CN113035750B - 一种自动上下料的晶圆瑕疵测量装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动上下料的晶圆瑕疵测量装置及其使用方法。包括检测工作台，所述检测工作台内顶部下端从左往右依次固定连接有第一电机和第二电机，所述检测工作台上端固定连接有防尘罩，所述防尘罩左右两端下侧均开设有限位通槽，所述第二电机上端电机轴穿过检测工作台固定连接有第一升降气缸，所述第一升降气缸上端固定连接有横杆，所述横杆前侧下端固定连接有第一吸盘，所述检测工作台上端固定连接有左右对称的传送带，所述传送带穿过限位通槽向外延伸，所述检测工作台右侧上端固定连接有储料架。该自动上下料的晶圆瑕疵测量装置及其使用方法，便于连续不间断的进行测量，方便晶圆的上下料，避免灰尘落在晶圆上，测量数据更加全面。

Description

一种自动上下料的晶圆瑕疵测量装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及瑕疵测量设备技术领域，具体为一种自动上下料的晶圆瑕疵测量装置及其使用方法。

背景技术

晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片，其原始材料是硅，晶圆的主要加工方式为片加工和批加工，即同时加工1 片或多片晶圆，晶圆加工时，空气中的颗粒数对晶圆加工后质量及可靠性的影响增大。

晶圆是制造半导体器件的基础性原材料，极高纯度的半导体经拉晶、切片等工序制备成为晶圆，晶圆经过一系列半导体制造工艺形成极微小的电路结构，再经切割、封装、测试成为芯片，广泛应用到各类电子设备当中，晶圆投入使用前需要对表面瑕疵进行测量，避免影响芯片的电器特性，但是现有的测量装置存在上下料不方便，不能连续不间断的测量，且不能对晶圆的厚度进行测量，并且测量时，装置内容易进灰，影响测量精准度的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动上下料的晶圆瑕疵测量装置及其使用方法，以解决上述背景技术中提出上下料不方便、不能测量厚度和容易进灰的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自动上下料的晶圆瑕疵测量装置，其包括检测工作台，所述检测工作台内顶部下端从左往右依次固定连接有第一电机和第二电机，所述检测工作台上端固定连接有防尘罩，所述防尘罩左右两端下侧均开设有限位通槽，所述第一电机上端电机轴穿过检测工作台固定连接有转盘，所述检测工作台左侧上端固定连接有立柱，所述第二电机上端电机轴穿过检测工作台固定连接有第一升降气缸，所述第一升降气缸上端固定连接有横杆，所述横杆前侧下端固定连接有第一吸盘，所述检测工作台上端固定连接有左右对称的传送带，所述传送带穿过限位通槽向外延伸，所述检测工作台右侧上端固定连接有储料架，所述转盘上开设有环形等距分布的测量槽，所述测量槽内侧固定连接有软垫，所述防尘罩内顶部下端固定连接有风机室，所述风机室内安装有风机，所述风机室前侧下端固定连接有滑动平台，所述滑动平台下端滑动连接有第二升降气缸，所述第二升降气缸下端固定连接有第二吸盘，所述防尘罩左侧内壁固定连接有正极，所述防尘罩右侧内壁固定连接有负极，所述立柱右端从前往后依次固定连接有第一测量杆和第二测量杆，所述第一测量杆下端固定连接有距离传感器，所述第二测量杆下端固定连接有工业摄像头，所述防尘罩左右两端内壁均开设有滑动槽，所述滑动槽内滑动连接有推拉移门，所述推拉移门外侧固定连接有第一磁铁，所述滑动槽内侧固定连接有第二磁铁，所述检测工作台上端开设有环形槽，所述转盘下端固定连接有环形等距分布的滑动杆，所述环形槽和滑动杆为滑动连接，且环形槽和转盘为同心圆结构。

优选的，所述第一磁铁和第二磁铁为磁性连接，且第一磁铁和第二磁铁的磁力大于推拉移门的重量，所述防尘罩前端下侧为开口式设计，且防尘罩前端开口的高度小于推拉移门的高度。

