CN112657871A - 一种晶圆片分选设备及晶圆片分选方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种晶圆片分选设备及晶圆片分选方法，该晶圆片分选设备包括：分选腔室，包括至少一个上料口和至少两个下料口；过滤吹风单元，设置在所述分选腔室顶部；回风通道，设置在所述分选腔室的底部；机械手臂，设置在所述分选腔室的内部，用于移动晶圆片；风流量调节单元，设置于所述分选腔室内，用于调节当前分选腔室内的风流量；获取单元，用于获取分选腔室内的当前气流分布状态；控制单元，与所述获取单元和所述风流量调节单元连接，用于根据所述当前气流分布状态控制所述风流量调节单元的工作状态。本公开晶圆片分选设备及晶圆片分选方法可对分选腔室内涡流局部调控，避免因乱流度变差而产生的颗粒杂质污染问题。

Description

一种晶圆片分选设备及晶圆片分选方法

技术领域

本发明涉及半导体生产及制造领域，尤其涉及一种晶圆片分选设备及晶圆片分选方法。

背景技术

随着半导体的快速发展，对晶圆的洁净度要求越来越高，晶圆片分选设备（Shipping Compiler）作为晶圆出货前的分选设备，洁净度尤为重要。一些原本OK（合格）的晶圆也会因晶圆片分选设备出现污染等异常情况。

相关技术中，晶圆片分选设备为了解决上述问题，采用固定机器人，仅移动机械手臂的方式，但是机械手臂的频繁移动，仍会产生涡流，若不对涡流加以控制，流场乱流度也会越来越大，进而影响到颗粒杂质（particle）的顺利排出，最终导致洁净度的下降。

发明内容

本公开实施例提供了一种晶圆片分选设备及晶圆片分选方法，能够对分选腔室内涡流进行局部调控，将乱流度控制在合理区间，避免因乱流度变差而产生的颗粒杂质污染问题。

本公开实施例所提供的技术方案如下：

一种晶圆片分选设备，包括：

分选腔室，所述分选腔室包括至少一个上料口和至少两个下料口；

过滤吹风单元，设置在所述分选腔室顶部，用于向所述分选腔室内自上而下送风；

回风通道，设置在所述分选腔室的底部；

机械手臂，设置在所述分选腔室的内部，用于移动晶圆片；

风流量调节单元，设置于所述分选腔室内，用于调节当前分选腔室内的风流量；

获取单元，用于获取分选腔室内的当前气流分布状态；

控制单元，与所述获取单元和所述风流量调节单元连接，用于根据所述当前气流分布状态，控制所述风流量调节单元的工作状态。

示例性的，所述风流量调节单元包括：

流量调节阀，设置在所述分选腔室的顶部，用于调节所述过滤吹风单元的吹风流量；

和/或，

多孔板组合结构，设置在所述分选腔室的底部，并位于所述回风通道的进风口上方，用于控制进入所述回风通道的进风流量。

示例性的，所述多孔板组合结构包括叠加一起的多层孔板，每层孔板上设有阵列分布的多个开孔，且多层孔板在平行于孔板的第一方向上能够发生相对平移，以改变多层孔板的重叠面积，以改变所述多孔板组合结构的开口率。

示例性的，所述多层孔板中至少一层孔板的开口率与另一层孔板的开口率不同。

示例性的，所述多孔板组合结构还包括框架，所述框架围绕所述多层孔板的四周设置，每一层孔板的相对两侧与所述框架之间通过能够在所述第一方向上伸缩的伸缩件连接，所述控制单元用于控制所述伸缩件在所述第一方向上伸缩，以调节所述多孔板组合结构的开口率。

示例性的，所述伸缩件包括伸缩弹簧。

示例性的，所述获取单元包括设置于所述分选腔室底部的多个传感器，所述多个传感器分布在机械手臂移动轨道上，用于采集所述机械手臂的移动速度信息、所述分选腔室内部气体压力信息、以及所述机械手臂的位置信息。

一种晶圆片分选方法，用于如上所述的晶圆片分选设备，所述方法包括：

通过所述获取单元获取所述分选腔室内的当前气流状态；

根据所述当前气流状态控制所述风流量调节单元，调节当前分选腔室内的风流量。

示例性的，应用于如上所述的晶圆片分选设备，所述方法具体包括：

通过传感器采集所述机械手臂的移动速度信息、所述分选腔室内部气体压力信息、以及所述机械手臂的位置信息；

所述控制单元根据所述机械手臂的移动速度信息、所述分选腔室内部气体压力信息、以及所述机械手臂的位置信息，获取所述分选腔室内的当前气流分布状态，所述当前气流分布状态包括当前腔室内的乱流度；

