自动化晶圆测试机台的制作方法

本实用新型涉及晶圆测试技术领域，尤其涉及一种自动化晶圆测试机台。

背景技术：

晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片。在晶圆上可加工制作各种芯片，使晶圆成为具有特定功能的产品。在晶圆的加工过程中，通常需将晶圆固定于晶圆测试机台上，并逐个对设置于晶圆上的芯片进行光学及电学性能的测试。而现有的晶圆测试机台测试速度慢，测试效率低。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统的测试效率低的问题，提供一种测试效率高的自动化晶圆测试机台。

一种自动化晶圆测试机台，用于固定并测试位于晶圆上的芯片，包括：

起支撑作用的机台，具有安装面，所述安装面上设置有测试工位；

设置于所述安装面的角度调整机构，包括旋转组件及平移组件；

晶圆测试定位装置，用于吸附并固定芯片，所述晶圆测试定位装置安装于所述角度调整机构背向所述安装面的表面，所述角度调整机构可驱动所述晶圆测试定位装置旋转或平移，以带动所述芯片移动至所述测试工位；

测试组件，设置于所述机台，所述测试组件用于对位于所述测试工位的芯片进行性能检测；及

控制器，与所述角度调整机构及所述测试组件通讯连接，所述控制器用于分别向所述角度调整机构及所述测试组件发送触发信号，以触发所述角度调整机构及所述测试组件。

在其中一个实施例中，所述平移组件包括：

第一平移件，包括沿第一方向延伸的第一滑轨、第一电机及第一滑块，所述第一滑轨固定于所述安装面，所述第一滑块可滑动地设置于所述第一滑轨，所述第一电机用于驱动所述第一滑块沿所述第一滑轨滑动；及

第二平移件，包括沿第二方向延伸的第二滑轨、第二电机及第二滑块，所述第二滑轨固定于所述第一滑块背向所述第一滑轨的表面，所述第二滑块可滑动地设置于所述第二滑轨，所述旋转组件及所述晶圆测试定位装置固定于所述第二滑块背向所述第二滑轨的表面，所述第二电机用于驱动所述第二滑块沿所述第二滑轨滑动。

在其中一个实施例中，所述旋转组件包括转盘及驱动件，所述转盘可转动地设置于所述第二滑块的表面，所述驱动件与所述转盘传动连接，所述晶圆测试定位装置固定于所述转盘背向所述第二滑块的表面。

在其中一个实施例中，所述测试组件包括：

光学组件，包括发射光纤、接收光纤、光学驱动件及沿垂直于所述第一方向及所述第二方向的第三方向延伸的光学导轨，所述光学驱动件用于驱动所述发射光纤及所述接收光纤沿所述光学导轨移动；

电学组件，所述电学组件包括探针、电学驱动件及沿垂直于所述第一方向及所述第二方向的第三方向延伸的电学导轨，所述电学驱动件用于驱动所述探针沿所述电学导轨移动。

在其中一个实施例中，还包括激光测距器，所述激光测距器可移动地设置于所述机台并与所述控制器通讯连接，所述激光测距器用于获取所述芯片在所述第三方向的厚度参数，并反馈至所述控制器，以校准所述测试组件在所述第三方向上与所述芯片表面的距离。

在其中一个实施例中，还包括相机定位组件，所述相机定位组件设置于所述机台，并与所述测试工位对应，所述相机定位组件与所述控制器通讯连接，所述相机定位组件用于朝所述测试工位拍照，并与预设照片进行比对后反馈至所述控制器。

在其中一个实施例中，还包括两个静电消除器，所述两个静电消除器分别设置于所述机台的两端，以形成静电消除区域，所述角度调整机构、所述晶圆测试定位装置及所述测试组件均位于所述静电消除区域内。

在其中一个实施例中，所述晶圆测试定位装置包括：

起支撑作用的基板，具有承载面；

多个升降件，安装于所述承载面上；

真空吸附平台，设置于所述多个升降件远离所述承载面的一端，所述多个升降件可带动所述真空吸附平台沿所述第一方向升降；所述真空吸附平台具有真空腔，所述真空吸附平台的表面开设有多个与所述真空腔连通的真空吸附孔。

在其中一个实施例中，所述多个升降件上均设置有安装部，所述真空吸附平台朝向所述承载面的一侧设置有多个配合部，所述安装部为内螺纹结构，所述配合部为外螺纹结构，所述多个配合部分别与所述多个安装部配合，以使所述升降件与所述真空吸附平台之间形成螺纹转动连接。

