CN112729181A - 一种进行晶圆定位检测的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种进行晶圆定位检测的装置，包括晶圆盒以及位于晶圆盒一侧的检测单元，所述晶圆盒自上而下设置用于承载晶圆的装载台；所述检测单元包括控制器、检测框架以为位于检测框架中的滑轨、限位传感器、加速度传感器、检测盖和晶圆扫描传感器；其中，所述晶圆扫描传感器和加速度传感器固定在所述检测盖上，所述限位传感器固定在所述检测框架一侧；所述检测盖沿着所述滑轨上下移动；所述限位传感器、加速度传感器和晶圆扫描传感器连接至控制器；本发明提供的一种进行晶圆定位检测的装置及方法，能够快速准确地确定晶圆盒中晶圆的位置，且整个检测装置占地面积小，成本较低。

Description

一种进行晶圆定位检测的装置及方法

技术领域

本发明涉及晶圆定位领域，具体涉及一种进行晶圆定位检测的装置及方法。

背景技术

在工厂自动化高速发展的今天，在晶圆加工厂中，搬运、取放晶圆盒已实行自动化，Loadport(晶圆载入埠)，或称foupopener(晶圆盒承载器)，为OEM工具制造商们提供一种OEM可配置自动晶圆处理方案，它可以使OEM厂商在他们已有的平台上配置终端用户所需的各种需求。该工具符合FOUP(FrontOpeningUnifiedPod，晶圆传送盒)互用性标准，可用作IFE与晶圆加工厂自动材料处理***或人工装载***间的关键接口，适用于半导体晶片制造过程，还能满足未来工厂对包括ITRS(InternationalTechnologyRoadmapforSemiconductors，国际半导体技术发展路线图)在内的自动化的需求。

晶圆盒中可以放置多片晶圆(一般为25片)，因此使用Loadport上料时，需要对晶圆盒中的晶圆进行定位，确认晶圆的卡槽中是否有晶圆，以及确认晶圆是否存在叠片或者倾斜等状况，并将定位结果发聩给上位机，保障机械手从晶圆盒中取片时，不会取空片、叠片或者发生撞片。

现有技术中的晶圆定位监测装置通常使用编码器或者光栅带形式，例如对比文件CN104637839B中通过传感器检测输出信号与光栅尺输出信号做处理，可实现精确检测晶圆盒内晶圆放置状态中的数量、位置以及异常错误(例如跨槽放置错误、放置重片错误、跨槽放置晶圆)；但是该文件中采用光栅尺进行定位的方法精度较差；现有技术中编码器一般配合电机使用，该结构安装复杂，硬件成本较高。

鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种进行晶圆定位检测的装置及方法，能够快速准确地确定晶圆盒中晶圆的位置，且整个检测装置占地面积小，成本较低。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种进行晶圆定位检测的装置，包括晶圆盒以及位于晶圆盒一侧的检测单元，所述晶圆盒自上而下设置用于承载晶圆的装载台；

所述检测单元包括控制器、检测框架以为位于检测框架中的滑轨、限位传感器、加速度传感器、检测盖和晶圆扫描传感器；其中，所述晶圆扫描传感器和加速度传感器固定在所述检测盖上，所述限位传感器固定在所述检测框架一侧；所述检测盖沿着所述滑轨上下移动；所述限位传感器、加速度传感器和晶圆扫描传感器连接至控制器；

当检测盖带动晶圆扫描传感器和加速度传感器沿着滑轨上下移动时，所述控制器通过对加速度传感器测量的加速度值进行二次积分运算，得出所述检测盖的位置信息，所述控制器根据晶圆扫描传感器的扫描结果以及检测盖的位置信息判定所述晶圆盒中晶圆的位置。

进一步的，所述晶圆扫描传感器位于所述检测盖的顶端。

进一步的，所述晶圆扫描传感器位于所述检测盖中靠近晶圆盒一侧的顶端，所述限位传感器位于所述检测框架中远离晶圆盒的一侧。

进一步的，所述检测盖处于初始状态时，所述限位传感器位于所述检测盖的顶端或底端。

进一步的，所述限位传感器包括上限位传感器和下限位传感器，当检测盖处于初始状态时，所述上限位传感器与所述检测盖的顶端位于同一水平线上；当检测盖处于初始状态时，所述下限位传感器与所述检测盖的低端位于同一水平线上。

