CN217641237U - 一种用于大功率晶圆检测的真空处理器运动操纵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于大功率晶圆检测的真空处理器运动操纵系统，包括：晶圆检测单元、晶圆固定托盘、运动单元和第一真空腔体；晶圆检测单元、晶圆固定托盘和运动单元均设置于第一真空腔体内，且晶圆固定托盘固定于运动单元。在本方案中，通过第一真空腔体为晶圆构建真空检测环境，使得在大电流的测试环境下，避免在高电压情况下发生电弧击穿芯片，此种检测环境具有操作简便、芯片良率好等特点。

Description

一种用于大功率晶圆检测的真空处理器运动操纵系统

技术领域

本实用新型涉及高功率晶圆检测系统技术领域，特别涉及一种用于大功率晶圆检测的真空处理器运动操纵系统。

背景技术

目前，市场上比较常见的高功率晶圆测系统中，为避免在高电压情况下产生电弧效应，绝大多数是采用专用油侵的办法，使得测试完成后需要进行清理；而且由于油在空气中容易氧化，需要进行频繁更换；同时由于芯片的清洗工序，也会造成芯片良率的大大降低。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种用于大功率晶圆检测的真空处理器运动操纵系统，通过第一真空腔体为晶圆构建真空检测环境，使得在大电流的测试环境下，避免在高电压情况下发生电弧击穿芯片，此种检测环境具有操作简便、芯片良率好等特点。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种用于大功率晶圆检测的真空处理器运动操纵系统，包括：晶圆检测单元、晶圆固定托盘、运动单元和第一真空腔体；

所述晶圆检测单元、所述晶圆固定托盘和所述运动单元均设置于所述第一真空腔体内，且所述晶圆固定托盘固定于所述运动单元。

优选地，还包括运动驱动单元和第二真空腔体；

所述第二真空腔体贯穿设置于所述第一真空腔体的腔壁；

所述运动驱动单元设置于所述第一真空腔体外，且其输出端穿过所述第二真空腔体进入所述第一真空腔体内与所述运动单元传动配合。

优选地，所述运动单元包括X方向运动单元和Y方向运动单元；所述Y方向运动单元设置于所述X方向运动单元，所述晶圆固定托盘设置于所述Y方向运动单元；

所述运动驱动单元包括X方向运动驱动单元和Y方向运动驱动单元；

所述第二真空腔体包括X方向真空腔体和Y方向真空腔体；

所述X方向真空腔体贯穿设置于所述第一真空腔体的腔壁；所述X方向运动驱动单元设置于所述第一真空腔体外，且其输出端穿过所述X方向真空腔体进入所述第一真空腔体内与所述X方向运动单元传动配合；所述Y方向真空腔体贯穿设置于所述第一真空腔体的腔壁；所述Y方向运动驱动单元设置于所述第一真空腔体外，且其输出端穿过所述Y方向真空腔体进入所述第一真空腔体内与所述Y方向运动单元传动配合。

优选地，所述X方向运动驱动单元和所述Y方向运动驱动单元包括电机；

所述X方向运动单元和所述Y方向运动单元包括丝杠组件。

优选地，还包括第二真空泵；

所述第二真空泵的进气口分别与所述第一真空腔体的第二出气口、所述X方向真空腔体的出气口和所述Y方向真空腔体的出气口连接。

优选地，还包括第二连接管、第三连接管、第四连接管和第二密封件；

所述第二连接管的第一端与所述第二真空泵的进气口连接，第二端与所述第一真空腔体的第二出气口连接；所述第三连接管的第一端与所述第二连接管的中间部分连接，第二端与所述Y方向真空腔体的出气口连接；所述第四连接管的第一端与所述Y方向真空腔体的进气口连接，第二端与所述X方向真空腔体的出气口连接；所述第二密封件设置于所述第一真空腔体的第二出气口与所述第二连接管的第二端之间。

