TWI583976B - Wafer inspection interface - Google Patents

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TWI583976B
TWI583976B TW102107261A TW102107261A TWI583976B TW I583976 B TWI583976 B TW I583976B TW 102107261 A TW102107261 A TW 102107261A TW 102107261 A TW102107261 A TW 102107261A TW I583976 B TWI583976 B TW I583976B
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Description

晶圓檢查用介面
本發明係關於具備探針卡之晶圓檢查用介面。
就以晶圓檢查裝置而言，所知的有例如針對被形成在晶圓之複數半導體裝置進行電特性檢查之探針裝置或預燒檢查裝置。
第9圖為表示以往之探針裝置之概略構成的剖面圖，第10圖為表示第9圖之探針裝置中之彈簧框(彈簧環)之剖面圖。
在第9圖中，探針裝置100具備形成搬運晶圓W之搬運區域的裝載室101，和進行被形成在晶圓W之複數半導體裝置之電特性檢查的檢查室102，被構成藉由控制裝置控制裝載室101及檢查室102內之各種機器而進行半導體裝置之電特性檢查。檢查室102具備載置從裝載室101被搬入之晶圓W，往X、Y、Z及θ方向移動之載置台106，和被配置在載置台106之上方的彈簧框109，和被支撐於彈簧框109之探針卡108，和與載置台 106協作而進行被設置在探針卡108之複數探針(檢查針)和被形成在晶圓W之複數半導體裝置之各電極的對準(定位)的對準機構110。藉由對準機構110和載置台106之協作，進行晶圓W和探針卡108之對準，探針卡108之各探針和晶圓W之各電極分別抵接，針對被形成在晶圓W之複數半導體裝置，對每個半導體裝置進行電特性檢查(例如，參照專利文獻1)。
在第10圖中，彈簧框109係被轉換環112支撐，經轉換環112被安裝於探針裝置100之上部板。彈簧框109在中央具有於厚度方向貫通的開口部109A，在開口部109A之周圍的環部109B，以在厚度方向貫通之方式配置有多數彈簧銷109C。彈簧銷109C與被設置在探針卡108之外周緣部的連接端子108A抵接，且該探針卡108被設置於彈簧框109之下方，電性連接被設置在探針卡108之下面中央部的探針108B和省略圖示之檢查裝置。探針108B係與被設置在配置在其下方之晶圓W的一半導體裝置所對應之電極抵接。
然而，在以往之探針裝置中，針對被形成在晶圓之複數半導體裝置，對每個半導體裝置，重複進行與被形成在探針卡之探針的抵接及電特性之檢查。因此，與晶圓抵接之探針卡的抵接面窄，該抵接面中之表面的平滑度不會有問題。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻1]日本特開2004-140241號公報
但是，作為本發明對象的晶圓檢查裝置，係使被形成於探針卡之所有探針分別整批抵接於被形成於晶圓的所有半導體裝置之全電極，對全半導體裝置進行一次電特性檢查的整批接觸型裝置。因此，與被形成在晶圓之複數半導體裝置抵接之探針卡之抵接面，比起以往裝置大幅度擴大，難以維持探針卡中之晶圓抵接面的平滑度。
