CN100444307C

CN100444307C - 用于勘测位于封闭的晶片盒内的晶片的方法和装置

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Publication number: CN100444307C
Application number: CNB2004100551513A
Authority: CN
Inventors: A·加尔森; J·范格伦; C·G·M·德里德
Original assignee: ASM International NV
Current assignee: ASM International NV
Priority date: 2003-08-15
Filing date: 2004-08-09
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2024-08-09
Also published as: US20060131521A1; CN1591775A; US7015492B2; US20050035313A1; JP2005064515A; JP4578173B2; US7202491B2

Abstract

在不必打开盒的情况下，勘测盒中的晶片。该盒对于特定类型的辐射至少是半透明的。通过盒的透明或半透明部分，辐射源指向盒中，对该辐射敏感的图像传感器检测盒内晶片反射出的辐射。第二辐射源和第二照相机从不同角度优选提供晶片的附加图像。通过处理这些图像，能够确定晶片的空间定向和盒的装载状态。

Description

用于勘测位于封闭的晶片盒内的晶片的方法和装置

技术领域

本发明通常涉及用于确定盒的晶片装载状态的方法和装置。更具体地，本发明涉及用于确定将晶片完全封闭在其中的那类盒的装载状态的方法和装置。

背景技术

通常，晶片勘测系统用于确定存储在盒中的晶片的装载状态或排列情况，其中所述盒即为在晶片传送中容纳多个晶片的晶片保持架。晶片通常在盒中以间隔排列的方式同轴对准并堆叠。通过分析盒中的晶片的空间位置和/或定向就有可能检测错误状况，例如盒中存在缺失晶片、断裂晶片、或跨槽晶片。因此，在检测出盒中的晶片不正确装载的地方，可避免对这种盒中的晶片进行处理并可防止可能的灾难性情况的发生。

晶片盒包括前开型标准槽箱(Front Opening Unified Pod，FOUP)系统。已知的是，在使用FOUP时，为了沿纵轴索引以便提供特定槽箱或盒中的晶片的存在情况或位置信息，要在装载舱的接口上提供晶片勘测系统。

例如，在U.S.专利号6,013,920中Gordon et al.描述了FOUP装载舱接口120，该接口简化了关于FOUP 122中的半导体晶片位置和数量的数据的搜集，如图1A和1B中所示。调整装载舱接口以适于接收、打开和关闭FOUP122。装载舱接口120包括与半导体处理设备(未示出)联接并将其密封的隔板124。垂直支撑臂126从装载舱接口120一侧朝向或远离隔板124水平向外突起，并支撑活动工作台132。被操作者、自动导引车(AGV)或吊轨系统将FOUP 122放置在工作台132上。FOUP驱动机构128水平旋转FOUP以便FOUP122靠紧隔板124并将其密封。在隔板124远离FOUP122的另一侧，装载舱接口120包括也背靠隔板124密封的FOUP接合门(door-engaging)末端执行器142。

如图1B所示，晶片传感器186被安装在末端执行器142的顶部附近。晶片传感器186包括左向和右向光学检测器，每个光学检测器都包括二极管光传感器和发射光束的激光二极管。包括在装载舱接口120中的电动活动门驱动机构162在支座164的上端支撑末端执行器142(图1A)。当末端执行器142在盖罩178中向下缩进和移动FOUP门148时，晶片传感器186顺序经过FOUP122中的每个晶片4。通过在末端执行器142经过多个晶片的每一个时感测晶片4的位置，装载舱接口120获得记录FOUP122中运载的晶片数和晶片的垂直位置的数据。

Weiss的U.S.专利号6,452,503中描述了另一晶片检测系统。如图2所示，那个专利描述了晶片成像系统220，其包括相对于盒210的前开口在已知位置Z_ref，θ处设置的照相机214或其它摄像传感器的。图像传感器一次观察盒中的一整叠晶片212。优选地，光源216被置于照相机的周围以照射晶片。整叠晶片的图像被拍摄并经图像处理以提供盒中的晶片分离、任何的晶片跨槽、以及每个晶片中点的信息。

如上所述的那些晶片检测系统的一般要求在晶片检测执行前必须打开FOUP。这种系统的一个缺点是，在晶片没有正确装入盒中的情况下，需要再次关闭该盒，并将其并从处理设备处移开以矫正不当的晶片装载。这些额外的开关产生不必要的干扰并暴露晶片而导致可能的污染，而这种污染应是应该优先避免的。另一个缺点是，在将盒装载到处理设备的输入/输出位置处，需要提供FOUP开启机构。尽管很多处理设备在输入/输出位置处具有FOUP开启机构，但不总是这种情况。包括储料器的系统，如ASM的A412^TM炉膛系统在输入/输出位置处就没有可用的门开启机构。在这种炉膛系统中，在FOUP输入/输出位置上由操作员、AGV或吊轨传送系统放置FOUP盒后，通过盒处理机械手将FOUP从输入/输出位置传送到系统内的储料器。当盒中的晶片被处理时，将盒传送到FOUP开启位置，在这里打开FOUP以处理晶片。然而，如果晶片勘测刚好在晶片处理前这样晚的时候发生，在检测到晶片有问题的情况下损失了有用的时间。为避免这种时间损失，需要晶片勘测发生在FOUP被装载到输入/输出位置时或在装载后立即发生。

