CN117542790B - 晶圆的检测治具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种晶圆的检测治具，所述晶圆的检测治具包括：基台；旋转主体，转动设于基台上，旋转主体呈圆环状；齿环，设于旋转主体的外周，且能够相对旋转主体转动；多个夹持臂，沿旋转主体的径向滑动设于旋转主体的顶部，且在旋转主体的周向上间隔分布；夹持臂具有朝向旋转主体的中心运动时的夹持状态和远离旋转主体的中心运动时的松开状态；其中，齿环与多个夹持臂联动配合，齿环相对旋转主体具有第一转动位置和第二转动位置，多个夹持臂响应于齿环由第一转动位置向第二转动位置的转变而由松开状态转变为夹持状态，并且多个夹持臂响应于齿环由第二转动位置向第一转动位置的转变而由夹持状态转变为松开状态。

Description

晶圆的检测治具

技术领域

本发明属于检测设备技术领域，具体涉及一种晶圆的检测治具。

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。晶圆的加工要求较高，加工后的每片晶圆都要进行逐一检测，以保证晶圆的质量。

晶圆的检测治具用于在检测过程中放置晶圆，以便于检测设备顺利地对晶圆进行检测。晶圆的检测治具通常配设有多个夹持臂，多个夹持臂用于在晶圆的圆周方向上对晶圆进行夹持。在夹持晶圆时，多个夹持臂同步运动是所被希望的，能够保证晶圆具有较好的夹持效果。现有技术中，每一夹持臂都配设有气缸，通过气缸驱动夹持臂伸缩运动。然而，在实际使用中，很难保证多个气缸同步运动，总是存在一些偏差。因此，有必要对现有技术予以改良以克服现有技术中的所述缺陷。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题是提供一种夹持效果好的晶圆的检测治具。

为解决上述技术问题，本发明提供一种晶圆的检测治具，用于夹持晶圆，包括：基台；旋转主体，转动设于所述基台上，所述旋转主体呈圆环状；齿环，设于所述旋转主体的外周，且能够相对所述旋转主体转动；多个夹持臂，沿所述旋转主体的径向滑动设于所述旋转主体的顶部，且在所述旋转主体的周向上间隔分布；所述夹持臂具有朝向所述旋转主体的中心运动时的夹持状态和远离所述旋转主体的中心运动时的松开状态；其中，所述齿环与多个所述夹持臂联动配合，所述齿环相对所述旋转主体具有第一转动位置和第二转动位置，多个所述夹持臂响应于所述齿环由所述第一转动位置向所述第二转动位置的转变而由所述松开状态转变为夹持状态，并且多个所述夹持臂响应于所述齿环由所述第二转动位置向所述第一转动位置的转变而由所述夹持状态转变为松开状态。

优选地，所述的晶圆的检测治具还包括：多个中间单元，设于所述齿环上，所述齿环通过所述中间单元与所述夹持臂联动配合，多个所述中间单元在所述旋转主体的周向上间隔分布，且与多个所述夹持臂一一对应设置；

所述中间单元包括通过转轴转动设于所述齿环上的转动件、固设于所述齿环上用于所述转动件限位的限位柱、作用于所述转动件以使所述转动件与所述限位柱相抵靠的第一偏压件，所述转轴沿所述旋转主体的轴向延伸，所述转动件上设有滑槽，所述夹持臂上设有与所述滑槽配合的第一活动件；

所述第一活动件响应于所述齿环由所述第一转动位置向第二转动位置的改变而从所述滑槽的第一滑动位置移动至第二滑动位置，以带动所述夹持臂朝向所述旋转主体的中心运动，从而使得所述夹持臂由松开状态切换为夹持状态。

优选地，所述滑槽为直线槽，其中，所述滑槽沿所述旋转主体的切线方向或是平行于所述旋转主体的切线方向分布。

优选地，所述转轴、所述限位柱、所述第一偏压件与所述转动件抵接的第一抵接端能够围设形成一个三角形，所述转轴、所述限位柱和所述第一抵接端为所述三角形的三个顶点所在的位置，其中，所述限位柱和所述第一抵接端位于所述转轴的两侧。

