TWI732326B - 短路探針卡、晶圓測試系統以及晶圓測試系統的故障原因檢測方法 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種短路探針卡，包括：一基板，具有一上表面及一下表面；複數的第一接點，形成於該上表面；以及複數的第二接點，形成於該下表面，且連接至該複數的第一接點，其中該複數的第一接點及該複數的第二接點全部接地。

Description

短路探針卡、晶圓測試系統以及晶圓測試系統的故障原因檢測方法

本發明係有關於短路探針卡、晶圓測試系統以及晶圓測試系統的故障原因檢測方法，可快速分辨晶圓測試系統的故障部位。

批量生產的晶圓會依序放進晶圓測試系統來做電性測試。晶圓測試系統中具有測試頭及探針卡，並利用測試頭透過探針卡與晶圓接觸。在做正式測試之前，必須先對機台進行預測試以確保測試頭及探針卡本身沒有故障（例如短路或開路），以免正式測試時，對晶圓出現誤判。然而，當預測試發現故障時，由於不確定故障是發生在測試頭或探針卡的部位，故需透過繁雜的步驟分別對測試頭及探針卡進行檢測維修，並耗費大量的人力及檢測時間。

本發明提出一種短路探針卡、晶圓測試系統以及晶圓測試系統的故障原因檢測方法，可快速分辨晶圓測試系統的故障部位。

本發明提出一種短路探針卡，包括：一基板，具有一上表面及一下表面；複數的第一接點，形成於該上表面；以及複數的第二接點，形成於該下表面，且連接至該複數的第一接點，其中該複數的第一接點及該複數的第二接點全部接地。

本發明提出一種晶圓測試系統，用以對晶圓做電性測試，包括：一短路探針卡，具有接地的複數的接點；一測試頭，連接至該短路探針卡的該複數的接點；以及一接觸監控裝置，連接至該測試頭，用以測試該複數的接點是否皆為短路。

本發明提出一種晶圓測試系統的故障原因檢測方法，包括：將一測試頭與一探針卡連接；使該探針卡的一探針面與一晶圓接觸，用以檢測複數的檢測點；檢查該複數的檢測點中是否有開路；當該複數的檢測點之中有開路存在的情況下，將該探針卡更換為一短路探針卡，其中該短路探針卡上的所有接點係接地；以及檢查該複數的檢測點中是否仍有開路。

以下之說明提供了許多不同的實施例，用來實施本發明之不同特徵。以下特定例子所描述的元件和排列方式，僅用來精簡地表達本發明，而並非用以限制本發明。例如，第一特徵在一第二特徵上或上方的結構之描述包括了第一和第二特徵之間直接接觸，或是以另一特徵設置於第一和第二特徵之間，以致於第一和第二特徵並不是直接接觸。

於此使用之空間上相關的詞彙，例如上方或下方等，僅用以簡易描述圖式上之一元件或一特徵相對於另一元件或特徵之關係。除了圖式上描述的方位外，還包括不同之方位使用或是操作之裝置。圖式中之形狀、尺寸、以及厚度可能為了清楚說明之目的而未依照比例繪製或是被簡化，僅提供說明之用。

第1圖係顯示本發明的晶圓測試系統的概要架構圖。晶圓測試系統1包括：探針卡10、測試頭20、接觸監控裝置30。在對晶圓測試時，探針卡10的下表面（亦即探針面）透過探針接觸晶圓W，探針卡10的上表面透過探針卡側連接器與測試頭20電性連接，測試頭20會將訊號傳送到接觸監控裝置30。因此，接觸監控裝置30可藉由收到的訊號來判斷測試頭20透過探針卡10到達晶圓W的路徑上是否有短路或開路異常。

探針卡10的上表面及下表面配置有彼此電性連接的接點。探針卡10的上表面的接點會電性連接至探針卡側連接器（未圖示），而下表面的接點會電性連接到同樣設置於下表面的探針。探針的分布圖樣會根據要量測的晶圓W來設計，因此檢測不同的晶圓W時會需要對應該晶圓W來配置探針的探針卡10。

