專利名稱：膜片測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
發(fā)明的背景本發(fā)明涉及通常用于檢驗(yàn)集成電路(IC)的那種類型的測(cè)頭組件，并且具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及具有觸頭的膜片測(cè)試組件，這些觸頭以局部控制的方式擦過(guò)每臺(tái)裝置的各輸入/輸出導(dǎo)體，以便可靠地抹凈通常存在于那些導(dǎo)體上的表面氧化物，由此保證測(cè)試組件與每臺(tái)裝置之間的良好電連接。
特別是集成電路技術(shù)中電子件生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)已朝向幾何尺寸越來(lái)越小的方向，其中非常大量的分立電路元件被制造在單個(gè)的襯底或“晶片”上。加工之后，這個(gè)晶片被分成若干個(gè)矩形芯片或“小電路片(die)”，每個(gè)小電路片呈現(xiàn)為矩形的或其它規(guī)則的金屬化接觸墊片結(jié)構(gòu)，通過(guò)該墊片進(jìn)行輸入/輸出連接。雖然每個(gè)小電路片最后是分開(kāi)包裝的，為提高效率起見(jiàn)，造在每個(gè)小電路片上的電路的檢驗(yàn)最好是當(dāng)各小電路片仍在晶片上連接在一起時(shí)來(lái)完成。一種典型的程序是把晶片支承在平臺(tái)或“夾盤”上并相對(duì)于測(cè)試組件的頭部在X、Y及Z方向移動(dòng)晶片，使得測(cè)試組件上的各觸頭從一小電路片移動(dòng)到另一小電路片以與每個(gè)小電路片連續(xù)地接合。各信號(hào)線、電源線及地線從檢驗(yàn)儀通向測(cè)試組件，于是使每個(gè)電路順序地連接于檢驗(yàn)儀上。
用于檢驗(yàn)集成電路的一種傳統(tǒng)形式的測(cè)試組件備有針狀尖頭的多個(gè)觸頭。這些尖頭安裝于造在測(cè)試板上的中央開(kāi)口的周圍，以便徑向地向內(nèi)匯集并朝下穿過(guò)該開(kāi)口。當(dāng)晶片升高到超出某個(gè)點(diǎn)時(shí)，在該點(diǎn)處晶片上的墊片首先與這些尖頭進(jìn)入接觸，這些尖頭朝上彎曲以便向前滑過(guò)它們各自的墊片，由此除去積累在墊片上的氧化物。
這種形式的測(cè)試組件的問(wèn)題是由于針狀尖頭的窄小幾何形狀而出現(xiàn)高電感，使得通過(guò)這些尖頭進(jìn)行的高頻測(cè)量中信號(hào)失真嚴(yán)重。還有，當(dāng)這些尖頭擦過(guò)它們各自的墊片時(shí)，它們的作用方式像飽削刀具，由此導(dǎo)致墊片過(guò)度損傷。使用期間這個(gè)問(wèn)題擴(kuò)大到測(cè)試尖頭彎曲走形的程度；或者相反不能終止于公其平面上，這導(dǎo)致更多的向前尖頭過(guò)重地壓向它們各自的墊片。還有，使這些尖頭的中心至中心的間距安裝成小于100微米或成多排柵格狀圖案，以適應(yīng)更時(shí)新的更高密度小電路片的墊片布置，這是不切實(shí)際的。還有，這種形式的測(cè)試組件的針狀尖頭的擦拭長(zhǎng)度是25微米或更長(zhǎng)，這增大了保持在允許的測(cè)試區(qū)域內(nèi)的困難。
為了減少電感損失、降低墊片磨損并適應(yīng)較小裝置的幾何尺寸，已開(kāi)發(fā)了第二種形式的測(cè)試組件，它使用柔性的膜片結(jié)構(gòu)來(lái)支承測(cè)試觸頭。在這種組件中，良好限定的幾何形狀的引線被制在一層或多層柔性的絕緣薄膜上，該薄膜諸如聚酰亞胺或MYLARTM。如果應(yīng)用分離的各層，這些層被結(jié)合在一起以形成例如多層的傳輸導(dǎo)線結(jié)構(gòu)。在這種柔性的結(jié)構(gòu)或膜片的中央部分，每根導(dǎo)線用各自的測(cè)試觸頭作為端點(diǎn)，該觸頭造在膜片的外表面上并從該外表面的向外凸伸。這些測(cè)試觸頭布置成與裝置墊片的圖案相配的預(yù)定圖案，并且一般是做成聳起的凸起以測(cè)試通常由墊片限定的平坦表面。膜片的內(nèi)面支承在支承結(jié)構(gòu)上。這個(gè)支承結(jié)構(gòu)可取為例如截頭棱錐的形式，在此情況下，膜片中心部分的內(nèi)面支承在該支承結(jié)構(gòu)的截頭端部，而膜片的邊緣部分以與中心部分成角度地被拉離中心部分，以清除可能圍繞裝置上的墊片的任何豎立成分。
關(guān)于剛才描述的膜片測(cè)試組件，通過(guò)仔細(xì)選擇引線的幾何形狀來(lái)消除過(guò)大的線路電感，并且最好應(yīng)用光刻工藝，以便能對(duì)測(cè)試觸頭的尺寸、間隔及布置進(jìn)行一些控制，以適應(yīng)較高密度的結(jié)構(gòu)。然而，雖然已提出若干不同形式的這種測(cè)試組件，但這種形式的組件在減小墊片磨損和實(shí)現(xiàn)從每個(gè)裝置墊片上可靠地清除氧化物層以保證組件與測(cè)試中的裝置之間的充分電連接方面，已經(jīng)碰到困難。
一種常用形式的膜片測(cè)試組件，例如Rath的歐洲專利公布No.259,163A2中所示裝置的舉例。這種裝置具有片狀膜片的中央部分，該片狀膜片以貼在剛性支承上來(lái)進(jìn)行直接安裝。依次，該剛性支承通過(guò)包含有彈性的或橡膠的塊體的彈性件連接在組件的主體上，使膜片能傾斜以與裝置的傾斜相匹配。Huff的美國(guó)專利No.4,918,383顯示了一種密切相關(guān)的裝置，其中徑向延伸的片簧允許剛性支承的垂直軸線移動(dòng)而同時(shí)防止它傾斜，使得墊片上沒(méi)有接觸凸起的滑動(dòng)或“不對(duì)準(zhǔn)”，并且進(jìn)一步使得整個(gè)膜片將輕微地在水平面內(nèi)移動(dòng)，以便為了從這些墊片上清除表面氧化物而使各觸頭“擦拭”通過(guò)它們各自的墊片。
然而，就這些裝置的兩方面而論，因?yàn)橛兄圃旃?，某些接觸凸起相對(duì)于它們的相鄰?fù)蛊鸷孟裉幱诎歼M(jìn)的位置，并且這些凹進(jìn)的凸起將沒(méi)有足夠的機(jī)會(huì)與它們的墊片接合，因?yàn)樵趧傂灾С猩系乃鼈兊南噜復(fù)蛊鸬淖饔孟滤鼈儗⒈焕x它們的墊片。再者，即使在Huff方式中具備“擦拭”運(yùn)動(dòng)，當(dāng)各觸頭實(shí)施擦拭運(yùn)動(dòng)時(shí)它們將往往會(huì)摩擦地粘住裝置，即裝置的各墊片具有與各觸頭一起移動(dòng)的趨勢(shì)以致使觸頭運(yùn)動(dòng)失效。無(wú)論任何擦拭作用，其實(shí)際產(chǎn)生都依賴于墊片能移動(dòng)多遠(yuǎn)，依次，這又取決于側(cè)向竄動(dòng)的程度，竄動(dòng)是由于在測(cè)試頭的各承載表面與夾盤之間存在正常公差的結(jié)果。因此這種形式的膜片測(cè)試組件不能保證每個(gè)觸頭與墊片之間的可靠的電連接。
