TWI604200B - 探針卡與晶圓測試方法 - Google Patents

Description

探針卡與晶圓測試方法

本案係關於一種探針卡，且特別是關於一種多晶粒測試的探針卡。

近來，隨著半導體製程技術的進步，晶圓針測技術被廣泛應用在封裝前的測試流程當中，以降低不良品的封裝成本。然而，隨著製程技術進步，晶片體積減小、腳位越來越多，現有傳統的探針卡已不敷晶片測試所需。

因此，改良探針卡以提高晶圓針測的效率，並使探針卡可系統性地用於測試流程中，實為當前本領域內的重要研究課題。

本案的一態樣為一種探針卡。探針卡包含配置為測試單元的複數個探針組。測試單元用以對晶圓上待測區域的複數個晶粒進行測試，並於測試完成後向第一方向移動m單位及向第二方向移動n單位以對下一待測區域進行測試，其中m、n為正整數。

在本案一實施例中，測試單元更用以向第一方向進行測試，以對待測區域內的晶粒完成測試。

在本案一實施例中，測試單元更用以向第二方向進行測試，以對待測區域內的晶粒完成測試。

在本案一實施例中，測試單元中的探針組包含複數個第一探針組以及至少一第二探針組。第一探針組與第二探針組配置於複數行與複數列上彼此交錯排列。第二探針組係配置於與相鄰之第一探針組等距之行與列上。

在本案一實施例中，配置於同一行上相鄰之第一探針組彼此間隔m單位，配置於同一列上相鄰之第一探針組彼此間隔2n單位。

在本案一實施例中，配置於同一行上相鄰之第一探針組彼此間隔2m單位，配置於同一列上相鄰之第一探針組彼此間隔n單位。

在本案一實施例中，第一探針組配置於奇數行與奇數列上，第二探針組配置於偶數行與偶數列上。

在本案一實施例中，第一探針組及第二探針組分別包括多個探針，第一探針組及第二探針組的探針數量與擺放位置與晶粒的測試點數量及分佈相吻合。

在本案一實施例中，待測區域包含配置為略成X形的五個矩形區域。

在本案一實施例中，矩形區域長為a單位，寬為b單位，矩形區域內分別包含(a×b)個晶粒，其中a、b為正整數。

在本案一實施例中，待測區域略成工字形。

在本案一實施例中，待測區域包含測試單元與測試單元沿第一方向移動1單位所形成的區域。

在本案一實施例中，待測區域包含測試單元與測試單元沿第二方向移動1單位所形成的區域。

本案的另一態樣為一種測試方法。測試方法包含：以配置為測試單元的複數個探針組對晶圓上待測區域的複數個晶粒進行測試；以及對待測區域內的晶粒完成測試後，將測試單元向第一方向移動m單位及向第二方向移動n單位以對下一待測區域進行測試，其中m、n為正整數。

在本案一實施例中，測試方法更包含：以測試單元向第一方向進行測試，以對待測區域內的晶粒完成測試。

在本案一實施例中，測試方法更包含：以測試單元向第二方向進行測試，以對待測區域內的晶粒完成測試。

在本案一實施例中，待測區域包含配置為略成X形的五個矩形區域。

在本案一實施例中，矩形區域長為a單位，寬為b單位，矩形區域內分別包含(a×b)個晶粒，其中a、b為正整數。

在本案一實施例中，待測區域略成工字形。

在本案一實施例中，待測區域之偶數列對應的晶粒數量為待測區域之奇數列對應的晶粒數量減二。

綜上所述，本案透過設置交錯排列的探針組，探針卡可沿著特定方向，對多個待測區域進行測試。如此一來，探針卡不僅可同步測試多個晶粒，更能系統性地對晶圓上的晶粒進行測試。此外，交錯排列的探針組配置左右、上下對稱， 因此可配合晶圓邊界的形狀進行測試，減少測試晶圓邊界附近的晶粒時所需的測試次數，降低測試成本。

