CN209747480U - 工件传输系统及激光退火设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种工件传输系统及激光退火设备，该工件传输系统用于在工件存储器、预处理机构和工件台之间传输工件，该工件传输系统包括：传输机械手、厂务气源、备用气源和管路，传输机械手在工件存储器、预处理机构和工件台之间传输工件，传输机械手通过管路连接厂务气源，传输机械手被配置为能够在厂务气源出现异常后使工件处于安全工位；备用气源与厂务气源并联设置，备用气源被配置为在厂务气源出现异常时为传输机械手供气。上述的工件传输系统能够保证工件传输过程中不会因厂务气源出现异常而发生掉落或损坏，有利于提高激光退火工艺效率，节约激光退火工艺成本。相应地，本实用新型还提供一种工激光退火设备。

Description

工件传输系统及激光退火设备

技术领域

本实用新型涉及集成电路制造领域，尤其涉及一种工件传输系统及激光退火设备。

背景技术

激光退火工艺相对于传统退火工艺具有激活率高、对器件损伤小等优点，在绝缘栅双极型晶体管、薄膜晶体管及图像传感器等制造领域逐步替代传统退火工艺。激光退火设备的工件台采用无引脚方式吸附硅片，因此，一般采用伯努利机械手从硅片上表面吸附硅片进行硅片传输，机械手由厂务气路提供正压。然而，该种吸附方式容易受厂务气路异常断气影响，使得硅片传输存在安全隐患，一旦厂务气路出现异常断气，机械手无法再吸附硅片，硅片将会掉落甚至会因掉落发生破碎，影响激光退火的工艺成本及效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种工件传输系统，能够确保工件传输安全可靠，有助于提高激光退火工艺效率，节约激光退火工艺成本。

本实用新型的另一个目的在于提出一种激光退火设备，通过应用上述的工件传输系统，该激光退火设备的激光退火工艺效率高，激光退火工艺成本低。

为达此目的，一方面，本实用新型采用以下技术方案：

一种工件传输系统，用于在工件存储器、预处理机构和工件台之间传输工件，所述工件传输系统包括：

传输机械手，所述传输机械手在所述工件存储器、所述预处理机构和所述工件台之间传输所述工件，所述传输机械手通过管路连接厂务气源，所述传输机械手被配置为能够在所述厂务气源出现异常后使工件处于安全工位；

备用气源，与所述厂务气源并联设置，所述备用气源被配置为在所述厂务气源出现异常时为所述传输机械手供气。

在其中一个实施例中，所述传输机械手被配置为能够在所述厂务气源出现异常后获取工件吸附方向，若所述传输机械手从所述工件上方吸附所述工件，则所述传输机械手携带所述工件翻转°使所述工件处于安全工位。

在其中一个实施例中，所述备用气源的稳定供气时长至少为s。

在其中一个实施例中，上述的工件传输系统还包括：第一压力传感器，所述第一压力传感器设置在所述厂务气源和所述传输机械手之间的管路上，用于检测所述厂务气源的供气压力。

在其中一个实施例中，所述传输机械手被配置为在预设翻转工位携带所述工件进行°翻转，所述预设翻转工位为翻转过程中所述传输机械手和所述工件与所述工件存储器、所述预处理机构和所述工件台均不会发生干涉的位置。

在其中一个实施例中，所述预设翻转工位设置在所述传输机械手与所述工件存储器和/或所述预处理机构和/或所述工件台之间。

在其中一个实施例中，所述传输机械手携带工件经过所述预设翻转工位时，所述第一压力传感器被触发检测所述厂务气源的供气压力。

在其中一个实施例中，上述的工件传输系统还包括：第一单向阀和第二单向阀，所述第一单向阀设置在所述厂务气源和所述传输机械手之间的管路上，所述第二单向阀设置在所述备用气源和所述传输机械手之间的管路上。

