TW201824418A - 基板檢查方法及基板檢查裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種可正確地進行檢查之基板檢查方法。
晶圓檢查裝置係具備有用以載置形成有半導體元件的晶圓之夾具頂部，以及在該夾具頂部的上方處朝夾具頂部對向般地加以配置之探針卡，探針卡係具有朝晶圓突出之複數接觸探針，使夾具頂部朝探針卡接近之際，會使圍繞各接觸探針般地從探針卡側垂下之伸縮自如的筒狀伸縮管，在各接觸探針朝半導體元件接觸之前，便先透過唇形密封圈而朝夾具頂部吸附。

Description

基板檢查方法及基板檢查裝置
本發明關於一種基板檢查方法及基板檢查裝置。
為了進行形成有複數半導體元件之晶圓的檢查，係使用探測器來作為檢查裝置。探測器係具備有與晶圓呈對向之探針卡，探針卡係具備有板狀的基部，以及在基部處而與晶圓之半導體元件中的各電極襯墊或各焊料凸塊呈對向般地加以配置之複數柱狀接觸端子，即接觸探針(probe pin)(例如，參閱專利文獻1。)。
在探測器中，係使用用以載置晶圓之台座來將晶圓朝探針卡按壓，藉此使探針卡的各接觸探針與半導體元件中的電極襯墊或焊料凸塊接觸，來使電氣從各接觸探針流往連接於各電極襯墊或各焊料凸塊之半導體元件的電路，藉此來檢查該電路的導通狀態等電性特性。
又，使用台座來將晶圓朝探針卡按壓的情況，為了對抗台座的按壓負重而必須使台座及探針卡兩者皆高剛性化，但伴隨著高剛性化會使成本上升。於是，已被提出有一種如圖7(A)所示般，將晶圓W載置於板狀組件所構成的夾具70，而以密封組件72來圍繞夾具70與探針卡71之間來形成密閉空間S，並將該密閉空間S減壓，藉此使密閉空間S收縮，而將晶圓W連同夾具70一起朝探針卡71靠近(圖7(B))，來使晶圓W朝探針卡71接觸之基板檢查裝置(例如，參閱專利文獻2。)。在此基板檢查裝置中，由於不須使用台座來將晶圓W朝探針卡71按壓，故不須進行為了使探針卡71或夾具70對抗台座的按壓負重之高剛性化。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本特開2002-22768號公報
專利文獻2：國際公開第2012/026036號
然而，在晶圓W中，會有成為檢查對象之半導體元件被形成於從該晶圓W中心偏移的位置處之情況。通常，由於晶圓W係以其中心會與夾具70的中心一致之方式被載置於夾具70，故此情況下，在從夾具70中心偏移的位置處會有來自探針卡71的各接觸探針73之反作用力作用。其結果，便會有力矩作用在夾具70而使夾具70傾斜的情況(圖7(C))。又，若各接觸探針73為懸臂(cantilever)式的情況，由於來自各接觸探針73的反作用力會斜向地附加在晶圓W，故會有不僅是將夾具70壓下，且亦會使夾具70朝橫向移動之情況(參閱圖7(D)中的虛線)。
其結果，各接觸探針73便無法與各電極襯墊或各焊料凸塊適當地接觸，而有無法正確地檢查半導體元件的電性特性之虞。
本發明之目的在於提供一種可正確地進行檢查之基板檢查方法及基板檢查裝置。
為達成上述目的，本發明之基板檢查方法係在具備有用以載置形成有元件的基板之板狀組件，與在該板狀組件的上方處朝該板狀組件對向般地加以配置之探針卡，且該探針卡具有朝該基板突出之複數針狀的接觸探針之基板檢查裝置中，使該板狀組件朝該探針卡接近，來使各該接觸探針朝該元件接觸之基板檢查方法；係配置有圍繞各該接觸探針般地垂下之伸縮自如的筒狀伸縮管；使該板狀組件朝該探針卡接近之際，在各該接觸探針朝該元件接觸前，會先使該伸縮管朝該板狀組件吸附。
