CN109427633B - 检测芯片载具的设备、方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本揭露公开了一种芯片载具检测设备。在一实例中，设备包括：在外壁上具有开口的壳体；在壳体外的加载埠；在壳体内的机械手臂；以及处理器。加载端口耦接于外壁，且配置以加载芯片载具从而进行检测。机械手臂配置以移动连接到机械手臂的第一相机。第一相机配置以拍摄芯片载具的多个影像。处理器配置以处理所述多个影像，以检测芯片载具。

Description

检测芯片载具的设备、方法及系统
技术领域
本发明涉及一种检测芯片载具的设备、方法及系统。
背景技术
在半导体组件的制造期间，通常在许多工作站或加工机器上对组件进行处理。部分完成的组件或在制(work-in-process，WIP)部件(例如半导体芯片)的运输或输送是整个制造工艺中的要点。必须在各个工艺站点之间储存或运输半导体芯片，以进行各种制造工艺。
在半导体制造工艺中，通常芯片载具在不同芯片加工装置或其他工具的加载埠(load port)之间一次储存和运输多个芯片。芯片载具包括可承载多个芯片(例如是尺寸为200毫米或8寸的芯片)的标准机械接口(standard mechanical interface，SMIF)盒，或可承载尺寸为300毫米(12寸)或450毫米(18寸)的较大芯片的前开式一体芯片传送盒(frontopening unified pod，FOUP)。一般来说，芯片载具设计为最少可承载单一芯片。更具体地说，芯片载具可以包括多个槽位(slot)，每个槽位可以容纳一芯片。典型地，芯片载具承载约25个芯片。
通常使用空中悬吊式传输(overhead hoist transfer，OHT)系统以在处理程序中将芯片载具(例如FOUP或SMIF)从一个工具的加载埠运输到下一个工具的加载埠。由OHT传输系统运输的芯片载具通常具有门，以在传输过程中控制生产品质。举例而言，芯片载具的门能够密封芯片载具以防外部污染物的进入，从而保持芯片载具内的芯片之洁净度，及/或保护芯片以免于从芯片载具脱落。
由于重复使用和运输，芯片载具可能存在品质缺陷(quality defect)或甚至是灾难性故障(catastrophic failure)，此会影响被承载于芯片载具内的芯片的品质。举例而言，芯片载具可能具有破损的榫(tenon)、磨损的微型接点、栓锁钥匙槽(latch keygroove)上或过滤器上的缺陷。目前还没有检测芯片载具的工具来检测这些芯片载具上的缺陷。因此，期望开发出用于检测芯片载具的设备和方法。
发明内容
在一实施例中，公开了一种芯片载具的检测设备。该设备包括：壳体，在所述壳体的外壁上具有开口；加载埠，位于所述壳体外，其中所述加载埠耦接于所述外壁，且配置以加载芯片载具从而进行检测；机械手臂，位于所述壳体内，其中所述机械手臂配置以移动连接于所述机械手臂的第一相机，其中所述第一相机配置以拍摄所述芯片载具的多个影像；以及处理器，配置以处理所述多个影像，以检测所述芯片载具。
在另一实施例中，公开了一种检测芯片载具的方法。该方法包括：接收具有门的芯片载具；加载所述芯片载具，以进行检测；藉由被机械手臂移动的第一相机拍摄所述芯片载具的多个影像；沿第一方向打开所述芯片载具的所述门；将所述门沿着与所述第一方向不同的第二方向移动到停留区域；以及对所述多个影像进行处理，以检测所述芯片载具。
在又一些实施例中，公开了一种芯片载具检测系统。该系统包括：空中运输工具，用于运输芯片载具；以及检测组件。检测组件包括：外壁具有开口的壳体、在所述壳体外的加载埠、在所述壳体内的机械手臂以及处理器。所述加载埠耦接至所述外壁且包括输入台。所述输入台配置以接收由所述空中运输工具运输的所述芯片载具且加载所述芯片载具，以进行检测。所述机械手臂配置以移动连接于所述机械手臂的第一相机。所述第一相机配置以拍摄所述芯片载具的多个影像。处理器配置以对所述多个影像进行处理，以检测所述芯片载具。
附图说明
合附图阅读以下详细说明，会最好地理解本发明的各个方面。应注意，根据本行业中的标准惯例，各种特征并非按比例绘制。事实上，为论述清晰起见，可任意增大或减小各种特征的尺寸。在全文与附图中，相似的组件符号标示相似的特征。
图1A根据本揭露的一些实施例示出包括各种构件的示例性芯片载具检测组件。
图1B根据本揭露的一些实施例示出在图1A中所示的示例性芯片载具检测组件的详细的侧透视图。
图2根据本揭露的一些实施例示出包含在示例性芯片载具检测组件中的加载埠以及加载端口进行的一些芯片载具检测。
图3根据本揭露的一些实施例示出包含在示例性芯片载具检测组件中的固定相机以及固定相机进行的一些芯片载具检测。
图4根据本揭露的一些实施例示出包含在示例性芯片载具检测组件中的固定相机以及固定相机进行的其他芯片载具检测。
图5根据本揭露的一些实施例示出了包含在示例性芯片载具检测组件中的机械手臂以及以其上具有相机的机械手臂进行的一些芯片载具检测。
图6根据本揭露的一些实施例示出包含在示例性芯片载具检测组件中的机械手臂以及其上具有相机的机械手臂进行的其他芯片载具检测。
图7A-7I根据本揭露的一些实施例示出在各个检测阶段中以示例性芯片载具检测组件进行的芯片载具检测。
图8根据本揭露的一些实施例示出检测芯片载具的不同构件。
图9根据本揭露的一些实施例示出用于检测芯片载具的示例性方法的流程图。
图10根据本揭露的一些实施例示出用于检测芯片载具的另一个示例性方法的流程图。
图11根据本揭露的一些实施例示出包括芯片载具运输工具和用于检测芯片载具的芯片载具检测组件的半导体厂的一部分。
具体实施方式
