CN114113968A - 晶圆测试装置的调节方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种晶圆测试装置的调节方法，包括：在探针非磨损情况下对晶圆上的pad进行扎针实验，以获取探针初始长度、出针角度、探针初始针压、探针针头与晶圆承载台的初始距离以及针头的初始位置信息；测试之前，获取针头的实时位置信息，根据实时位置信息在Z方向上调节晶圆承载台，使得晶圆承载台和针头的距离为初始距离；根据晶圆承载台在Z方向上移动的距离和出针角度获取针头与初始位置的偏移距离，根据偏移距离在X方向和/或Y方向上移动晶圆承载台，使得针头对准pad；根据探针初始长度、晶圆承载台在Z方向上移动的距离和出针角度获取探针的磨损长度；根据晶圆承载台在Z方向上移动的距离和探针初始针压获取测试时所需的针压。

Description

晶圆测试装置的调节方法
技术领域
本发明涉及半导体测试领域，尤其是涉及一种晶圆测试装置的调节方法。
背景技术
通过晶圆电性参数测试可以获取晶圆上器件的参数，在晶圆电性参数测试过程中，需要将探针扎在晶圆上的pad上，通过与探针连接的测试机、探针机与晶圆测试结构测试晶圆的参数。其中，探针卡是测试回路中重要一环，要求探针卡上的探针以及在pad上扎针的针痕在pad中间，一般要求在pad离边缘的1/3-2/3的区域内，因此，在电性参数测试之前，需要调节针卡和扎针位置在pad中间位置。
现有技术中，采用人工对针的方法，在每次电性测试之前，将探针对准在pad上，由于探针的针头采用特殊材质，例如铼钨等金属制成，这些特殊材质在扎针过程中存在损耗，将使得针长逐渐变短，探针机捕捉针头位置需要随之调整，扎针的位置也随之发生向着出针方向偏移的现象，需要工程师根据扎针次数定期改变针压，调节扎针位置，保证针尖能密切接触到合理的扎针位置，完成电性测试。
因此，如果一直通过人工对针的方法，可能存在对针后探针的位置仍然不准确的情况发生，导致落针位置异常，甚至损坏探针或者扎坏晶圆上的器件。并且还可能需要重复对针，导致测试效率低下。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶圆测试装置的调节方法，可以提高对针后探针的位置的准确性，减少探针或者晶圆上器件损坏的几率，同时，还能减少重复对针的次数，提高测试效率。
为了达到上述目的，本发明提供了一种晶圆测试装置的调节方法，包括：
在探针非磨损情况下对晶圆上的pad进行扎针实验，以获取探针初始长度、出针角度、探针初始针压、探针针头与晶圆承载台在Z方向上的初始距离以及针头的初始位置信息；
使用探针对所述pad进行扎针测试，在每次测试之前，获取所述针头的实时位置信息，根据所述实时位置信息在Z方向上调节所述晶圆承载台，使得所述晶圆承载台和所述针头在Z方向上的距离为初始距离；
根据所述晶圆承载台在Z方向上移动的距离和所述出针角度获取所述针头与初始位置的偏移距离，并且，根据所述偏移距离在X方向和/或Y方向上移动所述晶圆承载台，使得所述针头对准所述pad，其中：X方向和Y方向位于同一水平面上，Z方向垂直于X方向和Y方向形成的水平面；
根据所述探针初始长度、晶圆承载台在Z方向上移动的距离和所述出针角度获取探针的磨损长度；以及
根据所述晶圆承载台在Z方向上移动的距离和所述探针初始针压获取测试时所需的针压。
可选的，在所述的调节方法中，还包括：
判断所述探针磨损的长度是否达到设定值；以及
如果是，则报警并且更换所述探针。
可选的，在所述的调节方法中，获取所述晶圆承载台在Z方向上移动的距离的方法包括：
在探针非磨损情况下对晶圆上的pad进行扎针实验时，获取所述晶圆承载台的初始高度；
获取所述晶圆承载台测试时的实时高度；以及
获取所述实时高度与初始高度的差值。
可选的，在所述的调节方法中，根据所述偏移距离获取在X方向和/或Y方向上移动所述晶圆承载台的距离的方法包括：
X=Y2*tanθ；
其中：X 为在X方向和/或Y方向上移动晶圆承载台的距离、Y2为晶圆承载台在Z方向上移动的距离、θ为探针出针角度。
可选的，在所述的调节方法中，获取探针的磨损长度的方法包括：
L2=L1-Y2/cosθ；
其中：L2为探针磨损长度、L1为探针初始长度、θ为探针出针角度、Y2为晶圆承载台在Z方向上移动的距离。
可选的，在所述的调节方法中，根据所述晶圆承载台在Z方向上移动的距离和所述探针初始针压获取测试时所需的针压的方法包括：
OD2=OD1+Y2；
其中：OD2为测试时的针压、Y2为晶圆承载台在Z方向上移动的距离、OD1为探针初始针压。
可选的，在所述的调节方法中，对准所述pad包括：对准所述pad的中心到边缘⅓~⅔的位置。
可选的，在所述的调节方法中，还包括：保存所述探针初始长度、探针出针角度和针头的初始位置信息以及初始针压。
