本发明属于晶圆生产技术领域，具体涉及一种自动定位并校准晶圆中心的装置及方法。
背景技术：
晶圆是指制作硅半导体积体电路所用的硅晶片，外形为圆形，目前国内晶圆生产线以8英寸和12英寸为主。现在众多晶圆厂商对于设备的自动化程度要求越来越高，对晶圆的上料速度和上料时的位置精度提出了很高的要求，晶圆倾斜矫正和定位工作仍然通过放大然后手动调节电机完成摆正工作，这种人工摆正工作存在诸多的缺陷，比如操作繁琐，精度不高易出错等。
在现有技术中，大多还是采用传统机械定位方式，在分析工件定位方案时，通常利用了定位支承点，即“六点定则”这一概念。当工件在夹具中实际定位时，并不是采用这种理论上的“点”与工件的定位基准面相接触，而是把定位支承“点”转化为具体的定位元件，即通过各种类型的定位元件来实现定位，也就是要根据工件的具体结构特点和工序加工精度要求去选取不同的定位形式，如平面、外圆柱面、圆孔、型面、组合面等。晶圆上有一个缺口，通过这个缺口来实现中心定位，这种传统的机械定位方式不仅定位精度低，效率低，速度慢，而且会在夹紧校准的过程中损伤晶圆，是非常落后的。现有技术中还有基于机器视觉定位的晶圆视觉检测定位系统，实现了对晶圆进行切割之前晶圆的定位摆正工作，这种方案设计了集图像采集、数据处理、机械运动以及信息显示于一体的晶圆在线定位摆正视觉检测系统，该方案虽然大大提高了运行速度和定位精度，但是对工作环境的要求也越高了，相机必须在稳定的工作环境中运行，且运行速度和定位精度还不够，设备的成本大大提高，算法较为复杂，实际运用困难。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种自动定位并校准晶圆中心的装置及方法，该装置及方法有利于快速、精确地定位并校准晶圆中心。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种自动定位并校准晶圆中心的装置，包括基座、线性传感器、光纤、传感器固定座、晶圆吸盘装置、晶圆顶起机构、吸盘旋转机构、第一直线运动机构和第二直线运动机构，所述第一直线运动机构安装于基座内，所述吸盘旋转机构安装于第一直线运动机构上，以在其驱动下前后移动，所述晶圆吸盘装置安装于吸盘旋转机构上，以在其驱动下旋转，所述晶圆吸盘装置上放置晶圆，以支撑并真空吸住晶圆，所述晶圆顶起机构安装于晶圆吸盘装置旁侧的基座上，以在校准误差时将晶圆从晶圆吸盘装置上顶起，所述线性传感器和光纤安装于传感器固定座上，所述第二直线运动机构安装于基座内，所述传感器固定座位于晶圆旁侧并安装于第二直线运动机构上，以在其驱动下前后移动。
进一步地，所述传感器固定座为具有侧向凹口以让晶圆伸入其间的匚字形结构，所述线性传感器采用激光传感器，其主要由投光器和受光器组成，所述投光器安装在传感器固定座的上部，所述受光器对应安装在传感器固定座的下部，以在晶圆旋转过程中，通过线性传感器输出量的变化，计算晶圆中心偏差；所述光纤安装在传感器固定座的上部，其光束向下垂直照射在晶圆上，以在晶圆旋转过程中，找到晶圆缺口的位置。
进一步地，所述第一直线运动机构为由第一电机驱动的第一电缸机构，所述吸盘旋转机构安装于第一电缸机构的滑座上，以在其驱动下前后移动，进而调节吸盘旋转机构和晶圆吸盘装置中心的位置；所述第二直线运动机构为由第二电机驱动的第二电缸机构，所述传感器固定座安装于第二电缸机构的滑座上，以在其驱动下前后移动，进而调节传感器固定座与晶圆吸盘装置之间的距离，从而适配不同尺寸大小的晶圆。
进一步地，所述第一直线运动机构和第二直线运动机构上分别设有光电传感器，以检测其上滑座的行程，避免滑座移动超出行程而发生撞击。
