TWI660813B - 戳針機 - Google Patents

Abstract

一種戳針機，係用以對探針卡上各個探針的針頭進行戳針作業，俾透過接觸磨擦來對各該探針的針頭進行磨銳或清潔，使得探針卡的檢測性能夠符合預期，並提升探針卡的使用壽命。

Description

戳針機

本發明係有關於一種半導體設備，詳而言之，係關於一種用於對由晶圓測試機台取出的探針卡執行戳針任務的戳針機。

按，在晶圓的製造過程中，往往會在晶圓測試機台上透過探針卡上探針接觸晶圓上的各晶片，以對晶圓上的各晶片傳送測試訊號，藉以測試晶圓上各晶片的積體電路的電性功能是否正常，俾在晶圓上各晶片封裝前汰除電性功能不良的不良品，以減少對不良品投入不必要的封裝成本。

再者，晶圓上各晶片的積體電路的密集度，會隨著積體電路製程技術的進步而增加，為確保探針能夠順利接觸晶圓上各晶片的積體電路，使得探針卡上的探針有愈做愈細的趨勢，然，探針在經多次使用後針頭會受到磨耗或污染，導致探針卡之檢測性能會隨著使用的次數而逐漸降低。更具體而言，針頭受到磨耗及污染後容易跟晶圓上各晶片的積體電路接觸不良，使得檢測結果的可靠度大幅降低，而造成探針卡的使用壽命有限。

因此，如何解決探針卡上探針磨耗或污染的問題，以延長探針卡的使用壽命，目前已經成為現在業界亟欲挑戰克服的技術議題。

鑒於上述先前技術之缺點，本發明係提供一種戳針機，係用於對由晶圓測試機台取出的探針卡執行戳針任務，其中，探針卡係包含複數探針，而各該探針具有針頭，戳針機係包括：戳針組件、戳針組件載台、探針卡治具、旋轉機構、縱向致動機構、設定模組與控制模組。戳針組件係具有圓盤載體與戳針材料，圓盤載體上係具有圓形區域，戳針材料係貼佈於圓盤載體的圓形區域中。戳針組件載台係用於承載戳針組件，具有真空通道，真空通道係對圓盤載體提供負壓吸力，以將戳針組件定位於戳針組件載台上。探針卡治具係用於承載探針卡，並使各該探針的針頭外露出探針卡治具的本體且朝向戳針材料，其中，探針卡治具係位於戳針組件的上方，且各該探針於圓盤載體的投影位置係位於圓形區域中的第一位置。旋轉機構係致動戳針組件載台旋轉，使各該探針於圓盤載體的投影位置由第一位置，旋轉到圓形區域中的第二位置。縱向致動機構係致動戳針組件載台縱向移動，使圓盤載體帶動該戳針材料迎向各該探針外露出探針卡治具的本體的針頭，以透過接觸磨擦方式對各該探針的針頭進行一次的戳針作業，俾磨銳或清潔各該探針的針頭，而後，使圓盤載體帶動戳針材料離開各該探針的針頭，以等待對各該探針的針頭進行下一次的戳針作業。設定模組係供設定執行該戳針任務中的任務執行資訊，所述任務執行資訊包含總戳針次數、單位戳針次數與單位旋轉角度，其中，總戳針次數代表對各該探針的針頭需要接續進行戳針作業的總次數；單位戳針次數代表該戳針材料每單位區域對各該探針的針頭接續進行戳針作業的合理次數；單位旋轉角度代表該戳針組件載台每次旋轉的單位角度。當各該探針的針頭接續進行戳針的累計次數未達該總戳針次數，控制模組係令縱向致動機構執行作業，以對各該探針的針頭進行一次的戳針作業，當戳針材料等待對各該探針的針頭進行下一次的戳針作業，且戳針材料於各該探針針頭下方的區域，對各該探針針頭接續進行戳針作業的累計次數已達單位戳針次數，控制模組令該旋轉機構致動該戳針組件載台旋轉單位旋轉角度。

可選擇性地，於本發明的一實施例中，戳針機還包括參數匯入模組，參數匯入模組係供依據探針卡的種類匯入數位化的任務執行參數，並將任務執行參數提供給設定模組作為任務執行資訊，以省去人員繁雜的參數設定，並防止人員的誤操作。

