CN111208400A - 一种晶圆测试设备及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开一种晶圆测试设备及测试方法，涉及硅晶片测试技术领域，能够提供真空测试环境，从而可以满足对晶圆有真空测试要求的场合。包括：真空系统及测试台，所述真空系统包括箱体及连接于所述箱体上的抽真空模组，所述测试台设置于所述箱体内；所述抽真空模组包括真空泵，所述测试台包括用于放置晶圆的载台，及对晶圆进行测试的探针。本发明适用于对半导体、光电元器件、集成电路等的性能测试，特别适用于对晶圆的测试。

Description

一种晶圆测试设备及测试方法

技术领域

本发明涉及硅晶片测试技术领域，尤其涉及一种晶圆测试设备及测试方法。

背景技术

目前，探针台(Probe station)作为对晶圆性能测试的主要设备，一般采用真空吸附固定晶圆方式在标准大气压环境下对晶圆进行测试，而对于晶圆有真空测试要求的场合，现有的探针台无法提供测试所需的真空环境，从而不能满足晶圆在真空条件下的测试环境要求。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种晶圆测试设备及测试方法，能够提供真空测试环境，从而可以满足对晶圆有真空测试要求的场合。

为达到上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例一种测试设备，包括真空系统及测试台，所述真空系统包括箱体及连接于所述箱体上的抽真空模组，所述测试台设置于所述箱体内；所述抽真空模组包括真空泵，所述测试台包括用于放置晶圆的载台，及对晶圆进行测试的探针。

可选地，所述测试台可滑动的设置于所述箱体内底面上。

可选地，所述测试台包括固定座，所述固定座底部设有滑块，所述箱体内底面上设有与所述滑块配合的滑轨，所述测试台通过所述滑块能够在所述滑轨上滑动。

可选地，所述测试台还包括用于锁紧所述测试台的第一锁紧机构。

可选地，所述测试台还包括：调节载台在Y轴方向的位置的第一调节机构、调节载台在X轴方向的位置的第二调节机构；所述X轴方向和Y轴方向平行于所述箱体的底面；

所述第一调节机构设置于所述固定座上，所述第二调节机构设置于所述第一调节机构上，所述载台设置于所述第二调节机构上。

可选地，所述测试台还包括：调节载台在Y轴方向的位置的第一调节机构、调节所述载台在X轴方向的位置的第二调节机构；

所述测试台还包括：调节所述载台在X轴方向的位置的第三调节机构、调节载台在Y轴方向的位置的第四调节机构、调节载台在Z轴方向的位置的第五调节机构及调节载台水平旋转角度的第六调节机构；

所述X轴方向和Y轴方向平行于所述箱体的底面，所述Z轴方向垂直于所述箱体的底面；

所述第一调节机构设置于所述固定座上，所述第二调节机构设置于所述第一调节机构上，所述第三调节机构与第四调节机构、第五调节机构及第六调节机构设置于所述第二调节机构上，其中，所述第四调节机构相对于所述第三调节机构靠近所述第二调节机构，所述第五调节机构位于第四调节机构上方，所述第六调节机构位于第五调节机构上方，所述载台位于第六调节机构上。

可选地，所述第一调节机构底部设有第一滑块，所述固定座上表面设有与所述第一滑块配合的第一滑轨，所述第一调节机构通过所述第一滑块在所述第一滑轨上滑动；

所述第一调节机构上表面设有第二滑轨，所述第二调节机构底部设有与所述第二滑轨配合的第二滑块，所述第二调节机构通过所述第二滑块在所述第二滑轨上滑动；

所述第一调节机构及第二调节机构为粗调机构。

可选地，所述第三、第四、第五及第六调节机构上分别安装有滑动平台及设置于所述滑动平台上的测微头，通过所述测微头驱动所述滑动平台滑动，以分别对载台在X、Y、Z轴上的位置及在水平方向上的旋转角度微调。

可选地，所述第一调节机构及第二调节机构上分别设有第二锁紧机构。

可选地，在所述第五调节机构上的测微头的周向上，设有用于限制载台在Z轴方向上移动位置的限位锁紧件。

可选地，所述第六调节机构包括平台，在所述平台上安装有所述载台，在所述载台上设有用于固定晶圆的压环。

可选地，所述测试台上还设有针卡安装机构，所述探针安装机构包括支撑板、针卡固定座及针卡压块，所述支撑板立设于所述固定座上，所述针卡固定座安装于所述支撑板上、且位于所述载台上方，所述针卡固定座上设有针卡安装槽，所述针卡压块用于固定针卡安装槽中的针卡。

