TWI738978B - 檢查系統 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題為提供一種可在盡量不增加佔置空間之情況下，較以往要更加提高產能來有效率地進行基板檢查之檢查系統。
檢查系統具有：複數探測部，係使探針卡的探針接觸台座上的基板所形成之元件；以及測試器，係透過探針卡來將電性訊號傳遞至基板上的複數元件，以檢查元件的電氣特性；複數探測部係以複數地並排在橫向之狀態配置有多層地重疊有探測部之單元；構成測試器的主要部分之測試單元係配置於探測部的側邊。

Description

檢查系統
本發明係關於一種進行基板的檢查之檢查系統。
半導體元件的製造過程中，在基板(即半導體晶圓，以下簡稱作晶圓)之所有製程已結束後的階段，會進行形成於晶圓之複數半導體元件(device)的電性檢查。進行上述般電性檢查的裝置一般來說係具有具備晶圓台、具有接觸於元件的探針之探針卡、進行晶圓的對位之對位器等之探測部，以及將電性訊號傳遞至元件來檢查元件的各種電氣特性之測試器。
又，為了有效率地對多片晶圓進行上述般的電性檢查，係使用一種於橫向及高度方向上並排有複數台單元之檢查系統，該單元係包含有具有探針卡或晶圓保持用的夾板等之探測部，以及收納有測試器之探頭(例如專利文獻1)。專利文獻1中係例示出於橫向上具有4個且於高度方向上具有3個單元者。又，各單元中，探測部上係載置有探頭。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本特開2014-179379號公報
上述般之檢查系統中，被要求效率更佳的檢查，且為了提高產能而被要求更增加單元數，但配置有上述般檢查系統的潔淨室有高度上的限制，故會難以增加高度方向上的單元數，又，由於必須盡量抑制潔淨室中系統的佔置空間，故橫向上的單元數亦有極限。
於是，本發明便以提供一種可在盡量不增加佔置空間之情況下，較以往要更加提高產能來有效率地進行基板檢查之檢查系統為課題。
為解決上述課題，本發明提供一種檢查系統，具有：複數探測部，係使探針卡的探針接觸台座上的基板所形成之元件；以及測試器，係透過該探針卡來將電性訊號傳遞至該基板上的複數元件，以檢查該元件的電氣特性；該複數探測部係以複數地並排在橫向之狀態配置有多層地重疊有該探測部之單元；構成該測試器的主要部分之測試單元係配置於該探測部的側邊。
較佳地，該測試單元係配置於該探測部當中於橫向上相鄰的探測部之間。
較佳地，該測試器係具有將電性訊號傳遞至基板所形成之元件來進行電氣特性的測定之測試模組板，以及成為該探針卡與該測試模組板間的介面之測試母板，該測試單元係具有該測試模組板，以及該測試模組板用的控制器及電源，該測試母板係配置於該探測部。
較佳地，該測試單元係對應於複數該探測部所加以設置，該測試單元係具有分別連接於相對應之複數該探測部的該測試母板之複數該測試模組板。
較佳地，該測試單元係對應於該探測部的數量而具有複數個，該測試單元可採用以下構成：連接於其兩側的2個探測部，或是連接於其兩側之各2個，即共4個探測部。
可構成為該測試模組板與該測試母板係藉由電線或連接器而被加以連接。
可構成為該測試母板與該探針卡之間係配置有接觸塊體，該探針卡與該接觸塊體之間係藉由彈針而被加以連接。此情況下，可構成為該測試母板與該接觸塊體之間係藉由焊料或連接器而被加以連接。
較佳宜使該測試模組板的構成零件當中，動作頻率高的零件或波形精度高的零件接近該測試母板。此情況下，可使該測試模組的構成零件以動作頻率高的順序或波形精度高的順序來接近配置。
依據本發明，由於探測部係以多層地重疊有該探測部之單元為複數地並排在橫向之狀態來加以配置，且構成測試器的主要部分之測試單元係配置於該探測部的側邊，故可在盡量不增加佔置空間之情況下，較以往要更加提高產能來有效率地進行基板檢查。
10‧‧‧探測部
11‧‧‧台座
12‧‧‧對位器
13‧‧‧探針卡
13a‧‧‧探針
14‧‧‧支撐組件
20、20'、20"‧‧‧測試單元
21‧‧‧接觸塊體
21a‧‧‧彈針
22‧‧‧測試母板
23‧‧‧測試模組板
23a‧‧‧零件
24‧‧‧控制器
