TWI481883B - 檢查裝置 - Google Patents

Description

檢查裝置

本發明係關於在製作於半導體晶圓上之裝置的通電試驗中所使用之測試器和探針卡之間的電連接作了改良之檢查裝置者。

在製作於半導體晶圓上的裝置之通電試驗中所使用的檢查裝置之測試器和探針卡之間的電連接，係例如專利文獻1所記載般，藉由設置於探針卡之周緣的測試器連接部來執行。

亦即，將被設置於探針卡之周緣的測試器連接部電連接至測試器側，將來自該測試器的檢查訊號透過探針而施加至在半導體晶圓上所製作出的裝置之各電極而執行試驗。但，由於在此種結構的情況中，卡基板之電連接的配線會變得複雜，因此係進行有對於其之改良。作為實施了此種改良之檢查裝置，係有於專利文獻2中所記載之半導體檢查裝置。

該半導體檢查裝置，係將配置於測試器與探針卡之間的配線基板及電連接器作去除，且將測試器之電連接部直接連接至探針卡。探針卡之探針基板，係在其中一面上設置與裝置之各電極接觸的複數之探針，且在另外一面上，於與用以和測試器作連接之測試器側之電連接部相對應的位置處設置有複數之測試凸部。藉由此，測試器側之電連 接部與探針卡之間的連接係變得單純，且電路長度係變短，藉由此，而將配線彼此的雜訊之影響縮小，而可對應於更高的頻率之檢查。

此外，由於測試凸部係並不受限於探針基板之外周部地而配置於全面，故可更加縮短配線長度。

〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕

〔專利文獻1〕日本特開2005-17121號公報

〔專利文獻2〕日本特開2008-300481號公報

於上述構造之半導體檢查裝置中，係可藉由將測試器側之電連接部直接連接至探針卡之探針基板，而謀求檢查裝置之構造的簡單化，且謀求構件之成本的削減。進而，藉由縮短從測試器起直到探針基板的配線長度，來將配線彼此之雜訊的影響縮小，而能夠對應於更高的頻率之檢查。

但，於上述半導體檢查裝置中，由於從測試器電路而連接至各裝置的訊號、電源、接地等之配列，係如同先前技術一般地而以測試器側作為基準來決定，因此，從探針基板上面之測試凸部起而至設置於下面的各探針處之內部配線，係依舊變得複雜。因此，將探針基板內之各配線設 為等長配線一事係並非容易，而探針基板之設計成本會提高。

本發明係鑑於此點而完成者，其目的為提供一種檢查裝置，並且將探針基板之設計成本減低；該檢查裝置，係藉由於半導體晶圓之檢查裝置中，以半導體晶圓之各晶片位置為基準來構成測試器與探針卡之連接，而可使探針基板內之連接配線更加單純而容易完成等長配線，又，係將配線長度縮短而將配線彼此間之雜訊減少。

本發明之檢查裝置，係至少具備有：探針卡，係具有分別對應於半導體晶圓之檢查對象晶片的每一者而作配列並且與各晶片的複數之電極相接觸的複數之探針、和測頭，係分別與該探針卡之上述各探針電連接並施加來自測試器的試驗訊號，該檢查裝置，其特徵為：分別與上述複數之探針電連接的探針基板之複數測試凸部、和與各測試凸部相對應的上述測頭之測試器側的複數之電連接部，係構成對應於上述檢查對象晶片單位而作了劃分的複數之配列區域地作配列，且探針基板的複數之探針，係以檢查對象晶片單位而連接至設置於配列區域之相對應的測試凸部。

依據上述構造，於在半導體晶圓上所製作出的裝置之 通電試驗中所使用的檢查裝置中，可使探針基板內之連接配線單純化，並且容易完成等長配線，此外，可將配線長度縮短，而作成配線彼此間之雜訊少且探針基板之設計成本為低廉之檢查裝置。

