TW201530153A - 電子裝置的探針裝置及探測方法 - Google Patents

Abstract

提供一種電子裝置的探針裝置及探測方法，係可利用在將探針與電極墊按壓時形成於電極墊的外形形狀的變化，識別是否電極墊以既定壓力接觸探針而適當地進行了電氣的檢查。 設置顯微鏡23及控制部27，該顯微鏡23拍攝電極墊，將其電極墊的外形形狀以影像資料輸出；該控制部27記憶和探針102接觸前之電極墊的外形形狀之影像資料，比較此被記憶的外形形狀之影像資料與可從顯微鏡23獲得之接觸後的影像資料，或比較電極墊登錄框與針跡檢查時所檢測之電極墊的外周，判定電極墊與探針102接觸之良否。

Description

電子裝置的探針裝置及探測方法

本發明係有關一種電子裝置的探針裝置及探測方法，特別是有關使形成於半導體晶圓等之基板上的半導體晶片(die)、微機電(MEMS)等之電子裝置的電極墊以既定壓力接觸探針而進行電氣檢查的探針裝置及探測方法。

在半導體製程中，對薄圓板狀的半導體晶圓施以各種處理，形成分別具有電子裝置的複數個晶片(die)。各晶片係被檢查電氣特性，之後，被切片機切離並藉由固定於導線架等而組立。

上述電氣特性之檢查係利用探針與測試器來進行。如圖3所示，晶圓W固定在可於上下方向移動的載物台101上，探針102係在晶圓W的探針卡103上與電子裝置(未圖示)的電極墊(bump)對應地設置複數個。

進行電氣檢查的情況，係在檢測探針102的位置及晶圓W的位置後，以晶片的電極墊的配列方向與探針102的配列方向一致的方式使載物台101旋轉。然後，在經移動使得晶圓W之檢查的晶片的電極墊位在探針102之下的位置後，使載物台101上昇，使電極墊接觸探針102。

探針102係具有彈簧特性，藉由從探針102的前端位置使接觸點上昇，以既定接觸壓力接觸電極墊。又， 考慮晶圓W與探針102的前端的配列面之傾斜及探針102的前端位置之偏差等，以電極墊與探針102可確實地接觸之方式使電極墊，亦即晶圓W的表面上昇距離α達到比探針102的前端位置還高的位置。將此稱為針測行程(overdrive)，將從檢測之探針102的前端位置使晶圓W的表面更上昇的移動量，亦即上述距離α稱為針測行程量(例如，參照專利文獻1)。

又，電極墊係由相對於晶片平面(晶圓W的表面)具有20μm至100μm的厚度(高度)之軟質的鋁、金等所形成，例如有圖4至圖6所示那樣的半圓球、梯形、鞍馬形(或橢圓形)等各種形狀者。

更詳言之，圖4係半球形的電極墊104，在(a)所示的側視圖與(b)所示的縱剖面側視圖中是半球狀，在(c)所示的俯視圖中呈圓形。

圖5係梯形的電極墊204，在(a)所示的側視圖與(b)所示的縱剖面側視圖中上面(頂面)是平坦的梯形，在(c)所示的俯視圖中呈矩形。

圖6係鞍馬形(或橢圓形)的細長電極墊304，在(a)所示的側視圖與(b)所示的縱剖面側視圖中上面是山形，在(c)所示的俯視圖中是橢圓形(長圓形)。

此外，在進行電子裝置中之電氣特性的檢查時，當使電極墊104、204、304以針測行程的狀態接觸探針102時，探針102的前端陷入電極墊104、204、304的表面，在電極墊104、204、304的表面分別形成針跡105。

因此，一般在確認是否探針102的前端與電極 墊104、204、304的表面接觸並進行了適當的檢查之方法方面，係進行檢查有無針跡105而作判定。

又，自昔以來，其針跡檢查係由顯微鏡對電極墊104、204、304的表面透射光，將依黑白的濃淡而亮白的部位或黑而不反射的部位判定為針跡105。

〔先行技術文獻〕

〔專利文獻〕

〔專利文獻1〕日本專利特許第4878919號。

然而，如上述，電極墊的表面係有呈半球狀突出者(參照圖4)、平面者(參照圖5)或呈魚板形突出者(參照圖6)等。由顯微鏡分別對其等電極墊104、204、304的表面投射光，進行將依黑白的濃淡而呈亮白的部位或呈黑色不反射的部位當作針跡105檢測的方法中，係按以下那樣判定有無針跡105。

(1)如同圖4所示的電極墊104，在表面是呈半球狀(或圓頂狀)突出的情況，當電極墊104的頂點104a以(d)、(e)的順序朝其探針102的前端上推，其頂點104a分別被施加來自於探針102的推壓力F時，如(e)所示，在電極墊104的頂點104a形成針跡105。然後，在電極墊104的表面是呈半球狀突出的情況，當由顯微鏡投射光時，如(f)所示，可見針跡105的部分變白。另一方面，電極墊104的頂點104a相對偏離探針102的前端，當電極墊104的邊緣部分104b被 以(g)、(h)的順序上推，邊緣部分104b被施加來自於探針102的推壓力F時，如(i)所示，電極墊104的邊緣部分104b上推於探針102的前端，在其邊緣部分104a形成針跡105。此時，因為與探針102分別接觸的電極墊104的頂點104a與邊緣部分104b之間有高低差，顯微鏡的焦點不同而黑白的濃淡不清晰。又，由於電極墊的表面從頂點104a到邊緣部分104b是呈彎曲，故使得來自於顯微鏡的光散射，難以檢測針跡105。因此，在藉由作業員的目視進行針跡檢查的情況，有必要對電極墊104一個一個對焦，亦在精度上產生個人差異。再者，依情況而異，由於是對形成於晶片(電子裝置)上之電極墊104的數千至數萬個一個一個進行，所以有對作業員造成負擔的問題。