可选地，所述针卡中安装有多根探针。

可选地，在所述箱体顶端设有透明窗口，所述透明窗口上方设有显微镜。

可选地，所述箱体上还设有真空释放阀。

第二方面，本发明实施例一种晶圆测试方法，用于第一方面任一所述的测试设备上，包括步骤：

打开真空系统的箱体门；

将晶圆固定安装于测试台上，推进所述箱体内；

关闭所述箱体门，开启抽真空模组对所述箱体抽真空；

待箱体内的真空度达到预设真空度时，用测试台上安装的探针对所述晶圆的待测单元进行测试。

本发明实施例一种晶圆测试设备及测试方法，包括真空系统及测试台，所述真空系统包括箱体及连接于所述箱体上的抽真空模组，所述测试台设置于所述箱体内；所述测试台包括用于放置晶圆的载台，及对晶圆进行测试的探针。通过设置真空系统，将测试台设置于真空系统的箱体内，在需要对晶圆进行真空测试时，开启抽真空模组，对箱体内抽真空，就可以为晶圆测试提供真空测试环境，从而能够满足对晶圆有真空测试要求的场合。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明一实施例晶圆测试设备主视图；

图2为本发明一实施例晶圆测试设备俯视图；

图3为图1中的测试台一实施例主视图；

图4为图1中的测试台一实施例爆炸图；

图5为图4中的粗调机构一实施例结构示意图；

图6为图4中的微调机构一实施例结构示意图；

图7为图1中晶圆固定方式一实施例结构示意图；

图8本发明晶圆测试方法一实施例流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例一种测试设备进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

参看图1至图4所示，本发明实施例提供一种晶圆测试设备，主要应用于半导体、光电元器件、集成电路等的性能测试中，特别用于对晶圆(wafer)的测试；其中，晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅片，由于其形状为圆形，故称为晶圆。所述晶圆测试设备包括真空系统1及测试台2，所述真空系统1包括箱体11及连接于所述箱体11上的抽真空模组12，所述测试台2设置于所述箱体11内；所述测试台包括用于放置晶圆的载台21，及对晶圆进行测试的探针22。

可以理解的是，所述箱体和抽真空模组配合用来提供测试所需的真空环境。为了清楚地展现出箱体内的测试台的示意结构，图1中对箱体的前门作了透明处理。当然所述箱体的前门在设计时也可以设计成透明体，以便于作业人员从外部观测测试过程状况，使能够在发生异常情况时及时得以处置。当然也可以设计成非透明体，本实施例对此不作限定。

另外，本实施例中，具体的，所述抽真空模组包括真空泵，真空泵与所述箱体连接，用于对箱体内部抽真空；可以理解的是，图1作为示意图，并未将所有结构表示出，不能理解为对本发明实施例方案能够实现的限制。例如，图1中抽真空模组仅给出其在真空箱体上的接口位置，在具体实现时，可以想到的是：该接口后面还可以连接真空泵对真空箱体进行抽真空。

可以理解的是，所述载台与探针的位置相对应设置，以使探针能够对晶圆进行测试。所述相对应设置可以理解为在一个物体位置点固定后，另一个物体在空间位置关系上与前一个物体的对应，例如，探针对应设置于载台上方。

本发明实施例一种晶圆测试设备，包括真空系统及测试台，所述真空系统包括箱体及连接于所述箱体上的抽真空模组，所述测试台设置于所述箱体内；所述测试台包括用于放置晶圆的载台，及对晶圆进行测试的探针。通过设置真空系统，将测试台设置于真空系统的箱体内，在需要对晶圆进行真空测试时，开启抽真空模组，对箱体内抽真空，就可以为晶圆测试提供真空测试环境，从而能够满足对晶圆有真空测试要求的场合。

本实施例中，作为一可选实施例，所述测试台2可滑动的设置于所述箱体内底面上。

可以理解的是，通过将所述测试台可滑动的设置于所述箱体内底面上，在一晶圆测试完成后，更换下一晶圆时，通过将所述测试台从箱体内拉出，然后在较为敞亮的外部空间中更换晶圆，相对于在箱体内部更换晶圆的操作简单方便。

