CN110412439A - 一种探针台及半自动晶圆测试设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于晶圆测试的探针台，包括第一运动机构、第二运动机构和第三运动机构，所述第一运动机构、第二运动机构和第三运动机构的底面积依次递减，并依序向上堆叠。所述探针台通过所述第一运动机构、第二运动机构和第三运动机构控制所述晶圆沿第一方向、第二方向和第三方向往复运动及以所述第三方向为轴线旋转运动。本发明还公开了一种半自动晶圆测试设备，包括所述的探针台和位于其上方的显微镜，所述显微镜同时提供三种倍率成像，用以兼容6寸、8寸和12寸晶圆的测试。本发明采用低重心、真空干燥密封结构和多类型晶圆兼容的设计，使产品具有高精度和高稳定性。

Description

一种探针台及半自动晶圆测试设备
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种探针台及半自动晶圆测试设备。
背景技术
随着国内半导体技术的发展，多个12寸晶圆厂以及实验室的建立，逐步出现对于12寸晶圆检测的Probe的需求提高，目前12寸晶圆的Probe多数都依赖于进口设备(日，美)，同时出现需大于求的状况，对于国内出现情况，因此开发研发12寸晶圆的检测类的设备，以解决目前仅依赖于国外进口的困局，也是迫在眉睫。
我国现有的半导体芯片测试探针台，长时间工作后容易晃动，操作探针时，因探针台固定不稳定，容易出现测试失误，给使用者带来不便。
前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高稳定的探针台及半自动晶圆测试设备。
本发明提供一种探针台，用于晶圆测试，所述探针台包括第一运动机构、第二运动机构和第三运动机构，所述第一运动机构、第二运动机构和第三运动机构的底面积依次递减，并依序向上堆叠；所述探针台通过所述第一运动机构、第二运动机构和第三运动机构控制所述晶圆沿第一方向、第二方向和第三方向往复运动及以所述第三方向为轴线旋转运动。
进一步地，所述第一运动机构包括铸件底板和置于所述铸件底板上沿第一方向设置的多条第一导轨，所述第一导轨为刚性多孔结构。
进一步地，所述第一方向、第二方向和第三方向互相垂直，所述第一方向与所述第二方向与水平面平行，所述第三方向与水平面垂直。
进一步地，所述第一运动机构还包括第一电机，所述第一电机驱动所述第一导轨上的部件沿第一方向运动。
进一步地，所述第二运动机构包括底板以及置于底板上沿第二方向设置的第二导轨和第二电机，所述第二电机驱动所述第二导轨上的部件沿第二方向运动。
进一步地，所述第三运动机构包括沿第三方向设置的第三电机、导向轴、顶板和旋转电机，所述第三电机驱动固定于所述导向轴上的部件沿第三方向运动，所述旋转电机驱动顶板以第三方向为轴线旋转。
进一步地，所述探针台还包括壳体，所述壳体内置所述第一运动机构、第二运动机构和第三运动机构，所述壳体为干燥的密封结构，且内外表面均可导电。
本发明还提供一种半自动晶圆测试设备，包括所述的探针台和位于所述探针台上方的显微镜；所述显微镜同时提供三种倍率成像，用以兼容6寸、8寸和12寸晶圆的测试。
进一步地，所述显微镜包括壳体、位于壳体外底面物镜、内置于壳体高度不一的三组相机组件及位于壳体内底面的反射镜，所述反射镜折射所述三组相机组件的光路并汇总于所述物镜。
本发明提供的一种用于晶圆测试的探针台，包括第一运动机构、第二运动机构和第三运动机构，第一运动机构、第二运动机构和第三运动机构的底面积依次递减，并依序向上堆叠。本发明还提供了一种包含上述探针台的半自动晶圆测试设备，该设备还装配有三倍率显微镜。通过探针台低重心的稳定结构，解决了晶圆测试中设备容易晃动并影响测试精度的问题，使产品具有高稳定性和高精度。
附图说明
图1为本发明实施例的探针台示意图。
图2为本发明实施例的探针台第一运动机构和第二运动机构示意图。
图3为本发明实施例的探针台第三运动机构示意图。
图4为本发明实施例的探针台壳体示意图。
图5为本发明实施例的半自动晶圆测试设备的显微镜拆解图。
图6为本发明实施例的半自动晶圆测试设备的显微镜正视图。
图7为本发明实施例的半自动晶圆测试设备的显微镜侧视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1-4所示，本实施例中，探针台包括第一运动机构、第二运动机构和第三运动机构。第一运动机构、第二运动机构和第三运动机构的底面积依次递减，并依序向上堆叠，整体结构压缩紧凑，各机构重量从下往上逐步递减,从而实现低重心；探针台通过第一运动机构、第二运动机构和第三运动机构控制晶圆(未图示)沿X轴、Y轴和Z轴往复运动及以Z轴为轴线旋转运动，保证设备的运动稳定性，本实施例中，X轴、Y轴和Z轴互相垂直，X轴、Y轴与水平面平行，Z轴与水平面垂直。
第一运动机构包括铸件底板11和置于铸件底板11上沿Y轴设置的三条第一导轨12，三条导轨设计实现底盘稳固。第一导轨12为刚性多孔结构，本实施例中采用THK高刚性高精度导轨，在保障运动精度的基础上降低了整体结构重心，在其他实施例中，也可采用其他刚性轻质的导轨。第一运动机构还包括第一电机13，第一电机13驱动第一导轨12上的部件沿Y轴运动。
