CN114743912A - 晶圆装载装置及晶圆检测设备 - Google Patents

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CN114743912A CN202210437198.4A CN202210437198A CN114743912A CN 114743912 A CN114743912 A CN 114743912A CN 202210437198 A CN202210437198 A CN 202210437198A CN 114743912 A CN114743912 A CN 114743912A
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曾安
唐寿鸿
陈建强
朱充
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Abstract

本申请提供一种用于晶圆检测的晶圆装载装置和晶圆检测设备，所述晶圆装载装置包括：导向部件，所述导向部件横向延伸；晶圆承载架，所述晶圆承载架设置为用于承载晶圆，所述晶圆承载架设置为能够沿导向部件在上料位置和对晶圆进行检测的检测位置之间移动；其中，在上料位置，晶圆承载架设置为能够在竖直状态和水平状态位置之间翻转，在竖直状态，晶圆承载架上的晶圆竖直设置且晶圆承载架能够沿导向部件移动到检测位置或从检测位置移出，在水平状态，晶圆承载架上的晶圆水平设置。本申请提供的技术方案，晶圆的装载简单，快速，能够有效提高晶圆的检测效率。

Description

晶圆装载装置及晶圆检测设备
技术领域
本申请涉及晶圆检测技术领域，具体地，涉及一种晶圆装载装置及晶圆检测设备。
背景技术
晶圆是指硅晶片，是用于制造半导体器件的基材，通过一系列的半导体处理工艺单处理，晶圆可以被制成芯片。
在制造工艺中，通常需要测量晶圆的相关参数，例如厚度、平整度或翘曲度等。在检测晶圆两侧表面的参数时，将晶圆竖直地放置到两个距离较近的标准镜之间，例如，放置到两个仅具有2－6mm间隙的标准镜之间。
如何快速且准确地将晶圆放置到两个标准镜之间是本申请所要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种晶圆装载装置及晶圆检测设备，能够将晶圆快速且准确地放置到两个距离较近的标准镜之间。
一种晶圆装载装置，所述晶圆装载装置包括：
导向部件，所述导向部件横向延伸；
晶圆承载架，所述晶圆承载架设置为用于承载晶圆，所述晶圆承载架设置为能够沿所述导向部件在上料位置和对所述晶圆进行检测的检测位置之间移动；
其中，在所述上料位置，所述晶圆承载架设置为能够在竖直状态和水平状态位置之间翻转，在所述竖直状态，所述晶圆承载架上的晶圆竖直设置且所述晶圆承载架能够沿所述导向部件移动到所述检测位置或从所述检测位置移出，在所述水平状态，所述晶圆承载架上的晶圆水平设置。
可选地，所述晶圆承载架设置有至少两个，至少两个所述晶圆承载架设置为交替地从所述上料位置移动到所述检测位置。
可选地，所述晶圆承载架设置有至少两个，包括第一晶圆承载架和第二晶圆承载架，所述上料位置包括第一上料位置和第二上料位置，所述检测位置位于所述第一上料位置和所述第二上料位置之间；
所述第一晶圆承载架设置为在所述第一上料位置和所述检测位置之间来回移动，在所述第一上料位置，所述第一晶圆承载架能够在水平状态和竖直状态之间翻转；
所述第二晶圆承载架设置为在所述第二上料位置和所述检测位置之间来回移动，在所述第二上料位置，所述第二晶圆承载架能够在水平状态和竖直状态之间翻转；
所述第一晶圆承载架和所述第二晶圆承载架设置为交替地移动至所述检测位置。
可选地，所述导向部件包括第一导向部件和位于所述第一导向部件下方的第二导向部件，所述晶圆承载架的上端与所述第一导向部件配合滑动，下端与所述第二导向部件配合滑动，且所述下端设置为能够相对于所述第二导向部件转动。
