CN112133651A - 晶圆自动排序分片机 - Google Patents

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周鹏程
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Abstract

本申请涉及一种晶圆自动排序分片机，包括水平设置的放置台以及工作台，所述放置台上设有原料盒以及多个分片盒；所述工作台上设有用于识别晶圆信息的检测机构以及用于拿取晶圆的取放组件，所述取放组件电连接有PLC模块，所述PLC模块与检测机构之间电连接。在取放组件上还设有预检机构，对原料盒中的晶圆的状态提前进行检查。本申请具有提高排序分片效率以及准确性的效果。

Description

晶圆自动排序分片机
本申请涉及晶圆生产设备的技术领域，尤其是涉及一种晶圆自动排序分片机。
背景技术
晶圆是指制作半导体电路所用的硅晶片，其原始材料是硅。硅晶棒在经过研磨，抛光，切片后，形成硅晶圆片，也就是晶圆。
在每一片初步加工完成后的晶圆的表面都会设有一个编号，即晶圆ID（WaferID），主要用于识别晶圆的信息。晶圆在初步加工完成后利用晶圆盒盛装，晶圆盒为专门盛装晶圆的容器，在晶圆盒内由上至下一般设有25对相互平行的卡槽，25个晶圆放置在同一个晶圆盒内。
晶圆在加工完成后需要经过测试等后续加工步骤，从而检测出晶圆的功能是否完整，但是晶圆在初步加工完成后一般是乱序放置在晶圆盒的卡槽中，在后期测试过程需要将晶圆分为不同批次以及顺序，在多个测试线上同时进行测试，从而提高测试效率。
现有相关技术中一般为人工拿取显微镜，然后利用显微镜观察晶圆ID，判断晶圆上的编号后，再人工进行编号、排序以及分片。该种方法较为费时费力；在长期工作过程中操作人员难以保证足够的准确度，从而导致排序、分片不准确的缺陷。
针对上述中的相关技术，发明人认为未改进前的排序分片的技术存在有效率低，不准确的缺点。
发明内容
为了提高晶圆自动排序分片的效率，提高晶圆排序分片的准确性，本申请提供一种晶圆自动排序分片机。
本申请提供的自动排序分片机采用如下的技术方案：
一种晶圆自动排序分片机，包括水平设置的放置台以及工作台，所述放置台上设有原料盒以及多个分片盒；所述工作台上设有用于识别晶圆信息的检测机构以及用于拿取晶圆的取放组件，所述取放组件电连接有PLC模块，所述PLC模块与检测机构之间电连接。
通过采用上述技术方案，晶圆经过初步加工后放置在原料盒中，此时每个晶圆上都设有Wafer ID；然后取放组件拿取原料盒中的晶圆，放到检测机构内，检测机构进行信息识别，随后将检测到的信息传递给PLC模块，PLC模块接收到信息后进行比对分析处理，并转化为控制信号发送给取放组件，取放组件设为四轴机械手，自身带有接收信号的控制系统，从而控制取放组件将晶圆放置到对应的分片盒中。比如说编号1-10的晶圆需要放置在第一个分片盒中，那么PLC模块在接收到晶圆的信息之后会与预先设定好的标准值进行比较分析，然后计算出相应的控制信号发送给取放组件，取放组件按照上述步骤，依次将晶圆按照顺序分到相对应的分片盒中，从而实现自动化排序分片，极大程度上减少操作者的工作量，提高晶圆排序分片的效率以及准确性。
可选的，所述PLC模块电连接有客户终端。
通过采用上述技术方案，当客户需求发生变化时，比如原本要求1-10进入第一个分片盒，现在改变需求为1-15进入第一个分片盒，那么客户终端可以及时将变化后的需求传输到PLC模块，在检测结构将检测到的Wafer ID传递给PLC模块后，PLC模块进行分析处理后视情况及时的改变晶圆的放置顺序以及放置位置，从而提高该排序机的灵活性以及准确度。
可选的，所述取放组件上还设有预检机构，所述预检机构用于检测原料盒中晶圆的状态，所述预检机构与PLC模块电连接。
通过采用上述技术方案，取放组件在拿取晶圆之前，可以先利用预检机构对原料盒中的晶圆进行预先检测，进而提前确定原料盒中晶圆是否具有歪斜放置、漏插以及晶圆破损的现象，当原料盒中的晶圆出现上述意外情况时，预检机构将该情况的信息传递至取放组件的控制器中，进而减少取放组件发生错抓、漏抓、甚至抓取已损毁晶圆的情况发生，因此使得取放组件拿取晶圆时更加准确，进而保证晶圆后续的检测过程更加准确，提高了整体检测过程中的质量。
