TWI747553B - 晶圓檢測裝置 - Google Patents

Abstract

一種晶圓檢測裝置，包括一夾持具與一探針卡。夾持具用以夾持一晶圓。探針卡設置於一地面，並位於夾持具與地面之間，且位於夾持具的下方，且探針卡的一檢測側背向地面。夾持具夾持晶圓朝向探針卡移動，並使晶圓的一檢測面接觸探針卡。

Description

晶圓檢測裝置

本揭露係關於晶圓檢測裝置，特別係有關於一種包含夾持具與探針卡的晶圓檢測裝置。

一般習知的晶圓探測機架構，通常是將晶圓放在承載口由搬運機構從晶圓盒取出後經過對校後放在夾盤上，並使夾盤上升移動到對應位置，讓探針設備進行電性測試。探針設備的測試頭尺寸、重量依據產品需求而非常多樣。簡單如實驗室之單待測物用懸臂探針卡(Single DUT Cantilever Probe Card)、晶圓參數測試(Wafer Acceptance Test，WAT)測試；複雜如中央處理器晶圓(CPU Wafer)測試。通常為了能夠處理各種晶圓的測試，測試設備必須製作的足夠強壯。

在待測物數量越多的情況下，探針頭的直徑也相對越大、越重。在過去測試製程中，係透過人工鎖定在內環(Inner Ring)上與探針座(POGO Tower)接觸，或者放在自動探針卡更換器(Auto probe card changer，APC)上，由探針自動地裝載。然而，這些設備的配置可能不符合人因工程，例如看不到朝下 的探針而有處理風險。而對於這些測試製程中，可能存在磨擦出的碎屑堆積在晶圓上，引發撞針風險，此外，對於測試設備的維修，常需其他機械設備對其移動才能夠處理，處理完畢後也需重新設置。因此，如何提供一種更優良的晶圓測試機具，是一重要課題。

本揭露之一實施例提供一種晶圓檢測裝置，包括一夾持具與一探針卡。夾持具用以夾持一晶圓。探針卡設置於一地面，並位於夾持具與地面之間，且位於夾持具的下方，且探針卡的一檢測側背向地面。夾持具夾持晶圓朝向探針卡移動，並使晶圓的一檢測面接觸探針卡。

於一實施例中，前述探針卡包含一探針組件，位於探針卡的檢測側且背離地面延伸。

於一實施例中，前述晶圓檢測裝置包括一運輸模組，運輸模組用以將晶圓運輸至夾持具。

於一實施例中，前述夾持具包含一本體與一夾持組件，夾持組件活動地設置於本體的周圍，當運輸模組將晶圓運輸至夾持具時，夾持組件承載晶圓並朝本體移動，晶圓的一背面抵靠夾持具的本體，其中晶圓的背面相反於檢測面。

於一實施例中，前述夾持組件包含複數個夾持件，設置於本體的周圍，且各夾持件呈現L字形結構並具有一承載段，承載段平行於夾持具的本體並用以承載該晶圓。

於一實施例中，前述夾持具包含一本體與一吸附組件，吸附組件設置本體並可相對於本體活動，且吸附組件沿夾持具的一中心軸延伸。當運輸模組將晶圓運輸至夾持具時，吸附組件吸附該晶圓的一背面，背面相反於檢測面，且吸附組件朝本體移動。

本揭露之另一實施例提供一種晶圓檢測裝置，包括一夾持具與一探針卡。夾持具具有一夾持面，用以夾持一晶圓。探針卡具有一檢測側，用以檢測該晶圓，其中夾持具與探針卡設置於一地面上，且夾持具的夾持面與探針卡的檢測側垂直於地面。當夾持具夾持晶圓朝向探針卡移動至一檢測位置時，晶圓的一檢測面接觸探針卡，且檢測面垂直於地面。