在其中一个实施例中，上述的工件传输系统还包括：过滤器三联件，所述过滤器三联件设置在所述备用气源和所述第二单向阀之间的管路上。

在其中一个实施例中，上述的工件传输系统还包括：干燥器，所述干燥器设置在所述厂务气源和所述备用气源并联后的管路上。

在其中一个实施例中，上述的工件传输系统还包括：减压阀，所述减压阀设置在所述厂务气源和所述备用气源并联后的管路上。

在其中一个实施例中，上述的工件传输系统还包括：第二压力传感器，所述第二压力传感器设置在所述减压阀和所述传输机械手之间的管路上。

在其中一个实施例中，上述的工件传输系统还包括：单向节流阀和流量传感器，所述单向节流阀设置在所述厂务气源和所述备用气源并联后的管路上，所述流量传感器设置在所述单向节流阀和所述传输机械手之间的管路上。

在其中一个实施例中，所述传输机械手为伯努利机械手。

另一方面，本实用新型还提供一种激光退火设备，包括所述任一项所述的工件传输系统。

上述的工件传输系统包括备用气源，备用气源能够在厂务气源出现异常时为传输机械手供气，以确保传输机械手在厂务气源出现异常后仍然能够稳定吸附工件，避免工件掉落。并且，传输机械手能够在厂务气源出现异常后使工件处于安全工位，以进一步避免工件发生掉落，确保工件传输安全可靠。因此，与现有技术相比，上述的工件传输系统能够确保工件传输安全可靠，保证工件传输过程中不会因厂务气源出现异常而发生掉落或损坏，有利于提高激光退火工艺效率，节约激光退火工艺成本。

上述激光退火设备通过应用上述的工件传输系统实现，能够提高设备工艺效率，节约激光退火工艺成本。

附图说明

图1是一个实施例中工件传输系统的结构示意图；

图2是一个实施例中传输机械手的气控原理图；

图3是一个实施例中传输机械手从硅片上方吸附硅片的结构示意图；

图4是一个实施例中传输机械手携带硅片旋转90°的结构示意图；

图5是一个实施例中传输机械手携带硅片翻转180°至安全工位的结构示意图；

图6是一个实施例中预设翻转工位的分布示意图。

图中：

10-片库，20-预处理机构，30-工件台，40-硅片；

51-传输机械手，52-厂务气源，53-备用气源，54-管路，541-第一压力传感器，542-第一单向阀，543-第二单向阀，544-过滤器三联件，545-干燥器，546-减压阀，547-第二压力传感器，548-单向节流阀，549-流量传感器；

61-工件台接近位；62-预处理接近位；63-第一片库接近位；64-第二片库接近位。

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实用新型的技术方案。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

本具体实施例提供一种工件传输系统，用于在工件存储器、预处理机构和工件台之间传输硅片。具体地，以下实施例以工件传输系统应用于激光退火工艺为例进行说明。其中，工件具体为硅片，工件存储器为片库，片库用于存储待处理的硅片，并存储完成处理的硅片。预处理机构包括但不限于对硅片进行预处理、扫描、曝光、拍照、温度调节等处理操作。工件台用于对完成预处理的硅片进行检测处理。工件传输系统将待处理的硅片由片库取出传送至预处理机构进行预处理操作，完成预处理的待检测硅片继续传送至工件台进行检测，完成检测的硅片再送回片库存储。

如图1、图2所示，一实施例的工件传输系统用于在片库10、预处理机构20和工件台30之间传输硅片40，该工件传输系统包括传输机械手51、厂务气源52、备用气源53和管路54。传输机械手51在片库10、预处理机构20和工件台30之间传输硅片40，传输机械手51通过管路54连接厂务气源52，传输机械手51被配置为能够在厂务气源52出现异常后使硅片40处于安全工位，具体地，传输机械手51可以但不局限为伯努利机械手。备用气源53与厂务气源52并联设置，备用气源53被配置为在厂务气源52出现异常时为传输机械手51供气。

