專利名稱：中介光學感測裝置及高精度半導體元件檢測機臺的制作方法
中介光學感測裝置及高精度半導體元件檢測機臺
技術領域：
本發(fā)明是關于一種光學感測裝置，尤其是一種中介光學感測裝置及帶有該裝置的
高精度半導體元件的檢測機臺。背景技術：
集成電路元件成品前身為自晶圓(Wafer)精密切割分離為個體的裸晶(Bare-Die or Bare-Chip)，以往的裸晶，多先經(jīng)打線封裝后，形成保護良好的半導體裝置受測。但一 方面半導體裝置的腳位逐漸增加，體積卻大幅縮減，使得腳位的密度驟增，檢測難度因而提高。 另一方面，例如記憶體等半導體裝置，隨記憶容量的大幅增加，單顆晶胞已經(jīng)不敷 使用，故目前已采用多層裸晶疊合封裝的方式，以提高單一顆半導體裝置的記憶容量。此種 情況下，若等打線封裝完畢再接受檢測，則單一顆不良裸晶將迫使整個產(chǎn)品成為不良產(chǎn)品， 不良率勢必暴增，故必須提早于裸晶狀態(tài)受檢，方能及早剔除不良的裸晶而避免浪費封裝 資源。 對于上述完成封裝的半導體裝置以及未經(jīng)封裝的裸晶，由于存在相同的高精度檢 測需求，亦即，在檢測前，提供良好的對位關系，使檢測裝置可正確檢測其效能，故在本案 中，將上述受測物統(tǒng)稱為高精度半導體元件。以下均以其中難度較高的裸晶檢測為例。
如圖1所示，為一種目前常見的裸晶IO，其實際長寬尺寸約6mmX15mm，厚度則僅 0. 25mm，即便尺寸各有不同，但一方面裸晶10微小的體積內以極高密度布滿電路，制造過 程繁瑣、造價高昂；另方面，由于其厚度過薄，不難想見裸晶10的脆弱與珍貴，只要稍有碰 撞即會損壞。裸晶10兩端部均分布有一排接點102，供日后引出接腳，亦為裸晶IO對外的 電連接通道。由圖1中X、Y軸向的軸線CLX與CLY觀察，可發(fā)現(xiàn)裸晶IO本身具有鏡像對稱 的外觀，亦因此， 一旦將兩顆裸晶并排置放，只要置放位置精準，在對位過程中即使彼此影 像資料沿對稱軸互調，亦無礙于對位的精確。 另如圖2所示，為準確導通探針122的電連接路徑，探針卡12的探針122數(shù)量與 間距完全對應裸晶10的接點102，但受限于接點102數(shù)目頗大、密度甚高，故要進行檢測時， 絕不可稍有偏差，以免探針卡12的探針122無法正確接觸預定的接點102。
為避免上述偏差，目前業(yè)界檢測裸晶仍多采人工操作，藉由顯微鏡的輔助，將探針 卡對準裸晶，給予電能與電訊號進行電性檢測，進而以回饋訊號判斷裸晶良好與否；因每次 僅能檢測單顆裸晶，檢測速度相當緩慢。且檢測完畢后，是由操作人員手持吸筆而逐顆搬移 裸晶，此動作不僅緩慢，且對脆弱的裸晶具有一定程度的風險，力道稍有不穩(wěn)即可能損傷裸 晶；亦可能因人為操作過程，而污染裸晶表面。 因此，若能提供一種應用于自動檢測機臺的光學感測裝置，利用光學原理，以自動 化設備與機構直接進行探針卡與裸晶的對位，再進行裸晶自動化檢測，可大幅取代人力與 減少人為失誤的影響，提升裸晶檢測速度與品質，應為最佳解決方案。
發(fā)明內容
因此，本發(fā)明目的之一，在于提供一種充分運用光學原理，輔以影像擷取分析裝置 與技術，達成微體積受測物與檢測裝置精密對位的中介光學感測裝置及高精度半導體元件 檢測機臺。 本發(fā)明另一目的，在于提供一種摒除顯微鏡與人工操作，大幅提升受測物對位與 檢測效率的中介光學感測裝置及高精度半導體元件檢測機臺。 本發(fā)明的再一目的，在提供一種無損壞受測物顧慮，且降低受測物被污染的機會 的中介光學感測裝置及高精度半導體元件檢測機臺。 本發(fā)明的又一目的，在于提供一種機構精簡、成本合宜，維護成本相當?shù)土倚刨?度極高的中介光學感測裝置及高精度半導體元件檢測機臺。 