TW200414285A - Mechanism for fixing probe board - Google Patents

Description

200414285 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關一種用以檢查被檢查體的電性特性的探針 裝置，特別是關於一種用以固定設在探針裝置的本體內的 探針板的探針板固定機構，爲在高溫檢查時可抑制探針板 的熱變形的探針板的固定機構。 【先前技術】 在半導體裝置的製造工程中，利用檢查形成於晶圓的 複數元件的電性特性的檢查裝置，例如利用如第1圖所示 的稱爲探針（Prober )的探測裝置。表示於第1圖的探測 裝置是具備收藏晶圓W，並具備搬運該晶圓的機構的裝載 室1，及檢查從裝載室1被搬運的晶圓W的電性特性的探 針室2。在裝載室1，晶圓W被搬運的工序中預先對準晶 圓W，而在探針室2內檢查晶圓W的電性特性。 在探針室2內，被預先對準的晶圓W裝載於可調整 溫度的主夾盤3，而藉由該主夾盤3被保持。主夾盤3是 設於朝X及Y方向移動晶圓W的XY工作台4，而藉由 驅動XY工作台4使得晶圓W定位在所定位置。 在該主夾盤3上方，配置有具備複數探針5A的探針 板5，該探針板5是藉由對準機構6支持。運轉對準機構 6使得探針5 A正確地對位於藉由主夾盤3所保持的晶圓 W的複數電極墊上。又，主夾盤3是內設昇降機構，在檢 查時，藉由昇降機構使得晶圓W上昇，而使探針5 A機械 -4 - (2) (2)200414285 性及電性地接觸於電極墊；在檢查後’藉由昇降機構使得 晶圓W下降而使探針5 A從電極墊機械性及電性地被分離 〇 又，如第1圖所不地，在規定探針室2的測試頭板7 上，可迴旋地配設測試器的測試頭T，測試頭T與探針板 5是經由實行盤（未圖示）被電性地連接。主夾盤3上的 晶圓W，是在例如一 4 0 °C至+ 1 5 0 °C的溫度範圍內的某一溫 度範圍，設定晶圓W的溫度而在測試時被維持在該溫度 。又，在測試時，從測試器有檢查用信號經由測試頭T及 實行盤被傳送至探測針5 A，而從探測針5 A有檢查用信號 施加於晶圓W的電極墊，俾檢查形成於晶圓w的複數半 導體元件（元件）的電性特性。在設定溫度爲室溫以上的 高溫時，經由包含內設在主夾盤3的加熱機構的溫度調節 機構，晶圓被加熱至所定溫度而晶圓被檢查。 形成於晶圓W的晶片的電路被超微細化，而且隨著 晶圓本身被大口徑化使探針板5也被大口徑化。隨著該大 口徑化’探針板5是具有如第2 A圖及第2 B圖所示地藉 由不錄鋼等的金屬製支持框施以增強的充分剛性構造 。該採針板5是與支持框一起藉由環狀保持具8被固 疋在測試頭板7 °亦即，探針板5是與支持框5 B —起藉 由螺絲等複數鎖緊構件9A被鎖緊固定在保持具8上。又 |呆ί寸具：8是經由複數鎖緊構件9 B被鎖緊固定在測試頭 板7上。 在Θ疋如上述的探針板的機構，欲在例如1 〇 〇艽的高 (3) (3)200414285 溫環境下的加熱初期時檢查晶圓 w的情形，利用來自主 夾盤3的散熱使得探針板5或保持具8的下面側比上面側 被加熱，會使其下面側比上面側受到較大熱脹而被彎曲。 而且探針板5是不會朝徑向外側延伸，如第2 A圖所示地 朝徑方向內側延伸而朝下方彎曲。結果，探針5A朝垂直 下方變位使得探針5 A及晶圓W的電極墊間的針壓變成大 於設定値，而有傷及電極墊及其底質層，有導致檢查不良 之虞。