监控探针台卡盘的温度的方法与流程

1.本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种监控探针台卡盘(chuck)的温度的方法。


背景技术：

2.目前集成电路制造领域广泛使用探针台进行测试，现有方法中，有两种方法能对探针台卡盘101进行温度量测。
3.如图1所示，现有第一种方法是利用探针台内置在卡盘101内部的温度传感器102进行温度测量，现有第一种方法的优点为：能快速实时的测量出探针台卡盘101的温度。
4.但是现有第一种方法还有一些缺点，包括：
5.(1)温度传感器102只设定在某一小块区域，无法量测到探针台卡盘101所有位置的温度。
6.(2)温度传感器102测量几个点温度后进行处理最终只显示一个温度在探针台面板上，无法判断探针台卡盘101的温度均匀性。
7.(3)当探针台异常时，温度传感器102计算处理后的温度值可能有问题，并不是探针台卡盘101的真实温度。
8.现有第二种方法是使用热敏电阻温度测试仪对探针台卡盘101的各个位置进行温度量测。现有第二种方法的优点是可以准确、根据用户的需要对探针卡卡盘101进行温度量测。
9.但是现有第二种方法同样也有一些缺点：
10.(1)一个热敏电阻温度测试仪每次只能测量一个点的温度，需购买多个热敏电阻才可以进行多点的温度量测，因此会导致成本过高。
11.(2)由于每次使用热敏电阻温度测试仪需要打开机台门将它放置在卡盘101上，频繁的开关机台门会导致大量水汽进入机台，并且在量测低温时，如需要换点测量必须将探针台恢复至常温才可以打开机台门，这样升降温会浪费大量时间。
12.(3)现有第二种方法完全人工，效率和标准化程度较低，测量精度不高，耗时较长。