可选地，所述第二导向部件包括转轴，所述晶圆承载架设置为能够沿所述转轴移动，且在移动至所述上料位置时能够绕所述转轴在水平状态和竖直状态之间翻转；
或者，所述第二导向部件包括滑槽，所述晶圆承载架上设置有转轴，所述转轴能够在所述滑槽中滑动且在滑动至所述上料位置时能够在所述水平状态和所述竖直状态之间翻转。
可选地，所述第二导向部件包括滑块和转轴，所述滑块设置为能够沿所述转轴滑动且能够绕所述转轴转动；
其中，所述滑块上设置有用于安装所述晶圆承载架的安装结构，所述晶圆承载架通过所述安装结构可拆卸地安装在所述滑块上，在所述滑块滑动至所述上料位置时，所述滑块绕所述转轴转动以使得所述晶圆承载架翻转至所述水平状态或所述竖直状态。
可选地，所述晶圆承载架设置有至少两个，包括第一晶圆承载架和第二晶圆承载架；
所述滑块的至少两个相邻的两侧面上分别设置有所述安装结构，用于在相邻的两个所述侧面上分别安装所述第一晶圆承载架和所述第二晶圆承载架。
可选地，所述安装结构包括在所述滑块上设置的与所述晶圆承载架上的定位柱配合的定位孔；或者，所述安装结构包括所述滑块上设置的能够吸附所述晶圆承载架的吸附块。
可选地，所述晶圆装载架设置为通过吸附晶圆的方式固定晶圆；或者，所述晶圆承载架设置为通过夹持的方式固定晶圆。
根据本申请的另一方面，还提供一种晶圆检测设备，所述晶圆检测设备包括：隔离箱、两个干涉仪和如上所述的晶圆装载装置；
其中，每个所述干涉仪包括标准镜，两个所述干涉仪的所述标准镜在所述隔离箱内相对设置，两个所述标准镜之间形成用于放置待检测晶圆的所述检测位置；
所述隔离箱的侧面设置有开口，所述晶圆装载装置的所述晶圆承载架能够沿所述导向结构通过所述开口移动至所述检测位置。
本申请提供的技术方案中，晶圆的装载简单、快速，可以有效提高晶圆的检测效率。
本申请的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为根据本申请的一个实施方式中采用晶圆装载装置装载晶圆的示意图；
图2为根据本申请的另一实施方式中采用晶圆装载装置装载晶圆的示意图；
图3为图2所示的实施方式中第一晶圆承载架处于水平状态、第二晶圆承载架处于竖直状态的示意图；
图4为图2所示的实施方式中第二晶圆承载架移动至检测位置的示意图；
图5为根据本申请的一个实施方式中晶圆承载架的安装结构示意图；
图6显示了图5所示的实施方式中第一晶圆承载架处于竖直状态、第二晶圆承载架处于水平状态的示意图；
图7显示了图5所示的实施方式中第二晶圆承载架处于竖直状态、第一晶圆承载架处于水平状态的示意图；
图8为根据本申请的一个实施方式中晶圆检测设备的示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，本申请中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。另外，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
在对晶圆的两侧表面进行检测时，需要将晶圆放置在晶圆检测设备的两个相对设置且距离较近的标准镜之间，本申请提供一种晶圆装载装置，可以在对晶圆检测时能够容易且快速地将晶圆装载到两个标准镜之间。
所述晶圆装载装置包括：
导向部件，导向部件横向延伸；
晶圆承载架1，晶圆承载架1设置为用于承载晶圆4，晶圆承载架1设置为能够沿导向部件在上料位置和对晶圆4进行检测的检测位置之间移动；
其中，在上料位置，晶圆承载架1设置为能够在竖直状态和水平状态位置之间翻转，在竖直状态，晶圆承载架1上的晶圆4竖直设置且晶圆承载架1能够沿导向部件移动到检测位置或从检测位置移出，在水平状态，晶圆承载架1上的晶圆4水平设置，以在晶圆承载架1上装载晶圆4或者将晶圆4从晶圆承载架1上卸载，或者将晶圆承载架1整体卸载，以安装承载新的晶圆的晶圆承载架1。
