TWM659841U - 晶圓量測系統 - Google Patents

Abstract

本新型提供一種晶圓量測系統。晶圓量測系統包含承載裝置、影像擷取裝置、探針及控制器。承載裝置用以帶動晶圓移動。影像擷取裝置用以擷取一影像畫面。探針用以接觸晶圓的待測點，以進行晶圓的量測。控制器經配置以實施包含第一定位步驟、第二定位步驟、下針步驟及量測步驟。第一定位步驟包含使晶圓的初始定位點進入影像擷取裝置的影像畫面。第二定位步驟包含儲存承載裝置對應的一相對位置及待測點對應的一測試位置。下針步驟包含控制探針接觸待測點。量測步驟包含對待測點進行量測，以產生一量測值。藉此，提供良好的晶圓量測精準度。

Description

晶圓量測系統

本新型是關於一種量測系統，且特別是關於一種晶圓量測系統。

一般晶圓(Wafer)的量測上，每一次的量測皆需依靠檢測人員手動控制探針至待測點才能夠進行量測，而手動量測的方式除了有量測位置不精準而導致量測結果有誤的問題之外，亦耗費許多時間以及人力。此外，在量測晶粒(Die)尺寸極小的晶圓上，以手動方式量測更無法確保晶圓量測的準確性。

有鑑於此，目前市場上缺乏一種可自動量測且可應用於小尺寸晶粒的晶圓量測系統，故相關業者均在尋求其解決方法。

本新型的目的在於提供一種晶圓量測系統，其透過對待測點進行二次定位及記錄測試位置，可增加對待測點定位的精準度，且可提供控制器自動進行後續的晶圓測試。

依據本新型的結構態樣的一實施方式提供一種晶圓量測系統包含一承載裝置、一影像擷取裝置、至少一探針以及一控制器。承載裝置用以承載一晶圓，並帶動晶圓移動。影像擷取裝置用以擷取一影像畫面。至少一探針用以接觸晶圓的至少一待測點，以進行晶圓的量測。控制器耦接承載裝置、影像擷取裝置及至少一探針，控制器經配置以實施包含一第一定位步驟、一第二定位步驟、一下針位置移動步驟、一下針步驟及一量測步驟的操作。第一定位步驟包含控制承載裝置移動，以使晶圓的一初始定位點進入影像擷取裝置的影像畫面，以儲存承載裝置對應的一初始定位點位置。第二定位步驟包含使影像畫面對準鄰近初始定位點的至少一待測點，以儲存承載裝置對應的一相對位置及至少一待測點對應的至少一測試位置。下針位置移動步驟包含控制承載裝置移動至相對位置，並控制至少一探針水平移動，而對應至至少一測試位置。下針步驟包含控制至少一探針垂直向下移動以接觸至少一待測點，以產生一測試迴路。量測步驟包含透過測試迴路對至少一待測點進行量測以產生一量測值。

前述實施方式的其他實施例如下：初始定位點位於晶圓的一切割道的一側。

前述實施方式的其他實施例如下：控制器經配置以實施更包含一晶圓角度校正步驟。晶圓角度校正步驟包含控制承載裝置移動，以使承載裝置承載的晶圓的一切割道進入影像畫面，並依據切割道建立二定位點，以二定位點完成晶圓的角度定位。

前述實施方式的其他實施例如下：控制器經配置以實施更包含一判斷步驟。判斷步驟包含判斷量測值是否位於一規格範圍內以產生一判斷結果。其中，當判斷結果為是時，控制器執行一輸出步驟以輸出量測值。

