TWI486591B - Probe device and test device - Google Patents

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TWI486591B TW102135369A TW102135369A TWI486591B TW I486591 B TWI486591 B TW I486591B TW 102135369 A TW102135369 A TW 102135369A TW 102135369 A TW102135369 A TW 102135369A TW I486591 B TWI486591 B TW I486591B
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Description

探針裝置及試驗裝置
本發明關於一種探針裝置及試驗裝置。
以往，已知一種將晶圓逐片搬運後固定，並與形成於此晶圓上的複數個半導體積體電路作電性連接後進行試驗之試驗裝置(舉例而言，參照專利文獻1)。
專利文獻1：日本特開2010-204096號公報
但是，形成於一片晶圓上的半導體積體電路的個數、及必須電性連接的電極數量和密度等，有增加的傾向。因此，於電性連接於試驗裝置本體與晶圓之間的探針裝置，零件的構裝密度會增加，而使配置電子電路元件(element)之空間設計變得困難。
於本發明的第一態樣中，提供一種探針裝置及試驗裝置，其中，前述探針裝置電性連接於被試驗器件(device)與試驗裝置本體之間，該探針裝置具備：器件側端子單元，具有具可撓性的板片、及貫穿板片並連接於被試驗器件之複 數個器件側連接端子；中間基板，相對於器件側端子單元，設置於試驗裝置本體側，且中間基板具有電性連接於複數個器件側連接端子之複數個器件側中間電極和電性連接於試驗裝置本體之複數個試驗器側中間電極；試驗器側基板，相對於中間基板，設置於試驗裝置本體側，且試驗器側基板在中間基板側具有電性連接於試驗裝置本體之複數個試驗器側電極；及，接觸部，設置於中間基板和試驗器側基板之間，且接觸部具有連接於複數個試驗器側中間電極之複數個第一接腳和連接於複數個試驗器側電極之複數個第二接腳。
再者，上述發明內容並未列舉本發明的全部必要特徵。此外，這些特徵群的子集合也可能成為發明。
100‧‧‧試驗裝置
101‧‧‧晶圓
110‧‧‧EFEM
112‧‧‧訊號燈
114‧‧‧EMO
115‧‧‧軌道
116‧‧‧機械臂
117‧‧‧支柱
118‧‧‧預對準器
120‧‧‧操作部
122‧‧‧顯示器
124‧‧‧手臂
126‧‧‧輸入裝置
130‧‧‧負載單元
132‧‧‧負載台
134‧‧‧負載閘
140‧‧‧冷卻器
150‧‧‧FOUP
160‧‧‧電腦主機
200‧‧‧測試頭
201‧‧‧框體
202‧‧‧接觸器
210‧‧‧接腳電子元件
220‧‧‧主機板
222‧‧‧彎角連接器
224‧‧‧中繼連接器
226‧‧‧彎角連接器
228‧‧‧小基板
230‧‧‧扁平纜線
300、300a、300b‧‧‧探針裝置
320‧‧‧試驗器側基板
322‧‧‧上部框架
324‧‧‧下部框架
326‧‧‧試驗器側電極
328‧‧‧流道
330‧‧‧接觸器
340‧‧‧接觸部
350‧‧‧中間基板
352‧‧‧基板本體
353‧‧‧器件側中間電極
355‧‧‧通孔
357‧‧‧配線層
359‧‧‧接觸墊
360‧‧‧異方性導電膜
361‧‧‧貫穿電極
362‧‧‧框架
363‧‧‧彈性支撐部
366‧‧‧貫通孔
370‧‧‧器件側端子單元
372‧‧‧彈性板片
374‧‧‧器件側連接端子
375‧‧‧接觸墊
376‧‧‧連接部
377‧‧‧框架
400‧‧‧校準單元
401‧‧‧框體
402‧‧‧軌道
410‧‧‧校準台
420‧‧‧台架
422‧‧‧軌道
430‧‧‧晶圓攝影機
432‧‧‧載台攝影機
440‧‧‧吊架勾
450‧‧‧晶圓托盤
452‧‧‧流道
454‧‧‧流道
456‧‧‧隔板
500‧‧‧電子零件
600‧‧‧連接模組部
604‧‧‧連接層
610‧‧‧基板側端子
620‧‧‧試驗器側中間電極
630‧‧‧電子零件
633‧‧‧連接部
640‧‧‧貫穿電極
642‧‧‧第一接腳
644‧‧‧第二接腳
646‧‧‧接觸區塊
第1圖是表示本實施形態之試驗裝置100的前視圖。
第2圖是表示本實施形態之試驗裝置100的部分垂直剖面圖。
第3圖是表示本實施形態之試驗裝置100的部分水平剖面圖。
第4圖是表示本實施形態之校準單元400的部分垂直剖面圖。
第5圖是表示本實施形態之測試頭200的剖面圖。
第6圖是表示本實施形態之探針裝置300的剖面圖。
第7圖是表示本實施形態之器件側端子單元370的部分擴大剖面圖。
第8圖是表示本實施形態之異方性導電膜360的部分擴大剖面圖。
第9圖是表示本實施形態之中間基板350的部分剖面圖。
第10圖是表示本實施形態之接觸部340的平面圖。
第11圖是表示在本實施形態之探針裝置300中固定有晶圓101的狀態的剖面圖。
第12圖是表示本實施形態之中間基板350的變化例的部分剖面圖。