為達成上述目的，本發明之基板檢查裝置係在具備有用以載置形成有元件的基板之板狀組件，與在該板狀組件的上方處朝該板狀組件對向般地加以配置之探針卡，且該探針卡具有朝該基板突出之複數針狀的接觸探針，使該板狀組件朝該探針卡接近，來使各該接觸探針朝該元件接觸之基板檢 查裝置中，具備有：伸縮自如的筒狀伸縮管，係圍繞各該接觸探針般地垂下；以及密封組件，係圍繞該基板般地配置在該板狀組件；使該板狀組件朝該探針卡接近之際，在各該接觸探針朝該元件接觸之前，會先使該伸縮管朝該密封組件吸附。
依據本發明，由於使板狀組件朝探針卡接近之際，在各接觸探針朝元件接觸之前，圍繞各接觸探針般地從探針卡側垂下之筒狀的伸縮管會先朝板狀組件吸附，故可從各接觸探針朝元件接觸之前，便使伸縮管與板狀組件剛性地一體化，則縱使是在各接觸探針朝元件接觸後，來自各接觸探針的反作用力經由元件而作用在板狀組件，仍可對抗於該反作用力來賦予伸縮管的剛性。藉此，便可防止板狀組件因反作用力而傾斜或朝橫向移動，從而可使各接觸探針與元件的各電極襯墊或各焊料凸塊適當地接觸。其結果，便可正確地進行元件的檢查。
P‧‧‧密封空間
S‧‧‧密閉空間
W‧‧‧晶圓
10、35‧‧‧晶圓檢查裝置
18‧‧‧探針卡
20‧‧‧夾具頂部
23‧‧‧探測框架
26‧‧‧伸縮管
26b‧‧‧抵接部
27‧‧‧唇形密封圈
32‧‧‧O型環
33‧‧‧導軌
34‧‧‧導引部
圖1係概略顯示本發明實施型態相關之作為基板檢查裝置的晶圓檢查裝置結構之水平剖視圖。
圖2係沿圖1中的II-II線之縱剖視圖。
圖3係圖1之晶圓檢查裝置中的測試器下部之部分放大剖視圖。
圖4係用以說明本發明實施型態相關之基板檢查方法中的夾具頂部等的動作之工序圖。
圖5係圖3之晶圓檢查裝置的變形例中之測試器下部的部分放大剖視圖。
圖6係概略顯示本發明所應用之其他晶圓檢查裝置的結構之剖視圖。
圖7係用以說明傳統晶圓檢查裝置中之夾具頂部等的動作之圖式。
以下，參閱圖式來加以說明本發明之實施型態。
首先，針對本實施型態相關之作為基板檢查裝置的晶圓檢查裝置來加 以說明。
圖1係概略顯示本實施型態相關之作為基板檢查裝置的晶圓檢查裝置結構之水平剖視圖，圖2係沿圖1中的II-II線之縱剖視圖。
圖1及圖2中，晶圓檢查裝置10係具備有檢查室11，該檢查室11係具有用以進行晶圓W之半導體元件的電性特性檢查之檢查區域12、進行晶圓W相對於檢查室11的搬出入之搬出入區域13、以及設置於檢查區域12及搬出入區域13之間之搬送區域14。檢查區域12係配置有作為晶圓檢查用介面之複數測試器15，各個測試器15的下部係安裝有探針卡18。
搬出入區域13係被區劃為複數收納空間16，各收納空間16係配置有可接收用以收納複數晶圓W的容器(例如FOUP17)之埠口16a、搬入且搬出有探針卡18之載置部16c、或用以控制晶圓檢查裝置10之各構成要素的動作之控制器16d。
檢查區域12中，對應於各測試器15，而以對向於探針卡18之方式配置有載置並吸附晶圓W之板狀組件所構成的夾具頂部20。夾具頂部20係被支撐在對準器21，對準器21會使夾具頂部20往上下左右移動，來使夾具頂部20所載置之晶圓W正對探針卡18。
搬送區域14係配置有移動自如的搬送機器人19。搬送機器人19會從搬出入區域13的埠口16a收取晶圓W，並朝對應於各測試器15之夾具頂部20搬送，又，會將半導體元件的電性特性檢查結束後之晶圓W從對應於各測試器15之夾具頂部20朝埠口16a搬送。進一步地，搬送機器人19會從各測試器15將需要維修保養之探針卡18朝搬出入區域13的載置部16c搬送，又，將全新或已維修保養後的探針卡18從載置部16c朝各測試器15搬送。
