TW201643981A - 晶圓針測裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種晶圓針測裝置，包含座體、探針平台、延伸臂、平台升降控制桿及擋片。座體包含一上表面與一側表面，側表面設置有一凸塊，探針平台設置於座體上而可相對座體之上表面升降於一第一位置、一第二位置與一第三位置之間。延伸臂樞接於座體之側表面且連接於該探針平台，平台升降控制桿樞接於延伸臂，藉由旋轉延伸臂而控制探針平台之升降。擋片設置於平台升降控制桿與該延伸臂之樞接處，可旋轉於一收納位置與一止擋位置之間，當探針平台位於第三位置且擋片位於止擋位置時，擋片抵接凸塊之使探針平台無法移動至第二位置或第一位置。

Description

晶圓針測裝置

本發明是關於一種晶圓針測裝置。

積體電路的發明不僅加速各產業的技術成長速度，也大幅改善了人類的生活。積體電路一般係透過微影製程技術形成於晶圓表面上，然而由於每顆積體電路均相當精密，甚至需要經過上百道黃光手續，中間任何一個環節只要稍有偏差，便極有可能讓整個積體電路成為不良品。為了能在產品出貨前篩選出不良品，通常會在特定的製程關卡以晶圓針測裝置對積體電路進行測試，以檢驗其功能是否符合預期，藉以控管積體電路的良率。

傳統用來做單片晶圓測試的晶圓針測裝置大致包含有一晶圓載台、一探針平台以及用來控制探針平台升降的一個把手。測試時，待測晶圓係設置於晶圓載台上，然後操作員在透過把手控制探針平台，使探針平台上的探針的針尖可與待測晶圓上之積體電路的訊號輸出入墊（I/O pad）相接觸。接著再提供測試訊號至積體電路，並將積體電路產生的測試結果回送至測試機台來進行分析。

然而習知的晶圓針測裝置之用來控制探針平台的把手往往設置在非常靠近操作員的地方，倘若操作員一時不慎碰撞到把手，則可能會導致探針平台瞬間下降，進而導致探針或積體電路損壞。

有鑑於此，本發明提出一種晶圓針測裝置，所述晶圓針測裝置包含座體、探針平台、延伸臂、平台升降控制桿及擋片；座體包含一上表面與一側表面，側表面設置有一凸塊；探針平台設置於座體上而可相對座體之上表面升降於一第一位置、一第二位置與一第三位置之間，第三位置高於第二位置，第二位置高於第一位置；延伸臂樞接於座體之側表面且連接於探針平台；平台升降控制桿樞接於延伸臂，藉由旋轉延伸臂而控制探針平台之升降；擋片設置於平台升降控制桿與延伸臂之樞接處，可旋轉於一收納位置與一止擋位置之間；其中當探針平台位於第三位置且擋片位於止擋位置時，擋片抵接凸塊之一端使探針平台無法移動至第二位置或第一位置。