可选的，所述PLC模块电连接有报警器。
通过采用上述技术方案，当原料盒中的晶圆发生斜插、漏插等情况时，PLC模块及时的将信号传输给报警器，对操作人员进行报警，操作人员及时的进行调整，从而减少取放组件拿取失误的情况，提高了加工过程的准确性。
可选的，所述取放组件包括竖直设置的支撑座、水平转动设置在支撑座顶端的第一调节轴、水平转动设置在第一调节轴上的第二调节轴以及竖直滑动设置在第二调节轴端部的旋转轴，所述旋转轴的底端外侧壁水平固定套设有拿取盘，所述预检机构同样设置在旋转轴的底端，所述预检机构包括固定设置在旋转轴底端的支撑架、设置在支撑架远离旋转轴一端的激光发射器以及设置在激光发射器对面的传感器，所述传感器与PLC模块电连接。
通过采用上述技术方案，提供了一种预检机构的具体结构，在使用预检机构时，激光发射器向传感器发射激光，从而在激光发射器与传感器之间形成激光线，然后取放组件带动旋转轴竖直方向移动，带动支撑架进行竖直方向的移动，进而对晶圆进行扫描；当出现歪插、漏插或者破损的情况时，传感器接收的激光强度会发生明显变化，传感器将变化产生的信息传递给PLC模块，PLC模块进行处理之后转化为控制信号传递给取放组件，取放组件在后续拿取的过程中，可以有效避开放置出错的晶圆，保证了取放组件拿取时的准确度。再者，预测机构在扫描的过程中能够将原料盒每层盛装晶圆的卡槽位置记录下来，结合PLC模块接收到的客户终端发出的需求指令，更加有序地将晶圆放置的分片盒的不同卡槽中，方便后续取放组件的拿取以及放置的操作过程，提升工作效率。并且，当更换不同的原料盒之后，预检机构能够及时的将原料盒中卡槽的高度位置反馈给PLC模块，从而使得PLC模块更加准确、及时的控制取放组件将晶圆放置在相应的位置。
可选的，所述检测机构包括水平设置的操作台、转动设置在操作台上表面的承托台以及设置在操作台表面的信息检测器，所述信息检测器与PLC模块电连接，所述承托台用于放置晶圆。
通过采用上述技术方案，提供了一种检测机构的具体结构，使用时，取放组件将晶圆放置在承托台上，然后承托台转动，进一步带动晶圆转动，信息检测器识别到晶圆上的信息，并记录下来，信息检测器将检测到的信息传输给PLC模块，PLC模块经过分析处理后转化为控制信号，并传递给取放组件中的控制器，从而控制取放组件拿取晶圆后准确的放置在相对应的分片盒中，提高晶圆放置的准确性。
可选的，所述操作台上设有用于带动承托台旋转的旋转电机，所述操作台上还设有缺口检测器，所述缺口检测器与PLC模块电连接，所述PLC模块与旋转电机电连接。
通过采用上述技术方案，缺口检测器用于检测晶圆缺口或槽口的位置，然后将检测到的缺口位置传递给PLC模块，PLC模块接收到信息之后进行分析处理，计算出晶圆此时的转速，结合晶圆的缺口到信息检测器之间的角度，向旋转电机发出控制信号，等到WaferID转动到信息检测器下方时，旋转电机停止，信息检测器进行抓拍，不用在晶圆旋转时进行抓拍，有效提高信息检测的稳定性以及高效性。
可选的，所述工作台上设有防尘箱，所述放置台上设有防尘罩，所述防尘箱与防尘罩之间相互连通。
通过采用上述技术方案，防尘箱以及防尘罩对操作过程起到较好的隔离作用，减少外界尘灰对晶圆移动以及检测过程中的污染，提高晶圆的整洁度，减少尘灰对检测的影响，从而提高了晶圆的加工质量。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过设置取放组件、检测机构以及PLC模块，并将取放组件、检测机构分别与PLC模块电连接，检测机构检测出晶圆的信息之后传输给PLC模块，PLC模块经过分析处理后，向取放组件发出控制信号，进而控制取放组件将晶圆进行分批放置在不同的分片盒中，大大减少操作人员的工作量，实现自动化排序分片，有效提高了加工效率，并且机器加工更加准确；
2.通过设置预检机构，在取放组件拿取晶圆之前，预检机构能够及时的获知原料盒中晶圆的状态以及各个卡槽的位置，即使在更换不同类型尺寸的晶圆尺寸之后，取放组件仍能够较为精准的完成拿取与放置的操作过程，有效提高了排序分片的效率以及准确度；
3.通过与PLC模块电连接缺口检测器，使得信息检测器能够更加精准的对晶圆表面的Wafer ID进行识别，从而提高信息识别的准确性；
4.通过设置调位组件，在取放组件将晶圆放置在承托台上之后，利用调位组件可以及时精准的将晶圆的位置调整到标准位置处，从而保证取放组件再次拿取时的准确性。
