一种晶圆检测装置的制作方法

1.本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种晶圆检测装置。


背景技术：

2.周知，设备前端模块（即：efem）和标准装载端口模块（即：loadport）是集成电路制造设备的重要组成部件；其中，设备前端模块能够实现从晶圆传送盒中取出晶圆、晶圆分类、预对准等功能，而标准装载端口模块则是晶圆传送盒进出设备前端模块的窗口；在标准装载端口模块内的晶圆传送盒进入设备前端模块之前，往往需要对晶圆传送盒内的晶圆的位置情况等进行检测，以避免晶圆在后续的抓取、传送过程中发生破损等问题。然而，现有的晶圆检测方案却存在检测流程复杂、检测效率低等缺陷。


技术实现要素：

3.本发明主要解决的技术问题是提供一种晶圆检测装置，以达到提高检测效率的目的。
4.一种实施例中提供一种晶圆检测装置，包括：固定台，用于承载晶圆传送盒，所述固定台上设有缺口位，所述缺口位位于晶圆传送盒的开口侧；检测件，用于收发检测信号，所述检测件沿前后方向布置在晶圆传送盒的开口侧；以及驱动件，所述驱动件连接所述检测件或所述固定台，以沿上下方向驱使所述检测件与所述固定台发生相对运动，使所述检测件经由所述缺口位进出晶圆传送盒。
5.一个实施例中，所述检测件包括第一支撑部和第一检测部；其中，所述第一支撑部包括第一支撑臂和第二支撑臂，所述第一支撑臂与所述第二支撑臂沿左右方向互呈并排间隔分布，所述第一支撑臂和所述第二支撑臂用于经由所述缺口位进出晶圆传送盒；所述第一检测部包括用于沿左右方向发射平行的检测光的检测光发射件和用于接收检测光的检测光接收件，所述检测光发射件设置在所述第一支撑臂邻近晶圆传送盒的一端，所述检测光接收件设置在所述第二支撑臂邻近晶圆传送盒的一端，且所述检测光发射件与所述检测光接收件呈左右相对分布。
6.一个实施例中，所述第一支撑部还包括：第一导滑件，用于所述检测光发射件相对于所述第一支撑臂沿左右方向和/或前后方向运动，所述检测光发射件通过所述第一导滑件连接所述第一支撑臂；以及第二导滑件，用于所述检测光接收件相对于所述第二支撑臂沿左右方向和/或前后方向运动，所述检测光接收件通过所述第二导滑件连接所述第二支撑臂。
7.一个实施例中，所述第一支撑部还包括若干个档位锁件，若干个所述档位锁件沿所述第一导滑件和所述第二导滑件的延伸方向排列分布，用于固定所述检测光发射件与所
述第一支撑臂之间、所述检测光接收件与所述第二支撑臂之间的相对位置。
8.一个实施例中，所述第一支撑部还包括：定位臂，所述定位臂沿左右方向分布于所述第一支撑臂和所述第二支撑臂远离晶圆传送盒的一端；以及第三导滑件，用于所述第一支撑臂和所述第二支撑臂沿左右方向相互靠近或远离，所述第一支撑臂和所述第二支撑臂均通过所述第三导滑件连接所述定位臂。
9.一个实施例中，所述检测件包括：第二支撑部，用于经由所述缺口位进出晶圆传送盒，所述第二支撑部布置在晶圆传送盒的开口侧；以及第二检测部，用于向晶圆传送盒内的晶圆发射电磁波或机械波形式的检测信号，并接收自晶圆反射回的检测信号，所述第二检测部设置在所述第二支撑部邻近晶圆传送盒的一端。
10.一个实施例中，所述第二支撑部包括第三支撑臂和第四支撑臂，所述第三支撑臂与所述第四支撑臂沿左右方向互呈并排间隔分布，所述第三支撑臂和所述第四支撑臂用于经由所述缺口位进出晶圆传送盒，且所述第三支撑臂和所述第四支撑臂上均设置有所述第二检测部。
11.一个实施例中，所述第二检测部为反射式光电传感器或超声波传感器。
12.一个实施例中，所述驱动件包括：连接部，所述连接部布置在晶圆传送盒的开口侧，所述连接部与所述固定台沿上下方向互呈并排分布，且所述连接部的一端连接所述检测件；以及驱动部，所述驱动部的动力输出端与所述连接部的另一端连接，以驱使所述连接部带动所述检测件相对于所述固定台沿上下方向运动。
13.一个实施例中，还包括承载机体，所述承载机体具有第一空间和第二空间，所述第一空间沿上下方向分布于所述第二空间的上方侧或下方侧，所述固定台安装在第一空间内，所述驱动部安装在所述第二空间内，所述晶圆传送盒远离所述固定台的端侧设有所述缺口位。