(2)如同圖5所示的呈梯形的電極墊204，在頂面204a是平坦的情況，當電極墊204之平坦的頂面204a以(d)、(e)的順序上推於其探針102的前端，在其頂面204a分別被施加來自於探針102的推壓力F時，如(e)所示，在電極墊204之平坦的頂面204a的部分形成針跡105。接著，當由顯微鏡對電極墊204之平坦的頂面204a投射光時，如(f)所示，可見針跡105的部分變黑，其他的頂面204a的部分變白。另一方面，相對於探針102的前端是偏離電極墊204的頂面204a且從頂面204a朝外側降下之呈傾斜的邊緣部分204b被以(g)、(h)的順序上推，在其邊緣部分204b分別被施加來自於探針102的推壓力F時，如(i)所示，電極墊204的邊緣部分204b上推於探針102的前端，在其邊緣部分204b形成針跡105。此時亦是，因為與探針102分別接觸的電極墊204 的頂面204a與邊緣部分204b之間有高低差，顯微鏡的焦點不同而黑白的濃淡不清晰，在精度上產生個人差異而難以高精度檢測針跡105，且有對作業員造成負擔之問題。

(3)如同圖6所示的鞍馬形(長圓形)的電極墊304，在上側表面是山形的情況，當電極墊304的頂點(稜線)304a以(d)、(e)的順序上推於其探針102的前端，在其頂點304a分別被施加來自於探針102的推壓力F時，如(e)所示，在電極墊304的頂點304a形成針跡105。接著，當由顯微鏡對電極墊304的頂點304a投射光時，則如(f)所示，可見針跡105的部分變白，其他的平面的部分變黑。另一方面，相對於探針102的前端是偏離電極墊304的頂點304a且從頂點304a朝外側降下之彎曲的邊緣部分304b被以(g)、(h)的順序上推，在其邊緣部分304b分別被施加來自於探針102的推壓力F時，如(i)所示，電極墊304的邊緣部分304b上推於探針102的前端，在其邊緣部分304b形成針跡105。此時亦是，因為與探針102分別接觸的電極墊304的頂點304a與邊緣部分304b之間有高低差，顯微鏡的焦點不同而黑白的濃淡不清晰，在精度上產生個人差異。又，由於從頂點304a到邊緣部分304b之電極墊表面彎曲而使得來自於顯微鏡的光散射，難以高精度檢測針跡105，且有對作業員造成負擔的問題。

然而，在圖4所示的半球形的電極墊104的情況，如(d)至(f)所示，在電極墊104的頂點104a上推於探針102的前端形成針跡105時，將檢查前的電極墊104由正上觀看時的平面外形形狀104c為(j)，將檢查後的電極墊104由正 上觀看時的平面外形形狀104c為(k)，在檢查前與檢查後都是相同形狀。相對地，如(g)至(i)所示，電極墊104的邊緣部分104b上推於探針102的前端，在邊緣部分104b形成針跡105的情況，於檢查後將電極墊104由正上觀看時的平面外形形狀104c為(l)，且相對於將檢查前的電極墊104從正上觀看時的平面外形形狀104c作出了由其外周朝外側脹起而突出的部分，亦即突出部分104d，在檢查前與檢查後呈現不同的形狀。其突出部分104d係為在電極墊104的邊緣部分104b被壓靠於探針102的前端之際，電極墊104的一部分被破壞而朝外側脹起突出的部分。因此，針跡105以外的部位亦是，依據是否電極墊104的一部分被破壞變形而形成朝外側脹起而突出的突出部分104d，亦可識別電極墊104是否被探針102以既定壓力接觸並進行適當的檢查。

在圖5所示的呈梯形的電極墊204的情況，如(d)至(f)所示，電極墊204的頂面204a被壓靠於探針102的前端而形成針跡105時，將檢查前的電極墊204由正上觀看時的平面外形形狀204c為(j)，將檢查後的電極墊204由正上觀看時的平面外形形狀204c為(k)，在檢查前與檢查後都是相同形狀。相對地，如(g)至(i)所示，電極墊204的邊緣部分204b被壓靠於探針102的前端而在邊緣部分204b形成針跡105的情況，於檢查後將電極墊204由正上觀看時的平面外形形狀204c為(l)，且相對於將檢查前的電極墊204從正上觀看時的平面外形形狀204c作出了由其外周朝外側脹起而突出的部分，亦即突出部分204d，在檢查前與檢查後呈現不同的形狀。其突出部分204d係為在電極墊204的邊緣部分204b 被壓靠於探針102的前端之際，電極墊204的一部分被破壞變形而朝外側脹起突出的部分。因此，此時亦是，依據在針跡105以外的部位是否電極墊204的一部分被破壞並形成朝外側脹起而突出的突出部分204d，亦可識別電極墊204是否被探針102以預定壓力接觸並進行適當的檢查。

