CN217468377U - 晶圆与托环套合脱出装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种晶圆与托环套合脱出装置，该晶圆与托环的套合脱出装置包括：台面，所述台面具有承载槽，所述承载槽用于承载托环；托环定位单元，位于所述承载槽边缘，所述托环定位单元具有至少三个定位模块，每个所述定位模块的至少部分高于所述承载槽的底面并可沿所述托环的径向向所述承载槽中心移动，以接触并推动所述托环移动直至对准中心定位点；晶圆升降单元，位于所述承载槽中间区域，所述晶圆升降单元贯穿所述台面，所述晶圆升降单元的升降台用于承托晶圆进行升降，实现晶圆与托环的套合或脱出。该装置的托环定位与晶圆定位可同时进行，极大的提高了工作效率。还设置有相应的检测单元，可实现闭环控制，具有高可靠性。

Description

晶圆与托环套合脱出装置

技术领域

本实用新型涉及半导体制造技术领域，更具体地，涉及一种晶圆与托环套合脱出装置。

背景技术

半导体材料作为半导体及微电子工业的基础，经过不断的升级和演进已经得到了极大的发展。其生产工艺过程中已经形成了在生产和搬运过程中采用金属或非金属材料制成的扩展托环与半导体晶圆材料同心套合，起到支撑和保护半导体晶圆材料的作用。这一结构已经越来越广泛的应用在半导体材料行业的生产制造过程中。

现有半导体材料生产过程中，半导体进原材料与其扩展托环的套合与脱出的工艺过程一般由生产工艺人员手动完成。工艺过程有受人为因素影响大，自动化程度和生产效率低，无法在特殊环境进行操作等不足。少数由机器人完成该工艺过程的情况下需要不同机器人配合完成工艺复杂需要在工艺过程前使用独立设备分别进行扩展托环及半导体材料晶圆进行预校准，系统结构复杂、工艺繁琐。且由于半导体材料具有部分镜面反射和工艺表面不可接触等特征，传统自动化设备无法在工艺过程中进行有效的自动化检测，可靠性低。

期望进一步改进晶圆与托环的套合及脱出，提升其效率，减少该工序耗时，并提升可靠性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种晶圆与托环套合脱出装置，使得晶圆与托环的套合及脱出可以高效快速可靠的完成，减少对准定位耗时，提高效率和可靠性。

本实用新型提供一种晶圆与托环套合脱出装置，包括：台面，所述台面具有承载槽，所述承载槽用于承载托环；托环定位单元，位于所述承载槽边缘，用于接触并推动所述托环移动直至对准中心定位点；晶圆升降单元，位于所述承载槽中间区域，所述晶圆升降单元贯穿所述台面，所述晶圆升降单元的升降台用于承托晶圆进行升降，实现晶圆与托环的套合或脱出。

优选地，所述托环定位单元具有至少三个定位模块，每个所述定位模块的至少部分高于所述承载槽的底面并可沿所述托环的径向向所述承载槽中心移动。

优选地，该装置还包括：检测单元，位于所述台面所述承载槽外侧，所述检测单元用于检测所述台面上的遮挡高度，并根据所述遮挡高度判断晶圆与托环的位置及套合、脱出状况；其中，所述检测单元与所述托环定位单元在所述托环的圆周方向相错开，以避免所述托环定位单元对所述检测单元造成影响。

优选地，所述检测单元包括：分别位于所述承载槽两侧的光幕收发模块，所述光幕收发模块相对设置，相对设置的两光幕收发模块中的至少一者用于发射光幕，另一者用于接收光幕。

优选地，所述光幕收发模块包括至少两组，两组光幕收发模块的光路间具有预设的夹角，所述两组光幕收发模块中的至少一组的光路靠近所述中心定位点。

优选地，所述光幕收发模块包括：支架，位于所述台面下方，与所述台面相连；光幕收发器，与所述支架相连，所述光幕收发器的工作区在纵向覆盖所述台面的上表面、托环的侧面以及至少部分托环上方区域。