优选地，所述第二真空泵包括旋转式真空泵。

优选地，还包括第一真空泵；

所述第一真空泵的进气口与所述第一真空腔体的第一出气口连接。

优选地，还包括第一连接管和第一密封件；

所述第一连接管的第一端与所述第一真空泵的进气口连接，第二端与所述第一真空腔体的第一出气口连接；所述第一密封件设置于所述第一真空腔体的第一出气口与所述第一连接管的第二端之间。

优选地，所述第一真空泵包括涡轮真空泵。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供的用于大功率晶圆检测的真空处理器运动操纵系统，通过第一真空腔体为晶圆构建真空检测环境，使得在大电流的测试环境下，避免在高电压情况下发生电弧击穿芯片，此种检测环境具有操作简便、芯片良率好等特点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的用于大功率晶圆检测的真空处理器运动操纵系统的结构正视图；

图2为本实用新型实施例提供的用于大功率晶圆检测的真空处理器运动操纵系统的结构俯视图。

其中，1a为X方向运动驱动单元，1b为Y方向运动驱动单元；2a为X方向真空腔体，2b为Y方向真空腔体；3为第一真空腔体；4为晶圆检测单元；5为晶圆固定托盘；6为运动单元，6a为X方向运动单元，6b为Y方向运动单元；7为第一真空泵；8为第二真空泵；9a为第一密封件，9b为第二密封件；10a为第一连接管，10b为第二连接管，10c为第三连接管，10d为第四连接管。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供的用于大功率晶圆检测的真空处理器运动操纵系统，如图1所示，包括：晶圆检测单元4、晶圆固定托盘5、运动单元6和第一真空腔体3；

晶圆检测单元4、晶圆固定托盘5和运动单元6均设置于第一真空腔体3内，且晶圆固定托盘5固定于运动单元6。

需要说明的是，晶圆固定托盘5用于安装固定晶圆；运动单元6用于带动晶圆固定托盘5移动，使得固定于晶圆固定托盘5的晶圆进行点位运动，实现与晶圆检测单元4的自动化对位；晶圆检测单元4用于对固定于晶圆固定托盘5的晶圆进行测试。此外，本方案将晶圆的检测环境放入真空环境进行操作，使得在真空环境下，避免晶圆上的PAD点间距过小而在高电压下产生的电弧击穿芯片。其中，当第一真空腔体3真空度小于10^-5Torr时，可通过晶圆检测单元4对晶圆进行加电测试，检测电压达到10KV，而且在真空环境下，可保证晶圆上较小的pad间距小于5mm不被电压击穿。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的用于大功率晶圆检测的真空处理器运动操纵系统，通过第一真空腔体为晶圆构建真空检测环境，使得在大电流的测试环境下，避免在高电压情况下发生电弧击穿芯片，此种检测环境具有操作简便、芯片良率好等特点。

在本方案中，如图2所示，本实用新型实施例提供的用于大功率晶圆检测的真空处理器运动操纵系统还包括运动驱动单元和第二真空腔体；

第二真空腔体贯穿设置于第一真空腔体3的腔壁；

运动驱动单元设置于第一真空腔体3外，且其输出端穿过第二真空腔体进入第一真空腔体3内与运动单元6传动配合。也就是说，本方案通过第二真空腔体，使得运动驱动单元到第一真空腔体3之间形成过渡真空环境，以作为运动驱动单元输出端的真空预先处理，避免第一真空腔体3发生泄漏，确保第一真空腔体3的真空度。

具体地，如图1所示，运动单元6包括X方向运动单元6a和Y方向运动单元6b；Y方向运动单元6b设置于X方向运动单元6a，晶圆固定托盘5设置于Y方向运动单元6b；

如图2所示，运动驱动单元包括X方向运动驱动单元1a和Y方向运动驱动单元1b；

第二真空腔体包括X方向真空腔体2a和Y方向真空腔体2b；

X方向真空腔体2a贯穿设置于第一真空腔体3的腔壁；X方向运动驱动单元1a设置于第一真空腔体3外，且其输出端穿过X方向真空腔体2a进入第一真空腔体3内与X方向运动单元6a传动配合；Y方向真空腔体2b贯穿设置于第一真空腔体3的腔壁；Y方向运动驱动单元1b设置于第一真空腔体3外，且其输出端穿过Y方向真空腔体2b进入第一真空腔体3内与Y方向运动单元6b传动配合。本方案如此设计，以便于为每个运动驱动单元的输出端形成真空预先处理，可进一步避免第一真空腔体3发生泄漏，有助于进一步确保第一真空腔体3的真空度。