特別是，如第2A圖及第2B圖所示地，在支持框 5B增加探針板5時，有支持框5B受到熱脹很大影響的缺 點問題。 又，在高溫檢查時，如第2B圖所示地，探針板5及 支持框5 B被充分地加熱而熱脹之同時，保持具8被充分 地加熱而熱脹之故，因而從探針板5及支持框5 B有朝外 方的應力作用於鎖緊構件9A，又從保持具8有朝內方的 應力作用於鎖緊構件9A。在發生此種作用時，如第2B圖 所示地與第2A圖相反，探針板5朝上方彎曲，使得探針 5A上昇而有接觸不良之虞。表示於第2A圖及第2B圖的 現象，是在具有探針板5藉由支持框5 B所增強的構造時 也同樣地發生。 【發明內容】 本發明的目的是在於提供一種抑制依探針板的熱變形 的應力並抑制探針朝上下方向的變位並可提高檢查的可靠 性的固定探針板的機構。 -6- (4) (4)200414285 依照本發明提供一種具備： 爲了檢查上述被檢查體的電性特性而具備須電性及機 械性地接觸於該檢查體的複數探針，且曝露在高溫環境的 探針板； 將該探針板以其中心部支持所用的支持框； 連結固定該探針板與支持框的複數第一鎖緊構件； 容許這些探針板朝其周邊熱脹地將探針板及支持框這 些外周緣部保持的保持框而被固定在探測裝置的保持框， 及 連結固定保持框與支持框的複數第二鎖緊構件的探針 室內，能將被檢查體維持在高溫環境中並設置於檢查其電 性特性的探測裝置的固定機構。 【實施方式】 以下參照圖式，說明固定本發明的探針板的機構的各 種實施形態。 在第3圖槪略地表示本發明的一實施例的探針板的固 定機構1 〇。 如第3圖所示地，在固定機構1 0，固定有圓盤形探 針板1 1。該固定機構1 〇是具備：從上面支持探針板11 的支持框1 2及保持探針板π與支持框1 2的外周緣部的 環狀保持具1 3。該固定機構1 〇是被固定在具有與習知同 樣的探針室的測試頭板片，結果，藉由該固定機構1 〇使 得探針板1 1被固定保持於測試頭板]4。對於具備探針室 -7- (5) (5)200414285 的探測裝置，與習知探測裝置實質上相同之故，因而省略 其說明。作爲一例可將發明的一實施例的探針板的固定機 構1 〇適用於在表示於先前技術所說明的第1圖的探測裝 置之故，因而有關於探測裝置的詳細，參照該先前技術的 說明。又’本發明的探針板固定機構是不被限定於表示於 第1圖的探測裝置，也應注意可適用於具有其他公知構造 的探針裝置。 在探針室內配置有主夾盤1 5，被裝載固定於主夾盤 1 5的晶圓W藉由X γ工作台可朝水平方向（X，γ方向） 及上下方向（Z方向）搬運。探針板1 1是具有：複數探 針1 1 A，安裝有探針1 1 A的接觸器部1 1 B，被固定於接觸 器1 1 B的中央部分的電路基板〗丨C。又，接觸器部丨1 b， 電路基板1 1 C及支持框〗2，是分別經由螺絲等所構成的 複數第一鎖緊構件1 6 A互相地被連結，使得探針板1丨及 支持框1 2被一體化。更具體地，該複數第一鎖緊構件 1 6 A是對稱地配置於電路基板n C的軸心近旁周圍，使得 探針板1 1以均句鎖緊力被鎖緊在電路基板1 ] C的中心領 域。 如上述地’表不於第1圖的固定機構，是探針板1 1 在支持框1 2及電路基板1 1 c的中央部，具有一體地連結 的構造。因此在表示於第3圖的固定機構，在高溫檢查時 藉由來自主夾盤1 5的散熱，即使電路基板1〗c有熱脹， 在電路基板U C的中心部的因熱脹所產生的延伸也可減至 較小。