CN105575845B - 伸缩型晶圆扫描装置及晶圆扫描系统 - Google Patents

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Abstract

本发明伸缩型晶圆扫描装置及晶圆扫描系统涉及半导体晶圆检测领域。其目的是为了提供一种兼容性和适应性强、节省空间的伸缩型晶圆扫描装置及一种晶圆扫描系统。本发明伸缩型晶圆扫描装置包括底座，底座上安装有直线驱动机构，直线驱动机构的输出端安装有连接板，连接板上固定有探头安装板，探头安装板上左右对称加工有若干个安装位，探头安装板上安装有两个光纤探头，两个光纤探头对称安装在探头安装板上左右相对位置的安装位中。晶圆扫描系统包括伸缩型晶圆扫描装置，伸缩型晶圆扫描装置的后端安装有末端执行器，伸缩型晶圆扫描装置下方固定在机械手上。

Description

伸缩型晶圆扫描装置及晶圆扫描系统
技术领域
本发明涉及半导体晶圆检测领域，特别是涉及一种伸缩型晶圆扫描装置及晶圆扫描系统。
背景技术
半导体行业中晶圆在晶圆片盒间或晶圆片盒与晶圆工艺设备间传送时经常会用到晶圆扫描装置，它对应的功能为晶圆扫描功能，此装置是判断晶圆片盒内晶圆数量、位置的重要工具并常常与机械手臂结合使用。
晶圆扫描装置是使用光纤传感器进行晶圆扫描的装置，按照其光纤扫描方式分类主要分为对射型和反射型两类。对射型晶圆扫描装置的特点在于扫描结果准确，扫描精度高，但其具有两个光纤探头，一个为发射端，一个为接收端，两个探头必须相对设置，且相对位置较固定，在实际使用时对各种尺寸的晶圆兼容性不佳。而且由于此装置多装于末端执行器的后部，末端执行器需要进行晶圆搬运，搬运部分占据了大部分空间，故晶圆扫描装置借助机械手的运动，不可能具有很长的行程，不适于纵深较长的场合。实际操作中为应对不同纵深及尺寸的需求，可能需要更换晶圆扫描装置或者更改装置的部分结构，从而影响到生产进度，增加了投入成本。反射型晶圆扫描装置占用空间较小，对各种尺寸的晶圆兼容性强，适于纵深较长的场合，但其扫描精度却远低于对射型晶圆扫描装置，不能精确的给出扫描结果。现有技术中如中国发明专利CN 105097592 A中公开了一种半导体设备承载区域的硅片分布状态光电扫描装置，包括两个固定设置在机械手U型端部相对位置的两个对射式光电传感器，两个对射式光电传感器位于同一水平高度，共同随着机械手进行水平和垂直方向的运动和定位，实现扫描检测。这种扫描装置在实际使用中存在一定的局限性，首先，两个光电传感器之间的距离固定，无法自由调整，对于不同直径的晶圆适应性不强，只能扫描单一型号的晶圆；其次光电传感器只能跟随机械手进行水平和垂直方向的运动，光电传感器自身不具备移动和伸缩的功能，对于纵深较长的晶圆无法进行扫描，兼容性和适应性明显存在不足。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种兼容性和适应性强、节省空间的伸缩型晶圆扫描装置及一种晶圆扫描系统。
本发明伸缩型晶圆扫描装置，包括底座，底座上安装有直线驱动机构，直线驱动机构的输出端安装有连接板，连接板上固定有探头安装板，探头安装板上左右对称加工有若干个安装位，探头安装板上安装有两个光纤探头，两个光纤探头对称安装在探头安装板上左右相对位置的安装位中。
本发明伸缩型晶圆扫描装置，其中所述直线驱动装置包括气缸，所述连接板安装在气缸中气缸杆的端部，气缸外侧设置有盖板，盖板固定在连接板的顶部，并覆盖在气缸杆上方，随气缸杆共同进行往复运动。
本发明伸缩型晶圆扫描装置，其中所述气缸选用双杆气缸。
本发明伸缩型晶圆扫描装置，其中所述底座上安装有护罩，所述直线驱动机构位于护罩内部。
本发明晶圆扫描系统，包括伸缩型晶圆扫描装置，伸缩型晶圆扫描装置的后端安装有末端执行器，伸缩型晶圆扫描装置下方固定在机械手上。
本发明伸缩型晶圆扫描装置及晶圆扫描系统与现有技术不同之处在于本发明晶圆扫描系统包括伸缩型晶圆扫描装置，一般情况下，出于安全和最优布置空间的因素，晶圆扫描系统在转动过程中需要将末端执行器和晶圆扫描装置限定在最小回转直径范围内，而且末端执行器和其拾取的晶圆工件会占据较大的空间，因此晶圆扫描装置上光纤探头的位置必须尽量靠近机械手的旋转中心，使其满足位于最下回转直径范围内的条件。而本发明的伸缩型晶圆扫描装置包括直线驱动机构，直线驱动机构可以带动对射式光纤探头进行直线运动，在两个光纤探头相对位置确定的情况下，延长光纤探头的扫描纵深，满足不同工况的需要，增强晶圆扫描装置的兼容性和适应性。同时光纤探头可以伸缩的特性也可以减小晶圆扫描系统的占地面积，节省空间。
