探針卡針尖端損耗量的自動(dòng)測量方法及儀器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路測試領(lǐng)域，特別是涉及晶圓特性測試中，探針卡針尖端損耗量的自動(dòng)測量方法，以及該方法所用的晶圓特性測試儀。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在晶圓特性測試中，是以定期手動(dòng)的方式，利用顯微鏡，估量探針卡針尖端的長度和損耗量的。如圖1所示，顯微鏡的Z軸的移動(dòng)距離(高度)可計(jì)算，先聚焦探針卡針尖端亮點(diǎn)，然后顯微鏡Z軸讀數(shù)清零，再次聚焦探針卡針尖端尾部，讀取顯微鏡Z軸讀數(shù)即為針尖端長度。但是，在實(shí)際測量中，由于探針卡針尖端尾部垂直，參見圖2所示，針尖端亮點(diǎn)清晰可見，但是針尖端部分顯像為黑色，所以無法聚焦，只能聚焦至針身針體部分，這樣的測量值無法做到很準(zhǔn)確。同時(shí)，由于個(gè)人的視覺誤差以及顯微鏡的顯像誤差，反復(fù)校正后，誤差還是在20微米左右，而且也無法做到隨時(shí)測量，需要拆卡后單獨(dú)測量，這樣既耽誤作業(yè)，又無法精準(zhǔn)有效地監(jiān)控探針卡的針尖端狀態(tài)。如果強(qiáng)行使用不合格探針卡，會(huì)導(dǎo)致針尖端完全磨損，在扎針時(shí)，探針卡樹脂面撞擊晶圓表面，就會(huì)對(duì)晶圓表面造成擦傷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之一是提供一種晶圓特性測試儀，它可以自動(dòng)有效地監(jiān)控探針卡針尖端的狀態(tài)。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的晶圓特性測試儀，在探針臺(tái)的載片臺(tái)邊緣設(shè)置有一個(gè)用于形成電信號(hào)觸發(fā)回路的接觸感應(yīng)模塊。
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之二是提供用上述晶圓特性測試儀自動(dòng)測量探針卡針尖端損耗量的方法。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，探針卡針尖端損耗量的自動(dòng)測量方法，步驟包括:
[0007]I)新探針卡受入時(shí)，測量接觸感應(yīng)模塊高度，作為針尖端初始值；
[0008]2)達(dá)到設(shè)定的針尖扎針回?cái)?shù)時(shí)，啟動(dòng)探針卡針尖端損耗量的測量程序；
[0009]3)根據(jù)探針卡類型，晶圓特性測試儀的信號(hào)管理模塊按照順序連接至相應(yīng)信號(hào)通道，施加測試電壓；
[0010]4)載片臺(tái)上升，探針卡針尖端碰到接觸感應(yīng)模塊，電流回路導(dǎo)通，信號(hào)管理模塊檢測到電流激增，觸發(fā)探針臺(tái)記錄載片臺(tái)高度的程序，獲得載片臺(tái)的移動(dòng)距離；
[0011]5)當(dāng)探針卡針數(shù)大于8時(shí)，重復(fù)步驟3)?4)，直至探針卡所有通道信號(hào)采集完畢；
[0012]6)載片臺(tái)下降,接觸感應(yīng)|吳塊脫尚探針卡針尖端；
[0013]7)將載片臺(tái)移動(dòng)距離的最大值減去針尖端初始值，得到最短一根探針的針尖端損耗量；將載片臺(tái)移動(dòng)距離的最大值和最小值相減，得到當(dāng)前探針卡的針高差。
[0014]本發(fā)明通過在晶圓特性測試儀的探針臺(tái)的載片臺(tái)邊緣增加一個(gè)接觸感應(yīng)模塊，通過接觸感應(yīng)回路反饋探針臺(tái)移動(dòng)量，監(jiān)控針尖端位置，從而在不需要卸載探針卡的情況下，實(shí)現(xiàn)了針尖端損耗量的自動(dòng)測量，不僅提高了針尖端狀態(tài)監(jiān)控的有效性和精準(zhǔn)度，而且提高了自動(dòng)化生產(chǎn)中探針卡的管理水平，并減少了額外人工測量所帶來的人工及機(jī)臺(tái)損失。
【附圖說明】
[0015]圖1是在目前的晶圓特性測試中，估量探針卡針尖端長度的裝置。
[0016]圖2是探針卡針尖端的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，B圖是A圖的針尖端部分的放大圖。