在其中一个实施例中，还包括锁紧螺母，所述锁紧螺母套设于所述外螺纹结构上，并与所述外螺纹结构螺合。

上述自动化晶圆测试机台，晶圆固定于晶圆测试定位装置的表面。工作时，控制器控制旋转组件旋转或平移组件平移，带动晶圆测试定位装置及晶圆的位置发生移动，以使芯片移动至测试工位。进而，控制器控制测试组件移动至测试工位，并对芯片性能进行测试。与现有的半自动测试机台相比，上述自动化晶圆测试机台可以完全实现测试过程的自动化，因而测试速度快，测试效率高。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例中自动化晶圆测试机台的结构示意图；

图2为图1所示的自动化晶圆测试机台中的角度调整机构的结构示意图；

图3为图1所示的自动化晶圆测试机台中的晶圆测试定位装置的结构示意图；

图4为图1所示的自动化晶圆测试机台中的晶圆测试定位装置的爆炸图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

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。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。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1及图2，本实用新型较佳实施例中的自动化晶圆测试机台10包括机台200、角度调整机构300、晶圆测试定位装置100、测试组件400及控制器(图未示)。自动化晶圆测试机台10用于固定并对位于晶圆上的芯片进行性能测试。

机台200起支撑作用，具有安装面210。具体地，机台200可由具有较强机械强度的合金、塑钢或其他高分子材料制成，以防止机台在工作中变形及断裂。安装面210上设置有测试工位220，芯片位于测试工位220进行性能测试。

角度调整机构300设置于安装面210。角度调整机构300包括平移组件320 及旋转组件310。角度调整机构300可旋转或平移，以将芯片移动至测试工位 220。

晶圆测试定位装置100用于吸附并固定芯片。晶圆测试定位装置100安装于角度调整机构300背向安装面210的表面。角度调整机构300可驱动晶圆测试定位装置100旋转或平移，以带动芯片移动至测试工位220。

在本实施例中，平移组件320包括第一平移件322及第二平移件324。

第一平移件322包括沿第一方向延伸的第一滑轨3223、第一电机(图未标) 及第一滑块3224。第一滑轨3223固定于安装面210，第一滑块3224可滑动地设置于第一滑轨3223。第一电机用于驱动第一滑块3224沿第一滑轨3223滑动。

第二平移件324包括沿第二方向延伸的第二滑轨3243、第二电机(图未标) 及第二滑块3244。第二滑轨3243固定于第一滑块3244背向第一滑轨3243的表面。第二滑块3244可滑动地设置于第二滑轨3243，旋转组件310及晶圆测试定位装置100固定于第二滑块3244背向第二滑轨3243的表面。第二电机用于驱动第二滑块3244沿第二滑轨3243滑动。

当第一电机驱动第一滑块3224沿第一滑轨3223滑动时，第一滑块3224可带动第二平移件324及晶圆测试定位装置100沿第一方向移动。当第二电机驱动第二滑块3244沿第二滑轨3243滑动时，第二滑块3244可带动晶圆测试定位装置100沿第二方向移动。因此，当固定于晶圆测试定位装置100上的芯片的位置与测试工位220发生偏离时，通过第一平移件322及第二平移件324驱动晶圆测试定位装置100移动，可对芯片的位置进行粗调。

在本实施例中，旋转组件310包括转盘312及驱动件(图未示)。转盘312 可转动地设置于第二滑块3244的表面，驱动件与转盘312传动连接。晶圆测试定位装置100固定于转盘312背向第二滑块3244的表面。

转盘312工作时，驱动件驱动转盘312带动晶圆测试定位装置100旋转。由于晶圆测试定位装置100上固定有多个晶圆，测试时，通过旋转，可将芯片与测试工位220对准，便于精准的对芯片进行性能测试。测试完成后，转动转盘312，完成性能测试的芯片离开测试工位220，下一待测芯片移动至测试工位 220，进行循环测试。

测试组件400设置于机台200。测试组件400用于对位于测试工位220的芯片进行性能检测。具体地，测试组件400可对芯片的光学性能、电学性能、热力学性能、表征性能以及其他性能进行测试。测试组件400的测试性能项目可根据需要进行设定。

具体在本实施例中，测试组件400包括光学组件410及电学组件420。

光学组件410包括发射光纤414、接收光纤416、光学驱动件418及沿垂直于第一方向及第二方向的第三方向延伸的光学导轨412。光学驱动件418用于驱动发射光纤414及接收光纤416沿光学导轨412移动。光学组件410用于测试芯片的光学性能。

