CN112327583B - Mems探针测试基座超精密光刻定位装置 - Google Patents
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Abstract
本发明MEMS探针测试基座超精密光刻定位装置属于精密半导体技术领域；所述MEMS探针测试基座超精密光刻定位装置包括主光源、窗口板、多孔转盘、固定板、凸透镜、保护膜、基板、副光源、棱镜和光电开关；主光路上沿光线传播方向依次设置主光源、窗口板、多孔转盘、固定板、凸透镜、保护膜和基板；副光路上沿光线传播方向依次设置副光源、棱镜和光电开关；本发明MEMS探针测试基座超精密光刻定位装置，通过采用一种全新的光学定位手段，能够在制作探针测试基座的基板上实现亚微米级光学定位。
Description
技术领域
本发明MEMS探针测试基座超精密光刻定位装置属于精密半导体技术领域。
背景技术
探针卡是一种对裸芯进行测试的测试接口，通过连接测试机和芯片，通过传输信号对芯片参数进行测试。其中，探针是探针卡中的关键零部件，是电测试的接触媒介，更是一种高端精密型电子五金元器件。探针质量的优劣，直接决定了探针卡质量的好坏。目前，用于测试探针质量的产品为探针测试基座，将探针插入到探针测试基座中，再进行后续测试工作。
为了使得探针能够与探针测试基座相配合，需要根据探针尺寸在加工探针测试基座。整个加工过程首先需要对用于制作探针测试基座的基板进行精确定位，然后根据定位结果，再进行后续加工。可见，探针测试基座制作的精密程度，与定位精度息息相关。
随着MEMS技术在半导体领域中的应用，探针的尺寸已经由微米级向亚微米级的方向发展，这使得探针测试基座精确定位面临更大的困难。传统的精确定位方法为机械定位，这种定位方法在制作毫米级探针测试基座时是可行的，在制作微米级探针测试基座时已经捉襟见肘，而在制作亚微米级探针测试基座时，由于机械零部件的尺寸也只能在微米级，因此很难利用机械定位手段达到亚微米级。
可见，如何开展亚微米级探针测试基座的精密定位，是探针测试领域中亟待解决的关键技术问题。
发明内容
针对上述问题，本发明公开了一种MEMS探针测试基座超精密光刻定位装置和定位方法，采用一种全新的光学定位手段，在基板上实现亚微米级定位。
本发明的目的是这样实现的：
MEMS探针测试基座超精密光刻定位装置，包括主光源、窗口板、多孔转盘、固定板、凸透镜、保护膜、基板、副光源、棱镜和光电开关；
主光路上沿光线传播方向依次设置主光源、窗口板、多孔转盘、固定板、凸透镜、保护膜和基板；
所述窗口板为沿所述多孔转盘半径方向开有矩形透光窗口的不透光板；
所述多孔转盘位于窗口板的下方，能够在其所在平面内绕转轴旋转，多孔转盘表面开有多个第一透光孔，所述多个第一透光孔的连线构成一条螺旋线，相邻两个所述第一透光孔到转轴方向的距离差为hd/f；其中，h为多孔转盘到凸透镜的距离，d为所述基板上相邻两个插孔的距离，f为凸透镜的焦距；多孔转盘的侧面为吸光面和反射面交替的结构，所述反射面、第一透光孔和转轴三点一线；
所述固定板为开有第二透光孔的不透光板；
所述凸透镜位于固定板下方，凸透镜的光轴穿过固定板中第二透光孔的圆心；
所述保护膜粘贴或镀膜在基板上；
所述基板上表面到凸透镜的距离为凸透镜的焦距f；
副光路上沿光线传播方向依次设置副光源、棱镜和光电开关；
所述副光源发出平行光；
所述棱镜位于副光源的出射光路上，能够将平行光反射到多孔转盘的侧面，能够将从多孔转盘反射面反射的光线透过；
所述光电开关位于多孔转盘反射面的反射光路上，光电开关与主光源电连接，在光电开关接收到来自多孔转盘反射面的反射光后，驱动主光源发光。
MEMS探针测试基座超精密光刻定位方法，包括以下步骤：
步骤a、调整多孔转盘位置，使距离转轴最近的第一透光孔和距离转轴最远的第一透光孔分别位于矩形透光窗口的两侧；
步骤b、将保护膜粘贴或镀膜在基板上，并将基板放置在上表面与凸透镜的焦平面重合的位置；
步骤c、控制副光源发出平行光；
