CN117415034B - 一种高精度晶圆分选机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度晶圆分选机，属于晶圆分选技术领域，包括分选本体，分选本体的内部配置有分选腔室，分选腔室内设有移动台和检测组件，检测组件设于移动台的上方；移动台配置吸附组件；吸附组件包括支撑盘，支撑盘的底部与移动台相配合，支撑盘内部与移动台内部气路连通；支撑盘的外部套设有第一吸盘，第一吸盘包括用于与移动台抵接的贴合部，贴合部的上表面配置有向上延伸的支撑部，支撑部配置有通孔。本发明设置吸附组件对晶圆进行精准定位，能够提高检测过程中晶圆的水平度和稳定性，并可防止晶圆产生形变，进而保证检测结果的可靠性，提高晶圆分选的准确性。

Description

一种高精度晶圆分选机

技术领域

本发明属于晶圆分选技术领域，具体涉及一种高精度晶圆分选机。

背景技术

晶圆在生产过程中，需要对晶圆进行检测以判断是否合格，其中合格晶圆进入后续流程，不合格晶圆通常包括多种不同状态的晶圆，针对不同的晶圆需要进行不同方式的处理。现有的晶圆分选方式通常将晶圆分装为合格和不合格两种，不能实现对不合格晶圆的分别分装，使用较为不便。

授权号为TWI806605B的发明专利提供一种晶圆分选***与晶圆分选方法，该***具有输送装置、抓取装置、多个晶圆储存盒与控制装置。多个晶圆储存盒分为良品区、无分类劣品区及已分类劣品区。已分类劣品区具有分别对应多个瑕疵类型的多个瑕疵区。***输送良品晶圆至良品区记录劣品晶圆的瑕疵类型并输送至无分类劣品区。***还对无分类劣品区的多个劣品晶圆执行分类处理拿取劣品晶圆并基于分类结果输送至已分类劣品区中对应的瑕疵区。该发明可大幅增加良品区的容量并实现全自动的晶圆分选功能。

然而，上述晶圆分选设备及分选方法并不能对晶圆实现精准定位，并且晶圆在不同检测位点之间转移容易产生位置偏差，从而容易影响检测结果的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、易于操作的高精度晶圆分选机，能够对晶圆进行精准定位，提高检测过程中晶圆的水平度和稳定性，进而提高晶圆分选的准确性。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

一种高精度晶圆分选机，包括分选本体，分选本体的内部配置有分选腔室，分选腔室的内部配置有移动台和检测组件，检测组件设于移动台的上方；进一步的，分选本体配置有用于进料的上料口和多个用于出料的下料口；分选腔室的内部配置有机械手，机械手可与工控机相配合，工控机可根据检测组件的检测结果操控机械式将晶圆在上料口、移动台与下料口之间转移，实现对晶圆的分选。检测组件可配置多个检测位点，移动台可携带晶圆在不同的检测位点之间移动，用于对晶圆的不同指标进行检测。

移动台配置有吸附组件，用于吸附晶圆；吸附组件包括支撑盘，支撑盘的底部与移动台相配合，支撑盘的内部与移动台的内部气路连通。

支撑盘的外部套设有环状的第一吸盘，第一吸盘包括用于与移动台抵接的贴合部，贴合部的上表面配置有向上倾斜延伸的支撑部，支撑部配置有通孔。

采用上述技术方案，在分选机的内部对晶圆进行分选的过程中，首先利用机械手将晶圆转移至移动台上，并通过吸附组件对晶圆进行吸附和定位，实现晶圆与移动台的同步运动，并可提高检测和转移过程中晶圆与移动台之间的接触紧密度，防止晶圆错位或偏移，提高晶圆的水平度和稳定性，并可防止晶圆产生形变，进而保证检测结果的可靠性，提高晶圆分选的准确性。

