CN112309889A - 一种基板检测装置及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基板检测装置及其检测方法，涉及半导体检测技术领域。本发明的检测装置包括：工作腔；静电卡盘安装在所述工作腔内；升降装置贯穿安装在静电卡盘上，相对静电卡盘上下移动；多个支撑部件安装在升降装置顶部，且贯穿静电卡盘；升降装置驱动支撑部件在垂直于静电卡盘的平面内相对于静电卡盘上下移动；多个固定件安装在静电卡盘边缘处，且每个固定件的一端与静电卡盘的边缘相连接；多个测距装置安装在所述静电卡盘的相对侧且与静电卡盘非接触；每个测距装置与支撑部件一一对应设置；每个测距装置的接收面朝向相应的支撑部件和固定件所在的位置。本发明通过测距装置的设计，解决了无法确认基板在装置平台上的位置是否有偏差的问题。
Description
技术领域
本发明属于半导体检测技术领域，特别是涉及一种基板检测装置及其检测方法。
背景技术
随着我国经济建设的快速发展，市场对于半导体元件的需求量日益增大，由此便带动了半导体行业的迅猛发展。现有的半导体基板检测流程中，基板进入工作腔后，静电卡盘通过高压直流电压对其进行吸附，然后对基板进行检测，检测完成后静电卡盘施加反向的高压直流电压对基板进行解吸附，然后支撑部件将基板与静电卡盘分离，最后通过机械手传出工作腔。在这一过程中，现有的装置往往忽视基板在静电卡盘上的位置是否有偏差，这样一来就会造成一旦检测过程中断，则需重新打开装置的护板，人工确认基板是否在正确位置。另外在检测完成后由于无法准确判断基板的位置，也容易造成在固定件收回不及时或部分固定件无法打开时支撑部件升起造成的基板破片。上述这些情况，会造成装置的使用效率降低，甚至损坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基板检测装置及其检测方法，通过测距装置的设计，解决了现有技术中由于无法检测基板在装置平台上的位置是否有偏差，从而造成的基板检测装置使用效率降低，甚至损坏的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供一种基板检测装置，其包括：
工作腔；
静电卡盘，其安装在所述工作腔内；
升降装置，其贯穿安装在所述静电卡盘上，相对所述静电卡盘上下移动；
多个支撑部件，所述支撑部件安装在所述升降装置顶部，且贯穿所述静电卡盘；所述升降装置驱动所述支撑部件在垂直于所述静电卡盘的平面内相对于所述静电卡盘上下移动；
多个固定件，所述多个固定件安装在所述静电卡盘边缘处，且每个所述固定件的一端与所述静电卡盘的边缘相连接；
多个测距装置，所述多个测距装置安装在所述静电卡盘的相对侧且与所述静电卡盘非接触；每个所述测距装置与所述支撑部件一一对应设置；每个所述测距装置的接收面朝向相应的所述支撑部件和所述固定件所在的位置。
在本发明的一个实施例中，所述测距装置包括激光测距仪、超声波测距仪或红外线测距仪。
在本发明的一个实施例中，所述检测装置还包括驱动装置，所述驱动装置驱动所述升降装置升降。
在本发明的一个实施例中，所述检测装置还包括控制器，所述多个测距装置与所述控制器连接。
在本发明的一个实施例中，所述固定件的一端与所述静电卡盘的边缘转动连接或铰接。
本发明还提供一种基板检测方法，其至少包括以下步骤：
将所述基板放置在升降装置顶部且贯穿静电卡盘的多个支撑部件上，所述升降装置驱动所述支撑部件在垂直于所述静电卡盘的平面内相对于所述静电卡盘上下移动；所述静电卡盘安装在检测装置的工作腔内；所述升降装置贯穿安装在所述静电卡盘上，相对所述静电卡盘上下移动；所述多个支撑部件上表面高于所述静电卡盘表面；
依据安装在所述静电卡盘的相对侧且与所述静电卡盘非接触的测距装置采集的所述测距装置接收面与相对应的所述支撑部件处所述基板表面之间的距离数据，判断所述基板是否处于正确位置；每个所述测距装置与所述支撑部件一一对应设置；每个所述测距装置的接收面朝向相应的所述支撑部件和所述固定件所在的位置；
