专利名称：中介光学感测装置及高精度半导体元件检测机台的制作方法
中介光学感测装置及高精度半导体元件检测机台
技术领域：
本发明是关于一种光学感测装置，尤其是一种中介光学感测装置及带有该装置的
高精度半导体元件的检测机台。背景技术：
集成电路元件成品前身为自晶圆(Wafer)精密切割分离为个体的裸晶(Bare-Die or Bare-Chip)，以往的裸晶，多先经打线封装后，形成保护良好的半导体装置受测。但一 方面半导体装置的脚位逐渐增加，体积却大幅縮减，使得脚位的密度骤增，检测难度因而提高。 另一方面，例如记忆体等半导体装置，随记忆容量的大幅增加，单颗晶胞已经不敷 使用，故目前已采用多层裸晶叠合封装的方式，以提高单一颗半导体装置的记忆容量。此种 情况下，若等打线封装完毕再接受检测，则单一颗不良裸晶将迫使整个产品成为不良产品， 不良率势必暴增，故必须提早于裸晶状态受检，方能及早剔除不良的裸晶而避免浪费封装 资源。 对于上述完成封装的半导体装置以及未经封装的裸晶，由于存在相同的高精度检 测需求，亦即，在检测前，提供良好的对位关系，使检测装置可正确检测其效能，故在本案 中，将上述受测物统称为高精度半导体元件。以下均以其中难度较高的裸晶检测为例。
如图1所示，为一种目前常见的裸晶IO，其实际长宽尺寸约6mmX15mm，厚度则仅 0. 25mm，即便尺寸各有不同，但一方面裸晶10微小的体积内以极高密度布满电路，制造过 程繁琐、造价高昂；另方面，由于其厚度过薄，不难想见裸晶10的脆弱与珍贵，只要稍有碰 撞即会损坏。裸晶10两端部均分布有一排接点102，供日后引出接脚，亦为裸晶IO对外的 电连接通道。由图1中X、Y轴向的轴线CLX与CLY观察，可发现裸晶IO本身具有镜像对称 的外观，亦因此， 一旦将两颗裸晶并排置放，只要置放位置精准，在对位过程中即使彼此影 像资料沿对称轴互调，亦无碍于对位的精确。 另如图2所示，为准确导通探针122的电连接路径，探针卡12的探针122数量与 间距完全对应裸晶10的接点102，但受限于接点102数目颇大、密度甚高，故要进行检测时， 绝不可稍有偏差，以免探针卡12的探针122无法正确接触预定的接点102。
为避免上述偏差，目前业界检测裸晶仍多采人工操作，藉由显微镜的辅助，将探针 卡对准裸晶，给予电能与电讯号进行电性检测，进而以回馈讯号判断裸晶良好与否；因每次 仅能检测单颗裸晶，检测速度相当缓慢。且检测完毕后，是由操作人员手持吸笔而逐颗搬移 裸晶，此动作不仅缓慢，且对脆弱的裸晶具有一定程度的风险，力道稍有不稳即可能损伤裸 晶；亦可能因人为操作过程，而污染裸晶表面。 因此，若能提供一种应用于自动检测机台的光学感测装置，利用光学原理，以自动 化设备与机构直接进行探针卡与裸晶的对位，再进行裸晶自动化检测，可大幅取代人力与 减少人为失误的影响，提升裸晶检测速度与品质，应为最佳解决方案。
发明内容
因此，本发明目的之一，在于提供一种充分运用光学原理，辅以影像撷取分析装置 与技术，达成微体积受测物与检测装置精密对位的中介光学感测装置及高精度半导体元件 检测机台。 本发明另一目的，在于提供一种摒除显微镜与人工操作，大幅提升受测物对位与 检测效率的中介光学感测装置及高精度半导体元件检测机台。 本发明的再一目的，在提供一种无损坏受测物顾虑，且降低受测物被污染的机会 的中介光学感测装置及高精度半导体元件检测机台。 本发明的又一目的，在于提供一种机构精简、成本合宜，维护成本相当低廉且信赖 度极高的中介光学感测装置及高精度半导体元件检测机台。 