結果，抑制電路基板1 1 C沿著其中心軸產生朝上方 (6) (6)200414285 或下方的圓頂狀的熱變形，而可抑制探針1 1 A朝上方或 下方向變位的情形。 如第3圖所示地，支持框1 2是其中心實質上一致於 探針板1 1的中心，形成比電路基板1] C的直徑大徑的圓 盤形狀或如表示於第4圖的圓形輪緣及具備從圓形輪緣朝 中心部的輪轂延伸的輪幅般的輪形狀。 又’支持框1 2的外周的輪緣1 2 A，是在該輪緣1 2 A 與保持具1 3之間爲了夾持電路基板1 1 C僅突出電路1 1 C 的厚度，形成其全部厚部形成大約相等於支持框1 2的內 側部分的厚度加上電路基板1 1 C的厚度的數値。又，在輪 緣1 2 A的內側面與電路基板Π C的外周面之間形成有間 隙5地與電路基板1 1C的外徑相比較，輪緣12A的內徑 是定在僅大於相當於間隙6的數値。藉由熱脹使得電路基 板1 1 C從其中心朝外周膨脹，也在間隙5內吸收電路基板 1 1 C的熱脹，能防止電路基板1 1 C的外緣抵接於輪緣1 2 A 的內側面。探針板1 1是藉由支持框]2被固定在保持具 13° 保持具1 3是具有其斷面L形狀地形成的環構造，由 環狀外周緣部1 3 A、及從外周緣部1 3 A下降而設在與外周 緣部1 3 A不同面內的凸緣內周緣部i 3 b所形成。保持具 1 3的外徑是形成大於測試頭板1 4的中央孔，而其內徑是 形成小於探針板1 1的電路基板1 1 C的外徑。 測試頭板14是設置在探針室上成爲在高溫檢查中主 夾盤1能移動在未達到測試頭板1 4正下方的範圍。由此 -9- (7) (7)200414285 藉由來自主夾盤1 5的散熱，可儘量減小測試頭板1 4受到 熱性的影響的情形。 又，支持框1 2的外周緣部1 2 A，是裝設在保持具1 3 的內周緣部1 3 B上，使得該外周緣部1 2 A藉由複數第二 鎖緊構件1 6B固定在內周緣部1 3B。因此，探針板1 1的 電路基板1 1 C的外周緣部，是藉由保持具1 3的內周緣部 13B與支持框12所夾持，惟不會藉由鎖緊構件等受到拘 束，可容許藉由熱脹朝其徑方向延伸。因此，在高溫檢查 時，即使電路基板1 1 C熱脹，在間隙δ內自由地伸縮。另 一方面，保持具1 3是藉由等間隔地配置在外周緣部1 3 A 的周方向的複數第三鎖緊構件1 6 C被鎖緊固定在測試頭板 1 4的內側的階段狀緣部1 4 A。該測試頭1 4是由具乙形剖 面的外框1及從該外框1 4B朝內方延伸的階段狀緣部 1 4 A所形成，藉由階段狀緣部1 4 A所規定的中央孔，是對 於外框1 4 B形成有凹部，而形成於該凹部內。因此，中央 孔的周緣部1 4 A是具有對於測試頭板1 4的外框定在下方 的基準面。 又，作爲第二及第三鎖緊構件16B，16C均可使用螺 絲等。 探針板1 1的電路基板1 1 C，是藉由例如玻璃環氧樹 脂等公知材料形成作爲多層配線構造。又，支持框1 2及 保持具1 3是均藉由例如氮化鋁等陶瓷或是鎳合金所構成 的因鋼寺的低膨張金屬的低張材料所形成。這些材料的 膨脹係數爲在0〜3 X 1 6 — 6的範圍較理想。具有大約i X i 6 -10- (8) (8)200414285 以下的低膨脹係數更理想。以這種材料來製作支持框i 2 及保持具1 3，因此可將藉由來自主夾盤1 5的散熱而產生 在支撐框1 2及保持具1 3的熱脹與習知構造相比較能降低 至十分之' ° 以下’說明使用探測裝置的晶圓W的高溫檢查。