本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種探針和引腳自動對準(zhǔn)的方法，通過六個步驟實(shí)現(xiàn)了測試探針和引腳的自動對準(zhǔn)。本發(fā)明專利技術(shù)還公開了一種探針和引腳自動對準(zhǔn)的探針臺測試系統(tǒng)，包括可移動的探針位移裝置、安裝在探針位移裝置上的探針架和探針、可移動的且用于固定待測器件及晶圓的夾具、樣品位移裝置、可對所有裝置進(jìn)行程序設(shè)置的控制器、機(jī)械支撐裝置、信號傳輸裝置和電源裝置。本發(fā)明專利技術(shù)的一種探針和引腳自動對準(zhǔn)的方法及其探針臺測試系統(tǒng)的投入成本低、通用性好、能在更短的時間內(nèi)，在不損害待測器件及晶圓的情況下，更高效率地對其進(jìn)行測試。廣泛應(yīng)用于復(fù)雜高速器件的精密電氣測量，能夠確保測試信號質(zhì)量及測試結(jié)果的可靠性，并縮減測試時間和降低器件制造工藝的成本。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及半導(dǎo)體芯片自動測試設(shè)備的自動對準(zhǔn)方法，尤其涉及一種探針和引腳自動對準(zhǔn)的方法及其探針臺測試系統(tǒng)。屬于檢測設(shè)備領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
在電子器件的電學(xué)性能測試中，器件引腳與測試設(shè)備的電學(xué)連接需要通過探針實(shí)現(xiàn)，在追求微小型化的半導(dǎo)體以及光電行業(yè)中，由于器件引腳尺寸和間距都非常細(xì)小，因此很難準(zhǔn)確地將探針與引腳相互接觸。為此，在測試設(shè)備領(lǐng)域出現(xiàn)了專門的探針臺設(shè)備，廣泛應(yīng)用于復(fù)雜、高速器件的精密電氣測量的研發(fā)，旨在確保質(zhì)量及可靠性，并縮減研發(fā)時間和器件制造成本。探針臺的核心功能是讓操作者能夠高精度地控制探針的位移，從而使其能夠與細(xì)小的引腳準(zhǔn)確接觸。因此，探針與引腳對準(zhǔn)的方法是決定探針臺工作效率和可靠性的關(guān)鍵因素。然而，通過對已經(jīng)公開的專利、文章和在售產(chǎn)品的調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的探針臺都是使用手動結(jié)合光學(xué)顯微鏡來對探針和引腳進(jìn)行對準(zhǔn)的。它們主要是利用一些常見的機(jī)械裝置，通過手動調(diào)節(jié)探針夾持裝置的位移，帶動探針運(yùn)動；同時，探針臺通常會提供顯微鏡等觀察裝置，幫助操作者找到器件引腳的位置，使其能夠?qū)⑻结樢苿拥揭_所在的區(qū)域，并使兩者相互接觸。這種對準(zhǔn)方法及其裝置的主要優(yōu)點(diǎn)是靈活性比較高，能夠適應(yīng)具有多種引腳尺寸、形狀和相對位置的器件。然而，其缺點(diǎn)也非常明顯，那就是其效率很低，不適用于需要批量測試的領(lǐng)域。在科研應(yīng)用中，這樣的對準(zhǔn)方法造成使用者在某些情況下必須把大量的時間花在探針和器件引腳兩者之間的精確對準(zhǔn)上面；同時也可能造成探針及器件之間的結(jié)合不充分，所測得的信號、數(shù)據(jù)受影響及受干擾程度大等問題，降低科研測量工作的效率和數(shù)據(jù)可信度。