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专利名称：半导体元件的高速测试装置及其探针载台的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体元件的高速测试装置及其探针载台，特别涉及一种配置高速致动器及接触传感器的高速测试装置及其探针载台，该高速致动器被构造为向下移动该探针而接触一待测元件或向上移动该探针而离开该待测元件，该接触传感器被构造为感测该探针及该待测元件的接触状态。
背景技术：
一般而言，晶圆(wafer)上的集成电路元件必须先行测试其电气特性，以判定集成电路元件是否良好。良好的集成电路将被选出以进行后续的封装制程，而不合格品将被舍弃以避免增加额外的封装成本。完成封装的集成电路元件必须再进行另一次电性测试以筛选出封装不合格品，进而提升最终成品合格率。测试时间及成本主要取决于元件载台的移动速度，亦即，较高移动速度降低测试时间及成本。图1及图2例示一现有的测试系统300，其使用探针302接触位于元件载台304 上的晶圆310，其中该晶圆310具有待测元件312、314、316。该元件载台304(例如晶圆承座)可在X、Y及Z等三个轴向移动。在测试过程中，元件载台304先横向移动以使待测元件314对准探针302，再将晶圆310上移以使探针302接触待测元件314而形成电气通路， 以便进行待测元件314的电气测试；一旦电气测试完成，元件载台304先将晶圆310下移以使探针302离开待测元314后，横移该晶圆310以使待测元件316对准探针302，再将晶圆 310上移以使探针302接触待测元件316而形成电气通路，以便重复进行电气测试。此一设计已广泛地应用于现今的电子元件测试系统中，例如US2008/0100312揭示一种测试系统，其使用图1及图2所示的设计在X、Y及Z等三个轴向上移动待测元件。 然而，此一设计无法应用于高速测试系统中，因为典型的元件载台的重量相对较大，其上下移动的频率因而限制于6次/秒。

发明内容
本发明提供一种配置高速致动器及接触传感器的高速测试装置及其探针载台，该高速致动器被构造为向下移动该探针而接触一待测元件或向上移动该探针而离开该待测元件，该接触传感器被构造为感测该探针及该待测元件的接触状态。本发明的探针载台的一实施例包含一基座；一置放臂，枢接于该基座，该置放臂包含一固持部，被构造为承载至少一探针；以及一致动器，设置于该基座上，该致动器被构造为根据一电气信号通过该置放臂向下移动该探针而接触一待测元件或向上移动该探针而离开该待测元件。本发明的测试装置的一实施例，包含一壳体，被构造为界定一测试室；一元件载台，设置于该壳体内且被构造为承载至少一待测元件；以及至少一探针载台，设置于该壳体内。在本发明的一实施例中，该探针载台包含一基座；一置放臂，枢接于该基座，该置放臂包含一固持部，被构造为承载至少一探针；以及一致动器，设置于该基座上，该致动器被构造为根据一电气信号通过该置放臂向下移动该探针而接触该待测元件或向上移动该探针而离开该待测元件。现有的元件载台重量相对较大，其上下移动的频率因而限制于6次/秒，无法应用于高速测试系统中。相对地，本发明使用高速致动器上下移动重量较小的探针而实现该探针与该待测元件的电气接触，并非上下移动重量相对较大的元件载台。因此，本发明的技术可以高于6次/秒的频率上下移动该探针。上文已相当广泛地概述本发明的技术特征及优点，以使下文的本发明详细描述得以获得较佳了解。构成本发明的权利要求保护范围的其它技术特征及优点将描述于下文。 本发明所属 技术领域中具有通常知识的人员应了解，可相当容易地利用下文揭示的概念与特定实施例可作为修改或设计其它结构或制程而实现与本发明相同的目的。本发明所属技术领域中具有通常知识的人员亦应了解，这类等效构造为无法脱离所附的权利要求书所界定的本发明的精神和范围。通过参照前述说明及下列附图，本发明的技术特征及优点得以获得完全了解。


