CN117116824A - 一种紧凑型晶圆传输系统及其控制方法 - Google Patents

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陈学文
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Abstract

本申请公开了一种紧凑型晶圆传输系统及其控制方法。该传输系统包括：行走框架、多个晶圆载台、晶圆花篮、传片机器人、寻边器、电控箱、控制器；其中，传片机器人包括：转动台，设置在转动台上端的机械手臂，以及固定在机械手臂末端的机械手指；机械手指末端中部位置装有旋风式真空吸盘，于真空吸盘两侧设有橡胶垫，橡胶垫端面高于真空吸盘。在本申请实施例中，采用气流压力差吸附晶圆的方式，通过在机械手指上安装真空吸盘和橡胶垫，达到了吸附晶圆，减少与晶圆间摩擦的目的，从而实现了降低机械手抓取晶圆时，对晶圆造成损坏的技术效果，进而解决机械手臂在抓取晶圆时，对晶圆造成的摩擦、刮擦、损坏等技术问题。

Description

一种紧凑型晶圆传输系统及其控制方法
技术领域
本申请涉及晶圆传输技术领域，具体而言，涉及一种紧凑型晶圆传输系统及其控制方法。
背景技术
晶圆的制造过程需将晶棒切片形成晶片，即硅晶圆片。随着半导体技术的飞速发展，行业内对晶圆加工设备及加工工艺的要求日渐提高。晶棒切片后需进行磨削、磨片以及电子检测等过程，才能保证晶圆的质量和性能。
如今，半导体产业正处于高速发展、百花齐放的阶段，为了满足硅片加工、晶圆制造、晶圆封测等需要，各厂家出品的半导体设备层出不穷，导致产线上不同设备的晶圆传输装置形态差异较大、操作方式各异，增加了工程师的学习成本和设备的维护成本，因此，有需求设计一种统一的适配多种设备的晶圆传输装置。此外，因半导体产业发展阶段原因，半导体厂家多使用4寸、6寸或8寸的小尺寸晶圆，但目前市面上的许多晶圆传输装置体积偏大，对无尘室面积产生了不必要的浪费，因此晶圆传输装置的设计应该迎合国内行情，降低对无尘室的面积占用。
此外，如专利申请号202210943455.1中公开了一种晶圆传片系统，其中晶圆传片系统包括载台、传片机器人、寻边机和控制器；传片机器人包括：机械手臂、z轴和转动台；所述机械手臂在水平面内运动，所述z轴沿z轴方向移动，所述转动台用于转动；使所述传片机器人实现所述晶圆的传输；现在市面上的许多晶圆传输装置通过设置直线型或叉型的机械手臂对晶圆进行抓取；通过机械手臂对晶圆进行抓取，主要包括以下几点问题：
1、机械应力：直线型或叉型的机械手臂在抓取和释放晶圆时需要施加一定的机械应力，由于晶圆的材料脆弱，过大的机械应力可能会导致晶圆表面的微小裂纹、划痕甚至破裂。
2、不均匀施力：机械手臂的设计可能导致抓取点的施力不均匀，造成晶圆表面受力不均，从而引起局部变形或应力集中，进而引发损坏。
3、机械震动：直线型或叉型的机械手臂在运动过程中会产生震动和振动，这些振动可能在抓取和释放过程中传递到晶圆上，导致晶圆内部产生微小的位移和应力，从而损坏晶圆。
4、摩擦和刮擦：机械手臂与晶圆表面的摩擦可能导致晶圆表面的划痕和磨损，特别是在抓取和释放过程中。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种紧凑型晶圆传输系统及其控制方法，以解决晶圆传输装置机械手臂在抓取晶圆时，由于机械手臂施力不均匀、震动，导致的晶圆偏移，从而对晶圆造成的摩擦、刮擦、损坏等技术问题。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种紧凑型晶圆传输系统及其控制方法。
根据本申请的紧凑型晶圆传输系统包括：