如專利:201110079362.0提供了一種可用于X射線、Y射線輻射實(shí)驗的多功能探針臺測試系統(tǒng)。該專利技術(shù)適用于做X射線、Y射線輻射實(shí)驗，該測試系統(tǒng)主要配置有一個可存放放射源的鉛容器，并且還包括一個存放測試系統(tǒng)的輻射防護(hù)暗箱，其主要用途是可以對正在被電離輻射的芯片進(jìn)行相應(yīng)的1-V和C-V測試，并可同步的將所測數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)進(jìn)行處理。該探針臺測試系統(tǒng)除了可以對輻射芯片進(jìn)行測試外，當(dāng)取下電子目鏡裝置和與x、y、z軸和Θ角相連的長操縱桿時，也同時可以對普通芯片進(jìn)行測試。但是，該專利技術(shù)所提供的技術(shù)依舊使用電子目鏡裝置和手動調(diào)節(jié)裝置對待測器件引腳和探針空間位置、距離之間的對準(zhǔn)。無法提高整體效率，待測器件引腳與探針之間同樣非常容易出現(xiàn)結(jié)合不充分的問題。仍然不能解決探針與器件引腳需要手動對準(zhǔn)的問題。再如專利:201120355924.5提供了一種圖像傳感器芯片的測試探針臺，具有一個可用電機(jī)控制的XY平臺，還有一個可用電機(jī)控制的沿Z軸方向上下運(yùn)動的升降臺，并且設(shè)置有產(chǎn)生光線的照明用光源，該光源為LED陳列光源經(jīng)凸鏡焦聚后的光源，并可產(chǎn)生平行光線。但是，該專利技術(shù)雖然增加了電機(jī)和照明用光線，但是還是需要通過手動或者其它方式來調(diào)節(jié)電機(jī)，使XY平臺、沿Z軸運(yùn)動的升降臺及其安裝在升降臺上的載晶盤，帶動晶圓向上移動至位于支撐架上的“探針卡”的位置，使其能夠讓位于載晶盤上的晶圓與位于探針卡上的探針接觸，但在接觸之前帶著載晶盤運(yùn)動的升降臺還是不知道探針和晶圓的相對位置信息，所以即便升降臺移動到了探針卡附近，如果想讓探針卡和晶圓準(zhǔn)確對準(zhǔn)還是需要手動一點(diǎn)點(diǎn)調(diào)節(jié)升降臺和XY平臺，以使它們兩者帶著晶圓更加接近于探針卡，由此得出的結(jié)論是該專利技術(shù)所描述的方法并不能實(shí)現(xiàn)探針和待測器件引腳之間的自動對準(zhǔn)。再如專利:201020148328.5提供了一種探針臺，該探針臺在移動平臺上設(shè)置有吸盤，該吸盤跟8英寸晶圓配合使用，在測試過程中，8英寸晶圓被吸附在吸盤上，并由移動平臺帶動吸盤與探針卡進(jìn)行接觸，從而測試晶圓上的每個芯片。該專利技術(shù)所指的移動平臺是由馬達(dá)驅(qū)動的，通過控制板上的跳線裝置可以選擇探針臺的工作模式，不同的工作模式用于測試不同尺寸的晶圓。該專利技術(shù)提供了通過吸盤吸附晶圓，并通過馬達(dá)帶動晶圓運(yùn)動的方式來使待測試器件引腳與探針卡進(jìn)行接觸，如果晶圓上的器件引腳的相對位置確定，引腳本身的尺寸和形狀相同，就可以在第一個器件已經(jīng)與探針卡相互對準(zhǔn)的情況下自動實(shí)現(xiàn)其他器件引腳的對準(zhǔn)。但是，該技術(shù)沒有提供第一個定位器件的引腳與探針自動對準(zhǔn)的方法。因此，該專利技術(shù)并不能實(shí)現(xiàn)真正的自動對準(zhǔn)，不能通過自動化的裝置排除對操作者目測的需求，使待測器件引腳與測試探針空間位置、距離相互對準(zhǔn)。