CN112103238A - 晶圆测试用旋转升降台 - Google Patents

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Abstract

一种晶圆测试用旋转升降台，包括驱动机构、导向机构、转动机构、工作台，导向机构位于驱动机构上方，且导向机构通过丝杠组与驱动机构连接，驱动机构通过丝杠组带动导向机构沿主导向轴与副导向轴上下运动；工作台位于导向机构上方，工作台随着导向机构上下运动；在转动机构的驱动下，工作台可与轴套一同以轴承中心为圆心转动。本发明采用多丝杆传动，双导向轴导向的方法使得旋转升降台获得更高的竖直运动直线度且具有高定位精度的特点，同时实现对晶圆旋转的精确矫正，从而能够更好的完成晶圆测试工作。

Description

晶圆测试用旋转升降台
技术领域
本发明涉及机械领域，特别涉及一种应用于晶圆测试的高精度旋转升降台。
背景技术
集成电路行业发展迅速，对芯片产品的良率要求日益增高，为减少不良品在后续加工中的浪费，对晶圆测试设备的要求也日益增高，这时一款更加高效、稳定且精确的应用于晶圆测试的高精度旋转升降台是极其重要的。
公告号为CN201196655Y的申请公开了一种可纵向升降、水平旋转的晶圆吸附及卸落装置，该装置虽然可以缩短晶圆的测试时间，实现纵向升降和水平旋转，但是由于其采用单丝杆驱动、深沟球轴承定位，导致精度严重不足。
公告号为CN105047575B的申请公开了一种晶圆测试的斜块升降机构，可在一定程度上解决晶圆测试用升降机构顶升力较小，顶升稳定性较差，精度低，结构复杂，制造成本高的不足，但是由于其采用斜块顶升机构在慢速时易发生爬行问题，且其在运动原件产生间隙位置过多，同时在升降过程中会有较大的水平方向的力，在工作阻力较大时会导致精度损失严重。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种采用多丝杆传动，双导向轴导向的应用于晶圆检测的高精度旋转升降台，使其在升降过程中多丝杆消除传动间隙，双导向轴过定位提高升降直线度，从而达到更高的精度；通过轴承，轴套与工作台可一同旋转，并留有卡槽位置，配合高精度转动机构实现对晶圆旋转的精确矫正。
为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：
本发明提供一种晶圆测试用旋转升降台，包括驱动机构、导向机构、转动机构、工作台；导向机构包括导向分支机构与旋转分支机构，导向分支机构与驱动机构连接，旋转分支机构与转动机构连接，工作台与旋转分支机构连接，工作台由驱动机构驱动，在导向分支机构的导向下进行升降，并通过转动机构与旋转分支机构的配合实现水平转动。
优选地，驱动机构包括底板、丝杠组、驱动电机、驱动皮带、同步带；丝杠组位于底板上方，并通过螺栓与底板连接；驱动电机位于底板上方，且驱动电机与底板通过螺栓连接；丝杠组包括至少两个丝杆，各丝杆之间通过同步带连接，其中一个丝杆与驱动电机通过皮带连接。
优选地，导向分支机构包括基座、主导向轴、副导向轴和轴座，主导向轴位于轴座的中部，并通过螺栓与轴座连接；轴座位于基座的中部，并通过螺栓与基座连接；副导向轴位于基座侧方，并通过螺栓与基座连接。
优选地，旋转分支机构包括轴承和轴套，轴承位于基座的内部，轴承的外圈与基座过盈配合；轴套位于轴承的内部，与轴承内圈过盈配合；工作台通过轴套与旋转分支机构连接。
优选地，在底板上开设有轴套通孔，主导向轴和副导向轴的轴套安装在轴套通孔内；在基座上开设有安装孔，在安装孔内安装有丝母座，丝杠组的丝母套装在丝母座内。
优选地，主导向轴的截面为三角形、圆形或方形。
优选地，转动机构包括旋转电机、底座、转动丝杆、两个随动轴承、旋转驱动板和两个限位块；旋转电机通过螺栓与底座连接，底座通过螺栓与基座连接；转动丝杆固定在底座上，两个随动轴承螺纹连在转动丝杆上，对称分布在旋转驱动板的两侧，将旋转驱动板的一端夹紧；两个限位块分别固定在底座上，两个限位块之间形成限位通孔，旋转驱动板的另一端穿过限位通孔与轴套通过螺钉连接。
