CN113589130A - 一种wafer性能测试点样一体机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及晶圆蚀刻后点样、测试技术领域，具体公开了一种wafer性能测试点样一体机，解决了现有技术中晶圆的点样、烘干、测试和补样等工序需要在不同的机器上完成，因而需要对晶圆进行重复定位，使得晶圆加工效率低精度的问题；包括***控制柜，***控制柜的底部对称设有承重调平支撑脚和万向福马轮，***控制柜的顶部设有晶圆放置机构、位置调节机构和性能测试与点样一体机构；本发明集wafer点样和性能测试于一体，提高设备效率和减少设备投入，点样和测试工作自动化运行，提高效率和品质，具备点样和性能测试功能，性能测试后，符合补样工艺的根据***设定，自动补样，提高工作效率和wafer的良率，有效降低因不良品而产生的成本。
Description
技术领域
本发明涉及晶圆蚀刻后点样、测试技术领域，具体为一种wafer性能测试点样一体机。
背景技术
Wafer一般指晶圆，晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片，其原始材料是硅。高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种，然后慢慢拉出，形成圆柱形的单晶硅。硅晶棒在经过研磨，抛光，切片后，形成硅晶圆片，也就是晶圆。目前国内晶圆生产线以8英寸和12英寸为主。晶圆的主要加工方式为片加工和批加工，即同时加工1片或多片晶圆。随着半导体特征尺寸越来越小，加工及测量设备越来越先进，使得晶圆加工出现了新的数据特点。同时，特征尺寸的减小，使得晶圆加工时，空气中的颗粒数对晶圆加工后质量及可靠性的影响增大，而随着洁净的提高，颗粒数也出现了新的数据特点。
点样机又称涂胶机、滴胶机、打胶机、灌胶机等，专门对流体进行控制。并将流体点滴、涂覆于产品表面或产品内部的自动化机器，可实现三维、四维路径点样，精确定位，精准控胶，不拉丝，不漏胶，不滴胶。点样机主要用于产品工艺中的胶水、油漆以及其他功能液体精确点、注、涂、点滴到每个产品精确位置，可以用来实现打点、画线、圆型或弧型。
晶圆在微电路蚀刻加工过程中，需要对晶圆进行点样、烘干、测试和补样等工序，由于现有晶圆加工设备的缺陷，使得晶圆的点样、烘干、测试、补样等过程需要在不同的机器上完成，因而在晶圆的不同的工序中，需要进行重复定位，因而降低了晶圆加工的效率，同时影响了晶圆加工时的精度，降低了晶圆的品质。
基于此，本发明设计了一种wafer性能测试点样一体机，以解决上述问题。
发明内容
本发明提出一种wafer性能测试点样一体机，解决了现有技术中晶圆的点样、烘干、测试和补样等工序需要在不同的机器上完成，因而需要对晶圆进行重复定位，使得晶圆加工效率低精度的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种wafer性能测试点样一体机，包括***控制柜，所述***控制柜的底部对称设有承重调平支撑脚和万向福马轮，所述***控制柜的顶部设有晶圆放置机构、位置调节机构和性能测试与点样一体机构；
所述晶圆放置机构设于所述***控制柜的上方，所述晶圆放置机构用于在晶圆进行性能测试和点样时放置晶圆，所述晶圆放置机构包括气浮减震器、大理石平台和Y轴控制组件，所述气浮减震器固接在***控制柜的顶部，所述大理石平台设于所述气浮减震器的顶部，所述Y轴控制组件设于所述大理石平台的顶部；
所述位置调节机构设于所述大理石平台顶部上，所述位置调节机构用于性能测组件和点样机位置的调节；
所述性能测试与点样一体机构设于位置调节机构上，所述性能测试与点样一体机构用于晶圆的性能测试和点样加工，所述性能测试与点样一体机构包括安装板、性能测试组件和点样机，所述安装板设于所述位置调节机构上，所述安装板分别与所述大理石平台和所述Y轴控制组件垂直设置，所述性能测试组件和所述点样机均设于所述安装板上，所述点样机位于所述性能测试组件的右侧或前方，所述能测试组件中心点和所述点样机的中心点连线与所述安装板平行或垂直。