第二種常用形式的膜片測(cè)試組件是Barsotti的歐洲專利公布No.304,868A2中所示裝置的例子。這個(gè)裝置為柔性膜片的中央的或觸頭載運(yùn)的部分提供了柔性的靠背。在Barsotti的專利中，膜片由彈性件直接支靠，依次，該彈性件由剛性支承支靠，所以能適應(yīng)各觸頭或各墊片之間較小的高度變化。也可能應(yīng)用正壓空氣、負(fù)壓空氣、液體或無(wú)靠背的彈性體來(lái)為膜片提供柔性的支靠。如Gangroth的美國(guó)專利No.4,649,339、Ardezzone的美國(guó)專利No.4,636,772、Reed，Jr.等人的美國(guó)專利No.3,596,228和Okubo等人的美國(guó)專利No.5,134,365中分別地所示的。然而，這些替代的裝置在測(cè)試觸頭與裝置墊片之間設(shè)有給予足夠壓力以便可靠地穿透生成在墊片表面上的氧化物。
在這個(gè)第二種形式的膜片測(cè)試組件中，如Okubo專利中所指出的，各觸頭可被限制成沿Z軸線移動(dòng)，以便防止接合期間在觸頭與墊片之間的滑動(dòng)及其引起的不對(duì)準(zhǔn)。于是，在Barsotti專利中，位于彈性件下面的剛性支承被固定在合適位置上，雖然對(duì)Z軸運(yùn)動(dòng)，也可以按Huff的美國(guó)專利No.4,980,637中所示的方式來(lái)安裝剛性支承。然而，這種形式的設(shè)計(jì)可能產(chǎn)生墊片損傷，因?yàn)樵诟饔|頭與裝置之間一般會(huì)出現(xiàn)一定量的傾斜，并且那些成角度地最靠近裝置的觸頭比那些成角度地離開(kāi)裝置的觸頭通常將產(chǎn)生高得多的接觸壓力。Garretson的歐洲專利公布No.230,348A2中所示的有關(guān)組件現(xiàn)出了相同的問(wèn)題，盡管在Garretson裝置中，彈性件的特點(diǎn)是當(dāng)那些觸頭被置于與它們的墊片進(jìn)入擠壓接合時(shí)驅(qū)使各觸頭作側(cè)向移動(dòng)。還有另一個(gè)相關(guān)的組件示于Evans的美國(guó)專利No.4,975,638中，它應(yīng)用了可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝的支承來(lái)支靠彈性件，以便適應(yīng)各觸頭與裝置之間的傾斜。然而，Evans裝置遇到已描述的摩擦粘貼問(wèn)題，其程度達(dá)到當(dāng)支承繞軸旋轉(zhuǎn)并引起各觸頭側(cè)向移動(dòng)時(shí)裝置的墊片好像粘住了觸頭。
其它常用形式的膜片測(cè)試組件示于Crumly的美國(guó)專利No.5,395,253、Barsotti等人的美國(guó)專利No.5,059,898和Evans等人的美國(guó)專利No.4,975,638之中。在Crumly的專利中，應(yīng)用彈簧使可擴(kuò)展膜片的中心部分彈性地偏置到完全擴(kuò)展的狀態(tài)。當(dāng)各觸頭與它們各自的墊片接合時(shí)，擴(kuò)展的中心部分逆著彈簧縮回至部分放松狀態(tài)，以便在徑向擦拭方向上朝膜片中心拉動(dòng)各觸頭。在Barsotti的專利中，每排觸頭由各自的L型臂的端部支承，所以當(dāng)各觸頭與它們各自的墊片成排接合時(shí)，相對(duì)應(yīng)的臂朝上彎曲并導(dǎo)致觸頭排同時(shí)地側(cè)向擦拭通過(guò)它們各自的墊片。然而，在Crumly和Barsotti的兩個(gè)專利中，在接合的時(shí)刻，如果在各觸頭與裝置之間出現(xiàn)任何傾斜，這個(gè)傾斜將引起成角度地最接近裝置的各觸頭比那些成角度地更遠(yuǎn)離裝置的各觸頭更多地擦拭。再者，較短的觸頭在它們有機(jī)會(huì)與它們各自的墊片接合之前，由于它們的相鄰觸頭的控制擦拭作用，較短的觸頭將被迫使在它們的擦拭方向上移動(dòng)。特別是，Crumly裝置還有的缺點(diǎn)是，較靠近膜片中心的各觸頭比較靠近周邊的那些觸頭更少地擦拭，所以擦拭效率隨接觸位置而變化。
在Evans等人的美國(guó)專利No.5,355,079中，每個(gè)觸頭構(gòu)成一個(gè)彈簧金屬指，而每個(gè)指安裝成以懸臂的方式相對(duì)于膜片成預(yù)定角度地延伸離開(kāi)下面的膜片。在Higgins的美國(guó)專利No.5,521,518中介紹了相似的結(jié)構(gòu)。然而，讓這些指初始地定位成使它們終止于共同平面是困難的，特別是如果需要高密度圖案時(shí)是如此。再者，使用期間這些指容易彎離其位置并且不易再?gòu)澔厮鼈兊某跏嘉恢谩Ｒ虼?，某些指往往?huì)先于其它的指觸碰，而對(duì)于不同的指擦拭壓力及距離往往不同。并且，在Evans專利中也沒(méi)有至少合適的機(jī)構(gòu)以允許指與墊片之間有較小程度的傾斜。雖然Evans建議使每個(gè)指的表面變粗糙以改善電連接的質(zhì)量，但這種變粗糙可引起墊片表面過(guò)度的磨損及損壞。Evans及Higgins兩個(gè)專利中顯示的另外的觸頭指的缺點(diǎn)是，在相對(duì)少次數(shù)的“觸碰”或工作循環(huán)后，由于重復(fù)彎曲及受力，這種指會(huì)發(fā)生疲勞和失效。
參考

圖1，Oregon州Beaverton市的Cascade Microtech Inc.開(kāi)發(fā)了一種用于安裝膜片測(cè)試系統(tǒng)42的測(cè)試頭40。為了測(cè)量包含在硅晶片46上的特殊小電路片區(qū)域44的電性能，測(cè)試頭的高速數(shù)字線路48和/或屏蔽傳輸線路50通過(guò)合適的電纜組件連接于檢驗(yàn)儀的輸入/輸出口，而支承著晶片的夾盤51在互相垂直的X、Y、Z方向移動(dòng)以便攜帶小電路片的區(qū)域的墊片與包含在膜片測(cè)試組件的下接觸部分上的各觸頭進(jìn)行擠壓接合。
測(cè)試頭40包含有其上布置有數(shù)據(jù)/信號(hào)線路48及50的測(cè)試板52。參考圖2～3，膜片測(cè)試組件42包含有由諸如硬聚合物的不可壓縮材料形成的支承元件54。這個(gè)元件用4個(gè)六角螺栓56及相應(yīng)的螺母58(每個(gè)螺栓穿過(guò)支承元件的各自的連接臂60，而分離的支靠元件62把螺栓的夾緊力均勻地分布傳至支承元件的整個(gè)背側(cè))可拆卸地連接在測(cè)試板的上側(cè)。按照這種可拆卸的連接，不同的測(cè)試組件具有不同的接觸結(jié)構(gòu)，如果需要測(cè)試不同裝置，接觸結(jié)構(gòu)可快速地互相替換。
