CN117470871B - 检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测设备，用于检测晶圆，包括：工作台，其台面上设有避让口，所述避让口在上下方向上贯穿所述工作台的台面；承载治具，设于所述工作台上，且位于所述避让口的上方，所述承载治具被配置为支撑所述晶圆；相机，设于所述工作台上，且朝向所述晶圆设置，用于为所述晶圆拍摄检测图像；其中，所述相机通过第一位置调节组件设于所述工作台上，所述第一位置调节组件被配置为调节所述相机的焦距和所述相机相对所述晶圆的倾角大小。

Description

检测设备

技术领域

本发明属于检测设备技术领域，具体涉及一种用于晶圆检测的检测设备。

背景技术

晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆。晶圆的加工要求较高，加工后的每片晶圆都要进行逐一检测，以保证晶圆的质量。市场上的晶圆检测设备通常情况下一个设备只适用于某一尺寸的晶圆，而不同尺寸的晶圆需要配置不同的检测设备，检测设备的通用性较差。因此，有必要对现有技术予以改良以克服现有技术中的所述缺陷。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题是提供一种通用性好的检测设备。

为解决上述技术问题，本发明提供一种检测设备，用于检测晶圆，包括：工作台，其台面上设有避让口，所述避让口在上下方向上贯穿所述工作台的台面；承载治具，设于所述工作台上，且位于所述避让口的上方，所述承载治具被配置为支撑所述晶圆；相机，设于所述工作台上，且朝向所述晶圆设置，用于为所述晶圆拍摄检测图像；其中，所述相机通过第一位置调节组件设于所述工作台上，所述第一位置调节组件被配置为调节所述相机的焦距和所述相机相对所述晶圆的倾角大小。

优选地，所述承载治具至少包括承载基板、设于所述承载基板上的多个夹持组件，其中，所述承载基板设有在上下方向贯穿其的第一贯穿孔，多个所述夹持组件沿所述第一贯穿孔的周向间隔分布于所述承载基板上；

所述夹持组件包括夹持驱动、与所述夹持驱动连接的夹持块，所述夹持块响应于所述夹持驱动的直线往复运动而在所述晶圆的径向方向上做伸缩运动；

所述夹持块的伸缩运动使其具有夹持所述晶圆时的夹持状态和远离所述晶圆时的回缩状态。

优选地，所述夹持块靠近所述晶圆的一端设有托部，在所述夹持状态下，所述托部与所述晶圆的周向壁和底端面的边缘区域接触。

优选地，所述夹持组件还包括滚珠导向轴模块和推拉块，所述滚珠导向轴模块包括导向轴和滚珠轴套，所述滚珠轴套套设于所述导向轴上且固设于所述承载基板上，所述导向轴靠近所述晶圆的一端连接有所述夹持块，所述推拉块设有用于供所述导向轴穿设的第二贯穿孔，所述推拉块与所述导向轴之间滑动配合；

所述导向轴上还固设有第一限位件和第二限位件，所述第一限位件和所述第二限位件分别位于所述推拉块的两侧，所述第一限位件较所述第二限位件靠近所述夹持块分布，所述第一限位件与所述推拉块之间抵接有偏压件，在所述偏压件的作用下，所述推拉块与所述第二限位件弹性抵接。

优选地，所述夹持组件还包括调高板，所述滚珠导向轴模块设于所述调高板上，所述调高板设于所述承载基板上；

其中，所述夹持驱动为直线电机，所述调高板被配置为调节所述导向轴的中心轴线与所述承载基板之间的距离，以使所述直线电机的输出轴的中心轴线与所述导向轴的中心轴线位于同一水平面上。

优选地，所述第一位置调节组件包括相机支撑板、第一导向单元、第一驱动单元，所述相机支撑板安装有相机，所述相机支撑板通过所述第一导向单元滑动设于所述工作台上，所述相机支撑板的滑动轨迹为弧形线，所述第一驱动单元被配置为驱使所述相机支撑板在所述工作台上沿所述滑动轨迹运动；

