用于边缘轮廓仪的顶针组件及边缘轮廓仪的制作方法

1.本实用新型涉及硅晶圆检测领域，尤其是涉及一种用于边缘轮廓仪的顶针组件及边缘轮廓仪。


背景技术：

2.相关技术中的边缘轮廓仪，设置顶针顶在硅晶圆的边缘位置，从而保持硅晶圆的处于水平状态，以保证边缘轮廓仪对硅晶圆的边缘轮廓采集的准确度。然而在实际生产中，随着测量次数的增加，顶针会发生磨损，导致顶针的高度降低，硅晶圆会向下倾斜，影响测量数据的准确度，且顶针的造价高，在更换时的宕机时间长。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型在于提出一种用于边缘轮廓仪的顶针组件，在顶针出现磨损时无需立即更换顶针，有利于延长顶针的使用寿命，减少宕机时间，降低更换成本。
4.本实用新型还提出一种具有上述顶针组件的边缘轮廓仪。
5.根据本实用新型实施例的用于边缘轮廓仪的顶针组件，包括：顶针座，所述顶针座设于所述边缘轮廓仪的气缸平台，所述顶针座设有螺纹孔和螺纹段中的一个，所述螺纹孔沿所述顶针座的轴向方向延伸；顶针，所述顶针设有所述螺纹孔和所述螺纹段中的另一个，所述螺纹孔和所述螺纹段螺纹配合，所述顶针相对所述顶针座可转动以使得所述顶针组件的整体长度可调，所述顶针的背离所述顶针座的一侧设有适于支撑硅晶圆的陶瓷头。
6.根据本实用新型实施例的用于边缘轮廓仪的顶针组件，在技术员发现陶瓷头磨损后，可以通过转动顶针以使得顶针组件整体长度变长，从而使得顶针组件整体处于预设长度，可实现对硅晶圆的可靠支撑以保证硅晶圆水平，所以在顶针出现磨损时无需立即更换顶针，有利于延长顶针的使用寿命，减少宕机时间，降低更换成本。
7.在本实用新型的一些实施例中，所述顶针座的朝向所述陶瓷头的一端设有所述螺纹孔，所述顶针的外周壁设有所述螺纹段，所述螺纹孔与所述螺纹段螺纹间隙配合。
8.在本实用新型的一些实施例中，所述陶瓷头开设有螺纹固定孔，所述顶针的所述螺纹段与所述螺纹固定孔螺纹过渡配合。
9.在本实用新型的一些实施例中，所述顶针组件还包括：螺母，所述螺母与所述顶针的所述螺纹段螺纹过渡配合，所述螺母位于所述陶瓷头和所述顶针座之间，所述螺母的直径大于所述陶瓷头的直径。
10.在本实用新型的一些实施例中，所述陶瓷头和所述顶针通过胶水粘接相连。
11.在本实用新型的一些实施例中，所述陶瓷头包括半球形部和圆柱部，所述半球形部连接在所述圆柱部的上方，所述半球形部的直径为4mm-6mm。
12.在本实用新型的一些实施例中，所述顶针座设有相连的抵止台和螺纹连接段，所述抵止台和所述螺纹连接段位于所述顶针座的背离所述陶瓷头的一端，所述抵止台的横截
面积大于所述螺纹连接段的横截面积，所述抵止台与所述气缸平台的顶面抵接，所述气缸平台还设有螺纹连接孔，所述螺纹连接段与所述螺纹连接孔螺纹配合。
13.根据本实用新型实施例的边缘轮廓仪，包括：机台；转动轴，所述转动轴的底部可转动地设于机台，所述转动轴的顶部设有适于固定硅晶圆的吸盘；摄像装置，所述摄像装置设于所述硅晶圆的径向一侧，所述摄像装置用于拍摄所述硅晶圆的边缘轮廓；气缸组件，所述气缸组件设于所述硅晶圆的下方，所述气缸组件包括驱动气缸和气缸平台，所述驱动气缸用于驱动所述气缸平台上下移动；顶针组件，所述顶针组件为上述的顶针组件。
14.根据本实用新型实施例的边缘轮廓仪，通过设置上述的顶针组件，有利于提高边缘轮廓仪的整体性能。
15.在本实用新型的一些实施例中，所述顶针组件为多个，多个所述顶针组件在所述转动轴的径向一侧间隔排布，多个所述顶针组件的中心轴线与所述转动轴的中心轴线在同一平面上。
16.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
17.图1是根据本实用新型一个实施例的用于边缘轮廓仪的顶针组件的结构示意图；
18.图2是根据本实用新型一个实施例的用于边缘轮廓仪的顶针组件的爆炸示意图；
19.图3是根据本实用新型一个实施例的用于边缘轮廓仪的顶针组件的结构示意图，其中，陶瓷头磨损，顶针相对顶针座向上移动距离l；
20.图4是根据本实用新型一个实施例的边缘轮廓仪的结构示意图；
21.图5是图4中b处的放大示意图。
22.附图标记：
23.边缘轮廓仪1000；
24.顶针组件100；
25.顶针座10；螺纹孔11；抵止台12；螺纹连接段13；
26.顶针20；螺纹段21；
27.陶瓷头30；螺纹固定孔31；半球形部32；圆柱部33；
28.螺母40；
29.机台200；
30.转动轴300；吸盘301；硅晶圆302；驱动电机303；
31.摄像装置400；气缸组件501；驱动气缸502；气缸平台503；螺纹连接孔5031。
具体实施方式
32.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
33.下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为
