CN111190091B - Wat设备的测试头及其诊断修复方法 - Google Patents

Wat设备的测试头及其诊断修复方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种WAT设备的测试头，包括多个测试板和一个测试头主板，测试板安装在对应的滑轨卡槽内。滑轨卡槽的底部设置有弹性弹簧，在弹性弹簧的顶部设置有压力传感器。在滑轨卡槽内还设置有接触式卡槽传感器。测试板安装的底部分别和接触式卡槽传感器和压力传感器接触。接触式卡槽传感器用于检测测试板的状态是否良好。压力传感器用于检测测试板和测试头主板的接触压力是否良好。正常工作时，接触式卡槽传感器和压力传感器保持常亮。当压力传感器报警时，信号管理单元对压力传感器发出复位信号，使弹性弹簧进行拉伸动作实现测试板复位。本发明还公开了一种WAT设备的测试头的诊断修复方法。本发明能对测试头的诊断错误进行自动修复。

Description

WAT设备的测试头及其诊断修复方法
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种晶圆允收测试(WaferAcceptance Test，WAT)设备的测试头(testhead)。本发明还涉及一种WAT设备的测试头的诊断修复方法。
背景技术
如图1所示，是现有WAT设备的结构示意图；WAT设备包括测量仪器(Tester)和探针台(Prober)。
所述测试仪器包括所述测试头102和测量仪器机柜101。
所述探针台包括装载机(Loader)103和晶圆载物台(Stage)104。通常，晶圆都是放置在晶圆盒(cassette)中，一盒晶圆盒中包括多片晶圆。晶圆盒放置在所述晶圆装载机103上后，再通过机械手将所要测试的晶圆传输到晶圆载物台104。在晶圆上形成有多个测试图形(Testkey)，晶圆载物台104将测试图形的位置移动到扎针位置，之后所述测试头102的探针扎在所述测试图形上实现测试；测试时，通过测量仪器机柜101加测试信号到所述测试图形上并返回测试结果到测量仪器机柜101。
通常，所述测试头102内部包括多个测试板，包括：探针板(pinboard)、中继板(relay board)和信号源测量单元(SMU)板等。
当出现Tester诊断(diag)失败(fail)的时候，通常要拆开Testhead102进行作业，每个测试板都是嵌在Testhead102的底部槽内，均可以进行插拔的动作，通常Tester诊断失败主要有两方面原因：1.测试板与Testhead槽接触不好引起Tester测试异常中断；2测试板本身器件损坏导致Diag fail。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种WAT设备的测试头，能对测试头的诊断(diag)错误进行自动修复。为此，本发明还提供一种WAT设备的测试头的诊断修复方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的WAT设备的测试头内包括多个测试板和一个测试头主板，所述测试头主板上设置有多个滑轨卡槽，各所述测试板安装在对应的所述滑轨卡槽内。
所述滑轨卡槽的底部设置有弹性弹簧，在所述弹性弹簧的顶部设置有压力传感器(Press Sensor)。
在所述滑轨卡槽内还设置有接触式卡槽传感器。
所述测试板安装在对应的所述滑轨卡槽内。
所述接触式卡槽传感器用于检测所述测试板的状态是否良好。
所述压力传感器用于检测所述测试板和所述测试头主板的接触压力是否良好。
所述测试板的内部结构正常以及所述测试板和所述测试头主板的接触压力正常时，所述接触式卡槽传感器和所述压力传感器保持常亮。
当所述压力传感器报警时，信号管理单元对所述压力传感器发出复位信号，所述压力传感器接到所述复位信号后使所述弹性弹簧进行拉伸动作使所述测试板沿所述滑轨卡槽的滑轨进行拉伸并从而使所述测试板复位到初始位置。
进一步的改进是，所述接触式卡槽传感器和所述压力传感器独立设置。
进一步的改进是，当所述测试板复位到所述初始位置后，所述接触式卡槽传感器和所述压力传感器都切换到正常的常亮状态时，所述测试头正常工作。
