TWI338140B - Alignment features in a probing device - Google Patents

Description

1338140 (1) ' 玖、發萌說明 【發明所屬之技術領域】 本發明大致上有關檢測一裝置。 【先前技術】 雖然本發明大致上係適用於檢測任何裝置，本發明特 別適於檢測一積體電路，以測試該積體電路。如已習知， 積體電路典型係製成爲在半導體晶圓上之複數晶粒。圖1 說明一用於測試半導體晶圓]24之典型測試系統]00。圖 1所示之示範測試系統包含一測試器1 02、一測試頭 1 1 8、一探針卡1 〇 6、及一檢測器]2 0。 半導體晶圓〗2 4係放置在一夾盤（一般稱亦爲—平 台）】】4上’其典型係能夠於該” X ”、” y "、及"z "方向中移 動。該夾盤Μ 4亦能夠旋轉及傾斜，並同樣能夠作其他動 作。一旦該半導體晶圓】24係放置在該夾盤]】4上，該夾 盤典型於該"X"、”y"方向中移動，以致在該晶圓丨24之晶 粒（未示出）上之端子與該探針卡106上之探針1()8對準。 然後該夾盤114典型於該”z”方向中向上移動該晶圓124, 將該端子帶至與該探針108接觸。一或多台照相機 1 2 1，1 22可有助於對準該端子及該探針，並決定該探針 108及該端子間之接觸。 —旦該晶粒（未示出）之端子係與該探針1 08接觸，一 可爲電腦之測試器1 0 2產生測試資料。該測試資料係經過 —或多個通訊連結裝置]0 4通訊至一測試頭π 8。該測試 -4- (2)、 (2)、1338140 資料係由該測試頭】1 8經過互連裝置6(例如導針）通訊 至該探針卡1 0 6，及最後經過探針】〇 8至該晶粒（未示出） 之端子。由該晶粒所產生之反應資料係於顛倒方向中由該 探針1 0 8經過該探針卡1 〇 6、經過互連裝置1】6、經過該 檢測頭Π 8、經過一通訊連結裝置1 0 4通訊至該測試器 】02 ° 該晶粒及該探針1 0 8上之端子典型係相當小的。然 而，不顧端子及探針之尺寸，需要用於對準該端子及該探 針之改善方法及技術。 【發明內容〕 本發明大致上有關檢測一裝置。爲對準構造搜尋一探 針影像。該對準構造係然後用於使得接觸目標及該探針彼 此接觸。該對準構造可爲該探針之—或多個尖部之一構 造。譬如’此一構造可爲該尖部之—之角落。 【實施方式】 本發明大致上有關檢測一裝置。該說明書敘述本發明 之示範具體實施例及應用。然而，本發明不限於這些示範 具體貫施例及應用’或不限於在此所述示範具體實施例及 應用操作之方式或所敘述者。 圖2說明〜示範之半導體測試系統2 00，其在某些方 面大4上可類似於圖1所示之測試系統〗〇 〇。亦即，示範 之測試系統200包含—測試器2〇2 '〜或多個通訊連結裝 (3)、 (3)、1338140 置2 0 4、一檢測器2 2 0、一測試頭2丨8、一探針卡2 0 6、及 於該探針卡及該測試頭間之互連裝置2 1 6，於一些案例 中’所有該裝置可大致上類似於如上文關於圖1所敘述之 相像元件。爲方便故（且不當作其限制），使用X "、" y _，' 及” z"坐標系識別圖2中之方向，其中該"z"方向係相對圖 2之垂直（上或下）方向，該"X"方向係水平進入或出去圖 2中之頁面，且該"y”方向亦係水平但往圖2中之右側或 左側。 如圖2所示’該測試系統2 0 0亦包含一以微處理器爲 主的控制器2 3 0。如所示，控制器2 3 0包含一數位記億體 232、一微處理器234'輸入/輸出電子裝置236、及輸入 /輸出捧23S。該數位記憶體232可爲任何型式之記憶 體，包含電子記憶體、光學記億體、磁性記憶體、或前面 記憶體之一些組合。如二範例，數位記憶體2 3 2可爲一唯 讀記憶體，或數位記憶體232可爲磁碟或光碟及一隨機存 取記憶體之一組合。微處理器2 34執行數位記憶體232中 所儲存之指令或"軟體"，且輸入/輸出電子裝置2 3 6控制 進出控制器2 3 0之電信號之輸入及輸出（如在此所使用， 該"軟體”一詞係意欲包含任何型式之機械可執行指令，其 包含但不限於微碼及靭體）。輸入資料及信號係經由埠 2 3 8接收及輸出資料及信號係輸出經由埠2 3 8。各種資料 可經由埠2 3 8輸入至控制器2 3 0。譬如，此資料可包含指 示夾盤2 1 4之位置或現在移動狀態、探針20 8及/或晶圓 224之影像等資料。在其他事物之間，用於控制夾盤組件 (4)- 1338140 214之移動之控制信號可藉著控制器23 0經由i阜 出。 在其他事物之間，照相機2 2 ]及2 2 2可提供探 及晶圓2 24之影像。如將看見者，那些影像可用來 晶圓224上之端子（未示出）與該探針208。在其他 間’如亦將看見者，在控制器23 0上操作之軟體可 構造搜尋探針2 0 8之一影像，及移動該夾盤2 1 4， 得該晶圓224上之端子（未示出）係與該探針208 觸。 圖3 A及3 B說明一可用於測試系統2 0 0之示 卡306。圖3A顯示該探針卡306之一底部視圖，J 顯示一側視圖。圖3 B亦顯示一待以該探針卡3 0 6 接觸之晶圓3 24之局部側視圖。