优选的，所述检测工作台和第一电机间固定连接有左右对称的第一加固杆，所述检测工作台和第二电机间固定连接有左右对称的第二加固杆。

优选的，所述转盘右侧的测量槽中心点和储料架中心点到第一升降气缸中心点的距离相等。

优选的，所述距离传感器和工业摄像头分别与不同的测量槽上下对齐。

优选的，所述第二吸盘与转盘前侧的测量槽上下对齐，所述滑动平台的长度大于传送带到另一传送带间的距离。

优选的，所述正极和负极左右对齐，且正极和负极的长度大于防尘罩宽度的一半，并且正极和负极最低点的高度低于转盘最高点的高度。

本发明还提供一种自动上下料的晶圆瑕疵测量装置使用方法，其包括如上所述的一种自动上下料的晶圆瑕疵测量装置，其步骤如下：

步骤一：向上推动推拉移门，推拉移门在滑动槽内向上移动，在合适的高度停止，推拉移门左右两端的第一磁铁和第二磁铁磁性相吸，从而保证推拉移门在当前位置固定；

步骤二：将多个待测量的晶圆放入储料架中，通过外接的控制器启动测量装置，风机将空气吸入并过滤，将过滤后的洁净空气以垂直或水平气流的状态送入防尘罩内，使检测工作台和防尘罩形成无菌的高洁净的工作环境；

步骤三：通过正极和负极，在强电场中空气分子被电离为正离子和电子，电子奔向正极过程中遇到尘粒，使尘粒带负电吸附到正极被收集；

步骤四：第二电机带动第一升降气缸逆时针转动，使第一吸盘与储料架内的晶圆上下对齐，第一升降气缸带动横杆和第一吸盘向下，吸住晶圆，然后第二电机带动第一升降气缸顺时针转动，使第一吸盘与转盘上端右侧的测量槽上下对齐，然后再次下降第一升降气缸，将第一吸盘下端的晶圆放入测量槽中，然后第一吸盘回到初始位置；

步骤五：第一电机带动转盘逆时针转动，转盘下端的滑动杆在环形槽内滑动，直至晶圆与工业摄像头上下对齐时，第一电机停止转动，此时，步骤四同步作业，放入另一待检测晶圆，工业摄像头捕捉晶圆的电子图像，然后将其发送到处理器进行分析，从而判断晶圆是否合格；

步骤六：第一电机带动转盘继续逆时针转动，距离传感器与步骤五中检测后的晶圆上下对齐时，第一电机停止工作，此时步骤四和步骤五同步工作，距离传感器测出第一测量杆到晶圆的距离，从而判定，晶圆的厚度是否合格；

步骤七：第一电机带动转盘继续逆时针转动，使检测后的晶圆与第二吸盘上下对齐，第二升降气缸向下吸住晶圆，当测量结果为合格时，滑动平台带动第二升降气缸向右移动，并将晶圆放在右侧的传送带上，当测量结果为不合格时，滑动平台带动第二升降气缸向左移动，并将晶圆放在左侧的传送带上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、该自动上下料的晶圆瑕疵测量装置及其使用方法，采用可转动的转盘的设计，便于连续不间断的进行测量，工作效率更高，且通过第一吸盘和第二吸盘的配合使用，方便晶圆的上下料，操作更加方便；

2、该自动上下料的晶圆瑕疵测量装置及其使用方法，通过风机的设计，有效减少工作区域内的灰尘，配合正极和负极的使用，再次对灰尘进行吸附，避免灰尘落在晶圆上，影响测量的精度；

3、该自动上下料的晶圆瑕疵测量装置及其使用方法，通过距离传感器和工业摄像头的配合使用，对晶圆表面的瑕疵和晶圆的厚度进行测量，测量数据更加全面，提高晶圆的质量度。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图；

