TWI269346B - Unified apparatus and method to assure probe card-to-wafer parallelism in semiconductor automatic wafer test, probe card measurement systems, and probe card manufacturing - Google Patents

Description

1269346 玖、發明說明 (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圓式簡單說明） 【發明所屬之技術領域】 發明領域 本發明是有關於半導體自動測試設備的領域，特別是 5關於在半導體自動測試設備中，在晶圓探測器的探針卡對 晶圓的平行度（亦稱為平面度）。 C先前技術;J 發明背景 在半導體工業中，在製造程序中的一個重要步驟即在 10於晶圓測試，亦已知為晶圓探測或晶圓楝選。在晶圓楝選 期間，在封裝之前，在晶圓上每個單獨的切割片被電性測 試功能性。第1A圖為一個高標準示意圖，顯示出一個用於 晶圓揀選的自動測試設備（ATE),亦已知為ATE測試單元 或測試單元的-個示範結構。此結構在本文中被稱為直接 15對接系統。控制和進行晶圓上的測試的設備被稱為測試機 101。測試機101有一個可動測試頭1〇3，在測試期間定位 於晶圓105的上方。一個探測器1〇7在探測台1〇9裝卸每個 晶圓105。探測台109(亦已知為探測夾頭）操縱每個晶圓1〇5 於測試的位置，且可在x、y、z方向上移動。箭頭121指出 20系統的z方向。x和y軸在晶圓105的平面上。在此ATE測試 單元結構中，測試頭103被置放於對接支座m，對接支座 在咼度上了凋整。在其他測試單元結構中，測試頭1 可利用適當的機構，而非對接支座，被懸吊在探測器107 上方。 1269346 玫、發明說明 上方。 測試頭103可透過探針卡113而與晶圓1〇5接觸’探針 卡113可用很多可能的機構附接到測試介面⑽，包括但不 限制於真空附接、機械栓鎖、或利用電化學連接器的止動 5。在某些另外的測試單元結構中，諸如㈣圖所示者探 針卡113被直接安裝在探測器1G7的探測器頭板ιΐ4上。^ 1B圖的結構，在本文中被稱為一個傳統的對接系統。探針 卡113固持著一個探針115陣列，探針出被製造成與晶圓 105上的接觸塾對齊。理想上，所有的探針ιΐ5在相同平面 10上對齊，平行於晶圓表面，使得能與晶圓1〇5上的全部接 觸墊同時接觸’避免探針台109需要在z方向上移動。探針 深度116被定義成從測試機介面12〇到探針115尖端在z方向 上的距離’如第1AB|所示者。每個探針卡ιΐ3必須針對欲 進行測試的晶圓105的特定電路特別製造，而且有個介面 15，其電氣式和機械式地配合到測試頭1〇3上的測試機的特 定介面。探測器107-般有一個探測器觀察系統，有—個 往上觀測攝影機117，可光學式測量2方向上的距離。 在固定點，通常在探測台1()9的x_y移動的中心，被指 定為ATE的探财心。賴單元有-«統參相119, 一 20般為在測試單元的機械部份上的一個平坦面。系統參考面 119為測试早疋中其他平面相躲此測量的面。在第以圖 的直接對接系統中，系統參考面119亦為測試介面12〇。在 其他測試單元結構中，諸如傳統的對接系統，系統參考面 119可為其他表面，諸如探測器頭板114或其他平坦表面。 1269346 玖、發明說明 每個探針卡U3,根據所用的採測器技術和其他關於應用 的因素，有一個製造平面度公差，其確認出在晶圓1〇5無 法再被正確地測試之前，在探針卡113上的最低和最高懸 吊探針115之間可容忍的最大距離。構成測試單元的組件 5 ，包括測試機101、探測器107和探針卡113，一般由不同 的賣方供應和支援。例如，對於測試機1〇1由一個賣方供 應，探測器107由另一個賣方供應，而探針卡113由第三個 賣方供應，是非常普遍的。 探針卡平面度 1〇 在晶圓楝選之前，很重要的是，探針卡113被調整在 同一水平兩度，使得探針115的尖端位於單一平面上，平 行於晶圓表面。此程序，已知為探針卡平面化，確保探針 us均同日夺接觸於晶圓105上的對應m顯示趟測試 單疋（一個直接對接系統），其中測試頭103和探針卡ιΐ3稍 15微傾斜（在圖中為了清楚起見以誇大形式表示卜所以不會 平行於晶圓105。隨著測試頭1〇3被往下帶到定置於對接支 座11丨上，第一探針115八在任何其他探針115之前先接觸晶 11105。