一种晶圆分选设备的制作方法

1.本发明涉及半导体、miniled的加工设备，具体的说是涉及一种晶圆分选设备。


背景技术：

2.晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆，在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能之ic产品。
3.晶圆分选设备是晶圆前段制程关键设备之一，由于晶圆颗粒小，产能高，因此对设备的拾取稳定性，分选速度都有较高要求。在miniled行业同样对分选设备有很大需求，由于一张miniled屏上需要大量led，因此对设备拾取的稳定性和分选速度同样有较高要求。目前行业内分选速度较慢，限制生产产能。
4.因此，有必要提供一种适用于晶圆的高速分选设备，尽快弥补此项短板。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题在于提供了一种晶圆分选设备。设计该分选设备的目的是旨在提高拾取稳定性，提高分选速度。
6.为解决上述技术问题，本发明通过以下方案来实现：本发明的一种晶圆分选设备，包括机架，机架设有上料工位、分选工位，所述分选设备还包括：
7.安装于上料工位处的上料机构，该上料机构悬装于一架子上，其设有第一xyz三轴联动机构及安装于所述第一xyz三轴联动机构上的晶圆盘夹持机构和bin盘夹持机构；
8.晶圆平台机构，该晶圆平台机构具有安装于所述机架上的第一底座、安装于所述第一底座上的第一yz轴运动模组，所述第一yz轴运动模组驱动连接有晶盘组件，所述晶盘组件上分别安装有晶圆固定机构、光源和吸嘴擦拭装置；
9.晶圆顶针机构，安装于所述第一底座上，具有第二xyz三轴联动机构和安装于所述第二xyz三轴联动机构上的顶针固定组件，所述顶针固定组件上可拆卸的安装有顶针；
10.摆臂机构，设于所述分选工位，具有第二底座、安装于所述第二底座上的第一θ轴机构、安装于所述第一θ轴机构并被所述第一θ轴机构驱动做旋转运动的旋转支架，所述旋转支架上对称的安装有第一摆臂和第二摆臂；
11.bin盘平台机构，具有固定所述机架上的第三底座、装设于所述第三底座上的第二yz轴运动模组、与所述第二yz轴运动模组驱动连接的第二θ轴机构，所述第二θ轴机构驱动连接bin盘组件，所述bin盘组件上设置有bin盘固定机构和光源；
12.安装于第三底座上的bin盘顶膜机构，该bin盘顶膜机构具有第三x轴运动模组、与所述第三x轴运动模组驱动连接并被所述第三x轴运动模组驱动做x轴向运动的顶膜机构；
13.安装于第二底座上的ccd对位系统，该ccd对位系统具有第一ccd视觉模块、第二ccd视觉模块，所述第一ccd视觉模块与所述第一摆臂、第二摆臂、顶针的中心重合，所述第二ccd视觉模块与所述第一摆臂、第二摆臂的中心重合。
14.进一步的，所述第一xyz三轴联动机构包括：
15.第一x轴运动模组；
16.与所述第一x轴运动模组驱动连接并被所述第一x轴运动模组驱动做x轴向运动的第一y轴运动模组，所述第一y轴运动模组驱动连接有第一y轴活动部；
17.第一z轴机构和第二z轴机构，分别安装于所述第一y轴活动部的左侧和右侧；
18.晶圆盘夹持机构，和所述第一z轴机构驱动连接；
19.bin盘夹持机构，和所述第二z轴机构驱动连接；
20.所述第一x轴运动模组安装于架子上，其动力源为第一同步带电机，该第一同步带电机通过同步带组件驱动连接x轴向活动部；
21.所述第一y轴运动模组安装于所述x轴向活动部，其动力源为第二同步带电机，该第二同步带电机驱动连接y轴向活动部；
22.所述第一z轴机构的动力源为第三同步带电机，该第三同步带电机驱动连接有第一z轴活动部，所述第一z轴活动部安装所述晶圆盘夹持机构；
23.所述第二z轴机构的动力源为第四同步带电机，该第四同步带电机驱动连接有第二z轴活动部，所述第二z轴活动部安装所述bin盘夹持机构。
24.进一步的，所述晶圆盘夹持机构的动力源为第一夹持气缸，该第一夹持气缸驱动连接有第一夹子，该第一夹子用于夹持第一晶圆盘；