100‧‧‧探針卡

120‧‧‧測試單元

200‧‧‧晶圓

220‧‧‧晶粒

240‧‧‧待測區域

S1~S5‧‧‧探針組

S11~S35‧‧‧探針組

D1~D5‧‧‧晶粒

A1、A2、B1、B2‧‧‧待測區域

A11~A15‧‧‧矩形區域

A21~A25‧‧‧矩形區域

D11~D54‧‧‧晶粒

B11~B25‧‧‧晶粒

第1圖為根據本案一實施例所繪示的探針卡的示意圖。

第2A圖為根據本案一實施例所繪示的測試單元的示意圖。

第2B圖與第2C圖分別為根據本案一實施例所繪示的第2A圖之測試單元的測試步驟示意圖。

第3圖為根據本案另一實施例所繪示的測試單元的示意圖

第4A圖~第4D圖為根據本案一實施例所繪示的第3圖之測試單元的測試步驟示意圖。

第5A圖~第5D圖為根據本案另一實施例所繪示的第3圖之測試單元的測試步驟示意圖。

第6A圖為根據本案另一實施例所繪示的測試單元的示意圖。

第6B圖~第6D圖為根據本案一實施例中所繪示的第6A圖之測試單元的測試步驟示意圖。

第6E圖為根據本案另一實施例所繪示的測試單元的示意圖。

第7A圖~第7E圖為根據本案一實施例中所繪示的第2A圖之測試單元的測試步驟示意圖。

第8A圖為根據本案另一實施例所繪示的測試單元的示意圖。

第8B圖~第8C圖為根據本案一實施例所繪示的第8A圖之測試單元的測試步驟示意圖。

第9A圖~第9C圖為根據本案另一實施例所繪示的第8A圖之測試單元的測試步驟示意圖。

請參考第1圖。第1圖為根據本案一實施例所繪示的探針卡100的示意圖。如第1圖所示，探針卡100包含配置為測試單元120的複數個探針組S1~S5。在部份實施例中，探針組S1~S5分別包括多個探針，探針數量與擺放位置與晶圓200上的晶粒220的測試點數量及分佈相吻合。如此一來，測試單元120便可用以對待測晶圓200進行測試，晶圓200上包含多個待測晶粒220。測試單元120在一次測試中，可同時測試多個晶粒220。具體來說，探針組S1~S5可分別對晶圓200上的多個不同晶粒D1~D5進行測試。

在部份實施例中，測試單元120用以對晶圓200上的待測區域240進行測試，其中待測區域240包含複數個待測的晶粒220。當測試單元120對待測區域240中的複數個晶粒220進行測試完成後，探針卡100與其上的測試單元120往相對於晶圓200的第一方向移動m單位，向第二方向移動n單位，以對另一組待測區域進行測試，其中m、n為正整數。在本實施例中，測試單元120重複以上移動，依序對晶粒進行測試。

在部份實施例中，第一方向可為沿X軸方向(即：探針卡100相對晶圓200左右移動)，第二方向可為沿Y軸方向 (即：探針卡100相對晶圓200上下移動)，但本案並不以此為限。舉例來說，在另一部份實施例中，第一方向可為沿Y軸方向，第二方向可為沿X軸方向。

為方便說明，探針卡100的具體操作與測試方法將於以下段落搭配圖式進行說明。

請參考第2A圖。第2A圖為根據本案一實施例所繪示的測試單元120的示意圖。如第2A圖所示，在本實施例中測試單元120包含探針組S1~S5。其中探針組S1~S2以及探針組S4~S5配置於測試單元120之奇數行與奇數列上，探針組S3配置於測試單元120之偶數行與偶數列上，使得探針組S1~S5大致略成一X字形。

請一併參考第2B圖與第2C圖。第2B圖與第2C圖分別為第2A圖所繪示的測試單元120的測試步驟示意圖。在第2B圖的實施例中，晶圓200上的待測區域A1包含五個待測晶粒D1~D5，配置略成X形，且其相對位置與測試單元120相吻合。換言之，當探針卡100進行一次測試時，測試單元120便對待測區域A1內的多個待測晶粒D1~D5完成測試。

接著，測試單元120向第一方向(如：右方)移動2單位，向第二方向(如：下方)移動1單位，對下一組待測區域A2中的待測晶粒D1~D5進行測試。接著，重複以上移動，向第一方向(如：右方)移動2單位，向第二方向(如：下方)移動1單位，便可對下一組待測區域A3中的待測晶粒D1~D5進行測試，直到測試結束。