优选地，所述支架包括：底板，用于承载所述光幕收发器并与所述光幕收发器相连；第一连接端，位于所述底板的一侧；第二连接端，位于所述底板的另一侧；其中，所述台面分别设置有与所述第一连接端和第二连接端相对应的连接孔和调节孔，所述调节孔具有沿托环径向延伸的条形路径，所述第二连接端可在所述调节孔中移动，以调整所述光幕收发器的位置。

优选地，所述支架还包括：连接柱，所述连接柱位于所述底板的两侧，所述连接柱的顶面高于所述底板的上表面，所述第一连接端和所述第二连接端分别位于所述连接柱的顶面，所述连接柱具有预设的高度以使所述光幕收发器的工作区处于所需的位置。

优选地，所述光幕收发模块还包括：保护罩，所述保护罩位于所述台面上，所述保护罩用于保护所述光幕收发器高于所述台面的部分且不遮挡所述光幕收发器的工作区。

优选地，所述承载槽为圆形，三个所述定位模块沿所述承载槽边缘圆周阵列排布，相邻所述定位模块之间的夹角为120°。

优选地，所述定位模块包括：定位销，用于与托环的侧面相接触，并推动所述托环移动；驱动机构，与定位销相连，驱动所述定位销沿所述托环的径向方向移动。

优选地，所述台面设置有定位销孔，所述定位销孔贯穿所述台面并沿所述托环的径向方向延伸，所述定位销可在所述定位销孔中移动，所述定位销孔的至少部分位于所述承载槽的外侧。

优选地，所述驱动机构位于所述台面下方，所述驱动机构包括：第一连接件，位于所述承载槽下方，与所述台面相连；第一驱动缸，用于驱动所述定位销移动，所述第一驱动缸的一端与所述第一连接件相连；转接件，所述转接件的侧面与所述第一驱动缸的另一端相连，所述定位销与所述转接件的顶面相连。

优选地，所述晶圆升降单元包括：升降台，位于所述承载槽中间，所述升降台贯穿所述台面，可垂直于所述台面进行升降；第二连接件，位于所述承载槽下方，所述第二连接件与所述升降台相对应；第二驱动缸，位于第二连接件下方，与所述第二连接件相连，所述第二驱动缸的连杆与所述升降台的底部相连，以驱动所述升降台进行升降；其中，所述第二连接件还具有容置槽，当所述升降台下降，所述容置槽可容纳至少部分所述升降台，以使所述升降台的顶面不高于所述承载槽底面。

优选地，上述装置，还包括：控制单元，所述控制单元位于所述台面下方，所述控制单元分别与所述托环定位单元、所述晶圆升降单元和所述检测单元相连，以控制所述托环定位单元、所述晶圆升降单元和所述检测单元的运行。

本实用新型实施例提供的晶圆与托环套合脱出装置，通过在台面设置具有多向夹持结构的托环定位单元，不仅实现了对托环的可靠定位，还可适应较大的搬运误差，显著减小了对托环搬运精度的要求，有助于提升托环搬运效率；进一步地，晶圆和托环的定位均以台面的中心定位点为基准，两者的定位对准分别由机械臂和托环定位单元进行，实现了托环定位与晶圆定位的分离，使得托环定位与晶圆定位可同时进行，极大的提高了工作效率。该晶圆与托环套合脱出装置还具有结构简单可靠，集成度高，占用面积小的特点，其不仅能实现晶圆与托环的套合与脱出，还设置有相应的检测单元，可实现闭环控制，该检测单元采用了光学检测机构，其检测效率高，检测结果可靠。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出了本实用新型实施例晶圆与托环套合脱出装置的示意图；

图2示出了本实用新型实施例晶圆与托环套合脱出装置的俯视图；

图3示出了本实用新型实施例晶圆与托环套合脱出装置的光幕发射模块的示意图；

图4示出了本实用新型实施例晶圆与托环套合脱出装置中光幕发射器的支架的示意图；

图5示出了本实用新型实施例晶圆与托环套合脱出装置的光幕发射模块的工作示意图；

图6示出了本实用新型实施例晶圆与托环套合脱出装置中定位模块的示意图；

图7示出了本实用新型实施例晶圆与托环套合脱出装置的截面示意图；

图8示出了本实用新型实施例晶圆与托环套合脱出装置的上台面示意图；

图9示出了本实用新型实施例晶圆与托环套合脱出装置中各部分布局的示意图；

图10示出了本实用新型实施例晶圆与托环套合脱出装置进行套合的流程示意图；

图11示出了本实用新型实施例晶圆与托环套合脱出装置进行脱出的流程示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。