以下，針對本發明之實施形態的檢查裝置，一邊參照添附圖式一邊進行說明。

本發明之檢查裝置，係主要具備有探針機構和測試器以及探針組裝體所構成者；該探針機構，係具有支撐作為檢查對象板之半導體晶圓的XYZ θ台等，該測試器，係用以執行被該探針機構所支撐的半導體晶圓之通電試驗，該探針組裝體，係具有用以透過該測試器之探頭來將測試器側之試驗訊號施加於在半導體晶圓上所製作出的複數之晶片的各電極處之探針卡。作為此種本發明之檢查裝置，係可使用具有上述探針卡之所有既存的檢查裝置。亦即，本發明之檢查裝置，其特徵在於測試器與探針卡之間的電連接構造，因此，可將此測試器與探針卡之電連接結構作組入的所有檢查裝置，皆可適用本發明。因此，於本實施形態中，係以探針組裝體及其周邊結構為中心進行說明。

本實施形態之探針組裝體1，係如第1圖所示般，主要是具備有：探針卡2、和支撐此探針卡2的支撐構件3。

探針卡2，係具備有：圓盤狀之探針基板6，係與身 為檢查對象板的圓盤狀之半導體晶圓5相合致、和複數之探針7，係設置於該探針基板6之下側面而分別電接觸於半導體晶圓5之各電極墊(無圖示)。另外，作為檢查對象板，並不限定於圓盤狀之半導體晶圓5，亦可為其他的形狀，因此，探針基板6，係配合其形狀而被形成。

於探針基板6內，係設置有配線路(無圖示)。各配線路之一端，係被連接至設置於探針基板6之下側面的後述之探針凸部23。各配線路之另一端，係被連接至設置於探針基板6之上側面的測試凸部35。各探針凸部23，係固定黏著有探針7。藉此，各探針7，係被電連接至相對應的探針凸部23。

針對此探針基板6之配線路的具體構造，係如後所述。另外，探針基板6之上側面的測試凸部35，係以後述之晶片10單位，來與必要的訊號、電源、GND墊電極相對應。

探針7，係分別對應於身為檢查對象板的半導體晶圓5之檢查對象晶片的每一者地而被配列。具體而言，係如第3圖所示般，在將半導體晶圓5之晶片10縱橫配列，且於各晶片10之相對向的兩邊部配列有複數之電極墊11的情況下，各探針7之前端部，係以與被配列於各晶片10之各電極墊11分別相整合的方式而被作配列。以晶片10單位，而配列有訊號、電源、GND用探針。而，各探針7，係以檢查對象晶片單位而被連接至設置於後述的配列區域30處之相對應的測試凸部35。

探針卡2，係如第1圖所示般，藉由環狀支撐板15而被支撐於支撐構件3，且探針組裝體1，係經由卡片支持器13而被保持在探針機構的框體12之開口部處。藉此，探針卡2，係將其探針7對向於XYZ θ台的夾頭頂部(chuck top)14上之半導體晶圓5地作保持。又，於支撐構件3的上面，係安裝有環狀的補強構件18，並與探針卡2、環狀支撐板15一起構成探針組裝體1。

於保持在卡片支持器13的探針組裝體1之上方，係設置有被電連接至測試器(無圖示)的測頭17。該測頭17，係透過未圖示的臂而可轉動地被支撐在框體12上。而，測頭17係以臂作支撐而固定在探針組裝體1的上面，藉由此，測頭17側的配線路與探針組裝體1的配線路係被電連接。藉此，測頭17之試驗電路的配線路，係分別電連接至探針卡2的各探針7，而來自測試器的試驗訊號，係被施加於半導體晶圓5的各晶片之電極。

支撐構件3，係為用以支撐探針卡2的構件，於第1圖中，係為環狀之構件。支撐構件3，係可使用各種的結構者。例如，第2圖之支撐構件3，係藉由中心的轂部、和從該轂部呈放射狀地延伸的複數之輪輻部(無圖示)、以及藉由各輪輻部所支撐的環狀部所構成。