如將看見者，探針 包含架構成能可靠地辨別該探針之一影像之對準構: 該示範探針卡306包含一電路基板302(例如 電路板）及一探針頭3 04 (例如一陶瓷基板）。該電 3 〇 2包含用於接觸互連裝置 2 1 6至測試頭 2 1 8 362(看圖2 )。探針係附接至該探針頭304 .上之接點 每一探針包含本體部份3 5 2及一接點結構354。內 或外部電連接裝置（未示出）連接接點3 62之一與接 之一。當然’圖3 A及3 B所示探針卡3 0 6係僅 用。可使用任何型式之檢測接觸器，無限制地包含 卡組件，諸如於美國專利第5,974,662號所示者， 以引用的方式倂入本文中。 2 3 8輸 i 針 2 0 8 對準該 事物之 爲對準 以致使 形成接 範探針 圖 3B 之探針 卡3 0 6 造。 一印刷 路基板 之接點 3 5 0 > 部及/ 點3 5 0 只示範 ~探針 其全文 (5)- (5)-1338140 圖3 A及3 B所示之示範探針卡3 〇 6係架構成接觸四 顆晶粒，每一顆晶粒於中心上之引線〇ead_〇n_center)架構 中具有十一個端子。如此，該探針卡3 0 6具有四組探針 3 0 8 a、3〇8b、3 08c ' 3 0 8d，每一組探針用於接觸該晶粒之 一。（該四顆晶粒324a' 324b' 324c、324d相對該探針之 位置及該十一端子3 4 0在每一晶粒上之位置係於圖3 A中 以虛線顯示）。然而’注意每一組探針僅只包含九支探 針。於一些實例中：其不需要接觸一晶粒之所有端子以測 試該晶粒，且於此範例中係假設成此情況。如此，爲此範 例之故’其假設僅只需要檢測該十一端子3 40之九端子以 測試一晶粒3 2 4。當然，同時接觸之晶粒數目以及該端子 之架構 '端子之總數、及在每一晶粒上由探針所真正接觸 端子之數目係僅只示範用。可同時接觸任何數目之晶粒 (包括僅只一顆晶粒或甚至少於一顆晶粒）；可變化每一晶 粒上之端子之數目及架構；及可變化每顆晶粒所真正接觸 端子之數目。 因爲在一晶圓上典型有遠超過四顆之晶粒，圖3 A所 示探針卡3 06將測試四顆晶粒、放於新位置以接觸及測試 另外四顆晶粒、又放於新位置以接觸及測試另外四顆晶粒 等，直至已測試該晶圓上之所有晶粒。圖3B所示晶粒 3 24 e及3 24 f係業已測試或將隨後測試之另外晶粒。應注 意能夠同時測試遠超過四顆晶粒之探針卡係可用的。實際 上，一探針卡可具有足夠之探針，以立刻接觸及測試一晶 圓上之所有晶粒。在圖3 A中顯示四顆晶粒，以簡化該說 -8- (6). (6).f338140 明。 如將看見者，探針組308a(探針382,384,386)中之三 探針及探針組308d(探針388>390,392)中之三探針包含示 範之對準構造，其架構成可於一探針影像中辨別。如亦將 看見者，每一探針3 8 2及3 8 8上之示範對準構造係該探針 上之接觸尖部之一角落，每一探針384及390上之示範對 準構造係該接觸尖部之四角落，且每—探針3 8 6及3 92上 之示範對準構造係該接觸尖部之二角落。當然，選擇具有 對準構造之探針組之數目及每一探針組中之對準構造之數 目係僅只示範用。僅只爲說明故，於圖3之探針組3 0 8 a 及3 0 8 d中選擇三支探針。 圖4 A及4 B分別顯示該示範探針3 8 2之局部側面及 局部底部視圖。如所示，探針3 8 2包含一本體部份3 5 2及 —接點結構3 5 4。該本體部份3 5 2之一端點係附接至探針 頭3〇4之一接點3 5 0(看圖3B)，且該接點結構3 54係附接 至該本體部份3 5 2之另一端點。該接點結構3 5 4包含一支 座4 5 6及一尖部4 5 8。該尖部4 5 8係該探針與該晶圓上之 —端子造成實際接觸之部份。 包含四邊緣 46 0a、460b、460c、460d及四角落 462a、462b、462c、462d之尖部458最好係設置在該支 座4 5 6之一大致上平坦表面上。假如一照相機、諸如檢測 器22 0(看圖2 )中之照相機221係聚焦於該支座456上’ 該探針之一影像大致上將看起來如圖4 C所示。該支座 4 5 6將顯現爲淡色。尖部4 5 8之有角表面將顯現爲暗色， • 9 - (7) · (7) ·1^38140 如該探針頭3〇4之背景表面490所將顯現。因爲該照相機 2 2 1未聚焦在該探針本體352上，其亦將大致上顯現爲暗 色或至少比該支座456更暗。 已知很多影像處理演算法，用於發現一影像中之特別 構造，且此演算法典型包含指定最小間距需求之設計規 則，即假如遵守該規則，將建立該演算法將發現一影像中 之構造之相當高或然率。如將看見者，設計支座4 5 6之形 狀及定位尖部458，以致尖部4 5 8之一角落462c滿足一 假定影像處理演算法之示範最小間距需求。此最小間距需 求通常係稱爲’’設計規則”。該設計規則指定用於一構造之 最小間距，以致該構造於一影像中以充分之對比顯目，而 該演算法將可靠地發現該影像中之構造。以另一方式，該 設計規則係意欲確保待於一影像中發現之構造係藉著不同 顏色之背景所充分地圍繞，使得一影像處理演算法能於該 影像中可靠地發現該構造。