下面结合附图对本发明的伸缩型晶圆扫描装置及晶圆扫描系统作进一步说明。
附图说明
图1为本发明伸缩型晶圆扫描装置的装配爆炸图；
图2为本发明伸缩型晶圆扫描装置中两个光纤探头距离最近时的状态示意图；
图3为本发明伸缩型晶圆扫描装置中两个光纤探头距离最远时的状态示意图；
图4为本发明晶圆扫描系统的结构示意图。
具体实施方式
如图4所示，本发明晶圆扫描系统包括伸缩型晶圆扫描装置11、末端执行器12和机械手13。如图1所示，伸缩型晶圆扫描装置11包括底座6，底座6安装在机械手13上，随机械手13进行水平和垂直方向的运动，底座6上安装有护罩9。底座6上、护罩9内侧安装有直线驱动机构。直线驱动机构包括气缸7，气缸7选用双杆气缸，增强其伸缩时的稳定性。气缸7的气缸杆5的端部作为直线驱动机构的输出端安装有连接板4，连接板4上固定有探头安装板2，探头安装板2上左右对称各加工有四个安装位3，探头安装板2上安装有两个光纤探头1，两个光纤探头1分别安装在探头安装板2上左右相对位置的安装位3中。直线驱动机构可以带动两个光纤探头1进行直线往复运动。两个光纤探头1具体的安装位置可以根据所需要扫描的晶圆10的尺寸进行调整，以增强扫描装置的兼容性和适应性，如图2和图3所示，两个光纤探头1安装位置之间的距离的范围为D1～D2。根据两个光纤探头1之间的距离，如图2和图3所示，其可扫描的晶圆10直径范围为R1～R2，实际工作中的直径范围为50mm～300mm。如图1和图4所示，气缸7外侧设置有盖板8，盖板8固定在连接板4的顶部，并覆盖在气缸杆5上方，随气缸杆5共同进行往复运动，防止气缸7伸出和回缩时夹到杂物。末端执行器12安装在护罩9后侧，用于拾取工件。
本发明晶圆扫描系统，随机械手13转动的过程中，机械手13上方的伸缩型晶圆扫描装置11和末端执行器12的最外端形成一个圆形的干涉领域，当伸缩型晶圆扫描装置11的气缸杆5处于收回状态时，这个干涉领域的直径称为最小回转直径。一般情况下，机械手13转动过程中，出于安全和最优布置空间的因素，不允许末端执行器12和伸缩型晶圆扫描装置11超出此最小回转直径范围外，只有在手臂停止回旋运动后整个系统才可以进行水平方向的运动。而末端执行器12拾取的晶圆10工件占用的空间较大，进一步限制了晶圆扫描装置的长度，光靠机械手13的水平运动，无法适用于大纵深扫描的需求。但当光纤探头1本身具有伸缩功能之后，就不必只依靠机械手13的移动，由直线驱动机构带来的伸缩功能可以增强其扫描纵深，使光纤探头1可以适应更多的扫描环境。
本发明晶圆扫描系统的工作原理如下：首先根据晶圆10的尺寸选择合适的安装位3固定光纤探头1。当机械手13回旋时，伸缩型晶圆扫描装置11的光纤探头1处于回缩状态，位于最小回旋直径以内；当机械手13停止回旋，并执行晶圆10扫描任务时，伸缩型晶圆扫描装置11的直线驱动机构根据扫描纵深的需求，将气缸杆5伸出指定长度，使光纤探头1接近晶圆10指定位置并对其进行扫描。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种伸缩型晶圆扫描装置，其特征在于：包括底座，底座上安装有直线驱动机构，直线驱动机构的输出端安装有连接板，连接板上固定有探头安装板，探头安装板上左右对称加工有若干个安装位，探头安装板上安装有两个光纤探头，两个光纤探头对称安装在探头安装板上左右相对位置的安装位中；
所述直线驱动装置包括气缸，所述连接板安装在气缸中气缸杆的端部，气缸外侧设置有盖板，盖板固定在连接板的顶部，并覆盖在气缸杆上方，随气缸杆共同进行往复运动。
2.根据权利要求1所述的伸缩型晶圆扫描装置，其特征在于：所述气缸选用双杆气缸。
3.根据权利要求1所述的伸缩型晶圆扫描装置，其特征在于：所述底座上安装有护罩，所述直线驱动机构位于护罩内部。
4.一种晶圆扫描系统，其特征在于：包括权利要求1的伸缩型晶圆扫描装置，伸缩型晶圆扫描装置的后端安装有末端执行器，伸缩型晶圆扫描装置下方固定在机械手上。
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