为了进一步优化上述技术方案，X方向运动驱动单元1a和Y方向运动驱动单元1b包括电机；

X方向运动单元6a和Y方向运动单元6b包括丝杠组件。其中，电机的输出轴与丝杠组件的丝杠传动连接。如图1所示，Y方向丝杠组件设置于X方向丝杠组件活动端的顶部，晶圆固定托盘5设置于Y方向丝杠组件活动端的顶部。本方案的运动驱动单元和运动单元如此设计，具有结构简单易设计、运动控制精准、运动平稳可靠等特点。当然，本方案的X方向运动单元6a和Y方向运动单元6b还可选用气缸组件等其它平移机构，此处不再赘述。此外，在Y方向丝杠组件随X方向丝杠组件运动时，为了确保Y方向丝杠组件与Y方向电机的正常配合，这就要求Y方向电机与Y方向丝杠组件是同步运动；为了避免Y方向真空腔体2b对Y方向电机输出轴的运动产生干涉，这就要求Y方向真空腔体2b的腔壁开设有用于穿过Y方向电机的输出轴的腰型孔，以使得Y方向电机的输出轴具有活动空间，而且还通过金属波纹软管对Y方向真空腔体2b的腰型孔进行密封，确保Y方向真空腔体2b的气密性。

进一步地，如图2所示，本实用新型实施例提供的用于大功率晶圆检测的真空处理器运动操纵系统还包括第二真空泵8；

第二真空泵8的进气口分别与第一真空腔体3的第二出气口、X方向真空腔体2a的出气口和Y方向真空腔体2b的出气口连接。也就是说，本方案通过第二真空泵8主要为X方向真空腔体2a和Y方向真空腔体2b抽真空，即第二真空泵8主要用于X方向真空腔体2a和Y方向真空腔体2b的真空处理，确保该两个真空腔体的真空度。

再进一步地，如图2所示，本实用新型实施例提供的用于大功率晶圆检测的真空处理器运动操纵系统还包括第二连接管10b、第三连接管10c、第四连接管10d和第二密封件9b；

第二连接管10b的第一端与第二真空泵8的进气口连接，第二端与第一真空腔体3的第二出气口连接；第三连接管10c的第一端与第二连接管10b的中间部分连接，第二端与Y方向真空腔体2b的出气口连接；第四连接管10d的第一端与Y方向真空腔体2b的进气口连接，第二端与X方向真空腔体2a的出气口连接；本方案如此设计，可使得Y方向真空腔体2b和X方向真空腔体2a获得较好的抽真空效果；第二密封件9b设置于第一真空腔体3的第二出气口与第二连接管10b的第二端之间，确保第二连接管10b的第二端与第一真空腔体3的第二出气口连接的气密性。此外，第二密封件9b可选用密封圈、密封胶或气动密封件，此处不再赘述。

作为优选，第二真空泵8包括旋转式真空泵，具有体积小、重量轻和噪音低等特点。

在本方案中，如图2所示，本实用新型实施例提供的用于大功率晶圆检测的真空处理器运动操纵系统还包括第一真空泵7；

第一真空泵7的进气口与第一真空腔体3的第一出气口连接。也就是说，本方案通过第一真空泵7为第一真空腔体3抽真空，即第一真空泵7主要用于第一真空腔体3的真空处理，确保第一真空腔体3的真空度。