在此晶圓檢查裝置10中，各測試器15雖會進行被搬送之晶圓的半導體元件之電性特性檢查，但當搬送機器人19將晶圓朝向其中一測試器15搬送的期間，其他測試器15仍可進行其他晶圓之半導體元件的電性特性檢查，故可提高晶圓的檢查效率。
圖3係圖1之晶圓檢查裝置中的測試器下部之部分放大剖視圖。
圖3中，測試器15係內建有主機板22。主機板22係具有以搭載有電 性特性經檢查後的半導體元件之電腦等的主機板為模型之構造。測試器15係使用主機板22來重現半導體元件被搭載於電腦等的主機板之狀態相近的狀態，以進行半導體元件的電性特性檢查。
主機板22的下方係配置有探測框架23，主機板22及探測框架23之間的空間會被減壓，則主機板22便會將探測框架23真空吸附。又，探測框架23的下方係配置有探針卡18，探測框架23及探針卡18之間的空間會被減壓，則探測框架23便會將探針卡18真空吸附。
探測框架23的中央部係配置有框狀的探測塊體24，探測塊體24會保持將探針卡18及主機板22電連接之複數彈針25。探針卡18的下方係配置有夾具頂部20，探針卡18係具有與夾具頂部20呈對向般地配置於下面之複數接觸探針28。探測框架23係配置有圍繞各接觸探針28般地朝向夾具頂部20垂下之圓筒形蛇腹組件，即伸縮管26。此外，伸縮管26亦可構成為會從探針卡18垂下般。
夾具頂部20係配置有圍繞被載置的晶圓W且朝伸縮管26對向般之由彈性體組件所構成的唇形密封圈27(密封組件)。又，伸縮管26的上下端係分別設置有環狀的抵接部26a、26b，環狀的抵接部26a會與探測框架23抵接，環狀的抵接部26b則抵接於唇形密封圈27。唇形密封圈27係朝向上方開口而剖面呈ㄈ字狀，在與抵接部26b抵接之際，會形成藉由抵接部26b及唇形密封圈27所圍繞之密封空間P。密封空間P係藉由連通該密封空間P與設置於外部的第1減壓單元(圖中未顯示)之減壓通道29而被減壓。藉此，則唇形密封圈27便會透過抵接部26b而朝伸縮管26吸附。此外，唇形密封圈27的內部係配置有具有特定高度的硬質組件，例如樹脂組件所構成的停止件30，來防止唇形密封圈27朝抵接部26b被吸附之際被壓扁而未達特定高度。藉此，便可防止唇形密封圈27的復原性因過度壓縮而降低。
又，伸縮管26可在圖中的上下方向上伸縮自如，而透過抵接部26b來吸附唇形密封圈27，藉此形成以探測框架23、伸縮管26、唇形密封圈27及夾具頂部20所圍繞之密閉空間S。晶圓檢查裝置10中，係藉由設置於探測框架23，且連通密閉空間S與設置於外部的第2減壓單元(圖中未顯示)之吸氣通道31，來將密閉空間S減壓而使密閉空間S收縮。藉此，則夾具 頂部20便會朝探測框架23被吸引，來使探測框架23的下方所配置之探針卡18的各接觸探針28會與夾具頂部20所載置之晶圓W的半導體元件中的電極襯墊或焊料凸塊接觸。此時，係藉由使電氣從各接觸探針28流往各電極襯墊或各焊料凸塊所連接之半導體元件的電路，來進行該電路的導通狀態等電性特性檢查。
圖4係用以說明本實施型態相關之基板檢查方法中之夾具頂部等的動作之工序圖。
圖4中，首先，對準器21會使從搬送機器人19收取有晶圓W之夾具頂部20移動，來將夾具頂部20所載置之晶圓W正對探針卡18(圖4(A))。之後，對準器21上升來使夾具頂部20朝探測框架23(測試器15)接近後，伸縮管26的抵接部26b會與唇形密封圈27抵接，而於抵接部26b及唇形密封圈27之間形成有密封空間P，並且會形成有以探測框架23(測試器15)、伸縮管26、唇形密封圈27及夾具頂部20所圍繞之密閉空間S(圖4(B))。此時，密封空間P及密閉空間S皆未被減壓。
