用于半導(dǎo)體制造工藝中的硅片定位系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于半導(dǎo)體制造工藝中的硅片定位系統(tǒng)，包括工作平臺，所述工作平臺內(nèi)設(shè)用于搬運硅片的真空機械手，所述真空機械手手臂中央設(shè)有用于頂升硅片的圓孔，在工藝平臺上設(shè)有至少一個硅片定位裝置，所述硅片定位裝置用于探測并調(diào)整真空機械手取片后硅片中心位置與真空機械手手臂中央位置。本發(fā)明通過將多個硅片位置定位裝置設(shè)在工藝平臺上，與多個機械手的機臺相配套，可有效節(jié)約有限空間，減少占地面積，有利于節(jié)約資源，免去了從硅片定位腔室上送取硅片的步驟，簡化工序，提高了硅片傳輸效率。
【專利說明】用于半導(dǎo)體制造工藝中的硅片定位系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種定位系統(tǒng)，具體地說，涉及一種用于半導(dǎo)體制造工藝中的硅片定位系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]集成電路、半導(dǎo)體制造行業(yè)推動著設(shè)備自動化的實現(xiàn)，某些半導(dǎo)體設(shè)備的作用是通過物理、化學(xué)等手段對硅片進(jìn)行某種處理，這種處理被稱之為半導(dǎo)體工藝，而處理硅片通常在真空環(huán)境下密閉容器中進(jìn)行，通常將這些容器成為反應(yīng)室。在半導(dǎo)體生產(chǎn)中需要將待反應(yīng)硅片準(zhǔn)確傳送到反應(yīng)腔室，通過步進(jìn)電機或伺服電機驅(qū)動，通過檢測裝置完成硅片的定位后，將硅片傳輸至反應(yīng)腔室。
[0003]隨著半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)的發(fā)展,娃片從200mm發(fā)展至300mm或更大，潔凈車間(FAB)的造價也越來越高，因此如何有效地利用有限的潔凈車間生產(chǎn)空間，提高生產(chǎn)設(shè)備的效率，縮短生產(chǎn)周期等問題也變得越來越重要。傳統(tǒng)的硅片定位裝置，實現(xiàn)硅片位置定位測量，需占用I個平臺掛載位置，通常是平臺內(nèi)置的真空機械手搬運硅片到硅片位置定位測量腔，當(dāng)測量完成后，再搬運硅片到其它腔室進(jìn)行下一步工藝。
[0004]現(xiàn)有的硅片定位裝置占用空間比較大，不能充分有效利用工作平臺空間，另外，真空機械手需要將硅片放置到硅片定位腔室上進(jìn)行位置校準(zhǔn)工作后，再從硅片定位腔室上取出硅片送至反應(yīng)腔室，步驟繁瑣，時間較長，效率低。
[0005]因此，需要對現(xiàn)有的硅片定位系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，使其結(jié)構(gòu)簡單緊湊且提高硅片傳輸效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種用于半導(dǎo)體制造工藝中的硅片定位系統(tǒng)，使其結(jié)構(gòu)簡單緊湊且提高硅片傳輸效率。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種用于半導(dǎo)體制造工藝中的硅片定位系統(tǒng)，包括工作平臺，所述工作平臺內(nèi)設(shè)用于搬運硅片的真空機械手，所述真空機械手手臂中央設(shè)有用于頂升硅片的圓孔，在工藝平臺上設(shè)有至少一個硅片定位裝置，所述硅片定位裝置用于探測并調(diào)整真空機械手取片后硅片中心位置與真空機械手手臂中央位置。
[0008]優(yōu)選的，所述硅片定位裝置包括發(fā)射單元、位置測量單位、頂升旋轉(zhuǎn)裝置；所述發(fā)射單元用于發(fā)出光束照射硅片上并投射至位置測量單元；所述位置測量單元用于探測真空機械手取片后硅片中心位置與真空機械手手臂中央位置；所述頂升旋轉(zhuǎn)裝置通過真空機械手手臂中央的圓孔將硅片向上頂升旋轉(zhuǎn)。
[0009]優(yōu)選的，所述位置測量單元包括線陣CXD傳感器，用于探測硅片中心位置與真空機械手中心位置。
