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专利名称：用于探测半导体晶片的可替换探针装置的制作方法
用于探测半导体晶片的可替换探针驢 交叉引用相关申请
本申请要求美国临时专利申请序列号60/940,242的优先权，申请日是2007 年5月25日，该专利主题在此弓间作为参考。
本申请也涉及美国实用新型专利申请序列号09/730,130，申请日是2000年 12月4日，现在授予专利6,586,954;美国实用新型专利申请序列号10/601,764， 申请日是2003年6月23日；美国实用新型专利申请序列号09/021,631，申请 日1998年2月10日，现在授予专利6,201,402;美国实用新型专利申请序列号 10/607,768，申请日2003年6月27日；美国专利申i青序列号10/383,079，申请 日2003年3月6日；美国实用新型专利申请序列号10/809,051，申请日2004 年3月25日；美国实用新型专利申请序列号11/216,757，申请日2005年8月 31日；这些专禾啲主题在此弓间作为参考。
駄领域
本发明通常涉及半导術则试设备，尤微及在半导術则试设备中4顿的用于 电探测半导体晶片上的设备的探针装置。
背景魷
半导体产业需要使用许多半导体晶片上的电子设备。随着半导体产业发展 以及设备越来越复杂，许多电设备，最普通的半导体设备，必须要电测试，例 如，测武漏电流和极低工作电流。这些电^ffl常低于100￡\。此外，电流和设 备特性通常需要在宽温度范围，行评定，以了解温度怎样影响设备，由此具 有可控制的器件特性。为了在低于100￡\的电流下进行有效观糧，测量信号必 须相对外部电干扰、通过电介质材料的漏电流、寄生电容、静电噪声、压电噪 声以及电介质吸收等隔离。
此外，由于芯片间距(die pitches)的广泛多样性(涉及芯片(die) /晶片上 相邻设备之间的间距^mil相邻探针瓦片(probe tiles)的间距)，使用者需要在多种 ^重复{顿 瓦片的灵活性。这^S与不同的芯片间距匹配。
芯片间距与芯片的尺寸相关。芯片间距的尺寸可以变化，例如，从l OmW到 3 Omi^等等。另外，芯片间距的微也可以变化，例如，矩形、正方形等等。 目前，半导懒赋装置这样设计，如果芯片/晶片上的芯片间距的尺寸， 状不同，使用者不得不使用不同的探针瓦片(或有时称作'探针卡")。
因此，想要得到允许重复使用探针瓦片的灵活性的探针装置。进一步地， 希望外部电干扰、通过电介质材料的漏电流、寄生电容、静电噪声、压电噪声 以及电介质吸收有效减少或消除。

发明内容
为了解决上述和其它问题，本发明提供一种用于测试晶片上的半导体设备 的探针體。
在本发明的一个实施例中，探ft^g包括
具有至少一个接收孔的可互换板；
置于至少一个接收孔中的至少一个探针瓦片；
至少一个浮板，该至少一个浮板布置在M探针瓦片与接收 Lt间；以及
控制机构，该控制机构提供多维自由度运动以控制探针瓦片与可互换板的 各个接收孔的相对位置。
在本发明的又一个实施例中，浮板包括至少一个用于接收限制螺钉以将 浮板设置于可互换板上柳艮制槽，至少一付斤顶螺钉，以超少一个用于接 收'操纵杆"式的杆的调节孔。
进一步地，在本发明的一个实施例中，多维自由度运动包括由"操纵杆"式
的杆控制的平移(x-Y)运动和旋转(e)运动，以及由千斤顶螺钉控制的平移 (Z)运动和俯仰(pitch)、滚动(roll)运动。在一个实施例中，具有两^f"斤 顶螺钉以及两个'操纵杆"式的杆。
在本发明的再一个实施例中，探针瓦片是自备的单元并且可以从各个接收 孔拆卸或者替换。置于可互换板下的晶片上的多个设备可以斜虫或者同时测试， 并且晶片上的不同设备组可以在替换至少一，针瓦片后测试。
从以下的详细描述中本领域技术人员将显然知晓本发明的这些和其它优 点，其中显示和描述本发明的示例性实施例，其包括计划用于执行本发明的最佳方式。将了解到，本发明能够在各种显而易见的方面修改，所有的修改不脱 离本发明的精神和范围。因此，附图和详细的描述被看作是本质上的示例而不 是限制。


图1为通常根据本发明原理的探l棵置的一个实施例的分解图。
图2为通常根据本发明原理的探针體的一个实施例的局部、近视图。 图3A和3B为通常根据本发明原理盼'操纵杆"式杆的"操纵杆"移动的侧视
图和咅腼图，其操作和提f繊针瓦片相对于可互换板的於接收孔的多维自由
度运动。
图4示出了通常根据本发明原理的可互换板和从探针装置的可互换板拆开 的探针瓦片的一个实施例。
图5示出了通常根据本发明原理的浮板的一个实施例，其设置于探ft^g 的可互换板的一个接收孑Lt。
图6示出了设置于图5所示浮敬上的探针瓦片的一个实施例。
图7和8示出了通常根据本发明原理的探针瓦片的一个实施例，其设置于
由一个或两个'操纵杆"式的杆操作的浮l^h。
图9示出了通常根据本发明原理的浮板的一个实施例。
图l O为通常根据本发明原理的探针装置的一个实施例的俯视图，其具有 在探针测i讽境中设置于可互换fei:的探针瓦片。
图1 1为通常根据本发明原理的如图1 0所示的探针装置的一个实施例的
