CN203950789U

CN203950789U - 一种晶圆扫描映射成像系统

Info

Publication number: CN203950789U
Application number: CN201420358194.8U
Authority: CN
Inventors: 厉心宇
Original assignee: Shanghai Integrated Circuit Research and Development Center Co Ltd
Current assignee: Shanghai IC R&D Center Co Ltd
Priority date: 2014-06-30
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2024-06-30

Abstract

本实用新型涉及一种晶圆扫描映射成像系统，包括承载工作台和若干枚晶圆；所述承载工作台上放置若干枚水平层叠的晶圆，且相邻的晶圆之间形成有既定间距，此外，在层叠晶圆一侧横向方向上依次设有光源以及凹透镜，在所述层叠晶圆另一侧横向方向上依次设有凸透镜、CCD图像传感器以及数据分析模块。本实用新型承载工作台和扫描系统均无需移动，即可获取晶圆的位置信息，改变了传统的检测方式，避免了晶圆的振动，可以减少因承载工作台或扫描系统因运动带来的损耗，同时整体扫描晶圆的方式更省时，可提高机台的生产效率以及扫描的精确性，对操作人员的人身也没有伤害。

Description

一种晶圆扫描映射成像系统

技术领域

本实用新型涉及半导体集成电路制造技术领域，尤其涉及一种晶圆扫描映射成像系统。

背景技术

在集成电路前道制造工艺中，晶圆通常被摆放在标准大小的晶圆盒内以便于搬运，晶圆盒内的晶圆片数通常为25片。标准的集成电路前道工艺设备都具有标准机械接口(SMIF)用以接收晶圆盒。工艺开始时，晶圆盒摆放于标准机械接口上，利用自动装置将晶圆盒打开，将晶圆与晶圆盒分离，晶圆被载入设备进行工艺制程，而晶圆盒留在标准机械接口上，等待工艺制程完成后，需再重新将晶圆载入晶圆盒。

标准机械接口或者工艺设备本身通常安装一套晶圆扫描映射系统(wafermapping system)，其作用为晶圆被载入标准机械接口或者工艺设备时，扫描晶圆的片数和在晶圆盒内的摆放位置，并将信息传送至工艺设备，以使设备内的机械手臂在正确的位置抓取晶圆。

如图1所示，图1为现有的晶圆扫描映射系统。若干枚水平层叠的晶圆1水平固定在承载工作台2上，扫描系统包括激光发射端3与激光接收端4，两者分别位于晶圆1的两侧且两者水平对齐，激光的发射角度与晶圆1的水平面平行。扫描开始前，通常将晶圆1中心线、激光发射端3、激光接收端4调整到处于同一直线。扫描过程中，可以是扫描系统保持不动通过晶圆1底部的承载工作台2上下匀速移动以带动晶圆1移动，或者晶圆1保持不动，而由扫描系统上下匀速移动从而产生相对运动。当运动至晶圆1、激光发射端3、激光接收端4处于同一直线时，激光发射端3发射出的激光被晶圆1遮挡而无法到达激光接收端4时，则可判定为该位置处有晶圆1存在，反之当运动至两枚晶圆1之间时，激光发射端3发射出的激光未被遮挡而直接到达激光接收端4时，则可判定为该位置处无晶圆1存在。通过设定匀速运动的起始位置、结束位置以及晶圆厚度、晶圆间间距等数值，可计算出在承载工作台2上晶圆1的数量及位于信息。

但现有的晶圆扫描映射系统存在以下缺陷：1.现有的晶圆扫描映射系统只能逐行扫描，通过相对运动的方式，逐一计算晶圆的位置，耗时长，随着晶圆尺寸不断扩大，间距的变化带来了扫描时间的进一步增加，对于设备的生产量造成一定影响。2.由于激光发射端与激光接收端的物理尺寸极小，激光的对准容易出现偏差，造成扫描结果的错误，需要经常校准，影响设备利用率并增加工程师的工作量。3.目前大部分扫描系统采用激光光源，在校准时需要工程师用肉眼观察对准情况，容易对工程师造成人身伤害。因此，提供一种新型晶圆扫描映射成像系统成为本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的主要目的是提供一种晶圆扫描映射成像系统，节约扫描时间的同时提高扫描精度。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型提供一种晶圆扫描映射成像系统，包括承载工作台和若干枚晶圆；所述承载工作台上放置若干枚水平层叠的晶圆，且相邻的晶圆之间形成有既定间距，还包括：

