CN112582317A - 半导体设备及晶圆盒搬运方法 - Google Patents

半导体设备及晶圆盒搬运方法 Download PDF

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Abstract

该发明涉及一种半导体设备及晶圆盒搬运方法，能够提高晶圆盒的取放效率，从而提高影响晶圆产率。其中所述半导体设备，用于往设备装卸口取放晶圆盒，包括：暂存器，用于将所述晶圆盒搬离所述设备装卸口，并暂存所述晶圆盒；搬运器，用于将所述暂存器上放置的晶圆盒搬离，以及用于将另一晶圆盒放置到所述设备装卸口；控制器，连接至所述暂存器和所述搬运器，用于控制所述暂存器和所述搬运器运动。

Description

半导体设备及晶圆盒搬运方法
技术领域
本发明涉及半导体集成电路工厂中物料自动搬运系统与产线设备，具体涉及一种半导体设备及晶圆盒搬运方法。
背景技术
现有技术中，在产线设备间通常采用顶上搬运系统(OHT，Overhead HoistTransport Systems)来进行晶圆盒的装载取放，并且在将晶圆盒传送到设备内时，首先将晶圆盒放置到设备的设备装卸口，即由顶上搬运系统将晶圆盒从天车上放下至设备的设备装卸口进行工艺处理，处理完后再由顶上搬运系统将晶圆盒从设备装卸口取走。
但现有技术中晶圆盒的取放效率不高，严重影响晶圆产率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种半导体设备及晶圆盒搬运方法，能够提高晶圆盒的取放效率，从而提高影响晶圆产率。
为了解决上述技术问题，以下提供了一种半导体设备，用于往设备装卸口取放晶圆盒，包括：暂存器，用于将所述晶圆盒搬离所述设备装卸口，并暂存所述晶圆盒；搬运器，用于将所述暂存器上放置的晶圆盒搬离，以及用于将另一晶圆盒放置到所述设备装卸口；控制器，连接至所述暂存器和所述搬运器，用于控制所述暂存器和所述搬运器运动。
可选的，所述暂存器包括伸缩部和底座，所述伸缩部能够相对于所述底座进行伸缩，所述伸缩部连接至所述控制器，用于取拿和移动所述晶圆盒。
可选的，所述伸缩部包括马达以及与马达连接的Y型臂，所述马达驱动所述Y型臂伸缩，所述Y型臂具有两相对设置的侧臂，用于取拿所述晶圆盒。
可选的，还包括：升降器，连接至所述控制器，用于设置到所述设备装卸口，以抬高所述晶圆盒。
可选的，所述升降器包括：晶圆盒放置台，设置到所述设备装卸口，处于水平状态，用于放置晶圆盒，且所述晶圆盒放置台的尺寸与所述Y型臂的尺寸相适应，在所述伸缩部取拿所述晶圆盒时，所述晶圆盒放置台位于所述Y型臂的两臂之间；驱动单元，连接至所述晶圆盒放置台，用于驱动所述晶圆盒放置台在初始高度和最终高度之间运动，所述最终高度与第一高度相等，或高于所述第一高度；所述晶圆盒放置台处于初始高度时，与所述设备装卸口的晶圆盒放置台的高度相同。
可选的，还包括感应器，设置于所述伸缩部，用于检测所述伸缩部承托晶圆盒的状况，所述感应器还连接至所述控制器，所述控制器根据所述感应器的检测结果控制所述伸缩部及所述升降器运动。
可选的，所述伸缩部搬运所述晶圆盒时，通过所述伸缩部的上表面与所述晶圆盒的下表面相接触，来承托所述晶圆盒。
可选的，所述感应器包括存在感应器以及放置感应器，其中所述存在感应器用于检测所述伸缩部是否移动到晶圆盒下方，所述放置感应器用于检测所述晶圆盒是否放置到所述伸缩部上表面。
可选的，所述搬运器为能够在水平方向和竖直方向运动的搬运器，且所述搬运器包括一收纳箱，用于收纳自所述暂存器搬离的晶圆盒。