根据本发明的一种实施方式，第一吸盘顶部的侧方配置有第一延伸环，第一延伸环的上表面配置有向上延伸的第二吸盘。

根据本发明的一种实施方式，支撑盘的内部配置有上下贯通的气流通道；支撑盘的上表面配置有支撑条，支撑条为弧形结构，并且多个支撑条环绕配置在气流通道的***。

由此，晶圆放置在移动台上与吸附组件接触，在支撑盘与移动台内部气道抽气的过程中，第一吸盘、第二吸盘发生形变而压缩，使得晶圆的下表面能够与支撑盘上表面的支撑条抵接。支撑条的设置使得晶圆与支撑盘之间存在间隙，使得支撑盘与移动台内部的气道与第一吸盘支撑部的通孔始终处于连通状态，可防止晶圆变形。此外，支撑条的上表面平整光滑，可用于调整晶圆的水平度，避免出现晶圆被吸附后因水平度不一致而导致检测数据不准确的问题。

根据本发明的一种实施方式，移动台的上表面配置有校准组件，校准组件包括基板、转板和限位板，基板设于转板的上方，转板与移动台相连，并且转板能够转动；转板与移动台同轴设置且转动连接，限位板可以圆周阵列的方式环绕布设于基板与转板的***，限位板的一端通过第一杆体与转板相连，限位板的另一端通过弹性件与基板相连。

由此，利用校准组件可以对晶圆进行精准定位，并可防止晶圆在转移或检测过程中产生错位。具体的，待机械手将晶圆转移至移动台上方的基板上表面后，通过电机驱动转板转动，转板在转动过程中带动第一杆***移，进而促使弹性件发生形变，使得限位板位移，环绕布设的多个限位板同步移动，并与晶圆的外侧边缘接触，在移动过程中对晶圆进行位置调整，确保晶圆的中心与移动台的中心重合，并通过限位板实现对晶圆的夹持固定效果，提高稳定性。

根据本发明一种实施方式，限位板背离移动台的一侧配置有校准柱，校准柱包括竖直设置的转动短轴，转动短轴的底端与限位板转动连接，转动短轴的顶端配置有转套。

优选的，转套可选用硅胶、橡胶等柔性材质。

由此，在利用校准组件调整晶圆的位置时，可通过校准柱从侧方与晶圆的外缘抵接，并利用转动短轴实现转套的转动，如此在与晶圆接触的过程中形成滚动接触，可避免因二者之间的接触力度、接触角度等问题而导致晶圆的侧边出现压坏、毛刺等不良情况的出现。

进一步的，限位板与移动台之间配置有滑移件；滑移件包括同轴套设的第一套体和第二套体，第二套体设于第一套体的内部，并能够沿轴线上下移动。第一套体的顶部与限位板的下表面连接，第二套体的底部通过滚珠与移动台的上表面活动连接。优选的，第一套体的内部设有第一弹簧，第一弹簧套设在第二套体的外部。第一弹簧的一端与第一套体的顶部固定连接，第一弹簧的另一端与第二套体的侧壁相连，如此，第二套体相对于第一套体上下移动的过程中第一弹簧发生形变，能够起到缓冲、减振和限位的作用。

根据本发明的一种实施方式，移动台的下方配置有移动组件，移动组件能够带动移动台在分选腔室的内部往返移动。

进一步的，移动组件包括X向延伸的第一滑轨以及Y向延伸的第二滑轨，移动台与第一滑轨滑动连接并能沿第一滑轨的长度方向往返移动，第一滑轨能够带动移动台沿第二滑轨的长度方向往返移动。

通过移动组件辅助移动台在分选腔室的内部的不同区域之间移动，如此，可在分选腔室内部的不同位置设置不同的检测位点，实现对不同指标的检测。

相对于现有技术而言，本发明具有如下有益效果：

1. 通过在移动台上设置多个吸附组件，从多位点吸附晶圆，可实现晶圆和移动台的同步运动，并能够确保晶圆的水平度，保证检测结果的准确性和可靠性；并且第一吸盘、支撑条等结构的配合有助于防止晶圆弯曲变形；

