全自动晶圆测试方法及实现该测试方法的设备技术

本发明专利技术公开了一种全自动晶圆测试方法及实现该测试方法的设备，该方法包含扫描片盒、取片、粗调、送片、精确对准、测试与放回晶圆各步骤，实现全自动晶圆测试方法的设备，它包括在机架上设置的置片及数片装置，在置片及数片装置一侧的机架上设有晶圆传输装置，在晶圆传输装置一侧设有与其配合的晶圆测试平台装置，本发明专利技术的方法效率高、测试成本低廉、自动化程度高、测试结果准确。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体测试
，公开了一种全自动晶圆测试方法，本发 明还公开了实现该测试方法的设备。技术背景半导体IC测试技术，依IC制造的不同阶段，分为芯片测试与成品测试两种。前者是以探针在产品仍处于晶圆制造阶段时进行的晶粒良莠测试。降低测试成本成为发展IC测试的首要目标，对体积更小、功能更强的芯片的需求正推 动IC产业的发展，同时也推动着IC设计和测试的发展。对于系统芯片(soc) 的测试，其成本已几乎占芯片成本的一半。未来IC测试设备制造商面临的最大挑战是如何降低测试成本。提高测试速度和测试智能化是减低成本的必要途径。目前普遍采用的测试 机与测试方法是手动测试或半自动测试。手动测试为人工放置每一个晶圆，用 光学显微镜对准每个管芯后手动测试。半自动测试为人工把晶圆放置在测试台 上，再通过光学显微镜扫描，手动调整晶圆角度，第一个管芯位置等。调整好 后依次测试晶圆上的每个管芯。测试完每个晶圆后人工把晶圆放回片盒内，再 取下一个晶圆重复上述过程。这样人工操作大大增加了晶圆测试时间，而且更 换不同种类的芯片测试时候对新上的探针必须手动调整，再通过人工设置参数。 测试过程打点的准确性也无法判断。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种效率高、测试成本 低廉、自动化程度高、测试结果准确的全自动晶圆测试方法。 本专利技术的另一目的是提供一种实现上述测试方法的设备。 按照本专利技术提供的技术方案，所述全自动晶圆测试方法按如下步骤顺序进行a、 扫描片盒片盒相对晶圆探测传感器上下移动，晶圆探测传感器探测到 片盒中晶圆后向控制器发送信号，控制器记录当前晶圆的运动位置和序号以及 厚度；b、 取片取片钳伸进片盒中待取晶圆片下面，片盒相对取片钳下移一小距 离，晶圆脱离片盒留在取片钳上，取片钳上的负压孔吸住晶圆片，取片钳把晶 圆片送到检测转轴顶端设置的吸盘装置上，取片钳上的真空释放晶圆片，旋转 单元上升后晶圆离开取片钳并留在检测转轴顶端设置的吸盘装置上准备粗调整；C、粗调检测转轴顶端设置的吸盘装置带动晶圆旋转，旋转过程中光学系 统感应是否晶圆已经进入光学探测范围内，光学传感器感应晶圆并向控制器发 送信号，同时控制器记录晶圆切入光学传感器探测范围时的运动位置和时间； 检测转轴顶端设置的吸盘装置旋转两个圆周期后等待调整信号，控制器根据记 录数据对晶圆离心坐标和角度进行计算，最后把计算结果转换成运动指令发送 到电机驱动单元，然后移动取片钳和检测转轴顶端设置的吸盘装置，使得晶圆 留在取片钳上的预订位置并准备送片；d、 送片取片钳伸展到晶圆测试平台装置上面，取片钳上的真空释放晶圆 片，晶圆测试平台装置上的顶针上升到能把晶圆从取片钳离开并留在顶针上面， 取片钳縮回原点，顶针下移后把晶圆留在晶圆测试平台装置上，晶圆测试平台 装置上的测试台晶圆吸盘装置吸住晶圆片并准备精确对准；e、 精确对准晶圆测试平台装置移动到安装槽内的光学系统镜头下面，图 像采集装置采集晶圆图像，计算机对采集得到的图像进行建立模板，模板匹配， 把处理结果转化为运动参数发送给运动控制卡，运动控制卡控制电机驱动机构， 使得晶圆测试平台装置动作，对不同位置进行图像采集处理，直到满足要求为 止；f、 测试横向直线导轨与纵向直线导轨及其滑动驱动装置移动到使得晶圆 能够与探针接触的位置后计算机向测试仪器发送开始测试信号，测试仪器测试 完毕后向计算机发送测试完毕和测试状态信号，计算机获得测试完毕信号后查 看测试状态信号，根据状态信号输出测试报告并把下一个管芯与探针接触，循 环上述过程直到整个晶圆都测试完毕为止；g、 放回晶圆晶圆测试平台装置及其下的横向直线导轨与纵向直线导轨及 其滑动驱动装置把测试完毕的晶圆交给取片钳，取片钳把晶圆送到片盒内并取 下一个待测晶圆，重复上述7个步骤，直到整个片盒内晶圆全部被测试完毕为 止。