CN115951103A - 晶圆测试装置及晶圆测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种晶圆测试装置及晶圆测试方法，其中晶圆测试装置包括机台、晶圆载台、视觉模块及扫描模块，视觉模块位于晶圆载台在Z方向上的一侧且与晶圆载台间隔设置，视觉模块朝向载样面；扫描模块与视觉模块位于晶圆载台在Z方向上的同一侧且与晶圆载台间隔设置，扫描模块朝向载样面量。视觉模块能够对球面焊点进行初步定位，扫描模块能够对定位的球面焊点进行扫描，获取包括球面焊点表面各处的高度的扫描数据，对扫描数据进行分析和比较后能够较为精确地测量球面焊点最高处的高度，根据球面焊点最高处的高度设置探针的接触高度，能够使探针的接触高度更为准确，降低测试中晶圆及探针损坏、测试数据不准确的可能性。

Description

晶圆测试装置及晶圆测试方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种晶圆测试装置及晶圆测试方法。

背景技术

在半导体晶圆的全自动测试中，晶圆高度的自动测量是实现全自动测试的关键步骤。由于不同产品的晶圆高度不同，在使用探针对晶圆进行测试前，需先对晶圆的高度进行测量，根据晶圆的高度控制探针的接触高度，以降低测试中晶圆及探针损坏、测试数据不准确的可能性。相关技术中，通常采用相机图像聚焦的方式进行测量，但是对于先进封装晶圆而言，晶圆上的焊点为球面焊点，与探针的接触点为球面，而主流的镜头倍率下，无法聚焦晶圆上的球面焊点的顶部，因此也无法准确测量晶圆整体的高度，仍有较大的可能导致测试中晶圆及探针损坏、测试数据不准确。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种晶圆测试装置，能够较为精确地测量出晶圆上的球面焊点的最高处的高度，以使得探针的接触高度更为准确，降低测试中晶圆及探针损坏、测试数据不准确的可能性。

本发明还提供了一种应用于上述晶圆测试装置的晶圆测试方法。

本发明第一方面实施例提供的一种晶圆测试装置，用于测试晶圆的高度，所述晶圆具有凸出的球面焊点，所述晶圆测试装置包括：机台；晶圆载台，具有用于固定所述晶圆的载样面，所述载样面位于XY平面内，所述晶圆载台安装于所述机台；视觉模块，位于所述晶圆载台在Z方向上的一侧且与所述晶圆载台间隔设置，所述视觉模块朝向所述载样面，所述视觉模块用于定位需测量的所述球面焊点；扫描模块，与所述视觉模块位于所述晶圆载台在Z方向上的同一侧且与所述晶圆载台间隔设置，所述扫描模块朝向所述载样面，所述扫描模块用于对所述视觉模块所定位的所述球面焊点进行扫描以对所述球面焊点进行高度测量。

本发明第一方面实施例提供的一种晶圆测试装置，至少具有如下有益效果：晶圆测试装置设置有视觉模块和扫描模块，视觉模块能够对球面焊点进行初步定位，扫描模块能够对定位的球面焊点进行扫描，获取包括球面焊点表面各处的高度的扫描数据，对扫描数据进行分析和比较后能够较为精确地测量球面焊点最高处的高度，根据球面焊点最高处的高度设置探针的接触高度，能够使探针的接触高度更为准确，降低测试中晶圆及探针损坏、测试数据不准确的可能性。

在本发明的一些实施例中，所述晶圆测试装置还包括运动组件，所述运动组件包括第一滑块及第二滑块，所述第一滑块滑动连接于所述第二滑块并能够相对所述第二滑块沿X方向移动，所述第二滑块滑动连接于所述机台并能够相对所述机台沿Y方向移动，所述晶圆载台连接于所述第一滑块。

在本发明的一些实施例中，所述运动组件还包括第三滑块，所述第三滑块连接于所述第一滑块并能够相对所述第一滑块沿Z方向移动，所述晶圆载台连接于所述第三滑块。

在本发明的一些实施例中，所述晶圆测试装置还包括探针模块，所述探针模块与所述视觉模块、所述扫描模块均位于所述晶圆载台在Z方向上的同一侧且与所述晶圆载台间隔设置，所述探针模块具有用于接触所述球面焊点的探针，用于对已完成高度测量的所述球面焊点进行测试。

