CN100356178C - 复合运动探测 - Google Patents

Abstract

将一电子装置相对于探针移动到一第一位置中，以使探针与所述装置形成电接触。然后，将所述电子装置移动到一第二位置中，在所述第二位置中所述电子装置压在所述探针上，从而压缩所述探针。向所述第二位置的移动包括两个分量。所述移动的一个分量倾向于将所述电子装置压在所述探针上，从而压缩所述探针并在所述探针中引发一应力。所述第二移动倾向于减小所述应力。然后，经由所述探针将测试数据传送到所述电子装置和从所述电子装置传送测试数据。

Description

复合运动探测

技术领域

本发明大体上涉及探测一电子装置。

背景技术

尽管本发明大体上可应用于探测任何电子装置，但是本发明特别适合于探测一集成电路以测试所述电路。众所周知，一般将集成电路制造成半导体晶圆上的复数个芯片。图1说明用于测试此一半导体晶圆124的典型的测试系统100。图1中所展示的例示性测试系统包括一测试器102、一测试头118、一探针卡106和一探测器120。

将半导体晶圆124放置在卡盘(chuck)(通常也称为载物台)114上，所述卡盘一般能够在“x”、“y”和“z”方向中移动。卡盘114也能够旋转和倾斜，且能进一步进行其它运动。一旦将半导体晶圆124放置在卡盘114上，所述卡盘一般就在“x”、“y”方向中移动，使得晶圆124的芯片(未图示)上的终端与探针卡106上的探针108对齐。然后，卡盘114一般在“z”方向中向上移动晶圆124，从而使终端与探针108接触。一或一个以上的照相机122可辅助将终端与探针对齐并判定探针108与终端之间的接触。

一旦芯片(未图示)的终端与探针108接触，测试器102(可为一计算机)就产生测试数据。经由一或一个以上的通信链路104将测试数据传送到测试头118。经由互连116(例如，弹簧针)将测试数据从测试头118传送到探针卡106且经由探针108最终将测试数据传送到芯片(未图示)的终端。将由芯片产生的回应数据从探针108，经过探针卡106、经过互连116、经过探针头118、经过通信链路104以反方向传送到测试器102。

图2A-2C说明晶圆124到与探针卡106形成接触的移动。如以上所提及且如图2A中所示，晶圆124的一或一个以上的芯片202a的终端204与探针卡106的探针108对齐。卡盘114接着向上移动晶圆，使得电路小片202a的终端204接触探针108，如图2B中所示。如图2C所示，卡盘114一般将晶圆124移动到与终端204的第一接触之外。(通常将移动到第一接触之外的移动称为“超程”)。此一般压缩探针108。由探针108施加到终端204上的所得的弹力有助于在探针与终端之间创建一合理的低电阻电连接。另外，随着探针被压缩，探针108常常划过终端204的表面。划擦动作倾向于导致探针108的尖端穿透形成在终端204上的任何氧化物或其它聚集物，再一次帮助在探针与终端之间创建一合理的低电阻电连接。

图3A说明探针卡106的例示性探针108的超程和所得的压缩和划擦。当在表示探针与晶圆之间的第一接触的位置处时，分别将探针、晶圆和终端标注为108a、124a和204a，且展示于图3A中的虚线中。当在由以距离304表示超程的位置处时，分别将探针、晶圆和终端标注为108b、124b和204b，且展示于图3A中的实线中。在终端204上划过的探针108的尖端在图3A中标注为302。

如可预期的，由于超程引起的探针108的压缩在探针中引发许多力和应力。这些力和应力的类型和位置视(尤其)探针的形状和设计而定。在图3B中展示图3A中所说明的探针108中所引发的少许例示性的力和应力。主要的应力是由围绕将探针108紧固到探针卡106的点的扭力或旋转力306b而产生。当然，在探针中可引发许多其它力和应力。探针108的弹力也可将力310b施加到晶圆的终端(图3B中未示)上。

