一种全自动晶圆探针台及全自动晶圆测试设备[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 110412440 A(43)申请公布日 2019.11.05

(21)申请号 201910551106.3(22)申请日 2019.06.24

(71)申请人 深圳市森美协尔科技有限公司

地址 518100 广东省深圳市宝安区西乡街

道恒丰工业城C1栋301(72)发明人 刘世文　江有清　

(74)专利代理机构 上海波拓知识产权代理有限

公司 312

代理人 周志中(51)Int.Cl.

G01R 31/26(2014.01)G01R 1/02(2006.01)G01R 1/04(2006.01)G01R 1/067(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图5页

()发明名称

一种全自动晶圆探针台及全自动晶圆测试设备

(57)摘要

一种用于晶圆测试的全自动晶圆探针台，包括承片台、位于所述承片台下方的竖直运动部件

所述承片台和位于竖直运动部件底部的固定座。

包括底板、多块堆叠于所述底板上表面的垫板和固定于底板的定位部件，所述定位部件用于控制所述承片台沿固定轴线竖直运动。本发明通过多重加固的稳定结构保证晶圆测试过程中的运动稳定性和精密度。

CN 110412440 ACN 110412440 A

权　利　要　求　书

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1.一种全自动晶圆探针台，用于晶圆测试，其特征在于，所述全自动晶圆探针台包括承片台、位于所述承片台下方使所述承片台竖直运动的竖直运动部件和位于竖直运动部件下方的固定座；

所述承片台包括底板、多块堆叠于所述底板上表面的垫板和固定于底板的定位部件，所述定位部件与所述固定座配合，用于控制所述承片台沿固定轴线竖直运动。

2.如权利要求1所述的全自动晶圆探针台，其特征在于，所述固定座包括铸件底座和所述铸件底座向上延伸形成的体座，所述定位部件与所述体座配合。

3.如权利要求2所述的全自动晶圆探针台，其特征在于，所述体座内置花键轴套，所述定位部件为刚性花键轴，所述花键轴的一端固定于所述花键轴套中，所述花键轴的另一端固定于所述底板。

4.如权利要求1所述的全自动晶圆探针台，其特征在于，所述垫板为可取出替换成卡盘的可拆卸部件。

5.如权利要求1所述的全自动晶圆探针台，其特征在于，所述竖直运动部件包括斜导轨、可活动地固定于所述斜导轨的斜滑块和连接于所述斜导轨的竖直电机，所述斜滑块与所述底板相连，所述竖直电机通过驱动所述斜滑块使所述承片台沿竖直方向运动。

6.如权利要求5所述的全自动晶圆探针台，其特征在于，所述竖直运动部件还包括与所述斜导轨连接的斜导轨座，所述斜导轨一端固定于所述体座，另一端通过所述斜导轨座可活动地固定于横导轨，所述横导轨固定于所述底座，用于控制所述斜导轨沿直线运动。

7.如权利要求1所述的全自动晶圆探针台，其特征在于，所述全自动晶圆探针台还包括位于所述承片台与所述竖直运动部件之间的旋转运动部件，所述旋转运动部件包括电机和丝杆，所述丝杆连接所述电机与所述垫板，所述垫板在所述电机驱动下旋转运动。

8.如权利要求7所述的全自动晶圆探针台，其特征在于，所述底板内置环形导轨，所述垫板与所述环形导轨可活动地连接，所述环形导轨控制所述垫板在固定中心进行旋转运动。

9.一种全自动晶圆测试设备，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一所述的全自动晶圆探针台、XY轴运动部件、自动上料部和壳体；

