CN110943021B - 预对准装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预对准装置及方法，该装置包括底板、设置在底板上的升降轴、补偿轴和光机组件，还包括旋转轴组件、爪盘和圆环吸盘，旋转轴组件包括设置在升降轴上的旋转轴和与旋转轴连接的延长杆；爪盘与延长杆连接，间隔设置有多个第一吸附组件；圆环吸盘与补偿轴连接，其上设置有多个第二吸附组件，圆环吸盘的直径小于爪盘的分布圆直径，且圆环吸盘套设在旋转轴组件外侧，圆环吸盘与旋转轴组件之间具有间隙，爪盘上设有爪盘和圆环吸盘进行硅片交接时供第二吸附组件穿过的交接空隙。上述的预对准装置实现了对大翘曲片进行吸附定位及平整化处理，提高了大翘曲片预对准精度。相应地，本发明还提供一种预对准方法。

Description

预对准装置及方法

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，尤其涉及一种预对准装置及方法。

背景技术

在半导体器件的生产过程中，为确保硅片能够以一个固定的姿态进行曝光，硅片传输过程中需要以较高的定心和定向精度传送到工件台上。由于硅片放置在硅片槽中时，其位置和方向都不确定，因此，在硅片传输至工件台之前，要求对硅片进行一定精度的预对准，通过测量硅片的圆心来确定硅片的当前位置，通过测量硅片缺口的方向来确定硅片的方向。

随着半导体行业的发展，硅片的种类越来越多，为满足翘曲片、超薄片等多种工艺片的定位需求，中国专利公开号CN105336654A的发明专利公开了一种适应多种工艺类型硅片的预对准装置，该装置通过设置陶瓷吸盘和半月吸盘对硅片进行多点吸附定位以满足不同类型工艺片的定位需求，能够适应多种工艺吸盘的预对准。然而，近年来，大翘曲片的出现对预对准设备的适应性提出了新的要求。在对大翘曲片进行预对准时，为了确保预对准的精度，需要对翘曲片进行平整化处理，而为了实现翘曲片平整化处理，需要在靠近翘曲片边缘的区域吸附翘曲片以将翘曲片拉平，这样就需要增大陶瓷吸盘的分布圆直径，而上述装置的半月吸盘围绕在陶瓷吸盘外侧设置，如果增大陶瓷吸盘的分布圆直径，为了避免陶瓷吸盘和半月吸盘出现干涉，也要相应增加半月吸盘的分布圆直径。但是，如果半月吸盘的分布圆直径增加，会使得半月吸盘的分布圆直径大于翘曲片的直径，会出现半月吸盘位于翘曲片分布区域外侧，无法对翘曲片进行吸附的情况。因此，现有硅片预对准装置无法满足大翘曲片的预对准定位需求。

发明内容

本发明的目的在于提出一种预对准装置及方法，能够对大翘曲片进行吸附定位及平整化处理，满足大翘曲片的预对准定位需求，提高大翘曲片的预对准精度。

为达此目的，一方面，本发明采用以下技术方案：

一种预对准装置，包括：底板、设置在底板上的升降轴、补偿轴和光机组件，还包括：

旋转轴组件，包括旋转轴和延长杆，旋转轴设置在升降轴上，延长杆的一端与旋转轴连接；

爪盘，连接至延长杆的另一端，爪盘上沿周向间隔设置有多个第一吸附组件；

圆环吸盘，与补偿轴连接，其上设置有多个第二吸附组件，圆环吸盘的直径小于爪盘的分布圆直径，且圆环吸盘套设在旋转轴组件外侧，圆环吸盘与旋转轴组件之间具有间隙；

旋转轴组件能够带动爪盘旋转，升降轴能够带动爪盘沿垂直方向做升降运动，补偿轴能够带动圆环吸盘沿水平方向运动，爪盘上设有爪盘和圆环吸盘进行硅片交接时供第二吸附组件穿过的交接空隙。

在其中一个实施例中，第一吸附组件和/或第二吸附组件均包括刚性支柱和橡胶吸盘，刚性支柱上开设有第一通气孔，橡胶吸盘与刚性支柱连接，且橡胶吸盘与第一通气孔连通。

在其中一个实施例中，第一吸附组件和/或第二吸附组件均包括：刚性支柱、弹性件、弹性支柱和橡胶吸盘，弹性件设置在刚性支柱内部，弹性支柱上开设有第二通气孔，弹性支柱一端设置在刚性支柱内与弹性件套接，另一端设置在刚性支柱外部与橡胶吸盘连接，橡胶吸盘与第二通气孔连通。

在其中一个实施例中，爪盘上还设置有第三吸附组件，所述第三吸附组件的中心与对应的所述第一吸附组件的中心及所述爪盘的中心在一条直线上，且所述第三吸附组件设置在对应的所述第一吸附组件和所述爪盘的中心之间。

在其中一个实施例中，第三吸附组件包括刚性支柱和橡胶吸盘，刚性支柱上开设有第一通气孔，橡胶吸盘与刚性支柱连接，且橡胶吸盘与第一通气孔连通。

在其中一个实施例中，第三吸附组件包括：刚性支柱、弹性件、弹性支柱和橡胶吸盘，弹性件设置在刚性支柱内部，弹性支柱上开设有第二通气孔，弹性支柱一端设置在刚性支柱内与弹性件套接，另一端设置在刚性支柱外部与橡胶吸盘连接，橡胶吸盘与第二通气孔连通。