於一實施例中，前述運輸模組將晶圓從一水平狀態旋轉至一垂直狀態，並將該垂直狀態之晶圓運輸予夾持具，其中當晶圓處於垂直狀態時，該晶圓的一中心軸平行於地面。

於一實施例中，前述夾持具為一靜電吸盤，當靜電吸盤吸附晶圓時，靜電吸盤的中心軸平行於地面。

於一實施例中，前述探針卡包含一探針組件，位該探針卡的檢測側，用以檢測晶圓，其中當探針卡檢測晶圓時，探針組件的延伸方向平行於地面，且平行於夾持具的一中心軸。

100、200:晶圓檢測裝置

10:夾持具

10C:夾持具的中心軸

10H:夾持面

11:本體

12:夾持組件

13:吸附組件

131:吸附頭

20:探針卡

20S1:檢測側

21:探針組件

30:運輸模組

31:運輸件

32:控制單元

D1:移動方向

G:地面

R1:旋轉方向

RD:夾持件

RD1:承載段

W:晶圓

WC:晶圓的中心軸

W1:檢測面

W2:背面

第1圖係表示根據本揭露一實施例之晶圓檢測裝置的示意圖。

第2A~2D圖係表示第1圖中之夾持具、運輸模組與晶圓的運輸、夾持的示意圖。

第3A~3D圖係表示另一實施例之夾持具、運輸模組與晶圓的運輸、夾持的示意圖。

第4A~4B圖係表示另一實施例之夾持具、運輸模組與晶圓的運輸、夾持的示意圖。

第5圖係表示根據本發明另一實施例的晶圓檢測裝置的示意圖。

第6A~6D圖係表示第5圖中之夾持具、運輸模組與晶圓的運輸、夾持的示意圖。

有關本揭露之裝置、設備、方法適用之其他範圍將於接下來所提供之詳述中清楚易見。必須了解的是，下列之詳述以及具體之實施例，當提出有關承載組件之示範實施例時，僅作為描述之目的以及並非用以限制本揭露之範圍。

除非另外定義，在此使用的全部用語(包括技術及科學用語)，具有與此篇揭露所屬之一般技藝者所通常理解的相同涵義。能理解的是，這些用語，例如在通常使用的字典中定義的用語，應被解讀成具有一與相關技術及本揭露的背景或上下文一致的意思，而不應以一理想化或過度正式的方式解讀，除非在此特別定義。

請參閱第1圖，其係表示本揭露一實施例之晶圓檢測裝置100的示意圖，晶圓檢測裝置100例如可用於半導體晶圓的檢測製程中，透過晶圓檢測裝置100，可在進入後製程之前，先行檢測晶圓上半導體元件的特性，藉以確認是否存在不良品。以下將詳細說明晶圓檢測裝置100的結構。

請繼續參閱第1圖，晶圓檢測裝100包括一夾持具10與一探針卡20，用以對晶圓W一檢測面W1進行檢測。夾持具10用以夾持住晶圓W，並帶著晶圓W移動到探針卡20作測試。於一些實施例中，晶圓檢測裝100包括還包含一運輸模組30。例如，先利用運輸模組30以將晶圓W運輸至夾持具10後，再透過夾持具10將晶圓W朝探針卡20移動。於一些實施例中，運輸模組30包含一運輸件31與一控制單元32，運輸件31可為一機械手臂，可透過夾持晶圓W的背面W2(相反於前述檢測面W1)作移動，例如從晶圓盒(Cassette)移出至夾持具10上，而控制單元32用以控制運輸件31。於一些實施例中，運輸模組30可被視為外部之轉移晶圓W的設備。

於本實施例中，探針卡20設置於一地面G，而夾持具10位於探針卡20的上方，或者說探針卡20位於夾持具10的上方。夾持具相較於於探針卡20，較遠離地面G。而待側的晶圓W則位於夾持具10與探針卡20之間。探針卡20具有一探針組件21，位於探針卡20的檢測側20S1，探針組件21係朝遠離或背離(face away)地面G的方向沿伸、朝夾持具10的方向延伸，檢測側20S1背離地面G。

第2A~2D圖顯示夾持具10夾持晶圓W的示意圖。如第2A圖所示，於本實施例中，夾持具10具有一本體11與一夾持組件12，夾持組件12位於本體11的周圍，在夾持具10的中心軸10C方向上延伸，並可相對於本體11活動。具體而言，夾持組件12具有複數個(本實施為三個)夾持件RD，位於本體11周邊。於一些實施例中，若視本體11為一圓形結構的時鐘，夾持件RD分別為在時鐘的三點、六點以及九點的位置。

夾持件RD呈現L字形結構，其包含一承載段RD1。如第2B圖所示，當夾持具10尚未承載、夾持住晶圓W時，夾持組件12係凸出於本體11，朝向探針卡11或地面G，如第2B圖之夾持位置，藉由運輸模組30將晶圓W移動至夾持具10時，透過運輸件31將晶圓W放置於各夾持件RD的承載段RD1上；或者，夾持件RD作移動，並將其承載段RD1移動朝向晶圓W。如此晶圓W以透過夾持件承載晶圓W，運輸模組30可脫離晶圓W。