了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。
34.下面参考图1-图5描述根据本实用新型实施例的用于边缘轮廓仪1000的顶针组件100及边缘轮廓仪1000。例如，边缘轮廓仪1000适于检测直径为300mm的硅晶圆302的边缘轮廓，参照图5所示，边缘轮廓仪1000还包括下述的机台200、转动轴300、摄像装置400和气缸组件501。其中，硅晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅芯片，由于其形状为圆形，故称为硅晶圆，在硅晶圆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。
35.参照图5所示，转动轴300的底部可转动地设于机台200，转动轴300的顶部设有适于固定硅晶圆302的吸盘301，摄像装置400设于硅晶圆302的径向一侧，摄像装置400用于拍摄硅晶圆302的边缘轮廓，气缸组件501设于硅晶圆302的下方，气缸组件501包括驱动气缸502和气缸平台503，驱动气缸502用于驱动气缸502平台上下移动，顶针组件100设于气缸平台503上，顶针组件100位于硅晶圆302的下方且顶在硅晶圆302的边缘位置。
36.参照图1-图3所示，根据本实用新型实施例的用于边缘轮廓仪1000的顶针组件100，可以包括：顶针座10、顶针20和陶瓷头30。
37.参照图5所示，顶针座10设于边缘轮廓仪1000的气缸平台503，顶针座10设有螺纹孔11和螺纹段21中的一个，螺纹孔11沿顶针座10的轴向方向延伸，顶针20设有螺纹孔11和螺纹段21中的另一个，螺纹孔11和螺纹段21螺纹配合，换言之，可以是，参照图1所示，顶针座10设有螺纹孔11，顶针20设有适于与螺纹孔11配合的螺纹段21，或者，顶针座10设有螺纹段21，顶针20设有适于与螺纹段21配合的螺纹孔11。
38.参照图1和图2所示，顶针20相对顶针座10可转动以使得顶针组件100的整体长度可调，顶针20的背离顶针座10的一侧设有适于支撑硅晶圆302的陶瓷头30。例如，结合图1和图3所示，可相对顶针座10左旋顶针20预设角度，顶针20相对顶针座10向上移动距离l，从而使得顶针组件100整体保持在预设长度(即顶针组件100未磨损时的长度)，顶针20的顶端的陶瓷头30支撑硅晶圆302处于水平状态。可以理解的是，陶瓷头30由陶瓷材料制得，通过在顶针20的顶端设置陶瓷头30，有利于提高顶针20的顶端的耐磨性。
39.需要说明的是，发明人在实际研究中发现，在检测硅晶圆的边缘轮廓时，在转动轴带动硅晶圆转动到预设角度后，驱动气缸驱动气动平台向上顶起以支撑硅晶圆302的水平，然后摄像装置拍摄硅晶圆的轮廓图像，对于一个硅晶圆一般需要如此重复九次测量。随着顶针的磨损，会导致顶针的整体的高度降低，硅晶圆302向下倾斜，技术人员在测量的过程中会发现，同一片硅晶圆测量数据a1会逐渐变大，a2会逐渐变小(参照图5)。
40.有鉴于此，根据本实用新型实施例的用于边缘轮廓仪1000的顶针组件100，在技术员发现陶瓷头30磨损后，可以通过转动顶针20以使得顶针组件100整体长度变长，从而使得顶针组件100整体长度保证在预设长度，可实现对硅晶圆302的可靠支撑以保证硅晶圆302水平，所以在顶针20出现磨损时无需立即更换顶针20，有利于延长顶针20的使用寿命，减少宕机时间，降低更换成本。
41.在本实用新型的一些实施例中，参照图1和图2所示，顶针座10的朝向陶瓷头30的
一端设有螺纹孔11，顶针20的外周壁设有螺纹段21，螺纹孔11与螺纹段21螺纹间隙配合。可以理解的是，通过螺纹孔11与螺纹段21螺纹间隙配合，技术人员只需施加较小的力即可拧动顶针20，从而便于技术员调整顶针组件100的整体长度。
42.在本实用新型的一些实施例中，参照图1和图2所示，陶瓷头30开设有螺纹固定孔31，顶针20的螺纹段21与螺纹固定孔31螺纹过渡配合。可以理解的是，通过使得顶针20的螺纹段21与陶瓷头30的螺纹固定孔31螺纹过渡配合，且顶针座10的螺纹孔11与顶针20的螺纹段21螺纹间隙配合，螺纹过渡配合比螺纹间隙配合更加紧密，从而技术员在拧动顶针20与顶针座10时不会拧动陶瓷头30，从而便于技术员准确调整顶针组件100的整体长度。
43.在本实用新型的一些实施例中，参照图1和图2所示，顶针组件100还包括：螺母40，螺母40与顶针20的螺纹段21螺纹过渡配合，螺母40位于陶瓷头30和顶针座10之间，螺母40的直径大于陶瓷头30的直径，例如，螺母40可以为外六角螺母。由此，技术人员可以通过拧动螺母40以使得顶针组件100的高度可调节，而不会接触到陶瓷头30，便于技术员操作，且通过拧动螺母40以调整顶针组件100的整体高度，在对同一片硅晶圆302进行测量时，有利于提高对同一片硅晶圆302的测量数据重复性，有利于保证测量的准确性。