參考圖3～4，支承元件54包含有與連接臂60連成一體的后底板部分64。支承元件54上還包含從平坦的底板部分向外凸伸的前支承或插塞件66。這個(gè)前支承具有朝平坦的支承表面70收斂的傾斜側(cè)面68，以使前支承具有截頭棱錐的形狀。還參考圖2，柔性膜片組件72在利用包含在底板部分上的對(duì)準(zhǔn)銷74進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)之后被安裝在支承上。這個(gè)柔性膜片組件由一層或多層絕緣片或其它的聚酰亞胺薄膜形成，該絕緣片諸如是由E.I.Du Pont de Nemours出售的KAPTONTM，而柔性導(dǎo)電層或帶被置于這些層之間或其上以形成數(shù)據(jù)/信號(hào)線路76。
當(dāng)支承元件54如圖3所示安裝在測(cè)試板52的上側(cè)時(shí)，前支承66凸出穿過(guò)測(cè)試板上的中央開(kāi)口78，以便使布置在柔性膜片組件的中央?yún)^(qū)域80上的各觸頭出現(xiàn)在檢驗(yàn)時(shí)與裝置的墊片擠壓接合的合適位置上。參考圖2，膜片組件包含徑向延伸的臂段82，臂段82被向內(nèi)彎曲的邊沿84所分隔，邊沿84使組件具有紋章十字(formee cross)的形狀，而這些臂段以傾斜的方式沿斜邊68延伸，由此清除繞墊片的任何豎立成分。一系列接觸墊片86是數(shù)據(jù)/信號(hào)線路76的終端，以便當(dāng)安裝支承元件時(shí)，這些墊片和設(shè)在測(cè)試板上側(cè)的相對(duì)應(yīng)終端墊片在電路上接合，使得測(cè)試板上的數(shù)據(jù)/信號(hào)線路48在電路上連接于中央?yún)^(qū)域的各觸頭。
測(cè)試組件42的特點(diǎn)是它的以某種方式測(cè)試稍微密集布置的徑大量次數(shù)接觸循環(huán)的接觸墊片的性能，該方式于每次循環(huán)中在觸頭與墊片之間通常提供了可靠的電連接，盡管墊片上積累有氧化物。這種性能是支承元件54、柔性膜片組件72的結(jié)構(gòu)及它們的互相連接方式的函數(shù)。尤其是，膜片組件是這樣構(gòu)造成及連接于支承元件，即當(dāng)觸頭被帶入與這些墊片接觸時(shí)，在膜片組件上的觸頭在局部控制方式下最好側(cè)向地抹過(guò)或擦過(guò)墊片。描述了用于產(chǎn)生這種擦拭作用的優(yōu)選機(jī)構(gòu)以及圖6及圖7a-7b中最佳地描繪的優(yōu)選膜片組件72a的結(jié)構(gòu)及互相連接。
圖6顯示了膜片組件72a的中央?yún)^(qū)域80a的放大視圖。在這個(gè)實(shí)施例中，各觸頭88布置成正方形圖案，適于與墊片的正方形結(jié)構(gòu)相結(jié)合。還參考圖7a，它表示沿圖6中的7a-7a線截取的剖視圖，每個(gè)觸頭包括相對(duì)厚的剛性梁90，在其一端造有剛性接觸凸起92。接觸凸起包含其上的接觸部分93，接觸部分93包括熔接在接觸凸起上的一小塊銠。應(yīng)用電鍍求，每個(gè)梁以與柔性的導(dǎo)電示蹤件76a的端部疊加連接的方式來(lái)形成，以便由此形成連接。與背部平面導(dǎo)電層94相聯(lián)的這個(gè)導(dǎo)電示蹤件有效地提供了至觸頭的受控阻抗數(shù)據(jù)/信號(hào)線路，因?yàn)樗某叽缡菓?yīng)用光刻工藝建立的。背部平面層的上面最好包含有開(kāi)口以在制造期間幫助例如氣體排放。
通過(guò)插入的彈性層98使膜片組件與平坦的支承表面70互相連接，該彈性層98與支承表面共同擴(kuò)張并可用硅樹(shù)脂橡膠化合物制成，該化合物諸如是由Borden公司制造的ELMER’S STICK-ALLTM或由DowCorning公司制造的Sylgard 182。這種化合物可在糊狀形態(tài)下方便地使用，它在就緒時(shí)硬化。如前面提到的，平坦支承表面由不可壓縮材料制成并最好是堅(jiān)硬的非導(dǎo)電體，諸如聚砜或玻璃。
根據(jù)以上描述的結(jié)構(gòu)，當(dāng)一個(gè)觸頭88被帶入與相應(yīng)的墊片100擠壓接合時(shí)，如圖7b所示，在剛性梁90及凸起92結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的偏心力導(dǎo)致梁克服由彈性墊片98產(chǎn)生的彈性恢復(fù)力轉(zhuǎn)動(dòng)或傾斜。這個(gè)傾斜運(yùn)動(dòng)的方位局限于梁的前部分102朝平坦支承表面70的移動(dòng)距離大于同一梁的后部分104的移動(dòng)距離。其結(jié)果是，驅(qū)使觸頭作側(cè)向擦拭運(yùn)動(dòng)通過(guò)墊片，如圖7b中所示的，分別以虛線及實(shí)線代表觸頭在墊片上的開(kāi)始及結(jié)束位置。在這種方式中，積累在每個(gè)墊片上的絕緣氧化物被除去，以保證觸頭至墊片的充分電連接。
圖8以虛線圖表示觸頭88及墊片100在初始接合或觸碰時(shí)刻的相對(duì)位置，而以實(shí)線圖表示這些相同的元件在直接朝向平坦的支承表面70的垂直方向上于墊片“超越”一距離106之后的相對(duì)位置。如圖所示，側(cè)向擦拭運(yùn)動(dòng)的距離108直接取決于觸頭88的垂直偏轉(zhuǎn)，或等效地取決于墊片100移動(dòng)的超越距離106。因此，由于每個(gè)觸頭在中央?yún)^(qū)域80a上的超越距離將基本上是相同的(因接觸高度的變化而產(chǎn)生差別)，每個(gè)觸頭在中央?yún)^(qū)域上的側(cè)向擦拭運(yùn)動(dòng)距離將基本上是均勻的，而且尤其是不受在中央?yún)^(qū)域上的每個(gè)觸頭的相對(duì)位置的影響。
因?yàn)閺椥詫?8是由不可壓縮支承表面70所支靠的，所以彈性層在每個(gè)傾斜梁90上施加恢復(fù)力并由此使每個(gè)觸頭93在擦試期間保持觸頭至墊片的壓力。與此同時(shí)，彈性層可適應(yīng)各個(gè)觸頭之間的一些高度變化。于是，參考圖9a，當(dāng)相對(duì)較短的觸頭88a位于緊緊相鄰的一對(duì)較高觸頭88b之間并且這些較高的觸頭被帶入與其相應(yīng)的墊片接合時(shí)，那么，如圖9b中所示，在墊片進(jìn)一步作些超越之后，彈性層的變形允許較短觸頭被帶入與其墊片接合。應(yīng)注意，在這個(gè)例子中，每個(gè)觸頭的傾斜動(dòng)作是局部地受控的，并且尤其是較大的觸頭可相對(duì)于較小的觸頭獨(dú)立地傾斜，以便較小的觸頭在它實(shí)際觸碰在其墊片上之前不被驅(qū)使作側(cè)向運(yùn)動(dòng)。