应当理解，在描述部件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将部件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。

如果为了描述直接位于另一层、另一个区域上面的情形，本文将采用“直接在……上面”或“在……上面并与之邻接”的表述方式。

在下文中描述了本实用新型的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本实用新型。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本实用新型。

本实用新型可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。

图1示出了本实用新型实施例晶圆与托环套合脱出装置的示意图，该晶圆与托环的套合脱出装置100包括台面101、晶圆升降单元（被晶圆300遮挡，图1中未示出）、托环定位单元150、检测单元以及台面101下方的围挡104。其中，台面101上设置有圆形的高平整度的承载槽，晶圆升降单元位于该承载槽的中间区域，该承载槽用于承载托环200，托环定位单元150设置在承载槽边缘，并可沿托环的径向向承载槽中心移动以接触并推动托环200移动至中心定位点，具体地，该托环定位单元150例如包括三个定位模块，三个定位模块沿承载槽边缘圆周阵列排布，采用三爪定位的方式对托环200进行夹紧定位。图1中晶圆升降单元处于抬升状态，晶圆300被晶圆升降单元的升降台支撑尚未与托环200套合。台面101例如为正方形，其承载槽位于台面101的中间位置，承载槽的深度例如小于托环200的厚度，托环200放置于承载槽中时，托环200的上表面略高于台面101的上表面。在台面101承载槽的外侧，在四角位置设置有检测单元，检测单元例如包括两组，两组检测单元间例如具有一定的夹角，每组检测单元例如包括两个光幕收发模块，两个光幕收发模块例如分别设置在台面101的对角位置且相对设置。具体地，该检测单元例如包括第一光幕收发模块110、第二光幕收发模块120、第三光幕收发模块130和第四光幕收发模块140，以第一光幕收发模块110和第二光幕收发模块120为例，第一光幕收发模块110中具有光幕发射器，第二光幕收发模块120中具有与其相对的光幕接收器，光幕接收器可用于接收光幕发射器发出的光幕。光幕发射器和光幕接收器的工作区在纵向上包括台面101的上表面，托环200的侧面、托环200上方的部分区域；根据光幕发射器发出的光幕以及光幕接收器所对应接收到的光幕，可获取台面101上方被遮挡的高度，根据被遮挡的高度判断晶圆300与托环200是否完成套合，以及托环200是否处于承载槽中。具体地，托环200的内侧设置有台阶，所述台阶的高度例如不小于晶圆300的厚度，当晶圆300与托环200套合成功时，晶圆300嵌入托环200内侧的台阶位置，使得晶圆300的表面不高于托环200的上表面。当检测到台面101上方未被遮挡时，则表明台面101的承载槽中未放置有托环200，晶圆升降单元也未升起；当检测到台面101上方被遮挡的高度仅为托环200凸出于台面101上表面的高度时，则表明托环200位于承载槽中，晶圆300与托环200套合成功。当检测到台面101上方被遮挡的高度大于托环200凸出于台面101上表面的高度时，则表明晶圆300与托环200套合失败，晶圆300未能嵌入托环200的台阶中，造成托环200上表面上方的部分区域被晶圆300所遮挡。

该晶圆与托环套合脱出装置通过采用多向夹持的托环定位单元，实现了对托环的可靠定位，且该托环定位单元的可调整范围较大，对于托环的搬运误差具有较高的适应度，可以降低对搬运托环的机械臂的精度对准需求；进一步地，相较于现有的采用单独的设备进行预校准定位，然后再由机械手搬运至其他设备进行套合的设计，本申请的装置可实现托环定位与晶圆搬运对准的同时进行，减少了耗时，显著提升了生产效率。进一步地，该台面还设置有检测单元，可以有效检测晶圆与托环的套合状态，检测速度快，可靠度高。该装置还将驱动机构设置在台面下方，并将托环定位单元和检测单元相错开设置，不仅可以避免两者的相互干涉，还充分利用了空间，使得该装置具有更高的集成度，更小的体积，有效减小了设备的占用面积。

