CN101958263B - 半导体晶粒点测机台检验方法及该机台 - Google Patents

Abstract

本发明是关于半导体晶粒点测机台检验方法及该机台，其中点测机台利用一组点测装置导电接触受测晶粒，先后对受测晶粒施予一个小电流测试讯号及大电流测试讯号，再接收由受测晶粒返回的电流-电压资料，比较检得资料与已知标准资料之间的偏差值是否超出正常范围，直至累积超常偏差次数过多，确认机台处于异常状态后，停止晶粒检测并进行机台检修。

Description

半导体晶粒点测机台检验方法及该机台

【技术领域】

本发明是关于一种机台检验方法，特别是一种半导体晶粒点测机台检测方法及该机台。

【背景技术】

LED(发光二极体)问世以来，除了比传统光源的节能、低温与寿命长等优势外，效率更随工艺改良大幅提升，应用领域亦愈加广泛。单颗LED应用于如小型玩具、手持装置与手机，多颗LED在日常生活中使用于灯具、汽车与交通标志等等，使得LED的制造与各阶段检测品质成为必要且更显重要。

在LED晶粒的自动检测过程中，常见点测装置常用结构如图1所示的针压克重监测感应器(edge sensor)10，利用精细的探针12作为接点及传输用回路的一部分，点触LED晶粒上的导电端(图未示)；探针12固定于压力导接组件14，并利用弹簧16调整探针12的针压，以求提供正确点触压力。

图1中的edge sensor 10更包括印刷电路板18，提供压力导接组件14与探针12的联结回路。进行检测时，可由两个edge sensor 10组成一对，以预定的频率点触、导通、点亮发光二极体晶粒发出光讯号供检测，重覆此步骤至对应移动检测下一待测发光二极体晶粒时。然而，安装于该晶粒点测机台的edge sensor 10及相关构件，经长期重复高频运作，极易出现轻微的构件移位、探针表面或电路接触点氧化、探针磨损或变形等问题；而考虑晶粒的尺寸，电路短路及些许气隙或金属氧化物将趋近断路，上述不起眼的问题都会导致检测结果的严重谬误。

为预防上述缺失，目前的机台管理流程，多安排校验人员于晶粒检测前进行机台校验，一旦校验完毕即开始进行检测，除非知悉机台故障或重大因素停机，将不再进行校验。按此种校验方法，在两次校验动作间，即使机台发生严重偏差，却无适当机制示警，仅依靠操作人员凭借经验警觉，即便停机校验，仍已有大量晶粒检测误判。而复检误判晶粒时，因探针点压戳刺时会造成显微镜可清楚观察的表面戳痕，经探针重复点测的晶粒，其表面将产生二次点测戳痕，将使此种晶粒被列为次级品而身价暴跌。

因此，如何在自动化作业的检测流程中，既不降低检测速度，又能在检测机台发生效能劣化时，即时提出警讯，无疑成为业界关注的焦点。

【发明内容】

本发明的一个目的，在于提供一种机台系统自我检测机制，避免人力监控失误的半导体晶粒点测机台检验方法。

本发明另一目的，在于提供一种于晶粒检测同时，对点测机台进行系统测试及资讯收集的半导体晶粒点测机台检验方法。

本发明再一目的，在于提供一种与原先操作结构与模式相容性甚高，无需大幅变更原有结构即可校验的半导体晶粒点测机台。

本发明又一目的，在于提供一种机台系统自我检测时，无须停机或带来干扰晶粒检测的缺点，而提升机台检验速度的半导体晶粒点测机台。

本发明是一种半导体晶粒点测机台检验方法，其中该机台包括一组用以承载上述半导体晶粒的承载搬移装置；一组包括具有供电气接触上述半导体晶粒的金属探针的压力导接组件、并输出上述半导体晶粒受测讯号的点测装置；及一组储存有上述半导体晶粒的标准电流-电压资料、电气连结该压力导接组件、供经过该金属探针而供应预定致能讯号至上述待测半导体晶粒、并供接收来自该点测装置输出讯号的处理装置，该检验方法包括下列步骤：a)当上述半导体晶粒之一恰受该金属探针导电接触时，以远低于该预定致能讯号的微小测试讯号提供给该受接触半导体晶粒并接收来自该点测装置的第一输出讯号，其中该远低于该预定致能讯号的微小测试讯号为10nA-100nA；b)比较该第一输出讯号的电流-电压与该标准电流-电压资料间的偏差；c)更换受接触半导体晶粒，并重复上述步骤a)至b)；d)当累计偏差达一个预定数值的次数达一个预定门槛时，发出警示。