[0017]圖3是本發(fā)明的晶圓特性測試儀中，載片臺(tái)和接觸感應(yīng)模塊的俯視圖。
[0018]圖4是本發(fā)明的晶圓特性測試儀中，載片臺(tái)和接觸感應(yīng)模塊的側(cè)視圖，以及探針卡的結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖5是本發(fā)明的晶圓特性測試儀控制測量信號(hào)回路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為對(duì)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效有更具體的了解，現(xiàn)結(jié)合附圖，詳述如下:
[0021]本發(fā)明對(duì)晶圓特性測試儀做了改進(jìn)，在其探針臺(tái)的載片臺(tái)邊緣增加了一個(gè)接觸感應(yīng)模塊，用于形成電信號(hào)觸發(fā)回路。接觸感應(yīng)模塊長2cm，寬Icm (長、寬大于探針卡針尖端所在位置即可)，厚度任意，材質(zhì)可以為任意導(dǎo)體。接觸感應(yīng)模塊的電阻需在I歐姆以上，否則電流激增過大容易燒針。接觸感應(yīng)模塊的上表面和載片臺(tái)的上表面齊平。
[0022]用上述晶圓特性測試儀測量探針卡針尖端損耗量的流程如下:
[0023]步驟1，在晶圓特性測試儀的探針卡管理列表中加入針尖端初始值、針尖端損耗量、針尖端冗余量、針高差、針高冗余量、探針卡類型、探針卡狀態(tài)、點(diǎn)檢扎針回?cái)?shù)、當(dāng)前扎針回?cái)?shù)等相關(guān)參數(shù)。其中，針尖端初始值是指新探針卡針尖端的長度，針尖端冗余量是指預(yù)先設(shè)定的針尖端損耗量的上限，針高差是指最長針與最短針的長度差值，針高冗余量是指預(yù)先設(shè)定的針高差的上限。探針卡扎入芯片進(jìn)行測試即記為I次扎針。點(diǎn)檢扎針回?cái)?shù)即設(shè)定的扎針數(shù)，按照這個(gè)固定的回?cái)?shù)進(jìn)行點(diǎn)檢。當(dāng)前扎針回?cái)?shù)即當(dāng)前批次投入時(shí)已經(jīng)扎針的回?cái)?shù)。
[0024]步驟2，在新探針卡受入時(shí)，測量接觸感應(yīng)模塊高度，作為針尖端初始值，存入探針卡管理列表。
[0025]探針卡位置固定，每根探針背后有連線，連接到晶圓特性測試儀的信號(hào)通道中。不同的探針卡類型對(duì)應(yīng)的信號(hào)通道不同，共有1-48個(gè)通道(最多48個(gè)通道)，每個(gè)通道有施加信號(hào)與檢測信號(hào)兩個(gè)端子。
[0026]步驟3，按照探針卡管理列表中的回?cái)?shù)管理，自動(dòng)或者手動(dòng)啟動(dòng)探針卡針尖端損耗量的測量程序。
[0027]在探針臺(tái)的軟件界面中有自動(dòng)測量和手動(dòng)測量兩個(gè)測量選項(xiàng)。自動(dòng)測量是根據(jù)探針卡管理列表中設(shè)定的針尖扎針回?cái)?shù)，當(dāng)扎針回?cái)?shù)達(dá)到后，當(dāng)前批次作業(yè)完就自動(dòng)進(jìn)行針尖端長度損耗量的測量作業(yè)。
[0028]步驟4，根據(jù)探針卡管理列表中的探針卡類型(例如:BIP，NVK等等)，晶圓特性測試儀的信號(hào)管理模塊(SMU)按照順序連接至相應(yīng)的信號(hào)通道，施加0.1V電壓。由于此時(shí)探針卡針尖端懸空，因此測量到的電流為漏電(約0.1PA)。
[0029]步驟5，載片臺(tái)上升，當(dāng)探針卡針尖端碰到接觸感應(yīng)模塊后，電流回路(從晶圓特性測試儀通過電纜束至信號(hào)通道，再通過信號(hào)通道至探針卡，然后通過探針至接觸感應(yīng)模塊，并最后沿原路徑返回晶圓特性測試儀器)導(dǎo)通，此時(shí)對(duì)信號(hào)通道施加0.1V電壓，SMU檢測到電流激增(約0.1A)。
[0030]步驟6，晶圓特性測試儀觸發(fā)探針臺(tái)記錄載片臺(tái)高度的程序，從探針臺(tái)獲取載片臺(tái)的移動(dòng)距離，反饋給晶圓特性測試儀。
[0031]每個(gè)信號(hào)通道的測量值暫時(shí)存入晶圓特性測試儀內(nèi)存。
