CN216094907U - 一种用于半导体设备前端集成晶圆的分拣装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于半导体设备前端集成晶圆的分拣装置，包括晶圆盒位置扫描台、位于晶圆盒位置扫描台一侧的晶圆检测承载台，所述晶圆盒位置扫描台上设置有至少一个待检晶圆盒，所述待检晶圆盒内放置有待检晶圆，所述晶圆盒位置扫描台和晶圆检测承载台之间设置有晶圆搬运机器人，所述晶圆搬运机器人的两侧分别设置有调整待检晶圆放置位置的晶圆位置预矫正器和放置已检晶圆的晶圆分拣模块。本实用新型通过设置晶圆搬运机器人实现待检测晶圆由上料、位置校正、检测、下料等工位的连续、自动取放及分类归集，极大提升了检测效率，减少了晶圆在分级分类等二次操作中被污染的风险。

Description

一种用于半导体设备前端集成晶圆的分拣装置

技术领域

本实用新型涉及半导体检测设备领域，具体为一种用于半导体设备前端集成晶圆的分拣装置。

背景技术

随着半导体检测的发展，更多的行业需求催生新的产品。比如在晶圆裸片衬底片和外延片的质量检测过程中，除了检测，还需要分类(即把检测后的产品按检测结果分成若干不同的品级，包括不合格片)而后将同品级的产品归类收集，以投入不同的产品生产内，即优质衬底和外延片供给高端芯片制造产品使用，质量等级稍低的衬底和外延片供给较低端的芯片制造产品使用，实现产品的投入使用率，同时能够保证对应等级芯片的工作性能。

目前多数半导体行业的生产企业，对晶圆进行分类的操作方式通常为：在晶圆测试完后，把晶圆放回原来的料盒(cassette)内，并将检测结果和晶圆所在的料盒的层数关联；在料盒搬离检测设备机台后，再去按测试结果的清单，打开料盒，把晶圆取出(大多是人工)，再按品质移入不同的分类料盒中，未能实现检测过程中的同步分类收集，使得生产效率低下，同时采用人工分拣的方式，增加了晶圆被污染的可能性，不利于晶圆的进一步生产，也容易出现人工误操作而导致晶圆破损或分类错误的问题。

实用新型内容

本实用新型旨在克服现有技术的不足，提出了一种用于半导体设备前端集成晶圆的分拣装置，通过设置晶圆搬运机器人来实现晶圆的连续和自动取放，完成晶圆在不同工位的转移，同时配合设置晶圆分拣模块，将检测完成的晶圆被按不同的品质等级分类归集放置，减少晶圆在二次操作中被污染的风险，进而提升晶圆的检测效率。

为实现上述效果，本实用新型采用的技术方案为：

一种用于半导体设备前端集成晶圆的分拣装置，包括晶圆盒位置扫描台、位于晶圆盒位置扫描台一侧的晶圆检测承载台，所述晶圆盒位置扫描台上设置有至少一个待检晶圆盒，所述待检晶圆盒内放置有待检晶圆，所述晶圆盒位置扫描台和晶圆检测承载台之间设置有晶圆搬运机器人，所述晶圆搬运机器人的两侧分别设置有调整待检晶圆放置位置的晶圆位置预矫正器和放置已检晶圆的晶圆分拣模块，所述晶圆位置预矫正器和晶圆分拣模块分别位于晶圆盒位置扫描台和晶圆检测承载台之间位置的两侧。

进一步的，所述晶圆分拣装置中，存放待分拣晶圆的晶圆盒摆放形式包括但不限于横向并排放置(图1所示)形式或多晶圆盒垂直放置形式(图2所示)。

进一步的，所述晶圆盒包括但不限于前开式晶圆传输盒(Front OpeningUnifiedPod，FOUP)、卡匣式晶圆盒(Cassette)。

进一步的，所述晶圆搬运机器人包括第一晶圆搬运机械手和第二晶圆搬运机械手，所述第一晶圆搬运机械手将待检晶圆从待检晶圆盒内取出并依次放置于晶圆位置预矫正器和晶圆检测承载台上；所述第二晶圆搬运机械手将晶圆检测承载台上的已检晶圆取出，并放置于晶圆分拣模块处。