以下公开内容提供用于实作本发明的不同特征的许多不同的实施例或实例。以下阐述组件及排列的具体实例以简化本公开内容。当然，这些仅为实例且不旨在进行限制。举例来说，以下说明中将第一特征形成在第二特征“之上”或第二特征“上”可包括其中第一特征及第二特征被形成为直接接触的实施例，且也可包括其中第一特征与第二特征之间可形成有附加特征、进而使得所述第一特征与所述第二特征可能不直接接触的实施例。另外，本公开内容可能在各种实例中重复使用参考编号及/或字母。这种重复使用是出于简洁及清晰的目的，而不是自身表示所论述的各种实施例及/或配置之间的关系。
此外，为易于说明，本文中可能使用例如“之下(beneath)”、“下面(below)”、“下部的(lower)”、“上方(above)”、“上部的(upper)”等空间相对性术语来阐述图中所示的一个组件或特征与另一(其他)组件或特征的关系。所述空间相对性术语旨在除图中所绘示的取向外还囊括装置在使用或操作中的不同取向。设备可具有其他取向(旋转90度或处于其他取向)，且本文中所用的空间相对性描述语可同样相应地进行解释。除非另有明确地说明，则诸如“附接(attached)”、“附着(affixed)”、“连接(connected)”和“互连(interconnected)”等术语是指一结构直接地或经由中间结构而间接地固定(secured)或附接至另一结构的关系，或指两者均为可移动的或固定的附着或相对关系。
除非另外定义，否则本文的所有术语(包括技术和科学术语)具有与所属领域中具有通常知识者所通常理解之涵义相同的涵义。将进一步理解，术语(诸如常用词典中所定义之术语)应被解释为具有与其在相关技术之上下文中之涵义一致的涵义，且不会以理想化或过于正式的意义来解释，除非本文明确如此限定。
现将详细地参考本发明的示例性实施例，示例性实施例的实例说明于图式中。只要有可能，相同组件符号在图式和描述中用来表示相同或相似的部分。
芯片载具是用于储存、运输和处理半导体芯片的典型组件。在半导体制造工艺中，通常芯片载具在不同芯片加工装置或其他工具的加载埠(load port)之间一次储存和运输多个芯片。芯片载具包括可承载多个芯片(例如是尺寸为200毫米或8寸的芯片)的标准机械接口(standard mechanical interface，SMIF)盒，或可承载尺寸为300毫米(12寸)或450毫米(18寸)的较大芯片的前开式一体芯片传送盒(front opening unified pod，FOUP)。一般来说，芯片载具设计为最少可承载单一芯片。更具体地说，芯片载具可以包括多个槽位(slot)，每个槽位可以容纳一芯片。典型地，芯片载具承载约25个芯片。
通常使用空中悬吊式传输(overhead hoist transfer，OHT)系统以在处理程序中将芯片载具(例如FOUP或SMIF)从一个工具的加载埠运输到下一个工具的加载埠。由于重复使用和运输，芯片载具可能存在品质缺陷(quality defect)或甚至是灾难性故障(catastrophic failure)，例如是破损的榫(tenon)、磨损的微型接点、栓锁钥匙槽(latchkey groove)上或过滤器上的缺陷，其将会对承载于芯片载具内的芯片之品质造成影响。
为了及时检测芯片载具的缺陷，本揭露介绍了用于自动地与系统性地检测芯片载具的设备和方法。在一些实施例中，设备整合了6轴机械手臂、一或多个相机以及加载/卸载机构，以共同地实现自动芯片载具检测。
在一实施例中，设备包括在其外壁上具有开口的壳体、在壳体外的加载埠、在壳体内的机械手臂以及处理器。加载埠耦接至所述外壁，并配置成经由所述开口加载芯片载具，以供检测。机械手臂可以有6个旋转轴以用于移动连接到机械手臂的第一相机。第一相机可以是电荷耦接组件(charge coupled device，CCD)相机，配置以拍摄芯片载具的多个影像。处理器可以处理所述多个影像，以藉由例如是在所述多个影像上应用自动光学检测(automated optical inspection，AOI)算法检测芯片载具是否存在品质缺陷和灾难性故障。
在一些实施例中，加载埠包括输入台(input table)，配置以接收芯片载具。该芯片载具具有面向位于所述外壁上的开口的门。输入台可以沿着垂直于所述外壁的第一方向而相对于壳体移动。设备更可包括壳体内的开启机构(opening mechanism)，用于将芯片载具的门沿第一方向打开，并在检测芯片载具时将门沿与第一方向不同的第二方向移动到壳体内的停留区域(rest area)。
机械手臂上的CCD相机可以在门打开之前拍摄芯片载具的门之外侧的第一影像，且在打开门之后拍摄芯片载具内的一或多个影像。根据这些影像，处理器可以判断门的栓锁钥匙凹槽是否存在缺陷、过滤器是否存在缺陷、榫是否有缺陷或断裂以及芯片载具中的微型接点是否磨损。
设备更可包括第二相机。第二相机位于壳体内以及开启机构的上方。相较于一般的门开启机构，所述门沿第一方向开启更远的距离，例如至少距离芯片载具15厘米，以使第二相机可拍摄到门的顶侧的第二影像。处理器被配置为根据第二影像来判断门上的密封条(sealing strip)是否磨损。
设备更可包括第三相机。第三相机位于壳体内部，并且面向停留区域。在门移到停留区域后，第三相机可以拍摄到门的内侧的第三影像。处理器被配置为根据第三影像来判断门的内侧上是否存在缺陷。
设备可以进一步包括第四相机。第四相机位于壳体外，并耦接到外壁。第四相机可拍摄芯片载具的冠部(top head)的影像。冠部配置为空中运输工具，例如是OHT系统，以拾取和运输芯片载具。处理器配置成根据影像判断冠部是否存在疏松或遗失的螺丝，以及判断冠部是否弯曲。
设备更可包括关闭机构(closing mechanism)。关闭机构被配置以用于在检测之后将门沿着第二方向从停留区域移回；并将门沿着第一方向关回芯片载具上。在一些实施例中，关闭机构与开启机构相同。在其他实施例中，关闭机构与开启机构为不同的装置。