本發明之課題係提供可以將使複數探針分別整批對被形成在晶圓之複數半導體裝置的複數電極作抵接的探針卡中之晶圓相向面的平滑度保持在特定範圍之晶圓檢查用介面及晶圓檢查裝置。
為了解決上述課題，申請專利範圍第1項所記載之晶圓檢查用介面之特徵為具有：探針卡，其具備：基板，和在與該基板之晶圓相向之面上，對應於被形成在該晶圓之複數半導體裝置之電極而被設置的複數探針；框架，其係抵接於與上述探針卡之相向於上述晶圓之面相反側的面而支撐該探針卡；及間隔物，其係被形成在上述探針卡之抵接上述框架的抵接面，調整該探針卡之厚度，上 述探針卡中之上述複數探針，被區分成與被形成在上述晶圓之複數半導體裝置對應的複數探針群，上述間隔物係被設置在上述複數探針群互相的間隙。
為了解決上述課題，申請專利範圍第2項所記載之晶圓檢查用介面之特徵為具有：探針卡，其具備：基板，和在與該基板之晶圓相向之面上，對應於被形成在該晶圓之複數半導體裝置之電極而被設置的複數探針；框架，其係抵接於與上述探針卡之相向於上述晶圓之面相反側的面而支撐該探針卡；及間隔物，其係被形成在上述探針卡之抵接上述框架的抵接面，調整該探針卡之厚度，上述間隔物係以熱膨脹率與上述探針卡中之基板相同或近似的低膨脹率材所形成。
申請專利範圍第3項所記載之晶圓檢查用介面係在申請專利範圍第1或2項所記載之晶圓檢查用介面中，上述間隔物係用以確保上述探針卡中與上述晶圓相向之面的平滑度的間隔物。
申請專利範圍第4項所記載之晶圓檢查用介面係在申請專利範圍第1或2項所記載之晶圓檢查用介面中，上述探針卡中與上述晶圓相向之面，係藉由被形成在該探針卡中與上述晶圓相向之面的複數探針之前端部所形成之面。
申請專利範圍第5項所記載之晶圓檢查用介面係在申請專利範圍第1項所記載之晶圓檢查用介面中，上述複數探針群被配列成棋盤格狀，上述間隔物被設置在 配列成上述棋盤格狀之上述複數之探針群互相間之格子狀之間隙的角部。
申請專利範圍第6項所記載之晶圓檢查用介面係在申請專利範圍第1或2項所記載之晶圓檢查用介面中，上述間隔物在俯視觀看下呈十字狀。
申請專利範圍第7項所記載之晶圓檢查用介面係在申請專利範圍第1或2項所記載之晶圓檢查用介面中，上述平滑度係算術平均粗度Ra為Ra≦30μm。
若藉由本發明時，因在探針卡之抵接框架的抵接面，設置調整探針卡之厚度的間隔物，故可以將使複數探針分別整批對被形成在晶圓之複數半導體裝置之複數電極作抵接的探針卡中之晶圓相向面之平滑度保持在特定範圍。
W‧‧‧晶圓
14‧‧‧檢查室
18‧‧‧晶圓檢查用介面
20‧‧‧探針卡
20a‧‧‧基板
23‧‧‧吸盤頂
25‧‧‧探針
40‧‧‧彈簧框
51‧‧‧墊片(間隔物)
第1圖為表示與本發明之實施型態有關之晶圓檢查裝置之外觀的斜視圖。
第2圖為沿著第1圖中之晶圓檢查裝置之II-II線之剖面圖。
第3圖為概略性表示第2圖中之檢查室所具有之晶圓檢查用介面之構成的剖面圖。
第4圖為表示第3圖中之探針卡之圖示，第4圖(A)為表示與彈簧框之抵接面的俯視圖，第4圖(B)係表示與晶圓之抵接面的俯視圖。
第5圖為第4圖中之墊片的斜視圖。
第6圖為第3圖之晶圓檢查用介面之部分放大剖面圖。
第7圖為使用第6圖之晶圓檢查用介面的晶圓中之各半導體裝置之電特性檢查之工程圖。
第8圖為使用第6圖之晶圓檢查用介面的晶圓中之各半導體裝置之電特性檢查之工程圖。
第9圖為表示以往之探針裝置之概略構成的剖面圖。
第10圖為表示第9圖中之彈簧框的剖面圖。
以下，針對本發明之實施型態，一面參照圖面一面予以說明。
第1圖為表示與本發明之實施型態有關之晶圓檢查裝置之外觀的斜視圖。
