CN116682750A - 承载装置、晶圆测试设备以及晶圆测试方法 - Google Patents
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Abstract
一种承载装置、晶圆测试设备以及晶圆测试方法，承载装置包括：主加热平台，用于承载待测晶圆并对所述待测晶圆进行加热；环形的副加热平台，环绕所述主加热平台，用于与所述主加热平台顶面围成放置所述待测晶圆的容纳空间。降低了所述探针因受热不均匀而产生针痕偏移的风险，有利于提高晶圆测试的可靠性，并降低因晶圆表面破损而产生良率损失和可靠性风险的概率；同时，在对待测晶圆进行高温测试的过程中，由于所述探针卡上的各探针受热均匀，在测试过程中，省去了对所述探针卡进行预热的步骤，提高了生产效率，降低了测试成本。
Description
技术领域
本发明实施例涉及半导体制造领域，尤其涉及一种承载装置、晶圆测试设备以及晶圆测试方法。
背景技术
存储类产品通常需要高温测试，工业级应用与汽车产品上的存储类芯片通常需要超过100℃的高温测试。随着市场的发展，特别是嵌入式存储IP在芯片中的广泛使用，高温测试需求越来越强劲。随着半导体测试的不断发展，基于成本和质量控制及工艺优化的考虑，在晶圆探针测试阶段需引入高温测试。
高温测试中芯片与测试设备各环节的受热形变与温度分布的复杂场景带来测试针痕偏移的风险，是业界面临的主要挑战。
发明内容
本发明实施例解决的问题是提供承载装置、晶圆测试设备以及晶圆测试方法，有利于进一步提高晶圆测试的性能。
为解决上述问题，本发明实施例提供一种用于晶圆测试设备的承载装置，所述承载装置用于与探针卡相配合以实现对晶圆的测试，其特征在于，所述承载装置包括：主加热平台，用于承载待测晶圆并对所述待测晶圆进行加热；环形的副加热平台，环绕所述主加热平台，用于与所述主加热平台顶面围成放置所述待测晶圆的容纳空间，还用于在采用探针卡对所述待测晶圆进行测试时，与所述探针卡中未与所述芯片相接触的剩余探针相接触、并进行加热。
相应的，本发明实施例还提供一种晶圆测试设备，包括利用本发明实施例提供的承载装置。
相应的，本发明实施例还提供一种晶圆测试方法，包括：提供待测试晶圆，所述待测试晶圆包括多个芯片；提供晶圆测试设备，所述晶圆测试设备包括承载装置和探针卡，所述承载装置包括主加热平台、以及环绕所述主加热平台的环形的副加热平台，所述副加热平台用于与所述主加热平台顶面围成放置所述待测晶圆的容纳空间；将所述待测试晶圆放置于所述承载装置的主加热平台上，并对所述待测试晶圆放进行加热；采用所述探针卡对所述待测试晶圆中的各个芯片进行测试，且对位于所述待测试晶圆的边缘区域的芯片进行测试时，使所述探针卡中未与所述芯片相接触的探针与所述承载装置的副加热平台顶部相接触，并通过所述副加热平台对未与所述芯片相接触的探针进行加热。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：
本发明实施例提供一种用于晶圆测试设备的承载装置，主加热平台用于承载待测晶圆并对所述待测晶圆进行加热；环形的副加热平台环绕所述主加热平台，用于与所述主加热平台顶面围成放置所述待测晶圆的容纳空间，因此，所述副加热平台相对于所述主加热平台的高度能够满足：在对待测晶圆进行测试时，所述副加热平台的顶面高于所述主加热平台的顶面；在对待测晶圆进行高温测试的过程中，通常会用到探针卡，当对待测晶圆中位于其边缘区域的芯片(die)进行测试时，探针卡中未与芯片相接触的剩余探针能够处于副加热平台的顶部，从而易于通过副加热平台将热量传导至探针，使处于副加热平台中的探针与处于主加热平台中的探针受热均匀，降低了所述探针因受热不均匀而产生针痕偏移的风险，有利于提高晶圆测试的可靠性，并降低因晶圆表面破损而产生良率损失和可靠性风险的概率；同时，在对待测晶圆进行高温测试的过程中，由于所述探针卡上的各探针受热均匀，在测试过程中，省去了对所述探针卡进行预热的步骤，提高了生产效率，降低了测试成本。
附图说明
图1是一种晶圆测试设备对应的结构示意图；
图2是本发明一种用于晶圆测试设备的承载装置对应的剖视图；
