一种自动控制的硅片检查系统技术方案

本发明专利技术涉及自动控制的硅片检查系统，包括一操作台，操作台上有取送硅片的机械手、硅片盒平台、硅片表面检查机构、载物台、镜头组、抽真空装置，以及控制所述各装置的计算机系统。机械手包括水平、垂直、旋转三维动作机构，完成在某一高度下与水平运动方向成一角度的直线运动。硅片盒平台包括一曲柄连杆机构，连杆支撑一俯仰摆动的翻转板，翻转板上放置硅片盒。硅片表面检查机构设置有一可进行水平公转、俯仰摆动、自转的真空吸盘，吸盘上放置硅片。载物台包括带动上层导轨组和载物平台一起进行粗定位的下层导轨组，上层导轨组再带动载物平台进行精定位，载物台上方设置镜头组。本发明专利技术取送观察硅片快捷方便，并且各装置可组合应用，也可单独应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种显微观察系统，特别是关于一种自动控制的硅片检查系统。
技术介绍
目前在半导体制造行业中，硅片是重要的部件之一。因为硅片本身很昂贵， 且在工艺过程中对硅片洁净度的要求也非常高，所以取送硅片就需要格外小心。 另外，许多工艺都需要对硅片外表进行正反两面的检查，目前多采用吸盘将硅片 背面进行吸附，然后翻转检查，或者将硅片放置到显微镜下进行更加细微的观察。 目前取送硅片的方式有手动和机械手操作方式，机械手多采用三折臂形式，包括 主臂、副臂和手腕等多关节结构，其机构复杂且体积大，在运动过程中易产生机 械颗粒对硅片造成二次污染。在对硅片进行翻转检查的过程中，使硅片尽可能灵 活翻转，并且防止在极限位置抖动是技术问题的关键；目前采用的吸盘式相关产 品，其结构复杂且体积大，运动不平稳，且容易在0。和90°的极限点发生抖动。 在对硅片进行显微观察的过程中，用于显微镜观察的移动台分为手动和自动两种， 手动的移动快速、结构简便、成本低廉，但精度不高，操作不便；自动的采用计 算机程序控制，虽然精度高些，但其结构复杂、加工精度要求高、成本很贵，而 且移动速度较慢。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目地是提出一种简单便捷，自动控制的硅片检査系统。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案 一种自动控制的硅片检査系统， 它包括一操作台，在操作台上设置一取送硅片的机械手， 一俯仰摆动的硅片盒平 台， 一球面运动的硅片表面检査机构， 一载物台， 一镜头组， 一抽真空装置，以 及一控制所述各装置的计算机控制系统；所述机械手包括一水平驱动机构、 一垂 直驱动机构、 一旋转驱动机构，所述水平驱动机构为一水平电机通过水平传动装 置带动一支架，所述垂直驱动机构为一固定在所述支架上的垂直电机通过垂直传 动装置带动一升降架，所述升降架顶部连接一机械手的主臂，所述旋转驱动机构 为一固定在所述升降架上的旋转电机通过旋转传动装置带动所述主臂，所述主臂 上端连接一吸取手爪，所述主臂与吸取手爪内部设置有连通的真空气道；所述硅 片盒平台包括一步进电机带动的一曲柄，曲柄上转动连接一连杆，所述连杆支撑连接一翻转板底部一端，所述翻转板底部另一端转动连接在一转轴上，所述翻转 板上设置有硅片盒；所述硅片表面检査机构包括一竖直设置的转动的空心支柱， 所述空心支柱下端固定一曲柄电机，所述曲柄电机输出端连接一曲柄盘，所述曲 柄盘偏心活动连接一空心连杆，所述空心连杆向上穿出空心支柱后与一吸盘摆柄 活动连接，所述吸盘摆柄同时枢接在所述空心支柱上，所述吸盘摆柄内部设置自 