CN111128823A - 一种半导体圆片的转移方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半导体圆片的转移方法，包括以下步骤：S1、提供一个转移装置和载片盘；S2、转移夹具移动到取片工位的工艺腔的上方；S3、转移夹具下降到下止点；S4、转移夹具收拢，卡舌从缺口中逐渐进入到圆片的底部并支撑圆片；S5、转移夹具上升将圆片提出工艺腔；S6、转移夹具水平移动到放片工位的工艺腔的上方；S7、转移夹具下降将圆片放入到工艺腔内；S8、转移夹具扩张后上升移动到取片工位。该转移方法可以更好的转移半导体圆片，从而省略了三个顶针和驱动顶针的升降装置，从而动作更加可靠，减少维修成本。

Description

一种半导体圆片的转移方法
技术领域
本发明涉及一种半导体圆片的转移方法，用于半导体技术领域。
背景技术
随着我国经济建设的快速发展，市场对于圆片的需求量日益增大，由此便带动了半导体圆片加工行业的迅猛发展。在半导体的技术领域中，半导体圆片一般为硅圆片或者其他半导体的圆片。
目前，转移方法都通过可以升降和平移的转移夹具来时间圆片的移动，而转移夹具采用的是U字形的支撑环，一般与圆片支撑，也有在支撑环上利用负压的作用来吸附半导体圆片，这种转移方法虽然可以用到大部分的半导体的加工工艺中，用来转移半导体圆片，但是在半导体刻蚀的工艺中，在加工工位上放置一个载片盘，该载片盘上设置有用于支撑被加工的圆片的工艺腔，载片盘下部设有升降装置，该升降装置上插有用于支撑圆片的顶针。在送片时，支撑环支撑圆盘由转移机械手带动使圆片高于载片盘的上表面一定距离；此时，位于上方的升降装置通过顶针把支撑环上的圆片托起，转移夹具随后退出，而后，升降装置向下移动，把圆片平稳地放到载片盘的工艺腔内开始加工；加工完成后，升降装置向上移动，将圆片托起到一定高度，转移夹具的支撑环重新伸入到圆片的底部将圆片取走。然目前的这种转移方法存在的问题是：这种转移方法需要配套处于工艺腔内的升降装置和三个顶针，同时还需要顶升的动作，这样方法导致动作比较复杂的同时，三个顶针容易损坏，由于三个顶针和升降装置是处于载片盘的下方，是处于加工工位，其结构处于内部，维修起来非常麻烦。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种半导体圆片的转移方法，该转移方法可以更好的转移半导体圆片，从而省略了三个顶针和驱动顶针的升降装置，从而动作更加可靠，减少维修成本。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种半导体圆片的转移方法，包括以下步骤：
S1、提供一个半导体圆片转移装置和载片盘；
该转移装置具有在水平方向和竖直方向都可移动的转移夹具；所述转移夹具包括支臂和安装于支臂上的用于夹持圆片的圆环状的夹环，该夹环包括若干段夹环段，每个夹环段的一端设置有弧形的插杆，另一端设置有与弧形插杆适配的插孔，每个夹环段的插杆插入另一个相邻的夹环段的插孔内形成环状结构，每个夹环段的内侧底部均设置有卡舌，该卡舌的底部与夹环段的底部平齐，卡舌的内侧厚度由内而外逐渐增大，所述支臂和各夹环段上安装有驱动夹环段开合的开合机构；转移夹具初始状态为扩张状态；
载片盘上设置有放置了圆片的工艺腔，所述工艺腔上设置有与卡舌一一对应匹配的缺口；
S2、转移夹具移动到取片工位的工艺腔的上方；
S3、转移夹具下降到下止点，此时卡舌与缺口对应并处于圆片的下方；
S4、转移夹具收拢，卡舌从缺口中逐渐进入到圆片的底部并支撑圆片；
S5、转移夹具上升将圆片提出工艺腔；
S6、转移夹具水平移动到放片工位的工艺腔的上方；
S7、转移夹具下降将圆片放入到工艺腔内，放片的过程中卡舌依旧与缺口对应，当圆片放置到工艺腔的腔底时，卡舌处于缺口内；