发射光纤414用于向芯片的表面发射光线，接收光纤416用于接收从芯片表面反射的光线。通过对比发射的光线与反射的光线之间的能量差，以获得芯片表面的光学性能参数。工作时，光学驱动件418驱动发射光纤414及接收光纤416沿光学导轨412移动，以使发射光纤414移动至可向芯片表面发射光线的位置，接收光纤416移动至可接收芯片表面反射光线的位置。

电学组件420包括探针422、电学驱动件426及沿垂直于第一方向及第二方向的第三方向延伸的电学导轨424。电学驱动件426用于驱动探针422沿电学导轨424移动。电学组件420可用于测试芯片的电学性能。

探针422用于与芯片接触，并向芯片发送电学信号，以检测芯片的电学性能。具体地，电学组件工作时，电学驱动件426驱动探针422沿第三方向移动，以使探针422与芯片的表面接触。进而，探针422发送电学信号以检测芯片的电学性能。

控制器(图未示)与角度调整机构300及测试组件400通讯连接。控制器用于分别向角度调整机构300及测试组件400发送触发信号，以触发角度调整机构300及测试组件400。

控制器根据芯片实际位置，控制角度调整机构300带动晶圆测试定位装置 100运动，以使芯片位于测试工位220。进而，控制器可根据芯片的高度，调整测试组件400运动，以使测试组件220位于可对芯片进行测试的合适位置，并控制测试组件400工作，以测得芯片的光学性能及电学性能参数。通过设置控制器，解决了传统的人工操作的问题，因而使得自动化晶圆测试机台10可以完全实现测试过程的自动化，因而测试速度快，测试效率高。

具体地，晶圆测试定位装置100对芯片的固定方式可通过紧固件固定，开设限位凹槽固定，也可以通过真空吸附的方式固定。

具体在本实施例中，晶圆测试定位装置100对芯片采用真空吸附的方式固定。真空吸附的方式可将芯片稳定地固定于晶圆测试定位装置100上。此外，真空吸附方式无需使用外部紧固件，可以有效防止外部紧固件对芯片表面的损伤，从而提高芯片的精度。

请一并参阅图3及图4，进一步地，在本实施例中，晶圆测试定位装置100 包括基板110、多个升降件120及真空吸附平台130。

基板110起支撑作用，具有承载面112。

多个升降件120安装于承载面112上。

真空吸附平台130设置于多个升降件120远离承载面112的一端。多个升降件120可带动真空吸附平台130沿第一方向升降。真空吸附平台130具有真空腔132，真空吸附平台130的表面开设有多个与真空腔132连通的真空吸附孔 134。

基板110一般由具有较大机械强度的合金、塑钢或者其他高分子材料制成，以防止基板110在工作过程中发生变形及断裂。真空吸附平台130用于吸附并固定晶圆及芯片。升降件120用于调节真空吸附平台130距离承载面112的高度及真空吸附平台130的倾斜度。

晶圆在进行光学性能及电学性能测试时，晶圆需与测试组件400成一定角度，以达到良好的测试效果。晶圆测试定位装置100工作时，部分升降件120 可带动真空吸附平台130的局部升降。进而，固定不动的升降件120与进行升降运动的升降件120之间形成高度差，真空吸附平台130发生倾斜，进而使得晶圆与测试组件400之间的角度得以调整，以达到良好的测试效果。或者，若晶圆测试定位装置100与测试组件400的位置存在差距时，也可以对全部的升降件120实行升降，以调整真空吸附平台130与承载面112之间的距离，从而实现真空吸附平台130与测试组件400之间的距离的调节。

具体地，升降件120可以是液压杆、丝杆或者螺纹件。具体在本实施例中，多个升降件120上均设置有安装部122，真空吸附平台130朝向承载面112的一侧设置有多个配合部136。安装部122为内螺纹结构，配合部136为外螺纹结构。多个配合部136分别与多个安装部122配合，以使升降件120与真空吸附平台 130之间形成螺纹转动连接。

升降件120工作时，部分升降件120的安装部122固定不动，转动其余部分升降件120的安装部122，其余部分安装部122与与之对应的配合部136进一步螺合。进而，固定不动的升降件120与转动的升降件120之间形成高度差，真空吸附平台130发生倾斜，进而使得晶圆与测试组件400之间的角度得以调整。因此，通过设置安装部122为内螺纹结构，配合部136为外螺纹结构，使得升降件120安装及调节操作简单，便于提高工作效率。

需要指出的是，在其他实施例中，安装部122也可以为外螺纹结构，配合部136为内螺纹结构。

进一步地，在本实施例中，晶圆测试定位装置100还包括螺栓140。升降件 120包括基部124及突出于基部124的内螺纹管126。真空吸附平台130朝向承载面112的表面设置有螺纹柱，内螺纹管126与螺纹柱螺合。螺栓140将基部 124可拆卸地固定于基板110。

