專利名稱：利用光學(xué)基準(zhǔn)的方法和器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光加工領(lǐng)域，更具體地涉及一種利用光學(xué)基準(zhǔn)的方法和裝置。

背景技術(shù)：
激光微調(diào)通常用于電子電路的生產(chǎn)，以將參數(shù)值調(diào)整到所需范圍內(nèi)。所謂的薄膜激光微調(diào)器通過(guò)將激光能量施加到與放置在各自晶片襯底上的器件陣列相關(guān)聯(lián)的薄膜元件上來(lái)執(zhí)行激光微調(diào)。
為了設(shè)置用于激光加工的晶片，與各自的激光微調(diào)器系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的探針系統(tǒng)晶片機(jī)械地平移并朝向適當(dāng)位置，使得晶片上的一組測(cè)試焊盤與相應(yīng)的一組探針對(duì)齊。晶片對(duì)齊后，激光微調(diào)器會(huì)開始將所述組探針與相應(yīng)的晶片測(cè)試焊盤接觸。繼而，激光微調(diào)器系統(tǒng)可應(yīng)用并測(cè)量與晶片上相應(yīng)的被測(cè)裝置相關(guān)的電子信號(hào)。激光微調(diào)器通過(guò)將激光能量施加至被測(cè)裝置的特定區(qū)域，修改相應(yīng)的被測(cè)裝置。具體而言，激光微調(diào)器系統(tǒng)通過(guò)將將離散量的激光能量施加至裝置的特定區(qū)域，修改被測(cè)裝置的材料或物理屬性，從而使被測(cè)裝置各自的特性最終調(diào)整到所需范圍。
通常情況下，晶片包括許多重復(fù)的裝置或“方塊”，其中每一裝置在相同基板上包括一個(gè)或多個(gè)電路。每一裝置都有一組相關(guān)聯(lián)的測(cè)試焊盤，所述測(cè)試焊盤在晶片基板平面中形成覆蓋區(qū)(footprint)。探針卡內(nèi)一組相應(yīng)的探針頭與覆蓋區(qū)相匹配，使得在移動(dòng)探針卡(如探針頭平面)或晶片以與晶片上相應(yīng)組的接觸焊盤接觸時(shí)，探針卡上的各個(gè)探針的每一個(gè)可與晶片上的各自接觸焊盤接觸。


發(fā)明內(nèi)容
傳統(tǒng)的探針對(duì)齊方法十分有用，因?yàn)樗鼈兛墒挂唤M探針與相應(yīng)的一組接觸焊盤接觸，以便施加測(cè)試信號(hào)并測(cè)量被測(cè)裝置的參數(shù)。然而，在對(duì)齊和使探針陣列與激光微調(diào)系統(tǒng)中晶片基板上接觸焊盤的相應(yīng)覆蓋區(qū)接觸方面，傳統(tǒng)的探針對(duì)齊方法并不是一個(gè)簡(jiǎn)易的方法。例如，傳統(tǒng)的探針對(duì)齊方法通常包括使用成像區(qū)域內(nèi)的物理基準(zhǔn)點(diǎn)(如用于校準(zhǔn)的基準(zhǔn)參考)，參照各自已對(duì)齊晶片的接觸元件確定探針的相對(duì)位置。把一組探針與集成微調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的一組相應(yīng)接觸焊盤對(duì)齊的傳統(tǒng)技術(shù)使用起來(lái)相當(dāng)麻煩，因?yàn)榇祟惣夹g(shù)通常要求操作人員手動(dòng)運(yùn)用迭代調(diào)整步驟對(duì)齊一組探針。
應(yīng)了解，裝置可以是晶片基板(如半導(dǎo)體晶片)上裝置陣列的一部分或非晶片基板(如帶幀)上裝置陣列的一部分。同樣，裝置也可以不是陣列的一部分，而是單個(gè)裝置或一個(gè)相關(guān)安裝裝置。一個(gè)裝置可包括一個(gè)或多個(gè)電路、一個(gè)或多個(gè)電路元件或一個(gè)或多個(gè)非電路元件。裝置可以是電子裝置、光學(xué)裝置、機(jī)械裝置、化學(xué)裝置、生物裝置、微電子機(jī)械系統(tǒng)裝置(MEMS)或任何經(jīng)已對(duì)齊探針元件探測(cè)并具有激光加工區(qū)域以結(jié)合探針修改裝置的其它裝置。該裝置可在環(huán)境條件下接受激光加工或在改造環(huán)境下接受加工，例如非環(huán)境、壓力、溫度、濕度等。
此處討論的技術(shù)有別于上述傳統(tǒng)方法及其它傳統(tǒng)技術(shù)，應(yīng)特別提出的是，此處所述之具體實(shí)施例，是指至少部分地根據(jù)光學(xué)基準(zhǔn)光束的生成和使用，探測(cè)接觸元件(如探針頭)的位置。
例如，在一示例實(shí)施例中，系統(tǒng)(如依據(jù)此處實(shí)施例的激光加工系統(tǒng))執(zhí)行將探針元件于裝置接口元件(如電路基板的接觸焊盤)對(duì)齊的方法。首先，該系統(tǒng)生成與一個(gè)或多個(gè)預(yù)定位置相交的光學(xué)基準(zhǔn)光束，以校準(zhǔn)基準(zhǔn)區(qū)域(reference field)。系統(tǒng)隨后會(huì)探測(cè)探針元件在基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的位置。該系統(tǒng)還確定裝置接口元件在基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的相對(duì)位置。根據(jù)探針元件和裝置接口元件的位置，系統(tǒng)隨后會(huì)對(duì)齊探針元件和裝置接口元件。在一個(gè)實(shí)施例中，探針元件和裝置接口元件的對(duì)齊還包括使探針元件與裝置接口元件接觸，以實(shí)現(xiàn)電連接。隨后，測(cè)試信號(hào)可被應(yīng)用到各自的被測(cè)裝置。
在激光微調(diào)器的應(yīng)用背景下，用于微調(diào)置于晶片基板上的電路的激光系統(tǒng)，也可用來(lái)生成上述用于對(duì)齊探針元件和裝置接口元件的光學(xué)基準(zhǔn)光束。因此，在依據(jù)此處實(shí)施例的激光微調(diào)器的應(yīng)用背景下，將不再需要傳統(tǒng)探針對(duì)齊方法所需的物理基準(zhǔn)參考，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)齊。取而代之的是，光學(xué)基準(zhǔn)光束支持探針和焊盤的對(duì)齊。
隨著裝置特征尺寸變得越來(lái)越小，接觸焊盤也更加精致，這就要求探針頭陣列和接觸焊盤之間有高精度的對(duì)齊。例如，在約20微米或更大的探針頭撞擊約25微米或更大的接觸焊盤時(shí)，最好使它們?cè)趚和y軸方向以約+-4微米之內(nèi)與晶片對(duì)齊，在z軸方向以約+-10微米與晶片對(duì)齊。
如上所述，傳統(tǒng)的迭代手動(dòng)探針對(duì)準(zhǔn)技術(shù)緩慢而麻煩，而且準(zhǔn)度有限。例如，可通過(guò)光束定位器的“通過(guò)鏡頭”成像系統(tǒng)調(diào)整探針卡框架，以觀察探針的非接觸側(cè)。由于采用此技術(shù)不可直接觀察探針的接觸表面，所以會(huì)導(dǎo)致探針到接觸焊盤的對(duì)準(zhǔn)誤差。帶有集成基準(zhǔn)目標(biāo)的晶片探針可進(jìn)行探針至安裝光束定位器的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)，但總體而言，該系統(tǒng)龐大復(fù)雜，而且易產(chǎn)生過(guò)度的機(jī)械不穩(wěn)定性，從而限制加工速度和準(zhǔn)確度。
因此，為克服此類限制并準(zhǔn)確快速地用激光加工基于晶片的裝置元件，需要一種結(jié)構(gòu)緊湊的激光微調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)須具有一個(gè)剛性耦合至探測(cè)系統(tǒng)的光束定位器和用于接觸焊盤對(duì)齊的精準(zhǔn)自動(dòng)化探針。
激光微調(diào)系統(tǒng)的另一限制可能來(lái)自脈沖能量漂移和與測(cè)量、監(jiān)視和準(zhǔn)確設(shè)置脈沖能量相關(guān)的時(shí)間。
非優(yōu)化微調(diào)可能源自使用實(shí)現(xiàn)精密微調(diào)的脈沖能量或優(yōu)化速度微調(diào)粗糙微調(diào)片段，或源自使用優(yōu)化脈沖能量精密微調(diào)粗糙微調(diào)片段。針對(duì)粗糙和精密微調(diào)表面的多點(diǎn)微調(diào)需要靈敏的能量控制，以有效維持穩(wěn)定的脈沖能量并為粗糙和精密微調(diào)提供優(yōu)化的脈沖能量和微調(diào)速度。
此處的一項(xiàng)實(shí)施例通過(guò)集成探測(cè)/激光微調(diào)系統(tǒng)，進(jìn)行探針和接觸焊盤的精準(zhǔn)自動(dòng)化對(duì)齊。
此處的另一實(shí)施例使用集成的剛性耦合探測(cè)/激光微調(diào)系統(tǒng)，提供高速激光微調(diào)。
此處的另一實(shí)施例提供與系統(tǒng)框架和環(huán)境偏振機(jī)械隔離的高速激光微調(diào)。
此處的另一實(shí)施例提供一個(gè)結(jié)構(gòu)緊湊的薄膜激光微調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備集成晶片探測(cè)和激光微調(diào)功能。
此處的另一實(shí)施例通過(guò)直接參考加工區(qū)域，提供探針和接觸焊盤的自動(dòng)化對(duì)齊。
此處的另一實(shí)施例采用動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)光束，提供探針和接觸焊盤的自動(dòng)化對(duì)齊。
此處的另一實(shí)施例提供有效的優(yōu)化脈沖能量控制。
此處的另一實(shí)施例提供使用優(yōu)化能量的改良粗糙和精密微調(diào)。
因此，在此公布一種結(jié)構(gòu)緊湊、快速、精準(zhǔn)的激光加工系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有集成晶片探測(cè)、快速鎖定和精確的自動(dòng)化探針對(duì)齊功能。此處的激光加工系統(tǒng)的一項(xiàng)實(shí)施例包括晶片探測(cè)系統(tǒng)、光束定位系統(tǒng)、控制器和測(cè)試接口。該光束定位系統(tǒng)和晶片探測(cè)系統(tǒng)形成剛性耦合，并與系統(tǒng)框架機(jī)械隔離。此實(shí)施例中的探測(cè)系統(tǒng)具有響應(yīng)探針頭和基準(zhǔn)光束位置的探針觀察系統(tǒng)。此實(shí)施例中的光束定位系統(tǒng)具有晶片觀察系統(tǒng)、加工激光光束、邊緣查找系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)。此實(shí)施例中的控制器被配置為與探測(cè)系統(tǒng)和光束定位系統(tǒng)連接，并確定探針和晶片焊盤相對(duì)于加工區(qū)域或基準(zhǔn)區(qū)域的位置。該控制器還可被進(jìn)一步配置為在加工區(qū)域內(nèi)定位裝置、對(duì)齊探針并使其接觸晶片焊盤，以及通過(guò)將加工光束引導(dǎo)到加工區(qū)域內(nèi)的位置，處理裝置元件。
在至少一項(xiàng)實(shí)施例中，該探測(cè)系統(tǒng)包括被配置為包括夾盤的多軸平臺(tái)(如xyz[θ]平臺(tái))，其中的夾盤帶有包括電路裝置陣列的晶片基板。探測(cè)系統(tǒng)通過(guò)隔離結(jié)構(gòu)與多軸平臺(tái)形成剛性耦合，該系統(tǒng)包括可調(diào)式探針卡框架，該框架可通過(guò)至少一個(gè)軸上的安裝測(cè)試探針自動(dòng)定位探針卡。
本發(fā)明的至少一項(xiàng)實(shí)施例中包括探針觀察系統(tǒng)、可調(diào)式探針卡框架、配置為可接收探針觀察系統(tǒng)圖像的圖像獲取硬件、確定所獲取圖像內(nèi)探針頭梢和激光光斑位置的圖像處理軟件和探針攝像機(jī)照明器和通過(guò)鏡頭照明器的可編程照明控制。



如附圖所示，根據(jù)本發(fā)明特定實(shí)施例的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的前述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明白，在附圖中，貫穿不同的附圖相似的參考符號(hào)表示相同的部分。附圖沒(méi)有按比例繪制，而是旨在強(qiáng)調(diào)說(shuō)明本發(fā)明的原理。
圖1是具有相關(guān)聯(lián)的晶片機(jī)械手的集成微調(diào)器和探測(cè)系統(tǒng)的圖解； 圖2是依據(jù)此處的實(shí)施例的剛性耦合的光束定位器和探測(cè)系統(tǒng)的圖解； 圖3是示出了根據(jù)這里實(shí)施例的激光微調(diào)系統(tǒng)的圖解； 圖4是示出了根據(jù)這里實(shí)施例的探針觀察系統(tǒng)的視場(chǎng)的圖解； 圖5是示出了根據(jù)這里實(shí)施例的動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)和探針觀察系統(tǒng)的圖解； 圖6是示出了根據(jù)這里實(shí)施例的晶片觀察照明器和探針觀察系統(tǒng)的圖解； 圖7是示出了根據(jù)這里實(shí)施例的探針觀察系統(tǒng)光路的圖解； 圖8(包括圖8a-8d)是根據(jù)這里實(shí)施例的環(huán)形光的圖解； 圖9是根據(jù)這里實(shí)施例的系統(tǒng)示意圖； 圖10是根據(jù)這里實(shí)施例的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)示意圖； 圖11是示出了根據(jù)這里實(shí)施例的自動(dòng)對(duì)齊過(guò)程的圖解；以及 圖12是具有根據(jù)這里實(shí)施例的自動(dòng)探針對(duì)齊的微調(diào)過(guò)程圖解。

具體實(shí)施例方式 概述 微調(diào)系統(tǒng)的總體機(jī)械結(jié)構(gòu)可參考圖1進(jìn)行理解。系統(tǒng)框架10承載通過(guò)振動(dòng)隔離器14與系統(tǒng)框架10隔離的剛性結(jié)構(gòu)12。探測(cè)系統(tǒng)16和光束定位系統(tǒng)18安裝于剛性結(jié)構(gòu)12上。此微調(diào)系統(tǒng)可選地包括自動(dòng)晶片機(jī)械手20。
現(xiàn)在參考圖2，探測(cè)系統(tǒng)16包括沿X、Y、Z軸方向移動(dòng)的平臺(tái)22。平臺(tái)22支持晶片24和夾盤(chuck)26的量θ的轉(zhuǎn)動(dòng)。平臺(tái)22承載夾盤26和探針觀察系統(tǒng)28。待加工的晶片24被承載至夾盤26上。在一個(gè)實(shí)施例中，夾盤26是用于加熱晶片24的所謂的“高溫夾盤”。探測(cè)系統(tǒng)16還包括自動(dòng)可調(diào)探針卡框架30，該框架支撐帶有已安裝測(cè)試探針34的探針卡32。其它可能安裝于平臺(tái)22的元件包括用以測(cè)量與從光束定位器18所發(fā)射出的光束相關(guān)聯(lián)的光學(xué)功率的功率監(jiān)視器、用以清潔探針頭的擦洗器、對(duì)齊基準(zhǔn)、用于掃描場(chǎng)對(duì)齊的輻射探測(cè)孔等。
具體實(shí)施說(shuō)明 圖3是示出了根據(jù)這里實(shí)施例的激光加工系統(tǒng)36的圖解。如圖所示，激光加工系統(tǒng)36包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)38和相應(yīng)的顯示屏幕40、剛性架42、光束定位器18、光束44、激光系統(tǒng)46、成像系統(tǒng)48、晶片機(jī)械手20、圖像處理系統(tǒng)50、組件位置控制器52、測(cè)試設(shè)備54、探針卡32和組件56。組件56包括剛性架58、光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)60(包括低倍率物鏡62和高倍率物鏡64)和支撐電路基板66的夾盤26。平臺(tái)22啟動(dòng)組件56和相應(yīng)夾盤26的移動(dòng)。夾盤26上的電路基板66(如硅晶片)包括參考68以及被測(cè)電路70。被測(cè)電路70包括接觸焊盤72。
