CN102576687B - 晶圆检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够准确地检测出晶圆的容纳状态的晶圆检测装置。该晶圆检测装置用于检测晶圆容纳容器(1)内的晶圆的容纳状态，该晶圆容纳容器(1)能够沿上下方向层叠容纳多张晶圆(W)，能够从前方使所容纳的晶圆出入该晶圆容纳容器(1)，其中，该晶圆检测装置具有：在上下方向上较长的纵长状的照明装置(3)，其用于对上述晶圆容纳容器(1)内的晶圆进行光照射；摄像装置(4)，来自该照明装置(3)的光照射到晶圆(W)而被晶圆(W)反射，其反射光入射到该摄像装置(4)；上述摄像装置(4)配置在上述晶圆容纳容器(1)的前侧，上述照明装置(3)配置在上述摄像装置(4)的左右两侧中的至少一侧。

Description

晶圆检测装置

技术领域

本发明涉及一种对容纳于用于容纳多张晶圆的晶圆容纳容器内的该晶圆的容纳状态进行检测的晶圆检测装置。

背景技术

一直以来，使用有一种晶圆容纳容器，该晶圆容纳容器将多张晶圆容纳于位于晶圆容纳容器内的插槽中，并能够通过晶圆容纳容器的前部的开口使该所容纳的晶圆出入于晶圆容纳容器。

这种晶圆容纳容器利用机器人等进行输送，载置于用于对晶圆容纳容器的盖进行开闭的开闭装置(以下，称作载埠)。该载埠例如是安装在用于对晶圆实施规定的处理的晶圆处理装置等上的附加的装置。

但是，晶圆的容纳于上述晶圆容纳容器内的容纳状态具有以下三种异常状态。第一，具有存在有未容纳有晶圆的插槽的遗漏状态。另外，第二，具有在一个插槽内重叠容纳有多张晶圆的多张晶圆重叠状态。另外，第三，具有晶圆以倾斜状容纳于在左右方向上高低不等的插槽内的所谓的错槽(crossslot)状态。

在机器人取出上述三个状态的晶圆的情况下，若不能够掌握晶圆的容纳状态，则机器人不能够取出晶圆。因此，以往，已经提出了一种具有用于检测晶圆的容纳状态的晶圆检测装置的技术(例如，参照专利文献1、2)。

专利文献1的晶圆检测装置是透光型的装置，在晶圆的左右方向的一侧配置光照射用的发射器，在晶圆的左右方向的另一侧配置用于接收从发射器照射的光的接收器。因而，从发射器到达接收器的光被晶圆遮挡时，通过检测其被遮挡的上下方向的宽度，除了多张重叠状态以外还能够确认错槽状态。另外，在存在有完全未被遮挡的区域的情况下，能够确认晶圆的遗漏状态。

但是，晶圆有时因半导体制造时的热处理或自重而弯曲或翘曲。当利用专利文献1的透光型的检测装置检测如此变形的晶圆时，被遮挡的上下方向的宽度增大，有时不管晶圆是否为一张均误检测为上述多张重叠状态。另外，晶圆越大(例如300mm～450mm)，上述误检测越增多。

因此，为了能够高精度地检测上述变形的晶圆，作为不是检测如上所述的透过光而是检测照射到晶圆的端面上并反射回来的反射光的检测装置，提出了专利文献2的透光型的检测装置。该检测装置在检测头内的上部具有照明光源，在下部具有摄像装置。因而，来自照明光源的光照射到晶圆的端面，利用摄像装置拍摄来自该端面的反射光，从而即使在上述晶圆上产生了弯曲或翘曲，除了上述晶圆的遗漏状态、多张重叠状态以外，还能够可靠地检测出错槽状态，但是存在有如下三种不良情况。