可选的，在所述的调节方法中，通过图像获取装置获取所述针头的初始位置信息和实时位置信息。
可选的，在所述的调节方法中，所述图像获取装置包括摄像头。
在本发明提供的晶圆测试装置的调节方法中，可以提高对针后探针的位置的准确性，减少探针或者晶圆上器件损坏的几率，同时，还能减少重复对针的次数，提高测试效率。
附图说明
图1是本发明实施例的晶圆测试装置的调节方法的流程图；
图2是本发明实施例的在探针非磨损情况下对晶圆进行测试的示意图；
图3是本发明实施例的在探针磨损情况下对晶圆进行测试的示意图；
图中：110-晶圆承载台、120-摄像头、130-探针卡、140-探针。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
在下文中，术语“第一”“第二”等用于在类似要素之间进行区分，且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解，在适当情况下，如此使用的这些术语可替换。类似的，如果本文所述的方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些所述的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加到该方法。
请参照图1，本发明提供了一种晶圆测试装置的调节方法，包括：
S11：在探针非磨损情况下对晶圆上的pad进行扎针实验，以获取探针初始长度、出针角度、探针初始针压、探针针头与晶圆承载台在Z方向上的初始距离以及针头的初始位置信息；
S12：使用探针对pad进行扎针测试，在每次测试之前，获取针头的实时位置信息，根据实时位置信息在Z方向上调节晶圆承载台，使得晶圆承载台和针头在Z方向上的距离为初始距离；
S13：根据晶圆承载台在Z方向上移动的距离和出针角度获取针头与初始位置的偏移距离，并且，根据偏移距离在X方向和/或Y方向上移动晶圆承载台，使得针头对准pad，其中：X方向和Y方向位于同一水平面上，Z方向垂直于X方向和Y方向形成的水平面；
S14：根据探针初始长度、晶圆承载台在Z方向上移动的距离和出针角度获取探针的磨损长度；以及
S15：根据晶圆承载台在Z方向上移动的距离和探针初始针压获取测试时所需的针压。
进一步的，晶圆测试装置的调节方法还包括：判断探针磨损的长度是否达到设定值；如果是，则报警并且更换探针。设定值可以是操作员设定的一个值，例如如160um。如果探针的磨损长度达到了设定值，说明剩余的探针的长度已经不能使用，所以需要报警提醒操作员更换新的探针。
本发明实施例中，通过图像获取装置获取针头的初始位置信息和实时位置信息，图像获取装置包括摄像头120。获取晶圆承载台在Z方向上移动的距离的方法包括：在探针非磨损情况下对晶圆上的pad进行扎针实验时，获取晶圆承载台的初始高度；获取晶圆承载台测试时的实时高度；获取实时高度与初始高度的差值。晶圆位于晶圆承载台110上，可以通过探针140扎在晶圆的pad上来测试晶圆的电性参数。如图2，此时在探针140非磨损情况下进行的测试，此时晶圆承载台110的高度为Z1，通过位于晶圆承载台110边缘的摄像机140获取探针针头的影像，通过影像获得针头的初始位置信息，通过初始位置信息获得探针针头与晶圆承载台在Z方向上的初始距离，而此时晶圆承载台110自身的高度可以通过自身上升的情况自动获得。如图3，探针140磨损后，需要调整晶圆承载台110的高度才能使得探针110对准pad，此时可以通过也可以调整晶圆承载台110的高度使得摄像头120获得的针头的影像，根据影像获得探针的实时位置信息，根据实时位置信息获得晶圆承载台110和针头的实时距离，当实时距离达到初始距离时，获得晶圆承载台110此时的高度Z2，Z2减去Z1就是晶圆承载台在Z方向上移动的距离Y2，整个调节过程中，探针卡130是不动的。同时，在图2中，还可以以获取探针初始长度L1、出针角度θ和探针初始针压OD1。可以测试得到一系列初始数据，将这一系列初始数据进行保存，例如，保存探针初始长度、探针出针角度和针头的初始位置信息以及初始针压。每个探针按照探针识别码、自带识别电阻、RFID标记和记录探针卡编号进行保存。不同的探针有不同的初始数据，之后再次使用该类探针进行晶圆测试时，工程人员根据产品信息与相应探针卡可以直接调用保存好的初始数据进行比对。
本发明实施例中，根据偏移距离获取在X方向和/或Y方向上移动晶圆承载台的距离的方法包括：
X=Y2*tanθ；
