半導體晶圓檢測設備的製作方法

2023-06-10 22:52:21 1

專利名稱：半導體晶圓檢測設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及半導體製造設備技術領域，具體來說，本實用新型涉及一種半導體晶圓檢測設備。
背景技術：
半導體製造業發展的早期見證了 1級潔淨室的建設。一個典型的200mm晶圓廠的建設成本超過10億美元，而一旦晶圓廠建成後，花費還遠不止於此，還將增加維持這些無塵環境的運營成本。這些晶圓廠建造得靈活而牢固，擁有大型風扇和循環風扇用以保持一種無塵環境和滿足空調負載計算的需要；並在不同位置安裝了空氣粒子監測系統，以監測任何可能的大量粒子的出現。潔淨度條件要求採用一種非常嚴格的著裝規定。所有晶圓廠的最低要求是工作人員必須身著單層長袍、橡膠手套、短靴和發套等。1984年，Asyst Technologies, Inc推出一種新技術，用以降低傳統晶圓廠的建設和運營費用。這種名為「標準機械界面(Mandard Mechanical hterface，SMIF) 」的技術以「隔離技術」概念為中心。隔離技術旨在通過將晶圓封閉在一個超潔淨的環境中，同時放寬對這個封閉環境以外的潔淨度要求來防止產品被汙染。SMIF由三部分組成(1)用來封閉在製造過程中存儲和運輸盒裝半導體晶圓的貨櫃，即SMIF-Pod(標準機械界面晶圓盒)；(幻用來打開SMIF-Pods的輸入輸出裝置，即裝載埠 ；以及C3)通過工藝系統實現裝載埠整合的超潔淨封閉式小型環境(Mini Environment)。國際半導體設備材料協會 (Semiconductor Equipment Material International Association, SEMI)早已將SMIF列為12寸(300mm)晶圓廠的標準，成為未來進入更細微線寬工藝需求潔淨度的主流技術。操作員通過人工將SMIF-Pod送至裝載埠 ；裝載埠自動打開SMIF-Pod，除去盒子，並將其中的晶舟(Cassette)置於小型環境中。然後，內建於小型環境中的一個晶圓處理裝置就會移動每個晶圓，使其與製程工藝系統接觸。一旦製程步驟完成，晶圓就被放回盒子和SMIF-Pod，操作員人工再將其送往下一個步驟。SMIF提供了一個潔淨的環境(優於ISO三級標準(1級))，同時允許將製造過程的總體潔淨程度降至ISO五級(100級)，最終提供優於傳統1級淨室10倍以上的晶圓保護。 這使得節約巨額先期和運營成本成為可能，同時也使晶圓廠能夠更有效、更具成本效益。隨著半導體晶圓從200mm向300mm大小的轉變，並且伴隨著製造技術的進步，晶圓廠的自動化程度越來越高，整個製造過程發生了翻天覆地的變化。通過操作員在生產線上人工搬運晶圓盒已經逐漸不再適應當今先進的半導體製造技術。例如，一個滿載300mm晶圓的傳送盒(Front-Opening-Unified-Pod，F0UP)的重量接近10公斤，而即便是一個滿載 200mm晶圓的SMIF-Pod的重量也有4公斤之多，不宜長期依靠人工搬運。因此，從各方面來看，晶圓廠採用SMIF乃至自動化物料搬運系統(Automated Material Handling System, AMHS)是半導體代工產業的大勢所趨。但是在從人工搬運方式向自動化的SMIF轉變過程中，會產生一些新的問題。