本实用新型涉及晶圆的加工检测技术领域，尤其涉及一种晶圆对心装置。
背景技术：
蓝宝石行业的迅速发展，使得对于蓝宝石的加工检测技术的要求越来越高，蓝宝石晶圆在倒角、分选等加工、检测时，为了保证加工精度，需要对晶圆进行对心，以及对晶圆的of边，即晶圆的圆弧边切掉后的直边位置进行定位。
一方面，现有技术中提供了一种机械对心的方式，主要运用复杂的机械结构直接接触晶圆进行定位，操作效率不高，定位精度较低；另一方面，现有技术中还提供一种光学对心的方式，即采用光学测量元件检测晶圆的边缘位置，再通过一定的算法实现非接触对心，精度较高，但是使用的光学测量元件大多为线阵型传感器，体积较大，且图像会出现斑驳，稳定性较差；并且，采用的是dd直驱旋转电机，成本较高，现有技术中的调整对心机构具有x-y-z-θ四个自由度，结构相对复杂，对心的效率也较低。
技术实现要素：
本实用新型提供了一种晶圆对心装置，以解决现有技术中存在的光学测量元件体积较大、稳定性差，电机成本较高，调整对心机构的结构复杂，无法精确定位、对心效率低的问题。
本实用新型提供一种晶圆对心装置，包括：箱体、测量机构、x-z-θ调整机构以及真空吸附机构，其中，所述测量机构和所述x-z-θ调整机构均设置在所述箱体的内部，且所述测量机构位于所述x-z-θ调整机构的左侧，所述真空吸附机构同轴固定在所述x-z-θ调整机构上，晶圆放置在所述真空吸附机构上。
采用上述技术方案，本实用新型的晶圆对准装置体积更小，设计合理，整个装置美观、大方。
在本实用新型的较佳实施例中，所述x-z-θ调整机构包括x轴移动平台、θ轴中空旋转平台以及z轴升降平台，所述x轴移动平台的对称中心与晶圆对准轴线重合并固定在所述箱体的内部，所述θ轴中空旋转平台的回转中心与所述晶圆对准轴线重合并固定在第一连接板上，所述第一连接板连接所述z轴升降平台，所述z轴升降平台的对称中心与所述晶圆对准轴线垂直并固定在第二连接板上，所述第二连接板连接所述x轴移动平台。
采用上述技术方案，能够利用x轴的移动、θ轴的旋转以及z轴的升降实现对晶圆偏心的调整对准以及定位晶圆的of边位置。
在本实用新型的较佳实施例中，所述x轴移动平台主要包括第一伺服电机、第一滚珠丝杆、第一联轴器、滑板、第一底座、直线导轨，所述第一伺服电机通过所述第一联轴器与所述第一滚珠丝杆连接，所述第一滚珠丝杆和所述直线导轨均安装在所述第一底座上，所述第一滚珠丝杆与所述滑板连接，当所述第一伺服电机转动时，带动所述滑板沿所述直线导轨沿x方向做直线运动。
在本实用新型的较佳实施例中，所述θ轴中空旋转平台主要包括体壳、第一齿轮、交叉滚子轴承、第二齿轮、第二联轴器、第二伺服电机，所述第一齿轮和所述交叉滚子轴承均安装在所述体壳底部，且所述第一齿轮和所述交叉滚子轴承连接，所述第二伺服电机通过所述第二联轴器与所述第二齿轮连接，当所述第二伺服电机转动时，带动所述第一齿轮和所述第二齿轮以及所述交叉滚子轴承转动，绕θ轴做旋转运动。
在本实用新型的较佳实施例中，所述z轴升降平台主要包括第三伺服电机、第三联轴器、第一移动块、第二盖板、交叉滚珠导轨、第二移动块、第二底座、第二滚珠丝杆，所述交叉滚珠导轨固定于第二底座上，所述第二移动块的下端通过所述交叉滚珠导轨与所述第二底座连接，所述第二移动块的斜面端通过所述交叉滚珠导轨与所述第一移动块连接，所述第一移动块的右侧端通过所述交叉滚珠导轨与所述第二底座连接，所述第一移动块通过所述第二滚珠丝杆与所述第二移动块连接，所述第三伺服电机通过所述第三联轴器与所述第二滚珠丝杆连接，所述第二盖板连接所述第一连接板，当第三伺服电机转动时，带动第二移动块移动，通过所述第一移动块和所述第二移动块之间斜面上的所述交叉滚珠导轨，沿z方向做上下运动。
在本实用新型的较佳实施例中，所述测量机构包括第一传感器支架、第二传感器支架以及ccd激光传感器，所述第一传感器支架设置于所述第二传感器支架的上方，且所述第一传感器支架设有腰型孔，所述ccd激光传感器固定于所述第一传感器支架的一侧。