在本发明的一些实施例中，所述晶圆测试装置还包括支架，所述支架连接于所述机台，所述视觉模块、所述扫描模块、所述探针模块均安装于所述支架。

在本发明的一些实施例中，所述视觉模块与所述扫描模块沿Y方向依次布置，或，所述视觉模块与所述扫描模块沿X方向依次布置。

在本发明的一些实施例中，所述扫描模块为电容传感器或3D扫描仪。

本发明第二方面实施例提供的一种晶圆测试方法，应用于本发明第一方面任一实施例所述的晶圆测试装置，用于测试晶圆的高度，所述晶圆测试方法包括步骤：采用视觉模块通过轮廓识别对所述晶圆上的一个所述球面焊点进行定位；采用扫描模块对经过定位的所述球面焊点进行扫描，获取扫描数据；对所述扫描数据进行分析，获得所述球面焊点的最高点的高度；根据所述球面焊点的最高点的高度，控制探针与所述球面焊点的接触高度，使用探针接触所述球面焊点以测试所述晶圆。

本发明第二方面实施例提供的一种晶圆测试方法，至少具有如下有益效果：采用视觉模块对球面焊点进行初步定位，而后采用扫描模块对定位的球面焊点进行扫描，获取包括球面焊点表面各处的高度的扫描数据，对扫描数据进行分析和比较后能够较为精确地测量球面焊点最高处的高度，根据球面焊点最高处的高度设置探针的接触高度，能够使探针的接触高度更为准确，降低测试中晶圆及探针损坏、测试数据不准确的可能性。

在本发明的一些实施例中，所述晶圆测试方法还包括步骤：在所述采用视觉模块通过轮廓识别对所述晶圆上的一个所述球面焊点进行定位前，对所述视觉模块与所述扫描模块的位置坐标进行标定；在所述采用视觉模块通过轮廓识别对所述晶圆上的一个所述球面焊点进行定位后、在所述采用扫描模块对经过定位的所述球面焊点进行扫描前，根据标定的坐标，对经过定位的所述球面焊点进行坐标转换后，将经过定位的所述球面焊点移动至转换后的坐标处，以使经过定位的所述球面焊点位于所述扫描模块的扫描位置。

在本发明的一些实施例中，所述采用扫描模块对经过定位的所述球面焊点进行扫描，包括步骤：沿X方向移动所述晶圆，使所述扫描模块沿X方向对经过定位的所述球面焊点进行扫描；或，沿Y方向移动所述晶圆，使所述扫描模块沿Y方向对经过定位的所述球面焊点进行扫描。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明第一方面的一些实施例提供的晶圆测试装置的立体示意图；

图2为图1中A处的放大图；

图3为本发明第二方面的一些实施例提供的晶圆测试方法的流程图；

图4为图3所示的晶圆测试方法的S200步骤的流程图；

图5为本发明第二方面的另一些实施例提供的晶圆测试方法的S200步骤的流程图。

附图标记：

机台100，晶圆载台200，运动组件300，第一滑块310，第二滑块320，第三滑块330，视觉模块400，扫描模块500，探针模块600，支架700，晶圆800，球面焊点810。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

