CN219777522U - 一种非接触式吸盘、晶粒搬运装置和晶粒检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种非接触式吸盘、晶粒搬运装置和晶粒检测装置，其中非接触式吸盘用于对晶粒进行非接触式吸附，包括与气管连通的出气口，所述出气口为变截面结构，变截面结构为出气口由靠近气管一侧至远离气管一侧其截面面积递增，所述出气口的内部设置有整流罩，所述整流罩安装在出气口近气管端，整流罩周侧开设有若干整流孔。本实用新型能够实现非接触式晶粒吸取和翻转，避免晶粒损伤，提高检测准确性，进而有效提高晶粒搬运检测效率。

Description

一种非接触式吸盘、晶粒搬运装置和晶粒检测装置

技术领域

本实用新型涉及晶粒搬运检测领域，尤其涉及一种非接触式吸盘、晶粒搬运装置和晶粒检测装置。

背景技术

在半导体封测行业中，固晶工序指的是将晶圆固定在框架上。由于绝大多数固晶机在固晶的过程中只关注晶圆正面在CP检测(晶圆出厂前的电性能探针测试)时所做的不良标注，对晶圆背面缺陷少有涉及。所以在批量生产前，质量要求较高的公司会制定严格的操作流程以防止批量质量问题的产生。其中，查看晶圆背部的缺陷就是一个重要指标。在对晶圆背面检测过程中，取单颗晶粒就成了重要的一步。在行业中，取单颗晶粒通用的方法是操作固晶机将晶粒吸起，用防静电镊子将晶粒取下，放置在托盘之中放至电子显微镜下观察。此种方法有以下几个方面的不足：

1、此种方法在使用镊子将晶粒从固晶机的气嘴上取下时，对操作人员技能要求较高，新员工很难把握力度，易将晶粒损坏，故传统的镊子取晶法可靠性低。

2、由于固晶机的机械结构及产品的设计结构等综合方面的因素决定了其正面朝上的取晶及固晶的方式，无法改变。此种方法在取晶时，晶圆在托盘中经常会出现正面朝上的情景，在用镊子将晶粒翻转过程中很容易将晶粒背部划伤，造成误判。

3、此种方法过程中极易造成晶粒的损伤或飞溅，在发生晶粒的损伤或飞溅的情况后，需要重新重复取晶步骤，造成资源的浪费。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的问题之一。为此，本实用新型的目的在于提供一种非接触式吸盘、晶粒搬运装置和晶粒检测装置，能够实现非接触式晶粒吸取和翻转，避免晶粒损伤，提高检测准确性，进而有效提高晶粒搬运检测效率。

为了实现上述目的，本申请采用如下技术方案：一种非接触式吸盘，用于对晶粒进行非接触式吸附，包括与气管连通的出气口，所述出气口为变截面结构，变截面结构为出气口由靠近气管一侧至远离气管一侧其截面面积递增，所述出气口的内部设置有整流罩，所述整流罩安装在出气口近气管端，整流罩周侧开设有若干整流孔。

进一步的，所述整流罩包括整平板和若干个立柱，所述整平板平行于气管和出气口的连接面，所述立柱一端固定在整平板中，另一端固定在出气口的内侧壁，立柱之间形成整流孔。

进一步的，所述气管为圆柱状管道，所述整平板为圆形；所述立柱均匀分布在整平板的边缘。

进一步的，所述出气口为锥形结构。

一种晶粒搬运装置，包括如上所述的非接触式吸盘。

一种晶粒检测装置，用于对晶粒的背面进行检测，包括如上所述的晶粒搬运装置，还包括翻转平台和盖板，所述翻转平台套设在翻转杆上并与之锁固，所述盖板可拆卸固定在翻转平台中。

进一步的，还包括用于限制翻转杆翻转的固定件，所述固定件位于翻转杆的侧边。

进一步的，所述盖板和翻转平台中相互固定连接的面中设置有磁铁。

进一步的，所述盖板的侧边设置有把手。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：本申请中整流罩的设置使得气管中气流的方向发生改变，当非接触式吸盘竖直放置且出气口朝下时，气管中的气流竖直向下运动，当气流运动至整流罩处时，气流的流动方向改变，改为水平流动并从整流孔流出，使得吸嘴喷出的气流由竖直方向改为水平方向；本申请利用的是伯努利基本原理，当气体的流速增大时会导致锥形出气口处压强减小；本申请中晶粒放置在水平面中，出气口位于晶粒正上方，由于晶粒上方的压强减小，在晶粒下方大气压作用下，出气口对晶粒产生吸力，同时气流的存在可以阻碍晶粒贴合在出气口上，当吸力和晶粒的重力达到平衡的时候，晶粒就可以非接触式地吸附在出气口处，这种非接触吸附在实现晶粒搬运转移时能够避免晶粒表面结构损伤，有助于后续对晶粒的进一步检测，

