CN117174625B - 一种晶圆状态检测机构、检测方法和晶圆传输设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种晶圆状态检测机构、检测方法和晶圆传输设备，检测机构包括检测装置和控制器，检测装置包括上下间隔设置的第一传感器组和第二传感器组，第一传感器组和第二传感器组的发射光束平行且垂直距离等于相邻两个晶圆槽的放置面之间的垂直距离。第一传感器组和第二传感器组能同步且匀速沿Z轴移动，对晶圆盒内的所有晶圆进行扫描，输出第一脉冲信号和第二脉冲信号。控制器用于收集第一脉冲信号和第二脉冲信号，将第一脉冲信号和第二脉冲信号叠加后输出为叠加脉冲信号，对第一脉冲信号、第二脉冲信号和叠加脉冲信号进行差异比对来判断晶圆的状态。利用两个晶圆传感器组，实现晶圆单片正常、无片、叠片、左右倾斜和前后倾斜的所有状态检测。

Description

一种晶圆状态检测机构、检测方法和晶圆传输设备

技术领域

本发明涉及晶圆传输设备技术领域，尤其涉及一种晶圆状态检测机构、检测方法和晶圆传输设备。

背景技术

晶圆是芯片加工的原材料。芯片在加工过程中，先通过晶圆装载装置对晶圆进行装载和检测，然后通过晶圆传输设备传输至加工设备端进行对应的工艺加工。目前常用晶圆尺寸包括6寸、8寸和12寸，晶圆装载装置分为Loadport和SMIF(Standard MechanicalInterface，标准机械接口)两种，其中Loadport用于装载12寸晶圆，而SMIF用于装载6寸或8寸晶圆。

在晶圆传输设备对晶圆进行传输之前，需要对晶圆装载装置内的晶圆状态进行检测，以确保机械手有效的夹取晶圆装载装置内的晶圆和防止晶圆的损坏。目前通常采用在机械手端部的片叉、单组对射传感器或多组对射传感器交错布置，来对晶圆装载装置内的晶圆进行状态检测。其中采用片叉检测时，由于片叉需要夹取片叉，因晶圆之间间距的限制，只能在片叉前端安装一组对射传感器。而单组对射传感器仅适应于检测有无晶圆和晶圆左右倾斜的状态，但对叠片和前后倾斜的判断不准。而多组对射传感器交错布置检测，由于光束较长（对射传感器设置距离较远），对晶圆厚度容易出现误判，同样无法精准的得到晶圆装载装置内的晶圆状态，容易因晶圆状态异常而导致取放晶圆时造成晶圆损坏，而降低晶圆传输设备的传输效率。

发明内容

为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种晶圆状态检测机构，利用两个晶圆传感器组，实现晶圆单片正常、无片、叠片、左右倾斜和前后倾斜的所有状态检测。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种晶圆状态检测机构，用于检测晶圆装载装置的晶圆盒内晶圆的状态，所述晶圆盒的左右方向的侧壁上开设有若干上下间隔且均匀分布的晶圆槽，所述晶圆槽具有一个供晶圆放置的放置面，所述检测机构包括：

检测装置，所述检测装置包括上下间隔设置的第一传感器组和第二传感器组，所述第一传感器组和第二传感器组的发射光束平行且垂直距离等于相邻两个晶圆槽的放置面之间的垂直距离；

连接装置，所述第一传感器组和第二传感器组均固定在连接装置上；

位移装置，所述位移装置与所述连接装置连接，所述位移装置能驱动连接装置沿Y轴和Z轴往复移动；

所述第一传感器组和第二传感器组在所述位移装置的带动下同步且匀速沿Z轴移动，对晶圆盒内的所有晶圆进行扫描，分别输出第一脉冲信号和第二脉冲信号；

控制器，所述控制器连接于检测装置和位移装置，所述控制器用于收集所述第一脉冲信号和第二脉冲信号，将所述第一脉冲信号和第二脉冲信号叠加后输出为叠加脉冲信号，对所述第一脉冲信号、第二脉冲信号和叠加脉冲信号进行差异比对来判断晶圆的状态，所述控制器还能用于驱动所述位移装置。

本发明的有益效果在于：通过两个传感器组的上下设置，依次对晶圆进行扫描，并通过控制器生成叠加脉冲信号，通过比对第一脉冲信号、第二脉冲信号和叠加脉冲信号中的差异，能判断晶圆的单片正常、无片、左右倾斜、叠片和前后倾斜的状态。仅用两个传感器组，就能判断晶圆的所有状态，节约成本，计算量少的同时检测准确度高，不会产生误判，避免因晶圆盒内晶圆的异常放置而导致晶圆夹取时造成晶圆损坏，从而提高晶圆的传输效率。

进一步来说，所述连接装置包括固定连接的连接块、检测框架和传感器固定杆，所述连接块与所述位移装置连接，所述检测框架竖直设置且与连接块固定定连接，所述传感器固定杆固定在连接框架上；