在步骤a中片盒放置架相对晶圆探测传感器上下移动，移动过程中晶圆 探测传感器探测到片盒中的晶圆上边缘和下边缘后向控制器发送信号，控制器 捕获光学探测器发送的信号的同时记录片盒相对光学探测器的位置和序号，再 计算晶圆片的厚度，如果厚度不符合则报警。在步骤b中旋转单元带动晶圆旋转，旋转过程中光电传感器感应晶圆片的同时控制器记录旋转角度和运动时间，控制器计算旋转单元旋转一个圆周期 内光学传感器感应到晶圆片的时间比例和位置关系，算出晶圆种类、晶圆中心 偏离旋转平台中心的坐标、缺口方向，控制器按照计算得到的结果控制电机驱 动机构调整晶圆坐标，重复上述过程直到满意为止。在步骤e的精确对准按如下步骤顺序进行(1) 、晶圆测试平台装置中心移动到摄像机镜头下；(2) 、设置该位置为晶圆测试平台装置横向运动坐标和纵向运动坐标的原 点，计算机采集图像，建立模板；(3) 、移动晶圆测试平台装置到离原点上、下、左、右各一个晶圆管芯位 置，然后进行采集图像与搜索模板；(4) 、通过计算搜索到的模板图像坐标调整晶圆测试平台装置角度；(5) 、采集图像、灰度变换、图像投影后把晶圆的两行管芯之间街区和两 列之间街区的交叉点移动到运动坐标的原点；(6) 、设置新的运动坐标的原点，采集图像，建立新的模板；(7) 、把相对与晶圆圆心的上、下、左、右四个晶圆的边缘移动到镜头下 面进行采集图像，然后进行搜索模板、边缘检测、确定边缘坐标；(8) 、重复上述过程直到调整好晶圆的水平角度和垂直角度并确定晶圆圆 心的坐标位置和管芯相对晶圆圆心的坐标。在步骤f的测试按如下步骤顺序进行(1) 、晶圆测试平台装置带动晶圆移动到探针下面；(2) 、晶圆测试平台装置上升，使得探针与晶圆管芯接触；(3) 、向测试仪发送开始测试信号；(4) 、等待测试仪的测试结束信号和状态信号；(5) 、査询状态信号，如果测试通过转到第(6)步，否则对晶圆管芯作标记；(6) 、晶圆测试平台装置下移并移动下一个晶圆管芯到探针下面，使探针 与晶圆管芯接触；(7) 、如果探针超出晶圆边缘，换下一行晶圆到探针下面；(8) 、重复上述过程直到整个晶圆上的管芯都被测试完毕为止。 实现上述测试方法的设备它包括在机架上设置的置片及数片装置，在置片及数片装置一侧的机架上设有晶圆传输装置，在晶圆传输装置一侧设有与其配 合的晶圆测试平台装置，机架上设置片盒放置架，在片盒放置架上设置片盒及 晶圆探测传感器，在靠近晶圆测试平台装置的机架上设有光学传感器安装盘， 其内可安装光学传感器，该光学传感器通过图像釆集装置与图像处理装置相接， 所述晶圆传输装置包括在旋转轴上设置的转盘，转盘上设有支架，在支架上横 向架设若干根滑轨，在滑轨上滑动连接取片钳，在取片钳下方设有升降板及其 升降驱动装置，升降板和固定设置的导杆滑动连接，在升降板上转动连接有检 测转轴，检测转轴的顶端部设有吸盘装置，检测转轴与其转动驱动装置相连； 所述晶圆测试平台装置包括在底架上设置的横向直线导轨，横向直线导轨上设有与其滑动连接的底板，在支架上设有底板的滑动驱动装置，在底板上设有与 横向直线导轨垂直的纵向直线导轨，纵向直线导轨上滑动连接有支承板及其滑 动驱动装置，支承板上设有晶圆吸附及卸落装置，在晶圆吸附及卸落装置的上 方铰接有探针架，在晶圆吸附及卸落装置一侧的支架上设有光学定位识别装置 