參考圖10及11，構(gòu)造這種梁結(jié)構(gòu)的電鍍工藝如圖8中所示意地包含有，限定支承表面70的不可壓縮材料68，和連接于其上諸如彈性層98的襯底材料。應(yīng)用彎曲電路構(gòu)造技術(shù)，然后犧牲性襯底上生成柔性導(dǎo)電示蹤件76a的圖案。其次，形成聚酰亞胺層77圖案，以覆蓋除了梁90在示蹤件76a部分上的所需位置外的犧牲性襯底及示蹤件76a的整個(gè)表面。然后梁90在聚酰亞胺層77的開(kāi)口中電鍍。此后，在聚酰亞胺77及梁90的兩個(gè)表面上生成光致抗蝕劑層79的圖案以留下接觸凸起92的所需位置的開(kāi)口。然后接觸凸起92在光致抗蝕劑層79上的開(kāi)口中電鍍。去除光致抗蝕劑層79并制成較厚的光致抗蝕劑層81圖案以覆蓋除接觸部分93所需位置外的暴露表面。然后接觸部分93在光致抗蝕劑層81上的開(kāi)口中電鍍。然后除去光致抗蝕劑層81。除去犧牲性襯底層并使余留的各層連接在彈性層98上。如圖12中更精確地圖示的，最終的梁90、接觸凸起92及接觸部分93提供了裝置的獨(dú)立的傾斜及擦拭功能。
不幸的是，上述構(gòu)造技術(shù)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)具有許多不希望有的特性。
第一，若干梁90、接觸凸起92及接觸部分93(它們的每一個(gè)可看作是一個(gè)裝置)彼此接近，導(dǎo)致電鍍槽中不同的局部電流密度，依次，這又導(dǎo)致許多梁90、接觸凸起92及接觸部分93的高度上的差異。還有，電鍍槽中離子的不同密度及電鍍槽中的“隨機(jī)”變化也導(dǎo)致許多梁90、接觸凸起92及接觸部分93的高度上的差異。許多梁90、接觸凸起92及接觸部分93的不同高度是許多裝置的總高度的三個(gè)組成方面。因此，許多裝置將具有與其它裝置顯著不同的高度。進(jìn)行具有可變裝置高度的膜片測(cè)試需要，有比如果所有裝置具有相等的總高度時(shí)所需的壓力更大的壓力，以保證所有接觸部分93與檢驗(yàn)裝置充分接觸。對(duì)于高密度膜片測(cè)試，諸如在小面積內(nèi)有2000或更多的裝置，每個(gè)裝置所需的附加壓力的累積效果可能超過(guò)測(cè)試頭及測(cè)試站允許的總作用力。該過(guò)量壓力還可導(dǎo)致測(cè)試站、測(cè)試頭、和/或膜片測(cè)試組件的彎曲及破壞。此外，因?yàn)槭咕哂凶畹透叨鹊难b置良好接觸所需增加的壓力，可能會(huì)使具有最大高度的裝置損壞檢驗(yàn)裝置上的墊片。
第二，減小裝置之間的節(jié)距(間隔)的性能受到電鍍工藝對(duì)聚酰亞胺77和光致抗蝕劑層79及81的邊緣的“迅速生長(zhǎng)”效應(yīng)的限制?！把杆偕L(zhǎng)”效應(yīng)難于控制并且導(dǎo)致梁90、接觸凸起92及接觸部分93的寬度變化。如果梁90、接觸凸起92或接觸部分93的高度增加，則“迅速生長(zhǎng)”效應(yīng)通常增大，于是各部分的寬度增大。一個(gè)部分的寬度增加一般導(dǎo)致總體裝置較寬，這依次增大了接觸部分93之間的最小間隔。另一方面，梁90、接觸凸起92或接觸部分93的高度減小一般使“迅速生長(zhǎng)”效應(yīng)的寬度減小，這依次減小了接觸部分93之間的最小間隔。然而，如果接觸部分93相對(duì)于相應(yīng)梁90的高度充分地減小，則在使用中梁90的后端部可充分地傾斜及在一可接受的位置接觸檢驗(yàn)裝置，即脫離接觸墊片。
第三，難于把第二金屬層直接鍍?cè)诘谝唤饘賹拥捻敳浚T如使接觸部分93鍍?cè)诮佑|凸起92上，特別是當(dāng)應(yīng)用鎳時(shí)是如此。為了提供接觸凸起92與接觸部分93之間的結(jié)合，應(yīng)用了諸如銅或金的接口晶粒層以改善互相連接。不幸的是，由于接口層較低的完全(sheer)強(qiáng)度，該接口晶粒層降低了裝置的側(cè)向強(qiáng)度。
第四，在非均勻表面上方應(yīng)用光致抗蝕劑層往往會(huì)有半保形性質(zhì)，該性質(zhì)導(dǎo)致光致抗蝕劑材料本身的厚度不均勻。參考圖13，梁90的上升部分上方的光致抗蝕劑層79(及81)往往比聚酰亞胺77的下部分上方的光致抗蝕劑層79(及81)厚些。此外，光致抗蝕劑層79(及81)的厚度往往隨梁90的密度而變化。因此，在具有較密集分布的裝置的膜片測(cè)試區(qū)域，其光致抗蝕劑層79(及81)的平均厚度比密度分布較稀的裝置的厚些。光致抗蝕劑層79(及81)的暴光及蝕刻處理期間，工藝的持續(xù)時(shí)間取決于光致抗蝕劑79(或81)的厚度。由于光致抗蝕劑厚度可變，難于良好地處理光致抗蝕劑以提供均勻的開(kāi)口。再者，光致抗蝕劑層79(或81)的較薄區(qū)域往往會(huì)過(guò)度暴光，導(dǎo)致開(kāi)口尺寸變化。還有，光致抗蝕劑層79(或81)的厚度越大，其厚度變化就越大。因此，光致抗蝕劑的應(yīng)用存在許多處理問(wèn)題。
第五，獨(dú)立的對(duì)準(zhǔn)處理需要，對(duì)準(zhǔn)在示蹤件76a上的梁90，對(duì)準(zhǔn)在梁90上的接觸凸起92，以及對(duì)準(zhǔn)在接觸凸起92上的接觸部分93。每次對(duì)準(zhǔn)處理都有內(nèi)在的變化，該變化必須在確定每部分尺寸時(shí)計(jì)算。接觸部分93的最小尺寸主要由側(cè)向強(qiáng)度要求及該部分內(nèi)的最大允許電流密度所限定。計(jì)算對(duì)準(zhǔn)中的公差，依次又限定了接觸凸起92的最小尺寸，使得接觸部分93確定地構(gòu)造在接觸凸起92上?？紤]到接觸部分93及計(jì)算對(duì)準(zhǔn)中的公差，接觸凸起92的最小尺寸限定了梁90的最小尺寸，使得接觸凸起92確定地構(gòu)造在梁90上。因此，接觸凸起92與接觸部分93的公差之和與接觸部分93的最小尺寸一起限定了最小的裝置尺寸，并由此限定了各接觸墊片之間的最小節(jié)距。
因此，所希望的膜片測(cè)試構(gòu)造技術(shù)及結(jié)構(gòu)歸結(jié)為，更均勻的裝置高度，減小的各裝置之間的間隔，最大化的側(cè)向強(qiáng)度，所希望的幾何形狀，以及恰當(dāng)?shù)膶?duì)準(zhǔn)。