在其中一个实施例中，预对准装置还包括位置调整组件，位置调整组件包括滑轨、滑块和驱动件，滑轨与底板连接，滑块在滑轨上滑动，且滑块上安装光机组件，驱动件与滑块连接。

在其中一个实施例中，预对准装置还包括气滑环，气滑环套设在延长杆内侧，且气滑环分别与第一吸附组件和第三吸附组件连通。

在其中一个实施例中，预对准装置还包括传感器和挡片，传感器设置在圆环吸盘或第二吸附组件上，挡片设置在爪盘上；或，传感器设置在爪盘上，挡片设置在圆环吸盘或第二吸附组件上；当第一吸附组件与第二吸附组件沿径向位置重叠时，挡片触发传感器。

在其中一个实施例中，爪盘至少包括多个爪杆，多个爪杆由爪盘中心向外发散分布，相邻的所爪杆之间形成交接空隙，第一吸附组件设置在爪杆的端部。

在其中一个实施例中，相邻爪杆之间设置有加强筋。

在其中一个实施例中，爪盘的中心位置处设置有刚性支撑块。

在其中一个实施例中，当爪盘与圆环吸盘进行硅片交接时，若第一吸附组件与第二吸附组件沿径向位置重叠，旋转轴带动爪盘旋转预设角度使第一吸附组件与第二吸附组件的位置错开，其中，预设角度小于相邻的两个第一吸附组件之间的夹角的1/3倍。

另一方面，本发明还提供一种基于上述任一项的预对准装置的预对准方法，包括以下步骤：

爪盘接收硅片；

旋转轴带动爪盘旋转，光机组件采集硅片边缘信息，并将采集到的硅片边缘信息发送至控制器；

控制器根据接收到的硅片边缘信息计算硅片的偏心量，并根据偏心量控制旋转轴旋转，将硅片偏心量最大的方向旋转至补偿轴运动方向；

升降轴下降至交接工位，硅片由爪盘交接至圆环吸盘；

升降轴带动爪盘继续下降至交接低位，补偿轴带动圆环吸盘运动，补偿硅片的偏心量；

升降轴带动爪盘上升至交接工位，硅片由圆环吸盘交接至爪盘上；

升降轴带动爪盘继续上升至预对准工位，旋转轴带动爪盘旋转，光机组件采集硅片缺口信息和硅片边缘信息，并将采集到的硅片缺口信息和硅片边缘信息发送至控制器；

控制器根据硅片缺口信息和硅片边缘信息计算硅片的偏心余量，当硅片的偏心余量满足预设条件时，旋转轴转动将硅片的缺口旋转至光机组件下方；

旋转轴小角度往返旋转，光机组件采集硅片缺口信息并发送至控制器，控制器根据硅片缺口信息计算得到硅片缺口位置误差，旋转轴根据补偿缺口位置误差旋转，完成硅片的定向。

在其中一个实施例中，升降轴下降至交接工位，硅片由爪盘交接至圆环吸盘的步骤之前包括：当第一吸附组件与第二吸附组件沿径向位置重叠时，旋转轴带动爪盘旋转预设角度使第一吸附组件与第二吸附组件的位置错开；

升降轴带动爪盘继续下降至交接低位的步骤之后包括：旋转轴带动爪盘继续同向旋转预设角度；

升降轴带动爪盘上升至交接工位，硅片由圆环吸盘交接至爪盘上的步骤之后包括：旋转轴带动爪盘反向旋转预设角度。

在其中一个实施例中，预设角度小于相邻的两个第一吸附组件之间的夹角的1/3倍。

在其中一个实施例中，爪盘接收硅片的步骤包括：片叉将硅片放置在爪盘上，第一吸附组件开真空，吸附硅片。

在其中一个实施例中，爪盘接收硅片的步骤包括：

升降轴带动爪盘下降至上片工位，片叉将硅片放置在圆环吸盘上，第二吸附组件开真空，吸附硅片；

升降轴带动爪盘上升至交接工位，第一吸附组件开真空，吸附硅片，第二吸附组件关真空，升降轴带动爪盘上升至预对准工位。

在其中一个实施例中，爪盘接收硅片的步骤之前，包括以下步骤：根据硅片的尺寸调节位置调整组件，调整光机组件至与硅片尺寸对应的工位。

上述的预对准装置包括爪盘和圆环吸盘，圆环吸盘的直径小于爪盘的分布圆直径，旋转轴上设置有延长杆，爪盘与延长杆连接，圆环吸盘套设在旋转轴组件外侧，且圆环吸盘与旋转轴组件之间具有间隙。爪盘的分布圆直径大于圆环吸盘的直径，设置在爪盘上的第一吸附组件能够在大翘曲片的边缘区域吸附大翘曲片，以拉平大翘曲片，实现大翘曲片平正化处理。同时，爪盘和圆环吸盘进行硅片交接时，爪盘沿垂直方向下降，第一吸附组件与第二吸附组件相互错开设置，第二吸附组件位于相邻的两个第一吸附组件之间的交接空隙内，第一吸附组件和第二吸附组件互不干涉。并且，圆环吸盘与旋转轴组件之间具有间隙，为圆环吸盘水平运动提供运动空间，圆环吸盘随补偿轴做水平运动时也不会与旋转轴组件发生干涉。因此，与现有硅片对准装置相比，上述的预对准装置实现了对大翘曲片进行吸附定位及平整化处理，能够满足大翘曲片的预对准定位需求，提高了大翘曲片预对准精度。

