CN116995012A - 一种晶圆加工的自动定位装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种晶圆加工的自动定位装置，旨在解决现有定位装置结构复杂，定位精度的稳定性和可靠性差，通用性差，使用不方便的问题，提供一种结构简单、稳定可靠、通用性好、使用方便，无需CCD相机即可实现寻向的晶圆自动定位装置。包括底板、固定轮、旋转吸盘、中心定位装置和寻向装置，固定轮安装于底板上；旋转吸盘安装于固定轮上，晶圆片放置于旋转吸盘上；中心定位装置包括若干沿晶圆片周向分布的定位柱，定位柱向内抱紧可将晶圆片中心定位于旋转吸盘上；寻向装置安装于底板上，包括光纤传感器，可对晶圆缺口进行检测。

Description

一种晶圆加工的自动定位装置
技术领域
本发明属于半导体加工领域，特别涉及一种晶圆加工的自动定位装置。
背景技术
随着半导体产品的市场需求日益旺盛，对晶圆片的需求也相应增加。为提高产能，很多厂家都采用自动化设备进行晶圆片的加工。同时，为保证晶圆片自动化加工的一致性，还需要在自动化设备上设置晶圆自动定位装置。
现有的晶圆自动定位装置多采用机械定位和CCD相机识别相结合的方式，即利用机械治具进行装夹，并利用CCD相机对晶圆缺口进行检测定位，这种方式结构复杂，影响定位精度的因素较多，稳定性和可靠性差。并且现有的机械治具只能够装夹一种尺寸的晶圆，如果晶圆尺寸变化，就需要手动更换零部件来满足要求，治具通用性差，使用不方便。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、稳定可靠、通用性好、使用方便，无需CCD相机即可实现寻向的晶圆自动定位装置。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种晶圆加工的自动定位装置，包括底板、固定轮、旋转吸盘、中心定位装置和寻向装置，固定轮安装于底板上；旋转吸盘安装于固定轮上，晶圆片放置于旋转吸盘上；中心定位装置包括若干沿晶圆片周向分布的定位柱，定位柱向内抱紧可将晶圆片中心定位于旋转吸盘上；寻向装置安装于底板上，包括光纤传感器，可对晶圆缺口进行检测。
上述一种晶圆加工的自动定位装置，所述定位柱可根据晶圆片大小自动向内或向外移动。
上述一种晶圆加工的自动定位装置，所述中心定位装置还包括拨动轮、外轴承和定位叶片，拨动轮通过外轴承支承于固定轮的外侧，可绕固定轮转动，外轴承内圈与固定轮外壁配合，外圈与拨动轮内孔配合；定位叶片在固定轮上表面沿周向均匀分布，每一个定位叶片上均设置有定位柱、销轴和转轴，定位柱、销轴和转轴在定位叶片上呈三角形分布，定位柱设置于定位叶片的上表面，销轴和转轴设置于定位叶片的下表面；固定轮上均匀分布有若干转轴孔，所述转轴分别与转轴孔一一对应配合；拨动轮的上表面均匀分布有若干径向滑槽，所述销轴分别嵌入径向滑槽中，并可沿径向滑槽移动。
上述一种晶圆加工的自动定位装置，所述固定轮的上方还固定安装有环形托板，环形托板同轴设置于旋转吸盘的外侧；环形托板上均匀分布有多个弧形槽，所述定位柱分别从弧形槽内向上伸出，并可沿弧形槽滑动。
上述一种晶圆加工的自动定位装置，所述拨动轮的转动可由中心定位驱动装置驱动，中心定位驱动装置包括第一电机支架、第一驱动电机、第一同步带轮和第一同步带，第一电机支架固定于底板上，第一驱动电机安装于第一电机支架上，第一同步带轮安装于第一驱动电机上，可随第一驱动电机一起转动；第一同步带轮与拨动轮之间通过第一同步带联接，拨动轮上设置有与第一同步带相啮合的齿形。
上述一种晶圆加工的自动定位装置，所述旋转吸盘包括旋转轴部和吸盘部，吸盘部位于旋转轴部的上端；旋转轴部通过内轴承支承于固定轮的中心孔内，可带动吸盘部一起绕固定轮的中心轴线转动，内轴承内圈与旋转轴部配合，外圈与拨固定轮的中心孔配合。
上述一种晶圆加工的自动定位装置，所述旋转轴部的转动由旋转吸盘驱动装置驱动，旋转吸盘驱动装置包括第二电机支架、第二驱动电机、第二主动带轮、第二从动带轮和第二同步带，第二电机支架安装于底板上，第二驱动电机安装于第二电机支架上，第二主动带轮安装于第二驱动电机上，可随第二驱动电机一起转动；第二从动带轮安装于所述旋转轴部的下端；第二同步带分别与第二主动带轮和第二从动带轮相啮合，第二主动带轮通过第二同步带带动第二从动带轮一同转动。
