CN117533788B - 一种自动上下料的圆晶检测设备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动上下料的圆晶检测设备及其使用方法，属于晶圆检测设备技术领域，用于解决需要对晶圆检测往复夹持取送，导致晶圆表面存在磨损，甚至存在夹持失误，产生晶圆磕碰损坏的技术问题；本发明包括检测台，检测台顶部中心固定安装有下检测头，检测台一端顶部滑动安装有检测架，且检测架上方设置有朝向下检测头的上检测头；本发明故而既能对晶圆上下料期间的外部环套式保护与锁紧限定，构成对晶圆上下料的成套流程式多重保护，避免晶圆持续与其他部件接触，又便于将上料检测的晶圆及保护环进行多点对接式限位锁紧，避免传统夹具对晶圆的过度夹持，以及频繁夹持锁紧，导致的晶圆边缘磨损。

Description

一种自动上下料的圆晶检测设备及其使用方法

技术领域

本发明涉及晶圆检测设备技术领域，尤其涉及一种自动上下料的圆晶检测设备及其使用方法。

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；晶圆的主要加工方式为片加工和批加工，即同时加工1片或多片晶圆；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，使得晶圆加工出现了新的数据特点。同时，特征尺寸的减小，使得晶圆加工时，空气中的颗粒数对晶圆加工后质量及可靠性的影响增大，而随着洁净的提高，颗粒数也出现了新的数据特点；晶圆经过一系列制造加工工艺后，会不可避免地在其表面相应层中引入诸如：颗粒异物、划痕、缺失等缺陷，也有本身材质存在的缺陷；颗粒是可能引入的工序有刻蚀、抛光、清洗等。冗余物缺陷主要来自生产加工中晶圆表面的灰尘、空气纯净度未达到标准以及加工过程中化学试剂等；

结合上述内容需要说明的是：传统晶圆在移送至检测的上下料过程中，需要对晶圆检测往复夹持取送，导致晶圆表面存在磨损，甚至存在夹持失误，产生晶圆磕碰损坏；晶圆在取送检测的上下料过程中，整体为暴露状态，缺乏外部的保护结构，进而易在取送上下料期间产生表面损伤；

针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动上下料的圆晶检测设备及其使用方法，去解决传统晶圆在移送至检测的上下料过程中，需要对晶圆检测往复夹持取送，导致晶圆表面存在磨损，甚至存在夹持失误，产生晶圆磕碰损坏；晶圆在取送检测的上下料过程中，整体为暴露状态，缺乏外部的保护结构，进而易在取送上下料期间产生表面损伤的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种自动上下料的圆晶检测设备及其使用方法，包括检测台，所述检测台顶部中心固定安装有下检测头，所述检测台一端顶部滑动安装有检测架，且检测架上方设置有朝向下检测头的上检测头，所述检测台顶部架设有靠近检测架的托举架，所述托举架顶部中心贯穿开设有环口，所述环口内壁上设置有多组限位凸块，所述检测台另一端设置有延伸架；

所述延伸架顶部设置有多组取料臂，所述取料臂端面设置有朝向下检测头的限位杆，多组所述取料臂下方设置有靠近限位杆的保护环，所述保护环内壁上转动连接有偏转块。

优选的，所述检测台顶部两侧嵌设有多组推动气缸一，且推动气缸一与检测架底部套接，所述检测台顶部两端对称安装有推动气缸二，且推动气缸二与托举架底部套接，所述检测架顶部滑动安装有梁板，且上检测头固定嵌设在梁板中部。

优选的，所述托举架两端底部设置有与推动气缸二连接的扣件，所述托举架一侧底部嵌设有驱动电机，且驱动电机输出端设置有嵌入在托举架一侧内部的螺纹杆，所述托举架另一侧内部嵌设有与螺纹杆并列的导杆，所述导杆与螺纹杆两端对称滑动套接有推架。

优选的，所述推架设置有靠近环口的弧形板，且弧形板靠近环口的一端内壁上设置有软垫，所述环口顶部内壁上环形阵列有限位凸块，且限位凸块设置有嵌设在环口内部的微型顶升气缸，所述弧形板位于限位凸块上方。

优选的，所述延伸架顶部嵌设安装有回转气缸一，所述回转气缸一顶部套接有旋转架，所述旋转架两端设置有与取料臂转动连接的回转气缸二，所述取料臂远离旋转架的一端滑动安装有横移气缸。

