CN117491694A - 一种应用于cp测试的晶圆检测探针台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于CP测试的晶圆检测探针台，其包括机架与安装在机架上的大理石基座；大理石基座上安装有四轴运动机构，四轴运动机构的末端安装有晶圆载盘；四轴运动机构依次包括X轴平移座、Y轴平移座、Z轴平移座以及旋转台，四者中，后者通过驱动机构连接前者；晶圆载盘固定在旋转台上；大理石基座的上方安装有第一视觉组件、测高机构以及探针卡安装机构；Y轴平移座上还安装有能够相对于Y轴平移座可控升降的第二视觉组件。本发明中，基于四轴运动机构以及两组视觉组件，可以对晶圆载盘上的晶圆进行姿态调整，以及确定晶圆与探针卡安装机构的相对位姿，兼容性好，能够自动检测晶圆上的各检测位，效率高。
Description
技术领域
本发明设计晶圆检测技术领域，特别是涉及一种应用于CP测试的晶圆检测探针台。
背景技术
现阶段半导体器件主要通过提高集成度的方式实现更多功能或更快响应。为此，半导体制造过程一般会缩小器件特征尺寸，如高端逻辑芯片的电路制程线宽已由微米级别缩小至纳米级别，最小已达3纳米；在光电芯片中，最小的Micro LED尺寸也已经缩小至50μm以下。此外，为避免器件集成度提高后单位制造成本过度上涨，业界一般使用更大尺寸的晶圆，通过在单片晶圆片上制造更多的芯片并提高边缘区域使用率的方法降低单位制造成本，目前主流晶圆尺寸已从4英寸、6英寸，逐步发展到8英寸和12英寸。
对于探针台，晶圆尺寸增加导致探针的移动行程更大，而器件集成度提升的同时缩小了PAD尺寸，这又要求探针具备更高的操作精度(例如:目前晶粒的尺寸PAD约40μm，考虑到探针具有一定尺寸，实际允许的探针操作误差仅为约5μm)。因此，随着半导体工艺进步，探针台也在向高精度方向发展以适应生产要求，高效、高精度定位已日渐成为探针测试设备的一项重要性能评价指标。
现有的探针台(如专利CN115480141A所示的探针台)一般只能适用于一种尺寸的晶圆，需要人工对各检测位进行对点，而后机台运转对晶圆上的多个检测位进行依次检测，其兼容性较差，每换一种待检测晶圆，即需要更换检测机台或者对机具做较大的改造，且重新对检测位进行对点，使用成本高，且效率低。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种兼容性好，能够自动检测，效率高的应用于CP测试的晶圆检测探针台。
技术方案：为实现上述目的，本发明的应用于CP测试的晶圆检测探针台，其包括机架与安装在所述机架上的大理石基座；
所述大理石基座上安装有四轴运动机构，所述四轴运动机构的末端安装有晶圆载盘；所述四轴运动机构依次包括X轴平移座、Y轴平移座、Z轴平移座以及旋转台，四者中，后者通过驱动机构连接前者；所述晶圆载盘固定在所述旋转台上；
所述大理石基座的上方安装有第一视觉组件、用于测量晶圆厚度的测高机构以及用于装夹探针卡的探针卡安装机构；
所述Y轴平移座上还安装有第二视觉组件，所述第二视觉组件能够相对于所述Y轴平移座可控升降。
进一步地，所述Y轴平移座上固定有视觉组件基座，所述视觉组件基座与所述Z轴平移座在俯视方向上错开布局；所述第二视觉组件相对于所述视觉组件基座滑动安装，且所述视觉组件基座上安装有驱动所述视觉组件基座滑动的升降驱动机构。
进一步地，所述旋转台上还安装有接料机构；所述接料机构包括三个呈三角布局的顶针，还包括连接座与驱动气缸；所述顶针固定在所述连接座上，所述驱动气缸能够驱动所述连接座相对于所述旋转台升降。
进一步地，所述晶圆载盘上具有气吸机构以对晶圆进行固定。
进一步地，所述大理石基座与所述机架之间安装有多个防震垫。
进一步地，所述第一视觉组件以及所述探针卡安装机构安装在横梁上，所述横梁的两端分别通过第一支撑柱安装在所述大理石基座上。
进一步地，所述探针卡安装机构安装在顶座上，所述顶座的四角位置分别通过第二支撑柱安装在所述大理石基座上。
