CN213816104U - 一种晶圆预定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种晶圆预定位装置，包括旋转机构、平移机构、升降机构、感应机构、伸缩件、控制器及用于定位晶圆的定位件；在要进行晶圆定位时，将需要定位的晶圆安装在定位件上，通过旋转机构带动晶圆旋转，通过激光感应检测晶圆上的缺口或记号，进而判断晶圆放置位置是否准确。如晶圆需要调整位置，升降机构通过伸缩件将晶圆抬起后，通过平移机构调整定位件的位置后再将晶圆放下，进而完成晶圆的位置调整。本技术方案具有定位速度快、晶圆位置定位准确的优点。

Description

一种晶圆预定位装置

技术领域

本实用新型涉及半导体加工设备技术领域，特别是涉及一种晶圆预定位装置。

背景技术

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。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，对晶圆加工的精度要求也越发严苛。晶圆在进行各类加工之前，需要对其进行预定位，预定位精确与否，对后续的加工影响很大。现有的晶圆预定位装置通过检测晶圆上预留的标记或者缺口，与预存标准位置进行比对，进行来判定其是否定位准确。但其精度往往不够，且无法根据检测结果快速的对晶圆位置进行调整，影响了晶圆的加工效率及精度。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有晶圆定位装置定位不准、效率不高的问题，提供一种晶圆预定位装置。

一种晶圆预定位装置，包括：旋转机构、平移机构、升降机构、感应机构、伸缩件、控制器及用于定位晶圆的定位件，与晶圆摆放的平面相平行的面为水平面；

所述旋转机构的旋转轴与所述定位件传动连接，并带动所述定位件做水平面上的旋转；所述平移机构的行动部与所述定位件传动连接，并带动所述定位件在水平面上做平移运动；所述升降机构的行动部与所述伸缩件传动连接，并带动所述伸缩件在竖直方向做轨迹为直线的往复运动；所述伸缩件设置于晶圆的下方，且所述伸缩件上升时可将所述定位件上的晶圆抬起；所述感应机构包括机架及固定于机架上用于测量晶圆位置的激光传感器，所述激光传感器包括相对设置的发射端及接收端；所述激光传感器的输出端与所述控制器的输入端连接，所述旋转机构、平移机构、升降机构及感应机构的受控端分别与所述控制器的一控制端连接。

其中，为了可以将晶圆平稳水平托起，且不会划伤晶圆，所述伸缩件包括多根顶针，所有顶针都立于一顶板上，所述顶针靠近晶圆的一端设有托片，所述顶板与所述升降机构的行动部传动连接，并通过所述升降机构带动所述顶针做上下运动。

其中，为了使得升降机构的结构更加紧凑，并提升设备可靠性，所述升降机构包括第一电机及套设于电机转动轴上的凸轮；所述第一电机的受控端与所述控制器的一控制端连接，所述凸轮通过一传动块与所述顶板抵接，所述凸轮带动所述顶板上的顶针做上下往复运动。

其中，为了使得平移机构更加简单，减小设备体积，所述平移机构的行动部与所述定位件传动连接，并带动所述定位件在水平面上做轨迹为直线的往复运动。

其中，为了可以精确的控制机架的位移距离，提高设备的定位精确度，所述平移机构包括第二电机及水平设置的第一丝杆；所述第二电机的受控端与所述控制器的一控制端连接，所述平移机构的第二电机与所述第一丝杆传动连接；所述第一丝杆与所述旋转机构连接，并带动所述旋转机构做水平面上的直线往复运动。

其中，为了对定位件移动轨迹进行导向及限位，所述平移机构还包括第一滑轨、第一滑块，所述第一滑块与所述旋转机构固定连接；所述第一丝杆也与所述第一滑块固定连接，并带动所述第一滑块在所述第一滑轨上滑动。

其中，为了提升设备的精确度，对定位件进行自动化的位置控制，所述平移机构还包括输出端与控制器一输入端连接的到位开关，当所述平移机构的行动部到达预设位置时，所述到位开关触发。

所述到位开关包括定位挡片及定位激光传感器，所述定位激光传感器的输出端与所述控制器的一输入端连接，所述定位挡片与所述平移机构的行动部传动连接，当所述行动部移动至预定位置时，所述定位挡片将所述定位激光传感器的激光信号遮挡住。