所述传感器固定杆包括两条间隔设置且沿Y轴延伸的固定杆本体，所述第一传感器组和第二传感器组固定在固定板本体远离检测框架的端部的上下两侧。

进一步来说，所述第一传感器组和第二传感器组均包括发射端和接收端，所述发射端和接收端分别固定在两个固定杆本体上。当第一传感器组和第二传感器组对晶圆扫描时，发射端和接收端位于晶圆的左右两侧。

进一步来说，所述位移装置包括竖向驱动组件和横向驱动组件，所述横向驱动组件与竖向驱动组件的输出端连接，并在所述竖向驱动组件驱动沿Z轴往复移动，所述连接装置与横向驱动组件连接，并在所述横向驱动组件驱动下沿Y轴往复移动。

横向驱动组件带动第一传感器组和第二传感器组在Y向靠近或远离晶圆盒，对晶圆盒的放置不会造成干扰，竖向驱动组件带动第一传感器组和第二传感器组在Z向移动，晶圆自下而上的扫描。

本发明还公开一种晶圆状态检测方法，用于晶圆盒内晶圆的状态检测，所述状态包括单片正常、无片、叠片、左右倾斜和前后倾斜。所述检测方法基于上述的晶圆状态检测机构实现，所述检测方法包括：

布置上下间隔设置的第一传感器组和第二传感器组，所述第一传感器组和第二传感器组能同步匀速上下移动；

获取所述第一传感器组和第二传感器组扫描晶圆盒内所有晶圆时得到的第一脉冲信号和第二脉冲信号；

根据所述第一脉冲信号和第二脉冲信号叠加形成叠加脉冲信号；

根据所述第一脉冲信号和第一脉冲信号中的脉冲宽度和脉冲间隔时间来判断晶圆的无片、叠片、左右倾斜状态，根据所述第一脉冲信号、第二脉冲信号和叠加脉冲信号中的脉冲宽度和脉冲间隔时间来判断晶圆的单片正常和前后倾斜状态。

检测方法通过两个传感器依次对晶圆进行扫描产生第一脉冲信号和第二脉冲信号，并叠加生成叠加脉冲信号，通过比对第一脉冲信号、第二脉冲信号和叠加脉冲信号中的差异，能判断晶圆的单片正常、无片、左右倾斜、叠片和前后倾斜的状态。仅用两个传感器组，就能判断晶圆的所有状态，节约成本，计算量少的同时检测准确度高，不会产生误判。

进一步来说，根据所述第一脉冲信号和第一脉冲信号中的脉冲宽度和脉冲间隔时间来判断晶圆的无片、叠片、左右倾斜状态，根据所述第一脉冲信号、第二脉冲信号和叠加脉冲信号中的脉冲宽度和脉冲间隔时间来判断晶圆的单片正常和前后倾斜状态具体包括：

当所述第一脉冲信号、第二脉冲信号和叠加脉冲信号中每个脉冲宽度和脉冲间隔均相同时，判断此时晶圆为单片正常状态，此时脉冲间隔时间均为Δt，且脉冲宽度为t0-Δt，其中t0为脉冲周期；

当所述第一脉冲信号和第二脉冲信号中，均有一个脉冲间隔时间为t1时,判断此时晶圆为无片状态，其中t1=t0+Δt；

当所述第一脉冲信号和第二脉冲信号中均会出现一个脉冲宽度为2（t0-Δt）的叠片脉冲时，判断此时晶圆为叠片状态；

当所述第一脉冲信号和第二脉冲信号中均会出现一个脉冲宽度为2t0-Δt的左右倾斜脉冲时，判断此时晶圆为左右倾斜状态；

当所述第一脉冲信号和第二脉冲信号中仅有脉冲宽度为t0-Δt的脉冲，且在所述叠加脉冲信号中有脉冲宽度为t6的前后倾斜脉冲时，判断此时晶圆为前后倾斜状态，其中t0-Δt＜t6＜2（t0-Δt）；

当所述叠加脉冲信号中出线脉冲间隔时间为t7时，判断此时晶圆也为前后倾斜状态，其中0＜t7＜2t0-Δt。

进一步来说，所述根据第一脉冲信号和第二脉冲信号叠加形成叠加脉冲信号具体包括：

对比所述第一脉冲信号和第二脉冲信号，当同一时间两者都是高电平时，所述叠加脉冲信号为高电平；当同一时间两者都是低电平时，所述叠加脉冲信号为低电平；当两者同一时间分别为高电平和低电平时，所述叠加脉冲信号为高电平。

第一脉冲信号和第二脉冲信号通过或运算得到叠加脉冲信号。

本发明还公开一种晶圆传输设备，包括上述的晶圆状态检测机构，晶圆状态检测机构采用上述的晶圆状态检测方法对晶圆盒内晶圆的状态进行检测。对晶圆状态进行高效精准的检测，让晶圆传输设备在传输晶圆时，避免晶圆传输设备因晶圆盒内晶圆的异常放置而导致晶圆夹取时造成晶圆损坏，从而提高晶圆传输设备的传输效率。