一般情況下，激光加工系統(tǒng)36會(huì)執(zhí)行一種獨(dú)特的對(duì)齊技術(shù)，將一個(gè)或多個(gè)探針元件(如與探針卡32相關(guān)聯(lián)的探針元件34)與一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的裝置元件(如電路基板66上與被測(cè)電路70相關(guān)聯(lián)的接觸焊盤72)對(duì)齊。激光加工系統(tǒng)36的剛性架42為放置光束定位器18(如光束44、激光系統(tǒng)46、成像系統(tǒng)48等)以及探測(cè)系統(tǒng)(如探針卡32和相應(yīng)的探針卡位置控制器74等)和晶片定位系統(tǒng)(如包括電路基板66在內(nèi)的組件56)提供結(jié)構(gòu)性支撐。由于每一系統(tǒng)都被安裝于同一剛性架42之上，所以可根據(jù)要求對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)齊和校準(zhǔn)，使其配合剛性架42相關(guān)的X、Y和Z軸運(yùn)行。
進(jìn)行激光微調(diào)之前，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)38會(huì)參照基準(zhǔn)區(qū)域76，對(duì)成像系統(tǒng)48和光束44的光束定位器18執(zhí)行常規(guī)校準(zhǔn)，還會(huì)參照該基準(zhǔn)區(qū)域76(如微米像素)校準(zhǔn)成像系統(tǒng)48。從而，成像系統(tǒng)48可觀察和識(shí)別基準(zhǔn)區(qū)域76內(nèi)相應(yīng)物體的位置。與光束44相關(guān)的能量級(jí)別可被調(diào)整或削弱，本說(shuō)明書稍候?qū)Υ诉M(jìn)行討論。如上所述，參照基準(zhǔn)區(qū)域76校準(zhǔn)后，光束定位器18可引導(dǎo)成像系統(tǒng)48觀察基準(zhǔn)區(qū)域76內(nèi)的位置(如通過(guò)電子流掃描器偏轉(zhuǎn)成像系統(tǒng)48的光路和通過(guò)激光掃描透鏡為基準(zhǔn)區(qū)域成像)。因此，成像系統(tǒng)48就可用于探測(cè)(觀察)基準(zhǔn)區(qū)域76內(nèi)物體的位置和方向。例如，成像系統(tǒng)48可根據(jù)電路基板66上的基準(zhǔn)特征(reference feature)68，用以探測(cè)(如觀察)基準(zhǔn)區(qū)域76內(nèi)電路基板66的方向和位置。在一個(gè)實(shí)施例中，成像系統(tǒng)48生成可在基準(zhǔn)區(qū)域76內(nèi)觀察的基準(zhǔn)特征68和/或接觸焊盤72等圖像特征。例如，電路基板66的成像系統(tǒng)48獲取的圖像可被操作員(如通過(guò)顯示屏40)或機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)(這一點(diǎn)更重要)觀察。
在一個(gè)實(shí)施例中，與成像系統(tǒng)48相關(guān)的攝像機(jī)會(huì)通過(guò)使用在基準(zhǔn)區(qū)域76內(nèi)定位光束44的同一光學(xué)器儀器，在顯示屏40上生成圖像。從而，光束定位器18可發(fā)揮雙重功用。例如，光束定位器18可用以將光束44定位在基準(zhǔn)區(qū)域76內(nèi)的已知位置，以實(shí)現(xiàn)激光微調(diào)，并將與成像系統(tǒng)48相關(guān)的視圖區(qū)域定位在基準(zhǔn)區(qū)域76內(nèi)的已知位置，以確定相應(yīng)目標(biāo)(如電路基板66、基準(zhǔn)特征68、接觸焊盤72等)的位置和/或方向。
光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)60和夾盤26都被剛性地安裝于剛性架58上。組件位置控制器52生成至平臺(tái)22的控制信號(hào)，這些信號(hào)參照剛性架42移動(dòng)剛性架58。例如，組件位置控制器52為在基準(zhǔn)區(qū)域76內(nèi)重新定位部分電路基板66提供控制信號(hào)。例如，組件位置控制器52控制平臺(tái)22在X-Y平面內(nèi)的移動(dòng)。例如，組件位置控制器52可控制平臺(tái)22平行于Z軸向上和向下移動(dòng)剛性組件58，并以一定的角度，繞與Z軸平行之夾盤26的中心軸旋轉(zhuǎn)夾盤26和相應(yīng)電路基板66。剛性架58可選地包括另一機(jī)械組件(未顯示)，該組件被置于剛性架58和夾盤26之間，從而可以一定的角度，繞與Z軸平行之夾盤26的中心軸旋轉(zhuǎn)夾盤26和相應(yīng)電路基板66。
在一個(gè)實(shí)施例中，組件位置控制器52還參照基準(zhǔn)區(qū)域76進(jìn)行校準(zhǔn)，從而，成像系統(tǒng)48在給定的時(shí)間內(nèi)確定基準(zhǔn)區(qū)域76當(dāng)前“被觀察區(qū)域”內(nèi)物體的位置時(shí)，可將組件56(和電路基板66)的位置或位置變化考慮在內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，在對(duì)齊基準(zhǔn)區(qū)域76內(nèi)的電路基板66之前，校準(zhǔn)組件56。
被測(cè)電路70和相應(yīng)接觸焊盤72參照基準(zhǔn)特征68被放置在電路基板66上的已知相對(duì)位置和/或方向。因此，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)38可依據(jù)基準(zhǔn)區(qū)域76內(nèi)基準(zhǔn)特征68(和基板66上的相應(yīng)電路)的已知位置和方向，確定接觸焊盤72的位置。換句話說(shuō)，激光加工系統(tǒng)36首先探測(cè)基準(zhǔn)特征68的位置，然后探測(cè)基板66上相應(yīng)電路相對(duì)于基準(zhǔn)區(qū)域76的位置。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)38隨后就可確定接觸焊盤72的位置。
通過(guò)單個(gè)晶片(如利用成像系統(tǒng)48執(zhí)行檢查)之已確定的特征位置，可獲得關(guān)于電路基板66上的相應(yīng)電路以及關(guān)于基準(zhǔn)特征68的相應(yīng)接觸焊盤的覆蓋區(qū)之位置信息，或者可從包括電路圖和接觸焊盤位置的晶片布局檔案下載該信息。晶片機(jī)械手隨后提供的晶片可包括具有基本一致的接觸焊盤覆蓋區(qū)和基準(zhǔn)特征的電路。每一電路基板66可包括許多待加工的電路(如電路裝置的固定陣列)。電路基板66上的每一個(gè)電路與被測(cè)電路70具有相似或不同的接觸焊盤布局。
與電路基板66相關(guān)的布局檔案或所獲信息(視情況而定)，可包括相應(yīng)電路基板上的其它電路相對(duì)于相應(yīng)基準(zhǔn)特征的關(guān)系的說(shuō)明書。因此，在將電路基板66與基準(zhǔn)區(qū)域76對(duì)齊之后，光束定位器18可根據(jù)組件位置控制器52應(yīng)用至組件56的控制信號(hào)和微調(diào)控制器應(yīng)用至光束定位器18的控制信號(hào)，觀察或激光微調(diào)電路基板66上的任一特定位置。
因此，根據(jù)此處公開的技術(shù)，確定基準(zhǔn)區(qū)域76內(nèi)相應(yīng)接觸焊盤72(如裝置接口元件)的相對(duì)位置包括探測(cè)基準(zhǔn)區(qū)域76內(nèi)電路基板70上的一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)特征68的位置(如在X、Y和Z軸定義的空間內(nèi))，并隨后在了解電路基板66上一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)特征68之相應(yīng)接觸焊盤位置的基礎(chǔ)上，確定該接觸焊盤的位置。即，可根據(jù)映像檔案(如彼此參照，確定項(xiàng)目布局和位置)所描述的接觸焊盤72的位置，或與使用成像系統(tǒng)48測(cè)量所得的一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)特征68相關(guān)的接觸焊盤68的位置，確定與基準(zhǔn)特征68相關(guān)的接觸焊盤72(如裝置接口元件)的位置。在上述第二種情況下，操作員可利用成像系統(tǒng)48獲取映像信息。
如上所述，必要時(shí)可調(diào)整電路基板66的方向和位置，以對(duì)齊電路基板66和基準(zhǔn)區(qū)域76進(jìn)行加工。例如，組件位置控制器52可以一定的角度將夾盤26繞與Z軸平行的相應(yīng)夾盤軸旋轉(zhuǎn)2度，以說(shuō)明基板66上的電路與夾盤26未對(duì)準(zhǔn)。另外，在其它實(shí)施例中，組件位置控制器52可引起組件56沿一個(gè)或多個(gè)直交X、Y和Z軸移動(dòng)(甚至旋轉(zhuǎn)以獲得任何可能的方向)，以在基準(zhǔn)區(qū)域76內(nèi)對(duì)齊、調(diào)整或移動(dòng)電路基板66。
在一個(gè)實(shí)施例中，夾盤26上電路基板66的平面位于激光加工系統(tǒng)36的X-Y平面內(nèi)?；鶞?zhǔn)區(qū)域76還包括一個(gè)與X-Y軸平行的觀察區(qū)域(如，可能的空間或表面區(qū)域)。通常情況下，光束定位器18產(chǎn)生與Z軸基本平行的光束44。還可使用光束定位器18和平臺(tái)22的聚焦能力，從而使成像系統(tǒng)48可探測(cè)物體沿Z軸方向的深度位置。
上述技術(shù)公開是，激光加工系統(tǒng)36是如何加工電路基板66，以確定接觸焊盤68在基準(zhǔn)區(qū)域76內(nèi)的相對(duì)位置的。請(qǐng)注意，上述技術(shù)還可用于對(duì)齊和加工來(lái)自晶片機(jī)械手20的連續(xù)晶片。
除可獲取電路基板66及其上相關(guān)部件或元件的位置和方向外，激光加工系統(tǒng)36還支持探測(cè)基準(zhǔn)區(qū)域76(如與激光加工系統(tǒng)36相關(guān)的X、Y、Z坐標(biāo)系統(tǒng))內(nèi)探針元件34的位置，以將各自探針卡32的探針元件34與被測(cè)電路70的接觸焊盤32對(duì)齊。
例如，對(duì)齊后(如下詳述)，可使用安裝于組件56之剛性架58上的光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)60探測(cè)一個(gè)或多個(gè)探針元件34的各自位置，如基準(zhǔn)區(qū)域76內(nèi)探針卡32上第一位置(如第一角點(diǎn))的第一探針元件和探針卡32上第二位置(如第二對(duì)角點(diǎn))的第二探針元件。
在探針卡32的其它探針元件34未扭曲離位并與探針卡32的表面平行(平行于探針卡32的安裝特性)的情況下，對(duì)齊和接觸第一探針元件至各自的接觸焊盤以及第二探針元件至各自的接觸焊盤，可確保探針卡32的所有其它探針元件34對(duì)齊并接觸電路基板66的相應(yīng)接觸焊盤72。對(duì)齊兩個(gè)探針元件34至被測(cè)電路70各自的接觸焊盤72可提供足夠的精確性，并可減少對(duì)齊和接觸每個(gè)探針元件34至各自的接觸焊盤72的需要。光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)60可觀察探針元件34的位置和方向，以確定探針卡32是否受損，這一點(diǎn)將在后面討論。
請(qǐng)注意，在此處的一個(gè)實(shí)施例中，探針卡32可沿Z軸向上和向下移動(dòng)。
此處的實(shí)施例包括使用成像系統(tǒng)48從第一側(cè)(如沿激光加工系統(tǒng)36的X-Y軸平面俯視，以形成晶片圖案狀正面的圖像)觀察基準(zhǔn)區(qū)域76并探測(cè)電路基板66上接觸焊盤72的位置，以及使用探針觀察系統(tǒng)28從第二側(cè)(如沿激光加工系統(tǒng)36的X-Y軸平面仰視，以形成探針頭的圖像)觀察基準(zhǔn)區(qū)域16并探測(cè)基準(zhǔn)區(qū)域76內(nèi)探針元件34的位置。如圖3所示，一個(gè)或多個(gè)物鏡(如高倍率物鏡64和/或低倍率物鏡62)和探測(cè)器78(與光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)60相關(guān))被剛性地安裝于組件56的剛性架58，組件56還帶有夾盤26和電路基板66。
光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)60(如探針觀察系統(tǒng)28)可選配用于照亮各自視場(chǎng)內(nèi)物體的光源，在另一實(shí)施例中，光束定位器18的照明光源或另一照明光源從探針元件34背面將探針元件34照亮至光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)60。在后一實(shí)施例中，各自的高倍率物鏡64或低倍率物鏡62觀察探針卡32上各自探針元件34的背光照明輪廓。
具體而言，探測(cè)基準(zhǔn)區(qū)域76內(nèi)探針元件34的位置時(shí)，首先要產(chǎn)生與基準(zhǔn)區(qū)域76內(nèi)已知基準(zhǔn)位置(如預(yù)定位置)相交的光束44。隨后，組件位置控制器52開始移動(dòng)組件56，從而光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)60的高倍率物鏡64在其視場(chǎng)(如其在探測(cè)器78上的視場(chǎng)中心)形成光束44圖像。也可使用低倍率物鏡62在探測(cè)器78上形成光束44圖像。在一個(gè)實(shí)施例中，圖像處理系統(tǒng)50提供光束44的圖像，以供手動(dòng)控制定位組件56至該觀察位置(如使其出現(xiàn)在顯示屏40中央)的操作員觀察。或者，可在軟件控制下自動(dòng)定位組件56至此觀察位置。無(wú)論何種情況，都須探測(cè)被成像到探測(cè)器78上的光束44的位置。還可記錄光束44或組件56的位置，以備日后參考。這樣，就將探測(cè)器78與基準(zhǔn)區(qū)域76對(duì)齊了?？稍诮M件56的不同位置對(duì)基準(zhǔn)區(qū)域76內(nèi)的相同光束44位置重復(fù)該過(guò)程(如移動(dòng)組件56)，以校準(zhǔn)探測(cè)器78。
在一個(gè)實(shí)施例中，光束定位器18產(chǎn)生與一個(gè)或多個(gè)額外預(yù)定位置相交的光束44，并會(huì)針對(duì)光束44的每一基準(zhǔn)位置重復(fù)上述過(guò)程。完成該過(guò)程后，與探針觀察系統(tǒng)28相關(guān)的攝像機(jī)(如使用高倍率物鏡64和/或低倍率物鏡62在攝像機(jī)上形成光束44的圖像)就與基準(zhǔn)區(qū)域76對(duì)齊了。
在一個(gè)實(shí)施例中，光束定位器18產(chǎn)生與預(yù)定位置相交的光束44，并且剛性架58沿Z軸被移動(dòng)到一個(gè)或多個(gè)位置。在剛性架58的每一Z軸位置，光束44都被成像于探測(cè)器78上，過(guò)焦成像的光斑尺寸也被探測(cè)到了?；谶^(guò)焦圖像，可確定夾盤26的最佳聚焦Z位置。完成該過(guò)程后，與光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)60相關(guān)的探測(cè)器(如使用高倍率物鏡64和/或低倍率物鏡62在探測(cè)器上形成光束44的圖像)就沿Z軸與基準(zhǔn)區(qū)域76對(duì)齊了。
從而，組件位置控制器52移動(dòng)組件56和各自的光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)60，以查觀察一個(gè)或多個(gè)與探針卡32相關(guān)的探針元件34。依據(jù)觀察各自探針元件34時(shí)光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)60所移動(dòng)(沿X、Y、Z或θ)的距離(基于組件56的移動(dòng))，確定基準(zhǔn)區(qū)域76內(nèi)探針元件34的位置和方向。
不同的探針卡可被換入和換出激光加工系統(tǒng)36。因此，每次更換探針卡后，應(yīng)了解新安裝的相應(yīng)探針卡內(nèi)探針元件的準(zhǔn)確位置和方向。低倍率物鏡62的目的之一在于獲取探針元件34在基準(zhǔn)區(qū)域76內(nèi)位置的初始信息。如有必要，激光加工系統(tǒng)36會(huì)偶爾地驗(yàn)證探針卡32和相應(yīng)探針元件34的完整性。
