探针测试台x-y工作台的维护与保养

摘　要：对探针测试台用途及结构作一简单介绍，对x-y工作台的维护与保养提出具体措施。 　　 半导体器件与集成电路制造工艺中，从单晶硅棒的制取到最终器件制造的完成需经过复杂的工序，粗略地划分可分为前道工序与后道工序，而探针测试台（Prober）正好是前后道工序之间用于对半导体器件芯片的电参数特性进行测试的关键设备，它可以将电参数特性不符合要求的芯片用打点器（INKER）做一明显标记，便于在后道工序中及时将其剔除，这样就有效地提高了半导体器件生产的成品率，大大降低器件的制造成本。 　　探针测试台按自动化程序的高低可分为全自动探针测试台和自动探针测试台，全自动探针测试台包括晶片自动传输、晶片预对准系统，图像自动对准系统，x-y向工作台及ｚ向承片台。而我们通常意义上的自动探针测试台是指人工上片及图像对准、自动测试的探针测试台。 1 探针测试台x-y工作台的分类 　　纵观国内外的自动探针测试台在功能及组成上大同小异，即主要由x-y向工作台，可编程承片台、探卡／探卡支架、打点器、探边器、操作手柄等组成，并配有与测试仪（TESTER）相连的通讯接口。但如果按其x-y工作台结构的不同可为两大类，即：以美国EG公司为代表的平面电机型x-y工作台（又叫磁性气浮工作台）自动探针测试台和以日本及欧洲国家生产的采用精密滚珠丝杠副和直线导轨结构的x-y工作台型自动探针测试台。由于x-y工作台的结构差别很大，所以其使用维护保养不可一概而论，应区别对待。 2 x-y工作台的维护与保养 　　无论是全自动探针测试台还是自动探针测试台，x-y向工作台都是其最核心的部分。有数据表明探针测试台的故障中有半数以上是x-y工作台的故障，而工作台故障有许多是对其维护保养不当或盲目调整造成的，所以对工作台的维护与保养就显得尤为重要。本文仅对自动探针测试台x-y工作台的维护与保养作一介绍。 2．1 平面电机x-y步进工作台的维护与保养 　　平面电机由定子和动子组成，它和传统的步进电机相比其特殊性就是将定子展开，定子是基础平台， 动子和定子间有一层气垫，动子浮于气垫上，而可编程承片台则安装在动子之上。这种结构的x-y工作台，由于动子和定子间无相对摩擦故无磨损，使用寿命长。 　　而定子在加工过程中生产厂家根据不同的设计要求如分辨力等，用机加工的方法在一平面的铁制铸件上加工出若干个线槽，线槽间的距离即称为平面电机的齿距，而定子则按不同的细分控制方式，按编制好的运行程序借助于平面定子和动子之间的气垫才能实现步进运动。对定子的损伤将直接影响工作台的步进精度及设备使用寿命，损坏严重将造成设备无法使用而报废。 　　由于平面电机的定子及动子是完全暴露在空气中，所以潮湿的环境及长时期保养不当将很容易使定子发生锈蚀现象，另外重物的碰撞及坚锐器物的划伤都将对定子造成损伤，而影响平面电机的步进精度及使用寿命，对于已生锈的定子可以用天然油石轻轻地向一个方向打磨定子的表面，然后用脱脂棉球蘸煤油清洗，整个过程操作要十分地细心，不可使定子表面出现凹凸不平的现象。另外也可用没有腐蚀性，不损坏定子的除锈剂除锈。对于正常情况下的定子则要定期作除尘清理工作，清理时应先通入大气以便动子移动，方法是用脱脂棉蘸少许大于95％的无水乙醇，轻擦定子表面，然后用专用工具撬起动子，方法同前， 轻擦动子表面，动子的表面有若干个气孔，它是定子和动子间压缩空气的出孔，观察这此气孔的放气是否均匀，否则用工具小心旋开小孔中内嵌气孔螺母检查是否有杂质堵塞气孔，处理完毕后应恢复内嵌气孔螺母原始状态。需要特别注意的是在未加压缩空气时不可强行拉动动子，以免造成定子及动子的损伤。平面电机应使用在环境温度15～25 ℃，相对湿度小于50％的环境中，其所需的压缩空气必须经过干燥过滤处理且与环境空气温度差值小于5 ℃，气压为0．4±0．04MPa。 2．2 滚珠丝杠副和导轨结构x-y工作台的维护与保养 　　相对于平面电机工作台，丝杠导轨结构的工作台结构组成较复杂，工作台由上层（ｘ向）及下层（ｙ向）两部分组成。工作台由两个步进电机分别驱动ｘ、ｙ向精密滚珠丝杠副带动工作台运动，导向部分采用精密直线滚动导轨。由于运动部分全部采用滚动功能部件，所以具有传动效率高、摩擦力矩小，使用寿命长等特点。这种结构的工作台应放置在温度23±3 ℃，湿度≤70％，无有害气体的环境中，滚珠丝杠、直线导轨应定期加精密仪表油，但不可过多，值得指出的是，这种结构的工作台在装配过程中，从直线导轨的直线性，上下层工作台之间的垂直度以及工作台的重复性，定位精度等都是用专业的仪器仪表调整，用户一般情况不能轻易改变，一旦盲目调整后很难恢复到原来的状态，所以对需要调整的工作台应有专业生产厂家或经过培训的专业人员完成。 　　以上只是介绍了两种具有代表意义的探针测试台x-y工作台在日常维护中所应遵循及注意的事项，随着探针台研发水平的不断提高，除常规测试台外，各种类型的专用探针台如高低温测试台、LED探针测试台、高频器件测试台等将大量的出现，但其工作台结构却是相近的，所以只要我们不断总结经验，就会防患于未然。