CN209512910U - 一种晶体自动检验设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于半导体制造领域，涉及一种晶体自动检验设备，包括晶体长度检测装置、晶体直径检测装置、晶体电阻率检测装置、晶体少子寿命检测装置、晶体托架、搬运机械手，晶体长度检测装置、晶体直径检测装置、晶体电阻率检测装置、晶体少子寿命检测装置依次设置在测试平台上，搬运机械手放置在晶体托架和测试平台之间。本实用新型的有益效果：自动化测量晶体长度、直径、电阻率和少子寿命的测试设备可以实现不同规格晶体质量各影响因素的测试，有效地避免了测试位置不固定、出错率高、采集不确定性等弊端,避免了人为测试带来的测试误差，提高测试准确度，节约工作时间，解决人工成本。

Description

一种晶体自动检验设备

技术领域

本实用新型属于半导体制造领域，尤其涉及一种晶体自动检验设备。

背景技术

目前生产车间整个流程为晶体成长完成后形成整根晶棒，根据一根完整的晶棒的具体形态将晶棒切割成长度不等的晶棒。整个检测流程采用人为方式,并需要对切割后的晶棒进行检测得到相关形态信息及电参量信息。

现有的技术中，采用人为搬运和检测，容易产生检测精度低，同时伴随晶棒直径的增加和单体长度的增加，人工操作难度加大，存在安全隐患。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型能够提供一晶体自动检验设备，检测放置于工作台上的晶体的长度、直径、电阻率和少子寿命检测装置，采用自动化测量方法，降低人为测试的误差，检测精度高、耗时短、可自动控制、减少人工参与、提高测试效率。利用测试设备集成优化，采用搬运机械手、晶体托架和多个传感器相结合的方式，实现晶棒的自动上下料、各道工序间晶棒的搬运、晶棒长度检测以及晶棒直径检测，同时结合电阻率和少子寿命检测数据进行数据处理和整理，该自动检验设备可实现检测数据的实时性和准确性，同时减少人工成本，节约人力，提高车间的生产效率。

本实用新型的技术方案：晶体自动检验设备，包括晶体长度检测装置、晶体直径检测装置、晶体电阻率检测装置、晶体少子寿命检测装置、晶体托架、搬运机械手，其特征在于所述晶体长度检测装置、所述晶体直径检测装置、所述晶体电阻率检测装置、所述晶体少子寿命检测装置依次设置在测试平台上；

所述搬运机械手放置在所述晶体托架和测试平台之间；

所述晶体长度检测装置包括第一滑动组件、支撑底板、托辊平台、长度检测对射支架和激光测距传感器，所述支撑底板与所述测试平台固定连接，所述第一滑动组件与测试平台固定连接。所述托辊平台设置在所述支撑底板上，所述长度检测对射支架通过滑块与第一滑动组件滑动连接，所述长度检测对射支架与所述激光测距传感器连接。

进一步地，所述晶体直径检测装置包括第一旋转平台、直径扫描架、直径传感器、第二滑动组件，所述第一旋转平台与所述测试平台固定连接，所述第二滑动组件与测试平台固定连接，所述直径扫描架设置在所述旋转平台上方，多个所述直径传感器设置在所述直径扫描架，所述直径扫描架与所述第二滑动组件滑动连接。

进一步地，所述电阻率检测装置包括第二旋转平台、测电阻率探针、第三滑动组件，所述第二旋转平台与所述测试平台固定连接，所述第三滑动组件与测试平台固定连接，所述测电阻率探针设置在所述第三滑动组件上。

