专利名称：上下片机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种半导体产品的自动测试装置，特别是一种晶圆片的机 械传送机构。
背景技术：
晶圆片的机械传送机构是全自动探针台的一个重要组成部分，主要功能是 实现晶圆片在堆放装置与测试装置之间自动快速、稳定可靠的传输。目前，国内大部分测试厂家使用的都是手动上下晶圆片的探针台，这种手 动上下晶圆片的探针台有以下三大不足之处(1)由于每完成一片晶圆测试， 设备都要中断，然后人工卸片(下片)、装片，这样既影响测试效率，又耗费大 量人工；(2)在手动装片、卸片过程中，晶圆片容易被污染；(3)随着半导体 行业的发展，8英寸、12英寸晶圆片越来越多，手动上下晶圆片的探针台已经 不能满足使用要求。实用新型内容本实用新型的目的是提供一种全自动的晶圆片传送机构，以实现晶圆片自 动快速、稳定可靠的传输。为实现上述目的，本实用新型的自动上下片机构，包括送片机构、预对位 机构和机械臂组件机构；送片机构包括堆放装置和连接在其下方的使其升降的 升降组件；预对位机构包括预对位台和连接在其下方控制其上下运动的预对位装置；机械臂组件机构包括上机械臂、下机械臂和机械臂驱动装置，机械臂驱动 装置使上机械臂和下机械臂来回水平直线运动； 上机械臂与下机械臂纵向并列布置； 上机械臂和下机械臂的中轴线位于同一垂直平面内；机械臂组件机构与一转动装置相连，转动装置可使机械臂组件机构水平转动。所述上机械臂借助悬臂支架置于下机械臂正上方。所述堆放装置位于上机械臂和下机械臂的水平直线运动轨迹上。所述预对位台的中心位于上机械臂和下机械臂的中轴线所在的垂直平面内。所述预对位机构还包括一位于预对位台侧上方的传感器。 工作时，机械臂组件机构从送片机构的堆放装置中取出待测的晶圆片，放 在预对位机构上进行预对位，然后将待测的晶圆片送到测试装置的承片台上进 行测试，最后将测试好的晶圆片送回堆放装置中。由于设计了两个机械臂，在 测试装置的承片台上进行晶圆片上下片时，下机械臂先把测试装置上测试好的 晶圆片取下，随后上机械臂把早已预对位好的晶圆片立刻送上，这样就使得整 个上下片过程变得快速、流畅，从而节省了换片时间，提高了整机的测试效率。
图l为本实用新型所述自动上下片机构的结构示意图。图2为本实用新型所述送片机构的结构示意图。 图3为本实用新型所述升降组件的结构示意图。 图4为本实用新型机械臂组件机构的主视图。图5为图4中上、下机械臂组件的连接结构示意图。 图6为本实用新型预对位机构的连接结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型作进一歩说明。参照图1至图6，本实用新型包括送片机构l、预对位机构2和机械臂组 件机构3。送片机构1包括堆放装置11、升降组件12和固定安装在堆放装置上的花篮 13，晶圆片放于花篮13内，升降组件12位于堆放装置11的下方，可以使堆放 装置11上下移动；预对位机构2和机械臂组件机构3位于旋转座4上，旋转座 4下方设有转动装置5，转动装置5可带动旋转座4在0°和90°位置上来回旋转 (以图l所示的位置定义为0°位置)。如图2和图3所示，堆放装置11通过与导向轴固定上块121的连接固定在 升降组件12的上端。而升降组件12是由滚珠丝杠副122、丝杠螺母座123、导 向轴124、丝杠固定端125、大步进电机127、导向轴固定上块121和导向轴固 定下块126及标准件组成。滚珠丝杠副122及导向轴124的两端分别固定在导 向轴固定上块121、导向轴固定下块126上。这样大步进电机127通过联轴器来 驱动滚珠丝杠副122 (丝杠螺母已锁定不动)，三根导向轴124起导向作用，从而使得固定在堆放装置11上的花篮13可以在滚珠丝杠副122有效的行程范围内升、降到任意位置。如图4和图5所示，机械臂组件机构3的旋转运动是由转动装置5来完成 的。主动轮一小齿轮52安装在步进电机51的轴上，从动轮一大齿轮53固定在 旋转轴(图中未示出)上，旋转座4锁定在大齿轮53上端，从而通过步进电机 51带动大齿轮53旋转，就可以完成机械臂组件机构3在0°和90°位置上来回的 自由旋转，在0。时机械臂组件机构3正对花篮13，在90°时机械臂组件机构3 正对测试装置(图中未示出)。机械臂组件机构3包括上机械臂31、下机械臂32和机械臂驱动装置，上机 械臂31与下机械臂32纵向并列布置，上机械臂31借助一悬臂支架311置于下 机械臂32正上方，上机械臂31、下机械臂32中轴线位于同一垂直平面内，机 械臂驱动装置使得上机械臂31、下机械臂32实现水平方向上的来回直线运动， 机械臂驱动装置采用常用的同步带传动机构。同步带传动机构是由小步进电机34、机械臂同步带36、机械臂同步轮37、 导向轴33和直线轴承组件35等构成的。其中直线轴承组件35套在两根平行的 导向轴33上，使得直线轴承组件35可以在导向轴33上来回的直线滑动。三个 同步轮中的两个通过旋转轴和轴承分别安装在两个轴承座上，另一个同步轮安 装在小步进电机34的电机轴上，两两同向的同步轮之间分别用同步带连接传动， 而直线轴承组件35通过夹片连接在第二根同步带上(以跟步进电机直接相连的 同步带为第一根)，机械臂则固定在直线轴承组件35上。