主 夾盤1 5在例如被加熱至1 5 (TC的所定溫度的狀態下，當 晶圓W被裝載於主夾盤1 5上，則藉由主夾盤1 5使得晶 圓W被加熱至該所定溫度。之後，藉由主夾盤1 5及包括 XY工作台的對準機構使得晶圓W與探針1 1 A被對準。然 後，隨著主夾盤1 5的移動對於晶圓W實行僅相當於晶圓 W上的晶片的寬度階段狀地送來的指標移送。因此對準成 晶圓W上的晶片的電極墊與探針1 1 A相對向的狀態。當 兩者被對準時，經由主夾盤1 5使得晶圓W上昇，而晶圓 W的電極墊接觸於探針1 1 A。又，在不會傷及晶圓的容許 範圍內過激而使得晶圓 W的電極墊充分地接觸於探針 1 1 A，則電極墊與探針1 1 A確實地電性地接觸。 在該狀態下有檢查用信號從測試器供給探針板1 1， 則檢查用信號從探針π A施加於晶圓W，而開始晶圓W 上的晶片檢查，來自晶片的信號是經由探針1 1 A而作爲 表示檢查結果的信號供給至測試管側經分析，被記憶在記 憶裝置（未圖示），終了所定元件的高溫檢查。然後’當 主夾盤1 5被降下，即開放電極墊與探針〗1 A的接觸。爲 了再檢查其他的晶片，重複進行晶圓W的指標移送及昇 降動作而終了晶圓W的高溫檢查。 >11 - (9) (9)200414285 在高溫檢查之際，藉由來自主夾盤1 5的散熱，使得 探針板1 1，支持框1 2及保持具1 3的溫度分別上昇。在 此’探針板1 1是在其中心部分賴由複數第一鎖緊構件 1 6 A被固定在支持框1 2之故，因而防止藉由複數第一鎖 緊構件1 6 A，1 6 A所鎖緊的探針板1 1的中央部朝上下方 向變位。又，即使探針板1 1朝其外周緣部側膨脹，該外 周緣部未被固定而成爲自由的狀態之故，因而可抑制探針 11A朝上下方向變位。又，高溫檢查中，主夾盤15是移 動在未達到測試頭板1 4的正下方的範圍之故，因而對於 測試頭板1 4，可抑制藉由來自主夾盤1 5的散熱所產生的 熱性影響。又，支持框1 2及保持具1 3是藉由低熱膨脹材 料所形成之故，因而即使支持框1 1及保持具1 3在主夾盤 1 5的散熱影響而溫度上昇，也可抑制依該熱脹所產生的 延伸，甚至於可良好地抑制探針1 1 A的上下方向的變位。 如以上所說明，依照本實施形態，經由複數第一鎖緊 構件1 6 A連結探針板1 1與支持框1 2於各該軸心的近旁 ，同時經由複數第二鎖緊構件1 6B連結固定支持框】2的 外周緣部1 2 A與保持具1 3，探針板1 1的外周緣部未被固 定成爲自由之狀態之故，因而良好地抑制高溫檢查時的探 針板1 1的上下方向的熱變形，及探針1 1 A的上下方向的 變位，防止電極墊及其底質層的損傷，可良好地實施高溫 檢查。 又，依照本實施形態’將探針板1 1的外周緣部配置 在支持框1 2與保持具1 3之間，而在探針板1 1的外周面 (10) (10)200414285 外側設置間隙（5之故，因而使得探針板1 1，更具體地使 得電路基板1 1 C藉由熱脹而在間隙（5的範圍內延伸，應力 不會作用於電路基板1 1 C，而可更抑制探針板1 1的上下 方向的變性.。 參照第5圖及第6圖，說明固定本發明的其他實施形 態的探針板的機構。第5圖是槪略地表示固定本發明的其 他實施形態的探針板的機構的局部剖視圖；第6圖是槪略 地表示圖示於第5圖的機構的底面的局部俯視圖。又’在 第5圖及第6圖中，在與上述實施形態相同或相當部分賦 予相同記號加以說明，而省略其詳細。 