2. 通过在移动台上设置校准组件，实现对晶圆的夹持并且能够避免晶圆侧面被破坏；利用校准组件可提高晶圆与移动台的同轴度，实现精准定位，从而保证检测结果的准确性；

3. 校准组件中转动短轴与转套配合，在与晶圆侧面接触的时候可以形成滚动接触，可避免晶圆侧面有压坏、毛刺等情形出现。

因此，本发明是一种结构简单、易于操作的高精度晶圆分选机，能够对晶圆进行精准定位，提高检测过程中晶圆的水平度和稳定性，进而提高晶圆分选的准确性。

附图说明

图1为根据本发明实施例1的高精度晶圆分选机的整体结构示意图；

图2为图1所示高精度晶圆分选机的内部结构示意图；

图3为图1所示移动组件的结构示意图；

图4为根据本发明实施例1的移动台与吸附组件的配合结构示意图；

图5为图4所述移动台与吸附组件的配合结构的剖面示意图；

图6为图5中A部的局部放大结构示意图；

图7为图4所示吸附组件的结构示意图；

图8为图7所示支撑盘的剖面结构示意图；

图9为根据本发明实施例2的高精度晶圆分选机的移动台与校准组件的配合结构示意图；

图10为图9所示校准组件的仰视结构示意图；

图11为图10所示校准柱的结构示意图；

图12为图10所示滑移件的结构示意图。

附图标号：分选本体10；上料口11；下料口12；机械手13；工控机14；移动组件15；检测组件16；移动台20；凹槽21；辅助管路22；吸附组件30；支撑盘31；气流通道32；支撑条33；第一吸盘41；支撑部42；贴合部43；通孔44；第一延伸环45；第二吸盘46；第二延伸环47；校准组件50；基板51；转板52；限位板53；第一杆体54；弹性件55；校准柱56；转动短轴57；转套58；滑移件60；第一套体61；第二套体62；第一弹簧63；滚珠64。

具体实施方式

以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述。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。

实施例1

图1~图8示意性的显示了根据本发明一实施方式的高精度晶圆分选机。如图所示，本装置包括箱式的分选本体10，分选本体10的内部配置有分选腔室，分选腔室的内部配置有移动台20和检测组件16，检测组件16设于移动台20的上方；进一步的，分选本体10配置有用于进料的上料口11和多个用于出料的下料口12；分选腔室的内部配置有机械手13，机械手13可与工控机14相配合，工控机14可根据检测组件16的检测结果操控机械式将晶圆在上料口11、移动台20与下料口12之间转移，实现对晶圆的分选。检测组件16可配置多个检测位点，移动台20可携带晶圆在不同的检测位点之间移动，用于对晶圆的不同指标进行检测。移动台20的下方配置有移动组件15，移动组件15能够带动移动台20在分选腔室的内部往返移动。移动组件15包括X向延伸的第一滑轨以及Y向延伸的第二滑轨，移动台20与第一滑轨滑动连接。第一滑轨与伺服电机配合，并能驱动移动台20沿第一滑轨的长度方向往返移动；第二滑轨与伺服电机配合，能够驱动第一滑轨以及移动台20沿第二滑轨的长度方向往返移动。通过移动组件15辅助移动台20在分选腔室的内部的不同区域之间移动，如此，可在分选腔室内部的不同位置设置不同的检测位点，实现对不同指标的检测。

移动台20配置有吸附组件30，用于吸附晶圆；吸附组件30包括支撑盘31，支撑盘31的底部与移动台20相配合，支撑盘31的内部与移动台20的内部气路连通。进一步的，移动台20的上表面配置有凹槽21，支撑盘31的底部嵌设在凹槽21内，支撑盘31的内部配置有上下贯通的气流通道32，移动台20的内部配置有辅助管路22，辅助管路22与气泵连接，气流通道32与辅助管路22相连通。