測試頭105不可能在不損傷第一探針115及/或晶圓 電路下更往下定位，但疋其餘的探針115仍未與晶圓奶接 20觸。在晶圓105可被成功地測試之前，藉由調整對接支座 ill的高度，測試頭103和探測卡113必須被調整在同一水 平回度，且實質上與晶圓105平行（在每個ΑΤΕ測試單元的 公差:）。在傳統對接系統中的探針卡113,在進行晶圓棟 選之前亦需要平面化。在傳統對接系統中，探針卡113藉 1269346 玖、發明說明 由調整探測器頭板114而被平面化。 有很多方式可使探針卡113平面化。一種方法，用於 直接對接系統，需要利用一個特製的水平調整裝置。調整 水平高度裝置被安裝在探測器107的對接支座^丨丨上，有三 5 個在本體上的孔，定位於探測台109上方。機械深度測量 計被***每個孔中，以測量出調整水平高度裝置（其為一 個平坦的參考面）和探測台109之間的距離。每個對接支座 111的高度被調整直到測量的距離相同，代表對接支座j j j 本身疋平面化。若對接支座111是平面化的，則假設當測 10試頭MS往下落到對接支座111時，測試頭1〇3和探測卡113 亦將是平面化。 不幸地，所述的水平調整裝置是有缺陷的，因為它無 法在晶圓楝選期間重復ATE測試單元的物理設定。一旦水 平調整裝置被移開，測試頭103被下降到對接支座m，測 15試頭1〇3的重量（在某些系統中超過1000磅）改變了對接支座 111的高度，使得測試頭103不再平面化。另外，水平高度 調整裝置無法利用往上觀測攝影機117的測量能力，亦無 法用在傳統的對接系統中。 另一個探針卡平面化方法被描述於頒給Bial〇br〇dski 等人的美國專利第5,861，759號卜美國專利第5,86ι，759號 使用楝測器的往上觀測攝影機，測量在探針卡上的三個選 疋捸針之間的距離。測試頭定置在一個固定支座和兩個可 凋整的馬達驅動式支座上。攝影機將任何需要進行測試頭 傾斜的調整，連絡到一個中央微處理器，以便使探針點對 1269346 玖、發明說明 晶圓表面平面化。對此做出回應，中央微處理器於是據此 調整馬達驅動式支座的高度。不幸地，此方法和裝置需要 額外的設定步驟，和一個昂貴的運動控制系統來控制馬達 驅動式支座。 5 確認方法 為了確保探針卡的平面度，任何與晶圓105及/或探針 卡U3相交界的組件必須也在同一平面上，而且，與其他 組件的組合必須符合ATE的製造平面公差。探測台109、 奴測卡113和探針115，以及系統參考面119 ,應該全部在 1〇同一平面上，且在最後的組合中互相平行。藉由測量已知 、平坦參考面和有問題表面之間在多個點處的距離，賣方 確認他們組件的平面度。若距離相等，則表面可確定亦在 同平面上，且平行於參考面。不幸地，賣方使用完全不 同的方法和工具來確定平面度。結果，不同的確認方法不 必然互相相關；亦即，利用一個方法被確定是平面化的表 面’可能不一定在另一種方法亦被認為是平面化。 為了確認探測台109的平面度，一個探測器賣方在三 個不同位置將三個又絲標靶的影像附接到一個仿製的探針 卡。仿製探針卡用來作為系統的參考面119，且被組設到 2 〇 、 測4機介面模擬器，其機械上對等於將使用探測器1 〇7的 ATE的測試機介面120。然後，往上觀測攝影機117被用來 測i母個叉絲標乾和探測台1〇9之間的距離。當三個距離 相同時，探測台109被確定是平面化，且平行於仿製的探 針卡。 10 1269346 玖、發明說明 另一個賣方使用一個有三個孔的仿製探針卡作為系統 的參考面119。仿製探針卡被組裝到測試機介面模擬器。 測試介面模擬器有一個中心開口，大到足以使孔暴露於仿 製探針卡的測試機側。孔寬到足以讓機械深度測量計的柱 5塞通過而做測量。如此允許機械深度測量計測量系統仿製 探針卡的參考面119和探測台109的表面之間的距離。當三 個距離相同時，探測台1 〇9被確定是平面化且平行於仿製 探針卡。 探測卡賣方使用一個完全不同的方法來確認探針卡 10 113上的探針點的平面度。由於探針陣列的複雜度，一個 特別的儀器，已知為度量衡工具，被用來檢查探針卡113 與探針115是在同一平面。度量衡工具，被另一個賣方提 供，亦需要有平面化確認。度量衡工具的確認可以很多方 式進行，包括上述利用有孔的仿製探針卡的方法。 15 在全部上述例子中，賣方依賴他們自己的測量儀器、 工具、測試機介面的模擬器及/或系統參考面丨19的仿製品 ，在探針卡製造、測量和使用的各個階段期間，確認平面 度。