上述一种晶圆加工的自动定位装置，所述寻向装置还包括导轨、传感器安装座和寻向驱动装置，两个导轨平行安装于底板上；所述光线传感器安装于传感器安装座上，传感器安装座作用于两个导轨上，并与寻向驱动装置联接，可在寻向驱动装置作用下带动光线传感器沿旋转吸盘径向移动。
上述一种晶圆加工的自动定位装置，所述寻向驱动装置包括第三电机支架、第三驱动电机、第三主动带轮、第三从动带轮、第三同步带、丝杠、丝杠螺母、前支座和后支座，第三电机支架安装于底板上，第三驱动电机安装于第三电机支架上；第三主动带轮安装于第三驱动电机上，可随第三驱动电机一起转动；丝杆与导轨平行设置，并通过前支座和后支座支承，前支座和后支座均安装于底板上；丝杠螺母安装于丝杠上，并与传感器安装座联接；第三从动带轮安装于丝杠的一端；第三同步带分别与第三主动带轮和第三从动带轮相啮合，第三主动带轮通过第三同步带带动第三从动带轮一同转动。
上述一种晶圆加工的自动定位装置，所述传感器安装座上设置有清洁吹气孔；所述环形托板上设置有径向移动槽。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明通过电机驱动拨动轮转动带动叶片旋转的形式，可实现不同规格尺寸晶圆片的自动中心定位，并且通过电机驱动调节光纤传感器的位置，结合旋转吸盘带动晶圆片的转动，可实现不同尺寸规格晶圆片的角度定位，结构简单、稳定性和可靠性好，通用性强，使用方便。
附图说明
图1是本发明实施例提供的整体结构示意图。
图2是本发明实施例提供的内部剖视结构示意图。
图3是本发明实施例提供的中心定位结构示意图。
图4是本发明实施例提供的底部结构示意图。
实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“联接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
结合图1至图4所示，本发明实施例提供的一种晶圆加工的自动定位装置，包括底板100、固定轮200、拨动轮300、旋转吸盘400、定位叶片500、传感器安装座600、中心定位驱动装置700、旋转吸盘驱动装置800、光纤传感器900、寻向驱动装置1000和晶圆片2000。
固定轮200固定安装于底板100上，固定轮200的中心孔201内设置有内轴承1100，其外轴部202上设置有外轴承1300，固定轮200的上表面沿圆周均布有五个转轴孔203。拨动轮300和旋转吸盘400均与固定轮200同轴安装，并可分别绕固定轮200的中心轴线转动。其中拨动轮300通过外轴承1300支承于固定轮200的外部，旋转吸盘400通过内轴承1100支承于固定轮200的中心孔201内。
内轴承1100的下端通过固定轮200进行轴向限位，上端则通过旋转吸盘400的轴肩和内轴承压盖1200分别将内圈和外圈轴向压紧，以防内轴承1100的轴向窜动，其中轴承压盖1200设置于中心孔201的上端部。同时为防止旋转吸盘400轴向移动，在旋转吸盘400上还设置有卡簧槽402，卡簧槽402内安装有卡簧1400。
外轴承1300下端通过底板100进行轴向限位，上端则通过固定轮200的轴肩和外轴承压盖1500进行轴向限位，外轴承压盖1500设置于拨动轮300和固定轮200之间，同时还可对拨动轮300起到轴向限位作用。
旋转吸盘400上安装晶圆片2000，旋转吸盘400的下部设置有负压孔401，在负压气的作用下可吸附晶圆片2000。旋转吸盘400的转动由旋转吸盘驱动装置800驱动，旋转吸盘驱动装置800包括第二驱动电机801、第二主动带轮802、第二电机支架803、第二从动带轮804和第二同步带805。第二电机支架803安装于底板100上，第二驱动电机801安装于第二电机支架803上，第二主动带轮804安装于第二驱动电机801上，可随第二驱动电机801一起转动。第二从动带轮804安装于旋转吸盘400的下端，第二同步带805分别与第二主动带轮802和第二从动带轮804相啮合，第二主动带轮802通过第二同步带805带动第二从动带轮804一同转动，进而驱动旋转吸盘400转动。为便于第二主动带轮802、第二同步带805和第二从动带轮804之间的联接和安装，在底板100上设置有驱动联接槽101，如图4所示。
