检测装置、硅片放置状态的检测方法及片库管理系统与流程

1.本发明涉及集成电路制造技术领域，特别涉及一种检测装置、硅片放置状态的检测方法及片库管理系统。


背景技术：

2.片库管理系统应用于光刻设备等众多半导体设备中，一般作为这些设备对外的物料接口，进行物料的预处理。其中，检测硅片在片盒中的状态是片库管理系统中重要的检测环节，其检测的准确性和稳定性直接影响后续的物料管理以及机械手能否成功取片。
3.硅片在片盒中的状态大致分为以下四类：无片、正常片、叠片和跨槽。目前，采用的检测方式为通过片库管理系统中的扫描轴和垂向轴共同作用，传送两个激光漫反射传感器进入片盒内，从而获取片盒内的硅片状态。但是，由于片盒是透明塑料材质，易反光，在没有硅片时，传感器也能接收到信号。此外传感器很容易受外界环境的干扰，例如当人走在片盒外侧，且位于传感器的光束方向位置时，会影响传感器的检测状态。如果更换为不透明片盒，传感器会出现采集的点数跳动过大，无法区分正常片和叠片的情况。
4.因此，需要一种新的片库管理系统、检测装置及检测方法来解决片盒内硅片状态检测不准确、不稳定的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种检测装置、硅片放置状态的检测方法及片库管理系统，以解决片盒内硅片状态检测不准确、不稳定的问题。
6.为解决上述技术问题，本发明提供一种检测装置，用于检测片盒内硅片的放置状态，所述检测装置包括：光照单元、第一驱动单元和图像检测单元；所述光照单元和所述图像检测单元间隔设置，并靠近所述片盒外侧壁；所述第一驱动单元与所述片盒连接；其中，
7.所述光照单元用于向所述片盒内提供光照，以至少使所述片盒内侧壁被照亮；
8.所述第一驱动单元用于驱动所述片盒作垂向运动；
9.所述图像检测单元用于获取在所述片盒作垂向运动过程中至少一个位置的所述片盒内硅片放置状态的图像，并通过所述图像判断所述片盒内硅片的放置状态。
10.可选的，在所述的检测装置中，所述第一驱动单元包括电机和运动模组；所述运动模组连接所述片盒和所述电机，所述电机驱动所述运动模组运动，以使所述运动模组带动所述片盒进行垂向运动。
11.可选的，在所述的检测装置中，所述运动模组包括丝杠。
12.可选的，在所述的检测装置中，所述检测装置还包括第二驱动单元；所述光照单元设置于所述第二驱动单元上，所述第二驱动单元能够驱动所述光照单元沿设定轨迹运动。
13.可选的，在所述的检测装置中，所述第二驱动单元为滑台气缸；所述滑台气缸包括基台、设置于所述基台上的导轨以及能够沿着所述导轨滑动的滑块；所述光照单元设置于所述滑块上，所述滑块能够带动所述光照单元沿所述导轨运动。
14.可选的，在所述的检测装置中，所述光照单元为卤素灯、发光二极管或荧光灯。
15.可选的，在所述的检测装置中，所述图像检测单元包括面阵相机和设置于所述面阵相机上的镜头；其中，所述面阵相机单次获取的图像包括所述片盒内多个硅片放置状态的图像。
16.基于同一发明构思，本发明还提供一种硅片放置状态的检测方法，包括：
17.所述光照单元向所述片盒内提供光照；
18.第一驱动单元驱动所述片盒作垂向运动；
19.在所述片盒作垂向运动的过程中，图像检测单元获取至少一个位置的所述片盒的图像，并根据所述图像判断所述片盒内硅片的放置状态。
20.可选的，在所述的硅片放置状态的检测方法中，所述片盒内硅片的放置状态包括正常状态、无片状态、叠片状态以及跨槽状态。
21.可选的，在所述的硅片放置状态的检测方法中，所述硅片放置状态的检测方法还包括：所述图像检测单元分别获取硅片在片盒内呈正常状态、无片状态、叠片状态以及跨槽状态的标准图像，以形成所述标准图像的数据库。
22.可选的，在所述的硅片放置状态的检测方法中，所述图像检测单元通过将获取的所述图像与所述数据库中的所述标准图像对比，来判断所述片盒内硅片的放置状态。
23.可选的，在所述的硅片放置状态的检测方法中，所述图像检测单元将获取的所述图像以及所述数据库中的所述标准图像进行灰度化处理，并获取灰度分布值；通过对比所述图像灰度分布值与所述标准图像的灰度分布值，来判断所述片盒内硅片的放置状态。