在圖6所示的呈鞍馬形(長圓形)之電極墊304的情況，如(d)至(f)所示，在電極墊304的頂點304a的部位被壓靠於探針102的前端而形成針跡105時，將檢查前的電極墊304由正上觀看時的平面外形形狀304c為(j)，將檢查後的電極墊304由正上觀看時的平面外形形狀304c為(k)，在檢查前與檢查後都是相同形狀。相對地，如(g)至(i)所示，在電極墊304的邊緣部分304b被壓靠於探針102的前端而在邊緣部分304b形成針跡105的情況，於檢查後將電極墊304由正上觀看時的平面外形形狀304c為(l)，且相對於將檢查前的電極墊304從正上觀看時的平面外形形狀304c作出了由其外周脹起而突出的部分，亦即突出部分304d，在檢查前與檢查後呈現不同的形狀。其突出部分304d係為在電極墊304的邊緣部分304b被壓靠於探針102的前端之際，電極墊304的一部分被破壞變形而朝外側脹起突出的部分。因此，此時亦是，依據在針跡105以外的部位是否電極墊304的一部分被破壞並形成朝外側脹起而突出的突出部分304d，亦可識別電極墊304是否被探針102以既定壓力接觸並進行適當的檢查。

於是，衍生出為提供電子裝置的探針裝置及探測方法而應解決之技術課題，本發明之目的即為解決此課 題，該電子裝置的探針裝置及探測方法係利用在將探針與電極墊按壓時形成於電極墊的外形形狀的變化，識別是否電極墊以既定壓力接觸探針而適當地進行了電氣的檢查。

本發明係為達成上述目的而提案者，請求項1記載之發明提供一種探針裝置，其係使基板上的電子裝置的電極墊與探針以既定壓力接觸而進行電氣檢查之探針裝置，其中具備：顯微鏡，其拍攝前述電極墊，將前述電極墊的外形形狀以影像資料輸出；控制部，其記憶和前述探針接觸前之前述電極墊的外形形狀之影像資料，比較該被記憶的外形形狀之影像資料或外形形狀與從前述顯微鏡獲得之經接觸後的前述外形形狀之影像資料，判定前述電極墊與前述探針的接觸之良否。

依據此構成，在電氣特性之檢查中，以顯微鏡拍攝已進行探針與電極墊之按壓之檢查後的電極墊的外形形狀，比較在前述檢查後的電極墊之影像資料與在檢查前的電極墊之影像資料，檢測在檢查後的電極墊影像中，是否有在檢查前的電極墊影像中所沒有的突出部分等所形成之外形形狀的差異。然後，在存在有外形形狀的差異時，可判定電極墊與探針以既定壓力接觸並適當地進行檢查，而不存在有外形形狀的差異時，可判定電極墊與探針未以既定壓力接觸而未適當進行檢查。因此，當將依使用此突出部等的電極墊外形之比較所作之判定與由顯微鏡投射光，依黑白的濃淡檢測針跡進行的判定加以組合而進 行判定時，即便是例如已接觸探針之電極墊的頂點與邊緣部分之間有高低差而黑白的濃淡不清晰那樣的情況，亦可容易地進行正確的判定。

請求項2記載之發明係提供如請求項1記載之構成，其中具備：記憶裝置，預先登錄作為基準電極墊的輪廓；控制部，比較被登錄於前述記憶裝置的輪廓與針跡檢查對象的電極墊的輪廓，判定前述電極墊與前述探針之接觸的良否。

依據此構成，在沒有檢查前的電極墊之影像的情況，藉由從所保存之電極墊的尺寸與形狀來檢測在邊緣部分留有針跡那樣的電極墊(從原本的形狀變形之電極墊)的外周，對照登錄框而檢測突出之部位，即便在探針接觸電極墊的邊緣附近而在顯微鏡看不見針跡時亦可容易地進行判定。又，從檢測之墊的輪廓與預先記憶的墊形狀，可判斷墊的形狀之形變，可將其形變當作針跡來判定接觸之良否。

請求項3記載之發明係提供如請求項1記載之構成，其中前述控制部係對前述顯微鏡從前述電極墊的大致正上攝影所獲得之前述電極墊的外形形狀之影像資料彼此作比較，從接觸後前述電極墊有無突出部位來判定形狀的差異。

依據此構成，從將電極墊的外形形狀由正上攝影所得之有無墊的突出部位來判定外形形狀的差異，故可簡化判定處理操作，以低成本來實現。

請求項4記載之發明係提供如請求項1記載之 構成，其中前述控制部，係從由前述顯微鏡朝前述電極墊的表面投射光，將從該電極墊的表面反射來的光二值化所檢測之前述探針的針跡，與前述電極墊有無突出部位來判定前述接觸之良否。

依據此構成，因為控制部係由藉顯微鏡所獲得之針跡與電極墊的突出部位之有無雙方，識別電極墊與探針是否以既定壓力接觸而進行了適當的檢查，故可謀求提升檢測精度。

請求項5記載之發明係提供一種探針裝置，係使基板上的電子裝置的電極墊與探針以既定壓力接觸而進行電氣檢查之探針裝置，其中具備控制部，其具有按電極墊事先指定尺寸與形狀之工程，比較探測後的電極墊的外周輪廓與依前述工程所指定的形狀，判定前述電極墊與前述探針的接觸之良否。