25.所述bin盘夹持机构的动力源为第二夹持气缸，该第二夹持气缸驱动连接有第二夹子，该第二夹子用于夹持第二晶圆盘。
26.进一步的，所述第一底座为大理石材质的底座；
27.所述第一yz轴运动模组包括：
28.安装于所述第一底座上的第二y轴运动模组，所述第二y轴运动模组驱动连接第二y轴活动部；
29.安装于所述第二y轴活动部上的第三z轴机构，所述第三z轴机构驱动连接有第三z轴活动部，所述第三z轴活动部上分别安装所述晶圆固定机构、光源和吸嘴擦拭装置。
30.更进一步的，所述第二y轴运动模组的动力源为第一丝杆电机，该第一丝杆电机驱动连接有第一丝杆，所述第一丝杆螺接所述第二y轴活动部；
31.所述第三z轴机构的动力源为第二丝杆电机，所述第二丝杆电机驱动连接有第二丝杆，该第二丝杆螺接所述第三z轴活动部；
32.所述晶圆固定机构的动力源为第一压紧气缸，该第一压紧气缸驱动连接有压板，该压板运动方向指向晶圆盘；
33.所述吸嘴擦拭装置的动力源为擦拭气缸，该擦拭气缸驱动连接有擦拭装置，所述擦拭装置的移动路径能够到达产品的擦拭位置。
34.进一步的，所述第二xyz三轴联动机构包括：
35.第三y轴运动模组，安装于所述第一底座上；
36.与所述第三y轴运动模组驱动连接并被所述第三y轴运动模组驱动做y轴向运动的第二x轴运动模组；
37.与所述第二x轴运动模组驱动连接并被所述第二x轴运动模组驱动做x轴向运动的第四z轴机构，所述第四z轴机构具有沿z轴导轨活动的第四z轴活动部，所述第四z轴活动部安装所述顶针固定组件；
38.所述顶针固定组件包括顶针帽机构、安装于所述顶针帽机构上的顶针固定部，所述顶针驱动机构驱动连接有顶针固定部，所述顶针固定部可拆卸的安装有顶针。
39.更进一步的，所述第三y轴运动模组的动力源为第一电机，该第一电机驱动连接第一凸轮，第一凸轮连接第一连杆，所述第一连杆另一端可转动的连接第三y轴活动部，通过第一凸轮的旋转使第一连杆产生位移，进而带动第三y轴活动部做y轴向移动；
40.所述第二x轴运动模组，其动力源为第一直线气缸，该第一直线气缸驱动连接第一x轴活动部；
41.所述第四z轴机构，其动力源为第二电机，该第二电机驱动连接第二凸轮，第二凸轮连接第二连杆，所述第二连杆的另一端可转动的连接第五z轴活动部，通过第二凸轮的旋转使第二连杆产生位移，进而带动第五z轴活动部做z轴向移动；
42.所述顶针帽机构的动力源为第一凸轮电机，该第一凸轮电机驱动连接第一伸缩件，该第一伸缩件连接所述顶针驱动机构；
43.所述顶针驱动机构的动力源为第二凸轮电机，该第二凸轮电机驱动连接第二伸缩件，所述第二伸缩件连接顶针固定部，所述顶针固定部可拆卸的安装所述顶针。
44.进一步的，所述第一θ轴机构的动力源为第一伺服电机，该第一伺服电机驱动所述旋转支架做旋转运动；
45.所述第一摆臂和第二摆臂结构相同，其通过弹性板垂直的安装于所述旋转支架的两侧；
46.所述旋转支架和所述第一摆臂之间设置有限位结构、弹力大小调节结构；
47.所述旋转支架和所述第二摆臂之间设置有限位结构、弹力大小调节结构。
48.进一步的，所述第二yz轴运动模组包括第四y轴运动模组、与所述第四y轴运动模组驱动连接并被所述第四y轴运动模组驱动做y轴向运动的第五z轴运动模组；
49.所述第四y轴运动模组安装于所述第三底座，其动力源为第三丝杆电机，该第三丝杆电机驱动连接有第三丝杆，所述第三丝杆螺接有第四y轴活动部，所述第四y轴活动部上安装所述第五z轴运动模组；
50.所述第五z轴运动模组的动力源为第四丝杆电机，该第四丝杆电机驱动连接有第四丝杆，所述第四丝杆螺接有第六z轴活动部，所述第六z轴活动部上安装所述第二θ轴机构；
51.所述第二θ轴机构的动力源为第二伺服电机，该第二伺服电机驱动连接bin盘组件且该所述第二伺服电机驱动所述bin盘组件做旋转运动；
52.所述bin盘固定机构的动力源为第二压紧气缸，该第二压紧气缸驱动压板压紧bin盘。