可選擇性地，於本發明的一實施例中，戳針機還包括資料庫與資料輸出模組，資料庫係儲存關於探針卡執行戳針任務的紀錄，資料輸出模組係用於輸出資料庫所儲存的紀錄，以供建立關於探針卡的維修履歷。

可選擇性地，於本發明的一實施例中，戳針機還包括紀錄匯入模組，紀錄匯入模組係利用代表探針卡的條碼而識別探針卡的身份，並依據探針卡的身份匯入所屬的使用歷程或異常的紀錄，且將所匯入的紀錄儲存到資料庫。

可選擇性地，於本發明的一實施例中，戳針機還包括顯示屏，顯示屏係供顯示資料輸出模組所輸出的紀錄。

可選擇性地，於本發明的一實施例中，戳針機還包括影像擷取模組，影像擷取模組係供擷取各該探針的針頭的影像，而供判斷探針卡中各該探針的針頭是否存在異常。

可選擇性地，於本發明的一實施例中，戳針機還包括紀錄模組，紀錄模組係供紀錄探針卡中各該探針的針頭是否存在異常的判斷結果。

可選擇性地，於本發明的一實施例中，戳針機還包括打光模組，打光模組係對各該探針的針頭打光，而提供光亮環境以輔助影像擷取模組擷取各該探針的針頭的影像。

可選擇性地，於本發明的一實施例中，戳針機還包括顯示屏，顯示屏係供顯示影像擷取模組所擷取的影像。

可選擇性地，於本發明的一實施例中，探針卡承載座還包括位置調整結構，位置調整結構係調整探針卡在探針卡承載座上的位置，使各該探針的針頭外露出戳針作業孔的位置，可適應戳針砂材用於對各該探針的針頭進行戳針作業的位置。

可選擇性地，於本發明的一實施例中，戳針組件載台係由石材所製成；吸氣通道係網狀分佈於戳針組件載台面對圓盤載體的表面上。

相較於先前技術，本發明的戳針機係透過旋轉圓盤載體而改變戳針材料進行戳針作業的位置，以避免戳針材料的局部位置，對探針卡上各個探針的針頭接續進行戳針作業的累計次數達到單位戳針次數，俾提高對各個探針的針頭的磨銳或清潔能力，使得執行戳針任務後的探針卡的檢測性能符合預期，是以，本發明的戳針機可有效提升探針卡的使用壽命，以解決晶圓測試機台上探針卡日久使用後探針磨耗或污染而造成檢測結果不準的問題。

以下內容將搭配圖式，藉由特定的具體實施例說明本發明之技術內容，熟悉此技術之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地了解本發明之其他優點與功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用。本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不背離本發明之精神下，進行各種修飾與變更。尤其是，於圖式中各個元件的比例關係及相對位置僅具示範性用途，並非代表本發明實施的實際狀況。

為使揭露內容更為簡潔而容易明瞭，以下針對相同或近似功能的元件將採用相同的符號進行說明，且省略相同或均等特徵的描述。

本發明主要係解決晶圓測試機台上探針卡日久使用後探針磨耗或污染而造成檢測結果不準的問題，本發明係提供一種戳針機以對探針卡上各個探針的針頭進行戳針作業，俾透過接觸磨擦來對各該探針的針頭進行磨銳或清潔，使得探針卡的檢測性能夠符合預期，並提升探針卡的使用壽命。

針對本發明的技術揭露，請一併參閱圖1a至圖9，本發明的戳針機1係用於對由晶圓測試機台取出探針卡2執行戳針任務，俾透過接觸磨擦來對探針卡2上如圖9所示的複數探針21的針頭211進行磨銳或清潔。於本發明的一實施例中，如圖8所示，戳針機1係包括：戳針組件11、戳針組件載台12、探針卡治具13、旋轉機構14、縱向致動機構15、設定模組16與控制模組17。

