CN117747526B - 一种晶圆分选导片机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种晶圆分选导片机，涉及晶圆分选技术领域，包括机架，机架配置有上料区、检测区、出料区和机械手，机械手用于将晶圆在上料区、检测区、出料区之间转移；机械手包括夹持件，夹持件配置有吸附组件，吸附组件包括第一基体，第一基体的中部配置有第一抽吸腔，第一抽吸腔内同轴设置滑移件，滑移件能够沿第一抽吸腔轴线往返移动，滑移件布设有第一气孔，第一气孔与第一抽吸腔连通。本发明的目的在于提供一种测量精度高、稳定性高且工作时间长的一种晶圆分选导片机。

Description

一种晶圆分选导片机

技术领域

本发明属于晶圆分选技术领域，具体涉及一种晶圆分选导片机。

背景技术

在半导体行业生产中，晶圆在制程中采用不同的生产工艺，而不同生产工艺的生产设备所使用的晶圆载盘不同，因此在整个制程中需要频繁地把晶圆在不同载盘之间周转，同时因晶圆需要洁净的环境进行操作，晶圆正面要求不能接触，所以人工进行分选装载比较不便，并容易造成污染，所以多采用人工进行晶圆盒装配后由机械自动检测分选导片，随着科学技术的飞速发展，也得到了技术改进，但是现有技术发明在使用时，由于会有不同大小的晶圆需要进行分选，制备多台固定型号机器较为不便，而传统的分选机晶圆输送板的负压孔因为晶圆大小的不同，只能采用中间单孔吸附的形式，因为单孔吸附，容易因为吸附时不平稳等情况造成晶圆吸附的不稳定，从而造成危险和不便。

现有技术如名为一种晶圆分选设备和晶圆分选方法的发明，此发明的公开号为TW202303797A。此发明提供一种晶圆分选设备和晶圆分选方法，晶圆分选设备包括：第一分选区该第一分选区包括晶圆输入介面和第一晶圆收集介面；中转区与该第一分选区邻接；第一机械手设置于该第一分选区配置为将输入至该晶圆输入介面的晶圆移动至该第一晶圆收集介面和该中转区中的至少一处；第二分选区与该中转区邻接该第二分选区包括多个第二晶圆收集介面；第二机械手设置于该第二分选区配置为将该中转区的晶圆移动至该多个第二晶圆收集介面中的至少一个第二晶圆收集介面，此发明实施例减少了不合格晶圆对于晶圆载具的占用提高了晶圆分选的便利性。但此发明无法实现稳定且平稳的晶圆吸附和转移。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶圆分选导片机，能够提高晶圆在转移过程中稳定性，防止晶圆在转移过程中变形。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

一种晶圆分选导片机，包括机架，机架配置有上料区、检测区、出料区和机械手，机械手用于将晶圆在上料区、检测区、出料区之间转移；机械手包括夹持件，夹持件配置有吸附组件，吸附组件包括第一基体，第一基体的中部同轴配置有第一抽吸腔，第一抽吸腔内同轴设置滑移件，滑移件能够沿轴线往返移动，滑移件布设有第一气孔，第一气孔与第一抽吸腔连通，第一抽吸腔通过气管与外接负压装置相连。

采用上述技术方案，在利用机械手转移晶圆的过程中，夹持件可用于对晶圆的外侧边缘进行夹持，并使晶圆的外表面与的第一基体贴合。吸附组件可对晶圆的表面进行吸附，在吸附的过程中，利用外接负压装置对第一抽吸腔进行抽真空处理，从而在第一基体与晶圆之间形成负压，保证对晶圆的吸附效果。

滑移件均匀布设多个第一气孔，如此，在外接负压装置运行过程中，滑移件与晶圆之间的气体可从多个第一气孔均匀的向第一抽吸腔内部流动，利用多个第一气孔对气流进行分割，可避免因不同区域之间气流流量不同而导致的晶圆受力失衡。