工作时，转动部分升降件120，部分内螺纹管126与部分螺纹柱进一步螺合。因此，在其余部分升降件120保持固定不动的情况下，旋转部位的真空吸附平台130与基板110之间的距离减小而导致真空吸附平台130发生倾斜，进而可调整真空吸附平台130与测试组件400之间的夹角，以满足测试需要。需要指出的是，若真空吸附平台130距基板的高度过高或者过低时，也可以同时转动所有的升降件120，以使内螺纹管126与多个螺纹柱螺合，进而使得真空吸附平台130整体相对基板110上升或下降，以满足真空吸附平台130测试高度的需求。当真空吸附平台130的高度或倾斜度调整之后，螺栓140可将基部124固定于基板110，以避免升降件120在工作过程中发生滑移而影响测试效果。具体地，基部124与基板110相对的位置均开设有螺纹孔128，螺栓140与基部124 及基板110的螺纹孔128螺合，即可将升降件120及真空吸附平台130稳定地固定于基板110。因此，通过设置螺栓140，可有效防止升降件120发生移动，便于晶圆在调整好的角度内进行性能测试，因而具有较佳的测试效果。

进一步地，螺纹柱可以与真空吸附平台130一体成型，也可以与真空吸附平台130分开成型，并通过紧固件固定于真空吸附平台130朝向基板110的表面。

更进一步地，在本实施例中，多个螺纹柱沿真空吸附平台130的周向等间隔设置。

即升降件120也沿基板110的轴向等间隔设置。因此，便于升降件120沿真空吸附平台130的周向等间隔的分布真空吸附平台130施加的应力，从而避免晶圆测试定位装置100因应力集中而发生变形或断裂，便于延长晶圆测试定位装置100的使用寿命。而且，升降件120设置于基板110的边缘，也便于在晶圆测试定位装置100需要进行角度调整时对升降件120进行操作。

在本实施例中，晶圆测试定位装置100还包括锁紧螺母150。锁紧螺母150 套设于螺纹柱上，并与螺纹柱螺合。

通过设置锁紧螺母150，可有效避免升降件120的安装部122与真空吸附平台130的配合部136在角度调整之后发生位置的相对滑动，进而保持真空吸附平台130的倾斜度固定不变，因而具有较佳的测试效果。

在本实施例中，晶圆测试定位装置100还包括加热棒160及温度控制器。真空吸附平台130的侧壁开设有与真空腔132连通的安装孔。加热棒160穿设于安装孔，并与安装孔的内壁密合。温度控制器与加热棒160电连接。

由于晶圆性能测试需在高温下进行，因此，通过设置加热棒160可快速加热真空吸附平台130。温度控制器可控制加热棒160进行加热，以将真空吸附平台130的温度维持在设置范围内，从而具有较高的测试精准度。

进一步地，加热棒160为多个。多个加热棒160等间隔设置。

等间隔设置的加热棒160便于真空吸附平台130均匀且快速地升温，从而使得真空吸附平台130表面各处的温差较小，便于减小测试误差，提升测试精度。

在本实施例中，晶圆测试定位装置100还包括热电偶170。热电偶170与温度控制器电连接。热电偶170用于测量真空吸附平台130的温度值并反馈至温度控制器。

热电偶170具有检测真空吸附平台130温度的功能。热电偶170与温度控制器电连接，可将检测的真空吸附平台130的温度值反馈至温度控制器。若反馈的温度值高于预设温度值，温度控制器将控制加热棒160停止加热，以实现降温。若反馈的温度值低于预设温度值，则温度控制器将控制加热棒160加热，以实现升温。因此，通过设置热电偶170，便于实现晶圆测试定位装置100温度控制的自动化。

在本实施例中，晶圆测试定位装置100还包括真空发生器180及真空抽气管。真空发生器180通过真空抽气管与真空腔132连通。

通过设置真空发生器180及真空抽气管，可及时将进入真空腔内的空气抽走，继而维持真空腔132良好的真空度，以将晶圆稳定的固定于真空吸附平台

130。而由真空发生器180抽气而形成的真空腔132，真空环境稳定，便于晶圆测试定位装置100高效的工作。

在本实施例中，晶圆测试定位装置100还包括真空感应器190。真空感应器 190用于检测真空腔132的真空值。

真空感应器190可对真空腔132的真空值进行测量并显示。一般情况下，真空值为稳定的数值，当真空值发生变化时，有可能存在机械故障。因此，真空感应器190的设置，便于操作人员能够对真空腔的真空环境进行实时监控，当发生机械故障时，能及时对故障进行排查，提高晶圆测试定位装置100的生产效率。