發(fā)明的概述本發(fā)明通過(guò)提供一種由延展性材料優(yōu)選地構(gòu)成的襯底來(lái)克服先有技術(shù)的前述缺點(diǎn)。一種具有最終裝置所需的形狀的工具用于與檢驗(yàn)裝置上的接觸墊片相接觸，該工具被帶入與襯底接觸。該工具最好由比襯底硬的材料構(gòu)造成，以便在其中可以容易地形成凹陷。最好生成圖案的一種非導(dǎo)電(絕緣)層由襯底所支承。導(dǎo)電材料被置于凹陷之內(nèi)而然后最好使之平面化以從非導(dǎo)電層的頂表面除去多余物并提供平坦的總體表面。在非導(dǎo)電層及導(dǎo)電材料上形成示蹤件圖案。然后最好在整個(gè)表面上形成聚酰亞胺層的圖案。然后用任何合適的工藝除去襯底。
根據(jù)本發(fā)明的下列詳細(xì)說(shuō)明并聯(lián)系附圖將更容易地理解本發(fā)明的前述及其它目的、特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)。
附圖的若干視圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1是膜片測(cè)試組件及晶片的透視圖，該測(cè)試組件用螺栓固定在測(cè)試頭上，該晶片支承在夾盤的合適位置上以用該組件測(cè)試。
圖2是表示圖1的測(cè)試組件的各部分的底部正視圖和測(cè)試板的局部視圖，圖1的側(cè)試組件的各部分包含支承元件及柔性的膜片組件，而測(cè)試板具有與膜片組件上的相應(yīng)線路相連接的數(shù)據(jù)/信號(hào)線路。
圖3是圖1中的膜片測(cè)試組件的側(cè)視圖，其中已去掉膜片組件的一部分以露出支承元件的內(nèi)藏部分。
圖4是典型的支承元件的頂視圖。
圖5a～5b是示意的側(cè)視圖，表示在檢驗(yàn)中支承元件及膜片組件是如何能實(shí)現(xiàn)傾斜以與裝置的方位相匹配。
圖6是圖2的膜片組件的構(gòu)造的中央?yún)^(qū)域的放大頂視圖。
圖7a～7b是沿圖6中的7a～7a線截取的剖視圖，首先表示觸碰前的觸頭，而后表示在觸碰及擦拭移動(dòng)通過(guò)其各自的墊片之后的同一觸頭。
圖8是示意的側(cè)視圖，以虛線表示在初始的觸碰時(shí)刻的圖7a～7b中的觸頭，而以實(shí)線表示墊片進(jìn)一步垂直地超越之后的同一觸頭。
圖9a及9b表示彈性層的變形以帶動(dòng)觸頭與其墊片進(jìn)入接觸。
圖10是圖8的裝置的縱向剖視圖。
圖11是圖8的裝置的截面剖視圖。
圖12是圖10及11所示裝置更精確的示意圖。
圖13是圖11所示裝置的詳細(xì)視圖，表示處理期間引起的不均勻?qū)印?br> 圖14是襯底的示意圖。
圖15是本發(fā)明的工具的示范性實(shí)施例的示意圖，并且它特別是一制窩工具的示范性實(shí)施例的示意圖。
圖16是表示圖15的工具與圖14的襯底進(jìn)入接觸的示意圖。
圖17是圖15的工具已和圖14的襯底進(jìn)入接觸后該襯底的示意圖。
圖18是圖14的襯底的剖視圖，該襯底帶有支承在其上的聚酰亞胺層。
圖19是圖16的工具與Z-軸止動(dòng)器在一起的示意圖。
圖20是圖14的襯底的剖視圖，該襯底帶有示蹤件、處于凹陷中的導(dǎo)電材料以及在其上的附加聚酰亞胺層。
圖21是圖20的裝置的示意圖，處于翻轉(zhuǎn)位置，除去了襯底。
圖22是圖21的接觸部分的斷開(kāi)的剖視圖。
圖23是表示本發(fā)明的裝置的一種布置的示意視圖。
圖24是表示傳統(tǒng)接觸部分的觸頭及焊料凸起的氧化物層的示意性視圖。
圖25是帶有細(xì)長(zhǎng)的測(cè)試部分的另一個(gè)裝置的平面圖。
圖26是圖25的帶有細(xì)長(zhǎng)的測(cè)試部分的裝置的側(cè)視圖。
圖27是焊料凸起的示意圖，該凸起上帶有由圖25及26的裝置造成的痕跡。
圖28是另一個(gè)替代的測(cè)試裝置的示意圖。
圖29是適用于焊料凸起的另外的替代的測(cè)試裝置的示意圖。
圖30是應(yīng)用本發(fā)明的裝置的真正的Kelvin連接件的側(cè)視圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明目前應(yīng)用的用于膜片測(cè)試的構(gòu)造技術(shù)涉及從平坦的剛性襯底開(kāi)始到制造在其上的支承附加層的技術(shù)。為了減小節(jié)距及提供具有提高的均勻性的裝置，需要越來(lái)越復(fù)雜及昂貴的處理技術(shù)。與構(gòu)造各層的現(xiàn)有技術(shù)直接相對(duì)照，該現(xiàn)有技術(shù)在支承襯底上依據(jù)“倒置”方式來(lái)構(gòu)造各層，本發(fā)明者實(shí)現(xiàn)了通過(guò)使用合適的工具可以精壓出襯底以生成所需的梁，接觸凸起以及接觸部分。然后余下的各層“自頂向下”地構(gòu)造在梁上。之后襯底本身被除去。
參考圖14，襯底200最好由延展性材料構(gòu)造成，該延展性材料諸如是鋁、銅、鉛、銦、黃銅、金、銀、鉑或鉭，其厚度最好在10密耳和1/8英寸之間。襯底200的頂部表面202最好是平坦的并拋光至某光學(xué)透明度以改善外觀，如后面所描述的。
參考圖15，工具特別是“制窩”工具210構(gòu)造成帶有頭部212，該頭部212具有最終裝置所需的形狀以和檢驗(yàn)裝置上的接觸墊片相接觸。制窩工具210包含有與制窩機(jī)(未圖示)連接的凸伸桿214。工具210由制窩機(jī)支承，而該頭部212被定位成與襯底200的頂部表面202進(jìn)入接觸。工具210最好由比襯底200硬的材料構(gòu)造成，使得可以容易地在襯底上構(gòu)成凹窩。適合做工具210的材料例如是工具鋼、硬質(zhì)合金、鉻及金剛石。優(yōu)選制窩機(jī)是具有精確的X、Y及Z軸向控制的測(cè)試站。應(yīng)該明白，任何其他合適的制窩機(jī)可同樣被使用。參考圖16，工具210受擠壓與襯底200的頂部表面202進(jìn)入接觸，一旦工具從襯底200上移離，結(jié)果就造成一個(gè)與工具210的形狀相匹配的凹陷216，如圖17中所示。工具210被用于在襯底200上生成與所需圖形相匹配的多個(gè)凹陷216，該所需圖案例如圖6中所示的圖案。相反地，工具210可保持固定而襯底200可沿Z方向移動(dòng)直至襯底的頂部表面202受擠壓進(jìn)入與工具210接觸，一旦工具210離開(kāi)襯底200，結(jié)果就造成與工具210的形狀相匹配的相同凹陷216，如圖17中所示。