前述實施方式的其他實施例如下：當判斷結果為否時，控制器執行一抬升步驟以控制承載裝置垂直向上移動一抬升距離，並執行量測步驟。

前述實施方式的其他實施例如下：抬升距離介於1微米至20微米之間。

前述實施方式的其他實施例如下：當至少一待測點的數量為一個時，控制器經配置以實施更包含一接觸確認步驟。接觸確認步驟包含控制至少一探針的其中一者垂直上升遠離待測點後，垂直下降靠近待測點，並控制影像擷取裝置擷取影像畫面而產生一接觸影像，並比對接觸影像與一初始影像，確認晶圓是否位移而產生一確認結果，而依據確認結果確認探針是否接觸待測點。其中，當確認結果為是時，接續執行量測步驟。當確認結果為否時，執行一警示步驟而發出一警示通知。

前述實施方式的其他實施例如下：初始影像為控制器控制至少一探針的其中一者垂直向下移動之前，控制器控制影像擷取裝置擷取影像畫面而產生的影像。

前述實施方式的其他實施例如下：當晶圓的晶粒的直徑小於50微米時，各探針的一針尖露出長度介於8毫米至10毫米之間。

前述實施方式的其他實施例如下：控制器經配置以實施更包含一高度確認步驟。高度確認步驟包含取得至少一待測點對應的一待測點高度。其中，待測點高度為控制影像擷取裝置對至少一待測點進行自動對焦而取得，或控制一高度量測器對至少一待測點進行量測而取得。

以下將參照圖式說明本新型的複數個實施例。為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本新型。也就是說，在本新型部分實施例中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示；並且重複的元件將可能使用相同的編號表示。

此外，本文中當某一元件(或單元或模組等)「連接」於另一元件，可指所述元件是直接連接於另一元件，亦可指某一元件是間接連接於另一元件，意即，有其他元件介於所述元件及另一元件之間。而當有明示某一元件是「直接連接」於另一元件時，才表示沒有其他元件介於所述元件及另一元件之間。而第一、第二、第三等用語只是用來描述不同元件，而對元件本身並無限制，因此，第一元件亦可改稱為第二元件。且本文中的元件/單元/電路的組合非此領域中的一般周知、常規或習知的組合，不能以元件/單元/電路本身是否為習知，來判定其組合關係是否容易被技術領域中的通常知識者輕易完成。

請參閱第1圖及第2圖所示，其中第1圖係繪示本新型的第一實施例的晶圓量測系統100的方塊示意圖；及第2圖係繪示本新型的第二實施例的晶圓量測方法200的流程示意圖。晶圓量測系統100經配置以實施晶圓量測方法200，而量測一晶圓的阻抗(Resistance)及漏電流(Leakage Current)。必須說明的是，本揭示內容的晶圓量測方法200不限於透過本揭示內容的晶圓量測系統100實施，晶圓量測系統100中的各元件可被任意整合成各種組合以執行晶圓量測方法200的功能。

晶圓量測系統100包含一控制器110、一承載裝置120、一影像擷取裝置130及至少一探針140，控制器110耦接並控制承載裝置120、影像擷取裝置130及至少一探針140。控制器110經配置以實施晶圓量測方法200。承載裝置120用以承載晶圓，並帶動晶圓移動。影像擷取裝置130用以擷取一影像畫面。探針140用以接觸晶圓的至少一待測點(標示於第4圖)，以進行晶圓的量測。於第一實施例中，控制器110、承載裝置120、影像擷取裝置130及探針140裝設於晶圓檢測機台中(圖未繪示)；控制器110可為處理器(Processor)、微處理器(Microprocessor)、中央處理器(Central Processing Unit；CPU)、電腦、晶圓檢測機台處理器、行動裝置處理器、雲端處理器或其他電子運算處理器；影像擷取裝置130可為感光耦合元件(Charge Coupled Device；CCD)攝像機，但本揭示內容不以此為限。

請參閱第2圖所示，晶圓量測方法200包含一晶圓角度校正步驟S01、一第一定位步驟S02、一第二定位步驟S03、一下針位置移動步驟S04、一下針步驟S05、一量測步驟S06、一判斷步驟S07、一抬升步驟S08及一輸出步驟S09。

