TWI669514B - Mechanism for testing semiconductor products using electrostatic carriers - Google Patents

Abstract

一種應用靜電載具測試半導體製品的機構，係為應用一承載半導體製品之靜電載具，直接進行測試的機構，該機構包含：一移動式載板配置至少一靜電電路，以應用靜電而使得該移動式載板吸附所承載之半導體製品；一移動式測試探針組，包含：一探針機構包含一探針或多個探針；一機械手臂用以驅動該探針機構到所需要的測試點，並使得該探針與該半導體製品上的電路接點相連接以進行測試動作；一控制機構連接該機械手臂，包含控制電路用於控制該機械手臂的移動，及測試電路，該測試電路經由該探針擷取所需要的數據；一電腦連接該控制機構，用以擷取該測試電路的測試數據；該電腦可接收使用者的輸入以決定該測試電路的測試項目及方式以及該機械手臂的移動行程。

Description

應用靜電載具測試半導體製品的機構

本發明係有關於用於測試半導體製品的機構，尤其是一種應用靜電載具測試半導體製品的機構。

目前由於要求電子技術趨向於輕薄短小，而且也要求電子晶片的功能越來越強大，記憶體的儲存量越來越高，比如要求手機的厚度越來越薄，相對地裡面所有的晶片厚度也必須相對的減小。尤其必須在極薄的厚度內堆集相當多片的晶片如記憶體晶片。所以整體上半導體製程所製成的晶圓的厚度也被壓縮到極薄的程度。而在半導體製程中必須將晶圓施予各種不同的測試。在傳統的測試過程中，必須先將晶圓或晶片置於載具上，然後將該載具移動到所需進行測試的測試製具處，再以人工或機械手臂將晶圓或晶片從載具搬離並置於測試製具上的對應測試探針處，然後應用該測試探針對晶圓或晶片進行測試，並擷取所需要的資料。

在上述習知技術中的測試方式，由於需將晶圓或晶片從載具移動到測試製具上，在搬移的過程中容易使得晶圓或晶 片產生折損或破壞。再者將晶圓或晶片從載具移動到測試製具的過程也耗費了多餘的時間，若以人工方式搬移時，則需耗費更多時間並且也更容易因失誤而使得晶圓或晶片產生折損或破壞，再者也提高人工成本。因此不但降低了整體的製程效率，也不利於成本上的需求。

在習知技術中，半導體製品如晶圓、晶片、或晶片組的托盤(tray)係由一盤體上形成眾多個凹槽，而將晶片放置在凹槽內，晶片在凹槽內並沒有固定。此習知技術的缺點為晶片有可能碰撞到凹槽的槽壁會產生毀損，嚴重的話將使得所安裝的半導體零件受損以致不能使用。再者所能安裝的半導體零件也受到凹槽尺寸的限制，因此必須不同的托盤對應到不同的半導體零件。製造商必須具備多種不同尺寸的托盤。再者因為沒有固定該零件，所以操作不順有可能產生傾倒的情況，以致使得所安裝的零件受損。

因此有必要設計一種方式可以減少移動晶圓或晶片的次數，而對晶圓或晶片提供保護，並且可以以自動化的方式對晶圓或晶片進行測試作業，而不會毀損晶圓。

故本案希望提出一種嶄新的應用靜電載具測試半導體製品的機構，以解決上述先前技術上的缺陷。

所以本發明的目的係為解決上述習知技術上的問題，本 發明中提出一種應用靜電載具測試半導體製品的機構，係應用配置有靜電電路的載板，在載送時，不會在載送過程中造成毀損，而達到保護該載板所承載的半導體製品的目的。本案在測試過程中不必將半導體製品從載板移出，直接應用探針機構近接半導體製品以進行測試，當測試完成時也沒有將半導體製品移置於該載板上的動作。如欲卸下該半導體製品，將反向的電壓施加到該載板，而達到消除靜電的目的。因此即可將半導體製品從該載板上取出。所以在整個過程半導體製品的毀損率可以降到最低。本案中以靜電吸附半導體製品，所以不會受到半導體製品尺寸的影響，各種不同尺寸的半導體製品均可配置在載板所形成的托盤中。所以一款式的托盤即可安裝各種不同尺寸的半導體製品。再者，因為應用靜電吸附，所以所安裝的半導體製品不會有碰撞或傾倒的情況，所以簡化且加速整個運送過程。

