CN111354668A - 硅片传输系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硅片传输系统及方法，该硅片传输系统用于在片库、预处理机构和工件台之间传输硅片，该硅片传输系统包括：旋转机械手、垂直交接手和直线交接手，旋转机械手被配置为能够从片库取待预对准的硅片传送至预处理机构，旋转机械手还能够从直线交接手取检测完的硅片传送至片库；垂直交接手被配置为能够从工件台上方取检测完的硅片；直线交接手被配置为能够从预处理机构取完成预对准的待检测硅片至工件台，并从垂直交接手取检测完的硅片传送至旋转机械手。上述硅片传输系统能够节省硅片传输时间，提高硅片传输产率，能够与高速工件台、大视场镜头、双工件台等工况匹配，提高光刻机/检测机产率。相应地，本发明还提供一种硅片传输方法。

Description

硅片传输系统及方法
技术领域
本发明涉及集成电路制造领域，尤其涉及一种硅片传输系统及方法。
背景技术
近年来，随着半导体行业的发展，对半导体加工工艺流程产率的要求越来越高。硅片传输产率是影响半导体加工工艺流程产率(具体包括光刻机产率及检测机产率)的重要因素，为提升光刻机/检测机产率，传统技术中不断提高传输机械手的运动性能，以满足光刻机/检测机产率要求。然而，随着工件台提速，镜头视场增大，双工件台等生产方式的实施，单纯通过提升传输机械手的运动性能已无法与高速工件台、大视场镜头、双工件台等工况匹配，硅片传输产率成为光刻机/检测机产率提升的瓶颈之一。
发明内容
本发明的目的在于提出一种硅片传输系统，以克服传统硅片传输系统存在的传输产率低，影响光刻机/检测机产率的技术问题。
本发明的另一目的在于提出一种硅片传输方法，能够提高硅片传输产率，提高光刻机/检测机产率。
为达此目的，一方面本发明采用以下技术方案：
一种硅片传输系统，用于在片库、预处理机构和工件台之间传输硅片，该硅片传输系统包括：
旋转机械手，旋转机械手被配置为能够从片库取待预对准的硅片传送至预处理机构，旋转机械手还能够从直线交接手取检测完的硅片传送至片库；
垂直交接手，垂直交接手被配置为能够从工件台上方取检测完的硅片；
直线交接手，直线交接手被配置为能够从预处理机构取完成预对准的待检测硅片至工件台，并从垂直交接手取检测完的硅片传送至旋转机械手。
在其中一个实施例中，直线交接手包括：
移动块，移动块能沿第一方向移动；
第一升降驱动元件，设置在移动块上并能在移动块上沿与第一方向垂直的第二方向移动；以及
承片板，由第一升降驱动元件驱动在与第一方向和第二方向垂直的第三方向上移动。
在其中一个实施例中，承片板包括交接部，交接部上设置有第一吸盘。
在其中一个实施例中，交接部在第一方向上的长度小于工件台上相邻的两个支撑柱之间在第一方向上的垂直距离。
在其中一个实施例中，预处理机构包括圆形的吸附盘，旋转机械手具有圆弧形的片叉，交接部上开设有圆弧交接槽，圆弧交接槽的内圆直径大于预处理机构的吸附盘的外圆直径，圆弧交接槽的外圆直径小于旋转机械手的片叉的内圆直径。
在其中一个实施例中，承片板还包括沿第二方向设置的连接部连接部的一端与第一升降驱动元件连接，另一端与交接部连接。
在其中一个实施例中，第一升降驱动元件为升降气缸。
在其中一个实施例中，垂直交接手包括由上至下依次连接的第二升降驱动元件、第三升降驱动元件和第二吸盘。
在其中一个实施例中，第二升降驱动元件和第三升降驱动元件均为升降气缸。
在其中一个实施例中，第二吸盘为伯努利吸盘。
在其中一个实施例中，直线交接手和垂直交接手上均设置有传感器，用于检测直线交接手和垂直交接手上是否吸附有硅片。
在其中一个实施例中，旋转机械手为双臂圆柱坐标旋转手。
在其中一个实施例中，预处理机构包括旋转轴、吸附盘、预对准光机组件和底板，其中，旋转轴和预对准光机组件均设置在底板上，吸附盘固定在旋转轴上。
在其中一个实施例中，预处理机构还包括切换气缸，切换气缸设置在底板上，预对准光机组件固定在切换气缸上。
在其中一个实施例中，直线交接手还被配置为在预处理机构对硅片预对准的过程中带动硅片移动，对硅片进行偏心量补偿。
另一方面，本发明还提供一种基于上述任一项的硅片传输系统的硅片传输方法，包括以下步骤：
