晶圆在位检测装置、晶圆托架以及晶圆在位检测方法

摘要

本发明公开了一种晶圆在位检测装置、具有该晶圆在位检测装置的晶圆托架以及利用该晶圆在位检测装置进行晶圆在位检测的方法。所述晶圆在位检测装置包括：压力介质源，所述压力介质源用于提供具有预定压力的介质；多个检测孔，每个所述检测孔均通过管路与所述压力介质源相连，其中所述多个检测孔并联；压力检测器，所述压力检测器设在所述管路上且位于所述压力介质源与所述多个检测孔之间以便检测所述管路中的压力；和控制器，所述控制器与所述压力检测器相连以便根据所述压力检测器的压力检测值判断晶圆是否在位。根据本发明实施例的晶圆在位检测装置具有可靠性高、准确性高、结构简单、制造成本低等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种晶圆在位检测装置、具有该晶圆在位检测装置的晶圆托架以及利用该晶圆在位检测装置进行晶圆在位检测的方法。

背景技术

在大规模集成电路的生产过程中，晶圆在各种IC（集成电路）设备中的各个工位之间的传输是设备正常运行的根本。而晶圆是否存在于某个工位，是保证晶圆能够准确传输的前提。目前，各种IC设备都依靠各种机械手对晶圆进行传输，而晶圆是否在某一工位上，都是依靠机械手来判断，工位本身并不具有晶圆在位检测功能。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有可靠性高、准确性高、结构简单、制造成本低等优点的晶圆在位检测装置。

本发明的另一个目的在于提出一种利用所述晶圆在位检测装置进行晶圆在位检测的方法。

本发明的又一个目的在于提出一种具有所述晶圆在位检测装置的晶圆托架。

为了实现上述目的，根据本发明第一方面的实施例提出一种晶圆在位检测装置，所述晶圆在位检测装置包括：压力介质源，所述压力介质源用于提供具有预定压力的介质；多个检测孔，每个所述检测孔均通过管路与所述压力介质源相连，其中所述多个检测孔并联；压力检测器，所述压力检测器设在所述管路上且位于所述压力介质源与所述多个检测孔之间以便检测所述管路中的压力；和控制器，所述控制器与所述压力检测器相连以便根据所述压力检测器的压力检测值判断晶圆是否在位。

根据本发明实施例的晶圆在位检测装置通过设置用于向多个所述检测孔提供具有预定压力（正压）的介质的所述压力介质源，从而在进行晶圆在位检测的过程中可以防止外界的液体和颗粒进入所述管路和多个所述检测孔内，由此不会有外部因素影响所述压力检测器对所述管路中的压力进行检测，这样可以可靠地、准确地检测出晶圆是否在位。而且，由于外界的液体和颗粒不会进入所述管路和多个所述检测孔内，因此所述晶圆在位检测装置不需要设置过滤器。因此，根据本发明实施例的晶圆在位检测装置具有可靠性高、准确性高、结构简单、制造成本低等优点。

另外，根据本发明实施例的晶圆在位检测装置还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述介质为气体或液体。

根据本发明的一个实施例，所述晶圆在位检测装置还包括减压阀，所述减压阀设在所述管路上且位于所述压力介质源与所述压力检测器之间。通过设置所述减压阀，可以将所述管路内的介质的压力减小至预定压力，由此可以使所述晶圆在位检测装置更加可靠地、准确地检测出晶圆是否在位。

根据本发明的一个实施例，所述减压阀为正压减压阀。

根据本发明的一个实施例，所述晶圆在位检测装置还包括电磁阀，所述电磁阀设在所述管路上。由此可以节省所述介质，降低所述晶圆在位检测装置的运行成本。而且，通过设置所述电磁阀，还可以大大地提高所述晶圆在位检测装置的自动化程度。

根据本发明的一个实施例，所述晶圆在位检测装置还包括消声器，所述消声器与所述电磁阀相连用于减小所述电磁阀的噪声。通过设置所述消声器，可以大大地降低所述电磁阀运行时产生的噪声，从而可以大大地改善工作人员的工作环境。

