CN111566798A - 晶片探测器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种晶片探测器。所述晶片探测器的晶片检测工作台，包括：下板；多个升降柱，其搭载于所述下板的上部表面；及上板，其搭载于所述多个升降柱的上端部，并且，所述各个多个升降柱在上板与下板之间上升/下降，所述上板的高度及倾斜度通过所述升降柱的上下移动而调整。所述晶片检测工作台根据向各个升降柱施加的荷重调整各个升降柱的高度,而能够调整配置在上板上面的卡盘的高度及卡盘的倾斜度或平坦度。

Description

晶片探测器
技术领域
本发明涉及晶片探测器，更详细地，涉及一种晶片探测器，在卡盘下面分隔配置相互独立地驱动的多个升降柱，而独立地调整各个升降柱的高低，由此，能够调整卡盘的高度及卡盘的倾斜度，从而，能够使得置于卡盘上部的晶片与和其接触的探测卡之间的接触面维持平坦的姿势。
背景技术
作为半导体检测装备的晶片探测器(Wafer prober)是以全部完成半导体前工程的晶片为对象，在进入后工程之前，检测在晶片上制造的半导体元件的导电特性，以确认是否存在不良的设备。
一般而言，晶片探测器包括：可由垂直及水平方向驱动的工作台；安置在所述工作台上，并在上部表面搭载晶片的卡盘(Chuck)；用于监测所述晶片的电性试验装置及与所述试验装置连接而与晶片接触的探测卡。
探测卡的探针有不同的种类，可具有数十个或数万个电性检测用针，但，其共同地均与电性试验装置连接，并且，电性试验装置在基架的上板机械地结合。如同上述地，与电性试验装置连接的探测卡因与固定的基架上板结合，探测卡的探针也能够始终维持固定的位置和状态。即，探测卡的探针维持不变的最初的固定位置，卡盘通过工作台的移动由上/下及左/右移动，而与探针接触。
并且，配置在卡盘(Chuck)的下部的工作台(Stage)由水平移动设备、垂直移动设备及旋转设备构成，起到使得卡盘向任意的地点移动的作用。所述水平移动设备由使得卡盘向前后方向移动的Y轴工作台和使得卡盘向左右方向移动的X轴工作台构成，所述垂直移动设备由使得卡盘向上下方向移动的Z轴工作台构成。
以往的水平及垂直移动设备包括基架；搭载于基架上面的Y轴工作台；搭载于Y轴工作台上的X轴工作台；搭载于X轴工作台上的Z轴工作台。即，以往的水平及垂直移动设备形成在基架上顺次地层积Y轴工作台、X轴工作台及Z轴工作台的结构。
以往的垂直移动设备由以单一的升降柱形成的Z轴工作台构成，由上下方向上升或下降而能够调整卡盘的高低。
并且，以往的晶片探测器在卡盘的边缘进行检测时，卡盘受到偏心荷重而发生倾斜。从理论上卡盘应当设计成具有不发生倾斜的结构和刚性，但，实际上因偏心荷重而发生卡盘倾斜的现象。实际上探测卡的探针在被固定的状态下，通过垂直移动设备的Z轴工作台向上方上升，而使得置于Z轴工作台上的卡盘上面的晶片与探针接触时，因接触的探针而向晶片及其下部的卡盘的表面施加接触荷重。此时，卡盘无法承受荷重，卡盘的表面发生倾斜，而形成不必要的倾斜,因此，探测卡的探针中的一部分无法正确地接触，而导致发生接触不良。
如上述地，因单一的Z轴工作台上升，探测卡的探针接触搭载于卡盘上的晶片的一部分区域，发生偏心荷重，而使得卡盘发生倾斜。为了解决上述问题，需要调整卡盘的倾斜度，以使卡盘维持平坦度。
但，以往的晶片探测器的垂直移动设备只是由单一的升降柱形成的Z轴工作台构成,而无法对于卡盘的整体区域提供适当的刚性，并且，存在不易调整卡盘的倾斜度的问题。
发明内容
发明要解决的技术问题
为了解决上述的问题，本发明的目的为提供一种不仅能够调整卡盘的高度，还能够容易地调整卡盘的倾斜度,并且，对于卡盘的整体区域提供适当的刚性的晶片探测器。