在一些实施例中，加载埠包括感测器。感测器被配置以产生芯片载具的底板(bottom plate)的影像。处理器被配置为进行以下操作的至少一者：根据影像判断在底板上的入口和出口的气流是否顺畅；根据影像判断底板上的螺丝是否疏松或遗失；以及根据影像校验底板上的资讯接垫(information pad)的状态。
在接收一或多个指令时，处理器也可以进行以下操作的至少一者：切换设备的远端(remote)和近端(local)的操作模式；切换加载埠的自动和手动的加载模式；调整机械手臂以判断第一相机的位置和方向；以及调整第一相机的一或多个光学参数。
据了解，本揭露适用于各种芯片载具的自动检测。适用的芯片载具包括，但不限于，SMIF、FOUP以及前开式传送盒(front opening shipping box，FOSB)。所公开的设备可以监测芯片载具的品质/缺陷状态，并将状态即时(例如是在几秒钟内)报告至上级系统(upper level system)。所公开的设备可以对检测结果应用自动量化标准(automaticquantified standard)来判断芯片载具的状态，而不是依靠人为的手动判断。由于芯片载具的缺陷会对半导体芯片的品质造成影响，所公开的自动芯片载具检测方法可藉由及时检测芯片载具的缺陷来提高半导体的制造良率、减少使用具有缺陷的芯片载具及/或即时对芯片载具的缺陷进行处理。
图1A根据本揭露的一些实施例示出包括各种构件的示例性芯片载具检测组件100。图1B根据本揭露的一些实施例示出在图1A中所示的示例性芯片载具检测组件100的详细的侧透视图。如图1A和图1B所示，示例性的芯片载具检测组件100包括机械手臂110、机械手臂上的相机120、固定的相机130、加载埠140、开启机构150以及处理器170，其可进行自动光学检测算法160来进行自动芯片载检测。
本实例中的芯片载具检测组件100包括壳体102。壳体102的外壁104上具有开口106。加载埠140位于壳体102外，且耦接至外壁104。加载埠140包括输入台142，其被配置为接收具有面向外壁104上的开口106的门的芯片载具(图1A或图1B中未示出)。在检测过程中，芯片载具内部不含芯片。输入台142在至少沿着垂直于外壁104的第一方向(亦即沿图1B所示的-X方向)上可相对于壳体102移动。
在一些实施例中，加载埠140可被客制化为包括感测器，其被配置以产生放置在台(输入台)142上的芯片载件的底板的影像。可使用影像来判断底板上的入口气流和出口气流是否顺畅、底板上的螺丝是否疏松或遗失、以及校验底板上的资讯接垫的状态。
当芯片载具放置于输入台142上时，位于壳体102外且耦接至外壁104的相机132可拍摄芯片载具的冠部的影像。当载具被放置在台(输入台)142上时，相机132位于载具上方。冠部配置为空中运输工具(例如OHT)，以拾取和运输芯片载具。根据这个影像，处理器170可以判断冠部的螺丝是否疏松或遗失，以及判断冠部是否弯曲。
加载端口140可以加载芯片载具，以进行检测。当被加载时，芯片载具的门可以沿-X方向移动进入壳体102内部，使得开启机构150可以打开芯片载具的门。机械手臂110上的相机120可以在门打开前拍摄芯片载具的门之外侧的影像。根据该影像，处理器170可以根据第一影像判断门的栓锁凹槽上是否存在缺陷。
开启机构150位于壳体102的内部，并且可相对于壳体102沿着Z/-Z(上下)和X/-X(前后)方向移动。在本实例中，为了打开芯片载具的门，开启机构150可以沿着Z方向朝上移动，以在同一高度上与门对齐。然后，开启机构150可以沿着X方向向前移动，以便耦接到门，并且例如使用栓锁钥匙打开门。在开启门之后，开启机构150可沿-X方向向后移动以将门从芯片载具分离，然后将门沿-Z方向朝下移动到壳体102内的停留区域152。门被保持在停留区域152中，而此时机械手臂110上的相机120对芯片载具的内部进行检测。
可以理解的是，一旦门可装入开口106中，则固定门在Y方向上之位置，使得开启机构150可被预先配置为配合在Y方向上的相同位置，并且开启机构150不需依照每一载入的芯片载具调整自身的Y轴位置。在一实施例中，一旦接收到指令，处理器170就可以调整开启机构150的Y轴位置。
载具检测组件100更可包括相机130。相机130位于壳体102内和开启机构150上方。固定的相机130耦接至壳体102，且当载具被放置在台(输入台)142上并装配到开口106中时，相机130位于载具的门的上方。当开启机构150打开门时，相机130可以从门的上方拍摄门的影像。为了清楚地看到门的上视图，开启机构150可以将门沿着-X方向向后移动，而距离芯片载具的距离D155比一般的门开启机构更远。举例而言，距离D155可能至少为15厘米。根据该影像，处理器170可以判断门上的密封条是否磨损。
载具检测组件100更可包括相机134。相机134位于壳体102内，并且面向停留区域152。当载具被放置在台(输入台)142上并且装配到开口106中时，相机134被耦接到壳体102并且位于载体的门的下方。相机134面向停留区域152，而门将被移动到停留区域152，以进行检测。相机134被配置为在门被移动到停留区域152之后拍摄门内侧的影像。根据该影像，处理器170可以判断在门的内侧上是否存在缺陷。
该实例中的机械手臂110位于壳体102内，并具有用于移动相机120的6个旋转轴。如图1B所示，机械手臂110可称为“6轴机械手臂”，其可以沿着X、-X、Y、-Y、Z和-Z方向移动相机120。在门打开并移动到停留区域152后，机械手臂110可以将连接到机械手臂110的相机120沿6个方向中的任何一个方向移动，以在不同的位置与不同的角度拍摄芯片载具内部的影像。根据这些影像，处理器170可以判断过滤器是否存在缺陷、榫是否有缺陷或断裂以及芯片载具中的微型接点是否磨损。在一些实施例中，相机120可以包括3个闪光灯122。3个闪光灯122位于透镜124的周围，以在不同位置进行影像拍摄时提供良好的光线。