因此，需要解决以上所论问题的勘测晶片的方法和系统。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了处理半导体晶片的一种方法。将FOUP中的该半导体晶片供应到半导体处理设备。在FOUP闭合时确定FOUP插槽中的晶片位置。随后，在确定晶片被正确放置在FOUP中后，打开该FOUP以便将晶片从FOUP中传送出以进行处理。例如如果FOUP中没有缺失晶片或跨槽晶片则认为晶片被正确放置。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于评估盒的晶片插槽中一叠晶片装载的方法。该方法包括使用数字照相机拍摄晶片边缘部分的多个图像。通过闭合盒的至少半透明的部分拍摄该图像。在堆叠方向上相对盒移动照相机以拍摄多个图像，以便至少拍摄每个晶片插槽的一个图像并且每个图像所覆盖的晶片插槽小于所有晶片插槽。处理该图像以检测晶片边缘的存在情况并提供表示每个晶片插槽的装载状态的输出数据。

还根据本发明的另一方面，提供了一种用于检测晶片传送舱中的多个晶片插槽装载情况的系统。该系统包括至少一个辐射源。至少部分晶片传送舱对于从至少一个辐射源发出的辐射是至少半透明的。放置并对准该辐射源以通过晶片传送舱的至少半透明部分将其发出的辐射指向到在一个晶片插槽中的固位上的晶片的边缘部分。设置并对准至少一个图像传感器以检测一个晶片插槽中的固位上的晶片的边缘部分所反射的辐射。至少一个图像传感器具有覆盖至少一个晶片插槽的视场并被配置以提供表示晶片边缘部分的输出信号。该系统也包括定位/对准机构以相对晶片传送舱和水平位置定位/对准至少一个图像传感器，以便在晶片传送舱中最上面的视场覆盖顶部的晶片插槽而最下面的视场覆盖最底下的晶片插槽，其中在晶片传送舱中晶片以水平方向被接纳，并以垂直间隔关系堆叠。控制器与至少一个图像传感器和定位/对准机构相通讯。配置控制器以定位和/或对准至少一个图像传感器以从相对晶片插槽的不同角度拍摄一个晶片插槽中的晶片的固位上的一晶片的多个图像，以便通过至少两个图像覆盖每个晶片。至少的两个图像中的一个与这至少的两个图像中的其他图像相比较从相对晶片插槽的不同角度提供晶片视图。调整与至少一个图像传感器通讯的图像处理器以适于处理来自至少一个图像传感器的图像并适于提供表示每个晶片插槽的装载状态的输出数据。还要调整该图像处理器以忽略因晶片传送舱的至少半透明部分中的障碍物而劣化的图像部分的信息。

根据本发明的另一方面，提供一个用于检测晶片盒中的晶片的系统。该系统包括至少一个辐射传感器。将至少一个辐射辐射传感器配置为面向晶片盒的一壁并检测穿过壁从晶片反射的辐射，该晶片在传送舱的晶片固位上。另外，至少一个辐射传感器被配置对准以便以相对晶片传送舱的不同角度观测晶片。

附图说明

从优选实施例的详细描述和附图中可以更好地理解本发明，实施例和附图意在解释说明而不是限定本发明，其中：

图1A是具有晶片传感器的现有技术的装载舱接口的侧视图；

图1B是图1A的现有技术的装载舱接口的顶视图；

图2是配置为对打开的FOUP中的晶片成像的示例性的晶片成像系统的剖视图；

图3A是根据本发明优选实施例的在闭合的FOUP前的晶片成像系统的侧视图；

图3B是图3A的晶片成像系统的顶视图；

图3C是图3A的FOUP的前视图，示出了在FOUP门的中心区域的透明窗口；

图4A是根据本发明优选实施例的位于闭合的FOUP背部的晶片成像系统的侧视图；

图4B是图4A的晶片成像系统的顶视图；

图5A是根据本发明优选实施例的照相机的视场；

图5B示出了在图5A的照相机的视场中的、与期望的晶片位置相交的多个搜寻区。

图6A示出了搜寻区中的线，沿该线测量光强；

图6B代表沿图6A中的线的光强。

图7表示图5A的视场中的标识范围；

图8是描述根据本发明优选实施例的晶片图生成步骤的流程图。

具体实施方式

提供一种用于搜集盒中晶片信息的具有图像传感器的成像系统。典型地，盒为诸如FOUP之类的闭合结构，并且该盒至少有一部分对于辐射源发出的辐射至少是半透明的。辐射源优选设置在盒的外部并且优选通过盒的透明部分将辐射指向盒内晶片的边缘部分。将传感器对准以检查通过盒的透明部分的反射自或来自晶片的辐射。对来自传感器的数据进行处理以确定盒中晶片的装载状态和定向。