根据本发明的一个实施例，所述电磁阀为两位三通电磁阀。

根据本发明的一个实施例，所述压力检测器为压力传感器。

根据本发明第二方面的实施例提出一种利用根据本发明第一方面所述的晶圆在位检测装置进行晶圆在位检测的方法，所述方法包括：A）利用所述压力介质源向所述多个检测孔提供具有预定压力的介质；B）将晶圆放置在晶圆托架的本体的上表面上并使所述晶圆堵住多个检测孔的至少一部分，利用所述控制器读取所述压力检测器的压力检测值P1，随后取走所述晶圆，其中所述多个检测孔的外端间隔开地位于所述晶圆托架的本体的上表面上且邻近所述晶圆托架的本体的上表面的外沿；和C）向所述晶圆托架的本体的上表面上传输晶圆，并利用所述控制器读取所述压力检测器的压力检测值P，当P大于等于P1时，所述晶圆位于所述晶圆托架的本体的上表面上且在位。

根据本发明实施例的利用根据本发明第一方面所述的晶圆在位检测装置进行晶圆在位检测的方法通过利用所述压力介质源向多个所述检测孔提供具有预定压力的介质，从而在进行晶圆在位检测的过程中可以防止外界的液体和颗粒进入所述管路和多个所述检测孔内，由此不会有外部因素影响所述压力检测器对所述管路中的压力进行检测，这样可以可靠地、准确地检测出晶圆是否在位。因此，根据本发明实施例的晶圆在位检测的方法具有可靠性高、准确性高等优点。

根据本发明第三方面的实施例提出一种用于晶圆交换装置的晶圆托架，所述晶圆托架包括：本体，所述本体内设有通气管道；和晶圆在位检测装置，所述晶圆在位检测装置为根据本发明第一方面所述的晶圆在位检测装置，其中所述多个检测孔的外端间隔开地位于所述本体的上表面上且邻近所述本体的上表面的外沿，所述多个检测孔的内端与所述通气管道连通，所述管路与所述通气管道连通且所述压力介质源通过所述管路和所述通气管道与所述多个检测孔连通。

根据本发明实施例的用于晶圆交换装置的晶圆托架通过设置根据本发明第一方面所述的晶圆在位检测装置，从而可以可靠地、准确地检测出晶圆是否在位。而且，通过设置所述通气管道、并使多个所述检测孔的内端与所述通气管道连通，从而可以只需要设置一个与所述通气管道连通的所述管路即可。而不需要设置多条分别对应地与多个所述检测孔连通的所述管路。因此，所述晶圆托架具有结构简单、制造成本低的优点。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的用于晶圆交换装置的晶圆托架的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的用于晶圆交换装置的晶圆托架的局部结构示意图；

图3是根据本发明实施例的用于晶圆交换装置的晶圆托架的俯视图；

图4是根据本发明实施例的用于晶圆交换装置的晶圆托架的立体图；

图5是根据本发明实施例的晶圆在位检测装置的结构示意图；

图6是根据本发明实施例的晶圆在位检测装置的应用示意图；

图7是根据本发明实施例的晶圆交换装置的结构示意图；和

图8是根据本发明实施例的晶圆在位检测方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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发明和简化描述，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发明的限制。

此外，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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以是两个元件内部的连通。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发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参照图5描述根据本发明实施例的晶圆在位检测装置530。如图5所示，根据本发明实施例的晶圆在位检测装置530包括压力介质源532、多个检测孔531、压力检测器534和控制器（图中未示出）。

压力介质源532用于提供具有预定压力的介质。每个检测孔531均通过管路533与压力介质源532相连，其中多个检测孔531并联。压力检测器534设在管路533上且压力检测器534位于压力介质源532与多个检测孔531之间以便检测管路533中的压力。所述控制器与压力检测器534相连以便根据压力检测器534的压力检测值判断晶圆20是否在位。

下面参照图1－3和图5描述根据本发明实施例的用于晶圆交换装置10的晶圆托架500。如图1－3和图5所示，根据本发明实施例的用于晶圆交换装置10的晶圆托架500包括本体510和晶圆在位检测装置530。

本体510内设有通气管道520。多个检测孔531的外端5312间隔开地位于本体510的上表面511上，且多个检测孔531的外端5312邻近本体510的上表面511的外沿，多个检测孔531的内端5311与通气管道520连通。管路533与通气管道520连通且压力介质源532通过管路533和通气管道520与多个检测孔531连通。换言之，每个检测气孔531都与压力介质源532连通，每个检测气孔531都与压力介质源532串联，多个检测气孔531并联。由于通气管道520和多个检测孔531设在本体510内，因此通气管道520和多个检测孔531不会泄漏所述介质。