这些力和应力可破坏、损坏或减少探针108的使用寿命。而且，由探针108施加给终端的力310b可损坏终端和/或晶圆。包含低“k”介电材料的晶圆可特别容易受到这样的损坏。一般而言，在探针108与终端204之间的摩擦越大，这些力和应力很可能越大。实际上，摩擦力可能过早地停止了探针108尖端在终端204上的划擦。此可能发生在，例如，探针108尖端钻入终端204太深或探针尖端不规则地绊在终端的表面上时。如果探针108尖端过早地停止了其划擦运动，那么在探针上的聚集的力和应力可变得特别大(且因此特别容易对探针、终端和/或晶圆造成损坏)。尽管探针108可钻入任何类型的终端204中，但是探针108特别容易钻入由软材料制成的终端(例如，焊球终端)或具有粗糙表面的终端(例如，铜终端)中。

图3C以虚线说明了当在与终端(图3C中未示)的初始接触处时探针108a的位置。(此类似于图3A中108a所标注的位置)。探针超程之后的位置108b在图3C中也以虚线表示，此类似于图3C中所示的位置108b。然而，在图3C中，也例示了探针尖端钻入终端并半途停止在其划擦运动过程中的的位置和压缩并将其标注为108e(且以实线表示)。可看出，探针在位置108c中比在位置108b(其位置未让其钻入终端中)中变形更多。因此，如图3B中所示的力和应力306c、310c在位置108c中显著比在位置108b中大。

发明内容

本发明大体上涉及探测一电子装置，且本发明特别应用于探测一半导体装置以测试所述装置。将一电子装置移动到一相对于探针的第一位置中，使探针与所述装置形成电接触。然后，将所述电子装置移动到一第二位置中，在所述第二位置中所述电子装置压在所述探针上，压缩所述探针。到所述第二位置中的移动包括两个分量。所述移动的一个分量倾向于将所述电子装置压在所述探针上，压缩所述探针并在所述探针中引发一应力。所述第二移动倾向于减小所述应力或者改变或重新定向探针与晶圆之间的力。然后，经由所述探针将测试数据传送到所述电子装置并从所述电子装置传送测试数据。

附图说明

图1说明一例示性现有技术半导体测试系统。

图2A-2C说明图1中所说明的例示性测试系统的一部分的操作。

图3A-3C说明在图2A-2C中所说明的操作期间的探针的压缩。

图4说明一例示性测试系统。

图5说明用于配置图4的测试系统的例示性过程。

图6说明实施图5的步骤402的例示性过程。

图7A-7C说明图6的过程的例示性应用。

图8A和8B说明图5的步骤402的例示性应用。

图9A和9B说明图5的步骤402的另一例示性应用。

图10说明用于实施图5的步骤402的另一例示性过程。

图11A-11C说明图10的过程的例示性应用。

图12说明用于探测半导体装置的例示性过程。

图13A-13C说明图12的步骤406-410的例示性应用。

图14A-14C说明图12的步骤406-410的另一例示性应用。

图15说明一可用来实施体现本发明的过程的例示性测试系统。

图16A和图16B说明探针划擦路径中的残屑的聚集。

图17和图18说明避开这些残屑划擦的例示性划擦路径。

具体实施方式

本发明涉及探测一电子装置。本说明书描述本发明的例示性实施例和应用。然而，本发明不限于这些例示性实施例和应用、操作这些例示性实施例和应用或本文所述的方式。

图4说明例示性半导体测试系统500。测试系统500仅为例示性的，可使用使任何类型的探针与另一装置接触的其它系统。所述系统的非专用的实例包括用于测试封装或未封装的半导体装置的插座或在其中探测半导体装置(封装的或未封装的、单一化的或非单一化的)的任何类型的测试系统。当然，即使使用半导体晶圆测试系统，也可使用与图4中所示的例示性测试系统500不同的半导体测试系统。

图4中所说明的例示性半导体测试系统500一般类似于图1中所示的测试系统100。即，例示性测试系统500包括一测试器502、一或一个以上的通信链路504、一探测器520、一测试头518、一探针卡506和探针卡与测试头之间的互连516，它们都可大体上类似于关于图1所述的类似元件。探测器520可包括诸如一或一个以上的照相机522的多种元件，其可大体上类似于图1中所说明的照相机122。

探针卡506可为任何类型的探针卡，包括(但不限于)如美国专利第5,974,662号中所说明的探针卡506组件，该案的全文以引用的方式并入本文。探针508可为任何类型的探针，包括(但不限于)针形探针、弯曲杆式探针(例如，“COBRA”探针)、块状、柱状和弹簧探针。弹簧探针的非专用性实例包括在待决的美国专利申请案第09/364,788号(1999年7月30日申请)；美国专利第5,917,707号、第6,255,126号和第6,475,822号；和美国专利申请公开案第2002/0019152 A1号中所述的弹簧触点。