25‧‧‧電源
26‧‧‧配線
100、100'‧‧‧檢查系統
W‧‧‧半導體晶圓(基板)
圖1係顯示本發明第1實施型態相關之檢查系統的概略結構之側面圖。
圖2係顯示圖1之檢查系統中的探測部之概略結構圖。
圖3係顯示圖1之檢查系統中，測試單元的構成及測試單元與探測部的測試母板之連接狀態之圖式。
圖4係顯示傳統的檢查系統之側面圖。
圖5係顯示本發明第2實施型態相關之檢查系統的概略結構之側面圖。
圖6係顯示圖5之檢查系統中，測試單元的構成及測試單元與探測部的測試母板之連接狀態之圖式。
圖7係顯示本發明第3實施型態相關之檢查系統中，測試單元的構成及測試單元與探測部的測試母板之連接狀態之圖式。
以下，參閱添附圖式來針對本發明之實施型態詳細地說明。
<第1實施型態>
首先，針對第1實施型態加以說明。
圖1係顯示本發明第1實施型態相關之檢查系統的概略結構之側面圖，圖2係顯示圖1之檢查系統中的探測部之概略結構圖，圖3係顯示圖1之檢查系統中，測試單元的構成及測試單元與探測部的測試母板之連接狀態之圖式。
本實施型態之檢查系統100係具有用以進行被檢查基板(晶圓W)的電 性檢查，而如圖1所示地，於高度方向(Z方向)上重疊有4層探測部10之單元乃於橫向(X方向)上並排為4個之總計16個探測部10。
探測部10的側邊係配置有構成測試器的主要部分之測試單元20。具體來說，橫向上相鄰的探測部10之間係分別配置有測試單元20，測試單元20總計設置為8個。
探測部10如圖2所示，係具有探測本體15、為測試器的構成要素之測試母板22、以及連接探針卡13與測試母板22之接觸塊體21，該探測本體15係具有藉由真空吸附等來吸附支撐晶圓W之台座11；藉由X-Y桌台機構、Z方向移動機構及θ方向移動機構(皆未圖示)來將台座11移動於X、Y、Z、θ方向，以使晶圓W朝特定位置對位之對位器12；與台座11呈對向設置之探針卡13；以及支撐探針卡13的支撐板14。
探針卡13係具有接觸於晶圓W所形成之元件的電極之複數探針13a。又，接觸塊體21的下側係設置有與探針卡13相連接之複數彈針21a。又，測試母板22與接觸塊體21的連接係直接藉由焊料或連接器來加以連接。連接器21a係設置為10000個左右。
此外，在使探針13a接觸於晶圓W所形成之元件的電極來進行檢查之際，亦可以封材或伸縮管來密閉支撐板14與台座11之間的檢查空間，並使該空間為減壓狀態來將台座11吸附在支撐板14，此情況下，相同層的4個探測部10可共通使用1個對位器12。
測試單元20係構成測試器的主要部分，可連接於兩側的2個探測部10。如圖3所示，測試單元20係具有2個測試模組板23、1個控制器24及1個電源25。藉由該測試單元20與探測部10的測試母板22而構成測試器。各測試模組板23係分別設置於相對應之探測部10的附近，該等測試模組板23係藉由共通的控制器24而受到控制，且從共通的電源25被供電。可使用例如個人電腦來作為控制器24。電源25會對測試模組板23及控制器24供電。測試器係由上述般構成的測試單元20，以及探測部10的測試母板22所構成。
測試模組板23會進行對於晶圓W上的元件之電力供應、波形輸入(驅 動器)、波形測定(比較器)、電壓/電流的輸出及測定。各測試模組板23實際上係由複數板體所構成。又，測試器的構成零件當中，探測部10所配置之測試母板22係用以在測試模組板23與探針卡13之間傳遞波形、電壓、電流的輸出入之板體，此外係搭載有元件用電容器。相對應之測試模組板23與測試母板22係藉由可調整阻抗的配線26而被加以連接。又，測試模組板23與測試母板22的連接亦可藉由連接器來加以連接。
此外，雖未圖示，檢查系統100係具有相對於各層的4個探測部10來搬送晶圓W之4個搬送裝置，以及連接有晶圓收納容器及探針卡收納容器等之搬出入部。搬送裝置在探針卡更換之際亦會進行探針卡的搬送。又，雖亦未圖示，檢查系統100係具有會控制晶圓W相對於探測部10的搬送或台座11的移動、真空系統等之控制部。
上述般構成的檢查系統100中，係藉由搬送裝置來將晶圓W搬送至各探測部10，進行台座11的位置調節，並使探針卡13的複數探針13a接觸晶圓W所形成之元件的電極，而藉由測試器來檢查電氣特性。此時，晶圓W會被依序搬送至16台探測部10，便可藉由測試器來對複數晶圓W同時並行地進行檢查。
