TWI750721B - 系統與觀察及測試受測試器件（ＤＵＴｓ）陣列之複數個探針模組之定位方法 - Google Patents

系統與觀察及測試受測試器件（ＤＵＴｓ）陣列之複數個探針模組之定位方法 Download PDF

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Abstract

本文中之系統、裝置及方法可提供一種多位點定位機構，其適合於結合或不結合一受控環境跨一溫度範圍長期測試一(若干)受測試器件(DUT)(例如，半導體晶圓)。本文中之該等系統、裝置及方法包含安裝組件、機構及結構，其等可提供極佳機械穩定性，允許具有高解析度之相對緊密工作距離光學器件，憑藉最小熱擾動在一受控環境中之高溫下實現精細定位。本文中之該等系統、裝置及方法可具備模組化，例如，模組化以具有可經容易地添加或移除且可允許接達至一密集堆積陣列中之探針模組之軌道及測試位點。

Description

系統與觀察及測試受測試器件(DUTs)陣列之複數個探針模組之定位方法
本發明大體上係關於一種多位點精確定位機構，且更特定言之，一種用於定位用於受測試器件(DUT)之多個探針陣列(例如，跨一寬溫度範圍測試一半導體晶圓中之半導體器件)之裝置。
隨著半導體電路元件繼續變小。更小技術可需要更大測試樣本大小及更低應力、更長持續時間測試。
更小器件亦伴隨減小電接觸襯墊大小之製造壓力。更小接觸襯墊可需要XY及Z兩者上之更大探針定位精確性。針對更小襯墊設計之探針技術通常亦具有其等被損壞之前的Z超程上之一更小誤差裕度。結果係小機械擾動(此對於相對更大襯墊(例如，100μm或200μm大小之襯墊)可不成一問題)可導致探針錯過其等與相對更小襯墊，例如，30μm或40μm大小之襯墊之間的襯墊或甚至可損壞針對更小襯墊設計之探針。
在美國專利第6011405號中，藉由交叉桿判定位點之XY位置。陣列具有使用各桿移動多個位點之缺點。位點串擾使精細調整成為一繁瑣、反覆程序。桿之勁度在垂直及橫向兩者上係一問題。低垂直勁度可導致探針在中間凹陷。意外將力施加至陣列之頂部可容易地損壞探針模組。低橫向 勁度可導致桿在調整期間由於位點處之摩擦力而彎曲。在對準期間歸因於摩擦力之應力累積可憑藉小振動或溫度改變隨著時間鬆弛，從而導致探針位置之漂移。個別位點處之機構以及兩個桿之高度限制顯微鏡工作距離。自下方的探針卡接達可能係麻煩的。探測多個晶粒之雙面楔形卡針對一個晶粒間隔工作。
在美國專利第7436171號中，展示在軌道上使用個別探針位點，其中軌道位置提供一個XY軸上之總定位且軌道上之位點之位置提供另一大致XY位置。各位點具有X、Y、Z上且圍繞一個軸之四個精細位置調整。一傾斜構件實現至探針卡之接達以自上方更換。此設計具有若干缺陷。位點/軌道及軌道/盤介面依靠線性方位推車及軌道。推車經彈性地預負載，此限制其等之勁度。製造期間之小心匹配可改良勁度，但可難以在未來添加推車至軌道。另外，藉由可隨系統組件之溫度改變容易地改變之一力平衡控制位置。該設計之另一問題系至探針卡之接達。軌道傾斜以改變探針卡需要空間。在具有平行軌道之一緊密間隔陣列中，可有必要移動多個軌道以接達一個軌道上之一個壞卡。空間約束驅動對可容易地在低負載下偏轉之一相對細軌道之需求。取決於(例如)盤導引件之間的跨距，可需要一軟接觸來阻止軌道在位點調整期間偏轉。另外，精細定位機構之高度可限制顯微鏡工作距離及光學解析度。
在美國專利第8402848號中，多功能探針模組在定位器臂上，其中3軸定位器具有在一或兩個軸上傾斜之基座。臂覆蓋晶圓之許多部分，從而限制可被同時測試之位點數目。臂具有不同形狀。隨著溫度改變，臂可不同地扭曲。藉由傾斜基座提供之探針模組平坦化調整自探針偏移，此可在探針處導致Z上之大改變且可針對不同臂類型具有不同行為。
本發明大體上係關於一種多位點精確定位機構，且更特定言之，係關於用於定位用於受測試器件(DUT)之多個探針陣列(例如，跨一寬溫度範圍測試一半導體晶圓中之半導體器件)之系統、裝置及方法。
本文中揭示之實施例大體上係關於適用於可控制光、氛圍或電磁干擾之圍封環境中之系統、裝置及方法。一DUT(例如，一晶圓)之測試溫度之範圍可為自-65℃至300℃及更高。一些測試具有多個溫度下之量測。本文中之該等系統、裝置及方法可精細地對準多個位點且處於所要溫度及範圍。本文中之系統、裝置及方法可提供一受控環境以最小化熱擾動或其等之影響，其等可導致探針漂移失準(諸如在該系統返回至熱平衡時)。