戳針組件11係具有圓盤載體111與戳針材料112，圓盤載體111係可選擇使用平坦度高的空白晶圓，戳針材料112係用於提供研磨而磨銳或清潔各該探針21的針頭211，可選擇使用硬度高於各該探針21的針頭211的砂紙，如圖1d所示的實施例，戳針材料112係均勻貼佈於圓盤載體111的圓形區域1111中。

戳針組件載台12係用於承載戳針組件11，且具有真空通道121用於對圓盤載體111提供負壓吸力，以將戳針組件11吸附定位於戳針組件載台12上，而等待對各該探針21的針頭211進行戳針作業。於本發明的一實施例中，戳針組件載台12可由平坦度高的花崗岩石材所製成，以確保真空通道121能夠形成負壓環境（即真空環境），而真空通道121係網狀分佈於戳針組件載台12面對圓盤載體111的表面上，以在圓盤載體111覆於戳針組件載台12面對圓盤載體111的表面上時，對圓盤載體111下方的各部位提供負壓吸力（即真空吸力），而在戳針組件載台12上完成圓盤載體111的定位。

探針卡治具13係用於承載探針卡2，且具有戳針作業孔131與位置調整結構132，位置調整結構132係調整探針卡2在探針卡治具13上的位置，使各該探針21的針頭211如同圖1a所示外露出探針卡治具13本體的戳針作業孔131且朝向戳針組件11，以正對戳針材料112用於對各該探針21的針頭211進行戳針作業的位置。

旋轉機構14係提供旋轉能量而致動戳針組件載台12旋轉，如圖2a所示，當旋轉機構14致動戳針組件載台12旋轉θ角度時（此時，各該探針21不動），圓盤載體111係相對各該探針21旋轉，使各該探針21於圓盤載體111的投影位置，由圓形區域1111中的第一位置P1，旋轉到圓形區域1111中的第二位置P2，而後，藉由分佈於圓形區域1111中的第二位置P2的戳針材料112，對各該探針21的針頭211接續進行戳針作業，以避免戳針材料的局部區域被過度使用，使得研磨能力無法符合預期。

縱向致動機構15係提供縱向移動能量而致動戳針組件載台12縱向移動，使圓盤載體111能夠如同圖1b所示帶動戳針材料112，迎向各該探針21外露出戳針作業孔131的針頭211，以透過接觸磨擦方式對各該探針21的針頭211進行一次的戳針作業，俾對各該探針21的針頭211進行磨銳或清潔，而後，圓盤載體111帶動戳針材料112離開各該探針21的針頭211，以等待對各該探針21的針頭211進行下一次的戳針作業。

如圖8所示的實施例，設定模組16係供使用者依據實際需求，設定戳針機1執行戳針任務中的任務執行資訊，所述任務執行資訊至少包含有總戳針次數、單位戳針次數與單位旋轉角度。於本發明中，總戳針次數代表對各該探針21的針頭211需要接續進行戳針作業的總次數；單位戳針次數代表戳針材料112每單位區域對各該探針21的針頭211接續進行戳針作業的合理次數，而所述合理次數主要是依據使用者對於戳針材料112的使用習慣與經驗來做設定；單位旋轉角度代表戳針組件載台12每單位的旋轉角度。

再者，當各該探針21的針頭211接續進行戳針的累計次數未達總戳針次數時，控制模組17係令縱向致動機構15執行作業，以對各該探針21的針頭211進行一次的戳針作業。當戳針材料112等待對各該探針21的針頭211進行下一次的戳針作業，且戳針材料112於各該探針21針頭211下方的區域（此時，戳針材料112係離開各該探針21的針頭211），對各該探針21針頭211接續進行戳針作業的累計次數已達單位戳針次數時，控制模組17係令旋轉機構14致動戳針組件載台12旋轉單位旋轉角度，以藉由圓盤載體111上另一位置的戳針材料112對各該探針21的針頭211接續進行戳針作業，俾提高對各該探針21的針頭211的磨銳或清潔能力。

另應說明的是，戳針材料112的每單位區域對各該探針21的針頭211接續進行戳針作業的容許戳針次數，並非是上述的總戳針次數與單位戳針次數，所述容許戳針次數代表戳針材料112的每單位區域在研磨能力符合預期的情況下，容許對各該探針21的針頭211進行戳針作業的次數，若戳針材料112的每單位區域對各該探針21的針頭211進行戳針作業的次數已達容許戳針次數，則戳針材料112就需要被更換。

