XM-60 多光束校正儀在半導體晶圓檢測的應用

探針卡在半導體製程中扮演著至關重要的角色，它就像一個介面，將晶圓上的晶片與檢測設備連接起來，進行各種電氣測試。通過這些測試數據，廠商不僅能夠微調製程以確保晶圓品質，還能提前淘汰不良品，避免後續封裝過程的浪費，以降低成本並增加產能。

來自台灣的景美科技股份有限公司，多年來專注於研發、設計和製造晶圓測試探針卡及相關零組件。他們藉由 Renishaw XM-60
多光束校正儀和 QC20 循圓測試儀對生產設備進行綜合量測，確保生產線的順利運作和加工品質的提升。

市場挑戰

在半導體製程中，晶圓在前段製程完成後會經過檢測程序。合格的晶圓會進入後段程，包括切割、固晶、焊線等封裝程序。探針卡通常直接固定在探測器上，並通過接線連接到檢測設備。在工作時，探針卡上的探針與晶片上的銲墊或凸塊接觸，形成測試迴路。測試機發出的訊號通過探針傳遞到晶片上，然後將晶片的反饋數據傳送回測試機進行分析和判斷，以檢測晶圓上每一顆晶粒的功能是否正常。

根據不同的半導體類型，製造商會設計並製造相應的探針卡。探針卡的生產過程包含多個精密製程，然而，製造商面臨著一
些挑戰：

首先，探針之間的間距非常微小，取決於卡的類型，間距可達 50 μm 甚至更小，而探針的數量則以千計。此外，探針之間的共面度需要控制在微米範圍內，以避免探針的接觸力差異過大，從而導致晶片破損或探針損壞的風險。再者，探針卡還需要進行微鑽孔加工，具體的孔直徑和孔間距需根據客戶要求而定，通常要求在 20 μm 至 30 μm 之間。

綜合性量測

在景美廠內，XM-60 多光束校正儀主要用於評估和維護產線上的工具機性能。由於探針卡的加工精度要求極高，了解機器誤差的全貌對於景美來說非常必要。檢測項目包括動態真直度檢測、對機器各軸進行誤差來源分析、空間精度檢測與補償等。目前景美通過 XM-60 每個月平均對廠內 4 台機器進行檢測（包括一些五軸工具機）並生成相應的報告，用於評估機器的狀態以便進行校正。

在使用 XM-60 多光束校正儀之前，景美主要依賴設備供應商或採用花崗石角尺、千分錶等傳統工具對機器進行量測和維護。然而，這些工具不僅效率低，準確度也存在疑慮。供應商通常採用一般雷射干涉儀進行量測，但由於其只能量測單一軸的線性位置誤差，並無法滿足景美對多自由度量測的需求。此外，使用傳統工具進行量測需要進行複雜的架設，耗時且不方便。

相較之下，XM-60 的架設更加簡便，一次架設可以檢測一個軸的 6 個自由度，並在特定位置量測複合參數，提供任意位置的定位精度評估。Renishaw 提供的直觀軟體界面也讓使用者能夠快速了解機器的誤差情況。景美表示，導入 XM-60 後，整體生產效率明顯提升了 3 倍以上，而且只需一名操作員即可輕鬆快速完成包括 21 個自由度的量測工作。

景美品保經理廖柏昇先生說道：

QC20 快速初步檢測

在景美廠內，Renishaw QC20 循圓測試儀在生產設備上也扮演著關鍵角色。定期使用 QC20 進行快速檢測，讓景美能夠提前了解每台機器的狀況，有效分配有限的生產資源，評估是否滿足客戶需求的產能，並準確預估交貨時間。QC20 的一大優勢為僅需 10 分鐘的快速檢測時間，即可提供關於機器基本潛在問題的訊息。若需要更詳細的分析，則可使用 XM-60 做進一步的檢測。

在空間補償方面，QC20 也是重要的一環。XM-60 多光束校正儀能夠同時檢測一個軸的 6 個自由度，包括定位精度、俯仰角、扭擺角、滾擺角、水平和垂直真直度。若分別對 X、Y 和 Z 軸進行量測，總計可檢測出 18 項誤差。然而，搭配 QC20 循圓測試儀進行量測，則可獲得另外 3 個誤差數據，以滿足空間補償所需的三維空間 21 項誤差數據。這樣的結合使得景美能夠全面了解機器的誤差情況，並進行相應的校正和補償操作。

廖經理指出：「使用 QC20 確實能夠帶來多項效益。首先，它能夠減少 15% 的停機時間，這意味著生產設備的檢測時間大幅縮短，提高了生產效率。此外，QC20 還能夠降低 5% 的廢品率，這意味著能夠更準確地檢測和評估工具機的性能，提高產品品質。除此之外，QC20 還能夠協助評估整個生產過程中工具機的狀況，並及時進行預防性維護。這樣可以確保設備的正常運作，維持整個廠區的生產能力。同時，QC20 還能夠快速識別加工品質未達標準的原因，方便進行問題追蹤和解決。」

隨著新型半導體規格的提升和需求量的增加，製造商也需要不斷提升探針卡和測試設備的測試能力，包括增加針的數量，更小的間距和提高檢測速度。

景美董事長陳吉良先生總結：