下面参照图8描述利用根据本发明实施例的晶圆在位检测装置530进行晶圆在位检测的方法。如图8所示，所述方法包括：

A）利用压力介质源532向多个检测孔531提供具有预定压力的介质；

B）将晶圆20放置在晶圆托架500的本体510的上表面511上，并使晶圆20堵住多个检测孔531的至少一部分（即堵住多个检测孔531的至少一部分的外端5312），利用所述控制器读取压力检测器534的压力检测值P1，随后取走晶圆20，其中多个检测孔531的外端间隔开地位于晶圆托架500的本体510的上表面511上且多个检测孔531的外端5312邻近晶圆托架500的本体510的上表面511的外沿；和

C）向晶圆托架500的本体510的上表面511上传输晶圆20，并利用所述控制器读取压力检测器534的压力检测值P，当P大于等于P1时，晶圆20位于晶圆托架500的本体510的上表面511上且在位。

其中，晶圆20在位是指晶圆20被放置在晶圆托架500的本体510的上表面511上，且晶圆20的外沿与晶圆托架500的本体510的上表面511的外沿对齐。

换言之，在利用晶圆在位检测装置530进行晶圆在位检测时，可以先利用压力介质源532向多个检测孔531提供具有预定压力的介质。当多个检测孔531上没有覆盖晶圆20时，多个检测孔531处于开放状态，所述介质可以通过多个检测孔531流走，此时管路533内的所述介质的压力比较小。当将晶圆20放置在本体510的上表面511上并使晶圆20堵住多个检测孔531的至少一部分的外端5312时，管路533内的所述介质的压力（即压力检测值P1）会升高。多个检测孔531的外端5312邻近本体510的上表面511的外沿，因此当晶圆20堵住多个检测孔531的外端5312时，可以认为晶圆20的外沿与本体510的上表面511的外沿对齐，即晶圆20在位。

如果晶圆20位于本体510的上表面511上且在位，晶圆20就会堵住多个检测孔531的外端5312。这样在向本体510的上表面511上传输晶圆20后，如果压力检测器534的压力检测值P大于等于压力检测值P1时，就可以检测出晶圆20在位。也就是说，压力检测器534检测的是管路533内的介质的压力。

根据本发明实施例的晶圆在位检测装置530通过设置用于向多个检测孔531提供具有预定压力（正压）的介质的压力介质源532，从而在进行晶圆在位检测的过程中可以防止外界的液体和颗粒进入管路533和多个检测孔531内，由此不会有外部因素影响压力检测器534对管路533中的压力进行检测，这样可以可靠地、准确地检测出晶圆20是否在位。而且，由于外界的液体和颗粒不会进入管路533和多个检测孔531内，因此晶圆在位检测装置530不需要设置过滤器。因此，根据本发明实施例的晶圆在位检测装置530具有可靠性高、准确性高、结构简单、制造成本低等优点。

根据本发明实施例的利用晶圆在位检测装置530进行晶圆在位检测的方法通过利用压力介质源532向多个检测孔531提供具有预定压力的介质，从而在进行晶圆在位检测的过程中可以防止外界的液体和颗粒进入管路533和多个检测孔531内，由此不会有外部因素影响压力检测器534对管路533中的压力进行检测，这样可以可靠地、准确地检测出晶圆20是否在位。因此，根据本发明实施例的晶圆在位检测的方法具有可靠性高、准确性高等优点。

根据本发明实施例的用于晶圆交换装置10的晶圆托架500通过设置晶圆在位检测装置530，从而可以可靠地、准确地检测出晶圆20是否在位。而且，通过设置通气管道520、并使多个检测孔531的内端5311与通气管道520连通，从而可以只需要设置一个与通气管道520连通的管路533即可。而不需要设置多条分别对应地与多个检测孔531连通的管路533。因此，晶圆托架500具有结构简单、制造成本低的优点。

具体地，所述介质可以是气体或液体。压力介质源532可以是储存有压缩气体的容器。压力介质源532也可以是储存有液体的容器，并利用泵向多个检测孔531提供液体（例如水）。