依據此構成，藉由按電極墊指定尺寸與形狀，亦可容易地對應於各種電子裝置。

請求項6記載之發明係提供一種探測方法，係使基板上的電子裝置之電極墊與探針以既定壓力接觸而進行電氣的檢查之探測方法，其中比較在和前述探針接觸前之前述電極墊的外形形狀之影像資料與在和前述探針接觸後之電極墊的外形形狀之影像資料，判定前述電極墊與前述探針的接觸之良否。

依據此方法，在電氣特性之檢查中，以顯微鏡拍攝已進行探針與電極墊之按壓之檢查後的電極墊的外形形狀，比較在其檢查後的電極墊之影像資料與在檢查前 的電極墊之影像資料，檢測在檢查後的電極墊影像中，是否有在檢查前的電極墊影像中所沒有的突出部分等所形成之外形形狀的差異。接著，在存在外形形狀的差異時判定電極墊與探針以既定壓力接觸而適當地進行檢查，而在無存在外形形狀的差異時，判定電極墊與探針無接觸，並無適當地進行檢查。因此，當將依使用此突出部等的電極墊外形之比較所作之判定與由顯微鏡投射光，依黑白的濃淡檢測針跡進行的判定加以組合而進行判定時，即便是在已被探針接觸之電極墊的頂點與邊緣部分之間有高低差而黑白的濃淡不清晰那種情況，亦可容易地進行正確的判定。

請求項7記載之發明係提供如請求項6記載之方法，其中從對前述電極墊的表面投射光並將由該電極墊的表面反射來的光二值化所檢測之前述探針的針跡，與前述電極墊彼此的外形形狀之差異來判定前述接觸之良否。

依據此方法，從依據對電極墊的表面投射光而從該電極墊的表面反射來的光所檢測的針跡及由拍攝電極墊的影像所得之外形形狀的差異，可容易且正確地判定探針與電極墊之接觸狀態。

依據本發明，在電氣特性之檢查中，以顯微鏡拍攝已進行探針與電極墊之按壓之檢查後的電極墊的外形形狀，比較在前述檢查後的電極墊之影像資料與在檢查前的電極墊之影像資料，檢測在檢查後的電極墊影像中，是否有在檢查前的電極墊影像中所沒有的突出部分等所 形成之外形形狀的差異。又，在沒有檢查前的電極墊之影像的情況，用框將作為基準的電極墊(於正常的位置留有針跡的電極墊)的外周包圍進行登錄。藉由與在邊緣部分留有針跡那樣的電極墊(從原本的形狀變形之電極墊)對照而從登錄框檢測突出部等，可判定是否已適當進行檢查。

依據以上情事，檢查可自動化，能減輕對作業員的負擔。又，當除了將此檢查前的外形形狀與檢查後的外形形狀予以比較作判定的方法以外，更組合了自昔以來被採用之從顯微鏡投射光而依黑白的濃淡來檢測針跡所作之判定來進行判定時，即便是在已接觸探針之電極墊的頂點與邊緣部分之間有高低差，黑白的濃淡不清晰那種情況，亦可容易地進行正確的判定，能更提升精度及簡易化，亦能更加減輕對作業員之負擔。

10‧‧‧探針裝置

11‧‧‧基台

12‧‧‧移動基座

13‧‧‧Y軸移動部

14‧‧‧X軸移動部

15‧‧‧Z軸移動部

16‧‧‧Z軸移動台

17‧‧‧θ旋轉部

18‧‧‧載物台

19‧‧‧探針對位相機

20、21‧‧‧支柱

22‧‧‧探頭載台

23‧‧‧校準相機(顯微鏡)

24‧‧‧探針卡保持器

25‧‧‧探針卡

26‧‧‧探針

27‧‧‧控制部

28‧‧‧加熱/冷卻液路

29‧‧‧溫度控制部

30‧‧‧測試器

31‧‧‧測試器本體

32‧‧‧接觸環

101‧‧‧載物台

102‧‧‧探針

103‧‧‧探針卡

104‧‧‧電極墊

104a‧‧‧頂點

104b‧‧‧邊緣部分

104c‧‧‧平面外形形狀

104d‧‧‧突出部分

105‧‧‧針跡

204‧‧‧電極墊

204a‧‧‧頂面

204b‧‧‧邊緣部分

204c‧‧‧平面外形形狀

204d‧‧‧突出部分

304‧‧‧電極墊

304a‧‧‧頂點(稜線)

