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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zeit sparenden Testen von Bauteilpositionen
auf einem Wafer, ein Verfahren zum Betrieb eines Testers und ein
Verfahren zum Betrieb eines Probers. Bei der Produktion von Halbleiterchips
werden zunächst
auf einem Halbleiterwafer, der im folgenden Wafer genannt wird,
eine Vielzahl von Bauteilpositionen hergestellt. Diese Bauteilpositionen
werden anschließend
durch Sägen
voneinander getrennt, mit einem Gehäuse versehen und getestet.
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Nach
dem Herstellen der Bauteilpositionen auf dem Wafer werden noch vor
dem Sägen
die Bauteilpositionen in einem so genannten "Wafertest" zum ersten Mal getestet. Wie in der
US 6,505,138 beschrieben,
wird dazu der Wafer auf eine Haltevorrichtung, einen so genannten
Chuck, gelegt, der üblicherweise
beheizt wird, um eine bestimmte Temperatur des Wafers einzustellen.
Oberhalb des Chucks befindet sich eine Nadelkarte mit mehreren Nadeln. Wenn
der Chuck angehoben wird, werden die Nadeln der Nadelkarte elektrisch
mit Kontaktflächen,
die sich auf den Bauteilpositionen befinden, kraftschlüssig und
elektrisch verbunden.
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Die
Nadeln der Nadelkarte sind auch elektrisch über eine Messleitung mit einem
Tester verbunden. Über
diese Messleitung sendet der Tester Signale an die Bauteilpositionen
und empfängt
von den Bauteilpositionen Daten. Um gleichzeitig mehrere Bauteilpositionen
zu testen, enthält
die Nadelkarte eine Vielzahl von Positionen, die jeweils eine Vielzahl von
Nadeln ent halten und die jeweils eine Bauteilposition auf dem Wafer
kontaktieren. So werden gleichzeitig mehrere Bauteilpositionen kontaktiert
und getestet. Enthält
die Nadelkarte bspw. 16 Positionen und auf dem Wafer sind 500 Bauteilpositionen
angebracht, muss mehr als 31-mal getestet werden.
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Damit
die Nadelkarte andere Bauteilpositionen als bei dem vorherigen Testlauf
kontaktiert, wird der Chuck erst nach unten und dann seitlich bewegt. Das
erneute Testen mit unterschiedlichen Positionen wird mehrfach durchgeführt, bis
alle Bauteilpositionen getestet sind. Wenn Bauteilpositionen am
Rand getestet werden, kommt es vor, dass die Nadelkarte soweit übersteht,
dass einigen Positionen der Nadelkarte keine Bauteilpositionen gegenüberstehen
und dass einigen Positionen der Nadelkarte Bauteilpositionen gegenüberstehen,
die aufgrund ihrer Randlage keine funktionierenden Chips ergeben
sollen. Beim Test müssen
diese Positionen ausgeblendet werden. Dies gilt auch für nicht
gültige
Chips auf dem Wafer (wie z. B. Teststrukturen).
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Die
Bewegung des Chucks wird von einem Prober berechnet und gesteuert.
Der Prober teilt auch dem Tester mit, welche Positionen der Nadelkarte
getestet und welche ausgeblendet werden sollen. Nach dem Test erhält der Prober
vom Tester die Information, bei welchen Positionen der Nadelkarte fehlerhafte
und bei welchen Positionen der Nadelkarte fehlerfreie Bauteilpositionen
aufgefunden wurden. Diese Informationen werden als Binning bezeichnet. Der
Prober benutzt das Binning, um in einer so genannten Wafermap abzuspeichern,
welche Bauteilpositionen auf dem Wafer fehlerhaft und welche fehlerfrei
sind. Nachdem alle Bauteilpositionen eines Wafers getestet wurden,
enthält die
Wafermap eine Übersicht über die
Fehlerverteilung für
alle Bauteilpositionen.
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Nachteilig
ist, dass die Kommunikation zwischen Tester und Prober üblicherweise über eine IEEE-488
Schnittstelle erfolgt, was viel Zeit benötigt. Diese Zeit begrenzt die
Anzahl von Wafern, die pro Zeiteinheit von einer Testvorrichtung
getestet werden können.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Testen von Bauteilpositionen
auf einem Wafer anzugeben, mit dem der Durchsatz an getesteten Wafern
erhöht
wird.
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Diese
Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
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Gemäß der Erfindung
wird ein Verfahren zum Testen eines Wafers mittels einer Testvorrichtung
mit einem Prober, einer Nadelkarte und einem Tester angegeben. Der
Wafer liegt dabei auf einem Chuck auf und enthält eine Vielzahl von Bauteilpositionen.
Diese Bauteilpositionen sind in Zeilen x und Spalten y angeordnet
und befinden sich auf der aktiven Oberseite des Wafers. Auf dieser
aktiven Oberseite befinden sich auch die Kontaktflächen der
Bauteilpositionen, über
die die internen Schaltungen der Bauteilpositionen elektrisch angeschlossen
werden.