来自辐射源的辐射可以是任意一种电磁辐射，包括UV、可见光或红外光、X射线或无线电波，但不仅限于此。也可使用其它类型的辐射，例如声波辐射、优选超声。图像传感器对来自晶片的辐射的波长是敏感的，其通常(但不总是)与辐射源发出的辐射具有相同波长。为改进处理数据的信噪比，也可提供对晶片所反射的辐射的特定波长敏感的传感器。在发射较宽的波长谱的地方，能够提供只对所发射光谱的特定波长敏感的传感器。

上述要注意的是，盒至少有一部分对用于检测晶片的辐射至少是半透明的。例如，盒的外壳为明显半透明或半透明的。半透明外壳可以是彩色的，例如橙色或蓝色。对于半透明的盒，可将光用作辐射。尽管有一部分光会被盒的外壳反射或吸收，但是光的有效部分将被透射并到达晶片。光一到达晶片就会主要在晶片边缘上反射回来，。

光的可见波长可用作辐射，但当盒是明显半透明或半透明时优选使用红外光。对于红外光的盒的透明度通常大于对于可见光的透明度而且与盒的颜色无关。在盒对光不透明或非透明的其它实施例中，可以使用其他波长的电磁辐射或声辐射，甚至包括红外辐射。有利地，与典型系统相比，为了搜集晶片信息不需要打开容纳晶片的盒。

辐射源可将辐射波束导向晶片边缘并且该波束的反射可被传感器检测。优选地传感器是图像传感器，如视频摄像机、X射线照相机或声波照相机，配置图像传感器以产生存储在盒内的晶片的图像，至少部分晶片的图像。另外，图像传感器优选为输出数字图像的数字传感器，如数码照相机。

在一个优选实施例中，拍摄每个晶片插槽的至少两个图像，而且是从不同角度，例如从不同的垂直和/或水平位置。一晶片插槽的多个图像是有利的因为盒的至少半透明的部分由于局部障碍物或局部高反射区域如盒外壳的肋条、标签、划痕或其它部件而模糊。因此，优选产生冗余信息。在相对水平面(例如晶片插槽所处的水平面)不同角度拍摄每个晶片的插槽的至少两个图像以便如果障碍物致使一个图像，或一个图像的区域无用时，那个图像或该图像的那个区域可被忽略并使用其它图像来分析晶片装载。

现在参考附图，其中相同的编号始终表示相同的部件。要意识到的是，下面的实施例意在解释发明而不是限定发明。例如，当结合FOUP描述优选实施例时，也可使用具有至少半透明部分的其它盒。

图3A、3B和3C示出了一个位于闭合的、半透明的FOUP 5附近的示例性晶片成像系统11。该成像系统11包括表示为照相机的图像传感器12、辐射源13以及图像处理器(未示出)。如图3B和图3C所示，将照相机12和辐射源13设置在FOUP 5的外部并优选位于透明窗口8的前面，该透明窗口集成在FOUP门6中。透明窗口8至少部分传送辐射源13产生的辐射，该辐射指向晶片4的边缘。所示的照相机12和辐射源13设置在对于彼此固定的位置处并相对FOUP 5可一起垂直移动。尽管在图3A和3B中所示的照相机视轴垂直于FOUP门6的平面，但可选择不同的对准以使照相机的视轴为不垂直于门6的角度。而且，可相对图3A和3B中所示的对准而改变辐射源的对准。在另一个实施例中，辐射源13可相对照相机12移动并位于相对FOUP 5的固定位置处。

图3C所示的虚线矩形是照相机12的视场。辐射源13，例如IR源，以足够的亮度级照射位于视场10中的晶片4的边缘以使照相机12拍摄“可处理”的图像。照相机12可相对FOUP 5以不同的垂直位置拍摄许多图像。优选地这些图像相互重叠并且每个图像覆盖两个或更多个晶片4。配置图像处理器(未示出)以接收计算机12所提供的图像并基于这些图像产生FOUP 5的晶片图。通过FOUP门中的窗口检测晶片的存在情况是很方便的，因为典型地该门是完全平坦的，没有任何肋条和其它部件，从而可获得高质量的图像。但是，在标准的FOUP门上不提供这种窗口。如果半导体晶片制造系统使用在门上的没有窗口的FOUP，则可选择用于晶片检测的FOUP的其他透明部分，如图4所示。

根据另一实施例，图4A和图4B分别表示根据另一实施例的、位于闭合的半透明的FOUP 5背部附近的晶片成像系统11的侧视图和顶视图。位于FOUP 5外的成像系统11可相对FOUP 5垂直移动。除了图3A-3C中描述的照相机12，成像系统11可包括附加照相机14。照相机12和14位于相对彼此固定的位置处并分别具有辐射源13、辐射源15。分别配置辐射源13和15以照射位于照相机12和14的视场中的晶片4的边缘。FOUP 5的半透明外壳至少部分传送辐射源13和15产生的辐射。照相机12和14垂直间隔在彼此上方并被定位和对准以从相对于水平面的不同视角拍摄晶片边缘部分的图像。例如，定位并对准照相机12和14以便相对水平面的视角具有基本完全相同的绝对值，但符号不同，例如+20°±约5°的角度而-20°±约5°的角度，在该视角通过相应的照相机拍摄某一晶片的边缘部分的图像。可以理解，通过确定从图像传感器延伸到晶片插槽的假想线与装载到FOUP 5中的晶片的主表面共面的平面所产生的夹角可以确定视角，例如，该平面可以是晶片插槽所处的水平面。