如图4中所示，测试系统500也包括一用于控制卡盘5 14的移动的控制器530。为方便起见(且非限制的)，使用“x”、“y”和“z”坐标系统来识别图5中的方向，其中“z”方向关于图5垂直(向上或向下)，“x”方向水平地向页面里或外且“y”方向也水平但是在图4中向右或向左。

控制器530可为用于控制卡盘514的移动的任何适当的控制器。图4中所说明的控制器530为基于微处理器的控制器。如图所示，控制器530包括一数字存储器532、一微处理器534、输入/输出电子设备536和输入/输出端口538。数字存储器532可微任何类型的存储器，包括电子存储器、光学存储器、磁性存储器或前述存储器的某一组合。仅作为两个实例，数字存储器532可为只读存储器，或者数字存储器532可为磁盘或光盘与随机存取存储器的组合。微处理器534执行存储在数字存储器532中的指令(例如，软件或微代码)，且输入/输出电子装置536控制输入到控制器530中和从中输出的电信号。经由端口538接收输入数据和输出输出数据。用于控制卡盘514的移动的控制信号在经由端口538输出的数据之中。如所见，所述软件或微代码可配置以控制本文中所述的卡盘移动。

控制器530可为如图4中所说明的孤立实体。或者，可将控制器530包含在探测器520内。实际上，典型的探测器包括基于微处理器的控制系统用于移动卡盘514，且控制器530可包含配置有软件或微代码的此一现有控制系统用以执行本文所述的卡盘移动。当然，可将控制器530定位于系统500的其它元件中或可将其分配到系统500的一或一个以上的元件中。

然而，控制器530不必须基于微处理器。实际上，可使用任何用于控制卡盘514的移动的系统。事实上，控制器530可包含手动机制，操作员可通过所述手动机制人工地移动卡盘514。

图5说明用于制备测试系统500的例示性过程。如图所示，例示性过程中的第一步骤402为判定卡盘514的移动，其将减小由超程导致的探针508中的应力和/或晶圆524上的力。因为超程移动一般在向上的“z”(即，垂直)方向(关于图4中所示的方位)，所以步骤402一般包括判定“x”和/或“y”(即，水平)移动分量以增加到超程移动、创建组合垂直超程分量和水平分量二者的复合移动。优选是协调复合移动，即，水平移动的长度为垂直移动的长度的函数。可使用水平分量与垂直分量之间的任何数学函数关系。例如，函数关系可为线性的、非线性的、步进式的、对数的等。无论复合移动是否经协调，都存在许多方式来判定一会减小超程期间探针508或晶圆524上的应力或力(术语“应力”和“力”  交换使用以涉及探针或晶圆上的应力或力)的水平移动分量。

一种判定一会减小由垂直超程导致的探针508或晶圆524上的应力的水平移动的方式为判定由垂直超程导致的探针的自然划擦的方向和(视情况)长度。通常，卡盘在划擦的方向中的水平移动将减小由垂直超程导致的应力或接触力。水平移动的长度可大于、小于或等于划擦的长度。一般而言，水平移动的长度越接近于划擦的长度，应力减小越大。应了解，水平移动小于由垂直超程引发的划擦将导致更小的实际划擦。同样，水平移动大于由垂直超程引发的划擦将导致相反的实际划擦。当然，水平移动的长度不应如此多地大于或小于由垂直超程引发的划擦以使探针划掉终端。水平移动的长度与由垂直移动引发的划擦的长度相同时，尽管探针尖端的一些往返摇动很可能发生，但是仍将至少在理论上导致无实际的划擦，所述摇动可导致尖端穿透终端表面上的氧化物或其它污染物。