應該說明的是，本發明戳針機1於執行戳針任務時，承載於探針卡治具13上的探針卡2無須移動，僅需透過圓盤載體111的旋轉，就能將戳針材料112上對各該探針21的針頭211進行戳針作業的位置，由第一位置P1改變為第二位置P2，以避免戳針材料112的局部位置，對各該探針21的針頭211接續進行戳針作業的累計次數達到單位戳針次數。

若不採用本發明，透過旋轉圓盤載體111改變戳針材料112進行戳針作業的位置，如同圖3a至3c所示的輔助說明例，戳針組件31的戳針材料312係貼佈於矩盤載體311的矩形區域3111，因此，要將戳針材料312上對各該探針21的針頭211進行戳針作業的位置，由第一位置P1（座標：X1, Y1）改變為第二位置P2(座標：X2, Y2)，則要令矩盤載體311移動使戳針材料312的第二位置P2位於各該探針21的針頭211的下方，更具體而言，要令矩盤載體311分別橫向移動一橫向距離HD（HD=X2-X1）與一縱向移動一縱向距離VD（VD=Y2-Y1），相較之下，就改變戳針材料112進行戳針作業的位置的程序，採用本發明的旋轉方式明顯較圖3a至3c所示輔助說明例的移動方式簡單。

再者，請一併參考圖3a至3c與圖4所示的輔助說明例，戳針組件31的戳針材料312若非貼佈於圓形區域時，操作人員在將探針卡放置於探針卡治具上時，除要考量各該探針21的針頭211的起始位置需朝向戳針材料312，還需在戳針材料312每個位置的改變過程中考量，戳針材料312在改變位置後是否依然能夠正對各該探針21的針頭211，為避免操作人員的失誤且因應每種探針卡上探針的設置位置與尺寸可能不同，通常會將戳針材料312的貼佈區域分成一預定戳針作業區域Z1與一非預定戳針作業區域Ｚ2，非預定戳針作業區域Ｚ2係位於預定戳針作業區域Z1的外周圍，係可對離開預定戳針作業區域Z1的探針卡2上的部分或全部探針21的針頭211進行戳針作業，而可適應各種探針的設置位置與尺寸不同的探針卡，以避免戳針材料112在位置改變後離開探針卡2上的部分或全部探針21的針頭211，而造成各該探針21的針頭211的磨銳或清潔不確實的問題。

承上，在進行戳針作業前，操作人員會令各該探針21的針頭211盡量避開非預定戳針作業區域Ｚ2上方的位置，使矩盤載體311移動而改變戳針材料112進行戳針作業的位置時，各該探針21的針頭211都能位於預定戳針作業區域Z1的上方，以確保戳針材料312即便改變位置仍然能夠對各該探針21的針頭211進行戳針作業，如此，將導致在非預定戳針作業區Ｚ2的戳針材料312使用率低而造成浪費。

相較之下，由於本發明的戳針材料112分佈於圓盤載體111上的圓形區域1111，故圓盤載體111的轉動並不會改變各該探針21的針頭211位於戳針材料112上方的狀態，使得本發明戳針機1於執行戳針任務時，戳針材料112能有效接觸磨擦各該探針21的針頭211，俾使各該探針21的針頭211的磨銳或清潔能夠更確實，是以，本發明的戳針材料112毋須適應各種探針的設置位置與尺寸不同的探針卡，在預定戳針作業區域的外周圍額外設置非預定戳針作業區域，以讓戳針材料112的每部份都能夠被充分使用而避免浪費。

可選擇性地，如圖8所示的實施例，戳針機1具有參數匯入模組181、資料庫182、資料輸出模組183、紀錄匯入模組184、顯示屏185、影像擷取模組186、紀錄模組187與打光模組188。

其中，資料庫182係可提供儲存媒體，以儲存關於探針卡2執行戳針任務的紀錄。資料輸出模組183係可提供資料輸出機制，以輸出資料庫182所儲存的紀錄，以建立其維修履歷而供後續查核，所述資料輸出機制係例如為網路或碟盤。顯示屏185係可提供屏幕顯示，以顯示資料輸出模組183所輸出的紀錄。