在本实施例中，自动化晶圆测试机台10还包括激光测距器500。激光测距器500可移动地设置于机台200并与控制器通讯连接。激光测距器500用于获取芯片在第三方向的厚度参数，并反馈至控制器，以校准测试组件在第三方向上与芯片表面的距离。

由于机械操作之间存在不可避免的误差，因此，成型后的芯片的厚度不可能保持一致。而在光学性能及电学性能测试时，需要对探针422、发射光纤414 及接收光纤416的位置进行移动，以达到良好的测试效果。测试时，探针422 需与芯片的表面接触，探针422位移过大，有可能与芯片的表面出现过大的刚性接触而损坏芯片。发射光纤414及接收光纤416也需与芯片的表面在预设距离范围内，才能达到良好的发射及接收光纤的效果。因此，通过设置激光测距器500获得芯片第三方向上的厚度参数，并反馈至控制器。控制器可根据接收的激光测距器500的厚度参数信号与预设厚度值进行比较，并控制探针422、发射光纤414及接收光纤416沿第三方向上位置的移动，以避免探针422、发射光纤414及接收光纤416与芯片表面之间的刚性接触，从而达到良好的测试效果。

在本实施例中，自动化晶圆测试机台10还包括相机定位组件700。相机定位组件700设置于机台200，并与测试工位220对应。相机定位组件700与控制器通讯连接。相机定位组件700用于朝测试工位220拍照，并与预设照片进行比对后反馈至控制器。

通过设置相机定位组件700，可对芯片的位置进行精准的定位，以达到良好的测试效果。

具体地，相机定位组件700包括相机710、定位驱动件(图未示)及定位滑轨720。定位滑轨720沿第三方向延伸。相机710可滑动地设置于定位滑轨720，定位驱动件与相机710传动连接。测试前，定位驱动件驱动相机710沿第三方向滑动，以使相机710移动至合适的拍照位置。测试时，定位驱动件不工作，相机710位置固定。相机710朝测试工位220拍照，并将拍摄的照片与预设照片进行比对。若拍摄的照片与预设照片不一致，相机710将向控制器发送反馈信号。控制器控制角度调整机构300带动晶圆测试定位装置100平移或旋转，以调整芯片的位置直至与测试工位220对应。此外，当芯片的性能测试完成后，将晶圆取下时，为了便于操作，定位驱动件驱动相机710沿背向安装面210的方向运动，以方便操作人员将晶圆取下。

在本实施例中，自动化晶圆测试机台10还包括两个静电消除器600。两个静电消除器600分别设置于机台200的两端，以形成静电消除区域。角度调整机构300、晶圆测试定位装置100及测试组件400均位于静电消除区域内。

自动化晶圆测试机台10工作时需通电，通电的机械产品在工作时均会产生静电。而静电将影响芯片的电学性能的测试，从而降低芯片的测试精度。因此，通过设置静电消除器600，可消除自动化晶圆测试机台10工作过程中的静电，从而提高芯片的测试精度。

通过以下描述来简述自动化晶圆测试机台10的工作过程：

控制器控制角度调整机构300运动，带动晶圆测试定位装置100及芯片移动至测试工位220。相机710朝测试工位220拍照，并将拍摄的照片与预设照片进行比对，将比对结果反馈至控制器。控制器根据反馈结果进行判断，若芯片不处于测试工位220，则控制器继续控制角度调整机构300运动，直至芯片移动至测试工位220。进而，控制器控制激光测距器500对芯片在第三方向的厚度参数进行测量，并将测量的厚度参数与预设参数值进行比对，并根据比对结果控制测试组件400移动至具有较佳测试效果的测试位置，测试组件400对芯片进行性能测试，并将测试结果反馈至控制器。测试完成后，控制器控制转盘312 转动，晶圆上的下一个待测芯片移动至测试工位220进行性能测试。

上述自动化晶圆测试机台10，晶圆固定于晶圆测试定位装置100的表面。工作时，控制器控制旋转组件310旋转或平移组件320平移，带动晶圆测试定位装置100及晶圆的位置发生移动，以使芯片移动至测试工位220。进而，控制器控制测试组件400移动至测试工位220，并对芯片性能进行测试。与现有的半自动测试机台相比，上述自动化晶圆测试机台10可以完全实现测试过程的自动化，因而测试速度快，测试效率高。

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。

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。