按照一影像搜尋演算法之設計 規則所形成之構造可於一包含該構造之影像中稱爲"明顯 的”。 顯示探針3 8 2之支座4 5 6及尖部4 5 S之一局部視圖之 圖4 D說明一示範設計規則，用以確保能夠藉著〜假想影 像搜尋演算法於探針3 82之一影像中發現一角落（於此案 例中係角洛4 6 2 c)’諸如圖4 C中所示之影像。依照圖4 ]〇 中所說明之示範設計規則，假如形成該角落之邊緣係由支 座456之外周邊沿著該邊緣之—最小長度47〇隔開〜最小 距離472 ’〜角落係”明顯的”。如能夠在圖4D中看見 -10- (8)- 1^38140 者，二邊緣460a及460d形成角落462c。雖然邊緣460d 之全部長度未由支座4 5 6之外周邊隔開一距離4 72，等於 或大於長度470之邊緣460d之一段長度係由支座456之 外周邊隔開一距離4 72。如亦可看見者，邊緣460a輕易 地滿足上述設計規則。 如能看見者，角落462a、462b、及462d不滿足上述

設計規則。亦即，對於來自該角落之一段長度4 70，形成 每一角落之邊緣未由支座4 5 6之外周邊隔開一最小距離 4 72。應注意該角落4 6 2 a及4 62d係由支座456之周邊隔 開，及如此可在該圖4 C所示影像中顯現爲不同之角落形 狀。然而，至少於此範例中，環繞那些角落有太小之淡色 支座4 5 6，以致不能確定該假想之影像搜尋演算法將可靠 地發現該角落。

用於470及472之特定距離及長度將依所使用之實際 影像處理演算法而定。如一範例’對於很多習知影像處理 演算法，吾人相信用於間距4 7 2之】〇微米或較大之距離 及用於長度470之〗0微米或較大之長度係充足的。如另 —範例，長度4 7 0可爲一邊緣之]/ 3長度’且一邊緣之長 度可爲大約5 〇微米。然而，此距離及長度僅只示範用， 對於特別之影像處理演算法，較小之距離及長度可爲充足 的。 圖5說明示範探針3 8 6之一局部底部視圖（看圖 3 A )。示範探針3 8 6大致上係類似於圖4 A及4 B所不.探針 3 8 2，除了設計支座5 5 6之形狀及定位尖部4 5 8 ’以致對 -11 - (9). (9).1^38140 該尖部之二角落、亦即角落462a及462b滿足上述示範設 計規則以外。如此，藉著該假想之影像處理演算法能可靠 地發現二角落462a及462b ° 圖6說明示範探針3 8 4之一局部底部視圖（看圖 3A)。示範探針384大致上係類似於圖4A，4B及5所示探 針382及386，除了設計支座656之形狀及定位尖部 458，以致對該尖部之所有四角落462a、462b、462c、 4 62d滿足上述示範設計規則以外。如此，藉著該假想之 影像處理演算法能可靠地發現所有四角落4 6 2 a、4 6 2 b、 462c ' 462d〇 圖7說明一示範製程，其中利用對準構造、諸如圖 4 A- 6所示之示範對準構造，以使得半導體晶圓之端子與 一探針卡之探針形成接觸。該製程可在一像測試系統200 之測試系統中進行，及藉著以微處理器爲主的控制器、諸 如控制器2 3 0中之軟體整個或局部施行（看圖2 )。 如所示，圖7首先在步驟702獲得該探針一數位影像 (或多影像）。用於捕捉及數位化一影像之設備及製程係己 熟知及不須在此敘述。譬如’檢測器2 2 0中之一或多台照 相機 '諸如照相機222可建立該探針卡206探針2〇8之一 影像。該影像可藉著控制器2 3 0經由埠2 3 8所接收。圖8 說明由照相機2；22所捕捉探針卡3〇6之探針之—示範影像 (圖 3A)。 又參考圖7 ’然後在步驟7 04爲一或多個對準構造搜 尋該探針之影像。又已知用於捜尋特定構造用之影像之設 -12- (10)· 1338140 備及製程，及可使用任何此設備及製程。譬如’電 法係已知用於發現一影像中之角落。此—演算法可 找會聚至大致上形成一直角之二邊緣搜尋該影像中 落。此一演算法可藉著尋找該影像之一連續部份識 緣，其中在此由一顏色至另一顏色有大致上均勻及 變化（在此”顏色”包含 '但不限於純粹二進位影像 白及於純粹灰階等級影像中之灰階之各種色調）。 如上述，能以軟體爲主之影像處理演算法施 704，該演算法設計用以在控制器23 0中操作發現 中之角落。（此電腦演算法係已知及不須在此敘$ 型，在該影像中期待之構造之數目及型式係已程式 入該演算法。如上述，圖3 A中之探針3 8 2及3 8 8 成使得其尖部之一四角落係”明顯的"；探針3 84及 架構成使得其尖部之所有四角落係’’明顯的”；且探 及3 92係架構成使得其尖部之二角落係”明顯的"。 可程式設計一在控制器2 3 0上操作之影像搜尋演算 發現四角落之二組，每一組形成一正方形或長方J 組對應於探針3 84或3 9 0之一）、由一線段所連接 落之二組（每一組對應於探針3 8 6或3 92之一）、及 之角落（每一角落對應於探針382或3 8 8之一）。 然而，請注意其可爲有利的是程式設計該演算 僅只用於搜尋各角落（而非設置於一特別架構中之 落’諸如正方或長方形之四角落）。這是因爲碎片 在一探針卡之探針尖部，且此碎片可使一尖部之角 腦演算 藉著尋 之一角 別一邊 突然之 中之黑 行步驟 —影像 ϋ )。