本發明之其中一概念係前述晶圓針測裝置更包含一晶圓固定座，設置於座體上且位於探針平台與座體之上表面之間。

本發明之其中一概念係前述延伸臂具有一第一端及一第二端，延伸臂以第一端樞接於座體之側表面，平台升降控制桿樞接於延伸臂之第二端。

本發明之其中一概念係當前述探針平台位於第一位置時，延伸臂之長度方向垂直於凸塊之長度方向，平台升降控制桿平行於凸塊之長度方向。

本發明之其中一概念係當前述擋片位於收納位置時，擋片係收納於延伸臂之第二端中。

本發明之其中一概念係前述延伸臂係以第一端沿一第一軸方向樞接於座體之側表面，平台升降控制桿沿一第二軸方向樞接於延伸臂之第二端。

本發明之其中一概念係前述第一軸方向係垂直於前述第二軸方向。

本發明之其中一概念係於沿前述第一軸方向上，延伸臂之第二端的寬度與凸塊之厚度的總和係小於延伸臂之第一端的寬度。

本發明之其中一概念係前述凸塊之二端之間設置有一凹槽，當探針平台位於第二位置時，擋片可旋轉至止擋位置而卡合於凹槽。

本發明之其中一概念係前述延伸臂設置有至少一顯示燈，顯示燈根據擋片位於收納位置或止擋位置而顯示出不同的燈號。

綜上所述，本發明所提出之晶圓針測裝置具有特殊的安全設計，當探針平台位於特定位置時，透過擋片抵接座體上的凸塊，此時就算平台升降控制桿受到外力撞擊也不會造成平台升降控制桿或者延伸臂的轉動，確保探針平台的位置有預期以外的改變。因此本發明可以有效解決晶圓針測裝置之操作者在安裝或更換待測晶圓時因不甚碰撞到平台升降控制桿而導致探針與待測晶圓相互撞擊，造成待測晶圓或探針的損壞的問題。

以下實施例所對應引用之圖式繪示有卡式座標，包含X軸方向、Y軸方向及Z軸方向，其僅作為元件相對關係描述上的參考而非用以將本發明做有關方向或方位上的限制。

請參照第1圖至第4圖，分別為本發明第一實施例之立體示意圖、局部放大圖（一）、探針平台升降示意圖以及局部放大圖（二），揭露一種晶圓針測裝置1，其主要包含座體11、探針平台12、延伸臂13、平台升降控制桿14、擋片15及晶圓固定座16，茲詳細說明如下。

座體11係為具有相當重量而可穩固地放置於工作檯上的板體，其具有一上表面11a與一側表面11b，側表面11b設置有一凸塊112。其中上表面11a平行於圖式中參考座標的X-Y平面，側表面11b平行於參考座標的Y-Z平面。

如第3圖所示，探針平台12設置於座體11上而可相對座體11之上表面11a，亦即沿Z軸，升降於一第一位置L1、一第二位置L2與一第三位置L3之間，其中第三位置L3高於第二位置L2，第二位置L2高於第一位置L1。

如第1圖與第2圖所示，延伸臂13樞接於座體11之側表面11b且係透過齒輪傳動機構（圖未示）連接於探針平台12，因此當延伸臂13於Y-Z平面上轉動時，將會帶動探針平台12的上升或下降。平台升降控制桿14則是樞接於延伸臂13，當操作員對平台升降控制桿14施力時，將會驅使延伸臂13轉動，進而達到控制探針平台12升降的目的。在本實施例中，於沿X軸方向上，延伸臂13之第二端13b的寬度與凸塊112之厚度的總和係小於延伸臂13之第一端13a的寬度，因此延伸臂13在轉動過程中不會受到凸塊112的干涉。

如第4圖所示，擋片15係設置於平台升降控制桿14與延伸臂13之樞接處，並且可以相對於樞接處旋轉於一收納位置與一止擋位置之間。在第4圖中，擋片係位於止擋位置，而在第2圖中，擋片15係位於收納位置。在本實施例中，只有當探針平台12位於第三位置L3時，擋片15始能夠旋轉至止擋位置，當探針平台12並非位於第三位置L3時，由於凸塊112位在擋片15之旋轉路徑上，因此擋片15會受到凸塊112的干涉而無法旋轉至止擋位置。本實施例係藉由平台升降控制桿14相對於延伸臂13樞轉來帶動擋片15旋轉於一收納位置與一止擋位置之間。

如第1圖所示，本實施例之探針平台12可沿著Z軸相對於座體11之上表面11a上下移動，晶圓固定座16設置於座體11上且位於探針平台12與座體11之上表面11a之間。探針平台12的中央具有開口121，開口121正對晶圓固定座16，如此一來固定於探針平台12上的探針122便可經由開口121對固定於晶圓固定座16上之待測晶圓161（例如，形成於晶圓表面上的訊號I/O）進行針測。在本實施例之其他實施態樣中，探針平台12之開口121的直徑可根據待測晶圓161的大小而可以是6吋、8吋、12吋或者更大。

在本實施例中，探針平台12除可沿著Z軸方向移動外，亦可進一步透過增設齒輪機構與滑軌機構而可沿X軸方向或Y軸方向移動，藉此提高操作員在操作晶圓針測裝置1時的自由度。同樣地，本實施例亦透過齒輪機構與滑軌機構來令晶圓固定座16可沿X軸方向、Y軸方向或Z軸方向移動。