如圖4所示，傳統的檢查系統200係構成為於橫向與高度方向上複數地並排有單元230，該單元230係構成為於探測部210上載置有將測試器的構成零件收納於框體內所構成的探頭220。但如過去般，構成為於探測部210上載置有探頭220之單元230的高度很高，雖依機種而異，但大多數的情況，會如圖4所示般，高度方向上的單元數量極限為3層。因此，若欲增加單元的數量來提高產能，便不得不增加橫向上的單元數量，但如此一來系統的佔置空間會變大。又，傳統的檢查系統中，框架會依每個單元而被分割，由於探頭220係被收納在其框架內，故會受到探測部的限制。於是，縱使探頭220變小但容積並未改變，而難以改善整體的容積效率，此亦會難以抑制佔置空間的增加來增加單元的數量。
因此，本實施型態中，並非傳統般探測部與探頭為一體的單元構造，而是使探測部10以及將構成測試器的主要部分之構成零件予以單元化之測 試單元20為各別的個體，並將測試單元20配置於探測部10的側邊。
藉此，由於在高度方向上相重疊的僅有探測部10即可，故可增加高度方向上的層數，例如圖4所示般，可使過去為3層者增加為圖1所示般的4層。又，雖然會因將測試單元20置放在探測部10的旁邊而導致佔置空間增加，但由於探測部10與測試單元20為完全分離，故不須如過去般地將探頭收納在探測部的框架中，即可在不會有如過去般為了預先在單元的框架中確保探頭用的特定空間而受到限制之情況下來決定測試單元20的構成，藉此便可提高容積效率來盡量抑制佔置空間的增加。特別是，由於係將測試單元20設置在2個探測部10之間，且連接於兩側之2台探測部10，故2個探測部可共用控制器24及電源25，從而便可使測試單元20小型化，且更加提高抑制佔置空間增加之效果。又，測試單元20的寬度可因應於性能(動作頻率、電源數等)來適當地調整，故可細微地調整佔置空間。
如此般地，可增加探測部10的層數，並且，可提高測試單元20的構成及配置的自由度，且2台探測部10可共用1台測試單元20，故可在盡量不增加佔置空間之情況下來增加進行晶圓處理之探測部的台數。於是，便可在盡量不增加佔置空間之情況下，較以往要更加提高產能來有效率地進行基板檢查。
再者，由於測試母板22不會被施加如過去般之來自探頭的負重負荷，故接觸穩定性高。又，由於不會如過去般地有負荷施加在測試母板22，可直接以焊料或藉由連接器來將測試母板22與接觸塊體21加以連接，故接觸穩定性變得更佳。
另外，由於測試模組板23與測試母板22係藉由配線或連接器而被加以連接，故過去依客戶而異的針腳分配(Pin Assignment)只要更換電線即可，便可降低成本。又，如上述般地藉由配線或連接器來將測試模組板23與測試母板22加以連接，便亦可容易地將探測部10與測試單元20的熱加以阻隔，則不僅是常溫下的檢查，即使是低溫檢查或高溫檢查之對於探測部的熱移動為敏感的檢查，仍可使熱效率變佳。
另外，如上所述，由於測試單元20係與探測部10為個別專用的區域， 故不需要傳統之探頭般的框體，又，由於測試單元20係連接於兩側的探測部10，會共用控制器24及電源25，故可謀求成本降低。
另外，由於探測部10的構造與過去相同即可，故大部分可直接使用傳統檢查系統的零件，從而便可降低裝置成本。
<第2實施型態>
接下來，針對第2實施型態加以說明。
圖5係顯示本發明第2實施型態相關之檢查系統的概略結構之側面圖，圖6係顯示圖5之檢查系統中，測試單元的構成及測試單元與探測部的測試母板之連接狀態之圖式。
本實施型態之檢查系統100'係與第1實施型態同樣地具有於高度方向(Z方向)上重疊有4層探測部10之單元乃於橫向(X方向)上並排為4個之總計16個探測部10。
橫向上鄰接之探測部10之間係配置有分別構成測試器的主要部分之測試單元20'。1個測試單元20'係連接於兩側之2層，總計4個探測部10。
具體來說，測試單元20'係具有對應於各探測部10之4個測試模組板23、1個控制器24及1個電源25。測試單元20'的最下方係配置有電源25，其上係配置有控制器24，再於其上配置有4個測試模組板23。各測試模組板23係藉由配線26而連接於最近之探測部10的測試母板22。亦可藉由連接器來加以連接。
