CN109709467A - 一种自动探针台运动误差补偿方法 - Google Patents

一种自动探针台运动误差补偿方法 Download PDF

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刘洪�
苏中
李擎
刘宁
梅迪
王英剑
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Abstract

本发明公开了一种自动探针台运动误差补偿方法，步骤是：1基于多体系统理论，建立自动探针台运动误差模型；2使用多功能激光干涉仪和精密分度台对自动探针台运动误差模型中的误差项进行标定，得到X、Y、Z方向的综合误差补偿值；3将X、Y、Z方向的综合误差补偿值加载到自动探针台的运动控制系统中，实现对自动探针台的运动误差补偿。本发明与传统自动探针台运动误差补偿方法相比，其优点为本发明基于多体系统理论，弥补了传统补偿方法未考虑各运动方向间相互耦合关系，补偿效果不理想的缺点，为合理经济地提高自动探针台的精度提供重要的理论依据，为自动探针台的精度设计提供有效借鉴。

Description

一种自动探针台运动误差补偿方法
技术领域
本发明涉及集成电路测试设备技术领域，尤其是涉及一种自动探针台运动误差补偿方法。
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。随着集成电路测试设备技术领域对自动探针台测试精度的要求越来越高，自动探针台的定位精度性能显得更加重要。自动探针台的定位精度由自动探针台的运动平台运动精度决定，为保证自动探针台的定位精度，减少定位误差，主要有两条途径：一是靠提高组件精度；二是利用误差补偿技术。近年来，单纯地靠提高自动探针台组件精度来提高自动探针台定位精度的难度越来越大，误差补偿通过检定自动探针台的运动平台各种误差或分析误差成因，依据检定结果及误差模型对运动平台各坐标轴的运动进行适当的修正来提高测试点定位精度，无需对自动探针台进行硬件改造，就可提高自动探针台的定位精度，因而逐步发展为提高自动探针台定位精度的主要方法。
传统的自动探针台运动误差补偿方法中，只考虑各单一运动方向的运动误差，未考虑各运动方向间的相互耦合关系，使得自动探针台运动误差补偿效果不理想。
发明内容
鉴于上述现状，本发明为了弥补传统自动探针台运动误差补偿方法未考虑各运动方向间相互耦合关系，运动误差补偿效果不理想的缺点，提出了一种自动探针台运动误差补偿方法，为合理经济地提高自动探针台的精度提供重要的理论依据，为自动探针台的精度设计提供有效借鉴。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种自动探针台运动误差补偿方法，包括如下步骤：
(1)基于多体系统理论，建立自动探针台运动误差模型；
(2)使用多功能激光干涉仪和精密分度台对所述自动探针台运动误差模型中的误差项进行标定，得到X、Y、Z方向的综合误差补偿值；
(3)将所述X、Y、Z方向的综合误差补偿值加载到自动探针台的运动控制系统中，实现对自动探针台的运动误差补偿。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明基于多体系统理论，提出了一种自动探针台运动误差补偿方法，此方法将自动探针台的运动平台抽象成多个相互联系的体进行分析，全面考虑了影响系统的各项因素及相互耦合关系，补偿自动探针台运动误差的精确性高，有效地提高了全自动探针台的定位精度。
附图说明
图1一种自动探针台的结构简图；
其中，0-基座 1-探针 2-X平移轴 3-Y平移轴 4-Z平移轴 5-R旋转轴 6-晶圆；
图2一种自动探针台的拓扑结构图；
其中，0-基座 1-探针 2-X平移轴 3-Y平移轴 4-Z平移轴 5-R旋转轴 6-晶圆；
图3一种自动探针台运动误差补偿方法流程图
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。
本发明提出一种自动探针台运动误差补偿方法，具体包括如下步骤：
(1)基于多体系统理论，建立自动探针台运动误差模型。
(1.1)建立自动探针台的多体系统拓扑结构。
自动探针台结构简图如附图1，它由基座、位移平台、探针和晶圆构成，其中位移平台由X、Y、Z、R四个相互关联的刚体运动轴叠加而成，工作时，通过控制各关联轴运动使晶圆测试点与探针接触，完成晶圆各项参数检测。
根据多体系统理论，将自动探针台结构抽象成多体系统拓扑结构图，如附图2，按基座-探针分支，和基座-X平移轴-Y平移轴-Z平移轴-R旋转轴-晶圆分支，分别按自然增长数列对各体进行编号。自动探针台的低序体阵列如表1，其中，Ln(j)是体Bj的n阶低序体。
表1自动探针台的低序体阵列
(1.2)建立自动探针台的各相邻体之间的特征矩阵。
建立基座、探针、X平移轴、Y平移轴、Z平移轴、R旋转轴和晶圆的右手笛卡尔三维坐标系，各体坐标系原点的初始位置重合，同名坐标轴的初始方向相同。自动探针台的各相邻体的特征矩阵如表2。
表2自动探针台的各相邻体之间的特征矩阵
其中，Tijp，i＝0，2..j＝1，2..表示体Bi到体Bj的体间理想位置特征矩阵，Tijs，i＝0，2..j＝1，2..表示体Bi到体Bj的体间理想运动特征矩阵，ΔTijp，i＝0，2..j＝1，2..表示体Bi到体Bj的体间位置误差特征矩阵，ΔTijs，i＝0，2..j＝1，2..表示体Bi到体Bj的体间运动误差特征矩阵；x、y、z分别表示X轴、Y轴、Z轴方向的位移；α、β、γ分别表示X、Y、Z轴的转角Δ为相对误差符号；矩阵中的误差参数表示如下：
表2自动探针台的误差项及其表达式
(1.3)建立自动探针台的运动误差模型。
晶圆被测点P在晶圆坐标系中的齐次坐标为Pw，在探针坐标系T中的齐次坐标为Pt，则自动探针台的运动误差模型为：
(2)使用多功能激光干涉仪和精密分度台对自动探针台运动误差模型中的误差项进行标定，得到X、Y、Z方向的综合误差补偿值。
(3)将X、Y、Z方向的综合误差补偿值加载到自动探针台的运动控制系统中，实现对自动探针台的运动误差补偿。
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)

1.一种自动探针台运动误差补偿方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)基于多体系统理论，建立自动探针台运动误差模型；
(2)使用多功能激光干涉仪和精密分度台对所述自动探针台运动误差模型中的误差项进行标定，得到X、Y、Z方向的综合误差补偿值；
(3)将所述X、Y、Z方向的综合误差补偿值加载到自动探针台的运动控制系统中，实现对自动探针台的运动误差补偿。
2.如权利要求1所述自动探针台运动误差补偿方法，其特征在于：所述步骤(1)包括以下步骤：
(1)建立自动探针台的多体系统拓扑结构；
(2)建立自动探针台的各相邻体之间的特征矩阵；
(3)建立自动探针台的运动误差模型。
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