CN116387174A - 一种晶圆传递夹具污染自检测装置及其检测工艺 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种晶圆传递夹具污染自检测装置及其检测工艺，包括全透明的隔离膜，所述隔离膜的中部固定连接有连接管，所述隔离膜通过连接管可选择的与吸盘或旋转台连接，所述隔离膜与吸盘连接时能够完全覆盖在吸盘上。本申请能够及时发现晶圆和吸盘被污染，进而降低大量晶圆接触污染物的概率，并间接提高工艺中晶圆的质量，及减少污染物的发生及掉片或坑洞的损失，利用旋转和移动将污染物的特征放大，增加污染物特征的占比，减少计算机对污染物特征分析的计算量，其次，利用规律的运动，形成规律的图形，将其与环境中的静态干扰区分开来，克服环境的影响，提高分析的精准度。

Description

一种晶圆传递夹具污染自检测装置及其检测工艺

技术领域

本申请涉及晶圆制造技术领域，尤其涉及一种晶圆传递夹具污染自检测装置及其检测工艺。

背景技术

晶圆制造避免不了晶圆的搬运，然而当晶圆脏污或环境中漂浮的雾状颗粒物时，很有可能会污染机械手上的吸盘，造成下一片晶圆的污染，更有甚者，吸附晶圆时会造成晶圆压痕或是无法完全吸附而造成掉片，可见，如何减少在传递时的污染是做好晶圆制程一个不可或缺的重要环节。

视觉检测是晶圆制造中常见的污染物检测技术，具有无损、便捷等优点，但是，许多时候难以识别小直径的污染，同时由于污染物复杂，特征种类较多，计算机在分析污染物特征时的计算量较大。

其次，在拍摄吸盘图像时，光源的变化、背景光干扰以及镜头被污染等因素均会对污染检测造成影响，降低污染物检测的准确度。

发明内容

本申请提出了一种晶圆传递夹具污染自检测装置及其检测工艺，能够及时发现晶圆和吸盘上的污染物，可以减少大量晶圆传递时的污染及掉片之风险。

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：一种晶圆传递夹具污染自检测装置，包括：

至少具有三个自由度的机械臂，所述机械臂上设有吸盘，吸盘连接负压设备，还包括：

用于检测污染物的检测盒，所述检测盒中设有摄像头和旋转台；

全透明的隔离膜，所述隔离膜的中部固定连接有连接管，所述隔离膜通过连接管可选择的与吸盘或旋转台连接，所述隔离膜与吸盘连接时能够完全覆盖在吸盘上，吸盘的负压直接形成在隔离膜与晶圆之间，所述隔离膜与旋转台连接时，所述旋转台带动隔离膜旋转，摄像头拍摄隔离膜旋转时的图像并传递到主机，分析图像上是否具有污染物特征。

进一步，所述检测盒中设有升降板，所述升降板与旋转台固定连接，所述连接管的上下两端均设有按压式自锁卡扣，所述连接管分别通过上下的按压式自锁卡扣与吸盘或旋转台连接，且上下的按压式自锁卡扣状态相反。

进一步，所述旋转台设有两组，所述隔离膜的数量与旋转台相同，每组旋转台的数量与吸盘的数量和相对位置一一对应。

进一步，所述升降板固定连接有移动台，所述移动台能够驱动旋转台和升降板横向或纵向移动。

进一步，所述移动台在摄像头拍摄图像时移动，且旋转台旋转一圈的时间，摄像头移动距离d，d为摄像头能分辨的污染物最小直径的1-2倍。

进一步，在连接管插入吸盘的过程中，所述旋转台保持旋转。

进一步，所述连接管分成上下两部分，且上下两部分转动连接。

进一步，所述隔离膜的外表面通过细线连接有多组甩球，多组甩球以隔离膜的中心为对称点中心旋转对称，所述甩球上细线的长度大于升降板的最大升降高度。

一种晶圆传递夹具污染自检测装置的检测工艺，包括步骤：

S1：在每个吸盘中插入隔离膜，通过机械臂和吸盘从上个工序的末端叉起晶圆，并将晶圆送入下一个工序的开始位置后，将吸盘送入检测盒中，此时，吸盘与没有隔离膜的一组旋转台对齐；