基于上述预对准装置的预对准方法能够对大翘曲片进行吸附定位及平整化处理，提高大翘曲片预对准精度。

附图说明

图1是一个实施例中预对准装置的结构示意图；

图2是一个实施例中第一吸附组件与气管接头连接的结构剖视图；

图3是又一个实施例中预对准装置的结构示意图；

图4是又一个实施例中第一吸附组件的结构剖视图；

图5是另一个实施例中预对准装置的结构示意图；

图6是一个实施例中预对准装置的方法流程图。

附图标记说明：

10-底板，20-升降轴，30-补偿轴，40-光机组件，50-旋转轴组件，60-爪盘，70-圆环吸盘，80-位置调整组件，200-传感器，300-挡片；

41-光机支撑座，42-第一光源，43-镜头，44-CCD相机，45-第二光源，51-旋转轴，52-延长杆，61-爪杆，62-第一吸附组件，63-气管接头，64-刚性支撑块，65-第三吸附组件，66-加强筋，71-第二吸附组件，81-滑轨，82-滑块，83-驱动件；

621-刚性支柱，622-弹性件，623-弹性支柱，624-橡胶吸盘，625-第二通气孔，626-第一通气孔。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1，一实施例的预对准装置包括：底板10、设置在底板10上的升降轴20、补偿轴30和光机组件40，还包括旋转轴组件50、爪盘60和圆环吸盘70。旋转轴组件50包括旋转轴51和延长杆52，旋转轴51设置在升降轴20上，延长杆52的一端与旋转轴51连接；爪盘60连接至延长杆52的另一端，爪盘60上沿周向间隔设置有多个第一吸附组件62；圆环吸盘70与补偿轴30连接，其上设置有多个第二吸附组件71，圆环吸盘70的直径小于爪盘60的分布圆直径，且圆环吸盘70套设在旋转轴组件50外侧，圆环吸盘70与旋转轴组件50之间具有间隙。

旋转轴组件50能够带动爪盘60旋转，升降轴20能够带动爪盘60沿垂直方向做升降运动，补偿轴30能够带动圆环吸盘70沿水平方向运动，爪盘60上设有转盘(60)和圆环吸盘70进行硅片交接时供第二吸附组件71穿过的交接空隙。

具体地，光机组件40与升降轴20相邻设置，其用于在爪盘60和圆环吸盘70运动过程中采集大翘曲硅片的边缘信息和缺口信息并将采集到信息发送给控制器，控制器用于根据大翘曲硅片的边缘信息和缺口信息进行计算，得到大翘曲硅片的圆心和方向，具体控制器可以为集成在光刻机控制器内的控制模块，也可以为预对准装置独立设置的控制器，本实施例不做具体限定。

进一步地，如图1所示，光机组件40包括光机支撑座41、第一光源42、镜头43、CCD相机44和第二光源45，光机支撑座41安装在底板10上，CCD相机44安装在光机支撑座41上，第一光源42和镜头43均安装在CCD相机44上，第二光源45安装在光机支撑座41上。CCD相机44通过镜头43采集大翘曲硅片的图像，获取大翘曲硅片的边缘信息和缺口信息发送至控制器。

上述的预对准装置包括爪盘60和圆环吸盘70，圆环吸盘70的直径小于爪盘60的分布圆直径，旋转轴51上设置有延长杆52，爪盘60与延长杆52连接，圆环吸盘70套设在旋转轴组件50外侧，且圆环吸盘70与旋转轴组件50之间具有间隙。爪盘60的分布圆直径大于圆环吸盘70的直径，设置在爪盘60上的第一吸附组件62能够在大翘曲片的边缘区域吸附大翘曲片，以拉平大翘曲片，实现大翘曲片平正化处理。同时，爪盘60和圆环吸盘70进行硅片交接时，爪盘60沿垂直方向下降，第一吸附组件62与第二吸附组件71相互错开设置，第二吸附组件71位于相邻的两个第一吸附组件62之间的交接空隙内，第一吸附组件62和第二吸附组件71互不干涉。并且，圆环吸盘70与旋转轴组件50之间具有间隙，为圆环吸盘70水平运动提供运动空间，圆环吸盘70随补偿轴30做水平运动时也不会与旋转轴51组件发生干涉。因此，与现有硅片对准装置相比，上述的预对准装置实现了对大翘曲片进行吸附定位及平整化处理，能够满足大翘曲片的预对准定位需求，提高了大翘曲片预对准精度。

在一个实施例中，爪盘60至少包括多个爪杆61，多个爪杆61由爪盘中心向外发散分布，相邻的所爪杆61之间形成交接空隙，第一吸附组件62设置在爪杆61的端部。具体地，如图1所示，爪盘60包括多个爪杆61，多个爪杆61由爪盘中心向外发散分布，多个爪杆61沿周向等间距间隔设置，相邻的所爪杆61之间形成交接空隙，每个爪杆61的端部设置第一吸附组件62。当爪盘60和圆环吸盘70进行硅片交接时，爪杆61与第二吸附组件71相互错开设置，以带动第一吸附组件62与第二吸附组件71相互错开设置，使第二吸附组件71可穿过交接空隙。本实施例中，爪盘60包括多个间隔设置的爪杆61，以在相邻的爪杆61形成交接空隙，在其它实施例中，也可以在爪盘60上于相邻的第一吸附组件62之间开设能够使第二吸附组件71穿过的通孔作为交接间隙，本实施例并不做具体限定。