相似地，在第2C圖所示的實施例中，測試單元120 向第一方向(如：右方)移動1單位，向第二方向(如：下方)移動2單位，對下一組待測區域A2中的待測晶粒D1~D5進行測試。接著，重複以上移動，向第一方向(如：右方)移動1單位，向第二方向(如：下方)移動2單位，便可對下一組待測區域A3中的待測晶粒D1~D5進行測試。測試單元120反覆以上操作，便可沿一特定方向依序對多個待測區域進行測試，直到測試全數完成。由於各個待測區域A1~A3中的待測晶粒彼此交錯，因此測試單元120可避免對同一個待測晶粒重複進行，可提高整體的測試效率。

在部份實施例中，測試單元120的移動距離m、n係根據探針卡100上探針組S1~S5的配置而決定。具體來說，若配置於同一行上相鄰之探針組彼此間隔x單位，配置於同一列上相鄰之探針組彼此間隔y單位時，測試單元120的移動距離可為向第一方向x單位，向第二方向y/2單位。此外，測試單元120的移動距離亦可為向第一方向x/2單位，向第二方向y單位。

換言之，當測試單元120的移動距離為向第一方向m單位，向第二方向n單位時，配置於同一行上相鄰之探針組彼此間隔m單位，配置於同一列上相鄰之探針組彼此間隔2n單位。或者，配置於同一行上相鄰之探針組彼此間隔2m單位，配置於同一列上相鄰之探針組彼此間隔n單位。

以第2A圖~第2C圖所繪示的實施例來說，探針組S1、S2配置於同一行，其中探針組S1位於第一列，探針組S2位於第三列，兩者間隔2單位。探針組S1、S4配置於同一列， 其中探針組S1位於第一行，探針組S4位於第三行，兩者間隔也是2單位。因此測試單元120的移動距離(m，n)有(2，1)或是(1，2)兩種不同的選擇。其中第2B圖所繪示的即為測試單元120向第一方向移動2單位，向第二方向移動1單位之實施例。第2C圖所繪示的即為測試單元120向第一方向移動1單位，向第二方向移動2單位之實施例。

如此一來，探針卡100便可系統性地依序對晶圓200上的晶粒220進行測試。由於測試單元120上包含多個探針組S1~S5，因此在一次測試中可同步測試多個晶粒D1~D5，節省測試時間。此外，由於探針組S1~S5配置左右、上下對稱，整體略成X形，因此可配合晶圓200邊界的形狀進行測試，減少測試晶圓200邊界附近的晶粒220時所需的測試次數，降低測試成本。

值得注意的是，對於本領域具通常知識者而言亦可根據實際需求相應選擇第一方向和第二方向的方向及先後次序。舉例來說，在部份實施例中測試單元120亦可以先向上方移動2單位，再往左方移動1單位等等，其他變化的可能組合於此不再贅述。

請參考第3圖。第3圖為根據本案另一實施例所繪示的測試單元120的示意圖，如第3圖所示，在本案中探針組S1~S5可有不同的配置方式。在本實施例中，探針組S1~S2以及探針組S4~S5為第一探針組，探針組S3為第二探針組，第一探針組與第二探針組於測試單元120的複數行與複數列上彼此交錯排列，其中第二探針組係配置於與相鄰之第一探針組 等距之行與列上。

請一併參考第4A圖~第4D圖。第4A圖~第4D圖為根據本案一實施例所繪示的第3圖之測試單元120的測試步驟示意圖。在第4A圖~第4D圖的實施例中，待測區域A1包含五個矩形區域A11~A15。與第2A圖~第2C圖所示施施例的差別在於，矩形區域A11~A15每一者各包含兩個待測晶粒。舉例來說，矩形區域A11包含待測晶粒D11與D12，矩形區域A12包含待測晶粒D21與D22，以此類推。

五個矩形區域A11~A15配置略成X形，且待測晶粒D11~D51其相對位置與測試單元120相吻合，待測晶粒D12~D52其相對位置與測試單元120相吻合。換言之，如第4A圖所示，當探針卡100進行一次測試時，測試單元120便對待測區域A1內的待測晶粒D11~D51完成測試。接著，如第4B圖所示，測試單元120依序向第一方向進行測試，便可對待測區域A1內的待測晶粒D12~D52完成測試。如此一來，測試單元120便可對待測區域A1內的所有晶粒D11~D52完成測試。

