TWI462870B - 用以修復微機電系統的器件及方法 - Google Patents

用以修復微機電系統的器件及方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI462870B
TWI462870B TW097111936A TW97111936A TWI462870B TW I462870 B TWI462870 B TW I462870B TW 097111936 A TW097111936 A TW 097111936A TW 97111936 A TW97111936 A TW 97111936A TW I462870 B TWI462870 B TW I462870B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
probe
probes
repairing
replacement
voltage
Prior art date
Application number
TW097111936A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200918447A (en
Inventor
Garabedian Raffi
Namburi Lakshmikanth
Original Assignee
Advantest America Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Advantest America Inc filed Critical Advantest America Inc
Publication of TW200918447A publication Critical patent/TW200918447A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI462870B publication Critical patent/TWI462870B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of measuring instruments, e.g. of probe tips
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/06711—Probe needles; Cantilever beams; "Bump" contacts; Replaceable probe pins
    • G01R1/06716—Elastic
    • G01R1/06727—Cantilever beams
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/073—Multiple probes
    • G01R1/07307—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card
    • G01R1/07342—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card the body of the probe being at an angle other than perpendicular to test object, e.g. probe card
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/4913—Assembling to base an electrical component, e.g., capacitor, etc.
    • Y10T29/49144—Assembling to base an electrical component, e.g., capacitor, etc. by metal fusion
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/49147—Assembling terminal to base
    • Y10T29/49149—Assembling terminal to base by metal fusion bonding
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49174—Assembling terminal to elongated conductor
    • Y10T29/49179—Assembling terminal to elongated conductor by metal fusion bonding
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49718—Repairing
    • Y10T29/49721—Repairing with disassembling
    • Y10T29/49723—Repairing with disassembling including reconditioning of part
    • Y10T29/49725—Repairing with disassembling including reconditioning of part by shaping
    • Y10T29/49726—Removing material