参照图1，本发明第一方面实施例提供的一种晶圆测试装置，包括机台100、晶圆载台200、视觉模块400及扫描模块500，晶圆载台200具有用于固定晶圆800的载样面，载样面位于XY平面内，晶圆载台200安装于机台100；视觉模块400位于晶圆载台200在Z方向上的一侧且与晶圆载台200间隔设置，视觉模块400朝向载样面，视觉模块400用于定位需测量的球面焊点810；扫描模块500与视觉模块400位于晶圆载台200在Z方向上的同一侧且与晶圆载台200间隔设置，扫描模块500朝向载样面，扫描模块500用于对视觉模块400所定位的球面焊点810进行扫描以对球面焊点810进行高度测量，具体而言，扫描模块500为电容传感器或3D扫描仪，电容传感器与3D扫描仪均能够测得球面焊点810表面的各不同位置与扫描模块500之间的距离，即球面焊点810表面的各不同位置的高度，获取扫描数据。晶圆测试装置用于测试晶圆800的高度，参照图2，晶圆800具有凸出的球面焊点810，视觉模块400能够对球面焊点810进行初步定位，扫描模块500能够对定位的球面焊点810进行扫描，获取包括球面焊点810表面各处的高度的扫描数据，对扫描数据进行分析和比较后能够较为精确地测量球面焊点810最高处的高度，根据球面焊点810最高处的高度设置探针的接触高度，能够使探针的接触高度更为准确，降低测试中晶圆800及探针损坏、测试数据不准确的可能性。

晶圆800上具有多个阵列排布的球面焊点810，需要对晶圆800上的每一个球面焊点810进行高度测量，因此，对于同一个晶圆800，需使晶圆800上每一个球面焊点810均先对正于视觉模块400以进行定位，再对正于扫描模块500以完成扫描。基于此，参照图1，晶圆测试装置还包括运动组件300，运动组件300包括第一滑块310及第二滑块320，第一滑块310滑动连接于第二滑块320并能够相对第二滑块320沿X方向移动，第二滑块320滑动连接于机台100并能够相对机台100沿Y方向移动，晶圆载台200连接于第一滑块310，运动组件300能够带动晶圆载台200在XY平面内移动，以使晶圆800上不同位置的球面焊点810对正于视觉模块400或扫描模块500，从而顺利完成球面焊点810的定位和扫描。使用时，视觉模块400及扫描模块500固定不动，由运动组件300带动晶圆载台200移动以使晶圆800上不同位置的球面焊点810对正于视觉模块400或扫描模块500，视觉模块400及扫描模块500的相对位置不易发生变动，将经过视觉模块400定位后的球面焊点810移动至扫描模块500处的位置精度也更容易保证，有利于保证测量结果的准确性。

可以理解的是，具体而言，可在第二滑块320上设置沿X方向延伸的导轨，使第一滑块滑动连接于第二滑块320上的导轨；在机台100上设置沿Y方向延伸的导轨，使第二滑块320滑动连接于机台100上的导轨。

进一步地，参照图1，运动组件300还包括第三滑块330，第三滑块330连接于第一滑块310并能够相对第一滑块310沿Z方向移动，晶圆载台200连接于第三滑块330。第三滑块330能够带动晶圆载台200沿Z方向移动，以调整晶圆载台200与视觉模块400及扫描模块500在Z方向上的距离。

可以理解的是，具体而言，可在第一滑块310上设置沿Z方向延伸的导轨，使第三滑块330滑动连接于第一滑块310上的导轨。

进一步地，参照图1，晶圆测试装置还包括探针模块600，探针模块600与视觉模块400、扫描模块500均位于晶圆载台200在Z方向上的同一侧且与晶圆载台200间隔设置，探针模块600具有用于接触球面焊点810的探针，用于对已完成高度测量的球面焊点810进行测试。将探针模块600、视觉模块400、扫描模块500均设置于晶圆载台200在Z方向上的同一侧，测试过程中，先使用视觉模块400对晶圆800上的球面焊点810进行定位，然后使用扫描模块500对球面焊点810进行扫描，最后使用探针模块600对球面焊点810进行测试，在此过程中，晶圆800仅需在XY平面内移动即可，有利于降低球面焊点810的定位难度，保证球面焊点810的位置精度。

可以理解的是，探针模块600可设置多个阵列排布的探针，探针的间距、分布方式等均与晶圆800上的多个阵列排布的球面焊点810对应，以使探针模块600能够同时接触多个球面焊点810，提高测试效率。

