CN117153756B - 非全尺寸晶圆对中装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体晶圆对中技术领域,提供了一种非全尺寸晶圆对中装置及方法,所述非全尺寸晶圆对中装置包括一个缺口定位销、至少两个定位块、至少两个对位块、控制器、预对准器单元及机械手臂;缺口定位销对位晶圆上的缺口;定位块与缺口定位销配合实现晶圆的初步对中;对位块对晶圆位置进一步调整对中;缺口定位销和定位块分别位于晶圆相对的两侧,对位块分别位于缺口定位销的左右两侧;缺口定位销、每个定位块、每个对位块均在控制器的指令下动作。本发明设计对位块,保证精准对位的同时利用弹簧缓冲机构避免夹持力度不够带来的对中偏差以及夹持力度过大带来的变形、裂片。
Description
技术领域
本发明涉及半导体晶圆对中技术领域,特别涉及一种非全尺寸晶圆对中装置及方法。
背景技术
晶圆对中控制是集成电路制造工艺中的重要环节之一。在晶圆生产制造工艺中,有很多环节需要对晶圆进行精准对位,即定位晶圆的中心和notch(缺口)。而传统晶圆对中设备要么无法进行notch定位并且对位精度差,要么无法进行不同尺寸晶圆的对中,而在实际生产中晶圆的尺寸存在一定的公差范围,这就要求能找到一种针对非全尺寸晶圆的对中方法来实现晶圆中心和notch的精准对位。
发明内容
本发明的目的就是克服现有技术的不足,提供了一种非全尺寸晶圆对中装置及方法,可实现不同尺寸晶圆的中心和缺口的精准对位。
本发明采用如下技术方案:
一方面,本发明提供了一种非全尺寸晶圆对中装置,包括一个缺口定位销、至少两个定位块、至少两个对位块、控制器、预对准器单元和机械手臂;
所述缺口定位销用于对位晶圆上的缺口;
所述定位块用于与所述缺口定位销配合实现晶圆的初步对中;
所述对位块用于进一步调整晶圆位置,实现晶圆的进一步对中;
所述缺口定位销和所述定位块分别位于晶圆相对的两侧,所述至少两个对位块分别位于所述缺口定位销的左右两侧;
所述控制器用于控制所述缺口定位销、每个所述定位块和每个所述对位块接触晶圆的周缘或与晶圆分离;
所述预对准器单元包括寻边器和相机;所述寻边器用于寻找晶圆的周缘并定位晶圆缺口的位置;所述相机用于拍摄测量得到晶圆尺寸;
所述机械手臂用于根据所述预对准单元所提供的晶圆的缺口位置及晶圆尺寸,将晶圆以固定方向输送至待对中位置,并使得所述缺口定位销初步对准晶圆的缺口。
如上所述的任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述缺口定位销、每个所述对位块均设置弹簧缓冲机构,且所述缺口定位销、每个所述定位块、每个所述对位块均由步进电机驱动。
如上所述的任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述定位块的数量为两个,两个所述定位块关于所述缺口定位销的竖向中心面对称,两个所述定位块与所述缺口定位销形成三点定位组合,实现对晶圆的初步定位。
如上所述的任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述定位块数量多于两个,所述定位块与所述缺口定位销形成多点定位组合,实现对晶圆的初步定位,所述多点定位组合的定位点数大于三。
如上所述的任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述对位块的数量为两个,两个所述对位块分别位于所述缺口定位销的左右两侧,且关于所述缺口定位销的竖向中心面对称。
另一方面,本发明还提供了一种非全尺寸晶圆对中方法,使用上述的非全尺寸晶圆对中装置,所述非全尺寸晶圆对中方法包括:
S1、控制器根据晶圆的尺寸计算得到缺口定位销的步进量,并控制缺口定位销运动到预设位置,使得缺口定位销接触到晶圆的缺口;