不幸地，每個賣方利用不同的方法來確定平面化，這 些方法中幾乎很少（如果有的話）提供測量的追踪，常常不 20同工具和方法彼此之間沒有關聯性。缺乏關聯性造成在生 產期間探針卡平面化的困難，代表可用於晶圓揀選的寶貴 時間必須浪費在探針卡113的平面化上。 使用沒有關聯的確認方法亦造成在晶圓揀選期間，錯 誤地拒絕好的探針卡。例如，探針卡113的探針尖端應該 1269346 玫、發明說明 . 位於一個平面上，平行於所料ATE測試單元的系統參彳 、 ®119 °探針尖端的平面化被探針卡賣方確認。然而，若 ATE測試單元中確定平面度的方法沒有與探針卡賣方的方 法相關聯，則不可紐探針卡113在ATE測試單元中平面化 5 在大部份此種情況下，探針卡被假設是有缺陷的（即使 奴針卡買方已經獨立地確認探針尖端的平面化），並送回 探針卡給賣方。此種錯誤增加拒絕率、探針卡庫存需求、 及ATE測試單元的平均測試時間。 在不同賣方的確認方法之間的缺乏關聯性不是唯一# % 10問題。亦可能在賣方自己内部製造和確定方法中缺乏關聯 性。例如，探針卡賣方有一個尖端平面化工具（諸如一個 舖沙台或尖端蝕刻系統），其在製造程序中被用來舖沙、 蝕刻或以其它方式使探針卡的探針尖端在一個平面内對齊 。然後，利用度量衡工具確認探針尖端的平面度。此種内 15部工具之間的缺乏關聯性，在探針卡製造環境中，是產能 回降（yield fallout)的一個有問題的來源。 皇要較佳平面化工具和_传的關聯性 · 所以，存在著一個對於改良的平面化工具的需求，該 平面化工具可在晶圓揀選期間，更正確地重復ATE測試單 20疋的物理設定，可與往上觀測攝影機117一同使用。亦有 一個對於買方所用的各種不同平面化確認方法之間的較佳 - 關聯性的需求，以及對於製造和平面化確認工具之間的較 佳關聯性的需求。隨著晶圓（以及測試晶圓的探針卡）在陣 列尺寸上變得更大，且製造平面度公差變得更嚴格，這些 12 1269346 坎、發明說明 需求特別是急迫的。解決方案應該相容於直接對接和傳統 的對接系統，以及相容於賣方所用的不同方法和平台，以 便訂出和確定ATE的組件中的平面度。 C發明内容】 5 發明概要 本發明符合上述需求。根據本發明的一個所示的實施 例，一個平面化標準量具有一個與探針卡機械佈置相同的 機械佈置，以便與探針卡113可機械性互換。平面化標準 量具以相同於探針卡113的方式，被裝設在測試機1〇1或測 10試機介面模擬器。平面化標準量具在功能上和機械上相容 於將使用的ATE,且被建造在ATE的製造平面公差内。平 面化標準量具提供一個前平坦表面和一個後平坦表面，他 們實質上互相平彳了。表面的任—者或兩者，在確認ate的 單獨組件的平面化時，可用來做為一個系統參考面119。 15在ATE測試單元中的探針卡平面化期間，後平坦表面一般 被測試頭1〇3擔住，但是前平坦表面維持可接近，成為一 個系統參考面119。平面化標準量具為單一工具，有提供 利用深度測量計來測量的深度測量接近孔，以及利用往上 觀測攝影機U7來測量的光學標乾。一個光學標乾在本文 中被定義成任何的影像或物體，可被往上觀測攝影機η? 看到’且用來作為距離測量中的一個端點。 因為平面化仏準置具與探針卡113可機械性互換，所 以平面化標準量具可用於任何的ATE結構中，諸如直接對 接或傳統對接系統。在直接對接系統中，平面化標準量具 13 1269346 玖、發明說明 可在被鎖到測试頭103時被使用。測試頭丨〇3可在平面化期 間，被往下設在對接支座η 1上，因而在晶圓揀選期間ATE 重覆物理設定。而且，由於其互換性本質，平面化標準量 具可相容於傳統的對接系統，以及賣方在建造和確認單獨 5的ATE測試單元組件時所用的不同方法和平台。它可取代 仿製的探針卡而被上述探測器賣方所使用。探測卡賣方和 度量衡工具賣方可利用它來確認度量衡工具。每個賣方亦 可用它來校準，並且藉由以相同的平面化標準量具來確認 他們自己的工具，使内部製造和平面化程序產生關聯性。 10當被所有的ATE賣方使用時，平面化標準量具提供一個用 於製造和確認所有的ATE組件的均一標準，確保各種確認 平面化方法之間的關聯性。另外，平面化標準量具可被製 造和檢視，而提供一個標準（諸如國家標準和技術協會 (NIST))的追踪。另外，當探針卡平面化是個問題時，它 15用來作為一個優良的除錯工具，用來確定哪個組件出錯。 平面化標準量具的一個實施例包含一個前板，固定到 一個後板。