一种半导体晶圆的定位装置及定位方法与流程

本发明涉及半导体晶圆定位，具体涉及一种半导体晶圆的定位装置及定位方法。

背景技术：

1、晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片，其原始材料是硅。高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种，然后慢慢拉出，形成圆柱形的单晶硅，硅晶棒在经过研磨，抛光，切片后，形成硅晶圆片，即半导体晶圆，半导体晶圆表面的微小损伤会直接影响半导体晶圆的良品率；

2、现有的半导体晶圆的定位装置在进行半导体晶圆的定位时，直接与半导体晶圆接触，如授权公告号为cn101777509b的中国专利公开的半导体晶圆的定位装置、授权公告号为cn216871935u的中国专利公开的半导体晶圆的定位装置，此类定位装置在进行半导体晶圆的定位时直接与半导体晶圆接触，导致半导体晶圆的表面容易出现划痕，从而影响了半导体晶圆的良率。

技术实现思路

1、为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种半导体晶圆的定位装置及定位方法，以解决现有技术中，半导体晶圆的定位装置在进行半导体晶圆的定位时，直接与半导体晶圆接触，导致半导体晶圆的表面容易出现划痕，从而影响了半导体晶圆的良率的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、具体是提供一种半导体晶圆的定位装置，包括装置底座，其顶面设有定位底板，装置底座的四角位置均设有z轴液压缸，z轴液压缸的顶端插接有z轴液压杆，在装置底座的两侧顶部设置有y轴轨道杆，在两根y轴轨道杆之间设有x轴驱动机构，在x轴驱动机构上设有气压定位机构，气压定位机构对半导体晶圆的边缘位置施加倾斜向半导体晶圆的圆心方向的气压力，定位底板对半导体晶圆的底面施加垂直向上的气压力，在装置底座上装载控制模块，控制模块预设半导体晶圆的重量数据和体积数据，控制模块根据重量数据和体积数据控制定位底板和气压定位机构的气压力。

4、作为本发明进一步的方案：所述x轴驱动机构包括两个机构主体，两个机构主体之间安装有螺纹杆和限位杆，螺纹杆和限位杆水平横向设置。

5、作为本发明进一步的方案：所述机构主体靠近y轴轨道杆的一侧固定连接有与y轴轨道杆相匹配的滑块。

6、作为本发明进一步的方案：所述装置底座的内腔底面设有鼓风机，鼓风机的输出端连接有伸缩管，伸缩管远离鼓风机的一端连接有移动座，移动座的顶面安装有调节头，调节头的顶面与定位底板的底面相接触。

7、作为本发明进一步的方案：所述调节头的内侧一端位置通过轴承座安装有调节齿轮，调节齿轮远离轴承座的一侧与调节头另一端的外侧啮合。

8、作为本发明进一步的方案：所述装置底座的内腔设有两组调节轨道，两组调节轨道用于调节移动座水平面的位置。

9、作为本发明进一步的方案：所述气压定位机构包括定位环，定位环的内侧设有若干倾斜喷气端口，定位环的侧面固定连接有驱动臂，驱动臂的侧面固定连接有滚珠螺母和限位套，滚珠螺母与螺纹杆相匹配，限位套与限位杆相匹配。

10、作为本发明进一步的方案：所述控制模块同时控制定位环和调节头，使定位环和调节头的中心处于同一垂直线上。

11、作为本发明进一步的方案：所述控制模块控制定位底板和气压定位机构的气压力为：

12、底板气压力=（重量数据+定位气压力×cosa/l2）×l1；

13、其中底板气压力为定位底板提供的推动力，定位气压力为气压定位机构提供的推动力，l1为半导体晶圆的重心与定位底板顶面的距离，l2为半导体晶圆的重心与气压定位机构底面的距离。

14、一种半导体晶圆的定位方法，其基于上述的一种半导体晶圆的定位装置实现，包括以下步骤：

15、s1：通过控制模块预设半导体晶圆的重量数据和体积数据；

16、s2：控制模块根据半导体晶圆的厚度预设半导体晶圆在定位底板与气压定位机构（5）之间的位置，获取半导体晶圆的重心与定位底板顶面的距离l1，半导体晶圆的重心与气压定位机构底面的距离l2；