专利文献1：日本国特表2002-527897号公报

专利文献2：日本国特开2003-282675号公报

基于图11～图13说明这些不良情况。

作为第1种不良情况，如图11所示，在检测头K内，照明装置100位于摄像装置101的上方，因此从照明装置100起始的光轴100a成为朝向斜下方的状态。此时，偏离照明装置100的光轴的光100b照射到晶圆容纳容器的内壁面102而被该内壁面102反射，其反射的光101c与来自晶圆W的端面的反射光101d一起入射到摄像装置101。其结果，不能够检测出晶圆W的端面的图像。另外，在上述摄像装置101的前方配置有投影透镜101A。

另外，作为第2种不良情况，如图12所示，例如在重叠的两张晶圆W1、W2中的上侧的晶圆W1因打开晶圆容纳容器的盖(未图示)时的振动等而相对于下侧的晶圆W2进一步向前侧(盖侧)移动的状态下，能够使来自照明装置100的光照射到上侧的晶圆W1的端面T1，但是由于上侧的晶圆W1的前侧部分遮挡而不能够使来自照明装置100的光照射到下侧的晶圆W2的端面T2。其结果，不能够检测出多张重叠状态。

另外，作为第3种不良情况，如图13所示，由于位于检测头K内的照明光源(未图示)是从晶圆W的正面向XA方向照射光的结构，因此不能够从晶圆W的左右两侧的XB方向及XC方向照射光。因此，利用位于检测头K内的摄像装置(未图示)所能够拍摄的范围是晶圆W的左右方向中央部附近的狭窄的范围，因此易于受到晶圆W的局部污损等的影响，而且难以检测出错槽状态。另外，虽然也能够在图13的左右方向上移动照明光源与摄像装置并沿左右方向在多个位置拍摄晶圆，以能够可靠地检测出错槽状态，但是这样做不仅使装置整体的结构变复杂，检测时间也延长，难以实施。

发明内容

因此，本发明是鉴于该情况而做成的，其要解决的问题在于提供一种能够准确地检测晶圆的容纳状态的晶圆检测装置。

即，为了解决上述问题，本发明的晶圆检测装置用于检测晶圆容纳容器内的晶圆的容纳状态，该晶圆容纳容器能够沿上下方向层叠容纳多张晶圆，能够从前方使所容纳的晶圆出入该晶圆容纳容器，其特征在于，该晶圆检测装置具有：在上下方向上较长的纵长状的照明装置，其用于对上述晶圆容纳容器内的晶圆进行光照射；摄像装置，来自该照明装置的光照射到晶圆而被该晶圆反射，其反射光入射到该摄像装置；上述摄像装置配置在上述晶圆容纳容器的前侧，上述照明装置配置在上述摄像装置的左右两侧中的至少一侧。

采用上述结构，通过将照明装置配置在摄像装置的左右两侧中的至少一侧，将摄像装置配置在上述晶圆容纳容器的前侧，使照明装置的光轴与摄像装置的光轴不处于同一方向上，因此在来自照明装置的光照射到晶圆容纳容器的内壁面而被内壁面反射时，能够避免来自内壁面的反射光与照射到晶圆的端面而反射回来的光一起入射到摄像装置的情况。即，能够消除图11的不良情况。

而且，由于照明装置呈在上下方向上较长的纵长状，因此在上下方向上能够跨越规定范围照射光。由此，即使在重叠的两张晶圆中的上侧的晶圆向前侧(盖侧)移动的状态下，也能够使光从上下照射到这两张晶圆，因此能够使来自照明装置的光可靠地照射到重叠的上侧的晶圆的端面及下侧的晶圆的端面这两个面。其结果，能够可靠地检测出晶圆的多张重叠状态。即，能够消除图12的不良情况。

而且，利用配置在摄像装置的左右两侧中的至少一侧的照明装置，向晶圆的左右两侧中的至少一侧的端面照射光，利用摄像装置拍摄晶圆的两侧中的至少一侧的端面。通过如此设置，如果是错槽状态，就成为与左右中央部的在水平方向上的倾斜的情况相比，左右两侧的在水平方向上的倾斜大不相同的晶圆的图像，因此利用左右两侧中的至少一侧的晶圆的图像能够可靠地检测出错槽状态。即，能够消除图13的不良情况。