垂直交接手从工件台上取检测完的硅片，并暂存硅片；
直线交接手上待检测的硅片至工件台；
垂直交接手下检测完的硅片至直线交接手。
又一方面，本发明还提供一种基于上述任一项的硅片传输系统的硅片传输方法，包括以下步骤：
直线交接手下检测完的硅片至旋转机械手的下片叉；
直线交接手从预处理机构上取预对准完的待检测的硅片；
旋转机械手上片叉上待检测未预对准的硅片至预处理机构；
旋转机械手下片叉下检测完的硅片至片库。
再一方面，本发明还提供一种基于上述任一项的硅片传输系统的硅片传输方法，包括以下步骤：
垂直交接手从工件台上取检测完的硅片，并暂存硅片；
直线交接手上待检测的硅片至工件台；
垂直交接手下检测完的硅片至直线交接手；
直线交接手下检测完的硅片至旋转机械手的下片叉；
直线交接手从预处理机构上取预对准完的待检测的硅片；
旋转机械手上片叉上待检测未预对准的硅片至预处理机构；
旋转机械手下片叉下检测完的硅片至片库。
上述的硅片传输系统包括旋转机械手、直线交接手和垂直交接手，旋转机械手能够从片库取待预对准的硅片传送至预处理机构，旋转机械手还能够从直线交接手取检测完的硅片传送至片库。直线交接手能够从预处理机构取完成预处理的待检测硅片至工件台，并从垂直交接手取检测完的硅片传送给旋转机械手。垂直交接手能够从工件台正上方取检测完的硅片，并将检测完的硅片传送给直线交接手。上述的硅片传输系统通过直线交接手从预处理机构上取完成预处理的待检测硅片至工件台，并通过直线交接手和垂直交接手分别完成工件台上片和取片，旋转机械手不需要与工件台交接，能够减轻旋转机械手的传输压力，并且，直线交接手、垂直交接手和旋转机械手可以并行动作，能够节省硅片传输时间，提高硅片传输产率。另外，垂直交接手直接从工件台正上方取检测完的硅片，无需升降工件台上的支撑柱即可完成工件台下片交接，能够减少工件台交接时间，进一步提高硅片传输产率。与传统硅片传输系统相比，上述硅片传输系统能够节省硅片传输时间，提高硅片传输产率，能够与高速工件台、大视场镜头、双工件台等工况匹配，提高光刻机/检测机产率。
基于上述硅片传输系统的硅片传输方法能够节省硅片传输时间，提高硅片传输产率，从而提高光刻机/检测机产率。
附图说明
图1是一个实施例中硅片传输系统的结构示意图；
图2是一个实施例中硅片传输系统的结构俯视图；
图3是一个实施例中硅片传输系统的结构侧视图；
图4是一个实施例中预处理机构的结构侧视图；
图5是一个实施例中预处理机构的结构俯视图；
图6是一个实施例中直线交接手的结构示意图；
图7是一个实施例中直线交接手的结构俯视图；
图8是一个实施例中直线交接手与工件台的交接示意图；
图9是一个实施例中直线交接手与预处理机构的吸附盘的交接示意图；
图10是一个实施例中直线交接手与旋转机械手的交接示意图；
图11是一个实施例中垂直交接手的结构示意图；
图12是一个实施例中垂直交接手从工件台上取硅片的初始状态示意图；
图13是一个实施例中垂直交接手与工件台进行硅片交接的结构示意图；
图14是一个实施例中垂直交接手从工件台上取硅片的完成状态示意图；
图15是一个实施例中垂直交接手与直线交接手进行硅片交接的初始状态示意图；
图16是一个实施例中垂直交接手与直线交接手完成硅片交接的状态示意图；
图17是又一个实施例中硅片传输系统的结构俯视图。
附图标记说明：
10-片库，20-预处理机构，30-旋转机械手，40-直线交接手，50-垂直交接手，60-硅片，70-工件台；
21-旋转轴，22-吸附盘，23-预对准光机组件，24-切换气缸，25-底板；
41-滑轨，42-滑块，43-第一升降驱动元件，44-承片板；
51-第二升降驱动元件，52-第三升降驱动元件，53-第二吸盘；
71-支撑柱，72-承片台；
441-连接部，442-交接部，443-第一吸盘。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本具体实施例提供一种硅片传输系统，用于在片库、预处理机构和工件台之间传输硅片。其中，片库用于存储待进行缺陷检测的硅片，并存储完成缺陷检测的硅片。预处理机构包括但不限于对硅片进行预对准、扫描、曝光、拍照、温度调节等处理，为便于说明，以下实施例以预处理机构对硅片进行预对准操作为例进行说明，具体地，以下实施例中，预处理机构用于对待进行缺陷检测的硅片进行定向、定心预对准。工件台用于对完成预对准的待检测硅片进行缺陷检测。硅片传输系统将待进行缺陷检测的硅片由片库取出传送至预处理机构进行预对准，完成预对准的待检测硅片继续传送至工件台进行缺陷检测，完成缺陷检测的硅片再送回片库存储。