解决问题的技术方案
为了解决上述的技术问题，根据本发明的特征的晶片探测器涉及一种具有放置晶片的卡盘(Chuck)及用于移动或旋转所述卡盘的晶片检测工作台的晶片探测器,所述晶片检测工作台包括：下板；多个升降柱，其搭载于所述下板的上部表面；及上板，其搭载于所述多个升降柱的上端部，并且，所述各个多个升降柱在上板与下板之间上升/下降，所述上板的高度及倾斜度通过所述升降柱的高度而调整。
根据上述特征的晶片探测器,优选地，所述多个升降柱可相互独立地驱动，所述多个升降柱以所述下板的上部表面的中心点为基准均匀地分隔配置。
根据上述特征的晶片探测器,优选地，所述晶片检测工作台还包括：力倾斜度维持模块，其使得三个升降柱的中心的位置不发生变化，而只改变上板的倾斜度。
根据上述特征的晶片探测器,优选地，所述晶片检测工作台还包括：荷重测量传感器，其分别安装在所述多个升降柱,用于感知向各个升降柱施加的荷重；及预载调整模块，其形成于上板的下部面与升降柱的上部面之间，并且，所述荷重测量传感器搭载于预载调整模块的上部或下部。
发明的效果
根据本发明的晶片探测器的晶片检测工作台，分隔配置多个升降模块，在其上面配置用于安置晶片的卡盘,从而，不仅能够调整卡盘的高低，还能够调整卡盘表面的倾斜度或平坦度。
并且，根据本发明晶片探测器的晶片检测工作台，可独立地分别驱动多个升降模块，对于各个升降模块安装荷重测量传感器,从而，通过荷重测量传感器能够准确地测量向各个升降模块施加的独立的荷重。
由此，根据本发明的晶片探测器的晶片检测工作台，为了晶片与探测卡的最初接触，调整多个升降柱的整体高低使得向事先登记位置移动后,感知向各个升降柱施加的荷重而感知卡盘的倾斜度,并根据测量的倾斜度微细地调整各个多个升降柱的高度，而维持卡盘的平坦度。
附图说明
图1为根据本发明的优选实施例的晶片探测器中，在上部搭载卡盘的状态的晶片检测工作台的立体图；
图2为关于搭载有图1的卡盘的状态的晶片检测工作台的分解立体图；
图3为根据本发明的优选实施例的晶片探测器中，表示在下板搭载有多个升降柱的下部结构物的状态的部分立体图；
图4为关于图3的平面图；
图5为根据本发明的优选实施例的晶片探测器中，表示在上板安装有力倾斜度调整模块的上部结构物的状态的部分立体图；
图6为根据本发明的优选实施例的晶片探测器中，表示安装有力倾斜度调整模块和预载调整模块的状态的部分立体图；
图7及图8为根据本发明的优选实施例的晶片探测器中，为了说明因升降柱的向上下方向的移动而发生的上板的水平方向的移动而图示的概念图。
具体实施方式
根据本发明的晶片探测器的晶片检测工作台，以卡盘的中心点为基准，分隔配置多个升降柱而使其能够相互独立地驱动地构成，感知对于各个升降柱施加的荷重,从而，根据向各个升降柱施加的荷重调整各个升降柱的高低，而能够调整卡盘的高度及卡盘的倾斜度或平坦度。
以下，参照附图详细说明根据本发明的优选实施例的晶片探测器的构成及动作。
图1为根据本发明的优选实施例的晶片探测器中,关于在上部搭载卡盘20的状态的晶片检测工作台10的立体图；图2为关于搭载图1的卡盘的状态的晶片检测工作台的分解立体图。
参照图1至图2，根据本实施例的晶片探测器的晶片检测工作台10包括：下板100、多个升降柱110,112,114、多个荷重测量传感器120,122,124、力倾斜度维持模块140,142,144、预载调整模块150,152,154、上板160及旋转体模块170。在所述上板的上面可搭载用于放置晶片的卡盘(Chuck)，并且，根据本发明的晶片探测器可通过晶片检测工作台的驱动调整卡盘的高低及卡盘的倾斜度。在本发明的附图中示例地图示了三个升降柱，但，其只是为了便于说明，并非为了限定本发明的权利范围。