S8、转移夹具扩张后上升移动到取片工位。
采用了上述技术方案后，本发明的效果是：该转移方法摒弃了目前的U形支撑环来来支撑圆片，利用可以收拢或扩张的夹环来进行夹持圆片，并且通过卡舌来支撑圆片，使圆片处于夹环的范围内保证在移动过程中圆片的平稳，而通过该转移方法就无需在利用三根顶针将圆片从工艺腔中顶升，这样减少了顶针和升降装置，提高了系统的可靠性。
其中优选的，所述转移夹具的扩张方式是通过处于压缩状态的压缩弹簧的弹力扩张，转移夹具的收拢是通过牵引钢丝的收卷将夹环段箍紧，这样，通过压缩弹簧的扩张弹力来带动各夹环段张开，而通过牵引钢丝的收卷来实现收缩，这样扩张和收缩都能很好的实现，结构的可靠性也高。
其中优选的，所述缺口包括贯穿载片盘的工艺腔的腔壁的腔壁缺口和设置腔底的腔底缺口，该腔底缺口的形状和卡舌的形状相同，卡舌下降时先经过腔壁缺口后进入到腔底缺口，而卡舌收拢的过程中顶推圆盘使其从腔底分离后被卡舌支撑，该缺口的设置非常方便卡舌从外至内卡入到圆片的底部。
其中优选的，所述载片盘上圆周均布了多个工艺腔，载片盘由旋转动力装置驱动使工艺腔逐个停留在取片工位，这样就能实现工艺的连续化生产。
其中优选的，所述卡舌的上表面为平面且各卡舌的上表面处于同一水平面，卡舌的的上表面水平支撑圆片，这样使用了该转移方法后卡舌能更稳定的支撑圆片，而圆片处于水平状态下其受到的夹持力也会更均匀，减少碎片的风险。
其中优选的，所述工艺腔的腔底高于载片盘的盘面，所述腔底缺口贯穿工艺腔的腔底直至载片盘的盘面，卡舌的下表面与夹环段的底部平齐，转移夹具下降到卡舌与载片盘的盘面接触时停止，这样该工艺腔的设置，方便卡舌准确下降到下止点，从而方便卡舌进入到圆片的底部。
其中优选的，所述转移夹具的收拢夹持力通过控制牵引钢丝的收卷长度实现收拢力的控制；同时当压缩弹簧被完全被压缩时，该收拢状态达到极限，且极限状态下的收拢力小于圆片极限夹持力的1/4，这样，利用上述两种方式来控制收拢力，从而有效的避免了夹持力过大而造成圆片破损的现象。
其中优选的，所述转移夹具的夹环段的内侧面和卡舌的表面均设置有聚四氟乙烯涂层，这样有效的提高耐磨性。
其中优选的，该转移方法用于半导体圆片的刻蚀工艺中。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是实施本转移方法的转移装置的立体图；
图2是实施本转移方法的转移夹具的俯视图；
图3是图1在A-A处的放大示意图；
图4是夹环段的立体图；
附图中：1.底座；2.升降气缸；3.密封波纹管；4.第一曲臂；5.第二曲臂；6.转移夹具；61.安装底座；62.支架；63.收卷轮；64.减速电机；65.导向轮；66.支臂；67.夹环段；671.插孔；672.插杆；68.卡舌；681.上表面；69.压缩弹簧；610.牵引钢丝；611.钢丝贯穿孔部。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
一种半导体圆片的转移方法，包括以下步骤：
S1、提供一个半导体圆片转移装置和载片盘；
该转移装置具有在水平方向和竖直方向都可移动的转移夹具6；这样转移夹具6就可以在X、Y、Z三个方向移动，使圆片转移到任意工位，所述转移夹具6包括支臂和安装于支臂上的用于夹持圆片的圆环状的夹环，该夹环包括若干段夹环段67，每个夹环段67的一端设置有弧形的插杆，另一端设置有与弧形插杆适配的插孔，每个夹环段67的插杆插入另一个相邻的夹环段67的插孔内形成环状结构，每个夹环段67的内侧底部均设置有卡舌68，该卡舌68的底部与夹环段67的底部平齐，卡舌68的内侧厚度由内而外逐渐增大，所述支臂和各夹环段67上安装有驱动夹环段67开合的开合机构；转移夹具6初始状态为扩张状态；
