CN115274484B - 一种晶圆检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及晶圆检测的技术领域，尤其是公开了一种晶圆检测装置，包括对位平台；检测平台，可升降地设置在对位平台上且能够沿竖向进行自转；通电检测部，设置于检测平台上方，通电检测部包括探针卡盘，探针卡盘具有针头；打点器，连接于通电检测部；对位成像单元，对位成像单元包括连接于通电检测部的对位相机一、连接于对位平台的对位相机二。本申请中对位相机一采集检晶圆位置信息，对位相机二采集针头和打点器的位置信息，建立空间坐标系并生成晶圆检测的路径规划。对位平台移动至检测位置，检测平台上升至晶圆的芯片引脚和针头接触，测量芯片参数。打点器根据检测结果图，标记不良芯片，实现晶圆的自动对准、检测和标记。

Description

一种晶圆检测装置及其检测方法

技术领域

本申请涉及晶圆检测的技术领域，尤其涉及一种晶圆检测装置及检测方法。

背景技术

随着半导体行业的飞速发展，晶圆作为半导体器件的基础材料，应用日益广泛。其中，电性能测试是晶圆在制造及封装过程中所必不可少的工序，电性能及相关参数合格的晶圆才能被作为良品流转至下一道工序。

在传统的检测过程中，由检测人员手动进行校准及选点检测。由于一个晶圆上具有数百个待检测的芯片，每个芯片都需要单独对准和检测，使得检测速度慢且容易损伤晶圆，影响检测结果的准确性。

发明内容

为了能够解决上述技术问题，本申请的技术方案提供了晶圆检测装置及检测方法。技术方案如下：

本申请提供了一种晶圆检测装置，包括对位平台，能够在水平面上移动；检测平台，被配置于真空吸附晶圆，所述检测平台可升降地设置在所述对位平台上且能够沿竖向进行自转；通电检测部，设置于所述检测平台上方，所述通电检测部包括探针卡盘，所述探针卡盘具有用于与晶圆电接触的针头；打点器，连接于所述通电检测部，以标记晶圆的不良芯片；以及对位成像单元，被配置于与外界工控设备相连，所述对位成像单元包括连接于所述通电检测部的对位相机一、连接于所述对位平台的对位相机二，所述对位相机一和所述对位相机二均通过反射镜实现90°取像；所述对位相机一采集检晶圆的位置信息，所述对位相机二采集针头和打点器的位置信息，外界工控设备整合比对采集的信息，建立完整空间坐标系并生成晶圆检测时的路径规划。

进一步地，所述对位相机一和所述对位相机二均水平设置，所述对位相机一的镜头朝向正下方设置，所述对位相机二的镜头朝向正上方设置。

具体的，所述通电检测部还包括水平设置的卡盘固定板，所述探针卡盘水平嵌设在所述卡盘固定板内并与外界测试机相连，所述对位相机一与所述卡盘固定板固定连接。

特别地，所述打点器通过升降机构与所述卡盘固定板相连，所述升降机构包括竖向连接于所述卡盘固定板的升降气缸，所述升降气缸的活塞端通过安装座与所述打点器相连，所述打点器的打点方向向下。

进一步地，所述对位平台上连接有竖向设置的丝杆电机，所述丝杆电机的动力输出端连接有旋转马达，所述旋转马达的动力轴与所述检测平台同轴连接。

具体的，所述旋转马达为DD马达，所述对位平台上连接有与所述DD马达对应设置的原点极限感应器。

特别地，所述检测平台为真空吸盘，所述检测平台上设置有若干支柱，所述支柱沿着所述检测平台的中心线对称分布。

进一步地，所述对位平台下方设置有滑动底座，所述滑动底座的上表面连接有X向轨道，所述对位平台上固定连接有X向滑块，所述X向滑块与所述X向轨道滑移连接；所述滑动底座上连接有Y向滑块，所述滑动底座下方设置有与所述X向轨道相互垂直的Y向轨道，所述Y向滑块与所述Y向轨道滑移连接。

