CN110767587A - 一种晶圆处理装置和上下料方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种晶圆处理装置和上下料方法，处理装置包括：承载结构，所述承载结构包括设有识别标识的承载盘；检测结构，所述检测结构用于检测所述识别标识的位置信息；机械臂，所述机械臂用于从所述承载盘中拾取晶圆，或者将晶圆放置到所述承载盘中；控制结构，所述控制结构用于根据所述位置信息控制所述机械臂拾取或放置晶圆。根据本发明的晶圆处理装置，通过识别标识能够准确地识别承载盘或晶圆的位置，通过控制结构根据位置信息控制机械臂拾取或放置晶圆，从而实现晶圆的拾取、放置以使得晶圆得到转移，可以完成晶圆的上料或卸载，避免操作人员对硅片边缘造成磕碰，提高硅片的良率，减少人力资源的消耗，提高作业效率。
Description
技术领域
本发明涉及晶圆领域，具体涉及一种晶圆处理装置和上下料方法。
背景技术
目前，研磨设备、抛光设备均由操作人员手动作业进行硅片的取放，该过程中操作人员可能对硅片边缘造成磕碰，影响硅片的良率。同时，该方式也大大消耗人力资源，并影响作业效率，效率低，存在安全风险。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种晶圆处理装置和上下料方法，用以解决现有研磨设备、抛光设备均由操作人员手动作业进行硅片的取放，该过程中操作人员易对硅片边缘造成磕碰，影响硅片的良率，大大消耗人力资源，影响作业效率的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
第一方面，根据本发明实施例的晶圆处理装置，包括：
承载结构，所述承载结构包括设有识别标识的承载盘；
检测结构，所述检测结构用于检测所述识别标识的位置信息；
机械臂，所述机械臂用于从所述承载盘中拾取晶圆，或者将晶圆放置到所述承载盘中；
控制结构，所述控制结构用于根据所述位置信息控制所述机械臂拾取或放置晶圆。
其中，所述承载结构还包括：
外销环和内销环，所述外销环与所述内销环同轴设置，所述外销环与所述内销环之间设有至少一个承载盘，所述外销环与所述内销环可旋转以驱动所述承载盘转动，每个所述承载盘上分别设有至少一个用于承载晶圆的内圆环。
其中，所述检测结构包括：
摄像结构，用于当一承载盘停至预定位置时获取所述一承载盘的图像；
处理器，用于根据所述一承载盘的图像获取所述识别标识的位置信息，并根据所述位置信息与所述一承载盘的位置关系获取所述承载盘或晶圆的位置。
其中，所述晶圆处理装置还包括：
第一储存结构，用于储存晶圆；
所述控制结构用于当一承载盘停至第一预设位置时，控制所述机械臂拾取所述第一储存结构中的晶圆并将拾取的晶圆放置于所述一承载盘中。
其中，所述机械臂包括：
夹取结构，用于夹取或放置所述晶圆，所述控制结构用于根据所述位置信息控制所述夹取结构拾取或放置晶圆；
吸附结构，用于吸附或放置所述晶圆，所述控制结构用于根据所述位置信息控制所述吸附结构拾取或放置晶圆。
其中，所述晶圆处理装置还包括：
第二储存结构，用于放置晶圆；
所述控制结构用于当一承载盘停至第二预设位置时，控制所述机械臂拾取所述一承载盘中的晶圆并将拾取的晶圆转移至所述第二储存结构中。
其中，所述晶圆处理装置还包括：
传输车，所述传输车内设有用于盛装水的储存槽；
所述控制结构用于控制所述机械臂拾取所述第二储存结构中的晶圆并将拾取的晶圆放置于所述储存槽中。
其中，所述晶圆处理装置还包括：
研磨结构，用于研磨所述承载盘上的晶圆。
第二方面，根据本发明实施例的晶圆的上下料方法，应用于上述实施例中所述的装置，包括以下步骤：
当承载盘停止时，获取所述承载盘上的所述识别标识的位置信息；
根据所述位置信息控制所述机械臂从所述承载盘中拾取晶圆，或者将晶圆放置到所述承载盘中。
其中，获取所述承载盘上的所述识别标识的位置信息，包括：
获取所述承载盘的图像；
根据所述承载盘的图像获取所述识别标识的位置信息，并根据所述位置信息与所述承载盘的位置关系获取所述承载盘或晶圆的位置。