接下來，對準器21會繼續上升，在探測框架23的下方所配置之探針卡18的各接觸探針28朝夾具頂部20所載置之晶圓W的半導體元件接觸之前，即各接觸探針28的下端與半導體元件的各電極襯墊或各焊料凸塊之間的距離L成為例如30μm以下之後，藉由第1減壓單元將密封空間P減壓來使伸縮管26透過唇形密封圈27而朝夾具頂部20被吸附，則伸縮管26與夾具頂部20便會剛性地一體化(圖4(C))。
進一步地，對準器21會繼續上升，來使各接觸探針28朝半導體元件的各電極襯墊或各焊料凸塊接觸。之後，雖然對準器21仍會將夾具頂部20朝向探測框架23(測試器15)按壓(過度驅動)，來使各接觸探針28朝各電極襯墊或各焊料凸塊持續接觸，但此時，係藉由第2減壓單元將密閉空間S減壓，來使夾具頂部20朝探測框架23被吸引(圖4(D))。
接下來，對準器21雖會下降，但由於密閉空間S已被減壓，故夾具頂部20會持續朝探測框架23(測試器15)被吸引，來使各接觸探針28與半導體元件的各電極襯墊或各焊料凸塊持續接觸(圖4(E))。又，本實施型態中，即使是在各接觸探針28朝各電極襯墊或各焊料凸塊接觸之後，仍會繼續密 封空間P的減壓，來使伸縮管26朝夾具頂部20持續吸附。藉此，便可確實且持續地使密閉空間S密閉，從而確實地防止密閉空間S升壓而造成各接觸探針28與各電極襯墊或各焊料凸塊的接觸中斷。
依據本實施型態相關之基板檢查方法，由於使夾具頂部20朝探測框架23接近之際，在各接觸探針28朝晶圓W之半導體元件的各電極襯墊或各焊料凸塊接觸之前，圍繞各接觸探針28般地從探測框架23垂下之伸縮管26會先透過唇形密封圈27而朝夾具頂部20吸附，故可從各接觸探針28朝各電極襯墊或各焊料凸塊接觸之前，便先使伸縮管26與夾具頂部20剛性地一體化。其結果，即便是在各接觸探針28朝各電極襯墊或各焊料凸塊接觸之後，來自各接觸探針28的反作用力經由各電極襯墊或各焊料凸塊而朝夾具頂部20作用，仍可對抗於該反作用力來賦予伸縮管26的剛性。藉此，便可防止夾具頂部20因來自各接觸探針28的反作用力而傾斜或朝橫向移動，從而可使各接觸探針28與半導體元件的各電極襯墊或各焊料凸塊適當地接觸。其結果，便可正確地進行半導體元件的電性特性。
上述本實施型態相關之基板檢查方法中，由於係在各接觸探針28朝各電極襯墊或各焊料凸塊接觸之後，仍使伸縮管26持續朝夾具頂部20吸附，故縱使是過度驅動的期間，仍可使各接觸探針28持續地與半導體元件的各電極襯墊或各焊料凸塊適當地接觸。
又，若在各接觸探針28朝各電極襯墊或各焊料凸塊接觸很早之前便使伸縮管26吸附在夾具頂部20的話，則伸縮管26的剛性便會阻礙夾具頂部20朝探測框架23的接近，依情況，會有自應接觸各接觸探針28之各電極襯墊或各焊料凸塊偏移之虞，但在上述本實施型態相關之基板檢查方法中，係在各接觸探針28的下端與各電極襯墊或各焊料凸塊之間的距離L成為30μm以下後，才使伸縮管26朝夾具頂部20吸附。藉此，便可縮短伸縮管26的剛性有會阻礙到夾具頂部20朝探測框架23接近之虞的時間，從而可使各接觸探針28確實地朝應被接觸之各電極襯墊或各焊料凸塊接觸。
再者，上述本實施型態相關之基板檢查方法中，由於係使伸縮管26朝彈性體組件所構成的唇形密封圈27吸附，故相較於使伸縮管26直接朝夾具頂部20吸附，雖為間接的，但卻可使伸縮管26確實地朝夾具頂部20吸 附。又，由於會將抵接部26b及唇形密封圈27之間的密封空間P減壓，故可使伸縮管26確實地朝唇形密封圈27吸附。
以上，關於本發明，雖已使用上述實施型態來加以說明，但本發明並未限定於上述實施型態。
例如，密封空間P雖係藉由抵接部26b與剖面呈ㄈ字狀之唇形密封圈27所形成，但亦可取代唇形密封圈27，而於夾具頂部20的周緣部設置有2個O型環32(圖5)，並藉由該2個O型環32及抵接部26b來形成密封空間P。
