TWI393902B - Test Method and Platform of Semiconductor Grain Point Measuring Machine - Google Patents

Description

半導體晶粒點測機台檢驗方法及該機台

本發明係關於一種機台檢驗方法，特別是一種半導體晶粒點測機台檢測方法及該機台。

LED(發光二極體)問世以來，除相較傳統光源之節能、低溫與壽命長等優勢外，效率更隨製程改良大幅提升，應用領域亦愈加廣泛，單顆LED應用如小型玩具、手持裝置與手機，結合多顆LED在日常生活中所見使用於燈具、汽車與交通號誌等等，LED之製造與各階段檢測品質為必要且更顯重要。

LED晶粒於自動檢測過程，習知點測裝置常用結構如圖1所示之針壓克重監測感應器(edge sensor)10，利用精細的探針12作為接點與傳輸用迴路之一部分，點觸LED晶粒上之導電端(圖未示)；探針12係固定於壓力導接組件14，並利用彈簧16調整探針12之針壓，以求提供正確點觸壓力。

圖1中之edge sensor 10更包括印刷電路板18，提供壓力導接組件14與探針12之聯結迴路，進行檢測時，可由兩個edge sensor 10組成一對，以預定之頻率點觸、導通、點亮發光二極體晶粒發出光訊號供檢測，重覆此步驟至對應移動檢測下一待測發光二極體晶粒。然而，安裝於該晶粒點測機台之edge sensor 10及相關構件，經長期重複高頻運作，極易出現輕微的構件移位、探針表面或電路接觸點氧化、探針磨損或變形等問題；而考慮晶粒之尺寸，電路短路及些許氣隙或金屬氧化物將趨近斷路，上述不起眼的問題都會導致檢測結果的嚴重謬誤。

為預防上述缺失，目前之機台管理流程，多安排校驗人員於晶粒檢測前進行機台校驗，一旦校驗完畢即開始進行檢測，除非知悉機台故障或重大因素停機，將不再進行校驗；此種校驗方法，在兩次校驗動作間，即使機台發生嚴重偏差，卻無適當機制示警，端賴操作人員憑藉經驗警覺，即便停機校驗，仍已有大量晶粒檢測誤判；且複檢誤判晶粒時，因探針點壓戳刺時會造成顯微鏡可清楚觀察之表面戳痕，經探針重複點測之晶粒，其表面將產生二次點測戳痕，將使此種晶粒被列為次級品而身價暴跌。

因此，如何在自動化作業的檢測流程中，既不降低檢測速度，又能在檢測機台發生效能劣化時，即時提出警訊，無疑成為業界關注的焦點。

本發明之一目的，在提供一種機台系統自我檢測機制，避免人力監控失誤之半導體晶粒點測機台檢驗方法。

本發明另一目的，在提供一種於晶粒檢測同時，對點測機台進行系統測試及資訊收集之半導體晶粒點測機台檢驗方法。

本發明再一目的，在提供一種與原先操作結構與模式相容性甚高，無需大幅變更原有結構即可校驗之半導體晶粒點測機台。

本發明又一目的，在提供一種機台系統自我檢測時，無須停機或具干擾晶粒檢測之虞，而提升機台檢驗速度的半導體晶粒點測機台。

本發明係一種半導體晶粒點測機台檢驗方法，其中該機台包含一組用以承載該等半導體晶粒之承載搬移裝置；一組點測裝置，包括一組壓力導接組件並具有供電氣接觸該等半導體晶粒之 至少一組金屬探針，用以輸出該等半導體晶粒受測訊號；及一組儲存有該等半導體晶粒之標準電流-電壓資料、電氣連結該組壓力導接組件、供經過該組金屬探針而供應一個預定致能訊號至該等待測半導體晶粒、並供接收來自該點測裝置輸出訊號之處理裝置，該檢驗方法包含下列步驟：a)當該等半導體晶粒之一恰受該組金屬探針導電接觸時，以一個遠低於該致能訊號之微小測試訊號提供給該受接觸半導體晶粒並接收來自該點測裝置之第一輸出訊號；b)比較該第一輸出訊號之電流-電壓與該標準電流-電壓資料間之偏差；c)更換受接觸半導體晶粒，並重複上述步驟a)至b)；d)當累計偏差達一個預定數值之次數達一個預定門檻則提出警示。