进一步的，滑移件与第一基体弹性连接。具体的，滑移件的中部通过弹簧与第一基体相连。如此，在晶圆与第一基体抵接的过程中，可压迫滑移件向贴近第一抽吸腔底部的方向移动，利用弹簧的形变实现缓冲，降低晶圆外表磕碰损伤的风险。并且，由于弹簧的弹性，可在转移晶圆的过程中根据夹持件的夹持力度、外接负压装置的抽吸强度与晶圆的重力调整滑移件相对于第一基体的位置，避免晶圆受力过重。此外，在取消对晶圆的吸附的过程中，弹簧恢复形变，促使滑移件带动晶圆远离第一抽吸腔的底部，带动晶圆向脱落第一基体的方向移动，也就是实现将晶圆向外推移的效果，可快速实现晶圆与第一基体的分离，提高机械手的搬运效率。

根据本发明一实施例，第一基体的外侧配置有放置平台，放置平台同轴套设在滑移件的外部，放置平台的表面环绕配置有多个第一吸盘，第一吸盘与外接负压装置相连。

由此，放置平台设置为光滑的圆环结构，在利用吸附组件对晶圆进行吸附时，晶圆的外表面可与放置平台相贴合，利用放置平台可实现对晶圆水平度的调整，可防止晶圆在吸附作用下变形。利用多个第一吸盘抽吸放置平台与晶圆之间的气体，能够相对确保晶圆各个区域水平度的一致性。

根据本发明一实施例，第一基体上，在放置平台与滑移件之间设有环槽，环槽的底部配置有第二吸盘，第二吸盘与外接负压装置相连；环槽与滑移件之间设有抽吸挡环，抽吸挡环与滑移件同轴设置，并且环槽与第一抽吸腔分设在抽吸挡环的内外两侧。

由此，利环状的抽吸挡环将滑移件与放置平台分隔开来，从而保证内部的滑移件与第一吸盘对晶圆不通过区域的有效吸附，防止吸附力度失衡。

环槽的设置在第一抽吸腔与放置平台之间形成新的吸附区域，利用第二吸盘进一步扩大对晶圆的吸附范围，保证吸附效果。

根据本发明一实施例，夹持件的外缘配置有第一限位板，第一限位板能够靠近或远离夹持件的中心；第一限位板具有弧形外缘，第一限位板的弧形外缘朝向夹持件的中心设置。

根据本发明一实施例，夹持件包括基板，基板的一侧对称设置有两个夹爪，夹爪对称设置有两个延伸臂；第一限位板与延伸臂活动连接，能够沿延伸臂的长度方向往返移动。

若基板为方形结构，则延伸臂沿基板的对角线延伸；若基板为圆形结构，则延伸臂沿基板的径向延伸。

如此，利用夹持件夹持吸附晶圆的过程中，第一限位板的弧形外缘与晶圆的外缘抵接，根据晶圆尺寸的不同，第一限位板可沿延伸臂滑移，并通过弹簧实现与晶圆的紧密贴合，提高夹持件的适配性，并保证晶圆转移过程中的稳固性，防止晶圆脱落。

基板以及夹爪的多个位点对称设置吸附组件，从多个位点对转移的晶圆进行吸附，提高吸附的有效性，能够保证晶圆受力均衡，避免晶圆脱落。

根据本发明一实施例，检测区配置有视觉检测器，视觉检测器的下方配置有定位组件，用于固定晶圆；定位组件能够在视觉检测器的下方往返移动。

机械手利用夹持件将上料区的晶圆转移至设在检测区的定位组件上，定位组件携带晶圆移动至视觉检测器的检测范围并接受检测后，根据检测结果的不同机械手再利用夹持件将晶圆转移至对应的出料区，实现对晶圆的分选。

进一步的，视觉检测器的下方配置滑移组件；滑移组件包括直线型的滑轨和滑板，滑板与滑轨滑动连接，定位组件固定设置在滑板的上方。滑轨设置在视觉检测器的下方，滑板沿滑轨滑动，能够带动定位组件移入或移出视觉检测器的检测范围。

