晶圆测试装置及晶圆测试方法

技术领域

本发明涉及晶圆技术领域，特别是涉及一种晶圆测试装置及晶圆测试方法。

背景技术

探针台主要应用于半导体行业、光电行业、集成电路以及封装的测试。晶圆探针台是在半导体开发和制造过程中用于检测晶圆电气特性的设备。电气测试包括通过探针或探针卡将测试信号从测定器或测试仪发送到晶圆上的各个器件，并得到各器件的信号反馈。这个时候，用于晶圆搬送并与事先设定的位置进行接触的设备称为晶圆探针台。

在晶圆产品测试过程中，探针台上的探针在测试中会受到外部环境的影响，如粉尘、油污等沾染针头部位，导致测试不稳定、探针接触测试点不到位、测试形成短路等，造成测试设备不能正常使用，不能有效插针。因此，在对晶圆测试过程中，需要很频繁的清洁探针。然而，传统的探针清洗方法基本需要将探针拆下，利用酒精、超声波设备或是毛刷等设备清洁探针，该类方法效率低，甚至会对探针造成一定损害。一块晶圆上少则几千多则上万芯片，为了保证探针有效探测芯片，提升探针使用效率和芯片探测效率，需要设计一种新的晶圆测试装置和晶圆测试方法。

发明内容

基于此，有必要针对传统的晶圆测试装置晶圆芯片探测效率不高的问题，提供一种改进的晶圆测试装置。

一种晶圆测试装置，包括：

立柱；

探针台，设于所述立柱，所述探针台上设置有探针且开设有测试窗口；

清洁台，通过替换机构与所述立柱连接；以及，

样品台，通过所述替换机构与所述立柱连接，所述样品台设置在所述探针台和所述清洁台之间；

其中，所述替换机构用于带动所述清洁台或所述样品台移入所述测试窗口，以使所述清洁台上的清洁件或所述样品台上的晶圆与所述探针接触。

上述晶圆测试装置，可在晶圆测试过程中快速地完成清洁台和样品台的相互替换，从而当样品台移入测试窗口时可对晶圆上的芯片进行测试，而当清洁台移入测试窗口时可对探针台上的探针进行清洁，从而缩短探针的清洁时间，提高晶圆上芯片的探测效率。

在其中一个实施例中，所述替换机构包括：轴套，活动套设于所述立柱；第一连接筋，一端与所述清洁台连接，另一端与所述轴套连接；以及，第二连接筋，一端与所述样品台连接，另一端与所述轴套连接；其中，所述第一连接筋在所述探针台上的投影与所述第二连接筋在所述探针台上的投影相交且具有第一预设角度。

在其中一个实施例中，所述第一预设角度为锐角。

在其中一个实施例中，所述替换机构包括：第一轴套，活动套设于所述立柱；第一连接筋，一端与所述清洁台连接，另一端与所述第一轴套连接；第二轴套，活动套设于所述立柱，所述第二轴套设置在所述探针台和所述第一轴套之间；以及，第二连接筋，一端与所述样品台连接，另一端与所述第二轴套连接。

在其中一个实施例中，所述第一连接筋的截面面积自所述清洁台向所述立柱方向逐渐增大；所述第二连接筋的截面面积自所述样品台向所述立柱方向逐渐增大。

在其中一个实施例中，所述探针台的厚度小于所述样品台和所述清洁台之间的高度差。

本申请还提供一种晶圆测试方法。

一种晶圆测试方法，包括：

将样品台移入探针台的测试窗口，以使所述探针台上的探针对所述样品台上的晶圆进行测试；

当晶圆中芯片的测试个数达到预设数目时，将所述样品台从所述测试窗口中移出，并将清洁台移入所述测试窗口，以使所述清洁台上的清洁件对所述探针进行清洁；

清洁完毕后，将所述清洁台从所述测试窗口中移出，并重复上述步骤，直至测试完所述晶圆中的全部芯片。

上述晶圆测试方法，通过在晶圆测试过程中快速地将清洁台替换样品台移入测试窗口进行探针清洁，并在清洁完毕后将样品台替换清洁台移入测试窗口继续进行晶圆测试，可大大缩短探针的清洁时间，提高晶圆上芯片的探测效率。

