CN114420619A

CN114420619A - 晶圆对准装置及方法、晶圆测试方法

Info

Publication number: CN114420619A
Application number: CN202210321449.2A
Authority: CN
Inventors: 许强; 梁君丽; 王柏翔; 李芃葳
Original assignee: Jingxincheng Beijing Technology Co Ltd; Nexchip Semiconductor Corp
Current assignee: Jingxincheng Beijing Technology Co Ltd; Nexchip Semiconductor Corp
Priority date: 2022-03-30
Filing date: 2022-03-30
Publication date: 2022-04-29
Anticipated expiration: 2042-03-30
Also published as: CN114420619B

Abstract

本发明提供一种晶圆对准装置及方法、晶圆测试方法，其中，所述晶圆对准装置包括：图像获取模块，用于获取晶圆图像，所述晶圆图像至少包括用于晶圆对准的对准标记；图像调节模块，用于调整晶圆图像的获取参数，以使所述图像获取模块获取不同灰度的晶圆图像；图像存储模块，用于存储不同灰度的晶圆图像作为晶圆对准的参考图像；对准分析模块，用于将图像获取模块实时获取的晶圆图像与图像存储模块存储的参考图像进行逐一对比，以判断晶圆是否对准。本发明通过获取不同灰度的晶圆图像，并与灰度不同的多个参考图像逐一对比，减少了所述晶圆图像的灰度因素对晶圆对准结果的干扰，减少了晶圆对准失败的发生概率，从而提高晶圆测试效率。

Description

晶圆对准装置及方法、晶圆测试方法

技术领域

本发明涉及集成电路制造技术领域，特别涉及一种晶圆对准装置及方法、晶圆测试方法。

背景技术

晶圆（Wafer）在进行电性量测时，为了精确寻找到所要测试的测试点（Testkey）,通常需要先在小倍率放大（Macro）状态下寻找到对准标记（Alignment Mark Pattern）的大致位置，再在大倍率放大（Micro）状态下认准所述对准标记的具体位置，从而根据坐标定位所述测试点的具体位置。因此，在对晶圆进行电性量测之前需要对所述晶圆进行对准（即确定所述对准标记的具体位置）。

在对所述晶圆的对准过程中，首先，参阅图1，通过所述晶圆1的边缘上任意三点之间的连线的中垂线确定所述晶圆1的圆心；接着，参阅图2，将显微镜调节至小倍率放大状态，并在所述圆心附近找到对准标记11的大致位置；接着，参阅图3，将显微镜调整至大倍率放大状态，找到所述对准标记11的具体位置并将所述显微镜的准心P对准所述对准标记11；接着，参阅图4，以所述对准标记11为原点建立网格坐标系，从而根据坐标定位晶圆上多个测试点12的具体位置。

在实际的晶圆电性量测过程中，通常同一产品的程式（Recipe）会在某一晶圆测试装置设置（Setup）后直接下载（Download）至其他装置。然而，由于晶圆与晶圆之间、晶圆测试装置与晶圆测试装置装置之间均会存在差异，因此，不同晶圆或不同的晶圆测试装置在进行晶圆对准的过程中获取的晶圆表面的图像信息存在灰度差异，这会影响所述对准标记的识别成功率，严重时容易造成晶圆对准失败（Wafer Alignment Fail）。

鉴于此，需要一种方法和装置来减少或避免晶圆对准失败的发生概率，提高晶圆测试效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶圆对准装置及方法、晶圆测试方法，减少或避免晶圆对准失败的发生概率，提高晶圆测试效率。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种晶圆对准装置，包括：

图像获取模块，用于获取晶圆图像，所述晶圆图像至少包括用于晶圆对准的对准标记；

图像调节模块，用于调整所述晶圆图像的获取参数，以使所述图像获取模块获取不同灰度的所述晶圆图像；

图像存储模块，用于存储不同灰度的晶圆图像作为晶圆对准的参考图像；

对准分析模块，用于将所述图像获取模块实时获取的晶圆图像与所述图像存储模块存储的所述参考图像进行逐一对比，以判断所述晶圆是否对准。

可选的，所述图像获取模块包括摄像机，所述图像调节模块包括至少两个不同尺寸的光圈。

可选的，所述图像调节模块还包括光圈自动切换单元，用于在所述图像获取模块实时获取的一晶圆图像与所述图像存储模块存储的任一所述参考图像对比失败后，自动切换具有不同尺寸的光圈，以使所述图像获取模块获取另一灰度不同的晶圆图像。