請參閱第1圖至第3圖所示，其中第3圖係繪示第2圖第二實施例的影像畫面中的定位點A1、A2及切割道L的示意圖。晶圓角度校正步驟S01包含驅動控制器110控制承載裝置120移動，以使承載裝置120承載的晶圓的一切割道L進入影像擷取裝置130所擷取的影像畫面中，並依據切割道L建立二定位點A1、A2，以定位點A1、A2完成晶圓的角度定位。詳細而言，控制器110將包含十字形的切割道L的影像畫面建立為關注區域(ROI；Region of Interest)影像，同時在ROI影像中建立定位點A1、A2，並儲存定位點A1、A2的XY軸數值，控制器110後續可根據定位點A1、A2的X軸數值自動進行補償校正，以進一步完成晶圓角度的校正。

請參閱第1圖至第4圖所示，其中第4圖係繪示第2圖第二實施例的影像畫面中待測點P的示意圖。第一定位步驟S02包含驅動控制器110控制承載裝置120移動，以使晶圓的複數晶粒中的一初始定位點D進入影像擷取裝置130的影像畫面，以儲存承載裝置120對應的一初始定位點位置。其中，初始定位點D位於晶圓的一切割道L的一側。第二定位步驟S03包含驅動控制器110使影像畫面對準鄰近初始定位點D的待測點P(如第4圖所示)，以儲存承載裝置120對應的一相對位置及待測點P對應的一測試位置。其中，待測點P為使用者所預設的欲進行量測的點，待測點P可位於晶粒上或是晶粒之間的平坦處。

藉此，透過第一定位步驟S02先紀錄初始定位點位置，而後透過第二定位步驟S03紀錄相對位置的方式，能夠對待測點P進行二次定位，而增加承載裝置120定位的精度，使後續下針位置更準確，進而確保後續量測的準確性。此外，控制器110可透過上述方式記錄複數個待測點P及各待測點P所對應的測試位置，在後續量測上自動讀取各待測點P的測試位置，以自動進行晶圓測試。

下針位置移動步驟S04包含驅動控制器110控制承載裝置120移動至相對位置，並驅動控制器110控制探針140水平移動，而對應至測試位置。下針步驟S05包含驅動控制器110控制探針140垂直向下移動以接觸待測點P，以產生一測試迴路。

請參閱第4圖及第5圖所示，其中第5圖係繪示第2圖第二實施例的影像畫面中阻抗量測的示意圖。量測步驟S06包含驅動控制器110透過測試迴路對待測點P進行量測以產生一量測值。如第4圖所示，量測晶圓的漏電流時，待測點P的數量為一個，探針140的數量為二支。如第5圖所示，量測晶圓的阻抗時，採用二線式的方式判斷接觸阻抗，待測點P的數量為三個，待測點P皆位於晶粒上，探針140的數量為四支。

判斷步驟S07包含驅動控制器110判斷量測值是否位於一規格範圍內以產生一判斷結果。抬升步驟S08包含驅動控制器110控制承載裝置120垂直向上移動一抬升距離，抬升距離介於1微米至20微米之間。輸出步驟S09包含驅動控制器110輸出量測值。

詳細而言，當判斷結果為是時，表示量測值符合規格，控制器110執行輸出步驟S09以輸出量測值；當判斷結果為否時，則表示量測值不符合規格，而為了確保此結果並非探針140與待測點P之間接觸不良所造成，控制器110執行抬升步驟S08將承載裝置120垂直向上移動而使晶圓進一步靠近探針140，而後再次執行量測步驟S06。需特別說明的是，抬升步驟S08的重複次數若超出預設的臨界次數，將判定為量測失敗而結束晶圓量測。

請參閱第1圖及第6圖所示，第6圖係繪示本新型的第三實施例的晶圓量測方法300的流程示意圖。於第三實施例中，晶圓量測方法300亦包含第2圖第二實施例的晶圓角度校正步驟S01、第一定位步驟S02、第二定位步驟S03、下針位置移動步驟S04、下針步驟S05、量測步驟S06、判斷步驟S07、抬升步驟S08及輸出步驟S09，而第三實施例與第二實施例的差異在於晶圓量測方法300更包含一接觸確認步驟S10及一警示步驟S11。

