CN202166428U

CN202166428U - 半导体晶圆检测设备

Info

Publication number: CN202166428U
Application number: CN2011202410197U
Authority: CN
Inventors: 张宏旸
Original assignee: Shanghai Advanced Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shanghai Advanced Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2011-07-08
Filing date: 2011-07-08
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2021-07-08

Abstract

本实用新型提供一种半导体晶圆检测设备，与晶圆盒开盒器配合使用，开盒器将晶圆盒打开，用机械手取出晶舟放入检测设备，或从检测设备取回晶舟，放回晶圆盒，检测设备包括：主体，其上具有固定平台；旋转平台，位于固定平台之上，承载晶舟并旋转；遮挡片，位于旋转平台的角上，随旋转平台一起运动；传感器，位于固定平台上，与遮挡片相配合，感测旋转平台是否旋转到位；复位模块，将未到位的旋转平台旋转到位；继电器，根据传感器的信号闭合或开启继电器，使机械手开关的电路导通或断开。本实用新型在检测设备与开盒器之间建立一种通讯机制，彼此形成互锁。不但确保了操作安全性，防止人为失误，还能避免晶圆从晶舟散落出来，导致晶圆碎片的隐患。

Description

半导体晶圆检测设备

技术领域

本实用新型涉及半导体制造设备技术领域，具体来说，本实用新型涉及一种半导体晶圆检测设备。

背景技术

半导体制造业发展的早期见证了1级洁净室的建设。一个典型的200mm晶圆厂的建设成本超过10亿美元，而一旦晶圆厂建成后，花费还远不止于此，还将增加维持这些无尘环境的运营成本。这些晶圆厂建造得灵活而牢固，拥有大型风扇和循环风扇用以保持一种无尘环境和满足空调负载计算的需要；并在不同位置安装了空气粒子监测***，以监测任何可能的大量粒子的出现。洁净度条件要求采用一种非常严格的着装规定。所有晶圆厂的最低要求是工作人员必须身着单层长袍、橡胶手套、短靴和发套等。

1984年，Asyst Technologies，Inc推出一种新技术，用以降低传统晶圆厂的建设和运营费用。这种名为“标准机械界面(Standard Mechanical Interface，SMIF)”的技术以“隔离技术”概念为中心。隔离技术旨在通过将晶圆封闭在一个超洁净的环境中，同时放宽对这个封闭环境以外的洁净度要求来防止产品被污染。SMIF由三部分组成：(1)用来封闭在制造过程中存储和运输盒装半导体晶圆的集装箱，即SMIF-Pod(标准机械界面晶圆盒)；(2)用来打开SMIF-Pods的输入输出装置，即装载端口；以及(3)通过工艺***实现装载端口整合的超洁净封闭式小型环境(Mini Environment)。国际半导体设备材料协会(Semiconductor EquipmentMaterial International Association，SEMI)早已将SMIF列为12寸(300mm)晶圆厂的标准，成为未来进入更细微线宽工艺需求洁净度的主流技术。

操作员通过人工将SMIF-Pod送至装载端口；装载端口自动打开SMIF-Pod，除去盒子，并将其中的晶舟(Cassette)置于小型环境中。然后，内建于小型环境中的一个晶圆处理装置就会移动每个晶圆，使其与制程工艺***接触。一旦制程步骤完成，晶圆就被放回盒子和SMIF-Pod，操作员人工再将其送往下一个步骤。

SMIF提供了一个洁净的环境(优于ISO三级标准(1级))，同时允许将制造过程的总体洁净程度降至ISO五级(100级)，最终提供优于传统1级净室10倍以上的晶圆保护。这使得节约巨额先期和运营成本成为可能，同时也使晶圆厂能够更有效、更具成本效益。

随着半导体晶圆从200mm向300mm大小的转变，并且伴随着制造技术的进步，晶圆厂的自动化程度越来越高，整个制造过程发生了翻天覆地的变化。通过操作员在生产线上人工搬运晶圆盒已经逐渐不再适应当今先进的半导体制造技术。例如，一个满载300mm晶圆的传送盒(Front-Opening-Unified-Pod，FOUP)的重量接近10公斤，而即便是一个满载200mm晶圆的SMIF-Pod的重量也有4公斤之多，不宜长期依靠人工搬运。