17、s3：控制模块根据半导体晶圆的厚度预设定位气压力，然后根据“底板气压力=（重量数据+定位气压力×cosa/l2）×l1”计算出底板气压力；

18、s4：控制模块同时控制定位环和调节头，带动半导体晶圆，使半导体晶圆移动至设定位置；

19、s5：减小定位气压力的同时降低气压定位机构的高度，在半导体晶圆停在定位底板的顶面后，关闭定位气压力。

20、本发明的有益效果：

21、1、本发明中，通过设置的定位底板和气压定位机构，定位底板为半导体晶圆提供向上的支撑力，气压定位机构为半导体晶圆提供倾斜方向的气压力，根据力的分解，半导体晶圆的边缘会受到垂直向下和水平向半导体晶圆的圆心两种力的综合作用，水平向半导体晶圆的圆心的作用力会实现对半导体晶圆的定位，保证定位环在移动过程中会驱动半导体晶圆同步移动，垂直向下的作用力会配合定位底板竖直向上作用力，实现半导体晶圆在半空中的稳定，保证半导体晶圆悬浮在半空中，不与其他设备接触，保证半导体晶圆在进行定位的过程中不会受到碰擦，保证半导体晶圆表面不会出现划痕，提高了半导体晶圆的良率。

22、2、本发明中，通过设置的调节头，当调节齿轮转动时，由于调节齿轮远离轴承座的一侧与调节头另一端的外侧啮合，所以调节头围成的圈会自动调节，工作前，控制模块会预设半导体晶圆的体积数据，控制模块根据预设的半导体晶圆的体积数据控制该电动机，使用该电动机控制调节头围成的圈的大小，保证调节头围成的圈契合半导体晶圆，使定位底板可以根据半导体晶圆的大小提供不同范围的气压力，提高了定位底板的适用性。

技术特征：

1.一种半导体晶圆的定位装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆的定位装置，其特征在于，所述x轴驱动机构（4）包括两个机构主体（41），两个机构主体（41）之间安装有螺纹杆（42）和限位杆（43），螺纹杆（42）和限位杆（43）水平横向设置。

3.根据权利要求2所述的一种半导体晶圆的定位装置，其特征在于，所述机构主体（41）靠近y轴轨道杆（3）的一侧固定连接有与y轴轨道杆（3）相匹配的滑块（44）。

4.根据权利要求3所述的一种半导体晶圆的定位装置，其特征在于，所述装置底座（1）的内腔底面设有鼓风机（13），鼓风机（13）的输出端连接有伸缩管（14），伸缩管（14）远离鼓风机（13）的一端连接有移动座（15），移动座（15）的顶面安装有调节头（16），调节头（16）的顶面与定位底板（2）的底面相接触。

5.根据权利要求4所述的一种半导体晶圆的定位装置，其特征在于，所述调节头（16）的内侧一端位置通过轴承座安装有调节齿轮（161），调节齿轮（161）远离轴承座的一侧与调节头（16）另一端的外侧啮合。

6.根据权利要求5所述的一种半导体晶圆的定位装置，其特征在于，所述装置底座（1）的内腔设有两组调节轨道（17），两组调节轨道（17）用于调节移动座（15）水平面的位置。

7.根据权利要求6所述的一种半导体晶圆的定位装置，其特征在于，所述气压定位机构（5）包括定位环（51），定位环（51）的内侧设有若干倾斜喷气端口（52），定位环（51）的侧面固定连接有驱动臂（53），驱动臂（53）的侧面固定连接有滚珠螺母（54）和限位套（55），滚珠螺母（54）与螺纹杆（42）相匹配，限位套（55）与限位杆（43）相匹配。

8.根据权利要求7所述的一种半导体晶圆的定位装置，其特征在于，所述控制模块同时控制定位环（51）和调节头（16），使定位环（51）和调节头（16）的中心处于同一垂直线上。

9.根据权利要求8所述的一种半导体晶圆的定位装置，其特征在于，所述控制模块控制定位底板（2）和气压定位机构（5）的气压力为：

10.一种半导体晶圆的定位方法，其基于权利要求1-9任一所述的一种半导体晶圆的定位装置实现，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种半导体晶圆的定位装置及定位方法，涉及半导体晶圆定位技术领域，包括装置底座，其顶面设有定位底板，装置底座的四角位置均设有Z轴液压缸，Z轴液压缸的顶端插接有Z轴液压杆，在装置底座的两侧顶部设置有Y轴轨道杆，在两根Y轴轨道杆之间设有X轴驱动机构，在X轴驱动机构上设有气压定位机构，气压定位机构对半导体晶圆的边缘位置施加倾斜向半导体晶圆的圆心方向的气压力，定位底板对半导体晶圆的底面施加垂直向上的气压力，在装置底座上装载控制模块；保证半导体晶圆悬浮在半空中，不与其他设备接触，保证半导体晶圆在进行定位的过程中不会受到碰擦，保证半导体晶圆表面不会出现划痕，提高了半导体晶圆的良率。

技术研发人员：林坚,王彭,吴国明,王栋梁
受保护的技术使用者：泓浒（苏州）半导体科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15