进一步地，所述吸盘旋转机构主要由第三电机和由其驱动旋转的旋转座组成，所述晶圆吸盘装置安装于旋转座上。
进一步地，所述晶圆顶起机构主要由第四电机、凸轮机构和升降顶杆组成，所述第四电机驱动凸轮机构旋转，受到导向作用只能竖向运动的升降顶杆下部与凸轮机构接触，以在其驱动下上下运动。
进一步地，所述晶圆吸盘装置通过真空泵产生真空，将晶圆牢牢吸住。
进一步地，还包括控制装置，所述控制装置设于基座内，所述控制装置的输入端分别与线性传感器和光纤连接，输出端分别与晶圆吸盘装置、晶圆顶起机构、吸盘旋转机构、第一直线运动机构和第二直线运动机构的驱动单元连接，以控制装置各部分工作。
本发明还提供了采用上述装置的一种自动定位并校准晶圆中心的方法，包括以下步骤：
将晶圆放置在晶圆吸盘装置上，控制晶圆吸盘装置工作，真空吸住晶圆；
控制吸盘旋转机构工作，驱动晶圆吸盘装置及其上的晶圆旋转一周，传感器固定座上的线性传感器将获取的数据输出至控制装置，控制装置对获取的数据进行处理，得到晶圆中心偏差数据；
根据晶圆中心偏差数据找到晶圆中心位置，然后控制吸盘旋转机构工作，将晶圆中心旋转到晶圆中心与晶圆吸盘装置中心连线与其前后移动方向重合的位置；
控制晶圆吸盘装置关闭真空，然后控制晶圆顶起机构上升顶起晶圆，使晶圆脱离晶圆吸盘装置，而后控制第一直线运动机构工作，带动吸盘旋转机构及其上的晶圆吸盘装置移动至晶圆中心，之后控制晶圆顶起机构下降，使晶圆下降至晶圆吸盘装置上；
控制晶圆吸盘装置工作，真空吸住晶圆，然后控制第一直线运动机构反向运动，带动吸盘旋转机构及其上的晶圆吸盘装置移动至原来的位置，至此晶圆中心误差校正完成；
控制吸盘旋转机构工作，带动晶圆吸盘装置及其上的晶圆旋转，通过传感器固定座上的光纤找到晶圆缺口，即可将晶圆旋转至任意角度，至此晶圆中心定位与校正完成。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：该装置及方法克服了现有技术存在的定位精度低、速度慢、稳定性差且可能损坏晶圆的问题，不仅大大提高了晶圆中心定位精度，而且自动化程度高，工作稳定可靠，实现成本低，还能适用于不同大小的晶圆，定位和校正的速度快，不损坏晶圆。该装置适用于任何加工晶圆的设备，在加工前和加工完成阶段完成晶圆中心定位和校正，满足晶圆生产的需求。
附图说明
图1是本发明实施例的装置结构侧视图。
图2是本发明实施例的装置结构俯视图。
图中：1-基座，2-线性传感器，3-光纤，4-传感器固定座，5-晶圆吸盘装置，6-晶圆顶起机构，7-吸盘旋转机构，8-第一直线运动机构，9-第二直线运动机构，10-晶圆。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1-2所示，本发明提供了一种自动定位并校准晶圆中心的装置，包括基座1、线性传感器2、光纤3、传感器固定座4、晶圆吸盘装置5、晶圆顶起机构6、吸盘旋转机构7、第一直线运动机构8和第二直线运动机构9，所述第一直线运动机构8安装于基座1内，所述吸盘旋转机构7安装于第一直线运动机构8上，以在其驱动下前后移动，所述晶圆吸盘装置5安装于吸盘旋转机构7上，以在其驱动下旋转，所述晶圆吸盘装置5上放置晶圆10，以支撑并真空吸住晶圆10，所述晶圆顶起机构6安装于晶圆吸盘装置5旁侧的基座1上，以在校准误差时将晶圆10从晶圆吸盘装置5上顶起，所述线性传感器2和光纤3安装于传感器固定座4上，所述第二直线运动机构9安装于基座1内，所述传感器固定座4位于晶圆旁侧并安装于第二直线运动机构9上，以在其驱动下前后移动。