44.在本实用新型的另一些实施例中，陶瓷头30和顶针20通过胶水粘接相连。可以理解的是，通过陶瓷头30和顶针20通过胶水粘接相连，连接方便，连接的可靠性高。
45.在本实用新型的一些实施例中，参照图2所示，陶瓷头30包括半球形部32和圆柱部33，半球形部32连接在圆柱部33的上方，半球形部32的直径为4mm-6mm。例如，半球形部32的直径可以为4mm、4.5mm、5mm、5.5mm或6mm等。可以理解的是，通过使得陶瓷头30包括半球形部32和圆柱部33，可增大陶瓷头30的可磨损部分的体积，有利于进一步延长陶瓷头30的使用寿命。
46.可选地，在一些示例中，半球形部32和圆柱部33为一体件。可以理解的是，一体件的结构不仅可以保证半球形部32和圆柱部33的结构、性能稳定性，并且方便成型、制造简单，而且省去了多余的装配件以及连接工序，大大提高了半球形部32和圆柱部33的装配效率，保证半球形部32和圆柱部33连接的可靠性，再者，一体形成的结构的整体强度和稳定性较高，组装更方便，寿命更长。
47.在本实用新型的一些实施例中，参照图1、图3和图5所示，顶针座10设有相连的抵止台12和螺纹连接段13，抵止台12和螺纹连接段13位于顶针座10的背离陶瓷头30的一端，抵止台12的横截面积大于螺纹连接段13的横截面积，抵止台12与气缸平台503的顶面抵接，气缸平台503还设有螺纹连接孔5031，螺纹连接段13与螺纹连接孔5031螺纹配合。可以理解的是，通过在顶针座10设置抵止台12和螺纹连接段13，抵止台12与气缸平台503的顶面抵接，螺纹连接段13与螺纹连接孔5031螺纹配合，有利于增大顶针座10与气缸平台503的配合面积，从而保证顶针座10在气缸平台503上的可靠安装。
48.参照图4和图5所示，根据本实用新型实施例的边缘轮廓仪1000，包括：机台200、转动轴300、摄像装置400和气缸组件501，转动轴300的底部可转动地设于机台200，转动轴300的顶部设有适于固定硅晶圆302的吸盘301，摄像装置400设于硅晶圆302的径向一侧，摄像装置400用于拍摄硅晶圆302的边缘轮廓，气缸组件501设于硅晶圆302的下方，气缸组件501包括驱动气缸502和气缸平台503，驱动气缸502用于驱动气缸502平台上下移动；顶针组件100，顶针组件100为根据本实用新型上述实施例的顶针组件100。
49.例如，转动轴300的底部设有驱动电机303，驱动电机303驱动转动轴300转动，顶针座10通过抵止台12和螺纹连接段13与气缸平台503相连，顶针20的陶瓷头30定在硅晶圆302的边缘位置，在水平方向上，顶针组件100距离硅晶圆302边缘的距离可以为5mm。
50.由此，在技术员发现陶瓷头30磨损后，可以通过转动顶针20以使得顶针组件100整体长度变长，从而使得顶针组件100整体处于预设长度，可实现对硅晶圆302的可靠支撑以保证硅晶圆302水平，所以在顶针20出现磨损时无需立即更换顶针20，有利于延长顶针20的使用寿命，减少宕机时间，降低更换成本，进而可以提高边缘轮廓仪1000的整体性能。
51.在本实用新型的一些实施例中，参照图4和图5所示，顶针组件100为多个，多个顶针组件100在转动轴300的径向一侧间隔排布，多个顶针组件100的中心轴线与转动轴300的中心轴线在同一平面上。例如，顶针组件100为两个，两个顶针组件100在转动轴300的径向一侧间隔排布，两个顶针组件100的中心轴线与转动轴300的中心轴线在同一竖直平面上。可以理解的是，通过使得顶针组件100为多个，有利于实现对硅晶圆302的可靠支撑，有利于保证硅晶圆302的水平，从而保证边缘轮廓仪1000的轮廓测量的准确性。
52.根据本实用新型实施例的边缘轮廓仪1000的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
53.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
54.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
55.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
56.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
57.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以
在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
58.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。