行走框架；
多个晶圆载台，在行走框架上一侧，用于放置晶圆花篮；
传片机器人，在行走框架上中心位置，用于抓取和传送晶圆；
寻边器，在行走框架上另一侧，用于校准晶圆的位置和方向；以及
电控箱，在行走框架底部，接收传片机器人和寻边器的位置、状态信息信号并发送给控制器；控制器，用于接收电控箱上传的信号，并对电控箱发出操作指令，通过电控箱控制传片机器人和寻边器动作；
其中，传片机器人包括：转动台，设置在转动台上端的机械手臂，以及固定在机械手臂末端的机械手指；
机械手指末端中部位置装有旋风式真空吸盘，于真空吸盘两侧设有橡胶垫，橡胶垫端面高于真空吸盘。
进一步的，电控箱通过RS-232串行通讯接口与控制器的串行口UART1互发信息，并行I/O接口与控制器的IO口相连。
进一步的，电控箱前面板上设有一LED显示屏。
进一步的，机械手臂上安装有压力传感器，压力传感器用于监测真空吸盘的压力值，并与转动台上一LED屏电连接，压力传感器还通过电控箱传递信号至控制器。
进一步的，机械手臂上安装有激光传感器和放大器，激光传感器正对晶圆花篮并上下移动，放大器与电控箱连接，用于将激光传感器的检测信号放大后上传给电控箱；激光传感器检测晶圆反射的光，并由电控箱映射确定晶圆花篮上插槽内是否包含晶圆。
进一步的，晶圆载台上可拆卸地插接有位置传感器，用于感知晶圆载台上的花篮并通过电控箱传递信号至控制器。
根据本申请紧凑型晶圆传输系统的控制方法包括：控制器还通讯连接有上位机，其控制步骤如下：
S1、上位机将指令下发给控制器，控制器将收到的指令与内置的查表函数进行匹配：
若不匹配，则取空扔掉不动作；
若匹配，则跳转到指令的处理函数，将对应的指令发给电控箱，电控箱收到指令后控制传片机器人或晶圆寻边器做出相应的动作；
S2、动作完成或超时报错后，电控箱将报告回复给控制器，控制器检测并判断动作完成情况，并上报上位机。
进一步的，将上位机、晶圆载台、传片机器人和寻边器的部分并口引脚与控制器的IO口相连，由控制器对整个系统进行统一管理。
在本申请实施例中，采用气流压力差吸附晶圆的方式，通过在机械手指上安装真空吸盘和橡胶垫，达到了吸附晶圆，减少与晶圆间摩擦的目的，从而实现了降低机械手抓取晶圆时，对晶圆造成损坏的技术效果，进而解决机械手臂在抓取晶圆时，由于机械手臂施力不均匀、震动，导致的晶圆偏移，从而对晶圆造成的摩擦、刮擦、损坏等技术问题。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例紧凑型晶圆传输系统的立体结构示意图；
图2是根据本申请实施例紧凑型晶圆传输系统的后视图；
图3是根据本申请实施例紧凑型晶圆传输系统的俯视图；
图4是根据本申请实施例图3中的局部放大图；
图5是根据本申请实施例中真空吸盘处的结构示意图；
图6是根据本申请实施例中电控箱前面板的结构示意图；
图7是根据本申请实施例紧凑型晶圆传输系统的控制原理图；
图8是根据本申请实施例中的信号传递与接口关系图；
图9是根据本申请实施例中的主函数流程图；
图10(a)是根据本申请实施例中的电路原理图之一；
图10(b)是根据本申请实施例中的电路原理图之二；
图10(c)是根据本申请实施例中的电路原理图之三；
图10(d)是根据本申请实施例中的电路原理图之四；
图10(e)是根据本申请实施例中的电路原理图之五；
图10(f)是根据本申请实施例中的电路原理图之六；
图10(g)是根据本申请实施例中的电路原理图之七；
图10(h)是根据本申请实施例中的电路原理图之八；
图10(i)是根据本申请实施例中的电路原理图之九；
图10(j)是根据本申请实施例中的电路原理图之十；
图10(k)是根据本申请实施例中的电路原理图之十一；