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全自动晶圆测试方法，其特征是该方法包按如下步骤顺序进行：ａ、扫描片盒：片盒相对晶圆探测传感器上下移动，晶圆探测传感器探测到片盒中晶圆后向控制器发送信号，控制器记录当前晶圆的运动位置和序号以及厚度；ｂ、取片：取片钳伸进片盒中待取晶圆片下面，片盒相对取片钳下移一小距离，晶圆脱离片盒留在取片钳上，取片钳上的负压孔吸住晶圆片，取片钳把晶圆片送到检测转轴顶端设置的吸盘装置上，取片钳上的真空释放晶圆片，旋转单元上升后晶圆离开取片钳并留在检测转轴顶端设置的吸盘装置上准备粗调整；ｃ、粗调：检测转轴顶端设置的吸盘装置带动晶圆旋转，旋转过程中光学系统感应是否晶圆已经进入光学探测范围内，光学传感器感应晶圆并向控制器发送信号，同时控制器记录晶圆切入光学传感器探测范围时的运动位置和时间；检测转轴顶端设置的吸盘装置旋转两个圆周期后等待调整信号，控制器根据记录数据对晶圆离心坐标和角度进行计算，最后把计算结果转换成运动指令发送到电机驱动单元，然后移动取片钳和检测转轴顶端设置的吸盘装置，使得晶圆留在取片钳上的预订位置并准备送片；ｄ、送片：取片钳伸展到晶圆测试平台装置上面，取片钳上的真空释放晶圆片，晶圆测试平台装置上的顶针上升到能把晶圆从取片钳离开并留在顶针上面，取片钳缩回原点，顶针下移后把晶圆留在晶圆测试平台装置上，晶圆测试平台装置上的测试台晶圆吸盘装置吸住晶圆片并准备精确对准；ｅ、精确对准：晶圆测试平台装置移动到安装槽内的光学系统镜头下面，图像采集装置采集晶圆图像，计算机对采集得到的图像进行建立模板，模板匹配，把处理结果转化为运动参数发送给运动控制卡，运动控制卡控制电机驱动机构，使得晶圆测试平台装置动作，对不同位置进行图像采集处理，直到满足要求为止；ｆ、测试：横向直线导轨与纵向直线导轨及其滑动驱动装置移动到使得晶圆能够与探针接触的位置后计算机向测试仪器发送开始测试信号，测试仪器测试完毕后向计算机发送测试完毕和测试状态信号，计算机获得测试完毕信号后查看测试状态信号，根据状态信号输出测试报告并把下一个管芯与探针接触，循环上述过程直到整个晶圆都测试完毕为止；ｇ、放回晶圆：晶圆测试平台装置及其下的横向直线导轨与纵向直线导轨及其滑动驱动装置把测试完毕的晶圆交给取片钳，取片钳把晶圆送到片盒内并取下一个待测晶圆，重复上述７个步骤，直到整个片盒内晶圆全部被测试完毕为止。...

【技术特征摘要】
1、一种全自动晶圆测试方法，其特征是该方法包按如下步骤顺序进行a、扫描片盒片盒相对晶圆探测传感器上下移动，晶圆探测传感器探测到片盒中晶圆后向控制器发送信号，控制器记录当前晶圆的运动位置和序号以及厚度；b、取片取片钳伸进片盒中待取晶圆片下面，片盒相对取片钳下移一小距离，晶圆脱离片盒留在取片钳上，取片钳上的负压孔吸住晶圆片，取片钳把晶圆片送到检测转轴顶端设置的吸盘装置上，取片钳上的真空释放晶圆片，旋转单元上升后晶圆离开取片钳并留在检测转轴顶端设置的吸盘装置上准备粗调整；c、粗调检测转轴顶端设置的吸盘装置带动晶圆旋转，旋转过程中光学系统感应是否晶圆已经进入光学探测范围内，光学传感器感应晶圆并向控制器发送信号，同时控制器记录晶圆切入光学传感器探测范围时的运动位置和时间；检测转轴顶端设置的吸盘装置旋转两个圆周期后等待调整信号，控制器根据记录数据对晶圆离心坐标和角度进行计算，最后把计算结果转换成运动指令发送到电机驱动单元，然后移动取片钳和检测转轴顶端设置的吸盘装置，使得晶圆留在取片钳上的预订位置并准备送片；d、送片取片钳伸展到晶圆测试平台装置上面，取片钳上的真空释放晶圆片，晶圆测试平台装置上的顶针上升到能把晶圆从取片钳离开并留在顶针上面，取片钳缩回原点，顶针下移后把晶圆留在晶圆测试平台装置上，晶圆测试平台装置上的测试台晶圆吸盘装置吸住晶圆片并准备精确对准；e、精确对准晶圆测试平台装置移动到安装槽内的光学系统镜头下面，图像采集装置采集晶圆图像，计算机对采集得到的图像进行建立模板，模板匹配，把处理结果转化为运动参数发送给运动控制卡，运动控制卡控制电机驱动机构，使得晶圆测试平台装置动作，对不同位置进行图像采集处理，直到满足要求为止；f、测试横向直线导轨与纵向直线导轨及其滑动驱动装置移动到使得晶圆能够与探针接触的位置后计算机向测试仪器发送开始测试信号，测试仪器测试完毕后向计算机发送测试完毕和测试状态信号，计算机获得测试完毕信号后查看测试状态信号，根据状态信号输出测试报告并把下一个管芯与探针接触，循环上述过程直到整个晶圆都测试完毕为止；g、放回晶圆晶圆测试平台装置及其下的横向直线导轨与纵向直线导轨及其滑动驱动装置把测试完毕的晶圆交给取片钳，取片钳把晶圆送到片盒内并取下一个待测晶圆，重复上述7个步骤，直到整个片盒内晶圆全部被测试完毕为止。