專利名稱：制造探針卡的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的實施例涉及一種制造探針卡的方法以及執(zhí)行該方法的裝置。本發(fā) 明的實施例尤其涉及一種制造具有所需要尺寸的探針卡的方法以及執(zhí)行該方 法的裝置，所述所需要尺寸通過利用探針模塊與大尺寸探針基板相對應。
背景技術：
一般地，為了制造半導體器件，在半導體基板上重復執(zhí)行包括曝露工藝、離子注入工藝、化學氣相沉積(CVD)工藝、蝕刻工藝、清洗工藝等各種單元工 藝以在該半導體基板上形成多個芯片。此時，該半導體基板上可能應該單元工 藝中生成的瑕疵而形成異常芯片?？紤]到該半導體器件的成品率與制造成本， 在切割該半導體基板而形成多個半導體封裝之前對該異常芯片進行檢測是有 好處的。因此，為了判定該芯片異常與否，在該芯片上執(zhí)行使用探針系統(tǒng)的電裸芯 分類(electrical die sorting, EDS)工藝以測試該芯片的電特性。該EDS工藝 中，探針與該芯片上的接觸焊盤發(fā)生接觸。經由該探針向該接觸焊盤施加測試 電流。將該與接觸焊盤的輸出電流相對應的電特性與該探針系統(tǒng)中的數據相比 較以判定該芯片正常與否。現有的懸臂式探針卡包括多個長寬為4x8塊芯片排列的探針模塊，艮P， (4x8) 32塊被測件(32DUT)，與作為對象的電子器件的芯片排列相對應。參考圖1至5描述現有制造探針卡的方法。參見圖l及2，探針基板10上形成有與諸如電子器件之類的對象上的焊盤 相對應的凸點11。參見圖3及4，準備有包括探針尖21及支撐臂22的6英寸探針模塊組件 20。在此，可通過光刻工藝及電鍍工藝等來形成凸點11、探針尖21及支撐臂 22。參見圖5，凸點11上形成有焊膏P。于是支撐臂22分別與凸點11接觸。 凸點11及支撐臂22加熱至約20(TC 35(TC的溫度以熔化該焊膏P，藉此將凸 點11分別附接至支撐臂22。然后，通過蝕刻工藝去除探針模塊組件20從而完 成現有的探針卡。在此，隨著半導體科技的快速發(fā)展，在單個半導體基板上形成有更多的芯 片以降低半導體器件的制造成本以及改進半導體器件的成品率。由此，為了測試該芯片，探針卡變得更大。即，如圖6及7所示，使用12英寸探針模塊組件40來制造現有的探針卡以使該探針卡與具有8xl6芯片排列(即128DUT) 的探針基板30相對應。當該探針基板的DUT從32增加至128或更多時，需要將該6英寸探針模 塊組件改為12英寸探針模塊組件。由此，與該探針基板的尺寸相一致的，該 現有探針模塊組件的兼容性可能降低。即，在該現有制造探針卡的方法中，可 使用該具有與該探針結構的大尺寸所相對應大尺寸的探針模塊組件。再者，制造探針卡的裝置被用適于制造該大尺寸探針模塊組件的新裝置所 替換。從而，替換該裝置的時間及成本顯著增加。此外，需使用與該探針基板的大尺寸成比例的大半導體基板。然而，該大 半導體基板的平整度比小半導體基板的平整度差從而會極大地降低該半導體 器件的成品率。此外，當該半導體基板上形成有至少一個探針瑕疵時，該探針瑕疵被認為 是探針卡形成工藝的瑕疵。因此，該大半導體基板上探針的探針瑕疵可能多于 該小半導體基板上探針的探針瑕疵。發(fā)明內容本發(fā)明的實施例提供了一種制造探針卡的方法，所述探針卡的尺寸與探針 基板的尺寸相對應，并且具有改進的兼容性及平整度。 本發(fā)明的實施例亦提供了一種執(zhí)行上述方法的裝置。在根據本發(fā)明一個方面的制造探針卡的方法中，制備多個探針模塊，其包 括犧牲基底以及該犧牲基底上的探針。