一种衬底厚度测试分拣设备及测试分拣方法

本发明属于工业智能化，涉及一种衬底厚度测试分拣设备及测试分拣方法。

背景技术：

1、半导体衬底是用于生长外延层的洁净薄片，是制作半导体晶圆的原材料。随着信息技术和微电子技术的飞速发展，尤其是半导体芯片国产化需求的不断提高，对半导体衬底的需求量持续增加。

2、为了保证衬底研磨、抛光加工后厚度的一致性，通常需要在研磨和抛光前对衬底进行厚度测量，并按照不同厚度尺寸进行分类。目前主要采用人工接触式测量的方式进行厚度测试，依靠人工进行分类，这种方式不仅存在效率低，测量精度不高，测量结果不可靠的缺点，接触式测量还有划伤衬底，产生缺陷的风险。随着人力成本的不断提高以及对衬底厚度精度和一致性要求的不断提高，需要开发一种自动化、高精度、非接触的厚度测试和分拣设备。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种衬底厚度测试分拣设备及测试分拣方法，以满足半导体衬底非接触高精度厚度自动测试和自动分拣的要求。采用本发明方法节省人力成本，效率高，精度高，可靠性高，没有产生二次缺陷的风险，提升了半导体衬底厚度检测和分拣的自动化水平。

2、本发明是通过下述技术方案来实现的。

3、根据本发明实施例提供的一种衬底厚度测试分拣设备，包括：

4、入料装置，位于工作平台一侧，用于沿工作平台水平方向进出动作，通过取放料机械手夹持放置被测对象；

5、出料装置，位于工作平台上与入料装置相邻，用于分别放置经测试的不同厚度的被测对象，并沿工作平台水平方向进出动作；

6、被测对象测试装置，用于通过取放料机械手夹持入料装置上的被测对象至测试位置，将经传感器厚度测试和计数的被测对象按照不同厚度分别放置于出料装置，经分拣出料。

7、优选的，被测对象测试装置包括位于装置平台上的取放料机械手、测厚传感器和计数传感器，计数传感器安装在取放料机械手上，取放料机械手将被测对象从入料装置夹持至被测位置，经测试不同厚度后的被测对象被分拣到出料装置。

8、优选的，测厚传感器使用激光位移传感器，采用两个激光头对射的方式进行厚度测试。

9、优选的，通过更换取放料机械手不同尺寸的工作手指实现对不同尺寸被测对象的适配。

10、优选的，入料装置包括支架和位于支架上的上下层第一托架，每层托架上容纳多组第一卡塞，每组卡塞容纳多片被测对象；在支架上下分别设有驱动卡塞沿工作平台水平方向的进出动作的第一电缸。