附图说明

图1为本发明实施例中晶圆状态检测机构的立体结构示意图；

图2为图1中A处放大图；

图3为本发明实施例中晶圆装载装置结构示意图；

图4为本发明实施例中晶圆装载装置的另一角度结构示意图；

图5为本发明实施例中晶圆盒的结构示意图；

图6为本发明实施例中晶圆状态检测方法的流程图；

图7为本发明实施例中晶圆处于单片正常状态的第一脉冲信号、第二脉冲信号和叠加脉冲信号的比对图；

图8为本发明实施例中晶圆处于无片状态的第一脉冲信号、第二脉冲信号和叠加脉冲信号的比对图；

图9为本发明实施例中晶圆处于叠片状态的第一脉冲信号、第二脉冲信号和叠加脉冲信号的比对图；

图10为本发明实施例中晶圆处于左右倾斜状态的第一脉冲信号、第二脉冲信号和叠加脉冲信号的比对图；

图11为本发明实施例中晶圆处于前后倾斜状态的第一脉冲信号、第二脉冲信号对比图；

图12为本发明实施例中晶圆处于前后倾斜状态的一种叠加脉冲信号图；

图13为本发明实施例中晶圆处于前后倾斜状态的另一种叠加脉冲信号图。

图中：

1、晶圆盒；11、晶圆槽；111、放置面；

2、检测装置；21、第一传感器组；211、第一检测光束；22、第二传感器组；221、第二检测光束；

3、位移装置；31、竖向驱动组件；32、横向驱动组件；

4、连接装置；41、连接块；42、检测框架；43、传感器固定杆；

51、放置板；52、立板；53、传输口；54、升降机构；55、门板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本发明的一种晶圆状态检测机构，用于检测晶圆装载装置内晶圆的状态，其中状态包括单片正常、无片、叠片、左右倾斜和前后倾斜。

参见附图4和附图5所示，晶圆装载装置包括一端开口的晶圆盒1，晶圆盒1限定形成一个放置腔，晶圆上下间隔放置在放置腔内，放置腔内的晶圆能从开口处进出放置腔。相邻晶圆间的最小垂直距离相同，也就是晶圆在竖直方向均匀的间隔分布。放置腔在左右方向的侧壁上开设有若干晶圆槽11，晶圆槽11沿上下方向间隔设置，一个晶圆槽11内仅供一个晶圆插入。相邻晶圆槽11之间的垂直距离相同，以保证晶圆均匀分布。晶圆仅有部分插入晶圆槽11，这样晶圆靠近开口的部分会突出晶圆槽11，形成检测部，晶圆检测装置2对检测部进行检测，以判断此晶圆的状态。

参见附图1和附图2所示，检测机构包括检测装置2和控制器，检测装置2包括上下间隔设置的第一传感器组21和第二传感器组22，第一传感器组21位于第二传感器组22的正上方。第一传感器组21和第二传感器组22能同步且匀速上下移动，对放置腔内的所有晶圆进行扫描。第一传感器组21和第二传感器组22在扫描过程中分别形成第一脉冲信号和第二脉冲信号。控制器用于接收第一脉冲信号和第二脉冲信号，并根据第一脉冲信号和第二脉冲信号叠加形成叠加脉冲信号，控制器根据比对第一脉冲信号、第二脉冲信号和叠加脉冲信号中脉冲宽度和脉冲间隔时间，判断晶圆的状态。

现有技术中，一个脉冲信号中一个脉冲的产生到终止，这个时间段，可以叫做脉冲持续时间，也可叫做这个脉冲的脉冲宽度。脉冲终止后到另一个脉冲产生前，没有脉冲的这一段时间叫做脉冲间隔时间。一个脉冲的产生到该脉冲的终止，再到另一个脉冲的产生，这个时间段为一个脉冲信号的周期，叫做脉冲周期。

现有技术中，通常采用一组传感器对晶圆进行扫描，通过扫描产生一个脉冲信号，再根据这个脉冲信号的中脉冲的持续时间对晶圆状态进行判断。一个脉冲信号进行判断时，可能会因为晶圆本身的误差或其他误差，容易对单片正常和前后倾斜，叠片和左右倾斜等进行误判，因此，一个脉冲信号判断晶圆状态的方式精确度很低，实用意义不大。

本实施例中，通过两个传感器组的上下设置，依次对晶圆进行扫描，通过比对第一脉冲信号、第二脉冲信号和叠加脉冲信号中的脉冲宽度和脉冲间隔时间，能判断晶圆的单片正常、无片、左右倾斜、叠片和前后倾斜的状态。仅用两个传感器组，就能判断晶圆的所有状态，节约成本，同时检测准确度高，不会产生误判。

