CN107680922B - 一种晶圆允收测试系统及提高其热使用效率的方法 - Google Patents

一种晶圆允收测试系统及提高其热使用效率的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种晶圆允收测试系统及提高其热使用效率的方法，所述测试系统包括：晶圆允收测试机台，用于测试待测晶圆的电学参数；以及真空密封装置，设于所述晶圆允收测试机台上，用于隔离所述待测晶圆与外部环境，以及监测所述晶圆允收测试机台的温度，并在所述晶圆允收测试机台开始升温时，抽取所述真空密封装置内的空气，直至达到预设真空度。通过本发明提供的晶圆允收测试系统及提高其热使用效率的方法，解决了现有WAT机台存在热量损失，热使用效率较低及存在能源浪费的问题。

Description

一种晶圆允收测试系统及提高其热使用效率的方法
技术领域
本发明涉及一种半导体测试技术领域，特别是涉及一种晶圆允收测试系统及提高其热使用效率的方法。
背景技术
集成电路芯片制造过程是一个需要精密控制的过程，一个小的疏漏都会引起大量的产品报废。半导体代工厂为了保证其生产加工完成的晶圆的品质以及生产线工艺的稳定性，在晶圆出厂前必须对晶圆进行晶圆允收测试(Wafer Acceptance Test，简称WAT)。WAT是芯片制造过程中重要的测试站点，其基本原理是测试位于晶圆切割道上的测试键(testkey)，由测试出的关键参数的结果给出晶圆上芯片的电学性能是否符合客户的要求。
现有WAT机台主要包括测试机和探针台，探针台通过卡盘(chuck)装载待测试晶圆，同时装载有探针卡；探针卡通过测试机向待测试晶圆输入电性信号(包括电压和电流等激励)，以对待测试晶圆进行接触测试，并向所述测试机反馈电信号，以实现对待测试晶圆的参数测试，从而判断所述待测试晶圆的电学性能。
当测试项目有温度要求时，现有WAT机台通过卡盘对所述待测试晶圆进行加热，以使所述待测试晶圆达到相应温度要求。但由于此种加热方式在加热过程中会有部分热能逸散到空气中，不仅造成了热量损失，还降低了所述晶圆允收测试机台的热使用效率，更造成了能源的浪费。
鉴于此，有必要设计一种新的晶圆允收测试系统及提高其热使用效率的方法用以解决上述技术问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种晶圆允收测试系统及提高其热使用效率的方法，用于解决现有WAT机台存在热量损失，热使用效率较低及存在能源浪费的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种晶圆允收测试系统，其特征在于，所述测试系统包括：
晶圆允收测试机台，用于测试待测晶圆的电学参数；以及
真空密封装置，设于所述晶圆允收测试机台上，用于隔离所述待测晶圆与外部环境，以及监测所述晶圆允收测试机台的温度，并在所述晶圆允收测试机台开始升温时，抽取所述真空密封装置内的空气，直至达到预设真空度。
优选地，所述晶圆允收测试机台包括：
测试机，所述测试机包括测试主机，及与所述测试主机电连接的测试头；
安装于所述测试头下表面的探针卡；以及
内设有腔体的探针台，所述探针台上表面设有与所述探针卡适配的开口，所述探针台内设有呈装所述待测晶圆的卡盘，及设于所述探针台内、且与所述卡盘电连接的第一控制器，所述第一控制器用于控制所述卡盘移动。
优选地，所述晶圆允收测试机台还包括与所述探针台连接的传输台，用于向所述探针台提供所述待测晶圆。
优选地，所述探针台与所述传输台之间还设有密封挡板。
优选地，所述探针台还包括设于所述探针台内侧壁上的机械臂，用于将所述传输台内的待测晶圆送至所述卡盘。
优选地，所述真空密封装置包括：
安装于所述探针台上方的密封罩，其中，所述测试头位于所述密封罩内；