該晶圓檢查裝置10係使探針卡之所有探針分別整批對被形成在晶圓之全半導體裝置之全電極作抵接而一次進行電特性檢查的整批接觸型之檢查裝置，係在針對可以共用之裝置盡量採取共用的概念下被開發出。因此， 為了謀求裝置之小型化，在檢查室以外的另外場所，進行晶圓之對準。
在第1圖中，晶圓檢查裝置10主要係由在該晶圓檢查裝置10之背面，進行晶圓之搬出搬入的搬出搬入區域S10，和與該搬出搬入區域S10相向而被設置在正面的檢查區域S40，和被設置在搬出搬入區域S10和檢查區域S40之間的搬運區域S30所構成。
搬出搬入區域S10係與複數載置機構相向而被區隔成複數單位搬出搬入區域，檢查區域S40也對應於複數檢查室而被分隔成複數單位檢查區域。即是，搬出搬入區域S10及檢查區域S40，各以如公寓般分隔成複數房，晶圓搬運機構(參照後述第2圖)在其間的搬運區域S30移動而搬運晶圓。
第2圖為沿著第1圖中之線II-II線之截面圖。
在第2圖中，在搬出搬入區域S10設置有例如複數晶圓盒F之承接機構，以作為載置機構。再者，在搬出搬入區域S10之圖中左端，形成具有對準室12之對準區域S20，在右端設置有具有針跡檢查裝置17之針跡檢查區域S50。再者，在搬運區域S30設置有晶圓搬運機構13，在檢查區域S40設置有複數檢查室14。
晶圓搬運機構13具備有例如被設置在基台上之旋轉體，和在旋轉體上分別在一方向作往復移動之上下兩根機械臂，和使基台及機械臂升降之升降機構，和使此 些沿著搬運區域S30作往復移動之移動機構，在上側之機械臂13A之前端設置有載置晶圓W而進行搬運的拾取器13B(參照後述第3圖)。
在晶圓檢查裝置10中，晶圓搬運機構13從晶圓盒F接取未檢查之晶圓W而搬運至對準室12，該對準室12係對晶圓搬運機構13之拾取器13B進行晶圓W之對準，晶圓搬運機構13將對準後之晶圓W搬入至特定之檢查室14。檢查室14具有後述晶圓檢查用介面18，該晶圓檢查用介面18係進行被形成在晶圓W之複數半導體裝置之電特性檢查。
並且，晶圓搬運機構13係將檢查完之晶圓W從特定檢查室14收授至被設置在位於搬出搬入區域S10之一端的針跡檢查區域S50內的針跡檢查裝置17，針跡檢查裝置17進行檢查完之晶圓W中之各半導體裝置之電極中之針跡(探針25之接觸痕跡)之檢查，之後，晶圓搬運機構13將檢查後之晶圓W搬入至搬出搬入區域S10之晶圓盒F。
此時，晶圓搬運機構13雖然將從例如第1晶圓盒F搬出之第1晶圓W搬入至第1檢查室14內，但是在第1檢查室14內進行被形成在第1晶圓W之半導體裝置之電特性檢查之期間，可以將從第2晶圓盒F搬出之第2晶圓W搬入至第2檢查室14內。再者，晶圓搬運機構13係在第1檢查室14內進行被形成在第1晶圓W之半導體裝置之電特性檢查之期間，也可以從第3檢查室搬出檢 查後之第3晶圓W而搬入至第3晶圓盒F。即是，晶圓搬運機構13係在複數晶圓盒F和複數檢查室14間順序進行晶圓W之搬出搬入，複數檢查室14係在各檢查室14，針對複數晶圓W，順序進行被形成在該晶圓W之半導體裝置之電特性檢查。
第3圖為概略性表示第2圖中之檢查室所具有之晶圓檢查用介面之構成的剖面圖。
在第3圖中，晶圓檢查用介面18具有被配置在檢查室14內之頂棚部的由板狀構件所構成之頂板19，和構成該頂板19之下面的框架(以下，稱為「彈簧框」)40，和被配置成抵接於該彈簧框40之下面的探針卡20。探針卡20主要係由基板20a，和被形成在與該基板20a之晶圓W相向之面的複數探針25所構成。在探針卡20之抵接彈簧框40的抵接面，配置多數調整探針卡20之厚度的間隔物(以下，稱為「墊片」)51。晶圓檢查用介面18又具有支撐探針卡20之外周而固定於彈簧框40之固定環21，和從檢查室14內之底部豎立設置而在第3圖中上下方向移動之棒狀之升降器22，和被配置在該升降器22之頂部的梯狀之吸盤頂23。吸盤頂23具有呈剖面凸狀，在中央部朝圖中上方突出之凸部23A，和包圍凸部23A而被形成較凸部23A更低之階差部23B，凸部23A之上部平面成為晶圓W之載置面23C。
