CN102495344B - 一种晶粒探测方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶粒探测方法和系统。该方法包括以下步骤：A.步进电机先以较大速度驱动载有晶粒的承片台从距探边器的探针的较远位置上升到距探针的较近位置；B.步进电机以较小速度运行，承片台每上升一段距离，判断探边器的探针是否与晶粒接触。承片台可以较大速度运行，使得晶粒的探测在较短的时间完成，同时确保了晶粒与探针精确可靠的接触，并且保证了晶粒的针痕大小较为一致；防止了步进电机容易产生震动而带动晶粒的振动，导致探针与晶粒接触时在晶粒上留下的针痕大小的不确定性；有效地解决了因平面度精度不高而导致针痕大小不一的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及半导体检测领域，具体涉及一种晶粒探测方法和系统。
背景技术
LED探针台主要功能是完成LED晶粒测试过程中，晶粒的位置移动。整机包括X，Y，Z，三轴空间的定位，及θ轴对晶圆片角度的控制。探针台的四轴运动确保在测试过程中晶粒与探针的可靠接触。在当前颗晶粒测试完成后，迅速更换到下一颗晶粒。
传统的探针台对Z轴的运动控制使用固定步距运行，每次探针台上的承片台上晶圆片的上下设置一固定高度，上升直至探针接触晶粒电极。但由于整个晶圆片平面度，承片台平面度的差异，不同芯粒高度会有0～20微米的差异，这样就会导致部分晶粒不能可靠接触。为保证可靠接触，Z高度会多上升10～20微米。但是对于LED晶粒，多上升10～20微米会造成电极上的针痕偏大，而且由于平面度的差异，造成同一晶圆片上测试后的LED晶粒针痕大小不一。对针痕要求比较高的时候，设备较难调试。
发明内容
为了解决晶粒不能与精确与探针接触的技术问题，本发明提供了一种晶粒探测方法。
一种晶粒探测方法，包括以下步骤：
A.步进电机先以较大速度驱动载有晶粒的承片台从距探边器的探针的较远位置上升到距探针的较近位置；
B.步进电机以较小速度运行，承片台每上升一段距离，判断探边器的探针是否与晶粒接触。
采用上述技术方案后，承片台可以较大速度运行，使得晶粒的探测在较短的时间完成，同时确保了晶粒与探针精确可靠的接触，并且保证了晶粒的针痕大小较为一致。
设置一个数组与步进电机的驱动脉冲信号序列相关联，数组包含的数据依次代表各驱动脉冲信号之间的延时，通过控制延时来控制电机实现所述较大速度和所述较小速度。
为了进一步解决探针与晶粒接触时针痕大小可能的变动的技术问题，优选地：
在所述步骤A中，步进电机以如下方式运行：首先加速运行，接着匀速运行，然后减速运行。
由于采用了上述技术方案，防止了步进电机容易产生震动而带动晶粒的振动，导致探针与晶粒接触时在晶粒上留下的针痕大小的不确定性。
在所述步骤B中承片台每次上升的距离小于晶粒的厚度。
优选地，在所述步骤B中，步进电机以如下方式运行：每向步进电机发送一个驱动脉冲后，步进电机驱动承片台上升所述距离。
当探针没有与晶粒接触且步骤B中所发送的脉冲个数小于设定脉冲个数时，继续向步进电机发送脉冲；所述设定的脉冲个数与每个脉冲对应承片台上升的距离的乘积大于步骤A中探针与较近位置之间的距离。
当探针没有与晶粒接触且步骤B中所发送的脉冲个数大于或等于设定脉冲个数时，发出提示探针没有与晶粒接触的提示信息；所述设定的脉冲个数与每个脉冲对应承片台上升的距离的乘积大于步骤A中探针与较近位置之间的距离。
为了进一步解决探针在晶粒上形成不了有效的针痕的技术问题，优选地，在所述步骤B中，当探针与晶粒接触后，步进电机继续驱动承片台上升一定高度，所述一定高度小于晶粒的厚度。
当步进电机以较小的速度和较小的距离上升，往往使得晶粒与探针精确地刚刚接触，由于此时探针与晶粒已经接触，系统将完成相应的操作，但是探针很可能在晶粒留下的针痕很小，这样以后在针痕上设置引线极为困难。采用上述技术方案后，有效地防止了晶粒与探针精确接触而导致针痕很小的技术问题。
优选地，所述一定高度在0-20um。
优选地，所述步骤A中的设定高度是承片台的起始位置与探针之间的距离的4/5。
本发明还提供了一种晶粒探测系统，包括控制单元、探边器、步进电机驱动器和步进电机，
所述控制单元控制步进电机先以较大速度驱动载有晶粒的承片台上升到设定高度；
所述控制单元再控制步进电机以较小速度运行，承片台每上升一段小于晶粒厚度的距离，判断探边器的探针是否与晶粒接触。