技术实现要素：

13.本发明所要解决的技术问题是提供一种监控探针台卡盘的温度的方法，不需要采用温度传感器或温度测试仪就能实现对探针台卡盘温度进行监控，特别容易实现对探针台卡盘的温度的均匀性进行监控，从而能实时、准确、自动、快速、完整地反映探针台卡盘温度的均匀性。
14.为解决上述技术问题，本发明提供的监控探针台卡盘的温度的方法的监控流程包括步骤：
15.步骤一、提供形成有二极管(diode)的晶圆(wafer)。
16.步骤二、将所述晶圆放置在所述探针台的卡盘上。
17.步骤三、利用所述探针台对所述晶圆上的所述二极管进行正向导通的电压和电流的测试。
18.步骤四、根据对所述晶圆上的所述二极管的测试数据确定所述卡盘的温度，从而实现对所述卡盘温度的监控。
19.进一步的改进是，步骤一中，所述晶圆上包括多个所述二极管，且所述二极管均匀分布在所述晶圆上。
20.步骤三中，在所述晶圆的所有所述二极管中选择多个所述二极管进行测试，所选取的所述二极管均匀分布在所述晶圆上。
21.步骤四中，形成所选取的所述二极管的测试数据在所述晶圆上的测试数据分布图；根据所述晶圆上的所述测试数据分布图形成所述卡盘的温度分布图，并从而判断所述卡盘上的温度分布的均匀性。
22.进一步的改进是，步骤三中，测试时采用正向恒流供电，对所述二极管的电压进行测试以及最后得到的测试数据为电压数据。
23.进一步的改进是，步骤四中，对各所述二极管的测试数据进行统一处理，所述统一处理包括计算平均值和标准偏差值，然后绘制整片所述晶圆上的所述测试数据分布图。
24.进一步的改进是，所述卡盘的温度没升高1℃，所述电压数据降低2mv～2.5mv。
25.进一步的改进是，步骤一中选取的所述晶圆上的所有所述二极管的工艺结构均匀，所述晶圆上的所有所述二极管的本身的工艺结构差异形成的所述二极管的电压数据差异小于等于1mv。
26.进一步的改进是，所述晶圆采用标准片(golden wafer)。
27.进一步的改进是，所述探针台包括二极管电压测试程序，步骤三中直接选取所述探针台中的所述二极管电压测试程序进行自动测试。
28.进一步的改进是，每隔一定时间间隔对所述探针台的所述卡盘的温度进行一次所述监控流程。
29.进一步的改进是，每天对所述探针台的所述卡盘的温度进行一次或多次所述监控流程。
30.进一步的改进是，在进行第一次所述监控流程时或者在进行了一段时间段的监控之后，还包括采用多个热敏电阻温度测试仪对所述探针台的所述卡盘温度进行抽测，用于验证所述监控流程对所述卡盘温度测试的准确性。
31.和现有技术中采用设置在探针台的卡盘上的温度传感器或者外部的温度测试仪如热敏电阻温度测试仪对探针台的卡盘的温度进行监控测试不同，本发明通过对设置在晶圆上的二极管的正向导通的电压和电流的测试，利用二极管的正向导通的电压或电流对温度的敏感性实现对卡盘的温度的测试并从而使得对卡盘温度的监控，由于二极管是设置在晶圆上，故不会占用卡盘的面积；而在晶圆上能同时集成制作大量分布均匀的二极管，故通过在晶圆上设置大量均匀分布的二极管，能轻易实现对卡盘的多个区域的温度进行测试，这样从而能轻易实现对探针台卡盘的温度的均匀性进行监控，从而能实时、准确、自动、快速、完整地反映探针台卡盘温度的均匀性。
32.另外，由于探针台本来就具有对半导体器件的测试功能，其中包括了对二极管的测试，故本发明仅需提供一片形成有二极管的晶圆，之后再利用探针台本身所具有的对二
极管的测试程序即可实现，所以，本发明还具有测试成本低的特点。
附图说明
33.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
34.图1是现有监控探针台卡盘的温度的方法中在探针台的卡盘设置温度传感器的结构示意图；
35.图2是本发明实施例监控探针台卡盘的温度的方法的流程图；
36.图3是二极管的伏安特性曲线；
37.图4是本发明实施例监控探针台卡盘的温度的方法得到的晶圆上的测试数据分布图形；
38.图5是本发明实施例监控探针台卡盘的温度的方法中采用9个热敏电阻温度测试仪对探针台的卡盘温度进行抽测的示意图。
具体实施方式
39.如图2所示，是本发明实施例监控探针台卡盘101的温度的方法的流程图；本发明实施例中的探针台的卡盘101结构依然请参考图1所示，本发明实施例监控探针台卡盘101的温度的方法的监控流程包括步骤：
40.步骤一、提供形成有二极管的晶圆。
41.本发明实施例方法中，所述晶圆上包括多个所述二极管，且所述二极管均匀分布在所述晶圆上。
42.选取的所述晶圆上的所有所述二极管的工艺结构均匀，所述晶圆上的所有所述二极管的本身的工艺结构差异形成的所述二极管的电压数据差异小于等于1mv。