图2为本发明正面结构示意图；

图3为本发明侧面结构示意图；

图4为本发明俯视结构示意图；

图5为本发明图2中A处放大结构示意图；

图6为本发明图4中B处放大结构示意图；

图7为本发明第一测量杆和第二测量杆安装结构示意图；

图8为本发明滑动平台和第二升降气缸安装结构示意图。

图中：1、检测工作台；2、第一电机；3、第二电机；4、防尘罩；5、限位通槽；6、转盘；7、立柱；8、第一升降气缸；9、横杆；10、第一吸盘；11、传送带；12、储料架；13、测量槽；14、软垫；15、风机室；16、风机；17、滑动平台；18、第二升降气缸；19、第二吸盘；20、正极；21、负极；22、第一测量杆；23、第二测量杆；24、距离传感器；25、工业摄像头；26、滑动槽；27、推拉移门；28、第一磁铁；29、第二磁铁；30、环形槽；31、滑动杆；32、第一加固杆；33、第二加固杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：一种自动上下料的晶圆瑕疵测量装置，包括检测工作台1、第一电机2、第二电机3、防尘罩4、限位通槽5、转盘6、立柱7、第一升降气缸8、横杆9、第一吸盘10、传送带11、储料架12、测量槽13、软垫14、风机室15、风机16、滑动平台17、第二升降气缸18、第二吸盘19、正极20、负极21、第一测量杆22、第二测量杆23、距离传感器24、工业摄像头25、滑动槽26、推拉移门27、第一磁铁28、第二磁铁29、环形槽30、滑动杆31、第一加固杆32和第二加固杆33，检测工作台1内顶部下端从左往右依次固定连接有第一电机2和第二电机3，检测工作台1上端固定连接有防尘罩4，防尘罩4左右两端下侧均开设有限位通槽5，第一电机2上端电机轴穿过检测工作台1固定连接有转盘6，检测工作台1左侧上端固定连接有立柱7，第二电机3上端电机轴穿过检测工作台1固定连接有第一升降气缸8，第一升降气缸8上端固定连接有横杆9，横杆9前侧下端固定连接有第一吸盘10，检测工作台1上端固定连接有左右对称的传送带11，传送带11穿过限位通槽5向外延伸，检测工作台1右侧上端固定连接有储料架12，转盘6上开设有环形等距分布的测量槽13，测量槽13内侧固定连接有软垫14，防尘罩4内顶部下端固定连接有风机室15，风机室15内安装有风机16，风机室15前侧下端固定连接有滑动平台17，滑动平台17下端滑动连接有第二升降气缸18，第二升降气缸18下端固定连接有第二吸盘19，防尘罩4左侧内壁固定连接有正极20，防尘罩4右侧内壁固定连接有负极21，立柱7右端从前往后依次固定连接有第一测量杆22和第二测量杆23，第一测量杆22下端固定连接有距离传感器24，第二测量杆23下端固定连接有工业摄像头25，防尘罩4左右两端内壁均开设有滑动槽26，滑动槽26内滑动连接有推拉移门27，推拉移门27外侧固定连接有第一磁铁28，滑动槽26内侧固定连接有第二磁铁29，第一升降气缸8的型号为ACM32X200，滑动平台17的型号为FSL30，第二升降气缸18的型号为MA20X25-S，距离传感器24的型号为GP2Y0A21，工业摄像头25的型号为MV-SUA50GM-T，在此对这些零部件的安装方式和电路连接不做详细描述。

进一步的，第一磁铁28和第二磁铁29为磁性连接，且第一磁铁28和第二磁铁29的磁力大于推拉移门27的重量，防尘罩4前端下侧为开口式设计，且防尘罩4前端开口的高度小于推拉移门27的高度，通过第一磁铁28和第二磁铁29，确保推拉移门27位置的稳定。

进一步的，检测工作台1上端开设有环形槽30，转盘6下端固定连接有环形等距分布的滑动杆31，环形槽30和滑动杆31为滑动连接，且环形槽30和转盘6为同心圆结构，提高转盘6转动时的平稳性。

进一步的，检测工作台1和第一电机2间固定连接有左右对称的第一加固杆32，检测工作台1和第二电机3间固定连接有左右对称的第二加固杆33，加强第一电机2和第二电机3的牢固性。