在实际应用时，晶圆检测设备的两个标准镜之间形成用于放置待检测晶圆的检测位置，设置上料位置位于两个标准镜的一侧(该一侧为两个标准镜的间隙在横向延伸方向上的一侧)，导向部件横向延伸至检测位置，这样晶圆承载架1可以在上料位置承载待检测的晶圆，然后从上料位置沿导向部件横向移动至两个标准镜之间的检测位置。为避免导向部件影响标准镜的设置，可以将导向部件设置在标准镜的上方或下方，或者在标准镜的上方或下方均设置导向部件。
为防止检测时振动而影响检测结果，可设置晶圆检测设备包括隔离箱，两个标准镜位于隔离箱内相对设置，即，两个标准镜之间的用于检测晶圆的检测位置位于隔离箱内。在此情况下，设置上料位置位于隔离箱外侧，隔离箱的一侧设置有开口，导向部件从隔离箱的外侧通过开口横向延伸至隔离箱内，晶圆装载架1可以沿导向部件从隔离箱外侧的上料位置通过开口移动至隔离箱内的检测位置。
采用本申请提供的晶圆装载装置对待检测的晶圆进行装载，操作简单，可以快速地将晶圆送至两个标准镜之间，从而可以有效提高晶圆的检测效率。
下面根据具体实施方式并结合附图对本申请提供的技术方案进行详细说明。
在一个实施方式中，如图1所示，用于引导晶圆承载架移动的导向部件可以包括第一导向部件2和位于第一导向部件2下方的第二导向部件3，晶圆承载架1的上端与第一导向部件2配合滑动，下端与第二导向部件3配合滑动，且下端设置为相对于第二导向部件3转动。
晶圆承载架1在上料位置且位于水平状态时装载晶圆4，翻转到竖直状态后沿第一导向部件2和第二导向部件3移动至检测位置对晶圆4进检测，检测完毕后，晶圆承载架1再移动至上料位置，并翻转至水平状态，卸载检测后的晶圆4，然后装载新的晶圆，再翻转至竖直位置并移动到检测位置，如此反复。
可以理解的是，也可以设置晶圆承载架1位于水平状态时拆卸，然后更换新的晶圆承载架1后再翻转至竖直状态。
该实施方式中，第二导向部件3可以包括转轴(图中未示出)，晶圆承载架1设置为能够沿转轴移动，且能够绕转轴在水平状态和竖直状态之间翻转；或者，设置第二导向部件3包括滑槽，晶圆承载架1上设置有转轴，在上料位置，滑槽的一侧设置有缺口，晶圆承载架1上的转轴能够在滑槽中滑动且在滑动至上料位置的缺口处时能够在水平状态和竖直状态之间翻转。
为使得晶圆承载架1能够翻转，第一导向部件2上可设置弹性件，例如在第一导向部件2上设置外表面为圆弧面的弹性凸起，该弹性凸起在晶圆承载架1翻转过程中被挤压缩回而使得晶圆承载架1能够向一侧翻转，而在晶圆承载架1处于竖直状态时，弹性凸起弹起对晶圆承载架1进行止挡以使得晶圆承载架1能够沿导向部件移动。还可以设置晶圆承载架1在到达上料位置时从第一导向部件2的一端脱离第一导向部件2来实现翻转。
可以理解的是，所述导向部件也可以仅包括与晶圆承载架1的上端配合滑动的第一导向部件2，也可以仅包括与晶圆承载架1的下端配合滑动的第二导向部件3。设置导向部件包括第一导向部件2和第二导向部件3是使得晶圆承载架1能够稳定地移动的优选实施方式。
在另一个实施方式，晶圆承载架1可设置有至少两个，至少两个晶圆承载架1设置为交替地从上料位置移动到检测位置。
如图2所示，至少两个晶圆承载架包括第一晶圆承载架11和第二晶圆承载架12，在第一晶圆承载架11承载检测完毕后的晶圆4移动至上料位置(图2所示的位置)时，从竖直状态向水平状态翻转，同时，第二晶圆承载架12承载待检测的晶圆4从水平状态向竖直状态翻转，然后沿导向部件移动至检测位置进行检测。图3显示了第一晶圆承载架11翻转至水平状态，且第二晶圆承载架12翻转至竖直状态，图4显示了第二晶圆承载架12沿导向部件移动至两个标准镜10之间的检测位置。
在该实施方式中，所述导向部件包括与晶圆承载架1的上端配合滑动的第一导向部件2和与下端配合滑动的第二导向部件3。
更进一步的，如图5所示，可以设置第二导向部件3包括转轴31和滑块32，滑块32设置为能够沿转轴31滑动且能够绕转轴31转动。
其中，滑块32上设置有用于安装晶圆承载架的安装结构，晶圆承载架通过所述安装结构可拆卸地安装在滑块32上，在滑块32滑动至上料位置时，滑块32绕转轴31转动以使得晶圆承载架翻转至水平状态或竖直状态，在水平状态，晶圆承载架可以从滑块32上拆卸。
