專利名稱：全自動晶圓測試平臺裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種對半導體晶圓的功能及性能指標進行測試的全自動晶 圓測試平臺裝置。
背景技術：
未來IC測試設備制造商面臨的最大挑戰是如何降低測試成本。而提高測試
速度和測試智能化是減低成本的必要途徑。目前普遍采用的測試機與測試方法 是手動測試或半自動測試。手動測試為人工放置每一片晶圓，用光學顯微鏡對 準每個管芯后手動測試。半自動測試是人工把晶圓放置在測試臺上，再通過光 學顯微鏡掃描，手動調整晶圓的角度和第一個管芯的位置。調整好后再依次測 試晶圓上的每個管芯。測試完每個晶圓后人工把晶圓放回晶圓片盒內，再取出 下一個晶圓重復上述測試過程。如此人工操作大大增加了晶圓測試的時間，而 且在更換不同種類的芯片后對新安裝的探針必須手動調整，再通過人工設置參 數。測試過程打點的準確性也無法判斷。 發明內容
本實用新型的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種全自動晶圓測 試平臺裝置，以提高產品質量，縮短生產周期。
按照本實用新型提供的技術方案，在底架上設置橫向直線導軌，橫向直線 導軌上設有與其滑動連接的底板，在底架上設有底板的滑動驅動裝置，在底板 上設有與橫向直線導軌垂直的縱向直線導軌，縱向直線導軌上滑動連接有支承 板及其滑動驅動裝置，支承板上設有晶圓吸附及卸落裝置，在晶圓吸附及卸落 裝置的上方鉸接有探針架，在晶圓吸附及卸落裝置一側的機架上設有光學定位
識另lj裝置的安裝槽。
'所述晶圓吸^及卸落裝置包括機架的縱向方向設置的管狀內套頂端設置的 晶圓吸盤裝置，所述的內套與升降裝置與旋轉裝置相連，該晶圓吸盤裝置包括 在負壓吸盤與隔熱盤之間設置的加熱器，在負壓吸盤上表面設有若干負壓氣槽， 在負壓吸盤內設有與負壓氣槽連通的負壓氣孔，在負壓吸盤上設有負壓氣管接 頭，所述的負壓氣管接頭與負壓氣孔連通，在負壓吸盤上設有貫穿負壓吸盤、 加熱器與隔熱盤的卸料孔，卸料孔內設有頂針以及頂針升降控制裝置。
所述負壓氣槽為負壓吸盤上表面開設的同心圓槽體，在負壓吸盤與加熱器 之間設有熱緩沖盤。內套底端處外壁設有滾珠滑套，滾珠滑套外壁套有夾套， 所述的夾套設于固定設置的外套內并與外套轉動連接，縱向絲杠頂在內套底端 與其驅動裝置相連。內套上設有橫向伸出的搖桿，搖桿的另一端與旋轉裝置相 連。
在晶圓吸盤裝置下方設有聯接盤，聯接盤的下面固定設置有頂針上板和頂針下板，頂針上板和頂針下板之間滑動連接頂針中板，在頂針中板的上平面安 裝固定有頂針板，頂針中板通過頂針絲杠，該頂針絲杠與其驅動裝置相連。頂 針上板上設有頂針安裝板，在頂針安裝板上固定設有插入卸料孔內的頂針，在 頂針安裝板與負壓吸盤之間的頂針外套接有復位彈簧。
在加熱器與隔熱盤之間設有蓋板，晶圓吸盤裝置在負壓吸盤的下表面設有 向隔熱盤伸出的下凸環，相應地在隔熱盤上表面設有向負壓吸盤伸出的上凸環， 下凸環的下端面與上凸環上端面接觸并將熱加熱器、緩沖盤與蓋板包容其內。 在底架的底端處設有減振墊。
本實用新型自動化程度高，裝置結構緊湊，工作平穩，抗振性能好，具有 較高的運動及定位精度，有效地提高了晶圓測試的自動化程度與測試速度。
圖1是本實用新型的整體結構示意圖。
圖2是本實用新型中的晶圓吸附及卸落裝置的結構示意圖。 圖3是本實用新型中的晶圓吸盤裝置的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合具體附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