图3是本发明一种用于晶圆测试设备的承载装置对应的俯视图；
图4是本发明一种晶圆测试设备对应的结构示意图。
具体实施方式
目前晶圆测试的性能有待提高。现结合一种用于晶圆测试设备分析其性能有待提高的原因。
图1是一种晶圆测试设备对应的结构示意图。
所述晶圆测试设备包括：加热平台15，所述加热片16中设置有加热片16，所述加热平台15用于承载待测晶圆17并通过加热片16对所述待测晶圆17进行加热；探针卡13，用于对所述加热平台15上承载的待测晶圆17进行高温测试。
经研究发现，在对待测晶圆进行高温测试的过程中，通常会用到探针卡，当对待测晶圆中位于其边缘区域的芯片(die)进行测试时，探针卡13中未与芯片相接触的剩余探针位于所述加热平台15的外部，导致未与芯片相接触的剩余探针与位于加热平台15顶部的探针之间发生受热不均匀，相应的，增大了所述探针因受热不均匀而产生针痕偏移的风险，降低了晶圆测试的可靠性，并增大了因晶圆表面破损而产生良率损失和可靠性风险的概率；同时，在对待测晶圆进行高温测试的过程中，由于所述探针卡上的各探针受热不均匀，在测试过程中，需要增加对所述探针卡进行预热的步骤，降低了生产效率，提高了测试成本。
为了解决技术问题，本发明实施例提供一种用于晶圆测试设备的承载装置，所述承载装置用于与探针卡相配合以实现对晶圆的测试，其特征在于，所述承载装置包括：主加热平台，用于承载待测晶圆并对所述待测晶圆进行加热；环形的副加热平台，环绕所述主加热平台，用于与所述主加热平台顶面围成放置所述待测晶圆的容纳空间。
本发明实施例主加热平台用于承载待测晶圆并对所述待测晶圆进行加热；环形的副加热平台环绕所述主加热平台，用于与所述主加热平台顶面围成放置所述待测晶圆的容纳空间，因此，所述副加热平台相对于所述主加热平台的高度能够满足：在对待测晶圆进行测试时，所述副加热平台的顶面高于所述主加热平台的顶面；在对待测晶圆进行高温测试的过程中，通常会用到探针卡，当对待测晶圆中位于其边缘区域的芯片(die)进行测试时，探针卡中未与芯片相接触的剩余探针能够处于副加热平台的顶部，从而易于通过副加热平台将热量传导至探针，使处于副加热平台中的探针与处于主加热平台中的探针受热均匀，降低了所述探针因受热不均匀而产生针痕偏移的风险，有利于提高晶圆测试的可靠性，并降低因晶圆表面破损而产生良率损失和可靠性风险的概率；同时，在对待测晶圆进行高温测试的过程中，由于所述探针卡上的各探针受热均匀，在测试过程中，省去了对所述探针卡进行预热的步骤，提高了生产效率，降低了测试成本。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图2至图3是本发明一种用于晶圆测试设备的承载装置对应的结构示意图，其中，图2系承载装置的剖视图，图3系承载装置的俯视图。
所述晶圆测试设备的承载装置包括：主加热平台100，用于承载待测晶圆并对所述待测晶圆进行加热；环形的副加热平台107，环绕所述主加热平台100，用于与所述主加热平台100顶面围成放置所述待测晶圆的容纳空间，还用于在采用探针卡对所述待测晶圆进行测试时，与所述探针卡中未与所述芯片相接触的剩余探针相接触、并进行加热。
需要说明的是，本实施例中，所述承载装置用于与晶圆测试设备中的探针卡相配合进行晶圆高温测试。
环形的副加热平台107环绕所述主加热平台100，用于与所述主加热平台100顶面围成放置所述待测晶圆的容纳空间，因此，所述副加热平台107相对于所述主加热平台100的高度能够满足：在对待测晶圆进行测试时，所述副加热平台107的顶面高于所述主加热平台100的顶面；在对待测晶圆进行高温测试的过程中，通常会用到探针卡，当对待测晶圆中位于其边缘区域的芯片(die)进行测试时，探针卡中未与芯片相接触的剩余探针能够处于副加热平台107的顶部，从而易于通过副加热平台107将热量传导至探针，使处于副加热平台107中的探针与处于主加热平台100中的探针受热均匀，降低了所述探针因受热不均匀而产生针痕偏移的风险，有利于提高晶圆测试的可靠性，并降低因晶圆表面破损而产生良率损失和可靠性风险的概率；同时，在对待测晶圆进行高温测试的过程中，由于所述探针卡上的各探针受热均匀，在测试过程中，省去了对所述探针卡进行预热的步骤，提高了生产效率，降低了测试成本。