优选地，所述第一偏压件为弹簧，所述齿环上设有第一弹簧座，所述第一偏压件被压设于所述转动件与所述第一弹簧座之间。

优选地，所述第一偏压件的外周套设有逸尘套，所述逸尘套在所述第一偏压件弹性力方向上的长度小于所述第一偏压件的长度。

优选地，所述旋转主体上固设有承载环，所述承载环位于所述旋转主体的外周，所述承载环的底部设有若干导向轮，若干所述导向轮沿所述旋转主体的周向间隔分布，且所述导向轮的旋转轴线沿所述旋转主体的轴向延伸，所述齿环通过若干所述导向轮设于所述旋转主体上；

其中，若干所述导向轮包括多个第一导向轮和多个第二导向轮，所述第一导向轮与所述第二导向轮相间分布，所述第一导向轮被配置为从上方对所述齿环进行限位，所述第二导向轮被配置为从下方对所述齿环进行限位。

优选地，所述的晶圆的检测治具还包括：齿环驱动单元，设于所述基台上，能够与所述齿环传动配合，以驱使所述齿环转动；

其中，所述齿环驱动单元包括主动齿轮、驱使所述主动齿轮转动的第一电机、与所述第一电机连接的气缸，所述主动齿轮与所述齿环等高分布，所述气缸被配置为驱使所述主动齿轮沿所述旋转主体的径向靠近或是远离所述齿环。

优选地，所述的晶圆的检测治具，还包括：机械限位结构，包括固设于所述旋转主体上的固定板、转动设于所述齿环上的旋转臂、为所述旋转臂提供弹性力的第二偏压件；

其中，所述固定板的侧壁设有限位面，所述旋转臂设有与所述限位面配合的第二活动件，所述第二偏压件被配置为使得所述第二活动件抵接于所述限位面；

所述限位面包括第一弧形面、第二弧形面、连接所述第一弧形面和所述第二弧形面的过渡面，所述第一弧形面被配置为使得所述齿环保持于第一转动位置，所述第二弧形面被配置为使得所述齿环保持于第二转动位置；

其中，当所述第二活动件位于所述第一弧形面时，所述夹持臂处于松开状态；当所述第二活动件位于所述第二弧形面时，所述夹持臂处于夹持状态。

优选地，所述气缸通过气缸座固设于所述基台上。

本发明提供的技术方案，具有以下优点：

在本实施例中，通过转动齿环能够实现多个夹持臂的同步运动，多个夹持臂能够同步伸出或缩回，使得夹持臂在夹持状态与松开状态之间切换，有效改善了夹持臂夹持晶圆的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的晶圆的检测治具的立体结构示意图；

图2为图1中A区域的放大结构示意图；

图3为固定板的结构示意图；

图4为旋转臂与第二偏压件之间的位置关系示意图；

图5为图1的部分结构分解示意图；

图6为承载环与环盖之间的分解示意图；

图7为夹持臂的结构示意图；

图8为图6中的结构在仰视方向上的示意图；

图9为图8中D区域放大结构示意图；

图10为齿环驱动单元的结构示意图；

图11为图6中B区域的放大结构示意图；

图12为转动件与第一偏压件之间的分解结构示意图；

图13为转动件的结构示意图；

图14为图6中C区域的放大结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。

请参阅图1至图14所示，本发明提供了一种晶圆的检测治具，用于夹持晶圆（图未示），所述晶圆的检测治具包括基台100、旋转主体200、齿环400、多个夹持臂500、多个中间单元600。其中，旋转主体200呈圆环状，基台100设有贯穿口110，旋转主体200转动设于贯穿口110处。

基台100设有用于驱使旋转主体200旋转的主体驱动单元300。主体驱动单元300包括第二电机310和带传动单元320。其中，第二电机310设于基台100上，带传动单元320传动连接第二电机310与旋转主体200。当第二电机310工作时，第二电机310通过带传动单元320驱使旋转主体200旋转。