本文中之該等系統、裝置及方法可提供一種多位點定位機構，其適合於結合或不結合一受控環境跨一溫度範圍長期測試一DUT(例如，半導體晶圓)。本文中之該等系統、裝置及方法可提供極佳機械穩定性，允許具有高解析度之相對緊密工作距離光學器件，憑藉最小熱擾動在一受控環境中之高溫下實現精細定位。本文中之該等系統、裝置及方法可具備模組化，例如，模組化以具有可經容易地添加或移除且可允許接達至一密集堆積陣列中之探針模組之軌道及測試位點。
本文中之該等系統、裝置及方法可提供半導體晶圓之多位點測試，其之益處包含跨一寬溫度範圍對不同晶圓佈局及測試效能進行簡單調整。
下文之實施方式描述本文中之該等系統、裝置及方法之構件之實施例，而隨後態樣提供此等構件之大致敘述之實例。
9:晶圓
100:探測器盤插入件
102:探針盤
200:框架
201:頂面
202:面/框架面
203:面/框架面
205:調整螺釘
207:壓緊螺釘
209:平行圓柱體
211:球端
213:壓縮彈簧
215:溝槽
301:托架總成
302:托架總成
303:夾鉗
304:彈簧柱塞
305:球
306:球形接觸件/球
307:夾鉗/面
309:面
311:夾持螺釘
315:托架主體
317:螺釘
318:接觸位置
319:橢圓形尖端螺釘
321:保持蓋
323:螺釘
325:螺釘
327:銷
329:球形柱塞
400:軌道
402:軌道構件
500:位點總成/位點
502:上部
504:下部
506:鞍部
508:夾鉗
510:隔離器
512:夾鉗
514:支架總成/支架
516:螺釘
518:拉伸彈簧
520:拉伸彈簧
524:六角軸件
526:圓頭螺釘
528:接觸件
530:球
532:接觸件
534:螺釘
535:電纜罩蓋
536:球
600:探針塊總成/探針模組
650:電纜路徑區域/路徑
660:電纜路徑區域/電纜路徑
700:精細調整工具總成/工具
710:顯微鏡總成
800:圍封件
802:滑板
804:接達口
806:罩蓋
808:窗
810:側壁
M1:可調整接觸件
M2:固定球形接觸件
X1:接觸件
X2:接觸件
X3:接觸件
Z1:接觸件
Z2:接觸件
Z3:接觸件
Z4:位置
當參考隨附圖式閱讀以下實施方式時，將更好理解本發明之此等及 其他構件、態樣及優點，其中：圖1展示一多位點定位機構之一實施例之一透視圖。
圖2展示多位點定位機構之一部分特寫及透視圖及多位點定位機構及一探測器盤插入件之一框架之一介面之一實施例之一部分特寫及透視圖。
圖3展示作為多位點定位機構之一托架總成之一組件之一夾鉗之一實施例之一特寫及透視圖，其將多位點定位機構之軌道安裝及定位至多位點定位機構之框架。
圖4展示多位點定位機構之一托架總成之一托架主體之一實施例之一特寫及透視圖且展示托架主體與框架之間的接觸件及用於將軌道安裝至托架主體之接觸件。
圖5A展示併入圖3之夾鉗及圖4之托架主體之一托架總成之一實施例之一特寫及透視圖，且展示將軌道(部分展示)保持至托架主體之一保持蓋之一實施例。圖5B亦展示併入圖3之夾鉗及圖4之托架主體之一托架總成之一實施例之一特寫及透視圖，且展示將軌道(部分展示)保持至托架主體之一保持蓋之一實施例。
圖6A及圖6B展示安裝有探針模組之一位點總成之一實施例之一特寫及透視圖，如分別自一軌道之近側(在左側上)及遠側(在右側上)展示。圖6C展示一位點總成之一實施例，其展示連接器、電纜路徑。
圖7展示具有用於一提升工具之一滑板及小接達口之一圍封件之一實施例之一透視圖。
圖8展示具有多位點及多軌道之一多位點定位機構之一實施例。
本文中揭示之實施例大體上係關於一種多位點精確定位機構，且更 特定言之，係關於用於定位用於受測試器件(DUT)之多個探針陣列(例如，跨一寬溫度範圍測試一半導體晶圓中之半導體器件)之系統、裝置及方法。
本文中揭示之實施例大體上係關於適用於可控制光、氛圍或電磁干擾之圍封環境中之系統、裝置及方法。一DUT(例如，一晶圓)之測試溫度之範圍可為自-65℃至300℃及更高。一些測試具有多個溫度下之量測。本文中之該等系統、裝置及方法可精細地對準多個位點且處於所要溫度及範圍。本文中之該等系統、裝置及方法可提供一受控環境以最小化熱擾動或其等之影響，其等可導致探針漂移失準(諸如在該系統返回至熱平衡時)。
本文中之系統、裝置及方法可提供一種多位點定位機構，其適合於結合或不結合一受控環境跨一溫度範圍長期測試一(若干)受測試器件(DUT)(例如，半導體晶圓)。本文中之該等系統、裝置及方法包含安裝組件、機構及結構，其等可提供極佳機械穩定性，允許具有高解析度之相對緊密工作距離光學器件，憑藉最小熱擾動在一受控環境中之高溫下實現精細定位。本文中之該等系統、裝置及方法可具備模組化，例如，模組化以具有可被容易地添加或移除且可允許接達至一密集堆積陣列中之探針模組之軌道及測試位點。