對(duì)齊光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)60后，高倍率物鏡64和低倍率物鏡62中的一個(gè)或全部經(jīng)對(duì)齊后，可用以探測(cè)基準(zhǔn)區(qū)域76內(nèi)探針元件34的位置。
在一個(gè)實(shí)施例中，低倍率物鏡62用以獲取基準(zhǔn)區(qū)域76內(nèi)探針元件位置的大致信息。通過(guò)低倍物鏡62找出探針卡32上的一個(gè)或多個(gè)探針元件34后，就可通過(guò)高倍物鏡64增大分辨率，以更精確地確定或探測(cè)基準(zhǔn)區(qū)域76內(nèi)各自探針元件的位置。
如圖3所示，高倍率物鏡64、低倍率物鏡62和探測(cè)器78剛性地安裝于組件56的剛性架58上，以便能沿Z軸方向仰視物體。高倍率物鏡64緊挨低倍率物鏡62放置。因此，如前所述，使用低倍率物鏡62觀察探針元件34后，組件位置控制器52開始移動(dòng)組件56，從而高倍率物鏡64可仰視同一探測(cè)元件34，以便更精確地確定其在基準(zhǔn)區(qū)域76內(nèi)的位置。
如前所述，在觀察各自探針元件34過(guò)程中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)38(或其它裝置，如組件位置控制器52)會(huì)跟蹤組件56之剛性架58的移動(dòng)量(沿X、Y和Z軸)，以確定基準(zhǔn)區(qū)域76內(nèi)探針元件34的位置。例如，基準(zhǔn)區(qū)域76內(nèi)一個(gè)或多個(gè)光束44中每一光束各自組件56的位置將被首次記錄，以對(duì)齊光學(xué)探測(cè)體系60。對(duì)齊后，光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)60(與組件56)被定位，以便觀察探針元件34。圖像處理系統(tǒng)50隨后使用機(jī)器視覺(jué)算法確定探針元件34在基準(zhǔn)區(qū)域76內(nèi)的位置。
因此，通過(guò)在觀察探針元件和基準(zhǔn)區(qū)域32的圖像內(nèi)已經(jīng)確定的探針元件位置時(shí)使用探測(cè)器78的位置，可參照之前在一個(gè)或多個(gè)預(yù)定位置產(chǎn)生的光束44，確定探針元件34的位置。另外，應(yīng)了解，圖像處理技術(shù)可用以精確地確定各自探針元件34的位置。
可調(diào)整與高倍率物鏡64和低倍率物鏡62相關(guān)的各自聚焦平面(如以沿Z軸上下移動(dòng)剛性構(gòu)件58為基礎(chǔ))，使各自探針元件34(如在顯示屏40上觀察時(shí))顯示在焦距內(nèi)外。另外，探針卡32也可沿Z軸上下調(diào)整，使各自探針元件34(如在顯示屏40上觀察時(shí))顯示在焦距內(nèi)外。因此，可確定一個(gè)最佳聚焦平面，以表明探針元件34沿Z軸方向相對(duì)于基準(zhǔn)區(qū)域76的相對(duì)位置。探針卡32的Z軸位置從最佳聚焦平面內(nèi)確定，使探針元件34接觸接觸焊盤72。從而定位探針卡32，以使探針元件34位于相對(duì)于基準(zhǔn)區(qū)域76的適當(dāng)接觸高度。
如有必要，光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)60可用以成像并探測(cè)與探針卡32相關(guān)的每一探針元件34的位置?？蓪⑻綔y(cè)探針元件34形成的實(shí)際圖案與接觸焊盤72的覆蓋區(qū)相符的預(yù)期圖案進(jìn)行對(duì)比，以確定是否有未對(duì)齊、丟失或成像不良的探針元件34，從而表明探針卡32是否受損。
如上簡(jiǎn)述，光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)60的一項(xiàng)實(shí)施例可包括一個(gè)用以照亮探針元件34之接觸表面的照明系統(tǒng)，其中的探針元件與探針卡32相關(guān)，以實(shí)現(xiàn)觀察目的。光學(xué)探測(cè)器60內(nèi)的此類照明系統(tǒng)可包括通過(guò)高倍率物鏡64同軸照亮各自探針元件34的組件，以及相應(yīng)的成像光路。另外，光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)60的照明系統(tǒng)可包括通過(guò)環(huán)繞低倍率物鏡62的軸的環(huán)形光，照亮各自探針元件34的組件，以及相應(yīng)的成像光路。與光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)60相關(guān)的照明系統(tǒng)將在以下圖例內(nèi)詳述。
如前所述，在應(yīng)用光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)60觀察一個(gè)或多個(gè)探針卡32的探針元件34的背景下，各自探針觀察系統(tǒng)28形成各自探針元件34的圖象。在一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)60照亮探針元件34，并通過(guò)數(shù)值孔徑約為.18或以上的焦闌物鏡形成圖像。在另一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)60以環(huán)形光照亮探針元件34，并通過(guò)Ix物鏡形成圖像。另外，應(yīng)注意，在另一實(shí)施例中，與光束定位器18位于基準(zhǔn)區(qū)域76同一側(cè)的輔助光源可用以照亮探針元件32，以從背后照亮探針卡32的探針元件34。
完成上述確定探針元件34對(duì)應(yīng)基板66上之電路的位置步驟后，激光加工系統(tǒng)36開始將探針元件34與接觸焊盤72配接和接觸。例如，根據(jù)探測(cè)到的各自探針元件34的位置和/或方向，以及在基準(zhǔn)區(qū)域76內(nèi)確定的接觸焊盤72的位置，組件位置控制器52根據(jù)位差和各自裝置的位移(如探針卡32和/或各自探針元件34以及被測(cè)電路70和/或各自的接觸焊盤72)開始移動(dòng)組件56(如沿任一或全部X、Y、Z或θ軸)，以對(duì)齊和開始將探針元件34與接觸焊盤72接觸(如電學(xué)接觸)。通常情況下，在接觸前，探針元件34或電路基板的最后移動(dòng)大致或基本沿Z軸方向進(jìn)行，以防止探針元件34和/或電路基板受損。
例如，在一個(gè)實(shí)施例中，接觸探針元件34和電路基板66的接觸焊盤72包括步進(jìn)組件56的剛性架58，以使電路基板66沿基準(zhǔn)區(qū)域76內(nèi)的X-Y平面移動(dòng)。組件位置控制器52通過(guò)沿至少與Z軸大致平行的方向移動(dòng)夾盤(如晶片夾盤)，開始抬高電路基板66。為將電路基板66移入激光微調(diào)器處理表面或使接觸焊盤72與探針元件34接觸，夾盤26應(yīng)沿Z軸方向抬高的量可通過(guò)與基準(zhǔn)區(qū)域76相關(guān)的加載晶片表面的高度圖確定。
除通過(guò)移動(dòng)組件56外，還可利用其它方法配接探針元件34和接觸焊盤72。例如，在另一的實(shí)施例中，探針卡位置控制器74引起探針卡32的移動(dòng)(如沿激光加工系統(tǒng)36的Z軸方向)，從而使探針元件34接觸電路基板66上的各自接觸焊盤72。
另應(yīng)注意，探針卡32和組件56的聯(lián)合移動(dòng)可用以對(duì)齊和將探針元件34接觸到接觸焊盤72。在最低限度上，激光加工系統(tǒng)和相應(yīng)的控制器(如組件位置控制器52和探針卡位置控制器74)，通常必須支持探針卡32和電路基板66之一或全部至少沿Z軸(如基本正常于基準(zhǔn)區(qū)域76的方向)移動(dòng)，以使探針元件32適當(dāng)?shù)亟佑|到電路基板66。如前所述，組件位置控制器52可在計(jì)算旋轉(zhuǎn)夾盤26上電路基板66的角度值的基礎(chǔ)上，旋轉(zhuǎn)電路基板66。
請(qǐng)注意，盡管此處公開的技術(shù)用以將一個(gè)或多個(gè)探針元件34接觸至各自的接觸焊盤72，此處的技術(shù)也可僅用以對(duì)齊物體，或更常見的情況是，在無(wú)須移動(dòng)物體以進(jìn)行對(duì)齊的情況下，了解觀察區(qū)域內(nèi)的兩個(gè)或多個(gè)物體的位置。了解一個(gè)物體相對(duì)于另一個(gè)物體的位置或甚至單個(gè)物體的位置(在使用光束44的基礎(chǔ)上)，在許多以位置為基礎(chǔ)的應(yīng)用中十分有用。
在所討論的示例實(shí)施例內(nèi)，將探針卡32的探針元件接觸至被測(cè)電路70的接觸焊盤72，可形成各自的電連接，從而測(cè)試設(shè)備54可將測(cè)試信號(hào)(如能量或功率)應(yīng)用至電路基板66，并監(jiān)視與被測(cè)電路70相關(guān)的特性。例如，對(duì)齊探針卡32和被測(cè)電路70的接觸焊盤72可形成接觸式或非接觸式測(cè)試接口，以便將物理參數(shù)從被測(cè)裝置(如被測(cè)電路70)傳遞至與測(cè)試設(shè)備54相關(guān)的測(cè)量系統(tǒng)。該物理參數(shù)可以是電學(xué)、光學(xué)、熱量、機(jī)械、磁等方面的參數(shù)。因此，此處的原理可擴(kuò)展到測(cè)試設(shè)備54將不同類型的能量或信號(hào)(如電學(xué)、光學(xué)、機(jī)械和磁)應(yīng)用到相應(yīng)的目標(biāo)物體的應(yīng)用中，如夾盤26上的電路基板66。
如上所述，在激光微調(diào)器通過(guò)激光定位器18發(fā)射光束44，以微調(diào)被測(cè)電路70的應(yīng)用背景下，微調(diào)被測(cè)電路70的各自激光系統(tǒng)46還會(huì)發(fā)射基準(zhǔn)光束，以將探針卡32的探針元件34與接觸焊盤72對(duì)齊。
與用以微調(diào)電路基板66之被測(cè)電路70的激光系統(tǒng)46相關(guān)的能量級(jí)別，可基本上高于用以對(duì)齊激光定位器18和激光加工系統(tǒng)36的探針觀察系統(tǒng)28的相應(yīng)基準(zhǔn)光束44。因此，在依據(jù)此處的一個(gè)實(shí)施例之激光微調(diào)器的應(yīng)用背景下，激光系統(tǒng)46發(fā)揮雙重作用。即，激光系統(tǒng)46和相應(yīng)的光束44既支持微調(diào)，又支持校準(zhǔn)和對(duì)齊目的。依據(jù)此配置情況，在各自探測(cè)類型系統(tǒng)內(nèi)，將不再需要傳統(tǒng)探針對(duì)齊方法所需要的物理基準(zhǔn)參考。取而代之的是，光束定位器18所發(fā)射的光束44既支持激光微調(diào)，又支持探針至接觸焊盤的對(duì)齊。
如上所述，此處的特定實(shí)施例包括操作員在觀察顯示屏40上的圖像和引起探針卡32、組件56和/或光束44的移動(dòng)，以將探針觀察系統(tǒng)28與基準(zhǔn)區(qū)域76對(duì)齊時(shí)可能進(jìn)行的調(diào)節(jié)。
此處的另一個(gè)實(shí)施例包括自動(dòng)技術(shù)，其中，激光加工系統(tǒng)36可在很少或沒(méi)有操作員人為調(diào)節(jié)的情況下開始校準(zhǔn)和對(duì)齊。換句話講，該流程通過(guò)軟件自動(dòng)運(yùn)行。在此實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)38開始下述步驟i)將來(lái)自晶片機(jī)械手20的晶片(如電路基板66)加載到組件56的夾盤26；[γ])基準(zhǔn)光束定位器18的加工區(qū)域(如基準(zhǔn)區(qū)域76)定位電路基板66以及探針卡32；iii)將探針卡32的已對(duì)齊探針元件34接觸至電路基板66的相應(yīng)接觸焊盤72；iv)在探針和接觸焊盤的接觸過(guò)程中，使用光束定位器18從激光系統(tǒng)46發(fā)射光線，并隨后在加工區(qū)域加工(如激光微調(diào))各自被測(cè)電路70；v)在探針和接觸焊盤的接觸過(guò)程中(加工與被測(cè)電路70相關(guān)的材料之前、之時(shí)或之后)，通過(guò)測(cè)試接口54測(cè)量與被測(cè)電路70相關(guān)的參數(shù)值。
與上述實(shí)施例相似(可能利用操作員調(diào)節(jié))，自動(dòng)激光加工系統(tǒng)可包括一個(gè)光束定位器18和一個(gè)探測(cè)系統(tǒng)(如探針卡32和包括相應(yīng)元件的組件56)，它們中的一個(gè)或兩個(gè)與剛性架42形成剛性耦合。用剛性架42作為基準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)小之又小的接觸焊盤和探針元件的精確對(duì)齊。在一個(gè)實(shí)施例中，剛性架42是通過(guò)振動(dòng)隔離器14安裝于系統(tǒng)框架10上的一個(gè)隔離結(jié)構(gòu)。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，與探針卡32相關(guān)的各自探針頭具有一個(gè)20微米或更小的尺寸(如直徑)，而接觸焊盤72具有25微米或更小的尺寸，并且探針元件34可在X和Y軸方向被對(duì)齊到4微米的公差以內(nèi)。探針元件34(如探針卡32上的探針)可被對(duì)齊到相對(duì)于激光加工系統(tǒng)36Z軸10微米以內(nèi)的范圍。
作為上述實(shí)施例的變體，電路基板66可是一個(gè)晶片，該晶片可位于帶架構(gòu)的帶上，并與帶和帶架構(gòu)一起被加載到激光加工系統(tǒng)36的各自探測(cè)系統(tǒng)。在此實(shí)施例中，帶上攜帶的晶片是片狀晶片。
為協(xié)助對(duì)電路基板66的微調(diào)，激光加工系統(tǒng)36可包括一個(gè)或多個(gè)用以加熱電路基板66的加熱元件。例如，激光加工系統(tǒng)36的探測(cè)系統(tǒng)可包括一個(gè)高溫夾盤(如帶有加熱元件的夾盤26(未顯示))，以便在進(jìn)行激光加工之前加熱被測(cè)電路70。
在特定情況下，據(jù)觀察，單個(gè)1.047微米的激光脈沖可導(dǎo)致被測(cè)電路70的輸出(如數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC))改變級(jí)別(處于微調(diào)調(diào)整范圍之外)，并導(dǎo)致微調(diào)序列失敗。尤其在采用脈沖寬度為50納秒、激光光斑尺寸為7微米時(shí)更是如此。這被認(rèn)為是一種光電效應(yīng)。該效應(yīng)是在室溫下(26C)執(zhí)行微調(diào)操作時(shí)被觀察到的。經(jīng)進(jìn)一步研究得知，晶片/裝置的溫度會(huì)直接影響能量級(jí)別，而該能量級(jí)別又進(jìn)而影響DAC的輸出。
研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)根據(jù)熱靈敏度測(cè)試數(shù)據(jù)控制裝置溫度，可影響和最小化多余的光電干擾行為，從而使測(cè)試和激光微調(diào)過(guò)程得以成功繼續(xù)和完成。晶片66被安裝于高溫夾盤26上，并在其上被加熱，而裝置70被聚焦脈沖激光光束照射。光束的脈沖能量被設(shè)置在加工范圍內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)可接受的微調(diào)，而裝置70的溫度也受到控制，以降低光電效應(yīng)，裝置70被微調(diào)至特定數(shù)值。裝置70的溫度受到機(jī)殼環(huán)境溫度和高溫夾盤26溫度的聯(lián)合控制。通常，晶片/裝置溫度越高，對(duì)裝置操作產(chǎn)生不當(dāng)影響(如改變DAC電路級(jí)別)所要求的溫度也越高。在低溫下(如25C)，晶片/裝置的操作可受到低至0.5焦耳的能量的影響。在125C時(shí)，即使脈沖能量高達(dá)2.2焦耳，裝置操作也不會(huì)受到影響。