根据所述当前气流分布状态调节所述流量调节阀的开度、和/或所述多孔板组合结构的开口率。

示例性的，所述根据所述当前气流分布状态，调节所述流量调节阀的开度、和/或所述多孔板组合结构的开口率，具体包括：

根据所述当前气流分布状态对涡流产生位置上方的流量调节阀的开度进行自动调节，使流量调节阀的开度增大，用以增加送风速度；和/或，根据所述当前气流分布状态，对涡流产生位置下方的多孔板组合结构的开口率进行自动调节，以增大多孔板组合结构的开口率；

当传感器采集到所述机械手臂停止移动时，所述控制单元根据所述机械手臂的当前停止位置信息以及所述分选腔室内的气体压力信息，控制所述流量调节阀的开度为初始开度和/或控制所述多孔板组合结构的开口率为初始开口率。

本公开实施例所带来的有益效果如下：

本公开实施例提供的晶圆片分选设备及晶圆片分选方法，通过在分选腔室的顶部设置过滤吹风单元，底部设置回风通道，并设置获取分选腔室当前气流状态的获取单元，以及调节当前分选腔室内的风流量的风流量调节单元，这样，可以根据当前腔室内产生的涡流状态，来调节分选腔室内的风流量，以对所述分选腔室内涡流进行局部调控，将乱流度控制在合理区间，避免因乱流度变差而产生的颗粒杂质污染问题。

附图说明

图1表示本公开实施例提供的一种晶圆片分选设备的结构俯视图；

图2表示本公开实施例中提供的一种晶圆片分选设备的结构侧视图；

图3表示本公开实施例中提供的一种晶圆片分选设备中多孔板组合结构中第一层孔板的结构示意图；

图4表示本公开实施例中提供的一种晶圆片分选设备中多孔板组合结构中第二层孔板的结构示意图；

图5表示本公开实施例中提供的一种晶圆片分选设备中多孔板组合结构的一种结构示意图；

图6表示本公开实施例中提供的一种晶圆片分选设备中多孔板组合结构一种组合状态下的结构示意图；

图7表示本公开实施例中提供的一种晶圆片分选设备中多孔板组合结构另一种组合状态下的结构示意图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在对本公开实施例的晶圆片分选设备及晶圆片分选方法进行详细说明之前，有必要对于相关技术进行以下说明：

在相关技术中，晶圆片分选设备的主要结构如下：分选设备包括一个分选腔室，在分选腔室的一端设有Aligner（校准器）单元，在分选腔室的前后两侧分别设置晶圆的Load口（上料口）和Unload口（下料口），在分选腔室内设机器人和机械手臂，用来抓取转移晶圆片。整个设备的分选腔室里面的洁净度等级一样，目前12英寸晶圆常用的晶圆片分选设备通常都有8~10个Port口（上、下料口），设备空间较大；在分选腔室上方有EFU单元（过滤吹风单元），静态情况下气流是从上往下均匀平稳吹。

相关技术中，晶圆片分选设备为了解决上述问题，采用固定机器人，仅移动机械手臂的方式，但是机械手臂的频繁移动，仍会产生涡流，若不对涡流加以控制，流场乱流度也会越来越大，进而影响到颗粒杂质（particle）的顺利排出，最终导致洁净度的下降。

因此，目前晶圆片分选设备所要解决的技术问题是：如何在机械手臂每次移动过程中，始终确保EFU单元的风从上往下吹，且风速维持稳定；并解决机械手臂每次移动过程中产生的涡流导致的颗粒杂质（particle）问题。

针对上述问题，本公开实施例提供了一种晶圆片分选设备及晶圆片分选方法，能够对分选腔室内涡流进行局部调控，而在短时间内将乱流度控制在合理区间，避免因乱流度变差而产生的颗粒杂质污染问题。