利用上述机台检验方法的机台即为一种半导体晶粒点测机台，包括：一组用以承载上述半导体晶粒的承载搬移装置；一组包括分别具有供电气接触上述半导体晶粒的金属探针而供应预定致能讯号的压力导接组件、并输出上述半导体晶粒受测讯号的点测装置；及储存有上述半导体晶粒的标准电流-电压资料；电气连结该压力导接组件，供当上述半导体晶粒之一恰受该金属探针导电接触时，以远低于该预定致能讯号的微小测试讯号提供给该受接触半导体晶粒并接收来自该点测装置的第一输出讯号，其中该远低于该预定致能讯号的微小测试讯号为10nA-100nA，比较该第一输出讯号的电流-电压与该标准电流-电压资料间的偏差，并重复上述步骤，而在累计偏差达预定数值的次数达预定门槛时，发出警示的处理装置。

承上所述，本发明提出一种半导体晶粒点测机台检验方法，校验时不用移除待测晶粒，无须刻意停机校验机台，于检测中同步收集晶粒受测资料，且由所得电能状况资料，可即时、精确推知点测机台的系统构件是否因脏污、老化、接触不良产生异常状况与异常检测结果，从而避免产生大量误检晶粒，一举解决上述问题。

【附图说明】

图1为公知晶粒点测机台的部份单元立体示意图；

图2为待测晶粒的模拟电路示意图；

图3为本发明第一实施例，晶粒点测机台的讯号接收/发送示意图；

图4为本发明第一实施例，晶粒点测机台利用第一输出讯号检测的电流-电压关系图；

图5为本发明第一实施例，晶粒点测机台检验方法的流程示意图；

图6为本发明第一实施例，晶粒点测机台利用第二输出讯号检测的电流-电压关系图；

图7为本发明第二实施例，晶粒点测机台的部份单元运作示意图；

图8为本发明第二实施例，晶粒点测机台的方块示意图；

图9为本发明第二实施例，晶粒点测机台检验方法的流程示意图；

图10为本发明第三实施例，晶粒点测机台的部份单元运作示意图。

【主要元件符号说明】

【具体实施方式】

有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合说明书附图的较佳实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。为方便说明，本发明的机台检验方法是以用于光学检测的半导体晶粒点测机台为例，且省略必备于机台基座的控制单元与支架线路，以免图面紊乱。

如图2所示，此为待测晶粒模拟电路示意图。在此图中，将导电电路固有的微小阻抗以R1s表示，并将用来隔绝电路系统与其余元件的绝缘部的电阻以R2p表示。并且在利用上述常用结构检测时，如图3所示，两组edge sensor 10’分别以探针抵触待测晶粒4，并提供测试讯号致能待测晶粒4，并由光感测组件20’接收待测晶粒4所发的光束，并转换为电讯号输出至处理装置50’，以鉴别待测晶粒4合格与否。

承上，正常状态下，如图4线S所示，模拟电阻R2p的电阻值极大，趋近于断路，因此当供给的电压不足以导通待测晶粒4时，电流值将保持在趋近于零状态，直到电压足以驱动待测晶粒4导通发光，电流才骤增向上。相反地如线D所示。若点测机台1’线路产生老化，绝缘受损而趋向短路，模拟电阻R2p将提供一个较低电阻值，即使提供的电压值甚低，仍有漏电流通过R2p而可被量得。也因此，当提供的电压升高后，因R2p的漏电流存在，将使并联电阻降低，部分电流经R2p泄漏，实际行经待测晶粒4的电流无法达到一个驱动晶粒4发光的数值，造成合格的晶粒4无法被致能发光，而被误判为不良品。

由于以往的测试过程中，仅单纯施加例如约2V的驱动电压并预期应有约20mA的驱动电流行经待测晶粒4，从而驱动晶粒4发光，并依照待测晶粒4的发光与否迳行判断。因此，即使量得晶粒4不发光的结果，也无法区别是由于晶粒4本身的问题，或是因R2p电阻值意外下降所导致。