[0032]因每臺(tái)晶圓特性測試儀有8個(gè)SMU，可同時(shí)監(jiān)控8個(gè)通道，當(dāng)探針卡針數(shù)大于8時(shí)，需要重復(fù)步驟3-6，直至探針卡所有通道信號(hào)采集完畢；而當(dāng)針數(shù)小于8時(shí)，則可一次測量完成O
[0033]步驟7，所有SMU信號(hào)采集完畢后，載片臺(tái)下降，接觸感應(yīng)模塊脫離探針卡針尖端。
[0034]步驟8，從晶圓特性測試儀內(nèi)存中取出測量最大值(即載片臺(tái)移動(dòng)距離的最大值)，減去探針卡管理列表中的針尖端初始值，即可得出最短一根針的針尖端損耗量。
[0035]步驟9，從晶圓特性測試儀內(nèi)存中取出測量最大值和最小值，兩者的差即為此張?zhí)结樋ǖ尼樃卟睢?br>[0036]步驟10，把步驟8和步驟9得到的值更新到探針卡管理列表中，測量完畢。
[0037]步驟11,檢查探針卡狀態(tài),如果針尖端損耗量超過針尖端冗余量,則表示探針卡需換針，探針卡狀態(tài)切為異常；如果針高差超過針高冗余量，則表示探針卡需維修，探針卡狀態(tài)切為異常。每個(gè)批次投入都會(huì)檢查探針卡狀態(tài)，如果探針卡狀態(tài)為異常，下一批次就無法再次投入，這樣就實(shí)現(xiàn)了通過探針卡管理列表監(jiān)控并限定探針卡針尖端狀態(tài)的功能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.晶圓特性測試儀，其特征在于，該晶圓特性測試儀的探針臺(tái)的載片臺(tái)邊緣設(shè)置有一個(gè)用于形成電信號(hào)觸發(fā)回路的接觸感應(yīng)模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓特性測試儀，其特征在于，所述接觸感應(yīng)模塊的上表面和載片臺(tái)的上表面齊平。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓特性測試儀，其特征在于，所述接觸感應(yīng)模塊的電阻在I歐姆以上。
4.用權(quán)利要求1的晶圓特性測試儀自動(dòng)測量探針卡針尖端損耗量的方法，其特征在于，步驟包括: O新探針卡受入時(shí)，測量接觸感應(yīng)模塊高度，作為針尖端初始值； 2)達(dá)到設(shè)定的針尖扎針回?cái)?shù)時(shí)，啟動(dòng)探針卡針尖端損耗量的測量程序； 3)根據(jù)探針卡類型，晶圓特性測試儀的信號(hào)管理模塊按照順序連接至相應(yīng)信號(hào)通道，施加測試電壓； 4)載片臺(tái)上升，探針卡針尖端碰到接觸感應(yīng)模塊，電流回路導(dǎo)通，信號(hào)管理模塊檢測到電流激增，觸發(fā)探針臺(tái)記錄載片臺(tái)高度的程序，獲得載片臺(tái)的移動(dòng)距離； 5)當(dāng)探針卡針數(shù)大于8時(shí)，重復(fù)步驟3)?4)，直至探針卡所有通道信號(hào)采集完畢； 6)載片臺(tái)下降，接觸感應(yīng)|吳塊脫尚探針卡針尖端； 7)將載片臺(tái)移動(dòng)距離的最大值減去針尖端初始值，得到最短一根探針的針尖端損耗量；將載片臺(tái)移動(dòng)距離的最大值和最小值相減，得到當(dāng)前探針卡的針高差。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種晶圓特性測試儀，其探針臺(tái)的載片臺(tái)邊緣設(shè)置有一個(gè)用于形成電信號(hào)觸發(fā)回路的接觸感應(yīng)模塊。本發(fā)明還公開了用上述晶圓特性測試儀自動(dòng)測量探針卡針尖端損耗量的方法。本發(fā)明通過在載片臺(tái)邊緣增加一個(gè)接觸感應(yīng)模塊，通過接觸感應(yīng)回路反饋探針臺(tái)移動(dòng)量，監(jiān)控針尖端位置，從而在不需要卸載探針卡的情況下，實(shí)現(xiàn)了針尖端損耗量的自動(dòng)測量，提高了針尖端狀態(tài)監(jiān)控的有效性和精準(zhǔn)度。
【IPC分類】G01B7-00, G01B7-02
【公開號(hào)】CN104748658
【申請?zhí)枴緾N201310751453
【發(fā)明人】李堅(jiān)生, 鐘祎蕾
【申請人】上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2013年12月31日