转台微调机构及包括该机构的探针台的制作方法

1.本实用新型涉及半导体测试设备领域，特别是涉及一种转台微调机构及包括该机构的探针台。


背景技术：

2.半导体器件的整个制造流程可以分为晶圆制造、晶圆针测及芯片封装等制程。晶圆针测(chipprobing,cp)是半导体芯片制程中非常重要的一环，晶圆针测的目的在于针对芯片作电性功能上的测试(test),使芯片在进入封装前先行过滤出电性功能不良的芯片，以避免对不良品增加制造成本。目前，通常采用探针台设备对芯片电性功能上的测试，其性能优劣直接影响着晶圆测试质量高低。探针台设备包括晶圆测试移动平台和设置在晶圆测试移动平台上的探针台，探针台的下端面上设置有探针卡，θ轴机构(相当于微调机构)设置在晶圆测试移动平台的顶端，θ轴机构的上端面上设置有承载晶圆的承片台，一般通过θ轴机构带着承片台在水平面内旋转一定角度来调整承片台上的晶圆位置，以使晶圆上的测试位置与其正上方的探针卡一一对应。
3.但是传统的微调机构以电机为动力源，由电机带动凸轮机构进行摆动，但容易出现间隙并且操作存在不稳定性。测试结果反馈在晶圆上面表现为扎针偏位，严重时不能正常扎针，出现测试不稳定等问题。


技术实现要素：

4.本实用新型针对背景技术中提出的一个或多个问题，对设置在转台上的晶圆进行微调时，操作稳定安全可靠。
5.根据本实用新型所述的一种转台微调机构，与转台相连并驱动其转动一定角度，其包括
6.直线驱动组件、与所述直线驱动组件相连的旋转组件，所述旋转组件与所述转台相连；
7.所述直线驱动组件，包括直线驱动器和连接板，所述直线驱动器驱动所述连接板直线运动；
8.所述旋转组件，包括竖直设置在所述连接板上的旋转轴，设置在所述旋转轴上并绕其旋转的旋转块，所述旋转块与所述转台活动铰接。
9.由上，通过直线驱动组件驱动旋转块转动，旋转块与转台活动铰接，从而带着转台转动，驱动平缓，不会像凸轮机构出现运动冲击，致使转台上的晶圆所有预测试位置不能与其上方的探针卡上的探针一一对应，该微调机构运动平缓，操作稳定安全。
10.在本实用新型的有些实施例中，还包括滑轨，设置在所述升降板上并与所述连接板的移动方向平行，所述滑轨上设置有第一滑槽或第二凸台，所述连接板的底面上设置有与所述第一滑槽配合的第一凸台或与所述第二凸台配合的第二滑槽。
11.由上，设置有滑轨滑槽结构使连接板被驱动沿着丝杆移动时增加运动平稳性。
12.在本实用新型的有些实施例中，所述直线驱动组件包括电机，与所述电机的输出轴相连的滚珠丝杆，套设在所述滚珠丝杆上的滚珠螺母，所述连接板于所述滚珠螺母的上端与其相连。
13.在本实用新型的有些实施例中，所述旋转块的侧面设有第一伸出部，所述转台的侧面设有第二伸出部，所述第一、二伸出部竖直方向叠放并通过铰接机构铰接。
14.由上，转台和旋转块通过各自的伸出部活动铰接，从而在旋转块随着连接板移动的同时绕着旋转轴转动时使转台转动一定角度。
15.在本实用新型的有些实施例中，所述铰链机构包括连接轴，所述第一、二伸出部套设在所述连接轴上，并可绕所述连接轴旋转。
16.在本实用新型的有些实施例中，所述铰链机构还包括两个轴承，套设在所述连接轴上，并与其零间隙或过盈配合；所述第一、二伸出部分别设置在其中一个所述轴承的外侧面上，并与其零间隙或过盈配合；
17.第二螺母，所述连接轴的第一端设置有端头，第二端设置有螺纹，所述第二螺母设置在所述连接轴的第二端；
18.在所述两个轴承之间的所述连接轴上还套设有耐磨套。
19.在本实用新型的有些实施例中，所述旋转组件还包括至少一对角接触球轴承，设置在所述旋转轴上，所述旋转块设置在所述角接触球轴承的外圈。
20.在本实用新型的有些实施例中，所述升降板，其上端面设置有第一凹槽和设置在所述第一凹槽内的第二凹槽；
21.交叉滚子轴承，设置在第一凹槽内，