第一传感器组21和第二传感器组22均为对射传感器，包括发射端和接收端，发射端和接收端位于晶圆的两侧，发射端和接收端之间形成沿水平方向射出的检测光束。参见附图2所示，检测光束包括第一传感器组21发射的第一检测光束211和第二传感器组22发射的第二检测光束221，第一检测光束211和第二检测光束221平行，第一检测光束211位于第二检测光束221的正上方。

由于晶圆具有一定的厚度，当检测到晶圆时，晶圆会遮挡住检测光束，参见附图7所示，此时会产生一个脉冲，也就是高电平。当没有检测到晶圆时（晶圆槽11内没有插入晶圆或位于两个晶圆插槽之间时），不会遮挡检测光束，此时不会产生脉冲，就是低电平。由于晶圆在竖直方向均匀的间隔分布，因此若晶圆状态正常，则第一脉冲信号和第二脉冲信号中的脉冲应该均匀出现，且个数相同。

参见附图5和附图7所示，晶圆槽11具有一个放置面111，晶圆放置在放置面111上。由于第一传感器组21和第二传感器组22是均匀移动的，一个周期t0内，第一传感器组21和第二传感器组22从一个晶圆槽11的放置面111移动位于其上方的相邻的晶圆槽11的放置面111，也就是从一个晶圆下端面移动到其上方的相邻的晶圆的下端面，移动距离为是附图中的距离h0。低电平的时间Δt，也就是两个脉冲之间的间隔时间为Δt，在脉冲间隔时间Δt内，第一传感器组21和第二传感器组22从一个晶圆上端部移动到其上方的相邻的晶圆的下端面，也就是附图中的距离Δh，Δh为相邻的两个晶圆之间的最小垂直距离。而脉冲宽度为t0-Δt，也就是第一传感器组21和第二传感器组22检测到一个晶圆的时间，在这期间第一传感器组21和第二传感器组22从下而上扫描一个晶圆，移动一个晶圆的厚度，晶圆在这一期间内遮挡检测光束，产生一个脉冲。

在一个实施例中，第一检测光束211和第二检测光束221之间的垂直距离等于相邻两个晶圆槽11的放置面111之间的垂直距离h0，也就是距离h0。这样第一脉冲信号和第二脉冲信号中的第一个脉冲会间隔周期t0，也就是第一检测光束211刚检测到一个晶圆时，第二检测光束221刚好检测到其下方的相邻的晶圆。

在一个实施例中，第一检测光束211和第二检测光束221之间的垂直距离与也可为N*h0，N为大于等于2的正整数，这样第一脉冲信号和第二脉冲信号中的第一个脉冲会间隔周期N*t0，但仍能保证第二传感器组22检测到一个晶圆时，第一传感器组21刚好检测到一个晶圆，以便于信号的处理。

当每个晶圆槽11内均正常插接有一片水平放置的晶圆时，也就是理想状态，参见附图7所示，第一脉冲信号和第二脉冲信号中个脉冲数量和脉冲间隔时间均相同，第一脉冲信号和第二脉冲信号中每个脉冲间隔时间均为Δt，且每个脉冲宽度均为t0-Δt。

第一脉冲信号和第二脉冲信号叠加形成的叠加脉冲信号，第一脉冲信号和第二脉冲信号叠加时，当同一时间都是高电平时，叠加脉冲信号为高电平；当同一时间都是低电平时，叠加脉冲信号为低电平；当同一时间分别为高电平和低电平时，叠加脉冲信号为高电平，该种脉冲信号的叠加方式采用“或运算”的方式进行叠加。附图7为理想状态下形成的叠加脉冲信号，此时叠加脉冲信号中也是每个脉冲间隔时间均为Δt，且每个脉冲宽度均为t0-Δt。因为在单片正常和前后倾斜状态下，得到的第一脉冲信号和第二脉冲信号差别很小，容易误判，因此结合叠加脉冲信号，进一步判定晶圆为单片正常状态。

当晶圆槽11出现无片状态时，也就是有的晶圆槽11中没有插入晶圆时，参见附图8所示，此时为一个晶圆槽11无片的状况，得到的第一脉冲信号和第二脉冲信号中，均有一个脉冲间隔时间t1,其中脉冲间隔时间t1=t0+Δt，此时可判断出无片状态。可通过单个脉冲信号，也就是第一脉冲信号和第二脉冲信号中的一个判断出为无片状态。此时得到叠加脉冲信号，但无需参考。当然此时叠加脉冲信号中的脉冲间隔时间均为Δt，且脉冲宽度为t0-Δt。

当晶圆槽11出现叠片状态时，也就是有的晶圆槽11中插入了两个晶圆时，参见附图9所示，此时为一个晶圆槽11出现叠片的状况，此时第一脉冲信号和第二脉冲信号中均会出现一个脉冲宽度为2（t0-Δt）的叠片脉冲，此时可判断出叠片状态。可通过单个脉冲信号，也就是第一脉冲信号和第二脉冲信号中的一个就能判断出为叠片状态。