以下，藉由發明的實施形態來說明本發明，但以下的實施形態並不用以限制申請專利範圍之發明。此外，實施形態中所說明的特徵的組合並非全都是發明的解決手段中所必須的。
第1圖是表示本實施形態之試驗裝置100全體的前視圖。試驗裝置100，將形成有複數個被試驗器件之半導體晶圓搬入試驗裝置100的內部，使該半導體晶圓接觸於接觸目的地的適當位置，且試驗該等被試驗器件。
此處，試驗裝置100可試驗類比電路、數位電路、記憶體及系統晶片(system on chip，SOC)等的被試驗器件。基於用以試驗被試驗器件的試驗圖案(測試圖案，test pattern)之試驗訊號(test signal)被輸入被試驗器件，且基於被試驗器件對應試驗訊號所輸出的輸出訊號來判斷被試驗器件是否良好。試驗裝置100具備：設備前端模組(Equipment Front End Module，EFEM)110、操作部120、負載單元130、冷卻器 (chiller)140。
EFEM 110內建於機構之中，該機構將成為試驗對象的基板在試驗裝置100中搬運。由於在試驗裝置100的內部中EFEM 110的尺寸最大，所以表示試驗裝置100的動作狀態之訊號燈112、及在使試驗裝置100緊急停止時操作的緊急停止開關(emergency off，EMO)114是配置於EFEM 110前方的較高位置。
操作部120也為EFEM 110所支撐。操作部120具有顯示器122、手臂124及輸入裝置126。手臂124的一端結合於EFEM 110，且藉由另一端來使顯示器122和輸入裝置126以移動自如的方式支撐。
顯示器122，舉例而言，包含液晶顯示裝置等，且顯示試驗裝置100的動作狀態、從輸入裝置126得到的輸入內容的迴響(附和意見，echo back)等。輸入裝置126，舉例而言，包含鍵盤、滑鼠、軌跡球、及/或微動轉盤(jog dial)等，且接受對於試驗裝置100的設定、操作等。
負載單元130具有負載台132和負載閘134。負載台132可載置容器，該容器收容有成為試驗對象的半導體晶圓。負載閘134，在將半導體晶圓搬入或搬出試驗裝置100時，進行開閉。藉此，可在不使試驗裝置100內部的清潔度下降的情況下，從外部負載半導體晶圓。
當試驗裝置100進行試驗時，且要將晶圓的周圍溫度加熱到目標溫度等情況，冷卻器140可對熱媒進行加熱並供給而在試驗裝置100內進行循環。此外，在試驗裝置100 中，當要將因試驗動作而溫度上升的晶圓於搬出前先進行冷卻等情況，冷卻器140可供給已冷卻的冷媒。因此，冷卻器140具有熱交換器且配置於執行試驗的測試頭的附近。再者，當已冷卻或已加熱的熱媒的供給來源，已另外提供於試驗裝置100的外部時，冷卻器140也可從試驗裝置100之中被省略。
第2圖是表示本實施形態之試驗裝置100的部分垂直剖面圖。於第2圖中，對於與第1圖之共通要素給予相同的元件編號並省去重複的說明。試驗裝置100具備負載單元130、EFEM 110、電腦主機(main frame)160、校準單元400、探針裝置300及測試頭200。於第2圖中，省略了冷卻器140的圖式。
於本試驗裝置100中，負載單元130、EFEM 110及電腦主機160是從前面(圖中的左側)到後面(圖中的右側)依序相鄰配置。此外，作為一例，校準單元400、探針裝置300及測試頭200，是積層於電腦主機160之上。
晶圓傳送盒(front opening unified pod，FOUP)150承載於負載單元130的負載台132。FOUP 150容置複數個成為試驗對象的半導體晶圓101。此外，當回收試驗結束後的半導體晶圓時，也可將晶圓收進FOUP 150。
EFEM 110內建有機械臂116。機械臂116承載於沿著軌道115行進的支柱117上，且在負載單元130與校準單元400之間，運送半導體晶圓101。因此，負載單元130與EFEM 110之間、以及校準單元400與EFEM 110之間，各自 在內部氣密地連通，且這些構件的內部可保持高清潔度。
電腦主機160控制試驗裝置100全體的動作。舉例而言，電腦主機160連接於測試頭200、探針裝置300及校準單元400，且一邊使各個構件同步，一邊執行試驗。此外，電腦主機160連接於操作部120，從輸入裝置126接受輸入，且將該輸入反映(reflect)到試驗裝置100的各構件。此外，電腦主機160產生用以反映試驗裝置100的動作狀態的顯示內容，且顯示於顯示器122上。
進一步地，電腦主機160使負載單元130、EFEM 110及校準單元400的動作同步，且互相傳送半導體晶圓101。更進一步地，EMO 114被操作時，試驗裝置100各構件的動作會馬上停止。
校準單元400搬運對象物，並校正搬運目的地的位置偏移。校準單元400將複數個對象物各自地搬運到複數個搬運目的地。此處，對象物例如是半導體基板、玻璃基板或晶片化的半導體器件等。此外，對象物是藉由載台或機器人等的搬運裝置而被搬運，可以是要被保持在搬運目的地中的預先設定好的位置處之基板、器件、零件、裝置、框體等。
作為對象物的一例，本實施例說明半導體晶圓101及晶圓托盤450。利用校準單元400進行的位置偏移之校正動作容後詳述。校準單元400具有校準台410。
