CN104793118A - 设定测试针压的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种设定测试针压的方法，应用于包括探针台卡盘、探针卡探针和测试机的测试系统中，该方法包括：预先在测试机中设定容许探针最后未接触卡盘和开始接触卡盘时卡盘的高度差为第一容许值；容许探针开始接触卡盘时和探针开始接触卡盘后卡盘的高度差为第二容许值；容许探针开始接触卡盘时和最后全部接触卡盘时卡盘的高度差为第三容许值；在卡盘逐渐上升的过程中，测试机根据所读取的卡盘高度，以及探针接触卡盘的状态，依次判断不超过第一容许值、第二容许值、第三容许值时，完成测试针压的设定。采用本发明能够科学准确地进行测试针压的设定。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路制造技术领域，尤其涉及一种设定测试针压的方法。
背景技术
晶圆允收测试（WAT，Wafer Acceptance Test）即是通过测量某些测试元件结构的电性参数，以了解及反应整个晶圆的物理特性及制作过程，从而使前期研发人员能通过上述电性参数测量结果，改善元件的设计及制程。所述电性参数包括开启电压、饱和电流、漏电流、闸级氧化层的击穿电压、接触电阻、方块电阻等。
半导体参数测试的结果需通过精密且快速的参数测试系统获得。该测试系统可以包括：探针台（Prober）、探针卡（Prober Card）和测试机（Tester）。探针卡置于探针机上，探针机与测试机通过电缆连接。探针台上有承载晶圆的卡盘（Chuck），探针卡上安装有多个探针，晶圆上芯片的引脚在探针台卡盘逐渐上升的过程中与探针从开始接触至全部接触，在全部接触后，即完成测试针压的设定后，测试机进行WAT电性参数测试。
在测试机进行WAT电性参数测试前，设定测试针压是一个重要的过程。这个过程需要使每个探针与芯片上的引脚完全接触，这样后续才能得到准确的电性参数测试结果。
现有技术设定测试针压的方法包括以下步骤：
S1、根据测试机的测试结果确定探针开始接触卡盘，并确定探针开始接触卡盘时卡盘的高度；
S2、根据测试机的测试结果确定探针全部接触卡盘，并确定探针全部接触卡盘时卡盘的高度；
S3、判断探针开始接触卡盘时与全部接触卡盘时卡盘的高度差是否在设定值内，如果在，则确定探针水平状况良好，从而完成测试针压的设定。
从上述可以看出，通过人为不断查看测试机的测试结果，记住探针开始接触卡盘时卡盘的高度和全部接触卡盘时卡盘的高度，进而通过人为判断探针开始接触卡盘时与全部接触卡盘时卡盘的高度差是否在设定值内，主观设定测试针压。这种操作存在着很多随意性和不可控性，如何使设定测试针压的过程变得更加简单方便，且更加可控，成为一个重要的课题。
发明内容
本发明提供了一种设定测试针压的方法，本发明解决的技术问题是：如何科学准确地进行测试针压的设定。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案具体是这样实现的：
本发明提供了一种设定测试针压的方法，应用于包括探针台卡盘、探针卡探针和测试机的测试系统中，该方法包括：
预先在测试机中设定容许探针最后未接触卡盘和开始接触卡盘时卡盘的高度差为第一容许值；容许探针开始接触卡盘时和探针开始接触卡盘后卡盘的高度差为第二容许值；容许探针开始接触卡盘时和最后全部接触卡盘时卡盘的高度差为第三容许值；
在卡盘逐渐上升的过程中，测试机根据所读取的卡盘高度，以及探针接触卡盘的状态，依次判断不超过第一容许值、第二容许值、第三容许值时，完成测试针压的设定。
根据测试机的接触检测程序获取探针接触卡盘的状态。
所述在卡盘逐渐上升的过程中，测试机根据所读取的卡盘高度，以及探针接触卡盘的状态，依次判断不超过第一容许值、第二容许值、第三容许值时，完成测试针压的设定的方法包括：
A、上升卡盘至预定高度；
B、判断探针是否开始接触卡盘，如果探针未开始接触卡盘，则重复执行步骤A；如果探针开始接触卡盘，则执行步骤C；
C、判断探针最后未接触卡盘和开始接触卡盘时卡盘的高度差是否不超过第一容许值；如果超过第一容许值，执行步骤D；如果不超过第一容许值，执行步骤E；
D、报错，下降卡盘高度，然后重复执行步骤B和C；
E、继续上升卡盘高度至探针开始接触卡盘后；
F、判断探针开始接触卡盘时和探针开始接触卡盘后卡盘的高度差是否不超过第二容许值；如果超过第二容许值，执行步骤G；如果不超过第二容许值，执行步骤H；
G、报错，停止测试针压的设定；