上述的工件传输系统包括备用气源53，备用气源53能够在厂务气源52出现异常时为传输机械手51供气，以确保传输机械手51在厂务气源52出现异常后仍然能够稳定吸附硅片40，避免硅片40掉落。并且，传输机械手51能够在厂务气源52出现异常后使硅片40处于安全工位，以进一步避免硅片40发生掉落，确保硅片40传输安全可靠。与现有技术相比，上述的工件传输系统能够确保硅片40传输安全可靠，保证硅片40传输过程中不会因厂务气源52出现异常而发生掉落或损坏，有利于提高激光退火工艺效率，节约激光退火工艺成本。

在一个实施例中，传输机械手51被配置为能够在厂务气源52出现异常后获取硅片吸附方向，若传输机械手51从硅片40上方吸附硅片40，则传输机械手51携带硅片40翻转180°使硅片40处于安全工位。

具体地，安全工位具体为传输机械手51位于硅片40下方的吸附工位。根据工艺需求不同，传输机械手51可以从硅片40上方吸附硅片40也可以从硅片40下方吸附硅片40。本实施例中，当厂务气源52出现异常后，首先获取硅片吸附方向，如果传输机械手51从硅片40上方吸附硅片40(如图3所示)，则传输机械手51携带硅片40翻转180°，使硅片40位于传输机械手51上方(如图4所示)，从而使硅片40处于安全工位，传输机械手51从硅片40下方托住硅片40，使硅片40不会发生掉落；如果传输机械手51从硅片40下方吸附硅片40，则无需处理。具体地，硅片吸附方向可通过传感器检测获取也可系统存储的硅片40的处理信息中读取，具体获取方式不做限定。

在一个实施例中，备用气源53的稳定供气时长至少为30s。具体地，备用气源53可以但不局限为空压机，空压机自带储气罐，储气罐容积不低于20L，以确保空压机能够提供稳定供气的时长不少于30s。

在一个实施例中，传输机械手51被配置为在预设翻转工位携带硅片40进行180°翻转，预设翻转工位为翻转过程中传输机械手51和硅片40与片库10、预处理机构20和工件台30均不会发生干涉的位置。在一个实施例中，预设翻转工位设置在传输机械手51与工件存储器(片库10)和/或预处理机构20和/或工件台30之间。具体地，如图6所示，本实施例中，预设翻转工位包括工件台接近位61、预处理接近位62、第一片库接近位63和第二片库接近位64。其中，工件台接近位61位于传输机械手51与工件台30之间；预处理接近位62位于传输机械手51与预处理机构20之间，第一片库接近位63和第二片库接近位64位于传输机械手51与对应的片库10之间。需要说明的是，片库接近位的数量与片库的数量对应，本实施例中，片库10的数量为两个，相应地，片库接近位的数量也为两个，实际应用中，片库接近位的数量根据片库10的数量具体设定，可以多于两个，也可少于两个，本实施例并不做具体限定。

本实施例中，传输机械手51在预设翻转工位携带硅片40进行翻转，能够确保硅片40翻转过程中不会与其它设备组件发生干涉，有效保护硅片40。进一步地，为优化驱动方案，节约系统能耗，上述的工件传输系统仅在传输机械手51处于预设翻转工位时对厂务气源52进行正压检测。具体地，传输机械手51运动到每个预设翻转工位时都会对厂务气源52进行正压检测，如果检测到厂务气源52的正压有异常，则获取硅片吸附方向，如果传输机械手51从硅片40上方吸附硅片40，则传输机械手51直接携带硅片40进行翻转，并且系统自动切换气源到备用气源53为传输机械手51供气，以保证硅片40不掉落。