图4B表示系统11的顶视图。照相机12和14的角度和水平位置要能防止因位于FOUP 5的外壳上的障碍物而遮蔽至少一个照相机12或14的视场(未示出)。例如，这种障碍物可包括FOUP 5中的肋条、或位于壳上的文字、标签或划痕。照相机12和14相对FOUP 5垂直移动。配置辐射源13和15以便以足够的亮度级照射晶片4的边缘以使照相机12和14拍摄这些照相机中每个视场中的晶片边缘部分的图像。每个照相机12和14拍摄的每个图像优选覆盖两个或更多个晶片4并且优选地相互重叠。而且，优选第一照相机12拍摄的图像重叠第二照相机14拍摄的图像。

具有只拍摄整个晶片叠层的一部分的视场的成像系统的优点是使成像系统简单紧凑，并可被放置在离FOUP较近的距离处。首先，视场可小到只拍摄一个晶片。但是，为避免FOUP的透明部分中的局部障碍物或高度反射区域的问题，优选地，拍摄每个晶片的至少两个图像，每个图像给出晶片轻微差异的图像。这可以通过提供两个照相机并将照相机以相对于晶片的不同角度对准来实现。可选地，可以放大视场以在视场中覆盖更多的晶片。通过在每个插槽高度用放大视场来拍摄图片，只用一个照相机就可获得不同角度处的一个晶片插槽的多个图片。并且，可使用这两种测量的组合。在本发明的优选实施例中，提供两个照相机以从不同角度拍摄图像并且使每个图像视场的大小可拍摄一个以上的晶片。例如，每个图像的视场是相同的，如3个晶片。对于具有25个晶片插槽的FOUP用每个照相机拍摄27个图片。用照相机在相对FOUP的不同垂直位置处拍摄图片，以便每个晶片插槽被每个照相机的三个图像所覆盖，总共被6个图像覆盖。用于第二个照相机的替换物可由一个或多个反射镜构成，这些反射镜将照相机的视场分成两部分，每个部分以相对水平参考面的不同角度显示晶片。

由多个图像提供的信息上的冗余有利地处理了具有遮蔽FOUP中的晶片的区域的FOUP外壳的半透明部分的问题。这些区域由障碍物和高反射区域，如肋条、FOUP标识符、划痕或其他的这类特征形成，并使一些图像或图像部分无用。在不同角度下拍摄的相同晶片的另一图像有利地避免这些障碍物或障碍物区域以提供对晶片的精确测量或勘测。另外，在一晶片有一个以上的图像可用的情况下，通过用于比较的有效的不同晶片视图能够提高了检测晶片破裂或碎片的精确度和/或可靠性。

在拍摄晶片的过程中，优选相对FOUP垂直移动一个或多个照相机并且用照相机在相对FOUP的不同垂直位置处优选拍摄多个图像。这种移动可以多种方式进行，下面描述其中的一些。

例如，在一个实施例中，FOUP保持固定而照相机移动。更具体地，将FOUP设置在半导体处理台的输入/输出位置，该半导体处理台具有安全罩。该安全罩可垂直活动的并当将FOUP传送到处理设备内时被缩进。可选地，提供分离照相机平移系统以当FOUP在平台上保持固定时移动照相机。在另一方案中，将照相机安装在盒处理机械手上，该机械手在进一步传送FOUP的系统中是有利的。当FOUP保持固定，例如在输入/输出平台上时，将包括照相机的机械手沿FOUP移动以拍摄晶片的多个图像。

在另一方案中，固定安装照相机而垂直移动FOUP。优选地，通过盒处理机械手垂直移动FOUP。提供盒升降器以在拍摄图像时用于FOUP的垂直移动。在其它的方案中，通过例如上面描述的移动机构的结合使FOUP和照相机都移动。在其它实施例中，可意识到的是，照相机或FOUP都不需要垂直移动。例如，彼此分离放置两个照相机并且用于特定视场的照相机的定位仅包括旋转照相机以瞄准不同晶片插槽，尽管聚焦机构的传感器和图像处理在这种方案中会更复杂。另外，可独立于辐射源移动照相机，例如，固定辐射源而相对FOUP移动照相机。

正如上所讨论的，照相机对辐射源发出的辐射敏感。在一个实施例中，照相机对光敏感而且辐射源是光源。光源可为任意的已知光源，包括电灯、卤素灯、发光二极管(LED)或LED阵列或荧光管，但并不仅限于此。在另一个实施例中，照相机对红外光敏感而且光源是红外光源，优选地，发射红外光的LED阵列。对于最优照射大部分晶片边缘，在矩形图形中设置LED，该矩形的长边在水平方向，并对准LED以便向晶片边缘发光。矩形图形可为例如多个LED排列的单线或好几条平行线。