相对地，本发明是在正常发光检测前后，增加流程输出一个微小致能测试讯号（例示为10nA～100nA）予待测晶粒4，并接收所量得的电压与电流资料，则当此电流流通且电压值没有明显提高，即可证明有漏电流的存在，仅需分辨漏电流是来自待测晶粒4或R2p。依照经验判断，损坏而导致漏电流待测晶粒4多为随机出现，即使是受到静电击穿或刮伤而连锁损坏，其数目亦难达到连续三颗以上，故若连续有例如五颗以上的待测晶粒出现漏电流现象，则若非制造过程发生重大疏失，使整片晶圆大幅损坏，就是机台线路出现问题。

故本实施例中，如图5所示，在每一待测晶粒受测时，先于步骤61’发送一个例如10nA～100nA的微小致能测试讯号至待测晶粒，若机台或晶粒处于漏电状态，则步骤62’测得的电流-电压资料中，电压值将会远小于前述标准电流-电压资料（线S），并具有一明显电压差异，从而得知有漏电流存在，则于步骤63’停止该颗待测晶粒的检测并加以纪录。

若无漏电流的待测晶粒，则持续于步骤64’施加正常驱动电讯号致能，并检测其是否正常发光，而将未能正常发光的待测晶粒于步骤63’加以纪录；并于步骤65’累积计算不合格晶粒是否已经连续发生达例如五颗的预定门槛，当不合格率为5%时，连续五颗晶粒不合格的机率达3.125×10^-7，因此以例如连续五颗晶粒不合格作为鉴别门槛具有一定鉴别价值。

若不合格晶粒数目尚未达预定门槛，则于步骤66’察看是否所有待测晶粒都已经测完，若尚未测完，则于步骤67’更换待测晶粒，并持续进行步骤61’；相反地，若已经连续有五颗待测晶粒不合格，则证明该批晶粒有明显制造瑕疵，或者发生如本案先前所述的机台线路问题，故于步骤68’发出警示并停机，提醒操作人员前来判别并处理。相较于现有技术，动辄需等候数千颗、甚至上万颗晶粒发生检测错误才会被操作人员发现，本案经由添加此种施加微小测试讯号流程，大幅将警示门槛降低至误判十颗晶粒以内即可即时示警，有效减少误判发生机率、提升检测良率、避免产品重测而价值降低的风险。

当然，如熟悉本技术领域者所能轻易理解，如图2所示，除R2p可能趋向短路外，R1s亦可能因探针的磨耗、线路的氧化或其他类似因素而提高，而造成如图6所示，原本正常的电流-电压曲线S，因受到R1s升高的影响，在提供相同测试电流时，跨越待测晶粒的电压实质降低，从而导致发光强度受到减弱，合格的待测晶粒易被误判为不良品的问题。

故本案第二较佳实施例如图7、8所示，其中点测机台1”包含一对edgesensor 10”及例释为一组输送带的承载搬移装置30”；且待测晶粒4是彼此电路独立但仍保持在晶圆上而尚未进行分割的状态，并由承载搬移装置30”运送至一个预备点测位置时，edge sensor 10”可利用一对连结有金属探针12”的压力导接组件14”，令金属探针12”戳刺受测晶粒4以形成电气回路。

一并参考图9所示，当位于检测位置的晶粒4，受金属探针12”戳刺导接后，首先于步骤61”透过edge sensor 10”发送一个第一测试讯号给晶粒4（例示为10nA～100nA），由处理装置50”纪录第一测试讯号的电压值；随后于步骤62”中，以edge sensor 10”发出一个可致能晶粒4发光的第二测试讯号（例示为50mA），并由光学感测组件20”的光感测器25”透过光纤23”接收受测晶粒4的发光讯号；并同时记录此第二测试讯号的感测数值。当然，如果更动第一及第二输出讯号的输出次序，或是增添第三、第四个输出讯号，都不会阻碍本发明的实施。

承上，于步骤63”中比较第一、第二输出讯号所导致的电流-电压值是否不同于标准电路系统的电流-电压资料（S），由处理装置50”判断该差异达到一个预定值（例如200mV），符合了漏电电流-电压资料（线D）或阻抗异常电流-电压资料（线U）的限定范围时，即于步骤64”，计算累计偏差晶粒数目是否达一个预定门槛或已无待测晶粒4，若偏差次数尚未达一个预定门槛且尚有待测晶粒4，则于步骤65”更换待测晶粒4，重复进行上述步骤，直到所有待测晶粒4检测完毕。若确认偏差次数已达一预警门槛（例如整批两万颗有两千颗晶粒不合格），则进行步骤66”由该警示装置80”发出一个警示讯号并停机，提醒操作人员前来处理。