本文中之該等系統、裝置及方法可提供半導體晶圓之多位點測試，其之益處包含跨一寬溫度範圍對不同晶圓佈局及測試效能進行簡單調整。
圖1展示一多位點定位機構之一實施例之一透視圖。多位點定位機構經展示具有一個軌道400及一個探針位點500。將瞭解，多位點定位機構可經構形以在軌道400上承載多個探針位點及/或包含多個軌道400(各在 其上具有一或多個探針位點)，且其中諸如托架總成(在下文進一步描述)之多個安裝組件可經採用以將軌道組裝為多位點定位機構之部分。
在一實施例中，多位點定位機構亦可包含一圍封件(在圖7中展示)及/或一工具提升器。
在圖1中，一探測器盤插入件100(其可針對一特定探測器來設計)之一實施例經安裝至一探測器盤，探測器盤可為固持探測器盤插入件之一框架，例如，探測器盤插入件可經合適安裝至其上或其中之一合適板或平台。在一實施例中，探測器盤插入件100由與探測器盤相同之材料製成。在此一情況中，(例如)隨測試或環境條件(諸如，例如，溫度)之改變可在探測器盤插入件100與探測器盤之間使移位最小化。
在一實施例中，一框架200安裝至探測器盤插入件100。在一實施例中，框架200係矩形及類似形狀，但將瞭解，框架200可為合適及/或所要之其他形狀。在一實施例中，框架200在一頂面201上提供一平坦平面。在一實施例中，頂面201平行於一晶圓9。在一實施例中，藉由一探測器卡盤104支撐及定位晶圓9。在一實施例中，框架200包含兩個平行面202、203。
在一實施例中，托架總成301、302接觸框架200頂面201及面202、203之一者。如展示，兩個托架總成301、302在待安裝一軌道400之框架200上。將瞭解，可採用更多托架總成，此係因為額外軌道400安裝至框架200。
在一實施例中，藉由托架總成301、302支撐軌道400。
在一實施例中，一位點總成500安裝至軌道400。展示一個位點總成500，然而將瞭解，軌道400及/或額外軌道(例如，如軌道400)可包含額外 位點總成500。
在一實施例中，一探針塊總成600安裝至位點總成500。將瞭解，視需要採用互連電纜、導引件、路徑(例如，見圖6C)以提供合適電連接。
在一實施例中，一精細調整工具總成700介接至位點總成500且包含一顯微鏡總成710。
出於此論述之目的，Z軸垂直於晶圓9，Y軸沿著框架面202及203之長度平行延伸且垂直於Z軸延伸，且X軸垂直於Y軸及Z軸。
在一使用實施例中，一探針模組600經安裝至位點總成500且精細調整工具總成700經安裝至位點總成500。托架301、302沿著框架200滑動以進行大致Y定位且可經夾持至框架200。位點總成500沿著軌道400滑動以進行大致X定位且可經夾持至軌道400。顯微鏡工具總成710在定位期間提供視覺回饋。一旦大致定位完成，精細調整工具總成700可針對精細X、Y、Z致動位點總成500中之定位機構且使探針模組600圍繞Z軸旋轉。
在一實施例中，為使用多個位點(例如，位點總成500及/或多個軌道400)安裝，工具總成700可在位點間移動而無需更改位點之位置。在一實施例中，在室溫下在初始設定期間實行總定位。在一實施例中，在系統已達到熱平衡之後，在測試溫度下實行精細定位。
在一實施例中，對於需要一暗環境或遮蔽環境之應用，工具總成700可穿過一圍封件之一小口(在圖7中展示且在下文相對於圖7描述)插入，此可最小化對熱平衡之擾動。在一實施例中，對於需要一完全受控環境之應用，一機動工具及/或機架可用於在位點間移動工具以進行精細調整。
此系統之一優點係工具在位點間移動而不干擾安裝至位點之探針模組之位置之能力。在一實施例中，藉由高勁度系統組件、一位點總成500 設計(其在隔離探針模組600的同時將工具負載直接耦合至軌道400)及一獨特運動設計(其在確保探針尖端在運動接觸件分離的情況下不會在Z上掉落的同時提供多數系統組件之準確約束)之組合實現此能力。
對於「準確約束」之一詳細論述，見Douglass L.Blanding之「Exact constraint：Machine design using kinematic principles」,ASME Press,1999年。簡而言之，一三維主體具有6個自由度、X、Y及Z方向上之運動以及圍繞此三個軸之旋轉。憑藉準確約束設計，使用6個約束控制此等自由度。在本文中之多位點定位機構之情況中，此等約束可採用組件之間的接觸點或小接觸襯墊之形式。一嵌套力使各對接觸件保持配合。在接觸方向上，一實施例中之介面相對剛性且可重複。在寬溫度範圍內，隨著組件改變大小，嵌套力判定接觸力。運動接觸件之一潛在缺點係兩個組件之間的一接觸件在施加大於嵌套力之一反向力(在與嵌套力相反之一方向上)時分離。儘管組件將在反向力被移除時返回至其原始位置，但若接觸件之分離將探針驅動至晶圓中從而損壞探針，則無益處。在下文更詳細描述之防碰撞運動接觸件配置可有助於提供一準確約束設計之可靠使用。
