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CN112255528A - 用于晶圆测试的探针台 - Google Patents

用于晶圆测试的探针台 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于晶圆测试的探针台。该探针台(1)包括基础平台(10)和位于基础平台上的测试治具(11)。测试治具(11)包括测试座(2)和压力盖(4)。测试座中设有探针,用于与待测晶圆晶粒的焊盘电接触。压力盖(4)用于将待测晶圆晶粒固定在测试座(2)中。本发明的探针台结构简单、生产成本低,有利于降低晶圆测试的成本。

Description

用于晶圆测试的探针台
技术领域
本发明涉及芯片测试技术领域,尤其涉及一种用于晶圆测试的探针台。
背景技术
在晶圆制造完成之后,需要对晶圆进行测试,以便鉴别出不合格的晶圆晶粒。传统的半导体测试机进行晶圆测试(Circuit Probe)时,先将一个完整的待测晶圆放置到探针台(Prober)的水平工作面上,探针台事先通过平整度调试,保证该工作平面的平整度,同时将测试起始位置坐标对位,然后通过控制探针台X,Y,Z三个方向的精准运动,让待测试晶圆与固定的探针卡(Probecard)上的探针(Probepin)接触,通过与针卡上连接的测试机发出/获取测试信号/数据来进行测试。这个方式需要通过探针塔(Pogo Tower)的方式将测试载板(Loadboard)上的测试资源管脚与探针卡(ProbeCard)进行连接,以保证测试信号的信号质量和速率要求。
随着半导体设计水平的不断提高,晶圆晶粒(die)上的焊盘(pad)的尺寸越来越小,对探针的定位精度要求越来越高。由于晶圆测试时通过探针台XYZ三个方向的运动来实现晶粒焊盘与探针的对准,这就对探针台的平整度有极高的要求,以便能够满足微米级的误差要求。此外,测试信号需要通过探针塔装置实现测试机信号和探针信号的连接,由于晶圆测试一般需要的测试信号数量在数百至数千信号管脚不等,因此满足保证测试信号在完整性和精度一致性上的要求则十分困难,从而带来了探针台设备实现复杂且成本高昂,不利于大规模建设的生产。另外,由于探针台移机调试不方便,一旦设置完成,就固定用于特定产品测试,造成测试机资源无法根据测试需求灵活动态地配置。
因此,需要提供一种结构简单且生产成本低的探针台,以便降低晶圆测试的成本。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种用于晶圆测试的探针台,其结构简单、生产成本低,从而可以降低晶圆测试成本。
本发明提供的用于晶圆测试的探针台包括基础平台和位于基础平台上的测试治具,测试治具包括测试座和压力盖,测试座中设有探针,用于与待测晶圆晶粒的焊盘接触,压力盖用于将待测晶圆晶粒固定在测试座中。
根据本发明一优选实施例,压力盖具有打开位置和闭合位置,在闭合位置中,所述压力盖将待测晶圆晶粒固定在测试座中,使得待测晶圆晶粒的焊盘与探针稳定接触,在打开位置中,所述压力盖与待测晶圆晶粒分离。
根据本发明一优选实施例,所述压力盖包括陶瓷触点,所述陶瓷触点被配置为在所述压力盖处于闭合位置中时,所述陶瓷触点向待测晶圆晶粒施加压力,使得待测晶圆晶粒的焊盘抵靠探针。
根据本发明一优选实施例,所述治具包括至少一个测试座,所述至少一个测试座焊接在所述治具的电路板上。
根据本发明一优选实施例,所述治具的电路板上包括测试信号连接器,所以测试信号连接器与所述至少一个测试座的探针电连接。
根据本发明一优选实施例,所述测试治具是可替换的。
根据本发明一优选实施例,所述探针台还包括上料机械臂和下料机械臂,所述上料机械臂用于将待测晶圆晶粒放置到所述测试座中,所述下料机械臂用于将待测晶圆晶粒从所述从测试座中取出。
根据本发明一优选实施例,所述上料机械臂和下料机械臂为同一个机械臂。
根据本发明一优选实施例,所述上料机械臂和下料机械臂为具有视觉定位和并行抓取能力的三轴机械臂。
根据本发明一优选实施例,所述探针台还包括上料工作台和下料工作台,所述上料工作台用于放置经切割的晶圆晶粒,所述下料工作台用于放置经测试的晶圆晶粒。
