CN103579059B - 基底机台专用基底上片系统及其上片方法 - Google Patents

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Abstract

一种基底机台专用基底上片系统，包括：直线手，具有间隔设置的第一工位和第二工位，并在所述直线手的水平面上活动设置可在所述第一工位和所述第二工位之间往复运动的板叉；预对准升降台，用于将所述待上片基底升高到所述第一预设高度或所述第二预设高度；边缘检测视觉系统，用于在所述第一预设高度处对所述待上片基底进行取样扫描；以及旋转交接手，用于在所述第二预设高低处与所述预对准升降台进行交接，以完成所述待上片基底上片过程。本发明所述基底机台专用基底上片系统不仅结构紧凑、功能多样，而且可兼容不同规格的待上片基底，同时提高了系统的集成度，降低了设备的生产成本。

Description

基底机台专用基底上片系统及其上片方法
技术领域
本发明涉及半导体设备技术领域，尤其涉及一种基底机台专用基底上片系统及其上片方法。
背景技术
国家在十五“863”计划中，将集成电路制造装备列入了重大专项计划，以研制0.1μm的光刻机等为主要的战略目标，实现我国集成电路制造装备的局部突破和IC装备产业的跨越式发展。从表面上看，硅片处理系统并非IC制造设备的核心系统，但是当半导体工艺从微米级发展到深亚微米级别时，IC制造设备对各个分系统的要求达到了非常苛刻的地步，硅片处理系统的结果直接影响整机的精度和生产效率。虽然硅片处理系统只是整个IC制造设备的一个子系统，但是它却设计到机械、电子、光学、计算机控制等各个领域，复杂度很高。同时，硅片处理系统是整个光刻设备中执行动作较多的分系统，因此，其可靠性要求很高，直接影响整个系统的效率。
晶圆预对准处理系统是IC制造工艺中不可或缺的装备。它是一个包含机械、电子、光学、计算机等多学科、高科技产品，其目的是在硅晶圆被传送到曝光台之前，对硅晶圆进行定位处理，使得硅晶圆的圆心以及切边在一定的范围之内。预对准的定位精度决定硅晶圆的标记是否落入曝光台的视野之内，从而影响整个系统的频率和成品率。
传统的基底机台专用基底上片系统广泛应用于光刻设备中，并要求快速、准确的为所述光刻设备提供基底。所述提供基底的动作起始于从硅片盒识取基底开始，经过传输系统内各运动模块的交接，将基底传送到工件台的交接位置。在所述过程中，要求被传送到工件台交接位置的基底具有符合工件台交接要求的位置精度，同时此基底上片系统可以传送2～6寸的硅片。通常地，传统光刻设备采用机械手作为上下片的传递媒介，不仅增加了设备及生产成本，而且使得光刻设备控制工艺复杂化。
故针对现有技术存在的问题，本案设计人凭借从事此行业多年的经验，积极研究改良，于是有了发明一种基底机台专用基底上片系统和上片方法。
发明内容
本发明是针对现有技术中，传统光刻设备采用机械手作为上下片的传递媒介，不仅增加了设备及生产成本，而且使得光刻设备控制工艺复杂化等缺陷提供一种基底机台专用基底上片系统。
本发明的又一目的是针对现有技术中，传统光刻设备采用机械手作为上下片的传递媒介，不仅增加了设备及生产成本，而且使得光刻设备控制工艺复杂化等缺陷提供一种基底机台专用基底上片系统的上片方法。
为了解决上述问题，本发明提供一种基底机台专用基底上片系统，包括：直线手，所述直线手具有间隔设置的第一工位和第二工位，并在所述直线手的水平面上活动设置可在所述第一工位和所述第二工位之间往复运动的板叉；预对准升降台，所述预对准升降台与所述板叉之向所述直线手外侧延伸的一端相邻设置，所述预对准升降台用于将所述待上片基底升高到所述第一预设高度或所述第二预设高度；边缘检测视觉系统，所述边缘检测视觉系统设置在所述预对准升降台外侧，并在所述第一预设高度处对所述待上片基底进行取样扫描；以及旋转交接手，所述旋转交接手设置在所述预对准升降台外侧，并用于在所述第二预设高低处与所述预对准升降台进行交接，以完成所述待上片基底上片过程。
