CN215180394U - 晶圆测试运动平台及包括该平台的探针台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了晶圆测试运动平台及包括该平台的探针台，包括：第二运动机构和设置在第二运动机构上的第三运动机构，后者的运动方向垂直于前者的运动方向；所述第二运动机构包括第二驱动组件和于下方支撑所述第二驱动组件的第二基板，所述第二基板的上端面上设置有第二凹槽，所述第二驱动组件设置在所述第二凹槽内；所述第三运动机构包括第三驱动组件和套设在其外周并与其相连的第三基板，在所述第二凹槽内还设置有第三凹槽，所述第三驱动组件设置在所述第三凹槽内；所述第二驱动组件于所述第三基板的下方与其相连并驱动其沿X方向移动。本实用新型采用低重心结构，运动机构运动位置精准和稳定，从而对承片台承载的晶圆进行测试时测试数据准确。

Description

晶圆测试运动平台及包括该平台的探针台

技术领域

本实用新型涉及半导体测试设备领域，特别是涉及一种晶圆测试运动平台及包括该平台的探针台。

背景技术

半导体晶圆(wafer)测试领域中，测试设备的运动稳定性和准确度是测试工作的前提条件。如果多轴(Y、X、Z、θ)平台运动的稳定性以及准确性不能满足要求，会直接导致测试的数据不准确，晶圆的损坏以及探针卡的损坏,从而造成财力、人力、物力的极大浪费。随着芯片尺寸越来越小，对芯片的测试设备的稳定性和准确度方面的要求越来越高。

传统的晶圆测试移动平台多采用“十字”形式的运动平台，晶圆设置在该运动平台的顶部。该多轴运动平台包括X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构等，这些运动机构依次向上叠加，往往会导致整个多轴运动机构的高度比较高。多轴运动机构在运动过程中惯性力和侧向力都较大，致使一些传动零件极易出现变形，经过一段时间后晶圆测试移动平台的移动精度会下降。

同时设置在晶圆测试移动平台底部的运动机构的面积不大于设置在上部的运动机构的面积，晶圆测试移动平台不能形成金字塔形式的结构，导致多轴运动机构在运动过程中的不稳定性下降。

晶圆测试移动平台和运动过程中的精度和稳定性的下降，会导致设置在晶圆测试移动平台上的晶圆测试数据不准确，甚至造成晶圆损坏以及探针卡损坏，从而造成人力、财力、物力的极大浪费。

实用新型内容

本实用新型针对背景技术中提出的一个或多个问题，提供一种晶圆测试运动平台，其为晶圆测试设备的一部分，以解决晶圆测试运动平台中各运动机构运动稳定性，准确性等问题。

根据本实用新型所述的一种晶圆测试运动平台，其包括：

第二运动机构和第三运动机构，所述第三运动机构设置在所述第二运动机构上，且所述第三运动机构的运动方向垂直于所述第二运动机构的运动方向；

所述第二运动机构包括第二驱动组件和支撑所述第二驱动组件的第二基板，所述第二基板的上端面上有沿第一水平方向的第二凹槽，所述第二驱动组件设置在所述第二凹槽内；

所述第三运动机构包括第三驱动组件和套设在所述第三驱动组件的外周并与其固连的第三基板，在所述第二凹槽内还设置有与所述第三驱动组件尺寸匹配的第三凹槽，所述第三驱动组件设置在所述第三凹槽内；

所述第二驱动组件于所述第三基板的下方与其相连并驱动其沿第一水平方向移动。

由上，该设置降低了整个晶圆测试运动平台的高度，从而降低了晶圆测试运动平台的重心，在驱动组件驱动与其相连的运动机构运动时，侧向力减小，运动机构不容易变形损坏，运动机构运动位置精准和稳定，从而对承片台承载的晶圆进行测试时测试数据准确。

在本实用新型的有些实施例中，在所述第二基板的上端面上所述第二凹槽的两侧分别设置一个与所述第二凹槽的长度方向平行的凸块滑轨或滑槽轨，所述第三基板的底面上设置有与所述凸块滑轨匹配的滑槽或与所述滑槽轨匹配的凸块。

由上，第三基板沿着第二基板通过滑轨滑槽滑动，增加了第三驱动组件沿着第一水平方向即X方向移动的稳定性。

在本实用新型的有些实施例中，所述第二驱动组件包括第二电机，与所述第二电机的输出轴相连的第二丝杠，以及套设在所述第二丝杠上的第二螺母；所述第三基板与所述第二螺母可拆卸性连接。