在其中一个实施例中，所述清洁台通过轴套活动连接于立柱，所述样品台通过所述轴套活动连接于所述立柱，所述样品台位于所述探针台和所述清洁台之间，所述将所述样品台从所述测试窗口中移出，并将清洁台移入所述测试窗口，包括：

沿所述探针台的厚度方向将所述样品台移动至所述测试窗口正下方；

以所述立柱为旋转轴将所述样品台顺时针或逆时针转动第一预设角度，以带动所述清洁台转动至所述测试窗口正下方；

沿所述探针台的厚度方向将所述清洁台移入所述测试窗口。

在其中一个实施例中，所述清洁台通过第一轴套活动连接于立柱，所述样品台通过第二轴套活动连接于所述立柱，所述样品台位于所述探针台和所述清洁台之间，所述将所述样品台从所述测试窗口中移出，并将清洁台移入所述测试窗口，包括：

沿所述探针台的厚度方向将所述样品台移动至所述测试窗口正下方；

以所述立柱为旋转轴将所述样品台顺时针或逆时针转动第二预设角度，以使所述样品台在所述探针台上的投影与所述测试窗口无重叠部分；

以所述立柱为旋转轴将所述清洁台顺时针或逆时针转动第三预设角度，以使所述清洁台位于所述测试窗口正下方；

沿所述探针台的厚度方向将所述清洁台移入所述测试窗口。

在其中一个实施例中，所述预设数目小于或等于20。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例晶圆测试装置的结构示意图；

图2为一实施例晶圆测试装置的部分结构示意图；

图3为另一实施例晶圆测试装置的部分结构示意图；

图4为本申请一实施例晶圆测试方法的步骤流程图。

元件标号说明：

100、晶圆测试装置；

110、立柱；

120、探针台，121、探针，122、测试窗口；

130、清洁台，131清洁件；

140、样品台，141、晶圆；

150、轴套，151、第一轴套，152、第二轴套；

160、第一连接筋，170、第二连接筋。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的优选实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反的，提供这些实施方式的目的是为了对本发明的公开内容理解得更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”、“周向”以及类似的表述是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

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。

在传统的晶圆测试过程中，探针会积累较多的灰尘或油脂，从而需要对探针进行清洁。但清洁时，往往需要将探针先拆下，再利用酒精、超声波设备甚至毛刷等设备清洁探针。这类清洁方法时间过长，会导致测试效率低下，且容易对探针造成一定损害，进而影响测试结果。

具体的，使用酒精清洗时，会导致探针加速氧化，而且酒精为易燃易挥发物品，易造成火灾；若使用超声波清洗，则在使用时极度费时费力，且探针在经过超声波清洗之后，会对使针头损伤，并导致内部结构发生变化，降低探针使用寿命；若使用毛刷清洁探针头，则又会磨损探针头部金属表面镀金层，导致导电不良，且如果用力不当容易把针管刷变形，导致探针松动。

针对上述缺陷，本申请提供一种可快速自动清洁探针的晶圆测试装置，以提高晶圆上芯片的探测效率。请参考图1和图2，本申请的晶圆测试装置100包括立柱110，以及与立柱110连接的探针台120、样品台140以及清洁台130。

具体的，探针台120上设置有探针121并开设有测试窗口122，探针121可位于测试窗口122的边沿，以方便对位于测试窗口122中的晶圆样品进行测试。其中，探针台120可包括真空探针台(超低温探针台)，射频探针台，LCD平板探针台，霍尔效应探针台，表面电阻率探针台等高端探针台，探针121则可包括电探针、光学探针或射频探针。另外，需要根据晶圆样品的尺寸来选择探针台主体，以及根据探针121的种类选择对应的操作装置(即探针座)，除此之外，还需要选择测试线缆及用于固定探针121的夹具。

