CN221337145U - 一种晶圆定位机构及晶圆切割设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种晶圆定位机构及晶圆切割设备，属于半导体领域。一种晶圆定位机构包括旋转组件、对位组件、相机组件、驱动组件和机架台；其他组件均设置在机架台上；对位组件包括多个夹片组件并围绕旋转组件中心轴设置在旋转组件外周；相机组件设置在旋转组件上方；旋转组件在驱动组件的驱动作用下带动置于其上的晶圆旋转；相机组件识别晶圆上的缺口并与旋转组件的旋转动作相配合进行晶圆角度对准；驱动组件能够驱动多个夹片组件相互靠近以夹持定位晶圆。本申请可以在进行晶圆激光改质切割之前同时完成晶圆对心和角度定位，避免切割道发生偏移，提高切割质量和加工良率，缓解或解决现有对准机构的不足。

Description

一种晶圆定位机构及晶圆切割设备

技术领域

本申请属于半导体技术领域，涉及半导体制造中的晶圆定位，具体涉及一种晶圆定位机构。

背景技术

在半导体制造领域，电路通常均匀排布在晶圆表面，当电路层加工完成后，需要通过切割技术将电路层从完整的晶圆表面切割分离。目前用于晶圆切割的技术包括晶圆激光改质切割，激光改质切割通过识别晶圆表面电路层之间的间隙，将间隙作为切割道，激光聚焦在切割道内部，行成改质层，焦点位置产生裂纹，向晶圆两侧蔓延并到达晶圆表面，最后在扩片作用下实现晶圆切割分离。在进行激光改质切割时，需要保证晶圆位于工作台的中心位置，否则，会导致切割道识别错误，切割产生偏移，最终导致电路被破坏。因此，需要利用定位机构对晶圆进行定位。

在现有技术中，晶圆定位机构面临诸多问题，现有机器大部分将晶圆定心和角度定位分成两个装置完成，但晶圆过多的传递工序，容易导致晶圆表面粘附杂质，影响晶圆表面质量。而部分设备为同时满足定心和角度定位，同时保证较高精度，常选用DD马达等作为驱动组件，不仅会占用较大空间，且成本较高。另外，由于裸晶圆非常脆弱，在向心规整时的速度过快或过规整都会导致晶圆损坏。

实用新型内容

本申请旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请的目的在于提供一种晶圆定位机构及晶圆切割设备，能够在进行晶圆激光改质切割之前同时完成晶圆对心和角度定位，避免切割道发生偏移，提高切割质量和加工良率。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

本申请实施例提供了一种晶圆定位机构，用于晶圆切割设备，所述晶圆定位机构包括：旋转组件、对位组件、相机组件、驱动组件和机架台；

所述旋转组件、所述对位组件、所述相机组件和所述驱动组件均设置在所述机架台上；所述对位组件包括多个夹片组件，并围绕所述旋转组件中心轴设置在所述旋转组件外周；所述相机组件设置在所述旋转组件上方；

所述旋转组件与所述驱动组件连接，且能够在所述驱动组件的驱动作用下带动置于其上的晶圆旋转；所述相机组件识别所述晶圆上的缺口并与所述旋转组件的旋转动作相配合，进行晶圆角度对准；

所述对位组件与所述驱动组件连接，所述驱动组件能够驱动所述多个夹片组件相互靠近以夹持定位晶圆。

另外，根据本申请的一种晶圆定位机构，还可以具有如下附加的技术特征：

在其中的一些实施方式中，所述晶圆定位机构还包括主控单元，所述主控单元同时与所述相机组件、所述驱动组件通信连接。

在其中的一些实施方式中，所述旋转组件包括旋转轴、对位吸盘、第一同步带轮、第二同步带轮和第一同步带；

所述旋转轴可转动的插设在所述机架台上，且其上端和下端均穿出所述机架台；所述旋转轴的上端与所述对位吸盘固接，下端与所述第一同步带轮固接；所述第二同步带轮通过所述第一同步带与所述第一同步带轮连接；同时，所述第二同步带轮与所述驱动组件传动连接。