可通过叠加脉冲信号进一步明确叠片状态，参见附图9所示，在叠片状态下的叠加脉冲信号中，会叠加形成两个叠片脉冲，两个叠片脉冲之间的脉冲间隔时间t2=2Δt-t0。脉冲间隔时间t2也就是叠片脉冲在第一脉冲信号和第二脉冲信号中的间隔时间，在脉冲间隔时间t2内，第一脉冲信号和第二脉冲信号均没有脉冲出现。结合叠加脉冲信号的叠片脉冲之间的脉冲间隔时间，更加进一步确定叠片状态。

当晶圆出现左右倾斜状态时，参见附图10所示，此时为一个晶圆出现左右倾斜状态，此时第一脉冲信号和第二脉冲信号中均会出现一个脉冲宽度为2t0-Δt的左右倾斜脉冲，此时可判断处左右倾斜状态。可通过单个脉冲信号，也就是第一脉冲信号和第二脉冲信号中的一个就能判断出为左右倾斜状态。

在本实施例中，由于第一检测光束211和第二检测光束221之间的垂直距离等于相邻两个晶圆槽11的放置面111之间的垂直距离h0，因此第一脉冲信号和第二脉冲信号中的左右倾斜脉冲会产生一个重叠的脉冲时长t3，脉冲时长t3=t0-Δt。可结合脉冲时长t3进一步确定左右倾斜状态。

同时可通过叠加脉冲信号进一步明确左右倾斜状态，参见附图10所示，左右倾斜状态下的叠加脉冲信号中，会出现一个脉冲宽度为t4的左右倾斜叠加脉冲，其中t4=3t0-Δt，进一步确定左右倾斜状态。

晶圆可能出现出现前后倾斜状态，因晶圆的倾斜程度不一，当倾斜角度小时，仅依靠单个传感器组无法识别，可能存在误判，因此需要结合两个传感器组配合，通过叠加脉冲信号进行判断。参见附图11所示，在前后倾斜状态下的叠加脉冲信号中，假设前后倾斜状态晶圆产生的脉冲与相邻的单片正常正常状态晶圆产生的脉冲之间存在脉冲间隔时间t5,当晶圆前后倾斜角度小时，可能存在脉冲间隔时间t5与Δt相差不大的情况，非常容易被检测为单片正常状态。这样就会造成前后倾斜状态误判。

因此在前后倾斜状态判断时，结合叠加脉冲信号。因为晶圆前后倾斜程度与晶槽的高度因素，此时叠加脉冲信号可能产生附图12和附图13中的两种情况。也就是此时叠加脉冲信号中会产生脉冲宽度为t6的前后倾斜脉冲或脉冲间隔时间t7，其中t6的范围为（t0-Δt，2（t0-Δt）），脉冲间隔时间t7范围为（0，2t0-Δt）。

当叠加脉冲信号中发生脉冲宽度为t6的前后倾斜脉冲时，可能会与叠片状态的叠加脉冲信号相同，因此单独的叠加脉冲信号无法单独区分叠片状态和前后倾斜状态，因此当第一脉冲信号和第二脉冲信号中仅有脉冲宽度为t0-Δt的脉冲，且在叠加脉冲信号中有脉冲宽度为t6的前后倾斜脉冲时，判断此时晶圆为前后倾斜状态。

当叠加脉冲信号中发现脉冲间隔时间为t7时，可直接判断此时晶圆为前后倾斜状态。

控制器包括叠加模块和判断模块，其中叠加模块接收第一脉冲信号和第二脉冲信号并进行两者的叠加以形成叠加脉冲信号。判断模块根据第一脉冲信号、第二脉冲信号和叠加脉冲信号进行晶圆状态的判断。判断模块内内置有判断模型，判断模型具体包括：

当第一脉冲信号、第二脉冲信号和叠加脉冲信号中每个脉冲宽度和脉冲间隔均相同时，判断此时晶圆为单片正常状态，此时脉冲间隔时间均为Δt，且脉冲宽度为t0-Δt，其中t0为脉冲周期；

当第一脉冲信号和第二脉冲信号中，均有一个脉冲间隔时间为t1时,判断此时晶圆为无片状态，其中t1=t0+Δt；

当第一脉冲信号和第二脉冲信号中均会出现一个脉冲宽度为2（t0-Δt）的叠片脉冲时，判断此时晶圆为叠片状态；

当第一脉冲信号和第二脉冲信号中均会出现一个脉冲宽度为2t0-Δt的左右倾斜脉冲时，判断此时晶圆为左右倾斜状态；

当第一脉冲信号和第二脉冲信号中仅有脉冲宽度为t0-Δt的脉冲，且在叠加脉冲信号中有脉冲宽度为t6的前后倾斜脉冲时，判断此时晶圆为前后倾斜状态，其中t0-Δt＜t6＜2（t0-Δt）；

