CN111122924B

CN111122924B - 探针对准设备

Info

Publication number: CN111122924B
Application number: CN201811286959.0A
Authority: CN
Inventors: 王友延; 林佳宏; 翁思渊; 黄国玮
Original assignee: Chroma ATE Suzhou Co Ltd
Current assignee: Chroma ATE Suzhou Co Ltd
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2022-05-17
Anticipated expiration: 2038-10-31
Also published as: CN111122924A

Abstract

本发明有关于一种探针对准设备，用以将一探针元件对准一待测物。此探针对准设备包括一分光元件与一影像感测装置。其中，分光元件用以设置于待测物与探针元件间。此分光元件具有一第一出光面、一第二出光面与一入光面。第一出光面与第二出光面分别面对探针元件与待测物。影像感测装置设置于分光元件的一入光面。其中，分光元件将第一出光面所接收的一探针元件影像与第二出光面所接收的一待测物影像通过入光面向外发送。影像感测装置撷取探针元件影像与待测物影像以进行对位。

Description

探针对准设备

技术领域

本发明是关于半导体测试的技术领域，尤其是关于一种探针对准设备。

背景技术

半导体点测技术是利用探针与待测物的测试点直接接触，引出信号，再配合周边测试仪器，以达到测试的目的。为了使探针能够准确地接触测试点，探针对位(alignment)是半导体点测技术的一个重要关键。

图1是一传统探针对准设备10的示意图。如图1所示，传统的探针对位设备10需要二组影像撷取模块12,14进行对位。其中一组影像撷取模块12用以扫描待测物16，例如一晶圆，以取得待测物16表面的扫描影像，另一组影像撷取模块14通常设置于待测物16的载台11旁边，以取得探针卡18的一特定针尖的影像。此二个影像再通过影像处理进行分析比对，取得其相对应的XY坐标。

此二组影像撷取模块12,14各自独立。因此，传统的探针对位设备10无法在同一个轴心上取得待测物16表面的扫描影像(如电极垫、探针针迹等)与针尖影像进行校准，容易影响探针对位的精确度。

发明内容

有鉴于此，本发明的一主要目的是提供一探针对准设备，可将待测物表面影像、探针针迹与针尖影像在同一个轴心上进行对位，以提升探针对位的精确度。

本发明的探针对准设备用以将一探针元件对准一待测物。此探针对准设备包括一分光元件与一影像感测装置。其中，分光元件用以设置于待测物与探针元件间。此分光元件具有一第一出光面、一第二出光面与一入光面。第一出光面与第二出光面分别面对探针元件与待测物。影像感测装置设置于分光元件的入光面。其中，分光元件将第一出光面所接收的一探针元件影像与第二出光面所接收的一待测物影像通过入光面向外发送。影像感测装置撷取探针元件影像与待测物影像以进行对位。

通过本发明所提供的探针对准设备，即可将待测物表面影像、探针针迹与针尖影像在同一个轴心上进行对位。如此，一方面可以提升探针对位的精确度，另一方面也有助于降低影像分析演算上的复杂度。

本发明所采用的具体实施例，将藉由以下的实施例及图式作进一步的说明。

附图说明

图1是一传统探针对准设备的示意图。

图2是本发明的探针对准设备一第一实施例的示意图。

图3是本发明的探针对准设备一第二实施例的示意图。

图4是本发明的探针对准设备一第三实施例的示意图。

图5是本发明的探针对准设备一第四实施例的示意图。

其中，附图标记：

10,100,200,300,400 探针对准设备

12,14 影像撷取模块

16,30 待测物

18 探针卡

20 探针元件

11,110 载台

120 光源

140 分光元件

160 光反射元件

180 影像感测装置

270 光路径改变元件

272,274 遮板

370 光遮蔽元件

430 环光源

A1 第一出光面

A2 第二出光面

A3 入光面

A4 半穿反射面

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和申请专利范围，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，图式均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

图2是本发明的探针对准设备100一第一实施例的示意图。此探针对准设备100用以将一探针元件20，例如一探针卡(probe card)，对准一待测物30，例如一晶圆(wafer)、一晶片或是一电路。具体来说，此探针对准设备100用以将探针元件20的针尖对准待测物30上的接触接点，以进行后续的点测程序。

如图中所示，此探针对准设备100包括一载台110、一光源120、一分光元件140、一光反射元件160与一影像感测装置180。

载台110用以固定待测物30。在一实施例中，此载台110是一可移动载台，可沿着水平方向移动。光源120用以产生光线投射至探针元件20与待测物30，以产生探针元件20与待测物30的影像。