在其中的一些实施方式中，所述旋转组件还包括旋转感应器；所述旋转感应器设置在所述旋转轴上，并与主控单元连接，用于时刻检测旋转轴的旋转角度。

在其中的一些实施方式中，所述旋转轴的内部设有通孔，并作为气路与外部气压调节设备连接，通过所述外部气压调节设备调节内外气压差实现所述对位吸盘对晶圆的吸附。

在其中的一些实施方式中，所述对位组件包括两组夹片组件、两组夹片组件支撑座、第三同步带轮、第四同步带轮和第二同步带；

所述夹片组件等距对称分设在所述旋转组件的对位吸盘的两侧；所述夹片组件支撑座可活动的插设在所述机架台上；所述夹片组件与所述夹片组件支撑座的上端固接；两组所述夹片组件支撑座的下端分别与所述第二同步带的两侧固接；所述第二同步带套设在所述第三同步带轮和所述第四同步带轮上；所述第三同步带轮与所述驱动组件传动连接；

所述第二同步带在所述驱动组件的驱动下转动，带动两所述夹片组件支撑座同时相向或相背移动。

在其中的一些实施方式中，所述夹片组件支撑座可活动的插设在所述机架台上的具体结构为：所述机架台上开设有两组长条形过孔，所述长条形过孔分设在所述旋转组件的两侧；两所述夹片组件支撑座分别插设在对应的所述长条形过孔中。

在其中的一些实施方式中，所述夹片组件包括一夹杆和两个以上规整轮；所述夹杆底部与所述夹片组件支撑座的上端固接；所述规整轮依次设置在所述夹杆上。

在其中的一些实施方式中，所述对位组件还包括滑轨以及若干对位感应器；

所述滑轨固设在所述机架台的下表面；所述滑轨与所述夹片组件支撑座滑动连接，用作导向机构对所述夹片组件支撑座的移动轨迹进行限定；

每个所述规整轮的前方设置有所述对位感应器，用于接触感应晶圆，并均与主控单元连接。

在其中的一些实施方式中，所述相机组件包括缺口定位相机、点光源、背板和底座；所述底座水平向固定在所述机架台上，所述背板竖直向设立，且其底端与所述底座固接，顶部固设有所述缺口定位相机和所述点光源。

本申请实施例还提供了一种晶圆切割设备，其包括如前所述的晶圆定位机构。

与现有技术相比，本实用新型的至少具有以下有益效果：

本申请实施例中，所提供的一种晶圆定位机构，能够驱动对位组件同步靠近或者同步远离旋转组件的中心，实现晶圆的圆心校正；旋转组件带动晶圆旋转，结合相机组件识别晶圆缺口，实现晶圆的角度定位；

本申请实施例中，所提供的一种晶圆定位机构，驱动组件采用带传动，在满足传动精度要求的前提下，减小了整体机构的空间，且成本较低，符合经济性要求；

本申请实施例中，所提供的一种晶圆定位机构，通过一次装夹即可同时实现圆心定位和角度定位，在满足技术要求的前提下，大大节约了空间，且避免了多次装夹带来的潜在污染；

本申请实施例中，所提供的一种晶圆定位机构，可以设置较长的夹片组件运动行程，可按实际工艺需求实现不同尺寸晶圆的定位，且不需针对不同尺寸调节机构，适用范围广。

本申请的晶圆切割设备包括所述的晶圆定位机构，因而至少具有所述的晶圆定位机构的所有特征及优势，在此不再赘述。本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1为本申请实施例公开的晶圆定位机构结构示意图；

