CN105891552B - 一种晶圆固定夹具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种晶圆固定夹具，该晶圆固定夹具包括固定托盘和设置于所述固定托盘上的至少两个卡具；所述固定托盘内部设置有防止绝缘测试液体溢出或溅出的第一凹槽和承载晶圆以及所述绝缘测试液体的第二凹槽，所述第一凹槽的底面与所述第二凹槽的上表面重合，以及所述第一凹槽与所述第二凹槽的轴线重合；所述至少两个卡具包括固定卡具和可调节卡具，用于将所述晶圆限定在所述第二凹槽内，所述可调节卡具与套置有弹簧的操控杆固定连接，用于固定或释放所述晶圆。本发明提供的晶圆固定夹具，适用于在生产线中，配合自动高压测试系统对晶圆耐压性能进行测试，可以达到简化晶圆级高压器件的评估操作，降低评估成本，并提高评估效率的目的。

Description

一种晶圆固定夹具
技术领域
本发明实施例涉及半导体器件制造技术，尤其涉及一种晶圆固定夹具。
背景技术
随着功率器件制造技术的不断发展，市场对于功率器件的需求也越来越大，同时对功率器件的耐压等级要求也越来越高。
目前，在功率器件制造过程中，通常会对晶圆进行高压测试评估，以确保晶圆的耐压性能。但是，若将晶圆直接裸露于空气环境中，且当施加电压大于500V时，由于空气电弧放电，容易损坏器件。为了避免因晶圆在空气中进行测试评估造成器件损坏的不良现象产生，目前，一种方法是，采用有专用真空腔体探针台或填充有惰性气体腔体探针台来对晶圆的耐压性进行评估，但此种设备比较昂贵，且操作过程繁琐；另一种方法是，由工作人员采用非自动探针台对晶圆的耐压性能进行评估，但这种评估方法的评估效率低下，不适合生产线作业。
发明内容
本发明提供一种晶圆固定夹具，可适用于在生产线上配合自动高压测试系统对晶圆耐压性能进行测试，以实现简化晶圆级高压器件的评估操作，降低评估成本，并同时提高评估效率的目的。
本发明实施例提供了一种晶圆固定夹具，该晶圆固定夹具包括固定托盘和设置于所述固定托盘上的至少两个卡具；
所述固定托盘内部设置有防止绝缘测试液体溢出或溅出的第一凹槽和承载晶圆以及所述绝缘测试液体的第二凹槽，所述第一凹槽的底面与所述第二凹槽的上表面重合，以及所述第一凹槽与所述第二凹槽的轴线重合；
所述至少两个卡具包括固定卡具和可调节卡具，用于将所述晶圆限定在所述第二凹槽内，其中，所述可调节卡具与套置有弹簧的操控杆固定连接，用于固定或释放所述晶圆。
进一步地，所述第二凹槽的深度大于或等于所述晶圆的厚度。
进一步地，所述第一凹槽底面靠近所述第二凹槽处设置有倾斜平面，所述倾斜平面的第一端与所述第一凹槽的底面相连接，所述倾斜平面的第二端与所述第二凹槽底面相连接。
进一步地，所述至少两个卡具对称设置于所述固定托盘上。
进一步地，所述固定卡具包括连接部件和第一固定件；
所述连接部件第一端与所述第一凹槽的底面或第二凹槽的侧面固定，所述连接部件的第二端与所述第一固定件相连接，所述第一固定件用于将所述晶圆限定在所述第二凹槽内。
进一步地，所述可调节卡具包括滑槽和第二固定件；
所述滑槽设置于所述第一凹槽的底面，并且从所述第一凹槽的侧壁延伸至所述第二凹槽的侧壁；
所述第二固定件与第一凹槽接触的一侧内嵌于所述滑槽内，并且通过沿所述滑槽方向滑动固定或释放所述晶圆；
所述第一凹槽的侧壁上设置有贯穿所述第一凹槽的孔洞；
所述操控杆的第一端穿过所述孔洞并且露置于所述第一凹槽外侧，所述操 控杆的第一端上设置有凸起，用于阻挡所述操控杆从所述孔洞滑落，并且所述操控杆的第二端与所述第二固定件固定连接；
所述弹簧处于压缩状态，并且套置于所述操控杆上，所述弹簧的第一端与所述第二固定件相抵触，所述弹簧的第二端与所述第一凹槽的内侧壁相抵触。
进一步地，所述第二固定件的底部两侧设置有限位凸起，所述第一凹槽的底面的对应位置设置有限位板，以将所述第二固定件限定在所述滑槽内滑动。
进一步地，所述限位板通过螺丝设置在所述第一凹槽的底面上，或者，所述限位板与所述第一凹槽的底面为一体结构。
进一步地，所述第二固定件与所述晶圆接触的面为平面或者曲面。
