CN117352438A - 一种多尺寸晶圆装载平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多尺寸晶圆装载平台，具体涉及晶圆多尺寸装载设备技术领域。该平台包括装载晶圆且可拆装的晶圆载台与晶圆盒、以及运输晶圆的机械手，晶圆盒设置有四种型号、并分别通过晶圆载台上所设置的四种定位块与晶圆载台配合连接，所述晶圆载台的一侧设置有供相对应型号晶圆盒所接触的在位销轴、且各所述在位销轴的内部均固定安装有感应晶圆盒位置状态变化的槽型光电传感器，本申请通过槽型光电传感器对晶圆盒以及晶圆盒内部所装载的晶圆进行位置识别和型号读取，可以将晶圆盒与晶圆进行匹配并将所识别的信息传输至机械手处，让机械手可以正确无误的转运相对应型号的晶圆，避免错放的问题。

Description

一种多尺寸晶圆装载平台
技术领域
本发明涉及晶圆多尺寸装载设备技术领域，更具体地说是一种多尺寸晶圆装载平台。
背景技术
公开号为CN202020416742.3的专利公开了一种晶圆盒定位工装及晶圆盒固定承载台，该专利一方面通过一个工装适用于多种规格的晶圆盒，另一方面通过将相应规格的晶圆盒放置在晶圆盒定位工装上，无需更换设备或者工装，操作简单，提高了生产效率并减少工装制作数量，降低了生产成本；
但是该专利在使用的过程中，存在晶圆盒与晶圆放置对应错误、放置不到位的风险，导致晶圆运输和加工中出现问题，具体如下：
在晶圆装载平台使用的过程中有通过机械手将晶圆转运到不同晶圆载台的需求、以利用不同晶圆载台承载晶圆进行晶圆的制造作业，由于晶圆为两侧光滑的盘形薄片结构，机械手在转运的过程中将其直接放置到晶圆载台会存在打滑等因素导致放置不准，因此会借用晶圆盒进行晶圆的辅助安放，但是实际使用过程中又会面临如下问题：
1.由于晶圆型号多为4寸、5寸、6寸和8寸，晶圆盒也要配合相对应的晶圆进行使用，机械手识别困难；
2.即便是机械手成功识别，也会面临着晶圆放置不到位的问题，导致晶圆后续拿取被卡住、存在不能拿取的问题；
因此，将晶圆准确识别和准确放置时现有技术中亟待解决的问题。基于此，提出一种多尺寸晶圆装载平台。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种多尺寸晶圆装载平台，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多尺寸晶圆装载平台，包括装载晶圆且可拆装的晶圆载台与晶圆盒、以及运输晶圆的机械手，其特征在于：所述晶圆盒设置有四种型号、并分别通过晶圆载台上所设置的四种定位块与晶圆载台配合连接，所述晶圆载台的一侧设置有供相对应型号晶圆盒所接触的在位销轴、且各所述在位销轴的内部均固定安装有感应晶圆盒位置状态变化的槽型光电传感器，所述晶圆载台一侧的一端设置有补充检测晶圆的反射传感器。
作为本发明再进一步的方案：一种多尺寸晶圆装载平台，所述槽型光电传感器内设有激光测距单元和电接激光测距单元的第一逻辑电路，所述第一逻辑电路服从与门电路逻辑。
作为本发明再进一步的方案：一种多尺寸晶圆装载平台，所述反射传感器包括红外测距单元、电联单元以及电接红外测距单元与电联单元的第二逻辑电路，所述电联单元为红外测距单元与第一逻辑电路的与门逻辑电路，所述第二逻辑电路服从与门电路逻辑。
作为本发明再进一步的方案：一种多尺寸晶圆装载平台，所述槽型光电传感器还包括IPC摄像单元，IPC摄像单元与激光测距单元、第一逻辑电路电讯连接。
作为本发明再进一步的方案：一种多尺寸晶圆装载平台，所述晶圆盒按照序号由小至大依次设置有第一、第二、第三、第四的型号，所述定位块下设有第一定位块、第二定位块、第三定位块以及第四定位块，且各定位块与其对应序号的晶圆盒匹配。
作为本发明再进一步的方案：一种多尺寸晶圆装载平台，晶圆按照序号由小至大依次设置有第一、第二、第三、第四的型号，所述在位销轴下设有第一在位销轴、第二在位销轴、第三在位销轴以及第四在位销轴，且各在位销轴与其对应序号的晶圆相配对。