这样步进电机就可以 通过同步带传动使得机械臂实现自由的来回直线运动。如图5所示，图中能清楚的看见的是上机械臂31的驱动装置，下机械臂32的驱动装置与上机械臂31的驱动装置对称布置。虽然上机械臂31、下机械臂32不能上下运动，但通过升 降组件12的升降运动，就可以实现上机械臂31、下机械臂32能够取到花篮13 中的每一片晶圆片。当机械臂组件机构3从花篮13中取出或放回晶圆片时，堆放装置11位于 上机械臂31和下机械臂32的水平直线运动轨迹上。如图6所示，预对位机构2包括预对位台21、预对位装置22和切边传感器 23 (见图5)，预对位台21的中心位于上机械臂31和下机械臂32的中轴线所在 的垂直平面内，预对位装置22连接于预对位台21下方，使预对位台21上下运 动。预对位台21的旋转运动是通过预对位步进电机222、预对位同步带及同步 轮221和其它零部件、标准件来实现的。预对位台21和步进电机222等组件都 安装在活动连接块224上，薄型汽缸225和导向组件223的直线轴承部件锁定 在固定块226上，导向组件223的导向轴则固定在活动连接块224上，与活动 连接块224相连的还有薄型汽缸225的活塞杆，而整个预对位机构2通过固定 块226安装在旋转座4上。这样，当薄型汽缸225动作时，就可以带动活动连 接块224，从而实现预对台21在高位和低位之间进行相互位置转换。机构在执 行预对位时，上机械臂31先把晶圆片拖到预对位台21的中心，然后薄型汽缸 225动作，使得预对位台21升到高位(不工作时，预对台21在低位)，从而托 起晶圆片，步进电机222随后带动其旋转一周，同时切边传感器23 (图5所示) 采集数据并计算出晶圆片的偏心距离和角度，然后再配合上机械臂31就可以完 成晶圆片的预对位。自动上下片机构工作时，升降组件12驱动堆放装置11使之处于与上机械臂31匹配的位置，上机械臂31从花篮13中取出一片晶圆片并夹持着晶圆片到 预对位位置，预对位机构2驱动预对位台21使之处于与上机械臂31匹配的位 置，上机械臂31将晶圆片放在预对位台21上，预对位机构2对晶圆片完成预 对位后，转动装置5将旋转座4转动90°，上机械臂31将晶圆片从预对位台21 上取下，放在测试装置的承片台上进行测试，然后，旋转座4返回原位置，升 降组件12驱动堆放装置11使之处于与上机械臂31匹配的位置，上机械臂31 从花篮13中取出另一片晶圆片并夹持着晶圆片到预对位位置，预对位装置2驱 动预对位台21使之处于与上机械臂31匹配的位置，上机械臂31将晶圆片放在 预对位台21上进行预对位，之后，旋转座4旋转90。，下机械臂32从测试装置 的承片台上取下测试好的晶圆片，上机械臂31将另一待测的晶圆片放在测试装 置的承片台上，然后旋转座4回到原位置，升降组件12驱动堆放装置11使之 处于与下机械臂32匹配的位置，下机械臂32将测试好的晶圆片送回花篮13， 升降组件12驱动堆放装置11使之处于与上机械臂31匹配的位置，上机械臂31 取出另一片晶圆片。重复进行上述步骤，对所有晶圆片进行测试。本实用新型的自动上下片机构能实现晶圆片在堆放装置与测试装置之间自 动快速、稳定可靠的传输，且结构简单、安装维修方便、性能安全可靠、经济 实用，使得全自动探针台的整机性价比大大提高。
权利要求1、一种上下片机构，其特征在于，包括送片机构、预对位机构和机械臂组件机构；送片机构包括堆放装置和连接在其下方的使其升降的升降组件；预对位机构包括预对位台和连接在其下方控制其上下运动的预对位装置；机械臂组件机构包括上机械臂、下机械臂和机械臂驱动装置，机械臂驱动装置使上机械臂和下机械臂来回水平直线运动；上机械臂与下机械臂纵向并列布置；上机械臂和下机械臂的中轴线位于同一垂直平面内；机械臂组件机构与一转动装置相连，转动装置可使机械臂组件机构水平转动。
2、 根据权利要求1所述的上下片机构，其特征在于，所述上机械臂借助一悬 臂支架置于下机械臂正上方。
3、 根据权利要求1所述的上下片机构，其特征在于，所述堆放装置位于上机 械臂和下机械臂的水平直线运动轨迹上。
4、 根据权利要求1所述的上下片机构，其特征在于，所述预对位台的中心位 于上机械臂和下机械臂的中轴线所在的垂直平面内。
5、 根据权利要求1所述的上下片机构，其特征在于，所述预对位机构还包括 一位于预对位台侧上方的传感器。
专利摘要一种自动上下片机构，包括送片机构、预对位机构和机械臂组件机构，机械臂组件机构中的机械臂从送片机构上方的花篮中取出晶圆片送到预对位机构进行预对位，然后机械臂组件机构旋转90°把晶圆片送到测试装置的承片台上进行相关测试；待测试完成后，机械臂再把晶圆片从测试装置的承片台上卸下来，送回花篮，同时送上另外一片已经预对位好的晶圆片，如此反复直至完成整个测试。由于本实用新型采用了两个机械臂，使得整个上下片过程变得快速、流畅，从而节省了换片时间，提高了整机的测试效率。
文档编号B65G49/07GK201115957SQ20072030490
公开日2008年9月17日 申请日期2007年11月30日 优先权日2007年11月30日
发明者唐小飞, 泓 胡 申请人:深圳市矽电半导体设备有限公司