校準台410承載晶圓托盤450和半導體晶圓101且沿著軌道402行進。此外，校準台410可於垂直方向上移動，而能使所承載的半導體晶圓101上升或下降。藉此，將半導 體晶圓101相對於探針裝置300進行對位(位置對準)後，將半導體晶圓101按壓於上方的探針裝置300。
探針裝置300電性連接於已形成在半導體晶圓101上的複數個電極。當在試驗裝置100中執行試驗時，探針裝置300介於測試頭200與半導體晶圓101之間，且電性連接測試頭200和半導體晶圓101。藉此，在測試頭200與半導體晶圓101之間形成電性的訊號路徑。
此處，對應於形成在半導體晶圓101上的複數個電極的配置，探針裝置300配置有與這些電極電性連接的探針。換言之，藉由更換探針裝置300，試驗裝置100可對應佈局(layout)不同的半導體晶圓101。
測試頭200容置有複數個接腳電子元件(pin electronic)210。接腳電子元件210構裝有對應於試驗對象和試驗內容所需的電子電路。此外，經由裝設於底面的接觸器(contactor)，測試頭200對於探針裝置300電性連接。也就是說，半導體晶圓101電性連接於接腳電子元件210，且與此接腳電子元件210收發電訊號。
於如上所述之試驗裝置100，供試驗的半導體晶圓101，以容置於FOUP 150的狀態，載置於負載台132。機械臂116通過負載閘134逐一取出半導體晶圓101，且將取出的半導體晶圓101運送到校準單元400。
於校準單元400，半導體晶圓101承載於校準台410上的晶圓托盤450。校準台410將所承載的半導體晶圓101對於探針裝置300進行對位後，對於探針裝置300從下方按 壓。
第3圖是表示本實施形態之試驗裝置100的部分水平剖面圖。於第3圖中，對於與第1圖及第2圖之共通要素給予相同的元件編號並省去重複的說明。試驗裝置100具備4個負載單元130與4個測試頭200。此外，FOUP 150裝填於各個負載單元130中。
作為一例，EFEM 110和校準單元400各配置有一個。此外，校準單元400具備單一的校準台410。
於EFEM 110，作為一例，支撐機械臂116的支柱117沿著軌道115，於大略廣及整個EFEM110的範圍中移動。如此一來，機械臂116能將半導體晶圓101運送到全部的4個負載單元130和4個測試頭200。
再者，作為一例，預對準器118配置於EFEM 110內部中的與冷卻器140相反側的端部。預對準器118以預先設定好的精度來調整半導體晶圓101對於機械臂116的承載位置。作為一例，預對準器118是以程度上未達測試頭200的定位精度之精度來進行調整。
藉此，當機械臂116將半導體晶圓101承載到晶圓托盤450時的初始位置精度上升，縮短對於探針裝置300對位時所需的時間。此外，也可使試驗裝置100的產率上升。
校準單元400具有軌道402和軌道422、台架(stage carrier)420、校準台410、晶圓攝影機430及載台攝影機432。軌道402配置於大略廣及整個框體401底面的範圍中。台架420沿著軌道402，於框體401的長邊方向移動。
台架420在頂面具有軌道422，該軌道422正交於框體401的軌道402。校準台410在軌道422上於框體401的短邊方向移動。
對應各個測試頭200，複數個晶圓攝影機430各自配置於最接近探針裝置300之處。這些晶圓攝影機430配置於框體401的頂面且朝下配置。
載台攝影機432是與校準台410一起承載於台架420，且與校準台410一起移動。載台攝影機432是朝上配置。
藉由利用晶圓攝影機430和載台攝影機432，可使校準台410上的晶圓101對於探針裝置300進行對位(位置對準)。也就是說，在承載於校準台410上的階段，晶圓101的位置是以預對準的精度來定位。此處，舉例而言，藉由以朝下的晶圓攝影機430來偵測晶圓101的預定位置校準記號或邊緣部等，可正確地偵測校準台410上的晶圓101的位置。
另一方面，相對於校準台410上，已配置於校準台410上之載台攝影機432的相對位置是已知的。此處，在相對於框體401的探針裝置300之預先設定好的相對位置上，具備基準記號，且一邊使校準台410移動一邊利用載台攝影機432偵測此基準記號。藉此，可偵測晶圓101的位置與探針裝置300的位置之有限差分(finite difference)，以補償此有限差分的方式移動校準台410，而可將晶圓101和探針裝置300對位。
此外，相對於探針裝置300，已配置於框體401上之晶圓攝影機430的相對位置是已知的。此處，也可計算晶 圓101的位置與探針裝置300的位置之有限差分，以補償此有限差分的方式移動校準台410，而將晶圓101和探針裝置300對位。
再者，於晶圓101的偵測，也可顯示晶圓攝影機430的影像於顯示器122，且手動地對位。此外，試驗裝置100也可參照設在晶圓托盤450等處的框標(fiducial mark)，自動地對位。
如以上說明，本實施例的試驗裝置100，利用機械臂116，將容置於FOUP 150中的複數個半導體晶圓101，逐一搬運到校準單元400內。試驗裝置100，在校準單元400中，一邊執行半導體晶圓101的定位，一邊將半導體晶圓101按壓於探針裝置300，而作成半導體晶圓101與探針裝置300電性連接的狀態並加以保持。