H、判断探针是否全部接触卡盘；如果否，则重复执行步骤E至F；如果是，将探针开始接触卡盘后卡盘的高度作为最后全部接触卡盘时卡盘的高度，则执行步骤I；
I、判断探针开始接触卡盘时和最后全部接触卡盘时卡盘的高度差是否不超过第三容许值；如果超过第三容许值，执行步骤G；如果不超过第三容许值，则执行步骤J；
J、确定测试针压设定完成。
在步骤I判断不超过第三容许值后，该方法进一步包括：继续上升卡盘高度10-20微米，完成测试针压的设定。
所述探针台卡盘上承载晶圆，晶圆上芯片的引脚在探针台卡盘逐渐上升的过程中与探针从开始接触至全部接触，该方法进一步包括：在确定测试针压设定完成时，保存该次设定测试针压的时间、探针台ID、所用晶圆的ID、探针开始接触卡盘时卡盘的高度、探针最后全部接触卡盘时卡盘的高度、以及探针开始接触卡盘时和最后全部接触卡盘时卡盘的高度差。
完成测试针压的设定后，该方法进一步包括：对晶圆上的芯片进行电性参数测试。
所述第一容许值范围为3-5微米；第二容许值范围为20-220微米；第三容许值范围为15-200微米。
由上述的技术方案可见，本发明通过预先在测试机中设定容许探针最后未接触卡盘和开始接触卡盘时卡盘的高度差为第一容许值；容许探针开始接触卡盘时和探针开始接触卡盘后卡盘的高度差为第二容许值；容许探针开始接触卡盘时和最后全部接触卡盘时卡盘的高度差为第三容许值；在卡盘逐渐上升的过程中，测试机根据所读取的卡盘高度，以及探针接触卡盘的状态，依次判断不超过第一容许值、第二容许值、第三容许值时，完成测试针压的设定。本发明自动分析测试机的输出结果，与自动读取卡盘的高度相结合，代替主观人为判断，有效避免设定过程中可能出现的问题，从而使测试针压的设定科学可控。
附图说明
图1为本发明实施例设定测试针压的方法的流程示意图。
图2为本发明实施例卡盘上升过程中的具体设定方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
本发明利用示意图进行了详细描述，在详述本发明实施例时，为了便于说明，表示结构的示意图会不依一般比例作局部放大，不应以此作为对本发明的限定，此外，在实际的制作中，应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
本发明实施例设定测试针压的方法，应用于包括探针台卡盘、探针卡探针和测试机的测试系统中，流程示意图如图1所示，其包括以下步骤：
步骤11、预先在测试机中设定容许探针最后未接触卡盘和开始接触卡盘时卡盘的高度差为第一容许值；容许探针开始接触卡盘时和探针开始接触卡盘后卡盘的高度差为第二容许值；容许探针开始接触卡盘时和最后全部接触卡盘时卡盘的高度差为第三容许值；
其中，对于同一类型的探针卡，各个容许值应该是一个固定的值。对于第一容许值，不同类型的探针卡所设定的容许值会有所差别，一般第一容许值范围为3-5微米。对于第二容许值，不同类型的探针卡所设定的容许值会有所差别，一般第二容许值范围为20-220微米。对于第三容许值，不同类型的探针卡所设定的容许值会有所差别，根据以往的应用，第三容许值范围为15-200微米。
步骤12、在卡盘逐渐上升的过程中，测试机根据所读取的卡盘高度，以及探针接触卡盘的状态，依次判断不超过第一容许值、第二容许值、第三容许值时，完成测试针压的设定。
其中，测试机通过接触（Contact）检测程序获取探针接触卡盘的状态。该接触检测程序包括：断路/短路（Open/Short）测试程序和接触电阻等测试项，能够实时测试与卡盘接触的探针数量，假设共有探针500根，当测试结果为500时，认为探针接触卡盘的状态为：全部接触。
步骤12的具体方法示意图如图2所示，其包括以下步骤：
A、上升卡盘至预定高度；
B、判断探针是否开始接触卡盘，如果探针未开始接触卡盘，则重复执行步骤A；如果探针开始接触卡盘，则执行步骤C；
C、判断探针最后未接触卡盘和开始接触卡盘时卡盘的高度差是否不超过第一容许值；如果超过第一容许值，执行步骤D；如果不超过第一容许值，执行步骤E；
D、报错，下降卡盘高度，然后重复执行步骤B和C；
E、继续上升卡盘高度至探针开始接触卡盘后；
F、判断探针开始接触卡盘时和探针开始接触卡盘后卡盘的高度差是否不超过第二容许值；如果超过第二容许值，执行步骤G；如果不超过第二容许值，执行步骤H；
G、报错，停止测试针压的设定；
H、判断探针是否全部接触卡盘；如果否，则重复执行步骤E至F；如果是，将探针开始接触卡盘后卡盘的高度作为最后全部接触卡盘时卡盘的高度，则执行步骤I；
I、判断探针开始接触卡盘时和最后全部接触卡盘时卡盘的高度差是否不超过第三容许值；如果超过第三容许值，执行步骤G；如果不超过第三容许值，则执行步骤J；
