CN213660373U - 一种适用于不同尺寸晶片的预对准装置 - Google Patents

Abstract

一种适用于不同尺寸晶片的预对准装置，涉晶片制造技术领域，解决现有晶片预对准装置不能适用于不同尺寸晶片的技术不足，采用的技术手段包括：载台、十字形托臂、第一步进电机、真空吸盘、第二步进电机、硅胶辊、十字形滑轨、支架、图像采集模块和数据处理模块，真空吸盘连接在第一步进电机上，并随其在载台的中轴线上同步上下移动以在载台上表面上伸缩；第二步进电机分处于十字形托臂的端部并与转动处于十字形托臂上的硅胶辊连接。本实用新型的有益效果在于：支架可在十字形滑轨的滑道上在十字形托臂相邻两托臂间经向移动，以自由调节支架上的图像采集模块位置，使其能够完整采集到置于十字形托臂上的晶片边缘图像，提高了本实用新型的适用性。

Description

一种适用于不同尺寸晶片的预对准装置

技术领域

本实用新型涉及晶片制造技术领域，更具体的涉及一种适用于不同尺寸晶片的预对准装置。

背景技术

在晶片进行缺陷扫描及电特性测试等步骤前，需要对晶片进行精准定位及预对准。目前常用的方法是在晶片上设置对准标记，通过对对准标记的扫描识别，实现晶片的对准。

但是，现有晶片预对准装置其用于扫描及采集晶片对准标记的图像采集模块设置在一固定的支架上，其位置不能自由调节。因此，图像采集模块在对晶片进行扫描识别时，只能扫描识别出特定区域内的晶片位置图像，一旦改变了晶片的尺寸，则图像采集模块不能完全扫描并识别晶片，导致晶片定位不准确，影响后续检测步骤的顺利进行。

实用新型内容

综上所述，本实用新型的目的在于解决现有晶片预对准装置不能适用于不同尺寸晶片扫描、对准的技术不足，而提供一种适用于不同尺寸晶片的预对准装置。

为实现上述目的，本实用新型采用了下述技术方案：

一种适用于不同尺寸晶片的预对准装置，包括有载台，所述载台上部设有十字形托臂，所述十字形托臂的中轴线位置上滑动设有一可轴向移动的第一步进电机，所述第一步进电机的竖直转轴上连接有一用于吸附晶片的真空吸盘，所述真空吸盘随第一步进电机同步上下移动以在十字形托臂的表面进行上下伸缩，并在第一步进电机的驱动下水平转动。十字形托臂的四个托臂端部分别纵向设有一第二步进电机，所述每个第二步进电机的转动轴上分别连接有一转动处于各托臂纵向轴线上的、用于承托并移动晶片的硅胶辊，所述硅胶辊的上部凸出于十字形托臂的上表面且低于真空吸盘向上移动的最高点。载台的下部水平设有与十字形托臂呈45°角的十字形滑轨，所述十字形滑轨的四条滑道上分别滑动连接有一在相邻两托臂间径向移动的支架，所述每个支架上皆设有用于获取晶片图像信息的图像采集模块，所述装置还包括有与所述图像采集模块耦接的数据处理模块，所述数据处理模块接收图像采集模块的数据信息，将其与预先设置的标准数据值进行比对得出偏差量，根据偏差量计算得出第一步进电机及第二步进电机各转动轴的角位移量，并按照得出的角位移量控制各步进电机转动以移动晶片，使其精确对准。

所述载台的中轴线位置上设有竖直滑槽，所述竖直滑槽的底部设有一竖直向上设置的第一气缸，所述第一气缸的活塞杆首端部固定连接在所述第一步进电机底面的中部，竖直滑槽的上部开口处于所述十字形托臂上表面的中部，所述真空吸盘的外周直径与竖直滑槽上部开口的孔径相匹配。

所述载台下部的中轴线位置上设有一水平转动的双层齿轮座，相互对应的两个所述的支架下部水平设有对应啮合于所述双层齿轮座同一层齿轮两侧的齿条，相对应的两个支架通过所述的齿条及双层齿轮同步相向或背向移动。