為達到上述目的本發明中提出一種應用靜電載具測試半導體製品的機構，係為應用一承載半導體製品之靜電載具，直接進行測試的機構，該應用靜電載具測試半導體製品的機構包含：一移動式載板，其上承載多個半導體製品；可將該移動式載板載送到測試之定位；該移動式載板配置至少一靜電電路，用於產生靜電，以應用靜電而使得該移動式載板吸附所承載之半導體製品；一移動式測試探針組，包含：一探 針機構，該探針機構包含一探針或多個探針；一機械手臂，連接該探針機構，用以驅動該探針機構到所需要的測試點，並使得該探針與該半導體製品上的電路接點相連接以進行測試動作；一控制機構，連接該機械手臂，包含控制電路用於控制該機械手臂的移動，及測試電路，該測試電路經由該探針擷取所需要的數據；一電腦連接該控制機構，用以擷取該測試電路的測試數據；該電腦可接收使用者的輸入以決定該測試電路的測試項目及方式以及該機械手臂的移動行程。

由下文的說明可更進一步瞭解本發明的特徵及其優點，閱讀時並請參考附圖。

10’‧‧‧晶片

20‧‧‧移動式載板

25‧‧‧導電材料

30‧‧‧靜電電路

31‧‧‧銅

32‧‧‧鎳

33‧‧‧金

35‧‧‧感應電極端

37‧‧‧感應電極對

40‧‧‧電壓源

50‧‧‧電壓源

60‧‧‧移動式測試探針組

61‧‧‧探針機構

62‧‧‧機械手臂

63‧‧‧控制機構

64‧‧‧電腦

300‧‧‧薄膜材料

611‧‧‧探針

631‧‧‧控制電路

632‧‧‧測試電路

圖1顯示本案之元件組合示意圖。

圖2顯示本案之移動式測試探針組之架構方塊圖。

圖3顯示本案之移動式載板及所承載之晶片之分解示意圖。

圖4顯示本案之探針機構包含一探針之示意圖。

圖5顯示本案之探針機構包含多個探針之示意圖。

圖6顯示本案之測試程序之流程圖。

圖7顯示圖3中A-A方向之截面示意圖。

圖8之截面示意圖顯示外部之一電壓源連接本案之感應電極對之兩感應電極端。

圖9之截面示意圖顯示外部之一電壓源反接本案之感應電極對之兩感應電極端。

圖10顯示本案之靜電電路製程之截面示意圖。

圖11顯示圖10經蝕刻後之截面示意圖。

茲謹就本案的結構組成，及所能產生的功效與優點，配合圖式，舉本案之一較佳實施例詳細說明如下。

請參考圖1至圖11所示，顯示本發明之應用靜電載具測試半導體製品的機構，係為應用一承載半導體製品之靜電載具，直接進行測試的機構，其中該半導體製品可以是晶圓或晶片或晶片組，該晶片如MOSFET晶片、RF晶片、或功率晶片等等。在下文中以晶片10’作為說明之用。

本案之應用靜電載具測試半導體製品的機構包含下列元件：

一移動式載板20，用於承載位於其上方的多個晶片10’(如圖1之組合示意圖及圖3之分解圖所示)之半導體製品。該移動式載板20形成半導體製品的托盤，以作為運送及測試過程之用。

其中該移動式載板20上配置至少一靜電電路30，用於產生靜電。如圖7所示，其中各該靜電電路30包含一感應電 極對37，該感應電極對37包含兩感應電極端35分別由對應之靜電電路30的兩端向下延伸，各該感應電極端35係貫穿該移動式載板20，而由該移動式載板20下方露出。各該靜電電路30的該感應電極對37的該兩感應電極端35用於連接外部的電壓源40的正極及負極(如圖8所示)，該電壓源40將感應對應之感應電極對37的該兩感應電極端35而使得對應之靜電電路30內部的電路被感應而在該移動式載板20的表面產生靜電。經由靜電的吸引力，可以將該晶片10’吸附在該移動式載板20上。當該移動式載板20移動時，該晶片10’也跟著移動。