可选的，所述基底机台专用基底上片系统进一步包括光机切换装置，所述光机切换装置设置在所述板叉之向所述直线手外侧延伸的一端并位于所述预对准升降台的外侧，用于根据所述上片基底的尺寸调整所述板叉的往复运动位置。
可选的，所述待上片基底为硅片，并放置在所述片库中，所述片库将所述上片基底从第一预设高度上升或下降至第二预设高度。
可选的，所述直线手靠近片库的一端设置图形监测装置，用于统计片库中上片基底数量，及控制所述片库上升或者下降的位置。
可选的，所述板叉与所述待上片基底接触部为半圆状，适用的待上片基底尺寸为2～6寸。
为实现本发明的又一目的，本发明提供一种基底机台专用基底上片系统的上片方法，所述上片方法包括以下步骤：
执行步骤S1：所述片库上升或下降到达第一指定位置，并等待所述直线手交接；
执行步骤S2：所述直线手拾取位于所述片库中的待上片基底；
执行步骤S3：所述直线手将所述待上片基底传递到第二指定位置，等待与所述预对准升降台交接；
执行步骤S4：所述预对准升降台将所述待上片基底传递至第一预设高度，并利用所述边缘检测视觉系统进行边缘扫描，将采样数据传递到所述上片系统进行计算，以获取所述待上片基底的偏心量和偏心方向，进而根据所述偏心方向旋转所述预对准升降台和所述待上片基底至目标角度；
执行步骤S5：利用所述直线手在第一工位和第二工位之间进行位置变化，重新吸附所述上片基底，以进行偏心量和偏心方向补偿；
执行步骤S6：所述预对准升降台再次拾取所述待上片基底到达第二预设高度，等待所述旋转交接手交接；
执行步骤S7：所述旋转交接手拾取所述待上片基底到达第三指定位置，等待与所述工件台进行交接，以完成上片过程。
可选的，所述第一指定位置为所述直线手与所述片库交接的位置；所述第二指定位置为所述直线手与所述预对准升降台交接的位置；所述第三指定位置为所述旋转交接手与所述工件台的交接位置；所述第一预设高度为所述待上片基底通过所述边缘检测视觉系统进行采样扫描的高度；所述第二预设高度为所述预对准升降台与所述旋转交接手交接的高度。
可选的，所述第一指定位置、所述第二指定位置、所述第三指定位置、所述第一预设高度、所述第二预设高度可根据所述基底机台专用基底上片系统的结构设计进行预定值设置。
可选的，在所述目标角度时，所述待上片基底的偏心方向和所述直线手的运动方向重合。
可选的，所述板叉、所述预对准升降台、所述旋转交接手均通过真空吸附的方式固定所述待上片基底。
可选的，所述板叉与所述待上片基底接触部为半圆状，适用的待上片基底尺寸为2～6寸。
综上所述，本发明所述基底机台专用基底上片系统不仅结构紧凑、功能多样，而且可兼容不同规格的待上片基底，同时提高了系统的集成度，降低了设备的生产成本。
附图说明
图1所示为本发明基底机台专用基底上片系统的立体结构示意图；
图2所示为本发明基底机台专用基底上片系统的预对准模块的立体结构示意图；
图3所示为本发明基底机台专用基底上片系统的上片过程流程图；
图4所示为本发明基底机台专用基底上片系统拾取待上片基底的动作示意图；
图5所示为本发明基底机台专用基底上片系统中待上片基底再定位的动作示意图；
图6所示为本发明基底机台专用基底上片系统待上片基底交接的动作示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明创造的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