接著，如第2C圖所示，承載著晶圓W的夾持件12往上升，朝本體W的方向移動，或者說遠離探針卡20、地面G移動，使晶圓W的背面W2抵靠、倚靠本體11，如第2D圖所示，此時可視為夾持具10的夾持面10H固持住、承載晶圓W。如此夾持具10即穩固定夾持住晶圓W。之後，夾持具10即可帶著晶圓W朝探針卡20移動，如移動方向D1，以對晶圓W作檢測。

如此一來，透過移動位在探針卡20上方的夾持具10，可提升檢測效率。舉例而言，面對各種不同大小、形態的晶圓 測試，探針卡20會被設計得足夠大以應對，而藉由設置在下方的地面G，可簡化對探針卡20的架設機構，也相對不再需透過架設機構對探針卡作移動，如此可提升檢測程序的時間以及效率。此外，由於利用夾持具10夾持晶圓W往下方的探針卡20相對移動，在晶圓W與探針卡20兩者進行設定而作測試時，可直接目視，如此可降低操作風險，例如避免或減少造成晶圓W的檢測面W1之傷害。另外，由於探針卡20朝上檢測晶圓W，即使在檢測時發生摩擦產生碎屑，由於重力的關係，會讓這些碎屑往下掉落，相較於若是探針卡朝下檢測晶圓的方式，可避免碎屑堆積在晶圓W上，亦可避開撞針風險，大幅提升製程品質。

第3A~3D圖顯示另一實施例之夾持具10夾持晶圓W的示意圖。本實施例中，夾持具10具有一吸附組件13，設置於夾持具10本體11的內部，沿夾持具10的中心軸10C延伸，並可相對於本體11活動，吸附組件13係用以吸附晶圓W的背面W2。

如第3A~3B圖，當藉由運輸模組30欲將晶圓W運輸予夾持具10時，吸附組件13係凸出於本體11，透過吸附件13吸附晶圓W的背面W2，如此，運輸模組30即轉交晶圓W給夾持具10而退出。之後，如第3C~3D圖所示，吸附組件13朝夾持具10的本體11移動，以讓本體11穩固地承載晶圓W，此時可視為夾持具10的夾持面10H固持住、承載晶圓W。之後，夾持具10即可帶著晶圓W朝探針卡20移動，以對晶圓W作檢測。

於本實施例中，吸附組件13為具有複數個(三個)吸附頭131的組件，用以吸附住晶圓W。於另一些實施例中，吸附件13可具有其他數量的吸附頭131，例如一個、二、四個吸附頭。於一些實施例中，吸附件13的吸附頭131係透過真空吸附的方式吸住晶圓W的背面W2。

第4A~4B圖係表示另一實施例之夾持具10包含夾持組件12與吸附件13的示意圖。當藉由運輸模組30欲將晶圓W運輸予夾持具10時，將晶圓W放置於夾持組件12的承載段RD1，或者夾持組件12承載段RD1移向已被運輸模組至對應位置的晶圓W，以承載晶圓W，以及透過吸附件13吸附晶圓W的背面W2，並移向夾持具10的本體11。

第5圖顯示本發明另一實施例之晶圓檢測裝置200的示意圖。本實施例之晶圓檢測裝置200係透過垂直的方式進行晶圓檢測。晶圓檢測裝置200包括一夾持具10、一探針卡20與一運輸模組30(省略圖示於第5圖中)。透過晶圓檢測裝置200可對晶圓W進行檢測。以下將詳細說明晶圓檢測裝置200之詳細內容。

參閱第6A~6B圖，前述運輸模組30用以運輸晶圓W至夾持具10上，其中，運輸模組30固持住晶圓W的背面W2，並將晶圓W從水平狀態旋轉至垂直狀態，如旋轉方向R1。於一些實施例中，在旋轉晶圓W前，可先執行欲對準(Pre-Alignment)。

接著，如第6C圖所示，將垂直狀態的晶圓W放置於夾持具10，或者夾持具10移動接近晶圓W，使夾持具10夾持住晶圓 W，如透過夾持具的夾持面10H。之後，如第6D圖所示，利用夾持具10水平地移動晶圓W至探針卡20，如移動方向D1，以做晶圓測試程序。於一些實施例中，在水平移動晶圓W至探針卡20前，執行晶圓W與探針組件21的對準。

於一些實施例中，夾持具10可為一靜電吸盤(Electrostatic Chuck，E-chuck)，提供偏壓而產生吸附力，其夾持面10H設有銅線，銅線會通過電壓電場使表層極化，並對被吸附物的表面產生吸附力，藉以固持住。如此，即使在製程廠發生供應之電力異常，晶圓W也能持續地被吸附。於一些實施例中，靜電吸盤可使用不同的基底材質，例如不鏽鋼、鋁板、玻璃、合成塑膠。

