1.本发明属于晶圆测试技术领域，尤其涉及一种基于长短期记忆网络和滑动窗口的晶圆测试检测方法。
背景技术：2.在晶圆测试中，由于测试环境的复杂性，如自动测试设备ate的稳定性、外部环境条件的变化、ate和负载板loadboard的接触情况、探针卡probecard与晶圆wafer的接触情况都会影响到测试的准确性。在晶圆测试中，重复使用的针尖会变得光滑，这可能会导致接触异常。此外，偏针、针尖上的颗粒、污染也会产生不恰当的接触电阻，造成测试失效。误测会造成时间、经济成本的增加。现有的连续测试不良报错功能仅能停止测试，仍需人工分析测试数据排查错误，费时费力。
3.在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。
技术实现要素：4.本发明的目的是提供一种基于长短期记忆网络和滑动窗口的晶圆测试检测方法，用pc机实时处理测试头test-head的测试数据，建立异常检测模型，检测到测试环境异常导致误测后及时停机，并分析可能的原因，基于python的pyqt5组件编写gui窗口，简化生产线的操作，降低测试成本、提高测试的可靠性。为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.本发明的一种基于长短期记忆网络和滑动窗口的晶圆测试检测方法包括：
6.测试头执行晶圆测试生成测试数据，所述测试数据输入长短期记忆网络训练且生成测试时间序列及其时序特征；
7.基于所述测试时间序列及其时序特征确定窗口长度k以及定义窗口长度k的最近邻窗口，将测试时间序列输入训练后的长短期记忆网络得到预测值d
′
n+1
，将预测值d
′
n+1
与真实测量值比较得到差值，当差值超过单步阈值a判断单步失效，增加系统异常评分且将所述预测值d
′
n+1
更新测试时间序列进行下一步检测，直到所述系统异常评分超过系统异常阈值x时判断测试环境有误；
8.发出指令停止测试并报警，并将故障信息通过tcp/ip协议上传。
9.所述的一种基于长短期记忆网络和滑动窗口的晶圆测试检测方法中，生成测试数据后主成分分析所述测试数据。
10.所述的一种基于长短期记忆网络和滑动窗口的晶圆测试检测方法中，所述测试数据包括开短路测试数据以监控探针与芯片接触状态。
11.所述的一种基于长短期记忆网络和滑动窗口的晶圆测试检测方法中，所述测试数据包括在测ic的坐标数据。
12.所述的一种基于长短期记忆网络和滑动窗口的晶圆测试检测方法中，测试结束后，将所述测试数据和故障信息上传到服务器数据库。
13.上述技术方案中，本发明提供的一种基于长短期记忆网络和滑动窗口的晶圆测试检测方法，具有以下有益效果：本发明基于长短期记忆网络lstm挖掘到测试序列的时序特征，在晶圆测试的预测上更为可靠和准确，利用了时序特征后，网络每一步的输出值是根据前几个时间点共同决定的，这比只用上一个时间点的输入更为准确。lstm网络内部捕捉到序列数据的时序特征并传递，以开短路测试为例，均方根误差(rmse)可达0.01v；确定滑动窗口的长度可以避免由于制造工艺造成的ic异常而触发异常报错，基于pyqt5组件开发的gui窗口让操作更加简便，制造工艺引起的不良表现为单步异常，对此类不良报警属于误测。如果是测试环境异常，如探针异常，将造成接触不稳定，表现为一段窗口内的不稳定异常，利用滑动窗口方法可确定该类异常。本发明在异常发生的早期及时发现并预警，降低了测试成本，提高了测试的可靠性，对于这些由于外部环境造成的测试结果出错的问题，在异常发生的早期及时发现并分析原因，具有重要的意义。
附图说明
14.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本发明中基于长短期记忆网络和滑动窗口的晶圆测试检测方法的一个实施方式的框图；
16.图2为本发明中基于长短期记忆网络和滑动窗口的晶圆测试检测方法的一个实施方式的长短期记忆网络训练界面示意图；
17.图3为本发明中基于长短期记忆网络和滑动窗口的晶圆测试检测方法的一个实施方式的检测界面示意图；
18.图4为发明中基于长短期记忆网络和滑动窗口的晶圆测试检测方法的一个实施方式的检测流程示意图；
19.图5为发明中基于长短期记忆网络和滑动窗口的晶圆测试检测方法的一个实施方式的长短期记忆网络示意图；
20.图6为发明中基于长短期记忆网络和滑动窗口的晶圆测试检测方法的一个实施方式的长短期记忆网络模型示意图。
具体实施方式
21.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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他实施方式，都属于本发明保护的范围。