在本实施例中，多个夹持臂500沿旋转主体200的径向滑动设于旋转主体200的顶部，且多个夹持臂500在旋转主体200的周向上间隔分布。进一步地，多个夹持臂500分别通过直线滑轨单元滑动设于旋转主体200的顶部。

请参阅图7所示，夹持臂500包括臂本体510、设于臂本体510靠近晶圆的一端的夹持块520，夹持块520上设有用于与晶圆的边沿配合的卡位槽521。其中，臂本体510远离晶圆的另一端设有连接柱530，连接柱530沿旋转主体200的轴向延伸，连接柱530的底部转动设有第一活动件511。其中，夹持块520位于旋转主体200的内侧，连接柱530和第一活动件511位于旋转主体200的外侧。第一活动件511为轴承或是轮体。

具体地，旋转主体200的顶部可拆卸设有环盖240，臂本体510位于旋转主体200与环盖240之间，环盖240的底端面设有用于供臂本体510穿设的避让槽241。直线滑轨单元包括滑轨和滑块，滑块与滑轨配合，其中，滑块固设于避让槽241内，滑轨安装于与臂本体510上。夹持臂500具有朝向旋转主体200的中心运动时的夹持状态和远离旋转主体200的中心运动时的松开状态。上述“夹持状态”是指：夹持臂500夹持有晶圆时的状态；上述“松开状态”是指：夹持臂500没有夹持晶圆时的状态。

齿环400设于旋转主体200的外周，且能够相对旋转主体200转动。齿环400转动设于旋转主体200的方式有多种，可以通过转动轴承，也可以通过导向轮。下文以齿环400通过导向轮设于旋转主体200上为例进行阐述。

请参阅图8和图9所示，旋转主体200上固设有承载环210，承载环210位于旋转主体200的外周。承载环210的底部设有若干导向轮，齿环400通过若干导向轮设于旋转主体200上。若干导向轮沿旋转主体200的周向间隔分布，且导向轮的旋转轴线沿旋转主体200的轴向延伸。

在本实施例中，若干导向轮包括多个第一导向轮220和多个第二导向轮230，第一导向轮220与第二导向轮230相间分布。其中，第一导向轮220的上部设有上限位凸边，用于从上方对齿环400进行限位。第二导向轮230的下部设有下限位凸边，用于从下方对齿环400进行限位。导向轮的上述设置方式能够有效防止齿环400卡死，且齿环400的受力性能更佳。

为了能够驱使齿环400转动，所述的晶圆的检测治具还包括齿环驱动单元700。齿环驱动单元700设于基台100上，能够与齿环400传动配合，以驱使齿环400转动。在本实施例中，齿环400相对旋转主体200具有第一转动位置和第二转动位置。齿环400在第一转动位置与第二转动位置之间的位置切换通过上述齿环驱动单元700实现。

请参阅图10所示，齿环驱动单元700包括与齿环400等高分布的主动齿轮710、驱使主动齿轮710转动的第一电机720、与第一电机720连接的气缸730。气缸730通过气缸座固设于基台100上，气缸730用于驱使主动齿轮710沿旋转主体200的径向靠近或是远离齿环400。当主动齿轮710靠近齿环400后，能够与齿环400形成啮合关系，第一电机720能够通过主动齿轮710驱使齿环400转动。当齿环400不需要转动时，气缸730驱使主动齿轮710远离齿环400运动，使得主动齿轮710与齿环400脱离啮合关系。

为了限定齿环400的第一转动位置与第二转动位置，所述晶圆的检测治具还包括机械限位结构800。请参阅图2至图4所示，机械限位结构800包括固设于旋转主体200上的固定板810、转动设于齿环400上的旋转臂820、为旋转臂820提供弹性力的第二偏压件830。其中，固定板810紧固于环盖240上，且位于环盖240的外圈。旋转臂820和第二偏压件830都设于齿环400上，第二偏压件830为弹簧。具体地，齿环400上固设有第二弹簧座850，第二偏压件830抵接于旋转臂820与第二弹簧座850之间，旋转臂820设有与第二偏压件830配合的凸部，凸部设有凹陷槽，第二偏压件830的一端部抵接于凹陷槽内。