值得注意的是，運輸模組30係將晶圓W轉成垂直狀態(相對地面G)再交給夾持具10，而處於站立的夾持具10(相對地面G)可水平推向探針卡20，而探針卡20的探針組件21的延伸方向係平行於地面G，或平行於夾持具10的中心軸10C。如此一來，由於夾持具10係為站立狀態，其夾持晶圓W的夾持面10H係垂直(或被視為大致垂直，例如+5到-5度之間)地面G，其可在操作期間直接目視整體狀況，有利於檢測進行。

此外，由於各物件處於直立狀態，即夾持具10的中心軸10C、晶圓W的中心軸WC與探針卡的探針21的延伸方向係平行於地面G(或被視為大致平行，例如+5到-5度之間)，也能夠避免元件之間接觸若有碎屑產生時，讓堆積在晶圓W或探針卡20上。另外，在高溫測試製程下，熱空氣係向上散逸，相對於傳統探針卡 20在夾持具10上方可能受到熱空氣影響，進而有翹曲、針位外擴、針變形的問題發生，可有效避免上述情形。

於另一些實施例中，可使用不同的固持盤具與測試具。舉例而言，透過運輸組件30將放置於標準處理盤(JEDEC Tray)中之水平狀的晶圓W取出並放進測試容置盤(Test Tray，T-Tray)後，測試容置盤轉90度，以使晶圓W呈水平狀態後，水平地推向高固定測試座(Hi-Fix Socket)作測試。測試完成後，測試容置盤旋轉，將已檢測的晶圓W轉回水平狀態，再把晶圓W放回標準處理盤。

根據前述實施例，本揭露亦提供了一種檢測晶圓的方法，此方法包括：藉由運輸模組將晶圓轉移或運輸至夾持具，且夾持具夾持住晶圓朝向探針卡移動以作測試製程。

於一些實施例中，檢測晶圓的方法更包括：運輸模組運送晶圓至夾持具的夾持組件上，夾持組件承載晶圓後並朝夾持具的本體移動，使晶圓的背面抵靠住本體，並再由夾持具帶著晶圓朝探針卡移動。於一些實施例中，檢測晶圓的方法更包括：運輸模組運送晶圓至夾持具，透過夾持具的吸附組件吸附住晶圓的背面並朝夾持具的本體移動，使晶圓的背面抵靠住本體，並再由夾持具帶著晶圓朝探針卡移動。

於另一些實施例中，檢測晶圓的方法更包括：運輸模組運送晶圓至夾持具的夾持組件上，夾持組件承載晶圓後並朝夾持具的本體移動，且夾持具的吸附組件吸附晶圓的背面，夾持組件 與吸附組件朝夾持具的本體移動，使晶圓的背面抵靠住本體，並再由夾持具帶著晶圓朝探針卡移動。

於一些實施例中，檢測晶圓的方法更包括：運輸模組將水平狀態的晶圓旋轉至垂直(或直立)狀態(相對於地面)，再放置於夾持具上，夾持具吸附晶圓的背面，其中，夾持具與晶圓的中心軸平行於地面，夾持具沿著中心軸的方向帶著晶圓朝探針卡移動，其中探針卡的探針的延伸方向平行於地面。

應當注意的是，各種實施例的特徵可以被組合和使用，只要它們不違反或衝突本揭露的範圍精神與範圍。例如，第1圖中之夾持具10可為一靜電吸盤；第5圖中之夾持具10可搭載夾持組件12。

綜上所述，本揭露之一實施例提供一種晶圓檢測裝置，包括一夾持具與一探針卡。夾持具用以夾持一晶圓。探針卡設置於一地面，並位於夾持具與地面之間，且位於夾持具的下方，且探針卡的一檢測側背向地面。夾持具夾持晶圓朝向探針卡移動，並使晶圓的一檢測面接觸探針卡。

本揭露之另一實施例提供一種晶圓檢測裝置，包括一夾持具與一探針卡。夾持具具有一夾持面，用以夾持一晶圓。一探針卡具有一檢測側，用以檢測該晶圓，其中夾持具與探針卡設置於一地面上，且夾持具的夾持面與探針卡的檢測側垂直於該地面。當夾持具夾持晶圓朝向探針卡移動至一檢測位置時，晶圓的一檢測 面接觸探針卡。於一些實施例中，晶圓檢測裝置包括運輸模組，用以移動、旋轉晶圓，藉以讓晶圓可從水平狀態旋轉至垂直狀態。