分光元件140用以设置于待测物30与探针元件20间。此分光元件140具有一第一出光面A1、一第二出光面A2与一入光面A3。第一出光面A1与第二出光面A2分别面对探针元件20与待测物30。

在本实施例中，此探针对准设备100的光源120是一同轴光源。也就是说，此光源120对准分光元件140的入光面A3，并通过分光元件140将光源120所产生的光线分为两束同时投射至探针元件20与待测物30(如图中箭头所示)。

在本实施例中，前述第一出光面A1与第二出光面A2位于分光元件140的相对两侧(在图2中即为上下两侧)。在一实施例中，此分光元件140是一分光镜(beam splitter)，举例来说，即为图中所示的一透光方块。此透光方块由二个三角形透光棱镜所构成。此二个三角形透光棱镜的接合面构成一半穿反射面A4以达到分光的目的。

光反射元件160设置于分光元件140的入光面A3的相对侧。光源120所产生的光线投射至半穿反射面A4后，部分光线会经由半穿反射面A4向上反射至第一出光面A1，并通过至第一出光面A1投射至探针元件20，部分光线则是穿透半穿反射面A4投射至光反射元件160，例如一光反射镀层，再反射回至半穿反射面A4，并经由半穿反射面A4向下反射至第二出光面A2，以投射至待测物30。

由于光路径的可逆性，来自探针元件20与待测物30的反射光线会分别经由第一出光面A1与第二出光面A2进入分光元件140，并且形成同一个光束由入光面A3向外投射。基于此，分光元件140即可接收来自第一出光面A1与第二出光面A2的影像，而使来自第一出光面A1与第二出光面A2的影像会聚于同一个轴心位置，由入光面A3向外投射。

值得注意的是，前述出光面与入光面的用于依据分光元件140用于分光使用的状态下予以定义。在本实施例中，入光面亦会有光线射出，出光面亦会有光线射入。

影像感测装置180设置于分光元件140的入光面A3，用以接收来自第一出光面A1与第二出光面A2的影像。此影像感测装置180可以是一光耦合元件(CCD)或是一互补式金属氧化物半导体元件(CMOS)。进一步来说，分光元件140将第一出光面A1所接收的一探针元件影像与第二出光面A2所接收的一待测物影像通过入光面A3向外发送。影像感测装置180则是撷取探针元件影像与待测物影像以进行对位。在一实施例中，此影像感测装置180同时撷取探针元件影像与待测物影像以进行对位，例如将此二个影像重叠进行比对。不过，本发明并不限于此。在另一实施例中，此影像感测装置180可先撷取待测物影像进行分析，再撷取探针元件影像进行对位。

藉此，来自第一出光面A1的影像通过前述半穿反射面A4的反射投射至分光元件140的入光面A3；来自第二出光面A2的影像经由前述半穿反射面A4的反射后，投射至光反射元件160，再经由光反射元件160的反射，投射至分光元件140的入光面A3。

值得注意的是，在本实施例中，前述影像感测装置180除了可用于取得探针元件影像以进行对位外，亦可用于扫描待测物30，取得待测物30表面的扫描影像。因此，此探针对准设备100可以在同一个轴心上取得待测物30表面的扫描影像(如电极垫、探针针迹等)与探针元件20的针尖影像进行校准，以提升探针对位的精确度。此外，由于此探针对准设备100可以在同一个轴心上取得待测物30表面的扫描影像与针尖影像进行比对校准，此探针对准设备100亦可降低点测对位程序对于软件影像处理的依赖，甚至可直接将探针元件影像与待测物影像重叠进行对位，以简化点测对位程序，降低设备成本。

在一实施例中，光源120、分光元件140、光反射元件160与影像感测装置180整合为单一个影像撷取模块，此影像撷取模块与载台110各自独立。在需要取得待测物30表面的扫描影像时，可控制载台110移动，改变待测物30与影像撷取模块(尤其是第二出光面A2)的相对位置，以取得待测物30表面的扫描影像。在需要取得探针元件影像进行对位时，则可控制探针元件20或是影像撷取模块移动。

图3是本发明的探针对准设备200一第二实施例的示意图。相较于图2的实施例，本实施例的探针对准设备200更包括一光路径改变元件270，设置于分光元件140上，用以选择性地遮蔽第一出光面A1或第二出光面A2。在一实施例中，如图中所示，此光路径改变元件270包括二个遮板272,274，此二个遮板272,274可活动地设置于分光元件140的上下两侧，用以选择性地遮蔽第一出光面A1或第二出光面A2。

当影像感测装置180需要撷取来自第二出光面A2的待测物影像进行分析时，例如需要对待测物30表面进行扫描时，可利用光路径改变元件270的遮板272遮蔽第一出光面A1，避免来自第一出光面A1的探针元件影像对于所撷取的待测物影像产生干扰。反之，当影像感测装置180需要撷取来自第一出光面A1的探针元件影像以进行对位时，可利用光路径改变元件270的遮板274遮蔽第二出光面A2，避免来自第二出光面A2的待测物影像对于所撷取的探针元件影像产生干扰。

图4是本发明的探针对准设备300一第三实施例的示意图。相较于图2的实施例，本实施例的探针对准设备300更包括一光遮蔽元件370，可活动地设置于分光元件140上，用以选择性地遮蔽第一出光面A1。在一实施例中，此光遮蔽元件370是一遮板。

当影像感测装置180需要撷取来自第二出光面A2的待测物影像进行分析时，例如需要对待测物30表面进行扫描时，可利用光遮蔽元件370遮蔽第一出光面A1，避免来自第一出光面A1的探针元件影像对于所撷取的待测物影像产生干扰。当影像感测装置180需要撷取探针元件影像进行对位时，则可移开光遮蔽元件370，以取得来自第一出光面A1的探针元件影像。

图5是本发明的探针对准设备400一第三实施例的示意图。相较于图4的实施例，本实施例的探针对准设备400更包括一环光源430，设置于分光元件140与探针元件20之间。在本实施例中，此环光源430作为一辅助光源投射光线至探针元件20。环光源430中央的开孔可避免遮挡来自探针元件20的探针元件影像。通过环光源430的使用，可以提升探针元件影像的亮度与对比度，有助于改善探针对位的精确度。

前述实施例是将环光源430设置于分光元件140与探针元件20之间，以投射光线至探针元件20。不过，本发明并不限于此。在另一实施例中，亦可将环光源设置于分光元件140与待测物30之间，以投射光线至待测物30。此外，在又一实施例中，亦可设置一双面发光的环光源，同时投射光线至探针元件20与待测物30，以取代图的光源120。

上述仅为本发明较佳的实施例而已，并不对本发明进行任何限制。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术手段的范围内，对本发明揭露的技术手段和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术手段的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种探针对准设备，其特征在于，用以将一探针元件对准一待测物，该探针对准设备包括：

一分光元件，设置于该待测物与该探针元件间，该分光元件具有一第一出光面、一第二出光面与一入光面，该第一出光面与该第二出光面分别面对该探针元件与该待测物，该分光元件由二个三角形透光棱镜所构成，且该二个三角形透光棱镜的接合面构成一半穿反射面，藉以使通过该入光面的光线经由该半穿反射面的反射而投射至该探针元件；

一影像感测装置，设置于该分光元件的该入光面；以及

一光反射元件，设置于该分光元件的该入光面的相对侧，藉以使部分穿透该半穿反射面的光线经由该光反射元件反射回该半穿反射面而投射至该待测物；

其中，该分光元件将该第一出光面所接收的一探针元件影像与该第二出光面所接收的一待测物影像通过该入光面向外发送，该影像感测装置用以撷取该探针元件影像与该待测物影像以进行对位。

2.如权利要求1所述的探针对准设备，其特征在于，该第一出光面与该第二出光面位于该分光元件的相对两侧。

3.如权利要求1所述的探针对准设备，其特征在于，该分光元件是一分光镜。

4.如权利要求1所述的探针对准设备，其特征在于，更包括一光路径改变元件，可活动地设置于该分光元件上，用以选择性地遮蔽该第一出光面或该第二出光面。

5.如权利要求1所述的探针对准设备，其特征在于，更包括一光遮蔽元件，可活动地设置于该分光元件上，用以选择性地遮蔽该第一出光面。

6.如权利要求1所述的探针对准设备，其特征在于，更包括一光源，对准该分光元件的该入光面，以通过该分光元件投射光线至该探针元件与该待测物。

7.如权利要求6所述的探针对准设备，其特征在于，该光源是一同轴光源。

8.如权利要求6所述的探针对准设备，其特征在于，更包括一环光源，设置于该分光元件与该探针元件之间以提供光线投射至该探针元件，或是设置于该分光元件与该待测物之间以提供光线投射至该待测物。

9.如权利要求1所述的探针对准设备，其特征在于，该影像感测装置用以通过该分光元件扫描该待测物。