53.进一步的，所述第三x轴运动模组的动力源为第二直线气缸，该第二直线气缸驱动连接第二x轴活动部，所述第二x轴活动部安装所述顶膜机构；
54.所述顶膜机构的动力源为第三凸轮电机，该第三凸轮电机驱动顶膜部做伸缩运动。
55.相对于现有技术，本发明的有益效果是：本发明的分选设备通过机架上的上料机构、摆臂机构、晶圆平台机构、bin盘平台机构、晶圆顶针机构、bin盘顶膜机构和ccd对位系统对晶圆加工，晶圆先经过前端检测后形成map图(map图为迈普图)，由设备读取map图后，
将所需要的晶粒从晶圆上拾取放置在bin盘蓝膜上。由于该设备将晶圆盘平台和bin盘平台竖直放置且具有光栅，摆臂由两组做旋转运动，因此平台精度高，分选速度快，满足晶圆分选精度和效率需求。本发明的分选设备设计合理，制造成本低，精度高，工作效率高。
附图说明
56.图1为本发明分选设备的整体结构示意图。
57.图2为本发明上料机构的结构示意图。
58.图3为本发明晶圆平台机构的结构示意图。
59.图4为本发明晶圆顶针机构的结构示意图。
60.图5为本发明摆臂机构的结构示意图。
61.图6为本发明bin盘平台机构的结构示意图。
62.图7为本发明bin盘顶膜机构的结构示意图。
63.图8为本发明ccd对位系统的结构示意图。
具体实施方式
64.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。显然，本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
65.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
66.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。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发明中的具体含义。
67.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
68.以下bin盘为分类盘。
69.实施例1：本发明的具体结构如下：
70.请参照附图1-8，本发明的一种晶圆分选设备，包括机架1，机架1设有上料工位、分选工位，所述分选设备还包括：
71.安装于上料工位处的上料机构2，该上料机构2悬装于一架子上，其设有第一xyz三轴联动机构及安装于所述第一xyz三轴联动机构上的晶圆盘夹持机构25和bin盘夹持机构26；
72.晶圆平台机构3，具有安装于所述机架1上的第一底座(31)、安装于所述第一底座31上的第一yz轴运动模组，所述第一yz轴运动模组驱动连接有晶盘组件，所述晶盘组件上分别安装有晶圆固定机构34、光源35和吸嘴擦拭装置36；
73.晶圆顶针机构4，安装于所述第一底座31上，具有第二xyz三轴联动机构和安装于所述第二xyz三轴联动机构上的顶针固定组件，所述顶针固定组件上可拆卸的安装有顶针46；
74.摆臂机构5，设于所述分选工位，具有第二底座51、安装于所述第二底座51上的第一θ轴机构52、安装于所述第一θ轴机构52并被所述第一θ轴机构52驱动做旋转运动的旋转支架，所述旋转支架上对称的安装有第一摆臂53和第二摆臂54；
75.bin盘平台机构6，具有固定所述机架1上的第三底座61、装设于所述第三底座61上的第二yz轴运动模组、与所述第二yz轴运动模组驱动连接的第二θ轴机构64，所述第二θ轴机构64驱动连接bin盘组件，所述bin盘组件上设置有bin盘固定机构65和光源66；
76.安装于第三底座61上的bin盘顶膜机构7，该bin盘顶膜机构7具有第三x轴运动模组71、与所述第三x轴运动模组71驱动连接并被所述第三x轴运动模组71驱动做x轴向运动的顶膜机构72；
77.安装于第二底座51上的ccd对位系统8，该ccd对位系统8具有第一ccd视觉模块81、第二ccd视觉模块82，所述第一ccd视觉模块81与所述第一摆臂53、第二摆臂54、顶针46的中心重合，所述第二ccd视觉模块82与所述第一摆臂53、第二摆臂54的中心重合。
