CN114798478A - 一种晶圆检测分选系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种晶圆检测分选系统及方法，该系统包括支承装配装置、晶圆供应装置、晶圆检测装置、晶圆取放装置、晶圆分储装置及晶圆分选装置，该晶圆检测分选系统在供应载台上设置多个沿取放通口边缘呈扇形排布得供应架体，使待检测晶圆的供应数量大为提升，并且便于取放抓手快速进行取放操作，还在分储载台上设置多个沿分选通口边缘呈扇形分布的分储架体，便于分选抓手快速进行分选操作，使得检测后的晶圆可根据预置的分选标准放入不同的分储架体，效率和稳定性大大提高。

Description

一种晶圆检测分选系统及方法

技术领域

本发明涉及半导体生产设备，尤其涉及一种晶圆检测分选系统。

背景技术

晶圆平整度检测设备主要是检测晶圆的平整度指标，包括THK (厚度)、BOW(弯曲度)、WARP(翘曲度)、TTV(总厚度偏差)、 LTV(局部厚度偏差)等等。现有的LED晶圆检测设备检测速度慢，效率低，检测扫描方式少，能够检测的晶圆类型少，不同的工序生产的晶圆需要使用不同类型的检测设备，对检测后的晶圆不做分选或者分选档位很少，不能满足生产的需求。因此，有必要设计一种晶圆检测分选系统，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种晶圆检测分选系统，以对晶圆进行检测并分类。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种晶圆检测分选系统，包括：

支承装配装置，该支承装配装置上具有安装空间；

晶圆供应装置，该晶圆供应装置安装于支承装配装置上，其内部具有放置待检测晶圆的空间；

晶圆检测装置，该晶圆检测装置与晶圆供应装置位置对应；

晶圆取放装置，该晶圆取放装置安装于支承装配装置上，并与晶圆供应装置及晶圆检测装置配合，由晶圆取放装置将晶圆供应装置内的晶圆取出并放入晶圆检测装置中，并由晶圆检测装置对晶圆的平整度进行检测；

晶圆分储装置，该晶圆分储装置安装于支承转配装置上，并与晶圆检测装置位置对应，其内部具有对晶圆进行分类储存的空间；

晶圆分选装置，该晶圆分选装置与晶圆检测装置及晶圆分储装置配合，由晶圆分选装置将晶圆检测装置检测后的晶圆分类拣选并放入晶圆分储装置中。

支承装配装置包括：

支承框架，该支承框架中具有安装空间；

供应载台，该供应载台安装于支承框架一端，其内部开设有取放通口，晶圆供应装置安装于供应载台上，晶圆取放装置从取放通口中露出；

分储载台，该分储载台安装于支承框架另一端，其内部开设有分选通口，晶圆分储装置安装于分储载台上，晶圆分选装置从分选通口中露出；

检测载台，该检测载台安装于支承框架上，并位于装配载台之间，晶圆检测装置安装于检测载台上。

晶圆供应装置包括：

供应架体，该供应架体设有一组，其内部分别具有放置待检测晶圆的晶圆盒，各供应架体分别安装于供应载台上，并沿取放通口边缘呈扇形排布，由晶圆取放装置将供应架体内的晶圆取出。

晶圆检测装置包括：

检测基座，该检测基座安装于检测载台上；

检测顶梁，该检测顶梁安装于检测基座顶部，并悬伸于检测基座上方；

定位平台，该定位平台安装于检测基座上，由定位平台对晶圆进行定位；

检测探头，该检测探头安装于检测顶梁上，并指向定位平台，由检测探头对定位平台上的晶圆进行检测。

晶圆取放装置包括：

取放抓手，该取放抓手安装于供应载台下方，并从取放通口中伸出，由取放抓手将供应架体中的晶圆取出并放至定位平台上。

晶圆分储装置包括：

分储架体，该分储架体设有一组，其内部分别具有储存已检测晶圆的晶圆盒，各分储架体分别安装于分储载台上，并沿分选通口边缘呈扇形排布，由晶圆分选装置将定位平台上检测后的晶圆取出并分类放入分储架体中。