图1及图2例示一现有的测试系统；图3至图6例示本发明一实施例的测试装置；以及图7至图11例示本发明另一实施例的测试装置。其中，附图标记说明如下10测试卡12 基板14支撑物16 探针18环氧树脂40 壳体42 本体44 平台46 上盖50探针载台50'探针载台52 基座54 枢轴58 探针62待测元件70元件载台72可动基座74温度控制器78测试机80致动器
82信号产生 器84第一端点86第二端点88接触传感器90置放臂90'置放臂92固持部92'固持部94发光元件96电源供应器98 负载100测试装置100'测试装置102测试室300测试系统302 探针304元件载台310 晶圆312待测元件314待测元件316待测元件
具体实施例方式图3至图6例示本发明一实施例的测试装置100。该测试装置100包含一壳体40、 至少一探针载台50以及一元件载台70。在本发明的一实施例中，该壳体40包含一本体42、 设置于该本体42上的一平台44、以及设置于该平台44的一上盖46，形成一测试室102，且该探针载台50及该元件载台70设置于该壳体40的测试室102。在本发明的一实施例中， 该探针载台50设置于该平台44上且被构造为承载至少一探针58，该元件载台70被构造为承载一半导体待测元件62。在本发明的一实施例中，该元件载台70包含一可动基座72及设置于该可动基座72内的一温度控制器74，其可为加热器或冷却器，用以控制该元件载台 70的温度。参考图4，在本发明的一实施例中，该探针载台50包含一基座52、枢接于该基座52 的一置放臂90、以及设置于该基座52上的一致动器80。在本发明的一实施例中，该基座52 包含一枢轴54，该置放臂90包含一固持部92，被构造为承载该探针58。在本发明的一实施例中，该致动器90被构造为根据一电气信号通过该置放臂90向下移动该探针58而接触该待测元件62或向上移动该探针58而离开该待测元件62，从而以高于6次/秒的频率上下移动该探针58。在本发明的一实施例中，该致动器90为一压电致动器，其根据一电压信号而向上或向下移动。在本发明的一实施例中，该致动器90为一音圈致动器(例如，使用一般的小尺寸喇叭)，其根据一电流信号而向上或向下移动。
参考图5，在本发明的一实施例中，该探针载台50包含一接触传感器88，其被构造为感测该探针58及该待测元件62的接触状态。在本发明的一实施例中，该接触传感器88 包含设置于该致动器80上的一第一端点84以及设置于该置放臂90上的一第二端点86，且该第一端点84面向该第二端点86。在本发明的一实施例中，施加预定电流至该致动器80 可导致该第一端点84向上移动而接触该第二端点86，进而向上移动该置放臂90使得该探针82离开该待测元件62 ；施加预定逆向电流至该致动器80可导致该第一端点84向下移动，使得该探针58接触该待测元件62，且该第一端点离开该第二端点86。换言之，该接触传感器88被构造为在该探针58离开该待测元件62时，该第一端点84接触该第二端点86 ； 该接触传感器88被构造为在该探针58接触该待测元件62时，该第一端点84离开该第二端点86。 在本发明的一实施例中，该探针载台50另包含一发光元件94及一电源供应器96， 该发光元件94电气连接于该接触传感器88，该电源供应器96电气串联于该发光元件94及该接触传感器88。当该致动器80向上移动该第一端点84以接触该第二端点86并将该探针58及该待测元件62予以分离时，该第一端点84与该第二端点86形成一电气回路，使得该发光元件94发光；当该致动器80向下移动以使该探针58接触该待测元件62并将该第一端点84及该第二端点86予以分离时，该电气回路关闭，使得该发光元件94停止发光。换言之，该发光元件94可作为该探针58的接触指示器。参考图6，在本发明的一实施例中，该接触传感器88电气连接于一测试机78，其可经由该第一端点84与该第二端点86的分离，知悉该探针58接触该待测元件62，如此该测试机78即可通过电气通路(未显示于图中)经由该探针58传送测试信号至该待测元件62 并搜集该待测元件62的响应信号。