探針基板6，係至少具有：陶瓷等之絕緣板21、和被固著在該絕緣板21之下面側的配線板22。於絕緣板21之上側面，係設置有測試凸部35。該測試凸部35，係接觸身為測頭17側之電連接部的後述之彈簧銷29的電極。

配線板22，係為用以將探針基板6的複數之探針7和探針基板6上面之測試凸部35作連接的配線基板。於配線板22之下面，係設置有測試凸部23。於該測試凸部23，係如上所述般固定黏著有探針7。將上述測試凸部35與上述探針凸部23以一對一來電連接的配線路，係被設置在絕緣板21與配線板22內。該配線板22之具體構造係如後述。

探針卡2與支撐構件3，係有如同第1圖般在環狀支撐板15而僅將周緣作固定的情況，也有如第2圖般與周緣一同地而亦將中央部作固定的情況。就第1圖的情況而言，係有將探針卡2的尺寸縮小而僅靠周邊的支撐而完成者、或真空吸附式者等。第2圖的情況，係將鎖定機構25設置於支撐構件3的中央之轂部。藉由此鎖定機構25，而將探針卡2與支撐構件3，除了周緣部以外而亦將其之中央部彼此作固定。當設置有鎖定機構25的情況時，於此鎖定機構25之位置的部分，係無法設置上述測試器側之電連接部(彈簧銷29)。此外，由於在探針基板6之上側面也設有與鎖定機構25相對應的構件，因此探針基板6上側面之中央部，係成為無法設置測試凸部的配線排除區域。

具備有探針卡2和支撐構件3的探針組裝體1，係被載置於卡片支持器13上，且以螺釘構件26加以固定。

於測頭17的下側，係設置有內藏複數之彈簧銷29的彈簧銷區塊28。彈簧銷29之配置位置，係設置成與在探 針基板6之上面所配置的測試凸部相對應。於測頭17內，係內藏有用以對在半導體晶圓上所製作出的半導體裝置進行試驗之電路基板，且其試驗訊號，係從電路基板透過彈簧銷29、探針7而施加至各裝置的墊電極。各彈簧銷29之兩端接觸元件，係藉由使彈簧作彈性之伸縮，而分別與測頭17側的配線基板之電極墊(未圖示)以及探針基板6上側面的測試凸部35相接觸，而將此等之間作電連接。作為彈簧銷29，係可使用市面上所販售的彈簧針(Pogo pin)等。

於彈簧銷區塊28處，複數之彈簧銷29，係構成與檢查對象之晶片10單位相對應地而作了劃分的複數之配列區域30(參照第4圖、第5圖)，而被作配置。此外，相對應的探針基板6上側面之測試凸部，也同樣地構成複數之配列區域30而被作配置。

複數之配列區域30之構成，當如第1圖所示一般而於探針組裝體1處並無鎖定機構25的情況時，由於係並不存在有配線排除區域，因此，配列區域30，係可在半導體晶圓5的全部區域上作配設。此時，配列區域30，係如第4圖所示，被構成於與在被作了縱橫配列的各晶片10相對應之位置處。但，亦可將各配置區域30在偏離各晶片位置的位置處作構成。

測試器側與探針基板6之間的連接，當在晶片單位下之探測器側的電連接部(彈簧銷29)之數量為與檢查對象晶片的電極數相等或較少時，係如第4圖所示，將上述檢 查對象晶片與上述配列區域30以一對一來作對應。當上述檢查對象晶片的電極數為較探測器側的電連接部(彈簧銷29)之數量更多時，則係將上述檢查對象晶片與上述配列區域30以A對A+α來作對應。亦即是，係以數種類的標準性之晶片尺寸和電極墊數作為基準，來決定配列區域30的尺寸、彈簧銷29之配置數，當進行試驗的半導體晶圓上之晶片尺寸、電極墊數變大的情況時，只要對應於此而以複數之配列區域30來與複數之晶片相對應即可，例如可相對於2個(A=2)之晶片而以3個(A+1)之配列區域30來作對應。亦會有α為2以上的情況。