各實(shí)施例的進(jìn)一步說(shuō)明 -平臺(tái) 一般情況下，支持精確定位的任何類型的移動(dòng)組件(如高速平臺(tái))皆可用作平臺(tái)22。在一個(gè)實(shí)施例中，使用了由多軸運(yùn)動(dòng)控制器驅(qū)動(dòng)的高精、硬支承式集成平臺(tái)22。在一個(gè)實(shí)施例中，平臺(tái)22支持下述性能參數(shù)0.02微米的X和Y步階分辨率、250毫秒步階和穩(wěn)定時(shí)間、約+/-2.0微米的位置精度、約0.25微米的重復(fù)率、.5微米的Z位置精度和10微米的弧度θ精度。為提高精度，可使用平臺(tái)位移誤差校正系統(tǒng)性位置誤差。
安裝于平臺(tái)22上的夾盤26，設(shè)計(jì)用于支撐高度組合的探針力載荷，而基本不會(huì)使夾盤26表面歪斜。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，在100毫米半徑上的10磅總力所導(dǎo)致的夾盤表面歪斜不足5微米。
-探針卡 與探針卡32相關(guān)的探針卡框架30被安裝于至少一個(gè)垂直機(jī)動(dòng)平臺(tái)(該平臺(tái)支持探針卡32沿Z軸方向的移動(dòng))，總行程約為.5英寸。用以移動(dòng)探針卡32的垂直機(jī)動(dòng)平臺(tái)，被配置為將探針卡32的各自探針頭平面的高度設(shè)置至加工區(qū)域的高度，并從加工區(qū)域提升探針。優(yōu)選的情況是，與探針卡32相關(guān)的探針卡框架30被耦合至第二垂直機(jī)動(dòng)平臺(tái)(該平臺(tái)進(jìn)一步支持探針卡32沿Z軸方向的移動(dòng))。
在一個(gè)實(shí)施例中，探針卡框架30可容納不同尺寸的探針卡，寬度介于4.5和12英寸或以上。探針卡可以不同類型的材料制成，可被制成不同的結(jié)構(gòu)(如PCB(印刷電路板)和膜卡)，并包括不同的探針布局和各類探針。通常，探針卡框架30與探針大致對(duì)齊，并可包括精細(xì)對(duì)齊結(jié)構(gòu)。在移除和重新插入探針卡框架30內(nèi)的不同探針卡32時(shí)，會(huì)產(chǎn)生各自探針的位移誤差。因此，每次將新的探針卡32插入探針卡框架30時(shí)，必須精確確定各自探針頭的位置。
-探針觀察系統(tǒng) 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，探針觀察系統(tǒng)28(如圖4-7所示)被剛性地安裝于平臺(tái)22。
現(xiàn)在參照?qǐng)D4，可通過(guò)移動(dòng)平臺(tái)22在探測(cè)系統(tǒng)16的X、Y、Z空間內(nèi)轉(zhuǎn)換探針觀察系統(tǒng)28，以定位高倍率視場(chǎng)80和/或低倍率視場(chǎng)82，從而觀察與探針卡32相關(guān)的接觸探針34陣列，并生成至少一個(gè)探針34的圖像。
如圖5所示，探針觀察系統(tǒng)28探測(cè)來(lái)自光束44的輻射，如由光束定位器18產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)光束。探針觀察系統(tǒng)28所探測(cè)到的動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)光束(如光束44)的位置被作為位置基準(zhǔn)，用以確定探針觀察系統(tǒng)28視場(chǎng)內(nèi)物體的位置。
參照?qǐng)D6，可用同軸照明器(如來(lái)自光束定位器18或光束定位器18附近的其它光源)交替照亮低倍率探針觀察通道，該照明器還被用以觀察各自晶片。此時(shí)，同軸照明器成為探針34的背光83，并在探針卡32上形成探針的輪廓圖像。該輪廓圖像可用以確定探針陣列的放置位置。
在特定情況下，探針卡32上的探針34的輪廓圖像不會(huì)顯示相應(yīng)探針頭表面的詳細(xì)情況。可將背光照明圖像與正面照明圖像組合。同軸照明器的級(jí)別可根據(jù)探針觀察系統(tǒng)28的靈敏度進(jìn)行調(diào)整。
背光照明技術(shù)也可用于高倍率探針觀察(圖5)。然而，此類情況下的照明級(jí)別可能無(wú)法令人滿意。另外，正面照明(如與探針觀察系統(tǒng)28同一側(cè)的照明)可支持更詳細(xì)的物體成像，如探針頭表面。
現(xiàn)在參照?qǐng)D7，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，探針觀察系統(tǒng)28包括一個(gè)支持各自視場(chǎng)80以便觀察探針卡32的探針頭的高倍率物鏡84、一個(gè)照亮視場(chǎng)80的高倍率照明器系統(tǒng)和一個(gè)被配置為根據(jù)視場(chǎng)80內(nèi)的物體生成圖像的圖像探測(cè)器(如攝像機(jī)86)。另外，在一個(gè)實(shí)施例中，探針觀察系統(tǒng)28包括一個(gè)支持各自視場(chǎng)82以便觀察探針卡32的探針頭的低倍率物鏡88、一個(gè)照亮視場(chǎng)82的低倍率照明器系統(tǒng)和一個(gè)被配置為根據(jù)視場(chǎng)82內(nèi)的物體生成圖像的圖像探測(cè)器(如攝像機(jī)86)。
如上所述，探針觀察系統(tǒng)28包括各自的高倍率和低倍率光路，以及各自的高倍率和低倍率照明器光路，以便在圖像探測(cè)器(如攝像機(jī)68)上分別生成視場(chǎng)82和80的圖像。下面對(duì)高倍率和低倍率光路作更詳細(xì)的說(shuō)明。在一個(gè)實(shí)施例中，視場(chǎng)82和80為共面視場(chǎng)，并被置于夾盤26表面以上幾毫米處。平臺(tái)22可引起探針觀察系統(tǒng)28的移動(dòng)，以將各自視場(chǎng)聚焦于激光微調(diào)處理平面的高度，或其它參照與光束定位器18相關(guān)的激光微調(diào)處理平面的高度。探針觀察系統(tǒng)28還可生成視場(chǎng)80內(nèi)至少一個(gè)探針頭的圖像，并生成視場(chǎng)82內(nèi)至少一部分探針頭陣列的圖像。
在一個(gè)實(shí)施例中，圖像探測(cè)器是一個(gè)對(duì)照明器輻射和光束44內(nèi)光束定位器18的輻射都敏感的攝像機(jī)86。若光束44輻射為IR(紅外光)，IR敏感型CCD(電荷耦合裝置)攝像機(jī)86將被采用，以通過(guò)遮光濾光片削弱光束，將可能存在的對(duì)與攝像機(jī)86相關(guān)的探測(cè)器的損壞降至最低。在一個(gè)實(shí)施例中，攝像機(jī)86是一個(gè)帶有緊湊機(jī)殼的1/2英寸的探測(cè)器。
在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)光束44中的輻射敏感、并對(duì)基準(zhǔn)區(qū)域76內(nèi)光束位置作出響應(yīng)的選配探測(cè)器90(如側(cè)向效應(yīng)光電二極管(LEP、PSD等)或拆分單元格式探測(cè)器(雙單元格或四單元格)將用于探測(cè)器光路，以探測(cè)基準(zhǔn)區(qū)域76內(nèi)光束44的位置。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)照明器輻射敏感且?guī)в信c探測(cè)器光路對(duì)齊的成像光路的攝像機(jī)，可生成視場(chǎng)內(nèi)至少一個(gè)探針頭的圖像。
在至少一個(gè)實(shí)施例中，可通過(guò)切換高倍率和低倍率照明器的狀態(tài)，在高倍率光路和低倍率光路間切換攝像機(jī)86的視場(chǎng)。例如，對(duì)于高倍率成像，若高倍率照明器系統(tǒng)開啟，低倍率照明器則關(guān)閉。反過(guò)來(lái)說(shuō)，對(duì)于低倍率成像，若低倍率照明器開啟，高倍率照明器則關(guān)閉。
在正常室內(nèi)照明條件下，該安排會(huì)在高低倍率光路間產(chǎn)生串?dāng)_。然而，在嵌入黑暗系統(tǒng)柜時(shí)，攝像機(jī)86就可有效發(fā)揮作用，在一個(gè)實(shí)施例中，視場(chǎng)82和80被充分隔離，以限制高倍率照明對(duì)低倍率觀察和低倍率照明對(duì)高倍率觀察的串?dāng)_。
與探針觀察系統(tǒng)28相關(guān)的高低倍率照明器，皆采用被配置為支持單光束組合的660納米光源，如開關(guān)LED(發(fā)光二極管)。然而，對(duì)于一些類型的探針卡32，其它實(shí)施例包括使用不同的LED(例如，帶有帶通濾波器的高倍率和低倍率的660納米和525納米LED)以進(jìn)一步增大隔離。每一成像路徑可包括額外濾波器，以阻擋來(lái)自其它照明器的輻射。
另外，相疊分光器92可以是可提供帶通隔離的二色分光器。
-高倍率光路再次參照?qǐng)D7，高倍率探針攝像機(jī)光路的一個(gè)實(shí)施例如下。視場(chǎng)80被10x高倍率物鏡84成像到攝像機(jī)86。物鏡84可以是標(biāo)準(zhǔn)顯微鏡物鏡，或具有比標(biāo)準(zhǔn)顯微鏡物鏡更短的徑跡長(zhǎng)度，以實(shí)現(xiàn)更小的尺寸，還可搭配市售元件，如消色差透鏡。優(yōu)選的情況是，高倍率物鏡84是數(shù)值孔徑為.18或以上的焦闌物鏡。高數(shù)值孔徑提供可用以精確地確定聚焦高度的淺焦深。高倍率光路經(jīng)平板型分光器94折疊，穿過(guò)孔徑光阻96和遮光濾光片98，再經(jīng)折疊式反射鏡100折疊，最后經(jīng)分光器92再次折疊。
分光器94憑借經(jīng)分光器94自光源102傳輸至LED的光線，同軸照亮視場(chǎng)80，在視場(chǎng)80內(nèi)形成同軸照明。優(yōu)選的情況是，光源102(如LED)是660納米的超亮紅光LED，但任何LED都應(yīng)足以照亮探針卡32的探針頭，以便攝像機(jī)86進(jìn)行探測(cè)。優(yōu)選情況是，來(lái)自LED光源102的光線經(jīng)聚光器104聚集，并經(jīng)散光器106散射，以提供亮度一致的高數(shù)值孔徑同軸照明。
在一個(gè)實(shí)施例中，折疊式反射鏡100用以將低倍率圖像與高倍率圖像對(duì)齊。分光器92是一種結(jié)合低倍率和高倍率光路的相疊分光器。相疊分光器92優(yōu)選為非偏振型，并可以是適當(dāng)?shù)亩?，以提升高倍率照明和低倍率照明以不同波長(zhǎng)操作時(shí)的效率。相疊分光器92可依據(jù)高低倍率光路的效率，具有除50％以外的分光率。人們希望通過(guò)基本的分光率為50％的非偏振分光器可產(chǎn)生足夠的照明。
高倍率光路可包括一個(gè)遮光濾光片98，以便降低光束定位器18所發(fā)射的光束44(如基準(zhǔn)光束)的強(qiáng)度。若基準(zhǔn)光束44由IR激光器發(fā)出，遮光濾光片98就可以是標(biāo)準(zhǔn)IR遮光濾光片。對(duì)于其它波長(zhǎng)(如532納米)，激光線濾光片或二色分光器可用以在不使探針觀察系統(tǒng)28的成像效率降低到無(wú)法接受的程度的情況下，充分削弱光束44。在一個(gè)實(shí)施例中，遮光濾光片可永久性地安裝于攝像機(jī)86上。許多攝像機(jī)已包括可發(fā)揮IR激光器的遮光濾光片作用的IR濾光片。
也可通過(guò)一個(gè)或多個(gè)光學(xué)裝置(如濾光片、孔徑、半透光學(xué)元件和衍射裝置)，在激光系統(tǒng)直通攝像機(jī)86之各自激光光路的任一位置，削弱光束44。在一個(gè)實(shí)施例中，產(chǎn)生光束44的激光被光束定位器18內(nèi)的AOM及探針觀察系統(tǒng)28內(nèi)的遮光濾光片削弱。
-低倍率光路 如圖7所示，一低倍率探針攝像機(jī)光路的實(shí)施例包括一個(gè)折疊式反射鏡108和一個(gè)將視場(chǎng)82成像到攝像機(jī)86的Ix低倍率物鏡88。Ix顯微鏡物鏡88可以是市售普通透鏡組件。在經(jīng)過(guò)Ix物鏡88后，低倍率光路穿過(guò)分光器92，從而將高低倍率光路組合在一起。另一種方法是，折疊式反射鏡88被第三分光器和結(jié)構(gòu)上近似于高倍率照明器的同軸照明器取代。
在一個(gè)實(shí)施例中，低倍率照明器系統(tǒng)包括環(huán)繞低倍率軸的漫射環(huán)形光。這一點(diǎn)在圖8a-8d詳細(xì)顯示。
參照?qǐng)D8a-8d，環(huán)形光系統(tǒng)包括光源110陣列，如LED。每一光源110產(chǎn)生可耦合至相應(yīng)光管陣列內(nèi)的各自光管114的光線112。每一光管114支持圓棒傳輸，而且輸出端的斜面型支持TIR(全內(nèi)反射)，在一個(gè)實(shí)施例中，斜面型約為55度。
光源110開啟時(shí)，光線112沿光管114的圓柱側(cè)壁射出，并向前傳播，然后橫穿成像軸傳輸至反射器116。與此同時(shí)，光管114內(nèi)的現(xiàn)存光線112因光管側(cè)壁的聚焦功能而散射。來(lái)自各自光管114的散射光線穿過(guò)光軸，并照射帶有拉伸區(qū)域的漫射偏光器116的反射內(nèi)環(huán)面。
該環(huán)面可以是如圖8d所示的錐形，通常旨在將光線偏轉(zhuǎn)至各自的圖像區(qū)域。重疊的散射光線陣列一致性地照射漫射反射器環(huán)116。在一個(gè)實(shí)施例中，漫射反射器環(huán)116至少部分漫射來(lái)自環(huán)形漫射器116的微弱散射光線112，以照射低倍率視場(chǎng)。漫射反射器116的反射式內(nèi)表面可由金屬化處理的表面或已投入應(yīng)用的漫射式反射材料制成，如工程學(xué)的高效率漫射式反射薄膜或本身具有漫射式反射性的材料。
-光束定位系統(tǒng) 現(xiàn)在參照?qǐng)D9，在一個(gè)實(shí)施例中，光束定位器18(如光束定位系統(tǒng)18)包括一個(gè)微調(diào)控制器118、光束傳遞元件120、一個(gè)系統(tǒng)控制器122、成像系統(tǒng)48(晶片觀察光學(xué)元件和相應(yīng)攝像機(jī))和一個(gè)處理激光器46。在此實(shí)施例中，多個(gè)光路被導(dǎo)向直徑約為14毫米的加工區(qū)域內(nèi)的位置。光路包括高低倍率晶片觀察、激光處理光束和激光眼邊緣查找系統(tǒng)以及新型動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)光束。光路的常規(guī)元件是電流計(jì)掃描器，它將光路穿過(guò)掃描透鏡導(dǎo)向加工區(qū)域。激光器、掃描功能、脈沖控制和計(jì)時(shí)都由微調(diào)控制器118控制。
從光束定位器18射向安裝于探針系統(tǒng)16的晶片的激光束光路會(huì)產(chǎn)生多種限制，應(yīng)對(duì)這些限制進(jìn)行調(diào)和，以完成探測(cè)和激光微調(diào)。例如，置于目標(biāo)微調(diào)區(qū)域和光束盒的輸出孔徑之間的設(shè)備會(huì)阻塞部分激光束，并干涉激光處理。例如，使用高溫夾盤加熱晶片時(shí)，掃描透鏡的輸出孔徑將被一個(gè)圓柱或圓錐環(huán)繞，圓柱或圓錐內(nèi)的正壓會(huì)形成氣流，以降低高溫夾盤對(duì)光路的熱效應(yīng)。掃描透鏡的尺寸和工作距離，以及晶片基板和薄膜裝置的特性也會(huì)限制照明目標(biāo)區(qū)域的便利性(例如，利用簡(jiǎn)易環(huán)形光或其它市售機(jī)器視覺(jué)照明器)。然而由此帶來(lái)的便利是，由于晶片觀察通過(guò)掃描透鏡和加工區(qū)域進(jìn)行，從而可在無(wú)須將探測(cè)器或基準(zhǔn)從加工區(qū)域移開的情況下，觀察通常被對(duì)齊到探針陣列區(qū)域的加工區(qū)域，在一個(gè)實(shí)施例中，激光加工光束(如來(lái)自產(chǎn)生光束44的激光源)可被光束定位器18導(dǎo)向目標(biāo)位置，以修改與各自晶片24相關(guān)的材料屬性和微調(diào)裝置參數(shù)。
光束定位器18所發(fā)射的光束(如以其它適用削弱級(jí)別產(chǎn)生光束44的激光源)可在基準(zhǔn)特性邊緣上進(jìn)行掃描。反射光線將被探測(cè)，以精確確定相對(duì)于光束44的邊緣位置。在一個(gè)實(shí)施例中，改進(jìn)的高速邊緣掃描可通過(guò)大于1kHz且至少為5至10kHz的激光脈沖實(shí)現(xiàn)。
