专利名称：自动升降组件及纳米探针制作组件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及半导体技术，特别涉及一种自动升降组件及纳米探针制作组件。
背景技术：
纳米探针在半导体芯片微小结构的电性测试中发挥了非常重要的作用，由于使用 后的纳米探针无法重复利用，因此，在半导体测试中需要消耗大量的纳米探针。为了节约半 导体测试成本，通常应用纳米探针腐蚀器自制探针。 图1为现有的纳米探针制作组件的结构示意图，现结合图1对现有的纳米探针制 作组件的结构进行说明书，具体如下现有的纳米探针制作组件包括纳米探针腐蚀器10、 U形管ll、铜棒12及鸨丝13。其中纳米探针腐蚀器10包含阴极101和阳极102。纳米探 针腐蚀器10的阳极102连接用于制作探针的钨丝13，阴极101连接铜棒12 ;钨丝103浸入 U型管11 一端的腐蚀液中，铜棒12浸入U型管11另一端的腐蚀液中；纳米探针腐蚀器10 通过其阴极101和阳极102输出电流，钨丝13及铜棒12在腐蚀液中发生电化学反应，钨丝 13被腐蚀，且靠近U型管11腐蚀液的液面的电化学反应剧烈，随着深度增加电化学反应减 弱。浸入腐蚀液中且靠近液面处的钨丝13被腐蚀得最快，且随着深度的增加电化学反应减 弱，因此，浸入腐蚀液中的钨丝13逐渐变细、且沿电化学反应剧烈处至液面方向逐渐变粗、 形成一定的锥度。当位于电化学反应剧烈处的钨丝13被腐蚀到足够细，以至于浸入腐蚀液 中未完全被腐蚀掉的钨丝13将该钨丝最细处拉断时，纳米探针腐蚀器IO检测到电流波动， 停止供电，此时U形管ll中的电化学反应停止，由钨丝制作得到纳米探针。 但是，采用现有的纳米探针制作组件获得的纳米探针的针尖锥度较大，且针尖的 长度较短，这就造成测试中遮挡视线，并影响成像质量；若采用多个纳米探针对同一区域进 行测试，可能由于针尖锥度较大且长度较短造成探针间相互碰触，以至于探针针尖无法对 既定区域进行测试。 为了解决探针针尖长度较短的问题，通常在探针腐蚀过程中缓慢提升钨丝，以获 得针尖长度较长的探针，且提升速度越快，得到的针尖锥度就越小，针尖就越长。目前，通常 将用于制作探针的钨丝固定于夹具上，夹具通过连杆固定于一螺杆。可通过手动旋转螺杆 带动固定于夹具上的探针沿竖直方向移动，实现对浸入腐蚀液中的钨丝长度的控制。但是， 采用现有的组件由于采用手动提升，不仅难以做到提升速度均匀，而且耗费人力，采用现有 的组件制作的探针针尖锥度不均匀，影响了探针的品质。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型提供了一种纳米探针制作组件，该组件能够提高探针针尖 锥度的均匀性。 本实用新型还提供了一种自动升降组件，该组件能够提高升降速度的均匀性。 为达到上述目的，本实用新型的技术方案具体是这样实现的 —种自动升降组件，其中，该组件包括支架；[0010] 可根据第一控制信号驱动第二驱动部靠近或远离腐蚀液的第一驱动部，固定于支 架； 可夹持待伸入至腐蚀液的待腐蚀物的伸縮部，装设于第二驱动部朝向腐蚀液的一
丄山
顺； 可依据第二控制信号在靠近腐蚀液时驱动伸縮部伸縮、以调整所夹持待腐蚀物伸 入至腐蚀液长度的第二驱动部； 以及，输出第一控制信号至第一驱动部、输出第二控制信号至第二驱动部的控制 器。
上述组件中，所述第一驱动部包括 具有支撑框架且固定于支架的第一壳体； 收容于第一壳体内、并可依据第一控制信号正转或反转的第一电机； 以及，收容于第一壳体内、将第一电机的转动转换为直线运动、并可随第一电机正