具体地，参看图1及图4所示，实现上述测试台可相对于所述箱体内底面滑动的结构可以为所述测试台包括固定座23，所述固定座23底部设有滑块231，所述箱体11内底面上设有与所述滑块配合的滑轨111，所述测试台通过所述滑块231能够在所述滑轨上滑动。或者，所述固定座底部设有滑轨，所述箱体内底面上设有于所述滑轨配合的滑块。还可以是其他配合实现相互引导直线滑动的结构。在具体实施时，所述滑块与滑轨也可以是一体的成品件，在固定座上设有安装孔，滑块上设有螺纹孔，用螺栓等螺纹连接件将滑块固定于固定座上，滑轨设有螺纹连接件，箱体内底面上设有螺纹孔，将滑轨锁紧固定在箱体内底面上。

可以理解的是，由于测试台在箱体内可以滑动，为了防止在测试时，可能会由于发生突然的震动而使测试台的位置移动，作为一可选实施例，在所述测试台上还设置了用于锁紧所述测试台的第一锁紧机构24。

本实施例中，参看图1或图3所示，第一锁紧机构24可以为设置于测试台固定座位于前门端的第一挡板241，在所述第一挡板241上设置螺钉242，在所述箱体内底面上设有与所述挡板对应位置的锁紧块，所述锁紧块上设有与所述螺钉配合的螺纹孔，同时在所述测试台固定座上同样设置螺纹孔，在需要拉出测试台时，逆时针旋转所述螺钉242，所述螺钉从所述螺纹孔中脱离，测试台处于活动状态，即可实现将所述测试台从箱体内拉出。而当将其推入箱体内时，可以通过顺时针旋转所述螺钉，将其拧入所述螺纹孔中，以将所述测试台2锁紧于箱体内。

这样，通过设置所述第一锁紧机构24，在完成晶圆更换后，将测试台推入箱体内后，用所述第一锁紧机构24锁紧所述测试台，以防止其发生意外滑动，影响正常测试。

继续参看图3及图4所示，作为一可选实施例，所述测试台2还包括：调节载台在Y轴方向的位置的第一调节机构25、调节载台在X轴方向的位置的第二调节机构26；所述X轴方向和Y轴方向平行于所述箱体的底面；

所述第一调节机构25设置于所述固定座23上，所述第二调节机26设置于所述第一调节机构25上，所述载台设置于所述第二调节机构上。

可以理解的是，这里的X轴和Y轴是相对的，在实际应用时，也可以根据情况将二者调换一下。第一调节机构与第二调节机构的具体结构本实施例不作限定，只要是能实现在X轴和Y轴方向可调节载台位置的功能即可。所述载台可直接设置于所述第二调节机构上，具体地，所述载台上可以设置第一安装孔，在所述第二调节机构上也可以设置对应的第二安装孔，通过安装孔，用紧固件将载台锁紧固定于第二调节机构上。当然，也可以是间接地设置于所述第二调节机构上。

本实施例，通过设置所述第一调节机构及第二调节机构，能够实现对载台在两个方向上的位置可调。

作为一可选实施例，所述第一调节机构及第二调节机构为粗调机构，用于粗调载台在X轴及Y轴上的位置。

参看图3至图5所示，作为用于粗调Y轴位置的第一调节机构，为了降低生产成本，其具体结构可以包括第一平台251，在平台底部设有第一滑块252，在所述固定座23上表面设有与所述第一滑块配合的第一滑轨231，所述第一调节机构通过所述第一滑块在所述第一滑轨上滑动，以实现载台在Y轴方向上的粗调节。

同样地，本实施例中，在具体实施时，所述滑块与滑轨也可以是一体的成品件，在第一平台上设有安装孔，滑块上设有螺纹孔，用螺栓等螺纹连接件将滑块固定于第一平台上，滑轨设有螺纹连接件，固定座上表面设有螺纹孔，将滑轨锁紧固定在固定座上。

继续参看图3至图5所示，所述第二调节机构可以为直线导轨结构，可以在所述第一平台251的基础上进行设置，具体的，所述第二调节机构也可以包括：第二平台261，在所述第一平台251上表面设置第二滑轨262，在第二平台261底部设置与所述第二滑轨配合的第二滑块，所述第二调节机构通过所述第二滑块在所述第二滑轨262上滑动，以实现载台在X轴方向上的位置粗调节。

