探针针压侦测装置和方法与流程

本发明涉及半导体制造，特别是涉及一种探针针压侦测装置和方法。

背景技术：

1、芯片制造过程中，通常需要进行多次电性测试以检测芯片性能是否良好。在进行电性测试时，晶圆中的焊垫(pad)为测试电路的引脚，与探针接触，通过探针卡实现芯片上焊垫与测试机稳定可靠的连接，而这些探针则输送电信号来测试器件的性能。目前，影响电性测试结果精准度的客观因素主要有：测试机的精度、探针台的精度、探针卡的质量以及探针与焊垫的接触是否良好。电性测试时，一般都要求探针扎在焊垫中央，针迹小于焊垫面积的三分之一。在层间金属(inter metal)做测试时，铜焊垫在探针台相机下看不到针迹，无法判断针压(over driver，简称od)是否合适，od过小的话在测试时会造成接触不良，导致测试结果不准确；od过大的话会对器件造成损伤，会加快探针的消耗。

2、针对计算od的问题，现有技术中采用测试电阻的方法来判断探针与焊垫接触是否良好，这种做法需要测试机和探针台进行通讯，通过实际测试来完成，而且需要多次测试才能完成，导致测试效率下降。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种探针针压侦测装置和方法，用于解决现有技术中，在层间金属做测试时，由于看不到针迹，无法判断使用的针压是否合适，不能保证测试数据的正确性，容易造成探针和晶圆的损伤，而采用测试电阻的方法来判断探针与焊垫接触是否良好的方法需要测试机和探针台进行通讯，通过多次实际测试来完成，导致测试效率下降等问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种探针针压侦测装置，包括桥架、横向传动轴、纵向传动轴、纵向滑轨、滑块、2个侦测装置探针、检测仪表、第一驱动单元、第二驱动单元、侦测模块及控制模块；所述横向传动轴、第一驱动单元和检测仪表固定于所述桥架上，纵向传动轴和纵向滑轨位于桥架下方，第一驱动单元与横向传动轴相连接，用于驱动第一横向传动轴运动；纵向传动轴和纵向滑轨平行设置，第二驱动单元与纵向传动轴相连接，用于驱动纵向传动轴运动；所述滑块位于所述横向传动轴上，2个侦测装置探针与滑块相连接，且2个侦测装置探针的间距可调，检测仪表与2个侦测装置探针电连接，用于检测2个侦测装置探针是否与待测焊垫接触；所述控制模块与第一驱动单元及第二驱动单元电连接；所述侦测模块用于探测实际测试用探针与侦测装置探针的高度，并根据实际测试用探针与侦测装置探针的高度差异计算实际测试用探针的初始针压。

3、可选地，侦测装置探针的材质为钨和/或铍铜，直径为10～30um，长度为200～300um。

4、在一可选方案中，所述滑块上设置有刻度槽，2个侦测装置探针位于刻度槽内，且可在刻度槽内移动。

5、在另一可选方案中，所述两个滑块为2个，2个侦测装置探针一一对应设置于滑块上，2个滑块的间距可调。

6、可选地，所述侦测模块包括相机，所述检测仪表包括万用表。

7、可选地，2个侦测装置探针在纵向和横向的移动距离为0～500mm；2个侦测装置探针之间的间距为50um～200um。

8、可选地，控制模块包括plc控制器和/或上位机，与侦测模块电连接。

9、可选地，所述针压侦测装置包括固定台，所述桥架、横向传动轴、纵向传动轴和纵向滑轨均位于固定台上。

10、可选地，第一驱动单元和第二驱动单元包括伺服电机。

11、本发明还提供一种探针针压侦测方法，所述探针针压侦测方法基于上述任一方案中所述的探针针压侦测装置进行，所述探针针压侦测方法包括根据待测晶圆的焊垫间距调整2个侦测装置探针的间距，以及根据焊垫的位置设置2个侦测装置探针的纵向和横向移动距离，侦测模块探测侦测装置探针与待测焊垫的位置，然后调整针压，用检测仪表检测到侦测装置探针与焊垫刚接触时的初始针压值，之后侦测模块再次探测实际测试用探针与侦测装置探针的高度，并根据实际测试用探针与侦测装置探针的高度差异计算实际测试用探针的初始针压，从而得到实际测试用探针的初始针压。