表示於第5圖及第6圖的探針板的固定機構1 0，如 第5圖所示地，隔熱片1 7設於保持具1 3及測試頭板1 4 的下面。表示於第5圖及第6圖的機構，是除了設有該隔 熱片17之外，實質上具有與表示於第3圖同樣的構造。 隔熱片1 7是藉由耐熱性板1 8被覆蓋，而該板丨8藉由螺 絲等的鎖緊構件1 9被固定在保持具1 3及測試頭板1 4。 板1 8是如第6圖所示地形成扇形，該扇形板1 8排列在保 持具1 3及測試頭板1 4全面。在板1 8間，設置吸收板；[8 的熱脹的間隙較理想。隔熱片1 7是並未限定在特定材料 者，惟不容易發生粉塵的材料較佳。作爲該隔片1 7，可 列舉矽酮海綿等。如此地利用在保持具1 3及測試頭板j 4 的下面設置隔熱片1 7，可抑制這些兩構件1 3，1 4的溫度 上昇，又可抑制探針板1 1的上下方向的彎曲。 又，雖未圖示，惟在探針板U的下面或探針板n與 -13- (11) (11)200414285 支持框1 2之間設置隔熱片，抑制探針板1 1與支持框i 2 雙方的溫度上昇也可以。藉由此種對策可抑制探針板i ] 及支持框1 2的熱脹，又，可抑制探針板1 1的彎曲，亦即 可抑制探針]1 A的上下方向變位，可實現更高可靠性的 高溫檢查。 在表示於第3圖或第5圖的機構中，具備如第7圖的 形狀的保持具1 3組裝於機構也可以。第7圖是表示朝探 針室側的探針板1 3的外形。如第7圖所示地保持具1 3是 由環狀外周緣部1 3 A與從該外周緣部1 3 A裝設在探針室 側’朝其中心延伸的凸緣狀內周緣部丨3 B所形成。在凸緣 狀內周緣部1 3B，對於保持具的中心大約均等地形成有大 約對稱地放射狀的複數開縫2 0，而從內周緣部1 3 B的內 邊緣，朝其外側形成有缺口 2 1。缺口 2 1是與開縫2 0同 樣地對於保持具1 3的中心大約對稱地配置成放射狀，延 伸至開縫2 0間的領域。因此，在內周緣部1 3 B的內周領 域，成爲開縫2 0及缺口 2 1沿著其內周而交互地配置。 在此種構造的保持具1 3被組裝於機構的裝置中，在 高溫檢查中曝露在高溫的保持具1 3接受熱放射，藉由該 熱而膨脹使得開縫2 0及缺口 2 1可吸收該膨脹，保持具 13本身脹成圓頂狀，可防止探針板]1給予朝探針室推出 或被吸入的變位。特別是，缺口 2 1延伸至開縫2 0間的領 域之後，即使在保持具1 3發生熱脹，也可防止其內周領 域側發生如波狀起伏的變形。 又’第8圖是槪略地表示固定本發明的另一實施形態 -14 - (12) (12)200414285 的探針板的機構的剖視圖。 表不於第8圖的探針板的固定機構1 〇，是除了從表 示於第3圖的機構除去保持具1 3之外具有同樣的構造。 亦即，如第7圖所示地探針板π，是與表示於第3圖同 樣地，藉由設在其中心軸周圍的複數第一鎖緊構件1 6 A 被連結於支持框1 2。探針板1 1是其外緣裝載於測試頭板 1 4的內周側周緣部1 4 A。又，支持框i 2的外周緣部；[2 A 藉由第二鎖緊構件1 6B被鎖緊固定在測試頭板1 4的中央 孔的周緣部1 4 A，在探針板1 1的電路基板〗} c的外周面 與支持框1 2的外周緣部1 2 A的內周面之間形成有成爲電 路基板1 1 C的熱脹份兒的間隙5。因此，依照表示於第7 圖的固定機構，除了可期待與上述各實施形態同樣的作用 效果之外，因省略了保持具，因此可避免對於保持具的熱 脹所產生的影響。 又，本發明是並不被限定在上述各實施形態者，在不 超越本發明的範圍內可做各種變更。