CN220856505U - 一种晶圆状态检测装置及检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种晶圆状态检测装置及检测系统，其中，晶圆状态检测装置包括承载结构和多个传感单元；承载结构包括卡盘和多个支撑件，多个支撑件沿所述卡盘的周向均匀分布，且各支撑件沿卡盘的轴向可活动地穿设于卡盘；各支撑件具有第一端和第二端，多个支撑件的第一端穿出卡盘相同高度以形成承载晶圆的承载面；每一支撑件的第二端均设置有一传感单元，在晶圆承载于承载面时，传感单元产生一重力信号，通过多个传感单元产生的重力信号可判断晶圆的轻重以及晶圆是否偏移，大大提高了检测晶圆破损及偏移的准确性。

Description

一种晶圆状态检测装置及检测系统

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，特别涉及一种晶圆状态检测装置及检测系统。

背景技术

现有的晶圆反应设备，通常包括传送腔体以及与传送腔体连接的反应腔体，当需要对晶圆进行相关制程反应时，通过传送机构将待反应的晶圆传送至反应腔体内，待晶圆反应完成后，再通过传送机构将反应完成的晶圆传送至传送腔体。晶圆在反应腔内形成工艺所需薄膜的过程中，易发生破裂，另外，传送时若传送位置出现偏差，影响晶圆在反应腔体中的相关反应参数，导致晶圆与传送腔体的侧壁发生碰撞，也会导致晶圆出现破片的情况，若将发生破裂的晶圆传送至传送腔体内，将会导致传送腔体被污染，以及可能发生机械拾取器碰撞晶圆破片而导致机械拾取器受损的状况。

目前的检测晶圆在反应腔体内是否完整的方法包括：

1、机械手夹取晶圆离开卡盘的过程中，经过一组检测装置，检测装置包括一对发射器和一对接收器，通过一对发射器发射分别在晶圆的边缘两侧发射一对光纤，一对接收器分别接收射来的一对光纤，以侦测晶圆是否完整。

2、机械拾取器进入反应腔吸附晶圆，当吸附失败时则发出警报。

以上两种方法用以侦测晶圆是否完整，但当晶圆破裂出现一大一小的情况时，方法一中的接收器仍同晶圆完整时一样无法接收到光纤，方法二中的机械拾取器可能直接拾取到晶圆破裂的大块，无法触发警报，进而无法检测到晶圆破裂。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种晶圆状态检测装置及检测系统，以解决提高检测晶圆破损以及晶圆位置偏移的准确性的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种晶圆状态检测装置及检测系统，其中，所述晶圆状态检测装置包括承载结构和多个传感单元；所述承载结构包括卡盘和多个支撑件，多个所述支撑件沿所述卡盘的周向均匀分布，且各所述支撑件沿所述卡盘的轴向可活动地穿设于所述卡盘；各所述支撑件具有第一端和第二端，多个所述支撑件的所述第一端穿出所述卡盘相同高度以形成承载所述晶圆的承载面；每一所述支撑件的所述第二端均设置有一所述传感单元，在所述晶圆承载于所述承载面时，所述传感单元产生一重力信号。

优选的，在所述晶圆状态检测装置中，所述晶圆状态检测装置还包括驱动装置，所述驱动装置驱动各所述支撑件沿所述卡盘的轴向做升降运动。

优选的，在所述晶圆状态检测装置中，所述驱动装置具有一支撑面，各所述支撑件均设置于所述支撑面上，且各所述支撑件与所述支撑面之间设有一所述传感单元。

优选的，在所述晶圆状态检测装置中，所述驱动装置包括电机或气缸。

优选的，在所述晶圆状态检测装置中，所述晶圆状态检测装置还包括控制设备，所述控制设备的输入端与各所述传感单元连接，且所述控制设备包括接收装置以及判断装置，所述接收装置接受来自各所述传感单元的所述重力信号，所述判断装置根据多个所述传感单元的所述重力信号对所述晶圆的轻重和/或放置位置进行判断。

优选的，在所述晶圆状态检测装置中，所述晶圆状态检测装置还包括警报器，所述警报器在接收到第一信号时发出警报，所述第一信号为基于多个所述传感单元产生的重力信号判断得到的能够表征所述晶圆的轻重的信号。

优选的，在所述晶圆状态检测装置中，所述晶圆状态检测装置还包括纠偏装置，所述纠偏装置在接收到第二信号时调整所述晶圆的放置位置，直至所述晶圆位于所述承载面的中心，所述第二信号为基于多个所述传感单元产生的重力信号判断得到的能够表征所述晶圆的放置位置的信号。