载片盘上设置有放置了圆片的工艺腔，所述工艺腔上设置有与卡舌68一一对应匹配的缺口；
S2、转移夹具6移动到取片工位的工艺腔的上方；
S3、转移夹具6下降到下止点，此时卡舌68与缺口对应并通过了该缺口，卡舌68处于圆片的下方；
S4、转移夹具6收拢，卡舌68从缺口中逐渐进入到圆片的底部并共同支撑圆片；
S5、转移夹具6上升将圆片提出工艺腔；
S6、转移夹具6水平移动放片工位的工艺腔的上方；
S7、转移夹具6下降将圆片放入到工艺腔内，放片的过程中卡舌68依旧与缺口对应，当圆片放置到工艺腔的腔底时，卡舌68处于缺口内；
S8、转移夹具6扩张后上升移动到取片工位，此时圆片完全放入到了放片工位的工艺腔内。
采用了上述技术方案后，本发明的效果是：该转移方法摒弃了目前的U形支撑环来来支撑圆片，利用可以收拢或扩张的夹环来进行夹持圆片，并且通过卡舌68来支撑圆片，使圆片处于夹环的范围内保证在移动过程中圆片的平稳，而通过该转移方法就无需在利用三根顶针将圆片从工艺腔中顶升，这样减少了顶针和升降装置，提高了系统的可靠性。
其中本实施例中，所述转移夹具6的扩张方式是通过处于压缩状态的压缩弹簧69的弹力扩张，转移夹具6的收拢是通过牵引钢丝610的收卷将夹环段67箍紧，这样，通过压缩弹簧69的扩张弹力来带动各夹环段67张开，而通过牵引钢丝610的收卷来实现收缩，这样扩张和收缩都能很好的实现，结构的可靠性也高。
所述缺口包括贯穿载片盘的工艺腔的腔壁的腔壁缺口和设置腔底的腔底缺口，该腔底缺口的形状和卡舌68的形状相同，而腔壁缺口的尺寸只要能容纳卡舌68升降通过即可，卡舌68下降时先经过腔壁缺口后进入到腔底缺口，而卡舌68收拢的过程中顶推圆盘使其从腔底分离后被卡舌68支撑，该缺口的设置非常方便卡舌68从外至内卡入到圆片的底部。所述卡舌68的上表面为平面且各卡舌68的上表面处于同一水平面，卡舌68的的上表面水平支撑圆片，这样使用了该转移方法后卡舌68能更稳定的支撑圆片，而圆片处于水平状态下其受到的夹持力也会更均匀，减少碎片的风险。所述工艺腔的腔底高于载片盘的盘面，所述腔底缺口贯穿工艺腔的腔底直至载片盘的盘面，卡舌68的下表面与夹环段67的底部平齐，转移夹具6下降到卡舌68与载片盘的盘面接触时停止，这样该工艺腔的设置，方便卡舌68准确下降到下止点，从而方便卡舌68进入到圆片的底部。
所述载片盘上圆周均布了多个工艺腔，载片盘由旋转动力装置驱动使工艺腔逐个停留在取片工位，这样，当某个工艺腔在取片工位时，另外的某个工艺腔则处于加工工位，这样加工和取片可以同步进行，减少等待时间，这样就能实现工艺的连续化生产。
所述转移夹具6的收拢夹持力通过控制牵引钢丝610的收卷长度实现收拢力的控制；同时当压缩弹簧69被完全被压缩时，该收拢状态达到极限，且极限状态下的收拢力小于圆片极限夹持力的1/4，这样，利用上述两种方式来控制收拢力，从而有效的避免了夹持力过大而造成圆片破损的现象。
再如图1至图4所示，附图中公开了实现上述转移方法的一种半导体圆片的转移装置，包括底座1，所述底座1上安装转移机械手，所述转移机械手的执行端上安装有转移夹具6，所述转移机械手控制转移夹具6在取片工位和放置工位之间偏摆和升降。
其中，本实施例转移装置可以在普通的环境下运行，还可以在真空的环境下运行。比如在半导体圆片的刻蚀过程中就在真空的环境下运行。
所述转移夹具6包括支臂66和安装于支臂66上的用于夹持圆片的圆环状的夹环，所述支臂66安装于转移机械手的末端，该夹环包括若干段夹环段67，每个夹环段67的一端设置有弧形的插杆672，另一端设置有与弧形插杆672适配的插孔671，每个夹环段67的插杆672插入另一个相邻的夹环段67的插孔671内形成环状结构，每个夹环段67的内侧底部均设置有卡舌68，该卡舌68的底部与夹环段67的底部平齐，卡舌68的内侧厚度由内而外逐渐增大，其中两个相邻的夹环段67安装于支臂66上，所述支臂66和各夹环段67上安装有驱动夹环段67开合的开合机构，所述取片工位上设置有载片盘，所述载片盘上设置有用于放置圆片的工艺腔，所述工艺腔的腔壁上设置有与卡舌68一一对应匹配的缺口。
