一种晶圆处理预对准平台的制作方法

本实用新型涉及半导体生产和加工领域，特别提供了一种晶圆处理预对准平台。

背景技术：

随着半导体行业的发展，半导体处理设备越来越多样化，晶圆的处理工艺也越来越多、越来越成熟。许多工艺都需要对晶圆进行预对准，即预先获得晶圆的圆心位置和缺边位置，并将圆心移动到规定位置，将缺边转动到预定方向。以使后续工艺中对晶圆进行的各步操作相对晶圆具有绝对位置。作为整个处理系统的子系统，预对准子系统的效率和精度对整个系统有着重要影响。

目前已有的预对准系统一般具有几下几种对准方法：一是晶圆机械手将晶圆至于旋转单元后，旋转单元利用不同方法将晶圆吸附并带动晶圆一起旋转，然后利用光学系统确定晶圆圆心位置，将晶圆释放于接片结构上，旋转单元下降后移动到晶圆圆心位置，上升承接起晶圆并吸附，然后通过X、Y移动单元将晶圆圆心移动到指定位置，继续通过旋转单元带动晶圆旋转，直到晶圆缺边达到指定方向为止，该方法中整个预对准子系统需要经过四次移动，两次旋转及一次晶圆承接转换，预对准子系统需要X、Y、Z、R四个自由度，整体结构尺寸较大，预对准时间长，成本高；二是不经过晶圆承接转换，先进行缺边预定位，通过缺边定位旋转的角度计算出圆心的位置，进行圆心定位，最后在进行缺边定位，该方法中整个预对准子系统需要经过三次旋转及两次移动，校准子系统需要X、Y、R三个自由度，结构尺寸也较大，预对准时间也较长，且成本较高。

因此，如何对市场的晶圆预对准系统进行改进，使其克服上述缺点，是本领域技术人员亟待解决的一个问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种晶圆处理预对准平台，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种晶圆处理预对准平台，包括固定支架、承片台、真空破坏电磁阀、气管接头、光学单元连接座、数显气压表、直线运动模块、旋转吸附模块、光学模块和承接吸附模块，所述固定支架顶部设置有腰形孔，承片台设置在腰形孔顶部；所述承接吸附模块固定在固定支架顶部；所述直线运动模块设置在固定支架底部；所述旋转吸附模块设置在直线运动模块顶部；所述光学单元连接座设置在固定支架内部右侧；所述光学模块设置在光学单元连接座上；所述气管接头和数显气压表设置在固定支架侧面；所述真空破坏电磁阀设置在固定支架内部。

作为改进：所述直线运动模块由Y向移动子模块和Z向移动子模块组成；所述Y向移动子模块由Y向伺服电机、Y向伺服电机用编码器、Z向移动结构底板、Y向运动用导轨、Y向运动用丝杠组件、Y向移动结构挡板、Y向移动结构底板、Y向运动用丝杠螺母座、Y向运动用丝杠支撑座连接件、Y向移动结构联轴器、Y向移动结构电机连接法兰、Y向移动结构光电限位开关和Y向移动结构光电限位开关挡光板组成；所述Y向伺服电机设置在固定支架内部右侧，Y向伺服电机右侧连接有Y向伺服电机用编码器；所述Y向移动结构底板固定连接于固定支架内腔底部左侧，Y向移动结构底板内部右侧设置有Y向运动用丝杠支撑座连接件，Y向移动结构底板顶部前后两端设置有Y向运动用导轨，Y向移动结构底板内部左端设置有Y向移动结构挡板，Y向移动结构底板右端面设置有Y向移动结构电机连接法兰，Y向移动结构底板内部左右两侧设置有Y向移动结构光电限位开关；所述Y向伺服电机输出端穿过Y向移动结构电机连接法兰依次连接有Y向移动结构联轴器和Y向运动用丝杠组件，Y向运动用丝杠组件与Y向运动用丝杠支撑座连接件中心转动连接；所述Y向运动用丝杠组件上设置有Y向运动用丝杠螺母座，Y向运动用丝杠螺母座顶部固定连接有Z向移动结构底板；所述Z向移动结构底板底部左右两侧设置有Y向移动结构光电限位开关挡光板；所述Y向移动子模块依靠Y向伺服电机带动沿Y方向放置Y向运动用丝杠组件驱动，Y向伺服电机配有Y向伺服电机用编码器，提高运行精度，Y向移动结构光电限位开关和Y向移动结构光电限位开关挡光板用来判断有效行程的起始点。