进一步地，所述操控杆上还设置有控制件；
所述控制件，用于限制所述操控杆伸入到所述第一凹槽内部的距离。
进一步地，所述控制件为螺母，所述螺母固定在所述第一凹槽外壁上；
所述操控杆上设置有与所述螺母对应的螺纹；
所述螺母套置于所述操控杆的第一端上。
本发明实施例所提供的晶圆固定夹具，可以通过真空系统固定于探针台系统，并配合自动高压测试系统对晶圆耐压性能评估，以实现提高测试效率的目的。此外，利用本发明所提供的晶圆固定夹具可以有效简化晶圆级高压器件的评估操作，降低评估成本。
附图说明
图1a为本发明实施例提供的一种晶圆固定夹具的结构示意图；
图1b为图1a中晶圆固定夹具沿A1-A2的剖面图；
图2a为本发明实施例中提供的一种固定卡具的结构示意图；
图2b为本发明实施例中提供的另一种固定卡具的结构示意图；
图2c为本发明实施例中提供的又一种固定卡具的结构示意图；
图2d为本发明实施例中提供的又一种固定卡具的结构示意图；
图3为图1a中晶圆固定夹具沿B1-B2的一种剖面图；
图4a为本发明实施例中所提供的一种第二固定件的结构示意图；
图4b为图1a中晶圆固定夹具沿C1-C2的一种剖面图；
图4c为图1a中晶圆固定夹具沿C1-C2的另一种剖面图；
图5为图1a中晶圆固定夹具沿B1-B2的另一种剖面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1a为本发明实施例一提供的一种晶圆固定夹具的结构示意图。该晶圆固定夹具包括固定托盘1和设置于固定托盘1上的至少两个卡具2；固定托盘1内部设置有防止绝缘测试液体溢出或溅出的第一凹槽11和承载晶圆以及绝缘测试液体的第二凹槽12，第一凹槽11的底面112与第二凹槽12的上表面重合，以及第一凹槽11与第二凹槽12的轴线重合；至少两个卡具2包括固定卡具201和可调节卡具202，用于将晶圆限定在第二凹槽12内，其中，可调节卡具202与套置有弹簧26的操控杆25固定连接，用于固定或释放所述晶圆。
需要说明的是，本技术方案所提供的晶圆固定夹具的使用方法为在需要对晶圆耐压性能进行评估时，首先，将待测晶圆放入到第二凹槽12内，再利用卡具2将晶圆进行固定；其次，在将晶圆固定后向该固定托盘1内注入绝缘测试液体，使得所注入的绝缘测试液体覆盖待测晶圆；最后，令承载有待测晶圆和绝缘测试液体的固定托盘1通过真空系统固定于探针台系统上，并配合自动高压测试系统对晶圆耐压性能进行评估。
从上述使用方法可以看出，在本实施所提供的晶圆固定夹具中，设置第一凹槽11的目的是防止绝缘测试液体在固定托盘1相对位移的过程中从固定托盘1内溅出。为了进一步防止绝缘测试液体从固定托盘1内溅出，优选是，第二凹槽12的深度大于或等于晶圆的厚度。
在此基础上，为了使得操作人员易于将待测晶圆放入第二凹槽12内或从第二凹槽12内取出已测试完毕的晶圆，优选是，如图1a所示，第一凹槽11底面112靠近第二凹槽12处设置有倾斜平面13，倾斜平面13的第一端与第一凹槽11的底面112相连接，倾斜平面13的第二端与第二凹槽12底面122相连接。
进一步地，为了使得限定在第二凹槽12内的晶圆受力平衡，优选是，如图1a所示，至少两个卡具2对称设置于固定托盘1上。
卡具的形状有多种，根据其是否可以活动，可以将卡具分为固定卡具和可调节卡具。需要说明的是，本实施例所提供的晶圆固定夹具中的卡具可以全部为固定卡具；也可以全部为可调节卡具；还可以部分为固定卡具，部分为可调节卡具，此处不作限制。