    • Y10T29/49728—Removing material and by a metallurgical operation, e.g., welding, diffusion bonding, casting
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49718—Repairing
    • Y10T29/49721—Repairing with disassembling
    • Y10T29/4973—Replacing of defective part
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49718—Repairing
    • Y10T29/49732—Repairing by attaching repair preform, e.g., remaking, restoring, or patching
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/53—Means to assemble or disassemble
    • Y10T29/5313—Means to assemble electrical device
    • Y10T29/53174—Means to fasten electrical component to wiring board, base, or substrate
    • Y10T29/53178—Chip component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/53—Means to assemble or disassemble
    • Y10T29/53274—Means to disassemble electrical device

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Measuring Leads Or Probes (AREA)

Description

用以修復微機電系統的器件及方法
本發明係關於微機電系統修復，包括半導體測試中所使用的探針卡之修復。
積體電路係藉本體平行製程而圖案化並處理半導體晶圓所製作，各晶圓包含同一積體電路之許多稱為“晶粒”的等同複體，在切出晶粒成為個別的積體電路並封裝待售之前，先行做半導體晶圓測試或許係較佳的做法；若偵測到缺陷，可在浪費資源封裝缺陷部之前，先將有缺陷的晶粒挑，也可在切出個別的晶粒成為個別的積體電路並封裝之後，再行予以測試。
要做晶圓或個別的晶粒，通稱為“測試中器件”(DUT)測試，係使用微機電(MEMS)探針卡組裝件，使與DUT表面接觸；探針卡通常包含三個獨特的特徵：(1)個別探針之XY陣列，其係在Z方向上移動，而得以接觸晶粒墊；(2)一電性介面，使探針卡連接於一電路測試裝置；以及(3)一剛性參考平面，係經界定而使探針卡準確安裝在正確的位置；當探針卡與晶粒墊接觸，該Z方向移動使探針尖得做堅實的接觸，探針卡最終乃提供一電性介面，其使一電路測試裝置得以暫時連接於DUT，因為可在同一時測試許多晶粒，此晶粒測試方法係極有效率的，為了促成甚至更高的效率，探針卡製造商正在製造探針數持續增長的探針卡。
現今有二種型態的探針設計，用來測試半導體晶粒旋臂式及扭轉式；圖7A及7B闡示一習知的旋臂式探針；探針705包含一探針尖710、一彎曲元件715、及一探針座720，該探針座720係安裝於一基板72；在本說明 書中，此整個結構稱為“探針卡”；該整個探針卡通常係在Z方向(由箭號730所繪示)上移動，而導致彎曲元件715彎曲，使探針尖710得以接觸測試中的晶粒墊；圖7B闡示探針彎曲元件735如何在接觸晶粒時彎曲，一個別探針行進而接觸DUT接觸墊(此事件叫做“觸底”)時，其探針尖擦過接觸墊，於是與晶粒的電性接觸趨於完全，而使測試得以開始；晶粒接觸墊就典型而言係鋁製，經常被塗裝以氧化鋁薄層或其他塗層，且探針尖必須切穿該塗層以使得電性接觸完全，一旦測試完畢，則探針705從晶粒墊移開並彈回其原始位置。
第二型探針係基於扭轉式設計；舉例而言，美國專利第5,190,637,、6,436,802,、6,452,407,、6,297,164及6,520,778號說明了用以建構探針結構的方法；美國專利第6,777,319號說明一種對彈簧接觸的修復方法，其係切開彈簧接觸而留下而一小段，或者係局部加熱而致使焊料釋放彈簧，藉以先行移除彈簧接觸；美國專利第6,523,255號也說明一種用以修復毀壞的探針線的方法，其中毀壞的探針線係藉“抽引探針線直到線基破碎”而移除。
然而，此等技術有若干缺點，舉例而言，要建造新的探針，可能需費時若干星期。將探針卡抽離組裝線，乃係無效率的作法；不僅此也，此後要建構一些替換探針，會是非常昂貴的；而且，因製造技術變異，新建的探針可能會沒有同樣的原始探針特徵。這意味著，新近替換的探針將可能有異於探針卡上其他探針的性能，而使被修復的探針卡被置回以供使用時潛在有著失效的可能性；此外，現今用以移除毀壞的探針的技術，如美國專利第6,523,255及6,777,319號所說明者，係笨拙且會毀壞緊鄰區域中的 其他探針；因而，所需要的，乃係一種不昂貴，快速且準確的結構和方法，用以修復MEMS探針卡。
由此可見，上述習用的方式有諸多缺失，實非一良善之設計，而亟待加以改良。
本案鑑於上述習用方式所衍生的各項缺點，乃亟思加以改良創新，並經多年苦心孤詣潛心研究後，終於成功研發完成本件用以修復微機電系統的器件及方法。
