基底機臺專用基底上片系統及其上片方法
2023-06-01 03:03:16
基底機臺專用基底上片系統及其上片方法
【專利摘要】一種基底機臺專用基底上片系統，包括：直線手，具有間隔設置的第一工位和第二工位，並在所述直線手的水平面上活動設置可在所述第一工位和所述第二工位之間往復運動的板叉；預對準升降臺，用於將所述待上片基底升高到所述第一預設高度或所述第二預設高度；邊緣檢測視覺系統，用於在所述第一預設高度處對所述待上片基底進行取樣掃描；以及旋轉交接手，用於在所述第二預設高低處與所述預對準升降臺進行交接，以完成所述待上片基底上片過程。本發明所述基底機臺專用基底上片系統不僅結構緊湊、功能多樣，而且可兼容不同規格的待上片基底，同時提高了系統的集成度，降低了設備的生產成本。
【專利說明】基底機臺專用基底上片系統及其上片方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體設備【技術領域】，尤其涉及一種基底機臺專用基底上片系統及其上片方法。
【背景技術】
[0002]國家在十五「863」計劃中，將集成電路製造裝備列入了重大專項計劃，以研製
0.1ym的光刻機等為主要的戰略目標，實現我國集成電路製造裝備的局部突破和IC裝備產業的跨越式發展。從表面上看，矽片處理系統並非IC製造設備的核心系統，但是當半導體工藝從微米級發展到深亞微米級別時，IC製造設備對各個分系統的要求達到了非常苛刻的地步，矽片處理系統的結果直接影響整機的精度和生產效率。雖然矽片處理系統只是整個IC製造設備的一個子系統，但是它卻設計到機械、電子、光學、計算機控制等各個領域，複雜度很高。同時，矽片處理系統是整個光刻設備中執行動作較多的分系統，因此，其可靠性要求很高，直接影響整個系統的效率。
[0003]晶圓預對準處理系統是IC製造工藝中不可或缺的裝備。它是一個包含機械、電子、光學、計算機等多學科、高科技產品，其目的是在矽晶圓被傳送到曝光臺之前，對矽晶圓進行定位處理，使得矽晶圓的圓心以及切邊在一定的範圍之內。預對準的定位精度決定矽晶圓的標記是否落入曝光臺的視野之內，從而影響整個系統的頻率和成品率。
[0004]傳統的基底機臺專用基底上片系統廣泛應用於光刻設備中，並要求快速、準確的為所述光刻設備提供基底。所述提供基底的動作起始於從矽片盒識取基底開始，經過傳輸系統內各運動模塊的交接，將基底傳送到工件臺的交接位置。在所述過程中，要求被傳送到工件臺交接位置的基底具有符合工件臺交接要求的位置精度，同時此基底上片系統可以傳送2?6寸的矽片。通常地，傳統光刻設備採用機械手作為上下片的傳遞媒介，不僅增加了設備及生產成本，而且使得光刻設備控制工藝複雜化。
[0005]故針對現有技術存在的問題，本案設計人憑藉從事此行業多年的經驗，積極研究改良，於是有了發明一種基底機臺專用基底上片系統和上片方法。
【發明內容】
[0006]本發明是針對現有技術中，傳統光刻設備採用機械手作為上下片的傳遞媒介，不僅增加了設備及生產成本，而且使得光刻設備控制工藝複雜化等缺陷提供一種基底機臺專用基底上片系統。
[0007]本發明的又一目的是針對現有技術中，傳統光刻設備採用機械手作為上下片的傳遞媒介，不僅增加了設備及生產成本，而且使得光刻設備控制工藝複雜化等缺陷提供一種基底機臺專用基底上片系統的上片方法。
[0008]為了解決上述問題，本發明提供一種基底機臺專用基底上片系統，包括:直線手，所述直線手具有間隔設置的第一工位和第二工位，並在所述直線手的水平面上活動設置可在所述第一工位和所述第二工位之間往復運動的板叉；預對準升降臺，所述預對準升降臺與所述板叉之向所述直線手外側延伸的一端相鄰設置，所述預對準升降臺用於將所述待上片基底升高到所述第一預設高度或所述第二預設高度；邊緣檢測視覺系統，所述邊緣檢測視覺系統設置在所述預對準升降臺外側，並在所述第一預設高度處對所述待上片基底進行取樣掃描；以及旋轉交接手，所述旋轉交接手設置在所述預對準升降臺外側，並用於在所述第二預設高低處與所述預對準升降臺進行交接，以完成所述待上片基底上片過程。
