CN109300828A - 一种晶圆的传输系统及传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种晶圆传输系统及传输方法，属于微电子技术领域。用于解决现有技术中不同尺寸晶圆在特定尺寸晶圆加工设备上加工的问题时无法进行传输的问题。该传输系统包括用于打开和关闭第一晶圆密封盒的第一开盒机构和第二晶圆密封盒的第二开盒机构；用于将晶圆从第一晶圆密封盒中转移至第二晶圆密封盒的机械手；用于控制所述机械手和开盒机构的控制单元。本发明一种晶圆传输系统及传输方法，能够完成不同尺寸的晶圆在不同密封盒之间的传输，同时也兼顾了相同尺寸晶圆在相同尺寸的晶圆在相同密封盒之间的传输。适应同样尺寸晶圆的分批或合批操作，或者不同尺寸晶圆在特定尺寸晶圆加工设备上加工的问题。

Description

一种晶圆的传输系统及传输方法

技术领域

本发明属于微电子技术领域，具体涉及一种晶圆的传输系统及传输方法。

背景技术

集成电路行业使用能够隔绝污染的特殊密封盒来盛放晶圆(Wafer)，并且其规格需要严格遵循全球统一的。半导体设备与材料的国际性组织(SEMI)规定盛放12寸晶圆所用的密封盒是FOUP(Front Opening Unified Pod，前开式标准箱)，而盛放8寸晶圆的容器由整个工厂的初始设计来决定是敞开式还是密封式，当使用密封式容器的时候需要生产设备配套的开盒机构SMIF(Standard Mechanical Interface)，相应的盛放8寸晶圆的密封盒叫做SMIF Pod。一般来说FOUP和SMIF Pod只起到密封作用，而晶圆本身是放置在内部有若干槽位的支架(Cassette)上。12寸密封盒(FOUP)和内部支架(Cassette)固定为一体，无法拆卸，而8寸晶圆密封盒(SMIF Pod)和支架为独立结构。

晶圆本身对洁净度有极高的要求，一般为1级，而集成电路工厂内部保持高洁净度需要极高的成本，因此可能会设计为100级或1000级。这种情况下，晶圆就需要使用内部环境为1级的密封盒FOUP或密封盒SMIF Pod来盛放，当在不同的生产设备之间进行转运时容器处于关闭状态，当在特别设备进行生产时，设备会配有专门的开盒机构；其中，适用于12寸晶圆密封盒的开盒机构为Loadport，适用于8寸晶圆密封盒的开盒机构为SMIF。

一般情况下晶圆在大规模生产时以25片左右为一批(Lot)。在新晶圆入厂投产，或整个生产流程结束出厂时会需要更换晶圆的容器。在生产过程中的抽检或测试，以及遇到产品报废等特殊情况时，需要对一批晶圆进行分批或合批操作。这时就需要一种能够在两个容器之间进行传送的晶圆传输机(Sorter)。

已有的晶圆传输机都只能进行一种尺寸晶圆(8寸或12寸)的传输，而无法实现两种尺寸晶圆的兼容传输。

目前集成电路行业的主流材料为12寸晶圆，且正朝着18寸方向发展。但近两年来8寸晶圆产品的市场需求逆势而上，有了较大的发展，这就使得对生产8寸晶圆设备的需求有了很大提高。但因生产8寸晶圆的设备大都老旧，而且绝大部分设备商也已停产8寸晶圆设备，新建的8寸晶圆生产线不得不在一部分工艺段使用12寸晶圆设备来生产8寸晶圆。

但生产12寸晶圆设备的前端上料对应12寸晶圆密封盒FOUP所对应的开盒机构(Loadport)，该开盒机构无法放置8寸晶圆密封盒SMIF Pod，为了解决这个问题，人们开发出了外观尺寸为标准12寸晶圆密封盒，但内部支架可以放置8寸晶圆的兼容密封盒(Adaptor FOUP)。此种兼容密封盒可以容纳8寸晶圆，同时又可以作为12寸晶圆密封盒放置于生产12寸晶圆设备的上料口进行生产操作。