进而，通过使用反射型的晶圆检测装置，即使对于晶圆的弯曲或翘曲，也不会产生任何不良情况，并能够检测晶圆。

上述照明装置照射晶圆的范围既可以是在上下方向上照射所有的晶圆的端面的结构，也可以设定为能够至少使光可靠地照射到重叠的两张晶圆的端面，以能够可靠地检测出晶圆的多张重叠状态的范围。另外，照射一部分晶圆的端面的结构优选为照明装置与摄像装置一体进行升降同时进行摄像的结构。另外，摄像装置优选配置在相对于晶圆容纳容器为正面的位置，但是只要在两侧的照明装置之间，也可以未必是正面。即，只要在晶圆容纳容器的前侧，就可以是任意位置。

采用本发明，能够提供一种通过具有配置在晶圆容纳容器的前侧的摄像装置和配置在摄像装置的左右两侧中的至少一侧的纵长状的照明装置进而能够准确地检测出晶圆的容纳状态的晶圆检测装置。

附图说明

图1是用于检测载置在载埠上的晶圆容纳容器内的晶圆的检测装置的侧视图。

图2是用于检测载置在载埠上的晶圆容纳容器内的晶圆的检测装置的俯视图。

图3表示照明装置，图3的(a)是照明装置的侧视图，图3的(b)是照明装置的俯视图。

图4是表示摄像装置的在上下方向上的摄像范围的说明图。

图5的(a)是表示晶圆的容纳状态为正常状态的主视图，图5的(b)是表示拍摄图5的(a)而获得的图像的图。

图6的(a)是表示晶圆的多张重叠状态的主视图，图6的(b)是表示拍摄图6的(a)而获得的图像的图。

图7的(a)是表示晶圆的错槽状态的主视图，图7的(b)是表示拍摄图7的(a)而获得的图像的图。

图8是拍摄方形的晶圆容纳容器内的晶圆时的俯视图。

图9是拍摄圆形的晶圆容纳容器内的晶圆时的俯视图。

图10是以两张重叠的晶圆中的上侧的晶圆比下侧的晶圆向前方移动的状态拍摄时的侧视图。

图11是表示在以往的晶圆检测装置中被晶圆容纳容器的内壁面反射的光与来自晶圆端面的反射光一起入射到摄像装置的状态的侧视图。

图12是表示在以往的晶圆检测装置中以上侧的晶圆比下侧的晶圆向前方错位了位置的状态拍摄的状态的侧视图。

图13是表示在以往的晶圆检测装置中从正面拍摄晶圆的状态的俯视图。

具体实施方式

图1及图2示出了本实施方式的晶圆检测装置。该晶圆检测装置具有照明装置3、3和摄像装置4，该照明装置3、3配置在用于载置晶圆容纳容器1的载埠2的左右两侧，该晶圆容纳容器1用于容纳晶圆W；来自照明装置3、3的光照射到晶圆W的端面，从端面反射来的反射光入射到该摄像装置4，该摄像装置4用于拍摄该端面。这样，通过使用反射型的晶圆检测装置，即使对于晶圆的弯曲或翘曲，也不会产生任何不良情况，并能够检测到晶圆。

上述晶圆容纳容器1具有前方敞开的壳体11、用于沿上下方向隔开规定间隔地在该壳体11内层叠容纳晶圆W的多个插槽12(参照图5的(a))、和用于关闭供晶圆W从上述壳体11的前方出入的开口部的盖13。上述壳体11及盖13的一部分或全部由透明或半透明的材料构成，以能够透视内部的晶圆W，但是也可以由不能透视的材料构成。