接著，測試單元120便可往第一方向移動m單位，向第二方向移動n單位，以對另一組待測區域A2進行測試。相似地，在本實施例中，測試單元120在測試待測區域A2內矩形區域A21~A25的晶粒D11~D52時，係依序向第一方向進行測試，以完成所有晶粒D11~D52的測試。

在第3圖所示的實施例中，配置於同一行上相鄰之第一探針組(如：探針組S1、S2)分別位於第一列與第五列上，彼此間隔4單位，配置於同一列上相鄰之第一探針組(如： 探針組S1、S4)分別位於第一行與第三行上，彼此間隔2單位。因此測試單元120的移動距離(m，n)有(4，1)或是(2，2)兩種不同的選擇。

因此，在第4A圖~第4D圖所繪示的測試步驟中，測試單元120從待測區域A1移動至待測區域A2時，共向第一方向(如：右方)移動了4單位，向第二方向(如：下方)移動了1單位。

請一併參考第5A圖~第5D圖。第5A圖~第5D圖為根據本案另一實施例所繪示的第3圖之測試單元120的測試步驟示意圖。在本實施例中，與第4A圖~第4D圖所繪示的實施例相似，測試單元120在測試待測區域A2內的晶粒D11~D52時，係依序向第一方向進行測試，以完成所有晶粒D11~D52的測試。但在本實施例中，測試單元120從待測區域A1移動至待測區域A2時，共向第一方向(如：右方)移動了2單位，向第二方向(如：下方)移動了2單位。

值得注意的是，雖然第3圖、第4A~4D圖、第5A~5D圖所繪示的實施例中，矩形區域A11~A15內分別包含2×1的待測晶粒，但其僅為方便說明之示例之用。舉例來說，矩形區域A11~A15內亦可分別包含3×1、4×1的待測晶粒，測試單元120依序向第一方向(如：右方)移動2單位、3單位以完成待測區域A1內所有晶粒之測試。相似地，矩形區域A11~A15內亦可分別包含1×2、1×3、1×4等等的待測晶粒，使得測試單元120依序向下方或上方移動1單位、2單位、3單位以完成待測區域A1內所有晶粒之測試。

請一併參考第6A圖~第6C圖。第6A圖為根據本案另一實施例所繪示的測試單元120的示意圖。第6B圖~第6C圖為根據本案一實施例中第6A圖所繪示的測試單元120的測試步驟示意圖。在部份實施例中，如第6A圖~第6C圖所示，測試單元120可依序向第一方向進行測試，再依序向第二方向進行測試，以對待測區域A1內的晶粒完成測試。

在本實施例中，待測區域A1包含五個矩形區域A11~A15。矩形區域A11~A15每一者各包含2×2共四格待測晶粒。舉例來說，矩形區域A11包含待測晶粒D11~D14，以此類推。如第6B圖所繪示，測試單元120分別往第一方向和第二方向各進行兩次測試，依序測試待測晶粒D11~D51、待測晶粒D12~D52、待測晶粒D13~D53、以及待測晶粒D14~D54，以對待測區域A1內的晶粒D11~D54完成測試。

接著，如第6C圖所示，測試單元120便可往第一方向移動m單位，向第二方向移動n單位，以對另一組待測區域A2進行測試。在本實施例中，配置於同一行上相鄰之第一探針組(如：探針組S1、S2)分別位於第一列與第五列上，彼此間隔4單位，配置於同一列上相鄰之第一探針組(如：探針組S1、S4)分別位於第一行與第五行上，彼此間隔4單位。因此測試單元120的移動距離(m，n)可為(4，2)或是(2，4)兩種不同的選擇。在第6B圖~第6C圖所示實施例中，測試單元120從待測區域A1移動到待測區域A2，共向右移動了4單位，向下移動了2單位。相似地，測試單元120亦可向右移動了2單位，向下移動了4單位以從待測區域A1移動到待測區域A2，如第 6D圖所示。

換言之，在以上多個實施例中，探針組S1~S5的配置位置可根據實際需求調整，以配合探針卡100上的線路佈局。如此一來，探針卡100在維持系統性測試方法的同時，亦能應用於具有更複雜的探針數量與探針位置的探針組S1~S5，以符合晶圓200的測試需求。