步骤d、驱动多孔转盘转动，每次在第一透光孔转动到矩形透光窗口位置时，副光源发出的平行光，经过棱镜反射到多孔转盘的反射面，再经过反射面的反射，透过棱镜，入射到光电开关上，光电开关打开，控制主光源发光；
步骤e、每次在第一透光孔转动到矩形透光窗口位置时，主光源发出的光线依次穿过窗口板上的矩形透光窗口、多孔转盘上的第一透光孔和固定板上的第二透光孔，最终由凸透镜汇聚到基板上表面完成光刻定位；
步骤f、在多孔转盘转动一周后，完成基板上一排插孔的光刻定位。
有益效果：
第一、本发明公开了一种MEMS探针测试基座超精密光刻定位装置和定位方法，通过采用一种全新的光学定位手段，在制作探针测试基座的基板上实现亚微米级光学定位。
第二、本发明通过采用能够转动的多孔转盘结构，并将第一透光孔展开在了不同半径上，相比于机械定位，这种方法能够允许第一透光孔在工作位置处（第一透光孔转动到矩形透光窗口位置）形成体积干涉，进而实现在微米级孔尺寸下实现亚微米级的光学定位。
第三、本发明让主光源发出的光线，依次经过第一透光孔和第二透光孔后，大部分光线形成平行光，并利用平行光束成像在焦平面的原理，在焦平面上形成点光斑，完成光刻。
第四、收到第一透光孔和第二透光孔形状和尺寸的约束，会有一部分光线经过第一透光孔和第二透光孔后，与大部分平行光线形成夹角的光线，其汇聚位置会偏离点光斑，然后由于增加了保护膜的结构，使得这部分低能量光线不会穿过保护膜而对基板进行光刻，因此不影响定位精度。
第五、由于增加了保护膜，使得与大部分平行光线形成夹角的光线不影响定位精度，因此对透光孔的尺寸和形状的要求也会降低，进而同样有利于在微米级孔尺寸下实现亚微米级的光学定位。
附图说明
图1是本发明MEMS探针测试基座超精密光刻定位装置中主光路的光路图。
图2是本发明MEMS探针测试基座超精密光刻定位装置中副光路的光路图一。
图3是本发明MEMS探针测试基座超精密光刻定位装置中副光路的光路图二。
图4是本发明MEMS探针测试基座超精密光刻定位方法的流程图。
图中：1主光源、2窗口板、3多孔转盘、4固定板、5凸透镜、6保护膜、7基板、8副光源、9棱镜、10光电开关。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细描述。
具体实施方式一
以下是MEMS探针测试基座超精密光刻定位装置的具体实施方式。
本实施方式下的MEMS探针测试基座超精密光刻定位装置，包括主光源1、窗口板2、多孔转盘3、固定板4、凸透镜5、保护膜6、基板7、副光源8、棱镜9和光电开关10；
主光路上沿光线传播方向依次设置主光源1、窗口板2、多孔转盘3、固定板4、凸透镜5、保护膜6和基板7，如图1所示；
所述窗口板2为沿所述多孔转盘3半径方向开有矩形透光窗口的不透光板；
所述多孔转盘3位于窗口板2的下方，能够在其所在平面内绕转轴旋转，多孔转盘3表面开有多个第一透光孔，所述多个第一透光孔的连线构成一条螺旋线，相邻两个所述第一透光孔到转轴方向的距离差为hd/f；其中，h为多孔转盘3到凸透镜5的距离，d为所述基板7上相邻两个插孔的距离，f为凸透镜5的焦距；多孔转盘3的侧面为吸光面和反射面交替的结构，所述反射面、第一透光孔和转轴三点一线；
所述固定板4为开有第二透光孔的不透光板；
所述凸透镜5位于固定板4下方，凸透镜5的光轴穿过固定板4中第二透光孔的圆心；
所述保护膜6粘贴或镀膜在基板7上；
所述基板7上表面到凸透镜5的距离为凸透镜5的焦距f；
副光路上沿光线传播方向依次设置副光源8、棱镜9和光电开关10，如图2所示；
所述副光源8发出平行光；
所述棱镜9位于副光源8的出射光路上，能够将平行光反射到多孔转盘3的侧面，能够将从多孔转盘3反射面反射的光线透过；
所述光电开关10位于多孔转盘3反射面的反射光路上，光电开关10与主光源1电连接，在光电开关10接收到来自多孔转盘3反射面的反射光后，驱动主光源1发光。
具体实施方式二
以下是MEMS探针测试基座超精密光刻定位装置的具体实施方式。
本实施方式下的MEMS探针测试基座超精密光刻定位装置，在具体实施例一的基础上，对副光路进行改进，如图3所示；副光路上沿光线传播方向依次设置副光源8、棱镜9、成像物镜、针孔和光电开关10；