例如，半導體晶圓檢測設備與之相配套的晶圓盒開盒器分屬兩個不同的供應商，它們在工藝整合的過程中會出現一些原先不存在的問題。圖1為現有技術中一個半導體晶圓檢測設備的正面結構示意圖，該半導體晶圓檢測設備(Wafer Inspection Equipment) 100可以與晶圓盒開盒器配合使用。圖2為現有技術中一個晶圓盒開盒器的側面結構示意圖。如圖2所示，該晶圓盒開盒器201右側方向為與半導體晶圓檢測設備100配合使用的方向。如圖1所示，該半導體晶圓檢測設備100具有檢測設備主體101，其上具有固定平臺104 ；在固定平臺104之上有左、右兩個腔體102、103，在每個腔體102、103中均設置有旋轉平臺105。該半導體晶圓檢測設備100與晶圓盒開盒器201實際配合使用時，操作員按動開盒器201的開關，將晶圓盒(Pod)打開，用機械手(未圖示)取出其中的晶舟(Cassette) 放入檢測設備100的腔體102、103中的旋轉平臺105上，該旋轉平臺105承載著晶舟並根據檢測設備100的菜單作旋轉。當晶舟內的晶圓在檢測設備100中處理完畢時，該旋轉平臺105停止旋轉，操作員又按動開盒器201的開關，用機械手從檢測設備100的腔體102、 103中的旋轉平臺105上取回晶舟，放入晶圓盒中重新封閉起來。然而，由於半導體晶圓檢測設備100上的旋轉平臺105屬於活動部件，設備在長久地運行之後，其旋轉的位置會因為旋轉部件的磨損而出現一定的誤差。圖3為現有技術中一個半導體晶圓檢測設備的旋轉平臺沒有旋轉到位的俯視示意圖。如圖所示，旋轉平臺105 相對於固定平臺104上的轉軸106旋轉。在理想情況下，旋轉平臺105在每次旋轉停止時， 均應該停止在位置107處；但由於磨損誤差的原因，旋轉平臺105可能會停留在圖3所示的位置，而這會給後續的工藝過程造成很多的麻煩。圖4為現有技術中一個晶圓盒開盒器的機械手開關的電路示意圖。該電路圖包括晶圓盒開盒器輸入輸出埠 401、機械手裝載開關402、機械手卸載開關403和機械手復位開關404。其中，機械手裝載開關402、機械手卸載開關403和機械手復位開關404所在的線路互相併聯，連接到晶圓盒開盒器輸入輸出埠 401，進而控制機械手的取放。由圖4可見，現有技術中的機械手開關與檢測設備100之間完全是獨立不受影響的，機械手無法確保檢測設備100中旋轉平臺105的旋轉位置是否到位，也就無法確保其上的晶舟是否適合立即抓取。更具體地來說，例如，在晶圓盒開盒器201的機械手打算將晶圓盒中的晶舟卡入旋轉平臺105上，但是此時旋轉平臺105由於誤差尚未旋轉到位，故機械手將晶舟放置在旋轉平臺105上時，晶舟不能準確地卡入旋轉平臺105上的卡口中，即晶舟與旋轉平臺105兩者沒有結合。而檢測設備100與開盒器201之間沒有建立通訊機制，彼此無法獲知對方當前狀況。此時，如果檢測設備100開始啟動，旋轉平臺105開始旋轉的話，晶舟會翻到，其內的晶圓片會散落出來，甚至導致嚴重的碎片。而當晶舟內的晶圓在檢測設備100中處理完畢後，該旋轉平臺105停止旋轉但尚未旋轉到位，故如果此時機械手伸出試圖抓取晶舟並取回開盒器201中的話，會無法抓取到晶舟上應該抓取的卡口，即晶舟沒有被機械手真正牢固地抓取，此時在機械手傳遞晶舟的過程中也很容易發生晶舟脫落，其內的晶圓片散落出來，甚至導致嚴重的碎片。圖1所示的半導體晶圓檢測設備100與圖2所示的晶圓盒開盒器201分屬兩個不同的供應商，事先無法預計到該情況。