24.基于同一发明构思，本发明还提供一种片库管理系统，所述片库管理系统包括片盒、片盒承载框架以及所述检测装置；其中，
25.所述片盒用于承载硅片；
26.所述片盒承载框架包括基座及设置于所述基座上的导轨，所述片盒能够沿所述导轨作垂向运动；
27.所述检测装置用于检测所述片盒内硅片的放置状态。
28.可选的，在所述的片库管理系统中，在所述片盒的内侧壁上，沿垂直方向依次设置有多个隔板，相邻两个所述隔板之间用于放置一个硅片。
29.综上所述，在本发明提供的检测装置、硅片放置状态的检测方法及片库管理系统中，所述光照单元至少使所述片盒内侧壁被照亮，第一驱动单元驱动片盒作垂向运动，同时，图像检测单元获取在所述片盒作垂向运动过程中至少一个位置的所述片盒内硅片放置状态的图像，并通过所述图像判断所述片盒内硅片的放置状态。由此，即使有很强的光线照射，也不会产生不良影响，相反，由于光线照射能够使得成像质量更高，还能够进一步提高硅片检测的准确性和稳定性。进一步的，在本发明提供的检测装置、硅片放置状态的检测方法及片库管理系统中，只需要片盒作垂向运动这一个方向上的运动即可，相对于现有技术中两个方向上的运动，还能够简化设备，进一步提高检测的稳定性。
附图说明
30.图1是本发明实施例的片盒内硅片为无片状态示意图；
31.图2是本发明实施例的片盒内硅片为正常片状态示意图；
32.图3是本发明实施例的片盒内硅片为叠片状态示意图；
33.图4是本发明实施例的片盒内硅片为跨槽状态示意图；
34.图5是本发明实施例的检测装置俯视图；
35.图6是本发明片库管理系统示意图；
36.其中，附图标记说明：
37.100-图像检测单元；101-面阵相机；102-镜头；200-第一驱动单元；201-电机；202-运动模组；300-片盒；301-硅片；302-隔板；400-光照单元；500-第二驱动单元；600-承载框架。
具体实施方式
38.以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种检测装置、硅片放置状态的检测方法及片库管理系统作进一步详细说明。根据下面说明，本发明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、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。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。
39.由上述可知，硅片301在片盒300中的状态大致分为以下四类(如图1～4所示)：无片状态、正常片状态、叠片状态和跨槽状态，能够准确检测硅片301状态是片库管理系统中重要的检测环节。
40.因此，本实施例提供一种检测装置，用于检测片盒300内硅片301的放置状态，请参阅图5，所述检测装置包括：图像检测单元100、第一驱动单元200和光照单元400。所述光照单元400和所述图像检测单元100间隔设置，并靠近所述片盒300外侧壁；所述第一驱动单元200与所述片盒300连接。其中，所述光照单元400用于向所述片盒300内提供光照，，以至少使所述片盒300内侧壁被照亮。可选的，所述光照单元400仅照亮所述片盒300内侧壁或者照亮整个所述片盒300内部等。所述第一驱动单元200用于驱动所述片盒300作垂向运动。所述图像检测单元100用于获取在所述片盒300作垂向运动过程中至少一个位置的所述片盒300内硅片301放置状态的图像，并通过所述图像判断所述片盒300内硅片301的放置状态。
41.进一步的，所述图像检测单元100包括面阵相机101和设置于所述面阵相机上的镜头102。其中，所述面阵相机101单次获取的图像包括所述片盒300内多个硅片301放置状态的图像。可选为，单次获取三个隔板302内硅片301的放置状态，或单次获取四个隔板302内硅片301的放置状态等。其中，所述面阵相机是一种可以获取二维图像信息并能及时进行图像信息处理的相机，面阵相机可读取的信息可以包括测量面积，形状，尺寸以及位置等。本实施例使用的所述面阵相机不仅能够获取所述片盒300的图像，还能够对所述图像进行处理，提取硅片信息，从而可以更加方便、快速的判断出所述片盒300内的所述硅片301的放置状态。
