[發(fā)明專利]自定心定位卡盤及半導(dǎo)體晶圓的定心定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310538604.7
• 申請(qǐng)日: 2013-11-05
• 公開（公告）號(hào): CN103594406A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡曉霞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十五研究所
• 主分類號(hào): H01L21/68
• 分類號(hào): H01L21/68;H01L21/687
• 代理公司: 北京中建聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 11004
• 代理人: 李聚

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體晶圓的定位設(shè)備，特別涉及一種可以對(duì)晶圓進(jìn)行定心、定位的自定心定位卡盤及半導(dǎo)體晶圓的定心定位方法。

背景技術(shù)

在IC行業(yè)中，晶圓直徑在不斷增大，集成電路器件朝小體積、高密度的方向發(fā)展，集成度越來(lái)越高，對(duì)于檢測(cè)設(shè)備的要求也越來(lái)越高，為避免人為接觸造成芯片污染，高智能和自動(dòng)化成為研究熱點(diǎn)。

對(duì)于大直徑晶圓的芯片檢測(cè)設(shè)備的要求是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量，所以在晶圓傳輸環(huán)節(jié)中需要對(duì)晶圓進(jìn)行精確定心和定位。

目前，現(xiàn)有技術(shù)公開的晶圓定位裝置，通過(guò)光學(xué)傳感器測(cè)定半導(dǎo)體晶圓的周緣位置，計(jì)算出晶圓的中心位置，還算出晶圓外周的槽口、定位平面等定位部位的相位位置。現(xiàn)有技術(shù)中依據(jù)傳感器測(cè)量周緣信息同時(shí)進(jìn)行定心和定位，信息關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，且對(duì)于晶圓直徑大小適應(yīng)性不強(qiáng)，定位準(zhǔn)確度有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種自定心定位卡盤及半導(dǎo)體晶圓的定心定位方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中依據(jù)傳感器測(cè)量周緣信息同時(shí)進(jìn)行定心和定位、信息關(guān)聯(lián)性強(qiáng)、且對(duì)于晶圓直徑大小適應(yīng)性不強(qiáng)，定位準(zhǔn)確度有待提高的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種自定心定位卡盤，包括托盤、卡盤定位組件、中央吸附組件和卡盤外殼，所述卡盤外殼包括底座和中間座套，其特征在于：

所述托盤為中心有通孔的圓盤，所述圓盤的下端面上有兩個(gè)同心的內(nèi)圓環(huán)和外圓環(huán)，所述內(nèi)圓環(huán)和外圓環(huán)的環(huán)壁上分別開有徑向的、均勻分布的內(nèi)通孔和外通孔，所述內(nèi)通孔和外通孔內(nèi)外一一對(duì)應(yīng)；

所述卡盤定位組件包括能軸向自由伸縮的伸縮桿和卡塊，所述伸縮桿穿過(guò)內(nèi)通孔和外通孔，靠近托盤中心的一端與錐面軸的斜面相適應(yīng)，另一端緊固有夾持晶圓的卡塊，所述伸縮桿的中段套有其推動(dòng)作用的彈簧；所述彈簧的兩端分別為伸縮桿的軸肩和外圓環(huán)的內(nèi)壁面上的卡板；所述錐面軸套在中央吸附組件的外面，其上段為錐面，錐面與軸面的連接部分為水平方向的下端面；所述托盤上開有軸向的氣孔，所述氣孔通過(guò)氣管與外部的氣源相連通；所述卡盤驅(qū)動(dòng)組件為與外界氣源相連通的針形氣缸和與錐面軸平行安裝的壓簧。

所述托盤的上端面上有多個(gè)環(huán)形槽，所述環(huán)形槽與氣孔相連通，所述環(huán)形槽之間通過(guò)多個(gè)以托盤中心為中心作放射式排布的直線槽相連通。

所述外圓環(huán)的內(nèi)壁面上開有與外通孔同心的方形槽，所述方形槽的槽底為凸起的平臺(tái)，所述平臺(tái)處安裝有對(duì)伸縮桿具有導(dǎo)向和固定作用的卡板。

所述伸縮桿與內(nèi)通孔和外通孔之間均設(shè)有自潤(rùn)滑軸承。

所述中央吸附組件包括能作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或上下運(yùn)動(dòng)的吸盤和芯軸，所述吸盤位于托盤中心的通孔內(nèi)，其底部與芯軸的頂端連接；所述芯軸底部由兩個(gè)直線軸承支承；所述吸盤和芯軸中心均有通孔，所述通孔相連通組成氣道，所述氣道通過(guò)氣管與外部的氣源連通。

所述中央吸附組件的驅(qū)動(dòng)設(shè)備包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)設(shè)備和上下驅(qū)動(dòng)設(shè)備，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)設(shè)備為微型電機(jī)，所述微型電機(jī)上固定安裝有動(dòng)力齒輪，所述動(dòng)力齒輪與安裝在芯軸上齒輪相嚙合，所述齒輪與芯軸之間有平鍵連接；所述上下驅(qū)動(dòng)設(shè)備包括通過(guò)作用于推力軸承起作用的微型氣缸和助力彈簧，所述微型氣缸通過(guò)氣管連接到外部氣源。

所述吸盤上與晶圓接觸的端面有多個(gè)環(huán)形槽，所述環(huán)形槽之間有以吸盤中心為圓心呈放射狀的直線槽連通，所述直線槽與吸盤中心的氣道連通。

利用所述自定心定位卡盤進(jìn)行半導(dǎo)體晶圓定心定位的工作過(guò)程為：

1）針形氣缸連通氣源，推動(dòng)錐面軸，錐面軸推動(dòng)伸縮桿，伸縮桿伸出；

2）機(jī)械手從料盒中拾取晶圓，將晶圓放置于圓盤上；

3）針形氣缸斷開氣源，錐面軸在壓簧的作用下返回，伸縮桿在彈簧的作用下收縮夾持晶圓定心；

4）氣道接通氣源，吸盤吸住晶圓；

5）針形氣缸連通氣源，推動(dòng)錐面軸移動(dòng)，錐面軸推動(dòng)伸縮桿放開晶圓；

6）微型氣缸連通外部氣源，向上推動(dòng)芯軸，此時(shí)晶圓離開托盤；

7）微型電機(jī)得電轉(zhuǎn)動(dòng)，芯軸在齒輪和動(dòng)力齒輪的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)吸盤和被吸盤吸住的晶圓轉(zhuǎn)動(dòng)；

8）外部的傳感器對(duì)晶圓外緣的定位槽進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到定位槽后電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；

9）微型氣缸斷開氣源，缸桿收縮，芯軸在助力彈簧的作用下歸位，晶圓落到圓盤上；

10）氣道與外部氣源斷開，吸盤停止吸附晶圓；

11）針形氣缸斷開氣源，錐面軸在壓簧的作用下返回，伸縮桿在彈簧的推動(dòng)下再次夾持晶圓定心；

12）托盤上的氣孔連通氣源，使托盤吸附晶圓，這樣使晶圓定心定位。