固定板810的侧壁设有限位面，旋转臂820设有与限位面配合的第二活动件840，第二活动件840为轴线平行于旋转主体200的转动轴承。第二偏压件830用于使得第二活动件840抵接于限位面。

限位面包括第一弧形面811、第二弧形面812、连接第一弧形面811和第二弧形面812的过渡面。第一弧形面811用于使得齿环400保持于第一转动位置，第二弧形面812用于使得齿环400保持于第二转动位置，过渡面能够使得第二活动件840能够由第一弧形面811运动至第二弧形面812，或是由第二弧形面812运动至第一弧形面811。

在附图2中，第二活动件840位于第一弧形面811处，此时，齿环400位于第一转动位置，夹持臂500处于松开状态。当第二活动件840位于第二弧形面812时，此时，齿环400位于第二转动位置，夹持臂500处于夹持状态。

在本实施例中，齿环400通过多个中间单元600与多个夹持臂500联动配合，上述“联动配合”是指：当齿环400转动时，齿环400通过中间单元600能够带动夹持臂500滑动，从而改变夹持臂500的状态。具体地，多个夹持臂500响应于齿环400由第一转动位置向第二转动位置的转变而由松开状态转变为夹持状态，并且多个夹持臂500响应于齿环400由第二转动位置向第一转动位置的转变而由夹持状态转变为松开状态。也就是说，通过齿环400转动能够实现多个夹持臂500的同步运动，有效改善了夹持臂500夹持晶圆的效果。

多个中间单元600设于齿环400上，多个中间单元600在旋转主体200的周向上间隔分布，且与多个夹持臂500一一对应设置。请参阅图6、图11、图12和图13所示，中间单元600包括通过转轴612转动设于齿环400上的转动件610、固设于齿环400上用于转动件610限位的限位柱620、作用于转动件610以使转动件610与限位柱620相抵靠的第一偏压件630。

转轴612沿旋转主体200的轴向延伸。转动件610上设有滑槽611，夹持臂500的第一活动件511与滑槽611配合。其中，滑槽611为直线槽，滑槽611沿旋转主体200的切线方向或是平行于旋转主体200的切线方向分布。

第一偏压件630为弹簧，齿环400上设有第一弹簧座640，第一偏压件630被压设于转动件610与第一弹簧座640之间。其中，第一偏压件630具有与转动件610抵接的第一抵接端631、与第一弹簧座640抵接的第二抵接端632。转动件610的侧壁上凹陷形成有用于收容第一抵接端631的第一凹槽613。第一弹簧座640上设有用于收容第二抵接端632的第二凹槽641。

在本实施例中，第一偏压件630的外周套设有逸尘套650，逸尘套650在第一偏压件630弹性力方向上的长度小于第一偏压件630的长度。其中，逸尘套650用于防止第一偏压件630在弹性运动过程中产生的尘屑飘散至外部环境中，尽可能地减小尘屑与晶圆接触的机会。另外，逸尘套650还能够限定第一偏压件630被压缩的最小长度，起到限位的作用。

在本实施例中，转轴612、限位柱620、第一偏压件630与转动件610抵接的第一抵接端631能够围设形成一个三角形。其中，转轴612、限位柱620和第一抵接端631为上述三角形的三个顶点所在的位置，限位柱620和第一抵接端631位于转轴612的两侧。

当齿环400在主动齿轮710的驱使下由第一转动位置运动至第二转动位置时，齿环400逆时针转动，第一活动件511响应于齿环400由第一转动位置向第二转动位置的改变而从滑槽611的第一滑动位置移动至第二滑动位置，以带动夹持臂500朝向旋转主体200的中心运动，从而使得夹持臂500由松开状态切换为夹持状态。在本实施例中，第一活动件511的第一滑动位置为附图11中第一活动件511的位置，第一活动件511的第二滑动位置为附图11中滑槽611的中间位置处。