22.压环，设置在第二凹槽内，并与所述交叉滚子轴承内圈的下部零间隙或过盈配合，所述交叉滚子轴承的上端面高于所述压环的上端面但低于所述第一凹槽的上端面设置；
23.所述转台，其下部的侧面上设置有第一台阶面，所述第一台阶面与所述交叉滚子轴承内圈的上部零间隙或过盈配合。
24.由上，通过在升降板的上端面上设置第一凹槽，并在第一凹槽内设置第二凹槽，将交叉滚子轴承放置在第一凹槽内，将压环设置在第二凹槽内，用压环限制交叉滚子轴承的周向位移，将转台的下部侧面上设置的第一台阶面与交叉滚子轴承的内环过盈配合或零间隙配合，在转动转台时可以使其绕着交叉滚子轴承转动。
25.在本实用新型的有些实施例中，第二台阶面，于所述第一台阶面的上方设置在所述转台的外侧面上；
26.压块，设置在所述第二台阶面和所述第一凹槽侧壁之间的所述交叉滚子轴承的上端面上。
27.由上，通过在交叉滚子轴承的上端面上设置压块，使交叉滚子轴承更稳固的设置在第一凹槽内，转台可以更稳定的绕着交叉滚子轴承转动。
28.在本实用新型的有些实施例中，还包括：
29.一旋转感应块，设置在所述转台的侧面，其设置位置对应于所述升降板上标记的原点，所述原点对应于晶圆上芯片的理论切割道；
30.一光电感应器，设置在所述升降板上标记的原点处，用于感应所述旋转感应块的位置；
31.一摄像设备，设置在晶圆的上方，用于获取晶圆上芯片的切割道与所述旋转感应块的偏差角度；
32.工业控制机，接收所述光电感应器感应的所述旋转感应块的位置和所述摄像设备获取的所述偏差角度，并控制所述转台旋转所述偏差角度使晶圆上的芯片切割道对应于所述原点。
33.本实用新型还提供一种探针台，其包括以上所述的转台微调机构，转台和水平的升降板，所述转台和所述转台微调机构均设置在所述升降板上，其中所述转台可在所述升降板平面内转动或与所述升降板平面成一定角度的平面内转动。
附图说明
34.图1为本实用新型一实施例的转台微调机构的立体示意图；
35.图2为本实用新型一实施例的转台微调机构的正面剖视图；
36.图3为本实用新型一实施例的转台微调机构的俯视图；
37.图4为本实用新型一实施例的转台微调机构的铰链机构的剖视图。
具体实施方式
38.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本实用新型的转台微调机构及晶圆测试装置进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
39.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。实施例附图中各种不同对象按便于列举说明的比例绘制，而非按实际组件的比例绘制。
40.如图1至3所示，本实用新型实施例公开的一种转台微调机构，所述转台微调机构与转台3相连并驱动转台3转动，转台3上设置有承片台31，在承片台31的上端面上通过真空吸附方式吸附有晶圆，所述转台微调机构包括直线驱动组件和与所述直线驱动组件相连的旋转组件。
41.本实施例中，所述直线驱动组件包括电机17，与电机17的输出轴相连的滚珠丝杆22，套设在滚珠丝杆22上的滚珠螺母23，以及固连在滚珠螺母23上端的连接板4。电机17可以正反转，驱动滚珠丝杆22转动，套设在滚珠丝杆22上的滚珠螺母23带着连接板4沿着滚珠丝杆22的轴向直线移动。
42.有些实施例中，实现直线运动的还有有杆液压杆、电推杆或直线电机等直线驱动器。
43.如图1至4所示，本实施例中旋转组件包括竖直的固连在连接板4的上端面上的旋转轴9，设置在旋转轴9上的一对角接触球轴承14，套设在一对角接触球轴承14的外圈上并与其过盈配合的旋转块46，旋转块46可绕着旋转轴9转动。
44.所述旋转块46具有第一伸出部461，设置在所述旋转块46的侧面。转台3的外侧边
缘上设置有第二伸出部47，所述第一、二伸出部461、47上下活动铰接设置。
