CN217786939U - 一种晶圆检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及半导体芯片制造技术领域，公开一种晶圆检测装置。其中，Y向驱动组件的第一驱动件用于驱动横梁相对基座沿Y向移动，第一钳制器能够锁止于第一滑轨；X向驱动组件的第二驱动件用于驱动安装座相对横梁沿X向移动，第二钳制器能够锁止于第二滑轨；晶圆承载装置设置于两个驱动装置之间，用于承载晶圆；第一检测件和第二检测件分别安装于两个驱动装置的安装座上。本实用新型实现了安装座在X向和Y向的大行程移动；同时对晶圆的两面进行检测或提高单面检测的曝光质量，提高了晶圆的可检测范围和准确性；提高安装座的位置稳定性，防止安装座抖动，提高对晶圆的检测精度。

Description

一种晶圆检测装置

技术领域

本实用新型涉及半导体芯片制造技术领域，尤其涉及一种晶圆检测装置。

背景技术

随着半导体行业的迅速发展，对于晶圆的品质要求越来越严格。晶圆加工制造过程中，其中一个重要的环节是对晶圆进行光学量检测。现有的光学检测装置一般采用相机拍照方式，通常需要用到高精度镜头和相机，这样就对检测平台提出更高的要求，检测精度通常在纳米级，不管是对运动机构还是平台稳定性都有很高的要求。

在专利CN104916515B中，提出一种样品观测设备，其中所述电子显微镜镜筒可在所述第一轴方向及所述第二轴方向上移动，以便在所述工作台的大小范围内安置于所述平台的整个区域上的预定位置处观测样品。但该设备只设置了电子显微镜筒的单层运动平台，对样品的曝光不在镜头的竖直方向，也不能支持晶圆等产品的双面检测需求。同时，设备整体结构复杂，尺寸偏大，导致该设备应用受到实际检测功能需求，设备尺寸、重量的限制。

基于此，亟需一种晶圆检测装置，以解决上述存在的问题。

实用新型内容

基于以上所述，本实用新型的目的在于提供一种晶圆检测装置，实现了安装座在X向和Y向的大行程移动；同时对晶圆的两面进行检测或提高单面检测的曝光质量，提高了晶圆的可检测范围和准确性；提高安装座的位置稳定性，防止安装座抖动，提高对晶圆的检测精度。

为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种晶圆检测装置，包括：

沿竖直方向间隔设置的两个驱动装置，驱动装置包括基座、X向驱动组件和Y向驱动组件，

Y向驱动组件包括第一驱动件、第一滑块、第一滑轨、第一钳制器和沿X向延伸的横梁，第一滑轨设置于基座上且沿Y向延伸，第一滑块和第一钳制器均设置于所述横梁上，第一滑块滑动连接于所述第一滑轨，第一驱动件用于驱动横梁相对所述基座沿Y向移动，第一钳制器能够锁止于第一滑轨；

X向驱动组件包括第二驱动件、第二滑块、第二滑轨、第二钳制器和安装座，第二滑轨设置于横梁上且沿X向延伸，第二滑块和第二钳制器均设置于所述安装座上，第二滑块滑动连接于第二滑轨，第二驱动件用于驱动安装座相对横梁沿X向移动，第二钳制器能够锁止于第二滑轨；