优选的，在所述晶圆状态检测装置中，所述承载结构包括三个所述支撑件。

优选的，在所述晶圆状态检测装置中，所述传感单元为称重传感器。

本实用新型还提供一种晶圆状态检测系统，所述晶圆状态检测系统包括如上所述的晶圆状态检测装置和用户端，所述晶圆状态检测装置基于多个所述传感单元产生的重力信号判断得到能够表征所述晶圆的轻重的第一信号，以及能够表征所述晶圆的放置位置的第二信号，所述用户端接收所述第一信号和所述第二信号。

综上所述，本实用新型提供一种晶圆状态检测装置及检测系统，其中，所述晶圆状态检测装置包括承载结构和多个传感单元；所述承载结构包括卡盘和多个支撑件，多个所述支撑件沿所述卡盘的周向均匀分布，且各所述支撑件沿所述卡盘的轴向可活动地穿设于所述卡盘；各所述支撑件具有第一端和第二端，多个所述支撑件的所述第一端穿出所述卡盘相同高度以形成承载所述晶圆的承载面；每一所述支撑件的所述第二端均设置有一所述传感单元，在所述晶圆承载于所述承载面时，所述传感单元产生一重力信号，意想不到的效果是通过多个所述传感单元产生的所述重力信号可判断所述晶圆的轻重以及所述晶圆是否偏移，大大提高了检测所述晶圆是否破损以及所述晶圆的位置是否发生偏移的准确性。

附图说明

图1是本实用新型实施例的检测晶圆状态的原理图；

图2是本实用新型实施例的晶圆状态检测装置的结构示意图；

其中，各附图标记如下：

10-卡盘；20-支撑件；30-传感单元；40-驱动装置；41-支撑面。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的一种晶圆状态检测装置及检测系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

如在本实用新型中所使用的，术语“第一”、“第二”、“第三”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一个或者至少两个该特征。此外，如在本实用新型中所使用的，一元件设置于另一元件，通常仅表示两元件之间存在连接、耦合或配合关系，且两元件之间可以是直接的或通过中间元件间接的连接、耦合或配合，而不能理解为指示或暗示两元件之间的空间位置关系，即一元件可以在另一元件的内部、外部、上方、下方或一侧等任意方位，除非内容另外明确指出外。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为提高检测晶圆是否破损以及晶圆位置是否出现偏移的准确性，本实用新型实施例提供一种晶圆状态检测装置，请参见图1及图2，其中，所述晶圆状态检测装置包括承载结构和多个传感单元30；所述承载结构包括卡盘10和多个支撑件20，多个所述支撑件20沿所述卡盘10的周向均匀分布，且各所述支撑件20沿所述卡盘10的轴向穿设于所述卡盘10；各所述支撑件20具有第一端和第二端，多个所述支撑件20的所述第一端穿出所述卡盘10相同高度以形成承载所述晶圆的承载面；每一所述支撑件20的所述第二端均设置有一所述传感单元30，在所述晶圆承载于所述承载面时，所述传感单元30产生一重力信号，通过多个所述传感单元30产生的重力信号可判断所述晶圆的轻重以及所述晶圆是否偏移，大大提高了检测所述晶圆破损及偏移的准确性。

上述检测所述晶圆状态的执行动作发生在所述晶圆被移送的过程中，一种工作模式为机械手进行取片时，多个所述支撑件20将所述晶圆从所述卡盘10上顶起，允许机械手取片；另一种工作模式为机械手放片时，多个所述支撑件20将所述晶圆从机械手顶起，待机械手离开，多个所述支撑件20回降使所述晶圆被放置于所述卡盘10上。

请继续参见图2，为使所述支撑件20实现顶起晶圆的动作，优选的，所述晶圆状态检测装置还包括驱动装置40，所述驱动装置40驱动各所述支撑件20沿所述卡盘10的轴向做升降运动。进一步，所述驱动装置40具有一支撑面41，各所述支撑件20均设置于所述支撑面41上，且各所述支撑件20与所述支撑面41之间设有一所述传感单元30。

作为一种实施例，所述驱动装置40包括一支撑盘，所述支撑盘具有一支撑面41，提供所述支撑面41的支撑机构的具体形状在本实用新型实施例中不做具体限制，但可以理解的是，支撑机构需可升降地移动于所述卡盘10内，以带动位于所述支撑面41上的多个所述支撑件20沿所述卡盘10的轴向做升降运动。

可选的，所述驱动装置40包括提供驱动力的电机和传递驱动力的传动件，驱动力通过传动件传递至与传动件固定连接的所述支撑面41，位于所述支撑面41上的多个所述支撑件20随着所述支撑面41的升降而升降。

具体的，所述驱动装置40为电机，所述传动件包括转轴、凸轮和从动轮，电机驱动转轴转动，转轴通过凸轮转动从而带动凸轮上的从动轮做升降运动，进而使得与从动轮固定连接的所述支撑面41做升降运动。