在本实用新型的较佳实施例中，所述ccd激光传感器包括激光发射器和激光接收器，所述激光发射器和所述激光接收器相对安装在所述第一传感器支架的一侧，且所述激光发射器设置在所述激光接收器的上方。
采用上述技术方案，ccd激光传感器用于检测晶圆边缘以及定位晶圆的of边的位置，其中激光发射器用于发射激光束，激光接收器用于接收激光束，ccd激光传感器采用多波段激光，且图像清晰、稳定性好、抗干扰能力强。
在本实用新型的较佳实施例中，所述真空吸附机构同轴固定于所述主要包括吸盘，所述吸盘的气道设置为十字形状和圆形形状，且所述吸盘表面镀有耐磨陶瓷材料。
采用上述技术方案，真空吸附机构用于吸附固定晶圆，并且吸盘的气道设置为十字形状和圆形形状能够使得真空吸附更加均匀，结构也更加简单、容易加工。
在本实用新型的较佳实施例中，所述箱体主要包括顶板、第一盖板、支条、支角、侧板、底板、螺钉以及铝合金型材，所述顶板上方设置有所述第一盖板，所述第一盖板的两侧设置有所述支条，所述支角固定在所述支条上方的螺纹孔中，所述顶板通过所述铝合金型材与所述侧板连接，所述侧板通过所述铝合金型材与所述底板连接，所述螺钉通过所述底板上的螺纹孔连接所述底板。
在本实用新型的较佳实施例中，所述支角设置为六个。
采用上述技术方案，可以通过旋转调整螺钉，以调整整个晶圆对准装置的水平；当使用相邻四个支角时，即为调整4寸晶圆的位置，支角用于支承4寸晶圆；当使用距离最远的四个支角时，即为调整6寸晶圆的位置，支角用于支承6寸晶圆。
本实用新型的一种晶圆对心装置，相较于现有技术而言，具有有益效果如下：
(1)本实用新型的箱体上设置有六个支角，能够通过对支角位置的调节，从而实现4寸、6寸两种不同规格晶圆的对准。
(2)本实用新型的x-z-θ调整机构，通过x轴的移动、θ轴的旋转以及z轴的升降实现对晶圆偏心的调整对准以及定位晶圆的of边位置，减少了y轴的调节，结构更加简单、成本更低，对准效率更高。
(3)本实用新型的测量机构中使用ccd激光传感器，采用多波段激光，能够消除现有技术中使用的激光造成的斑驳，具有图像清晰、稳定性好、抗干扰性能强的优点，并且整个晶圆对准装置体积更小，设计更加美观、大方。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型一种晶圆对心装置整体结构的剖面示意图；
图2为本实用新型一种晶圆对心装置的箱体结构示意图；
图3为本实用新型一种晶圆对心装置的测量机构示意图；
图4为本实用新型一种晶圆对心装置的x-z-θ调整机构示意图；
图5为本实用新型一种晶圆对心装置的真空吸附机构示意图；
图6为本实用新型x-z-θ调整机构中θ轴中空旋转平台的剖面示意图；
图7为本实用新型x-z-θ调整机构中z轴升降平台的剖面示意图；
附图标记说明：
其中，100-箱体，101-顶板，102-第一盖板，103-支条，104-支角，105-侧板，106底板，107-螺钉，108-铝合金型材；200-测量机构，201-第一传感器支架，202-激光发射器，203-激光接收器，204-第二传感器支架；300-x-z-θ调整机构，301-θ轴中空旋转平台，3010-体壳，3011-第一齿轮，3012-交叉滚子轴承，3013-第二齿轮，3014-第二联轴器，3015-第二伺服电机，302-第一连接板，303-第一联轴器，304-第一伺服电机，305-z轴升降平台，3050-第三伺服电机，3051-第三联轴器，3052-第一移动块，3053-第二盖板，3054-交叉滚珠导轨，3055-第二移动块，3056-第二底座，3057-第二滚珠丝杆，306-滑板，307-第二连接板，308-第一底座，309-x轴移动平台，310-直线导轨，311-第一滚珠丝杆；400-真空吸附机构，401-吸盘。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。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，都属于本实用新型保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