根据本发明一实施例，定位组件包括吸附基体，吸附基体内部设有气流通道，气流通道与外接负压装置相连；吸附基体的外侧环绕设置第一臂体，第一臂体远离吸附基体的末端配置有限位件，限位件用于与晶圆的边缘相贴合。

由此，定位组件可通过吸附基体对放置在其上的晶圆实现吸附，防止定位组件沿滑轨移动过程中晶圆掉落。多个第一臂体与限位件的设置可用于对晶圆的夹持，提高晶圆的稳定性，并保证晶圆与吸附基体的同轴度，保证检测结果的准确性。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.机械手配置夹持件，利用其上的吸附组件在转移晶圆的过程中实现对晶圆的有效吸附，避免晶圆受力失衡；

2.利用滑移件与第一基体的滑动配合，加强对晶圆的缓冲效果，降低晶圆外表磕碰损伤的风险；并可在取消对晶圆的吸附的过程中，实现将晶圆向外推移的效果，可快速实现晶圆与第一基体的分离，提高机械手的搬运效率；

3.吸附组件中，在第一基体设置放置平台与环槽，利用抽吸挡环将滑移件与放置平台分隔开来，防止不同区域的吸附力度失衡，实现对晶圆的大范围、多区域吸附；抽吸挡环与放置平台相配合，能够确保晶圆的水平度，避免晶圆变形；

4.夹持件配置第一限位板，提高晶圆轴线与基板中心线的同轴度，保证晶圆在多个区域之间转移时的精准度；

检测区，利用定位组件与视觉检测器配合，提高晶圆的稳定性，并保证晶圆与吸附基体的同轴度。

附图说明

图1为一种晶圆分选导片机立体示意图；

图2为一种晶圆分选导片机内部结构示意图；

图3为夹持件仰视示意图；

图4为吸附组件立体示意图；

图5为吸附组件内部结构示意图；

图6为定位组件和滑移组件配合示意图；

图7为定位组件立体示意图；

图8为第二限位板立体示意图；

图9为第二限位板分解示意图。

附图标号：机架1，上料区11，检测区12，出料区13，机械手14，夹持件2，第一限位板21，弧形外缘22，基板23，夹爪24，延伸臂25，吸附组件3，第一基体31，第一抽吸腔32，滑移件33，第一气孔331，放置平台34，第一吸盘341，环槽35，第二吸盘351，抽吸挡环36，定位组件4，吸附基体41，第一臂体42，限位件43，第二臂体44，第三臂体45，滑移组件5，滑轨51，滑板52，第二限位板6，开槽61，第三限位板62，限位柱63。

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：

实施例1：

如图1－图5所示，提供了一种晶圆分选导片机，本装置包括机架1，机架1配置有上料区11、检测区12、出料区13和机械手14，上料区11用于晶圆的进料，检测区12配置有视觉检测器，用于对晶圆的外观进行检测；出料区13用于晶圆的出料，机架1上设置多个出料区13，用于检测合格与不合格的晶圆分别出料；机械手14用于将晶圆在上料区11、检测区12、出料区13之间转移。

其中，机械手14包括夹持件2，夹持件2包括方形的基板23，基板23的一侧对称设置有两个夹爪24，夹爪24对称设置有两个延伸臂25，延伸臂25沿基板23的对角线延伸。第一限位板21具有弧形外缘22，第一限位板21的弧形外缘22朝向夹持件2的中心设置。利用夹持件2对晶圆进行夹持固定的过程中，晶圆卡在四个第一限位板21之间。

夹持件2的外缘配置有第一限位板21，用于实现对晶圆的夹持和固定。具体的，第一限位板21设于基板23的外缘，并与延伸臂25滑动连接，必要时第一限位板21可与延伸臂25的末端通过弹簧等弹性连接。

