一種精確抓取晶圓的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種精確抓取晶圓的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著光刻技術(shù)的發(fā)展，對(duì)晶圓對(duì)準(zhǔn)和曝光系統(tǒng)的精度提出更高要求。為縮短精確對(duì)準(zhǔn)的隨機(jī)搜索標(biāo)記位置的時(shí)間和提高晶圓利用率，必須在精確對(duì)準(zhǔn)之前的晶圓傳輸階段增加預(yù)對(duì)準(zhǔn)工序，才能保證在較短的時(shí)間內(nèi)將晶圓精確對(duì)準(zhǔn)。
[0003]目前晶圓的預(yù)對(duì)準(zhǔn)已從最初的機(jī)械預(yù)對(duì)準(zhǔn)發(fā)展到光學(xué)預(yù)對(duì)準(zhǔn)，精度也從200微米提高到I微米甚至亞微米，并且要求有很高的生產(chǎn)率。因此對(duì)預(yù)對(duì)準(zhǔn)裝置的檢測(cè)、制造和安裝精度提出了很高要求。光刻機(jī)中晶圓預(yù)對(duì)準(zhǔn)裝置的主要作用是，在調(diào)平、光刻工序前，對(duì)晶圓進(jìn)行預(yù)對(duì)準(zhǔn)(精對(duì)準(zhǔn)在調(diào)平及預(yù)調(diào)焦分系統(tǒng)中)，盡量縮小晶圓從晶圓盒中由機(jī)械手取出再放到精對(duì)準(zhǔn)工位的位置重復(fù)性誤差。晶圓預(yù)對(duì)準(zhǔn)需要調(diào)整的偏差主要有兩個(gè):一是水平面內(nèi)形心的偏移(可定義為X、Y兩個(gè)方向上的自由度)，二是晶圓凹槽(缺口)的角度誤差。
[0004]目前采用的預(yù)對(duì)準(zhǔn)定位方法都采用線性CCD傳感器檢測(cè)晶圓邊緣，而這種傳感器采樣頻率較小，從而限制了晶圓一周的采樣點(diǎn)數(shù)，并且其空間占用較大，在整個(gè)預(yù)對(duì)準(zhǔn)裝置空間尺寸限定的情況下，CCD傳感器的空間尺寸往往無法滿足要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對(duì)上述存在的問題，本實(shí)用新型公開了一種精確抓取晶圓的裝置，其具體的技術(shù)方案為:
[0006]—種精確抓取晶圓的裝置，其特征在于，應(yīng)用于從晶圓盒抽取晶圓，所述裝置包括:
[0007]機(jī)械手，設(shè)置有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，用于托起并驅(qū)動(dòng)所述晶圓盒中的待抽取晶圓進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；
[0008]晶圓位置傳感器，臨近所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置于所述機(jī)械手上，以用于偵測(cè)所述晶圓盒中待抽取晶圓的位移差；
[0009]真空吸附裝置，設(shè)置在所述機(jī)械手上，用于根據(jù)所述位移差吸附所述待抽取晶圓移動(dòng)至預(yù)設(shè)位置處，以使所述待抽取晶圓的中心與所述機(jī)械手的中心對(duì)齊；
[0010]機(jī)械臂，將與所述機(jī)械手的中心對(duì)齊的待抽取晶圓從所述晶圓盒中抽取出來。
[0011]上述的裝置，其特征在于，所述真空吸附裝置為真空吸盤。
[0012]上述的裝置，其特征在于，所述機(jī)械手的材質(zhì)為特氟龍。
[0013]上述的裝置，其特征在于，所述晶圓位置傳感器包括激光透過式傳感器。
[0014]上述的裝置，其特征在于，所述機(jī)械手托起并驅(qū)動(dòng)所述晶圓盒中的待抽取晶圓旋轉(zhuǎn)的角度為0-360° ο
[0015]上述的裝置，其特征在于，所述晶圓位置傳感器的數(shù)量為3個(gè)，且每個(gè)所述晶圓位置傳感器均位于以所述真空吸附裝置為中心點(diǎn)的圓周上。
[0016]上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果:
[0017]本申請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)的一種精確抓取晶圓的裝置，采用一種主要由激光透過式傳感器構(gòu)成的高精度透過性激光傳感系統(tǒng)，它能鑲嵌在整個(gè)機(jī)械手臂上，不占用實(shí)際空間尺寸，在同樣情況下自由旋轉(zhuǎn)待抽取晶圓，這樣可以增加待抽取晶圓邊緣一周采樣點(diǎn)數(shù)，提高了精確度。
【附圖說明】
