TW201810498A - 晶圓片架的取放片裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種晶圓片架的取放片裝置，包括：一固定器模組、一控制模組和一機械手臂，所述控制模組控制所述固定器模組的每一個定位槽的上升和下降，使定位槽從原位上升，與晶圓片架中對應的晶圓相卡持，並將對應的晶圓推送出所述晶圓片架，或使已上升的定位槽下降回原位，所述機械手臂根據所述控制模組的控制抓取或放回被所述定位槽推送出晶圓片架的晶圓。本發明的晶圓片架的取放片裝置透過固定器模組將需要取出的晶圓從晶圓片架中推出，並可透過控制模組根據設定順序取片，這樣在取放片時機械手臂無阻擋，可避免傳統取放片時機械手臂在多片晶圓間隙之間進行操作而造成的晶圓損傷，從而可提高生產良率。

Description

晶圓片架的取放片裝置

本發明涉及半導體製造技術領域，特別是涉及一種晶圓片架的取放片裝置。

傳統的半導體矽片片架在設備取放片的方法是將片架水平地放置於設備的裝載埠(Load Port)，使片架中的矽片也呈水平方向，設備的機械手臂控制葉片(Blade)伸入矽片間隙取片或放片，如果矽片沒有雙面拋光，一般取片方式為真空吸附式，如果矽片已做雙面拋光，取片方式為邊緣抓取式。邊緣抓取式一般在機械手臂的葉片上設有固定墊(Retaining Pad)與壓片(Presser)便於抓取，使得伸入矽片間隙的葉片總厚度約4~5mm。

這在國際半導體產業協會(SEMI)的標準下，即片架中矽片與矽片間隙(Pitch Size)為10mm，是不會產生問題的。但由於各矽片廠商廠內使用的片架未必都是10mm的間隙，處於其他考量，可能會使用間隙小於10mm，如7mm或5mm的片架，這時上述傳統方式取放片會產生問題。由於伸入矽片間隙的葉片總厚度約4~5mm，再加上矽片自重導致葉片產生一定的彎曲，葉片刮到矽片的可能性隨著片架中矽片與矽片間隙的縮小而加大。另外片架之間也有差異，一定程度上加大了刮片的風險。

因此，實有必要對傳統的矽片取放片方式進行改良，避免取 放片時造成的晶圓損傷。

鑒於以上所述現有技術，本發明的目的在於提供一種晶圓片架的取放片裝置，用於解決現有技術中從片架中取放片時易造成晶圓損傷等問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種晶圓片架的取放片裝置，所述晶圓片架設有固定間距的承載部，承載部承載多片平行豎立的晶圓，承載部的與該些晶圓相互垂直的上側設有一第一開口，該些晶圓透過所述第一開口被豎直地取出或放入，承載部中與所述第一開口相對的下側設有一第二開口，所述第二開口露出該些晶圓的邊緣；所述晶圓片架的取放片裝置包括：一固定器模組，所述固定器模組位於所述晶圓片架下方，設有依據所述固定間距平行放置的多個定位槽，所述多個定位槽的位置與所述晶圓片架中平行豎立的多片晶圓的位置相對應；一控制模組，所述控制模組控制所述固定器模組的每一個定位槽的上升和下降，使定位槽從原位上升，經過所述第二開口與對應的晶圓相卡合，並將對應的晶圓推送出所述第一開口，或使已上升的定位槽下降回原位；一機械手臂，所述機械手臂根據所述控制模組的控制抓取或放回被所述定位槽推送出所述第一開口的晶圓。

如上所述，本發明的晶圓片架的取放片裝置，具有以下有益效果：本發明的晶圓片架的取放片裝置通過固定器模組將需要取出的晶圓從晶圓片架中推出，並可透過控制模組根據設定順序取片。這樣在取放片時機械手臂無阻擋，可避免傳統取放片時機械手臂在多片晶圓間隙之間進 行操作而造成的晶圓損傷，從而可提高生產良率。