第二运动机构包括底板21以及置于底板上沿X轴设置的第二导轨22和第二电机23，第二电机23驱动第二导轨22上的部件沿X轴运动，如图第三运动机构位于第二导轨22上。XY轴均以高刚性导轨为导向元件，高精密丝杆以及步进电机配合高精度光栅尺作为执行以及反馈元件做XY轴高精密运动；Y轴由三条高刚性导轨组成，提高运动平稳性以及X轴基板的变形量。
第三运动机构包括沿Z轴设置的第三电机(未图示)、导向轴31、顶板33、连接板34和旋转电机32，第三电机驱动固定于导向轴31上的顶板33沿Z轴运动，旋转电机32固定于连接板34，驱动顶板33以Z轴为轴线旋转。Z轴通过四周高刚性高精密导向轴作为Z轴上升以及下降的导向，高精密丝杆以及电机通过斜滑块的方式实现升降，由光栅尺反馈实际位置，整体实现Z轴运动的稳定性以及高精度的运动；旋转功能通过高精度丝杆以及电机拉动顶板33边缘运动，由圆弧光栅尺反馈数据，实现旋转顶板33的极高精度的运动。
本实施例中，探针台还包括壳体4，壳体4内置第一运动机构、第二运动机构和第三运动机构，壳体为真空干燥的密封结构，且内外表面均采用导电的表面处理，使探针台形成整体屏蔽密封结构。连接配合处同样需要用导电棉作为中间物进行连接接触，从而提高整个腔体的屏蔽效果，对于测试微电信号上面能达到很好的屏蔽外界带来的干扰。同时也注意零件配合以及装配的同时，需保证内部的密封性。对于一些特殊的器件/晶圆需要在高低温的情况进行环境的模拟测试，有效的避免在该测试情况下会出现空气中的水分结露或者结霜在样品上的存在，通过气流的特性，填充满密封腔体内，使腔体里内的气体露点进行降低直至到一定的露点。
如图1-7所示，半自动晶圆测试设备包括上述的探针台和位于其上方的显微镜。显微镜同时提供三种倍率成像，用以兼容6寸、8寸和12寸晶圆的测试，在图像中能观察到三种倍率的成像效果，无需进行倍率的切换，镜头切换以及倍率的切换，同时3种倍率的呈现满足晶圆以及实验室中绝大多数的样品，兼容性高，同时也提高了各个测试的效率。
本实施例中，显微镜包括壳体51、位于壳体51外底面物镜53、内置于壳体高度不一的三组相机组件、位于壳体内底面的反射镜54和位于反射镜54上方的全反射镜55，反射镜折射三组相机组件的光路并汇总于物镜53。相机组件包括相机56和调焦组件52，由于各类不同的倍率，导致各相机的高度位置不同，结构设计上需实现高度方便进行调节；通过全反射镜55和反射镜54把相机组件产生的三条光路汇总在物镜之中，实现三种倍率的成像。
在本文中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了表达技术方案的清楚及描述方便，因此不能理解为对本发明的限制。
在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种探针台，用于晶圆测试，其特征在于，所述探针台包括第一运动机构、第二运动机构和第三运动机构，所述第一运动机构、第二运动机构和第三运动机构的底面积依次递减，并依序向上堆叠；所述探针台通过所述第一运动机构、第二运动机构和第三运动机构控制所述晶圆沿第一方向、第二方向和第三方向往复运动及以所述第三方向为轴线旋转运动。
2.如权利要求1所述的探针台，其特征在于，所述第一运动机构包括铸件底板和置于所述铸件底板上沿第一方向设置的多条第一导轨，所述第一导轨为刚性多孔结构。
3.如权利要求1所述的探针台，其特征在于，所述第一方向、第二方向和第三方向互相垂直，所述第一方向与所述第二方向与水平面平行，所述第三方向与水平面垂直。
4.如权利要求1所述的探针台，其特征在于，所述第一运动机构还包括第一电机，所述第一电机驱动所述第一导轨上的部件沿第一方向运动。
5.如权利要求1所述的探针台，其特征在于，所述第二运动机构包括底板以及置于底板上沿第二方向设置的第二导轨和第二电机，所述第二电机驱动所述第二导轨上的部件沿第二方向运动。
6.如权利要求1所述的探针台，其特征在于，所述第三运动机构包括沿第三方向设置的第三电机、导向轴、顶板和旋转电机，所述第三电机驱动固定于所述导向轴上的部件沿第三方向运动，所述旋转电机驱动顶板以第三方向为轴线旋转。
7.如权利要求1所述的探针台，其特征在于，所述探针台还包括壳体，所述壳体内置所述第一运动机构、第二运动机构和第三运动机构，所述壳体为干燥的密封结构，且内外表面均可导电。
8.一种半自动晶圆测试设备，其特征在于，包括如权利要求1至7任一所述的探针台和位于所述探针台上方的显微镜；所述显微镜同时提供三种倍率成像，用以兼容6寸、8寸和12寸晶圆的测试。
9.如权利要求8所述的半自动晶圆测试设备，其特征在于，所述显微镜包括壳体、位于壳体外底面物镜、内置于壳体高度不一的三组相机组件及位于壳体内底面的反射镜，所述反射镜折射所述三组相机组件的光路并汇总于所述物镜。
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