TWI804773B - 使用功能化表面微形貌體來清潔接點元件及支持硬體或引線接合器之系統及方法 - Google Patents

使用功能化表面微形貌體來清潔接點元件及支持硬體或引線接合器之系統及方法 Download PDF

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Abstract

一種用於可預測地清潔諸如一探針卡及一測試插座的一測試器介面之接點元件及支持硬體或一引線接合器及毛細管之清潔材料、裝置及方法，其中一清潔墊具有適合於該特定接腳接點元件或毛細管之一預定組配，及具有一定義之功能化表面拓撲及幾何形狀之基體，該定義之功能化表面拓撲及幾何形狀可在正常測試操作期間引入至該測試設備內。該清潔材料具有具多個功能3維(3D)微結構之一預定拓撲，該等微結構提供在一非功能化且平表面之情況不可能的效能特性。

Description

使用功能化表面微形貌體來清潔接點元件及支持硬體或引線接合器之系統及方法 優先權主張
本申請案為一接續部分，且主張2020年4月22日提交的美國專利申請案第16/855,841號之優先權，且亦主張2019年11月14日提交的美國專利申請案第16/684,453號之優先權，所有該等申請案之全部內容被以引用的方式併入本文中。
發明領域
本揭露內容大體係關於一種用於可預測且一致地清潔測試器介面接點元件及支持硬體(諸如，探針卡及測試插座)或引線接合機器及毛細管之材料、裝置及方法。
發明背景
個別半導體(積體電路)裝置典型地係藉由使用可包括光微影、沈積及濺鍍之熟知半導體處理技術在半導體晶圓上創造多個裝置來生產。通常，此等製程意欲在晶圓級創造全功能積體電路裝置(IC)。最終，個別IC裝置經自半導體晶圓單切或切塊成單獨且個別晶粒。使用熟知組裝技術組裝經單切之IC裝 置以用於在封裝中之最終完成或併入至電子設備內，該等組裝技術可包括至引線框之晶粒附著、引線接合或焊球附著及囊封(通常藉由各種模製技術以藉由外部電氣連接性將主體連接至封裝)。
然而，實務上，晶圓自身中之實體缺陷及/或晶圓之處理中之缺陷可明顯地導致晶圓上的晶粒中之一些為全功能，該等晶粒中之一些無功能，且該等晶粒中之一些具有較低效能或需要修復。通常需要識別晶圓上的晶粒中之哪些為全功能，較佳地，在自晶圓單切且組裝成消費者裝置前。歸因於晶圓中之某些實體缺陷、IC電路層中之缺陷及/或與半導體處理技術有關之缺陷的非功能、較低效能及可修復裝置可在單切前藉由叫作晶圓級測試之製程(在此項技術中常被稱作「晶圓分揀」)來識別。在晶圓級別根據產品之能力(其中產品效能由電氣測試判定)對IC裝置分揀或分箱可日後在製造製程中為製造者節省相當大的成本，以及提供來自最高效能裝置之銷售的增加之稅收。
一旦已單切裝置，則在處置及組裝期間之某些製程步驟可明顯地導致切塊缺陷、處置缺陷、組裝及封裝有關缺陷(其可僅經電氣識別以將裝置分箱為全功能、無功能或潛在地「可修復」)。實務上，組裝及封裝之半導體裝置在其最終完成或併入至電子設備內前經受一系列電氣測試製程。在封裝級之製程或在裝運前之最終測試包括但不限於經單切裝置之測試，不管是裸晶粒、封裝之IC(臨時或永久)，還是其間之變體。
通常，在晶圓級或封裝級下的IC裝置之電氣測試藉由自動測試裝備(ATE)來實現，該ATE經機械及電氣組配以用於模擬半導體裝置，根據自適應測試技術及功能常規運用裝置，及檢驗輸出以用於評價恰當功能性。
在晶圓級測試，習知介面硬體為「探針卡」，匹配受測裝置(DUT)輸入/輸出(I/O)墊之佈局、功率、GND及製程監視接腳的多個探針元件連接至該 探針卡。更具體言之，在典型晶圓測試製程中，探針卡安裝至探測器，且使探針接點元件(簡單地被稱作「探針」)與形成於晶圓之晶粒上的接合墊、焊接、凸塊、柱狀物或柱狀凸塊接觸。藉由抵靠接合墊、焊接、凸塊、柱狀物或柱狀凸塊施加探針尖之受控制位移，達成電氣連接，從而允許傳輸電力、接地及測試信號。探針尖抵靠接合墊、焊球、凸塊、柱狀物或柱狀凸塊之重複摩擦、變形及穿透產生黏附且堆積至探針接觸表面上之碎屑及污染物。
在封裝級測試，測試器負載板提供自動化測試裝備(ATE)或手動測試裝備與DUT之間的介面。測試器負載板習知地包括一或多個接觸器總成，有時被稱作DUT插入至之「測試插座」。在測試過程期間，DUT由處置者插入或置放至插座內，且固持至適當位置用於持續測試。在插入至插座內後，DUT經由接腳元件經測試器負載板、其子總成及其他介面連接設備電氣連接至ATE。與ATE相關聯之觸針元件經置放以與DUT之金屬化之接觸表面實體及電氣接觸。此等表面可包括測試墊、引線、接腳連接器、接合墊、焊球及/或其他傳導性介質。DUT之功能性、靜態及動態效能測試係經由各種電氣輸入及對輸出的量測之回應來評估。藉由重複測試，接點元件尖部可變得受到自晶圓及半導體裝置製造及測試製程產生的諸如鋁、銅、鉛、錫、金、副產物、有機膜或氧化物之材料污染。
兩個類型之IC測試(晶圓級及封裝級)遇到的主要難題中之一者為，確保與接觸器元件相關聯之觸針與DUT之接觸表面之間的最佳電氣接觸。在各測試程序中，藉由重複接觸至接合墊、焊球、凸塊、柱狀物或柱狀凸塊上之接腳接點元件，碎屑及其他殘渣將堆積且污染接腳元件之接觸區域。此碎屑可源自測試及處置製程自身，或可包括來自裝置製造及/或組裝製程或來自其他來源之製造殘渣。
除了污染物之存在之外，重複地迫使電流穿過觸針之小金屬間「點」可使接觸表面之傳導性特性降級，因此影響用於恰當電氣測試之金屬間品質。隨著污染物堆積，與接觸表面之降級連在一起的，接觸電阻(CRES)升高且減小了測試之可靠性。增大及不穩定之CRES可影響良率，及/或隨著良率恢復測試增加，影響測試時間。此等錯誤讀數可導致另外良好DUT之誤拒絕，從而導致常動態之良率損失。經由多遍測試，良率恢復可為可能的；然而，多次重複測試裝置以驗證裝置或達到良率恢復使總生產成本增大，減少生產量，影響總成，且創造了長期可靠性之降低的可能性。
對於晶圓級及封裝級測試接觸器技術之高效能需求已促進了具有預定及經工程設計之機械及電氣效能性質的獨特成形及定製化之接點元件之發展。許多新的進階型接點技術具有獨特接點元件幾何形狀及機械行為，以有助於一致、可重複且穩定電氣接觸。該等技術中之一些使用微影總成技術來建構，一些使用基於MEMS之製程來建置；而其他的藉由高準確度微機械加工技術來製造。使用具有改良電氣效能及耐氧化性之各種材料，亦達到接觸器之改良電氣特性。接點元件經工程設計以有助於一致的氧化物穿透，同時減小至接合墊、焊球、凸塊、柱狀物或柱狀凸塊上的施加之支承力。然而，仍然有必要進行與接合墊、焊球、凸塊、柱狀物或柱狀凸塊之實體接觸；由此，產生可影響來自電氣效能測試程序之結果的碎屑及污染。
典型地，產生之碎屑需要週期性地自接點元件移除，以防止引起增大的接觸電阻、連續性故障及誤測試指示之累積，此等又導致人工較低良率及隨後增加之產品成本及減少了生產量。
回應於黏附至接點元件及支持硬體的粒子之問題，已發展出些許技術。舉例而言，一種技術使用由聚矽氧橡膠構成之清潔材料，聚矽氧橡膠提 供用於研磨劑粒子之基質。此外，可使用清潔晶圓或安裝至抵靠探針摩擦之研磨性陶瓷清潔區塊上的清潔介質，或可使用具有研磨劑粒子及由玻璃纖維製成之清掃刷的橡膠基質。在一種技術中，探針可經噴塗或浸漬於清潔溶液中。在另一技術中，可使用具有空隙之隨機表面形態及可變高度的基於開孔泡沫之清潔裝置。