22.因此，以下对在附图图1至图6中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，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他实施方式，都属于本发明保护的范围。
23.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
24.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为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设备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。
25.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
26.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
27.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
28.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
29.如图1至图6所示，一种基于长短期记忆网络和滑动窗口的晶圆测试检测方法包括，
30.测试头执行晶圆测试生成测试数据，所述测试数据输入长短期记忆网络训练且生成测试时间序列及其时序特征；测试数据为晶圆测试的开短路测得到的每个引脚的电压值序列。长短期记忆网络包含输入层-单层lstm层-全连接层-输出层，输入为n*3的矩阵，n表示需要监控开短路测试电压值的引脚的个数，3表示下一步电压值的预测结果由前3步的电压值共同决定，示意图如图5所示。网络模型示意图如图6所示。时序特征指网络输入为前几个时间点的如电压值序列的测试时间序列，lstm网络内部会挖掘时间特征并传递，输出为一个时间点的电压预测值，lstm网络内部将时序特征在时间轴上传递，并不是实际可以看到的物理量。
31.基于所述测试时间序列及其时序特征确定窗口长度k以及定义窗口长度k的最近邻窗口，将测试时间序列输入训练后的长短期记忆网络得到预测值d
′
n+1
，将预测值d
′
n+1
与真实测量值比较得到差值，当差值超过单步阈值a判断单步失效，增加系统异常评分且将所述预测值d
′
n+1
更新测试时间序列进行下一步检测，直到所述系统异常评分超过系统异常阈值x时判断测试环境有误；
32.发出指令停止测试并报警，并将故障信息通过tcp/ip协议上传。环境有误是由于某个或多个引脚的电压值在指定窗口内出现异常，可以定位到相应探针的站点号和引脚号。
33.所述的一种基于长短期记忆网络和滑动窗口的晶圆测试检测方法的优选实施方式中，生成测试数据后主成分分析所述测试数据。
34.所述的一种基于长短期记忆网络和滑动窗口的晶圆测试检测方法的优选实施方式中，所述测试数据包括开短路测试数据以监控探针与芯片接触状态。
35.所述的一种基于长短期记忆网络和滑动窗口的晶圆测试检测方法的优选实施方式中，所述测试数据包括在测ic的坐标数据。
36.所述的一种基于长短期记忆网络和滑动窗口的晶圆测试检测方法的优选实施方式中，测试结束后，将所述测试数据和故障信息上传到服务器数据库。
37.在一个实施例中，检测方法中，基于图1所示的系统框图，pc机实时处理测试头test-head的测试数据datalog，待样本数充足后，进行长短期记忆网络lstm的训练，解决了梯度反向传播过程中的梯度消失和梯度爆炸问题，非常适合用于处理与时间序列高度相关的问题，对测试数据的预测更为精准。python编程语言有着丰富的库以及gui开发环境，利用pyqt5开发图形用户接口，简便了生产线的操作，操作界面图2所示。之后可以进行异常检测，操作界面如图3所示。可以实时显示在测ic坐标、测量的真实值和预测误差，单步异常评分和系统异常评级。考虑到晶圆测试中由于制造工艺，本身就有不合格的晶粒，并且不合格点有群聚特性，此外，个别测试项卡控严格也会导致某项目一直判错。因此选用滑动窗口模型，并结合一定的数据处理步骤，来分析测试失效的原因。
38.选择合适的窗口长度k，定义k最近邻窗口，将序列输入lstm网络，得到预测值d
′
n+1
，将其与真实测量值比较，正常的测量值会使系统异常评分下降。反之，差值超过单步阈值a的将被认定为单步失效，系统异常评分将增加，由于该测量值不是正常值，此时用预测值d