在實施過程中，可採用雙操作葉片(Blade)設計，在一個操作葉片將前一片晶圓放回前，另一個操作葉片先將後一片晶圓取片，從而可以提高設備產能。

1‧‧‧晶圓片架

101‧‧‧第一開口

102‧‧‧第二開口

103‧‧‧晶圓

2‧‧‧固定器模組

201‧‧‧定位槽

3‧‧‧控制模組

4‧‧‧機械手臂

第1圖繪示本發明一實施例的晶圓片架的取放片裝置之示意圖。

第2圖繪示本發明一實施例的晶圓片架的剖示圖。

第3圖繪示本發明具有一組定位槽的固定器模組的定位槽與晶圓的對應關係示意圖。

第4圖繪示本發明具有兩組定位槽的固定器模組的定位槽與晶圓的對應關係示意圖。

第5圖繪示本發明一實施例之進行單片晶圓的取放片的工作狀態示意圖。

第6圖繪示本發明一實施例之進行多片晶圓的取放片的工作狀態示意圖。

以下透過特定的具體實施例說明本發明的實施方式，該發明所屬技術領域中具有通常知識者可由本說明書所揭露的內容輕易地瞭解本發明的其他優點與功效。本發明還可以透過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基於不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。需說明的是，在不衝突的情況 下，以下實施例及實施例中的特徵可以相互組合。

需要說明的是，以下實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想，遂圖式中僅顯示與本發明中有關的組件而非按照實際實施時的元件數目、形狀及尺寸繪製，其實際實施時各元件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其元件佈局型態也可能更為複雜。

本發明實施例提供一種晶圓片架的取放片裝置，請參閱第1圖。所述的晶圓片架1設有數個固定間距的承載部，該些承載部分別平行豎直地承載複數片晶圓103，該晶圓片架1在與該些平行豎立的晶圓103相互垂直的上側設有一第一開口101，該些平行豎立的晶圓103透過所述第一開口101被豎直地取出或放入，該晶圓片架1在與所述第一開口101相對的下側設有第二開口102，所述第二開口102露出該些平行豎立的多片晶圓103的邊緣； 與所述晶圓片架1對應的取放片裝置包括以下部件：一固定器模組2，所述固定器模組2位於所述晶圓片架1的下方，固定器模組2依據所述固定間距平行地設置複數個定位槽201，所述複數個定位槽201的位置與所述晶圓片架1內平行豎立的晶圓103的位置相對應；一控制模組3，所述控制模組3控制所述固定器模組2的每一個定位槽201的上升和下降，使定位槽201從原位上升，接著通過所述第二開口102而與對應的晶圓103相卡合，並將對應的晶圓103推送出所述第一開口101，或者使已上升的定位槽201下降回原位；一機械手臂4，所述機械手臂4根據所述控制模組3的控制來抓取或放回被所述定位槽201推送出所述第一開口101的晶圓103。

需要說明的是，滿足上述晶圓片架1的結構要求的各種晶圓 片架應當均可使用本發明提供的取放片裝置進行晶圓的取放。本實施例所述的晶圓片架1可以是各種外部結構不同的晶圓片架，也可以具有其他結構和部件，本發明對此不作限制。所述的固定間距可以小於等於10mm，或其他適合的尺寸。不同的晶圓片架承載晶圓時可以設有不同的固定間距，採用本發明裝置取放片時，取放片裝置的多個定位槽的間距可以依據不同的晶圓片架進行調整，與需要取放片的晶圓片架採用的固定間距保持一致。

為了詳細說明本發明的技術內容，第2圖提供了一種晶圓片架1的剖示圖。如第2圖所示，晶圓103卡合於晶圓片架1中，晶圓片架1的上側以及相對的下側分別設有一第一開口101以及一第二開口102，所述第一開口101的最大寬度大於所述第二開口102的最大寬度。第二開口102僅露出晶圓103的部分邊緣。所述固定器模組2設置於第二開口102的下方。所述固定器模組2中定位槽201的數量可以與晶圓片架1可放置的晶圓數量一致，每個定位槽201之間的間隙與片架中晶圓間隙一致，每個定位槽201剛好處於每片晶圓的下方，每個定位槽201可以單獨上下移動。

