CN117712006A - 一种晶圆预对准装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种晶圆预对准装置，属于晶圆检测技术领域，晶圆预对准装置包括基座，基座上方配置有校准组件和视觉检测组件，校准组件能够在视觉检测组件的下方往返移动；校准组件包括校准壳体，校准壳体的下方配置有输气管，输气管与校准壳体气路连通；校准壳体的顶部设有开口；校准壳体的内部配置有吸盘，吸盘配置吸附孔体，吸盘外侧边缘配置校准基块，校准基块能够沿吸盘的径向往返移动；校准基块内侧边缘配置转动件，转动件能够绕竖直轴线转动。本发明结构简单，能够实现对晶圆的精准定位，并降低晶圆磨损率。

Description

一种晶圆预对准装置

技术领域

本发明属于晶圆检测技术领域，具体涉及一种晶圆预对准装置。

背景技术

晶圆预对准机构是晶圆处理系统的重要子系统，其作用是在晶圆被传送到加工工位或检测工位之前，对晶圆进行定位处理，计算晶圆与标准位置的偏差，然后驱动运动平台使晶圆定位于特定的范围之内，以保证对晶圆的后续加工或检测等操作的精准度。

授权公告号为KR102535354B1的发明专利提供了一种晶片对准装置。晶片对准装置具备：板状的晶片吸盘，其配置于载物台的上部，支撑第一晶片或第二晶片的中心；平面对准装置，在平台上沿一个平面移动晶片吸盘；旋转对准装置，旋转对准装置包括旋转模块，旋转模块使晶圆吸盘绕垂直于一个平面的第一旋转轴旋转；多个晶片模块支撑部，支撑晶片模块的周边，并且包括辊部，辊部形成为通过与晶片模块的下表面接触而根据晶片模块的旋转绕相对于第一旋转轴倾斜的第二旋转轴旋转；以及控制部分，向平面对准装置和旋转对准装置施加控制信号，使得台的对准线与第一或第二晶片的中心线匹配。该发明能够减少晶片模块因离心力而从晶片卡盘脱离的现象。

然而，现有的晶圆对准装置结构复杂，容易导致晶圆磨损甚至变形，进而影响晶圆的合格率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单的晶圆预对准装置，能够实现对晶圆的精准定位，并降低晶圆磨损率。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

一种晶圆预对准装置，包括基座，基座上方配置有校准组件和视觉检测组件，校准组件用于与晶圆相配合，视觉检测组件用于对晶圆进行检测；校准组件能够在视觉检测组件的下方往返移动；

校准组件包括校准壳体，校准壳体的下方配置有输气管，输气管与校准壳体气路连通；校准壳体的顶部设有开口，便于晶圆的取放；校准壳体的内部配置有吸盘，吸盘配置有吸附孔体，开口与吸盘的上表面对应设置；

吸盘的外侧边缘配置有校准基块，多个校准基块均匀分散在吸盘的外侧边缘。校准基块远离吸盘轴心的一侧可配置液压杆，在液压杆的驱动作用下校准基块能够沿吸盘的径向往返移动；校准基块的内侧边缘能够与晶圆的外侧边缘抵接；校准基块的内侧边缘配置有转动件，转动件能够绕竖直轴线转动。

采用上述技术方案，利用机械手将晶圆放置在校准组件的吸盘上方，然后校准组件移动，将晶圆转移至视觉检测组件的下方，实现对晶圆的检测。在此过程中，通过校准壳体与输气管的配合实现对晶圆的吸附，可防止晶圆在转移过程中发生偏移、掉落、磕碰等意外，提高稳定性；再利用校准基块与转动件的配合能够实现对晶圆的精确校准，保证晶圆与吸盘的同轴度，进而保证晶圆检测的准确性。晶圆在校准的过程中，通过校准基块的移动带动晶圆移动，从而实现预对准。此外，转动件的设置，使得晶圆在移动的过程中其外侧边缘与转动件抵接，转动件受力旋转。如此，晶圆与转动件转动配合，从而可降低对晶圆外表的磨损，保证晶圆品质。