如图1至图3所示，一实施例的硅片传输系统用于在片库10、预处理机构20和工件台70之间传输硅片60，该硅片传输系统包括旋转机械手30、直线交接手40和垂直交接手50。旋转机械手30设置在片库10和预处理机构20之间，用于从片库10取待预对准的硅片60直接传送至预处理机构20进行预对准，旋转机械手30还能够从直线交接手40取检测完的硅片60传送至片库10。直线交接手40用于从预处理机构20取下完成预对准的待检测的硅片60至工件台70以进行处理(如曝光处理或检测处理)，并用于从垂直交接手50取下的检测完的硅片60传送给旋转机械手30。直线交接手40设置于预处理机构20、旋转机械手30和工件台70之间以使用于从预处理机构20取完成预对准的待检测硅片60至工件台70，并用于从垂直交接手50取下的检测完的硅片60传送给旋转机械手30。垂直交接手50设置在工件台70上方(参见图12)，垂直交接手50用于从工件台70取检测完的硅片60，并用于将检测完的硅片60传送给直线交接手40。
上述的硅片传输系统包括旋转机械手30、直线交接手40和垂直交接手50，旋转机械手30能够从片库10取待预对准的硅片60传送至预处理机构20，旋转机械手30还能够从直线交接手40取检测完的硅片60传送至片库10。直线交接手40能够从预处理机构20取完成预对准的待检测硅片60至工件台70，并从垂直交接手50取检测完的硅片60传送给旋转机械手30。垂直交接手50能够从工件台70正上方取检测完的硅片60，并将检测完的硅片60传送给直线交接手40。上述的硅片传输系统通过直线交接手40和垂直交接手50分别完成工件台70上片和取片，旋转机械手30不需要与工件台70交接，能够减轻旋转机械手30的传输压力。并且，直线交接手40、垂直交接手50和旋转机械手30可以并行动作，能够节省硅片传输时间，提高硅片传输产率。另外，垂直交接手50直接从工件台70正上方取检测完的硅片60，无需调节工件台70的高度即可完成工件台70下片交接，能够减少工件台70交接时间，进一步提高硅片传输产率。与传统硅片传输系统相比，上述硅片传输系统能够节省硅片传输时间，提高硅片传输产率，能够与高速工件台、大视场镜头、双工件台等工况匹配，提高光刻机/检测机产率。
具体地，本实施例的硅片传输系统配合双工件台工况使用，硅片传输系统包括两个垂直交接手50，两个垂直交接手50分别与两个工件台70对应设置。具体地，垂直交接手50安装在支撑框架上(图中未示出)。具体地，本实施例中，沿水平方向从右至左为Y方向正方向，同一水平面内与Y方向垂直的方向为X方向。片库10、旋转机械手30、直线交接手40和工件台70沿Y向依次布置。片库10的数量为三个，三个片库10沿X向并排布置。预处理机构20布置在远离工件台70的一侧，预处理机构20的X向中心线与直线交接手40的X向中心线重合。位于中间的片库10的Y向中心线、旋转机械手30的Y向中心线、直线交接手40的Y向中心线及其中一个工件台70上片位的Y向中心线重合。进一步地，上述的中心线为硅片60的中心线，各部件的X向中心线及Y向中心线均为硅片60安装至对应的部件后硅片60的X向中心线或Y向中心线。
具体地，片库10符合SEMI标准，其用于存储硅片60。本实施例中，片库10的数量为三个，沿X向并排布置。需要说明的是，具体片库10的数量、布置形式等可根据实际需要具体设置，本实施例并不做具体限定。