转电机，自转电机带动一外露的吸盘，所述吸盘、吸盘摆柄、空心连杆之间设置 有连通的真空气道；所述载物台包括一固定在所述操作台上的光学平台，光学平 台分下、上两层设置有粗精度导轨组和高精度导轨组，粗精度导轨组包括由第一 驱动组带动的分别沿平行的第一、第二导向装置滑动的第一、第二滑块，所述第 一、第二滑块之间连接一第三导向装置，所述第三导向装置上滑设由第二驱动组 驱动的第三滑块，所述第三滑块上垂向穿设一定位柱， 一平行于第三导向装置滑 向的压杆穿过所述第三滑块和定位柱后，两端的上方分别设置一固定在所述第一、 第二滑块上的压紧部件；所述高精度导轨组包括设置在所述定位柱顶部的由第三 驱动组驱动连接的第四滑块，所述第四滑块的顶部设置一与第四滑块运动方向水 平垂直的由第四驱动组驱动连接的第五滑块，所述第五滑块顶部连接所述载物平 台，所述载物平台上方设置固定在所述操作台上的所述镜头组。所述机械手的水平传动装置、垂直传动装置、旋转传动装置分别为齿轮/齿轮 组合、齿轮/齿带组合、丝杠/光杠组合之一。所述机械手还包括一限位机构，所述限位机构包括一设置在所述主臂下部的 凸头限位片， 一设置在所述支架上的限位柱，所述限位柱上有多个间隔设置的限 位环，以供所述凸头限位片上凸头插入到两限位环之间。所述硅片盒平台中的步进电机、转轴由支撑在所述操作台上的定轴和护板固 定，所述翻转板底部另一端通过连接块转动连接在所述转轴上，所述连接块与定 轴之间挂接有支撑弹簧。所述硅片盒平台中的曲柄一侧设置有摆位挡柱和摆位传感器。所述硅片表面检査机构的空心支柱通过轴承组合竖直设置在所述操作台上， 并且由一电机通过一组水平设置的齿轮组合驱动连接。与所述硅片表面检查机构的吸盘位置相对应的操作台上，设置有一寻找硅片 边缘标志的传感器。所述第一驱动组、第二驱动组、第三驱动组、第四驱动组分别为电机带动的 齿轮/带组合，对应的所述滑块连接在所述齿带上。所述第一驱动组、第二驱动组、第三驱动组、第四驱动组分别为电机带动的丝杠组合，对应的所述滑块连接在所述丝杠上。所述第一、第二、第三导向装置分别为穿设所述对应滑块的光杠组。 本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本专利技术的机械手采用直 臂结构，在水平驱动电机带动下做水平直线运动，在垂直驱动电机带动下做上下 升降运动，在旋转驱动电机驱动带动下做旋转运动。主臂的转动与水平直线运动 构成函数变化关系，实现在另一水平方向上的直线运动，再加上升降运动的三维 复合运动，实现了在任一高度上的取送硅片的目的。2、本专利技术机械手由于只设置 一个主臂带动一个手爪，结构件少，所以在运动过程中也大大减少了机械摩擦， 减少了对硅片的二次污染。3、本专利技术的硅片盒平台通过一套曲柄连杆机构，运动 速度符合完整的正弦曲线规律，使得片盒平台在某一角度内进行平稳俯仰，不会 造成极点震动。4、本专利技术中的硅片表面检查机构设置一由电机带动水平旋转的空 心支柱；支柱上端连接一吸盘摆柄，吸盘摆柄由一连接的曲柄连杆拉拽，使其能 上下摆动；在吸盘摆柄中设置一自转电机，自转电机通过一吸盘转轴带动一吸盘。 因此当机构的各个电机转动时吸盘就能够同时自转、随支柱一起公转、随吸盘摆 柄一起俯仰，形成三种运动复合的球面运动。5、硅片表面检査机构中在曲柄盘偏 心的位置处设置一转轴，转轴上连接曲柄连杆，当曲柄盘做圆周旋转运动时连杆 始终能够竖直上下运动并按正弦曲线规律缓慢加速和停止，确保曲柄连杆带动的 吸盘摆柄不会发生抖动。6、硅片表面检查机构中在吸盘、吸盘转轴、吸盘摆柄、曲柄连杆内部设置连通的无管路真空气道，机构的任何运动都不会影响气路的畅通。