因此，从各方面来看，晶圆厂采用SMIF乃至自动化物料搬运***(AutomatedMaterial Handling System，AMHS)是半导体代工产业的大势所趋。但是在从人工搬运方式向自动化的SMIF转变过程中，会产生一些新的问题。例如，半导体晶圆检测设备与之相配套的晶圆盒开盒器分属两个不同的供应商，它们在工艺整合的过程中会出现一些原先不存在的问题。

图1为现有技术中一个半导体晶圆检测设备的正面结构示意图，该半导体晶圆检测设备(Wafer Inspection Equipment)100可以与晶圆盒开盒器配合使用。图2为现有技术中一个晶圆盒开盒器的侧面结构示意图。如图2所示，该晶圆盒开盒器201右侧方向为与半导体晶圆检测设备100配合使用的方向。

如图1所示，该半导体晶圆检测设备100具有检测设备主体101，其上具有固定平台104；在固定平台104之上有左、右两个腔体102、103，在每个腔体102、103中均设置有旋转平台105。该半导体晶圆检测设备100与晶圆盒开盒器201实际配合使用时，操作员按动开盒器201的开关，将晶圆盒(Pod)打开，用机械手(未图示)取出其中的晶舟(Cassette)放入检测设备100的腔体102、103中的旋转平台105上，该旋转平台105承载着晶舟并根据检测设备100的菜单作旋转。当晶舟内的晶圆在检测设备100中处理完毕时，该旋转平台105停止旋转，操作员又按动开盒器201的开关，用机械手从检测设备100的腔体102、103中的旋转平台105上取回晶舟，放入晶圆盒中重新封闭起来。

然而，由于半导体晶圆检测设备100上的旋转平台105属于活动部件，设备在长久地运行之后，其旋转的位置会因为旋转部件的磨损而出现一定的误差。图3为现有技术中一个半导体晶圆检测设备的旋转平台没有旋转到位的俯视示意图。如图所示，旋转平台105相对于固定平台104上的转轴106旋转。在理想情况下，旋转平台105在每次旋转停止时，均应该停止在位置107处；但由于磨损误差的原因，旋转平台105可能会停留在图3所示的位置，而这会给后续的工艺过程造成很多的麻烦。

图4为现有技术中一个晶圆盒开盒器的机械手开关的电路示意图。该电路图包括晶圆盒开盒器输入输出端口401、机械手装载开关402、机械手卸载开关403和机械手复位开关404。其中，机械手装载开关402、机械手卸载开关403和机械手复位开关404所在的线路互相并联，连接到晶圆盒开盒器输入输出端口401，进而控制机械手的取放。由图4可见，现有技术中的机械手开关与检测设备100之间完全是独立不受影响的，机械手无法确保检测设备100中旋转平台105的旋转位置是否到位，也就无法确保其上的晶舟是否适合立即抓取。

更具体地来说，例如，在晶圆盒开盒器201的机械手打算将晶圆盒中的晶舟卡入旋转平台105上，但是此时旋转平台105由于误差尚未旋转到位，故机械手将晶舟放置在旋转平台105上时，晶舟不能准确地卡入旋转平台105上的卡口中，即晶舟与旋转平台105两者没有结合。而检测设备100与开盒器201之间没有建立通讯机制，彼此无法获知对方当前状况。此时，如果检测设备100开始启动，旋转平台105开始旋转的话，晶舟会翻到，其内的晶圆片会散落出来，甚至导致严重的碎片。

而当晶舟内的晶圆在检测设备100中处理完毕后，该旋转平台105停止旋转但尚未旋转到位，故如果此时机械手伸出试图抓取晶舟并取回开盒器201中的话，会无法抓取到晶舟上应该抓取的卡口，即晶舟没有被机械手真正牢固地抓取，此时在机械手传递晶舟的过程中也很容易发生晶舟脱落，其内的晶圆片散落出来，甚至导致严重的碎片。