42.所述第一驱动单元200包括电机201和运动模组202。所述运动模组202包括丝杠，所述丝杠不仅能够连接所述片盒300和所述电机201，在电机201驱动所述片盒300运动时，还能起到运动传递的作用，以带动所述片盒作垂向运动。当所述电机201接入电源进行工作时，能够驱动所述运动模组202运动，并带动所述片盒300沿垂直方向运动，优选为垂直方向匀速运动。其中，所述片盒300的运动速度具体可以受所述图像检测单元100的图像采集频
率以及单次采集范围影响。例如，所述图像检测单元100单次采集的垂向距离为30毫米，且每1秒采集一次图像，那么所述片盒的垂向运动速度为30毫米/秒。在现有技术中是通过扫描轴和垂向轴共同作用来移动传感器，让传感器进入片盒内或者沿片盒外运动，从而进行检测。而本实例提供的所述检测装置去除了扫描轴，至接利用所述第一驱动单元200驱动所述片盒300作垂向上升运动，并在所述片盒300上升的同时，利用所述面阵相机不断采集每一位置的图像，从而更清晰更稳定的获取所述片盒300内硅片的放置状态。
43.所述片盒300可选为透明材质，或有色材质。所述片盒300内侧壁沿垂直方向设置有多个隔板302，正常状态下，相邻两个所述隔板302之间放置一个硅片301。
44.所述光照单元400为一种柱状发光器，包括但不限于为卤素灯、发光二极管或荧光灯。所述柱状发光器相对比其他的形状，例如环形，球形等，更容易控制光束的方向，能够使得光束最大化的传输至所述片盒300内，以照亮所述片盒的内侧壁，利于所述图像检测单元100获取更加清晰的所述片盒的内侧壁各隔板302之间硅片放置状态的图像。
45.其中，所述光照单元400和所述图像检测单元100间隔设置，并靠近所述片盒300外侧壁。优选的，所述光照单元400和所述图像检测单元100分别设置于所述硅片301直径的相对侧，且所述光照单元400的光照方向指向所述片盒300内，并靠近所述片盒300内侧壁。所述图像检测单元100的拍摄方向指向所述片盒300，优选为沿着硅片301的直径方向。
46.此外，所述检测装置还包括第二驱动单元500。所述光照单元400设置于所述第二驱动单元500上，所述第二驱动单元500能够驱动所述光照单元400沿设定轨迹运动。所述设定轨迹是指靠近或远离所述片盒300的线性方向轨迹。进一步的，所述第二驱动单元500为滑台气缸。所述滑台气缸500包括基台和滑块，且所述基台上设置有导轨。所述滑块能够沿着所述基台上的导轨来回滑动，所述光照单元400设置于所述滑块上。在所述图像检测单元100采集图像之前，所述滑块能够带动所述光照单元100沿所述导轨向靠近所述片盒300的方向运动，以为所述图像检测单元100提供光照，使得所述图像检测单元100获取的图像更加清晰准确。在检测结束后，所述滑块能够带动所述光照单元100沿所述导轨向远离所述片盒300的方向运动。
47.基于同一发明构思，本实施例还提供一种片库管理系统，如图6所示，所述片库管理系统包括片盒300、片盒承载框架600以及所述检测装置。其中，所述片盒300用于承载硅片301。所述片盒300承载框架包括基座及设置于所述基座上的导轨，所述基座为一筒体结构，所述片盒300设置于所述筒体结构内，沿所述筒体结构的侧壁且垂直于所述筒体结构底部的方向上设置有至少一个条形导轨，所述片盒300与所述导轨连接。所述片盒300能够沿所述导轨作垂向运动。当所述第一驱动单元200工作时，所述电机201驱动所述运动模组202向所述片盒300传递垂向做功的力，以使所述片盒300能够沿所述导轨作垂向运动。所述检测装置用于检测所述片盒300内硅片301的放置状态。