7、本专利技术的快速定位载物台设置上下两层导轨组，分别实现粗定位和精定位，粗精度导轨组运行快，节省了运行时间，高精度导轨组进行精密微动，占据空间小。8、粗精度导轨组和高精度导轨组之间由可锁紧的定位柱连接，下层粗精度导轨组移动的同时，带动高精度导轨组一起移动，当粗略位置找到后，粗精度导轨 组停止运动，由定位柱将其锁定在光学平台上，然后高精度滑轨组继续精确移动 定位。本专利技术中的各个装置可以同时在一套设备中组合应用，也可以单独应用于 其他设备中，因此，具有很大的灵活性。 附图说明图1是本专利技术整体结构布局示意图图2是本专利技术机械手的结构示意图图3是机械手垂直驱动机构和旋转驱动机构示意图图4是图3的侧向示意图图5是机械手主臂和手爪连接示意6是机械手中限位机构凸头限位片结构示意图 图7是硅片盒平台结构示意图图8是硅片盒处于水平位置时侧面观察示意图 图9是硅片表面检査机构结构示意图 图10是图9结构的剖视示意图 图11是吸盘摆柄结构剖视图 图12是快本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动控制的硅片检查系统，其特征在于：它包括一操作台，在操作台上设置一取送硅片的机械手，一俯仰摆动的硅片盒平台，一球面运动的硅片表面检查机构，一载物台，一镜头组，一抽真空装置，以及一控制所述各装置的计算机控制系统；　所述机械手包括一 水平驱动机构、一垂直驱动机构、一旋转驱动机构，所述水平驱动机构为一水平电机通过水平传动装置带动一支架，所述垂直驱动机构为一固定在所述支架上的垂直电机通过垂直传动装置带动一升降架，所述升降架顶部连接一机械手的主臂，所述旋转驱动机构为一固定在所述升降架上的旋转电机通过旋转传动装置带动所述主臂，所述主臂上端连接一吸取手爪，所述主臂与吸取手爪内部设置有连通的真空气道；　所述硅片盒平台包括一步进电机带动的一曲柄，曲柄上转动连接一连杆，所述连杆支撑连接一翻转板底部一端，所述翻转板底 部另一端转动连接在一转轴上，所述翻转板上设置有硅片盒；　所述硅片表面检查机构包括一竖直设置的转动的空心支柱，所述空心支柱下端固定一曲柄电机，所述曲柄电机输出端连接一曲柄盘，所述曲柄盘偏心活动连接一空心连杆，所述空心连杆向上穿出空心支柱 后与一吸盘摆柄活动连接，所述吸盘摆柄同时枢接在所述空心支柱上，所述吸盘摆柄内部设置自转电机，自转电机带动一外露的吸盘，所述吸盘、吸盘摆柄、空心连杆之间设置有连通的真空气道；　所述载物台包括一固定在所述操作台上的光学平台，光学平台分下、 上两层设置有粗精度导轨组和高精度导轨组，粗精度导轨组包括由第一驱动组带动的分别沿平行的第一、第二导向装置滑动的第一、第二滑块，所述第一、第二滑块之间连接一第三导向装置，所述第三导向装置上滑设由第二驱动组驱动的第三滑块，所述第三滑块上垂向穿设一定位柱，一平行于第三导向装置滑向的压杆穿过所述第三滑块和定位柱后，两端的上方分别设置一固定在所述第一、第二滑块上的压紧部件；所述高精度导轨组包括设置在所述定位柱顶部的由第三驱动组驱动连接的第四滑块，所述第四滑块的顶部设置一与第四滑块运动方向水平垂直的由第四驱动组驱动连接的第五滑块，所述第五滑块顶部连接所述载物平台，所述载物平台上方设置固定在所述操作台上的所述镜头组。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈百捷，徐伟新，姚广军，
申请(专利权)人：陈百捷，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]