根据本发明的一种实施方式，转动件包括转轴和转动基体，转动基体套设在转轴的外部；转轴的顶部套设在校准基块的内部并且转轴能够转动。转动基体与晶圆接触后，在彼此的相互作用下，转动基体与转轴同步转动。

根据本发明的一种实施方式，转动基体包括内外套设的内壳体和外壳体，内壳体与外壳体均为球形或半球形的薄壁结构，内壳体与外壳体之间设有间隙。

由此，内壳体与外壳体之间的间隙提供了缓冲空间，外壳体可在这一空间范围内产生形变，从而起到接触缓冲作用，也可以降低晶圆在校准过程中与吸盘之间的摩擦力。此外，外壳体的形变还能够实现对晶圆边缘的限位，避免校准过程中晶圆脱离校准基块的作用范围。并且，转动基体中外壳体在与晶圆接触的过程中产生形变，还可以降低二者作用过程中的冲击力影响转轴的转动，可避免转轴在挤压作用下出现转动卡死的不良现象。

根据本发明的一种实施方式，输气管的内部配置有整流件，整流件包括长条状的整流壳体，整流壳体沿输气管的气流流向延伸，整流壳体的外壁与输气管的内壁抵接。整流壳体的内部配置有沿长度方向延伸的第一通道，第一通道的外侧设有上下贯通的第二通道。

由此，输气管可与外接泵体相连，用于抽取校准壳体内部的气体，产生负压，从而实现对晶圆的吸附。整流件的设置对输气管起到加固作用，可避免因外接泵体的抽吸力度而导致的输气管变形，保证气路的畅通。第一通道的外部设置第二通道，其中第一通道与吸盘的中心的吸附孔体相对，可主要用于抽吸吸盘与晶圆之间的气体；第二通道环绕在第一通道的外围，可用于辅助抽吸吸盘底部以及侧方的气体。第一通道与第二通道这种分离式的结构设置能够降低不同区域的气流之间的干扰，从而保证吸盘对晶圆的吸力，防止晶圆脱落或磕碰。

根据本发明的一种实施方式，第二通道的内部沿长度方向布设有装配板，装配板的外缘与第二通道的内侧壁抵接，装配板配置有通孔。

进一步的，通孔的侧方配置有导流板，导流板向远离吸盘的方向延伸。

如此，利用装配板可加强整流件的空间稳定性，进一步防止输气管变形。此外，相邻设置的装配板上的通孔可设置在不同的位置，并设置不同的孔径大小，如此，气流在多个装配板之间流动时，其流向和流速会发生一定的变化，从而使得整流壳体不同位置的外壁受力情况不同、形变量不同，从而可以防止整流壳体发生不可逆的形变，延长使用寿命。

根据本发明的一种实施方式，基座的上表面配置有导轨，校准壳体的下方与导轨滑动连接，校准壳体与驱动组件相配合，驱动组件能够驱动校准壳体沿导轨往返移动。

由此，可根据需要利用驱动组件将校准组件转移至视觉检测组件的下方，从而顺利完成视觉检测，提高校准组件移动的效率和精准度。

相对于现有技术而言，本发明具有如下有益效果：

1. 吸盘上的校准基块配置有转动件，实现对晶圆的精确校准，保证晶圆与吸盘的同轴度；晶圆与转动件配合，能够避免对晶圆边缘的挤压破坏并避免晶圆因为挤压产生的曲绕，降低对晶圆外表的磨损，保证晶圆品质；

2. 转动基体的内壳体与外壳体之间设有间隙，使得外壳体能够产生形变，起到接触缓冲作用，也可以降低晶圆在校准过程中与吸盘之间的摩擦力；还可以降低与晶圆接触时对转轴的冲击，防止出现转动卡死等不良；

3. 输气管的内部配置有整流件，一方面对输气管起到加固作用，保证气路的畅通；另一方面通过第一通道与第二通道的分离式结构降低不同校准壳体内部不同区域的气流之间的干扰，从而保证吸盘对晶圆的吸力，防止晶圆脱落，并降低校准壳体内不同区域的温差对晶圆的影响；