48.其中，所述片库管理系统与整个物料管理系统相连接，并由同一控制器控制。所述物料管理系统主要作用在于针对半导体材料的传输、存储以及分类管理等。所述片库管理系统作为其子系统主要作用在于存储并分类管理所述硅片301，并配所述物理管理系统传输所述硅片301。在检测完所述片盒300内的所述硅片301的状态后，所述图像检测单元100会将获取的所述片盒300内的所述硅片301的状态信息传输至物料管理系统中，以备进一步处理处于非正常放置状态下的硅片。
49.基于同一发明构思，本实施例还提供一种硅片放置状态的检测方法，请参图6，所述硅片放置状态的检测方法包括：
50.所述光照单元400向所述片盒300内提供光照，所述第一驱动单元200驱动所述片盒300作垂向运动，并在所述片盒300作垂向运动的过程中，图像检测单元100获取至少一个位置的所述片盒300的图像，并根据所述图像判断所述片盒300内硅片301的放置状态。具体为：
51.当所述片盒300位于初始位置时，例如，所述片盒300的顶部刚到达所述图像检测单元100的检测范围内时，先启动所述第二驱动单元500，在本技术实施例中，所述第二驱动单元500驱动所述光照单元400靠近所述片盒300，并启动所述光照单元400，为所述图像检测单元100提供光照。然后，所述第一驱动单元200驱动所述片盒300作垂直方向上的匀速运动。在所述片盒300运动的过程中，所述面阵相机101获取不同位置的所述片盒300内的图像。
52.进一步的，本实施例中相邻两个所述隔板302之间的距离为10毫米。如图6所示，本实施例中，所述片盒300有25个所述隔板302，共24个隔板间距，且本实施例中所述面阵相机单次获取所述片盒300的图像为垂向上距离为36.5毫米左右的图像。即每次拍摄能获取大约3个隔板间距的所述片盒300的图像。故本实施例中所述图像检测单元100获取8张所述片盒300内硅片301放置状态的图像，即能够完成整个所述片盒300的检测。
53.因此，本实施例中所述第一驱动单元200驱动所述片盒300按设定速度匀速上升。同时，所述图像检测单元100配合所述片盒300上升的速度，连续获取8张所述片盒300图像，即完成整个所述片盒300的检测。完成整个所述片盒的检测后，所述图像检测单元100会对各所述图像与数据库进行对比，以确定各所述图像表征的所述片盒300内的所述硅片301的放置状态。其中，所述数据库是由所述检测装置经过多次测量获取的硅片在片盒(例如样品/试验硅片在样品/试验片盒)内分别呈正常状态、无片状态、叠片状态以及跨槽状态的标准图像。进一步的，本实例提供两种所述图像与数据库的对比方法，其一，为直接从图像中看出所述图像是否属于所述数据库中的无片状态、正常片状态、叠片状态或跨槽状态；其二，所述图像检测单元100将获取的所述图像以及所述数据库中的所述标准图像进行灰度化处理，并获取灰度分布值。通过对比所述图像灰度分布值与所述标准图像的灰度分布值，来判断所述片盒300内硅片301的放置状态。
54.在完成检测之后，所述第一驱动单元200驱动所述片盒300恢复至初始位置，所述第二驱动单元500带动所述光照单元400恢复至初始位置，以不影响后续机械手获取所述硅片301或调整所述硅片301状态。
55.综上所述，本实施例提供一种检测装置、硅片放置状态的检测方法及片库管理系统。所述检测装置包括图像检测单元100以及第一驱动单元200，通过第一驱动单元200驱动片盒300作垂向运动，图像检测单元100获取在所述片盒300作垂向运动过程中至少一个位置的所述片盒300内硅片301放置状态的图像，并通过所述图像判断所述片盒300内硅片的放置状态。在此，通过图像检测单元100获取的图像对硅片301在片盒300内的放置状态进行判断。由此，即使有很强的光线照射，也不会产生不良影响，相反，由于光线照射能够使得成像质量更高，还能够进一步提高硅片检测的准确性和稳定性。进一步的，在本实施例提供的检测装置、硅片放置状态的检测方法及片库管理系统中，只需要片盒作垂向运动这一个方
向上的运动即可，相对于现有技术中两个方向上的运动，取消扫描轴的设置，能够简化设备，进一步提高检测的稳定性。
56.上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。