根据本发明的用于晶圆测试的探针台采用包括探针的测试座的结构实现与待测晶粒的焊盘的电接触,从而简化了探针台的结构,降低了探针台的制造成本。另外,本发明的探针台中的测试治具可以根据不同的待测晶圆晶粒进行替换,从而实现了根据测试需求的灵活配置。
附图说明
参照附图,本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是,这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案,而并非意在对本发明的保护范围构成限定。附图中:
图1为根据本发明实施例的用于晶圆测试的探针台的结构示意图;
图2为根据本发明实施例的测试座的结构示意图;
图3为根据本发明实施例的测试治具的电路板的结构示意图;
图4为根据本发明实施例的测试座的压力盖的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
图1为根据本发明实施例的用于晶圆测试的探针台的结构示意图。如图1所示,探针台1包括基础平台10和位于基础平台上的测试治具11。基础平台10优选地由大理石制成,以便保证测试平台的平整度。测试治具11包括测试座(socket)2和压力盖4。测试座2中设有探针21,用于与待测晶圆晶粒的焊盘电接触。测试座2可以例如通过焊接的方式固定在测试治具11的电路板3上。压力盖4用于将待测晶圆晶粒固定在测试座4中。探针台1与测试机通过线缆连接,从而可以从测试机接收测试信号并且将晶粒的反馈信号传回测试机。
使用本发明的探针台1进行晶圆测试主要包括上料、测试和下料三个过程。首先,将切割好的待测晶圆晶粒放置到测试治具11上的测试座2中,使得晶粒的焊盘与测试座2中的探针21电接触。随后,闭合压力盖4。闭合的压力盖4向待测晶粒施加向下的压力,使得待测晶圆晶粒的焊盘与探针稳定接触。上料完成后,测试机1通过探针21向待测晶粒传输测试信号并且从待测晶粒接收反馈信号并记录测试结果,从而完成对待测晶粒的测试。当测试完成之后,进入下料过程。将压力盖4打开,从而可以将完成测试的晶粒从测试座2中取出。在使用本实施例的探针台1进行晶圆测试的过程中,探针台1不需要移动,也不需要使用任何探针塔、探针卡等复杂且昂贵的部件,从而降低探针台1的生产升本,以及晶圆测试成本。
根据优选的实施例,图1中的测试治具11是可替换的。由于不同的晶粒的功能、尺寸以及焊盘位置和数量都是不同的,同一个测试治具往往不能满足不同的晶粒的测试需求。根据本实施例的探针台1可以根据晶圆晶粒的测试需求,更换相应的测试治具11,而不必更换整套探针台1。
根据优选的实施例,探针台1还包括上料机械臂121和下料机械臂122。上料机械臂121用于将待测晶圆晶粒放置到测试座2中,下料机械臂122用于将待测晶圆晶粒从测试座2中取出。当然,以上描述的上料机械臂121和下料机械臂122可以是同一个机械臂,从而可以节约成本。上料机械臂121和下料机械臂122优选地为具有视觉定位和并行抓取能力的三轴机械臂。视觉定位指的是根据采集的图像判断目标物体(例如晶圆晶粒)的位置,并行抓取指的是同时抓取多个晶粒。因此,根据本实施例的机械臂可以快速且准确地抓取晶粒。
根据优选的实施例,探针台1还包括上料工作台131和下料工作台132。上料工作台131包括用于放置预先切割好的晶圆晶粒的放置区域,每一颗晶圆晶粒都有自己的坐标和编号,上料机械臂121可以根据测试机指令,吸取对应的晶圆晶粒并将其放置到测试座2中进行测试。待测晶圆晶粒测试完成后,自动更新待测晶圆晶粒。下料工作台132包括用于保存测试后晶圆颗粒的保存区域。根据测试结果的分档需求,保存区域分割为不同的晶圆颗粒保存区,下料机械臂122吸取对应测试座中已经完成测试的晶圆颗粒,根据测试结果把不同分档的晶圆晶粒放置到不同的区域中。保存区域至少包括测试通过的PASS区和测试失败的FAIL区。
图2为根据本发明的实施例的测试座的结构示意图。根据本实施例,测试座2包括壳体21、焊接盘22和探针23。壳体22形成一个围栏结构,围栏内部界定一个矩形区域。该矩形的尺寸与待测晶粒的尺寸相对应,从而可以在测试时将待测晶粒稳定地嵌入在围栏结构内。在矩形区域中设有至少一个探针23,探针23的位置和数量与待测晶粒的焊盘的位置和数量相对应,从而保证嵌入围栏结构内的晶粒的焊盘与相应的探针23电接触。测试座的焊接盘22用于将测试座固定在测试治具11的电路板3上。