实施例1：4寸晶圆对准
如图1所示，在本实施例1中，本实用新型提供的晶圆对准装置包括箱体100、测量机构200、x-z-θ调整机构300以及真空吸附机构400，其中，所述测量机构200和所述x-z-θ调整机构300均设置在所述箱体100的内部，且所述测量机构200位于所述x-z-θ调整机构300的左侧，所述真空吸附机构400同轴固定在所述x-z-θ调整机构300上，晶圆放置在所述真空吸附机构400上。
下面，对本实用新型的一种晶圆对心装置的各个机构分别进行描述。
如图2所示，箱体100主要包括顶板101、第一盖板102、支条103、支角104、侧板105、底板106、螺钉107以及铝合金型材108，所述顶板101上方设置有所述第一盖板102，所述第一盖板102的两侧设置有所述支条103，所述支角104固定在所述支条103上方的螺纹孔中，所述顶板101通过所述铝合金型材108与所述侧板105连接，所述侧板105通过所述铝合金型材108与所述底板106连接，所述螺钉107通过所述底板106上的螺纹孔连接所述底板106；所述支角104设置为六个。需要特别说明的是，在本实施例中，采用相邻的四个支角104对4寸晶圆进行对准。
如图3所示，所述测量机构200包括第一传感器支架201、第二传感器支架204以及ccd激光传感器，所述第一传感器支架201设置于所述第二传感器支架204的上方，且所述第一传感器支架201设有腰型孔，所述ccd激光传感器固定于所述第一传感器支架201的一侧；其中，所述ccd激光传感器又包括激光发射器202和激光接收器203，所述激光发射器202和所述激光接收器203相对安装在所述第一传感器支架201的一侧，且所述激光发射器202设置在所述激光接收器203的上方。
如图4所示，所述x-z-θ调整机构300包括x轴移动平台309、θ轴中空旋转平台301以及z轴升降平台305，所述x轴移动平台309的对称中心与晶圆对准轴线重合并固定在所述箱体100的内部，所述θ轴中空旋转平台301的回转中心与所述晶圆对准轴线重合并固定在第一连接板302上，所述第一连接板302连接所述z轴升降平台305，所述z轴升降平台305的对称中心与所述晶圆对准轴线垂直并固定在第二连接板307上，所述第二连接板307连接所述x轴移动平台309；其中，x轴移动平台309主要包括第一伺服电机304、第一滚珠丝杆311、第一联轴器303、滑板306、第一底座308、直线导轨310，所述第一伺服电机304通过所述第一联轴器303与所述第一滚珠丝杆311连接，所述第一滚珠丝杆311和所述直线导轨310均安装在所述第一底座308上，所述第一滚珠丝杆311与所述滑板306连接，当所述第一伺服电机304转动时，带动所述滑板306沿所述直线导轨310沿x方向做直线运动。
如图6所示，所述θ轴中空旋转平台301主要包括体壳3010、第一齿轮3011、交叉滚子轴承3012、第二齿轮3013、第二联轴器3014、第二伺服电机3015，所述第一齿轮3011和所述交叉滚子轴承3012均安装在所述体壳3010底部，且所述第一齿轮3011和所述交叉滚子轴承3012连接，所述第二伺服电机3015通过所述第二联轴器3014与所述第二齿轮3013连接，当所述第二伺服电机3015转动时，带动所述第一齿轮3011和所述第二齿轮3013以及所述交叉滚子轴承3012转动，绕θ轴做旋转运动。