若确认所述基板处于正确位置，则下降所述升降装置将所述基板放置在所述静电卡盘的表面上；
将所述基板与所述静电卡盘通过固定件相固定，并对所述基板进行检测；所述多个固定件安装在所述静电卡盘边缘处，且每个所述固定件的一端与所述静电卡盘的边缘相连接；
检测完成后打开所述固定件后所述升降装置上升，使所述基板与所述静电卡盘脱离。
在本发明的一个实施例中，所述检测方法还包括以下步骤：
所述基板放置在所述静电卡盘的表面上后，采集所述测距装置接收面与所述静电卡盘表面之间的距离数据，判断所述基板是否处于正确位置。
在本发明的一个实施例中，所述方法还包括以下步骤：
打开所述固定件之后，采集所述测距装置接收面与所述静电卡盘表面之间的距离数据，判断所述固定件是否完全打开。
在本发明的一个实施例中，所述检测装置还包括控制器，所述测距装置与所述控制器连接。
在本发明的一个实施例中，所述固定件的一端与所述静电卡盘的边缘转动连接或铰接。
本发明通过在静电卡盘上方安装测距装置，用来测定基板被支撑部件顶起时的位置是否存在偏差，基板放置在静电卡盘上时位置是否存在偏差，基板边缘是否存在翘曲或破损，还可以用来测定检测完成后固定基板的固定件是否全部打开，通过上述测定解决了由于无法检测基板的位置是否存在偏差，从而造成的基板检测装置使用效率降低，甚至损坏的问题。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基板检测装置俯视图；
图2为本发明基板检测装置支撑部件顶起基板的状态结构图；
图3为图2中基板放置在静电卡盘上的状态结构图；
图4为图2中基板被固定件固定在静电卡盘上的状态结构图；
图5为本发明基板检测方法的流程图；
图6为图2中基板处于一状态下测距装置测量接收面与基板表面距离的结构示意图；
图7为图2中基板处于另一状态下测距装置测量接收面与基板表面距离的结构示意图；
图8为图2中基板处于另一状态下测距装置测量接收面与基板表面距离的结构示意图；
图9为图3中测距装置测量接收面与基板表面距离的结构示意图；
图10为图4中测距装置测量接收面与固定件表面距离的结构示意图。
具体实施方式
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，显然，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
半导体基板，例如硅晶圆片、蓝宝石晶圆片或碳化硅晶圆片，在经过清洗后，送入基板检测装置内进行质量检测，以便发现不必要的颗粒或其他缺陷。在此过程中，基板被放置在支撑部件上时，通过检测基板中间压缩空气的值或真空度来判断静电卡盘上是否有基板，这样一来易造成基板破片或者装置在无法确认基板位置时出现宕机。例如在检测过程中出现基板检测装置工作中断的情况，必须通过人工去打开装置护板去肉眼观察基板位置是否有偏差，在确认没有偏差后复位。另外在基板检测完成后固定件收回不及时或部分固定件无法打开时，支撑部件上顶易造成基板破片。在此期间打开护板观察耗费时间过长使装置不能及时恢复使用，在破片时清理装置内部的碎片宕机时间过长，也降低了装置的使用率。
请一并参阅图1至图4所示，本发明提供了一种基板检测装置，其包括：静电卡盘1、升降装置2、多个支撑部件3、多个固定件4、多个测距装置5、基板6、工作腔7、驱动装置8。