因此，本发明为一种中介对位光学影像感测装置，供分别撷取位在其两相反侧面 的一组受测物及一组检测装置影像，且受测物及检测装置分别具有多个沿着一个对应中轴 镜像对称的基准点，该感测装置包括一组将受测物与检测装置的光学影像转向并整合的 光学整合器；及一组接收来自该光学整合器的叠合影像、并辨识上述基准点的光学影像撷 取器。 将中介对位光学影像感测装置送入受测物与检测装置两者之间，双向撷取两者的 位置影像资料而加以叠合，以确认两者的位置已被精确对齐，再将光学影像感测装置由中 介的感测位置移出至一退让位置，让受测物与检测装置相向移动，以自动化作业完全取代 人工操作显微镜的调整对位动作，从而大幅提升检测效率与确保受测物的安全。
图1是公知裸晶外观的立体示意图2是公知探针卡点触裸晶的立体示意图3是本发明第一实施例的结构立体示意图4是本发明第一实施例的光路示意图5是本发明第二实施例感领U装置与测试承载盘的结构立体示意6是本发明第二实施例的光路立体示意图7是本发明第二实施例测试机台的方块图8是本发明第三实施例的结构立体示意图9是本发明第三实施例的光路示意图。
主要元件符号说明10…裸晶102、 102"…接点12、12"…探针卡122、122'、122"…探针2、2'、2"…感测装置22、22'…等腰直角三棱镜22"…X型整合棱镜202"…第一斜面204"…第二斜面222…斜边面224…等腰边226…高
24、24'、24"…照相单元
26'…转向棱镜
32'…测试承载盘
32，
324，
5，..
7，.. CLX、CLY…对应中轴
3'…检测机台 322'…基准点 4，…基座 6'…检测装置 8，
具体实施方式
有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合说明书附图的较佳 实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。 图3为本发明第一实施例的立体示意图，在本例中，是以单一颗裸晶作为受测物， 且为便于理解，检测装置中的探针卡被省略，图中仅绘示出其探针122 ;感测装置2则例释 包含分别位于两侧、作为光学影像撷取器的两组照相单元24，两组照相单元24之间更配置 有一组作为光学整合器的等腰直角三棱镜22。三棱镜22具有一个斜边面222与两等腰边 224，当欲将受测裸晶IO与探针122对齐时，三棱镜22是被移动至其间。在此需强调，虽然 本例中是以三棱镜22的斜边面222朝向探针122，当然，即使将三棱镜22翻转180度，将两 斜边面222朝向裸晶10亦无不可。 操作时，如图4所示，裸晶10与探针卡分别具有前述镜像对称的接点102与探针 122，而等腰直角三棱镜22的高226恰对齐接点102与探针122的对称轴。由此，左侧探针 122的影像，将沿虚线朝图式下方向等腰直角三棱镜22前进，直到遇左等腰边224后反射向 图式右方，穿透右等腰边224而投射至右照相单元24 ;右侧探针122则恰恰相反，将沿对称 路径在向下直行后遇右等腰边224向左反射至左照相单元24。 相对地，裸晶10左侧接点102的影像将朝图式上方直行，至接触等腰直角三棱镜 22的左等腰边224后向左反射至左照相单元24 ;裸晶10右侧接点102的影像则直行向上 接触等腰直角三棱镜22的右等腰边224后，向右反射至右照相单元24。