如图2所示，在一个实施例中，第一吸附组件62包括：刚性支柱621、弹性件622、弹性支柱623和橡胶吸盘624，弹性件622设置在刚性支柱621内部，弹性支柱623上开设有第二通气孔625，弹性支柱623一端设置在刚性支柱621内与弹性件622套接，另一端设置在刚性支柱621外部与橡胶吸盘624连接，橡胶吸盘624与第二通气孔625连通。进一步地，第二通气孔625通过气管接头63连接气源。本实施例中，橡胶吸盘624通过弹性支柱623与刚性支柱621连接，并且弹性支柱623与刚性支柱621之间设置有弹性件622，弹性件622制成弹性支柱623，橡胶吸盘624用于适应刚性支柱621对应的吸附区域内翘曲片的翘曲量，弹性件622支撑弹性支柱623的弹性移动量适应多个第一吸附组件62之间的翘曲片的翘曲量，能够有效提高第一吸附组件62的吸附精度和平整化处理精度。具体地，本实施例中，弹性件622采用弹簧，在其它实施例中，弹性件622还可采用其它弹性元件，本实施例并不做具体限定。

具体地，第二吸附组件71与第一吸附组件62的区别仅在于二者尺寸不同，第二吸附组件71的高度大于第一吸附组件62的高度，其具体结构组成及原理与上述第一吸附组件62的结构组成及原理相同，在此不予赘述。具体第二吸附组件71和第一吸附组件62之间的高度差能够满足爪盘60与圆环吸盘70交接时，第一吸附组件62的吸附表面与第二吸附组件71的吸附表面共面，并且，当第二吸附组件71的高度能够满足爪盘60与圆环吸盘70完成交接，爪盘60继续向下运动后，第二吸附组件71的吸附表面高于第一吸附组件62的吸附表面即可，具体第二吸附组件71与第一吸附组件62之间的高度差本实施例并不做具体限定。

如图3、图4所示，在又一个实施例中，第一吸附组件62包括刚性支柱621和橡胶吸盘624，刚性支柱621上开设有第一通气孔626，橡胶吸盘624与刚性支柱621连接，且橡胶吸盘624与第一通气孔626连通。进一步地，第一通气孔626可通过气管接头等导气元件连接气源。具体地，第二吸附组件71与第一吸附组件62的区别仅在于二者尺寸不同，其具体结构组成及原理与本实施例中第一吸附组件62的结构组成及原理相同，在此不予赘述。本实施例的第一吸附组件62通过适应翘曲片的翘曲量对翘曲片进行真空吸附，实现对翘曲片的吸附定位及平整化处理，由于省去了弹性件622和弹性支柱623，本实施例中的第一吸附组件62和第二吸附组件71有利于节约装置成本。具体地，在实际应用中，可根据具体工艺要求及成本要求选取合适的第一吸附组件62和第二吸附组件71。并且，第一吸附组件62和第二吸附组件71可以采用相同结构，也可以采用不同结构，上述实施例并不做具体限定。

在一个实施例中，上述的预对准装置还包括传感器200和挡片300，传感器200设置在圆环吸盘70或第二吸附组件71上，挡片300设置在爪盘60上；或，传感器200设置在爪盘60上，挡片300设置在圆环吸盘70或第二吸附组件71上；当第一吸附组件62与第二吸附组件71在径向方向存在位置重叠时，挡片300触发传感器200。具体地，如图1、图3所示，爪盘60上设置有六个爪杆61，圆环吸盘70上设置有三个第二吸附组件71，对应的，传感器200的数量为3个，挡片300的数量为六个，三个传感器200分别设置在第二吸附组件71上，六个挡片300则对应设置在六个爪杆61上，当爪杆61与第二吸附组件71位置有重叠(即第一吸附组件62与第二吸附组件71在径向方向存在位置重叠)时，挡片300触发传感器200，此时，爪杆61与第二吸附组件71之间存在位置干涉，爪盘60不能直接下降，此时，需要转动旋转轴51带动爪盘60旋转，使爪盘60旋转一定角度与第二吸附组件71位置错开，再通过升降轴20带动爪盘60下降。上述实施例中，传感器200设置在第二吸附组件71上，挡片300设置在爪杆61上，在其它实施例中，传感器200还可以设置在圆环吸盘70上，或者，还可以将挡片300设置在圆环吸盘70或第二吸附组件上，而将传感器200设置在爪杆上，只要能够保证第一吸附组件62与第二吸附组件71在径向方向存在位置重叠时挡片300能够触发传感器200即可，本实施例并不限定传感器200和挡片300的具体设置位置。

进一步地，在一个实施例中，当爪盘60与圆环吸盘70进行硅片交接时，若第一吸附组件62与第二吸附组件71在径向方向存在位置重叠，旋转轴51带动爪盘60旋转预设角度使第一吸附组件62与第二吸附组件71的位置错开，其中，预设角度小于相邻的两个第一吸附组件62之间的夹角的1/3倍。具体地，当需要将爪盘60上的翘曲片交接到圆环吸盘70上时，升降轴20带动爪盘60沿垂直方向下降，如果第一吸附组件62与第二吸附组件71位置有重叠，即爪杆61与第二吸附组件71位置有重叠，要先旋转爪盘60使爪杆61和第二吸附组件71位置错开。但是，由于爪盘60在下降前就进行了旋转操作，爪盘60带着翘曲片一起旋转，这就使得翘曲片相对原检测位置转动了一定角度，而当翘曲片由圆环吸盘70交接回爪盘60，再次上升继续进行检测时，需要保证翘曲片保持原检测方位，这样就需要进行回转补偿，而如果直接进行回转补偿又会使爪杆61和第二吸附组件71位置重合，对爪盘60上升产生干涉。为了使爪盘60在上升过程中不会产生干涉，当爪盘60下降并将翘曲片交接到圆环吸盘70上后，继续以下降前相同的角度同向旋转爪盘60，之后，在翘曲片由圆环吸盘70交接回爪盘60之后，爪盘60再逆向旋转相同角度，即可保证翘曲片回到原检测方位。因此，本实施例中，设置预设角度小于相邻的两个第一吸附组件62之间的夹角的1/3倍，也就是相邻的两个爪杆61之间的夹角的1/3倍，以确保爪盘60同向旋转两次都不与第二吸附组件71发生干涉。

在一个实施例中，如图1、图3所示，爪盘60的中心位置处设置有刚性支撑块64。具体地，刚型支撑块64的上表面与第一吸附组件62的刚性支柱621的上表面共面。刚性支撑块64设置在爪盘60中心，六个爪杆61以爪盘60的中心为中心，周向等间距分布，六个第一吸附组件62分别设置在六个爪杆61的端部，刚性支撑块64的上表面与各个第一吸附组件62的刚性支柱621的上表面共面，当六个第一吸附组件62吸附翘曲片边缘并下拉翘曲片边缘对翘曲片进行拉平时，刚型支撑块64在翘曲片中心提供共面支撑，能够进一步提高翘曲片平整化精度。

上述实施例中，爪盘60上设置六个爪杆61，相应地，第一吸附组件62的数量为六个。然而，本实施例并不用于对爪杆61和第一吸附组件62的数量做具体限定，实际应用中，可根据实际需要设置爪杆61和第一吸附组件62的数量，只要保证二者数量相等即可，可多于六个，也可少于六个。同样的，本实施例中，第二吸附组件71的数量为三个，实际应用中第二吸附组件71的数量可根据爪杆61的数量对应设置。进一步地，为了确保吸附定位及平整化效果，爪杆61和第二吸附组件71的数量均以不少于三个为佳。

如图5所示，在另一个实施例中，爪杆61上还设置有第三吸附组件65，第三吸附组件65与对应的第一吸附组件62间隔设置。本实施例中，爪杆61上设置有两组吸附组件，通过第三吸附组件65和第一吸附组件63能够对翘曲片进行两级平整化处理，有助于提高翘曲片平整化精度。并且，两组吸附组件还可以用于吸附平整不同尺寸的翘曲片，可提高预对准装置的通用性。例如，第一吸附组件62可用于吸附平整尺寸较大的翘曲片(如12寸翘曲硅片)，第三吸附组件65可用于吸附平整尺寸较小的翘曲片(如8寸翘曲硅片)。当吸附12寸翘曲硅片时，第三吸附组件65先开真空吸附，然后第一吸附组件62再开真空吸附，可实现对硅片的两级梯次吸附，提高平整化精度。

如图5所示，在一个实施例中，上述的预对准装置还包括位置调整组件80，位置调整组件80包括滑轨81、滑块82和驱动件83，滑轨81与底板10连接，滑块82在滑轨81上滑动，且滑块82上安装光机组件40，驱动件83与滑块82连接。本实施例中，光机组件40安装在位置调整组件80上，通过调节位置调整组件80即可以调节光机组件40的工位，以使光机组件40的工位与不同尺寸的翘曲片对应。具体地，当需要调节光机组件40的工位时，启动驱动件83带动滑块82在滑轨81上滑动，进而带动光机组件40移动，当光机组件40移动到目标工位时，关闭驱动件83，使滑块82停止滑动即可。具体地，驱动件83包括驱动元件和传动机构，驱动元件通过传动机构与滑块82连接，驱动元件可以为电机、气压缸或液压缸中的任意一种，传动机构可以为齿轮传动机构、丝杠传动机构等，本实施例不做具体限定。

如图5所示，在一个实施例中，上述的预对准装置还包括气滑环(图中未示出)，气滑环套设在延长杆内侧，且气滑环分别与第一吸附组件62和第三吸附组件65连通。本实施例中，通过气滑环实现对第一吸附组件62和第三吸附组件65的单独供气提供气道，具体地，气滑环为两进两出的气滑环。

在一个实施例中，相邻的爪杆61之间设置有加强筋66。本实施例中，在相邻的爪杆61之间设置加强筋66能够提高爪盘60的结构强度。如图5所示，本实施例中，加强筋66连接至爪杆61的末端，在其它实施例中，加强筋66可以连接至爪杆61的任意位置，只要保证加强筋与第二吸附组件71之间不干涉即可。

进一步地，如图5所示，本实施例中，传感器200的数量为一个，挡片300的数量为六个，传感器200设置在圆环吸盘70上与第二吸附组件71错开设置，挡片300设置在加强筋上与第一吸附组件62错开设置，只要其中一个挡片300触发传感器200，就表示有爪杆61与第二吸附组件71在径向方向存在位置重叠。本实施例中，仅设置一个传感器200即可实现爪杆61与第二吸附组件71干涉检测，能够有效节约传感器成本。

在一个实施例中，第三吸附组件65包括刚性支柱和橡胶吸盘，刚性支柱上开设有第一通气孔，橡胶吸盘与刚性支柱连接，且橡胶吸盘与通气孔连通。在又一个实施例中，第三吸附组件65包括：刚性支柱、弹性件、弹性支柱和橡胶吸盘，弹性件设置在刚性支柱内部，弹性支柱上开设有第二通气孔，弹性支柱一端设置在刚性支柱内与弹性件套接，另一端设置在刚性支柱外部与橡胶吸盘连接，橡胶吸盘与第二通气孔连通。具体地，第三吸附组件65的结构组成及结构原理与前述实施例中第一吸附组件62的结构组成及原理均相同，在此不再赘述。另外，在实际应用中，第一吸附组件62、第二吸附组件71和第三吸附组件65可以都采用相同结构，也可以采用不同结构。

如图6所示，基于上述的预对准装置，本发明还提供一种预对准方法，包括以下步骤：

步骤S11：爪盘60接收硅片。

在一个实施例中，当爪盘60上的第一吸附组件62的高度能够满足片叉取放硅片所需的运动空间时，可直接将硅片放在爪盘60上，具体地，步骤S11包括：片叉将硅片放置在爪盘60上，第一吸附组件62开真空，吸附硅片，如果硅片为翘曲片，第一吸附组件62吸附硅片并将其拉平。

在一个实施例中，当爪盘60上的第一吸附组件62的高度不能满足片叉取放硅片所需的运动空间时，需要先通过圆环吸盘70接收硅片，再将硅片交接到爪盘60上。具体地，步骤S11爪盘接收硅片的步骤包括：升降轴20带动爪盘60下降至上片工位，片叉将硅片放置在圆环吸盘70上，第二吸附组件71开真空，吸附硅片；升降轴20带动爪盘60上升至交接工位，第一吸附组件62开真空，吸附硅片，如果硅片为翘曲片，第一吸附组件62吸附硅片并将其拉平，之后，第二吸附组件71关真空，升降轴29带动爪盘60上升至预对准工位。

具体地，上述上片工位为第一吸附组件62上的橡胶吸盘624顶面低于第二吸附组件71刚性支柱61顶部支撑面的距离，该距离能够满足片叉取放硅片所需的运动空间。

上述交接工位为第一吸附组件62的刚性支柱621的顶部支撑面和第二吸附组件71的刚性支柱621的顶部支撑面共面。

上述预对准工位为第二吸附组件71的橡胶吸盘624顶面低于爪盘60下表面的距离，该距离为第二吸附组件71上的橡胶吸盘624与爪盘60沿垂直方向的安全空间。

步骤S12：旋转轴51带动爪盘60旋转，光机组件40采集硅片边缘信息，并将采集到的硅片边缘信息发送至控制器。

步骤S13：控制器根据接收到的硅片边缘信息计算硅片的偏心量，并根据偏心量控制旋转轴旋转50，将硅片偏心量最大的方向旋转至补偿轴30运动方向。

步骤S14：升降轴20带动爪盘60下降至交接工位，硅片由爪盘60交接至圆环吸盘70。具体地，升降轴20带动爪盘60下降至交接工位后，第二吸附组件70开真空，第一吸附组件62关真空，硅片由爪盘60交接至圆环吸盘70。

步骤S15：升降轴20带动爪盘60继续下降至交接低位，补偿轴30带动圆环吸盘70运动，补偿硅片的偏心量。

具体地，交接低位为第一吸附组件62上的橡胶吸盘624顶面低于圆环吸盘70下表面的距离,该距离为第一吸附组件62上的橡胶吸盘624与圆环吸盘70的沿垂直方向的安全空间。

步骤S16：升降轴20带动爪盘60上升至交接工位，硅片由圆环吸盘70交接至爪盘60上。具体地，升降轴20带动爪盘60上升至交接工位后，第一吸附组件62开真空，第二吸附组件70关真空，硅片由圆环吸盘70交接至爪盘60上。

步骤S17：升降轴20带动爪盘60继续上升至预对准工位，旋转轴51带动爪盘60旋转，光机组件40采集硅片缺口信息和硅片边缘信息，并将采集到的硅片缺口信息和硅片边缘信息发送至控制器。

步骤S18：控制器根据硅片缺口信息和硅片边缘信息计算硅片的偏心余量，当硅片的偏心余量满足预设条件时，旋转轴51转动将硅片的缺口旋转至光机组件40下方。

具体地，当硅片的偏心余量满足预设条件时，确定硅片圆心，将硅片的缺口旋转至光机组件40下方执行步骤S19。当偏心余量不满足预设条件时，重复步骤S12至步骤S17，直至硅片的偏心余量满足预设条件。

步骤S19：旋转轴51小角度往返旋转，光机组件40采集硅片缺口信息并发送至控制器，控制器根据硅片缺口信息计算得到硅片缺口位置误差，旋转轴51根据补偿缺口位置误差旋转，完成硅片的定向。

在一个实施例中，步骤S14之前包括：当第一吸附组件62与第二吸附组件71在径向方向存在位置重叠时，旋转轴51带动爪盘60旋转预设角度使第一吸附组件62与第二吸附组件71的位置错开。进一步地，步骤S15中，升降轴20继续下降至交接低位之后包括：旋转轴51带动爪盘60继续同向旋转预设角度。更进一步地，步骤S16之后包括：旋转轴51带动爪盘60反向旋转预设角度。具体地，旋转轴51带动爪盘60反向旋转预设角度后再执行步骤S17。具体地，本实施例中，为了使爪盘60在下降过程中不会与第二吸附组件71产生干涉，先将爪盘60旋转预设角度，进一步的，为了使爪盘60在上升过程中不会产生干涉，当爪盘60下降并将硅片交接到圆环吸盘70上后，继续以下降前相同的角度同向旋转爪盘60。最后，在硅片由圆环吸盘70交接回爪盘60之后，爪盘60再逆向旋转相同角度，以使硅片回到原检测方位。具体地，在一个实施例中，预设角度小于相邻的两个第一吸附组件62之间的夹角的1/3倍

在一个实施例中，爪盘接收硅片的步骤之前，包括以下步骤：根据硅片的尺寸调节位置调整组件80，调整光机组件40至与硅片尺寸对应的工位。具体地，当采用图5所示的预对准装置时，在爪盘60接收硅片之前先根据硅片的尺寸调节光机组件40至对应的工位。进一步地，当采用图5所示的预对准装置时，根据硅片的尺寸，上述步进行硅片交接的步骤中，还可以是开启或关闭第三吸附65，或同时开启或关闭第三吸附组件65以完成硅片在爪盘60和圆环吸盘70之间的交接操作。

上述的预对准装置实现了对大翘曲片进行吸附定位及平整化处理，能够满足大翘曲片的预对准定位需求，提高了大翘曲片预对准精度。基于上述预对准装置的预对准方法能够对大翘曲片进行吸附定位及平整化处理，提高大翘曲片预对准精度。

以上所述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。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (19)

1.一种预对准装置，包括：底板（10）、设置在所述底板（10）上的升降轴（20）、补偿轴（30）和光机组件（40），其特征在于，还包括：

旋转轴组件（50），包括旋转轴（51）和延长杆（52），所述旋转轴（51）设置在所述升降轴（20）上，所述延长杆（52）的一端与所述旋转轴（51）连接；

爪盘（60），连接至所述延长杆（52）的另一端，所述爪盘（60）上沿周向间隔设置有多个第一吸附组件（62）；

圆环吸盘（70），与所述补偿轴（30）连接，其上设置有多个第二吸附组件（71），所述圆环吸盘（70）的直径小于所述爪盘（60）的分布圆直径，且所述圆环吸盘（70）套设在所述旋转轴组件（50）外侧，所述圆环吸盘（70）与所述旋转轴组件（50）之间具有间隙；

所述旋转轴组件（50）能够带动所述爪盘（60）旋转，所述升降轴（20）能够带动所述爪盘（60）沿垂直方向做升降运动，所述补偿轴（30）能够带动所述圆环吸盘（70）沿水平方向运动，所述爪盘（60）上设有所述爪盘（60）和所述圆环吸盘（70）进行硅片交接时供所述第二吸附组件（71）穿过的交接空隙；

所述第二吸附组件（71）的高度大于所述第一吸附组件（62），所述第二吸附组件（71）和所述第一吸附组件（62）之间的高度差能够满足所述爪盘（60）与所述圆环吸盘（70）交接时，所述第一吸附组件（62）的吸附表面与所述第二吸附组件（71）的吸附表面共面，并且所述爪盘（60）继续向下运动后，所述第二吸附组件（71）的吸附表面高于所述第一吸附组件（62）的吸附表面；

所述光机组件（40）用于在爪盘60和圆环吸盘70运动过程中采集硅片的边缘信息和缺口信息并将采集到的信息发送给控制器。

2.根据权利要求1所述的预对准装置，其特征在于，所述第一吸附组件（62）和/或所述第二吸附组件（71）包括刚性支柱（621）和橡胶吸盘（624），所述刚性支柱（621）上开设有第一通气孔（626），所述橡胶吸盘（624）与所述刚性支柱（621）连接，且所述橡胶吸盘（624）与所述第一通气孔（626）连通。

3.根据权利要求1所述的预对准装置，其特征在于，所述第一吸附组件（62）和/或所述第二吸附组件（71）包括：刚性支柱（621）、弹性件（622）、弹性支柱（623）和橡胶吸盘（624），所述弹性件（622）设置在所述刚性支柱（621）内部，所述弹性支柱（623）上开设有第二通气孔（625），所述弹性支柱（623）一端设置在所述刚性支柱（621）内与所述弹性件（622）套接，另一端设置在所述刚性支柱（621）外部与所述橡胶吸盘（624）连接，所述橡胶吸盘（624）与所述第二通气孔（625）连通。

4.根据权利要求1所述的预对准装置，其特征在于，所述爪盘（60）上还设置有第三吸附组件（65），所述第三吸附组件（65）的中心与对应的所述第一吸附组件（62）的中心及所述爪盘（60）的中心在一条直线上，且所述第三吸附组件设置在对应的所述第一吸附组件和所述爪盘（60）的中心之间。

5.根据权利要求4所述的预对准装置，其特征在于，所述第三吸附组件（65）包括刚性支柱（621）和橡胶吸盘（624），所述刚性支柱（621）上开设有第一通气孔（626），所述橡胶吸盘（624）与所述刚性支柱（621）连接，且所述橡胶吸盘（624）与所述第一通气孔（626）连通。

6.根据权利要求4所述的预对准装置，其特征在于，所述第三吸附组件（65）包括：刚性支柱（621）、弹性件（622）、弹性支柱（623）和橡胶吸盘（624），所述弹性件（622）设置在所述刚性支柱（621）内部，所述弹性支柱（623）上开设有第二通气孔（625），所述弹性支柱（623）一端设置在所述刚性支柱（621）内与所述弹性件（622）套接，另一端设置在所述刚性支柱（621）外部与所述橡胶吸盘（624）连接，所述橡胶吸盘（624）与所述第二通气孔（625）连通。

7.根据权利要求4所述的预对准装置，其特征在于，所述预对准装置还包括位置调整组件，所述位置调整组件包括滑轨（81）、滑块（82）和驱动件（83），所述滑轨（81）与所述底板（10）连接，所述滑块（82）在所述滑轨（81）上滑动，且所述滑块（82）上安装所述光机组件（40），所述驱动件（83）与所述滑块（82）连接。