当所述测试板复位到所述初始位置后，所述压力传感器切换到正常的常亮状态，所述接触式卡槽传感器依然报警时，更换所述测试板。
进一步的改进是，在所述滑轨卡槽的底部表面上，还包括有距离传感器，用于测试所述测试卡的底部表面和所述滑轨卡槽的底部表面之间的间距。
进一步的改进是，所述弹性弹簧的数量为2个以上，所述压力传感器的数量等于所述弹性弹簧的数量。
进一步的改进是，各所述测试板共用一个所述信号管理单元。
所述信号管理单元包括逻辑信号管理单元，所述逻辑信号管理单元根据所述压力传感器输出的压力信号并根据压力范围来形成所述压力传感器的状态信号。
所述逻辑信号管理单元负责对应的所述测试板的逻辑信号运算处理。
所述逻辑信号管理单元分别独立执行各所述测试板的逻辑信号运算处理。
进一步的改进是，所述逻辑信号运算处理包括信号收集和反馈处理。
进一步的改进是，所述测试板包括relay板，SMU板。
WAT设备包括测量仪器和探针台。
所述测试仪器包括所述测试头和测量仪器机柜。
所述探针台包括装载机和晶圆载物台。
为解决上述技术问题，本发明提供的WAT设备的测试头的诊断修复方法包括如下步骤：
步骤一、进行弹性弹簧、压力传感器和接触式卡槽传感器的设置，包括：
测试头内包括多个测试板和一个测试头主板，所述测试头主板上设置有多个滑轨卡槽，各所述测试板安装在对应的所述滑轨卡槽内。
将所述弹性弹簧设置在所述滑轨卡槽的底部，所述压力传感器设置在所述弹性弹簧的顶部。
所述接触式卡槽传感器设置在所述滑轨卡槽内。
步骤二、将所述测试板安装在对应的所述滑轨卡槽内。
步骤三、利用所述接触式卡槽传感器和所述压力传感器对所述测试头的状态进行监控。
所述接触式卡槽传感器用于检测所述测试板的状态是否良好。
所述压力传感器用于检测所述测试板和所述测试头主板的接触压力是否良好。
所述测试板的内部结构正常以及所述测试板和所述测试头主板的接触压力正常时，所述接触式卡槽传感器和所述压力传感器保持常亮。
步骤四、当所述压力传感器报警时，信号管理单元对所述压力传感器发出复位信号，所述压力传感器接到所述复位信号后使所述弹性弹簧进行拉伸动作使所述测试板沿所述滑轨卡槽的滑轨进行拉伸并从而使所述测试板复位到初始位置。
进一步的改进是，所述接触式卡槽传感器和所述压力传感器独立设置。
进一步的改进是，当所述测试板复位到所述初始位置后，所述接触式卡槽传感器和所述压力传感器都切换到正常的常亮状态时，所述测试头正常工作。
当所述测试板复位到所述初始位置后，所述压力传感器切换到正常的常亮状态，所述接触式卡槽传感器依然报警时，更换所述测试板。
进一步的改进是，在所述滑轨卡槽的底部表面上，还包括有距离传感器，用于测试所述测试卡的底部表面和所述滑轨卡槽的底部表面之间的间距。
进一步的改进是，所述弹性弹簧的数量为2个以上，所述压力传感器的数量等于所述弹性弹簧的数量。
进一步的改进是，各所述测试板共用一个所述信号管理单元。
所述信号管理单元包括逻辑信号管理单元，所述逻辑信号管理单元根据所述压力传感器输出的压力信号并根据压力范围来形成所述压力传感器的状态信号。
所述逻辑信号管理单元负责对应的所述测试板的逻辑信号运算处理。
所述逻辑信号管理单元分别独立执行各所述测试板的逻辑信号运算处理。
进一步的改进是，步骤四中包括进行诊断测试。
本发明结合弹性弹簧、压力传感器和接触式卡槽传感器的设置，能在测试头发生诊断错误时进行自动修复，这是因为，诊断错误发生时，压力传感器会报警，在压力传感器报警后，通过信号管理单元对压力传感器发出复位信号后能使弹性弹簧进行拉伸动作，从而能使测试板沿滑轨卡槽的滑轨进行拉伸并从而使测试板复位到初始位置，而诊断错误发生时大部分的错误原因都是由于测试板和测试头主板的接触不好产生的，和现有技术中需要对测试板进行插拔相比，本发明能在测试头发生诊断错误时进行自动修复。
同时，当对测试板进行复位后，如果接触式卡槽传感器依然报警，则能判断测试板有故障，故能直接更换测试板；和现有技术中无法直接判断测试板故障相比，本发明能提高诊断速率和准确度。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是现有WAT设备的结构示意图；