測試頭20的前端具有測試頭側連接器（未圖示），用以與探針卡側連接器電性連接。

接觸監控裝置30例如可以是一部計算機，其中安裝了接觸監控程式，用以監控晶圓W、探針卡10及測試頭20彼此間的電連接狀態。當接觸監控裝置30執行接觸監控程式時，可以根據測試頭20傳來的訊號，將晶圓W、探針卡10及測試頭20彼此間的電連接狀態（例如電壓）顯示於顯示器上，供作業人員觀看檢測結果。

舉例而言，當晶圓測試系統1對晶圓W進行測試時，接觸監控裝置30可執行接觸監控程式，將全部的探針對晶圓W所檢測的結果顯示於顯示器。如第2A圖所示，畫面上會顯示複數的點，其中以○表示的檢測點P表示通過檢測的檢測點，以●表示的檢測點F表示未通過檢測的檢測點（例如短路及開路）。舉例而言，如第2B圖所示，接觸監控程式可預先設定將電壓在0～0.2V之間（短路，short）以及電壓高於1V（開路，open）的點顯示為未通過檢測的檢測點F，並設定將電壓在0.2～1V之間的點顯示為通過檢測的檢測點P。此外，每一個點各自具有詳細的檢測資訊（例如電壓等），當存在未通過檢測的檢測點F時，作業人員可分別確認檢測點F為開路或短路的態樣，再進行故障的排除。

舉例而言，當未通過檢測的檢測點F為短路的態樣時，首先可在晶圓W上的不同處再次進行檢測，如果同一個短路的檢測點F持續出現時，則代表晶圓測試系統1本身出現短路的問題，此時必須進一步判斷是探針卡10還是測試頭20短路，以進行維修。在一實施例中，可先將探針卡10從晶圓測試系統1中移出，若短路的檢測點F因此變為開路的態樣，則代表是探針卡10有短路的問題；若檢測點F仍然顯示短路，則代表是測試頭20有短路的問題。如此一來可以快速地辨別是探針卡10還是測試頭20有短路的問題，並立即進行故障的排除。

當未通過檢測的檢測點F為開路的態樣時，同樣可在晶圓W上的不同處再次進行檢測，如果同一個開路的檢測點F持續出現時，則代表晶圓測試系統1本身出現開路的問題，此時必須進一步判斷是探針卡10還是測試頭20開路，以進行維修。然而，由於只要將探針卡10從晶圓測試系統1中移出，全部的檢測點就一定會顯示為開路的檢測點F，因此必須分別同時對探針卡10及測試頭20進行檢查以確認故障來源，而造成步驟繁瑣且耗時的問題。

以下的實施例進一步提出本發明的短路探針卡以及一種通過該短路探針卡以快速分辨晶圓測試系統1中是探針卡10還是測試頭20發生開路的方法。首先提供一短路探針卡10a。短路探針卡10a例如可由探針卡10改良而成。第3A圖係顯示根據本發明一實施例的短路探針卡的上視圖。第3B圖係顯示第3A圖的短路探針卡的A-A’線剖面圖。從第3A、3B圖可見，短路探針卡10a具有一圓形的基板101。基板101的上表面101U上形成有複數的第一接點102。在基板101的下表面101L上形成有複數的第二接點103，每一個第二接點103都會電性連接到上表面101U的一個第一接點102。

特別說明的是，本發明的短路探針卡10a中所有的第二接點103會透過焊接等的方式全部接地。如此一來，短路探針卡10a上所有的接點的電位會全部接地而形成短路。在本發明其他實施例中，也可將全部的第一接點102焊接接地而形成短路的效果。

在一實施例中，短路探針卡的上表面101U更配置有複數的連接器104（即前述的探針卡側連接器），用以使短路探針卡10a與測試頭20接合。連接器104有一個底板以及從底板的中央立起的直立壁，從側面觀看是一個倒T字形。在直立壁的兩側形成有複數的上部接點104U，在底板上形成有複數的下部接點104L（連接器接點）。每一個上部接點104U都會分別電性連接到一個下部接點104L。連接器104的每一個下部接點104L都會與上表面101U上的一個第一接點102接觸。如此一來，電性資料可通過由連接器104的每一上部接點104U、下部接點104L、第一接點102、第二接點103形成的電性連接路徑傳輸。