另外在晶圓廠自動化程度不高的時期，主要是由操作員人工搬運晶圓盒/晶舟，放到半導體晶圓檢測設備100上，安放穩妥後才會啟動檢測設備100 ；而檢測設備100處理完畢後，也是由操作員人工搬運晶圓盒/晶舟至下一步工藝流程， 因此之前不存在上述問題。因此，隨著SMIF在晶圓廠的推廣應用，需要提供一種能夠克服上述問題的半導體晶圓檢測設備。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種半導體晶圓檢測設備，與晶圓盒開盒器形成互鎖，使旋轉平臺旋轉到位後才能操作機械手對晶舟進行取放。為解決上述技術問題，本實用新型提供一種半導體晶圓檢測設備，與晶圓盒開盒器配合使用，所述開盒器將所述晶圓盒打開，用機械手取出其中的晶舟放入所述檢測設備， 或者用所述機械手從所述檢測設備取回所述晶舟，放入所述晶圓盒中封閉，其特徵在於，所述檢測設備包括檢測設備主體，其上具有固定平臺；旋轉平臺，位於所述固定平臺之上，承載所述機械手傳遞過來的所述晶舟並旋轉；遮擋片，位於所述旋轉平臺的角上，跟隨所述旋轉平臺一起運動；傳感器，位於所述固定平臺之上，與所述遮擋片相配合，感測所述旋轉平臺是否旋轉到位；旋轉平臺復位模塊，與所述旋轉平臺相連接，將沒有旋轉到位的所述旋轉平臺重新旋轉到位；繼電器，分別與所述傳感器和所述開盒器的機械手開關相連接，根據所述傳感器的信號閉合或者開啟所述繼電器，使所述機械手開關的電路導通或者斷開。可選地，所述旋轉平臺為正多邊形狀。可選地，所述旋轉平臺為正方形狀。可選地，所述傳感器和所述遮擋片為1 4組。可選地，所述傳感器為LED雷射傳感器。可選地，所述開盒器的機械手開關包括裝載、卸載和復位三種狀態。可選地，所述繼電器通過線纜與所述開盒器的機械手開關相連接。與現有技術相比，本實用新型具有以下優點本實用新型在半導體晶圓檢測設備與晶圓盒開盒器之間建立一種通訊機制，在檢測設備與開盒器之間形成互鎖。若旋轉平臺沒有旋轉到位，則固定平臺上的傳感器無法接收到閉合信號使傳感器和機械手開關之間的繼電器閉合，則機械手不能操作。只有旋轉平臺旋轉到位，固定平臺上的傳感器被旋轉平臺上的遮擋片遮擋，則繼電器才會閉合，機械手開關的電路才導通。此時才能操作機械手對晶舟進行取放，不但確保了操作安全性，防止人為失誤，還能避免晶圓從晶舟散落出來，導致晶圓碎片的隱患。

本實用新型的上述的以及其他的特徵、性質和優勢將通過
以下結合附圖和實施例的描述而變得更加明顯，其中[0033]圖1為現有技術中一個半導體晶圓檢測設備的正面結構示意圖；圖2為現有技術中一個晶圓盒開盒器的側面結構示意圖；圖3為現有技術中一個半導體晶圓檢測設備的旋轉平臺沒有旋轉到位的俯視示意圖；圖4為現有技術中一個晶圓盒開盒器的機械手開關的電路示意圖；圖5為本實用新型一個實施例的半導體晶圓檢測設備的旋轉平臺的俯視示意圖；圖6為本實用新型一個實施例的晶圓盒開盒器的機械手開關的電路示意圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例和附圖對本實用新型作進一步說明，在以下的描述中闡述了更多的細節以便於充分理解本實用新型，但是本實用新型顯然能夠以多種不同於此描述地其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本實用新型內涵的情況下根據實際應用情況作類似推廣、演繹，因此不應以此具體實施例的內容限制本實用新型的保護範圍。