可选的，所述参考图像通过所述图像获取模块获取。

相应地，本发明还提供一种晶圆对准方法，采用所述晶圆对准装置进行晶圆对准，包括：

获取晶圆图像，所述晶圆图像至少包括一用于晶圆对准的对准标记；

将实时获取的一晶圆图像与存储的具有不同灰度的参考图像进行逐一对比，以判断所述晶圆是否对准；

其中，若逐一对比均失败，调节所述晶圆图像的获取参数，以获取另一不同灰度的晶圆图像，并继续与存储的具有不同灰度的参考图像进行逐一对比，直至对比成功，确定晶圆对准；

若在所述获取参数的调节范围内获取的晶圆图像均对比失败，则晶圆对准失败。

可选的，获取所述晶圆图像之前还包括：

获取所述晶圆的圆心，并在第一放大倍率的情况下找到位于所述圆心附近的所述对准标记；

将放大倍率调整至第二放大倍率，并在第二放大倍率的情况下找到所述对准标记，以确保获取的所述晶圆图像中包含所述对准标记；

其中，所述第一放大倍率小于所述第二放大倍率。

可选的，所述晶圆图像的获取参数包括光通量。

可选的，通过切换不同尺寸的光圈自动调节所述光通量，以实时获取不同灰度的晶圆图像。

可选的，实时获取的所述晶圆图像按灰度值依次增大顺序与所述参考图像进行逐一对比。

相应地，本发明还提供一种晶圆测试方法，包括：

采用所述晶圆对准方法进行晶圆对准；

根据对准标记的坐标定位测试芯片的位置；

对所述测试芯片进行电性测试。

综上所述，本发明提供一种晶圆对准装置及方法、晶圆测试方法，其中，所述晶圆对准装置包括：图像获取模块，用于获取晶圆图像，所述晶圆图像至少包括用于晶圆对准的对准标记；图像调节模块，用于调整所述晶圆图像的获取参数，以使所述图像获取模块获取不同灰度的所述晶圆图像；图像存储模块，用于存储不同灰度的晶圆图像作为晶圆对准的参考图像；对准分析模块，用于将所述图像获取模块实时获取的晶圆图像与所述图像存储模块存储的所述参考图像进行逐一对比，以判断所述晶圆是否对准。本发明通过获取不同灰度的晶圆图像，并与具有不同灰度的多个参考图像进行逐一对比，减少了所述晶圆图像的灰度因素对晶圆对准结果的干扰，减少或避免晶圆对准失败的发生概率，从而提高晶圆测试效率。

附图说明

本领域的普通技术人员应当理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。

图1-图4为一晶圆对准方法中各个步骤对应的晶圆表面情况示意图。

图5为一晶圆对准方法的流程图。

图6为本发明一实施例提供的晶圆对准装置的框架图。

图7为本发明一实施例提供的晶圆对准装置的部分机台结构示意图。

图8为本发明一实施例提供的晶圆对准方法的流程图。

图9为本发明一实施例提供的晶圆对准方法中晶圆表面的图像信息。

图10为本发明一实施例提供的晶圆对准方法中的参考图像。

其中，附图标记如下：

1-晶圆；11-对准标记；12-测试点；P-准心；

2-晶圆对准装置；21-图像获取模块；211-摄像机；22-图像调节模块；221-光圈；23-图像存储模块；24-对准分析模块。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

如在本发明中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征，“一端”与“另一端”以及“近端”与“远端”通常是指相对应的两部分，其不仅包括端点，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。此外，如在本发明中所使用的，一元件设置于另一元件，通常仅表示两元件之间存在连接、耦合、配合或传动关系，且两元件之间可以是直接的或通过中间元件间接的连接、耦合、配合或传动，而不能理解为指示或暗示两元件之间的空间位置关系，即一元件可以在另一元件的内部、外部、上方、下方或一侧等任意方位，除非内容另外明确指出外。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图5为一现有的晶圆对准方法的流程图。参阅图5，所述晶圆对准方法包括：

