TW202141052A

TW202141052A - 晶圓探針台

Info

Publication number: TW202141052A
Application number: TW110112913A
Authority: TW
Inventors: 斯托揚卡內夫; 洪嘉宏
Original assignee: 旺矽科技股份有限公司
Priority date: 2020-04-22
Filing date: 2021-04-09
Publication date: 2021-11-01
Also published as: US20210333322A1; TWI765649B; DE102021001254A1; US11262401B2

Abstract

一種晶圓探針台包含熱能固定座、晶圓載台、探針載台、複數個探針、第一聚焦裝置、第二聚焦裝置以及熱能板。熱能固定座配置以加熱至作業溫度並固定待測物。晶圓載台連接熱能固定座，並配置以移動熱能固定座。熱能固定座位於晶圓載台與探針載台之間。探針設置於探針載台，並配置以接觸待測物。第一聚焦裝置設置於探針載台，並配置以聚焦於待測物。第二聚焦裝置設置於晶圓載台，並配置以聚焦於探針。熱能板位於第二聚焦裝置與探針載台之間，並配置以加熱探針，熱能板具有穿孔，穿孔對齊第二聚焦裝置。

Description

晶圓探針台

本發明是關於一種晶圓探針台。

隨著現今人們對電子產品的需求日益增加，電子產品中零件部件的品質也因而成為半導體業界的重要課題。除了改善提升零件部件的製造技術外，能夠準確地對零件部件進行測試也變得越來越重要。

舉例而言，在半導體業界中，晶圓探針台普遍被採用以對晶圓或晶粒進行品質測試。因此，探針台普遍的操作準確度無疑受到相當的關注。

本發明之目的之一在於提供一種晶圓探針台，其能準確而又容易地獲得探針與待測物之間在垂直方向上的作業距離在熱能固定座的溫度改變至作業溫度後的實際改變。

根據本發明的一實施方式，一種晶圓探針台包含熱能固定座、晶圓載台、探針載台、複數個探針、第一聚焦裝置、第二聚焦裝置以及熱能板。熱能固定座配置以加熱至作業溫度並固定待測物。晶圓載台連接熱能固定座，並配置以移動熱能固定座。熱能固定座位於晶圓載台與探針載台之間。探針設置於探針載台，並配置以接觸待測物。第一聚焦裝置設置於探針載台，並配置以聚焦於待測物。第二聚焦裝置設置於晶圓載台，並配置以聚焦於探針。熱能板位於第二聚焦裝置與探針載台之間，並配置以加熱探針，熱能板具有穿孔，穿孔對齊第二聚焦裝置。

在本發明一或多個實施方式中，上述之第一聚焦裝置包含鏡子以及載台視覺光學系統，載台視覺光學系統可相對鏡子沿探針載台之延伸方向移動，鏡子配置以把待測物之影像反射至載台視覺光學系統，載台視覺光學系統配置以聚焦於待測物之影像。

在本發明一或多個實施方式中，上述之鏡子相對延伸方向傾斜45度。

在本發明一或多個實施方式中，上述之第二聚焦裝置配置以聚焦於探針之針尖。

在本發明一或多個實施方式中，上述之熱能板連接熱能固定座。

在本發明一或多個實施方式中，上述之熱能板連接溫度控制源。

在本發明一或多個實施方式中，上述之熱能板為金屬。

在本發明一或多個實施方式中，上述之熱能板為玻璃。

在本發明一或多個實施方式中，上述之晶圓載台配置以沿三維方向移動及旋轉熱能固定座。

在本發明一或多個實施方式中，上述之晶圓探針台更包含光源。光源設置於第二聚焦裝置靠近探針載台之一側。

在本發明一或多個實施方式中，上述之光源呈環狀。

在本發明一或多個實施方式中，上述之第二聚焦裝置係設置於晶圓載台，並遠離熱能固定座至少部分垂直延伸於探針載台的一側。

本發明上述實施方式至少具有以下優點：

（1）通過第一聚焦裝置與第二聚焦裝置分別的聚焦過程，探針與待測物之間的作業距離在作業溫度下的實際改變可準確而又容易地獲得。因此，即使晶圓探針台在作業溫度下產生熱漲或冷縮，探針的針尖可操作以與待測物之間形成良好的接觸，以利進行相關的測試。

（2）在光源上呈環形分佈的多個子光源於探針中之至少一個的針尖同軸地提供了均勻的光線，而這是準確的探針針尖置放的重要條件。

（3）為了維持探針被熱能固定座的作業溫度影響著的狀況，位於第二聚焦裝置及載台之間的熱能板亦改變至作業溫度。因此，探針中之至少一個的針尖的影像聚焦係把熱能固定座模擬成位於深針下以得出作業溫度的情況下進行的。故此，第二聚焦裝置與探針中之至少一個的針尖之間所準確分隔的距離能得以恢復。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之，而在所有圖式中，相同的標號將用於表示相同或相似的元件。且若實施上為可能，不同實施例的特徵係可以交互應用。