转驱动第二驱动部靠近腐蚀液、随第一电机反转驱动第二驱动部远离腐蚀液的第一传动元件。
上述组件中，所述第二驱动部包括 具有支撑框架且固定于第一驱动部的第二壳体； 收容于第二壳体内、并可依据第二控制信号在靠近腐蚀液时正转或反转的第二电 机； 以及，收容于第二壳体内、将第二电机的转动转换为直线运动、并可随第二电机正 转或反转驱动伸縮部伸縮、以调整所夹持待腐蚀物伸入至腐蚀液长度的第二传动元件。 —种纳米探针制作组件，包括盛有腐蚀液、且一端可置入铜棒、另一端可置入制 作探针的钨丝的U形管； 阳极与钨丝连接、阴极与铜棒连接、且输出电流至钨丝和铜棒直至获得探针的纳 米探针腐蚀器； 该组件还包括支架； 可根据第一控制信号驱动第二驱动部靠近或远离U形管中腐蚀液的第一驱动部， 固定于支架； 可夹持待伸入至U型管腐蚀液的钨丝的伸縮部，装设于第二驱动部朝向腐蚀液的
丄山
i而； 可依据第二控制信号在靠近U形管内腐蚀液时驱动伸縮部伸縮、以调整所夹持钨 丝伸入至腐蚀液长度的第二驱动部； 以及，输出第一控制信号至第一驱动部、输出第二控制信号至第二驱动部的控制 器。
上述组件中，所述第一驱动部包括 具有支撑框架且固定于支架的第一壳体； 收容于第一壳体内、并可依据第一控制信号正转或反转的第一电机； 以及，收容于第一壳体内、将第一电机的转动转换为直线运动、并可随第一电机正
转驱动第二驱动部靠近腐蚀液、随第一电机反转驱动第二驱动部远离腐蚀液的第一传动元件。[0033] 上述组件中，所述第二驱动部包括 具有支撑框架且固定于第一驱动部的第二壳体； 收容于第二壳体内、并可依据第二控制信号在靠近腐蚀液时正转或反转的第二电 机； 以及，收容于第二壳体内、将第二电机的转动转换为直线运动、并可随第二电机正 转或反转驱动伸縮部伸縮、以调整所夹持待腐蚀物伸入至腐蚀液长度的第二传动元件。 采用本实用新型的纳米探针制作组件，第一驱动部可根据控制器输出的第一控制 信号驱动第二驱动部靠近或远离腐蚀液，第二驱动部可根据控制器输出的第二控制信号驱 动伸縮部伸縮，以控制固定于伸縮部的待腐蚀物伸入腐蚀液的长度；利用上述组件对钨丝 进行腐蚀时，可提高伸入腐蚀液的钨丝升降速度的均匀性，进而可利用腐蚀液中的电化学 反应制作针尖锥度具有较高均匀性的探针。本实用新型还提供了一种自动提升组件，第一 驱动部可根据控制器输出的第一控制信号驱动第二驱动部靠近或远离腐蚀液，第二驱动部 可根据控制器输出的第二控制信号驱动伸縮部伸縮，以控制固定于伸縮部的待腐蚀物伸入 腐蚀液的长度；利用上述组件可对待腐蚀物伸入或远离腐蚀液的升降速度进行控制，提高 升降速度的均匀性。
图1为现有的纳米探针制作组件的结构示意图。
图2为本实用新型纳米探针制作组件的结构示意图。
具体实施方式为使本实用新型的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施 例，对本实用新型进一步详细说明。 —种自动升降组件，其中，该组件包括支架；可根据第一控制信号驱动第二驱动 部靠近或远离腐蚀液的第一驱动部，固定于支架；可夹持待伸入至腐蚀液的待腐蚀物的伸 縮部，装设于第二驱动部朝向腐蚀液的一端；可依据第二控制信号在靠近腐蚀液时驱动伸 縮部伸縮、以调整所夹持待腐蚀物伸入至腐蚀液长度的第二驱动部；以及，输出第一控制信 号至第一驱动部、输出第二控制信号至第二驱动部的控制器。 —种纳米探针制作组件，包括盛有腐蚀液、且一端可置入铜棒、另一端可置入制
作探针的钨丝的U形管；阳极与钨丝连接、阴极与铜棒连接、且输出电流至钨丝和铜棒直至