进一步的，所述检测单元还包括执行滑块，所述执行滑块固定连接所述检测盖，且位于所述检测盖的下方；所述执行滑块连接所述控制器。

一种采用上述的装置进行晶圆定位检测的方法，包括如下步骤：

S01：晶圆盒固定在检测单元的一侧，控制器控制晶圆扫描传感器伸入至晶圆盒中；此时，晶圆扫描传感器位于检测盖顶部；

S02：所述控制器控制检测盖沿着滑轨向下移动，所述检测盖带动晶圆扫描传感器和加速度传感器一起向下移动；当所述检测盖开始移动时，所述限位传感器的信号断开，控制器记录此时的检测盖位置为零点；所述控制器通过对加速度传感器测量的加速度值进行二次积分运算，得出所述检测盖的位置信息，所述晶圆扫描传感器将扫描结果实时反馈至控制器；

S03：所述控制器根据扫描结果和检测盖的位置信息获取晶圆分布图；并将获取的晶圆分布图与标准晶圆分布图进行比对，用于判断晶圆盒中对应装载台上的晶圆信息。

进一步的，所述步骤S02中当晶圆扫描传感器被遮挡时，记录此时晶圆扫描传感器的位置，表示晶圆存在；当晶圆扫描传感器从遮挡状态变为无遮挡状态时，记录此时晶圆扫描传感器的位置，表示晶圆不存在。

进一步的，所述限位传感器包括上限位传感器和下限位传感器，当检测盖处于初始状态时，所述上限位传感器与所述检测盖的顶端位于同一水平线上；当检测盖处于初始状态时，所述下限位传感器与所述检测盖的低端位于同一水平线上；

所述步骤S02中当所述检测盖开始向下移动时，所述上限位传感器的信号断开，控制器记录此时的检测盖位置为零点。

本发明具有如下有益效果：本发明中创造性地采用加速度传感器来确定检测盖的准确位置，再配合晶圆扫描传感器的扫描结果，可以准确定位晶圆盒中晶圆的位置，并且定位过程简单快捷；本发明中限位传感器和加速度传感器占地面积小，且加速度传感器可以安装在检测盖的任意位置，整个检测装置安装方便，简单易组装；加速度传感器成本低，支持的接口和通讯协议较多，可以以较低的成本实现晶圆定位功能；大大提高了晶圆定位检测的效率。

附图说明

附图1为本发明装置的结构示意图；

附图2为本发明装置的俯视图；

附图3为晶圆扫描传感器的结构示意图；

图中：1检测框架，2执行滑块，3下限位传感器，4检测盖，5加速度传感器，6上限位传感器，7晶圆盒，8晶圆，9晶圆扫描传感器，10安装架。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。

请参阅附图1-3，本发明提供的一种进行晶圆定位检测的装置，包括晶圆盒7以及位于晶圆盒7一侧的检测单元，晶圆盒7自上而下设置用于承载晶圆7的装载台；本发明装置可以适用于Loadport中。

检测单元包括控制器、检测框架1以为位于检测框架中的滑轨、限位传感器、加速度传感器5、检测盖4和晶圆扫描传感器9；其中，晶圆扫描传感器9和加速度传感器5固定在检测盖4上，限位传感器固定在检测框架1一侧；检测盖4沿着滑轨上下移动；限位传感器、加速度传感器5和晶圆扫描传感器9连接至控制器；当检测盖带动晶圆扫描传感器和加速度传感器沿着滑轨上下移动时，控制器通过对加速度传感器测量的加速度值进行二次积分运算，得出所述检测盖的位置，控制器根据晶圆扫描传感器的扫描结果以及检测盖的位置信息判定所述晶圆盒中晶圆的位置。其中，晶圆扫描传感器9通过安装架10固定在检测盖的顶端。

请参阅附图1-3，本发明中晶圆扫描传感器9位于检测盖4的顶端；加速度传感器5固定在检测盖4的任意位置。晶圆扫描传感器可以采用现有技术中任意的扫描传感器，本发明中晶圆扫描传感器和加速度传感器是随着检测板进行上下移动的，这就要求晶圆盒的位置需要放置在一定的高度上，确保检测盖带动晶圆扫描传感器移动至晶圆盒最低端时，检测盖下方仍然保持充足的移动空间。优选的，晶圆扫描传感器由于需要伸入至晶圆盒中，可将其设置在检测盖中靠近晶圆盒一侧的顶端；加速度传感器固定在检测盖中远离晶圆盒一侧的顶端。