为了增加晶圆测试中位置的调节幅度，以扩大晶圆规格种类的测试范围。参看图3、图4及图6所示，本实施例中，作为一可选实施例，还提供了一种在测试台上实现粗调与微调结合的具体调节方案，具体实现方案可以为，所述测试台还包括：调节载台在Y轴方向的位置的第一调节机构25、调节所述载台在X轴方向的位置的第二调节机构26、调节所述载台在X轴方向的位置的第三调节机构27、调节载台在Y轴方向的位置的第四调节机构28、调节载台在Z轴方向的位置的第五调节机构29及调节载台水平旋转角度的第六调节机构30。

所述X轴方向和Y轴方向平行于所述箱体的底面，所述Z轴方向垂直于所述箱体的底面。

所述第一调节机构设置于所述固定座上，所述第二调节机构设置于所述第一调节机构上，所述第三调节机构与第四调节机构、第五调节机构及第六调节机构设置于所述第二调节机构上，其中，所述第四调节机构相对于所述第三调节机构靠近所述第二调节机构，所述第五调节机构位于第四调节机构上方，所述第六调节机构位于第五调节机构上方，所述载台位于第六调节机构上。

本实施例中，同样地，所述X轴和Y轴是相对的，在实际应用时，也可以根据情况将二者调换一下。第一调节机构与第二调节机构、第三调节机构与第四调节机构、第五调节机构及第六调节机构的具体结构本实施例不作限定，只要是能实现载台在X轴、Y轴方向的位置可粗调与微调、能够实现载台在Z轴及水平旋转方向的角度可微调的功能即可。

本实施例中，通过采用粗调与微调相结合的调节方式对载台进行位置调节，增加了晶圆测试中位置的调节幅度，从而扩大了晶圆规格种类的测试范围。

本实施例中，作为一可选实施例，所述第三、第四及第五调节机构上也可以设置调节行程限位机构，以限制调节的幅度大小。

参看图4所示，所述载台上可以设置安装孔，所述第六调节机构上可以设置相应的安装孔，通过紧固件将载台锁紧固定在第六调节机构上。

参看图3、图4及图6所示，作为一具体的实施例，所述第三、第四、第五及第六调节机构上分别安装有滑动平台及设置于所述滑动平台上的测微头，通过所述测微头驱动所述滑台滑动，以分别对载台在X、Y、Z轴上的位置及在水平方向上的旋转角度微调。

所述测微头为千分尺(也称螺旋测微仪)的测量主体部分，包括测微螺杆、锁紧装置、测力装置及微分筒，由于其结构的位置连接或配合关系为现有技术，就不再赘述。所述第三、第四、第五及第六调节机构为精密滑台，所述精密滑台为采用测微头进行驱动，可以手动进行细小位移调整的滑动平台。所述第三及第四调节机构可以采用集X、Y方向可调的一体型精密滑台，例如，煜瀚传动元件(上海)有限公司生产的型号为LAM-1252W的X/Y精密滑台，所述第五调节机构可以采用Z轴方向位置可调的精密滑台，例如煜瀚传动元件(上海)有限公司生产的型号为LAM-1003W精密滑台，所述第六调节机构可以采用绕轴转动的精密滑台，例如煜瀚传动元件(上海)有限公司生产的型号为TAM-1006W精密旋转滑台。上述举例产品位置调节精度可以达到0.01mm。需要说明的是，上述举例仅仅是为了充分公开本发明实施例，不能理解为对其他可实现方案的排他性限定。

具体地，参看图3、图4及图6所示，所述第三调节机构27包括第三平台271，所述第三平台上设有第一测微头272，所述第四调节机构28包括第四平台281，所述第四平台上设有第二测微头282，所述五调节机构29包括第五平台291，所述第五平台上设有第三测微头292，所述第六调节机构30包括第六平台301，所述第六平台上设有第四测微头302；