[0009]可選的，所述基底機臺專用基底上片系統進一步包括光機切換裝置，所述光機切換裝置設置在所述板叉之向所述直線手外側延伸的一端並位於所述預對準升降臺的外側，用於根據所述上片基底的尺寸調整所述板叉的往復運動位置。
[0010]可選的，所述待上片基底為矽片，並放置在所述片庫中，所述片庫將所述上片基底從第一預設高度上升或下降至第二預設高度。
[0011]可選的，所述直線手靠近片庫的一端設置圖形監測裝置，用於統計片庫中上片基底數量，及控制所述片庫上升或者下降的位置。
[0012]可選的，所述板叉與所述待上片基底接觸部為半圓狀，適用的待上片基底尺寸為2?6寸。
[0013]為實現本發明的又一目的，本發明提供一種基底機臺專用基底上片系統的上片方法，所述上片方法包括以下步驟:
[0014]執行步驟S1:所述片庫上升或下降到達第一指定位置，並等待所述直線手交接；
[0015]執行步驟S2:所述直線手拾取位於所述片庫中的待上片基底；
[0016]執行步驟S3:所述直線手將所述待上片基底傳遞到第二指定位置，等待與所述預對準升降臺交接；
[0017]執行步驟S4:所述預對準升降臺將所述待上片基底傳遞至第一預設高度，並利用所述邊緣檢測視覺系統進行邊緣掃描，將採樣數據傳遞到所述上片系統進行計算，以獲取所述待上片基底的偏心量和偏心方向，進而根據所述偏心方向旋轉所述預對準升降臺和所述待上片基底至目標角度；
[0018]執行步驟S5:利用所述直線手在第一工位和第二工位之間進行位置變化，重新吸附所述上片基底，以進行偏心量和偏心方向補償；
[0019]執行步驟S6:所述預對準升降臺再次拾取所述待上片基底到達第二預設高度，等待所述旋轉交接手交接；
[0020]執行步驟S7:所述旋轉交接手拾取所述待上片基底到達第三指定位置，等待與所述工件臺進行交接，以完成上片過程。
[0021]可選的，所述第一指定位置為所述直線手與所述片庫交接的位置；所述第二指定位置為所述直線手與所述預對準升降臺交接的位置；所述第三指定位置為所述旋轉交接手與所述工件臺的交接位置；所述第一預設高度為所述待上片基底通過所述邊緣檢測視覺系統進行採樣掃描的高度；所述第二預設高度為所述預對準升降臺與所述旋轉交接手交接的高度。
[0022]可選的，所述第一指定位置、所述第二指定位置、所述第三指定位置、所述第一預設高度、所述第二預設高度可根據所述基底機臺專用基底上片系統的結構設計進行預定值設置。
[0023]可選的，在所述目標角度時，所述待上片基底的偏心方向和所述直線手的運動方向重合。
[0024]可選的，所述板叉、所述預對準升降臺、所述旋轉交接手均通過真空吸附的方式固定所述待上片基底。
[0025]可選的，所述板叉與所述待上片基底接觸部為半圓狀，適用的待上片基底尺寸為2?6寸。
[0026]綜上所述，本發明所述基底機臺專用基底上片系統不僅結構緊湊、功能多樣，而且可兼容不同規格的待上片基底，同時提高了系統的集成度，降低了設備的生產成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1所示為本發明基底機臺專用基底上片系統的立體結構示意圖；
[0028]圖2所示為本發明基底機臺專用基底上片系統的預對準模塊的立體結構示意圖；
[0029]圖3所示為本發明基底機臺專用基底上片系統的上片過程流程圖；
[0030]圖4所示為本發明基底機臺專用基底上片系統拾取待上片基底的動作示意圖；
[0031]圖5所示為本發明基底機臺專用基底上片系統中待上片基底再定位的動作示意圖；
[0032]圖6所示為本發明基底機臺專用基底上片系統待上片基底交接的動作示意圖。【具體實施方式】
[0033]為詳細說明本發明創造的技術內容、構造特徵、所達成目的及功效，下面將結合實施例並配合附圖予以詳細說明。