第4圖為表示第3圖中之探針卡20之圖示，第4圖(A)為表示與彈簧框40之抵接面的俯視圖，第4 圖(B)係表示與晶圓W之抵接面的俯視圖。
在第4圖(A)、(B)中，探針卡20為例如陶瓷製，呈現出直徑為330mm φ之圓形板狀體，其厚度例如為2.9mm。在中央部之抵接區域52，規則性地配列多數一邊為10mm之正方形之探針區域53，在各探針區域53，設置各對應於形成在晶圓W之複數半導體裝置中之各半導體裝置之複數電極的一群探針25。藉由一群探針25，形成有對應於一個半導體裝置之複數電極的一個探針群。
在第4圖(A)中，在規則性地被配列多數在抵接區域52內之探針區域53相互間，形成有格子狀之間隙，在該格子狀之間隙之角部，各配置有以俯視觀看下呈十字狀之墊片51。
第5圖為第4圖中之墊片51的斜視圖。
在第5圖中，墊片51在俯視觀看下呈十字狀。墊片51之長度a為例如15~20mm，厚度b為例如150~250μm。墊片51係由熱膨脹率與探針卡20之基板20a相同或近似之材料，例如銦剛等之低熱膨脹材料所形成。依此，即使於熱膨脹或熱收縮之時，在基板20a和墊片51之間也不會產生變形。熱膨脹率近似係指例如即使環境溫度隨著進行檢查被形成在晶圓W之半導體裝置之電特性檢查的檢查溫度之變更而變化，兩個構件之熱膨脹率小到在兩個構件之抵接面也不會產生變形的程度。
在此，探針卡20中之基板20a之表面平滑度 係例如算術平均粗度Ra為Ra=50~100μm左右。因此，當將基板20a抵接於表面平滑度高之彈簧框40時，與彈簧框40之抵接面成為平滑，與抵接面相反側之面不會成為平滑。再者，於基板20a之相向於晶圓W的相向面上，植入複數探針25而形成探針卡20之時，從基板20a之抵接彈簧框40的抵接面到探針25之前端部之長度，即是探針卡20之厚度，由於探針25之長度的偏差，和基板20a之厚度的偏差之協同作用，偏差變大。
然而，作為本發明之對象的探針裝置中，就以探針卡20中與晶圓W相向之面的平滑度而言，例如被要求算術平均粗度Ra≦30μm。
於是，本發明者為了達成對探針卡20中與晶圓W相向之面的平滑度的要求，在探針卡20中被規則性配置多數的探針區域53互相間的格子狀之間隙的各角部，各配置第5圖之十字狀之墊片51，依此使探針卡20之厚度均等，進而確保晶圓相向面所要求之平滑度。
並且，探針卡20中相向於晶圓W之面，係指藉由被形成在探針卡20中相向於晶圓W之面的複數探針25之前端部而所形成的面。
墊片51朝探針卡20的黏貼係如下述般被進行。
首先，在探針卡20中被規則性地配列多數探針區域53互相間之格子狀之間隙的角部(以下，稱為「墊片黏貼位置」)之全部，測量探針卡20之厚度。接 著，準備使厚度每次例如以10μm變化之複數墊片51，求出要在各墊片黏貼位置黏貼哪個厚度之墊片51，探針卡20之厚度才會均等，在所求出之特定厚度的墊片51黏貼在各對應的墊片黏貼位置。依此，探針卡20之厚度成為均等，可以達成該探針卡20中相向於晶圓W之面的算術平均粗度Ra≦30μm。墊片51對探針卡20黏貼藉由例如熱硬化性黏接劑而進行。
第6圖為第3圖之晶圓檢查用介面之部分放大剖面圖。