进一步地，参照图1，晶圆测试装置还包括支架700，支架700连接于机台100，视觉模块400、扫描模块500、探针模块600均安装于支架700。支架700能够为视觉模块400、扫描模块500、探针模块600提供安装位置，使得视觉模块400、扫描模块500、探针模块600能够稳定地固定于晶圆载台200在Z方向上的一侧，提升结构稳定性，并且能够提升视觉模块400、扫描模块500、探针模块600相对位置的精度，将经过视觉模块400定位后的球面焊点810移动至扫描模块500处、以及将经过扫描的球面焊点810移动至探针模块600处的位置精度均更容易保证，有利于保证测量结果的准确性。

进一步地，参照图1，视觉模块400与扫描模块500沿Y方向依次布置。运动组件300具有能够沿X方向移动的第一滑块310与能够沿Y方向移动的第二滑块320，设置视觉模块400与扫描模块500沿Y方向依次布置，视觉模块400对球面焊点810进行定位后，移动晶圆800，使经过定位的球面焊点810移动至扫描模块500处，仅需在Y方向上移动晶圆800即可，控制逻辑较为简单，有利于提高移动的精度。

可以理解的是，在另一些实施例中，也可设置视觉模块400与扫描模块500沿X方向依次布置，视觉模块400对球面焊点810进行定位后，移动晶圆800，使经过定位的球面焊点810移动至扫描模块500处，仅需在X方向上移动晶圆800即可。

参照图3，本发明第二方面实施例提供的一种晶圆测试方法，应用于本发明第一方面任一实施例的晶圆测试装置，用于测试晶圆800的高度，晶圆测试方法包括步骤：

S100，采用视觉模块400通过轮廓识别对晶圆800上的一个球面焊点810进行定位；

S200，采用扫描模块500对经过定位的球面焊点810进行扫描，获取扫描数据；

S300，对扫描数据进行分析，获得球面焊点810的最高点的高度；

S400，根据球面焊点810的最高点的高度，控制探针与球面焊点810的接触高度，使用探针接触球面焊点810以测试晶圆800。

采用视觉模块400对球面焊点810进行初步定位，而后采用扫描模块500对定位的球面焊点810进行扫描，获取包括球面焊点810表面各处的高度的扫描数据，对扫描数据进行分析和比较后能够较为精确地测量球面焊点810最高处的高度，根据球面焊点810最高处的高度设置探针的接触高度，能够使探针的接触高度更为准确，降低测试中晶圆800及探针损坏、测试数据不准确的可能性。

需要说明的是，晶圆800上具有阵列排布的多个球面焊点810，实际测试中，可先通过重复实施S100步骤至S300步骤，对晶圆800上的部分或全部球面焊点810进行高度测量后，再通过实施S400步骤对晶圆800进行测试。

进一步地，参照图3，晶圆测试方法还包括步骤：

S500，在S100步骤前，对视觉模块400与扫描模块500的位置坐标进行标定；

S600，在S100步骤后、在S200步骤前，根据标定的坐标，对经过定位的球面焊点810进行坐标转换后，将经过定位的球面焊点810移动至转换后的坐标处，以使经过定位的球面焊点810位于扫描模块500的扫描位置。

实际使用中，在开始测试前的装置调试阶段，对视觉模块400与扫描模块500的位置坐标进行标定，而后开始测试，在对球面焊点810进行定位后，根据调试阶段标定的视觉模块400与扫描模块500的位置坐标，对球面焊点810进行坐标转换，并将球面焊点810移动至转换后的坐标，即可进行扫描，较为方便快捷，有利于提高测试效率。

进一步地，参照图4，S200包括步骤：

S210，沿X方向移动晶圆800，使扫描模块500沿X方向对经过定位的球面焊点810进行扫描。

在另一些实施例中，参照图5，S200包括步骤：

S220，沿Y方向移动晶圆800，使扫描模块500沿Y方向对经过定位的球面焊点810进行扫描。

沿单一方向移动晶圆800，使扫描模块500沿单一方向对球面焊点810进行扫描，能够保证扫描模块500扫描到整个球面焊点810的表面，且移动时的控制逻辑较为简单，有利于在保证测量结果准确性的同时提高测试效率。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.晶圆测试装置，用于测试晶圆的高度，所述晶圆具有凸出的球面焊点，其特征在于，所述晶圆测试装置包括：