图2为本申请实施例公开的旋转组件结构示意图；

图3为本申请实施例公开的对位组件结构示意图；

图4为本申请实施例公开的相机组件结构示意图。

附图标记说明：

1-旋转组件；2-对位组件；3-相机组件；4-驱动组件；5-机架台；

11-旋转轴；12-对位吸盘；13-第一同步带轮；14-第二同步带轮；15-第一同步带；16-旋转感应器；

21-夹片组件；211-夹杆；212-规整轮；22-夹片组件支撑座；23-第三同步带轮；24-第四同步带轮；25-第二同步带；26-滑轨；27-对位感应器；

31-缺口定位相机；32-点光源；33-背板；34-底座；

41-旋转驱动组；42-夹片驱动组。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例进行详细地说明。

请参阅图1所示，本申请的一些实施例中，提供一种晶圆定位机构，可应用于晶圆切割设备中，如在半导体制备过程中，会涉及到对晶圆的切割，该晶圆定位机构可用于在切割前实现对晶圆的对准，包括晶圆的圆心对准和角度对准，可以用于解决现有技术中定位机构占用空间大，且成本较高的问题，以及定位精度不佳、速度控制不准，导致晶圆容易被损坏的问题。除此之外，晶圆定位机构还可以用于其他设备中或进行其他类型的对准处理，本申请实施例对于晶圆定位机构的具体使用场景和工况不作具体限制。

具体的，一种晶圆定位机构包括：旋转组件1、对位组件2、相机组件3、驱动组件4、机架台5和主控单元(图中未示出)。旋转组件1用于放置晶圆并带动晶圆旋转到合适的角度。对位组件2围绕旋转组件1中心轴设置在旋转组件1的外周，用于通过自身的动作对晶圆进行位置对准，也就是圆心对准。相机组件3设置在旋转组件1的上方，用于对晶圆进行拍照分析，并根据分析结果控制旋转组件1旋转，实现晶圆的角度对准。驱动组件4与旋转组件1、对位组件2连接，为旋转组件1的旋转动作和对位组件的对准动作提供驱动动力。机架台5作为其他组件的安装平台为其他组件提供支撑作用。旋转组件1、相机组件3以及驱动组件4均与主控单元连接，由主控单元接收信息、分析信息，并根据分析结果控制驱动组件4的驱动动作。

在本申请的一些实施例中，请参阅图2所示，旋转组件1包括旋转轴11、对位吸盘12、第一同步带轮13、第二同步带轮14、第一同步带15和旋转感应器16。旋转轴11可转动的插设在机架台5上，且上端和下端均穿出机架台5。旋转轴11的上端与对位吸盘12固接，下端与第一同步带轮13固接。第二同步带轮14通过第一同步带15与第一同步带轮13连接，同时，第二同步带轮14与驱动组件的旋转驱动组41连接，在旋转驱动组41的驱动作用下旋转，通过第一同步带15带动第一同步带轮13转动，进而带动旋转轴以及对位吸盘12转动。旋转感应器16设置在旋转轴11上，用于时刻检测旋转轴11的旋转角度。旋转感应器16与主控单元连接。

优选的，旋转轴11内部设有通孔，可以作为气路与外部气压调节设备连接，通过调节内外气压差实现对位吸盘12对晶圆的吸附。

在本申请的一些实施例中，请参阅图3所示，对位组件2包括两组夹片组件21、两夹片组件支撑座22、一第三同步带轮23、一第四同步带轮24和一第二同步带25。两组夹片组件21分别等距设置在对位吸盘12的两侧，并分别固定在一对应的夹片组件支撑座22上。机架台5上开设有两组长条形过孔，分设在对位吸盘12的两侧，两夹片组件支撑座22分别插设在对应的长条形过孔中，上下两端均伸出过孔，上端与对应的夹片组件21连接，下端与第二同步带25连接。相应的，第三同步带轮23和第四同步带轮24均设置在机架台5的下方，并通过第二同步带25传动连接。第三或第四同步带轮与驱动组件的夹片驱动组42连接，在夹片驱动组42的驱动下带动第二同步带25转动。两夹片组件支撑座22分设在第二同步带25的两侧并均与第二同步带25固接，在第二同步带25转动时两夹片组件支撑座22同时相向或向背移动，从而带动两组夹片组件21相向或向背移动。在两组夹片组件21相向移动时，两组夹片组件21分别与晶圆的两边沿接触，由于两组夹片组件21相对于对位吸盘12为等距设置，且同步移动，故而能够从两个方向限定晶圆的位置，使其圆心与对位吸盘的圆心重叠，实现圆心对准。

