CN107658258B - 一种晶圆片架的取放片装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种晶圆片架的取放片装置，包括：固定器模块、控制模块和机械手臂，所述控制模块控制所述固定器模块的每一个定位槽的上升和下降，使定位槽从原位上升，卡持晶圆片架中对应的晶圆，并将对应的晶圆推送出所述晶圆片架，或使已上升的定位槽下降回原位，所述机械手臂根据所述控制模块的控制抓取或放回被所述定位槽推送出晶圆片架的晶圆。本发明的晶圆片架的取放片装置通过固定器模块将需要取出的晶圆从晶圆片架中推出，并可通过控制模块根据设定顺序取片，这样在取放片时机械手臂无阻挡，可避免传统取放片时机械手臂在多片晶圆间隙之间进行操作而造成的晶圆损伤，从而可提高生产良率。

Description

一种晶圆片架的取放片装置
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种晶圆片架的取放片装置。
背景技术
传统的半导体硅片片架在设备取放片的方法是将片架水平放置于设备的装载埠(Load Port)，使片架中的硅片也呈水平方向，设备的机械手臂控制叶片(Blade)伸入硅片间隙取片或放片，如果硅片没有边缘抛光，一般取片方式为真空吸附式，如果硅片已做边缘抛光，取片方式为边缘抓取式。边缘抓取式一般在机械手臂的叶片上设有固定垫(Retaining Pad)与压片(Presser)便于抓取，使得伸入硅片间隙的叶片总厚度约4～5mm。
这在SEMI标准下，即片架中硅片与硅片间隙(Pitch Size)为10mm，是不会产生问题的。但由于各硅片厂商厂内使用的片架未必都是10mm的间隙，处于其他考量，可能会使用间隙小于10mm，如7mm或5mm的片架，这时上述传统方式取放片会产生问题。由于伸入硅片间隙的叶片总厚度约4～5mm，再加上硅片自重导致叶片产生一定的弯曲，叶片刮到硅片的可能性随着片架中硅片与硅片间隙的缩小而加大。另外片架之间也有差异，一定程度上加大了刮片的风险。
因此，实有必要对传统的硅片取放片方式进行改良，避免取放片时造成的晶圆损伤。
发明内容
鉴于以上所述现有技术，本发明的目的在于提供一种晶圆片架的取放片装置，用于解决现有技术中从片架中取放片时易造成晶圆损伤等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种晶圆片架的取放片装置，所述晶圆片架设有固定间距的承载部，平行竖直承载多片晶圆，与平行竖直承载的多片晶圆垂直的上侧设有第一开口，平行承载的多片晶圆通过所述第一开口竖直取出或放入，与所述第一开口正对的下侧设有第二开口，所述第二开口露出平行承载的多片晶圆的边缘；所述晶圆片架的取放片装置包括：
固定器模块，所述固定器模块位于所述晶圆片架下方，设有依据所述固定间距平行放置的多个定位槽，所述多个定位槽与所述晶圆片架平行竖直承载的多片晶圆的位置相对应；
控制模块，所述控制模块控制所述固定器模块的每一个定位槽的上升和下降，使定位槽从原位上升，经过所述第二开口卡持对应的晶圆，并将对应的晶圆推送出所述第一开口，或使已上升的定位槽下降回原位；
机械手臂，所述机械手臂根据所述控制模块的控制抓取或放回被所述定位槽推送出所述第一开口的晶圆。
可选地，所述固定间距小于或等于10mm。
可选地，所述第一开口的最大宽度大于所述第二开口的最大宽度。
可选地，所述固定器模块包括一组定位槽，每个定位槽与所述晶圆片架平行竖直承载的每一片晶圆一一对应。
可选地，所述固定器模块包括两组定位槽，每两个定位槽与所述晶圆片架平行竖直承载的每一片晶圆相对应。