更进一步地，传输机械手51未到达预设翻转工位时，上述的工件传输系统不对厂务气源52进行正压检测，如果传输机械手51未到达预设翻转工位(如传输机械手51交片过程中)时厂务气源52出现正压异常，则系统仅自动切换气源到备用气源53为传输机械手51供气，而不进行硅片吸附方向确认及相应的传输机械手51携带硅片40的翻转操作，以保证硅片40不会与其它设备组件发生干涉，确保硅片40安全。具体地，传输机械手51交片操作中交接片时间最长操作的为传输机械手51与工件台30进行交接片操作，如表1所示，传输机械手51与工件台30交接片操作的交接片时长约为6.9s。进一步地，传输机械手51从检测到厂务气源52正压异常到传输机械手51运动到下一预设翻转工位并携带硅片40完成180°翻转操作的时间约7s，而备用气源53单独稳定供气的供气时长不少于30s，远大于传输机械手51交接片时长和传输机械手51翻转耗时的总和，因此，备用气源53可在交接片过程中发生厂务气源52供气异常后仍然能够确保传输机械手51稳定吸附硅片40，保证硅片40不掉落。

表1：传输机械手与工件台交接片时间分解示意表

在一个实施例中，上述的工件传输系统还包括第一单向阀542和第二单向阀543，第一单向阀542设置在厂务气源52和传输机械手51之间的管路54上，第二单向阀543设置在备用气源53和传输机械手51之间的管路54上。具体地，厂务气源52和备用气源53汇总前先经过第一单向阀542，备用气源53与厂务气源52汇总前先经过第二单向阀543，第一单向阀542和第二单向阀543之间可通过气体压力差进行开关切换，从而可实现厂务气源52出现异常时自动切换到备用气源53供气。具体地，厂务气源52提供的气体压力大于备用气源53输出的气体压力，预先设置厂务气源52的输出压力阈值，备用气源53输出的气体压力小于或等于厂务气源52的输出压力阈值，优选为备用气源53输出的气体压力等于厂务气源52的输出压力阈值。当厂务气源52的输出压力大于输出压力阈值时，第一单向阀542打开，厂务气源52正常供气；当厂务气源52出现供气异常时，厂务气源52的输出压力变小，当厂务气源52的输出压力小于输出压力阈值时，第一单向阀542关闭，此时，第二单向阀543打开，系统自动切换到备用气源53为传输机械手51供气。

进一步地，在备用气源53供气过程中，第一单向阀542关闭，能够保证备用气源53输出的气体不会回流到厂务气源52侧，确保备用气源53供气稳定。进一步地，在厂务气源52正常供气的过程中，由于厂务气源52提供的气体压力大于备用气源53输出的气体压力，第二单向阀543关闭，可以使备用气源53的气体溢出缓慢，有助于节约资源，并且，当备用气源53采用空压机时，第二单向阀543能够使空压机内部压力降低比较缓慢，可以有效减少空压机频繁工作，有助于延长空压机的使用寿命。

在一个实施例中，上述的工件传输系统还包括第一压力传感器541，第一压力传感器541设置在厂务气源52和传输机械手51之间的管路54上，用于检测厂务气源52的供气压力。具体地，第一压力传感器541用于检测厂务气源52的供气压力以判断厂务气源52供气是否正常，当厂务气源52的供气压力大于或等于厂务气源52的输出压力阈值时，厂务气源52供气正常；当厂务气源52的供气压力小于厂务气源52的输出压力阈值时，厂务气源52供气出现异常，系统自动切换到备用气源53供气，且传输机械手51执行吸附方向识别及相应的翻转操作。

进一步地，在一个实施例中，上述的工件传输系统还包括中控系统，第一压力传感器541连接工件传输系统的中控系统，中控系统中预先存储厂务气源52的输出压力阈值，第一压力传感器541将检测到的厂务气源52的供气压力发送至中控系统，中控系统将接收到的供气压力与预先存储的厂务气源52的输出压力阈值进行比较并根据比较结果控制传输机械手51执行吸附方向识别及相应的翻转操作。更进一步地，在一个实施例中，上述的工件传输系统还包括报警器，报警器与中控系统连接，当厂务气源52出现异常时，中控系统还通知报警器报警，以提醒工作人员及时对厂务气源52进行检修操作以便及时恢复厂务气源52供气。