图10(l)是根据本申请实施例中的电路原理图之十二；
图10(m)是根据本申请实施例中的电路原理图之十三；
图10(n)是根据本申请实施例中的电路原理图之十四；
图10(o)是根据本申请实施例中的电路原理图之十五；
图10(p)是根据本申请实施例中的电路原理图之十六；
图10(q)是根据本申请实施例中的电路原理图之十七；
图10(r)是根据本申请实施例中的电路原理图之十八；
图10(s)是根据本申请实施例中的电路原理图之十九；
图10(t)是根据本申请实施例中的电路原理图之二十；
图10(u)是根据本申请实施例中的电路原理图之二十一。
附图标记
1、行走框架，2、晶圆载台，3、晶圆花篮，4、传片机器人，41、转动台，42、机械手臂，43、机械手指，44、真空吸盘，45、橡胶垫，5、寻边器，6、控制器，7、电控箱，71、T.Box接口，72、扩展I/O接口，73、电源接线端子，74、RS-485串行通讯接口，75、机械手臂电机接口，76、机械手臂信号接口，77、RS-232串行通讯接口，78、并行I/O接口，79、7-段LED显示，80、选择开关，81、手动开关。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
如图1-图9，及图10(a)图-10(u)所示，本申请涉及一种紧凑型晶圆传输系统及其控制方法。
紧凑型晶圆传输系统，包括：
行走框架1；
多个晶圆载台2，在行走框架1上一侧，用于放置晶圆花篮3；
传片机器人4，在行走框架1上中心位置，用于抓取和传送晶圆；
寻边器5，在行走框架1上另一侧，用于校准晶圆的位置和方向；以及
电控箱7，在行走框架1底部，接收传片机器人4和寻边器5的位置、状态信息信号并发送给控制器6；
控制器6，用于接收电控箱7上传的信号，并对电控箱7发出操作指令，通过电控箱7控制传片机器人4和寻边器5动作；
其中，传片机器人4包括：转动台41，设置在转动台41上端的机械手臂42，以及固定在机械手臂42末端的机械手指43；
机械手指43末端中部位置装有旋风式真空吸盘44，于真空吸盘44两侧设有橡胶垫45，橡胶垫45端面高于真空吸盘44。
本实施例的行走框架1为一推车型框架，不仅可以缩减设备体积，同时，部件的安装更为方便，设备的移动也更为灵活。
本实施例的晶圆载台2设置有多个，晶圆载台2上根据晶圆花篮3规格设置不同尺寸的插槽，用于放置不同规格的晶圆花篮3，从而实现了设备可以适配多种晶圆花篮3的效果。
本实施例的晶圆花篮3根据市面上常见的，可分为4寸、6寸或8寸等规格。
如图1-图2所示，晶圆载台2在行走框架1上一侧，晶圆花篮3的开口侧均在传片机器人4的方向上，不仅可以适配多种规格型号的晶圆花篮3，同时，设计结构紧凑，实现了减小设备体积，降低对无尘室的面积占用的技术效果。
具体的，传片机器人4包括：转动台41，设置在转动台41上端的机械手臂42，以及固定在机械手臂42末端的机械手指43；可以通过转动台41控制机械手臂42移动，通过机械手指43抓取晶圆花篮3内的晶圆，从而实现对晶圆的抓取和传送。
具体的，转动台41的桶形腔体内装有三个伺服电机，分别控制机械手臂42的垂直、径向和旋转移动，即Z轴、R轴和θ轴，机械手臂42在每个轴上的移动范围均受到机械止动器和限位开关的限制。
本实施例的机械止动器和限位开关为机械手臂的常规设计。
本实施例的传片机器人4直桶式设计，设计结构紧凑，实现了减小设备体积，降低对无尘室的面积占用的技术效果。
本实施例的晶圆寻边器5是一种对晶圆进行预对准的设备，主要功能是利用晶圆上的缺口将晶圆调整至预设位置，保证在进行下一级加工或检测时，所有的晶圆均处于相同的位置，方便后续工艺的进行。