於第三實施例中，晶圓量測方法300主要應用於量測晶圓的漏電流，但本揭示內容不以此為限。需特別說明的是，由於晶圓符合規格的漏電流數值，與探針140未接觸到待測點P所測得的漏電流數值非常相近，因此，為了進一步確保所量測漏電流數值為正確的，需透過接觸確認步驟S10進行確認。

量測晶圓的漏電流時，待測點P的數量為一個，探針140的數量為二支，接觸確認步驟S10包含驅動控制器110控制其中一探針140垂直上升遠離待測點P後，再次垂直下降靠近待測點P，並驅動控制器110控制影像擷取裝置130擷取影像畫面而產生一接觸影像，並驅動控制器110比對接觸影像與一初始影像，而確認晶圓是否位移而產生一確認結果，並依據確認結果確認探針140是否接觸待測點P。初始影像為控制器110控制探針140垂直向下移動之前，驅動控制器110控制影像擷取裝置130擷取影像畫面而產生的影像。警示步驟S11包含驅動控制器110發出一警示通知。

詳細而言，當確認結果為是時，表示探針140有確實接觸到待測點P，控制器110可接續執行量測步驟S06；當確認結果為否時，表示探針140未接觸到待測點P，控制器110執行警示步驟S11以發出警示通知。藉此，透過接觸確認步驟S10，能夠在晶圓漏電流的量測上增加量測的準確性。

請參閱第1圖及第7圖所示，第7圖係繪示本新型的第四實施例的晶圓量測方法400的流程示意圖。於第四實施例中，晶圓量測方法400亦包含第2圖第二實施例的晶圓角度校正步驟S01、第一定位步驟S02、第二定位步驟S03、下針位置移動步驟S04、下針步驟S05、量測步驟S06、判斷步驟S07、抬升步驟S08及輸出步驟S09，而第四實施例與第二實施例的差異在於晶圓量測方法400之下針步驟S05更包含一第一下針步驟S051、一第一補償步驟S052、一第二下針步驟S053及一第二補償步驟S054。

於第四實施例中，晶圓量測方法400主要應用於晶粒直徑小於50微米的晶圓的阻抗量測，而以二線式的方式進行量測。需特別說明的是，在量測晶粒直徑小於50微米的晶圓時，探針140的針尖露出長度需介於一定範圍，以避免針尖與空氣接觸面積過大而影響電性量測。於第四實施例中，晶粒直徑為18微米；探針140的針尖露出長度介於8毫米至10毫米之間，但本揭示內容不以此為限。

量測晶圓的阻抗時，待測點P的數量為三個，待測點P皆位於晶粒上，探針140的數量為四支。第一下針步驟S051包含驅動控制器110控制探針140的其中二者垂直向下移動以接觸待測點P的其中二者，並驅動控制器110確認是否可取得一第一補償量測值而產生一第一補償結果。第一補償步驟S052包含驅動控制器110產生一第一補償距離，並依據第一補償距離而重複執行第一下針步驟S051。第一補償距離為探針140的其中二者移動的Z軸數值。第二下針步驟S053包含驅動控制器110控制探針140的另二者垂直向下移動以接觸待測點P的另二者，而產生測試迴路，並驅動控制器110確認是否可取得一第二補償量測值而產生一第二補償結果。第二補償步驟S054包含驅動控制器110產生一第二補償距離，並依據第二補償距離而重複執行第二下針步驟S053。第二補償距離為探針140的另二者移動的Z軸數值。

詳細而言，當第一補償結果為否時，驅動控制器110重複執行第一補償步驟S052；當第一補償結果為是時，驅動控制器110接續執行第二下針步驟S053；當第二補償結果為否時，驅動控制器110重複執行第二補償步驟S054；當第二補償結果為是時，驅動控制器110執行後續量測步驟S06。藉此，透過第一下針步驟S051及第二下針步驟S053分二次下針的方式，更可確保尺寸極小的晶粒在量測上的精準度。

