CN111426938B

CN111426938B - 晶圆测试装置

Info

Publication number: CN111426938B
Application number: CN202010266584.2A
Authority: CN
Inventors: 廖元辉; 陈涛
Original assignee: Dongguan Mengwei Intelligent Technology Co ltd
Current assignee: Huizhou Mengwei Intelligent Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2020-04-07
Filing date: 2020-04-07
Publication date: 2022-11-04
Anticipated expiration: 2040-04-07
Also published as: CN111426938A

Abstract

本公开提供了晶圆夹具及具有该晶圆夹具的晶圆测试装置，该晶圆夹具包括夹具体、夹紧件及驱动夹紧件夹紧或松开晶圆的夹紧驱动机构，夹紧件包括连接块、夹块及固定装置；连接块与夹紧驱动机构连接，连接块与夹块之间设置有滑动结构；夹块沿晶圆的夹紧方向滑动设置；固定装置将夹块固定在连接块上。本公开通过使夹块朝向探针卡的表面凸出于晶圆朝向探针卡的表面0～0.2毫米，使晶圆在夹紧状态下进行测试，能确保晶圆与探针卡对准；该晶圆测试装置确保晶圆在夹紧状态下进行测试，测试完成后，待晶圆夹具下降时依靠具有倾斜面的驱动件松开晶圆。

Description

晶圆测试装置

技术领域

本公开涉及晶圆测试领域，尤其涉及一种晶圆测试装置。

背景技术

目前，晶圆的电学测试通常采用探针卡完成，具体步骤是机械手先将晶圆放置在夹具上，然后气缸驱动夹具上的夹紧件将晶圆夹紧，使晶圆的边缘紧贴到定位零件的表面，定位晶圆，然后气缸驱动夹紧件松开晶圆，避免探针卡与夹紧件干涉，最后将探针卡上的探针与晶圆的测试点直接接触，完成测试。由于无法在夹紧状态下测试，气缸驱动夹紧件松开时，极易将晶圆带偏，从而导致探针卡与晶圆未对准，进而导致误判，同时使机械手与晶圆之间的相对位置发生变化，导致机械手将晶圆夹坏。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种晶圆测试装置。

根据本公开的一个方面，一种晶圆夹具，包括夹具体、活动设置在所述夹具体上的夹紧件及驱动所述夹紧件夹紧或松开晶圆的夹紧驱动机构，所述夹紧件包括连接块、夹块及固定装置；所述连接块与所述夹紧驱动机构连接，所述连接块与所述夹块之间设置有滑动结构；所述夹块沿晶圆的夹紧方向滑动设置，所述夹块朝向探针卡的表面凸出于晶圆朝向探针卡的表面0～0.2毫米；所述固定装置将所述夹块固定在所述连接块上。

根据本公开的至少一个实施方式，所述滑动结构包括开设在所述连接块上的滑槽；所述滑槽沿晶圆的夹紧方向开设；所述夹块与所述滑槽滑动配合。

根据本公开的至少一个实施方式，所述滑槽朝向所述夹块的侧壁凸设有凸棱；所述凸棱与所述连接块一体成型，且所述凸棱沿晶圆的夹紧方向设置；所述夹块沿晶圆的夹紧方向开设有与所述凸棱适配的通槽。

根据本公开的至少一个实施方式，所述滑槽的槽底沿晶圆的夹紧方向开设有贯通的槽缝；所述槽缝的两个侧壁二者之一开设有螺纹孔，另一者穿设有与所述螺纹孔螺纹连接的固定螺栓；所述固定螺栓为所述固定装置。

根据本公开的至少一个实施方式，所述夹紧驱动机构包括弹簧及驱动件；所述弹簧设置在所述连接块和所述夹具体之间，以驱动所述夹块夹紧晶圆；所述驱动件与所述机架固定连接，所述驱动件朝向所述连接块的一侧或/和所述连接块朝向所述驱动件的一侧具有倾斜面，且所述倾斜面自上至下逐渐向所述夹具体倾斜。

根据本公开的至少一个实施方式，所述夹具体包括底座及设置在所述底座上方的L型侧壁；所述L型侧壁与所述底座可拆卸连接；所述夹紧件设置有两个，两个所述夹紧件分别与所述L型侧壁的两个臂对应。

根据本公开的一个方面，一种晶圆测试装置，包括机架、设置在所述机架上方的探针卡以及设置在所述探针卡下方的晶圆夹具，所述探针卡连接有调节其在所述机架上的位置的调节机构，所述晶圆夹具连接有驱动其上下滑动的驱动机构，所述晶圆夹具为前述任一项所述的晶圆夹具。