[0010]優(yōu)選的，所述頂升旋轉(zhuǎn)裝置包括步進(jìn)驅(qū)動裝置、皮帶、頂升裝置基座及頂升裝置，所述步進(jìn)驅(qū)動裝置帶動皮帶轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動頂升裝置上的硅片旋轉(zhuǎn)，所述頂升裝置基座與工藝平臺固定連接。
[0011]優(yōu)選的，步進(jìn)驅(qū)動裝置驅(qū)動硅片的旋轉(zhuǎn)角度大于360度。
[0012]優(yōu)選的，所述硅片定位裝置用于探測并調(diào)整硅片V形缺口的位置，并定位V形缺口的方位。
[0013]優(yōu)選的，所述硅片定位裝置為2個。
[0014]與現(xiàn)有的方案相比，本發(fā)明通過將多個硅片位置定位裝置設(shè)在工藝平臺上，與多個機械手的機臺相配套，可有效節(jié)約有限空間，減少占地面積，有利于節(jié)約資源，免去了從硅片定位腔室上送取硅片的步驟，簡化工序，提高了硅片傳輸效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1為現(xiàn)有的硅片定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明硅片定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明硅片定位系統(tǒng)的側(cè)視圖；
[0019]圖4為本發(fā)明硅片定位系統(tǒng)的硅片同心俯視圖；
[0020]圖5是本發(fā)明硅片定位系統(tǒng)的硅片偏心俯視圖；
[0021]圖6是本發(fā)明硅片偏心產(chǎn)生的正弦波數(shù)據(jù)。
[0022]圖中標(biāo)號說明如下:
[0023]1、娃片裝載裝置；2、工藝平臺；3、工藝腔；4、娃片位置定位腔；5、機械手；6、娃片；
7、V形缺口 ；41、發(fā)射單元；42、位置測量單元；43、頂升裝置基座；44、皮帶；45、步進(jìn)驅(qū)動裝置；46、頂升裝置；47、光束；48、線陣CXD傳感器。
【具體實施方式】
[0024]以下將配合圖式及實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式，藉此對本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題并達(dá)成技術(shù)功效的實現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實施。
[0025]請參考圖1，圖1為現(xiàn)有的硅片定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，包括硅片裝載裝置1、工藝平臺2、工藝腔3、硅片位置定位腔4;現(xiàn)有的硅片定位系統(tǒng)需占用I個平臺掛載位置1，工藝平臺2內(nèi)置真空機械手搬運硅片到硅片位置定位腔4，測量完成后，再搬運硅片到其它工藝腔3進(jìn)行下一步工藝?，F(xiàn)有的硅片定位系統(tǒng)工序繁瑣，硅片傳輸效率較差。
[0026]本發(fā)明提供的半導(dǎo)體制造工藝中的硅片定位系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單緊湊且硅片傳輸效率高。
[0027]請參考圖2至圖3，本發(fā)明提供了一種用于半導(dǎo)體制造工藝中的硅片定位系統(tǒng)，包括工作平臺2，所述工作平臺2內(nèi)設(shè)用于搬運硅片6的真空機械手5，所述真空機械手5手臂中央設(shè)有用于頂升硅片6的圓孔，在工藝平臺2上設(shè)有至少一個硅片定位裝置，所述硅片定位裝置優(yōu)選為2個。所述硅片定位裝置用于探測并調(diào)整真空機械手取片后硅片6中心位置與真空機械手5中心位置；其中，所述硅片定位裝置包括發(fā)射單元41、位置測量單位42、頂升旋轉(zhuǎn)裝置；所述發(fā)射單元41用于發(fā)出光束照射硅片上并投射至位置測量單元42 ;所述位置測量單元42用于探測真空機械手5取片后硅片6中心位置與真空機械手5中心位置；所述頂升旋轉(zhuǎn)裝置通過真空機械手5手臂中央的圓孔將硅片6向上頂升旋轉(zhuǎn)。
