CN109708685A - 一种基于光纤布拉格光栅传感器的探针运动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于光纤布拉格光栅传感器的探针运动控制方法，通过光纤布拉格光栅传感器实时高精度地感知探针受到的应变，进而获取探针与晶圆晶粒的接触情况，实时地调整探针运动状态。本发明使用的系统主要包括：光纤布拉格光栅应变传感器、光纤布拉格光栅温度传感器、数据处理模块和运动控制模块。本发明可避免传统的探针运动过程中，由于对操作人员依赖性强、运动控制系统参与度低、探针探测传感器对探针压力的测量精度低，而导致探针因接触不良或接触过深而引起的误判和晶圆破损现象，弥补了传统探针运动控制方法安全性低、测试效率低和测试结果准确度难以得到保证的缺点，具有安全性高、测试效率高、测试结果准确度高的优点。

Description

一种基于光纤布拉格光栅传感器的探针运动控制方法

技术领域

本发明涉及集成电路测试设备技术领域，尤其是涉及一种基于光纤布拉格光栅传感器的探针运动控制方法。

背景技术

集成电路测试设备技术领域属于新一代信息技术产业的核心产业，具有极其重要的战略地位。作为集成电路测试设备的关键部件，探针通过高速运动实现对晶圆的高效功能测试。晶圆测试的成功与否很大程度上取决于探针与晶圆晶粒的接触是否有效。如果探针与晶圆晶粒间存在接触不佳，可能会发生误判的不良现象，影响测试结果和效率；如果探针与晶圆晶粒接触过深，晶圆晶粒承受的压力过大，容易造成晶圆不良和报废等重大质量事故，引起资源的浪费；这两种情况都会对整个晶圆测试产生非常大的影响。因此，必须严格控制探针与晶圆间的接触。

自1978年科学家发现光纤的光敏性并利用纵向驻波写入法制成世界上第一根光纤布拉格光栅以来，光纤光栅以其抗电磁干扰、电绝缘性能好、安全可靠、耐腐蚀、化学性能稳定、体积小、重量轻、传输损耗小、易于复用、可远距离遥测等独特优点，在传感领域得到广泛应用，已成为目前传感技术发展的主流方向之一。

传统的探针运动过程中，通过控制探针下针直到探针探测传感器触发，依靠经验手动调整在传感器触发时探针的压力大小，对操作人员依赖性强，运动控制系统在整个探针运动过程中参与度低，且探针探测传感器对探针压力的测量精度低，容易导致探针因接触不良或接触过深而引起的误判和晶圆破损现象，具有安全性低、测试效率低、测试结果准确度难以得到保证的缺点。

发明内容

鉴于上述现状，本发明为了避免传统的探针运动过程中，由于对操作人员依赖性强、运动控制系统参与度低、探针探测传感器对探针压力的测量精度低，而容易导致探针因接触不良或接触过深而引起的误判和晶圆破损现象，为了弥补传统探针运动控制方法安全性低、测试效率低和测试结果准确度难以得到保证的缺点，提出了一种基于光纤布拉格光栅传感器的探针运动控制方法，能够实时地高精度感知探针与晶圆晶粒的接触压力，准确地自动调整探针运动状态，具有安全性高、测试效率高和测试结果准确度高的优点。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明使用的系统主要包括：光纤布拉格光栅应变传感器、光纤布拉格光栅温度传感器、数据处理模块和运动控制模块。其中，光纤布拉格光栅应变传感器负责采集探针表面的应变信息；光纤布拉格光栅温度传感器负责采集探针表面的温度信息；数据处理模块负责对采集到的光纤布拉格光栅应变传感器数据进行数据处理，包括温度补偿、分析探针与晶圆晶粒的接触情况、发送探针运动控制指令；运动控制模块负责根据数据处理模块发出的探针运动控制指令，控制探针的运动。

一种基于光纤布拉格光栅传感器的探针运动控制方法，包括如下步骤：

第一步、对准备安装在探针上的光纤布拉格光栅应变传感器和光纤布拉格光栅温度传感器的温度灵敏度系数和应变灵敏度系数进行标定。

第二步、在探针上安装封装好的光纤布拉格光栅应变传感器和光纤布拉格光栅温度传感器。其中，光纤布拉格光栅应变传感器用于测量探针的应变，同时受温度和应变的影响；光纤布拉格光栅温度传感器用于测量探针温度，只受温度影响。

第三步、根据光纤布拉格光栅温度传感器的温度灵敏度系数，使用光纤布拉格光栅温度传感器的波长漂移对光纤布拉格光栅应变传感器的波长漂移进行温度补偿，获取探针未接触晶圆晶粒时，光纤布拉格光栅应变传感器仅受应变影响的波长漂移作为非接触阈值，获取探针接触晶圆晶粒且可测试晶圆晶粒时，光纤布拉格光栅应变传感器仅受应变影响的波长漂移作为测试阈值。