於各個配列區域30處，係配置有於一個晶片的試驗中所需要的電源配線、GND配線、訊號配線等的複數之配線路。

此外，若是如第2圖所示一般，於探針組裝體1處存在有用以進行探針卡2與支撐構件3之間之連接的鎖定機構25，則由於該部分，係成為無法配置配列區域30的配線排除區域31，因此，配列區域30，係成為配設於排除了此配線排除區域31的半導體晶圓5的全部區域處。此時，配列區域30，例如係亦可如第5圖所示，構成為排除中央的配線排除區域31而配置成同心圓的圓環狀，此外，亦可作其他的配置。

於第4圖、第5圖所示之各彈簧銷區塊28及測試凸部35之各配列區域30中，係將各15跟之彈簧銷29分別與所對應的測試凸部35作連接。各彈簧銷29，係如上所 述一般，會對應於探針7之數而有使其全部被使用的情況或使其中一部分被使用的情況。雖然所有的彈簧銷29均係電連接於探針基板6之測試凸部35，但只有所使用的探針7與所對應的測試凸部35之間的連接，會在配線板22內藉由配線路來連接。但，亦可將並不使用的彈簧銷29起始便不作配置。

當製作多種類之探針組裝體時，可將探針基板之上側面的測試凸部配置以數種類來標準化而予以共通化。

於配線板22中，從以晶片單位而安裝在探針基板6下面的複數之探針7而朝向探針基板6上面的複數之測試凸部35的各配線路，係以以使配線長度變得更短的方式並使配線長度成為等長的方式，來相對應地作設置。如第4圖所示，當各配列區域30與各晶片10的配置為彼此整合的情況時，係將使配列區域30的15個測試凸部中之14個和與晶片10的14個電極墊11相對應之探針7作連接的配線路，設置於絕緣板21及配線板22的內部。

另一方面，如第5圖所示，當存在有配線排除區域31而無法將各配線區域30與各晶片10彼此整合的情況時，所需要的數量之配列區域30，係使用除去了配線排除區域31後之晶圓全部區域來作配置。此時，可將能夠作為配列區域30來使用的區域，以被配置在晶圓處的晶片之數量來作分割並作成複數之配列區域30。於配線板22內，係以配列區域30單位而與近旁之晶片相對應來連接配線路。

若根據第6圖來加以說明，則在半導體晶圓5之各晶 片10當中的位置於配線排除區域31處之晶片10A，係與被設置於近旁的配列區域30A處之測試凸部35相對應。對應於晶片10A的探針7與配列區域30A內的測試凸部35，係在配線板22內相連接。又，以使配線區域30B之測試凸部35與對應於晶片10B之各電極墊11的探針7相連接的方式來作配線。同樣地，以使配列區域30C~30F之測試凸部35與對應於晶片10C~10F之各電極墊11的探針7相連接的方式來配線。其他的晶片10及配列區域30也以相同的方式作對應。

如上所述，將測頭17與探針卡2的配線路連接，以半導體晶圓5之晶片10單位為主體來作配置。亦即是，藉由將彈簧銷29與探針基板6上側面的測試凸部35作連接的區域，並非使用以往之外周型，而是使用晶圓區域全面，來以對應於各晶片的配列區域30單位而作連接，係能夠使連接配線更加單純，並且，藉由將從探測器起直到探針7為止的各配線路縮短，係能夠將配線彼此間之雜訊減低，此外，可提供一種易於設為等長配線之檢查裝置。

於以往之彈簧銷區塊28中，由於訊號、電源、接地之配列是以測試器主導來決定，因此，從探針基板6內之測試凸部35起直到探針7為止的配線會變得又長又複雜，而作成等長配線一事係並不容易。相對於此，如本實施形態所述，藉由將彈簧銷區塊28之各彈簧銷29的配列與探針基板6之上側面的測試凸部35的配列，以晶片區域主導來進行，在探針基板6內之連接配線係為簡單，並 且成為容易進行等長配線，而減低探針基板之設計成本。