如第1圖與第2圖所示，延伸臂13具有一第一端13a及一第二端13b，延伸臂13以第一端13a沿一第一軸方向（例如X軸方向）樞接於座體11之側表面11b，且延伸臂13之第一端13a沿X軸方向上的寬度係寬於延伸臂13之第二端13b。再如第1圖與第2圖所示，平台升降控制桿14沿一第二軸方向（例如Y軸方向）樞接於延伸臂13之第二端13b，當操作者撥動平台升降控制桿14時，平台升降控制桿14帶動延伸臂13而共同在Y-Z平面上相對於X軸方向轉動，進而控制探針平台12之升降。本實施例中，第一軸方向與第二軸方向係分別為卡式座標的其中兩個座標軸，因此彼此相互垂直，但在其他實施態樣中，第一軸方向與第二軸方向亦可以是分別呈相互夾銳角或者鈍角的二個軸方向。

請參照第3圖，由於探針平台12可根據平台升降控制桿14的位置對應升降於Z軸方向上的第一位置L1、第二位置L2與第三位置L3之間，因此平台升降控制桿14亦分別對應探針平台12之第一位置L1、第二位置L2與第三位置L3而有第一檔位G1、第二檔位G2及第三檔位G3之分。也就是平台升降控制桿14位於第一檔位G1時，探針平台12位於第一位置L1，平台升降控制桿14位於第二檔位G2時，探針平台12位於第二位置L2，平台升降控制桿14位於第三檔位G3時，探針平台12位於第三位置L3。當平台升降控制桿14恰好位於其中一個檔位時，延伸臂13與座體11之樞接處會提供一阻力，該阻力可提供操作員在檔位變換上的操作手感。

在本實施例中，第二位置L2係較第一位置L1高300微米，第三位置L3較第一位置L1高3000微米，但本發明不以此為限。根據不同的晶圓針測裝置，第三位置L3及第二位置L2相較於第一位置L1可具有其他不同的高度。當操作員要進行針測時，首先將待測晶圓161固定於晶圓固定座16上，此時操作員需先將平台升降控制桿14撥至第三檔位G3而讓探針平台12升至第三位置L3，拉大探針平台12與晶圓固定座16的距離，以方便操作員進行晶圓放置與固定作業。當待測晶圓161固定完畢後，操作員可將平台升降控制桿14撥至第二檔位G2，讓探針平台12下降至第二位置L2，此時探針122的針尖會相當靠近待測晶圓161之訊號輸出入墊（例如相距略小於300微米）。操作員可於此近距離下微調探針平台12或者晶圓固定座16的水平位置，以確保探針122的針尖對準待測晶圓161之訊號輸出入墊。當操作員完成探針122之針尖與待測晶圓161之訊號輸出入墊的對位後，便可將平台升降控制桿14往下撥至第一檔位G1，讓探針平台12下降至第一位置L1，使探針122之針尖略微插入待測晶圓161之訊號輸出入墊的表面，此時便可提供測試訊號給待測晶圓161然後再接收來自待測晶圓161的反饋訊號，逐一進行待測晶圓161上每個晶粒的針測作業。測試完畢後，操作員可將平台升降控制桿14撥至第三檔位G3，讓探針平台12回升至第三位置L3，便可取下已完成測試的待測晶圓161並裝設下一片待測晶圓161。

承上，當操作員甫安裝好待測晶圓161或者是準備要取下已完成測試的待測晶圓161時，此時平台升降控制桿14會被撥至第三檔位G3，探針平台12會被升至最高的第三位置L3。若是操作員在過程中不慎碰撞到平台升降控制桿14，則探針平台12可能瞬間下降到第一位置L1，導致探針122的針尖撞擊到待測晶圓161，造成待測晶圓161或者探針122的損毀，甚至造成操作員受傷。