45.在电机17驱动连接板4直线移动时，旋转轴9随着连接板4一起直线运动，但由于旋转块46与转台3通过各自的伸出部铰接，旋转轴9直线移动时，设置在其上的旋转块46随着旋转轴9直线移动的同时绕着旋转轴9旋转一定角度，从而带着转台3旋转一定角度，这个角度一般较小，所以通过微调的方式使晶圆的预测试位置与晶圆上方的探针卡一一对应。为了调整方便，电机17可正反转，从而旋转块46可以带着转台3正反转一定角度。承片台31上的晶圆，通过小角度旋转转台3，使承片台31上的每个格内的晶圆摆正位置即每个格内的晶圆与上方的探针卡上的每个探针一一对应后吸附在承片台31上。
46.如图3所示，升降板2上还设置有第一滑槽19，连接板4的底面上设置有第一滑块，所述第一滑块设置在所述第一滑槽19里，在电机17驱动连接板4直线运动时，连接板4沿着第一滑槽19移动，增加了连接板4的运动平稳性。
47.在有些实施例中，可能在升降板2上设置第二凸台而不是第一滑槽19，在所述连接板的底面设置有与第二凸台匹配的第二滑槽，无论是第一滑槽19还是第二凸台都起着滑轨的作用，所以统称为滑轨，即滑轨上设置有第一滑槽或第二凸台，所述连接板的底面上设置有与所述第一滑槽配合的第一凸台或与所述第二凸台配合的第二滑槽。
48.在本实用新型的优选实施例中，为防止所述旋转块46与角接触球轴承14产生相对松动，设置压盖10套设在旋转轴9上，压住所述旋转块46的上端面，并用第一螺母24压住压盖10后与旋转轴9锁紧加固。
49.在优选实施例中，上述角接触球轴承14的数量并不限制为两个，可设1个或两个以上，有时以面对面组合(df配对)的方式安装以消除轴向间隙。当然，旋转块46也可以通过其他合适的机构绕旋转轴9转动，而并不局限于本实用新型该实施例公开的角接触球轴承。
50.图4为沿图3中a-a’线的剖视图，示出了本实用新型一实施例的连接第一、二伸出部461，47的铰链机构的剖视图。从该图中可以看出，所述铰链机构包括设有端头的第一端、设有外螺纹的第二端的连接轴50，套设于连接轴50上并与其过盈配合的两个深沟球轴承49，于两个深沟球轴承49的中间套设在连接轴50上的防止两个深沟球轴承49之间产生摩擦的耐磨套48，以及设置在连接轴50的第二端将两个深沟球轴承49锁紧在连接轴50上的第二螺母51。两个深沟球轴承49其中一个靠近第一端的端头设置，另一个靠近第二端设置。第一、二伸出部461，47上分别设置有连接孔，第一、二伸出部461，47通过各自的连接孔设置在其中一个深沟球轴承49的外侧面上并与其过盈配合，这样通过连接轴50、两个深沟球轴承49将旋转块46和转台3连接为一体，并在旋转块46随着连接板4移动并旋转时，连接轴50也随之移动，从而带着转台3旋转。本实施例中并不限制第一、二伸出部的上下位置关系，图1示出的是旋转块46在上，转台3在下，也可以设置成转台3在上，旋转块46在下。
51.在有些实施例中，实现铰接的连接方式还可以通过铰接轴穿过第一、二伸出部461，47上的连接孔将两者直接连接，或者其他实现铰接的连接方式，都在本专利的保护范围内。
52.如图1和3所示，电机17的输出轴和滚珠丝杆22通过联轴器15连接，电机17通过电机安装座5固定在升降板2上，所述升降板2整体固定在xyz平台上(不在本实用新型的保护范围内，故本实用新型不作介绍)。滚珠丝杆22的两端通过第一轴承座18和第二轴承座27支撑，由此滚珠丝杆22可稳定的转动。
53.如图2所示，在升降板2的上端面上设置有第一圆形凹槽21，在第一圆形凹槽21内的底面上还设置有第二圆形凹槽25，在第一圆形凹槽21内设置有交叉滚子轴承12，在第二圆形凹槽25内设置有压环11，交叉滚子轴承12的内、外侧面分别通过压环11和第一圆形凹槽21的侧面来限制。交叉滚子轴承12的上端面高于压环11的上端面同时低于第一圆形凹槽21的上端面设置。
