一种用于在探测系统中改进定位的方法和设备技术方案

提供一种将晶片探测器自动并精确地对准到半导体装置的焊盘的改进的方法和设备。在本发明专利技术的一个方面的一个实施方式中，结合来自多个传感器信息的多回路反馈控制系统被用于在出现扰动的情况下维持期望接触位置。同样描述了其他方面和其他实施方式。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于探测装置的系统，该探测装置具有多个被设计用于与例 如半导体装置的目标实现电接触的位置。更具体地，本专利技术涉及用于精确获 得并维持相对于集成电路装置的焊盘的探针卡的定位的方法和设备。
技术介绍
通常在例如硅晶片的半导体基片上制造集成电路。硅晶片一般为具有150、 200或300毫米的直径以及0.64毫米左右的厚度的硅的薄圆板。典型 地，单个晶片具有多个装置，该装置为形成在晶格图案上的集成电路。每一 个装置包括多个电路层和多个外部焊盘，焊盘尺寸很小， 一般为0.003平方 英寸，通常焊盘由铝制成且最终用于装置与引脚引线的连接机构。铝自身形 成氧化铝的绝缘薄层，该绝缘薄层在形成良好的电接触之前必须被除去或穿 破。由于装置的封装是一个昂贵的过程，因此期望在封装之前测试装置以避 免封装有缺陷的装置。该测试过程包括在被称为探针卡的装置和晶片之间建 立电接触且然后对该晶片表面上的装置进行一系列的测试。探针卡具有多个 电接触引脚以代替被封装的装置的普通引脚和引线。晶片被相对于探针卡放 置从而使得探针卡上的接触引脚与晶片的焊盘接触并且专用测试器对晶片 装置运行一连串的电测试。被称为晶片探测器的专用机器被用于关于探针卡 而放置晶片。晶片探测器可以被认为是三维定位器。晶片探测的主要目的是以一种确 保晶片装置的焊盘和探针卡的探针尖端实现良好电接触的方式相对于探针 卡来精确地放置晶片以在切割和封装之前适当地测试装置。需要很高的精确度，由于晶片上装置的焊盘呈现非常小的接触印迹，而且如果探针卡引脚接 触到焊盘区域以外的区域，则结果可能会穿入晶片的外表面层，这通常会损 坏装置。好的探测需要3个主要过程一晶片对准、厚度压型以及探针到焊盘的对 准一传统地只有探针到焊盘的对准不是自动执行的。然而，目前半导体技术 的发展已推动对自动化的需求。为了努力改进性能以及在每一个装置上包括 更多的特征，在焊盘下面制造了敏感部件。在引脚下的晶片基片的精确定位 也能縮小焊盘尺寸从而为有源电路留出更大的空间。因此精确度和生产量的 问题导致了自动晶片探测器的发展。在晶片探测中有一些不同的考虑。由于在正常大气暴露期间在焊盘上形 成的绝缘薄氧化层的剩余物，探针尖端必须穿透剩余物并竖直移动至超过初 始接触以接触该剩余物下面的铝。例如，在绝大多数普通形式的探针卡技术 中，悬臂探针的该种竖直超行程的一部分被转换成沿着晶片平面的移动，或 擦除以进一步确保探针尖端与该剩余物下面的铝良好接触。此外，所述装置 (焊盘除外)被涂覆上绝缘的玻璃层。如果该玻璃层被探针尖端弄破，则造 成的裂缝可能损坏其他的功能性装置。因此，焊盘到探针对准的关键部分是 维持探针卡引脚和晶片焊盘之间最佳的相对(或接触)位置。要保证在引脚 和待测试焊盘之间施加的接触压力的精确需求量，最佳接触位置是必须的。 如果施加的压力太小，则获得的接触不足而且探测器由于可能不能穿破外部 氧化物剩余物而不能适当地进行测试。另一方面，如果施加的压力太大，则 可能会发生焊盘损坏。因此，特定地沿着接触负载轴线的精确定位是适当地 测试的需要。对维持精确接触定位的另一个考虑涉及在操作期间的适当的扰动补偿。 例如，当测试系统运行时，将会预料到系统温度的改变，而且对组成测试装 配的不同部件可以预料不同程度的温度改变。温度变化导致组成系统的不同部件的相对膨胀或收縮，并且有效地改变引脚和焊盘之间原先的相对(或接 触)位置。而相对位置的扰动可以反过来导致引脚和焊盘之间期望的或要求 的接触压力的改变，这对维持适当的性能是至关重要的。然而，现有技术的晶片探测器系统没有提供热扰动补偿。目前的设计结 合驱动和测量机构，该驱动和测量机构的位置与晶片基片定位表面相距可测 量的距离。该方法不能在探测期间精确且主动地控制基片表面，特别是在非 环境温度下。总之，目前半导体技术的进步已建立对在测试过程期间自动的探针到焊 盘对准的需求。作为回应，大多数晶片探测器的卖主已提供某种形式的自动 的探针到焊盘的对准。然而，自动对准的现有形式常常不足以为具有非常小 且成形不理想的焊盘和探针尖端的现代集成电路提供精确对准，且不足以确 保在出现的扰动中维持精确的相对位置和接触。