在一個習知接點元件清潔製程中，使用對觸針及/或接觸器主體刷洗、吹風及清洗之某一組合。此製程需要停止測試操作，人工干預來執行清潔，及可能自測試環境移除測試介面(探針卡、插座等)。此方法提供不一致的碎屑移除，且可能不提供在成形之接點元件之幾何形貌體內的充分清潔作用。在清潔後，必須重新裝設測試介面，且重新建立測試環境，使得測試可恢復。在一些情況中，移除、清潔及替換接點元件，從而導致升高之成本(歸因於未排程之裝備停機時間)。
在另一習知方法中，使用具有一研磨性表面塗層或研磨性塗佈之聚胺基甲酸酯泡沫層之一清潔墊來移除黏附至接點元件之外來物。藉由抵靠清潔墊重複摩擦接點元件(及可能重複摩擦至清潔墊內之接點元件)，將黏附性外來物自接點元件及支持硬體磨掉。使用研磨性墊之清潔製程將接點元件磨光，但其未必移除碎屑。事實上，磨光引起對接點元件之磨損，由此改變接點幾何形狀之形狀，改變接點效能，且縮短接觸器之有用壽命。
當在清潔製程期間一致且可預測地執行自接點元件及支持硬體移除碎屑時，達到最大清潔效率，而不影響接點元件之效能。使用自開孔泡沫建構之研磨性墊的清潔製程不提供一致清潔。事實上，藉由隨機定向及不受控制之泡沫結構進行之磨光動作引起對接點元件的不均勻之磨損以及優先研磨，由此不可預測地改變接點幾何形狀之形狀及接點元件及支持硬體之機械效能；由 此，不可預測地縮短接觸器之有用壽命。
在行業中，已看出，由多個接點元件(多達150,000個測試探針元件)及支持硬體組成之測試器介面硬體可每ATE測試胞元花費多於$1M。歸因於不當或非最佳清潔實務之過早磨損及損壞可折合成每ATE測試胞元每年數百萬美元。因此，藉由在全世界操作之數萬個ATE測試胞元，對修復、維護及替換成本之影響可非常大。
對改良習知探針清潔製程之另一嘗試包括使用黏性研磨性填充或未填充之聚合清潔材料來移除外來物。更具體言之，使聚合物墊與接點元件實體接觸。黏附之碎屑藉由黏性聚合物鬆開，且黏至聚合物表面；由此自接點元件及其他測試硬體移除。聚合物材料經設計成維持接點元件之總體形狀；然而，與聚合物層之相互作用可不提供在成形之接點元件之幾何形貌體內的充分清潔作用。
當藉由研磨性填充或研磨性塗佈之材料膜(具有連續均勻表面或具隨機定向及隨機間隔之表面形貌體的表面)清潔時，經由「邊緣接腳」效應(例如，測試探針陣列之周邊接點元件以與陣列內之接點元件不同之速率研磨性磨損)或經由「相鄰接腳間距」效應(例如，緊密間隔之接點元件以與寬泛間隔之接點元件不同之速率磨損)或經由「相鄰接腳定向」效應(例如，接點元件之空間接近度可引起接點元件之優先及不對稱磨損)顯現優先研磨。接點元件及支持硬體之非均勻磨損將影響在IC半導體裝置測試期間的效能一致性，且可導致意想不到之良率損失、裝備停機及修復成本。
在晶圓級及封裝級下之典型接點元件清潔製程對於終端使用者而言可為昂貴的，此係由於接觸器可因基於研磨之接點清潔製程而以不同速率不可控制地磨損。當將磨損速率或尺寸減小之研磨劑粒子用於關鍵接點元件時， 幾何形狀可受到對研磨劑材料層、表面形貌體及下層之柔順性的相對小改變(大致2%至3%)之劇烈影響。藉由在全世界操作之數千IC裝置測試單元(探針器及處置器)，來自在測試期間維護清潔接點元件而無過早磨損的對行業之影響可非常大。
此等方法中無一者充分地清潔此等測試機器，亦不充分地清潔具有關鍵接點元件幾何形狀的此等測試機器之接點元件，亦不充分地清潔引線接合機器及其毛細管。因此，存在對於用於清潔及維護接點元件及引線接合機器毛細管之改良方法及設備之需求。
依據本發明之一實施例，係特地提出一種用於清潔用於晶圓級或封裝級IC半導體裝置測試之測試介面之接點元件及支持結構的具有一功能化表面之清潔材料，該清潔材料包含：一清潔介質，其具有多個功能化微形貌體，各微形貌體具有一主體，該主體具有一寬度、一高度、各主體之間的一間距，且各微形貌體具有使該清潔介質最佳化使得在無修改或損壞之情況下清潔接觸區域及周圍支持硬體之尺寸性質，各微形貌體遠離該清潔介質之一頂表面延伸，且該清潔介質具有均勻地分佈於各微形貌體之該主體內的具有7或更大之一莫氏硬度之多個研磨劑粒子；一清潔層，其跨該清潔介質之該頂表面施加，具有自該等接腳接點元件及支持硬體清潔污染物之預定特性；以及在該清潔介質下之一或多個中間剛性或柔順性下層，其中各下層具有在大於40MPa至600MPa之間的一彈性模數範圍，各層具有在25μm與300μm之間的一厚度，且各層具有在30蕭氏A與90蕭氏A之間的一硬度。
10:測試器
11:測試頭
12:測試器介面
13:接點元件，電氣接點元件
14:探針墊
15,22:受測裝置(DUT)
16:焊球
20,21,600:清潔裝置
23,25,110:基體
24:清潔介質或墊
100:引線接合組裝機器
102:毛細管
104:引線
106:熔融引線
108:半導體裝置
200:清潔操作
201:可移除式保護性層
202:清潔材料，清潔墊層
203:柔順性下層
204:黏著層
205:第二離型襯裡層
206:剛性下層
207:中間柔順性或剛性層
220:清潔介質，清潔裝置
221:清潔介質
250:「陽」微形貌體
251:「陰」微形貌體
255:清潔材料參考平面
401,802:微錐體
402:錐體微形貌體
403,804:微柱體
404,604:圓或正方形柱
405,806:彎曲微錐體
406:彎曲倒形狀
408,608:基底參考平面
501:材料
503:清潔墊材料
601:倒微錐體，微形貌體，清潔墊層
602:錐體微形貌體，倒錐體，清潔墊層
603:清潔球
605:彎曲倒微錐體，均勻清潔聚合物層
800:清潔材料
801,803,805:「陽」形貌體
901,903,905:「陰」形貌體
902:倒微錐體
904:倒微柱體
906:彎曲倒微錐體
1200:用於使用具有功能化微形貌體的揭露之清潔材料之各種實施例清潔半導體裝置或測試器或探針元件之方法
1202~1210,1502~1512:步驟
1500:用於使用具有功能化微形貌體的揭露之清潔材料之各種實施例清潔引線接合機器及毛細管之方法
圖1A繪示具有探針墊的在晶圓級或在封裝級之受測裝置或 DUT、電氣接點元件及ATE介面(探針卡或測試插座)之一習知實例；圖1B為在晶圓級或在封裝級之受測裝置或DUT、焊料凸塊、柱狀物或凸起柱狀物、電氣接點元件及ATE介面(探針卡或測試插座)之一實例之示意圖；圖1C繪示一已知引線接合組裝機器100，其具有用於引線接合操作之一毛細管102；圖1D繪示在使用清潔材料202之清潔操作200期間的具有一毛細管之一已知引線接合組裝機器；圖2A為具有可應用至一晶圓表面之清潔墊的一典型清潔裝置之俯視圖；圖2B為具有應用至一基體表面之一清潔墊的一典型清潔裝置之剖視圖；圖2C為近似IC封裝的具有應用至一基體之一清潔墊的一典型清潔裝置之剖視圖；圖3A為具有在預定性質之一清潔墊層及一保護性襯裡下方的一或多個中間柔順性材料層之一已知清潔介質之剖視圖；圖3B為具有在預定性質之一清潔墊層及一保護性襯裡下方的一或多個中間剛性材料層之一已知清潔介質之剖視圖；圖4A為具有具預定性質之多個均勻間隔且預定義之「陽」微錐體的一清潔墊層之等角視圖；圖4B為具有具預定性質之多個均勻間隔且預定義之「陽」微柱體的一清潔墊層之等角視圖；圖4C為具有具預定性質之多個均勻間隔且預定義之「陽」彎曲錐 