在利用夹持件2的夹爪24夹持晶圆的过程中，第一限位板21的弧形外缘22与晶圆的外缘抵接，弧形外缘22的设置，使得第一限位板21与晶圆实现点接触，可降低夹持过程中晶圆的磨损。根据晶圆尺寸的不同，第一限位板21可沿延伸臂25滑移，并通过弹簧的弹力保证第一限位板21与晶圆紧密贴合，提高夹持件2的适配性，并保证晶圆转移过程中的稳固性，防止晶圆脱落。利用对称设置的多个第一限位板21还能够提高晶圆转移过程中与基板23中心的同轴度，进而保证晶圆在多个区域间转移的精准度。

基板23以及夹爪24的多个位点对称设置吸附组件3，从多个位点对转移的晶圆进行吸附，提高吸附的有效性，能够保证晶圆受力均衡，避免晶圆脱落。

吸附组件3包括第一基体31，第一基体31由内而外依次设有三个吸附区域：

第一吸附区域，位于第一基体31中部，包括第一抽吸腔32，第一抽吸腔32为同轴设置在第一基体31中部的凹槽结构；第一抽吸腔32内同轴设置滑移件33，滑移件33布设有第一气孔331，第一气孔331与第一抽吸腔32连通，第一抽吸腔32通过气管与外接负压装置相连。

第三区域，位于第一基体31外部，包括设置在第一基体31外缘的、环形的放置平台34，放置平台34同轴套设在滑移件33的外部；放置平台34的表面环绕配置有多个第一吸盘341，第一吸盘341与外接负压装置相连。

第二吸附区域，位于第一吸附区域与第三吸附区域之间，包括设置在放置平台34与滑移件33之间的环槽35，环槽35的底部配置有第二吸盘351，第二吸盘351与外接负压装置相连。此外，环槽35内侧壁为抽吸挡环36，抽吸挡环36与滑移件33同轴设置，并且环槽35与第一抽吸腔32分设在抽吸挡环36的内外两侧。进一步的，抽吸挡环36与放置平台34高度相同。

如此，第一基体31上形成套设的三个吸附区域，能够在夹持件2对晶圆进行夹持的过程中从多个位点对晶圆实现大范围、多区域吸附，能够避免吸附失效造成的晶圆脱落。在利用机械手14转移晶圆的过程中，夹持件2可利用第一限位板21对晶圆的外侧边缘进行夹持。吸附组件3可对晶圆的表面进行吸附，并使晶圆的外表面与第一基体31贴合。在吸附的过程中，利用外接负压装置对第一抽吸腔32、环槽35等区域进行抽真空处理，从而在第一基体31与晶圆之间形成负压，保证对晶圆的吸附效果。

具体的，滑移件33均匀布设多个第一气孔331，如此，在外接负压装置运行过程中，滑移件33与晶圆之间的气体可从多个第一气孔331均匀的向第一抽吸腔32内部流动，利用多个第一气孔331对气流进行分割，可避免因不同区域之间气流流量不同而导致的晶圆受力失衡。

此外，滑移件33能够沿第一基体31的轴线上下往返移动。具体的，滑移件33的中部通过弹簧与第一基体31弹性连接。一般的，在夹持件2与晶圆配合前，由于弹簧压缩量有限，滑移件33部分的暴露在放置平台34以及抽吸挡环36的外部。如此，在夹持件2贴近晶圆的过程中，晶圆先与滑移件33抵接，并压迫滑移件33向贴近第一抽吸腔32底部的方向移动，而第一抽吸腔32连接的气管、环槽35内部的第二吸盘351以及放置平台34上的第一吸盘341可从不同位点对晶圆进行吸附。