用于检测晶片的图像传感器对指向晶片的辐射的特定波长之外的有效频谱范围敏感。辐射滤波器可用于滤出外来辐射，即不是用于检测晶片的波长处的辐射，以减少由这种外来辐射引起的环境噪音。辐射滤波器采用物理辐射滤波器的形式，如安装到图像传感器的光纤，或者滤波能够用电子方法实现，如通过数字处理。例如，对红外光敏感的照相机也对可见光敏感。当将红外光用作辐射时，使用只传输红外光的光滤波器，优选地将光滤波器直接安装在照相机前面。在这种方式中，来自间隙场所环境的可见光被滤出并且增强了合成图像的信噪比。设置传感器和/或滤波器以检测来自晶片的辐射类型，其在某些情况下不同于由辐射源发出的辐射。

图5A表示充分覆盖了3个待测晶片4的视场110。两个以上的晶片部分被覆盖，但是这些部分太小而不能可靠地确定晶片的存在，因而优选不用于晶片测量。如图5B所示，沿期望的晶片位置设置视场110内的许多搜寻区52以便晶片与搜寻区52交叉。

如图6A所示，通过相互间隔的垂直线54的图形优选地分析每个搜寻区52。图6B显示了作为沿线54的垂直位置的函数的实测辐射强度。晶片边缘的反射将导致照相机12或14(图4A和4B)所检测的辐射强度增加，在描述的示例中为光强。坐标“A”和“B”对应垂直扫描位置，在该位置观察到强度曲线的剧烈变化。典型地，配置图像处理器以检测强度的剧烈变化，在向下的方向上进行第一次扫描以检测坐标A，在向上的方向上进行第二次扫描以检测坐标B。优选检查晶片平面与水平面的偏差以及晶片厚度这两个参数，以确定强度的剧烈变化是否是由槽中正确放置的单个晶片引起的，或者是由晶片被不正确地放置在插槽中而引起的，例如，处于未对准晶片而使晶片占据FOUP 5中的两个不同插槽的跨槽位置(图3A-3C)。

为确定晶片4相对水平面的角度，通过使用最小乘方拟合算法的)的直线连接在特定搜寻区110(图5A和5B)中的点“A”。随后，计算点“A”相对于水平线的角度以得到最佳拟合线。按照相同的方法，确定用于连接点“B”的线的角度。典型地，以这种方式计算的直线将对应晶片4的边缘。因此，在计算角度在预定范围内的地方认为视场110中的特定晶片4被正确装载，以便大致水平地安置晶片4。

通过测量点“A”和点“B”之间的距离确定晶片4的厚度。在诸如中心处的搜寻区的特定位置处计算该厚度。可选地，基于为若干线54或所有线54计算的距离能够算出晶片4的平均厚度。

如果计算的斜率或厚度在预定限度内，搜寻标记为“正”。在只满足一个标准或一个标准都没有满足的情况下，搜寻区标记为“负”。可意识到的是，能够用各种其它方式来确定晶片位置，例如，在视场10中的高实测辐射强度区和诸如希望的高强度区之类的参考区之间进行比较。还可意识到的是，在期望的水平位置处不存在反射辐射强度的尖峰表示缺失晶片。而且，分析显示，例如，变化的厚度或者与多条线一致的点、或者在偏离位置处的线表示破裂的晶片。

上述要注意的是，有利地配置晶片成像系统11以解决在FOUP 5中半透明部分中的障碍物、高反射区或其它晶片遮蔽特征的问题，其会引起晶片系统11的分辩FOUP 5内的晶片的功能失效。这些特征会导致无法正确地确定晶片存在情况的搜寻区52。这种搜寻区52称作“缺陷”搜寻区。缺陷搜寻区通过一种校准程序确定：当FOUP为空时，即其中未装入任何晶片时，对FOUP执行晶片勘测程序，在完全的、正确的装载状态中对相同的FOUP执行第二晶片勘测程序。在该校准程序中检查正确的装载，例如，通过视觉或任何其它公知的方法，以便该FOUP能够用作正确装载的参考标准。搜寻区52对于空FOUP标记为“负”，表示不存在晶片，而对于装载的FOUP标记为“正”，表示晶片存在并正确放置。如果不是这种情况，搜寻区有缺陷并且不能用于进一步的分析。该信息被存储以便将来用作参考，并被用作晶片图像滤波器。因此，能够标记特定的FOUP 5的缺陷搜寻区以便在使用那个FOUP的未来的测量中忽略这些区域。在另一个方案中，如果拍摄晶片的多个图像并且这些图像中的至少有一个可用，那么具有缺陷区的整个图像能够被标记以便在随后的勘测程序中将其忽略。

可理解的是，不同类型的FOUP根据该FOUP的设计在不同的位置可具有障碍物或高度反射区。因此，对于每种类型的FOUP需要确定缺陷搜寻区或者缺陷图像。为避免错误并提高在此描述的晶片勘测方法和系统的可靠性，在图像处理器中实现FOUP类型识别软件以读取盒或FOUP的标识符。出于该目的，由照相机12和14提供的覆盖FOUP整个高度的图像受到用于FOUP类型识别特征的视觉检测。该识别特征可为字母数字串或任何其它可辨识的标记。在图7中，给出在标识域42中观察到的唯一特点的示例。标识域42的大小，它在视场110中的确切位置和相应视场110的图像数以及与观察到的特征有关的信息都被存储在用于将来参考的存储器中。有利地，如果每个FOUP的标识符是唯一的，则该标识符可标识被测FOUP的类型以及特定FOUP的标记。