如图5所示，在本发明的一些实施例中，晶圆在位检测装置530还可以包括减压阀535，减压阀535可以设在管路533上且减压阀535可以位于压力介质源532与压力检测器534之间。通过设置减压阀535，可以将管路533内的介质的压力减小至预定压力，由此可以使晶圆在位检测装置530更加可靠地、准确地检测出晶圆20是否在位。有利地，减压阀535可以是正压减压阀。

在本发明的一些示例中，如图5所示，晶圆在位检测装置530还可以包括电磁阀536，电磁阀536可以设在管路533上。通过在管路533上设置电磁阀536，从而可以控制管路533的连通和断开。具体而言，在利用晶圆在位检测装置530进行晶圆在位检测时，可以打开电磁阀536以便连通管路533。在不需要进行晶圆在位检测时，可以关闭电磁阀536以便断开管路533。由此可以节省所述介质，降低晶圆在位检测装置530的运行成本。而且，通过设置电磁阀536，还可以大大地提高晶圆在位检测装置530的自动化程度。具体地，电磁阀536可以位于压力介质源532与多个检测孔531之间。

如图5所示，在本发明的一个示例中，晶圆在位检测装置530还可以包括消声器537，消声器537可以与电磁阀536相连用于减小电磁阀536的噪声。通过设置消声器537，可以大大地降低电磁阀536运行时产生的噪声，从而可以大大地改善工作人员的工作环境。有利地，消声器537可以是微穿孔消声器。有利地，电磁阀536可以是两位三通电磁阀。压力检测器534可以是压力传感器。

如图3和图4所示，在本发明的一些实施例中，本体510可以包括中心部512、多个圆弧部513和多个连接臂515。

多个圆弧部513可以间隔开地绕中心部512设置，多个圆弧部513的上表面514的外沿可以位于同一圆周上，其中所述圆周的直径可以与晶圆20的直径相等。换言之，当晶圆20放置在本体510的上表面511上时，晶圆20的外沿可以与多个圆弧部513的上表面514的外沿对齐，即晶圆20的外沿可以与本体510的上表面511的外沿对齐。每个连接臂515可以沿所述圆周的径向延伸，其中多个连接臂515的第一端可以分别对应地与多个圆弧部513相连，且每个连接臂515的第二端可以与中心部512相连。也就是说，连接臂515的数量可以与圆弧部513的数量相等，且一个连接臂515的第一端可以与一个圆弧部513相连。

具体地，圆弧部513可以是三个且连接臂515也可以是三个，其中三个圆弧部513的上表面514的外沿可以等间隔地分布在所述圆周上。所述圆周的圆心可以与中心部512的上表面516的中心在上下方向A（图1中的箭头方向）上重合。多个检测孔531可以等间隔地分布在本体510的上表面511上。检测孔531的数量可以与圆弧部513的数量相等，且一个检测孔531可以设在一个圆弧部513的上表面514上。具体地，检测孔531可以是三个。

如图1和图2所示，在本发明的一些示例中，通气管道520可以是多个，多个通气管道520的内端521可以相交于中心部512（换言之，多个通气管道520的内端521可以彼此连通），每个通气管道520可以沿所述圆周的径向延伸，其中多个检测孔531的内端5311可以分别对应地与多个通气管道520连通。换言之，检测孔531的数量可以与通气管道520的数量相等，且一个检测孔531的内端5311可以与一个通气管道520连通。通过设置多个彼此连通的通气管道520，可以使多个检测孔531的内端5311更加容易地与通气管道520连通，从而可以大大地降低晶圆托架500的制造难度。

在本发明的一个示例中，如图1和图2所示，晶圆托架500还可以包括多个封堵件540。其中，多个通气管道520的外端522可以分别对应地贯通多个圆弧部513。换言之，通气管道520的数量可以与圆弧部513的数量相等，且一个通气管道520的外端522可以贯通一个圆弧部513。多个封堵件540可以分别对应地设在多个通气管道520的外端522内以便封堵多个通气管道520。也就是说，封堵件540的数量可以与通气管道520的数量相等，且一个封堵件540可以设在一个通气管道520的外端522内以便封堵这个通气管道520。