优选的，所述限位杆顶部设置有与横移气缸套接的下压气缸，且限位杆远离旋转架，所述限位杆底部嵌设有微电机一，所述微电机一下方设置有收纳仓，所述收纳仓内壁上开设有多组导槽，所述收纳仓内部转动连接有多组伸缩杆，且伸缩杆呈十字型排布并与微电机一底部输出轴套接，所述伸缩杆远离输出轴一端设置有与收纳仓内壁滑动抵接的卡块，且卡块底部与导槽滑动连接，所述限位杆底部外壁上设置有与微电机一输出轴套接的旋转扣。

优选的，所述保护环顶部两端对称设置有限位孔，且限位孔内部设置有内口，所述保护环一侧内部嵌设有微电机二，所述保护环外侧内壁上转动套接有与微电机二传动连接的齿环，所述齿环顶部转动连接有多组连杆，所述保护环内侧内壁上固定套接有限位环，所述限位环表面环形阵列套接有多组偏转块，所述偏转块外壁与连杆转动套接，且偏转块延伸至保护环内部的一端表面套设有胶头。

优选的，所述保护环内壁底部环形阵列有多组凸环，所述保护环底部表面环形阵列有多组凹口，所述保护环两端外侧顶部凹陷设置有弧形槽。

自动上下料的圆晶检测设备及其使用方法的工作方法，包括以下步骤：

步骤一：将晶圆投放至保护环内，直至晶圆底部凸点与凸环抵接，微电机二经联轴器带动齿环在保护环内旋转，齿环带动连杆推动偏转块，偏转块受力沿限位环偏转，直至胶头延伸至保护环内并与晶圆外侧抵接，将装有保护环的晶圆投放至输送装置上，由其将晶圆运送至检测架；

步骤二：取料臂经回转气缸一调节偏转至晶圆运输设备，横移气缸带动限位杆沿取料臂滑动靠近入料的保护环上方，下压气缸带动限位杆向下延伸，微电机一经联轴器带动多组伸缩杆偏转，伸缩杆带动卡块和旋转扣同时旋转，卡块沿导槽移动，直至卡块延伸至限位杆并与限位孔内壁抵接锁紧，回转气缸一带动已经夹取保护环的一组取料臂偏转靠近托举架；

步骤三：当保护环经限位杆投递进入环口内，驱动电机经联轴器带动螺纹杆旋转，螺纹杆带动推杆沿导杆滑动靠近环口，微型顶升气缸带动限位凸块向上移动；

步骤四：推动气缸一带动检测架沿检测台上向两端横移，进而带动上检测头对被固定的晶圆顶部进行检测，推动气缸二带动托举架沿检测台上向两侧横移，进而配合上检测头和下检测头对晶圆顶部和底部全面灵动式检测。

本发明的有益效果：

(1)本发明通过保护环与延伸架结构联动互配使用，构成对晶圆上下料期间的外部环套式保护与锁紧限定，保护环利用偏转块和胶头便于对晶圆外部多点式同步限位抵接，延伸架利用限位杆与限位孔进行对插式偏转锁紧，实现多点对称同步锁紧，两者联动式互配运作，构成对晶圆上下料的成套流程式多重保护，避免晶圆持续与其他部件接触，导致其表面存在损伤；

(2)通过托举架与保护环结构上联动对接使用，便于将上料检测的晶圆及保护环进行多点对接式限位锁紧，由推架带动弧形板和软垫与保护环外壁软抵接，由限位凸块与保护环底部凹口进行对插式限位，多重避免晶圆在检测移动过程中存在晃动，位置偏移等问题，且避免传统夹具对晶圆的过度夹持，以及频繁夹持锁紧，导致的晶圆边缘磨损。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明；

图1是本发明整体结构立体图；

图2是本发明检测台和检测架的连接结构示意图；

图3是本发明托举架的结构示意图；

图4是本发明延伸架的结构示意图；

图5是本发明限位杆的内部结构示意图；

图6是本发明伸缩杆及其连接部件的结构示意图；

图7是本发明保护环的局部俯视剖视结构示意图；

图8是本发明保护环的局部仰视剖视的结构示意图。

图例说明：1、检测台；101、推动气缸一；102、推动气缸二；103、下检测头；2、检测架；201、梁板；202、上检测头；3、延伸架；301、回转气缸一；302、旋转架；303、取料臂；304、横移气缸；305、下压气缸；306、限位杆；307、回转气缸二；308、微电机一；309、卡块；310、旋转扣；311、伸缩杆；312、导槽；313、收纳仓；4、保护环；401、限位孔；402、凸环；403、微电机二；404、齿环；405、连杆；406、偏转块；407、胶头；408、弧形槽；409、凹口；410、限位环；5、托举架；501、环口；502、限位凸块；503、导杆；504、驱动电机；505、螺纹杆；506、推架；507、弧形板；508、软垫。