本發明係關於一種用以修復微機電系統的器件及方法，為揭露一種新穎的用以修復MEMS系統(包括供半導體測試使用的探針卡)的器件及方法；在本發明之一個實施例中，一探針卡伴隨一診斷電腦使用，以測試半導體晶圓，包含：一基板，複數個作業探針，連接於該基板，其中該複數個作業探針經配接而與該診斷電腦做電性連接，及複數個替換探針，連接於該基板，其中該複數個作業探針和該複數個替換探針係以實質上相同的製程所建構。在此實施例之中，進而言之，該製程可包含：光罩、機械式加工及電鍍，直到所要的結構形成；該複數個作業探針及該複數個替換探針可包含一扭轉式探針設計或一旋臂式探針設計；而且，該複數個替換探針可包含一釋放層，此釋放層可施電壓致動。
本發明也揭露一種新穎的可修復的探針卡；具體而言，係一探針卡伴隨一診斷電腦使用，以測試半導體晶圓，該探針卡包含：一基板及複數個作業探針，連接於該基板，其中該複數個作業探針經配接而與該診斷電腦做電性連接，且其中該複數個作業探針包含一藉施電壓致動的犧牲層。
在本發明之另一個實施例中，另再揭露一種新穎的探針卡，乃一探針卡伴隨一診斷電腦使用，以測試半導體晶圓，包含：一基板及複數個作業探針，連接於該基板，其中該複數個作業探針經配接而與該診斷電腦做電性連接，且其中該複數個作業探針包含一釋放層，其中該釋放層係藉施電壓致動。
本發明還揭露一種用以從一探針卡移除一毀壞的探針的方法；該方法從一探針卡移除一毀壞的探針，而該探針卡係包含複數個連接於一基板的作業探針，且該複數個作業探針包含該毀壞的探針及一藉施電壓致動的犧牲層；該方法包含：驗明毀壞的探針、施加電壓於該毀壞的探針、將該毀壞的探針曝露於一蝕刻溶液及從該探針卡移除該毀壞的探針；在此實施例之中，進而言之，該探針卡可進而包含複數個連接於該基板的替換探針，其中該複數個作業探針和該複數個替換探針係由實質上相同的製程所建構；該方法可進而包含步驟：從該基板分離出該複數個替換探針其一；及將該分離出的一個探針裝設在該毀壞的探針被移除處；該「從該複數個替換探針分離出一個探針」步驟可包括：機械式拉拔、機械式剪切、雷射切割、電壓致動蝕刻、犧牲層蝕刻及彼等之組合；在本方法下所使用的探針卡上的複數個探針可進而包含一藉施第二電壓致動的釋放層；該「從該複數個替換探針分離出一個探針」步驟可進而包含：施加一第二電壓於該一個探針；及將該毀壞的探針曝露於一第二蝕刻溶液；而且，該「從該複數個替換探針分離出一個探針」步驟可施行於探針卡被置放以供使用之前；最後，該「裝設該分離出的一個探針」步驟可用晶粒黏合劑或其他合適的 手段來施行。
本發明也揭露一種用以從一探針卡修復一毀壞的探針的方法；該方法從一探針卡修復一毀壞的探針，而該探針卡包含複數個連接於一基板的作業探針及複數個連接於該基板的替換探針，其中該複數個作業探針和該複數個替換探針係由實質上相同的製程所建構，該方法包含步驟：驗明毀壞的作業探針、從該探針卡移除該毀壞的作業探針、從該基板分離出該複數個替換探針其一、及將從該複數個替換探針分離出的一個探針裝設在該毀壞的作業探針被移除處；在此實施例之中，進而言之，該複數個替換探針包含一藉施電壓致動的釋放層；該「從該複數個替換探針分離出一個探針」步驟進而包含：施加電壓於該一個探針；及將該一個探針曝露於一蝕刻溶液。而且，該「從該複數個替換探針分離出一個探針」步驟可藉機械式拉拔、機械式剪切、雷射切割、電壓致動蝕刻、犧牲層蝕刻及彼等之組合來施行，且係施行於探針卡被置放以供使用之前；該「裝設該分離出的一個探針」步驟可用晶粒黏合劑或其他合適的手段來施行。最後，該「移除該毀壞的作業探針」步驟可藉機械式拉拔、機械式剪切、雷射切割、電壓致動蝕刻、犧牲層蝕刻及彼等之組合來施行。
請參閱圖1A闡示，係本發明所提供之用以修復微機電系統的器件及方法，主要包括：一探針卡(100)，該探針卡(100)係包含二十個單一的晶粒探針區域(105)，而容許同時做二十個晶粒測試；每一晶粒探針區域(105)包含複數個作業探針(110)及(112)，該複數個作業探針(110)及(112)係可連接於一診斷之 電腦以測試個別的晶粒；在探針製造期間，另製造了附加的複數個替換探針(115)及(120)；“作業探針”一詞係用來描述欲用於晶粒測試的探針，而“替換探針”則為稍後可用來修復任何毀壞的替換探針的探針；當然，若一替換探針被用來修復一毀壞的作業探針，則此替換探針就成為一作業探針而供晶粒測試之用。
此新穎的探針卡之製造可藉若干方法來達成，且其可在一些犧牲層下包含多層次的光微影(或X射線微影)；舉例而言，美國專利第5,190,637號說明一種使用多重光罩曝光的方法，該多重光罩曝光能產生實質上任意的三維形狀；首先，係在一基板之表面上提供一電鍍基體，且對該電鍍基體施加一光阻層，將該光阻層在一圖案下曝光，使該光阻層在曝光圖案(即，光罩)下解除；移除該光阻層，並將一第一層金屬電鍍至該電鍍基體上已移除光阻層的區域中；然後，移除該光阻層其餘部分，將一第一層二級金屬電鍍至該電鍍基體上，以覆蓋並包圍該第一層一級金屬；該二級金屬係經選取，致而可在一級金屬實質上未蝕刻下做微分蝕刻，將該二級金屬之曝光表面機械式加工成平坦的表面，使其至一選定的高度，此高度使該第一層一級金屬曝光，可重複該等光罩、機械式加工及電鍍製程，直到所要的結構形成；其他方法對熟習此項技術者係顯知的，包括美國專利第6,436,802,6,452,407,6,297,164及6,520,778號所揭露者。
使用美國專利第5,190,637號所說明的製程，則探針結構係逐層建造，直到完成為止；複數個作業探針和複數個替換探針都可以同樣的製造步驟來製造，舉例而言，用於該複數個作業探針和該複數個替換探針兩者的探 針座可建構在同一層中；同樣，旋臂式設計中的探針彎曲元件或者扭轉式設計中的扭轉元件可建構在同一層中。