通过设置贯通圆弧部513的通气管道520，从而可以更加容易地在本体510内形成通气管道520，即可以大大地降低晶圆托架500的制造难度。通过设置多个封堵件540，可以封堵住多个通气管道520的外端522，从而可以避免外界的空气从多个通气管道520的外端522进入到多个通气管道520内，并进而进入到管路533内，导致晶圆在位测量的精确度大大地下降。

具体地，多个通气管道520的外端522可以形成有内螺纹，多个封堵件540可以形成有外螺纹，多个封堵件540可以分别对应地螺纹配合在多个通气管道520的外端522内。有利地，每个封堵件540可以设有周向凹槽，所述周向凹槽内可以容纳有密封圈，这样可以使封堵件540更好地封堵住多个通气管道520的外端522。

如图1和图4所示，在本发明的一些实施例中，晶圆托架500还可以包括连接件550，且中心部512可以设有容纳孔，连接件550可以密封地设在所述容纳孔内，其中连接件550可以设有第一周向凹槽551，多个通气管道520的内端521可以与第一周向凹槽551连通。通过设置设有第一周向凹槽551的连接件550，并使多个通气管道520的内端521与第一周向凹槽551连通，从而可以使多个通气管道520的内端521通过第一周向凹槽551彼此连通。与多个通气管道520的内端521相交于中心部512相比，通过设置连接件550，可以使多个通气管道520的内端521更加容易地彼此连通，从而可以大大地降低晶圆托架500的制造难度。

由于晶圆托架500的上表面用于放置晶圆20，因此所述容纳孔可以设在晶圆托架500的下表面上。有利地，连接件550还可以设有第二周向凹槽，所述第二周向凹槽可以位于第一周向凹槽551的下方，且所述第二周向凹槽可以与第一周向凹槽551间隔开，其中所述第二周向凹槽内可以容纳有密封圈560。通过在第一周向凹槽551的下方设置所述第二周向凹槽、并在所述第二周向凹槽内设置密封圈560，从而可以避免外界的空气从第一周向凹槽551进入到多个通气管道520内，并进而进入到管路533内，导致晶圆在位测量的精确度大大地下降。连接件550还可以设有第三周向凹槽，所述第三周向凹槽可以位于第一周向凹槽551的上方，且所述第三周向凹槽可以与第一周向凹槽551间隔开，其中所述第三周向凹槽内可以容纳有密封圈560。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，晶圆托架500还可以包括快换接头570，其中快换接头570的第一端可以与通气管道520连通，且快换接头570的第二端可以与管路533连通。换言之，管路533可以通过快换接头570与通气管道520连通。当通气管道520为多个时，快换接头570的第一端可以与多个通气管道520中的任意一个连通。通过设置快换接头570，可以使管路533更加方便地、快速地与通气管道520连通。这样，多个检测孔531、（多个）通气管道520、快换接头570和管路533可以连通。

根据本发明实施例的晶圆在位检测装置530可以用于已知的任意一种晶圆托架。例如，如图6所示，多个检测孔531可以设在晶圆托架500’内，且多个检测孔531可以通过快换接头570与管路533连通。这样管路533可以包括第一段和多个第二段，其中所述多个第二段可以分别对应地通过多个快换接头570与多个检测孔531连通，即一个所述第二段可以通过一个快换接头570与一个检测孔531连通。每个所述第二段还可以与所述第一段连通，且所述第一段可以与压力介质源532连通，从而实现每个检测孔531都与压力介质源532连通，每个检测孔531都与压力介质源532串联，多个检测孔531并联。

本发明还提供了一种晶圆交换装置。下面参照图7描述根据本发明实施例的晶圆交换装置10。如图7所示，根据本发明实施例的晶圆交换装置10包括基座100、举升架200、第一升降器300、对位环400、晶圆托架和第二升降器600。

第一升降器300安装在基座100上，且第一升降器300与举升架200相连以升降举升架200。对位环400安装在举升架200的上部。所述晶圆托架设在对位环400的上方，其中所述晶圆托架为根据上述实施例的晶圆托架500。第二升降器600安装在对位环400上，且第二升降器600与晶圆托架500相连以升降晶圆托架500。

根据本发明实施例的晶圆交换装置10通过设置晶圆托架500，从而可以根据压力检测器534的压力检测值精确地判断出晶圆20是否在位。

根据本发明实施例的晶圆在位检测装置530具有可靠性高、准确性高、结构简单、制造成本低等优点。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。