为了解决上述技术问题，以下还提供了一种晶圆盒搬运方法，使用所述的半导体设备搬运所述晶圆盒，包括以下步骤：通过所述暂存器将从设备装卸口卸出的晶圆盒搬离所述设备装卸口；使用所述搬运器将另一晶圆盒放置到所述设备装卸口；使用所述搬运器搬离存放在所述暂存区域的晶圆盒。
可选的，通过所述暂存器将从设备装卸口卸出的晶圆盒搬离所述设备装卸口时，包括以下步骤：将从所述设备装卸口卸出的晶圆抬高至脱离与所述设备装卸口的接触，以便搬离所述晶圆盒。
可选的，所述半导体设备包括升降器，与所述控制器连接，并通过所述升降器抬高所述晶圆盒，在将从所述设备装卸口卸出的晶圆抬高至脱离与所述设备装卸口的接触，还包括以下步骤：将所述升降器恢复至初始高度，所述初始高度与所述设备装卸口的上表面的高度相同。
本发明的半导体设备及晶圆盒搬运方法具有暂存器，并且在搬运所述晶圆盒时，先将从设备装卸口卸出的晶圆盒搬离至暂存区域，由于所述暂存区域与所述设备装卸口之间的距离小于预设距离，因此无需花费太多时间在所述设备装卸口的晶圆盒的搬离上，另一晶圆盒能够快速的放置到所述设备装卸口，提高了晶圆盒的取放效率，从而提高影响晶圆产率。
附图说明
图1a至1f为本发明的一种具体实施方式中半导体设备搬运晶圆时的状态示意图。
图2为本发明的一种具体实施方式中半导体设备的连接关系示意图。
图3a至3c分别为与图1a至1c中对应的半导体设备搬运晶圆时的俯视示意图。
图4为本发明的一种具体实施方式中的晶圆盒搬运方法的步骤流程示意图。
具体实施方式
研究发现，现有技术中晶圆盒的取放效率不高的原因在于工艺处理完成后，需要先使用顶上搬运系统将放置有完成了反应的晶圆的晶圆盒从设备装卸口搬离至空中暂存区，再由顶上搬运系统夹取放置有待反应晶圆的另一晶圆盒放置到设备装卸口，造成了一段设备的闲置时间。通常来说，每一次的闲置时间的时长约为45秒。这45s拖慢了晶圆盒的取放速度，降低了晶圆盒的取放速率，影响了晶圆的产率。
以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的一种半导体设备及晶圆盒搬运方法作进一步详细说明。
请参阅图1至3，其中图1a至1f为本发明的一种具体实施方式中半导体设备搬运晶圆时的状态示意图。图2为本发明的一种具体实施方式中半导体设备的连接关系示意图。图3a至3c分别为与图1a至1c中对应的半导体设备搬运晶圆时的俯视示意图。
在该具体实施方式中，提供了一种半导体设备，用于往设备装卸口103取放晶圆盒102，包括：暂存器101，用于将所述晶圆盒102搬离所述设备装卸口103，并暂存所述晶圆盒102；搬运器105，用于将所述暂存器101上放置的晶圆盒102搬离，以及用于将另一晶圆盒102放置到所述设备装卸口103；控制器201，连接至所述暂存器101和所述搬运器105，用于控制所述暂存器101和所述搬运器105运动。
在该具体实施方式中，所述半导体设备具有暂存器101，能够将设备装卸口103的晶圆盒102搬走，减少了装有反应好的晶圆的晶圆盒102对设备装卸口103的占用时间，也不会出现调用顶上搬运系统搬运装有反应好的晶圆的晶圆盒后，再调用顶上搬运系统调用装有待反应的晶圆的晶圆盒102所造成的闲置时间。在一种具体实施方式中，在搬运器105将放有待反应的另一晶圆盒102放置所述设备装卸口103后，再将使用所述搬运器105将由所述暂存器101暂存的晶圆盒102搬运至预设的空中暂存区，从而加快晶圆盒102的取放速度，提高晶圆的生产率。