支撑盘31的外部套设有环状的第一吸盘41，第一吸盘41包括用于与移动台20抵接的贴合部43，贴合部43的上表面配置有向上倾斜延伸的支撑部42，支撑部42配置有通孔44。

第一吸盘41顶部的侧方配置有与第一吸盘41的支撑板相连的第一延伸环45，第一延伸环45的上表面配置有向上延伸的第二吸盘46，用于与晶圆抵接。此外，第一吸盘41的底部侧方也可设置向外的第二延伸环47，第二延伸环47与第一吸盘41的贴合部43相连，用于与移动台20的上表面贴合。支撑盘31的上表面配置有支撑条33，支撑条33为弧形结构，并且多个支撑条33环绕配置在气流通道32的***，并且相邻的支撑条33之间设有间隙。

具体的，晶圆与第一吸盘41的顶部接触，尤其是可与第二吸盘46接触。第一延伸环45对第二吸盘46具有一定的支撑作用。第一吸盘41以及第二吸盘46可采用硅胶或橡胶等柔性材质，通过连接泵体可利用移动台20以及支撑盘31内部的气路对第一吸盘41与晶圆之间的空气进行抽吸，促使第一吸盘41以及第二吸盘46发生形变，并带动晶圆向支撑盘31的方向移动，直至与支撑盘31的上表面的支撑条33紧密贴合。通过第二吸盘46在晶圆的底部隔离形成一个与气流通道32连通的区域，如此在通过气流通道32以及辅助管路22抽吸晶圆附近的气体时，第二吸盘46在负压作用下压缩变形，并与晶圆贴合，可扩大吸附组件30与晶圆的接触面积，保证吸附效果，防止晶圆脱落。如此，利用支撑盘31平整的上表面可实现对晶圆水平度的校准，并可通过抽吸力提高晶圆的稳定性。

此外，第二吸盘46吸附形变后会将吸附压力下压传递第一吸盘41来进一步提高吸附稳定性，第一吸盘41的支撑部42设置通孔44，如此支撑盘31内部的气道能够从第一吸盘41侧方的方向抽取气体，实现对晶圆底部以及周边气体的抽吸，可防止晶圆因抽吸力度过大而发生变形。在气流通道32外接泵体对晶圆底部进行抽吸的过程中，第一吸盘41可以起到一定的吸力；但是由于通孔44的设置，使得来自支撑盘31的流通通道的吸力消除后，第一吸盘41的吸力也会消失，可避免吸力过大导致晶圆变形。此外，通孔44的设置使得支撑盘31内部气道抽气的过程中第一吸盘41外部的气体因负压而流动，从而有助于提高晶圆周围气体的均衡度，尤其可避免晶圆局部温度过高，避免检测过程中因环境温度不均衡导致的检测结果不准确。

进一步的，相邻的吸附组件30之间，可通过在第一延伸环45设置连接杆体等结构实现连接。如此，通过在第一延伸环45设置连接杆体能够实现多个吸附组件30的联动。具体的，通过气流通道32对抽吸晶圆下方气体的过程中第二吸盘46、第一延伸环45带动晶圆在吸力作用下向下移动，连接杆体的设置使得相邻设置的吸附组件30能够同步升降，从而确保晶圆不同位置上下位移的一致性，如此也可保证晶圆在负压作用下不同位点之间受力均衡，进一步保证晶圆结构的完整度，避免出现弯曲、变形等不良。

在支撑盘31与移动台20内部气道抽气的过程中，第一吸盘41、第二吸盘46发生形变而压缩，使得晶圆的下表面能够与支撑盘31上表面的支撑条33抵接。支撑条33的设置使得晶圆与支撑盘31之间存在间隙，使得支撑盘31与移动台20内部的气道与第一吸盘41支撑部42的通孔44始终处于连通状态，可防止晶圆变形。此外，支撑条33的上表面平整光滑，可用于调整晶圆的水平度，避免出现晶圆被吸附后因水平度不一致而导致检测数据不准确的问题。

