CN116197185A - 一种激光清污方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种激光清污方法，应用于激光领域；解决的技术问题是探针清污，采用的技术方案包括（S1）将待清污的探针放在桌面上，启动激光清污设备电源开关；（S2）通过电特性测量单元与图像获取单元采集原始探针信息；（S3）激光清污设备根据原始探针信息调整激光辐照条件并发射满足所选激光照射条件的激光束；（S4）在辐照之后，激光清污设备参照（S2）步骤第二次获取探针信息，并检查探针是否存在污染；若存在污染，则重复（S3）步骤直至探针不存在污染；本发明能够基于探针信息来参考清污条件数据库，并控制激光束的特性，从而去除探针上的污染物，而不会因热而损坏探针。

Description

一种激光清污方法

技术领域

本发明涉及激光领域，且更确切地涉及一种激光清污方法。

背景技术

在用探针测量测试对象的电特性的典型测试中，在其尖端附着有金属的探针与测试对象接触，例如包括集成电路、半导体器件、液晶显示器、磁头、薄膜头等的衬底。探针的金属例如是钨或钯。使用的探针多种多样，每种探针都有不同的尖端形状、不同的针排列和不同数量的实际针。在某些情况下，当探针与测试对象接触时，金属颗粒（例如铝或金颗粒）从测试对象上移除，并在尖端附近附着到探针上。这些附着在探针上的异物（以下称为“污染”）改变了探针和测试对象之间的接触电阻，这种改变降低了测试的精度。污染物或碎屑具有各种尺寸。当探针用于更多的测试时，探针会拾取或累积更多的污染物。每个探针的接触状态是不同的。因此，随着探针用于更多的测试并与更多的试件接触，探针在与试件接触点处的长度增加变得更大。这导致测量不稳定。

为了去除探针尖端的污染物，使用了激光束清洁探针。在探头清洗中，用激光束照射探头针尖。现有技术中，使用1至100次具有100毫焦耳每平方厘米或更高能量的脉冲激光束从尖端的侧面或前方照射探针的尖端。然而，当在上述条件下用激光束照射探针的精细尖端时，激光束不仅照射污染，而且照射没有污染的探针表面和被去除的污染下露出的表面。尖端表面受损，即被激光束产生的热量熔化。如果激光束具有足够高的能量密度，则只有一次激光束会损坏尖端表面。热引起的损坏改变了探针和探针接触的试件之间的载荷分配和载荷分布，导致测试失败。因此，使用传统技术探针会因激光束照射期间产生的热量而损坏。

发明内容

针对上述问题，本发明公开一种激光清污方法，能够进行网络服务器的部署，实现网络数据的分析与处理。

为了实现上述技术效果，本发明采用以下技术方案：

一种激光清污方法，步骤包括：

（S1）将待清污的探针放在桌面上，启动激光清污设备电源开关；

（S2）通过电特性测量单元测量探针的接触电阻参数，图像获取单元采用激光全息技术获取探针全息图像，探针的接触电阻参数与探针全息图像组合为原始探针信息；

（S3）激光清污设备根据原始探针信息调整激光辐照条件并发射满足所选激光照射条件的激光束；

（S4）在辐照之后，激光清污设备参照（S2）步骤第二次获取探针信息，并检查探针是否存在污染；若存在污染，则重复（S3）步骤直至探针不存在污染。

作为本发明的进一步技术方案，所述探针的接触电阻参数是探针与探针板之间的电阻，将探针由于接触表面膜层及其他污染物所构成的膜层电阻与接触电阻进行参数对比，激光清污设备得出探针的电特性并判定探针是否存在污染物。

作为本发明的进一步技术方案，所述激光全息技术是把激光束发射到探针上的反射光信号全部记录，并能完全再现探针光波的全部信息，图像获取单元得到探针的全息立体图像并判定探针是否存在污染物。

作为本发明的进一步技术方案，一种激光清污设备，包括：

电特性测量单元，用于测量探针与探针板之间的接触电阻参数；

图像获取单元，用于拍摄探针的全息图像以监测探针的状态；

探针板，用于探针存放的模具；

状态检查单元，用于检查电特性测量单元与图像获取单元获取的探针信息；

主控制单元，用于控制激光清污设备；

清污条件数据库，用于存储探针信息与激光辐照条件；

激光模块，用于向探针发射激光束进行清污工作；所述激光模块包括：

激光控制单元，用于控制激光发生装置；

激光发生装置，用于发射激光束；

光信号输出端，用于激光输出的接口，所述光信号输出端耦合在激光发生装置上；

其中，电特性测量单元与探针板相连接，图像获取单元与电特性测量单元输出探针信息到状态检查单元，主控制单元与状态检查单元、清污条件数据库和激光模块相连。

作为本发明的进一步技术方案，所述激光控制单元包括输出设置单元、频率设置单元、波长设置单元和脉冲宽度设置单元，激光控制单元分别控制激光束的输出强度、频率、波长和脉冲宽度，激光控制单元根据清污次数重新设置脉冲间隔。