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種探針和待測器件引腳對準(zhǔn)的方法，解決手動對準(zhǔn)效率低、不適用于需要批量測試的領(lǐng)域、結(jié)合不充分以及數(shù)據(jù)可信度低等問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是提供一種探針和引腳自動對準(zhǔn)的方法及其探針臺測試系統(tǒng)，使探針與引腳能夠自動對準(zhǔn)，而不需要操作者對待測器件引腳位置的目測和對探針與引腳之間相對位置的控制。能夠大大減少測試時間，提高測試效率，并且可以保證探針與引腳之間更充分接觸，提高測試信號的質(zhì)量。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供了一種探針和引腳自動對準(zhǔn)的方法，包括以下步驟:第一步、探針通過探針架固定在探針位移裝置上，包含:如果待測器件的引腳個數(shù)是I個，則使所述探針的定位測試探針和定位軸線處于一條直線上；如果待測器件的引腳的個數(shù)是2個，則使所述探針的定位測試探針和定位軸線處于一條直線上，且使所述探針的輔助定位測試探針和輔助定位軸線處于一條直線上；如果待測器件的引腳個數(shù)多于2個，則使所述探針的定位測試探針和定位軸線處于一條直線上，使所述探針的輔助定位測試探針和輔助定位軸線處于一條直線上，使所述探針的一個或一個以上非定位測試探針中的每一個與一條非定位軸線處于一條直線上，并設(shè)置所述定位測試探針、所述輔助定位測試探針和所述非定位測試探針的相對位置以使每條所述定位軸線、所述輔助定位軸線和所述非定位軸線都僅與所述待測器件的一個引腳相交；所述非定位軸線和所述輔助定位軸線都與所述定位軸線平行；第二步、將所述待測器件固定于一個位于樣品位移裝置上且可在定位調(diào)整面上運(yùn)動的夾具上，包含:如果所述待測器件引腳的個數(shù)是I個，則使所述定位調(diào)整面和所述定位軸線垂直且相交于定位交點(diǎn)，并將所述定位交點(diǎn)的相對位置信息預(yù)先存儲于控制器中；如果所述待測器件引腳的個數(shù)多于I個，則使所述定位調(diào)整面和所述定位軸線垂直且相交于定位交點(diǎn)，且使所述定位調(diào)整面和所述輔助定位軸線垂直且相交于輔助定位交點(diǎn)，將所述定位交點(diǎn)的相對位置信息和所述輔助定位交點(diǎn)的相對位置信息預(yù)先存儲于所述控制器中；第三步、如果所述待測器件引腳的個數(shù)是I個，則定義其為定位引腳，并向所述控制器輸入所述待測器件的所述定位引腳尺度和所述定位引腳與所述夾具的相對位置信息；如果所述待測器件引腳的個數(shù)多于I個，則定義一個所述引腳為定位引腳且定義另一個所述引腳為輔助定位引腳，并向所述控制器輸入所述待測器件的所述定位引腳尺度和所述定位引腳與所述夾具的相對位置信息以及所述輔助定位引腳尺度和所述輔助定位引腳與所述夾具的相對位置信息；第四步、所述控制器發(fā)出指令控制所述樣品位移裝置運(yùn)動，使所述夾具在所述定位調(diào)整面上運(yùn)動，從而將所述待測器件的引腳移至所述定位交點(diǎn)所在的位置，再使所述探針向下運(yùn)動以觀測對準(zhǔn)情況，然后使所述探針恢復(fù)至原來位置或者進(jìn)入第五步；或所述控制器發(