所述十字形滑轨的其中一条滑道端部纵向设有一第二气缸，所述第二气缸的活塞杆伸向十字形滑轨的中部，其上活动设有一位置可调节的紧固件，所述的紧固件与同一滑道上的支架连接。

所述十字形滑轨的每条滑道外表面上皆划设有刻度。

所述的图像采集模块包括有用于向晶片边缘部发射光线的发光单元，用于获取光线并转化为模拟信号的CCD线性传感器，以及用于将所述CCD传感器的模拟信号转化为数字信号并传授给所述数据处理模块处理的模数转换单元。

所述支架的上部水平对应设有向所述载台中轴线方向延伸的第一支臂和第二支臂，所述的第一支臂与第二支臂对应处于晶片边缘的上下两侧，所述的发光单元设于第二支臂的上表面中部，所述的CCD线性传感器设于第一支臂下表面的中部。

本实用新型的有益效果为： 通过十字形托臂中部的真空吸盘来承托并吸附晶片，并在第一步进电机的驱动下带动晶片转动以使晶片上的对准标记对应到图像采集模块的方向上。然后，在第二步进电机的驱动下通过各硅胶辊带动晶片在十字形托臂上水平移动以使晶片精确对准。

本实用新型将图像采集模块设置在可在十字形滑轨的滑道上移动的支架上，晶片尺寸变化时可适当调节支架在十字形滑轨上的位置，以使图像采集模块能够完整的采集到晶片的位置图像，继而通过数据处理模块将采集到的晶片位置图像数据与预先设置的标准数据值进行比对得出偏差量，根据偏差量计算得出第一步进电机及第二步进电机各转动轴的角位移量，并按照得出的角位移量控制各步进电机转动以移动晶片，使其精确对准，适用性高。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型载台剖面结构示意图；

图3为本实用新型十字形滑轨结构示意图（隐藏齿条）；

图4为本实用新型支架齿条与双层齿轮座连接结构俯视图；

图5为本实用新型十字形滑轨其中一条滑道后侧面第二气缸与支架连接结构示意图；

图6为本实用新型电路原理框图。

图中：1.载台，11.十字形托臂，12.竖直滑槽，13.凹槽，14.转轴，15.硅胶辊，16.第二步进电机，17.齿轮组，18.齿轮槽，19.齿条伸缩槽，2.第一气缸，3.第一步进电机，4.真空吸盘，5.十字形滑轨，51.销轴，52.双层齿轮座，53.第二气缸，54.滑杆，55.滑块，56.紧固件，57.刻度，6.支架，61.齿条，62.指针，63.第一支臂，64.第二支臂，7.图像采集模块，71.发光单元，72.CCD线性传感器，73.模数转换单元，8.数据处理模块。

具体实施方式

以下结合附图和本实用新型优选的具体实施例对本实用新型的结构作进一步地说明。本实施例仅只是本实用新型的一种优选的实施方式，不能理解为是对本实用新型的限制。

参照图1至图6所示，本实用新型：一种适用于不同尺寸晶片的预对准装置，包括有载台1，该载台1的上部水平设有与载台1同轴线的十字形托臂11。在载台1的中轴线上部位置上设有一圆筒状的竖直滑槽12，该竖直滑槽12的上部开口处于十字形托臂11的上表面上。在竖直滑槽12的底部固定连接有一竖直向上设置的第一气缸2，该第一气缸2的活塞杆竖直上下伸缩，其顶端部螺纹固定连接有一随第一气缸2的活塞杆竖直上下移动的、用于带动晶片转动的第一步进电机3，该第一步进电机3的竖直转轴与载台1同轴线，其上固定连接有一用于承托并吸附晶片的真空吸盘4。该真空吸盘4的外周尺寸与竖直滑槽12的上部开口孔径相匹配，真空吸盘4在第一气缸2的驱动下随第一步进电机3沿竖直滑槽12同步上下移动，以在十字形托臂11的表面进行上下伸缩。

