CN109540051A - 一种晶圆测试探针卡磨损度的监控方法 - Google Patents
一种晶圆测试探针卡磨损度的监控方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明揭示了一种晶圆测试探针卡磨损度的监控方法，包括由探针管理系统读取并对探针台所发出的晶圆测试数据包进行数据分析，得到探针卡下针总数；探针管理系统根据探针卡实际针头尺寸与该探针卡下针总数，计算得到探针针头每个磨损值所能测试的下针针数；探针管理系统将该每个磨损值所能测试的下针针数与预先设置的磨损度极限值进行比较，并将比较结果反馈给探针台，由探针台对晶圆测试进行相应操作。本发明提高了探针卡的测试效率，降低晶圆的测试成本，避免晶圆不必要的良率损失，从而有效提高晶圆的良率，同时对探针卡进行有效的监控。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体集成电路测试领域，尤其是涉及一种晶圆测试探针卡磨损度的监控方法。
背景技术
在晶圆量产的测试过程中，探针每次下针的时候，都会刮擦焊盘，在摩擦力和电磁场的作用下，一些非导电材料(例如：碎片、残渣等)就会在针尖积累，造成针尖的沾污，接触阻抗变大，进一步地造成一些对电压/电流值敏感的测试项失效率比预期的高，误测增多。
接触阻抗上升若不采取任何措施，则会导致误测增多。目前通用的方法是在量产过程中进行定期的清针(needle clean)来保证良率。通常的测试工厂的做法是设置每几百颗磨一次，但不同的探针卡以及产品特性对磨针要求不一，清针不到位会导致误测很多，而过量的清针既会增加不必要的测试时间，又会导致针卡提前到使用寿命。
晶圆测试(CP)测试中解决接触阻抗对良率的影响就靠清针，但清针的过程，对针尖总是有磨损的。磨平了，接触面积大了，扎针针迹(probe mark)太大，封装可靠性会受影响。如果针尖磨尖，局部压强过大，又会把焊盘下面的电路扎坏。而且，磨的太多，针卡就提前达到寿命。所以，需要设置一个合适的磨针频率。
首先，不同的探针卡和不同的产品对清针的要求不一，同样探针的材质不同下针时磨损的程度得不到统一，往往要通过一定量的测试与日常的检测，不断的调整与测量才能找到一个折中的清针频率；同样的产品不同的测试温度条件，这个频率也需有所调整。其次，随着针卡使用，针尖磨损，原来设置好的测试高度已不满足要求，又需要根据误测的情况来调整磨针的频率。再次，测试时探针的与晶圆接触的高度设置是否合理，针压后的效果，是否确实到位了是没有办法把控的。然而往往测试工厂不会针对每个探针卡的下针数、清针频率对比磨损度做这么详细的分析，为保证测试良率的情况下，通常会设置一个较深的下针高度与较高的清针频率，如此大大浪费了测试时间，又加速了探针卡的损耗速度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的探针卡磨损程度设置不合理、探针卡针尖的磨损度无法把控、过量施针造成测试时间浪费和探针卡损耗过快等的缺陷，提供一种对探针卡实时监控的晶圆测试探针卡磨损度的监控方法。
为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种晶圆测试探针卡磨损度的监控方法，包括：
S1，由探针管理系统读取并对探针台所发出的晶圆测试数据包进行数据分析，得出本晶圆测试后的探针卡下针数，与设置的清针针数累加，得到探针卡下针总数；
S2，所述探针管理系统根据探针卡实际针头尺寸与所述探针卡下针总数，计算得到探针针头每个磨损值所能测试的下针针数；
S3，所述探针管理系统将所述每个磨损值所能测试的下针针数与预先设置的磨损度极限值进行比较并将比较结果反馈给探针台，探针台根据所述比较结果对晶圆测试进行相应操作。
优选地，S1中，所述晶圆测试数据包是由探针台测试结束后，将测试数据打包成的数据包传输与工业内局域网服务器中储存的。