透過本實施例，操作員可在探針平台12位於第三位置L3時，將擋片15轉至止擋位置，使擋片15抵接於凸塊112的一端，如第4圖所示。如此一來平台升降控制桿14縱使受到碰撞也不會發生轉動，可有效避免操作者在進行晶圓安裝作業或晶圓更換作業時誤觸平台升降控制桿14，致使探針平台12瞬間下降而造成待測晶圓161或者探針122損毀，甚至操作人員受傷的憾事發生。完成晶圓安裝作業或晶圓更換作業後，操作員可再將擋片15旋轉至收納位置以釋放平台升降控制桿14。

在本實施例中，當探針平台12位於第一位置時，如第1圖或第2圖所示，延伸臂13之長度方向恰好垂直於凸塊112之長度方向，平台升降控制桿14恰好平行於凸塊112之長度方向。此外，當擋片15位於收納位置時，擋片15係收納於延伸臂13之第二端13b中。

請參照第5圖，為本發明第二實施例之局部放大圖，本實施例與第一實施例的主要差異在於擋片15與凸塊112相互抵接的位置不同。於第一實施例中，如第4圖所示，當平台升降控制桿14位於第三檔位G3時，擋片15係抵接於凸塊112較靠近操作員所在之一端，若以圖中的卡式座標來定義，相當於抵接於凸塊112指向正Y軸方向的一端。然而在第二實施例中，如第5圖所示，當平台升降控制桿14位於第三檔位G3時，擋片15係抵接於凸塊112較遠離操作員所在之一端，若以圖中的卡式座標來定義，相當於抵接於凸塊112指向負Y軸方向的一端。

請參照第6圖，為本發明第三實施例之局部放大圖，本實施例與第一實施例的主要差異在於凸塊112的二端之間設置有一凹槽112G。如同前述，當探針平台12位於第二位置時，探針122之針尖與待測晶圓161之表面相當靠近，若是操作員或者其他人員不慎碰撞到平台升降控制桿14，同樣可能導致探針平台12瞬間下降而造成待測晶圓161或者探針122損毀的情況發生。在本實施例中，當探針平台12位於第二位置L2，也就是平台升降控制桿14位於第二檔位G2時，凹槽112G位於擋片15之轉動路徑上，因此擋片15轉動至止擋位置時，擋片15將旋入凹槽112G中而與凹槽112G相互卡合。如此一來，平台升降控制桿14縱使受到碰撞也不會突然從第二檔位G2下降到第一檔位G1，有效避免操作者在進行探針122之針尖與待測晶圓161之訊號輸出入墊的對位時，不甚誤觸平台升降控制桿14，致使探針平台12瞬間下降而造成待測晶圓161或者探針122損毀的情況發生。

在上述各實施例中，延伸臂13上更可設置有如第4圖所示之顯示燈13c，顯示燈13c可根據擋片15位於收納位置或止擋位置而顯示不同燈號，使晶圓針測裝置1之操作員或者旁邊的人員可根據顯示燈13c來判斷平台升降控制桿14是否處於安全鎖定狀態。除此之外，顯示燈13c也可以根據擋片15抵接於凸塊112指向正Y軸方向或負Y軸方向而顯示不同的燈號。

在上述各實施例中，晶圓針測裝置1更可設置有如第1圖所示之觀測模組17，其具有放大影像的效果，操作員可透過觀測模組17來觀測探針122之針尖與待測晶圓161之訊號輸出入墊，以使探針122之針尖適當地接觸待測晶圓161之訊號輸出入墊。

綜上所述，根據本發明之晶圓針測裝置係透過擋片抵接凸塊使平台升降控制桿被止擋而限制移動，如此一來，可有效避免晶圓針測裝置之操作者在安裝或更換待測晶圓時因不慎碰撞到平台升降控制桿而導致探針與待測晶圓相互撞擊，造成待測晶圓損壞而導致測試成本上升，或可避免晶圓針測裝置之操作者受探針碰撞而受傷。

雖然本發明已以實施例揭露如上然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之專利申請範圍所界定者為準。