在一个实施例中，传输机械手51携带工件经过预设翻转工位时，第一压力传感器541被触发检测厂务气源52的供气压力。第一压力传感器541仅在传输机械手51处于预设翻转工位时被触发以对厂务气源52进行正压检测。当传输机械手51未到达预设翻转工位时，第一压力传感器541被触发不对厂务气源52进行正压检测。

在一个实施例中，上述的工件传输系统还包括减压阀546，减压阀546设置在厂务气源52和备用气源53并联后的管路54上。具体地，为保证厂务气源52和备用气源53为传输机械手51提供稳定可靠的正压供气，一般设置厂务气源52和备用气源53的输出压力高于传输机械手51所需的吸附气压值，以对传输过程中产生的气体压降进行补偿，因此，管路54中传输的气体压力一般高于传输机械手51的吸附气压值。本实施例中，通过设置减压阀546对管路54中传输的气体进行减压处理，以使气体压力满足传输机械手51的使用需求，能够保证传输机械手51工作稳定可靠。

一般地，传输机械手51吸附不同规格的硅片40所需的吸附气压值有所差异，综合考虑不同规格硅片40的吸附气压需求，传输机械手51的吸附气压值为0.2～0.5MPa，优选为0.4MPa。综合以上，在一个实施例中，厂务气源52的输出压力阈值为0.3～0.6MPa，优选为0.5MPa。相应地，备用气源53的气体输出压力为.3～0.6MPa，优选为0.5MPa。进一步地，当备用气源53采用空压机时，空压机的出口压力值为0.5MPa，当空压机的储气罐内部压力值低于0.5MPa时，空压机电机工作，储气罐内部压力值升高到0.7MPa时，电机停止工作。

在一个实施例中，上述的工件传输系统还包括第二压力传感器547，第二压力传感器547设置在减压阀546和传输机械手51之间的管路54上，第二压力传感器547能够实时检测传输机械手51侧的供气压力，从而可以根据第二压力传感器547检测到的传输机械手51侧的供气压力实时调整减压阀546，以确保调压阀546调节供气压力及时准确，提高减压阀546的调节精度，进一步确保传输机械手51工作稳定可靠。

在一个实施例中，上述的工件传输系统还包括单向节流阀548和流量传感器549，单向节流阀548设置在厂务气源52和备用气源53并联后的管路54上，流量传感器549设置在单向节流阀548和传输机械手51之间的管路上。本实施例中，通过设置单向节流阀548和流量传感器549对管路54中的气体进行精确的流量调节，以使气体流量满足传输机械手51的使用需求，有助于进一步确保传输机械手51工作稳定可靠。

在一个实施例中，上述的工件传输系统还包括过滤器三联件544，过滤器三联件544设置在备用气源53和第二单向阀543之间的管路54上，过滤器三联件544用于对备用气源53提供的气体进行除水、除油处理，以供传输机械手51使用。

在一个实施例中，上述的工件传输系统还包括干燥器545，干燥器545设置在厂务气源52和备用气源53并联后的管路54上，干燥器545能够对厂务气源52和备用气源53提供的气体进行干燥处理，确保气体安全。

另一方面，本实用新型还提供一种激光退火设备，包括上述的工件传输系统。本实施例的激光退火设备通过应用上述的工件传输系统实现，能够在厂务气源52出现供气异常时启用备用气源53为传输机械手51供气，并使硅片40处于安全工位，确保硅片40不会发生掉落，保证硅片40传输安全可靠，激光退火设备工艺效率高且激光退火工艺成本低。

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实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (15)