图2示出了本实用新型实施例晶圆与托环套合脱出装置的俯视图；该台面101中间设置有圆形的承载槽102，该承载槽102中具有托环200，托环200例如采用三爪定位，由承载槽102边缘的三个定位销151沿托环的径向向中心移动，通过定位销151的侧面与托环200接触以移动托环200，实现托环200的夹紧和相对于承载槽102中心定位点的定位。具体地，三个定位销151沿承载槽102边缘呈圆周阵列，相邻定位销151之间的夹角为120°；台面101上沿定位销151的移动路径设置有贯穿槽1021，定位销151贯穿台面101并垂直于承载槽102的底面，定位销151可在贯穿槽1021中移动。夹持有晶圆300的机械臂将晶圆300与承载槽102中心定位点对准后将晶圆300放置在升降台上。由台面101上的托环定位单元和夹持有晶圆300的机械臂分别将托环200和晶圆300以承载槽102中心定位点为基准进行对准定位，以实现晶圆300与托环200的对准。由于托环200的定位和晶圆300的定位分别由定位销151和夹持有晶圆300的机械臂完成，故两者定位对准可同时进行且互不影响，可以减少对准定位耗时，提升工作效率。当然地，还可在承载槽102边缘设置4个、5个或更多的定位销，其同样可以实现对托环200的定位。

当承载有晶圆300的升降台下降并与晶圆300分离，即完成了晶圆300与托环200的套合，可启用检测单元对该晶圆300与托环200的套合件进行检测，为避免晶圆300因特殊角度倾斜及材料表面镜面反射造成的测量误差，故设置两组呈一定角度相交的检测单元，其中，第一光幕收发模块110和第二光幕收发模块120为一组，第三光幕收发模块130和第四光幕收发模块140为一组，两组均设置在承载槽102外侧台面101的对角位置，具体地，第一光幕收发模块110和第三光幕收发模块130中具有光幕发射器，第二光幕收发模块120和第四光幕收发模块140中具有光幕接收器，两组光幕路径如图2中的虚线箭头所示，两组中的至少一组的光幕路径要尽可能靠近承载槽102的中心定位点，为避免定位销151可能对检测的影响，光幕路径也应避开定位销151的位置。

图3为图2中第三光幕收发模块130的局部放大示意图，图4为第三光幕收发模块130的支架的示意图，图5示出了第三光幕收发模块130的工作示意图，参见图3至图5，该第三光幕收发模块130包括：光幕发射器131、保护罩132以及支架133，保护罩132的尺寸例如略大于光幕发射器131的尺寸，使得光幕发射器131可在保护罩132内进行部分移动，以调整光幕路径使得光幕发射器131与光幕接收器对准。保护罩132例如通过两侧的固定孔1012固定在台面101的上表面；光幕发射器131通过连接孔1332固定在支架133的底板1331上，支架133通过底板1331两侧的第一连接端1334和第二连接端1335与台面101的下表面相连。台面101上设置有分别与第一连接端1334和第二连接端1335相对应的连接孔1013以及调节孔1014，调节孔1014例如为腰圆孔，其腰圆孔的延伸方向与承载槽102的径向方向相同，使得支架133的第二连接端1335可在调节孔1014中移动，以调节支架133上光幕发射器131的朝向，便于光幕收发模块的对准。进一步地，如图5所示，该光幕发射器131的工作区1311例如仅能覆盖其纵向的一部分区域，故该光幕发射器131需要利用支架133相对于台面101采用下沉式安装，以使光幕发射器131的工作区1311可以覆盖如图中纵向排列的两个箭头的区域，图5中以两个箭头分别表示光幕发射器发出的两条不同高度的光线L1和L2；以分别标识出该光幕发射器131的两个重要的检测高度，其中，两条光线中下方的光线L1例如略高于台面101的上表面，但会被托环200的侧面所遮挡；光线L2例如略高于承载槽102中托环200的上表面，当晶圆300与托环200成功套合后，晶圆300嵌入托环200的台阶中，晶圆300的上表面应不高于托环200的上表面，故如晶圆300与托环200套合成功，则光线L2不应被遮挡，如晶圆300与托环200套合失败，则晶圆300无法完全嵌入托环200的台阶中，晶圆300的部分会高于托环200的上表面，此时会对光线L2造成遮挡。光幕发射器131通过在工作区1311发射在纵向上连续的不同高度的光线，在结合与其相对的光幕接收器所收到的光线，可判断台面101中检测区域内被阻挡的高度，以此判断晶圆300与托环200的套合情况。由于需要使光幕发射器131的工作区1311处于所需的高度，故支架133在底板1331的两侧设置有具有一定高度的连接柱1333，第一连接端1334和第二连接端1335均位于连接柱1333上，具体地，连接柱1333的高度升高，则光幕发射器131的工作区1311相对于台面101的高度降低，连接柱1333的高度降低，则光幕发射器131的工作区1311相对于台面101的高度升高。

