CN220289440U - 一种晶圆检测机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种晶圆检测机，包括机体基座以及布置在其上方的上料机械手、料仓和检测工作站；上料机械手具有六轴自由度，料仓处于上料机械手的动作范围内；检测工作站包括承载待测晶圆的XYT轴高精度运动平台和检测打点装置，XYT轴高精度运动平台具有X、Y、T三个自由度，检测打点装置，包括采集待测晶圆图像的多镜头视觉部件和标记待测晶圆上不合格区域的打点机构，检测打点装置不与XYT轴高精度运动平台干涉，且多镜头视觉部件和打点装置设置在XYT轴高精度运动平台的中心位置的上方；XYT轴高精度运动平台的动作范围与上料机械手重合。本实用新型晶圆检测机各机构布局和配合紧密，工作效率较高。

Description

一种晶圆检测机

技术领域

本实用新型涉及晶圆检测技术领域，具体涉及一种晶圆检测机。

背景技术

随着半导体行业的飞速发展，半导体的生产工艺越来越复杂，尤其是5nm工艺的逐步成熟完善，3nm工艺不断突破的情况下，芯片电路单元的尺寸越小，生产过程中就越容易出现各种缺陷。需要在生产过程中及早发现缺陷，及时排除缺陷原因，丢弃缺陷样本，才能防止缺陷晶粒继续加工，影响良率和生产率。

半导体行业中缺陷检测的方法目前主要有两种：自动光学检测系统以及扫描电子显微镜检测系统。其中自动光学检测系统基于光学原理，主要方式是通过设计照明系统对被测目标进行照明，利用成像系统对被测物体成像，通过图像传感器转化为数字图像信号由上位计算机系统做图像分析后实现缺陷检测。

现有技术中的晶圆检测设备，常为其中的视觉检测仪器设计较多自由度，以使其能更精密地移动并对晶圆进行检测，但该设计同时意味着对于晶圆放置检测平台的运动性能会减配，使得晶圆的上下料过程涉及的机构较多，设备整体结构较为冗杂。

实用新型内容

本实用新型提供一种晶圆检测机，以解决现有技术中晶圆检测机的晶圆上下料过程涉及机构较多，设备整体结构较为冗杂的问题。

为实现上述目的，本实用新型采取以下的技术方案：

一种晶圆检测机，包括机体基座以及布置在所述机体基座上方的上料机械手、料仓和检测工作站；

所述上料机械手具有六轴自由度，所述料仓处于所述上料机械手的动作范围内；

所述检测工作站包括承载待测晶圆的XYT轴高精度运动平台和检测打点装置，所述XYT轴高精度运动平台具有X、Y、T三个自由度，所述检测打点装置，包括采集待测晶圆图像的多镜头视觉部件和标记待测晶圆上不合格区域的打点机构，所述检测打点装置不与所述XYT轴高精度运动平台干涉，且所述多镜头视觉部件和所述打点装置设置在所述XYT轴高精度运动平台的中心位置的上方；

所述XYT轴高精度运动平台的动作范围与所述上料机械手重合。

进一步地，所述XYT轴高精度运动平台包括高精度X轴模组、高精度Y轴模组和高精度转台，所述高精度Y轴模组安装于所述高精度X轴模组上方，所述高精度转台安装于所述高精度Y轴模组上方，所述高精度转台用于承载待测晶圆，且所述高精度转台可以无限回转。

进一步地，所述检测工作站还包括固定座，所述XYT轴高精度运动平台布置在所述固定座的上表面中部；

所述检测打点装置还包括固定架，所述固定架呈“门”字形，所述多镜头视觉部件和所述打点装置安装在所述固定架上沿，且所述固定架上沿安装所述多镜头视觉部件和所述打点装置的一侧的中部在空间位置上处于XYT轴高精度运动平台的中心位置的上方。

进一步地，所述检测打点装置还包括高精度Z轴模组，所述高精度Z轴模组安装于所述固定架上沿中部，所述多镜头视觉部件安装于所述高精度Z轴模组上，且受所述高精度Z轴模组驱动；