在层叠晶圆一侧横向方向上依次设有光源以及凹透镜，在所述层叠晶圆另一侧横向方向上依次设有凸透镜、CCD图像传感器以及数据分析模块；所述光源、凹透镜、凸透镜、CCD图像传感器以及数据分析模块均位于所述层叠晶圆整体高度的水平中心线上；

其中，当所述光源发出光束，所述凹透镜收集并放大光束以覆盖所述层叠晶圆并形成晶圆阴影图像，所述凸透镜将晶圆阴影图像集中映射至所述CCD图像传感器并由所述CCD图像传感器转化为信号电荷，所述数据分析模块接收信号电荷并分析出晶圆的位置信息；其位置信息包括晶圆的有无、晶圆的直径、晶圆的数量或晶圆之间的间距。

优选的，所述数据分析模块包括模数转换模块、影像存储器以及图像处理模块；所述模数转换模块将所述信号电荷转化为数字信号，所述数字信号经过压缩后存储至所述影像存储器，经所述图像处理模块分析后获取晶圆的位置信息。

优选的，所述数据分析模块连接显示设备，所述显示设备用于显示晶圆的位置信息。

优选的，所述数据分析模块连接设备主系统，所述数据分析模块将晶圆的位置信息传输至所述设备主系统进行外部数据通讯。

优选的，所述数据分析模块连接机械手，所述机械手根据获取的晶圆的位置信息拾取或释放晶圆。

优选的，所述凸透镜的高度与所述层叠晶圆的高度相等。

优选的，所述光源为LED灯、红外灯、镭射灯其中的一种。

优选的，所述CCD图像传感器为面阵CCD图像传感器。

优选的，所述面阵CCD图像传感器的尺寸为0.25～1英寸。

优选的，所述数据分析模块连接报警模块，如所述承载工作台上无晶圆，则触发所述报警模块报警。

本实用新型提供的晶圆扫描映射成像系统，承载工作台和扫描系统均无需移动，即可获取晶圆的位置信息，改变了传统的检测方式，避免了晶圆的振动，可以减少因承载工作台或扫描系统运动带来的损耗，整体扫描晶圆更省时，在提高机台的产出以及扫描的精确性的同时对操作人员没有人身伤害。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有晶圆扫描映射成像系统的结构示意图；

图2是本实用新型晶圆扫描映射成像系统的结构示意图；

图3是本实用新型中分数据分析模块的结构示意图。

图中标号说明如下：

1、晶圆；2、承载工作台；3、激光发射端；4、激光接收端；30、光源；40、凹透镜；50、凸透镜；60、CCD图像传感器；70、数据分析模块；71、模数转换模块；72、影像存储器；73、图像处理模块；80、显示设备；90、设备主系统；91、输入输出模块；92、主系统处理器；93、主系统存储单元；100、机械手。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步地详细描述。本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

上述及其它技术特征和有益效果，将结合实施例及附图2至图3对本实用新型的晶圆扫描映射成像系统进行详细说明。图2是本实用新型晶圆扫描映射成像系统的结构示意图；图3是本实用新型中数据分析模块的结构示意图。

如图2所示，本实用新型提供的一种晶圆扫描映射成像系统，包括承载工作台2和若干枚晶圆1；所述承载工作台2上放置若干枚水平层叠的晶圆1，且相邻的晶圆1之间形成有既定间距，此外，在层叠晶圆1一侧横向方向上依次设有光源30以及凹透镜40，在所述层叠晶圆1另一侧横向方向上依次设有凸透镜50、CCD图像传感器60以及数据分析模块70；所述光源30、凹透镜40、凸透镜50、CCD图像传感器60以及数据分析模块70均位于所述层叠晶圆1整体高度的水平中心线上。

其中，当所述光源30发出光束，所述凹透镜40收集并放大光束以覆盖所述层叠晶圆1并形成晶圆阴影图像，所述凸透镜50将晶圆阴影图像集中映射至所述CCD图像传感器60并由所述CCD图像传感器60转化为信号电荷，所述数据分析模块70接收信号电荷并分析出晶圆1的位置信息；其位置信息包括晶圆的有无、晶圆的直径、晶圆的数量或晶圆之间的间距。晶圆1的位置信息包括但不限于所述晶圆位置信息。