在一种具体实施方式中，所述暂存器101包括伸缩部1011和底座1012，所述伸缩部1011能够相对于所述底座1012进行伸缩，所述伸缩部1011连接至所述控制器201，用于取拿和移动所述晶圆盒102。
在一种具体实施方式中，所述伸缩部1011包括马达以及与马达连接的Y型臂，所述马达驱动所述Y型臂伸缩，所述Y型臂具有两相对设置的侧臂，用于取拿所述晶圆盒102。在该具体实施方式中，所述Y型臂通过两侧臂夹取所述晶圆盒102，或者通过两对称设置的臂承托晶圆盒102，实现晶圆盒102的搬离以及暂存。
在一种具体实施方式中，所述Y型臂的两侧臂对称设置。实际上，可以根据需要设置成不对称的形式。
在一种具体实施方式中，所述Y型臂的两侧臂在同一水平面上，使得在使用所述Y型臂承托晶圆盒102时，晶圆盒102能够稳定的放置在所述Y型臂的上表面，减少晶圆盒102发生摇晃、造成晶圆毁损的可能性。
在一种具体实施方式中，还包括：升降器104，连接至所述控制器201，用于设置到所述设备装卸口103，以抬高所述晶圆盒102。在该具体实施方式中，所述伸缩部1011搬运所述晶圆盒102时，通过所述伸缩部1011的上表面与所述晶圆盒102的下表面相接触，承托所述晶圆盒102，并带动所述晶圆盒102运动。
在一种具体实施方式中，所述升降器104包括：晶圆盒放置台，设置到所述设备装卸口103，处于水平状态，用于放置晶圆盒102，且所述晶圆盒放置台的尺寸与所述Y型臂的尺寸相适应，在所述伸缩部1011取拿所述晶圆盒102时，所述晶圆盒放置台位于所述Y型臂的两侧臂之间。
这样，通过下移所述晶圆盒放置台，使所述晶圆盒放置台的高度低于所述Y型臂的高度，就可以将晶圆盒放置台上表面放置的晶圆盒102卸放到所述伸缩部1011的Y型臂上，简单方便。
在一种具体实施方式中，所述伸缩部1011在承托好所述晶圆盒102后，带动所述晶圆盒102移动，且晶圆盒102所处的最终位置不会遮挡住所述设备装卸口103，以便后续搬运器105将另一晶圆盒102搬运到所述设备装卸口103。
在一种具体实施方式中，所述升降器104还包括：驱动单元，连接至所述晶圆盒放置台，用于驱动所述晶圆盒放置台在初始高度和最终高度之间运动，所述最终高度与第一高度相等，或高于所述第一高度；所述晶圆盒放置台处于初始高度时，与所述设备装卸口103的晶圆盒放置台的高度相同。
在一种具体实施方式中，所述晶圆盒放置台处于初始高度时，与所述设备装卸口103的晶圆盒放置台的高度相同。这样，在将另一晶圆盒102放置到所述设备装卸口103时，所述晶圆盒102放置到的表面平整，防止晶圆盒102在放置到所述设备装卸口103时发生摇晃，造成晶圆的毁损。
在一种具体实施方式中，所述控制器201连接至所述马达，能够获知所述马达的步进距离，从而获知所述伸缩部1011的移动距离。这样，便于所述控制器201在获知到所述伸缩部1011已经运动至远离所述设备装卸口103时，控制所述搬运器105将另一晶圆盒102搬运到所述设备装卸口103，以节省在所述设备装卸口103装卸晶圆盒102所需的时间。
在一种具体实施方式中，还包括感应器200，设置于所述伸缩部1011，用于检测所述伸缩部1011承托晶圆盒102的状况，所述感应器200还连接至所述控制器201，所述控制器201根据所述感应器200的检测结果控制所述伸缩部1011及所述升降器104运动。
在一种具体实施方式中，所述感应器200包括存在感应器302以及放置感应器301，在通过所述伸缩部1011的上表面与所述晶圆盒102的下表面相接触，来承托所述晶圆盒102时，所述存在感应器302用于检测所述伸缩部1011是否移动到晶圆盒102下方，所述放置感应器301用于检测所述晶圆盒102是否放置到所述伸缩部1011上表面。