-動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)光束 如前所述，光束定位器18的一項(xiàng)新特性是用作動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)光束的光束44。各自激光加工光束光路可經(jīng)衰減器削弱，以產(chǎn)生光束44。在一個(gè)實(shí)施例中，用于削弱光束44的衰減器是位于各自光束光路內(nèi)的聲光調(diào)制器。由光束定位器發(fā)射的動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)光束，與晶片24上加工裝置所用之激光加工光束系由同一光源產(chǎn)生。用作基準(zhǔn)光束的光束44被更大程度地削弱。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)光束可經(jīng)非偏振光學(xué)元件削弱，如激光束光路和/或探針觀察系統(tǒng)28內(nèi)的濾光片或管腳孔。與光束定位器18相關(guān)的各自光束傳輸光學(xué)元件可將動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)光束形成衰減激光光斑。
光束44(如動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)光束)經(jīng)光束定位器18被導(dǎo)向各自基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的預(yù)定位置。從而，探針觀察系統(tǒng)28被移至各自的高倍率觀察80或低倍率觀察82位置，以在基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的預(yù)定位置觀察光束44。
在一個(gè)實(shí)施例中，光束44的預(yù)定位置是并列于光束定位器18當(dāng)前焦距的中心位置。因此，基準(zhǔn)區(qū)域可至少包括加工區(qū)域的一部分，并會(huì)在一定程度上處于加工區(qū)域以內(nèi)或超出加工區(qū)域。由于攝像機(jī)的飽和效應(yīng)，衰減光斑可在不損壞攝像機(jī)和沒(méi)有過(guò)多圖像干擾的情況下，在探針攝像機(jī)上成像，在一個(gè)實(shí)施例中，激光光斑經(jīng)探針觀察系統(tǒng)以高倍率物鏡成像。
動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)經(jīng)光束傳輸光學(xué)元件被導(dǎo)向基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的基準(zhǔn)位置，并通過(guò)探針攝像機(jī)系統(tǒng)成像，在一個(gè)實(shí)施例中，由各自激光系統(tǒng)產(chǎn)生的激光光斑經(jīng)探針觀察系統(tǒng)28利用高倍率物鏡64成像。激光光斑的焦距和功率可被調(diào)整，以使成像光斑尺寸和亮度多樣化。例如，可通過(guò)沿Z軸方向移動(dòng)平臺(tái)22將光束散焦。光束44的功率可被可選性地調(diào)整，從而使成像光斑與成像探針頭具有大約相同的尺寸和亮度。在另一實(shí)施例中，光斑尺寸可以各自更低的能量級(jí)別，取得更佳的聚焦效果和更小的尺寸。
通過(guò)探針觀察系統(tǒng)28獲取了一張?zhí)结橆^的圖像。基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)至少一個(gè)探針頭的位置，根據(jù)基準(zhǔn)位置處的動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)光斑之探針攝像機(jī)圖像的位置、探針頭圖像和探針觀察攝像機(jī)的各自位置探測(cè)得出。探針頭的位置被相對(duì)于至少一個(gè)探針頭確定。在一個(gè)實(shí)施例中，動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)激光光斑可與其它探針頭同時(shí)成像在單個(gè)圖像內(nèi)。另外，探針頭可在探針觀察系統(tǒng)28生成的不同圖像內(nèi)被觀察。
動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)(如基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)預(yù)定位置處的光束44)的多個(gè)圖像可以不同的聚焦高度獲得，例如，通過(guò)沿Z軸移動(dòng)平臺(tái)22實(shí)現(xiàn)高度變化。通過(guò)定位動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)的光束束腰，可利用成像光斑尺寸的變化或成像光斑穿過(guò)焦點(diǎn)的峰值照度，確定加工平面的高度。例如，與光束定位器18相關(guān)的加工平面高度，可與測(cè)量所得的最小光斑或光束44的峰值照度對(duì)應(yīng)。
另外，可將一個(gè)多項(xiàng)式應(yīng)用于在多個(gè)高度和確定的最佳焦點(diǎn)所獲得的數(shù)據(jù)。可通過(guò)正?；逯嫡斩燃皽y(cè)量預(yù)定照度等高線維數(shù)，或通過(guò)測(cè)量與峰值照度相關(guān)的照度等高線維數(shù)，從一個(gè)圖像測(cè)量光斑尺寸。于此類似，穿過(guò)焦點(diǎn)的峰值照度可通過(guò)直接測(cè)量，或通過(guò)正常化峰值照度所需的衰減確定。多種算法可被用以為定位加工平面提供速度和精度，例如，粗焦點(diǎn)可確定細(xì)焦點(diǎn)的減少的范圍。
動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)光束可被導(dǎo)向基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的任一位置。按此種方式，無(wú)論探針陣列的圖案如何，基準(zhǔn)光束皆可被置于探針圖案的光面位置，并避免對(duì)探針的物理干涉。動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)光束也可被導(dǎo)向多個(gè)位置，該多個(gè)位置可參考視場(chǎng)確定。該多個(gè)位置可用以確定探針的相對(duì)位置，或用以確定激光光斑的相對(duì)基準(zhǔn)區(qū)域位置。
可驅(qū)動(dòng)平臺(tái)以在各自視場(chǎng)內(nèi)定位探針觀察系統(tǒng)28，從而可環(huán)繞基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的多個(gè)位置。與光束44相關(guān)的激光光斑可被導(dǎo)向視場(chǎng)內(nèi)的基準(zhǔn)位置?；鶞?zhǔn)位置的位置也可被確定，從而將多個(gè)位置確定到加工區(qū)域內(nèi)的多個(gè)部分。該多個(gè)位置可用以確定大于探針視場(chǎng)區(qū)域的激光光斑的基準(zhǔn)區(qū)域位置。該多個(gè)位置可用以確定與平臺(tái)位置相關(guān)的基準(zhǔn)區(qū)域位置。
激光光斑位置可用以確定一個(gè)或多個(gè)視場(chǎng)、平臺(tái)移動(dòng)或掃描區(qū)域的度盤、旋轉(zhuǎn)、傾斜或扭曲。
-晶片觀察系統(tǒng) 光束定位系統(tǒng)18包括一個(gè)“通過(guò)鏡頭”的晶片觀察系統(tǒng)，并帶有高低倍率攝像機(jī)和一個(gè)同軸照明器。晶片觀察區(qū)域位置與加工區(qū)域相關(guān)，以調(diào)和透鏡偏差。晶片24的特征被形成圖像，并且視場(chǎng)內(nèi)的特征位置也通過(guò)圖像處理系統(tǒng)50確定。系統(tǒng)控制器122使用視場(chǎng)內(nèi)晶片特征的位置、加工區(qū)域內(nèi)視場(chǎng)的位置和平臺(tái)的位置，將晶片上的接觸焊盤放置于加工區(qū)域。
為照亮目標(biāo)區(qū)域以實(shí)現(xiàn)通過(guò)透鏡的觀察，可使用一個(gè)同軸照明器，最好是窄帶照明光源，如LED。LED的波長(zhǎng)可接近加工光束的波長(zhǎng)，例如具有1047納米或1064納米的加工光束的880納米的LED。有些情況會(huì)使用其它的LED波長(zhǎng)，例如，交替加工波長(zhǎng)，如523納米、532納米、1.32微米、1.34微米或其它UV、可見或紅外波長(zhǎng)。由此而得的便利是，若使用探針觀察攝像機(jī)，同軸照明器可位于靈敏度范圍內(nèi)。
-視覺(jué)處理器 現(xiàn)在參照?qǐng)D10，探針觀察系統(tǒng)攝像機(jī)與一個(gè)受軟件控制的視覺(jué)處理板(如圖像處理系統(tǒng)50)對(duì)接。優(yōu)選的情況是，探針觀察和晶片觀察系統(tǒng)攝像機(jī)以及選配OCR攝像機(jī)皆由單個(gè)視覺(jué)處理器控制，如Cognex8100型。視覺(jué)板最好可與4個(gè)或更多攝像機(jī)對(duì)接。
高低倍率探針觀察照明器可直接受控于一個(gè)控制板，該控制板可在至少一個(gè)高倍率和一個(gè)低倍率照明器間切換。優(yōu)先選擇的情況是，控制器也可控制照明級(jí)別。優(yōu)先選擇的情況是，同一控制板為高倍率和低倍率晶片攝像機(jī)同時(shí)使用的單個(gè)光束盒照明器，提供受控的照明強(qiáng)度。優(yōu)先選擇的情況是，控制板還可控制選配OCR模組的遠(yuǎn)近照明區(qū)。最優(yōu)先選擇的情況是，所有攝像機(jī)和照明器皆受控于同一控制板。
該系統(tǒng)可包括4個(gè)受控?cái)z像機(jī)，功能如下高倍率晶片、低倍率晶片、OCR和高/低探針。優(yōu)先選擇的情況是，所有攝像機(jī)皆為1/2″BWCCD，有效像素約為768(h)×494(v)。
所有攝像機(jī)的典型視場(chǎng)和照明為 -接觸焊盤至探針的對(duì)齊 經(jīng)平臺(tái)22定位的探針觀察系統(tǒng)28從基準(zhǔn)區(qū)域的一側(cè)提供探針頭和動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)的圖像。晶片觀察系統(tǒng)從基準(zhǔn)區(qū)域的另一側(cè)(如光束定位器18側(cè))提供與已校準(zhǔn)加工區(qū)域相關(guān)的晶片特征的圖像。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)與已校準(zhǔn)加工區(qū)域內(nèi)的位置精確對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)位置，可用以將探針頭的位置與基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的晶片接觸焊盤相聯(lián)系。因此，通過(guò)將探針觀察和晶片觀察與動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)一起使用，探針頭的位置和探針焊盤可相互對(duì)齊，以實(shí)現(xiàn)探針到接觸焊盤的精確放置。
探針對(duì)齊精度部分依賴于動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)位置與“通過(guò)透鏡”的晶片圖像位置的關(guān)系。邊緣查找系統(tǒng)用以掃描基準(zhǔn)特征的邊緣，以確定與加工光束相關(guān)的加工區(qū)域內(nèi)基準(zhǔn)特征的位置，從而校準(zhǔn)該加工區(qū)域。還可通過(guò)視覺(jué)處理系統(tǒng)在晶片觀察攝像機(jī)的視場(chǎng)內(nèi)找出邊緣位置，并可確定且加工區(qū)域和晶片觀察區(qū)域軸之間的誤差。晶片觀察區(qū)域和加工區(qū)域隨后相互聯(lián)系，以清除位置誤差，該誤差可能包括掃描透鏡因以不同波長(zhǎng)照明和加工所導(dǎo)致的色差。
具體而言，對(duì)齊特征(如L型對(duì)齊目標(biāo))可在包括一個(gè)或多個(gè)裝置(如陣列內(nèi)的晶片晶片位置，每一個(gè)都具有一個(gè)或多個(gè)對(duì)齊目標(biāo))的基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)選擇。一組多個(gè)待加工的裝置共同組成一個(gè)“調(diào)制盤”。針對(duì)每一調(diào)制盤所選的對(duì)齊特征用以對(duì)齊該調(diào)制盤的裝置，以進(jìn)行加工，例如，通過(guò)掃描目標(biāo)邊緣上的衰減加工光束和探測(cè)反射輻射，或使用機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)。根據(jù)對(duì)齊特征位置的測(cè)量，可用以根據(jù)需要糾正x和y軸偏移或θ旋轉(zhuǎn)誤差，以為調(diào)制盤內(nèi)每一裝置的加工光束提供足夠的對(duì)齊精度。調(diào)制盤可僅包括待加工裝置的位置，或“部分調(diào)制盤”包括待加工裝置的位置和不予加工裝置的位置(裝置或非裝置)的組合。一般情況下，位于基板中心的調(diào)制盤(如硅晶片)會(huì)僅包括待加工的裝置，其中接近邊緣的調(diào)制盤可能是部分調(diào)制盤(如晶片邊緣處帶有非功能性晶片或空位置的調(diào)制盤)。優(yōu)先選擇的情況是，每一調(diào)制盤內(nèi)對(duì)齊特征的選擇自動(dòng)進(jìn)行，并以對(duì)齊策略輸入、系統(tǒng)精度和每一調(diào)制盤內(nèi)待加工裝置的位置為基礎(chǔ)。例如，在每一調(diào)制盤內(nèi)選擇足夠數(shù)量的特征以執(zhí)行對(duì)齊策略(如，僅偏移、偏移和θ等)，從而對(duì)齊特征被以最大距離分離(實(shí)現(xiàn)精確目的)，部分調(diào)制盤通過(guò)僅從待加工裝置內(nèi)選擇對(duì)齊特征而得到調(diào)和。
接觸焊盤位置或?yàn)橐阎?，或可從基板上的裝置得知。多個(gè)相似裝置可相對(duì)于基板基準(zhǔn)特征的已知位置，排列于基板上。因此，基板上已知固定陣列內(nèi)任一裝置的接觸焊盤位置，可參考晶片對(duì)齊特征確定。探針可與基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的單個(gè)裝置、裝置的一部分或多個(gè)裝置對(duì)齊。晶片對(duì)齊特征可以是能夠被探測(cè)并被視覺(jué)模板演練的任何特征。一般情況下，基板對(duì)齊已足以確定基板上所有接觸焊盤的位置，然而，若裝置位置不在已知陣列或不在固定陣列內(nèi)，以及在其它情況下，則有必要參照每一裝置上的固定基準(zhǔn)特征，單獨(dú)對(duì)齊每一裝置，以確保足夠的精度。例如，帶上攜帶的帶有晶片的晶片的位置，可能未被精確得知，也可能被單獨(dú)對(duì)齊。
選配的機(jī)器視覺(jué)聚焦程序可用以調(diào)和不同厚度的晶片，并為每一加載的晶片提供經(jīng)糾正的Z焦點(diǎn)位置。晶片被步進(jìn)到Z軸，晶片圖像的焦點(diǎn)值將被測(cè)量、與之前的值進(jìn)行比較并針對(duì)每一Z步階被保存。若確定降低焦點(diǎn)值，并且最大值尚未確定，則Z位置被重設(shè)為起始值，步進(jìn)將在相反方向繼續(xù)。最大焦點(diǎn)值被確定后，將以保存焦點(diǎn)值的插值為基礎(chǔ)，確定最佳焦點(diǎn)Z位置便利的情況是，Z步階的尺寸可被設(shè)置為足夠大，以將所需步階數(shù)目限制為一個(gè)相對(duì)較小的數(shù)目，從而提升系統(tǒng)效果，并同時(shí)設(shè)置為足夠小，以確保至少一個(gè)焦點(diǎn)步階可接近最佳焦點(diǎn)位置，以維持系統(tǒng)精度。
可在晶片圖像和晶片邊緣的機(jī)器視覺(jué)模型的基礎(chǔ)上，確定三個(gè)晶片邊緣點(diǎn)，從而將安裝的晶片選擇性地置中。最初，可使用低分辨率的搜索程序查找與垂直于(并不含)晶片槽位置的三個(gè)邊緣位置?？墒褂米云鹗妓阉魑恢闷鸺s達(dá)15度的交替位置。搜索會(huì)在每一位置向外輻射進(jìn)行，直到晶片邊緣位置被可靠確定，例如，通過(guò)照亮任何朝向晶片中心并與晶片外緣相似的目標(biāo)進(jìn)行。根據(jù)三個(gè)邊緣點(diǎn)，晶片的中心位置和直徑將被確定，并用以精確定位晶片對(duì)齊特征。通過(guò)降低晶片圖像內(nèi)對(duì)齊特征位置的誤差，機(jī)器視覺(jué)到該特征的對(duì)齊速度也得以提高。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)可根據(jù)晶片特征、對(duì)齊特征或可處理性晶片特征確定特征位置和方向，精確對(duì)齊待加工的陣列。