其中，为了可以适配不同尺寸的晶圆，根据晶圆尺寸调整机架与定位件之间的距离，本晶圆预定位装置还包括机架平移机构，所述机架平移机构的行动部与所述机架传动连接，所述机架平移机构带动所述机架上的激光传感器做相对于定位件的往复运动。

其中，为了可以便捷、稳定的将晶圆进行定位，且不会划伤晶圆，所述定位件为真空吸盘，所述真空吸盘上的气孔与一气管导通。

本技术方案，将需要定位的晶圆安装在定位件上，通过旋转机构带动晶圆旋转，通过激光感应检测晶圆上的缺口或记号，进而判断晶圆放置位置是否准确。如晶圆需要调整位置，升降机构通过伸缩件将晶圆抬起后，通过平移机构调整定位件的位置后再将晶圆放下，进而完成晶圆的位置调整。本技术方案具有定位速度快、晶圆位置定位准确的优点。

附图说明

图1为本实用新型的晶圆预定位装置一实施例的整体示意图；

图2为图1所示中晶圆预定位装置一实施例的正视图；

图3为图1所示中晶圆预定位装置一实施例的俯视图；

图4为本实用新型的晶圆预定位装置一实施例的原理示意图；

图5为本实用新型的晶圆预定位装置一实施例在放上晶圆后的示意图；

图6为本实用新型的晶圆预定位装置一实施例的平移机构的正视图；

图7为本实用新型的晶圆预定位装置一实施例的平移机构的俯视图；

图8为本实用新型的晶圆预定位装置一实施例的平移机构的***图；

图9为本实用新型的晶圆预定位装置一实施例的升降机构的正视图；

图10为本实用新型的晶圆预定位装置一实施例的升降机构的俯视图；

图11为本实用新型的晶圆预定位装置一实施例的升降机构的***图；

图12为本实用新型的晶圆预定位装置一实施例的机台平移机构的正视图；

图13为本实用新型的晶圆预定位装置一实施例的机台平移机构的侧视图；

图14为本实用新型的晶圆预定位装置一实施例的机台平移机构的***图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、发射端；2、机架；21、第三电机；22、第二丝杆；3、接收端；4、旋转机构；5、平移机构；51、第二电机；52、第一丝杆；53、第一滑块；54、第一滑轨；55、定位挡片；56、定位激光传感器；6、伸缩件61、顶板；62、托片；63、顶针；7、定位件；8、晶圆；9、升降机构；91、第一电机；92、凸轮。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做清楚、完整的描述。显然，以下描述的具体细节只是本实用新型的一部分实施例，本实用新型还能够以很多不同于在此描述的其他实施例来实现。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，均属于本实用新型的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

在一实施例中，请参阅图1至图5所示，一种晶圆预定位装置，包括旋转机构4、平移机构5、升降机构9、感应机构、伸缩件6、控制器及用于定位晶圆8的定位件7；旋转机构4的旋转轴竖直设立，旋转轴与定位件7传动连接，并带动定位件7做水平面上的旋转；平移机构5的行动部与定位件7传动连接，并带动定位件7在水平面上运动；升降机构9的行动部与伸缩件6传动连接，并带动伸缩件6在竖直方向做轨迹为直线的往复运动；伸缩件6设置于晶圆8的下方，且伸缩件6上升时可将定位件7上的晶圆8抬起；感应机构包括机架2及固定于机架2上用于测量晶圆位置的激光传感器，激光传感器包括竖直方向上相对设置的发射端1及接收端；激光传感器的输出端与控制器的输入端连接，旋转机构4、平移机构5、升降机构9及感应机构的受控端分别与控制器的一控制端连接。其中，与晶圆摆放的平面相平行的面都为水平面。

本技术方案，将需要定位的晶圆8安装在定位件7上，通过旋转机构4带动晶圆8旋转，通过激光感应检测晶圆8上的缺口或记号，进而判断晶圆8放置位置是否准确。如晶圆8需要调整位置，升降机构9通过伸缩件6将晶圆8抬起后，通过平移机构5调整定位件7的位置后再将晶圆8放下，进而完成晶圆8的位置调整。具有定位速度快、晶圆8位置定位准确的优点。

