺失：

1.探针容易损耗、维修不易，探针卡是介于自动测试系统与IC芯片间的精密适配卡，每支细微的探针都被精密的排列在其外表面，且所有探针的针尖“真平面度”及尖端到弯曲点的长度、前端弯曲角度，乃至于针点直线性等，皆有一定的标准规格，但却容易因测试使用不当或正常使用次数到达一定量时，形成探针结构上的损坏，例如针尖长度(Tip Length)、位置基准(Alig nment)及水平基准(Planariy)产生偏差等，而容易对晶圆的测试造成不良影响(如第2点所述内容)，同时，探针的修护亦非常不易，不仅需要专业的人员、器具进行维修，且，维修的过程亦冗长繁琐，修护后的结构品质亦无法稳定维持，形成使用上的一大缺失。

2.探针受损影响测试准度，若无定期维修探针卡将导至测试良率的下降，这是因为探针针尖位置偏移或探针水平基准偏差，或基板及探针本身受到污染所致。而典型的针尖位置偏移可能会造成接触断路、短路及破坏薄垫层周围的氧化膜。而针尖水平基准偏移将导致高接触抗阻、接触短路、不一致参数测量、信号及电源传导失败等。至于探针卡受污染时，则会产生高接触抗阻、高泄漏电流、接触短路及不良的信号与电流传导现象。

3.探针结构不易高密度化，习用探针卡受限于探针呈“倾角式”的结构设计，不仅使用时会有上述的缺失产生，同时，其探针设置时的密度亦无法有效提升，一般薄垫层的大小(pad size)最少在70um以上，且随着制程精密度的不断进步，薄垫层与薄垫层间的间距亦会相对缩小，但是，习用探针结构并无法跟上半导体制程精密度提升的脚步。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种薄膜式晶圆测试装置暨其探针感测传输结构，是测试晶圆良率的测试装置，其探针卡上探针结构的设置更为稳固、不易磨损、偏移，且可呈高密度化设置，同时导电传输效率更好、稳定性更佳。

本发明的另一目的是使晶圆测试装置的组成结构更为精巧、稳定性更高，不仅不易磨损，且更换零件或维修作业上亦更为简便、省时。

为此，本发明提供的薄膜式晶圆测试装置暨探其针感测传输结构包含一基板，该基板上适处设有一定位空间及若干锁孔，可供锁设一缓冲接固组件及感测传输组件，并通过该感测传输组件接组一探针卡，其中该缓冲接固组件由一接固本体及固定接座组成，且该固接本体的外表面适当处设有若干弹件容槽，用以供复数缓冲组件容设其中，令该接固本体与固定接座间存在一缓冲空间。而该感测传输组件的组成包括一传输座及传输界面，该传输座固设于该基座背缘处，其上贯穿成型有若干等间距排列的感测弹性梢孔，可供感测弹性梢容设于内，该传输界面则利用固定板固设于该传输座背面处，其外表面设有若干相邻的传输导线，而内缘则穿透形成一略小于该探针卡框缘的界面置槽，藉该探针卡外框缘贴覆、固设于该界面置槽周围板面处，令该探针卡与传输界面呈导电结合，令该等感测弹性梢一端各自与一传输导线接触，而另端则与触抵该基板相对应的外缘面，藉此，不仅令该探针卡的探针与晶圆作检测接触时能提升感测传输的准确度与稳定性，并降低损耗频率，同时，亦能提升探针设置的密度，以及维修的简便性。

通过下面的结合附图对本发明的详细说明，可以使本发明的上述及其它目的与优点变得更加清楚。

附图说明

图1是习用探针卡的探针结构示意图；

图2是本发明的立体组合外观示意图；

图3是本发明的立体分解示意图；

图4是本发明的组合剖面示意图；

图5是本发明配合控制机台的使用示意图；

图6是本发明测试晶圆良率作业的示意图。

附图标记说明：基板10；定位空间11；锁孔12；第一锁孔12A；第二锁孔12B；定位孔13；感测弹性梢定位梢孔14；缓冲接固组件20；固定接座21；贯孔211；接固本体22；弹件容槽221；榫孔222；滑轨223；缓冲垫23；固定架24；缓冲垫限位槽241；榫梢242；缓冲组件25；线性导件26；导件锁孔261；感测传输组件30；传输座31；感测弹性梢孔311；定位杆柱312；定位柱313；传输界面32；传输导线321；界面置槽322；感测弹性梢33；固定板34；接置板部341；穿孔342；定位通孔343；探针卡40；探针41；定位锁件51；螺杆52；晶圆60；控制机台70；屏幕71；缓冲空间L。