如图1和图2所示，本公开实施例提供的晶圆片分选设备包括分选腔室100、过滤吹风单元（EFU）200、回风通道300、机械手臂400、风流量调节单元、获取单元和控制单元，其中所述分选腔室100包括至少一个上料口110和至少两个下料口120；所述过滤吹风单元（EFU）200设置在所述分选腔室100顶部，用于向所述分选腔室100内自上而下送风；所述回风通道300设置在所述分选腔室100的底部，由所述过滤吹风单元200吹出的气流进入分选腔室100，之后进入回风通道300；所述机械手臂400设置在所述分选腔室100的内部，用于将晶圆从上料口110抓取并移动至下料口120；所述风流量调节单元设置于所述分选腔室100内，用于调节当前分选腔室100内的风流量；所述获取单元用于获取分选腔室100内的当前气流分布状态；所述控制单元与所述获取单元和所述风流量调节单元连接，用于根据所述当前气流分布状态控制所述风流量调节单元的工作状态。

本公开实施例提供的晶圆片分选设备，通过在分选腔室100的顶部设置过滤吹风单元200，底部设置回风通道300，并设置获取分选腔室100当前气流状态的获取单元，以及调节当前分选腔室100内的风流量的风流量调节单元，这样，可以根据当前腔室内产生的涡流状态，来调节分选腔室100内的风流量，以对所述分选腔室100内涡流进行局部调控，将乱流度控制在合理区间，避免因乱流度变差而产生的颗粒杂质污染问题。

需要说明的是，在上述方案中，在所述上料口110设置有隔离门，当晶圆放置在上料口110之后，可开启隔离门，由抓取晶圆的机械手臂400将一张晶圆从上料口110处的晶圆存储盒取下，并移动到分选腔室100内部，然后关闭所述隔离门。

在本公开一些示例性的实施例中，如图1和图2所示，所述风流量调节单元包括：

流量调节阀210，设置在所述分选腔室100的顶部，用于调节所述过滤吹风单元200的吹风流量；和/或，多孔板组合结构500，设置在所述分选腔室100的底部，并位于所述回风通道300的进风口上方，用于控制进入所述回风通道300的进风流量。

在上述方案中，所述流量调节阀210设置在分选腔室100的顶部，所述过滤吹风单元200吹出的风会通过流量调节阀210后进入分选腔室100内，这样，可以通过所述流量调节阀210的开度变化，来控制所述过滤吹风单元200的吹风流量；所述多孔板组合结构500设置在所述分选腔室100的底部，并位于所述回风通道300的进风口上方，这样，可以通过所述多孔板组合结构500的开口率变化，来控制所述进风通道的进风流量。

例如，当获取到分选腔室100的气流分布状态之后，可通过控制局部涡流上方的流量调节阀210的开度进行自动调节，使流量调节阀210的开度增大，用以增加送风速度，进而加快流量调节阀210下方涡流的耗散；还可以根据所述当前气流分布状态对涡流产生位置下方的多孔板组合结构500的开口率进行自动调节，以增大多孔板组合结构500的开口率，进而加快多孔板组合结构500上方涡流的耗散。

在一些示例性的实施例中，如图3至图7所示，所述多孔板组合结构500包括叠加一起的多层孔板，每层孔板上设有阵列分布的多个开孔，且多层孔板在平行于孔板的第一方向上能够发生相对平移，以改变多层孔板的重叠面积，以改变所述多孔板组合结构500的开口率。

在上述方案中，所述多孔板组合结构500中包括多层孔板，多层孔板叠加在一起，当多层孔板在平行于孔板的第一方向上横向相对平移时，各孔板上的开孔重叠面积会发生变化，从而整个所述多孔板组合结构500的开口率发生变化。

在一些示例性的实施例中，所述多层孔板中至少一层孔板的开口率与另一层孔板的开口率不同。例如，多孔板组合结构500包括两层孔板进行举例，图3所示的第一层孔板510a为开口率50%的多孔板结构，图4所示的第二层孔板510b为开口率20%的多孔板结构；图5所示为第一层孔板510a和第二层孔板510b的一种重叠状态，两者可交叠形成开口率为30%的多孔板组合结构500。

在一些示例性的实施例中，如图6和图7所示，所述多孔板组合结构500还包括框架520，所述框架520围绕所述多层孔板的四周设置，每一层孔板的相对两侧与所述框架520之间通过能够在所述第一方向上伸缩的伸缩件530连接，所述控制单元用于控制所述伸缩件530在所述第一方向上伸缩，以调节所述多孔板组合结构500的开口率。