所述下板100可搭载于晶片探测器的基架，或搭载于晶片探测器的XY工作台上。
图3为根据本发明的优选实施例的晶片探测器中，表示在下板搭载有多个升降柱的下部结构物的状态的部分立体图；图4为关于图3的平面图。
参照图3至图4，所述多个升降柱110,112,114是在内部安装步进马达等而使得上端上升或下降地构成的设备。所述多个升降柱是在所述下板100的上部表面与所述上板160的下部表面之间分隔既定距离配置而安装。
所述升降柱可安装有至少两个以上的多个，尤其，如果由三个升降柱构成，以所述下板的上部表面的中心点为基准，均匀地分隔而以三角形的形态配置。并且，各个所述多个升降柱对于下板由上下方向移动，并且，相互独立地驱动，所述上板借助于所述多个升降柱的独立性的上下移动而能够调整高低及倾斜度。
所述多个荷重测量传感器120,122,124由负荷传感器(Load Cell)等构成，分别安装在所述多个升降柱的上端部，而感知向各个升降柱施加的荷重后输出。
图5为根据本发明的优选实施例的晶片探测器中，表示在上板安装有力倾斜度调整模块的上部结构物的状态的部分立体图。
参照图6，所述力倾斜度维持模块140是使得多个升降柱的中心位置不发生变化，而只改变上板的倾斜度的模块，可由多个直线滑动导轨(Linear Motion Guides；以下称为'LM导轨')构成。所述直线滑动导轨由LM导轨146和与其结合的LM导轨模块148构成。
所述LM导轨模块148分别固定安装在与上板的下部面相接的各个所述升降柱的上端部，并与所述LM导轨结合。所述LM导轨146安装在所述上板的下部面，并与各个所述升降柱的各个LM导轨模块结合。此时，优选地，所述LM导轨配置成长度方向向上板的中心，从而，根据升降柱的垂直高度的变化，向上板的中心方向或圆周方向水平地移动。
借助于具有上述构成的所述力倾斜度维持模块，所述多个升降柱中的某一个向垂直方向移动时,使得LM导轨由水平方向移动,从而，多个升降柱的中心的位置不发生变化，而只改变上板的倾斜度。优选地，LM导轨配置成使得与LM导轨结合的模块向通过多个升降柱形成的三角形的中心移动。
图6为根据本发明的优选实施例的晶片探测器中，表示安装有力倾斜度调整模块和预载调整模块的状态的部分立体图。
参照图6，所述预载调整模块150搭载于多个荷重测量传感器的上部与力倾斜度维持模块之间，而提供事先预定的预载。并且，所述预载调整模块也可安装在荷重测量传感器的下部或力倾斜度维持模块的上部。
所述预载调整模块150包括：安装在模块下端的预载调整螺丝155；安装在所述荷重测量传感器120的上部，上部面形成球形状的球面插座157；下部面安装在所述球面插座的上部面，并与所述预载调整螺丝结合的锁定螺母158；及与所述锁定螺母和所述球面插座的外周面结合的预载用板弹簧159，从而，通过预载用板弹簧，使得锁定螺母和球面插座提供球接触预载。
所述旋转体模块170是使得下板100旋转的模块，可将轴承与下板100的外周面相对地配置而形成。与其有关地，通常在以往的晶片探测器中，对于卡盘的旋转部是在用于垂直升降的Z轴的上端较窄地安置形成，或在Z轴的下端埋置而形成。在上述的以往的结构中，向卡盘施加大约600kg以上的高荷重时，不仅向作为垂直移动设备的Z轴，向Z轴的上端或安装在下端的旋转部也施加较多的外力，因此，不仅是Z轴需要刚性，旋转部也需要刚性。并且,实际上探测卡的悬臂针的形状为具有大约15～30°的倾斜度的测试探针时，卡盘的垂直移动设备及旋转部需要对于垂直和水平方向具有刚性。考虑到上述情况时，根据本发明的垂直移动设备在晶片检测工作台的多个升降柱的外侧配置旋转体模块170的同时还配置在升降柱的中间位置，从而，即使从上部施加高荷重，也能够减少对于旋转体模块的影响。