根据本公开的至少一个实施方式，所述调节机构包括XYZ滑台及与所述XYZ滑台固定连接的转角调节机构；所述转角调节机构包括从上到下依次设置的连接板、转动板及探针卡固定装置；所述连接板与所述XYZ滑台固定连接；所述转动板与所述连接板转动连接，所述转动板绕竖轴转动，所述转动板与所述连接板之间设置有调节所述转动板转动角度的调节结构；所述探针卡固定装置与所述转动板固定连接。

根据本公开的至少一个实施方式，所述探针卡固定装置包括分别设置在探针卡两侧的两个夹板结构；每个所述夹板结构均包括上夹板及设置在所述上夹板下方的下夹板；每个所述夹板均固定连接有至少一个螺柱；每个螺柱均从下到上依次贯穿所述上夹板、转动板和连接板；每个螺柱的上端均螺纹连接有螺帽。

根据本公开的至少一个实施方式，所述上夹板与下夹板之间以及所述上夹板与所述转动板之间均设置有定位导向结构。

本公开通过使夹块朝向探针卡的表面凸出于晶圆朝向探针卡的表面0～0.2毫米，使晶圆在夹紧状态下进行测试，测试完成后，待晶圆夹具下降时依靠具有倾斜面的驱动件松开晶圆，能确保晶圆与探针卡对准，避免晶圆偏移导致的误判问题；其次，本公开通过设置可在连接块上可调节位置的夹块，从而调节夹块与晶圆之间的过盈量或间隙，确保夹紧件打开时不带偏晶圆，避免晶圆相对机械手的位置发生变化；并且，本公开通过在调节机构中增加转角调节机构，从而可调节探针卡绕竖轴的转动角度，避免调整调节机构在机架上的位置来调节该转动角度。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是根据本公开的晶圆测试装置的示意图。

图2是根据本公开的晶圆测试装置中调节机构的爆炸结构示意图。

图3是根据本公开的晶圆夹具的爆炸结构示意图。

图4是根据本公开的晶圆夹具中夹紧件的爆炸结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开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方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。

实施例一：

根据本公开的第一实施方式，提供了一种晶圆夹具，如图3和4所示，包括夹具体403、活动设置在夹具体403上的夹紧件及驱动夹紧件夹紧或松开晶圆的夹紧驱动机构，如图3所示，夹紧件包括连接块406、夹块405及固定装置；连接块406与夹紧驱动机构连接，连接块406与夹块405之间设置有滑动结构；夹块405沿晶圆的夹紧方向滑动设置，夹块405朝向探针卡300的表面凸出于晶圆500朝向探针卡300的表面0～0.2毫米；固定装置将夹块405固定在连接块406上。

需要说明的是，本文所称晶圆的夹紧方向是指，夹块405与晶圆500的接触面的法向方向。

夹紧驱动机构可采用现有技术中的直线气缸、夹爪气缸或其他夹紧机构实现，这些夹紧机构在本领域内均为公知技术，在此不再赘述。

滑动结构可采用现有技术中的直线导轨结构实现，具体地，直线导轨中的轨道与连接块406固定连接，直线导轨中的滑块与夹块405固定连接；滑动结构也可采用现有技术中的导向轴导向孔结构实现，具体地，在连接块406上沿晶圆500的夹紧方向开设贯穿的导向孔，导向孔内滑动配合导向轴，夹块405与导向轴固定连接。

固定装置可采用现有技术实现，具体地，在连接块406上沿夹块405的滑动方向开设长条孔，长条孔内设置至少一个螺钉，夹块405上开设与螺钉螺纹连接的螺丝孔；或者，在连接块406垂直于夹块405的滑动方向上螺纹连接螺钉，固定时，转动螺钉，使螺钉的一端顶紧在夹块405上。

本实施方式中的晶圆测试装置，如图1所示，包括机架100、设置在机架100上方的探针卡300以及设置在探针卡300下方的晶圆夹具，探针卡300连接有调节其在机架100上的位置的调节机构200，晶圆夹具连接有驱动其上下滑动的驱动机构600，晶圆夹具为前述任一项的晶圆夹具400。

调节机构200可采用现有技术中的多轴滑台实现，例如MISUMI公司销售的高精度组合滑台。

驱动机构600可采用现有技术中的气缸、油缸或电缸等实现。

探针卡300采用现有技术中用于晶圆测试的探针卡实现。

实施例二：

与晶圆夹具实施例一的主要区别在于，在本实施例中，如图3和4所示，滑动结构包括开设在连接块406上的滑槽4061；滑槽4061沿晶圆500的夹紧方向开设；夹块405与滑槽406滑动配合。由于晶圆500的尺寸通常较小，采用直线导轨结构或导向轴导向孔结构等滑动结构会增大本晶圆夹具400的结构尺寸，通过滑槽406与夹块405的配合的滑动结构，简化了结构，从而缩小结构的尺寸。