首先，在晶圆对准装置内存储一参考图像；接着，获取所述晶圆对准装置内的晶圆图像，并与所述参考图像进行对比，若所述晶圆图像与所述参考图像相同，则所述晶圆对准成功；若所述晶圆图像与所述参考图像不同，则所述晶圆对准装置重新对所述晶圆进行自动对准，并将重新对准后的晶圆图像与所述参考图像进行对比，若所述晶圆图像与所述参考图像相同，则所述晶圆对准成功；若重新对准后的所述晶圆图像与所述参考图像仍然不同，则需要操作人员对所述晶圆进行手动对准，并将手动对准后的晶圆图像与所述参考图像进行对比，若所述晶圆图像与所述参考图像相同，则所述晶圆对准成功；若手动对准后的所述晶圆图像与所述参考图像仍然不同，则重新设置所述晶圆对准装置的对准程式或使用其他晶圆对准装置重新对准。可选的，所述参考图像为晶圆对准成功时的晶圆图像，且所述晶圆图像至少包括一对准标记。

然而，在上述的晶圆对准过程中，所述参考图像通常只有一张，而晶圆在进入所述晶圆对准装置后摄像机会获取当前亮度下的晶圆图像，因此，当环境内的光线条件发生变化时，所述晶圆图像的灰度也会发生改变。当所述晶圆图像与所述参考图像的灰度差异过大时，所述晶圆对准装置会认为所述晶圆图像与所述参考图像不同，并输出晶圆对准失败的结果，从而需要操作人员重新对所述晶圆进行手动对准，甚至重新设置所述晶圆对准装置的对准程式或使用其他晶圆对准装置重新对准。这极大地延长了晶圆对准的时间，严重影响了后续的晶圆测试效率。

为了解决上述问题，本发明提供一种晶圆对准装置及方法、晶圆测试方法，通过获取不同灰度的晶圆图像，并与具有不同灰度的多个参考图像进行逐一对比，减少了所述晶圆图像的灰度因素对晶圆对准结果的干扰，减少或避免晶圆对准失败的发生概率，从而提高晶圆测试效率。

图6为本发明一实施例提供的晶圆对准装置的框架图，图7为本发明一实施例提供的晶圆对准装置的部分机台结构示意图。参阅图6和图7，所述晶圆对准装置2包括：

图像获取模块21，用于获取晶圆图像，所述晶圆图像至少包括用于晶圆对准的对准标记（图中未示出）；

图像调节模块22，用于调整所述晶圆图像的获取参数，以使所述图像获取模块21获取不同灰度的所述晶圆图像；

图像存储模块23，用于存储不同灰度的晶圆图像作为晶圆对准的参考图像；

对准分析模块24，用于将所述图像获取模块21实时获取的晶圆图像与所述图像存储模块23存储的所述参考图像进行逐一对比，以判断所述晶圆是否对准。

参阅图7，本实施例中，所述图像获取模块21包括摄像机211，所述图像调节模块22至少包括两个不同尺寸的光圈221。可选的，所述图像调节模块22还包括光圈自动切换单元（图中未标注），用于在所述图像获取模块21实时获取的一晶圆图像与所述图像存储模块23存储的任一所述参考图像对比失败后，自动切换具有不同尺寸的光圈221，以使所述图像获取模块21获取另一灰度不同的晶圆图像。可选的，所有的所述参考图像均通过所述图像获取模块21获取，均为晶圆对准成功时的晶圆图像。

相应地，本实施例还提供一种晶圆对准方法。图8为本实施例提供的晶圆对准方法的流程图。参阅图8，本实施例所述的晶圆对准方法采用所述晶圆对准装置进行晶圆对准，包括：

图9为本实施例所述的晶圆对准方法中获取的晶圆图像。图10为本实施例所述的晶圆对准方法中的参考图像。下面结合图9和图10详细说明本实施例所述的晶圆对准方法。

首先，参考图9，本实施例中，第一次获取的所述晶圆图像如图9中的a图所示。接着，参考图9和图10，将实时获取的所述晶圆图像（即图9中的a图）与存储的具有不同灰度的参考图像进行逐一对比。示例性的，参阅图10，本实施例中采用低灰度参考图像（即图10中的a图）、中灰度参考图像（即图10中的b图）和高灰度参考图像（即图10中的c图）与所述图像信息（即图9中的a图）进行对比，可见，所述图像信息与三个所述参考图像均不同，逐一对比均失败，因此，需要调节所述晶圆图像的获取参数，以获取另一不同灰度的晶圆图像（即图9中的b图）。

