CN110187259A - 一种防止晶圆测试中针痕偏移的调整***以及调整方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种防止晶圆测试中针痕偏移的调整***以及调整方法。所述调整***包括：针测机，包括用于吸附待测晶圆的承载台；探针卡，包括探针，所述探针用于接触所述晶圆的若干晶粒上的焊盘，在所述焊盘的表面上形成针痕；以及控制器。所述调整方法包括步骤：将晶圆吸附在针测机的承载台上；从所述晶圆的多个晶粒中选取若干晶粒；通过探针卡的探针接触所述若干晶粒上的焊盘，在所述焊盘的表面上形成针痕；通过控制器对形成的针痕进行检查，根据检查结果判断所述针痕是否发生偏移，如果发生偏移，则计算所述针痕所处的晶粒的高度补偿值；以及通过所述控制器根据所述高度补偿值调整所述针测机的承载台的水平度，以防止晶圆测试中针痕偏移。

Description

一种防止晶圆测试中针痕偏移的调整***以及调整方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种防止晶圆测试中针痕偏移的调整***以及调整方法。
背景技术
随着对集成电路面积成本的追求和特殊功能结构的需要，逐渐出现了CUP(circuit under pad，即在焊盘下放置电路)结构设计。该结构设计是将MOS晶体管(金属-氧化物-半导体(Metal-Oxide-Semiconductor)结构的晶体管)等有源器件放置于焊盘(bond pad)下以达到节省面积的目的。对于这种结构，由于测试时扎针或者键合产生的应力，很容易引起CUP的电性参数漂移，故会导致测试稳定性变差。对于CP(晶圆测试)，为了精确测量MOS晶体管的电性参数，需要尽量避免CUP结构带来的不可预知的误差，其中最重要的一点，是需要监测CP扎针针痕位置，避免针痕偏移而引起的测试问题。
当前的做法为测试之前先进行人工操作针痕检查，存在人为判断差异，不能及时发现后续测试问题。另外放置晶圆的承载台的水平度往往都是以人工加垫片锁螺丝的方式进行水平调整，降低了机器的利用率，增加了繁琐的调整校准时间。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种防止晶圆测试中针痕偏移的调整***以及调整方法。
根据本发明的一个方面，提供一种防止晶圆测试中针痕偏移的调整***，所述调整***包括：针测机，包括用于吸附待测晶圆的承载台；探针卡，包括探针，用于接触所述晶圆的若干晶粒上的焊盘，在所述焊盘的表面上形成针痕；以及控制器，所述控制器被配置成：对形成的针痕进行检查，根据检查结果判断所述针痕是否发生偏移，如果发生偏移，则计算所述针痕所处的晶粒的高度补偿值；以及根据所述高度补偿值调整所述针测机的承载台的水平度，以防止晶圆测试中针痕偏移。
可选地，所述控制器包括：成像装置，用于获取所述针痕的图像并根据所述针痕的图像确定所述针痕到所述针痕所处的晶粒的各个边缘的距离。
可选地，所述控制器被配置成：根据所述针痕到所述针痕所处的晶粒的各个边缘的距离计算所述针痕所处的晶粒的高度补偿值。
可选地，所述控制器被配置成：在调整所述针测机的承载台的水平度之前，确定所述针测机的承载台的水平度偏差，如果所述水平度偏差大于预设值时，则根据所述高度补偿值调整所述针测机的承载台的水平度。
可选地，所述控制器还被配置成：如果所述水平度偏差大于10μm，则根据所述高度补偿值调整所述针测机的承载台的水平度。
可选地，所述调整***还包括：多个马达，分别安装到所述针测机的所述承载台，所述控制器驱动所述马达来调整所述承载台的高度，从而调整所述针测机的所述承载台的水平度。
可选地，所述调整***还包括：多个位移传感器，分别安装到所述针测机的所述承载台，用于检测所述针测机的所述承载台的位移。
可选地，所述控制器还包括：报警单元，被配置成在检测到所述针测机的所述承载台的位移大于最大允许值时发出报警信号。