在此过程中，利用弹簧的形变实现缓冲，降低晶圆外表磕碰损伤的风险；并且，由于弹簧的弹性，可在转移晶圆的过程中根据夹持件2的夹持力度、外接负压装置的抽吸强度与晶圆的重力调整滑移件33相对于第一基体31的位置，避免晶圆受力过重。此外，在取消对晶圆的吸附的过程中，弹簧恢复形变，促使滑移件33带动晶圆远离第一抽吸腔32的底部，带动晶圆向脱落第一基体31的方向移动，也就是实现将晶圆向外推移的效果，可快速实现晶圆与第一基体31的分离，提高机械手14的搬运效率。并且，在这一过程中，外接负压装置对第一抽吸腔32的抽吸力度改变，由于弹簧的设置，使得滑移件33带动晶圆缓慢向外移动，可避免晶圆因抽吸力度的消失而突然掉落，避免因意外碰撞而变形、磨损。

当弹簧压缩到一定程度，晶圆与放置平台34以及抽吸挡环36抵接。利用抽吸挡环36与放置平台34相配合，能够确保晶圆的水平度，使得晶圆转移过程中，其外表面与吸附组件3的接触面呈多个内外套设的结构，保证晶圆的受力平衡，可防止晶圆变形。

此外，放置平台34与滑移件33相配合，实现对晶圆的大范围、多区域吸附，能够避免吸附失效造成的晶圆脱落。通过第一吸盘341与晶圆表面起到有效贴合吸附，然后中部的滑移件33再进一步吸附，滑移件33利用弹簧与第一基体31相配合，能够根据晶圆与放置平台34的贴合效果，自动进行压力调整，以实现吸附组件3与晶圆表面的有效贴合。

此外，第二吸盘351虽然不与晶圆接触，但也能够对晶圆形成抽吸力，这样抽吸形成的气流能够对晶圆底面起到吹扫的效果，清除晶圆底面杂质，以确保晶圆底面与第一吸盘341以及滑移件33接触面无杂质，进而避免造成晶圆吸附状态下因为接触面有杂质而出现的局部隆起的问题。

实施例2：

如图6－图9所示，根据本发明另一实施方式的晶圆分选导片机，与实施例1相比不同之处在于，

检测区12的视觉检测器的下方配置滑移组件5；滑移组件5包括直线型的滑轨51和滑板52，滑板52与滑轨51滑动连接，滑板52的上方配置有定位组件4，定位组件4用于放置待检测的晶圆。滑轨51设置在视觉检测器的下方，滑板52沿滑轨51滑动，能够带动定位组件4移入或移出视觉检测器的检测范围。

机械手14利用夹持件2将上料区11的晶圆转移至设在检测区12的定位组件4上，定位组件4携带晶圆移动至视觉检测器的检测范围并接受检测后，根据检测结果的不同机械手14再利用夹持件2将晶圆转移至对应的出料区13，实现对晶圆的分选。

定位组件4包括吸附基体41，吸附基体41的下方配置有连接柱，连接柱远离吸附基体41的一端与滑移组件5中的滑板52相连。吸附基体41内部设有气流通道，气流通道与外接负压装置相连。如此，在晶圆转移至定位组件4时，吸附基体41与晶圆接触，并通过气流通道实现对晶圆的吸附，防止定位组件4沿滑轨51移动过程中晶圆掉落。吸附基体41的外侧环绕设置第一臂体42，第一臂体42远离吸附基体41的末端配置有限位件43，限位件43用于与晶圆的边缘相贴合。多个第一臂体42与限位件43的设置可用于对晶圆的夹持，提高晶圆的稳定性，并保证晶圆与吸附基体41的同轴度，保证检测结果的准确性。

限位件43包括对称设置的两个第二限位板6，第二限位板6的一端配置有开槽61，开槽61的槽底与槽内侧壁形成折弯结构，能够与晶圆的外侧边缘相贴合。

两个第二限位板6之间连接有转轴，转轴套设在第一臂体42的末端，转轴与第一臂体42转动连接。两个第二限位板6对称的分设在第一臂体42的两侧。

限位件43还通过连接件与连接柱活动连接。具体的，连接件包括第二臂体44和第三臂体45，其中第二臂体44的一端套设在转轴的外部，并与转轴固定连接，第二臂体44的另一端与第三臂体45的一端转动连接，第三臂体45远离第二臂体44的一端与连接柱转动连接。