作为进一步改进：所述Z向移动子模块由Z向伺服电机、Z向伺服电机用编码器、Z向移动结构上板、楔形块移动用上导轨、楔形块、Z向移动用丝杠组件、楔形块移动用下导轨、Z向移动结构挡板、楔形块移动用竖直导轨、Z向移动结构电机连接法兰、Z向移动结构联轴器、Z向运动用丝杠螺母座、Z向移动结构光电限位开关和Z向移动结构光电限位开关挡光板；所述Z向移动结构底板右端固定连接有Z向移动结构电机连接法兰，Z向移动结构底板前后端底部设置有滑块，滑块与Y向运动用导轨滑动连接；所述Z向伺服电机设置在固定框架内部Y向伺服电机上方，Z向伺服电机右侧连接有Z向伺服电机用编码器；所述Z向移动结构底板左端设置有Z向移动结构挡板，Z向移动结构底板顶部前后端设置有楔形块移动用下导轨；所述Z向伺服电机输出端穿过Z向移动结构电机连接法兰依次连接有Z向移动结构联轴器和Z向移动用丝杠组件，Z向移动用丝杠组件上设置有Z向运动用丝杠螺母座，Z向运动用丝杠螺母座顶部固定连接有楔形块，楔形块前后端底部设置有滑块，滑块与楔形块移动用下导轨滑动连接；所述楔形块顶部设置有楔形块移动用上导轨；所述Z向移动结构上板前后两端设置有滑块，滑块与楔形块移动用上导轨滑动连接；所述Z向移动结构电机连接法兰左侧面前后端设置有楔形块移动用竖直导轨；所述Z向移动结构上板右侧面前后两端设置有滑块，滑块与楔形块移动用上导轨滑动连接；所述Z向移动结构底板后端左右两侧嵌装有Z向移动结构光电限位开关，楔形块后侧面左右两侧设置有Z向移动结构光电限位开关挡光板；所述Y向移动子模块作为Z向移动子模块的结构底板，可以减小结构尺寸、提高整体刚度，Z向移动子模块可由Y向移动子模块带动整体延Y方向移动；所述Z向移动子模块依靠Z向伺服电机带动沿Y方向放置Z向运动用丝杠组件驱动，Z向伺服电机配有Z向伺服电机用编码器，提高运行精度了；所述Z向移动子模块的移动靠楔形块转换得到，以有效减小预对准平台在Z方向的尺寸。

作为进一步改进：所述旋转吸附模块由旋转单元组成，旋转单元包括扭矩电机和旋转单元扭矩电机用编码器；所述旋转单元扭矩电机用编码器设置在Z向移动结构上板顶部，旋转单元扭矩电机用编码器顶部连接有扭矩电机，扭矩电机输出端通过轴与承片台固定连接；所述旋转吸附模块配旋转单元扭矩电机用编码器，利用负反馈原理、通过标定进一步提高旋转精度。

作为进一步改进：所述承接吸附模块由吸附柱组件组成，吸附柱组件固定连接于固定支架顶部表面，吸附柱组件为四个等高的真空吸附接片柱，四个等高的真空吸附接片柱上表面组成的平面与承片台顶部表面平行；所述承接吸附模块利用真空吸附原理将晶圆吸附在其上表面，保证晶圆随旋转机构一同旋转而不发生相对漂移。

作为进一步改进：所述光学模块由光学单元组成，光学单元包括相机镜头、相机支架和光源；所述相机支架设置在光学单元连接座顶部，相机支架上设置有相机镜头上设置由若干个光源；所述相机支架进行X、Z、R方向调整，其中X方向调整用于保证晶圆旋转时相机镜头采集点位于Y轴上，Z方向调整用于保证晶圆旋转时采集点位于相机镜头焦距和景深范围内，R方向调整用于保证相机镜头平面与旋转平面平行，以保证图像采集的精度。

作为进一步改进：所述Y向移动结构光电限位开关和Y向移动结构光电限位开关挡光板横向中心线共线，所述Z向移动结构光电限位开关和Z向移动结构光电限位开关挡光板横向中心线共线。