晶圆承载装置，设置于两个驱动装置之间，用于承载晶圆；

第一检测件和第二检测件，分别安装于两个驱动装置的安装座上。

作为一种晶圆检测装置的优选技术方案，第一驱动件、第一滑块、第一滑轨和第一钳制器均为两组，沿X向对称设置于横梁的两端。

作为一种晶圆检测装置的优选技术方案，第一驱动件和第二驱动件均为直线电机，

第一驱动件包括第一定子和第一动子，第一定子设置于基座上，第一动子设置于横梁上；

第二驱动件包括第二定子和第二动子，第二定子设置于横梁上，第二动子设置于安装座上。

作为一种晶圆检测装置的优选技术方案，第一定子安装于基座的侧壁，第二定子安装于横梁的侧壁。

作为一种晶圆检测装置的优选技术方案，基座为中间镂空的矩形框架,基座的高度为35-45mm。

作为一种晶圆检测装置的优选技术方案，横梁和/或安装座上设置有位移传感器。

作为一种晶圆检测装置的优选技术方案，还包括安装立柱，安装立柱安装于一个驱动装置的基座上，晶圆承载装置和另一个驱动装置的基座依次固定于安装立柱上。

作为一种晶圆检测装置的优选技术方案，第一滑块为两个，两个第一滑块沿Y向对称设置于第一钳制器两侧；和/或第二滑块为两个，两个第二滑块沿X向对称设置于第二钳制器两侧。

作为一种晶圆检测装置的优选技术方案，第一驱动件对横梁产生第一驱动力，第一钳制器对横梁产生第一制动力，第一驱动力的合力点和第一制动力的合力点在同一个垂直于横梁运动方向的平面内；和/或

第二驱动件对安装座产生第二驱动力，第二钳制器对安装座产生第二制动力，第二驱动力的合力点和第二制动力的合力点在同一个垂直于安装座运动方向的平面内。

作为一种晶圆检测装置的优选技术方案，第一检测件为镜头，第二检测件为光源；或

第一检测件和第二检测件均为镜头。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供一种晶圆检测装置，晶圆检测装置包括沿竖直方向间隔设置的两个驱动装置、设置于两个驱动装置之间的晶圆承载装置和分别安装于两个驱动装置的安装座上的第一检测件和第二检测件。工作时，Y向驱动组件的第一驱动件驱动横梁相对基座沿Y向移动，X向驱动组件的第二驱动件驱动安装座相对横梁沿X向移动，实现了驱动装置的安装座在X向和Y向的大行程移动，满足对晶圆的检测需求。

再者，由于驱动装置为两个，能够驱动第一检测件和第二检测件同时对晶圆的两面进行检测，提高了晶圆的可检测范围和准确性。也可以是，其中一个检测件为光源，能跟随另一个检测件进行移动，提高单面检测的曝光质量。

最后，安装座随横梁沿Y向移动至预设位置时，第一钳制器能够锁止于第一滑轨，安装座沿X向移动至预设位置时，第二钳制器能够锁止于第二滑轨；通过设置第一钳制器和第二钳制器，实现对安装座的位移进行锁止，实现了安装座的位置保持，提高安装座的位置稳定性，防止安装座抖动，提高对晶圆的检测精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型具体实施方式提供的晶圆检测装置的结构示意图；

图2是本实用新型具体实施方式提供的晶圆检测装置的主视图；

图3是本实用新型具体实施方式提供的驱动装置的结构示意图；

图4是本实用新型具体实施方式提供的Y向驱动组件的结构示意图；

图5是本实用新型具体实施方式提供的X向驱动组件的结构示意图；

图6是本实用新型具体实施方式提供的晶圆承载装置的结构示意图；

图7是本实用新型具体实施方式提供的安装座的受力示意图；

图8是本实用新型在其他实施例中晶圆检测装置的主视图。

图中标记如下：

1、驱动装置；11、基座；12、X向驱动组件；121、第二驱动件；1211、第二定子；1212、第二动子；122、第二滑块；123、第二滑轨；124、第二钳制器；125、安装座；13、Y向驱动组件；131、第一驱动件；1311、第一定子；1312、第一动子；132、第一滑块；133、第一滑轨；134、第一钳制器；135、横梁；

2、晶圆承载装置；21、承载台；22、吸盘；

3、第一检测件；4、第二检测件；5、位移传感器；6、安装立柱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1-图5所示，本实施例提供一种晶圆检测装置，该晶圆检测装置包括沿竖直方向间隔设置的两个驱动装置1、设置于两个驱动装置1之间的晶圆承载装置2和分别安装于两个驱动装置1的安装座125上的第一检测件3和第二检测件4。