其中，所述晶圆处理装置还包括：第一储存结构，用于储存晶圆；所述控制结构用于当一承载盘停至第一预设位置时，控制所述机械臂拾取所述第一储存结构中的晶圆并将拾取的晶圆放置于所述一承载盘中；
当一承载盘停至第一预设位置时，控制所述机械臂拾取所述第一储存结构中的晶圆并将拾取的晶圆放置于所述一承载盘中。
其中，所述晶圆处理装置还包括：第二储存结构，用于放置晶圆；所述控制结构用于当一承载盘停至第二预设位置时，控制所述机械臂拾取所述一承载盘中的晶圆并将拾取的晶圆转移至所述第二储存结构中；
当一承载盘停至第二预设位置时，控制所述机械臂拾取所述一承载盘中的晶圆并将拾取的晶圆转移至所述第二储存结构中。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
根据本发明的晶圆处理装置，承载结构包括设有识别标识的承载盘，检测结构用于检测识别标识的位置信息，控制结构用于根据位置信息控制机械臂拾取或放置晶圆，通过识别标识能够准确地识别承载盘的位置，进而识别晶圆的位置，然后，通过控制结构根据位置信息控制机械臂拾取或放置晶圆，从而实现晶圆的拾取、放置以使得晶圆得到转移，既可以完成晶圆的上料，也可以实现晶圆的卸载，该过程中不需要操作人员操作，避免操作人员对硅片边缘造成磕碰，提高硅片的良率，减少人力资源的消耗，提高作业效率。
附图说明
图1为本发明实施例的晶圆处理装置的一个示意图；
图2为本发明实施例的晶圆处理装置的另一个示意图；
图3为本发明实施例的晶圆处理装置中承载盘的一个示意图。
附图标记
承载盘10；识别标识11；外销环12；内销环13；
盘牙检测器14；盘牙15；
机械臂20；夹取结构21；吸附结构22；
晶圆30；摄像结构31；
第一储存结构40；
第二储存结构50；
传输车60。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面具体描述根据本发明实施例的晶圆处理装置。
如图1至图3所示，根据本发明实施例的晶圆处理装置包括承载结构、检测结构、机械臂20和控制结构。
具体而言，承载结构包括设有识别标识11的承载盘10，检测结构用于检测识别标识11的位置信息，机械臂20用于从承载盘10中拾取，或者将晶圆30放置到承载盘10中，控制结构用于根据位置信息控制机械臂20拾取或放置晶圆30。
也就是说，晶圆处理装置主要由承载结构、检测结构、机械臂20和控制结构构成，其中，承载结构中可以包括设有识别标识11的承载盘10，承载结构中可以包括多个识别标识11的承载盘10，比如三个，识别标识11可以为三角形、四边形、十字型以及其他多边形，检测结构可以用于检测识别标识11的位置信息，晶圆30放置于承载盘10时，晶圆30与承载盘10之间的相对位置关系确定，晶圆30与识别标识11之间的位置关系也确定，通过获取识别标识11的位置信息，就可以得到承载盘10或晶圆的位置。机械臂20可以用于从承载盘10中拾取晶圆30，或者将晶圆30放置到承载盘10中，需要转移晶圆时，可以先通过机械臂20拾取承载盘10上的晶圆，然后将晶圆转移至指定位置后放置晶圆，使得晶圆置于指定位置。通过获取识别标识11的位置信息，就可以获取承载盘或晶圆的位置，因此，当承载盘10停止转动时，控制结构可以用于根据识别标识11的位置信息控制机械臂20拾取或放置晶圆，使得机械臂20能够准确地从承载盘10上拾取晶圆，或将晶圆从指定位置转移放置到承载盘10中。
根据本发明实施例的晶圆处理装置，承载结构包括设有识别标识的承载盘，检测结构可以检测识别标识的位置信息，控制结构可以根据位置信息控制机械臂拾取或放置晶圆，通过识别标识能够准确地识别承载盘的位置，进而识别晶圆或承载盘的位置，然后，通过控制结构根据位置信息控制机械臂拾取或放置晶圆，从而实现晶圆的拾取、放置以使得晶圆得到转移，既可以完成晶圆的上料，也可以实现晶圆的卸载，该过程中不需要操作人员操作，避免操作人员对硅片边缘造成磕碰，提高硅片的良率，减少人力资源的消耗，提高作业效率。