圖2展示圖1之多位點定位機構之一部分特寫及透視圖及多位點定位機構及一探測器盤插入件之一框架之一介面之一實施例之一部分特寫及透視圖。
在一實施例中，探測器盤插入件100具有三(3)個V形物(例如，由平行圓柱體209對製成)，其等朝向探測器盤插入件100之中心定向。在一實施例中，框架200具有三(3)個調整螺釘205，該等調整螺釘205具有與V形物對準之球端211。在一實施例中，調整螺釘205上之鎖定螺母或類似物鎖定調整螺釘。在一實施例中，一壓緊螺釘207或類似物定位各調整螺釘 205附近以在一高力施加至框架(例如，一地震)之情況下阻止框架200自探測器盤插入件100落下。在一實施例中，壓緊螺釘207可包含一壓縮彈簧213。圖1展示用於探測器盤插入件100與框架200之間的三個介面區域之三組調整螺釘205及壓緊螺釘207。圖2展示盤插入件100與框架200之間的三個介面區域之一者。在一個實施例中，由三個介面區域所形成的運動界面形成開爾文(Kelvin)夾鉗運動界面，具有在三個V形溝槽中之三個球。
圖3展示作為多位點定位機構之一托架總成之一組件之一夾鉗303之一實施例之一特寫及透視圖，其將多位點定位機構之軌道400安裝及定位至多位點定位機構之框架200。
在圖3中，藉由一例示性夾鉗機構展示一托架-框架運動介面之一實施例。參考圖1，藉由一托架總成301、302在各端部處支撐軌道400。在一實施例中，托架總成301、302各含有一夾鉗303，該夾箝303包繞框架200之邊緣，例如，包繞框架200之面201、202或203及底部。在一實施例中，結合至夾鉗303之下部中之兩個球305沿著框架200之底面中之一溝槽215(例如，展示為一V形溝槽)滑動。在一實施例中，當擰緊夾持螺釘311時，夾鉗303緊緊抓住框架200。夾鉗303具有兩個平行面307、309，該等面亦大體上平行於XZ平面。托架中之一彈簧柱塞304推動夾鉗抵靠一球形接觸件306及托架315中之接觸位置318(見圖4)。當鬆開夾鉗303時，其在移動時連同托架總成301、302一起滑動。當擰緊夾鉗303時，其限制托架總成301、302在Y方向上之運動。在一實施例中，夾鉗303限制托架總成301、302之運動而未顯著阻止托架總成在相對小位移內之其他運動。
在一實施例中，夾鉗303在托架主體315中(例如，見圖5A及圖5B)。圖4展示多位點定位機構之一托架總成301、302之一托架主體315之一實施例之一特寫及透視圖且展示托架主體315與框架200之間的接觸件及用 於將軌道400安裝至托架主體315之接觸件。圖4展示一軌道-托架運動介面之一實施例及軌道400與托架主體315之間的接觸件之一實施例。
在一實施例中，托架主體315在(例如)由一含聚合物材料製成之五個接觸襯墊處接觸框架200。在一實施例中，接觸件Z1、Z2及Z3限制托架在Z上之運動。在一實施例中，圍繞X軸及Y軸，接觸件X1及X2限制在X上且圍繞Z軸之運動。為簡明起見，自圖4省略在圖3中展示之夾鉗303、彈簧柱塞304及球306。將瞭解，托架總成可經添加及自框架200移除。
在相對於托架主體315之構件/接觸件及框架200之一透視圖中展示托架主體315。在一實施例中，垂直穿過軌道400之各端部之一橢圓形尖端螺釘319(例如，見圖5A)在托架主體315之位置Z4處座落於托架上以控制一軌道400之端部之Z位置。在一實施例中，螺釘319可經調整以使軌道400之頂部與DUT陣列平坦化。在軌道400之一個端部處，可調整接觸件M1及固定球形接觸件M2接觸軌道400之兩個面，從而阻止其圍繞X軸旋轉。一球形接觸件X3在端部處接觸軌道400，從而阻止其在X上移動。
在一實施例中，一螺釘317穿過托架主體315插入以在(例如)YZ上固定軌道400(例如，見圖4、圖5A及圖5B)。
在軌道400之另一端部處，在一實施例中，一彈簧柱塞可替換X3接觸件且M1接觸件可被省略。來自柱塞之彈簧力使兩個托架保持抵靠其等之X1及X2接觸件且使軌道抵靠X3接觸件。
圖5A展示併入圖3之夾鉗及圖4之托架主體之一托架總成之一實施例之一特寫及透視圖，且展示將軌道(部分展示)保持至托架主體之一保持蓋321之一實施例。將瞭解，圖5A類似於圖1之托架總成301，其包含夾鉗307、托架主體315及在上文相對於圖3及圖4描述之其等各自組件。然而，在圖5A中展示之托架總成係在圖1中展示之托架總成302之在圖3及圖 4中展示之夾鉗307及托架主體315之定向之鏡像。