如图4、图5所示，上述的预处理机构20包括旋转轴21、吸附盘22、预对准光机组件23和底板25。其中，旋转轴21和预对准光机组件23均设置在底板25上，吸附盘22固定在旋转轴21上。该预处理机构20对硅片60进行预对准的流程如下：吸附盘22吸附硅片60，在旋转轴21的带动下旋转硅片60，预对准光机组件23采集硅片60的边缘信息，并将硅片60的边缘信息上传至控制器，再由控制器计算硅片60的偏心量和偏向量。并由直线交接手40进行偏心量补偿，偏向量由工件台70的旋转轴进行补偿。需要说明的是，对硅片60的偏心量补偿还可以通过其他方式实现，包括但不限于增设单独的垂向/水平向机械手调整硅片60相对于吸附盘的水平向位置关系，或机械手配合可在水平向/垂向运动的吸附盘。
进一步地，在一个实施例中，预处理机构20还包括切换气缸24，切换气缸24设置在底板25上，预对准光机组件23固定在切换气缸24上。本实施例中，切换气缸24可带动预对准光机组件23在底板25上运动，以进行预对准光机组件23的位置切换，能够实现对中尺寸(如8、12寸)硅片60进行预对兼容处理。
在一个实施例中，旋转机械手30为双臂圆柱坐标旋转手，其包括上片叉和下片叉，上片叉用于从片库10取待预对准的硅片60并将待预对准的硅片60传送至预处理机构20；下片叉用于从直线交接手40上取检测完的硅片60并将检测完的硅片60传送回片库10存储。旋转机械手30采用双臂圆柱坐标旋转手能够同时从多个片库取放硅片60，有助于提高硅片60的取放效率。
如图6、图7所示，在一个实施例中，直线交接手40包括移动块42、第一升降驱动元件43和承片板44。移动块42设置在安装架41上，且移动块42与安装架41滑动连接，移动块42在安装架41上沿X方向滑动，第一升降驱动元件43与移动块42滑动连接，第一升降驱动元件43在移动块42上沿Y方向滑动，承片板44与第一升降驱动元件43连接。移动块42带动第一升降驱动元件43和承片板44在安装架41上沿X方向滑动，能够实现承片板44在预对准交接位、旋转机械手交接位及工件台交接接近位之间切换。第一升降驱动元件43带动承片板44在移动块42上沿Y方向滑动，能够实现承片板44在工件台交接接近位与工件台交接位之间切换，以及，在工件台交接接近位与垂直交接手交接位之间的切换，。并且，第一升降驱动元件驱动在与承片板44在于第一方向和第二方向垂直的第三方向上移动，能够实现直线交接手40与垂直交接手50在交接位和交接低位之间切换，具体交接位高于交接低位。
进一步地，在一个实施例中，直线交接手还被配置为在预处理机构对硅片预对准的过程中带动硅片移动，对硅片进行偏心量补偿。本实施例中，直线交接手40参与硅片60预对准过程中的偏心量补偿操作。具体地，当硅片60需要进行X向偏心量补偿时，硅片60先由吸附盘22交接至承片板44，之后，移动块42带动承载硅片60的承片板44在安装架41上沿X方向滑动进行硅片60的X向偏心量补偿。当硅片60需要进行Y向偏心量补偿时，硅片60由吸附盘22交接至承片板44后，第一升降驱动元件43带动承载硅片60的承片板44在移动块42上沿Y方向滑动进行硅片60的Y向偏心量补偿。本实施例中，通过直线交接手40在硅片60预对准过程中带动硅片60移动以进行偏心量补偿，预处理机构20无需设置补偿轴和补偿盘，有利于减小预处理机构20的体积，节约设备安装空间，且有利于节省设备成本。
在一个实施例中，第一升降驱动元件43为升降气缸，第一升降驱动元件43用于带动承片板44升降以进行硅片60交接。升降气缸成本低廉且运动精度高，能够保证直线交接手40的交接精度和交接效率。当然，在其它实施例中，第一升降驱动元件43还可以采用电机，以上第一升降驱动元件43为升降气缸只是一个实施例，并不做具体限定。
在一个实施例中，如图8所示，承片板44包括沿Y方向延伸的连接部441和沿X方向延伸的交接部442。连接部441的一端与第一升降驱动元件43连接，另一端与交接部442连接。交接部442上设置有第一吸盘443，且交接部442在X方向上的长度L小于工件台70上相邻的两个支撑柱71之间在第一方向上的垂直距离d。本实施例中，第一吸盘443优选但不局限为橡胶吸盘，可以是其他形式的弹性或刚性吸盘结构。