又，亦可設置有沿伸縮管26的伸縮方向之導軌33，與移動嵌合於該導軌33之導引部34，來將導軌33的上端朝抵接部26a接合，且將導引部34接合於抵接部26b，藉此防止伸縮管26的伸縮時之抵接部26b的偏移(特別是關於水平方向的偏移)發生。此情況下，可在伸縮管26吸附在夾具頂部20後，不單是伸縮管26，且亦使導軌33與夾具頂部20剛性地一體化，從而便可確實地防止夾具頂部20傾斜或朝橫向移動。
再者，本實施型態中，雖已針對將本發明應用於可同時進行複數片晶圓之半導體元件的電性特性檢查之晶圓檢查裝置的情況加以說明，但本發明亦可應用於僅進行1片晶圓之半導體元件的電性特性檢查之晶圓檢查裝置。此情況下，該晶圓檢查裝置35係於1個檢查室36的內部具備有例如測試器15(探測框架23)、探針卡18、夾具頂部20、伸縮管26及唇形密封圈27(圖6)。

Claims (9)

  1. 一種基板檢查方法，係在具備有用以載置形成有元件的基板之板狀組件，與在該板狀組件的上方處朝該板狀組件對向般地加以配置之探針卡，且該探針卡具有朝該基板突出之複數針狀的接觸探針之基板檢查裝置中，使該板狀組件朝該探針卡接近，來使各該接觸探針朝該元件接觸之基板檢查方法；係配置有圍繞各該接觸探針般地垂下之伸縮自如的筒狀伸縮管；使該板狀組件朝該探針卡接近之際，在各該接觸探針朝該元件接觸前，會先使該伸縮管朝該板狀組件吸附。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板檢查方法，其係在各該接觸探針朝該元件接觸後，仍使該伸縮管持續地朝該板狀組件吸附。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之基板檢查方法，其係在各該接觸探針及該元件之間的距離成為30μm以下後，使該伸縮管朝該板狀組件吸附。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之基板檢查方法，其係圍繞該基板般地將密封組件配置在該板狀組件；使該板狀組件朝該探針卡接近之際，在各該接觸探針朝該元件接觸之前，會先使該伸縮管朝該密封組件吸附。
  5. 如申請專利範圍第4項之基板檢查方法，其係形成藉由該伸縮管及該密封組件所圍繞之密封空間，而藉由將該密封空間減壓，來使該伸縮管朝該密封組件吸附。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之基板檢查方法，其係使該伸縮管朝該板狀組件吸附，而形成至少以該探針卡、該伸縮管及該板狀組件所圍繞之密閉空間，並藉由將該密閉空間減壓來將該板狀組件朝該探針卡吸引，以使各該接觸探針朝該元件接觸。
  7. 一種基板檢查裝置，係在具備有用以載置形成有元件的基板之板狀組件，與在該板狀組件的上方處朝該板狀組件對向般地加以配置之探針卡，且該探針卡具有朝該基板突出之複數針狀的接觸探針，使該板狀組件朝該探針卡接近，來使各該接觸探針朝該元件接觸之基板檢查裝置中，具備有： 伸縮自如的筒狀伸縮管，係圍繞各該接觸探針般地垂下；以及密封組件，係圍繞該基板般地配置在該板狀組件；使該板狀組件朝該探針卡接近之際，在各該接觸探針朝該元件接觸之前，會先使該伸縮管朝該密封組件吸附。
  8. 如申請專利範圍第7項之基板檢查方法，其係形成藉由該伸縮管及該密封組件所圍繞之密封空間，而藉由將該密封空間減壓，來使該伸縮管朝該密封組件吸附。
  9. 如申請專利範圍第7或8項之基板檢查方法，其另具備有沿該伸縮管的伸縮方向之導軌；該伸縮管會在伸縮時，藉由該導軌而被引導。
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