如圖所示在底架4上設置橫向直線導軌5，在底架4的底端處設有減振墊 10與減振裝置8，橫向直線導軌5上設有與其滑動連接的底板9，在底架4上設 有底板9的滑動驅動裝置，該滑動驅動裝置包括與底板9螺接的橫向滾珠絲桿6， 橫向滾珠絲桿6 —端轉動連接在底架4上，另一端與固定設置在底架4上的驅 動電機16的輸出軸相接，底板9上設有與橫向直線導軌5垂直的縱向直線導軌 12，縱向直線導軌12上滑動連接有支承板14及其滑動驅動裝置，該滑動驅動 裝置包括與支承板14螺接的縱向滾珠絲桿13，縱向滾珠絲桿13的一端與轉動 連接，另一端與固定設置在縱向直線導軌12上的驅動電機15的輸出軸相接， 縱向直線導軌12，支承板14上設有晶圓吸附及卸落裝置2，在晶圓吸附及卸落 裝置2的上方鉸接有探針架1，在晶圓吸附及卸落裝置2 —側的機架4上設有光 學定位識別裝置的安裝槽3。
為實現底板9相對于橫向直線導軌5做橫向的直線運動，在機架4上安裝有一 對橫向直線導軌5和橫向滾珠絲桿6，通過驅動電機16驅動橫向滾珠絲桿6給予底 板9運動動力，并由橫向直線導軌5導向，此傳動方式能較好的實現Y軸直線運動 的平穩性，并能較好地控制運動精度。
所述晶圓吸附及卸落裝置2包括機架的縱向方向設置的管狀內套201頂端 設置的晶圓吸盤裝置229，所述的內套201與升降裝置與旋轉裝置相連，該晶圓 吸盤裝置229包括在負壓吸盤235與隔熱盤236之間設置的加熱器237，在負壓 吸盤235上表面設有若干負壓氣槽238，在負壓吸盤235內設有與負壓氣槽238 連通的負壓氣孔239，在負壓吸盤235上設有負壓氣管接頭240，所述的負壓氣 管接頭240與負壓氣孔239連通，在負壓吸盤235上設有貫穿負壓吸盤235、加 熱器237與隔熱盤236的卸料孔241，卸料孔241內設有頂針230以及頂針升降 控制裝置。所述負壓氣槽238為負壓吸盤235上表面開設的同心圓槽體，在負壓吸盤 235與加熱器237之間設有熱緩沖盤242。內套201底端處外壁設有滾珠滑套215， 滾珠滑套215外壁套有夾套209，所述的夾套209設于固定設置的外套210內并 與外套210轉動連接，縱向絲杠217頂在內套201底端與其驅動裝置相連。內 套201上設有橫向伸出的搖桿221，搖桿221的另一端與旋轉裝置相連。
在晶圓吸盤裝置229下方設有聯接盤228，聯接盤228的下面固定設置有頂 針上板203和頂針下板207，頂針上板203和頂針下板207之間滑動連接頂針中 板204，在頂針中板204的上平面安裝固定有頂針板227，頂針中板204通過頂 針絲杠205，該頂針絲杠205與其驅動裝置相連。頂針上板203上設有頂針安裝 板232，在頂針安裝板232上固定設有插入卸料孔241內的頂針230，在頂針安 裝板232與負壓吸盤235之間的頂針230外套接有復位彈簧231 。
在加熱器237與隔熱盤236之間設有蓋板245，晶圓吸盤裝置229在負壓吸 盤235的下表面設有向隔熱盤236伸出的下凸環243，相應地在隔熱盤236上表 面設有向負壓吸盤235伸出的上凸環244，下凸環243的下端面與上凸環244上 端面接觸并將熱加熱器237、緩沖盤242與蓋板245包容其內。
在水平面內的支承板14上方布置了一個縱向的外套210、夾套209、內套 201三層式的套筒結構，外套210作為基礎支撐固定不動，夾套209起中間過渡 作用，夾套209與外套210由深溝球軸承208聯接，夾套209相對于外套210 只能轉動；夾套209與內套201由滾珠滑套215過渡聯接，同時夾套209與內 套201在徑向上垂直均布有三組導桿24直線軸承23，這樣便使得內套201和夾 套209能一起轉動的同時只能做相對的Z向上下滑動。內套201的上下滑動是 靠Z軸電機11通過Z軸同步帶213驅動Z軸絲杠217傳動實現的，Z軸絲杠217 通過Z軸絲杠座、深溝球軸承218和六角螺母219被垂直安裝固定在夾套209 上。利用絲杠傳動產生的直線運動具有較好的平穩性和精確性，這有利于晶圓 測試需求。此傳動利用滾珠滑套215和三組導桿224直線軸承223作為導向， 大大地提高了運動的平穩性和精確性，同時也有效地縮小了部件在徑向上的整 體尺寸。