本实施例中，所述承载装置还包括：升降机构109，设置于所述副加热平台107的底部，用于支撑所述副加热平台107、并调整所述副加热平台107的高度。
通过在副加热平台107的底部设置升降机构109，能够调整所述副加热平台107的高度，从而使所述副加热平台107顶面的高度能够根据厚度不一致的待测晶圆自由调整，以提高所述承载装置对不同厚度的待测晶圆的兼容性。
本实施例中，所述升降机构109包括：环状的底座102，所述底座102具有由内壁围成的贯穿孔(图未示)；升降柱103，固定于所述底座102的底部，所述升降柱103用于支撑所述底座102。
具体地，所述底座102设置成环状且底座102具有由内壁围成的贯穿孔，有利于使主加热平台100能够通过所述贯穿孔贯穿所述底座102，在进行晶圆测试的过程中，能够达到使主加热平台100和副加热平台107实现相对高度调节的目的。
所述升降柱103内部设置有升降驱动装置(图未示)，用于调节所述加热平台107的高度。
本实施例中，所述升降机构109的材料为耐高温材料。
需要说明的是，所述升降机构109与所述副加热平台107为一体式结构，在进行晶圆测试的过程中，所述副加热平台107容易将热量传导至所述升降机构109中，为了降低所述升降机构109因高温发生形变的概率，同时，也为了降低所述升降机构109因形变导致所述副加热平台107发生倾倒的危险，所述升降机构109的材料为耐高温材料。
为此，所述耐高温材料包括SiC、Al2O3和钨合金中的一种或多种。
所述副加热平台107与所述主加热平台100顶面围成的容纳空间用于放置所述待测晶圆，此时，所述副加热平台107相对于所述主加热平台100的高度满足：在对所述待测晶圆进行测试时，所述副加热平台107的顶面高于所述主加热平台100的顶面，相应的，通过所述升降装置109来调节所述副加热平台107的高度，从而使所述副加热平台107的顶面与放置于所述主加热平台100顶面的待测晶圆的顶面相齐平。
本实施例中，所述副加热平台107相对于所述主加热平台100的高度满足：在对所述待测晶圆进行测试时，所述副加热平台107的顶面和待测晶圆的顶面相齐平。
具体地，在对待测晶圆进行高温测试的过程中，当对待测晶圆中位于其边缘区域的芯片(die)进行测试时，由于所述副加热平台107的顶面和待测晶圆的顶面相齐平，一方面，易于通过副加热平台107将热量传导至探针，使处于副加热平台107中的探针与处于主加热平台100中的探针受热均匀，降低了所述探针因受热不均匀而产生针痕偏移的风险，另一方面，降低了探针卡中未与芯片相接触的剩余探针与所述副加热平台107发生碰撞的概率，即降低了所述副加热平台107对与芯片相接触的剩余探针造成较大接触力的概率，相应的，也就降低了所述探针卡中未与芯片相接触的剩余探针发生形变的概率，从而提高了所述承载装置的可靠性。
本实施例中，所述副加热平台107的材料为耐高温材料。
需要说明的是，在进行晶圆测试的过程中，所述副加热平台107会较高的温度，为了降低所述副加热平台107因高温发生形变的概率，同时，也为了降低所述副加热平台107因形变发生倾倒的危险，所述副加热平台107的材料为耐高温材料。
本实施例中，所述副加热平台107的材料包括SiC、Al2O3和钨合金中的一种或多种。
SiC、Al2O3和钨合金均为耐高温材料，能够降低所述副加热平台107因高温发生形变的概率，同时，SiC、Al2O3和钨合金材料的硬度较小，对探针卡中探针的磨损可控，在进行晶圆测试的过程中，能够与探针卡中的探针相直接接触，降低了所述探针卡中的探针发生损坏的概率。
本实施例中，所述副加热平台107呈T型结构，所述副加热平台107包括环状的加热部106、以及位于所述加热部106顶部的环状导热部105，所述导热部105侧壁相对于同侧的加热部106侧壁向外凸出。
具体地，在进行晶圆测试的过程中，所述导热部105侧壁相对于同侧的加热部106侧壁向外凸出，能够增大所述导热部105的顶面与所述探针卡的接触面积，当对待测晶圆中位于其边缘区域的芯片(die)进行测试时，有利于确保探针卡中未与芯片相接触的剩余探针均能够位于所述导热部105的顶面，使所述探针受热均匀。