[0018]通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本實(shí)用新型及其特征、外形和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加明顯。在全部附圖中相同的標(biāo)記指示相同的部分。并未可以按照比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本實(shí)用新型的主旨。
[0019]圖la-lc是本實(shí)用新型中晶圓定位示意圖；
[0020]圖2本實(shí)用新型精確抓取晶圓裝置的不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明，但是不作為本實(shí)用新型的限定。
[0022]目前半導(dǎo)體行業(yè)中取放晶圓的機(jī)械手臂主要是真空吸附和夾取，他們只能快速取得晶圓，然后需要通過放到切口儀上來定位晶圓的位置，并保證晶圓相對(duì)于機(jī)械臂的位置是固定的，從而保證在后續(xù)的傳送過程中，能夠精確定位晶圓放置的位置。
[0023]常規(guī)的半導(dǎo)體機(jī)械手臂完成單一的取放動(dòng)作，位置需要精確定位，調(diào)校過程非常復(fù)雜而且會(huì)出現(xiàn)傳送位置偏移時(shí)，取不到晶圓而導(dǎo)致停機(jī)的情況；另外在采用夾緊夾取晶圓的機(jī)型中，可能出現(xiàn)由于夾緊導(dǎo)致晶圓邊緣的顆粒弄到晶圓正面形成損傷。
[0024]如圖la、lb、lc和圖2所示，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的一種精確抓取晶圓的裝置，該裝置包括有用特氟龍材質(zhì)制成的機(jī)械手1，該機(jī)械手1用來抓取晶圓，在該機(jī)械手上還設(shè)置有真空吸附裝置3，且以該真空吸附裝置3為中心原點(diǎn)的圓周上設(shè)置有若干的晶圓位置傳感器2，這些晶圓位置傳感器2設(shè)置在機(jī)械手1上的。與機(jī)械手相連的機(jī)械臂將與機(jī)械手的中心對(duì)齊的待抽取晶圓從晶圓盒中抽取出來。
[0025]用以晶圓傳輸?shù)臋C(jī)械手將晶圓交接給晶圓預(yù)對(duì)準(zhǔn)裝置，晶圓位置傳感器通過檢測(cè)接收光強(qiáng)的變化率，判斷晶圓是否已放置到真空吸附裝置上，當(dāng)檢測(cè)到晶圓已放置時(shí)，真空吸附裝置帶動(dòng)晶圓旋轉(zhuǎn)，具體旋轉(zhuǎn)的角度視具體情況而定，優(yōu)選的為0-360°，晶圓位置傳感器中的激光透過式傳感器檢測(cè)出晶圓的邊緣位置，數(shù)據(jù)采集單元同步采集激光透過式傳感器獲得的晶圓邊緣一周數(shù)據(jù)。
[0026]機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)控制單元利用從晶圓位置傳感器獲取的數(shù)據(jù)，通過構(gòu)造的晶圓形心檢測(cè)數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出晶圓實(shí)際的形心坐標(biāo)、半徑、最大橫向偏心量Λ X，最大徑向偏心量Λ y，這樣形成晶圓盒中待抽取晶圓的位移差，真空吸附裝置根據(jù)位移差賜福待抽取晶圓移動(dòng)至預(yù)設(shè)位置處，這個(gè)預(yù)設(shè)位置是可以調(diào)整的，其目的是為了保護(hù)晶圓在最大空間下放置晶圓的位置。
[0027]運(yùn)動(dòng)控制單元發(fā)出指令使機(jī)械手完成橫向和徑向的偏移量，進(jìn)而完成晶圓的形心定位，使得待抽取晶圓的中心與機(jī)械手的中心對(duì)齊；
[0028]然后機(jī)械手完成對(duì)晶圓的找準(zhǔn)吸取。當(dāng)吸取到晶圓后，機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制單元復(fù)位，即將整個(gè)機(jī)械手復(fù)位到找準(zhǔn)前的位置，然后機(jī)械臂帶動(dòng)機(jī)械手退出放置晶圓的晶圓盒，將需要抓取的晶圓準(zhǔn)確的吸取出來。
[0029]在本實(shí)用新型中，機(jī)械手上安裝的真空吸附裝置為真空吸盤，且還安裝一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置與該真空吸盤連接，這樣可以帶動(dòng)該真空吸盤旋轉(zhuǎn)。而晶圓位置傳感器為激光透過式傳感器，這些激光透過式傳感器在晶圓旋轉(zhuǎn)的過程中計(jì)算晶圓邊緣芯片的數(shù)量，這樣可以在后續(xù)的計(jì)算中得出晶圓邊緣與抓取裝置的預(yù)定位置的偏移量，然后根據(jù)這個(gè)偏移量計(jì)算出整個(gè)機(jī)械手需要的偏移量，這樣可以準(zhǔn)確找準(zhǔn)晶圓并抓取。
[0030]在本實(shí)用新型中，晶圓位置傳感器的數(shù)量為3個(gè)，這樣當(dāng)機(jī)械手上的真空吸盤按照順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，左下角的晶圓位置傳感器感應(yīng)到光強(qiáng)度發(fā)生變化，可以記住旋轉(zhuǎn)的角度，然后進(jìn)行計(jì)算，得出機(jī)械手的偏移量并準(zhǔn)確找準(zhǔn)吸取晶圓并取出。
