[发明专利]利用光学基准的方法和器件

说明书

技术领域

本发明涉及激光加工领域，更具体地涉及一种利用光学基准的方法 和装置。

背景技术

激光微调通常用于电子电路的生产，以将参数值调整到所需范围 内。所谓的薄膜激光微调器通过将激光能量施加到与放置在各自晶片衬 底上的器件阵列相关联的薄膜元件上来执行激光微调。

为了设置用于激光加工的晶片，与各自的激光微调器系统相关联的 探针系统晶片机械地平移并朝向适当位置，使得晶片上的一组测试焊盘 与相应的一组探针对齐。晶片对齐后，激光微调器会开始将所述组探针 与相应的晶片测试焊盘接触。继而，激光微调器系统可应用并测量与晶 片上相应的被测装置相关的电子信号。激光微调器通过将激光能量施加 至被测装置的特定区域，修改相应的被测装置。具体而言，激光微调器 系统通过将将离散量的激光能量施加至装置的特定区域，修改被测装置 的材料或物理属性，从而使被测装置各自的特性最终调整到所需范围。

通常情况下，晶片包括许多重复的装置或“方块”，其中每一装置 在相同基板上包括一个或多个电路。每一装置都有一组相关联的测试焊 盘，所述测试焊盘在晶片基板平面中形成覆盖区(footprint)。探针卡 内一组相应的探针头与覆盖区相匹配，使得在移动探针卡(如探针头平 面)或晶片以与晶片上相应组的接触焊盘接触时，探针卡上的各个探针 的每一个可与晶片上的各自接触焊盘接触。

发明内容

传统的探针对齐方法十分有用，因为它们可使一组探针与相应的一 组接触焊盘接触，以便施加测试信号并测量被测装置的参数。然而，在 对齐和使探针阵列与激光微调系统中晶片基板上接触焊盘的相应覆盖区 接触方面，传统的探针对齐方法并不是一个简易的方法。例如，传统的 探针对齐方法通常包括使用成像区域内的物理基准点(如用于校准的基 准参考)，参照各自已对齐晶片的接触元件确定探针的相对位置。把一组 探针与集成微调系统内的一组相应接触焊盘对齐的传统技术使用起来相 当麻烦，因为此类技术通常要求操作人员手动运用迭代调整步骤对齐一 组探针。

应了解，装置可以是晶片基板(如半导体晶片)上装置阵列的一部 分或非晶片基板(如带帧)上装置阵列的一部分。同样，装置也可以不 是阵列的一部分，而是单个装置或一个相关安装装置。一个装置可包括 一个或多个电路、一个或多个电路元件或一个或多个非电路元件。装置 可以是电子装置、光学装置、机械装置、化学装置、生物装置、微电子 机械系统装置(MEMS)或任何经已对齐探针元件探测并具有激光加工区 域以结合探针修改装置的其它装置。该装置可在环境条件下接受激光加 工或在改造环境下接受加工，例如非环境、压力、温度、湿度等。

此处讨论的技术有别于上述传统方法及其它传统技术，应特别提出 的是，此处所述之具体实施例，是指至少部分地根据光学基准光束的生 成和使用，探测接触元件(如探针头)的位置。

例如，在一示例实施例中，系统(如依据此处实施例的激光加工系 统)执行将探针元件于装置接口元件(如电路基板的接触焊盘)对齐的 方法。首先，该系统生成与一个或多个预定位置相交的光学基准光束， 以校准基准区域(reference field)。系统随后会探测探针元件在基准 区域内的位置。该系统还确定装置接口元件在基准区域内的相对位置。 根据探针元件和装置接口元件的位置，系统随后会对齐探针元件和装置 接口元件。在一个实施例中，探针元件和装置接口元件的对齐还包括使 探针元件与装置接口元件接触，以实现电连接。随后，测试信号可被应 用到各自的被测装置。

在激光微调器的应用背景下，用于微调置于晶片基板上的电路的激 光系统，也可用来生成上述用于对齐探针元件和装置接口元件的光学基 准光束。因此，在依据此处实施例的激光微调器的应用背景下，将不再 需要传统探针对齐方法所需的物理基准参考，就可以实现对齐。取而代 之的是，光学基准光束支持探针和焊盘的对齐。

随着装置特征尺寸变得越来越小，接触焊盘也更加精致，这就要求 探针头阵列和接触焊盘之间有高精度的对齐。例如，在约20微米或更大 的探针头撞击约25微米或更大的接触焊盘时，最好使它们在x和y轴方 向以约+-4微米之内与晶片对齐，在z轴方向以约+-10微米与晶片对齐。