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、完整的描述，显然，所描述的实施例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。

实施例一：

本实施例用于解决晶圆在取送检测的上下料过程中，整体为暴露状态，缺乏外部的保护结构，进而易在取送上下料期间产生表面损伤，以及晶圆投放至检测架内夹持，利用检测设备对其进行多轴调节横移配合检测采集，易发生晶圆晃动，位置偏移，导致检测结果存在误差，以及晶圆本体造成磨损的问题。

请参阅图1-5所示，本实施例为一种自动上下料的圆晶检测设备及其使用方法，包括检测台1，检测台1顶部中心固定安装有下检测头103，检测台1一端顶部滑动安装有检测架2，且检测架2上方设置有朝向下检测头103的上检测头202，检测台1顶部架设有靠近检测架2的托举架5，托举架5顶部中心贯穿开设有环口501，环口501内壁上设置有多组限位凸块502，检测台1另一端设置有延伸架3；

检测台1顶部两侧嵌设有多组推动气缸一101，且推动气缸一101与检测架2底部套接，检测台1顶部两端对称安装有推动气缸二102，且推动气缸二102与托举架5底部套接，检测架2顶部滑动安装有梁板201，且上检测头202固定嵌设在梁板201中部；

托举架5两端底部设置有与推动气缸二102连接的扣件，托举架5一侧底部嵌设有驱动电机504，且驱动电机504输出端设置有嵌入在托举架5一侧内部的螺纹杆505，托举架5另一侧内部嵌设有与螺纹杆505并列的导杆503，导杆503与螺纹杆505两端对称滑动套接有推架506；当保护环4经限位杆306投递进入环口501内，驱动电机504经联轴器带动螺纹杆505旋转，螺纹杆505带动推杆沿导杆503滑动靠近环口501，直至弧形板507上软垫508与保护环4外壁抵接，微型顶升气缸带动限位凸块502向上移动，直至插入凹口409内，构成对保护环4的多重锁紧与限位保护；

推架506设置有靠近环口501的弧形板507，且弧形板507靠近环口501的一端内壁上设置有软垫508，环口501顶部内壁上环形阵列有限位凸块502，且限位凸块502设置有嵌设在环口501内部的微型顶升气缸，弧形板507位于限位凸块502上方；

推动气缸一101带动检测架2沿检测台1上向两端横移，进而带动上检测头202对被固定的晶圆顶部进行检测，推动气缸二102带动托举架5沿检测台1上向两侧横移，促使晶圆移动，进而配合上检测头202和下检测头103对晶圆顶部和底部全面灵动式检测。

实施例二：

本实施例用于解决传统晶圆在移送至检测的上下料过程中，需要对晶圆检测往复夹持取送，导致晶圆表面存在磨损，甚至存在夹持失误，产生晶圆磕碰损坏的问题。

请参阅图1、图6所示，本实施例的自动上下料的圆晶检测设备及其使用方法，包括延伸架3顶部设置有多组取料臂303，取料臂303端面设置有朝向下检测头103的限位杆306，多组取料臂303下方设置有靠近限位杆306的保护环4，保护环4内壁上转动连接有偏转块406；

延伸架3顶部嵌设安装有回转气缸一301，回转气缸一301顶部套接有旋转架302，旋转架302两端设置有与取料臂303转动连接的回转气缸二307，取料臂303远离旋转架302的一端滑动安装有横移气缸304；限位杆306顶部设置有与横移气缸304套接的下压气缸305，且限位杆306远离旋转架302，限位杆306底部嵌设有微电机一308，微电机一308下方设置有收纳仓313，收纳仓313内壁上开设有多组导槽312，收纳仓313内部转动连接有多组伸缩杆311，且伸缩杆311呈十字型排布并与微电机一308底部输出轴套接，伸缩杆311远离输出轴一端设置有与收纳仓313内壁滑动抵接的卡块309，且卡块309底部与导槽312滑动连接，限位杆306底部外壁上设置有与微电机一308输出轴套接的旋转扣310；