可选的，每组夹片组件21对晶圆的对准作用点至少为两个。

作为一种优选方案，在本申请的一些实施例中，夹片组件21包括一夹杆211和两规整轮212，夹杆底部与所述夹片组件支撑座的上端固接。夹杆211的两端分别设置一规整轮212，规整轮212的设置高度与晶圆匹配，用于与晶圆边沿接触以实现晶圆圆心对准。规整轮212可自由转动，且外圈设有轮套，避免直接碰撞而损坏晶圆。

在上述实施例中，对位组件2还包括一组或两组滑轨26和四个对位感应器27。滑轨26固设在机架台5的下表面，设置方向与第二同步带的设置方向相同，并与对应的夹片组件支撑座22滑动连接，用作导向机构对夹片组件支撑座22的移动轨迹进行限定。四个对位感应器27分别设置在四个规整轮212的前端，并均与主控单元连接，用于监测晶圆对准状态，根据三点定圆(本申请四个感应器可以采用任意三点或四点进行定圆)，当三个或四个对位感应器同时接收到监测信号，表示晶圆定心完成。

在本申请的一些实施例中，请参阅图4所示，相机组件3包括缺口定位相机31、点光源32、背板33和底座34。底座34水平向固定在机架台5上，背板33竖直向设立，并底端与底座34固接，顶部固设有缺口定位相机31和点光源32。缺口定位相机31与主控单元连接，用于对晶圆上的缺口位置进行拍照识别，并传输给主控单元进行分析，主控单元根据分析结果控制旋转组件旋转，使晶圆的缺口处于应在的位置，实现角度对准。点光源32用于向晶圆照明，为缺口定位相机31的拍照提供合适的光亮度。点光源32也与主控单元连接。

前述的，驱动组件4包括旋转驱动组41和夹片驱动组42，旋转驱动组41与旋转组件1连接，用于驱动旋转组件转动，具体的，旋转驱动组41与第二同步带轮14连接，带动第二同步带轮14转动，进而带动对位吸盘12转动。夹片驱动组42与对位组件2连接，用于驱动对位组件的对位，具体的，夹片驱动组42与第三同步带轮23连接，带动第二同步带25转动，也就是第二同步带25的两侧同步相向或向背移动，从而带动两组夹片组件21同步相向或向背移动，实现对位于对位吸盘上的晶圆的圆心对准。

在本申请的一些实施例中，旋转驱动组41和夹片驱动组42均为电机组件，旋转驱动组41包括伺服电机和行星减速机，行星减速机设置在伺服电机和第三同步带轮23之间。夹片驱动组42包括伺服电机，其电机轴与第二同步带轮14固接。

在工作开始前，夹片组件2位于旋转组件1的较远侧，工作开始时机械臂将晶圆放置在对位吸盘12上，夹片驱动组42驱动夹片组件21向内同步运动，规整轮212前侧传感器可检测上方是否有晶圆，根据三点定圆，当其中三个传感器检测到晶圆后，表示晶圆完成定心，主控单元接受信号并给出反馈，夹片组件21停止运动，晶圆圆心规整至对位吸盘12的中心；晶圆实现定心后，对位吸盘12将晶圆吸附，夹片组件21向外运动，旋转驱动组41带动晶圆慢速旋转，相机组件开始识别晶圆外圆的notch口，识别到notch口后传递信号，主控单元接受信号并作出反馈，旋转组件1停止转动实现角度定位。

需要说明的是，主控单元等的具体结构及控制原理等均可以参照现有技术，本实施例对此不作限定，在此不再详细描述。

本实用新型未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (10)