請參閱第8圖及第9圖所示，其中第8圖係繪示本新型的第五實施例的晶圓量測系統500的方塊示意圖；及第9圖係繪示本新型的第六實施例的晶圓量測方法600的流程示意圖。晶圓量測系統500經配置以實施晶圓量測方法600，必須說明的是，本揭示內容的晶圓量測方法600不限於透過本揭示內容的晶圓量測系統500實施，晶圓量測系統500中的各元件可被任意整合成各種組合以執行晶圓量測方法600的功能。

晶圓量測系統500亦包含第1圖第一實施例的控制器110、承載裝置120、影像擷取裝置130及探針140。而第五實施例與第一實施例的差異在於晶圓量測系統500更包含一高度量測器150，控制器110耦接並控制高度量測器150，高度量測器150用以量測待測點對應的一待測點高度。於第五實施例中，高度量測器150可為高精密度高度量測器，但本揭示內容不以此為限。

晶圓量測方法600亦包含第2圖第二實施例的晶圓角度校正步驟S01、第一定位步驟S02、第二定位步驟S03、下針位置移動步驟S04、下針步驟S05、量測步驟S06、判斷步驟S07、抬升步驟S08及輸出步驟S09。而第五實施例與第二實施例的差異在於晶圓量測方法600更包含一高度確認步驟SHC。高度確認步驟SHC執行於第一定位步驟S02及第二定位步驟S03之間，高度確認步驟包含驅動控制器110控制承載裝置120移動至待測點，並取得待測點對應的一待測點高度。其中，待測點高度為控制器110控制影像擷取裝置130對待測點P進行自動對焦(Auto Focus)而取得，或控制器110控制高度量測器150對待測點進行量測而取得，本揭示內容不以此為限。

藉此，可透過待測點高度而確認每一待測點的高度差異性，而可根據待測點高度微調後續下針步驟S05中探針140垂直向下移動的距離。

由上述實施方式可知，本新型具有下列優點：其一，能夠對待測點進行二次定位，而增加定位的精度，使後續下針位置更準確，進而確保後續量測的準確性，且在後續量測上可自動讀取各待測點的測試位置，以自動進行晶圓測試，而節省時間及人力。其二，透過接觸確認步驟能夠在晶圓漏電流的量測上增加量測的準確性。其三，透過二次下針方式更可確保尺寸極小的晶粒在量測上的精準度。

雖然本新型已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本新型，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本新型的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本新型的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100,500:晶圓量測系統 110:控制器 120:承載裝置 130:影像擷取裝置 140:探針 150:高度量測器 200,300,400,600:晶圓量測方法 S01:晶圓角度校正步驟 S02:第一定位步驟 S03:第二定位步驟 S04:下針位置移動步驟 S05:下針步驟 S051:第一下針步驟 S052:第一補償步驟 S053:第二下針步驟 S054:第二補償步驟 S06:量測步驟 S07:判斷步驟 S08:抬升步驟 S09:輸出步驟 S10:接觸確認步驟 S11:警示步驟 SHC:高度確認步驟 A1,A2:定位點 D:初始定位點 L:切割道 P:待測點

第1圖係繪示本新型的第一實施例的晶圓量測系統的方塊示意圖； 第2圖係繪示本新型的第二實施例的晶圓量測方法的流程示意圖； 第3圖係繪示第2圖第二實施例的影像畫面中的定位點及切割道的示意圖； 第4圖係繪示第2圖第二實施例的影像畫面中待測點的示意圖； 第5圖係繪示第2圖第二實施例的影像畫面中阻抗量測的示意圖； 第6圖係繪示本新型的第三實施例的晶圓量測方法的流程示意圖； 第7圖係繪示本新型的第四實施例的晶圓量測方法的流程示意圖； 第8圖係繪示本新型的第五實施例的晶圓量測系統的方塊示意圖；及 第9圖係繪示本新型的第六實施例的晶圓量測方法的流程示意圖。