304b‧‧‧邊緣部分

304c‧‧‧平面外形形狀

304d‧‧‧突出部分

401‧‧‧電極墊

401a‧‧‧輪廓

401s‧‧‧基準輪廓

402‧‧‧突出部分

402a‧‧‧突出部分的點列

501‧‧‧電極墊

501a‧‧‧輪廓

501s‧‧‧基準輪廓

502‧‧‧突出部分

502a‧‧‧突出部分的點列

601‧‧‧電極墊

601a‧‧‧輪廓

601s‧‧‧基準輪廓

602‧‧‧突出部分

602a‧‧‧部分的點列

W‧‧‧晶圓

F‧‧‧推壓力

[圖1]係以探針檢查晶圓上的晶片之系統的概略構成圖。

[圖2]係顯示本發明的探針裝置及探測方法中的基本動作之一例的流程圖。

[圖3]係說明使電極墊接觸探針的動作之圖。

[圖4]係顯示半球形的電極墊之一例者，(a)係顯示接觸探針前的電極墊之形狀的側視圖，(b)係接觸探針前的電極墊之縱剖面側視圖，(c)係顯示接觸探針前利用顯微鏡所取得之影像資料之一例的圖，(d)係電極墊的中心朝探針壓去的中途的狀態之電極墊的側視圖，(e)係頂點朝探針壓靠後的電極墊之縱剖面側視圖，(f)係顯示頂點朝探針壓靠後利用 顯微鏡所取得之電極墊影像資料之一例的圖，(g)係顯示電極墊的邊緣部分朝探針壓去的中途的狀態之電極墊的側視圖，(h)係邊緣部分朝探針壓靠後的電極墊之縱剖面側視圖，(i)係顯示電極墊的中心朝探針壓靠後利用顯微鏡所取得之電極墊影像資料之一例的圖，(j)係顯示接觸探針前利用顯微鏡所取得之電極墊影像資料之一例的圖，(k)係顯示電極墊的中心朝探針壓靠後利用顯微鏡所取得之電極墊影像資料之一例的圖，(l)係顯示電極墊的邊緣部分在被朝探針壓靠後利用顯微鏡所取得之電極墊影像資料之一例的圖。

[圖5]係顯示梯形的電極墊之一例者，(a)係顯示接觸探針前的電極墊之形狀的側視圖，(b)係接觸探針前的電極墊之縱剖面側視圖，(c)係顯示接觸探針前利用顯微鏡所取得之影像資料之一例的圖，(d)係顯示電極墊之平坦的頂面朝探針壓去的中途的狀態之電極墊的側視圖，(e)係平坦的頂面朝探針壓靠後的電極墊之縱剖面側視圖，(f)係顯示平坦的頂面朝探針壓靠後利用顯微鏡所取得之電極墊影像資料之一例的圖，(g)係電極墊的邊緣部分朝探針壓去的中途的狀態之電極墊的側視圖，(h)係邊緣部分朝探針壓靠後的電極墊之縱剖面側視圖，(i)係顯示電極墊的中心朝探針壓靠後利用顯微鏡所取得之電極墊影像資料之一例的圖，(j)係顯示接觸探針前利用顯微鏡所取得之電極墊影像資料之一例的圖，(k)係顯示電極墊之平坦的頂面朝探針壓靠後利用顯微鏡所取得之電極墊影像資料之一例的圖，(l)係顯示電極墊的邊緣部分朝探針壓靠後利用顯微鏡所取得之電 極墊影像資料之一例的圖。

[圖6]係顯示鞍馬形的電極墊之一例者，(a)係顯示接觸探針前的電極墊之形狀的側視圖，(b)係接觸探針前的電極墊之縱剖面側視圖，(c)係顯示接觸探針前利用顯微鏡所取得之影像資料之一例的圖，(d)係電極墊的頂點朝探針壓去的中途的狀態之電極墊的側視圖，(e)係頂點朝探針壓靠後的電極墊之縱剖面側視圖，(f)係顯示頂點朝探針壓靠後利用顯微鏡所取得之電極墊影像資料之一例的圖，(g)係電極墊的邊緣部分朝探針壓去的途中的狀態之電極墊的側視圖，(h)係邊緣部分朝探針壓靠後的電極墊之縱剖面側視圖，(i)係顯示電極墊的頂點朝探針壓靠後利用顯微鏡所取得之電極墊影像資料之一例的圖，(j)係顯示接觸探針前利用顯微鏡所取得之電極墊影像資料之一例的圖，(k)係顯示電極墊的頂點朝探針壓靠後利用顯微鏡所取得之電極墊影像資料之一例的圖，(l)係顯示電極墊的邊緣部分朝探針壓靠後利用顯微鏡所取得之電極墊影像資料之一例的圖。

[圖7]係說明判定呈矩形的電極墊的檢查中之良否的其他方法之圖，(a)係檢查後的電極墊之俯視圖，(b)係於檢查後所檢測之電極墊的輪廓之圖。

[圖8]係說明圖7所示的電極墊之影像處理的圖。

[圖9]係說明判定圖7所示的電極墊的檢查中之良否的圖。

[圖10]係說明判定呈圓形的電極墊的檢查中之良否的其他方法之圖，(a)係說明檢查後的電極墊之俯視圖，(b)係說明於檢查後所檢測之電極墊的輪廓之圖。

[圖11]係說明判定圖10所示的電極墊的檢查中之良否的 圖。

[圖12]係說明判定呈馬蹄形的電極墊的檢查中之良否的其他方法之圖，(a)係說明檢查後的電極墊之俯視圖，(b)係說明於檢查後所檢測之電極墊的輪廓之圖，(c)係說明電極墊之形狀的表現方式之圖。

[圖13]係說明圖12所示的電極墊之影像處理的圖。

[圖14]係說明判定圖12所示的電極墊的檢查中之良否的圖。

本發明之目的在於提供一種電子裝置的探針裝置及探測方法，可利用在按壓探針與電極墊時形成於電極墊之外形形狀的變化，識別電極墊是否被以既定壓力接觸探針而適當地進行電氣的檢查，為達此目的，係以將與探針接觸前之前述電極墊的外形形狀之影像資料和與前述探針接觸後之電極墊的外形形狀之影像資料作比較來判定前述電極墊與前述探針的接觸之良否的方式來實現。