优选地，所述控制单元控制步进电机以较大速度运行时的方式为：控制步进电机依次加速、匀速和减速运行。
本发明的有益效果是：对整个承片台运行的高度进行分段运行，可以保证承片台整体上以较大速度运行，使得晶粒的探测在较短的时间完成，同时也确保了晶粒与探针精确可靠的接触，并且保证了晶粒的针痕大小较为一致；防止了步进电机容易产生震动而带动晶粒的振动，导致探针与晶粒接触时在晶粒上留下的针痕大小的不确定性；有效地防止了晶粒与探针精确接触而导致针痕很小的技术问题。使用本发明的探边器实时监控技术，可以在几乎不改变原有运行速度的情况下，实时控制芯粒的高度，且有效地解决了因平面度精度不高而导致针痕大小不一的技术问题。
附图说明
图1是本发明的晶粒探测方法的一种实施例的流程图；
图2是本发明的晶粒探测方法的另一种实施例的流程图；
图3是本发明的晶粒探测方法的另一种实施例的流程图；
图4是本发明的晶粒探测系统的一种原理图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的具体实施例作进一步详细说明。
如图1所示，一种晶粒探测方法的具体实施例，包括以下步骤：
A.步进电机先以较大速度驱动载有晶粒的承片台从距探边器的探针的较远位置上升到距探针的较近位置；
B.步进电机以较小速度运行，承片台每上升一段距离，判断探边器的探针是否与晶粒接触。
如图2所示，一种晶粒探测方法的更为具体的实施例：
S04.步进电机开始运行，驱动载有晶粒的承片台上升；
S05-S07.步进电机依次经过加速、匀速和减速三个运行阶段后，电机已从初始位置上升到设定高度，很靠近探边器上设置的探针；该设定高度优选为承片台的起始位置与探针之间的距离的4/5，或者该设定高度至探针之间的距离是一至两个晶粒的厚度。在本实施例中此时晶粒距离探针设置为30～60um的距离。由于本实例中采用的步进电机每接收4000个脉冲即旋转一周，分正反两个方向，分别由两路信号进行控制，且步进电机旋转一周承片台运动2mm距离，即步进电机每接收一个脉冲承片台移动0.5um距离。因此，在步骤S07后，我们可设置承片台继续运行距离100um，也就是对应步进电机接收到200个脉冲，以保证晶粒能够和探针接触。
S08.判断系统预设的总脉冲是否发送完毕，也可以判断步进电机接收的总脉冲数是否达到预定值；如果没有发送完或步进电机没有接收到预定值的总脉冲数，则进行步骤S09；如果总脉冲已经发送完毕，则表明晶粒与探针没有接触，探边器查探晶粒失败，可以把当前承片台的高度传给工控机，并报告探边器查找失败，此时优选地，可以进行步骤12；其中总脉冲数为设置的参数，总脉冲=加速脉冲+匀速脉冲+减速脉冲+探高脉冲（如上所述，探高脉冲的个数在本实施例中是200个脉冲），此时的步进电机比步骤S07中的步骤还要小；
S09.发送一个脉冲；
S10. 延时，系统发送脉冲之间需要进行延时，即脉冲之间的时间间隔必须充分，以保证步进电机充分响应而转动完全；
S11.判断探边器的状态，即判断晶粒是否与探针接触，若探针与晶粒没有接触，探边器则处于闭合状态，即状态未曾发生改变，则回到步骤S08；如果探针与晶粒接触，探边器则处于断开状态；步骤S08至S11可称之为步进电机的查找探边器阶段；
S12.步进电机继续运行，驱动承片台上升0-20um；
如图3所示，在另外一个具体的实施例中，将前一实施例中的方法根据图2所示流程图编制程序，并下载到微控制器（可选为LPC2214）中，即可通过工控机的串口对其进行发送命令，使得承片台上下运动过程中获得探边器的高度，并实时控制电机的运行。与前一实施例相比，还包括：
S01.程序开始；
S02.系统初始化，包括初始化外围电路，串口，初始化各参数等；
S03.参数设置，根据不同的晶粒，通过串口设置个参数，如加速脉冲数，减速脉冲数，运行步距等。各参数设置完毕后，微控制器处于等待状态，可通过串口，发送命令，使电机运行起来；
在步骤S12后还包括：
S13.回传当前晶粒高度到工控机，并报告探边器查找成功。承片台在最高位置处于等待状态，期间可对探针进行加电压，电流进行测试，待测试完毕；
S14.根据指令电机回到起始位，回到起始位后；
S15.传递当前承片台高度到工控机；
S16.根据指令进入下一个循环或停止，至此对当前晶粒的探测过程已完成，可根据命令进入下次循环。