另外，本發明並不被限定於上述實施形態，在不脫離其趣旨的範圍內，可作各種變更、組合。作為檢查裝置的測頭之電連接部，代替上述之彈簧銷，例如係亦可適用：如同懸臂探針、橡膠探針一般的探針構件或者是連接器連接等之能夠接觸到測試凸部的各種之接觸元件。

1‧‧‧探針組裝體

2‧‧‧探針卡

3‧‧‧支撐構件

5‧‧‧半導體晶圓

6‧‧‧探針基板

7‧‧‧探針

10‧‧‧晶片

11‧‧‧電極墊

12‧‧‧框體

13‧‧‧卡片支持器

14‧‧‧夾頭頂部

15‧‧‧環狀支撐板

17‧‧‧測頭

18‧‧‧補強構件

19‧‧‧螺栓

21‧‧‧絕緣板

22‧‧‧配線板

23‧‧‧探針凸部

25‧‧‧鎖定機構

26‧‧‧螺釘構件

28‧‧‧彈簧銷區塊

29‧‧‧彈簧銷

30‧‧‧配列區域

31‧‧‧配線排除區域

35‧‧‧測試凸部

〔第1圖〕係為將本發明之實施形態的檢查裝置作展示之要部放大剖面圖。

〔第2圖〕係將本發明之實施形態之具備有鎖定機構的檢查裝置作展示之要部放大剖面圖。

〔第3圖〕係將半導體晶圓之晶片的配列狀態作展示之部分俯視圖。

〔第4圖〕係對於將彈簧銷及測試凸部之配列重疊於半導體晶圓的晶片之配列上的狀態作展示之部分俯視圖。

〔第5圖〕係將具有配線排除區域時之彈簧銷及測試凸部之配列的實施例作展示之部分俯視圖。

〔第6圖〕係對於具有配線排除區域時的將彈簧銷及測試凸部之配列的實施例重疊於半導體晶圓的晶片之配列上的狀態作展示之部分俯視圖。

5‧‧‧半導體晶圓

10、10A、10B、10C、10D、10E、10F‧‧‧晶片

11‧‧‧電極墊

29‧‧‧彈簧銷

30‧‧‧配列區域

30A、30B、30C、30D、30E、30F‧‧‧配線區域

35‧‧‧測試凸部

Claims (4)

1. 一種檢查裝置，係至少具備有：探針卡，係具有分別對應於半導體晶圓之檢查對象晶片的每一者而作配列並且與各該晶片的複數之電極相接觸的複數之探針；和測頭，係分別與該探針卡之上述各該探針電連接並施加來自測試器的試驗訊號，該檢查裝置，其特徵為：分別與上述複數之探針電連接的探針基板之複數測試凸部、和與各該測試凸部相對應的上述測頭之測試器側的複數之電連接部，係構成對應於上述檢查對象晶片單位而作了劃分的複數之配列區域地作配列，且該探針基板的複數之探針，係以上述檢查對象晶片單位而連接至設置於該配列區域之相對應的該測試凸部。
2. 如申請專利範圍第1項所記載之檢查裝置，其中，測試器側和探針基板間之連接，係當上述測試器側之上述電連接部的數目和上述檢查對象晶片的上述電極數目為相同或較少時，將上述檢查對象晶片和上述配列區域以一對一來作對應，且當上述檢查對象晶片的上述電極數目較上述測試器側之上述電連接部的數目更多時，對於A個的上述檢查對象晶片，以A+α個的上述配列區域來作對應，其中，α≧1。
3. 如申請專利範圍第1項所記載之檢查裝置，其中，當於上述探針卡處存在有無法配置配線區域之配線排除區域時，測試器側和探針基板間之連接，係連接至以上述檢查對象晶片單位而設置於上述配線排除區域的附近之 上述配線區域中的上述測試凸部。
4. 如申請專利範圍第2項所記載之檢查裝置，其中，上述測試器側之上述電連接部係由彈簧銷所構成。