典 設計進 係架構 3 90係 針 3 86 如此， 法，以 今（每一 之二角 二孤立 法，以 複數角 可堆積 落變暗 -13- f[338140 法搜常 算於通 演對針 該，探 足r·, 滿½如 成h 0 構f。 架地的 係靠利 落可有 角係爲 數法可 複算法 之演算 部該演 尖對尋 一 此搜 使如像 縱及影 ， 則之 .此規落 如計角 。 設 一 淡之尋 係設計成可拭接越過該晶圓之端子。該拭接作用能造成碎 片堆積在該探針尖部之一側面上。如此’其可爲有利的是 架構此探針之尖部，使得一位於遠離很可能堆積碎片處之 角落（例如在該尖部相向於該拭接作用方向上之一角落）滿 足該影像搜尋演算法之設計規則。 於該影像中發現對準構造之步驟（步驟7〇4)亦可包含 決定真正接觸該晶圓上端子之探針上之點之一物理位置。 指示接觸點離該對準構造之物理位置之資料可爲譬如數位 地儲存於控制器2 3 0中’且利用之以造成此計算。譬如’ .圖4A及4B所說明與該示範探針3 82用端子之實際接觸 點係尖部4 5 8之截角端點。指示該實際接觸點之向量資料 係於一指定方向中遠離該角落之一指定距離，其可儲存於 控制器23 0中及由該控制器所利用，以計算尖部4 5 8之截 角端點相對所發現角落之位置。如此能計算該尖部4 5 8之 截角端點之位置，縱使它們係譬如因碎片堆積而變暗。 仍參考圖7，下一步驟706係使得晶圓224(或3 24) 之端子與該探針208(或3 08a' 3 0 8b' 3 08c、3 08d)形成接 觸。用於決定晶圓上端子之位置之設備及方法係已知，且 可使用任何此設備及方法。此一習知方法之一範例係使用 照相機221建立所有或部份晶圓224(或3 2 4 )之影像。然 後影像處理軟體可用於發現該晶圓上之對準構造。實際 -14 - (12) 上’晶圓之自然構造通常係利用當作對準構造。譬如，該 胃體電路之-獨特形狀部份可使該晶圓上各端子之位置與 搜尋該獨特形狀用之晶圓影像預先產生因果關係。在控制 器2 3 0上操作之軟體可接收該晶圓之一影像（譬如藉著照 冲目機22 1建立）、爲該對準構造搜尋該晶圓、及決定該端 子之位置。 使用該探針之現在已知位置（由步驟704)及該端子之 位置，該夾盤2M移動該晶圓224 (或3 24 )，使得所選擇 之晶圓端子與該探針造成接觸、形成暫時之電連接β又在 控制器230中操作之軟體可發出命令，以控制該夾盤2]4 之移動。 雖然在圖7中未顯示，一旦該端子係與該探針接觸， 可測試位在該接觸端子上之晶圓晶粒。此後，假如需要， 該晶圓可放於新位置，使得該晶圓上之不同晶粒之端子與 該探針及那些待測試晶粒形成接觸。可繼續該接觸端子、 測試晶粒、及將該晶圓放於新位置以接觸及測試其他晶粒 之製程 > 直至已測試該晶圓上之所有晶粒。 圖9說明用於以對準標記製造一探針列陣之示範方 法，諸如圖3 Α及3 Β所示之示範探針列陣。如圖9中所 示’該製程首先以設計該探針位置之步驟902開始。典型 接收確認待測試晶粒上之端子之數目 '位置、及信號呼叫 之資料，及配置該探針，使得每一探針係附接至一探針頭 304上之接點35〇，且導向該探針，使得其接觸尖部對應 於待測試晶粒上之一端子3 4 0之位置（看圖3 B )。當然， -15- (13). (13).1338140 探針頭3 04上之接點3 5 0必需相對電路基板3 02上之一接 點3 62定序，並對應於該晶粒端子欲接收及/或輸出之信 號型式（看圖3B)。 又參考圖9 ，在步驟904決定用以於該探針列陣中對 準構造之位置。如應於圖3 A及8中變得明顯，於該列陣 中，一些鄰接探針上之尖部可彼此如此接近，以致對於一 極可能於數位影像中可區別之對準構造有極小至沒有任何 空間（亦即對於一對準構造，沒有滿足待使用影像搜尋演 算法之設計規則之空間）。於圖3 A所示之示範探針配置 中，探針組3 0 8 a中之外部探針3 8 2及3 8 6係選擇具有對 準構造。亦選擇探針384，因爲存在有環繞著該探針之額 外空間。對於探針組3 0 8 d作類似之選擇。於此範例中， 在探針組 3 0 8 b或 3 0 8 c中沒有選擇探針，因爲探針組 3〇8a 及 308d 中之六支已選擇之探針 38253 84,3 8 6:3 8 8,3 9 0,3 92提供充分數目之參考點，以適當 地對準該探針308a,308b，308c，308d與端子340。 然而，應了解在步驟904中所選擇以具有圖3A及8 所說明對準構造之探針之數目及型式係僅只示範用，且選 擇供說明各種尖部架構。可使用任何數目及/或型式之具 有可區別角落之尖部。譬如，具有可區別角落之尖部可放 置在所有該探針上。如另一範例，具有可區別角落之尖部 可僅只放置在該探針基板3 04上之二探針上。如又另一範 例’具有可區別角落之尖部可於每一探針組308a ' 3 0 8b、3 0Sc ' 3 08d中放置在二探針上。