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Der
Chuck ist beweglich und wird in seiner Bewegung von einem Prober
gesteuert. Dieser Prober enthält
auch einen Speicher Wafermap, in den gespeichert wird, welche Bauteilpositionen auf
dem Wafer fehlerhaft und welche Bauteilpositionen auf dem Wafer
fehlerfrei sind.
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Oberhalb
der aktiven Oberseite des Wafers ist eine Nadelkarte angebracht,
wobei die Nadelkarte eine Vielzahl N von Positionen enthält. Jede
Position enthält
eine Vielzahl von Nadeln und dient zum Verbinden mit den Kontaktflächen genau
einer Bauteilposition. Übliche
Werte für
N sind 2, 4, 8, 16, 32, und 64 Positionen pro Nadelkarte.
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Es
wird im Folgenden beschrieben, dass der Chuck sich bewegt, während die
Nadelkarte an ihrer Position bleibt. Dies entspricht dem heute üblichen Aufbau,
das Verfahren kann aber auch mit einer beweglichen Nadelkarte und
einem festangebrachten Chuck durchgeführt werden.
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Der
Tester ist einerseits über
Messleitungen mit den Nadeln der Nadelkarte verbunden. Andererseits
ist er mit dem Prober über
eine erste Schnittstelle, die Daten heißt, und über eine zweiten Schnittstelle,
die IO heißt,
verbunden. Bei der Schnittstelle Daten wird ein Protokoll verwendet,
bei dem ein Empfänger
die Bereitschaft zum Empfang von Daten an den Sender ausgibt oder
den Empfang von Daten dem Sender mitteilt. Im Gegensatz dazu erfolgt
bei der Schnittstelle IO die Kommunikation ohne eine solch oben
angegebene Rückmeldung.
Der Empfänger
empfängt
Daten, ohne dass er vorher die Empfangsbereitschaft dem Sender mitgeteilt
hat und ohne dass der Empfang von Daten bestätigt wird.
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Das
Verfahren hat folgende Verfahrensschritte. Der Prober veranlasst
den Chuck, sich so zu bewegen, dass Nadeln der Nadelkarte in elektrischen
Kontakt mit Kontaktflächen
der Bauteil positionen gebracht werden. Dies erfolgt normalerweise durch
das Anheben des Chucks. Der Prober speichert in einem Vektor, der
SiteCode genannt wird, welche Positionen der Nadelkarte mit zu testenden Bauteilen
verbunden sind. Dadurch ergibt sich auch, welche Positionen der
Nadelkarte nicht mit zu testenden Bauteilpositionen verbunden sind,
weil bspw. die Nadelkarte auf einer Seite Über den Waferrand übersteht
bzw. auf Teststrukturen steht.
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Der
Prober gibt über
die Schnittstelle IO das Kommando SoT (Start of test) und den SiteCode
an den Tester aus. Die Berechnung des SiteCodes kann natürlich auch
vor dem Anheben des Chucks erfolgen.
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Nachdem
der Tester über
die Schnittstelle IO das Kommando SoT und den SiteCode empfangen hat,
berechnet er, welche Bauteilpositionen zu testen sind und startet
den Test der zu testenden Bauteilposition. Dies erfolgt durch Senden
von Signalen an die zu testenden Bauteilpositionen und durch Empfangen
von Daten von den zu testenden Bauteilpositionen. Dies erfolgt über die
Messleitungen zu der Nadelkarte. Dabei werden nur die Messleitungen
zu solchen Positionen der Nadelkarte, die zu testenden Bauteilpositionen
gegenüberliegen,
verwendet. Der Tester ignoriert alle Messleitungen, die mit nicht
zu testenden Bauteilpositionen verbunden sind.
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Die Übertragung
des SiteCodes und des Kommandos SoT ermöglicht es, dass der Tester
bereits ein bis zwei Millisekunden nach dem Anheben des Chuck mit
den ersten Tests anfangen kann. Bei einer Übertragung des Kommandos und
des SiteCodes über
die Schnittstelle Daten würde
dies 20 bis 25 ms dauern. Nachdem der Tester das Kommando SoT und
die SiteCodeMatrix über
die IO-Schnittstelle erhalten hat, empfängt er erneut vom Prober den SiteCode,
allerdings über
die Schnittstelle Daten. Der Nachteil der Schnittstelle IO ist,
dass Übertragungsfehler
nicht detektiert werden können.
Fällt bspw. eine
Leitung der Schnittstelle IO aus, wird nicht erkannt, dass falsche
Daten übermittelt
wurden. Durch das zusätzliche
Senden des SiteCodes, diesmal über die
Schnittstelle Daten, wird gewährleistet,
dass die richtigen Daten ankommen. Bei der Schnittstelle Daten gibt
es Sicherungssysteme, bspw. Handshake-Verfahren, mit denen die sichere Übertragung
gewährleistet
wird.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung sendet der Tester ein Signal EoM (Ende der Messung) über die
Schnittstelle IO an den Prober, nachdem er die Daten von den zu
testenden Bauteilpositionen empfangen hat. Der Prober veranlasst
nach Erhalt dieses Signals EoM den Chuck, sich so zu bewegen, dass
die Kontaktflächen
der Bauteilpositionen von den Nadeln getrennt werden. Dies erfolgt
gewöhnlicherweise
durch das Absenken des Chucks. Anschließend veranlasst der Prober
den Chuck sich so zu bewegen, dass den Positionen der Nadelkarte
anderen Bauteilpositionen als bei dem letzten Test gegenüberstehen.
