CN107546163A - 一种晶圆运输方法、晶圆运输装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种晶圆运输方法，包括：遍历第一晶圆盒中每层中晶圆片的总厚度，其中所述第一晶圆盒中包括多层，每层放置有至少一片晶圆片；将所述总厚度不大于第一预设阈值时的晶圆片确定为单片；将被确定为单片的层中的晶圆片转运至第二晶圆盒。此外，还公开了一种晶圆运输装置及系统。本发明的晶圆运输方法通过位置传感器采集电机的码盘值方式，在机械手抓取手臂之前获取晶圆的状态信息，实现了检测时间短、成功率高，避免了由于晶盒内晶圆错位导致机械手抓取时出现晶圆破损等问题，相对于以往晶圆传输检测装置，本发明在传输前对晶圆状态进行了判断，大大提高了晶圆的传输效率和晶圆的破损数量。

Description

一种晶圆运输方法、晶圆运输装置及系统

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种晶圆运输方法、晶圆运输装置及系统。

背景技术

在半导体行业中，各腔室之间或工位之间通常使用机械手来完成晶圆的传送，提高晶圆取放的准确度。

在晶圆传输系统中，为避免取片时偏位或晶圆破损等客观因素的发生，现有技术仅仅通过检测晶圆偏心情况，且如何在抓取过程中保证机器手臂平稳运行，这往往忽略了晶圆在晶盒中所处的位置状态是否错位等问题，这恰恰是机器手抓取过程中晶圆破损的致命点。例如：为避免传输过程中晶圆由于位置偏差造成存放时破损问题，采用机械臂与晶圆夹持器固定传输；晶圆存放末端采用微阵列传输面设计以及接触面微力与粘滑触觉传感器设计等方面对传输装置进行校准，确保晶圆准确放置，降低晶圆传输中的破损数量。

尽管采用上述方法，但是在半导体晶圆的加工处理工程中，晶圆需要在数百道工艺之间频繁传输，这往往会在晶圆装盒过程中出现晶圆错位等问题，致使机械手在抓取晶圆时造成晶片破损或破裂，从而造成生产率的下降。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了晶圆运输方法及相关设备。