晶圆分选装置包括：

分选抓手，该分选抓手安装于分储载台下方，并从分选通口中伸出，由分选抓手将定位平台上检测后的晶圆取出并分类放入分储架体中。

在本发明的一个实施例中，定位平台上设有晶圆自动定心装置，由晶圆自动定心装置对晶圆进行定心处理，该晶圆自动定心装置包括：

支承装配组件，该支承装配组件安装于晶圆检测装置的移动平台上，其内部具有安装空间；

轴向支撑组件，该轴向支撑组件安装于支承装配组件上，并与晶圆的端面配合，由轴向支撑组件对晶圆进行轴向支撑；

静止定心组件，该静止定心组件通过固定结构安装于支承装配组件上，并与晶圆的侧面配合，由静止定心组件对晶圆进行径向定位；

活动定心组件，该活动定心组件通过活动结构安装于支承装配组件上，可与晶圆的侧面抵合或脱离，由活动定心组件对晶圆进行径向定位，并与静止定心组件共同对晶圆进行定心处理；

切换驱动组件，该切换驱动组件安装于支承装配组件上，并与活动定心组件衔接，由切换驱动组件对活动定心组件与晶圆的配合状态进行切换；

其中，支承装配组件包括：

支承载台，该支承载台中开设有装配轴孔；

装配托块，该装配托块设有一组，各装配托块分别沿装配轴孔的内壁顺次排布，并向装配轴孔的中心凸出，轴向支撑组件安装于装配托块上；

装配槽口，该装配槽口设有一组，各装配槽口分别沿装配轴孔的内壁顺次排布，并向支承载台内部凹陷，静止定心组件及活动定心组件安装于装配槽口中；

轴向支撑组件包括：

支撑端头，该支撑端头设有一组，各支撑端头分别安装于装配托块中，并向装配托块上方伸出，其顶端抵住晶圆的底面；

静止定心组件包括：

静止压轮，该静止压轮安装于装配槽口中，其侧部从装配槽口的开口处露出，并抵住晶圆的侧面；

活动定心组件包括：

活动摆杆，该活动摆杆通过偏转轴杆安装于支承载台上，可在支承载台上偏转，其头端延伸至装配槽口处；

活动压轮，该活动压轮安装于活动摆杆的头端，可随活动摆杆一同偏转，由活动摆杆带动活动压轮与晶圆的侧面抵合；

切换驱动组件包括：

切换气缸，该切换气缸的缸体安装于支承载台上，其活塞杆与活动摆杆的尾端衔接；

切换拉簧，该切换拉簧连接于活动摆杆与支承载台之间。

一种晶圆检测分选方法，使用上述的晶圆检测分选系统进行，包括：

根据选定的供应架体，取放抓手使用其激光探头检测晶圆盒中晶圆的位置，并按晶圆盒从下到上的顺序取出晶圆，将取出的晶圆放置在支承载台上，由支撑端头对晶圆进行轴向支撑，静止压轮抵住晶圆的侧面，对晶圆进行径向定位，在切换拉簧的拉力下，活动压轮从装配槽口露出，并敲击晶圆侧面，使其与静止压轮及活动压轮抵合，使晶圆自动定心，定位平台及支承载台去往检测标准片位置，检测探头读取标准片数据并记录，然后定位平台及支承载台去往晶圆检测起始点并根据设定的扫描路径进行运动，检测探头根据选定的晶圆类型测量晶圆数据，与标准片数据比对得到检测结果，分选抓手取下检测完成的晶圆，再根据检测结果放入设定的分储架体中的晶圆盒内，整个过程循环进行，直至供应架体中晶圆盒内的晶圆全部检测完成。