所述打点机构安装于所述高精度Z轴模组的一侧。

进一步地，所述固定座的底部四角各安装有一个减震器，所述减震器衬垫于所述固定座与所述机体基座之间。

进一步地，所述多镜头视觉部件包括中间的镜筒、采集三维图像的线扫相机、采集二维图像的面阵相机、激光对焦模块、高亮均匀点光源和镜筒内的棱镜；

所述线扫相机设置于所述镜筒上部且与其同轴心，所述面阵相机设置于所述镜筒一侧，所述激光对焦模块和所述高亮均匀点光源设置于所述镜筒背向所述面阵相机的一侧；

所述激光对焦模块和所述高亮均匀点光源发出的光线经由所述棱镜竖直向下照射至待测晶圆；

待测晶圆反射的光线经由所述棱镜被所述面阵相机和所述线扫相机接收。

进一步地，所述料仓分有两个储藏仓，分别储藏待测晶圆和检测完毕的晶圆。

进一步地，所述晶圆检测机还包括机体护壳，所述机体护壳罩在所述机体基座上部，并将所述机械手、所述料仓和所述检测工作站包覆在内。

进一步地，所述机体护壳的一侧设置有工控机。

本实用新型的有益效果为：

1、检测机的相机部分在检测过程中移动较少，光学器件使用寿命较长。

2、采用六轴的上料机械手配合高精度移动的平台上下料，且平台还能在检测过程中配合相机调整检测位置，保持高工作效率的同时，机构整体布局和配合较为紧密。

附图说明

图1为本实用新型晶圆检测机的立体图；

图2为本实用新型晶圆检测机内部结构立体图；

图3为本实用新型晶圆检测机的检测工作站的立体图；

图4为本实用新型晶圆检测机的检测工作站的倒置立体图；

图5为本实用新型晶圆检测机的XYT轴高精度运动平台的立体图；

图6为本实用新型晶圆检测机的检测打点装置的立体图；

图7为本实用新型晶圆检测机的检测打点装置隐藏多镜头视觉部件下的立体图；

图8为本实用新型晶圆检测机的多镜头视觉部件的立体图。

附图标记说明：

1、机体基座；2、机体护壳；21、工控机；3、上料机械手；4、料仓；5、检测工作站；51、固定座；52、减震器；53、XYT轴高精度运动平台；531、高精度X轴模组；532、高精度Y轴模组；533、高精度转台；54、固定架；55、高精度Z轴模组；56、多镜头视觉部件；561、线扫相机；562、面阵相机；563、激光对焦模块；564、高亮均匀点光源；565、镜筒；57、打点机构。

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，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型的技术方案作进一步清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本申请实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底、内、外、垂向、横向、纵向，逆时针、顺时针、周向、径向、轴向……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

本申请实施例中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

本申请实施例中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列部件或单元的系统、产品或设备没有限定于已列出的部件或单元，而是可选地还包括没有列出的部件或单元，或可选地还包括对于这些产品或设备固有的其它部件或单元。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

如图1和图2所示，本实用新型的晶圆检测机整体外形呈长方体状，上料机械手3、料仓4和检测工作站5布置在机体基座1上，机体护壳2罩在机体基座1的上部，并将上述上料机械手3、料仓4和检测工作站5包覆在内；机体护壳2的其中一个侧面上安装了工控机21，其控制晶圆检测机整体运行的同时，还能实现与操作人员的交互和与上位机的通讯。

料仓4分有两个储藏仓，分别用于储藏待测晶圆料和检测完毕的晶圆，上料机械手3具体地选用六轴机械臂，料仓4理所当然地设置在上料机械手3的活动范围内，而对于检测工作站5，由于其使用XYT轴高精度运动平台53(如图3所示)来承载晶圆，所以只要XYT轴高精度运动平台53在XY轴的复合运动范围与上料机械手3的活动范围重合即可。

检测工作站5更具体的结构如图3和图4所示，其主体以固定座51为依托，各检测组件布置其上，在固定座51的底面四角上各安装有一个减震器52，检测工作站5以将减震器52作为衬垫的方式安装在机体基座1上，使得检测工作站5内部各组件动作时，检测工作站5整体有良好的稳定性，进一步提高检测准确性。

在固定座51的上表面安装有XYT轴高精度运动平台53，“门”字形的固定架54固定在固定座51上且不与XYT轴高精度运动平台53干涉，高精度Z轴模组55、多镜头视觉部件56和打点机构57安装于固定架54上靠近XYT轴高精度运动平台53的一侧，该侧的中部在空间位置上处于XYT轴高精度运动平台53的中心位置的上方，使得高精度Z轴模组55、多镜头视觉部件56和打点机构57整体处于XYT轴高精度运动平台53的中心位置的上方，高精度Z轴模组55、多镜头视觉部件56、打点机构57和固定架54整体组成检测打点装置。

XYT轴高精度运动平台53的具体结构如图5所示，其包括布置在最下方的高精度X轴模组531，布置在其上的高精度Y轴模组532，以及进一步布置于高精度Y轴模组532上的高精度转台533，高精度转台533承载待测晶圆，且可以无限回转，实现T轴自由度。

检测打点装置的更具体的结构如图6和图7所示，高精度Z轴模组55安装于固定架54的上沿中部，多镜头视觉部件56用于晶圆的视觉检测，其安装于高精度Z轴模组55上并受其驱动，打点机构57安装于固定架54上且处于高精度Z轴模组55的侧部，其根据检测结果对晶圆上检测不合格的区域打点标记。