一移動式測試探針組60，如圖1及圖2所示，包含：

一探針機構61，該探針機構61包含一探針611(如圖4所示)或多個探針611(如圖5所示)。該探針機構61包含多個探針611時，可以形成不同的成組結構，各組分別對應一將測試之晶片。因此利用此探針機構61可以一次對多個晶片進行測試。

一機械手臂62，連接該探針機構61，可以驅動該探針機構61到所需要的測試點，並使得該探針611與晶片10’上的電路接點相連接以進行測試動作。

一控制機構63，連接該機械手臂62，包含控制電路631用於控制該機械手臂62的移動，及測試電路632，該測試電路632經由該探針611擷取所需要的數據。

一電腦64連接該控制機構63，可以擷取該測試電路632的測試數據。使用者可以經由該電腦64決定該測試電路632的測試項目及方式以及該機械手臂62的移動行程。

其中該移動式載板20上承載多個晶片10’。將該移動式載板20載送到測試之定位。然後驅動該移動式測試探針組60，使得該探針機構61可以近接該多個晶片10’而對該多個晶片10’進行測試，並擷取所需要的資料。

如圖6所示，其測試的程序為將所欲測試的晶片10’置於該移動式載板20上(步驟800)，然後應用載送工具(圖中未顯示)將該移動式載板20移送到受測位置(步驟810)，然後控制機構63控制該機械手臂62而使得該探針機構61接觸所欲測試的晶片10’，並依據該測試電路632所規劃的行程對所欲測試的晶片10’進行測試(步驟820)；然後該控制機構63再驅動該機械手臂62到下一個欲測試的晶片10’處進行測試，依此方式將規劃測試的晶片10’進行測試(步驟830)；待測試完成後將該機械手臂62攜離該移動式載板20處。並 將該移動式載板20及該晶片10’移送到下一階段(步驟840)。

當欲使得該晶片10’脫離該移動式載板20時，則使用從外部連接的一電壓源50，並以其正極及負極與該移動式載板20下露的該靜電電路30之感應電極對37之該兩感應電極端35進行反接，而使得該移動式載板20之該靜電電路30內部的靜電消失(如圖9所示)。所以該移動式載板20即不再吸附該晶片10’，而使得該晶片10’脫離該移動式載板20，而可達成運送的目的。

如圖10所示，其中該靜電電路30可以應用蝕刻製程，係先在該移動式載板20預留孔洞21，並在該孔洞21填入導電材料25如銅材料，其中該導電材料25以成雙的方式形成，且其下方露出於該移動式載板20的下表面，以作為該靜電電路30的該感應電極對37的該兩感應電極端35。

如圖10所示，然後在該移動式載板20上鍍上一層由銅31、鎳32、金33依序組合而成的薄膜材料300，其中銅31位在該薄膜材料300與該移動式載板20接觸的一端。然後應用照相蝕刻的方式，將不需要的材料蝕刻掉，而留下的原材即形成該靜電電路30(如圖11所示)。其中該靜電電路30必須對應到上述已形成的該感應電極對37。因此將該感應電極對37的該兩感應電極端35連接外部的該電壓源40的正負極 時，即可使得該靜電電路30產生靜電效應。

因為半導體技術陸趨成熟，所以其厚度越來越薄。而半導體製品在製程後必須經過不同的測試過程，因此必須將半導體製品載送到不同的測試工具上。由於半導體製品相當的薄，所以在載送過程中相當容易毀損。因此造成相當大的損失。所以本案應用配置有靜電電路的載板，在載送時，不會在載送過程中造成毀損，而達到保護該載板所承載的半導體製品的目的。本案在測試過程中不必將半導體製品從載板移出，直接應用探針機構近接半導體製品以進行測試，當測試完成時也沒有將半導體製品移置於該載板上的動作。如欲卸下該半導體製品，將反向的電壓施加到該載板，而達到消除靜電的目的。因此即可將半導體製品從該載板上取出。所以在整個過程半導體製品的毀損率可以降到最低。

本案中以靜電吸附半導體製品，所以不會受到半導體製品尺寸的影響，各種不同尺寸的半導體製品均可配置在載板所形成的托盤中。所以一款式的托盤即可安裝各種不同尺寸的半導體製品。再者，因為應用靜電吸附，所以所安裝的半導體製品不會有碰撞或傾倒的情況，所以簡化且加速整個運送過程。