因此，在一个既有8寸晶圆设备又有12寸晶圆设备的生产线内会存在三种晶圆密封盒：12寸晶圆密封盒(FOUP)，8寸晶圆密封盒(SMIF Pod)，兼容密封盒(Adaptor FOUP)。

传统的8寸或12寸晶圆传输系统因为存在上料口(只有8寸晶圆开盒机构SMIF或只有12寸开盒机构Loadport)的限制，无法实现将8寸晶圆由密封盒SMIF Pod传送到兼容密封盒Adaptor FOUP中。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的晶圆传输机只能进行一种尺寸晶圆的传输，而无法实现两种尺寸晶圆的兼容传输的问题，而提供一种晶圆的传输系统及传输方法。

解决上述问题所采用的技术方案是：

本发明首先提供一种晶圆传输系统，包括：

用于打开和关闭第一晶圆密封盒的第一开盒机构和第二晶圆密封盒的第二开盒机构；

用于将晶圆从第一晶圆密封盒中转移至第二晶圆密封盒的机械手；

用于控制所述机械手和开盒机构的控制单元。

优选的，所述机械手具有成像单元，用于将机械手扫描的图像传输至控制单元。

优选的，所述第一晶圆密封盒与所述第二晶圆密封盒为同类尺寸的晶圆密封盒。

优选的，所述第一晶圆密封盒与所述第二晶圆密封盒为不同类尺寸的晶圆密封盒。

优选的，所述第一晶圆密封盒为容纳第一尺寸晶圆的密封盒或容纳第二尺寸晶圆的密封盒；所述第二晶圆密封盒为兼容密封盒；

所述兼容密封盒能容纳第一尺寸的晶圆，并能被第二尺寸晶圆密封盒对应的开盒机构所打开或关闭。

优选的，所述第一尺寸晶圆的密封盒为8寸晶圆密封盒；所述第二尺寸晶圆的密封盒为12寸晶圆密封盒。

本发明还提供一种上述晶圆传输系统的传输方法，包括以下步骤：

1)将装有晶圆的第一晶圆密封盒放置在对应的第一开盒机构上，将空载的第二晶圆密封盒放置在对应的第二开盒机构上；

2)控制单元控制第一开盒机构和第二开盒机构将第一晶圆密封盒和第二晶圆密封盒打开，机械手上的成像单元将晶圆的数量和位置信息传输至控制单元；

3)控制单元选定需要传输的晶圆位置和数量，将相应的指令发送给机械手；

4)机械手按照指令从第一晶圆密封盒中取出指定晶圆，然后放置在第二晶圆密封盒的指定槽位；

5)传输完成后，机械手的成像单元向控制单元发送进行成像信息，控制单元确认晶圆的位置和数量，而后第一开盒机构和第二开盒机构关闭对应的第一晶圆密封盒和第二晶圆密封盒。

本发明的有益效果

本发明提供的晶圆传输系统及传输方法，能够完成不同尺寸的晶圆在不同密封盒之间的传输，同时也兼顾了相同尺寸晶圆在相同尺寸的晶圆在相同密封盒之间的传输，能适应同样尺寸晶圆的分批或合批操作，或者不同尺寸晶圆在特定尺寸晶圆加工设备上加工的问题。

附图说明

图1为本发明一种晶圆传输系统的结构原理示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

本发明提供一种晶圆传输系统，如图1所示，包括用于打开和关闭第一晶圆密封盒的第一开盒机构和第二晶圆密封盒的第二开盒机构，及用于将晶圆从第一晶圆密封盒中转移至第二晶圆密封盒的机械手；用于控制所述机械手和开盒机构的控制单元。