当叠加脉冲信号中出现脉冲间隔时间为t7时，判断此时晶圆也为前后倾斜状态，其中0＜t7＜2t0-Δt。

晶圆检测机构还包括位移装置3与连接装置4，第一传感器组21和第二传感器组22均固定在连接装置4上，且通过连接装置4与位移装置3连接。位移装置3用于驱动第一传感器组21和第二传感器组22沿十字移动，并在移动过程中完成放置腔内所有晶圆扫描。位移装置3和控制器连接，控制器可以用于位移装置3的控制。

参见附图1所示，位移装置3包括竖向驱动组件31和横向驱动组件32，横向驱动组件32与竖向驱动组件31的输出端连接，并在竖向驱动组件31驱动下上下移动（Z轴）。连接装置4与横向驱动组件32连接，并在横向驱动组件32驱动下沿Y轴往复移动。位移装置3带动第一传感器组21和第二传感器组22在水平移动以插入放置腔，到达晶圆所在位置，并带动第一传感器组21和第二传感器组22同步匀速上移，完成晶圆扫描。竖向驱动组件31和横向驱动组件32均为直线模组，此处不再赘述。

参见附图1所示，连接装置4包括固定连接的连接块41、检测框架42和传感器固定杆43，连接块41与横向驱动组件32的输出端连接，检测框架42竖直设置且与连接块41固定定连接，传感器固定杆43固定在连接框架上且水平设置。传感器固定杆43包括两条间隔设置且沿Y轴延伸的固定杆本体，第一传感器组21和第二传感器组22固定在固定板本体远离检测框架42的端部。两个固定杆本体上分别固定反射端和接收端。

在一个实施例中，参见附图3和附图4所示，晶圆装载装置还包括立架，检测机构设置在立架上。立架上设置有一个竖直设置的立板52，立板52的一侧设置有水平放置的放置板51，晶圆盒1放置在放置板51上，立板52上开设有与晶圆盒1的开口对应的传输口53，传输口53处设置有能上下移动一闭合和打开传输口53的门板55。立架上还设置有升降机构54，升降机构54能带动门板55和晶圆盒1的盒罩同步上下移动，这样让传输口53和晶圆盒1的开口导通，检测机构可对晶圆盒1内的晶圆进行状态检测。其中升降机构54为现有技术，且不是本申请的改进点，门板55能吸附或松开盒罩，再在升降带动下升降。

参见附图3和附图1所示，竖向驱动组件31被固定放置板51下方，且和放置板51位于立板52的同一侧，检测框架42位于立板52远离放置板51的一侧，且和立板52平行。当放置板51上未放置晶圆盒1或检测机构未进行检测时，传感器固定杆43位于放置板51的下方，横向驱动组件32处于y1端，竖向驱动组件31处于z2端。当放置板51上放置晶圆盒1并开始对晶圆盒1进行检测时，首先，升降机构54驱动盒罩和门板55同步上升，盒罩和晶圆盒1分离，传输口53被打开。其次，横向驱动组件32驱动连接块41连同检测框架42往y2端移动，移动距离大于传感器固定杆43长度。然后，竖向驱动机构驱动横向驱动机构往z1方向移动，使传感器固定杆43位于放置板51之上和最下方的一个晶圆之下。再次通过横向驱动组件32驱动连接块41往y1方向移动并恢复至初始位，此时第一传感器组21和第二传感器组22插入放置腔内，两者的发射端和接收端分别位于晶圆两侧。最后，竖向驱动组件31驱动检测框架42均速上移，带动第一传感器组21和第二传感器组22同步匀速上移，对晶圆盒1内晶圆状态进行检测。

本发明还公开一种晶圆状态检测方法，用于检测晶圆装载装置的晶圆盒1内晶圆的状态。晶圆盒1为上述晶圆盒1。

参见附图6所示，状态检测方法包括：

步骤一、布置上下间隔设置的第一传感器组21和第二传感器组22，第一传感器组21和第二传感器组22能同步匀速上下移动。

在本实施例中，第一传感器组21能发射第一检测光束211，第二传感器组22能发射第二检测光束221，第一检测光束211和第二检测光束221平行，第一检测光束211位于第二检测光束221的正上方。第一检测光束211和第二检测光束221之间的垂直距离等于相邻两个晶圆槽11的放置面111之间的垂直距离h0。

步骤二、获取第一传感器组21和第二传感器组22扫描晶圆盒1内所有晶圆时得到的第一脉冲信号和第二脉冲信号。

当检测到晶圆时，晶圆会遮挡住检测光束，此时会产生一个脉冲，也就是高电平。当没有检测到晶圆时（晶圆槽11内没有插入晶圆或位于两个晶圆插槽之间时），不会遮挡检测光束，此时不会产生脉冲，就是低电平。当第一传感器组21和第二传感器组22自下而上扫描完所有晶圆后，分别形成第一脉冲信号和第二脉冲信号。