图2是本发明实施例WAT设备的测试头的内部结构俯视图；
图3是本发明实施例WAT设备的测试头内一个测试板处的剖面结构图。
具体实施方式
如图2所示，是本发明实施例WAT设备的测试头102的内部结构俯视图；如图3所示，是本发明实施例WAT设备的测试头102内一个测试板2处的剖面结构图，图2中虚线框201显示了一个所述测试板2处的安装区域；本发明实施例的WAT设备的结构示意图也请参考图1所示；本发明实施例WAT设备的测试头102内包括多个测试板2和一个测试头主板1，所述测试头主板1上设置有多个滑轨卡槽3，各所述测试板2安装在对应的所述滑轨卡槽3内。
所述滑轨卡槽3的底部设置有弹性弹簧4，在所述弹性弹簧4的顶部设置有压力传感器5。
在所述滑轨卡槽3内还设置有接触式卡槽传感器6。
所述测试板2安装在对应的所述滑轨卡槽3内，所述测试板2的底部分别会和所述接触式卡槽传感器6和所述压力传感器5接触。
所述接触式卡槽传感器6用于检测所述测试板2的状态是否良好。
所述压力传感器5用于检测所述测试板2和所述测试头主板1的接触压力是否良好。
所述测试板2的内部结构正常以及所述测试板2和所述测试头主板1的接触压力正常时，所述接触式卡槽传感器6和所述压力传感器5保持常亮。
当所述压力传感器5报警时，信号管理单元对所述压力传感器5发出复位信号，所述压力传感器5接到所述复位信号后使所述弹性弹簧4进行拉伸动作使所述测试板2沿所述滑轨卡槽3的滑轨进行拉伸并从而使所述测试板2复位到初始位置。本发明实施例中，所述接触式卡槽传感器6和所述压力传感器5独立设置，图3仅为一个测试图，实际上所述接触式卡槽传感器6和所述压力传感器5分别设置在不同的位置，二者并不相关，二者分别根据自己的检测分别报警。通常，对所述WAT设备进行诊断作业时，如果诊断失败(diag fail)，则大部分情况下所述压力传感器5和所述接触式卡槽传感器6也会报警；当有其他故障时，也会出现诊断失败。
当所述测试板2复位到所述初始位置后，所述接触式卡槽传感器6和所述压力传感器5都切换到正常的常亮状态时，所述测试头102正常工作。
当所述测试板2复位到所述初始位置后，所述压力传感器5切换到正常的常亮状态，所述接触式卡槽传感器6依然报警时，更换所述测试板2。
在所述滑轨卡槽3的底部表面上，还包括有距离传感器，用于测试所述测试卡的底部表面和所述滑轨卡槽3的底部表面之间的间距。本发明实施例中，所述距离传感器由镭射发射器7a和镭射接收器7b组成，
所述弹性弹簧4的数量为2个以上，所述压力传感器5的数量和所述接触式卡槽传感器6的数量都等于所述弹性弹簧4的数量。
各所述测试板2共用一个所述信号管理单元。
所述信号管理单元包括逻辑信号管理单元，所述逻辑信号管理单元根据所述压力传感器5输出的压力信号并根据压力范围来形成所述压力传感器5的状态信号。
所述逻辑信号管理单元负责对应的所述测试板2的逻辑信号运算处理。图3中，各所述测试板2通过节点8和对应的所述逻辑信号管理单元连接。
所述逻辑信号管理单元分别独立执行各所述测试板2的逻辑信号运算处理。
所述逻辑信号运算处理包括信号收集和反馈处理。
所述测试板2包括探针板、中继板和SMU板。
WAT设备包括测量仪器和探针台。
所述测试仪器包括所述测试头102和测量仪器机柜101。
所述探针台包括装载机103和晶圆载物台104。通常，晶圆都是放置在晶圆盒中，一盒晶圆盒中包括多片晶圆。晶圆盒放置在所述晶圆装载机103上后，再通过机械手将所要测试的晶圆传输到晶圆载物台104。在晶圆上形成有多个测试图形，晶圆载物台104将测试图形的位置移动到扎针位置，之后所述测试头102的探针扎在所述测试图形上实现测试。
本发明实施例结合弹性弹簧4、压力传感器5和接触式卡槽传感器6的设置，能在测试头102发生诊断错误时进行自动修复，这是因为，诊断错误发生时，压力传感器5会报警，在压力传感器5报警后，通过信号管理单元对压力传感器5发出复位信号后能使弹性弹簧4进行拉伸动作，从而能使测试板2沿滑轨卡槽3的滑轨进行拉伸并从而使测试板2复位到初始位置，而诊断错误发生时大部分的错误原因都是由于测试板2和测试头主板1的接触不好产生的，和现有技术中需要对测试板2进行插拔相比，本发明实施例能在测试头102发生诊断错误时进行自动修复。