參考圖18，聚酰亞胺層220圍繞凹陷216構(gòu)成圖案。應(yīng)該理解的是，也可以同樣地使用任何其它合適的絕緣層或非導(dǎo)電層。在生成聚酰亞胺層220的圖案的處理中，在聚酰亞胺層220的暴光及蝕刻處理期間從凹陷216中去除聚酰亞胺稍有困難。當(dāng)凹陷216相對(duì)地較深并具有陡峭的傾斜側(cè)面時(shí)，這點(diǎn)是特別實(shí)際的。另一種方法是，聚酰亞胺層220可在襯底200的頂部表面202生成圖案，而開(kāi)口位于其中需要凹陷216之處。之后，應(yīng)用工具210通過(guò)開(kāi)口在襯底200上生成凹陷216，該開(kāi)口設(shè)在聚酰亞胺層220上。這個(gè)替代技術(shù)消除了從凹陷216中充分地除去聚酰亞胺層220的困難工藝。
為使聚酰亞胺層220暴光而制作掩模是昂貴的，該聚酰亞胺層220具有的公差是以精確地對(duì)準(zhǔn)用于凹陷216的開(kāi)口。工具210與制窩機(jī)相結(jié)合可對(duì)準(zhǔn)一個(gè)開(kāi)口的實(shí)際位置，這造成了用相對(duì)地不貴和稍為不精確的掩模對(duì)聚酰亞胺層220暴光及蝕刻。本發(fā)明者已實(shí)現(xiàn)，掩模局部區(qū)域，以及由此產(chǎn)生的開(kāi)口往往會(huì)為制窩目的而相對(duì)良好地對(duì)準(zhǔn)。同樣，彼此相隔的掩模的區(qū)域往往不會(huì)為制窩目的而相對(duì)良好地對(duì)準(zhǔn)。因此，使用精確的制窩機(jī)在襯底200上自動(dòng)地制窩以與具有彼此相離的許多凹陷216的預(yù)期的圖案相匹配，這將導(dǎo)致制窩工具不能精確地與開(kāi)口對(duì)準(zhǔn)，該開(kāi)口在離開(kāi)初始對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)的區(qū)域處。為了提高對(duì)準(zhǔn)開(kāi)藝的精度，本發(fā)明者已實(shí)現(xiàn)了制窩機(jī)可對(duì)準(zhǔn)不同的遠(yuǎn)距離位置處的聚酰亞胺層220上的實(shí)際開(kāi)口，從而使得每個(gè)局部區(qū)域相對(duì)地被精確對(duì)準(zhǔn)，而總體對(duì)準(zhǔn)可稍為偏離。在這種方式中可應(yīng)用相對(duì)地不貴的掩模。
制窩機(jī)最好包含有精確的Z軸運(yùn)動(dòng)，使得每個(gè)凹陷的深度相等，或基本相等。參考圖19，如果不能獲得足夠精確的Z軸運(yùn)動(dòng)，則可應(yīng)用具有內(nèi)建的Z軸止動(dòng)器242的替代制窩工具240。該Z軸止動(dòng)器242是個(gè)凸伸桿，該凸伸桿從頭部244向外延伸，頭部244會(huì)停止在聚酰亞胺220的頂部表面上或襯底200的頂部表面202上。該Z軸止動(dòng)器242相對(duì)于頭部244定位，從而可獲得合適的深度，這考慮了在使用制窩工具240之前聚酰亞胺層220是否預(yù)先被制成圖案的情況。
參考圖20，導(dǎo)電材料250被電鍍到聚酰亞胺220及襯底200的上面，由此用導(dǎo)電材料250填滿凹陷216，該導(dǎo)電材料諸如是鎳及銠。應(yīng)該理解，任何其它合適的技術(shù)都可用來(lái)把導(dǎo)電材料置入凹陷216內(nèi)。然后導(dǎo)電材料250最好被拋光以便從聚酰亞胺層220的頂部表面除去多余物并提供平坦的全部表面。優(yōu)選的拋光工藝是化學(xué)-機(jī)械平面化工藝。在聚酰亞胺層220及導(dǎo)電材料250的上面形成示蹤件件的252的圖案。示蹤件252最好是諸如銅、鋁或金的良導(dǎo)體。然后在整個(gè)表面上形成聚酰亞胺層254的圖案。還可形成另外的金屬層及非導(dǎo)電層。然后利用任何合適的工藝除去襯底200，諸如使用鹽酸(HCL 15％)或硫酸(H2SO4)的蝕刻工藝。鹽酸及硫酸既不與聚酰亞胺層220也不與諸如鎳或銠的導(dǎo)電材料250起反應(yīng)。應(yīng)該理解，聚酰亞胺層254可用任何合適的絕緣體或非導(dǎo)電層代替。
參考圖21，最終裝置的接觸部分260最好選擇得具有低的接觸電阻，以便可以與檢驗(yàn)裝置形成良好的電連接。而鎳具有相對(duì)低的接觸電阻，銠甚至具有比鎳更低的接觸電阻并比鎳更耐磨。因此，凹陷216最好覆蓋以銠層。應(yīng)用通常的處理技術(shù)，銠的厚度限制在約5微米。最終裝置以及特別是接觸部分260包含有銠的外層，然后其被填以剩余的導(dǎo)電材料或不導(dǎo)電填充物，該導(dǎo)電材料諸如是鎳。不需要把導(dǎo)電材料填在整個(gè)凹陷中。
上述的“從頂向下”構(gòu)造工藝與在支承襯底上構(gòu)造各層的“倒置”處理技術(shù)相比提供了許多優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)還允許能夠以改善的特點(diǎn)構(gòu)造裝置。
第一，對(duì)最終裝置的高度設(shè)有限制，該最終裝置預(yù)先已施加了光致抗蝕劑處理的限制。構(gòu)造具有任意合適高度的裝置的性能還擺脫了由企圖在光致抗蝕劑的高窄開(kāi)口中進(jìn)行電鍍所施加的限制，這種電鍍是困難的。
第二，裝置的接觸部分260的升起極均勻，因?yàn)樗鼉H由工具加工工藝所決定，而該工藝本質(zhì)上是機(jī)械式的。消除了電鍍槽的不同局部電流密度、電鍍槽內(nèi)的不同離子密度以及電鍍槽內(nèi)的“隨機(jī)”變化對(duì)最終裝置的總體形狀及高度的影響。由于裝置的基本均勻的升起，使裝置與檢驗(yàn)裝置充分接觸所需的力較小，這依次減小了測(cè)試站、測(cè)試頭、和/或膜片測(cè)試組件彎曲及破裂的可能。還有，裝置的基本均勻的升起減小了由于過(guò)度壓力而損壞檢驗(yàn)裝置上的接觸墊片的可能。
第三，裝置的接觸部分260更堅(jiān)固，因?yàn)樵撗b置是在無(wú)需分界的各層的一次沉積工藝期間由單一同質(zhì)的材料構(gòu)造成，如同先前在復(fù)合處理步驟中所需的那樣。這允許接觸部分的尺寸減小至一個(gè)極限，該極限是檢驗(yàn)期間其中所允許的最大電流密度的極限而不是分界的各層的最小完全力的極限。
第四，最終裝置的形狀定做成有效地測(cè)試不同材料。裝置的形狀可具有諸如85°的陡峭的側(cè)壁角度，而仍然提供機(jī)械強(qiáng)度、穩(wěn)定性及整體性。陡硝的側(cè)壁允許構(gòu)造較窄的裝置，該裝置允許用于在檢驗(yàn)裝置上的越來(lái)越密集的接觸墊片布置中的較大的裝置密度。此外，側(cè)壁的角度不依賴于(例如獨(dú)立于)襯底的晶體結(jié)構(gòu)。
第五，已明確地知道接觸部分的形狀，并且其在各裝置之間是均勻的，這允許它與檢測(cè)裝置的接觸墊片均勻接觸。