值得注意的是，以上實施例中待測區域A1所包含的待測晶粒數量可根據測試單元120中探針組S1~S5的配置而定，並非用以限制本案。請參考第6E圖。第6E圖為根據本案另一實施例所繪示的測試單元120的示意圖。舉例來說，第6E圖所示的實施例中，待測區域A1每個矩形區域各包含了2×3個待測晶粒。換言之，根據測試單元120中探針組S1~S5不同的配置方式，待測區域A1中五個矩形區域A11~A15每一者可各包含a×b個待測晶粒，其中a、b可為任意正整數。

請一併參考第7A圖~第7E圖。第7A圖~第7E圖為根據本案另一實施例所繪示的第2A圖之測試單元120的測試步驟示意圖。在本實施例中，待測區域B1略成一工字形，包含待測晶粒B11~B15、B21~B25，其中待測區域B1之偶數行對應的晶粒數量為待測區域B1之奇數行對應的晶粒數量減二。如第7A圖所示，待測區域B1的第一行包含待測晶粒B11、B21、B12、B22共四個晶粒，第二行包含待測晶粒B13、B23共兩個晶粒，第三行包含待測晶粒B14、B24、B15、B25共四個晶粒。

換言之，待測區域B1包含了測試單元120與測試 單元沿第一方向(如：右方)移動1單位所形成的區域。因此，在本實施例中，如第7A圖與第7B圖所繪示，測試單元120在測試待測區域B1內的晶粒B11~B15、B21~B25時，係依序向第一方向進行測試，以完成所有晶粒B11~B15、B21~B25的測試。

完成待測區域B1的測試後，接著，如第7C圖與第7D圖所繪示，測試單元120便可往第一方向移動m單位，向第二方向移動n單位，以對另一組待測區域B2進行測試。反覆以上操作，便可如第7E圖所繪示，完成待測區域B1~B3內所有晶粒的測試。

值得注意的是，在部份實施例中，工字形的待測區域B1亦可應用於採用其他的探針組配置方式之測試單元120，並不以第2A圖中所繪示的測試單元120為限。

請參考第8A圖~第8C圖。第8A圖為根據本案一實施例所繪示的測試單元120的示意圖。第8B圖~第8C圖為根據本案一實施例中第8A圖所繪示的測試單元120的測試步驟示意圖。

在本實施例中測試單元120包含探針組S11~S35。其中探針組S11、S13、S15以及探針組S31、S33、S35配置於測試單元120之奇數行與奇數列上，探針組S22與S24配置於測試單元120之偶數行與偶數列上。

如第8B圖所示，待測區域B1包含了測試單元120與測試單元120沿第一方向(如：右方)移動1單位所形成的區域。因此，在本實施例中，測試單元120在測試待測區域B1內 的晶粒時，係依序向第一方向進行測試，以完成所有晶粒的測試。

完成待測區域B1的測試後，接著，如第8C圖所繪示，測試單元120便可往第一方向移動m單位，向第二方向移動n單位，以對另一組待測區域B2進行測試。反覆以上操作，便可完成所有晶粒的測試。

請參考第9A圖~第9C圖。第9A圖~第9C圖為根據本案另一實施例中第8A圖所繪示的測試單元120的測試步驟示意圖。在部份實施例中，如第9A圖所示，待測區域B1亦可包含測試單元120與測試單元120沿第二方向(如：下方)移動1單位所形成的區域。因此，在本實施例中，測試單元120在測試待測區域B1內的晶粒時，係依序向第二方向進行測試，以完成所有晶粒的測試。

完成待測區域B1的測試後，接著，測試單元120便可往第一方向移動m單位，向第二方向移動n單位，以對另一組待測區域B2進行測試。反覆以上操作，便可完成所有晶粒的測試。

值得注意的是，如第9B圖和第9C圖所繪示，測試單元120的移動方向可根據實際需求選擇和變化。舉例來說，在第9B圖所繪示的實施例中，測試單元120從待測區域B1移動至待測區域B2共向右移動5單位，向上移動1單位，在第9C圖所繪示的實施例中，測試單元120從待測區域B1移動至待測區域B2共向右移動1單位，向下移動3單位，故本案並不以此為限。此外，在部份實施例中，測試單元120得以依序向第 一方向或第二方向進行測試，以對相應之待測區域內的晶粒完成測試，但本案並不以此為限。舉例來說，測試單元120亦可隨機地向第一方向或第二方向進行測試，亦可對相應之待測區域內的晶粒完成測試。