fā)出指令控制所述探針位移裝置運(yùn)動，使所述定位測試探針在平行于所述定位調(diào)整面的平面上運(yùn)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種探針和引腳自動對準(zhǔn)的方法，其特征在于，包括以下步驟：第一步、探針通過探針架固定在探針位移裝置上，包含：如果待測器件的引腳個數(shù)是1個，則使所述探針的定位測試探針和定位軸線處于一條直線上；如果待測器件的引腳的個數(shù)是2個，則使所述探針的定位測試探針和定位軸線處于一條直線上，且使所述探針的輔助定位測試探針和輔助定位軸線處于一條直線上；如果待測器件的引腳個數(shù)多于2個，則使所述探針的定位測試探針和定位軸線處于一條直線上，使所述探針的輔助定位測試探針和輔助定位軸線處于一條直線上，使所述探針的一個或一個以上非定位測試探針中的每一個與一條非定位軸線處于一條直線上，并設(shè)置所述定位測試探針、所述輔助定位測試探針和所述非定位測試探針的相對位置以使每條所述定位軸線、所述輔助定位軸線和所述非定位軸線都僅與所述待測器件的一個引腳相交；所述非定位軸線和所述輔助定位軸線都與所述定位軸線平行；第二步、將所述待測器件固定于一個位于樣品位移裝置上且可在定位調(diào)整面上運(yùn)動的夾具上，包含：如果所述待測器件引腳的個數(shù)是1個，則使所述定位調(diào)整面和所述定位軸線垂直且相交于定位交點(diǎn)，并將所述定位交點(diǎn)的相對位置信息預(yù)先存儲于控制器中；如果所述待測器件引腳的個數(shù)多于1個，則使所述定位調(diào)整面和所述定位軸線垂直且相交于定位交點(diǎn)，且使所述定位調(diào)整面和所述輔助定位軸線垂直且相交于輔助定位交點(diǎn)，將所述定位交點(diǎn)的相對位置信息和所述輔助定位交點(diǎn)的相對位置信息預(yù)先存儲于所述控制器中；第三步、如果所述待測器件引腳的個數(shù)是1個，則定義其為定位引腳，并向所述控制器輸入所述待測器件的所述定位引腳尺度和所述定位引腳與所述夾具的相對位置信息；如果所述待測器件引腳的個數(shù)多于1個，則定義一個所述引腳為定位引腳且定義另一個所述引腳為輔助定位引腳，并向所述控制器輸入所述待測器件的所述定位引腳尺度和所述定位引腳與所述夾具的相對位置信息以及所述輔助定位引腳尺度和所述輔助定位引腳與所述夾具的相對位置信息；第四步、所述控制器發(fā)出指令控制所述樣品位移裝置運(yùn)動，使所述夾具在所述定位調(diào)整面上運(yùn)動，從而將所述待測器件的引腳移至所述定位交點(diǎn)所在的位置，再使所述探針向下運(yùn)動以觀測對準(zhǔn)情況，然后使所述探針恢復(fù)至原來位置或者進(jìn)入第五步；或所述控制器發(fā)出指令控制所述探針位移裝置運(yùn)動，使所述定位測試探針在平行于所述定位調(diào)整面的平面上運(yùn)動，從而將所述定位測試探針移至所述定位交點(diǎn)所在的位置，再使所述探針向下運(yùn)動以觀測對準(zhǔn)情況，然后使所述探針恢復(fù)至原來位置或者進(jìn)入第五步；第五步、如果所述待測器件引腳的個數(shù)多于1個，則通過所述控制器控制所述 探針位移裝置或所述樣品位移裝置，使所述輔助定位軸線與所述輔助定位引腳相交；如果所述待測器件引腳只有1個，進(jìn)入第六步；第六步、所述控制器發(fā)出指令使所述探針沿著所述定位軸線向下運(yùn)動，并與所述待測器件的引腳接觸。...