在该具体实施方式中，所述存在感应器302检测到所述伸缩部1011移动到晶圆盒102下方，且所述放置感应器301检测到所述晶圆盒102未放置到所述伸缩部1011上表面时，所述控制器201根据所述存在感应器302和所述放置感应器301输出的信号，控制所述升降器104托举着所述晶圆盒102下移，直至所述放置感应器301检测到所述晶圆盒102放置到所述伸缩部1011上表面。
在一种具体实施方式中，所述存在感应器302包括光敏传感器或红外传感器等中的至少一种。当使用光敏传感器时，在所述伸缩部1011运动至晶圆盒102下方时，由于光敏传感器的进光被所述晶圆盒102挡住，因此进光量减小，当进光量减小到一定程度，就输出一控制电平告知所述控制器201，晶圆盒102已经在所述伸缩部1011的上方了。
在一种具体实施方式中，所述放置感应器301包括压力传感器或光敏传感器中的至少一种。在一种具体实施方式中，所述放置感应器301设置在所述Y型臂的上表面，数目至少为3个，在该具体实施方式中，只有在至少三个放置感应器301都检测到晶圆盒102的放置时，才认为所述晶圆盒102已经放置到所述Y型臂，可以进行下一步的搬运。
在一种具体实施方式中，设置有三个放置感应器301，且三个放置感应器301分别设置到所述Y型臂的两臂，以及两臂的相接处三个不同区域，以使得晶圆盒102放置到所述Y型臂时，需要覆盖两臂和两臂的相接触三个位置时才能进行下一步的搬运，这保证了晶圆盒102能够放置的较稳，防止晶圆盒102只与Y型臂的一小部分接触时，在移动过程中掉落，造成晶圆的毁损。
当使用压力传感器时，在所述伸缩部1011上表面承受压力时，输出一特定的电平，通知所述控制器201，晶圆盒102已经卸放至所述伸缩部1011了。
在该实施例中，所述存在感应器302和放置感应器301都设置有对应的LED灯，在所述存在感应器302和所述放置感应器301输出对应的特定电平时，两种感应器200的LED灯都亮起，以方便用户能够直接通过LED灯的亮灭情况获知当前晶圆盒102与所述Y型臂之间的位置关系。
在一种具体实施方式中在将所述暂存器101上放置的晶圆盒102搬离后，所述搬运器105将另一晶圆盒102放置到所述设备装卸口103，这样，设备装卸口103被放置有已经完成了反应的晶圆的晶圆盒102占用的时间极小，加快了在设备装卸口103装卸晶圆盒102的速度，提高了晶圆的生产率。
在一种具体实施方式中，所述搬运器105为能够在水平方向和竖直方向运动的搬运器105，且所述搬运器105包括一收纳箱1051，用于收纳自所述暂存器101搬离的晶圆盒102。在一种具体实施方式中，所述搬运器105为顶上搬运系统(OHT，Overhead HoistTransport Systems)。该顶上搬运系统就具有在水平方向和竖直方向运动的能力。
请看以下实施例：
如图1a，此时所述晶圆盒102已经被升降器104托起，对应至图3a；
如图1b，所述伸缩部1011的Y型臂向前伸出至所述晶圆盒102下方，装载所述晶圆盒102，对应至图3b；
如图1c，所述伸缩部1011带动所述晶圆盒102回退至初始位置，对应至图3c；
如图1d，所述搬运器105将另一晶圆盒102放置到所述设备装卸口103；
如图1e，所述搬运器105拿取由所述暂存器101暂存的晶圆盒102；
如图1f，所述搬运器105将图1e中拿取的晶圆盒102放置到内部，并带至下一工序。