在本实施例中，所述传感器固定座4为具有侧向凹口以让晶圆伸入其间的匚字形结构，所述线性传感器2采用激光传感器，其主要由投光器和受光器组成，所述投光器安装在传感器固定座的上部，所述受光器对应安装在传感器固定座的下部。晶圆在旋转过程中，线性激光传感器输出的电压或电流模拟量会产生变化，根据这一变化，控制装置即可计算出晶圆的中心误差。所述光纤3安装在传感器固定座4的上部，其光束向下垂直照射在晶圆上，以在晶圆旋转过程中，找到晶圆缺口的位置。
在本实施例中，所述第一直线运动机构8为由第一电机驱动的第一电缸机构，所述吸盘旋转机构安装于第一电缸机构的滑座上，以在其驱动下前后移动，进而调节吸盘旋转机构和晶圆吸盘装置中心的位置。所述第二直线运动机构9为由第二电机驱动的第二电缸机构，所述传感器固定座安装于第二电缸机构的滑座上，以在其驱动下前后移动，进而调节传感器固定座与晶圆吸盘装置之间的距离，从而适配不同尺寸大小的晶圆。所述第一直线运动机构8和第二直线运动机构9上分别设有光电传感器，以检测其上滑座的行程，避免滑座移动超出行程而发生撞击。
所述吸盘旋转机构7主要由第三电机和由其驱动旋转的旋转座组成，所述晶圆吸盘装置安装于旋转座上。
所述晶圆顶起机构6主要由第四电机、凸轮机构和升降顶杆组成，所述第四电机驱动凸轮机构旋转，受到导向作用只能竖向运动的升降顶杆下部与凸轮机构接触，以在其驱动下上下运动。采用凸轮机构可以大大降低晶圆顶起机构将晶圆顶起和下降时的噪音，该结构更加稳定可靠，节省空间。
所述晶圆吸盘装置5通过真空泵产生真空，将晶圆牢牢吸住。
为了实现装置的自动控制，装置还设有控制装置，所述控制装置设于基座内，所述控制装置的输入端分别与线性传感器和光纤连接，输出端分别与晶圆吸盘装置、晶圆顶起机构、吸盘旋转机构、第一直线运动机构和第二直线运动机构的驱动单元连接，以控制装置各部分工作。
基于上述装置，本发明还对应提供了一种自动定位并校准晶圆中心的方法，包括以下步骤：
1）将晶圆放置在晶圆吸盘装置上，控制晶圆吸盘装置工作，真空吸住晶圆。
2）控制吸盘旋转机构工作，驱动晶圆吸盘装置及其上的晶圆旋转一周，传感器固定座上的线性传感器将获取的数据输出至控制装置，控制装置对获取的数据进行处理，得到晶圆中心偏差数据。线性传感器获得的是一个电压或电流模拟量，晶圆旋转一周，控制装置即可根据模拟量数据的变化计算得到晶圆中心偏差数据。
3）根据晶圆中心偏差数据找到晶圆中心位置，然后控制吸盘旋转机构工作，将晶圆中心旋转到晶圆中心与晶圆吸盘装置中心连线与其前后移动方向重合的位置。
4）控制晶圆吸盘装置关闭真空，然后控制晶圆顶起机构上升顶起晶圆，使晶圆脱离晶圆吸盘装置，而后控制第一直线运动机构工作，带动吸盘旋转机构及其上的晶圆吸盘装置移动至晶圆中心，之后控制晶圆顶起机构下降，使晶圆下降至晶圆吸盘装置上。
5）控制晶圆吸盘装置工作，真空吸住晶圆，然后控制第一直线运动机构反向运动，带动吸盘旋转机构及其上的晶圆吸盘装置移动至原来的位置，至此晶圆中心误差校正完成。
6）控制吸盘旋转机构工作，带动晶圆吸盘装置及其上的晶圆旋转，通过传感器固定座上的光纤找到晶圆缺口，即可将晶圆旋转至任意角度，至此晶圆中心定位与校正完成。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
1.一种自动定位并校准晶圆中心的装置，其特征在于，包括基座、线性传感器、光纤、传感器固定座、晶圆吸盘装置、晶圆顶起机构、吸盘旋转机构、第一直线运动机构和第二直线运动机构，所述第一直线运动机构安装于基座内，所述吸盘旋转机构安装于第一直线运动机构上，以在其驱动下前后移动，所述晶圆吸盘装置安装于吸盘旋转机构上，以在其驱动下旋转，所述晶圆吸盘装置上放置晶圆，以支撑并真空吸住晶圆，所述晶圆顶起机构安装于晶圆吸盘装置旁侧的基座上，以在校准误差时将晶圆从晶圆吸盘装置上顶起，所述线性传感器和光纤安装于传感器固定座上，所述第二直线运动机构安装于基座内，所述传感器固定座位于晶圆旁侧并安装于第二直线运动机构上，以在其驱动下前后移动。