如图7所示，所述z轴升降平台305主要包括第三伺服电机3050、第三联轴器3051、第一移动块3052、第二盖板3053、交叉滚珠导轨3054、第二移动块3055、第二底座3056、第二滚珠丝杆3057，所述交叉滚珠导轨3054固定于第二底座3056上，所述第二移动块3055的下端通过所述交叉滚珠导轨3054与所述第二底座3056连接，所述第二移动块3055的斜面端通过所述交叉滚珠导轨3054与所述第一移动块3052连接，所述第一移动块3052的右侧端通过所述交叉滚珠导轨3054与所述第二底座3056连接，所述第一移动块3052通过所述第二滚珠丝杆3057与所述第二移动块3055连接，所述第三伺服电机3050通过所述第三联轴器3051与所述第二滚珠丝杆3057连接，所述第二盖板3053连接所述第一连接板302，从而带动θ轴中空旋转平台301和吸盘401在z轴方向上的上下运动；当第三伺服电机3050转动时，带动第二移动块3055移动，通过所述第一移动块3052和所述第二移动块3055之间斜面上的所述交叉滚珠导轨3054，沿z方向做上下运动。
如图5所示，所述真空吸附机构400主要包括吸盘401，所述吸盘401的气道设置为十字形状和圆形形状，且所述吸盘401表面镀有耐磨陶瓷材料。
采用本实用新型的一种晶圆对心装置对4寸晶圆进行对准的原理如下：
将4寸晶圆放置在真空吸附机构400上，通过真空吸附机构400固定4寸晶圆利用测量机构200检测4寸晶圆边缘和4寸晶圆的of边位置，再通过x轴的移动、θ轴的旋转以及z轴的升降实现对4寸晶圆偏心的调整对准以及定位4寸晶圆的of边位置。
具体对准过程为：当4寸晶圆需要对准时，四个支角104安装在箱体100的支条103上相邻的四个螺纹孔内，吸盘401的圆点位置为四个支角104连线的交点位置，真空吸附机构400的吸盘401升起，高于箱体100上的支角104位置，通过机械手臂将4寸晶圆运放到吸盘401上，吸盘401通过负压将4寸晶圆吸附在吸盘401顶部，x-z-θ调整机构300中的θ轴中空旋转平台301带动吸盘401及4寸晶圆旋转一周，采集4寸晶圆的边缘极坐标数据，根据测量半径的变化特性筛选圆弧部分数据，建立方程模型，使用最小二乘法拟合出圆的方程表达式，从而计算出4寸晶圆的真正圆心和吸盘401吸附4寸晶圆的位置在半径方向的偏心量δr以及x轴方向的相位夹角α，然后通过将θ轴中空旋转平台301旋转α角度，使得4寸晶圆的半径方向与x轴方向重合，然后将z轴升降平台305下降，使得吸盘401的位置低于支角104的高度，吸盘401破除真空状态，从而使4寸晶圆与吸盘401脱离，临时放置在四个支角104上，最后通过将x轴移动平台309沿4寸晶圆对准轴线，即x轴，移动δr的距离，使得吸盘401吸取4寸晶圆的位置与4寸晶圆真正的圆心重合，从而实现4寸晶圆对准的目的。
对4寸晶圆的of边的定位过程如下：当完成4寸晶圆对准之后，吸盘401再次升起，到达高于支角104的位置，θ轴中空旋转平台301带动吸盘401及4寸晶圆再次旋转一周，采集4寸晶圆的边缘极坐标数据，根据测量半径的变化特性筛选直线部分和圆弧部分数据，分别建立方程模型，使用最小二乘法拟合出直线和圆的方程表达式，最后计算4寸晶圆的of边中点的坐标以及中点半径与指定方向的相位夹角β，完成4寸晶圆的of边的定位。
实施例2:6寸晶圆对准
如图2所示，需要特别说明的是，在本实施例中，采用距离最远的四个支角104对6寸晶圆进行对准，且四个支角104安装在箱体100的支条103上距离最远的四个螺纹孔内，吸盘401的圆点位置为四个支角104连线的交点位置。其他结构及对准的原理过程均与实施例1相同，此处不再赘述。
需要说明的是，本实用新型中说明书和权利要求书的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别类似或同类的对象或实体，而不必然意味着限定特定的顺序或先后次序，除非另外注明。