在本实用新型的有些实施例中，该晶圆测试运动平台还包括第一运动机构，设置在所述第二运动机构的下方，其运动方向与所述第三运动机构垂直并与所述第一运动方向不同，所述第一运动机构包括第一驱动组件和对其进行支撑的第一基板，所述第一基板的上端面上有沿第二水平方向设置的第一凹槽，所述第一驱动组件设置在所述第一凹槽内，所述第一驱动组件于所述第二基板的下方与其可拆卸性连接，并驱动其沿第二水平方向直线运动。

由上，第二基板沿着第一基板通过滑轨滑槽滑动，增加了第二驱动组件沿着第二水平方向即Y方向移动的稳定性。

在本实用新型的有些实施例中，在所述第一基板的上端面上于所述第一凹槽的两侧分别设置一条与所述第一凹槽平行的第一滑轨，在所述第二基板的下端面上设置两个与所述第一滑轨匹配的第一滑槽，所述第一滑轨设置在所述第一滑槽里。

在本实用新型的有些实施例中，所述第一驱动组件包括第一电机，与所述第一电机的输出轴相连的第一丝杠，以及套设在所述第一丝杠上的第一螺母；所述第二基板与所述第一螺母可拆卸性连接。

在本实用新型的有些实施例中，所述第三基板、所述第二基板和所述第一基板的面积由上而下逐渐增大。

由上，第三、二、一基板由上而下逐渐增大，晶圆测试运动平台形成金字塔形，晶圆测试运动平台的各个运动机构运动平稳，从而提高晶圆数据测试的准确性。

在本实用新型的有些实施例中，该晶圆测试运动平台还包括第四运动机构，设置在第三运动机构的上方，沿Z轴或与Z轴呈一定夹角的轴线转动。

在本实用新型的有些实施例中，所述第四运动机构的顶部设置有所述承片台。

在本实用新型的有些实施例中，所述第一、二驱动组件均是直线驱动器，所述第二基板和所述第三基板均与所述直线驱动器相连。

本实用新型还提供了一种探针台，其包括以上所述的晶圆测试运动平台。

本实用新型提供的多轴低重心测试运动平台，运动机构的运动准确性和平稳性高。由于各个运动机构采用低重心结构，电机执行元件在启动、停止和换向时被驱动的运动机构所产生的侧向力小，对电机等驱动组件产生的损坏小，驱动组件不易变形，适用寿命长，从而被驱动的运动机构运动平稳；两个相邻的基板之间采用滑轨滑槽的设置，增加了设置在基板上的驱动组件的运动平稳性；每个基板从上而下面积逐渐增大，晶圆测试运动平台上的各个运动机构运动平稳。总之，由于以上设置，晶圆测试运动平台上的各个运动机构运动更加平稳，通过该运动平台的调整，使承片台上的晶圆测试位置与其上方的探针卡一一对应，提高了晶圆测试数据的准确性。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的晶圆测试运动平台的立体示意图之一；

图2为本实用新型一实施例的晶圆测试运动平台的立体示意图之二；

图3为本实用新型一实施例的晶圆测试运动平台的侧视图；

图4为本实用新型一实施例的晶圆测试运动平台的俯视图。

附图中各标记如下：

1：第一基板；11：第一滑轨；12：第一凹槽；

2：第一驱动组件；21：第一电机；22：第一丝杠；

3：第二基板；31：第二凹槽；32：第二滑轨；33：第一滑槽；34：第三凹槽；

4：第二驱动组件；41：第二电机；42：第二丝杠；

5：第三驱动组件

6：第三基板

7：第四运动机构

8：承片台

9：探针卡

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本实用新型的晶圆测试运动平台及晶圆测试装置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实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。实施例附图中各种不同对象按便于列举说明的比例绘制，而非按实际组件的比例绘制。