第六，最終裝置的不同部分的對(duì)準(zhǔn)在各裝置之間是精確均勻的，因?yàn)槊總€(gè)裝置是應(yīng)用相同的工具加工工藝來(lái)構(gòu)造成的。由于每個(gè)裝置(梁有接觸凸起)的下部相對(duì)于接觸部分的精確對(duì)準(zhǔn)，就不需要提供附加的余地來(lái)適應(yīng)光致抗蝕劑工藝中及電鍍工藝中固有的處理變化。還有，消除了電鍍工藝的“蘑菇生長(zhǎng)”效應(yīng)，這也減小了裝置所需的尺寸。不同裝置300的對(duì)準(zhǔn)可變性的減小及實(shí)際消除可達(dá)到顯著減小的節(jié)距，它適合于檢驗(yàn)裝置上的具有增大的密度的接觸墊片。
第七，最終裝置的形狀可以是特制的形狀以提供最佳的機(jī)械性能。如背景部分中所描述的那樣，為了提供擦拭功能，裝置應(yīng)具有在觸頭上傾斜的梁及凸起結(jié)構(gòu)。裝置300可包含有在其尾部302與接觸部分260之間的傾斜表面304。為了提高沿裝置300的長(zhǎng)度部分的強(qiáng)度而設(shè)置傾斜表面304，這允許尾部302比其頭部306薄些。在裝置300的傾斜過(guò)程期間作用在裝置300上的扭轉(zhuǎn)力在裝置300的全長(zhǎng)上趨于減小，裝置300具有相應(yīng)地較薄的材料，該材料根據(jù)傾斜表面304來(lái)限定。由于較薄的尾部302及接近尾部302的材料，如果發(fā)生過(guò)度的傾斜，裝置300的尾部302對(duì)檢驗(yàn)裝置產(chǎn)生影響的可能變得較小。裝置300的改進(jìn)形狀也減少了所需的金屬材料的量。
第八，應(yīng)用了“檢查”照相機(jī)以獲得膜片測(cè)頭的下部分的圖像，以便確定裝置300相對(duì)于檢驗(yàn)裝置上的接觸墊片的精確位置。應(yīng)用“檢查”照相機(jī)能實(shí)現(xiàn)膜片裝置相對(duì)于接觸墊片的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)，以便可以完成自動(dòng)檢驗(yàn)。為了獲得膜片測(cè)頭上的裝置300的圖像，“檢查”照明機(jī)通常使用光來(lái)照亮裝置300。不幸的是，傳統(tǒng)的平面處理技術(shù)導(dǎo)致在梁上、接觸凸起上及接觸部分上的相對(duì)平坦的表面，在垂直于“檢查”照相機(jī)的方位上，每個(gè)平坦表面都把光反射回“檢查”照相機(jī)。從所有表面反射回“檢查”照相機(jī)的光頻繁地引起對(duì)接觸部分260的精確位置的某些干擾。裝置300的傾斜表面304往往會(huì)反射掉來(lái)自較低地布置的“檢查”照相機(jī)的入射光，而接觸部分306往往會(huì)把入射光反射回較低地布置的“檢查”照相機(jī)。主要來(lái)自接觸部分306的光返回至“檢查”照相機(jī)引起對(duì)接觸部分的精確位置較少的潛在干擾。
第九，襯底200的頂部表面202的初始拋光結(jié)果產(chǎn)生與在襯底200上生成圖案的聚酰亞胺層220相匹配的光滑下表面。在蝕刻掉或以其它方式除去襯底200之后，聚酰亞胺層220的下表面是光滑的并且最終的聚酰亞胺層220通常在光學(xué)上是透明的。因此，示蹤件與金屬化的裝置300之間的空間是相對(duì)的透光的，所以使裝置定位的操作者能容易地看透示蹤件與各裝置之間的裝置。這幫助操作者在裝置上進(jìn)行膜片測(cè)頭的手工定位，否則裝置將被遮掩。此外，裝置300的棱錐形狀使得操作者更容易地確定接觸部分相對(duì)于檢驗(yàn)裝置上的接觸墊片的精確位置，而它們先前是被寬梁結(jié)構(gòu)(相對(duì)于接觸部分)所遮掩的。
第十，參考圖22，裝置的接觸部分260最好構(gòu)造有銠的外表面340，一般可被有效地鍍至僅近似5微米厚。銠的鍍覆工藝是半保形的，所以最終層在與外側(cè)面352及354垂直的方向上近似5微米厚。接觸部分的頂部350的寬度和工具210的側(cè)面352及354的角度選擇成使鍍?cè)趦蓚?cè)面352及354上的銠340最好連接在一起形成V型。裝置的剩余部分最好是鎳的。而銠340的厚度在垂直方向上僅為5微米，銠340在裝置的頂部350的垂直方向上的厚度大于5微米。因此，在應(yīng)用期間會(huì)在頂部350的通常垂直的方向磨損的該接觸部分將比如果頂部只鍍以5微米厚的銠延續(xù)使用更長(zhǎng)時(shí)間。
第十一，接觸部分260的結(jié)構(gòu)可選擇成在檢驗(yàn)裝置的接觸墊片上提供描述過(guò)的擦拭效應(yīng)。尤其是，工具可包含有相應(yīng)的接觸部分上的粗糙表面圖案以便為所有裝置提供均勻的結(jié)構(gòu)。
第十三，應(yīng)用本發(fā)明的構(gòu)造技術(shù)來(lái)構(gòu)造各裝置是相對(duì)快的，因?yàn)闇p少了處理步驟的數(shù)量，導(dǎo)致顯著地節(jié)約成本。
上述的構(gòu)造技術(shù)還提供了若干涉及裝置形狀的優(yōu)點(diǎn)，否則該裝置將難于構(gòu)造，如果不是不可能的話。
第一，如果不需要擦拭動(dòng)作，工具可設(shè)有任何想要的形狀，諸如簡(jiǎn)單的凸起。
第二，與只是一部分金屬由較大的接觸凸起所支承的情況相反，高達(dá)接觸部分260的檢驗(yàn)裝置的傾斜支承側(cè)面為接觸部分260提供了優(yōu)越的機(jī)械支承。具有來(lái)自傾斜側(cè)面的這種支承，可使接觸部分變得更小些而不會(huì)冒它將從裝置上分開(kāi)的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)裝置傾斜以穿透入積累在接觸墊片表面上的氧化物時(shí)，較小的接觸部分改善了與檢驗(yàn)裝置的接觸墊片的接觸。此外，裝置的尾部302可比裝置的其余部顯著地更薄些，這減少了當(dāng)裝置傾斜時(shí)在檢驗(yàn)期間尾部302對(duì)檢測(cè)裝置的接觸墊片影響的可能。
第三，由裝置的接觸部分施加的壓力通過(guò)改變裝置的旋轉(zhuǎn)中心來(lái)改變，該裝置的接觸部分被給予由測(cè)試頭施加的預(yù)定壓力。裝置的旋轉(zhuǎn)中心可通過(guò)選擇裝置的長(zhǎng)度及接觸部分相對(duì)于裝置的位置/高度來(lái)選定。因此，如果需要，可以選擇壓力以便和兩種不同的接觸墊片的特性相匹配。
第四，參考圖23，裝置印跡的三角形狀為裝置的高度側(cè)向穩(wěn)定性創(chuàng)造條件，而允許減小各裝置之間的節(jié)距。對(duì)于檢驗(yàn)裝置的許多接觸墊片，裝置的接觸部分403最好排列成直線布置。裝置的三角形部分排列成可替換的相對(duì)方向。