其中，所述的第一开盒机构和第二开盒机构分别对应相同尺寸或不同尺寸晶圆密封盒，能够将不同类尺寸的晶圆密封盒，打开和关闭，从而完成不同尺寸晶圆的传输。例如，8寸晶圆密封盒对应8寸晶圆密封盒的开盒机构，12寸晶圆密封盒对应12寸晶圆密封盒的开盒机构，18寸晶圆密封盒对应18寸晶圆密封盒的开盒机构等等，所述的第一开盒机构和第二开盒机构的结构为现有技术常规的即可，没有特殊限制。

本实施方式所述机械手具有成像单元，用于将机械手扫描的图像传输至控制单元，所述的成像单元能够与控制单元的信息交流，方便控制单元对机械手的控制。

本实施方式所述第一晶圆密封盒与所述第二晶圆密封盒为同类尺寸的晶圆密封盒。这样能在同一尺寸的晶圆的不同晶圆密封盒之间进行晶圆的传输。例如，8寸晶圆或8寸晶圆的之间进行传输，或12寸晶圆或12寸晶圆的之间进行传输。

本实施方式所述第一晶圆密封盒与所述第二晶圆密封盒为不同类尺寸的晶圆密封盒。这样能在不同尺寸的晶圆的不同晶圆密封盒之间进行晶圆的传输。例如，8寸晶圆或12寸晶圆的之间进行传输，或12寸晶圆或18寸晶圆的之间进行传输等等。这样适应在同一生产线的不同尺寸晶圆加工设备之间对晶圆进行加工。

优选的，所述第一晶圆密封盒为容纳第一尺寸晶圆的密封盒或容纳第二尺寸晶圆的密封盒；所述第二晶圆密封盒为兼容密封盒；所述兼容密封盒能容纳第一尺寸的晶圆，并能被第二尺寸晶圆密封盒对应的开盒机构所打开或关闭。这样就能使不同尺寸的晶圆就能放置与各自的对应的密封盒中，并且被对应的开盒机构打开，在同一晶圆传输系统中完成不同尺寸晶圆的传输。所述的兼容密封盒的结构为现有技术常规的即可，没有特殊限制。

本实施方式所述的第一尺寸晶圆密封盒，第二尺寸晶圆密封盒可以为任意不同尺寸的晶圆的密封盒。优选的，所述第一尺寸晶圆的密封盒为8寸晶圆密封盒；所述第二尺寸晶圆的密封盒为12寸晶圆密封盒。

本发明还提供一种上述晶圆传输系统的传输方法，包括以下步骤：

1)将装有晶圆的第一晶圆密封盒放置在对应的第一开盒机构上，将空载的第二晶圆密封盒放置在对应的第二开盒机构上；

2)控制单元控制第一开盒机构和第二开盒机构将第一晶圆密封盒和第二晶圆密封盒打开，机械手上的成像单元将晶圆的数量和位置信息传输至控制单元；

3)控制单元选定需要传输的晶圆位置和数量，将相应的指令发送给机械手；

4)机械手按照指令从第一晶圆密封盒中取出指定晶圆，然后放置在第二晶圆密封盒的指定槽位；

5)传输完成后，机械手的成像单元向控制单元发送进行成像信息，控制单元确认晶圆的位置和数量，而后第一开盒机构和第二开盒机构关闭对应的第一晶圆密封盒和第二晶圆密封盒。