清洁台130和样品台140则通过替换机构与立柱110连接，且样品台140设置在探针台120和清洁台130之间。其中，替换机构用于带动清洁台130或样品台140移入测试窗口122，以使清洁台130上的清洁件131或样品台上140的晶圆141与探针121接触。

具体的，当利用探针121对晶圆141进行测试时，替换机构可以在外力作用下带动样品台140移入测试窗口122，探针121便可对测试窗口中的晶圆141进行测试；当需要对探针121进行清洁时，替换机构在外力作用下带动清洁台130移入测试窗口，清洁台130上的清洁件131便可对探针121进行清洁；清洁完毕后，替换机构可再次在外力作用下带动样品台140移入测试窗口122，以继续对样品台140上的晶圆141进行测试。进一步的，清洁件131可以是清洁片，从而使清洁片擦拭探针121即可去除探针121上的灰尘或油脂，有利于降低清洁过程中清洁件131对探针121造成的损害。

上述晶圆测试装置，可在晶圆测试过程中自动、快速地完成清洁台130和样品台140的相互替换，从而当样品台140移入测试窗口122时可对晶圆141上的芯片进行测试，而当清洁台130移入测试窗口122时可对探针台120上的探针121进行清洁，从而有利于简化探针121的清洁工序，缩短探针121的清洁时间，提高探针121的使用效率和晶圆141上芯片的探测效率。上述晶圆测试装置可以在大规模芯片测试条件下实现高效率的探针清洁，除此之外，还可结合自有程序设置清洁流程，降低硬件实现的复杂度，从而有利于集成到现有大型探针台或者大规模芯片检测的应用中，具备广泛的应用前景。

在一实施例中，继续参考图1和图2，替换机构可包括：轴套150，活动套设于立柱110；第一连接筋160，一端与清洁台130连接，另一端与轴套150连接；以及，第二连接筋，一端与样品台140连接，另一端与轴套150连接；其中，第一连接筋160在探针台120上的投影与第二连接筋170在探针台120上的投影相交且具有第一预设角度。

由于清洁台130通过第一连接筋160与轴套150固定连接，样品台140通过第二连接筋170与轴套150固定连接，而轴套150活动套设于立柱110，从而通过控制轴套150相对于立柱的升降或转动即可相应控制清洁台130与样品台140相对于探针台120的位置。当需要对探针121进行清洁时，可通过降低轴套150的高度使样品台140从测试窗口122中移出，再将轴套150转动第一预设角度，使样品台140从测试窗口122的正下方转走，同时使清洁台130也转动第一预设角度至测试窗口122的正下方，最后通过升高轴套150的高度即可使清洁台130移入测试窗口122中，此时即可使清洁台130上的清洁件131对探针121进行清洁。

进一步的，该第一预设角度可以为锐角、直角或钝角，只要使清洁台130位于测试窗口122正下方时，样品台140在探针台120上的投影与测试窗口122无重叠部分即可。优选的，第一预设角度为锐角，通过将第一预设角度设置为锐角，有利于进一步缩短探针121的清洁时间，从而提升晶圆141上芯片的测试效率。具体的，可将探针台120的宽度设置的较小，如此样品台140转动锐角的预设角度后即可完全地从测试窗口122的正下方移走。

在另一实施例中，请参考图3，替换机构可包括：第一轴套151，活动套设于立柱110；第一连接筋160，一端与清洁台130连接，另一端与第一轴套151连接；第二轴套152，活动套设于立柱110，第二轴套152设置在探针台120和第一轴套151之间；以及，第二连接筋170，一端与样品台140连接，另一端与第二轴套152连接。

由于清洁台130和样品台140分别通过第一轴套151和第二轴套152与立柱110活动连接，从而分别对第一轴套151和第二轴套152进行升降或转动即可实现清洁台130和样品台140在测试窗口122中的相互替换。清洁台130和样品台140具体的移动方式与前述方式近似，此处便不再赘述。