本实用新型公开的一种晶圆测试运动平台包括：自下而上依次堆叠相连的第一运动机构、第二运动机构、第三运动机构，其中，前两个为沿X、Y轴方向的水平直线运动机构，后一个为沿Z轴方向的竖直直线运动机构，以上三个运动机构均包括驱动组件和支撑所述驱动组件的基板，至少有一个所述水平直线运动机构的所述驱动组件向下部分或全部嵌进支撑其的所述基板里。以及所述竖直直线运动机构的基板向下嵌进相邻的所述水平直线运动机构的基板里。这样减少了整个晶圆测试运动平台的高度，使晶圆测试运动平台的重心降低，各个直线运动机构运动时侧向力和惯性力减小，各运动机构不容易变形，移动平稳。承片台设置在第三运动机构上，用于承载晶圆，通过该晶圆测试运动平台的移动将晶圆放置在探针台的下部，进行测试晶圆的数据性能，晶圆测试运动平台的各个运动机构重心低，在使用过程中不易变形从而移动平稳，能够将晶圆精准的移动到探针台的下部，保证了晶圆测试数据的准确性。

具体的，如图1-2，为本实用新型公开的一种晶圆测试运动平台的两个不同方向的立体图，图3为本实用新型公开的一种晶圆测试运动平台的侧视图，图4为本实用新型公开的一种晶圆测试运动平台的俯视图。

第一运动机构设置在晶圆测试运动平台的底部，驱动设置在其上的第二运动机构沿着Y轴直线移动，第一运动机构包括第一驱动组件2和设置在第一驱动组件2的下部对其进行支撑的第一基板1。

所述第一基板1的上端面上设置有长度与Y轴平行且长、宽、高与第一驱动组件2相匹配的第一凹槽11，所述第一驱动组件2设置在第一凹槽11里，该设置缩减了第一运动机构的高度，使第一运动机构重心下移，第一驱动组件驱动第二运动机构沿Y轴移动时侧向力减小，第一驱动组件不容易损坏，且第二运动机构运动时也更加平稳。

所述第一驱动组件2包括第一驱动电机21，与第一驱动电机21的输出轴固连的第一丝杠22，以及套设在第一丝杠22上的第一螺母(图中未示出)，设置在第一驱动组件2上部的第二运动机构与第一螺母固连。第一驱动电机21和第一丝杠22均设置在第一凹槽11里。在第一驱动电机21正反转时驱动第一丝杠22随之转动，套设在第一丝杠22上的第一螺母带着第二运动机构沿着第一丝杠22移动，从而改变第二运动机构在Y轴方向的位置。

第三运动机构设置在第二运动机构上，第二运动机构驱动第三运动机构沿X轴方向运动，第二运动机构包括驱动第三运动机构沿X轴直线运动的第二驱动组件4和设置在第二驱动组件4的下方支撑第二驱动组件4的第二基板3；第二基板3与所述第一螺母相连。

第二基板3的上端面上设置有沿着X轴设置有长、宽、高均与第二驱动组件4相匹配的第二凹槽31，第二驱动组件4设置在第二凹槽31里，该设置缩减了第二运动机构的高度，使第二运动机构重心下移，第二驱动组件4驱动第三运动机构时的侧向力小，第二驱动组件4不容易损坏，同时由于重心低也增加了第三运动机构的运动稳定性。

所述第二驱动组件4包括驱动第三运动机构沿着X轴移动的第二驱动电机41，与第二驱动电机41的输出轴固连的第二丝杠42，以及套设在第二丝杠42上的第二螺母(图中未示出)，第三运动机构与第二螺母固连。第二丝杠42的轴向与X轴平行，在第二驱动电机41正反转时带着第二丝杠42转动，套设在第二丝杠42上的第二螺母带着第三运动机构沿着第二丝杠22左右移动，从而改变第三运动机构在X轴方向上的位置。

在有些实施例中，以上的第一、二驱动组件2,4还可以是有杆气缸，电推杆，直线电机等直线驱动器。

在有些实施例中，第一、二运动机构可以只设置一个。

第三运动机构包括驱动第四运动机构沿Z轴方向移动的第三驱动组件5和套设在第三驱动组件5的外周并与其相连的第三基板6，第二螺母与第三基板相连。

在第二基板的第二凹槽31内还设置有第三凹槽，第三驱动组件5设置在第三凹槽内。该设置减少了第二运动机构和第三运动机构的高度，使第三运动机构向下嵌进第二运动机构里，使整个运动平台的高度得到减少，重心下移，晶圆测试运动平台在运动过程中，因为重心降低惯性力减少，能够更快启动与停止运动且能够使运动的位置精度更高，驱动部件受损小，延长了使用寿命，从而减少了整个设备在运动中所需要的时间，提高了生产效率。