如此，相对设置的两个第二限位板6能够与转轴同步转动，从而使得第二限位板6上的开槽61能够相对于吸附基体41调整角度。使用时，在晶圆的移取过程中，限位件43会根据所承受的压力的变化而促使第二限位板6带动转轴相对于第一臂体42转动，也就是改变限位件43的倾斜角度，实现对晶圆夹持以及限位，并且在此过程中够自动调整晶圆的中心与吸附基体41中心对齐，也有助于实现晶圆与视觉检测器中心的对准。根据需要，第三臂体45可设置为液压杆，如此能够精准控制限位件43的摆动角度，进而实现对不同规格的晶圆的夹持。

进一步的，开槽61内部设有第三限位板62，第三限位板62通过限位柱63与第二限位板6转动连接。第三限位板62配置有折弯部，折弯部相邻的两个侧面能够与晶圆的边角接触配合。第三限位板62可选用橡胶等具有弹性的材质。如此，利用第三限位板62和限位柱63的配合结构，还能够对晶圆侧边起到多点位夹持限位的作用，并且第三限位板62能够根据晶圆重力调整形变，进而对晶圆施加适合的夹持力避免晶圆因受力过重而形变。

利用机械手14将晶圆转移至定位组件4时，因为重力的存在，晶圆在下落冲击的过程中，可能产生位移，而限位柱63和第三限位板62的存在能够使晶圆脱离机械手14的夹持件2并向下落下后，晶圆的侧边与第三限位板62接触，消除晶圆落下的冲击以及晶圆这种下落导致的晶圆震动，提高晶圆转移过程中的稳定性。

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 (5)

1.一种晶圆分选导片机，包括机架（1），所述机架（1）配置有上料区（11）、检测区（12）、出料区（13）和机械手（14），所述机械手（14）用于将晶圆在所述上料区（11）、检测区（12）、出料区（13）之间转移；其特征在于，

所述机械手（14）包括夹持件（2），所述夹持件（2）配置有吸附组件（3），所述吸附组件（3）包括第一基体（31），所述第一基体（31）的中部配置有第一抽吸腔（32），所述第一抽吸腔（32）内同轴设置滑移件（33），所述滑移件（33）能够沿第一抽吸腔（32）轴线往返移动，所述滑移件（33）布设有第一气孔（331），所述第一气孔（331）与所述第一抽吸腔（32）连通；

所述第一基体（31）的外侧配置有放置平台（34），所述放置平台（34）同轴套设在所述滑移件（33）的外部，所述放置平台（34）的表面配置有第一吸盘（341）；

所述放置平台（34）与所述滑移件（33）之间设有环槽（35），所述环槽（35）的底部配置有第二吸盘（351）。

2.根据权利要求1所述一种晶圆分选导片机，其特征在于，所述夹持件（2）的外缘配置有第一限位板（21），所述第一限位板（21）能够靠近或远离所述夹持件（2）的中心；所述第一限位板（21）具有弧形外缘（22），所述第一限位板（21）的弧形外缘（22）朝向所述夹持件（2）的中心设置。

3.根据权利要求2所述一种晶圆分选导片机，其特征在于，所述夹持件（2）包括基板（23），所述基板（23）的一侧对称设置有两个夹爪（24），所述夹爪（24）对称设置有两个延伸臂（25）；所述第一限位板（21）与所述延伸臂（25）活动连接，能够沿延伸臂（25）的长度方向往返移动。

4.根据权利要求1所述一种晶圆分选导片机，其特征在于，所述检测区（12）配置有视觉检测器，所述视觉检测器的下方配置有定位组件（4）。

5.根据权利要求4所述一种晶圆分选导片机，其特征在于，所述定位组件（4）包括吸附基体（41），所述吸附基体（41）内部设有气流通道；所述吸附基体（41）的外侧环绕设置第一臂体（42），所述第一臂体（42）远离所述吸附基体（41）的末端配置有限位件（43）。