一种基于如上所述的晶圆检测装置的晶圆检测方法，其步骤包括：

S1、外界的上料机械手将待检测晶圆放在所述检测平台上并真空吸附；

S2、所述对位平台移动至所述对位相机一的下方，所述对位相机一抓取检所述测平台上的晶圆mark位置信息，并生成晶圆MAP；

S3、所述对位相机二分别移动至所述探针卡盘和所述打点器下方，抓取所述针头位置以及所述打点器位置，结合晶圆的位置坐标进行比对，生成完整的位置坐标体系；

S4、所述对位平台根据生成的晶圆MAP移动到检测位置，所述检测平台上升，使晶圆上的芯片引脚(PAD)和所述针头接触，通过与所述探针卡盘连接的测试机测量各个芯片的电性参数，工控机根据检测结果生成晶圆上所有芯片的检测结果图；

S5、晶圆测试完成后，所述检测平台移动至所述打点器下方，所述打点器根据晶圆的检测结果图，对晶圆上不良芯片进行打点标记。

本申请与现有技术相比所具有的有益效果是：对位相机一采集检晶圆的位置信息，对位相机二采集针头和打点器的位置信息，建立完整空间坐标系并生成晶圆检测时的路径规划。对位平台根据路径规划移动检测位置，检测平台上升直至晶圆上的芯片引脚和针头接触，测量各个芯片的电性等参数。打点器根据晶圆的检测结果图，对晶圆上不良芯片进行打点标记，实现了待测晶圆的自动对准、检测和标记，检测快速高效，便于筛选不良品，且检测结果准确。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理，其中：

图1为本申请的整体结构示意图；

图2为本申请中用于体现吸盘的结构示意图；

图3为本申请中用于体现升降机构的结构示意图。

附图标记：1、对位平台；11、丝杆电机；12、旋转马达；13、原点极限感应器；2、检测平台；21、支柱；3、通电检测部；31、卡盘固定板；32、探针卡盘；33、针头；4、升降机构；41、升降气缸；42、气缸座；43、安装座；44、导向条；5、打点器；6、对位相机一；7、对位相机二；71、支座；8、滑动底座；81、X向轨道；82、X向滑块；9、Y向滑块；91、Y向轨道。

具体实施方式

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。

随着半导体行业的飞速发展，晶圆作为半导体器件的基础材料，应用日益广泛。其中，电性能测试是晶圆在制造及封装过程中所必不可少的工序，电性能及相关参数合格的晶圆才能被作为良品流转至下一道工序。

在传统的检测过程中，由检测人员手动进行校准及选点检测。由于一个晶圆上具有数百个待检测的芯片，每个芯片都需要单独对准和检测，使得检测速度慢且容易损伤晶圆，影响检测结果的准确性。技术方案如下：

下面根据图1至图3对本申请做进一步详细说明。

如图1所示，本申请提供了一种晶圆检测装置，包括对位平台1、检测平台2、通电检测部3和对位成像单元，对位平台1呈水平设置且在水平面上移动。检测平台2可升降地设置在对位平台1上，且能沿竖向进行自转，检测平台2被配置于真空吸附晶圆。

如图2所示，由于晶圆通过外界机械手放置在检测平台2上，为了便于晶圆的取放，检测平台2为真空吸盘，检测平台2上中心对称设置有三个支柱21。

机械手将晶圆放置在支柱21上，检测平台2对晶圆施加吸附力，使得晶圆被稳定吸附在支柱21上，解除吸附力即可取下晶圆。支柱21为晶圆底部和检测平台2之间增设空间，便于机械手取放晶圆，避免了晶圆在取放过程中受到折损的可能。