【技術(shù)特征摘要】
1.種探針和引腳自動對準(zhǔn)的方法，其特征在于，包括以下步驟: 第一步、探針通過探針架固定在探針位移裝置上，包含:如果待測器件的引腳個數(shù)是I個，則使所述探針的定位測試探針和定位軸線處于一條直線上；如果待測器件的引腳的個數(shù)是2個，則使所述探針的定位測試探針和定位軸線處于一條直線上，且使所述探針的輔助定位測試探針和輔助定位軸線處于一條直線上；如果待測器件的引腳個數(shù)多于2個，則使所述探針的定位測試探針和定位軸線處于一條直線上，使所述探針的輔助定位測試探針和輔助定位軸線處于一條直線上，使所述探針的一個或一個以上非定位測試探針中的每一個與一條非定位軸線處于一條直線上，并設(shè)置所述定位測試探針、所述輔助定位測試探針和所述非定位測試探針的相對位置以使每條所述定位軸線、所述輔助定位軸線和所述非定位軸線都僅與所述待測器件的一個引腳相交；所述非定位軸線和所述輔助定位軸線都與所述定位軸線平行； 第二步、將所述待測器件固定于一個位于樣品位移裝置上且可在定位調(diào)整面上運(yùn)動的夾具上，包含:如果所述待測器件引腳的個數(shù)是I個，則使所述定位調(diào)整面和所述定位軸線垂直且相交于定位交 點(diǎn)，并將所述定位交點(diǎn)的相對位置信息預(yù)先存儲于控制器中；如果所述待測器件引腳的個數(shù)多于I個，則使所述定位調(diào)整面和所述定位軸線垂直且相交于定位交點(diǎn)，且使所述定位調(diào)整面和所述輔助定位軸線垂直且相交于輔助定位交點(diǎn)，將所述定位交點(diǎn)的相對位置信息和所述輔助定位交點(diǎn)的相對位置信息預(yù)先存儲于所述控制器中； 第三步、如果所述待測器件引腳的個數(shù)是I個，則定義其為定位引腳，并向所述控制器輸入所述待測器件的所述定位引腳尺度和所述定位引腳與所述夾具的相對位置信息；如果所述待測器件引腳的個數(shù)多于I個，則定義一個所述引腳為定位引腳且定義另一個所述引腳為輔助定位引腳，并向所述控制器輸入所述待測器件的所述定位引腳尺度和所述定位引腳與所述夾具的相對位置信息以及所述輔助定位引腳尺度和所述輔助定位引腳與所述夾具的相對位置信息； 第四步、所述控制器發(fā)出指令控制所述樣品位移裝置運(yùn)動，使所述夾具在所述定位調(diào)整面上運(yùn)動，從而將所述待測器件的引腳移至所述定位交點(diǎn)所在的位置，再使所述探針向下運(yùn)動以觀測對準(zhǔn)情況，然后使所述探針恢復(fù)至原來位置或者進(jìn)入第五步；或 所述控制器發(fā)出指令控制所述探針位移裝置運(yùn)動，使所述定位測試探針在平行于所述定位調(diào)整面的平面上運(yùn)動，從而將所述定位測試探針移至所述定位交點(diǎn)所在的位置，再使所述探針向下運(yùn)動以觀測對準(zhǔn)情況，然后使所述探針恢復(fù)至原來位置或者進(jìn)入第五步； 第五步、如果所述待測器件引腳的個數(shù)多于I個，則通過所述控制器控制所述探針位移裝置或所述樣品位移裝置，使所述輔助定位軸線與所述輔助定位引腳相交；如果所述待測器件引腳只有I個，進(jìn)入第六步； 第六步、所述控制器發(fā)出指令使所述探針沿著所述定位軸線向下運(yùn)動，并與所述待測器件的引腳接觸。2.權(quán)利要求1所述的方法，其中，第一步中所述探針位移裝置能沿所述定位軸線運(yùn)動，沿所述定位軸線的所述運(yùn)動包含:沿所述定位軸線且在平行于所述定位調(diào)整面的平面上直線運(yùn)動，沿所述定位軸線且在平行于所述定位調(diào)整面的平面上曲線運(yùn)動，及沿所述定位軸線運(yùn)動在平行于所述定位調(diào)整面的平面上直線運(yùn)動和曲線運(yùn)動。3.權(quán)利要求1所述的方法，其中，第二步中所述樣品位移裝置能沿所述定位軸線運(yùn)動，沿所述定位軸線的所述運(yùn)動包含:沿所述定位軸線且在所述定位調(diào)整面上直線運(yùn)動，沿所述定位軸線且在所述定位調(diào)整面上曲線運(yùn)動，及沿所述定位軸線且在所述定位調(diào)整面上直線運(yùn)動和曲線運(yùn)動。4.種探針和引腳自動對準(zhǔn)的探針臺測試系統(tǒng)，應(yīng)用上述任何一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，包括:...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：侯中宇，潘元志，
申請(專利權(quán))人：上海交通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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