其中：X 为在X方向和/或Y方向上移动晶圆承载台的距离、Y2为晶圆承载台在Z方向上移动的距离、θ为探针出针角度。探针机根据晶圆承载台在Z方向上移动的距离获取针头与初始位置的偏移距离。而探针的出针方式有两种，一种是悬臂针一种是垂直针，探针从针端（探针卡的连接处）到针尖的方向与Z方向的夹角为出针角度θ，悬臂针方式出针时，θ可以小于90°，垂直针方式出针时，θ为90°。出针角度是很容易计算得到的。而具体的移动晶圆承载台的方向是根据出针的方向来确定，例如，如果探针偏移Z方向的方向在X方向上，则移动晶圆承载台的为X方向，如果探针偏移Z方向的方向在Y方向上，则移动晶圆承载台的为Y方向，如果两者都有，就像两个方向移动。
本发明实施例中，获取探针的磨损长度的方法包括：
L2=L1-Y2/cosθ；
其中：L2为探针磨损长度、L1为探针初始长度、θ为探针出针角度、Y2为晶圆承载台在Z方向上移动的距离，整个调节过程中，探针卡是不动的。
本发明实施例中，根据晶圆承载台在Z方向上移动的距离和探针初始针压获取测试时所需的针压的方法包括：初始针压OD1加上Y2，其中Y2为晶圆承载台在Z方向上移动的距离，即：
OD2=OD1+Y2；
其中：OD2为测试时的针压、Y2为晶圆承载台在Z方向上移动的距离、OD1为探针初始针压。
优选的，对准pad包括：对准pad的中心到边缘⅓~⅔的位置。即，对准pad的地方最好是pad较中间的位置。
以上，计算在X方向和/或Y方向上移动晶圆承载台的距离、计算探针的磨损长度、晶圆承载台在Z方向上移动的距离、计算测试时所需的针压以及报警均是由探针机自动完成，再加上获取晶圆承载台的高度以及针头的位置信息均是通过机器完成，因此，相对于人工调节探针，可以减少人工重复调针的工序，避免发生落针位置异常而导致扎坏芯片与损伤针卡的情况。并且，还可以减少由于探针异常导致的晶圆电性重测率，提高生产效率。
综上，在本发明实施例提供的晶圆测试装置的调节方法中，可以提高对针后探针的位置的准确性，减少探针或者晶圆上器件损坏的几率，同时，还能减少重复对针的次数，提高测试效率。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种晶圆测试装置的调节方法，其特征在于，包括：
在探针非磨损情况下对晶圆上的pad进行扎针实验，以获取探针初始长度、出针角度、探针初始针压、探针针头与晶圆承载台在Z方向上的初始距离以及针头的初始位置信息；
使用探针对所述pad进行扎针测试，在每次测试之前，获取所述针头的实时位置信息，根据所述实时位置信息在Z方向上调节所述晶圆承载台，使得所述晶圆承载台和所述针头在Z方向上的距离为初始距离；
根据所述晶圆承载台在Z方向上移动的距离和所述出针角度获取所述针头与初始位置的偏移距离，并且，根据所述偏移距离在X方向和/或Y方向上移动所述晶圆承载台，使得所述针头对准所述pad，其中：X方向和Y方向位于同一水平面上，Z方向垂直于X方向和Y方向形成的水平面；
根据所述探针初始长度、晶圆承载台在Z方向上移动的距离和所述出针角度获取探针的磨损长度；以及
根据所述晶圆承载台在Z方向上移动的距离和所述探针初始针压获取测试时所需的针压。
2.如权利要求1所述的调节方法，其特征在于，还包括：
判断所述探针磨损的长度是否达到设定值；以及
如果是，则报警并且更换所述探针。
3.如权利要求1所述的调节方法，其特征在于，获取所述晶圆承载台在Z方向上移动的距离的方法包括：
在探针非磨损情况下对晶圆上的pad进行扎针实验时，获取所述晶圆承载台的初始高度；
获取所述晶圆承载台测试时的实时高度；以及
获取所述实时高度与初始高度的差值。
4.如权利要求1所述的调节方法，其特征在于，根据所述偏移距离获取在X方向和/或Y方向上移动所述晶圆承载台的距离的方法包括：
X=Y2*tanθ；
其中：X 为在X方向和/或Y方向上移动晶圆承载台的距离、Y2为晶圆承载台在Z方向上移动的距离、θ为探针出针角度。
5.如权利要求1所述的调节方法，其特征在于，获取探针的磨损长度的方法包括：
L2=L1-Y2/cosθ；
其中：L2为探针磨损长度、L1为探针初始长度、θ为探针出针角度、Y2为晶圆承载台在Z方向上移动的距离。
6.如权利要求1所述的调节方法，其特征在于，根据所述晶圆承载台在Z方向上移动的距离和所述探针初始针压获取测试时所需的针压的方法包括：
OD2=OD1+Y2；
其中：OD2为测试时的针压、Y2为晶圆承载台在Z方向上移动的距离、OD1为探针初始针压。
7.如权利要求1所述的调节方法，其特征在于，对准所述pad包括：对准所述pad的中心到边缘⅓~⅔的位置。
8.如权利要求1所述的调节方法，其特征在于，还包括：保存所述探针初始长度、探针出针角度和针头的初始位置信息以及初始针压。
9.如权利要求1所述的调节方法，其特征在于，通过图像获取装置获取所述针头的初始位置信息和实时位置信息。
10.如权利要求9所述的调节方法，其特征在于，所述图像获取装置包括摄像头。
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