图6示出了本实用新型实施例晶圆与托环套合脱出装置中定位模块的示意图；该定位模块包括定位销151和驱动机构，驱动机构可带动定位销151在台面101的贯穿槽1021中移动，该定位销151其整体例如为圆柱形，工作面例如为平面半销，其平面一侧朝向托环200并用于与托环200的侧面接触以移动托环200，对托环200进行定位和夹紧。定位销151与托环200的接触面为平面，区别于一般圆柱销的圆柱侧面与托环圆柱面的接触，该设计可增大定位模块的有效定位范围，使得该定位模块可容忍托环200或托环与晶圆组合体更大的放置误差，提升定位模块的可靠性。

该驱动机构例如设置在台面101的下方，驱动机构包括：转接件152、第一驱动缸153、连接板154；其中，连接板154与台面101的下表面相连，第一驱动缸153的一端与连接板154相连，第一驱动缸153的另一端与转接件152的侧面相连，定位销151设置在转接件152的顶面，定位销151通过贯穿槽1021从台面101的下方伸出并突出于台面101的上表面，进一步地，定位销151的上表面高于托环200的上表面，当托环200放置歪斜导致部分翘起时，定位销151同样可以有效对托环200进行接触和移动，完成托环200的定位。当然地，该驱动机构也可设置在台面101上方，承载槽102的外侧，其同样可以驱动定位销151移动。但在本申请中，将驱动机构设置在台面101下方，且位于承载槽102下方的区域，该设计可以有效降低台面101上的机构，减小了机械磨损碎屑对晶圆300造成污染的可能，还充分利用了承载槽102下方的区域，可以有效减小设备的尺寸。进一步地，该定位模块仅通过连接板154与台面101固定，整体类似于悬臂设计，第一驱动缸153采用收缩对托环200进行定位，而非伸长，该设计可有效减小误差。

图7为图2中沿A-A截面线截取的晶圆与托环套合脱出装置的截面图，由于上述内容已经分别对检测单元和托环定位单元进行了描述，故对于图7中的检测单元和托环定位单元的相关结构便不再赘述。从图7中可见，该晶圆与托环套合脱出装置包括底部板105，底部板105例如与台面101具有相同的尺寸形状，底部板105上设置有控制单元170，底部板105在四角位置设置有支撑板103，台面101通过支撑板103支撑并与底部板105相连。台面101的承载槽102的中心位置设置有晶圆升降单元，该晶圆升降单元包括：升降台161、连杆162、第二驱动缸163、连接件164；台面101的承载槽102在中心位置设置有供升降台161升降的贯穿孔，连接件164设置在台面101下方，连接件164朝向台面101的一侧设置有容置槽1641，容置槽1641可容纳至少部分升降台161，使升降台161下降到位后其上表面不高于承载槽102的底面，使得升降台161与晶圆300分离，完成晶圆300与托环200的套合。容置槽1641的底面设置有贯穿孔供第二驱动缸163的连杆162通过，连杆162的顶端与升降台161的底面相连，连杆162的另一端与第二驱动缸163相连，第二驱动缸163位于连接件164的下方，通过第二驱动缸163控制连杆162的伸出或收回，控制升降台161的升起或下降。进一步地，第一驱动缸153和第二驱动缸163可采用气动缸或液压缸，还可加设导向杆以增强伸缩时的稳定性，第一驱动缸153和第二驱动缸163可与控制单元170相连（连接管路已略去），由控制单元170为第一驱动缸153和第二驱动缸163提供气源或液压油，控制单元170中例如具有多个电磁阀及电路驱动板，通过控制单元170控制第一驱动缸153、第二驱动缸163的运动时间、运动速度、加速度等参数。