使該探針模塊互相對齊以形成具有該對 齊的探針模塊以及所需尺寸的探針模塊組件。然后將該探針模塊組件附接至探 針基板。在根據本發(fā)明的另一方面的制造探針卡的方法中，制備多個探針模塊，其 包括犧牲基底以及該犧牲基底上的探針。將該探針模塊放置在夾具上。使該夾 具上的該探針模塊相互對齊以將該探針模塊放置在所需的位置。然后固定該已 對齊的探針模塊。將該已固定的探針模塊裝入接合室內。將該探針模塊的探針 接合至探針基板的凸點。根據本發(fā)明的再一方面的制造探針卡的裝置包括底板、夾具、固定板、對 齊單元和固定單元。該夾具放置在該底板上。該固定板可拆卸地放置在該夾具 上。該對齊單元使該固定板上的探針模塊互相對齊。該固定單元將該已對齊的 探針模塊固定至該固定板。根據本發(fā)明，多個探針模塊系單獨形成。這些探針模塊互相對齊且固定以 形成探針模塊組件。該探針模塊組件是同時地附接至該探針基板的凸點。由此，可使用本發(fā)明的方法及裝置制造該大尺寸的探針卡。


結合附圖并參看本發(fā)明的詳細說明，會清楚本發(fā)明的上述及其他特點和優(yōu) 點，其中圖1為示出6英寸現有探針基板的平面圖； 圖2為示出圖1中A部分的放大平面圖； 圖3為示出6英寸現有探針模塊組件的平面圖； 圖4為圖3中B部分的放大平面圖；圖5為示出圖1中的該探針基板凸點與圖3中該探針模塊組件的支撐臂之 間的附接結構；圖6為示出12英寸現有探針基板的平面圖；圖7為示出12英寸現有探針模塊組件的平面圖；圖8為示出根據本發(fā)明實施例的探針卡制造裝置的分解立體圖；圖9為示出圖8中固定板的立體圖；圖IO為示出圖8裝置的平面圖；圖11為示出圖8裝置的側視圖；圖12為示出根據本發(fā)明實施例的探針卡制造方法的流程圖； 圖13為示出根據本發(fā)明實施例的犧牲基底上的探針模塊的平面圖； 圖14為示出圖13中犧牲基底去除后的該探針模塊的平面圖； 圖15及16為示出該探針模塊對齊工藝的平面圖；且圖17至19為示出將探針模塊組件附接至該探針基板之工藝的剖視圖。
具體實施方式
參見示出本發(fā)明實施例的附圖，下文將更詳細地描述本發(fā)明。然而，本發(fā) 明可以以許多不同的形式實現，并且不應解釋為受在此提出之實施例的限制。 更確切地，提出這些實施例是為了達成充分及完整公開，并且使本技術領域的 技術人員完全了解本發(fā)明的范圍。這些附圖中，為清楚起見，可能放大了層的 尺寸及相對尺寸。應理解，當將元件或層稱為在另一元件或層"上"、與另一元件或層"連接" 或藕合之時，其可以為直接在另一元件或層上、與其它元件或層直接連接，或 者存在居于其間的元件或層。與此相反，當將元件稱為"直接在另一元件或層 上"、與另一元件或層"直接連接"或"直接藕合"，并不存在居于其間的元件或 層。整應理解，盡管本文中使用第一、第二等來描述多個元件、組件、區(qū)域、層 及/或部分，但這些元件、組件、區(qū)域、層及/或部分并不限于這些術語。這些 術語僅用于使一個元件、組件、區(qū)域、層或部分與另一個區(qū)域、層或部分區(qū)別 開來。由此，下文所稱之第一元件、組件、區(qū)域、層或部分可稱為第二元件、 組件、區(qū)域、層及/或部分，而不脫離本發(fā)明的教導?？臻g相對的表述，如"在...之下(beneath)"、"在.. 下方(below)"、"下(lower)"、 "在...上方(above)"、"上(upper)"等，在本文中使用這些表述以容易地表述 如圖所示的一個元件或部件與另一元件或部件的關系。應理解，這些空間相對 的表述除圖中所示方位之外，還意欲涵蓋該設備在使用或工作中的不同方位。 