取料臂303经回转气缸一301调节偏转至晶圆运输设备，横移气缸304带动限位杆306沿取料臂303滑动靠近入料的保护环4上方，下压气缸305带动限位杆306向下延伸，直至限位杆306底部插入限位孔401内，微电机一308启动，微电机一308经联轴器带动多组伸缩杆311偏转，伸缩杆311带动卡块309和旋转扣310同时旋转，卡块309沿导槽312移动，直至卡块309延伸至限位杆306并与限位孔401内壁抵接锁紧，同时，旋转扣310偏转与限位孔401内口卡接锁紧，实现对上下料中晶圆及其保护环4的锁紧取料，再由回转气缸一301带动已经夹取保护环4的一组取料臂303偏转靠近托举架5；

保护环4顶部两端对称设置有限位孔401，且限位孔401内部设置有内口，保护环4一侧内部嵌设有微电机二403，保护环4外侧内壁上转动套接有与微电机二403传动连接的齿环404，齿环404顶部转动连接有多组连杆405，保护环4内侧内壁上固定套接有限位环410，限位环410表面环形阵列套接有多组偏转块406，偏转块406外壁与连杆405转动套接，且偏转块406延伸至保护环4内部的一端表面套设有胶头407；保护环4内壁底部环形阵列有多组凸环402，保护环4底部表面环形阵列有多组凹口409，保护环4两端外侧顶部凹陷设置有弧形槽408；

将晶圆投放至保护环4内，直至晶圆底部凸点与凸环402抵接，微电机二403启动，微电机二403经联轴器带动齿环404在保护环4内旋转，齿环404带动连杆405推动偏转块406，偏转块406受力沿限位环410偏转，直至胶头407延伸至保护环4内并与晶圆外侧抵接，将其锁紧在保护环4内，将装有保护环4的晶圆投放至输送装置上，由其将晶圆运送至检测架2。

结合实施例一和实施例二，故而既能构成对晶圆上下料期间的外部环套式保护与锁紧限定，保护环4利用偏转块406和胶头407便于对晶圆外部多点式同步限位抵接，延伸架3利用限位杆306与限位孔401进行对插式偏转锁紧，实现多点对称同步锁紧，两者联动式互配运作，构成对晶圆上下料的成套流程式多重保护，避免晶圆持续与其他部件接触，导致其表面存在损伤，又便于将上料检测的晶圆及保护环4进行多点对接式限位锁紧，由推架506带动弧形板507和软垫508与保护环4外壁软抵接，由限位凸块502与保护环4底部凹口409进行对插式限位，多重避免晶圆在检测移动过程中存在晃动，位置偏移等问题，且避免传统夹具对晶圆的过度夹持，以及频繁夹持锁紧，导致的晶圆边缘磨损。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.一种自动上下料的圆晶检测设备，包括检测台（1），其特征在于，所述检测台（1）顶部中心固定安装有下检测头（103），所述检测台（1）一端顶部滑动安装有检测架（2），且检测架（2）上方设置有朝向下检测头（103）方向的上检测头（202），所述检测台（1）顶部架设有靠近检测架（2）的托举架（5），所述托举架（5）顶部中心贯穿开设有环口（501），所述环口（501）内壁上设置有多组限位凸块（502），所述检测台（1）另一端设置有延伸架（3）；

所述延伸架（3）顶部设置有多组取料臂（303），所述取料臂（303）端面设置有朝向下检测头（103）方向的限位杆（306），多组所述取料臂（303）下方设置有靠近限位杆（306）的保护环（4），所述保护环（4）内壁上转动连接有偏转块（406）；

所述托举架（5）一侧底部嵌设有驱动电机（504），且驱动电机（504）输出端设置有嵌入在托举架（5）一侧内部的螺纹杆（505），所述托举架（5）另一侧内部嵌设有与螺纹杆（505）并列的导杆（503），所述导杆（503）与螺纹杆（505）两端对称滑动套接有推架（506）；

所述环口（501）顶部内壁上环形阵列有限位凸块（502），且限位凸块（502）设置有嵌设在环口（501）内部的微型顶升气缸，所述推架（506）设置有靠近环口（501）的弧形板（507），所述弧形板（507）位于限位凸块（502）上方；

所述延伸架（3）顶部嵌设安装有回转气缸一（301），所述回转气缸一（301）顶部套接有旋转架（302），所述旋转架（302）两端设置有与取料臂（303）转动连接的回转气缸二（307），所述取料臂（303）远离旋转架（302）的一端滑动安装有横移气缸（304）；