1.一种工件传输系统，用于在工件存储器、预处理机构(20)和工件台(30)之间传输工件，其特征在于，所述工件传输系统包括：

传输机械手(51)，所述传输机械手(51)在所述工件存储器、所述预处理机构(20)和所述工件台(30)之间传输所述工件，所述传输机械手(51)通过管路(54)连接厂务气源(52)，所述传输机械手(51)被配置为能够在所述厂务气源(52)出现异常后使所述工件处于安全工位；

备用气源(53)，与所述厂务气源(52)并联设置，所述备用气源(53)被配置为在所述厂务气源(52)出现异常时为所述传输机械手(51)供气。

2.根据权利要求1所述的工件传输系统，其特征在于，所述传输机械手(51)被配置为能够在所述厂务气源(52)出现异常后获取工件吸附方向，若所述传输机械手(51)从所述工件上方吸附所述工件，则所述传输机械手(51)携带所述工件翻转180°使所述工件处于安全工位。

3.根据权利要求1所述的工件传输系统，其特征在于，所述备用气源(53)的稳定供气时长至少为30s。

4.根据权利要求1所述的工件传输系统，其特征在于，还包括：第一压力传感器(541)，所述第一压力传感器(541)设置在所述厂务气源(52)和所述传输机械手(51)之间的管路(54)上，用于检测所述厂务气源(52)的供气压力。

5.根据权利要求4所述的工件传输系统，其特征在于，所述传输机械手(51)被配置为在预设翻转工位携带所述工件进行180°翻转，所述预设翻转工位为翻转过程中所述传输机械手(51)和所述工件与所述工件存储器、所述预处理机构(20)和所述工件台(30)均不会发生干涉的位置。

6.根据权利要求5所述的工件传输系统，其特征在于，所述预设翻转工位设置在所述传输机械手(51)与所述工件存储器和/或所述预处理机构(20)和/或所述工件台(30)之间。

7.根据权利要求5所述的工件传输系统，其特征在于，所述传输机械手(51)携带工件经过所述预设翻转工位时，所述第一压力传感器(541)被触发检测所述厂务气源(52)的供气压力。

8.根据权利要求1所述的工件传输系统，其特征在于，还包括：第一单向阀(542)和第二单向阀(543)，所述第一单向阀(542)设置在所述厂务气源(52)和所述传输机械手(51)之间的管路(54)上，所述第二单向阀(543)设置在所述备用气源(53)和所述传输机械手(51)之间的管路(54)上。

9.根据权利要求8所述的工件传输系统，其特征在于，还包括：过滤器三联件(544)，所述过滤器三联件(544)设置在所述备用气源(53)和所述第二单向阀(543)之间的管路(54)上。

10.根据权利要求1所述的工件传输系统，其特征在于，还包括：干燥器(545)，所述干燥器(545)设置在所述厂务气源(52)和所述备用气源(53)并联后的管路(54)上。

11.根据权利要求1所述的工件传输系统，其特征在于，还包括：减压阀(546)，所述减压阀(546)设置在所述厂务气源(52)和所述备用气源(53)并联后的管路(54)上。

12.根据权利要求11所述的工件传输系统，其特征在于，还包括：第二压力传感器(547)，所述第二压力传感器(547)设置在所述减压阀(546)和所述传输机械手(51)之间的管路(54)上。

13.根据权利要求1所述的工件传输系统，其特征在于，还包括：单向节流阀(548)和流量传感器(549)，所述单向节流阀(548)设置在所述厂务气源(52)和所述备用气源(53)并联后的管路(54)上，所述流量传感器(549)设置在所述单向节流阀(548)和所述传输机械手(51)之间的管路(54)上。

14.根据权利要求1所述的工件传输系统，其特征在于，所述传输机械手(51)为伯努利机械手。

15.一种激光退火设备，其特征在于，包括如权利要求1至14任一项所述的工件传输系统。