获得探针的纳米探针腐蚀器；该组件还包括支架；可根据第一控制信号驱动第二驱动部
靠近或远离U形管中腐蚀液的第一驱动部，固定于支架；可夹持待伸入至U型管腐蚀液的钨
丝的伸縮部，装设于第二驱动部朝向腐蚀液的一端；可依据第二控制信号在靠近U形管内
腐蚀液时驱动伸縮部伸縮、以调整所夹持钨丝伸入至腐蚀液长度的第二驱动部；以及，输出
第一控制信号至第一驱动部、输出第二控制信号至第二驱动部的控制器。 图2为本实用新型纳米探针制作组件的结构示意图。现结合图2，对本实用新型的
纳米探针制作组件的结构进行说明，具体如下 本实用新型纳米探针制作组件包括纳米探针腐蚀器20、 U型管21、铜棒22、钨丝 23和自动提升组件，其中，自动提升组件包括控制器24、支架25、第一驱动部26、第二驱动部27和伸縮部28。 U型管21内盛有腐蚀液，且U型管21 —端可被置入铜棒22，另一端可被置入钨丝 23。本实施例中的腐蚀液为NaOH溶液。 纳米探针腐蚀器20包含阴极201和阳极202。其阴极201连接铜棒22，其阳极202 连接鸨丝23，通过其阴极201和阳极202输出电流至铜棒22和鸨丝23，且在鸨丝23被制 成探针时，检测到波动电流，切断输出至铜棒22和钨丝23的电流。纳米探针腐蚀器20的 工作原理及结构与现有技术相同，在此不再赘述。 本实用新型中的待腐蚀物为用于制作探针的钨丝23，也可采用其他材料。 自动提升组件中的第一驱动部26包括第一电机261和第一传动元件262 ;第二驱
动部27包括第二电机271和第二传动元件272。 控制器24输出第一控制信号至第一驱动部26，输出第二控制信号至第二驱动部 27 ;其中，控制器24内可包括电源241、可调电阻242和脉冲发生器243。电源241输出电 压或电流至可调电阻242和脉冲发生器243 ;可调电阻242可依据需要调节输出的电压或 电流信号的大小；脉冲发生器243可依据需要调节输出的电压脉冲信号或电流脉冲信号的 占空比。第一控制信号为电压信号或电流信号；第二控制信号为电压脉冲信号或电流脉冲 信号。 第一驱动部26固定于支架25上，可根据第一控制信号驱动第二驱动部27靠近或 远离腐蚀液，还可根据第一控制信号控制第二驱动部27的运动速度。其中，第一驱动部26 包括一内部装设有支撑框架的第一壳体(说明书附图未示出)，该第一壳体内收容有第一 电机261和第一传动元件262。 第一壳体固定于支架25上，具体地，第一壳体的支撑框架固定于支架25上。 第一电机261可依据第一控制信号正转或反转，还可依据第一控制信号调整转 速。本实施例中，第一电机261依据获得的第一控制信号的正负极正转或反转，依据第一控 制信号的大小调整转速；第一电机261可为步进电机，还可为直流电机和减速器的组合。本 实施例中第一电机261选用直流电机和减速器的组合，与采用步进电机相比不仅成本较低 且无需额外的驱动电路，减速器能够减缓直流电机的转动速度，以便后续第一传动元件262 的工作。 第一传动元件262 —端连接第一电机261，另一端连接第二驱动部27，将第一电机 261的转动转换为直线运动，可随第一电机261正转驱动第二驱动部27靠近腐蚀液，可随第 一电机261反转驱动第二驱动部27远离腐蚀液。具体地，第一传动元件262为丝杠传动元 件，可将第一电机261的转动转换为直线运动。丝杠传动元件的组成及连接关系为现有技 术，在此不再赘述。 伸縮部28 —端夹持待伸入至U型管21腐蚀液的待腐蚀物，另一端装设于第二驱
动部27 ;具体地，伸縮部28可采用螺钉和卡槽相结合以固定待腐蚀物。 第二驱动部27依据第二控制信号在靠近腐蚀液时驱动伸縮部28伸縮，以调整所