此外，目前的半导体晶粒除上述检测方式外，亦有例如以底面作为共同接地，仅需由上方致能的结构模式。故本发明第三实施例如图10所示，一点测机台1”’利用图示为移动臂的承载搬移装置30”’，输送晶粒4供单一支金属探针12”’导接，移动臂是利用一个载台31”’承载晶粒4，且利用一接地线33”’连接一载台31”’，并使导电载台表面、受承载晶粒4、与前述edge sensor 10”’的金属探针12”’构成回路，以致能待测晶粒4。

如此一来，本发明可在各样晶粒检测中，在检知晶粒特性的同时，由机台系统电能资料即时判断点测机台的系统构件异常与否；不仅提升点测机台的处理速度，确实地保证点测机台检验结果的正确性，且可让机台管理者了解点测机台老化偏误程度而订定最恰当的机台或其零件更替、检修期限。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书范围及发明说明内容所作简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (7)

1.一种半导体晶粒点测机台检验方法，其中该机台包括一组用以承载上述半导体晶粒的承载搬移装置；一组包括具有供电气接触上述半导体晶粒的金属探针的压力导接组件、并输出上述半导体晶粒受测讯号的点测装置；及一组储存有上述半导体晶粒的标准电流-电压资料、电气连结该压力导接组件、供经过该金属探针而供应预定致能讯号至上述待测半导体晶粒、并供接收来自该点测装置输出讯号的处理装置，该检验方法包括下列步骤：

a)当上述半导体晶粒之一恰受该金属探针导电接触时，以远低于该预定致能讯号的微小测试讯号提供给该受接触半导体晶粒并接收来自该点测装置的第一输出讯号，其中该远低于该预定致能讯号的微小测试讯号为10nA-100nA；

b)比较该第一输出讯号的电流-电压与该标准电流-电压资料间的偏差；

c)更换受接触半导体晶粒，并重复上述步骤a)至b)；

d)当累计偏差达一个预定数值的次数达一个预定门槛时，发出警示。

2.如权利要求1所述的检验方法，其特征在于，更包括介于该步骤a)与步骤b)间，以电流值高于该预定致能讯号的暂态过驱动电流讯号提供给该受接触半导体晶粒，并接收来自该点测装置的第二输出讯号之步骤e)；且该步骤b)更包括比较该第二输出讯号的电流-电压与该标准电流-电压资料间的偏差。

3.一种半导体晶粒点测机台，包括：

一组用以承载上述半导体晶粒的承载搬移装置；

一组包括分别具有供电气接触上述半导体晶粒的金属探针而供应预定致能讯号的压力导接组件、并输出上述半导体晶粒受测讯号的点测装置；及

储存有上述半导体晶粒的标准电流-电压资料；电气连结该压力导接组件，供当上述半导体晶粒之一受该金属探针导电接触时，以远低于该预定致能讯号的微小测试讯号提供给该受接触半导体晶粒并接收来自该点测装置的第一输出讯号，其中该远低于该预定致能讯号的微小测试讯号为10nA-100nA，比较该第一输出讯号的电流-电压与该标准电流-电压资料间的偏差，并重复上述步骤，而在累计偏差达预定数值的次数达预定门槛时，发出警示的处理装置。

4.如权利要求3所述的点测机台，其特征在于，其中该半导体晶粒是一种受该预定致能讯号致能发光的晶粒，且该晶粒点测装置更包括一组感测上述半导体晶粒发光状态的光学感测组件。

5.如权利要求4所述的点测机台，其特征在于，其中该光学感测组件包括接收上述半导体晶粒所发光讯号的光纤及一组接收该光纤传来光讯号的光感测器。

6.如权利要求3、4或5所述点测机台，其特征在于，其中该晶粒点测装置包括两组压力导接组件。

7.如权利要求3、4或5所述的点测机台，其特征在于，其中该承载搬移装置包括一个承载上述半导体晶粒的载台，且该晶粒点测装置包括导接该载台承载上述半导体晶粒的至少部分表面的接地线。

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