本实施例中，所述加热部106内部设置有环状的第二加热片108。
具体地，所述第二加热片108用于对所述副加热平台107进行加热，使所述副加热平台107和主加热平台100的加热温度一致，降低了所述探针因受热不均匀而产生针痕偏移的风险，有利于提高晶圆测试的可靠性。
本实施例中，所述第二加热片108的材料包括：陶瓷、镍铬合金或者铁镍铝合金。
需要说明的是，由于所述加热部106为环状，因此，所述第二加热片108的形状也为环状，从而使所述加热部106散发的热量较均匀。
本实施例中，所述副加热平台107与所述主加热平台100的侧壁之间具有间隙，在进行晶圆测试的过程中，能够达到主加热平台100和副加热平台107之间实现相对高度调节的目的，从而使晶圆测试设备能够满足对不同厚度的待测晶圆进行晶圆测试。
本实施例中，所述副加热平台107固定于所述底座102的顶部。
具体地，所述底座102对所述副加热平台107起到支撑作用，增大了所述副加热平台107的平衡性和稳定性。
所述主加热平台100用于承载待测晶圆并对所述待测晶圆进行加热，从而检测待测晶圆在高温环境下的可靠性。
本实施例中，所述主加热平台100通过所述贯穿孔贯穿所述底座102，以使所述主加热平台100和副加热平台107实现相对高度的调节。
具体地，所述主加热平台100通过所述贯穿孔贯穿所述底座102，在通过所述升降结构109对所述副加热平台107进行高度调节的过程中，降低了所述主加热平台100与所述底座102发生碰撞的概率，从而提升了所述承载装置的可靠性。
本实施例中，所述主加热平台100内部设置有第一加热片101，所述第一加热片101的形状与所述主加热平台100的形状相同。
具体地，所述第一加热片101用于对所述主加热平台100进行加热，使所述主加热平台100能够达到测试温度，从而检测待测晶圆在高温环境下的可靠性。
所述第一加热片101的形状与所述主加热平台100的形状相同，使所述主加热平台100散发的热量较均匀。
本实施例中，所述第一加热片101的材料包括：陶瓷、镍铬合金或者铁镍铝合金。
相应的，本发明实施例还提供一种晶圆测试设备，包括利用本发明实施例提供的承载装置，图4是本发明一种晶圆测试设备对应的结构示意图。
其中，为了便于解释，图4中示出了主加热平台208上承载有待测晶圆206的情况。
需要说明的是，所述晶圆测试设备中的承载装置如前述实施例所述，在此不再赘述。
本实施例中，所述晶圆测试设备还包括：探针卡203，用于对所述主加热平台208上承载的待测晶圆206进行高温测试。
本实施例中，所述探针卡203包括电路板202、位于电路板202上的固针环201、以及固定于固针环201上且凸出的数根探针200。
本实施例中，所述电路板202由印刷电路板制成，所述印刷电路板采用环氧玻璃纤维板或者金属板。
所述固针环201用于固定数根探针200的位置，降低所述探针200发生脱落的风险。
本实施例中，所述探针200为耐高温材料，降低了所述探针200在高温测试过程中发生形变的概率。
相应的，本发明实施例还提供一种晶圆测试方法，包括：提供待测试晶圆，所述待测试晶圆包括多个芯片；提供晶圆测试设备，所述晶圆测试设备包括承载装置和探针卡，所述承载装置包括主加热平台、以及环绕所述主加热平台的环形的副加热平台，所述副加热平台用于与所述主加热平台顶面围成放置所述待测晶圆的容纳空间；将所述待测试晶圆放置于所述承载装置的主加热平台上，并对所述待测试晶圆放进行加热；采用所述探针卡对所述待测试晶圆中的各个芯片进行测试，且对位于所述待测试晶圆的边缘区域的芯片进行测试时，使所述探针卡中未与所述芯片相接触的探针与所述承载装置的副加热平台顶部相接触，并通过所述副加热平台对未与所述芯片相接触的探针进行加热。
在对待测晶圆进行高温测试的过程中，会用探针卡对待测试晶圆进行测试。具体地，探针卡包括探针，在进行测试时，探针卡中的探针与待测试晶圆相接触。
具体地，所述承载装置还包括：升降机构，设置于所述副加热平台的底部，用于支撑所述副加热平台、并调整所述副加热平台的高度，因此，通过所述升降机构调整所述副加热平台的高度，使所述副加热平台的顶面和待测晶圆的顶面相齐平，从而能够使得在采用探针卡对所述待测晶圆进行测试时，与所述探针卡中未与所述芯片相接触的探针相接触、并进行加热。
