一种应用于晶圆测试的无接触高度感应系统的制作方法

1.本发明涉及集成电路测试技术领域，具体涉及一种应用于晶圆测试的无接触高度感应系统。


背景技术：

2.集成电路的制造过程，通常可分为晶圆制程、晶圆测试、封装及最后测试。在芯片封装之前，通常需要对晶圆上的集成电路进行电学性能测试，以判断集成电路是否良好。在自动化晶圆测试中，通常是固定探针高度，用载物台承载晶圆以恒定行程进行上下往复运动来实现探针与芯片的接触和分离。
3.而晶圆往往会有不同程度的翘曲，同时，受限于现阶段的机械加工技术，载物台表面难以做到完全水平，会存在不同程度的高度差。导致晶圆测试过程中，晶圆表面几乎不可能做到完全水平，且变化情况不可预知。因此，对于晶圆表面高度差别较大的情况，载物台恒定行程的上下往复运动无法保证探针与芯片的准确接触，会造成探针扎过度接触损坏芯片和探针，或者接触不足而无法完成测试。
4.在国内，针对此问题尚无很好的解决方案，常规做法是进行手动测试。在全球范围内，虽有两种解决方案，但都存在一定的局限性。一种是将显微镜聚焦到芯片表面，通过焦距的变化，对芯片上升高度进行补偿，另一种是通过专用探针与芯片接触，作为反馈信号来调整芯片与测试探针的接触高度，从而实现探针与芯片的准确接触。
5.上述三种方法，都有各自的缺点：
6.(1)手动测试的速度太慢，不适用于芯片数量多的晶圆，会大大增加晶圆测试周期，降低集成电路制造效率。
7.(2)将显微镜聚焦到芯片表面，为保证对焦准确，对焦过程往往非常缓慢，因此通过焦距变化对芯片上升高度进行补偿的方案，也会大大降低自动测试的速度，增加测试的时间成本。
8.(3)对于通过专用探针与芯片接触的方法，因为探针与芯片接触必然会对芯片造成一定程度的损伤和污染，在严格的芯片制程中，这往往是无法接受的。其次探针属于消耗品，与芯片接触次数都有一定限制，因此该方案也会大大缩减探针使用寿命，从测试资源上提高成本。