所述第四平台位于所述第三平台上，所述第五平台位于第四平台上，所述第六平台位于第五平台上。

可以理解的是，各个平台内部还设有与所述测微头的测微螺杆配合以实现位置滑动的传动机构，尽管图中并未示出具体的平台内的传动机构，可以想到的是，所述传动机构可以为齿轮传动机构，也可以为螺纹传动机构等。所述测微头作为调节载台在相应方向上的驱动部件，由于测微头的精度可调节到毫米的千分位，因此，通过测微头作为驱动部件，创造性地用于载台的位置调节，可以实现对载台位置的精密调整，从而可提高晶圆的安装位置与探针的对准度。

可以理解的是，为了对调节好的位置进行锁定，参看图3所示，作为一可选实施例，所述第一调节机构上设有第二锁紧机构253，所述第二调节机构上设有第二锁紧机构263。

作为一可选实施例，所述第二锁紧机构253(或263)为导轨钳制器。

可以理解的是，导轨钳制器锁紧位置时，只需旋转即可将粗调机构锁紧在导轨上，结构简单，操作方便。另外，上述各个微调机构可以通过测微头的自锁功能对位置锁定。

可以理解的是，通过设置上述锁紧机构，可以保证在测试过程中不会出现因被测试单元Pad与探针位置变动而脱离开的现象，以保证测试数据的准确可靠。

参看图3、4和6所示，在所述第五调节机构上的测微头的周向上，设有用于限制载台在Z轴方向上移动位置的限位锁紧件293，

具体的，所述限位锁紧件可以为锁紧环，将其设置在测微头的测微螺杆周向上，可以限制测微头测微螺杆的行程，从而可限制载台在Z轴的高度位置，避免因Z轴方向上移动位移过大导致对探针施加作用力，使探针形变量过大而损坏。

参看图4及图8所示，本实施例中，作为一可选实施例，所述测试台上还设有针卡安装机构，所述探针安装机构包括支撑板31、针卡固定座32及针卡压块33，所述支撑板31立设于所述固定座23上，所述针卡固定座32安装于所述支撑板31上、且位于所述载台21上方，所述针卡固定座32上设有针卡安装槽34，所述针卡压块33用于固定针卡安装槽34中的针卡35。

可以理解的是，所述探针设于所述针卡中。这里的针卡指的是探针卡，属于一种测试接口，主要利用探针卡上的探针直接与芯片上的Pad点接触，以对裸芯的参数进行测试。

参看图1或图3所示，作为一优选实施例，所述针卡中设有多根探针。

可以理解的是，现有测试探针台在晶圆测试时，采用探针移动、晶圆固定，单点测试的方式，该种测试方式由于需要对晶圆一个待测单元进行多次扎针，使得测试效率低下。

本实施例中，则通过上述结构，采用探针固定、晶圆随载台移动的测试方式，实现了多根探针多点同时测试。具体的，采用多根探针一次接触8”晶圆上的一个待测试单元，可以一次性对待测试单元进行测试数据的读取，避免了对同一个待测试单元多次移动探针进行扎针，提高了测试效率。

可以理解的是，所述一个待测试单元上有多个Pad(接点)，所述Pad中文可翻译为接点或焊接压点，指的是晶圆上用于待测试单元与探针进行接触连接的点或块。

可以理解的是，现有的在标准大气压下对晶圆进行测试的方式，通常采用真空吸附以固定晶圆，其原理是利用真空负压来“吸附”工件以达到夹持工件的目的。其工作时，吸盘内部形成了压力真空状态，低于外部大气压力，工件，例如晶圆，在外部压力作用下被吸附固定，吸盘内部真空度越高，二者之间的吸附固定越紧。然而该种固定晶圆的方式，当处于真空测试环境中，吸盘内部及所处的外部环境均为真空状态，将会致使晶圆固定失效。

为解决现有的真空吸附固定晶圆的方式不适用于真空测试环境的问题，参看图3及4所示，本实施例，作为一可选实施例，所述第六调节机构包括第六平台301，在所述平台上安装有所述载台21，在所述载台21上设有用于固定晶圆的压环211。

可以理解的是，本发明实施例不仅提供了晶圆测试所需的真空环境，还提供了一种适用于真空测试环境的晶圆固定方式，通过采用压环固定锁紧的方式对晶圆进行固定，不受外界压力环境的影响，能够适用于真空测试环境下对晶圆固定。