实施例2

图9~图12示意性的显示了根据本发明另一实施方式的高精度晶圆分选机，与实施例1的不同之处在于：

移动台20的上表面配置有校准组件50，校准组件50包括基板51、转板52和限位板53，基板51设于转板52的上方，转板52与移动台20相连，并且转板52能够转动；转板52与移动台20同轴设置且转动连接，限位板53可以圆周阵列的方式环绕布设于基板51与转板52的***，限位板53的一端通过第一杆体54与转板52相连，限位板53的另一端通过弹性件55与基板51相连。具体的，弹性件55可选用弹簧、弹片或具有弹性的异形结构等。优选的，限位板53为弧形板，并且弧形板的凸面朝外设置。参照图9和图10所示，限位板53的一端与第一杆体54转动连接，另一端与弹性件55固定连接；第一杆体54远离限位板53的一端与转板52固定连接，弹性件55远离限位板53的一端通过连接块与基板51固定连接。

由此，利用校准组件50可以对晶圆进行精准定位，并可防止晶圆在转移或检测过程中产生错位。具体的，待机械手13将晶圆转移至移动台20上方的基板51上表面后，通过电机驱动转板52转动，转板52在转动过程中带动第一杆体54位移，进而促使弹性件55发生形变，使得限位板53位移，环绕布设的多个限位板53同步移动，并与晶圆的外侧边缘接触，在移动过程中对晶圆进行位置调整，确保晶圆的中心与移动台20的中心重合，并通过限位板53实现对晶圆的夹持固定效果，提高稳定性。此外，多个限位板53在转板52转动的过程中同步靠近或远离轴心，从而能够避免晶圆因受力不均而造成的倾斜，能够确保校准组件50夹持过程中晶圆的水平度。

限位板53背离移动台20的一侧配置有校准柱56，校准柱56包括竖直设置的转动短轴57，转动短轴57的底端与限位板53转动连接，转动短轴57的顶端配置有转套58。优选的，转套58可选用硅胶、橡胶等柔性材质。

由此，在利用校准组件50调整晶圆的位置时，可通过校准柱56从侧方与晶圆的外缘抵接，并利用转动短轴57实现转套58的转动，如此在与晶圆接触的过程中形成滚动接触，可避免因二者之间的接触力度、接触角度等问题而导致晶圆的侧边出现压坏、毛刺等不良情况的出现。

进一步的，限位板53与移动台20之间配置有滑移件60；滑移件60包括同轴套设的第一套体61和第二套体62，第一套体61的底部设有开口，第二套体62设于第一套体61的内部，并能够沿轴线上下移动。第一套体61的顶部与限位板53的下表面连接，第二套体62的底部通过滚珠64与移动台20的上表面活动连接。优选的，第一套体61的内部设有第一弹簧63，第一弹簧63套设在第二套体62的外部。第一弹簧63的一端与第一套体61的顶部固定连接，第一弹簧63的另一端与第二套体62的侧壁相连，如此，第二套体62相对于第一套体61上下移动的过程中第一弹簧63发生形变，能够起到缓冲、减振和限位的作用。

通过滑移件60的设置，尤其是滚珠64的设置使得限位板53在移动过程中与移动台20的表面滚动配合，一方面促使限位板53顺畅平滑移动，防止卡顿；另一方面可避免限位板53移动过程中受力失衡，保持限位板53的水平度，进而实现对晶圆的位置精准调整。第一弹簧63与滚珠64的配合，能够应对外界的气流冲击或碰撞，可避免限位板53产生大幅的振动，使其移动平稳，保证在位置调整的过程中晶圆受力均衡。