具体的，光源30用于发射光束，光源30可为LED灯、红外灯、镭射灯其中的一种，光源30的位置设置以投射光能覆盖层叠晶圆的整体长度即可，因该系统可采用普通散射光源，因此该光源对于维护人员无人身伤害之虞。此外，光源的实际位置可以有较大的灵活性，可以设计成可移动光源，

所述凹透镜40优选为新月镜，凸透镜50优选为螺纹透镜，凹透镜40可将光束放大并覆盖整个层叠晶圆1；所述凸透镜50的高度优选为与所述层叠晶圆1的高度相等。所述CCD图像传感器60优选为面阵CCD图像传感器，CCD图像传感器60的尺寸优选为0.25～1英寸。

本实施例中，可根据景深DOF(Depth of Field)不同调节光源30、凹透镜40、晶圆1、凸透镜50、CCD图像传感器60之间的距离。CCD图像传感器60物理分辨率dpi(dot per inch)决定本实用新型系统的扫描精度，感光元件的尺寸与放大率的比值决定了感光的视野范围。

如图3所示，CCD图像传感器60与数据分析模块70相连接，数据分析模块70接收CCD图像传感器60的信号电荷并分析出晶圆1的位置信息，本实施例中，数据分析模块70包括模数转换模块71、影像存储器72以及图像处理模块73；模数转换模块71将所述信号电荷转化为数字信号，数字信号经过压缩后存储至所述影像存储器72，经图像处理模块73分析后获取晶圆1的位置信息。

本实施例中，数据分析模块70可连接显示设备80，所述显示设备80用于显示晶圆1的位置信息。数据分析模块70还可连接设备主系统90，数据分析模块70将晶圆1的位置信息传输至设备主系统90进行外部数据通讯。其中，设备主系统90包括依次连接的输入输出模块91、主系统处理器92以及主系统存储单元93，主系统处理器92与影像存储器72连接。

同时，数据分析模块70还可连接机械手100，机械手100根据获取的晶圆1的位置信息拾取或释放晶圆1。由于是静态同步扫描，可方便快速重复获取数据，提高解算准确率，并在工艺过程中可实时监控核实晶圆1的取放状况。

此外，数据分析模块70也可连接报警模块，如承载工作台2上无晶圆1则触发所述报警模块报警。当采取机械手或其他方式取放晶圆1时，可通过该系统判定晶圆1是否被取走或放入。例如机械手100取片，而实际没抓取到晶圆1，装置能实时检测到异常，并报警。

上述说明示出并描述了本实用新型的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种晶圆扫描映射成像系统，包括承载工作台和若干枚晶圆；所述承载工作台上放置若干枚水平层叠的晶圆，且相邻的晶圆之间形成有既定间距，其特征在于，还包括：

2.如权利要求1所述的晶圆扫描映射成像系统，其特征在于，所述数据分析模块包括模数转换模块、影像存储器以及图像处理模块；所述模数转换模块将所述信号电荷转化为数字信号，所述数字信号经过压缩后存储至所述影像存储器，经所述图像处理模块分析后获取晶圆的位置信息。

3.如权利要求2所述的晶圆扫描映射成像系统，其特征在于，所述数据分析模块连接显示设备，所述显示设备用于显示晶圆的位置信息。

4.如权利要求2所述的晶圆扫描映射成像系统，其特征在于，所述数据分析模块连接设备主系统,所述数据分析模块将晶圆的位置信息传输至所述设备主系统进行外部数据通讯。

5.如权利要求2所述的晶圆扫描映射成像系统，其特征在于，所述数据分析模块连接机械手，所述机械手根据获取的晶圆的位置信息拾取或释放晶圆。

6.如权利要求1～5任一所述的晶圆扫描映射成像系统，其特征在于，所述凸透镜的高度与所述层叠晶圆的高度相等。

7.如权利要求1～5任一所述的晶圆扫描映射成像系统，其特征在于，所述光源为LED灯、红外灯、镭射灯其中的一种。

8.如权利要求1～5任一所述的晶圆扫描映射成像系统，其特征在于，所述CCD图像传感器为面阵CCD图像传感器。

9.如权利要求8所述的晶圆扫描映射成像系统，其特征在于，所述面阵CCD图像传感器的尺寸为0.25～1英寸。

10.如权利要求1所述的晶圆扫描映射成像系统，其特征在于，所述数据分析模块连接报警模块，如所述承载工作台上无晶圆，则触发所述报警模块报警。