43.在一些较佳实施例中，所述晶圆采用标准片，例如选取spice做工艺模型使用的golden wafer，这种golden wafer后续测得的整片diode电压数据值相对比较稳定，可以排除wafer自身产生的影响。
44.步骤二、将所述晶圆放置在所述探针台的卡盘101上。
45.步骤三、利用所述探针台对所述晶圆上的所述二极管进行正向导通的电压和电流的测试。
46.本发明实施例方法中，在所述晶圆的所有所述二极管中选择多个所述二极管进行测试，所选取的所述二极管均匀分布在所述晶圆上。
47.测试时采用正向恒流供电，对所述二极管的电压进行测试以及最后得到的测试数据为电压数据。
48.如图3所示，是二极管的伏安特性曲线；对于diode，它是pn结，在正向恒流供电条件下，pn结的正向压降与绝对温度有线性关系，即正向压降几乎随温度升高而线性下降。室温附近，温度每升高1℃，正向压降减少2mv～2.5mv；室温附近，温度每升高10℃，方向电流增加一倍。所以，应用到本发明实施例方法中，所述卡盘101的温度没升高1℃，所述电压数据降低2mv～2.5mv。
49.通常，探针台的测试端配备了高精度的源测量单元(smu)，精度可以到达2uv，其精度足以检测出diode器件由温度变化产生的测量值差异。
50.本发明实施例中，所述探针台包括二极管电压测试程序，步骤三中直接选取所述探针台中的所述二极管电压测试程序进行自动测试。
51.步骤四、根据对所述晶圆上的所述二极管的测试数据确定所述卡盘101的温度，从而实现对所述卡盘101温度的监控。
52.本发明实施例方法中，形成所选取的所述二极管的测试数据在所述晶圆上的测试数据分布图；根据所述晶圆上的所述测试数据分布图形成所述卡盘101的温度分布图，并从而判断所述卡盘101上的温度分布的均匀性。
53.本发明实施例方法中，还包括，对各所述二极管的测试数据进行统一处理，所述统一处理包括计算平均值和标准偏差值，然后绘制整片所述晶圆上的所述测试数据分布图。
54.如图4所示，是本发明实施例监控探针台卡盘的温度的方法得到的晶圆上的测试数据分布图形；测试数据为电压数据，单位为v，从箭头线201可以看出，从所述晶圆的右下角到左上角，电压数据逐渐增加，这样表示温度会逐渐降低。
55.本发明实施例中，采用所述监控流程作为常规检查，每隔一定时间间隔对所述探针台的所述卡盘101的温度进行一次所述监控流程。在一些实施例中，每天对所述探针台的所述卡盘101的温度进行一次或多次所述监控流程。
56.在进行第一次所述监控流程时或者在进行了一段时间段如数天或数十天的监控之后，还包括采用多个热敏电阻温度测试仪对所述探针台的所述卡盘101温度进行抽测，用于验证所述监控流程对所述卡盘101温度测试的准确性。如图5所示，是本发明实施例监控探针台卡盘的温度的方法中采用9个热敏电阻温度测试仪对探针台的卡盘温度进行抽测的示意图，9个热敏电阻温度测试仪在所述卡盘101上选取9个点进行温度测试，9个点分别用但圆圈的数字1至9表示，测量的卡盘101的设定温度为25℃，九个点的测试温度如表一所示：
57.表一
58.①
25.9℃
②
24.2℃
③
25.8℃
④
26.1℃
⑤
26.2℃
⑥
25.9℃
⑦
24.1℃
⑧
25.3℃
⑨
24.9℃
59.结合表一和图5的箭头线202所示可知，从点
⑦
到点
①
左上角到右下角的方向上，逐渐降低。
60.和现有技术中采用设置在探针台的卡盘101上的温度传感器或者外部的温度测试仪如热敏电阻温度测试仪对探针台的卡盘101的温度进行监控测试不同，本发明实施例通过对设置在晶圆上的二极管的正向导通的电压和电流的测试，利用二极管的正向导通的电压或电流对温度的敏感性实现对卡盘101的温度的测试并从而使得对卡盘101温度的监控，由于二极管是设置在晶圆上，故不会占用卡盘101的面积；而在晶圆上能同时集成制作大量分布均匀的二极管，故通过在晶圆上设置大量均匀分布的二极管，能轻易实现对卡盘101的多个区域的温度进行测试，这样从而能轻易实现对探针台卡盘101的温度的均匀性进行监控，从而能实时、准确、自动、快速、完整地反映探针台卡盘101温度的均匀性。
61.另外，由于探针台本来就具有对半导体器件的测试功能，其中包括了对二极管的测试，故本发明实施例仅需提供一片形成有二极管的晶圆，之后再利用探针台本身所具有的对二极管的测试程序即可实现，所以，本发明实施例还具有测试成本低的特点。
62.以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。