图1所示的半导体晶圆检测设备100与图2所示的晶圆盒开盒器201分属两个不同的供应商，事先无法预计到该情况。另外在晶圆厂自动化程度不高的时期，主要是由操作员人工搬运晶圆盒/晶舟，放到半导体晶圆检测设备100上，安放稳妥后才会启动检测设备100；而检测设备100处理完毕后，也是由操作员人工搬运晶圆盒/晶舟至下一步工艺流程，因此之前不存在上述问题。

因此，随着SMIF在晶圆厂的推广应用，需要提供一种能够克服上述问题的半导体晶圆检测设备。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种半导体晶圆检测设备，与晶圆盒开盒器形成互锁，使旋转平台旋转到位后才能操作机械手对晶舟进行取放。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种半导体晶圆检测设备，与晶圆盒开盒器配合使用，所述开盒器将所述晶圆盒打开，用机械手取出其中的晶舟放入所述检测设备，或者用所述机械手从所述检测设备取回所述晶舟，放入所述晶圆盒中封闭，其特征在于，所述检测设备包括：

检测设备主体，其上具有固定平台；

旋转平台，位于所述固定平台之上，承载所述机械手传递过来的所述晶舟并旋转；

遮挡片，位于所述旋转平台的角上，跟随所述旋转平台一起运动；

传感器，位于所述固定平台之上，与所述遮挡片相配合，感测所述旋转平台是否旋转到位；

旋转平台复位模块，与所述旋转平台相连接，将没有旋转到位的所述旋转平台重新旋转到位；

继电器，分别与所述传感器和所述开盒器的机械手开关相连接，根据所述传感器的信号闭合或者开启所述继电器，使所述机械手开关的电路导通或者断开。

可选地，所述旋转平台为正多边形状。

可选地，所述旋转平台为正方形状。

可选地，所述传感器和所述遮挡片为1～4组。

可选地，所述传感器为LED激光传感器。

可选地，所述开盒器的机械手开关包括装载、卸载和复位三种状态。

可选地，所述继电器通过线缆与所述开盒器的机械手开关相连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型在半导体晶圆检测设备与晶圆盒开盒器之间建立一种通讯机制，在检测设备与开盒器之间形成互锁。若旋转平台没有旋转到位，则固定平台上的传感器无法接收到闭合信号使传感器和机械手开关之间的继电器闭合，则机械手不能操作。只有旋转平台旋转到位，固定平台上的传感器被旋转平台上的遮挡片遮挡，则继电器才会闭合，机械手开关的电路才导通。此时才能操作机械手对晶舟进行取放，不但确保了操作安全性，防止人为失误，还能避免晶圆从晶舟散落出来，导致晶圆碎片的隐患。

附图说明

本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为现有技术中一个半导体晶圆检测设备的正面结构示意图；

图2为现有技术中一个晶圆盒开盒器的侧面结构示意图；

图3为现有技术中一个半导体晶圆检测设备的旋转平台没有旋转到位的俯视示意图；

图4为现有技术中一个晶圆盒开盒器的机械手开关的电路示意图；

图5为本实用新型一个实施例的半导体晶圆检测设备的旋转平台的俯视示意图；

图6为本实用新型一个实施例的晶圆盒开盒器的机械手开关的电路示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型显然能够以多种不同于此描述地其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本实用新型的保护范围。

本实用新型一个实施例的半导体晶圆检测设备可以与晶圆盒开盒器配合使用。其中开盒器将晶圆盒打开，用机械手取出其中的晶舟放入检测设备，或者用机械手从检测设备取回晶舟，放入晶圆盒中封闭。

借助图1、图2以及图5、图6，本实施例的检测设备可以包括：检测设备主体101、固定平台104、旋转平台105、遮挡片111、传感器112、旋转平台复位模块(未图示)和继电器606。其中，固定平台104设置于检测设备主体101上，旋转平台105设置于固定平台104之上，承载晶圆盒开盒器201的机械手传递过来的晶舟并旋转。