技术实现要素：

9.本发明解决的技术问题是提供一种可提高晶圆测试效率，降低集成电路制造成本的应用于晶圆测试的无接触高度感应系统。
10.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
11.一种应用于晶圆测试的无接触高度感应系统，包括计算机、信号转换器、传感器、测试仪表和探针台，所述计算机包括控制软件和服务器，所述计算机分别与所述信号转换器、所述测试仪表和所述探针台通信，所述测试仪表电性连接有若干测试探针，所述探针台
包括载物台，所述载物台用于固定测试芯片；所述信号转换器用于接收所述传感器的模拟信号、并将所述模拟信号转换为数字信号后作为反馈信号发送给所述计算机的控制软件；所述控制软件通过所述计算机释放控制信号给所述探针台、以控制所述载物台带着测试芯片向所述测试探针靠近进行测试，所述传感器接收所述测试芯片与其之间的距离，当所述距离达到预设值时，所述控制软件释放另一控制信号给所述探针台的载物台停止运动，所述控制软件再释放控制信号控制所述测试仪表释放激励信号到所述测试芯片上、并接收所述测试芯片的反馈信号，所述反馈信号传入所述服务器存储起来。
12.进一步的，所述传感器固定在传感器模块上，所述传感器模块包括磁性底座和xyzθ四轴定位器，所述xyzθ四轴定位器通过所述磁吸底座吸附固定在所述探针台面上，所述xyzθ四轴定位器的前端为转动轴，所述转动轴通过适配板固定有光线臂，所述光线臂前端设置有传感器托板，所述传感器固定在所述传感器托板中。
13.进一步的，所述xyzθ四轴定位器包括x轴高精度定位器、y轴高精度定位器、z轴高精度定位器和θ角度调节器，所述x轴高精度定位和所述y轴高精度定位器通过转接板水平固定，所述z轴高精度定位器通过l型转接板与所述y轴高精度定位器垂直固定，所述θ角度调节器通过转接板水平设置在所述z轴高精度定位器前端、并控制所述适配板在垂直面方向的转动角度。
14.进一步的，所述载物台上设置有温控式真空吸盘。
15.进一步的，所述温控式真空吸盘集成真空晶圆卡盘、水冷盘和加热盘，所述真空晶圆卡盘上开有若干真空吸附孔，其内部还设置有若干传感器，所述水冷盘和所述加热盘设置在所述真空晶圆卡盘下方为其提供高低温或恒温的模拟环境。
16.进一步的，测试探针固定在测试探针模块上，所述测试探针模块包括磁性底座和xyzθ四轴定位器，所述xyzθ四轴定位器通过所述磁吸底座吸附固定在所述探针台面上，所述xyzθ四轴定位器前端的转动轴通过适配板固定所述测试探针。
17.优选的，所述传感器为电容式传感器。
18.本发明的有益效果是：
19.1.通过集成传感器和信号转换器形成无接触高度感应系统，再通过真空吸盘将测试芯片真空吸附固定，解决晶圆芯片测试时的翘曲和载物台的不平整所带来的测试难题，可大大提高晶圆测试的效率，降低集成电路的制造成本。
20.2.无接触感应系统也避免了对芯片的损伤和污染，使极端严格的芯片的高效测试成为可能。
21.3.控制软件将将测试系统和传感器监测系统结合起来，不会降低测试速度，可大大提高测试效率，减少损耗。
附图说明
22.图1为本发明的系统原理示意图；
23.图2为一实施例的系统结构图；
24.图3为图2中标记为3的结构图；
25.图中标记为：
26.1、计算机、2、信号转换器，3、传感器模块，4、探针台，5、真空吸盘，6、测试仪表，7、
测试探针模块，301、磁性底座，302、xyzθ四轴定位器，303、适配板，304、光线臂，305、传感器托板，306、传感器，307、光纤。
具体实施方式
27.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
28.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
29.一种应用于晶圆测试的无接触高度感应系统，如图1所示，包括计算机、信号转换器、传感器、测试仪表和探针台，计算机包括控制软件和服务器，计算机分别与信号转换器、测试仪表和探针台通信，测试仪表电性连接有若干测试探针，探针台包括载物台，载物台用于固定测试芯片，信号转换器用于接收传感器的模拟信号、并将模拟信号转换为数字信号后作为反馈信号发送给计算机的控制软件。控制软件通过计算机释放控制信号给探针台、以控制载物台带着测试芯片向测试探针靠近进行测试，传感器接收测试芯片与其之间的距离，当距离达到预设值时，控制软件释放另一控制信号给探针台的载物台停止运动，控制软件再释放控制信号控制测试仪表释放激励信号到测试芯片上、并接收测试芯片的反馈信号，反馈信号传入服务器存储起来。
30.通过传感器实时监测与测试芯片的高度，不会接触测试芯片，无接触感应系统避免了对芯片的损伤和污染，使极端严格的芯片的高效测试成为可能。而且也不会降低测试速度，可大大提高测试效率。同时，载物台停止移动后，此时载物台上芯片高度即为合适的接触高度，且每次接触时高度相同，对于探针的损耗可大大降低。
31.如图2所示，是基于图1原理图而呈现的一实施例的系统结构图，传感器安装在传感器模块3前端，测试探针安装在测试探针模块7前端，探针台中间为测试口、其测试口下端为载物台，载物台上设置有真空吸盘5，真空吸盘5用于吸附测试芯片。
32.其中，如图3所示，为传感器模块3的结构图，传感器模块3包括磁性底座301和xyzθ四轴定位器302，xyzθ四轴定位器302通过磁吸底座301吸附固定在探针台面上，xyzθ四轴定位器302的前端为转动轴，转动轴通过适配板303固定有用于光纤307走线的光线臂304，光线臂304前端设置有传感器托板305，传感器固定在传感器托板305中。xyzθ四轴定位器302包括x轴高精度定位器、y轴高精度定位器、z轴高精度定位器和θ角度调节器，x轴高精度定位和y轴高精度定位器通过转接板水平固定，z轴高精度定位器通过l型转接板与y轴高精度定位器垂直固定，θ角度调节器通过转接板水平设置在z轴高精度定位器前端、并控制适配板303在垂直面方向的转动角度。托板305前端倾斜开有用于安装传感器的传感器安装孔。
33.同时，测试探针模块7页包括磁性底座和xyzθ四轴定位器，xyzθ四轴定位器通过磁吸底座吸附固定在探针台面上，xyzθ四轴定位器前端的转动轴通过适配板固定测试探针。
34.如图2所示，测试口下端设置有真空吸盘5，真空吸盘采用温控式真空吸盘，集成真
空晶圆卡盘、水冷盘和加热盘，真空晶圆卡盘上开有若干真空吸附孔，其内部还设置有若干传感器，水冷盘和加热盘设置在真空晶圆卡盘下方为其提供高低温或恒温的模拟环境。通过真空吸盘上的若干真空吸附孔，可以将测试芯片平整的吸附固定，可以减少测试芯片的翘曲。
35.在本发明中，传感器采用电容式传感器，通过平板电容的电容大小与平板间距关系以监测测试芯片与其之间的距离。
36.在实际使用中，无论是晶圆的翘曲还是载物台的不平整，都不是突变的，而是呈现一定的趋势连续缓慢变化。所以在尺寸很小的范围内，变化的程度极小的。本发明中的传感器在使用时与测试探针相邻，监测的是临近探针接触位置的晶圆高度，此处的翘曲程度可以近似认为与接触位置相同，以此保证监测的始终是接触位置。载物台控制测试芯片晶圆反复的上升和下降来测试芯片，以及前后左右不断的移动实现在不同芯片之间的切换。
37.本发明中，控制软件将测试系统和传感器监测系统结合起来，形成一个一一对应的关系，也就是说先控制探针台将某一测试芯片与探针进行接触，然后控制仪表释放信号、接收信号完成测试，测试结果即为该芯片的测试结果。然后测试下一个芯片，以此类推，每一个芯片与一个结果一一对应。在测试过程中，传感器监测系统不断的监测探针台与其之间的距离，确保载物台上芯片高度即为合适的接触高度，且每次接触时高度相同。一方面可以解决晶圆的翘曲和载物台的不平整所带来的测试难题，另外一方面可大大提高测试效率，避免芯片的损伤和污染。
38.以上的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。