此外，試驗裝置100，使試驗結束的半導體晶圓101離開探針裝置300，並將此半導體晶圓101從校準單元400搬運到FOUP 150。試驗裝置100重複這樣的動作，依序執行容置於FOPU 150中的複數個半導體晶圓101的試驗。
舉例而言，試驗裝置100，使各個半導體晶圓101保持在每一具有測試頭200之探針裝置300中，且與複數個半導體晶圓101各自收發電訊號來執行試驗。於本實施例，試驗裝置100最多將4片半導體晶圓101各自保持在對應於4個測試頭200的4個探針裝置300，且各自試驗在這4片半導體晶圓101中各自形成的複數個器件。
第4圖是表示本實施形態之校準單元400的部分垂 直剖面圖。於第4圖中，對於與第1圖到第3圖之共通要素給予相同的元件編號並省去重複的說明。校準單元400具備框體401、校準台410及吊架勾(hanger hook)440。
框體401具有對應於複數個測試頭20，例如4個測試頭20的寬度。此外，在框體401的頂面，裝設有對應於各個測試頭200的4個探針裝置300。進一步地，在框體401的內部天花板面，在對應於各個測試頭200的位置上，各自配置有可開閉的吊架勾440。
當吊架勾440關閉時懸吊(吊下)晶圓托盤450，將其保持在探針裝置300的正下方。當吊架勾440開啟時，晶圓托盤450被放開。藉此，校準單元400使各個晶圓托盤450待機於各個測試頭200和探針裝置300的正下方。
校準台410可沿著配置於框體401的底面之軌道402，移動到任何一個測試頭200的下方。此外，校準台410可於垂直方向伸縮，而使承載的晶圓托盤450等上升或下降。
於具有上述構造之校準單元400，藉由使校準台410從下方上升，保持於吊架勾440之晶圓托盤450會暫時地單獨地承載於校準台410。繼而，藉由在吊架勾440開啟的放開狀態下使校準台410下降，從吊架勾440放開晶圓托盤450。
進一步地，EFEM 110的機械臂116將晶圓101承載於藉由校準台410的下降而上面被開放的晶圓托盤450上。像這樣，校準台410可在承載有晶圓托盤450的狀態下承載晶圓101。
接下來，校準台410一邊使晶圓101相對於探針裝 置300進行對位，一邊使晶圓托盤450上升，且按壓於探針裝置300的底面。晶圓托盤450吸附探針裝置300以確實地將晶圓101與探針裝置300作電性連接。代替此一做法，探針裝置300也可以吸附被按壓的晶圓托盤450和晶圓101。
校準台410將晶圓101和晶圓托盤450留下後移動，再去搬運其他的晶圓101。像這樣，可對測試頭裝填晶圓101。
再者，當要回收試驗結束後的晶圓101時，以相反的順序執行上述的一連串的操作即可。藉此，可藉由機械臂116搬出晶圓101，且晶圓托盤450可在測試頭200的正下方待機。
於圖式的例示中，於圖中右側的測試頭200的正下方，晶圓托盤450和晶圓101固定於探針裝置300a。當吊架勾440是關閉著，但晶圓托盤450吸附著探針裝置300時，吊架勾440可以不接觸到晶圓托盤450。
於右數第2個的測試頭200的正下方，校準台410將所承載的晶圓托盤450和晶圓101向上推壓，密接於探針裝置300b的底面。於其他的測試頭200的下方，吊架勾440保持晶圓托盤450且待機。
像這樣，於校準單元400，晶圓托盤450對應於4個測試頭200的各個而被裝設。藉此，各自的測試頭200可個別地被試驗。
再者，複數的測試頭200可以是互相執行相同種類的實驗，也可以互相執行不同種類的實驗。此外，若是後者， 藉由使複數個測試頭200擔當較花費時間的試驗，還可使試驗裝置100的產率上升。
像這樣，於試驗裝置100中，可利用單一個校準台410和機械臂116來對應複數個測試頭200。藉此，可提高在執行試驗的期間中不會被用到的校準台410和機械臂116的利用效率。
第5圖是表示本實施形態之測試頭200的剖面圖。於第5圖中，對於與第1圖到第4圖之共通要素給予相同的元件編號並省去重複的說明。測試頭200具備框體201、接觸器202、接腳電子元件210、主機板220及扁平纜線230。
於框體201的內部，水平地配置了具有複數個中繼連接器224之主機板220。中繼連接器224在主機板220的頂面側和底面側各自具有插座(receptacle)，且中繼連接器224貫穿主機板220形成訊號路徑。
於主機板220的頂面，各個中繼連接器224經由彎角連接器(angle connector)222裝設接腳電子元件210。藉由這種構造，可對應試驗對象的規格和試驗內容來替換接腳電子元件210。
在形成於晶圓101的複數個被試驗器件之間，複數個接腳電子元件210收發電訊號並作為試驗此複數個被試驗器件之試驗部來動作。舉例而言，試驗部輸入試驗訊號到複數個被試驗器件的每一個，其中試驗訊號是基於用以試驗複數個被試驗器件之試驗圖案。此外，試驗部，對應於試驗訊號，依據複數個被試驗器件各自輸出的輸出訊號，來判斷被 試驗器件的每一個是否良好。
複數個接腳電子元件210可能是互相相同的規格，也可能是互相不同的規格。此外，也可能有一部分的中繼連接器224上沒有裝設接腳電子元件210。