具体地，驱动装置1包括基座11、X向驱动组件12和Y向驱动组件13，Y向驱动组件13包括第一驱动件131、第一滑块132、第一滑轨133、第一钳制器134和沿X向延伸的横梁135，第一滑轨133设置于基座11上且沿Y向延伸，第一滑块132和第一钳制器134均设置于横梁135上，第一滑块132滑动连接于第一滑轨133，提高横梁135移动的稳定性，第一驱动件131用于驱动横梁135相对基座11沿Y向移动，第一钳制器134能够锁止于第一滑轨133；X向驱动组件12包括第二驱动件121、第二滑块122、第二滑轨123、第二钳制器124和安装座125，第二滑轨123设置于横梁135上且沿X向延伸，第二滑块122和第二钳制器124均设置于安装座125上，第二滑块122滑动连接于第二滑轨123，提高安装座125移动的稳定性，第二驱动件121用于驱动安装座125相对横梁135沿X向移动，第二钳制器124能够锁止于第二滑轨123；晶圆承载装置2设置于两个驱动装置1之间，用于承载晶圆；第一检测件3和第二检测件4分别安装于两个驱动装置1的安装座125上。

工作时，Y向驱动组件13的第一驱动件131驱动横梁135相对基座11沿Y向移动，X向驱动组件12的第二驱动件121驱动安装座125相对横梁135沿X向移动，实现了驱动装置1的安装座125在X向和Y向的大行程移动，满足对晶圆的检测需求。再者，由于驱动装置1为两个，能够驱动第一检测件3和第二检测件4同时对晶圆的两面进行检测，提高了晶圆的可检测范围。最后，安装座125随横梁135沿Y向移动至预设位置时，第一钳制器134能够锁止于第一滑轨133，安装座125沿X向移动至预设位置时，第二钳制器124能够锁止于第二滑轨123；通过设置第一钳制器134和第二钳制器124，实现对安装座125的位移进行锁止，实现了安装座125的位置保持，提高安装座125的位置稳定性，防止安装座125抖动，提高对晶圆的检测精度。

进一步地，如图6所示，晶圆承载装置2包括承载台21和吸盘22，承载台21设置有安装孔，吸盘22呈环形，吸盘22设置在安装孔内，环形吸盘22的中间至少部分镂空用于第一检测件3和第二检测件4对晶圆进行检测。

优选地，如图3所示，第一驱动件131、第一滑块132、第一滑轨133和第一钳制器134均为两组，沿X向对称设置于横梁135的两端，当需要驱动安装座125沿Y向运动时，两个第一驱动件131同时驱动，以使横梁135沿X向移动，提高了横梁135移动的平稳性。

进一步地，如图3和图4所示，第一驱动件131和第二驱动件121均为直线电机，第一驱动件131包括第一定子1311和第一动子1312，第一定子1311设置于基座11上，第一动子1312设置于横梁135上，实现驱动横梁135相对基座11移动；第二驱动件121包括第二定子1211和第二动子1212，第二定子1211设置于横梁135上，第二动子1212设置于安装座125上，实现驱动安装座125相对横梁135移动。

优选地，两个第一驱动件131的第一定子1311分别安装于基座11的两端侧壁上，第二驱动件121的第二定子1211安装于横梁135的其中一端侧壁上，实现该晶圆检测装置垂向尺寸的扁平化，结构紧凑。进一步优选地，第二滑轨123设置在横梁135的另一端的侧壁上，进一步实现该晶圆检测装置垂向尺寸的扁平化，可以有效降低晶圆检测装置的高度。

如图3所示，该晶圆检测装置还包括安装立柱6，安装立柱6安装于一个驱动装置1的基座11上，晶圆承载装置2和另一个驱动装置1的基座11依次固定于安装立柱6上，提高了两个驱动装置1和晶圆承载装置2之间安装精度。本实施例中，安装立柱6为四个，设置在基座11的四个角部。