优选地，随动轴承的外轮廓曲线为阿基米德曲线。
优选地，工作台包括工作盘、基座盘、基底；工作盘位于基座盘上方，工作盘与基座盘通过螺栓连接；基座盘位于基底上方，且与基底通过螺栓连接；基底与轴套通过螺栓连接。
本发明的优点在于：利用多丝杠传动消除传动间隙，提高竖直运动定位精度；采用双导向轴过定位的方式提高竖直运动直线度；通过轴承，轴套与工作台可一同旋转，并留有卡槽位置，配合高精度旋转机构可实现对晶圆旋转的精确矫正，从而实现更高的运动及定位精度；随动轴承的外轮廓采用阿基米德曲线，在将直线运动转为转动时，可使直线运动距离与转动角度间比例关系固定，从而在实现更高转动精度的同时，更加便于对转动角度的控制；同时具有高竖直运动定位精度、高竖直运动直线度、高水平旋转运动精度使该应用于晶圆测试的高精度旋转升降台也能够更好的完成晶圆测试工作，同时也更加适合安装于晶圆测试设备中。
附图说明
图1为根据本发明一个实施例的晶圆测试用旋转升降台的结构示意图；
图2为根据本发明一个实施例的驱动机构的结构示意图；
图3为图2的俯视图；
图4为根据本发明一个实施例的导向机构的结构示意图；
图5为根据本发明一个实施例的转动机构的结构示意图；
图6为根据本发明一个实施例的工作台的结构示意图。
其中的附图标记包括：驱动机构1、底板11、丝杠组12、第一丝杆121、第二丝杆122、第三丝杆123、第四丝杆124、驱动电机13、驱动皮带14、同步带15、导向机构2、基座21、主导向轴22、副导向轴23、轴座24、轴承25、轴套26、转动机构3、旋转电机31、底座32、转动丝杆33、随动轴承34、旋转驱动板35、限位块36、工作台4、工作盘41、基座盘42、基底43。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
下面将对本发提供一种实施例的应用于晶圆测试用旋转升降台进行详细说明。
如图1所示，本发明所述的晶圆测试用旋转升降台，包括驱动机构1、导向机构2、转动机构3、工作台4；其中，导向机构2包括导向分支机构与旋转分支机构，导向分支机构与驱动机构1连接，旋转分支机构与转动机构3连接，工作台4与旋转分支机构连接，工作台4由驱动机构1驱动在导向分支机构的导向下进行升降，并通过转动机构3与旋转分支机构的配合实现水平转动。
如图2所示，驱动机构1包括底板11、丝杠组12、驱动电机13、驱动皮带14、同步带15。具体的，丝杠组12位于底板11上方，并通过螺栓与底板11连接；驱动电机13位于底板11上方，且驱动电机13与底板11通过螺栓连接；丝杠组12内各丝杆通过同步带15保持同步转动，且丝杠组12内的一个丝杆通过驱动皮带14与驱动电机13连接，以确保丝杠组12与驱动电机13输出端保持同步转动，能够使导向机构2平稳升降，且多个丝杆传动能够消除传动间隙，提高竖直运动定位精度。
如图3所示，丝杠组12至少包含两个丝杆，图3示出了四个丝杆的情况，分别为第一丝杆121、第二丝杆122、第三丝杆123和第四丝杆124，第一丝杆121与第二丝杆122之间、第二丝杆122与第三丝杆123之间、第三丝杆123与第四丝杆124之间分别通过同步带15连接，保持同步转动。丝杆上有螺纹，配有固定的丝母，丝母可以将丝杆的转动转化为丝母沿丝杆方向的直线运动。
如图4所示，导向机构2包括导向分支机构和旋转分支机构，其中导向分支机构在丝杠组12的驱动下，带动基座21沿导向轴的方向上下运动。
在本发明一个优选实施例中，
导向分支机构包括：基座21、主导向轴22、副导向轴23和轴座24；具体的，在导向分支机构中，主导向轴22位于轴座24中部，并通过螺栓与轴座24连接；轴座24位于基座21中部，并通过螺栓与基座21连接；副导向轴23位于基座21侧方，并通过螺栓与基座21连接；基座21内有与丝杠组12配套的丝母座，在底板11上开设有轴套通孔；丝杠组12的丝母与基座21内丝母座连接，主导向轴22和副导向轴23的轴套安装在轴套通孔内，使得基座21在丝杠组12的驱动电机13的驱动下能延主导向轴22和副导向轴23的方向上下运动，其中双导向轴过定位的方式提高竖直运动直线度。