在图1a中示例性地给出了一种固定卡具的结构示意图。图1b为图1a中晶圆固定夹具沿A1-A2的剖面图。下面结合图1a和1b对固定卡具的结构进行说 明。在图1a中，位于第二凹槽12左侧的卡具2为固定卡具201，固定卡具201包括连接部件21和第一固定件22；连接部件21第一端与第一凹槽11的底面112或第二凹槽12的侧面121固定(在图1a和1b中，示例性地，连接部件21第一端与第一凹槽11的底面112固定)，连接部件21的第二端与第一固定件22相连接，第一固定件22用于将晶圆限定在第二凹槽12内。具体地，从图1a中可以看出，连接部件21的形状为Y形，其第一端固定于第一凹槽11的底面112，第二端分叉，并且每一个分出来的枝叉分别与一个片状的第一固定件22连接。当需要利用该固定卡具201固定晶圆时，只需要将晶圆插入到片状的第一固定件22与第二凹槽12底面122之间的缝隙中即可。需要说明的是，在图1a中所提供的技术方案中，连接部件21的形状为Y形，以及连接部件21分出来的两个枝叉分别与两个第一固定件22连接，这仅是本发明实施例所提供的一个具体示例，而非对本发明的限制。另外，第一固定件22的形状为片状，这同样仅是本发明的一个具体示例，而非对本发明的限制。连接部件21和第一固定件22的形状可以为任意形状，只要能确保放置于第二凹槽12内的晶圆被固定即可。
图2a、图2b、图2c和图2d分别给出了另外四种固定卡具的结构示意图。
图2a中所提供的固定卡具的结构与图1b中所提供的固定卡具的结构类似，区别仅在于将图1b中片状的第一固定件优化为圆台形的第一固定件。请参看图2a，固定卡具201包括连接部件21和第一固定件22。连接部件21的形状为杆状，其第一端固定于第一凹槽11的底面112，第二端与第一固定件22连接。第一固定件22的形状为圆台形。具体地，该固定件22的下底面221与第二凹槽12底面122相对设置，而固定件22的上底面222背离第二凹槽21的底面122,并且固定件22的下底面221的直径小于固定件22的上底面222的直径。利用这种结构的第一固定件22对晶圆进行固定时，晶圆边缘与第一固定件22的侧面223的一点接触，从而限制晶圆在第二凹槽12内的晃动。此外，这种结构的第一固定件22可用于固定不同厚度的晶圆。
在图2b中，固定卡具201的形状为Γ的圆环形。需要说明的是，对于这种结构的卡具，其第一端223既充当了图2a中卡具2的连接部件21，用于将该固定卡具201与第一凹槽11的底面112相连接，又充当了图2a中卡具2的第一固定件22，用于将晶圆限定在第二凹槽12内。固定卡具201的第二端224仅充当了图2a中固定卡具201的第一固定件22，用于进一步将晶圆限定在第二凹槽12内。在此基础上，还可以将图2b中固定卡具201的结构优化为图2c中的结构。与图2b中的固定卡具相比，图2c中，将固定卡具201第一端223与晶圆接触的侧面2231优化为弧面，这样可以增大该固定卡具201与晶圆边缘的接触面积，进而确保晶圆不易被损伤。典型地，可以将固定卡具201优化为图2d中所提供的圆弧形，这样，可以进一步增大固定卡具201与晶圆边缘的接触面积，避免在对其进行测试时，晶圆受到损伤或破碎。
此外，在图1a中还示还例性地给出了一种可调节卡具的结构示意图，在该图，位于第二凹槽12右侧的卡具2为可调节卡具202。图3为图1a中可调节卡具沿B1-B2的剖面图。下面结合图1a和图3对可调节卡具的结构进行详细说明。该可调节卡具202包括滑槽23和第二固定件24；滑槽23设置于第一凹槽11的底面112，并且从第一凹槽11的侧壁111延伸至第二凹槽12的侧壁121；第二固定件24与第一凹槽11接触的一侧内嵌于滑槽23内，并且通过沿滑槽23方向滑动固定或释放晶圆；第一凹槽11的侧壁111上设置有贯穿第一凹槽 侧壁111的孔洞251；操控杆25的第一端穿过孔洞251并且露置于第一凹槽11外侧，操控杆25第一端上设置有凸起252，用于阻挡操控杆25从孔洞251滑落，并且操控杆25的第二端与第二固定件24固定连接；弹簧26处于压缩状态，并且套置于操控杆25上，弹簧26的第一端与第二固定件24相抵触，弹簧26的第二端与第一凹槽11的内侧壁1111相抵触。
进一步地，为了有效限制第二固定件24沿垂直于第二凹槽12底面122的方向运动，优选是，第二固定件24的底部两侧设置有限位凸起241(如图4a所示)，第一凹槽11的底面112的对应位置设置有限位板2411，以将第二固定件24限定在滑槽23内滑动。可选地，如图4b，限位板2411通过螺丝2412设置在第一凹槽11的底面112上，或者，如图4c，限位板2411与第一凹槽11的底面112为一体结构。在此基础上第二固定件24与晶圆接触的面242(如图4a所示)可以为平面或者曲面。