步骤三、根据第一脉冲信号和第二脉冲信号叠加形成叠加脉冲信号。

在此过程中，比较第一脉冲信号和第二脉冲信号，当同一时间都是高电平时，叠加脉冲信号为高电平，也就是一个脉冲；当同一时间都是低电平时，叠加脉冲信号为低电平；当同一时间分别为高电平和低电平时，叠加脉冲信号为高电平，也就是一个脉冲。

步骤四、比对第一脉冲信号、第二脉冲信号和叠加脉冲信号中脉冲宽度和脉冲间隔时间，根据比对结果判断晶圆的状态。

也就是根据所述第一脉冲信号和第一脉冲信号中的脉冲宽度和脉冲间隔时间来判断晶圆的无片、叠片、左右倾斜状态，根据所述第一脉冲信号、第二脉冲信号和叠加脉冲信号中的脉冲宽度和脉冲间隔时间来判断晶圆的单片正常和前后倾斜状态。具体包括：

当第一脉冲信号、第二脉冲信号和叠加脉冲信号中每个脉冲宽度和脉冲间隔均相同时，判断此时晶圆为单片正常状态。此时脉冲间隔时间均为Δt，且脉冲宽度为t0-Δt，其中t0为脉冲周期。此时第一脉冲信号和第二脉冲信号参见附图7所示。

当第一脉冲信号和第二脉冲信号中，均有一个脉冲间隔时间为t1时,可判断出此时晶圆为无片状态，其中t1=t0+Δt。此时第一脉冲信号和第二脉冲信号参见附图8所示。

当第一脉冲信号和第二脉冲信号中均会出现一个脉冲宽度为2（t0-Δt）的叠片脉冲时，可判断出此时晶圆为叠片状态。此时第一脉冲信号和第二脉冲信号参见附图9所示。

当第一脉冲信号和第二脉冲信号中均会出现一个脉冲宽度为2t0-Δt的左右倾斜脉冲时，可判断出此时晶圆为左右倾斜状态。此时第一脉冲信号和第二脉冲信号参见附图10所示。

当第一脉冲信号和第二脉冲信号中仅有脉冲宽度为t0-Δt的脉冲，且在叠加脉冲信号中有脉冲宽度为t6的前后倾斜脉冲时，判断此时晶圆为前后倾斜状态，其中t0-Δt＜t6＜2（t0-Δt）。此时第一脉冲和第二脉冲信号参见附图11所示，叠加脉冲信号参见附图12所示。

当叠加脉冲信号中出现脉冲间隔时间为t7时，判断此时晶圆为前后倾斜状态，其中0＜t7＜2t0-Δt。此时第一脉冲和第二脉冲信号参见附图11所示，叠加脉冲信号参见附图13所示。

也就是说，无片、叠片和左右倾斜状态均可通过一个传感器组就可精准判断，但对于容易误判的前后倾斜状态，通过第一脉冲信号、第二脉冲信号和叠加脉冲信号的比对，得到单片正常和前后倾斜状态的判断。让整个晶圆检测更加快捷，计算量小，通过简单的脉冲信号以及叠加信号，就可快速得到判断结果。

在本实施例中，当第一脉冲信号和第二脉冲信号中均会出现一个脉冲宽度为2（t0-Δt）的叠片脉冲时，可继续查看叠加脉冲信号，当叠加脉冲信号产生两个连续叠加脉冲，且两个叠加脉冲之间的脉冲间隔时间为t2，t2=2Δt-t0时，进一步确定叠片状态。

当第一脉冲信号和第二脉冲信号中均会出现一个脉冲宽度为2t0-Δt的左右倾斜脉冲时，可继续查看叠加脉冲信号，当叠加脉冲信号中产生一个脉冲宽度为3t0-Δt的左右倾斜叠加脉冲时，进一步确定左右倾斜状态。

本实施例还提供一种计算机存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述晶圆状态检测方法的步骤。

在一个实施例中，本发明还公开一种晶圆传输设备，包括上述的晶圆状态检测机构，晶圆状态检测机构采用上述的晶圆状态检测方法对晶圆盒内晶圆的状态进行检测。

以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种晶圆状态检测机构，用于检测晶圆装载装置的晶圆盒内晶圆的状态，所述晶圆盒的左右方向的侧壁上开设有若干上下间隔且均匀分布的晶圆槽，所述晶圆槽具有一个供晶圆放置的放置面，其特征在于：所述检测机构包括

检测装置，所述检测装置包括上下间隔设置的第一传感器组和第二传感器组，所述第一传感器组和第二传感器组的发射光束平行且垂直距离等于相邻两个晶圆槽的放置面之间的垂直距离；