所述副光源8发出平行光；
所述棱镜9位于副光源8的出射光路上，能够将平行光反射到多孔转盘3的侧面，能够将从多孔转盘3反射面反射的光线透过，经过成像物镜汇聚到针孔处，并穿过针孔入射到光电开关10；
所述光电开关10位于多孔转盘3反射面的反射光路上，光电开关10与主光源1电连接，在光电开关10接收到来自多孔转盘3反射面的反射光后，驱动主光源1发光。
需要说明的是，在具体实施例一中，由于反射光线在近似垂直时就有光线进入到光电开关10，因此在转盘转动过程中，就会有光线持续进入光电开关10，使得主光源1的发光窗口过宽，造成在基板7上出现了“扫描光刻”，进而降低光刻精度；本实施方式针对具体实施方式一中所出现的上述问题，增加了成像物镜和针孔，这种改进的最大好处在于，通过设置针孔，减小了光线能够进入光电开关10的角度范围，只有当多孔转盘3反射面与光轴垂直时，反射光才会进入光电开关10，因此能够将“扫描光刻”转换为“点光刻”，进而提高光刻精度。
具体实施方式三
以下是MEMS探针测试基座超精密光刻定位方法的具体实施方式。
本实施方式下的MEMS探针测试基座超精密光刻定位方法，流程图如图4所示，该MEMS探针测试基座超精密光刻定位方法包括以下步骤：
步骤a、调整多孔转盘3位置，使距离转轴最近的第一透光孔和距离转轴最远的第一透光孔分别位于矩形透光窗口的两侧；
步骤b、将保护膜6粘贴或镀膜在基板7上，并将基板7放置在上表面与凸透镜5的焦平面重合的位置；
步骤c、控制副光源8发出平行光；
步骤d、驱动多孔转盘3转动，每次在第一透光孔转动到矩形透光窗口位置时，副光源8发出的平行光，经过棱镜9反射到多孔转盘3的反射面，再经过反射面的反射，透过棱镜9，入射到光电开关10上，光电开关10打开，控制主光源1发光；
步骤e、每次在第一透光孔转动到矩形透光窗口位置时，主光源1发出的光线依次穿过窗口板2上的矩形透光窗口、多孔转盘3上的第一透光孔和固定板4上的第二透光孔，最终由凸透镜5汇聚到基板7上表面完成光刻定位；
步骤f、在多孔转盘3转动一周后，完成基板7上一排插孔的光刻定位。
Claims (1)
1.MEMS探针测试基座超精密光刻定位装置，其特征在于，包括主光源（1）、窗口板（2）、多孔转盘（3）、固定板（4）、凸透镜（5）、保护膜（6）、基板（7）、副光源（8）、棱镜（9）和光电开关（10）；
主光路上沿光线传播方向依次设置主光源（1）、窗口板（2）、多孔转盘（3）、固定板（4）、凸透镜（5）、保护膜（6）和基板（7）；
所述窗口板（2）为沿所述多孔转盘（3）半径方向开有矩形透光窗口的不透光板；
所述多孔转盘（3）位于窗口板（2）的下方，能够在其所在平面内绕转轴旋转，多孔转盘（3）表面开有多个第一透光孔，所述多个第一透光孔的连线构成一条螺旋线，相邻两个所述第一透光孔到转轴方向的距离差为hd/f；其中，h为多孔转盘（3）到凸透镜（5）的距离，d为所述基板（7）上相邻两个插孔的距离，f为凸透镜（5）的焦距；多孔转盘（3）的侧面为吸光面和反射面交替的结构，所述反射面、第一透光孔和转轴三点一线；
所述固定板（4）为开有第二透光孔的不透光板；
所述凸透镜（5）位于固定板（4）下方，凸透镜（5）的光轴穿过固定板（4）中第二透光孔的圆心；
所述保护膜（6）粘贴或镀膜在基板（7）上；
所述基板（7）上表面到凸透镜（5）的距离为凸透镜（5）的焦距f；
副光路上沿光线传播方向依次设置副光源（8）、棱镜（9）和光电开关（10）；
所述副光源（8）发出平行光；
所述棱镜（9）位于副光源（8）的出射光路上，能够将平行光反射到多孔转盘（3）的侧面，能够将从多孔转盘（3）反射面反射的光线透过；
所述光电开关（10）位于多孔转盘（3）反射面的反射光路上，光电开关（10）与主光源（1）电连接，在光电开关（10）接收到来自多孔转盘（3）反射面的反射光后，驱动主光源（1）发光。
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