具体实施方式

请参阅图2～图6所示的本发明薄膜式晶圆测试装置暨其探针感测传输结构，该结构包含一基板10，一组设于该基板10上的缓冲接固组件20与感测传输件30，以及设于该感测传输组件30内缘的探针卡40，其中：

该基板10是一几何形状的PCB板，其上适处设有一穿透的定位空间11及若干锁孔12与定位孔13，该等锁孔12包含较大孔径的第一锁孔12A及较小孔径的第二锁孔12B，同时第二锁孔12B与定位孔13呈相邻的间隔设置。

缓冲接固组件20由一固定接座21、接固本体22、缓冲垫23及固定架24等构件组成。其中该固定接座21概呈十字型，利用螺螺杆穿设其十字四角端位置后锁设于该第一锁孔12A处，将其固定于该该基板10上方，而该接固本体22一端自该基板10下方往上穿经该定位空间11后，利用一定位锁件51锁接于该固定接座21下方，且该接固本体22的顶端面适当处钻设有复数弹件容槽221，令若干具弹性功能的缓冲组件25可容置于内，藉该等缓冲组件25另端与该固定接座21的相对端面接抵，使得该接固本体22与该固定接座21锁设结合时，其相接的端面间可存在一缓冲空间L。而该缓冲垫23及固定架24设于该接固本体22另端外缘面，该固定架24内缘面形成有一透空的缓冲垫限位槽241，可供该缓冲垫23容置其中，同时，其外围框板的二相对适处另凸设有榫梢242，当该固定架24欲锁固于该接固本体22上时，该等榫梢242恰可穿套于该接固本体22相对应的榫孔222处，以准确定位。

此外，该接固本体22二相对外侧对的适处凸设有滑轨223，各滑轨223处可供嵌组一线性导件26，该线性导件26于该滑轨223上可作预定行程的滑动，且，各该线性导件26外缘面处设有若干导件锁孔261，令锁设的螺杆52于该接固本体22与固定接座21锁设结合的同时，得自该固定接座21相对应外侧的贯孔211穿设而锁置于该导件锁孔261处，以进一步确保该接固本体22于晶圆测试装置测试时缓冲移位的稳定性。

该感测传输组件30固设于该基板10背缘处，至少由传输座31及传输界面32组成。其中该传输座31锁设于该基座10的第二锁孔12B处，其上缘面适处贯穿成型有若干等间距排列的感测弹性梢孔311，以及定位杆柱312，各该感测弹性梢孔311内可供容设一兼具弹力与导电传输功能的感测弹性梢33容设于内，且该等成排的感测弹性梢孔311可视晶圆测试的需求，作单排或双排以上的设置，进一步配合探针卡40上探针41设置密度的增加，而提升晶圆测试的精密度，此外，该当传输座31锁固于该基板10的第二锁孔12B处时，可同时藉由其上凸设的定位杆柱312插套于该基板10的定位孔13内作精准定位。

而该传输界面32固设于该传输座31背面处，其对应该传轮座31的外表面设有若干相邻的传输导线321，且内缘面适处并形成一略小于该探针卡40框缘的界面置槽322，该界面置槽322可供该探针卡40设置，各该传输导线321则分别各自与各该感测弹性梢33一端接触，且令该等感测弹性梢33另端接抵基板10相对应的外缘面；但是，为确保各该感测弹性梢33确实、稳定与基板10接触，该基板10相对应的外表面形成若干凹圆状的感测弹性梢定位梢孔14，以供该等感测弹性梢33端缘作感测定位。

该传输界面32通过固定板34定位、固设于该传输座31背缘处，该固定板34内侧延伸有一阶段状的接置板部341，而外围板面适处则贯通有供螺杆穿设并锁设于该传输座背缘适处的穿孔342，以及定位用的定位通孔343，该接置板部341恰可供该传输界面31的外侧板面对齐设置而后结合固定，而该等定位通孔343则可于该固定板34锁设结合于该传输座32上的同时，与凸设于该传输座32背缘面相对适处的定位柱313作定位式的嵌套结合，以确保该传输界面32固定于该传输座31上时，各该感测弹性梢33端缘能准确与传输导线321接触。

进一步需要说明的是，本发明晶圆测试装置的传输座31及固定板34在结构设计上，呈对应该探针卡40的矩形构态；但是基于不同的设计或组装需求，该传输座31及固定板34在结构设计上可为一体成型结构，或由若干块状构件拼组而成。