14.依据上述实施例的晶圆检测装置，包括驱动件、用于承载晶圆传送盒的固定台和用于收发检测信号的检测件，固定台上设有缺口位，检测件沿前后方向布置在晶圆传送盒的开口侧，驱动件连接检测件或固定台，以沿上下方向驱使检测件与固定台发生相对运动。利用缺口位与检测件之间的对位关系以及在驱动件的驱动作用下，使得检测件与固定台沿单一的上下方向进行相对运动，在检测件经由缺口位进入晶圆传送盒内后，即可逐一地对晶圆传送盒内的晶圆进行扫描检测，以同步完成诸如放置位置是否正确、是否存在叠片、计数统计等项目，无需在每进行一次检测作业前对检测件进行位置调试，从而通过简化准备流程，可为有效提高检测效率创造条件。
附图说明
15.图1为一种实施例的晶圆检测装置的结构装配示意图（一）。
16.图2为一种实施例的晶圆检测装置的结构装配示意图（二）。
17.图3为图2中局部区域的结构放大示意图。
18.图4为一种实施例的晶圆检测装置的检测件的结构参考示意图（一）。
19.图5为一种实施例的晶圆检测装置的检测件的结构参考示意图（二）。
20.图6为一种实施例的晶圆检测装置的检测件的结构参考示意图（三）。
21.图7为一种实施例的晶圆检测装置的检测件的结构参考示意图（四）。
22.图中：10、承载机体；20、固定台；30、检测件；31、第一支撑臂；32、第二支撑臂；33、检测光发射件；34、检测光接收件；35、第一导滑件；36、第二导滑件；37、档位锁件；38、定位臂；39、第三导滑件；310、第二检测部；320、第三支撑臂；330、第四支撑臂；40、驱动件；41、驱动部；42、连接部；a、缺口位；a、晶圆传送盒 。
具体实施方式
23.下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本技术能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本技术相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本技术的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
24.另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
25.本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本技术所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。
26.现有技术中常见的晶圆检测装置，主要是由门型框架、两组相对设置的对射式传感器以及驱动部件组成；其中，驱动部件的动力输出端耦合到门型框架的底端并与门型框架转动连接，对射式传感器则设置在门型框架的顶端；在对晶圆进行检测时，首先需要将门型框架朝晶圆传送盒的一侧倾斜，使晶圆的边缘位于对射式传感器的检测范围内，而后利用驱动部件带动门型框架逐渐向下移动，从而完成检测作业。为了匹配不同的晶圆传送盒，每执行一次检测作业，均需要预先对门型框架的倾斜角度进行适应性调整；如此，不但会增加检测流程的复杂性、降低检测效率、甚至影响检测结果，而且容易使装置本身的结构、体积以及运行方式等过于复杂。
27.请参考图1至图7，一种实施例提供的一种晶圆检测装置，主要用于对晶圆传送盒a内的晶圆进行检测，如晶圆的放置位置是否正确、是否存在叠片、是否破损以及对晶圆进行计数统计等；其中，晶圆传送盒a是指前开式晶圆传送盒（即：front opening unified pod，简称foup），其具有容置空间和一前开式的门框开口，在容置空间内设有若干沿竖直方向重叠分布的存储槽位，晶圆则经由门框开口放置在容置空间内，并通过存储槽位以层叠地方式分布在容置空间内。该晶圆检测装置则包括承载机体10、固定台20、检测件30和驱动件