在本实施例中，待机械手13将晶圆从上料口11转移至移动台20上后，先通过校准组件50对晶圆进行夹持和位置调整后，再通过吸附组件30对晶圆下方气体抽吸，实现对晶圆的吸附定位，然后再通过检测组件16对晶圆进行检测。相应的，在检测完成并释放晶圆的过程中，首先关闭外部泵体，取消吸附组件30中第二吸盘46、第一吸盘41对晶圆的吸附，然后取消校准组件50对晶圆的夹持，即可通过机械手13转移晶圆。在此沟槽中，校准组件50中校准柱56、限位板53随转板52的转动而产生位移，限位板53移动过程中还能够与附近的吸附组件30接触，尤其是移动过程中滑移件60中的滚珠64在移动台20表面滚动，可在接触吸附组件30时迅速破坏所接触到的第一吸盘41、第二吸盘46的吸附状态，并通过吸附组件30之间的连接杆体等结构实现多个吸附组件30的联动，提高吸附组件30与晶圆的分离效果。

本发明的操作步骤中的常规操作为本领域技术人员所熟知，在此不进行赘述。

以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高精度晶圆分选机，包括分选本体（10），所述分选本体（10）的内部配置有分选腔室，所述分选腔室的内部配置有移动台（20）和检测组件（16），所述检测组件（16）设于所述移动台（20）的上方；其特征在于，

所述移动台（20）配置有吸附组件（30）；所述吸附组件（30）包括支撑盘（31），所述支撑盘（31）的底部与所述移动台（20）相配合，所述支撑盘（31）的内部与所述移动台（20）的内部气路连通；

所述支撑盘（31）的外部套设有第一吸盘（41），所述第一吸盘（41）包括用于与所述移动台（20）抵接的贴合部（43），所述贴合部（43）的上表面配置有向上延伸的支撑部（42），所述支撑部（42）配置有通孔（44）；

所述第一吸盘（41）顶部的侧方配置有第一延伸环（45），所述第一延伸环（45）的上表面配置有向上延伸的第二吸盘（46）；

所述支撑盘（31）的内部配置有上下贯通的气流通道（32）；所述支撑盘（31）的上表面配置有支撑条（33），所述支撑条（33）环绕配置在所述气流通道（32）的***；所述支撑条（33）的设置使得晶圆与所述支撑盘（31）之间存在间隙，使得所述支撑盘（31）与所述移动台（20）内部的气路与所述通孔（44）始终处于连通状态。

2.根据权利要求1所述的一种高精度晶圆分选机，其特征在于，

所述支撑条（33）为弧形结构。

3.根据权利要求1所述的一种高精度晶圆分选机，其特征在于，

所述移动台（20）配置有校准组件（50），所述校准组件（50）包括基板（51）、转板（52）和限位板（53），所述基板（51）设于所述转板（52）的上方，所述转板（52）与所述移动台（20）相连，并且所述转板（52）能够转动；所述限位板（53）环绕布设于所述基板（51）与所述转板（52）的***，所述限位板（53）的一端通过第一杆体（54）与所述转板（52）相连，所述限位板（53）的另一端通过弹性件（55）与所述基板（51）相连。

4.根据权利要求3所述的一种高精度晶圆分选机，其特征在于，

所述限位板（53）背离所述移动台（20）的一侧配置有校准柱（56），所述校准柱（56）包括竖直设置的转动短轴（57），所述转动短轴（57）的底端与所述限位板（53）转动连接，所述转动短轴（57）的顶端配置有转套（58）。

5.根据权利要求1所述的一种高精度晶圆分选机，其特征在于，

所述移动台（20）的下方配置有移动组件（15），所述移动组件（15）能够带动所述移动台（20）在所述分选腔室的内部往返移动。

6.根据权利要求5所述的一种高精度晶圆分选机，其特征在于，

所述移动组件（15）包括X向延伸的第一滑轨以及Y向延伸的第二滑轨，所述移动台（20）与所述第一滑轨滑动连接并能沿所述第一滑轨的长度方向往返移动，所述第一滑轨能够带动所述移动台（20）沿所述第二滑轨的长度方向往返移动。