探針臺（Probe Station）

探針臺是半導(dǎo)體（包括集成電路、分立器件、光電器件、傳感器）行業(yè)重要的檢測裝備之一，其廣泛應(yīng)用于復(fù)雜、高速器件的精密電氣測量，旨在確保質(zhì)量及可靠性，并縮減研發(fā)時間和器件制造工藝的成本。通過與測試儀器的配合，探針臺將參數(shù)特性不符合要求的芯片記錄下來，在進(jìn)入后序工序前予以剔除，大大降低器件的制造成本。探針臺主要用于晶圓制造環(huán)節(jié)的晶圓檢測、芯片研發(fā)和故障分析等應(yīng)用。

半導(dǎo)體測試可以按生產(chǎn)流程可以分為三類：驗(yàn)證測試、晶圓測試測試、封裝檢測。晶圓檢測環(huán)節(jié)需要使用測試儀和探針臺，測試儀/機(jī)用于檢測芯片功能和性能，探針臺實(shí)現(xiàn)被測芯片與測試機(jī)的連接，通過探針臺和測試機(jī)的配合使用對晶圓上的裸芯片進(jìn)行功能和電參數(shù)測試或射頻測試，可以對芯片的良品、不良品的進(jìn)行篩選。

探針臺的作用是什么？

探針臺可以將電探針、光學(xué)探針或射頻探針放置在硅晶片上，從而可以與測試儀器/半導(dǎo)體測試系統(tǒng)配合來測試芯片/半導(dǎo)體器件。這些測試可以很簡單，例如連續(xù)性或隔離檢查，也可以很復(fù)雜，包括微電路的完整功能測試?？梢栽趯⒕A鋸成單個管芯之前或之后進(jìn)行測試。在晶圓級別的測試允許制造商在生產(chǎn)過程中多次測試芯片器件，這可以提供有關(guān)哪些工藝步驟將缺陷引入最終產(chǎn)品的信息。它還使制造商能夠在封裝之前測試管芯，這在封裝成本相對于器件成本高的應(yīng)用中很重要。探針臺還可以用于研發(fā)、產(chǎn)品開發(fā)和故障分析應(yīng)用。

探針臺如何工作？

探針臺可以固定晶圓或芯片，并精確定位待測物。手動探針臺的使用者將探針臂和探針安裝到操縱器中，并使用顯微鏡將探針尖端放置到待測物上的正確位置。一旦所有探針尖端都被設(shè)置在正確的位置，就可以對待測物進(jìn)行測試。對于帶有多個芯片的晶圓，使用者可以抬起壓盤，壓盤將探針頭與芯片分開，然后將工作臺移到下一個芯片上，使用顯微鏡找到精確的位置，壓板降低后下一個芯片可以進(jìn)行測試。半自動和全自動探針臺系統(tǒng)使用機(jī)械化工作臺和機(jī)器視覺來自動化這個移動過程，提高了探針臺生產(chǎn)率。

探針臺的分類

探針臺可以按照使用類型與功能來劃分，也可以按照操作方式來劃分成：手動探針臺、半自動探針臺、全自動探針臺。

手動探針臺系統(tǒng)顧名思義是手動控制的，這意味著晶圓載物臺和卡盤、壓盤、顯微鏡以及定位器/操縱器都是由使用者手動移動的。因此一般是在沒有很多待測器件需要測量或數(shù)據(jù)需要收集的情況下使用手動探針臺。該類探針臺的優(yōu)點(diǎn)之一是只需要最少的培訓(xùn)，易于配置環(huán)境和轉(zhuǎn)換測試環(huán)境，并且不需要涉及額外培訓(xùn)和設(shè)置時間的電子設(shè)備、PC或軟件。

手動探針臺

半自動探針臺主要應(yīng)用于需要精確運(yùn)動、可重復(fù)接觸和采集大量數(shù)據(jù)的場合。一些公司也使用半自動探針系統(tǒng)來滿足其小批量生產(chǎn)要求。半自動探針系統(tǒng)的組成部件大部分與手動探針臺相似，但載物臺和控制裝置除外。晶圓載物臺通常是可編程的，并通過軟件與電子控制器來控制移動與方位。軟件為探針臺系統(tǒng)增加了很多功能，使用者可以通過軟件或機(jī)械操縱桿以各種速度向任何方向移動載物臺，程序可以設(shè)置映射以匹配器件，可以選擇要檢測的器件。

半自動探針臺

全自動探針臺相比上述兩種添加了晶圓材料處理搬運(yùn)單元（MHU）和模式識別（自動對準(zhǔn)）。負(fù)責(zé)晶圓的輸送與定位，使晶圓上的晶粒依次與探針接觸并逐個測試。可以24小時連續(xù)工作，通常用于芯片量產(chǎn)或有一些特殊要求如處理薄晶圓、封裝基板等。全自動探針臺價格也是遠(yuǎn)比手動/半自動探針臺要昂貴。

探針臺由哪些部分組成？

樣品臺（載物臺）：是定位晶圓或芯片的部件設(shè)備。通常會根據(jù)晶圓的尺寸來設(shè)計(jì)大小，并配套了相應(yīng)的精密移動定位功能。

光學(xué)元件：這個部件的作用使得用戶能夠從視覺上放大觀察待測物，以便精確地將探針尖端對準(zhǔn)并放置在待測晶圓/芯片的測量點(diǎn)上。有的采用立體變焦顯微鏡，有的采用數(shù)碼相機(jī)，或者兩者兼有。

光學(xué)元件

卡盤：有一個非常平坦的金屬表面，卡盤用夾具來固定待測物，或使用真空來吸附晶圓。