Dies erfolgt gewöhnlicherweise über eine
Seitwärtsbewegung
des Chucks. Der Tester wertet während
der Seitwärtsbewegung
des Chucks die von den Bauteilpositionen erhaltenen Daten aus und
erstellt daraus ein Binning. Das Binning gibt an, welche der getesteten
Bauteilpositionen fehlerhaft und welche der getesteten Bauteilpositionen
fehlerfrei sind.
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Der
Tester sendet nach der Berechnung des Binnings über die Schnittstelle IO ein
Signal EoT (Ende des Tests) und anschließend das berechnete Binning
an den Prober. Der Prober empfängt,
nachdem er das Signal EoT erhalten hat, das Binning.
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Vorteilhaft
ist hier, dass sofort nach Erhalt der Daten von den Bauteilpositionen
ein Signal an den Prober gegeben wird, damit er sich weiter bewegen kann.
Dabei wird nicht abgewartet, ob die von den getesteten Bauteilpositionen
gesandten Daten bereits ausgewertet sind. Zudem wird mit der Bewegung
des Chucks nicht gewartet, bis das Binning zu dem Prober übertragen
ist. Das Übertragen
des Binnings dauert etwa 50 bis 60 ms und die Bewegung des Chucks
etwa 200 ms. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Übertragung
des Binnings parallel zur Bewegung des Chucks. Da für das Bewegen
des Chucks auch nicht das Ende der Auswertung der Tests abgewartet
wird, wird somit mehr als 50 bis 60 ms an Zeit eingespart.
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Dadurch,
dass das Signal EoM über
die IO-Schnittstelle übertragen
wird, ergibt sich auch ein zusätzlicher
Zeitgewinn gegenüber
herkömmlichen Verfahren.
Das Signal EoT wird ebenfalls über
die IO-Schnittstelle übertragen.
Dies verkürzt
auch die Testzeit, falls die Übertragung
dieses Signals im kritischen Pfad liegt. Andernfalls könnte das
Signal EoT auch über
die Schnittstelle Daten übertragen
werden, um sicher zu stellen, dass hier kein Übertragungsfehler auftritt.
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Vorzugsweise
werden die oben beschriebenen Verfahrensschritte mehrfach wiederholt.
Damit kann ein Wafer vollständig
durchgetestet werden.
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Beim
zweiten Übertragen
des SiteCodes wird in einer Ausführungsform
zusätzlich
das Kommando Teststart und die Information, welche Spalten x und
Zeilen y der Bauteilpositionen der Nadelkarte gegenwärtig gegenüberliegen,
vom Prober an den Tester gesendet. Damit wird auch das Signal Teststart
erneut vom Prober an den Tester übertragen, um
zu überprüfen, ob
die Übertragung
des Signals SoT über
die Schnittstelle IO ohne Störung
verlief. Die Information über
die Zeilen und Spalten können nun
zusätzlich übertragen
werden. Bei dem Übertragen über die
Schnittstelle IO wird diese Information noch nicht benötigt. Zunächst reicht
dem Tester zu wissen, welche Positionen auf der Nadelkarte gegenüber von
zu testenden Bauteilpositionen liegen. Über die Schnittstelle IO wird
somit nur die minimal erforderliche Information übertragen und die Information über die
Zeilen und Spalten später über die
Schnittstelle Daten nachgeliefert.
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Die
Schnittstelle Daten ist in einer bevorzugten Ausführungsform
eine IEEE-488 oder eine TCP/IP-Schnittstelle. Diese Schnittstellen
sind für Testvorrichtungen
bewährt
und weisen eine Sicherungsschicht gemäß dem OSI-Schichtenmodell auf.
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Die
Schnittstelle IO ist dagegen vorzugsweise eine TTL-Schnittstelle, bei
der auf einfache Weise die Pegel am Eingangssignal des Empfängers detektiert
werden.
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Falls
der Prober beim Senden von den Signalen SoT und SiteCode diese gleichzeitig
sendet, wird zusätzlich
Zeit eingespart. Alternativ könnte
die SiteCodeMatrix auch später
gesendet werden, dies würde
allerdings den kritischen Pfad verlängern.
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Die
Signale SoT und die SiteCodeMatrix werden vorzugsweise in Form von
Pulsen, deren Länge
einstellbar ist, gesendet. Dadurch kann bei wiederholten Übertragungsfehlern
die Länge
des Pulses eingestellt werden, um die Übertragung zu verbessern.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung liegen die N Positionen der Nadelkarte in einer Reihe.
Diejenigen Positionen, die kontaktiert werden, liegen nebeneinander
und zumindestens eine der kontaktierenden Positionen liegt im Rand. Die
Codierung erfolgt mit ceil(log2N) Bits,
wobei die Funktion ceil(x) = x ist, falls x ganzzahlig ist. Ansonsten
ist ceil(x) gleich der nächstgrößeren ganzen
Zahl größer x. Dadurch
wird eine minimale Anzahl von Bits benötigt, um alle möglichen
Kombinationen von zu kontaktierenden und nicht zu kontaktierenden
Positionen der Nadelkarte zu kodieren. Durch diese minimale Kodierung
bedarf es auch nur weniger Leitungen für die Schnittstelle IO.