測試臺晶圓吸盤裝置229為一圓盤體，由多層組裝而成，該裝置通過聯接 盤228過渡被一起安裝固定在內套201的上端面，聯接盤228采用氧化鋁陶瓷 制成，其材料屬性能將測試臺晶圓吸盤裝置229產生的溫度有效地同其他零部 件隔開。在聯接盤228的下面安裝固定有頂針上板203、頂針中板204和頂針下 板207，頂針上板203和頂針下板207相對于聯接盤228固定不動，頂針中板 204的上平面安裝固定有頂針板227，頂針中板204通過頂針絲杠205的驅動帶 動頂針板227在頂針上板203和頂針下板207之間一起做上下升降。當頂針板 227上升時能將導桿233上頂，由于頂針230、頂針安裝板232和導桿233三者 安裝成一體，故頂針230也被向上頂出；當頂針板227下降時，在復位彈簧31 的作用下頂針230下降。
綜上所述，測試臺晶圓吸盤裝置229和頂針部件作為一個整體被安裝在內 套201上端面，這樣便能通過縱向絲杠217傳動實現了晶圓片的縱向升降。通221來實現晶圓片的水平方向偏角糾正及補償。 頂針裝置能隨縱向軸升降并能相對獨立地完成動作。
為較好地將薄片狀的晶圓固定，考慮到固定的牢固及均勻等因素，本實用 新型采取真空吸附的方式，即將用以吸附晶圓的負壓吸盤235表面加工出例如 十個同心的圓形負壓氣槽238，每個負壓氣槽238均有一個負壓氣孔239，另外 還可把這十個負壓氣槽238分成三組，每組有單獨的氣路供氣，由負壓氣管接 頭240聯接負壓氣孔239同外部氣管連接，這樣就形成了由三個氣路控制的真 空吸附系統。該系統吸附牢固且均勻平穩，在測試過程中，可根據晶圓片規格 尺寸的不同對此三個氣路分別進行開關和氣壓控制。為便于測試的定位,在負壓 吸盤235的中心制有識別標記?；诰A在上片及卸載時頂針升降的需要，在 負壓吸盤235上加工有卸料孔241 。
為滿足晶圓測試時的溫度要求，本實用新型采取電加熱的方式，該加熱動 作由加熱器237完成，在加熱器的引出線上安裝溫控開關，并在負壓吸盤235 內裝入溫度傳感器對溫度進行監控，以實現在溫度過高或過低時得以開關控制， 使得晶圓測試能在預期的溫度環境中完成。
加熱器蓋板245可將加熱器237壓蓋安裝固定在負壓吸盤235上，加熱器 蓋板245上有接地線引出，確保測試時的安全性。同時考慮到晶圓測試對溫度 的穩定性的要求，本實用新型的裝置中涉入了熱緩沖盤242和隔熱盤236，熱緩 沖盤242和隔熱盤236是由一種熱固性塑料DMC制成，其吸熱慢且放熱慢的材 料屬性具有較好的將溫度儲存的功能，同時在和外部零部件安裝時也起到了較 好的隔熱作用。
權利要求1、一種全自動晶圓測試平臺裝置，包括設置在底架(4)上的橫向直線導軌(5)，其特征是橫向直線導軌(5)上設有與其滑動連接的底板(9)，在底架(4)上設有底板(9)的滑動驅動裝置，在底板(9)上設有與橫向直線導軌(5)垂直的縱向直線導軌(12)，縱向直線導軌(12)上滑動連接有支承板(14)及其滑動驅動裝置，支承板(14)上設有晶圓吸附及卸落裝置(2)，在晶圓吸附及卸落裝置(2)的上方鉸接有探針架(1)，在晶圓吸附及卸落裝置(2)一側的機架(4)上設有光學定位識別裝置的安裝槽(3)。
