集成電路自(zi)動化裝(zhuang)備-探針(zhen)(zhen)臺是晶(jing)圓(yuan)測(ce)試(shi)(shi)領(ling)域(yu)研(yan)究的(de)(de)熱點。由于晶(jing)圓(yuan)片上(shang)晶(jing)粒很(hen)小,達到微(wei)(wei)米(mi)級,所以要(yao)(yao)求探針(zhen)(zhen)臺要(yao)(yao)保持(chi)很(hen)高的(de)(de)定(ding)位精(jing)度(du)和(he)運動精(jing)度(du)才能保證(zheng)探針(zhen)(zhen)與晶(jing)粒的(de)(de)準確對針(zhen)(zhen)和(he)測(ce)試(shi)(shi)。因此,本(ben)文(wen)主要(yao)(yao)研(yan)究的(de)(de)問(wen)題是如何保證(zheng)探針(zhen)(zhen)臺高精(jing)密控制,從(cong)而達到微(wei)(wei)米(mi)級定(ding)位要(yao)(yao)求。

       本文(wen)(wen)來(lai)自于國(guo)家(jia)02專(zhuan)項-面向12”晶圓片(pian)的全自動探(tan)針臺(tai)關(guan)鍵技(ji)術研究(jiu)。首先,本文(wen)(wen)介紹了探(tan)針臺(tai)兩大部(bu)分-LOADER和(he)PROBER的關(guan)鍵結構(gou)和(he)運動流程；其次,本文(wen)(wen)重點對(dui)預(yu)對(dui)位、Z軸升(sheng)降、XY平臺(tai)三個關(guan)鍵部(bu)件的精準(zhun)控(kong)制進行研究(jiu),分析影響控(kong)制精度(du)的多維度(du)因素(su),并提(ti)出相(xiang)應的技(ji)術方案和(he)算法；

     后,本(ben)文從系統實(shi)(shi)現的(de)角度出發,借(jie)助CAN總線(xian)技術,從通信層面實(shi)(shi)現探針臺實(shi)(shi)時(shi)、精準的(de)控制。

1.闡述集(ji)成電路行業的(de)發展,引出(chu)(chu)探針(zhen)臺(tai)的(de)研究(jiu)現狀,提(ti)煉出(chu)(chu)探針(zhen)臺(tai)高精(jing)度控制(zhi)的(de)關鍵(jian)技術問題(ti),給出(chu)(chu)本(ben)文研究(jiu)框架(jia)。

.2.概括探針臺各整體(ti)結構和工作流(liu)程。詳細分析預對(dui)位、Z軸(zhou)機(ji)構以(yi)及(ji)XY平臺的動作流程,給出關鍵部件的控制要求(qiu)和(he)技術(shu)指標(biao)。

3.在精(jing)準(zhun)預對(dui)位技術問題上,本(ben)文(wen)提出(chu)(chu)步進(jin)(jin)電(dian)機(ji)細分驅(qu)動均(jun)勻化(hua)技術及無(wu)(wu)偏擬合圓算(suan)(suan)法(fa)。采用(yong)電(dian)流(liu)矢量恒幅(fu)均(jun)勻旋轉驅(qu)動技術并(bing)結合Newton插值法(fa)對(dui)電(dian)機(ji)驅(qu)動電(dian)流(liu)進(jin)(jin)行修(xiu)正補償(chang),輸出(chu)(chu)均(jun)勻的步距(ju)值。另一方面,采用(yong)小二乘擬合圓線性無(wu)(wu)偏估(gu)計(ji)算(suan)(suan)法(fa)求取(qu)圓心坐標(biao)以及缺(que)口位置,對(dui)比其它(ta)算(suan)(suan)法(fa),該算(suan)(suan)法(fa)為高(gao)精(jing)準(zhun)晶圓預對(dui)位提供可(ke)靠的數據支撐。后,提出(chu)(chu)補償(chang)角(jiao)的概(gai)念(nian),并(bing)給出(chu)(chu)不同(tong)情況下的計(ji)算(suan)(suan)公式,滿(man)足預對(dui)位需求。

4.在晶圓(yuan)片與(yu)(yu)探針微(wei)變(bian)形(xing)接(jie)觸精(jing)(jing)準(zhun)控(kong)制(zhi)的(de)(de)(de)技術層面上,本文分析變(bian)形(xing)量、頂(ding)升(sheng)(sheng)力以及驅動電壓(ya)三者(zhe)之間(jian)的(de)(de)(de)關(guan)系并探究可(ke)重(zhong)復定(ding)位影響因子。得出Z軸(zhou)位移(yi)與(yu)(yu)頂(ding)升(sheng)(sheng)力之間(jian)的(de)(de)(de)曲(qu)線,通過實驗(yan)擬合(he)輸出電壓(ya)與(yu)(yu)頂(ding)升(sheng)(sheng)力的(de)(de)(de)關(guan)系模型(xing),從而實現步進電機微(wei)米級的(de)(de)(de)精(jing)(jing)準(zhun)控(kong)制(zhi)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。結合(he)Z軸(zhou)升(sheng)(sheng)降的(de)(de)(de)實際工況(kuang)要求,提出可(ke)重(zhong)復定(ding)位精(jing)(jing)度的(de)(de)(de)概念,從而確定(ding)Z軸(zhou)升(sheng)(sheng)降的(de)(de)(de)位移(yi)和速(su)度。

5.在XY平臺精準控制的(de)技術(shu)要(yao)求上,本文提出采用光柵尺+MAP形(xing)成(cheng)雙(shuang)閉環(huan)反(fan)饋。首先對XY平臺的(de)系統(tong)(tong)設計作(zuo)了簡要(yao)的(de)分析；其次(ci)采用邊緣掃描方案極(ji)大提高掃描效率和(he)準確度(du),對比傳統(tong)(tong)的(de)網(wang)格生成(cheng)算法(fa),基于動態閾值的(de)MAP生成(cheng)算法(fa)保證(zheng)了晶(jing)圓映射(she)的(de)全局性(xing),為XY平臺系統(tong)(tong)反(fan)饋提供數(shu)據支撐。

6.在(zai)系(xi)統實現的(de)層面上,本文基(ji)于CAN總線(xian)解決精度控制(zhi)問題(ti)。描述了基(ji)于CAN總線(xian)控制(zhi)的(de)PROBER系(xi)統框架,主要針對(dui)CAN節點(dian)模(mo)塊(kuai)的(de)軟硬件行設計。針對(dui)預對(dui)位關(guan)鍵模(mo)塊(kuai)和Z軸升降模(mo)塊(kuai),從通信響(xiang)應(ying)時間(jian)、步(bu)進電(dian)機運(yun)動精度以及驅動電(dian)壓輸出的(de)離散度來分析(xi)CAN總線(xian)相比集中式(shi)控制(zhi)的(de)優越性。

7.總結本文創新點,并展望(wang)今后(hou)的研究(jiu)方向。