衬底映射装置及其方法与流程

示范实施例一般涉及半导体制造设备，并且更具体地涉及半导体制造设备中的衬底的识别。

背景技术：

1、存在各种地方，其可以将单个衬底或衬底的堆叠(诸如例如晶圆、标线、膜框架、托盘等)保持在半导体制造设备中。在这些位置的每个位置处的衬底的物理状态可以是许多状态之一，包括但不限于不存在、存在、双槽、相交槽和移位/倾斜。通常，确定位于保持位置处的每个衬底的物理状态(或对其进行映射)，以促进在半导体制造设备内进行衬底处置。

2、例如位于机器人末端执行器上的单个衬底的衬底映射的一个示例包括真空抽吸技术，其中真空吸盘与衬底的背面接触。通过打开位于末端执行器的真空管路上的阀，吸盘的真空压力水平确定衬底状态，其在这种情况下是存在或不存在(真空抽吸技术不检测衬底移位)。当衬底与真空吸盘的接触没有紧密密封时，真空抽吸技术可能导致错误的读数。另外，在激活真空阀和建立稳态真空压力水平之间要花费几百毫秒的时间以获得对末端执行器上是否存在衬底的确定。如可意识到，多个晶圆上的几百毫秒对通过半导体制造设备的衬底吞吐量具有不利影响。

3、通常，为了对保持在例如衬底盒或载体中的装载端口(load port)处的衬底堆叠(其具有分离堆叠的衬底中的每个的间隙)进行映射，采用断束技术。这里，光束在平行于衬底平面的方向上从传送器延伸到接收器。传送器和接收器可称为通束传感器。通束传感器沿衬底堆叠的一侧向上或向下移动，使得光束与衬底接合并被衬底断开(光束中的断开指示存在衬底)。虽然断束技术可以检测上面所提到的衬底状态中的许多衬底状态，但是断束技术对光束相对于衬底平面的角度敏感，使得期望光束与衬底平面精确地对准。这里，将通束传感器延伸到衬底保持位置以及从衬底保持位置收缩通束传感器要花费至少几秒钟，并且用于每个衬底位置的束断开和束恢复事件的相关性通常需要通束传感器的控制且缓慢的运动轮廓，所有这些都会负面影响衬底吞吐量。

4、真空抽吸和断束技术均涉及机械设计中的复杂性。例如，真空抽吸技术对衬底处置设备采用真空供应，并涉及通过衬底运输臂将真空管路布线至末端执行器。断束技术涉及活动部件以及通束传感器的延伸和收缩。这种增加的复杂性增加制造和维修半导体处理设备的成本。

5、除了以上之外，在先进的半导体制造技术中，衬底提供有变化的厚度。衬底的不同厚度对断束技术在确定衬底保持位置的地图时提出了挑战。例如，薄衬底可能具有不会完全阻挡光束的厚度，从而导致对不存在的衬底的错误识别。

6、还采用了成像系统来进行衬底映射；然而，在常规的图像映射系统衬底中，比如在通过装载端口开口对衬底进行成像的那些图像映射系统中，朝向衬底堆叠的顶部(或底部)的衬底的图像可能会变形，或者一些衬底可能会被位于上方或下方的衬底遮挡视线。也可能存在光从衬底和/或衬底载体的内部反射的问题，反射光可能会遮掩衬底检测。

7、此外，在半导体制造设施中，通过具有末端执行器的衬底运输器(例如，机器人)来运输各种类型的衬底(如上所述)，衬底坐落在末端执行器上以进行运输。为了运输衬底，衬底运输器将末端执行器延伸到(例如，位于衬底载体、制程模块或其它合适的衬底保持位置的衬底坐落表面上的)衬底下方(或对于一些应用从上方)的小空间以拾取衬底。在衬底平坦的情况下，利用末端执行器拾取衬底没有问题；然而，如上所述，在先进的半导体制造技术中，衬底提供有变化的厚度，并且可能不是平坦的。例如，在先进的封装中，变薄衬底、重构衬底和扇出衬底可能弯曲/翘曲多达几毫米。这些衬底的翘曲可能阻碍末端执行器延伸到衬底下方(或上方)的小空间中以拾取衬底。

技术实现思路

技术特征：

1.一种半导体晶圆映射装置，包括：

2.如权利要求1所述的半导体晶圆映射装置，其中，通过所述相机阵列的所述相应相机观察的每个不同的单独部分具有与所述单独部分和所述相应相机相对应的一组不同的晶圆槽，其竖直分布在由所述相应相机观察的预定参考高度。

3.如权利要求1所述的半导体晶圆映射装置，进一步包括控制器，所述控制器可通信耦合到所述可移动臂，以便相对于所述框架移动所述可移动臂并将所述公共支承定位在所述公共位置处。

4.如权利要求1所述的半导体晶圆映射装置，其中，所述可移动臂是晶圆运输器器人的臂，所述晶圆运输器器人具有用于通过所述晶圆装载开口将晶圆装载到所述衬底载体以及从所述衬底载体中卸载晶圆的末端执行器。

