CN108695220A - 一种多功能高效倒片机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多功能高效倒片机，包括机架、片盒平台、执行器、升降运动直线模组、左右运动直线模组、前后运动直线模组和控制模块；控制模块用于控制升降运动直线模组、左右运动直线模组和前后运动直线模组运动；前后运动直线模组以及左右运动直线模组分别与机架相固定连接；升降运动直线模组与前后运动直线模组相固定连接；片盒平台与左右运动直线模组相固定连接；片盒平台上沿左右运动直线模组运动方向设有两个供片盒定位的工位；还包括用于检测晶圆片是否突出片盒的突出检测模块、用于检测片盒内装片是否异常的装片异常检测模块以及用于检测片盒是否为空盒的自反射传感器；本发明的优点在于，自动化程度高，具有多功能，倒片效率高。

Description

一种多功能高效倒片机
技术领域
本发明涉及晶圆片生产辅助装置技术领域，具体涉及一种多功能高效倒片机。
背景技术
在半导体行业中，晶圆片体在做不同工艺前后会更换承载晶圆的片盒，倒片机是一种用于将晶圆片从一个片盒内转载至另一个片盒内的设备，便于进行后面的加工工序。
片盒内片层间隙较小，并且层数很多，逐层倒片效率太低，并且也容易出现斜片，叠片等异常放置问题；逐层倒片，或手动一体式倒片，无法做到自动化和智能化识别，存在效率低下的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多功能高效倒片机，用以改善现有逐层倒片效率低、倒片不规整的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种倒片机，包括机架，还包括片盒平台、执行器、升降运动直线模组、左右运动直线模组、前后运动直线模组和控制模块；
升降运动直线模组、左右运动直线模组以及前后运动直线模组分别与控制模块之间建立通信连接，控制模块用于控制升降运动直线模组、左右运动直线模组和前后运动直线模组运动；
前后运动直线模组以及左右运动直线模组分别与机架相固定连接；
升降运动直线模组与前后运动直线模组相固定连接；
片盒平台与左右运动直线模组相固定连接；
执行器与升降运动直线模组相固定连接；
片盒平台上沿左右运动直线模组运动方向设有两个供片盒定位的工位。
本发明进一步设置为：所述执行器上固定连接有至少两层夹持末端。
本发明进一步设置为：倒片机还包括突出检测模块，突出检测模块包括片子突出检测传感器发射端和片子突出检测传感器接收端；
片子突出检测传感器发射端具有两个且分别位于所述片盒平台的两个工位上；
片子突出检测传感器接收端与机架相固定连接且位于片子突出检测传感器发射端的正上方；
片盒内的晶圆片突出片盒后可遮挡在片子突出检测传感器发射端和片子突出检测传感器接收端之间。
本发明进一步设置为：倒片机还包括装片异常检测模块，装片异常检测模块包括提升机构和传感器检测头，传感器检测头与提升机构相连接，提升机构用于带动传感器检测头竖直运动以对片盒内的晶圆片逐个扫描检测。
本发明进一步设置为：所述提升机构包括导向柱、连接板、传感器安装杆、从动轮、主动轮、同步带和电机；
导向柱与机架相竖直固定连接，连接板与导向柱相竖直滑动连接，传感器安装杆竖直固定连接在连接板上面；
主动轮与电机的输出轴相固定连接，从动轮位于主动轮的正上方且与机架相转动连接，同步带传动缠绕在主动轮和从动轮上；
同步带与连接板相固定连接。
本发明进一步设置为：倒片机还包括一对自反射传感器，两个自反射传感器分别固定连接在所述片盒平台的两个工位对应位置，自反射传感器的光电信号发射方向朝上，装有晶圆片的片盒在工位上定位后，晶圆片遮挡在自反射传感器的光电发射端口正上方。
本发明进一步设置为：倒片机还包括信号灯，信号灯用于提示操作人员倒片机当前的运行状态。
本发明进一步设置为：倒片机还包括操作按钮，所述升降运动直线模组、所述左右运动直线模组以及所述前后运动直线模组分别与操作按钮之间相电连接。
本发明进一步设置为：倒片机还包括急停按钮，所述升降运动直线模组、所述左右运动直线模组以及所述前后运动直线模组分别与急停按钮之间相电连接。
一种片盒装片异常的检测方法，采用上述倒片机，将装有晶圆片的片盒定位在片盒平台上，提升机构带动传感器检测头竖直运动以对片盒内的晶圆片逐个扫描检测，传感器检测头根据被遮挡的时间间隔的长短来判断片盒内是否存在叠片、斜片或空片的情况。
本发明具有如下优点：
1、控制模块可控制升降运动直线模组、前后运动直线模组以及左右运动直线模组运动使执行器的夹持末端与片盒内的晶圆片相对齐，能够实现自动化的功能；