4. 第二通道的内部沿长度方向布设有装配板，加强整流件的空间稳定性，保证气流流动顺畅；并使得气流流动过程中整流壳体不同位置的外壁受力情况不同、形变量不同，从而可以防止整流壳体发生不可逆的形变，延长使用寿命。

因此，本发明的晶圆预对准装置，能够实现对晶圆的精准定位，并降低晶圆磨损率。

附图说明

图1为根据本发明实施例1的晶圆预对准装置的结构示意图；

图2为图1所示校准组件的内部结构示意图；

图3为图2所示吸盘的结构示意图；

图4为图3中A部的局部放大结构示意图；

图5为图4所示转动件的结构示意图；

图6为图5所示转动件的剖面结构示意图；

图7为根据本发明实施例2的晶圆预对准装置中整流件的结构示意图；

图8为图7所示整流件的俯视图；

图9为图7所示整流件的剖面结构示意图；

图10为根据本发明实施例3的晶圆预对准装置中整流件的结构示意图；

图11为图10所示整流件的俯视图；

图12为图10所示整流件的剖面结构示意图。

附图标号：基座10；视觉检测组件11；驱动组件12；导轨13；输气管14；校准组件20；校准壳体21；照明灯22；吸盘23；吸附孔体24；校准基块25；液压杆26；转动件30；转轴31；齿形结构32；转动基体33；内壳体34；外壳体35；整流件40；整流壳体41；第一通道42；第二通道43；隔板44；通槽45；装配板50；通孔51；密封板52；分流插板53。

具体实施方式

以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

图1~图6示意性的显示了根据本发明一实施方式的晶圆预对准装置。如图所示，本装置包括基座10，基座10的上方配置有校准组件20、视觉检测组件11和驱动组件12。其中，校准组件20用于与晶圆相配合；视觉检测组件11用于对晶圆进行检测，视觉检测组件11设于校准组件20的上方，其检测端朝下设置；驱动组件12用于驱动校准组件20在视觉检测组件11的下方往返移动。

校准组件20包括校准壳体21，校准壳体21的顶部设有开口，便于晶圆的取放；校准壳体21的内部配置有圆形的吸盘23，开口与吸盘23的上表面对应设置。基座10的上表面配置有导轨13，校准壳体21的下方与导轨13滑动连接，校准壳体21与驱动组件12相配合，驱动组件12能够驱动校准壳体21沿导轨13往返移动。

校准壳体21的下方配置有输气管14，输气管14与校准壳体21气路连通，输气管14远离校准壳体21的一端还可与外接泵体相连，用于抽吸校准壳体21内部的气体。吸盘23配置有吸附孔体24，在外接泵体与输气管14的作用下，校准壳体21内部处于负压状态，能够使晶圆吸附在吸盘23表面。

吸盘23的外侧边缘配置有校准基块25，多个校准基块25均匀分散在吸盘23的外侧边缘。校准基块25远离吸盘23轴心的一侧可配置液压杆26，在液压杆26的驱动作用下校准基块25能够沿吸盘23的径向往返移动；校准基块25的内侧边缘能够与晶圆的外侧边缘抵接；校准基块25的内侧边缘配置有转动件30，两个转动件30对称的设置在校准基块25的两端，并且转动件30能够绕竖直轴线转动。

利用机械手将晶圆放置在校准组件20的吸盘23上方，然后校准组件20移动，将晶圆转移至视觉检测组件11的下方，实现对晶圆的检测。在此过程中，通过校准壳体21与输气管14的配合实现对晶圆的吸附，可防止晶圆在转移过程中发生偏移、掉落、磕碰等意外，提高稳定性；再利用校准基块25与转动件30的配合能够实现对晶圆的精确校准，保证晶圆与吸盘23的同轴度，进而保证晶圆检测的准确性。晶圆在校准的过程中，通过校准基块25的移动带动晶圆移动，从而实现预对准。此外，转动件30的设置，使得晶圆在移动的过程中其外侧边缘与转动件30抵接，转动件30受力旋转。如此，晶圆与转动件30转动配合，从而可降低对晶圆外表的磨损，保证晶圆品质。此外，校准基块25与晶圆接触的过程中，转动件30以转动方式与晶圆接触将接触产生的挤压力转化方向，能够避免对晶圆边缘的挤压破坏并避免晶圆因为挤压产生的曲绕。