夹持待腐蚀物伸入至腐蚀液长度，还可依据第二控制信号控制伸縮部28的运动速度。其
中，第二驱动部27包括一内部装设有支撑框架的第二壳体(说明书附图未示出)，该第二壳
体内收容有第二电机271和第二传动元件272。 第二壳体与第一驱动部26的第二传动元件262连接，具体地，第二壳体的支撑框架通过连杆连接第二传动元件262。 第二电机271可依据第二控制信号在靠近腐蚀液时正转或反转，还可依据第二控 制信号调节转速。本实施例中，第二电机271依据获得的第二控制信号的正负极正转或反 转，依据第二控制信号的信号占空比调整转速；第二电机271可为步进电机，还可为直流电 机和减速器的组合。本实施例中第二电机271选用直流电机和减速器的组合，与采用步进 电机相比不仅成本较低且无需额外的驱动电路，减速器能够减缓直流电机的转动速度，以 便后续第二传动元件272的工作。 第二传动元件272 —端连接第二电机271，另一端连接伸縮部28，将第二电机271 的转动转换为直线运动；可随第二电机271正转或反转驱动伸縮部28伸縮，以调整所夹持 待腐蚀物伸入至U形管21腐蚀液的长度；可随第二电机271的转速调节所夹持的待腐蚀物 的升降速度，以控制获得的探针的锥度。具体地，第二传动元件272为丝杠传动元件，可将 第二电机271的转动转换为直线运动。丝杠传动元件的组成及连接关系为现有技术，在此 不再赘述。。 本实用新型的上述实施例中，在制作探针时，第一驱动部26可根据第一控制信号 驱动第二驱动部27，以使连接第二驱动部27的伸縮部28固定的钨丝23完全浸入U型管 21中的腐蚀液中；第二驱动部27可根据第二控制信号驱动伸縮部28远离腐蚀液，以使伸 縮部28固定的钨丝23从腐蚀液中以一定的速度提升，由于腐蚀液中电化学反应的剧烈程 度不同，钨丝23在从腐蚀液中提升的过程中被腐蚀成具有一定锥度的探针。 本实用新型的上述实施例中，可将纳米探针腐蚀器20的阳极202直接连接钨丝 23，也可将纳米探针腐蚀器20的阳极202连接一导线，该导线经由第一驱动部27和第二驱 动部26内部连接至固定于伸縮部28的钨丝23。 本实用新型的上述实施例中，可根据需要制作所需的探针，可利用电化学反应对 钨丝进行腐蚀，制作所需的探针；也可利用电化学反应对其他金属进行腐蚀以制作所需的 探针。 本实用新型还提供了一种自动升降组件，该组件包括控制器24、支架25、第一驱
动部26、第二驱动部27和伸縮部28，该组件中控制器24、支架25、第一驱动部26、第二驱动
部27和伸縮部28的连接关系、结构和功能与纳米探针制作组件中的相同，在此不再赘述。
本实用新型的自动升降组件能够实现对被腐蚀物升降速度的控制，提高升降速度均匀性，
应用于纳米探针制作组件中，能够通过调整升降速度有效控制探针的锥度。 综上所述，以上为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的保护范
围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本
实用新型的保护范围之内。
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权利要求一种自动升降组件，其中，该组件包括支架；可根据第一控制信号驱动第二驱动部靠近或远离腐蚀液的第一驱动部，固定于支架；可夹持待伸入至腐蚀液的待腐蚀物的伸缩部，装设于第二驱动部朝向腐蚀液的一端；可依据第二控制信号在靠近腐蚀液时驱动伸缩部伸缩、以调整所夹持待腐蚀物伸入至腐蚀液长度的第二驱动部；以及，输出第一控制信号至第一驱动部、输出第二控制信号至第二驱动部的控制器。