[0034]請參閱圖1、圖2，圖1所示為本發明基底機臺專用基底上片系統的立體結構示意圖。圖2所示為本發明基底機臺專用基底上片系統的預對準模塊的立體結構示意圖。所述基底機臺專用基底上片系統1，包括直線手10，所述直線手10具有間隔設置的第一工位101和第二工位102，並在所述直線手10的水平面上活動設置可在所述第一工位101和所述第二工位102之間往復運動的板叉103 ;預對準升降臺20，所述預對準升降臺20與所述板叉103之向所述直線手10外側延伸的一端相鄰設置，所述預對準升降臺20用於將所述待上片基底30升高到所述第一預設高度Ii1或所述第二預設高度h2 ;邊緣檢測視覺系統40，所述邊緣檢測視覺系統40設置在所述預對準升降臺20外側，並在所述第一預設高度Ii1處對所述待上片基底30進行取樣掃描，以及旋轉交接手50，所述旋轉交接手50設置在所述預對準升降臺20外側，並用於在所述第二預設高低h2處與所述預對準升降臺20進行交接，以完成所述待上片基底30上片過程。
[0035]顯然地，在本發明中，為了滿足不同規格的待上片基底30完成光機切換功能，本發明所述基底機臺專用基底上片系統I還可進一步包括光機切換裝置60。所述光機切換裝置60設置在所述板叉103之向所述直線手10外側延伸的一端並位於所述預對準升降臺20的外側，用於根據所述待上片基底30的尺寸調整所述板叉103的往復運動位置。其中，所述待上片基底30為矽片，並放置在所述片庫70中，所述片庫70將所述待上片基底30從第一預設高度h上升或下降至第二預設高度h2。所述板叉103與所述待上片基底30接觸部為半圓狀，適用的待上片基底尺寸為2?6寸。
[0036]請參閱圖3，並結合參閱圖4、圖5、圖6，圖3所示為本發明基底機臺專用基底上片系統的上片過程流程圖。圖4所示為本發明基底機臺專用基底上片系統拾取待上片基底的動作示意圖。圖5所示為本發明基底機臺專用基底上片系統中待上片基底再定位的動作示意圖。圖6所示為本發明基底機臺專用基底上片系統待上片基底交接的動作示意圖。所述基底機臺專用基底上片系統的上片過程包括以下步驟:
[0037]執行步驟S1:所述片庫70上升或下降達到第一指定位置P1，並等待所述直線手20交接；
[0038]執行步驟S2:所述直線手10拾取位於所述片庫70中的待上片基底30 ；
[0039]執行步驟S3:所述直線手10將所述待上片基底30傳遞到第二指定位置P2,等待與所述預對準升降臺20交接；
[0040]執行步驟S4:所述預對準升降臺20將所述待上片基底30傳遞至第一預設高度h1;並利用所述邊緣檢測視覺系統40進行邊緣掃描，將採樣數據傳遞到所述上片系統I進行計算，以獲取所述待上片基底30的偏心量和偏心方向，進而根據所述偏心方向旋轉所述預對準升降臺20和所述待上片基底30至目標角度α ；
[0041]執行步驟S5:利用所述直線手10在第一工位101和第二工位102之間位置變化，重新吸附所述待上片基底30，以進行偏心量和偏心方向補償；
[0042]執行步驟S6:所述預對準升降臺20再次拾取所述待上片基底30到達第二預設高度h2，等待所述旋轉交接手50交接；
[0043]執行步驟S7:所述旋轉交接手50拾取所述待上片基底30到達第三指定位置P3,等待與所述工件臺進行交接。
[0044]其中，所述第一指定位置P1為所述直線手10與所述片庫70交接的位置。所述第二指定位置P2為所述直線手10與所述預對準升降臺20交接的位置。所述第三指定位置P3為所述旋轉交接手50與所述工件臺(未圖示)的交接位置。所述第一預設高度Ii1為所述待上片基底30通過所述邊緣檢測視覺系統40進行採樣掃描的高度。所述第二預設高度h2為所述預對準升降臺20與所述旋轉交接手50交接的高度。所述第一指定位置P1、所述第二指定位置P2、所述第三指定位置P3、所述第一預設高度Ii1、所述第二預設高度h2可根據所述基底機臺專用基底上片系統I的結構設計進行預定值設置。