例如，若圖中的該設備翻轉，描述為"在其它元件或部件之下"、"在其它元件或 部件下方"的元件則會確定為"在其它元件或部件上方"。由此，該示范性的表述 "在...下方"可同時涵蓋"在...上方"與"在...下方"兩者。該設備可為另外的定向 (旋轉90度或其它定向)，并且本文中所使用的這些空間相對的表述亦作相 應的解釋。本文中所使用的表述僅用于描述特定的實施例，并且并不意欲限制本發(fā) 明。如本文中所述的，單數形式的冠詞意欲包括復數形式，除非其上下文明示。 還應理解，當本說明書中使用表述"包括"之時，明確說明了存在有所描述的部 件、整體、步驟、操作、元件及/或組件，但并不排除一或多個其它部件、整體、 步驟、操作、元件、組件及/或它們的組群的存在或添加。除非另行詳細說明，本文所使用的所有術語(包括科技術語)的意思與本 技術領域的技術人員所通常理解的一致。還應理解，諸如一般字典中所定義的 術語應解釋為與相關技術領域中的意思一致，并且不應解釋為理想化的或過度 刻板的含義，除非在文中另有明確定義。圖8為示出根據本發(fā)明實施例的探針卡制造裝置的分解立體圖，圖9為示 出圖8中固定板的立體圖，圖10為示出圖8裝置的平面圖，圖11為示出圖8 裝置的側視圖，圖12為示出根據本發(fā)明實施例的探針卡制造方法的流程圖， 圖13為示出根據本發(fā)明實施例的犧牲基底上的探針模塊的平面圖，圖14為示 出圖13中犧牲基底去除后的該探針模塊的平面圖，圖15及16為示出該探針 模塊對齊工藝的平面圖，且圖17至19為示出將探針模塊組件附接至該探針基 板之工藝的剖視圖。下文將詳述根據本發(fā)明的實施例之方法的主要特征。參見圖17至19，使用本實施例的方法制造探針卡100。在此，將探針卡 100設置在探針系統(tǒng)(未示)的測試器(未示)上。該探針卡100測試半導體 基板上的芯片以判定該芯片正常與否。探針卡100包括多個分別與該芯片的接 觸焊盤接觸的探針114。具體地，在本實施例的方法中，探針模塊110a是單獨形成。使探針模塊 110對齊且固定以形成其尺寸與探針基板102的尺寸相對應的探針模塊組件。 該探針模塊組件110附接至探針基板102以完成探針卡100。在此，探針基板 102可包括空間轉換器或印刷電路板。具體地，為了制造探針卡100，使用微電子機械系統(tǒng)(MEMS)在諸如6 英寸硅晶片的小犧牲基底112上形成探針114。使用切割機(dicing saw)切割犧牲基底112以形成至少兩個探針模塊110a。 在此，探針模塊110a可有多種尺寸及形狀，如多邊形或圓形。探針模塊110a相互對齊。然后固定該已對齊的探針模塊110a以形成具有 所需尺寸的探針模塊組件110。將探針模塊組件110的探針114接合至探針基板102上的凸點104以完成 探針卡100。下文將參考圖8至11詳述制造該具有所需尺寸的探針模塊組件110的裝置。參見圖8至11，該裝置包括底板200、放置在底板200上方的夾具210、 可分離地放置在夾具210上的固定板220、使固定板220上的探針模塊110a互 相對齊的對齊單元230以及使探針模塊110a固定至固定板220的上表面的固定 單元240。在此，本實施例中，底板200可為矩形的金屬板。夾具210安裝在底板200上。夾具210可包括兩對部件。此外，各對中的兩個部件互相面對面設置。夾 具210包括L形的臺階部212，固定板220可分離地放置在該臺階部上。固定板220為單個的多邊形板。固定板220上形成有穿通的真空孔222。 真空孔222的位置及數量與探針模塊110a的位置及數量相對應。