第四步、探针由初始位置开始下针。

第五步、数据处理模块实时采集光纤布拉格光栅应变传感器的波长漂移和光纤布拉格光栅温度传感器的波长漂移，根据光纤布拉格光栅温度传感器的温度灵敏度系数和波长漂移，消除光纤布拉格光栅应变传感器中因温度变化引起的波长漂移，获取光纤布拉格光栅应变传感器仅由探针应变引起的波长漂移。数据处理模块对光纤布拉格光栅应变传感器仅由探针应变引起的波长漂移进行判断，向运动控制模块发出探针运动控制指令。当光纤布拉格光栅应变传感器仅由探针应变引起的波长漂移等于非接触阈值时，数据处理模块向运动控制模块发出探针继续下针的运动控制指令；当光纤布拉格光栅应变传感器仅由探针应变引起的波长漂移由等于非接触阈值变为大于非接触阈值时，探针刚接触晶圆，数据处理模块向运动控制模块发出降低探针下针速度的运动控制指令；当光纤布拉格光栅应变传感器仅由探针应变引起的波长漂移等于测试阈值时，探针可对晶圆晶粒进行测试，且不会损坏晶圆晶粒，数据处理模块向运动控制模块发出探针停止下针的运动控制指令；当探针完成晶圆晶粒测试，数据处理模块向运动控制模块发出探针抬针，回到初始位置的运动控制指令。

第六步、运动控制模块接收到数据处理模块发出的运动控制指令，控制探针运动。当收到数据处理模块发出探针继续下针的运动控制指令时，运动控制模块控制探针以正常速度继续下针；当收到数据处理模块发出降低探针下针速度的运动控制指令时，运动控制模块控制探针降低下针速度，继续下针；当收到数据处理模块发出探针停止下针的运动控制指令时，运动控制模块控制探针停止下针；当收到数据处理模块发出探针抬针，回到初始位置的运动控制指令时，运动控制模块控制探针抬针，回到初始位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出了一种基于光纤布拉格光栅传感器的探针运动控制方法，此方法通过光纤布拉格光栅传感器实时高精度地感知探针受到的应变，进而获取探针与晶圆晶粒的接触情况，根据探针与晶圆晶粒的接触情况，实时地调整探针运动状态，避免因探针与晶圆晶粒接触不良或接触过深而发生误判和晶圆破损的现象，具有安全性高、测试效率高和测试结果准确度高的优点。

附图说明

图1是本发明实施例使用的系统框图。

图2是本发明实施例的基于光纤布拉格光栅传感器的探针运动控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例，对本发明进行说明。

本发明通过光纤布拉格光栅传感器实时高精度地感知探针受到的应变，进而获取探针与晶圆晶粒的接触情况，根据探针与晶圆晶粒的接触情况，实时地调整探针运动状态，避免因探针与晶圆晶粒接触不良或接触过深而发生误判和晶圆破损现象，具有安全性高、测试效率高和测试结果准确度高的优点。

本发明使用的系统包括：光纤布拉格光栅应变传感器、光纤布拉格光栅温度传感器、数据处理模块和运动控制模块。其中，光纤布拉格光栅应变传感器负责采集探针表面的应变信息；光纤布拉格光栅温度传感器负责采集探针表面的温度信息；数据处理模块负责对采集到的光纤布拉格光栅应变传感器数据进行数据处理，包括温度补偿、分析探针与晶圆晶粒的接触情况、发送探针运动控制指令；运动控制模块负责根据数据处理模块发出的探针运动控制指令，控制探针的运动。

一种基于光纤布拉格光栅传感器的探针运动控制方法，具体包括如下步骤：

第一步、对准备安装在探针上的光纤布拉格光栅应变传感器和光纤布拉格光栅温度传感器的温度灵敏度系数和应变灵敏度系数进行标定。

第二步、在探针上安装封装好的光纤布拉格光栅应变传感器和光纤布拉格光栅温度传感器。其中，光纤布拉格光栅应变传感器用于测量探针的应变，同时受温度和应变的影响；光纤布拉格光栅温度传感器用于测量探针温度，只受温度影响。

第三步、根据光纤布拉格光栅温度传感器的温度灵敏度系数，使用光纤布拉格光栅温度传感器的波长漂移对光纤布拉格光栅应变传感器的波长漂移进行温度补偿，获取探针未接触晶圆晶粒时，光纤布拉格光栅应变传感器仅受应变影响的波长漂移作为非接触阈值，获取探针接触晶圆晶粒且可测试晶圆晶粒时，光纤布拉格光栅应变传感器仅受应变影响的波长漂移作为测试阈值。