利用上述機台檢驗方法之機台即為一種半導體晶粒點測機台，包含：一組用以承載半導體晶粒之承載搬移裝置；一組點測裝置，包括一組壓力導接組件，並具有供電氣接觸該等半導體晶粒之至少一組金屬探針，用以輸出該等半導體晶粒受測訊號；及一組處理裝置，儲存有該等半導體晶粒之標準電流-電壓資料，電氣連結該組壓力導接組件，供當該等半導體晶粒之一恰受該組金屬探針導電接觸時，以一個遠低於該致能訊號之微小測試訊號提供給受接觸半導體晶粒並接收來自該點測裝置之第一輸出訊號，比較該第一輸出訊號之電流-電壓與該標準電流-電壓資料間之偏差，並重複上述步驟，而在累計偏差達一個預定數值之次數達一個預定門檻則提出警示。

承上所述，本發明提出一種半導體晶粒點測機台檢驗方法，校驗時不用移除待測晶粒，無須刻意停機校驗機台，於檢測中同 步收集晶粒受測資料，且由所得電能狀況資料，可即時、精確推知點測機台的系統構件是否因髒污、老化、接觸不良產生異常狀況與異常檢測結果，從而避免產生大量誤檢晶粒，一舉解決上述問題。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。為方便說明，本發明之機台檢驗方法係以用於光學檢測的半導體晶粒點測機台為例，且省略必備於機台基座之控制單元與支架線路，以免圖面紊亂。

如圖2所示，此為待測晶粒模擬電路示意圖。在此圖中，將導電電路固有之微小阻抗以R1s表示，並將用來隔絕電路系統與其餘元件的絕緣部之電阻以R2p表示。並且在利用上述習用結構檢測時，如圖3所示，兩組edge sensor 10’分別以探針抵觸由承載搬移裝置30’送達待測位置的待測晶粒4，並提供測試訊號致能待測晶粒4，並由光感測組件20’接收待測晶粒4所發之光束，並轉換為電訊號輸出至處理裝置50’，以鑒別待測晶粒4合格與否。

承上，正常狀態下，如圖4線S所示，模擬電阻R2p之電阻值極大，趨近於斷路，因此當供給之電壓不足以導通待測晶粒時，電流值將保持在趨近於零狀態，直到電壓足以驅動待測晶粒導通發光，電流才驟增向上。相反地如線D所示，若點測機台1’線路產生老化，絕緣受損而趨向短路，模擬電阻R2p將提供一個較低電阻值，即使提供之電壓值甚低，仍有漏電流通過R2p而可被量得。也因此，當提供之電壓升高後，因R2p之漏電流存在，將使 並聯電阻降低，部分電流經R2p洩漏，實際行經待測晶粒的電流無法達到一個驅動晶粒發光之數值，造成合格之晶粒4無法被致能發光，而被誤判為不良品。

由於以往之測試過程中，僅單純施加例如約2V之驅動電壓並預期應有約20mA之驅動電流行經待測晶粒，從而驅動晶粒發光，並依照待測晶粒之發光與否逕行判斷。因此，即使量得晶粒不發光之結果，也無法區別是由於晶粒本身之問題，抑或是因R2p電阻值意外下降所導致。

相對地，本發明揭露在正常發光檢測前後，增加流程輸出一個微小致能測試訊號(例示為10nA)予待測晶粒4，並接收所量得之電壓與電流資料，則當此電流流通且電壓值沒有明顯提高，即可證明有漏電流之存在，僅需分辨漏電流是來自待測晶粒或R2p。依照經驗判斷，損壞而導致漏電流之待測晶粒多為隨機出現，即使是受到靜電擊穿或刮傷而連鎖損壞，其數目亦難達到連續三顆以上，故若連續有例如五顆以上之待測晶粒出現漏電流現象，則若非製程發生重大疏失，使整片晶圓大幅損壞，就是機台線路出現問題。

故本實施例中，如圖5所示，在每一待測晶粒受測時，先於步驟61’發送一個例如10nA之微小致能測試訊號至待測晶粒，若機台或晶粒處於漏電狀態，則步驟62’檢得之電流-電壓資料中，電壓值將會遠小於前述標準電流-電壓資料(線S)，並具有一明顯電壓差異，從而得知有漏電流存在，則於步驟63’停止該顆待測晶粒之檢測並加以紀錄。

若無漏電流之待測晶粒，則持續於步驟64’施加正常驅動電 訊號致能，並檢測其是否正常發光，而將未能正常發光之待測晶粒於步驟63’加以紀錄；並於步驟65’累積計算不合格晶粒是否已經連續發生達例如五顆之預定門檻，當不合格率為5%時，連續五顆晶粒不合格之機率達3.125×10^-7 ，因此以例如連續五顆晶粒不合格作為鑒別門檻具有一定鑒別價值。