在圖5A中進一步展示，在一實施例中，保持蓋321(例如)圍繞一螺釘325旋轉且可使用一螺釘323固定至托架主體315。將瞭解，托架總成301、302具有一蓋(例如，見圖1)，其中在圖5A中詳細展示一個蓋321。在固定位置中，在一實施例中，蓋321保持軌道400，因此其不提升遠離托架主體315。在一實施例中，蓋321含有一球形柱塞329，該球形柱塞329偏壓軌道400抵靠接觸件M1及M2。蓋中之一銷327嵌套於軌道400中之一構件402中。若蓋321之一者在軌道400之一個端部上敞開且另一蓋經固定，則可在敞開端部處提升軌道400以添加或移除位點總成500。固定端部處之銷327及軌道構件402阻止軌道400拉出。可提升軌道400之任一端部以用於位點總成接達，或可在兩個蓋321敞開的情況下提升整個軌道。
圖5B亦展示併入圖3之夾鉗及圖4之托架主體之一托架總成之一實施例之一特寫及透視圖，且展示將軌道(部分展示)保持至托架主體之一保持蓋321之一實施例。圖5B類似於圖1之托架總成302，其包含夾鉗303、托架主體315、保持蓋321及在上文相對於圖3、圖4及圖5A描述之其等各自組件。在圖5B中展示之托架總成包含在上文描述之圖3及圖4中展示之夾鉗303及托架主體315且與保持蓋321組裝在一起，但係在圖5A中展示之托架總成之定向之鏡像。
圖6A及圖6B展示安裝探針模組600之一位點總成500之一實施例之一特寫及透視圖，如分別自一軌道之近側(在左側上)及遠側(在右側上)展示。在一實施例中，圖6A及圖6B展示一位點-軌道運動介面。在一實施例中，位點總成500具有一上部502及一下部504。在一實施例中，上部502包含一鞍部506、上夾鉗508、可使用一工具驅動之隔離器510及用於與一運動夾鉗中之工具連結之構件。在一實施例中，下部包含一下夾鉗512及 一支架總成514，其中藉由螺釘驅動X、Y、θz精細定位台。在一實施例中，鬆開上夾鉗與下夾鉗之間的一螺釘516以沿著軌道移動位點。在一實施例中，一彈簧在X上偏壓鞍部抵靠上夾鉗。在一實施例中，當擰緊夾鉗508、512之間的螺釘516時，夾鉗508、512剛性地抓住軌道400且阻止位點500在X上移動。在一實施例中，當鬆開夾持螺釘516時，位點總成沿著軌道400自由移動。
在一實施例中，鞍部506具有與軌道頂部之兩個接觸件，一個接觸件在探針模組附近之垂直面上之軌道頂部附近(近側)且兩個接觸件朝向另一垂直面上之軌道底部(遠側)。在一實施例中，鞍部506與上夾鉗508之間的兩個垂直拉伸彈簧518施加一力矩至鞍部，該力矩使近接觸件及遠接觸件保持抵靠軌道。
在一實施例中，支架514具有抵靠底部附近之軌道之近側之兩個接觸件及在頂部附近之遠側上之一個接觸件。在一實施例中，支架與下夾鉗512之間的兩個拉伸彈簧施加一力矩，該力矩接觸件保持抵靠軌道。在一實施例中，在遠側上，支架514與鞍部506之間存在兩個接觸件528、532。在一實施例中，支架與鞍部之間的一垂直拉伸彈簧520將支架向下拉動。在一實施例中，此彈簧亦定位為在X上偏心，使得其圍繞Y軸施加一力矩，該力矩使兩個托架/鞍部接觸件保持接合。
在一實施例中，軌道400之遠側上之一差動螺釘534控制支架514之Z位置。在一實施例中，螺釘534在上半部上具有粗牙螺紋且在下半部中具有細牙螺紋。在一實施例中，螺釘534之粗牙部分使一球530接合螺紋孔，該螺紋孔置於一面向上60度埋頭孔中。在一實施例中，螺釘534之細牙部分使一球536接合一螺紋孔，該螺紋孔在支架中之一面向下60度埋頭孔中。在一實施例中，當順時針轉動差動螺釘534時(當自上方觀察時)， 其按一較高速率向下行進而下球536按一較低速率升高螺釘，從而導致支架按一極低速率向下移動。在一實施例中，六角軸件524自台驅動螺釘延伸至隔離器510，該等隔離器510藉由工具驅動以使支架能夠在Z上移動而工具介面保持在相同位準。
在一實施例中，差動螺釘534在軌道400之遠側上之位置與所描述之接觸配置組合最小化在接觸約束之任一者超負載且一接觸件分離時將損壞探針模組600之風險。在一實施例中，若過多力經施加至鞍部506之近側，則鞍部506可在近側上向下傾斜。在一實施例中，在差動螺釘534在遠側上的情況下，此可升高支架514及探針模組600。類似地，若提升支架514/軌道400或支架514/鞍部506接觸件，則探針模組600可被提升。
在一實施例中，一工具-位點運動介面包含鞍部506之頂部處之三個圓頭螺釘526，該等圓頂螺釘526接合於工具700之下側上之三個V形溝槽中，從而形成一極可重複運動夾鉗。在一實施例中，螺釘可經調整以設定工具高度且將探針定中心於顯微鏡視野中且具有鎖緊螺母以鎖定其等之位置。在一實施例中，工具700及/或位點總成500中之一或多個磁體可協助約束工具/位點接觸件。在一使用實施例中，工具700設定於位點總成500上。