其中，所述相机支撑板上设有直线往复机构，所述相机通过所述直线往复机构设于所述相机支撑板上，所述直线往复机构被配置为驱使所述相机沿所述相机支撑板的滑动轨迹的径向方向做直线往复运动。

优选地，所述第一驱动单元包括固设于所述工作台上的电机、与所述电机的输出轴传动连接的齿轮、与所述齿轮啮合且固定设于所述相机支撑板上的弧形齿条；

所述第一导向单元包括固设于所述工作台上的弧形导轨、与所述弧形导轨配合的弧形滑块，所述相机支撑板与所述弧形滑块固定连接。

优选地，所述弧形导轨通过衔接板设于所述工作台上，所述衔接板设有所述弧形导轨的侧壁上设有运动限位单元，所述运动限位单元被配置为限定所述弧形滑块的运动位置。

优选地，所述的检测设备，还包括：光源，设于所述工作台上，用于与所述相机配合；第二位置调节组件，连接有所述光源，所述光源通过所述第二位置调节组件设于所述工作台上，所述第二位置调节组件被配置为调节所述光源相对所述晶圆的倾角大小；

其中，所述光源和所述相机位于所述晶圆的同一侧，且所述光源和所述相机呈相向分布的状态。

优选地，所述承载治具通过直线模组设于所述避让口的上方。

本发明提供的技术方案，具有以下优点：

在本实施例中，第一位置调节组件能够调节相机的焦距和相机相对晶圆的倾角大小，以使相机能够对不同尺寸的晶圆进行检测，有效扩大了所述检测设备的通用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的检测设备的立体结构示意图；

图2为工作台、相机和光源之间的位置关系示意图；

图3为图2在仰视方向上的结构示意图；

图4为承载治具的结构示意图；

图5为夹持组件在俯视方向上的结构示意图；

图6为夹持组件在仰视方向上的结构示意图；

图7为夹持组件的剖面结构示意图；

图8为夹持组件的分解结构示意图；

图9为第一位置调节组件在第一视角下的示意图；

图10为第一位置调节组件在第二视角下的示意图；

图11为工作台与第二组对射光纤之间的位置关系示意图；

图12为图11中A区域的放大结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。

请参阅图1至图3所示，本发明提供一种检测设备，所述检测设备用于检测晶圆900的外观质量。当然，所述检测设备还可以用于其他圆盘状工件的外观检测。在本实施例中，所述检测设备包括工作台100、承载治具200、相机300和光源500。其中，承载治具200、相机300和光源500均设于工作台100上，工作台100用于安装承载治具200、相机300和光源500。

承载治具200用于支撑晶圆900，在检测过程中，晶圆900被放置于承载治具200上。请参阅图4至图8所示，承载治具200包括承载基板210、设于承载基板210上的多个夹持组件220。其中，承载基板210设有在上下方向贯穿其的第一贯穿孔211，第一贯穿孔211呈圆形，多个夹持组件220沿第一贯穿孔211的周向间隔分布于承载基板210上。承载基板210的一边沿上设有与第一贯穿孔211连通的开口212。开口212形成了机械手的进出通道。

夹持组件220至少包括夹持驱动221、与夹持驱动221连接的夹持块222。夹持驱动221能够输出直线往复运动，例如，夹持驱动221可以为直线电机、气缸、滚珠丝杠等。其中，夹持驱动221优选为直线电机，直线电机能够提供较为精确的运动。

夹持块222响应于夹持驱动221的直线往复运动而在晶圆900的径向方向上做伸缩运动。夹持块222的伸缩运动使其具有夹持晶圆900时的夹持状态和远离晶圆900时的回缩状态。在夹持状态下，夹持块222在夹持驱动221作用下朝向晶圆900伸出而夹持住晶圆900。在回缩状态下，夹持块222在夹持驱动221作用下反向缩回。