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Falls
das Binning über
die Schnittstelle IO vom Tester an den Prober übertragen wird, wird hierbei
auch Zeit gespart. Allerdings ist dies nicht notwendig, falls die Übertragung
des Binnings nicht im kritischen Pfad liegt.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb eines Probers.
Dabei ist der Prober mit einer ersten Schnittstelle Daten und einer
zweiten Schnittstelle IO verbunden. Bei der Schnittstelle Daten
sendet ein Empfänger
die Bereitschaft zum Empfang von Daten oder den erfolgten Empfang
von Daten an den Sender. Bei der Schnittstelle IO empfängt ein
Empfänger
die Daten ohne eine Meldung der Empfangsbereitschaft und ohne eine
Empfangsbestätigung. Die
Schnittstelle Daten ist somit eine sicherere Schnittstelle, bei
der Übertragungsfehler
erkannt werden können.
Die Übertragung über die
Schnittstelle IO ist dagegen schnell.
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Der
Prober enthält
Anschlüsse
zur Steuerung der Bewegung des Chucks und enthält außerdem einen Speicher Wafermap.
In diesen wird eingetragen, welche Bauteilpositionen auf einem Wafer fehlerhaft
und welche fehlerfrei sind. Oberhalb des Chucks ist eine Nadelkarte
angebracht, wobei die Nadelkarte eine Vielzahl N von Positionen
enthält und
jede Position eine Vielzahl von Nadeln, die zum Verbinden mit Kontaktflächen einer
der Bauteilpositionen dienen, aufweist. Das Verfahren weist einen ersten
Schritt auf, bei dem der Prober den Chuck veranlasst, sich so zu
bewegen, dass die Kontaktflächen von
Bauteilpositionen eines sich auf dem Chuck befindlichen Wafers mit
Nadeln einer sich über
dem Chuck befindlichen Nadelkarte in elektrischen Kontakt gebracht
werden. Der Prober speichert in einem Vektor SiteCode ab, welche
Positionen der Nadelkarte mit zu testenden Bauteilpositionen verbunden
sind und gibt das Kommando SoT zum Start des Tests und den SiteCode
an der IO-Schnittstelle
aus. Zusätzlich
gibt der Prober an der Schnittstelle Daten den SiteCode aus. Die
Ausgabe der Signale SoT und des SiteCodes über die Schnittstelle IO ermöglicht einen
schnellen Start des Tests. Das erneute Senden über die Schnittstelle Daten
gewährleistet
einen sicheren Betrieb, bei dem Übertragungsfehler
erkannt werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung empfängt
der Prober das Signal EoM, woraufhin er den Chuck veranlasst, sich
so zu bewegen, dass die Kontaktflächen der Bauteilpositionen
von den Nadeln der Nadelkarte getrennt werden. Dies erfolgt üblicherweise
durch ein Absenken des Chucks. Anschließend veranlasst der Prober
den Chuck sich so zu bewegen, dass die Positionen der Nadelkarte anderen
Bauteilpositionen als in den vorherigen Schritten gegenüberliegen.
Nachdem der Prober ein Signal EoT empfangen hat, empfängt der
Prober ein Binning, das angibt, welche Bauteilpositionen fehlerfrei
und welche Bauteilpositionen fehlerhaft sind. Der Prober beginnt
somit mit der Seitwärtsbewegung
des Chucks, bevor er das Binning empfangen hat und bevor auch die
Auswertung der Testergebnisse auf einem Tester erfolgt ist. Damit
wird Zeit für
das Gesamtverfahren zum Betrieb des Probers eingespart. Der Durchsatz
an getesteten Wafern, die mittels des Probers getestet werden, wird
somit erhöht.
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Gemäß der Erfindung
wird auch ein Verfahren zum Betrieb eines Testers bereitgestellt,
bei dem der Tester einerseits mit Nadeln einer Nadelkarte und andererseits
mit einer ersten Schnittstelle Daten und einer zweiten Schnittstelle
IO verbunden ist. Bei der Schnittstelle Daten teilt ein Empfänger einem
Sender mit, ob er bereit zum Empfang von Daten ist oder ob er Daten
empfangen hat. Dagegen empfängt
bei der Schnittstelle IO der Empfänger Daten, ohne dass vorher
eine Meldung über
die Empfangsbereitschaft gesendet wurde und ohne dass der Empfang
von Daten bestätigt
wird.
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Bei
dem Test empfängt
der Tester zunächst die
Kommandos SoT und den SiteCode über
die Schnittstelle IO. Nach Erhalt dieser Daten berechnet der Tester
anhand des SiteCodes, welche Bauteilpositionen zu testen sind. Anschließend startet
der Test die zu testenden Bauteilpositionen, indem er Signale an
diese sendet und Daten von diesen empfängt. Nach dem Start des Tests
empfängt
der Tester den SiteCode erneut und zwar über die Schnittstelle Daten.