40，下面分别说明。
28.请参阅图1和图2，承载机体10主要用于为整个装置的各组成部件提供装配空间，其具有第一空间和第二空间，第一空间沿上下方向分布于第二空间的上方侧，第一空间用于为固定台20提供装配空间，第二空间用于为驱动件40的主体部分（如后文所述的驱动部41）提供装配空间。一个实施例中，承载机体10可以是一个独立的个体结构部件，以使整个装置能够在结构上独立于其他相关设备，在独立完成晶圆检测作业的同时，使装置具备与其他相关设备进行拆装组合的条件；另一个实施例中，承载机体10也可以是集成电路制造设备的一部分，如利用标准装载端口模块的机架作为承载机体10，从而实现将整个装置的检测功能件与集成电路制造设备进行结构融合和功能组合，使集成电路制造设备同时具备晶圆检测的功能。
29.请参阅图1和图2，固定台20主要用于承载晶圆传送盒a，使晶圆传送盒a能够被固定放置，在固定台20上设置有位于晶圆传送盒a的开口侧的缺口位a；缺口位a可以为两个且沿左右方向互呈对称分布，也可以一个沿左右方向开设的口；在将晶圆传送盒a放置在固定台20上后，缺口位a相当于处于晶圆的周向边缘区域，基于晶圆传送盒a的结构特点，可使得缺口位a与晶圆传送盒a的内部空间相连通。固定台20可以是一个独立的个体结构部件，通过承载机体10的作用与其他部件进行组合，以形成一个独立的检测装置；也可以是集成制造设备的一部分，如利用标准装载端口模块的晶圆盒固定装置作为固定台20，以便将集成电路制造设备构建成一同时具备晶圆检测功能的设备。
30.请参阅图1、图2、图3和图4，检测件30主要用于发射和接收检测信号，以为最终完成对晶圆传送盒a内的晶圆的检测提供信息支持；检测件30包括第一支撑部和第一检测部。其中，第一支撑部主要作为第一检测部的安装及承载部件来使用，其包括第一支撑臂31和第二支撑臂32，第一支撑臂31和第二支撑臂32均为延伸方向处于前后方向的板状结构体（当然，本领域的技术人员都应当了解，板状结构体仅仅是一种示例，只要能实现其在本发明中的作用，其形状构造并不具有限定性），同时，第一支撑臂31和第二支撑臂32沿左右方向互呈并排间隔分布，以在第一支撑臂31和第二支撑臂31经由缺口位a进入晶圆传送盒a内后，两者分别位于晶圆周向边缘的两个对称侧。第一检测部则为对射式光电传感器，其包括用于沿左右方向从晶圆的周向边缘的一侧发射平行的检测光（如红外线光束）的检测光发射件33和用于从晶圆的周向边缘的另一侧接收检测光的检测光接收件34；检测光发射件33设置在第一支撑臂31邻近晶圆传送盒a的一端（即：邻近晶圆的一端，或者第一支撑臂31的前端），检测光接收件34则设置在第二支撑臂32邻近晶圆传送盒a的一端（即：邻近晶圆的一端，或者第二支撑臂32的前端），并且检测光发射件33与检测光接收件34呈左右相对分布（即：两者沿上下方向处于同一水平高度）。
31.在具体实施时，最好使检测光光束在上下方向上的高度值以及检测光发射件33的发射端口和检测光接收件34的接收端口在上下方向上的高度值均大于单片晶圆在上下方向上的高度值（即：相当于单片晶圆的厚度值），从而在利用检测件30对该晶圆进行扫描检测时，若检测光光束经过该晶圆冰杯检测光接收件34所接收时，其高度未发生变化（即：相当于检测件30扫描到的晶圆厚度等于该晶圆的实际厚度），则该晶圆处于水平放置的正确位置；若高度增加（即：相当于检测件30扫描到的晶圆厚度大于该晶圆的实际厚度），则该晶圆存在倾斜的问题；如此，可实现对晶圆的放置位置是否正确（或晶圆是否水平放置）进行
检测。
32.请参阅图1、图2和图4，驱动件40主要用于驱使检测件30沿上下方向相对于固定台20进行移动，以使检测件30能够对晶圆传送盒a内的晶圆进行逐一扫描检测；其包括驱动部41和连接部42。其中，驱动部41安装在承载机体10内并位于固定台20的下方侧，驱动部41可以是由诸如步进电机、丝杆传动机构等主要部件组成的驱动装置，也是可以采用以诸如多位气缸等为主体构建成的驱动装置；要点在于：能够驱使检测件30沿上下方向进行匀速运动或者能够根据晶圆之间的间距进行间歇式运动，便于检测件30在运动或停留的过程中，能够逐一地对晶圆进行扫描。连接部42则沿上下方向与固定台20呈并排分布，连接部42的的下端连接驱动部41的动力输出端，连接部42的上端则连接第一支撑部。