圖6C展示類似位點總成500之一位點總成之一實施例且亦展示連接器、電纜路徑。使用電纜路徑區域650、660之一實施例展示位點總成500。在一實施例中，探針模組600可具有附接至其之20至50個個別電纜，該等電纜經連接至個別探針。在一些情況中，兩個電纜經連接至各探針以進行開爾文量測。在一實施例中，電纜彼此電絕緣且可為單一導體、同軸或其他構形，諸如雙絞線或帶狀線。在一實施例中，電纜將探針連接至測試儀表。為便於使用，舉例而言，永久附接至探針模組之電纜在長度 上約為1米。在一實施例中，額外電纜延伸部、開關矩陣、插線面板及其他電互連器件可在探針模組與測試儀表之間的電路徑中。
藉由鞍部506之彎曲上部沿著路徑650自探針模組600導引電纜。應注意，路徑650旨在接近多個個別電線之邊界。沿著路徑650導引電纜有助於確保探針模組600正上方之區域保持不擋住一顯微鏡。電纜路徑650朝向位點總成之頂部合併為藉由鞍部506及電纜罩蓋535界定之一矩形電纜路徑660。電纜罩蓋535有助於確保電纜不突出於位點總成上方。來自探針模組600之電纜可經繞線至位點總成500之任一側，以便經導引至軌道400之最近端部。矩形電纜路徑660可承載來自若干探針模組之電纜。
圖7展示具有用於操縱工具總成700之一提升工具之一滑板802及小接達口804之一圍封件800之一實施例之一透視圖。在一實施例中，對於需要一暗、遮蔽或乾燥環境之應用，在頂部上具有一或多個滑板802之圍封件800可經添加至系統。在圖7中展示可與偏心定位之接達口804一起滑動或旋轉之一單一滑板。在一實施例中，可採用在其等中心具有不斷變小之接達口/孔之若干不斷變小之板。在一實施例中，(若干)板802使一(若干)接達口804能夠定位於任何位點500位置上方。在一實施例中，一罩蓋806在工具700未在合適位置中時阻斷接達口804。在一實施例中，罩蓋806中之一窗808允許口804在未打開之情況下對準至一位點且工具700在處於合適位置中時阻斷口804以當在高溫下操作時最小化熱擾動或當在低溫下操作時最小化濕度。在一實施例中，圍封件800中之側壁810可移除且可替換為用於穿過圍封件壁投送電信號的介面面板。在一實施例中，圍封件頂部可移除以用於系統設定及總對準。
在一實施例中，工具提升器或類似物可包含一提升器機構，該提升 器機構可經放置於圍封件800滑板之頂部上或藉由一機架或(若干)臂或合適機構支撐。在一實施例中，工具提升器係氣動的，其中一氣缸按一受控速率向下拉動工具。在一實施例中，當關閉空氣時，一拉伸彈簧將工具返回至升高位置。此配置將確保工具不在損失氣壓時落下。在一實施例中，提升器之衝程足以自圍封件800完全移除工具700，因此接達口804可在工具700在升高位置中時被關閉。提升器或工具700中之一阻尼器可進一步減小靠近速度以最小化位點總成上之衝擊力。可經由壓縮彈簧在下部位置中藉由提升器或圍封件800支撐工具700之一些重量。
圖8展示具有多位點500及多軌道400之一多位點定位機構之一實施例。如圖1中之類似構件經展示為包含托架總成301、302、組裝有一探針盤102之探測器盤插入件100以及框架200及探針模組600。在一實施例中，多位點、多軌道構形展示每一軌道之五個位點，從而展示一三軌道×五位點(15個位點)構形之三個軌道。
將瞭解，工具700可經移動至位點500之任一者，且一圍封件(例如，圍封件800)可圍封構形。
X、Y及Z方向係任意的且基於在Z方向上靠近之一XY平面陣列之慣例。同樣地，「上方」係在Z方向上，可自該方向觀察及測試DUT陣列。本發明中之事物皆不應被視為限制3d空間中之此等X、Y及Z方向之定向。舉例而言，若DUT陣列在一垂直平面中，則「上方」取決於定向可為陣列之左側或右側。
態樣 下文之態樣依上文相對於圖1至圖8描述之一般術語構件及元件描述。將瞭解，以下態樣1至24之任一者可與列出態樣之任一者組合。