具体地，如图8所示，在一个实施例中，工件台70上设置有三个支撑柱71，三个支撑柱71构成等边三角形。具体地，直线交接手40将完成预对准的待检测硅片60上片至工件台70时，交接部442需要先将完成预对准的待检测硅片60交接至三个支撑柱71，再由支撑柱71将完成预对准的待检测硅片60交接至承片台72。交接部442将完成预对准的待检测硅片60交接至三个支撑柱71时，直线交接手40沿Y向水平运动至工件台交接位从侧面插入三个支撑柱71之间，之后支撑柱71运动至交接低位，支撑柱71开真空，直线交接手40关真空，且直线交接手40运动至交接低位并沿Y向向侧面移动至三个支撑柱71围设形成的交接空间外侧，完成硅片60由交接部42至支撑柱71的交接。本实施例中，交接部442的尺寸小于三个支撑柱71围设形成的交接空间的尺寸，交接部442位于三个支撑柱71内部,能够避免硅片60由交接部42交接至支撑柱71的交接过程中承片板44和支撑柱71发生干涉。具体地，直线交接手40需要分别与预处理机构20、旋转机械手30、垂直交接手50及工件台70进行硅片交接，因此，承片板44的设计除涉及上述的与工件台70的支撑柱71的干涉处理外，还涉及与预处理机构20的吸附盘22及旋转机械手30的片叉的结构和交接运动方向的匹配及干涉处理。如图9所示，预处理机构20包括圆形的吸附盘22，本实施例中，交接部442上开设有圆弧交接槽，圆弧交接槽的内圆直径大于预处理机构20的吸附盘22的外圆直径，承片板40与吸附盘22交接时，直线交接手40沿X向运动，交接部442运动至如图所示的交接位，交接部442从吸附盘22外侧包围吸附盘22，在Z向上不会与吸附盘22发生干涉。又如图10所示，旋转机械手30具有圆弧形的片叉，圆弧交接槽的外圆直径小于旋转机械手30的片叉的内圆直径，承片板40与旋转机械手30交接时，直线交接手40沿Y向运动，交接部442运动至如图所示的交接位，交接部442运动至片叉内侧，为片叉避让空间，交接时不会发生干涉。
在一个实施例中，如图11所示，垂直交接手50包括由上至下依次连接的第二升降驱动元件51、第三升降驱动元件52和第二吸盘53。具体地，第二升降驱动元件51安装在光刻机/检测机的支撑架上，第三升降驱动元件52与第一升降驱动元件51连接，第二吸盘53与第三升降驱动元件52连接，且第二吸盘53位于工件台70上方，第二升降驱动元件51和第三升降驱动元件52能够实现第二吸盘53阶梯式升降，第二吸盘53实现对硅片60的吸附。
在一个实施例中，第二升降驱动元件51和第三升降驱动元件52均为升降气缸。在其它实施例中，第二升降驱动元件51和第三升降驱动元件52也可以采用电机，本实施例并不做具体限定。进一步地，在一个实施例中，第二吸盘53采用伯努利吸盘。
具体地，如图12至图14所示，垂直交接手50从工件台70取硅片60的交接过程如下：首先，垂直交接手50开正压，工件台70的承片台72关真空，第二升降驱动元件51和第三升降驱动元件52同时向下运动至交接位，第二吸盘53吸附硅片60；然后，第二升降驱动元件51和第三升降驱动元件52同时向上运动回复至初始位置，完成硅片60交接。
进一步地，如图15、16所示，垂直交接手50将硅片60交接至直线交接手40的过程如下：首先，直线交接手40沿Y向运动至交接位并开真空；之后，第二升降驱动元件51不动，第三升降驱动元件52向下运动至交接位，第二吸盘53关正压；然后，第三升降驱动元件52向上运动至初始位置，完成硅片60从垂直交接手50至直线交接手40交接。
在一个实施例中，直线交接手40和垂直交接手50上均设置有传感器(未示出)，传感器用于检测直线交接手40和垂直交接手50上是否吸附有硅片60。具体地，在一个实施中，传感器设置在直线交接手40和垂直交接手50上与对应的吸盘的气路连通，传感器通过检测真空气路气密性检测是否吸附硅片60，以确定硅片60交接是否成功，确保硅片60交接准确可靠。
具体地，支撑柱71采用气缸驱动升降，以在直线交接手40接收垂直交接手50上的硅片60时进行下沉避让。第二升降驱动元件51和第三升降驱动元件52同时运动，实现硅片60从承片台72到垂直交接手50的交接。第三升降驱动元件52单独运动，实现硅片60从垂直交接手50到直线交接手40的交接。直线交接手40与垂直交接手50进行硅片交接时，第一升降驱动元件43从交接位到交接低位切换；直线交接手40与预处理机构20交接时，第一升降驱动元件43从交接位到交接高位切换。