第四步、探针由初始位置开始下针。

第五步、数据处理模块实时采集光纤布拉格光栅应变传感器的波长漂移和光纤布拉格光栅温度传感器的波长漂移，根据光纤布拉格光栅温度传感器的温度灵敏度系数和波长漂移，消除光纤布拉格光栅应变传感器中因温度变化引起的波长漂移，获取光纤布拉格光栅应变传感器仅由探针应变引起的波长漂移。数据处理模块对光纤布拉格光栅应变传感器仅由探针应变引起的波长漂移进行判断，向运动控制模块发出探针运动控制指令。当光纤布拉格光栅应变传感器仅由探针应变引起的波长漂移等于非接触阈值时，数据处理模块向运动控制模块发出探针继续下针的运动控制指令；当光纤布拉格光栅应变传感器仅由探针应变引起的波长漂移由等于非接触阈值变为大于非接触阈值时，探针刚接触晶圆，数据处理模块向运动控制模块发出降低探针下针速度的运动控制指令；当光纤布拉格光栅应变传感器仅由探针应变引起的波长漂移等于测试阈值时，探针可对晶圆晶粒进行测试，且不会损坏晶圆晶粒，数据处理模块向运动控制模块发出探针停止下针的运动控制指令；当探针完成晶圆晶粒测试，数据处理模块向运动控制模块发出探针抬针，回到初始位置的运动控制指令。

第六步、运动控制模块接收到数据处理模块发出的运动控制指令，控制探针运动。当收到数据处理模块发出探针继续下针的运动控制指令时，运动控制模块控制探针以正常速度继续下针；当收到数据处理模块发出降低探针下针速度的运动控制指令时，运动控制模块控制探针降低下针速度，继续下针；当收到数据处理模块发出探针停止下针的运动控制指令时，运动控制模块控制探针停止下针；当收到数据处理模块发出探针抬针，回到初始位置的运动控制指令时，运动控制模块控制探针抬针，回到初始位置。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种基于光纤布拉格光栅传感器的探针运动控制方法，其特征在于，使用的系统包括：光纤布拉格光栅应变传感器、光纤布拉格光栅温度传感器、数据处理模块和运动控制模块。

2.根据权利要求1所述的基于光纤布拉格光栅传感器的探针运动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步、对准备安装在探针上的所述光纤布拉格光栅应变传感器和所述光纤布拉格光栅温度传感器的温度灵敏度系数和应变灵敏度系数进行标定；

第二步、在探针上安装封装好的所述光纤布拉格光栅应变传感器和所述光纤布拉格光栅温度传感器；其中，所述光纤布拉格光栅应变传感器用于测量探针的应变，同时受温度和应变的影响；所述光纤布拉格光栅温度传感器用于测量探针温度，只受温度影响；

第三步、根据所述光纤布拉格光栅温度传感器的温度灵敏度系数，使用所述光纤布拉格光栅温度传感器的波长漂移对所述光纤布拉格光栅应变传感器的波长漂移进行温度补偿，获取探针未接触晶圆晶粒时，所述光纤布拉格光栅应变传感器仅受应变影响的波长漂移作为非接触阈值，获取探针接触晶圆晶粒且可测试晶圆晶粒时，所述光纤布拉格光栅应变传感器仅受应变影响的波长漂移作为测试阈值；

第四步、探针由初始位置开始下针；

第五步、所述数据处理模块实时采集所述光纤布拉格光栅应变传感器的波长漂移和所述光纤布拉格光栅温度传感器的波长漂移，根据所述光纤布拉格光栅温度传感器的温度灵敏度系数和波长漂移，消除所述光纤布拉格光栅应变传感器中因温度变化引起的波长漂移，获取所述光纤布拉格光栅应变传感器仅由探针应变引起的波长漂移；所述数据处理模块对所述光纤布拉格光栅应变传感器仅由探针应变引起的波长漂移进行判断，向所述运动控制模块发出探针运动控制指令；当所述光纤布拉格光栅应变传感器仅由探针应变引起的波长漂移等于非接触阈值时，所述数据处理模块向所述运动控制模块发出探针继续下针的运动控制指令；当所述光纤布拉格光栅应变传感器仅由探针应变引起的波长漂移由等于非接触阈值变为大于非接触阈值时，探针刚接触晶圆，所述数据处理模块向所述运动控制模块发出降低探针下针速度的运动控制指令；当所述光纤布拉格光栅应变传感器仅由探针应变引起的波长漂移等于测试阈值时，探针可对晶圆晶粒进行测试，且不会损坏晶圆晶粒，所述数据处理模块向所述运动控制模块发出探针停止下针的运动控制指令；当探针完成晶圆晶粒测试，所述数据处理模块向所述运动控制模块发出探针抬针，回到初始位置的运动控制指令；

第六步、所述运动控制模块接收到所述数据处理模块发出的运动控制指令，控制探针运动；当收到所述数据处理模块发出探针继续下针的运动控制指令时，所述运动控制模块控制探针以正常速度继续下针；当收到所述数据处理模块发出降低探针下针速度的运动控制指令时，所述运动控制模块控制探针降低下针速度，继续下针；当收到所述数据处理模块发出探针停止下针的运动控制指令时，所述运动控制模块控制探针停止下针；当收到所述数据处理模块发出探针抬针，回到初始位置的运动控制指令时，所述运动控制模块控制探针抬针，回到初始位置。