常态下第一气缸2的活塞杆收回，第一步进电机3带动真空吸盘4收回到竖直滑槽12内。当需要对晶片进行吸附固定或转动时，第一气缸2的活塞杆向上伸出，并推动第一步进电机3带动真空吸盘4向上伸出到十字形托臂11上表面的上方。机械手将晶片放置到真空吸盘4上吸附固定后，第一步进电机3的转动轴进行精确的角位移量转动，将晶片上的定位标记校正到正确的方向上。

具体的，参照图1及图2所示，十字形托臂11的四个托臂上表面上分别纵向开设有一条向下凹陷的凹槽13，所述凹槽13内通过一转轴14连接有一用于承托并移动晶片的硅胶辊15，硅胶辊15纵向处于凹槽13内。每个托臂的尾端部皆固定连接有一与转轴14相对应的第二步进电机16，第二步进电机16的转动轴与转轴14处于同一轴线上，且通过齿轮组17连接在转轴14的尾端。每个硅胶辊15的上端部皆凸出于托臂的上表面，且硅胶辊15上端部的位置低于真空吸盘4竖直向上移动的最高点。

本实用新型通过第二步进电机16驱动纵向设于各托臂上的硅胶辊15来承托并移动晶片。步进电机的转动轴角位移量可进行精确控制，有利于硅胶辊15精确移动并调节晶片的位置。同时，本实用新型十字形托臂11上相对应的两托臂上的硅胶辊15同步转动，用于在水平面内沿X轴或Y轴移动晶片。

由于真空吸盘4其向上移动至其最高点时高于硅胶辊15的上端部，因此，当需要对晶片进行转动以使其上的对准标记转动到适当的位置上时，真空吸盘4在第一气缸2的驱动下可将晶片托举使其下表面脱离硅胶辊15，从而便于第一步进电机3驱动真空吸盘4带动晶片转动。当晶片在第一步进电机3的驱动下精确转动，使晶片上的定位标记转动到正确的方向上后，真空吸盘4放开晶片并在第一气缸2的带动下收回到竖直滑槽12内。而后晶片落在硅胶辊15上，继而在各第二步进电机16的驱动下由硅胶辊15带动在水平面内进行移动以使晶片校正对准。

具体的，参照图1、图3至图6所示，载台1的下部水平设有与十字形托臂11呈45°角偏转的十字形滑轨5，该十字形滑轨5与十字形托臂11的中部同处于载台1的中轴线上。十字形滑轨5的四条滑道上分别滑动连接有一在相邻两托臂间径向移动以调节其位置的支架6。

具体的，每个支架6上皆设有用于获取晶片整体及边缘图像信息的图像采集模块7，本实用新型预对准装置还包括有与图像采集模块7耦接的数据处理模块8。数据处理模块8接收图像采集模块7的数据信息，将其与预先设置的标准数据值进行比对得出晶片实际位置与标准位置间的偏差量，根据偏差量计算得出第一步进电机3及第二步进电机16各转动轴的角位移量，并按照得出的角位移量精确控制各步进电机转动，并通过真空吸盘4、各硅胶辊15移动晶片，使其精确对准。

具体的，参照图1至图3所示，十字形滑轨5的上表面中部位置上通过一销轴51转动连接有一可水平自由转动的双层齿轮座52。相配合的，载台1底部的中轴线位置上开设有一对应处于竖直滑槽12下方的齿轮槽18，将十字形滑轨5装配到载台1下部后，双层齿轮座52转动处于齿轮槽18内。

具体的，参照图1、图3及图4所示，相互对应的两个支架6下部水平设有对应啮合于双层齿轮座52同一层齿轮两侧的齿条61，相对应的两个支架6通过齿条61及双层齿轮同步相向或背向移动。相配合的，载台1的下部对应设有用于四个支架6上的四根齿条61伸入齿轮槽18以啮合在双层齿轮座52上的齿条伸缩槽19，齿条伸缩槽19与齿轮槽18相连通。