拨动轮300的转动由中心定位驱动装置700驱动，中心定位驱动装置700包括第一驱动电机701、第一同步带轮702、第一同步带703和第一电机支架704。第一电机支架704固定于底板100上，第一驱动电机701安装于第一电机支架704上，第一同步带轮702安装于第一驱动电机701上，可随第一驱动电机701一起转动。拨动轮300上设置有齿形303，第一同步带703分别与第一同步带轮702和拨动轮300上的齿形303相啮合，第一同步带轮702通过第一同步带703带动拨动轮300一同转动。拨动轮300的上表面沿周向均匀分布有五个径向滑槽302。
固定轮200的上方安装有环形托板1600，环形托板1600同轴设置于旋转吸盘400的外侧。环形托板1600上沿周向均匀分布的五个弧形槽1601。固定轮200和环形托板1600之间还设置有五个沿固定轮200周向均匀分布的五个定位叶片500，每一个定位叶片500上均设置有转轴501、销轴502和定位柱503。转轴501、销轴502和定位柱503在定位叶片500上呈三角形分布，转轴501和销轴502设置于定位叶片500的下表面，转轴501分别与转轴孔203同轴配合，可在转轴孔203内转动；销轴502分别嵌入径向滑槽302中，并可沿径向滑槽302移动；定位柱503设置于定位叶片的上表面，并从弧形槽1601向上穿出，可沿弧形槽1601滑动。当拨动轮300转动时，可推动定位叶片500绕转轴孔203转动，使定位柱503同时向内或向外沿弧形槽1601移动，将晶圆片2000抱紧或松开，抱紧晶圆片2000时可实现晶圆片2000的中心定位。
传感器安装座600通过第一导轨1700和第二导轨1800安装于底板100上，第一导轨1700和第二导轨1800平行设置，并固定于底板100上。传感器安装座600的一侧作用于第一导轨1700，另一侧作用于第二导轨1800上，可沿第一导轨1700和第二导轨1800滑动。传感器安装座600上设置传感器安装孔601，光纤传感器500固定安装于传感器安装孔601内。寻向驱动装置1000包括第三驱动电机1001、第三电机支架1002、第三主动带轮1003、第三从动带轮1004、第三同步带1005、丝杠1006、丝杠螺母1007、前支座1008、后支座1009和支座轴承1010。第三电机支架1002安装于底板100上，第三驱动电机1001安装于第三电机支架1002上，第三主动带轮1003安装于第三驱动电机1001上，可随第三驱动电机1001一起转动。丝杆1006与第一导轨1700和第二导轨1800平行设置，并通过前支座1008和后支座1009支承，前支座1008和后支座1009均安装于底板100上，前支座1008和后支座1009内都安装有支座轴承1010，丝杠1006同轴安装在两个支座轴承1010内。丝杠螺母1007安装于丝杠1006上，并与传感器安装座600固定联接。第三从动带轮1004安装于丝杠1006的一端，第三同步带1005分别与第三主动带轮1003和第三从动带轮1004相啮合，第三主动带轮1003通过第三同步带1005带动第三从动带轮1004一同转动，进而带动丝杠1006旋转，使传感器安装座600带动光纤传感器500沿旋转吸盘400的径向移动，从而实现对晶圆片2000的缺口检测。为适应不同尺寸晶圆片的检测，在环形托板1600上设置有径向移动槽1602，可方便传感器安装板600向内移动，能够实现较小尺寸晶圆片的检测。传感器安装座600上还设置有清洁吹气孔602，用于检测时对晶圆片2000进行吹气清洁。
初始状态下，晶圆片2000放置在旋转吸盘400上，第一驱动电机701旋转，通过第一同步带轮702和第一同步带703带动拨动轮300旋转，拨动轮300上的五个滑槽302推动五个定位叶片500向内摆动，五个定位叶片上的定位柱503夹紧晶圆片2000，第一驱动电机701的力矩达到设定值时停止旋转，实现晶圆片2000的中心定位；旋转吸盘400上的负压孔401接通负压将晶圆片2000吸住。第一驱动电机701反转至初始位，第三驱动电机1001正转，依次通过第三主动带轮1003、第三同步带1005、第三从动带轮1004和丝杠1006带动传感器安装座600向晶圆片2000移动，使光纤传感器900移动至检测位置，并开启光纤传感器900，传感器安装座600上的吹气孔602接通正压吹气，第二驱动电机801旋转，依次通过第二主动带轮802、第二同步带805和第二从动带轮804带动旋转吸盘400转动，并同时带动晶圆片2000转动，待光纤传感器900检测到晶圆片2000上的缺口时，第二驱动电机801停止旋转，传感器安装座600上的吹气孔602上的正压气断开，第三驱动电机1001反转，带动光纤传感器900移动到初始位，即完成依次晶圆片的检测定位。