当对待测晶圆中位于其边缘区域的芯片(die)进行测试时，探针卡中未与芯片相接触的剩余探针能够处于副加热平台的顶部，从而易于通过副加热平台将热量传导至探针，使处于副加热平台中的探针与处于主加热平台中的探针受热均匀，降低了所述探针因受热不均匀而产生针痕偏移的风险，有利于提高晶圆测试的可靠性，并降低因晶圆表面破损而产生良率损失和可靠性风险的概率；同时，在对待测晶圆进行高温测试的过程中，由于所述探针卡上的各探针受热均匀，在测试过程中，省去了对所述探针卡进行预热的步骤，提高了生产效率，降低了测试成本。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (13)
1.一种用于晶圆测试设备的承载装置，所述承载装置用于与探针卡相配合以实现对晶圆的测试，其特征在于，所述承载装置包括：
主加热平台，用于承载待测晶圆并对所述待测晶圆进行加热；
环形的副加热平台，环绕所述主加热平台，用于与所述主加热平台顶面围成放置所述待测晶圆的容纳空间，还用于在采用探针卡对所述待测晶圆进行测试时，与所述探针卡中未与所述芯片相接触的剩余探针相接触、并进行加热。
2.如权利要求1所述的承载装置，其特征在于，所述副加热平台相对于所述主加热平台的高度满足：在对所述待测晶圆进行测试时，所述副加热平台的顶面和待测晶圆的顶面相齐平。
3.如权利要求1所述的承载装置，其特征在于，所述承载装置还包括：升降机构，设置于所述副加热平台的底部，用于支撑所述副加热平台、并调整所述副加热平台的高度。
4.如权利要求3所述的承载装置，其特征在于，所述升降机构的材料为包括SiC、Al2O3和钨合金中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的承载装置，其特征在于，所述副加热平台的材料包括SiC、Al2O3和钨合金中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的承载装置，其特征在于，所述主加热平台内部设置有第一加热片，所述第一加热片的形状与所述主加热台的形状相同。
7.如权利要求3所述的承载装置，其特征在于，所述升降机构包括：环状的底座，所述底座具有由内壁围成的贯穿孔；升降柱，固定于所述底座底部，所述升降柱用于支撑所述底座；
所述副加热平台固定于所述底座的顶部；
所述主加热平台通过所述贯穿孔贯穿所述底座，以使所述主加热平台和副加热平台实现相对高度的调节。
8.如权利要求1或3所述的承载装置，其特征在于，所述副加热平台呈T型结构，所述副加热平台包括环状的加热部、以及位于所述加热部顶部的环状导热部，所述导热部侧壁相对于同侧的加热部侧壁向外凸出。
9.如权利要求8所述的承载装置，其特征在于，所述加热部内部设置有环状的第二加热片。
10.如权利要求1所述的承载装置，其特征在于，所述副加热平台与所述主加热平台的侧壁之间具有间隙。
11.一种晶圆测试设备，其特征在于，包括如权利要求1～10中任一项所述的承载装置。
12.如权利要求11所述的晶圆测试设备，其特征在于，所述晶圆测试设备还包括：探针卡，用于对所述主加热平台上承载的待测晶圆进行高温测试。
13.一种晶圆测试方法，其特征在于，包括：
提供待测试晶圆，所述待测试晶圆包括多个芯片；
提供晶圆测试设备，所述晶圆测试设备包括承载装置和探针卡，所述承载装置包括主加热平台、以及环绕所述主加热平台的环形的副加热平台，所述副加热平台用于与所述主加热平台顶面围成放置所述待测晶圆的容纳空间；
将所述待测试晶圆放置于所述承载装置的主加热平台上，并对所述待测试晶圆放进行加热；
采用所述探针卡对所述待测试晶圆中的各个芯片进行测试，且对位于所述待测试晶圆的边缘区域的芯片进行测试时，使所述探针卡中未与所述芯片相接触的探针与所述承载装置的副加热平台顶部相接触，并通过所述副加热平台对未与所述芯片相接触的探针进行加热。
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