进一步地，如图2所示，本实用新型实施例提供的用于大功率晶圆检测的真空处理器运动操纵系统还包括第一连接管10a和第一密封件9a；

第一连接管10a的第一端与第一真空泵7的进气口连接，第二端与第一真空腔体3的第一出气口连接；第一密封件9a设置于第一真空腔体3的第一出气口与第一连接管10a的第二端之间，确保第一连接管10a的第二端与第一真空腔体3的第一出气口连接的气密性。此外，同样地，第一密封件9a可选用密封圈、密封胶或气动密封件，此处不再赘述。

作为优选，第一真空泵7包括涡轮真空泵。其中，涡轮真空泵具有抽速大、无油、启动快、无油污染和维护简单等特点。

下面结合具体实施例对本方案作进一步介绍：

本实用新型提供一种用于大功率晶圆检测的真空处理器运动操作系统，与普通的测试环境相比，除了需要保证宽泛的测试温度范围、晶圆托盘温度的均匀性和稳定性等，在大电流的测试环境下,需要确保在高压环境下低漏电，以避免击穿的发生。

请参考图1和图2，本实用新型提供的一种用于大功率晶圆检测的真空处理器运动操作系统具体包括运动控制单元(即运动驱动单元，下同)、第一真空腔体3、第二真空腔体、晶圆检测单元4、晶圆固定托盘5、运动执行单元(即运动单元6)、涡轮真空泵、旋转式真空泵和密封件。

所述运动控制单元采用电机(伺服电机或步进电机)，可根据负载、速度等要求进行选型。

所述第二真空腔体主要是将运动控制单元到第一真空腔体之间作为过渡，因该处存在轴承的旋转运动，存在一定的间隙，需要将此处作为一级真空处理，通常需要保持小于10^-2Torr。

所述第一真空腔体是将晶圆检测空间作为真空腔体，需要达到高真空小于10^{- 5}Torr。

所述晶圆检测单元是对晶圆进行测试，可以对晶圆进行加电，检测电压达到10KV。

所述运动执行单元是在运动控制单元的指令下，移动晶圆进行点位运动，实现自动化精准对位。

所述涡轮真空泵是根据技术需求选择适当的真空泵，涡轮真空泵的特点是抽速大、无油、启动快、无油污染和维护简单。极限真空可以达到10^-5/～10^-10Torr，主要用于第一真空腔体的真空处理。当真空度小于10^-5Torr时，可对晶圆进行加电测试，检测电压达到10KV。在真空的环境下，可以保证晶圆上较小的pad间距小于5mm不被电压击穿。

所述旋转式真空泵主要是针对第二真空腔体的真空处理，主要用于低真空度处理。

真空系统外部的运动控制单元(伺服电机或步进电机)，通过双腔壁的杆操作器。通过两段式真空系统，用两级泵确保真空水平小于10^-5Torr。一级泵后的临时真空约为10^{- 2}Torr临时真空，以吸收操作器运动时的任何小泄漏。

综上所述，本实用新型提供一种用于大功率晶圆检测的超真空处理器运动操作系统，主要由第一真空腔体、第二真空腔体、运动控制单元(即运动驱动单元)、运动执行单元(即运动单元)、晶圆检测单元、晶圆固定托盘、涡轮真空泵、旋转式真空泵和密封单元等组成。其中，大功率晶圆放置在晶圆固定托盘上，晶圆固定托盘固定在运动执行单元上，在运动控制单元的指令下，晶圆检测单元开始对晶圆PAD点精准对位，由于晶圆检测电压达到10KV,为了避免被测器件上的PAD点间距过小而在高电下压产生的电弧击穿芯片，所以需要将检测环境放入真空环境进行操作。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于大功率晶圆检测的真空处理器运动操纵系统，其特征在于，包括：晶圆检测单元(4)、晶圆固定托盘(5)、运动单元(6)和第一真空腔体(3)；