後板的一個表面是平面化標準量具的後平坦表 面；前板的一個表面是平面化標準量具的前平坦表面。後 板適於以相同於探針卡113的方式被附接到測試頭1〇3。前 20板由玻璃製成，有三個蝕刻於前平坦表面的光學標靶。除 了二個光學標靶以外，三個深度測量接近孔通過後和前板 ，大到足以提供空間給機械性深度測量計的柱塞穿入。 利用機械性深度測量計來測量平面度的賣方，利用後 平坦表面作為系統參考面119，將柱塞***深度測量接近 14 1269346 玫、發明說明 孔。利用往上觀測攝影機117的賣方，利用前平坦表面作 為系統參考面119，*學測量到*學標㈣距離。確認平 面度的任一方法是有效的，而且將與另一個方法產生關聯 ’因為後和前平坦表面是平行，且平面度在_個嚴格的公 5差内。與平面化標準量具一同使用的深度測量計，亦不被 限制在只是機械性深度測量計。亦可使用能夠對於ATE有 足夠準確度的其它儀器，來進行2方向的測量。雷射測量 設備是此種另外的儀器中的一個。 在此實施例中的光學標靶為單點，可被利用例如探測 1〇器往上觀見攝影機117的探測器觀看系統看到。方向線， 亦蝕刻於玻璃上，由前板的中心追踪兩條路徑到每個光學 標靶。第一路徑是一個由前板中心往每個標靶的直接路徑 。第二路徑被分解成X和y向量。在此實施例中的方向線允 許ate操作者容易找到小的光學標靶，特別是當前平坦表 15面透過往上觀測攝影機117在倍率下觀看時。可增加另外 在光學標lb的方向線。或者，用來定位和聚焦於平面化標 準量具的點的例行程序，可藉探測器1〇7自動化進行。 由探測中心往光學標靶的距離，在本文中被定義成一 個光學標靶半徑，從探測中心往直接對接系統中的對接支 20座的距離，在本文中被定義成對接支座半徑。每個對接支 座H1有對應的光學標靶。光學標靶可被定位於以較小和 成比例的方式，複製直接對接系統中探測器107上的對接 支座111的位置。光學標輕被定位在對接支座111的徑向軸 内，且被定位成每個光學標靶半徑對各自的對接支座半徑 15 1269346 玖、發明說明 的比例相同。 當光學標靶半徑正比於對接支座半徑，使測試頭1〇3 對探測台109平面化變成在直接對接系統中的一個直接程 序。首先，探測台09和三個光學標靶的每個之間的距離被 5測篁。三個測量值之間的不同，與需要對對接支座丨丨丨進 行的調整成正比。定位光學標靶的方法是可隨意選擇的， 不需要在傳統的對接系統中。 在另一實施例中，平面化標準量具為單個板，有平行 的刖平坦表面和後平坦表面。前平坦表面有三個光學標靶 10 。這些光學標靶可為探針115、探針狀突出部、在暗的背 景下的亮顏色點、或任何其他影像或物體，可被往上觀測 攝影機117觀看到。單個板亦有三個孔，允許深度測量計 接近。單個板適於被附接到一個測試頭1〇3，以相同於探 針卡113的方式。 15 本發明的進一步特徵和優點，以及本發明的較佳實施 例的結構和操作，關於附帶的例示性圖式詳細說明於下。 在圖式中’相似的參考數字代表相同或功能性相似的元件 〇 圖式簡單說明 20 第1A圖是用於晶圓楝選的典型自動測試設備（ATE)的 南標準不意圖。 第1B圖是用於晶圓楝選的ATE的另外的結構的高標準 示意圖。 第2圖是測試頭和探針卡沒有相對於晶圓表面平面化 16 1269346 玖、發明說明 的系統。 第3圖是裝設有平面化標準量具的ATE的高標準示音 圖。 第4 A圖是根據本發明的教示做出的平面化標準量具的 5 較佳實施例的側視圖。 第4B圖是平面化標準量具的後板的上視圖。 第4C圖是平面化標準量具的前板的上視圖。 第4D圖是第4C圖的虛線圓圈D’圈起的區域的特寫圖。 第5 A圖是平面化標準里具的另一實施例的上視圖。 10 第5B圖是第5A圖所示的平面化標準量具的另一實施 例的側視圖。 第6圖是平面化標準量具的另一實施例的上視圖。 I：實施方式3 較佳實施例之詳細說明 15 第3圖是裝設有平面化標準量具301的ATE測試單元的 南標準示意圖。平面化標準量具3 01有一個後平坦表面3 〇3 和一個前平坦表面305，兩者實質上在同一平面且互相平 行。後平坦表面303和前平坦表面305的任一者或兩者可用 來作為糸統參考面119，確認ATE測試單元的各個組件的平 20 面度。當在探針卡平面化期間被附接到測試頭103時，後 平坦表面303 —般被測試頭103阻擋住，但是前平坦表面 305仍可被接近作為系統參考面119。平面化標準量具3〇1 有穿過其結構的深度測量接近孔，以及在前平坦表面3〇5 上的光學標靶，俾利用一個往上觀測攝影機117來測量。 