附图说明
图1是晶圆排序分片机去除防尘箱以及防尘罩的整体结构示意图；
图2是主要用于表示检测组件、预检组件以及PLC模块之间连接关系的示意图；
图3是图1中A部分的局部放大图；
图4是主要用于表示预检组件与PLC模块之间连接关系的示意图；
图5是晶圆排序分片机的整体结构示意图。
附图标记说明：1、放置台；2、工作台；3、原料盒；4、分片盒；5、检测机构；51、操作台；52、承托台；53、信息检测器；6、取放组件；61、支撑座；62、第一调节轴；63、第二调节轴；64、旋转轴；7、PLC模块；8、客户终端；9、预检机构；91、支撑架；92、激光发射器；93、传感器；10、报警器；11、拿取盘；12、旋转电机；13、缺口检测器；14、无线收发模块；15、防尘箱；16、防尘罩；17、底座。
具体实施方式
以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。
参照图1，为本申请实施例公开的一种晶圆自动排序分片机。该排序分片机包括工作台2以及放置台1。在放置台1上设有三个晶圆盒，分别是位于放置台1中间的原料盒3以及位于原料盒3两侧的分片盒4。在原料盒3以及分片盒4的底部设有起到承载作用的底座17，底座17可拆卸固定在放置台1上表面。
参照图1和图2，在工作台2的上表面设有用于识别晶圆信息的检测机构5以及用于拿取晶圆的取放组件6，在本实施例取放组件6设为四轴机械手，取放组件6电连接有PLC模块7，PLC模块7同时与检测机构5之间电连接。取放组件6拿取原料盒3中的晶圆，放到检测机构5内，检测机构5进行信息识别，随后将检测到的信息传递给PLC模块7，PLC模块7接收到信息后进行比对分析处理，并转化为控制信号发送到四轴机械手内的控制系统中，从而控制取放组件6将晶圆放置到对应的分片盒4中。
参照图1和图2，检测机构5包括水平固定设置在工作台2上表面的操作台51、转动设置在操作台51上表面的承托台52以及设置在操作台51表面的信息检测器53，信息检测器53与PLC模块7电连接，承托台52用于放置晶圆。
参照图1，操作台51内设有用于带动承托台52旋转的旋转电机12，操作台51上还设有缺口检测器13，缺口检测器13与PLC模块7电连接，PLC模块7与旋转电机12电连接。缺口检测器13用于检测晶圆缺口或槽口的位置，然后将检测到的缺口位置传递给PLC模块7，PLC模块7接收到信息之后进行分析处理，计算出晶圆此时的转速，结合晶圆的缺口到信息检测器53之间的角度，向旋转电机12发出控制信号，等到Wafer ID转动到信息检测器53下方时，旋转电机12停止，信息检测器53进行抓拍，不用在晶圆旋转时进行抓拍，有效提高信息检测的稳定性以及高效性。
参照图1和图3，取放组件6包括竖直固定设置在工作台2上表面的支撑座61、水平转动设置在支撑座61顶端的第一调节轴62、水平转动设置在第一调节轴62上的第二调节轴63以及竖直滑动设置在第二调节轴63端部的旋转轴64。旋转轴64底端的外侧壁水平固定套设有拿取盘11，拿取盘11设为吸盘，方便吸取晶圆。
参照图1和图3，在取放组件6上还设有预检机构9，预检机构9用于检测原料盒3中晶圆的状态。预检机构9同样设置在旋转轴64的底端，预检机构9包括固定套设在旋转轴64底端的支撑架91、固定设置在支撑架91远离旋转轴64一端的激光发射器92以及固定设置在激光发射器92对面的传感器93，支撑架91设为Y形，其中支撑架91的底端固定套设在旋转轴64底端的外侧壁上，激光发射器92以及传感器93分别位于支撑架91的两个分叉的端部。
参照3和图4，激光发射器92朝向传感器93设置，激光发射器92与传感器93之间的连线垂直拿取盘11的长度方向。传感器93与PLC模块7电连接，从而实现预检机构9与PLC模块7的电连接。
参照图2，PLC模块7电连接有客户终端8，具体为，PLC模块7电连接有无线收发模块14，客户终端8与无线收发模块14电连接。从而使得PLC模块7更加及时的接收到客户终端8改变的需求，从而更加准确的控制取放组件6放置晶圆。
参照图2，PLC模块7还电连接有报警器10，当原料盒3中的晶圆发生斜插、漏插等情况时，PLC模块7及时的将信号传输给报警器10，对操作人员进行报警，操作人员及时的进行调整，从而减少取放组件6拿取失误的情况，提高了加工过程的准确性。