除非另有定義，本文所使用的所有詞彙（包括技術和科學術語）具有其通常的意涵，其意涵係能夠被熟悉此領域者所理解。更進一步的說，上述之詞彙在普遍常用之字典中之定義，在本說明書的內容中應被解讀為與本發明相關領域一致的意涵。除非有特別明確定義，這些詞彙將不被解釋為理想化的或過於正式的意涵。

請參照第1圖。第1圖為繪示依照本發明一實施方式之晶圓探針台100的示意圖。在本實施方式中，如第1圖所示，一種晶圓探針台100包含熱能固定座110、晶圓載台120、探針載台130、複數個探針140、第一聚焦裝置150、第二聚焦裝置160以及熱能板170。熱能固定座110配置以固定待測物（device under test；　DUT）200。舉例而言，待測物200可以是晶圓，但本發明並不以此為限。晶圓載台120連接熱能固定座110，並配置以移動熱能固定座110。熱能固定座110位於晶圓載台120與探針載台130之間。探針140設置於探針載台130，並配置以接觸待測物200以進行後續的測試。再者，第一聚焦裝置150設置於探針載台130，並配置以聚焦於待測物200。另外，第二聚焦裝置160設置於晶圓載台120，並配置以聚焦於設置於探針載台130的探針140中的至少一個。熱能板170位於第二聚焦裝置160與探針載台130之間。熱能板170具有穿孔H，熱能板170的穿孔H對齊第二聚焦裝置160。

在實務的應用中，熱能板170可以金屬或玻璃製成，但本發明並不以此為限。在其他實施方式中，熱能板170可以是其他具有良好導熱性的材質。

在晶圓探針台100操作前，先確定探針140與待測物200之間的作業距離OD。所謂的作業距離OD，係指當待測物200朝向探針載台130移動了作業距離OD後，探針200與待測物200之間形成了良好的接觸，以利進行相關的測試。對於某一特定的作業距離OD，可確認第一聚焦裝置150與待測物200之間的第一距離D1以及探針140中之至少一個與第二聚焦裝置160之間的第二距離D2。

舉例而言，在晶圓探針台100操作前，第一聚焦裝置150與待測物200之間的第一距離D1可確定為d1。然後，在探針載台130與待測物200彼此以d1的距離分隔的情況下，調整第一聚焦裝置150以達到對待測物200的清楚聚焦。換句話說，第一聚焦裝置150所能獲得的清楚影像，意味著探針載台130與待測物200之間係以d1的距離彼此分隔。

相似地，舉例而言，在晶圓探針台100操作前，探針140中之至少一個與第二聚焦裝置160之間的第二距離D2可確定為d2。然後，在探針140與第二聚焦裝置160彼此以d2的距離分隔的情況下，調整第二聚焦裝置160以達到對探針140中之至少一個的清楚聚焦。換句話說，第二聚焦裝置160所能獲得的清楚影像，意味著探針140與第二聚焦裝置160之間係以d2的距離彼此分隔。

在探針載台130與待測物200之間以d1的距離彼此分隔而探針140與第二聚焦裝置160之間以d2的距離彼此分隔的情況下，探針140與待測物200之間係以特定的作業距離OD彼此分隔。此時，熱能固定座110可朝向探針載台130移動特定的作業距離OD，使得探針140與待測物200之間形成良好的接觸，以利進行相關的測試。

當晶圓探針台100操作時，熱能固定座110的溫度改變至作業溫度T。實際上，本發明中的作業溫度T的範圍並没有限制。舉例而言，作業溫度T可低於65度，或高於400度。然而，應了解到，以上所舉有關作業溫度T的數字僅為例示，並非用以限制本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，應視實際需要，適當選擇作業溫度T的範圍。

在熱能固定座110的溫度改變至作業溫度T後，由熱能固定座110所固定的待測物200的溫度亦相應改變。再者，熱能固定座110的環境溫度，亦因熱能固定座110的溫度改變至作業溫度T而受到影響。因此，在熱能固定座110附近的探針載台130的溫度亦因而改變。由於這些個別的溫度改變，造成了熱能固定座110、待測物200及探針載台130的熱漲或冷縮。

對應於熱能固定座110、待測物200及探針載台130的熱漲或冷縮，第一聚焦裝置150與待測物200之間的第一距離D1可能變化而對應地從d1改變至d1’。當探針載台130與待測物200依序以d1’的距離分隔後，第一聚焦裝置150早前所獲得的影像將會失焦而變得不再清楚。