因等腰直角三棱镜22本身亦为镜像对称，依前述光路，若裸晶10的接点102与探 针卡的探针122皆能在两照相单元24处产生重叠影像，即代表上下两侧的受测物与检测装 置已被精确对齐；此时，将三棱镜22退出后，探针卡即可下压，以正确点触裸晶IO而进行检 测；反之，则裸晶10需调整变换位置，直至前述光路影像重合对准。 为便于说明，上述实施例是采用光路最易叙述与理解的例证，若考虑实际机台的 空间限制，自然可将第一实施例加以变化，成为如图5所示，本发明感测装置的第二实施 例，沿用上述对位架构，但将光路转向，从而使照相单元并排，并采用多组探针卡，以同步进 行多个裸晶的测试。 本例中，检测装置包括具有四组探针122'的探针卡，以同步检测四颗承载于测试 承载盘32'承载槽324'中的裸晶10 ;当然，承前所述，测试承载盘32'必须为高精度的承 载盘，使公差甚小，方可提供充分的对位精度并縮短对位时间，测试承载盘32'上并形成有 两处供对位使用、作为镜向对称基准点的刻痕322'。此外，探针卡上的探针组122'亦可如 申请人:所拥有的中国台湾发明第1291563号专利所述，彼此以例如压电元件等机构相对微调，从而补偿多颗受测物间的相对位置偏差。 如图5所示，位于探针卡与待测裸晶10之间、等腰直角三棱镜22'的两侧更配置 一组成对的转向棱镜26'，使得两组照相单元24'位置可调整并排，以节约机构空间。当然， 转向棱镜26'亦可改采平面镜，并不影响运作效果。虚线所示为三棱镜22'与转向镜26' 处于退让位置的状态。请一并参考图6，测试承载盘32'的基准点322'与探针122'的影像 分别依箭头方向前进，同样由三棱镜22'整合后，透过转向镜26'投射入照相单元24'，从而 达成如前一实施例的对齐效果。 熟于此技术者当可轻易理解，虽然图中测试承载盘32'的承载槽324'为纵向排 列，但只要检测装置探针122'与测试承载盘32'均位于等腰直角三棱镜22'收光范围中， 即使将承载槽324'的排列方式变更为田字型，亦仅需改变各组探针122'的对应位置即可 适用。 将图5与图6的感测装置2'应用于例如裸晶等高精度半导体元件检测的检测机 台3'，组成的方块图如图7所示，检测机台3'包含基座4'、输送测试承载盘32'的输送装 置5'、对应输送装置5'的检测装置6'，检测装置6'可为上述探针卡12。检测机台3'更包 含接受检测装置6'讯号以判定受测物性能的处理装置7'、受处理装置7'驱动的缓冲分类 装置8'，进行检测时，可于缓冲分类装置8'区隔进行分类，并不影响检测机台3'前端的相 关作业。 感测装置2'配置于检测装置6'与输送装置5'之间，供将测试承载盘32'中所有 受测物位置资料输出至前述处理装置7'，感测装置2'包括如图5与图6所示作为光学整合 器的等腰直角三棱镜22'、与作为光学影像撷取器的照相单元24'，分别用于测试承载盘与 检测装置两者光学影像的转向、整合与接收、辨识。 当然，光学整合器模式并不限于上述等腰直角三棱镜，如图8本发明第三实施例 所示，可利用X型整合棱镜22"搭配单组作为光学影像撷取器的照相单元24"，组构成感测 装置2"，以利探针122"与作为受测物的裸晶10接点102"对位之用。请一并参考图9，X型 整合棱镜22"下侧、裸晶IO两端具有镜像对称的接点102";X型整合棱镜22"的上侧、探针 卡12"亦具有镜像对称的探针122"，为清楚说明光线折射路径，定义X型整合棱镜22"右高 左低的斜面为第一斜面202"、左高右低的斜面为第二斜面204"，两斜面202"、204"均形成 有半反射、半穿透的光学薄膜。 来自探针122"的影像将向图式下方直行，沿第一斜面202"向左反射后射入照相
单元24"，即如上宽箭号方向所示；接点102"的影像则如下方箭号所示方向，先向图式上方
直行，遇第二斜面204"时左折，再直行进入照相单元24"收光。此时，照相单元24"即可接
收由X型整合棱镜22"整合后的影像，进而判断探针卡与裸晶的相对位置关系，相对第三实