图6-7C说明判定由垂直超程导致的划擦方向和长度的第一例示性方式。如所见，其利用一类似图4中所示的测试系统500的测试系统。根据图6的步骤602且如图7A中所示，将一测试晶圆702放置在卡盘514上(为了简单起见，图7A-7C中仅显示探针卡506、测试晶圆702和卡盘514的一部分)。测试晶圆702包括终端704(为了简单起见仅展示一个)，终端704优选具有低摩擦表面。根据步骤604且如图7B中所示，卡盘514接着在“z”方向上垂直向上移动测试晶圆702，以使终端704与探针508形成接触。根据步骤606且如图7C中所示，卡盘514继续向上移动测试晶圆702，从而使所述终端704相对于探针508超程。所述超程的距离优选与在实际测试所生产晶圆期间一待由探针卡506测试的生产晶圆将被驱动的超程距离相同或至少类似。根据步骤608，记录由超程导致的探针508在终端704上划擦的方向和长度。如上所述，终端704的表面优选具有低摩擦，以使所述划擦尽可能接近真正的或无摩擦的划擦。操作员可目测划擦的方向和长度。或者，终端704可由容易标记的材料制成，以便在终端表面上划刻或以其他方式标记探针508的划擦。

图8A-8B说明判定由垂直超程导致的划擦方向和长度的第二例示性方式。如所见，此第二方式不使用设备。而是，一工程师使用数学和物理定律检查探针802的结构和形状，并使用数学和物理定律估计很可能因使生产晶圆上的终端相对于探针超程而引起的探针划过终端的方向和长度。也可使用物理建模和数学计算来估计探针802中或晶圆上的应力。

在图8A和8B中，说明具有“S”形的探针802的划擦的方向和长度。如图所示，将假想线804和假想圆圈806用于辅助估计划擦。假想线804垂直于将探针802连接到探针卡506的表面，且线804穿过将探针802连接到探针卡506的点808。假想圆圈806以连接点808为中心。当使晶圆的终端(图8A和8B中未示出)与探针802接触且接着超程时，探针802的尖端将倾向于在远离假想线804的方向上沿假想圆圈行进，其如图8A中由箭头810所示。因此，图8A中所示的探针802的划擦方向为向右。

图8B说明估计划擦的长度。划擦的长度取决于超程的量。如图8B中所示，可通过用两条水平线812、814标记超程816的开始和末端来估计在一给定的超程量情况下的划擦长度。因而，由超程816导致的划擦822的长度为在水平线812与8 14穿过假想圆圈806的点处也穿过假想圆圈806两条垂直线818、820之间的距离。

图9A和9B说明将以上关于图8A和图8B论述的估计程序应用到不同形成和定向的探针902的应用。如图9A中所示，使晶圆终端(图9A和9B中未示)与探针902接触，且然后超程将倾向于导致探针902的尖端围绕假想圆圈906旋转远离假想线904。因此，探针902的划擦运动的方向将如图9A中箭头910所示向左。如图9B中所示，一给定超程距离916的划擦的长度922为垂直线918与920之间的距离。类似于图8B，水平线912与914表示超程距离916的开始和末端。垂直线918和920与假想圆圈906相交于水平线912与914也与假想圆圈906相交的点处。

当然，其它的数学和建模方法可用于判定用以减小应力或力的移动分量(步骤402)。例如，可使用有限元件建模。应注意，一般而言，探针与待测试的晶圆上的终端之间的接触电阻应小于预定水平，所述水平一般视特定晶圆而定。因此，通常必须存在关于探针或晶圆终端的某水平的力或应力，以在探针与终端之间获得可接受的接触电阻。一旦使用如图6-9B中所说明的那些方法的方法来判定一水平移动分量，必需执行进一步的测试以验证所达成的接触电阻是可接受的。