进一步的，转盘6右侧的测量槽13中心点和储料架12中心点到第一升降气缸8中心点的距离相等，确保可以将储料架12内的晶圆放入测量槽13中。

进一步的，距离传感器24和工业摄像头25分别与不同的测量槽13上下对齐，保证距离传感器24和工业摄像头25的正常工作。

进一步的，第二吸盘19与转盘6前侧的测量槽13上下对齐，滑动平台17的长度大于传送带11到另一传送带11间的距离，通过第二吸盘19将测量后的晶圆取出，并放入对应的传送带11上。

进一步的，正极20和负极21左右对齐，且正极20和负极21的长度大于防尘罩4宽度的一半，并且正极20和负极21最低点的高度低于转盘6最高点的高度，通过正极20和负极21达到除尘的效果。

一种自动上下料的晶圆瑕疵测量装置使用方法，其包括如上述所述的一种自动上下料的晶圆瑕疵测量装置，其步骤如下：

步骤一：向上推动推拉移门27，推拉移门27在滑动槽26内向上移动，在合适的高度停止，推拉移门27左右两端的第一磁铁28和第二磁铁29磁性相吸，从而保证推拉移门27在当前位置固定；

步骤二：将多个待测量的晶圆放入储料架12中，通过外接的控制器启动测量装置，风机16将空气吸入并过滤，将过滤后的洁净空气以垂直或水平气流的状态送入防尘罩4内，使检测工作台1和防尘罩4形成无菌的高洁净的工作环境；

步骤三：通过正极20和负极21，在强电场中空气分子被电离为正离子和电子，电子奔向正极20过程中遇到尘粒，使尘粒带负电吸附到正极20被收集；

步骤四：第二电机3带动第一升降气缸8逆时针转动，使第一吸盘10与储料架12内的晶圆上下对齐，第一升降气缸8带动横杆9和第一吸盘10向下，吸住晶圆，然后第二电机3带动第一升降气缸8顺时针转动，使第一吸盘10与转盘6上端右侧的测量槽13上下对齐，然后再次下降第一升降气缸8，将第一吸盘10下端的晶圆放入测量槽13中，然后第一吸盘10回到初始位置；

步骤五：第一电机2带动转盘6逆时针转动，转盘6下端的滑动杆31在环形槽30内滑动，直至晶圆与工业摄像头25上下对齐时，第一电机2停止转动，此时，步骤四同步作业，放入另一待检测晶圆，工业摄像头25捕捉晶圆的电子图像，然后将其发送到处理器进行分析，从而判断晶圆是否合格；

步骤六：第一电机2带动转盘6继续逆时针转动，距离传感器24与步骤五中检测后的晶圆上下对齐时，第一电机2停止工作，此时步骤四和步骤五同步工作，距离传感器24测出第一测量杆22到晶圆的距离，从而判定，晶圆的厚度是否合格；

步骤七：第一电机2带动转盘6继续逆时针转动，使检测后的晶圆与第二吸盘19上下对齐，第二升降气缸18向下吸住晶圆，当测量结果为合格时，滑动平台17带动第二升降气缸18向右移动，并将晶圆放在右侧的传送带11上，当测量结果为不合格时，滑动平台17带动第二升降气缸18向左移动，并将晶圆放在左侧的传送带11上。