體微形貌體的一清潔墊層之等角視圖；圖5為一清潔介質之剖視圖，該清潔介質具有在具處於表面參考平面上方之多個均勻間隔且預定義之「陽」微形貌體之一清潔墊層及一可移除式保護性襯裡下方的一或多個中間柔順性材料層；圖6A為具有具預定性質之多個均勻間隔且預定義之「陰」微錐體的一清潔墊層之等角視圖；圖6B為具有具預定性質之多個均勻間隔且預定義之「陰」微柱體的一清潔墊層之等角視圖；圖6C為具有具預定性質之多個均勻間隔且預定義之「陽」倒彎曲錐體微形貌體的一清潔墊層之等角視圖；圖7為一清潔介質之剖視圖，該清潔介質具有在具多個均勻間隔且預定義之「陰」微形貌體之一清潔墊層及一可移除式保護性襯裡下方的一或多個中間柔順性材料層；圖8A為施加至具有預定性質之多個均勻間隔且預定義之「陽」微錐體的具有預定性質(諸如，黏性、硬度、研磨性等)之一清潔介質層之剖視圖；圖8B為施加至具有預定性質之多個均勻間隔且預定義之「陽」微柱體的具有預定性質(諸如，黏性、硬度、研磨性等)之一清潔介質層之剖視圖；圖8C為施加至具有預定性質之多個均勻間隔且預定義之「陽」彎曲錐體微形貌體的具有預定性質(諸如，黏性、硬度、研磨性等)之一清潔介質層之剖視圖；圖8D為施加至具有預定性質之多個均勻間隔且預定義之「陽」[直]微錐體的具有預定性質(諸如，黏性、硬度、研磨性等)之一清潔介質層之剖視圖，其中一或多個中間柔順性或剛性材料層在預定性質之一清潔墊層及一保護襯裡 下方；圖8E為施加至具有預定性質之多個均勻間隔且預定義之「陽」微柱體的具有預定性質(諸如，黏性、硬度、研磨性等)之一清潔介質層之剖視圖，其中一或多個中間柔順性或剛性材料層在預定性質之一清潔墊層及一保護襯裡下方；圖8F為施加至具有預定性質之多個均勻間隔且預定義之「陽」彎曲錐體微形貌體的具有預定性質(諸如，黏性、硬度、研磨性等)之一清潔介質層之剖視圖，其中一或多個中間柔順性或剛性材料層在預定性質之一清潔墊層及一保護襯裡下方；圖9A為施加至具有預定性質之多個均勻間隔且預定義之「陰」微錐體的具有預定性質(諸如，黏性、硬度、研磨性等)之一清潔介質層之剖視圖；圖9B為施加至具有預定性質之多個均勻間隔且預定義之「陰」微柱體的具有預定性質(諸如，黏性、硬度、研磨性等)之一清潔介質層之剖視圖；圖9C為施加至具有預定性質之多個均勻間隔且預定義之「陰或倒」彎曲錐體微形貌體的具有預定性質(諸如，黏性、硬度、研磨性等)之一清潔介質層之剖視圖；圖9D為施加至具有預定性質之多個均勻間隔且預定義之「陰」微錐體的具有預定性質(諸如，黏性、硬度、研磨性等)之一清潔介質層之剖視圖，其中一或多個中間柔順性或剛性材料層在預定性質之一清潔墊層及一保護襯裡下方；圖9E為施加至具有預定性質之多個均勻間隔且預定義之「陰」微柱體的具有預定性質(諸如，黏性、硬度、研磨性等)之一清潔介質層之剖視圖，其中一或多個中間柔順性或剛性材料層在預定性質之一清潔墊層及一保護襯裡 下方；圖9F為施加至具有預定性質之多個均勻間隔且預定義之「陰或倒」彎曲錐體微形貌體的具有預定性質(諸如，黏性、硬度、研磨性等)之一清潔介質層之剖視圖，其中一或多個中間柔順性或剛性材料層在預定性質之一清潔墊層及一保護襯裡下方；圖10A為具有在封裝測試期間接觸之焊料凸塊或焊球之一陣列的一代表性封裝之一實例；圖10B為具有預定性質(諸如，黏性、硬度、研磨性等)之清潔材料層的針對在測試插座內使用而建置之一清潔裝置之一實例，其具有模仿IC封裝之受測裝置之幾何形狀的清潔材料凸塊或球、形貌體，及焊球互連件之陣列；圖11A為建置有多個清潔球的一清潔介質之剖視圖，該清潔介質可施加至預定基體使得該裝置近似封裝之IC裝置之幾何形狀且可由測試裝備在封裝級測試期間處置；圖11B為具有預定性質(諸如，黏性、硬度、研磨性等)之清潔介質層之剖視圖，該清潔介質層已跨多個球形微形貌體施加以便在封裝級測試下之插座清潔執行期間改良球形微形貌體及清潔表面之清潔效能；圖12為展示用於使用揭露之清潔材料之各種實施例清潔半導體裝置之方法之流程圖；圖13A及圖13B繪示使用典型清潔材料之探針尖清潔；圖14A及圖14B將與圖13B相同之探針尖繪示為使用功能化微形貌體清潔材料清潔；及圖15為展示用於使用揭露之清潔材料之各種實施例清潔引線接合機器及毛細管之方法之流程圖。
較佳實施例之詳細說明
本揭露內容特別適用於用於具有引線接合機器之接點元件或毛細管的電氣測試探針之清潔墊，其中清潔墊具有預定幾何形狀及機械效能。被清潔之接點元件可為任一類型之測試探針，諸如懸臂式引線針、垂直式探針、眼鏡蛇探針、MEMS型垂直及MEMS型微懸臂式探針、柱塞式探針、彈簧探針、滑動接點、形成於薄膜等上之接觸凸塊探針及用於晶圓級及封裝級測試所利用之測試器介面裝置的相關聯之支持結構(亦即，探針卡、測試插座及其他類似介面裝置)。在此上下文中，將描述本揭露內容；然而，可瞭解，清潔材料、裝置及方法具有較大效用，諸如，由其他類型之IC半導體裝置評估裝備利用之清潔測試介面，諸如，彈簧接腳環介面、ZIFF凸形/凹形連接器等。此外，清潔材料、裝置及方法由於其可用來藉由各種材料清潔具有隨時間變得堵塞之毛細管的任一裝置而具有較大效用，其亦可用來清潔或重新磨光其他組裝機器，且可使用仍然在本揭露內容之範疇內的以下揭露之實施例之變化來實施裝置、機構及方法。
在一個實施例中，揭露一種併有具表面功能化或表面可調諧性之一清潔墊構造之清潔裝置及方法。具有定製幾何形狀之預定微形貌體的表面功能化有效地有助於可調整行為更改清潔表面之機械性質，以便達成具體效能目標，諸如，接觸表面清潔、尖部成形、碎屑移除及收集以及表面紋理化。具有結構上功能化之經良好調節結構表面的材料含有微尺度形貌體，其係在微尺度級下按受控制方式經由壓印、模製、鑄造、塗佈、膜沈積、噴塗沈積或其他表面修改來生產，目的係用於改良材料清潔效率及機械效能。此外，修復及替換已由研磨性接點清潔製程磨損之接觸器的裝備及人工勞力增添了執行之任務的 額外成本。
在一個實施例中，清潔材料可為具有藉由3維(3D)微形貌體功能化之一表面的柔順性、半剛性或剛性介質，該等微形貌體提供平、非功能化之表面不可能的效能特性，以用於具有清潔用於晶圓級及封裝級測試所利用之測試器介面裝置(亦即，探針卡、測試插座及其他類似介面裝置)之電氣接點元件及結構或用於引線接合機器之毛細管的特定研磨劑及碎屑移除功效。具有可調整行為之表面功能化或表面可調諧性為用於更改清潔表面之機械性質以達成諸如以下之具體效能目標之一有效方式：接觸表面清潔、尖部成形、碎屑移除及收集以及表面紋理化或清潔毛細管之內表面及外表面。具有結構上功能化之表面的材料含有微尺度形貌體，其係在微尺度級下按受控制方式經由壓印、模製、鑄造、塗佈、膜沈積、噴塗沈積或其他表面修改來生產，目的係用於改良材料清潔效率及機械效能。
在一個實施例中，具有預定性質(諸如，厚度、硬度、黏性等)的功能化之表面可跨現有結構形貌體且跨微形貌體施加至清潔墊之表面以提供可針對電氣接點元件及結構應用或毛細管裁制及最佳化的新類別之清潔材料，且執行明確定義之功能集合。可經由使清潔表面功能化以便模仿與黏性或研磨性表面塗層組合之半導體裝置的墊、凸塊或柱狀物、用於可變研磨劑效率的暴露之研磨劑粒子且取決於被清潔的接點元件之類型及形狀、待移除的碎屑之組成及數量及碎屑至接觸表面之親和性來獲得高等級之清潔功效。亦可經由使清潔表面功能化以便能夠清潔用於引線接合機器之毛細管的內表面及外表面來獲得高等級之清潔功效。