S2：升降板带动旋转台下降，连接管的上端连接旋转台，上端的按压式自锁卡扣在按压下上锁，下端的按压式自锁卡扣在按压下解锁，升降板带动旋转台恢复高度；

S3：另一组旋转台开始旋转，其上的隔离膜在离心力下展开，移动台带动旋转台移动，另一组旋转台与吸盘对齐，升降板带动旋转台下降高度，上端的连接管在按压下解锁，下端的连接管在按压下上锁，旋转台抬升到起始高度，机械臂和吸盘移出等待检测结果；

S4：当吸盘和隔离膜离开后，第一组旋转台开始旋转，摄像头开始拍摄图像，在拍摄时，移动台驱动旋转台移动适当距离，摄像头将拍摄的图像传输到电脑中进行特征分析；

S5：若分析后得出隔离膜被污染，则反馈给工作人员确认后清洁或更换隔离膜，若反馈结果显示没有污染，则继续执行插取晶圆工作。

本申请提供的一种晶圆传递夹具污染自检测装置及其检测工艺，能够及时发现晶圆和吸盘被污染，进而降低大量晶圆接触污染物的概率，间接提高工艺中晶圆的质量，及减少污染物的发生及掉片或坑洞的损失；

其次，利用旋转和移动将污染物的特征放大，将图6中污染物放大到如图7或图8中的污染物图像，增加污染物特征的占比，减少计算机对污染物特征分析的计算量，其次，利用规律的运动，形成规律的图形，将其与环境中的静态干扰区分开来，克服环境的影响，提高分析的精准度。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本申请公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本申请公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1为本发明中检测盒的结构示意图；

图2为本发明的立体结构示意图；

图3为本发明中吸盘和隔离膜的结构示意图；

图4为本发明中旋转台相对于吸盘的位置关系图；

图5为本发明中隔离膜的俯视图；

图6为当旋转台不旋转时隔离膜的拍摄图像；

图7为当旋转台旋转时隔离膜的拍摄图像；

图8为当旋转台旋转且横向移动时隔离膜的拍摄图像。

图中：1、机械臂；2、吸盘；3、检测盒；4、隔离膜；5、连接管；6、按压式自锁卡扣；7、旋转台；8、摄像头；9、隔板；10、升降板；11、移动台；12、甩球；A、污染物图像。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一

请参阅图2，一种晶圆传递夹具污染自检测装置，包括机械臂1和检测盒3，机械臂1上设有吸盘2，机械臂1具有至少三个自由度，可在一定范围内任意角度移动，机械臂1将吸盘2从一个工位移动到另一个工位或将吸盘2送入检测盒3中检测是否有污染物，实现晶圆的搬运，吸盘2连接有负压装置，当开启负压时，吸盘2内产生负压，以上为本领域的公知技术，不再进一步阐述；

请参阅图3，吸盘2通过连接管5连接有隔离膜4，连接管5与隔离膜4固定连接，连接管5插入吸盘2的中部，连通吸盘2内负压管与隔离膜4的上部空间，当吸盘2的上部与晶圆接触时，在隔离膜4与晶圆之间形成负压，隔离膜4的边缘以褶皱的形式贴在晶圆上，隔离膜4和吸盘2之间的空间变大，吸盘2和隔离膜4之间形成负压，使吸盘2压在隔离膜4上，隔离膜4与晶圆的接触形式增加了晶圆与吸盘2之间的摩擦力，降低滑动风险，同时降低了晶圆受到的压强，降低细小污染物在晶圆上留痕的风险，而吸盘2与隔离膜4之间，由于隔离膜4的变形，也不易滑动，整体上，在保证吸附可靠性的同时，降低了对负压压力的要求；

请参阅图1，检测盒3中设有摄像头8和旋转台7，摄像头8位于检测盒3的底部，旋转台7设有检测盒3的顶部，检测盒3和旋转台7之间设有隔板9，机械臂1的插入口位于隔板9与旋转台7之间；