本实施例中，基座11为中间镂空的矩形框架,一体设置相对现有技术中拼接成型的基座11，具有更好的结构强度。基座11的高度为35-45mm，可有效降低整体装置的高度。

进一步的，基座11为中间镂空的矩形框架，其具有内侧壁和外侧壁，第一定子1311安装于基座11的外侧壁上；进一步优选地，在其他实施例中，第一滑轨133设置在基座11的内侧壁上，进一步实现晶圆检测装置垂直尺寸的扁平化。

优选地，如图5所示，安装座125上设置有位移传感器5，位移传感器5对安装座125的X向位置实时进行检测，提高安装座125的移动精度，提高检测精度。本实施例中，位移传感器5为光栅尺位移传感器，光栅尺位移传感器包括标尺光栅和光栅读数头，标尺光栅设置在安装座125上，光栅读数头设置在横梁135的顶面。

需要说明的，本实施例中横梁135上设置有另一个位移传感器5(图4中被第一动子1312挡住未画出)，另一个位移传感器5对横梁135的Y向位置实时进行检测，提高横梁135的移动精度，提高检测精度。

优选地，如图4和图5所示，第一滑块132为两个，两个第一滑块132沿Y向对称设置于第一钳制器134两侧；和/或第二滑块122为两个，两个第二滑块122沿X向对称设置于第二钳制器124两侧。钳制器的钳制力作用中心与两个滑块的对称中心重合，因此，无论电机驱动还是钳制器制动，Y向驱动组件13和X向驱动组件12均具有较好的稳定性，不易产生变形。

进一步优选地，第一驱动件131对横梁135产生第一驱动力，第一钳制器134对横梁135产生第一制动力，第一驱动力的合力点和第一制动力的合力点在同一个垂直于运动方向的平面内；和/或第二驱动件121对安装座125产生第二驱动力，第二钳制器124对安装座125产生第二制动力，第二驱动力的合力点和第二制动力的合力点在同一个垂直于运动方向的平面内。需要说明的，在横梁135或安装座125将要到达预设位置时，通常钳制器先进行制动，再撤销电机的驱动力，在短时间内，由于驱动力和制动力不在同一个点上，两个力同时作用会产生一个力矩，会使横梁135或安装座125相对各自导轨产生变形，从而影响装置的稳定性。

本实施例中，如图7所示，通过将第二驱动力的合力点和第二制动力的合力点设置在同一个垂直于安装座125运动方向(即X向)的平面内，最大限度的降低了该力矩的大小，从而降低该力矩对安装座125的影响。另外，第一驱动力和第一制动力产生的力矩则通过横梁135两端的对称设置进行两个力矩的抵消。进一步优选地，在其他实施例中第一驱动力的合力点和第一制动力的合力点也可以设置在同一个垂直于横梁135运动方向(即Y向)的平面内，进一步提高横梁135运动的稳定性。

本实施例中，如图2所示，第一检测件3为镜头，第二检测件4为光源，控制器控制光源跟随镜头同步运动，使光源和镜头始终位于同一竖直方向，实现对晶圆进行检测，相比正面曝光需要考虑光源角度的问题，其具有更均匀的曝光质量和更简洁的机械结构。在其他实施例中，如图8所示，第一检测件3和第二检测件4均为镜头。控制器分别控制第一检测件3和第二检测件4单独进行驱动，实现了晶圆的双面检测，提高晶圆的检测效率。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种晶圆检测装置，其特征在于，包括：

沿竖直方向间隔设置的两个驱动装置(1)，所述驱动装置(1)包括基座(11)、X向驱动组件(12)和Y向驱动组件(13)，

所述Y向驱动组件(13)包括第一驱动件(131)、第一滑块(132)、第一滑轨(133)、第一钳制器(134)和沿X向延伸的横梁(135)，所述第一滑轨(133)设置于所述基座(11)上且沿Y向延伸，所述第一滑块(132)和所述第一钳制器(134)均设置于所述横梁(135)上，所述第一滑块(132)滑动连接于所述第一滑轨(133)，所述第一驱动件(131)用于驱动所述横梁(135)相对所述基座(11)沿所述Y向移动，所述第一钳制器(134)能够锁止于所述第一滑轨(133)；