本发明的优点在于：

该晶圆检测分选系统在供应载台上设置多个沿取放通口边缘呈扇形排布得供应架体，使待检测晶圆的供应数量大为提升，并且便于取放抓手快速进行取放操作，还在分储载台上设置多个沿分选通口边缘呈扇形分布的分储架体，便于分选抓手快速进行分选操作，使得检测后的晶圆可根据预置的分选标准放入不同的分储架体，效率和稳定性大大提高，同时可以一机多用，检测多种不同工序的晶圆片，线切片、研磨片、单抛片、终检片等等，检测分选的档位达到二十个，完全能够满足生产要求。

附图说明

图1是本发明提出的晶圆检测分选系统的结构示意图；

图2是晶圆检测装置的正面结构示意图；

图3是晶圆检测装置的背面结构示意图；

图4是晶圆分储装置的结构示意图；

图5是晶圆晶圆自动定心装置的正面结构示意图；

图6是晶圆晶圆自动定心装置的背面结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的装置可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

如图1～图4所示，本发明提出的晶圆检测分选系统包括支承装配装置、晶圆供应装置、晶圆检测装置、晶圆取放装置、晶圆分储装置及晶圆分选装置，支承装配装置上具有安装空间，晶圆供应装置安装于支承装配装置上，其内部具有放置待检测晶圆的空间，晶圆检测装置与晶圆供应装置位置对应，晶圆取放装置安装于支承装配装置上，并与晶圆供应装置及晶圆检测装置配合，由晶圆取放装置将晶圆供应装置内的晶圆取出并放入晶圆检测装置中，并由晶圆检测装置对晶圆的平整度进行检测，晶圆分储装置安装于支承转配装置上，并与晶圆检测装置位置对应，其内部具有对晶圆进行分类储存的空间，晶圆分选装置与晶圆检测装置及晶圆分储装置配合，由晶圆分选装置将晶圆检测装置检测后的晶圆分类拣选并放入晶圆分储装置中。

在本实施例中，支承装配装置包括支承框架110、供应载台120、分储载台130及检测载台140，支承框架中具有安装空间，供应载台安装于支承框架一端，其内部开设有取放通口，晶圆供应装置安装于供应载台上，晶圆取放装置从取放通口中露出，分储载台安装于支承框架另一端，其内部开设有分选通口，晶圆分储装置安装于分储载台上，晶圆分选装置从分选通口中露出，检测载台安装于支承框架上，并位于装配载台之间，晶圆检测装置安装于检测载台上。晶圆供应装置包括供应架体200，供应架体设有一组，其内部分别具有放置待检测晶圆的晶圆盒，各供应架体分别安装于供应载台上，并沿取放通口边缘呈扇形排布，由晶圆取放装置将供应架体内的晶圆取出。晶圆检测装置包括检测基座310、检测顶梁320、检测探头 330及定位平台340，检测基座安装于检测载台上，检测顶梁安装于检测基座顶部，并悬伸于检测基座上方，定位平台安装于检测基座上，由定位平台对晶圆进行定位，检测探头安装于检测顶梁上，并指向定位平台，由检测探头对定位平台上的晶圆进行检测。晶圆取放装置包括取放抓手400，取放抓手安装于供应载台下方，并从取放通口中伸出，由取放抓手将供应架体中的晶圆取出并放至定位平台上。晶圆分储装置包括分储架体500，分储架体设有一组，其内部分别具有储存已检测晶圆的晶圆盒，各分储架体分别安装于分储载台上，并沿分选通口边缘呈扇形排布，由晶圆分选装置将定位平台上检测后的晶圆取出并分类放入分储架体中。晶圆分选装置包括分选抓手600，分选抓手安装于分储载台下方，并从分选通口中伸出，由分选抓手将定位平台上检测后的晶圆取出并分类放入分储架体中。该晶圆检测分选系统在供应载台上设置多个沿取放通口边缘呈扇形排布得供应架体，使待检测晶圆的供应数量大为提升，并且便于取放抓手快速进行取放操作，还在分储载台上设置多个沿分选通口边缘呈扇形分布的分储架体，便于分选抓手快速进行分选操作，使得检测后的晶圆可根据预置的分选标准放入不同的分储架体，效率和稳定性大大提高，同时可以一机多用，检测多种不同工序的晶圆片，线切片、研磨片、单抛片、终检片等等，检测分选的档位达到二十个，完全能够满足生产要求。