本揭露實施例至少具有以下其中一個優點或功效。如此一來，前述實施例透過移動夾持具並固定住探針卡，由於固定式的探針卡不需再設有移動裝備，因此探針卡的尺寸、規格、功能可被設計得更大、更充足，以面對各種不同大小、形態的晶圓測試，如此可提升檢測製程的時間以及效率。此外，利用夾持具夾持晶圓往探針卡的相對移動，在晶圓與探針卡兩者進行設定而作測試時，並不會被探針卡擋住而可直接目視，如此可降低操作風險，例如避免或減少造成晶圓的檢測面之傷害。另外，利用探針卡係朝上或者探針卡的探針組件垂直地面的方式來檢測晶圓，即使在檢測時發生摩擦產生碎屑，由於重力的關係，會讓這些碎屑往下掉落，相較於若是探針卡朝下檢測下方晶圓的方式，可避免碎屑堆積在晶圓上，亦可避開撞針風險，大幅提升製程品質。另外，在高溫測試製程下，熱空氣係向上散逸，相對於傳統探針卡在夾持具上方可能受到熱空氣影響，進而有翹曲、針位外擴、針變形的問題發生，本揭露的晶圓檢測裝置可有效避免上述情形。

在本說明書以及申請專利範圍中的序數，例如「第一」、「第二」等等，彼此之間並沒有順序上的先後關係，其僅用於標示區分兩個具有相同名字之不同元件。

上述之實施例以足夠之細節敘述使所屬技術領域之具有通常知識者能藉由上述之描述實施本揭露所揭露之裝置，以及 必須了解的是，在不脫離本揭露之精神以及範圍內，當可做些許更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100:晶圓檢測裝置

10:夾持具

20:探針卡

30:運輸模組

31:運輸件

32:控制單元

D1:移動方向

G:地面

W:晶圓

Claims (7)

1. 一種晶圓檢測裝置，包括：一夾持具，用以夾持一晶圓；一探針卡，設置於一地面，位於該夾持具與該地面之間，並位於該夾持具的下方，且該探針卡的一檢測側背向該地面；以及一運輸模組，該運輸模組用以將該晶圓運輸至該夾持具其中，該夾持具夾持該晶圓朝向該探針卡移動，並使該晶圓的一檢測面接觸該探針卡；其中，該夾持具包含一本體與一夾持組件，該夾持組件活動地設置於該本體的周圍，當該運輸模組將該晶圓運輸至該夾持具時，該夾持組件承載該晶圓並朝該本體移動，該晶圓的一背面抵靠該夾持具的該本體，其中該晶圓的該背面相反於該檢測面。
2. 如請求項1之晶圓檢測裝置，其中該探針卡包含一探針組件，位於該探針卡的該檢測側且背離該地面延伸。
3. 如請求項1之晶圓檢測裝置，其中該夾持組件包含複數個夾持件，設置於該本體的周圍，且各該夾持件呈現L字形結構並具有一承載段，該承載段平行於該夾持具的該本體並用以承載該晶圓。
4. 如請求項1之晶圓檢測裝置，其中該夾持具包含一本體與一吸附組件，該吸附組件設置於該本體並可相對於該本體活動，且該吸附組件沿該夾持具的一中心軸延伸； 當該運輸模組將該晶圓運輸至該夾持具時，該吸附組件吸附該晶圓的一背面，該背面相反於該檢測面，且該吸附組件朝該本體移動。
5. 一種晶圓檢測裝置，包括：一夾持具，具有一夾持面，用以夾持一晶圓；以及一探針卡，具有一檢測側，用以檢測該晶圓，其中該夾持具與該探針卡設置於一地面上，且該夾持具的該夾持面與該探針卡的該檢測側垂直於該地面；其中，當該夾持具夾持該晶圓朝向該探針卡移動至一檢測位置時，該晶圓的一檢測面接觸該探針卡，且該檢測面垂直於該地面；其中，該夾持具為一靜電吸盤，當該靜電吸盤吸附該晶圓時，該靜電吸盤的一中心線平行於該地面。
6. 如請求項5之晶圓檢測裝置，更包括一運輸模組，該運輸模組用以運輸該晶圓至該夾持具，其中該運輸模組將該晶圓從一水平狀態旋轉至一垂直狀態，並將該垂直狀態之該晶圓運輸予該夾持具，其中當該晶圓處於該垂直狀態時，該晶圓的一中心軸平行該地面。
7. 如請求項5之晶圓檢測裝置，其中該探針卡包含一探針組件，位於該探針卡的該檢測側，用以檢測該晶圓，其中當該探針卡檢測該晶圓時，該探針組件的延伸方向平行於該地面，且平行於該夾持具的一中心軸。

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