在本发明的一实施例中，该测试机78电气连接于一信号产生器82，其被构造为产生该电气信号；当该待测元件62的电气测试完成时，该测试机 78即可传送一指令给该信号产生器82以产生一上移信号给该致动器80，使得该第一端点 84接触并向上移动该第二端点86，并进一步向上移动该探针58而使得该探针58自该待测元件62上分离。在本发明的一实施例中，该测试机78电气连接于该元件载台70，其可经由该第一端点84与该第二端点86的接触，知悉该探针58与该待测元件62的分离后，即可传送一指令给该元件载台70以进行横向移动，使得该探针58对准另一待测元件，以便进行电气测试。在本发明的一实施例中，该探针载台50另包含一负载98，设置于该置放臂90上且被构造为经由该探针58实质上施加一固定力于该待测元件62。当该致动器80向下移动该第一端点84，该探针58接触该待测元件62且该第一端点84与该第二端点86分离，该负载 98成为该探针58施力于该待测元件62的唯一影响因素；换言之，如果该负载98的重量固定，则该探针58施加一固定力于该待测元件62。在本发明的一实施例中，该置放臂90可配置各种不同重量的负载，以使该探针58得以施加不同的固定力于该待测元件62。图7至图11例示本发明另一实施例的测试装置100'。该测试装置100'包含一壳体40、至少一探针载台50'以及一元件载台70。在本发明的一实施例中，该壳体40包含一本体42、设置于该本体42上的一平台44、以及设置于该平台44的一上盖46，形成一测试室102，且该探针载台50'及该元件载台70设置于该壳体40的测试室102。在本发明的一实施例中，该探针载台50'设置于该平台44上且被构造为承载至少一测试卡10，该元件载台70被构造为承载一半导体待测元件62。在本发明的一实施例中，该元件载台70包含一可动基座72及设置于该可动基座72内的一温度控制器74，其可为加热器或冷却器，用以控制该元件载台70的温度。在本发明的一实施例中，该测试卡10包含一基板(例如电路板)12、设置在该电路板12上的一支撑物14、固定在该支撑物14上的多根探针16，其中该探针16以环氧树脂18固定于该支撑物14上，如图8所示。参考图9，在本发明的一实施例中，该探针载台50'包含一基座52、枢接于该基座 52的一置放臂90'、以及设置于该基座52上的一致动器80。在本发明的一实施例中，该基座52 包含一枢轴54，该置放臂90'包含一固持部92，被构造为承载该测试卡10。在本发明的一实施例中，该致动器90'被构造为根据一电气信号通过该置放臂90'向下移动使得该探针16接触该待测元件62或向上移动使得该探针16离开该待测元件62，从而以高于 6次/秒的频率上下移动该探针16。在本发明的一实施例中，该致动器90'为一压电致动器，其根据一电压信号而向上或向下移动。在本发明的一实施例中，该致动器90'系一音圈致动器(例如，使用一般的小尺寸喇叭)，其根据一电流信号而向上或向下移动。参考图10，在本发明的一实施例中，该探针载台50'包含一接触传感器88，其被构造为感测该探针16及该待测元件62的接触状态。在本发明的一实施例中，该接触传感器88包含设置于该致动器80上的一第一端点84以及设置于该置放臂90'上的一第二端点86，且该第一端点84面向该第二端点86。在本发明的一实施例中，施加预定电流至该致动器80可导致该第一端点84向上移动而接触该第二端点86，进而向上移动该置放臂90' 使得该探针82离开该待测元件62 ；施加预定逆向电流至该致动器80可导致该第一端点84 向下移动，使得该探针16接触该待测元件62，且该第一端点84离开该第二端点86。换言之，该接触传感器88被构造为在该探针16离开该待测元件62时，该第一端点84接触该第二端点86 ；该接触传感器88亦被构造为在该探针16接触该待测元件62时，该第一端点84 离开该第二端点86。