所述XY轴运动部件位于所述全自动晶圆探针台的底部，用于控制所述全自动晶圆探针台沿水平方向运动；

所述自动上料部位于所述全自动晶圆探针台一侧，用于自动上下料；所述壳体内置所述全自动晶圆探针台、所述XY轴运动部件和所述自动上料部，所述壳体为真空干燥的密封结构。

10.如权利要求9所述的全自动晶圆测试设备，其特征在于，所述自动上料部包括用于对晶圆预检的传感器、用于将晶圆从上料部移至承片台的机械手。

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一种全自动晶圆探针台及全自动晶圆测试设备

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技术领域

[0001]本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种全自动晶圆探针台及全自动晶圆测试设备。

背景技术

[0002]晶圆测试是芯片制造产业中一个重要组成部分，是主要的芯片良品率统计方法之一。随着晶圆片直径的逐渐增大且密度逐渐提高，晶圆测试的难度和成本也越来越高，也使得芯片需要更长的测试时间以及更加精密复杂的机械装置和计算机系统来执行测试工作和监控测试结果。晶圆测试最基本的一点就是：晶圆测试必须能够辨别芯片的好坏，并使合格芯片继续进入下面的封装工艺。为了确保芯片功能和成品率的有效测试，封装厂商和设备制造者需要不断探索，进而找到高精度、高效率和低成本的测试方法，并运用新的组装工艺要求对晶圆片进行探测，这些要求将引起设备和工艺过程的重大变化。[0003]晶圆探针测试台是半导体工艺线上的中间测试设备，与测试仪连接后，能自动完成对集成电路及各种晶体管芯电参数和功能的测试。随着对高性能、多功能、高速度、低功耗、小型化、低价格的电子产品的需求日益增长，这就要求在一个芯片中集成更多的功能并进一步缩小尺寸，从而大片径和高效率测试将是今后晶圆探针测试台发展的主要方向。因此，传统的手动探针测试台和半自动探针测试台已经不能满足要求，取而代之的是高速度，高精度，高自动化，高可靠性的全自动晶圆探针测试台。[0004]前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。发明内容

[0005]本发明的目的在于提供一种高稳定的全自动晶圆探针台及全自动晶圆测试设备。[0006]本发明提供一种全自动晶圆探针台，用于晶圆测试，包括承片台、位于所述承片台下方使所述承片台竖直运动的竖直运动部件和位于竖直运动部件下方的固定座；[0007]所述承片台包括底板、多块堆叠于所述底板上表面的垫板和固定于底板的定位部件，所述定位部件与所述固定座配合，用于控制所述承片台沿固定轴线竖直运动。[0008]进一步地，所述固定座包括铸件底座和所述铸件底座向上延伸形成的体座，所述定位部件与所述体座配合。[0009]进一步地，所述体座内置花键轴套，所述定位部件为刚性花键轴，所述花键轴的一端固定于所述花键轴套中，所述花键轴的另一端固定于所述底板。[0010]进一步地，所述垫板为可取出替换成卡盘的可拆卸部件。[0011]进一步地，所述竖直运动部件包括斜导轨、可活动地固定于所述斜导轨的斜滑块和连接于所述斜导轨的竖直电机，所述斜滑块与所述底板相连，所述竖直电机通过驱动所述斜滑块使所述承片台沿竖直方向运动。[0012]进一步地，所述竖直运动部件还包括与所述斜导轨连接的斜导轨座，所述斜导轨一端固定于所述体座，另一端通过所述斜导轨座可活动地固定于横导轨，所述横导轨固定

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于所述底座，用于控制所述斜导轨沿直线运动。[0013]进一步地，所述探针台还包括位于所述承片台与所述竖直运动部件之间的旋转运动部件，所述旋转运动部件包括电机和丝杆，所述丝杆连接所述电机与所述垫板，所述垫板在所述电机驱动下旋转运动。[0014]进一步地，所述底板内置环形导轨，所述垫板与所述环形导轨可活动地连接，所述环形导轨控制所述垫板在固定中心进行旋转运动。[0015]本发明还提供一种全自动晶圆测试设备，包括上述的全自动晶圆探针台、XY轴运动部件、自动上料部和壳体；

[0016]所述XY轴运动部件位于全自动晶圆探针台的底部，用于控制全自动晶圆探针台沿水平方向运动；

[0017]所述自动上料部位于全自动晶圆探针台一侧，用于自动上下料；[0018]所述壳体内置全自动晶圆探针台、所述XY轴运动部件和所述自动上料部，所述壳体为真空干燥的密封结构。[0019]进一步地，所述自动上料部包括用于对晶圆预检的传感器、用于将晶圆从上料部移至承片台的机械手。。

[0020]本发明提供的一种用于晶圆测试的全自动晶圆探针台，包括承片台、位于承片台下方的竖直运动部件和位于竖直运动部件底部的铸件底座和铸件底座向上延伸形成的体座。承片台包括底板、多块堆叠于底板上表面的垫板和固定于底板下表面的定位部件，定位部件用于控制承片台沿固定轴线竖直运动。通过全自动晶圆探针台多重加固的稳定结构，解决了晶圆测试时设备容易晃动并影响测试精度的问题，保证了晶圆测试过程中探针台的运动稳定性和精密度。