其中，所述支臂66包括第一支臂和第二支臂，该第一支臂和第二支臂的一端滑动安装于安装底座61上且分别安装有导向轮65，其中该第一支臂和第二支臂的一端滑动安装于安装底座61的具体结构为：在安装底座61的上表面681设置有支架62，支架62包括两根立柱，立柱的上端安装有水平且相互平行的安装杆，所述第一支臂和第二支臂的底部设置有两个安装筒，所述第一支臂和第二支臂通过安装筒套装在安装杆上实现滑动，所述第一支臂和第二支臂的夹角为1-2°之间。而第一支臂和第二支臂具有一定的角度，这样可以使夹环段67在收拢或张开时，带有导向轮65的那一端的第一支臂和第二支臂之间的滑动幅度就比较小，这样更有利于钢丝的运行和收卷。
第一支臂和第二支臂之间设置方便第一支臂和第二支臂相互滑动的导向结构，第一支臂和第二支臂的另一端与相邻的两个夹环段67的一端固定连接，所述牵引钢丝610绕各夹环段67的外周一圈后再经过导向轮65后缠绕在收卷轮63上。所述导向结构包括导向杆，该导向杆贯穿第一支臂和第二支臂之间。
如图1和图3所示，所述开合机构包括套装于每个插杆672上的压缩弹簧69，各夹环段67的外周安装有牵引钢丝610，所述支臂66上安装有驱动牵引钢丝610收卷或放卷的收放卷动力装置。所述收放卷动力装置包括安装于支臂66上的减速电机64，该减速电机64的输出轴上安装有收卷轮63，所述牵引钢丝610卷绕在收卷轮63上，该收卷轮63由减速电机64驱动正反转。每个夹环段67的外周均设置有钢丝贯穿孔部611，所述第一支臂和第二支臂上设置有沿其长度方向延伸的穿线通道，所述牵引钢丝610穿过各钢丝贯穿孔部611和穿线通道。
而所述卡舌68为三角形状的卡舌68，卡舌68的上表面681设置成平面。
所述载片盘上的工艺腔的数量为多个，所述多个工艺孔相对于载片盘的圆心圆周均布，所述载片盘由旋转动力装置驱动。所述每个缺口均包括相互连通的侧缺口和底缺口，侧缺口设置于工艺腔侧壁，底缺口设置于工艺腔腔底构成槽口结构。
在如图1所示，所述转移机械手包括竖直升降安装于底座1上的升降杆，该升降杆与底座1底部的升降气缸2的活塞杆连接，所述升降杆的上端安装有偏摆机械手，所述升降杆的外部套装有密封波纹管3，利用密封波纹管3就可以使升降杆的滑动部位密封，从而适合真空环境。而偏摆机械手则为目前的现有技术在专利号为：200910242381.3和专利号201010523079.8中公开了几种偏摆机械手的具体结构。本实施例中的偏摆机械手采用201010523079.8中图1的结构，其包括第一曲臂4和第二曲臂5，第一曲臂4一端通过轴承转动安装于升降杆上，另一端与第二曲臂5的一端通过轴承转动连接，第二曲臂5的另一端通过轴承转动安装有所述的安装底座61，第一曲臂4和第二曲臂5的内部分别安装有步进电机和同步带，以此实现旋转和伸缩。而本实施例中的偏摆机械手从新松机器人自动化股份有限公司公司市购所得，其结构为清楚的。
本实施例中提到的各种电机、同步带、收卷轮63等均为目前的常规技术，在2008年4月北京第五版第二十八次印刷的《机械设计手册第五版》中详有记载，其结构清楚明了。