进一步的，所述第一晶圆搬运机械手包括第一机械手臂和第二机械手臂，第一机械手臂将晶圆位置预矫正器上的待检晶圆转移至晶圆检测承载台上的同时，第二机械手臂将待检晶圆盒内的待检晶圆转移至晶圆位置预矫正器内。

进一步的，所述所述晶圆搬运机器人包括第一晶圆搬运机械手，所述第一晶圆搬运机械手包括第一机械手臂和第二机械手臂，所述第一机械手臂将晶圆位置预矫正器上的待检晶圆转移至晶圆检测承载台上的同时，第二机械手臂将待检晶圆盒内的待检晶圆转移至晶圆位置预矫正器内，第一机械手臂将晶圆检测承载台上的已检晶圆转移至晶圆分拣模块上的同时，第二机械手臂将晶圆位置预矫正器内的待检晶圆转移至晶圆检测承载台上。

进一步的，所述待检晶圆盒内设置有多个等间距分布的插槽，所述待检晶圆分别活动嵌装在插槽内。

进一步的，所述晶圆分拣模块包括提升机、放置于提升机上的多个分类晶圆盒，所述分类晶圆盒内放置有多个所述已检晶圆。

进一步的，所述分类晶圆盒内设置有多个等间距分布的存放插槽，所述已检晶圆分别活动嵌装在存放插槽内。

进一步的，所述分类晶圆盒用于取放已检晶圆的工作位置底部高度与晶圆检测承载台的顶面高度相同或相近。

进一步的，所述晶圆盒位置扫描台的顶面高度和晶圆检测承载台的顶面高度相同或相近。

与现有技术相比较，本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型采用两个机器人操纵的机械手臂实现待检测晶圆由上料、位置校正、检测、下料等工位的连续、自动取放，完成晶圆在不同工位的转移，取代人工操作，操作安全可靠，极大提升了检测效率；

2、本实用新型通过设置设置晶圆分拣模块，在晶圆分拣模块中设置不同的分类晶圆盒，配合机械手臂将检测完成的晶圆被按不同的品质等级分类归集放置，极大地减少人工操作过程中晶圆在二次操作中被污染的风险，从而保证了产品的品质。

附图说明

图1为本实用新型实施例一种各组成部件的水平位置分布示意图；

图2为本实用新型的侧视结构示意图；

图3为本实用新型实施例一种各组成部件的水平位置分布示意图；

图4为本实用新型实施例一种各组成部件的水平位置分布示意图。

其中：1待检晶圆盒、2待检晶圆、3晶圆搬运机器人、301第一晶圆搬运机械手、3011第一机械手臂、3012第二机械手臂、302第二晶圆搬运机械手、4晶圆分拣模块、402已检晶圆、5晶圆位置预矫正器、6晶圆盒位置扫描台、7晶圆检测承载台。

具体实施方式

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

实施例一：

请参阅图1和图2，一种用于半导体设备前端集成晶圆的分拣装置，包括位于如图2中所示的左侧的晶圆盒位置扫描台6、位于晶圆盒位置扫描台6右侧的晶圆检测承载台7。晶圆盒位置扫描台6为现有半导体设备前端(EFEM)的组成部分，晶圆盒位置扫描台6的顶面上放置有至少一个待检晶圆盒1。本实施例中，待检晶圆盒1为近似方体的箱体结构，其数量为3个，且在晶圆盒位置扫描台6上均匀分布。

待检晶圆盒1内放置有待检晶圆2。具体的，待检晶圆盒1内沿垂直方向(包括但不限于此种方式)依次设置有多个等间距分布的插槽，插槽的侧面与待检晶圆盒1的一侧面贯通，待检晶圆2分别有插槽的侧方开口活动嵌装在插槽内，如此实现料盒组的组配，便于待检晶圆2的批量放置。

晶圆检测承载台7为现有半导体设备前端(EFEM)配套的晶圆检测装置中的组成部分，主要用来承载待检晶圆2，以使检测装置能够以与现有人工操作检测相同的方式完成待检晶圆2相关性能的检测。