具体的，晶圆寻边器5由光源、光电传感器、控制平台等组成；在正常操作中，机器人手指43将晶圆放置在支撑销上，并观察晶圆的布局和位置，确定预对准位置；接着，通过控制平台进行调整设定，使光源能够和晶圆的边缘形成一定的夹角；最后，利用图像识别技术来检测晶圆边缘的位置，根据需要定位晶片特征，机器人手指43现在可以拾取晶片，将其准确地保持在规定的位置和方向，完成与下游模块的对接。
如图6所示，本实施例的电控箱7的前面板上包括：71、T.Box接口，72、扩展I/O接口，73、电源接线端子，74、RS-485串行通讯接口，75、机械手臂电机接口，76、机械手臂信号接口，77、RS-232串行通讯接口，78、并行I/O接口，79、7-段LED显示，80、选择开关，81、手动开关。
具体的，将电源接线端子73接入24V电源即可使用，电控箱7也同时给传片机器人4供电。
具体的，电控箱7通过机械手臂信号接口76和机械手臂电机接口75控制传片机器人4，通过RS-485串行通讯接口74控制晶圆寻边器5。
具体的，电控箱7通过RS-232串行通讯接口77与控制器6CPU的串行口UART1互发信息，并行I/O接口78与控制器CPU的IO口相连，CPU可以实时监控并管理传片机器人的回归原点状态、压力传感器状态、运行状态和出错状态，在紧急情况下，CPU会通过IO口直接向并行I/O接口78相应引脚输出警报信号，使传片机器人急停，因此，可以避免不必要的设备损坏，系统联动性好、安全性高。
本实施例的CPU为单片机。
具体的，电控箱7前面板上设有一LED显示屏，该LED显示屏为8位7段LED显示屏，用于当设备出错时，将错误码显示在屏幕上。控制器6面板上设有8位LED灯可显示单片机P1～P6的IO口电平或系统错误码，方便工程师排除故障。
具体的，结构设计上，晶圆载台2、传片机器人4、晶圆寻边器5安装在一小型推车型行走框架1上，控制器6设置于行走框架1底座的安装板上，由螺钉固定连接于行走框架，节省了无尘车间资源，随推随用，方便快捷；在本申请实施例中，采用调整各结构布局的方式，通过整套系统安装于一推车型框架上，达到了体积小，移动、安装灵活方便的目的，从而实现了减小设备体积，降低对无尘室的面积占用的技术效果，进而解决晶圆传输装置体积偏大，造成的面积占用大、对无尘室面积产生了不必要的浪费等技术问题。
具体的，如图5所示，机械手指43末端中部位置装有旋风式真空吸盘44，于真空吸盘44两侧设有橡胶垫45，橡胶垫45端面高于真空吸盘44。
本实施例的，机械手指43形状分为直线型或叉型。
具体的，真空吸盘44用于提供吸力，橡胶垫45用于晶圆固定；传片机器人4腔体内的真空电磁阀负责开关真空吸盘44，当晶片存在时，真空吸盘44打开，真空吸盘44利用伯努利原理的气流压力差吸附晶圆，再利用橡胶垫45和晶圆之间的摩擦力，避免晶圆在传输过程中可能发生的位置偏移。在本申请实施例中，采用气流压力差吸附晶圆的方式，通过在机械手指上安装真空吸盘和橡胶垫，达到了吸附晶圆，减少与晶圆间摩擦的目的，从而实现了降低机械手抓取晶圆时，对晶圆造成损坏的技术效果，进而解决机械手臂在抓取晶圆时，由于机械手臂施力不均匀、震动，导致的晶圆偏移，从而对晶圆造成的摩擦、刮擦、损坏等技术问题。
进一步的，机械手臂42上安装有压力传感器，压力传感器用于监测真空吸盘44的压力值，并与转动台41上一LED屏电连接，压力传感器还通过电控箱7传递信号至控制器6。
具体的，LED屏用于显示压力传感器的数值，可以随时检查晶圆吸附得是否牢固。
进一步的，机械手臂42上安装有激光传感器和放大器，激光传感器和放大器封装在一起，激光传感器正对晶圆花篮3并上下移动。