本实施例中平移机构5带动定位件7做一个方向的直线往复运动，通过旋转机构4和平移机构5配合来完成晶圆的定位。此外，在另一实施例中，平移机构5还可以替换为带动定位件7在水平面上做X、Y两个方向的运动机构，以此更加快速的完成晶圆的位置定位工作。

其中，为了可以便捷、稳定的将晶圆8进行定位，且不会划伤晶圆8，定位件7为真空吸盘，真空吸盘上的气孔与一气管导通。使用时，气管的吸气，通过真空吸盘来将晶圆吸附在上面。而旋转机构可以使用一电机来实现，将真空吸盘与电机的转动轴固定，进而带动晶圆的旋转，实现晶圆的位置检测。其中，旋转轴也可以为水平设置，并通过齿轮结构来带动晶圆做水平旋转。

参照图9、10及11，在本发明实施例的基础上，进一步地，伸缩件6包括多根顶针63，所有顶针63相互平行的竖直设立于一顶板61上，其针头处于同一水平面上，以便于将晶圆水平的托起，顶针63靠近晶圆8的一端设有水平设置的托片62，顶板61与升降机构9的行动部传动连接，并通过升降机构9带动顶针63做上下运动。

通多根顶针63同时通过顶板61同时顶起，可以将晶圆8平稳水平托起，且在顶针63与晶圆8接触的位置增加托片62，避免了顶针63划伤晶圆8。当然，伸缩件6也可以使用其他形状的器材来实现晶圆8托起。

其中，为了使得升降机构9的结构更加紧凑，并提升设备可靠性，升降机构9包括转动轴水平设立的第一电机及套设于电机转动轴上的凸轮92；第一电机的受控端与控制器的一控制端连接，凸轮92通过一传动块与顶板61抵接，凸轮92带动顶板61上的顶针63做上下往复运动。

通过凸轮92和第一电机的配合使用，将伸缩件6顶起，进而实现晶圆8的托起。当然升降机构9也可以用例如丝杆加电机、直线电机等结构来实现。

参照图6、图7及图9，在本实用新型的一实施例中，平移机构5包括第二电机及水平设置的第一丝杆52；第二电机的受控端与控制器的一控制端连接，平移机构5的第二电机与第一丝杆52传动连接；第一丝杆52与旋转机构4连接，并带动旋转机构4做水平面上的直线往复运动。平移机构5还包括第一滑轨54、第一滑块53，第一滑块53与旋转机构4固定连接；第一丝杆52也与第一滑块53固定连接，并带动第一滑块53在滑第一轨上滑动。

进一步地，平移机构5还包括输出端与控制器一输入端连接的到位开关，当平移机构5的行动部到达预设位置时，到位开关触发。本实施例中的到位开关包括定位挡片55及定位激光传感器56，定位激光传感器56的输出端与控制器的一输入端连接，定位挡片与平移机构5的行动部传动连接，当行动部移动至预定位置时，定位挡片将定位激光传感器56的激光信号遮挡住。此外，该到位开关不仅可以使用如定位激光传感器的非接触式的开关，还可以使用如接触式开关等其他触发开关来实现，不以实施例所列举为限制。

本实施例中，第二电机与第一丝杆52的配合可以精确的控制机架2的位移距离，提高设备的定位精确度。第一滑轨54和第一滑块53的使用可以对定位件7移动轨迹进行导向及限位，提升了设备的精确度。而定位挡片55和定位激光传感器56可以提升设备的精确度，对定位件7进行自动化的位置控制。使用时，当丝杆转动到所需的位置时，挡片遮挡了定位激光传感器56的激光，并通过控制器判定平移机构5到达所需位置或到达最大的限位位置。

参照图12、图13及图14，本晶圆预定位装置还包括机架平移机构5，机架平移机构5的行动部与机架2传动连接，机架平移机构5带动机架2上的激光传感器做相对于定位件7的往复运动。

机架平移机构5包括第三电机、第二丝杆22、第二滑块及第二滑轨；第二丝杆22水平设置，第三电机的受控端与控制器的一控制端连接，机架平移机构5的第三电机与第二丝杆22传动连接，第二滑块与机架2固定连接；第二丝杆22与第二滑块固定连接，并带动第二滑块在第二滑轨上滑动。