有益效果：本发明的应用于CP测试的晶圆检测探针台，基于四轴运动机构以及两组视觉组件，可以对晶圆载盘上的晶圆进行姿态调整，以及确定晶圆与探针卡安装机构的相对位姿，以方便后续探针卡安装机构处安装的探针卡对晶圆上的各检测位进行检测。本发明的晶圆检测探针台兼容性好，能够自动检测，效率高。
附图说明
图1为应用于CP测试的晶圆检测探针台的第一视角结构图；
图2为应用于CP测试的晶圆检测探针台的第二视角结构图；
图3为四轴运动机构部分的结构图；
图4为机架与防震垫的结构图。
图中：1-机架；2-大理石基座；3-四轴运动机构；31-X轴平移座；32-Y轴平移座；33-Z轴平移座；34-旋转台；35-第一驱动机构；36-第二驱动机构；37-第三驱动机构；38-旋转驱动机构；4-晶圆载盘；5-第一视觉组件；6-探针卡安装机构；7-第二视觉组件；71-视觉组件基座；72-升降驱动机构；8-测高机构；9-接料机构；91-顶针；92-连接座；93-滑轨；10-防震垫；11-横梁；12-第一支撑柱；13-顶座；14-第二支撑柱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示的应用于CP测试的晶圆检测探针台，其包括机架1与安装在所述机架1上的大理石基座2。所述大理石基座2与所述机架1之间安装有多个防震垫10。防震垫10能够防止外界振动对机台的检测精度造成影响。
所述大理石基座2上安装有四轴运动机构3，所述四轴运动机构3的末端安装有晶圆载盘4；所述四轴运动机构3依次包括X轴平移座31、Y轴平移座32、Z轴平移座33以及旋转台34，四者中，后者通过驱动机构连接前者，四者分别被第一驱动机构35、第二驱动机构36、第三驱动机构37以及旋转驱动机构38驱动运转；所述晶圆载盘4固定在所述旋转台34上；其中，X轴平移座31与Y轴平移座32均由大理石制成，以防止两者变形对系统精度产生影响。,
所述大理石基座2的上方安装有第一视觉组件5、用于测量晶圆厚度的测高机构8以及用于装夹探针卡的探针卡安装机构6；所述第一视觉组件5以及所述探针卡安装机构6安装在横梁11上，所述横梁11的两端分别通过第一支撑柱12安装在所述大理石基座2上。所述探针卡安装机构6安装在顶座13上，所述顶座13的四角位置分别通过第二支撑柱14安装在所述大理石基座2上。,
所述Y轴平移座32上还安装有第二视觉组件7，所述第二视觉组件7能够相对于所述Y轴平移座32可控升降。,
具体地，所述Y轴平移座32上固定有视觉组件基座71，所述视觉组件基座71与所述Z轴平移座33在俯视方向上错开布局；所述第二视觉组件7相对于所述视觉组件基座71滑动安装，且所述视觉组件基座71上安装有驱动所述视觉组件基座71滑动的升降驱动机构72。,
上述结构中，基于四轴运动机构3以及两组视觉组件，可以对晶圆载盘4上的晶圆进行姿态调整，以及确定晶圆与探针卡安装机构6的相对位姿，以方便后续探针卡安装机构6处安装的探针卡对晶圆上的各检测位进行检测。,
具体地，检测步骤如下：,
一个未检测的晶圆放置到晶圆载盘4后，X轴平移座31与Y轴平移座32联动运动，使晶圆载盘4运动至第一视觉组件5下方的晶圆拍照位；Z轴平移座33调整晶圆载盘4的高度，以使晶圆达到拍照焦点高度；测高机构8测得晶圆的厚度数据；控制系统根据第一视觉组件5获取的晶圆图像获得晶圆的位置与角度数据；控制系统根据角度数据改变旋转台34的角度以调整晶圆的角度以将晶圆摆正。
而后，X轴平移座31与Y轴平移座32联动运动使第二视觉组件7运动至探针卡拍照位；升降驱动机构72使第二视觉组件7运动至拍照焦点高度；控制系统根据第二视觉组件7获得的图像，获得探针卡的位置与角度；控制系统根据探针卡的角度改变旋转台34的角度以调整晶圆的角度；控制X轴平移座31与Y轴平移座32联动运动，使晶圆上的第一个测试位与探针卡对正；根据晶圆厚度控制Z轴平移座33上升以使探针卡对第一个测试位进行测试；控制Z轴平移座33下降；控制X轴平移座31与Y轴平移座32联动运动，使晶圆上的第二个测试位与探针卡对正，根据晶圆厚度控制Z轴平移座33上升以使探针卡对第二个测试位进行测试……依此类推，完成对晶圆上所有测试位的测试。