安装于所述卡盘上、用于监测所述卡盘温度的温度传感器；
安装于所述密封罩内、用于检测所述密封罩内真空度的真空度检测单元；
与所述密封罩连接、用于抽取所述密封罩内空气的真空泵；以及
安装于所述真空泵上、同时与所述温度传感器、真空度检测单元及真空泵电连接的第二控制器，用于在所述卡盘开始升温时，启动所述真空泵抽取所述密封罩内的空气，及在所述密封罩达到预设真空度时，关闭所述真空泵。
优选地，所述密封罩为遮光密封罩。
优选地，所述真空度检测单元包括压力传感器。
本发明还提供一种提高晶圆允收测试系统热使用效率的方法，所述方法包括：
步骤S1：提供一如上述任一项所述的晶圆允收测试系统，并采用所述晶圆允收测试系统测试所述待测晶圆的电学参数；
步骤S2：所述真空密封装置监测所述晶圆允收测试机台的温度，并在所述晶圆允收测试机台开始升温时，抽取所述真空密封装置内的空气，直至达到预设真空度。
优选地，步骤S2包括：
步骤S21：采用温度传感器监测所述晶圆允收测试机台的温度，并将监测温度传输至所述第二控制器；
步骤S22：所述第二控制器将所述监测温度与预设温度进行比较，若所述监测温度大于所述预设温度，所述第二控制器控制所述真空泵开启，以抽取所述真空密封装置内的空气。
优选地，步骤S2包括：
步骤S23：采用真空度检测单元检测所述真空密封装置内的真空度，并将检测真空度传输至所述第二控制器；
步骤S24：所述第二控制器将所述检测真空度与预设真空度进行比较，若所述检测真空度不小于所述预设真空度，所述第二控制器控制所述真空泵关闭。
如上所述，本发明的一种晶圆允收测试系统及提高其热使用效率的方法，具有以下有益效果：通过本发明所述系统及方法，实现隔离所述待测晶圆与外部环境，使所述待测晶圆处于密闭空间中，同时监测所述晶圆允收测试机台的温度，并在所述晶圆允收测试机台开始升温时，抽取所述真空密封装置内的空气，直至达到预设真空度，使所述待测晶圆处于预设真空度内，以避免测试过程中的热量散失，提高所述晶圆允收测试机台的热使用效率，而且避免了能源的浪费，降低了测试成本。
附图说明
图1显示为本发明实施例一所述晶圆允收测试系统的结构示意图。
图2显示为本发明实施例一所述测试头与探针卡的结构示意图。
图3显示为本发明实施例一所述探针台的结构示意图。
图4显示为本发明实施例二所述方法的流程图。
图5显示为本发明实施例二所述温度控制真空泵方法的流程图。
图6显示为本发明实施例二所述真空度控制真空泵方法的流程图。
元件标号说明
10 晶圆允收测试机台
11 测试机
111 测试主机
112 测试头
12 探针卡
13 探针台
131 开口
132 卡盘
133 第一控制器
134 机械臂
14 传输台
20 真空密封装置
21 密封罩
22 温度传感器
23 真空度检测单元
24 真空泵
25 第二控制器
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图6。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
如图1所示，本实施例提供一种晶圆允收测试系统，所述测试系统包括：
晶圆允收测试机台10，用于测试待测晶圆的电学参数，以判断所述待测晶圆的电学性能；以及
真空密封装置20，设于所述晶圆允收测试机台10上，用于隔离所述待测晶圆与外部环境，使所述待测晶圆处于密闭空间中，及监测所述晶圆允收测试机台的温度，并在所述晶圆允收测试机台开始升温时，抽取所述真空密封装置内的空气，直至达到预设真空度，以避免测试过程中的热量散失。
作为示例，如图1至3所示，所述晶圆允收测试机台10包括：
测试机11，所述测试机11包括测试主机111，及与所述测试主机111电连接的测试头112；
安装于所述测试头112下表面的探针卡12；以及
