半导体探针台是一种成熟的工具，用于测试硅晶圆、芯片和开放式微芯片上的电路和器件 .
探测站由六个基本组件组成：
1.卡盘Chuck: 一种用于固定晶圆或芯片而不损坏其的装置
2.检测台 Stage: 用于在 X、Y、Z 和 Theta (θ) 方向定位卡盘。
3.操纵器Manipulators:用于将探头定位在被测设备 (DUT) 上。
4.压盘Platen:用于固定操纵器并使探针与设备接触
5.探头尖端和臂Probe tips & arms: 安装在操纵器上，它们直接接触设备
66.光学器件 Optics:用于查看和放大被测设备和探针尖端
部件的详细原理介绍：
1. 核心组件
卡盘：晶圆卡盘在测试过程中将晶圆固定到位。它通常提供精密运动控制，在 X、Y 和 Z 轴上具有亚微米精度，有时甚至提供旋转调整（θ 轴）。卡盘通常配备温度控制以模拟不同的操作条件。
探针卡：探针卡是定制设计的接口，可与晶圆上的各个芯片建立电气连接。它们具有多个针状探针，精确对齐以与晶圆上的芯片焊盘或凸块接触。
机械臂：这些机械臂自动将探针卡与晶圆的测试点对齐，确保准确接触而不会损坏精密表面。机械臂是全自动工作站的关键，可实现高吞吐量。
光学系统：光学对准系统（如照相机和显微镜）用于辅助探针定位和对准。这些系统对于保持小几何形状的精度至关重要，尤其是对于 10 nm 以下的现代节点。
控制和监控系统：全自动探针台由软件控制，可处理从晶圆装载到数据收集的所有工作。控制系统负责晶圆对准、探针调整和测试排序。
环境室：一些系统包括环境室，用于在受控温度和湿度条件下测试晶圆。这可以更全面地评估芯片的性能。
2. 运动控制
卡盘的 X、Y 和 Z 轴由精密运动控制器驱动，通常使用线性电机或空气轴承实现平稳且高精度的定位。
空气轴承：在一些高端系统中，空气轴承提供无摩擦运动，最大限度地减少磨损并在长时间运行期间保持高精度。
编码器：通常集成高分辨率光学编码器以提供实时反馈，确保晶圆和探针尖端的定位精度。
3. 探测过程
晶圆装载：晶圆通常通过自动晶圆处理器装载到工作站。该系统能够处理各种尺寸（例如 150 毫米、200 毫米、300 毫米）和厚度的晶圆。
对准：光学系统和对准算法有助于将晶圆置于中心并将其与探针卡对准。高级工作站可能会使用机器学习算法来优化此过程。
探测：将探针卡放到晶圆上，与每个芯片上的焊盘或凸块接触。机器经过编程以测试晶圆的特定区域，探针进行电接触以进行电流、电压和信号完整性等测量。
测试：自动测试系统 (ATE) 提供刺激信号并测量响应。为每个芯片收集这些数据，并识别任何有缺陷的芯片以进行进一步分析或报废。
晶圆映射：工作站生成晶圆图，标记良好和有缺陷芯片的位置，用于后续工艺，如晶圆切割。
晶圆卡盘是探针台的关键部件，负责在测试过程中固定和定位晶圆。在全自动晶圆探针台中，晶圆卡盘不仅必须固定晶圆，还必须能够精确对准和移动。
晶圆卡盘的设计要点总结：
材料：晶圆卡盘通常由铝或陶瓷等材料制成，选择这些材料是因为它们的耐用性和散热能力。对于高端探针台，使用氮化铝等陶瓷，因为它们具有出色的导热性和电绝缘性能。
表面处理：卡盘表面可进行阳极氧化（铝）或其他保护层等涂层处理，以增强其耐磨性并防止污染
真空槽：大多数卡盘的设计中都融入了真空系统。真空凹槽确保晶圆通过吸力牢固地固定到位，防止测试期间出现任何滑动
高平坦度：良好卡盘的一个关键特征是其平坦度，因为即使是轻微的变化也可能导致探针与晶圆接触点未对准。卡盘的制造具有极高的公差.
真空吸附：真空不仅能吸附晶圆，还能保证与卡盘的紧密接触，提高探测过程的精度。
XY 平台：晶圆卡盘通常安装在电动 XY 平台上，允许在两个水平方向上进行精确移动。这使得卡盘能够将晶圆的特定区域与探针尖端对齐。
Z 轴运动：在某些系统中，卡盘还包括 Z 轴运动，可实现垂直调整以进行聚焦或在探测过程中施加特定的力。
Theta 旋转：许多探针台包括旋转 (theta) 运动，以对齐晶圆的方向以探测特定点，特别是在必须以不同角度探测不同测试位置的情况下。
隔振：为了保持探测精度，卡盘通常放置在防振平台上或与阻尼系统集成。这可以防止环境振动影响探针尖端和晶圆焊盘之间的敏感接触。
低热膨胀：晶圆卡盘所用材料的选择具有低热膨胀特性，确保卡盘在不同温度下不会变形。
热管理：研究重点是提高热均匀性，特别是在测试过程中温度范围快速波动的情况下。人们探索先进的散热器、相变材料或纳米复合涂层来提高性能。
薄晶圆处理：随着半导体制造中晶圆越来越薄的趋势，对易碎晶圆处理技术（例如混合真空静电系统）的研究正在不断增长。
附上探针台核芯组件：XYZ晶圆台卡盘3D文件（STP），可选择继续阅读下载学习研究：