请参阅图1、图2，图1所示为本发明基底机台专用基底上片系统的立体结构示意图。图2所示为本发明基底机台专用基底上片系统的预对准模块的立体结构示意图。所述基底机台专用基底上片系统1，包括直线手10，所述直线手10具有间隔设置的第一工位101和第二工位102，并在所述直线手10的水平面上活动设置可在所述第一工位101和所述第二工位102之间往复运动的板叉103；预对准升降台20，所述预对准升降台20与所述板叉103之向所述直线手10外侧延伸的一端相邻设置，所述预对准升降台20用于将所述待上片基底30升高到所述第一预设高度h1或所述第二预设高度h2；边缘检测视觉系统40，所述边缘检测视觉系统40设置在所述预对准升降台20外侧，并在所述第一预设高度h1处对所述待上片基底30进行取样扫描，以及旋转交接手50，所述旋转交接手50设置在所述预对准升降台20外侧，并用于在所述第二预设高低h2处与所述预对准升降台20进行交接，以完成所述待上片基底30上片过程。
显然地，在本发明中，为了满足不同规格的待上片基底30完成光机切换功能，本发明所述基底机台专用基底上片系统1还可进一步包括光机切换装置60。所述光机切换装置60设置在所述板叉103之向所述直线手10外侧延伸的一端并位于所述预对准升降台20的外侧，用于根据所述待上片基底30的尺寸调整所述板叉103的往复运动位置。其中，所述待上片基底30为硅片，并放置在所述片库70中，所述片库70将所述待上片基底30从第一预设高度h1上升或下降至第二预设高度h2。所述板叉103与所述待上片基底30接触部为半圆状，适用的待上片基底尺寸为2～6寸。
请参阅图3，并结合参阅图4、图5、图6，图3所示为本发明基底机台专用基底上片系统的上片过程流程图。图4所示为本发明基底机台专用基底上片系统拾取待上片基底的动作示意图。图5所示为本发明基底机台专用基底上片系统中待上片基底再定位的动作示意图。图6所示为本发明基底机台专用基底上片系统待上片基底交接的动作示意图。所述基底机台专用基底上片系统的上片过程包括以下步骤：
执行步骤S1：所述片库70上升或下降达到第一指定位置P1，并等待所述直线手20交接；
执行步骤S2：所述直线手10拾取位于所述片库70中的待上片基底30；
执行步骤S3：所述直线手10将所述待上片基底30传递到第二指定位置P2，等待与所述预对准升降台20交接；
执行步骤S4：所述预对准升降台20将所述待上片基底30传递至第一预设高度h1，并利用所述边缘检测视觉系统40进行边缘扫描，将采样数据传递到所述上片系统1进行计算，以获取所述待上片基底30的偏心量和偏心方向，进而根据所述偏心方向旋转所述预对准升降台20和所述待上片基底30至目标角度α；
执行步骤S5：利用所述直线手10在第一工位101和第二工位102之间位置变化，重新吸附所述待上片基底30，以进行偏心量和偏心方向补偿；
执行步骤S6：所述预对准升降台20再次拾取所述待上片基底30到达第二预设高度h2，等待所述旋转交接手50交接；
执行步骤S7：所述旋转交接手50拾取所述待上片基底30到达第三指定位置P3，等待与所述工件台进行交接。
其中，所述第一指定位置P1为所述直线手10与所述片库70交接的位置。所述第二指定位置P2为所述直线手10与所述预对准升降台20交接的位置。所述第三指定位置P3为所述旋转交接手50与所述工件台(未图示)的交接位置。所述第一预设高度h1为所述待上片基底30通过所述边缘检测视觉系统40进行采样扫描的高度。所述第二预设高度h2为所述预对准升降台20与所述旋转交接手50交接的高度。所述第一指定位置P1、所述第二指定位置P2、所述第三指定位置P3、所述第一预设高度h1、所述第二预设高度h2可根据所述基底机台专用基底上片系统1的结构设计进行预定值设置。