通过上述方式，无需对第一连接筋160和第二连接筋170之间的夹角提前进行计算，而只需分别调整清洁台130和样品台140相对于测试窗口122的位置即可，从而有利于降低替换机构的制备难度，并可方便在后续测试过程中，对清洁台130和样品台140的位置进行微调，保证探测质量。

在一实施例中，第一连接筋160的截面面积自清洁台130向立柱110方向逐渐增大；第二连接筋170的截面面积自样品台140向立柱110方向逐渐增大。通过上述设置，有利于提高清洁台130和样品台140与立柱110的连接强度，保证晶圆测试的有效进行。具体的，第一连接筋160和第二连接筋170可以呈楔形，其截面积较小的一端分别于清洁台130和样品台140连接，截面积较大的一端分别于对应的轴套连接。

在一实施例中，探针台120的厚度小于样品台140和清洁台130之间的高度差。如此可避免样品台140置于测试窗口122中时探针台120与清洁台130相触碰，进而可保证清洁台130上的清洁片131对探针121的清洁效果。

本申请还提供一种晶圆测试方法，如图4所示，该晶圆测试方法包括：

S100、将样品台移入探针台的测试窗口，以使探针台上的探针对样品台上的晶圆进行测试。

S200、当晶圆中芯片的测试个数达到预设数目时，将样品台从测试窗口中移出，并将清洁台移入测试窗口，以使清洁台上的清洁件对探针进行清洁。其中，预设数目小于或等于20，以在保证晶圆的测试效率的同时兼顾探针的测试质量。当预设数目超过20时，探针上沾染的灰尘和油脂过多，容易对探针的测试质量造成影响。

具体的，在一实施例中，请参考图1和图2，清洁台130通过轴套150活动连接于立柱110，样品台140通过轴套150活动连接于立柱110，样品台140位于探针台120和清洁台130之间，步骤S200可包括以下步骤：

S210、沿探针台120的厚度方向将样品台140移动至测试窗口122正下方。

S220、以立柱110为旋转轴将样品台140顺时针或逆时针转动第一预设角度，以带动清洁台130转动至测试窗口122正下方。

S230、沿探针台120的厚度方向将清洁台130移入测试窗口122。

具体的，由于清洁台130也是通过轴套150与立柱110活动连接，因此清洁台130与样品台140是同步动作的，即清洁台130不会发生相对于样品台140的动作。

在另一实施例中，请参考图3和图4，清洁台130通过第一轴套151活动连接于立柱110，样品台140通过第二轴套152活动连接于立柱110，样品台140位于探针台120和清洁台130之间，步骤S200可包括以下步骤：

S210’、沿探针台120的厚度方向将样品台140移动至测试窗口122正下方。

S220’、以立柱110为旋转轴将样品台140顺时针或逆时针转动第二预设角度，以使样品台140在探针台120上的投影与测试窗口122无重叠部分。

S230’、以立柱110为旋转轴将清洁台130顺时针或逆时针转动第三预设角度，以使清洁台130位于测试窗口122正下方。

S240’、沿所述探针台的厚度方向将所述清洁台移入所述测试窗口。

具体的，由于清洁台130和样品台140分别通过第一轴套151和第二轴套152与立柱110活动连接，因此清洁台130与样品台140可分开动作，从而方便了清洁台130与样品台140的位置调整。

上述晶圆测试方法，通过在晶圆测试过程中快速地将清洁台130替换样品台140移入测试窗口122进行探针清洁，并在清洁完毕后将样品台140替换清洁台130移入测试窗口122继续进行晶圆测试，从而有利于简化探针121的清洁工序，缩短探针121的清洁时间，提高探针121的使用效率和晶圆141上芯片的探测效率。上述晶圆测试方法还可结合自有程序设置清洁流程，降低硬件实现的复杂度，从而可应用至现有的多种大型探针台，具备广泛的应用前景。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。