MEMS探针激光刻蚀装置用光学准焦方法制造方法及图纸

本发明专利技术MEMS探针激光刻蚀装置用光学准焦方法属于半导体加工测试技术领域；所述方法首先在MEMS探针激光刻蚀装置中，将螺旋通槽板用上一字通槽板代替，将直线通槽板用下一字通槽板代替，将单晶硅圆片用平面反射镜代替；在下一字通槽板和物镜之间设置棱镜，在棱镜的侧边缘设置图像传感器；然后记录四维台在上下方向的位置与图像的映射关系；再建立四维台在上下方向的位置与光斑直径的映射关系；最后找到光斑直径最小值，根据所对应的四维台在上下方向的位置，并将四维台移动到所述位置；本发明专利技术MEMS探针激光刻蚀装置用光学准焦方法，用在本发明专利技术所公开的MEMS探针激光刻蚀装置与方法中，不仅刻蚀精度更高，而且刻蚀间距能够连续调节。节。节。

【技术实现步骤摘要】
MEMS探针激光刻蚀装置用光学准焦方法


[0001]本专利技术MEMS探针激光刻蚀装置用光学准焦方法属于半导体加工测试


技术介绍

[0002]探针卡是用于对裸芯进行测试的测试接口，通过将探针卡上的探针与IC芯片上的焊垫或凸块直接接触，引出IC芯片讯号，再配合测试仪器向IC芯片写入测试信号，进而实现IC芯片封装前的测试。
[0003]探针卡的核心结构之一就是探针。目前，制作探针应用最多的有自下而上和自上而下两种方式。
[0004]自下而上的电镀方式：
[0005]CN201010000429.2，一种微探针结构及其制造方法，利用半导体制程的微影、电镀、平坦化、蚀刻技术，并以高分子来取代电镀第二牺牲层金属，于一具有空间转换的基板表面上，相继形成具有二层以上的微金属结构，藉以得到具有该二层以上的微金属结构的微探针结构，在此，每一层微金属结构是由一种材料所组成，而该二层以上的微金属结构可由相同材料及/或由不同的材料所组成。利用上述微探针结构制造方法所做出的微探针结构，具有强化悬臂梁的结构设计，适用于各类电子组件测试用的组件，可用以做为探针卡的测试头，而有效增加测试频宽、缩小间距及提升并排测试能力。
[0006]CN201210221177.5，一种电连接器用探针的电镀工艺，包括以下加工步骤：步骤A、对探针进行前处理，去除油污；步骤B、对探针进行活化处理，活化探针表面氧化膜；步骤C、在探针表面镀上一层铜膜镀层；步骤D、在铜膜镀层表面镀上一层金膜镀层；步骤E、在金膜镀层表面镀上一层钌膜镀层；步骤F、在钌膜镀层表面进行后处理，进行表面封孔、水洗、烘干。该电镀工艺具有原料成本低，加工难度低，生产成本低且能满足电连接器产品外观质量的高要求。
[0007]CN201710402364.6，一种可提高高压直流换流阀均压电极探针表面光洁度的电镀工艺，将预处理后的均压电极探针放入到电镀液中进行镀铂处理，电镀液成分为：四氯铂酸钠或氯铂酸钠、乙二胺四乙酸二钠或乙二胺四乙酸四钠；将均压电极探针作为工作电极，采用环状铂片作为对电极，将均压电极探针放置在环状铂片的正中间；在合适的电镀液温度，电镀液pH值和电镀电流下，使均压电极探针表面的镀层到固定厚度。该电镀工艺简单易控，利用电镀液中的螯合剂，限制铂离子的活度及其在镀液中的扩散系数，从而控制铂的还原反应速度，进而控制铂沉积层的表面光洁度达到镜面。
[0008]由于自下而上的电镀工艺采用大量化学原料，会产生环保问题，更重要的是，电镀精度不好把控，微米级甚至是亚微米级的探针制作难度极高。
[0009]自上而下的加工方式：
[0010]首先将待加工探针带材键合至晶元表面，然后采用光刻工艺制备光刻胶掩模，继而采用干法或湿法工艺进行刻蚀，可以实现小尺寸高精度探针的制作。然而，此种工艺为了实现更小尺寸的探针制备，并保证较高的刻蚀精度，所使用的工艺设备成本会成指数形式
上涨，因此，小尺寸高精度探针的制作成本极高。
[0011]针对以上问题，又出现了一种基于激光刻蚀方法的探针制备工艺，这种制备工艺能够有效解决自下而上的电镀方式所存在的环保问题，以及自上而下光刻方式所存在的成本高问题。
[0012]随着探针尺度越来越小，要求激光刻蚀精度越来越高，同时，随着专用探针卡需求的不断涌现，相应探针的结构也变得愈加复杂，相应的激光烧蚀图形也变得非规则化，这些都给刻蚀带来越来越多的挑战，为了适应这种变化，急需一种精度高、间距能够连续调节的激光刻蚀装置，然而，通过对现有资料和仪器设备的了解，还没有发现一款能够实现上述功能的通用激光刻蚀设备、方法及关键技术。