在另一个实施例中，如图17所示，上述的硅片传输系统还可以应用于单台工况使用，硅片传输系统包括一个垂直交接手50，垂直交接手50设置在工件台70上方。本实施例与上述实施例的区别仅在于适应单台工况，垂直交接手50的数量为一个，其它结构及组成均相同，在此不再赘述。本发明的硅片传输系统既可应用于单台工况，也可匹配双台工况，适用范围广泛。
本发明还提供一种基于上述硅片传输系统的硅片传输方法，以下结合下列表一对本发明的硅片传输方法进行具体说明。具体地，本发明的硅片传输方法的服务对象为工件台70，硅片传输初始状态为：工件台70上有一张检测完的硅片60，垂直交接手50空，直线交接手40持有一张预对准过的硅片60，位于工件台交接接近位，预处理机构20上有一张硅片60在做预对准动作，旋转机械手30在取放硅片60。
一种硅片传输方法，包括以下步骤：
步骤1：垂直交接手50从工件台70上取检测完的硅片60，并暂存硅片60。
该步骤为工件台70下片至垂直交接手50。具体地，承片台72关真空，垂直交接手50开正压，垂直交接手50下降至交接工位后吸附硅片60，垂直交接手50上升至高位(传感器同步检查硅片60是否存在)。该步骤中垂直交接手50和工件台70参与动作，此时，直线交接手40和旋转机械手50并行动作。
步骤2：直线交接手40上待检测的硅片60至工件台70。
该步骤为直线交接手40与工件台70进行硅片60交接。具体地，直线交接手40由工件台交接接近位沿Y向水平运动至工件台交接位，支撑柱71运动至交接低位，支撑柱71开真空，直线交接手40关真空，直线交接手40运动至交接低位，直线交接手40沿Y向运动回工件台交接接近位，支撑柱71运动至承片台交接位，承片台72开真空，支撑柱71关真空。该步骤中直线交接手40和工件台70参与动作，此时，旋转机械手30并行动作。
步骤3：垂直交接手50下检测完的硅片60至直线交接手40。
具体地，直线交接手40由工件台交接接近位沿Y向水平运动至垂直交接手交接位，垂直交接手50向下运动至直线交接手交接位，直线交接手40开真空，垂直交接手50关正压，直线交接手40检测硅片存在后沿Y向返回工件台交接接近位，直线交接手40沿X向运动至旋转机械手交接位。该步骤中垂直交接手50和直线交接手40参与动作，此时，旋转机械手30并行动作。
步骤4：直线交接手40下检测完的硅片60至旋转机械手30的下片叉。
具体地，直线交接手40关真空(等待旋转机械手30时并行)，旋转机械手30下片叉取硅片60至交接高位并检测硅片60是否存在。该步骤中旋转机械手30和直线交接手40参与动作，两者共同占用时间，无并行动作。
步骤5：直线交接手40从预处理机构20上取预对准完的待检测的硅片60。
具体地，直线交接手40沿X向运动至预对准交接低位，直线交接手40开真空，预处理机构20的吸附盘22关真空，直线交接手40从低位运动至交接高位，实现硅片60交接，直线交接手40检测硅片60存在后沿X向运动至工件台交接接近位。该步骤中直线交接手40和预处理机构20参与动作，此时，旋转机械手30除部分动作并行外，需要等待直线交接手40从预处理机构20上下片后，旋转机械手30再上片至预处理机构20。
步骤6：旋转机械手30上片叉上待检测未预对准的硅片60至预处理机构20。
具体地，旋转机械手30下片叉缩回，旋转机械手30旋转升降至预对准交接高位，旋转机械手30等待直线交接手40从预处理机构20取片，预处理机构20开真空(与直线交接手40动作同步)，旋转机械手30与预处理机构20交接，放片至吸附盘22后缩回。该步骤中旋转机械手30和预处理机构20参与动作，此时，直线交接手40并行动作。
步骤7：旋转机械手30下片叉下检测完的硅片60至片库10。
具体地，旋转机械手30旋转升降至片库10指定放片槽高度和角度，旋转机械手30下片叉存放硅片60到片库10上后返回。该步骤中旋转机械手30和片库10参与动作，此时，直线交接手40并行动作。
进一步地，旋转机械手30将硅片60存放到片库10后其上片叉从片库10取新的待检测的硅片60。具体地，旋转机械手30垂向运动至片库取片高度，旋转机械手30下片叉存放硅片60到片库10上后返回，旋转机械手30垂向运动至片库取片高度，旋转机械手30上片叉取片后返回。该步骤中旋转机械手30和片库10参与动作，此时，直线交接手40并行动作。