请一并参阅图1至图4所示，检测基板6的工作腔7的内部设有静电卡盘1，静电卡盘1用于支撑被检测的基板6，基板6进入工作腔7后，静电卡盘1通过高压直流电压对其进行吸附，然后对基板6进行检测，检测完成后静电卡盘1施加反向的高压直流电压对基板6进行解吸附。静电卡盘1吸附被检测基板6的技术原理是当带有静电的静电卡盘1靠近不带静电的基板6时，由于静电感应，没有静电的基板6内部靠近带静电的静电卡盘1的一边会聚集与带静电的静电卡盘1所携带电荷相反极性的电荷，而另一侧则产生相同数量的同极性电荷，由于异性电荷互相吸引，就会在静电卡盘1与基板6相交的界面上产生静电吸附的现象。静电卡盘1依次与静电吸附单元和静电吸附控制器连接，通过静电控制器将直流电压经过增压及倍压处理，转化为高压静电，静电高压经过静电吸附单元形成静电磁场，从而在静电卡盘1上产生对基板6的静电吸附力。静电吸附单元的电极可以采用高频导体，高频导体表面可以采用氮化铝陶瓷覆膜，也可以采用聚酰亚胺薄膜，在保证输出稳定，同时避免高压静电压尖锐击穿。另外静电卡盘1***中，还包括静电吸附主机，静电吸附主机具有漏电保护、电流过载保护及高压脉冲保护的作用。
请一并参阅图1至图4所示，升降装置2贯穿安装在静电卡盘1上，且与驱动装置8连接，驱动装置8驱动升降装置2升降。升降装置2可以采用丝杆机构，还可以采用气缸机构，也可以采用推杆机构，本实施例中以气缸机构为例。升降装置2顶部安装有用于支撑被检测基板6的多个支撑部件3，支撑部件3贯穿静电卡盘1，升降装置2驱动支撑部件3在垂直于静电卡盘1的方向上相对于静电卡盘1上下移动。本实施例中支撑部件3数量例如为三个，升降装置2可以包括气缸、进气气路与回气气路。气缸的活塞杆支撑支撑部件3，在气缸的驱动下，通过气缸活塞杆的升降带动支撑部件3沿垂直于静电卡盘1的轴向升降。进气气路向气缸供气以驱动支撑部件3升起，回气气路向气缸供气以驱动支撑部件3下降。
请一并参阅图1至图4所示，多个固定件4安装在静电卡盘1边缘处，固定件的数量至少为三个，其中每个固定件4的一端可以与静电卡盘1的边缘转动连接或铰接，用于将被检测的基板6与静电卡盘1相固定。本实施例中的固定件4数量例如为三个，且每个固定件4的一端与静电卡盘1的边缘转动连接，通过三个固定件4与三个支撑部件3上下叠置，当固定件4的自由端离开基板6表面时，支撑部件3可以上下升降，当支撑部件3针尖降至静电卡盘1所在平面以下时，固定件4自由端可以转动至基板6表面，将基板6与静电卡盘1固定。
请一并参阅图1至图4所示，多个测距装置安装在静电卡盘的相对侧且与静电卡盘非接触，且每个测距装置与支撑部件一一对应设置。本实施例中例如将多个测距装置5安装在静电卡盘1的上方，且与支撑部件3一一对应设置。每个测距装置5的接收面朝向相应的支撑部件3和固定件4所在的位置。基板检测装置设有工作腔7，在工作腔7的上壁即静电卡盘1的上方安装测距装置5，本实施例中测距装置5的数量例如为三个，其中每个测距装置5的接收面朝向相应的支撑部件3和固定件4所在的位置。测距装置5可以为激光测距仪、超声波测距仪或红外线测距仪。本实施例中采用的是红外线测距仪，其原理是利用红外线传播时的不扩散原理，因为红外线在穿越其它物质时折射率很小，当红外线从测距仪发出碰到待测物被反射回来被红外线测距仪接收到，再根据红外线从发出到被接收到的时间及红外线的传播速度就可以算出红外线测距仪与待测物之间的距离。
在其他实施例中，本发明的基板检测装置还包括与测距装置5连接的电源和单片机，其中电源可以采用外接交流电源，也可以采用电池，还可以采用基板检测装置内部的电源模块。其中单片机对测距装置5采集的数据进行处理，单片机还与显示器和控制器连接，单片机将测距装置5采集的数据在显示器上显示，同时将测距装置5采集的数据传输给控制器，进而由控制器控制升降装置2的升降或固定件4的开合等行为。
请一并参阅图1至图4所示，工作时，传输平台将基板6传送入基板检测装置的工作腔7内，并使基板6高于静电卡盘1的上表面一定距离。此时，位于上位的升降装置2通过支撑部件3把机械手上的基板6托起，此时采用测距装置5测量各个测距装置5到基板6的距离，保证基板6的各边缘位于支撑部件3上，机械手随后退出工作腔7。升降装置2带动支撑部件3向下移动，将基板6平稳地放到静电卡盘1的上表面，通过测距装置5测定基板6是否在正确的检测位置，若确认基板6是在正确的检测位置则通过固定件4将基板6与静电卡盘1相固定，对基板6进行检测。检测过程结束后，首先打开各个固定件4，通过测距装置5测定是否所有固定件4已打开，若确认所有固定件4已打开，则通过升降装置2带动支撑部件3向上移动，使基板6脱离静电卡盘1，随后由机械手将基板6传送至工作腔7外。