2、突出检测模块可检测片盒内的晶圆片是否突出片盒，可避免晶圆片突出片盒后受重力作用下垂导致执行器夹持末端与下垂过度的晶圆片相顶触或碰撞；
3、装片异常检测模块可检测出片盒内装片情况，判断片盒内是否存在斜片、叠片或空片的情况；
4、自反射传感器可检测出两个工位上哪个片盒为空盒，哪个片盒为装有晶圆片的片盒，便于执行器运动至与装有晶圆片的片盒对齐，将晶圆片从片盒内取出搬运至空盒内；
5、信号灯便于操作人员及时准确判断倒片机当前的运行状态，便于及时应对突发情况；
6、通过控制按钮可实现手动控制前后运动直线模组、升降运动直线模组以及左右运动直线模组运动，便于应对临时情况或对直线模组的位置进行微调或校正；
7、急停按钮可在发生紧急情况下，如执行器的夹持末端与晶圆片发生碰撞后可按下急停按钮，使倒片机停止工作，便于维护；
8、执行器上固定连接有多层夹持末端，可一次性夹持多片晶圆片，提高工作效率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是体现机架内部结构的示意图；
图3是体现前后运动直线模组与升降运动直线模组以及执行器之间装配关系的示意图；
图4是体现左右运动直线模组与片盒平台之间连接结构的示意图；
图5是体现提升机构结构的示意图；
图6是体现片子突出检测传感器发射端和片子突出检测传感器接收端相对片盒的位置关系的示意图。
其中，
1、机架；
2、片盒平台；21、定位块；22、缺口；
3、执行器；31、夹持末端；
4、信号灯；
5、操作按钮；
6、急停按钮；
7、控制模块；
8、前后运动直线模组；
9、左右运动直线模组；
101、升降运动直线模组；
102、传感器检测头；
103、提升机构；1031、导向柱；1032、连接板；1033、传感器安装杆；1034、从动轮；1035、主动轮；1036、同步带；1037、电机；
104、突出检测模块；1041、片子突出检测传感器发射端；1042、片子突出检测传感器接收端；
105、自反射传感器；
106、片盒。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例
一种多功能高效倒片机，如图1所示，包括机架1、片盒平台2和执行器3，片盒平台2用于摆放片盒106，片盒平台2上设有两个用于固定片盒106的工位，执行器3用于将其中一个工位上的片盒106中的晶圆片搬运到另一个工位上的片盒106中。机架1外面连接有信号灯4、操作按钮5和急停按钮6，信号灯4用于闪亮提示操作人员倒片机的当前运行状态，操作按钮5用于手动控制执行器3的运行或微调(校正执行器3相对于片盒平台2的位置)，升降运动直线模组101、左右运动直线模组9以及前后运动直线模组8分别与急停按钮6之间相电连接，急停按钮6用于在紧急情况下控制倒片机停止。
执行器3靠近片盒平台2的一端水平固定连接有多层夹持末端31(至少两层，可一次性至少夹持两片晶圆片)，可一次性夹持多片晶圆片，提高工作效率。
片盒平台2上表面上固定连接有若干个定位块21，片盒106摆放在片盒平台2上之后，定位块21可分别与片盒106的侧面相抵接以限制片盒106沿水平方向运动，从而对片盒106进行定位，便于后续对片盒106内晶圆片的检测和搬运工作。
结合图2，机架1内设有控制模块7、前后运动直线模组8、左右运动直线模组9以及升降运动直线模组101，前后运动直线模组8、左右运动直线模组9以及升降运动直线模组101分别与控制模块7之间建立通信连接，控制模块7用于控制前后运动直线模组8、左右运动直线模组9和升降运动直线模组101运动，下文中提到的“前”、“后”、“左”、“右”、均以图1中视图方向作为参考，“升降”是以图1中视图方向的竖直方向作为参考，其中，机架1在安装有控制按钮的一侧所朝的方向为前。升降运动直线模组101、左右运动直线模组9以及前后运动直线模组8分别与操作按钮5之间相电连接，通过操作按钮5可手动控制升降运动直线模组101、左右运动直线模组9以及前后运动直线模组8的运动。
控制模块7与机架1相固定连接，结合图3，前后运动直线模组8与机架1相水平固定连接，升降运动直线模组101竖直固定连接在前后运动直线模组8的滑块(图中未标出)上，前后运动直线模组8工作时可带动升降运动直线模组101竖直运动。执行器3与升降运动直线模组101的滑块(图中未标出)相固定连接，升降运动直线模组101工作时可带动执行器3竖直运动。
结合图4，左右运动直线模组9与机架1相水平固定连接，左右运动直线模组9上的滑块(图中未标出)运动方向与前后运动直线模组8上的滑块运动方向相垂直。片盒平台2的下表面与左右运动直线模组9的滑块相固定连接，左右运动直线模组9工作时可带动片盒平台2左右运动。