本实施例中，定位平台上设有晶圆自动定心装置600，由晶圆自动定心装置对晶圆进行定心处理，如图5、图6所示，晶圆自动定心装置包括支承装配组件、轴向支撑组件、静止定心组件、活动定心组件及切换驱动组件，支承装配组件安装于晶圆检测装置的移动平台上，其内部具有安装空间，轴向支撑组件安装于支承装配组件上，并与晶圆的端面配合，由轴向支撑组件对晶圆进行轴向支撑，静止定心组件通过固定结构安装于支承装配组件上，并与晶圆的侧面配合，由静止定心组件对晶圆进行径向定位，活动定心组件通过活动结构安装于支承装配组件上，可与晶圆的侧面抵合或脱离，由活动定心组件对晶圆进行径向定位，并与静止定心组件共同对晶圆进行定心处理，切换驱动组件安装于支承装配组件上，并与活动定心组件衔接，由切换驱动组件对活动定心组件与晶圆的配合状态进行切换。

在本实施例中，支承装配组件包括支承载台611、装配托块612 及装配槽口613，支承载台由铝合金加工形成，是整个装置的主体结构，是其他零件、组件的安装载体，也是晶圆放置的平台，其内部开设有装配轴孔，装配托块设有一组，各装配托块分别沿装配轴孔的内壁顺次排布，并向装配轴孔的中心凸出，轴向支撑组件安装于装配托块上，装配槽口设有一组，各装配槽口分别沿装配轴孔的内壁顺次排布，并向支承载台内部凹陷，静止定心组件及活动定心组件安装于装配槽口中。轴向支撑组件包括支撑端头620，支撑端头设有一组，各支撑端头分别安装于装配托块中，并向装配托块上方伸出，其顶端抵住晶圆的底面，由支撑端头对晶圆进行轴向支撑，对晶圆起到支撑和水平调节作用，支撑端头顶端一般采用红宝石、金刚石、碳化硼等耐磨材料制作，支撑端头采用螺纹结构与装配托块配合，可在装配托块上调节高度，使晶圆处于水平状态。静止定心组件包括静止压轮630，静止压轮安装于装配槽口中，其侧部从装配槽口的开口处露出，并抵住晶圆的侧面，对晶圆进行径向定位。活动定心组件包括活动摆杆641及活动压轮642，活动摆杆通过偏转轴杆安装于支承载台上，可在支承载台上偏转，其头端延伸至装配槽口处，活动压轮安装于活动摆杆的头端，可随活动摆杆一同偏转，由活动摆杆带动活动压轮与晶圆的侧面抵合，对晶圆进行径向定位，并与静止压轮共同对晶圆进行定心处理。切换驱动组件包括切换气缸651及切换拉簧652，切换气缸的缸体安装于支承载台上，其活塞杆与活动摆杆的尾端衔接，切换拉簧连接于活动摆杆与支承载台之间，由切换拉簧及切换气缸共同带动活动摆杆偏转，使动活动压轮与晶圆的侧面抵合或脱离。通过真空泵抽真空使气缸中的活塞向气缸底部运动，带动活塞杆缩回，进而带动活动摆杆及活动压轮缩回至装配槽口内，此时拉簧拉伸。当真空被切断后，在弹簧的拉力下，活塞杆会被连带伸出气缸，并使活塞远离气缸底部，活动压轮从装配槽口露出，并敲击晶圆侧面，使其与静止压轮及活动压轮抵合，起到定心作用。