本发明还提供一种检测方法，其至少包括以下步骤：
请一并参阅图1至图10所示，在步骤S1和步骤S2中，将基板6放置在升降装置2的支撑部件3上，支撑部件3上表面高于静电卡盘1表面。采集测距装置5接收面与相对应的支撑部件3处基板6表面之间的距离数据，判断所述基板6是否处于正确位置。本实施例中的测距装置5为红外线测距仪。传输平台将基板6传送入基板检测装置的工作腔7内，并使基板6高于静电卡盘1的上表面一定距离。此时，位于高位的升降装置2通过支撑部件3把机械手上的基板6托起。在此过程中，若基板6检测装置***设定的路径参数存在偏差，则基板6就可能被传送至不正确的位置。本实施例中的支撑部件3数量例如为三个，相应的测距装置5的数量也例如为三个，此时可以通过测距装置5测量测距装置5接收面分别与相对应的三个支撑部件3处基板6表面的距离，判断基板6的边缘是否位于支撑部件3上。如图6至图8所示，在此过程中可以设定测距装置5的接收面至支撑部件3一半高度位置处的距离为A，设定支撑部件3的高度为a，则测距装置5的测量结果在A±1/2a的范围内，证明基板6是放置在支撑部件3上的。基板6放在支撑部件3上只要不从支撑部件3锥角滑落，那么在支撑部件3下降后，基板6落在静电卡盘1上的位置仍是规定范围内，若一边稍微高一些那么另一边肯定会稍低一些，只要在A±1/2a的范围内即可。如果基板6位置有偏差，则三个测距装置5的示数也会有相应的偏差，此时通过示数的偏差就可以确定基板6的位置，进而进行后续处理，避免由于***路径参数设置的偏差造成基板落在不正确的范围而造成的破片。如图8所示，若有其中任意一点的测量结果不在该范围内，例如为A+X(X>1/2a)，则证明该点不在支撑部件3上，即已从支撑部件上滑落，在此情况下，当支撑部件3下降后，基板6落在静电卡盘1上的位置则不在规定的范围内。
请一并参阅图1至图10所示，在步骤S3中，若确认基板6处于正确位置，升降装置2下降将基板6放置在静电卡盘1的表面上，在其他实例中，此时采集测距装置5与静电卡盘1表面之间的距离，判断所述基板6是否处于正确位置。如图9至图10所示，例如设定测距装置5的接收面距基板6表面的距离为C，若有任一测量点的距离示数显示大于C或小于C，则可能存在基板6位置不正确，发生偏离，或者基板6的边缘存在翘曲或破损，此时可以通过人工检查进行进一步确认。
请一并参阅图1至图10所示，在步骤S4中，将基板6与所述静电卡盘1通过至少三个固定件4相固定，并对所述基板6进行检测。在步骤S4中，检测完成打开固定件4，升降装置2上升，使基板6与静电卡盘1脱离。基板6与静电卡盘1分离后，升降装置2将基板6托起到一定高度，机械手重新伸入工作腔7内把基板6取走。
请一并参阅图1至图10所示，在步骤S5中，在其他实施例中，在检测完成打开固定件4后，采集测距装置5与静电卡盘1表面之间的距离，判断所述固定件4是否完全打开。例如设定基板6被固定件4固定状态下，测距装置5的接收面距固定件4表面的距离为B，固定件4的厚度为b，若所有测量点的距离示数显示为B+b，则证明所有的固定件4已打开，允许升降装置2上升，使基板6与静电卡盘1脱离。若任一测量点的距离示数显示为B，则证明固定件4没有全部打开，此时可以进行后续检查和操作，从而避免由于个别固定件4未松开而支撑部件3上顶造成基板6破片。
请一并参阅图1至图10所示，在其他实例中，通过与测距装置5连接的单片机将采集的数据传输给显示器和控制器，显示器用来显示采集的数据，控制器则可以控制升降装置2的上升与下降，固定件4的开合，以及基板检测装置内的一切活动，当控制器接收到单片机传输来的错误数据时，则会停止相应的动作，基板检测装置开启自我保护模式，并进入后续处理。