图10-11C说明判定一用以减少由垂直超程导致的探针中的应力和晶圆上的力的水平移动分量的另一方式(图5的步骤402)。再次使用如图4中所示的测试系统500的测试系统。根据图10的步骤1002且如图11A中所示，将一测试晶圆1102放置在卡盘514上。(再次为了简单起见，在图11A-11C中仅显示探针卡506、测试晶圆1102、和卡盘514的一部分。)测试晶圆1102优选包括与待由测试系统500测试的生产晶圆上的终端相同或类似的终端1104。举例来说，在测试晶圆1102上说明焊球型终端1104。可将应变仪或应力仪(未图示)或用于测量或估计应力或力的其它构件放置在探针卡506和/或测试晶圆1102上。例如，可将应变仪或应力仪放置成直接或间接地测量在探针508或测试晶圆1102中引发的一或一个以上的应力。包括一电阻测量装置(未图示)，以测量探针与测试晶圆终端之间的接触电阻。已知许多电阻测量装置，且可使用任何这样的装置。根据步骤1004且如图11B中所示，卡盘514接着在“z”方向中垂直向上移动测试晶圆1102，使终端904与探针508接触。根据步骤1006且如图11C中所示，卡盘514接着以包括垂直分量与水平分量二者的复合运动方式移动测试晶圆1102。所述垂直分量优选垂直超程一待由探针卡506测试的生产晶圆的的量，将在生产晶圆的实际测试期间驱动。复合运动的水平分量为选择用来减小探针508中的应力的试验运动。可以任何方式选择水平分量的方向和长度作为：(任意包括但不限于)来自先前所选的水平分量的增量改变或作为使用另一方法判定的水平分量，如图6-7C或图8A和图9B中所说明的方法之一。

再次参看图10，下一步骤1008为记录由应变仪或应力仪测量的应力和/或力，且也记录接触电阻(探针508与终端1104之间的连接的电阻)。然后，将测试晶圆1102移出与探针508的接触之外，且重复步骤1004到1010一次或一次以上。每次重复步骤1004到1010时，以不同的水平移动分量执行步骤1006。可以重复步骤1004到1010一个选定的次数，之后，在图4的步骤402中选择一个产生可接受的低应力或力和可接收的低接触电阻(如步骤1008处所测量的)，作为判定用来减小由超程导致的应力的移动。作为另一实例，可重复步骤1004到1010，直到在步骤1008测量可接受的低应力和/或力与可接收的低接触电阻二者。当然，可选择水平移动以优化低应力/力或低接触电阻中的一者或另一者。

当然，可在图10-11C中所示的过程中免除应变仪或应力仪。如果不使用应变仪或应力仪，那么在步骤1008中，操作员可简单地观察并记录探针508的压缩，且在重复执行步骤1004-1010之后，从步骤1006选择水平移动分量，所述水平移动分量产生似乎对于操作员而言为可接受的探针508的压缩。

再参看图5，下一步骤404为配置控制器530以将在步骤402中所判定的水平移动添加到卡盘的垂直超程移动，产生了上述在超程期间的复合的垂直和水平移动。实施步骤404的一个例示性方式是制备产生控制信号的软件或微代码，用于控制卡盘514的移动并将所述软件载入图4的数字存储器532中。

在完成了图5的步骤402和404之后，测试系统500准备好开始测试生产晶圆524。

图12说明用于使用图4的例示性测试系统500测试生产晶圆524的例示性过程。如图12中所示，将待测试的生产晶圆524放置在卡盘514上(步骤406)，且卡盘移动晶圆以将晶圆上的终端相对于探针508带入第一位置中(步骤408)。作为一个实例，此第一位置可为探针508与终端之间的第一接触。作为另一实例，所述第一位置可为探针508的尖端定位在终端正上方一指定距离处的位置。如何执行这些步骤对于本发明而言并不关键；实际上，可使用任何构件以任何方式执行这些步骤。例如，在将生产晶圆524放置在卡盘5 14上之后，可移动卡盘以使晶圆524上的所选终端位于所选的探针508正下方，其后，卡盘可向上移动晶圆，直到在所选的终端与至少一个所选的探针之间形成第一接触。可使用已知的用于感测一或多个探针508与一或多个终端之间的接触的电气设备来判定第一接触。作为另一实例，可使用照相机522来判定第一接触。

如步骤410中所示，控制器530接着移动卡盘514，以使晶圆524从上述的第一位置移动到超程位置中。如上所述，超程包括移动晶圆524越过与探针508的第一接触一垂直距离、压缩探针508以在探针508与晶圆524上的终端之间形成合理的低电阻电连接。在本发明的状况下，此到所述超程位置中的移动不仅包括垂直移动分量也包括水平移动分量。即，在从第一位置移动到超程位置的过程中，根据如上所述在步骤402中所判定且在步骤404中所设置的复合移动来移动卡盘。如上所述，此复合移动包括至少两个分量：一个分量为晶圆524朝向探针卡506的“z”方向移动。此复合运动的另一分量为在步骤402所判定的水平移动。可由控制器530控制这一移动。例如，如上所述，微处理器可执行存储在数字存储器532中的软件并通过输入/输出端口538输出移动控制信号以控制卡盘514的移动。