倒片机还包括装片异常检测模块，如图5所示，装片异常检测模块包括传感器检测头102和提升机构103，提升机构103包括导向柱1031、连接板1032、传感器安装杆1033、从动轮1034、主动轮1035、同步带1036和电机1037，导向柱1031与机架1相竖直固定连接，连接板1032与导向柱1031相竖直滑动连接，传感器安装杆1033具有一对，传感器安装杆1033竖直固定连接在连接板1032上面；电机1037与机架1相固定连接，主动轮1035与电机1037的输出轴相固定连接，从动轮1034位于主动轮1035的正上方且与机架1相转动连接，同步带1036传动缠绕在主动轮1035和从动轮1034上；同步带1036与连接板1032相固定连接，电机1037工作时，依次带动主动轮1035、同步带1036、从动轮1034已经连接板1032运动，从而带动传感器安装杆1033竖直运动。
片盒平台2上开设有两对缺口22，当片盒平台2左右运动移动至其中一个工位时，传感器安装杆1033可向上运动并穿过缺口22伸至片盒平台2的上方。传感器检测头102具有两个且分别固定连接在两个传感器安装杆1033的顶端，两个传感器检测头102通过光电信号对射传感(如采用对射光电传感器)，对射方向为水平，传感器安装杆1033带动传感器检测头102由片盒106的底部逐渐向上运动，片盒106内的晶圆片位于两个传感器检测头102之间，传感器检测头102随传感器安装杆1033从片盒106的底部逐渐向上运动，对多层晶圆片依次扫描检测。传感器检测头102与电脑或控制模块7之间建立通信连接，可将检测信号传输至电脑，当晶圆片出现斜片时(晶圆片两端高度不同，在竖直方向上发生倾斜)，传感器检测头102被隔断的时间间隔增大，通过电脑计算传感器检测头102向上运动的时间、速度和被遮挡时间可判断出发生斜片的晶圆片在片盒106内对位的位置。当晶圆片出现叠片时(片盒106的同一个卡槽内插入有相互叠放在一起的至少两个晶圆片)，通过电脑计算出传感器检测头102信号被遮挡的时间间隔，可判断出是否为叠片情况。当片盒106内出现空片时(片盒106内某个卡槽没有晶圆片或整个片盒106内没有晶圆片)，传感器检测头102竖直运动过程中被遮挡的时间间隔增大，通过电脑计算可准确判断出是否为空片情况并找出空片卡槽对应的位置。
倒片机还包括突出检测模块104，突出检测模块104包括片子突出检测传感器发射端1041和片子突出检测传感器接收端1042。片子突出检测传感器发射端1041具有一对且分别固定连接在片盒平台2靠近执行器3的一端，两个片子突出检测传感器发射端1041分别位于片盒平台2上两个工位上，结合图1，片子突出检测传感器接收端1042固定连接在机架1上，片子突出检测传感器接收端1042位于其中一个片子突出检测传感器发射端1041的正上方。装有晶圆片的片盒106摆放在片盒平台2的其中一个工位上后且位于片子突出检测传感器接收端1042正下方时，若片盒106内的晶圆片突出盒体，则会遮挡住片子突出检测传感器发射端1041向片子突出检测传感器接收端1042传递光电信号，从而判断晶圆片是否突出片盒106。
工作原理：结合图6，将片盒106放置于带定位槽(图中未标出)的片盒平台2上，通过定位块21对片盒106进行定位，片子突出检测传感器发射端1041和片子突出检测传感器接收端1042可检测待检测片子是否突出片盒106，光电对射传感器可检测片子凸出片盒106下垂的情况以及是否存在斜片、空片以及叠片的异常装片情况。片盒平台2上还固定连接有一对自反射传感器105，自反射传感器105分别设置在片盒平台2的两个工位上，自反射传感器105光电信号发射方向朝上，装有晶圆片的片盒106在工位上定位后，晶圆片遮挡在自反射传感器105光电信号发射端口的正上方，可检测识别空片盒106和满载片盒106，传感器识别完成之后，如出现异常问题，信号灯4亮起红色灯光；当传感器检测无误，信号灯4亮起绿色灯光。按下启动按钮，左右运动直线模组9左右移动，将满载片盒106对准执行器3，运动完成。