技术实现思路
提供用于自动并精确地定位集成电路装置的多个焊盘从而使该焊盘接 触多个接触电极(例如，晶片探测器中探针卡上的引脚)的改进的方法和设 备。根据本专利技术的一个方面的一个实施方式，多个位置传感器和/或力传感器 和/或速度传感器被集成在多回路运动反馈控制系统中以精确测量并控制基 片(晶片)定位表面相对于探针卡的位置。该控制系统使用传感器信息来补 偿由于承载在探测器和晶片焊盘之间的负载的影响以及在工作期间的温度 变化的影响所导致的位置变化。根据本专利技术的另一个方面的另一个实施方式，热补偿传感器底座被用于 隔离温度变化对传感器读数的影响。这种底座的一个实施例为由绝热材料制 成的因温度变化对尺寸改变极小的底座。本专利技术的另一个实施方式包括在晶片对准机构中使用执行器以补偿由承载在所述探针卡和晶片装配之间的负载引入的在定位表面上的倾斜。从以下的附图、详细描述以及所附的权利要求中将使本专利技术的这些以及其他的实施方式、特征、方面和优点更加清楚。在此描述的方法可以由数据处理系统执行，该数据处理系统可以例如是在软件控制下执行的通用计算机，其中该软件能被划分为多种可读介质。附图说明本专利技术被通过实施例的方式加以说明且本专利技术不限于附图中的图示，在 附图中同样的标记表示相似的元件，其中图1示出了探测器测试系统的一个实施方式；图2示出了探测器测试系统的一个可替换的实施方式；图3示出了探测器测试系统中的位置和速度感测的一个实施方式；图4示出了双回路反馈控制策略的框图5示出了显示测试系统的操作的流程图，该测试系统通过结合经由感 测的热扰动补偿来精确维持期望的相对接触位置。具体实施例方式公开了用于在测试系统中精确获得并维持探针和焊盘之间期望的接触 位置的方法和设备。在下面的描述中，出于解释的目的，提出多个特定的细 节以提供对本专利技术彻底的理解。但是，对本领域技术人员来说很明显的是没 有这些特定的细节本专利技术可以被实施。其他情况下，公知的结构和装置用框 图的形式示出以避免不必要地模糊本专利技术。探测包括用探针尖端接触晶片的焊盘表面从而使该尖端在高压条件下 "擦除"或滑过焊盘并与晶片上的一个或多个IC(集成电路)上的焊盘电(阻 性)接触。在本专利技术的一个可能的实施方式中，探测器系统包括两个主部件或主平台，其中一个用于支持晶片而另一个用于支持探针卡。两个平台相对 彼此移动且一起被用来在焊盘和探针尖端之间产生高压接触。图1显示了包括两个主平台101和102的探测系统100的这样的一个可能的实施方式的示 意图。两个平台被称为晶片支持物装配(WHA)平台101和探针卡支持物 装配(PHA) 102。WHA平台101包括用于保护晶片103的晶片夹盘105，在该晶片103 上形成裸片接触焊盘104;运动机构106，该运动机构106能将夹盘和晶片 沿着X和Y方向111移动；以及竖直或Z平台112，该平台112能使夹盘和 晶片沿着Z轴线111发生线性和旋转位移。PHA平台102包括探针夹盘109，该探针夹盘109用于支持并保护探针 卡107，该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于维持多个接触电极和多个电接触之间的相对位置的测试系统，该测试系统包括：与第一部件相连接的第一传感器，该第一部件被配置以支持与所述多个电接触相连接的装置，其中所述第一传感器被配置以测量沿三维坐标系统的轴线的第一参数；与 所述第一部件相连接的第二传感器，该第二传感器被配置以测量沿所述轴线的第二参数；以及与所述第一部件相连接的控制系统，该控制系统被配置以接收来自所述第一传感器和来自所述第二传感器的信息，且该控制系统被配置以基于所述信息确定致动力，且其中 所述致动力作用在所述第一部件上以维持所述接触电极和所述电接触之间的期望相对位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：U纳亚克，张晓兰，G阿斯马罗姆，M杰达，
申请(专利权)人：伊智科技公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]