所述X向驱动组件(12)包括第二驱动件(121)、第二滑块(122)、第二滑轨(123)、第二钳制器(124)和安装座(125)，所述第二滑轨(123)设置于所述横梁(135)上且沿所述X向延伸，所述第二滑块(122)和所述第二钳制器(124)均设置于所述安装座(125)上，所述第二滑块(122)滑动连接于所述第二滑轨(123)，所述第二驱动件(121)用于驱动所述安装座(125)相对所述横梁(135)沿所述X向移动，所述第二钳制器(124)能够锁止于所述第二滑轨(123)；

晶圆承载装置(2)，设置于两个所述驱动装置(1)之间，用于承载晶圆；

第一检测件(3)和第二检测件(4)，分别安装于两个所述驱动装置(1)的所述安装座(125)上。

2.根据权利要求1所述的晶圆检测装置，其特征在于，所述第一驱动件(131)、所述第一滑块(132)、所述第一滑轨(133)和所述第一钳制器(134)均为两组，沿所述X向对称设置于所述横梁(135)的两端。

3.根据权利要求1所述的晶圆检测装置，其特征在于，所述第一驱动件(131)和所述第二驱动件(121)均为直线电机，

所述第一驱动件(131)包括第一定子(1311)和第一动子(1312)，所述第一定子(1311)设置于所述基座(11)上，所述第一动子(1312)设置于所述横梁(135)上；

所述第二驱动件(121)包括第二定子(1211)和第二动子(1212)，所述第二定子(1211)设置于所述横梁(135)上，所述第二动子(1212)设置于所述安装座(125)上。

4.根据权利要求3所述的晶圆检测装置，其特征在于，所述第一定子(1311)安装于所述基座(11)的侧壁，所述第二定子(1211)安装于所述横梁(135)的侧壁。

5.根据权利要求1所述的晶圆检测装置，其特征在于，所述基座(11)为中间镂空的矩形框架,所述基座(11)的高度为35-45mm。

6.根据权利要求1所述的晶圆检测装置，其特征在于，所述横梁(135)和/或所述安装座(125)上设置有位移传感器(5)。

7.根据权利要求1所述的晶圆检测装置，其特征在于，还包括安装立柱(6)，所述安装立柱(6)安装于一个所述驱动装置(1)的基座(11)上，所述晶圆承载装置(2)和另一个所述驱动装置(1)的基座(11)依次固定于所述安装立柱(6)上。

8.根据权利要求1所述的晶圆检测装置，其特征在于，所述第一滑块(132)为两个，两个所述第一滑块(132)沿所述Y向对称设置于所述第一钳制器(134)两侧；和/或所述第二滑块(122)为两个，两个所述第二滑块(122)沿所述X向对称设置于所述第二钳制器(124)两侧。

9.根据权利要求1所述的晶圆检测装置，其特征在于，所述第一驱动件(131)对所述横梁(135)产生第一驱动力，所述第一钳制器(134)对所述横梁(135)产生第一制动力，所述第一驱动力的合力点和所述第一制动力的合力点在同一个垂直于所述横梁(135)运动方向的平面内；和/或

所述第二驱动件(121)对所述安装座(125)产生第二驱动力，所述第二钳制器(124)对所述安装座(125)产生第二制动力，所述第二驱动力的合力点和所述第二制动力的合力点在同一个垂直于所述安装座(125)运动方向的平面内。

10.根据权利要求1-9任一项所述的晶圆检测装置，其特征在于，所述第一检测件(3)为镜头，所述第二检测件(4)为光源；或

所述第一检测件(3)和所述第二检测件(4)均为镜头。

Images