图8示出了本实用新型实施例晶圆与托环套合脱出装置中台面示意图，而图9则将台面隐去以展示台面下方的各部分位置及布局；除去图9中的控制单元170位于底部板105上，其余各部件均与台面101相连。第一光幕收发模块110、第二光幕收发模块120、第三光幕收发模块130和第四光幕收发模块140分别设置在台面101的四角位置，两组光幕收发模块的光幕路径例如呈90°夹角，光幕路径的交点例如位于承载槽102的中心定位点，在图9中，定位模块例如呈倒三角排布，使得定位销151位于承载槽102边缘，且避开光幕路径。晶圆升降单元位于承载槽102中心，其连接件164例如通过承载槽102中的螺纹孔1021利用螺栓从台面101下方与台面101相连；承载槽102中还设置有托环定位单元的连接孔1022，该连接孔1022例如为沿托环径向方向延伸的腰圆孔，托环定位单元可通过该连接孔1022调节定位销151的行程。具体地，螺栓从承载槽102上方穿过台面101并与连接板154相连，通过调整螺栓在连接孔1022的位置，可以调整连接板154的位置，进而调整第一驱动缸153、转接件152和定位销151的位置。进一步地，该连接孔1022还具有沉头设计，即连接孔1022设置有台阶，使得用于连接连接板154的螺栓的头部低于承载槽102的底面，避免螺栓可能对晶圆300与托环200的套合造成影响。

图10示出了本实用新型实施例晶圆与托环套合脱出装置进行套合的流程示意图；如图10所示，该晶圆与托环套合方法包括以下步骤：

在步骤S10中，放置托环；由机械臂将托环对准台面的承载槽并释放托环，将托环放置于承载槽中。由于承载槽的尺寸大于托环的尺寸，且托环定位主要由托环定位单元实现，故机械臂仅需大致对准将托环放置进承载槽中即可。

在步骤S20中，托环定位单元对托环进行定位，使其对准中心定位点；启动托环定位单元，由托环定位单元移动承载槽中的托环，将托环与承载槽的中心定位点对准。

在步骤S30中，晶圆升降单元升起升降台，机械臂将晶圆放置在升降台上；晶圆升降单元将升降台升起，由机械臂将晶圆与承载槽的中心定位点对准并将晶圆放置在升降台上。由于晶圆升降单元与托环定位单元并不存在干涉，携带有晶圆的机械臂的对准也不影响托环定位单元的运行，故步骤S30可以与步骤S20同时进行，以提升效率。

在步骤S40中，晶圆升降单元将升降台下降并与晶圆分离；晶圆随着升降台下降直至晶圆与托环套合，晶圆边缘被托环内的台阶支撑，从而停止下降，实现与升降台的分离，升降台持续下降直至上表面低于台面的上表面或与承载槽底面平齐。

在步骤S50中，检测单元检测台面的遮挡高度；由检测单元对台面进行检测，获取遮挡高度，该遮挡高度例如为检测单元发出的光幕被台面上物体所遮挡的高度，通过检测单元中发出和接收到的光幕，获取台面上遮挡光幕的遮挡物凸出于台面上表面的高度。

具体如前文图5中的描述，两组检测单元轮流进行检测，当两组检测单元获取的遮挡高度相同，且该遮挡高度与托环凸出于台面的高度（第一目标值）相符合，则判定晶圆与托环套合成功，托环定位单元松开托环，可由机械臂将晶圆与托环的套合体拾取并移至下一道工序；如两组检测单元获取的遮挡高度与托环凸出于台面的高度（第一目标值）不符合，则判定晶圆与托环套合失败，则升起升降台并松开托环定位单元，使用机械手依次将晶圆和托环从台面上移出，以清空台面。