需要说明的是，实际装配时四个支架6的初始位置与载台1中轴线间的间距应该相同，保证使用时通过拉动其中一个支架6即可同步带动另外三个支架6随其移动相同的距离，使各支架6距离载台1中轴线的间距相等。

具体的，参照图5所示，为了防止支架6阻碍晶片的置入与转移，本实用新型十字形滑轨5的其中一条滑道尾端部还纵向固设有一用于拉动其中一个支架6以同步带动其他三个支架6移动，以为晶片的置入与转移让出足够空间的第二气缸53。具体的，该条滑道的后侧面上纵向固设有滑杆54，第二气缸53的活塞杆首端部通过一滑块55滑动连接在该滑杆54上，且第二气缸53的活塞杆通过该滑块55在滑杆54上水平纵向伸向十字形滑轨5的中部。常态下第二气缸53的活塞杆向十字形滑轨5的中部伸出。在第二气缸53的活塞杆上活动设有一位置可调节的紧固件56，该紧固件56夹持在活塞杆上并通过可快速拆卸的螺栓紧固。紧固件56的上部螺纹固定连接在处于同一滑道上的支架6底部，以通过位置可调节的紧固件56适应支架6初始位置的调节。

具体的，参照图3所示，为了便于调节支架6的初始位置，保证各支架6距离载台1中轴线的间距相等，本实用新型在十字形滑轨5的每条滑道外表面上皆划设有刻度57，刻度57准确标注了该刻度57线距离载台1中轴线的间距，各支架6底部的中轴线上对应设有用于指示刻度57线的指针62，通过观察指针62指向的刻度57线，即可方便快捷地确定支架6与载台1中轴线间的间距，使支架6初始位置的调节更加方便。

实际使用前先将固定在其中一个支架6上的紧固件56从第二气缸53的活塞杆上松脱，然后根据晶片尺寸对应调节各支架6初始位置，通过指针62及刻度57确定好支架6的初始位置后，再将紧固件56锁紧固定在伸出的第二气缸53活塞杆上。实际使用时在将晶片置入到十字形托臂11上吸附固定前，第二气缸53的活塞杆收回将四根支架6沿十字形滑轨5径向向外移动，为晶片的置入留出足够的空间。待晶片置入完成后，第二气缸53的活塞杆伸出，通过紧固件56将四根支架6径向推动到预先设置好的位置上。

具体的，参照图3及图6所示，图像采集模块7包括有用于向晶片边缘部发射光线的发光单元71，用于获取光线并转化为模拟信号的CCD线性传感器72，以及用于将所述CCD传感器的模拟信号转化为数字信号并传授给数据处理模块8处理的模数转换单元73。

具体的，支架6呈F型结构，其上部水平对应设有向载台1中轴线方向延伸的第一支臂63和第二支臂64，将晶片置入到十字形托臂11上吸附固定好后，支架6径向移动到初始位置，此时，第一支臂63与第二支臂64对应处于晶片边缘的上下两侧。

具体的，图像采集模块7的发光单元71设于第二支臂64的上表面中部， CCD线性传感器72设于第一支臂63下表面的中部。

实际使用时，由第二支臂64上表面中部的发光单元71向晶片的边缘部投射光线，并由第一支臂63下表面中部是CCD线性传感器72接收发光单元71投射后的光线，并由其内部配置成直线状的规定了顺序的像素按顺序读出积累电荷，并将所有像素的积累电荷作为电信号依次输出给模数转换单元73。而后，模数转换单元73将接收到的由CCD线性传感器72发出的模拟信号转换为数字信号并发送给数据处理模块8处理。数据处理模块8将接收到的晶片实际位置数据信息与预先设定的标准数据值进行比对并得出晶片的偏差量，数据处理模块8根据偏差量进一步计算得出第一步进电机3及第二步进电机16各转动轴的角位移量，并按照得出的角位移量控制各步进电机转动以通过真空吸盘4及各硅胶辊15移动晶片，使其精确对准。