检测盒3的顶部设有升降板10，升降板10与旋转台7固定连接，升降板10带动旋转台7上下移动，连接管5的上下两端均设有按压式自锁卡扣6，连接管5分别通过上下的按压式自锁卡扣6与吸盘2或旋转台7的输出轴连接，且上下的按压式自锁卡扣6状态相反，当旋转台7第一次下降时，按压连接管5，旋转台7的输出轴和连接管5的按压式自锁卡扣6锁定，连接管5和吸盘2的按压式自锁卡扣6解锁，连接管5与旋转台7实现连接，当旋转台7第二次下降时，连接管5和旋转台7解锁，连接管5和吸盘2锁定，隔离膜4被安放在吸盘2上；

旋转台7设有两组，隔离膜4的数量与旋转台7相同，每组旋转台7的数量与吸盘2的数量和相对位置一一对应，每组旋转台7保持同步旋转，每个旋转台7均连接有电机，或通过传动装置连接同一个电机，当吸盘2插入到检测盒3中时，每个吸盘2都有与其对齐的旋转台7，任一时刻，都有一组隔离膜4安装在吸盘2上，一组隔离膜4在旋转台7上，为了方便观察，图1中两组旋转台7沿着纸面横向分布，请参阅图4，为了减少吸盘2对隔离膜4的干扰，本实施例中的最佳方式是沿着纸面的垂直方向分布，为了便于两组旋转台7与吸盘2对齐状态的切换，升降板10固定连接有移动台11，移动台11带动升降板10和旋转台7移动，切换两组旋转台7与吸盘2的对齐状态，移动台11可以通过曲柄移动，也可以通过伸缩杆移动；

移动台11在摄像头8拍摄图像时移动，且旋转台7旋转一圈的时间，摄像头8移动距离d，d为摄像头8能分辨的污染物最小直径的1-2倍，摄像头8设置充足的曝光时间，满足旋转台7上污染物的成像的连续性。

在连接管5插入吸盘2的过程中，旋转台7保持旋转，请参阅图2，连接管5分成上下两部分，且上下两部分转动连接，在旋转台7旋转时，连接管5的下部套入吸盘2的中间气管上，连接管5的上部继续随着旋转台7旋转，减少连接管5与吸盘2之间的摩擦。

请参阅图5，隔离膜4的外表面通过细线连接有多组甩球12，多组甩球12以隔离膜4的中心为对称点中心旋转对称，在隔离膜4插入吸盘2中时，为了保证隔离膜4展开，需要隔离膜4保持转动，隔离膜4在转动中插入吸盘2，为了避免隔离膜4脱离晶圆时翻折，通过甩球12的重力牵引隔离膜4的边缘，甩球12的长度大于升降板10的最大升降高度。

一种晶圆传递夹具污染自检测装置的检测工艺，包括步骤：

S1：在每个吸盘2中插入隔离膜4，通过机械臂1和吸盘2从上个工序的末端叉起晶圆，并将晶圆送入下一个工序的开始位置后，将吸盘2送入检测盒3中，此时，吸盘2与没有隔离膜4的一组旋转台7对齐；

S2：升降板10带动旋转台7下降，连接管5的上端连接旋转台7，上端的按压式自锁卡扣6在按压下上锁，下端的按压式自锁卡扣6在按压下解锁，升降板10带动旋转台7恢复高度；

S3：另一组旋转台7开始旋转，其上的隔离膜4在离心力下展开，移动台11带动旋转台7移动，另一组旋转台7与吸盘2对齐，升降板10带动旋转台7下降高度，上端的连接管5在按压下解锁，下端的连接管5在按压下上锁，旋转台7抬升到起始高度，机械臂1和吸盘2移出等待检测结果；

S4：当吸盘2和隔离膜4离开后，第一组旋转台7开始旋转，摄像头8开始拍摄图像，在拍摄时，移动台11驱动旋转台7移动适当距离，摄像头8将拍摄的图像传输到电脑中进行特征分析；

S5：若分析后得出隔离膜4被污染，则反馈给工作人员确认后清洁或更换隔离膜4，若反馈结果显示没有污染，则继续执行插取晶圆工作。

Claims (9)