作为进一步改进：所述扭矩电机采用DD直驱电机，由力矩电机直接驱动，减少中间传动环节，保证传动精度。

作为进一步改进：所述Z向移动结构上板底部表面为斜面且底部斜面与楔形块顶部斜面平行。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本装置没有X方向移动单元，直线运动模块由Y向移动子模块和Z向移动子模块构成一个整体，Y方向移动部件作为Z结构底板，减小了结构尺寸、提高整体刚度，Z方向移动结构可由Y方向移动结构带动整体延Y方向移动，Y方向移动在Y向伺服电机和Y向运动用丝杠组件的作用下使Z向移动结构底板沿Y向运动用导轨运动，Y向伺服电机连接有Y向伺服电机用编码器可以提高运动精度，在适当的位置设置Y向移动结构光电限位开关和Y向移动结构光电限位开关挡光板可以确认有效行程起始点和终点位置；Z向移动子单元是由在Z向伺服电机和Z向移动用丝杠组件的作用下带动沿Y方向运动的楔形块转换而来的，可以有效减小预对准单元在Z方向的尺寸，使得本装置对准精度较高且结构紧凑，节省空间，进而使得成本大大降低。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

图1为一种晶圆处理预对准平台的结构示意图；

图2为一种晶圆处理预对准平台的局部示意图一；

图3为一种晶圆处理预对准平台的局部示意图二。

图中：1-固定支架、2-承片台、3-Y向伺服电机、4-Z向伺服电机、5-Y向伺服电机用编码器、6-Z向伺服电机用编码器、7-扭矩电机、8-旋转单元扭矩电机用编码器、9-真空破坏电磁阀、10-吸附柱组件、11-光学单元、12-Z向移动结构上板、13-楔形块移动用上导轨、14-楔形块、15-Z向移动用丝杠组件、16-楔形块移动用下导轨、17-Z向移动结构挡板、18-Z向移动结构底板、19-Y向运动用导轨20-Y向运动用丝杠组件、21-Y向移动结构挡板、22-旋转单元、23-Y向移动结构底板、24-Y向运动用丝杠螺母座、26-Y向运动用丝杠支撑座连接件、27-Y向移动结构联轴器、28-楔形块移动用竖直导轨、29-Z向移动结构电机连接法兰、30-Y向移动结构电机连接法兰、31-气管接头、32-光学单元连接座、33-数显气压表、34-Z向移动结构联轴器、35-Z向运动用丝杠螺母座、36-Y向移动结构光电限位开关、37-Y向移动结构光电限位开关挡光板、38-Z向移动结构光电限位开关、39-Z向移动结构光电限位开关挡光板、11-1-相机镜头、11-2-相机支架、11-3-光源。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1～3，本实用新型实施例中，一种晶圆处理预对准平台，包括固定支架1、承片台2、真空破坏电磁阀9、气管接头31、光学单元连接座32、数显气压表33、直线运动模块、旋转吸附模块、光学模块和承接吸附模块，所述固定支架1顶部设置有腰形孔，承片台2设置在腰形孔顶部；所述承接吸附模块固定在固定支架1顶部；所述直线运动模块设置在固定支架1底部；所述旋转吸附模块设置在直线运动模块顶部；所述光学单元连接座32设置在固定支架1内部右侧；所述光学模块设置在光学单元连接座32上；所述气管接头31和数显气压表33设置在固定支架1侧面；所述真空破坏电磁阀9设置在固定支架1内部。