如上述地，在搭载多个升降柱的下板的外侧配置旋转体模块170,从而，消除了在空间上的高度制约，以更加简单轻量的结构制造升降柱，并且，能够产生较大的旋转惯性，从而，维持更加坚固的状态。
相比以往的晶片检测工作台面积和体积较大、不易寻找对于空间的用途，具有上述构成的本发明的晶片探测器的晶片检测工作台，除了简单的升降柱构成的三支点的剩余区域可作为其他用途灵活地运用。从而，将本发明的晶片检测工作台适用于晶片探测器,能够较大地减少晶片探测器的整体大小。
并且，本发明的晶片检测工作台将简单化的多个升降柱分隔配置，从而，能够对于向晶片探测器的卡盘(Chuck)的中心施加的探测卡(probe card)的接触力(ContactForce)维持非常稳定的刚性和倾斜度姿势。并且，根据本发明的晶片检测工作台,所述力倾斜度维持模块的作用是在升降柱上升或下降时能够维持独立性的力量认知和姿势。
图7及图8为根据本发明的优选实施例的晶片探测器中，为了说明因升降柱的向上下方向的移动而发生的上板的水平方向的移动而图示的概念图。
参照图7的b，升降柱上升时，对于垂直地配置的升降柱的上部表面由水平方向交叉地安装的LM导轨，向三角形的中心方向滑动与升降柱的上升高度相同的距离，并维持上升的垂直高度。此时，三角形的中心的位置不发生变化维持原来状态，而只改变上板的倾斜度。
并且，参照图7的c,升降柱下降时，LM导轨向三角形的外侧即圆周方向滑动与升降柱的下降高度相同的距离，而维持下降的垂直高度。此时，三角形的中心的位置不发生变化维持原来状态，只改变上板的倾斜度。
根据本发明的晶片检测工作台,所述预载调整模块的球面插座通过与荷重测量传感器的结合，向力倾斜度维持模块提供具有球自由度的无串动的结构。
并且，预载调整模块的锁定螺母借助于预载用板弹簧形成与球面插座球接触预载,通过锁定螺母提供的预载可利用预载调整螺丝使得预载用板弹簧伸长而维持。
并且，一个升降柱的倾斜度(θ2)是与球面插座的球面与球形状的结合对应，LM导轨的水平移动量与LM导轨的线型量对应。
参照图8,升降模块上升100μm时,根据θ1的倾斜度，LM导轨倾斜θ2的角度，并向三角形的中心滑动L2的距离。
并且，上述的本发明的晶片探测器的晶片检测工作台的一实施形态，可具有在下板与上板之间搭载的三个升降柱。尤其，优选地，各个所述升降柱在上板与下板之间由垂直方向升降，并且，能够相互独立地驱动。并且，更优选地，所述三个升降柱以所述下板的上部表面的中心点为基准以三角形形状均匀地分隔配置。通过上述的构成，根据所述实施形态的晶片探测器,所述上板的高度及倾斜度可通过所述升降柱的高度而调整。
根据本实施形态的晶片检测工作台还可包括如上述说明的力倾斜度维持模块、感知向各个升降柱施加的荷重的多个荷重测量传感器、在上板的下部面与升降柱的上部面之间的预载调整模块及旋转体模块,并且，优选地，其与上述的相同地构成。
以上对于本发明以其优选实施例为中心进行了说明，但，其只是示例性的，并非为了限定本发明,本发明的技术领域的普通技术人员应当理解在不脱离本发明的本质性的特性的范围内可进行在上面未示例的各种变形和应用。并且，与上述的变形和应用有关的不同点应当属于权利要求书中规定的本发明的范围。
工业上的可利用性
本发明的晶片检测工作台可作为晶片探测器的卡盘的上下移动设备使用。

Claims (15)

1.一种晶片探测器，作为具有放置晶片的卡盘(Chuck)及用于移动或旋转所述卡盘的晶片检测工作台的晶片探测器,其特征在于，
所述晶片检测工作台包括：
下板；
