發(fā)布時間：2017-03-30 07:26

  本文關(guān)鍵詞：探針臺精準(zhǔn)控制關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：集成電路自動化裝備-探針臺是晶圓測試領(lǐng)域研究的熱點。由于晶圓片上晶粒很小,達(dá)到微米級,所以要求探針臺要保持很高的定位精度和運動精度才能保證探針與晶粒的準(zhǔn)確對針和測試。因此,本文主要研究的問題是如何保證探針臺高精密控制,從而達(dá)到微米級定位要求。本文來自于國家02專項-面向12”晶圓片的全自動探針臺關(guān)鍵技術(shù)研究。首先,本文介紹了探針臺兩大部分-LOADER和PROBER的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)和運動流程；其次,本文重點對預(yù)對位、Z軸升降、XY平臺三個關(guān)鍵部件的精準(zhǔn)控制進行研究,分析影響控制精度的多維度因素,并提出相應(yīng)的技術(shù)方案和算法；最后,本文從系統(tǒng)實現(xiàn)的角度出發(fā),借助CAN總線技術(shù),從通信層面實現(xiàn)探針臺實時、精準(zhǔn)的控制。第一章,闡述集成電路行業(yè)的發(fā)展,引出探針臺的研究現(xiàn)狀,提煉出探針臺高精度控制的關(guān)鍵技術(shù)問題,給出本文研究框架。第二章,概括探針臺各整體結(jié)構(gòu)和工作流程。詳細(xì)分析預(yù)對位、Z軸機構(gòu)以及XY平臺的動作流程,給出關(guān)鍵部件的控制要求和技術(shù)指標(biāo)。第三章,在精準(zhǔn)預(yù)對位技術(shù)問題上,本文提出步進電機細(xì)分驅(qū)動均勻化技術(shù)及無偏擬合圓算法。采用電流矢量恒幅均勻旋轉(zhuǎn)驅(qū)動技術(shù)并結(jié)合Newton插值法對電機驅(qū)動電流進行修正補償,輸出均勻的步距值。另一方面,采用最小二乘擬合圓線性無偏估計算法求取圓心坐標(biāo)以及缺口位置,對比其它算法,該算法為高精準(zhǔn)晶圓預(yù)對位提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。最后,提出補償角的概念,并給出不同情況下的計算公式,滿足預(yù)對位需求。第四章,在晶圓片與探針微變形接觸精準(zhǔn)控制的技術(shù)層面上,本文分析變形量、頂升力以及驅(qū)動電壓三者之間的關(guān)系并探究可重復(fù)定位影響因子。得出Z軸位移與頂升力之間的曲線,通過實驗擬合輸出電壓與頂升力的關(guān)系模型,從而實現(xiàn)步進電機微米級的精準(zhǔn)控制的目的。結(jié)合Z軸升降的實際工況要求,提出可重復(fù)定位精度的概念,從而確定Z軸升降的位移和速度。第五章,在XY平臺精準(zhǔn)控制的技術(shù)要求上,本文提出采用光柵尺+MAP形成雙閉環(huán)反饋。首先對XY平臺的系統(tǒng)設(shè)計作了簡要的分析；其次采用邊緣掃描方案極大提高掃描效率和準(zhǔn)確度,對比傳統(tǒng)的網(wǎng)格生成算法,基于動態(tài)閾值的MAP生成算法保證了晶圓映射的全局性和唯一性,為XY平臺系統(tǒng)反饋提供數(shù)據(jù)支撐。第六章,在系統(tǒng)實現(xiàn)的層面上,本文基于CAN總線解決精度控制問題。描述了基于CAN總線控制的PROBER系統(tǒng)框架,主要針對CAN節(jié)點模塊的軟硬件行設(shè)計。針對預(yù)對位關(guān)鍵模塊和Z軸升降模塊,從通信響應(yīng)時間、步進電機運動精度以及驅(qū)動電壓輸出的離散度來分析CAN總線相比集中式控制的優(yōu)越性。第七章,總結(jié)本文創(chuàng)新點,并展望今后的研究方向。
【關(guān)鍵詞】：精準(zhǔn)控制 晶圓預(yù)對位 微變形接觸 MAP圖 CAN通信
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN407
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 緒論12-27
• 1.1 引言12-13
• 1.2 探針臺用途及關(guān)鍵技術(shù)難點分析13-16
• 1.2.1 探針臺用途13-14
• 1.2.2 探針臺關(guān)鍵技術(shù)難點分析14-16
• 1.3 探針臺國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢16-20
• 1.3.1 探針臺國外研究進展闡述17-18
• 1.3.2 探針臺國內(nèi)研究進展18-20