因此，本發(fā)明為一種中介對位光學影像感測裝置，供分別擷取位在其兩相反側面 的一組受測物及一組檢測裝置影像，且受測物及檢測裝置分別具有多個沿著一個對應中軸 鏡像對稱的基準點，該感測裝置包括一組將受測物與檢測裝置的光學影像轉向并整合的 光學整合器；及一組接收來自該光學整合器的疊合影像、并辨識上述基準點的光學影像擷 取器。 將中介對位光學影像感測裝置送入受測物與檢測裝置兩者之間，雙向擷取兩者的 位置影像資料而加以疊合，以確認兩者的位置已被精確對齊，再將光學影像感測裝置由中 介的感測位置移出至一退讓位置，讓受測物與檢測裝置相向移動，以自動化作業(yè)完全取代 人工操作顯微鏡的調整對位動作，從而大幅提升檢測效率與確保受測物的安全。
圖1是公知裸晶外觀的立體示意圖2是公知探針卡點觸裸晶的立體示意圖3是本發(fā)明第一實施例的結構立體示意圖4是本發(fā)明第一實施例的光路示意圖5是本發(fā)明第二實施例感領U裝置與測試承載盤的結構立體示意6是本發(fā)明第二實施例的光路立體示意圖7是本發(fā)明第二實施例測試機臺的方塊圖8是本發(fā)明第三實施例的結構立體示意圖9是本發(fā)明第三實施例的光路示意圖。
主要元件符號說明10…裸晶102、 102"…接點12、12"…探針卡122、122'、122"…探針2、2'、2"…感測裝置22、22'…等腰直角三棱鏡22"…X型整合棱鏡202"…第一斜面204"…第二斜面222…斜邊面224…等腰邊226…高
24、24'、24"…照相單元
26'…轉向棱鏡
32'…測試承載盤
32，
324，
5，..
7，.. CLX、CLY…對應中軸
3'…檢測機臺 322'…基準點 4，…基座 6'…檢測裝置 8，
具體實施方式
有關本發(fā)明的前述及其它技術內容、特點與功效，在以下配合說明書附圖的較佳 實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現(xiàn)。 圖3為本發(fā)明第一實施例的立體示意圖，在本例中，是以單一顆裸晶作為受測物， 且為便于理解，檢測裝置中的探針卡被省略，圖中僅繪示出其探針122 ;感測裝置2則例釋 包含分別位于兩側、作為光學影像擷取器的兩組照相單元24，兩組照相單元24之間更配置 有一組作為光學整合器的等腰直角三棱鏡22。三棱鏡22具有一個斜邊面222與兩等腰邊 224，當欲將受測裸晶IO與探針122對齊時，三棱鏡22是被移動至其間。在此需強調，雖然 本例中是以三棱鏡22的斜邊面222朝向探針122，當然，即使將三棱鏡22翻轉180度，將兩 斜邊面222朝向裸晶10亦無不可。 操作時，如圖4所示，裸晶10與探針卡分別具有前述鏡像對稱的接點102與探針 122，而等腰直角三棱鏡22的高226恰對齊接點102與探針122的對稱軸。由此，左側探針 122的影像，將沿虛線朝圖式下方向等腰直角三棱鏡22前進，直到遇左等腰邊224后反射向 圖式右方，穿透右等腰邊224而投射至右照相單元24 ;右側探針122則恰恰相反，將沿對稱 路徑在向下直行后遇右等腰邊224向左反射至左照相單元24。 相對地，裸晶10左側接點102的影像將朝圖式上方直行，至接觸等腰直角三棱鏡 22的左等腰邊224后向左反射至左照相單元24 ;裸晶10右側接點102的影像則直行向上 接觸等腰直角三棱鏡22的右等腰邊224后，向右反射至右照相單元24。