S2、控制器根据晶圆的尺寸计算得到定位块的步进量,并控制两个以上的定位块同步推动晶圆的周缘,向缺口定位销的方向移动到预设位置,缺口定位销与晶圆之间保持一定弹性压力,定位块与缺口定位销配合实现对晶圆的初步对中;
S3、控制器根据晶圆的尺寸计算得到对位块的步进量,首先控制缺口定位销一侧的对位块运动到与晶圆周缘接触并顶紧,使该侧对位块与晶圆之间保持一定弹性压力,然后收回该侧对位块;接着控制缺口定位销另一侧的对位块运动到与晶圆周缘接触并顶紧,使该另一侧对位块与晶圆之间保持一定弹性压力,然后收回该另一侧对位块,实现晶圆的进一步对中;
S4、缺口定位销在控制器的控制下收回;
S5、定位块同步或分别收回,至此对中完成。
如上所述的任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述对位块与晶圆之间的弹性压力由弹簧缓冲机构提供。
如上所述的任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述弹性压力的大小配置为:当所述缺口定位销偏离晶圆的缺口的中心时,位于与偏离方向相反一侧的对位块施加于晶圆的弹性压力能够促使晶圆转动,使得所述缺口定位销移动至晶圆的缺口的中心,且晶圆在该弹性压力下不再转动。
本发明的有益效果为:
本发明可用于集成电路制造工艺中对晶圆产品实现精准的对中和缺口定位;采用视觉相机测量晶圆尺寸和步进电机精准控制对位机构位置,在保证精准定位的同时利用弹簧缓冲机构不会造成夹持力度不够带来的对中偏差以及夹持力度过大带来的变形、裂片;本发明特别设计对位块,通过两侧对位块的分别动作,对晶圆产生弹性力;当缺口定位销在缺口的中心位置时,该弹性力不能使晶圆转动,只有当缺口定位销 不在缺口中心时,该弹性力才能使得晶圆转动,且无论初始时缺口定位销 在缺口中偏左还是偏右,最终都会被致动到中心位置,精确实现非全尺寸晶圆的对中和缺口定位;本发明装置新颖、简单、合理,具有广阔应用前景。
附图说明
图1所示为本发明实施例一种非全尺寸晶圆对中装置的结构示意图(立体)。
图2所示为实施例中对中装置各处电机的初始位置示意图。
图中:1-缺口定位销;2-定位块;3-对位块;4-弹簧缓冲机构;5-步进电机;6-晶圆。
具体实施方式
下文将结合具体附图详细描述本发明具体实施例。应当注意的是,下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的,它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。
如图1、图2所示,本发明实施例一种非全尺寸晶圆对中装置,包括一个缺口定位销1、至少两个定位块2、至少两个对位块3及控制器;所述缺口定位销1用于对位晶圆6上的缺口;所述定位块2用于与所述缺口定位销1配合实现晶圆6的初步对中;所述对位块3用于进一步调整晶圆6位置(微调),实现晶圆6的进一步对中(精确);所述缺口定位销 1和所述定位块2分别位于晶圆6相对的两侧,所述至少两个对位块3分别位于所述缺口定位销1的左右两侧;所述控制器用于控制所述缺口定位销 1、每个所述定位块2和每个所述对位块3接触晶圆6的周缘或与晶圆6分离。
所述非全尺寸晶圆对中装置还包括预对准器单元、机械手臂;
所述预对准器单元,包括寻边器和相机;所述寻边器用于寻找晶圆6的周缘并定位晶圆缺口的位置;所述相机用于拍摄测量得到晶圆6尺寸;
所述机械手臂用于根据所述预对准单元所提供的晶圆的缺口位置及晶圆尺寸,将晶圆以固定方向输送至待对中位置,并使得所述缺口定位销初步对准晶圆的缺口。
在一个具体实施例中,所述缺口定位销 1、每个所述对位块3均设置弹簧缓冲机构4,且所述缺口定位销 1、每个所述定位块2、每个所述对位块3均由步进电机5驱动。