上述载埠2具有用于载置上述晶圆容纳容器1的载置台21和用于对上述盖13进行开闭操作的开闭部22。

上述输送机器人5构成为在取出上述晶圆容纳容器1内的晶圆W并在未图示的制造装置内对晶圆W进行了处理之后能够将晶圆W送回到该晶圆容纳容器1内。具体而言，输送机器人5具有用于抓住晶圆W的手部51、用于使该手部51向前后方向移动的伸缩臂52、53、和用于使手部51及伸缩臂52、53升降的升降轴54。而且，在手部51的基端部的上表面安装有上述摄像装置4，能够利用升降轴54对摄像装置4进行升降操作。另外，上述摄像装置4与图像处理部6相连接，对由摄像装置4获取的图像进行处理，例如如图5的(b)所示，制作晶圆W的左右两侧的图像。

如图3的(a)、图3的(b)所示，上述各个照明装置3具有纵长状的外壳31和配置在该外壳31内的许多红外LED元件32，该外壳31具有跨越晶圆容纳容器1的上下方向整个区域的长度。而且，左右的照明装置3、3借助未图示的安装构件分别安装在上述载埠2的左右两侧，但是也可以独立地设置。上述许多红外LED元件32共由60个红外LED元件32构成，在纵横方向上呈格子状配置这60个红外LED元件32。在上述外壳31的前表面安装有光扩散板33，照明装置3构成为能够跨越晶圆容纳容器1的上下方向整个区域毫无遗漏地照射光且具有纵长形状的扩散光源。

返回图1及图2，上述摄像装置4具有CCD相机41、一体形成在CCD相机41的前端的透镜42、和安装在透镜42的整个面上的滤光器43。滤光器43具有透过上述红外LED元件的发光波长、阻隔(cut)可见光的特性，由此能够遮挡或减弱从上述壳体11射入的干扰光(设置在无尘室内的荧光灯的照明光等)，使干扰光不会给来自晶圆端面的反射光检测造成障碍。

说明使用如上构成的晶圆检测装置检测晶圆容纳容器1内的晶圆W的容纳状态的过程。

首先，载埠2的开闭部22打开盖13，之后在保持盖13的状态下使开闭部22向下方下降(参照图1)。由此，输送机器人5能够进出晶圆容纳容器1内。

在成为如上所述输送机器人5能够进出的状态之后，开始进行检测内部的晶圆W的容纳状态的作业。首先，向左右两侧的照明装置3、3通电并向晶圆W的左右两侧照射照明装置3、3的光。接着，使摄像装置4例如从位于最上部的晶圆W向位于最下方的晶圆W下降规定距离，对能够摄像的规定范围内的晶圆W进行拍摄。在该情况下，也可以对每张晶圆W逐一拍摄，但是考虑到拍摄效率也可以如图4所示设定摄像装置4的摄像范围S以能够拍摄多张(例如三张)晶圆W。

然后，借助于上述摄像装置4完成所有晶圆W的摄像后，或者在完成每次摄像后，利用上述图像处理部6进行图像处理且晶圆容纳容器1内的晶圆W的容纳状态的检测结束。

图5～图7中示出了上述晶圆W的容纳状态的检测结果。

在图5的(b)中，如图5的(a)所示，示出了晶圆W的容纳状态正常的情况下的拍摄图像，各个晶圆W的仅左右两侧的端面的图像显示于显示画面H。

在图6的(b)中，如图6的(a)所示，示出了在第3层的插槽12中没有晶圆W、在第2层的插槽12中重叠配置有两张晶圆W、W的状态(多张重叠状态)的拍摄图像G1，各个晶圆W的仅左右两侧的端面的图像显示于显示画面H。这是因为，通过将照明装置设为在上下方向上较长的纵长状，能够针对晶圆W、W照射来自上方的光及来自下方的光，因此能够可靠地检测出多张重叠状态，能够显示拍摄图像G1。