[0028]其中，所述頂升旋轉(zhuǎn)裝置包括步進(jìn)驅(qū)動裝置45、皮帶44、頂升裝置基座43及頂升裝置46，所述步進(jìn)驅(qū)動裝置45帶動皮帶44轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動頂升裝置46上的硅片6旋轉(zhuǎn)，所述頂升裝置基座43與工藝平臺2固定連接。值得說明的是，中央機械手5手臂中央開有圓孔，圓孔要求不僅大于硅片頂升裝置46的直徑，而且留有修正硅片位置偏差的余量。
[0029]本發(fā)明所述位置測量單元包括線陣CXD傳感器48，用于探測硅片6中心位置與真空機械手5中心位置。本文中的線陣CCD傳感器48的中文名電荷藕合器，它使用一種高光度的半導(dǎo)體材料制成，能把光線轉(zhuǎn)變成電荷，然后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片將電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，可重復(fù)獲取多組數(shù)據(jù)實現(xiàn)實時快速掃描等特點。
[0030]本發(fā)明所述的步進(jìn)驅(qū)動裝置45驅(qū)動硅片6的旋轉(zhuǎn)角度大于360度，因線陣CXD傳感器48需要保證期檢測到的長度大于硅片直徑，眾所周知，已知一個圓的弦長坐標(biāo)及圓的半徑，就可以確定圓的圓心坐標(biāo)，因此通過線陣CCD傳感器48測量的弦長信息以及硅片6直徑，借此計算出硅片圓心位置與機械手的相對位置關(guān)系，判斷是否存在位置偏差。
[0031]在芯片制造業(yè)里面，硅片一般是經(jīng)過一定的工序進(jìn)行生產(chǎn)，并達(dá)到后續(xù)加工的能力，而在硅片的邊緣有一 V形缺口 7，其存在主要目的是表達(dá)晶格的排列方向，另外還可以借助該V形缺口 7實現(xiàn)晶片的定位。因此，為了實現(xiàn)制造的一致性，要求V形缺口 7每次必須位于同一個位置，或在一批硅片加工制造過程中，V形缺口 7始終朝向一個方向。其中，所述硅片定位裝置還可用于探測并調(diào)整硅片V形缺口 7的位置，并定位V形缺口 7的方位。
[0032]請參考圖3至圖5，工藝平臺2上的硅片位置定位裝置，其包括發(fā)射單元41和位置測量單元42，硅片驅(qū)動頂升裝置基座43，硅片旋轉(zhuǎn)同步驅(qū)動皮帶44和步進(jìn)驅(qū)動裝置45，硅片頂升裝置46，以及中央機械手5。發(fā)射單元41發(fā)出的光束照射在位置測量單元42中的CCD線陣48上。線陣感光單元接收列為線陣CCD傳感器48以線型排布組成的陣列。
[0033]本發(fā)明提供的硅片位置定位裝置工作過程為:首先，機械手5從片盒中取出硅片6到工藝平臺2，停在硅片頂升裝置主軸46上方。硅片頂升裝置主軸46通過機械手5手臂中央圓孔向上頂升，將硅片6從機械手5頂升起來。其次，步進(jìn)驅(qū)動裝置45通過驅(qū)動同步皮帶44，驅(qū)動硅片頂升裝置46帶動硅片6旋轉(zhuǎn)，并啟動位置測量。接著，發(fā)射單元41工作，使發(fā)出的光束照射在位置測量單元42中的線陣CXD傳感器48上。由于硅片6的遮蔽作用，只有部分光束照射在位置測量單元42中的CXD線陣48上。隨著步進(jìn)驅(qū)動裝置45驅(qū)動硅片6位置的不同，硅片6的遮蔽的位置也隨之不同，通過步進(jìn)驅(qū)動裝置45和線陣CXD傳感器48上遮蔽的位置測量值的同步，使測量值和硅片位置對應(yīng)起來。值得說明的是:測量時，步進(jìn)驅(qū)動裝置45驅(qū)動硅片6旋轉(zhuǎn)必須大于360度，以使測量數(shù)據(jù)有冗余。
[0034]由于硅片裝載，累積誤差等各種原因，會造成機械手5取片時，硅片6并不落在機械手5手臂的中央位置，就需硅片位置定位裝置來測量修正。請參考圖6，硅片6旋轉(zhuǎn)一周多，由于硅片6位置的偏心，產(chǎn)生一組包含距離和角度的類似正弦波數(shù)據(jù)。位置測量單元42的包括數(shù)據(jù)采集，閾值，濾波處理等，但不限于此。根據(jù)數(shù)據(jù)計算最大值和最小值差的一半，可解算出硅片6相對于頂升裝置46中心的距離，此為修正半徑；最大、最小值對應(yīng)的角度信息，包含了修正角度的信息。同理，根據(jù)數(shù)據(jù)計算，找到硅片6的V形缺口 7位置值所包含的角度的信息。如對V形缺口 7位置有設(shè)定，可根據(jù)設(shè)定，驅(qū)動步進(jìn)驅(qū)動裝置45帶動硅片6旋轉(zhuǎn)調(diào)整V形缺口 7位置，使其對準(zhǔn)機械手5取片方向。
