一種精確抓取晶圓的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及半導體制造領域，尤其涉及一種精確抓取晶圓的裝置。
【背景技術】
[0002]隨著光刻技術的發(fā)展，對晶圓對準和曝光系統(tǒng)的精度提出更高要求。為縮短精確對準的隨機搜索標記位置的時間和提高晶圓利用率，必須在精確對準之前的晶圓傳輸階段增加預對準工序，才能保證在較短的時間內將晶圓精確對準。
[0003]目前晶圓的預對準已從最初的機械預對準發(fā)展到光學預對準，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。因此對預對準裝置的檢測、制造和安裝精度提出了很高要求。光刻機中晶圓預對準裝置的主要作用是，在調平、光刻工序前，對晶圓進行預對準(精對準在調平及預調焦分系統(tǒng)中)，盡量縮小晶圓從晶圓盒中由機械手取出再放到精對準工位的位置重復性誤差。晶圓預對準需要調整的偏差主要有兩個:一是水平面內形心的偏移(可定義為X、Y兩個方向上的自由度)，二是晶圓凹槽(缺口)的角度誤差。
[0004]目前采用的預對準定位方法都采用線性CCD傳感器檢測晶圓邊緣，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數(shù)，并且其空間占用較大，在整個預對準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。
【實用新型內容】
[0005]針對上述存在的問題，本實用新型公開了一種精確抓取晶圓的裝置，其具體的技術方案為:
[0006]—種精確抓取晶圓的裝置，其特征在于，應用于從晶圓盒抽取晶圓，所述裝置包括:
[0007]機械手，設置有旋轉驅動裝置，用于托起并驅動所述晶圓盒中的待抽取晶圓進行旋轉；
[0008]晶圓位置傳感器，臨近所述旋轉驅動裝置設置于所述機械手上，以用于偵測所述晶圓盒中待抽取晶圓的位移差；
[0009]真空吸附裝置，設置在所述機械手上，用于根據(jù)所述位移差吸附所述待抽取晶圓移動至預設位置處，以使所述待抽取晶圓的中心與所述機械手的中心對齊；
[0010]機械臂，將與所述機械手的中心對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，所述機械手的材質為特氟龍。
[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，所述機械手托起并驅動所述晶圓盒中的待抽取晶圓旋轉的角度為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，且每個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的圓周上。
[0016]上述技術方案具有如下優(yōu)點或有益效果:
[0017]本申請設計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成的高精度透過性激光傳感系統(tǒng)，它能鑲嵌在整個機械手臂上，不占用實際空間尺寸，在同樣情況下自由旋轉待抽取晶圓，這樣可以增加待抽取晶圓邊緣一周采樣點數(shù)，提高了精確度。
【附圖說明】
[0018]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本實用新型及其特征、外形和優(yōu)點將會變得更加明顯。在全部附圖中相同的標記指示相同的部分。并未可以按照比例繪制附圖，重點在于示出本實用新型的主旨。
[0019]圖la-lc是本實用新型中晶圓定位示意圖；
[0020]圖2本實用新型精確抓取晶圓裝置的不意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和具體的實施例對本實用新型作進一步的說明，但是不作為本實用新型的限定。
[0022]目前半導體行業(yè)中取放晶圓的機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，并保證晶圓相對于機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)的半導體機械手臂完成單一的取放動作，位置需要精確定位，調校過程非常復雜而且會出現(xiàn)傳送位置偏移時，取不到晶圓而導致停機的情況；另外在采用夾緊夾取晶圓的機型中，可能出現(xiàn)由于夾緊導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，本實用新型設計的一種精確抓取晶圓的裝置，該裝置包括有用特氟龍材質制成的機械手1，該機械手1用來抓取晶圓，在該機械手上還設置有真空吸附裝置3，且以該真空吸附裝置3為中心原點的圓周上設置有若干的晶圓位置傳感器2，這些晶圓位置傳感器2設置在機械手1上的。與機械手相連的機械臂將與機械手的中心對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械手將晶圓交接給晶圓預對準裝置，晶圓位置傳感器通過檢測接收光強的變化率，判斷晶圓是否已放置到真空吸附裝置上，當檢測到晶圓已放置時，真空吸附裝置帶動晶圓旋轉，具體旋轉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]機械手的運動控制單元利用從晶圓位置傳感器獲取的數(shù)據(jù)，通過構造的晶圓形心檢測數(shù)學模型，計算出晶圓實際的形心坐標、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至預設位置處，這個預設位置是可以調整的，其目的是為了保護晶圓在最大空間下放置晶圓的位置。