进一步可选地，与同一片晶圆相对应的两个定位槽之间相距10mm。
可选地，所述定位槽为V型槽，槽深1-3cm。
可选地，所述控制模块对所述晶圆片架平行竖直承载的多片晶圆设置位置编号，根据所述位置编号控制对应的定位槽上升或下降，并控制所述机械手臂根据所述位置编号抓取或放回对应晶圆。
进一步可选地，所述控制模块根据设定的晶圆处理顺序控制所述固定器模块依次上升或下降对应的定位槽。
进一步可选地，所述控制模块根据设定的晶圆处理顺序控制所述机械手臂依次抓取或放回对应晶圆。
可选地，所述机械手臂包括两个操作叶片。
如上所述，本发明的晶圆片架的取放片装置，具有以下有益效果：
本发明的晶圆片架的取放片装置通过固定器模块将需要取出的晶圆从晶圆片架中推出，并可通过控制模块根据设定顺序取片。这样在取放片时机械手臂无阻挡，可避免传统取放片时机械手臂在多片晶圆间隙之间进行操作而造成的晶圆损伤，从而可提高生产良率。
实施过程中可采用双操作叶片(Blade)设计，在一个操作叶片将前一片晶圆放回前，另一个操作叶片先将后一片晶圆取片，从而可以提高设备产能。
附图说明
图1显示为本发明实施例提供的晶圆片架的取放片装置示意图。
图2显示为本发明实施例提供的一种晶圆片架的剖面示意图。
图3显示为本发明实施例中固定器模块包括一组定位槽时，定位槽与晶圆的对应关系示意图。
图4显示为本发明实施例中固定器模块包括两组定位槽时，定位槽与晶圆的对应关系示意图。
图5显示为本发明实施例中进行单片晶圆的取放片的工作状态示意图。
图6显示为本发明实施例中进行多片晶圆的取放片的工作状态示意图。
元件标号说明
1 晶圆片架
101 第一开口
102 第二开口
103 晶圆
2 固定器模块
201 定位槽
3 控制模块
4 机械手臂
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明实施例提供一种晶圆片架的取放片装置，请参阅图1。
其中，所述的晶圆片架1设有固定间距的承载部，平行竖直承载多片晶圆103，与平行竖直承载的多片晶圆103垂直的上侧设有第一开口101，平行承载的多片晶圆103通过所述第一开口101竖直取出或放入，与所述第一开口101正对的下侧设有第二开口102，所述第二开口102露出平行承载的多片晶圆103的边缘；
与所述晶圆片架1对应的取放片装置包括以下部件：
固定器模块2，所述固定器模块2位于所述晶圆片架1的下方，设有依据所述固定间距平行放置的多个定位槽201，所述多个定位槽201与所述晶圆片架1平行竖直承载的多片晶圆103的位置相对应；
控制模块3，所述控制模块3控制所述固定器模块2的每一个定位槽201的上升和下降，使定位槽201从原位上升，经过所述第二开口102卡持对应的晶圆103，并将对应的晶圆103推送出所述第一开口101，或使已上升的定位槽201下降回原位；
机械手臂4，所述机械手臂4根据所述控制模块3的控制抓取或放回被所述定位槽201推送出所述第一开口101的晶圆103。
需要说明的是，满足上述晶圆片架1的结构要求的各种晶圆片架应当均可使用本发明提供的取放片装置进行晶圆的取放。本实施例所述的晶圆片架1可以是各种外部结构不同的晶圆片架，也可以具有其他结构和部件，本发明对此不作限制。所述的固定间距可以小于等于10mm，或其他适合的尺寸。不同的晶圆片架承载晶圆时可以设有不同的固定间距，采用本发明装置取放片时，取放片装置的多个定位槽的间距可以依据不同的晶圆片架进行调整，与需要取放片的晶圆片架采用的固定间距保持一致。