2. 根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述第一驱动部包括 具有支撑框架且固定于支架的第一壳体；收容于第一壳体内、并可依据第一控制信号正转或反转的第一电机； 以及，收容于第一壳体内、将第一电机的转动转换为直线运动、并可随第一电机正转驱 动第二驱动部靠近腐蚀液、随第一电机反转驱动第二驱动部远离腐蚀液的第一传动元件。
3. 根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述第二驱动部包括 具有支撑框架且固定于第一驱动部的第二壳体；收容于第二壳体内、并可依据第二控制信号在靠近腐蚀液时正转或反转的第二电机； 以及，收容于第二壳体内、将第二电机的转动转换为直线运动、并可随第二电机正转或 反转驱动伸縮部伸縮、以调整所夹持待腐蚀物伸入至腐蚀液长度的第二传动元件。
4. 一种纳米探针制作组件，包括盛有腐蚀液、且一端可置入铜棒、另一端可置入制作探针的钨丝的U形管； 阳极与钨丝连接、阴极与铜棒连接、且输出电流至钨丝和铜棒直至获得探针的纳米探 针腐蚀器；其特征在于，该组件还包括 支架；可根据第一控制信号驱动第二驱动部靠近或远离U形管中腐蚀液的第一驱动部，固定 于支架；可夹持待伸入至U型管腐蚀液的钨丝的伸縮部，装设于第二驱动部朝向腐蚀液的一端。可依据第二控制信号在靠近U形管内腐蚀液时驱动伸縮部伸縮、以调整所夹持钨丝伸 入至腐蚀液长度的第二驱动部；以及，输出第一控制信号至第一驱动部、输出第二控制信号至第二驱动部的控制器。
5. 根据权利要求4所述的组件，其特征在于，所述第一驱动部包括 具有支撑框架且固定于支架的第一壳体；收容于第一壳体内、并可依据第一控制信号正转或反转的第一电机； 以及，收容于第一壳体内、将第一电机的转动转换为直线运动、并可随第一电机正转驱 动第二驱动部靠近腐蚀液、随第一电机反转驱动第二驱动部远离腐蚀液的第一传动元件。
6. 根据权利要求4所述的组件，其特征在于，所述第二驱动部包括 具有支撑框架且固定于第一驱动部的第二壳体；收容于第二壳体内、并可依据第二控制信号在靠近腐蚀液时正转或反转的第二电机； 以及，收容于第二壳体内、将第二电机的转动转换为直线运动、并可随第二电机正转或反转驱动伸縮部伸縮、以调整所夹持待腐蚀物伸入至腐蚀液长度的第二传动元件。
专利摘要本实用新型提供了一种自动升降组件，该组件包括支架；可根据第一控制信号驱动第二驱动部靠近或远离腐蚀液的第一驱动部，固定于支架；可夹持待伸入至腐蚀液的待腐蚀物的伸缩部，装设于第二驱动部朝向腐蚀液的一端；可依据第二控制信号在靠近腐蚀液时驱动伸缩部伸缩、以调整所夹持待腐蚀物伸入至腐蚀液长度的第二驱动部；以及，输出第一控制信号至第一驱动部、输出第二控制信号至第二驱动部的控制器。本实用新型还提供了一种纳米探针制作组件。采用本实用新型的自动升降组件，能够提高升降速度的均匀性；采用本实用新型提供的纳米探针制作组件，能够提高探针升降速度的均匀性，进而能够提高探针针尖锥度的均匀性。
文档编号G01R1/067GK201548576SQ20092021200
公开日2010年8月11日 申请日期2009年11月3日 优先权日2009年11月3日
发明者崔立超 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司