CN107706141A - 一种半导体前置模块晶圆的传输工艺 - Google Patents

一种半导体前置模块晶圆的传输工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种半导体前置模块晶圆的传输工艺，该工艺利用机械手取出晶圆传送盒中的晶圆，将其输送至预对准装置进行校准，完成校准步骤后，将晶圆继续输送至对接设备的上料口处，晶圆在对接设备内部完成刻蚀、清洗等工序，由机械手输送回晶圆传送盒，完成处理。与现有技术相比，本发明具有更高的稳定性和洁净度，并且还可以提高效率。

Description

一种半导体前置模块晶圆的传输工艺
技术领域
本发明涉及一种晶圆传输工艺，尤其是涉及一种半导体前置模块晶圆的传输工艺。
背景技术
半导体前置模块EFEM(equipment front-end module)是在硅片生产线上不同加工工艺模块之间的关键设备，主要完成硅片的预定位、传输、分类等功能。作为物料搬运系统和硅片处理系统的桥梁，具有高精度，高效率，高洁净度，高稳定性的特点。该类设备基本上被国外(如JEL、Hirata、Brooks、Crossing Automation)及我国台湾的设备公司所垄断，国内自动化生产设备受到技术封锁，因此半导体前置模块EFEM的研制就显得尤为重要。
传统的EFEM内部晶圆搬运机构采用移动轴+双臂四轴机械手的形式。直线电机或伺服电机+模组作为移动轴，双臂四轴机械手以悬挂的方式装在移动轴上，以此来完成对晶圆的搬运工作，如专利(JP2017005283A、CN202964647U)。采用直线电机或线性模组驱动双臂四轴机械手，机械手叉手容易产生振动，移动轴的运动时间在根本上增加了晶圆的搬运时间。设备运行速度和稳定性很难提高，同时晶圆前道工艺对直线电机或线性模组洁净等级要求较高。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种半导体前置模块晶圆的传输工艺。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种半导体前置模块晶圆的传输工艺，利用机械手取出晶圆传送盒中的晶圆，将其输送至预对准装置进行校准，完成校准步骤后，将晶圆继续输送至对接设备的上料口处，晶圆在对接设备内部完成刻蚀、清洗工序，由机械手输送回晶圆传送盒，完成处理。
所述的机械手为五轴单臂双叉手机械手，包括：
底座，
与底座连接，能够升降、旋转的Z轴，
与Z轴连接的机械手大臂，
与机械手大臂以同步带关联的小臂，呈欠驱动结构，
连接在小臂末端的两个叉手，各经一个电机驱动形成各自的自由度。
所述的晶圆传送盒设有三个，所述的上料口设有两个。
所述的机械手采用单手取放的方式从晶圆传送盒中取出晶圆。
所述的机械手采用单手取放的方式将晶圆置于预对准装置进行校准。
所述的机械手采用单手取放的方式将晶圆继续输送至对接设备的上料口。
单手取放的方式采用以下步骤：机械手上的一个叉手取放晶圆，另一个叉手旋转到另一侧与第一个叉手形成105度，形成避让，当第二个叉手在取放晶圆时，第一个叉手也做同样的动作。
所述的机械手采用双手取放的方式从晶圆传送盒中取出晶圆以及将晶圆继续输送至对接设备的上料口。
双手取放时机械手上的两个叉手同时取放晶圆，两个叉手的真空度均小于-45kpa，两个两叉手的间距与晶圆传送盒中晶圆的间距均为10mm，机械手在完成一次搬运动作时，可以搬运两片晶圆，将效率提高一倍。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明去掉了因移动轴而引起的震动、噪声、粉尘等不利因素，降低了晶圆传送过程中的振动，因此有更高的稳定性和洁净度。
(2)本发明节省掉了移动轴的运动时间，同时机械手运行速度可以提高，设备效率更高。