參數匯入模組181係可提供例如條碼機的資料匯入機制，以供依據探針卡2的種類匯入數位化的任務執行參數，並將所匯入的任務執行參數提供給設定模組16作為任務執行資訊，以減少使用者在設定模組16設定任務執行資訊的負擔，亦可省去人員繁雜參數的設定，且避免使用者在設定任務執行資訊時的誤操作，亦即防止人員的誤操作。另外，紀錄匯入模組184還可以利用條碼機掃瞄代表探針卡2的條碼而識別探針卡2的身份，並依據探針卡2的身份匯入所屬的使用歷程或異常的紀錄，且將所匯入的紀錄儲存到資料庫182中以供後續查核或使用。

影像擷取模組186係可提供影像擷取，以擷取各該探針21的針頭211的影像，而供判斷探針卡2中各該探針21的針頭211是否存在異常，俾便於對各該探針21存在異常的針頭211即時因應處理。紀錄模組187係可提供寫入紀錄的機制，以供紀錄探針卡2中各該探針21的針頭211是否存在異常。打光模組188係對各該探針21的針頭211打光，而使各該探針21的針頭211附近光亮，進而輔助影像擷取模組186擷取各該探針21的針頭211的影像，以提高影像擷取模組186擷取影像的清晰度。另外，於本發明中，影像擷取模組186所擷取的影像還可以透過顯示屏185顯示以供人員觀察各該探針21針頭211的狀態。

綜上所述，本發明係提供一種戳針機，用於對由晶圓測試機台取出的探針卡執行戳針任務，以對探針卡上各個探針的針頭進行戳針作業，俾磨銳或清潔各該探針的針頭，使得探針卡的檢測性能符合預期，並提升探針卡的使用壽命，以解決晶圓測試機台上探針卡日久使用後探針磨耗或污染而造成檢測結果不準的問題。

另外，本發明係透過旋轉圓盤載體而改變戳針材料進行戳針作業的位置以避免戳針材料的局部位置，對各該探針的針頭接續進行戳針作業的累計次數達到單位戳針次數，俾提高對各該探針的針頭的磨銳或清潔能力。

再者，本發明的戳針材料係貼佈於圓盤載體上的圓形區域，使得圓盤載體的轉動並不會改變各該探針的針頭位於戳針材料上方的狀態，故本發明的戳針材料毋須因應各種探針的設置位置與尺寸不同的探針卡，在預定戳針作業區域的外周圍設置非預定戳針作業區域，以讓戳針材料的每部份都能夠被充分使用而避免浪費戳針材料。

上述實施例僅例示性說明本發明之原理及功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技術之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，本發明之權利保護範圍，應如本發明申請專利範圍所列。

1‧‧‧戳針機

11‧‧‧戳針組件

111‧‧‧圓盤載體

1111‧‧‧圓形區域

112‧‧‧戳針材料

12‧‧‧戳針組件載台

121‧‧‧吸氣通道

13‧‧‧探針卡治具

131‧‧‧戳針作業孔

132‧‧‧位置調整結構

14‧‧‧旋轉機構

15‧‧‧縱向致動機構

16‧‧‧設定模組

17‧‧‧控制模組

181‧‧‧參數匯入模組

182‧‧‧資料庫

183‧‧‧資料輸出模組

184‧‧‧紀錄匯入模組

185‧‧‧顯示屏

186‧‧‧影像擷取模組

187‧‧‧紀錄模組

188‧‧‧打光模組

2‧‧‧探針卡

21‧‧‧探針

211‧‧‧針頭

31‧‧‧戳針組件

311‧‧‧矩盤載體

3111‧‧‧矩形區域

312‧‧‧戳針材料

P1‧‧‧第一位置

P2‧‧‧第二位置

圖1a至圖1c，係為本發明的戳針機執行戳針任務的動作示意圖。

圖2a至圖2b，係為本發明的戳針機執行戳針任務的動作示意圖。

圖3a至圖3c，係為用於輔助說明本發明的戳針機執行戳針任務的輔助圖。

圖4，係為用於輔助說明本發明的戳針機執行戳針任務的輔助圖。

圖5，係為本發明之一實施例的戳針機於第一視角的示意圖。

圖6，係為本發明之一實施例的戳針機於第二視角的示意圖。

圖7，係為本發明之一實施例的戳針機於第三視角的示意圖。

圖8，係為本發明之一實施例的戳針機的系統方塊圖。

圖9，係為本發明的戳針機顯示探針針頭影像的示意圖。

Claims (6)