17 1269346 玖、發明說明 個光子私乾在本文中被定義成任何可被往上觀測攝影機 117看到的影像或物體，且用來作為距離測量中的一個端 點。因為第3圖是平面化標準量具3〇1的側視圖，所以深度 測量接近孔及光學標靶均看不到。 5 平面化標準量具301與一個探針卡113是可機械性互換 所以匕了在附接於測试頭1 03時被使用。例如，在探針 卡113的平面化期間，在直接對接系統中，測試頭1〇3可直 接下降到對接支座ill，因而在晶圓楝選期間，重復ATE測 試單元的物理設定。因為平面化標準量具301與探針卡113 1〇可互換，所以它亦相容於傳統的對接系統。在建造測試單 兀的單獨組件以及確認他們的平面度中，它亦相容於賣方 所用的不同方法和平台。 第4 A圖是根據本發明的教示做出的平面化標準量具的 較佳實施例的側視圖。一個前板4〇1被固定到後板4〇3的中 15心，利用螺絲、黏膠、栓或任何其他已知的附接裝置。當 平面化標準量具301被裝設到ATE測試單元中時，後平坦 表面303面對測試頭1〇3，前平坦表面3〇5面對探測器1〇7。 第4B圖是從ATE測視單元的探測器側觀察到的後板 403的上視圖。後板403可以相同於探針卡113的方式，配 20合而附接到一個測試頭103。第4B圖所示的實施例有外緣 孔405，其固定到一個框架（未顯示），框架接著配合到測試 頭103。將後板403配合到測試頭1 〇3的其他方法是有可能 的。後板403有三個深度測量接近孔4〇7 ,大到足以使機械 式深度測量計的柱塞伸入。當平面化標準量具3〇丨被栓鎖 18 1269346 玫、發明說明 到實際的測試頭103時，深度測量接近孔407通常被堵住， 但是當平面化標準量具3 〇丨被栓鎖在測試機介面模擬器時 可被***。大部份的測試機介面模擬器有一個中心開口， 透過中心開口可到達深度測量接近孔407。然而，中心開 5 口在尺寸上被限制，所以當平面化標準量具301被裝配到 測試機介面模擬器時，深度測量接近孔407必須被定位落 在中心開口。中心開口的尺寸可隨著不同測試機介面模擬 器而變化。僅做為例示性目的，在實際的工作實施例中， 深度測篁接近孔407在直徑上約為6·5mm，位於後板4〇3的 10 中心6.3英吋的半徑内。 虛線圓圈409代表當前板401固定到後板4〇3時前板4〇1 的位置。利用螺絲鎖入後板403上所鑽的螺孔411，前板 401可被固定到後板403。後板4〇3的後平坦表面3〇3應該非 常平坦，以便提供一個良好的參考平面丨19。後平坦表面 15 303的平面度應該符合將使用的ATE測試單元的製造平面 公差。僅做為例示性目的，在實際工作實施例中，後板 403在直徑上約為355.6mm，6.35mm厚，後平坦表面3〇3的 平面度在5μηι之内。雖然輕型材料是較佳的，使得平面化 標準量具3(Π可攜帶和容易手提，但是後板4()3亦可由任何 20剛性材料製成，諸如不銹鋼、鋁或鈦。 第4C圖是由ATE測試單元的探測器側觀察到的前板 401的前平坦表面3〇5。前板彻在外緣有貫穿孔413，與後 板03上的螺孔411對齊，因而前板4〇1可利用螺絲被固定 到後板403。在前板401的深度測量接近孔4〇7與後板彻的 19 1269346 玖、發明說明 深度測量接近孔術對齊4寬収以允許機械式深度測 量計的柱塞伸入。三個光學縣417被畫在前板彻的表面 上，面對探測器1G7。光學錄417可有任何形式或形狀， 可被往上觀測攝影機117偵測到為單個點。—般上，往上 觀測攝影機m被設計耗測在較”景下的小的亮顏色 區域’這是探針尖端的特性。在本實施例中，前板的 表面為暗顏色，光學標靶417在比例上較小，且在視覺上 是對照點。一個額外的光學標㈣8位於前平坦表面3〇5的 10

中心。中心光學標把418理想上與細測試單元的探測中 心對齊。其在探測器1〇7的起動期間，一般藉往上觀測攝 影機117來使用。