在图i-ii中，通常根据本发明的原理，探针装置ioo包括具有多个探针瓦
片接收孔104的可互换板102、置于接收孔104中的多个可替换的探针瓦片106 (其中在图1-2中只显示一个)；以及多个浮板108 (其中在图1-2中只显示一 个)。浮板108设置于各个接收孔104上，位于各个探针瓦片106和接收孔104 之间。
如图l-9所示，浮板108包括至少一个保持槽IIO (^^尔为"限制槽，)，其用于接收限制螺钉111以将浮板108设置于可互换板102上； 一对千斤顶螺 钉112，至少一个用于接收'操纵杆"式的调节杆116的调节孔114。浮板108布 置在各个探针瓦片106与接收孔104之间。
如图3A-3B、 5及7-8所示，控制机构120掛共多维自由度运动以控制探针 瓦片106相对可互换板102的M接收 L 104的位置。为了iif共单个探针瓦片 的全定位能力，控制机构120控制至少6个移动自由度。在一个实施例中，两 个调节杆116，诸如"操纵杆"式的杆，用于掛共两个平移(X和Y)运动和一个 旋转(e)运动，其没有显示但本领,术人员公知。当一X^纵杆116 —致 地移动，探针瓦片上的平移与操纵杆116的方向相匹配。通过以相反方向移动
^m纵杆ii6完成e旋转。
进一步，在图5所示的实施例中， 一对千斤顶螺钉112用于提f棘除的平 移(Z)运动和两个旋转(術印和滚动)运动。千斤顶螺钉112舰地在探针瓦 片106的相对侧上。在一个实施例中，抬高所有的千斤顶螺钉112 (例如逆时 针)以升高探针瓦片，反之下降所有的千斤顶螺钉112 (例如顺时针)以降低 探针瓦片。Mil^高一对相对千斤顶螺钉112中的一个以及下降另一个，探针 瓦片可以被倾斜(tilted)，也就是俯仰和滚动。
同样，浮板108可用作弹簧以维持千斤顶螺钉112上的预载并且^f共摩擦 力以维持测试期间探针瓦片的JiS。
探针瓦片106是设置在浮板108上的自备的(独立的)(self-contained)单 元，如图5所示，其M安装孔113设置探针瓦片106。探针瓦片106可从浮 板108移除并且可以被另一个探针瓦片106替换。置于可互换板102下的晶片 上的多个设备可以独立或同步地测试。探针瓦片可拆卸并且可替换，晶片上的 不同设备组可以在拆卸和替换一些探针瓦片106后被测试。
本发明的其他特点和优点可能包括以下
1) 高的机械公差。
2) 受许多因素影响的可控制特性，诸如纟鹏，有限连掛结合垫以及晶片上 的设备真实状态(device real estate)。
3) 灵活测试能力。
4) 可互换探针板，用于横向移动、探针板和探针瓦片之间的俯仰/滚动调节 的浮板。5) 自备的探针瓦片。
6) 在上述相关专利申请中描述的特点。
7) 可量测性。
8) 高的测试精度。
根据以上的描述和附图，本领域技术人员知道显示和说明的特定实施例目 的只是说明，不是要限制本发明的范围。本领域技术人员将认识至体发明可以 在不脱离其精神或本质特点下以其他特殊形式体现。对特定实施例的细节的参 考不是要限制本发明的范围。例如，应当理解到在其他实施例中，在不脱离本 发明范围下可以掛共一个操纵杆或两个以上操纵杆。
权利要求
1. 一种探针装置，包括具有至少一个接收孔的可互换板；置于至少一个接收孔中的至少一个探针瓦片；至少一个浮板，该至少一个浮板布置在各个探针瓦片与接收孔之间；以及提供多维自由度运动以控制探针瓦片与可互换板的各个接收孔的相对位置的控制机构。
2. 根据权利要求1的探,t^置，其特征在于，所述浮板包括至少一个用于接收限制螺钉以将浮板安装于可互换肚柳蹄诉曹，至少一付斤顶螺钉，以 及至少一个用于接收"操纵扦'式的杆的调节孔。
3. 根据权利要求2的探针體，其特征在于，多维自由度运动包括由"操纵 杆"式的杆控制的平移(X-Y)运动和旋转(e)运动，以及由至少一W斤顶 螺钉控制的平移(Z)运动和術印、滚动运动。
4. 根据权利要求1的探针装置，其特征在于，探针瓦片是自备的单元并且 可以从各个接收孔移除或者替换。
5. —种控制探ft^a的浮板的方法，包括lil共一对安装在浮板上的千斤顶螺钉；将一自纵杆插入布置在浮板上的两个相应的调节 L中；以及 移动该鹏纵杆以提供浮板的平移运动(X-Y)和旋转(e)运动。
6. 根据权利要求5的方法，其特征在于，进一步包括 顺时针和逆时针转动所述一对千斤顶螺钉以，浮板的平移运动(Z)和两个旋转(俯仰和滚动)运动。
全文摘要
一种探针装置提供有多个探针瓦片，用于接收该探针瓦片的可互换板，布置在各个探针瓦片和可互换板上的接收孔之间的浮板，以及提供多维自由度运动以控制探针瓦片相对于各个可互换板的接收孔的位置的控制机构。一种控制浮板的方法也被提供，通过将一对操纵杆插入布置在浮板上的两个各个调节孔中以及移动该对操纵杆以提供浮板的平移运动(X-Y)和旋转(θ)运动，以及顺时针和逆时针转动该对千斤顶螺钉以提供浮板的平移运动(Z)和两个旋转(俯仰和滚动)运动。
文档编号G01R1/067GK101424704SQ20081021477
公开日2009年5月6日 申请日期2008年5月26日 优先权日2007年5月25日
发明者B·J·鲁特, W·A·芬克 申请人:塞莱敦体系股份有限公司