Den SiteCode, die er über
die Schnittstelle Daten empfangen hat, vergleicht er mit dem zuerst
empfangenden SiteCode. Dadurch wird gewährleistet, dass der Tester
möglichst
schnell die zu testenden Bauteilpositionen testen kann, und, dass
Fehler der Übertragung
erkannt werden können.
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Vorzugsweise
wird beim Vorliegen von Abweichungen zwischen den beiden SiteCode
die Anlage gestoppt. Es ist in diesem Fall davon auszugehen, dass
die Übertragung
mittels der Schnittstelle IO fehlerhaft ist und deshalb die Schnittstelle
IO repariert werden muss.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm, das auf einem Tester
oder einem Prober abläuft
und den Tester bzw. Prober zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens
veranlasst. Dieses Computerprogramm kann auf einem Speichermedium
oder in einem Computerspeicher, bspw. einem RAM, abgelegt sein.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren, bei dem ein solches erfindungsgemäßes Computerprogramm
aus einem elektronischen Datennetz, wie bspw. aus dem Internet,
auf einen an dieses Datennetz angeschlossenen Tester oder Prober
heruntergeladen wird. Außerdem
betrifft die Erfindung einen Tester, der ein oben beschriebenes
erfindungsgemäßes Verfahren
ausführt,
sowie einen Prober, der ein solches erfindungsgemäßes Verfahren ausführt.
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Die
Erfindung ist in den Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher veranschaulicht.
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1 zeigt
eine Testvorrichtung mit einem Tester und Prober, auf dem ein erfindungsgemäßes Verfahren
durchgeführt
ist.
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2 ist
ein Diagramm, in dem die Kommunikation zwischen Prober und Tester
dargestellt ist.
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3 zeigt
in einem Diagramm die Zeit, die für die einzelnen Schritte nach 2 benötigt wird.
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4 zeigt
die Kommunikation zwischen Prober und Tester aus 2 mit
mehr Einzelheiten.
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5 zeigt
die Signalverläufe
von zwischen Prober und Tester ausgetauschten Kommandos.
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6 zeigt
in einer tabellarischen Übersicht die
an die Schnittstelle IO angeschlossenen Pins.
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7 zeigt
tabellarisch die Codierung aller möglichen Positionen einer 8-fachen
Nadelkarte.
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1 zeigt
eine Testvorrichtung 1 mit einem Tester 3 und
einem Prober 2, die über
eine erste Schnittstelle Daten und eine zweite Schnittstelle IO miteinander
verbunden sind. Die Schnittstelle Daten ist eine IEEE-Schnittstelle,
wie sie bei Messgeräten üblich ist.
Die Schnittstelle IO enthält
Messleitungen, die unidirektional entweder vom Tester oder vom Prober
verwendet werden. Der entsprechende Empfänger detektiert die Wechsel
auf den Pegel. Die Schnittstelle ist hier eine TTL-Schnittstelle.
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Der
Prober verfügt über einen
Chuck 4, der sowohl nach oben und unten als auch seitlich
in x- und y-Richtung beweglich ist. Die Kommandos zum Bewegen des
Chucks 4 werden von dem Prober 2 gegeben. Auf
dem Chuck liegt ein Wafer 5, der schon fertig prozessiert
ist und somit an seiner Oberseite, die hier die aktive Oberseite
ist, eine Vielzahl von Bauteilpositionen aufweist. Diese Bauteilpositionen sind
in Reihen x und Spalten y angebracht.
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Oberhalb
des Wafers befindet sich eine Nadelkarte 6, die üblicherweise
von einer hier nicht gezeigten Mechanik gehalten wird. An der Nadelkarte befinden
sich Nadeln 7 auf der Unterseite. Diese Nadeln 7 sind
mit Messleitungen 8, die von der Nadelkarte 6 zu
dem Tester 3 verlaufen, verbunden.
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Soll
ein Test durchgeführt
werden, wird der Chuck angehoben, sodass die Bauteilpositionen auf der
Oberseite des Wafers 5 gegen die Nadeln 7 gedrückt werden.
Damit besteht eine formschlüssige und
elektrische Verbindung zwischen den Nadeln 7 und Kontaktflächen auf
der Oberseite des Wafers 5. Die Nadeln 7 enthalten
mehrere Positionen, wobei jede der Positionen genau einer Bauteilposition
auf dem Wafer gegenüberliegt
und bei angehobenen Chuck mit diesem verbunden ist.
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Der
Tester 3 gibt über
die Messleitung 8, die Nadelkarte 6 und die Nadeln 7 Signale
an Bauteilpositionen. Dabei werden nicht immer alle Positionen der
Nadelkarte 6 verwendet. Steht die Nadelkarte bspw. am Rand
des Chips teilweise über
den Wafer 5 über,
werden die Positionen, die überstehen,
bzw. Testrukturen nicht getestet. Diese müssen vielmehr ausgeblendet
werden, indem bspw. keine Signale an diese Nadeln gesendet werden.
Vor allem müssen Daten,
die von diesen Nadeln, denen keine Kontaktflächen gegenüberstehen, ignoriert werden,
da diese zu falschen Testergebnissen führen würden.