綜上所述，本案人性化之體貼設計，相當符合實際需求。其具體改進現有缺失，相較於習知技術明顯具有突破性之進 步優點，確實具有功效之增進，且非易於達成。本案未曾公開或揭露於國內與國外之文獻與市場上，已符合專利法規定。

上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

Claims (6)

1. 一種應用靜電載具測試半導體製品的機構，係為應用一承載半導體製品之靜電載具，直接進行測試的機構，該應用靜電載具測試半導體製品的機構包含：一移動式載板，其上承載多個半導體製品；可將該移動式載板載送到測試之定位；該移動式載板配置至少一靜電電路，用於產生靜電，以應用靜電而使得該移動式載板吸附所承載之半導體製品；一移動式測試探針組，包含：一探針機構，該探針機構包含一探針或多個探針；一機械手臂，連接該探針機構，用以驅動該探針機構到所需要的測試點，並使得該探針與該半導體製品的電路接點相連接以進行測試動作；一控制機構，連接該機械手臂，包含控制電路用於控制該機械手臂的移動，及測試電路，該測試電路經由該探針擷取所需要的數據；一電腦連接該控制機構，用以擷取該測試電路的測試數據；該電腦可接收使用者的輸入以決定該測試電路的測試項目及方式以及該機械手臂的移動行程； 其中各該靜電電路包含一感應電極對，該感應電極對包含兩感應電極端分別由對應之靜電電路的兩端向下延伸，各該感應電極端係貫穿該移動式載板，而由該移動式載板下方露出；其中測試的程序為將所欲測試的半導體製品置於該移動式載板上，然後應用載送工具將該移動式載板移送到受測位置，然後該控制機構控制該機械手臂而使得該探針機構接觸所欲測試的半導體製品，並依據該測試電路所規劃的行程對所欲測試的半導體製品進行測試；然後該控制機構再驅動該機械手臂到下一個欲測試的半導體製品處進行測試，依此方式將規劃測試的半導體製品進行測試；待測試完成後將該機械手臂攜離該移動式載板處；並將該移動式載板及該半導體製品移送到下一階段。
2. 如申請專利範圍第1項之應用靜電載具測試半導體製品的機構，其中當該探針機構包含多個探針時，係形成不同的成組結構，各組分別對應一將測試之半導體製品；因此利用此探針機構可以一次對多個半導體製品進行測試。
3. 如申請專利範圍第1項之應用靜電載具測試半導體製品的機構，其中各該靜電電路的該感應電極對的該兩感應電極端用於連接外部的電壓源的正極及負極，該電壓源將感應對應之感應電極對的該兩感應電極端而使得對應之靜電電路內部的電路被感應而在該移動式載板的表面產生靜電；經由 靜電的吸引力，以將該半導體製品吸附在該移動式載板上。
4. 如申請專利範圍第1項之應用靜電載具測試半導體製品的機構，其中當欲使得該半導體製品脫離該移動式載板時，則使用從外部連接的一電壓源，並以其正極及負極與該移動式載板下露的該靜電電路之感應電極對之該兩感應電極端進行反接，而使得該移動式載板之該靜電電路內部的靜電消失，所以該移動式載板即不再吸附該半導體製品。
5. 如申請專利範圍第1項之應用靜電載具測試半導體製品的機構，其中係先在該移動式載板預留孔洞，並在該孔洞填入導電材料，其中該導電材料以成雙的方式形成，且其下方露出於該移動式載板的下表面，以作為該靜電電路的該感應電極對的該兩感應電極端；然後在該移動式載板上鍍上一層由銅、鎳、金依序組合而成的薄膜材料，其中銅位在該薄膜材料與該移動式載板接觸的一端；然後應用照相蝕刻的方式，將不需要的材料蝕刻掉，而留下的原材即形成該靜電電路；其中該靜電電路必須對應到上述已形成的該感應電極對。
6. 如申請專利範圍第1項之應用靜電載具測試半導體製品的機構，其中該移動式載板形成半導體製品的托盤，以作為運送及測試過程之用。