本发明的第一个目的是提供一种晶圆运输方法，所述方法包括：

遍历第一晶圆盒中每层中晶圆片的总厚度，其中所述第一晶圆盒中包括多层，每层放置有至少一片晶圆片；

将所述总厚度不大于第一预设阈值时的晶圆片确定为单片；

将被确定为单片的层中的晶圆片转运至第二晶圆盒。

可选地，所述将被确定为单片的层中的晶圆片转运至第二晶圆盒之后，还包括：

当所述第一晶圆盒中的单片全部转运至所述第二晶圆盒后将所述第一晶圆盒退出并进行告警。

可选地，所述遍历第一晶圆盒中每层中晶圆片的总厚度，其中所述第一晶圆盒中包括多层，每层放置有至少一片晶圆片之后，还包括：

所述总厚度大于第一预设阈值且小于第二预设阈值时的晶圆片确定为叠片，或/及

所述总厚度大于第二预设阈值时的晶圆片确定为跨片，其中，所述第一预设阈值小于所述第二预设阈值；

不对确定为叠片和/或跨片的晶圆片进行转运；

当所述第一晶圆盒中的单片全部转运至所述第二晶圆盒后将包含所述叠片和/或跨片的所述第一晶圆盒退出并进行告警。

可选地，所述将被确定为单片的层中的晶圆片转运至第二晶圆盒之后，还包括：

实时监测所述第二晶圆盒的剩余层数；

当所述第二晶圆盒已满时提示更换所述第二晶圆盒，以及

对转运至所述第二晶圆盒的单片进行计数；

判断计数值达到预设的晶圆盒容量阈值时提示更换所述第二晶圆盒。

另外，本发明还包括一种晶圆运输装置，所述装置包括：

遍历单元，用于遍历第一晶圆盒中每层中晶圆片的总厚度，其中所述第一晶圆盒中包括多层，每层放置有至少一片晶圆片；

第一确定单元，用于确定所述总厚度不大于第一预设阈值时的晶圆片为单片；

转运单元，用于将被确定为单片的层中的晶圆片转运至第二晶圆盒。

可选地，告警单元，用于当所述第一晶圆盒中的单片全部转运至所述第二晶圆盒后将所述第一晶圆盒退出并进行告警。

可选地，所述装置还包括：

第二确定单元，用于将总厚度大于第一预设阈值且小于第二预设阈值时的晶圆片确定为叠片，或/及

将所述总厚度大于第二预设阈值时的晶圆片确定为跨片，其中，所述第一预设阈值小于所述第二预设阈值。

可选地，所述告警单元还用于当所述第一晶圆盒中的单片全部转运至所述第二晶圆盒后将包含所述叠片和/或跨片的所述第一晶圆盒退出并进行告警。

可选地，所述装置还包括：

监测单元，用于实时监测所述第二晶圆盒的剩余层数；

第一提示单元，用于当所述第二晶圆盒已满时提示更换所述第二晶圆盒，以及

计数单元，用于对转运至所述第二晶圆盒的单片进行计数；

第二提示单元，用于判断计数值达到预设的晶圆盒容量阈值时提示更换所述第二晶圆盒。

更加地，本发明还包括一种晶圆运输系统，所述系统包括：

第一晶圆盒，用于盛放晶圆片，供机械手抓取搬运，其中所述第一晶圆盒中包括多层，每层放置有至少一片晶圆片；

第一位置检测装置，用于遍历第一晶圆盒中每层中晶圆片的总厚度；

控制器，用于利用所述第一位置检测装置遍历得到的晶圆片的总厚度并将其中总厚度不大于第一预设阈值的晶圆片时确定为单片；

所述机械手，用于将所述第一晶圆盒中的被确定为单片的晶圆片转运至所述第二晶圆盒；

第二晶圆盒，用于盛放所述机械手转运的晶圆片；

第二位置检测装置，用于检测所述第二晶圆盒中的剩余层数。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明的晶圆运输方法，在机械手抓取手臂之前获取晶圆的状态信息，只对于单片的晶圆片进行运输，达到了检测时间短、成功率高的有益效果。

更加地，通过判断晶圆的状态信息，对于叠片或跨片的晶圆片进行退盒处理，避免了由于晶盒内晶圆错位导致机械手抓取时出现晶圆破损等问题。

相对于以往晶圆传输检测装置，本发明通过位置传感器采集电机的码盘值方式，在传输前对晶圆状态进行了判断，大大提高了晶圆的传输效率和晶圆的破损数量。

附图说明

图1是本发明的晶圆运输方法的一种实施例的流程图；

图2是本发明的晶圆运输方法的另一种实施例的流程图；

图3是本发明的晶圆运输方法的再一种实施例的流程图；

图4是本发明的晶圆运输装置的一种实施例的结构图；

图5-a是本发明的晶圆运输系统的一种视角的结构图；

图5-b是本发明的晶圆运输系统的另一种视角的结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

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”、“第三”“第四”等(如果存在)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。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合图1所示，本发明的晶圆运输方法的一种实施例的，所述方法包括：

S101、遍历第一晶圆盒中每层中晶圆片的总厚度，其中所述第一晶圆盒中包括多层，每层放置有至少一片晶圆片。

通过预先进行检测统计可以得到当一层放置一层晶圆片时候的厚度，以及一层放置叠片时候的总厚度，还可以计算出跨片时候对应的总厚度，通过位置检测装置可以检测出每一层的厚度数据供上位机使用，当需要进行抓取晶圆片时候，通过实时检测每一层上的晶圆总厚度进行单片的判断。