在本发明的一实施例中，该探针载台50'另包含一发光元件94及一电源供应器 96，该发光元件94电气连接于该接触传感器88，该电源供应器96电气串联于该发光元件 94及该接触传感器88。当该致动器80向上移动该第一端点84以接触该第二端点86并将该探针16及该待测元件62予以分离时，该第一端点84与该第二端点86形成一电气回路， 使得该发光元件94发光；当该致动器80向下移动以使该探针16接触该待测元件62并将该第一端点84及该第二端点86予以分离时，该电气回路关闭，使得该发光元件94停止发光。换言之，该发光元件94可作为该探针16的接触指示器。参考图11，在本发明的一实施例中，该接触传感器88电气连接于一测试机78，该测试机78可通过该第一端点84与该第二端点86的分离，得知该探针16接触该待测元件 62而形成电气通路，如此该测试机78可通过电气通路(未显示于图中)经由该探针16传送测试信号至该待测元件62并搜集该待测元件62的响应信号。在本发明的一实施例中， 该测试机78电气连接于一信号产生器82，其被构造为产生该电气信号；当该待测元件62 的电气测试完成时，该测试机78传送一指令给该信号产生器82以产生一上移信号给该致动器80，使得该第一端点84接触并向上移动该第二端点86，并进一步向上移动该探针16 使得该探针16自该待测元件62上分离。在本发明的一实施例中，该测试机78电气连接于该元件载台70，该测试机78可通过该第一端点84与该第二端点86的接触，知悉该探针16与该待测元件62的分离后，即可传送一指令给该元件载台70以进行横向移动，使得该探针 16对准另一待测元件，以便进行电气测试。 在本发明的一实施例中，该探针载台50'另包含一负载98，设置于该置放臂90' 上且被构造为经由该探针16实质上施加一固定力于该待测元件62。当该致动器80向下移动该第一端点84，该探针16接触该待测元件62且该第一端点84与该第二端点86分离， 该负载98成为该探针16施力于该待测元件62的唯一影响因素；换言之，如果该负载98的重量固定，则该探针16施加一固定力于该待测元件62。在本发明的一实施例中，该置放臂 90'可配置各种不同重量的负载，以便该探针16得以施加不同的固定力于该待测元件62。现有的元件载台重量相对较大，其上下移动的频率因而限制于6次/秒，无法应用于高速测试系统中。相对地，本发明使用高速致动器上下移动重量较小的探针而实现该探针与该待测元件的电气接触，并非上下移动重量相对较大的元件载台。因此，本发明的技术可以高于6次/秒的频率上下移动该探针，甚至可以高于数千次/秒的频率上下移动该探针，以满足高速测试需求。本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而本发明所属技术领域中具有通常知识的人员应了解，在不背离所附权利要求书所界定的本发明精神和范围内，本发明的教示及揭示可作种种的替换及修饰。例如，上文揭示的许多制程可以不同的方法实施或以其它制程予以取代，或者采用上述二种方式的组合。此外，本发明的权利范围并不局限于上文揭示的特定实施例的制程、机台、制造、 物质的成份、装置、方法或步骤。本发明所属技术领域中具有通常知识者应了解，基于本发明教示及揭示制程、机台、制造、物质的成份、装置、方法或步骤，无论现在已存在或日后开发者，其与本案实施例揭示者系以实质相同的方式执行实质相同的功能，而达到实质相同的结果，亦可使用于本发明。因此，以下的申请专利范围系用以涵盖用以此类制程、机台、制造、物质的成份、装置、方法或步骤。
权利要求
1.一种探针载台，包含一基座；一置放臂，枢接于该基座，该置放臂包含一固持部，被构造为承载至少一探针；以及一致动器，设置于该基座上，该致动器被构造为根据一电气信号通过该置放臂向下移动该探针而接触一待测元件或向上移动该探针而离开该待测元件。