前面之示範型式 -16 - (14)· (14)·Ϊ338140 係非詳盡的，該型式係不重要的，且可選擇任何型式^ 同理’圖3A及8所示具有—”明顯的”角落之二探 針、具有二”明顯的”角落之二探針、及具有四"明顯的”角 落之二探針之選擇係僅只示範用，實際上，所有架構成具 有對準標記之功能之尖部可架構成具有相同數.目之，，明顯 的”角落。另一選擇係’可使用，，明顯的”角落架構之任何 組合。 又參考圖9 ’該下一步驟906係以如步驟902中所決 定之探針配置及以如步驟9 0 4中所決定之對準標記製造該 探針列陣。圖1 0 A -1 2 B說明步驟9 0 6之第一範例，及圖 1 3 A - 1 5 B說明第二範例。 首先翻至圖1 0 A - 1 2 B，那些圖面說明製造探針列陣之 範例’其中接點結構Π 6 0 a，Π 6 0 b (每一結構包含一支座 1 Γ5 6及一尖部1 1 5 8 )係分開地製造，且然後附接至探針本 體]252»爲說明之單純故，於圖】〇a_】2b中僅只顯示該 列陣中之一探針1208a，1208b。如將看見者，那些探針 1 208 a之一將製造有一對準標記’其將係尖部M58a之一，, 明顯的"角落；另一探針丨208b將不製造有一對準標記。 圖10Α-：ΠΒ說明接點結構】]6〇a，n6〇b在一供奉基板 】ου上之形成，該基扳譬如可爲—矽晶圓^如圖】〇a及 1 0B所不’界定該接點結構之形狀之模子係在該供奉基板 ]072作成。於圖]0A及】〇B所示範例中，該模子包含凹 洞]〇58a，H)5U及開口 1〇56以〇5讣。該凹洞]〇5“，丨〇5仏 係在該供奉基板1 0 72中蝕刻及界定待形成之接點結構 -17- (15) p38140 1 1 6 0 a，Π 6 0 b 之尖部 1 1 5 8 a，】1 5 8 b。該開口] 〇 5 6 a，i 〇 5 6 b 係 佈圖在一沈積在該供奉基板1 〇 7 2上之光罩材料層1 〇 7 4 中。該凹洞1058a,1058b及該開口 1056a，l〇56b可用任何 合適之方式形成。譬如，可經過一光罩使用一溶液、諸如 氫氧化鉀選擇性地蝕刻該凹洞。該光罩材料1 074可包含 光阻。 於圖1 0 A及1 0 B所示範例中，注意該開口 1 0 5 6 a係 已佈圖，以環繞凹洞1058a之一角落1059提供充分之空 間，使得形成在凹洞1 〇58a中之尖部1 1 58a之對應角落於 探針1 2 0 8 a之影像中將係”明顯的"。於此範例中，類似於 圖4A及4B所示之示範支座456及尖部458，開口 1056a 及凹洞1 0 5 8 a係已佈圖及定位。在另一方面，該開口 1 〇5 6b未佈圖，以環繞凹洞]05 8b之任何角落提供充分之 空間，而造成尖部1 1 5 8 b之任何角落於探針1 2 0 8 b之影像 中"明顯的"。 然後如圖]1 A及1 1 B所示，一或多種材料係沈積於 該凹洞1 0 5 8 a , 1 0 5 8 b及開口 1 0 5 6 a，] 0 5 6 b中，以形成接點 結構 1 I 6 0 a，1 1 6 0 b ，每一結構包含一設置在支座 】156a,1156b上之尖部l】58a，1158b。該材料或各種材料可 爲許多結構材料之任何一種，包含、但不限於鈀、黃金、 铑、鎳、鈷、銀 '白金、導電氮化物、導電鎢鋼、鎢、 欽、鉬、銶、銦 '餓、銅、及耐火金屬；及前面材料之任 何一種之合金，包括含有一或多種前面材料之組合之合 金。沈積該材料或各種材料之未限定方法包含電鍍、化學 -18 - (16) 鹆氣沈積、物理蒸氣沈積、噴鍍沈積、無電鍍、電子束沈 積、及熱蒸發。

Df3注意其他材料層可於塗上該光罩層】(374之前塗至 μ丨/、奉基板1 0 7 2。譬如，可塗上—有助於由該供奉基板 072剝離該接點結構】】60a，丨]6〇b之剝離層（未示出）：可 卜 、 種晶或短路層（未示出以有助於電鍍；可塗上一 材料（未示出）’以增進該接點結構材料之黏附力。當然， 層材料可具有超過一項先前目的之作用。亦可塗上額外 之材料至該接點結構1160a，】16〇b。 旦接點結構1 1 6 0 a，1 I 6 0 b係形成在供奉基板】〇 7 2 上’如圖1 1A及】]B所示’該接點結構iMOa，】 16〇b係附 接至探針本體】2 5 2，該探針本體本身附接至—探針頭 -04上之接點125(^ g亥接點結構H6〇a，】〗6〇a可使用任 何合適之方法附接至該探針本體！ 25 2 ,包含軟銲、銅 ^ 及蛑接。圖]2A所示之示範探針本體1252包含在一 點接□至接點丨2 5 0之金屬線。（注意該圖】2 A係未在橫 截面中顯示）。該金屬線可由一柔軟材料製成及在上方塗 以一較硬之材料，如於美國專利第5,4762n號美國專 利第；)，9 1 7，7 0 7號、美國專利第6，3 3 6，2 6 9號之任何一種 中所敘述，所有該專利係以引用的方式倂入本文中。 另一®擇係該探針本體]2 5 2可爲任何型式之探針， 包含、但不限於針狀探針 '曲折樑（例如"眼鏡蛇 (COBRA)”探針）、凸緣、支柱、及彈簧探針。