1.一種觀察及測試受測試器件(DUT)陣列之探針模組定位系統，其包 括：一支撐部件，其具有標稱平行於一DUT陣列之一平面表面且具有標稱平行於該DUT陣列之一個軸(Y)之兩個線性導引構件，其中該等導引構件在一垂直方向(X)上分離以至少使該DUT陣列在其間；至少兩個托架，其等藉由該支撐部件之該平面表面支撐於垂直於該DUT陣列(Z)之方向上，該至少兩個托架經構形以沿著該等導引構件(Y)移動，且經構形以被限制不沿著該等導引構件移動，且被限制不在至少一個方向上垂直於該等導引構件(X)運動，其中藉由該兩個導引部件之一者導引至少一個托架，使得至少一個托架在該DUT陣列之各側上；至少一個非圓形軌道，其藉由該等托架在各端部處支撐於該DUT陣列上方，該等托架在該DUT陣列之相對側上，使得該軌道可定位為標稱垂直於該等導引構件且標稱平行於該DUT陣列之該(X)軸，其中各托架控制該等軌道端部之(Y)及(Z)位置且該等托架之至少一者亦控制該軌道之(X)位置且該等托架之至少一者控制該軌道圍繞該軌道之縱向軸之旋轉；至少一個位點總成，其可承載一探針模組且被阻止在至少一個(Y)及(Z)方向上且圍繞該軌道之至少一個方向上之該等(X)、(Y)及(Z)軸移動，該至少一個位點總成沿著該軌道定位且可被限制不沿著該軌道移動；該位點總成包含至少一個精細定位台，該至少一個精細定位台用於在該等(X)、(Y)或(Z)方向上或圍繞該等(X)、(Y)或(Z)軸相對於該位點總成定位該探針模組；及一工具，其包含用於觀看該DUT之光學器件、一控制器或用於至少一個位點總成精細定位軸之致動器，該工具可與該位點總成對準以致動該位點總成中之至少一個精細定位台。
2.如態樣1之系統，其中該支撐部件係藉由一盤插入件支撐之一矩形板，該矩形板可相對於該DUT陣列平坦化。
3.如態樣2之系統，其中該平坦化係藉由接合於該板中之螺紋孔中之三個球端螺釘所提供，該等球端嵌套於該探測器盤插入件中之三個V形溝槽或平行圓柱面對中，從而在該支撐部件與盤插入件之間形成一運動夾鉗。
4.如態樣2之系統，其中該支撐部件在中心具有一矩形孔，從而產生一框架形狀，其中該孔之兩個平行垂直面係該等導引構件。
5.如態樣1之系統，其中各托架具有抵靠該支撐部件之該平面表面之三個接觸件及抵靠該等導引構件之一者之兩個接觸件。
6.如態樣5之系統，其中藉由標稱法向於該等導引部件且大體上沿著該軌道之長度(X軸)之一力固持該等托架接觸件抵靠其等各自導引部件，其中該軌道參與在該兩個托架之間傳輸該力。
7.如態樣1之系統，其中各托架經彈簧偏壓抵靠一夾鉗，該夾鉗在鬆開時不干涉托架運動且在擰緊時限制沿著該導引構件之托架運動但不干涉該托架之其他5個自由度。
8.如態樣1之系統，其中各位點經彈簧偏壓抵靠一夾鉗，該夾鉗在鬆開時不干涉位點運動且在擰緊時限制沿著該軌道之位點運動但不干涉該位點之其他5個自由度。
9.如態樣1之系統，其中該工具配合至一運動夾鉗中之該位點且可在位點間移動。
10.如態樣9之系統，其中該支撐部件、托架、軌道及位點總成在一圍封件中，其中該盤插入件組成該圍封件之底部，該圍封件具有一頂 部，該頂部具有用以允許一接達口定位於一位點總成可定位之任何位置上方之一或多個滑板，該接達口可被打開或關閉。
11.如態樣10之系統，其中該接達口足夠大以允許該工具與一位點總成配合。
12.如態樣11之系統，其中該工具在處於合適位置中時實質上密封該接達口以最小化進出該圍封件之氣流。
13.如態樣1之系統，其進一步包括用以升高及降低該工具之一工具提升器。
14.如態樣12之系統，其進一步包括用以升高及降低該工具且藉由該等滑板來支撐之一工具提升器，在上部位置中，該工具在該圍封件外側且該接達口可被關閉，且在下部位置中，該工具與一位點總成配合。
15.如態樣13之系統，其中藉由在該下部位置中之該工具提升器承載工具重量之一些。
16.如態樣1之系統，其中該軌道具有一矩形橫截面且經定向使得該等長面大體上垂直於該DUT陣列。
17.如態樣1之系統，其中該探針模組經安裝至該位點總成至該軌道之一側，用於安裝或移除之至該探針模組之接達亦充當該工具在該位點處使用時之工具顯微鏡接達。
18.如態樣1之系統，其中該位點總成具有上部及下部，該上部與該工具介接且在Z上支撐該下部且阻止該下部圍繞Y旋轉，且該下部支撐該探針模組。
19.如態樣18之系統，其中該上部經夾持至該軌道。
20.如態樣18之系統，其中該上部經偏壓抵靠該夾鉗。
21.如態樣18之系統，其中該上部具有：抵靠該軌道之該頂部之兩個接觸件，其等阻止該該軌道在Z上落下或圍繞Y旋轉，兩個接觸件抵靠該軌道之一側水平隔開；及抵靠該軌道之另一側之一個接觸件，一側上之接觸件朝向該軌道之該頂部且該另一側上之接觸件朝向該軌道之該底部，該下部Z支撐定位於具有該等下接觸件之該軌道之該側上。
22.如態樣18之系統，其中該下部Z支撐可調整，從而使該下部能夠在Z上移動，其中旋轉地致動該下部中之精細定位機構，其中一滑動耦合傳輸扭矩，同時允許垂直運動。
23.如態樣22之系統，其中該下部具有抵靠該軌道之一側間隔之兩個接觸件及抵靠該另一側之一個接觸件。
24.如態樣1之系統，其中該等托架具有樞轉蓋，該等樞轉蓋在固定時保持該軌道端部且在敞開時使該軌道能夠被提升。