具体地，由上述硅片传输方法的流程分析可知，除步骤4(直线交接手40下检测完的硅片60至旋转机械手30)和步骤5(直线交接手40从预处理机构20上取预对准完待检测的硅片60)两个步骤为直线交接手40和旋转机械手50共同占用时间外，其余动作直线交接手40和旋转机械手30均可并行动作，能够节省硅片60的传输时间，提高硅片60的传输产率。并且，上述的硅片传输方法中，垂直交接手50直接从工件台70的正上方取片，减少了工件台70交接完成检测的硅片60时需要反复升降支撑柱71的动作，从而减少了交接时间，能够进一步提高硅片60的传输产率。
具体地，经实验验证，上述硅片传输系统及方法的硅片传输产率大于300片/小时，工件台交接时间小于或等于5.6s，较传统工件台交接时间至少节约2.4s。上述硅片传输系统及方法能够提高硅片传输产率，能够与高速工件台、大视场镜头、双工件台等工况匹配，提高光刻机/检测机产率。
在一个实施例中，本发明还提供一种基于上述任一项的硅片传输系统的硅片传输方法，包括以下步骤：垂直交接手50从工件台70上取检测完的硅片60，并暂存硅片60；直线交接手40上待检测的硅片60至工件台70；垂直交接手50下检测完的硅片60至直线交接手40。具体地，本实施例的硅片传输方法通过上述的硅片传输系统完成工件台70上片操作，其具体动作过程与上述实施例的步骤1至步骤3动作过程相同，在此不再赘述。本实施例的硅片传输方法基于上述硅片传输系统实现工件台70上片，能够节省工件台70的上片时间，从而节省硅片传输时间，提高硅片传输产率，能够提高光刻机/检测机产率。
在再一个实施例中，本发明还提供一种基于上述任一项的硅片传输系统的硅片传输方法，包括以下步骤：直线交接手40下检测完的硅片60至旋转机械手30的下片叉；直线交接手40从预处理机构20上取预对准完的待检测的硅片60；旋转机械手30上片叉上待检测未预对准的硅片60至预处理机构20；旋转机械手30下片叉下检测完的硅片60至片库10。具体地，本实施例的硅片传输方法通过上述的硅片传输系统完成工件台70下片操作，其具体动作过程与上述实施例的步骤4至步骤7动作过程相同，在此不再赘述。本实施例的硅片传输方法基于上述硅片传输系统实现工件台70下片，能够节省工件台70的下片时间，从而节省硅片传输时间，提高硅片传输产率，能够提高光刻机/检测机产率。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (18)

1.一种硅片传输系统，用于在片库(10)、预处理机构(20)和工件台(70)之间传输硅片，其特征在于，所述硅片传输系统包括：
旋转机械手(30)，所述旋转机械手(30)被配置为能够从所述片库(10)取待预对准的硅片(60)传送至所述预处理机构(20)，所述旋转机械手(30)还能够从所述直线交接手(40)取检测完的硅片(60)传送至所述片库(10)；
垂直交接手(50)，所述垂直交接手(50)被配置为能够从所述工件台(70)上方取硅片(60)；
直线交接手(40)，所述直线交接手(40)被配置为能够从所述预处理机构(20)取完成预对准的待检测硅片(60)至工件台(70)，并从所述垂直交接手(50)取所述检测完的硅片(60)传送至所述旋转机械手(30)。
2.根据权利要求1所述的硅片传输系统，其特征在于，所述直线交接手(40)包括：
移动块(42)，所述移动块(42)能沿第一方向移动；
第一升降驱动元件(43)，设置在所述移动块(42)上并能在所述移动块(42)上沿与所述第一方向垂直的第二方向移动；以及
承片板(44)，由所述第一升降驱动元件(43)驱动在与所述第一方向和第二方向垂直的第三方向上移动。
3.根据权利要求2所述的硅片传输系统，其特征在于，所述承片板(44)包括交接部(442)，所述交接部(442)上设置有第一吸盘(443)。
4.根据权利要求3所述的硅片传输系统，其特征在于，所述交接部(442)在所述第一方向上的长度小于所述工件台(70)上相邻的两个支撑柱(71)在所述第一方向上的垂直距离。