在一个具体实施例中,所述定位块2的数量为两个,两个所述定位块2与所述缺口定位销 1形成三点定位组合,实现对晶圆的初步定位。
定位块2的数量也可以有其他选择。在一个具体实施例中,所述定位块2数量多于两个,所述定位块2与所述缺口定位销 1形成多点定位组合,实现对晶圆的初步定位,所述多点定位组合的定位点数大于三。
在一个具体实施例中,所述对位块3的数量为两个,两个所述对位块3分别位于所述缺口定位销 1的左右两侧,且关于所述缺口定位销 1的竖向中心面对称。
在一个具体实施例中,所述对位块3的数量为多于两个,设置在所述缺口定位销 1的左右两侧,其中一侧最少设置一个所述对位块3。
本发明实施例一种非全尺寸晶圆对中方法,所述非全尺寸晶圆对中方法使用上述的非全尺寸晶圆对中装置,所述非全尺寸晶圆对中方法包括:
S1、晶圆6传进对中装置后各处步进电机5的初始位置见图2;控制器根据晶圆6的尺寸计算得到缺口定位销 1的步进量,并控制缺口定位销 1运动到预设位置,使得缺口定位销 1接触到晶圆6的缺口;
S2、控制器根据晶圆6的尺寸计算得到定位块2的步进量,并控制两个以上的定位块2同步推动晶圆6的周缘,向缺口定位销 1的方向移动到预设位置,缺口定位销 1与晶圆6之间保持一定弹性压力,定位块2与缺口定位销 1配合实现对晶圆6的初步对中;
S3、控制器根据晶圆6的尺寸计算得到对位块3的步进量,首先控制缺口定位销 1一侧的对位块3运动到与晶圆6周缘接触并顶紧,使该侧对位块3与晶圆6之间保持一定弹性压力,然后收回该侧对位块3;接着控制缺口定位销 1另一侧的对位块3运动到与晶圆6周缘接触并顶紧,使该另一侧对位块3与晶圆6之间保持一定弹性压力,然后收回该另一侧对位块3,实现晶圆6的进一步对中;
S4、缺口定位销 1在控制器的控制下收回;
S5、定位块2同步或分别收回,至此对中完成。
在一个具体实施例中,所述对位块3与晶圆6之间的弹性压力由弹簧缓冲机构4提供,如图2所示。
在一个具体实施例中,所述弹性压力的大小配置为:当所述缺口定位销 1偏离晶圆6的缺口的中心时,位于与偏离方向相反一侧的对位块3施加于晶圆6的弹性压力能够促使晶圆6转动,使得所述缺口定位销 1移动至晶圆6的缺口的中心,且晶圆6在该弹性压力下不再转动。
关于本申请的工作原理进一步说明如下:
1、一般来说,只用缺口定位销1和定位块2就可以完成晶圆6对准,晶圆6不会歪,但精度稍差。本申请采用对位块3作为辅助。两个(或多于两个)对位块3分步动作,对晶圆6分别干涉,是为了防止缺口定位销 1没有与缺口完全吻合,借助两个(或多于两个)对位块3的干涉完成精准对中。
2.晶圆6经过机械手臂传送进对中装置,机械手臂本身会带来微小的精度偏差,可能会出现缺口与缺口定位销 1有微小偏差,缺口定位销 1顶在缺口上的时候经常出现没有与缺口中心吻合的情况,对位块3就是针对该问题的创新设计。
3、通过两侧对位块3的分别动作,无论初始时缺口定位销 1在缺口中偏左还是偏右,最终都会被致动到中心位置。其中,对位块3对晶圆6施加的力需要进行特定设计,当缺口定位销 1在缺口中心位置时,该力不能使得晶圆6转动,只有当缺口定位销 1不在缺口中心时,该力才能使得晶圆6转动。具体的,假设缺口定位销 1在缺口中偏左位置,那么左侧对位块3移动顶紧晶圆时,有促使晶圆6向右(逆时针)旋转的趋势,这会加剧缺口定位销 1的偏移,但是此时对位块施加于晶圆的力不足以促使晶圆6移动,晶圆6是不动的;而左侧对位块3撤回后,右侧对位块3移动顶紧晶圆6,其施加于晶圆6的力会促使晶圆6向左(顺时针)转动,进而使得缺口定位销 1移动到缺口中心,此时晶圆6不能再继续向左转动,缺口定位销1保持在缺口中心位置。
4. 晶圆6是在顶针上实现初步对中的(不是在载台上)。另外顶针上也没有真空吸附,撤销对位块3,晶圆6不会移动,然后再撤销缺口定位销 1,晶圆6也不会移动,最后撤销定位块2(定位块2后面不设置弹簧缓冲机构4),即可实现精准对中。
