CN219936992U - 一种多尺寸兼容晶圆扫描装置及晶圆装载设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多尺寸兼容晶圆扫描装置及晶圆装载设备，涉及集成电路制造设备技术领域，解决了现有技术中存在的不能自动调整传感器间距，难以高效兼容不同尺寸晶圆的技术问题。该多尺寸兼容晶圆扫描装置及晶圆装载设备包括双动子直线电机和检测件，双动子直线电机包括第一定子和两个第一动子，两个第一动子能在第一定子上往复移动；检测件包括发射端和接收端，发射端和接收端分别通过探杆连接在两个第一动子上。本实用新型用于提供一种能够自动调整传感器间距，能够兼容不同尺寸晶圆的多尺寸兼容晶圆扫描装置及晶圆装载设备。

Description

一种多尺寸兼容晶圆扫描装置及晶圆装载设备

技术领域

本实用新型涉及集成电路制造设备技术领域，尤其是涉及一种多尺寸兼容晶圆扫描装置及晶圆装载设备。

背景技术

晶圆扫描(Wafer Mapping)是半导体生产工艺中不可或缺的重要环节，常见的晶圆扫描方法有对射型和反射型两种。反射型扫描方法虽然结构简单，但是对晶圆叠片的分辨能力较差，对射型扫描方法更稳定可靠。

Loadport(300mm晶圆装载端口)通常使用FOUP(Front Opening Unified Pod，前开式晶圆传送盒)传送12寸晶圆，兼容更小尺寸晶圆时则使用晶舟(cassette)作为晶圆容器与设备配合使用；因FOUP为前开式结构，晶圆扫描通常为探入型；按扫描装置的安装位置，又可分为与晶圆搬运机械手集成和与载台集成两种类型，与载台集成的类型可在FOUP开盒时同步工作，效率更高。对于SMIF Port(Standard Mechanical Interface Port，标准机械接口装载端口)而言，由于SMIF晶盒开口在下方，晶圆检测装置与载台集成时，使用的传感器能够在晶圆两侧一前一后安装；但该方式容易将晶圆错层误测为空片，一旦出现误测，可能对晶圆或机械手造成损伤。

半导体行业中晶圆分为多种尺寸规格，常见的有100mm(4寸)、125mm(5寸)、150mm(6寸)、200mm(8寸)、300mm(12寸)等，部分设备需要兼容不同尺寸规格的晶圆。日本专利JP20140092924公开了一种用于Loadport的晶圆检测装置，该技术方案能够兼容8寸和12寸晶圆，但其传感器间距固定，对更小尺寸的晶圆难以兼容。

申请号为201910904279.9的发明专利“一种用于SMIF装载通道的晶圆检测集成装置及SMIF装置”，其光纤传感器在晶圆两侧一前一后安装，使用分光器提高探测精度，分光器的安装和使用比较复杂，设备成本高。

申请号为CN202011551054.9的发明专利“一种晶圆检测装置”公开了一种适用于不同尺寸规格晶圆的检测装置。该装置预留了兼容4寸、5寸、6寸、8寸4种晶圆的传感器安装孔；但其改变传感器位置需手动调节，调节时设备需停机，无法实现无缝衔接，工作效率较低，且不适用于需同时处理两种及以上尺寸晶圆的设备。

申请号为CN202111676814.3的发明专利“用于晶圆自动装载设备的晶圆检测装置”公开了一种与载台集成，采用气缸和剪式升降结构的晶圆检测装置。该技术方案不具备改变传感器间距的能力，对不同尺寸晶圆的适应能力有限；其结构只适用于Loadport，不适用于SMIF Port；检测装置收回后才能搬运晶圆，工作效率低于现有Loadport，未能发挥出检测装置与载台集成时的效率优势。该公司申请号为CN202210282720.6的发明专利“一种可检测不同尺寸晶圆的检测机构”公开了一种由凸轮机构实现自动切换功能的检测装置。该技术方案结构复杂，且仅能实现两个位置的自动切换；其两个检测位置均需安装传感器，造成了传感器和相关控制系统资源的浪费。

申请号为CN202110212887.0的发明专利“一种晶圆检测装置及方法”和申请号为CN202120419188.9的实用新型专利“一种可变间距的晶圆检测装置”，采用检测装置与晶圆搬运机械手集成的方式，用左旋右旋一体式滚珠丝杆实现传感器发射端与接收端的直线运动，以适应不同规格的晶圆。该专利片面强调检测装置与机械手集成，容易对行业造成误导；也未意识到检测装置与载台集成对提高设备工作效率的重要意义；且其核心技术左旋右旋一体式滚珠丝杆对轴系制造装配要求高，丝杆偏长且需同步带传动，结构较复杂，不易实施；且该专利中丝杆、同步带运行时产生的颗粒等污染物既不能完全密封于设备内，又没有合理的排出渠道，内部颗粒可能从传感器附近泄露至晶圆，造成污染。

