[发明专利]工件检验与传送

说明书

发明的领域

本发明涉及在加工之前和加工之后检验圆形工件(例如半导体材料的盘形薄片)的装置和方法。本发明适用于磨削上述工件周缘的装置和方法，本发明还辅助圆盘在磨削吸盘上的定位、加工刀具的调整、及检验已加工周缘的精度。

本发明的背景

美国专利4638601描述一个系统用于在第一个工位旋转圆盘以便用特定方法使圆盘定心，从而可将圆盘无旋转地沿直线传送至第二个工位以使其安装在加工用的真空吸盘上。在第一个工位旋转圆盘以便确定圆盘相对于其旋转中心的偏心，然后使此偏心与直线传送路径对中。当获得这样的对中时，圆盘所围绕转动的中心和圆盘的几何中心此时与传送轴线对正。通过如此使圆盘定心，将圆盘在第一个工位上定位时其几何中心及其实际旋转轴线之间的任何误差(其通常可能是几个毫米)转换成沿着路径从一个工位至另一个工位直线移动的调整量。这使圆盘可在第二个工位精确地定心以便圆盘的几何中心与第二个工位真空吸盘的旋转轴线对中，因而可使用砂轮精确地磨削圆盘的周缘。

在很多情况下这种类型的定位不适当，因为其不允许圆盘在第二个工位定位以便适应所有需要的旋转方式和磨削方式。例如为了适应圆盘周缘的有损害区域，相对偏心地安装圆盘可能实际上是合乎需要的。通过定位圆盘使得有损害周缘区域比没有损害的其余周缘在距几何中心距离较远之处，绕偏心轴线旋转圆盘，形成的新圆盘虽比原圆盘稍小，但其上有损害区域在加工过程中会被磨去。磨削完成时偏心轴线(圆盘在第二个工位绕其旋转)终于成为磨削工艺所形成新圆盘的几何中心。

使用如美国专利4638601的对中方法，在360°内有损害的周缘区域只有2个机会将处于原圆盘(用前面所述工艺方法其必须与传送路径对中)直径的一端或另一端。

本发明的一个目的是提供一个使圆盘能被安装在第二个工位上绕任何所选轴线旋转的工件对正定位和移动系统。

可以理解，本发明并不限于圆盘周缘有损害的情况，当然能用于所有情况，如果需要，安装圆盘绕任何轴线(包括圆盘的几何中心)旋转是可能的。

本发明概要

根据本发明的一个方面，将圆形工件从第一个检验工位移至第二个加工工位的工件定位和移动系统，包括用于固定到圆盘工件的表面以便使圆盘工件从一个位置移至另一个位置的工件装夹装置；控制工件装夹装置的位置并适于在至少两个互相垂直的方向上移动的机器人装置，当圆盘占据第一个工位时这两个方向均平行于圆盘的表面；使圆盘在检验工位和加工工位旋转的装置；当圆盘在第一个工位旋转时确定圆盘几何中心位置的检验装置；以及计算装置，由检验装置所传递的数据计算沿机器人装置的两个互相垂直的运动方向所需移动的距离，以使圆盘的几何中心移至已知坐标的第二个理想位置。

计算装置最好包括用于存储上述坐标的存储器。

使圆盘工件在第一个及第二个工位的每个工位上旋转的装置最好包括一个真空吸盘及与之相连的电机部件。

工件装夹装置最好由真空操纵。

坐标通常指工件装夹装置或上述第二个工位吸盘旋转中心的坐标。

计算装置最好适于计算需要圆盘工件从第一个工位沿三个互相垂直的轴中的一个，或另一个，或所有三个轴移动的距离，以使圆盘的几何中心与第二个工位吸盘的旋转轴线重合，或圆盘的几何中心从吸盘的旋转轴线移动需要的已知距离及角度。

通过使圆盘几何中心相对于第二个吸盘旋转轴线位移，从而把对应于上述位移和原始位置的特定偏心量引入圆盘的旋转，因而可磨削圆盘以使圆盘的几何中心移至上述位移确定的新位置。

本发明的优选实施例是使用三轴机器人装卸半导体材料硅圆盘进行周缘磨削。采用沿机器人X轴和Z轴两轴的移动来控制第二个磨削工位真空吸盘上圆盘的定心。

本发明的一种方法是，圆盘放置在检验工位以使其几何中心与检验工位的旋转轴线大致对正，圆盘绕检验工位轴线旋转，计算X1和Z1(平行于X轴和Z轴测得的距离)两个尺寸，圆盘的几何中心需要移动过该距离以与检验工位的旋转中心重合，然后使用机器人将圆盘传送至磨削吸盘并通过X轴和Z轴的位置补偿定位在该吸盘上，以便使圆盘(现在)已知的几何中心相对于磨削吸盘的旋转轴线精确地定位。

此方法不象美国专利4638601描述的方法所要求的那样，为了进行位置补偿要求旋转圆盘以使检验工位的旋转轴线与圆盘的几何中心之间的连线平行于机器人的X轴。