從固定單元240通過真空孔222形成真空以固定探針模塊110a。為了牢固 的固定探針模塊110a，在固定板220的表面部分形成接收該真空的真空槽224。 即，真空孔222分別位于真空槽224的中心部。在此，本實施例中，固定板220可包括低熱膨脹系數的陶瓷。對齊單元230包括三個部件以使固定板220上的探針模塊110a互相對齊。 該對齊單元230的部件放置在底板200的三個角上。該對齊單元230的部件經 由固定板220的角而向上露出。對齊單元230包括底板200上的柱形體231。柱形體231上設置有X軸條 232、 Y軸條233及e軸條234。此外，柱形體231上還設置有固定條235。該 X軸條使固定條235沿水平的X軸方向移動。該Y軸條使固定條235沿基本垂 直于該X軸方向的水平的Y軸方向移動。該e軸條使固定條235相對0軸作水平旋轉。具體地，利用柱形體231中的機械機構使X條232、 Y條233、 e條234 及固定條235互鎖。各個對齊單元230的固定條235為長度基本相等的L形。 此外，在固定條235的內表面處形成有對著探針模塊110a的、該真空流經的真 空孔235a，以利用該真空牢固地固定該探針模塊110a。在此，真空孔235系沿 固定條235的長度方向放置。固定單元240將由對齊單元230對齊的探針模塊110a推向固定板220，藉 此來將該對齊的探針模塊110a緊固至固定板220。如圖9及11所示，在固定 板220之下放置有真空線242。真空線242與固定板220的真空孔222以及固 定條235的真空孔235a流體連通以固定探針模塊110a。在底板200剩下的角上放置有推動單元250以推動該固定板220剩下的角。具體地，推動單元250包括本體254，所述本體包括長槽251、可移動地 插入該長槽251的桿253以及螺釘252。推動單元250的桿251將固定板220 推向對齊單元230以使固定板220與夾具210的臺階部212緊密接觸。使用螺 釘252來可選擇地固定推動單元250的位置以使固定板220緊固至夾具210的 臺階部212。下文將詳述使用上述裝置的探針卡制造方法。參見圖12，步驟S300中，夾具210上放置有包括犧牲基底的探針模塊110a。在此，如圖13所示，通過包括光刻工藝、蝕刻工藝、電鍍工藝等的MEMS 工藝對諸如6英寸硅晶片的小犧牲基底110b進行刻圖以形成該犧牲基底110b 上的探針單元110a。如圖14所示，然后切割犧牲基底110b以完成探針模塊 110a。探針模塊110a可具有各種尺寸及形狀，諸如多邊形、圓形等。可使用切 割機來執(zhí)行該犧牲基底110b的切割。各探針模塊110a為小尺寸，這樣探針模塊110a就具有良好的平整度。此 外，當組裝探針模塊110a以形成探針模塊組件時，盡管該針模塊組件的尺寸較 大，該針模塊組件亦具有良好的平整度。從而，可確保該探針與該芯片間的電 接觸以使半導體基底的成品率得以顯著增加。在此，對本技術領域的技術人員而言，該犧牲基底的切割與在該犧牲基底 上形成該探針的執(zhí)行順序可相反這一點是顯而易見的。參見圖15，固定板220放置在以四個不同方向定位于底板200上的夾具 210的臺階部212上。推動單元250將固定板220推向對齊單元230以將固定 板220緊固至臺階部212。依次將探針模塊110a放置在位于夾具210上的固定 板220上。步驟S310中，固定該已對齊的探針模塊110a中的任意一個作為基準探針 模塊。步驟S320中，相對該基準探針模塊，對齊其他的探針模塊110a以形成探針模塊組件110。步驟S330中，將探針模塊組件110固定至固定板220上。