为了详细说明本发明的技术方案，图2提供了一种晶圆片架1的剖面示意图。如图2所示，晶圆103卡持于晶圆片架1当中，晶圆片架1的上侧设有第一开口101，正对的下侧设有第二开口102，所述第一开口101的最大宽度大于所述第二开口102的最大宽度。第二开口102仅露出晶圆103的部分边缘。所述固定器模块2设置于第二开口102的下方。所述固定器模块2中定位槽201的数量可以与晶圆片架1可放晶圆数量一致，每个定位槽201之间的间隙与片架中晶圆间隙一致，每个定位槽刚好处于每片晶圆的下方，每个定位槽201可以单独上下移动。
作为本发明的优选方案之一，所述固定器模块2可以包括一组定位槽201，如图3所示，每一个定位槽201与所述晶圆片架1平行竖直承载的每一片晶圆103一一对应。
作为本发明的另一优选方案，所述固定器模块2可以包括两组定位槽201，如图4所示，每两个定位槽201与所述晶圆片架1平行竖直承载的每一片晶圆103相对应。与同一片晶圆103相对应的两个定位槽201之间，优选的，相距10mm，方便机械手臂4的操作叶片(Blade)前端可以顺利取到晶圆103。
本实施例中，所述定位槽201可以为V型槽，槽深为1-3cm，如2cm。定位槽201的宽度可以根据实际需要设定，例如每片晶圆103对应一个定位槽201时，定位槽201可以略宽一些，而每片晶圆103对应两个定位槽201时，每个定位槽201的宽度可以略窄。定位槽201宽度的设定应当使所述定位槽201能通过第二开口102，从而可将晶圆103推出。
本实施例中优选地，所述控制模块3对所述晶圆片架1平行竖直承载的多片晶圆103设置位置编号(Slot ID)，根据所述位置编号控制对应的定位槽201上升或下降，并控制所述机械手臂4根据所述位置编号抓取或放回对应晶圆103。进一步可选地，所述控制模块3根据设定的晶圆处理顺序控制对应的定位槽201上升或下降。进一步可选地，所述控制模块3根据设定的晶圆处理顺序控制所述机械手臂4依次抓取或放回对应晶圆103。
本实施例中，所述机械手臂通过操作叶片进行晶圆的抓取，优选地，所述机械手臂4可以包括两个操作叶片。两个操作叶片轮流取放可以提高工作效率，例如，在一个操作叶片将前一片晶圆放回前，另一个操作叶片先将后一片晶圆取片，从而可以提高设备产能。
具体地，所述的晶圆可以是未生产集成电路的单晶硅片，如抛光片、外延片、退火片等，也可以是已生产集成电路的晶圆片，或其他需进行半导体加工制造的片状材料。所述晶圆的尺寸可以是300mm及以下尺寸，或其他适合的尺寸，本发明对此不作限制。
下面详细描述本实施例的晶圆片架的取放片装置的操作方法。
将所述的晶圆片架竖直放置在所述固定器模块上方，第一开口朝上，第二开口朝下，晶圆片架内平行竖直承载的多片晶圆与所述固定器模块的多个定位槽位置相对。
所述晶圆片架中的每片晶圆预设有位置编号，根据实际需要在所述控制模块中设置需要处理的晶圆及处理顺序。例如，可以通过控制面板在控制模块中设定需要取片处理的晶圆SlotID，然后控制模块根据设定的晶圆Slot ID，控制对应晶圆下方的定位槽上升，晶圆片架中需处理的晶圆刚好落入对应定位槽内，定位槽持续上升，将需要处理的晶圆推送出来。定位槽上升的高度根据实际情况需要而定，可以上升到定位槽高于晶圆片架的第一开口或其他合适的高度。
取片、放片通过机械手臂完成，具体地，所述机械手臂通过操作叶片进行晶圆的抓取，操作叶片按处理顺序竖直的从升起的定位槽中取片，晶圆处理完成后操作叶片竖直的将晶圆放回对应的定位槽，承载了该晶圆的定位槽下降，使该晶圆回到晶圆片架的原位置，对应的定位槽下降回原位置。