在刖板401上畫出的方向線419追踪到由前板4〇1中心 往每個光學_417的兩祕徑。第—路徑419歧由前板 401中〜到母個光學標把417的直接路徑。第二路徑々MB被 5分解成X*y向量。方向線419可隨意選用，但是它使得 ATE操作者較容易找到微小的光學標靶417，特別是當前 板401是透過探測器觀測系統117的取景器在放大倍率被觀 察^。利用方向線419，ATE操作者將探測器觀測系統117 疋位在探測中心，然後沿著前板401上的方向線419往光學 2〇標乾417追踪，直到到達光學標把417為止。 則板401較佳由玻璃製成，因而光學標靶417、418和 方向線419可利用光罩產生程序被乾淨地和準確地蚀刻於 則板401。光學標靶417、418越小和越尖，測量越準確。 當然’光學標靶417、418必須不能小到無法被往上觀測攝 20 1269346 玖、發明說明 影機117所伯測。前板41〇亦可由金屬、塑膠，甚至是紙所 製成。在實際的工作實施例中，前板401是由紙片製成， 在較暗的背景下有小的白點，以代表光學標乾417、418。 然而’利用此種材料可能降低光學標乾417、418的準確性 5 ，並影響往上觀測攝影機1Π偵測光學標靶417、418的能 力。這些另外材料亦可能很難以重復類似的方式一致性地 製造。可以接受的材料將根據趟測試單元和#製造平面 公差而變化。為了有個良好的參考面，前平坦表面3〇5應 忒非吊平坦。前平坦表面3〇5的平面度應該落在與之一起 10使用的ATE測試單元的製造平面度内。僅做為例示性目的 ，在實際的工作實施例中，前板401在直徑上是177.8mm , 3.81mm厚，刖平坦表面3〇5的平坦度在内，且前平坦 表面305疋平行於後平坦表面3〇3，在範圍内。平面化 標準I具301的全部厚度（前板4〇1和後板4〇3的厚度加在一 15起），應該不超過在探針卡113中所發現的最大探測深度 116 〇 一個光學標靶417和周圍的方向線的特寫可由第4〇圖 看出，其為第4C圖的虛線圓圈D，所包圍的區域的放大。箭 頭423沿著方向線長度指向光學標靶417。一個確認標籤 20 420可被放置在光學標靶417旁邊，幫助ATE操作者知道要 觀察哪個光學標靶417。額外的方向線421亦可被放置在靠 近光學標靶417，幫助精確指出它的位置。僅作為例示性 目的，在例示性的工作實施例中，光學標靶417的直徑為 25μιη ’方向線為200μηι厚。 21 1269346 玖、發明說明 光學標革巴4Π位在以較小和成比例的方式，複製直接 對接系統中探測器107上的對接支座ln的位置。當平面化 標準量具3G1被鎖到測試頭1G3時，光學_417應該被定 位在對接支座m的徑向軸内，使得每個光學標靶半徑對 5各自的對接支座半徑的比例相同。這個定位光學標靶417 的方法是可隨意選擇的，不一定要遵照這個方法，特別是 假如平面化標準量具301被用在傳統的對接系統中。然而 ，在探針卡平面化期間，當遵照這個方法時，計算直接對 接系統中的對接支座所需要的高度調整，是較簡單且直接 10 。深度測量接近孔407亦可遵照這個方法被定位。 在平面化標準量具301裝上之後，它可被校準到一個 標準，諸如NIST，以便提供測量追踪。在實際工作實施例 中’别平坦表面305和後平坦表面303各被校準到NIST標準 ’並被確認平坦度在5μπι内。前平坦表面3〇5亦被確認為 15 在5^m範圍内平行於後平坦表面303。 第5A圖顯示平面化標準量具3〇1的另一實施例的上視 圖。第5B圖顯示出第5A圖的相同的平面化標準量具301的 侧視圖。在此實施例中的光學標乾是三個探針5〇 1，或像 探針的突出部，被附接到單個板503的前平坦表面305上的 20 三個位置。探針501的點位在相同平面，且可被往上觀察 攝影機117看到。非探針501結構的結構亦可被用於此實施 例。例如，亦可使用由單個板503伸出的任何突出部，具 有可被往上觀察攝影機117看到的端點。亦可提供三個深 度測量接近孔407，每個孔均寬到足以使機械式深度測量 22 1269346 玖、發明說明 計的柱塞伸入。單個板5〇3可被配合到一個裝載到測試頭 的夾具，以相同於探針卡113的方式。雖然未顯示於第5八 和5B圖中’但亦可包括方向線419和中心光學標靶。探針 501亦可被定位成對於所有探針5〇1而言，每個光學標靶半 5徑對各自的對接支座半徑的比例相同。 第6圖顯示平面化標準量具3〇1的另一實施例的上視圖 。單個板601可被配合到裝載於測試頭1〇3的夾具。單個板 601在面對探測器1〇7的前平坦表面305上，有三個光學標 靶’呈X形光學標靶603形式。每個X形光學標靶6〇3是一 10個暗顏色十子形影像，在中間有一個亮顏色的點。暗顏色 十字形的功能相似於第4C圖所示的方向線419 ;其幫助往 上觀測攝影機117的操作者找到小、亮顏色的點，當透過 一個放大的取景器觀看時。亦提供三個深度測量接近孔 407。雖然未顯示於第6圖的實施例中，但亦可包括方向線 15 419和一個中心光學標靶。X形光學標靶6〇3亦可定位成每 個光學標靶半徑對各自的對接支座半徑的比例，對於所有 的X形光學標靶603來說是相同的。 