33.在初始状态下，通过驱动件40对第一支撑部的位置调整，可使得检测光发射件33和检测光接收件34被收容在缺口位a内；在进行晶圆检测时，驱动部41驱动连接部42带动检测件30向上移动，以使得检测光发射件33和检测光接收件34进入晶圆传送盒a内并位于晶圆周向边缘的两侧，从而在移动的过程中，完成对晶圆的扫描；其中，在实现对晶圆放置位置是否正确的检测作业的同时，亦可综合第一检测部感应的时间、驱动件40对检测件30的驱动速度、检测件30的移动距离等信息，实现对晶圆是否存在叠片的检测，以及对晶圆进行计数统计。
34.其一，利用设置有缺口位a的固定台20与晶圆传送盒a之间的结构配合关系，通过驱动件40直接驱使检测件30沿单一的上下方向进行移动，使检测件30在移动的过程中完成对晶圆的检测作业，无需在每进行一次检测作业（或者执行一个检测周期）前对检测件30进行位置调试，从而通过简化准备流程，可为有效提高检测效率创造条件；并且，可利用缺口位a实现对检测件40的预定位，也有利于保证检测结果的准确性。
35.其二，检测件30在驱动件40的驱使下沿上下方向在晶圆传送盒a内进行移动，无需配置诸如门型框架、转轴以及诸如角度定位、检测等配套部件，有利于简化整个装置的结构、减小体积。
36.其三，可就地取材，利用集成电路制造设备的一部分（如标准装载端口模块的机体和固定件）作为承载机体10和固定台20，直接将检测件30和驱动件40进行适应性装配，即可使集成电路制造设备具备晶圆检测的功能。
37.一个实施例中，请参阅图5，第一支撑部还包括第一导滑件35和第二导滑件36；第一导滑件35和第二导滑件36均可采用现有技术中的诸如直线滑轨、滑动连接器等配件；其中，第一导滑件35沿左右方向连接在检测光发射件33与第一支撑臂31之间，第二导滑件36沿左右方向连接在检测光接收件34与第二支撑臂32之间，从而使得检测光发射件33与检测光接收件34能够沿左右方向相互靠近或远离，以便能够根据晶圆的尺寸来调节检测光发射件33与检测光接收件34之间的间距，以适应不同尺寸的晶圆的检测需求。另一个实施中，第一导滑件35和第二导滑件36也可沿前后方向进行设置，以便检测光发射件33和检测光接收件34能够根据晶圆的尺寸或者在晶圆传送盒a内的具体位置，来调节检测光发射件33和检测光接收件34伸入晶圆传送盒a内的深度，以实现前后方向的微调。其他实施例中，第一导滑件35和第二导滑件36也可采用多向滑动结构（如由一沿左右方向的直线滑轨和一沿前后方向的直线滑轨叠置组成而成），以使得检测光接收件33和检测光接收件34能够根据实际的检测需求在左右方向进行相互靠近或远离、在前后方向出入晶圆传送盒a。
38.一个实施例中，请参阅图5以及图6，第一支撑部还包括若干个档位锁件37，档位锁件37可由开设于支撑臂上的孔位以及装设在导滑件上的诸如螺丝等五金配件组成，若干个档位锁件37沿第一导滑件35和第二导滑件36的延伸方向排列分布，通过档位锁件37可固定检测光发射件33与第一支撑臂31之间、检测光接收件34与第二支撑臂32之间的相对位置。具体地，根据晶圆的尺寸（如4吋、5吋、6吋和8吋等），在第一支撑臂31和第二支撑臂32上分别设置相应的孔位，当待检测的晶圆尺寸发生变化时，可将检测光发射件33和检测光接收件34在相应的孔位之间进行调节移动，并最终利用档位锁件37将两者进行锁合固定。