上述的FOUP和/或FOUP类型的标识使用用于晶片检测和勘测的相同的图像。在离FOUP相对较近的距离拍摄图像。可选地，从较远距离拍摄不同图像，并且FOUP的大致形状用作FOUP类型的标识。在另一实施例中，色敏传感器可用于检测FOUP的颜色。该颜色数据与如上面描述的其它信息一起都可用于FOUP标识。因此，通过使用盒标识符可确定特定FOUP的类型或标识，并可通过FOUP标识或类型存储缺陷搜寻区或图像，以便在随后的FOUP类型和/或特定FOUP的图像处理中忽略或滤出这些区域或图像。

在另一实施例中，FOUP标识不用于识别FOUP，将搜寻区的分析结果与预测定滤波器有关的数据相比较。在优选实施例中，每个晶片拍摄六个图像并且每个图像包括每个晶片的十七个搜寻区，以便总共可获得每个晶片的102个搜寻区。通常特定的FOUP将具有障碍或缺陷搜寻区的特定图形，将其与在晶片的这些图像中观察的异常搜寻区(例如，具有与期望不同的辐射强度的区域)图形相比较以确定用于该FOUP的合适的滤波器。因此，晶片检测和滤波器的识别可使用相同的图像来执行。尽管并不总是需要执行滤波器识别，但识别滤波器可使缺陷搜寻区在最终的晶片图的确定中被忽略，提高了结果的可靠性。

图8所示的流程图描述了应用晶片成像系统11生成晶片图的步骤。在步骤810中，将诸如FOUP的闭合的晶片盒定置于指定的晶片勘测位置，例如处理设备(未示出)的盒装载舱。在步骤820中，晶片成像系统拍摄闭合晶片盒的插槽，例如通过相对闭合的、半透明的晶片盒垂直平移一个或多个照相机，并通过相对盒的照相机的多个垂直位置拍摄图像，以这样的方式可拍摄每个插槽位置的不同角度的至少两个图像。优选地，拍摄每个插槽位置的至少两个图像。所需的图像不但用于盒识别和相应的晶片图像滤波器的选择，而且也用于晶片插槽状态确定。

在步骤830中，识别盒。例如，扫描FOUP及其标识域42，然后搜寻系统已知的所有可能的FOUP类型和标识域42以找到相应标识特征的存在直到建立匹配。在示例盒ID的程序832中，关于可能的识别域和相应标识特征的信息被编程进系统和/或被提前搜集到示例盒ID的程序832中，并将这些信息存储到盒标识信息文件834中。

当识别特定盒时，在步骤840中从已知的晶片图像滤波器844的集合中选出相应的晶片图像滤波器，而晶片图像滤波器844又由滤波器示例程序842产生。例如，晶片图像滤波器可为包括光源缺陷搜寻区信息的电子数据文件。在步骤850中，根据分析标准852分析所有搜寻区52以获得晶片存在情况。例如，这些标准可包括反射光强中的变化。在步骤860中所选的晶片图像滤波器用于忽略所有缺陷搜寻区52的分析结果并允许对非缺陷搜寻区进行进一步处理。

在步骤870中，基于对所有未被晶片图像滤波器滤出的搜寻区52的结果分析，可为盒中的晶片插槽确定插槽状态。如果某一晶片的搜寻区52的预定百分比为“正”，例如大约90％或更多，可确定晶片被正确放置在FOUP 5的插槽中。可选地，如果某一晶片的搜寻区52的预定百分比为“正”，如约10％或更少，例如大约10％或更少，可确定晶片缺失。可根据环境选择其它的百分比，例如大约80％/20％，或95％/5％。在步骤880中，基于步骤870中所确定的每个晶片插槽的状态构建晶片图。在步骤885中核定FOUP是进行进一步处理还是拒绝掉。核定依赖于所确定的晶片图和所期望的晶片图之间的匹配。在另一系统中，期望的晶片图未知，因而核定只能依赖于不存在任何跨槽的或者破裂的晶片。当核定FOUP要进行进一步处理时，打开FOUP并将晶片传送到处理设备中，如步骤890所示。当FOUP被拒绝时，中止进一步处理，如步骤895所示。

因此，根据前面所述，有利地，在没有打开盒并没有可能的暴露晶片而污染的情况下可检查盒的晶片装载状态。而且，由于用于打开盒的机构不再是必须的，在处理前可在任意点检测盒的装载状态。优选地，在将盒装载到处理系统，例如在处理系统的输入/输出位置处之后较早地检测装载状态，以便不浪费时间将盒移过处理设备，而只要将盒移回并移出系统以纠正不正确的装载状态或移除破裂的晶片。另外，通过从多个角度拍摄一晶片插槽的多个图像，在一个角度的图像传感器视线中的盒的障碍物和其它遮蔽区域就可被避免，而且该晶片插槽仍可被有效地分辨。此外，通过标记缺陷搜寻区或图像，由于不处理模糊的视图和搜寻区，可提高图像处理的有效性和精确度。