1. 一種戳針機，係應用於對由一晶圓測試機台取出的一探針卡執行一戳針任務，其中，該探針卡係包含複數探針，而各該探針具有針頭，該戳針機係包括： 一戳針組件，該戳針組件係具有一圓盤載體與一戳針材料，該圓盤載體上係具有一圓形區域，該戳針材料係貼佈於該圓盤載體的該圓形區域中； 一戳針組件載台，該戳針組件載台係用於承載該戳針組件，具有一真空通道，該真空通道係對該圓盤載體提供負壓吸力，以將該戳針組件定位於該戳針組件載台上； 一探針卡治具，該探針卡治具係用於承載該探針卡，並使各該探針的針頭外露出該探針卡治具的本體且朝向該戳針材料，其中，該探針卡治具係位於該戳針組件的上方，且各該探針於該圓盤載體的投影位置係位於該圓形區域中的一第一位置； 一旋轉機構，該旋轉機構係致動該戳針組件載台旋轉，使各該探針於該圓盤載體的投影位置由該第一位置，旋轉到該圓形區域中的一第二位置； 一縱向致動機構，該縱向致動機構係致動該戳針組件載台縱向移動，使該圓盤載體帶動該戳針材料迎向各該探針外露出該探針卡治具的本體的針頭，以透過接觸磨擦方式對各該探針的針頭進行一次的戳針作業，俾磨銳或清潔各該探針的針頭，而後，使該圓盤載體帶動該戳針材料離開各該探針的針頭，以等待對各該探針的針頭進行下一次的戳針作業； 一設定模組，該設定模組係供設定執行該戳針任務中的一任務執行資訊，該任務執行資訊包含一總戳針次數、一單位戳針次數與一單位旋轉角度；其中，該總戳針次數代表對各該探針的針頭需要接續進行戳針作業的總次數；該單位戳針次數代表該戳針材料每單位區域對各該探針的針頭接續進行戳針作業的合理次數；該單位旋轉角度代表該戳針組件載台每次旋轉的單位角度；以及 一控制模組，當各該探針的針頭接續進行戳針的累計次數未達該總戳針次數，該控制模組係令該縱向致動機構執行作業，以對各該探針的針頭進行一次的戳針作業，當該戳針材料等待對各該探針的針頭進行下一次的戳針作業，且該戳針材料於各該探針針頭下方的區域，對各該探針針頭接續進行戳針作業的累計次數已達該單位戳針次數，該控制模組令該旋轉機構致動該戳針組件載台旋轉該單位旋轉角度。
2. 如申請專利範圍第1項所述的戳針機，還包括一參數匯入模組，該參數匯入模組係供依據該探針卡的種類匯入數位化的一任務執行參數，並將該任務執行參數提供給該設定模組作為該任務執行資訊。
3. 如申請專利範圍第1項所述的戳針機，還包括一資料庫與一資料輸出模組，該資料庫係儲存關於該探針卡執行該戳針任務的紀錄，該資料輸出模組係用於輸出該資料庫所儲存的紀錄。
4. 如申請專利範圍第3項所述的戳針機，還包括一紀錄匯入模組，該紀錄匯入模組係利用代表該探針卡的條碼而識別該探針卡的身份，並依據該探針卡的身份匯入所屬的使用歷程或異常的紀錄，且將所匯入的紀錄儲存到該資料庫。
5. 如申請專利範圍第3項所述的戳針機，還包括一顯示屏，該顯示屏係供顯示該資料輸出模組所輸出的紀錄。
6. 如申請專利範圍第1項所述的戳針機，還包括一紀錄模組，該紀錄模組係供紀錄該探針卡中各該探針的針頭是否存在異常的判斷結果。