TWI724597B - 無晶圓切割道定位之晶片探針測試系統及其方法 - Google Patents

無晶圓切割道定位之晶片探針測試系統及其方法 Download PDF

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本發明係一種無晶圓切割道定位之晶片探針測試系統及其方法，於晶片探針測試方法中，係主要利用各該晶片內的積體電路圖案作為定位用的參考點，解決晶片重新上片後沒有切割道與上片位置偏移所造成的諸多定位困難，讓晶片探針測試系統精準地定位待測晶片，而順利完成探針測試。

Description

無晶圓切割道定位之晶片探針測試系統及其方法
本發明係關於一種晶片探針測試系統，尤指一種無晶圓切割道定位之晶片探針測試系統及其方法。
以目前扇出級半導體封裝製程來說，直接對晶圓上的多個晶片進行封裝，待完成封裝後再予以切割出多顆獨立的扇出型半導體封裝結構。
為確保該晶圓之晶片無缺陷，在進入扇出級封裝製程前，會將該晶圓送入一探針測試系統進行晶片測試。一般來說，目前探針測試系統在將探針接觸晶圓上之晶片前，會進行一定位程序，其流程概為：先進行晶圓定位；再定義出該晶圓的邊界；再以該晶圓之邊界為基準，如圖6A所示，依據晶圓20的晶片線距DX、DY，決定相鄰晶片21之間的切割道d位置；接著，如圖6B所示，再以一定位圖案M找出各該晶片21其中一角落位置，即能以該角落位置決定該晶片21之測試接墊座標，精準地控制該探針接觸該測試接墊，進行探針測試。
然而，為因應不同需求之半導體封裝製程，目前部分製程會先將晶圓的晶片切割後重新上片至一載板上，再對該些獨立之晶片進行扇出級半導體封裝。雖然該些晶片在載板上會呈矩陣排列，但在上片至該載板之過程中，該些晶片仍有出現偏移或歪斜。
由於上述探針測試系統於執行定位程序需要對晶片之間的切割道加以定位，來找出晶片角落位置；然而，對於已切割再重新上片之晶片來說，探針測試系統已無切割道可定位，相對地已無法精確地對準各該晶片的測試接墊，造成探針測試結果不精準或無效，故有必要進一步改良之。
有鑑於上述既有晶片重組後的晶片探針量測方法的缺點，本發明主要發明目的係提供一種無晶圓切割道定位之晶片探針測試方法。
欲達上述目的所使用的主要技術手段係令該無晶圓切割道定位之晶片探針測試系統包含有：一載台，其上設置有多個晶片，該些晶片係排列成一矩陣圖案；一影像擷取器，係拍攝該載台上之晶片影像；一探針卡，係包含至少一探針，各該至少一探針係接觸對應之晶片的測試接墊，進行探針測試；以及一控制器，係電性連接至該載台、該影像擷取器及該探針卡，且內建並執行一測試定位程序；其中該控制器執行該測試定位程序包含以下步驟：(a)設定矩陣圖案之m*n晶片數量以及相鄰晶片之晶片線距；(b)確認對應矩陣圖案角落之晶片的座標，以定義該矩陣圖案之邊界；(c)令其中一角落之晶片的座標為參考座標，自該參考座標移動預設之晶片線距後，控制該影像擷取器拍攝與其相鄰之晶片的局部積體電路圖案；(d)判斷該局部積體電路圖案之一特徵圖案及該特徵圖案的座標；(e)依據特徵圖案的座標計算該晶片的座標；以及(f)以該晶片更新後座標為基準點，控制該探針卡對應該晶片之探針，令該探針接觸該晶片之測試接墊，以進行探針測試。
由上述說明可知，本發明的晶片探針測試系統係主要利用晶片內的積體電路圖案作為定位用的參考點，解決晶片重新上片後沒有切割道與上片位置偏移所造成的諸多定位困難，讓晶片探針測試系統精準地定位待測晶片，而順利完成探針測試。
欲達上述目的所使用的主要技術手段係令該無晶圓切割道定位之晶片探針測試方法包含有：(a)多個晶片排列成一矩陣圖案；(b)設定矩陣圖案之m*n晶片數量以及相鄰晶片之晶片線距；(c)確認對應矩陣圖案角落之晶片的座標，以定義該矩陣圖案之邊界；(d)令其中一角落之晶片的座標為參考座標，自該參考座標移動預設之晶片線距後，拍攝與其相鄰之晶片的局部積體電路圖案；(e)判斷該局部積體電路圖案之一特徵圖案及該特徵圖案的座標；(f)依據特徵圖案的座標計算該晶片的座標；以及(g)以該晶片更新後座標為基準點，控制該探針卡對應該晶片之探針，令該探針接觸該晶片之測試接墊，以進行探針測試。
由上述說明可知，本發明的晶片探針測試方法係主要利用晶片內的積體電路圖案作為定位用的參考點，解決晶片重新上片後沒有切割道與上片位置偏移所造成的諸多定位困難，讓晶片探針測試系統精準地定位待測晶片，而順利完成探針測試。
10:載台
11:影像擷取器
12:探針卡
13:控制器
20:晶圓
21、21’、21a~21d:晶片
211:特徵圖案
211’:佈局線條
22:切割道
30:矩陣圖案
31:邊界
圖1A及圖1B：本發明晶片探針測試系統測試前的晶圓切晶及上片的一示意圖。
圖2：本發明晶片探針測試系統的一系統架構示意圖。
圖3：本發明晶片排列至載台的一俯視平面圖。
圖4A：圖3的一局部平面圖。
圖4B：本發明的第一影像示意圖。
圖4C：本發明的第二影像示意圖。
圖5：本發明晶片探針測試方法的一流程圖。
圖6A：既有一晶圓的部分晶片及其切割道的一俯視平面示意圖。
圖6B：圖6A的一局部影像示意圖。
本發明係針對晶圓20沿著切割道22被切割出多個晶片21，並將重新排列該些晶片21後進行無晶圓切割道定位之晶片探針測試，如圖1A及圖1B所示，以下謹以實施例及圖式詳細說明本發明晶片探針測試系統及其方法的技術內容。
首先請參閱圖2所示，本發明無晶圓切割道定位之晶片探針測試系統係包含有一載台10、一影像擷取器11、一探針卡12以及一控制器13；其中該些晶片21重新上片至該載台10上，該影像擷取器11及探針卡12均位在該載台10上方，由於該控制器13係電性連接至該載台10、該影像擷取器11及該探針卡12，故由該控制器13對該載台10、該影像擷取器11及該探針卡12進行控制，且該控制器13係內建並執行一測試定位程序。
請配合參閱圖3所示，該控制器13執行該測試定位程序包含以下步驟(a)至(f)。
於步驟(a)中，設定矩陣圖案30之m*n晶片數量以及任兩相鄰晶片21之晶片線距；如圖4A所示，設定相鄰晶片21a、21’之間的晶片線距DX與相鄰晶片21a、21之間的晶片線距DY。
於步驟(b)中，確認對應矩陣圖案角落之晶片21a、21b、21c、21d的座標，以定義該矩陣圖案30之邊界31。於本實施例，由該控制器13控制該影像擷取器11(如相機或攝影機)拍攝該載台10上的晶片21，並找出位在矩陣圖案30中之二個對角角落之晶片21a、21c的座標、三個角落之晶片21a、21b、21c的座標或四個角落之晶片21a、21b、21c、21d的座標。
於步驟(c)中，如圖4A所示，令其中一晶片21a之座標為參考點(下稱參考座標P11)，並自該參考座標P11移動預設之晶片線距DX後，為預估相鄰晶片21’的座標P12，此時控制該影像擷取器11拍攝包含有與其相鄰之晶片21’的第一局部積體電路圖案的影像F1，如圖4B所示；較佳地，選擇位在該矩陣圖案30其中一角落之晶片21a座標作為參考座標。於本實施例，以位在圖3所示之該矩陣圖案30左上角的晶片21a的座標P11為參考座標。
於步驟(d)中，自該影像F1中判斷該第一局部積體電路圖案之一特徵圖案211及該特徵圖案211的座標P12a；若未判斷出特徵圖案211，則代表晶片21’實際座標P12’偏移預估座標P12偏太多，而發出測試失敗警報；反之，若判斷出特徵圖案211，則繼續進行定位。於本實施例，該控制器13係移動該影像擷取器11，以該左上角晶片21a的座標P11向右移動一個晶片線距DX後的座標(下稱第一座標P12a)為中心，拍攝右邊晶片21’之一定範圍的第一局部積體電路圖案的影像F1，再以一第一定位圖案M1(十字圖案、矩形圖案或L形圖案)判斷此一影像中是否具有特徵圖案211；較佳地，拍攝範圍係設定可拍攝到晶片21’之局部積體電路圖案為基準，例如50*50um2，端視晶片尺寸及其半導體製程，即該特徵圖案211係為晶片21’之積體電路圖案的局部。