探針臺是半導體表征參數測試測量非常常用的設備,應用范圍非常廣泛。本文,我們僅就手動探針臺及其半導體測試測量應用進行討論。
首先,我們來看看對于探針臺(機械探針臺)的定義:
“Mechanical Probe Station: The probe station utilizes manipulators which allow the precise positioning of thin needles on the surface of a semiconductor device. If the device is being electrically stimulated, the signal is acquired by the mechanical probe and is displayed on an oscilloscope or SMU.”
盡管以上定義對于測量儀器的描述比較窄(探針臺早期的用法),但從上面我們不難了解到,探針臺是一個實現精密探針定位、為用戶提供半導體待測點至測量儀器連接通路的設備。它主要包含了探針臺、定位器、探針、探針夾具及電纜組件。
1、探針臺。
探針臺屬于整個測試系統(tǒng)的基礎,沒有探針臺,就相當于醫(yī)生沒有了手術臺,在普通的病床上給病人做手術,將極大地增加手術風險。探針臺可按實現目標功能不同劃分成三部分:顯微鏡、承載平臺和精密移動組件。
(1)顯微鏡。沒有該配置,所有精密操作將無從談起。目前行業(yè)內常見的配置有三種:體視顯微鏡、金相顯微鏡、單筒顯微鏡,前兩種用得多。
(2)承載平臺。該部分是構成探針臺骨架,可分為顯微鏡支架、定位器平臺和樣品臺(載物臺)。
不同的顯微鏡,顯微鏡的支架會有所不同,通常有立柱安裝和龍門安裝兩種配置。
定位器平臺用于放置定位器(探針座)、形狀和尺寸根據測試應用不同會有不同的設計形式。
樣品臺(載物臺)用于承載待測樣品,通常根據晶圓尺寸設計,常用的尺寸從2~12英寸。除了承載樣品的功能,樣品臺還可根據測量需求,設計為帶測量通路和帶精密控溫的形式。
(3)精密移動組件。以上承載平臺都配套了相應的移動定位功能,方便用戶對顯微鏡、待測樣品及定位器進行精密的移動。通常有X-Y-Z-R-T這些方向移動功能。