另外的特徵可容易地添加到這些例示性實施例。例如 ，每個光學標靶可用Z方向（Z高度）上的相對高度做記號。 2〇 這些資訊允許ATE操作者在實際的探針卡113被裝上時，將 直接對接系統中的對接支座111預先調整到靠近他們最後 的高度’因而減少設定時間。當多個ate測試單元使用相 同的探針卡113時，每個光學標乾的Z高度是特別有用的資 使所有的探測器107有共同的Z高度。當平面化標準量 23 1269346 玖、發明說明 具301裝上時，中心光學標靶亦可用它從ATE的探測中心 偏位的距離做記號。此資訊有助於起動探測器1〇7。 雖然本發明已關於特別的較佳實施例詳細說明，但是 具有與此技藝相關的普通技術的人將可瞭解，各種不同的 5改良和改進可在不背離下述申請專利範圍的精神和範圍下 做出。例如，在圖中所示的板為圓形，但是他們亦可為任 何形狀，只要他們可配合來附接到測試頭丨〇3。而且，圖 式顯示出深度測量接近孔407和光學標靶417是三個一組。 然而，可在平面化標準量具301上使用深度測量接近孔4〇7 10 或光學標靶417的任何數目和組合。假如深度測量接近孔 407的數目少於三個，則平面化標準量具3〇丨必須能夠在測 試頭301中轉動，以便以可用的深度測量孔4〇7來提供至少 三個不同的測量。同樣地，若光學標乾417的數目少於三 個，則平面化標準量具301必須能夠在測試頭103中轉動， 15 以便以可用的光學標靶417提供至少三個不同測量值。 【圖式簡單說明】 第1A圖是用於晶圓揀選的典型自動測試設備（ATE)的 高標準示意圖。 第1B圖是用於晶圓揀選的ATE的另外的結構的高標準 20 示意圖。 第2圖是測試頭和探針卡沒有相對於晶圓表面平面化 的系統。 第3圖是裝設有平面化標準量具的ΑΊΈ的高標準示意 圖。 1269346 玖、發明說明 第4 A圖是根據本發明的教示做出的平面化標準量具的 較佳實施例的側視圖。 第4B圖是平面化標準量具的後板的上視圖。 第4C圖是平面化標準量具的前板的上視圖。 5 第4D圖是第4C圖的虛線圓圈D’圈起的區域的特寫圖。 第5A圖是平面化標準量具的另一實施例的上視圖。 第5B圖是第5A圖所示的平面化標準量具的另一實施 例的側視圖。 10 第6圖是平面化標準量具的另一實施例的上視圖 【圖式之主要元件代表符號表】

101.…測試機 103…測試頭 10 5…晶圓 107.··探測器 109···探測台 111···對接支座 113···探針卡 114…探測器頭板 115··.探針 115A···第一探針 117…在上截測攝影機 119…系統參考面 12 0…測試機介面 121···箭頭 3〇1…平面化標準量具 3 0 3…後平坦表面 305···前平坦表面 403…後板 405···外緣孔 407…深度測量接近孔 411…螺孔 417···光學標靶 418···光學標靶 419···方向線 419A…第一路徑 419B···第二路徑 501·.·探針 503·.·板 601···板 603···光學標靶

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Claims (1)

1269346 拾、申請專利範圍 第91133971號專射㈣| ~~~~^ 明，、申請專利範圍修正本2006/08 1 · 一種平面化農詈， 用於半導體自動測試設備（ATE)中， 包含： 5 们/衣度測置接近孔的結構，該結 構適於與一個探針卡 ^ 祛械式互換，在功能和機械上與 該ATE相容； 们在4結構上的後平坦表面，可作用為用於該 ATE的一個系統參考面； 、-個在該結構上的前平坦表面，與該後平坦表面 相對且平行’可作用為用於該ATE的-個系統參考面； 以及 在該前平坦表面上的至少一個光學標靶。 2.如申料利範圍第旧所述之褒置，其中，該結構包含 -個珂板’附接到—個後板’該後平坦表面是在該後 板上的-個表面，該前平坦表面是在該前板上的一個 表面。 3·如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中，該結構有三 個深度測量接近孔。 4·如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中，該前板包含 玻璃。 5·如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中，該前板包含 紙。 