如第1圖所示，第一聚焦裝置150包含鏡子151以及載台視覺光學系統152，載台視覺光學系統152可相對鏡子151沿探針載台130之延伸方向X移動。第一聚焦裝置150的鏡子151配置以把待測物200之影像反射至第一聚焦裝置150的載台視覺光學系統152，第一聚焦裝置150的載台視覺光學系統152配置以聚焦於待測物200的影像。具體而言，對應於設置於探針卡（圖未示）上不同長度的探針140，載台視覺光學系統152相對鏡子151沿探針載台130之延伸方向X移動，使得待測物200的影像可被載台視覺光學系統152清楚地聚焦。

在探針載台130與待測物200以d1’的距離分隔，使得第一聚焦裝置150早前所獲得待測物200的影像失焦而變得不再清楚的情況下，載台視覺光學系統152相對鏡子151移動以再次獲得待測物200的清楚影像。值得注意的是，載台視覺光學系統152所移動以再次獲得待測物200的清楚影像的距離D3，係相同於d1及d1’之間的數值差異。載台視覺光學系統152所移動以再次獲得待測物200的清楚影像的距離D3繼而被紀錄下來。

具體而言，第一聚焦裝置150的鏡子151相對第一聚焦裝置150的載台視覺光學系統152的移動方向傾斜45度，而移動方向相同於探針載台130之延伸方向X。如此一來，待測物200垂直於探針載台130的部分的影像可被載台視覺光學系統152獲得。換句話說，待測物200位於鏡子151垂直下方的部分的影像可被載台視覺光學系統152獲得。

另一方面，當探針載台130的溫度及熱能固定座110的環境溫度改變時，探針140的溫度亦對應改變。因此，探針140因為這些溫度的改變而熱漲或冷縮，而探針140中之至少一個與第二聚焦裝置160之間的第二距離D2可能變化而對應地從d2改變至d2’。

具體而言，為免干涉到固定於熱能固定座110的待測物200的位置，第二聚焦裝置160係設置於晶圓載台120，並遠離熱能固定座110至少部分垂直延伸於探針載台130的一側。換句話說，第二聚焦裝置160並非設置於熱能固定座110與探針載台130之間。

請參照第2圖。第2圖為繪示第1圖的晶圓探針台100的示意圖，其中第二聚焦裝置160對齊探針140。為使圖式簡潔易懂，第2圖没有繪示第一聚焦裝置150。在實務的應用中，晶圓載台120配置以沿三維方向移動及旋轉熱能固定座110。為使第二聚焦裝置160聚焦於探針140，熱能固定座110連同第二聚焦裝置160被晶圓載台120移動（例如水平地），使得第二聚焦裝置160對齊探針140，如第2圖所示。如上所述，當探針140與待測物200依序以d2’的距離分隔後，第二聚焦裝置160早前所獲得探針140中之至少一個的影像將會失焦而變得不再清楚。在本實施方式中，具體而言，第二聚焦裝置160配置以聚焦於探針140中之至少一個的針尖141。

在探針140與第二聚焦裝置160之間的第二距離D2改變至d2’，使得第二聚焦裝置160早前所獲得探針140中之至少一個的針尖141的影像失焦而變得不再清楚的情況下，熱能固定座110連同第二聚焦裝置160被晶圓載台120移動（例如垂直地），以再次獲得探針140中之至少一個的針尖141的清楚影像。值得注意的是，晶圓載台120朝向或遠離探針載台130所移動以讓第二聚焦裝置160再次獲得探針140的清楚影像的距離D4，係相同於d2及d2’之間的數值差異。晶圓載台120所移動以再次獲得探針140中之至少一個的針尖141的清楚影像的距離D4繼而被紀錄下來。

基於所紀錄的距離D3及距離D4，可計算探針140與待測物200之間的作業距離OD的改變。隨後，熱能固定座110可依改變了的作業距離OD朝向探針載台130移動，使得探針140與待測物200之間形成良好的接觸，以利進行相關的測試。總括來說，通過第一聚焦裝置150與第二聚焦裝置160分別的聚焦過程，探針140與待測物200之間的作業距離OD在作業溫度T下的實際改變可準確而又容易地獲得。因此，即使晶圓探針台100在作業溫度T下產生熱漲或冷縮，探針140的針尖141可操作以與待測物200之間形成良好的接觸，以利進行相關的測試。

實際上，當第二聚焦裝置160對齊探針140時，熱能固定座110係從探針140移開的。為了維持探針140被熱能固定座110的作業溫度T影響著的狀況，位於第二聚焦裝置160及探針載台130之間的熱能板170亦改變至作業溫度T以加熱探針140。因此，探針140中之至少一個的針尖141的影像聚焦係把熱能固定座110模擬成位於深針140下以得出作業溫度T的情況下進行的。故此，第二聚焦裝置160與探針140中之至少一個的針尖141之間所準確分隔的距離d2能得以恢復。