1.一种晶圆定位机构，用于晶圆切割设备，其特征在于，所述晶圆定位机构包括：旋转组件、对位组件、相机组件、驱动组件和机架台；

所述旋转组件、所述对位组件、所述相机组件和所述驱动组件均设置在所述机架台上；所述对位组件包括多个夹片组件，并围绕所述旋转组件中心轴设置在所述旋转组件外周；所述相机组件设置在所述旋转组件上方；

所述旋转组件与所述驱动组件连接，且能够在所述驱动组件的驱动作用下带动置于其上的晶圆旋转；所述相机组件识别所述晶圆上的缺口并与所述旋转组件的旋转动作相配合，进行晶圆角度对准；

所述对位组件与所述驱动组件连接，所述驱动组件能够驱动所述多个夹片组件相互靠近以夹持定位晶圆。

2.根据权利要求1所述的晶圆定位机构，其特征在于，所述旋转组件包括旋转轴、对位吸盘、第一同步带轮、第二同步带轮和第一同步带；

所述旋转轴可转动的插设在所述机架台上，且其上端和下端均穿出所述机架台；所述旋转轴的上端与所述对位吸盘固接，下端与所述第一同步带轮固接；所述第二同步带轮通过所述第一同步带与所述第一同步带轮连接；同时，所述第二同步带轮与所述驱动组件传动连接。

3.根据权利要求2所述的晶圆定位机构，其特征在于，所述旋转组件还包括旋转感应器；所述旋转感应器设置在所述旋转轴上，用于时刻检测旋转轴的旋转角度。

4.根据权利要求2所述的晶圆定位机构，其特征在于，所述旋转轴的内部设有通孔，并作为气路与外部气压调节设备连接，通过所述外部气压调节设备调节内外气压差实现所述对位吸盘对晶圆的吸附。

5.根据权利要求1-4任一项所述的晶圆定位机构，其特征在于，所述对位组件包括两组夹片组件、两组夹片组件支撑座、第三同步带轮、第四同步带轮和第二同步带；

所述夹片组件等距对称分设在所述旋转组件的对位吸盘的两侧；所述夹片组件支撑座可活动的插设在所述机架台上；所述夹片组件与所述夹片组件支撑座的上端固接；两组所述夹片组件支撑座的下端分别与所述第二同步带的两侧固接；所述第二同步带套设在所述第三同步带轮和所述第四同步带轮上；所述第三同步带轮与所述驱动组件传动连接；

所述第二同步带在所述驱动组件的驱动下转动，带动两所述夹片组件支撑座同时相向或相背移动。

6.根据权利要求5所述的晶圆定位机构，其特征在于，所述夹片组件支撑座可活动的插设在所述机架台上的具体结构为：所述机架台上开设有两组长条形过孔，所述长条形过孔分设在所述旋转组件的两侧，两所述夹片组件支撑座分别插设在对应的所述长条形过孔中。

7.根据权利要求5所述的晶圆定位机构，其特征在于，所述夹片组件包括一夹杆和两个以上规整轮；所述夹杆底部与所述夹片组件支撑座的上端固接；所述规整轮依次设置在所述夹杆上。

8.根据权利要求7所述的晶圆定位机构，其特征在于，所述对位组件还包括滑轨以及若干对位感应器；

所述滑轨固设在所述机架台的下表面；所述滑轨与所述夹片组件支撑座滑动连接，用作导向机构对所述夹片组件支撑座的移动轨迹进行限定；

每个所述规整轮的前方设置有所述对位感应器，用于接触感应晶圆。

9.根据权利要求1所述的晶圆定位机构，其特征在于，所述相机组件包括缺口定位相机、点光源、背板和底座；所述底座水平向固定在所述机架台上，所述背板竖直向设立，且其底端与所述底座固接，顶部固设有所述缺口定位相机和所述点光源。

10.一种晶圆切割设备，其特征在于，包括如权利要求1至9中任意一项所述的晶圆定位机构。