进一步地，操控杆上还可以设置有控制件；控制件用于限制操控杆伸入到第一凹槽内部的距离。示例性地，如图5所示，控制件为螺母27，螺母27固定在第一凹槽外侧壁1112上；操控杆25上设置有与螺母27对应的螺纹271；螺母27套置于操控杆25的第一端上。这样设置，操作人员可以利用螺母27可调节地固定和移动操控杆25，进而控制操控杆25伸入到第一凹槽11内部的距离。
本发明实施例所提供的晶圆固定夹具可以通过真空系统固定于探针台系统，并配合自动高压测试系统对晶圆耐压性能评估，以实现提高测试效率的目的。此外，利用本发明所提供的晶圆固定夹具可以有效简化晶圆级高压器件的评估操作，降低评估成本。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (11)

1.一种晶圆固定夹具，包括固定托盘和设置于所述固定托盘上的至少两个卡具；其特征在于，
所述固定托盘内部设置有防止绝缘测试液体溢出或溅出的第一凹槽和承载晶圆以及所述绝缘测试液体的第二凹槽，所述第一凹槽的底面与所述第二凹槽的上表面重合，以及所述第一凹槽与所述第二凹槽的轴线重合；
所述至少两个卡具包括固定卡具和可调节卡具，用于将所述晶圆限定在所述第二凹槽内，其中，所述可调节卡具与套置有弹簧的操控杆固定连接，用于固定或释放所述晶圆。
2.根据权利要求1所述的晶圆固定夹具，其特征在于，
所述第二凹槽的深度大于或等于所述晶圆的厚度。
3.根据权利要求1所述的晶圆固定夹具，其特征在于，
所述第一凹槽底面靠近所述第二凹槽处设置有倾斜平面，所述倾斜平面的第一端与所述第一凹槽的底面相连接，所述倾斜平面的第二端与所述第二凹槽底面相连接。
4.根据权利要求1所述的晶圆固定夹具，其特征在于，
所述至少两个卡具对称设置于所述固定托盘上。
5.根据权利要求1所述的晶圆固定夹具，其特征在于，
所述固定卡具包括连接部件和第一固定件；
所述连接部件第一端与所述第一凹槽的底面或第二凹槽的侧面固定，所述连接部件的第二端与所述第一固定件相连接，所述第一固定件用于将所述晶圆限定在所述第二凹槽内。
6.根据权利要求1所述的晶圆固定夹具，其特征在于，
所述可调节卡具包括滑槽和第二固定件；
所述滑槽设置于所述第一凹槽的底面，并且从所述第一凹槽的侧壁延伸至所述第二凹槽的侧壁；
所述第二固定件与第一凹槽接触的一侧内嵌于所述滑槽内，并且通过沿所述滑槽方向滑动固定或释放所述晶圆；
所述第一凹槽的侧壁上设置有贯穿所述第一凹槽的孔洞；
所述操控杆的第一端穿过所述孔洞并且露置于所述第一凹槽外侧，所述操控杆的第一端上设置有凸起，用于阻挡所述操控杆从所述孔洞滑落，并且所述操控杆的第二端与所述第二固定件固定连接；
所述弹簧处于压缩状态，并且套置于所述操控杆上，所述弹簧的第一端与所述第二固定件相抵触，所述弹簧的第二端与所述第一凹槽的内侧壁相抵触。
7.根据权利要求6所述的晶圆固定夹具，其特征在于，
所述第二固定件的底部两侧设置有限位凸起，所述第一凹槽的底面的对应位置设置有限位板，以将所述第二固定件限定在所述滑槽内滑动。
8.根据权利要求7所述的晶圆固定夹具，其特征在于，所述限位板通过螺丝设置在所述第一凹槽的底面上，或者，所述限位板与所述第一凹槽的底面为一体结构。
9.根据权利要求6所述的晶圆固定夹具，其特征在于，
所述第二固定件与所述晶圆接触的面为平面或者曲面。
10.根据权利要求6所述的晶圆固定夹具，其特征在于，
所述操控杆上还设置有控制件；
所述控制件，用于限制所述操控杆伸入到所述第一凹槽内部的距离。
11.根据权利要求10所述的晶圆固定夹具，其特征在于，
所述控制件为螺母，所述螺母固定在所述第一凹槽外壁上；
所述操控杆上设置有与所述螺母对应的螺纹；
所述螺母套置于所述操控杆的第一端上。
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