本实例中的处理器170位于壳体102内，并位于机械手臂110的下方。可以理解的是，以便于设计的考虑，处理器170可以位于芯片载具检测组件100的其他位置。处理器170可以电连接到芯片载具检测组件100的相机，以接收相机所拍摄的影像。处理器170可以对所拍摄的影像进行自动光学检测算法160，以进行自动芯片载具检测。
在检测之后，开启机构150可以通过以下方式将门关闭至芯片载具上：将门从停留区域152沿着Z方向朝上移动，以使门与芯片载具在同一高度上对齐；沿着X方向向前移动门；以及藉由使用例如是栓锁钥匙以将门关闭至芯片载具上。
处理器170可自动地将芯片载具的检测结果报告至上级系统，例如是向管理者或向资讯(information technology，IT)部门报告。上级系统可以判断该将芯片载具传送到何处。
在一实施例中，根据检测结果，处理器170可以自动判断是否该传送芯片载具。举例而言，当芯片载具未通过检测时(亦即即检测结果未通过预定标准或阈值时)，可将芯片载具送至厂房以对缺陷进行处理。当通过检测时(亦即通过预定标准或阈值的检测结果)，可将芯片载具送到芯片室，以携载和运输芯片。
在另一实施例中，如果芯片载具通过检测，处理器170会自动将芯片载具传送至芯片室，以携载并运输芯片。另一方面，如果芯片载具未通过检测时，则会报告上级并等待进一步的指令。
图2根据本揭露的一些实施例示出包含在示例性芯片载具检测组件100中的加载埠140以及加载埠140进行的一些芯片载具检测。如上所述，加载埠140可以包括一个感测器，以在Z方向上由底部向上拍摄芯片载具的底板210的影像。如图2所示，底板210包括气流入口/出口212。感测器可以例如是根据影像212-1或根据气流压力感测来检测在底板210上通过入口/出口212的气流是否顺畅。举例而言，如影像212-1所示，气流入口/出口存在不平坦且未适当地装配的缺陷。
根据感测器所拍摄的影像214-1与影像214-2，处理器170可以校验底板210上的螺丝214的状态，以查看底板210上的螺丝是否疏松或遗失。举例而言，如影像214-1所示，底板210上缺少螺丝。
根据底板210上垫的影像216，处理器170可以校验芯片载具是否在垫上被正确地标记。在这个实施例中，垫是资讯接垫，且包括4个孔217，分别编号为A、B、C、D。藉由不插入4个孔217或插入4个孔217中的一或多者，可以根据芯片载具中的芯片在半导体工艺中所在的不同阶段而对芯片载具进行不同的标记。芯片载具中的所有芯片应处于半导体工艺中的同一阶段，亦即皆具有相同的已沈积的层以及皆等待相同的层形成于其上。由垫上的孔217(A、B、C、D)的插拔组合所代表的芯片载具上的垫的状态应对应到芯片载具内的芯片的正确阶段。基于预配置的表格的资讯，处理器170可根据对影像216的分析来判断垫的状态是否正确。如果垫的状态与预配置表中芯片载具的识别码(identification，ID)不匹配，则处理器170将报告此错误。接着，可以校验此错误是由于芯片的错误安装，还是由于错误地插拔垫上的孔217(A、B、C、D)，并相应地修正此错误。
图3根据本揭露的一些实施例示出包含在示例性芯片载具检测组件100中的固定相机130、固定相机132、固定相机134，以及所述固定相机进行的一些芯片载具检测。如上所述，固定相机130位于壳体102的内部且位于开启机构150的上方，以在门被开启机构150打开时，从门的上方以从顶侧沿着-Z方向朝下拍摄门的影像310。图3中影像310的子影像312经放大以显示门上的密封条。根据子影像312，处理器170可以判断在密封条或榫318上是否存在缺陷。
在一实施例中，处理器170可以根据自动光学检测算法对拍摄的影像(例如是子影像312)进行影像处理。举例而言，藉由使用参考点及/或参考线测量子影像312上的密封条的厚度，而可检测到某些突出部分或不平整(unevenness)处316。
相机132位于壳体102外并位于加载埠的台上，以用于沿-Z方向由上朝下拍摄芯片载具的冠部(top head)的影像320。冠部被配置为空中运输工具(例如OHT)，以拾取和运输芯片载具。因此，如果冠部的螺丝疏松或遗失及/或如果冠部弯曲，则在运输过程中芯片载具有从OHT掉落的风险。处理器170可以基于自动光学检测算法对影像320进行影像处理。举例而言，藉由使用参考点及/或参考线，处理器170可以判断具有正方形形状的冠部是笔直地沿着参考线324，还是相对于芯片载具弯曲或扭曲。处理器170还可以根据对影像320的测量来检测冠部上的任何螺丝322是否疏松或遗失。为了检测缺陷，处理器170可以将测量结果与预设阀值进行比较，或者将拍摄的影像与储存为对于无缺陷情况之参考(reference)的控制影像进行比较。
图4根据本揭露的一些实施例示出包含在示例性芯片载具检测组件100中的固定相机130、固定相机132、固定相机，以及所述固定相机进行的其他芯片载具检测。如上所述，相机134固定在壳体102内并面向停留区域152，以在门沿着-X方向移动到停留区域152之后拍摄门的内侧的影像430与影像440。藉由比较测量结果与预设阀值，或者将每一拍摄的影像与储存为对于无缺陷情况的参考(reference)的控制影像进行比较，处理器170可以利用参考线450检测门的内侧的缺陷。
图5根据本揭露的一些实施例示出了包含在示例性芯片载具检测组件中100的机械手臂110以及以其上具有相机的机械手臂进行的一些芯片载具检测。如上所述，机械手臂110位于壳体102内，并具有6个旋转轴，以移动相机120而在不同位置及/或从不同角度拍摄芯片载具的影像。
在门打开之前，相机120可拍摄门的外侧上的栓锁钥匙(或所述栓锁钥匙凹槽)的影像510。根据影像510，处理器170可以藉由将测量结果与预设阀值进行比较，或者将每一拍摄的影像与储存为对于无缺陷情况的参考的控制影像进行比较，以检测栓锁钥匙凹槽上的缺陷(例如是不平整或刮痕512)。