电机1037上电转动带动传感器检测头102竖直运动对片盒106内的晶圆片逐个扫描检测，此扫描可检出片盒106内片子状况，按照传感器检测头102触发时间长短识别片子重叠、斜搭片或空片等情况，当出现片子重叠，斜搭片等异常状态，信号灯4亮起红灯，停止后续取放片运动；当扫描检测无误，自动进行后续的取放片运动。升降运动直线模组101带动执行器3降至片子下部，前后运动直线模组8带动升降运动直线模组101和执行器3向前运动，当执行器3移动到片子下方，升降运动直线模组101将执行器3抬起，执行器3将片盒106内的所有片子抬起，使片子下表面离开片盒106，保持此高度，前后运动直线模组8带动升降运动直线模组101和执行器3向后运动，收回到设备腔体内，左右运动直线模组9左右移动，将空载片盒106对准执行器3，进行放片流程(取片逆向流程)。放片完成后，扫描模块再次对片盒106内片子进行扫描，再次确认其状态。在控制模块7部分预留对接口，可通过RS232、RS485或网口等进行扫描片盒106数据的读取。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种倒片机，包括机架(1)，其特征是：还包括片盒平台(2)、执行器(3)、升降运动直线模组(101)、左右运动直线模组(9)、前后运动直线模组(8)和控制模块(7)；
升降运动直线模组(101)、左右运动直线模组(9)以及前后运动直线模组(8)分别与控制模块(7)之间建立通信连接，控制模块(7)用于控制升降运动直线模组(101)、左右运动直线模组(9)和前后运动直线模组(8)运动；
前后运动直线模组(8)以及左右运动直线模组(9)分别与机架(1)相固定连接；
升降运动直线模组(101)与前后运动直线模组(8)相固定连接；
片盒平台(2)与左右运动直线模组(9)相固定连接；
执行器(3)与升降运动直线模组(101)相固定连接；
片盒平台(2)上沿左右运动直线模组(9)运动方向设有两个供片盒(106)定位的工位。
2.根据权利要求1所述的倒片机，其特征是：所述执行器(3)上固定连接有至少两层夹持末端(31)。
3.根据权利要求1所述的倒片机，其特征是：倒片机还包括突出检测模块(104)，突出检测模块(104)包括片子突出检测传感器发射端(1041)和片子突出检测传感器接收端(1042)；
片子突出检测传感器发射端(1041)具有两个且分别位于所述片盒平台(2)的两个工位上；
片子突出检测传感器接收端(1042)与机架(1)相固定连接且位于片子突出检测传感器发射端(1041)的正上方；
片盒(106)内的晶圆片突出片盒(106)后可遮挡在片子突出检测传感器发射端(1041)和片子突出检测传感器接收端(1042)之间。
4.根据权利要求1所述的倒片机，其特征是：倒片机还包括装片异常检测模块，装片异常检测模块包括提升机构(103)和传感器检测头(102)，传感器检测头(102)与提升机构(103)相连接，提升机构(103)用于带动传感器检测头(102)竖直运动以对片盒(106)内的晶圆片逐个扫描检测。
5.根据权利要求4所述的倒片机，其特征是：所述提升机构(103)包括导向柱(1031)、连接板(1032)、传感器安装杆(1033)、从动轮(1034)、主动轮(1035)、同步带(1036)和电机(1037)；
导向柱(1031)与机架(1)相竖直固定连接，连接板(1032)与导向柱(1031)相竖直滑动连接，传感器安装杆(1033)竖直固定连接在连接板(1032)上面；
主动轮(1035)与电机(1037)的输出轴相固定连接，从动轮(1034)位于主动轮(1035)的正上方且与机架(1)相转动连接，同步带(1036)传动缠绕在主动轮(1035)和从动轮(1034)上；
同步带(1036)与连接板(1032)相固定连接。
6.根据权利要求1所述的倒片机，其特征是：倒片机还包括一对自反射传感器(105)，两个自反射传感器(105)分别固定连接在所述片盒平台(2)的两个工位对应位置，自反射传感器(105)的光电信号发射方向朝上，装有晶圆片的片盒(106)在工位上定位后，晶圆片遮挡在自反射传感器(105)的光电发射端口正上方。
7.根据权利要求1所述的倒片机，其特征是：倒片机还包括信号灯(4)，信号灯(4)用于提示操作人员倒片机当前的运行状态。
8.根据权利要求1所述的倒片机，其特征是：倒片机还包括操作按钮(5)，所述升降运动直线模组(101)、所述左右运动直线模组(9)以及所述前后运动直线模组(8)分别与操作按钮(5)之间相电连接。
9.根据权利要求1所述的倒片机，其特征是：倒片机还包括急停按钮(6)，所述升降运动直线模组(101)、所述左右运动直线模组(9)以及所述前后运动直线模组(8)分别与急停按钮(6)之间相电连接。
10.一种片盒装片异常的检测方法，采用权利要求1至9中任意一种倒片机，其特征是：将装有晶圆片的片盒(106)定位在片盒平台(2)上，提升机构(103)带动传感器检测头(102)竖直运动以对片盒(106)内的晶圆片逐个扫描检测，传感器检测头(102)根据被遮挡的时间间隔的长短来判断片盒(106)内是否存在叠片、斜片或空片的情况。
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