技术实现思路

[0013]针对上述问题，本专利技术公开了一种MEMS探针激光刻蚀装置用光学准焦方法，将其用在本专利技术所公开的MEMS探针激光刻蚀装置与方法中，不仅刻蚀精度更高，而且刻蚀间距能够连续调节。
[0014]本专利技术的目的是这样实现的：
[0015]一种MEMS探针激光刻蚀装置，按照光线传播方向，依次设置弧形光源，螺旋通槽板，直线通槽板，物镜，单晶硅圆片和四维台；
[0016]所述弧形光源的每一点到物镜中心距离相同，即弧形光源的形状为以物镜中心为圆心的圆弧形；弧形光源每一点的切线均与该点到物镜中心的连线垂直；
[0017]所述螺旋通槽板包括开有螺旋通槽的第一底板和截面为圆环形的第一侧边，所述侧边的外表面设置有齿，形成齿轮结构，所述螺旋通槽的螺旋线满足如下关系：
[0018]l(α)＝l
0-kα
[0019]其中，l0为螺旋线距离第一底板圆心的最大距离，在螺旋通槽与直线通槽交点到第一底板圆心的距离为所述最大距离时，定义第一底板所处位置为初始位置；k为系数，具有长度/弧度的量纲，α为弧度，l(α)表示螺旋线从初始位置转动α后，螺旋通槽与直线通槽交点到第一底板圆心的距离；
[0020]所述直线通槽板包括开有直线通槽的第二底板和截面为圆环形的第二侧边，所述第二侧边的内圆直径大于第一侧边的外圆直径，所述第二底板上表面与第一底板下表面紧贴；
[0021]所述单晶硅圆片上表面与第二底板分别位于物镜的像面和物面，单晶硅圆片能够在四维台的承载下完成四维运动；
[0022]所述四维台能够完成三维平动和一维转动，所述转动在弧形光源与光轴所确定的平面内进行。
[0023]上述一种MEMS探针激光刻蚀装置，所述第二底板的直线通槽周围设置有刮板，第二底板上表面设置有多个与第二底板同心的环形槽，所述环形槽起止于直线通槽周围的刮板；第二底板上表面还设置有半径方向的直线槽，所述环形槽与直线槽交叉连通，环形槽与直线槽内灌有润滑油，所述润滑油从第一侧边与第二侧边之间滴入。
[0024]上述一种MEMS探针激光刻蚀装置，所述第一侧边外部啮合有齿轮，所述齿轮由电机控制旋转，所述电机连接控制器，所述控制器连接四维台。
[0025]上述一种MEMS探针激光刻蚀装置，所述第一侧边与齿轮之间为变速器结构。
[0026]面向MEMS探针激光刻蚀装置的针孔结构，包括螺旋通槽板和直线通槽板；
[0027]所述螺旋通槽板包括开有螺旋通槽的第一底板和截面为圆环形的第一侧边，所述侧边的外表面设置有齿，形成齿轮结构，所述螺旋通槽的螺旋线满足如下关系：
[0028]l(α)＝l
0-kα
[0029]其中，l0为螺旋线距离第一底板圆心的最大距离，在螺旋通槽与直线通槽交点到第一底板圆心的距离为所述最大距离时，定义第一底板所处位置为初始位置；k为系数，具有长度/弧度的量纲，α为弧度，l(α)表示螺旋线从初始位置转动α后，螺旋通槽与直线通槽交点到第一底板圆心的距离；
[0030]所述直线通槽板包括开有直线通槽的第二底板和截面为圆环形的第二侧边，所述第二侧边的内圆直径大于第一侧边的外圆直径，所述第二底板上表面与第一底板下表面紧贴；
[0031]所述单晶硅圆片上表面与第二底板分别位于物镜的像面和物面，单晶硅圆片能够在四维本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.MEMS探针激光刻蚀装置用光学准焦方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a、替增元件替：在MEMS探针激光刻蚀装置中，将螺旋通槽板(2)用上一字通槽板(21)代替，将直线通槽板(3)用下一字通槽板(31)代替，将单晶硅圆片(5)用平面反射镜(51)代替；增：在下一字通槽板(31)和物镜(4)之间，设置有棱镜(10)，在棱镜(10)的侧边缘，设置有图像传感器(11)，沿光轴方向，弧形光源(1)的最高点到棱镜(10)的距离与图像传感器(11)像面到棱镜(10)的距离相同；步骤b、数据获取四维台(6)全量程上下移动一个周期，并在图像传感器(11)上得到一系列准焦和离焦光斑图像，同时记录四维台(6)在上下方向的位置与图像的映射关系；步骤c、数据处理根据图像传感器(11)得到的准焦和离焦光斑图像，得到光斑直径，同时建立四维台(6)在上下方向的位置与光斑直径的映射关系；步骤d、完成标定找到光斑直径最小值，并根据四维台(6)在上下方向的位置与光斑直径的映射关系，找到所述最小值所对应的四维台(6)在上下方向的位置，并将四维台(6)移动到所述位置。2.根据权利要求1所述的MEMS探针激光刻蚀装置用光学准焦方法，其特征在于，在步骤c中，根据图像传感器(11)得到的准焦和离焦光斑图像，得到光斑直径，通过以下方法实现：设置灰度阈值，将光斑图像中灰度小于所述灰度阈值的像素置0，大于所述灰度阈值的像素置255，再将处理后得到的图像进行圆周拟合，拟合成圆形光斑，最后确定所述圆形光斑的光斑直径。3.根据权利要求1所述的MEMS探针激光刻蚀装置用光学准焦方法，其特征在于，在步骤c中，根据图像传感器(11)得到的准焦和离焦光斑图像，得到光斑直径，通过以下方法实现：在准焦和离焦光斑图像中，选取以光斑中心...

【专利技术属性】
技术研发人员：于海超，周明，
申请(专利权)人：强一半导体苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：