以下，就本發明實施形態的探針裝置及探測方法之一例，一邊參照圖面一邊針對較佳實施例作詳細說明。

〔實施例〕

圖1係檢查適用本發明的探針裝置之晶圓上的晶片之系統的概略構成圖。在同一圖中，探針裝置10係由基台11、設於其上的移動基座12、Y軸移動部13、X軸移動部14、Z軸移動部15、Z軸移動台16、θ旋轉部17、載物台18、檢測探針的位置之探針對位相機19、支柱20及21、探 頭載台22、設於未圖示之支柱的校準相機23、設於探頭載台22的探針卡保持器24、安裝於探針卡保持器24的探針卡25、及控制部27等所構成。

在前述探針卡25設有與作檢查之裝置的電極墊配置相對應配置之懸臂樑或彈簧銷等之探針26。此探針卡25係對應進行檢查的裝置作交換。

前述移動基座12、Y軸移動部13、X軸移動部14、Z軸移動部15、Z軸移動台16、及θ旋轉部17係構成使載物台18繞3軸方向及Z軸旋轉的移動/旋轉機構而受控制部27所控制。由於其移動/旋轉機構廣為人知，故而在此省略說明。

前述探針26係具有彈簧特性，在進行電氣特性之檢查時，當使電極墊以針測行程的狀態接觸探針26時，則探針26的前端陷入電極墊的表面，在其電極墊的表面分別形成針跡。

在前述載物台18內設有用以使其載物台18成為高溫或低溫之加熱/冷卻液路28，藉由被控制部27所控制的溫度控制部29，調整用以供給加熱之電力，及在加熱/冷卻液路28內循環的冷卻液的溫度。藉此，可將載物台18調整成所期望的高溫到低溫之間的溫度，因應該溫度可將保持在載物台18的晶圓W設為既定溫度以進行檢查。

前述測試器30具有測試器本體31與設於測試器本體31的接觸環32。前述探針卡25設有被連接於各探針26的端子，接觸環32具有以與此端子接觸方式配置的彈簧探針。測試器本體31係藉由未圖示之支撐機構而對探針10 保持。

前述校準相機23係所謂的電子顯微鏡，係可將位在此校準相機23之下的晶圓W上的電極墊的外形形狀，及朝使探針26和電極墊接觸所形成之電極墊上的針跡投射光並將從該電極墊的表面反射來的光二值化，將各個資訊作為影像資料朝控制部27輸出。

前述控制部27係按照所決定之程序來控制系統整體者，係由主要進行各種演算等之CPU(中央處理裝置)、具有記憶在CPU所用的程式之ROM及暫時記憶資料的RAM之記憶體、及進行各種資料的授受之介面等構成的微電腦所構成。

然後，在進行晶圓W中的半導體晶片(電子裝置)之檢查的情況，藉由控制部27的控制，使Z軸移動台16移動俾使探針對位相機19位在探針26之下，利用探針對位相機19檢測探針26的前端位置。此探針26的前端位置之檢測係在交換探針卡時有一定要進行之必要性，即便是不交換探針卡25時亦依測定既定個數的晶片後適宜地進行。

其次，於載物台18上保持著要檢查的晶圓W之狀態，使Z軸移動台16移動俾使晶圓W位在校準相機23之下，檢測晶圓W上之電子裝置的電極墊的位置。此外，此處無需檢測晶片的所有電極墊之位置，會檢測幾個電極墊的位置。探針對位相機19與校準相機23之相對位置係以探針對位相機19檢測探針26的前端位置，以校準相機23檢測其探針26與電極墊接觸的針跡及電極墊的外形形狀並預先測定，其被記憶在控制部27的記憶體。

圖2係顯示本發明的探針裝置及探測方法的基本動作之一例的流程圖。如圖2所示，依據本發明的探針裝置，在步驟S1，進行校準動作，在步驟S2，依據校準動作的結果進行使探針26與電極墊接觸之動作。

其次，在步驟S3，晶圓W回到校準相機23之下，亦即檢測位置。接著，在步驟S4，以校準相機23檢測已結束接觸動作的電極墊之外形，將其電極墊之外形的影像資料送至控制部27，並由校準相機23對電極墊的表面投射光，將含有依黑白的濃淡而亮白或黑的針跡之影像資料二值化並送至控制部27。

其次，在步驟S5，將接觸動作終了後之電極墊的外形形狀與預先測定並記憶在控制部27的記憶體之電極墊的外形形狀作比較以判定外形形狀有無不同。在外形形狀有不同時，判定電極墊已接觸探針26。

相對地，在判定外形形狀無不同時，在步驟S6，判定於影像資料有無針跡，在有針跡時，電極墊以既定壓力接觸於探針26，判定為「檢查良」。但在無針跡時，判定為「檢查不良(error)」。

因此，在利用本發明的探針裝置之檢查中，以校準相機23，亦即顯微鏡拍攝探針26與電極墊已進行按壓的檢查後之電極墊的外形形狀，比較在其檢查後的電極墊之影像資料與檢查前的電極墊之影像資料。接著，在兩者之外形形狀不同時，判定電極墊與探針以既定壓力接觸而適當地進行了檢查，在外形形狀無不同時，判定電極墊與探針無接觸並未適當地進行檢查。