在此說明書中使用之術語旨在描述特定實施例且不旨在係限制性。術語「一」、「一個」及「該」亦包含複數形式，除非另外明確指示。當在此說明書中使用時，術語「包括(comprises及/或comprising)」指示所陳述構件、整體、步驟、操作、元件及/或組件之存在，但不排除一或多個其他構件、整體、步驟、操作、元件及/或組件之存在或添加。
關於前述描述，應理解，在不脫離本發明之範疇之情況下，可詳細做出改變，尤其在所採用之構造材料及零件之形狀、大小及配置方面。如在此說明書內使用之字詞「實施例」可但未必係指相同實施例。此說明書及所描述實施例僅係實例。可在不脫離本發明之基本範疇之情況下設計其他及進一步實施例，其中藉由隨附申請專利範圍指示本發明之真正範疇及精神。
9:晶圓
100:探測器盤插入件
200:框架
201:頂面
202:面/框架面
203:面/框架面
205:調整螺釘
207:壓緊螺釘
301:托架總成
302:托架總成
400:軌道
500:位點總成/位點
600:探針塊總成/探針模組
700:精細調整工具總成/工具
710:顯微鏡總成

Claims (4)

  1. 一種系統，包含：一觀察及測試受測試器件(DUT)陣列之探針模組定位系統，該探針模組定位系統包括：一支撐部件，其包括：一平面表面，其平行於一DUT陣列，及兩個線性導引構件，其平行於該DUT陣列之一個方向(Y)，該兩個線性導引構件在垂直於該方向(Y)的一方向(X)上分離；複數個托架，其等藉由該支撐部件之該平面表面支撐於一方向(Z)上，該方向(Z)係垂直於該方向(X)及該方向(Y)，該複數個托架可沿著該二線性導引構件在該方向(Y)上移動，且經構形以被限制不沿著該二導引構件移動，並經構形以被限制不垂直於該二導引構件在相對於該方向(Y)上之至少一個方向上運動；複數個軌道，其等被支撐在該DUT陣列上方，各該複數個軌道藉由該複數個托架中之二個托架在各端部處被支撐，該複數個托架之該二個托架係設置在該DUT陣列之相對側上，使得該複數個軌道之該個別軌道可垂直於該二導引構件且平行於該方向(X)而定位，該複數個托架中之該二個托架控制該複數個軌道之該個別軌道之該端部在該方向(Y)及該方向(Z)上的一位置，亦控制該複數個軌道之該個別軌道在該方向(X)上的一位置，且控制該複數個軌道之該個別軌道圍繞於該複數個軌道之該個別軌道的一縱向軸的轉動； 該複數個軌道之至少一軌道之至少一個位點總成，其可承載一探針模組且被阻止在至少該方向(Y)及該方向(Z)其中之一上及圍繞該該複數個軌道之該至少一軌道的至少一方向上移動，該至少一個位點總成沿著該複數個軌道之該至少一軌道定位，且該至少一個位點總成可被限制不沿著該複數個軌道之該至少一軌道移動；該至少一個位點總成包含至少一個精細定位台，該至少一個精細定位台用於在該方向X、Y或Z上或圍繞該等X、Y或Z軸相對於該至少一位點總成定位該探針模組；一圍封件，其中該支撐部件、複數個托架、複數個軌道、及至少一個位點總成係設置在該封圍件之中；及一工具提升器，其設置在該封圍件之頂側，用以操作一工具的一位置。
  2. 如請求項1之系統，其中該工具提升器係被氣動地控制。
  3. 一種觀察及測試受測試器件(DUTs)陣列之複數個探針模組之定位方法，該方法包含：將複數個位點總成粗略地定位，該數個位點總成之至少一個位點總成沿著複數個軌道之至少一軌道承載該複數個探針模組的一探針模組，該至少一軌道係藉複數個托架在各端部處被支撐在該DUT陣列上方，該複數個托架係設置在該DUT陣列之相對側上，使得該複數個軌道之該至少一軌道可垂直於二線性導引構件且平行於一方向(X)而定位，該複數個托架控制該複數個軌道之該至少一軌道之該端 部在該方向(Y)及(Z)上的一位置，亦控制該複數個軌道之該至少一軌道在該方向(X)上的一位置，且控制該複數個軌道之該至少一軌道圍繞於該複數個軌道之該至少一軌道的一縱向軸的轉動；使用該複數個位點總成之該至少一位點總成將該複數個探針模組的該探針模組沿著該方向(X)、該方向(Y)、該方向(Z)、及圍繞著該Z軸之轉動之至少其中之一精細地定位，藉以將受測試之該複數個探針模組之該探針模組定位。
  4. 如請求項3之方法，其中將該複數個位點總成粗略地定位包含將該複數個軌道之該至少一軌道及該複數個托架緊固在一第一運動介面，並將該複數個托架及該二線性導引構件緊固在一第二運動介面。
TW109122751A 2015-12-28 2016-12-28 系統與觀察及測試受測試器件（ＤＵＴｓ）陣列之複數個探針模組之定位方法 TWI750721B (zh)

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