J、确定测试针压设定完成。
优选地，在步骤I判断不超过第三容许值后，该方法还进一步包括：继续上升卡盘高度10-20微米，完成测试针压的设定。因为，在步骤I判断不超过第三容许值后，理论上虽然可以确定测试针压设定完成，但是，实际应用中为了进一步减少探针与芯片引脚之间的接触电阻，会继续上升卡盘高度，从而达到目的。
另一方面，本发明优选地：在确定测试针压设定完成时，保存该次设定测试针压的时间、探针台ID、所用晶圆的ID、探针开始接触卡盘时卡盘的高度、探针最后全部接触卡盘时卡盘的高度、以及探针开始接触卡盘时和最后全部接触卡盘时卡盘的高度差。这样，就可以保留此次设定测试针压的记录，后续发生问题时就会有可靠的历史记录可查，方便后续分析。也可以通过历史记录分析探针卡使用状况。
为清楚说明本发明，下面列举具体场景，对本发明的方法进行详细说明。本发明实施例中假设第一容许值为5um；第二容许值为20um；第三容许值为15um。
在步骤A中，首先上升卡盘至2000um；这里，以及后续所提及的卡盘高度都是可以通过测试机自动读取。如何上升或者下降卡盘可以通过人工或者通过测试机自动调整卡盘高度。
然后执行步骤B、根据测试机的接触检测程序输出的测试结果判断探针是否开始接触卡盘，如果测试结果为：与卡盘接触的探针数量是0，则判断探针未开始接触卡盘，然后重复执行步骤A，继续上升卡盘高度。根据以往经验，卡盘在上升到2000um以上时，有可能接触到探针，所以此次继续上升卡盘时，上升的幅度要变小，该实施例中此次继续上升卡盘高度至2025um。
然后执行步骤B、根据测试机的接触检测程序输出的测试结果判断探针是否开始接触卡盘，如果测试结果为：与卡盘接触的探针数量是0，则判断探针仍未开始接触卡盘，然后再重复执行步骤A，继续上升卡盘高度，该实施例中再次上升卡盘高度至2030um。
然后执行步骤B、根据测试机的接触检测程序输出的测试结果判断探针是否开始接触卡盘，如果测试结果为：与卡盘接触的探针数量是2，则判断探针开始接触卡盘，
则执行步骤C、判断探针最后未接触卡盘和开始接触卡盘时卡盘的高度差是否不超过第一容许值；这里，开始接触卡盘时卡盘的高度为2030um，最后未接触卡盘时卡盘的高度为2025um，两者之差为5um，由于第一容许值为5微米，则判定探针最后未接触卡盘和开始接触卡盘时卡盘的高度差不超过第一容许值，就可以执行步骤E。
需要注意的是，在执行步骤C时，有可能探针最后未接触卡盘和开始接触卡盘时卡盘的高度差超过第一容许值，说明此时卡盘人为上升过快，为防止这个问题的发生，在步骤C判定探针最后未接触卡盘和开始接触卡盘时卡盘的高度差超过第一容许值时，执行步骤D，测试机会报告错误，然后下降卡盘高度，重新执行步骤B和C，直至判断探针最后未接触卡盘和开始接触卡盘时卡盘的高度差不超过第一容许值时，执行步骤E。所以说，本发明步骤C的设定比较关键，根据这个判断可以防止人为上升卡盘过快带来系统误断的问题。而且，也可以进一步提高后续第二第三容许值的准确度。
步骤E，继续上升卡盘高度至2035um，根据测试机的接触检测程序输出的测试结果：与卡盘接触的探针数量是499，判断探针接触卡盘的状态是开始接触卡盘后，但未全部接触卡盘（探针总量为500）。
在步骤F中，判断探针开始接触卡盘时和探针开始接触卡盘后卡盘的高度差是否不超过第二容许值；这里，开始接触卡盘时卡盘的高度为2030um，开始接触卡盘后卡盘的高度为2035um，两者之差为5um，由于第二容许值为20um，则判断探针开始接触卡盘时和探针开始接触卡盘后卡盘的高度差不超过第二容许值，就可以执行步骤H。
需要注意的是，在执行步骤F时，有可能探针开始接触卡盘时和探针开始接触卡盘后卡盘的高度差超过第二容许值，说明探针卡状态异常，有可能在500根探针中，有一根探针已经损坏了，从探针开始接触卡盘开始，上升20um，探针仍然未全部接触卡盘，这时要及时停止测试针压的设定，防止造跪针，因此要执行步骤G。所以说，本发明步骤F的设定比较关键，根据这个判断可以及时停止测试针压的设定，防止造成跪针，需要下线检查
由于在步骤E中判断卡盘高度2035um时，探针还没有全部接触卡盘，所以继续上升卡盘高度至2040um，根据测试机的接触检测程序输出的测试结果：与卡盘接触的探针数量是500，判断探针接触卡盘的状态是最后全部接触卡盘。