此外，當判斷該影像F1有特 徵圖案211後，該控制器13再控制該影像擷取器11對準該特徵圖案211，再拍攝一個更小範圍的第二局部積體電路圖案的影像F2，如圖4C所示，並以一第二定位圖案M2(十字圖案、矩形圖案或L形圖案)來判斷該特徵圖案211的佈局線條211’與該第二定位圖案M2之間有無角度差θ，代表該晶片21’於上片過程中有無歪斜；較佳地，當判斷該特徵圖案211中的佈局線條211’與該第二定位圖案M2之間已存在角度差θ，則該控制器13控制該載台10轉動，直到該佈局線條211’與該第二定位圖案M2之無角度差θ，並記錄此一旋轉角度θ。
於步驟(e)中，如圖4B所示，依據該特徵圖案211的座標P12a計算該晶片21’的座標P12’；再可進一步判斷該晶片21’的座標P12’是否匹配該參考座標移動一個晶片線距DX後的第一座標P12；若不匹配，代表該晶片21’在上片過程中偏移，故重新依據該特徵圖案211的座標P12a更新該晶片的真實座標P12’。
於步驟(f)中，以該晶片21’更新後座標P12’為基準點，控制該探針卡12對應該晶片21’之探針，令該探針接觸該晶片21’之測試接墊，以進行探針測試。較佳地，選擇待測試的晶片21’後，讀取該晶片更新後座標P12’及旋轉角度θ，除了讓探針對準該晶片21’之測試接墊外，若有記錄旋轉角度θ，則一併控制該載台10旋轉該旋轉角度θ後，再將探針接觸該晶片21’之測試接墊。
綜上所述，本發明晶片探針測試系統確實可適用於無晶圓切割道的多晶片定位及探針測試，不受晶片上片偏移或歪斜造成測試失準或失敗。
請參閱圖5所示，本發明晶片探針測試方法的流程圖，該晶片探針測試方法包含以下步驟：
步驟S10：將多個晶片21排列成一矩陣圖案30，如圖3所示。
步驟S11：設定矩陣圖案30之m*n晶片數量以及相鄰晶片之晶片線距DX、DY；如圖4A所示，設定相鄰晶片21a、21’之間的晶片線距DX與相鄰晶片21a、21之間的晶片線距DY。
步驟S12：確認對應矩陣圖案30角落之晶片21a、21b、21c、21d的座標，以定義該矩陣圖案30之邊界31，如圖3所示。
步驟S13：令其中一角落之晶片21a的座標P11為參考座標，自該參考座標移動預設之晶片線距DX後，拍攝包含有與其相鄰之晶片21’的第一局部積體電路圖案的影像F1，如圖4A所示。
步驟S14：自該影像F1中判斷該第一局部積體電路圖案之一特徵圖案211及該特徵圖案211的座標P12a，如圖4B所示；若未判斷出特徵圖案211，則代表晶片21’實際座標P12’偏移預估座標P12偏太多，而發出測試失敗警報；反之，若判斷出特徵圖案211，則繼續進行定位。此外，當判斷該第一局部積體電路圖案的影像F1有特徵圖案211後，再拍攝一個更小範圍的第二局部積體電路圖案的影像F2，如圖4C所示，並以一第二定位圖案M2(十字圖案、矩形圖案或L形圖案)來判斷該特徵圖案211的佈局線條211’與該第二定位圖案M2之間有無角度差θ，代表該晶片21’於上片過程中已歪斜。
步驟S15：依據特徵圖案的座標計算該晶片的座標，可再進一步判斷該晶片21’的座標P12’是否匹配該參考座標移動一個晶片線距DX後的第一座標P12；若不匹配，代表該晶片21’在上片過程中偏移，故重新依據該特徵圖案211的座標P12a更新該晶片的真實座標P12’。
步驟S16：以該晶片21’的座標P12’為基準點，控制該探針卡12對應該晶片21’之探針，令該探針接觸該晶片21’之測試接墊，以進行探針測試。此外，若所選擇待測試的晶片21’進一步記錄角度差θ，除了依據該晶片21’的座標P12’讓探針對準其測試接墊外，可一併控制該載台10旋轉該旋轉角度θ後，再將探針接觸該晶片21’之測試接墊，進行測試。
綜上所述，本發明的晶片探針測試方法係主要利用晶片內的積體電路圖案作為定位用的參考點，解決晶片重新上片後沒有切割道與上片位置 偏移所造成的諸多定位困難，讓晶片探針測試系統精準地定位待測晶片，而順利完成探針測試。