需要说明的是，本实施例中，所述晶圆图像的获取参数包括光通量，通过切换不同尺寸的光圈自动调节所述光通量，以实时获取不同灰度的晶圆图像，即重新获取的所述晶圆图像（即图9中的b图）与第一次获取的所述晶圆图像（即图9中的a图）的灰度不同。

接着，将重新获取所述晶圆图像（即图9中的b图）与三个所述参考图像（即图10中的a图、b图和c图）对比，此时，所述图像信息（即图9中的b图）与所述中灰度参考图像（即图10中的b图）相同，因此，所述晶圆对准成功。可选的，实时获取的所述晶圆图像可以按灰度值依次增大顺序与所述参考图像进行逐一对比。在本发明的其他实施例中，所述参考图像的数量及每个所述参考图像的灰度值可以根据实际需要进行调整，本发明对此不作限制。可选的，在所述晶圆对准成功后，还包括：将晶圆对准成功时的所述晶圆图像为参考图像，用于后续的晶圆对准过程。

若在所述获取参数的调节范围内获取的晶圆图像均对比失败，则晶圆对准失败（Wafer Alignment Fail）。本实施例中，在所述晶圆对准失败后，还包括：重新设置（Setup）晶圆对准程序（Wafer Alignment Recipe）、更换晶圆（Wafer）重新进行晶圆对准或更换晶圆对准装置重新进行晶圆对准。

需要说明的是，本实施例中，在获取所述晶圆图像之前，还包括：获取所述晶圆的圆心，并在第一放大倍率的情况下找到位于所述圆心附近的所述对准标记；将放大倍率调整至第二放大倍率，并在第二放大倍率的情况下找到所述对准标记，以确保获取的所述晶圆图像中包含所述对准标记；其中，所述第一放大倍率小于所述第二放大倍率。

相应地，本实施例还包括一种晶圆测试方法，采用所述晶圆对准方法进行晶圆对准；并根据对准标记的坐标定位测试芯片的位置；从而对所述测试芯片进行电性测试。

在实际的晶圆对准及测试过程中，一批（lot）晶圆中通常包含25片晶圆，单片晶圆的电性量测耗时约25min，而当所述晶圆对准失败时，操作人员手动对准、重新设置探针程式（Setup Prober Recipe）或退片重投至其他机台的耗时通常为1h。而与现有的晶圆对准方法相比，本实施例所述的晶圆对准装置及方法通过获取不同灰度的晶圆图像，并与具有不同灰度的多个参考图像进行逐一对比，减少了所述晶圆图像的灰度因素对晶圆对准结果的干扰，将每周每个所述晶圆对准装置因灰度差异过大导致的晶圆对准失败的发生次数降低至3~4次，从而使每个所述晶圆对准装置每周最少可以节约3~4h的对准时间，极大地提高了晶圆对准及测试效率。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种晶圆对准装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的晶圆对准装置，其特征在于，所述图像获取模块包括摄像机，所述图像调节模块包括至少两个不同尺寸的光圈。

3.根据权利要求2所述的晶圆对准装置，其特征在于，所述图像调节模块还包括光圈自动切换单元，用于在所述图像获取模块实时获取的一晶圆图像与所述图像存储模块存储的任一所述参考图像对比失败后，自动切换具有不同尺寸的光圈，以使所述图像获取模块获取另一灰度不同的晶圆图像。

4.根据权利要求1所述的晶圆对准装置，其特征在于，所述参考图像通过所述图像获取模块获取。

5.一种晶圆对准方法，采用如权利要求1~4中任一项所述的晶圆对准装置进行晶圆对准，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的晶圆对准方法，其特征在于，获取所述晶圆图像之前还包括：

其中，所述第一放大倍率小于所述第二放大倍率。

7.根据权利要求5所述的晶圆对准方法，其特征在于，所述晶圆图像的获取参数包括光通量。

8.根据权利要求7所述的晶圆对准方法，其特征在于，通过切换不同尺寸的光圈自动调节所述光通量，以实时获取不同灰度的晶圆图像。

9.根据权利要求8所述的晶圆对准方法，其特征在于，实时获取的所述晶圆图像按灰度值依次增大顺序与所述参考图像进行逐一对比。

10.一种晶圆测试方法，其特征在于，包括：

采用如权利要求5~9中任一项所述的晶圆对准方法进行晶圆对准；

根据对准标记的坐标定位测试芯片的位置；

对所述测试芯片进行电性测试。