若不合格晶粒數目尚未達預定門檻，則於步驟66’察看是否所有待測晶粒都已經測完，若尚未測完，則於步驟67’更換待測晶粒，並持續進行步驟61’；相反地，若已經連續有五顆待測晶粒不合格，則證明該批晶粒有明顯製造瑕疵，或者發生如本案先前所述之機台線路問題，故於步驟68’發出警示並停機，提醒操作人員前來判別並處理。相較於習用技術，動輒需等候數千顆、甚至上萬顆晶粒發生檢測錯誤才會被操作人員發現，本案經由添加此種施加微小測試訊號流程，大幅將警示門檻降低至誤判十顆晶粒以內即可即時示警，有效減少誤判發生機率、提升檢測良率、避免產品重測而價值降低之風險。

當然，如熟悉本技術領域者所能輕易理解，如圖2所示，除R2p可能趨向短路外，R1s亦可能因探針之磨耗、線路之氧化或其他類似因素而提高，而造成如圖6所示，原本正常之電流-電壓曲線S，因受到R1s升高之影響，在提供相同測試電流時，跨越待測晶粒之電壓實質降低，從而導致發光強度受到減弱，合格之待測晶粒易被誤判為不良品之問題。

故本案第二較佳實施例如圖7、8所示，其中點測機台1”包含一對edge sensor 10”及例釋為一組輸送帶的承載搬移裝置30”；且待測晶粒4是彼此電路獨立但仍保持在晶圓上而尚未進 行分割之狀態，並由承載搬移裝置30”運送至一個預備點測位置時，edge sensor 10”可利用一對連結有金屬探針12”的壓力導接組件14”，令金屬探針12”戳刺受測晶粒4以形成電氣迴路。

一併參考圖9所示，當位於檢測位置的晶粒4，受金屬探針12”戳刺導接後，首先於步驟61”透過edge sensor 10”發送一個第一測試訊號給晶粒4(例示為10nA)，由處理裝置50”紀錄第一測試訊號之電壓值；隨後於步驟62”中，以edge sensor 10”發出一個可致能晶粒發光的第二測試訊號(例示為50mA)，並由光學感測組件20”之光感測器25”透過光纖23”接收受測晶粒4的發光訊號；並同時記錄此第二測試訊號之感測數值。當然，如果更動第一及第二輸出訊號之輸出次序，或是增添第三、第四個輸出訊號，都不會阻礙本發明之實施。

承上，於步驟63”中比較第一、第二輸出訊號所導致之電流-電壓值是否不同於標準電路系統的電流-電壓資料(S)，由處理裝置50”判斷該差異達到一個預定值(例如200mV)，符合了漏電電流-電壓資料(線D)或阻抗異常電流-電壓資料(線U)的限定範圍時，即於步驟64”，計算累計偏差晶粒數目是否達一個預定門檻或已無待測晶粒，若偏差次數尚未達一個預定門檻且尚有待測晶粒，則於步驟65”更換待測晶粒4，重複進行上述步驟，直到所有待測晶粒4檢測完畢。若確認偏差次數已達一預警門檻(例如整批兩萬顆有兩千顆晶粒不合格)，則進行步驟66”由該警示裝置80”發出一個警示訊號並停機，提醒操作人員前來處理。

此外，目前之半導體晶粒除上述檢測方式外，亦有例如以底面作為共同接地，僅需由上方致能之結構模式。故本發明第三實 施例如圖10所示，一點測機台1'''利用圖示為移動臂之承載搬移裝置30'''，輸送晶粒4供單一組金屬探針12'''導接，移動臂係利用一個載台31'''承載晶粒4，且利用一接地線33'''連接一載台31'''，並使導電載台表面、受承載晶粒4、與前述edge sensor 10'''之金屬探針12'''構成迴路，以致能待測晶粒4。

如此一來，本發明可在各樣晶粒檢測中，在檢知晶粒特性同時，由機台系統電能資料即時判斷點測機台的系統構件異常與否；不僅提升點測機台的處理速度，確實地保證點測機台檢驗結果的正確性，且可讓機台管理者了解點測機台老化偏誤程度而訂定最恰當的機台或其零件更替、檢修期限。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1’、1”、1'''‧‧‧點測機台