可用作探針 本體】2 5 2之彈簧探針之非排它性範例包含 '但不限於美 -19- (17.) (17.)1338140 國專利第5,9] 7,707號；美國專利第6,268;015號；美國 專利第6,482,013號；美國專利第5,974,662號；美國專 利申請案公告第200 1 /0 00 1 0 8 0號；美國專利申請案公告 第200]/0 012739號；及2001年9月14日提出之美國專 利申請案第09/95 3,66 6號（待審）所敘述之探針。所有先前 之美國專利及已發表及待審之專利申請案係全部以引用的 方式併入本文中。 在一供奉基板上形成接點結構之進一步討論及隨後附 接該接點結構至探針本體之額外範例能夠在美國專利第 5,974,662號 '美國專利第6,44],3】5號、及2001年9月 】4曰提出之美國專利申請案序號第09/9 53,666號（待審） 中發現’所有先前之美國專利係全部以引用的方式倂入本 文中0 如應變得明顯者’設計支座1 1 5 6 a之形狀及將尖部 1158a設置在支座ll56a上，使得尖部ii58a之一角落於 探針1 2 0 8 a之一影像中將係"明顯的"。如此，探針I 2 0 8 a 包含一對準標記（亦即，該明顯角落）及大致上係類似於圖 3A中之探針282及288。在另一方面，探針1208b不包 含一對準標記’因爲未設計支座1】5 6 b之形狀及未將尖部 1158b設置在支座1156b上，使得尖部n58b之任何角落 於探針]2 0 8 b之一影像中將係可靠地”明顯的"。應變得明 顯的是藉著佈圖開口】156a以界定支座π 56a之形狀、及 定位凹洞1】5 8 a以在支座]]5 6a上定位尖部]]5 8 a，使得 該尖部]1 5 8 a之二角落係”明顯的"（如圖5所示）' 尖部 -20- (18) (18)1338140 1 ] 5 8 a之三角落係"明顯的”' 或尖部1 ] 5 8 a之所有四角落 係"明顯的"（例如圖6所示），而能造成尖部1 1 5 8 a之二、 三、或四角落變”明顯的"。當然，亦能已形成尖部 1 1 5 8 b，使得尖部1 1 5 8 b之一或多個角落係”明顯的”。 其次翻至圖1 3 A -1 5 B，那些圖面說明製造一探針列陣 之範例，其中尖部係形成在橫桿1 4 5 6 a，1 4 5 6 b上》又爲說 明之單純故，於圖13A-15B中僅只顯示該列陣中之二探 針1508a，1508b。如將看見者，那些探針1508a之一將製 造有一對準標記，這將是一尖部1 4 5 8 a之四"明顯的”角 落；另一探針】508b將不製造有一對準標記。 圖]3A-14B說明橫桿1356a，1356b在供奉基板1372 上之形成。大致言之，圖1 3 A - 1 4 B所說明之步驟及材料 可大致上類似於上文關於圖10A-〗2B所說明及討論之步 驟及材料’除了光罩層1 3 7 4中之開口 1 3 5 6 a，1 3 5 6 b之形 狀係形成橫桿以外。譬如，凹洞〗3 5 8 a3 5 8 b可大致上類 似於凹洞〗0 5 8 a，] 〇 5 8 b，且沈積於開口 1 3 5 6 a，] 3 5 6 b (如圖 14 A及 1 4 B所示）中之材料大致上可類似於開口 1 05 6a，1 05 6b中所沈積之材料。諸如剝離、種晶、及/或 黏附材料之額外材料（未示出）亦可能於形成該光罩層〗374

之前沈積在該供奉基板1372上，如上面關於圖】〇A」2B 所ίί論者。 於圖1 3 A及丨3 b所示之範例中，注意該開口】3 5 6a 係已佈圖’以圍繞凹洞n 5 8 a之所有四角落提供充分之空 間’使得凹洞】35Sa中所形成之尖部]458a之對應四角落 -21 - (19) (19)1338140 於該探針I 5 0 8 a之一影像中將係”明顯的"。於該範例中， 開口 1156a及凹洞l〇58a係已佈圖及定位，而在某些方面 類似於圖6所示之示範支座656及尖部458。在另一方 面’該開口 1 3 5 6b係未佈圖，以圍繞凹洞1 3 5 8 b之任何角 落提供充分之空間，而造成待於凹洞1 3 5 8 b中形成之尖部 之角落於探針1 5 0 8 b之一影像中可靠變"明顯的’’。 ~旦橫桿1 456a,1 45 6b係形成在供奉基板1 3 72上， 如圖MA及14B所示，該橫桿1460a,1 4 60b係附接至支柱 結構1 5 80，該支柱結構本身附接至一探針頭〗5 04上之接 點1550。該橫桿l 4 5 6a，I456b可使用任何合適之方法附接 至該支柱結構1 5 8 0，包含軟銲、銅銲、及焊接。圖1 5 A 及1 5 B所示之示範支柱結構1 5 8 0包含在一端點接合至接 點1 55 0之金屬線。（注意圖15A係未在橫截面中顯示）^ 該金屬線可覆蓋在上方，如於美國專利申請案公告第 200 W00 1 2 7 3 9號中所敘述，其係以引用的方式倂入本文 中 。 支柱結構】5 8 0不須包括如圖〗5 A及I 5 B所示之二結 構，但可包含一結構或超過二結構。再者，支柱結構 1 5 8 0不須係金屬線，但可爲適於支撐一橫桿之任何型式 結構。譬如’支柱結構1 5 8 0可爲一微影蝕刻形成之支 柱，如美國專利第6,2 6 8,0 1 5號所敘述。