78.本实施例的一种优选技术方案：所述第一xyz三轴联动机构包括：
79.第一x轴运动模组21；
80.与所述第一x轴运动模组21驱动连接并被所述第一x轴运动模组21驱动做x轴向运动的第一y轴运动模组22，所述第一y轴运动模组22驱动连接有第一y轴活动部；
81.第一z轴机构23和第二z轴机构24，分别安装于所述第一y轴活动部的左侧和右侧；
82.晶圆盘夹持机构25，和所述第一z轴机构23驱动连接；
83.bin盘夹持机构26，和所述第二z轴机构24驱动连接；
84.所述第一x轴运动模组21安装于架子上，其动力源为第一同步带电机，该第一同步带电机通过同步带组件驱动连接x轴向活动部；
85.所述第一y轴运动模组22安装于所述x轴向活动部，其动力源为第二同步带电机，该第二同步带电机驱动连接y轴向活动部；
86.所述第一z轴机构23的动力源为第三同步带电机，该第三同步带电机驱动连接有第一z轴活动部，所述第一z轴活动部安装所述晶圆盘夹持机构25；
87.所述第二z轴机构24的动力源为第四同步带电机，该第四同步带电机驱动连接有第二z轴活动部，所述第二z轴活动部安装所述bin盘夹持机构26。
88.本实施例的一种优选技术方案：所述晶圆盘夹持机构25的动力源为第一夹持气缸，该第一夹持气缸驱动连接有第一夹子，该第一夹子用于夹持第一晶圆盘；
89.所述bin盘夹持机构25的动力源为第二夹持气缸，该第二夹持气缸驱动连接有第二夹子，该第二夹子用于夹持第二晶圆盘。
90.本实施例的一种优选技术方案：所述第一底座31为大理石材质的底座；
91.所述第一yz轴运动模组包括：
92.安装于所述第一底座31上的第二y轴运动模组32，所述第二y轴运动模组32驱动连接第二y轴活动部；
93.安装于所述第二y轴活动部上的第三z轴机构33，所述第三z轴机构33驱动连接有第三z轴活动部，所述第三z轴活动部上分别安装所述晶圆固定机构34、光源35和吸嘴擦拭装置36。
94.本实施例的一种优选技术方案：所述第二y轴运动模组32的动力源为第一丝杆电机，该第一丝杆电机驱动连接有第一丝杆，所述第一丝杆螺接所述第二y轴活动部；
95.所述第三z轴机构33的动力源为第二丝杆电机，所述第二丝杆电机驱动连接有第二丝杆，该第二丝杆螺接所述第三z轴活动部；
96.所述晶圆固定机构34的动力源为第一压紧气缸，该第一压紧气缸驱动连接有压板，该压板运动方向指向晶圆盘；
97.所述吸嘴擦拭装置36的动力源为擦拭气缸，该擦拭气缸驱动连接有擦拭装置，所述擦拭装置的移动路径能够到达产品的擦拭位置。
98.本实施例的一种优选技术方案：所述第二xyz三轴联动机构包括：
99.第三y轴运动模组41，安装于所述第一底座31上；
100.与所述第三y轴运动模组41驱动连接并被所述第三y轴运动模组41驱动做y轴向运动的第二x轴运动模组42；
101.与所述第二x轴运动模组42驱动连接并被所述第二x轴运动模组42驱动做x轴向运动的第四z轴机构43，所述第四z轴机构43具有沿z轴导轨活动的第四z轴活动部，所述第四z轴活动部安装所述顶针固定组件；
102.所述顶针固定组件包括顶针帽机构44、安装于所述顶针帽机构44上的顶针固定部45，所述顶针驱动机构45驱动连接有顶针固定部，所述顶针固定部可拆卸的安装有顶针46。
103.本实施例的一种优选技术方案：所述第三y轴运动模组41的动力源为第一电机，该第一电机驱动连接第一凸轮，第一凸轮连接第一连杆，所述第一连杆另一端可转动的连接第三y轴活动部，通过第一凸轮的旋转使第一连杆产生位移，进而带动第三y轴活动部做y轴向移动；
104.所述第二x轴运动模组42，其动力源为第一直线气缸，该第一直线气缸驱动连接第一x轴活动部；
105.所述第四z轴机构43，其动力源为第二电机，该第二电机驱动连接第二凸轮，第二凸轮连接第二连杆，所述第二连杆的另一端可转动的连接第五z轴活动部，通过第二凸轮的旋转使第二连杆产生位移，进而带动第五z轴活动部做z轴向移动；