为安装至少两个晶圆承载架，如安装第一晶圆承载架11和第二晶圆承载架12，如图5－图7所示，滑块32的至少两个相邻的两侧面上分别设置有安装结构，在一个侧面上安装的第一晶圆承载架11从竖直状态向水平状态翻转的过程中，第二晶圆承载架12安装在滑块32的另一侧面上。
可选地，所述安装结构可以为在滑块32上设置的与晶圆承载架上的定位柱配合的定位孔，如图5和图6所示，通过晶圆承载架上的定位柱与滑块32上的定位孔配合安装。
可选地，所述安装结构为滑块32上设置的能够吸附晶圆承载架的吸附块。
在再一实施方式中，所述晶圆承载架也设置有至少两个，包括第一晶圆承载架11和第二晶圆承载架12，所述上料位置包括第一上料位置和第二上料位置，所述检测位置位于所述第一上料位置和所述第二上料位置之间；
第一晶圆承载架11设置为在第一上料位置和检测位置之间来回移动，在第一上料位置，第一晶圆承载架11能够在水平状态和竖直状态之间翻转；
第二晶圆承载架12设置为在第二上料位置和检测位置之间来回移动，在第二上料位置，第二晶圆承载架12能够在水平状态和竖直状态之间翻转；
第一晶圆承载架11和第二晶圆承载架12设置为交替地移动至所述检测位置。
通常晶圆在检测位置检测的时间较短，而装载晶圆的时间较长，因此设置至少两个晶圆承载架交替地移动到检测位置，可以有效提高晶圆的检测效率。
本申请提供的技术方案中，为使得晶圆4的两侧均可以被检测，在晶圆承载架1上设置开孔，晶圆4对应于该开孔设置，将晶圆4的边缘固定在该开孔的边缘上。
其中，所述晶圆装载架1可以设置为通过吸附晶圆的方式固定晶圆，具体可以在晶圆装置架的开孔边缘处设置吸附孔及与吸附孔连通的气体通道，通过从气体通道抽吸气体使得吸附孔形成负压可以通过吸附的方式将晶圆固定在晶圆承载架1上。
或者，所述晶圆承载架1设置为通过夹持的方式固定晶圆，在晶圆承载架1的开孔边缘处设置夹持部，通过夹持部夹持晶圆的边缘来固定晶圆。
由于两个标准镜之间的间距较小，设置晶圆承载架1为具有预设厚度的板状结构，使得晶圆承载架1可以竖直地进入到两个标准镜之间。
申请提供的技术方案中，所述晶圆承载装置还可以包括用于驱动所述晶圆承载架移动的驱动机构，所述驱动机构可以是气缸、也可以是电机驱动的丝杠机构，其具体驱动方式是本领域人员所能够实现的，在此不再赘述。
根据本申请的另一方面，还提供一种晶圆检测设备，所述晶圆检测设备包括：隔离箱50、两个干涉仪和如上所述的晶圆装载装置；
其中，每个干涉仪包括标准镜10，两个干涉仪的标准镜10在隔离箱50内相对设置，两个标准镜10之间形成用于放置待检测晶圆的所述检测位置；
其中，隔离箱50的侧面设置有开口，晶圆装载装置的晶圆承载架能够沿导向结构通过开口移动至检测位置。另外，晶圆检测设备也可以是不包括隔离箱的形式。
在一个实施方式中，如图8所示，晶圆检测设备中的两个干涉仪相对设置，每个干涉仪包括标准镜10、准直器20、分束器30、相机40以及用于折叠准直器20和分束器30之间的光路的光路折叠组件(包括第一反射镜M1和第二反射镜M2)，通过第一反射镜M1和第二反射镜M2的折叠，将准直器20和分束器30之间的光路进行折叠，以降低分束器30和准直器20之间的光路占用的空间量。
当然，所述干涉仪还可以是能够检测晶圆参数的其它形式，在此不限制。晶圆检测设备的检测原理不是本申请的重点且为本领域技术人员的常用技术，在此不再赘述。
在对晶圆进行检测时，两个干涉仪的标准镜10之间的间隙的宽度优选大致为2－6mm，更优选地，该间隙为2－4mm。将晶圆放置于该间隙内进行检测，由于晶圆与标准镜10之间的间隙很小，气阻很大(间隙越小气阻越大)，从而晶圆的稳定性好，不易产生振动，可以有利于提升晶圆检测的精度。
在一个实施方式中，晶圆检测设备中的两个标准镜10固定设置，两个标准镜10之间具有第一预定距离，所述晶圆承载架沿导向部件移动至两个标准镜10之间的间隙内，其中，所述第一预定距离优选为2－6mm。