2、 如權利要求l所述的全自動晶圓測試平臺裝置，其特征是所述晶圓吸 附及卸落裝置(2)包括機架的縱向方向設置的管狀內套(201)頂端設置的晶 圓吸盤裝置(229)，所述的內套(201)與升降裝置與旋轉裝置相連，該晶圓吸 盤裝置(229)包括在負壓吸盤(235)與隔熱盤(236)之間設置的加熱器(237)， 在負壓吸盤(235)上表面設有若干負壓氣槽(238)，在負壓吸盤(235)內設 有與負壓氣槽(238)連通的負壓氣孔(239)，在負壓吸盤(235)上設有負壓 氣管接頭(240)，所述的負壓氣管接頭(240)與負壓氣孔(239)連通，在負 壓吸盤(235)上設有貫穿負壓吸盤(35)、加熱器(237)與隔熱盤(236)的 卸料孔(241)，卸料孔(241)內設有頂針(30)以及頂針升降控制裝置。
3、 如權利要求2所述的全自動晶圓測試平臺裝置，其特征是所述負壓氣 槽(238)為負壓吸盤(235)上表面開設的同心圓槽體，在負壓吸盤(235)與 加熱器(237)之間設有熱緩沖盤(242)。
4、 如權利要求2所述的全自動晶圓測試平臺裝置，其特征是內套(201) 底端處外壁設有滾珠滑套(215)，滾珠滑套(215)外壁套有夾套(209)，所述 的夾套(209)設于固定設置的外套(210)內并與外套(210)轉動連接，縱向 絲杠(217)頂在內套(201)底端與其驅動裝置相連。
5、 如權利要求4所述的全自動晶圓測試平臺裝置，其特征是內套(201) 上設有橫向伸出的搖桿(221)，搖桿(221)的另一端與旋轉裝置相連。
6、 如權利要求2所述的全自動晶圓測試平臺裝置，其特征是在晶圓吸盤 裝置(229)下方設有聯接盤(228)，聯接盤(228)的下面固定設置有頂針上 板(203)和頂針下板(207)，頂針上板(203)和頂針下板(207)之間滑動連 接頂針中板(204),在頂針中板(204)的上平面安裝固定有頂針板(227)，頂 針中板(204)通過頂針絲杠(205),該頂針絲杠(205)與其驅動裝置相連。
7、 如權利要求6所述的全自動晶圓測試平臺裝置，其特征是:頂針上板(203) 上設有頂針安裝板(232)，在頂針安裝板(232)上固定設有插入卸料孔(241) 內的頂針(230)，在頂針安裝板(232)與負壓吸盤(235)之間的頂針(230) 外套接有復位彈簧(231)。
8、 如權利要求2所述的全自動晶圓測試平臺裝置，其特征是:在加熱器(237)與隔熱盤(236)之間設有蓋板(245)，晶圓吸盤裝置(229)在負壓吸盤(235) 的下表面設有向隔熱盤(236)伸出的下凸環(243)，相應地在隔熱盤(236) 上表面設有向負壓吸盤(235)伸出的上凸環(244)，下凸環(243)的下端面 與上凸環(244)上端面接觸并將熱加熱器(237)、緩沖盤(242)與蓋板(245) 包容其內。
9、如權利要求l所述的全自動晶圓測試平臺裝置，其特征是在底架(4) 的底端處設有減振墊(10)。
專利摘要本實用新型涉及一種對半導體晶圓的功能及性能指標進行測試的全自動晶圓測試平臺裝置，在底架上設置的橫向直線導軌，橫向直線導軌上設有與其滑動連接的底板，在底架上設有底板的滑動驅動裝置，在底板上設有與橫向直線導軌垂直的縱向直線導軌，縱向直線導軌上滑動連接有支承板及其滑動驅動裝置，支承板上設有晶圓吸附及卸落裝置，在晶圓吸附及卸落裝置的上方鉸接有探針架，在晶圓吸附及卸落裝置一側的機架上設有光學定位識別裝置的安裝槽。本實用新型自動化程度高，裝置結構緊湊，工作平穩，抗振性能好，具有較高的運動及定位精度，有效地提高了晶圓測試的自動化程度與測試速度。
文檔編號G01R31/26GK201233434SQ20082003516
公開日2009年5月6日 申請日期2008年4月14日 優先權日2008年4月14日
發明者孫盤泉, 戴京東, 董曉清, 陳仲宇 申請人:無錫市易控系統工程有限公司