[0045]請繼續參閱圖3，並結合參閱圖4，列舉地，以所述第二工位102指向所述第一工位101的方向定義為X軸正方向。以所述片庫70從下往上的方向定義為Y軸正方向。具體地，在所述步驟SI和所述步驟S2中，當所述片庫70到達第一指定位置Pl時，所述直線手10的板叉103沿X軸正方向運動。當所述直線手10的板叉103從所述第二工位102運動至所述第一工位101時，所述片庫70沿Y軸正方向運動。此時，承載所述待上片基底30的板叉103通過真空吸附方式固定所述待上片基底30，並沿所述X軸負方向移動，以完成所述待上片基底30的拾取過程。
[0046]請繼續參閱圖3，並結合參閱圖5，當所述直線手10完成對所述待上片基底30的拾取過程後運動至所述第二工位102。此時，所述預對準升降臺20沿Y軸正方向上升，利用真空吸附的方式固定所述待上片基底30，並帶動所述待上片基底30運動至所述第一預設高度Ii1處。在所述第一預設高度Ii1處，所述預對準升降臺20帶動所述待上片基底30旋轉，並通過設置在所示預對準升降臺20外側的邊緣檢測視覺系統40進行取樣掃描，以獲取所述待上片基底30的偏心量和偏心方向。本發明所述基底機臺專用基底上片系統I根據所述偏心量和偏心方向進而控制所述預對準升降臺20帶動所述待上片基底30旋轉到目標角度α。在所述目標角度α時，所述待上片基底30的偏心方向和所述直線手10的運動方向重合。隨後，所述預對準升降臺20帶著所述待上片基底30向下運動，當運動至第四指定位置P4時，所述直線手10的板叉103通過真空吸附的方式固定所述待上片基底30，並通過所述直線手10的板叉103在X軸上的水平運動進行所述偏心量的補償。所述第四指定位置P4可根據所述基底機臺專用基底上片系統I的結構設計進行預定值設置。
[0047]請繼續參閱圖3，並結合參閱圖6，經過所述預對準和偏心補償後的待上片基底30經由所述直線手10的板叉103運送至所述預對準升降臺20上方後，所述預對準升降平臺20開始上升，並通過真空吸附的方式固定所述待上片基底30運送至所述第二預設高度h2處。在所述第二預設高度匕處，所述旋轉交接手50運動至所述待上片基底30的下方，通過真空吸附的方式固定所述待上片基底30，並旋轉至工件臺(未圖示)的交接位置，進行交接，以完成本發明所述基底機臺專用基底上片系統I的上片過程。
[0048]明顯地，本發明所述基底機臺專用基底上片系統I中，作為拾取待上片基底30的直線手10僅沿X軸的水平方向運動，而無Y軸的垂直方向運動，而同時採用片庫70作為待上片基底30拾取的垂直運動承擔者，不僅可以省卻直線手10做垂直運動的龐大支撐結構，而且可以省去所述圖形監測裝置104的垂直運動，使得本發明所述基底機臺專用基底上片系統I結構緊湊，功能多樣。
[0049]另外，本發明所述基底機臺專用基底上片系統I的直線手10之板叉103可在不更換任何零件的前提下兼容2?6寸待上片基底30的拾取與傳輸動作，並且與所述預對準升降臺20無幹涉現象。同時，本發明基底機臺專用基底上片系統I進一步包含的光機切換裝置60，可針對不同規格的待上片基底30完成光機切換功能。
[0050]綜上所述，本發明所述基底機臺專用基底上片系統不僅結構緊湊、功能多樣，而且可兼容不同規格的待上片基底，同時提高了系統的集成度，降低了設備的生產成本。
[0051]本領域技術人員均應了解，在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，可以對本發明進行各種修改和變型。因而，如果任何修改或變型落入所附權利要求書及等同物的保護範圍內時，認為本發明涵蓋這些修改和變型。
【權利要求】