本发明提出的晶圆检测分选方法使用上述的晶圆检测分选系统进行，包括：根据选定的供应架体，取放抓手使用其激光探头检测晶圆盒中晶圆的位置，并按晶圆盒从下到上的顺序取出晶圆，将取出的晶圆放置在支承载台上，由支撑端头对晶圆进行轴向支撑，静止压轮抵住晶圆的侧面，对晶圆进行径向定位，在切换拉簧的拉力下，活动压轮从装配槽口露出，并敲击晶圆侧面，使其与静止压轮及活动压轮抵合，使晶圆自动定心，定位平台及支承载台去往检测标准片位置，检测探头读取标准片数据并记录，然后定位平台及支承载台去往晶圆检测起始点并根据设定的扫描路径进行运动，检测探头根据选定的晶圆类型测量晶圆数据，与标准片数据比对得到检测结果，分选抓手取下检测完成的晶圆，再根据检测结果放入设定的分储架体中的晶圆盒内，整个过程循环进行，直至供应架体中晶圆盒内的晶圆全部检测完成。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (9)

1.一种晶圆检测分选系统，其特征在于，包括：

支承装配装置，该支承装配装置上具有安装空间；

晶圆供应装置，该晶圆供应装置安装于支承装配装置上，其内部具有放置待检测晶圆的空间；

晶圆检测装置，该晶圆检测装置与晶圆供应装置位置对应；

晶圆取放装置，该晶圆取放装置安装于支承装配装置上，并与晶圆供应装置及晶圆检测装置配合，由晶圆取放装置将晶圆供应装置内的晶圆取出并放入晶圆检测装置中，并由晶圆检测装置对晶圆的平整度进行检测；

晶圆分储装置，该晶圆分储装置安装于支承转配装置上，并与晶圆检测装置位置对应，其内部具有对晶圆进行分类储存的空间；

晶圆分选装置，该晶圆分选装置与晶圆检测装置及晶圆分储装置配合，由晶圆分选装置将晶圆检测装置检测后的晶圆分类拣选并放入晶圆分储装置中。

2.根据权利要求1所述的一种晶圆检测分选系统，其特征在于，支承装配装置包括：

支承框架，该支承框架中具有安装空间；

供应载台，该供应载台安装于支承框架一端，其内部开设有取放通口，晶圆供应装置安装于供应载台上，晶圆取放装置从取放通口中露出；

分储载台，该分储载台安装于支承框架另一端，其内部开设有分选通口，晶圆分储装置安装于分储载台上，晶圆分选装置从分选通口中露出；

检测载台，该检测载台安装于支承框架上，并位于装配载台之间，晶圆检测装置安装于检测载台上。

3.根据权利要求2所述的一种晶圆检测分选系统，其特征在于，晶圆供应装置包括：

供应架体，该供应架体设有一组，其内部分别具有放置待检测晶圆的晶圆盒，各供应架体分别安装于供应载台上，并沿取放通口边缘呈扇形排布，由晶圆取放装置将供应架体内的晶圆取出。

4.根据权利要求3所述的一种晶圆检测分选系统，其特征在于，晶圆检测装置包括：

检测基座，该检测基座安装于检测载台上；

检测顶梁，该检测顶梁安装于检测基座顶部，并悬伸于检测基座上方；

定位平台，该定位平台安装于检测基座上，由定位平台对晶圆进行定位；

检测探头，该检测探头安装于检测顶梁上，并指向定位平台，由检测探头对定位平台上的晶圆进行检测。

5.根据权利要求4所述的一种晶圆检测分选系统，其特征在于，晶圆取放装置包括：

取放抓手，该取放抓手安装于供应载台下方，并从取放通口中伸出，由取放抓手将供应架体中的晶圆取出并放至定位平台上。

6.根据权利要求4所述的一种晶圆检测分选系统，其特征在于，晶圆分储装置包括：

分储架体，该分储架体设有一组，其内部分别具有储存已检测晶圆的晶圆盒，各分储架体分别安装于分储载台上，并沿分选通口边缘呈扇形排布，由晶圆分选装置将定位平台上检测后的晶圆取出并分类放入分储架体中。