1.一种晶圆对心装置，其特征在于，所述晶圆对心装置包括：箱体、测量机构、x-z-θ调整机构以及真空吸附机构，其中，所述测量机构和所述x-z-θ调整机构均设置在所述箱体的内部，且所述测量机构位于所述x-z-θ调整机构的左侧，所述真空吸附机构同轴固定在所述x-z-θ调整机构上，晶圆放置在所述真空吸附机构上。
2.根据权利要求1所述的一种晶圆对心装置，其特征在于，所述x-z-θ调整机构包括x轴移动平台、θ轴中空旋转平台以及z轴升降平台，所述x轴移动平台的对称中心与晶圆对准轴线重合并固定在所述箱体的内部，所述θ轴中空旋转平台的回转中心与所述晶圆对准轴线重合并固定在第一连接板上，所述第一连接板连接所述z轴升降平台，所述z轴升降平台的对称中心与所述晶圆对准轴线垂直并固定在第二连接板上，所述第二连接板连接所述x轴移动平台。
3.根据权利要求2所述的一种晶圆对心装置，其特征在于，所述x轴移动平台主要包括第一伺服电机、第一滚珠丝杆、第一联轴器、滑板、第一底座、直线导轨，所述第一伺服电机通过所述第一联轴器与所述第一滚珠丝杆连接，所述第一滚珠丝杆和所述直线导轨均安装在所述第一底座上，所述第一滚珠丝杆与所述滑板连接，当所述第一伺服电机转动时，带动所述滑板沿所述直线导轨沿x方向做直线运动。
4.根据权利要求2所述的一种晶圆对心装置，其特征在于，所述θ轴中空旋转平台主要包括体壳、第一齿轮、交叉滚子轴承、第二齿轮、第二联轴器、第二伺服电机，所述第一齿轮和所述交叉滚子轴承均安装在所述体壳底部，且所述第一齿轮和所述交叉滚子轴承连接，所述第二伺服电机通过所述第二联轴器与所述第二齿轮连接，当所述第二伺服电机转动时，带动所述第一齿轮和所述第二齿轮以及所述交叉滚子轴承转动，绕θ轴做旋转运动。
5.根据权利要求2所述的一种晶圆对心装置，其特征在于，所述z轴升降平台主要包括第三伺服电机、第三联轴器、第一移动块、第二盖板、交叉滚珠导轨、第二移动块、第二底座、第二滚珠丝杆，所述交叉滚珠导轨固定于第二底座上，所述第二移动块的下端通过所述交叉滚珠导轨与所述第二底座连接，所述第二移动块的斜面端通过所述交叉滚珠导轨与所述第一移动块连接，所述第一移动块的右侧端通过所述交叉滚珠导轨与所述第二底座连接，所述第一移动块通过所述第二滚珠丝杆与所述第二移动块连接，所述第三伺服电机通过所述第三联轴器与所述第二滚珠丝杆连接，所述第二盖板连接所述第一连接板，当所述第三伺服电机转动时，带动所述第二移动块移动，通过所述第一移动块和所述第二移动块之间斜面上的所述交叉滚珠导轨，沿z方向做上下运动。
6.根据权利要求1所述的一种晶圆对心装置，其特征在于，所述测量机构包括第一传感器支架、第二传感器支架以及ccd激光传感器，所述第一传感器支架设置于所述第二传感器支架的上方，且所述第一传感器支架设有腰型孔，所述ccd激光传感器固定于所述第一传感器支架的一侧。
7.根据权利要求6所述的一种晶圆对心装置，其特征在于，所述ccd激光传感器包括激光发射器和激光接收器，所述激光发射器和所述激光接收器相对安装在所述第一传感器支架的一侧，且所述激光发射器设置在所述激光接收器的上方。
8.根据权利要求1所述的一种晶圆对心装置，其特征在于，所述真空吸附机构同轴固定于吸盘，所述吸盘的气道设置为十字形状和圆形形状，且所述吸盘表面镀有耐磨陶瓷材料。
9.根据权利要求1所述的一种晶圆对心装置，其特征在于，所述箱体主要包括顶板、第一盖板、支条、支角、侧板、底板、螺钉以及铝合金型材，所述顶板上方设置有所述第一盖板，所述第一盖板的两侧设置有所述支条，所述支角固定在所述支条上方的螺纹孔中，所述顶板通过所述铝合金型材与所述侧板连接，所述侧板通过所述铝合金型材与所述底板连接，所述螺钉通过所述底板上的螺纹孔连接所述底板。
10.根据权利要求9所述的一种晶圆对心装置，其特征在于，所述支角设置为六个。
技术总结