对于每一层中的晶圆的总厚度的检测可以利用码盘值的方法进行，本领域普通技术人员应当了解，此处不进行赘述。

S102、将其中总厚度不大于第一预设阈值的晶圆片确定为单片。

第一预设阈值即为单层晶圆片的厚度的极限值，通过比对每一层的总厚度可以确定该层是否只放置了一层晶圆片，即是否是单片。

S103、将被确定为单片的层中的晶圆片转运至第二晶圆盒。

对于确定的单片进行转运，这样可以避免在运输叠片或者跨片时出现晶圆破损的情况。

本发明的晶圆运输方法通过位置传感器采集电机的码盘值方式，在机械手抓取手臂之前获取晶圆的状态信息，实现了检测时间短、成功率高，避免了由于晶盒内晶圆错位导致机械手抓取时出现晶圆破损等问题，相对于以往晶圆传输检测装置，本发明在传输前对晶圆状态进行了判断，大大提高了晶圆的传输效率和晶圆的破损数量。

结合图2所示，本发明晶圆运输方法的另一个实施例，所述方法包括：

S201、遍历第一晶圆盒中每层中晶圆片的总厚度，其中所述第一晶圆盒中包括多层，每层放置有至少一片晶圆片。

S201与上一实施例中的步骤S102相类似，此处不作赘述。

S202、将其中总厚度不大于第一预设阈值时的晶圆片确定为单片。

S202与上一实施例中的步骤S102相类似，此处不作赘述。

S203、将被确定为单片的层中的晶圆片转运至第二晶圆盒。

S203与上一实施例中的步骤S103相类似，此处不作赘述。

S204、当所述第一晶圆盒中的单片全部转运至所述第二晶圆盒后将所述第一晶圆盒退出并进行告警。

需要说明的是，对于叠片或跨片的判断，可以按照如下方式进行，不做限定。

可选地，所述遍历第一晶圆盒中每层中晶圆片的总厚度，其中所述第一晶圆盒中包括多层，每层放置有至少一片晶圆片之后，还包括：

A1、将其中总厚度大于第一预设阈值且小于第二预设阈值时的晶圆片确定为叠片，或/及

将其中总厚度大于第二预设阈值时的晶圆片确定为跨片，其中，所述第一预设阈值小于所述第二预设阈值。

A2、所述将其中总厚度大于第一预设阈值且小于第二预设阈值时的晶圆片确定为叠片，或/及将其中总厚度大于第二预设阈值时的晶圆片确定为跨片，其中，所述第一预设阈值小于所述第二预设阈值之后，还包括：