-微調(diào)控制器 微調(diào)和測(cè)試系統(tǒng)的微調(diào)控制器118，主要負(fù)責(zé)移動(dòng)XY平面內(nèi)與光束定位器18相關(guān)的電流計(jì)。在一種情況下，電流計(jì)在盡可能少的時(shí)間內(nèi)被定位至一個(gè)新位置。通常，會(huì)進(jìn)行這一操作，原因是電流計(jì)被移至一個(gè)新的微調(diào)起始位置，或用戶喜歡在特定位置觀察晶片特征。在另種情況下，電流計(jì)會(huì)以恒定速度沿軌道移動(dòng)。典型的軌道為直線，是微調(diào)或晶片對(duì)齊掃描的片斷。在微調(diào)過(guò)程中，控制器生成連接該控制器至外部測(cè)試器的信號(hào)交換信號(hào)，其中，外部測(cè)試器可終止正在進(jìn)行的微調(diào)。
微調(diào)控制器118的功能之一是掃描晶片上的目標(biāo)。該控制器可沿直線掃描衰減的激光光斑，并同時(shí)通過(guò)光電探測(cè)器獲取來(lái)自反射能量的數(shù)據(jù)。掃描以恒定速度執(zhí)行，以按照固定取樣速率收集等距數(shù)據(jù)點(diǎn)。所獲信號(hào)經(jīng)分析，進(jìn)行一次或多次傳輸，以確定希望的特征在晶片(如蹤跡)上的實(shí)際位置。
微調(diào)控制器118為電流計(jì)生成位置信號(hào)，以將光束定位器18發(fā)射的光束，從一位置快速移至另一位置，以及以恒定速度移動(dòng)發(fā)射的光束，用于微調(diào)和晶片對(duì)齊。對(duì)于微調(diào)，微調(diào)控制器118監(jiān)視并生成發(fā)送到測(cè)試器的信號(hào)交換信號(hào)。對(duì)于晶片對(duì)齊，微調(diào)控制器118為光電探測(cè)器生成取樣時(shí)鐘，并讀取和處理獲取的信號(hào)。最后，微調(diào)控制器118生成激光觸發(fā)脈沖，并在微調(diào)、目標(biāo)掃描或連接爆破時(shí)適當(dāng)?shù)卦O(shè)置AOM。
-系統(tǒng)控制 系統(tǒng)控制器122運(yùn)行微調(diào)過(guò)程，以對(duì)齊探針并使其接觸晶片焊盤、定位加工區(qū)域內(nèi)的裝置以及通過(guò)導(dǎo)引加工光束至加工區(qū)域內(nèi)的位置來(lái)加工裝置元件。系統(tǒng)控制器122向探測(cè)系統(tǒng)16、光束定位器18和測(cè)量系統(tǒng)54發(fā)送信號(hào)并接收來(lái)自這些系統(tǒng)的信號(hào)。通過(guò)考慮系統(tǒng)控制器122執(zhí)行的微調(diào)序列，可最好地了解該控制器。
-安裝 參照?qǐng)D11，對(duì)于已知的產(chǎn)品，產(chǎn)品類型在步驟124選擇，而產(chǎn)品設(shè)置在步驟126恢復(fù)。產(chǎn)品設(shè)置可包括探測(cè)參數(shù)128和探針觀察設(shè)置130，如探針頭圖案信息、基準(zhǔn)位置定位、照明器設(shè)置和激光器設(shè)置。在步驟132和134，探針卡和相關(guān)的安裝硬件(如安裝釘?shù)?，如?，將經(jīng)過(guò)與探針卡相關(guān)的可選性公稱探針框架高度和探測(cè)參數(shù)進(jìn)行確定，以對(duì)齊探針卡。對(duì)于加工多類裝置的系統(tǒng)，選擇過(guò)程可能部分或全部自動(dòng)化，從而，系統(tǒng)可根據(jù)裝置類型輸入，確定探針卡和安裝硬件。在步驟136，探針卡被安裝至探針卡框架，在可選性的步驟138，該框架被驅(qū)動(dòng)到公稱高度。
插入探針卡之后且在開始探測(cè)和加工任何裝置之前，系統(tǒng)會(huì)在步驟140通過(guò)視覺(jué)系統(tǒng)驗(yàn)證探針陣列是否已被確認(rèn)，以及該陣列是否與正確的探針卡相對(duì)應(yīng)。另外，探針卡確認(rèn)標(biāo)記(如字串、條碼等)可被隨時(shí)讀取和掃描，以驗(yàn)證探針卡類型。若探針卡無(wú)法被驗(yàn)證，則對(duì)齊將失敗，如步驟142所指。在最終對(duì)齊前，會(huì)進(jìn)一步檢查該探針是否受損和受到污染。探針的檢查可以是直接檢查，或使用高倍率或低倍率探針觀察圖像進(jìn)行的檢查。
若產(chǎn)品是新的未知產(chǎn)品，如步驟144所示，則操作員可通過(guò)學(xué)習(xí)序列獲取探測(cè)參數(shù)。該序列包括加載新晶片、導(dǎo)航至對(duì)齊目標(biāo)區(qū)域146、執(zhí)行自動(dòng)聚焦148、調(diào)整照明150和定義對(duì)齊目標(biāo)。視覺(jué)系統(tǒng)隨后會(huì)構(gòu)建對(duì)齊目標(biāo)152的優(yōu)化模板。另外，可通過(guò)將晶片與對(duì)齊目標(biāo)對(duì)齊，并隨后移動(dòng)平臺(tái)和晶片觀察視場(chǎng)，以將一個(gè)或多個(gè)焊盤包括在內(nèi)，來(lái)獲取探針焊盤位置。每一探針焊盤都在視場(chǎng)內(nèi)被對(duì)齊，而焊盤的位置也將被保存。所保存的已知焊盤位置可用以確定需要的探針頭位置。探測(cè)參數(shù)被保存，操作員可繼續(xù)進(jìn)行自動(dòng)化探針對(duì)齊。
-探針對(duì)齊 在步驟154，加工激光被聲光調(diào)制器削弱為低能動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)光束。該光束被導(dǎo)向基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的基準(zhǔn)位置。在步驟156，晶片平臺(tái)定位高倍率視場(chǎng)80，以將基準(zhǔn)位置包括在內(nèi)。相對(duì)于晶片夾盤的焦點(diǎn)高度可被重新設(shè)置。攝像機(jī)獲取激光光斑的圖像，視場(chǎng)內(nèi)基準(zhǔn)位置的位置也被確定?？赏ㄟ^(guò)獲取同時(shí)包括探針頭和激光光斑的圖像、并在單個(gè)圖像內(nèi)確定探針和激光光斑的位置，將獲取激光光斑之圖像的步驟與獲取基準(zhǔn)探針頭之圖像的步驟組合在一起。
在步驟168，低倍率照明器被配置為依據(jù)探測(cè)參數(shù)照射低倍率視場(chǎng)。在步驟170，晶片平臺(tái)定位4.8mm×6.4mm的低倍率圖像視場(chǎng)，以將探針頭陣列的至少一部分包括在內(nèi)，也將獲取視場(chǎng)圖像。一個(gè)或多個(gè)探針頭的位置根據(jù)低倍率圖像被確定，隨后，探針頭陣列的位置和方向也被確定。攝像機(jī)和探針頭的相對(duì)高度可被迭代式調(diào)整，也可重新獲取圖像以獲取聚焦圖像。可將探針頭的圖案與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以確定該圖案是否與需要的圖案相符。
該比較還可通過(guò)找出脫位的探針頭，確定探針陣列是否存在可能的損傷。
在一些情況下，若探針最初很精確地放置在探針卡架構(gòu)內(nèi)，則可能不再需要確定低倍率視場(chǎng)內(nèi)探針頭位置的步驟，在這種情況下，可將探針頭可靠地定位于高倍率視場(chǎng)內(nèi)，或使用搜索策略找出臨近的探針頭。
在步驟172，高倍率照明器被配置為依據(jù)探測(cè)參數(shù)照射高倍率視場(chǎng)。在步驟174，晶片平臺(tái)定位探針攝像機(jī)系統(tǒng)，從而，48mm×.64mm的高倍率圖像視場(chǎng)可包括至少一個(gè)探針頭。探針攝像機(jī)系統(tǒng)可相對(duì)于探針頭被置于Z軸，探針頭的高度也可通過(guò)多個(gè)探針頭圖像加以確定。將獲取至少一個(gè)探針頭的一個(gè)或多個(gè)圖像，探針頭的位置將從高倍率圖像內(nèi)探測(cè)得出。
第二探針頭可被成像并可通過(guò)高倍率物鏡放置，探針頭陣列的θ方向可被精準(zhǔn)確定。第三探針頭可被成像并可通過(guò)高倍率物鏡放置，至少3個(gè)探針頭的重合平面可被確定。多個(gè)探針頭可通過(guò)高倍率物鏡成像，最適合位置方向和平面可被確定(步驟176)。
-微調(diào)處理所需的是在處理過(guò)程重復(fù)一些探針對(duì)齊步驟，例如，獲取探針頭圖像、獲取激光光斑圖像或獲取探針頭陣列的圖像?？芍貜?fù)這些步驟以增加精確性或檢查是否受污或受損。
操作時(shí)，微調(diào)系統(tǒng)可包括一個(gè)選配的晶片機(jī)械手。該晶片機(jī)械手包括一個(gè)向傳輸帶上加載和從其上卸載晶片的機(jī)器人。機(jī)械手上的多種工作臺(tái)可包括晶片預(yù)對(duì)齊和光學(xué)字符識(shí)別(OCR)，以在將晶片機(jī)械地加載入微調(diào)器之前對(duì)其進(jìn)行識(shí)別和放置。晶片機(jī)械手可處理裸晶片或安裝于帶幀上的晶片。帶幀內(nèi)的晶片可被打薄和/或切割。
現(xiàn)在參照?qǐng)D12，在步驟178，晶片被加載至預(yù)對(duì)齊操作頭以預(yù)對(duì)齊晶片，隨后，在步驟180，OCR被執(zhí)行。在步驟182，晶片被加載至晶片夾盤，并且其中的平臺(tái)會(huì)定位晶片，從而，晶片上至少一個(gè)基準(zhǔn)特征被定為于基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)。基準(zhǔn)特征的圖像通過(guò)晶片觀察系統(tǒng)獲取。其中的平臺(tái)可定位晶片，從而，晶片上至少一個(gè)基準(zhǔn)特征被定位于基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)，并且至少另一基準(zhǔn)特征的圖像通過(guò)晶片觀察系統(tǒng)被獲取。在步驟184，晶片被對(duì)齊至與加工區(qū)域相關(guān)的接觸焊盤位置，該加工區(qū)域基于晶片觀察區(qū)域內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)特征位置被確定。已對(duì)齊的接觸焊盤位置可包括x、y、z和θ位置。
在步驟186，可通過(guò)將晶片定位至3個(gè)或更多基準(zhǔn)位置并獲取這些位置的z高度數(shù)據(jù)，生成晶片圖。隨后，平面或聚焦表面被擬合z高度數(shù)據(jù)，以創(chuàng)建z高度的晶片圖。待加工裝置在z處的位置可通過(guò)裝置位置和晶片圖確定。
可基于對(duì)基板上選定點(diǎn)之裝置基準(zhǔn)特征的高度(z軸)測(cè)量，通過(guò)多項(xiàng)式擬合生成焦點(diǎn)圖。該測(cè)量可以激光邊緣掃描技術(shù)或機(jī)器視覺(jué)聚焦程序?yàn)榛A(chǔ)。至少選取5個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，但最多為裝置總數(shù)(如每一晶片上的總管芯數(shù))的任意位點(diǎn)個(gè)數(shù)皆可被測(cè)量。測(cè)量次數(shù)增多，精確性也會(huì)增加；然而，相關(guān)的時(shí)間增加卻會(huì)對(duì)系統(tǒng)效果產(chǎn)生不利影響。選擇5個(gè)位點(diǎn)時(shí)，優(yōu)選位置是分別有2個(gè)朝向x和y軸末端的位點(diǎn)，另一個(gè)接近基板中心的位點(diǎn)。盡管其它位點(diǎn)的位置也可使用，但位點(diǎn)的選擇通?；诰_性要求而定。等式1包括偏差量、X和Y5的一次項(xiàng)與平方和及X和Y的差，被用于下述具有5位點(diǎn)的多項(xiàng)式擬合 1 選擇7個(gè)位點(diǎn)時(shí)，這些地點(diǎn)可以是環(huán)繞基板的6個(gè)位點(diǎn)，另一個(gè)位點(diǎn)接近基板中心，等式2包括偏差量、X和Y的一次項(xiàng)與平方項(xiàng)、X和Y的平方和以及X和Y的叉積，被用于下述多項(xiàng)式擬合。
2 若為6個(gè)位點(diǎn)或7個(gè)位點(diǎn)以上，等式1或2就可與標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)一起用以調(diào)和剩余測(cè)量數(shù)據(jù)。例如，選擇6個(gè)位點(diǎn)時(shí)，測(cè)量數(shù)據(jù)和等式1以最小二乘法使用。與此類似，選擇8個(gè)或更多位點(diǎn)時(shí)，測(cè)量數(shù)據(jù)和等式2以最小二乘法使用。
盡管優(yōu)選多項(xiàng)式擬合用于非線性拓?fù)鋵W(xué)，也可將常規(guī)線性擬合應(yīng)用于由基板中心和x與y軸每個(gè)端點(diǎn)的測(cè)量值所定義的四個(gè)象限中的每一象限。還可采用高階多項(xiàng)式項(xiàng)，然而，可能需要增加位點(diǎn)測(cè)量，以提供足夠的數(shù)據(jù)，并將計(jì)算所得的高度限制在允許的誤差范圍內(nèi)。通常情況下，對(duì)于表面以低空間順序較少地偏離平面的已加載基板(如球形、圓柱等)，等式1和2可提供充分的精確性。
再次參照?qǐng)D12，可執(zhí)行可選步驟188-192，以重新找出探針頭陣列、個(gè)別探針頭或激光光斑，以提高精確性、補(bǔ)償漂移或檢查是否存在探針頭磨損、受污或受損的情況。
若要加工晶片，在步驟194，晶片平臺(tái)會(huì)將第一組接觸焊盤與已對(duì)齊的探針頭對(duì)齊，并且晶片夾盤也被抬高，以使得晶片表面對(duì)焦，并與接觸頭和接觸焊盤嚙合。
在步驟196和198，使用激光邊緣掃描進(jìn)行管芯微調(diào)焦和對(duì)齊，以確定并矯正剩余位置的誤差。
在步驟200，管芯被微調(diào)?？刂破髟O(shè)置加工參數(shù)，包括微調(diào)切削形狀和位尺寸、激光q速率(q rate)和脈沖能量。激光參數(shù)應(yīng)被理解為任何加工裝置元件的激光參數(shù)，這些激光通過(guò)照射裝置的一部分，同時(shí)使與裝置關(guān)聯(lián)的接觸焊盤與一個(gè)或更多探針頭接觸進(jìn)行加工的，這些探針頭已通過(guò)動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)光束自動(dòng)對(duì)齊。例如，激光可以是紫外光、可見光或紅外線，脈沖寬度可以是飛秒、皮秒至幾百納秒，在單個(gè)脈沖或突發(fā)脈沖模式下，脈沖速率為約1千赫至幾百兆赫或更大。波長(zhǎng)為1047或1064納米時(shí)，激光光斑尺寸可小至約4.5微米。波長(zhǎng)為532納米或523納米時(shí)，光斑尺寸可小于4.5微米，并可小至約2.3微米。波長(zhǎng)為405納米時(shí)，光斑尺寸可小于4.5微米，并可小至約2微米?？梢罁?jù)微調(diào)任一片段的參數(shù)進(jìn)一步設(shè)置脈沖能量，該微調(diào)參數(shù)可以是粗、微或中間微調(diào)參數(shù)。
加工參數(shù)可進(jìn)一步包括通過(guò)光電探測(cè)器測(cè)量激光輸出的時(shí)間間隔。該時(shí)間間隔可預(yù)先設(shè)定，或可從測(cè)量序列或迭代測(cè)量和統(tǒng)計(jì)分析中推導(dǎo)得出。在此時(shí)間間隔內(nèi)，將保存至少一個(gè)被測(cè)量的光電探測(cè)器值，并且，該保存的值將被用于設(shè)置2個(gè)或更多微調(diào)切削內(nèi)的輸出能量。在此時(shí)間間隔內(nèi)，可降低或消除與至少一項(xiàng)光電探測(cè)器關(guān)聯(lián)的一般測(cè)量耗時(shí)。在時(shí)間間隔之后和隨后的微調(diào)切削開始之前，以最近的測(cè)量值或恢復(fù)的數(shù)值更新保存的數(shù)值。使用恢復(fù)的數(shù)值時(shí)，該數(shù)值可從模型推導(dǎo)得出、從典型的數(shù)值表獲取或是與其它加工參數(shù)關(guān)聯(lián)的值(如用于粗調(diào)和微調(diào)的優(yōu)化能量值)。模型或表格可基于理論實(shí)際整理的測(cè)量結(jié)果，可補(bǔ)償已測(cè)量、已計(jì)算或典型脈沖能量漂移。應(yīng)理解，設(shè)置時(shí)間間隔旨在通過(guò)消除不必要的測(cè)量以改進(jìn)系統(tǒng)輸出，從而將脈沖能量維持在預(yù)定范圍內(nèi)，并提供有效的優(yōu)化脈沖能量控制。