该探针卡40是直接与晶圆作接触的构件，其设于该传输界面32与该接固本体22之间，令该缓冲垫23置于该探针卡40与接固本体22外缘面之间，该探针卡40受该固定架24的缓冲垫限位槽241所框覆，用以准确固定该探针卡40的位置。藉该探针卡40外框缘贴覆、固设于该传输界面32的界面置槽322周围板面处，令该探针卡40与传输界面32呈导电结合。该探针卡40最主要的特征是，其一外表面所设置的复数探针41呈直竖状的凸立结构，而能令该等探针41与晶圆作感测触接时，不仅阻抗值小、不易磨损或产生偏移，同时，探针41设置可呈高密度化。

据此，藉上述的构件组成，不仅令晶圆良率的检测作业更为准确、稳定，同时，晶圆测试装置的维修亦甚为简便、省时省力；下面进一步说明本发明探针测试程序及使用特点。

请再参阅图5、图6，本发明晶圆测试装置进行晶圆良率的测试作业时，其导电测试的程序为：将晶圆60置于控制机台70上，藉该探针卡40上的探针41与晶圆接触，若晶圆本身的电导性无瑕疵的话，每一探针41与晶圆所接触而接收的感测数据，皆会自其各自所接触的传输导线321传经由各感测弹性梢33及基板10，最后传输至控制机台70，并利用屏幕71显示出测试结果。同时，当该等探针41与晶圆接触时，因为探针41必须刺穿晶圆的氧化膜，而本测试装置藉由其上设置的缓冲空间L及线性导件26的导引设计，故可充分确保该等探针41与晶圆接触时的稳固性及作动的确实性。而利用此种装置达成的晶圆良率测试目的的特点具有：测试效果稳定、不易磨损、使用者本身便可自行维修，不仅简易且迅速、简便，而不须仰赖特殊专业人员，且实际应用上，基板10及缓冲接固组件20为公用构件，使用者可通过更换感测传输组件30及探金针40即可达到不同的测试需求、探针可作高密度化设计且不易损伤，以及讯号频宽大幅增加等，最终达到降低制造、生产成本，并提升测试品质的稳定性。

Claims (14)

1、一种薄膜式晶圆测试装置，包括：

一基板，其上设有一定位空间及若干锁孔；

一缓冲接固组件，包含一锁设于该基板上的固定接座，以及一端穿经该定位空间与固定接座锁设结合的接固本体，且该接固本体与固定接座之间设有缓冲组件，使该接固本体与固定接座间存在一缓冲空间；

一感测传输组件，包含传输座及传输界面，该传输座固设于该基座背缘处，其上贯穿成型若干等间距排列的感测弹性梢孔，可供感测弹性梢容设于内，该传输界面固设于该传输座背面处，其上设有若干相邻的传输导线，令该等感测弹性梢一端各自与一传输导线接触，而另端则触抵该基板相对应的外缘面；

一探针卡，设于该传输界面与该接固本体之间，其一外表面竖设有复数呈凸立状的探针。

2、依权利要求1所述的薄膜式晶圆测试装置，其中该接固本体与该固定接座锁设结合时，相接的端面间预留一预定空间，且该固接本体的端面适当处设有若干弹件容槽，以供该缓冲组件容设，藉该等缓冲组件另端与该固定接座接抵，而形成缓冲空间。

3、依权利要求1所述的薄膜式晶圆测试装置，其中该接固本体外侧二相对适处凸设有一滑轨，使一线性导件可嵌设于该滑轨处，作预定行程的滑动，且，各该线性导件外缘面处设有若干导件锁孔，使锁设的螺杆于该接固本体与固定接座锁设结合的同时，得自该固定接座外侧适处穿设而锁置于该导件锁孔内。

4、依权利要求1所述的薄膜式晶圆测试装置，其中该缓冲接固组件还包含一缓冲垫及固定架，该固定内缘形成一透空的缓冲垫限位槽，令缓冲垫置于该探针卡与接固本体之间，且并被该固定架的缓冲垫限位槽所框覆，用以准确定位探针卡的位置。

5、依权利要求1所述的薄膜式晶圆测试装置，其中该传输界面通过固定板定位、固设于该传输座背缘处，该固定板内侧延伸有一阶段状的接置板部，而外围板面适处则贯通有供螺杆穿设并锁设于该传输座背缘适处的穿孔，以及定位用的定位通孔，该接置板部恰可供该传输界面的外侧板面对齐设置而后结合固定，而该定位通孔则可于该固定板锁设结合于该传输座上的同时，与凸设于该传输座背缘面相对适处的定位柱作定位式的嵌套结合，以确保该传输界面固定于该传输座上时，各该感测弹性梢端缘能准确与传输导线接触。