本實用新型一個實施例的半導體晶圓檢測設備可以與晶圓盒開盒器配合使用。其中開盒器將晶圓盒打開，用機械手取出其中的晶舟放入檢測設備，或者用機械手從檢測設備取回晶舟，放入晶圓盒中封閉。藉助圖1、圖2以及圖5、圖6，本實施例的檢測設備可以包括檢測設備主體101、 固定平臺104、旋轉平臺105、遮擋片111、傳感器112、旋轉平臺復位模塊(未圖示)和繼電器606。其中，固定平臺104設置於檢測設備主體101上，旋轉平臺105設置於固定平臺104 之上，承載晶圓盒開盒器201的機械手傳遞過來的晶舟並旋轉。如圖5所示，其為本實用新型一個實施例的半導體晶圓檢測設備的旋轉平臺的俯視示意圖。可以看到，在旋轉平臺105的角上具有遮擋片111，跟隨旋轉平臺105 —起旋轉運動；而與遮擋片相配合使用的LED雷射傳感器112則位於固定平臺104之上，感測旋轉平臺105是否旋轉到位。詳細來說，如果旋轉平臺105已經旋轉到位，則旋轉平臺105角上的遮擋片111正好遮擋住底下的固定平臺104之上的LED雷射傳感器112，傳感器112自身會獲知其發出的雷射被遮擋並反射回來；如果旋轉平臺105沒有旋轉到位，則旋轉平臺105 角上的遮擋片111不能遮擋住底下的固定平臺104之上的LED雷射傳感器112，傳感器112 發出的雷射沒有受到遮擋並反射回來，以此來感測旋轉平臺105是否旋轉到位。當然，在本實施例中，旋轉平臺105可以為正多邊形狀，更優選地為正方形狀。另外，與旋轉平臺105相配合的傳感器112和遮擋片111的數目也可以為一組或者多組。例如旋轉平臺105為正方形時，傳感器112和遮擋片111可以為1 4組。此外，在本實施例的半導體晶圓檢測設備上還設置有旋轉平臺復位模塊(未圖示)，其可以與旋轉平臺105相連接，當旋轉平臺105沒有旋轉到位時，即旋轉平臺105角上的遮擋片111沒有遮擋住底下的固定平臺104之上的LED雷射傳感器112發出的雷射時， 該旋轉平臺復位模塊將沒有旋轉到位的旋轉平臺105重新旋轉到位。圖6為本實用新型一個實施例的晶圓盒開盒器的機械手開關的電路示意圖。如圖所示，虛線方框中的內容為本實用新型相對於圖4所示的現有技術的機械手開關的電路示意圖的主要區別之處。類似地，圖6所示的電路圖也包括晶圓盒開盒器輸入輸出埠 601、 機械手裝載開關602、機械手卸載開關603和機械手復位開關604。其中，機械手裝載開關602、機械手卸載開關603和機械手復位開關604所在的線路互相併聯，分別對應於裝載 (Load)、卸載(Unload)和復位(Home)三種狀態，一起連接到晶圓盒開盒器輸入輸出埠 601，進而控制機械手的取放。與圖4所示的現有技術不同的是，在圖6所示的電路圖迴路中設置了一繼電器 606，其可以通過例如線纜分別與上述LED雷射傳感器112和開盒器的機械手開關602、603、 604相連接。由此，本實施例的半導體晶圓檢測設備與開盒器201之間建立起了一種互鎖的通訊機制，開盒器201在操作機械手之前可以獲知檢測設備當前狀況。只有當傳感器112感測到旋轉平臺105已經旋轉到位，才會觸發繼電器606閉合，則此時開盒器201上的機械手開關的電路才會導通，機械手才能伸出取放晶舟；而當傳感器112沒有感測到旋轉平臺105 已經旋轉到位，則不會觸發繼電器606閉合，繼電器606仍然處於開啟狀態，則此時開盒器 201上的機械手開關的電路仍處於斷開，機械手不能伸出取放晶舟。