100:晶圓量測系統

110:控制器

120:承載裝置

130:影像擷取裝置

140:探針

Claims (10)

1. 一種晶圓量測系統，包含： 一承載裝置，用以承載一晶圓，並帶動該晶圓移動； 一影像擷取裝置，用以擷取一影像畫面； 至少一探針，用以接觸該晶圓的至少一待測點，以進行該晶圓的量測；以及 一控制器，耦接該承載裝置、該影像擷取裝置及該至少一探針，該控制器經配置以實施包含以下步驟的操作： 一第一定位步驟，包含控制該承載裝置移動，以使該晶圓的一初始定位點進入該影像擷取裝置的該影像畫面，以儲存該承載裝置對應的一初始定位點位置； 一第二定位步驟，包含使該影像畫面對準鄰近該初始定位點的至少一待測點，以儲存該承載裝置對應的一相對位置及該至少一待測點對應的至少一測試位置； 一下針位置移動步驟，包含控制該承載裝置移動至該相對位置，並控制該至少一探針水平移動，而對應至該至少一測試位置； 一下針步驟，包含控制該至少一探針垂直向下移動以接觸該至少一待測點，以產生一測試迴路；及 一量測步驟，包含透過該測試迴路對該至少一待測點進行量測以產生一量測值。
2. 如請求項1所述之晶圓量測系統，其中該初始定位點位於該晶圓的一切割道的一側。
3. 如請求項1所述之晶圓量測系統，其中該控制器經配置以實施更包含： 一晶圓角度校正步驟，包含控制該承載裝置移動，以使該承載裝置承載的該晶圓之一切割道進入該影像畫面，並依據該切割道建立二定位點，以該二定位點完成該晶圓的角度定位。
4. 如請求項1所述之晶圓量測系統，其中該控制器經配置以實施更包含： 一判斷步驟，包含判斷該量測值是否位於一規格範圍內以產生一判斷結果； 其中，當該判斷結果為是時，該控制器執行一輸出步驟以輸出該量測值。
5. 如請求項4所述之晶圓量測系統，其中，當該判斷結果為否時，該控制器執行一抬升步驟以控制該承載裝置垂直向上移動一抬升距離，並執行該量測步驟。
6. 如請求項5所述之晶圓量測系統，其中該抬升距離介於1微米至20微米之間。
7. 如請求項1所述之晶圓量測系統，其中，當該至少一待測點的數量為一個時，該控制器經配置以實施更包含： 一接觸確認步驟，包含控制該至少一探針的其中一者垂直上升遠離該待測點後，垂直下降靠近該待測點，並控制該影像擷取裝置擷取該影像畫面而產生一接觸影像，並比對該接觸影像與一初始影像，確認該晶圓是否位移而產生一確認結果，而依據該確認結果確認該探針是否接觸該待測點； 其中，當該確認結果為是時，接續執行該量測步驟； 當該確認結果為否時，執行一警示步驟而發出一警示通知。
8. 如請求項7所述之晶圓量測系統，其中該初始影像為該控制器控制該至少一探針的其中一者垂直向下移動之前，該控制器控制該影像擷取裝置擷取該影像畫面而產生的影像。
9. 如請求項1所述之晶圓量測系統，其中，當該晶圓的晶粒的直徑小於50微米時，各該探針的一針尖露出長度介於8毫米至10毫米之間。
10. 如請求項1所述之晶圓量測系統，其中該控制器經配置以實施更包含： 一高度確認步驟，包含取得該至少一待測點對應的一待測點高度； 其中，該待測點高度為控制該影像擷取裝置對該至少一待測點進行自動對焦而取得，或控制一高度量測器對該至少一待測點進行量測而取得。