本发明中限位传感器位于检测框架1中远离晶圆盒7的一侧，限位传感器的作用是在检测盖初始移动时确定零点位置。加速度传感器测量的加速度值进行二次积分获取的为检测盖的相对移动距离，因此需要设置绝对位移值，即零点位置。即本发明中限位传感器是固定不动的，其可以实时测量检测盖的位置；限位传感器设置在检测盖初始位置的顶端或底端，当限位传感器向上移动或者向下移动时，限位传感器的信号断开，控制器将检测盖此时的位置设置为基准点，及零点位置。加速度传感器检测的加速度值进行二次积分即可获取检测盖距离零点位置的距离，即可确定检测盖的准确位置。

如附图1所示，本发明中限位传感器优选的包括上限位传感器6和下限位传感器3，当检测盖处于初始状态时，上限位传感器与检测盖的顶端位于同一水平线上；当检测盖处于初始状态时，下限位传感器与所述检测盖的低端位于同一水平线上。设置上下两个限位传感器是因为检测盖可以向上移动，也可以向下移动，当其向下运动时，上限位传感器确定零点位置，当其向上运动时，下限位传感器确定零点位置。

在Loadport***中，检测盖板无法直接移动，通常在检测盖的下方固定连接执行滑块，执行滑块连接控制器；控制器控制执行滑块在竖直方向上移动，进而带动检测盖以及加速度传感器和晶圆扫描传感器一起向上或者向下移动。控制器可以连接至PC上位机中，操作人员可以在PC上位机中控制执行滑块的移动，也可以在PC上位机中实时查看各个晶圆盒的扫描结果。

在本发明的控制***中，控制器同时连接限位传感器、晶圆扫描传感器以及执行滑块，控制器控制执行滑块带动晶圆扫描传感器上下运动，同时在运动过程中，晶圆扫描传感器以及加速度传感器的检测信息实时反馈至控制器中，直至对晶圆盒的扫描结束，控制器根据限位传感器以及加速度传感器准确确定检测盖的位置，再根据检测盖的位置准确确定晶圆盒中各个装载台中晶圆的情况。

请继续参阅附图1-3，本发明提供的一种采用上述的装置进行晶圆定位检测的方法，包括如下步骤：

S01：晶圆盒7固定在检测单元的一侧，控制器控制晶圆扫描传感器9伸入至晶圆盒7中；此时，晶圆扫描传感器9位于检测盖4顶部；

S02：控制器执行滑块2调动控制检测盖4沿着滑轨向下移动，检测盖4带动晶圆扫描传感器9和加速度传感器5一起向下移动；晶圆扫描传感器9和加速度传感器将检测信息实时反馈至控制器；

当晶圆扫描传感器被遮挡时，记录此时晶圆扫描传感器的位置，表示晶圆存在；当晶圆扫描传感器从遮挡状态变为无遮挡状态时，记录此时晶圆扫描传感器的位置，表示晶圆不存在，从而完成晶圆盒中一个晶圆的扫描。限位传感器感知检测盖的零点位置，加速度传感器用于测量检测盖的加速度值；控制器根据零点位置和加速度值确定检测盖的准确位置。

本发明中限位传感器以及晶圆扫描传感器可以采用现有技术中任意技术。

S03：控制器根据晶圆扫描传感器9的扫描结果和检测盖的位置信息获取晶圆分布图；并将获取的晶圆分布图与标准晶圆分布图进行比对，用于判断晶圆盒中对应装载台上的晶圆信息。

检测盖的每一个位置均对应晶圆盒中不同的扫描位置，通过测量检测盖的位置可以确定晶圆扫描传感器在晶圆盒中的扫描位置。控制器获取的晶圆分布图中标注了晶圆盒中不同位置的晶圆扫描情况；控制器中存储的标准晶圆分布图为相同规格的晶圆盒中各个装载台中均装载晶圆时的扫描图谱，通过二者的对比，可以确定晶圆盒中对应的装载台是否存在晶圆，以及晶圆厚度或者晶圆占用多个装载台等问题。例如，若一个晶圆的厚度大于相连装载台之间的间隙，则该晶圆占据一个以上的装载台；晶圆扫描传感器对每个晶圆的扫描情况均可反应出对应晶圆的厚度。