另外，可理解的是，虽然描述了将图像传感器沿垂直平面移动以拍摄水平定向、垂直间隔的晶片和晶片插槽的图像，但也可将其配置以水平和/或垂直移动。例如将图像传感器设置在相同的水平面上而非垂直分隔，但却从那个平面的不同角度观察晶片插槽。而且在晶片传送舱水平延伸的情况下，例如晶片垂直定向而水平间隔，将图像传感器配置成沿传送舱水平移动以拍摄晶片图像。

因此，各种其它实施例，在不脱离本发明范围的情况下可对上述的方法和构造进行各种修改、省略和添加。所有这些修改和变化都落入有所附权利要求确定的本发明的范围之内。

Claims

1.一种用于评价在盒的晶片插槽中的堆叠晶片装载的方法，包括：

使用数字照相机拍摄晶片边缘部分的多个图像，其中通过闭合盒的至少半透明部分拍摄图像，其中相对盒移动照相机以拍摄多个图像，以便拍摄每个晶片插槽的至少一个图像并且其中每个图像覆盖的比全部晶片插槽的小；

处理图像以检测晶片边缘的存在情况并提供表示每个晶片插槽的装载状态的输出数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其中拍摄多个图像包括拍摄每个晶片插槽的至少两个图像，其中相对设置一个晶片插槽的平面从不同角度拍摄至少两个图像的每一个，并且其中忽略来自被盒的至少半透明部分的一区域所遮蔽的至少两个图像的任意区域的信息。

3.根据权利要求2所述的方法，其中盒的至少半透明部分的所述区域具有和盒的半透明部分的其他区域相比减少的透明度或遮蔽晶片插槽的反射。

4.根据权利要求2所述的方法，其中在相对晶片插槽的第一高度用照相机拍摄至少两个图像的第一图像并且在相对晶片插槽的第二高度用照相机拍摄至少两个图像的第二图像。

5.根据权利要求4所述的方法，其中通过数字照相机拍摄至少两个图像的第一图像并且通过第二数字照相机拍摄至少两个图像的第二图像。

6.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：

当插槽为空时，在相对盒的照相机位置处拍摄一个晶片插槽的图像；

当插槽正确装载时，在相同的照相机位置处拍摄相同晶片插槽的第二图像；

当插槽为空时以及当插槽为正确装载时通过处理拍摄的每个图像确定被遮蔽的照相机位置，其中如果从一个照相机位置拍摄的图像在插槽为空时检测到晶片或在插槽正确装载时没有检测到晶片则可判断该照相机位置被遮蔽；

标记被遮蔽的照相机位置以便忽略随后从相同的照相机位置拍摄的相同晶片插槽的图像。

7.根据权利要求2所述的方法，其中处理图像被限定为分析在照相机视场中的多个搜寻区，其中定位照相机以便期望的晶片边缘位置与视场中的两个或更多个搜寻区交叉。

8.根据权利要求7所述的方法，其中分析多个搜寻区包括测量搜寻区中的辐射强度。

9.根据权利要求8所述的方法，其中分析多个搜寻区包括将线拟合到高辐射强度的点上以确定一个边缘部分的位置。

10.根据权利要求7所述的方法，包括：

当插槽正确装载时，在同一照相机位置处拍摄一个晶片插槽的第二图像；

当插槽为空时以及当插槽为正确装载时通过处理拍摄的每个图像确定被遮蔽的搜寻区，其中如果当插槽是空时在搜寻区中检测到晶片或当插槽正确装载时没有检测到没有晶片则可判断该搜寻区被遮蔽；

标记被遮蔽的搜寻区以便从相同的照相机位置随后拍摄的相同晶片插槽的图像中忽略被遮蔽的搜寻区。

11.根据权利要求10所述的方法，其中放置照相机以拍摄盒标识指示器并且其中处理图像包括分析包含盒标识指示器的另外的搜寻区以确定盒的标识或确定盒的类型并进一步包括：

通过盒标识指示器存储被遮蔽的搜寻区；

在分析包含盒标识指示器的额外搜寻区之后找回盒的被遮蔽的搜寻区；以及

在处理图像时忽略盒的被遮蔽的搜寻区。

12.根据权利要求1所述的方法，其中晶片被垂直间隔并且其中水平定向晶片的边缘部分并且相对盒垂直移动照相机。

13.根据权利要求1所述的方法，其中盒是前开型标准槽箱。

14.根据权利要求1所述的方法，其中输出数据指示晶片堆中的晶片是否缺失、跨槽或破裂。

15.根据权利要求1所述的方法，其中照相机对选自从红外光、可见光、紫外光、X-射线、无线电波和声波构成的组中之一的辐射类型敏感。

16.一种用于检测在晶片传送舱中的多个晶片插槽的装载状态的系统，该晶片传送舱用于容纳水平定向并以垂直间隔关系堆叠的多个晶片，该系统包括：

至少一个辐射源，其中晶片传送舱至少有一部分对从至少一个辐射源发出的辐射是至少半透明的，其中放置并对准辐射源以通过晶片传送舱的至少半透明的部分将从至少一个辐射源发出的辐射指向到在一个晶片插槽中的固位晶片上的边缘部分；