(3)本发明结构设计简单，控制方便，省去移动轴复杂的机构，降低设备成本，使设备易于维护。
附图说明
图1为本发明各工位布局示意图；
图2为晶圆传送盒中晶圆的单手取放示意图；
图3为晶圆传送盒中晶圆的双手取放示意图；
图4为对接设备上料口中晶圆的单手取放示意图；
图5为对接设备上料口中晶圆的双手取放示意图；
图6为预对准装置工位晶圆的单手取放示意图；
图7为机械手的结构示意图。
图中，FOUP A-第一晶圆传送盒、FOUP B-第二晶圆传送盒、FOUP C-第三晶圆传送盒、Aligner-预对准装置、LLA-第一对接设备上料口、LLB-第二对接设备上料口、1-底座、2-Z轴、3-大臂、4-小臂、5-第一叉手、6-第二叉手。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
下面将以25层FOUP为例，结合示意图，对本设计作进一步说明。
本发明的各工位的分布如图1所示。在机械手的一侧分别设置有三个晶圆传送盒，分别为第一晶圆传送盒FOUP A、第二晶圆传送盒FOUP B、第三晶圆传送盒FOUP C，在机械手的另一侧设置有两个对接设备，每个对接设备上均设有一个上料口，如图1中的第一对接设备上料口LLA和第二对接设备上料口LLB。另外还设置有一个预对准装置Aligner。
机械手的结构如图7所示，包括底座1，与底座连接1，能够升降、旋转的Z轴2，与Z轴连接的机械手的大臂3，与大臂3以同步带关联的小臂4，呈欠驱动结构，连接在小臂末端的第一叉手5和第二叉手6，各经一个电机驱动，能够分别形成各自的自由度。
本实施例中机械手以双手取放的方式，从第一晶圆传送盒FOUP A的1、2层取两个晶圆，如图3-(1)所示；
>校准两个晶圆，利用第一叉手5和第二叉手6分别将两个晶圆置于预对准装置Aligner上进行校准，如图6所示；
>将这两个晶圆放到第一对接设备上料口LLA，如图5-(1)所示；
>同样以双手取放的方式从第一晶圆传送盒FOUP A的3、4层再取出两个晶圆；
>校准上述晶圆；
>把晶圆放到第二对接设备上料口LLB，如图5-(2)所示；
>晶圆在对接设备内完成刻蚀、清洗等工序，再利用机械手从第一对接设备上料口LLA中取出；
>把处理好的晶圆放回第一晶圆传送盒FOUP A的1、2层；
>同样以双手取放的方式，从第一晶圆传送盒FOUP A的5、6层取两个晶圆；
>校准上述晶圆；
>将这两个晶圆放到第一对接设备上料口LLA；
>从第二对接设备上料口LLB中取完成处理的晶圆；
>把这两个晶圆放回第一晶圆传送盒FOUP A的3、4层；
按照这个次序执行，直到第一晶圆传送盒FOUP A的24片晶圆完成循环。
采用同样的方法，从第二晶圆传送盒FOUP B、第三晶圆传送盒FOUP C中取出晶圆，分别如图3-(2)，图3-(3)所示，将其输送至预对准装置进行校准，完成校准步骤后，将晶圆继续输送至对接设备的上料口处，晶圆在对接设备内部完成刻蚀、清洗工序，由机械手输送回晶圆传送盒，完成处理。
实施例2
本实施例中机械手以单手取放的方式，从第一晶圆传送盒FOUP A的25层取晶圆，如图2-(1)所示；
>利用机械手将晶圆置于预对准装置上进行校准，；
>把晶圆放到第一对接设备上料口LLA，如图4-(1)所示；
>从第二晶圆传送盒FOUP B中取出两个处理完成的晶圆；
>把这两个晶圆放回第一晶圆传送盒FOUP A的23、24层；
>从第一对接设备上料口LLA中取出处理好的晶圆；
>把晶圆放回第一晶圆传送盒FOUP A的25层；
采用同样的方法，从第二晶圆传送盒FOUP B、第三晶圆传送盒FOUP C中取出晶圆，分别如图3-(2)，图3-(3)所示，并将其输送至预对准装置进行校准，完成校准步骤后，将晶圆继续输送至对接设备的上料口处，如放到第二对接设备上料口LLB内，如图4-(2)所示。晶圆在对接设备内部完成刻蚀、清洗工序，由机械手输送回晶圆传送盒，完成处理。