在图7的(b)中，如图7的(a)所示，示出了成为预定载置在第2层的插槽12中的晶圆W的右侧端部载置在第3层的插槽12中的、所谓的错槽状态的拍摄图像G2，各个晶圆W的仅左右两侧的端面的图像显示于显示画面H。这是因为，通过取得晶圆的左右两端的图像，在上下方向上成为了在两侧上下方向的位置(或者水平方向上的倾斜)大不相同的晶圆的图像，因此能够可靠地检测出错槽状态，能够显示拍摄图像G2。

如上所述将照明装置3、3分别配置在载埠2的左右两侧，使光从大致60度(可以是任意角度)的倾斜方向照射到载埠2的前表面，从而例如在图8的晶圆容纳容器1的壳体11为方形的情况下，具有如下优点。即，当从照明装置3、3照射光时，照射光的一部分未到达晶圆W而到达壳体11的壁面11A并被壁面11A反射，但是其反射光不会入射到未与壳体11的壁面11A相对的摄像装置4。其结果，不会出现所说的不能够拍摄晶圆W的情况，具有能够可靠地拍摄晶圆W的优点。

另外，在图8的壳体11具有曲面形状的情况下，如图9所示，来自一个(图中的下侧的)照明装置3的光在曲面的A点反射，其反射光A1与从另一个(图中的上侧的)照明装置3照射而在晶圆W的端面B点反射的光线B1重叠并入射到摄像装置4，不能够显示准确的晶圆W的图像。在该情况下，只要交替点亮两个照明装置3、3并进行两次摄像，就不会产生两束光A1、B1重叠并入射到摄像装置4的情况而能够可靠地拍摄晶圆W。另外，通过在照明装置3、3中使用LED等响应速度较快的元件，能够将由进行两次摄像引起的处理时间的增大抑制得较小。

而且，在图10中，示出了晶圆W上下重叠、而且上侧的晶圆W1相对于下侧的晶圆W2向前方侧错位了位置的情况。而且是该两个晶圆重叠的状态在上下方向上连续(在图10中，在上下方向上连续有三处)的情况。即使在该情况下，通过使用本实施方式的晶圆检测装置，也能够利用照明装置3的来自上侧的光或来自下侧的光可靠地照射图10中在三处重叠的晶圆W、W的所有端面，因此即使在所有的位置存在有像图10那样的两张重叠的晶圆W1、W2，也能够利用摄像装置4可靠地拍摄该所有的晶圆W1、W2的端面。在图10中，摄像装置4的视场角成为能够拍摄实线所示的在两处重叠的晶圆W1、W2和晶圆W1、W2的端面的角度。因而，在拍摄实线所示的在两个位置重叠的晶圆W1、W2和晶圆W1、W2的端面之后，使摄像装置4升降(实际上下降)至使虚线所示的晶圆W1、W2进入摄像装置4的视场角中的高度来拍摄虚线所示的晶圆W1、W2。这样，通过在一次摄像中，限定所拍摄的范围并进行多次检测，从而具有防止例如在一次摄像中拍摄所有的晶圆的情况下使晶圆的高度位置检测产生误差的效果。