如又另一示範變 化’不論係金屬線或其他結構，當該橫桿係仍然在該供奉 基板】3 7 2上時（看圖]4 A及1 4 B )，支柱結構1 5 8 0可形成 在或附接至該橫桿】4 5 6 a，1 4 5 6 b，在此之後，該支柱將附 -22- (20). (20).1338140 接至接點】55〇及由該供奉基板剝離該橫桿。關於該橫桿 之許多其他變化係可能的。譬如藉著設計該光罩層1 274 之形狀及/或利用複數光罩層〗274，探針之很多不同形 狀及結構係可能的。前面之範例能夠在美國專利第 6,482.〇13號、美國專利第6,] 84,05 3號、美國專利第 6,26 8,0 1 5號、美國專利申請案公告第200 1 /000 1 08 0號、 及]999年3月30日提出之美國專利申請案序號第 0 9/5 3 9,2 8 7號（待審）中發現’所有專利係全部以引用的方 式倂入本文中。 如應變得明顯者，設計橫桿I 4 5 6a之形狀及將尖部 l458a設置在橫桿1456a上’使得尖部1458a之所有四角 落於探針〗5 0 8 a之一影像中將係"明顯的”。如此，探針 ]5 0 8 a包含一對準標記（亦即，該明顯角落）。在另一方 面，探針1 5 0 S b不包含一對準標記，因爲未設計橫桿 M56b之形狀及未將其尖部（未示出）設置在橫桿1 4 56b 上，使得該尖部之任何角落於探針1 5 0 8 b之一影像中將係 ”明顯的”。應變得明顯的是藉著佈圖開口 1 4 5 6a以界定橫 桿1 4 5 6 a、及定位凹洞1 3 5 8 a以在橫桿]4 5 6 a上定位尖部 1 4 5 8 a，使得該尖部1 4 5 8 a之僅只一角落係”明顯的"（如圖 4A,4B，及4D所示）、尖部]4 5 8a之二角落係"明顯的"（如 圖5所示）' 尖部1 4 5 8 a之三角落係"明顯的，，，而能造成 尖部]4 5 8 a之一、二、或三角落變"明顯的"。當然，亦能 在橫桿]4 5 6b上已形成尖部（未示出），使得尖部之一或多 個角落係”明顯的"。 -23- (21) (21)1338140 請注意該圖面不須按照比例。譬如，與該探針頭3 0 4 及該電路基板3 0 2作比較，圖3 A及3 B所示探針將典型 遠較小。同樣地，在晶圓3 2 4上，該晶粒3 2 4 b，3 2 4 d , 3 2 4 e 及324f將比圖3B所示者典型遠較接近在一起。爲說明之 目的’該探針係顯示爲較大，且圖3 A及3 B之晶粒係更 遠地隔開。其他圖面可類似地按照比例。 雖然已在特定具體實施例之情況中說明及解釋本發明 之原理，熟諳此技藝者應了解可對揭示之具體實施例作各 種修改，卻未脫離本發明之原理。 譬如，爲測試該電子裝置之故，雖然前面之示範具體 實施例顯示本發明之應用至一用於檢測半導體晶圓之檢測 器，本發明係同樣適用於一電子裝置之任何測試，其中使 得探針與該電子裝置上之端子或其他接觸點或構造形成接 觸。前面之範例包括用於封裝或未封裝含有單一半導體晶 粒之半導體裝置插口及測試探針。實際上，本發明係適用 於任何應用，其中任何型式之探針係與任何型式裝置之接 觸點或接觸構造對準。 如又另一範例，雖然圖1 〇 A -】5 B顯示至少一部份探 針形成在供奉基板上，探針能另一選擇地整體或局部直接 形成在該探針基板3 (M，1 2 (Μ : 1 5 0 4上。範例係敘述在美國 專利第6,268,0 1 5號中’其係全部以引用的方式倂入本文 中。如又另一選擇範例，多支探針能夠在複數步騍中形成 於複數供奉基板上’如美國專利第6 52〇: 7 78號中所敘 述’其k全部以引用的方式併入本文中。 -24- (22) 1338140 如又另一範例，雖然控制器23 0係敘述爲 爲主及在軟體控制之下操作，可用由一操作員 之手動控制器更換控制器230。譬如，一操作 搜尋一影像，且然後手動地移動該夾盤2 1 4 係，控制器2 3 0可局部自動及局部手動地操作 用一非以微處理器爲主之控制器或僅只局部以 主之控制器更換控制器2 3 0。 其他變化之範例包含、但不限於利用該探 部之構造之角落當作對準標記；將對準構造放 探針（亦即未架構成與一晶圓端子造成接觸之拐 平臺上或異於探針之支座上。 【圖式簡單說明】 圖1說明一示範先前技藝之半導體測試系糸 圖2說明一示範測試系統^ 圖3 A及3 B說明一示範探針卡。 圖4 A說明圖3 A中探針3 8 2之一局部、側 圖4B說明圖3 A中探針3 82之一局部、底· 圖4 C說明圖3 A中探針3 8 2之一示範局部 圖4 D說明圖4 A及4 B中接觸結構3 5 4之-部視圖。 圖5說明圖3 A中探針3 8 6之一局部、底部 圖6說明圖3 A中探針3 84之一局部、底部 圖7說明一示範製程，其顯示在探針上之g 以微處理器 手動地操縱 員可手動地 。另一選擇 。當然，可 微處理器爲 針上異於尖 置在模擬之 針）上或在 視圖。 部視圖。 影像。 _局咅β ' 底 視圖。 視圖。 4準構造之 -25- (23) (23)1338140 一示範使用。 圖8說明圖3 A之探針列陣之一影像。 圖9說明一用於製造具對準構造之示範探針列陣之示 範方法。 圖1 0A至1 2B說明一製造具對準構造之探針列陣之 範例。 