′
n+1
更新序列，进行下一步检测。在一个实施例中，当前测试点的电压值加上前k-1个时间点的电压值构成k长度窗口，k一般取5；每测试一颗新的晶圆，更新窗口；lstm网络输出n维同一时间点的电压数据，是属于n个引脚的预测值，真实测量值是由测试机测到的开短路测试电压值，探针与引脚接触异常将导致接触阻抗的微小变化，a设置为0.1可捕捉到这种异常。
39.当系统异常评分超过定义的系统异常阈值x，认定为测试环境有误。计算机分析测试数据，如果判断是由于某site的探针有异常，计算机通过gpib通讯发出指令控制探针台(prober)停止测试并报警，并将故障信息通过tcp/ip协议上传生产车间控制主站，通知相应的人员去解决异常。测试结束后，计算机将完整的测试数据datalog上传服务器数据库。
40.在一个实施例中，操作员将测试初期的测试数据如.csv文件，导入深度学习长短期记忆网络，计算机后台对要监测的数据完成预处理工作，包括主成分分析pca,分析多维测试数据的主要特征并映射到低维空间。可选的，手动导入需要监控的测试项。例如，监控探针与芯片接触状态，选取开短路测试数据进行监控。之后，计算机删除缺失数据以及清除异常值。对处理过的数据进行训练，完成之后进行异常检测，操作界面如图3所示。可以实时显示在测ic坐标、测量的真实值和预测误差，单步异常情况和系统异常情况。考虑到晶圆测试中由于制造工艺，本身就有不合格的晶粒，并且不合格点有群聚特性，此外，个别测试项
卡控严格也会导致某项目连续不良，因此选用滑动窗口模型，并结合一定的数据处理步骤，来分析测试失效的原因。选择合适的窗口长度k，定义k最近邻窗口，将序列输入lstm网络，得到预测值d
′
n+1
，将其与真实测量值比较，正常的测量值会使系统异常评分下降。反之，差值超过单步阈值a的将被认定为单步失效，系统异常评分将增加，由于该测量值不是正常值，此时用预测值d
′
n+1
更新序列，进行下一步检测。系统检测到异常进行初步分析测试数据，判断是单site失效/某根针失效，还是落到了晶圆边缘群聚失效区域等原因。可选的，将异常的坐标和检查针痕指令通过gpib接口发送给探针台，启动针痕检查，以进一步确定原因。计算机通过gpib通用接口控制探针台prober停止测试，用tcp/ip协议发送异常机台号码和故障信息给主站，管理人员根据故障原因通知相应人员解决异常。测试结束后，计算机将完整的测试数据上传到服务器数据库。
41.最后应该说明的是：所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
42.以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
技术特征：1.一种基于长短期记忆网络和滑动窗口的晶圆测试检测方法，其特征在于，其包括以下步骤：测试头执行晶圆测试生成测试数据，所述测试数据输入长短期记忆网络训练且生成测试时间序列及其时序特征；基于所述测试时间序列及其时序特征确定窗口长度k以及定义窗口长度k的最近邻窗口，将测试时间序列输入训练后的长短期记忆网络得到预测值d
′
n+1
，将预测值d
′
n+1
与真实测量值比较得到差值，当差值超过单步阈值a判断单步失效，增加系统异常评分且将所述预测值d
′
n+1
更新测试时间序列进行下一步检测，直到所述系统异常评分超过系统异常阈值x时判断测试环境有误；发出指令停止测试并报警，并将故障信息通过tcp/ip协议上传。2.根据权利要求1所述的一种基于长短期记忆网络和滑动窗口的晶圆测试检测方法，其特征在于，优选的，生成测试数据后主成分分析所述测试数据。3.根据权利要求1所述的一种基于长短期记忆网络和滑动窗口的晶圆测试检测方法，其特征在于，所述测试数据包括开短路测试数据以监控探针与芯片接触状态。4.根据权利要求1所述的一种基于长短期记忆网络和滑动窗口的晶圆测试检测方法，其特征在于，所述测试数据包括在测ic的坐标数据。5.根据权利要求1所述的一种基于长短期记忆网络和滑动窗口的晶圆测试检测方法，其特征在于，测试结束后，将所述测试数据和故障信息上传到服务器数据库。
技术总结公开了基于长短期记忆网络和滑动窗口的晶圆测试检测方法，方法中，测试头执行晶圆测试生成测试数据，所述测试数据输入长短期记忆网络训练且生成测试时间序列及其时序特征；基于所述测试时间序列确定窗口长度k以及定义窗口长度k的最近邻窗口，将测试时间序列输入训练后的长短期记忆网络得到预测值d
技术研发人员：赵英伟 杨柳 卢旭坤 袁俊 周佳雄 辜诗涛
受保护的技术使用者：广东利扬芯片测试股份有限公司
技术研发日：2022.04.08
技术公布日：2022/7/5