如图5所示，其为本实用新型一个实施例的半导体晶圆检测设备的旋转平台的俯视示意图。可以看到，在旋转平台105的角上具有遮挡片111，跟随旋转平台105一起旋转运动；而与遮挡片相配合使用的LED激光传感器112则位于固定平台104之上，感测旋转平台105是否旋转到位。详细来说，如果旋转平台105已经旋转到位，则旋转平台105角上的遮挡片111正好遮挡住底下的固定平台104之上的LED激光传感器112，传感器112自身会获知其发出的激光被遮挡并反射回来；如果旋转平台105没有旋转到位，则旋转平台105角上的遮挡片111不能遮挡住底下的固定平台104之上的LED激光传感器112，传感器112发出的激光没有受到遮挡并反射回来，以此来感测旋转平台105是否旋转到位。

当然，在本实施例中，旋转平台105可以为正多边形状，更优选地为正方形状。另外，与旋转平台105相配合的传感器112和遮挡片111的数目也可以为一组或者多组。例如旋转平台105为正方形时，传感器112和遮挡片111可以为1～4组。

此外，在本实施例的半导体晶圆检测设备上还设置有旋转平台复位模块(未图示)，其可以与旋转平台105相连接，当旋转平台105没有旋转到位时，即旋转平台105角上的遮挡片111没有遮挡住底下的固定平台104之上的LED激光传感器112发出的激光时，该旋转平台复位模块将没有旋转到位的旋转平台105重新旋转到位。

图6为本实用新型一个实施例的晶圆盒开盒器的机械手开关的电路示意图。如图所示，虚线方框中的内容为本实用新型相对于图4所示的现有技术的机械手开关的电路示意图的主要区别之处。类似地，图6所示的电路图也包括晶圆盒开盒器输入输出端口601、机械手装载开关602、机械手卸载开关603和机械手复位开关604。其中，机械手装载开关602、机械手卸载开关603和机械手复位开关604所在的线路互相并联，分别对应于装载(Load)、卸载(Unload)和复位(Home)三种状态，一起连接到晶圆盒开盒器输入输出端口601，进而控制机械手的取放。

与图4所示的现有技术不同的是，在图6所示的电路图回路中设置了一继电器606，其可以通过例如线缆分别与上述LED激光传感器112和开盒器的机械手开关602、603、604相连接。由此，本实施例的半导体晶圆检测设备与开盒器201之间建立起了一种互锁的通讯机制，开盒器201在操作机械手之前可以获知检测设备当前状况。只有当传感器112感测到旋转平台105已经旋转到位，才会触发继电器606闭合，则此时开盒器201上的机械手开关的电路才会导通，机械手才能伸出取放晶舟；而当传感器112没有感测到旋转平台105已经旋转到位，则不会触发继电器606闭合，继电器606仍然处于开启状态，则此时开盒器201上的机械手开关的电路仍处于断开，机械手不能伸出取放晶舟。此时需要触发旋转平台复位模块对旋转平台105进行初始化，将其重新旋转到位，才能进行下一步的动作。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。

Claims

1.一种半导体晶圆检测设备，与晶圆盒开盒器配合使用，其特征在于，所述半导体晶圆检测设备包括：

检测设备主体，其上具有固定平台；

旋转平台，位于所述固定平台之上，承载晶舟并旋转；

2.根据权利要求1所述的半导体晶圆检测设备，其特征在于，所述旋转平台为正多边形状。

3.根据权利要求2所述的半导体晶圆检测设备，其特征在于，所述旋转平台为正方形状。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体晶圆检测设备，其特征在于，所述传感器和所述遮挡片为1～4组。

5.根据权利要求4所述的半导体晶圆检测设备，其特征在于，所述传感器为LED激光传感器。

6.根据权利要求5所述的半导体晶圆检测设备，其特征在于，所述开盒器的机械手开关包括装载、卸载和复位三种状态。

7.根据权利要求6所述的半导体晶圆检测设备，其特征在于，所述继电器通过线缆与所述开盒器的机械手开关相连接。