按照这个次序执行，直到3个晶圆传送盒的75片晶圆完成循环。
实施例3
一种半导体前置模块晶圆的传输工艺，利用机械手取出晶圆传送盒中的晶圆，将其输送至预对准装置进行校准，完成校准步骤后，将晶圆继续输送至对接设备的上料口处，晶圆在对接设备内部完成刻蚀、清洗工序，由机械手输送回晶圆传送盒，完成处理。
所述的机械手为五轴单臂双叉手机械手，包括：底座，与底座连接，能够升降、旋转的Z轴，与Z轴连接的机械手大臂，与机械手大臂以同步带关联的小臂，呈欠驱动结构，连接在小臂末端的两个叉手，各经一个电机驱动形成各自的自由度。
本实施例中，机械手采用单手取放的方式从晶圆传送盒中取出晶圆、采用单手取放的方式将晶圆置于预对准装置进行校准、采用单手取放的方式将晶圆继续输送至对接设备的上料口。单手取放时，机械手上的一个叉手取放晶圆，另一个叉手旋转到另一侧与第一个叉手形成105度，形成避让，当第二个叉手在取放晶圆时，第一个叉手也做同样的动作。
实施例4
一种半导体前置模块晶圆的传输工艺，采用双手取放的方式从晶圆传送盒中取出晶圆以及将晶圆继续输送至对接设备的上料口。双手取放时机械手上的两个叉手同时取放晶圆，两个叉手的真空度均小于-45kpa，两个两叉手的间距与晶圆传送盒中晶圆的间距均为10mm，机械手在完成一次搬运动作时，可以搬运两片晶圆，将效率提高一倍。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种半导体前置模块晶圆的传输工艺，其特征在于，该工艺利用机械手取出晶圆传送盒中的晶圆，将其输送至预对准装置进行校准，完成校准步骤后，将晶圆继续输送至对接设备的上料口处，晶圆在对接设备内部完成刻蚀、清洗工序，由机械手输送回晶圆传送盒，完成处理。
2.根据权利要求1所述的一种半导体前置模块晶圆的传输工艺，其特征在于，所述的机械手为五轴单臂双叉手机械手，包括：
底座，
与底座连接，能够升降、旋转的Z轴，
与Z轴连接的机械手大臂，
与机械手大臂以同步带关联的小臂，呈欠驱动结构，
连接在小臂末端的两个叉手，各经一个电机驱动形成各自的自由度。
3.根据权利要求1所述的一种半导体前置模块晶圆的传输工艺，其特征在于，所述的晶圆传送盒设有三个，所述的上料口设有两个。
4.根据权利要求2所述的一种半导体前置模块晶圆的传输工艺，其特征在于，所述的机械手采用单手取放的方式从晶圆传送盒中取出晶圆。
5.根据权利要求2所述的一种半导体前置模块晶圆的传输工艺，其特征在于，所述的机械手采用单手取放的方式将晶圆置于预对准装置进行校准。
6.根据权利要求2所述的一种半导体前置模块晶圆的传输工艺，其特征在于，所述的机械手采用单手取放的方式将晶圆继续输送至对接设备的上料口。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的一种半导体前置模块晶圆的传输工艺，其特征在于，单手取放的方式采用以下步骤：机械手上的一个叉手取放晶圆，另一个叉手旋转到另一侧与第一个叉手形成105度，形成避让。
8.根据权利要求2所述的一种半导体前置模块晶圆的传输工艺，其特征在于，所述的机械手采用双手取放的方式从晶圆传送盒中取出晶圆。
9.根据权利要求2所述的一种半导体前置模块晶圆的传输工艺，其特征在于，所述的机械手采用双手取放的方式将晶圆继续输送至对接设备的上料口。
10.根据权利要求8-9中任一项所述的一种半导体前置模块晶圆的传输工艺，其特征在于，双手取放时机械手上的两个叉手同时取放晶圆，两个叉手的真空度均小于-45kpa，两个两叉手的间距与晶圆传送盒中晶圆的间距均为10mm。
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