在探测过程中，实时监控晶粒的上升精度可控制在±1um以内，步骤S10中的响应时间最短0.1ms，因而响应性高。在不降低承片台运动速度的情况下，提高了探针与晶粒接触的稳定性，对针痕点的大小的有效性和一致性有显著的改善效果。
如图4所示，是本发明的探测晶粒系统的框图，包括：CPU（MCU）控制单元1、数据传输总线2、信号输入输出模块3、脉冲信号模块4、步进电机驱动器5、串口7、探边器8和步进电机6。在数据传输总线2上连接信号输入输出模块3和脉冲信号模块4，优选地，由NXP公司出品的32位微控制器LPC2214,经CPLD（复杂可编程逻辑器件）对其总线进行扩展，构成MCU控制单元1。步进电机7连接丝杆导轨使得步进电机的旋转变为承片台的上下运动。当晶粒与探边器8的探针接触时，探边器将晶粒与探针接触所产生的电信号状态通过信号输入输出模块3传入MCU，MCU根据判断出晶粒与探针接触与否的信息，进行相关操作（如计算承片台上升的高度等）。MCU控制单元1发出的脉冲信号，经由脉冲信号模块4，脉冲信号模块4可以起到地址识别和电平转换的作用，当MCU需要对多个步进电机进行驱动时，每个脉冲信号模块被分配有地址，MCU将包含地址信息的脉冲信号发送出去，对应的脉冲信号模块4接收相应的脉冲信号后，进行电平转换后转发步进电机驱动器5，进而使步进电机6旋转。MCU控制单元将当前的状态信息，如承片台或步进电机的高度信息、探边器状态等以十六进制数据形式经串口7发送给工控机，进行实时显示。通过工控机设置的参数，如承片台运行的高度，运行速度等参数也通过串口进行传递给MCU。在优选地实施例中，根据步进电机不同的速度要求，设置一个数组，数组包含200个数据，数据依次减小，数据的含义是MCU产生驱动脉冲信号之间的延时，通过控制延时来控制电机的运行速度，延时越大，则步进电机速度越小。
Claims (3)
1.一种晶粒探测方法，其特征是，包括以下步骤：
A.步进电机先以较大速度驱动载有晶粒的承片台从距探边器的探针的较远位置上升到距探针的较近位置，其中，步进电机以如下方式运行：首先加速运行，接着匀速运行，然后减速运行；所述较近位置至探针的距离为30至60um；
B.步进电机以较小速度运行，即：每向步进电机发送一个驱动脉冲后，步进电机驱动承片台上升0.5um，脉冲之间具有延时，承片台每上升0.5um，判断探边器的探针是否与晶粒接触；
当探针没有与晶粒接触且步骤B中所发送的脉冲个数小于设定脉冲个数时，继续向步进电机发送脉冲；当探针没有与晶粒接触且步骤B中所发送的脉冲个数大于或等于设定脉冲个数时，发出提示探针没有与晶粒接触的提示信息；所述设定的脉冲个数与每个脉冲对应承片台上升的距离的乘积大于步骤A中探针与较近位置之间的距离；
设置一个数组与步进电机的驱动脉冲信号序列相关联，数组包含的数据依次代表各驱动脉冲信号之间的延时，通过控制延时来控制电机实现所述较大速度和所述较小速度；
在所述步骤B中，当探针与晶粒接触后，步进电机继续驱动承片台上升20um;
当晶粒与探边器的探针接触时，探边器将晶粒与探针接触所产生的电信号状态通过信号输入输出模块传入MCU，从而MCU判断出晶粒与探针接触与否。
2.如权利要求1所述的晶粒探测方法，其特征是：所述步骤A中的较远位置与较近位置之间的距离小于较远位置与探针之间的距离的4/5。
3.一种晶粒探测系统，包括控制单元、探边器、步进电机驱动器和步进电机，其特征在于：
所述控制单元控制步进电机先以较大速度驱动载有晶粒的承片台从距探边器的探针的较远位置上升到距探针的较近位置，其中，步进电机以如下方式运行：首先加速运行，接着匀速运行，然后减速运行；
所述控制单元再控制步进电机以较小速度运行，承片台每上升一段小于晶粒厚度的距离0.5um，判断探边器的探针是否与晶粒接触，其中，步进电机以如下方式运行：每向步进电机发送一个驱动脉冲后，步进电机驱动承片台上升所述距离，脉冲之间具有延时；
当探针没有与晶粒接触且所发送的脉冲个数小于设定脉冲个数时，继续向步进电机发送脉冲；当探针没有与晶粒接触且所发送的脉冲个数大于或等于设定脉冲个数时，发出提示探针没有与晶粒接触的提示信息；所述设定的脉冲个数与每个脉冲对应承片台上升的距离的乘积大于探针与较近位置之间的距离；所述较远位置与较近位置之间的距离小于较远位置与探针之间的距离的4/5；当探针与晶粒接触后，步进电机继续驱动承片台上升20um。
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