所述直线运动模块由Y向移动子模块和Z向移动子模块组成；所述Y向移动子模块由Y向伺服电机3、Y向伺服电机用编码器5、Z向移动结构底板18、Y向运动用导轨19、Y向运动用丝杠组件20、Y向移动结构挡板21、Y向移动结构底板23、Y向运动用丝杠螺母座24、Y向运动用丝杠支撑座连接件26、Y向移动结构联轴器27、Y向移动结构电机连接法兰30、Y向移动结构光电限位开关36和Y向移动结构光电限位开关挡光板37组成；所述Y向伺服电机3设置在固定支架1内部右侧，Y向伺服电机3右侧连接有Y向伺服电机用编码器5；所述Y向移动结构底板23固定连接于固定支架1内腔底部左侧，Y向移动结构底板23内部右侧设置有Y向运动用丝杠支撑座连接件26，Y向移动结构底板23顶部前后两端设置有Y向运动用导轨19，Y向移动结构底板23内部左端设置有Y向移动结构挡板21，Y向移动结构底板23右端面设置有Y向移动结构电机连接法兰30，Y向移动结构底板23内部左右两侧设置有Y向移动结构光电限位开关36；所述Y向伺服电机3输出端穿过Y向移动结构电机连接法兰30依次连接有Y向移动结构联轴器27和Y向运动用丝杠组件20，Y向运动用丝杠组件20与Y向运动用丝杠支撑座连接件26中心转动连接；所述Y向运动用丝杠组件20上设置有Y向运动用丝杠螺母座24，Y向运动用丝杠螺母座24顶部固定连接有Z向移动结构底板18；所述Z向移动结构底板18底部左右两侧设置有Y向移动结构光电限位开关挡光板37；所述Y向移动子模块依靠Y向伺服电机3带动沿Y方向放置Y向运动用丝杠组件20驱动，Y向伺服电3机配有Y向伺服电机用编码器5，提高运行精度，Y向移动结构光电限位开关36和Y向移动结构光电限位开关挡光板37用来判断有效行程的起始点。

所述Z向移动子模块由Z向伺服电机4、Z向伺服电机用编码器6、Z向移动结构上板12、楔形块移动用上导轨13、楔形块14、Z向移动用丝杠组件15、楔形块移动用下导轨16、Z向移动结构挡板17、楔形块移动用竖直导轨28、Z向移动结构电机连接法兰29、Z向移动结构联轴器34、Z向运动用丝杠螺母座35、Z向移动结构光电限位开关38和Z向移动结构光电限位开关挡光板39；所述Z向移动结构底板18右端固定连接有Z向移动结构电机连接法兰29，Z向移动结构底板18前后端底部设置有滑块，滑块与Y向运动用导轨19滑动连接；所述Z向伺服电机4设置在固定框架1内部Y向伺服电机3上方，Z向伺服电机4右侧连接有Z向伺服电机用编码器6；所述Z向移动结构底板18左端设置有Z向移动结构挡板17，Z向移动结构底板18顶部前后端设置有楔形块移动用下导轨16；所述Z向伺服电机4输出端穿过Z向移动结构电机连接法兰29依次连接有Z向移动结构联轴器34和Z向移动用丝杠组件15，Z向移动用丝杠组件15上设置有Z向运动用丝杠螺母座35，Z向运动用丝杠螺母座35顶部固定连接有楔形块14，楔形块14前后端底部设置有滑块，滑块与楔形块移动用下导轨16滑动连接；所述楔形块14顶部设置有楔形块移动用上导轨13；所述Z向移动结构上板12前后两端设置有滑块，滑块与楔形块移动用上导轨13滑动连接；所述Z向移动结构电机连接法兰29左侧面前后端设置有楔形块移动用竖直导轨28；所述Z向移动结构上板12右侧面前后两端设置有滑块，滑块与楔形块移动用上导轨13滑动连接；所述Z向移动结构底板18后端左右两侧嵌装有Z向移动结构光电限位开关38，楔形块14后侧面左右两侧设置有Z向移动结构光电限位开关挡光板39；所述Y向移动子模块作为Z向移动子模块的结构底板，可以减小结构尺寸、提高整体刚度，Z向移动子模块可由Y向移动子模块带动整体延Y方向移动；所述Z向移动子模块依靠Z向伺服电机4带动沿Y方向放置Z向运动用丝杠组件15驱动，Z向伺服电机4配有Z向伺服电机用编码器6，提高运行精度了；所述Z向移动子模块的移动靠楔形块13转换得到，以有效减小预对准平台在Z方向的尺寸。

所述旋转吸附模块由旋转单元22组成，旋转单元22包括扭矩电机7和旋转单元扭矩电机用编码器8；所述旋转单元扭矩电机用编码器8设置在Z向移动结构上板12顶部，旋转单元扭矩电机用编码器8顶部连接有扭矩电机7，扭矩电机7输出端通过轴与承片台2固定连接；所述旋转吸附模块配旋转单元扭矩电机用编码器8，利用负反馈原理、通过标定进一步提高旋转精度。