优选地，S2中，所述探针卡实际针头尺寸包括测试前第一探针卡实际针头尺寸和测试后第二探针卡实际针头尺寸，由所述第一和第二探针卡实际针头尺寸计算得到探针针头磨损值。
优选地，所述探针卡实际针头尺寸通过使用高倍电子显微镜测量出。
优选地，所述第二探针卡实际针头尺寸是待本探针卡使用设置的清针次数测试晶圆后，再次使用高倍电子显微镜测量出的测试后针头实际尺寸值。
优选地，S2中，探针管理系统使用所述探针卡下针总数除以探针针头磨损值，计算得到所述探针针头每个磨损值所能测试的下针针数。
优选地，若比较得到每个磨损值所能测试的下针针数小于该磨损度极限值，则继续进行测试，直至测试结束。
优选地，若比较得到每个磨损值所能测试的下针针数大于或等于该磨损度极限值，则对探针台机台使用当前探针卡实施失效提示，探针管理者在接收到所述失效提示提示后，终止探针卡在机台使用的权限，让探针卡下线检验。
优选地，所述方法还包括：在探针卡下线检验后，根据检验结果选择继续进行晶圆测试或探针卡下线检修。
本发明的有益效果是：
本发明让晶圆在每次自动测试前监测探针卡，来进行是否继续测试，如果探针卡计数超过磨损值所能承受，则说明探针寿命已接近不能使用，机台会马上执行报警操作；如果探针卡下针计数在磨损值设置值内，则继续测试，该磨损度监控方法：1、提高了探针卡的测试效率，降低晶圆的测试成本，避免晶圆不必要的良率损失，从而有效提高晶圆的良率，同时对探针卡进行有效的监控；2、既保证探针的有效性，又减少磨损度和过多清针对针尖的磨损，即可达到实时监控探针卡寿命。
附图说明
图1是本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。
本发明所揭示的一种晶圆测试探针卡磨损度的监控方法，通过实时监测探针下针针数与设置的磨损度极限值进行对比，当超出或达到设置范围立即通知探针台进行探针监测，监测后仍会继续监控，保证起到有效的监测效果。本发明灵活的监测操作，即达到监控效果，减少不必要的探针卡寿命不受掌控的流程问题，又节省了测试时间，减少了使用已经过度消耗的探针卡，更减少了对晶圆测试时造成的不良率。
如图1所示，本发明所揭示的一种晶圆测试探针卡磨损度的监控方法，包括以下步骤：
S1，由探针管理系统读取并对探针台所发出的晶圆测试数据包进行数据分析，得出本晶圆测试后的探针卡下针数，与设置的清针针数累加，得到探针卡下针总数。
具体地，探针卡是：晶圆测试中被测芯片和测试机之间的接口；探针管理系统是：探针卡的总体管理系统，是探针数据综合体现的系统；探针台是：将晶圆载入和载出，对晶圆进行精确定位和测试。
这里的晶圆测试数据包(STDF file)是由探针台测试结束后，将测试数据打包成的数据包传输与工业内局域网服务器中储存的。所述晶圆测试数据包中包含晶圆在测试时所有数据的采集。所述晶圆测试后的探针卡下针数即包含在晶圆测试数据包中，且这里的探针卡下针数即为晶圆测试接触次数。所述探针卡下针总数为所述探针卡下针数和清针针数之和。每次/每片晶圆测试完成后，将计算出的所述探针卡下针总数传输连接到探针管理系统数据库。
S2，所述探针管理系统根据探针卡实际针头尺寸与所述探针卡下针总数，计算得到探针针头每个磨损值所能测试的下针针数。
具体地，这里的探针卡实际针头尺寸包括测试前第一探针卡实际针头尺寸和测试后第二探针卡实际针头尺寸。所述第一探针卡实际针头尺寸是在测试前通过使用高倍电子显微镜测量出，得到测试前针头实际尺寸值。所述第二探针卡实际针头尺寸是待本探针卡使用特定的清针次数测试使用小批量晶圆后，再次使用高倍电子显微镜测量出的测试后针头实际尺寸值。由这两个探针卡实际针头尺寸，可以计算得到探针针头磨损值，并将该探针针头磨损值输入探针管理系统。如探针卡下针总数达到10万次，而再次检测针头时，针头尺寸由10um变为13um，则可计算出约每3.4万次下针接触晶圆，则消耗1um的针头尺寸。