進一步而言，在本實施方式中，熱能板170連接熱能固定座110。如此一來，熱能板170可被已經改變至作業溫度T的熱能固定座110直接改變至作業溫度T以加熱探針140。

再者，晶圓探針台100更包含光源180。光源180設置於第二聚焦裝置160靠近探針載台130之一側。光源180配置以向探針140中之至少一個的針尖141射出光線，因此使用者能更容易以第二聚焦裝置160聚焦於探針140中之至少一個的針尖141。為了使投射向探針140的光線更均勻，在本實施方式中，光源180更可呈環狀，而第二聚焦裝置160係通過呈環狀的光源180而獲得影像。換句話說，在光源180上呈環形分佈的多個子光源（圖未示）於探針140中之至少一個的針尖141同軸地提供了均勻的光線，而這是準確的探針針尖置放的重要條件。

請參照第3圖。第3圖為繪示依照本發明另一實施方式之晶圓探針台100的示意圖。在本實施方式中，如第3圖所示，熱能板170與熱能固定座110分隔，而熱能板170連接溫度控制源300。因此，熱能板170係被溫度控制源300而非熱能固定座110改變至作業溫度T以加熱探針140，這對晶圓探針台100提供了靈活的設置方式，也對使用者提供了方便。

綜上所述，本發明上述實施方式所揭露的技術方案至少具有以下優點：

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100:晶圓探針台 110:熱能固定座 120:晶圓載台 130:探針載台 140:探針 141:針尖 150:第一聚焦裝置 151:鏡子 152:載台視覺光學系統 160:第二聚焦裝置 170:熱能板 180:光源 200:待測物 D1:第一距離 D2:第二距離 H:穿孔 OD:作業距離 X:延伸方向

第1圖為繪示依照本發明一實施方式之晶圓探針台的示意圖。第2圖為繪示第1圖的晶圓探針台的示意圖，其中第二聚焦裝置對齊探針。第3圖為繪示依照本發明另一實施方式之晶圓探針台的示意圖。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

100:晶圓探針台

110:熱能固定座

120:晶圓載台

130:探針載台

140:探針

141:針尖

150:第一聚焦裝置

151:鏡子

152:載台視覺光學系統

160:第二聚焦裝置

170:熱能板

180:光源

200:待測物

D1:第一距離

D2:第二距離

H:穿孔

OD:作業距離

X:延伸方向

Claims

一種晶圓探針台，包含：一熱能固定座，配置以加熱至一作業溫度並固定一待測物；一晶圓載台，連接該熱能固定座，並配置以移動該熱能固定座；一探針載台，該熱能固定座位於該晶圓載台與該探針載台之間；複數個探針，設置於該探針載台，並配置以接觸該待測物；一第一聚焦裝置，設置於該探針載台，並配置以聚焦於該待測物；一第二聚焦裝置，設置於該晶圓載台，並配置以聚焦於至少一個該些探針；以及一熱能板，位於該第二聚焦裝置與該探針載台之間，並配置以加熱該探針，該熱能板具有一穿孔，該穿孔對齊該第二聚焦裝置。
如請求項1所述之晶圓探針台，其中該第一聚焦裝置包含一鏡子以及一載台視覺光學系統，該載台視覺光學系統可相對該鏡子沿該探針載台之一延伸方向移動，該鏡子配置以把該待測物之一影像反射至該載台視覺光學系統，該載台視覺光學系統配置以聚焦於該影像。
如請求項2所述之晶圓探針台，其中該鏡子相對該延伸方向傾斜45度。
如請求項1所述之晶圓探針台，其中該第二聚焦裝置配置以聚焦於至少一個該些探針之一針尖。
如請求項1所述之晶圓探針台，其中該熱能板連接該熱能固定座。
如請求項1所述之晶圓探針台，其中該熱能板連接一溫度控制源。
如請求項1所述之晶圓探針台，其中該熱能板為金屬。
如請求項1所述之晶圓探針台，其中該熱能板為玻璃。
如請求項1所述之晶圓探針台，其中該晶圓載台配置以沿三維方向移動及旋轉該熱能固定座。
如請求項1所述之晶圓探針台，更包含一光源，設置於該第二聚焦裝置靠近該探針載台之一側。
如請求項10所述之晶圓探針台，其中該光源呈環狀。
如請求項1所述之晶圓探針台，其中該第二聚焦裝置係設置於該晶圓載台，並遠離該熱能固定座至少部分垂直延伸於該探針載台的一側。