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Ein
SiteCode gibt an, welche Positionen der Nadelkarte 6 getestet
werden, d. h., an welche Signale geschickt und von welchen Daten
empfangen wird. Die anderen Positionen werden ausgeblendet. Die Information,
welche Positionen der Nadelkarte Bauteilpositionen gegenüberstehen,
wird von dem Prober, der auch die Bewegung des Chucks steuert, berechnet
und an den Tester ausgegeben. Außerdem teilt der Prober 2 dem
Tester 3 mit, wann der Test beginnen kann. Dies ist der
Fall, wenn der Chuck 4 angehoben ist.
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2 veranschaulicht
den zeitlichen Verlauf der Kommunikation zwischen Prober 2 und
Tester 3. Zunächst
gibt der Prober 2 ein Kommando ZUP (chuck up) an den Chuck 4,
damit dieser angehoben wird. Wenn ZUP erfolgt ist, wird das Signal
SoT sowie der SiteCode der aktuellen Konfiguration n über die Schnittstelle
IO gesendet. Die aktuelle Konfiguration n ergibt sich daraus, welche
Bauteilpositionen der Nadelkarte aktuell gegenüber liegen. Die Konfiguration
ist durch die Lage des Chucks bezüglich der x-Richtung und der
y-Richtung gegeben. Die Konfiguration kann auch als "test-site" bezeichnet werden.
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Der
Tester empfängt
das Signal SoT sowie den SiteCode. Nach dem Decodieren dieser Informationen
beginnt er sofort mit dem Test der zu testenden Bauteilpositionen,
wobei er je nach SiteCode einige Positionen der Nadelkarte ausblendet.
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Anschließend sendet
der Prober 2 erneut den SiteCode über die Schnittstelle Daten,
die hier mit DATA bezeichnet ist. Dabei sendet er nicht nur den
aktuellen Sitecode der aktuellen Konfiguration n, sondern auch die
Koordinaten x und y der aktuellen Konfiguration n. Diese Koordinaten
x und y geben an, welchen Zeilen x und Spalten y sich die Nadelkarte aktuell
gegenübersieht.
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Beim
Test werden Signale an die Bauteilpositionen ausgegeben und von
den Bauteilpositionen Daten empfangen. Der Vorteil, dass der SiteCode
erneut gesandt wird, ist, dass eventuelle Übertragungsfehler beim Senden
der SiteCodeMatrix über
die Schnittstelle IO erkannt werden. Die Schnittstelle IO enthält keine
Sicherungsschicht, mittels der erkannt würde, dass eine Übertragung
fehlerhaft ist. Eine solche fehlerhafte Übertragung würde zu fehlerhaften Testergebnissen
führen.
Deshalb wird der SiteCode erneut gesendet und die Überprüfung, ob
die anfänglich
gesendete SiteCode richtig war, kann während des Testes und somit
außerhalb
des kritischen Pfades getestet werden.
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Andererseits
wäre ein
Senden der SiteCodeMatrix allein über die Schnittstelle Daten
sehr zeitaufwendig, was den Durchsatz an Wafern verringern würde.
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Über die
Schnittstelle Daten werden zusätzlich
die Koordinaten x und y angegeben, damit der Tester 3 auch
diese Information hat. Mittels des Sitecodes der Konfiguration n
weiß er
nur, welche Positionen ausgeblendet und welche getestet werden.
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Nachdem
der Tester von allen zu testenden Bauteilpositionen die Daten empfangen
hat, sendet er das Signal EoM über
die Schnittstelle IO an den Prober 2. Dieser reagiert mit
dem Kommando ZDN (Chuck down) zum Absenken des Chucks 4.
Anschließend
wird der Chuck 4 seitlich zu der nächsten Konfiguration n + 1.
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Hat
der Tester die empfangenen Daten ausgewertet, erstellt er ein Binning,
das angibt, welche der getesteten Bauteilpositionen fehlerhaft und
welche fehlerfrei sind. Dieses Binning bzgl. der aktuellen Konfiguration
n sendet er an den Prober 2, der seinerseits das Binning
verwendet, um die Wafermap zu aktualisieren. Nachdem der Prober 2 den
Chuck 4 zur nächsten
Konfiguration n + 1 bewegt hat und das Binning empfangen hat, gibt
er wieder ein Kommando ZUP an den Chuck 4 und beginnt er neut
mit dem Senden des SiteCodes, diesmal für die Konfiguration n + 1,
sowie des Kommandos SoT an den Tester.
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Diese
Verfahrensschritte werden wiederholt durchgeführt, vorzugsweise bis sämtliche
Bauteilpositionen auf dem Wafer getestet sind.
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3 zeigt
die erforderliche Zeit für
das in 2 beschriebene Verfahren. Von dem Kommando ZUP
bis zum Start der Bauteilpositionen vergehen 1 bis 2 ms. Bei herkömmlichen
Verfahren, bei denen der SiteCode über die Schnittstelle Daten übertragen wird,
bedarf es einer Zeit von 10 bis 25 ms. Nach Ablauf des Testens wird
eine Stepzeit, die proberabhängig
ist und beispielsweise 200 ms beträgt, für die Bewegung des Chucks 4 benötigt. Im
Vergleich wird bei herkömmlichen
Verfahren, bei denen erst das Binning zum Prober 2 gesendet
wird, zusätzlich
50 bis 60 ms benötigt.