於主機板220的底面，中繼連接器224，各自經由彎角連接器226連接於小基板228。扁平纜線230的一端連接於小基板228。藉此，框體201內部的接腳電子元件210與下述的接觸器202，可經由扁平纜線230等連接。
接觸器202裝設於框體201的底面。接觸器202連接於探針裝置300，且電性連接於已形成於晶圓101的複數個被試驗器件與試驗裝置本體之間。
第6圖是表示本實施形態之探針裝置300的剖面圖。探針裝置300電性連接於試驗部，且電性連接於已形成於晶圓101的複數個被試驗器件各自具有的電極。探針裝置300具備試驗器側基板320、接觸器330、接觸部340、中間基板350、異方性導電膜360及器件側端子單元370。
試驗器側基板320相對於中間基板350設置於試驗裝置本體側，且在中間基板350側具有向試驗裝置本體電性連接的複數個試驗器側電極326。於本實施例，試驗裝置本體側指的是測試頭200側。也就是說，於試驗器側基板320，在朝向測試頭200方向的試驗器側的面、及在朝向晶圓101的器件側的面，形成有電子配線且連接到各試驗器側電極326。此外，試驗器側基板320，在試驗器側的面及器件側的面的沒有構裝零件之區域，可構裝電阻、電容、線圈、及/或半導體 器件等的電子零件500。
作為一例，試驗器側基板320是以多層基板所形成。試驗器側基板320藉由機械強度較高的絕緣基板，例如聚醯亞胺板所形成。作為一例，試驗器側基板320的邊緣部是被上部框架322和下部框架324所挾持。藉此，可更提高試驗器側基板320的機械強度。此處，作為一例，下部框架324形成有流道328。流道328的一端開口於探針裝置300的內部區域。流道328的另一端經由閥等結合於減壓泵等。
此外，試驗器側基板320於試驗器側的面具有接觸器330。接觸器330與測試頭200的接觸器202結合，且連接複數個電子配線。此外，當接觸器202抵接試驗器側基板320時，接觸器330可引導此接觸器202且定位。
接觸部340，於試驗器側的面電性連接於試驗器側基板320。此外，接觸部340具有從試驗器側的面向器件側的面貫穿之貫穿電極640。
中間基板350，於試驗器側的面具有與接觸部340電性連接之試驗器側中間電極620。此外，中間基板350，於器件側的面具有器件側中間電極353，該器件側中間電極353與試驗器側中間電極620的配置節距不同。器件側中間電極353與對應的試驗器側中間電極620電性連接。作為一例，中間基板350具有配線節距寬於器件側中間電極353的節距之試驗器側中間電極620，而為節距轉換基板。
異方性導電膜360，於試驗器側的面電性連接於中間基板350。異方性導電膜360具有貫穿試驗器側和器件側的 面之貫穿電極361。貫穿電極361，具有與中間基板350的器件側的面的器件側中間電極353相同的佈局。藉此，當中間基板50與異方性導電膜360密接而積層時，器件側中間電極353和貫穿電極361互相電性連接。
器件側端子單元370，於試驗器側的面電性連接於異方性導電膜360。此外，器件側端子單元370，於器件側的面電性連接於晶圓101。
第7圖是表示本實施形態之器件側端子單元370的部分擴大剖面圖。器件側端子單元370具有：具可撓性的彈性板片372、及貫穿此彈性片且連接於被試驗器件的複數個器件側連接端子374。此外，器件側端子單元370具有框架377。
彈性板片372是藉由具有彈性的絕緣材料所形成。作為一例，於器件側的面上，器件側連接端子374的前端部具有半球形的凸塊形狀。代替這個，器件側連接端子374的前端部，也可具有具突起的形狀、沒有突部的平面或是前端呈圓弧的針狀的形狀。
在形成於成為試驗對象的晶圓101上之被試驗器件，器件側連接端子374的前端部，以與供予試驗之器件墊(device pad)相同的佈局來配置。此外，器件側連接端子374是對應各個被試驗器件而複數設置。也就是說，於探針裝置300的器件側的面，器件側連接端子374是作為對應晶圓101之探針端子來發揮作用。
此外，器件側連接端子374，於試驗器側的面形成有接觸墊375。此處，接觸墊375是配置成與形成於晶圓101 上的器件墊大略相同的佈局。
框架377握持彈性板片372的邊緣部，使彈性板片372保持平坦的狀態。作為一例，器件側端子單元370從框架377側被按壓，且經由連接部367而被固定於中間基板350。此處，連接部367藉由具有彈性的材料所形成，且被氣密地安裝在中間基板50和器件側端子單元370的外緣部。藉此，中間基板50和器件側端子單元370之間的空間被氣密地封閉。舉例而言，連接部376是環狀的橡膠片。代替這個，連接部376也可以是形成其外緣部比內側還厚的圓形橡膠片。在這種情況下，連接部376在內側具有開口，且於此開口，異方性導電膜360和器件側端子單元370電性連接。
第8圖是表示本實施形態之異方性導電膜360的部分擴大剖面圖。異方性導電膜360配置於器件側端子單元370與中間基板350之間，且連接於複數個器件側連接端子374與複數個器件側中間電極353之間。異方性導電膜360具有貫穿電極361、框架362及彈性支撐部。