本发明通过控制第一驱动电机701的力矩夹紧晶圆片，可适应多种尺寸规格晶圆片的中心定位，更换规格尺寸无需更改夹具，结构简单，使用方便。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种晶圆加工的自动定位装置，其特征在于，包括底板、固定轮、旋转吸盘、中心定位装置和寻向装置，固定轮安装于底板上；旋转吸盘安装于固定轮上，晶圆片放置于旋转吸盘上；中心定位装置包括若干沿晶圆片周向分布的定位柱，定位柱向内抱紧可将晶圆片中心定位于旋转吸盘上；寻向装置安装于底板上，包括光纤传感器，可对晶圆缺口进行检测。
2.根据权利要求1所述的一种晶圆加工的自动定位装置，其特征在于，所述定位柱可根据晶圆片大小自动向内或向外移动。
3.根据权利要求1所述的一种晶圆加工的自动定位装置，其特征在于，所述中心定位装置还包括拨动轮、外轴承和定位叶片，拨动轮通过外轴承支承于固定轮的外侧，可绕固定轮转动，外轴承内圈与固定轮外壁配合，外圈与拨动轮内孔配合；定位叶片在固定轮上表面沿周向均匀分布，每一个定位叶片上均设置有定位柱、销轴和转轴，定位柱、销轴和转轴在定位叶片上呈三角形分布，定位柱设置于定位叶片的上表面，销轴和转轴设置于定位叶片的下表面；固定轮上均匀分布有若干转轴孔，所述转轴分别与转轴孔一一对应配合；拨动轮的上表面均匀分布有若干径向滑槽，所述销轴分别嵌入径向滑槽中，并可沿径向滑槽移动。
4.根据权利要求3所述的一种晶圆加工的自动定位装置，其特征在于，所述固定轮的上方还固定安装有环形托板，环形托板同轴设置于旋转吸盘的外侧；环形托板上均匀分布有多个弧形槽，所述定位柱分别从弧形槽内向上伸出，并可沿弧形槽滑动。
5.根据权利要求4所述的一种晶圆加工的自动定位装置，其特征在于，所述拨动轮的转动可由中心定位驱动装置驱动，中心定位驱动装置包括第一电机支架、第一驱动电机、第一同步带轮和第一同步带，第一电机支架固定于底板上，第一驱动电机安装于第一电机支架上，第一同步带轮安装于第一驱动电机上，可随第一驱动电机一起转动；第一同步带轮与拨动轮之间通过第一同步带联接，拨动轮上设置有与第一同步带相啮合的齿形。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种晶圆加工的自动定位装置，其特征在于，所述旋转吸盘包括旋转轴部和吸盘部，吸盘部位于旋转轴部的上端；旋转轴部通过内轴承支承于固定轮的中心孔内，可带动吸盘部一起绕固定轮的中心轴线转动，内轴承内圈与旋转轴部配合，外圈与拨固定轮的中心孔配合。
7.根据权利要求6所述的一种晶圆加工的自动定位装置，其特征在于，所述旋转轴部的转动由旋转吸盘驱动装置驱动，旋转吸盘驱动装置包括第二电机支架、第二驱动电机、第二主动带轮、第二从动带轮和第二同步带，第二电机支架安装于底板上，第二驱动电机安装于第二电机支架上，第二主动带轮安装于第二驱动电机上，可随第二驱动电机一起转动；第二从动带轮安装于所述旋转轴部的下端；第二同步带分别与第二主动带轮和第二从动带轮相啮合，第二主动带轮通过第二同步带带动第二从动带轮一同转动。
8.根据权利要求7所述的一种晶圆加工的自动定位装置，其特征在于，所述寻向装置还包括导轨、传感器安装座和寻向驱动装置，两个导轨平行安装于底板上；所述光线传感器安装于传感器安装座上，传感器安装座作用于两个导轨上，并与寻向驱动装置联接，可在寻向驱动装置作用下带动光线传感器沿旋转吸盘径向移动。
9.根据权利要求8所述的一种晶圆加工的自动定位装置，其特征在于，所述寻向驱动装置包括第三电机支架、第三驱动电机、第三主动带轮、第三从动带轮、第三同步带、丝杠、丝杠螺母、前支座和后支座，第三电机支架安装于底板上，第三驱动电机安装于第三电机支架上；第三主动带轮安装于第三驱动电机上，可随第三驱动电机一起转动；丝杆与导轨平行设置，并通过前支座和后支座支承，前支座和后支座均安装于底板上；丝杠螺母安装于丝杠上，并与传感器安装座联接；第三从动带轮安装于丝杠的一端；第三同步带分别与第三主动带轮和第三从动带轮相啮合，第三主动带轮通过第三同步带带动第三从动带轮一同转动。
10.根据权利要求9所述的一种晶圆加工的自动定位装置，其特征在于，所述传感器安装座上设置有清洁吹气孔。
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