在上述方案中，可通过调节伸缩件530的伸缩长度，来控制至少一层孔板在第一方向上进行横向移动，实现多层开口率不同的孔板的叠加，从而改变多孔板组合结构500的开口率。如图6所示为多孔板组合结构的一种状态结构示意图，图7所示为多孔板组合结构的另一种状态结构示意图，两种状态下，多孔板组合结构的开口率不同。

当然可以理解的是，在实际应用中，也可以通过其他方式来实现多层孔板的相对平移，在此不对此限定。

此外，示例性的，所述伸缩件530包括伸缩弹簧。例如，可通过磁性吸引力来控制孔板相对两侧的所述伸缩弹簧的伸缩长度，以移动孔板。

需要说明的是，在实际应用中，所述伸缩件530的具体结构不限于此，例如，还可以是伸缩杆，如气压或液压伸缩杆等。

此外，在本公开一些示例性的实施例中，所述获取单元包括设置于所述分选腔室100底部的多个传感器，所述多个传感器分布在机械手臂400移动轨道上，用于采集所述机械手臂400的移动速度信息、所述分选腔室100内部气体压力信息、以及所述机械手臂400的位置信息。

上述方案中，在所述机械手臂400移动轨道上设有所述多个传感器600，传感器600具有记录机械手臂400移动速度和移动位置的功能，同时还有记录分析腔室内气体压力的功能，当所述机械手臂400按照设定的移动速度移动到每个传感器600所在位置时，传感器600会将获取分选腔室100的气体压力数据、所述机械手臂400的移动速度数据、所述机械手臂400的位置数据等，并反馈到控制单元（例如，计算机）中，控制单元拟合出该组数据下所对应的流场的乱流度，即获取到当前气流分布状态，再根据乱流度拟合结果，控制单元即对涡流产生位置上方的流量调节阀210开度进行自动调节，使流量调节阀210的开度增大，用以增加送风速度，进而加快下方涡流的耗散；控制单元还可以对涡流产生位置下方的多孔板组合结构500的组合方式进行调节，增大开口率，用以加快上方涡流的耗散；当机械手臂400停止移动时，控制单元还会根据机械手臂400的停止位置以及当前分选腔室100内的气体压力大小，恢复气体流量调节阀210的开度到初始状态，同时将底部多孔板调回到初始开口率状态。

在本公开实施例中还提供了一种晶圆片分选方法，用于本公开实施例中提供的晶圆片分选设备，所述方法包括：

步骤S01、通过所述获取单元获取所述分选腔室100内的当前气流状态；

步骤S02、根据所述当前气流状态控制所述风流量调节单元，调节当前分选腔室100内的风流量。

示例性的，所述方法中，所述步骤S01具体包括：

通过传感器600采集所述机械手臂400的移动速度信息、所述分选腔室100内部气体压力信息、以及所述机械手臂400的位置信息；

所述控制单元根据所述机械手臂400的移动速度信息、所述分选腔室100内部气体压力信息、以及所述机械手臂400的位置信息，获取所述分选腔室100内的当前气流分布状态，所述当前气流分布状态包括当前腔室内的乱流度；

步骤S02具体包括：根据所述当前气流分布状态调节所述流量调节阀210的开度、和/或所述多孔板组合结构500的开口率。

示例性的，步骤S02具体包括：

根据所述当前气流分布状态对涡流产生位置上方的流量调节阀210的开度进行自动调节，使流量调节阀210的开度增大，用以增加送风速度；和/或，根据所述当前气流分布状态对涡流产生位置下方的多孔板组合结构500的开口率进行自动调节，以增大多孔板组合结构500的开口率；

当传感器600采集到所述机械手臂400停止移动时，所述控制单元根据所述机械手臂400的当前停止位置信息以及所述分选腔室100内的气体压力信息，控制所述流量调节阀210的开度为初始开度和/或控制所述多孔板组合结构500的开口率为初始开口率。

有以下几点需要说明：（1）本公开实施例附图只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。（2）为了清晰起见，在用于描述本公开的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”或者可以存在中间元件。（3）在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种晶圆片分选设备，其特征在于，包括：