1.一种晶圆传递夹具污染自检测装置，包括：

至少具有三个自由度的机械臂(1)，所述机械臂(1)上设有吸盘(2)，吸盘(2)连接负压设备；

其特征在于：还包括：

用于检测污染物的检测盒(3)，所述检测盒(3)中设有摄像头(8)和旋转台(7)；

全透明的隔离膜(4)，所述隔离膜(4)的中部固定连接有连接管(5)，所述隔离膜(4)通过连接管(5)可选择的与吸盘(2)或旋转台(7)连接，所述隔离膜(4)与吸盘(2)连接时能够完全覆盖在吸盘(2)上，吸盘(2)的负压直接形成在隔离膜(4)与晶圆之间，所述隔离膜(4)与旋转台(7)连接时，所述旋转台(7)带动隔离膜(4)旋转，摄像头(8)拍摄隔离膜(4)旋转时的图像并传递到主机，分析图像上是否具有污染物特征。

2.根据权利要求1所述的一种晶圆传递夹具污染自检测装置，，其特征在于，所述检测盒(3)中设有升降板(10)，所述升降板(10)与旋转台(7)固定连接，所述连接管(5)的上下两端均设有按压式自锁卡扣(6)，所述连接管(5)分别通过上下的按压式自锁卡扣(6)与吸盘(2)或旋转台(7)连接，且上下的按压式自锁卡扣(6)状态相反。

3.根据权利要求2所述的一种晶圆传递夹具污染自检测装置，其特征在于，所述旋转台(7)设有两组，所述隔离膜(4)的数量与旋转台(7)相同，每组旋转台(7)的数量与吸盘(2)的数量和相对位置一一对应。

4.根据权利要求3所述的一种晶圆传递夹具污染自检测装置，其特征在于，所述升降板(10)固定连接有移动台(11)，所述移动台(11)能够驱动旋转台(7)和升降板(10)横向或纵向移动。

5.根据权利要求4所述的一种晶圆传递夹具污染自检测装置，其特征在于，所述移动台(11)在摄像头(8)拍摄图像时移动，且旋转台(7)旋转一圈的时间，摄像头(8)移动距离d，d为摄像头(8)能分辨的污染物最小直径的1-2倍。

6.根据权利要求2所述的一种晶圆传递夹具污染自检测装置，其特征在于，在连接管(5)插入吸盘(2)的过程中，所述旋转台(7)保持旋转。

7.根据权利要求6所述的一种晶圆传递夹具污染自检测装置，其特征在于，所述连接管(5)分成上下两部分，且上下两部分转动连接。

8.根据权利要求6所述的一种晶圆传递夹具污染自检测装置，其特征在于，所述隔离膜(4)的外表面通过细线连接有多组甩球(12)，多组甩球(12)以隔离膜(4)的中心为对称点中心旋转对称，所述甩球(12)上细线的长度大于升降板(10)的最大升降高度。

9.一种晶圆传递夹具污染自检测装置的检测工艺，其特征在于，使用权利要求1-8任一项所述的一种晶圆传递夹具污染自检测装置完成插取和检测，其特征在于，包括步骤：

S1：在每个吸盘(2)中插入隔离膜(4)，通过机械臂(1)和吸盘(2)从上个工序的末端叉起晶圆，并将晶圆送入下一个工序的开始位置后，将吸盘(2)送入检测盒(3)中，此时，吸盘(2)与没有隔离膜(4)的一组旋转台(7)对齐；

S2：升降板(10)带动旋转台(7)下降，连接管(5)的上端连接旋转台(7)，上端的按压式自锁卡扣(6)在按压下上锁，下端的按压式自锁卡扣(6)在按压下解锁，升降板(10)带动旋转台(7)恢复高度；

S3：另一组旋转台(7)开始旋转，其上的隔离膜(4)在离心力下展开，移动台(11)带动旋转台(7)移动，另一组旋转台(7)与吸盘(2)对齐，升降板(10)带动旋转台(7)下降高度，上端的连接管(5)在按压下解锁，下端的连接管(5)在按压下上锁，旋转台(7)抬升到起始高度，机械臂(1)和吸盘(2)移出等待检测结果；

S4：当吸盘(2)和隔离膜(4)离开后，第一组旋转台(7)开始旋转，摄像头(8)开始拍摄图像，在拍摄时，移动台(11)驱动旋转台(7)移动适当距离，摄像头(8)将拍摄的图像传输到电脑中进行特征分析；

S5：若分析后得出隔离膜(4)被污染，则反馈给工作人员确认后清洁或更换隔离膜(4)，若反馈结果显示没有污染，则继续执行插取晶圆工作。

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