此外，替換探針(115)及(120)可有同於作業探針的設計；具體而言，圖1B闡示一包含複數個作業探針(110)及(112)的單個晶粒探針區域(105)，該複數個作業探針(110)及(112)可連接於一診斷電腦以測試該個別的晶粒，另示出者，係複數個替換探針(115)及(120)，替換探針(115)之設計等同於作業探針(110)之設計，而替換探針(120)之設計等同於作業探針(112)之設計。
製得探針卡以後，可從晶圓基板分離出替換探針；此事可於探針卡被置放以供使用之前先行為之；於係，該等探針被儲存以供未來使用；另一選擇則係可在探針卡被置放以供使用之後，分離出替換探針，而且，可移除所有的替換探針或為數僅只為施作修復所需的替換探針。
替換探針之移除可藉數種方法來達成，圖2A闡示一個如此的方法；其中示出一建造在一基板(200)上的懸臂式探針(205)，探針(205)包含一釋放層(210)；如圖2B所示，該釋放層容計整個替換探針(215)從基板(200)分離出；圖2C示出一釋放層(225)，其係應用於一扭轉式探針(230)；再次，用釋放層(225)，可從基板(235)分離出整個替換探針(230)，該釋放層可簡單地為一犧牲層，其在替換探針結構已建構之後被蝕刻，該釋放層也可包含一藉施電壓致動的犧牲層及一蝕刻溶液；參見"Journalof MicroMechanical Microengineering"，第9卷第97-104頁(1999年)，題為'In-situ fabrication of sacrificial layers in electrodeposited NiFe microstructure'；以獨立電性連接於複數個替換探針，使電壓可優先施於替換探針，如此建構該新穎的探針卡 乃係有利的；如此，導致釋放層在溶液中僅蝕出替換探針。
該新穎的具有替換探針的探針卡有若干優點：第一、因為作業探針和替換探針係以實質上相同的製程所製造，彼等會有非常相近的(縱非等同的)公差；第二、因製程之故，作業探針和替換探針兩者會有相同或近乎相同的材料性質；第三、作業探針和替換探針會有相同的設計；第四、當替換探針係沿著作業探針所建構時，替換探針的成本係可忽略的；第五、因為替換探針已在手頭，毀壞的作業探針修復所需的時間甚短，最後，因為毀壞的作業探針修復時間及成本減少，該新穎的探針使用甚更有效率。
現今可取用的技術並不能提供任何此等優點，在現今的技術下，替換探針係於原來的探針卡被置放以供使用之後所建構；此作法費時若干星期，因須改變機械式加工以容納所需的少數替換探針；顯然，以獨占式的機械式加工來建構一些替換探針，乃係非常昂貴耗時的，且使機器離線而無法製造其他的探針卡；而且，以一分離的製程來產生替換探針，會引致未毀壞的探針與替換探針材料性質之間的大變異；較諸未毀壞的探針，替換探針之性能會受此等材料變異影響；最後，該等替換探針之公差會有異於未毀壞的探針之公差；當一探針卡原初製出時，其中所建構的各種結構之間會有失準者，但因所有的探針係以同一製程建造，此等失準為探針卡上所有的探針所通有；因為失準係通有的，每一探針表現實質上相同，且探針卡可做調整以校正失準；然而，當替換探針係以一分離的製程所建構時，彼等不會有與未毀壞的探針通有的失準；如此，替換探針表現會異於 未毀壞的探針；一般而言，探針性能變異係不可接受且無效率的，與毀壞的探針的非均勻對準，此問題在扭轉式設計中係尤為嚴重的；該設計要求三點對準：探針座、樞紐及探針尖。
現在，揭露一種新穎的可修復的探針卡；探針卡乃係高度複雜的結構，含有若干(有時數干個)個別的探針，其中各探針可有獨立的電性連接於一診斷之電腦；其次，揭露一種新穎的使用此複雜結構的探針卡；具體而言，請參見圖3A，其中示出一探針卡基板(300)，其伴隨一懸臂式探針(305)；該探針(305)包含一由電壓致動犧牲材料所製的釋放層(310)；此型態的材料已說明於上文，亦請參見"Journalof MicroMechanical Microengineering"，第9卷第97-104頁(1999年)，題為'In-situ fabrication of sacrificial layers in electrodeposited NiFe microstructure'；當一探針經發現為毀壞的，則有一電壓施於該毀壞的探針，然後該探針曝露於一蝕刻溶液，令探針卡有獨立的電性連接於其各種探針，電壓可優先施於毀壞的探針，因此，乃優先導致釋放層在溶液中被蝕去；一旦該釋放層被蝕去，該毀壞的探針即從基板移除；圖3B闡示一實施例，其中整個旋臂式探針(305)係由一電壓致動犧牲材料所建構，一旦毀壞的探針被移除，即可裝設一替換探針(315)，而且，更好的係，不觸及探針墊(320)，使得替換探針(315)有地方與探針卡做良好的電性連接(見圖3C)，探針墊(320)通常由金或其他高電導性材料製造，其在上述製程中不會被蝕去；在使用電壓致動蝕刻材料之前，將毀壞的探針之一部份做機械式剪切或拉拔，或者電射切割。
類似於上述懸臂式探針設計，圖4A-4C闡示一可修復的扭轉式探針設 計；圖4A繪示一安裝於一基板(405)的扭轉式探針(400)，其中探針座包含一釋放層410，釋放層410係由一電壓致動犧牲材料所製；此型態的材料已說明於上文，亦請參見"Journal of MicroMechanical Microengineering"，第9卷第97-104頁(1999年)，題為'In-situ fabrication of sacrificial layers in electrodeposited NiFe microstructure'；當一探針經發現為毀壞的，則有一電壓施於該毀壞的探針，然後該探針曝露於一蝕刻溶液；令探針卡有獨立的電性連接於其各種探針，電壓可優先施於毀壞的探針，因此，乃優先導致釋放層在溶液中被蝕去；一旦該釋放層被蝕去，該毀壞的探針即從基板移除；在使用電壓致動蝕刻材料之前，將毀壞的探針之一部份做機械式剪切、拉拔或電射切割。
