探针卡针尖端损耗量的自动测量方法及仪器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及集成电路测试领域，特别是涉及晶圆特性测试中，探针卡针尖端损耗量的自动测量方法，以及该方法所用的晶圆特性测试仪。
【背景技术】
[0002]目前，在晶圆特性测试中，是以定期手动的方式，利用显微镜，估量探针卡针尖端的长度和损耗量的。如图1所示，显微镜的Z轴的移动距离(高度)可计算，先聚焦探针卡针尖端亮点，然后显微镜Z轴读数清零，再次聚焦探针卡针尖端尾部，读取显微镜Z轴读数即为针尖端长度。但是，在实际测量中，由于探针卡针尖端尾部垂直，参见图2所示，针尖端亮点清晰可见，但是针尖端部分显像为黑色，所以无法聚焦，只能聚焦至针身针体部分，这样的测量值无法做到很准确。同时，由于个人的视觉误差以及显微镜的显像误差，反复校正后，误差还是在20微米左右，而且也无法做到随时测量，需要拆卡后单独测量，这样既耽误作业，又无法精准有效地监控探针卡的针尖端状态。如果强行使用不合格探针卡，会导致针尖端完全磨损，在扎针时，探针卡树脂面撞击晶圆表面，就会对晶圆表面造成擦伤。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题之一是提供一种晶圆特性测试仪，它可以自动有效地监控探针卡针尖端的状态。
[0004]为解决上述技术问题，本发明的晶圆特性测试仪，在探针台的载片台边缘设置有一个用于形成电信号触发回路的接触感应模块。
[0005]本发明要解决的技术问题之二是提供用上述晶圆特性测试仪自动测量探针卡针尖端损耗量的方法。
[0006]为解决上述技术问题，探针卡针尖端损耗量的自动测量方法，步骤包括:
[0007]I)新探针卡受入时，测量接触感应模块高度，作为针尖端初始值；
[0008]2)达到设定的针尖扎针回数时，启动探针卡针尖端损耗量的测量程序；
[0009]3)根据探针卡类型，晶圆特性测试仪的信号管理模块按照顺序连接至相应信号通道，施加测试电压；
[0010]4)载片台上升，探针卡针尖端碰到接触感应模块，电流回路导通，信号管理模块检测到电流激增，触发探针台记录载片台高度的程序，获得载片台的移动距离；
[0011]5)当探针卡针数大于8时，重复步骤3)?4)，直至探针卡所有通道信号采集完毕；
[0012]6)载片台下降,接触感应|吴块脱尚探针卡针尖端；
[0013]7)将载片台移动距离的最大值减去针尖端初始值，得到最短一根探针的针尖端损耗量；将载片台移动距离的最大值和最小值相减，得到当前探针卡的针高差。
[0014]本发明通过在晶圆特性测试仪的探针台的载片台边缘增加一个接触感应模块，通过接触感应回路反馈探针台移动量，监控针尖端位置，从而在不需要卸载探针卡的情况下，实现了针尖端损耗量的自动测量，不仅提高了针尖端状态监控的有效性和精准度，而且提高了自动化生产中探针卡的管理水平，并减少了额外人工测量所带来的人工及机台损失。
【附图说明】
[0015]图1是在目前的晶圆特性测试中，估量探针卡针尖端长度的装置。
[0016]图2是探针卡针尖端的结构示意图。其中，B图是A图的针尖端部分的放大图。
[0017]图3是本发明的晶圆特性测试仪中，载片台和接触感应模块的俯视图。
[0018]图4是本发明的晶圆特性测试仪中，载片台和接触感应模块的侧视图，以及探针卡的结构图。
[0019]图5是本发明的晶圆特性测试仪控制测量信号回路图。
【具体实施方式】
[0020]为对本发明的技术内容、特点与功效有更具体的了解，现结合附图，详述如下:
[0021]本发明对晶圆特性测试仪做了改进，在其探针台的载片台边缘增加了一个接触感应模块，用于形成电信号触发回路。接触感应模块长2cm，宽Icm (长、宽大于探针卡针尖端所在位置即可)，厚度任意，材质可以为任意导体。接触感应模块的电阻需在I欧姆以上，否则电流激增过大容易烧针。接触感应模块的上表面和载片台的上表面齐平。
[0022]用上述晶圆特性测试仪测量探针卡针尖端损耗量的流程如下:
[0023]步骤1，在晶圆特性测试仪的探针卡管理列表中加入针尖端初始值、针尖端损耗量、针尖端冗余量、针高差、针高冗余量、探针卡类型、探针卡状态、点检扎针回数、当前扎针回数等相关参数。其中，针尖端初始值是指新探针卡针尖端的长度，针尖端冗余量是指预先设定的针尖端损耗量的上限，针高差是指最长针与最短针的长度差值，针高冗余量是指预先设定的针高差的上限。探针卡扎入芯片进行测试即记为I次扎针。点检扎针回数即设定的扎针数，按照这个固定的回数进行点检。当前扎针回数即当前批次投入时已经扎针的回数。