图8更为具体地说明了多镜头视觉部件56的结构，多镜头视觉部件56的中间为纵向布置的镜筒565，镜筒565上方同轴心地布置线扫相机561，侧部设置面阵相机562，镜筒565上与面阵相机562对向的另一侧设置激光对焦模块563和高亮均匀点光源564，镜筒565内设置有棱镜，在棱镜对光线的折射和/或反射作用下，激光对焦模块563和高亮均匀点光源564射出的光线可以竖直向下打在待测晶圆上，而待测晶圆表面反射光线也可以顺利被线扫相机561和面阵相机562顺利接收，使得待测晶圆表面可以被面阵相机562和线扫相机561分别采集二维和三维图像，以综合判定晶圆表面的缺陷位置及详细的缺陷类别。

本实用新型的晶圆检测机中，各相机在检测过程中移动较少，使得光学器件使用寿命较长。此外本实用新型采用六轴的上料机械手配合高精度移动的XYT轴高精度运动平台上下料，XYT轴高精度运动平台还能在检测过程中配合相机调整检测位置，保持高工作效率的同时，机构整体布局和配合较为紧密。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种晶圆检测机，其特征在于，包括机体基座以及布置在所述机体基座上方的上料机械手、料仓和检测工作站；

所述上料机械手具有六轴自由度，所述料仓处于所述上料机械手的动作范围内；

所述检测工作站包括承载待测晶圆的XYT轴高精度运动平台和检测打点装置，所述XYT轴高精度运动平台具有X、Y、T三个自由度，所述检测打点装置，包括采集待测晶圆图像的多镜头视觉部件和标记待测晶圆上不合格区域的打点机构，所述检测打点装置不与所述XYT轴高精度运动平台干涉，且所述多镜头视觉部件和所述打点装置设置在所述XYT轴高精度运动平台的中心位置的上方；

所述XYT轴高精度运动平台的动作范围与所述上料机械手重合。

2.根据权利要求1所述的晶圆检测机，其特征在于，所述XYT轴高精度运动平台包括高精度X轴模组、高精度Y轴模组和高精度转台，所述高精度Y轴模组安装于所述高精度X轴模组上方，所述高精度转台安装于所述高精度Y轴模组上方，所述高精度转台用于承载待测晶圆，且所述高精度转台可以无限回转。

3.根据权利要求1所述的晶圆检测机，其特征在于，所述检测工作站还包括固定座，所述XYT轴高精度运动平台布置在所述固定座的上表面中部；

所述检测打点装置还包括固定架，所述固定架呈“门”字形，所述多镜头视觉部件和所述打点装置安装在所述固定架上沿，且所述固定架上沿安装所述多镜头视觉部件和所述打点装置的一侧的中部在空间位置上处于XYT轴高精度运动平台的中心位置的上方。

4.根据权利要求3所述的晶圆检测机，其特征在于，所述检测打点装置还包括高精度Z轴模组，所述高精度Z轴模组安装于所述固定架上沿中部，所述多镜头视觉部件安装于所述高精度Z轴模组上，且受所述高精度Z轴模组驱动；

所述打点机构安装于所述高精度Z轴模组的一侧。

5.根据权利要求3所述的晶圆检测机，其特征在于，所述固定座的底部四角各安装有一个减震器，所述减震器衬垫于所述固定座与所述机体基座之间。

6.根据权利要求1所述的晶圆检测机，其特征在于，所述多镜头视觉部件包括中间的镜筒、采集三维图像的线扫相机、采集二维图像的面阵相机、激光对焦模块、高亮均匀点光源和镜筒内的棱镜；

所述线扫相机设置于所述镜筒上部且与其同轴心，所述面阵相机设置于所述镜筒一侧，所述激光对焦模块和所述高亮均匀点光源设置于所述镜筒背向所述面阵相机的一侧；

所述激光对焦模块和所述高亮均匀点光源发出的光线经由所述棱镜竖直向下照射至待测晶圆；

待测晶圆反射的光线经由所述棱镜被所述面阵相机和所述线扫相机接收。

7.根据权利要求1所述的晶圆检测机，其特征在于，所述料仓分有两个储藏仓，分别储藏待测晶圆和检测完毕的晶圆。

8.根据权利要求1-7任一项所述的晶圆检测机，其特征在于，所述晶圆检测机还包括机体护壳，所述机体护壳罩在所述机体基座上部，并将所述机械手、所述料仓和所述检测工作站包覆在内。

9.根据权利要求8所述的晶圆检测机，其特征在于，所述机体护壳的一侧设置有工控机。