[0035]根據(jù)數(shù)據(jù)計算修正值，包括修正半徑，修正角度，傳輸給機械手5，用于機械手5的位置修正，包括徑向修正和角度修正，即使機械手5的伸縮或旋轉(zhuǎn)，使其取片時，硅片6落在其中心位置。此時，硅片頂升裝置46下降，硅片6落在機械手5的中心，從而達(dá)到硅片位置定位的功能。同理，此裝置也適用于機械手5從工藝腔3中取硅片6回到工藝平臺2中，通過該裝置修正硅片位置。
[0036]上述說明示出并描述了本發(fā)明的若干優(yōu)選實施例，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述發(fā)明構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識進(jìn)行改動。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應(yīng)在本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于半導(dǎo)體制造工藝中的硅片定位系統(tǒng)，包括工作平臺，所述工作平臺內(nèi)設(shè)用于搬運硅片的真空機械手，其特征在于，所述真空機械手手臂中央設(shè)有用于頂升硅片的圓孔，在工藝平臺上設(shè)有至少一個硅片定位裝置，所述硅片定位裝置用于探測并調(diào)整真空機械手取片后硅片中心位置與真空機械手手臂中央位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于半導(dǎo)體制造工藝中的硅片定位系統(tǒng)，其特征在于，所述硅片定位裝置包括發(fā)射單元、位置測量單位、頂升旋轉(zhuǎn)裝置；所述發(fā)射單元用于發(fā)出光束照射硅片上并投射至位置測量單元；所述位置測量單元用于探測真空機械手取片后硅片中心位置與真空機械手手臂中央位置；所述頂升旋轉(zhuǎn)裝置通過真空機械手手臂中央的圓孔將硅片向上頂升旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于半導(dǎo)體制造工藝中的硅片定位系統(tǒng)，其特征在于，所述位置測量單元包括線陣CXD傳感器，用于探測硅片中心位置與真空機械手中心位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于半導(dǎo)體制造工藝中的硅片定位系統(tǒng)，其特征在于，所述頂升旋轉(zhuǎn)裝置包括步進(jìn)驅(qū)動裝置、皮帶、頂升裝置基座及頂升裝置，所述步進(jìn)驅(qū)動裝置帶動皮帶轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動頂升裝置上的硅片旋轉(zhuǎn)，所述頂升裝置基座與工藝平臺固定連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于半導(dǎo)體制造工藝中的硅片定位系統(tǒng)，其特征在于，步進(jìn)驅(qū)動裝置驅(qū)動硅片的旋轉(zhuǎn)角度大于360度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的用于半導(dǎo)體制造工藝中的硅片定位系統(tǒng)，其特征在于，所述硅片定位裝置用于探測并調(diào)整硅片V形缺口的位置，并定位V形缺口的方位。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的用于半導(dǎo)體制造工藝中的硅片定位系統(tǒng)，其特征在于，所述硅片定位裝置為2個。
【文檔編號】H01L21/677GK103715123SQ201310753954
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】任大清 申請人:上海集成電路研發(fā)中心有限公司