綜上所述，在本案所提供的多個實施例中，透過設置交錯排列的探針組，探針卡可沿著一特定方向，依序對多個待測區域進行測試。如此一來，探針卡不僅可同步測試多個晶粒，更能系統性地依序對晶圓上的晶粒進行測試。此外，交錯排列的探針組配置左右、上下對稱，因此可配合晶圓邊界的形狀進行測試，減少測試晶圓邊界附近的晶粒時所需的測試次數，降低測試成本。

100‧‧‧探針卡

120‧‧‧測試單元

200‧‧‧晶圓

220‧‧‧晶粒

240‧‧‧待測區域

S1~S5‧‧‧探針組

D1~D5‧‧‧晶粒

Claims (18)

1. 一種探針卡，包含配置為一測試單元的複數個探針組，該測試單元用以對一晶圓上一待測區域的複數個晶粒進行測試，並於測試完成後向一第一方向移動m單位及向一第二方向移動n單位以對下一待測區域進行測試，其中m、n為正整數，其中該待測區域包含配置為略成X形的五個矩形區域。
2. 如請求項1所述的探針卡，其中該測試單元更用以向該第一方向進行測試，以對該待測區域內的該些晶粒完成測試。
3. 如請求項2所述的探針卡，其中該測試單元更用以向該第二方向進行測試，以對該待測區域內的該些晶粒完成測試。
4. 如請求項1所述的探針卡，其中該測試單元中該些探針組包含複數個第一探針組以及至少一第二探針組，該些第一探針組與該至少一第二探針組配置於複數行與複數列上彼此交錯排列，該至少一第二探針組係配置於與相鄰之該些第一探針組等距之行與列上。
5. 如請求項4所述的探針卡，其中配置於同一行上相鄰之該些第一探針組彼此間隔m單位，配置於同一列上相鄰之該些第一探針組彼此間隔2n單位。
6. 如請求項4所述的探針卡，其中配置於同一行上相鄰之該些第一探針組彼此間隔2m單位，配置於同一列上相鄰之該些第一探針組彼此間隔n單位。
7. 如請求項4所述的探針卡，其中該些第一探針組配置於奇數行與奇數列上，該至少一第二探針組配置於偶數行與偶數列上。
8. 如第4項所述的探針卡，其中該些第一探針組及該至少一第二探針組分別包括多個探針，該些第一探針組及該至少一第二探針組的探針數量與擺放位置與該些晶粒的測試點數量及分佈相吻合。
9. 如請求項8所述的探針卡，其中該些矩形區域長為a單位，寬為b單位，該些矩形區域內分別包含(a×b)個晶粒，其中a、b為正整數。
10. 如請求項1所述的探針卡，其中該待測區域略成工字形。
11. 如請求項1所述的探針卡，其中該待測區域包含該測試單元與該測試單元沿該第一方向移動1單位所形成的區域。
12. 如請求項1所述的探針卡，其中該待測區域包含該測試單元與該測試單元沿該第二方向移動1單位所形成的區域。
13. 一種晶圓測試方法，包含：以配置為一測試單元的複數個探針組對一晶圓上一待測區域的複數個晶粒進行測試；以及對該待測區域內的該些晶粒完成測試後，將該測試單元向一第一方向移動m單位及向一第二方向移動n單位以對下一待測區域進行測試，其中m、n為正整數，其中該待測區域包含配置為略成X形的五個矩形區域。
14. 如請求項13所述的晶圓測試方法，更包含：以該測試單元向該第一方向進行測試，以對該待測區域內的該些晶粒完成測試。
15. 如請求項14所述的晶圓測試方法，更包含：以該測試單元向該第二方向進行測試，以對該待測區域內的該些晶粒完成測試。
16. 如請求項14所述的晶圓測試方法，其中該些矩形區域長為a單位，寬為b單位，該些矩形區域內分別包含(a×b)個晶粒，其中a、b為正整數。
17. 如請求項14所述的晶圓測試方法，其中該 待測區域略成工字形。
18. 如請求項14所述的晶圓測試方法，其中該待測區域之偶數列對應的晶粒數量為該待測區域之奇數列對應的晶粒數量減二。