晶圆盒位置扫描台6和晶圆检测承载台7之间设置有晶圆搬运机器人3，晶圆搬运机器人3的两侧(图1中所示的前侧和后侧)分别设置有调整待检晶圆2放置位置的晶圆位置预矫正器5和放置已检晶圆402的晶圆分拣模块4，晶圆位置预矫正器5和晶圆分拣模块4分别位于晶圆盒位置扫描台6和晶圆检测承载台7之间位置的两侧。待检晶圆盒1、晶圆位置预矫正器5、晶圆检测承载台7和晶圆分拣模块4依次围绕晶圆搬运机器人3呈周向分布，且对应工位依次为上料工位、位置校正工位、检测工位和下料工位，使得晶圆搬运机器人3可围绕其垂向转轴转动，完成晶圆搬运机器人3上机械手执行端的位置切换，保证机械手执行端的工作范围可完全覆盖各个工位所处位置。

晶圆搬运机器人3采用现有的多自由度工业机器人，通过机器人内预置的控制程序可精确操纵机器人上的机械手执行端位置的精确控制。本实施例中，机械手执行端包括第一晶圆搬运机械手301和第二晶圆搬运机械手302，第一晶圆搬运机械手301和第二晶圆搬运机械手302均采用单臂式真空吸盘机械手臂。第一晶圆搬运机械手301将待检晶圆2从待检晶圆盒1内取出并放置于晶圆位置预矫正器5上。晶圆位置预矫正器5采用现有的光电扫描定位装置，待检测晶圆2边缘的凹口notch定位标记槽或定位标记切边直线，通过检测装置内的光电扫描成像和图像对比分析系统(均为现有设备)检测当前待检测晶圆2的位置，并通过晶圆位置预矫正器5内的微调装置完成中心点(位置)及notch定位标记槽(方向)或定位标记切边直线的预对准和位置微调补正。

待检测晶圆2位置调整正确后，第一晶圆搬运机械手301将待检晶圆2从晶圆位置预矫正器5上抓取并转移至晶圆检测承载台7上后释放；检测装置对晶圆检测承载台7上的待检测晶圆2进行相关性能参数的检测，并形成对应的检测记录保留在系统中，同时在检测装置的显示屏上显示每个检测结果。在设备对晶圆进行检测的同时，第一晶圆搬运机械手301继续从待检晶圆盒1取出新的待检晶圆2并放置于晶圆位置预矫正器5。待新的待检晶圆2进行位置预矫正和定位后，第一晶圆搬运机械手301从晶圆位置预矫正器5取出待命。待检测晶圆2检测完毕后成为已检晶圆402，第二晶圆搬运机械手302将晶圆检测承载台7上的已检晶圆402取出，此时第一晶圆搬运机械手301立刻将新的待检晶圆2放置于晶圆检测承载台7开始测试，第二晶圆搬运机械手302将已检晶圆402放置于晶圆分拣模块4处的相应分类位置。

优选的，晶圆盒位置扫描台6的顶面高度和晶圆检测承载台7的顶面高度相同或相近，使得待检测晶圆2在上料、位置校正、检测、下料等工位的垂向高度相同或接近，以减少第一晶圆搬运机械手301的垂向运动行程。本实施例中，第一晶圆搬运机械手301需要有较大的垂直运动行程，方便取出待检晶圆盒1中不同层插槽内的待检晶圆2，其具体的垂直运动行程依据待检晶圆盒1的整体搞定而定；第二晶圆搬运机械手302则只需较小的垂直运动行程，其抓取和放置的位置在垂向方向高度偏差较小，只需垂直微动补偿相应存放位置偏差即可。