11、优选的，第一托架位于支架缩进位置为待测位置，第一托架位于支架伸出位置为上料位置。

12、优选的，出料装置包括支架和位于支架上的第二托架，支架上分为上下独立托架，每层托架容纳一个第二卡塞，通过电缸驱动实现第二卡塞沿工作平台水平方向的进出动作。

13、优选的，第二卡塞伸出状态为出料位置。

14、本发明另一方面，提供了一种所述设备的衬底厚度测试分拣方法，包括：

15、入料装置工作：

16、11)第一电缸驱动第一托架移出入料装置支架至上料位置；

17、12)人工将装有被测对象的第一卡塞放置于第一托架上；

18、13)第一电缸驱动第一托架自入料装置支架缩进至待测位置，被测对象测试装置操作取放料机械手夹持被测对象移至一对测厚传感器之间测量工位进行厚度测试；

19、14)测量完成后，第一电缸驱动第一托架将空的第一卡塞自入料装置支架移出至上料位置；

20、15)人工将空第一卡塞取走；

21、16)重复步骤12)～15)，直至测量结束；

22、被测对象厚度测试和分拣工作：

23、21)控制系统检测到入料装置的待测位置有第一卡塞后，取放料机械手将第一卡塞移动至上料位置，对第一卡塞内被测对象进行位置和数量测试；

24、22)取放料机械手根据测试结果按照设定顺序取一片被测对象，移动至测厚传感器测量工位，进行厚度测量；

25、23)取放料机械手根据厚度测试结果将测试后被测对象放入出料装置对应第二卡塞的特定位置；

26、24)重复步骤22)～23)，直至第一卡塞内所有被测对象测量结束；

27、出料装置工作：

28、31)第二电缸驱动第二托架至出料位置；

29、32)人工将空第二卡塞放置于第二托架上；

30、33)第二电缸驱动第二托架至初始位置；

31、34)取放料机械手根据测量结果自动分拣装满第二卡塞后，第二电缸驱动第二托架将第二卡塞移动至出料位置；

32、35)人工将第二卡塞取走；

33、36)重复步骤32)～35)，直至测量分拣结束。

34、本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

35、1.本发明厚度测试和分拣设备采用取放料机械手夹持放置被测对象，具有取放料机械手测厚传感器和计数传感器的被测对象测试装置，能够实现非接触式测量的方式进行厚度测试，具有测试效率高，测量精度高，测量结果可靠的优点。

36、2.本发明在入料装置和出料装置上分别设置厚度测量和计数分拣两种检测模式，采用入料装置和出料装置的分级检测和分拣方法，检测精度高，稳定性好，自动化程度高，测试和分拣速度快，节省了人力成本。本发明方法可以在半导体芯片厚度测试中广泛应用。

技术特征：

1.一种衬底厚度测试分拣设备，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的衬底厚度测试分拣设备，其特征在于，被测对象测试装置包括位于装置平台上的取放料机械手、测厚传感器和计数传感器，计数传感器安装在取放料机械手上，取放料机械手将被测对象从入料装置夹持至被测位置，经测试不同厚度后的被测对象被分拣到出料装置。

3.根据权利要求2所述的衬底厚度测试分拣设备，其特征在于，测厚传感器使用激光位移传感器，采用两个激光头对射的方式进行厚度测试。

4.根据权利要求2所述的衬底厚度测试分拣设备，其特征在于，通过更换取放料机械手不同尺寸的工作手指实现对不同尺寸被测对象的适配。

5.根据权利要求1所述的衬底厚度测试分拣设备，其特征在于，入料装置包括支架和位于支架上的上下层第一托架，每层托架上容纳多组第一卡塞，每组卡塞容纳多片被测对象；在支架上下分别设有驱动卡塞沿工作平台水平方向的进出动作的第一电缸。

6.根据权利要求5所述的衬底厚度测试分拣设备，其特征在于，第一托架位于支架缩进位置为待测位置，第一托架位于支架伸出位置为上料位置。

7.根据权利要求1所述的衬底厚度测试分拣设备，其特征在于，出料装置包括支架和位于支架上的第二托架，支架上分为上下独立托架，每层托架容纳一个第二卡塞，通过电缸驱动实现第二卡塞沿工作平台水平方向的进出动作。

8.根据权利要求7所述的衬底厚度测试分拣设备，其特征在于，第二卡塞伸出状态为出料位置。

9.一种如权利要求1-8任一项所述设备的衬底厚度测试分拣方法，其特征在于，包括：

10.一种如权利要求9所述的衬底厚度测试分拣方法在半导体芯片厚度测试中应用。

技术总结
本发明公开了一种衬底厚度测试分拣设备及测试分拣方法，包括入料装置、出料装置和被测对象测试装置，分别固定在同一工作平台上。被测对象放置在专用的卡塞中，被测对象测试装置从入料装置取一片测试对象至测试位置，先进行厚度测试和计数，测试完成后根据测试结果通过被测对象测试装置取放料机械手夹持自动放置到出料装置不同的卡塞中，自动完成取料、非接触厚度测试和分拣出料。本发明自动化程度高，速度快，效率高，满足半导体衬底非接触高精度厚度自动测试和自动分拣的要求，避免了因接触测量易造成二次缺陷的风险。

技术研发人员：张大兴,高宏伟,冯兰胜,王从思,周铁军,毕宏岩,王滔
受保护的技术使用者：西安电子科技大学广州研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/7/4