具體地，步驟S310中，如圖16所示，在靠近推動單元250的探針模塊110a 上形成真空以固定該探針模塊110a。利用顯微鏡(未示)獲得該探針模塊110a的坐標位置。將除該基準探針模 塊以外的探針模塊110a移動至預定的坐標位置，其與探針基板的凸點相對應， 藉此來對齊探針模塊110a。在此，對齊單元230的X軸條232、 Y軸條233、 6軸條234根據該基準探 針模塊對齊固定板220上的探針模塊110a，藉此形成探針模塊組件110。此外， 該探針模塊110a的對齊是在經由固定條235的真空孔235a在探針模塊110a 上形成真空這一情況下執(zhí)行的。此外，經由與真空線242流體連通的真空孔222 在固定板220上的已對齊探針模塊110a上形成真空以固定探針模塊110a。再者，步驟S320及S330中，其中放置有真空孔222的真空槽224的作用 是增大探針模塊110a與該真空的接觸面積，藉此來牢固地固定探針模塊110a。參見圖17，步驟S340中，將該已對齊且己固定探針模塊組件110裝入接 合裝置。在此，將固定板220以及利用固定單元240固定至固定板220的探針 模塊組件110從夾具210分離。然后，將固定板220及探針模塊組件IIO裝入 該接合裝置。將固定單元240的真空線242與固定板220及探針模塊組件110 一起傳送以保持探針模塊組件110的固定狀態(tài)。因此，在將固定板220及探針 模塊組件IIO—起傳送入該接合裝置的過程中，在針模塊組件IIO上連續(xù)形成 真空。參見圖18，步驟S350中，通過接合工藝將探針模塊組件UO接合至探針 基板102。具體地，探針模塊組件110的犧牲基底112緊固至卡盤(chuck)。 探針模塊組件110的探針1M與探針基板102的凸點104對齊。然后將探針114 接合至凸點104。在此，探針模塊組件IIO上所有的探針114可同時接合至探針基板102上 的凸點104。參見圖19，步驟S360中，然后通過蝕刻工藝將犧牲基底112從探針模塊 組件110去除以完成探針卡100。根據本實施例，可不必使用新的及附加的工藝與新設備就可制造該大面積 的探針卡。此外，該探針卡具有良好的平整度以使可利用該探針卡對半導體器件的電 特性作精確測試。從而，可提高半導體器件測試的成品率。此外，可通過簡單地更換該裝置及/或增加該半導體基板的數量來制造12 英寸或更大的探針卡。根據本發(fā)明，多個該探針模塊是獨立形成的。這些探針模塊互相對齊且固定以形成該探針模塊組件。該探針模塊組件同時接合至該探針基板的凸點。由 此，可使用本發(fā)明的方法及裝置制造該大尺寸的探針卡。此外，盡管該探針基板的尺寸變大，但不使用新設備就將該小探針模塊接 合至該探針基板的凸點以形成該具有所需尺寸的探針模塊組件。由此，增加了 該探針模塊組件的兼容性。此外，該小探針模塊平整度良好，這樣該探針模塊組件亦具有良好的平整 度。從而，可確保該探針與該半導體器件的芯片間的電接觸。再者，可通過簡單地更換該裝置及/或增加該半導體基板的數量來制造12 英寸或更大的探針卡。在已對本發(fā)明的實施例進行說明的情況下，應注意本技術領域中技術人員 能夠依本發(fā)明的上述教導而作出修改及變化。因此應理解，對所述揭露之本發(fā) 明具體實施例的變化皆在本發(fā)明的由所附權利要求書所限定的范圍及精神之 內。
權利要求
1、一種制造探針卡的方法，包括制備多個探針模塊，其包括犧牲基底以及該犧牲基底上的探針；使該探針模塊互相對齊以形成具有所需尺寸的探針模塊組件；及將該探針模塊組件附接至探針基板。
2、 如權利要求l所述的方法，其中制備該探針模塊包括在該犧牲基底上形成該探針；及 切割該具有探針的犧牲基底。