晶圆分拣模块4包括提升机403、放置于提升机403上的多个分类晶圆盒401，分类晶圆盒401内放置有多个已检晶圆402。提升机403采用现有的伺服系统控制的丝杠传动式上料机，可实现精确的步进控制。提升机403的动力执行端的垂直侧面上沿垂向固定设置有多个(如图2中所示的3个)固定承载板，每个固定承载板上放置一个分类晶圆盒401，用于存放依据检测结果而自动划分为不同等级的已检晶圆402。分类晶圆盒401内沿垂直方向依次设置有多个等间距分布的存放插槽，已检晶圆402分别活动嵌装在存放插槽内。优选的，分类晶圆盒401和待检晶圆盒1的结构、规格均相同，以使晶圆盒具备通用性。

当一个待检晶圆2检测完毕成为已检晶圆402后，第二晶圆搬运机械手302将已检晶圆402从晶圆检测承载台7上移出，同时提升机403带动对应检测品质级别的分类晶圆盒401垂直运动，使其处于已检晶圆402的下料位置，同时保证其处于最低或最高位置且空余的存放插槽位置与晶圆检测承载台7承载面处于同一水平(可允许一定偏差，通过机械手的垂向行程弥补该偏差)；第二晶圆搬运机械手302将移出后的已检晶圆402平稳放置于相应品质级别的分类晶圆盒401的存放插槽内存放，即完成一个周期的动作流程。每完成一个相应品质等级的已检晶圆402的存放，提升机403的控制系统记录一次当前的存放高度，下一周期中再次进行存放操作时，提升机403将与该产品品质级别相对应的分类晶圆盒401快速切换定位至下料工位，而后精确调节与上一周期所使用的存放插槽相邻且空余的存放插槽，若存放的数量达到分类晶圆盒401的最大容量，提升机403则自动报警并提示相应信息，以便工作人员及时更换新的分类晶圆盒401。

优选的，分类晶圆盒401用于取放已检晶圆402的工作位置底部高度与晶圆检测承载台7的顶面高度相同或相近，以使第二晶圆搬运机械手302在拿取和存放已检晶圆402的过程中其垂向行程范围尽量小，保证已检晶圆402转移过程的平稳、可靠。

实施例二：

本实施例相较于实施例一的区别在于：第一晶圆搬运机械手301包括第一机械手臂3011和第二机械手臂3012，第一机械手臂3011将晶圆位置预矫正器5上的待检晶圆2转移至晶圆检测承载台7上的同时，第二机械手臂3012将待检晶圆盒1内的待检晶圆2转移至晶圆位置预矫正器5内，以提高晶圆的搬运和检测效率。第一机械手臂3011和第二机械手臂3012可采用相对夹角固定的双臂型式，也可采用相对独立的双臂型式。采用前种方式时，由于第一机械手臂3011和第二机械手臂3012相对夹角固定且同步运动，则要求晶圆检测承载台7与晶圆位置预矫正器5之间的相对位置和晶圆位置预矫正器5与待检晶圆盒1之间的相对位置在第一晶圆搬运机械手301转动平移范围内保持一致，以满足两个机械手臂的同时抓取和同时存放。采用后种方式时，第一机械手臂3011和第二机械手臂3012的运动需要单独控制且不必同步。

实施例三：

本实施例与实施例一的区别在于：晶圆搬运机器人3仅包括第一晶圆搬运机械手301，而不设置第二晶圆搬运机械手302，且第一晶圆搬运机械手301包括第一机械手臂3011和第二机械手臂3012，第一机械手臂3011将晶圆位置预矫正器5上的待检晶圆2转移至晶圆检测承载台7上的同时，第二机械手臂3012将待检晶圆盒1内的待检晶圆2转移至晶圆位置预矫正器5内，第一机械手臂3011将晶圆检测承载台7上的已检晶圆402移出后，第二机械手臂3012将预矫正器5内的待检晶圆2转移至晶圆检测承载台7上进行下一轮检测。此后第一机械手臂3011继续移动，将已取出的已检晶圆402转移至晶圆分拣模块4上。即通过双臂搬运机械手同步实现一个待检晶圆2由上料工位至位置校正工位和另一个待检晶圆2由位置校准工位至检测工位的同步转移，进而通过双臂搬运机械手同步实现一个待检晶圆2由位置校准工位至检测工位和一个已检晶圆402由检测工位至下料工位的同步转移。本实施例中，第一机械手臂3011和第二机械手臂3012的型式与实施例二中的相同。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于半导体设备前端集成晶圆的分拣装置，包括晶圆盒位置扫描台(6)、位于晶圆盒位置扫描台(6)一侧的晶圆检测承载台(7)，其特征在于：所述晶圆盒位置扫描台(6)上设置有至少一个待检晶圆盒(1)，所述待检晶圆盒(1)内放置有待检晶圆(2)，所述晶圆盒位置扫描台(6)和晶圆检测承载台(7)之间设置有晶圆搬运机器人(3)，所述晶圆搬运机器人(3)的两侧分别设置有调整待检晶圆(2)放置位置的晶圆位置预矫正器(5)和放置已检晶圆(402)的晶圆分拣模块(4)，所述晶圆位置预矫正器(5)和晶圆分拣模块(4)分别位于晶圆盒位置扫描台(6)和晶圆检测承载台(7)之间位置的两侧。