通過(guò)使用由AOM衰減設(shè)置的脈沖能量，在步驟200，使用加工光束加工至少一個(gè)裝置元件，直到微調(diào)停止。接觸頭和接觸焊盤為空閑，晶片已被步進(jìn)，并且第二組接觸焊盤已被對(duì)齊至至已對(duì)齊的探針頭。重復(fù)接觸、加工和步進(jìn)(如步驟202所示)。加工完成后，在步驟204中，從晶片夾盤中卸下晶片并保存。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，可對(duì)上述激光加工系統(tǒng)的操作做出許多改變，同時(shí)仍實(shí)現(xiàn)本發(fā)明之相同目標(biāo)。.本發(fā)明之范圍涉及此類改變。因此，前述對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的說(shuō)明并非對(duì)本發(fā)明的限制。任何有關(guān)本發(fā)明實(shí)施例的限制，將在下面的權(quán)利要求中陳述。
權(quán)利要求
1.一種利用激光加工系統(tǒng)對(duì)基于晶片的器件進(jìn)行激光加工的方法，所述加工系統(tǒng)包括光束定位系統(tǒng)、探測(cè)系統(tǒng)、控制器和測(cè)試接口，所述方法包括
將晶片加載至探測(cè)系統(tǒng)上；
通過(guò)探測(cè)系統(tǒng)對(duì)光束定位系統(tǒng)的加工區(qū)域內(nèi)的那部分晶片進(jìn)行定位；
使已對(duì)齊的探針與承載有探測(cè)系統(tǒng)內(nèi)的晶片的器件的對(duì)應(yīng)焊盤相接觸；
在光束定位系統(tǒng)的加工區(qū)域內(nèi)加工器件材料；
當(dāng)接觸探針和焊盤時(shí)，在加工器件材料之時(shí)、之前或之后，通過(guò)測(cè)試接口測(cè)量參數(shù)值；以及
用控制器至少控制定位、接觸和加工的步驟，使得已對(duì)齊的探針自動(dòng)對(duì)齊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，探針被對(duì)齊至沿x和y軸至少4微米的至少之一以內(nèi)，或沿z軸至少10微米以內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中
所述焊盤的尺寸為25微米或更??；以及所述探針頭的尺寸為20微米或更小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使已對(duì)齊的探針與承載有探測(cè)系統(tǒng)內(nèi)的晶片的器件對(duì)應(yīng)的焊盤相接觸包括
按步進(jìn)方式移動(dòng)平臺(tái)，以將器件定位在基準(zhǔn)區(qū)域下方；以及
沿z軸抬高夾盤至一個(gè)高度，所示高度由已加載晶片表面的高度相對(duì)于基準(zhǔn)區(qū)域的映射而確定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述探測(cè)系統(tǒng)包括高溫夾盤，并且在激光加工前，將已加載至探測(cè)系統(tǒng)的晶片加熱至預(yù)定溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，基于在激光加工期間或之后的器件穩(wěn)定時(shí)間，選擇所述預(yù)定溫度。
7.一種將第一元件與第二元件對(duì)齊的方法，所述方法包括
確定第二元件在基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的相對(duì)位置；
生成與基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)預(yù)定位置相交的光學(xué)基準(zhǔn)光束；
檢測(cè)第一元件在基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的相對(duì)位置；以及
將第一元件與第二元件對(duì)齊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中
第一元件是探針元件；
第二元件是器件接口元件；以及
將第一元件與第二元件對(duì)齊包括基于檢測(cè)到的探針元件在基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的位置和已經(jīng)確定的器件接口元件的位置，將基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的器件接口元件與探針元件對(duì)齊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，確定器件接口元件相對(duì)于基準(zhǔn)區(qū)域的相對(duì)位置還包括
檢測(cè)承載有器件接口元件的基準(zhǔn)特征相對(duì)于基準(zhǔn)區(qū)域的位置；以及
基于檢測(cè)到的基準(zhǔn)特征的位置和器件接口元件相對(duì)于基準(zhǔn)特征的預(yù)定位置，確定器件接口元件的位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，器件接口元件相對(duì)于基準(zhǔn)特征的預(yù)定位置是下述位置之一
包括基準(zhǔn)特征位置和器件接口元件位置的晶片圖內(nèi)之器件接口元件的位置，或者
相對(duì)于基準(zhǔn)特征所測(cè)得的器件接口元件的位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，基于檢測(cè)到的基準(zhǔn)特征的位置和器件接口元件相對(duì)于基準(zhǔn)特征的預(yù)定位置來(lái)確定器件接口元件的位置包括
使用至少一個(gè)視場(chǎng)位于基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的第一攝像機(jī)，檢測(cè)基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)承載有器件接口元件的基準(zhǔn)特征的位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，檢測(cè)基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)探針元件相對(duì)于光學(xué)基準(zhǔn)光束的位置的位置包括
i)將光學(xué)基準(zhǔn)光束定位在基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的預(yù)定位置；
ii)定位基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)第二攝像機(jī)的視場(chǎng)；
iii)當(dāng)光學(xué)基準(zhǔn)光束位于基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的預(yù)定位置時(shí)，在視場(chǎng)內(nèi)形成光學(xué)基準(zhǔn)光束的圖像；
iv)在視場(chǎng)內(nèi)形成一個(gè)或多個(gè)與探針卡相關(guān)聯(lián)的探針頭的圖像，所述探針元件是一個(gè)或多個(gè)探針頭之一；
v)確定視場(chǎng)內(nèi)光學(xué)基準(zhǔn)光束圖像的位置；以及
vi)確定視場(chǎng)內(nèi)至少一個(gè)探針頭梢的位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中
已確定的器件接口元件位置基于下述位置之一1)關(guān)聯(lián)器件的位置和2)關(guān)聯(lián)器件在固定器件陣列內(nèi)的位置；以及
相對(duì)于檢測(cè)到的基準(zhǔn)特征預(yù)先確定器件或器件陣列的位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，生成與基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)預(yù)定位置相交的光學(xué)基準(zhǔn)光束包括
生成激光加工光束，并沿著與基準(zhǔn)區(qū)域相交的光路傳播所述激光束；
沿與基準(zhǔn)區(qū)域相交的光路傳播所述激光加工光束；以及
衰減所述激光加工光束；
其中，所述方法還包括
在基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)定位器件；以及
用激光加工光束加工所述器件的材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，將器件接口元件與探針元件對(duì)齊還包括
促使探針元件和器件接口元件至少之一移動(dòng)，以使探針元件接觸器件接口元件并形成電連接。
16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中
確定器件接口元件相對(duì)于基準(zhǔn)區(qū)域的相對(duì)位置包括使用第一成像系統(tǒng)從基準(zhǔn)區(qū)域的第一側(cè)觀察基準(zhǔn)特征，以確定在器件基板上承載的基準(zhǔn)特征在基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的位置；以及
檢測(cè)基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)探針元件相對(duì)于光學(xué)基準(zhǔn)光束的位置包括使用第二成像系統(tǒng)從基準(zhǔn)區(qū)域的第二側(cè)觀察基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的探針元件，以檢測(cè)探針元件在基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的位置，所述第二成像系統(tǒng)被剛性地安裝在可移動(dòng)式組件上，所述組件承載其上置有器件接口元件和基準(zhǔn)特征的基板，并且所述基準(zhǔn)區(qū)域的第二側(cè)是基準(zhǔn)區(qū)域的第一側(cè)的對(duì)面。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，使用第二成像系統(tǒng)檢測(cè)探針元件在基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的相對(duì)位置包括促使可移動(dòng)式組件移動(dòng)，以定位用于第二成像系統(tǒng)，以使探針元件成像其中，所述方法還包括
移動(dòng)可移動(dòng)式組件至預(yù)定位置，以在基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)定位第二成像系統(tǒng)的視場(chǎng)；
在基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)形成探針元件的圖像并基于所述圖像；以及
確定所述探針元件在基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的位置。
18.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，檢測(cè)基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)探針元件的位置是相對(duì)于光學(xué)基準(zhǔn)光束的位置進(jìn)行的，并包括使用包括至少一個(gè)攝像機(jī)和剛性地安裝在可移動(dòng)式組件上的高和低倍率成像元件的成像系統(tǒng)，以檢測(cè)探針元件在基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的相對(duì)位置，所述可移動(dòng)式組件承載有其上置有器件接口元件的基板，其中所述方法還包括
促使可移動(dòng)式組件移動(dòng)，以通過(guò)低倍率成像元件觀察探針元件；以及
基于低倍率圖像促使可移動(dòng)式組件移動(dòng)，以通過(guò)高倍率成像元件觀察探針元件，所述高倍率成像元件剛性地安裝在低倍率成像元件旁邊。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括
通過(guò)高倍率成像元件同軸照明探針元件；以及
通過(guò)環(huán)繞低倍率成像光路的光軸的環(huán)形光照明探針元件。
20.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，將基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的器件接口元件與探針元件對(duì)齊包括促使可移動(dòng)式組件移動(dòng)，所述可移動(dòng)式組件承載有其上置有器件接口元件的基板，所述可移動(dòng)式組件可相對(duì)于基準(zhǔn)區(qū)域沿任一垂直的X、Y和Z軸移動(dòng)基板，或在基本平行于基準(zhǔn)區(qū)域的平面內(nèi)繞z軸旋轉(zhuǎn)。
21.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，確定器件接口元件相對(duì)于基準(zhǔn)區(qū)域的相對(duì)位置包括
i)使用激光束定位器系統(tǒng)將第一攝像機(jī)的視場(chǎng)定位在基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的至少一個(gè)位置；以及
ii)使用第一攝像機(jī)檢測(cè)承載有器件接口元件的基準(zhǔn)特征在基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的位置。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，檢測(cè)基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)探針元件相對(duì)于光學(xué)基準(zhǔn)光束的位置包括
i)使用激光束定位器系統(tǒng)定位光學(xué)基準(zhǔn)光束，以與基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的預(yù)定位置相交；
ii)在基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)定位第二攝像機(jī)的視場(chǎng)，并且在所述光學(xué)基準(zhǔn)光束與基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的預(yù)定位置相交的同時(shí)，利用第二攝像機(jī)形成光學(xué)基準(zhǔn)光束的圖像；
iii)確定第二攝像機(jī)視場(chǎng)內(nèi)光學(xué)基準(zhǔn)光束的圖像的位置；
iv)在基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)定位第二攝像機(jī)的視場(chǎng)，并使用第二攝像機(jī)形成與探針卡相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)探針頭梢的圖像，所述探針元件是一個(gè)或多個(gè)探針頭之一；以及
v)在第二攝像機(jī)視場(chǎng)內(nèi)確定至少一個(gè)探針頭梢的位置。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，使用第二攝像機(jī)形成與探針卡相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)探針頭的圖像還包括
使用數(shù)值孔徑約為.18英寸或以上的焦闌物鏡照明探針頭并形成圖像。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，使用第二攝像機(jī)形成與探針卡相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)探針頭梢的圖像還包括
使用與第一攝像機(jī)的視場(chǎng)同軸的照明器從第一攝像機(jī)的視場(chǎng)照亮探針頭梢，從而背光照亮所述探針頭梢。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，使用第二攝像機(jī)形成與探針卡相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)探針頭梢的圖像還包括