106.所述顶针帽机构44的动力源为第一凸轮电机，该第一凸轮电机驱动连接第一伸缩件，该第一伸缩件连接所述顶针驱动机构45；
107.所述顶针驱动机构45的动力源为第二凸轮电机，该第二凸轮电机驱动连接第二伸缩件，所述第二伸缩件连接顶针固定部，所述顶针固定部可拆卸的安装所述顶针46。
108.本实施例的一种优选技术方案：所述第一θ轴机构52的动力源为第一伺服电机，该第一伺服电机驱动所述旋转支架做旋转运动；
109.所述第一摆臂53和第二摆臂54结构相同，其通过弹性板垂直的安装于所述旋转支架的两侧；
110.所述旋转支架和所述第一摆臂53之间设置有限位结构、弹力大小调节结构；
111.所述旋转支架和所述第二摆臂54之间设置有限位结构、弹力大小调节结构。
112.本实施例的一种优选技术方案：所述第二yz轴运动模组包括第四y轴运动模组62、与所述第四y轴运动模组62驱动连接并被所述第四y轴运动模组62驱动做y轴向运动的第五z轴运动模组63；
113.所述第四y轴运动模组62安装于所述第三底座61，其动力源为第三丝杆电机，该第三丝杆电机驱动连接有第三丝杆，所述第三丝杆螺接有第四y轴活动部，所述第四y轴活动部上安装所述第五z轴运动模组63；
114.所述第五z轴运动模组63的动力源为第四丝杆电机，该第四丝杆电机驱动连接有第四丝杆，所述第四丝杆螺接有第六z轴活动部，所述第六z轴活动部上安装所述第二θ轴机构64；
115.所述第二θ轴机构64的动力源为第二伺服电机，该第二伺服电机驱动连接bin盘组件且该所述第二伺服电机驱动所述bin盘组件做旋转运动；
116.所述bin盘固定机构65的动力源为第二压紧气缸，该第二压紧气缸驱动压板压紧bin盘。
117.本实施例的一种优选技术方案：所述第三x轴运动模组71的动力源为第二直线气缸，该第二直线气缸驱动连接第二x轴活动部，所述第二x轴活动部安装所述顶膜机构72；
118.所述顶膜机构72的动力源为第三凸轮电机，该第三凸轮电机驱动顶膜部做伸缩运动。
119.实施例2：
120.以下是本发明晶圆分选设备的工作原理：
121.工作时，晶圆盘通过上料机构2放入晶圆固定机构34，bin盘通过上料机构2放入bin盘固定机构65，通过第一ccd视觉模块81对晶圆进行扫描，确定所需分bin的晶粒位置；晶圆平台机构3通过第二y轴运动模组32、第三z轴机构33将晶粒移动到第一摆臂53位置；晶圆顶针机构4通过第二x轴运动模组42，将顶针46送到靠近晶粒位置，bin盘顶膜机构7通过第三x轴运动模组71将顶膜机构72送至紧贴bin盘蓝膜，第三y轴运动模组41、第四z轴机构43将顶针46移动至晶粒中心，顶针帽机构44通过第一凸轮电机将顶针帽紧贴晶圆膜并打开真空，顶针驱动机构45通过第二凸轮电机将顶针46顶出，顶针46顶起晶粒到第一摆臂53的吸嘴上，第一摆臂53的吸嘴打开真空吸附晶粒；摆臂机构5的第一θ轴机构52旋转180度，顶膜机构72通过第三凸轮电机将bin盘蓝膜顶起并贴住晶粒，第一摆臂53吸嘴破掉真空放开晶粒，顶膜机构72通过第三凸轮电机将bin盘蓝膜缩回，所需分bin晶粒就粘在bin盘上；通过第二ccd视觉模块8对晶粒进行检测。本发明的分选设备结构简单，设计合理，制备成本低，精度高，工作效率高。
122.综上所述，本发明的分选设备通过机架上的上料机构、摆臂机构、晶圆平台机构、bin盘平台机构、晶圆顶针机构、bin盘顶膜机构和ccd对位系统对晶圆加工，晶圆先经过前端检测后形成map图，由设备读取map图后，将所需要的晶粒从晶圆上拾取放置在bin盘蓝膜上。由于该设备将晶圆盘平台和bin盘平台竖直放置且具有光栅，摆臂由两组做旋转运动，因此平台精度高，分选速度快，满足晶圆分选精度和效率需求。
123.以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利
用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。