相机120可拍摄芯片载具的榫之影像520与影像520’。根据影像520与影像520’，处理器170可以利用参考线522与参考线522’检测榫上的缺陷(例如破裂或刮痕)。相机120可拍摄位于芯片载具底部和内部的过滤器的影像530。根据影像530，处理器170可利用参考线532检测过滤器上的缺陷(例如聚积(stock)或堵塞(clog))。
图6根据本揭露的一些实施例示出包含在示例性芯片载具检测组件100中的机械手臂110以及其上具有相机的机械手臂进行的其他芯片载具检测。如图6所示，相机120可拍摄芯片载具中微型接点的影像610与影像620。根据影像610与影像620，处理器170可利用参考线612与参考线622检测微型接点上的缺陷(例如，磨损或熔化)。
在处理器170检测到任何上述缺陷后，处理器170可以向上级系统报告以使芯片载具在一段时间内不携载任何芯片，直到经检测的缺陷被解决为止。
图7A-7I根据本揭露的一些实施例示出在各个检测阶段中以示例性芯片载具检测组件700进行的芯片载具检测。在一些实施例中，芯片载具检测组件700可能与芯片载具检测组件100具有类似的结构，如图1-6所示。
如图7A和图7B所示，例如藉由OHT将芯片载具710放置在芯片载具检测组件700的台720上。芯片载具710具有位于底部的底板712以及门714。门714面向芯片载具检测组件700的外壁740上的开口730。芯片载具检测组件700具有耦接到台720并配置成检测底板712的感测器。芯片载具检测组件700还具有位于外壁740外侧的相机132，以拍摄芯片载具710的冠部716的影像，以检测冠部716。
在图7A所示的阶段，藉由感测器检测底板712、打开指示灯722并且关闭指示灯724。在图7B所示的阶段，检测底板712、将芯片载具710沿着-X方向朝着开口730移动、藉由外部相机132检测冠部716、关闭指示灯722并且打开指示灯724。
图7C-7I示出了芯片载具检测组件700的壳体的内部视图。如图7C所示，在门714’的外侧上有两个栓锁钥匙凹槽718，其中门714’已装配于开口730中。在图7C所示的阶段，机械手臂110将连接到机械手臂110的相机120朝X方向移动以拍摄门714’的外侧的影像，例如是用于检测栓锁钥匙凹槽718。
如图7D所示，最初位于门714’下方的开启机构150沿Z方向朝上移动以与门714’对齐。在图7E所示的阶段，开启机构150沿着X方向向前移动以耦接到门714’。在一实施例中，开启机构150包括与一对栓锁凹槽718对应的一对栓锁钥匙，并包括对应于门714’上的一对吸孔(suction hole)的一对真空引脚(vacuum pin)。当开启机构150沿X方向朝门714’方向移动时，将一对栓锁钥匙插入一对栓锁凹槽718内，且将一对真空引脚插入一对吸孔。当真空引脚插入门714’上的相应吸孔中时，每个真空引脚可以包括真空穿孔，通过该真空穿孔施加真空压力。基于真空压力，门714’被吸附并由开启机构150固持，使得开启机构150可在门714’解锁或打开后与门714’一起移动。在将门714’拉向开启机构150之前或之后，一对栓锁钥匙可用于旋转门714’上的锁(例如旋转90°)，以将门714’解锁。
在图7F所示的阶段，开启机构150与附接的门714’沿着-X方向向后移动。在图7G所示的阶段，开启机构150沿着-Z方向将门714’向下移动，而开启机构150上的固定相机130拍摄门714’的影像，以例如是检测密封条。为了得到密封条的上视图的清晰影像，开启机构150可以将门沿着-X方向向后移动距离芯片载具更远的距离D155，而非如一般门开启机构所移动的距离。举例而言，距离D155至少为15厘米。
如图7H所示，相机134嵌入于加载埠中，并在门714’打开后面向门714’所在的停留区域。在图7H所示的阶段，相机134朝向-X方向拍摄门714’的内侧的影像，以例如是检测门714’的内侧。
在图7I所示的阶段，机械手臂110利用其高运动灵活性移动连接到机械手臂110的相机120，以拍摄芯片载具710内各部分的影像。芯片载具检测组件700可以包括处理器，以例如是藉由自动光学检测算法对相机拍摄的所有影像进行影像处理。在一实施例中，芯片载具检测组件700对FOUP载具进行检测的时间约为3.5分钟。检测结束后，芯片载具检测组件700可以自动报告检测结果。
图8根据本揭露的一些实施例示出检测芯片载具的不同构件。如图8所示，组件840包括机械手臂842、一或多个相机844和加载埠846。组件840可用于进行如上所述的芯片载具检测。组件840可以具有与图1-6中所示的芯片载具检测组件100类似的结构，或者俱有与图7A-7I中所示的芯片载具检测组件700类似的结构。
包括使用者852、数据库854和资料856的上级系统850可以经由接口810监视和控制组件840的操作。举例而言，上级系统850可以经由接口810产生或更新由组件840实作的算法830。举例而言，用户852可以经由接口810对组件840下指令，以切换设备的远端和近端的操作模式；切换加载埠的自动和手动的加载模式；调整机械手臂以判断连接到机械手臂的相机的位置和方向；或调整相机的一或多个光学参数。
如果检测结果指示检测到芯片载具的缺陷或故障，则组件840可以经由接口810向上级系统850或向IT部门报告缺陷或故障，并且等待进一步的指令(例如是将芯片载具送修)。
图9根据本揭露的一些实施例示出用于检测芯片载具的示例性方法900的流程图。如图9所示，在操作902处，接收具有门的芯片载具。在操作904处，加载芯片载具以供检测。在操作906处，由机械手臂移动的相机拍摄芯片载具的多个影像。在操作908处，沿第一方向打开芯片载具的门。在操作910处，将门沿着与第一方向不同的第二方向移动到停留区域。在操作912处，对所述多个影像进行处理，以检测芯片载具。如果在操作914处检测到任何缺陷，则在操作916处将芯片载具发送到工厂以处理缺陷。如果在操作914处没有检测到缺陷，则在操作918处发送芯片载具以承载和运输芯片。