在本发明的一些实施例中，如图3所示，承载结构还可以包括外销环12和内销环13，外销环12与内销环13可以同轴设置，外销环12与内销环13之间可以设有至少一个承载盘10，外销环12与内销环13可旋转，以驱动承载盘10转动，进而可以实现晶圆的研磨或抛光，每个承载盘10上可以分别设有至少一个用于承载晶圆的内圆环，可以将晶圆放置于内圆环上，内圆环与识别标识11、承载盘10之间的位置关系确定。可以通过外销环12和内销环13的转速控制承载盘10的运动轨迹，使承载盘10停留预定的原点位置，比如，如图2所示，预定的原点位置可以是正对承载盘10的盘牙的位置，同时，可以通过检测结构检测承载盘10上的一个盘牙是否回到预定的原点位置。承载盘10上的一个盘牙回到预定的原点位置后，可以通过机械臂20拾取晶圆，完成一个承载盘的拾可以通过外销环12和内销环13控制承载盘10移动，使得下一个承载盘10的一个盘牙移动至预定的原点位置，进而通过机械臂20拾取晶圆。
在本发明的另一些实施例中，检测结构可以包括摄像结构31和处理器，摄像结构31可以位于承载结构的上方，可以固定在一个位置，摄像结构31可以用于当一承载盘10停至预定位置时获取该承载盘10的图像，处理器可以用于根据该承载盘10的图像获取识别标识11的位置信息，并根据位置信息与该承载盘10的位置关系获取承载盘10或晶圆的位置。识别标识11与承载盘10、晶圆在图像中可以呈高对比状态，处理器通过图像获取识别标识11在图像中的位置，获取识别标识11与承载盘10之间的位置关系，进而获取承载盘10或晶圆的位置，以便于机械臂20能够准确地从承载盘10中拾取晶圆，或向承载盘10中放置晶圆。
如图3所示，晶圆处理装置还可以包括盘牙检测器14，盘牙检测器14可以邻近承载盘10的外周设置，盘牙检测器14可以用于当检测到一承载盘10的盘牙15时确定该承载盘10停至预定位置，摄像结构31可以获取该承载盘10的图像。为了更加准确定判定承载盘10的位置，可以通过盘牙检测器14来检测指定盘牙，进而准确判断承载盘的位置。
在本发明的实施例中，如图1所示，晶圆处理装置还可以包括第一储存结构40，第一储存结构40可以用于储存晶圆，控制结构可以用于当一承载盘10停至第一预设位置时，控制机械臂20拾取第一储存结构40中的晶圆，并将拾取的晶圆放置于该承载盘10中。也即是，可以先将晶圆放置于第一储存结构40中，当需要研磨晶圆时，可以通过检测结构检测一承载盘10上的识别标识11的位置信息，可以根据位置信息来获取该承载盘10的位置，从而使得控制结构控制机械臂20从第一储存结构40中拾取晶圆，并将拾取的晶圆准确地放置于该承载盘10中。
根据本发明的一些实施例，机械臂20可以包括夹取结构21和吸附结构22，夹取结构21可以用于夹取或放置晶圆，控制结构可以用于根据位置信息控制夹取结构21拾取或放置晶圆，比如，夹取结构21可以从第一储存结构40中夹取晶圆，通过机械臂20将夹取的晶圆转移至指定位置时，控制结构可以控制夹取结构21放置晶圆于指定位置。吸附结构22可以用于吸附或放置晶圆，控制结构可以用于根据位置信息控制吸附结构22拾取或放置晶圆，比如，晶圆在承载盘10中时，晶圆不易被夹取，可以通过吸附来拾取晶圆，可以通过真空吸附，吸附结构22可以包括吸附盘，吸附盘可以与真空装置连通，通过吸附盘来吸附晶圆，便于将晶圆从承载盘10上拾取，避免由于夹取晶圆导致的对晶圆的损伤。
根据本发明的另一些实施例，如图2所示，晶圆处理装置还可以包括第二储存结构50，第二储存结构50可以用于放置晶圆；控制结构可以用于当一承载盘10停至第二预设位置时，控制机械臂20拾取该承载盘10中的晶圆，并将拾取的晶圆转移至第二储存结构50中，比如，晶圆研磨结束后，一个承载盘10停止转动并停至第二预设位置，通过获取该承载盘10上的识别标识11来获取该承载盘10的位置，可以获取该承载盘10上晶圆的位置，通过机械臂20拾取该承载盘10中的晶圆，使得机械臂20能够准确地拾取晶圆，并将拾取的晶圆转移至第二储存结构50中。
在本发明的实施例中，如图2所示，晶圆处理装置还可以包括传输车60，传输车60内可以设有用于盛装水的储存槽；通过控制结构可以控制机械臂20拾取第二储存结构50中的晶圆，并将拾取的晶圆放置于储存槽中。可以在晶圆研磨结束后，承载盘10停止转动，可以通过机械臂20拾取承载盘10中的晶圆，然后将拾取的晶圆转移至第二储存结构50中，再通过控制结构控制机械臂20拾取第二储存结构50中的晶圆，并将拾取的晶圆放置于储存槽中，储存槽中可以装有水或溶液，以便将晶圆置于水或溶液中，防止晶圆受到污染或损害，避免晶圆表面干燥。