圖4B闡示探針(400)一經移除時的基板；探針樞紐(415)和探針墊(420)一樣，不被觸及，使得替換探針(425)有地方與探針卡做良好的電性連接；在圖4C中，一替換探針被裝設在探針墊(420)上。
圖5闡示一用以移除毀壞的探針之方法；首先，製造一具有電壓致動犧牲材料的探針卡(500)，並將其置放探針卡以供使用(505)；如所述之探針卡已參考圖3A-4C說明於上；一旦該探針卡在使用中，使用者可驗明探針卡中失效(510)的缺點，對一定的晶粒探針區域，此驗明工作可能要經歷太多次的偽真性事件；換言之，探針卡上的一特別的點總係紀錄為一不良的DUT；或者，使用者可週期性地從組裝線上移除探針卡，並施行可平面性測試、診斷測式及目視檢查；無論此失效係藉何種手段來驗明，毀壞的探針也將獲驗明(515)；然後，施電壓於毀壞的探針(520)，並將該毀壞的探針 曝露於一蝕刻溶液(525)，然後，從探針卡基板移除該毀壞的探針(530)；此時，探針卡可獲修復(535)；下文說明一個如此的用以修復探針卡的方法。
現在請參考圖6，其揭露一用以修復一毀壞的作業探針的方法；首先，製造一具有作業探針和替換探針的探針卡(600)，並將其置放以供使用(605)；如所述之探針卡已參考圖1A-2D說明於上；一旦該探針卡在使用中，使用者應驗明探針卡中的缺點(510)；對一定的晶粒探針區域，此驗明工作可能要經歷太多次的偽陽性；換言之，探針卡上的一特別的點總係紀錄為一不良的DUT；或者，使用者可週期性地從組裝線上移除探針卡，並施行可平面性測試、診斷測式及目視檢查；無論此失效係藉何種手段來驗明，毀壞的探針也應獲驗明(615)，然後，須移除該毀壞的探針(620)；熟習此項技術者應瞭解，可藉任何合適的手段，包括(但不限於)機械式拉拔、機械式剪切、雷射切割、電壓致動蝕刻、犧牲層蝕刻及彼等之組合，來移除毀壞的作業探針(622)；既然毀壞的作業探針已遭移除，則須裝設一替換探針，首先，必須提供一替換探針(625)；要達成此點，可在探針卡被置放以供使用之前，先行從基板分離出替換探針(630)，並儲存該等探針以供未來使用(635)，或者，可在探針卡已被置放以供使用之後，從基板分離出替換探針(640)；熟習此項技術者應瞭解，可在步驟(630)或(640)中，藉任何合適的手段，包括(但不限於)機械式拉拔、機械式剪切、電射切割、電壓致動蝕刻、犧牲層蝕刻及彼等之組合，從基板分離出替換探針(645)；現在，可將替換探針裝設在該毀壞的作業探針被移除處(650)，此可直接在探針墊上從事各種合適的裝設替換探針之手段，對熟習此項技術者係顯易的，包 括(但不限於)晶粒黏合，例如，請見Semiconductor Equipment Corporation 所出的Model 860 Eagle Omni Bonder。
一旦裝設了替換探針，應即測試該替換探針或者整個探針卡，以確定其符合作業公差及規格(655)；若替換探針/探針卡符合公差及規格，則將探針卡置回以供使用(660)；若否，則調整探針卡(665)，包括：替換該替換探針，直到其符合公差及規格。
頃已參考若干實施例，詳細說明了該等方法及結構，應了解，在不偏離以下申請專利範圍中的請求項所定義的本發明範圍之下，可作修改及變更；甚且，申請人明白表示並不冀圖以下申請專利範圍中的請求項與本說明書中的實施例嚴格地同範圍。
100‧‧‧探針卡
105‧‧‧晶粒探針區域
110‧‧‧作業探針
112‧‧‧作業探針
115‧‧‧替換探針
120‧‧‧替換探針
200‧‧‧基板
205‧‧‧懸臂式探針
210‧‧‧釋放層
215‧‧‧替換探針
225‧‧‧釋放層
230‧‧‧扭轉式探針
235‧‧‧基板
300‧‧‧基板
305‧‧‧懸臂式探針
310‧‧‧釋放層
415‧‧‧替換探針
420‧‧‧探針墊
425‧‧‧替換探針
705‧‧‧探針
710‧‧‧探針尖
715‧‧‧彎曲元件
720‧‧‧針座
725‧‧‧基板
730‧‧‧箭號
735‧‧‧彎曲元件
圖1A為本發明用以修復微機電系統的器件及方法之新穎的探針卡架結構圖；圖1B為該用以修復微機電系統的器件及方法之圖1A的放大倍數繪示該複數個替換探針及該複數個作業探針卡架結構圖；圖2A及2B為該用以修復微機電系統的器件及方法之具有一釋放層的新穎的旋臂式探針結構圖；圖2C及2D為該用以修復微機電系統的器件及方法之具有一釋放層的新穎的扭轉式探針結構圖；圖3A為該用以修復微機電系統的器件及方法之旋臂式探針座包含一電壓致動的釋放層的結構圖；圖3B為該用以修復微機電系統的器件及方法之一藉施電壓致動的犧 牲材料所製該整個旋臂式探針的結構圖；圖3C為該用以修復微機電系統的器件及方法之一毀壞的探針已遭宜除且一替換探針正在裝設的結構圖；圖4A為該用以修復微機電系統的器件及方法之扭轉式探針座包含一電壓致動的釋放層的結構圖；圖4B為該用以修復微機電系統的器件及方法之毀壞的探針已遭宜除而保持著其樞紐的結構圖；圖4C為該用以修復微機電系統的器件及方法之新穎毀壞的探針已遭宜除，且一替換探針正在裝設的示意圖；圖5為該用以修復微機電系統的器件及方法之用以移除毀壞的探針的方法之流程圖；圖6為該用以修復微機電系統的器件及方法之用以修復毀壞的探針的方法之流程圖；圖7A及7B為習用之利用旋臂式設計的探針的結構圖；圖8為習用之利用扭轉式設計的探針結構圖。
100‧‧‧探針卡
105‧‧‧晶粒探針區域
110‧‧‧作業探針
112‧‧‧作業探針
115‧‧‧替換探針
120‧‧‧替換探針

Claims (20)