作为本发明的进一步技术方案，所述激光控制单元以使探针的温度低于熔点的方式控制激光束的照射。

作为本发明的进一步技术方案，所述探针板包括树脂基板，树脂基板上具有导线和探针，电特性测量单元通过与探针板的表面接触，利用探针进行电特性测试。

作为本发明的进一步技术方案，探针的污染物包括金属材料和空气中漂浮的灰尘颗粒。

本发明有益的积极效果在于：

区别于常规技术，本发明能够基于探针信息（例如材料和形状）来参考清洁条件数据库，并控制激光束的特性（例如输出强度、频率、波长和脉冲宽度），从而探针清洁设备去除探针上的污染物，而不会因热而损坏探针。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1展示了一种激光清污方法流程图；

图2展示了一种激光清污设备结构图；

图3展示了污染物如何附着在探针上示意图；

图4展示了通过激光照射的探针清污示意图；

图5展示了激光束的脉冲图；

图6展示了第二实施例的包括冷却单元的激光清污设备结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明；

如图1所示，一种激光清污方法，步骤包括：

（S1）将待清污的探针放在桌面上，启动激光清污设备电源开关；

在具体实施例中，激光产生装置在激光控制单元的控制下产生激光束。激光控制单元包括清污条件数据库，其中存储了多个激光辐照条件图案。激光控制单元获取关于探针板和探针的信息，并发送适当的激光辐照条件图案，以便激光产生装置能够发射适当的激光束。

（S2）通过电特性测量单元测量探针的接触电阻参数，图像获取单元采用激光全息技术获取探针全息图像，探针的接触电阻参数与探针全息图像组合为原始探针信息；

在具体实施例中，所述探针的接触电阻参数是探针与探针板之间的电阻，将探针由于接触表面膜层及其他污染物所构成的膜层电阻与接触电阻进行参数对比，激光清污设备得出探针的电特性并判定探针是否存在污染物。所述激光全息技术是把激光束发射到探针上的反射光信号全部记录，并能完全再现探针光波的全部信息，图像获取单元得到探针的全息立体图像并判定探针是否存在污染物。

（S3）激光清污设备根据原始探针信息调整激光辐照条件并发射满足所选激光照射条件的激光束；

在具体实施例中，清污条件数据库在其中存储关于激光条件的数据，例如输出强度、频率、波长、脉冲宽度等，与物体条件相关，例如探针的材料、污染物的成分、污染物的大小等。例如，在这种情况下，污染物将从尖端直径约为20微米（um）的由钨制成的探针的尖端去除。在这种情况下，用波长为1064纳米（nm）、脉冲宽度为7纳秒（ns）、每脉冲能量为40瓦特的近红外激光束照射探针尖端的前侧。激光直径以这样的方式聚焦，使得光束直径经由沿着激光产生装置和探针之间的光轴定位的光学元件在探针的尖端处减小到约50um。

（S4）在辐照之后，激光清污设备参照（S2）步骤第二次获取探针信息，并检查探针是否存在污染；若存在污染，则重复（S3）步骤直至探针不存在污染。

在具体实施例中，激光控制单元选择与发射激光束之前的实际状态相对应的激光辐照条件的图案。更具体地说，激光控制单元开始选择激光辐照条件，并获取关于探针和要移除的接触的信息，例如探针针的材料、探针针的形状和污染物的主要材料。在清洁处理开始之前，上述信息被输入并存储在存储单元中。激光控制单元从存储单元读取所需信息。激光控制单元获取关于附着到探针针尖的污染物的状态的信息，例如接触电阻和从图像读取的状态、污染物的附着方式。状态信息是在污染物去除过程中获取的。激光控制单元基于所获取的信息，从预先存储的激光条件图案中选择激光照射条件的图案，并发射满足所选激光照射条件图案的激光束。在辐照之后，激光控制单元获取目标探针针尖的状态，并检查是否仍然存在污染。如果污染仍然存在，则过程控制返回到开始。如果污染没有保留，则激光控制单元确定是否所有探针针都已进行了污染去除，则激光清污过程结束。

在具体实施例中，如图2所示，一种激光清污设备，包括电特性测量单元、图像获取单元、探针板、状态检查单元、主控制单元、清污条件数据库和激光模块。其中电特性测量单元用于测量探针与探针板之间的接触电阻参数，图像获取单元用于拍摄探针的全息图像以监测探针的状态，探针板用于探针存放的模具。状态检查单元用于检查电特性测量单元与图像获取单元获取的探针信息，主控制单元用于控制激光清污设备，清污条件数据库用于存储探针信息与激光辐照条件，激光模块用于向探针发射激光束进行清污工作。其中电特性测量单元与探针板相连接，图像获取单元与电特性测量单元输出探针信息到状态检查单元，主控制单元与状态检查单元、清污条件数据库和激光模块相连。