在实际应用过程中，晶圆可通过自动搬送机构或人员放置片盒中至上料单元，机械臂的夹爪可以从上料单元抓取晶圆，放置到第一储存结构40中，此过程可在晶圆加工过程中完成，不占用设备整体节拍时间。机械臂20可从第一储存结构40中通过吸附结构直接吸附晶圆放置至主设备的承载盘10上的内圆环内。完成晶圆加工后，一个承载盘停止后指定的盘牙回到原点位置，可以通过检测结构检测识别标志来确定承载盘或晶圆的位置，然后机械臂的吸附结构从承载盘上吸附晶圆，并将吸附的晶圆放置至第二储存结构50中，然后机械臂抓取第二储存结构50中的晶圆放置至传输车60的水槽内。
可选地，晶圆处理装置还可以包括研磨结构，研磨结构可以用于研磨承载盘10上的晶圆，研磨结构可以设置于承载盘10的上方。
根据本发明实施例的晶圆的上下料方法，应用于上述实施例中所述的装置，晶圆的上下料方法包括以下步骤：当承载盘10停止时，获取承载盘10上的识别标识11的位置信息，并根据位置信息与该承载盘10的位置关系获取承载盘10或晶圆的位置；根据位置信息控制机械臂20从承载盘10中拾取晶圆，或者将晶圆放置到承载盘10中。
也即是，可以通过检测结构检测识别标识11的位置信息，晶圆放置于承载盘10时，晶圆与承载盘10之间的相对位置关系确定，晶圆与识别标识11之间的位置关系也确定，当承载盘10停止时，通过获取识别标识11的位置信息，就可以得到承载盘10或晶圆的位置，有多个承载盘10时可以先获取一个承载盘10的位置。需要转移晶圆时，可以先通过机械臂20拾取承载盘10上的晶圆，然后将晶圆转移至指定位置后放置晶圆，使得晶圆置于指定位置。当承载盘10停止时，获取承载盘10上的识别标识11的位置信息，并根据位置信息与该承载盘10的位置关系获取承载盘10或晶圆的位置，通过获取识别标识11的位置信息，就可以获取晶圆或承载盘10的位置，当承载盘10停止转动时，控制结构可以根据识别标识11的位置信息控制机械臂20拾取或放置晶圆，使得机械臂20能够准确地从预设位置拾取晶圆或放置晶圆至预设位置。通过识别标识能够准确地识别承载盘的位置，进而识别晶圆或承载盘的位置，然后，通过控制结构根据位置信息控制机械臂拾取或放置晶圆，从而实现晶圆的拾取、放置以使得晶圆得到转移，既可以完成晶圆的上料，也可以实现晶圆的卸载，该过程中不需要操作人员操作，避免操作人员对硅片边缘造成磕碰，提高硅片的良率，减少人力资源的消耗，提高作业效率。
在本发明的实施例中，获取承载盘10上的识别标识11的位置信息，可以包括：
获取承载盘10的图像；根据承载盘10的图像获取识别标识11的位置信息。可以通过摄像结构获取承载盘10的图像，处理器可以根据承载盘10的图像获取识别标识11的位置信息，识别标识11与承载盘10、晶圆在图像中呈高对比状态，处理器可以通过图像获取识别标识11在图像中的位置，获取识别标识11与承载盘10之间的位置关系，进而获取承载盘11或晶圆的位置，以便于机械臂20能够准确地拾取或放置晶圆。
在本发明的一些实施例中，晶圆处理装置可以包括第一储存结构40，第一储存结构40用于储存晶圆，控制结构用于当一承载盘10停至第一预设位置时，控制机械臂拾取第一储存结构40中的晶圆并将拾取的晶圆放置于该承载盘10中；当一承载盘10停至第一预设位置时，控制机械臂20拾取第一储存结构40中的晶圆，并将拾取的晶圆放置于该承载盘10中，以便于通过机械臂20将第一储存结构40中的晶圆放置于该承载盘10中，不需要操作人员，能够自动识别晶圆和承载盘10的位置。
在本发明的另一些实施例中，晶圆处理装置可以包括第二储存结构50，第二储存结构50可以用于放置晶圆，控制结构可以用于当一承载盘10停至第二预设位置时，控制机械臂20拾取该承载盘10中的晶圆，并将拾取的晶圆转移至第二储存结构50中；也即是，当一承载盘10停至第二预设位置时，控制机械臂20拾取该承载盘10中的晶圆并将拾取的晶圆转移至第二储存结构50中，以便于通过机械臂20将该承载盘10中的晶圆转移至第二储存结构50中，能够自动识别晶圆和承载盘10的位置，不需要操作人员。