作为本发明再进一步的方案：一种多尺寸晶圆装载平台，所述晶圆载台的一侧设置有第一在位销轴、第二在位销轴和第三在位销轴等效使用的公用在位销轴。
作为本发明再进一步的方案：一种多尺寸晶圆装载平台，所述晶圆载台的一侧固定安装有增强槽型光电传感器和反射传感器光电信号的光纤放大器。
作为本发明再进一步的方案：一种晶圆装载平台的使用方法，该使用方法包括
步骤S1：所述槽型光电传感器驱动激光测距单元工作，向压迫到所述在位销轴上的晶圆盒发射测距激光，探测所述晶圆盒产生的位移；
步骤S2：所述IPC摄像单元工作，向所述在位销轴上的晶圆盒以及晶圆盒内承载的物体进行探测，摄录并识别所承载物体是否为晶圆以及晶圆的型号；
步骤S3：所述第一逻辑电路工作，在所述步骤S1和步骤S2均服从第一逻辑电路的工作逻辑后进行第二逻辑电路的检测；
步骤S4：所述反射传感器驱动红外测距单元工作并向其上方径直发射红外测距激光、以探测其上方是否存在凸片遮蔽；
步骤S5：若存在凸片遮蔽则所述电联单元驱动第二逻辑电路工作，在所述红外测距单元和第一逻辑电路均服从第二逻辑电路的工作逻辑后实行机械手的工作。
作为本发明再进一步的方案：一种晶圆装载平台的使用方法，所述IPC摄像单元包括识别模块和处理模块，该使用方法包括
步骤S21：所述IPC摄像单元摄录晶圆盒及其放置物体，并将所摄录的图像转化为包含有彩度信息的点云集团；
步骤S22：所述识别模块根据点云集团的彩度信息对晶圆盒、晶圆以及晶圆与晶圆盒的重叠区域进行识别，排除彩度干扰后区分出晶圆盒与晶圆的点云集团特征；
步骤S23：所述处理模块转换晶圆的点云集团、形成该点云集团的面积模型，并根据面积模型定位晶圆的型号。
本发明的技术效果和优点：
1、本申请通过IPC摄像单元对晶圆盒以及晶圆盒内部所装载的晶圆进行识别和型号读取，可以将晶圆盒与晶圆进行匹配并将所识别的信息传输至机械手处，让机械手可以正确无误的转运相对应型号的晶圆，避免错放的问题；
2、通过红外测距单元和第一逻辑电路所结合成的第二逻辑电路，在识别晶圆型号的同时还可对晶圆的放置位置进行监测，探查晶圆凸片位置以观测晶圆是否安放正确，避免晶圆被卡在晶圆盒中而不能拿取的问题。
附图说明
图1为本发明一种多尺寸晶圆装载平台中晶圆载台的俯视图；
图2为本发明一种多尺寸晶圆装载平台中晶圆载台的正视图；
图3为本发明一种多尺寸晶圆装载平台中晶圆载台、机械手、晶圆盒和晶圆的运输原理图；
图4为本发明一种多尺寸晶圆装载平台中第一逻辑电路的原理图；
图5为本发明一种多尺寸晶圆装载平台中第二逻辑电路的原理图。
附图标记：1、晶圆载台；2、机械手；3、晶圆盒；4、槽型光电传感器；41、激光测距单元；42、IPC摄像单元；43、第一逻辑电路；5、反射传感器；51、红外测距单元；52、电联单元；53、第二逻辑电路；6、在位销轴；61、第一在位销轴；62、第二在位销轴；63、第三在位销轴；64、第四在位销轴；65、公用在位销轴；7、定位块；71、第一定位块；72、第二定位块；73、第三定位块；74、第四定位块；15、光纤放大器。
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。
参照说明书附图1-5，本发明提供一种多尺寸晶圆装载平台，包括装载晶圆且可拆装的晶圆载台1与晶圆盒3、以及运输晶圆的机械手2，其特征在于：晶圆盒3设置有四种型号、并分别通过晶圆载台1上所设置的四种定位块7与晶圆载台1配合连接，晶圆载台1的一侧设置有供相对应型号晶圆盒3所接触的在位销轴6、且各在位销轴6的内部均固定安装有感应晶圆盒3位置状态变化的槽型光电传感器4，晶圆载台1一侧的一端设置有补充检测晶圆的反射传感器5；当晶圆盒3与晶圆载台1接触时，晶圆盒3可安装的一侧会与晶圆载台1上的定位块7衔接、以完成晶圆盒3与定位块7的安装作业，并且，在将晶圆放置到晶圆盒3内部后晶圆与晶圆盒3的重量会带动晶圆盒3下压、使得在位销轴6内部的槽型光电传感器4会感应到产生并传输电信号至机械手2，使得机械手2对晶圆盒3上的晶圆进行转运。