在第6圖中，在探針卡20之抵接彈簧框40的抵接面黏貼多數特定厚度之墊片51。即是，晶圓檢查用介面18主要由基板20a、具備有被設置在該基板20a之相向於晶圓W之面的複數探針25的探針卡20，和夾著晶圓W而與探針卡20相向配置的梯狀之吸盤頂23，和抵接於與探針卡20之相向於晶圓W之面相反側的面而支撐該探針卡20的彈簧框40所構成。
在探針卡20之抵接彈簧框40之抵接面之墊片黏貼位置，各自黏貼墊片51。依此，校正探針卡20中之厚度偏差，探針卡20中相向於晶圓W之面的平滑度被保持特定範圍。
再者，探針卡20中被形成包圍抵接區域52之固定環21，係將探針卡20固定在彈簧框40。並且，在探針卡20和晶圓W之間形成內側空間28，在吸盤頂23和固定環21之間，形成有包含內側空間28的外側空間 27。內側空間28及外側空間27各藉由密封構件26及24而被密封(參照第3圖)。
以下，針對藉由具備有如此之構成的晶圓檢查用介面的晶圓檢查裝置對被形成在晶圓之半導體裝置作電特性檢查予以說明。
第7圖及第8圖係藉由具備有第6圖之晶圓檢查用介面的晶圓檢查裝置對被形成在晶圓之半導體裝置作電特性檢查的工程圖。
首先，晶圓搬運機構13係將對準後之晶圓W搬入至檢查室14內，使對拾取器13B進行對準的晶圓W與探針卡20相向。此時，晶圓搬運機構13係使機械臂13A微小移動，進行拾取器13B和探針卡20之對準(第7圖(A))。依此，進行晶圓W和探針卡20之對準。
接著，晶圓搬運機構13使拾取器13B朝向探針卡20移動而使晶圓W抵接於探針卡20。此時，因已進行晶圓W和探針卡20之對準，故探針卡20之各探針25與被形成在晶圓W之各半導體裝置之各電極分別正確抵接(第7圖(B))。此時，因在探針卡20之抵接彈簧框40的抵接面配置複數墊片51，探針卡20之厚度被均等調整，故探針卡20中與晶圓W相向之面的平滑度被保持特定範圍，例如算術平均粗度Ra為Ra≦30μm。因此，探針卡20之探針25和被形成在晶圓W之半導體裝置之各電極正確接觸。
接著，減壓被形成在探針卡20和晶圓W之間 的內側空間28而將晶圓W拉近探針卡20並暫時固定，之後，拾取器13B從晶圓W離開而藉由晶圓搬運機構13從檢查室14退出(第7圖(C))。
接著，支撐吸盤頂23之升降器22使吸盤頂23移動至上方，並使吸盤頂23抵接至固定環21。此時，吸盤頂23之凸部23A因從階差23B朝上方突出，故屬於該凸部23A之上部平面的晶圓載置面23C抵接於被暫時固定於探針卡20之晶圓W，其結果，晶圓W位於晶圓載置面23C上(第8圖(A))。
接著，吸盤頂23被抵接於固定環21，減壓被形成在吸盤頂23和固定環21之間的外側空間27而使吸盤頂23拉近固定環21，吸盤頂23藉由固定環21被間接性固定。此時，雖然被拉近至固定環21之吸盤頂23係將位於晶圓載置面23C上之晶圓W推壓至探針卡20，但是由於吸盤頂23具有較晶圓W高的剛性，故可以將晶圓W均勻地推壓至探針卡20。之後，升降器22朝圖中下方移動而從吸盤頂23離開(第8圖(B))。
接著，特定值之電流從探針卡20之各探針25流至各半導體裝置之各電極，整批進行各半導體裝置之電性特性檢查，之後完成本檢查。
若藉由本實施型態時，因在探針卡20之抵接彈簧框40的抵接面，設置調整探針卡20之厚度的墊片51，故使複數探針分別整批對被形成在晶圓W之複數半導體裝置之複數電極作抵接的探針卡的厚度成為均等，可 以確保晶圓相向面之平滑度。再者，依此，可以使被形成在探針卡20之各探針25正確地抵接於被形成在晶圓W之複數半導體裝置之各電極，進而可以針對被形成在晶圓之半導體裝置進行適當的電特性檢查。