更詳言之，可藉由在一或多個支持層之上的預定墊、凸塊或柱狀物表面形貌或功能表面塗層(各具有預定機械、材料及尺寸特性，諸如，研磨性、 密度、彈性、黏性、平面度、厚度、孔隙率等)來建構功能化之清潔材料。清潔裝置可具有一犧牲頂部保護性材料層，其可在製造製程前、期間或後施加以在製造製程及人工處置操作期間保護及隔離清潔材料表面免受污染。在裝設至半導體或其他測試裝備內後，該犧牲層經移除，且用以確保清潔材料之工作表面無將因清潔材料而危害接點元件或毛細管之清潔效能的任何污染。
清潔層及功能化之3D表面形貌體可由固體彈性體材料或多孔、開孔或閉合泡沫材料製成，該等材料可包括橡膠及合成與天然兩種聚合物，以及聚胺基甲酸酯、丙烯酸樹脂等，或其他已知彈性體材料。該等功能化之表面形貌體可具有預定研磨性、彈性、密度及表面能量參數，其可允許接點元件變形及穿透彈性體材料以自接觸區域移除碎屑，而不損壞接點元件之幾何形狀，同時留持彈性體基質之完整性。對於毛細管，該等功能化之表面形貌體可具有預定研磨性、彈性、密度及表面能量參數，其可允許毛細管之內表面及外表面經有效地清潔，同時留持彈性體基質之完整性。
清潔材料亦可具有多層結構，其中一或多個柔順層經配置或堆疊以達到預定總體效能，使得當接腳或接點元件觸碰功能化之形貌體及墊表面及使功能化之形貌體及墊表面變形時，一定義之反力由材料賦予至接觸區域及3D結構以增大移除碎屑及污染物之效率。具有多層結構之清潔材料亦清潔毛細管之內表面及外表面。
在一個實施例(其實例展示於圖4A至圖4C及圖5中)中，清潔材料可具有填充有預定縱橫比(直徑或長度及寬度對高度)、橫截面(正方形、圓形、三角形等)的多個預定義之「陽」幾何微形貌體(諸如，柱、錐體或其他此等結構微形貌體)之一表面層。在另一實施例(其實例展示於圖6A至圖6C及圖7中)中，清潔材料可具有填充有多個預定義之「陰」或「倒」幾何微形貌體之一表面層。「陽」 或「陰」微形貌體可由固體彈性體材料或閉合泡沫材料製成，該等材料可包括橡膠及合成與天然兩種聚合物，以及聚胺基甲酸酯、丙烯酸樹脂、聚合物等，或其他已知彈性體材料。該表面層可具有研磨劑粒子裝載或暴露之研磨劑以改良碎屑移除及收集效率。
在其他實施例中，「陽」或「陰」微形貌體可具有施加至頂表面、沿著微形貌體之長度施加、在微形貌體之主體內施加或在微形貌體之基底處施加之研磨劑粒子。特別是，典型微形貌體(不管是陽微形貌體，抑或陰微形貌體)可具有15μm或更小之變化橫截面，具有400μm或更小之高度，間距為250μm或更小，且平均研磨劑粒徑小於30μm。可併入至材料層及形貌體內且跨材料層及形貌體併入之典型研磨劑可包括氧化鋁、碳化矽、氧化鉭及金剛石，但研磨劑粒子亦可為具有7或更大之莫氏硬度的其他熟知研磨劑材料。
在其他實施例中，微形貌體係按一預定幾何形狀建置、模製或形成，以達到預定柔順性及移動，使得當接腳或接點元件觸碰墊表面時，一反力由材料賦予至在接點元件尖部幾何形狀內之接觸區域及支持結構內，以增大移除碎屑及污染物之效率。功能微形貌體具有預定尺寸以提供可預測且均勻反力至接點元件陣列內之各測試探針及支持硬體上。功能形貌體可具有不同預定尺寸以提供毛細管之內表面及外表面的可預測之清潔。
在清潔裝置之另一態樣中，該等微形貌體可具有一特定表面無光澤或經圖案化紋理或飾面，使得探測器/測試器裝置能夠偵測清潔墊之表面。清潔材料之表面紋理及粗糙度亦可對工作表面聚合物材料之清潔效率有影響。
在該方法之一個態樣中，清潔介質可手動置放於自動化測試裝備(諸如，晶圓探測器或封裝之裝置處置器)內一預定位置中，使得接腳元件及表面將與清潔介質週期性地相互作用以移除碎屑及/或清潔接腳或接點元件之接觸表 面，而不過多地磨損測試探針。在該方法之另一態樣中，提供一種用於清潔一晶圓探測器或封裝裝置處置器上之探針元件之方法，其中該方法包含將清潔介質裝載至呈類似於正測試的半導體晶圓、單切之IC裝置或封裝之IC裝置之形式之該晶圓探測器或封裝裝置處置器內，且清潔介質具有功能化微形貌體之一頂表面，該等功能化微形貌體具有清潔接點元件及支持結構之預定性質，諸如，研磨性、黏性、硬度。該方法進一步包含在晶圓探測器或封裝裝置處置器中之正常測試操作期間使接點元件與清潔介質接觸，使得在晶圓探測器或封裝裝置處置器之正常操作期間自探針元件移除任何碎屑。可針對引線接合機器及毛細管執行一類似方法。
當探測器/測試器可偵測清潔墊之表面時，則該探測器能夠設定至自動清潔模式。在自動清潔模式中，探測器/測試器將自動判定何時清潔測試探針接點元件，定位清潔裝置，清潔探測器尖部，且接著返回至測試操作。在受測裝置(DUT)上之重複下觸(touchdown)後，墊材料及其他表面污染物將堆積於測試探針接點元件以及測試探針長度上。此等鬆散之碎屑可實質上增大接觸電阻，從而導致減小之晶圓及封裝良率。高接觸電阻或連續性故障裝置(揀出物，binouts)可觸發測試器將命令發送至半導體裝置處置機器，使得藉由「按需求」功能性執行清潔操作。替代地，半導體裝置處置機器可經規劃以在LOT開始、LOT結束或在預定數目個裝置下觸後執行清潔操作。結果，經排程及高效清潔程序在控制接觸電阻時非常關鍵。
在清潔裝置之另一實施例中，清潔介質之層可自連續、絕緣性或電阻性材料形成，使得使用電導或電容性方法偵測表面之測試器/探測器或引線接合器能夠偵測清潔介質之表面。
一典型IC半導體測試系統(在圖1A及圖1B中示意性展示)典型地包 括某一類型之測試器10、一測試頭11、一測試器介面12(例如，探針卡或測試插座)、接點元件13及一晶圓或裝置處置器16。在測試器介面內之電氣接點元件13或測試探針自測試器介面延伸以允許與DUT 15之直接接觸。使用自動化、半自動或人工裝備將DUT(晶圓、經單切裝置或封裝之IC)移動至適當實體位置，使得探針墊14及/或焊球16與測試器介面12之接點元件13對準。一旦在適當位置，抵靠接點元件13移動DUT 15，或抵靠DUT 15移動接點元件13以用於電氣測試。藉由重複下觸，接點元件變得被污染。替代移除測試介面以用於清潔，預定構造之清潔介質將在正常測試操作期間移除污染。
圖1C繪示一已知引線接合組裝機器100，其具有用於引線接合操作之一毛細管102。引線接合組裝機器具有引線接合機器之各種已知元件(圖1C中未展示)，其允許該引線接合組裝機器創造用於半導體裝置及類似者之引線接合。該引線接合組裝機器可用以創造用於需要能夠創造引線接合的任一裝置、組件、晶粒等之引線接合。圖1C展示彼機器100之一部分，且特別展示一出口及一引線104(諸如，銅或金)之一毛細管102，該引線穿過該毛細管。毛細管102典型地可移除地附接至引線接合機器，使得在習知清潔製程中，毛細管可經移除且週期性地清潔及重新磨光。引線接合機器可具有用以加熱引線之自毛細管延伸的一端以形成熔融引線106之自由空氣球之一機構(圖1C中未展示)。加熱引線之機構可為例如電極或另一機構。可接著將毛細管102朝向基體110上之一半導體裝置108降低，且在毛細管之該端與經加熱之金屬墊或其他金屬框之間壓縮熔融引線球，從而產生一機械連接，該機械連接意欲形成引線球與接合墊或框之間的共熔合接合。接著可將毛細管升高，同時穿過毛細管饋入引線，從而留下附著至晶粒接合墊或框之引線球。