具体的，放大器与电控箱7连接，用于将激光传感器的检测信号放大后上传给电控箱7；激光传感器检测晶圆反射的光，并由电控箱7映射确定晶圆花篮3的哪些插槽包含晶圆、哪些插槽为空以及哪些插槽包含跨槽晶圆。
进一步的，晶圆载台2上可拆卸地插接有位置传感器，用于感知晶圆载台2上的花篮并通过电控箱7传递信号至控制器6。
具体的，位置传感器安装于晶圆载台2底部，晶圆生产后将盛放晶圆的晶圆花篮3放置于晶圆载台2上，晶圆载台2通过其底部的位置传感器感知到花篮后，会传递信号给控制器6，用于确定晶圆花篮3位置，确定晶圆花篮3的规格。
本实施例中，多个晶圆载台2，同一晶圆载台2上只需切换位置传感器接头到4寸、6寸或8寸对应插座，就可按需放置4寸晶圆花篮、6寸晶圆花篮或8寸花篮，根据生产需要在同一晶圆传输系统上实现放置不同尺寸的晶圆，提升晶圆传片的广泛适用性，以便为下游工位设备提供所需尺寸的晶圆。
在一些实施例中，晶圆载台2包括凸片检测器，用于检测晶圆花篮3中晶圆的凸片信息，其中晶圆在晶圆花篮3中预设有放置位置，凸片信息用于表示晶圆在晶圆花篮3中的位置偏离预设位置较多，即确定此时晶圆在晶圆花篮3中为凸片状态，处于凸片状态的晶圆不利于拿取及后续的位置纠偏和姿态纠偏。
进一步的，控制器6还通讯连接有上位机，上位机用于人机交互。
紧凑型晶圆传输系统的控制方法，其控制步骤如下：
S1、上位机将指令下发给控制器6单片机的串口0，控制器6单片机将收到的指令与内置的查表函数进行匹配：
若不匹配，则取空扔掉不动作；
若匹配，则跳转到指令的处理函数，将对应的指令从控制器6单片机的串口1发给电控箱7的RS-232串行通讯接口77，电控箱7收到指令后控制传片机器人4或晶圆寻边器5做出相应的动作；
S2、动作完成或超时报错后，电控箱7将报告回复给控制器6单片机的串口1，控制器6检测并判断动作完成情况，并通过串口0上报上位机。
本实施例的，以S9200 SEM执行初始化为例，指令处理的流程为：
(1)串口1发送"$1RD","$2RD"清零Robot和PA错误；
(2)串口1发送"$1G003"初始化Robot和PA；
(3)执行结果若为"OK"，串口0回复"MONITOR01100"(成功)，否则回复"MONITORxxxxx"，“xxxxx”为初始化失败上位机对应错误码；
(4)根据执行结果给错误码变量ErrorCode赋值并点亮Error灯。
进一步的，控制器6的单片机还具有异常处理和故障排查的功能，将上位机、晶圆载台2、传片机器人4和寻边器5的部分并口引脚与控制器6的IO口相连，由控制器6对整个系统进行统一管理，使设备之间的联动性和安全性更好。
如图8所示，Out信号为单片机输出给外部设备的信号；In信号为外部设备输入给单片机的信号，使单片机能随时监听系统各组件状态，检测系统是否异常，不仅能及时输出急停信号，避免设备损坏，而且能快速定位出错类型，输出错误码到人机界面。
如图9所示，单片机执行完初始化函数后，会不断循环主函数，主函数由四个TASK组成，具体如下：
TASK0:根据拨码开关P6.3,P6.4P6.5点灯，拨码开关置000-110(二进制0-6)，则8位LED灯显示P0-P6IO口电平状态；拨码开关置111，则8位LED灯显示系统错误码；
TASK1:U0有数查表根据结果相应处理，处理结束后Errorcode会发生变化，如果有error，后续只响应初始化COMR命令；
TASK2如果检测到急停信号，急停标志位置1，查询interlock和cover状态，如果正常则复位急停标志位；
TASK3:检查拨码开关P6.0、P6.1、P6.2按键状态，若按键发生变化，更新PA寻边旋转角度变量WAT。
图10(a)图-10(u)为详细的电路原理图，利用光耦隔离输入和输出信号。