请继续参阅图3，并结合参阅图4，列举地，以所述第二工位102指向所述第一工位101的方向定义为X轴正方向。以所述片库70从下往上的方向定义为Y轴正方向。具体地，在所述步骤S1和所述步骤S2中，当所述片库70到达第一指定位置P1时，所述直线手10的板叉103沿X轴正方向运动。当所述直线手10的板叉103从所述第二工位102运动至所述第一工位101时，所述片库70沿Y轴正方向运动。此时，承载所述待上片基底30的板叉103通过真空吸附方式固定所述待上片基底30，并沿所述X轴负方向移动，以完成所述待上片基底30的拾取过程。
请继续参阅图3，并结合参阅图5，当所述直线手10完成对所述待上片基底30的拾取过程后运动至所述第二工位102。此时，所述预对准升降台20沿Y轴正方向上升，利用真空吸附的方式固定所述待上片基底30，并带动所述待上片基底30运动至所述第一预设高度h1处。在所述第一预设高度h1处，所述预对准升降台20带动所述待上片基底30旋转，并通过设置在所示预对准升降台20外侧的边缘检测视觉系统40进行取样扫描，以获取所述待上片基底30的偏心量和偏心方向。本发明所述基底机台专用基底上片系统1根据所述偏心量和偏心方向进而控制所述预对准升降台20带动所述待上片基底30旋转到目标角度α。在所述目标角度α时，所述待上片基底30的偏心方向和所述直线手10的运动方向重合。随后，所述预对准升降台20带着所述待上片基底30向下运动，当运动至第四指定位置P4时，所述直线手10的板叉103通过真空吸附的方式固定所述待上片基底30，并通过所述直线手10的板叉103在X轴上的水平运动进行所述偏心量的补偿。所述第四指定位置P4可根据所述基底机台专用基底上片系统1的结构设计进行预定值设置。
请继续参阅图3，并结合参阅图6，经过所述预对准和偏心补偿后的待上片基底30经由所述直线手10的板叉103运送至所述预对准升降台20上方后，所述预对准升降平台20开始上升，并通过真空吸附的方式固定所述待上片基底30运送至所述第二预设高度h2处。在所述第二预设高度h2处，所述旋转交接手50运动至所述待上片基底30的下方，通过真空吸附的方式固定所述待上片基底30，并旋转至工件台(未图示)的交接位置，进行交接，以完成本发明所述基底机台专用基底上片系统1的上片过程。
明显地，本发明所述基底机台专用基底上片系统1中，作为拾取待上片基底30的直线手10仅沿X轴的水平方向运动，而无Y轴的垂直方向运动，而同时采用片库70作为待上片基底30拾取的垂直运动承担者，不仅可以省却直线手10做垂直运动的庞大支撑结构，而且可以省去所述图形监测装置104的垂直运动，使得本发明所述基底机台专用基底上片系统1结构紧凑，功能多样。
另外，本发明所述基底机台专用基底上片系统1的直线手10之板叉103可在不更换任何零件的前提下兼容2～6寸待上片基底30的拾取与传输动作，并且与所述预对准升降台20无干涉现象。同时，本发明基底机台专用基底上片系统1进一步包含的光机切换装置60，可针对不同规格的待上片基底30完成光机切换功能。
综上所述，本发明所述基底机台专用基底上片系统不仅结构紧凑、功能多样，而且可兼容不同规格的待上片基底，同时提高了系统的集成度，降低了设备的生产成本。
本领域技术人员均应了解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因而，如果任何修改或变型落入所附权利要求书及等同物的保护范围内时，认为本发明涵盖这些修改和变型。

Claims (11)

1.一种基底机台专用基底上片系统，其特征在于，所述基底机台专用基底上片系统包括：
直线手，所述直线手具有间隔设置的第一工位和第二工位，并在所述直线手的水平面上活动设置可在所述第一工位和所述第二工位之间往复运动的板叉；