4‧‧‧晶粒

10、10’、10”、10'''‧‧‧edge sensor

20’、20”‧‧‧光學感測組件

30’、30”、30'''‧‧‧承載搬移裝置

50’、50”‧‧‧處理裝置

80”‧‧‧警示裝置

12、12”、12'''‧‧‧金屬探針

14、14”‧‧‧壓力導接組件

16‧‧‧彈簧

18‧‧‧印刷電路板

23”‧‧‧光纖

25”‧‧‧光感測器

31'''‧‧‧載台

33'''‧‧‧接地線

圖1為習知晶粒點測機台之部份單元立體示意圖；圖2為待測晶粒的模擬電路示意圖；圖3為本發明第一實施例，晶粒點測機台的訊號接收/發送示意圖；圖4為本發明第一實施例，晶粒點測機台利用第一輸出訊號檢測之電流-電壓關係圖；圖5為本發明第一實施例，晶粒點測機台檢驗方法的流程示意圖；圖6為本發明第一實施例，晶粒點測機台利用第二輸出訊號 檢測之電流-電壓關係圖；圖7為本發明第二實施例，晶粒點測機台的部份單元運作示意圖；圖8為本發明第二實施例，晶粒點測機台的方塊示意圖；圖9為本發明第二實施例，晶粒點測機台檢驗方法的流程示意圖；圖10為本發明第三實施例，晶粒點測機台的部份單元運作示意圖。

61’~68’‧‧‧步驟

Claims (7)

1. 一種半導體晶粒點測機台檢驗方法，其中該機台包含一組用以承載半導體晶粒之承載搬移裝置；一組點測裝置，包括一組壓力導接組件並具有供電氣接觸該等半導體晶粒之至少一組金屬探針，用以輸出該等半導體晶粒受測訊號；及一組儲存有該等半導體晶粒之標準電流-電壓資料、電氣連結該組壓力導接組件、供經過該組金屬探針而供應一個預定致能訊號至該等待測半導體晶粒、並供接收來自該點測裝置輸出訊號之處理裝置，該檢驗方法包含下列步驟：a)當該等半導體晶粒之一恰受該組金屬探針導電接觸時，以一個遠低於該致能訊號之微小測試訊號提供給該受接觸半導體晶粒並接收來自該點測裝置之第一輸出訊號；b)比較該第一輸出訊號之電流-電壓與該標準電流-電壓資料間之偏差；c)更換受接觸半導體晶粒，並重複上述步驟a)至b)；d)當累計偏差達一個預定數值之次數達一個預定門檻則提出警示。
2. 如申請專利範圍第1項所述之檢驗方法，更包含介於該步驟a)與步驟b)間，以一個電流值高於該致能訊號之暫態過驅動電流訊號提供給該受接觸半導體晶粒，並接收來自該點測裝置之第二輸出訊號之步驟e)；且該步驟b)更包括比較該第二輸出訊號之電流-電壓與該標準電流-電壓資料間之偏差。
3. 一種半導體晶粒點測機台，包含：一組用以承載半導體晶粒之承載搬移裝置； 一組點測裝置，包括一組壓力導接組件，並具有供電氣接觸該等半導體晶粒之至少一組金屬探針，用以輸出該等半導體晶粒受測訊號；及一組處理裝置，儲存有該等半導體晶粒之標準電流-電壓資料，電氣連結該組壓力導接組件，供當該等半導體晶粒之一受該組金屬探針導電接觸時，以一個遠低於該致能訊號之微小測試訊號提供給受接觸半導體晶粒並接收來自該點測裝置之第一輸出訊號，比較該第一輸出訊號之電流-電壓與該標準電流-電壓資料間之偏差，並重複上述步驟，而在累計偏差達一個預定數值之次數達一個預定門檻則提出警示。
4. 如申請專利範圍第3項所述之點測機台，其中該半導體晶粒係一種受該預定致能訊號致能發光之晶粒，且該晶粒點測裝置更包括一組感測該受測晶粒發光狀態之光學感測組件。
5. 如申請專利範圍第4項所述之點測機台，其中該光學感測組件包括一根接收該受測晶粒所發光訊號之光纖及一組接收該光纖傳來光訊號之光感測器。
6. 如申請專利範圍第3、4或5項所述之點測機台，其中該晶粒點測裝置包括兩組壓力導接組件。
7. 如申請專利範圍第3、4或5項所述之點測機台，其中該承載搬移裝置包括一個承載該等半導體晶粒之載台，且該晶粒點測裝置包括導接該載台承載該等半導體晶粒之至少部分表面的接地線。