参照图5，在工作台2上设有防尘箱15，放置台1上设有防尘罩16，防尘箱15与防尘罩16之间相互连通。保证排序、分片过程的干净整洁，减少外界环境对检测的影响。
本申请实施例公开的一种晶圆排序分片机的实施原理为：首先将原料盒3以及分片盒4放置在放置台1上，由客户终端8向PLC模块7发送需求指令；
然后启动取放组件6，旋转轴64先将支撑架91旋转至晶圆的下方，然后从下至上进行扫描，PLC模块7接收到传感器93发出的信号，进行分析判断晶圆是否出现放错的情况，从而决定是否向传感器93发送报警信息；在此过程中，PLC模块7还记录下原料盒3卡槽的尺寸以及型号。
取放组件6控制拿取盘11将晶圆从原料盒3中取出，然后将晶圆放置在承托台52上，旋转电机12进行旋转，缺口检测器13对缺口或者槽口进行检测，然后将检测的信息发送给PLC模块7，PLC模块7经过处理后发送控制信号给旋转电机12，旋转电机12接收到控制信号后在规定时间内停止转动；
然后信息检测器53进行检测，并将检测的信息传输给PLC模块7，PLC模块7经过分析处理后，判断该片晶圆应该放置在哪一个分片盒4中，并向取放组件6发出控制信号，将晶圆按照设定好的顺序放置在对应的位置。
综上完成其中一个晶圆的自动检测、排序、分片的操作。按照上述步骤，依次进行其余晶圆的排序、分片即可。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种晶圆自动排序分片机，其特征在于：包括水平设置的放置台(1)以及工作台(2)，所述放置台(1)上设有原料盒(3)以及多个分片盒(4)；所述工作台(2)上设有用于识别晶圆信息的检测机构(5)以及用于拿取晶圆的取放组件(6)，所述取放组件(6)电连接有PLC模块(7)，所述PLC模块(7)与检测机构(5)之间电连接。
2.根据权利要求1所述的晶圆自动排序分片机，其特征在于：所述PLC模块(7)电连接有客户终端(8)。
3.根据权利要求2所述的晶圆自动排序分片机，其特征在于：所述取放组件(6)上还设有预检机构(9)，所述预检机构(9)用于检测原料盒(3)中晶圆的状态，所述预检机构(9)与PLC模块(7)电连接。
4.根据权利要求3所述的晶圆自动排序分片机，其特征在于：所述PLC模块(7)电连接有报警器(10)。
5.根据权利要求4所述的晶圆自动排序分片机，其特征在于：所述取放组件(6)包括竖直设置的支撑座(61)、水平转动设置在支撑座(61)顶端的第一调节轴(62)、水平转动设置在第一调节轴(62)上的第二调节轴(63)以及竖直滑动设置在第二调节轴(63)端部的旋转轴(64)，所述旋转轴(64)的底端外侧壁水平固定套设有拿取盘(11)，所述预检机构(9)同样设置在旋转轴(64)的底端，所述预检机构(9)包括固定设置在旋转轴(64)底端的支撑架(91)、设置在支撑架(91)远离旋转轴(64)一端的激光发射器(92)以及设置在激光发射器(92)对面的传感器(93)，所述传感器(93)与PLC模块(7)电连接。
6.根据权利要求1所述的晶圆自动排序分片机，其特征在于：所述检测机构(5)包括水平设置的操作台(51)、转动设置在操作台(51)上表面的承托台(52)以及设置在操作台(51)表面的信息检测器(53)，所述信息检测器(53)与PLC模块(7)电连接，所述承托台(52)用于放置晶圆。
7.根据权利要求6所述的晶圆自动排序分片机，其特征在于：所述操作台(51)上设有用于带动承托台(52)旋转的旋转电机(12)，所述操作台(51)上还设有缺口检测器(13)，所述缺口检测器(13)与PLC模块(7)电连接，所述PLC模块(7)与旋转电机(12)电连接。
8.根据权利要求1所述的晶圆自动排序分片机，其特征在于：所述工作台(2)上设有防尘箱(15)，所述放置台(1)上设有防尘罩(16)，所述防尘箱(15)与防尘罩(16)之间相互连通。
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CN112992748A (zh) * 2021-02-26 2021-06-18 苏州新米特电子科技有限公司 一种晶圆全自动取粒机

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