进一步地，所述***控制柜的顶部设有刚性支撑平台，所述气浮减震器设于所述刚性支撑平台上，所述大理石平台上设有万向水平仪，所述Y轴控制组件的顶部设有高精度旋转平台，所述高精度旋转平台的顶部设有wafer治具，所述wafer治具上设有真空接口和吸附孔，所述吸附孔集成加热功能，所述高精度旋转平台配套设有高精度DD电机。
进一步地，所述位置调节机构包括支撑板和固定座，所述支撑板固接在所述大理石平台顶部的后侧，所述固定座固接在所述支撑板的顶部，所述固定座的正面设有X轴控制组件，所述X轴控制组件上设有Z轴控制组件。
进一步地，所述安装板通过螺栓设于所述Z轴控制组件的正面上，所述安装板与所述X轴控制组件平行设置。
进一步地，所述性能测试组件包括相机支架、高清相机和支撑架，所述相机支架设于所述安装板上，所述高清相机设于所述相机支架上，所述支撑架设于高清相机底端的外部，所述高清相机的底部设有光源，所述光源为环形，所述支撑架的底部设有探针卡。
进一步地，所述点样机包括调节螺栓、点样器支架和精密点样器，所述调节螺栓设于所述安装板上，所述点样器支架设于所述调节螺栓上，所述精密点样器设于所述点样器支架上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.集成了wafer的点样和性能测试功能于一体，一机多用，提高设备效率和减少设备投入，解决了晶圆的点样、烘干、测试、补样等过程需要在不同的机器上完成，因而在晶圆的不同的工序中，需要进行重复定位，因而降低了晶圆加工的效率，同时影响了晶圆加工时的精度等问题，设备上料后，点样和测试工作，完全自动化运行，大大提高了效率和品质，具备点样和性能测试功能，在性能测试后，符合补样工艺的，根据***设定，自动执行补样工作，大大提高工作效率和wafer在封装前的良率，有效降低因封装不良品而产生的成本。
2.设备采用高精度运动部件，采用无机械接触的直线电机结构，消除了因长期运行机械磨损而导致的精度误差问题，大大延长设备寿命，运动部件工作台采用经精密加工的大理石结构，有效消除了金属材料加工后因内应力而影响设备的运行精度，设备预留自动化上下料的接口和空间，方便后续升级改造。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的俯视图；
图3为本发明的左视图；
图4为本发明的立体图；
图5为本发明性能测试组件和点样机的结构示意图；
图6为本发明点样机的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-***控制柜，2-承重调平支撑脚，3-万向福马轮，401-气浮减震器，402-大理石平台，403-Y轴控制组件，404-万向水平仪，405-高精度旋转平台，406-，wafer治具，501-支撑板，502-固定座，503-X轴控制组件，504-Z轴控制组件，601-安装板，602-性能测试组件，6021-相机支架，6022-高清相机，6023-支撑架，6024-光源，6025-探针卡，603-点样机，6031-调节螺栓，6032-点样器支架，6033-精密点样器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6，本发明具有以下两个具体实施例。
实施例1
一种wafer性能测试点样一体机，包括***控制柜1，***控制柜1的底部对称设有承重调平支撑脚2和万向福马轮3，***控制柜1的顶部设有晶圆放置机构、位置调节机构和性能测试与点样一体机构；
晶圆放置机构设于***控制柜1的上方，晶圆放置机构用于在晶圆进行性能测试和点样时放置晶圆，晶圆放置机构包括气浮减震器401、大理石平台402和Y轴控制组件403，气浮减震器401固接在***控制柜1的顶部，大理石平台402设于气浮减震器401的顶部，Y轴控制组件403设于大理石平台402的顶部；***控制柜1的顶部设有刚性支撑平台，气浮减震器401设于刚性支撑平台上，大理石平台402上设有万向水平仪404，Y轴控制组件403的顶部设有高精度旋转平台405，高精度旋转平台405的顶部设有wafer治具406，wafer治具406上设有真空接口和吸附孔，所述吸附孔集成加热功能，高精度旋转平台405配套设有高精度DD电机。