因等腰直角三棱鏡22本身亦為鏡像對稱，依前述光路，若裸晶10的接點102與探 針卡的探針122皆能在兩照相單元24處產(chǎn)生重疊影像，即代表上下兩側的受測物與檢測裝 置已被精確對齊；此時，將三棱鏡22退出后，探針卡即可下壓，以正確點觸裸晶IO而進行檢 測；反之，則裸晶10需調整變換位置，直至前述光路影像重合對準。 為便于說明，上述實施例是采用光路最易敘述與理解的例證，若考慮實際機臺的 空間限制，自然可將第一實施例加以變化，成為如圖5所示，本發(fā)明感測裝置的第二實施 例，沿用上述對位架構，但將光路轉向，從而使照相單元并排，并采用多組探針卡，以同步進 行多個裸晶的測試。 本例中，檢測裝置包括具有四組探針122'的探針卡，以同步檢測四顆承載于測試 承載盤32'承載槽324'中的裸晶10 ;當然，承前所述，測試承載盤32'必須為高精度的承 載盤，使公差甚小，方可提供充分的對位精度并縮短對位時間，測試承載盤32'上并形成有 兩處供對位使用、作為鏡向對稱基準點的刻痕322'。此外，探針卡上的探針組122'亦可如 申請人:所擁有的中國臺灣發(fā)明第1291563號專利所述，彼此以例如壓電元件等機構相對微調，從而補償多顆受測物間的相對位置偏差。 如圖5所示，位于探針卡與待測裸晶10之間、等腰直角三棱鏡22'的兩側更配置 一組成對的轉向棱鏡26'，使得兩組照相單元24'位置可調整并排，以節(jié)約機構空間。當然， 轉向棱鏡26'亦可改采平面鏡，并不影響運作效果。虛線所示為三棱鏡22'與轉向鏡26' 處于退讓位置的狀態(tài)。請一并參考圖6，測試承載盤32'的基準點322'與探針122'的影像 分別依箭頭方向前進，同樣由三棱鏡22'整合后，透過轉向鏡26'投射入照相單元24'，從而 達成如前一實施例的對齊效果。 熟于此技術者當可輕易理解，雖然圖中測試承載盤32'的承載槽324'為縱向排 列，但只要檢測裝置探針122'與測試承載盤32'均位于等腰直角三棱鏡22'收光范圍中， 即使將承載槽324'的排列方式變更為田字型，亦僅需改變各組探針122'的對應位置即可 適用。 將圖5與圖6的感測裝置2'應用于例如裸晶等高精度半導體元件檢測的檢測機 臺3'，組成的方塊圖如圖7所示，檢測機臺3'包含基座4'、輸送測試承載盤32'的輸送裝 置5'、對應輸送裝置5'的檢測裝置6'，檢測裝置6'可為上述探針卡12。檢測機臺3'更包 含接受檢測裝置6'訊號以判定受測物性能的處理裝置7'、受處理裝置7'驅動的緩沖分類 裝置8'，進行檢測時，可于緩沖分類裝置8'區(qū)隔進行分類，并不影響檢測機臺3'前端的相 關作業(yè)。 感測裝置2'配置于檢測裝置6'與輸送裝置5'之間，供將測試承載盤32'中所有 受測物位置資料輸出至前述處理裝置7'，感測裝置2'包括如圖5與圖6所示作為光學整合 器的等腰直角三棱鏡22'、與作為光學影像擷取器的照相單元24'，分別用于測試承載盤與 檢測裝置兩者光學影像的轉向、整合與接收、辨識。 當然，光學整合器模式并不限于上述等腰直角三棱鏡，如圖8本發(fā)明第三實施例 所示，可利用X型整合棱鏡22"搭配單組作為光學影像擷取器的照相單元24"，組構成感測 裝置2"，以利探針122"與作為受測物的裸晶10接點102"對位之用。請一并參考圖9，X型 整合棱鏡22"下側、裸晶IO兩端具有鏡像對稱的接點102";X型整合棱鏡22"的上側、探針 卡12"亦具有鏡像對稱的探針122"，為清楚說明光線折射路徑，定義X型整合棱鏡22"右高 左低的斜面為第一斜面202"、左高右低的斜面為第二斜面204"，兩斜面202"、204"均形成 有半反射、半穿透的光學薄膜。 來自探針122"的影像將向圖式下方直行，沿第一斜面202"向左反射后射入照相
單元24"，即如上寬箭號方向所示；接點102"的影像則如下方箭號所示方向，先向圖式上方
直行，遇第二斜面204"時左折，再直行進入照相單元24"收光。此時，照相單元24"即可接
收由X型整合棱鏡22"整合后的影像，進而判斷探針卡與裸晶的相對位置關系，相對第三實
施例與第一實施例皆可如第二實施例般，配置應用于高精度半導體元件檢測機臺。 依照上述各實施例說明，經(jīng)光學整合器與影像擷取構件，確實可自動化完成受測