同时，当对测试板2进行复位后，如果接触式卡槽传感器6依然报警，则能判断测试板2有故障，故能直接更换测试板2；和现有技术中无法直接判断测试板2故障相比，本发明实施例能提高诊断速率和准确度。
本发明实施例WAT设备的测试头102的诊断修复方法包括如下步骤：
步骤一、进行弹性弹簧4、压力传感器5和接触式卡槽传感器6的设置，包括：
测试头102内包括多个测试板2和一个测试头主板1，所述测试头主板1上设置有多个滑轨卡槽3，各所述测试板2安装在对应的所述滑轨卡槽3内。
将所述弹性弹簧4设置在所述滑轨卡槽3的底部，所述压力传感器5设置在所述弹性弹簧4的顶部。
所述接触式卡槽传感器6设置在所述滑轨卡槽3内。
在所述滑轨卡槽3的底部表面上，还包括有距离传感器，用于测试所述测试卡的底部表面和所述滑轨卡槽3的底部表面之间的间距。
所述弹性弹簧4的数量为2个以上，所述压力传感器5的数量等于所述弹性弹簧4的数量。
步骤二、将所述测试板2安装在对应的所述滑轨卡槽3内，所述测试板2的底部会分别和所述接触式卡槽传感器6和所述压力传感器5接触。所述接触式卡槽传感器6和所述压力传感器5是独立设置的，图3是不同的剖面的侧面图叠加形成的结构，实际上所述接触式卡槽传感器6和所述压力传感器5设置在不同的位置。
步骤三、利用所述接触式卡槽传感器6和所述压力传感器5对所述测试头102的状态进行监控。
所述接触式卡槽传感器6用于检测所述测试板2的状态是否良好。
所述压力传感器5用于检测所述测试板2和所述测试头主板1的接触压力是否良好。
所述测试板2的内部结构正常以及所述测试板2和所述测试头主板1的接触压力正常时，所述接触式卡槽传感器6和所述压力传感器5保持常亮。
步骤四、当所述压力传感器5报警时，信号管理单元对所述压力传感器5发出复位信号，所述压力传感器5接到所述复位信号后使所述弹性弹簧4进行拉伸动作使所述测试板2沿所述滑轨卡槽3的滑轨进行拉伸并从而使所述测试板2复位到初始位置。
步骤四中包括进行诊断测试，所述诊断测试失败时，大部分情况下所述压力传感器5和所述接触式卡槽传感器6会报警。
当所述测试板2复位到所述初始位置后，所述接触式卡槽传感器6和所述压力传感器5都切换到正常的常亮状态时，所述测试头102正常工作。
当所述测试板2复位到所述初始位置后，所述压力传感器5切换到正常的常亮状态，所述接触式卡槽传感器6依然报警时，更换所述测试板2。
各所述测试板2共用一个所述信号管理单元。
所述信号管理单元包括逻辑信号管理单元，所述逻辑信号管理单元根据所述压力传感器5输出的压力信号并根据压力范围来形成所述压力传感器5的状态信号。
所述逻辑信号管理单元负责对应的所述测试板2的逻辑信号运算处理。
所述逻辑信号管理单元分别独立执行各所述测试板2的逻辑信号运算处理。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种WAT设备的测试头，其特征在于：测试头内包括多个测试板和一个测试头主板，所述测试头主板上设置有多个滑轨卡槽，各所述测试板安装在对应的所述滑轨卡槽内；
所述滑轨卡槽的底部设置有弹性弹簧，在所述弹性弹簧的顶部设置有压力传感器；
在所述滑轨卡槽内还设置有接触式卡槽传感器；
所述测试板安装在对应的所述滑轨卡槽内；
所述接触式卡槽传感器用于检测所述测试板的状态是否良好；
所述压力传感器用于检测所述测试板和所述测试头主板的接触压力是否良好；
所述测试板的内部结构正常以及所述测试板和所述测试头主板的接触压力正常时，所述接触式卡槽传感器和所述压力传感器保持常亮；
当所述压力传感器报警时，信号管理单元对所述压力传感器发出复位信号，所述压力传感器接到所述复位信号后使所述弹性弹簧进行拉伸动作使所述测试板沿所述滑轨卡槽的滑轨进行拉伸并从而使所述测试板复位到初始位置。
2.如权利要求1所述的WAT设备的测试头，其特征在于：所述接触式卡槽传感器和所述压力传感器独立设置。
3.如权利要求2所述的WAT设备的测试头，其特征在于：当所述测试板复位到所述初始位置后，所述接触式卡槽传感器和所述压力传感器都切换到正常的常亮状态时，所述测试头正常工作；