第五，構(gòu)造各接觸部分的性能使裝置提供擦拭動(dòng)作而裝置的下表面需要微小的運(yùn)動(dòng)，該各接觸部分從裝置的下表面升高，而仍保持裝置高度及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度方面的均勻性。裝置的下表面的微小運(yùn)動(dòng)使得檢驗(yàn)期間有良好的電接觸，降低了裝置的下表面下面的各層上的應(yīng)力。因此，減小了聚酰亞胺層及導(dǎo)電示蹤件碎裂的可能。
當(dāng)測(cè)試晶片上的焊料凸起或焊料球上的氧化物層時(shí)，該晶片將應(yīng)用“倒裝片“包封技術(shù)，該焊料凸起或焊料球諸如印刷電路板上的焊料凸起，在該電路板上產(chǎn)生的氧化物層難于有效地穿透。參考圖24，當(dāng)膜片測(cè)頭的傳統(tǒng)接觸部分接觸到焊料凸起時(shí)，氧化物285往往會(huì)與接觸部分289一起被壓入焊料凸起287中，導(dǎo)致不良的互相連接。當(dāng)在焊料凸起上應(yīng)用傳統(tǒng)的針式測(cè)頭時(shí)，該針頭往往會(huì)在焊料凸起上滑動(dòng)、彎曲至焊料凸起內(nèi)部下面，在針頭上收集碎片、在檢驗(yàn)裝置的表面上剝離碎片以及清潔針式測(cè)頭是費(fèi)時(shí)和乏味的。再者，針式測(cè)頭在焊料凸起上留下非均勻的測(cè)試痕跡。當(dāng)焊料凸起測(cè)試應(yīng)用在倒裝片上時(shí)，留在焊料凸起的上部分的測(cè)試痕跡往往會(huì)截留其中的焊劑(flux)，當(dāng)受熱時(shí)焊劑往往會(huì)爆炸，這惡化或以其他方式破壞互相連接。參考圖25及26，顯示了一種改進(jìn)的裝置結(jié)構(gòu)，適用于測(cè)試焊料凸起。裝置的上部分包含有一對(duì)陡峭地傾斜的側(cè)面291及293，諸如與垂線成15°角，該側(cè)面最好是拋光的側(cè)面。傾斜側(cè)面291及293在其頂部處最好形成尖銳的脊295。側(cè)面291及293的角度按照側(cè)面與焊料凸起上的氧化物之間的摩擦系數(shù)來(lái)選擇，使得當(dāng)裝置穿透入焊料凸起時(shí)覆蓋表面的氧化物趨于主要沿側(cè)面291及293的表面滑動(dòng)，或者以其他方式被切離，而不是明顯地附載在側(cè)面上。參考圖27，基本上尖銳的脊在接觸后還產(chǎn)生了痕跡(定位槽)，該痕跡延伸經(jīng)過(guò)整個(gè)焊料凸起。焊料凸起與焊劑一起的隨后加熱導(dǎo)致焊劑從焊料凸起的側(cè)面離去，由此避免了爆炸的可能性。此外，留在焊料凸起上的最終痕跡在性質(zhì)上是均勻的，這允許焊料凸起的制造把最終痕跡考慮在它們的結(jié)構(gòu)中。還有，需要施加在裝置上的力較小，因?yàn)樗鶗?huì)切穿焊料凸起而不是與焊料凸起進(jìn)行擠壓接觸。較平坦的表面405防止過(guò)深地切入焊料球(凸起)。
參考圖28，為檢驗(yàn)焊料凸起提供較大的接觸面積，可應(yīng)用格柵結(jié)構(gòu)形圖案。
參考圖29，一種替代的裝置包含有一對(duì)凸伸部311及313，它們最好位于拱315的端部。凸伸部311與313之間的間隔最好比待檢測(cè)的焊料凸起317的直徑小。由于這種布置，凸伸部311及313將撞在焊料凸起317的側(cè)面，由此不會(huì)把痕跡留在焊料凸起317的上部分。由于痕跡在焊料凸起317的側(cè)面上，隨后應(yīng)用的焊劑將可能變得較少地被截留在痕跡內(nèi)和較少爆炸。此外，如果裝置的對(duì)準(zhǔn)設(shè)有在焊料凸起317上找正中心，則極其可能是凸伸部311及313中的一個(gè)仍然撞上焊料凸起317。
先前的裝置構(gòu)造技術(shù)導(dǎo)致該裝置包含有的接觸部分相當(dāng)大以及難于保證對(duì)準(zhǔn)。參考圖30，依靠改進(jìn)的構(gòu)造技術(shù)，本發(fā)明者實(shí)現(xiàn)了可把膜片測(cè)頭用作連接于檢驗(yàn)裝置上的接觸墊片的“真正的”Kevlin連接件。一對(duì)裝置351及353用它們彼此相鄰的接觸部分355及353來(lái)對(duì)準(zhǔn)。根據(jù)這種布置，一個(gè)裝置可以“施力”而另一裝置是Kelvin檢驗(yàn)布置的“傳感”部分。兩個(gè)接觸部分355及357都與檢驗(yàn)裝置上的同一接觸墊片相接觸。Kelvin連接件的更詳細(xì)分析描述于Fink，D.G.，ed.，Electronics Engineers’Handbook，1sted.，McGraw-Hill Book Co.，1975，Sec.17-61，PP.17-25，17-26，“The Kelvin Double Bridge”，和美國(guó)專利申請(qǐng)系列No.08/864,287中，以上兩分資料被結(jié)合在本文作參考。
應(yīng)注意各裝置將呈現(xiàn)上述的任何優(yōu)點(diǎn)，這些裝置是根據(jù)本發(fā)明，依照使用的技術(shù)、所需用途以及實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)來(lái)構(gòu)造的。
權(quán)利要求
1.一種構(gòu)造膜片測(cè)頭的方法包括(a)提供襯底；(b)在所述襯底內(nèi)生成凹陷；(c)將導(dǎo)電材料置入所述凹陷內(nèi)；(d)將導(dǎo)電示蹤件連接于所述導(dǎo)電材料；以及(e)從所述導(dǎo)電材料上除去所述襯底。
全文摘要
襯底(200)最好由延展性材料構(gòu)造成,而工具(210)具有最終裝置所需的形狀,該最終裝置用于與檢驗(yàn)裝置上的接觸墊片相接觸,該工具被帶入與該襯底相接觸。該工具最好由比襯底硬的材料構(gòu)造成,使得凹陷(216)能容易地在襯底上制成。最好已形成圖案的非導(dǎo)電(絕緣)層由該襯底支承。導(dǎo)電材料被置入該凹陷內(nèi)并且之后最好被拋光以便從非導(dǎo)電層的頂部表面除去多余物并提供平坦的總體表面。示蹤件在非導(dǎo)電層及導(dǎo)電材料上形成圖案。然后聚酰亞胺層最好在該整個(gè)表面上方形成圖案。然后用任何合適的工藝除去該襯底。
文檔編號(hào)H01L21/66GK1361725SQ99816816
公開(kāi)日2002年7月31日 申請(qǐng)日期1999年7月21日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月21日
發(fā)明者G·K·雷德, K·A·史密斯, M·A·拜尼, T·萊舍爾, M·科克斯 申請(qǐng)人:卡斯卡德微技術(shù)公司