1.一種基底機臺專用基底上片系統，其特徵在於，所述基底機臺專用基底上片系統包括: 直線手，所述直線手具有間隔設置的第一工位和第二工位，並在所述直線手的水平面上活動設置可在所述第一工位和所述第二工位之間往復運動的板叉； 預對準升降臺，所述預對準升降臺與所述板叉之向所述直線手外側延伸的一端相鄰設置，所述預對準升降臺用於將所述待上片基底升高到所述第一預設高度或所述第二預設高度； 邊緣檢測視覺系統，所述邊緣檢測視覺系統設置在所述預對準升降臺外側，並在所述第一預設高度處對所述待上片基底進行取樣掃描；以及， 旋轉交接手，所述旋轉交接手設置在所述預對準升降臺外側，並用於在所述第二預設高低處與所述預對準升降臺進行交接，以完成所述待上片基底上片過程。
2.如權利要求1所述的基底機臺專用基底上片系統，其特徵在於，所述基底機臺專用基底上片系統進一步包括光機切換裝置，所述光機切換裝置設置在所述板叉之向所述直線手外側延伸的一端並位於所述預對準升降臺的外側，用於根據所述待上片基底的尺寸調整所述板叉的往復運動位置。
3.如權利要求1~2任一權利要求所述的基底機臺專用基底上片系統，其特徵在於，所述待上片基底為矽片，並放置在所述片庫中，所述片庫將所述待上片基底從第一預設高度上升或下降至第二預設高度。
4.如權利要求3所述的基底機臺專用基底上片系統，其特徵在於，所述直線手靠近片庫的一端設置圖形監測裝置，用於統計片庫中待上片基底數量，及控制所述片庫上升或者下降的位置。
5.如權利要求1所述的基底機臺專用基底上片系統，其特徵在於，所述板叉與所述待上片基底接觸部為半圓狀，適用的待上片基底尺寸為2~6寸。
6.如權利要求1所述的基底機臺專用基底上片系統的上片方法，其特徵在於，所述上片方法包括以下步驟: 執行步驟S1:所述片庫上升或下降達到第一指定位置，並等待所述直線手交接； 執行步驟S2:所述直線手拾取位於所述片庫中的待上片基底； 執行步驟S3:所述直線手將所述待上片基底傳遞到第二指定位置，等待與所述預對準升降臺交接； 執行步驟S4:所述預對準升降臺將所述待上片基底傳遞至第一預設高度，並利用所述邊緣檢測視覺系統進行邊緣掃描，將採樣數據傳遞到所述上片系統進行計算，以獲取所述待上片基底的偏心量和偏心方向，進而根據所述偏心方向旋轉所述預對準升降臺和所述待上片基底至目標角度； 執行步驟S5:利用所述直線手在第一工位和第二工位之間進行位置變化，重新吸附所述上片基底，以進行偏心量和偏心方向補償； 執行步驟S6:所述預對準升降臺再次拾取所述待上片基底到達第二預設高度，等待所述旋轉交接手交接； 執行步驟S7:所述旋轉交接手拾取所述待上片基底到達第三指定位置，等待與所述工件臺進行交接，以完成上片過程。
7.如權利要求6所述的基底機臺專用基底上片系統的上片方法，其特徵在於，所述第一指定位置為所述直線手與所述片庫交接的位置；所述第二指定位置為所述直線手與所述預對準升降臺交接的位置；所述第三指定位置為所述旋轉交接手與所述工件臺的交接位置；所述第一預設高度為所述待上片基底通過所述邊緣檢測視覺系統進行採樣掃描的高度；所述第二預設高度為所述預對準升降臺與所述旋轉交接手交接的高度。
8.如權利要求7所述的基底機臺專用基底上片系統的上片方法，其特徵在於，所述第一指定位置、所述第二指定位置、所述第三指定位置、所述第一預設高度、所述第二預設高度可根據所述基底機臺專用基底上片系統的結構設計進行預定值設置。
9.如權利要求6所述的基底機臺專用基底上片系統的上片方法，其特徵在於，在所述目標角度時，所述待上片基底的偏心方向和所述直線手的運動方向重合。
10.如權利要求6~9任一權利要求所述的基底機臺專用基底上片系統的上片方法，其特徵在於，所述板叉、所述預對準升降臺、所述旋轉交接手均通過真空吸附的方式固定所述待上片基底。
11.如權利要求10所述的基底機臺專用基底上片系統，其特徵在於，所述板叉與所述待上片基底接觸部為半圓狀， 適用的待上片基底尺寸為2~6寸。
【文檔編號】G03F7/20GK103579059SQ201210276238
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年8月3日 優先權日:2012年8月3日
【發明者】徐燁, 王邵玉 申請人:上海微電子裝備有限公司