根据本发明的另一个方面，提供一种防止晶圆测试中针痕偏移的调整方法，包括步骤：将晶圆吸附在针测机的承载台上；从所述晶圆的多个晶粒中选取若干晶粒；通过探针卡的探针接触所述若干晶粒上的焊盘，在所述焊盘的表面上形成针痕；通过控制器对形成的针痕进行检查，根据检查结果判断所述针痕是否发生偏移，如果发生偏移，则计算所述针痕所处的晶粒的高度补偿值；以及通过所述控制器根据所述高度补偿值调整所述针测机的承载台的水平度，以防止晶圆测试中针痕偏移。
可选地，所述从所述晶圆的多个晶粒中选取若干晶粒的步骤包括：从所述晶圆的多个晶粒中选取五个晶粒，所述五个晶粒分别位于所述晶圆的上部区域、下部区域、中部区域、左部区域以及右部区域。
可选地，所述检查结果包括所述针痕到所述针痕所处的晶粒的各个边缘的距离。
可选地，所述计算所述若干晶粒所处位置的高度补偿值包括步骤：在调整所述针测机的承载台的水平度之前还包括：通过所述控制器确定所述针测机的承载台的水平度偏差；如果所述水平度偏差大于预设值，则根据所述高度补偿值调整所述针测机的承载台的水平度。
可选地，如果所述水平度偏差大于10μm，则根据所述高度补偿值调整所述针测机的承载台的水平度。
可选地，所述通过所述控制器根据所述高度补偿值调整所述针测机的承载台的水平度的步骤包括：通过所述控制器驱动多个马达来调整所述针测机的所述承载台的高度，从而调整所述针测机的所述承载台的水平度。
可选地，所述调整方法还包括步骤：通过多个位移传感器分别检测所述针测机的所述承载台的位移，如果检测到所述承载台的位移大于最大允许值，则通过报警单元发出报警信号。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
根据本发明的实施例，通过对形成的针痕进行检查，根据检查结果判断所述针痕是否发生偏移，如果发生偏移，则计算所述若干晶粒的高度补偿值；根据所述高度补偿值调整所述针测机的承载台的水平度，以防止晶圆测试中针痕偏移。
根据本发明的实施例，通过控制器控制承载台下面的马达自动补偿距离，来调整承载台表面的水平度，从而控制整片晶圆每个区域的针痕的大小和距离的一致性，并更好地管控针痕的偏移，保证晶圆的测试品质。
附图说明
本发明的其它特征以及优点将通过以下结合附图详细描述的可选实施方式更好地理解，附图中相同的标记表示相同或相似的部件，其中：
图1示出了根据本发明的实施例的晶圆的示意图。
图2示出了根据本发明的实施例的晶圆的晶粒的焊盘上的针痕的示意图。
图3示出了根据本发明的实施例的防止晶圆测试中针痕偏移的调整***的结构示意图。
图4示出了图3中的调整***的一部分的结构示意图。
图5示出了每个晶粒上的针痕到该针痕所处的晶粒或焊盘的边缘的距离的示意图。
具体实施方式
下面详细讨论实施例的实施和使用。然而，应当理解，所讨论的具体实施例仅仅示范性地说明实施和使用本发明的特定方式，而非限制本发明的范围。在描述时各个部件的结构位置例如上、下、顶部、底部等方向的表述不是绝对的，而是相对的。当各个部件如图中所示布置时，这些方向表述是恰当的，但图中各个部件的位置改变时，这些方向表述也相应改变。
晶圆测试是针对整个芯片上的完整晶粒，以探针的方式扎在每颗晶粒上的焊盘进行检测，用来筛选芯片上晶粒之良品与不良品。晶圆测试是利用测试机、针测机与探针卡之间的搭配组合来测试芯片上每一个晶粒。测试机的测试头上安装探针卡，探针卡上的探针用来与晶粒上的焊盘直接接触，以便测试机能够直接对芯片输入信号或从芯片输出讯号，其测试包括芯片之DC参数即电性连续性、漏电流等的相关参数和AC参数。
针测机的主要作用是将芯片载入到承载台(chuck)上，针测机上的承载台把一片片的晶圆，精准地移动到探针卡的相对位置，以确保探针卡上的探针能够精准地与每颗晶粒上的焊盘作接触。而测试机则将产品所需要的电源及相关的讯号透过探针卡传送到每颗晶粒上，并从晶粒上读取输出讯号后经由探针卡送回测试机上判断比较晶粒的功能、参数与特性是否达到标准。
在晶圆探针测试当中,常会由于测试环境或是针测机参数的改变,使得针痕不正常偏移并发生针痕打出开窗区的情况。为此，本发明提供一种防止晶圆测试中针痕偏移的调整方法以及调整***。
图1示出了晶圆100的示意图，晶圆100包括多个晶粒110。其中，A、B、C、D、E分别是位于晶圆100的上部区域、下部区域、中部区域、左部区域以及右部区域的晶粒。
图2示出了晶圆100的晶粒110的焊盘上的针痕的示意图。从图2中可以看出，晶粒A的焊盘上的针痕位于中间，所以符合晶圆测试的要求，而晶粒B、C、D、E的焊盘上的针痕发生偏移，甚至打出开窗区，这种情形可能影响晶圆测试的精确性。
图3示出了根据本发明的实施例的防止晶圆测试中针痕偏移的调整***200的结构示意图。具体地，所述调整***200包括针测机、探针卡以及控制器，所述控制器可以集成到所述针测机。所述针测机包括承载台210以及支承所述承载台210的底座220，所述承载台210包括承载台本体211、气缸212、以及基板213，承载台本体211用于吸附待测试的晶圆100，气缸212能够驱动承载台本体211沿垂直方向移动，以接近或远离待测试的晶圆100，基板213放置于底座220上。探针卡包括探针，所述探针用于接触所述晶圆100的若干晶粒上的焊盘，并在所述焊盘的表面上形成针痕。
其中，所述控制器被配置成：对形成的针痕进行检查，根据检查结果判断所述针痕是否发生偏移，如果发生偏移，则计算所述针痕所处的晶粒的高度补偿值；以及根据所述高度补偿值调整所述针测机的承载台的水平度，以防止晶圆测试中针痕偏移。
根据本发明的一些实施例，所述控制器包括：成像装置，所述成像装置用于获取所述针痕的图像并根据所述针痕的图像确定所述针痕到所述针痕所处的晶粒的各个边缘的距离。
根据本发明的一些实施例，所述控制器被配置成：根据所述针痕到所述针痕所处的晶粒的各个边缘的距离计算所述针痕所处的晶粒的高度补偿值。
根据本发明的一些实施例，在调整所述针测机的承载台的水平度之前，确定所述针测机的承载台的水平度偏差，如果所述水平度偏差大于预设值，则根据所述高度补偿值调整所述针测机的承载台的水平度。
根据本发明的一些实施例，如果所述水平度偏差大于10μm，则根据所述高度补偿值调整所述针测机的承载台的水平度。
根据本发明的一些实施例，从所述五个晶粒中选取位于所述中部区域的晶粒C作为基准，根据所述检查结果计算每个晶粒A、B、D、E所处位置的高度补偿值，根据所述高度补偿值调整所述针测机的承载台210的水平度。
根据本发明的一些实施例，所述调整***还包括多个马达300，其分别设置于所述针测机的承载台210的下方，具体是承载台210的基板213的下方，所述控制器驱动所述马达300来调整基板213的相应部分的高度，从而调整所述针测机的承载台210的水平度。
在图3所示的实施例中，承载台210的基板213为方形，在承载台210的基板213的四个角部的下方分别设有一个马达300，四个角部分别对应于晶圆的上部区域、下部区域、左部区域以及右部区域。为了节约空间，将各个马达300设置于底座220内。并且，基板213的下部分向内缩进，形成用于容纳各个马达300的容纳空间214，马达300的传动轴310能够伸入到容纳空间214内，以支撑承载台210的基板213。由此，所述控制器驱动马达300，使得马达300的传动轴310能够沿垂直方向运动，由此来调整基板213的各个角部的高度，从而调整所述针测机的承载台210的水平度。
根据本发明的一些实施例，所述调整***还包括多个位移传感器400，其分别安装到所述针测机的承载台210的各个角部，用于检测所述针测机的承载台210的各个角部的位移。在图3所示的实施例中，在承载台210的四个角部分别设有一个位移传感器400，用于检测相应的角部的位移。
根据本发明的一些实施例，所述调整***还包括报警单元，被配置成在检测到所述针测机的承载台210的相应角部的位移大于最大允许值时发出报警信号，以便通知操作人员停机维修。
根据本发明的另一个方面，提供一种防止晶圆测试中针痕偏移的调整方法，包括步骤：将晶圆吸附在针测机的承载台上；从所述晶圆的多个晶粒中选取若干晶粒；通过探针卡的探针接触所述若干晶粒上的焊盘，在所述焊盘的表面上形成针痕；通过控制器对形成的针痕进行检查，根据检查结果判断所述针痕是否发生偏移，如果发生偏移，则计算所述针痕所处的晶粒的高度补偿值；以及通过所述控制器根据所述高度补偿值调整所述针测机的承载台的水平度，以防止晶圆测试中针痕偏移。
根据本发明的一些实施例，所述从所述晶圆的多个晶粒中选取若干晶粒的步骤包括：从所述晶圆的多个晶粒中选取五个晶粒，所述五个晶粒分别位于所述晶圆的上部区域、下部区域、中部区域、左部区域以及右部区域。
根据本发明的一些实施例，所述检查结果包括所述针痕长度和/或所述针痕到所述针痕所处的晶粒的各个边缘的距离。
根据本发明的一些实施例，所述计算所述若干晶粒所处位置的高度补偿值包括步骤：从所述五个晶粒中选取位于中部区域的晶粒作为基准，根据所述检查结果计算其它每个晶粒的高度补偿值，根据所述高度补偿值调整所述针测机的承载台的相应部分的高度，从而调整所述针测机的承载台的水平度。
根据本发明的一些实施例，在调整所述针测机的承载台的水平度之前还包括：通过所述控制器确定所述针测机的承载台的水平度偏差；如果所述水平度偏差大于预设值，则根据所述高度补偿值调整所述针测机的承载台的水平度。
根据本发明的一些实施例，如果所述水平度偏差大于10μm，则根据所述高度补偿值调整所述针测机的承载台的水平度。
根据本发明的一个实施例，所述调整方法平均选取晶圆的最上、下、中、左、右的晶粒A、B、C、D、E，其中晶粒C为自动检查针痕的目标。本发明主要为控制整体针痕的偏移，另外为节省测试时间，所选的自动针痕检查的晶粒采取边角抽样焊盘的针痕检查方式，并不是该晶圆的所有晶粒的焊盘。根据针痕检查结果，并通过相同焊盘的不同待测晶粒的针痕来做评判和校准依据。
根据本发明的一些实施例，所述控制器根据针痕长度和/或针痕离晶粒的焊盘边缘的距离自动算出晶圆选取的5个晶粒对应的承载台的每个区域的高度补偿值。根据探针机的标准规格，一般水平度偏差在10μm以内都属于可接受范围。如果水平度偏差在该规格内，则为正常值，不需要驱动后期马达自动校准；如果水平度偏差超过该规格，则控制器驱动马达对承载台自动做校准。
图5示出了每个晶粒上的针痕到该针痕所处的晶粒或焊盘的边缘的距离的示意图。上部区域的晶粒A上的针痕到晶粒或焊盘的四个边缘的距离分别是u1、u2、u3、u4，下部区域的晶粒B上的针痕到晶粒或焊盘的四个边缘的距离分别是b1、b2、b3、b4，中部区域的晶粒C上的针痕到晶粒或焊盘的四个边缘的距离分别是c1、c2、c3、c4，左部区域的晶粒D上的针痕到晶粒或焊盘的四个边缘的距离分别是l1、l2、l3、l4，以及右部区域的晶粒E上的针痕到晶粒或焊盘的四个边缘的距离分别是r1、r2、r3、r4。以中部区域的晶粒C上的针痕作为参考标准，分别将上部区域的晶粒A、下部区域的晶粒B、左部区域的晶粒D以及右部区域的晶粒E与中部区域的晶粒C进行减法运算。例如，以上部区域的晶粒A为例，晶粒A上的针痕到各个边缘的距离与晶粒C上的针痕到各个边缘的距离的差分别为ΔL1＝u1-c1，ΔL2＝u2-c2，ΔL3＝u3-c3、ΔL4＝u4-c4，然后根据计算的距离的差ΔL，计算该位置处的高度补偿值Δh，其中，Δh＝ΔL*h，h表示承载台的相应位置处每升高1μm对应的针痕的长度变化值，可以通过使用控制器抓图来计算得出。
根据本发明的实施例，在承载台下方的四个位置使用马达取代当前采用在承载台底部填充垫片的手动调试，根据自动针痕检查的数据，控制器计算该控制点位的误差值，控制不同的马达沿对应的方向移动相应的距离，从而达到新的平衡，保证承载台一直处于标准10微米规格内的水平状态。
另外，马达具有自动锁定功能，即当位置校准完后自动启动马达自锁功能，可以保证位置不会发生位移现象，保证承载台水平状态在设定规格内。另外分别在马达附近安装位置感应器，可以自动探测伺服马达对应的四个位置，如果四个位置的距离超过设定的最大值，则报警提示并停机维修。
根据本发明的实施例，通过控制器控制承载台下面的马达的自动补偿距离，来调整承载台表面的水平度，从而控制整片晶圆每个区域的针痕的大小和距离的一致性，并更好地管控针痕的偏移，保证晶圆的测试品质。
以上已揭示本发明的技术内容及技术特点，然而可以理解，在本发明的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述公开的构思作各种变化和改进，但都属于本发明的保护范围。上述实施方式的描述是例示性的而不是限制性的，本发明的保护范围由权利要求所确定。

Claims (15)

1.一种防止晶圆测试中针痕偏移的调整***，其特征在于，包括：
针测机，包括用于吸附待测晶圆的承载台；