***控制柜1安装控制***硬件，并运行软件控制***，实现wafer测试和点样的联合作用，通过设置的万向福马轮3能够实现任意移动设备，根据万向水平仪404的显示，将机器调整到最佳平衡角度，以保证机器的精度。
通过设置的气浮减震器401消除因测试平台运动振动和外界环境振动引起的位置偏差，保证整个***的精度，设置的Y轴控制组件403，利用直线电机和高精度光栅闭合控制，实现微米级别的运动控制，通过高精度旋转平台405配套设置的高精度DD电机，实现晶圆放置时角度偏转的纠正，利用wafer治具406使用高精度加工的陶瓷或金属件，并集成光电传感器和加热功能，通过真空吸附作用，将晶圆吸附固定在治具上，保证后续测试位置的稳定性。
位置调节机构设于大理石平台402顶部上，位置调节机构用于性能测组件和点样机位置的调节；位置调节机构包括支撑板501和固定座502，支撑板501固接在大理石平台402顶部的后侧，固定座502固接在支撑板501的顶部，固定座502的正面设有X轴控制组件503，X轴控制组件503上设有Z轴控制组件504。
通过X轴控制组件503和Z轴控制组件504，能够实现性能测试组件602和点样机603的左右移动和上下移动，运动精度高。
性能测试与点样一体机构设于位置调节机构上，性能测试与点样一体机构用于晶圆的性能测试和点样加工，性能测试与点样一体机构包括安装板601、性能测试组件602和点样机603，安装板601设于位置调节机构上，安装板601分别与大理石平台402和Y轴控制组件403垂直设置，性能测试组件602和点样机603均设于安装板601上，点样机603位于性能测试组件602的右侧，能测试组件602中心点和点样机603的中心点连线与安装板601平行。
安装板601通过螺栓设于Z轴控制组件504的正面上，安装板601与X轴控制组件503平行设置。
性能测试组件602包括相机支架6021、高清相机6022和支撑架6023，相机支架6021设于安装板601上，高清相机6022设于相机支架6021上，支撑架6023设于高清相机6022底端的外部，高清相机6022的底部设有光源6024，光源6024为环形，支撑架6023的底部设有探针卡6025。
通过设置高清相机6022拍摄晶圆，通过软件算法计算出需要测试或点样PAD的位置，光源6024位拍摄提供照明，利用高精度视觉相机，精准定位wafer蚀刻核心PAD的位置，通过控制***和控制软件，精确的驱动探针卡6025到达视觉识别的PAD位置，并通过Z轴控制组件504驱动，使探针精准的与PAD接触，以实现相关电力导通与电学性能测试，支撑架6023通过螺丝与高清相机6022连接，一端设置腰型孔，用螺丝与安装板601连接，实现相机的固定和上下调节。
点样机603包括调节螺栓6031、点样器支架6032和精密点样器6033，调节螺栓6031设于安装板601上，点样器支架6032设于调节螺栓6031上，精密点样器6033设于点样器支架6032上。
通过调节螺栓6031可快速调节点样器支架6032的上下位置，通过调节螺栓6031配套机构，实现精密点样器6033沿Z轴方向的调节，以适应测试和点样功能的切换，另外，通过加装电控装置，实现精密点样器6033沿Z轴方向的自动调节，实现精密点样器6033的上下移动，同时可将其更换成微型丝杆电机，通过控制***实现上下距离的自动调节，通过设置的精密点样器6033，通过控制器和控制软件，在设定位置进行点样工作。
实施例2
一种wafer性能测试点样一体机，包括***控制柜1，***控制柜1的底部对称设有承重调平支撑脚2和万向福马轮3，***控制柜1的顶部设有晶圆放置机构、位置调节机构和性能测试与点样一体机构；
***控制柜1安装控制***硬件，并运行软件控制***，实现wafer测试和点样的联合作用，通过设置的万向福马轮3能够实现任意移动设备，根据万向水平仪404的显示，将机器调整到最佳平衡角度，以保证机器的精度。
晶圆放置机构设于***控制柜1的上方，晶圆放置机构用于在晶圆进行性能测试和点样时放置晶圆，晶圆放置机构包括气浮减震器401、大理石平台402和Y轴控制组件403，气浮减震器401固接在***控制柜1的顶部，大理石平台402设于气浮减震器401的顶部，Y轴控制组件403设于大理石平台402的顶部；