图10根据本揭露的一些实施例示出用于检测芯片载具的另一个示例性方法1000的流程图。如图10所示，在操作1002处，接收具有门的芯片载具。在操作1004处，加载芯片载具以供检测。在操作1006处，产生芯片载具的底板的影像。在操作1008处，拍摄芯片载具的冠部的影像。在操作1010处，拍摄芯片载具的门的外侧的影像。在操作1012处，沿第一方向打开芯片载具的门。在操作1014处，当门被打开时，从门的上方拍摄门的影像。在操作1016处，将门沿着与第一方向不同的第二方向移动到停留区域。在操作1018处，在门移动到停留区域之后，拍摄门的内侧的影像。在操作1020处，以自动光学检测算法对影像进行处理，以检测芯片载具。在操作1022处，在检测之后，将门沿着第二方向从停留区域移回。在操作1024处，将芯片载具的门沿着第一方向关闭到芯片载具上。
可以理解图9和图10所示步骤(操作)的顺序可根据本揭露的不同实施例而改变。
图11根据本揭露的一些实施例示出包括芯片载具运输工具1140和用于检测芯片载具的芯片载具检测组件100的半导体厂FAB的一部分。图11中所示的FAB的部分可以是自动物料搬运系统(automatic material handling system，AMHS)1100的示意性透视图。如图11所示，AMHS 1100包括芯片载具运输工具1140(例如是OHT系统)和芯片载具检测组件100。芯片载具检测组件100可以是以上根据图1-10公开的任何检测组件。
在一实例中，OHT系统(芯片载具运输工具)1140包括静止道路(track)或可操作以引导具有滚轮(wheel)的OHT运载工具1150的移动之轨道的网路。上述轨道支撑且悬吊(suspend)具有滚轮的OHT运载工具1150。在一些实施例中，轨道是安装到FAB的天花板1180及/或壁上并从天花板1180及/或壁悬吊的单轨(monorail)。本领域中具有通常知识者将会理解轨道可具有任何适合的横截面配置(cross-sectional configuration)，只要轨道能够适当地支撑OHT车辆1150以使OHT车辆(OHT运载工具)1150进行滚动(rolling motion)。
OHT车辆(OHT运载工具)1150可操作以运送芯片载具1110通过FAB，而用于工艺内(intra-bay)或工艺间(inter-bay)的移动。OHT车辆(OHT运载工具)1150被配置和构造成承载储存多个芯片的芯片载具1110，并且在实质上水平或侧向的方向上将芯片载具1110从FAB内的一位置传输至另一位置。
OHT车辆1150被配置且可操作以拾取、升起/下降、承载、铰接(articulate)和释放芯片载具1110。在一实施例中，OHT车辆(OHT运载工具)1150包括电机驱动(motor-driven)或气动起重(pneumatic hoisting)机构1152。机构1152通常由夹具组件构成，该夹具组件包括一或多个可伸缩和可伸展的夹臂，夹臂在其端部上具有夹持器，该夹持器被配置以用于锁定到在芯片载具1110上的配合钩(mating hook)或凸缘(flange)。起重机构1152可操作以垂直升高和下降夹具和附着于夹具的芯片载具1110。
如图11所示，OHT车辆(OHT运载工具)1150可以承载芯片载具1110、沿着轨道输输芯片载具1110、并且将芯片载具1110释放到芯片载具检测组件100的台上。藉由拍摄芯片载具1110的影像并在影像上应用自动光学检测算法，芯片载具检测组件100可以自动检测芯片载具1110的外部和内部是否存在缺陷或故障，其方式类似于已经参照图1-10所进行的描述。芯片载具检测组件100可以位于FAB的地板1190上。
检测芯片载具之后，芯片载具检测组件100可以将包括任何检测到的缺陷或故障的检测结果报告给上级系统，并卸载芯片载具1110。一旦从上级系统(例如，管理者)接收到指令，芯片载具检测组件100可通知OHT车辆(OHT运载工具)1150，以从芯片载具检测组件100中拾取芯片载具1110并传输芯片载具1110，从而修复检测到的缺陷。或者，假如芯片载具1110上的芯片载具检测组件100没有检测到缺陷，则携载芯片。
在一实施例中，公开了一种芯片载具的检测设备。该设备包括：壳体，在所述壳体的外壁上具有开口；加载埠，位于所述壳体外，其中所述加载埠耦接于所述外壁，且配置以加载芯片载具从而进行检测；机械手臂，位于所述壳体内，其中所述机械手臂配置以移动连接于所述机械手臂的第一相机，其中所述第一相机配置以拍摄所述芯片载具的多个影像；以及处理器，配置以处理所述多个影像，以检测所述芯片载具。
在一些实施例中，所述加载埠包括输入台，配置以接收所述芯片载具，所述芯片载具在所述外壁上具有面向所述开口的门，所述输入台在垂直于所述外壁的第一方向上相对于所述壳体为可移动的；以及所述芯片载具检测设备更包括开启机构，位于所述壳体内，其中所述开启机构配置以：沿所述第一方向打开所述芯片载具的所述门，以及沿着第二方向将所述门移动到所述壳体内的停留区域，所述第二方向与所述第一方向不同。在一些实施例中，所述多个影像包括在打开所述门之前所述芯片载具的所述门的外侧的第一影像以及在打开所述门之后在所述芯片载具内的一或多个拍摄到的影像；以及所述处理器配置以进行以下至少一者：根据所述第一影像判断所述门的栓锁凹槽是否有缺陷，根据所述一或多个影像判断过滤器是否存在缺陷，根据所述一或多个影像判断榫是否存在缺陷或断裂，以及根据所述一或多个影像判断所述芯片载具中的微型接点是否磨损。在一些实施例中，所述芯片载具检测设备更包括第二相机，所述第二相机位于所述壳体内；所述第二相机耦接至所述壳体并位于所述开启机构上方，且配置以在沿所述第一方向打开所述门时从所述门的上方拍摄所述门的第二影像，所述打开的门至所述芯片载具的距离最短为15厘米；以及所述处理器配置以根据所述第二影像来判断所述门上的密封条是否磨损。