然后执行步骤I、判断探针开始接触卡盘时和最后全部接触卡盘时卡盘的高度差是否不超过第三容许值；这里，开始接触卡盘时卡盘的高度为2030um，最后全部接触卡盘时卡盘的高度为2040um，两者之差为10um，由于第三容许值为15um，则判断探针开始接触卡盘时和最后全部接触卡盘时卡盘的高度差不超过第三容许值，说明探针卡所有探针水平状况良好，就可以执行步骤J，确定测试针压设定的完成。
需要注意的是，在执行步骤I时，有可能探针开始接触卡盘时和最后全部接触卡盘时卡盘的高度差超过第三容许值，说明探针卡探针不共面程度超过容忍度，这时也要及时停止测试针压的设定，等待查找原因。因此要执行步骤G。所以说，本发明步骤I的设定比较关键，根据这个判断可以及时停止测试针压的设定，防止探针卡的水平超出使用要求，或者及时发现探针卡放置倾斜等问题。
综上，根据本发明的方法，测试机能够在卡盘上升的各个环节中，依次自动判断是否超过各个容许值，从而能够避免人为上升卡盘过快带来系统误断的问题发生、避免跪针的问题发生，以及避免探针卡的水平超出使用要求的问题发生，使测试针压的设定科学可控。进一步地，在确定测试针压设定完成时，本发明实施例还保存设定数据，有利于后续查询，能够很好地排除人为因素，使操作规范更加科学。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (7)
1.一种设定测试针压的方法，应用于包括探针台卡盘、探针卡探针和测试机的测试系统中，该方法包括：
预先在测试机中设定容许探针最后未接触卡盘和开始接触卡盘时卡盘的高度差为第一容许值；容许探针开始接触卡盘时和探针开始接触卡盘后卡盘的高度差为第二容许值；容许探针开始接触卡盘时和最后全部接触卡盘时卡盘的高度差为第三容许值；
在卡盘逐渐上升的过程中，测试机根据所读取的卡盘高度，以及探针接触卡盘的状态，依次判断不超过第一容许值、第二容许值、第三容许值时，完成测试针压的设定。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据测试机的接触检测程序获取探针接触卡盘的状态。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在卡盘逐渐上升的过程中，测试机根据所读取的卡盘高度，以及探针接触卡盘的状态，依次判断不超过第一容许值、第二容许值、第三容许值时，完成测试针压的设定的方法包括：
A、上升卡盘至预定高度；
B、判断探针是否开始接触卡盘，如果探针未开始接触卡盘，则重复执行步骤A；如果探针开始接触卡盘，则执行步骤C；
C、判断探针最后未接触卡盘和开始接触卡盘时卡盘的高度差是否不超过第一容许值；如果超过第一容许值，执行步骤D；如果不超过第一容许值，执行步骤E；
D、报错，下降卡盘高度，然后重复执行步骤B和C；
E、继续上升卡盘高度至探针开始接触卡盘后；
F、判断探针开始接触卡盘时和探针开始接触卡盘后卡盘的高度差是否不超过第二容许值；如果超过第二容许值，执行步骤G；如果不超过第二容许值，执行步骤H；
G、报错，停止测试针压的设定；
H、判断探针是否全部接触卡盘；如果否，则重复执行步骤E至F；如果是，将探针开始接触卡盘后卡盘的高度作为最后全部接触卡盘时卡盘的高度，则执行步骤I；
I、判断探针开始接触卡盘时和最后全部接触卡盘时卡盘的高度差是否不超过第三容许值；如果超过第三容许值，执行步骤G；如果不超过第三容许值，则执行步骤J；
J、确定测试针压设定完成。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤I判断不超过第三容许值后，该方法进一步包括：继续上升卡盘高度10-20微米，完成测试针压的设定。
5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述探针台卡盘上承载晶圆，晶圆上芯片的引脚在探针台卡盘逐渐上升的过程中与探针从开始接触至全部接触，该方法进一步包括：在确定测试针压设定完成时，保存该次设定测试针压的时间、探针台ID、所用晶圆的ID、探针开始接触卡盘时卡盘的高度、探针最后全部接触卡盘时卡盘的高度、以及探针开始接触卡盘时和最后全部接触卡盘时卡盘的高度差。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，完成测试针压的设定后，该方法进一步包括：对晶圆上的芯片进行电性参数测试。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一容许值范围为3-5微米；第二容许值范围为20-220微米；第三容许值范围为15-200微米。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |