CN115632020B - 一种半导体晶圆定位装置及半导体晶圆加工定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及晶圆定位技术领域，且公开了一种半导体晶圆定位装置，包括底部主体，所述底部主体的外壁固定装配有升缩主体，所述升缩主体的内腔开设有第一安装槽，所述第一安装槽的内壁固定装配有电机，所述电机的动力输出轴固定装配有丝杆。通过固定块底部设置的定位传感器对光罩片进行准心识别，通过定位板的顶部设置的定位感应器对定位组件的位置进行定位，通过控制器对定位传感器和定位感应器所测量的数据进行计算，使控制器控制移动组件运转，使移动组件带动定位组件实现X、Y两轴移动，进而使定位组件的中心与光罩片的中心相对齐，从而解决传统设备在人工更换光罩片时，其光罩片难以与上一张光罩片处于同一位置的问题。

Description

一种半导体晶圆定位装置及半导体晶圆加工定位方法

技术领域

本发明涉及晶圆定位技术领域，具体为一种半导体晶圆定位装置及半导体晶圆加工定位方法。

背景技术

晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆；在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能之IC产品。晶圆的原始材料是硅，而地壳表面有用之不竭的二氧化硅，二氧化硅矿石经由电弧炉提炼，盐酸氯化，并经蒸馏后，制成了高纯度的多晶硅。

现有的晶圆的定位装置可参考授权公告号为CN204537999U的中国实用新型专利，其公开了一种半导体晶圆的定位装置，“包括：位凹槽、光罩片及抽真空部件；通过在定位凹槽内设置尺寸和形状均与所述晶圆相同的定位线槽，只需要在加工第一片晶圆时，将光罩片与定位凹槽固定，后续更换晶圆时不需要再次对线，无需人工多次对线，提高定位准确度，有效提高生产效率，抽真空部件与所述定位凹槽相连，在放入所述晶圆时，抽空所述晶圆和所述光罩片两者之间的，以使所述光罩片与所述晶圆紧密贴合，进一步固定所述光罩片与所述晶圆的相对位置，避免在曝光过程中的微小偏移，保证了曝光后产品外观的一致性。”。

上述设备在使用时，其光罩片在使用完成后，需要进行更换，但在其更换时，其光罩片的中心点应与上一张光罩片的中心点相对应，但由于人工更换，使得光罩片难以与上一张光罩片处于同一位置。

发明内容

本发明提供了一种半导体晶圆定位装置及半导体晶圆加工定位方法，具备自动校对的优点，解决了上述背景技术所提出的问题。

本发明提供如下技术方案：

一种半导体晶圆定位装置，包括底部主体，所述底部主体的外壁固定装配有升缩主体，所述升缩主体的内腔开设有第一安装槽，所述第一安装槽的内壁固定装配有电机，所述电机的动力输出轴固定装配有丝杆，所述底部主体的内腔开设有第二安装槽，所述第二安装槽的内壁分别固定装配有控制器和第一气泵，所述第二安装槽的外沿固定装配有外盖，所述底部主体的顶部开设有导管槽，所述底部主体的顶部分别固定装配有第一组滑杆和移动组件，所述底部主体的顶部设置有第一支撑板，所述第一支撑板的两侧外沿固定装配有第一滑盖，所述第一滑盖的顶部固定装配有第二组滑杆，所述第二组滑杆的顶部设置有第二支撑板，所述第二支撑板的两侧外沿固定装配有第二滑盖，所述第二支撑板的顶部固定装配有定位组件，所述升缩主体的顶部设置有顶部主体，所述顶部主体的底部内腔开设有内螺纹槽，所述顶部主体的顶部内腔开设有第三安装槽，所述第三安装槽的内壁分别固定装配有第二气泵和第三气泵，所述顶部主体的底部固定装配有覆盖组件。

优选的，所述移动组件包括有安装座，所述安装座的顶部固定装配有腔管，所述腔管的顶部开设有进气口，所述腔管的两端内腔分别滑动连接有第一推杆和第二推杆。

优选的，所述移动组件的数量为两组，两组所述移动组件分别位于底部主体的顶部和第一支撑板的顶部，两组所述移动组件分别通过进气口与第一气泵连接，两个所述第二推杆的两端分别与第一支撑板和第二支撑板的底部固定装配。

优选的，所述定位组件包括有定位板，所述定位板的顶部开设有圆槽，所述定位板的内腔开设有圆腔，所述圆腔的内壁顶部开设有升缩槽，所述圆腔的底部开设有进气槽的一端，所述进气槽的另一端固定装配有接口管，所述圆腔的内壁滑动套接有推板，所述推板的顶部固定装配有支撑脚，所述定位板的顶部设置有晶圆。

优选的，所述升缩槽和支撑脚呈圆周设置，所述晶圆通过支撑脚固定，所述接口管与第一气泵连接，所述定位板的四角处设置有定位感应器。

优选的，所述覆盖组件包括有覆盖板，所述覆盖板的内壁固定装配有固定块，所述固定块的顶部开设有圆孔，所述圆孔的内壁滑动套接有移动杆，所述移动杆的两端分别固定装配有粘贴架和推动板。

优选的，所述固定块与覆盖板内腔的顶部与第二气泵相连接，所述覆盖板的顶部与顶部主体的底部固定装配，所述固定块的底部设置有定位传感器。

优选的，所述第一滑盖的底部内壁与第一组滑杆滑动套接，所述第二滑盖的底部内壁与第二组滑杆滑动套接，所述丝杆与内螺纹槽的内壁螺纹连接，所述顶部主体的四角处设置与感应传感器。

一种基于上述半导体晶圆定位装置的半导体晶圆加工定位方法，包括以下步骤：

S1：首先，将晶圆通过支撑脚放置于定位组件上，将光罩片放置于粘贴架底部，利用固定块底部设置的定位传感器对光罩片进行准心识别，通过定位板的顶部设置的定位感应器对定位组件的位置进行定位，通过控制器对定位传感器和定位感应器所测量的数据进行计算，使控制器控制第一气泵通过管路向腔管内腔进行供气，使控制器带动第一推杆在安装座内腔进行移动，进而使第一支撑板或第二支撑板实现X、Y两轴移动，进而使定位组件的中心与光罩片的中心相对齐；

S2：其次，通过定位传感器和定位感应器将光罩片与晶圆的中心相对齐后，通过第一气泵控制电机，使电机带动丝杆转动，利用丝杆与内螺纹槽螺纹连接，使顶部主体向下实现移动，从而使光罩片与晶圆相接触；

S3：最后，在光罩片与晶圆相接触后，通过第三气泵对覆盖板的内腔进行供气，使推动板在覆盖板内腔进行滑动，使粘贴架带动光罩片与晶圆相贴合，同时利用控制器通过接口管向圆腔内腔供气，使推板带动晶圆与光罩片相贴合。

本发明具备以下有益效果：

1、该半导体晶圆定位装置及半导体晶圆加工定位方法，通过固定块底部设置的定位传感器对光罩片进行准心识别，通过定位板的顶部设置的定位感应器对定位组件的位置进行定位，通过控制器对定位传感器和定位感应器所测量的数据进行计算，使控制器控制移动组件运转，使移动组件带动定位组件实现X、Y两轴移动，进而使定位组件的中心与光罩片的中心相对齐，从而解决传统设备在人工更换光罩片时，其光罩片难以与上一张光罩片处于同一位置的问题。

2、该半导体晶圆定位装置及半导体晶圆加工定位方法，通过第三气泵对覆盖板的内腔进行供气，使推动板在覆盖板内腔进行滑动，使粘贴架带动光罩片与晶圆相贴合，同时利用控制器通过接口管向圆腔内腔供气，使推板带动晶圆与光罩片相贴合，使光罩片与晶圆相贴合后，不会出现误差，另一方面，通过支撑脚对晶圆的外沿进行支撑，使晶圆外壁的电路不会受挤压，导致损坏。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图；

图2为本发明升缩主体剖面结构示意图；

图3为本发明底部主体剖面结构示意图；

图4为本发明第一组滑杆结构示意图；

图5为本发明移动组件剖面结构示意图；

图6为本发明定位板剖面结构示意图；

图7为本发明顶部主体剖面结构示意图；

图8为本发明覆盖板剖面结构示意图。

图中：1、底部主体；2、升缩主体；3、第一安装槽；4、电机；5、丝杆；6、第二安装槽；7、控制器；8、第一气泵；9、外盖；10、导管槽；11、第一组滑杆；12、移动组件；1201、安装座；1202、腔管；1203、进气口；1204、第一推杆；1205、第二推杆；13、第一支撑板；14、第一滑盖；15、第二组滑杆；16、第二支撑板；17、第二滑盖；18、定位组件；1801、定位板；1802、圆槽；1803、圆腔；1804、升缩槽；1805、进气槽；1806、接口管；1807、推板；1808、支撑脚；1809、晶圆；19、顶部主体；20、内螺纹槽；21、第三安装槽；22、第二气泵；23、第三气泵；24、覆盖组件；2401、覆盖板；2402、固定块；2403、圆孔；2404、移动杆；2405、粘贴架；2406、推动板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8，本发明实施例提供的一种半导体晶圆定位装置，包括底部主体1，底部主体1的外壁固定装配有升缩主体2，升缩主体2的内腔开设有第一安装槽3，第一安装槽3的内壁固定装配有电机4，电机4的动力输出轴固定装配有丝杆5，底部主体1的内腔开设有第二安装槽6，第二安装槽6的内壁分别固定装配有控制器7和第一气泵8，第二安装槽6的外沿固定装配有外盖9，底部主体1的顶部开设有导管槽10，底部主体1的顶部分别固定装配有第一组滑杆11和移动组件12，底部主体1的顶部设置有第一支撑板13，第一支撑板13的两侧外沿固定装配有第一滑盖14，第一滑盖14的顶部固定装配有第二组滑杆15，第二组滑杆15的顶部设置有第二支撑板16，第二支撑板16的两侧外沿固定装配有第二滑盖17，第二支撑板16的顶部固定装配有定位组件18，升缩主体2的顶部设置有顶部主体19，顶部主体19的底部内腔开设有内螺纹槽20，顶部主体19的顶部内腔开设有第三安装槽21，第三安装槽21的内壁分别固定装配有第二气泵22和第三气泵23，顶部主体19的底部固定装配有覆盖组件24。

本发明实施例的上述结构中，通过升缩主体2的内腔开设第一安装槽3，使电机4可进行安装，通过底部主体1的顶部开设导管槽10，使第一气泵8与移动组件12连接的管路可通过导管槽10进行安装。

其中，参见图5所示，所述移动组件12包括有安装座1201，安装座1201的顶部固定装配有腔管1202，腔管1202的顶部开设有进气口1203，腔管1202的两端内腔分别滑动连接有第一推杆1204和第二推杆1205。所述移动组件12的上述结构中，通过腔管1202的两端内腔分别滑动连接有第一推杆1204和第二推杆1205，使设备在向第一推杆1204一侧的腔管1202内腔进行供气时，其第一支撑板13或第二支撑板16可向第一推杆1204一侧移动，反之，在设备向第二推杆1205一侧的腔管1202内腔供气时，其第一支撑板13或第二支撑板16可向第二推杆1205一侧移动。

其中，参见图4和图5所示，所述移动组件12的数量为两组，两组移动组件12分别位于底部主体1的顶部和第一支撑板13的顶部，两组移动组件12分别通过进气口1203与第一气泵8连接，两个第二推杆1205的两端分别与第一支撑板13和第二支撑板16的底部固定装配。上述结构中，通过两组移动组件12，使第一支撑板13和第二支撑板16可实现X、Y轴的移动。

其中，参见图4和图6所示，所述定位组件18包括有定位板1801，定位板1801的顶部开设有圆槽1802，定位板1801的内腔开设有圆腔1803，圆腔1803的内壁顶部开设有升缩槽1804，圆腔1803的底部开设有进气槽1805的一端，进气槽1805的另一端固定装配有接口管1806，圆腔1803的内壁滑动套接有推板1807，推板1807的顶部固定装配有支撑脚1808，定位板1801的顶部设置有晶圆1809。所述定位组件18的上述结构中，通过支撑脚1808，使晶圆1809可通过支撑脚1808对晶圆1809的外沿进行支撑。

其中，参见图6所示，升缩槽1804和支撑脚1808呈圆周设置，晶圆1809通过支撑脚1808固定，接口管1806与第一气泵8连接，定位板1801的四角处设置有定位感应器。通过接口管1806与第一气泵8进行连接，使推板1807可通过第一气泵8相圆腔1803内腔供气，进而使推板1807带动晶圆1809进行上下移动。

其中，参见图7和图8所示，覆盖组件24包括有覆盖板2401，覆盖板2401的内壁固定装配有固定块2402，固定块2402的顶部开设有圆孔2403，圆孔2403的内壁滑动套接有移动杆2404，移动杆2404的两端分别固定装配有粘贴架2405和推动板2406。覆盖组件24的上述结构中，通过圆孔2403，使移动杆2404可带动粘贴架2405和推动板2406实现移动。

其中，参见图7和图8所示，固定块2402与覆盖板2401内腔的顶部与第二气泵22相连接，覆盖板2401的顶部与顶部主体19的底部固定装配，固定块2402的底部设置有定位传感器。通过固定块2402与覆盖板2401内腔的顶部与第二气泵22相连接，使固定块2402顶部呈半密封腔，通过固定块2402的底部设置定位传感器，使光罩片在设置于粘贴架2405底部时，其控制器7可通过定位传感器测量光罩片与晶圆1809的位置。

其中，参见图1、图2和图4所示，第一滑盖14的底部内壁与第一组滑杆11滑动套接，第二滑盖17的底部内壁与第二组滑杆15滑动套接，丝杆5与内螺纹槽20的内壁螺纹连接，顶部主体19的四角处设置与感应传感器，上述结构中，通过丝杆5与内螺纹槽20的内壁螺纹连接，使电机4可通过丝杆5带动顶部主体19实现升降。

参见图1至图8所示，本发明的实施例还提供了一种基于上述半导体晶圆定位装置的半导体晶圆加工定位方法，包括以下步骤：

S1：首先，将晶圆1809通过支撑脚1808放置于定位组件18上，将光罩片放置于粘贴架2405底部，利用固定块2402底部设置的定位传感器对光罩片进行准心识别，通过定位板1801的顶部设置的定位感应器对定位组件18的位置进行定位，通过控制器7对定位传感器和定位感应器所测量的数据进行计算，使控制器7控制第一气泵8通过管路向腔管1202内腔进行供气，使第一气泵8带动第一推杆1204在安装座1201内腔进行移动，进而使第一支撑板13或第二支撑板16实现X、Y两轴移动，进而使定位组件18的中心与光罩片的中心相对齐；

S2：其次，通过定位传感器和定位感应器将光罩片与晶圆1809的中心相对齐后，通过第一气泵8控制电机4，使电机4带动丝杆5转动，利用丝杆5与内螺纹槽20螺纹连接，使顶部主体19向下实现移动，从而使光罩片与晶圆1809相接触；

S3：最后，在光罩片与晶圆1809相接触后，通过第三气泵23对覆盖板2401的目前进行供气，使推动板2406在覆盖板2401内腔进行滑动，使粘贴架2405带动光罩片与晶圆1809相贴合，同时利用第一气泵8通过接口管1806向圆腔1803内腔供气，使推板1807带动晶圆1809与光罩片相贴合。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种半导体晶圆定位装置，包括底部主体（1），其特征在于：所述底部主体（1）的外壁固定装配有升缩主体（2），所述升缩主体（2）的内腔开设有第一安装槽（3），所述第一安装槽（3）的内壁固定装配有电机（4），所述电机（4）的动力输出轴固定装配有丝杆（5）；

所述底部主体（1）的内腔开设有第二安装槽（6），所述第二安装槽（6）的内壁分别固定装配有控制器（7）和第一气泵（8），所述第二安装槽（6）的外沿固定装配有外盖（9），所述底部主体（1）的顶部开设有导管槽（10）；

所述底部主体（1）的顶部分别固定装配有第一组滑杆（11）和移动组件（12），所述底部主体（1）的顶部设置有第一支撑板（13），所述第一支撑板（13）的两侧外沿固定装配有第一滑盖（14），所述第一滑盖（14）的顶部固定装配有第二组滑杆（15），所述第二组滑杆（15）的顶部设置有第二支撑板（16），所述第二支撑板（16）的两侧外沿固定装配有第二滑盖（17），所述第二支撑板（16）的顶部固定装配有定位组件（18），所述定位组件（18）包括有定位板（1801）；

所述升缩主体（2）的顶部设置有顶部主体（19），所述顶部主体（19）的底部内腔开设有内螺纹槽（20），所述顶部主体（19）的顶部内腔开设有第三安装槽（21），所述第三安装槽（21）的内壁分别固定装配有第二气泵（22）和第三气泵（23），所述顶部主体（19）的底部固定装配有覆盖组件（24）；

所述移动组件（12）包括有安装座（1201），所述安装座（1201）的顶部固定装配有腔管（1202），所述腔管（1202）的两端内腔分别滑动连接有第一推杆（1204）和第二推杆（1205）；所述覆盖组件（24）包括有覆盖板（2401），所述覆盖板（2401）的内壁固定装配有固定块（2402）；通过固定块（2402）底部设置的定位传感器对光罩片进行准心识别，通过定位板（1801）的顶部设置的定位感应器对定位组件（18）的位置进行定位，通过控制器（7）对定位传感器和定位感应器所测量的数据进行计算，使控制器（7）控制第一气泵（8）通过管路向腔管（1202）内腔进行供气，使控制器（7）带动第一推杆（1204）在安装座（1201）内腔进行移动，使第一支撑板（13）或第二支撑板（16）沿X和/或Y两轴移动，使定位组件（18）的中心与光罩片的中心相对齐。

2.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆定位装置，其特征在于：所述腔管（1202）的顶部开设有进气口（1203）。

3.根据权利要求2所述的一种半导体晶圆定位装置，其特征在于：所述移动组件（12）的数量为两组，两组所述移动组件（12）分别位于底部主体（1）的顶部和第一支撑板（13）的顶部，两组所述移动组件（12）分别通过进气口（1203）与第一气泵（8）连接，两个所述第二推杆（1205）的两端分别与第一支撑板（13）和第二支撑板（16）的底部固定装配。

4.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆定位装置，其特征在于：所述定位板（1801）的顶部开设有圆槽（1802），所述定位板（1801）的内腔开设有圆腔（1803），所述圆腔（1803）的内壁顶部开设有升缩槽（1804），所述圆腔（1803）的底部开设有进气槽（1805）的一端，所述进气槽（1805）的另一端固定装配有接口管（1806），所述圆腔（1803）的内壁滑动套接有推板（1807），所述推板（1807）的顶部固定装配有支撑脚（1808），所述定位板（1801）的顶部设置有晶圆（1809）。

5.根据权利要求4所述的一种半导体晶圆定位装置，其特征在于：所述升缩槽（1804）和支撑脚（1808）呈圆周设置，所述晶圆（1809）通过支撑脚（1808）固定，所述接口管（1806）与第一气泵（8）连接，所述定位板（1801）的四角处设置有定位感应器。

6.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆定位装置，其特征在于：所述固定块（2402）的顶部开设有圆孔（2403），所述圆孔（2403）的内壁滑动套接有移动杆（2404），所述移动杆（2404）的两端分别固定装配有粘贴架（2405）和推动板（2406）。

7.根据权利要求6所述的一种半导体晶圆定位装置，其特征在于：所述固定块（2402）与覆盖板（2401）内腔的顶部与第二气泵（22）相连接，所述覆盖板（2401）的顶部与顶部主体（19）的底部固定装配，所述固定块（2402）的底部设置有定位传感器。

8.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆定位装置，其特征在于：所述第一滑盖（14）的底部内壁与第一组滑杆（11）滑动套接，所述第二滑盖（17）的底部内壁与第二组滑杆（15）滑动套接，所述丝杆（5）与内螺纹槽（20）的内壁螺纹连接，所述顶部主体（19）的四角处设置有感应传感器。

9.一种半导体晶圆加工定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将晶圆（1809）通过支撑脚（1808）放置于定位组件（18）上，将光罩片放置于粘贴架（2405）底部，利用固定块（2402）底部设置的定位传感器对光罩片进行准心识别，通过定位板（1801）的顶部设置的定位感应器对定位组件（18）的位置进行定位，通过控制器（7）对定位传感器和定位感应器所测量的数据进行计算，使控制器（7）控制第一气泵（8）通过管路向腔管（1202）内腔进行供气，使控制器（7）带动第一推杆（1204）在安装座（1201）内腔进行移动，使第一支撑板（13）或第二支撑板（16）沿X和/或Y两轴移动，使定位组件（18）的中心与光罩片的中心相对齐；

S2：通过定位传感器和定位感应器将光罩片与晶圆（1809）的中心相对齐后，通过控制器（7）控制电机（4），使电机（4）带动丝杆（5）转动，利用丝杆（5）与内螺纹槽（20）螺纹连接，使顶部主体（19）向下移动，使光罩片与晶圆（1809）相接触；

S3：在光罩片与晶圆（1809）相接触后，通过第三气泵（23）对覆盖板（2401）的内腔进行供气，使推动板（2406）在覆盖板（2401）内腔进行滑动，使粘贴架（2405）带动光罩片与晶圆（1809）相贴合，同时利用控制器（7）通过接口管（1806）向圆腔（1803）内腔供气，使推板（1807）带动晶圆（1809）与光罩片相贴合。

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