又，針對在此被判定未進行適當的檢查之電極墊，進一步檢測是否在其電極墊有針跡，在有針跡時判定已進行適當的檢查，在無針跡時判定未進行適當的檢查，按此方式透過2個組合可精度佳地進行判定。

當按照這樣組合2個判定進行判定時，即便是在如同以往，已接觸探針之電極墊的頂點與邊緣部分之間有高低差，黑白的濃淡不清晰那種情況，亦可容易地進行正確的判定。又，檢查亦可自動化，亦能減輕對作業員的負擔。

此外，在外形形狀的比較例及判定基準上以圖4至圖6所示的電極墊104、105、106的情況為例作判定時，係成為如下那樣。

在圖4所示的半球形的電極墊104之情況，將檢查前的電極墊104由正上觀看時的平面外形形狀104c為(j)，將檢查後的電極墊104由正上觀看時的平面外形形狀104c為(k)及(l)。因此，在上述步驟S5之比較，當邊緣部分104b有突出部分104d時，則判定為外形形狀不同，視為「檢查良」。又，此處即便在外形形狀是相同而判定「檢查不良」時，在步驟S6，(k)所示的針跡105被檢測之情況仍判定為「檢查良」，針跡105未被檢測之情況係判定為「檢查不良」。

在圖5所示的呈梯形的電極墊204的情況，將檢查前的電極墊204由正上觀看時的平面外形形狀204c為(j)，將檢查後的電極墊104由正上觀看時的平面外形形狀204c為(k)及(l)。因此，在上述步驟S5之比較，當邊緣部分 204b有突出部分204d時，則判定為外形形狀不同，視為「檢查良」。又，此處即便在外形形狀相同而判定為「檢查不良」時，於步驟S6，(k)所示的針跡105被檢測之情況仍判定為「檢查良」，針跡105未被檢測之情況係判定為「檢查不良」。

在圖6所示的呈鞍馬形(長圓形)的電極墊304的情況，將檢查前的電極墊304由正上觀看時的平面外形形狀304c為(j)，將檢查後的電極墊304由正上觀看時的平面外形形狀304c為(k)及(l)。因此，在上述步驟S5之比較，當邊緣部分304b有突出部分304d時，則判定外形形狀不同，視為「檢查良」。又，此處即便在外形形狀是相同而被判定「檢查不良」時，於步驟S6，(k)所示的針跡105被檢測之情況仍判定為「檢查良」，針跡105未被檢測之情況係判定為「檢查不良」。

此外，上述實施例係針對圖4至圖6所示的電極墊104、204、304的情況作了說明，惟針對呈此以外的形狀之電極墊亦可同樣地檢測。

此外，上述實施例係針對就檢查後的電極墊之形狀與檢查前的電極墊之形狀彼此作比較的情況作了說明，惟亦可以不是形狀彼此的比較，而是從形狀資料透過計算來檢測電極墊之形變而作判定。其次，針對利用其形變的檢測判定方法作說明。

圖7至圖9係判定呈矩形的電極墊401之形變的情況。圖7(a)係檢查後的電極墊401之形狀，經探針102壓靠的電極墊401除原本的形狀外還具有形變的部分(突出部 分)402，於檢查後所檢測之輪廓401a係如圖7(b)成為具有突出部分402a之形狀。又，將具有其突出部分402a的輪廓401a藉由影像處理以點的集合表現時，係以N個輪廓的座標之點列(Xn、Yn)表示。另一方面，對象的電極墊401之被探針102壓靠前的電極墊的位置、尺寸及形狀等之基準輪廓401s係預先記憶於控制部27的記憶裝置(未圖示)。

然後，在檢測電極墊401之形變的情況，如圖8所示，當針對橫向(X軸方向)與縱向(Y軸方向)計數各個點列的數量時，於橫向與縱向各個長方形的邊緣部分出現峰值。由此，可預想進行檢查的電極墊401中之邊緣的位置，亦即電極墊401的位置。又，如圖9所示，將控制部27的記憶裝置所預先記憶的以呈電極墊401的矩形之實線所表示的基準輪廓401s與對象的電極墊401的輪廓401a比對，從呈矩形的基準輪廓401s抽出突出之點列的部分(402a)，藉此可檢測作為對象的電極墊401之形變。因此，由該形變之有無可判定檢查之良否。

圖10及圖11係判定呈圓形的電極墊501之形變的情況。圖10(a)係檢查後的電極墊501之形狀，經探針102壓靠的電極墊501除原本的形狀外還具有形變的部分(突出部分)502，於檢查後被檢測的輪廓501a係如圖10(b)成為具有突出部分502a之形狀。又，將具有其突出部分502a的輪廓501a藉由影像處理以點的集合表現時，是以N個輪廓的座標之點列(Xn、Yn)表示。另一方面，對象的電極墊501之被探針102壓靠前的電極墊的位置、尺寸及形狀等之基準輪廓501s係預先記憶於控制部27的記憶裝置(未圖示)。

接著，在檢測其電極墊501之形變的情況，當將由N個的輪廓所表現的座標的點列(Xn、Yn)進行基於最小平方法的近似圓時，如圖11所示，可與成為基準輪廓501s的半徑R的圓作比對。因此，與呈矩形的電極墊401的情況同樣地，藉由從呈圓形的基準輪廓501s抽出突出之點列的部分(502a)，可檢測成為對象的電極墊501之形變。因此，由此形變之有無可判定檢查之良否。