请一并参阅图1至图10所示，在其他实施例中，在上述检测方法的步骤中，若基板检测装置因操作失误软件发生关闭的情况下也可以通过观察测距装置5的示数确认基板6的位置是否正确。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种基板检测装置，其特征在于，其包括：
工作腔；
静电卡盘，其安装在所述工作腔内；
升降装置，其贯穿安装在所述静电卡盘上，相对所述静电卡盘上下移动；
多个支撑部件，所述支撑部件安装在所述升降装置顶部，且贯穿所述静电卡盘；所述升降装置驱动所述支撑部件在垂直于所述静电卡盘的平面内相对于所述静电卡盘上下移动；
多个固定件，所述多个固定件安装在所述静电卡盘边缘处，且每个所述固定件的一端与所述静电卡盘的边缘相连接；
多个测距装置，所述多个测距装置安装在所述静电卡盘的相对侧且与所述静电卡盘非接触；每个所述测距装置与所述支撑部件一一对应设置；每个所述测距装置的接收面朝向相应的所述支撑部件和所述固定件所在的位置。
2.根据权利要求1所述一种基板检测装置，其特征在于，所述测距装置包括激光测距仪、超声波测距仪或红外线测距仪。
3.根据权利要求1所述一种基板检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括驱动装置，所述驱动装置驱动所述升降装置升降。
4.根据权利要求1所述一种基板检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括控制器，所述多个测距装置与所述控制器连接。
5.根据权利要求1所述一种基板检测装置，其特征在于，所述固定件的一端与所述静电卡盘的边缘转动连接或铰接。
6.一种基板检测方法，其特征在于，其至少包括以下步骤：
将所述基板放置在升降装置顶部且贯穿静电卡盘的多个支撑部件上，所述升降装置驱动所述支撑部件在垂直于所述静电卡盘的平面内相对于所述静电卡盘上下移动；所述静电卡盘安装在检测装置的工作腔内；所述升降装置贯穿安装在所述静电卡盘上，相对所述静电卡盘上下移动；所述多个支撑部件上表面高于所述静电卡盘表面；
依据安装在所述静电卡盘的相对侧且与所述静电卡盘非接触的测距装置采集的所述测距装置接收面与相对应的所述支撑部件处所述基板表面之间的距离数据，判断所述基板是否处于正确位置；每个所述测距装置与所述支撑部件一一对应设置；每个所述测距装置的接收面朝向相应的所述支撑部件和所述固定件所在的位置；
若确认所述基板处于正确位置，则下降所述升降装置将所述基板放置在所述静电卡盘的表面上；
将所述基板与所述静电卡盘通过固定件相固定，并对所述基板进行检测；所述多个固定件安装在所述静电卡盘边缘处，且每个所述固定件的一端与所述静电卡盘的边缘相连接；
检测完成后打开所述固定件后所述升降装置上升，使所述基板与所述静电卡盘脱离。
7.根据权利要求6所述一种基板检测方法，其特征在于，所述检测方法还包括以下步骤：
所述基板放置在所述静电卡盘的表面上后，采集所述测距装置接收面与所述静电卡盘表面之间的距离数据，判断所述基板是否处于正确位置。
8.根据权利要求6所述一种基板检测方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
打开所述固定件之后，采集所述测距装置接收面与所述静电卡盘表面之间的距离数据，判断所述固定件是否完全打开。
9.根据权利要求6所述一种基板检测方法，其特征在于，所述检测装置还包括控制器，所述测距装置与所述控制器连接。
10.根据权利要求6所述一种基板检测方法，其特征在于，所述固定件的一端与所述静电卡盘的边缘转动连接或铰接。
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