连接装置，所述第一传感器组和第二传感器组均固定在连接装置上；

位移装置，所述位移装置与所述连接装置连接，所述位移装置能驱动连接装置沿Y轴和Z轴往复移动；

所述第一传感器组和第二传感器组在所述位移装置的带动下同步且匀速沿Z轴移动，对晶圆盒内的所有晶圆进行扫描，分别输出第一脉冲信号和第二脉冲信号；

控制器，所述控制器连接于检测装置和位移装置，所述控制器用于收集所述第一脉冲信号和第二脉冲信号，将所述第一脉冲信号和第二脉冲信号叠加后输出为叠加脉冲信号，对所述第一脉冲信号、第二脉冲信号和叠加脉冲信号进行差异比对来判断晶圆的状态，所述控制器根据所述第一脉冲信号和第一脉冲信号中的脉冲宽度和脉冲间隔时间来判断晶圆的无片、叠片、左右倾斜状态，所述控制器根据所述第一脉冲信号、第二脉冲信号和叠加脉冲信号中的脉冲宽度和脉冲间隔时间来判断晶圆的单片正常和前后倾斜状态，所述控制器还能用于驱动所述位移装置。

2.根据权利要求1所述的晶圆状态检测机构，其特征在于：所述连接装置包括固定连接的连接块、检测框架和传感器固定杆，所述连接块与所述位移装置连接，所述检测框架竖直设置且与连接块固定定连接，所述传感器固定杆固定在连接框架上；

所述传感器固定杆包括两条间隔设置且沿Y轴延伸的固定杆本体，所述第一传感器组和第二传感器组固定在固定板本体远离检测框架的端部的上下两侧。

3.根据权利要求2所述的晶圆状态检测机构，其特征在于：所述第一传感器组和第二传感器组均包括发射端和接收端，所述发射端和接收端分别固定在两个固定杆本体上。

4.根据权利要求1所述的晶圆状态检测机构，其特征在于：所述位移装置包括竖向驱动组件和横向驱动组件，所述横向驱动组件与竖向驱动组件的输出端连接，并在所述竖向驱动组件驱动沿Z轴往复移动，所述连接装置与横向驱动组件连接，并在所述横向驱动组件驱动下沿Y轴往复移动。

5.一种晶圆状态检测方法，用于晶圆盒内晶圆的状态检测，所述状态包括单片正常、无片、叠片、左右倾斜和前后倾斜，其特征在于：所述检测方法基于权利要求1-4中任一项所述的晶圆状态检测机构实现，所述检测方法包括

布置上下间隔设置的第一传感器组和第二传感器组，所述第一传感器组和第二传感器组能同步匀速上下移动；

获取所述第一传感器组和第二传感器组扫描晶圆盒内所有晶圆时得到的第一脉冲信号和第二脉冲信号；

根据所述第一脉冲信号和第二脉冲信号叠加形成叠加脉冲信号；

根据所述第一脉冲信号和第一脉冲信号中的脉冲宽度和脉冲间隔时间来判断晶圆的无片、叠片、左右倾斜状态，根据所述第一脉冲信号、第二脉冲信号和叠加脉冲信号中的脉冲宽度和脉冲间隔时间来判断晶圆的单片正常和前后倾斜状态，具体包括：

当所述第一脉冲信号、第二脉冲信号和叠加脉冲信号中每个脉冲宽度和脉冲间隔均相同时，判断此时晶圆为单片正常状态，此时脉冲间隔时间均为Δt，且脉冲宽度为t0-Δt，其中t0为脉冲周期；

当所述第一脉冲信号和第二脉冲信号中，均有一个脉冲间隔时间为t1时,判断此时晶圆为无片状态，其中t1=t0+Δt；

当所述第一脉冲信号和第二脉冲信号中均会出现一个脉冲宽度为2（t0-Δt）的叠片脉冲时，判断此时晶圆为叠片状态；

当所述第一脉冲信号和第二脉冲信号中均会出现一个脉冲宽度为2t0-Δt的左右倾斜脉冲时，判断此时晶圆为左右倾斜状态；

当所述第一脉冲信号和第二脉冲信号中仅有脉冲宽度为t0-Δt的脉冲，且在所述叠加脉冲信号中有脉冲宽度为t6的前后倾斜脉冲时，判断此时晶圆为前后倾斜状态，其中t0-Δt＜t6＜2（t0-Δt）；

当所述叠加脉冲信号中出线脉冲间隔时间为t7时，判断此时晶圆也为前后倾斜状态，其中0＜t7＜2t0-Δt。

6.根据权利要求5所述的晶圆状态检测方法，其特征在于：所述根据第一脉冲信号和第二脉冲信号叠加形成叠加脉冲信号具体包括：

对比所述第一脉冲信号和第二脉冲信号，当同一时间两者都是高电平时，所述叠加脉冲信号为高电平；当同一时间两者都是低电平时，所述叠加脉冲信号为低电平；当两者同一时间分别为高电平和低电平时，所述叠加脉冲信号为高电平。

7.一种晶圆传输设备，其特征在于：包括权利要求1-4任一所述的晶圆状态检测机构，所述晶圆状态检测机构采用权利要求5-6任一所述的晶圆状态检测方法对晶圆盒内晶圆的状态进行检测。