夹持块222靠近晶圆900的一端设有托部2221，在本实施例中，托部2221与夹持块222一体成型。夹持块222采用聚醚醚酮材料制成，具有较好的机械性能。

在夹持状态下，托部2221与晶圆900的周向壁和底端面的边缘区域接触。托部2221呈“L”型，“L”型的托部2221能够尽可能的减小与晶圆900的接触面积，减小夹持块222在伸缩运动过程中与晶圆900之间的摩擦。

进一步地，夹持组件220还包括滚珠导向轴模块和推拉块223。滚珠导向轴模块包括导向轴224和滚珠轴套225，滚珠轴套225套设于导向轴224上。其中，滚珠轴套225的内圈设有多个滚珠（图未示），多个滚珠在滚珠轴套225的周向、轴向上间隔分布。导向轴224的外周面上设有与滚珠配合的珠槽。滚珠和珠槽的设置能够有效防止导向轴224相对滚珠轴套225转动，提高导向轴224的运动精度。

滚珠轴套225配设有轴套座2251，滚珠轴套225通过轴套座2251固设于承载基板210上。推拉块223设有用于供导向轴224穿设的第二贯穿孔，推拉块223与导向轴224之间滑动配合。

其中，第二贯穿孔内设有直线轴承2242。第二贯穿孔为一台阶孔，台阶孔在导向轴224的轴向上分为大径部和小径部，小径部较大径部更靠近第二限位件227分布。大径部收容有直线轴承2242，大径部与小径部之间形成有用于直线轴承2242限位的限位肩。

大径部在推拉块223的外壁面上形成有敞口，敞口处设有挡板2243。挡板2243固设于推拉块223的外壁面上，挡板2243设有用于供导向轴224穿设的挡板孔。挡板2243和上述限位肩能够在导向轴224的轴向上对直线轴承2242进行限位。

导向轴224靠近晶圆900的一端连接有上述夹持块222。具体地，夹持块222通过衔接座2241设于导向轴224上，衔接座2241与夹持块222之间采用螺钉连接。

导向轴224上还固设有第一限位件226和第二限位件227，第一限位件226和第二限位件227分别位于推拉块223的两侧，其中，第一限位件226较第二限位件227靠近夹持块222分布。优选地，第一限位件226和第二限位件227呈环形，并通过紧固件固设于导向轴224上。

第一限位件226与推拉块223之间抵接有偏压件228，偏压件228为压簧，具体地，偏压件228的一端与第一限位件226相抵靠，相向的另一端与挡板2243相抵靠。

在偏压件228的作用下，推拉块223与第二限位件227弹性抵接。当夹持驱动221驱使推拉块223沿第二限位件227至第一限位件226方向移动（伸出）时，导向轴224朝向晶圆900移动，当导向轴224上的夹持块222与晶圆900接触后，偏压件228被推拉块223压缩，起到缓冲的作用，避免损伤晶圆900。

偏压件228被压缩的原因是：当夹持块222与晶圆900接触后，控制单元（图未示）控制夹持驱动221停止运动，控制单元发出信号到夹持驱动221收到信号这期间存在一时间差，也就是说，在夹持块222与晶圆900接触后，推拉块223还会短暂的运动，若不设置偏压件228，夹持块222会对晶圆900产生额外的作用力，上述“额外的作用力”是不被希望产生的。

当夹持驱动221驱使推拉块223沿第一限位件226至第二限位件227方向移动（回缩）时，推拉块223在偏压件228的作用下与第二限位件227相抵靠，进而带动导向轴224背离晶圆900移动。工作时，多个夹持块222是逐一回缩的，当某个夹持块222处于回缩状态时，此时，相机300能够拍摄到之前晶圆900被夹持块222遮挡住的区域，从而实现晶圆900的检测。

在本实施例中，夹持组件220还包括夹持限位单元，夹持限位单元包括感应片2231、第一光电传感器2232和第二光电传感器2233。感应片2231固定设于推拉块223上，以与推拉块223同步运动。感应片2231上设有第一感应部M和第二感应部N，第一感应部M与第一光电传感器2232配合，第二感应部N与第二光电传感器2233配合。