进一步的，校准基块25的内侧也就是靠近吸盘23中心方向的一侧设置为能够与晶圆外缘适配的弧形结构；校准基块25的外侧可以设置挡板，用以对晶圆进行限位，防止利用机械手转移晶圆的时候出现对位不准的现象。进一步的，校准基块25的底部还可以设置垫板，垫板的底部与吸盘23相贴合，如此，在液压杆26推动校准基块25沿吸盘23的径向往返移动的过程中，垫板与吸盘23表面相对滑动，如此能够避免校准基块25磨损，提高校准基块25的水平度，进而保证校准基块25与晶圆配合后的校准精度。此外，垫板的底面面积可设置为大于校准基块25的底面面积，如此，可降低校准基块25往返移动过程中的摩擦阻力，进而缩短晶圆校准的时间。

此外，校准壳体21的内部还可以设置照明灯22，多个照明灯22环绕设置在吸盘23的外侧边缘处，可在晶圆放置于吸盘23上方后对晶圆的外侧边缘进行打光处理，如此可作为视觉检测组件11的辅助光源，以便于视觉检测组件11能够对晶圆的边缘进行精准的检测。

具体的，校准基块25朝向吸盘23中心方向一侧配置有开口朝下的槽体，两个转动件30对称的配置在槽体的内部，并与校准基块25的末端转动连接。转动件30包括转轴31和转动基体33，转动基体33套设在转轴31的外部；转轴31的顶部套设在校准基块25的内部并且转轴31能够转动。转动基体33与晶圆接触后，在彼此的相互作用下，转动基体33与转轴31同步转动。转动基体33包括内外套设的内壳体34和外壳体35，内壳体34与外壳体35均为近似球形或半球形的薄壁结构，内壳体34与外壳体35之间设有间隙。本实施例中，转动基体33为近似半球形的结构，并且外壳体35较为圆润的一端与吸盘23抵接，可降低其转动过程中的阻力。

由此，内壳体34与外壳体35之间的间隙提供了缓冲空间，外壳体35可在这一空间范围内产生形变，从而起到接触缓冲作用，也可以降低晶圆在校准过程中与吸盘23之间的摩擦力。此外，外壳体35的形变还能够实现对晶圆边缘的限位，避免校准过程中晶圆脱离校准基块25的作用范围。并且，转动基体33中外壳体35在与晶圆接触的过程中产生形变，还可以降低二者作用过程中的冲击力影响转轴31的转动，可避免转轴31在挤压作用下出现转动卡死的不良现象。

进一步的，转轴31与校准基块25的配合处设置有齿形结构32。如此，在转动件30相对于校准基块25转动时，因为转轴31上的齿形结构32使得转动件30的转速不致过高，可防止出现打滑现象，从而保证转动基体33外侧与晶圆的有效接触，施力顺畅。齿形结构32的设置使转轴31在转动过程中出现较小幅度的卡顿，如此使得晶圆与转动基体33之间的相互作用力处于变化状态，如此，晶圆放置在吸盘23上之后，在校准基块25的推动作用下移动的过程中，其移动速度也处于变化状态，并且能够相对于吸盘23实现小幅度的转动，从而可提高校准精度和校准效率。