应注意，步骤410的复合运动之后可跟随纯粹的水平运动或纯粹的垂直运动或一些其它类型的运动。例如，可使用纯粹的水平运动以确保探针在终端上划过的最小量。作为另一实例，可实施纯粹的垂直运动以确保在探针与晶圆之间建立相对高的力连接。

图13A-13C说明图12的步骤406-410的一个例示性应用。如图13A中所示，将生产晶圆524放置在卡盘514上(步骤406)。在此实例中，卡盘514将晶圆524上的所选终端1204a与探针508对齐，并将所选的终端1204a移动到与探针508的末端接触的第一接触中(步骤408)，如图13B中所示。然后，利用包括垂直和水平分量二者的复合移动1220，卡盘514从终端1204a与探针508之间的第一接触移动到一超程位置中，如图13C中所示(对应于图12的步骤410)。如上所述，所述垂直分量的长度为在探针508与终端204之间形成相当好的电连接所需要的垂直超程的量。水平分量具有图5的步骤402所判定的方向和长度，且被编程到图5的步骤404的控制器530中。

图14A-14C说明图12的步骤406-410的另一个例示性应用。如图14A中所示，将生产晶圆524放置在卡盘514上(步骤406)。在此实例中，生产晶圆524包括凹进晶圆524的表面下的终端1304。然后，卡盘514将晶圆524上的所选终端1304与探针508对齐，并将所选的终端1304移动到相对于探针508的第一接触中(步骤408)，如图14B中所示。应注意，例示性探针508包括具有可用于使探针508与终端1304对齐的对齐零件的探针桨叶(probe paddle)1206。照相机522可将(尤其是)对齐标记1310用作使探针508与终端1304对齐的辅助。在2001年7月16日申请的待决的美国专利申请案第09/906,999号中详细描述了此类对齐标记的形成和使用，该案全文以引用的方式并入本文。在此实例中，第一位置为终端1304与探针508之间的第一接触加上少量的超程，所述超程导致探针508的尖端穿过终端1304的表面上的氧化物或其它污染物。

然后，利用包括垂直和水平分量二者的复合移动1320，卡盘514从所述第一位置将晶圆524将晶圆524移动到图12的步骤410处所提及的另一超程位置中，如图14C中所示。垂直分量的长度为在探针508与终端1304之间形成相当好的电连接所需要的另一垂直超程的量。水平分量具有图5的步骤402所判定的方向和长度，且被编程到图5的步骤404的控制器530中。

再返回图12，随着晶圆524的终端与探针508接触并相对于探针508超程(跟随步骤408和410)，测试信号被提供给终端，并在步骤412监控由终端所连接的电路小片或芯片产生的回应数据。例如，可由测试器502产生这些测试信号。一旦完成测试，在步骤414，控制器530导致卡盘移动晶圆524使其远离探针508。此移动的路径或方向不关键。适当的路径的非限制性实例包括用于使晶圆524与探针508接触的移动的反向，且仅仅在“z”方向中移动晶圆使其远离探针。控制器530可配置以利用这些或其它方式的任一方式移动移动晶圆524使其远离探针508，且控制器530可通过执行软件并发出控制卡盘514的移动的控制信号来完成这一动作。然后，可重复步骤408-414，直到晶圆524上的芯片的所有或至少一部分都经过测试。

图15展示了例示性测试系统1400，其中探针卡506能够在“x”、“y”和“z”方向的至少一个方向中移动。当然，只可允许在这些方向中的一个方向中或这些方向中的两个方向的组合中移动。(如同上述图4，使用“x”、“y”和“z”坐标系统识别图15中的方向，其中“z”方向是关于图15垂直(向上或向下)、“x”方向水平地向页面里或外且“y”方向也水平但是在图15中向右或向左。然而，这些方向是出于方便的目的，并非为了限制。)