附图说明

[0021]图1为本发明实施例的全自动晶圆探针台示意图。[0022]图2为本发明实施例的全自动晶圆探针台侧视图。[0023]图3为本发明实施例的全自动晶圆探针台仰视图。[0024]图4为本发明实施例的全自动晶圆测试设备示意图。[0025]图5为本发明实施例的全自动晶圆测试设备拆解图。

具体实施方式

[0026]下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来本发明的范围。[0027]如图1-3所示，本实施例中，用于晶圆测试的全自动晶圆探针台包括承片台、位于承片台下方的旋转运动部件、位于旋转运动部件下方的竖直运动部件和位于竖直运动部件底部的铸件底座31和底座31向上延伸形成的体座32。各部件从上向下质量依次增加，形成稳定的结构。

[0028]本实施例中，全自动晶圆探针台可通过竖直运动部件控制待测晶圆沿Z轴竖直运动和通过旋转运动部件控制待测晶圆绕R轴旋转运动(控制晶圆水平运动部件位于探针台下部)。

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本实施例中，竖直运动部件包括Z形块23、Z轴电机21、Z轴丝杆27、斜导轨25、斜导

轨座28、斜滑块24和横导轨22。竖直运动过程为Z轴电机21驱动Z轴丝杆27，Z轴丝杆27连接斜导轨座28，斜导轨座28两端分别可活动地连接斜导轨25和横导轨22。斜导轨25与水平面呈45度角，使位于斜导轨上的斜滑块24沿斜导轨25上下运动。由于斜滑块24通过Z形块23与承片台相连，使承片台同步进行竖直运动。横导轨22固定于底座31，用于控制斜导轨25沿直线运动。此外，横导轨22能减少滑动摩擦以及摩擦引起的粉尘。在其他实施例中，也采用不设横导轨的竖直运动部件。[0030]本实施例中，旋转运动部件包括R轴电机41、R轴丝杆、连接块(未图示)和环形导轨(未图示)。旋转运动过程为R轴电机41驱动R轴丝杆42，R轴丝杆通过连接块与垫板14相连。其中底板15内置环形导轨相连，垫板11-13可活动地固定于环形导轨并在R轴电机驱动下绕R轴进行旋转运动。环形导轨可控制被测晶圆的运动精度，避免旋转中心偏移。[0031]承片台为待测晶圆放置区，包括底板15、多块堆叠于底板上表面的垫板11、12、13和固定于底板15的定位部件16。垫板11-13的厚度相同，可拆卸取出替换成ERS卡盘，拓展承片台的功能。

[0032]定位部件16用于控制承片台沿固定轴线竖直运动。本实施例中，定位部件16为刚性花键轴，与刚性花键轴配套的花键轴套内置于体座32中。因为竖直运动是通过斜导轨推动斜滑块24沿斜导轨25上下运动，所以花键轴16通过插入体座32的花键轴套中，加固承片台与竖直运动部件的连接，减少底板15与体座32之间的横向间隙，同时精密二次导向垫板的Z轴竖直运动。

[0033]如图4-5所示，全自动晶圆测试设备包括探针台1、XY轴运动部件6、自动上料部5和壳体7。XY轴运动部件6位于探针台的底部，用于控制探针台沿水平方向运动，分为X轴运动部件61和Y轴运动部件62。

[0034]自动上料部5位于探针台一侧，用于自动上下料。自动上料部5包括用于对晶圆预检的传感器51、用于将晶圆从自动上料部5移至探针台1的机械手52。传感器51对晶圆预检包括确认晶圆尺寸及检测晶圆的位置、数量等信息。机械手52能实现晶圆在设备各区域进行快速、高效、可靠的转移。[0035]壳体7内置探针台1、XY轴运动部件6和自动上料部5，壳体为真空干燥的密封结构，内外表面均采用导电的表面处理，使设备整体能屏蔽外界电信号干扰。内部干燥的环境有效的避免在测试情况下水汽露点对晶圆样品的污染。[0036]在本文中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了表达技术方案的清楚及描述方便，因此不能理解为对本发明的。[0037]在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。[0038]以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

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说　明　书　附　图

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图1

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图2

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图3

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图4

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图5

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