在具体实施例中，光信号输出端对应于激光束发射单元。光信号输出端安装在相对于探针在水平方向和垂直方向上可移动的平台上，以便通过平台的移动将光信号输出端定位在期望位置。电特性测量单元测量探针与测试对象接触的测试对象的电特性。图1中未示出测试对象和将测试对象移动到探针上的驱动机构。图像获取单元是拍摄探针的图像以监测探针的状态的相机单元。状态检查单元使用电特性测量单元的测量结果和图像获取单元获取的图像来检查探针的状态。清污条件数据库在其中存储与探针的特性（例如材料和形状）相关的激光辐照条件。激光发生装置改变光信号输出端的布置，从而在主控制单元的控制下调整要发射的激光束的焦点或形状。

在具体实施例中，所述激光模块包括激光控制单元、激光发生装置和光信号输出端。其中激光控制单元用于控制激光发生装置，激光发生装置用于发射激光束，光信号输出端用于激光输出的接口。所述光信号输出端耦合在激光发生装置上。所述激光控制单元包括输出设置单元、频率设置单元、波长设置单元和脉冲宽度设置单元，激光控制单元分别控制激光束的输出强度、频率、波长和脉冲宽度，激光控制单元根据清污次数重新设置脉冲间隔。激光控制单元在主控制单元的控制下控制激光产生装置的操作。更具体地说，激光控制单元包括设置激光束输出的输出设置单元；频率设置单元，其设置要发射的脉冲的频率、即激光束的脉冲间隔；波长设置单元，其设置激光束的波长；以及设置脉冲宽度的脉冲宽度设置单元。主控制单元控制清洁过程。主控制单元使用状态检查单元的检查结果和包含在清污条件数据库中的数据，以这样的方式控制激光发生装置和激光控制单元，从而从探针中去除污染物。

在具体实施例中，所述激光控制单元以使探针的温度低于熔点的方式控制激光束的照射。探针板包括树脂基板，树脂基板上具有导线和探针，电特性测量单元通过与探针板的表面接触，利用探针进行电特性测试。激光控制单元在主控制单元的控制下控制激光产生装置的操作。更具体地说，激光控制单元包括设置激光束输出的输出设置单元；频率设置单元，其设置要发射的脉冲的频率、即激光束的脉冲间隔；波长设置单元，其设置激光束的波长；以及设置脉冲宽度的脉冲宽度设置单元。主控制单元控制清洁过程。主控制单元使用状态检查单元的检查结果和包含在清污条件数据库中的数据，以这样的方式控制激光发生装置和激光控制单元，从而从探针中去除污染物。

在具体实施例中，图3是用于解释污染物如何附着在探针上的示意图。如图3所示，探针板包括树脂基板，该树脂基板上具有导线和至少一根针，作为探针。通过与测试对象的表面接触，利用探针进行各种测试。随着探针的尖端与测试对象的表面（例如基板）接触的次数增多，更多的污染物附着到探针的顶端，从而形成累积。污染物包括金属材料，如铝和金，以及空气中漂浮的外来颗粒。污染物具有各种大小和性质。

在具体实施例中，图4是用于说明通过激光照射的探针清洁（即从探针去除污染物）的示意图。如图4所示，激光束从激光发生装置经由光信号输出端发射到探针的尖端。激光束由光信号输出端的光学元件转换成脉冲宽度小于10纳秒（ns）的激光束，并且转换后的激光束聚焦在探针尖端的前侧。因此，从探针的尖端去除污染物。激光束的脉冲宽度设置为较短，即小于10纳秒（ns），以便探针的末端不会被激光束损坏。当用激光束照射尖端时，探针靠近尖端的表面和探针板的树脂表面也被激光束照射。然而，由于激光束聚焦在尖端的前侧或右侧或左侧，远离尖端的区域被发散的激光束暴露。因此不会损坏探针和探针板远离针尖的表面。

在具体实施例中，图5是激光束的脉冲图。如图5所示，具有频率F和脉冲宽度P的激光束用于激光照射。虽然用激光束照射的表面（下文中称为“照射表面”）是透明的由于激光照射而发热，受照射的表面在受到热传导的影响下冷却，然后再接受下一次照射。然而，如果用激光束连续照射探针，则照射表面上的温度逐渐升高。因此，有必要控制连续激光照射，注意照射表面的温度升高。在这种情况下，相邻炮点之间的间隔设置为0.2秒（5Hz）。在用于去除污染物的激光照射结束时，激光清洁设备使用由电特性测量单元测量的探针的电特性和由图像获取单元获取的图像的图像识别来检查污染物是否残留在探针的尖端上。如果确定污染仍然存在，则向探针发射额外的激光束。之后，激光清污设备使用电气特性和图像识别再次检查污染是否仍然存在。