申请号为CN202111002062.2的发明专利“晶圆检测装置”，使用气缸驱动的连杆结构，且未说明其气缸在所需位置准确定位的方法；依据其他现有技术，实现该专利预期功能需要价格昂贵的比例阀或伺服阀以及相应的复杂控制系统，成本过高且阀类零部件体积过大。

综上所述，兼容不同尺寸晶圆的检测装置在半导体行业有广泛需求，现有技术不足以满足使用要求。与载台集成的检测装置对Loadport和SMIF Port而言具备更高的工作效率，现有技术缺乏既能够与载台集成又能够与机械手集成，且能够自动调整传感器间距的晶圆检测装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多尺寸兼容晶圆扫描装置及晶圆装载设备，以解决现有技术中存在的不能自动调整传感器间距，难以高效兼容不同尺寸晶圆的技术问题_。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的多尺寸兼容晶圆扫描装置，包括双动子直线电机和检测件，其中：

所述双动子直线电机包括第一定子和两个第一动子，两个所述第一动子能在所述第一定子上往复移动；

所述检测件包括发射端和接收端，所述发射端和所述接收端分别通过探杆连接在两个所述第一动子上。

作为本实用新型的进一步改进，还包括两组第二微型直线驱动器，两组所述第二微型直线驱动器连接在两个所述探杆与两个所述第一动子之间。

作为本实用新型的进一步改进，所述第二微型直线驱动器包括第二动子和第二定子，所述第二动子与所述第二定子相配合，所述第二动子能在所述第二定子上往复移动；所述第二定子与所述第一动子连接，所述探杆与所述第二动子连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一动子的移动方向与所述第二动子的移动方向垂直。

作为本实用新型的进一步改进，所述检测件为对射传感器。

作为本实用新型的进一步改进，所述对射传感器的光纤应具备耐屈曲能力。

作为本实用新型的进一步改进，所述发射端与所述接收端相对设置。

一种晶圆装载设备，包含如上所述的多尺寸兼容晶圆扫描装置。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的多尺寸兼容晶圆扫描装置及晶圆装载设备，包括双动子直线电机和检测件，双动子直线电机由1个第一定子和2个第一动子组成，第一动子在第一定子上往复移动，检测件的发射端和接收端分别通过探杆连接在两个第一动子上，使得检测件的发射端和接收端的间距能够调节，能够完全兼容300mm(12寸)、200mm(8寸)、150mm(6寸)、125mm(5寸)、100mm(4寸)及更小尺寸的晶圆，且能够在设备不停机的状态下自动切换至所需尺寸，大大提高生产效率；既能与机械手末端执行器集成，又能与载台(Loadport和SMIF Port)集成，与载台集成时在晶圆盒或FOUP开盖的同时完成晶圆扫描，工作效率更高；同时，双动子直线电机采用洁净工艺，运动过程中产生的颗粒污染物数量符合行业标准；所述双动子直线电机动子能够沿所述双动子直线电机长度方向往复运动，且能够在全行程内指定位置停止，定位精度为0.1mm级，绝对定位误差不超过±1mm，间距能够随意调节且调节精度很高；另外，结构简单，执行元件少，成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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是本实用新型的结构示意图(一)；

图2是本实用新型的结构示意图(二)；

图3是本实用新型应用于加载端口型SMIF Port时的结构示意图；

图4是本实用新型应用于加载端口型SMIF Port时的结构局部剖视图

图5是本发明应用于Loadport时的结构示意图；

图6为本实用新型应用于Loadport时的另一角度结构示意图；

图7为本发明应用于Loadport时的俯视剖视图。

图中1000、多尺寸兼容晶圆扫描装置；200、对射传感器；400、晶舟；600、Loadport；700、SMIF Port；140、双动子直线电机；150、第二微型直线驱动器；210、发射端；220、接收端；230、探杆；410、晶圆；610、扫描框架；620、FOUP门；630、FOUP盒；710、晶盒外壳；720、晶盒基座；141、第一定子；142、第一动子；151、第二动子；152、第二定子。