在该实施例中，一旦设备完成对晶圆盒102内的晶圆的加工，装有反应好的晶圆的晶圆盒102就被投放至所述设备装卸口103。因此，在该实施例中，所述设备也与所述控制器201相连接，一旦所述设备将装有反应好的晶圆的晶圆盒102投放至所述设备装卸口103，就控制所述暂存器101立即将所述晶圆盒102搬离设备装卸口103。在所述设备装卸口103净空后，所述控制器201控制搬运器105将下一个装载有待反应的晶圆的晶圆盒102搬至所述设备装卸口103。在将新的晶圆盒102搬至所述设备装卸口103后，所述控制器201控制搬运器105将暂存器101暂存的晶圆盒102搬运至下一工序。
在该实施例中，通过在所述设备装卸口103配置升降器104，升降所述晶圆盒102。
在该实施例中，通过设置于所述Y型臂的存在感应器302和放置感应器301确定当前所述晶圆盒102与所述Y型臂之间的位置关系。具体的，所述存在感应器302检测所述Y型臂是否在所述晶圆盒102下方，若在，则所述存在感应器302输出特定的电平至所述控制器201。同时，所述放置感应器301检测所述晶圆盒102是否压覆在所述Y型臂的两侧臂上表面，如果是，则所述放置感应器301也输出一特定电平至所述控制器201。所述控制器201根据所述存在感应器302和所述放置感应器301的检测结果决定下一步的动作。
在该实施例中，所述存在感应器302和放置感应器301都设置有对应的LED灯，在所述存在感应器302和所述放置感应器301输出对应的特定电平时，两种感应器200的LED灯都亮起，以方便用户能够直接通过LED灯的亮灭情况获知当前晶圆盒102与所述Y型臂之间的位置关系。
请参阅图4，为本发明的一种具体实施方式中的晶圆盒102搬运方法的步骤流程示意图。
在该具体实施方式中，提供了一种晶圆盒102搬运方法，使用所述的半导体设备搬运所述晶圆盒102，包括以下步骤：S41通过所述暂存器101将从设备装卸口103卸出的晶圆盒102搬离所述设备装卸口103；S42使用所述搬运器105将另一晶圆盒102放置到所述设备装卸口103；S43使用所述搬运器105搬离存放在所述暂存区域的晶圆盒102。
在该具体实施方式中，在搬运所述晶圆盒102时，先将从设备装卸口103卸出的晶圆盒102搬离所述设备装卸口103，因此装载有反应好的晶圆的晶圆盒102不会占用所述设备装卸口103太长时间，另一晶圆盒102能够快速的被放置到所述设备装卸口103，以提高晶圆盒102的取放效率，从而提高影响晶圆产率。
在一种具体实施方式中，通过所述暂存器101将从设备装卸口103卸出的晶圆盒102搬离所述设备装卸口103时，包括以下步骤：将从所述设备装卸口103卸出的晶圆抬高至脱离与所述设备装卸口103的接触，以便搬离所述晶圆盒102。
在一种具体实施方式中，所述半导体设备包括升降器104，与所述控制器201连接，并通过所述升降器104抬高所述晶圆盒102，在将从所述设备装卸口103卸出的晶圆抬高至脱离与所述设备装卸口103的接触，还包括以下步骤：将所述升降器104恢复至初始高度，所述初始高度与所述设备装卸口103的上表面的高度相同。
在一种具体实施方式中，将从设备装卸口103卸出的晶圆盒102搬离，放置到暂存区域时，所述晶圆盒102的运动轨迹水平。保持晶圆盒102的运动轨迹水平有利于放置晶圆盒102内放置的晶圆摇晃，发生碰撞，造成毁损。
在一种具体实施方式中，将从设备装卸口103卸出的晶圆盒102搬离后，在一预设时间间隔内，将另一晶圆盒102放置到所述设备装卸口103。这样进一步的保证了取放晶圆盒102的速度，提高了晶圆的生产率。