當晶圓測試系統1出現開路故障時，本發明可透過上述的短路探針卡10a快速地分辨出探針卡10還是測試頭20發生開路。具體來說例如是如第4圖所示，將探針卡10從晶圓測試系統1取出，並更換成短路探針卡10a。此處，由於短路探針卡10a的第二接點被全部接地，因此與測試頭20接合後，接觸監控裝置30會檢測到短路的檢測結果。此時，如果出現了開路的檢測點，則代表測試頭20有開路故障；相反的，如果沒有出現開路的檢測點，則代表原來的探針卡10有開路故障。藉由上述，透過將短路探針卡10a更換至晶圓測試系統1中，可以快速地分辨晶圓測試系統1中開路故障的部位。

在一個實施例中，因應於短路探針卡10a的使用，可以修改接觸監控裝置30判斷短路及開路的判斷位準，以及顯示方式。第5圖係顯示使用短路探針卡10a進行檢測時的電壓判斷位準的一例。此處，當檢測到的電壓在0～0.1V之間，接觸監控裝置30可判斷其為短路，並以通過檢測的檢測點○顯示，當檢測到的電壓高於0.1V，接觸監控裝置30可判斷其為開路，並以未通過檢測的檢測點●顯示，以利快速的通過視覺化進行判斷。也就是說，當偵測到電壓在0～0.1V則代表原來的探針卡10有開路故障。當偵測到電壓在高於0.1則代表測試頭20有開路故障。

接著，說明本發明的晶圓測試系統的故障原因檢測方法。第6圖係本發明晶圓測試系統的故障原因檢測方法的流程圖。第6圖中，首先進行預測試以檢測晶圓測試系統1有無故障。在步驟S1，連接測試頭20與探針卡10。接著，在步驟S2，使探針卡10的下表面（即探針面）的探針與晶圓W接觸以獲得檢測結果。在步驟S3，確認有無未通過檢測的檢測點F，如果沒有未通過檢測的檢測點F，則代表晶圓測試系統無故障，而結束所有步驟。如果檢測結果中顯示有未通過檢測的檢測點F，則進一步根據電壓位準來判斷是開路還是短路的態樣。如果未通過檢測的檢測點F是開路，則進入步驟S4的步驟來判斷開路的部位，如果未通過檢測的檢測點F是短路，則進入步驟S8的步驟來判斷短路的部位。

在步驟S4，移除探針卡10並更換為如第3A、3B圖所示的所有接點接地的短路探針卡10a。接著，在步驟S5， 檢查短路探針卡10a的連接狀態。此時，由於短路探針卡10a的全部接點為短路，因此，若檢測結果顯示無開路時，則可確認原先在步驟S3檢測到的開路故障是發生在探針卡10的部位，並對探針卡10進行維修（步驟S6）。相反地，若檢測結果顯示有開路的檢測點時，則可確認原先在步驟S3檢測到的開路故障是發生在測試頭20的部位，並對測試頭20進行維修（步驟S7）。

當步驟S3中判斷出有未通過檢測的檢測點F是短路，則進入步驟S8。在步驟S8，移除探針卡10。接著，在步驟S9，檢查測試頭20本身的狀態。此時，若檢測結果顯示出晶圓測試系統上無短路時，則可確認原先在步驟S3檢測到的短路故障是發生在探針卡10的部位，並對探針卡10進行維修（步驟S10）。相反地，若檢測結果顯示出晶圓測試系統上仍有短路時，則可確認原先在步驟S3檢測到的短路故障是發生在測試頭20的部位，並對測試頭20進行維修（步驟S11）。

根據上述的晶圓測試系統的故障原因檢測方法，可快速地檢測出晶圓測試系統是否有開路或短路故障，並確認發生故障的部位，進而節省重複確認探針卡10及測試頭20故障狀態的時間。