对于不同尺寸的晶圆8，通过第三电机、第二丝杆22、第二滑块及第二滑轨使得设备实现对机架2的位置调整，进而来实现晶圆8的检测。其中，而第二丝杆22的使用可以提高设备的精确性，第二滑块和第二滑轨的配合可以起到限位、导向等作用。此外，在本方案的另一实施例中，为了使得平移机构5的结构更加简单，提升平移速度，平移机构5包括直线电机，直线电机的行动端与旋转机构4固定连接，并带动旋转机构4做水平面上的直线往复运动。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形、替换及改进，这些都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型专利的保护范围应以权利要求为准。

Claims (10)

1.一种晶圆预定位装置，其特征在于，包括：旋转机构、平移机构、升降机构、感应机构、伸缩件、控制器及用于定位晶圆的定位件，与晶圆摆放的平面相平行的面为水平面；

所述旋转机构的旋转轴与所述定位件传动连接，并带动所述定位件做水平面上的旋转；所述平移机构的行动部与所述定位件传动连接，并带动所述定位件在水平面上做平移运动；所述升降机构的行动部与所述伸缩件传动连接，并带动所述伸缩件在竖直方向做轨迹为直线的往复运动；所述伸缩件设置于晶圆的下方，且所述伸缩件上升时可将所述定位件上的晶圆抬起；所述感应机构包括机架及固定于机架上用于测量晶圆位置的激光传感器，所述激光传感器包括相对设置的发射端及接收端；所述激光传感器的输出端与所述控制器的输入端连接，所述旋转机构、平移机构、升降机构及感应机构的受控端分别与所述控制器的一控制端连接。

2.根据权利要求1所述的晶圆预定位装置，其特征在于，所述伸缩件包括多根顶针，所有顶针都立于一顶板上，所述顶针靠近晶圆的一端设有托片，所述顶板与所述升降机构的行动部传动连接，并通过所述升降机构带动所述顶针做上下运动。

3.根据权利要求2所述的晶圆预定位装置，其特征在于，所述升降机构包括第一电机及套设于电机转动轴上的凸轮；所述第一电机的受控端与所述控制器的一控制端连接，所述凸轮通过一传动块与所述顶板抵接，所述凸轮带动所述顶板上的顶针做上下往复运动。

4.根据权利要求1所述的晶圆预定位装置，其特征在于，所述平移机构的行动部与所述定位件传动连接，并带动所述定位件在水平面上做轨迹为直线的往复运动。

5.根据权利要求4所述的晶圆预定位装置，其特征在于，所述平移机构包括第二电机及水平设置的第一丝杆；所述第二电机的受控端与所述控制器的一控制端连接，所述平移机构的第二电机与所述第一丝杆传动连接；所述第一丝杆与所述旋转机构连接，并带动所述旋转机构做水平面上的直线往复运动。

6.根据权利要求5所述的晶圆预定位装置，其特征在于，所述平移机构还包括第一滑轨、第一滑块，所述第一滑块与所述旋转机构固定连接；所述第一丝杆也与所述第一滑块固定连接，并带动所述第一滑块在所述第一滑轨上滑动。

7.根据权利要求1所述的晶圆预定位装置，其特征在于，所述平移机构还包括输出端与控制器一输入端连接的到位开关，当所述平移机构的行动部到达预设位置时，所述到位开关触发。

8.根据权利要求7所述的晶圆预定位装置，其特征在于，所述到位开关包括定位挡片及定位激光传感器，所述定位激光传感器的输出端与所述控制器的一输入端连接，所述定位挡片与所述平移机构的行动部传动连接，当行动部移动至预定位置时，所述定位挡片将所述定位激光传感器的激光信号遮挡住。

9.根据权利要求1所述的晶圆预定位装置，其特征在于，还包括机架平移机构，所述机架平移机构的行动部与所述机架传动连接，所述机架平移机构带动所述机架上的所述激光传感器做相对于定位件的往复运动。

10.根据权利要求1所述的晶圆预定位装置，其特征在于，所述定位件为真空吸盘，所述真空吸盘上的气孔与一气管导通。

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