本实施例中提到的气路系统、伺服电机等执行装置、齿轮传动机构、丝杠螺母机构均为目前的常规技术，在2008年4月北京第五版第二十八次印刷的《机械设计手册第五版》中详细的公开了气缸、电机以及其他传动机构的具体结构和原理和其他的设计，属于现有技术，其结构清楚明了，2008年08月01日由机械工业出版社出版的现代实用气动技术第3版SMC培训教材中就详细的公开了真空元件、气体回路和程序控制，表明了本实施例中的气路结构也是现有的技术，清楚明了，在2015年07月01日由化学工业出版社出版的《电机驱动与调速》书中也详细的介绍了电机的控制以及行程开关，因此，电路、气路连接都是清楚。
以上所述实施例仅是对本发明的优选实施方式的描述，不作为对本发明范围的限定，在不脱离本发明设计精神的基础上，对本发明技术方案作出的各种变形和改造，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种半导体圆片的转移方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、提供一个半导体圆片转移装置和载片盘；
该转移装置具有在水平方向和竖直方向都可移动的转移夹具；所述转移夹具包括支臂和安装于支臂上的用于夹持圆片的圆环状的夹环，该夹环包括若干段夹环段，每个夹环段的一端设置有弧形的插杆，另一端设置有与弧形插杆适配的插孔，每个夹环段的插杆插入另一个相邻的夹环段的插孔内形成环状结构，每个夹环段的内侧底部均设置有卡舌，该卡舌的底部与夹环段的底部平齐，卡舌的内侧厚度由内而外逐渐增大，所述支臂和各夹环段上安装有驱动夹环段开合的开合机构；转移夹具初始状态为扩张状态；
载片盘上设置有放置了圆片的工艺腔，所述工艺腔上设置有与卡舌一一对应匹配的缺口；
S2、转移夹具移动到取片工位的工艺腔的上方；
S3、转移夹具下降到下止点，此时卡舌与缺口对应并处于圆片的下方；
S4、转移夹具收拢，卡舌从缺口中逐渐进入到圆片的底部并支撑圆片；
S5、转移夹具上升将圆片提出工艺腔；
S6、转移夹具水平移动到放片工位的工艺腔的上方；
S7、转移夹具下降将圆片放入到工艺腔内，放片的过程中卡舌依旧与缺口对应，当圆片放置到工艺腔的腔底时，卡舌处于缺口内；
S8、转移夹具扩张后上升移动到取片工位。
2.如权利要求1所述的一种半导体圆片的转移方法，其特征在于：所述转移夹具的扩张方式是通过处于压缩状态的压缩弹簧的弹力扩张，转移夹具的收拢是通过牵引钢丝的收卷将夹环段箍紧。
3.如权利要求2所述的一种半导体圆片的转移方法，其特征在于：所述缺口包括贯穿载片盘的工艺腔的腔壁的腔壁缺口和设置腔底的腔底缺口，该腔底缺口的形状和卡舌的形状相同，卡舌下降时先经过腔壁缺口后进入到腔底缺口，而卡舌收拢的过程中顶推圆盘使其从腔底分离后被卡舌支撑。
4.如权利要求3所述的一种半导体圆片的转移方法，其特征在于：所述载片盘上圆周均布了多个工艺腔，载片盘由旋转动力装置驱动使工艺腔逐个停留在取片工位。
5.如权利要求4所述的一种半导体圆片的转移方法，其特征在于：所述卡舌的上表面为平面且各卡舌的上表面处于同一水平面，卡舌的的上表面水平支撑圆片。
6.如权利要求5所述的一种半导体圆片的转移方法，其特征在于：所述工艺腔的腔底高于载片盘的盘面，所述腔底缺口贯穿工艺腔的腔底直至载片盘的盘面，卡舌的下表面与夹环段的底部平齐，转移夹具下降到卡舌与载片盘的盘面接触时停止。
7.如权利要求6所述的一种半导体圆片的转移方法，其特征在于：所述转移夹具的收拢夹持力通过控制牵引钢丝的收卷长度实现收拢力的控制；同时当压缩弹簧被完全被压缩时，该收拢状态达到极限，且极限状态下的收拢力小于圆片极限夹持力的1/4。
8.如权利要求7所述的一种半导体圆片的转移方法，其特征在于：所述转移夹具的夹环段的内侧面和卡舌的表面均设置有聚四氟乙烯涂层。
9.如权利要求8所述的一种半导体圆片的转移方法，其特征在于：该转移方法用于半导体圆片的刻蚀工艺中。
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