参看图7所示，本实施例中，作为一可选实施例，所述压环211包括圆弧体212，在所述圆弧体内侧下边缘上设有一用于夹持晶圆边缘的凹部2121。

具体应用时，可以根据需要设置两片或多片所述压环，均匀布设压在晶圆边缘，然后用紧固件将压环锁紧固定于载台上。所述压环也可以为一个圆环体。

另外，本实施例中，可以理解的是，通常在针卡设计时，测试探针的布置方向是X向或Y方向已经确定，在晶圆测试探针台上安装测试探针时需要按照探针布置方向安装，即测试探针方向已经固定。而晶圆W上的Pad点(所述Pad中文可翻译为接点或焊接压点，指的是晶圆上用于待测试单元与探针进行接触连接的点或块)通常是阵列布设的，Pad点在制造时，厂商可以沿晶圆的X向布设，也可以沿晶圆的Y向布设，即Pad点在晶圆上的布设方向未定，为了便于配合后续的晶圆测试工艺中的安装定位(需要保证测试探针布设方向与晶圆上的Pad布设方向一致)，晶圆W在制造时会在其边缘上设置标记缺口O。

本实施例例中，为了保证测试时便于对晶圆安装方向进行调整以使晶圆上Pad点的布设方向可以与探针测试方向一致，参看图7所示，作为一可选实施例，所述圆环体内侧上边缘与凹部对应的位置上还设有定向缺口2122，在所述载台上设有与所述标记缺口配合定位的第一定位部(图7中与标记缺口O的位置对应的地方)；或者，在所述载台上还设有与所述标记缺口配合定位的第二定位部，所述第一定位部与第二定位部之间的弧度为90°。所述第一定位部和第二定位部可以为定位销孔，在晶圆上的Pad点与探针测试方向一致后，用定位销插入所述标记缺口及定位销孔中，以将晶圆的位置固定下来。

可以理解的是，当晶圆上Pad点的布设方向与探针的布设方向不一致时，例如，晶圆上的Pad点布设方向为Y向，探针的布设方向为X向，晶圆上的标记缺口对准所述第一定位部安装在载台上后，可将晶圆沿顺时针方向旋转90°后，所述标记缺口对准第二定位部时将晶圆固定安装，这时的Pad点在载台上的方向变为X向，使Pad点的布设方向与探针布设方向一致，即在载台上均为X向布设。

本实施例中，为了避免针卡和晶圆被压伤。作为一可选实施例，所述针卡压块和晶圆压环采用硬度小于针卡和晶圆硬度的材质制作，例如采用塑料材质进行制作，由于塑料材质的硬度小于针卡和晶圆硬度，可以有效保护针卡和晶圆被压伤。

参看图2所示，本实施例中，作为一可选实施例，在所述箱体顶端设有透明窗口13，所述透明窗口上方设有显微镜。

可以理解的是，图2作为示意图，示出了作为显微镜的观察窗口的透明窗口，布置在观察窗口的正上方显微镜未示出。另外，晶圆被测试单元的Pad较小(一般为100μm×100μm)，测试扎针时用肉眼不易直接观测清楚Pad与探针是否对齐，通过在箱体顶端设置显微镜，能够方便操作人员在测试时将被测试单元的Pad移动到探针下方进行准确对位后进行扎针，进一步地，由于可方便快速对探针与Pad准确对位，也可以提高测试效率。

本实施例中，作为一可选实施例，所述箱体上还设有真空释放阀14。

可以理解的是，箱体内部有真空，气压低于外界标准气压，如果不释放掉内部真空，箱体门很难打开或无法打开。因此，通过设置所述真空释放阀，在测试完成后关闭真空泵，打开真空释放阀，待真空箱体内真空破坏以后，就可以轻松打开箱体门。

参看图8所示，本实施例中，作为一可选地实施例，还提供了一种晶圆测试方法，包括步骤：

101、打开真空系统的箱体门；

102、将晶圆固定安装于测试台上，推进所述箱体内；

103、关闭所述箱体门，开启抽真空模组对所述箱体抽真空；

104、待箱体内的真空度达到预设真空度时，用测试台上安装的探针对所述晶圆的待测单元进行测试。

可以理解的是，本实施例提供的晶圆测试方法可以应用于前述各个实施例所述的晶圆测试设备上，但是不能理解为仅能适用于前述的晶圆测试设备上。

本发明实施例一种晶圆测试方法，通过打开真空系统的箱体门，将晶圆固定安装于测试台上，推进所述箱体内；关闭所述箱体门，开启抽真空模组对所述箱体抽真空；待箱体内的真空度达到预设真空度时，用测试台上安装的探针对所述晶圆的待测单元进行测试。提供了晶圆测试所需的真空环境，能够用于对真空环境下的晶圆性能的测试。