探针卡，包括探针，用于接触所述晶圆的若干晶粒上的焊盘，在所述焊盘的表面上形成针痕；以及
控制器，所述控制器被配置成：
对形成的针痕进行检查，根据检查结果判断所述针痕是否发生偏移，如果发生偏移，则计算所述针痕所处的晶粒的高度补偿值；以及
根据所述高度补偿值调整所述针测机的承载台的水平度，以防止晶圆测试中针痕偏移。
2.如权利要求1所述的防止晶圆测试中针痕偏移的调整***，其特征在于，所述控制器包括：
成像装置，用于获取所述针痕的图像并根据所述针痕的图像确定所述针痕到所述针痕所处的晶粒的各个边缘的距离。
3.如权利要求2所述的防止晶圆测试中针痕偏移的调整***，其特征在于，所述控制器被配置成：
根据所述针痕到所述针痕所处的晶粒的各个边缘的距离计算所述针痕所处的晶粒的高度补偿值。
4.如权利要求3所述的防止晶圆测试中针痕偏移的调整***，其特征在于，所述控制器被配置成：
在调整所述针测机的承载台的水平度之前，确定所述针测机的承载台的水平度偏差，如果所述水平度偏差大于预设值，则根据所述高度补偿值调整所述针测机的承载台的水平度。
5.如权利要求4所述的防止晶圆测试中针痕偏移的调整***，其特征在于，所述控制器还被配置成：
如果所述水平度偏差大于10μm，则根据所述高度补偿值调整所述针测机的承载台的水平度。
6.如权利要求1到5任一项所述的防止晶圆测试中针痕偏移的调整***，其特征在于，所述调整***还包括：
多个马达，分别安装到所述针测机的所述承载台，所述控制器驱动所述马达来调整所述承载台的高度，从而调整所述针测机的所述承载台的水平度。
7.如权利要求1到5任一项所述的防止晶圆测试中针痕偏移的调整***，其特征在于，所述调整***还包括：
多个位移传感器，分别安装到所述针测机的所述承载台，用于检测所述针测机的所述承载台的位移。
8.如权利要求7所述的防止晶圆测试中针痕偏移的调整***，其特征在于，所述控制器还包括：
报警单元，被配置成在检测到所述针测机的所述承载台的位移大于最大允许值时发出报警信号。
9.一种防止晶圆测试中针痕偏移的调整方法，其特征在于，包括步骤：
将晶圆吸附在针测机的承载台上；
从所述晶圆的多个晶粒中选取若干晶粒；
通过探针卡的探针接触所述若干晶粒上的焊盘，在所述焊盘的表面上形成针痕；
通过控制器对形成的针痕进行检查，根据检查结果判断所述针痕是否发生偏移，如果发生偏移，则计算所述针痕所处的晶粒的高度补偿值；以及
通过所述控制器根据所述高度补偿值调整所述针测机的承载台的水平度，以防止晶圆测试中针痕偏移。
10.如权利要求9所述的防止晶圆测试中针痕偏移的调整方法，其特征在于，所述从所述晶圆的多个晶粒中选取若干晶粒的步骤包括：
从所述晶圆的多个晶粒中选取五个晶粒，所述五个晶粒分别位于所述晶圆的上部区域、下部区域、中部区域、左部区域以及右部区域。
11.如权利要求10所述的防止晶圆测试中针痕偏移的调整方法，其特征在于，所述检查结果包括所述针痕到所述针痕所处的晶粒的各个边缘的距离。
12.如权利要求11所述的防止晶圆测试中针痕偏移的调整方法，其特征在于，在调整所述针测机的承载台的水平度之前还包括：通过所述控制器确定所述针测机的承载台的水平度偏差；如果所述水平度偏差大于预设值，则根据所述高度补偿值调整所述针测机的承载台的水平度。
13.如权利要求12所述的防止晶圆测试中针痕偏移的调整方法，其特征在于，如果所述水平度偏差大于10μm，则根据所述高度补偿值调整所述针测机的承载台的水平度。
14.如权利要求9到13任一项所述的防止晶圆测试中针痕偏移的调整方法，其特征在于，所述通过所述控制器根据所述高度补偿值调整所述针测机的承载台的水平度的步骤包括：
通过所述控制器驱动多个马达来调整所述针测机的所述承载台的高度，从而调整所述针测机的所述承载台的水平度。
15.如权利要求9到13任一项所述的防止晶圆测试中针痕偏移的调整方法，其特征在于，所述调整方法还包括步骤：
通过多个位移传感器分别检测所述针测机的所述承载台的位移，如果检测到所述承载台的位移大于最大允许值，则通过报警单元发出报警信号。
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