采用本实施例的晶圆预对准装置，首先，利用机械手将晶圆转移至吸盘23中部的上方，利用输气管14与外接泵体配合，在校准壳体21内形成负压，吸盘23吸附晶圆，可防止晶圆在转移过程中因惯性或放置角度等问题而发生掉落或出现磕碰等，避免磨损，保证晶圆的完整性。然后，利用液压杆26推动吸盘23边缘的多个校准基块25同步向吸盘23的中心方向移动，如此，以保证晶圆与吸盘23的同轴度。在此过程中，转动件30的转动基体33与晶圆的外侧边缘抵接，并在作用力下转动，从而，晶圆与转动件30转动配合，可降低对晶圆外表的磨损。晶圆移动至适宜位置后，校准组件20在驱动组件12的带动下沿导轨13移动至视觉检测组件11的下方，并与视觉检测组件11的检测端相对，接受检测。检测完成后，驱动组件12带动校准组件20离开视觉检测组件11的检测区域，并关闭外接泵体，利用液压杆26带动校准基块25向远离吸盘23中心的方向移动，如此释放晶圆。最好，利用机械手将晶圆转移至下一工位即可。

实施例2

图7~图9示意性的显示了根据本发明另一实施方式的晶圆预对准装置，与实施例1的不同之处在于：

输气管14的内部配置有整流件40，整流件40包括长条状的整流壳体41，整流壳体41沿输气管14的气流流向延伸，整流壳体41的外壁与输气管14的内壁抵接。整流壳体41的内部配置有沿长度方向延伸的第一通道42，第一通道42的外侧设有上下贯通的第二通道43，本实施例中第一通道42外侧均匀分散三个第二通道43，相邻的两个第二通道43之间通过隔板44分隔，隔板44的一端与第一通道42的外壁相连，另一端与整流壳体41的外壁相连。隔板44与整流壳体41可设置为一体式结构或分体式结构。

由此，输气管14可与外接泵体相连，用于抽取校准壳体21内部的气体，产生负压，从而实现对晶圆的吸附。整流件40的设置对输气管14起到加固作用，可避免因外接泵体的抽吸力度而导致的输气管14变形，保证气路的畅通。第一通道42的外部设置第二通道43，其中第一通道42与吸盘23的中心的吸附孔体24相对，可主要用于抽吸吸盘23与晶圆之间的气体，必要时可在整流件40与吸盘23之间设置连接管，通过连接管将第一通道42与吸盘23上的吸附孔体24相连；第二通道43环绕在第一通道42的外围，可用于辅助抽吸吸盘23底部以及侧方的气体。第一通道42与第二通道43这种分离式的结构设置能够降低不同区域的气流之间的干扰，从而保证吸盘23对晶圆的吸力，防止晶圆脱落或磕碰；并且能够促进晶圆周边气体的流动，从而使得晶圆周围的气体更加均衡，防止局部环境温度过高。利用第一通道42与第二通道43的分离式结构使得晶圆与吸盘23之间的气流以及晶圆外缘的气流在外接泵体的作用下快速进入输气管14，从而降低晶圆外缘的气流进入吸盘23与晶圆之间的几率，避免因吸盘23温度变化而导致晶圆受热不均，也就是降低校准壳体21内不同区域的温差对晶圆的影响。

进一步的，整流壳体41的外壁上配置有沿长度方向延伸的通槽45。如此，整流壳体41的外壁具有一定的形变空间，在外部泵体对校准壳体21内部进行抽吸的过程中，整流件40内部充气，气流冲击第一通道42和第二通道43的内壁，从而使得整流壳体41的外侧壁向外伸张，从而增强稳定性。在这一过程中通槽45发生形变，其对应的两侧壁之间间距变小，与输气管14的内壁之间产生周向的摩擦，也有助于防止整流件40的滑落。

第二通道43的内部沿长度方向布设有装配板50，装配板50的外缘与第二通道43的内侧壁抵接，装配板50配置有通孔51。进一步的，在一些实施例中，通孔51的侧方配置有导流板，导流板向远离吸盘23的方向延伸。

如此，利用装配板50可加强整流件40的空间稳定性，进一步防止输气管14变形。此外，相邻设置的装配板50上的通孔51可设置在不同的位置，并设置不同的孔径大小，如此，气流在多个装配板50之间流动时，其流向和流速会发生一定的变化，从而使得气流冲撞整流壳体41侧壁的几率增加，并使得整流壳体41不同位置受力情况不同、形变量不同，从而可以防止整流壳体41发生不可逆的形变，延长使用寿命。