分选腔室，所述分选腔室包括至少一个上料口和至少两个下料口；

过滤吹风单元，设置在所述分选腔室顶部，用于向所述分选腔室内自上而下送风；

回风通道，设置在所述分选腔室的底部；

机械手臂，设置在所述分选腔室的内部，用于移动晶圆片；

风流量调节单元，设置于所述分选腔室内，用于调节当前分选腔室内的风流量；

获取单元，用于获取分选腔室内的当前气流分布状态；

控制单元，与所述获取单元和所述风流量调节单元连接，用于根据所述当前气流分布状态控制所述风流量调节单元的工作状态。

2.根据权利要求1所述的晶圆片分选设备，其特征在于，

所述风流量调节单元包括：

流量调节阀，设置在所述分选腔室的顶部，用于调节所述过滤吹风单元的吹风流量；

和/或，

多孔板组合结构，设置在所述分选腔室的底部，并位于所述回风通道的进风口上方，用于控制进入所述回风通道的进风流量。

3.根据权利要求2所述的晶圆片分选设备，其特征在于，

所述多孔板组合结构包括叠加一起的多层孔板，每层孔板上设有阵列分布的多个开孔，且多层孔板在平行于孔板的第一方向上能够发生相对平移，以改变多层孔板的重叠面积，以改变所述多孔板组合结构的开口率。

4.根据权利要求3所述的晶圆片分选设备，其特征在于，

所述多层孔板中至少一层孔板的开口率与另一层孔板的开口率不同。

5.根据权利要求3所述的晶圆片分选设备，其特征在于，

所述多孔板组合结构还包括框架，所述框架围绕所述多层孔板的四周设置，每一层孔板的相对两侧与所述框架之间通过能够在所述第一方向上伸缩的伸缩件连接，所述控制单元用于控制所述伸缩件在所述第一方向上伸缩，以调节所述多孔板组合结构的开口率。

6.根据权利要求5所述的晶圆片分选设备，其特征在于，

所述伸缩件包括伸缩弹簧。

7.根据权利要求2所述的晶圆片分选设备，其特征在于，

所述获取单元包括设置于所述分选腔室底部的多个传感器，所述多个传感器分布在机械手臂移动轨道上，用于采集所述机械手臂的移动速度信息、所述分选腔室内部气体压力信息、以及所述机械手臂的位置信息。

8.一种晶圆片分选方法，其特征在于，用于如权利要求1至7任一项所述的晶圆片分选设备，所述方法包括：

通过所述获取单元获取所述分选腔室内的当前气流状态；

根据所述当前气流状态控制所述风流量调节单元，调节当前分选腔室内的风流量。

9.根据权利要求8所述的晶圆片分选方法，其特征在于，所述风流量调节单元包括：

流量调节阀，设置在所述分选腔室的顶部，用于调节所述过滤吹风单元的吹风流量；和/或，多孔板组合结构，设置在所述分选腔室的底部，并位于所述回风通道的进风口上方，用于控制进入所述回风通道的进风流量；

所述获取单元包括设置于所述分选腔室底部的多个传感器，所述多个传感器分布在机械手臂移动轨道上，用于采集所述机械手臂的移动速度信息、所述分选腔室内部气体压力信息、以及所述机械手臂的位置信息；

所述方法具体包括：

通过传感器采集所述机械手臂的移动速度信息、所述分选腔室内部气体压力信息、以及所述机械手臂的位置信息；

所述控制单元根据所述机械手臂的移动速度信息、所述分选腔室内部气体压力信息、以及所述机械手臂的位置信息，获取所述分选腔室内的当前气流分布状态，所述当前气流分布状态包括当前腔室内的乱流度；

根据所述当前气流分布状态调节所述流量调节阀的开度、和/或所述多孔板组合结构的开口率。

10.根据权利要求9所述的晶圆片分选方法，其特征在于，

所述根据所述当前气流分布状态调节所述流量调节阀的开度、和/或所述多孔板组合结构的开口率，具体包括：

根据所述当前气流分布状态对涡流产生位置上方的流量调节阀的开度进行自动调节，使流量调节阀的开度增大，用以增加送风速度；和/或，根据所述当前气流分布状态，对涡流产生位置下方的多孔板组合结构的开口率进行自动调节，以增大多孔板组合结构的开口率；

当传感器采集到所述机械手臂停止移动时，所述控制单元根据所述机械手臂的当前停止位置信息以及所述分选腔室内的气体压力信息，控制所述流量调节阀的开度为初始开度和/或控制所述多孔板组合结构的开口率为初始开口率。

Images