6、依权利要求1或5所述的薄膜式晶圆测试装置，其中该传输座及固定板，呈对应该探针卡形态的矩形构态，为一体成型结构，或由若干块状构件拼组而成。

7、依权利要求1所述的薄膜式晶圆测试装置，其中该传输界面内缘穿透形成有一略小于该探针卡框缘的界面置槽，利用该探针卡外框缘贴覆、固设于该界面置槽周围板面处，令该探针卡与传输界面呈导电结合。

8、依权利要求1所述的薄膜式晶圆测试装置，其中该基板与该等感测弹性梢一端感测接触的外表面适处，可形成凹圆状的感测弹性梢定位梢孔，令感测弹性梢端缘确实与基板接触。

9、一种薄膜式晶圆测试装置探针感测传输结构，包含用以检测晶圆良率的晶圆测试装置，该晶圆测试装置上固设有一与晶圆作接触感测的探针卡，其特征在于：

该探针卡利用一感测传输组件与该晶圆测试装置结合，且其一外表面设置的探针呈凸立状构态；

该感测传输组件包含传输座及传输界面，其中该传输座上贯设成型有若干等间距排列的感测弹性梢孔，各该感测弹性梢孔内供一感测弹性梢容设，该传输界面则固设于该传输座背面处，其上形成有若干相邻的传输导线，且内缘并形成一略小于该探针卡框缘的界面置槽，令容设于该等感测弹性梢孔内的感测弹性梢的一端各自与一传输导线接触，而该探针卡利用其外框缘贴覆、固定于该传输界面的界面置槽周围板面处，进一步与该传输界面作导电结合。

10、依权利要求9所述的薄膜式晶圆测试装置探针感测传输结构，其中该传输界面通过固定板定位、固设于该传输座背缘处，该固定板内侧延伸有一阶段状的接置板部，而外围板面适处则贯通有供螺杆穿设并锁设于该传输座背缘适处的穿孔，以及定位用的定位通孔，该接置板部恰可供该传输界面的外侧板面对齐设置而后结合固定，而该定位通孔可于该固定板锁设结合于该传输座上的同时，与凸设于该传输座背缘面相对适处的定位柱作定位式的嵌套结合，以确保该传输界面固定于该传输座上时，各该感测弹性梢端缘能准确与传输导线接触。

11、依权利要求9或10所述的薄膜式晶圆测试装置探针感测传输结构，其中该传输座或固定板呈对应该探针卡形态的矩形构态，可为一体成型结构，或由若干块状构件拼组而成。

12、一种薄膜式晶圆测试装置探针感测传输结构，包含一用以检测晶圆良率的晶圆测试装置，该晶圆测试装置上固设有一与晶圆作接触感测的探针卡，其特征在于：

该探针卡利用一感测传输组件与该晶圆测试装置组设，且其一外表面设置的探针呈凸立状构态。

13、依权利要求12所述的薄膜式晶圆测试装置探针感测传输结构，其中该感测传输组件包含传输座及传输界面，该传输座上贯设成型有若干等间距排列的感测弹性梢孔，各该感测弹性梢孔内供一感测弹性梢容设，该传输界面固设于该传输座背面处，其上形成有若干相邻的传输导线，且内缘并形成一略小于该探针卡框缘的界面置槽，令容设于该等感测弹性梢孔的感测弹性梢的一端各自与一传输导线接触，而该探针卡藉其外框缘贴覆、固定于该传输界面的界面置槽周围板面处，进一步与该传输界面作导电结合。

14、依权利要求13所述的薄膜式晶圆测试装置探针感测传输结构，其中该传输界面通过固定板定位、固设于该传输座背缘处，该固定板内侧延伸有一阶段状的接置板部，外围板面适处贯通有供螺杆穿设并锁设于该传输座背缘适处的穿孔，以及定位用的定位通孔，该接置板部恰可供该传输界面的外侧板面对齐设置而后结合固定，而该定位通孔则可于该固定板锁设结合于该传输座上的同时，与凸设于该传输座背缘面相对适处的定位柱作定位式的嵌套结合，以确保该传输界面固定于该传输座上时，各该感测弹性梢端缘能准确与传输导线接触。

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