A3、不对确定为叠片和/或跨片进行转运；

所述当所述第一晶圆盒中的单片全部转运至所述第二晶圆盒后将所述第一晶圆盒退出并进行告警，包括：

A4、当所述第一晶圆盒中的单片全部转运至所述第二晶圆盒后将包含所述叠片和/或跨片的所述第一晶圆盒退出并进行告警。

对于不属于单片的晶圆片不进行转运，等到单片全部搬运到第二晶圆盒后将第一晶圆盒退出并进行告警，提示用户对叠片或跨片进行处理。

结合图3所示，本发明的晶圆运输方法的再一种实施例的，所述方法包括：

S301、遍历第一晶圆盒中每层中晶圆片的总厚度，其中所述第一晶圆盒中包括多层，每层放置有至少一片晶圆片。

S302、将其中总厚度不大于第一预设阈值时的晶圆片确定为单片。

S303、对被确定为单片的层中的晶圆片转运至第二晶圆盒。

S304、实时监测所述第二晶圆盒的剩余层数。

S305、当所述第二晶圆盒已满时提示更换所述第二晶圆盒。

对于监测第二晶圆盒是否已经存满晶圆，还可以采用如下方式：

B1、对转运至所述第二晶圆盒的单片进行计数；

B2、判断计数值达到预设的晶圆盒容量阈值时提示更换所述第二晶圆盒。

结合图4所示，本发明的第二个目的是一种晶圆运输装置，所述装置包括：

遍历单元401，用于遍历第一晶圆盒中每层中晶圆片的总厚度，其中所述第一晶圆盒中包括多层，每层放置有至少一片晶圆片；

第一确定单元402，用于将其中总厚度不大于第一预设阈值时的晶圆片确定为单片；

转运单元403，用于对被确定为单片的层中的晶圆片转运至第二晶圆盒。

可选地，所述装置还包括：

告警单元404，用于当所述第一晶圆盒中的单片全部转运至所述第二晶圆盒后将所述第一晶圆盒退出并进行告警。

可选地，所述装置还包括：

第二确定单元405，用于将其中总厚度大于第一预设阈值且小于第二预设阈值时的晶圆片确定为叠片，或/及

将其中总厚度大于第二预设阈值时的晶圆片确定为跨片，其中，所述第一预设阈值小于所述第二预设阈值。

可选地，所述告警单元404还用于当所述第一晶圆盒中的单片全部转运至所述第二晶圆盒后将包含所述叠片和/或跨片的所述第一晶圆盒退出并进行告警。

可选地，所述装置还包括：

监测单元406，用于实时监测所述第二晶圆盒的剩余层数；

第一提示单元407，用于当所述第二晶圆盒已满时提示更换所述第二晶圆盒。

可选地，所述装置还包括：

计数单元408，用于对转运至所述第二晶圆盒的单片进行计数；

第二提示单元409，用于判断计数值达到预设的晶圆盒容量阈值时提示更换所述第二晶圆盒。

结合图5-a及5-b所示，本发明的第三个目的是一种晶圆运输系统，所述系统包括：

第一晶圆盒501，用于盛放晶圆片，供机械手抓取搬运，其中所述第一晶圆盒中包括多层，每层放置有至少一片晶圆片；

第一位置检测装置502，用于遍历第一晶圆盒中每层中晶圆片的总厚度；

控制器(图中未示出)，用于利用所述第一位置检测装置遍历得到的晶圆片的总厚度并将其中总厚度不大于第一预设阈值时的晶圆片确定为单片；

所述机械手503，用于将所述第一晶圆盒中的被确定为单片的晶圆片转运至所述第二晶圆盒；

第二晶圆盒504，用于盛放所述机械手转运的晶圆片。

第二位置检测装置505，用于检测所述第二晶圆盒中的剩余层数。

可选地，所述第一晶圆盒501和所述第二晶圆盒504均为23层。

该系统装置由机器人控制器、真空机械手、晶圆、位置传感器组A、位置传感器组B、操作台1和操作台2组成。被抓取晶圆的晶圆盒放置在操作台1上，存放晶圆的晶圆盒放置在操作台2上。

本发明中晶圆参考值的获取，以23层的晶圆盒为例，1-12层单片放置，13-25层叠片放置，采集N次以上，并将采集的码盘值保存下来。获取单片，叠片放置晶圆状态的判断限制值，即垂直运行操作台采集单片状态放置码盘的最大值，叠片放置状态码盘的最大值。根据获取的各限制值，操作台每次运行时均锁定每次运行时位置传感器翻转获取的晶圆位置值在哪个限制区域，从而判断扫描的晶圆盒内晶圆的状态信息。若采集的码盘值小于单片采集的最大值，则确定为单片；若采集的码盘值大于单片采集的最大值且小于叠片采集的最大值，则确定为叠片；若采集的码盘值大于叠片采集的最大值，则确定为跨片；最后，由当前各层晶圆的码盘值与参考值进行对比，确定晶圆层数，运行操作台采集得到的25组码盘值按顺序与第1-25组参考值对比，若单片则对应的组合为1，叠片则对应的组号为W，跨片则对应的组号为2，最终将晶圆各层的状态一并发给上位机。上位机根据扫描结果操控机械手抓取或存放晶圆于不同操作台上的晶圆盒，上位机操控机械手依次抓取操作台上晶圆盒内的单片放置的晶圆，平稳传输并存放到操作台上的晶圆盒内。当操作台的晶圆盒内的单片晶圆都抓取完后，扫描操作台上的晶盒内晶圆数量，目的是检测操作台上的晶圆盒内晶圆是否装满。若装满则跟换另一个空的晶圆盒在操作台上。在整个机械手转运晶圆过程中，上位机需要时刻累积操作台上晶圆盒内的晶圆数目，避免超数导致的晶圆破损。对于操作台上晶圆盒内晶圆出现的叠片、跨片状态，机械手将单片状态抓取完后进行退盒报警处理。

本发明的晶圆运输系统通过位置传感器采集电机的码盘值方式，在机械手抓取手臂之前获取晶圆的状态信息。实现了检测时间短、成功率高，避免了由于晶盒内晶圆错位导致机械手抓取时出现晶圆破损等问题。