工作时，当夹持块222处于夹持状态时，第一感应部M触发第一光电传感器2232，第二感应部N不触发第二光电传感器2233。若当夹持块222处于夹持状态时，出现第二感应部N触发第二光电传感器2233的情况，则说明晶圆900未被正确夹持，需要进行检查。

请参阅图6所示，夹持组件220还包括调高板229，滚珠导向轴模块设于调高板229上，调高板229设于承载基板210上。调高板229用于调节导向轴224的中心轴线X与承载基板210之间的距离，以使夹持驱动221（直线电机）的输出轴的中心轴线Y与导向轴224的中心轴线X位于同一水平面上，从而提高夹持驱动221的运动精度。

进一步地，夹持驱动221通过连接板2291设于调高板229上，由此，夹持驱动221、调高板229、滚珠导向轴模块形成一个安装单元，具有拆装方便、灵活的优点。

在本实施例中，工作台100的台面上设有避让口110，避让口110在上下方向上贯穿工作台100的台面。承载治具200通过直线模组120设于避让口110的上方。直线模组120设有一对，一对直线模组120安装于工作台100的台面上，且对称分布于避让口110的两侧。承载治具200通过直线模组能够在避让口110的长度方向上做直线往复运动。

相机300和光源500位于晶圆900的下方，避让口110用于避让相机300和光源500。当然，相机300和光源500也可以设于晶圆900的上方，晶圆900、相机300和光源500之间的位置关系可根据实际情况进行调整，下文以相机300和光源500位于晶圆900下方为例进行阐述。

相机300朝向晶圆900设置，用于为晶圆900拍摄检测图像。在本实施例中，相机300通过第一位置调节组件400设于工作台100上，第一位置调节组件400用于调节相机300的焦距和相机300相对晶圆900的倾角大小，以使相机300能够对不同尺寸的晶圆900进行检测，有效扩大了所述检测设备的通用性。上述“不同尺寸的晶圆900”是指直径不同的晶圆。

请参阅图9和图10所示，第一位置调节组件400包括相机支撑板410、第一导向单元420、第一驱动单元430。相机支撑板410安装有相机300，相机支撑板410通过第一导向单元420滑动设于工作台100上。

相机支撑板410的滑动轨迹为弧形线，第一驱动单元430用于驱使相机支撑板410在工作台100上沿滑动轨迹运动。本实施例中，滑动轨迹为开口朝上的弧形线。当相机300沿滑动轨迹移动时，可调节与晶圆900之间的倾角大小，从而使得相机300获得较为合适的拍摄角度。

进一步地，相机支撑板410上设有直线往复机构440，相机300通过直线往复机构440设于相机支撑板410上。直线往复机构440用于驱使相机300沿相机支撑板410的滑动轨迹的径向方向做直线往复运动，从而实现相机300焦距的调节。直线往复机构440可以为直线滑台、气缸、丝杠单元等。优选地，直线往复机构440为直线滑台。

在本实施例中，第一驱动单元430包括固设于工作台100上的电机431、与电机431的输出轴传动连接的齿轮432、与齿轮432啮合且固定设于相机支撑板410上的弧形齿条433。其中，弧形齿条433的圆心角的取值范围为30°~60°，例如，弧形齿条433的圆心角的角度可以为30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°等，也可以是角度在30°~60°之间以1°为间隔单位的增长。优选地，弧形齿条433的圆心角的角度为40°。

第一导向单元420包括固设于工作台100上的弧形导轨421、与弧形导轨421配合的弧形滑块422。相机支撑板410与弧形滑块422固定连接。在本实施例中，第一驱动单元430与第一导向单元420分布于相机支撑板410的相向两侧，有效地利用了空间，整体结构美观、紧凑。