进一步地，所述晶体少子寿命检测装置包括双头泵和少子寿命平台，所述双头泵设置在所述少子寿命平台上，所述双头泵通过点水管连接气缸。

进一步地，还包括电脑，所述晶体长度检测装置、所述晶体直径检测装置、所晶体电阻率检测装置、所述晶体少子寿命检测装置均与所述电脑连接。

所述晶体托架包括待测晶体托架、不合格晶体托架和合格晶体托架，所述待测晶体托架、所述不合格晶体托架和所述合格晶体托架相邻设置。

进一步地，所述晶体托架包括基础架和W型取放料结构，所述W型取放料结构设置在基础架上。

进一步地，所述托辊平台下设置滑道，所述支撑底板设置与所述滑道相匹配的条状凸起。

进一步地，所述支撑底板上设置多个安装孔。

进一步地，所述第一旋转平台和所述第二旋转平台上面安装绝缘塑料垫板。

本实用新型有益效果是：设计合理，检测放置于工作台上的晶体的长度、直径、电阻率和少子寿命检测装置，利用测试设备集成优化，采用搬运机械手、晶体托架和多个传感器相结合的方式，实现晶棒的自动上下料、各道工序间晶棒的搬运，采用自动化测量方法，降低人为测试的误差，检测精度高、耗时短、可自动控制、减少人工参与、提高测试效率；可以实现不同规格晶体质量各影响因素的测试，有效地避免了测试位置不固定、出错率高、采集不确定性等弊端,避免了人为测试带来的测试误差，提高测试准确度，同时结合电阻率和少子寿命检测数据进行数据处理和整理，该自动检验设备可实现检测数据的实时性和准确性，同时减少人工成本，节约人力，提高车间的生产效率。

附图说明

图1是本实用新型的实施例的总装结构示意图。

图2是本实用新型的实施例的晶体长度检测装置结构图。

图3是本实用新型的实施例的晶体直径检测装置结构图。

图4是本实用新型的实施例的晶体电阻率检测装置结构图。

图5是本实用新型的实施例的晶体少子寿命检测装置结构图。

图中：1、晶体，2、待测晶体托架，3、不合格晶体托架，4、合格晶体托架，5、搬运机械手，6、测试平台，7、托辊平台，8、长度检测对射支架，9、第一滑动组件，10、直径传感器，11、第二滑动组件，12、测电阻率探针，13、第三滑动组件，14、双头泵， 15、少子寿命平台，16、支撑底板，17、激光测距传感器，18、直径扫描架，19、第一旋转平台，20、第二旋转平台，21、安装孔，22、测量支架，23、触点，24、移动支架， 25、移动滑轨，26、气缸，27、晶体长度检测装置，28、晶体直径检测装置，29、晶体电阻率检测装置，30、晶体少子寿命检测装置，31、搬运机械手，32、基础架，33、W 型取放料结构，34、滑道，35、条状凸起。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做出说明。

本实用新型涉及晶体自动检验设备，包括晶体长度检测装置27、晶体直径检测装置 28、晶体电阻率检测装置28、晶体少子寿命检测装置30、晶体托架和搬运机械手31，晶体长度检测装置27、晶体直径检测装置28、晶体电阻率检测装置28、晶体少子寿命检测装置30依次设置在测试平台上。

搬运机械手31放置在晶体托架和测试平台之间。搬运机械手31采用MS210六轴机器人。

晶体长度检测装置27包括支撑底板16、托辊平台7、长度检测对射支架8和激光测距传感器17，支撑底板18与测试平台6固定连接，第一滑动组件9与测试平台6固定连接，托辊平台7设置在支撑底板16上，托辊平台7与支撑底板16上滑动连接，托辊平台7下设置滑道34，支撑底板16设置与滑道34相匹配的条状凸起35，滑动托辊平台7，实现托辊平台7和支撑底板16相对位置的调整，支撑底板16上设置多个安装孔21，方便与测试平台6固定，如通过定位销通过安装孔21与测试平台6定位固定，托辊平台7 上放置待测晶体，长度检测对射支架8通过滑块与第一滑动组件滑动连接，长度检测对射支架与激光测距传感器连接。激光测距传感器采用Optimet公司位移传感器 ConoPoint-10HD或ConoPoint-3。

检测时，通过第一滑动组件调节长度检测对射支架升降高度，第一滑动组件为一维平面坐标滑动组件，控制长度检测对射支架上激光测距传感器的探头与待测晶体对中，用于待测检测晶体长度。

晶体直径检测装置28包括第一旋转平台19、直径扫描架18、直径传感器16、第二滑动组件11，第一旋转平台19与测试平台6固定连接，第二滑动组件11与测试平台6 固定连接，直径扫描架设置在旋转平台上方，4个直径传感器16设置在直径扫描架18 上，直径扫描架18与第二滑动组件11滑动连接。直径传感器16是固定的,旋转平台带动待测晶体转动进而测试不同位置的直径，旋转平台使测试数据更加全面。直径传感器采用CCD直径测量仪。第一旋转平台19为采用伺服电机控制中的空旋转平台；第一旋转平台19上面安装绝缘塑料垫板，隔绝待测晶体和旋转平台；