工作原理：首先向上推动推拉移门27，推拉移门27在滑动槽26内向上移动，在合适的高度停止，推拉移门27左右两端的第一磁铁28和第二磁铁29磁性相吸，从而保证推拉移门27在当前位置固定，将多个待测量的晶圆放入储料架12中，通过外接的控制器启动测量装置，风机16将空气吸入并过滤，将过滤后的洁净空气以垂直或水平气流的状态送入防尘罩4内，使检测工作台1和防尘罩4形成无菌的高洁净的工作环境，通过正极20和负极21，在强电场中空气分子被电离为正离子和电子，电子奔向正极20过程中遇到尘粒，使尘粒带负电吸附到正极20被收集，第二电机3带动第一升降气缸8逆时针转动，使第一吸盘10与储料架12内的晶圆上下对齐，第一升降气缸8带动横杆9和第一吸盘10向下，吸住晶圆，然后第二电机3带动第一升降气缸8顺时针转动，使第一吸盘10与转盘6上端右侧的测量槽13上下对齐，然后再次下降第一升降气缸8，将第一吸盘10下端的晶圆放入测量槽13中，然后第一吸盘10回到初始位置，第一电机2带动转盘6逆时针转动，转盘6下端的滑动杆31在环形槽30内滑动，直至晶圆与工业摄像头25上下对齐时，第一电机2停止转动，此时，第一吸盘10放入另一待检测晶圆，工业摄像头25捕捉晶圆的电子图像，然后将其发送到处理器进行分析，从而判断晶圆是否合格，第一电机2带动转盘6继续逆时针转动，距离传感器24与步骤五中检测后的晶圆上下对齐时，第一电机2停止工作，此时第一吸盘10放入另一待检测晶圆且工业摄像头25捕捉晶圆的电子图像，然后将其发送到处理器进行分析，距离传感器24测出第一测量杆22到晶圆的距离，从而判定，晶圆的厚度是否合格，第一电机2带动转盘6继续逆时针转动，使检测后的晶圆与第二吸盘19上下对齐，第二升降气缸18向下吸住晶圆，当测量结果为合格时，滑动平台17带动第二升降气缸18向右移动，并将晶圆放在右侧的传送带11上，当测量结果为不合格时，滑动平台17带动第二升降气缸18向左移动，并将晶圆放在左侧的传送带11上。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种自动上下料的晶圆瑕疵测量装置，其特征在于，包括检测工作台（1），所述检测工作台（1）内顶部下端从左往右依次固定连接有第一电机（2）和第二电机（3），所述检测工作台（1）上端固定连接有防尘罩（4），所述防尘罩（4）左右两端下侧均开设有限位通槽（5），所述第一电机（2）上端电机轴穿过检测工作台（1）固定连接有转盘（6），所述检测工作台（1）左侧上端固定连接有立柱（7），所述第二电机（3）上端电机轴穿过检测工作台（1）固定连接有第一升降气缸（8），所述第一升降气缸（8）上端固定连接有横杆（9），所述横杆（9）前侧下端固定连接有第一吸盘（10），所述检测工作台（1）上端固定连接有左右对称的传送带（11），所述传送带（11）穿过限位通槽（5）向外延伸，所述检测工作台（1）右侧上端固定连接有储料架（12），所述转盘（6）上开设有环形等距分布的测量槽（13），所述测量槽（13）内侧固定连接有软垫（14），所述防尘罩（4）内顶部下端固定连接有风机室（15），所述风机室（15）内安装有风机（16），所述风机室（15）前侧下端固定连接有滑动平台（17），所述滑动平台（17）下端滑动连接有第二升降气缸（18），所述第二升降气缸（18）下端固定连接有第二吸盘（19），所述防尘罩（4）左侧内壁固定连接有正极（20），所述防尘罩（4）右侧内壁固定连接有负极（21），所述立柱（7）右端从前往后依次固定连接有第一测量杆（22）和第二测量杆（23），所述第一测量杆（22）下端固定连接有距离传感器（24），所述第二测量杆（23）下端固定连接有工业摄像头（25），所述防尘罩（4）左右两端内壁均开设有滑动槽（26），所述滑动槽（26）内滑动连接有推拉移门（27），所述推拉移门（27）外侧固定连接有第一磁铁（28），所述滑动槽（26）内侧固定连接有第二磁铁（29），所述检测工作台（1）上端开设有环形槽（30），所述转盘（6）下端固定连接有环形等距分布的滑动杆（31），所述环形槽（30）和滑动杆（31）为滑动连接，且环形槽（30）和转盘（6）为同心圆结构。

2.根据权利要求1所述的一种自动上下料的晶圆瑕疵测量装置，其特征在于：所述第一磁铁（28）和第二磁铁（29）为磁性连接，且第一磁铁（28）和第二磁铁（29）的磁力大于推拉移门（27）的重量，所述防尘罩（4）前端下侧为开口式设计，且防尘罩（4）前端开口的高度小于推拉移门（27）的高度。