相对于以往晶圆传输检测装置，本发明在传输前对晶圆状态进行了判断，大大提高了晶圆的传输效率和晶圆的破损数量。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁盘或光盘等。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上对本发明所提供的一种晶圆传输方法及相关设备进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种晶圆运输方法，其特征在于，所述方法包括：

遍历第一晶圆盒中每层中晶圆片的总厚度，其中所述第一晶圆盒中包括多层，每层放置有至少一片晶圆片；

将所述总厚度不大于第一预设阈值时的晶圆片确定为单片；

将被确定为单片的层中的晶圆片转运至第二晶圆盒。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将被确定为单片的层中的晶圆片转运至第二晶圆盒之后，还包括：

当所述第一晶圆盒中的单片全部转运至所述第二晶圆盒后将所述第一晶圆盒退出并进行告警。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述遍历第一晶圆盒中每层中晶圆片的总厚度，其中所述第一晶圆盒中包括多层，每层放置有至少一片晶圆片之后，还包括：

所述总厚度大于第一预设阈值且小于第二预设阈值时的晶圆片确定为叠片，或/及

所述总厚度大于第二预设阈值时的晶圆片确定为跨片，其中，所述第一预设阈值小于所述第二预设阈值；

不对确定为叠片和/或跨片的晶圆片进行转运；

当所述第一晶圆盒中的单片全部转运至所述第二晶圆盒后将包含所述叠片和/或跨片的所述第一晶圆盒退出并进行告警。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将被确定为单片的层中的晶圆片转运至第二晶圆盒之后，还包括：

实时监测所述第二晶圆盒的剩余层数；

当所述第二晶圆盒已满时提示更换所述第二晶圆盒，以及

对转运至所述第二晶圆盒的单片进行计数；

判断计数值达到预设的晶圆盒容量阈值时提示更换所述第二晶圆盒。

5.一种晶圆运输装置，其特征在于，所述装置包括：

遍历单元，用于遍历第一晶圆盒中每层中晶圆片的总厚度，其中所述第一晶圆盒中包括多层，每层放置有至少一片晶圆片；

第一确定单元，用于确定所述总厚度不大于第一预设阈值时的晶圆片为单片；

转运单元，用于将被确定为单片的层中的晶圆片转运至第二晶圆盒。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

告警单元，用于当所述第一晶圆盒中的单片全部转运至所述第二晶圆盒后将所述第一晶圆盒退出并进行告警。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第二确定单元，用于将总厚度大于第一预设阈值且小于第二预设阈值时的晶圆片确定为叠片，或/及

将所述总厚度大于第二预设阈值时的晶圆片确定为跨片，其中，所述第一预设阈值小于所述第二预设阈值。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述告警单元还用于当所述第一晶圆盒中的单片全部转运至所述第二晶圆盒后将包含所述叠片和/或跨片的所述第一晶圆盒退出并进行告警。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

监测单元，用于实时监测所述第二晶圆盒的剩余层数；

第一提示单元，用于当所述第二晶圆盒已满时提示更换所述第二晶圆盒，以及

计数单元，用于对转运至所述第二晶圆盒的单片进行计数；

第二提示单元，用于判断计数值达到预设的晶圆盒容量阈值时提示更换所述第二晶圆盒。

10.一种晶圆运输系统，其特征在于，所述系统包括：

第一晶圆盒，用于盛放晶圆片，供机械手抓取搬运，其中所述第一晶圆盒中包括多层，每层放置有至少一片晶圆片；

第一位置检测装置，用于遍历第一晶圆盒中每层中晶圆片的总厚度；

控制器，用于利用所述第一位置检测装置遍历得到的晶圆片的总厚度并将其中总厚度不大于第一预设阈值的晶圆片时确定为单片；

所述机械手，用于将所述第一晶圆盒中的被确定为单片的晶圆片转运至所述第二晶圆盒；

第二晶圆盒，用于盛放所述机械手转运的晶圆片；

第二位置检测装置，用于检测所述第二晶圆盒中的剩余层数。