本发明中创造性地采用加速度传感器来确定检测盖的准确位置，再配合晶圆扫描传感器的扫描结果，可以准确定位晶圆盒中晶圆的位置，并且定位过程简单快捷；本发明中限位传感器和加速度传感器占地面积小，且加速度传感器可以安装在检测盖的任意位置，整个检测装置安装方便，简单易组装；加速度传感器成本低，支持的接口和通讯协议较多，可以以较低的成本实现晶圆定位功能；大大提高了晶圆定位检测的效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用于限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种进行晶圆定位检测的装置，其特征在于，包括晶圆盒以及位于晶圆盒一侧的检测单元，所述晶圆盒自上而下设置用于承载晶圆的装载台；

所述检测单元包括控制器、检测框架以为位于检测框架中的滑轨、限位传感器、加速度传感器、检测盖和晶圆扫描传感器；其中，所述晶圆扫描传感器和加速度传感器固定在所述检测盖上，所述限位传感器固定在所述检测框架一侧；所述检测盖沿着所述滑轨上下移动；所述限位传感器、加速度传感器和晶圆扫描传感器连接至控制器；

当检测盖带动晶圆扫描传感器和加速度传感器沿着滑轨上下移动时，所述控制器通过对加速度传感器测量的加速度值进行二次积分运算，得出所述检测盖的位置信息，所述控制器根据晶圆扫描传感器的扫描结果以及检测盖的位置信息判定所述晶圆盒中晶圆的位置。

2.根据权利要求1所述的一种进行晶圆定位检测的装置，其特征在于，所述晶圆扫描传感器位于所述检测盖的顶端。

3.根据权利要求2所述的一种进行晶圆定位检测的装置，其特征在于，所述晶圆扫描传感器位于所述检测盖中靠近晶圆盒一侧的顶端，所述限位传感器位于所述检测框架中远离晶圆盒的一侧。

4.根据权利要求3所述的一种进行晶圆定位检测的装置，其特征在于，所述检测盖处于初始状态时，所述限位传感器位于所述检测盖的顶端或底端。

5.根据权利要求3所述的一种进行晶圆定位检测的装置，其特征在于，所述限位传感器包括上限位传感器和下限位传感器，当检测盖处于初始状态时，所述上限位传感器与所述检测盖的顶端位于同一水平线上；当检测盖处于初始状态时，所述下限位传感器与所述检测盖的低端位于同一水平线上。

6.根据权利要求1所述的一种进行晶圆定位检测的装置，其特征在于，所述检测单元还包括执行滑块，所述执行滑块固定连接所述检测盖，且位于所述检测盖的下方；所述执行滑块连接所述控制器。

7.一种采用权利要求1所述的装置进行晶圆定位检测的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S01：晶圆盒固定在检测单元的一侧，控制器控制晶圆扫描传感器伸入至晶圆盒中；此时，晶圆扫描传感器位于检测盖顶部；

S02：所述控制器控制检测盖沿着滑轨向下移动，所述检测盖带动晶圆扫描传感器和加速度传感器一起向下移动；当所述检测盖开始移动时，所述限位传感器的信号断开，控制器记录此时的检测盖位置为零点；所述控制器通过对加速度传感器测量的加速度值进行二次积分运算，得出所述检测盖的位置信息，所述晶圆扫描传感器将扫描结果实时反馈至控制器；

S03：所述控制器根据扫描结果和检测盖的位置信息获取晶圆分布图；并将获取的晶圆分布图与标准晶圆分布图进行比对，用于判断晶圆盒中对应装载台上的晶圆信息。

8.根据权利要求7所述的一种进行晶圆定位检测的方法，其特征在于，所述步骤S02中当晶圆扫描传感器被遮挡时，记录此时晶圆扫描传感器的位置，表示晶圆存在；当晶圆扫描传感器从遮挡状态变为无遮挡状态时，记录此时晶圆扫描传感器的位置，表示晶圆不存在。

9.根据权利要求8所述的一种进行晶圆定位检测的方法，其特征在于，所述限位传感器包括上限位传感器和下限位传感器，当检测盖处于初始状态时，所述上限位传感器与所述检测盖的顶端位于同一水平线上；当检测盖处于初始状态时，所述下限位传感器与所述检测盖的低端位于同一水平线上；

所述步骤S02中当所述检测盖开始向下移动时，所述上限位传感器的信号断开，控制器记录此时的检测盖位置为零点。

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