***控制柜1的顶部设有刚性支撑平台，气浮减震器401设于刚性支撑平台上，大理石平台402上设有万向水平仪404，Y轴控制组件403的顶部设有高精度旋转平台405，高精度旋转平台405的顶部设有wafer治具406，wafer治具406上设有真空接口和吸附孔，所述吸附孔集成加热功能，高精度旋转平台405配套设有高精度DD电机。
通过设置的气浮减震器401消除因测试平台运动振动和外界环境振动引起的位置偏差，保证整个***的精度，设置的Y轴控制组件403，利用直线电机和高精度光栅闭合控制，实现微米级别的运动控制，通过高精度旋转平台405配套设置的高精度DD电机，实现晶圆放置时角度偏转的纠正，利用wafer治具406使用高精度加工的陶瓷或金属件，并集成光电传感器和加热功能，通过真空吸附作用，将晶圆吸附固定在治具上，保证后续测试位置的稳定性。
位置调节机构设于大理石平台402顶部上，位置调节机构用于性能测组件和点样机位置的调节；
位置调节机构包括支撑板501和固定座502，支撑板501固接在大理石平台402顶部的后侧，固定座502固接在支撑板501的顶部，固定座502的正面设有X轴控制组件503，X轴控制组件503上设有Z轴控制组件504。
通过X轴控制组件503和Z轴控制组件504，能够实现性能测试组件602和点样机603的左右移动和上下移动，运动精度高。
性能测试与点样一体机构设于位置调节机构上，性能测试与点样一体机构用于晶圆的性能测试和点样加工，性能测试与点样一体机构包括安装板601、性能测试组件602和点样机603，安装板601设于位置调节机构上，安装板601分别与大理石平台402和Y轴控制组件403垂直设置，性能测试组件602和点样机603均设于安装板601上，点样机603位于性能测试组件602的前方，能测试组件602中心点和点样机603的中心点连线与安装板601垂直。
安装板601通过螺栓设于Z轴控制组件504的正面上，安装板601与X轴控制组件503平行设置。
性能测试组件602包括相机支架6021、高清相机6022和支撑架6023，相机支架6021设于安装板601上，高清相机6022设于相机支架6021上，支撑架6023设于高清相机6022底端的外部，高清相机6022的底部设有光源6024，光源6024为环形，支撑架6023的底部设有探针卡6025。
通过设置高清相机6022拍摄晶圆，通过软件算法计算出需要测试或点样PAD的位置，光源6024位拍摄提供照明，利用高精度视觉相机，精准定位wafer蚀刻核心PAD的位置，通过控制***和控制软件，精确的驱动探针卡6025到达视觉识别的PAD位置，并通过Z轴控制组件504驱动，使探针精准的与PAD接触，以实现相关电力导通与电学性能测试，支撑架6023通过螺丝与高清相机6022连接，一端设置腰型孔，用螺丝与安装板601连接，实现相机的固定和上下调节。
点样机603包括调节螺栓6031、点样器支架6032和精密点样器6033，调节螺栓6031设于安装板601上，点样器支架6032设于调节螺栓6031上，精密点样器6033设于点样器支架6032上。
通过调节螺栓6031可快速调节点样器支架6032的上下位置，通过调节螺栓6031配套机构，实现精密点样器6033沿Z轴方向的调节，以适应测试和点样功能的切换，另外，通过加装电控装置，实现精密点样器6033沿Z轴方向的自动调节，实现精密点样器6033的上下移动，同时可将其更换成微型丝杆电机，通过控制***实现上下距离的自动调节，通过设置的精密点样器6033，通过控制器和控制软件，在设定位置进行点样工作。
探针电性能测试过程：1.将蚀刻完成的晶圆经清洁后，放入wafer治具406中，***开启真空装置将晶圆吸附在wafer治具406上，X\Y\Z三组精密控制组件带动高清相机6022的摄像头和晶圆到达合适位置，摄像头自动采集单个核心的图像，并提取计算出各PAD点的边界和中心点坐标，然后高清相机6022的摄像头沿X或Y方向当前排或列的较远距离的位置，再次采集图像计算出各PDA点边界和中心点坐标，再计算两个中心点坐标的虚拟连线与移动方向的平行度，若存在夹角，通过DD电机旋转平台相应转动角度，使得晶圆上蚀刻PAD点的排和列与设备X\Y方向平行，保证后续步进精确性。在计算角度的同时，自动计算出X和Y方向PAD中心点之间间距(行距和列距)临时存入***，作为后续步进动作的参数；
2.***根据前面识别和计算结果，带动探针到达第一排第一列的核心，使探针卡6025的探针精准的与蚀刻的各PAD实现良好接触，***根据设定测试程序，自动执行各PAD间的相关性能测试。测试完成后，***自动按排和列执行下一个核心的测试；