12、如上所述，本发明的探针针压侦测装置及方法，具有以下有益效果：本发明经改善的结构设计，可以侦测探针针压，且可以根据待测焊垫的位置和间距对侦测装置探针进行灵活调整，满足不同的侦测需求。整个装置结构简单，操作非常方便，可以极大提高测试效率。

技术特征：

1.一种探针针压侦测装置，其特征在于，包括桥架、横向传动轴、纵向传动轴、纵向滑轨、滑块、2个侦测装置探针、检测仪表、第一驱动单元、第二驱动单元、侦测模块及控制模块；所述横向传动轴、第一驱动单元和检测仪表固定于所述桥架上，纵向传动轴和纵向滑轨位于桥架下方，第一驱动单元与横向传动轴相连接，用于驱动第一横向传动轴运动；纵向传动轴和纵向滑轨平行设置，第二驱动单元与纵向传动轴相连接，用于驱动纵向传动轴运动；所述滑块位于所述横向传动轴上，2个侦测装置探针与滑块相连接，且2个侦测装置探针的间距可调，检测仪表与2个侦测装置探针电连接，用于检测2个侦测装置探针是否与待测焊垫接触；所述控制模块与第一驱动单元及第二驱动单元电连接；所述侦测模块用于探测实际测试用探针与侦测装置探针的高度，并根据实际测试用探针与侦测装置探针的高度差异计算实际测试用探针的初始针压。

2.根据权利要求1所述的探针针压侦测装置，其特征在于，侦测装置探针的材质为钨和/或铍铜，直径为10～30um，长度为200～300um。

3.根据权利要求1所述的探针针压侦测装置，其特征在于，所述滑块上设置有刻度槽，2个侦测装置探针位于刻度槽内，且可在刻度槽内移动。

4.根据权利要求1所述的探针针压侦测装置，其特征在于，所述两个滑块为2个，2个侦测装置探针一一对应设置于滑块上，2个滑块的间距可调。

5.根据权利要求1所述的探针针压侦测装置，其特征在于，所述侦测模块包括相机，所述检测仪表包括万用表。

6.根据权利要求1所述的探针针压侦测装置，其特征在于，2个侦测装置探针在纵向和横向的移动距离为0～500mm；2个侦测装置探针之间的间距为50um～200um。

7.根据权利要求1所述的探针针压侦测装置，其特征在于，控制模块包括plc控制器和/或上位机，与侦测模块电连接。

8.根据权利要求1所述的探针针压侦测装置，其特征在于，所述针压侦测装置包括固定台，所述桥架、横向传动轴、纵向传动轴和纵向滑轨均位于固定台上。

9.根据权利要求1所述的探针针压侦测装置，其特征在于，第一驱动单元和第二驱动单元包括伺服电机。

10.一种探针针压侦测方法，其特征在于，所述探针针压侦测方法基于权利要求1-9任一项所述的探针针压侦测装置进行，所述探针针压侦测方法包括根据待测晶圆的焊垫间距调整2个侦测装置探针的间距，以及根据焊垫的位置设置2个侦测装置探针的纵向和横向移动距离，侦测模块探测侦测装置探针与待测焊垫的位置，然后调整针压，用检测仪表检测到侦测装置探针与焊垫刚接触时的初始针压值，之后侦测模块再次探测实际测试用探针与侦测装置探针的高度，并根据实际测试用探针与侦测装置探针的高度差异计算实际测试用探针的初始针压，从而得到实际测试用探针的初始针压。

技术总结
本发明提供一种探针针压侦测装置及方法。装置包括桥架、横向传动轴、纵向传动轴、纵向滑轨、滑块、2个侦测装置探针、检测仪表、第一驱动单元、第二驱动单元、侦测模块及控制模块；横向传动轴、第一驱动单元和检测仪表固定于桥架上，纵向传动轴和纵向滑轨位于桥架下方，第一驱动单元与横向传动轴相连接；纵向传动轴和纵向滑轨平行设置，第二驱动单元与纵向传动轴相连接；滑块位于横向传动轴上，2个侦测装置探针与滑块相连接，且2个侦测装置探针的间距可调，检测仪表与2个侦测装置探针电连接；控制模块与第一驱动单元及第二驱动单元电连接；侦测模块根据实际测试用探针与侦测装置探针的高度差异计算初始针压。本发明有助于提高测试效率。

技术研发人员：邱海斌,王新鹏
受保护的技术使用者：芯恩（青岛）集成电路有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15