圖1 3 A至I 5 B說明另一製造具對準構造之探針列陣 之範例。 [主要元件對照表] 1 00 測試系統 1 02 測試器 1 04 通訊連結裝置 106 探針卡 1 08 探針 1 1 4 夾盤 116 互連裝置 1 1 8 測試頭 1 20 檢測器 1 2 1 照相機 1 2 2 照相機 12 4 半導體晶圓 200 測試系統 2 02 測試器 -26- (24)1338140 204 206 208 2 14 2 16 2】8 220 22 1 222 224 230 232 234 23 6 23 8 2 82 288 302 3 04 306 3 08 a 3 0 8b 3 08c 3 08 d 通訊連結裝置 探針卡 探針 夾盤 互連裝置 測試頭 檢測器 照相機 照相機 晶圓 控制器 記憶體 微處理器 輸入/輸出電子裝置 輸入/輸出璋 探針 探針 基板 探針頭 探針卡 探針 探針 探針 探針 -27- (25)1338140 3 24 晶圓 3 24a 晶粒 3 24 b 晶粒 3 24c 晶粒 3 2 4 d 晶粒 3 24 e 晶粒 3 2 4 f 晶粒 340 端子 3 50 接點 352 本體部份 3 54 接觸結構 3 62 接點 3 82 探針 3 84 探針 3 8 6 探針 3 8 8 探針 3 90 探針 3 92 探針 4 5 6 支座 4 5 8 尖部 4 6 0a 邊緣 460b 邊緣 4 6 0c 邊緣 4 60d 邊緣 (26)1338140 4 62a 角落 462b 角落 462c 角落 462d 角落 470 長度 472 距離 490 背景表面 556 支座 656 支座 1 05 6a 開口 1 05 6b 開口 】05 8 a 凹洞 1 05 8b 凹洞 ]059 角落 1072 基板 1074 光罩材料 115 6 支座 115 6a 支座 1156b 支座 115 8 尖部 115 8a 尖部 115 8b 尖部 1160a 接觸結構 1160b 接觸結構 (27)1338140 12 04 探針頭 1 2 0 8 a 探針 1 2 0 8 b 探針 12 5 0 接點 ]2 5 2 探針本體 12 74 光罩層 1 3 5 6 a 橫桿 1 3 5 6 b 橫桿 1 3 5 8 a 凹洞 1 3 5 8 b 凹洞 13 72 基板 13 74 光罩層 1 4 5 6a 橫桿 ]4 5 6b 橫桿 1 4 5 8 a 尖部 1 4 6 0a 橫桿 1 4 60b 橫桿 15 04 探針頭 15 0 8 a 探針 1 5 0 8 b 探針 15 50 接點 15 80 支柱結構 -30 -

Claims (1)

1338140 第93109971號專利申請案申請專利範圍修正本 99.06.29. 拾、申請專利範困 1 . 一種檢測裝置，包含： —越板；及 附接於該基板之複數探針，該等探針包含以一·圖案設 置之與待測試半導體晶粒之端子接觸之尖部； 其中該等複數探針中之一第一探針包含該等尖部中設 置於該第-探針之一大致平坦表面且自該第一探針之該大 致平坦表面延伸之一第一尖部，該第一尖部之邊緣係設置 於該大致平坦表面，該等邊緣會聚以形成一第一角落與一 第二角落於該大致平坦表面，該第一角落係與該大致平坦 表面之一周邊至少間隔-·預定距離且該第二角落係與該大 致平坦表面之該周邊間隔小於該預定距離之距離： 其中該預定距離係供用於尋找包括該等探針中之至少 部份之該尖部的至少-·部份的-·數位影像的該等角落中之 一者的·一處理演箅法的一最小間隔。 2 ·如申請專利範園第1項之檢測裝置，其中該等邊 緣會聚以形成一第三角落於該大致平坦表面，該第三角落 係與該大致平坦表面之該周邊至少間隔該預定距離。 3 .如申請專利範圍第1項之檢測裝置，其中該第一 探針包含一本體，該本體係於該本體之-‘第一端耦接於該 基板，該本體係自該基板延伸離開至該本體之一第二端， 該大致平坦表面包含一支持結構之一第一·側、耦接於該本 體之該第二端之該支持結構的一第二相對側》 4 ·如申請專利範圍第1項之檢測裝置，其中會聚以 -31 · 1338140 形成該第一角落之該等邊緣中之二者之每者的至少三分 之一係設置爲與該大致平坦表面之該周邊間隔該預定距 離。 5 ·如申請專利範圍第1項之檢測裝置，其中該檢測 裝置係一使用於一用以測試一半導體晶圓之晶粒之測試系 統的探針卡總成。 6 .如申請專利範阐第1項之檢測裝置，其中該第一 尖部包含成角度表面，每一成角度表面自該等邊緣中之一 者自該大致平坦表面延伸離開。 7 .如申請專利範圍第1項之檢測裝置，其中該等複 數探針中之一第二探針包含該等尖部中設置於該第二探針 之一大致平坦表面且自該第二探針之該大致平坦表面延伸 之一第二尖部，該第二尖部之邊緣係設置於該第二探針之 該大致平坦表面，使得藉由該第二探針之該等邊緣中之二 者的會聚形成的該第二探針的該大致平坦表面之所有角落 係與該第二探針之該大致平坦表面的一週邊間隔小於該預 定距離的距離。 8 ·如申請專利範圍第1項之檢測裝置，其中該預定 距離係爲10微米（microns)。 -32 -