所述晶圆检测单元(4)、所述晶圆固定托盘(5)和所述运动单元(6)均设置于所述第一真空腔体(3)内，且所述晶圆固定托盘(5)固定于所述运动单元(6)。

2.根据权利要求1所述的用于大功率晶圆检测的真空处理器运动操纵系统，其特征在于，还包括运动驱动单元和第二真空腔体；

所述第二真空腔体贯穿设置于所述第一真空腔体(3)的腔壁；

所述运动驱动单元设置于所述第一真空腔体(3)外，且其输出端穿过所述第二真空腔体进入所述第一真空腔体(3)内与所述运动单元(6)传动配合。

3.根据权利要求2所述的用于大功率晶圆检测的真空处理器运动操纵系统，其特征在于，所述运动单元(6)包括X方向运动单元(6a)和Y方向运动单元(6b)；所述Y方向运动单元(6b)设置于所述X方向运动单元(6a)，所述晶圆固定托盘(5)设置于所述Y方向运动单元(6b)；

所述运动驱动单元包括X方向运动驱动单元(1a)和Y方向运动驱动单元(1b)；

所述第二真空腔体包括X方向真空腔体(2a)和Y方向真空腔体(2b)；

所述X方向真空腔体(2a)贯穿设置于所述第一真空腔体(3)的腔壁；所述X方向运动驱动单元(1a)设置于所述第一真空腔体(3)外，且其输出端穿过所述X方向真空腔体(2a)进入所述第一真空腔体(3)内与所述X方向运动单元(6a)传动配合；所述Y方向真空腔体(2b)贯穿设置于所述第一真空腔体(3)的腔壁；所述Y方向运动驱动单元(1b)设置于所述第一真空腔体(3)外，且其输出端穿过所述Y方向真空腔体(2b)进入所述第一真空腔体(3)内与所述Y方向运动单元(6b)传动配合。

4.根据权利要求3所述的用于大功率晶圆检测的真空处理器运动操纵系统，其特征在于，所述X方向运动驱动单元(1a)和所述Y方向运动驱动单元(1b)包括电机；

所述X方向运动单元(6a)和所述Y方向运动单元(6b)包括丝杠组件。

5.根据权利要求3所述的用于大功率晶圆检测的真空处理器运动操纵系统，其特征在于，还包括第二真空泵(8)；

所述第二真空泵(8)的进气口分别与所述第一真空腔体(3)的第二出气口、所述X方向真空腔体(2a)的出气口和所述Y方向真空腔体(2b)的出气口连接。

6.根据权利要求5所述的用于大功率晶圆检测的真空处理器运动操纵系统，其特征在于，还包括第二连接管(10b)、第三连接管(10c)、第四连接管(10d)和第二密封件(9b)；

所述第二连接管(10b)的第一端与所述第二真空泵(8)的进气口连接，第二端与所述第一真空腔体(3)的第二出气口连接；所述第三连接管(10c)的第一端与所述第二连接管(10b)的中间部分连接，第二端与所述Y方向真空腔体(2b)的出气口连接；所述第四连接管(10d)的第一端与所述Y方向真空腔体(2b)的进气口连接，第二端与所述X方向真空腔体(2a)的出气口连接；所述第二密封件(9b)设置于所述第一真空腔体(3)的第二出气口与所述第二连接管(10b)的第二端之间。

7.根据权利要求5所述的用于大功率晶圆检测的真空处理器运动操纵系统，其特征在于，所述第二真空泵(8)包括旋转式真空泵。

8.根据权利要求1所述的用于大功率晶圆检测的真空处理器运动操纵系统，其特征在于，还包括第一真空泵(7)；

所述第一真空泵(7)的进气口与所述第一真空腔体(3)的第一出气口连接。

9.根据权利要求8所述的用于大功率晶圆检测的真空处理器运动操纵系统，其特征在于，还包括第一连接管(10a)和第一密封件(9a)；

所述第一连接管(10a)的第一端与所述第一真空泵(7)的进气口连接，第二端与所述第一真空腔体(3)的第一出气口连接；所述第一密封件(9a)设置于所述第一真空腔体(3)的第一出气口与所述第一连接管(10a)的第二端之间。

10.根据权利要求8所述的用于大功率晶圆检测的真空处理器运动操纵系统，其特征在于，所述第一真空泵(7)包括涡轮真空泵。

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