3、 如權利要求1所述的方法，其中制備該探針模塊包括切割該犧牲基底；及在該巳切割的犧牲基底上形成該探針。
4、 如權利要求1所述的方法，其中該探針模塊組件為圓形板的形狀或多 邊形板的形狀。
5、 如權利要求1所述的方法，其中將該探針模塊組件附接至該探針基板 包括在該探針基板上形成凸點； 在該凸點上形成焊膏；及 將該凸點接合至該探針。
6、 如權利要求1所述的方法，在將該探針模塊組件附接至該探針基板之 后，還包括去除該犧牲基底。
7、 如權利要求1所述的方法，其中該犧牲基底包括硅晶片，并且該探針 基板包括空間轉換器或印刷電路板。
8、 一種制造探針卡的方法，包括制備多個探針模塊，其包括犧牲基底以及該犧牲基底上的探針；將該探針模塊放置在夾具上；使該探針模塊相互對齊；固定該已對齊的探針模塊以形成探針模塊組件； 將該探針模塊組件裝入接合裝置；及 同時將該探針模塊組件的探針接合至探針基板的凸點。
9、 如權利要求8所述的方法，其中利用真空來固定該探針模塊。
10、 如權利要求8所述的方法，其中在固定該探針模塊之前，還包括將該 探針模塊中的任意一個固定為基準探針模塊。
11、 如權利要求8所述的方法，其中裝載該探針模塊組件包括將該探針模塊組件固定至該夾具的固定板；將該探針模塊組件及該固定板從該夾具分離；及 同時將該探針模塊組件及該固定板裝入該接合裝置中。
12、 如權利要求8所述的方法，其中在將該探針接合至該凸點之后，還包括蝕刻該犧牲基底以將該犧牲基底從該針模塊組件去除。
13、 一種用于制造探針卡的裝置，包括底板；放置在該底板上的夾具； 可拆卸地放置在該夾具上的固定板； 使該固定板上的探針模塊互相對齊的對齊單元；及 將該已對齊的探針模塊固定至該固定板的固定單元。
14、 如權利要求13所述的裝置，其中該夾具具有用于支撐該固定板的臺階 部。
15、 如權利要求13所述的裝置，其中該固定板具有使該探針模塊上形成真 空的真空孔。
16、 如權利要求15所述的裝置，其中該固定板還包括該真空孔位于其中的 真空槽。
17、 如權利要求13所述的裝置，其中該對齊單元放置在該底板上三個與該 固定板的三個角相對應的位置。
18、 如權利要求13所述的裝置，其中該對齊單元包括本體；可移動地放置在該本體上方的固定條； 設置在該本體上的使該固定條沿X軸方向移動的X軸條； 設置在該本體上的使該固定條沿Y軸方向移動的Y軸條； 設置在該本體上的使該固定條繞e軸方向轉動的e軸條。
19、 如權利要求18所述的裝置，其中該固定條為L形，并且該固定板的內 表面上形成有穿通的真空孔，所述真空孔用于使該探針模塊上形成真
20、 如權利要求13所述的裝置，其中該固定單元包括位于該固定板下方的 真空線以使該探針模塊上形成真空。
21、 如權利要求13所述的裝置，還包括安裝在底板上的推動單元以將該固 定板的一角推向該底板的中央。
22、 如權利要求21所述的裝置，其中該推動單元包括具有槽的本體；可移動地插入該槽以推動該固定板的桿；及 可選擇地固定該槽中該桿的位置的螺釘。
全文摘要
在一種制造探針卡的方法中，制備多個探針模塊，其包括犧牲基底以及該犧牲基底上的探針。使該探針模塊互相對齊以形成具有已對齊探針模塊以及所需尺寸的探針模塊組件。然后將該探針模塊組件附接至探針基板。由此，可制造大尺寸的探針卡。
文檔編號H01L21/66GK101233610SQ200680027726
公開日2008年7月30日 申請日期2006年7月24日 優(yōu)先權日2005年8月12日
發(fā)明者吳成泳, 曹容輝, 金基俊, 黃俊泰 申請人:飛而康公司