具体实施方式

下面可以参照附图图1～图7以及文字内容理解本实用新型的内容以及本实用新型与现有技术之间的区别点。下文通过附图以及列举本实用新型的一些可选实施例的方式，对本实用新型的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本实用新型的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：可以将本实用新型提供的任一技术手段进行替换或将本实用新型提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到新的技术方案。本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案以及本领域技术人员将本实用新型提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的新的技术方案。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型提供了一种能够自动调整传感器间距，能够兼容不同尺寸晶圆的多尺寸兼容晶圆扫描装置及晶圆装载设备。

下面结合图1～图7对本实用新型提供的技术方案进行更为详细的阐述。

本实用新型提供了一种多尺寸兼容晶圆扫描装置，包括双动子直线电机和检测件，其中：

所述双动子直线电机包括第一定子和两个第一动子，两个所述第一动子能在所述第一定子上往复移动；

所述检测件包括发射端和接收端，所述发射端和所述接收端分别通过探杆连接在两个所述第一动子上。

本实用新型提供的多尺寸兼容晶圆扫描装置，包括双动子直线电机和检测件，双动子直线电机由1个第一定子和2个第一动子组成，第一动子在第一定子上往复移动，检测件的发射端和接收端分别通过探杆连接在两个第一动子上，使得检测件的发射端和接收端的间距能够调节，能够完全兼容300mm(12寸)、200mm(8寸)、150mm(6寸)、125mm(5寸)、100mm(4寸)及更小尺寸的晶圆，且能够在设备不停机的状态下自动切换至所需尺寸，大大提高生产效率；既能与机械手末端执行器集成，又能与载台(Loadport和SMIF Port)集成，与载台集成时在晶圆盒或FOUP开盖的同时完成晶圆扫描，工作效率更高；同时，双动子直线电机采用洁净工艺，运动过程中产生的颗粒污染物数量符合行业标准；所述双动子直线电机动子能够沿所述双动子直线电机长度方向往复运动，且能够在全行程内指定位置停止，定位精度为0.1mm级，绝对定位误差不超过±1mm，间距能够随意调节且调节精度很高；另外，结构简单，执行元件少，成本低。

作为本实用新型的进一步改进，还包括两组第二微型直线驱动器，两组所述第二微型直线驱动器连接在两个所述探杆与两个所述第一动子之间。

作为本实用新型的进一步改进，所述第二微型直线驱动器包括第二动子和第二定子，所述第二动子与所述第二定子相配合，所述第二动子能在所述第二定子上往复移动；所述第二定子与所述第一动子连接，所述探杆与所述第二动子连接。

在上述进一步改进中，通过在两个所述探杆与两个所述第一动子之间分别设置有两组第二微型直线驱动器，通过第二微型直线驱动器能够调节探杆的位置，以使本实用新型提供的多尺寸兼容晶圆扫描装置的适用范围更大，应用在不同的晶圆装载设备上。第二微型直线驱动器由第二动子和第二定子组成，采用洁净工艺，运动过程中产生的颗粒污染物数量符合行业标准，所述第二微型直线驱动器第二动子能够在所述微型直线驱动器第二定子上往复运动，其行程固定，仅在行程两端停止，且能够按需指定2个停止位置的停止时长。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一动子的移动方向与所述第二动子的移动方向垂直。探杆设置在第二动子上，检测件能够在前后左右垂直方向调节位置，从而适用于不同的晶圆装载设备上。

作为本实用新型的进一步改进，所述检测件为对射传感器。

作为本实用新型的进一步改进，所述对射传感器的光纤应具备耐屈曲能力。所述晶圆扫描装置与SMIF Port集成时，所述对射型传感器的光纤应具备耐屈曲能力；所述晶圆扫描装置与Loadport、机械手末端执行器集成时，对所述对射型传感器的光纤无耐屈曲要求。

作为本实用新型的进一步改进，所述发射端与所述接收端相对设置。

一种晶圆装载设备，包含如上所述的多尺寸兼容晶圆扫描装置。

实施例1：

本实用新型提供的多尺寸兼容晶圆扫描装置1000，包括：

双动子直线电机140，所述双动子直线电机140包括第一定子141和两个第一动子142，两个所述第一动子142能在所述第一定子141上往复移动；

两组第二微型直线驱动器150，所述第二微型直线驱动器150包括第二动子151和第二定子152，所述第二动子151与所述第二定子152相配合，所述第二动子151能在所述第二定子152上往复移动；所述第二定子152与所述第一动子142连接，所述探杆与所述第二动子连接。