2.根据权利要求1所述的一种用于半导体设备前端集成晶圆的分拣装置，其特征在于：所述晶圆搬运机器人(3)包括第一晶圆搬运机械手(301)和第二晶圆搬运机械手(302)，所述第一晶圆搬运机械手(301)将待检晶圆(2)从待检晶圆盒(1)内取出并依次放置于晶圆位置预矫正器(5)和晶圆检测承载台(7)上；所述第二晶圆搬运机械手(302)将晶圆检测承载台(7)上的已检晶圆(402)取出，并放置于晶圆分拣模块(4)处。

3.根据权利要求2所述的一种用于半导体设备前端集成晶圆的分拣装置，其特征在于：所述第一晶圆搬运机械手(301)包括第一机械手臂(3011)和第二机械手臂(3012)，第一机械手臂(3011)将晶圆位置预矫正器(5)上的待检晶圆(2)转移至晶圆检测承载台(7)上的同时，第二机械手臂(3012)将待检晶圆盒(1)内的待检晶圆(2)转移至晶圆位置预矫正器(5)内。

4.根据权利要求1所述的一种用于半导体设备前端集成晶圆的分拣装置，其特征在于：所述晶圆搬运机器人(3)包括第一晶圆搬运机械手(301)，所述第一晶圆搬运机械手(301)包括第一机械手臂(3011)和第二机械手臂(3012)，所述第一机械手臂(3011)将晶圆位置预矫正器(5)上的待检晶圆(2)转移至晶圆检测承载台(7)上的同时，第二机械手臂(3012)将待检晶圆盒(1)内的待检晶圆(2)转移至晶圆位置预矫正器(5)内，第一机械手臂(3011)将晶圆检测承载台(7)上的已检晶圆(402)转移至晶圆分拣模块(4)上的同时，第二机械手臂(3012)将晶圆位置预矫正器(5)内的待检晶圆(2)转移至晶圆检测承载台(7)上。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种用于半导体设备前端集成晶圆的分拣装置，其特征在于：所述待检晶圆盒(1)内设置有多个等间距分布的插槽，所述待检晶圆(2)分别活动嵌装在插槽内。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的一种用于半导体设备前端集成晶圆的分拣装置，其特征在于：所述晶圆分拣模块(4)包括提升机(403)、放置于提升机(403)上的多个分类晶圆盒(401)，所述分类晶圆盒(401)内放置有多个所述已检晶圆(402)。

7.根据权利要求6所述的一种用于半导体设备前端集成晶圆的分拣装置，其特征在于：所述分类晶圆盒(401)内沿垂直方向依次设置有多个等间距分布的存放插槽，所述已检晶圆(402)分别活动嵌装在存放插槽内。

8.根据权利要求6所述的一种用于半导体设备前端集成晶圆的分拣装置，其特征在于：所述分类晶圆盒(401)用于取放已检晶圆(402)的工作位置底部高度与晶圆检测承载台(7)的顶面高度相同或相近。

9.根据权利要求1或8所述的一种用于半导体设备前端集成晶圆的分拣装置，其特征在于：所述晶圆盒位置扫描台(6)的顶面高度和晶圆检测承载台(7)的顶面高度相同或相近。

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