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图中：

图1为本申请中非接触式吸盘的结构示意图；

图2为本申请中整流罩的结构示意图；

图3为本申请中翻转平台的结构示意图；

图4为本申请中盖板的结构示意图；

附图标号：11、气管；111、传输管道；112、连接管道；113、渐变管道；114、气嘴管道；12、出气口；13、整平板；14、立柱；21、翻转平台；22、翻转杆；231、推杆；232、弹簧；233、固定框；234、卡接板；24、盖板；25、磁铁。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。以下描述中，需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系、以特定的方位构造和操作，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示所指的机构或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，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。当一个元件被称为在另一元件“上”或“下”时，该元件能够“直接地”或“间接地”位于另一元件之上，或者也可能存在一个或更多个居间元件。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅是为了便于描述本技术方案，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本实用新型实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本实用新型。在其它情况中，省略对众所周知的系统、机构、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。

请参阅附图1-图4，本申请提供的一种非接触式吸盘，用于对晶粒进行非接触式吸附，具体包括与气管连通的气嘴，气嘴包括相互连通的气管11和出气口12，出气口12为变截面结构，变截面结构为出气口由靠近气管一侧至远离气管一侧其截面面积递增，出气口的内部设置有整流罩，整流罩安装在出气口近气管端，整流罩周侧开设有若干整流孔。

本申请中待吸附的晶粒正面朝上放置在水平面中，气管11连通气源，整流罩的设置使得气管11中气流的方向发生改变，当非接触式吸盘竖直放置且出气口12朝下时，气管11中的气流竖直向下运动，当运动至整平板13处时，气流流动方向改变，改为水平流动并从整流孔流出，使得吸嘴喷出的气流由竖直方向改为水平方向。

本申请利用的是伯努利基本原理，当气体的流速增大时会导致锥形出气口处压强减小；本申请中晶粒放置在水平面中，出气口位于晶粒正上方，由于晶粒上方的压强减小，在晶粒下方大气压作用下，出气口对晶粒产生吸力，同时气流的存在可以阻碍晶粒贴合在出气口上，当吸力和晶粒的重力达到平衡的时候，晶粒就可以非接触式地吸附在出气口处，这种非接触吸附在实现晶粒搬运转移时能够避免晶粒表面结构损伤，有助于后续对晶粒的进一步检测。

实施例1

本申请提供的一种非接触式吸盘，用于将放置在水平面上的晶粒吸附起来，其吸附采用的原理为伯努利基本原理。

具体的，非接触式吸盘包括与气管11连通的出气口12，气管11连接至气源，气源中设置有控制阀，用于控制气体的输出以及流速。

进一步的，本申请中气管指的是出气口与气源之前的所有连接管道，在实际设计中，气源和出气口之间的管道并不是均匀设置，如图1所示，从气源到出气口方向上，气管依次包括传输管道111、连接管道112、渐变管道113和气嘴管道114和出气口12，其中，气嘴管道114的截面面积较小，这是因为气嘴管道114需要连接至出气口12中较小的锥形面中，本申请用于吸附晶粒的出气口12本身比较小，对应的气嘴管道114截面也比较小。渐变管道113设置为锥形结构，是为了连接截面较大的连接管道112和截面较小的气嘴管道114。本申请中出气口12、气嘴管道114、渐变管道113和连接管道112可以一体成型，统称为气嘴，其连接在传输管道111中即可。

本申请中下述主要描述出气口的形状，因此出气口和气源之间的管道统称为气管11。

作为一种具体的实施例，本申请中出气口12为锥形结构，且靠近气管11一侧的截面面积小于远离气管11一侧的截面面积；也就是说出气口12为类似喇叭状的朝外扩大延伸的结构，在锥形出气口12的内部设置有整流罩，整流罩包括整平板13和若干个立柱14，整平板13平行于气管11和出气口12的连接面，立柱14固定在整平板13中并朝着气管11方向延伸。