7.根据权利要求6所述的一种晶圆检测分选系统，其特征在于，晶圆分选装置包括：

分选抓手，该分选抓手安装于分储载台下方，并从分选通口中伸出，由分选抓手将定位平台上检测后的晶圆取出并分类放入分储架体中。

8.根据权利要求4所述的一种晶圆检测分选系统，其特征在于，定位平台上设有晶圆自动定心装置，由晶圆自动定心装置对晶圆进行定心处理，该晶圆自动定心装置包括：

支承装配组件，该支承装配组件安装于晶圆检测装置的移动平台上，其内部具有安装空间；

轴向支撑组件，该轴向支撑组件安装于支承装配组件上，并与晶圆的端面配合，由轴向支撑组件对晶圆进行轴向支撑；

静止定心组件，该静止定心组件通过固定结构安装于支承装配组件上，并与晶圆的侧面配合，由静止定心组件对晶圆进行径向定位；

活动定心组件，该活动定心组件通过活动结构安装于支承装配组件上，可与晶圆的侧面抵合或脱离，由活动定心组件对晶圆进行径向定位，并与静止定心组件共同对晶圆进行定心处理；

切换驱动组件，该切换驱动组件安装于支承装配组件上，并与活动定心组件衔接，由切换驱动组件对活动定心组件与晶圆的配合状态进行切换；

其中，支承装配组件包括：

支承载台，该支承载台中开设有装配轴孔；

装配托块，该装配托块设有一组，各装配托块分别沿装配轴孔的内壁顺次排布，并向装配轴孔的中心凸出，轴向支撑组件安装于装配托块上；

装配槽口，该装配槽口设有一组，各装配槽口分别沿装配轴孔的内壁顺次排布，并向支承载台内部凹陷，静止定心组件及活动定心组件安装于装配槽口中；

轴向支撑组件包括：

支撑端头，该支撑端头设有一组，各支撑端头分别安装于装配托块中，并向装配托块上方伸出，其顶端抵住晶圆的底面；

静止定心组件包括：

静止压轮，该静止压轮安装于装配槽口中，其侧部从装配槽口的开口处露出，并抵住晶圆的侧面；

活动定心组件包括：

活动摆杆，该活动摆杆通过偏转轴杆安装于支承载台上，可在支承载台上偏转，其头端延伸至装配槽口处；

活动压轮，该活动压轮安装于活动摆杆的头端，可随活动摆杆一同偏转，由活动摆杆带动活动压轮与晶圆的侧面抵合；

切换驱动组件包括：

切换气缸，该切换气缸的缸体安装于支承载台上，其活塞杆与活动摆杆的尾端衔接；

切换拉簧，该切换拉簧连接于活动摆杆与支承载台之间。

9.一种晶圆检测分选方法，使用权利要求1～8任一项所述的晶圆检测分选系统进行，其特征在于，包括：

根据选定的供应架体，取放抓手使用其激光探头检测晶圆盒中晶圆的位置，并按晶圆盒从下到上的顺序取出晶圆，将取出的晶圆放置在支承载台上，由支撑端头对晶圆进行轴向支撑，静止压轮抵住晶圆的侧面，对晶圆进行径向定位，在切换拉簧的拉力下，活动压轮从装配槽口露出，并敲击晶圆侧面，使其与静止压轮及活动压轮抵合，使晶圆自动定心，定位平台及支承载台去往检测标准片位置，检测探头读取标准片数据并记录，然后定位平台及支承载台去往晶圆检测起始点并根据设定的扫描路径进行运动，检测探头根据选定的晶圆类型测量晶圆数据，与标准片数据比对得到检测结果，分选抓手取下检测完成的晶圆，再根据检测结果放入设定的分储架体中的晶圆盒内，整个过程循环进行，直至供应架体中晶圆盒内的晶圆全部检测完成。

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