[0024]步骤2，在新探针卡受入时，测量接触感应模块高度，作为针尖端初始值，存入探针卡管理列表。
[0025]探针卡位置固定，每根探针背后有连线，连接到晶圆特性测试仪的信号通道中。不同的探针卡类型对应的信号通道不同，共有1-48个通道(最多48个通道)，每个通道有施加信号与检测信号两个端子。
[0026]步骤3，按照探针卡管理列表中的回数管理，自动或者手动启动探针卡针尖端损耗量的测量程序。
[0027]在探针台的软件界面中有自动测量和手动测量两个测量选项。自动测量是根据探针卡管理列表中设定的针尖扎针回数，当扎针回数达到后，当前批次作业完就自动进行针尖端长度损耗量的测量作业。
[0028]步骤4，根据探针卡管理列表中的探针卡类型(例如:BIP，NVK等等)，晶圆特性测试仪的信号管理模块(SMU)按照顺序连接至相应的信号通道，施加0.1V电压。由于此时探针卡针尖端悬空，因此测量到的电流为漏电(约0.1PA)。
[0029]步骤5，载片台上升，当探针卡针尖端碰到接触感应模块后，电流回路(从晶圆特性测试仪通过电缆束至信号通道，再通过信号通道至探针卡，然后通过探针至接触感应模块，并最后沿原路径返回晶圆特性测试仪器)导通，此时对信号通道施加0.1V电压，SMU检测到电流激增(约0.1A)。
[0030]步骤6，晶圆特性测试仪触发探针台记录载片台高度的程序，从探针台获取载片台的移动距离，反馈给晶圆特性测试仪。
[0031]每个信号通道的测量值暂时存入晶圆特性测试仪内存。
[0032]因每台晶圆特性测试仪有8个SMU，可同时监控8个通道，当探针卡针数大于8时，需要重复步骤3-6，直至探针卡所有通道信号采集完毕；而当针数小于8时，则可一次测量完成O
[0033]步骤7，所有SMU信号采集完毕后，载片台下降，接触感应模块脱离探针卡针尖端。
[0034]步骤8，从晶圆特性测试仪内存中取出测量最大值(即载片台移动距离的最大值)，减去探针卡管理列表中的针尖端初始值，即可得出最短一根针的针尖端损耗量。
[0035]步骤9，从晶圆特性测试仪内存中取出测量最大值和最小值，两者的差即为此张探针卡的针高差。
[0036]步骤10，把步骤8和步骤9得到的值更新到探针卡管理列表中，测量完毕。
[0037]步骤11,检查探针卡状态,如果针尖端损耗量超过针尖端冗余量,则表示探针卡需换针，探针卡状态切为异常；如果针高差超过针高冗余量，则表示探针卡需维修，探针卡状态切为异常。每个批次投入都会检查探针卡状态，如果探针卡状态为异常，下一批次就无法再次投入，这样就实现了通过探针卡管理列表监控并限定探针卡针尖端状态的功能。
【主权项】
1.晶圆特性测试仪，其特征在于，该晶圆特性测试仪的探针台的载片台边缘设置有一个用于形成电信号触发回路的接触感应模块。
2.根据权利要求1所述的晶圆特性测试仪，其特征在于，所述接触感应模块的上表面和载片台的上表面齐平。
3.根据权利要求1所述的晶圆特性测试仪，其特征在于，所述接触感应模块的电阻在I欧姆以上。
4.用权利要求1的晶圆特性测试仪自动测量探针卡针尖端损耗量的方法，其特征在于，步骤包括: O新探针卡受入时，测量接触感应模块高度，作为针尖端初始值； 2)达到设定的针尖扎针回数时，启动探针卡针尖端损耗量的测量程序； 3)根据探针卡类型，晶圆特性测试仪的信号管理模块按照顺序连接至相应信号通道，施加测试电压； 4)载片台上升，探针卡针尖端碰到接触感应模块，电流回路导通，信号管理模块检测到电流激增，触发探针台记录载片台高度的程序，获得载片台的移动距离； 5)当探针卡针数大于8时，重复步骤3)?4)，直至探针卡所有通道信号采集完毕； 6)载片台下降，接触感应|吴块脱尚探针卡针尖端； 7)将载片台移动距离的最大值减去针尖端初始值，得到最短一根探针的针尖端损耗量；将载片台移动距离的最大值和最小值相减，得到当前探针卡的针高差。
【专利摘要】本发明公开了一种晶圆特性测试仪，其探针台的载片台边缘设置有一个用于形成电信号触发回路的接触感应模块。本发明还公开了用上述晶圆特性测试仪自动测量探针卡针尖端损耗量的方法。本发明通过在载片台边缘增加一个接触感应模块，通过接触感应回路反馈探针台移动量，监控针尖端位置，从而在不需要卸载探针卡的情况下，实现了针尖端损耗量的自动测量，提高了针尖端状态监控的有效性和精准度。
【IPC分类】G01B7-00, G01B7-02
【公开号】CN104748658
【申请号】CN201310751453
【发明人】李坚生, 钟祎蕾
【申请人】上海华虹宏力半导体制造有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2013年12月31日