Somit ergibt sich eine Einsparung von 60 bis 85 ms pro Konfiguration.
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In 4 ist
das Verfahren nach 2 mit mehr Einzelheiten dargestellt.
Dabei wird in dem oberen Diagramm gezeigt, welche Verfahrensschritte den
Prober, in der Mitte, welche Verfahrensschritte die Schnittstellen
und unten, welche Verfahrensschritte den Tester betreffen.
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Für die gezeigte
Optimierung der Kommunikation zwischen Tester und Prober durch Parallelisierung
zeitintensiver Funktionen (Datenaustausch) ist ein z.T. völlig neues
Konzept für
die Kommunikation (Schnittstellen bzw. Interfaces, Zeitverläufe bzw.
Timing und Datenfluss) erforderlich. Kurz gefasst könnte die
Kommunikation folgendermaßen
beschrieben werden. Der Prober gibt die Messung mit SoT (IO) frei.
Parallel wird der Si teCode, in Form der SiteCodeMatrix, an den Tester übermittelt,
welcher nach Übernahme
des SiteCodes umgehend die Messung startet. Während des Messvorgangs holt
sich das Tester-OS (Testerbetriebssystem) die erforderlichen Daten
(TS für
Teststart; Koordinaten x und y; SiteCode (n), welcher angibt, ob
eine Position der Nadelkarte kontaktiert ist) vom Prober über das
DATA-Interface bzw. die Schnittstelle Daten. Der SiteCode (IO) wird
mit dem SiteCode (DATA) verglichen. Bei fehlerhaftem Vergleich wird
die Anlage gestoppt.
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Hat
der Tester alle physikalischen Tests abgeschlossen, wird das Signal
EoM (IO) gesetzt. Der Prober kann nun den Chuck bereits zum nächsten Die,
beziehungsweise Konfiguration, bewegen. Sind am Tester auch alle
Ergebnisbewertungen durchgeführt,
generiert dieser das EoT (IO) bzw. TC (DATA) Signal und sendet das
Binning zum Prober (DATA).
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Hat
der Chuck 4 die nächste
Konfiguration erreicht und hat der Prober das Binning des vorigen Dies
vom Tester erhalten, startet das Verfahren mit einem neuerlichen
SoT (=Start of Test) vom Probers 2. Zusätzlich kann auch das Signal
TS über
die Datenschnittstelle gesendet werden, damit diese vom Tester auch
mit dem Signal SoT verglichen werden kann.
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Gleichfalls
ist es möglich,
dass das Signal TC (=TestComplete) über die Schnittstelle Daten
gesendet wird. Dies kann entweder zum Vergleich mit dem Signal EoT
oder anstelle des Signals EoT erfolgen, da dieses Kommando in den
meisten Fällen nicht
im zeitkritischen Pfad liegt.
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5 zeigt
den Zeitverlauf der zwischen Tester 3, Prober 2 und
Chuck 4 ausgetauschten Signale über der Zeit. Vor dem Ab setzen
des Kommandos SoT muss der Pegel für das Kommando "Prober MOV", das die seitliche
Bewegung des Chucks kontrolliert, gleich Null sein. Das Verfahren
beginnt mit der steigenden Flanke des Signals SoT, das über die Schnittstelle
IO übertragen
wird. Gleichzeitig wird der SiteCode über die Schnittstelle IO übertragen.
Der Tester 3 reagiert auf diese Kommandos mit dem Ausgeben
eines Nullpegels auf der Leitung des Signals EoM.
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Nach
dem Ende der Messung sendet der Tester 3 eine steigende
Flanke auf dem Signal EoM. Daraufhin wird das Signal Prober MOV
auf Eins gesetzt, damit der Chuck sich seitlich bewegt. Nachdem der
Tester seine Auswertungen durchgeführt hat, setzt er das Signal
EoT auf Eins und überträgt das Binning,
das in der 5 als BinArray bezeichnet wird.
Zum Schluss wird das Signal Prober MOV wieder auf Null gesenkt,
wonach die Verfahrensschritte erneut durchgeführt werden.
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6 zeigt
die Definitionen der physikalischen Leitungsverbindungen für die Schnittstelle
IO zwischen dem Tester 3 und dem Prober 2. Diese
sind getrennt auf der linken Seite für den Tester und auf der rechten
Seite für
den Prober angegeben. In der linken Spalte der linken Tabelle Tester
sind die Nummern der Pins angegeben. In der mittleren Spalte findet
sich die Bezeichnung der Pins und in der rechten Spalte sind die
Definitionen angegeben. Die Pins sind entweder Spannungsversorgungen
oder unidirektional getriebene Signalleitungen. Dabei gibt der Großbuchstabe
O an, dass es sich um einen Ausgang und der Großbuchstabe I an, dass es sich
um einen Eingang handelt. Die ersten sieben Pins können für die Ausgabe
des Binnings verwendet werden. Im Fall, dass das Binning über die
Schnittstelle Daten übertragen
wird, werden diese Pins allerdings nicht gebraucht.