可选的，所述驱动装置40包括气缸。

具体的，所述驱动装置40为气缸，气缸上方与所述支撑面41连接，可推动所述支撑面41并带动与位于所述支撑面41上的多个所述支撑件20做升降运动。

本实用新型实施例中的驱动所述支撑件20做升降运动并不限于以上两种实施例，本实用新型实施例对于所述驱动装置40驱动所述支撑件20做升降运动的具体实施方式不做限制。

另外，所述晶圆状态检测装置还包括控制设备，所述控制设备的输入端与各所述传感单元30连接，且所述控制设备包括接收装置以及判断装置，所述接收装置接受来自各所述传感单元30的所述重力信号，所述判断装置根据多个所述传感单元30的所述重力信号对所述晶圆的轻重和/或放置位置进行判断。

较佳的，所述支撑件20的数量为三个，三个所述支撑件20作为形成一稳固的所述承载面以顶起所述晶圆所需的最小个数，使得在后续的所述判断装置判断所述晶圆的轻重和位置偏移时，简化判断步骤，提高检测效率。

进一步的，当所述判断装置根据多个所述传感单元30的所述重力信号对所述晶圆的轻重进行判断时，作为一种实施例，在机械手取片时，由所述驱动装置40驱动所述三个所述支撑件20顶起所述晶圆，以允许机械手取片。在三个所述支撑件20稳定支撑所述晶圆时，每一所述传感单元30产生一重力信号，分别代表此时各所述支撑件20的重力与各所述支撑件20支撑所述晶圆所需支撑力之和，所述判断装置根据所述重力信号对所述晶圆的轻重进行判断。

一种可选的实施方式，在机械手放片时，即在所述晶圆未进行工艺前，三个所述支撑件20顶起所述晶圆，待机械手离开后，将所述晶圆放置于所述卡盘10，在三个所述支撑件20顶起所述晶圆时，各所述传感单元30产生一初始重力信号，该初始重力信号代表各所述支撑件20的重力与各所述支撑件20支撑未经加工的所述晶圆所需的承载力，将此初始重力信号存储进所述判断装置，并作为一判断值以判断加工后的所述晶圆的重力是否发生变化。

在将初始重力信号存储进所述判断装置前以及所述判断装置根据所述重力信号判断所述晶圆的前后重力前，还需将三个所述初始重力信号进行整合以代表未经加工的所述晶圆整体的重力，以及将三个所述重力信号进行整合以代表加工后的所述晶圆整体的重力。

若加工后的所述晶圆整体的重力小于未经加工的所述晶圆整体的重力，则代表所述晶圆存在破损。

由于各所述支撑件20前后的重力不变，因此，在进行前后重力对比时可避免对各所述支撑件20的重力的影响。

另一种可选的实施方式，存储进所述判断装置的所述判断值还可以为工作人员根据所述晶圆的规格自动在所述晶圆加工前输入。

若所述晶圆发生破损，需要通知工作人员以避免将破损的所述晶圆传送至传送腔体内，进而避免传送腔体被污染。较佳的，所述晶圆状态检测装置还包括警报器，所述警报器在接收到第一信号时发出警报，所述第一信号为基于多个所述传感单元30产生的重力信号判断得到的能够表征所述晶圆的轻重的信号。

可选的，所述警报可包括语音警报、振动警报或灯光警报中的一种或两种以上。例如，当所述报警器为发出灯光警报时，所述警报器接收到所述第一信号，指示灯闪烁红灯，反之，指示灯不亮灯。

更进一步的，当所述判断装置根据多个所述传感单元30的所述重力信号对所述晶圆的放置位置进行判断时，作为一种实施例，在各所述支撑件20支撑所述晶圆时，各所述传感单元30产生一重力信号，分别代表此时各所述支撑件20的重力与各所述支撑件20支撑所述晶圆所需支撑力之和，所述判断装置判断三个所述支撑件20支撑所述晶圆的支撑力是否在一容差范围，若在此容差范围内，则代表三个所述支撑件20承载所述晶圆的所需的力大致相同，即所述晶圆位于所述承载面的中心；若有一个所述支撑件20支撑所述晶圆的支撑力在此容差范围外，则代表该支撑件20支撑所述晶圆的位置有偏移。

若在传送时所述晶圆的位置发生偏移，将会导致所述晶圆与传送腔的侧壁发生碰撞，甚至导致所述晶圆发生破片。

为避免上述结果的发生，较佳的，所述晶圆状态检测装置还包括纠偏装置，所述纠偏装置在接收到第二信号时调整所述晶圆的放置位置，直至所述晶圆位于所述承载面的中心，所述第二信号为基于多个所述传感单元30产生的重力信号判断得到的能够表征所述晶圆的放置位置的信号。

具体的，所述纠偏装置包括机械手，本实施例中，所述纠偏装置接收到所述第二信号调整所述晶圆的位置，所述第二信号为基于三个所述重力信号判断得到的，因此，机械手可通过的三个所述重力信号的大小对机械手设定x轴及y轴方向的位移，进而调整所述晶圆直至所述承载面的中心。