作为一种具体的实施例，本申请中气嘴管道114为圆柱状管道，整平板13为圆形，且整平板13的面积略大于气嘴管道114的截面面积，立柱14为多个，均匀分布在整平板13的边缘；同时，立柱14的一端固定在整平板13靠近气管11的表面，另一端固定在整出气口12的侧壁内部，如此一来，相邻的立柱14之间形成气流的出口，同时整平板13和立柱14的配合使得气流的流向发生垂直方向上的改变，由沿着圆柱状延伸方向改变为垂直于圆柱状延伸方向。同时由于立柱14均匀分布，使得气路从相邻两个立柱14之间的间隙均匀流出，均匀分布的立柱14所形成的均匀出气口12能够确保气流分散且均匀喷出，该结构能够确保气流在晶粒表面平顺流通，增加非接触式吸盘的可靠性和稳定性。

本申请晶粒放置在水平面中，出气口12朝下正对晶粒的上表面，即晶粒的正面，控制阀控制气流输出，气管11道中竖直朝下的气流经过整平板13和立柱14之后，以整平板13的中心为中心，朝着四面水平输出，形成位于晶粒上表面的气流，当气流流速增大时，会导致出气口12和晶粒之间的压强减小，在晶粒下方大气压作用下，出气口12对晶粒产生吸力，同时气流的存在可以阻碍晶粒贴合在出气口上，当吸力和晶粒的重力达到平衡的时候，晶粒就可以非接触式地吸附在出气口12处，这种非接触吸附，确保晶粒在搬运转移过程中其表面结构不被损伤。

本申请晶圆水平放置时，针对晶圆上表面中的晶粒，在竖直方向上，晶粒受到的力包括重力、晶圆对晶粒的托举力、大气压对晶粒上表面朝下的压力以及大气压对晶粒下表面朝上的压力，并且晶粒的重量和晶圆对晶粒的拖距离相等，大气压对晶粒上表面朝下的压力以及大气压对晶粒下表面朝上的压力相等，晶粒处于稳定状态。

当晶粒需要被吸附起来时，出气口12位于晶粒正上方，出气口12中水平输出的气流流速增大，大气压对晶粒上表面朝下的压力减小，对应的，晶圆对晶粒的托举力减小，随着出气口12气流流速的增大，直至托举力为零时，晶粒即可脱离晶圆，由于水平气流的存在，晶粒不会贴合在出气口12中，此时晶粒处于悬浮状态，即实现了晶粒的非接触式吸附。当晶粒被吸附起来时，晶粒重力等于上下大气压的差值。

本申请中非接触式吸附可以避免晶粒表面被损伤，保护晶圆电路结构不受损伤，确保后续针对晶粒的检测结果准确可靠，避免搬运过程中磕碰对晶粒检测造成误差。

本申请还提供了一种晶粒搬运装置，包括如上的非接触式吸盘。

实施例2

本申请提供的一种晶粒检测装置，该检测装置的目的是实现晶粒背面的检测，位于晶圆中的晶粒均是正面暴露在外侧，其背面无法有效被检测到，需要采用搬运装置将晶粒搬运至晶粒反置的位置处，才能进行晶粒背面的检测。

具体的，本申请中晶粒检测装置，用于对晶粒的背面进行检测，包括实施例1的非接触式吸盘，还包括翻转平台21和盖板24，翻转平台21套设在翻转杆22上，盖板24与翻转平台21相适配。

本申请中翻转杆22可以在外力作用下翻转，翻转平台21可以为矩形结构，其套设在翻转杆22上并与之锁固，并且能随着翻转杆22进行翻转。本申请中翻转平台21位于支撑框架中，支撑框架内部形成空腔，翻转平台21可以在空腔内随着翻转杆22翻转，这里的翻转指的是以翻转杆22为轴心进行原地转动，翻转杆22为水平面内的杆，具体可以设置在翻转平台21的中心处。

本申请中盖板24和翻转平台21可拆卸连接，具体的，盖板24可以和翻转平台21中用于放置晶粒的面拆卸连接，具体的，可以在翻转平台21和盖板24中设置磁铁25，当需要将二者拆卸的时候，只需要外力将盖板24拿开即可。

本申请中翻转杆22的侧边还设置有固定件，固定件可以滑动至翻转杆22位置处，对翻转杆22进行固定，也可以滑动至远离翻转杆22位置处，不对翻转杆22的翻转造成影响。如图3所示，当固定件朝着翻转杆22移动的时候，固定件前侧的凹槽卡接在翻转杆22上，使得翻转杆22保持不动；当固定件朝着远离翻转杆22移动时，固定件与翻转杆22无接触。