本实用新型实施例中，第一运动机构也可以沿着X轴方向移动，第二运动机构也可以沿着Y轴方向移动，上面的实施例中的XY轴是相对于图1和图2中的XY轴坐标系定义的。

如图1-4所示的晶圆测试运动平台还包括第四运动机构，其设置在第三运动机构上，被第三运动机构驱动沿Z轴方向上下移动。第四运动机构7可以在水平面内转动，此时承载晶圆的承片台8设置在第四运动机构7的上端面上。

当然有些实施例中，可以不设置第四运动机构7，此时承片台8设置在第三运动机构上。

继续参考图1-4，以上的第一基板1、第二基板3和第三基板6的面积逐渐减小，晶圆测试运动平台从上到下形成金字塔形的结构，第一基板1面积大，承载力强，设置在晶圆测试运动平台的底部，第一至第三运动机构设置在其上运动平稳，增加了晶圆测试运动平台的平稳性和晶圆测试数据的精确度。

继续参考图1-4，在第一基板1的上端面上于第一凹槽12的两侧还分别设置一个与Y轴平行的第一滑轨11，第二基板3的下端面上设置有与第一滑轨11相匹配的两个第一滑槽33，第一滑轨11设置在第一滑槽33里。在第二基板3被第一驱动组件2驱动沿着Y轴移动时，同时也沿着第一基板1滑动，从而增加了第二基板3的运动稳定性。

继续参考图1-4，在第二基板1的上端面上，沿着X轴方向在第二凹槽32的两侧还分别设置一个第二滑轨32，在第三基板6的底面上设置有与第二滑轨32相匹配的第二滑槽，第二滑槽套设在第二滑轨32上。在第三基板6被第二驱动组件4驱动沿着X轴移动时，同时也沿着第二基板3滑动，从而增加了第三基板6的运动稳定性。

以上的第一、二滑轨为凸台滑轨，可以设置成滑槽轨，相应的在第二基板和第三基板的底面上分别设置与滑槽轨匹配的凸台。

如图3所示，本实用新型还提供了一种晶圆测试装置，包括上述晶圆测试运动平台和设置在晶圆测试运动平台上方的测试探针卡9(Peober Card)。晶圆通过负压的方式吸附在承片台8上，设置在探针台上的所述测试探针卡9与吸附在所述承片台8上的晶圆所需测试位置一一对应。测试探针9与外接的测试仪进行电连接，将测试仪的测试信号导入到晶圆的测试点；由于晶圆测试运动平台各运动机构重心降低的设置和滑槽滑轨的设置，增加了各运动机构移动的平稳性，使得探针与晶圆的测试位置精准的一一对应，提高了探针与晶圆接触的安全性和晶圆测试数据的准确性。

本实用新型的晶圆测试运动平台，第一运动机构设置于整个移动平台的最下方，驱动承片台8带着晶圆沿Y轴方向运动，承载重量最大；第二运动机构设置于第一运动机构上，驱动承片台8带着晶圆沿X轴方向运动；第三运动机构设置在第二运动机构上，驱动承片台8带着晶圆沿Z轴方向上下运动；第四运动机构设置在第三运动机构上，驱动承片台8带着晶圆在水平面内旋转，使承片台8上的晶圆的位置摆放正确后，通过真空负压的方式吸附在承片台8上。具体来说，承片台8内部设有排气孔，通过排气软管与真空负压装置相连，对其进行抽真空，以便将晶圆吸附在承片台8上，并保持与承片台8的紧密接触固定。最后，通过晶圆测试运动平台XYZ方向移动，使测试探针卡9(Peober Card)与承片台8上的晶圆测试位置的一一对应。

在测试时，通过软件控制上述晶圆测试运动平台，待各运动机构移动到预设位置后，晶圆11被晶圆测试运动平台通过第三运动机构调整承片台8的上下位置，并将设置于承片台8之上的待测试晶圆送至测试探针卡9的正下方，并随后通过第四运动机构旋转承片台8一定角度。待测试晶圆11设置于探针台10之上，并对晶圆11以真空吸附的方式进行固定。以使得待测试的晶圆内部相应的位置与测试探针进行一一对准，对准精度可达±2μm以内。

如前所述，在传统的晶圆测试运动平台中，第一运动机构、第二运动机构和第三运动机构从下往上依次叠置，承片台设置于第三运动机构的载置台上，这样，承片台的初始高度较高。这一方面导致整个装置在工作时重心较高，易出现晃动而引起测试精度不高的缺陷；另一方面，在第一运动机构、第二运动机构和第三运动机构所围成的大量空间被浪费掉，导致整个装置体积偏大，不够紧凑。