本文虽然已经给出了本发明的几个实施例,但是本领域的技术人员应当理解,在不脱离本发明精神的情况下,可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的,不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。
Claims (7)
1.一种非全尺寸晶圆对中方法,其特征在于,所述非全尺寸晶圆对中方法使用非全尺寸晶圆对中装置进行,所述非全尺寸晶圆对中装置包括一个缺口定位销、至少两个定位块、至少两个对位块、控制器、预对准器单元和机械手臂;
所述缺口定位销用于对位晶圆上的缺口;
所述定位块用于与所述缺口定位销配合实现晶圆的初步对中;
所述对位块用于进一步调整晶圆位置,实现晶圆的进一步对中;
所述缺口定位销和所述定位块分别位于晶圆相对的两侧,所述至少两个对位块分别位于所述缺口定位销的左右两侧;
所述控制器用于控制所述缺口定位销、每个所述定位块和每个所述对位块接触晶圆的周缘或与晶圆分离;
所述预对准器单元包括寻边器和相机;所述寻边器用于寻找晶圆的周缘并定位晶圆缺口的位置;所述相机用于拍摄测量得到晶圆尺寸;
所述机械手臂用于根据所述预对准器单元所提供的晶圆的缺口位置及晶圆尺寸,将晶圆以固定方向输送至待对中位置,并使得所述缺口定位销初步对准晶圆的缺口;
所述非全尺寸晶圆对中方法包括:
S1、控制器根据晶圆的尺寸计算得到缺口定位销的步进量,并控制缺口定位销运动到预设位置,使得缺口定位销接触到晶圆的缺口;
S2、控制器根据晶圆的尺寸计算得到定位块的步进量,并控制两个以上的定位块同步推动晶圆的周缘,向缺口定位销的方向移动到预设位置,缺口定位销与晶圆之间保持一定弹性压力,定位块与缺口定位销配合实现对晶圆的初步对中;
S3、控制器根据晶圆的尺寸计算得到对位块的步进量,首先控制缺口定位销一侧的对位块运动到与晶圆周缘接触并顶紧,使该侧对位块与晶圆之间保持一定弹性压力,然后收回该侧对位块;接着控制缺口定位销另一侧的对位块运动到与晶圆周缘接触并顶紧,使该另一侧对位块与晶圆之间保持一定弹性压力,然后收回该另一侧对位块,实现晶圆的进一步对中;
S4、缺口定位销在控制器的控制下收回;
S5、定位块同步或分别收回,至此对中完成。
2.如权利要求1所述的非全尺寸晶圆对中方法,其特征在于,所述缺口定位销、每个所述对位块均设置弹簧缓冲机构,且所述缺口定位销、每个所述定位块、每个所述对位块均由步进电机驱动。
3.如权利要求1所述的非全尺寸晶圆对中方法,其特征在于,所述定位块的数量为两个,两个所述定位块关于所述缺口定位销的竖向中心面对称,两个所述定位块与所述缺口定位销形成三点定位组合,实现对晶圆的初步定位。
4.如权利要求1所述的非全尺寸晶圆对中方法,其特征在于,所述定位块数量多于两个,所述定位块与所述缺口定位销形成多点定位组合,实现对晶圆的初步定位,所述多点定位组合的定位点数大于三。
5.如权利要求1所述的非全尺寸晶圆对中方法,其特征在于,所述对位块的数量为两个,两个所述对位块分别位于所述缺口定位销的左右两侧,且关于所述缺口定位销的竖向中心面对称。
6.如权利要求1所述的非全尺寸晶圆对中方法,其特征在于,所述对位块与晶圆之间的弹性压力由弹簧缓冲机构提供。
7.如权利要求6所述的非全尺寸晶圆对中方法,其特征在于,所述弹性压力的大小配置为:当所述缺口定位销偏离晶圆的缺口的中心时,位于与偏离方向相反一侧的对位块施加于晶圆的弹性压力能够促使晶圆转动,使得所述缺口定位销移动至晶圆的缺口的中心,且晶圆在该弹性压力下不再转动。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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