该装置工作原理如下：结构设计上，晶圆载台2、传片机器人4、晶圆寻边器5安装在一小型推车型行走框架1上，控制器6设置于行走框架1底座的安装板上，由螺钉固定连接于行走框架1上，节省了无尘车间资源，随推随用，方便快捷；晶圆生产后将盛放晶圆的晶圆花篮3放置于晶圆载台2上，晶圆载台2通过其底部的位置传感器感知到晶圆花篮3后，会传递信号给控制器6。初始化完成后，控制器6发指令给传片机器人4，传片机器人4扫描晶圆花篮3中晶圆数量和位置，然后传片机器人4取片传片至寻边器5以进行晶圆纠偏找正，纠偏找正结束后，传片机器人4取片传片给下游设备；其中，真空吸盘44用于提供吸力，橡胶垫45用于晶圆固定；传片机器人4腔体内的真空电磁阀负责开关真空吸盘44，当晶片存在时，真空吸盘44打开，真空吸盘44利用伯努利原理的气流压力差吸附晶圆，再利用橡胶垫45和晶圆之间的摩擦力，避免晶圆在传输过程中可能发生的位置偏移。
从以上的描述中，可以看出，本申请实现了如下技术效果：在本申请实施例中，采用气流压力差吸附晶圆的方式，通过在机械手指上安装真空吸盘和橡胶垫，达到了吸附晶圆，减少与晶圆间摩擦的目的，从而实现了降低机械手抓取晶圆时，对晶圆造成损坏的技术效果，进而解决机械手臂在抓取晶圆时，由于机械手臂施力不均匀、震动，导致的晶圆偏移，从而对晶圆造成的摩擦、刮擦、损坏等技术问题。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种紧凑型晶圆传输系统，其特征在于，包括：
行走框架(1)；
多个晶圆载台(2)，在所述行走框架(1)上一侧，用于放置晶圆花篮(3)；
传片机器人(4)，在所述行走框架(1)上中心位置，用于抓取和传送晶圆；
寻边器(5)，在所述行走框架(1)上另一侧，用于校准晶圆的位置和方向；以及
电控箱(7)，在所述行走框架(1)底部，接收所述传片机器人(4)和所述寻边器(5)的位置、状态信息信号并发送给控制器(6)；
控制器(6)，用于接收所述电控箱(7)上传的信号，并对电控箱(7)发出操作指令，通过所述电控箱(7)控制所述传片机器人(4)和所述寻边器(5)动作；
其中，所述传片机器人(4)包括：转动台(41)，设置在所述转动台(41)上端的机械手臂(42)，以及固定在所述机械手臂(42)末端的机械手指(43)；
所述机械手指(43)末端中部位置装有旋风式真空吸盘(44)，于所述真空吸盘(44)两侧设有橡胶垫(45)，所述橡胶垫(45)端面高于所述真空吸盘(44)。
2.根据权利要求1所述的一种紧凑型晶圆传输系统，其特征在于，所述电控箱(7)通过RS-232串行通讯接口与所述控制器(6)的串行口UART1互发信息，并行I/O接口与所述控制器(6)的IO口相连。
3.根据权利要求1所述的一种紧凑型晶圆传输系统，其特征在于，所述电控箱(7)前面板上设有一LED显示屏。
4.根据权利要求1所述的一种紧凑型晶圆传输系统，其特征在于，所述机械手臂(42)上安装有压力传感器，所述压力传感器用于监测真空吸盘(44)的压力值，并与所述转动台(41)上一LED屏电连接，所述压力传感器还通过所述电控箱(7)传递信号至所述控制器(6)。
5.根据权利要求1所述的一种紧凑型晶圆传输系统，其特征在于，所述机械手臂(42)上安装有激光传感器和放大器，所述激光传感器正对所述晶圆花篮(3)并上下移动，所述放大器与所述电控箱(7)连接，用于将所述激光传感器的检测信号放大后上传给所述电控箱(7)；所述激光传感器检测晶圆反射的光，并由所述电控箱(7)映射确定晶圆花篮(3)上插槽内是否包含晶圆。
6.根据权利要求1所述的一种紧凑型晶圆传输系统，其特征在于，所述晶圆载台(2)上可拆卸地插接有位置传感器，用于感知所述晶圆载台(2)上的花篮并通过所述电控箱(7)传递信号至所述控制器(6)。
