一种晶圆测试平台

技术领域

本发明属于半导体测试技术领域，更具体地，涉及一种晶圆测试平台。

背景技术

在半导体测试技术领域，例如非透明膜厚测量过程中，需要通过自动化运动平台驱动测试探针实现多点自动测试。特别时在大尺寸晶圆，例如12英寸及16英寸晶圆，需要在晶圆表面上完成上百个点的测试以形成晶圆膜厚分布数据，评估晶圆的膜厚均匀性。常规的手动调整探针位移测量的方式效率低下，因此有必要设计一种实现自动化测试的运动平台，驱动探针及相关测量设备对晶圆实现多点遍历测量。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种晶圆测试平台，其目的在于解决目前晶圆测量效率较低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种晶圆测试平台，所述所述平台包括床身、支撑导轨、X轴直线电机、C轴转台、Z轴垂直电机和测量设备；

所述床身水平放置；所述支撑导轨固定在床身上，沿极坐标径向安装；所述X轴直线电机安装在支撑导轨上，所述X轴直线电机受驱动后沿支撑导轨做往复运动；所述C轴转台安装在X轴直线电机上，所述C轴转台受驱动后沿圆心做水平旋转运动；待测晶圆置于C轴转台上；所述Z轴垂直电机固定在所述C轴转台的上方，当所述C轴转台随所述X轴直线电机沿所述支撑导轨做往复运动时，所述Z轴垂直电机的垂直投影经过所述C轴转台的圆心；所述测量设备固定在所述Z轴垂直电机上，所述Z轴垂直电机用于驱动所述测量设备做垂直上下运动。

优选的，所述平台还包括龙门结构，所述龙门结构固定在所述床身上，跨过所述支撑导轨，所述Z轴垂直电机固定在所述龙门结构的横梁上。

优选的，所述C轴转台上方安装有承片台，待测晶圆置于所述承片台上。

优选的，所述承片台上安装有夹具，所述夹具用于固定待测晶圆。

优选的，所述平台还包括控制设备，所述控制设备用于预先设置待测晶圆表面上的测量点位，并将测量点位转换为X轴直线电机、Z轴垂直电机和C轴转台的增量，随后驱动X轴直线电机、Z轴垂直电机和C轴转台按所述增量运动。

优选的，所述平台上还包括光栅尺，所述光栅尺用于测量X轴直线电机和Z轴垂直电机的增量，并将所述增量反馈至所述控制设备；

C轴转台中包括编码器，所述编码器用于采集C轴转台旋转过程中的角度变化，并将所述角度变化反馈至所述控制设备。

优选的，所述平台还包括支撑座和控制设备放置层，所述支撑座用于支撑起所述床身；所述控制设备放置层位于所述床身下方，用于放置控制设备。

优选的，所述X轴直线电机受驱动后带动C轴转台沿支撑导轨运动到所述床身边缘的上料工位，自动上料装置将待测晶圆放置于C轴转台上后，所述X轴直线电机受驱动带动C轴转台沿支撑导轨返回到测量工位。

优选的，所述测量设备包括探针，用于测量晶圆的金属膜厚和电阻率。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本发明晶圆测试平台可驱动测量设备相对于待测晶圆在极坐标径向方向、垂直上下方向和水平旋转方向上运动，由此测量设备可实现待测晶圆的全方位测量；

(2)本发明晶圆测试平台可通过控制设备在测量前预先设置晶圆的测量点，并将所述测量点转换为X轴直线电机、Z轴垂直电机和C轴转台的增量，随后驱动X轴直线电机、Z轴垂直电机和C轴转台按所述增量运动，实现晶圆测量的自动化，有效提高晶圆测量的效率；

(3)本发明晶圆测试平台中将Z轴垂直电机固定安装在龙门结构的横梁上，在水平方向上不发生位移，由此最大程度减少横梁载荷变化导致Z轴垂向跳动，由此提升测量精度；

(4)本发明晶圆测试平台中X轴直线电机受驱动后带动C轴转台沿支撑导轨运动到所述床身边缘的上料工位，由此在满足测试范围要求的同时还兼具上料功能，进一步提高了晶圆测量的自动化程度。

附图说明

图1是本发明实施例的三维视图；

图2是本发明实施例的俯视图；

图3是本发明另一种实施例的三维视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示是本发明实施例的三维视图，其中包括：支撑导轨(SP级导轨)、X轴直线电机、C轴转台、Z轴压电陶瓷电机、测试头、晶圆、夹具、光栅尺、横梁、立柱、床身、支撑座和辅助运输腿；

其中，床身固定安装在支撑座上，辅助运输腿安装在支撑座下，用于协助测试平台的移动；

在床身上，固定安装有两个立柱，两个立柱之间安装有横梁，横梁和两立柱构成龙门结构，在床身上还固定安装有支撑导轨，如图所示龙门结构横跨过支撑导轨，在支撑导轨上安装有X轴直线电机，X轴直线电机被驱动后会沿支撑导轨做直线往复运动；

X轴直线电机上安装有C轴转台，C轴转台受驱动后会沿转台圆心旋转，在C轴转台的上方安装有承片台和夹具，承片台和夹具用于将待测晶圆固定在C轴转台上；

X轴直线电机、C轴转台、承片台和夹具共同构成晶圆的承载晶圆的结构；

测试头安装在Z轴压电陶瓷电机上，Z轴压电陶瓷电机用于驱动测试头垂直上下运动；Z轴压电陶瓷电机固定安装在龙门结构的横梁上；晶圆随X轴直线电机做直线运动时，测试头的垂直投影会经过晶圆的圆心；

Z轴压电陶瓷电机固定安装在龙门结构的横梁上，经立柱支撑固定于床身，在水平面内不发生平移，最大程度减少龙门横梁载荷变化导致Z轴压电陶瓷电机在垂向的跳动；

光栅尺安装在支撑导轨旁，用于检测X轴直线电机和C轴转台的增量，并将增量反馈至控制设备；

如图2所示，需要检测晶圆前，控制设备控制X轴直线电机移动至床身边的装卸工位，上料设备将待测晶圆放置在承片台上，夹具将待测晶圆固定，之后控制设备控制X轴直线电机移动至测量工位进行检测；

检测晶圆时，需要将晶圆上的检测点位输入至控制设备，控制设备将检测点位转换为X轴直线电机、C轴转台和Z轴压电陶瓷电机的增量，然后控制X轴直线电机直线运动，控制C轴转台旋转运动，控制Z轴压电陶瓷电机垂直上下移动测试头；将晶圆上的检测点位移动至测试头下合适高度；检测完该检测点位后，继续控制X轴直线电机、C轴转台和Z轴压电陶瓷电机运动，将晶圆上的下一个检测点位移动至测试头下合适高度进行检测；

如图3所示，本发明测试平台上还包括护罩、控制箱放置层和控制箱，护罩安装在床身上，用于保护测试晶圆，控制箱放置层位于床身下。

以上内容本领域的技术人员容易理解，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。