如图所示，所述定位块7与晶圆盒3采取的是传统的外部块槽配合+内部插孔插杆配合的结构，在定位块7与晶圆盒3装配时一方面定位块7与晶圆盒3外部的块槽会适配安装，另一方面定位块7与晶圆盒3内部的插杆插孔结构也会适配安装，通过两方面的安装作用可实现定位块7与晶圆盒3较好的安装强度。
作为本发明再进一步的方案：一种多尺寸晶圆装载平台，槽型光电传感器4内设有激光测距单元41和电接激光测距单元41的第一逻辑电路43，第一逻辑电路43服从与门电路逻辑，需要说明的是，为了帮助技术人员理解，本实施例中的槽型光电传感器4的还包括IPC摄像单元42，该IPC摄像单元42还与激光测距单元41、第一逻辑电路43进行电讯连接。其具体为的第一逻辑电路43的与门电路逻辑是：
条件一：激光测距单元41感受到晶圆盒3位置发生变化；
条件二：IPC摄像单元42探测并识别出晶圆盒3以及晶圆盒3内部的物体是否为晶圆、晶圆的大小已经晶圆是否与该晶圆盒3的型号相匹配；
当条件一与条件二同时满足后，才会驱动第一逻辑电路43服从与门电路逻辑运行。
作为本发明再进一步的方案：一种多尺寸晶圆装载平台，反射传感器5包括红外测距单元51、电联单元52以及电接红外测距单元51与电联单元52的第二逻辑电路53，电联单元52为红外测距单元51与第一逻辑电路43的与门逻辑电路，第二逻辑电路53服从与门电路逻辑。
第二逻辑电路53的与门电路逻辑是：
条件一：第一逻辑电路43服从并运行；
条件二：红外测距单元51检测到晶圆凸片；
当条件一与条件二同时满足后，才会驱动电联单元52联络第一逻辑电路43并进行第二逻辑电路53的运行。
作为本发明再进一步的方案：一种多尺寸晶圆装载平台，晶圆盒3按照序号由小至大依次设置有第一、第二、第三、第四的型号，定位块7下设有第一定位块71、第二定位块72、第三定位块73以及第四定位块74，且各定位块与其对应序号的晶圆盒匹配；其中，第一、第二、第三、第四的型号分别对应市面上常规的4寸、5寸、6寸和8寸晶圆尺寸，其型号对应顺序服从由小到大的规则。
作为本发明再进一步的方案：一种多尺寸晶圆装载平台，晶圆按照序号由小至大依次设置有第一、第二、第三、第四的型号，在位销轴6下设有第一在位销轴61、第二在位销轴62、第三在位销轴63以及第四在位销轴64，且各在位销轴6与其对应序号的晶圆相配对。
作为本发明再进一步的方案：一种多尺寸晶圆装载平台，晶圆载台1的一侧设置有第一在位销轴61、第二在位销轴62和第三在位销轴63等效使用的公用在位销轴65；该公用在位销轴65在第一、第二或第三型号的晶圆盒3压到晶圆载台1上后，均会驱动该公用在位销轴65反应，在该公用在位销轴65反应的同时，也会按压到与序号相对应的在位销轴6，实现一种双重按压、双重保险的效果。
作为本发明再进一步的方案：一种多尺寸晶圆装载平台，晶圆载台1的一侧固定安装有增强槽型光电传感器4和反射传感器5光电信号的光纤放大器15。
作为本发明再进一步的方案：一种晶圆装载平台的使用方法，该使用方法包括
步骤S1：槽型光电传感器4驱动激光测距单元41工作，向压迫到在位销轴6上的晶圆盒3发射测距激光，探测晶圆盒3产生的位移；该位移为晶圆盒3位置上升或位置下降的位移，在激光测距单元41发射测距激光后激光会反射到激光测距单元41内部，若晶圆盒3的位置发生变化，则激光测距单元41接受返回测距激光的时间会有变化，通过该时间即可转换处晶圆盒3的位移状态；
步骤S2：IPC摄像单元42工作，向在位销轴6上的晶圆盒3以及晶圆盒3内承载的物体进行探测，摄录并识别所承载物体是否为晶圆以及晶圆的型号；IPC摄像单元42不仅可识别晶圆盒3所承载的物体是否为晶圆，还可模拟生成出晶圆的大小并计算出其面积，然后根据面积推断出晶圆的型号是否与晶圆盒3的型号相匹配；