2.根据权利要求1所述的一种自动定位并校准晶圆中心的装置，其特征在于，所述传感器固定座为具有侧向凹口以让晶圆伸入其间的匚字形结构，所述线性传感器采用激光传感器，其主要由投光器和受光器组成，所述投光器安装在传感器固定座的上部，所述受光器对应安装在传感器固定座的下部，以在晶圆旋转过程中，通过线性传感器输出量的变化，计算晶圆中心偏差；所述光纤安装在传感器固定座的上部，其光束向下垂直照射在晶圆上，以在晶圆旋转过程中，找到晶圆缺口的位置。
3.根据权利要求1所述的一种自动定位并校准晶圆中心的装置，其特征在于，所述第一直线运动机构为由第一电机驱动的第一电缸机构，所述吸盘旋转机构安装于第一电缸机构的滑座上，以在其驱动下前后移动，进而调节吸盘旋转机构和晶圆吸盘装置中心的位置；所述第二直线运动机构为由第二电机驱动的第二电缸机构，所述传感器固定座安装于第二电缸机构的滑座上，以在其驱动下前后移动，进而调节传感器固定座与晶圆吸盘装置之间的距离，从而适配不同尺寸大小的晶圆。
4.根据权利要求3所述的一种自动定位并校准晶圆中心的装置，其特征在于，所述第一直线运动机构和第二直线运动机构上分别设有光电传感器，以检测其上滑座的行程，避免滑座移动超出行程而发生撞击。
5.根据权利要求1所述的一种自动定位并校准晶圆中心的装置，其特征在于，所述吸盘旋转机构主要由第三电机和由其驱动旋转的旋转座组成，所述晶圆吸盘装置安装于旋转座上。
6.根据权利要求1所述的一种自动定位并校准晶圆中心的装置，其特征在于，所述晶圆顶起机构主要由第四电机、凸轮机构和升降顶杆组成，所述第四电机驱动凸轮机构旋转，受到导向作用只能竖向运动的升降顶杆下部与凸轮机构接触，以在其驱动下上下运动。
7.根据权利要求1所述的一种自动定位并校准晶圆中心的装置，其特征在于，所述晶圆吸盘装置通过真空泵产生真空，将晶圆牢牢吸住。
8.根据权利要求1所述的一种自动定位并校准晶圆中心的装置，其特征在于，还包括控制装置，所述控制装置设于基座内，所述控制装置的输入端分别与线性传感器和光纤连接，输出端分别与晶圆吸盘装置、晶圆顶起机构、吸盘旋转机构、第一直线运动机构和第二直线运动机构的驱动单元连接，以控制装置各部分工作。
9.采用权利要求1-8任一项所述装置的一种自动定位并校准晶圆中心的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将晶圆放置在晶圆吸盘装置上，控制晶圆吸盘装置工作，真空吸住晶圆；
控制吸盘旋转机构工作，驱动晶圆吸盘装置及其上的晶圆旋转一周，传感器固定座上的线性传感器将获取的数据输出至控制装置，控制装置对获取的数据进行处理，得到晶圆中心偏差数据；
根据晶圆中心偏差数据找到晶圆中心位置，然后控制吸盘旋转机构工作，将晶圆中心旋转到晶圆中心与晶圆吸盘装置中心连线与其前后移动方向重合的位置；
控制晶圆吸盘装置关闭真空，然后控制晶圆顶起机构上升顶起晶圆，使晶圆脱离晶圆吸盘装置，而后控制第一直线运动机构工作，带动吸盘旋转机构及其上的晶圆吸盘装置移动至晶圆中心，之后控制晶圆顶起机构下降，使晶圆下降至晶圆吸盘装置上；
控制晶圆吸盘装置工作，真空吸住晶圆，然后控制第一直线运动机构反向运动，带动吸盘旋转机构及其上的晶圆吸盘装置移动至原来的位置，至此晶圆中心误差校正完成；
控制吸盘旋转机构工作，带动晶圆吸盘装置及其上的晶圆旋转，通过传感器固定座上的光纤找到晶圆缺口，即可将晶圆旋转至任意角度，至此晶圆中心定位与校正完成。
技术总结