如图1所示，为了实现检测平台2的升降和自转功能，对位平台1的下表面连接有竖向设置的丝杆电机11，丝杆电机11的动力输出端贯穿对位平台1并连接有旋转马达12，旋转马达12的动力轴竖向设置且与检测平台2的底部同轴连接。优选地，旋转马达12为DD马达，对位平台1上连接有与DD马达对应设置的原点极限感应器13，以监测对位平台1的转动。

如图1和图2所示，通电检测部3设置于检测平台2的上方，通电检测部3包括卡盘固定板31和探针卡盘32，卡盘固定板31水平设置。卡盘固定板31的侧壁上通过升降机构4连接有打点器5，打点器5的打点方向向下，打点器5与外界工控设备电连接。探针卡盘32水平嵌设在卡盘固定板31内并与外界测试机相连。探针卡盘32的中心位置具有针头33，检测时，针头33底端与晶圆上的芯片引脚电接触。

如图3所示，升降机构4包括升降气缸41和气缸座42，气缸座42固定连接于卡盘固定板31，升降气缸41竖向设置在气缸座42上。升降气缸41的活塞端通过安装座43与打点器5固定连接，为了提高打点器5运动过程中的稳定性，升降气缸41的固定端竖向连接有导向条44，安装座43滑动套设在导向条44上。

如图1所示，对位成像单元被配置于与外界工控设备相连，对位成像单元包括对位相机一6和对位相机二7，对位相机一6和对位相机二7均通过反射镜实现90°取像。

对位相机一6采集检晶圆的位置信息，对位相机二7采集针头33和打点器5的位置信息，外界工控设备整合比对采集的信息，建立完整空间坐标系并生成晶圆检测时的路径规划。对位平台1根据路径规划移动检测位置，检测平台2上升直至晶圆上的芯片引脚和针头33接触，测试机测量各个芯片的电性等参数。最后，检测平台2移动至打点器5下方，打点器5根据晶圆的检测结果图，对晶圆上的不良芯片进行打点标记，上述过程实现了待测晶圆的自动对准、检测和标记，检测快速高效，便于筛选不良品，且检测结果准确。

如图1所示，为了能够在满足使用要求的同时减少成像单元安装时所需的空间，对位相机一6固定连接于卡盘固定板31并呈水平设置，对位相机一6的镜头朝向正下方设置。对位相机二7通过支座71水平架设在对位平台1上，对位相机二7的镜头朝向正上方设置。

如图1所示，对位平台1下方设置有水平的滑动底座8，滑动底座8的上表面连接有两个并排设置的X向轨道81。对位平台1上固定连接有两个X向滑块82，X向滑块82与X向轨道81滑移连接且一一相对设置。

如图1所示，滑动底座8上连接有两个Y向滑块9，滑动底座8下方设置有两个并排设置的Y向轨道91，X向轨道81和Y向轨道91相互垂直，Y向滑块9与Y向轨道91滑移连接且一一对应设置。X向滑块82、X向轨道81、Y向滑块9和Y向轨道91相互配合，实现了对位平台1在水平面上的移动。

本实施例提供了一种基于以上所述的晶圆检测装置的晶圆检测方法，其步骤包括：

S1、外界的上料机械手将待检测晶圆放在检测平台2上并真空吸附；

S2、对位平台1移动至对位相机一6的下方，对位相机一6抓取检测平台2上的晶圆mark位置信息，并生成晶圆MAP；

S3、对位相机二7分别移动至探针卡盘32和打点器5下方，抓取探针卡盘32的针头33位置以及打点器5位置，结合晶圆的位置坐标进行比对，生成完整的位置坐标体系；

S4、对位平台1根据生成的晶圆MAP移动到检测位置，检测平台2上升，使晶圆上的芯片引脚(PAD)和针头33接触，通过与探针卡盘32连接的测试机测量各个芯片的电性等参数，工控机根据检测结果生成晶圆上所有芯片的检测结果图；