实施例三：

与晶圆夹具实施例二的主要区别在于，在本实施例中，如图4所示，滑槽4061的槽底沿晶圆500的夹紧方向开设有贯通的槽缝4062；槽缝4062的两个侧壁二者之一开设有螺纹孔40621，另一者穿设有与螺纹孔40621螺纹连接的固定螺栓407；固定螺栓407为固定装置。滑槽4061朝向夹块405的侧壁凸设有凸棱40611；凸棱40611与连接块406一体成型，且凸棱40611沿晶圆500的夹紧方向设置；夹块405沿晶圆的夹紧方向开设有与凸棱40611适配的通槽，从而增加夹块405与滑槽4061的接触面的数量，增大摩擦力，避免夹块405与连接块406相对滑动后，夹块405在振动的作用下松动。

实施例四：

与晶圆夹具实施例一至实施例三任一实施例的主要区别在于，在本实施例中，如图1和3所示，夹紧驱动机构包括弹簧408及驱动件401；弹簧408设置在连接块406和夹具体403之间，以驱动夹块405夹紧晶圆500；驱动件401与机架100固定连接，驱动件401朝向连接块406的一侧或/和连接块406朝向驱动件201的一侧具有倾斜面4011，且倾斜面4011自上至下逐渐向夹具体403倾斜。在本实施例中，倾斜面4011设置在驱动件401上，为减少磨损，连接块406朝向驱动件401的一侧转动连接有滚子4062。如果采用气缸等有源元件作为夹紧驱动机构，由于晶圆夹具400需要上升下降，因此，有源元件的管线可能会与其他零部件发生干涉或者管线意外磨损损坏，采用倾斜面4011和弹簧408可有效避免该问题。

实施例五：

与晶圆夹具实施例一至实施例四任一实施例的主要区别在于，如图3所示，在本实施例中，夹具体403包括底座4032及设置在底座4032上方的L型侧壁4031；L型侧壁4031与底座4032可拆卸连接；夹紧件设置有两个，两个夹紧件分别与L型侧壁4031的两个臂对应。

如图3所示，晶圆500呈方形且厚度很薄，如果采用传统方式，直接在一个零件上开槽，即第一定位面40321和两个第二定位面40311均在同一个零件上，从机械加工来讲，这三个定位面只能铣削加工，定位面的表面粗糙度要求很高，铣削加工无疑会提高加工成本，因此，本实施例中，将第一定位面40321和两个第二定位面40311分别放在两个零件上，即底座4031和L型侧壁4031上，使得三个定位面均可磨削。

如图3所示，本实施例中，驱动机构600的输出端可拆卸连接有连接体，夹具体403可拆卸连接在该连接体404上。

实施例六：

与晶圆测试装置实施例一的主要区别在于，如图1和2所示，在本实施例中，调节机构200包括XYZ滑台210及与XYZ滑台210固定连接的转角调节机构220；转角调节机构220包括从上到下依次设置的连接板221、转动板224及探针卡固定装置；连接板221与XYZ滑台210固定连接；转动板224与连接板221转动连接，转动板224绕竖轴转动，转动板224与连接板221之间设置有调节转动板转动角度的调节结构；探针卡固定装置与转动板224固定连接。具体地，转动板224的顶部具有上凸的转动连接部2243，转动连接部2243的顶部可拆卸连接有盖板2241，盖板2241位于连接板221的上方，以实现转动板224在上下方向的限位；连接板221开设有与该转动连接部2243间隙配合的通孔，通孔的孔壁开设有径向贯穿孔2212，径向贯穿孔2212的两侧孔壁均穿设有螺旋测微仪222；两个螺旋测微仪222之间设置有限位块2242，限位块2242与转动连接部2243可拆卸连接，从而通过两个螺旋测微仪222调节转动板224的转动角度。本实施例中，连接板221上开设有与转动板224的转动轴线同轴的弧形孔2211，在转动板224上开设有螺孔，从而在转动板224的转动角度调整好后将转动板224和连接板221固定在一起。

实施例七：

与晶圆测试装置实施例六的主要区别在于，如图2所示，在本实施例中，探针卡固定装置包括分别设置在探针卡300两侧的两个夹板结构；每个夹板结构均包括上夹板226及设置在上夹板226下方的下夹板228；每个下夹板228均固定连接有至少一个螺柱2281；每个螺柱2281均从下到上依次贯穿上夹板226、转动板224和连接板221；每个螺柱2281的上端均螺纹连接有螺帽223。转动螺帽223，就可松开上夹板226和下夹板228，从而可更换不同的探针卡300，实现不同晶圆的测试。