其中，弧形导轨421通过衔接板423设于工作台100上。衔接板423设有弧形导轨421的侧壁上设有运动限位单元，运动限位单元用于限定弧形滑块422的运动位置。

具体地，限位单元包括两部分，第一部分为机械限位结构450，第二部分为光电传感器结构。机械限位结构450设于弧形导轨421的两端部处，且与弧形滑块422碰撞配合，用于限定弧形滑块422的极限位置。

为了减小弧形滑块422与机械限位结构450之间的瞬时撞击力，机械限位结构450为硅胶块，硅胶具有一定弹性形变能力，可通过弹性形变吸收部分撞击力，从而起到缓冲减震的目的。

在本实施例中，机械限位结构450呈中空圆柱状，中空的结构便于将机械限位结构450安装于衔接板423上。安装时，机械限位结构450的中空孔能够收容螺钉的部分结构，安装方便。

光电传感器结构包括感测片和多个第三光电传感器460，多个第三光电传感器460沿滑动轨迹的延伸方向分布，且多个第三光电传感器460之间等间隔设置。

在本实施例中，光源500和相机300位于晶圆900的同一侧，且光源500和相机300呈相向分布的状态。光源500为平面光源，光源500通过第二位置调节组件600设于工作台100上。光源500与相机300配合，且朝向晶圆900，用于照亮晶圆900，从而便于相机300采集检测图像，提高图像的采集质量。

第二位置调节组件600用于调节光源500相对晶圆的倾角大小，目的是使得光源500能够适用于不同尺寸大小的晶圆，具有通用性好的优点。其中，第二位置调节组件600的结构与第一位置调节组件400的结构大致相同，在此不对第二位置调节组件600的结构进行具体阐述，可参见第一位置调节组件400的结构。

在本实施例中，请参阅图4所示，承载基板210上设有第一组对射光纤230，第一组对射光纤230包括两个对射光纤，两个对射光纤之间间隔180°分布，用于检测晶圆900是否在承载治具200上。当晶圆900被夹持于夹持块222时，晶圆900位于上述第一组对射光纤230的光射区域内，可判断晶圆900位于承载治具200上。

进一步地，请参阅图11和图12所示，工作台100上还设有第二组对射光纤240，第二组对射光纤240、相机300、光源500分布于晶圆900的同一侧。第二组对射光纤240也包括两个对射光纤，用于检测晶圆900的光泽度。相机300根据第二组对射光纤240感测得到的光泽度调节自身参数值，以防止相机300曝光。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，可以做出其它不同形式的变化或变动，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种检测设备，用于检测晶圆（900），其特征在于，包括：

工作台（100），其台面上设有避让口（110），所述避让口在上下方向上贯穿所述工作台（100）的台面；

承载治具（200），设于所述工作台（100）上，且位于所述避让口（110）的上方，所述承载治具（200）被配置为支撑所述晶圆（900）；

相机（300），设于所述工作台（100）上，且朝向所述晶圆（900）设置，用于为所述晶圆（900）拍摄检测图像；

其中，所述相机（300）通过第一位置调节组件（400）设于所述工作台（100）上，所述第一位置调节组件（400）被配置为调节所述相机（300）的焦距和所述相机（300）相对所述晶圆（900）的倾角大小；

所述第一位置调节组件（400）包括相机支撑板（410）、第一导向单元（420）、第一驱动单元（430），所述相机支撑板（410）安装有相机（300），所述相机支撑板（410）通过所述第一导向单元（420）滑动设于所述工作台（100）上，所述相机支撑板（410）的滑动轨迹为弧形线，所述第一驱动单元（430）被配置为驱使所述相机支撑板（410）在所述工作台（100）上沿所述滑动轨迹运动；

其中，所述相机支撑板（410）上设有直线往复机构（440），所述相机（300）通过所述直线往复机构（440）设于所述相机支撑板（410）上，所述直线往复机构（440）被配置为驱使所述相机（300）沿所述相机支撑板（410）的滑动轨迹的径向方向做直线往复运动；