作為本發明的優選方案之一，所述固定器模組2可以包括一組定位槽201，如第3圖所示，其中每一個定位槽201分別與所述晶圓片架1中平行豎立的每一片晶圓103相對應。

作為本發明的另一優選方案，所述固定器模組2可以包括兩組定位槽201，如第4圖所示，其中每兩個定位槽201分別與所述晶圓片架1中平行豎立的每一片晶圓103相對應。優選地，同一片晶圓103相對應的兩個定位槽201之間距為10mm，以方便機械手臂4的操作葉片(Blade)前端可以順利取到晶圓103。

本實施例中，所述定位槽201可以為V型槽，其中槽深為1cm至3cm，例如2cm。定位槽201的寬度可以根據實際需要設定，例如每片晶圓103對應一個定位槽201時，定位槽201可以略寬一些，而每片晶圓103對應兩個定位槽201時，每個定位槽201的寬度可以略窄。定位槽201寬度的設定應當使所述定位槽201能通過第二開口102，從而可將晶圓103推出。

優選地，所述控制模組3對於所述晶圓片架1中平行豎立的多片晶圓103設置位置編號(Slot ID)，根據所述位置編號邋控制對應的定位槽201上升或下降，並且控制所述機械手臂4以根據所述位置編號抓取或放回對應的晶圓103。進一步可選擇地，所述控制模組3根據設定的晶圓處理順序來控制對應的定位槽201上升或下降。進一步可選擇地，所述控制模組3根據設定的晶圓處理順序來控制所述機械手臂4依次地抓取或放回對應晶圓103。

本實施例中，所述機械手臂4透過操作葉片進行晶圓的抓取，優選地，所述機械手臂4可以包括兩個操作葉片。兩個操作葉片輪流地取放可以提高工作效率，例如，在一個操作葉片將前一片晶圓放回前，另一個操作葉片先將後一片晶圓取片，從而可以提高設備產能。

具體而言，所述的晶圓可以是未生產積體電路的單晶矽片，如拋光片、外延片、退火片等，也可以是已生產積體電路的晶圓片，或其他需進行半導體加工製造的片狀材料。所述晶圓的尺寸可以是300mm以及300mm以下的尺寸，或者其他適合的尺寸，本發明對此不作限制。

下面詳細描述本實施例的晶圓片架的取放片裝置的操作方法： 將所述的晶圓片架豎直地放置在所述固定器模組上方，第一開口朝上，第二開口朝下，晶圓片架內平行豎立的多片晶圓的位置與所述固定器模組的多個定位槽的位置相對影。

所述晶圓片架中的每片晶圓預設有位置編號，根據實際之需要在所述控制模組中設置需要處理的晶圓及處理順序。例如，可以透過控制台在控制模組中設定需要取片處理的晶圓的位置編號(Slot ID)，然後控制模組根據設定的晶圓的位置編號(Slot ID)，控制對應晶圓下方的定位槽上升，晶圓片架中需要處理的晶圓剛好落入對應的定位槽內，定位槽持續上升，將需要處理的晶圓推送出來。定位槽上升的高度根據實際情況需要而定，可上升到定位槽高於晶圓片架的第一開口或其他合適的高度。

取片、放片透過機械手臂完成，具體而言，所述機械手臂透過操作葉片進行晶圓的抓取，操作葉片按處理順序豎直地的從升起的定位槽中取片，晶圓處理完成後，操作葉片豎直地的將晶圓放回對應的定位槽，承載該晶圓的定位槽下降，使該晶圓回到晶圓片架的原位置，對應的定位槽下降回原位置。

其中，控制模組根據具體情況可以設置不同的處理常式。例如，可以根據處理順序一次一片的將晶圓推送出來處理，每片晶圓處理完並被放回後，即每片晶圓取放片結束後，再將下一片需要處理的晶圓推送出來取放片，工作狀態如第5圖所示；也可以將需要處理的多片晶圓同時推送出來，然後根據處理順序依次進行處理，工作狀態如第6圖所示，此種方式中，機械手臂可以包括兩個操作葉片，在一個操作葉片將前一片晶圓放回前，另一個操作葉片先將後一片晶圓取片，以提高取放片的工作效率。