旋转分支机构作为工作台4与转动机构3的连接件，包括：轴承25和轴套26；轴承25位于基座21的内部，轴承25的外圈与基座21过盈配合，轴套26位于轴承25的内部，并与轴承25的内圈过盈配合，即轴承25位于轴套26与基座21之间，通过轴承25实现轴套26相对于基座21的转动。
在本发明一个优选实施例中，如图5所示，转动机构3包括旋转电机31、底座32、转动丝杆33、随动轴承34和旋转驱动板35。具体的，旋转电机31通过螺栓与基座21连接；底座32通过螺栓与旋转电机31连接，转动丝杆33固定于底座32中间；随动轴承34螺纹连在转动丝杆33上，对称分布在旋转驱动板35的两侧，将旋转驱动板35的一端夹紧；两个限位块36固定在底座32上，两个限位块36中间形成一个限位通孔，旋转驱动板35另一端穿过限位通孔与轴套26的顶端侧面通过螺钉连接，该限位通孔起到了遮挡作用，使旋转驱动板35能够转动。
具体的，当旋转电机31带动旋转丝杆33转动时，旋转丝杆33带动两个随动轴承34做往复直线运动，旋转驱动板35被夹紧的一端与限位块36相抵，使得旋转驱动板35的另一端倾斜转动，从而将随动轴承34的直线运动转化为旋转驱动板35的转动，由旋转驱动板35带动与其固定的轴套26转动，轴套26自身作为转轴，能够实现自转，基座21不随轴套26转动。
因此，在本发明一个优选实施例中，随动轴承34的外轮廓曲线为阿基米德曲线，其优势是在将直线运动转为转动时，可使直线运动距离与转动角度间比例关系固定，从而在实现更高转动精度的同时，更加便于对转动角度的控制。
如图6所示，工作台4由工作盘41、基座盘42、基底43组成；工作盘41位于基座盘42上方，工作盘41与基座盘42通过螺栓连接；基座盘42位于基底43上方，且与基底43通过螺栓连接；基底43与轴套26通过螺栓连接。当轴套26由旋转驱动板35带动转动时，带动基底43转动，从而带动工作盘41转动，实现工作台4的水平旋转功能。
结合上述描述，在本发明一个优选实施例中，旋转分支结构中的轴套26位于导向分支机构中的基座21内部且与基座21螺栓连接，轴套26与转动机构3中的旋转驱动板35连接，转动机构3与基座21螺栓连接；由此，在驱动电机13带动丝杠组12沿主导向轴22上下运动时，带动基座21及其内部的轴套26、轴承25和轴座24同时上下运动，轴套26又带动工作台4上下运动；旋转电机31带动旋转丝杆33转动时，旋转丝杆33带动两个随动轴承34做往复直线运动，旋转驱动板35被夹紧的一端与限位块36相抵，使得旋转驱动板35的另一端倾斜转动，从而将随动轴承34的直线运动转化为旋转驱动板35的转动，由旋转驱动板35带动与其固定的轴套26转动，轴套26自身作为转轴，能够实现自转，而基座21不随轴套26转动，从而实现了工作台4在上下运动的同时可以绕中心旋转。
上述内容详细说明了本发明提供的晶圆测试用旋转升降台的结构，晶圆测试用旋转升降台的工作流程为：
S1：驱动电机13通过驱动皮带14带动第一丝杆121同步旋转。
S2：同步带15带动第一丝杆121、第二丝杆122、第三丝杆123、第四丝杆124同步旋转，可消除丝杆传动的运动间隙，同时使基座21沿着主导向轴22及副导向轴23上升，基座21间接带动工作台4同步上升。
S3：旋转电机31驱动固定在底座32上的转动丝杆33转动，与此同时带动夹在两个随动轴承34中间的旋转驱动板35的一端做水平直线运动。
S4：旋转驱动板35的另一端在两个限位块36形成的限位通孔的限制下推动轴套26自转。
S5：轴套26水平面与工作台4的基底43连接，由此轴套26绕自身中心旋转时，带动工座台水平旋转，从而实现对工作台4的角度矫正。
从而实现本应用于晶圆测试的旋转升降台，实现高竖直运动定位精度、高竖直运动直线度、高水平旋转运动精度的晶圆测试工作。