例如在上述各實施形 態說明對於藉由支持框1 2來增強探針板1 1的例子，惟在 沒有支持框12時也可適用本發明。又，在上述各實施形 態中，說明支持框爲圓盤形狀的情形，惟如車輪地在內側 形成開口的圓盤形狀也可以。又，在上述各實施形態中說 明了探針板11的電路基板11 C與支持框12的相加厚度與 支持框1 2的外周緣部1 2 A大約相同厚度的情形，惟外周 緣部1 2 A的厚度較厚於電路基板11 C與支持框1 2的內側 部分的相加厚度也可以。又，在上述實施形態中，說明了 -15- (13) (13)200414285 支持框1 2將探針板1 1位於上面的情形，惟位在探針板 11的下面或上面及下面的兩面也可以。 【圖式簡單說明】 第1圖是槪略地表示切剖具備固定以往的探針板的機 構的探測裝置的一例的前視圖。 第2 A圖及第2 B圖是分別槪略地表示放大高溫檢查 時的圖示於第1圖的探針板的狀態的剖視圖。 第3圖是槪略地表不固定本發明的一貫施形悲的探針 板的機構的剖視圖。 第4圖是槪略地表示圖示於第1圖的支持框的一例的 俯視圖。 第5圖是槪略地表示固定本發明的另一實施形態的探 針板的機構的剖視圖。 第6圖是槪略地表示圖示於第5圖的機構的底面的俯 視圖。 第7圖是表示圖示於第3圖的探針板的變形例的立體 圖。 第8圖是槪略地表示固定本發明的又一實施形態的探 針板的機構的剖視圖。 元件對照表 1 :裝載室 2 :探針室 -16- (14)200414285 3，1 5 :主夾盤 4 : X Y工作台 5，1 1 :探針板 5 A，1 1 A :探針 5 B，1 2 :支持框 6 :對準機構

7，1 4 :測試頭板 8 ’ 1 3 :保持具 9A，9B，19 :鎖緊構件 1 〇 :固定機構 1 1 B :接觸器部 1 1 C :電路基板 16A :第一鎖緊構件 16B :第二鎖緊構件 1 7 :隔熱片

1 8 :耐熱性板 2 0 :開縫 2 1 :缺口 W .晶圓 -17-

Claims (1)

1. (1) (1)200414285 拾、申請專利範圍 1. 一種固定探針板的機構，屬於設置於在探針室內 將被檢查體的高溫環境而檢查其電性特性的探測裝置的固 定機構，其特徵爲具備： 爲了檢查上述被檢查體的電性特性而具備須電性及機 械性地接觸於該檢查體的複數探針，且曝露在高溫環境的 探針板； 將該探針板以其中心部支持所用的支持框； 連結固定該探針板與支持框的複數第一鎖緊構件； 容許這些探針板朝其周邊熱脹地將探針板及支持框這 些外周緣部保持的保持框而被固定在探測裝置的保持框， 及 連結固定保持框與支持框的複數第二鎖緊構件。 2 ·如申請專利範圍第1項所述的固定探針板的機構 ，其中，上述探針板是被夾持在保持框及支持框間。 3.如申請專利範圍第1項所述的固定探針板的機構 ，其中，將上述探針板的外周緣部配置在上述支持框與上 述保持框之間；上述探針板的外周面的外側設有間隙。 4 ·如申請專利範圍第1項所述的固定探針板的機構 ，其中，支持框及保持框，是藉由低熱膨脹材料所形成。 5.如申請專利範圍第1項所述的固定探針板的機構 ，其中，在支持框及保持框的至少一方的下面，設有隔熱 材料。 6 ·如申請專利範圍第1項所述的固定探針板的機構 -18- (2)200414285 ，其中，又具有固定保持框的測試頭板。 7 .如申請專利範圍第1項所述的固定探針板的機構， 其中，保持框是相當於測試頭板。

   -19-