圖1D繪示在使用清潔材料202之清潔操作200期間的具有一毛細 管之一已知引線接合組裝機器。特別是，當毛細管102保持連接至引線接合機器時(不像如上描述之典型清潔製程)，毛細管102之端部可插入至清潔材料202內，使得在毛細管之內部及/或鄰近毛細管102之出口的碎屑可自毛細管移除且陷落/留持於清潔材料202中。
圖2A、圖2B及圖2C繪示藉由應用至各種基體材料之清潔介質、不同大小基體、不同形狀基體或對於一些應用無基體製造的三個典型不同類型之清潔裝置。如在圖2A及圖2B中展示，清潔裝置20及21分別可包括一基體23，及分別緊固、黏附或施加至晶圓之表面或至已知幾何形狀之基體的一清潔介質或墊24。基體23可為聚合物、塑膠、金屬、玻璃、矽晶圓、陶瓷或任何其他類似(剛性、半剛性或可撓性)材料。此外，基體25可具有近似封裝之IC裝置或DUT 22之幾何形狀的一形狀因數或結構，藉此清潔介質24附著至支承測試探針之接點元件及支持硬體的表面。
圖3A及圖3B繪示自預定性質(諸如，硬度、彈性模數、黏性等)之清潔墊層202及可對接觸墊之接點元件之清潔有影響的柔順性下層203(圖3A)或剛性下層206(圖3B)之某一組合製造的一現有清潔介質220。清潔介質220亦可具有一可移除式保護性層201，該可移除式保護性層在意欲用於接點元件清潔前裝設，以便隔離表面清潔墊層與非測試有關污染物。清潔介質220可具有附著至清潔墊層及附著於清潔墊層下方之一或多個中間層203及206。層組合產生不可自個別構成材料獲得之材料性質，同時基質、研磨劑粒子及幾何形狀之組合可使清潔效能最大化。清潔裝置至預定基體材料上之裝設係藉由移除第二離型襯裡層205(由與第一離型襯裡層相同之材料製成)以暴露黏著層204跟著為藉由黏著層204施加至基體表面上來執行。接著可將黏著層204抵靠基體置放以將清潔裝置220黏附至基體。基體可為如上在先前技術中所描述之多種不同材料，其具有 不同用途。
現在，參考隨附圖式及實施例更詳細地描述具有功能微形貌體之清潔介質。如所展示，例如，在圖5中，清潔介質221可具有研磨性，其將來自接點元件或毛細管之碎屑鬆散開及剪開。使用預定體積及質量密度之研磨劑粒子，墊之研磨性可受到系統性影響以便使探針尖變圓或變鋒利。在清潔材料層內裝載之典型的研磨劑材料及粒子重量百分比可範圍為0%(未裝載)至500%重量百分比。可併入至材料內之典型研磨劑可包括氧化鋁、碳化矽及金剛石，但研磨劑材料亦可為其他熟知研磨劑材料。研磨劑可包括氧化鋁、碳化矽或金剛石之空間或優先分佈之粒子，但該等研磨劑粒子亦可為具有7或更大之莫氏硬度的其他熟知研磨劑材料。清潔層的受控制之表面黏性將使接點元件上之碎屑在清潔操作期間優先地黏至墊且因此自接點元件移除。該等研磨劑粒子可分佈於各微形貌體之主體中，如下所描述。
在清潔介質221(圖5中展示)之一實施例中，清潔介質221之最大清潔效率可使用在一微形貌體層250中之多個「陽」均勻成形且規則間隔之幾何微形貌體來改良。陽微形貌體之不同實施例之實例展示於圖4A至圖4C中，該等圖展示預定幾何形狀之多個微錐體401、多個微柱體403或多個彎曲微錐體405。在圖5中，清潔介質221係自一單一清潔墊層建構，具有至具有預定性質之中間柔順性或剛性層207之組合上的「陽」微形貌體250。在其他實施例中，該等微形貌體可跨清潔介質221可變地間隔。以上描述之清潔墊層202及203及在清潔材料參考平面255下方描述之清潔墊層可對清潔材料提供預定機械、材料及尺寸特性。舉例而言，清潔墊層可提供研磨性(以下更詳細地描述)、(例如，0.75至2.27之範圍的)比重(其中比重為在一特定溫度下密度對水密度之比率)、(例如，40MPa至600MPa之範圍的)彈性、(例如，20公克至800公克之範圍的)黏性、平面 度及厚度(例如，在25μm與300μm之間的一範圍)。基於有助於有效清潔作用所必要之所需反力判定材料及層之選擇。舉例而言，高剛性材料將具有在黏著力強之黏著材料之移除中所需之較大反力。當清潔脆性或小直徑接點元件時，將選擇高柔順性材料。
作為一個類型之功能「陽」微形貌體構造之一實例，圖4A、圖4B、圖4C中展示之微形貌體可使用諸如鑄造或模製之精確製造方法之組合來創造，藉此建置清潔墊，使得各微形貌體之高台(各微形貌體之頂部部分406)具有小於40μm之尺寸、小於500μm的各微形貌體距基底參考平面408之高度及小於250μm之高台至高台間距(各微形貌體之間的距離)。在圖4A中展示之實例401中，各錐體微形貌體402具有25μm正方形高台，具有40μm高度，高台至高台間距為100μm。對於此構造，經由精確製造製程來獲得3D形貌體，使得清潔墊及功能化微形貌體具有均勻組成。「陽」微形貌體之大小及幾何形狀可根據接點元件之組配及材料變化，以達成將移除碎屑但將不損壞探針元件之墊。通常地，「陽」微形貌體可具有若干類型之幾何形狀，包括錐體401、具有均勻高台之圓或正方形柱404或具有小於40μm正方形或圓高台之各種彎曲形狀403等。微形貌體類型及「陽」幾何形狀可在清潔層之製造期間調整，使得材料可用以使探針元件尖部及探針元件結構重新成形、變鋒利或重新磨光。替代地，該微形貌體類型及幾何形狀可用以清潔毛細管之內表面及外表面。
「陽」形貌體之尺寸可具有25μm至500μm的在基底參考平面408上方之各形貌體之基底至頂部、可為平的或經成形且具有在自20μm之XY尺寸直至微形貌體基底之XY尺寸範圍中的尺寸之一頂部表面區域幾何形狀(陽形貌體之側面可為直的或彎曲的)及50μm至250μm之高台至高台間距(各微形貌體之間的距離)。
在清潔介質221(圖7中展示)之另一實施例中，可使用如在圖6A至圖6C中展示之預定幾何形狀的多個「陰」均勻成形且規則間隔之幾何微形貌體(諸如，多個倒微錐體601、多個微柱體603或多個彎曲倒微錐體605)來改良清潔材料之最大清潔效率。在其他實施例中，該等微形貌體可跨清潔介質221可變地間隔。在圖7中，清潔介質221自具有「陰」微形貌體251之一單一清潔墊層建構至具有預定性質之中間柔順性或剛性層207之組合上。
作為一個類型之功能「陰」微形貌體構造之一實例，圖6A、圖6B、圖6C中展示之微形貌體可使用諸如鑄造或模製之精確製造方法之組合來創造，藉此建置清潔墊，使得高台具有小於40μm之尺寸、小於100μm之高度及小於250μm之底部至底部間距。在此等實例中，各微形貌體凹進至一基底參考平面608內。在圖6A中展示之實例微形貌體601中，各錐體微形貌體602具有25μm正方形底部，具有40μm高度，底部至底部間距為100μm。對於此構造，經由精確製造製程來獲得3D形貌體，使得清潔墊及微形貌體具有均勻組成。「陰」微形貌體之大小及幾何形狀可根據接點元件之組配及材料變化，以達成將移除碎屑但將不損壞探針元件之墊。通常地，「陰」微形貌體可具有若干類型之幾何形狀，包括倒錐體602、具有均勻底部之圓或正方形柱604或具有小於40μm正方形或圓基底之各種彎曲倒形狀406等。微形貌體類型及「陰」幾何形狀可在清潔層之製造期間調整，使得材料可用以使探針元件尖部及探針元件結構重新成形、變鋒利或重新磨光。作為一實例，如在圖6A或圖6C中展示之陰微形貌體的陰微形貌體可用以清潔前進之微懸壁接點元件，此係由於彼等陰微形貌體之實體形狀及尺寸清潔微懸壁接點元件之所有關鍵表面或毛細管之內表面及外表面。