物與檢測裝置的精確對位，應用于檢測機臺，可立即替代人工檢測流程，完全克服公知技術
中可能發(fā)生的損壞，因此藉由本發(fā)明確實可以有效達成本案的所有上述目的。 以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，當不能以此限定本發(fā)明實施和保護的
范圍，凡依本發(fā)明申請專利范圍及發(fā)明說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆應仍
屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內。
權利要求
一種中介對位光學影像感測裝置，供分別擷取位在其兩相反側面的受測物及檢測裝置影像，且該受測物及該檢測裝置分別具有多個沿著一個對應中軸鏡像對稱的基準點，該感測裝置包括將該受測物與該檢測裝置的光學影像轉向并整合的光學整合器；及接收來自該光學整合器的疊合影像、并辨識上述基準點的光學影像擷取器。
2. 如權利要求1所述的感測裝置，其特征在于，所述光學整合器包括以其斜邊面向所 述受測物/檢測裝置之一、及其二等腰邊朝向檢測裝置/受測物的另一者的等腰直角三棱 鏡，且受測物及檢測裝置的對應中軸是對應等腰直角三棱鏡斜邊的高；以及所述光學影像 擷取器包括兩組照相單元。
3. 如權利要求2所述的感測裝置，其特征在于，更包括兩組介于該等腰直角三棱鏡與 該光學影像擷取器間的兩組轉向鏡。
4. 如權利要求1所述的感測裝置，其特征在于，所述光學整合器包括以兩相對側面分 別面向該受測物及該檢測裝置、使該受測物影像及該檢測裝置影像分別被轉向，并以上述 影像輸出方向面向該光學擷取器的X型整合棱鏡。
5. —種高精度半導體元件檢測機臺，其中供機臺檢測的半導體元件被分別置放于多個 測試承載盤中，且所述承載盤的每一個形成有多個沿一個中軸鏡像對稱的多個基準點、及 多個分別用以承載半導體元件的承載槽，所述檢測機臺包括一個基座；輸送承載盤的輸送裝置；對應輸送裝置、并具有多個鏡像對稱設置基準點的檢測裝置； 接受檢測裝置訊號而判定上述半導體元件性能的處理裝置； 受處理裝置驅動的緩沖分類裝置；及可在介入該檢測裝置及該輸送裝置間的一個感測位置、及相對遠離該感測位置的一個 退讓位置間移動，并將上述測試承載盤中的上述半導體元件位置資料輸出至該處理裝置的 中介對位光學影像感測裝置，所述感測裝置包括當感測裝置位于感測位置時，將上述半導體元件與檢測裝置的光學影像轉向并整合的 光學整合器；及接收來自光學整合器的疊合影像、并辨識上述基準點的光學影像擷取器。
6. 如權利要求5所述的機臺，其特征在于，所述半導體元件為裸晶，且檢測裝置包括多 個分別對應上述承載槽的探針卡。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種中介對位光學影像感測裝置，供分別擷取位在其兩相反側面的一組受測物及一組檢測裝置的影像，且受測物及檢測裝置分別具有多個沿著一個對應中軸鏡像對稱的基準點，感測裝置包括一組將受測物與檢測裝置的光學影像轉向并整合的光學整合器；及一組接收來自光學整合器的疊合影像、并辨識多個基準點的光學影像擷取器。將前述感測裝置結合基座、輸送裝置、檢測裝置、處理裝置與緩沖分類裝置，結合為檢測機臺，且利用精密的測試承載盤容置多個受測物，非常適用于高精度半導體元件的自動檢測，可大幅提升檢測效率與品質。
文檔編號G01R31/26GK101738504SQ20081017268
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月7日 優(yōu)先權日2008年11月7日
發(fā)明者林漢聲 申請人:中茂電子(深圳)有限公司