施例与第一实施例皆可如第二实施例般，配置应用于高精度半导体元件检测机台。 依照上述各实施例说明，经光学整合器与影像撷取构件，确实可自动化完成受测
物与检测装置的精确对位，应用于检测机台，可立即替代人工检测流程，完全克服公知技术
中可能发生的损坏，因此藉由本发明确实可以有效达成本案的所有上述目的。 以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施和保护的
范围，凡依本发明申请专利范围及发明说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应仍
属本发明专利涵盖的范围内。
权利要求
一种中介对位光学影像感测装置，供分别撷取位在其两相反侧面的受测物及检测装置影像，且该受测物及该检测装置分别具有多个沿着一个对应中轴镜像对称的基准点，该感测装置包括将该受测物与该检测装置的光学影像转向并整合的光学整合器；及接收来自该光学整合器的叠合影像、并辨识上述基准点的光学影像撷取器。
2. 如权利要求1所述的感测装置，其特征在于，所述光学整合器包括以其斜边面向所 述受测物/检测装置之一、及其二等腰边朝向检测装置/受测物的另一者的等腰直角三棱 镜，且受测物及检测装置的对应中轴是对应等腰直角三棱镜斜边的高；以及所述光学影像 撷取器包括两组照相单元。
3. 如权利要求2所述的感测装置，其特征在于，更包括两组介于该等腰直角三棱镜与 该光学影像撷取器间的两组转向镜。
4. 如权利要求1所述的感测装置，其特征在于，所述光学整合器包括以两相对侧面分 别面向该受测物及该检测装置、使该受测物影像及该检测装置影像分别被转向，并以上述 影像输出方向面向该光学撷取器的X型整合棱镜。
5. —种高精度半导体元件检测机台，其中供机台检测的半导体元件被分别置放于多个 测试承载盘中，且所述承载盘的每一个形成有多个沿一个中轴镜像对称的多个基准点、及 多个分别用以承载半导体元件的承载槽，所述检测机台包括一个基座；输送承载盘的输送装置；对应输送装置、并具有多个镜像对称设置基准点的检测装置； 接受检测装置讯号而判定上述半导体元件性能的处理装置； 受处理装置驱动的缓冲分类装置；及可在介入该检测装置及该输送装置间的一个感测位置、及相对远离该感测位置的一个 退让位置间移动，并将上述测试承载盘中的上述半导体元件位置资料输出至该处理装置的 中介对位光学影像感测装置，所述感测装置包括当感测装置位于感测位置时，将上述半导体元件与检测装置的光学影像转向并整合的 光学整合器；及接收来自光学整合器的叠合影像、并辨识上述基准点的光学影像撷取器。
6. 如权利要求5所述的机台，其特征在于，所述半导体元件为裸晶，且检测装置包括多 个分别对应上述承载槽的探针卡。
全文摘要
本发明揭示一种中介对位光学影像感测装置，供分别撷取位在其两相反侧面的一组受测物及一组检测装置的影像，且受测物及检测装置分别具有多个沿着一个对应中轴镜像对称的基准点，感测装置包括一组将受测物与检测装置的光学影像转向并整合的光学整合器；及一组接收来自光学整合器的叠合影像、并辨识多个基准点的光学影像撷取器。将前述感测装置结合基座、输送装置、检测装置、处理装置与缓冲分类装置，结合为检测机台，且利用精密的测试承载盘容置多个受测物，非常适用于高精度半导体元件的自动检测，可大幅提升检测效率与品质。
文档编号G01R31/26GK101738504SQ20081017268
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月7日 优先权日2008年11月7日
发明者林汉声 申请人:中茂电子(深圳)有限公司