图15中所示的例示性测试系统1400可一般类似于图4中所说明的测试系统500。然而，图14中所示的例示性测试系统1400包括一第一轨道1404，用滚轮1408将探针卡506连接到所述第一轨道1404，从而允许探针卡506在图15中所示的“y”方向中移动。轨道1402与滚轮1406允许探针卡506在“x”方向中移动，而伸缩式致动器1410允许探针卡506在“z”方向中移动。由控制线1416控制发动机(未图示)或其它致动器(未图示)，引起探针卡的这些移动。控制器1430一般可类似于图4中所说明的控制器530，但是可修改以发出移动卡盘514与探针卡506二者的控制信号。当然，卡盘514可保持固定而只移动探针卡506。经修改以包括探针卡506的移动，图4中所说明的例示性过程可另外在类似图15中所示的系统中实施。

尽管以上论述集中在减小探针中和晶圆上的应力和力，但是本发明并不限于此。而是，存在针对本发明的诸多其它应用。例如，可将水平移动分量简单地添加到垂直超程运动中，以改变探针的自然划擦运动。作为一个实例，垂直探针(即，垂直于它们所连接的探针卡组件的表面)在开始与终端接触并在垂直方向中超程时倾向于不发生划擦。添加水平移动分量是引起垂直探针划擦的一种方式。作为另一实例，尽管接近垂直的探针可发生些许自然划擦，但是该自然划擦的长度将较短。添加处于自然划擦方向中的水平移动分量是增加所述探针的自然划擦的一种方式。作为另一实例，在探针欲划擦一个小焊垫且探针的自然划擦会导致探针划擦离开所述焊垫的情况下，可添加与探针的划擦运动的自然方向相反的水平移动，以减小划擦的自然长度，使探针保持在所述焊垫上。其它实例也是可能的。

图17和图18说明本发明的另一个这样的应用。(标注为“x”、“y”和“z”的方向与图1和4中相同，但是再次仅为参考目的而不应将其视为限制性的。)

首先参看图16A和图16B，图16A展示图2C中所示的卡盘114和探针卡106，并放大说明了终端204中的一个。如上所述，图2C(且因此图16A)展示了在卡盘已经将晶圆终端204移动越过与探针108的第一接触一所要量的超程之后的卡盘114和探针卡106，所述移动压缩探针108并导致探针划过终端204。当探针108划过终端204时，探针一般切出一个小沟槽(未图示)。如图16B中所示(其为终端204的俯视图)，沟槽产生的残屑1610可堆积在探针108前面。图16A的放大部分说明了由探针108犁出的残屑1610。图16B说明了探针108的划擦从初始接触位置108a沿划擦路径1620到最终位置108b，残屑1610累积在探针108的前面。这些残屑中的一些可能会粘住探针，必须周期性地进行清除。这些残屑也可能增加探针和/或晶圆上的力或应力。

图17和图18也说明了晶圆终端504的俯视图，展示了将一例示性水平(例如，在“x、y”平面内)移动添加到卡盘514的否则为垂直的(“z”方向)超程移动(见图4)，以达成一朝向通过探针508的划擦动作而在终端504的表面中切出的小沟槽1720的新切面移动的划擦行动。通过添加在“x、y”平面中的弧线运动作为步骤1006(见图10)的复合运动的水平分量来达成在终端504的表面上的弧形运动。(如以上一般描述，垂直超程运动为步骤1006的复合运动的另一分量。)因此，根据图10中的步骤1006，既以所要的超程量垂直移动卡盘514(见图4)，又以所要的弧运动水平移动移动卡盘514。如图17中所示，结果是产生在终端504的表面上的弧形划擦运动。(探针508沿其在终端504的表面上的行进路径展示在三个位置508a、508b、508c中。)可看出，一个有利的结果可为探针不直接移动到残屑1710堆中。

图18说明另一例示性划擦运动，如图所示，其为之字形。此处，步骤1006(见图10)的复合运动的水平分量为之字形(或振荡的)，而非一弧。另外，图18大体上类似于图17。又，将探针508沿其运动路径展示在若干位置508a、508b、508c、508d中。如图所示，探针508在终端504的表面中切出一小沟槽1820，但是之字形运动倾向于保持探针504不直接移动到残屑1810堆中。

应了解，图17和图18中所说明的路径1720和1820仅为例示性的。许多其它路径都有可能，包括导致探针沿一划擦路径在第一方向中移动且接着沿相同的划擦路径向后移动的路径。此外，可修改图10的步骤1006的复合运动的垂直分量，以修改探针508的整个运动的垂直(即，“z”)分量。因此，可达成探针508相对于终端504表面的几乎任何的二维或甚至是三维运动。