其中，控制模块根据具体情况可以设置不同的处理程序。例如，可以根据处理顺序一次一片的将晶圆推送出来处理，每片晶圆处理完并被放回后，即每片晶圆取放片结束后，再将下一片需要处理的晶圆推送出来取放片，工作状态如图5所示；也可以将需要处理的多片晶圆同时推送出来，然后根据处理顺序依次进行处理，工作状态如图6所示，此种方式中，机械手臂可以包括两个操作叶片，在一个操作叶片将前一片晶圆放回前，另一个操作叶片先将后一片晶圆取片，以提高取放片的工作效率。
利用本实施例的晶圆取放片装置进行取放片，在取片时第一片晶圆的至少其中一面是处于无阻挡状态的，即并不存在任何“间距”问题，因此可以顺利取片，避免了叶片刮擦的风险，放片后固定器模块将该晶圆送回晶圆片架内，因此下一片晶圆也不存在任何“间距”问题。
综上所述，本发明的晶圆片架的取放片装置通过固定器模块将需要取出的晶圆从晶圆片架中推出，并可通过控制模块根据设定顺序取片。这样在取放片时机械手臂无阻挡，可避免传统取放片时机械手臂在多片晶圆间隙之间进行操作而造成的晶圆损伤，从而可提高生产良率。实施过程中可采用双叶片设计，在一个操作叶片将前一片晶圆放回前，另一个操作叶片先将后一片晶圆取片，从而可以提高设备产能。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种晶圆片架的取放片装置，其特征在于，所述晶圆片架设有固定间距的承载部，平行竖直承载多片晶圆，与平行竖直承载的多片晶圆垂直的上侧设有第一开口，平行承载的多片晶圆通过所述第一开口竖直取出或放入，与所述第一开口正对的下侧设有第二开口，所述第二开口露出平行承载的多片晶圆的边缘，其中所述第一开口的最大宽度大于所述第二开口的最大宽度；所述晶圆片架的取放片装置包括：
固定器模块，所述固定器模块位于所述晶圆片架下方，设有依据所述固定间距平行放置的多个定位槽，所述多个定位槽与所述晶圆片架平行竖直承载的多片晶圆的位置相对应；
控制模块，所述控制模块控制所述固定器模块的每一个定位槽的上升和下降，使定位槽从原位上升，经过所述第二开口卡持对应的晶圆，并将对应的晶圆推送出所述第一开口，或使已上升的定位槽下降回原位；
机械手臂，所述机械手臂根据所述控制模块的控制抓取或放回被所述定位槽推送出所述第一开口的晶圆。
2.根据权利要求1所述的晶圆片架的取放片装置，其特征在于：所述固定间距小于或等于10mm。
3.根据权利要求1所述的晶圆片架的取放片装置，其特征在于：所述固定器模块包括一组定位槽，每个定位槽与所述晶圆片架平行竖直承载的每一片晶圆一一对应。
4.根据权利要求1所述的晶圆片架的取放片装置，其特征在于：所述固定器模块包括两组定位槽，每两个定位槽与所述晶圆片架平行竖直承载的每一片晶圆相对应。
5.根据权利要求4所述的晶圆片架的取放片装置，其特征在于：与同一片晶圆相对应的两个定位槽之间相距10mm。
6.根据权利要求1所述的晶圆片架的取放片装置，其特征在于：所述定位槽为V型槽，槽深1-3cm。
7.根据权利要求1所述的晶圆片架的取放片装置，其特征在于：所述控制模块对所述晶圆片架平行竖直承载的多片晶圆设置位置编号，根据所述位置编号控制对应的定位槽上升或下降，并控制所述机械手臂根据所述位置编号抓取或放回对应晶圆。
8.根据权利要求7所述的晶圆片架的取放片装置，其特征在于：所述控制模块根据设定的晶圆处理顺序控制所述固定器模块依次上升或下降对应的定位槽。
9.根据权利要求7所述的晶圆片架的取放片装置，其特征在于：所述控制模块根据设定的晶圆处理顺序控制所述机械手臂依次抓取或放回对应晶圆。
10.根据权利要求1所述的晶圆片架的取放片装置，其特征在于：所述机械手臂包括两个操作叶片。
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