框架362以金屬等剛性較高的材料所形成，並具有複數個貫通孔366，該貫通孔366的內徑大於貫穿電極361的外徑。於貫通孔366的內側，貫穿電極361各自經由彈性支撐部363而被框架362所支撐。
彈性支撐部363藉由矽膠等柔軟的材料所形成。此外，貫穿電極361具有比框架362的厚度還大的長度。藉此，當異方性導電膜360是被挾持於器件側端子單元370和中間基板350之間時，能吸收各構件的凹凸偏差，形成良好的電 性接合。
貫穿電極361被配置成與器件側端子單元370的接觸墊375大略相同的佈局。藉此，異方性導電膜360與器件側端子單元370密接而積層時，器件側連接端子374與對應此器件側連接端子374之貫穿電極361可互相電性連接。
代替這個，異方性導電膜360可以是在有彈性的絕緣物質中，大略均等地分散有導電性物質而形成，且在加壓部分會產生導電性的膜。作為一例，異方性導電膜360是加壓導電性橡膠。藉此，當異方性導電膜360是被挾持於器件側端子單元370與中間基板350之間時，接觸墊375和器件側中間電極353之間被施壓而電性連接；此外，藉由彈性能吸收各元件的凹凸偏差，形成良好的電性接合。
第9圖是表示本實施形態之中間基板350的部分剖面圖。中間基板350是相對於器件側端子單元370而設置於試驗裝置本體側，具有：電性連接於複數個器件側連接端子374之複數個器件側中間電極353、及電性連接於試驗裝置本體之複數個試驗器側中間電極620。
器件側中間電極353被配置成與器件側端子單元370的接觸墊375大略相同的佈局。也就是說，本實施例的器件側中間電極353成為被配置成與被試驗器件的器件墊相同的佈局。
另一方面，複數個試驗器側中間電極620是以較複數個器件側中間電極353寬的間隔設置。第9圖是表示試驗器側中間電極620的配線節距的間隔P1 ，是以較器件側中間 電極353的配線節距的間隔P2 寬之間隔形成之例子。
藉此，中間基板350將對應形成於被試驗器件上的器件墊而形成之器件側中間電極353的配線節距，轉換成比器件墊的配線節距還寬的間隔。中間基板350，作為一例，可對應以100μm間隔左右的窄節距形成之器件墊，且將試驗器側中間電極620的配線節距轉換成1mm間隔左右的配線節距。
中間基板350具有基板本體352和連接模組部600。作為一例，基板本體352是包含陶瓷材料之基板。基板本體352含有通孔355、配線層357及接觸墊359。通孔355貫穿基板本體352且由導電材料所形成。
於器件側的面，通孔355各自經由配線層357而連結於器件側中間電極353。此外，於試驗器側的面，通孔355各自連接於接觸墊359。也就是說，器件側中間電極353電性連接於接觸墊359。像這樣，由於通孔355各自經由配線層357電性連接於器件側中間電極353與接觸墊359，因此可使接觸墊359的配線節距與器件側中間電極353的配線節距相異。
連接模組部600構裝於基板本體352中的試驗裝置本體側的面上，在基板本體352側具有2個以上的基板側端子610，且在基板本體352的相反側具有2個以上的試驗器側中間電極620。也就是說，於器件側的面，連接模組部600各自電性連接於基板側端子610及對應的接觸墊359。此處，作為一例，基板側端子610和接觸墊359，藉由焊料等固定。 在這種情況下，基板側端子610可以是以半球狀的焊料形成的球形柵格陣列(ball grid array，BGA)電極。
此外，於試驗器側的面，連接模組部600各自電性連接於試驗器側中間電極620及對應的接觸部340。中間基板350可承載已配置成格狀的複數個連接模組部600；代替這個，也可對應於被試驗器件的器件墊，以預先設定好的配置來承載複數個連接模組部600。
連接模組600，包含連接於基板側端子610與試驗器側中間電極620之間的配線之電子零件630。也就是說，連接模組部600的基板側端子610和試驗器側中間電極620，是經由電子零件630電性連接。
此處，舉例而言，電子零件630包含電阻元件。代替這個或除此以外，電子零件630可含有電容元件及/或電感。代替這個或除此以外，電子零件630可含有放大器及震盪器等主動元件。除此之外，電子零件630可以是具備連接於基板側端子610及試驗器側中間電極620的配線之虛擬電路(dummy circuit)。
像這樣，由於中間基板350構裝了包含電子零件630之連接模組部600，因此可擴大配置應配置於探針裝置300的電子電路零件之區域。此外，由於中間基板350是由基板本體352與連接模組部600以分開的零件的方式所構成，因此可增加其各自的設計自由度。此外，對於基板本體352及連接模組部600，藉由各自試驗過是否可確實地動作之後才構裝的方式，可提高中間基板350的良率。
此外，由於在轉換成較被試驗器件的器件墊的配線節距寬之配線節距之後才配置電子電路元件，因此中間基板350的包含電子電路元件之連接模組部600等能夠容易地形成。此外，與測試頭200比較，中間基板350可在與被試驗器件較近的位置配置電子電路元件；此外，可在轉換成寬的配線節距後立即配置電子電路元件。藉此，中間基板350可降低在傳送高速訊號時的訊號品質惡化等。