在一些实施例中，所述芯片载具检测设备更包括第三相机，位于所述壳体内；所述第三相机耦接于所述壳体并位于面向所述停留区域处，且配置以在所述门移动到所述停留区域后拍摄所述门的内侧的第三影像；以及所述处理器配置以根据所述第三影像来判断所述门的所述内侧是否存在缺陷。在一些实施例中，芯片载具检测设备更包括关闭机构，配置以用于：在检测后沿着所述第二方向将所述门从所述停留区域移回；以及沿所述第一方向关闭所述芯片载具的所述门。在一些实施例中，所述芯片载具检测设备更包括第四相机，位于所述壳体外；所述第四相机耦接于所述外壁，以拍摄所述芯片载具的冠部的影像；所述冠部配置成空中运输工具，以拾取和运输所述芯片载具；以及所述处理器配置以根据所述影像判断所述冠部的螺丝是否疏松或遗失，以及判断所述冠部是否弯曲。在一些实施例中，所述加载埠包括感测器，所述感测器配置以产生所述芯片载具的底板的影像；以及所述处理器配置以进行以下至少一者：根据所述影像判断所述底板上的入口和出口的气流是否顺畅；根据所述影像判断所述底板上的螺丝是否疏松或遗失；以及根据所述影像校验在所述底板上的资讯接垫的状态。在一些实施例中，所述机械手臂具有6个旋转轴，用于移动所述第一相机；以及所述第一相机是电荷耦接组件相机。在一些实施例中，所述处理器被配置为藉由对所述多个影像应用自动光学检测算法来检测所述芯片载具的灾难性故障和品质缺陷。在一些实施例中，所述处理器进一步配置为进行以下至少一者：切换所述芯片载具检测设备的远端与近端的操作模式；切换所述加载埠的自动和手动的加载模式；调整所述机械手臂以判断所述第一相机的位置和方向；以及调整所述第一相机的一或多个光学参数。
在另一实施例中，公开了一种检测芯片载具的方法。该方法包括：接收具有门的芯片载具；加载所述芯片载具，以进行检测；藉由被机械手臂移动的第一相机拍摄所述芯片载具的多个影像；沿第一方向打开所述芯片载具的所述门；将所述门沿着与所述第一方向不同的第二方向移动到停留区域；以及对所述多个影像进行处理，以检测所述芯片载具。
在一些实施例中，所述多个影像包括在打开所述门之前所述芯片载具的所述门的外侧的第一影像以及在打开所述门之后所述芯片载具内的一或多个拍摄的影像；以及所述检测芯片载具的方法进一步包括以下最少一者：根据所述第一影像判断所述门的栓锁凹槽是否有缺陷，根据所述一或多个影像判断过滤器是否存在缺陷，根据所述一或多个影像判断榫是否存在的缺陷或断裂，以及根据所述一或多个影像判断所述芯片载具中的微型接点是否磨损。在一些实施例中，检测芯片载具的方法更包括：在沿所述第一方向打开所述门时，从所述门的上方拍摄所述门的第二影像，所述打开的门至所述芯片载具的距离最短为15厘米；以及根据所述第二影像判断所述门上的密封条是否磨损。在一些实施例中，检测芯片载具的方法更包括：在所述门移动到所述停留区域后，拍摄所述门的内侧的第三影像；以及根据所述第三影像判断所述门的所述内侧是否有缺陷。在些实施例中，检测芯片载具的方法更包括：拍摄所述芯片载具的冠部的影像，其中所述冠部配置为空中运输工具以拾取并运输所述芯片载具；以及根据所述影像判断所述冠部的螺丝是否疏松或遗失，以及判断所述冠部是否弯曲。在一些实施例中，检测芯片载具的方法更包括：产生所述芯片载具的底板的影像；以及进行以下至少一者：根据所述影像判断所述底板上的入口和出口之气流是否顺畅；根据感测器判断所述底板上的螺丝是否疏松或遗失；以及根据所述感测器检测所述底板上的资讯接垫的状态。在一些实施例中，所述机械手臂具有6个旋转轴，用于移动所述第一相机；以及所述第一相机是电荷耦接组件相机。在一些实施例中，检测芯片载具的方法更包括：在检测后沿着所述第二方向将所述门从所述停留区域移回；沿所述第一方向关闭所述芯片载具的所述门；以及对所述多个影像应用自动光学检测算法，以检测所述芯片载具是否具有灾难性故障和品质缺陷。
在又一些实施例中，公开了一种芯片载具检测系统。该系统包括：空中运输工具，用于运输芯片载具；以及检测组件。检测组件包括：外壁具有开口的壳体、在所述壳体外的加载埠、在所述壳体内的机械手臂以及处理器。所述加载埠耦接至所述外壁且包括输入台。所述输入台配置以接收由所述空中运输工具运输的所述芯片载具且加载所述芯片载具，以进行检测。所述机械手臂配置以移动连接于所述机械手臂的第一相机。所述第一相机配置以拍摄所述芯片载具的多个影像。处理器配置以对所述多个影像进行处理，以检测所述芯片载具。
虽然本发明实施例已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (20)

1.一种芯片载具检测设备，其特征在于，包括：
壳体，在所述壳体的外壁上具有开口；
加载埠，位于所述壳体外，其中所述加载埠耦接于所述外壁，且配置以加载芯片载具从而进行检测；
机械手臂，位于所述壳体内，其中所述机械手臂配置以移动连接于所述机械手臂的第一相机，其中所述第一相机配置以拍摄所述芯片载具的多个影像；以及
处理器，配置以处理所述多个影像，以检测所述芯片载具。
2.根据权利要求1所述的芯片载具检测设备，其特征在于：
所述加载埠包括输入台，配置以接收所述芯片载具，所述芯片载具在所述外壁上具有面向所述开口的门，所述输入台在垂直于所述外壁的第一方向上相对于所述壳体为可移动的；以及
所述芯片载具检测设备更包括开启机构，位于所述壳体内，其中所述开启机构配置以：
沿所述第一方向打开所述芯片载具的所述门，以及
沿着第二方向将所述门移动到所述壳体内的停留区域，所述第二方向与所述第一方向不同。
3.根据权利要求2所述的芯片载具检测设备，其特征在于：
所述多个影像包括在打开所述门之前所述芯片载具的所述门的外侧的第一影像以及在打开所述门之后在所述芯片载具内的一或多个拍摄到的影像；以及
所述处理器配置以进行以下至少一者：