5.如权利要求1所述的半导体晶圆映射装置，其中，所述照明源相对于所述相应相机设置，使得在由所述衬底载体的所述不同的单独部分的所述相应相机所捕获的每个图像中对来自插入在所述衬底载体中的所述晶圆和每个其它晶圆的平坦表面的反射的光进行光学消隐。

6.一种半导体晶圆映射装置，包括：

7.如权利要求6所述的半导体晶圆映射装置，进一步包括连接到所述公共支承的照明源，所述照明源被配置以便在所述公共支承位于所述公共位置中的情况下通过所述晶圆装载开口照射所述衬底载体中的每个晶圆的外边缘，所述外边缘标示所述晶圆的所述外边缘的上边缘边界和下边缘边界，其中所述照明源相对于每个相应相机设置，并且由每个相应相机所捕获的所述对应的单独不同部分的所述图像设置成使得所述外边缘将来自所述照明源的反射的边缘照明指向相应相机，并在所述上边缘边界和所述下边缘边界处在所述公共支承位于所述公共位置处的情况下由所述相应相机通过所述晶圆装载开口捕获的所述单独不同部分的所述图像中对背景反射光进行光学消隐。

8.如权利要求7所述的半导体晶圆映射装置，其中，利用所述上边缘边界和所述下边缘边界以图像对比度显著地限定所述晶圆的所述外边缘，所述图像对比度通过由每个相应相机配准的所述边缘反射和所述光学消隐的背景并在其之间形成，以在所述公共支承位于所述公共位置处的情况下对所述衬底载体中的每个晶圆实行边缘检测。

9.如权利要求7所述的半导体晶圆映射装置，其中，通过所述阵列的仅一个相应相机对所述对应的不同单独部分中的每个部分进行成像。

10.如权利要求7所述的半导体晶圆映射装置，其中，通过所述相机阵列的所述相应相机中的仅一个相应相机对保持在所述对应的不同单独部分的所述对应的晶圆槽中的至少一个晶圆中的每个晶圆进行成像。

11.如权利要求7所述的半导体晶圆映射装置，进一步包括控制器，所述控制器可通信耦合到所述相机阵列，并编程有每个相应相机校准，所述每个相应相机校准具有不同于每个其它相应相机的所述基线图像的用于所述相应相机的基线图像，所述基线图像为由所述相应相机成像的所述对应的单独不同部分的所述至少一个对应槽的每个对应槽中的至少一个晶圆中的每个晶圆限定预定的基线特性。

12.如权利要求11所述的半导体晶圆映射装置，其中，所述控制器配置成将每个相应相机的校准进行配准，其中表征所述相应相机的所述基线图像的校准晶圆设置在所述对应的单独不同部分的所述至少一个对应槽的每个对应槽中，并利用所述相应相机进行成像，所述相应相机限定由所述控制器配准的所述相应相机的所述基线图像。

13.一种方法，包括：

14.如权利要求13所述的方法，其中，通过所述相机阵列的所述相应相机观察的每个不同的单独部分具有与所述单独部分和所述相应相机相对应的一组不同的晶圆槽，其竖直分布在由所述相应相机观察的预定参考高度。

15.如权利要求13所述的方法，进一步包括利用可通信耦合到所述可移动臂的控制器命令相对于所述框架移动所述可移动臂，以便将所述公共支承定位在所述公共位置处。

16.如权利要求13所述的方法，其中，所述可移动臂是晶圆运输器器人的臂，所述晶圆运输器器人具有用于通过所述晶圆装载开口将晶圆装载到所述衬底载体以及从所述衬底载体中卸载晶圆的末端执行器。

17.如权利要求13所述的方法，其中，所述照明源相对于所述相应相机设置，使得在由所述衬底载体的所述不同单独部分的所述相应相机所捕获的每个图像中对来自插入在所述衬底载体中的所述晶圆和每个其它晶圆的平坦表面反射的光进行光学消隐。

技术总结
一种半导体晶圆映射装置包括：框架，其形成与用于衬底载体的装载站相通的晶圆装载开口，所述衬底载体设置成保持竖直分布在衬底载体中的多于一个晶圆，以用于通过晶圆装载开口装载；可移动臂，其可移动地安装到框架以便相对于晶圆装载开口移动，并且具有至少一个末端执行器，所述至少一个末端执行器可移动地安装到可移动臂，以便通过晶圆装载开口从衬底载体装载晶圆；图像采集系统，其包括布置在公共支承上的相机阵列，并且每个相机相对于公共支承固定，所述公共支承相对于相机阵列的每个相机静止，其中每个相应相机定位有视场，所述视场设置成在公共支承通过可移动臂定位的情况下通过晶圆装载开口观察。

技术研发人员：R·苏努加托夫,R·R·王,K·谢,J·格拉西亚诺,A·怀斯,C·汉森,E·帕斯托
受保护的技术使用者：博鲁可斯自动化美国有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12