当所述测试板复位到所述初始位置后，所述压力传感器切换到正常的常亮状态，所述接触式卡槽传感器依然报警时，更换所述测试板。
4.如权利要求1所述的WAT设备的测试头，其特征在于：在所述滑轨卡槽的底部表面上，还包括有距离传感器，用于测试所述测试卡的底部表面和所述滑轨卡槽的底部表面之间的间距。
5.如权利要求2所述的WAT设备的测试头，其特征在于：所述弹性弹簧的数量为2个以上，所述压力传感器的数量等于所述弹性弹簧的数量。
6.如权利要求2所述的WAT设备的测试头，其特征在于：各所述测试板共用一个所述信号管理单元；
所述信号管理单元包括逻辑信号管理单元，所述逻辑信号管理单元根据所述压力传感器输出的压力信号并根据压力范围来形成所述压力传感器的状态信号；
所述逻辑信号管理单元负责对应的所述测试板的逻辑信号运算处理；
所述逻辑信号管理单元分别独立执行各所述测试板的逻辑信号运算处理。
7.如权利要求6所述的WAT设备的测试头，其特征在于：所述逻辑信号运算处理包括信号收集和反馈处理。
8.如权利要求1所述的WAT设备的测试头，其特征在于：所述测试板包括relay板，SMU板；
WAT设备包括测量仪器和探针台；
所述测试仪器包括所述测试头和测量仪器机柜；
所述探针台包括装载机和晶圆载物台。
9.一种WAT设备的测试头的诊断修复方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、进行弹性弹簧、压力传感器和接触式卡槽传感器的设置，包括：
测试头内包括多个测试板和一个测试头主板，所述测试头主板上设置有多个滑轨卡槽，各所述测试板安装在对应的所述滑轨卡槽内；
将所述弹性弹簧设置在所述滑轨卡槽的底部，所述压力传感器设置在所述弹性弹簧的顶部；
所述接触式卡槽传感器设置在所述滑轨卡槽内；
步骤二、将所述测试板安装在对应的所述滑轨卡槽内；
步骤三、利用所述接触式卡槽传感器和所述压力传感器对所述测试头的状态进行监控；
所述接触式卡槽传感器用于检测所述测试板的状态是否良好；
所述压力传感器用于检测所述测试板和所述测试头主板的接触压力是否良好；
所述测试板的内部结构正常以及所述测试板和所述测试头主板的接触压力正常时，所述接触式卡槽传感器和所述压力传感器保持常亮；
步骤四、当所述压力传感器报警时，信号管理单元对所述压力传感器发出复位信号，所述压力传感器接到所述复位信号后使所述弹性弹簧进行拉伸动作使所述测试板沿所述滑轨卡槽的滑轨进行拉伸并从而使所述测试板复位到初始位置。
10.如权利要求9所述的WAT设备的测试头的诊断修复方法，其特征在于：所述接触式卡槽传感器和所述压力传感器独立设置。
11.如权利要求10所述的WAT设备的测试头的诊断修复方法，其特征在于：当所述测试板复位到所述初始位置后，所述接触式卡槽传感器和所述压力传感器都切换到正常的常亮状态时，所述测试头正常工作；
当所述测试板复位到所述初始位置后，所述压力传感器切换到正常的常亮状态，所述接触式卡槽传感器依然报警时，更换所述测试板。
12.如权利要求9所述的WAT设备的测试头的诊断修复方法，其特征在于：在所述滑轨卡槽的底部表面上，还包括有距离传感器，用于测试所述测试卡的底部表面和所述滑轨卡槽的底部表面之间的间距。
13.如权利要求10所述的WAT设备的测试头的诊断修复方法，其特征在于：所述弹性弹簧的数量为2个以上，所述压力传感器的数量等于所述弹性弹簧的数量。
14.如权利要求10所述的WAT设备的测试头的诊断修复方法，其特征在于：各所述测试板共用一个所述信号管理单元；
所述信号管理单元包括逻辑信号管理单元，所述逻辑信号管理单元根据所述压力传感器输出的压力信号并根据压力范围来形成所述压力传感器的状态信号；
所述逻辑信号管理单元负责对应的所述测试板的逻辑信号运算处理；
所述逻辑信号管理单元分别独立执行各所述测试板的逻辑信号运算处理。
15.如权利要求10所述的WAT设备的测试头的诊断修复方法，其特征在于：步骤四中包括进行诊断测试。
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