图11示出了本实用新型实施例晶圆与托环套合脱出装置进行脱出的流程示意图；如图10所示，该晶圆与托环脱出方法包括以下步骤：

在步骤S11中，放置晶圆与托环的套合体；由机械臂将晶圆与托环的套合体对准台面的承载槽并释放，将套合体放置于承载槽中。由于承载槽的尺寸大于托环的尺寸，故机械臂仅需大致对准将套合体放置进承载槽中即可。

S21托环定位单元对托环进行定位，使其对准中心定位点；由托环定位单元移动承载槽中的套合体，将套合体（托环）与承载槽的中心定位点对准。

S31晶圆升降单元升起升降台，直至晶圆与托环分离；晶圆升降单元将升降台升起，升降台的顶面与套合体中晶圆的底面相接触，并将晶圆从托环中顶出（托环定位单元对套合体进行对准时已将托环夹紧），实现晶圆与托环的分离。

S41机械臂分别拾取晶圆及托环；由机械臂先对升降台上的晶圆进行拾取，晶圆被拾取后，升降台下降至底，托环定位单元松开托环，再由机械臂对托环进行拾取。

S51检测单元检测台面的遮挡高度；由检测单元对台面进行检测，获取遮挡高度，当两组检测单元获取的遮挡高度相同，且该遮挡高度与台面的高度（第二目标值）相符合，则判定晶圆与托环脱出成功且台面被清空；如两组检测单元获取的遮挡高度与台面的高度（第二目标值）不符合，则判定晶圆与托环脱出失败，仍有残留物凸出于台面的上表面遮挡检测单元的光幕。

本实用新型实施例提供的晶圆与托环套合脱出装置，通过在台面设置具有多向夹持结构的托环定位单元，不仅实现了对托环的可靠定位，还可适应较大的搬运误差，显著减小了对托环搬运精度的要求，有助于提升托环搬运效率；进一步地，晶圆和托环的定位均以台面的中心定位点为基准，两者的定位对准分别由机械臂和托环定位单元进行，实现了托环定位与晶圆定位的分离，使得托环定位与晶圆定位可同时进行，极大的提高了工作效率。该晶圆与托环套合脱出装置还具有结构简单可靠，集成度高，占用面积小的特点，其不仅能实现晶圆与托环的套合与脱出，还设置有相应的检测单元，可实现闭环控制，该检测单元采用了光学检测机构，其检测效率高，检测结果可靠。

在以上的描述中，对于各部件的构图、加工方式等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的腔体和孔洞等。另外，尽管在以上分别描述了各部件以及拓展变形，但是这并不意味着各个实施例中的拓展变形不能有利地结合使用。

以上对本实用新型的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本实用新型的范围。本实用新型的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本实用新型的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本实用新型的范围之内。

Claims (16)

1.一种晶圆与托环套合脱出装置，其特征在于，包括：

台面，所述台面具有承载槽，所述承载槽用于承载托环；

托环定位单元，位于所述承载槽边缘，所述托环定位单元用于接触并推动所述托环移动直至对准中心定位点；

晶圆升降单元，位于所述承载槽中间区域，所述晶圆升降单元贯穿所述台面，所述晶圆升降单元的升降台用于承托晶圆进行升降，实现晶圆与托环的套合或脱出。

2.根据权利要求1所述的晶圆与托环套合脱出装置，其特征在于，所述托环定位单元具有至少三个定位模块，每个所述定位模块的至少部分高于所述承载槽的底面并可沿所述托环的径向向所述承载槽中心移动。

3.根据权利要求2所述的晶圆与托环套合脱出装置，其特征在于，还包括：

检测单元，位于所述台面所述承载槽外侧，所述检测单元用于检测所述台面上的遮挡高度，并根据所述遮挡高度判断晶圆与托环的位置及套合、脱出状况；

其中，所述检测单元与所述托环定位单元在所述托环的圆周方向相错开，以避免所述托环定位单元对所述检测单元造成影响。

4.根据权利要求3所述的晶圆与托环套合脱出装置，其特征在于，所述检测单元包括：分别位于所述承载槽两侧的光幕收发模块，所述光幕收发模块相对设置，相对设置的两光幕收发模块中的至少一者用于发射光幕，另一者用于接收光幕。