以上所述僅是本發明的實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。

Claims (10)

  1. 一種無晶圓切割道定位之晶片探針測試系統，包括：一載台，其上設置有多個晶片，該些晶片係排列成一矩陣圖案；一影像擷取器，係拍攝該載台上之晶片影像；一探針卡，係包含至少一探針，各該至少一探針係接觸對應之晶片的測試接墊，進行探針測試；以及一控制器，係電性連接至該載台、該影像擷取器及該探針卡，且內建並執行一測試定位程序；其中該控制器執行該測試定位程序包含以下步驟：(a)設定該矩陣圖案之m*n晶片數量以及相鄰晶片之晶片線距；(b)確認對應該矩陣圖案角落之晶片的座標，以定義該矩陣圖案之邊界；(c)令其中一角落之晶片的座標為參考座標，自該參考座標移動預設之晶片線距後，控制該影像擷取器拍攝與其相鄰之晶片的第一局部積體電路圖案；(d)以一第一定位圖案判斷該第一局部積體電路圖案具有一特徵圖案及該特徵圖案的座標；(e)依據該特徵圖案的座標計算該晶片的座標；以及(f)以該晶片更新後座標為基準點，控制該探針卡對應該晶片之探針，令該探針接觸該晶片之測試接墊，以進行探針測試。
  2. 如請求項1所述之晶片探針測試系統，其中：該控制器於執行該步驟(d)時，係進一步判斷該特徵圖案的角度差；以及該控制器於執行該步驟(f)之探針測試前，若該晶片之特徵圖案有角度差時，調整該晶片與其所對應之一探針之間無角度差後，再對其測試接墊進行探針測試。
  3. 如請求項2所述之晶片探針測試系統，其中上述當步驟(e)係以該第一定位圖案判斷該第一局部積體電路圖案包含有該特徵圖案後，再對準該特徵圖案拍攝一第二局部積體電路圖案，並以一第二影像範圍及第二定位圖案，判斷該第二局部積體電路圖案中的佈局線條與該第二定位圖案之間是否存在角度差；其中該第二局部積體電路圖案小於該第一局部積體電路圖案。
  4. 如請求項3所述之晶片探針測試系統，其中該第一定位圖案及該第二定位圖案為十字圖案、矩形圖案或L形圖案。
  5. 如請求項2至4中任一項所述之晶片探針測試系統，其中該控制器於執行步驟(f)時，若該晶片之特徵圖案有角度差時，控制該載台旋轉該角度差，令該晶片與其所對應之一探針之間無角度差。
  6. 一種無晶圓切割道定位之晶片探針測試方法，包括：(a)將多個晶片排列成一矩陣圖案；(b)設定該矩陣圖案之m*n晶片數量以及相鄰晶片之晶片線距；(c)確認對應該矩陣圖案角落之晶片的座標，以定義該矩陣圖案之邊界；(d)令其中一角落之晶片的座標為參考座標，自該參考座標移動預設之晶片線距後，拍攝與其相鄰之晶片的第一局部積體電路圖案；(e)以一第一定位圖案判斷該第一局部積體電路圖案具有一特徵圖案及該特徵圖案的座標；(f)依據該特徵圖案的座標計算該晶片的座標；以及(g)以該晶片更新後座標為基準點，控制該探針卡對應該晶片之探針，令該探針接觸該晶片之測試接墊，以進行探針測試。
  7. 如請求項6所述之晶片探針測試方法，其中：於上述步驟(e)進一步判斷該特徵圖案的角度差；以及 上述步驟(g)於該晶片之測試接墊進行探針測試前，若該晶片之特徵圖案有角度差時，調整該晶片與其所對應之一探針之間無角度差後，再對其測試接墊進行探針測試。
  8. 如請求項7所述之晶片探針測試方法，其中當上述步驟(e)係以該第一定位圖案判斷該第一局部積體電路圖案包含有該特徵圖案後，再對準該特徵圖案拍攝一第二局部積體電路圖案，並以一第二定位圖案，判斷該第二局部積體電路圖案中的佈局線條與該第二定位圖案之間是否存在角度差；其中該第二局部積體電路圖案小於該第一局部積體電路圖案。
  9. 如請求項8所述之晶片探針測試方法，其中該第一定位圖案及該第二定位圖案為十字圖案、矩形圖案或L形圖案。
  10. 如請求項7至9中任一項所述之晶片探針測試方法，其中上述步驟(g)係旋轉一置放有該些晶片之載台，令該晶片與其所對應之一探針之間無角度差。
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