通过上述技术手段，本实用新型能够适用于不同尺寸晶片的预对准，适用性高且对准效果好。

上述实施例仅仅为了表述清楚本实用新型的具体一种实施方式，并不是对本实用新型的实施方式的限定。依据本实用新型原理可以推导总结出其他一些对载台1、十字形托臂11、十字形滑轨5、支架6等的调整或改动，在此就不进行一一列举。凡是依据本实用新型的精神和原则之内做出的任何修改、替换或改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围内。

Claims (7)

1.一种适用于不同尺寸晶片的预对准装置，其特征在于：包括有载台，所述载台上部设有十字形托臂，所述十字形托臂的中轴线位置上滑动设有一可轴向移动的第一步进电机，所述第一步进电机的竖直转轴上连接有一用于吸附晶片的真空吸盘，所述真空吸盘随第一步进电机同步上下移动以在十字形托臂的表面进行上下伸缩，并在第一步进电机的驱动下水平转动；十字形托臂的四个托臂端部分别纵向设有一第二步进电机，所述每个第二步进电机的转动轴上分别连接有一转动处于各托臂纵向轴线上的、用于承托并移动晶片的硅胶辊，所述硅胶辊的上部凸出于十字形托臂的上表面且低于真空吸盘向上移动的最高点；载台的下部水平设有与十字形托臂呈45°角的十字形滑轨，所述十字形滑轨的四条滑道上分别滑动连接有一在相邻两托臂间径向移动的支架，所述每个支架上皆设有用于获取晶片图像信息的图像采集模块，所述装置还包括有与所述图像采集模块耦接的数据处理模块，所述数据处理模块接收图像采集模块的数据信息，将其与预先设置的标准数据值进行比对得出偏差量，根据偏差量计算得出第一步进电机及第二步进电机各转动轴的角位移量，并按照得出的角位移量控制各步进电机转动以移动晶片，使其精确对准。

2.根据权利要求1所述的一种适用于不同尺寸晶片的预对准装置，其特征在于：所述载台的中轴线位置上设有竖直滑槽，所述竖直滑槽的底部设有一竖直向上设置的第一气缸，所述第一气缸的活塞杆首端部固定连接在所述第一步进电机底面的中部，竖直滑槽的上部开口处于所述十字形托臂上表面的中部，所述真空吸盘的外周直径与竖直滑槽上部开口的孔径相匹配。

3.根据权利要求1所述的一种适用于不同尺寸晶片的预对准装置，其特征在于：所述载台下部的中轴线位置上设有一水平转动的双层齿轮座，相互对应的两个所述的支架下部水平设有对应啮合于所述双层齿轮座同一层齿轮两侧的齿条，相对应的两个支架通过所述的齿条及双层齿轮同步相向或背向移动。

4.根据权利要求1所述的一种适用于不同尺寸晶片的预对准装置，其特征在于：所述十字形滑轨的其中一条滑道端部纵向设有一第二气缸，所述第二气缸的活塞杆伸向十字形滑轨的中部，其上活动设有一位置可调节的紧固件，所述的紧固件与同一滑道上的支架连接。

5.根据权利要求1所述的一种适用于不同尺寸晶片的预对准装置，其特征在于：所述十字形滑轨的每条滑道外表面上皆划设有刻度。

6.根据权利要求1所述的一种适用于不同尺寸晶片的预对准装置，其特征在于：所述的图像采集模块包括有用于向晶片边缘部发射光线的发光单元，用于获取光线并转化为模拟信号的CCD线性传感器，以及用于将所述CCD传感器的模拟信号转化为数字信号并传授给所述数据处理模块处理的模数转换单元。

7.根据权利要求6所述的一种适用于不同尺寸晶片的预对准装置，其特征在于：所述支架的上部水平对应设有向所述载台中轴线方向延伸的第一支臂和第二支臂，所述的第一支臂与第二支臂对应处于晶片边缘的上下两侧，所述的发光单元设于第二支臂的上表面中部，所述的CCD线性传感器设于第一支臂下表面的中部。

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