对射传感器200，所述对射传感器200包括发射端210和接收端220，所述发射端210和所述接收端220分别通过探杆230连接在两个所述第一动子142上。

本实施例1提供的多尺寸兼容晶圆扫描装置1000，用于与Loadport600集成，具体地，集成安装在Loadport扫描框架610上；工作时Loadport开启FOUP门620，并随之一起运动，所述探杆230探入FOUP盒630或晶舟400，并随FOUP门620一起下降；所述对射传感器200扫描FOUP盒630或晶舟400，所述多尺寸兼容晶圆扫描装置下降至最低层晶圆410所在位置下方后，随Loadport扫描框架610退出FOUP盒630或晶舟400，并继续随FOUP门620降至行程最低点。

本实施例1提供的多尺寸兼容晶圆扫描装置1000，用于与SMIF Port700集成，集成安装在SMIF Port700固定台面下方，工作时SMIF Port700开启SMIF晶盒，晶舟400与晶盒基座720一起同晶盒外壳710分离，当二者运动至所述探杆230处于晶盒基座与晶舟400内最下层晶圆410之间时，2个所述微型直线驱动器运动至行程最远端，带动2个所述探杆230及所述对射传感器200探入晶舟400；随着晶舟400、晶盒基座720一起与晶盒外壳710继续分离，所述对射传感器200对晶舟400内的晶圆410完成扫描；之后2个所述微型直线驱动器运动至行程最近端，带动2个所述探杆230及所述对射传感器200离开晶舟400。

需要说明的是，实施例1提供的多尺寸兼容晶圆扫描装置1000，也可以集成在晶圆搬运机械手末端执行器上。

所述第二微型直线驱动器150的第二动子151能够在所述第二微型直线驱动器150第二定子152上往复运动，其行程固定，仅在行程两端停止，且能够按需指定2个停止位置的停止时长；所述双动子直线电机140由1个第一定子141和2个第一动子142组成，采用洁净工艺，运动过程中产生的颗粒污染物数量符合行业标准；所述双动子直线电机140第一动子142能够沿所述双动子直线电机140长度方向往复运动，且能够在全行程内指定位置停止，定位精度为0.1mm级，绝对定位误差不超过±1mm。

2个第二微型直线驱动器150，为选装模块；当所述多尺寸兼容晶圆扫描装置1000与SMIF Port700集成时，必须安装所述2个第二微型直线驱动器150；所述多尺寸兼容晶圆扫描装置1000与Loadport600、机械手末端执行器集成时，所述2个第二微型直线驱动器150不安装，其功能分别由Loadport600的晶圆扫描框架610与机械手的运动功能实现。

所述多尺寸兼容晶圆扫描装置1000与SMIF Port700集成时，所述对射传感器200的光纤应具备耐屈曲能力；所述多尺寸兼容晶圆扫描装置1000与Loadport600、机械手末端执行器集成时，对所述对射传感器200的光纤无耐屈曲要求。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种多尺寸兼容晶圆扫描装置，其特征在于，包括双动子直线电机和检测件，其中：

所述双动子直线电机包括第一定子和两个第一动子，两个所述第一动子能在所述第一定子上往复移动；

所述检测件包括发射端和接收端，所述发射端和所述接收端分别通过探杆连接在两个所述第一动子上。

2.根据权利要求1所述的多尺寸兼容晶圆扫描装置，其特征在于，还包括两组第二微型直线驱动器，两组所述第二微型直线驱动器连接在两个所述探杆与两个所述第一动子之间。

3.根据权利要求2所述的多尺寸兼容晶圆扫描装置，其特征在于，所述第二微型直线驱动器包括第二动子和第二定子，所述第二动子与所述第二定子相配合，所述第二动子能在所述第二定子上往复移动；所述第二定子与所述第一动子连接，所述探杆与所述第二动子连接。

4.根据权利要求3所述的多尺寸兼容晶圆扫描装置，其特征在于，所述第一动子的移动方向与所述第二动子的移动方向垂直。

5.根据权利要求1所述的多尺寸兼容晶圆扫描装置，其特征在于，所述检测件为对射传感器。

6.根据权利要求5所述的多尺寸兼容晶圆扫描装置，其特征在于，所述对射传感器的光纤应具备耐屈曲能力。

7.根据权利要求1所述的多尺寸兼容晶圆扫描装置，其特征在于，所述发射端与所述接收端相对设置。

8.一种晶圆装载设备，其特征在于，包含如权利要求1-7任一所述的多尺寸兼容晶圆扫描装置。