  1. 一種用以修復微機電系統的器件，伴隨一診斷電腦使用，以測試半導體晶圓，該探針卡包含：一基板；複數個探針墊，形成在該基板上；複數個作業探針，形成在該複數個探針墊上，其中該複數個作業探針經配接而與該診斷電腦做電性連接；及複數個替換探針，形成在該基板上，其中該複數個作業探針和該複數個替換探針係以實質上相同的製程所建構；其中，每一該操作探針係可從各自之該探針墊移除，並可由該複數個替換探針中其中之一個進行替換。
  2. 如申請專利範圍第1項之用以修復微機電系統的器件，其中該探針卡之製程係選自以下諸製程所組成之群：光罩、機械式加工、電鍍及彼等之組合。
  3. 如申請專利範圍第1項之用以修復微機電系統的器件，其中該複數個作業探針和複數個替換探針包含一扭轉式探針設計。
  4. 如申請專利範圍第1項之用以修復微機電系統的器件，其中該複數個作業探針和複數個替換探針包含一旋臂式探針設計。
  5. 如申請專利範圍第1項之用以修復微機電系統的器件，其中該複數個替換探針包含一釋放層。
  6. 如申請專利範圍第5項之用以修復微機電系統的器件，其中該釋放層 係藉施電壓致動。
  7. 如申請專利範圍第1項之用以修復微機電系統的器件，其中該複數個作業探針包含一係藉施電壓致動的犧牲材料。
  8. 如申請專利範圍第1項之用以修復微機電系統的器件，其中該複數個作業探針包含一釋放層，其中該釋放層係藉施電壓致動。
  9. 一種用以修復微機電系統的方法，用以從探針卡移除一毀壞的探針的方法，該探針卡包含複數個形成於一基板上的作業探針，該複數個作業探包含該毀壞的探針及一係藉施電壓致動的犧牲材料，其步驟包含：步驟(a)：驗明毀壞的探針；步驟(b)：施加電壓於該毀壞的探針；步驟(c)：將該毀壞的探針曝露於一蝕刻溶液；及步驟(d)：從該探針卡移除該毀壞的探針。
  10. 如申請專利範圍第9項之用以修復微機電系統的方法，該探針卡進而包含複數個形成於該基板上的替換探針，該複數個作業探針和複數個替換探針係以實質上相同的製程所建構，其中該方法進而包含步驟如下：步驟(e)：從該基板分離出該複數個替換探針其一；及步驟(f)：將步驟(e)所分離出的該一個探針裝設在步驟(d)中毀壞的探針被移除處。
  11. 如申請專利範圍第10項之用以修復微機電系統的方法，該複數個替換探針包含一係藉施一第二電壓致動的釋放層，其中該步驟(e)進而包含 如下：步驟(e1)：施加該第二電壓於該一個探針；及步驟(e2)：將該一個探針曝露於一第二蝕刻溶液。
  12. 如申請專利範圍第10項之用以修復微機電系統的方法，其中該步驟(e)分離法係選自以下諸法所組成之群：光機械式拉拔、機械式剪切、雷射切割、電壓致動蝕刻、犧牲層蝕刻及彼等之組合。
  13. 如申請專利範圍第10項之用以修復微機電系統的方法，其中該步驟(e)係施行於探針卡被置放以供使用之前。
  14. 如申請專利範圍第10項之用以修復微機電系統的方法，其中該步驟(f)係用一晶粒黏合劑來施行。
  15. 一種用以修復微機電系統的方法，用以從探針卡修復一毀壞的探針的方法，該探針卡包含複數個形成於一基板上的作業探針及複數個形成於該基板上的替換探針，該複數個作業探針和複數個替換探針係由實質上相同的製程所形成，其步驟包含：步驟(a)：驗明毀壞的探針；步驟(b)：從該探針卡移除該毀壞的探針；步驟(c)：從該基板分離出該複數個替換探針其一；及步驟(d)：將步驟(c)所分離出的該一個探針裝設在步驟(b)中毀壞的探針被移除處。
  16. 如申請專利範圍第15項之用以修復微機電系統的方法，該複數個替換探針包含一係藉施電壓致動的釋放層，其中該方法之步驟(c)進而包含 如下：步驟(c1)：施加該電壓於該一個探針；及步驟(c2)：將該一個探針曝露於一蝕刻溶液。
  17. 如申請專利範圍第15項之用以修復微機電系統的方法，其中該步驟(c)分離法係選自以下諸法所組成之群：光機械式拉拔、機械式剪切、雷射切割、電壓致動蝕刻、犧牲層蝕刻及彼等之組合。
  18. 如申請專利範圍第15項之用以修復微機電系統的方法，其中該方法之步驟(c)係施行於探針卡被置放以供使用之前。
  19. 如申請專利範圍第15項之用以修復微機電系統的方法，其中該方法之步驟(d)係用一晶粒黏合劑來施行。
  20. 如申請專利範圍第15項之用以修復微機電系統的方法，其中該步驟(b)移除法係選自以下諸法所組成之群：光機械式拉拔、機械式剪切、雷射切割、電壓致動蝕刻、犧牲層蝕刻及彼等之組合。
TW097111936A 2007-07-16 2008-04-02 用以修復微機電系統的器件及方法 TWI462870B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/778,207 US7761966B2 (en) 2007-07-16 2007-07-16 Method for repairing a microelectromechanical system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200918447A TW200918447A (en) 2009-05-01
TWI462870B true TWI462870B (zh) 2014-12-01

Family

ID=40264348

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW097111936A TWI462870B (zh) 2007-07-16 2008-04-02 用以修復微機電系統的器件及方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7761966B2 (zh)