预对准升降台，所述预对准升降台与所述板叉之向所述直线手外侧延伸的一端相邻设置，所述预对准升降台用于将待上片基底升高到第一预设高度或第二预设高度；
边缘检测视觉系统，所述边缘检测视觉系统设置在所述预对准升降台外侧，并在所述第一预设高度处对所述待上片基底进行取样扫描；以及，
旋转交接手，所述旋转交接手设置在所述预对准升降台外侧，并用于在所述第二预设高度处与所述预对准升降台进行交接，以完成所述待上片基底上片过程。
2.如权利要求1所述的基底机台专用基底上片系统，其特征在于，所述基底机台专用基底上片系统进一步包括光机切换装置，所述光机切换装置设置在所述板叉之向所述直线手外侧延伸的一端并位于所述预对准升降台的外侧，用于根据所述待上片基底的尺寸调整所述板叉的往复运动位置。
3.如权利要求1～2任一权利要求所述的基底机台专用基底上片系统，其特征在于，所述待上片基底为硅片，并放置在片库中，所述片库将所述待上片基底从第一预设高度上升或下降至第二预设高度。
4.如权利要求3所述的基底机台专用基底上片系统，其特征在于，所述直线手靠近片库的一端设置图形监测装置，用于统计片库中待上片基底数量，及控制所述片库上升或者下降的位置。
5.如权利要求1所述的基底机台专用基底上片系统，其特征在于，所述板叉与所述待上片基底接触部为半圆状，适用的待上片基底尺寸为2～6寸。
6.如权利要求1所述的基底机台专用基底上片系统的上片方法，其特征在于，所述上片方法包括以下步骤：
执行步骤S1：片库上升或下降达到第一指定位置，并等待所述直线手交接；
执行步骤S2：所述直线手拾取位于所述片库中的待上片基底；
执行步骤S3：所述直线手将所述待上片基底传递到第二指定位置，等待与所述预对准升降台交接；
执行步骤S4：所述预对准升降台将所述待上片基底传递至第一预设高度，并利用所述边缘检测视觉系统进行边缘扫描，将采样数据传递到所述上片系统进行计算，以获取所述待上片基底的偏心量和偏心方向，进而根据所述偏心方向旋转所述预对准升降台和所述待上片基底至目标角度；
执行步骤S5：利用所述直线手在第一工位和第二工位之间进行位置变化，重新吸附所述上片基底，以进行偏心量和偏心方向补偿；
执行步骤S6：所述预对准升降台再次拾取所述待上片基底到达第二预设高度，等待所述旋转交接手交接；
执行步骤S7：所述旋转交接手拾取所述待上片基底到达第三指定位置，等待与工件台进行交接，以完成上片过程。
7.如权利要求6所述的基底机台专用基底上片系统的上片方法，其特征在于，所述第一指定位置为所述直线手与所述片库交接的位置；所述第二指定位置为所述直线手与所述预对准升降台交接的位置；所述第三指定位置为所述旋转交接手与所述工件台的交接位置；所述第一预设高度为所述待上片基底通过所述边缘检测视觉系统进行采样扫描的高度；所述第二预设高度为所述预对准升降台与所述旋转交接手交接的高度。
8.如权利要求7所述的基底机台专用基底上片系统的上片方法，其特征在于，所述第一指定位置、所述第二指定位置、所述第三指定位置、所述第一预设高度、所述第二预设高度可根据所述基底机台专用基底上片系统的结构设计进行预定值设置。
9.如权利要求6所述的基底机台专用基底上片系统的上片方法，其特征在于，在所述目标角度时，所述待上片基底的偏心方向和所述直线手的运动方向重合。
10.如权利要求6～9任一权利要求所述的基底机台专用基底上片系统的上片方法，其特征在于，所述板叉、所述预对准升降台、所述旋转交接手均通过真空吸附的方式固定所述待上片基底。
11.如权利要求10所述的基底机台专用基底上片系统，其特征在于，所述板叉与所述待上片基底接触部为半圆状，适用的待上片基底尺寸为2～6寸。
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