在另一个实施例中，图6是根据第二实施例的包括冷却单元的激光清污设备结构图。如图6所示，激光清污设备允许通过使用冷却单元和控制冷却单元的控制单元，在激光照射之前或期间冷却待照射表面或被照射表面，以使被照射表面不会被热损坏。其中激光清污设备中还包括冷却单元和温度检测单元。激光控制单元的配置不同于激光控制单元的配置，其中状态检查单元进一步检查温度检测单元的检测结果；主控制单元使用温度检测单元检测到的温度执行激光控制，并通过冷却控制单元控制冷却单元的操作。与激光清洁设备中的部件相对应的部件用相同的标号表示，并且不再重复相同的描述。温度检测单元使用激光束发射单元的表面上的温度或在照射表面周围的区域处的特性（例如电阻）来测量照射表面上的气温。冷却单元通过例如在激光照射期间用冷风吹被照射表面来冷却被照射表面。冷却控制单元在主控制单元的控制下控制冷却单元的操作，以人为减少激光辐照产生的热量。以上描述了使用脉冲间隔控制的示例，作为保持探头温度低于熔点从而防止热损坏的方式。但是，可以控制激光束的输出强度、波长和脉冲宽度，而不是脉冲间隔。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些具体实施方式仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以对上述方法和系统的细节进行各种省略、替换和改变；例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本发明的范围；因此，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (8)

1.一种激光清污方法，其特征在于：所述激光清污方法包括以下步骤：

（S1）将待清污的探针放在桌面上，启动激光清污设备电源开关；

（S2）通过电特性测量单元测量探针的接触电阻参数，图像获取单元采用激光全息技术获取探针全息图像，探针的接触电阻参数与探针全息图像组合为原始探针信息；

（S3）激光清污设备根据原始探针信息调整激光辐照条件并发射满足所选激光照射条件的激光束；

（S4）在辐照之后，激光清污设备参照（S2）步骤第二次获取探针信息，并检查探针是否存在污染；若存在污染，则重复（S3）步骤直至探针不存在污染。

2.根据权利要求1所述一种激光清污方法，其特征在于：所述探针的接触电阻参数是探针与探针板之间的电阻，将探针由于接触表面膜层及其他污染物所构成的膜层电阻与接触电阻进行参数对比，激光清污设备得出探针的电特性并判定探针是否存在污染物。

3.根据权利要求1所述一种激光清污方法，其特征在于：所述激光全息技术是把激光束发射到探针上的反射光信号全部记录，并能完全再现探针光波的全部信息，图像获取单元得到探针的全息立体图像并判定探针是否存在污染物。

4.一种激光清污设备，其特征在于：应用权利要求1-3任意一项所述的一种激光清污方法，所述激光清污设备包含：

电特性测量单元，用于测量探针与探针板之间的接触电阻参数；

图像获取单元，用于拍摄探针的全息图像以监测探针的状态；

探针板，用于探针存放的模具；

状态检查单元，用于检查电特性测量单元与图像获取单元获取的探针信息；

主控制单元，用于控制激光清污设备；

清污条件数据库，用于存储探针信息与激光辐照条件；

激光模块，用于向探针发射激光束进行清污工作；所述激光模块包括：

激光控制单元，用于控制激光发生装置；

激光发生装置，用于发射激光束；

光信号输出端，用于激光输出的接口，所述光信号输出端耦合在激光发生装置上；

其中，电特性测量单元与探针板相连接，图像获取单元与电特性测量单元输出探针信息到状态检查单元，主控制单元与状态检查单元、清污条件数据库和激光模块相连。

5.根据权利要求4所述一种激光清污设备，其特征在于：所述激光控制单元包括输出设置单元、频率设置单元、波长设置单元和脉冲宽度设置单元，激光控制单元分别控制激光束的输出强度、频率、波长和脉冲宽度，激光控制单元根据清污次数重新设置脉冲间隔。

6.根据权利要求4所述一种激光清污设备，其特征在于：所述激光控制单元以使探针的温度低于熔点的方式控制激光束的照射。

7.根据权利要求4所述一种激光清污设备，其特征在于：所述探针板包括树脂基板，树脂基板上具有导线和探针，电特性测量单元通过与探针板的表面接触，利用探针进行电特性测试。

8.根据权利要求4所述一种激光清污设备，其特征在于：探针的污染物包括金属材料和空气中漂浮的灰尘颗粒。

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