利用本實施例的晶圓取放片裝置進行取放片，在取片時第一片晶圓的至少其中一面是處於無阻擋狀態的，即並不存在任何“間距”問題，因此可以順利取片，避免了葉片刮擦的風險，放片後固定器模組將該晶圓送回晶圓片架內，因此下一片晶圓也不存在任何“間距”問題。

綜上所述，本發明的晶圓片架的取放片裝置透過固定器模組將需要取出的晶圓從晶圓片架中推出，並可透過控制模組根據設定順序取片。這樣在取放片時機械手臂無阻擋，可避免傳統取放片時機械手臂在多片晶圓間隙之間進行操作而造成的晶圓損傷，從而可提高生產良率。實施過程中可採用雙葉片設計，當一個操作葉片將前一片晶圓放回前，另一個操作葉片先將後一片晶圓取片，從而可以提高設備產能。所以，本發明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。

上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的申請專利範圍所涵蓋。

1‧‧‧晶圓片架

101‧‧‧第一開口

102‧‧‧第二開口

103‧‧‧晶圓

2‧‧‧固定器模組

201‧‧‧定位槽

3‧‧‧控制模組

4‧‧‧機械手臂

Claims (11)

1. 一種晶圓片架的取放片裝置，所述晶圓片架設有一承載部，所述承載部依據一固定間距平行豎直地承載複數片晶圓，所述承載部中與所述複數片平行豎立的晶圓相互垂直的上側設有一第一開口，所述複數片晶圓透過所述第一開口被豎直地取出或放入，所述承載部中與所述第一開口相對的一下側設有一第二開口，所述第二開口顯露出所述複數片晶圓的邊緣；所述晶圓片架的取放片裝置包括：一固定器模組，所述固定器模組位於所述晶圓片架下方，所述固定器模組依據所述固定間距平行地設置複數個定位槽，所述複數個定位槽的位置與所述複數個平行豎立地的晶圓的位置相對應；一控制模組，所述控制模組控制所述固定器模組的每一定位槽的上升和下降，使得每一定位槽從原位上升，經過所述第二開口與對應的晶圓相卡合，並將對應的晶圓推送出所述第一開口，或使已上升的定位槽下降回原位；一機械手臂，所述機械手臂根據所述控制模組的控制來抓取或放回被所述定位槽推送出所述第一開口的晶圓。
2. 如請求項1所述的晶圓片架的取放片裝置，其中所述固定間距小於或等於10mm。
3. 如請求項1所述的晶圓片架的取放片裝置，其中所述第一開口的最大寬度大於所述第二開口的最大寬度。
4. 如請求項1所述的晶圓片架的取放片裝置，其中該些定位槽具有一組，而每個定位槽分別與所述晶圓片架中平行豎立的每一片晶圓相對應。
5. 如請求項1所述的晶圓片架的取放片裝置，其中該些定位槽具有兩組，每兩個定位槽與所述晶圓片架中平行豎立的每一片晶圓相對應。
6. 如請求項5所述的晶圓片架的取放片裝置，其中與同一片晶圓相對應的兩個定位槽之間相距10mm。
7. 如請求項1所述的晶圓片架的取放片裝置，其中所述該些定位槽為V型槽，而槽深1-3cm。
8. 如請求項1所述的晶圓片架的取放片裝置，其中所述控制模組對所述晶圓片架中平行豎立的數片晶圓分別設置位置編號，根據所述位置編號控制對應的定位槽上升或下降，並控制所述機械手臂根據所述位置編號抓取或放回對應晶圓。
9. 如請求項8所述的晶圓片架的取放片裝置，其中所述控制模組根據設定的晶圓處理順序控制所述固定器模組依次上升或下降對應的定位槽。
10. 如請求項8所述的晶圓片架的取放片裝置，其中所述控制模組根據設定的晶圓處理順序控制所述機械手臂依次抓取或放回對應晶圓。
11. 如請求項1所述的晶圓片架的取放片裝置，其中所述機械手臂包括兩個操作葉片。