3.一个晶圆测试结束后，***根据测试结果，自动以图片和数据表的形式输出结果。测试结果图片上以不同颜色标记不同的性能；
4.点样功能的运行过程与性能测试相同；整机上工作平台位置，安装深色半透明保护罩，防止工作时外界环境扰动和光的干扰，保证***精度。安装电控门，在工作时，不允许人工打开，工作完成后，***自动解锁打开。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种wafer性能测试点样一体机，其特征在于，包括***控制柜(1)，所述***控制柜(1)的底部对称设有承重调平支撑脚(2)和万向福马轮(3)，所述***控制柜(1)的顶部设有晶圆放置机构、位置调节机构和性能测试与点样一体机构；
所述晶圆放置机构设于所述***控制柜(1)的上方，所述晶圆放置机构用于在晶圆进行性能测试和点样时放置晶圆，所述晶圆放置机构包括气浮减震器(401)、大理石平台(402)和Y轴控制组件(403)，所述气浮减震器(401)固接在***控制柜(1)的顶部，所述大理石平台(402)设于所述气浮减震器(401)的顶部，所述Y轴控制组件(403)设于所述大理石平台(402)的顶部；
所述位置调节机构设于所述大理石平台(402)顶部上，所述位置调节机构用于性能测组件和点样机位置的调节；
所述性能测试与点样一体机构设于位置调节机构上，所述性能测试与点样一体机构用于晶圆的性能测试和点样加工，所述性能测试与点样一体机构包括安装板(601)、性能测试组件(602)和点样机(603)，所述安装板(601)设于所述位置调节机构上，所述安装板(601)分别与所述大理石平台(402)和所述Y轴控制组件(403)垂直设置，所述性能测试组件(602)和所述点样机(603)均设于所述安装板(601)上，所述点样机(603)位于所述性能测试组件(602)的右侧或前方，所述能测试组件(602)中心点和所述点样机(603)的中心点连线与所述安装板(601)平行或垂直。
2.如权利要求1所述的wafer性能测试点样一体机，其特征在于，所述***控制柜(1)的顶部设有刚性支撑平台，所述气浮减震器(401)设于所述刚性支撑平台上，所述大理石平台(402)上设有万向水平仪(404)，所述Y轴控制组件(403)的顶部设有高精度旋转平台(405)，所述高精度旋转平台(405)的顶部设有wafer治具(406)，所述wafer治具(406)上设有真空接口和吸附孔，所述吸附孔集成加热功能，所述高精度旋转平台(405)配套设有高精度DD电机。
3.如权利要求1所述的wafer性能测试点样一体机，其特征在于，所述位置调节机构包括支撑板(501)和固定座(502)，所述支撑板(501)固接在所述大理石平台(402)顶部的后侧，所述固定座(502)固接在所述支撑板(501)的顶部，所述固定座(502)的正面设有X轴控制组件(503)，所述X轴控制组件(503)上设有Z轴控制组件(504)。
4.如权利要求3所述的wafer性能测试点样一体机，其特征在于，所述安装板(601)通过螺栓设于所述Z轴控制组件(504)的正面上，所述安装板(601)与所述X轴控制组件(503)平行设置。
5.如权利要求1所述的wafer性能测试点样一体机，其特征在于，所述性能测试组件(602)包括相机支架(6021)、高清相机(6022)和支撑架(6023)，所述相机支架(6021)设于所述安装板(601)上，所述高清相机(6022)设于所述相机支架(6021)上，所述支撑架(6023)设于高清相机(6022)底端的外部，所述高清相机(6022)的底部设有光源(6024)，所述光源(6024)为环形，所述支撑架(6023)的底部设有探针卡(6025)。
6.如权利要求1所述的wafer性能测试点样一体机，其特征在于，所述点样机(603)包括调节螺栓(6031)、点样器支架(6032)和精密点样器(6033)，所述调节螺栓(6031)设于所述安装板(601)上，所述点样器支架(6032)设于所述调节螺栓(6031)上，所述精密点样器(6033)设于所述点样器支架(6032)上。
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