3.根据权利要求1所述的一种自动上下料的晶圆瑕疵测量装置，其特征在于：所述检测工作台（1）和第一电机（2）间固定连接有左右对称的第一加固杆（32），所述检测工作台（1）和第二电机（3）间固定连接有左右对称的第二加固杆（33）。

4.根据权利要求1所述的一种自动上下料的晶圆瑕疵测量装置，其特征在于：所述转盘（6）右侧的测量槽（13）中心点和储料架（12）中心点到第一升降气缸（8）中心点的距离相等。

5.根据权利要求1所述的一种自动上下料的晶圆瑕疵测量装置，其特征在于：所述距离传感器（24）和工业摄像头（25）分别与不同的测量槽（13）上下对齐。

6.根据权利要求1所述的一种自动上下料的晶圆瑕疵测量装置，其特征在于：所述第二吸盘（19）与转盘（6）前侧的测量槽（13）上下对齐，所述滑动平台（17）的长度大于传送带（11）到另一传送带（11）间的距离。

7.根据权利要求1所述的一种自动上下料的晶圆瑕疵测量装置，其特征在于：所述正极（20）和负极（21）左右对齐，且正极（20）和负极（21）的长度大于防尘罩（4）宽度的一半，并且正极（20）和负极（21）最低点的高度低于转盘（6）最高点的高度。

8.一种自动上下料的晶圆瑕疵测量装置使用方法，其特征在于包括根据权利要求1-7中任一项所述的一种自动上下料的晶圆瑕疵测量装置，其步骤如下：

步骤一：向上推动推拉移门（27），推拉移门（27）在滑动槽（26）内向上移动，在合适的高度停止，推拉移门（27）左右两端的第一磁铁（28）和第二磁铁（29）磁性相吸，从而保证推拉移门（27）在当前位置固定；

步骤二：将多个待测量的晶圆放入储料架（12）中，通过外接的控制器启动测量装置，风机（16）将空气吸入并过滤，将过滤后的洁净空气以垂直或水平气流的状态送入防尘罩（4）内，使检测工作台（1）和防尘罩（4）形成无菌的高洁净的工作环境；

步骤三：通过正极（20）和负极（21），在强电场中空气分子被电离为正离子和电子，电子奔向正极（20）过程中遇到尘粒，使尘粒带负电吸附到正极（20）被收集；

步骤四：第二电机（3）带动第一升降气缸（8）逆时针转动，使第一吸盘（10）与储料架（12）内的晶圆上下对齐，第一升降气缸（8）带动横杆（9）和第一吸盘（10）向下，吸住晶圆，然后第二电机（3）带动第一升降气缸（8）顺时针转动，使第一吸盘（10）与转盘（6）上端右侧的测量槽（13）上下对齐，然后再次下降第一升降气缸（8），将第一吸盘（10）下端的晶圆放入测量槽（13）中，然后第一吸盘（10）回到初始位置；

步骤五：第一电机（2）带动转盘（6）逆时针转动，转盘（6）下端的滑动杆（31）在环形槽（30）内滑动，直至晶圆与工业摄像头（25）上下对齐时，第一电机（2）停止转动，此时，步骤四同步作业，放入另一待检测晶圆，工业摄像头（25）捕捉晶圆的电子图像，然后将其发送到处理器进行分析，从而判断晶圆是否合格；

步骤六：第一电机（2）带动转盘（6）继续逆时针转动，距离传感器（24）与步骤五中检测后的晶圆上下对齐时，第一电机（2）停止工作，此时步骤四和步骤五同步工作，距离传感器（24）测出第一测量杆（22）到晶圆的距离，从而判定，晶圆的厚度是否合格；

步骤七：第一电机（2）带动转盘（6）继续逆时针转动，使检测后的晶圆与第二吸盘（19）上下对齐，第二升降气缸（18）向下吸住晶圆，当测量结果为合格时，滑动平台（17）带动第二升降气缸（18）向右移动，并将晶圆放在右侧的传送带（11）上，当测量结果为不合格时，滑动平台（17）带动第二升降气缸（18）向左移动，并将晶圆放在左侧的传送带（11）上。