圖12至圖15係判定呈馬蹄形的電極墊601之形變的情況。圖12(a)係檢查後的電極墊601之形狀，經探針102壓靠後的電極墊601除原本的形狀外還具有形變的部分(突出部分)602，於檢查後所檢測之輪廓601a係如圖12(b)成為具有突出部分602a之形狀。又，如圖12(c)所示，馬蹄形的電極墊601係能以橫向長度Lx與縱向長度Ly表示。此處，橫向長度Lx意味橫向的直線區間之長度。兩端的圓弧之半徑r係因為縱向長度Ly是直徑而成為(r=Ly/2)，故得知以Lx與Ly來表示。此外，Ly與Lx之長度是相反的情況同樣以(r=Lx/2)表示。

又，與矩形的情況同樣地，將其輪廓601a藉由影像處理以點的集合表現時，是以N個輪廓的座標之點列(Xn、Yn)來表示。另一方面，將對象的電極墊601之被探針102壓靠前的電極墊的位置、尺寸及形狀等之基準輪廓601s預先記憶在控制部27的記憶裝置(未圖示)。

然後，在要檢測其電極墊601的形變之情況，如圖13所示，當對所檢測的輪廓601a在包圍輪廓之外接矩形的長邊方向投影時，與矩形的情況同樣地，相對於所檢 測之輪廓601a，在邊緣部分出現峰值。此馬蹄形的電極墊601由於從邊緣的寬度可知兩端之圓弧的半徑r，故如圖14所示，可將成為基準輪廓601s的半徑r之半圓以最小平方法等作比對。因此，與呈矩形的電極墊401的情況同樣地，藉由從呈馬蹄形的基準輪廓601s抽出突出之點列的部分(602a)，可檢測作為對象的電極墊601之形變。因此，由此形變之有無可判定檢查之良否。

又，本發明可在不悖離本發明的精神下進行各種改變，且本發明當然可及於該改變者。

[產業上可利用性]

本發明係針對使晶圓的晶片中之電極墊以既定壓力接觸探針而進行電氣檢查之探針裝置作了說明，惟亦可應用在除了檢查晶圓的晶片以外者。

10‧‧‧探針裝置

11‧‧‧基台

12‧‧‧移動基座

13‧‧‧Y軸移動部

14‧‧‧X軸移動部

15‧‧‧Z軸移動部

16‧‧‧Z軸移動台

17‧‧‧θ旋轉部

18‧‧‧載物台

9‧‧‧探針對位相機

20、21‧‧‧支柱

22‧‧‧探頭載台

23‧‧‧校準相機(顯微鏡)

24‧‧‧探針卡保持器

25‧‧‧探針卡

26‧‧‧探針

27‧‧‧控制部

28‧‧‧加熱/冷卻液路

29‧‧‧溫度控制部

30‧‧‧測試器

31‧‧‧測試器本體

32‧‧‧接觸環

W‧‧‧晶圓

Claims (7)

1. 一種探針裝置，係使基板上的電子裝置的電極墊與探針以既定壓力接觸而進行電氣檢查之探針裝置，其特徵為具備：顯微鏡，其拍攝前述電極墊，將前述電極墊的外形形狀以影像資料輸出；控制部，其記憶和前述探針接觸前之前述電極墊的外形形狀之影像資料，比較該被記憶的外形形狀之影像資料或外形形狀與從前述顯微鏡獲得之經接觸後的前述外形形狀之影像資料，判定前述電極墊與前述探針的接觸之良否。
2. 如請求項1之探針裝置，其中具備：記憶裝置，預先登錄作為基準電極墊的輪廓；控制部，比較被登錄於前述記憶裝置的輪廓與針跡檢查對象的電極墊的輪廓，判定前述電極墊與前述探針的接觸之良否。
3. 如請求項1或2之探針裝置，其中前述控制部係對前述顯微鏡從前述電極墊的大致正上攝影所獲得之前述電極墊的外形形狀之影像資料彼此作比較，從接觸後前述電極墊有無突出部位來判定形狀的差異。
4. 如請求項1之探針裝置，其中前述控制部，係從由前述顯微鏡朝前述電極墊的表面投射光，將從該電極墊的表面反射來的光二值化所檢測之前述探針的針跡，與前述電極墊有無突出部位來判定前述接觸之良否。
5. 一種探針裝置，係使基板上的電子裝置之電極墊與探針以既定壓力接觸而進行電氣的檢查之探針裝置，其特徵為：具備控制部，其具有按電極墊事先指定尺寸與形狀 之工程，比較探測後的電極墊的外周輪廓與依前述工程所指定的形狀，判定前述電極墊與前述探針的接觸之良否。
6. 一種探測方法，係使基板上的電子裝置之電極墊與探針以既定壓力接觸而進行電氣的檢查之探測方法，其特徵為：比較在和前述探針接觸前之前述電極墊的外形形狀之影像資料與在和前述探針接觸後之電極墊的外形形狀之影像資料，判定前述電極墊與前述探針的接觸之良否。
7. 如請求項6之探測方法，其中從對前述電極墊的表面投射光並將由該電極墊的表面反射來的光二值化所檢測之前述探針的針跡，與前述電極墊彼此的外形形狀之差異來判定前述接觸之良否。