第10圖是表示本實施形態之接觸部340的平面圖。接觸部340設置於中間基板350與試驗器側基板320之間，且具有連接於複數個試驗器側中間電極620的複數個第一接腳642、及連接於複數個試驗器側電極326的複數個第二接腳644。此處，第一接腳642是貫穿電極640的器件側的端子，第二接腳644是貫穿電極640的試驗器側的端子。
貫穿電極640包含彈簧等，是在第一接腳642與第二接腳644之間伸縮的探針接腳。舉例而言，貫穿電極640是彈簧探針接腳(pogo pin)、彈簧接腳(spring pin)或彈簧探針(spring probe)等。
藉此，當中間基板350向試驗器側基板320的方向移動時，試驗器側中間電極620及對應的第一接腳642被按壓而各自電性連接，並且，試驗器側電極326及對應的第二接腳644被按壓而各自電性連接。在這種情況下，作為一例，藉由從流道328使探針裝置300內減壓，中間基板350會向試驗器側基板320方向移動。
接觸部340具有複數個接觸區塊646，每一個接觸 區塊646具有2個以上的第一接腳642和2個以上的第二接腳644，且複數個接觸區塊646各自連接於複數個連接模組部600。也就是說，接觸部340具有對應於複數個連接模組部600之複數個接觸區塊646，且接觸區塊646各自電性連接於對應的連接模組部600。
像這樣，於中間基板350與試驗器側基板320之間，接觸部340利用複數個第一接腳642及複數個第二接腳644，電性連接試驗器側中間電極620與試驗器側電極326。藉此，與異方性導電膜等不同，舉例而言，於試驗器側基板320的器件側的面，在沒有形成試驗器側電極326的區域中沒有配置零件。
如此一來，接觸部340，於試驗器側基板320的器件側的面的沒有配置零件的區域中，能夠產生可構裝電阻、電容、線圈及/或半導體器件等電子零件500的空間。也就是說，本實施形態的探針裝置300能增加配置電子電路元件的空間之空間設計自由度。
以上之本實施形態的探針裝置300，組合試驗器側基板320、接觸部340、中間基板350、異方性導電膜360及器件側端子單元370而成為一體。在這種情況下，探針裝置300，作為一例，藉由從流道328減壓及從框架377側按壓，可固定探針裝置300。
此外，若探針裝置300成為一體並被固定，從連接於被試驗器件的器件墊上之器件側連接端子374到對應的試驗器側電極326，形成電性連接。藉此，測試頭200的接腳電 子元件210，經由對應的試驗器側電極326，可與被試驗器件之間進行收發電訊號，而可試驗此被試驗器件。
第11圖是表示在本實施形態的探針裝置300中固定有晶圓101的狀態的剖面圖。於第11圖中，對於與第6圖之共通要素給予相同的元件編號並省去重複的說明。晶圓101在承載於晶圓托盤450的狀態下固定於探針裝置300。
晶圓托盤450具有流道452、454及隔板456。流道452的一端開口於承載晶圓101的區域，其中晶圓101是承載在是晶圓托盤450的探針裝置300側之頂面。流道452的另一端透過閥等結合於減壓泵。藉此，晶圓托盤450在承載晶圓101的狀態下吸附並保持晶圓101。
晶圓托盤450的流道454的一端開口於晶圓101之區域的外側，其中晶圓101是承載在在晶圓托盤450的頂面。流道454的另一端透過閥等結合於減壓泵。
隔板456藉由具有彈性的材料所形成，且在流道454的開口的更外側氣密地封閉晶圓托盤450的邊緣部。當校準台410上升且晶圓101被按壓於探針裝置300的底面時，隔板456的頂端也接觸到探針裝置300的底面，而氣密地密封晶圓托盤450與探針裝置300之間。藉此，若在承載晶圓101的狀態下從流道454減壓，晶圓托盤450吸附探針裝置300的底面，並將保持的晶圓101按壓於探針裝置300。
此處，可設置貫穿孔在位於探針裝置300的最底面的器件側端子單元370的彈性板片372。藉此，當探針裝置300與晶圓托盤450之間的空間減壓時，探針裝置300的內部 也會減壓。藉此，探針裝置300的中間基板350、異方性導電膜360及器件側端子單元370會互相按壓，而確實地形成從晶圓101到測試頭200的訊號路徑。
此處，說明了本實施形態的探針裝置300內部空間，是藉由中間基板350分成試驗器側的空間和器件側的空間，且個別獨立地減壓各自的空間。藉此，舉例而言，可在中間基板350先安定地固定的情況下，裝卸晶圓托盤450。代替這個，當利用引導軌道等可安定地固定中間基板350時，探針裝置300可以不分開減壓空間而只有單一個空間。
如上所述，探針裝置300與承載於晶圓托盤450上的晶圓101重疊，藉由使形成於晶圓101上的複數個器件墊與對應的複數個試驗器側電極326各自電性連接，會形成用以試驗複數個被試驗器件之試驗裝置100。
第12圖是表示本實施形態之中間基板350的變化例的部分剖面圖。於第12圖中，對於與第9圖之共通要素給予相同的元件編號並省去重複的說明。中間基板350具有基板本體352、及在基板本體352的試驗器側的面之連接層604。
連接層604積層於基板本體352中的試驗裝置本體側的面上，於與基板本體352相反側的面，形成有複數個試驗器側中間電極620，且具有連接部633，該連接部633將複數個試驗器側中間電極620與對應的複數個器件側中間電極353電性連接。連接部633，於試驗器側的面，各自電性連接於對應的試驗器側中間電極620。此外，連接部633，於器件側的面，各自電性連接於對應的通孔355。