S5、晶圆测试完成后，检测平台2移动至打点器5下方，打点器5根据晶圆的检测结果图，对晶圆上不良芯片进行打点标记。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种晶圆检测装置，其特征在于，包括：对位平台，能够在水平面上移动；检测平台，被配置于真空吸附晶圆，所述检测平台可升降地设置在所述对位平台上且能够沿竖向进行自转；

通电检测部，设置于所述检测平台上方，所述通电检测部包括探针卡盘，所述探针卡盘具有用于与晶圆电接触的针头，所述检测平台为真空吸盘，所述检测平台上设置有若干支柱，所述支柱沿着所述检测平台的中心线对称分布；

打点器，连接于所述通电检测部，以标记晶圆的不良芯片；

以及对位成像单元，被配置于与外界工控设备相连，所述对位成像单元包括连接于所述通电检测部的对位相机一、连接于所述对位平台的对位相机二，所述对位相机一和所述对位相机二均通过反射镜实现90°取像；

所述对位相机一采集检晶圆的位置信息，所述对位相机二采集针头和打点器的位置信息，外界工控设备整合比对采集的信息，建立完整空间坐标系并生成晶圆检测时的路径规划。

2.根据权利要求1所述的晶圆检测装置，其特征在于，所述对位相机一和所述对位相机二均水平设置，所述对位相机一的镜头朝向正下方设置，所述对位相机二的镜头朝向正上方设置。

3.根据权利要求1所述的晶圆检测装置，其特征在于，所述通电检测部还包括水平设置的卡盘固定板，所述探针卡盘水平嵌设在所述卡盘固定板内并与外界测试机相连，所述对位相机一与所述卡盘固定板固定连接。

4.根据权利要求3所述的晶圆检测装置，其特征在于，所述打点器通过升降机构与所述卡盘固定板相连，所述升降机构包括竖向连接于所述卡盘固定板的升降气缸，所述升降气缸的活塞端通过安装座与所述打点器相连，所述打点器的打点方向向下。

5.根据权利要求1所述的晶圆检测装置，其特征在于，所述对位平台上连接有竖向设置的丝杆电机，所述丝杆电机的动力输出端连接有旋转马达，所述旋转马达的动力轴与所述检测平台同轴连接。

6.根据权利要求5所述的晶圆检测装置，其特征在于，所述旋转马达为DD马达，所述对位平台上连接有与所述DD马达对应设置的原点极限感应器。

7.根据权利要求1所述的晶圆检测装置，其特征在于，所述对位平台下方设置有滑动底座，所述滑动底座的上表面连接有X向轨道，所述对位平台上固定连接有X向滑块，所述X向滑块与所述X向轨道滑移连接；所述滑动底座上连接有Y向滑块，所述滑动底座下方设置有与所述X向轨道相互垂直的Y向轨道，所述Y向滑块与所述Y向轨道滑移连接。

8.一种晶圆检测方法，应用于如权利要求1-7任一所述的晶圆检测装置，其特征在于，包括以下步骤：

S1、外界的上料机械手将待检测晶圆放在所述检测平台上并真空吸附；

S2、所述对位平台移动至所述对位相机一的下方，所述对位相机一抓取检所述测平台上的晶圆mark位置信息，并生成晶圆MAP；

S3、所述对位相机二分别移动至所述探针卡盘和所述打点器下方，抓取所述针头位置以及所述打点器位置，结合晶圆的位置坐标进行比对，生成完整的位置坐标体系；

S4、所述对位平台根据生成的晶圆MAP移动到检测位置，所述检测平台上升，使晶圆上的芯片引脚(PAD)和所述针头接触，通过与所述探针卡盘连接的测试机测量各个芯片的电性参数，工控机根据检测结果生成晶圆上所有芯片的检测结果图；S5、晶圆测试完成后，所述检测平台移动至所述打点器下方，所述打点器根据晶圆的检测结果图，对晶圆上不良芯片进行打点标记。