上述过程中，先基于视觉确定晶圆的位置与角度数据，并对晶圆的角度调节完成后，再基于视觉确定晶圆与探针卡的相对位置与相对角度，再对晶圆的角度调节完成后，基于上述相对位置计算对每个检测位进行检测时X轴平移座31与Y轴平移座32各自的平移量，基于晶圆的厚度计算检测时Z轴平移座33的平移量，如此，可以实现自动定位与自动检测，实现对晶圆的高效检测。
优选地，所述旋转台34上还安装有接料机构9；所述接料机构9包括三个呈三角布局的顶针91，还包括连接座92与驱动气缸；所述顶针91固定在所述连接座92上，所述驱动气缸能够驱动所述连接座92相对于所述旋转台34升降，所述旋转台34上安装有对所述连接座92进行导向的滑轨93。外部机械叉手将晶圆移动到晶圆载盘4上方时，顶针91的上端高于晶圆载盘4的上端面；机械叉手将晶圆放置到顶针91的上端后，驱动气缸使顶针91下降，以使晶圆被放置到晶圆载盘4的上端。采用上述结构，不需要在晶圆载盘4的上端面设置让位槽，可保持晶圆载盘4上端面的完整性。所述晶圆载盘4上具有气吸机构以对晶圆进行固定。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种应用于CP测试的晶圆检测探针台，其包括机架(1)与安装在所述机架(1)上的大理石基座(2)；
所述大理石基座(2)上安装有四轴运动机构(3)，所述四轴运动机构(3)的末端安装有晶圆载盘(4)；所述四轴运动机构(3)依次包括X轴平移座(31)、Y轴平移座(32)、Z轴平移座(33)以及旋转台(34)，四者中，后者通过驱动机构连接前者；所述晶圆载盘(4)固定在所述旋转台(34)上；
其特征在于，所述大理石基座(2)的上方安装有第一视觉组件(5)、用于测量晶圆厚度的测高机构(8)以及用于装夹探针卡的探针卡安装机构(6)；
所述Y轴平移座(32)上还安装有第二视觉组件(7)，所述第二视觉组件(7)能够相对于所述Y轴平移座(32)可控升降。
2.根据权利要求1所述的应用于CP测试的晶圆检测探针台，其特征在于，所述Y轴平移座(32)上固定有视觉组件基座(71)，所述视觉组件基座(71)与所述Z轴平移座(33)在俯视方向上错开布局；所述第二视觉组件(7)相对于所述视觉组件基座(71)滑动安装，且所述视觉组件基座(71)上安装有驱动所述视觉组件基座(71)滑动的升降驱动机构(72)。
3.根据权利要求1所述的应用于CP测试的晶圆检测探针台，其特征在于，所述旋转台(34)上还安装有接料机构(9)；所述接料机构(9)包括三个呈三角布局的顶针(91)，还包括连接座(92)与驱动气缸；所述顶针(91)固定在所述连接座(92)上，所述驱动气缸能够驱动所述连接座(92)相对于所述旋转台(34)升降。
4.根据权利要求2所述的应用于CP测试的晶圆检测探针台，其特征在于，所述晶圆载盘(4)上具有气吸机构以对晶圆进行固定。
5.根据权利要求1所述的应用于CP测试的晶圆检测探针台，其特征在于，所述大理石基座(2)与所述机架(1)之间安装有多个防震垫(10)。
6.根据权利要求1所述的应用于CP测试的晶圆检测探针台，其特征在于，所述第一视觉组件(5)以及所述探针卡安装机构(6)安装在横梁(11)上，所述横梁(11)的两端分别通过第一支撑柱(12)安装在所述大理石基座(2)上。
7.根据权利要求1所述的应用于CP测试的晶圆检测探针台，其特征在于，所述探针卡安装机构(6)安装在顶座(13)上，所述顶座(13)的四角位置分别通过第二支撑柱(14)安装在所述大理石基座(2)上。
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