5.根据权利要求3所述的硅片传输系统，其特征在于，所述预处理机构(20)包括圆形的吸附盘(22)，所述旋转机械手(30)具有圆弧形的片叉，所述交接部(442)上开设有圆弧交接槽，所述圆弧交接槽的内圆直径大于所述预处理机构(20)的吸附盘的外圆直径，所述圆弧交接槽的外圆直径小于所述旋转机械手(30)的片叉的内圆直径。
6.根据权利要求2至5任一项所述的硅片传输系统，其特征在于，所述承片板(44)还包括沿所述第二方向延伸的连接部(441)，所述连接部(441)的一端与所述第一升降驱动元件(43)连接，另一端与所述交接部(442)连接。
7.根据权利要求2至5任一项所述的硅片传输系统，其特征在于，所述第一升降驱动元件(43)为升降气缸。
8.根据权利要求1所述的硅片传输系统，其特征在于，所述垂直交接手(50)包括由上至下依次连接的第二升降驱动元件(51)、第三升降驱动元件(52)和第二吸盘(53)。
9.根据权利要求8所述的硅片传输系统，其特征在于，所述第二升降驱动元件(51)和所述第三升降驱动元件(52)均为升降气缸。
10.根据权利要求8或9所述的硅片传输系统，其特征在于，所述第二吸盘(53)为伯努利吸盘。
11.根据权利要求1所述的硅片传输系统，其特征在于，所述直线交接手(40)和/或所述垂直交接手(50)上设置有传感器，用于检测所述直线交接手(40)和/或所述垂直交接手(50)上是否吸附有硅片(60)。
12.根据权利要求1所述的硅片传输系统，其特征在于，所述旋转机械手(30)为双臂圆柱坐标旋转手。
13.根据权利要求1所述的硅片传输系统，其特征在于，所述预处理机构(20)包括旋转轴(21)、吸附盘(22)、预对准光机组件(23)和底板(25)，其中，所述旋转轴(21)和所述预对准光机组件(23)均设置在所述底板(25)上，吸附盘(22)固定在旋转轴(21)上。
14.根据权利要求13所述的硅片传输系统，其特征在于，所述预处理机构还包括切换气缸(24)，所述切换气缸(24)设置在所述底板(25)上，预对准光机组件(23)固定在所述切换气缸(24)上。
15.根据权利要求1所述的硅片传输系统，其特征在于，所述直线交接手(40)还被配置为在所述预处理机构(20)对硅片(60)预对准的过程中带动硅片(60)移动，以对硅片(60)进行偏心量补偿。
16.一种基于上述权利要求1至15任一项所述的硅片传输系统的硅片传输方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，旋转机械手(30)上片叉上待检测未预对准的硅片(60)至预处理机构(20)；
S2，直线交接手(40)从预处理机构(20)取预对准完的待检测的硅片(60)；
S3，直线交接手(40)上待检测的硅片(60)至工件台(70)。
17.一种基于上述权利要求1至15任一项所述的硅片传输系统的硅片传输方法，其特征在于，包括以下步骤：
S4，垂直交接手(50)从工件台(70)上取检测完的硅片(60)，并暂存硅片(60)；
S5，垂直交接手(50)下检测完的硅片(60)至直线交接手(40)；
S6，直线交接手(40)下检测完的硅片(60)至旋转机械手(30)的下片叉；
S7，旋转机械手(30)下片叉下检测完的硅片(60)至片库(10)。
18.一种基于上述权利要求1至15任一项所述的硅片传输系统的硅片传输方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，旋转机械手(30)上片叉上待检测未预对准的硅片(60)至预处理机构(20)；
S2，直线交接手(40)从预处理机构(20)取预对准完的待检测的硅片(60)；
S3，直线交接手(40)上待检测的硅片(60)至工件台(70)；
S4，垂直交接手(50)从工件台(70)上取检测完的硅片(60)，并暂存硅片(60)；
S5，垂直交接手(50)下检测完的硅片(60)至直线交接手(40)；
S6，直线交接手(40)下检测完的硅片(60)至旋转机械手(30)的下片叉；
S7，旋转机械手(30)下片叉下检测完的硅片(60)至片库(10)。
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