探针管理系统使用所述S1中的探针卡下针总数除以探针针头磨损值，计算得到探针针头每个磨损值所能测试的下针针数。
S3，所述探针管理系统将所述每个磨损值所能测试的下针针数与预先设置的磨损度极限值进行比较并将比较结果反馈给探针台，探针台根据所述比较结果对晶圆测试进行相应操作。
具体地，在探针管理系统中预先设置一磨损度极限值，即一个针头所能承受的最大磨损度值，及一警报值。将上述计算得到的每个磨损值所能测试的下针针数与该磨损度极限值比较，并将比较结果反馈给探针台。
若比较得到每个磨损值所能测试的下针针数小于该磨损度极限值，则继续进行测试；若比较得到每个磨损值所能测试的下针针数大于或等于该磨损度极限值，即说明超过或已达到探针使用极限，探针寿命已接近不能使用，则对探针台机台使用当前探针卡实施失效提示(如马上执行报警操作)，探针管理者在接收到该失效提示提示后，将终止探针卡在机台使用的权限，立即让探针卡下线检验。
在探针卡下线检验后，继续监控探针卡的状态，即与上述磨损度极限值比较，根据检验结果选择继续进行晶圆测试或探针卡下线检修。
这里警报值的设置是根据上述磨损度极限值而设置的，例如：磨损度极限值为25um，则本支探针已到EOL状态即极限值(End oflife)，而报警值可根据产品需要设置为20～23um实施系统报警。
本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种晶圆测试探针卡磨损度的监控方法，其特征在于，包括：
S1，由探针管理系统读取并对探针台所发出的晶圆测试数据包进行数据分析，得出本晶圆测试后的探针卡下针数，与设置的清针针数累加，得到探针卡下针总数；
S2，所述探针管理系统根据探针卡实际针头尺寸与所述探针卡下针总数，计算得到探针针头每个磨损值所能测试的下针针数；
S3，所述探针管理系统将所述每个磨损值所能测试的下针针数与预先设置的磨损度极限值进行比较，并将比较结果反馈给探针台，探针台根据所述比较结果对晶圆测试进行相应操作。
2.根据权利要求1所述的晶圆测试探针卡磨损度的监控方法，其特征在于，S1中，所述晶圆测试数据包是由探针台测试结束后，将测试数据打包成的数据包传输与工业内局域网服务器中储存的。
3.根据权利要求1所述的晶圆测试探针卡磨损度的监控方法，其特征在于，S2中，所述探针卡实际针头尺寸包括测试前第一探针卡实际针头尺寸和测试后第二探针卡实际针头尺寸，由所述第一和第二探针卡实际针头尺寸计算得到探针针头磨损值。
4.根据权利要求1或3所述的晶圆测试探针卡磨损度的监控方法，其特征在于，所述探针卡实际针头尺寸通过使用高倍电子显微镜测量出。
5.根据权利要求4所述的晶圆测试探针卡磨损度的监控方法，其特征在于，所述第二探针卡实际针头尺寸是待本探针卡使用设置的清针次数测试晶圆后，再次使用高倍电子显微镜测量出的测试后针头实际尺寸值。
6.根据权利要求1所述的晶圆测试探针卡磨损度的监控方法，其特征在于，S2中，探针管理系统使用所述探针卡下针总数除以探针针头磨损值，计算得到所述探针针头每个磨损值所能测试的下针针数。
7.根据权利要求1所述的晶圆测试探针卡磨损度的监控方法，其特征在于，若比较得到每个磨损值所能测试的下针针数小于该磨损度极限值，则继续进行测试，直至测试结束。
8.根据权利要求1所述的晶圆测试探针卡磨损度的监控方法，其特征在于，若比较得到每个磨损值所能测试的下针针数大于或等于该磨损度极限值，则对探针台机台使用当前探针卡实施失效提示，探针管理者在接收到所述失效提示提示后，终止探针卡在机台使用的权限，让探针卡下线检验。
9.根据权利要求8所述的晶圆测试探针卡磨损度的监控方法，其特征在于，所述方法还包括：在探针卡下线检验后，根据检验结果选择继续进行晶圆测试或探针卡下线检修。
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