6·如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中，該前板和後 板的平面度在5μιη的範圍内，且位在實質上平行的平面 1269346 拾、申請專利範圍 5 7. 8. 如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中 靶為在一個成對比的較暗背景下的點。 如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中 探針，探針尖端位於單一平面上。 該等光學標 該等標靶是 .如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中，該等光學標 乾是突出部，具有可被往上觀測攝影機看到的端點^ 1〇 15 2〇 〇.如申請專利範圍第2項所述之裝置，在該前平坦平面的 中心具有一個中心光學標靶。 U·如申請專利範圍第1G項所述之裳置，纟中，該中心光 學標乾以由該ATE的探射Ί移的距離標示出。 12·=申請專利範圍第2項所述之裝置，其中，該絕上的 每個對接支座有-個對應的光學標乾，每個光學標乾 半控對其對應的對接支座半徑的比例相同。 13.如申請專利範圍第2項所述之裝置，更包含方向線，將 該前平坦表面的中心連接到每個光學標靶。 14·如申請專利範圍第2項所述之裝置，其巾，每個光學標 革巴以ζ高度做記號。 15.如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中，該結構是單 個板。 16·如申請專利範圍第15項所述之裝置，其中，該單個板 有三個深度測量接近孔。 17·如申請專利範圍第15項所述之裝置，其中，該等後和 别平坦表面的平面度在5pm範圍内，且位在實質上平行 1269346 拾、申請專利範圍 的平面。 該等光學 18·如申請專利範圍第15項所述之装置，其中 標革巴是在一個成對比的較暗背景下的點。 該等光學 I9·如申請專利範圍第15項所述之裝置，其中 5 標靶是探針，該等探針尖端位於單一平面上。 2G·如巾請專利範圍第15項所述之裝置，其中，該等光學 標靶是突出部，具有可被往上觀測攝影機看到的端點 21·如申請專利範圍第15項所述之裝置，在該前平坦平面 10 的中心有一個中心光學標革巴。 22.如申請專利範圍第21項所述之裝置，其中，該中心光 學標靶以由該ATE的探測中心偏移的距離標示出。 23·如申請專利範圍第15項所述之裝置，其中，每個光學 標靶以z高度做記號。 15 24·如申請專利範圍第15項所述之裝置，其中，每個光學 標靶有一個在ATE上的對應對接支座，每個光學標靶半 佐對其對應的對接支座半徑的比例相同。 25.如申請專利範圍第15項所述之裝置，更包含方向線， 將該前平坦表面的中心連接到每個光學標靶。 20 26. 一種用來在半導體自動測試設備（ATE)中達成探針卡平 面化之方法，包含： 提供一個平面化標準量具，其與一個探針卡可互 換，功能上和機械上相容於ATE，該平面化標準量具有 至少一個深度測量接近孔，該平面化標準量具亦有一 1269346 拾、申請專利範圍 個後平坦表面和一個平行於該後平坦表面的前平坦表 面，該前平坦表面面對該後平坦表面的相反方向，且 有至少一個在其表面上的光學標靶；以及 利用該平面化標準量具來檢查ATE的至少一個組件 的平面度。 ”·如申請專利範圍第26項所述之方法，更包含： 利用該平面化標準量具檢查ATE的所有組件的平面 化。 28·如申請專利範圍第％項所述之方法，更包含， 1〇 湘該平面化標準量具來使-個探針卡平面化。 29·如申請專圍第26項所述之方法，其中，該平面化 標準量具有三個深度測量接近孔和三個光學標革巴。 3〇·種用來在半導體自動測試設備（ate)中達成探針卡平 面化之方法，包含·· 15 提供一個平面化標準量具，其與一個探針卡可互 換’功能上和機械上相容於ΑΤΕ，該平面化標準量具有 至少一個深度測量接近孔，該平面化標準量具亦有一 個後平坦表面和一個平行於該後平坦表面的前平坦表 面’該刖平坦表面面對該後平坦表面的相反方向，且 20 有至少一個在其表面上的光學標靶；以及 利用忒平面化標準量具，使該探針卡製造和平面 度確 < 私序中所用的儀器和工具互相有關係。 31•如申請專利範圍第3G項所述之方法，其中，該平面化 标準里具有二個深度測量接近孔和三個光學標靶。 1269346 %0月吟修_正替換頁