TW (1) TWI462870B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100683444B1 (ko) * 2005-12-29 2007-02-22 주식회사 파이컴 프로브 카드의 기판 및 그 기판의 재생 방법
DE102010033991A1 (de) * 2010-03-11 2011-12-01 Rhode & Schwarz Gmbh & Co. Kg Messspitze mit integriertem Messwandler
TWI433625B (zh) 2011-07-04 2014-04-01 Ind Tech Res Inst 軟性電子元件的製法
KR102068699B1 (ko) * 2018-08-24 2020-01-21 주식회사 에스디에이 레이저를 이용한 반도체 검사용 멤스 프로브의 제조방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6255585B1 (en) * 1999-01-29 2001-07-03 Advantest Corp. Packaging and interconnection of contact structure
US6436802B1 (en) * 1998-11-30 2002-08-20 Adoamtest Corp. Method of producing contact structure

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3806801A (en) * 1972-12-26 1974-04-23 Ibm Probe contactor having buckling beam probes
US4161692A (en) * 1977-07-18 1979-07-17 Cerprobe Corporation Probe device for integrated circuit wafers
US4719417A (en) * 1983-05-03 1988-01-12 Wentworth Laboratories, Inc. Multi-level test probe assembly for IC chips
US5190637A (en) * 1992-04-24 1993-03-02 Wisconsin Alumni Research Foundation Formation of microstructures by multiple level deep X-ray lithography with sacrificial metal layers
US7073254B2 (en) * 1993-11-16 2006-07-11 Formfactor, Inc. Method for mounting a plurality of spring contact elements
US6727579B1 (en) * 1994-11-16 2004-04-27 Formfactor, Inc. Electrical contact structures formed by configuring a flexible wire to have a springable shape and overcoating the wire with at least one layer of a resilient conductive material, methods of mounting the contact structures to electronic components, and applications for employing the contact structures
SE9500849D0 (sv) * 1995-03-10 1995-03-10 Pharmacia Ab Methods for the manufacturing of micromachined structures and micromachined structures manufactured using such methods
US5828226A (en) * 1996-11-06 1998-10-27 Cerprobe Corporation Probe card assembly for high density integrated circuits
US6520778B1 (en) * 1997-02-18 2003-02-18 Formfactor, Inc. Microelectronic contact structures, and methods of making same
US6121058A (en) * 1998-01-02 2000-09-19 Intel Corporation Method for removing accumulated solder from probe card probing features
SG108210A1 (en) * 1998-06-19 2005-01-28 Advantest Corp Probe contactor formed by photolithography process
US6297164B1 (en) * 1998-11-30 2001-10-02 Advantest Corp. Method for producing contact structures