步骤S3：第一逻辑电路43工作，在步骤S1和步骤S2均服从第一逻辑电路43的工作逻辑后进行第二逻辑电路53的检测；见实施例二和实施例三的说明；
步骤S4：反射传感器5驱动红外测距单元51工作并向其上方径直发射红外测距激光、以探测其上方是否存在凸片遮蔽；见实施例二和实施例三的说明；
步骤S5：若存在凸片遮蔽则电联单元52驱动第二逻辑电路53工作，在红外测距单元51和第一逻辑电路43均服从第二逻辑电路53的工作逻辑后实行机械手2的工作；见实施例二和实施例三的说明。
作为本发明再进一步的方案：一种IPC摄像单元及其使用方法，IPC摄像单元42包括识别模块和处理模块，该使用方法包括
步骤S21：IPC摄像单元42摄录晶圆盒3及其放置物体，并将所摄录的图像转化为包含有彩度信息的点云集团；
IPC是指在逆向工程中通过作为测量仪器的IPC摄像单元42所得到的产品外观表面的点数据集合也称之为点云，该IPC摄像单元42的功能与三维激光扫描仪或照相式扫描仪相同，由该设备所得到的点云、点数量会比较大并且比较密集，点云可以生成较为完整的模型，点云的内部也包含有点云彩度和点云位置信息等可以显示出被测物体关键位置和外观属性的信息。
步骤S22：识别模块根据点云集团的彩度信息对晶圆盒3、晶圆以及晶圆与晶圆盒3的重叠区域进行识别，排除彩度干扰后区分出晶圆盒3与晶圆的点云集团特征；该过程中实际是对晶圆以及晶圆与晶圆盒3的重叠区域进行甄别，挑选出晶圆的面积模型，然后根据该面积模型推算出晶圆的型号；
步骤S23：处理模块转换晶圆的点云集团、形成该点云集团的面积模型，并根据面积模型定位晶圆的型号。
工作原理：在晶圆装载平台使用的过程中有通过机械手2将晶圆转运到不同晶圆载台1的需求、以利用不同晶圆载台1承载晶圆进行晶圆的制造作业，由于晶圆为两侧光滑的盘形薄片结构，机械手2在转运的过程中将其直接放置到晶圆载台1会存在打滑等因素导致放置不准，因此会借用晶圆盒3进行晶圆的辅助安放，但是实际使用过程中又会面临如下问题：
1.由于晶圆型号多为4寸、5寸、6寸和8寸，晶圆盒3也要配合相对应的晶圆进行使用，机械手2识别困难；
2.即便是机械手2成功识别，也会面临着晶圆放置不到位的问题，导致晶圆后续拿取被卡住、存在不能拿取的问题；
因此，将晶圆准确识别和准确放置时现有技术中亟待解决的问题；
本申请在不同尺寸的晶圆盒3被人工放置在晶圆载台1上以后，晶圆盒3会压住相对应尺寸的在位销轴6，凸起的在位销轴6被晶圆盒3压下去以后会触碰下方的槽型光电传感器4，又因在位销轴6所处位置及为槽型光电传感器4所处位置，槽型光电传感器4接收到信号以后会反馈到系统中，通过程序给到机械手2信号，告知其晶圆盒3已经在所处位置，此时除了槽型光电传感器4以外，晶圆载台1平面上还设计了机械结构的定位块7，在晶圆盒3放置在晶圆载台1后，可以通过人工调节定位块7来限制晶圆盒3的位置，可保证晶圆盒3放置的位置准确，也保证了晶圆盒3在晶圆载台1上的稳定，不会因为乱动乱晃而导致位置错误无法取片或加工错位的问题。当人工调节完成后，通过运行晶圆加工设备驱动机械手2工作、可实现晶圆的运输作业，该过程中有效保证了晶圆载台1对于承载晶圆盒3以及晶圆盒3内部晶圆位置的准确和稳定；
与此同时，除了在位销轴6所对应的槽型光电传感器4以外，此晶圆载台1还带有反射传感器5的设计、用于晶圆的凸片检测。当晶圆盒3位置放置准确并且稳定不动后，反射传感器5会检测晶圆盒3内的晶圆是否有凸出晶圆盒3，当检测到没有凸出的晶圆时，反射传感器5会给系统一个安全信号，机械手2可以正常取放片；反之，当检测到有晶圆凸出后，反射传感器5就会报错，此时需要人工调节晶圆位置直至反馈安全信号。
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多尺寸晶圆装载平台，包括装载晶圆且可拆装的晶圆载台（1）与晶圆盒（3）、以及运输晶圆的机械手（2），其特征在于：所述晶圆盒（3）设置有四种型号、并分别通过晶圆载台（1）上所设置的四种定位块（7）与晶圆载台（1）配合连接，所述晶圆载台（1）的一侧设置有供相对应型号晶圆盒（3）所接触的在位销轴（6）、且各所述在位销轴（6）的内部均固定安装有感应晶圆盒（3）位置状态变化的槽型光电传感器（4），所述晶圆载台（1）一侧的一端设置有补充检测晶圆的反射传感器（5）。