[0031]綜上所述，本申請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)的一種精確抓取晶圓的裝置，采用一種主要由激光透過式傳感器構(gòu)成的高精度透過性激光傳感系統(tǒng)，它能鑲嵌在整個(gè)機(jī)械手的框架內(nèi)，不占用實(shí)際空間尺寸，在同樣情況下可以增加晶圓邊緣一周采樣點(diǎn)數(shù)，提高了精確度，且采用一種基于形心算法的新型晶圓與對(duì)轉(zhuǎn)方法，提高了定位精度。且相對(duì)于現(xiàn)有夾取晶圓的技術(shù)中動(dòng)作進(jìn)行了簡(jiǎn)化，提高了晶圓的抽片速度，生產(chǎn)率得到了提高。
[0032]以上對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本實(shí)用新型并不局限于上述特定實(shí)施方式，其中未盡詳細(xì)描述的設(shè)備和結(jié)構(gòu)應(yīng)該理解為用本領(lǐng)域中的普通方式予以實(shí)施；任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例，這并不影響本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。因此，凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種精確抓取晶圓的裝置，其特征在于，應(yīng)用于從晶圓盒抽取晶圓，所述裝置包括: 機(jī)械手，設(shè)置有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，用于托起并驅(qū)動(dòng)所述晶圓盒中的待抽取晶圓進(jìn)行旋轉(zhuǎn)； 晶圓位置傳感器，臨近所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置于所述機(jī)械手上，以用于偵測(cè)所述晶圓盒中待抽取晶圓的位移差； 真空吸附裝置，設(shè)置在所述機(jī)械手上，用于根據(jù)所述位移差吸附所述待抽取晶圓移動(dòng)至預(yù)設(shè)位置處，以使所述待抽取晶圓的中心與所述機(jī)械手的中心對(duì)齊； 機(jī)械臂，將與所述機(jī)械手的中心對(duì)齊的待抽取晶圓從所述晶圓盒中抽取出來。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述真空吸附裝置為真空吸盤。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述機(jī)械手的材質(zhì)為特氟龍。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述晶圓位置傳感器包括激光透過式傳感器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述機(jī)械手托起并驅(qū)動(dòng)所述晶圓盒中的待抽取晶圓旋轉(zhuǎn)的角度為0-360°。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述晶圓位置傳感器的數(shù)量為3個(gè)，且每個(gè)所述晶圓位置傳感器均位于以所述真空吸附裝置為中心點(diǎn)的圓周上。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種精確抓取晶圓的裝置。本申請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)的一種精確抓取晶圓的裝置，主要通過機(jī)械手將晶圓盒中的待抽取晶圓托起旋轉(zhuǎn)，以在此過程中利用激光透過式傳感器構(gòu)成的高精度透過式激光傳感系統(tǒng)來偵測(cè)該待抽取晶圓的中心與機(jī)械手中心的偏移差，之后根據(jù)獲取的偏移差對(duì)上述的待抽取晶圓進(jìn)行偏移差補(bǔ)償，進(jìn)而使得放置在晶圓盒中的待抽取晶圓的中心與機(jī)械手的中心對(duì)齊，機(jī)械手能快速準(zhǔn)確的抽取出晶圓，提高了精確度，且提高了生產(chǎn)效率。
【IPC分類】H01L21/67, H01L21/683
【公開號(hào)】CN205069607
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520861749
【發(fā)明人】陸飛, 謝海華
【申請(qǐng)人】武漢新芯集成電路制造有限公司
【公開日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年10月30日