如图3所示，固定件具体可以包括推杆231、弹簧232、固定框233和卡接板234，固定框233固定在支撑框架侧边，推杆231平行于支撑框架的侧面，且贯穿固定框233，推杆231靠近翻转杆22的一端设置有卡接板234，卡接板234前端设置有与翻转杆22相适配的凹槽，推杆231外侧嵌套弹簧232，且弹簧232的两端分别与固定框233的两侧抵接。当推杆231远离翻转杆22的时候，弹簧处于正常伸缩状态，当推杆231朝着翻转杆22前进的时候，由于固定框233以及弹簧两端的位置固定，需要克服弹簧压力做工，使得卡接板234中凹槽嵌套在翻转杆22中，实现翻转杆22的固定，当推杆231朝着翻转杆22后退的时候，只需要将卡接板234从翻转杆22上拆卸下来，弹簧的弹力使得卡接板234自动远离翻转杆22，弹簧232可以使得推杆231的移动更加稳定。

本申请中盖板24的侧边设置有把手，把手便于盖板24的安装拆卸和移动。

本申请中非接触式吸盘为手持式，其一端通过气管连通气源，另一端的锥形出气口12可以手持移动，当用于对晶粒进行搬运的时候，锥形出气口12位于晶粒的正上方。具体的吸附原理如实施例1所示，在此不再详细描述。

本申请中晶粒检测的原理如下：

非接触式吸盘中出气口12对准晶圆中晶粒的上表面，控制阀控制气流输出，气管11道中竖直朝下的气流经过整平板13和立柱14之后，以整平板13的中心为中心，朝着四面水平输出，形成位于晶粒上表面的气流，当气流流速增大时，会导致出气口12和晶粒之间的压强减小，在晶粒下方大气压作用下，出气口12对晶粒产生吸力，同时气流又对晶粒产生一个阻止晶粒贴合在出气口12上的压力，当吸力和晶粒的重力达到平衡的时候，晶粒就可以非接触式地吸附在出气口12处；

翻转平台21中用于放置晶粒的面朝上，非接触式吸盘带动晶粒移动至翻转平台21上方，控制阀断开气流，晶粒在重力作用下被放置在翻转平台21中；

将盖板24固定在翻转平台21中，固定件远离翻转杆22，翻转杆22带动翻转平台21和盖板24同时翻转，使得晶粒被反置于盖板24中，此时晶粒背面朝上位于盖板24中，将盖板24从翻转平台21中拆卸下来，对盖板24中的晶粒背面进行检测。

可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种非接触式吸盘，用于对晶粒进行非接触式吸附，其特征在于，包括与气管连通的出气口，所述出气口为变截面结构，变截面结构为出气口由靠近气管一侧至远离气管一侧其截面面积递增，所述出气口的内部设置有整流罩，所述整流罩安装在出气口近气管端，整流罩周侧开设有若干整流孔。

2.根据权利要求1所述的一种非接触式吸盘，其特征在于，所述整流罩包括整平板和若干个立柱，所述整平板平行于气管和出气口的连接面，所述立柱一端固定在整平板中，另一端固定在出气口的内侧壁，立柱之间形成整流孔。

3.根据权利要求2所述的一种非接触式吸盘，其特征在于，所述气管为圆柱状管道，所述整平板为圆形；所述立柱均匀分布在整平板的边缘。

4.根据权利要求1所述的一种非接触式吸盘，其特征在于，所述出气口为锥形结构。

5.一种晶粒搬运装置，其特征在于，包括权利要求1-4任意一项所述的非接触式吸盘。

6.一种晶粒检测装置，用于对晶粒的背面进行检测，其特征在于，包括权利要求5所述的晶粒搬运装置，还包括翻转平台和盖板，所述翻转平台套设在翻转杆上并与之锁固，所述盖板可拆卸固定在翻转平台中。

7.根据权利要求6所述的一种晶粒检测装置，其特征在于，还包括用于限制翻转杆翻转的固定件，所述固定件位于翻转杆的侧边。

8.根据权利要求6所述的一种晶粒检测装置，其特征在于，所述盖板和翻转平台中相互固定连接的面中设置有磁铁。

9.根据权利要求6所述的一种晶粒检测装置，其特征在于，所述盖板的侧边设置有把手。