在本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。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或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种晶圆测试用旋转升降台，其特征在于，包括：驱动机构(1)、导向机构(2)、转动机构(3)、工作台(4)，所述导向机构(2)包括导向分支机构和旋转分支机构，所述导向分支机构与所述驱动机构(1)连接，所述旋转分支机构与所述转动机构(3)连接，所述工作台(4)与所述旋转分支机构连接，所述工作台(4)由所述驱动机构(1)驱动，在所述导向分支机构的导向下进行升降，并通过所述转动机构(3)与所述旋转分支机构的配合实现水平转动。
2.如权利要求1所述的晶圆测试用旋转升降台，其特征在于，所述驱动机构(1)包括底板(11)、丝杠组(12)、驱动电机(13)、驱动皮带(14)、同步带(15)；所述丝杠组(12)位于所述底板(11)的上方，并通过螺栓与所述底板(11)连接；所述驱动电机(13)位于所述底板(11)的上方，且所述驱动电机(13)与所述底板(11)通过螺栓连接；所述丝杠组(12)包括至少两个丝杆，各丝杆之间通过同步带(15)连接，其中的一个丝杆与所述驱动电机(13)通过所述驱动皮带(14)连接。
3.如权利要求2所述的晶圆测试用旋转升降台，其特征在于，所述导向分支机构包括基座(21)、主导向轴(22)、副导向轴(23)，轴座(24)；所述主导向轴(22)位于所述轴座(24)的中部，并通过螺栓与所述轴座(24)连接；所述轴座(24)位于所述基座(21)的中部，并通过螺栓与所述基座(21)连接；所述副导向轴(23)位于所述基座(21)的侧方，并通过螺栓与所述基座(21)连接。
4.如权利要求3所述的晶圆测试用旋转升降台，其特征在于，所述旋转分支机构包括轴承(25)和轴套(26)；所述轴承(25)位于所述基座(21)的内部，所述轴承(25)的外圈与所述基座(21)过盈配合；所述轴套(26)位于所述轴承(25)的内部，并与所述轴承(25)的内圈过盈配合；所述工作台(4)通过所述轴套(26)与所述旋转分支机构连接。
5.如权利要求3所述的晶圆测试用旋转升降台，其特征在于，在所述底板(11)上开设有轴套通孔，所述主导向轴(22)和所述副导向轴(23)的轴套安装在所述轴套通孔内；在所述基座(21)上开设有安装孔，在所述安装孔内安装丝母座，所述丝杠组(12)的丝母套装在所述丝母座内。
6.如权利要求3所述的晶圆测试用旋转升降台，其特征在于，所述主导向轴(22)的截面为三角形、圆形或方形。
7.如权利要求4所述的晶圆测试用旋转升降台，其特征在于，所述转动机构(3)包括：旋转电机(31)、底座(32)、转动丝杆(33)、两个随动轴承(34)、旋转驱动板(35)和两个限位块(36)；所述旋转电机(31)通过螺栓与所述底座(32)连接；所述底座(32)通过螺栓与所述基座(21)连接；转动丝杆(33)固定在上述底座(32)上；两个所述随动轴承(34)螺纹连在所述转动丝杆(33)上，对称分布在所述旋转驱动板(35)的两侧，将所述旋转驱动板(35)的一端夹紧；所述两个限位块(36)分别固定在所述底座(32)上，所述两个限位块之间形成限位通孔，所述旋转驱动板(35)的另一端穿过所述限位通孔与所述轴套(26)通过螺钉连接。
8.如权利要求7所述的晶圆测试用旋转升降台，其特征在于，所述随动轴承(34)的外轮廓曲线为阿基米德曲线。
9.如权利要求1所述的晶圆测试用旋转升降台，其特征在于，工作台(4)包括工作盘(41)、基座盘(42)和基底(43)；其中，所述工作盘(41)位于所述基座盘(42)的上方，所述工作盘(41)与所述基座盘(42)通过螺栓连接；所述基座盘(42)位于所述基底(43)的上方，且与所述基底(43)通过螺栓连接；所述基底(43)与所述轴套(26)通过螺栓连接。
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