在另一实施方式中，两个标准镜10设置为能够朝向或远离所述检测位置，在晶圆承载架移动至所述检测位置时，两侧的标准镜10朝向晶圆承载架移动，以使得标准镜10与所述晶圆承载架之间具有第二预定距离。该第二预定距离大致为1－3mm。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种晶圆装载装置，其特征在于，所述晶圆装载装置包括：
导向部件，所述导向部件横向延伸；
晶圆承载架，所述晶圆承载架设置为用于承载晶圆，所述晶圆承载架设置为能够沿所述导向部件在上料位置和对所述晶圆进行检测的检测位置之间移动；
其中，在所述上料位置，所述晶圆承载架设置为能够在竖直状态和水平状态位置之间翻转，在所述竖直状态，所述晶圆承载架上的晶圆竖直设置且所述晶圆承载架能够沿所述导向部件移动到所述检测位置或从所述检测位置移出，在所述水平状态，所述晶圆承载架上的晶圆水平设置。
2.根据权利要求1所述的晶圆装载装置，其特征在于，所述晶圆承载架设置有至少两个，至少两个所述晶圆承载架设置为交替地从所述上料位置移动到所述检测位置。
3.根据权利要求1所述的晶圆装载装置，其特征在于，所述晶圆承载架设置有至少两个，包括第一晶圆承载架和第二晶圆承载架，所述上料位置包括第一上料位置和第二上料位置，所述检测位置位于所述第一上料位置和所述第二上料位置之间；
所述第一晶圆承载架设置为在所述第一上料位置和所述检测位置之间来回移动，在所述第一上料位置，所述第一晶圆承载架能够在水平状态和竖直状态之间翻转；
所述第二晶圆承载架设置为在所述第二上料位置和所述检测位置之间来回移动，在所述第二上料位置，所述第二晶圆承载架能够在水平状态和竖直状态之间翻转；
所述第一晶圆承载架和所述第二晶圆承载架设置为交替地移动至所述检测位置。
4.根据权利要求1所述的晶圆装载装置，其特征在于，所述导向部件包括第一导向部件和位于所述第一导向部件下方的第二导向部件，所述晶圆承载架的上端与所述第一导向部件配合滑动，下端与所述第二导向部件配合滑动，且所述下端设置为能够相对于所述第二导向部件转动。
5.根据权利要求4所述的晶圆装载装置，其特征在于，所述第二导向部件包括转轴，所述晶圆承载架设置为能够沿所述转轴移动，且在移动至所述上料位置时能够绕所述转轴在水平状态和竖直状态之间翻转；
或者，所述第二导向部件包括滑槽，所述晶圆承载架上设置有转轴，所述转轴能够在所述滑槽中滑动且在滑动至所述上料位置时能够在所述水平状态和所述竖直状态之间翻转。
6.根据权利要求4所述的晶圆装载装置，其特征在于，所述第二导向部件包括滑块和转轴，所述滑块设置为能够沿所述转轴滑动且能够绕所述转轴转动；
其中，所述滑块上设置有用于安装所述晶圆承载架的安装结构，所述晶圆承载架通过所述安装结构可拆卸地安装在所述滑块上，在所述滑块滑动至所述上料位置时，所述滑块绕所述转轴转动以使得所述晶圆承载架翻转至所述水平状态或所述竖直状态。
7.根据权利要求6所述的晶圆装载装置，其特征在于，所述晶圆承载架设置有至少两个，包括第一晶圆承载架和第二晶圆承载架；
所述滑块的至少两个相邻的两侧面上分别设置有所述安装结构，用于在相邻的两个所述侧面上分别安装所述第一晶圆承载架和所述第二晶圆承载架。
8.根据权利要求6所述的晶圆装载装置，其特征在于，所述安装结构包括在所述滑块上设置的与所述晶圆承载架上的定位柱配合的定位孔；或者，所述安装结构包括所述滑块上设置的能够吸附所述晶圆承载架的吸附块。
9.根据权利要求1－8中任意一项所述的晶圆装载装置，其特征在于，所述晶圆装载架设置为通过吸附晶圆的方式固定晶圆；或者，所述晶圆承载架设置为通过夹持的方式固定晶圆。
10.一种晶圆检测设备，其特征在于，所述晶圆检测设备包括：隔离箱、两个干涉仪和根据权利要求1－9中任意一项所述的晶圆装载装置；
其中，每个所述干涉仪包括标准镜，两个所述干涉仪的所述标准镜在所述隔离箱内相对设置，两个所述标准镜之间形成用于放置待检测晶圆的所述检测位置；
所述隔离箱的侧面设置有开口，所述晶圆装载装置的所述晶圆承载架能够沿所述导向结构通过所述开口移动至所述检测位置。
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