所述的晶圆的检测治具还包括电限位结构900，请参阅图2和图14所示，电限位结构900包括第一感应片910、第二感应片920、多个光电传感器930，多个光电传感器930与第一感应片910、第二感应片920配合。第一感应片910固设于旋转主体200上，第二感应片920与齿环400固定连接，多个光电传感器930固设于基台100上。

第二感应片920和第一感应片910呈圆环状，且在上下方向上相邻分布，第一感应片910上设有多个沿旋转主体200的周向等间隔分布的第一感应槽，第二感应片920上设有多个沿旋转主体200的周向等间隔分布的第二感应槽。

当齿环400处于第一转动位置时，请参阅图2所示，第二感应槽位于第一感应槽的正上方，夹持臂500处于松开状态。当齿环400转动至第二转动位置时，齿环400带动第二感应片920同步转动，此时，第二感应片920遮挡住了第一感应槽，多个光电传感器930均被触发，夹持臂500处于夹持状态。第一感应片910的作用是感测旋转主体200的旋转位置，进而获得多个夹持臂500的位置。

当齿环400由第一转动位置运动至第二转动位置时，第二活动件840由第一弧形面811滑动至第二弧形面812，第一活动件511由滑槽611的一端部处滑动至滑槽611的中间位置处，夹持臂500在第一活动件511的作用下朝向旋转主体200的中心移动，从而实现夹持臂500由松开状态向夹持状态转变。

在上述过程中，第一偏压件630使得转动件610具有朝向限位柱620方向转动的趋势，以使转动件610与限位柱620相抵靠，当夹持臂500夹持住晶圆后，转动件610具有背离限位柱620方向转动的趋势，第一偏压件630能够缓冲迫使转动件610背离限位柱620方向转动的外力，对晶圆具有缓冲保护的作用。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，可以做出其它不同形式的变化或变动，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种晶圆的检测治具，用于夹持晶圆，其特征在于，包括：

基台（100）；

旋转主体（200），转动设于所述基台（100）上，所述旋转主体（200）呈圆环状；

齿环（400），设于所述旋转主体（200）的外周，且能够相对所述旋转主体（200）转动；

多个夹持臂（500），沿所述旋转主体（200）的径向滑动设于所述旋转主体（200）的顶部，且在所述旋转主体（200）的周向上间隔分布；所述夹持臂（500）具有朝向所述旋转主体（200）的中心运动时的夹持状态和远离所述旋转主体（200）的中心运动时的松开状态；

其中，所述齿环（400）与多个所述夹持臂（500）联动配合，所述齿环（400）相对所述旋转主体（200）具有第一转动位置和第二转动位置，多个所述夹持臂（500）响应于所述齿环（400）由所述第一转动位置向所述第二转动位置的转变而由所述松开状态转变为夹持状态，并且多个所述夹持臂（500）响应于所述齿环（400）由所述第二转动位置向所述第一转动位置的转变而由所述夹持状态转变为松开状态；

多个中间单元（600），设于所述齿环（400）上，所述齿环（400）通过所述中间单元（600）与所述夹持臂（500）联动配合，多个所述中间单元（600）在所述旋转主体（200）的周向上间隔分布，且与多个所述夹持臂（500）一一对应设置；

所述中间单元（600）包括通过转轴（612）转动设于所述齿环（400）上的转动件（610）、固设于所述齿环（400）上用于所述转动件（610）限位的限位柱（620）、作用于所述转动件（610）以使所述转动件（610）与所述限位柱（620）相抵靠的第一偏压件（630），所述转轴（612）沿所述旋转主体（200）的轴向延伸，所述转动件（610）上设有滑槽（611），所述夹持臂（500）上设有与所述滑槽（611）配合的第一活动件（511）；