US6471538B2 (en) * 1998-11-30 2002-10-29 Advantest Corp. Contact structure and production method thereof and probe contact assembly using same
US6255126B1 (en) * 1998-12-02 2001-07-03 Formfactor, Inc. Lithographic contact elements
US6268015B1 (en) * 1998-12-02 2001-07-31 Formfactor Method of making and using lithographic contact springs
US6232669B1 (en) * 1999-10-12 2001-05-15 Advantest Corp. Contact structure having silicon finger contactors and total stack-up structure using same
US6426638B1 (en) * 2000-05-02 2002-07-30 Decision Track Llc Compliant probe apparatus
US6523255B2 (en) * 2001-06-21 2003-02-25 International Business Machines Corporation Process and structure to repair damaged probes mounted on a space transformer
US6777319B2 (en) * 2001-12-19 2004-08-17 Formfactor, Inc. Microelectronic spring contact repair
US7437813B2 (en) * 2006-02-08 2008-10-21 Sv Probe Pte Ltd. Probe repair methods

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6436802B1 (en) * 1998-11-30 2002-08-20 Adoamtest Corp. Method of producing contact structure
US6255585B1 (en) * 1999-01-29 2001-07-03 Advantest Corp. Packaging and interconnection of contact structure

Also Published As

Publication number Publication date
US20090021277A1 (en) 2009-01-22
TW200918447A (en) 2009-05-01
US7761966B2 (en) 2010-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5357075B2 (ja) 微小電気機械システム接続ピン及び該接続ピンを形成する方法
KR100687027B1 (ko) 프로브와 프로브 카드 구조 및 그 제조 방법
JP4378481B2 (ja) プローブ及びその製造方法
TWI440112B (zh) 彈性接觸元件
TWI410648B (zh) 在支撐基板上形成接觸元件的裝置及方法
JP4794624B2 (ja) プローブカードの製造方法及び製造装置
JP2001091539A (ja) マイクロファブリケーションで形成するコンタクトストラクチャ
JP2008122356A (ja) プローブ
CN111137840B (zh) 利用激光的半导体检查用微机电探针制备方法
US9194887B2 (en) Fine pitch probes for semiconductor testing, and a method to fabricate and assemble same
TWI462870B (zh) 用以修復微機電系統的器件及方法
KR100670999B1 (ko) 프로브 구조, 프로브 콘택 기판 및 그 제조 방법
KR100791895B1 (ko) 프로브 카드의 프로브
JP4849861B2 (ja) プローブカード
JP2008151573A (ja) 電気的接続装置およびその製造方法
JP2007279034A (ja) 平板表示素子テストのための検査装置及びその製造方法
TW201304093A (zh) 至少部分地埋置於層體結構內之微型彈簧及其製造方法
KR101368139B1 (ko) 마이크로 전기 기계 시스템을 수리하기 위한 장치 및 방법
KR100827994B1 (ko) 이종 도금 결합방식을 이용한 하이브리드형 고강도 탐침 구조물 및 그 제작 방법
KR101172998B1 (ko) 바우프로브를 갖는 바우프로브블록 및 그의 바우프로브 제조방법.
JP5530191B2 (ja) 電気的試験用プローブ及びその製造方法、並びに電気的接続装置及びその製造方法
JP2004069485A (ja) プローブユニットおよびその製造方法、プローブカードおよびその製造方法
KR100842395B1 (ko) 무전해도금법을 이용한 프로브카드용 탐침구조물 제조 방법
WO2006090947A1 (en) Probe and method for manufacturing the same
JP2006090926A (ja) プローブユニット、プローブユニットの製造方法及び検査方法