2、 如权利要求l所述的全自动晶圆测试方法，其特征是在步骤a中片 盒放置架相对晶圆探测传感器上下移动，移动过程中晶圆探测传感器探测到 片盒中的晶圆上边缘和下边缘后向控制器发送信号，控制器捕获光学探测器 发送的信号的同时记录片盒相对光学探测器的位置和序号，再计算晶圆片的 厚度，如果厚度不符合则报警。3、 如权利要求1所述的全自动晶圆测试方法，其特征是在步骤b中检 测转轴的顶端部的吸盘装置带动晶圆旋转，旋转过程中光电传感器感应晶圆 片的同时控制器记录旋转角度和运动时间，控制器计算旋转单元旋转一个圆 周期内光学传感器感应到晶圆片的时间比例和位置关系，算出晶圆种类、晶 圆中心偏离旋转平台中心的坐标、缺口方向，控制器按照计算得到的结果控 制电机驱动机构调整晶圆坐标，重复上述过程直到晶圆圆心与检测转轴的中 心重叠并缺口方向达到预先设定的角度为止。4、 如权利要求1所述的全自动晶圆测试方法，其特征是在步骤e的精确对准按如下步骤顺序进行(1) 、晶圆测试平台装置中心移动到摄像机镜头下；(2) 、设置该位置为晶圆测试平台装置横向运动坐标和纵向运动坐标的 原点，计算机采集图像，建立模板；(3) 、移动晶圆测试平台装置到离原点上、下、左、右各一个晶圆管芯 位置，然后进行采集图像与搜索模板；(4) 、通过计算搜索到的模板图像坐标调整晶圆测试平台装置角度；(5) 、采集图像、灰度变换、图像投影后把晶圆的两行管芯之间街区和 两列之间街区的交叉点移动到运动坐标的原点；(6) 、设置新的运动坐标的原点，采集图像，建立新的模板；(7) 、把相对与晶圆圆心的上、下、左、右四个晶圆的边缘移动到镜头 下面进行采集图像，然后进行搜索模板、边缘检测、确定边缘坐标；(8) 、重复上述过程直到调整好晶圆的水平角度和垂直角度并确定晶圆 圆心的坐标位置和管芯相对晶圆圆心的坐标。5、 如权利要求l所述的全自动晶圆测试方法，其特征是在步骤f的测试 按如下步骤顺序进行(1) 、晶圆测试平台装置带动晶圆移动到探针下面；(2) 、晶圆测试平台装置上升，使得探针与晶圆管芯接触；(3) 、向测试仪发送开始测试信号；(4) 、等待测试仪的测试结束信号和状态信号；(5) 、査询状态信号，如果测试通过转到第(6)步，否则对晶圆管芯作标记；(6) 、晶圆测试平台装置下移并移动下一个晶圆管芯到探针下面，使探 针与晶圆管芯接触；(7) 、如果探针超出晶圆边缘，换下一行晶圆到探针下面；(8) 、重复上述过程直到整个晶圆上的管芯都被测试完毕为止。6、 实现权利要求l-5所述全自动晶圆测试方法的设备，包括在机架(4) 上设置的置片及数片装置(1)，其特征是在置片及数片装置(1) 一侧的机 架(4)上设有晶圆传输装置(2)，在晶圆传输装置(2) —侧设有与其配合 的晶圆测试平台装置(3)，机架(4)上设置片盒放置架(7)，在片盒放置架(7)上设置片盒(103)及晶圆探测传感器(10)，在靠近晶圆测试平台装置 (3)的机架(4)上设有光学传感器安装盘(11)，其内可安装光学传感器， 该光学传感器通过图像采集装置与图像处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴雅日图，陈仲宇，周骅，戴京东，
申请(专利权)人：无锡市易控系统工程有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]