7.一种紧凑型晶圆传输系统的控制方法，应用于权利要求1-6中任一项所述的紧凑型晶圆传输系统，其特征在于，所述控制器(6)还通讯连接有上位机，其控制步骤如下：
S1、上位机将指令下发给控制器(6)，控制器(6)将收到的指令与内置的查表函数进行匹配：
若不匹配，则取空扔掉不动作；
若匹配，则跳转到指令的处理函数，将对应的指令发给电控箱(7)，电控箱(7)收到指令后控制传片机器人(4)或晶圆寻边器(5)做出相应的动作；
S2、动作完成或超时报错后，电控箱(7)将报告回复给控制器(6)，控制器(6)检测并判断动作完成情况，并上报上位机。
8.根据权利要求7所述的一种紧凑型晶圆传输系统的控制方法，其特征在于，将上位机、晶圆载台(2)、传片机器人(4)和寻边器(5)的部分并口引脚与控制器(6)的IO口相连，由控制器(6)对整个系统进行统一管理。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117412197A (zh) * 2023-12-14 2024-01-16 浙江大族富创得科技有限公司 晶圆传输装置的通信方法及电路控制模块

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102794773A (zh) * 2011-05-26 2012-11-28 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 用于抓取晶片的抓取组件和具有它的抓取装置
JP2016145115A (ja) * 2016-05-18 2016-08-12 アマゾン テクノロジーズ インコーポレイテッド 材料取扱施設における製品の自動ピッキングのためのシステムおよび方法
CN115295464A (zh) * 2022-08-08 2022-11-04 魅杰光电科技(上海)有限公司 一种晶圆传片系统
CN115346904A (zh) * 2022-08-08 2022-11-15 魅杰光电科技(上海)有限公司 一种晶圆传片和测量系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102794773A (zh) * 2011-05-26 2012-11-28 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 用于抓取晶片的抓取组件和具有它的抓取装置
JP2016145115A (ja) * 2016-05-18 2016-08-12 アマゾン テクノロジーズ インコーポレイテッド 材料取扱施設における製品の自動ピッキングのためのシステムおよび方法
CN115295464A (zh) * 2022-08-08 2022-11-04 魅杰光电科技(上海)有限公司 一种晶圆传片系统
CN115346904A (zh) * 2022-08-08 2022-11-15 魅杰光电科技(上海)有限公司 一种晶圆传片和测量系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117412197A (zh) * 2023-12-14 2024-01-16 浙江大族富创得科技有限公司 晶圆传输装置的通信方法及电路控制模块
CN117412197B (zh) * 2023-12-14 2024-03-15 浙江大族富创得科技有限公司 晶圆传输装置的通信方法及电路控制模块

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