所述限位杆（306）顶部设置有与横移气缸（304）套接的下压气缸（305），且限位杆（306）远离旋转架（302），所述限位杆（306）底部嵌设有微电机一（308），所述微电机一（308）下方设置有收纳仓（313），所述收纳仓（313）内壁上开设有多组导槽（312），所述收纳仓（313）内部转动连接有多组伸缩杆（311），且伸缩杆（311）呈十字型排布并与微电机一（308）底部输出轴套接，所述伸缩杆（311）远离输出轴一端设置有与收纳仓（313）内壁滑动抵接的卡块（309），且卡块（309）底部与导槽（312）滑动连接，所述限位杆（306）底部外壁上设置有与微电机一（308）输出轴套接的旋转扣（310）；

所述保护环（4）顶部两端对称设置有限位孔（401），且限位孔（401）内部设置有内口，所述保护环（4）一侧内部嵌设有微电机二（403），所述保护环（4）外侧内壁上转动套接有与微电机二（403）传动连接的齿环（404），所述齿环（404）顶部转动连接有多组连杆（405），所述保护环（4）内侧内壁上固定套接有限位环（410），所述限位环（410）表面环形阵列套接有多组偏转块（406），所述偏转块（406）外壁与连杆（405）转动套接，且偏转块（406）延伸至保护环（4）内部的一端表面套设有胶头（407），所述限位孔（401）与限位杆（306）对插式偏转锁紧；

所述保护环（4）内壁底部环形阵列有多组凸环（402），所述保护环（4）底部表面环形阵列有多组凹口（409），所述凹口（409）与限位凸块（502）对插式限位，所述保护环（4）两端外侧顶部凹陷设置有弧形槽（408）。

2.根据权利要求1所述的一种自动上下料的圆晶检测设备，其特征在于，所述检测台（1）顶部左右两侧嵌设有多组推动气缸一（101），且推动气缸一（101）与检测架（2）底部套接，所述检测台（1）顶部前后两端对称安装有推动气缸二（102），且推动气缸二（102）与托举架（5）底部套接，所述检测架（2）顶部滑动安装有梁板（201），且上检测头（202）固定嵌设在梁板（201）中部。

3.根据权利要求2所述的一种自动上下料的圆晶检测设备，其特征在于，所述托举架（5）两端底部设置有与推动气缸二（102）连接的扣件。

4.根据权利要求3所述的一种自动上下料的圆晶检测设备，其特征在于，所述弧形板（507）靠近环口（501）的一端内壁上设置有软垫（508）。

5.一种自动上下料的圆晶检测设备的工作方法，用于权利要求4所述的一种自动上下料的圆晶检测设备，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将晶圆投放至保护环（4）内，直至晶圆底部凸点与凸环（402）抵接，微电机二（403）经联轴器带动齿环（404）在保护环（4）内旋转，齿环（404）带动连杆（405）推动偏转块（406），偏转块（406）受力沿限位环（410）偏转，直至胶头（407）延伸至保护环（4）内并与晶圆外侧抵接，将装有保护环（4）的晶圆投放至输送装置上，由其将晶圆运送至检测架（2）；

步骤二：取料臂（303）经回转气缸一（301）调节偏转至晶圆运输设备，横移气缸（304）带动限位杆（306）沿取料臂（303）滑动靠近入料的保护环（4）上方，下压气缸（305）带动限位杆（306）向下延伸，微电机一（308）经联轴器带动多组伸缩杆（311）偏转，伸缩杆（311）带动卡块（309）和旋转扣（310）同时旋转，卡块（309）沿导槽（312）移动，直至卡块（309）延伸至限位杆（306）并与限位孔（401）内壁抵接锁紧，回转气缸一（301）带动已经夹取保护环（4）的一组取料臂（303）偏转靠近托举架（5）；

步骤三：当保护环（4）经限位杆（306）投递进入环口（501）内，驱动电机（504）经联轴器带动螺纹杆（505）旋转，螺纹杆（505）带动推杆沿导杆（503）滑动靠近环口（501），直至弧形板（507）上软垫（508）与保护环（4）外壁抵接，微型顶升气缸带动限位凸块（502）向上移动，直至插入凹口（409）内；

步骤四：推动气缸一（101）带动检测架（2）沿检测台（1）上向前后两端横移，进而带动上检测头（202）对被固定的晶圆顶部进行检测，推动气缸二（102）带动托举架（5）沿检测台（1）上向左右两侧横移，进而配合上检测头（202）和下检测头（103）对晶圆顶部和底部全面灵动式检测。