实施例3

图10~图12示意性的显示了根据本发明又一实施方式的晶圆预对准装置，与实施例2的不同之处在于：

整流壳体41的外侧配置有沿长度方向延伸的开槽，开槽处配置有密封板52，密封板52与整流壳体41的开槽相配合，用于对第二通道43的密封。并且，设置密封板52的厚度大于整流壳体41外侧壁的厚度。此外，装配板50配置有分流插板53，分流插板53用于分隔通孔51，分流插板53远离第一通道42的一端与密封板52相连。多个装配板50上错落设置的通孔51相配合，与同一第二通道43内部的多个装配板50配合的分流插板53可设置为整体结构，从而利用分流插板53实现对第二通道43的再次分割。

如此，被分割后的第二通道43，其中的气流在相邻两个装配板50之间流动时，由于上下方的通孔51并未对其，且通孔51的口径也可能不一致，而不断改变流速并调整流向，进一步提高气流冲击整流壳体41侧壁以及密封板52等组件的几率，并使得相邻两个装配板50之间的空间所受气流的气压处于变化状态。因此，第二通道43内部，由装配板50分隔出的多个气流空间内部的气压处于不稳定的状态，使得整流壳体41以及密封板52所受压力处于变化状态，防止整流壳体41以及密封板52发生不可逆的形变，并通过整流壳体41以及密封板52作用于输气管14内壁，防止整流件40滑落。

此外，密封板52可选用与整流壳体41不同的材质加工而成，如此，二者与输气管14之间摩擦系数不同，在气流的作用下，密封板52与整流壳体41与输气管14内壁之间的摩擦力不同，也可避免整流件40在输气管14内部旋转，从而提高稳定性。

本发明的操作步骤中的常规操作为本领域技术人员所熟知，在此不进行赘述。

以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种晶圆预对准装置，包括基座（10），其特征在于，

所述基座（10）上方配置有校准组件（20）和视觉检测组件（11），所述校准组件（20）能够在所述视觉检测组件（11）的下方往返移动；

所述校准组件（20）包括校准壳体（21），所述校准壳体（21）的下方配置有输气管（14），所述输气管（14）与所述校准壳体（21）气路连通；所述校准壳体（21）的顶部设有开口；所述校准壳体（21）的内部配置有吸盘（23），所述吸盘（23）配置有吸附孔体（24）；所述吸盘（23）的外侧边缘配置有校准基块（25），所述校准基块（25）能够沿所述吸盘（23）的径向往返移动；所述校准基块（25）的内侧边缘配置有转动件（30），所述转动件（30）能够绕竖直轴线转动；

所述输气管（14）的内部配置有整流件（40），所述整流件（40）包括长条状的整流壳体（41），所述整流壳体（41）的内部配置有沿长度方向延伸的第一通道（42），所述第一通道（42）的外侧设有上下贯通的第二通道（43）；所述第二通道（43）的内部沿长度方向布设有装配板（50），所述装配板（50）的外缘与所述第二通道（43）的内侧壁抵接，所述装配板（50）配置有通孔（51）。

2.根据权利要求1所述的一种晶圆预对准装置，其特征在于，

所述转动件（30）包括转轴（31）和转动基体（33），所述转动基体（33）套设在所述转轴（31）的外部；所述转轴（31）的顶部套设在所述校准基块（25）的内部并且所述转轴（31）能够转动。

3.根据权利要求2所述的一种晶圆预对准装置，其特征在于，

所述转动基体（33）包括内外套设的内壳体（34）和外壳体（35），所述内壳体（34）与所述外壳体（35）均为薄壁结构，所述内壳体（34）与所述外壳体（35）之间设有间隙。

4.根据权利要求1所述的一种晶圆预对准装置，其特征在于，

所述基座（10）的上表面配置有导轨（13），所述校准壳体（21）的下方与所述导轨（13）滑动连接，所述校准壳体（21）与驱动组件（12）相配合，所述驱动组件（12）能够驱动所述校准壳体（21）沿所述导轨（13）往返移动。