除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种晶圆处理装置，其特征在于，包括：
承载结构，所述承载结构包括设有识别标识的承载盘；
检测结构，所述检测结构用于检测所述识别标识的位置信息；
机械臂，所述机械臂用于从所述承载盘中拾取晶圆，或者将晶圆放置到所述承载盘中；
控制结构，所述控制结构用于根据所述位置信息控制所述机械臂拾取或放置晶圆。
2.根据权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述承载结构还包括：
外销环和内销环，所述外销环与所述内销环同轴设置，所述外销环与所述内销环之间设有至少一个承载盘，所述外销环与所述内销环可旋转以驱动所述承载盘转动，每个所述承载盘上分别设有至少一个用于承载晶圆的内圆环。
3.根据权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述检测结构包括：
摄像结构，用于当一承载盘停至预定位置时获取所述一承载盘的图像；
处理器，用于根据所述一承载盘的图像获取所述识别标识的位置信息，并根据所述位置信息与所述一承载盘的位置关系获取所述承载盘或晶圆的位置。
4.根据权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，还包括：
第一储存结构，用于储存晶圆；
所述控制结构用于当一承载盘停至第一预设位置时，控制所述机械臂拾取所述第一储存结构中的晶圆并将拾取的晶圆放置于所述一承载盘中。
5.根据权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述机械臂包括：
夹取结构，用于夹取或放置所述晶圆，所述控制结构用于根据所述位置信息控制所述夹取结构拾取或放置晶圆；
吸附结构，用于吸附或放置所述晶圆，所述控制结构用于根据所述位置信息控制所述吸附结构拾取或放置晶圆。
6.根据权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，还包括：
第二储存结构，用于放置晶圆；
所述控制结构用于当一承载盘停至第二预设位置时，控制所述机械臂拾取所述一承载盘中的晶圆并将拾取的晶圆转移至所述第二储存结构中。
7.根据权利要求6所述的晶圆处理装置，其特征在于，还包括：
传输车，所述传输车内设有用于盛装水的储存槽；
所述控制结构用于控制所述机械臂拾取所述第二储存结构中的晶圆并将拾取的晶圆放置于所述储存槽中。
8.根据权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，还包括：
研磨结构，用于研磨所述承载盘上的晶圆。
9.一种晶圆的上下料方法，应用于如权利要求1-8中任一项所述的装置，其特征在于，包括以下步骤：
当承载盘停止时，获取所述承载盘上的所述识别标识的位置信息；
根据所述位置信息控制所述机械臂从所述承载盘中拾取晶圆，或者将晶圆放置到所述承载盘中。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，获取所述承载盘上的所述识别标识的位置信息，包括：
获取所述承载盘的图像；
根据所述承载盘的图像获取所述识别标识的位置信息，并根据所述位置信息与所述承载盘的位置关系获取所述承载盘或晶圆的位置。
11.根据权利要求9所述的方法，应用于如权利要求4所述的装置，其特征在于，当一承载盘停至第一预设位置时，控制所述机械臂拾取所述第一储存结构中的晶圆并将拾取的晶圆放置于所述一承载盘中。
12.根据权利要求9所述的方法，应用于如权利要求6所述的装置，其特征在于，当一承载盘停至第二预设位置时，控制所述机械臂拾取所述一承载盘中的晶圆并将拾取的晶圆转移至所述第二储存结构中。
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