若藉由本實施型態時，因將墊片51之形狀設成在俯視觀看下呈十字狀，故容易適合於墊片黏貼位置，即被形成在探針卡20之複數探針群互相間的格子狀之間隙的角部形狀，並且該墊片51因藉由例如作業者之手或工具容易抓取，故將墊片51黏貼在探針卡20之基板20a之時的處理變得容易而提升作業性。再者，因在探針卡之墊片黏貼位置的所有部分容易黏貼墊片51，故厚度調整變得容易，容易保持相向於晶圓W之面的平滑度。並且，墊片51因比起例如剖面圓形之墊片具有特定之平面積，故可以防止應力局部性集中，抑制探針卡20局部性變形。依此，亦可以防止被形成在基板20a之探針25之局部性的傾斜。
在本實施型態中，使用俯視觀看下呈L字狀之墊片以當作探針卡20之抵接區域52之周邊附近之墊片為佳。依此，可以在抵接區域52之全面均等地黏貼墊片，並容易確保探針卡20中相向於晶圓W之面的平滑度。並且，在本實施型態中，亦可以適用圓柱或角柱之墊片以取代在俯視觀看下呈十字狀之墊片51。
在本實施型態中，因使探針卡20之各探針25整批抵接於各自所對應之晶圓W的所有半導體裝置中之 全電極而可以一次進行電特性檢查，故提升半導體裝置之生產性。
以上，針對本發明，雖然使用上述實施型態予以說明，但是本發明並不限定於上述實施型態。
20‧‧‧探針卡
20a‧‧‧基板
51‧‧‧墊片(間隔物)
52‧‧‧抵接區域
53‧‧‧探針區域

Claims (7)

  1. 一種晶圓檢查用介面，其特徵為具有：探針卡，其具備：基板，和在與該基板之晶圓相向之面上，對應於被形成在該晶圓之複數半導體裝置之電極而被設置的複數探針；框架，其係抵接於與上述探針卡之相向於上述晶圓之面相反側的面而支撐該探針卡；及間隔物，其係被形成在上述探針卡之抵接上述框架的抵接面，調整該探針卡之厚度，上述探針卡中之上述複數探針，被區分成與被形成在上述晶圓之複數半導體裝置對應的複數探針群，上述間隔物係被設置在上述複數探針群互相的間隙。
  2. 一種晶圓檢查用介面，其特徵為具有：探針卡，其具備：基板，和在與該基板之晶圓相向之面上，對應於被形成在該晶圓之複數半導體裝置之電極而被設置的複數探針；框架，其係抵接於與上述探針卡之相向於上述晶圓之面相反側的面而支撐該探針卡；及間隔物，其係被形成在上述探針卡之抵接上述框架的抵接面，調整該探針卡之厚度，上述間隔物係以熱膨脹率與上述探針卡中之基板相同或近似的低膨脹率材所形成。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所記載之晶圓檢查用介面，其中 上述間隔物係用以確保上述探針卡中與上述晶圓相向之面的平滑度的間隔物。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所記載之晶圓檢查用介面，其中上述探針卡中與上述晶圓相向之面，係藉由被形成在該探針卡中與上述晶圓相向之面的複數探針之前端部所形成之面。
  5. 如申請專利範圍第1項所記載之晶圓檢查用介面，其中上述複數探針群被配列成棋盤格狀，上述間隔物被設置在配列成上述棋盤格狀之上述複數之探針群互相間之格子狀之間隙的角部。
  6. 如申請專利範圍第1或2項所記載之晶圓檢查用介面，其中上述間隔物在俯視觀看下呈十字狀。
  7. 如申請專利範圍第1或2項所記載之晶圓檢查用介面，其中上述平滑度為算術平均粗度Ra為Ra≦30μm。
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