例如，若一个所述支撑件20对应的重力信号大于所述容差范围，则代表该支撑件20相对于其他两个所述支撑件20来说，更靠近所述晶圆的重心，也就是说，在使用所述纠偏装置调整所述晶圆位置时，只需设定机械手的位置使该支撑件20相对远离所述晶圆的重心即可。

另外，所述传感单元30为称重传感器，以在传送过程中实时对所述晶圆的轻重及位置进行判断。

本实用新型实施例还提供一种晶圆状态检测系统，所述晶圆状态检测系统包括如上所述的晶圆状态检测装置和用户端，所述晶圆状态检测装置基于多个所述传感单元30产生的重力信号判断得到能够表征所述晶圆的轻重的第一信号，以及能够表征所述晶圆的放置位置的第二信号，所述用户端接收所述第一信号和所述第二信号。

综上所述，本实用新型实施例提供一种晶圆状态检测装置及检测系统，其中，所述晶圆状态检测装置包括承载结构和多个传感单元；所述承载结构包括卡盘和多个支撑件，多个所述支撑件沿所述卡盘的周向均匀分布，且各所述支撑件沿所述卡盘的轴向可活动地穿设于所述卡盘；各所述支撑件具有第一端和第二端，多个所述支撑件的所述第一端穿出所述卡盘相同高度以形成承载所述晶圆的承载面；每一所述支撑件的所述第二端均设置有一所述传感单元，在所述晶圆承载于所述承载面时，所述传感单元产生一重力信号，意想不到的效果是通过多个所述传感单元产生的所述重力信号可判断所述晶圆的轻重以及所述晶圆是否偏移，大大提高了检测所述晶圆破损及偏移的准确性。

此外还应该认识到，虽然本实用新型申请已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本实用新型。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围。

Claims (10)

1.一种晶圆状态检测装置，其特征在于，所述晶圆状态检测装置包括：承载结构和多个传感单元；

所述承载结构包括卡盘和多个支撑件，多个所述支撑件沿所述卡盘的周向均匀分布，且各所述支撑件沿所述卡盘的轴向可活动地穿设于所述卡盘；

各所述支撑件具有第一端和第二端，多个所述支撑件的所述第一端穿出所述卡盘相同高度以形成承载所述晶圆的承载面；

每一所述支撑件的所述第二端均设置有一所述传感单元，在所述晶圆承载于所述承载面时，所述传感单元产生一重力信号。

2.如权利要求1所述的晶圆状态检测装置，其特征在于，所述晶圆状态检测装置还包括驱动装置，所述驱动装置驱动各所述支撑件沿所述卡盘的轴向做升降运动。

3.如权利要求2所述的晶圆状态检测装置，其特征在于，所述驱动装置具有一支撑面，各所述支撑件均设置于所述支撑面上，且各所述支撑件与所述支撑面之间设有一所述传感单元。

4.如权利要求2所述的晶圆状态检测装置，其特征在于，所述驱动装置包括电机或气缸。

5.如权利要求1所述的晶圆状态检测装置，其特征在于，所述晶圆状态检测装置还包括控制设备，所述控制设备的输入端与各所述传感单元连接，且所述控制设备包括接收装置以及判断装置，所述接收装置接受来自各所述传感单元的所述重力信号，所述判断装置根据多个所述传感单元的所述重力信号对所述晶圆的轻重和/或放置位置进行判断。

6.如权利要求1所述的晶圆状态检测装置，其特征在于，所述晶圆状态检测装置还包括警报器，所述警报器在接收到第一信号时发出警报，所述第一信号为基于多个所述传感单元产生的重力信号判断得到的能够表征所述晶圆的轻重的信号。

7.如权利要求1所述的晶圆状态检测装置，其特征在于，所述晶圆状态检测装置还包括纠偏装置，所述纠偏装置在接收到第二信号时调整所述晶圆的放置位置，直至所述晶圆位于所述承载面的中心，所述第二信号为基于多个所述传感单元产生的重力信号判断得到的能够表征所述晶圆的放置位置的信号。

8.如权利要求1所述的晶圆状态检测装置，其特征在于，所述承载结构包括三个所述支撑件。

9.如权利要求1所述的晶圆状态检测装置，其特征在于，所述传感单元为称重传感器。

10.一种晶圆状态检测系统，其特征在于，所述晶圆状态检测系统包括如权利要求1～9任一项所述的晶圆状态检测装置和用户端，所述晶圆状态检测装置基于多个所述传感单元产生的重力信号判断得到能够表征所述晶圆的轻重的第一信号，以及能够表征所述晶圆的放置位置的第二信号，所述用户端接收所述第一信号和所述第二信号。