[0027]運動控制單元發(fā)出指令使機械手完成橫向和徑向的偏移量，進而完成晶圓的形心定位，使得待抽取晶圓的中心與機械手的中心對齊；
[0028]然后機械手完成對晶圓的找準吸取。當吸取到晶圓后，機械手運動控制單元復位，即將整個機械手復位到找準前的位置，然后機械臂帶動機械手退出放置晶圓的晶圓盒，將需要抓取的晶圓準確的吸取出來。
[0029]在本實用新型中，機械手上安裝的真空吸附裝置為真空吸盤，且還安裝一旋轉驅動裝置與該真空吸盤連接，這樣可以帶動該真空吸盤旋轉。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的過程中計算晶圓邊緣芯片的數(shù)量，這樣可以在后續(xù)的計算中得出晶圓邊緣與抓取裝置的預定位置的偏移量，然后根據(jù)這個偏移量計算出整個機械手需要的偏移量，這樣可以準確找準晶圓并抓取。
[0030]在本實用新型中，晶圓位置傳感器的數(shù)量為3個，這樣當機械手上的真空吸盤按照順時針旋轉的時候，左下角的晶圓位置傳感器感應到光強度發(fā)生變化，可以記住旋轉的角度，然后進行計算，得出機械手的偏移量并準確找準吸取晶圓并取出。
[0031]綜上所述，本申請設計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成的高精度透過性激光傳感系統(tǒng)，它能鑲嵌在整個機械手的框架內，不占用實際空間尺寸，在同樣情況下可以增加晶圓邊緣一周采樣點數(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轉方法，提高了定位精度。且相對于現(xiàn)有夾取晶圓的技術中動作進行了簡化，提高了晶圓的抽片速度，生產(chǎn)率得到了提高。
[0032]以上對本實用新型的較佳實施例進行了描述。需要理解的是，本實用新型并不局限于上述特定實施方式，其中未盡詳細描述的設備和結構應該理解為用本領域中的普通方式予以實施；任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本實用新型技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本實用新型技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例，這并不影響本實用新型的實質內容。因此，凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據(jù)本實用新型的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本實用新型技術方案保護的范圍內。
【主權項】
1.一種精確抓取晶圓的裝置，其特征在于，應用于從晶圓盒抽取晶圓，所述裝置包括: 機械手，設置有旋轉驅動裝置，用于托起并驅動所述晶圓盒中的待抽取晶圓進行旋轉； 晶圓位置傳感器，臨近所述旋轉驅動裝置設置于所述機械手上，以用于偵測所述晶圓盒中待抽取晶圓的位移差； 真空吸附裝置，設置在所述機械手上，用于根據(jù)所述位移差吸附所述待抽取晶圓移動至預設位置處，以使所述待抽取晶圓的中心與所述機械手的中心對齊； 機械臂，將與所述機械手的中心對齊的待抽取晶圓從所述晶圓盒中抽取出來。2.根據(jù)權利要求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)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述機械手的材質為特氟龍。4.根據(jù)權利要求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)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述機械手托起并驅動所述晶圓盒中的待抽取晶圓旋轉的角度為0-360°。6.根據(jù)權利要求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，且每個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的圓周上。
【專利摘要】本實用新型涉及半導體制造領域，尤其涉及一種精確抓取晶圓的裝置。本申請設計的一種精確抓取晶圓的裝置，主要通過機械手將晶圓盒中的待抽取晶圓托起旋轉，以在此過程中利用激光透過式傳感器構成的高精度透過式激光傳感系統(tǒng)來偵測該待抽取晶圓的中心與機械手中心的偏移差，之后根據(jù)獲取的偏移差對上述的待抽取晶圓進行偏移差補償，進而使得放置在晶圓盒中的待抽取晶圓的中心與機械手的中心對齊，機械手能快速準確的抽取出晶圓，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】CN205069607
【申請?zhí)枴緾N201520861749
【發(fā)明人】陸飛, 謝海華
【申請人】武漢新芯集成電路制造有限公司
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年10月30日