此時需要觸發旋轉平臺復位模塊對旋轉平臺105進行初始化，將其重新旋轉到位，才能進行下一步的動作。本實用新型在半導體晶圓檢測設備與晶圓盒開盒器之間建立一種通訊機制，在檢測設備與開盒器之間形成互鎖。若旋轉平臺沒有旋轉到位，則固定平臺上的傳感器無法接收到閉合信號使傳感器和機械手開關之間的繼電器閉合，則機械手不能操作。只有旋轉平臺旋轉到位，固定平臺上的傳感器被旋轉平臺上的遮擋片遮擋，則繼電器才會閉合，機械手開關的電路才導通。此時才能操作機械手對晶舟進行取放，不但確保了操作安全性，防止人為失誤，還能避免晶圓從晶舟散落出來，導致晶圓碎片的隱患。本實用新型雖然以較佳實施例公開如上，但其並不是用來限定本實用新型，任何本領域技術人員在不脫離本實用新型的精神和範圍內，都可以做出可能的變動和修改。因此，凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何修改、等同變化及修飾，均落入本實用新型權利要求所界定的保護範圍之內。
權利要求1.一種半導體晶圓檢測設備，與晶圓盒開盒器配合使用，其特徵在於，所述半導體晶圓檢測設備包括檢測設備主體，其上具有固定平臺；旋轉平臺，位於所述固定平臺之上，承載晶舟並旋轉；遮擋片，位於所述旋轉平臺的角上，跟隨所述旋轉平臺一起運動；傳感器，位於所述固定平臺之上，與所述遮擋片相配合，感測所述旋轉平臺是否旋轉到位；旋轉平臺復位模塊，與所述旋轉平臺相連接，將沒有旋轉到位的所述旋轉平臺重新旋轉到位；繼電器，分別與所述傳感器和所述開盒器的機械手開關相連接，根據所述傳感器的信號閉合或者開啟所述繼電器，使所述機械手開關的電路導通或者斷開。
2.根據權利要求1所述的半導體晶圓檢測設備，其特徵在於，所述旋轉平臺為正多邊形狀。
3.根據權利要求2所述的半導體晶圓檢測設備，其特徵在於，所述旋轉平臺為正方形狀。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的半導體晶圓檢測設備，其特徵在於，所述傳感器和所述遮擋片為1 4組。
5.根據權利要求4所述的半導體晶圓檢測設備，其特徵在於，所述傳感器為LED雷射傳感器。
6.根據權利要求5所述的半導體晶圓檢測設備，其特徵在於，所述開盒器的機械手開關包括裝載、卸載和復位三種狀態。
7.根據權利要求6所述的半導體晶圓檢測設備，其特徵在於，所述繼電器通過線纜與所述開盒器的機械手開關相連接。
專利摘要本實用新型提供一種半導體晶圓檢測設備，與晶圓盒開盒器配合使用，開盒器將晶圓盒打開，用機械手取出晶舟放入檢測設備，或從檢測設備取回晶舟，放回晶圓盒，檢測設備包括主體，其上具有固定平臺；旋轉平臺，位於固定平臺之上，承載晶舟並旋轉；遮擋片，位於旋轉平臺的角上，隨旋轉平臺一起運動；傳感器，位於固定平臺上，與遮擋片相配合，感測旋轉平臺是否旋轉到位；復位模塊，將未到位的旋轉平臺旋轉到位；繼電器，根據傳感器的信號閉合或開啟繼電器，使機械手開關的電路導通或斷開。本實用新型在檢測設備與開盒器之間建立一種通訊機制，彼此形成互鎖。不但確保了操作安全性，防止人為失誤，還能避免晶圓從晶舟散落出來，導致晶圓碎片的隱患。
文檔編號G01D11/00GK202166428SQ201120241019
公開日2012年3月14日 申請日期2011年7月8日 優先權日2011年7月8日
發明者張宏暘 申請人:上海先進半導體製造股份有限公司