1‧‧‧晶圓針測裝置
11‧‧‧座體
11a‧‧‧上表面
11b‧‧‧側表面
112‧‧‧凸塊
112G‧‧‧凹槽
12‧‧‧探針平台
121‧‧‧開口
122‧‧‧探針
13‧‧‧延伸臂
13a‧‧‧第一端
13b‧‧‧第二端
13c‧‧‧顯示燈
14‧‧‧平台升降控制桿
15‧‧‧擋片
16‧‧‧晶圓固定座
161‧‧‧待測晶圓
17‧‧‧觀測模組
L1‧‧‧第一位置
L2‧‧‧第二位置
L3‧‧‧第三位置
G1‧‧‧第一檔位
G2‧‧‧第二檔位
G3‧‧‧第三檔位

[第1圖] 為本發明第一實施例之立體示意圖。 [第2圖] 為本發明第一實施例之局部放大圖（一）。 [第3圖] 為本發明第一實施例之探針平台升降示意圖。 [第4圖] 為本發明第一實施例之局部放大圖（二）。 [第5圖] 為本發明第二實施例之局部放大圖。 [第6圖] 為本發明第三實施例之局部放大圖。

1‧‧‧晶圓針測裝置

11‧‧‧座體

11a‧‧‧上表面

11b‧‧‧側表面

112‧‧‧凸塊

12‧‧‧探針平台

121‧‧‧開口

122‧‧‧探針

13‧‧‧延伸臂

14‧‧‧平台升降控制桿

16‧‧‧晶圓固定座

161‧‧‧待測晶圓

17‧‧‧觀測模組

Claims (11)

1. 一種晶圓針測裝置，包含： 一座體，包含一上表面與一側表面，該側表面設置有一凸塊； 一探針平台，設置於該座體上而可相對該上表面升降於一第一位置、一第二位置與一第三位置之間，該第三位置高於該第二位置，該第二位置高於該第一位置； 一延伸臂，樞接於該座體之該側表面且連接於該探針平台； 一平台升降控制桿，樞接於該延伸臂，藉由旋轉該延伸臂而控制該探針平台之升降；及 一擋片，設置於該平台升降控制桿與該延伸臂之樞接處，可旋轉於一收納位置與一止擋位置之間； 其中，當該探針平台位於該第三位置且該擋片位於該止擋位置時，該擋片抵接該凸塊之一端使該探針平台無法移動至該第二位置或該第一位置。
2. 如請求項1所述之晶圓針測裝置，更包含一晶圓固定座，設置於該座體上且位於該探針平台與該上表面之間。
3. 如請求項2所述之晶圓針測裝置，其中該延伸臂具有一第一端及一第二端，該延伸臂以該第一端樞接於該座體之該側表面，該平台升降控制桿樞接於該延伸臂之該第二端。
4. 如請求項3所述之晶圓針測裝置，其中當該探針平台位於該第一位置時，該延伸臂之長度方向垂直於該凸塊之長度方向，該平台升降控制桿平行於該凸塊之長度方向。
5. 如請求項3所述之晶圓針測裝置，其中當該擋片位於該收納位置時係收納於該延伸臂之該第二端中。
6. 如請求項3所述之晶圓針測裝置，其中該延伸臂係以該第一端沿一第一軸方向樞接於該座體之該側表面，該平台升降控制桿沿一第二軸方向樞接於該延伸臂之該第二端。
7. 如請求項6所述之晶圓針測裝置，其中於沿該第一軸方向上，該第二端之寬度與該凸塊之厚度的總和係小於該第一端之寬度。
8. 如請求項6所述之晶圓針測裝置，其中該第一軸方向垂直於該第二軸方向。
9. 如請求項2所述之晶圓針測裝置，其中該凸塊之二端之間設置有一凹槽，當該探針平台位於該第二位置時，該擋片可旋轉至該止擋位置而卡合該凹槽。
10. 如請求項1至9任一項所述之晶圓針測裝置，其中該延伸臂設置有至少一顯示燈，該至少一顯示燈根據該擋片位於該收納位置或該止擋位置而顯示不同之燈號。
11. 如請求項1所述之晶圓針測裝置，其中該凸塊之長度方向係定義為一Y軸方向，該擋片抵接該凸塊之一端係指向正Y軸方向或負Y軸的一端。