8.根据权利要求4所述的预对准装置，其特征在于，所述预对准装置还包括气滑环，所述气滑环套设在所述延长杆（52）内侧，且所述气滑环分别与所述第一吸附组件（62）和所述第三吸附组件（65）连通。

9.根据权利要求1或4所述的预对准装置，其特征在于，所述预对准装置还包括传感器（200）和挡片（300），所述传感器（200）设置在所述圆环吸盘（70）或所述第二吸附组件（71）上，所述挡片（300）设置在所述爪盘（60）上；或，所述传感器（200）设置在所述爪盘（60）上，所述挡片（300）设置在所述圆环吸盘（70）或所述第二吸附组件（71）上；当所述第一吸附组件（62）与所述第二吸附组件（71）沿径向位置重叠时，所述挡片（300）触发所述传感器（200）。

10.根据权利要求1所述的预对准装置，其特征在于，所述爪盘（60）至少包括多个爪杆（61），多个所述爪杆（61）由爪盘（60）中心向外发散分布，相邻的所爪杆（61）之间形成所述交接空隙，所述第一吸附组件（62）设置在所述爪杆（61）的端部。

11.根据权利要求10所述的预对准装置，其特征在于，相邻所述爪杆（61）之间设置有加强筋（66）。

12.根据权利要求1或4所述的预对准装置，其特征在于，所述爪盘（60）的中心位置处设置有刚性支撑块（64）。

13.根据权利要求1或4所述的预对准装置，其特征在于，当所述爪盘（60）与所述圆环吸盘（70）进行硅片交接时，若所述第一吸附组件（62）与所述第二吸附组件（71）沿径向位置重叠，所述旋转轴（51）带动所述爪盘（60）旋转预设角度使所述第一吸附组件（62）与所述第二吸附组件（71）的位置错开，其中，所述预设角度小于相邻的两个所述第一吸附组件（62）之间的夹角的1/3倍。

14.一种基于权利要求1-13任一项所述的预对准装置的预对准方法，其特征在于，包括以下步骤：

爪盘（60）接收硅片；

旋转轴（51）带动爪盘（60）旋转，光机组件（40）采集硅片边缘信息，并将采集到的硅片边缘信息发送至控制器；

控制器根据接收到的硅片边缘信息计算硅片的偏心量，并根据偏心量控制旋转轴（51）旋转，将硅片偏心量最大的方向旋转至补偿轴（30）运动方向；

升降轴（20）下降至交接工位，硅片由爪盘（60）交接至圆环吸盘（70）；

升降轴（20）带动爪盘（60）继续下降至交接低位，补偿轴（30）带动圆环吸盘（70）运动，补偿硅片的偏心量；

升降轴（20）带动爪盘（60）上升至交接工位，硅片由圆环吸盘（70）交接至爪盘（60）上；

升降轴（20）带动爪盘（60）继续上升至预对准工位，旋转轴（51）带动爪盘（60）旋转，光机组件（40）采集硅片缺口信息和硅片边缘信息，并将采集到的硅片缺口信息和硅片边缘信息发送至控制器；

控制器根据硅片缺口信息和硅片边缘信息计算硅片的偏心余量，当硅片的偏心余量满足预设条件时，旋转轴（51）转动将硅片的缺口旋转至光机组件（40）下方；

旋转轴（51）小角度往返旋转，光机组件（40）采集硅片缺口信息并发送至控制器，控制器根据硅片缺口信息计算得到硅片缺口位置误差，旋转轴（51）根据补偿缺口位置误差旋转，完成硅片的定向。

15.根据权利要求14所述的预对准方法，其特征在于，

所述升降轴（20）下降至交接工位，硅片由爪盘（60）交接至圆环吸盘（70）的步骤之前包括：当所述第一吸附组件（62）与第二吸附组件（71）沿径向位置重叠时，旋转轴（51）带动爪盘（60）旋转预设角度使所述第一吸附组件（62）与所述第二吸附组件（71）的位置错开；

所述升降轴（20）带动爪盘（60）继续下降至交接低位的步骤之后包括：旋转轴（51）带动爪盘（60）继续同向旋转预设角度；

所述升降轴（20）带动爪盘（60）上升至交接工位，硅片由圆环吸盘（70）交接至爪盘（60）上的步骤之后包括：旋转轴（51）带动爪盘（60）反向旋转预设角度。

16.根据权利要求15所述的预对准方法，其特征在于，所述预设角度小于相邻的两个所述第一吸附组件（62）之间的夹角的1/3倍。

17.根据权利要求14所述的预对准方法，其特征在于，所述爪盘（60）接收硅片的步骤包括：片叉将硅片放置在爪盘（60）上，第一吸附组件（62）开真空，吸附硅片。

18.根据权利要求14所述的预对准方法，其特征在于，所述爪盘（60）接收硅片的步骤包括：

升降轴（20）带动爪盘（60）下降至上片工位，片叉将硅片放置在圆环吸盘（70）上，第二吸附组件（71）开真空，吸附硅片；

升降轴（20）带动爪盘（60）上升至交接工位，第一吸附组件（62）开真空，吸附硅片，第二吸附组件（71）关真空，升降轴（20）带动爪盘（60）上升至预对准工位。

19.根据权利要求14所述的预对准方法，其特征在于，所述爪盘（60）接收硅片的步骤之前，包括以下步骤：根据硅片的尺寸调节位置调整组件，调整光机组件（40）至与硅片尺寸对应的工位。

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