「陰」形貌體之尺寸可具有25μm至500μm的在基底參考平面608下方之各形貌體之基底至頂部、可為平的或經成形且具有在自20μm之XY尺寸 直至微形貌體開口之XY尺寸範圍中的尺寸之一底表面區域幾何形狀(陰形貌體之側面可為直的或彎曲的)及50μm至250μm之底部至底部間距(各微形貌體之間的距離)。
具有功能化微形貌體之清潔墊/介質/裝置之另一實施例展示於圖8A至圖8C中，該等圖展示清潔材料800之放大剖視圖之實例，該清潔材料具有具預定性質的在10μm至100μm厚之一聚合物層下之「陽」微形貌體層(具有微錐體802、微柱體804、彎曲微錐體806)，其已跨「陽」形貌體(分別801、803及805)之表面施加。跨頂表面且在微形貌體之間的間距內將聚合物層施加至小於100μm之一預定厚度。聚合物可為黏性的，且無研磨劑，或裝載有研磨劑。可併入至聚合物內之典型研磨劑可包括氧化鋁、碳化矽及金剛石，但研磨劑粒子亦可為具有7或更大之莫氏硬度的其他熟知研磨劑材料。研磨劑材料之量及大小可根據清潔墊之微形貌體之組配或基於接點元件之材料及幾何形狀變化，以便達成將移除且收集碎屑但將不損壞接點元件或支持硬體或毛細管之端部的墊。
圖8D至圖8F展示清潔材料800之放大剖視圖之實例，該清潔材料具有具預定性質的在10μm至100μm厚之一聚合物層下之「陽」微形貌體層(具有微錐體802、微柱體804、彎曲微錐體806)，其已跨「陽」形貌體(分別801、803及805)之表面施加。微形貌化的清潔墊層可接著經建構至在預定性質之一清潔墊層及一保護性襯裡下方的一或多個中間柔順性或剛性材料層上。
具有功能化微形貌體之清潔墊/介質/裝置之另一實施例展示於圖9A至圖9C中，該等圖展示清潔材料之放大剖視圖之實例，該清潔材料具有具預定性質的具有10μm至100μm厚之一聚合物層的「陰」微形貌體(倒微錐體901、倒微柱體903、彎曲倒微錐體905)，其已跨「陰」形貌體(分別901、903及905)之表面施加。聚合物層跨頂表面施加且施加至「陰」微形貌體之凹陷部(空腔)內， 因此塗佈各陰微形貌體之內部表面。聚合物可為黏性的，且無研磨劑，或裝載有研磨劑粒子。可併入至聚合物內之典型研磨劑可包括氧化鋁、碳化矽及金剛石，但研磨劑粒子亦可為具有7或更大之莫氏硬度的其他熟知研磨劑材料。研磨劑材料之量及大小可根據清潔墊之微形貌體之組配或基於接點元件之材料及幾何形狀變化，以便達成將移除且收集碎屑但將不損壞接點元件或支持硬體或毛細管的墊。微形貌化的清潔墊層可接著經建構至在預定性質之一清潔墊層及一保護性襯裡下方的一或多個中間柔順性或剛性材料層上。以上實施例將典型地用於在經單切及/或囊封至組裝之封裝內前測試晶圓或半導體晶圓上之一或多個晶粒的一系統。
現在，將描述清潔裝置之另一實施例，其中該清潔裝置可用於清潔用以電氣測試DUT之接點元件，其中來自晶圓之一個別半導體裝置已經囊封至材料501(諸如，塑膠)內，如在圖10A中展示。在此說明性實例中，該清潔裝置亦可供ATE及測試器用於處置及測試封裝之積體電路(IC)。IC封裝可具有自封裝延伸出之一或多個電導線或焊球，其傳導包括電力信號、接地及I/O信號等之電氣信號(圖1B)，其中一或多個晶粒在封裝15之內部。測試器介面，在此情況中叫作測試插座12，將具有多個接點元件13(類似於以上描述之探針卡測試器)，該等接點元件接觸封裝之導線且測試封裝之DUT之電氣特性。通常地，接點元件安裝至各種裝載彈簧之探針或可撓性接點元件上，且可具有具單矛狀、冠狀或其他多尖接觸器之一幾何組配。可將可撓性接點元件固持於彈性體、固持於記憶體插座內之聚矽氧橡膠層、邏輯插座、燒入插座或插入器內。
類似於探針卡清潔器實施例，用於經囊封裝置之清潔裝置可近似具有一基體之DUT形狀，清潔墊材料503已經施加至該基體上，如在圖10B中展示，使得測試插座之接點元件可週期性地接觸清潔墊表面，以自探針元件之尖 部移除碎屑。清潔裝置之大小可經修改以擬合特定插座之大小及形狀，或近似一特定裝置之尺寸。在圖10B中展示之微形貌化之實施例中，清潔材料503經組配以模擬大小、幾何形狀、間距，且自DUT提取焊球之佈局。
在圖11A中，一清潔裝置600可具有以上描述之層，具有由匹配DUT焊球幾何形狀之清潔材料製成之多個清潔球603的一清潔墊層601將具有研磨性，使得在接點元件上之反壓力賦予高效清潔，以自接點元件移除且收集碎屑。根據DUT之組配及接點元件之材料來預定清潔球之高度、直徑及位置。清潔球之間距、幾何形狀及研磨性使得在接點元件上之反壓力賦予高效清潔，以自接點元件移除且收集碎屑。
在另一實施例中，圖11B展示具有清潔墊層602之清潔裝置600之剖視圖，該清潔墊層具有匹配如上所述之DUT焊球幾何形狀的多個清潔球603，清潔球進一步具有跨表面施加的具有預定性質之10μm至100μm厚之均勻清潔聚合物層605。因此，清潔表面的墊/聚合物/基體層及功能化微形貌體之數目經收集以提供清潔裝置之總厚度之控制以及清潔之厚度之一致性。具有清潔球之此多層實施例亦將提供在浮床插座之導孔以及探測器之插座及接觸器之內部內準確的清潔。
現在，將參看圖12描述用於使用具有功能化微形貌體之揭露之清潔裝置清潔多個探針元件及支持硬體或焊球之方法。用於經囊封之積體電路的測試器介面或焊球之接點元件插入至清潔裝置內會自接點元件及支持硬體或DUT移除黏著碎屑，而不留下隨後必須藉由額外線上或離線製程移除之任何有機殘渣。此外，接點元件之總體電氣特性及幾何形狀不受影響；然而，對於高良率及低接觸電阻需要之總體電氣效能經恢復。該方法實現自接點元件移除碎屑而不自ATE移除測試器介面之目標，由此增大了測試器之生產力。該清潔裝 置可具有與正由測試器測試之典型DUT相同的大小及形狀，且可插入至一預定清潔盤內。替代地，具有功能化微形貌體之清潔材料可置放至諸如晶圓之一基體內，該基體可置放至晶圓載體內且因此執行清潔。裝置之清潔材料層已根據測試器介面之接點元件及支持硬體之組配及材料預定物理、機械及幾何形狀。
如上所述，此清潔步驟可發生於自定位於測試器介面之接點元件下之清潔盤週期性裝設清潔裝置時，或每當來自晶圓盒，或ATE藉由裝設至磨光板上之清潔材料執行接點元件之清潔操作之任何時間。清潔裝置之使用不以任何方式中斷ATE之操作，此係由於接點元件之清潔係在測試機器之正常操作期間實現。以此方式，清潔裝置價廉，且准許在不自ATE移除接點元件或測試器介面之情況下對接點元件清潔及/或成形。
方法及設備提供一或多個優勢，包括但不限於維持清潔接觸器及觸針。雖然已參考某些說明性實施例來描述揭露內容，但本文中描述之內容並不意欲以限制性意義來解釋。舉例而言，在不脫離本揭露內容之情況下，在展示及描述之實施例中的步驟之變化或組合可在特定情況中使用。在參考圖式、描述及申請專利範圍後，該等說明性實施例之各種修改及組合以及本揭露內容之其他優勢及實施例將對熟習此項技術者顯而易見。意欲本揭露內容之範疇由隨附於此之申請專利範圍及其等效內容定義。雖然前述內容已參考本發明之一特定實施例，但熟習此項技術者應瞭解，在不脫離本揭露內容之原則及精神之情況下，可進行此實施例之改變，本揭露內容之原則及精神之範疇由所附申請專利範圍定義。