而采用本实用新型的上述结构，由于第一运动机构、第二运动机构的驱动组件设置在其下方的支撑其的基板内的凹槽中，以及第三运动机构的基板底座向下设置第二基板的第三凹槽内，这使得整个晶圆测试运动平台的高度降低，重心下移，一方面增加了各个运动机构的运动平稳性，另一方面由于重心降低，驱动组件在停止驱动或换向驱动时，各个运动机构产生的侧向力减小，对驱动组件产生的损坏也小，驱动组件不易变形，驱动组件驱动的运动机构运动平稳；各个相邻的运动机构的基板之间采用滑轨滑槽的方式，增加运动机构运动的平稳性；该晶圆测试运动平台的基板从上到下逐渐增大，采用金字塔形式的结构，增加了各运动机构的运动平稳性。

一种探针台，包括以上所述的晶圆测试运动平台。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种晶圆测试运动平台，其特征在于，其包括：

第二运动机构和第三运动机构，所述第三运动机构设置在所述第二运动机构上，且所述第三运动机构的运动方向垂直于所述第二运动机构的运动方向；

所述第二运动机构包括第二驱动组件和支撑所述第二驱动组件的第二基板，所述第二基板的上端面上有沿第一水平方向的第二凹槽，所述第二驱动组件设置在所述第二凹槽内；

所述第三运动机构包括第三驱动组件和套设在所述第三驱动组件的外周并与其固连的第三基板，在所述第二凹槽内还设置有与所述第三驱动组件尺寸匹配的第三凹槽，所述第三驱动组件设置在所述第三凹槽内；

所述第二驱动组件于所述第三基板的下方与其相连并驱动其沿第一水平方向移动。

2.如权利要求1所述的晶圆测试运动平台，其特征在于，在所述第二基板的上端面上所述第二凹槽的两侧分别设置一个与所述第二凹槽平行的凸块滑轨或滑槽轨，所述第三基板的底面上设置有与所述凸块滑轨匹配的滑槽或与所述滑槽轨匹配的凸块。

3.如权利要求2所述的晶圆测试运动平台，其特征在于，所述第二驱动组件包括第二电机，与所述第二电机的输出轴相连的第二丝杠，以及套设在所述第二丝杠上的第二螺母；所述第三基板与所述第二螺母可拆卸性连接。

4.如权利要求1所述的晶圆测试运动平台，其特征在于，还包括第一运动机构，设置在所述第二运动机构的下方，其运动方向与所述第三运动机构垂直并与所述第一运动机构不同，所述第一运动机构包括第一驱动组件和对其进行支撑的第一基板，所述第一基板的上端面上有第二水平方向设置的第一凹槽，所述第一驱动组件设置在所述第一凹槽内，所述第一驱动组件于所述第二基板的下方与其可拆卸性连接，并驱动其沿第二水平方向直线运动。

5.如权利要求4所述的晶圆测试运动平台，其特征在于，在所述第一基板的上端面上于所述第一凹槽的两侧分别设置一条与所述第一凹槽长度方向平行的第一滑轨，在所述第二基板的下端面上设置两个与所述第一滑轨匹配的第一滑槽，所述第一滑轨设置在所述第一滑槽里。

6.如权利要求4所述的晶圆测试运动平台，其特征在于，

所述第一驱动组件包括第一电机，与所述第一电机的输出轴相连的第一丝杠，以及套设在所述第一丝杠上的第一螺母；所述第二基板与所述第一螺母可拆卸性连接。

7.如权利要求4所述的晶圆测试运动平台，其特征在于，所述第三基板、所述第二基板和所述第一基板的面积由上而下逐渐增大。

8.如权利要求1至7任一项所述的晶圆测试运动平台，其特征在于，还包括第四运动机构，设置在第三运动机构的上方，沿Z轴或与Z轴呈一定夹角的轴线转动。

9.如权利要求8所述的晶圆测试运动平台，其特征在于，所述第四运动机构的顶部设置有承片台。

10.如权利要求4所述的晶圆测试运动平台，其特征在于，所述第一、二驱动组件均是直线驱动器，所述第二基板和所述第三基板均与所述直线驱动器相连。

11.一种探针台，其特征在于，其包括根据权利要求1至10任一项所述的晶圆测试运动平台。

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