内设有腔体的探针台13，所述探针台13上表面设有与所述探针卡12适配的开口131，所述探针台13内设有呈装所述待测晶圆的卡盘132，及设于所述探针台13内、且与所述卡盘132电连接的第一控制器133，所述第一控制器133用于控制所述卡盘132移动。
需要说明的是，所述探针卡12通过开口131与所述卡盘132上呈装的待测晶圆中的一个或多个芯片电连接，所述测试机11通过探针卡12向待测试芯片输入电信号，进行电学参数测试，并接收所述待测试芯片反馈的反馈信号，实现根据所述待测试芯片的反馈信号判断所述待测试芯片的电学性能。
进一步需要说明的是，所述第一控制器133控制所述卡盘132移动，以使所述待测试芯片移动至所述探针卡12的正下方，实现探针卡12与所述待测试芯片的测试键(testkey)的电性接触。
作为示例，如图1所示，所述晶圆允收测试机台10还包括与所述探针台13连接的传输台14，用于向所述探针台13提供所述待测晶圆。
作为示例，所述探针台13与所述传输台14之间还设有密封挡板，以在所述传输台14向所述探针台13提供完待测晶圆后，密封隔离所述探针台13与所述传输台14。
作为示例，如图1和图3所示，所述探针台13还包括设于所述探针台13内侧壁上的机械臂134，用于将所述传输台14内的待测晶圆送至所述卡盘132，以实现测试过程的自动化。
作为示例，如图1所示，所述真空密封装置20包括：
安装于所述探针台13上方的密封罩21，其中，所述测试头112位于所述密封罩21内；
安装于所述卡盘132上、用于监测所述卡盘132温度的温度传感器22；
安装于所述密封罩21内、用于检测所述密封罩21内真空度的真空度检测单元23；
与所述密封罩21连接、用于抽取所述密封罩21内空气的真空泵24；以及
安装于所述真空泵24上、同时与所述温度传感器22、真空度检测单元23及真空泵24电连接的第二控制器25，用于在所述卡盘132开始升温时，启动所述真空泵24抽取所述密封罩21内的空气，及在所述密封罩21达到预设真空度时，关闭所述真空泵24。
需要说明的是，所述测试头112、所述探针台13及所述密封罩21形成一密闭空间，所述待测晶圆处于所述密闭空间内；当所述卡盘132开始升温时，所述真空泵抽取所述密闭空间内的空气，以使所述密闭空间达到预设真空度，由于热量在真空状态下的传导能力差，避免了传递至所述待测晶圆的热量逸散到空气中。
作为示例，所述密封罩21为遮光密封罩。
需要说明的是，所述密封罩21选用现有任一种可实现遮光功能的材料制作，用以对所述待测晶圆进行遮光，避免测试过程中光对待测晶圆的影响。
作为示例，所述真空度检测单元23包括但不限于压力传感器。
实施例二
如图4所示，本实施例提供一种提高晶圆允收测试系统热使用效率的方法，所述方法包括：
步骤S1：提供一如实施例一所述的晶圆允收测试系统，并采用所述晶圆允收测试系统测试所述待测晶圆的电学参数；
步骤S2：所述真空密封装置监测所述晶圆允收测试机台的温度，并在所述晶圆允收测试机台开始升温时，抽取所述真空密封装置内的空气，直至达到预设真空度，以避免测试过程中的热量散失。
作为示例，如图5所示，步骤S2包括：
步骤S21：采用温度传感器监测所述晶圆允收测试机台的温度，并将监测温度传输至所述第二控制器；
步骤S22：所述第二控制器将所述监测温度与预设温度进行比较，若所述监测温度大于所述预设温度，所述第二控制器控制所述真空泵开启，以抽取所述真空密封装置内的空气。
作为示例，如图6所示，步骤S2包括：
步骤S23：采用真空度检测单元检测所述真空密封装置内的真空度，并将检测真空度传输至所述第二控制器；
步骤S24：所述第二控制器将所述检测真空度与预设真空度进行比较，若所述检测真空度不小于所述预设真空度，所述第二控制器控制所述真空泵关闭。