圖12為展示用於使用具有功能化微形貌體的揭露之清潔材料之各種實施例清潔半導體裝置或測試器或探針元件之方法1200之流程圖。圖12中之方法係用於清潔測試器介面，但應理解，將使用一類似方法來清潔DUT等。在 該方法中，測試器執行其測試1202。測試器系統(具有一控制系統)或單獨電腦系統可基於測試過程之一時間間隔或特性之量測來判定是否該清潔測試器了1204。若不需要清潔，則測試器繼續測試1202。若判定該清潔測試器了，則可藉由各種構件將具有功能化微形貌體之一清潔裝置移動至一清潔位置(1206)，且使用清潔材料執行清潔(1208)，而不離線且因此在測試機器之正常測試程序期間取測試器。一旦完成清潔，則測試器恢復其測試功能(1210)。
測試結果
圖13A及圖13B繪示使用典型清潔材料之探針尖清潔。具體言之，圖13A展示無功能化微形貌體之典型清潔材料與探針尖進行接觸，使得探針之並非所有關鍵表面經有效地清潔。在藉由典型清潔材料清潔後的探針之一實例展示於圖13B中，其中各種碎屑仍然附著至或黏附至探針，此導致以上描述之問題。
相比之下，圖14A及圖14B將與圖13B相同之探針尖繪示為使用功能化微形貌體清潔材料清潔。如在圖14A中展示，各探針(包括斜滑桿及尖部，共同地稱為全部探針區域)由功能化微形貌體之側面接觸。在藉由具有功能化微形貌體之清潔材料清潔後的探針之一實例展示於圖14B中，其中各探針更清潔得多，此係由於各探針之所有關鍵表面經清潔。
圖15為展示用於使用具有功能化微形貌體的揭露之清潔材料之各種實施例清潔引線接合機器及毛細管之方法1500之流程圖。在該方法中，引線接合機器執行其引線結合操作1502。引線接合機器(具有一控制系統)或單獨電腦系統可基於引線接合過程之一時間間隔或特性之量測來判定是否該清潔引線接合機器了(1504)。若不需要清潔，則引線接合繼續(1502)。若判定該清潔毛細管了，則可藉由各種已知方式將以上描述之具有功能化微形貌體之一清潔裝置移動至一清潔位置(1506)，且使用清潔材料執行清潔(1508)，而不離線且因此在引 線接合機器之正常操作程序期間取引線接合機器。一旦清潔完成(1510)，引線接合恢復其引線接合操作(1512)。
為了解釋之目的，前述描述已參考具體實施例描述。然而，以上說明性論述並不意欲為詳儘的或將本揭露內容限制於所揭露之精確形式。鑒於以上教示，許多修改及變化係可能的。該等實施例經選擇及描述以便最佳地解釋本揭露內容之原理及其實際應用，以由此使其他熟習此項技術者能夠最佳地利用本揭露內容，及具有如適合於預料之特定用途的各種修改之各種實施例。
本文中揭露之系統及方法可經由一或多個組件、系統、伺服器、器具、其他子組件實施，或分佈於此等元件之間。當實施為系統時，此等系統可尤其包括及/或包含在通用電腦中發現的諸如軟體模組、通用CPU、RAM等之組件。在伺服器存在創新之實施中，此伺服器可包括或包含諸如CPU、RAM等之組件，諸如，在通用電腦中發現之組件。
另外，本文中之系統及方法可經由超出以上闡述之實施的具有全異或完全不同軟體、硬體及/或韌體組件之實施達成。舉例而言，關於與本發明相關聯或體現本發明之此等其他組件(例如，軟體、處理組件等)及/或電腦可讀媒體，可與眾多通用或專用計算系統或組配一致地實施本文中的創新之態樣。可適合於供本文中之創新使用的各種例示性計算系統、環境及/或組配可包括但不限於：在個人電腦、伺服器或伺服器計算裝置內或在其上體現之軟體或其他組件，諸如，導引/連接性組件、手持型或膝上型裝置、多處理器系統、基於微處理器之系統、機上盒、消費者電子裝置、網路PC、其他現有電腦平台、包括以上系統或裝置中之一或多者的分散式計算環境等。
在一些實例中，該系統及方法之態樣可經由包括程式模組之邏輯及/或邏輯指令達成或由該等邏輯及/或邏輯指令執行，例如，結合此等組件或電 路系統執行。一般而言，程式模組可包括執行特定任務或實施本文中之特定指令的常式、程式、物件、組件、資料結構等。本發明亦可在分散式軟體、電腦或電路設定之上下文中實踐，其中電路系統經由通信匯流排、電路系統或鏈路連接。在分散式設定中，控制/指令可自包含記憶體儲存裝置之本端及遠端電腦儲存媒體出現。
本文中之軟體、電路系統及組件亦可包括及/或利用一或多個類型之電腦可讀媒體。電腦可讀媒體可為駐留於此等電路及/或計算組件上、與此等電路及/或計算組件相關聯或可由此等電路及/或計算組件存取之任何可用媒體。以實例說明，且非限制，電腦可讀媒體可包含電腦儲存媒體及通信媒體。電腦儲存媒體包括在用於資訊(諸如，電腦可讀指令、資料結構、程式模組或其他資料)之儲存之任一方法或技術中實施的依電性及非依電性、可移除式及不可移除式媒體。電腦儲存媒體包括但不限於RAM、ROM、EEPROM、快閃記憶體或其他記憶體技術、CD-ROM、數位多功能光碟(DVD)或其他光學儲存器、磁帶、磁碟儲存或其他磁性儲存裝置或可用以儲存所要的資訊且可由計算組件存取之任一其他媒體。通信媒體可包含電腦可讀指令、資料結構、程式模組及/或其他組件。另外，通信媒體可包括有線媒體，諸如，有線網路或直接連線式連接，然而，本文中的任何此類型之媒體皆不包括暫時性媒體。以上中之任何者之組合亦包括於電腦可讀媒體之範疇內。
在本描述中，術語組件、模組、裝置等可指可以多種方式實施的任一類型之邏輯或功能軟體元件、電路、區塊及/或處理程序。舉例而言，各種電路及/或區塊之功能可相互組合成任何其他數目個模組。各模組可甚至實施為儲存於有形記憶體(例如，隨機存取記憶體、唯讀記憶體、CD-ROM記憶體、硬碟機等)上之軟體程式以由中央處理單元讀取以實施本文中的創新之功能。或 者，該等模組可包含經由傳輸載波傳輸至通用電腦或至處理/圖形硬體之規劃指令。又，該等模組可實施為實施由本文中之創新涵蓋之功能的硬體邏輯電路系統。最後，該等模組可使用專用指令(SIMD指令)、場可規劃邏輯陣列或提供所要的等級效能及成本之其任何混合來實施。
如本文中揭露，與本揭露內容一致之特徵可經由電腦硬體、軟體及/或韌體實施。舉例而言，本文中揭露之系統及方法可以各種形式體現，包括例如資料處理器(諸如，亦包括資料庫之電腦)、數位電子電路系統、韌體、軟體，或以其組合體現。另外，雖然揭露之實施中之一些描述與本文中之創新一致的具體硬體組件、系統及方法，但可藉由硬體、軟體及/或韌體之任何組合來實施。此外，在各種實施例中，可實施本文中的創新之以上指出之特徵及其他態樣及原理。此等環境及有關應用可經特殊地建構以用於執行根據本發明之各種常式、處理程序及/或操作，或其可包括藉由程式碼選擇性啟動或重新組配之一通用電腦或計算平台，以提供必要之功能性。本文中揭露之處理程序並不固有地與任一特定電腦、網路、架構、環境或其他設備有關，且可藉由硬體、軟體及/或韌體之任何組合來實施。舉例而言，各種通用機器可供根據本發明之教示撰寫之程式使用，或其可更便於建構專用設備或系統來執行所需方法及教示。
本文中描述的系統之態樣(諸如，邏輯)亦可實施為規劃至多種電路系統中之任一者內之功能性，該等電路系統包括可規劃邏輯裝置(「PLD」)，諸如，場可規劃閘陣列(「FPGA」)、可規劃陣列邏輯(「PAL」)裝置、電可規劃邏輯及記憶體裝置及基於標準胞元之裝置以及專用積體電路。用於實施態樣之一些其他可能性包括：記憶體裝置、具有記憶體(諸如，EEPROM)之微控制器、內嵌型微處理器、韌體、軟體等。此外，態樣可體現於具有基於軟體之電路模仿之微處理器、離散邏輯(依序及組合)、定製裝置、模糊(中性)邏輯、量子裝置 及以上裝置類型中之任何者之混雜中。下伏裝置技術可以多種組件類型提供，例如，如互補金屬氧化物半導體(「CMOS」)之金屬氧化物半導體場效電晶體(「MOSFET」)技術、如發射極耦接邏輯(「ECL」)之雙極技術、聚合物技術(例如，矽共軛聚合物及金屬共軛聚合物-金屬結構)、混合類比與數位等等。
亦應注意，本文中揭露之各種邏輯及/或功能可使用硬體、韌體之任何數目個組合來實現，及/或實現為在各種機器可讀或電腦可讀媒體中體現(就其行為、暫存器轉移、邏輯組件及/或其他特性而言)之資料及/或指令。可體現此等格式化之資料及/或指令之電腦可讀媒體包括但不限於呈各種形式之非依電性儲存媒體(例如，光學、磁性或半導體儲存媒體)，但再次不包括暫時性媒體。除非上下文清晰地另有需要，否則貫穿本描述，詞語「包含(comprise、comprising及類似者)」應按如與排他性或窮舉性意義相反之包括性意義來解釋；亦即，按「包括但不限於」之意義。使用單數或複數之詞語亦分別包括複數或單數。另外，詞語「本文中」、「下文」、「以上」、「以下」及類似引入之詞語將本申請作為整體參考，且並不指本申請之任何特定部分。當關於兩個或更多個項之清單使用詞語「或」時，彼詞語涵蓋該詞語之所有下列解釋：該清單中的項中之任何者、該清單中的項中之所有者及該清單中的項之任何組合。
雖然已在本文中具體地描述了本發明之某些目前較佳實施，但對熟習本發明屬之此項技術者將顯而易見，在不脫離本發明之精神及範疇之情況下，可進行本文中展示及描述之各種實施之變化及修改。因此，意欲本發明僅限於可適用法律規則所需之範圍。
雖然前述內容已參考本揭露內容之一特定實施例，但熟習此項技術者應瞭解，在不脫離本揭露內容之原則及精神之情況下，可進行此實施例之改變，本揭露內容之原則及精神之範疇由所附申請專利範圍定義。
201:可移除保護性層
204:黏著層
205:第二離型襯裡層
207:中間柔順性或剛性層
221:清潔介質
250:「陽」微形貌體
255:清潔材料參考平面

Claims (17)

  1. 一種具有功能化表面之清潔材料，用來清潔用於晶圓級或封裝級IC半導體裝置測試之測試介面之接點元件及支持結構，該清潔材料包含：一清潔介質，其具有一清潔介質基底參考平面及多個功能化微形貌體，該等功能化微形貌體配置在具有多行及多列之功能化微形貌體的一陣列中，且各功能化微形貌體具有一具一寬度及一高度之主體、各主體之間的一間距及多數尺寸性質，該等尺寸性質使該清潔介質最佳化使得在無修改或損壞之情況下清潔接觸區域及周圍支持硬體，各功能化微形貌體在該清潔介質基底參考平面上方延伸，且該清潔介質具有均勻地分佈於各功能化微形貌體之該主體內的具有7或更大之一莫氏硬度之多個研磨劑粒子；一清潔層，其跨該清潔介質之一頂表面施加，具有將污染物自接腳接點元件及支持硬體清除之預定特性，該清潔層施加於所有該等功能化微形貌體之頂部，以及施加於各功能化微形貌體之間的該間距內，向下至該清潔介質基底參考平面；以及在該清潔介質下之一或多個中間剛性或柔順性下層，其中各下層具有在大於40MPa至600MPa之間的一彈性模數範圍，各下層具有在25μm與300μm之間的一厚度，且各下層具有在30蕭氏A與90蕭氏A之間的一硬度。
  2. 如請求項1所述之清潔材料，其中該等多個功能化微形貌體為跨該清潔介質均勻成形及跨該清潔介質可變地間隔中之一者。
  3. 如請求項1所述之清潔材料，其中該等多個研磨劑粒子進一步包含：選自由氧化鋁、碳化矽及金剛石組成之群組的一或多種粒子。
  4. 如請求項1所述之清潔材料，其中該清潔層進一步包含10μm至100μm厚之一聚合物層，其具有一預定比重、彈性、黏性、平面度、厚度及 孔隙率。
  5. 如請求項1所述之清潔材料，其中該清潔層進一步包含一研磨劑聚合物層，該研磨劑聚合物層具有7或更大之一莫氏硬度的多個研磨劑粒子，且跨該清潔介質之該頂表面為10μm至100μm厚。
  6. 如請求項1所述之清潔材料，其中各陽功能化微形貌體為一微錐體、一微柱體及一彎曲微錐體中之一者。
  7. 如請求項1所述之清潔材料，其中該清潔層經施加於各陽功能化微形貌體之該主體上，其中各陽功能化微形貌體之該主體具有一面，且該清潔層施加於各陽功能化微形貌體之該面上。
  8. 如請求項1所述之清潔材料，其中該清潔層具有相對於該清潔介質之該頂表面的一平坦頂表面。
  9. 如請求項1所述之清潔材料，其中各功能化微形貌體在該清潔介質基底參考平面上方延伸25微米至500微米之一範圍，具有大於20微米的離該清潔介質基底參考平面最遠之一頂表面，且各功能化微形貌體間之間距在50微米至250微米之一範圍。
  10. 如請求項1所述之清潔材料，其中該清潔層進一步包含具有7或更大之一莫氏硬度的多個研磨劑粒子，其具有小於10μm之一厚度，跨各陽功能化微形貌體之一頂表面且沿著各陽功能化微形貌體之該主體施加。
  11. 如請求項10所述之清潔材料，其中該等多個研磨劑粒子為：選自由氧化鋁、碳化矽及金剛石組成之群組的一或多個類型之粒子的一摻合物。
  12. 一種清潔方法，用於清潔一引線接合機器之一毛細管，該方法包含：使用該引線接合機器之該毛細管執行一引線接合操作； 使用一清潔裝置執行一清潔操作，該清潔裝置具有：一清潔介質，該清潔介質具有一清潔介質基底參考平面及多個功能化微形貌體，該等功能化微形貌體配置在具有多行及多列之功能化微形貌體的一陣列中，且各功能化微形貌體具有一具一寬度、一高度之主體、各主體之間的一間距及多數尺寸性質，該等尺寸性質使該清潔介質最佳化使得在無修改或損壞之情況下清潔該毛細管之一或多個表面，各微形貌體自該清潔介質基底參考平面向下延伸，且該清潔介質具有均勻地分佈於各功能化微形貌體之該主體內的具有7或更大之一莫氏硬度之多個研磨劑粒子；一清潔層，其跨該清潔介質之一頂表面施加，具有將污染物自該毛細管之該一或多個表面清除之預定特性，該清潔層施加於所有該等功能化微形貌體之頂部，自該清潔介質基底參考平面向下到各陰功能化微形貌體內，直至各陰功能化微形貌體之一底部；及在該清潔介質下之一或多個中間剛性或柔順性下層，其中各下層具有在大於40MPa至600MPa之間的一彈性模數範圍，各下層具有在25μm與300μm之間的一厚度，且各下層具有在30蕭氏A與90蕭氏A之間的一硬度；以及其中執行該清潔操作進一步包含使用該等功能化微形貌體來清潔該毛細管之一內表面。
  13. 如請求項12所述之清潔方法，其中使用該清潔裝置執行一清潔操作的步驟進一步包含：使用10μm至100μm厚之一聚合物層，該聚合物層具有一預定比重、彈性、黏性、平面度、厚度及孔隙率。
  14. 如請求項12所述之清潔方法，其中使用該清潔裝置執行一清潔操作的步驟進一步包含：使用遠離該清潔介質之該頂表面而向下延伸之多個陰微形貌體。
  15. 如請求項12所述之清潔方法，其中執行該清潔操作的步驟進 一步包含：在一預定時間週期後執行該毛細管之該清潔操作。
  16. 如請求項12所述之清潔方法，其中執行該清潔操作的步驟進一步包含：在不自該引線接合機器移除該毛細管之情況下執行該毛細管之該清潔操作。
  17. 如請求項16所述之清潔方法，其進一步包含：一旦完成該清潔操作，則恢復該引線接合操作。
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