另外，本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够实施各种变更。

在上述实施方式中，在照明装置3中使用了红外LED元件32，但是也可以使用白炽灯等用于照射近红外线的各种光源。另外，也可以是上下较长的荧光灯等。另外，通过在照明装置3中使用红外LED元件32，并且在摄像装置4上安装用于遮挡可见光线的滤光器43，谋求了使进入晶圆容纳容器1内的干扰光的影响减小。由此，在半导体工厂的无尘室内使用的作为室内照明的荧光灯的光，能够被减少至对摄像大致不构成问题的水平，但是当存在有太阳光等包括近红外线的干扰光时，有时利用滤光器43不能够去除干扰光。在该情况下，也可以隔着晶圆容纳容器1在与摄像装置4相反的一侧设置用于遮挡干扰光的遮光板。另外，也能够具有用于根据需要使该遮光板升降的升降结构来进行实施。即，也可以设为在没有晶圆容纳容器1时，利用升降机构使遮光板升降以能够将遮光板容纳于载置台21内，在晶圆容纳容器1移载到载置台21上并利用摄像装置4开始摄像之前，利用升降机构使遮光板从载置台21向上方突出以能够遮挡干扰光。作为上述遮光板的材料，能够使用非透明的金属板、树脂板等，但是只要使用让能够被滤光器43遮挡的可见光线透过、并对透过了滤光器43的近红外光线进行遮挡的材料，就能够不受到干扰光的影响地从外部通过遮光板目视确认载埠2或晶圆容纳容器1内的晶圆W。

另外，在上述实施方式中，将照明装置3构成为了跨越晶圆容纳容器1的上下方向整个区域进行照射的纵长状，但是也可以设为仅向晶圆容纳容器1的上下方向的规定区域照射光的照明装置。在该情况下，设置与摄像装置4的升降同步地使照明装置升降的升降机构来进行实施。

另外，在上述实施方式中，左右具有两个照明装置3、3，通过拍摄晶圆W的左右两个位置的端面的图像，能够提高晶圆W的容纳状态的检测的可靠性，但是根据情况，也可以仅在左右任意一侧配置照明装置来进行摄像。在该情况下，例如通过仅拍摄图7的(b)的右侧，由于能够检测出晶圆W的倾斜，因此能够判断为错槽状态。另外，为了进一步提高晶圆W的容纳状态的检测的可靠性，也可以具有三个以上的照明装置。在该情况下，当照明装置妨碍晶圆W的取出时，设置用于使照明装置移动到不妨碍晶圆取出的位置的移动机构来进行实施。另外，在利用吊装行走式的输送装置等从载埠2的上方移载晶圆容纳容器1的情况下，不必将上述遮光板容纳在载置台21上。

另外，在上述实施方式中，将摄像装置4安装在了输送机器人5上，但是也可以将摄像装置4设置在与输送机器人5不同的升降机构上来进行实施。

另外，在上述实施方式中，设置了一个摄像装置4，但是也可以设置多个摄像装置。

另外，在上述实施方式中，示出了水平设置摄像装置4的光轴的情况，但是也可以设定为使光轴朝下或朝上。若如此设定，则即使未能被滤光器43充分遮挡的较强的干扰光通过壳体11进行入射，也不会出现晶圆端部的反射光与干扰光重叠并入射到摄像装置4的情况，因此能够进一步提高晶圆检测的可靠性。另外，朝下的角度的范围或朝上的角度的范围设定为在上述晶圆向前方侧错位了位置时不会无法检测出下侧的晶圆端面的程度的范围。

附图标记说明

1、晶圆容纳容器；2、载埠；3、照明装置；4、摄像装置；5、输送机器人；6、图像处理部；11、壳体；12、插槽；13、盖；21、载置台；22、开闭部；31、外壳；32、红外LED元件；33、光扩散板；41、相机；42、透镜；43、滤光器；51、手部；52、53、伸缩臂；54、升降轴；W、晶圆。

Claims (1)

1.一种晶圆检测装置，其用于检测晶圆容纳容器内的晶圆的容纳状态，该晶圆容纳容器能够沿上下方向层叠容纳多张晶圆，并能够从前方使所容纳的晶圆出入该晶圆容纳容器，其特征在于，该晶圆检测装置具有：

在上下方向上较长的纵长状的照明装置，其用于对上述晶圆容纳容器内的各晶圆照射来自上方及来自下方的光；

摄像装置，来自该照明装置的光照射到晶圆并被该晶圆反射，其反射光入射到该摄像装置；

上述摄像装置配置在上述晶圆容纳容器的前侧，上述照明装置配置在上述摄像装置的左右两侧中的至少一侧。