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Über den
Pin 23 wird das Signal EoT (End of Test) und über den
Pin 26 das Signal EoM (End of Messurement) von dem Tester
gesendet. Die Pins 29 bis 23 dienen zum Empfang
des SiteCodes.
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Die
Pins 35 bis 40 dienen zum Anschluss an externe
Spannungsversorgungen. Der Pin 67 dient zum Empfang des
Signals SoT und der Pin 68 wird nicht verwendet.
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In
der rechten Tabelle ist die Pinbelegung für die Schnittstelle IO am Prober
angegeben. Die Pins 2, 21, 20, 1 und 3 können zum
Empfang des Binnings verwendet werden. Der Pin 23 für das Signal
EoT (End of Test) wird verwendet, falls dieses Signal nicht über die
Schnittstelle Daten übertragen
wird. Der Pin 22 dient zum Empfang des Signals EoM (End
of Messurement), die Pins 9, 27, 8, 26 für den SiteCode.
Der Pin 7 wird nicht verwendet. Die Pins 12, 13, 5 und 24 werden
zum Anschluss an Spannungsversorgungen verwendet. Der Pin 10 wird
nicht benutzt. Pin 25 dient zum Senden des Signals SoT
und der Pin 4 zum Empfang eines Interlocks.
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7 zeigt
den SiteCode für
alle möglichen Positionen
einer 8-fach Nadelkarte. Die Codierung ist so optimiert, dass eine
minimale Anzahl von Signalen ausgegeben werden muss.
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Die
Positionen der Nadelkarte sind unter der Tabelle veranschaulicht.
Die Positionen, auch Sites genannt, liegen in einer Reihe und sind
von Null bis Sieben durchnummeriert. Die Codierung geht davon aus,
dass zumindestens die Position Null oder die Position Sieben gemessen
wird. Die zulässigen Kombi nationen
sind in der Tabelle gezeigt. Dabei werden in den möglichen
Kombinationen A bis P angegeben, welche Positionen zu messen sind.
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Die
zu messenden Positionen liegen stets nebeneinander, wobei keine
Lücke zwischen
zu messenden Positionen steht bzw. wobei keine Unstetigkeit auftritt.
Ist in der Tabelle ein x angekreuzt, bedeutet es, dass diese Position
gemessen wird, ist ein o eingetragen, wird diese Position nicht
gemessen und beim Test ausgeblendet. Das x wird auch als SiteOn und
das o als SiteOff bezeichnet.
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In
der rechten Seite ist die SiteCode angegeben. Dabei gibt es vier
Ausgangssignale Out1, Out2, Out3 und Out4, die über TTL-Signale ausgegeben werden. Null bezeichnet
hier einen niedrigen Pegel und Eins den hohen Pegel des TTL-Signals.
In der Konfiguration A ist keine der Positionen Null bis Acht kontaktiert.
Diese Kombination wird mit 0000 codiert. Wenn nur die Bauteilpositionen
0 und 1 gemessen werden, wird dies mit 0010 kodiert. Handelt es
sich um die Bauteilpositionen 0, 1 und 2, ergibt sich der SiteCode
0011. Das Messen der Bauteilpositionen 6 und 7 ist mit 1110 kodiert.
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Nicht
gültige
Kombinationen wären
z.B., dass die Position Null, die Position Zwei und die Position
Drei kontaktiert und die anderen nicht kontaktiert werden. Eine
solche Unstetigkeit wäre
nicht gültig.
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Bei
acht Positionen gibt es 15 mögliche
Kombinationen. Zur Codierung dieser Positionen werden ceil(log2 15) = 4 benötigt. ceil ist dabei eine Funktion, die
gleich ihrem Argument ist, falls ihr Argument ganzzahlig und ansonsten
die nächstgrößere ganze Zahl
größer als
ihr Argument ist.
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Die
Nadelkarte liegt also immer auf einer Spalte bzw. auf dem Teil einer
Spalte des Wafers auf.
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Zusammenfassend
lässt sich
sagen, dass der Testablauf und der interne Datentransfer für Testzellen
optimiert wurde. Anstelle eines seriellen Ablaufs vom physikalischen
Testen, Steppen und Datentransfer zwischen Tester und Prober, bei
dem es zu einem Zeitverlust durch unnötige Nebenzeiten kommt, wurde
der Testablauf parallelisiert. Zusätzlich wurde der Datentransfer
zwischen Tester und Prober optimiert. Ein EoM-Signal wurde eingeführt, eine
besondere Matrix für
die Konfiguration der SiteCodes für die Multidiemessung (Parallelmessung)
wurde bereitgestellt. Der Transfer des SiteCodes erfolgt über die
Schnittstelle IO. Dadurch werden die Nebenzeiten eliminiert bzw.
auf ein Minimum reduziert. Das physikalische Testen, das Steppen
und der Datentransfer wird optimiert und läuft teilweise zeitgleich ab.
-
- 1
- Testvorrichtung
- 2
- Prober
- 3
- Tester
- 4
- Chuck
- 5
- Wafer
- 6
- Nadelkarte
- 7
- Nadeln
- 8
- Messleitung