本發明雖以各種實施例揭露如上，然而其僅為範例參考而非用以限定本揭露的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾。因此上述實施例並非用以限定本發明之範圍，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1:晶圓測試系統 10:探針卡 10a:短路探針卡 20:測試頭 30:接觸監控裝置 101:基板 101U:上表面 101L:下表面 102:第一接點 103:第二接點 104:連接器 104U:上部接點 104L:下部接點 F:未通過檢測的檢測點 P:通過檢測的檢測點 W:晶圓

第1圖係顯示本發明的晶圓測試系統的概要架構圖。 第2A圖係本發明的接觸監控裝置將檢測結果顯示於顯示器上的一例。 第2B圖係顯示使用探針卡進行檢測時的電壓判斷位準的一例。 第3A圖係顯示根據本發明一實施例的短路探針卡的上視圖。 第3B圖係顯示第3A圖的短路探針卡的A-A’線剖面圖。 第4圖係顯示本發明的晶圓測試系統中更換了短路探針卡的概要架構圖。 第5圖係顯示使用短路探針卡進行檢測時的電壓判斷位準的一例。 第6圖係本發明晶圓測試系統的故障原因檢測方法的流程圖。

101:基板

101U:上表面

101L:下表面

102:第一接點

103:第二接點

104:連接器

104U:上部接點

10a:短路探針卡

Claims (10)

1. 一種短路探針卡，包括： 一基板，具有一上表面及一下表面； 複數的第一接點，形成於該上表面；以及 複數的第二接點，形成於該下表面，且連接至該複數的第一接點， 其中該複數的第一接點及該複數的第二接點全部接地。
2. 如申請專利範圍第1項所述之短路探針卡，更包括： 複數的連接器，其具有複數的上部接點、以及對應連接於該複數的上部接點之複數的下部接點， 該連接器係配置於該上表面，使得該複數的下部接點電性連接至該複數的第一接點中至少一部分的該第一接點。
3. 如申請專利範圍第1項所述之短路探針卡，其中該複數的第二接點係被焊接至接地。
4. 如申請專利範圍第1項所述之短路探針卡，其中該複數的第一接點係被焊接至接地。
5. 一種晶圓測試系統，用以對晶圓做電性測試，包括： 一短路探針卡，具有接地的複數的接點； 一測試頭，連接至該短路探針卡的該複數的接點；以及 一接觸監控裝置，連接至該測試頭，用以測試該複數的接點是否皆為短路。
6. 如申請專利範圍第5項所述之晶圓測試系統，其中該短路探針卡更具有用以與該測試頭連接的複數的連接器，該複數的連接器具有對應連接至該短路探針卡上的該複數的接點的複數的連接器接點。
7. 一種晶圓測試系統的故障原因檢測方法，包括： 將一測試頭與一探針卡連接； 使該探針卡的一探針面與一晶圓接觸，用以檢測複數的檢測點； 檢查該複數的檢測點中是否有開路； 當該複數的檢測點之中有開路存在的情況下，將該探針卡更換為一短路探針卡，其中該短路探針卡上的所有接點係接地；以及 檢查該複數的檢測點中是否仍有開路。
8. 如申請專利範圍第7項所述之晶圓測試系統的故障原因檢測方法，其中該檢查該複數的檢測點中是否仍有開路的步驟更包括： 若該複數的檢測點中無開路，則判斷該探針卡有開路故障；以及 若該複數的檢測點中仍有開路，則判斷該測試頭有開路故障。
9. 如申請專利範圍第7項所述之晶圓測試系統的故障原因檢測方法，更包括： 使該探針卡的該探針面與該晶圓接觸； 檢查該複數的檢測點中是否有短路； 當該複數的檢測點之中有短路存在的情況下，移除該探針卡；以及 檢查該複數的檢測點中是否仍有短路。
10. 如申請專利範圍第9項所述之晶圓測試系統的故障原因檢測方法，其中該檢查該複數的檢測點中是否仍有短路的步驟更包括： 若該複數的檢測點中無短路，則判斷該探針卡有短路故障；以及 若該複數的檢測點中仍有短路，則判斷該測試頭有短路故障。

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