进一步地，所述步骤102之后还包括：锁紧测试台，在显微镜下移动粗调机构和微调机构，将待测单元的Pad与探针对准扎在一起。

为了进一步公开本发明各实施例技术方案，现对各实施例中涉及的晶圆测试设备及其各组成部分的工作原理及作用效果作整体说明如下：

打开真空箱体前门，旋转第五调节机构，调节晶圆载台在Z轴方向上的位置，将晶圆载台降至最低位。

逆时针旋转测试台的第一锁紧机构，使所述测试台相对于箱体处于活动状态，将测试台通过固定座23的滑块沿箱体内底上的滑轨拉出真空箱体。

将加工好的晶圆通过设置在晶圆载台上的定位销放置在晶圆载台上面，通过晶圆压环将晶圆固定锁紧后推进真空箱体内，顺时针旋转第一锁紧机构，使测试台被锁紧固定。所述晶圆规格可以为8”晶圆。

松开第二锁紧机构，图示中具体为X轴和Y轴的导轨钳制器，通过第一调节机构与第二调节机构在X轴方向和Y轴方向移动晶圆载台，调节晶圆载台的在X轴和Y轴上的位置。通过透明窗口观察到将晶圆上待测试单元移动到透明观察窗的正下方后，完成对晶圆位置的粗调节，锁紧X轴和Y轴的导轨钳制器。

由于被测试单元的Pad较小(一般为100μm×100μm)，测试时无法用肉眼直接观测Pad与探针是否处于一一对应的对齐位置，因此借助于所述显微镜，可以清楚地观测到Pad与探针是否对准。

通过显微镜观测，并旋转第三调节机构、第四调节机构、第五调节机构及第六调节机构的测微头，分别对载台在X轴、Y轴、Z轴及水平旋转方向上微调，将待测单元的Pad与针卡的针尖一一对齐后，旋转第五调节机构的测微头，直至测微头碰到Z轴限位锁紧件，图示中为限位锁紧环，使待测单元的Pad与针卡可靠接触，完成Pad与探针的位置校正。在对载台位置微调过程中，通过所述限位锁紧环能够避免因Z轴方向移动位移过大，可能会对探针施加作用力，而导致探针形变量过大而损坏。

关闭真空箱体前门，启动真空泵，通过安装在真空箱体上的真空规来读取真空箱体内的真空度，待真空度达到要求时开始对晶圆待测单元进行测试，并对数据采集，采集的数据可通过航空插头接口采集出来进行保存。

测试时，采用针卡中的多根探针一次接触晶圆上的一个待测试单元，可以一次性对待测单元进行测试数据的读取，避免了对同一个待测试单元多次移动探针进行扎针，提高了测试效率。

一个待测单元测试完成后，关闭真空泵，打开真空释放阀，待真空箱体内真空破坏以后，打开前门，旋转Z轴微调滑台将晶圆载台降至最低位，重复前述测试步骤依次测试晶圆上的待测单元，直至该片晶圆测试完成。

晶圆测试完成后，松开测试台的第一锁紧机构，即图示的螺钉，将测试台通过测试台固定座底部的滑块沿箱体内底面上的滑轨拉出真空箱体，进行晶圆更换，由于将测试台移出了真空箱体，晶圆的更换操作方式简单易行。

待晶圆更换完成后，重复上述步骤进行又一片晶圆的测试。

需要说明的是，在本文中，各个实施例之间描述的方案的侧重点不同，但是各个实施例又存在某种相互关联的关系，在理解本发明方案时，各个实施例之间可相互参照；另外，本申请实施例中表在述当技术特征要素固定于另一技术特征要素之上时，可以是直接与另一技术特征要素表面直接接触，也可以是存在居中的另外的技术特征要素。此外，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种晶圆测试设备，其特征在于，包括真空系统及测试台，所述真空系统包括箱体及连接于所述箱体上的抽真空模组，所述测试台设置于所述箱体内；所述抽真空模组包括真空泵，所述测试台包括用于放置晶圆的载台，及对晶圆进行测试的探针。