所述承接吸附模块由吸附柱组件10组成，吸附柱组件10固定连接于固定支架1顶部表面，吸附柱组件10为四个等高的真空吸附接片柱，四个等高的真空吸附接片柱上表面组成的平面与承片台2顶部表面平行；所述承接吸附模块利用真空吸附原理将晶圆吸附在其上表面，保证晶圆随旋转机构一同旋转而不发生相对漂移。

所述光学模块由光学单元11组成，光学单元11包括相机镜头11-1、相机支架11-2和光源11-3；所述相机支架11-2设置在光学单元连接座32顶部，相机支架11-2上设置有相机镜头11-1相机镜头11-1上设置由若干个光源11-3；所述相机支架进行X、Z、R方向调整，其中X方向调整用于保证晶圆旋转时相机镜头11-1采集点位于Y轴上，Z方向调整用于保证晶圆旋转时采集点位于相机镜头11-1焦距和景深范围内，R方向调整用于保证相机镜头11-1平面与旋转平面平行，以保证图像采集的精度。

所述Y向移动结构光电限位开关36和Y向移动结构光电限位开关挡光板37横向中心线共线，所述Z向移动结构光电限位开关38和Z向移动结构光电限位开关挡光板39横向中心线共线。

所述扭矩电机7采用DD直驱电机，由力矩电机直接驱动，减少中间传动环节，保证传动精度。

所述Z向移动结构上板12底部表面为斜面且底部斜面与楔形块14顶部斜面平行。

本实用新型的工作原理是：

工作时，设X、Y方向位于水平面且相互垂直，Z方向垂直于X、Y所构成的平面，Y向移动子单元在Y向伺服电机3和Y向运动用丝杠组件20的作用下使Z向移动结构底板18沿Y向运动用导轨19运动，Y向伺服电机3连接有Y向伺服电机用编码器5可以提高运动精度，在适当的位置设置Y向移动结构光电限位开关36和Y向移动结构光电限位开关挡光板37可以确认有效行程起始点和终点位置；Z向移动子单元在Z向伺服电机4和Z向移动用丝杠组件15的作用下推动楔形块14沿楔形块移动用上导轨13和楔形块移动用下导轨16运动，进而楔形块14推动Z向移动结构上板12沿楔形块移动用竖直导轨28运动，Z向伺服电机4连接有Z向伺服电机用编码器6可以提高运动精度，在适当的位置设置Z向移动结构光电限位开关38和挡光板Z向移动结构光电限位开关挡光板39可以确认有效行程起始点和终点位置；旋转单元22由扭矩电机7直接驱动，连接有旋转单元扭矩电机用编码器8可以提高旋转精度；

首先晶圆机械手将晶圆放置在承片台2上，晶圆机械手撤回，承片台2依靠真空吸附原理将晶圆吸附住，扭矩电机7驱动旋转单元22带动承片台2和晶圆一齐旋转一周停止，设承片台2中心点在X/Y平面原始坐标为(0,0)通过光学系统采集数据计算出圆心偏移位置(X1，Y1)，旋转单元22带着承片台2和晶圆随着Z向运动子系统在Z向伺服电机4的驱动下下降至吸附柱组件10附近，在真空破坏电磁阀9的作用下承片台2将晶圆释放，并将晶圆放置在吸附柱组件10的四个吸附柱上，四个吸附柱利用真空吸附原理吸附晶圆防止其漂移，承片台2继续下降，在Y向伺服电机3的驱动下，Y向运动子单元带动承片台2移动到Y1位置，承片台2上升接触并吸附晶圆，承接转换吸附模块在真空破坏电磁阀9的作用下释放晶圆，承片台2继续上升，在Z向伺服电机4的驱动下随着Y向运动子单元移动至Y1，然后在扭矩电机7驱动下随着旋转吸附模块逆时针旋转90°，承片台2重复下降、释放、承接转换过程，然后随着Y向运动子单元移动(X1-0)距离，承片台2重复上升、承接转换、释放、吸附、上升过程，然后随着Y向运动子单元移动(0-X1)距离，此时，圆心已经移动到指定位置，接下来承片台2在扭矩电机7的驱动下，带着晶圆随着旋转吸附模块旋转，直到缺边移动到指定位置结束，到此便完成了晶圆圆心和缺边的预对准，晶圆机械手将晶圆吸附，承片台2将晶圆释放后机械手将晶圆取回，准备移动到下一工序，另一只手臂将一片未经预对准的晶圆放置在承片台上，开始下一循环。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。