因此，可修改图5的步骤402以达成减小应力和力之外的其它目的。如上所述，其它目的的实例包括修改探针的划擦行动，例如，为了使探针在终端上划过一所要长度，或为了使探针在一不会直接移动到由划擦产生的残屑堆中的方向中移动。

尽管已在特定实施例的上下文中说明并阐释了本发明的原则，但是所属领域的技术人员应了解，可在不背离本发明的原则的情况下对所揭示的实施例进行在所说明的修改之外的各种修改。例如，尽管前述例示性实施例展示了本发明在用于探测半导体晶圆的探测器上的应用，但是本发明同样可应用于电子装置的任何测试，其中为了测试电子装置使探针与终端接触或将探针引入电子装置上的其它接触点或零件。前述实例包括用于封装或未封装的半导体装置(包括单一半导体芯片)的插座和测试探针。又例如，前文描述将复合运动的分量称为“垂直”和“水平”移动分量。术语“垂直”和“水平”是相对的，且可替代使用其它方向的分量。作为另一实例，水平移动分量可包括除线性移动之外的移动。例如，水平移动分量可包括在水平(即，“x、y”)平面中的旋转。对所揭示的实施例的这些和其它修改以及偏差将视为在随附权利要求书的范围之内。

Claims (23)

1.一种探测一半导体装置的方法，所述方法包含：

使一探针与所述半导体装置的一终端接触；和

在保持所述接触的同时，在所述探针与所述终端之间实现相对移动以减小所述接触所固有的一应力，其中所述半导体装置为一非单一化的晶圆。

2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含：在保持所述接触的同时，测试所述半导体装置。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述探针是有弹性的。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述应力在所述测试探针中。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述应力在所述半导体装置中。

6.一种测试一半导体装置的方法，所述半导体装置包括一终端，所述方法包含：

通过在所述终端与一测试探针之间的一相对移动而使所述终端与所述测试探针彼此接触，所述相对移动包含：

一第一方向分量，其垂直于所述测试探针的一安装平面，和

一第二方向分量，其仅在一个方向上平行于所述测试探针的所述安装平面；和

经由所述探针向所述半导体装置提供测试信号。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述探针是有弹性的。

8.根据权利要求6所述的方法，其中所述半导体装置为一非单一化的晶圆。

9.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一方向分量倾向于引发一应力，且所述第二方向分量倾向于减小所述应力。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述应力在所述测试探针中。

11.根据权利要求9所述的方法，其中所述应力在所述半导体装置中。

12.根据权利要求6所述的方法，其中在所述第二方向分量上的移动的一长度为在所述第一方向分量上的移动的一长度的一函数。

13.根据权利要求6所述的方法，其中所述相对移动使所述探针以一弧线路径划过所述终端。

14.根据权利要求6所述的方法，其中所述相对移动使所述探针以一之字形路径划过所述终端。

15.一种测试一半导体装置的方法，所述半导体装置包括一终端，所述方法包含：

通过在所述终端与一测试探针之间的一相对移动而使所述终端与所述测试探针彼此接触，所述相对移动包含：

一第一方向分量，其仅在一个方向上倾向于所述终端与所述测试探针之间的超程接触，所述超程引发一应力，和

一第二方向分量，其仅在一个方向上倾向于减小所述应力；和

经由所述探针向所述半导体装置提供测试信号。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一方向分量中的所述超程倾向于促使所述测试探针划擦所述终端，所述划擦引发所述应力。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述第二方向分量处于所述划擦的一方向上。

18.根据权利要求17所述的方法，其进一步包含：在所述实现相对运动的步骤之前，判定所述划擦的一方向。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述判定所述划擦的一方向的步骤包含分析由所述超程导致的所述探针的压缩。

20.根据权利要求18所述的方法，其进一步包含：在所述实现相对运动的步骤之前，判定所述划擦的一长度。

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述第二方向分量的一长度小于所述划擦的所述长度。

22.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一方向分量上的所述超程倾向于使所述测试探针钻入所述终端中，从而引发所述应力。

23.根据权利要求15所述的方法，其中所述应力是所述测试探针与所述终端之间的一接触力。

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