检测时，搬运机械手31夹具松开，晶棒落下；晶棒利用自身重量下压第一旋转平台，到位后，旋转平台内部气缸通气拉紧旋转平台(气缸通气前利用电磁阀控制，使气缸处于自由状态)；旋转平台上安装三个传感器，当三个传感器均感应到待测晶体下端面，则认为晶棒放置平稳，无歪斜，搬运机械手31离开；测量过程中，如有传感器丢失信号，则认为晶棒倾斜，此工序立即停止运行；第二滑动组件11直径传感器16完成一个单向运动后，旋转平台旋转预设的角度；第二滑动组件11带动直径扫描架18上的直径传感器16往复运动，直至完成晶棒一周的直径测量；通过软件数据分析得到晶棒的有效直径信息；

电阻率检测装置29包括第二旋转平台20、测电阻率探针12、第三滑动组件13，第二旋转平台20与测试平台6固定连接，第三滑动组件13与测试平台6固定连接，测电阻率探针12设置在第三滑动组件13上。旋转平台带动待测晶体转动进而测试不同位置的电阻率，旋转平台使测试数据更加全面。电阻率检测装置装置选用日本Napson RT70V/TS-7D电阻率测试仪。第三滑动组件13上还设置有P/N型检测仪器，选用广州昆德STY-3半导体型号鉴别仪，第三滑动组件13上设置四个P/N型探针。

检测时，放置待测晶棒前，第三滑动组件落至最低位，探针藏于平台避让孔内；搬运机械手31利用已测得的直径信息，得到待测晶棒轴线；带动夹具放置待测晶棒于第二旋转平台上；使得轴线和待测晶棒平台中心重合；第三滑动组件带动测电阻率探针升降及平移；在中心位置范围内预设位置测得电阻率；提取有效的电阻率值；通过软件数据分析得到待测晶棒的中心电阻率信息；第三滑动组件带动探针升降及平移；在待测晶棒预设位置测量电阻率值并记录；P/N型探针气缸伸出，在预设位置测量P/N型；搬运机械手31翻转晶棒，继续测量另一端。

晶体少子寿命检测装置30包括双头泵14和少子寿命平台15，双头泵14通过移动支架24设置在少子寿命平台上，移动支架24与移动滑轨25滑动连接实现位置调节，双头泵14通过点水管连接气缸26。少子寿命平台15选用广州昆德LT-1B少子寿命测试仪，

双头泵采用兰格恒流泵有限公司的蠕动泵。少子寿命平台还可以下设中空平台支撑，中空平台支撑设置安装油压缓冲器，起到缓冲的作用组成。

检测时，气缸控制点水管按照预设频率滴水到少子寿命平台的触点上，搬运机械手 31夹取待测晶棒放置于少子寿命平台上；测量仪测量少子寿命并记录；

还包括电脑，晶体长度检测装置27、晶体直径检测装置28、所晶体电阻率检测装置28、晶体少子寿命检测装置30均与电脑连接。

晶体托架包括待测晶体托架2、不合格晶体托架3和合格晶体托架4，待测晶体托架2、不合格晶体托架3和合格晶体托架4相邻设置。待测晶体托架2上放置待测晶体、不合格晶体托架3和合格晶体托架上4放置合格晶体和不合格晶体。

晶体托架包括基础31和W型取放料结构32，W型取放料结构设置在基础架上，W 型取放料结构包括相邻V型结构构成，方便取放待测晶体。

第一滑动组件9、第二滑动组件11、第三滑动组件13均与动力设备如液压气缸连接，动力设备带动第一滑动组件、第二滑动组件、第三滑动组件运动，第一滑动组件、第二滑动组件、第三滑动组件采用现有技术，第一滑动组件为一维坐标滑动组件，调节对射支架升降高度；第二滑动组件为二维坐标滑动组件，调节直径传感器的间距和升降高度，第三滑动组件为三维坐标滑动组件，调节测电阻率探针升降高度和水平移动位置。

利用上述检验设备进行晶体自动检验的方法为：

步骤一：将待测晶体托架上待测晶体利用搬运机械手31转运至晶体长度检测装置27 上，待测晶体水平放置在托辊平台上，通过第一滑动组件调节长度检测对射支架升降高度，第一滑动组件为一维平面坐标滑动组件，控制长度检测对射支架上激光测距传感器的探头与待测晶体对中，测量待测晶体长度；

步骤二：将晶体长度检测装置27工位的待测晶体利用搬运机械手31转运至晶体直径检测装置28上，待测晶体竖直放置在第一旋转平台上，通过第二滑动组件调节直径传感器的间距和升降高度，第二滑动组件为二维坐标滑动组件，根据待测晶体直径调节直径传感器的探针间距，测量待测晶体直径；