具体地，下面以8寸晶圆从8寸晶圆密封盒向兼容密封盒中传输，以方便12寸晶圆加工设备对8寸晶圆进行加工处理为例，介绍晶圆传输系统的组成和其传输方法。

实施例1

晶圆传输系统包括：8寸晶圆密封盒的开盒机构，12寸晶圆密封盒开盒机构，带有成像单元的机械手；用于控制所述机械手和开盒机构的控制单元。

根据具体应用环境，还需能够维持洁净度为1级的微环境以及相应的操作界面(显示器)。

具体传输方法如下：

1)操作员将装有8寸晶圆的密封盒放置在8寸晶圆密封盒对应的开盒机构SMIF上，将空载兼容密封盒放置在12寸晶圆开盒机构Loadport上；

2)两个开盒机构分别将SMIF Pod和Adaptor FOUP自动打开，机械手臂上的扫描传感器进行扫描确认晶圆数量和位置；

控制单元控制开盒机构将8寸晶圆密封盒和兼容密封盒打开，机械手上的成像单元将晶圆的数量和位置信息传输至控制单元；

3)控制单元选定需要传输的晶圆位置和数量，将相应的指令发送给机械手；

4)机械手按照指令从8寸晶圆密封盒中取出指定晶圆，然后放置在兼容密封盒的指定槽位；

5)传输完成后，机械手的成像单元向控制单元发送进行成像信息，控制单元确认晶圆的位置和数量，而后开盒机构关闭对应的晶圆密封盒。

应当理解的是，其他不同尺寸晶圆之间的传输可以按上述方法进行，当在同一尺寸晶圆的不同密封盒之间同样可以参照上述方法进行。不再一一赘述。

本发明提供的晶圆传输系统及传输方法，其中，能够完成不同尺寸的晶圆在不同密封盒之间的传输，同时也兼顾了相同尺寸晶圆在相同尺寸的晶圆在相同密封盒之间的传输。适应同样尺寸晶圆的分批或合批操作，或者不同尺寸晶圆在特定尺寸晶圆加工设备上加工的问题。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种晶圆传输系统，其特征在于，包括：

用于打开和关闭第一晶圆密封盒的第一开盒机构和第二晶圆密封盒的第二开盒机构；

用于将晶圆从第一晶圆密封盒中转移至第二晶圆密封盒的机械手；

用于控制所述机械手和开盒机构的控制单元。

2.根据权利要求1所述的一种晶圆传输系统，其特征在于，所述机械手具有成像单元，用于将机械手扫描的图像传输至控制单元。

3.根据权利要求1所述的一种晶圆传输系统，其特征在于，所述第一晶圆密封盒与所述第二晶圆密封盒为同类尺寸的晶圆密封盒。

4.根据权利要求1所述的一种晶圆传输系统，其特征在于，所述第一晶圆密封盒与所述第二晶圆密封盒为不同类尺寸的晶圆密封盒。

5.根据权利要求4所述的一种晶圆传输系统，其特征在于，所述第一晶圆密封盒为容纳第一尺寸晶圆的密封盒或容纳第二尺寸晶圆的密封盒；所述第二晶圆密封盒为兼容密封盒；

所述兼容密封盒能容纳第一尺寸的晶圆，并能被第二尺寸晶圆密封盒对应的开盒机构所打开或关闭。

6.根据权利要求5所述的一种晶圆传输系统，其特征在于，所述第一尺寸晶圆的密封盒为8寸晶圆密封盒；所述第二尺寸晶圆的密封盒为12寸晶圆密封盒。

7.根据权利要求1-6任何一项上述晶圆传输系统的传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将装有晶圆的第一晶圆密封盒放置在对应的第一开盒机构上，将空载的第二晶圆密封盒放置在对应的第二开盒机构上；

2)控制单元控制第一开盒机构和第二开盒机构将第一晶圆密封盒和第二晶圆密封盒打开，机械手上的成像单元将晶圆的数量和位置信息传输至控制单元；

3)控制单元选定需要传输的晶圆位置和数量，将相应的指令发送给机械手；

4)机械手按照指令从第一晶圆密封盒中取出指定晶圆，然后放置在第二晶圆密封盒的指定槽位；

5)传输完成后，机械手的成像单元向控制单元发送进行成像信息，控制单元确认晶圆的位置和数量，而后第一开盒机构和第二开盒机构关闭对应的第一晶圆密封盒和第二晶圆密封盒。