综上所述，本发明的一种晶圆允收测试系统及提高其热使用效率的方法，具有以下有益效果：通过本发明所述系统及方法，实现隔离所述待测晶圆与外部环境，使所述待测晶圆处于密闭空间中，同时监测所述晶圆允收测试机台的温度，并在所述晶圆允收测试机台开始升温时，抽取所述真空密封装置内的空气，直至达到预设真空度，使所述待测晶圆处于预设真空度内，以避免测试过程中的热量散失，提高所述晶圆允收测试机台的热使用效率，而且避免了能源的浪费，降低了测试成本。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种晶圆允收测试系统，其特征在于，所述测试系统包括：
晶圆允收测试机台，用于测试待测晶圆的电学参数；以及
真空密封装置，设于所述晶圆允收测试机台上，用于隔离所述待测晶圆与外部环境，以及监测所述晶圆允收测试机台的温度，并在所述晶圆允收测试机台开始升温时，抽取所述真空密封装置内的空气，直至达到预设真空度；
所述晶圆允收测试机台包括：
测试机，所述测试机包括测试主机，及与所述测试主机电连接的测试头；
安装于所述测试头下表面的探针卡；
内设有腔体的探针台，所述探针台上表面设有与所述探针卡适配的开口，所述探针台内设有呈装所述待测晶圆的卡盘，及设于所述探针台内、且与所述卡盘电连接的第一控制器，所述第一控制器用于控制所述卡盘移动；
与所述探针台连接的传输台，用于向所述探针台提供所述待测晶圆；
其中所述探针台还包括设于所述探针台内侧壁上的机械臂，用于将所述传输台内的待测晶圆送至所述卡盘，所述探针台与所述传输台之间还设有密封挡板。
2.根据权利要求1所述的晶圆允收测试系统，其特征在于，所述真空密封装置包括：
安装于所述探针台上方的密封罩，其中，所述测试头位于所述密封罩内；
安装于所述卡盘上、用于监测所述卡盘温度的温度传感器；
安装于所述密封罩内、用于检测所述密封罩内真空度的真空度检测单元；
与所述密封罩连接、用于抽取所述密封罩内空气的真空泵；以及
安装于所述真空泵上、同时与所述温度传感器、真空度检测单元及真空泵电连接的第二控制器，用于在所述卡盘开始升温时，启动所述真空泵抽取所述密封罩内的空气，及在所述密封罩达到预设真空度时，关闭所述真空泵。
3.根据权利要求2所述的晶圆允收测试系统，其特征在于，所述密封罩为遮光密封罩。
4.根据权利要求2所述的晶圆允收测试系统，其特征在于，所述真空度检测单元包括压力传感器。
5.一种提高晶圆允收测试系统热使用效率的方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S1：提供一如权利要求1～4任一项所述的晶圆允收测试系统，并采用所述晶圆允收测试系统测试所述待测晶圆的电学参数；
步骤S2：所述真空密封装置监测所述晶圆允收测试机台的温度，并在所述晶圆允收测试机台开始升温时，抽取所述真空密封装置内的空气，直至达到预设真空度。
6.根据权利要求5所述的提高晶圆允收测试系统热使用效率的方法，其特征在于，步骤S2包括：
步骤S21：采用温度传感器监测所述晶圆允收测试机台的温度，并将监测温度传输至第二控制器；
步骤S22：所述第二控制器将所述监测温度与预设温度进行比较，若所述监测温度大于所述预设温度，所述第二控制器控制真空泵开启，以抽取所述真空密封装置内的空气。
7.根据权利要求5或6所述的提高晶圆允收测试系统热使用效率的方法，其特征在于，步骤S2包括：
步骤S23：采用真空度检测单元检测所述真空密封装置内的真空度，并将检测真空度传输至第二控制器；
步骤S24：所述第二控制器将所述检测真空度与预设真空度进行比较，若所述检测真空度不小于所述预设真空度，所述第二控制器控制真空泵关闭。
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