CN111128782A - 晶圆的测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶圆测试方法,使用测试探针机台针对晶圆上的芯片进行测试,包含:步骤一,进行晶圆探针测试,获取到晶圆的电学测试数据;步骤二,抬起探针,对晶圆上压焊点上的探针扎针针痕进行拍照,通过图像识别技术,获取当前测试后留下的针痕数据;步骤三,对上述针痕数据进行运算和分析:a,针痕位置分析,针痕是否落在晶圆上的压焊点范围内,以判定扎针是否有效;b,将当前针痕数据与之前扎针的针痕数据进行比对,以判定当前针痕的偏移;c,对针痕图像进行运算获取针痕所占面积比,或者判定晶圆压焊点是否存在金属层剥落露底。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件制造及测试领域,特别是指一种晶圆的测试方法。
背景技术
在半导体器件制造工艺中,测试是保证器件出厂品质的重要环节,通过测试,能将制造过程中产生的一些残次品,或者性能不合格产品挑选出来,或者是通过测试,获知 器件的性能参数,能对产品进行等级的区分。
探针测试是硅片测试中一个非常重要的测试项目,探针测试使用探针卡与晶圆上的 压焊点(PAD)接触以传输电信号。探针卡是测试仪器与待测器件(DUT)之间的接口, 典型的探针卡是一种带有很多细针的的印刷电路板,这些细针和待测器件之间进行物理 和电学接触,探针传递进出晶圆测试结构压焊点的电压电流。
在半导体芯片测试行业,在进行晶圆级产品或IP的测试时,往往需要进行多个条件 下的测试或者验证。
测试生产需要的探针卡,需根据晶圆芯片上的PAD布局和间距来设计,对于多同测的探针卡,一张探针卡上可多达上千根探针,对应可多达1024个DUT的同测要求。
同测时要求对针精度高,任何一根探针针头变形会导致对应的DUT失效。
测试过程中针卡位移偏差会导致扎针偏离PAD,进而导致测试开路/短路,甚至破坏 芯片功能。
使用探针卡进行测试的问题在于:扎针情况无法实时监控,只有通过测试数据间接 得知,反馈不及时,调查周期长。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种晶圆的测试方法,能监控探针与晶圆的接 触状态以及偏移趋势,尽早预警。
本发明所述的一种晶圆的测试方法,使用测试探针机台针对晶圆上的芯片进行测试,包括:
步骤一,进行晶圆探针测试,获取到晶圆的电学测试数据;
步骤二,抬起探针,对晶圆上压焊点上的探针扎针针痕进行拍照,通过图像识别技术,获取当前测试后留下的针痕数据;
步骤三,对上述针痕数据进行运算和分析:
所述分析包括:
a,针痕位置分析,针痕是否落在晶圆上的压焊点范围内,以判定扎针是否有效;
b,将当前针痕数据与之前扎针的针痕数据进行比对,以判定当前针痕的偏移;
c,对针痕图像进行运算获取针痕所占面积比,或者是判定晶圆压焊点是否存在金属 层剥落露底。
进一步的改进是,将当前针痕照片与上一次的针痕照片进行比对,以筛选出最新的 针痕进行分析。
进一步的改进是,通过对探针针痕进行连续监测,能获取探针的扎针偏移趋势,以尽早对探针扎针位置进行偏移纠正,防止探针扎针失效。
进一步的改进是,通过测量针痕中心点与晶圆上压焊点四条边的距离来判断针痕的 偏移程度。
为解决上述问题,本发明所述的一种晶圆的测试方法,使用测试探针机台针对晶圆 上的芯片进行测试,包含如下的步骤:
晶圆的测试方法,使用测试探针机台针对晶圆上的芯片进行测试,包括:
步骤一,在测试前,先筛选出已经通过测试且测试结果良好的晶圆上,对晶圆上的探针压焊点上的探针压痕进行图像获取,获取已完成测试的压焊点接触情况的图像信 息,得出针痕数据并整理;