54.转台3下部的侧面上设置有第一台阶面32，第一台阶面32与交叉滚子轴承12的内侧面的上部过盈配合，从而转台3可以相对升降板2在水平面内转动。
55.如图2所示，为了增加转台3转动的稳定性，在第一台阶32的上方转台3的外侧面上还设置有第二台阶面33。在交叉滚子轴承12的上端面上转台3的第二台阶面33和第一圆形凹槽21的侧壁之间设置压块40，限制了转台3在水平面内的位移自由度，增加了转台3转动的稳定性。
56.如图1所示，转台3的侧边缘还装有旋转感应块8，随着转台3一起转动，其初始或归位位置对应于升降板2上标记的原点。
57.升降板2上还设置有3个感应旋转感应块8的光电感应器13，中间的光电感应器13设置在升降板2上的原点，该原点对应晶圆上芯片的切割道。理论上如果晶圆的位置摆放正确，即晶圆上的芯片切割道对应旋转感应块8，中间的光电感应器13感应到旋转感应块8的位置，此时不需要旋转转台3。但实际上晶圆的芯片切割道一般不与旋转感应块8对齐，会相差一定角度，如果不通过微调机构调整到与旋转感应块8对齐，在对晶圆上的每个芯片进行性能测试时，每个芯片上的测试区域与每个探针不能一一对应，影响性能测试准确性。此时需要设置在晶圆上方的摄像头(未图示)来获取晶圆的图像，从而得到晶圆上的芯片切割道与旋转感应块8的偏差角度，然后把获取的偏差角度发给工业控制机，工业控制机控制电机17旋转，使转台3转动该偏差角度，从而使芯片的切割道与原点对应。
58.左右两侧的光电感应器13用来感应旋转感应块8的位置，左右两侧的光电感应器13感应到旋转感应块8的位置时，说明晶圆上的芯片的切割道偏离旋转感应块8到了微调机构可以调整的极限位置，如果芯片切割道偏离旋转感应块8的角度在这个极限范围内，该微调机构通过工业控制机控制转台3旋转使芯片切割道转到原点位置，超过这个极限，该微调机构将不再调整。
59.本实用新型的转台微调机构的工作原理和过程如下：在承片台31上放置待测试晶圆并使其与承片台31上方的探针卡大致对准。用设置在晶圆上方的摄像头获取芯片切割道与旋转感应块8的偏差角度，并把获取的偏差角度发送给工业控制机，同时三个光电感应器13把感应到的旋转感应块8的位置也发送给工业控制机，工业控制机根据接收到的偏差角度和旋转感应块8的位置，控制转台3转动所述偏差角度，使晶圆上的芯片切割道转到对应原点位置，这样晶圆上的芯片测试区域与探针卡上的探针一一对应，从而使每个探针能针刺到芯片测试区域获得芯片性能数据。工业控制机控制电机17启动，驱动滚珠丝杆22旋转，设置在滚珠丝杆22上的滚珠螺母23沿着滚珠丝杆22直线运动，并带动与滚珠螺母23固连的连接板4沿与滚珠丝杆22轴向平行的滑槽19运动。由于连接板4上固定连接有旋转轴9，该旋转轴9上装有角接触球轴承14，角接触球轴承14的外圈装有旋转块46，从而在连接板4直线移动时，由于旋转块46与转台3的铰接，旋转块46会在水平面内转动一定角度。由于第二伸出部47的连接孔的中心与转台3上的承片台31的旋转轴心的距离保持不变，旋转块46在水
平面内转动一定角度时会带着转台3在水平面内转动所述偏差角度，从而将承片台31上的晶圆的芯片切割道随着转台3的转动到原点位置，然后通过吸附或其他方式将晶圆固定在承片台31上。
60.以上需要说明的是，在转台3安装倾斜或支撑转台3的升降板倾斜时，转台3的上端面就会倾斜，用该微调机构进行微调时，转台3的旋转轴线可能与z轴呈一定角度。
61.一种探针台，其包括转台微调机构，转台3和水平的升降板2，转台3和所述转台微调机构均设置在升降板2上，其中所述转台可在所述升降板平面内转动或与所述升降板平面成一定角度的平面内转动。
62.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
63.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。