步骤三：将晶体直径检测工位的晶体利用搬运机械手31转运至晶体电阻率检测装置28上，待测晶体竖直放置在第二旋转平台上，通过第三滑动组件调节测电阻率探针升降高度和水平移动位置，第三滑动组件为三维坐标滑动组件，用于在待测晶体装置预设位置测量晶体电阻率；

步骤四：将晶体电阻率检测装置28工位的待测晶体利用搬运机械手31转运至晶体少子寿命检测装置30上，待测晶体竖直放置在少子寿命平台上，通过气缸控制与点水管连接的双头泵按照预设频率滴水到触点上，测量晶体少子寿命；

步骤五：电脑主机将测试的数据按照控制图表的形式在显示器上输出。

与现有技术相比，设计合理，检测放置于工作台上的晶体的长度、直径、电阻率和少子寿命检测装置，利用测试设备集成优化，采用搬运机械手、晶体托架和多个传感器相结合的方式，实现晶棒的自动上下料、各道工序间晶棒的搬运，采用自动化测量方法，降低人为测试的误差，检测精度高、耗时短、可自动控制、减少人工参与、提高测试效率；可以实现不同规格晶体质量各影响因素的测试，有效地避免了测试位置不固定、出错率高、采集不确定性等弊端,避免了人为测试带来的测试误差，提高测试准确度，同时结合电阻率和少子寿命检测数据进行数据处理和整理，该自动检验设备可实现检测数据的实时性和准确性，同时减少人工成本，节约人力，提高车间的生产效率。

以上对本实用新型的实例进行了详细说明，但内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.晶体自动检验设备，其特征在于：包括晶体长度检测装置、晶体直径检测装置、晶体电阻率检测装置、晶体少子寿命检测装置、晶体托架和搬运机械手，所述晶体长度检测装置、晶体直径检测装置、晶体电阻率检测装置、晶体少子寿命检测装置依次设置在测试平台上；

所述搬运机械手放置在所述晶体托架和测试平台之间；

所述晶体长度检测装置包括第一滑动组件、支撑底板、托辊平台、长度检测对射支架和激光测距传感器，所述支撑底板与所述测试平台固定连接，所述第一滑动组件与测试平台固定连接；所述托辊平台设置在所述支撑底板上，所述长度检测对射支架通过滑块与第一滑动组件滑动连接，所述长度检测对射支架与所述激光测距传感器连接；

所述晶体直径检测装置包括第一旋转平台、直径扫描架、直径传感器、第二滑动组件，所述第一旋转平台与所述测试平台固定连接，所述第二滑动组件与测试平台固定连接，所述直径扫描架设置在所述旋转平台上方，多个所述直径传感器设置在所述直径扫描架上，所述直径扫描架与所述第二滑动组件滑动连接。

2.根据权利要求1所述的一种晶体自动检验设备，其特征在于所述电阻率检测装置包括第二旋转平台、测电阻率探针、第三滑动组件，所述第二旋转平台与所述测试平台固定连接，所述第三滑动组件与测试平台固定连接，所述测电阻率探针设置在所述第三滑动组件上。

3.根据权利要求1或2所述的晶体自动检验设备，其特征在于所述晶体少子寿命检测装置包括双头泵和少子寿命平台，所述双头泵设置在所述少子寿命平台上，所述双头泵通过点水管连接气缸。

4.根据权利要求3所述的晶体自动检验设备，其特征在于还包括电脑，所述晶体长度检测装置、所述晶体直径检测装置、所晶体电阻率检测装置、所述晶体少子寿命检测装置均与所述电脑连接。

5.根据权利要求1、2或4所述的晶体自动检验设备，其特征在于所述晶体托架包括待测晶体托架、不合格晶体托架和合格晶体托架，所述待测晶体托架、所述不合格晶体托架和所述合格晶体托架相邻设置。

6.根据权利要求5所述的晶体自动检验设备，其特征在于所述晶体托架包括基础架和W型取放料结构，所述W型取放料结构设置在基础架上。

7.根据权利要求1、2或4所述的晶体自动检验设备，其特征在于所述托辊平台下设置滑道，所述支撑底板设置与所述滑道相匹配的条状凸起。

8.根据权利要求7所述的晶体自动检验设备，其特征在于所述支撑底板上设置多个安装孔。

9.根据权利要求2所述的晶体自动检验设备，其特征在于所述第一旋转平台和所述第二旋转平台上面安装绝缘塑料垫板。