至少一个图像传感器，其中放置并对准至少一个图像传感器以检测从一个晶片插槽中的固位晶片的边缘部分反射的辐射，其后至少一个图像传感器具有覆盖至少一个晶片插槽的视场，并且被配置以提供表示边缘部分的输出信号；

相对晶片传送舱放置和/或对准至少一个图像传感器的定位/对准机构以便在晶片传送舱中最上面的视场覆盖顶晶片插槽而最下面的视场覆盖最下面的晶片插槽；

与至少一个图像传感器和定位/对准机构通信的控制器，其中控制器被配置以定位和/或对准至少一个图像传感器以从相对晶片插槽的不同角度拍摄在一个晶片插槽中的固位晶片上的多个晶片图像，其中每个晶片插槽被至少两个图像覆盖，其中至少两个图像的一个与至少两个图像中的另一个相比较从相对晶片插槽的不同角度提供晶片视图；以及

与至少一个图像传感器通信的图像处理器，该图像处理器适于处理来自至少一个图像传感器的图像以提供表示每个晶片插槽的装载状态度的输出数据，其中图像处理器也适于忽略来自部分图像的信息，该部分信息被晶片传送舱的至少半透明部分中的遮蔽所劣化。

17.根据权利要求16的系统，其中晶片传送舱适于容纳多个垂直间隔的晶片，其中晶片的边缘部分被水平定向。

18.根据权利要求17的系统，其中配置控制器以在不同垂直位置放置至少一个图像传感器以拍摄多个图像。

19.根据权利要求16的系统，其中至少一个图像传感器是单个图像传感器并且其中配置定位机构以在相对晶片传送舱的多个不同位置处定位和/或对准单个图像传感器以获得至少两个图像，其中单个图像传感器的视场延伸两个或更多个晶片插槽的范围。

20.根据权利要求16的系统，其中至少一个图像传感器包括对准的第一图像传感器，以检测在与水平面形成的第一角度方向上的、在一个晶片插槽中的晶片的固位上的、从晶片边缘部分反射的辐射，以及对准的第二图像传感器，以检测在与水平面形成的第二角度的方向上的从边缘部分反射的辐射。

21.根据权利要求20的系统，其中第一和第二图像传感器的视场都跨越两个或更多个晶片插槽的范围，并且其中控制器被配置以放置每个图像传感器来从相对晶片传送舱的图像传感器的不同位置处拍摄每个晶片插槽的至少两个重叠图像。

22.根据权利要求20的系统，其中第一和第二图像传感器位于彼此固定的位置。

23.根据权利要求16的系统，其中定位/对准机构适于垂直移动传感器而晶片传送舱保持固定。

24.根据权利要求16的系统，进一步包括输入/输出平台以容纳并将晶片传送舱装载到半导体处理设备，其中通过垂直活动罩将输入/输出平台与半导体处理设备隔离，其中垂直活动罩是定位/对准机构并且其中将至少一个图像传感器安装到该罩上。

25.根据权利要求16的系统，其中定位/对准机构是晶片传送舱处理机械手。

26.根据权利要求16的系统，其中配置图像传感器以将图像的分析限定在图像中的多个特定的搜寻区。

27.根据权利要求26的系统，其中配置控制器以定位和/或对准至少一个图像传感器以便视场中期望的晶片边缘与两个或更多个搜寻区交叉。

28.根据权利要求27的系统，其中配置图像处理器以忽略来自聚焦在晶片传送舱的至少半透明部分中的障碍物上的搜寻区的信息。

29.根据权利要求27的系统，其中系统还包括存储器，用于存储标记为聚焦在障碍物上的搜寻区，并且其中配置图像处理器以当晶片传送舱为空时通过分析晶片传送舱的搜寻区确定哪一个搜寻区聚焦在障碍物上，并当晶片传送舱完全并正确装载晶片时进一步分析晶片传送舱的搜寻区，其中如果当插槽为空时检测到晶片或当插槽正确装载时没有检测到晶片，则将特定搜寻区标记为聚焦在障碍上的搜寻区。

30.根据权利要求29的系统，其中配置图像处理器以分析搜寻区，放置该搜寻区以覆盖晶片传送舱的标识指示器或晶片传送舱类型的标识指示器，并且其中所述系统被配置成为每种晶片传送舱类型存储哪个搜寻区已被标记。

31.根据权利要求25的系统，其中配置图像处理器以分析搜寻区，放置该搜寻区以覆盖晶片传送舱的标识指示器或晶片传送舱类型的标识指示器。

32.根据权利要求16的系统，其中晶片传送舱是前开型标准槽箱。

33.根据权利要求16的系统，其中每个晶片插槽的装载状态指示晶片是否缺失、跨槽或破裂。

34.根据权利要求16的系统，其中从至少一个辐射源发出的辐射选自由红外光、可见光、紫外光、X-射线、无线电波和声波构成的组中之一。

35.根据权利要求16的系统，其中至少一个辐射源是光源。

36.根据权利要求35的系统，其中所述光源选自由卤素灯、发光二极管和荧光灯构成的组中之一。