2.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述测试台可滑动的设置于所述箱体内底面上。

3.根据权利要求2所述的测试设备，其特征在于，所述测试台包括固定座，所述固定座底部设有滑块，所述箱体内底面上设有与所述滑块配合的滑轨，所述测试台通过所述滑块在所述滑轨上滑动。

4.根据权利要求2或3所述的测试设备，其特征在于，所述测试台还包括用于锁紧所述测试台的第一锁紧机构。

5.根据权利要求3所述的测试设备，其特征在于，所述测试台还包括：调节载台在Y轴方向的位置的第一调节机构、调节载台在X轴方向的位置的第二调节机构；所述X轴方向和Y轴方向平行于所述箱体的底面；

所述第一调节机构设置于所述固定座上，所述第二调节机构设置于所述第一调节机构上，所述载台设置于所述第二调节机构上。

6.根据权利要求3所述的测试设备，其特征在于，所述测试台还包括：调节载台在Y轴方向的位置的第一调节机构、调节所述载台在X轴方向的位置的第二调节机构；

所述测试台还包括：调节所述载台在X轴方向的位置的第三调节机构、调节载台在Y轴方向的位置的第四调节机构、调节载台在Z轴方向的位置的第五调节机构及调节载台水平旋转角度的第六调节机构；

所述X轴方向和Y轴方向平行于所述箱体的底面，所述Z轴方向垂直于所述箱体的底面；

所述第一调节机构设置于所述固定座上，所述第二调节机构设置于所述第一调节机构上，所述第三调节机构与第四调节机构、第五调节机构及第六调节机构设置于所述第二调节机构上，其中，所述第四调节机构相对于所述第三调节机构靠近所述第二调节机构，所述第五调节机构位于第四调节机构上方，所述第六调节机构位于第五调节机构上方，所述载台位于第六调节机构上。

7.根据权利要求5或6所述的测试设备，其特征在于，所述第一调节机构底部设有第一滑块，所述固定座上表面设有与所述第一滑块配合的第一滑轨，所述第一调节机构通过所述第一滑块在所述第一滑轨上滑动；

所述第一调节机构上表面设有第二滑轨，所述第二调节机构底部设有与所述第二滑轨配合的第二滑块，所述第二调节机构通过所述第二滑块在所述第二滑轨上滑动；

所述第一调节机构及第二调节机构为粗调机构。

8.根据权利要求6所述的测试设备，其特征在于，所述第三、第四、第五及第六调节机构上分别安装有滑动平台及设置于所述滑动平台上的测微头，通过所述测微头驱动所述滑动平台滑动，以分别对载台在X、Y、Z轴上的位置及在水平方向上的旋转角度微调。

9.根据权利要求5或6所述的测试设备，其特征在于，所述第一调节机构及第二调节机构上分别设有第二锁紧机构。

10.根据权利要求8所述的测试设备，其特征在于，在所述第五调节机构上的测微头的周向上，设有用于限制载台在Z轴方向上移动位置的限位锁紧件。

11.根据权利要求6或8所述的测试设备，其特征在于，所述第六调节机构包括平台，在所述平台上安装有所述载台，在所述载台上设有用于固定晶圆的压环。

12.根据权利要求3所述的测试设备，其特征在于，所述测试台上还设有针卡安装机构，所述探针安装机构包括支撑板、针卡固定座及针卡压块，所述支撑板立设于所述固定座上，所述针卡固定座安装于所述支撑板上、且位于所述载台上方，所述针卡固定座上设有针卡安装槽，所述针卡压块用于固定针卡安装槽中的针卡。

13.根据权利要求12所述的测试设备，其特征在于，所述针卡中安装有多根探针。

14.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于，在所述箱体顶端设有透明窗口，所述透明窗口上方设有显微镜。

15.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述箱体上还设有真空释放阀。

16.一种晶圆测试方法，其特征在于，包括步骤：

打开真空系统的箱体门；

将晶圆固定安装于测试台上，推进所述箱体内；

关闭所述箱体门，开启抽真空模组对所述箱体抽真空；

待箱体内的真空度达到预设真空度时，用测试台上安装的探针对所述晶圆的待测单元进行测试。

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