39.一个实施例中，请参阅图6，为实现检测光发射件33和检测光接收件34沿左右方向进行相互靠近或远离，以适应不同尺寸的晶圆的检测需求，也可通过调节第一支撑臂31与第二支撑臂32之间的间距来调整检测发射件33与检测光接收件34之间的间距；具体地，第一支撑部包括定位臂38和第三导滑件39，定位臂38沿左右方向分布在第一支撑臂31与第二支撑臂32远离晶圆传送盒a的一端，并且与连接部42连接，而第一支撑臂31和第二支撑臂32则通过第三导滑件39与定位臂38连接，第三导滑件39具体可参考第一导滑件35和第二导滑件36进行选择设置；如此，利用支撑臂与定位臂38之间的滑动连接关系，可通过对支撑臂与定位臂38之间的相对位置调节来带动检测光发射件33和检测光接收件34进行同步移动，以最终实现两者之间的间距调节。
40.一些实施例中，也可采用顶端侧开设有缺口位a的晶圆传送盒a作为晶圆的收存容器；此时，可根据实际情况将驱动部41安装在固定台20的上方侧或下方侧，使连接部42能够带动检测件30由上至下进行移动，以完成对晶圆的扫描检测。当然，也可同时在固定台20和晶圆传送盒a上设置缺口位a，使检测件30能够沿上下方向进行往复运动，而在检测件30由上至下移动预设距离或者由下至上移动预设距离时，均可作为一个检测周期，以在一个检测周期内完成对一个晶圆传送盒a内的所有晶圆的扫描检测，无需进行复位，从而有利于提高检测效率。需要注意的是：此类实施例下，晶圆传送盒a需要从固定台20的左侧或右侧放入固定台20内，以避免对检测件30造成影响。
41.一些实施例中，请参阅图7，检测件30也可以信号反射的方式实现对晶圆的检测；具体为：检测件30包括第二支撑部和第二检测部310；其中，第二支撑部布置在晶圆传送盒a的开口侧，可以沿左右方向分布在晶圆的周向边缘的前方侧，也可沿前后方向分布在晶圆的周向边缘的左方侧和/或右方侧；第二支撑部与驱动件40连接，以便在驱动件40的驱动下带动第二检测部310经由缺口位a进出晶圆传送盒a。第二检测部310为反射式光电传感器，如激光传感器等，其设置在第二支撑部邻近晶圆传送盒a的一端或一侧，主要是向晶圆传送盒a内的晶圆发送诸如激光光束，并且接收在晶圆边缘反射回的激光光束，从而亦可利用诸如激光测距等原理完成对晶圆的扫描检测，以确定晶圆传送盒a内的晶圆的数量以及是否存在放置倾斜的情况，举例来说，当晶圆不存在倾斜放置的情况时，利用激光测距远离测量得到的距离信息会在一定的预设参数范围内进行变化（如检测到晶圆时的一个预设参数范围为1-2mm，未检测到晶圆时的另一个预设参数范围为20-30mm），当晶圆存在倾斜放置的情况时，测量得到的距离信息会出现预设参数范围内的其他距离信息（如检测到晶圆倾斜放置时，其表面上的任一点位置的距离信息为8mm），因此即可判断晶圆为倾斜放置。其他实施例中，第二检测部310也可采用诸如微波传感器、红外线传感器等电磁波类传感器，或者诸如超声波传感器等机械波类传感器，从而根据实际检测需求，亦可实现晶圆位置、叠片、计
数、探伤等一个或多个检测功能。
42.一个实施例中，请参阅图7，为保证检测结果的准确性，第二检测部310的设置方式也可参考第一检测部进行设置，具体为：第二支撑部包括第三支撑臂320和第四支撑臂330，第三支撑臂320与第四支撑臂330沿左右方向互呈并排间隔分布；同时，在第三支撑臂320和第四支撑臂330上均设置有第二检测部310，从而，在第三支撑臂320与第四支撑臂330经由缺口位a进入晶圆传送盒a内后，第二检测部310分别位于晶圆周向边缘的两个对称。如此，可在晶圆的周向边缘的左右两侧均存在第二检测部310，利用两个相对设置的第二检测部310同步对一个晶圆进行检测，而通过对两个第二检测部310所获取的检测信息的判断（如一致性等），亦可最终获知检测结果（如晶圆是否倾斜、是否存在叠片等）一些实施例中，驱动件40也可与固定台20连接，而检测件30则预设在固定位置，从而利用驱动件40驱动固定台20沿上下方向运动，以实现固定台20与检测件30之间的相对运动效果，在固定台20运动的过程中，可使其所承载的晶圆传送盒a内的晶圆逐一的经过检测光发射件33和检测光接收件34之间或者进入第二检测部310的检测范围内；从而，亦可实现对晶圆的逐一扫描检测。
43.以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。