2.根据权利要求1所述的探针载台，其中该探针载台还包含一接触传感器，该接触传感器被构造为感测该探针及该待测元件的接触状态。
3.根据权利要求2所述的探针载台，其中该接触传感器包含一第一端点，设置于该致动器上；以及一第二端点，设置于该置放臂上，且该第一端点面向该第二端点。
4.根据权利要求3所述的探针载台，其中该接触传感器被构造为在该探针离开该待测元件时，该第一端点接触该第二端点。
5.根据权利要求3所述的探针载台，其中该接触传感器被构造为在该探针接触该待测元件时，该第一端点离开该第二端点。
6.根据权利要求3所述的探针载台，其中该探针载台还包含一发光元件，该发光元件电气连接于该接触传感器。
7.根据权利要求1所述的探针载台，其中该探针载台还另包含一负载，该负载设置于该置放臂上且被构造为经由该探针实质上施加一固定力于该待测元件。
8.根据权利要求1所述的探针载台，其中该致动器为一音圈致动器或一压电致动器。
9.根据权利要求1所述的探针载台，其中该致动器被构造为大于6次/秒的频率上下移动该探针。
10.根据权利要求1所述的探针载台，其中该固持部被构造为承载一探针卡，该探针卡具有该探针。
11.一种测试装置，包含一壳体，被构造为界定一测试室；一元件载台，设置于该壳体内且被构造为承载至少一待测元件；以及至少一探针载台，设置于该壳体内，该探针载台包含一基座；一置放臂，枢接于该基座，该置放臂包含一固持部，被构造为承载至少一探针；以及一致动器，设置于该基座上，该致动器被构造为根据一电气信号通过该置放臂向下移动该探针而接触该待测元件或向上移动该探针而离开该待测元件。
12.根据权利要求11所述的测试装置，其中该测试装置还包含一接触传感器，该接触传感器被构造为感测该探针及该待测元件的接触状态。
13.根据权利要求12所述的测试装置，其中该接触传感器包含一第一端点，设置于该致动器上；以及一第二端点，设置于该置放臂上，且该第一端点面向该第二端点。
14.根据权利要求13所述的测试装置，其中该接触传感器被构造为在该探针离开该待测元件时，该第一端点接触该第二端点。
15.根据权利要求13所述的测试装置，其中该接触传感器被构造为在该探针接触该待测元件时，该第一端点离开该第二端点。
16.根据权利要求13所述的测试装置，其中该测试装置还包含一发光元件，该发光元件电气连接于该接触传感器。
17.根据权利要求16所述的测试装置，其中该测试装置还包含一电源供应器，该电源供应器电气串联于该发光元件及该接触传感器。
18.根据权利要求13所述的测试装置，其中该测试装置还包含一测试机，该测试机电气连接于该接触传感器。
19.根据权利要求18所述的测试装置，其中该测试机电气连接于一信号产生器，该信号产生器被构造为产生该电气信号。
20.根据权利要求18所述的测试装置，其中该测试机电气连接于该元件载台。
21.根据权利要求11所述的测试装置，其中该测试装置还包含一负载，该负载设置于该置放臂上且被构造为经由该探针实质上施加一固定力于该待测元件。
22.根据权利要求11所述的测试装置，其中该致动器为一音圈致动器或一压电致动器。
23.根据权利要求11所述的测试装置，其中该致动器被构造为大于6次/秒的频率上下移动该探针。
24.根据权利要求11所述的测试装置，其中该固持部被构造为承载一探针卡，该探针卡具有该探针。
全文摘要
本发明的测试装置，包含一壳体，被构造为界定一测试室；一元件载台，设置于该壳体内且被构造为承载至少一待测元件；以及至少一探针载台，设置于该壳体内。在本发明的一实施例中，该探针载台包含一基座；一置放臂，枢接于该基座，该置放臂包含一固持部，被构造为承载至少一探针；以及一致动器，设置于该基座上，该致动器被构造为根据一电气信号通过该置放臂向下移动该探针而接触该待测元件或向上移动该探针而离开该待测元件。
文档编号G01R1/04GK102385033SQ20111006470
公开日2012年3月21日 申请日期2011年3月14日 优先权日2010年9月2日
发明者刘荣玙 申请人:思达科技股份有限公司