連接層604以絕緣材料形成。此外，連接部633包含與形成連接層604的材料相異之材料。連接部633的至少一部份形成電子零件。也就是說，如以第9圖說明的中間基板350同樣地，本變化例的中間基板350的試驗器側中間電極620和器件側中間電極353，是經由電子零件而電性連接。此電子零件與以第9圖說明的電子零件大略相同。
連接層604可形成有格狀排列的複數個連接部633；代替這個，對應被試驗器件的器件墊，能以預先設定好的排列來形成。像這樣，由於本變化例的中間基板350形成具有連接部633之連接層604，因此，作為一例，藉由利用半導體製程等的精密加工技術，可安定地形成連接層604。
以上，雖利用本發明的實施形態進行說明，但本發明的技術範圍並不僅限於上述實施形態所記載的範圍。對上述實施形態，該業者顯然可施加多種的變化或改良。這種施加變化或改良的形態也為本發明的技術範圍所包含，而可從申請專利範圍之記載明顯得知。
在申請專利範圍、說明書、及圖式中所示的裝置、系統、程式、以及方法中的動作、程序、步驟、及階段等各個處理的執行順序，只要不特別明示「更前」、「以前」等，或沒有將前面處理的輸出用在後面處理，則應該留意係能夠以任意順序加以實現。關於在申請專利範圍、說明書、及圖式中的動作流程，即使在方便上係使用「首先」、「接著」等來進行說明，但是並不意味必須以這個順序來實施。
300‧‧‧探針裝置
320‧‧‧試驗器側基板
322‧‧‧上部框架
324‧‧‧下部框架
326‧‧‧試驗器側電極
328‧‧‧流道
330‧‧‧接觸器
340‧‧‧接觸部
350‧‧‧中間基板
353‧‧‧器件側中間電極
360‧‧‧異方性導電膜
361‧‧‧貫穿電極
370‧‧‧器件側端子單元
376‧‧‧連接部
377‧‧‧框架
500‧‧‧電子零件
600‧‧‧連接模組部
620‧‧‧試驗器側中間電極
640‧‧‧貫穿電極

Claims (11)

  1. 一種探針裝置，電性連接於被試驗器件與試驗裝置本體之間，該探針裝置具備：器件側端子單元，具有具可撓性的板片、及貫穿前述板片並連接於前述被試驗器件之複數個器件側連接端子；中間基板，相對於前述器件側端子單元，設置於前述試驗裝置本體側，且該中間基板具有電性連接於前述複數個器件側連接端子之複數個器件側中間電極和電性連接於前述試驗裝置本體之複數個試驗器側中間電極；試驗器側基板，相對於前述中間基板，設置於前述試驗裝置本體側，且該試驗器側基板在前述中間基板側具有電性連接於前述試驗裝置本體之複數個試驗器側電極；及，接觸部，設置於前述中間基板和前述試驗器側基板之間，且該接觸部具有連接於前述複數個試驗器側中間電極之複數個第一接腳和連接於前述複數個試驗器側電極之複數個第二接腳；其中，前述接觸部具有複數個貫穿電極，前述複數個第一接腳各自是前述貫穿電極的器件側的各個端子，前述複數個第二接腳各自是前述貫穿電極的試驗器側的各個端子。
  2. 如請求項1所述之探針裝置，其中，前述中間基板的前述複數個試驗器側中間電極，是以較前述複數個器件側中間電極寬的間隔設置。
  3. 如請求項1所述之探針裝置，其中，前述中間基板包含陶瓷材料。
  4. 如請求項1所述之探針裝置，其中，前述中間基板具有：基板本體；及，連接模組部，構裝於前述基板本體中的前述試驗裝置本體側的面上，在前述基板本體側具有複數個基板側端子，且在與前述基板本體的相反側具有前述複數個試驗器側中間電極。
  5. 如請求項4所述之探針裝置，其中，前述中間基板承載格狀排列的複數個的前述連接模組部。
  6. 如請求項4所述之探針裝置，其中，前述接觸部具有複數個接觸區塊，該複數個接觸區塊各自具有前述複數個第一接腳和前述複數個第二接腳，且前述複數個接觸區塊各自與複數個的前述連接模組部連接。
  7. 如請求項4所述之探針裝置，其中，前述連接模組部包含電子零件，該電子零件連接於一個基板側端子和一個試驗器側中間電極之間的配線。
  8. 如請求項1所述之探針裝置，其中，前述中間基板具有：基板本體；及，連接層，積層於前述基板本體中的前述試驗裝置本體側的面上，在與前述基板本體的相反側的面上形成前述複數個試驗器側中間電極，且具有連接部，該連接部電性連接於前述複數個的試驗器側中間電極與對應的前述複數個器件側中間電極；前述連接部的至少一部分形成電子零件。
  9. 如請求項7所述之探針裝置，其中，前述電子零件包含電 阻元件。
  10. 如請求項1所述之探針裝置，其中，更具備異方性導電膜，該異方性導電膜配置於前述器件側端子單元和前述中間基板之間，且用以連接前述複數個器件側連接端子和前述複數個器件側中間電極之間。
  11. 一種試驗裝置，用以試驗形成於半導體晶圓上的複數個被試驗器件，該試驗裝置具備：試驗部，用以在與前述複數個被試驗器件之間收發電訊號，且試驗前述複數個被試驗器件；及，如請求項1到10中任一項所述之探針裝置，用以電性連接前述試驗部與前述複數個被試驗器件各自具有的電極。
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