所述第一驱动单元（430）包括固设于所述工作台（100）上的电机（431）、与所述电机（431）的输出轴传动连接的齿轮（432）、与所述齿轮（432）啮合且固定设于所述相机支撑板（410）上的弧形齿条（433）；

所述第一导向单元（420）包括固设于所述工作台（100）上的弧形导轨（421）、与所述弧形导轨（421）配合的弧形滑块（422），所述相机支撑板（410）与所述弧形滑块（422）固定连接；

所述弧形导轨（421）通过衔接板（423）设于所述工作台（100）上，所述衔接板（423）设有所述弧形导轨（421）的侧壁上设有运动限位单元，所述运动限位单元被配置为限定所述弧形滑块（422）的运动位置。

2.如权利要求1所述的检测设备，其特征在于，

所述承载治具（200）至少包括承载基板（210）、设于所述承载基板（210）上的多个夹持组件（220），其中，所述承载基板（210）设有在上下方向贯穿其的第一贯穿孔（211），多个所述夹持组件（220）沿所述第一贯穿孔（211）的周向间隔分布于所述承载基板（210）上；

所述夹持组件（220）包括夹持驱动（221）、与所述夹持驱动（221）连接的夹持块（222），所述夹持块（222）响应于所述夹持驱动（221）的直线往复运动而在所述晶圆（900）的径向方向上做伸缩运动；

所述夹持块（222）的伸缩运动使其具有夹持所述晶圆（900）时的夹持状态和远离所述晶圆（900）时的回缩状态。

3.如权利要求2所述的检测设备，其特征在于，

所述夹持块（222）靠近所述晶圆（900）的一端设有托部（2221），在所述夹持状态下，所述托部（2221）与所述晶圆（900）的周向壁和底端面的边缘区域接触。

4.如权利要求2所述的检测设备，其特征在于，

所述夹持组件（220）还包括滚珠导向轴模块和推拉块（223），所述滚珠导向轴模块包括导向轴（224）和滚珠轴套（225），所述滚珠轴套（225）套设于所述导向轴（224）上且固设于所述承载基板（210）上，所述导向轴（224）靠近所述晶圆（900）的一端连接有所述夹持块（222），所述推拉块（223）设有用于供所述导向轴（224）穿设的第二贯穿孔，所述推拉块（223）与所述导向轴（224）之间滑动配合；

所述导向轴（224）上还固设有第一限位件（226）和第二限位件（227），所述第一限位件（226）和所述第二限位件（227）分别位于所述推拉块（223）的两侧，所述第一限位件（226）较所述第二限位件（227）靠近所述夹持块（222）分布，所述第一限位件（226）与所述推拉块（223）之间抵接有偏压件（228），在所述偏压件（228）的作用下，所述推拉块（223）与所述第二限位件（227）弹性抵接。

5.如权利要求4所述的检测设备，其特征在于，

所述夹持组件（220）还包括调高板（229），所述滚珠导向轴模块设于所述调高板（229）上，所述调高板（229）设于所述承载基板（210）上；

其中，所述夹持驱动（221）为直线电机，所述调高板（229）被配置为调节所述导向轴（224）的中心轴线与所述承载基板（210）之间的距离，以使所述直线电机的输出轴的中心轴线与所述导向轴（224）的中心轴线位于同一水平面上。

6.如权利要求1所述的检测设备，其特征在于，还包括：

光源（500），设于所述工作台（100）上，用于与所述相机（300）配合；

第二位置调节组件（600），连接有所述光源（500），所述光源（500）通过所述第二位置调节组件（600）设于所述工作台（100）上，所述第二位置调节组件（600）被配置为调节所述光源（500）相对所述晶圆的倾角大小；

其中，所述光源（500）和所述相机（300）位于所述晶圆（900）的同一侧，且所述光源（500）和所述相机（300）呈相向分布的状态。

7.如权利要求1所述的检测设备，其特征在于，

所述承载治具（200）通过直线模组（120）设于所述避让口（110）的上方。