5.根据权利要求4所述的晶圆与托环套合脱出装置，其特征在于，所述光幕收发模块包括至少两组，两组光幕收发模块的光路间具有预设的夹角，所述两组光幕收发模块中的至少一组的光路靠近所述中心定位点。

6.根据权利要求4所述的晶圆与托环套合脱出装置，其特征在于，所述光幕收发模块包括：

支架，位于所述台面下方，与所述台面相连；

光幕收发器，与所述支架相连，所述光幕收发器的工作区在纵向覆盖所述台面的上表面、托环的侧面以及至少部分托环上方区域。

7.根据权利要求6所述的晶圆与托环套合脱出装置，其特征在于，所述支架包括：

底板，用于承载所述光幕收发器并与所述光幕收发器相连；

第一连接端，位于所述底板的一侧；

第二连接端，位于所述底板的另一侧；

其中，所述台面分别设置有与所述第一连接端和所述第二连接端相对应的连接孔和调节孔，所述调节孔具有沿托环径向延伸的条形路径，所述第二连接端可在所述调节孔中移动，以调整所述光幕收发器的位置。

8.根据权利要求7所述的晶圆与托环套合脱出装置，其特征在于，所述支架还包括：

连接柱，所述连接柱位于所述底板的两侧，所述连接柱的顶面高于所述底板的上表面，所述第一连接端和所述第二连接端分别位于所述连接柱的顶面，所述连接柱具有预设的高度以使所述光幕收发器的工作区处于所需的位置。

9.根据权利要求8所述的晶圆与托环套合脱出装置，其特征在于，所述光幕收发模块还包括：保护罩，所述保护罩位于所述台面上，所述保护罩用于保护所述光幕收发器高于所述台面的部分且不遮挡所述光幕收发器的工作区。

10.根据权利要求3所述的晶圆与托环套合脱出装置，其特征在于，所述承载槽为圆形，三个所述定位模块沿所述承载槽边缘圆周阵列排布，相邻所述定位模块之间的夹角为120°。

11.根据权利要求3所述的晶圆与托环套合脱出装置，其特征在于，所述定位模块包括：

定位销，用于与托环的侧面相接触，并推动所述托环移动；

驱动机构，与定位销相连，驱动所述定位销沿所述托环的径向方向移动。

12.根据权利要求11所述的晶圆与托环套合脱出装置，其特征在于，所述台面设置有定位销孔，所述定位销孔贯穿所述台面并沿所述托环的径向方向延伸，所述定位销可在所述定位销孔中移动，所述定位销孔的至少部分位于所述承载槽的外侧。

13.根据权利要求12所述的晶圆与托环套合脱出装置，其特征在于，所述定位销与所述托环的接触面为平面。

14.根据权利要求12所述的晶圆与托环套合脱出装置，其特征在于，所述驱动机构位于所述台面下方，所述驱动机构包括：

第一连接件，位于所述承载槽下方，与所述台面相连；

第一驱动缸，用于驱动所述定位销移动，所述第一驱动缸的一端与所述第一连接件相连；

转接件，所述转接件的侧面与所述第一驱动缸的另一端相连，所述定位销与所述转接件的顶面相连。

15.根据权利要求3所述的晶圆与托环套合脱出装置，其特征在于，所述晶圆升降单元包括：

升降台，位于所述承载槽中间，所述升降台贯穿所述台面，可垂直于所述台面进行升降；

第二连接件，位于所述承载槽下方，所述第二连接件与所述升降台相对应；

第二驱动缸，位于第二连接件下方，与所述第二连接件相连，所述第二驱动缸的连杆与所述升降台的底部相连，以驱动所述升降台进行升降；

其中，所述第二连接件还具有容置槽，当所述升降台下降，所述容置槽可容纳至少部分所述升降台，以使所述升降台的顶面不高于所述承载槽底面。

16.根据权利要求3所述的晶圆与托环套合脱出装置，其特征在于，还包括：控制单元，所述控制单元位于所述台面下方，所述控制单元分别与所述托环定位单元、所述晶圆升降单元和所述检测单元相连，以控制所述托环定位单元、所述晶圆升降单元和所述检测单元的运行。

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