步骤二,在测试时,通过图像识别技术,进行当前测试晶圆上的压焊点针痕进行图像获取及针痕数据分析,判断并记录每个探针卡上探针编号对应的针痕数据;
步骤三,对上述数据进行分析和运算,并与步骤一中得出的针痕数据进行比对判断, 可实时发现扎针位置异常,并报告异常探针编号。
进一步地,所述的测试机台是通过探针卡上探针与晶圆上的测试接触压焊点接触, 测试机台发送测试电信号通过探针及与探针接触的压焊点输入到晶圆上的晶粒并获得 测试数据。
进一步地,所述步骤一中,获取的针痕数据包括,针痕中心点与压焊点四条边的距离,包括上侧距、下侧距、左侧距、右侧距;以及针痕自身的尺寸数据,包括X方向的 长度和Y方向的长度。
进一步地,通过增加图像获取单元以及图像处理器,对探针与压焊点接触所产生的 针痕获取图像并进行分析,包括测量针痕的相关数据。
进一步地,所述步骤一中,对测试结果良好的晶圆的针痕数据进行整理,得出一个基本的针痕数据样本,形成一个SPEC规格,以便于后续比对。
进一步地,通过对当前针痕数据与已有针痕数据进行对比,判断现有针痕与已有针 痕的上侧距、下侧距、左侧距、右侧距的差异,将这个差异与给定的SPEC规格比对, 超出则判定探针接触异常。
进一步地,如果对数据分析运算发现探针与压焊点整体发生偏移,则反馈给机台调 整位移参数,在下一个测试接触时修正位置。
进一步地,对于压焊点接触的图像分析还能进一步得到针痕所占面积比,或者是通 过图像来判断针痕处是否存在金属层剥落露底,以便设定相应的报警机制,当出现压焊点金属层严重缺陷时机台发出报警。
本发明所述的晶圆测试方法,通过增加图像获取设备及图像分析设备,对探针在晶 圆压焊点上的针痕进行图像获取与分析,将现有针痕与已经采集的已有针痕样本数据进 行比对,来分析出探针与晶圆上压焊点的接触情况,判断是否接触正常,或者是接触不良,甚至是接触异常发出警报,提高测试的质量及效率。
附图说明
图1 是探针与晶圆上压焊点接触产生的针痕以及针痕参数示意图。
图2 是本发明提供的技术方案一的流程示意图。
图3 是本发明提供的技术方案二的流程示意图。
具体实施方式
本发明根据目前的测试方式所存在的问题提出改进,晶圆的测试方法,使用测试探 针机台针对晶圆上的芯片进行测试,所述的测试机台是通过探针卡上探针与晶圆上的测 试接触压焊点接触,测试机台发送测试电信号通过探针及与探针接触的压焊点输入到晶 圆上的晶粒并获得测试数据。
所述的方法是首先在探针测试机台上增加图像获取及分析设备,比如在探针台上加 装高清摄像头以及图像处理器等单元,该设备能完成图像获取及图像数据分析任务。在执行过程中包括如下步骤:
步骤一,进行常规的晶圆探针测试,获取到晶圆的电学测试数据。
步骤二,抬起探针,对晶圆上压焊点上的探针扎针针痕进行拍照,通过图像识别技术,获取当前测试后留下的针痕数据。
由于压焊点上可能存在多个探针压痕,因此需要先将最后一次的探针针痕筛选出来,可通过图像对比技术,将最新一次的针痕照片与上一次的针痕照片进行对比,即可 选出最近一次的针痕。测量针痕的中心点与晶圆上压焊点四条边的距离,即上侧距(针 痕中心点与压焊点上边沿的距离)、下侧距(针痕中心点与压焊点下边沿的距离)、左侧 距(针痕中心点与压焊点左边沿的距离)、右侧距(针痕中心点与压焊点右边沿的距离)。 通过测量针痕中心点与晶圆上压焊点四条边的距离来判断针痕的偏移程度。
步骤三,对上述针痕数据进行运算和分析,所述分析包括:
a,针痕位置分析,针痕是否落在晶圆上的压焊点范围内,以判定扎针是否有效。
b,将当前针痕数据与之前扎针的针痕数据进行比对,以判定当前针痕的偏移。通过 对探针针痕进行连续监测,能获取探针的扎针偏移趋势,以尽早对探针扎针位置进行偏移纠正,防止探针扎针失效。
c,对针痕图像进行运算获取针痕所占面积比来判断探针与压焊点的接触情况,以便 及时更换过度磨损的探针;或者是判定晶圆压焊点是否存在金属层剥落露底的情况。
本发明还提供另一种技术方案,包括:
步骤一,在进行正式的探针测试过程前,进行针痕数据样本的采集工作,即收集晶圆探针测试过程中电学测试性能正常的探针针痕数据。
在探针机台上增加芯片图像摄取功能,对晶圆上的探针压焊点上的图像进行拍照, 获取已完成测试的压焊点接触情况的图像信息。比如在已经完成测试的且测试结果良好 的情况下,对晶圆上压焊点进行拍照,探针在压焊点上接触由于接触压力会在压焊点上留下压痕,如图1所示,当探针在压焊点上接触产生的针痕数据包括:针痕中心点与压 焊点四条边的距离,包括上侧距、下侧距、左侧距、右侧距,以及针痕自身的尺寸数据, 包括X方向的长度和Y方向的长度。上述的几个数值应该在某一个区间内变化,且应该 符合正态分布,即大部分针痕应该落于某一个小的范围内,反映出机台探针接触性能良 好、稳定。此压痕数据可以帮助我们来分析探针与压焊点的接触质量,因为探针与压焊 点接触的状态好坏直接影响到探针测试的准确度以及效率。对测量结果较好的数据反过 来收集探针针痕数据样本,以建立一个测试基准数据-SPEC规格,即完成一个高质量的 测试时的探针在压焊点上的有效接触范围,探针压痕在该SPEC规格范围内的测试被认 为是有效测试,而超出SPEC规格的探针压痕会被视为测试不合格或者测试异常,需要 进一步的确认。
在形成针痕数据样本时,还可以通过人为调整探针卡打在探针压焊点上的位置来获 得极限位置数据,即能获得稳定可靠的晶圆测试数据时探针能允许的最大偏移量,以此来限定有效针痕的判定范围,以尽可能大地设定探针扎针余量,提高测试效率。
同样地,在晶圆上多次扎针后,晶圆上压焊点上会残留多个针痕,获取当前针痕数据,首先就需要分辨出压焊点上众多针痕中哪个是最新的针痕。探针机台可以在通过对 压焊点每次进行拍照然后进行图像对比分析,可以判断出当前针痕和以往针痕,以使获 取的针痕对象正确。
步骤二,在测试时,通过图像识别技术,对当前测试的探针压痕进行压焊点针痕分析,即分析当前压焊点的针痕数据。判断并记录每个探针卡上探针编号对应的针痕数据。
步骤三,对上述数据进行分析和运算,并与给定的SPEC规格进行比对判断。具体来说,通过对当前针痕数据进行分析获取其上侧距、下侧距、左侧距、右侧距等数据, 并与给定的SPEC规格比对,当前针痕数据超出SPEC规格则判定探针接触异常。例如, 在SPEC规格中给出的正常测试时探针的针痕范围偏移不得大于0.3mm,而实际测试时获 取的针痕数据显示偏移已达到0.5mm,已超出了SPEC规格,那么就提醒技术人员需要对 探针进行检查确认。因此,本方法可实时发现扎针位置异常,并能报告异常探针编号, 以便快速找出问题探针。
如果对数据分析运算发现探针与压焊点整体发生偏移,则反馈给机台调整位移参数,在下一个测试接触时修正位置。
另外,对于压焊点接触的图像分析还能进一步得到针痕所占面积比,比如针痕X方向与Y方向的长度,可以得出针痕的接触面积,根据该接触面积可以判断探针与压焊点 的接触性能。或者是分析压焊点上针痕处是否存在金属层剥落露底,以便设定相应的报 警机制,当出现压焊点金属层严重缺陷时机台发出警报。
以上仅为本发明的优选实施例,并不用于限定本发明。对于本领域的技术人员来说, 本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种晶圆的测试方法,使用测试探针机台针对晶圆上的芯片进行测试,其特征在于:
步骤一,进行晶圆探针测试,获取到晶圆的电学测试数据;
步骤二,抬起探针,对晶圆上压焊点上的探针扎针针痕进行拍照,通过图像识别技术,获取当前测试后留下的针痕数据;
步骤三,对上述针痕数据进行运算和分析:
所述分析包括:
a,针痕位置分析,针痕是否落在晶圆上的压焊点范围内,以判定扎针是否有效;
b,将当前针痕数据与之前扎针的针痕数据进行比对,以判定当前针痕的偏移;
c,对针痕图像进行运算获取针痕所占面积比,或者判定晶圆压焊点是否存在金属层剥落露底。
2.如权利要求1所述的晶圆的测试方法,其特征在于:将当前针痕照片与上一次的针痕照片进行比对,以筛选出最新的针痕进行分析。
3.如权利要求1所述的晶圆的测试方法,其特征在于:通过对探针针痕进行连续监测,能获取探针的扎针偏移趋势,以尽早对探针扎针位置进行偏移纠正,防止探针扎针失效。
4.如权利要求1所述的晶圆的测试方法,其特征在于:通过测量针痕中心点与晶圆上压焊点四条边的距离来判断针痕的偏移程度。
5.如权利要求1所述的晶圆的测试方法,其特征在于:对针痕图像进行运算获取针痕所占面积比能判断出探针与晶圆压焊点的接触状态,确定探针与压焊点是否接触良好,以便及时更换过度磨损的探针。
6.一种晶圆的测试方法,使用测试探针机台针对晶圆上的芯片进行测试,其特征在于:
步骤一,在正式测试前,先进行针痕数据采集工作,筛选出已经通过测试且电学测试结果良好的晶圆的测试数据,对晶圆上的探针压焊点上的探针压痕进行图像获取,获取已完成测试的压焊点接触情况的图像信息,得出针痕数据样本并整理;
步骤二,在正式测试时,通过图像识别技术,进行当前测试晶圆上的压焊点针痕进行图像获取及针痕数据分析,判断并记录每个探针卡上探针编号对应的针痕数据;
步骤三,对上述数据进行分析和运算,并与步骤一中得出的针痕数据样本进行比对判断,可实时发现扎针位置异常,并报告异常探针编号。
7.如权利要求6所述的晶圆的测试方法,其特征在于:所述的测试机台是通过探针卡上探针与晶圆上的测试接触压焊点接触,测试机台发送测试电信号通过探针及与探针接触的压焊点输入到晶圆上的晶粒并获得测试数据。
8.如权利要求6所述的晶圆的测试方法,其特征在于:每次测试后将对晶圆上探针压焊点进行拍照并与上一次所拍的照片进行对比,能判断出当前针痕与以往针痕。
9.如权利要求6所述的晶圆的测试方法,其特征在于:所述步骤一中,获取的针痕数据包括,针痕中心点与压焊点四条边的距离,包括上侧距、下侧距、左侧距、右侧距;以及针痕自身的尺寸数据,包括X方向的长度和Y方向的长度。
10.如权利要求6所述的晶圆的测试方法,其特征在于:通过增加图像获取单元以及图像处理器,对探针与压焊点接触所产生的针痕获取图像并进行分析,包括测量针痕的相关数据。
11.如权利要求6所述的晶圆的测试方法,其特征在于:所述步骤一中,对测试结果良好的晶圆的针痕数据进行整理,得出一个基本的针痕数据样本,形成一个SPEC规格,以便于后续比对。
12.如权利要求6所述的晶圆的测试方法,其特征在于:所述步骤一中,还包括对探针针痕进行极限偏移测试,通过主动对探针进行偏移进行测试得到有效针痕的极限位置数据。
13.如权利要求9或11所述的晶圆的测试方法,其特征在于:通过对当前针痕数据与形成的针痕数据样本进行对比,判断现有针痕与已有针痕的上侧距、下侧距、左侧距、右侧距的差异,将这个差异与给定的SPEC规格比对,超出则判定探针接触异常。
14.如权利要求6所述的晶圆的测试方法,其特征在于:如果对数据分析运算发现探针与压焊点整体发生偏移,则反馈给机台调整位移参数,在下一个测试接触时修正位置。
15.如权利要求6所述的晶圆的测试方法,其特征在于:对于压焊点接触的图像分析还能进一步得到针痕所占面积比,或者是通过图像来判断针痕处是否存在金属层剥落露底,以便设定相应的报警机制,当出现压焊点金属层严重缺陷时机台发出报警。
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