多个升降柱，其搭载于所述下板的上部表面；及
上板，其搭载于所述多个升降柱的上端部，
并且，所述各个多个升降柱在上板与下板之间升降，
所述上板的高度及倾斜度通过所述升降柱的高度而调整。
2.根据权利要求1所述的晶片探测器，其特征在于，
所述多个升降柱可相互独立地驱动。
3.根据权利要求1所述的晶片探测器，其特征在于，
所述多个升降柱以所述下板的上部表面的中心点为基准均匀地分隔配置。
4.根据权利要求1所述的晶片探测器，其特征在于，
所述晶片检测工作台还包括：
力倾斜度维持模块，其使得多个升降柱的中心的位置不发生变化，而只改变上板的倾斜度。
5.根据权利要求4所述的晶片探测器，其特征在于，
所述力倾斜度维持模块由直线滑动导轨(Linear Motion Guide)形成,
所述直线滑动导轨包括：
LM导轨模块，其分别安装在与上板的下部面相接的所述升降柱的各个上端部；及
LM导轨(Linear Motion Guides)，其安装在所述上板的下部面，并与所述升降柱的各个模块结合，
并且，所述升降柱中的某一个由上下方向移动时,LM导轨模块沿着LM导轨由水平方向移动,从而，升降柱的中心的位置不发生变化，而只改变上板的倾斜度。
6.根据权利要求1所述的晶片探测器，其特征在于，
所述晶片检测工作台还包括：
多个荷重测量传感器，其分别安装在所述多个升降柱,而感知向各个升降柱施加的荷重。
7.根据权利要求6所述的晶片探测器，其特征在于，
所述晶片探测器还包括：
预载调整模块，其形成于上板的下部面与升降柱的上部面之间，
并且，所述荷重测量传感器搭载于预载调整模块的上部或下部。
8.根据权利要求7所述的晶片探测器，其特征在于，
所述预载调整模块包括：
预载调整螺丝，其安装在模块下端；
球面插座，其安装在所述荷重测量传感器的上部，上部面形成球形状；
锁定螺母，其下部面安装在所述球面插座的上部面,并且，与所述预载调整螺丝结合；及
预载用板弹簧，其与所述锁定螺母和所述球面插座的外周面结合，
由此，借助于预载用板弹簧而使得锁定螺母与球面插座提供球接触预载。
9.根据权利要求1所述的晶片探测器，其特征在于，
在所述晶片检测工作台的所述上板上面配置所述卡盘(Chuck)。
10.根据权利要求1所述的晶片探测器，其特征在于，
所述晶片检测工作台还包括使得所述下板旋转的旋转体模块。
11.一种晶片探测器，作为具有放置晶片的卡盘(Chuck)及用于移动或旋转所述卡盘的晶片检测工作台的晶片探测器,其特征在于，
所述晶片检测工作台包括：
下板；
三个升降柱，其搭载于所述下板的上部表面；及
上板，其搭载于所述三个升降柱的上端部，
并且，所述三个升降柱分别在上板与下板之间由垂直方向升降，
所述上板的高度及倾斜度通过所述升降柱的高度而调整。
12.根据权利要求11所述的晶片探测器，其特征在于，
所述三个升降柱可相互独立地驱动。
13.根据权利要求11所述的晶片探测器，其特征在于，
所述三个升降柱以所述下板的上部表面的中心点为基准，以三角形形状均匀地分隔配置。
14.根据权利要求11所述的晶片探测器，其特征在于，
所述晶片检测工作台还包括：
力倾斜度维持模块，其使得三个升降柱的中心的位置不发生变化，而只改变上板的倾斜度。
15.根据权利要求11所述的晶片探测器，其特征在于，
所述晶片检测工作台还包括：
多个荷重测量传感器，其分别安装在所述三个升降柱,用于感知向各个升降柱施加的荷重；及
预载调整模块，其形成于上板的下部面与升降柱的上部面之间，
并且，所述荷重测量传感器搭载于预载调整模块的上部或下部。
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