机台；

晶圆载台，具有用于固定所述晶圆的载样面，所述载样面位于XY平面内，所述晶圆载台安装于所述机台；

视觉模块，位于所述晶圆载台在Z方向上的一侧且与所述晶圆载台间隔设置，所述视觉模块朝向所述载样面，所述视觉模块用于定位需测量的所述球面焊点；

扫描模块，与所述视觉模块位于所述晶圆载台在Z方向上的同一侧且与所述晶圆载台间隔设置，所述扫描模块朝向所述载样面，所述扫描模块用于对所述视觉模块所定位的所述球面焊点进行扫描以对所述球面焊点进行高度测量。

2.根据权利要求1所述的晶圆测试装置，其特征在于，所述晶圆测试装置还包括运动组件，所述运动组件包括第一滑块及第二滑块，所述第一滑块滑动连接于所述第二滑块并能够相对所述第二滑块沿X方向移动，所述第二滑块滑动连接于所述机台并能够相对所述机台沿Y方向移动，所述晶圆载台连接于所述第一滑块。

3.根据权利要求2所述的晶圆测试装置，其特征在于，所述运动组件还包括第三滑块，所述第三滑块连接于所述第一滑块并能够相对所述第一滑块沿Z方向移动，所述晶圆载台连接于所述第三滑块。

4.根据权利要求1所述的晶圆测试装置，其特征在于，所述晶圆测试装置还包括探针模块，所述探针模块与所述视觉模块、所述扫描模块均位于所述晶圆载台在Z方向上的同一侧且与所述晶圆载台间隔设置，所述探针模块具有用于接触所述球面焊点的探针，用于对已完成高度测量的所述球面焊点进行测试。

5.根据权利要求4所述的晶圆测试装置，其特征在于，所述晶圆测试装置还包括支架，所述支架连接于所述机台，所述视觉模块、所述扫描模块、所述探针模块均安装于所述支架。

6.根据权利要求1所述的晶圆测试装置，其特征在于，所述视觉模块与所述扫描模块沿Y方向依次布置，或，所述视觉模块与所述扫描模块沿X方向依次布置。

7.根据权利要求1所述的晶圆测试装置，其特征在于，所述扫描模块为电容传感器或3D扫描仪。

8.晶圆测试方法，应用于权利要求1至7中任一项所述的晶圆测试装置，用于测试晶圆的高度，其特征在于，所述晶圆测试方法包括步骤：

采用视觉模块通过轮廓识别对所述晶圆上的一个所述球面焊点进行定位；

采用扫描模块对经过定位的所述球面焊点进行扫描，获取扫描数据；

对所述扫描数据进行分析，获得所述球面焊点的最高点的高度；

根据所述球面焊点的最高点的高度，控制探针与所述球面焊点的接触高度，使用探针接触所述球面焊点以测试所述晶圆。

9.根据权利要求8所述的晶圆测试方法，其特征在于，所述晶圆测试方法还包括步骤：

在所述采用视觉模块通过轮廓识别对所述晶圆上的一个所述球面焊点进行定位前，对所述视觉模块与所述扫描模块的位置坐标进行标定；

在所述采用视觉模块通过轮廓识别对所述晶圆上的一个所述球面焊点进行定位后、在所述采用扫描模块对经过定位的所述球面焊点进行扫描前，根据标定的坐标，对经过定位的所述球面焊点进行坐标转换后，将经过定位的所述球面焊点移动至转换后的坐标处，以使经过定位的所述球面焊点位于所述扫描模块的扫描位置。

10.根据权利要求8所述的晶圆测试方法，其特征在于，所述采用扫描模块对经过定位的所述球面焊点进行扫描，包括步骤：

沿X方向移动所述晶圆，使所述扫描模块沿X方向对经过定位的所述球面焊点进行扫描；

或，

沿Y方向移动所述晶圆，使所述扫描模块沿Y方向对经过定位的所述球面焊点进行扫描。

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