以上所述仅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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种半导体设备，用于往设备装卸口取放晶圆盒，其特征在于，包括：
暂存器，用于将所述晶圆盒搬离所述设备装卸口，并暂存所述晶圆盒；
搬运器，用于将所述暂存器上放置的晶圆盒搬离，以及用于将另一晶圆盒放置到所述设备装卸口；
控制器，连接至所述暂存器和所述搬运器，用于控制所述暂存器和所述搬运器运动。
2.根据权利要求1所述的半导体设备，其特征在于，所述暂存器包括伸缩部和底座，所述伸缩部能够相对于所述底座进行伸缩，所述伸缩部连接至所述控制器，用于取拿和移动所述晶圆盒。
3.根据权利要求2所述的半导体设备，其特征在于，所述伸缩部包括马达以及与所述马达连接的Y型臂，所述马达驱动所述Y型臂伸缩，所述Y型臂具有两相对设置的侧臂，用于取拿所述晶圆盒。
4.根据权利要求3所述的半导体设备，其特征在于，还包括：
升降器，连接至所述控制器，用于设置到所述设备装卸口，以抬高所述晶圆盒。
5.根据权利要求4所述的半导体设备，其特征在于，所述升降器包括：
晶圆盒放置台，设置到所述设备装卸口，处于水平状态，用于放置晶圆盒，且所述晶圆盒放置台的尺寸与所述Y型臂的尺寸相适应，在所述伸缩部取拿所述晶圆盒时，所述晶圆盒放置台位于所述Y型臂的两臂之间；
驱动单元，连接至所述晶圆盒放置台，用于驱动所述晶圆盒放置台在初始高度和最终高度之间运动，所述最终高度与第一高度相等，或高于所述第一高度；
所述晶圆盒放置台处于初始高度时，与所述设备装卸口的晶圆盒放置台的高度相同。
6.根据权利要求4所述的半导体设备，其特征在于，还包括感应器，设置于所述伸缩部，用于检测所述伸缩部承托晶圆盒的状况，所述感应器还连接至所述控制器，所述控制器根据所述感应器的检测结果控制所述伸缩部及所述升降器运动。
7.根据权利要求6所述的半导体设备，其特征在于，所述伸缩部搬运所述晶圆盒时，通过所述伸缩部的上表面与所述晶圆盒的下表面相接触，来承托所述晶圆盒。
8.根据权利要求7所述的半导体设备，其特征在于，所述感应器包括存在感应器以及放置感应器，其中所述存在感应器用于检测所述伸缩部是否移动到晶圆盒下方，所述放置感应器用于检测所述晶圆盒是否放置到所述伸缩部上表面。
9.根据权利要求1所述的半导体设备，其特征在于，所述搬运器为能够在水平方向和竖直方向运动的搬运器，且所述搬运器包括一收纳箱，用于收纳自所述暂存器搬离的晶圆盒。
10.一种晶圆盒搬运方法，其特征在于，使用如权利要求1至9中任一项所述的半导体设备搬运所述晶圆盒，包括以下步骤：
通过所述暂存器将从设备装卸口卸出的晶圆盒搬离所述设备装卸口；
使用所述搬运器将另一晶圆盒放置到所述设备装卸口；
使用所述搬运器搬离存放在所述暂存区域的晶圆盒。
11.根据权利要求10所述的晶圆盒搬运方法，其特征在于，通过所述暂存器将从设备装卸口卸出的晶圆盒搬离所述设备装卸口时，包括以下步骤：
将从所述设备装卸口卸出的晶圆抬高至脱离与所述设备装卸口的接触，以便搬离所述晶圆盒。
12.根据权利要求11所述的晶圆盒搬运方法，其特征在于，所述半导体设备包括升降器，与所述控制器连接，并通过所述升降器抬高所述晶圆盒，在将从所述设备装卸口卸出的晶圆抬高至脱离与所述设备装卸口的接触，还包括以下步骤：
将所述升降器恢复至初始高度，所述初始高度与所述设备装卸口的上表面的高度相同。
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