图3为根据本发明实施例的测试治具的电路板的结构示意图。根据本实施例,测试治具11的电路板3上焊接有6个测试座2。测试座2的数量可以根据需要调整。测试座2的数量越大,可以同时测量的晶粒的数量就越大,测试的效率就越高。然而,测试座2的数量受制于测试治具11的面积以及成本的制约,不能无限增大。在本实施例中,测试治具11的电路板3上还包括测试信号连接器31。电路板3上的每个测试座2的探针都与测试信号连接器电连接,从而可以从测试信号连接器31接收测试信号并且向测试信号连接器31发送反馈信号。测试信号连接器31还与测试信号接口连接,通过测试信号接口连接至测试机。
图4为根据本发明实施例的测试座的压力盖的结构示意图。图4中的压力盖4为与图3中的测试座2对应的压力盖4。在压力盖4闭合位置中朝向测试座2的表面上,设置有6个触点40。当待测晶粒嵌入到测试座2中并且压力盖4闭合时,压力盖4上的触点与测试座2中的晶粒的表面接触并施加向下的压力,使得晶粒的焊盘抵靠探针23的头部,造成探针的弹性形变。由此,使得晶粒的焊盘稳定地与探针23电接触,从而保证测试的稳定性。根据本发明,触点40的数量不限于6个,只要其数量和位置与测试座2的数量和位置相一致即可。优选地,触点40由陶瓷材料制成,从而保证良好的绝缘性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,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,均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种用于晶圆测试的探针台(1),包括基础平台(10)和位于基础平台上的测试治具(11),所述测试治具(11)包括测试座(2)和压力盖(4),所述测试座(2)中设有探针(23),用于与待测晶圆晶粒的焊盘电接触,所述压力盖(4)用于将待测晶圆晶粒固定在所述测试座(2)中。
2.根据权利要求1所述的探针台(1),其特征在于,所述压力盖(4)具有打开位置和闭合位置,在所述闭合位置中,所述压力盖(4)将待测晶圆晶粒固定在所述测试座中,使得待测晶圆晶粒的焊盘与所述探针(23)稳定接触,在所述打开位置中,所述压力盖(4)与待测晶圆晶粒分离。
3.根据权利要求2所述的探针台(1),其特征在于,所述压力盖(4)包括陶瓷触点(40),所述陶瓷触点(40)被配置为在所述压力盖(4)处于闭合位置中时,所述陶瓷触点(40)向待测晶圆晶粒施加压力,使得待测晶圆晶粒的焊盘抵靠探针(23)。
4.根据权利要求3所述的探针台(1),其特征在于,所述测试治具(11)包括至少一个测试座(2),所述至少一个测试座(2)焊接在所述测试治具(11)的电路板(3)上。
5.根据权利要求4所述的探针台(1),其特征在于,所述治具(11)的电路板(3)上包括测试信号连接器,所以测试信号连接器与所述至少一个测试座(2)的探针(23)电连接。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的探针台(1),其特征在于,所述测试治具(11)是可替换的。
7.根据权利要求6所述的探针台(1),其特征在于,所述探针台(1)还包括上料机械臂(121)和下料机械臂(122),所述上料机械臂(121)用于将待测晶圆晶粒放置到所述测试座(2)中,所述下料机械臂(122)用于将待测晶圆晶粒从所述测试座(2)中取出。
8.根据权利要求7所述的探针台(1),其特征在于,所述上料机械臂(121)和下料机械臂(122)为同一个机械臂。
9.根据权利要求7所述的探针台(1),其特征在于,所述上料机械臂(121)和下料机械臂(121)为具有视觉定位和并行抓取能力的三轴机械臂。
10.根据权利要求7所述的探针台(1),其特征在于,所述探针台(1)还包括上料工作台(131)和下料工作台(132),所述上料工作台(131)用于放置经切割的晶圆晶粒,所述下料工作台(132)用于放置经测试的晶圆晶粒。
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