2.根据权利要求1所述的一种多尺寸晶圆装载平台，其特征在于：所述槽型光电传感器（4）内设有激光测距单元（41）和电接激光测距单元（41）的第一逻辑电路（43），所述第一逻辑电路（43）服从与门电路逻辑。
3.根据权利要求2所述的一种多尺寸晶圆装载平台，其特征在于：还包括IPC摄像单元（42），IPC摄像单元（42）与激光测距单元（41）、第一逻辑电路（43）电讯连接。
4.根据权利要求3所述的一种多尺寸晶圆装载平台，其特征在于：所述反射传感器（5）包括红外测距单元（51）、电联单元（52）以及电接红外测距单元（51）与电联单元（52）的第二逻辑电路（53），所述电联单元（52）为红外测距单元（51）与第一逻辑电路（43）的与门逻辑电路，所述第二逻辑电路（53）服从与门电路逻辑。
5.根据权利要求4所述的一种多尺寸晶圆装载平台，其特征在于：所述晶圆盒（3）按照序号由小至大依次设置有第一、第二、第三、第四的型号，所述定位块（7）下设有第一定位块（71）、第二定位块（72）、第三定位块（73）以及第四定位块（74），且各定位块与其对应序号的晶圆盒匹配。
6.根据权利要求5所述的一种多尺寸晶圆装载平台，其特征在于：晶圆按照序号由小至大依次设置有第一、第二、第三、第四的型号，所述在位销轴（6）下设有第一在位销轴（61）、第二在位销轴（62）、第三在位销轴（63）以及第四在位销轴（64），且各在位销轴（6）与其对应序号的晶圆相配对。
7.根据权利要求6所述的一种多尺寸晶圆装载平台，其特征在于：所述晶圆载台（1）的一侧设置有第一在位销轴（61）、第二在位销轴（62）和第三在位销轴（63）等效使用的公用在位销轴（65）。
8.根据权利要求7所述的一种多尺寸晶圆装载平台，其特征在于：所述晶圆载台（1）的一侧固定安装有增强槽型光电传感器（4）和反射传感器（5）光电信号的光纤放大器（15）。
9.一种晶圆装载平台的使用方法，包括使用权利要求8所述的一种多尺寸晶圆装载平台，其特征在于：该使用方法包括
步骤S1：所述槽型光电传感器（4）驱动激光测距单元（41）工作，向压迫到所述在位销轴（6）上的晶圆盒（3）发射测距激光，探测所述晶圆盒（3）产生的位移；
步骤S2：所述IPC摄像单元（4）工作，向所述在位销轴（6）上的晶圆盒（3）以及晶圆盒（3）内承载的物体进行探测，摄录并识别所承载物体是否为晶圆以及晶圆的型号；
步骤S3：所述第一逻辑电路（43）工作，在所述步骤S1和步骤S2均服从第一逻辑电路（43）的工作逻辑后进行第二逻辑电路（53）的检测；
步骤S4：所述反射传感器（5）驱动红外测距单元（51）工作并向其上方径直发射红外测距激光、以探测其上方是否存在凸片遮蔽；
步骤S5：若存在凸片遮蔽则所述电联单元（52）驱动第二逻辑电路（53）工作，在所述红外测距单元（51）和第一逻辑电路（43）均服从第二逻辑电路（53）的工作逻辑后实行机械手（2）的工作。
10.根据权利要求9所述的一种晶圆装载平台的使用方法，其特征在于：该使用方法还包括：所述IPC摄像单元（42）包括识别模块和处理模块，
步骤S21：所述IPC摄像单元（42）摄录晶圆盒（3）及其放置物体，并将所摄录的图像转化为包含有彩度信息的点云集团；
步骤S22：所述识别模块根据点云集团的彩度信息对晶圆盒（3）、晶圆以及晶圆与晶圆盒（3）的重叠区域进行识别，排除彩度干扰后区分出晶圆盒（3）与晶圆的点云集团特征；
步骤S23：所述处理模块转换晶圆的点云集团、形成该点云集团的面积模型，并根据面积模型定位晶圆的型号。
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