根据所述第一影像判断所述门的栓锁凹槽是否有缺陷，
根据所述一或多个影像判断过滤器是否存在缺陷，
根据所述一或多个影像判断榫是否存在缺陷或断裂，以及
根据所述一或多个影像判断所述芯片载具中的微型接点是否磨损。
4.根据权利要求2所述的芯片载具检测设备，其特征在于：
所述芯片载具检测设备更包括第二相机，所述第二相机位于所述壳体内；
所述第二相机耦接至所述壳体并位于所述开启机构上方，且配置以在沿所述第一方向打开所述门时从所述门的上方拍摄所述门的第二影像，所述打开的门至所述芯片载具的距离最短为15厘米；以及
所述处理器配置以根据所述第二影像来判断所述门上的密封条是否磨损。
5.根据权利要求2所述的芯片载具检测设备，其特征在于：
所述芯片载具检测设备更包括第三相机，位于所述壳体内；
所述第三相机耦接于所述壳体并位于面向所述停留区域处，且配置以在所述门移动到所述停留区域后拍摄所述门的内侧的第三影像；以及
所述处理器配置以根据所述第三影像来判断所述门的所述内侧是否存在缺陷。
6.根据权利要求2所述的芯片载具检测设备，其特征在于：更包括关闭机构，配置以用于：
在检测后沿着所述第二方向将所述门从所述停留区域移回；以及
沿所述第一方向关闭所述芯片载具的所述门。
7.根据权利要求1所述的芯片载具检测设备，其特征在于：
所述芯片载具检测设备更包括第四相机，位于所述壳体外；
所述第四相机耦接于所述外壁，以拍摄所述芯片载具的冠部的影像；
所述冠部配置成空中运输工具，以拾取和运输所述芯片载具；以及
所述处理器配置以根据所述影像判断所述冠部的螺丝是否疏松或遗失，以及判断所述冠部是否弯曲。
8.根据权利要求1所述的芯片载具检测设备，其特征在于：
所述加载埠包括感测器，所述感测器配置以产生所述芯片载具的底板的影像；以及
所述处理器配置以进行以下至少一者：
根据所述影像判断所述底板上的入口和出口的气流是否顺畅；
根据所述影像判断所述底板上的螺丝是否疏松或遗失；以及
根据所述影像校验在所述底板上的资讯接垫的状态。
9.根据权利要求1所述的芯片载具检测设备，其特征在于：
所述机械手臂具有6个旋转轴，用于移动所述第一相机；以及
所述第一相机是电荷耦接组件相机。
10.根据权利要求1所述的芯片载具检测设备，其特征在于：所述处理器被配置为藉由对所述多个影像应用自动光学检测算法来检测所述芯片载具的灾难性故障和品质缺陷。
11.根据权利要求1所述的芯片载具检测设备，其特征在于：所述处理器进一步配置为进行以下至少一者：
切换所述芯片载具检测设备的远端与近端的操作模式；
切换所述加载埠的自动和手动的加载模式；
调整所述机械手臂以判断所述第一相机的位置和方向；以及
调整所述第一相机的一或多个光学参数。
12.一种检测芯片载具的方法，其特征在于，包括：
接收具有门的芯片载具；
加载所述芯片载具，以进行检测；
藉由被机械手臂移动的第一相机拍摄所述芯片载具的多个影像；
沿第一方向打开所述芯片载具的所述门；
将所述门沿着与所述第一方向不同的第二方向移动到停留区域；以及
对所述多个影像进行处理，以检测所述芯片载具。
13.根据权利要求12所述的检测芯片载具的方法，其特征在于：
所述多个影像包括在打开所述门之前所述芯片载具的所述门的外侧的第一影像以及在打开所述门之后所述芯片载具内的一或多个拍摄的影像；以及
所述检测芯片载具的方法进一步包括以下最少一者：
根据所述第一影像判断所述门的栓锁凹槽是否有缺陷，
根据所述一或多个影像判断过滤器是否存在缺陷，
根据所述一或多个影像判断榫是否存在的缺陷或断裂，以及
根据所述一或多个影像判断所述芯片载具中的微型接点是否磨损。
14.根据权利要求12所述的检测芯片载具的方法，其特征在于，更包括：
在沿所述第一方向打开所述门时，从所述门的上方拍摄所述门的第二影像，所述打开的门至所述芯片载具的距离最短为15厘米；以及
根据所述第二影像判断所述门上的密封条是否磨损。
15.根据权利要求12所述的检测芯片载具的方法，其特征在于，更包括：
在所述门移动到所述停留区域后，拍摄所述门的内侧的第三影像；以及
根据所述第三影像判断所述门的所述内侧是否有缺陷。
16.根据权利要求12所述的检测芯片载具的方法，其特征在于，更包括：
拍摄所述芯片载具的冠部的影像，其中所述冠部配置为空中运输工具以拾取并运输所述芯片载具；以及
根据所述影像判断所述冠部的螺丝是否疏松或遗失，以及判断所述冠部是否弯曲。
17.根据权利要求12所述的检测芯片载具的方法，其特征在于，更包括：
产生所述芯片载具的底板的影像；以及
进行以下至少一者：
根据所述影像判断所述底板上的入口和出口之气流是否顺畅；
根据感测器判断所述底板上的螺丝是否疏松或遗失；以及
根据所述感测器检测所述底板上的资讯接垫的状态。
18.根据权利要求12所述的检测芯片载具的方法，其特征在于：
所述机械手臂具有6个旋转轴，用于移动所述第一相机；以及
所述第一相机是电荷耦接组件相机。
19.根据权利要求12所述的检测芯片载具的方法，其特征在于，更包括：
在检测后沿着所述第二方向将所述门从所述停留区域移回；
沿所述第一方向关闭所述芯片载具的所述门；以及
对所述多个影像应用自动光学检测算法，以检测所述芯片载具是否具有灾难性故障和品质缺陷。
20.一种芯片载具检测系统，其特征在于，包括：
空中运输工具，用于运输芯片载具；以及
检测组件，包括：
壳体，在所述壳体的外壁上具有开口，
加载埠，位于所述壳体外，其中所述加载埠耦接至所述外壁且包括输入台，所述输入台配置以接收由所述空中运输工具运输的所述芯片载具且加载所述芯片载具，以进行检测，
机械手臂，位于所述壳体内，其中所述机械手臂配置以移动连接于所述机械手臂的第一相机，其中所述第一相机配置以拍摄所述芯片载具的多个影像，以及
处理器，配置以对所述多个影像进行处理，以检测所述芯片载具。
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