用環(huán)形光照亮探針頭，并使用lx物鏡形成圖像。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，在所述光學(xué)基準(zhǔn)光束位于基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的預(yù)定位置的同時(shí)，在基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)定位第二攝像機(jī)的視場(chǎng)并形成光學(xué)基準(zhǔn)光束的圖像包括
促使第二攝像機(jī)移動(dòng)，以觀察基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的探針元件；
至少部分地基于下述至少之一i)第二攝像機(jī)觀察探針元件時(shí)的移動(dòng)量，和ii)基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)探針元件的位置，確定探針元件的相對(duì)位置和探針元件的預(yù)期位置間的差異；以及
基于探針元件的相對(duì)位置和探針元件的預(yù)期位置間的差異，將器件接口元件與探針元件對(duì)齊。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，將器件接口元件與探針元件對(duì)齊包括按照所述差異指定的量調(diào)整探針元件和器件接口元件至少之一的位置，以使探針元件接觸器件接口元件。
28.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，將基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的器件接口元件與探針元件對(duì)齊包括自動(dòng)地移動(dòng)探針卡和器件接口元件的至少一個(gè)，以使探針卡的一個(gè)或多個(gè)探針頭與一個(gè)或多個(gè)器件接口元件精確接觸，所述器件接口元件是器件的接觸焊盤。
29.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，用第二攝像機(jī)形成光學(xué)基準(zhǔn)光束的圖像是指形成聚焦或散焦的激光束的圖像，其中所述激光束波長(zhǎng)為紅外光、可見光或紫外光，并且所述攝像機(jī)對(duì)激光波長(zhǎng)感光。
30.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中已對(duì)齊的探針元件和器件接口元件形成用于將器件的物理參數(shù)傳輸至測(cè)量系統(tǒng)的接口，所述物理參數(shù)至少為電、光、熱、機(jī)械和磁參數(shù)之一。
31.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，已對(duì)齊的探針元件和器件接口元件形成用于向器件提供能量的接口，所述能量至少為電、光、熱、機(jī)械和磁能量之一。
32.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，檢測(cè)基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)探針元件的位置是相對(duì)于光學(xué)基準(zhǔn)光束的位置進(jìn)行的，并且確定器件接口元件相對(duì)于基準(zhǔn)區(qū)域的相對(duì)位置還包括
檢測(cè)基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)多個(gè)探針元件相對(duì)于光學(xué)基準(zhǔn)光束的位置；
確定多個(gè)器件接口元件相對(duì)于基準(zhǔn)區(qū)域的相對(duì)位置和方向；以及
基于檢測(cè)到的基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)兩個(gè)或多個(gè)探針元件的位置、已確定的至少一個(gè)器件接口元件的位置和多個(gè)器件接口元件的方向，將基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)多個(gè)器件接口元件與多個(gè)探針元件對(duì)齊。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，還包括
將一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)到的探針元件識(shí)別為探針元件陣列內(nèi)的特定元件；
確定所述探針元件陣列在基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的位置；以及
將器件接口元件陣列與探針元件陣列對(duì)齊，其中所述器件接口元件陣列包括多個(gè)器件接口元件。
34.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，將基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的器件接口元件與探針元件對(duì)齊還包括
通過(guò)定位至少下述之一，在基本與基準(zhǔn)區(qū)域垂直的方向上，定位探針元件和器件接口元件的至少之一i)附帶探針元件的探針卡，所述探針元件是安裝在探針卡上之探針的接觸頭，和ii)承載器件接口元件的器件，所述器件接口元件是與所測(cè)試器件相關(guān)聯(lián)的測(cè)試焊盤；
使探針元件和器件接口元件相接觸；以及
在測(cè)試設(shè)備和所測(cè)試器件之間形成電連接。
35.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中
基于使用第一成像系統(tǒng)來(lái)確定基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)第二元件的相對(duì)位置；
生成與基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)預(yù)定位置相交的光學(xué)基準(zhǔn)光束是對(duì)齊第二成像系統(tǒng)；
基于使用第二成像系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)第一元件的相對(duì)位置；以及
基于基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)第一元件的相對(duì)位置和第二元件的相對(duì)位置的將第一元件與第二元件對(duì)齊。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中，第一元件是第一接觸元件，第二元件是第二接觸元件。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中，將第一接觸元件與第二接觸元件對(duì)齊還包括促使第一接觸元件和第二接觸元件中至少一個(gè)元件移動(dòng)，以使第一接觸元件與第二接觸元件相接觸，并在測(cè)試設(shè)備和所測(cè)試電路間形成電連接，包括
促使至少下述之一移動(dòng)i)附著有第一接觸元件的探針卡，第一接觸元件是探針卡上的探針頭，和ii)附著有第二接觸元件的電路基板，第二接觸元件是與電路基板上所測(cè)試電路相關(guān)聯(lián)的測(cè)試焊盤；
使用生成光學(xué)基準(zhǔn)光束的光源，生成施加于所測(cè)試電路的激光光束；以及
利用所施加的激光束微調(diào)所測(cè)試電路的部件。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中，確定第二接觸元件在基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的位置包括
使用第一成像系統(tǒng)識(shí)別電路基板上多個(gè)焊盤的圖案，第二接觸元件是電路基板上多個(gè)接觸焊盤之一；
其中，檢測(cè)第一接觸元件的相對(duì)位置包括
i)使用激光束定位器系統(tǒng)將光學(xué)基準(zhǔn)光束定位至基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的特定位置，以對(duì)齊與第二成像系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的攝像機(jī)；
ii)在光學(xué)基準(zhǔn)光束位于基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的特定位置的同時(shí)，促使攝像機(jī)移動(dòng)以觀察光學(xué)基準(zhǔn)光束；以及
iii)使用所述攝像機(jī)識(shí)別與探針卡相關(guān)聯(lián)的多個(gè)探針頭梢的圖案，第一接觸元件是探針卡上的多個(gè)探針頭之一。
39.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中
確定第二接觸元件在基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的相對(duì)位置包括從基準(zhǔn)區(qū)域的第一側(cè)觀察第二接觸元件；以及
檢測(cè)第一接觸元件在基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的相對(duì)位置包括移動(dòng)與第二成像系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的攝像機(jī)，所述攝像機(jī)剛性地安裝在含有電路基板的可移動(dòng)式組件上，所述電路基板上置有第二接觸元件；以積極使用攝像機(jī)從基準(zhǔn)區(qū)域的第二側(cè)觀察基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的第一接觸元件，基準(zhǔn)區(qū)域的第二側(cè)置于基準(zhǔn)區(qū)域的第一側(cè)的對(duì)面。
40.根據(jù)權(quán)利36要求所述的方法，其中，檢測(cè)第一接觸元件在基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的相對(duì)位置包括使用剛性地安裝在可移動(dòng)式組件上的第二成像系統(tǒng)來(lái)識(shí)別第一接觸元件在基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的相對(duì)位置，所述可移動(dòng)式組件含有電路基板，所述電路基板上置有第二接觸元件，其中，所述方法還包括
促使可移動(dòng)式組件移動(dòng)，以通過(guò)第二成像系統(tǒng)的低倍率攝像機(jī)觀察第一接觸元件；以及
促使可移動(dòng)式組件移動(dòng)，以使用第二成像系統(tǒng)的高倍率攝像機(jī)觀察第一接觸元件，所述高倍率攝像機(jī)剛性地安裝在可移動(dòng)式組件上的低倍率攝像機(jī)旁。
41.一種在加工區(qū)域內(nèi)以激光加工基于晶片器件的材料的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括
機(jī)器底座；
由安裝在機(jī)器底座上的振動(dòng)隔離器支撐的剛性結(jié)構(gòu)；
多軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)的平臺(tái)，所述平臺(tái)安裝在所述剛性結(jié)構(gòu)上并且被配置為沿x、y、z和θ軸移動(dòng)；
晶片夾盤，具有位于平臺(tái)上的晶片支撐區(qū)域，可沿x、y、z和θ軸移動(dòng)；
安裝在晶片夾盤上的探針觀察系統(tǒng)，探針觀察系統(tǒng)被配置為使用成像光學(xué)器件，將與晶片夾盤上晶片支撐區(qū)域相鄰的探針觀察視場(chǎng)成像于攝像機(jī)中；
由剛性結(jié)構(gòu)支撐的電機(jī)驅(qū)動(dòng)平臺(tái)，所述平臺(tái)被配置為沿z軸移動(dòng)安裝在電機(jī)驅(qū)動(dòng)平臺(tái)上的探針卡框架；
一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)控制器，配置為接收移動(dòng)命令，并沿著x、y、z和θ軸驅(qū)動(dòng)多軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)的平臺(tái)，并沿z軸驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)平臺(tái)；
可連接至安裝在探針卡框架中的測(cè)量設(shè)備的探針卡；以及
安裝在所述探針卡上的探針陣列，每一探針都帶有一個(gè)接觸頭梢，這些接觸頭梢被設(shè)置在基于晶片的器件的接觸焊盤上，其中，可相對(duì)于加工區(qū)域內(nèi)基于晶片的器件的接觸焊盤的加工區(qū)域，調(diào)整安裝在探針卡框架內(nèi)的探針頭梢的高度；
其中
探針觀察視場(chǎng)具有可移動(dòng)性，以沿z軸聚焦，并與激光加工區(qū)域內(nèi)的x、y位置相交；
探針觀察視場(chǎng)具有可移動(dòng)性，以使至少一個(gè)探針頭梢成像；
探針觀察視場(chǎng)具有可移動(dòng)性，以直接從激光加工區(qū)域內(nèi)的x、y位置接收加工激光能量；以及
探針觀察攝像機(jī)對(duì)加工激光和區(qū)域照明器感光；
晶片夾盤沿x和y軸方向的移動(dòng)足以使整個(gè)晶片步進(jìn)通過(guò)激光加工區(qū)域，并將相鄰的器件步進(jìn)至激光加工區(qū)域；
其中，所述系統(tǒng)還包括
被配置為生成加工光束的可控加工激光器；
被配置為衰減加工光束的可控調(diào)制器；
被配置為檢測(cè)已衰減加工光束能量的檢測(cè)器；
光束傳遞光學(xué)器件，被配置為將加工光束聚焦至加工區(qū)域內(nèi)的光斑；
晶片觀察系統(tǒng)，包括一個(gè)或多個(gè)攝像機(jī)和光學(xué)成像器件，被配置成獲取加工區(qū)域內(nèi)晶片表面的那部分圖像；
可控光束偏轉(zhuǎn)器，被配置為將加工光束和晶片觀察系統(tǒng)區(qū)域引導(dǎo)至加工區(qū)域內(nèi)的位置；
檢測(cè)器，被配置為接收從基于晶片的器件的零件反射的能量；
一個(gè)或多個(gè)機(jī)器視覺(jué)板，被配置為接收來(lái)自晶片觀察系統(tǒng)和探針觀察系統(tǒng)的攝像機(jī)所獲取的圖像信號(hào)，與所述一個(gè)或多個(gè)機(jī)器視覺(jué)板相關(guān)聯(lián)的處理器被配置為執(zhí)行圖像處理例程并根據(jù)所獲取圖像信號(hào)來(lái)生成位置數(shù)據(jù)；
一個(gè)或多個(gè)控制器，被配置為控制激光q速率、脈沖能量和光束偏轉(zhuǎn)；以及
處理器，被配置為在激光材料加工過(guò)程執(zhí)行步驟序列，所述步驟包括設(shè)置激光加工參數(shù)、生成多軸平臺(tái)位置命令、生成光束偏轉(zhuǎn)命令、促使激光發(fā)射、終止激光發(fā)射和獲取圖像中的至少一項(xiàng)；以及機(jī)器接口被配置為選擇、開始、編輯、教導(dǎo)、訓(xùn)練或生成至少一部分材料加工序列。
全文摘要
激光加工系統(tǒng)執(zhí)行探針元件(如探針)與裝置接口元件(如電路基板的接觸焊盤)對(duì)齊的方法。首先，激光加工系統(tǒng)在一個(gè)或多個(gè)預(yù)定位置生成光學(xué)基準(zhǔn)光束，以校準(zhǔn)基準(zhǔn)區(qū)域。激光加工系統(tǒng)隨后會(huì)探測(cè)探針元件在基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的位置。激光加工系統(tǒng)還確定裝置接口元件在基準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)的相對(duì)位置。激光加工系統(tǒng)隨后會(huì)根據(jù)探針元件和裝置接口元件的位置，開始對(duì)齊探針元件和裝置接口元件。在一個(gè)應(yīng)用中，探針元件和裝置接口元件的對(duì)齊還包括使探針元件與裝置接口元件接觸，以實(shí)現(xiàn)電連接。
文檔編號(hào)G01R31/26GK101611324SQ200680047575
公開日2009年12月23日 申請(qǐng)日期2006年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月18日
發(fā)明者喬納森·S·埃爾曼, 帕特里克·S·達(dá)菲, 馬庫(kù)斯·M·韋伯, 格雷格·A·麥茲格, 約瑟夫·V·蘭多, 皮埃爾-伊夫·馬布, 延絲·曾克, 朱云飛 申請(qǐng)人:Gsi集團(tuán)公司