实施例八：

与晶圆测试装置实施例八的主要区别在于，如图2所示，在本实施例中，上夹板226与下夹板228之间以及上夹板226与转动板224之间均设置有定位导向结构。本实施例中，上夹板226与转动板224之间的定位导向结构通过至少两个圆柱定位销225实现，具体地，上夹板226与转动板224均开设有与圆柱定位销225匹配的第一定位孔；上夹板226与下夹板228之间的定位导向结构通过至少两个销钉227实现，具体地，上夹板226与下夹板228均开设有与销钉227匹配的第二定位孔。通过设置定位导向结构，在转动螺帽223，松开上夹板226和下夹板228时，避免上夹板226与下夹板228错位以及避免上夹板226与转动板224错位。在本实施例中，下夹板228开设有定位探针卡300的定位槽2282，通过控制定位槽2282的深度，即可控制上下夹板夹住探针卡300的过盈量，避免将探针卡300夹坏。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims

1.晶圆夹具，包括夹具体、活动设置在所述夹具体上的夹紧件及驱动所述夹紧件夹紧或松开晶圆的夹紧驱动机构，其特征在于，所述夹紧件包括连接块、夹块及固定装置；所述连接块与所述夹紧驱动机构连接，所述连接块与所述夹块之间设置有滑动结构；所述夹块沿晶圆的夹紧方向滑动设置,所述夹块朝向探针卡的表面凸出于晶圆朝向探针卡的表面0～0.2毫米；所述固定装置将所述夹块固定在所述连接块上；

所述夹具体包括底座及设置在所述底座上方的L型侧壁；所述L型侧壁与所述底座可拆卸连接；所述夹紧件设置有两个，两个所述夹紧件分别与所述L型侧壁的两个臂对应；

所述夹紧驱动机构包括弹簧及驱动件；所述弹簧设置在所述连接块和所述夹具体之间，以驱动所述夹块夹紧晶圆；所述驱动件与机架固定连接，所述驱动件朝向所述连接块的一侧或/和所述连接块朝向所述驱动件的一侧具有倾斜面，且所述倾斜面自上至下逐渐向所述夹具体倾斜；

所述倾斜面用于在晶圆夹具下降时驱动所述夹块松开晶圆，以确保晶圆与探针卡对准；所述夹块在所述固定装置上滑动用于调节所述夹块与晶圆之间的过盈量或间隙，以确保所述夹紧件打开时不带偏晶圆，避免晶圆相对机械手的位置发生变化。

2.如权利要求1所述的晶圆夹具，其特征在于，所述滑动结构包括开设在所述连接块上的滑槽；所述滑槽沿晶圆的夹紧方向开设；所述夹块与所述滑槽滑动配合。

3.如权利要求2所述的晶圆夹具，其特征在于，所述滑槽朝向所述夹块的侧壁凸设有凸棱；所述凸棱与所述连接块一体成型，且所述凸棱沿晶圆的夹紧方向设置；所述夹块沿晶圆的夹紧方向开设有与所述凸棱适配的通槽。

4.如权利要求2所述的晶圆夹具，其特征在于，所述滑槽的槽底沿晶圆的夹紧方向开设有贯通的槽缝；所述槽缝的两个侧壁二者之一开设有螺纹孔，另一者穿设有与所述螺纹孔螺纹连接的固定螺栓；所述固定螺栓为所述固定装置。

5.晶圆测试装置，包括机架、设置在所述机架上方的探针卡以及设置在所述探针卡下方的晶圆夹具，所述探针卡连接有调节其在所述机架上的位置的调节机构，所述晶圆夹具连接有驱动其上下滑动的驱动机构，其特征在于，所述晶圆夹具为权利要求1-4任一项所述的晶圆夹具。

6.如权利要求5所述的晶圆测试装置，其特征在于，所述调节机构包括XYZ滑台及与所述XYZ滑台固定连接的转角调节机构；所述转角调节机构包括从上到下依次设置的连接板、转动板及探针卡固定装置；所述连接板与所述XYZ滑台固定连接；所述转动板与所述连接板转动连接，所述转动板绕竖轴转动，所述转动板与所述连接板之间设置有调节所述转动板转动角度的调节结构；所述探针卡固定装置与所述转动板固定连接。

7.如权利要求6所述的晶圆测试装置，其特征在于，所述探针卡固定装置包括分别设置在探针卡两侧的两个夹板结构；每个所述夹板结构均包括上夹板及设置在所述上夹板下方的下夹板；每个所述夹板均固定连接有至少一个螺柱；每个螺柱均从下到上依次贯穿所述上夹板、转动板和连接板；每个螺柱的上端均螺纹连接有螺帽。

8.如权利要求7所述的晶圆测试装置，其特征在于，所述上夹板与下夹板之间以及所述上夹板与所述转动板之间均设置有定位导向结构。