• 1.3.3 探針臺未來發(fā)展趨勢20
• 1.4 本文主要研究背景及意義20-23
• 1.4.1 課題來源20-22
• 1.4.2 研究意義22-23
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)框架23-27
• 1.5.1 研究內(nèi)容23-24
• 1.5.2 本文框架24-27
• 第2章 探針臺關(guān)鍵模塊結(jié)構(gòu)及精準(zhǔn)控制要求27-39
• 2.1 引言27
• 2.2 探針臺整體結(jié)構(gòu)及工作流程27-31
• 2.2.1 探針臺整體結(jié)構(gòu)27-29
• 2.2.2 探針臺工作流程29-31
• 2.3 關(guān)鍵模塊結(jié)構(gòu)和動作流程31-36
• 2.3.1 預(yù)對位模塊結(jié)構(gòu)和動作流程31-33
• 2.3.2 Z軸升降機構(gòu)及控制流程33-35
• 2.3.3 X-Y平臺結(jié)構(gòu)及控制流程35-36
• 2.4 關(guān)鍵模塊的精準(zhǔn)控制要求36-38
• 2.5 本章小結(jié)38-39
• 第3章 晶圓精準(zhǔn)預(yù)對位技術(shù)39-59
• 3.1 引言39-40
• 3.2 預(yù)對位裝置控制系統(tǒng)設(shè)計40-41
• 3.3 預(yù)對位步進電機精準(zhǔn)控制技術(shù)41-48
• 3.3.1 步進電機細(xì)分驅(qū)動技術(shù)41-45
• 3.3.2 步距角均勻化方法45-48
• 3.4 晶圓預(yù)對位檢測定位算法48-56
• 3.4.1 晶圓圓心四點定位算法49-50
• 3.4.2 晶圓圓心最小二乘擬合圓線性無偏估計算法50-53
• 3.4.3 晶圓旋轉(zhuǎn)補償角分析53-56
• 3.5 預(yù)對位實驗結(jié)果分析56-58
• 3.6 本章小結(jié)58-59
• 第4章 探針與晶圓微變形接觸精準(zhǔn)控制技術(shù)59-73
• 4.1 引言59-60
• 4.2 探針與晶圓片微變形情況分析60-62
• 4.2.1 晶圓片升降運動控制系統(tǒng)設(shè)計60-61
• 4.2.2 探針微變形機理分析61-62
• 4.3 微接觸變形的力學(xué)分析62-69
• 4.3.1 微變形運動的速度模式選擇62-64
• 4.3.2 微變形運動頂升力與變形量的關(guān)系分析64-67
• 4.3.3 步進電機輸出電壓與頂升力關(guān)系實驗擬合67-69
• 4.4 微接觸變形的重復(fù)定位精度分析69-72
• 4.4.1 微接觸變形的重復(fù)定位精度評價標(biāo)準(zhǔn)69
• 4.4.2 重復(fù)定位精度測試方法論證69-71
• 4.4.3 基于影響因素分離法的重復(fù)定位精度分析71-72
• 4.5 本章小結(jié)72-73
• 第5章 晶圓MAP圖反饋的XY平臺精準(zhǔn)控制73-85
• 5.1 引言73-74
• 5.2 X-Y平臺控制系統(tǒng)設(shè)計74-75
• 5.3 MAP圖生成算法優(yōu)化75-82
• 5.3.1 晶圓掃描方案分析75-79
• 5.3.2 基于傳統(tǒng)網(wǎng)格的MAP圖生成算法79-80
• 5.3.3 基于動態(tài)閾值的MAP圖生成算法80-82
• 5.4 MAP圖反饋XY平臺精度分析82-84
• 5.5 本章小結(jié)84-85
• 第6章 基于CAN總線的探針臺精準(zhǔn)控制系統(tǒng)實現(xiàn)85-95
• 6.1 引言85-86
• 6.2 CAN總線技術(shù)分析86-88
• 6.2.1 CAN總線簡介86-87
• 6.2.2 CAN總線通信協(xié)議87-88
• 6.3 探針臺控制系統(tǒng)設(shè)計88-92
• 6.3.1 基于CAN總線的探針臺系統(tǒng)架構(gòu)88-89
• 6.3.2 關(guān)鍵模塊CAN節(jié)點軟硬件實現(xiàn)89-92
• 6.4 CAN總線實現(xiàn)高精準(zhǔn)控制的實驗研究92-94
• 6.4.1 CAN節(jié)點高精度控制預(yù)對位模塊的實驗研究92-93
• 6.4.2 CAN節(jié)點高精度控制Z軸升降模塊的實驗研究93-94
• 6.5 本章小結(jié)94-95
• 第7章 總結(jié)與展望95-98
• 7.1 結(jié)論95-96
• 7.2 展望96-98
• 參考文獻(xiàn)98-102

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本文編號：276567