本實施型態中，由於可針對4個探測部10來配置1個測試單元20'，且4個測試模組板會共用控制器24及電源25，故測試單元20'的容積效率會較第1實施型態之測試單元20要高。於是，便可使系統的佔置空間較第1實施型態要來得小。又，藉由4個測試模組板23可共用控制器24及電源25，則成本降低的效果亦會較第1實施型態要來得高。
<第3實施型態>
接下來，針對第3實施型態加以說明。圖7係顯示本發明第3實施型態相關之檢查系統中，測試單元的構成及測試單元與探測部的測試母板之連接狀態之圖式。
本實施型態係與第1實施型態同樣地具有於高度方向(Z方向)上重疊有4層探測部10之單元乃於橫向(X方向)上並排為4個之總計16個探測部10，橫向上鄰接之探測部10之間係設置有構成測試器的主要部分之測試單元20"。
測試單元20"雖與第1實施型態的測試單元20同樣地具有2個測試模組板23、1個控制器24及1個電源25，但在使測試模組板23當中，為動作頻率高的零件或波形精度高的零件之零件23a接近測試母板22來加以配置這一點上與測試單元20並不相同。
如此般地，藉由使為動作頻率高的零件或波形精度高的零件之零件23a接近測試母板22來加以配置，便可在不會使高頻率波形及高精度波形劣化的情況下來進行傳送。
此時，較佳宜使測試模組板23的構成零件以動作頻率高的順序或波形精度高的順序來接近測試母板22而加以配置。
<其他的應用>
此外，本發明並未限定於上述實施型態，可在本發明之思想範圍內做各種變化。例如，上述實施型態中，雖已例示將4個探測部並排於橫向，且在高度方向上重疊4層之範例，但橫向上的個數及高度方向上的層數並未限定於此。又，雖已例示將測試單元連接於兩側的2個或兩側的4個探測部之情況，但不限於此，亦可連接於例如兩側的8個探測部，又，亦可以1對1來設置探測部與測試單元。
10‧‧‧探測部
20‧‧‧測試單元
100‧‧‧檢查系統

Claims (11)

  1. 一種檢查系統，具有：複數探測部，係使探針卡的探針接觸台座上的基板所形成之元件；以及測試器，係透過該探針卡來將電性訊號傳遞至該基板上的複數元件，以檢查該元件的電氣特性；該複數探測部係以複數地並排在橫向之狀態配置有多層地重疊有該探測部之單元；構成該測試器的主要部分之測試單元係配置於該探測部當中於橫向上相鄰的探測部之間。
  2. 如申請專利範圍第1項之檢查系統，其中該測試器係具有將電性訊號傳遞至基板所形成之元件來進行電氣特性的測定之測試模組板，以及成為該探針卡與該測試模組板間的介面之測試母板，該測試單元係具有該測試模組板，以及該測試模組板用的控制器及電源，該測試母板係配置於該探測部。
  3. 如申請專利範圍第2項之檢查系統，其中該測試單元係對應於複數該探測部所加以設置，該測試單元係具有分別連接於相對應之複數該探測部的該測試母板之複數該測試模組板。
  4. 如申請專利範圍第3項之檢查系統，其中該測試單元係對應於該探測部的數量而具有複數個。
  5. 如申請專利範圍第4項之檢查系統，其中該測試單元係連接於其兩側的2個探測部。
  6. 如申請專利範圍第4項之檢查系統，其中該測試單元係連接於其兩側之各2個，即共4個探測部。
  7. 如申請專利範圍第2項之檢查系統，其中該測試模組板與該測試母板係藉由電線或連接器而被加以連接。
  8. 如申請專利範圍第2項之檢查系統，其中該測試母板與該探針卡之間係配置有接觸塊體，該探針卡與該接觸塊體之間係藉由彈針而被加以連 接。
  9. 如申請專利範圍第8項之檢查系統，其中該測試母板與該接觸塊體之間係藉由焊料或連接器而被加以連接。
  10. 如申請專利範圍第2項之檢查系統，其係使該測試模組板的構成零件當中，動作頻率高的零件或波形精度高的零件接近該測試母板。
  11. 如申請專利範圍第10項之檢查系統，其係使該測試模組的構成零件以動作頻率高的順序或波形精度高的順序來接近配置。
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