探针台是一种晶圆探针测试设备,探针测试在半导体器件制造流程具有重要的地位,通过探针测试,可及时发现晶圆中性能异常的晶粒,减少后续工序的加工耗费。目前晶圆直径不断增大,而晶粒却越来越小,对晶圆测试设备的自动化程度提出了较高的要求,传统的手动或半自动测试需要较多的人工参与,因而发展全自动探针台是提高晶圆探针测试效率的重要手段。国内的探针台因为起步较晚,在自动化方面与国外存在较大差距。运动控制和晶圆自动定位对准技术是提高探针测试自动化程度及测试效率的关键技术,本课题针对探针测试的特点,对用于探针台的运动控制卡和基于机器视觉的晶圆自动定位对准技术做了研究。大部分探针台系统采用PC加运动控制卡的控制方案,本文根据探针台的运动特点,提出了运动控制卡必须具有的功能,选用FPGA器件以及NIOS软核处理器,设计插补、加减速控制、I/O滤波等运动控制算法;用Windriver和C++开发了上位机驱动程序和运动控制调用函数,设计了一款基于PCI总线的4轴运动控制卡,具有4轴线性插补、S曲线加减速、编码器脉冲计数、I/O控制等功能。使晶圆片上的晶粒对准探针是晶圆探针测试的关键,传统的手动校正方法费时费力,因此运用机器视觉算法实现晶圆自动测试提高探针测试系统自动化程度的重要手段。本文根据晶圆测试的要求,对晶圆自动定位对准技术做了研究;结合图像腐蚀滤波、边缘提取等算法确定晶圆边界,并实现对晶圆圆心位置的检测;用图像模板匹配算法确定晶粒位置,并根据晶粒位置的横向及纵向位移计算出晶圆倾角。