所述第一活动件（511）响应于所述齿环（400）由所述第一转动位置向第二转动位置的改变而从所述滑槽（611）的第一滑动位置移动至第二滑动位置，以带动所述夹持臂（500）朝向所述旋转主体（200）的中心运动，从而使得所述夹持臂（500）由松开状态切换为夹持状态。

2.如权利要求1所述的晶圆的检测治具，其特征在于，

所述滑槽（611）为直线槽，其中，所述滑槽（611）沿所述旋转主体（200）的切线方向或是平行于所述旋转主体（200）的切线方向分布。

3.如权利要求1所述的晶圆的检测治具，其特征在于，

所述转轴（612）、所述限位柱（620）、所述第一偏压件（630）与所述转动件（610）抵接的第一抵接端（631）能够围设形成一个三角形，所述转轴（612）、所述限位柱（620）和所述第一抵接端（631）为所述三角形的三个顶点所在的位置，其中，所述限位柱（620）和所述第一抵接端（631）位于所述转轴（612）的两侧。

4.如权利要求1所述的晶圆的检测治具，其特征在于，

所述第一偏压件（630）为弹簧，所述齿环（400）上设有第一弹簧座（640），所述第一偏压件（630）被压设于所述转动件（610）与所述第一弹簧座（640）之间。

5.如权利要求1所述的晶圆的检测治具，其特征在于，

所述第一偏压件（630）的外周套设有逸尘套（650），所述逸尘套（650）在所述第一偏压件（630）弹性力方向上的长度小于所述第一偏压件（630）的长度。

6.如权利要求1所述的晶圆的检测治具，其特征在于，

所述旋转主体（200）上固设有承载环（210），所述承载环（210）位于所述旋转主体（200）的外周，所述承载环（210）的底部设有若干导向轮，若干所述导向轮沿所述旋转主体（200）的周向间隔分布，且所述导向轮的旋转轴线沿所述旋转主体（200）的轴向延伸，所述齿环（400）通过若干所述导向轮设于所述旋转主体（200）上；

其中，若干所述导向轮包括多个第一导向轮（220）和多个第二导向轮（230），所述第一导向轮（220）与所述第二导向轮（230）相间分布，所述第一导向轮（220）被配置为从上方对所述齿环（400）进行限位，所述第二导向轮（230）被配置为从下方对所述齿环（400）进行限位。

7.如权利要求1所述的晶圆的检测治具，其特征在于，还包括：

齿环驱动单元（700），设于所述基台（100）上，能够与所述齿环（400）传动配合，以驱使所述齿环（400）转动；

其中，所述齿环驱动单元（700）包括主动齿轮（710）、驱使所述主动齿轮（710）转动的第一电机（720）、与所述第一电机（720）连接的气缸（730），所述主动齿轮（710）与所述齿环（400）等高分布，所述气缸（730）被配置为驱使所述主动齿轮（710）沿所述旋转主体（200）的径向靠近或是远离所述齿环（400）。

8.如权利要求1所述的晶圆的检测治具，其特征在于，还包括：

机械限位结构（800），包括固设于所述旋转主体（200）上的固定板（810）、转动设于所述齿环（400）上的旋转臂（820）、为所述旋转臂（820）提供弹性力的第二偏压件（830）；

其中，所述固定板（810）的侧壁设有限位面，所述旋转臂（820）设有与所述限位面配合的第二活动件（840），所述第二偏压件（830）被配置为使得所述第二活动件（840）抵接于所述限位面；

所述限位面包括第一弧形面（811）、第二弧形面（812）、连接所述第一弧形面（811）和所述第二弧形面（812）的过渡面，所述第一弧形面（811）被配置为使得所述齿环（400）保持于第一转动位置，所述第二弧形面（812）被配置为使得所述齿环（400）保持于第二转动位置；

其中，当所述第二活动件（840）位于所述第一弧形面（811）时，所述夹持臂（500）处于松开状态；当所述第二活动件（840）位于所述第二弧形面（812）时，所述夹持臂（500）处于夹持状态。

9.如权利要求7所述的晶圆的检测治具，其特征在于，

所述气缸（730）通过气缸座固设于所述基台（100）上。