探針臺是一種晶圓探針測試設(shè)備,探針測試在半導(dǎo)體器件制造流程具有重要的地位,通過探針測試,可及時發(fā)現(xiàn)晶圓中性能異常的晶粒,減少后續(xù)工序的加工耗費。
探針臺通過XYZR四軸運動平臺移動Chuck臺,使探針準確對準并接觸晶粒上的焊盤。接著驅(qū)動測試機通過探針向被測晶粒施加測試程序。測試機完成測試后,將結(jié)果返回給探針臺控制程序。探針臺保存測試結(jié)果,并根據(jù)結(jié)果對晶粒做相應(yīng)的標記。
探針臺測試系統(tǒng)組成
探針測試系統(tǒng)可大致分為兩類:探針臺及測試系統(tǒng),其中探針臺又由工控機、位置控制模塊、圖像采集模塊和I/O模塊等四部分。
位置控制模塊:該模塊主要由運動控制卡(如歐姆龍的CK3M),四軸運動平臺,四個控制電機以及驅(qū)動器以及一些光電開關(guān)組成。
四軸運動平臺是自動探針臺的主要機械結(jié)構(gòu),用來實現(xiàn)承片臺的水平移動、升降和旋轉(zhuǎn)。
X軸的水平運動主要用于使承片臺準確移動至下一個測試位置,實現(xiàn)晶粒的進給;
Y軸則主要用于測試過程中的晶粒換行;
Z軸主要通過控制承片臺的高度,控制探針與晶粒焊盤的接觸與分離,另外Z軸還可控制CCD的精密對焦;
R軸可在一定范圍內(nèi)進行旋轉(zhuǎn),主要用于角度調(diào)整,保證晶粒在承片臺上的排列與X或Y軸同向。
I/O模塊: 作用是采集外部傳感器的信號或輸出外圍輔助器件的控制信號。輸入信號主要包括點動控制手柄、探邊器信號、結(jié)束測試信號EOT等;而輸出信號主要包括開始測試START信號,測試的TTL結(jié)果,真空吸盤、蜂鳴器以及報警燈的控制信號等。
圖像采集模塊:作用是采集晶圓及晶粒的圖像數(shù)據(jù),上位機根據(jù)相應(yīng)的數(shù)字圖像處理算法自動識別出晶圓的圓心位置,實現(xiàn)對晶粒的模板匹配,并計算出晶粒在Chuck臺上的排列方向。
測試模塊: 主要由測試機(如V93000等)、探針等部件組成。其中測試機根據(jù)特定的通信協(xié)議,從上位機接收START(開始測試)、EOT(結(jié)束測試)等控制指令,向探針施加測試程序,獲取測試結(jié)果并發(fā)送給上位機。
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