一种适用于半导体传输系统中的装片机构的制作方法

1.本实用新型涉及半导体加工生产技术领域，具体涉及一种适用于半导体传输系统中的装片机构。


背景技术：

2.现有技术中的半导体传输系统，例如，专利申请号：cn201310753954.5，专利名称：用于半导体制造工艺中的硅片定位系统，公开了一种用于半导体制造工艺中的硅片定位系统，包括工作平台，所述工作平台内设用于搬运硅片的真空机械手，所述真空机械手手臂中央设有用于顶升硅片的圆孔，在工艺平台上设有至少一个硅片定位装置，所述硅片定位装置用于探测并调整真空机械手取片后硅片中心位置与真空机械手手臂中央位置。本实用新型通过将多个硅片位置定位装置设在工艺平台上，与多个机械手的机台相配套，可有效节约有限空间，减少占地面积，有利于节约资源，免去了从硅片定位腔室上送取硅片的步骤，简化工序，提高了硅片传输效率。
3.以及，专利申请号：cn202020286883.8，专利名称：硅片输运装置；公开了一种硅片输运装置，包括两个预抽真空装置和真空输运装置，真空输运装置用于在真空状态下在预抽真空装置和工艺处理装置之间传输硅片，真空输运装置包括：真空输运腔室、两个搬运机器人和中转台。两个搬运机器人中均有两个可独立动作的机械手，通过两个机械手的有序配合，使用一个机器人可对同一工位执行硅片交换。当一个搬运机器人在预抽真空装置和过渡中转台之间传输硅片时，另一个搬运机器人在中转台和工艺处理装置之间传输硅片。由于使用了具有两个可以独立动作的机械手的机器人对同一个工位进行硅片交换的技术，结合以具有多自由度的两个机械手，使得硅片传输可以高速进行，提高整体的产能。
4.但是现有技术中，依然存在以下问题：
5.第一、缺乏对衬底和托盘的装载相对位置进行旋转调整的功能；不具有将托盘和衬底进行自动旋转对位后衬底镶嵌到托盘衬底槽位置。第二，将半导体器件在不同的工序中传输，不能保证传送环境的稳定性；第三、不便于实现更换生产加工中的托盘。


技术实现要素：

6.本实用新型克服了现有技术的不足，提供了一种操作便捷、稳定性高的适用于半导体传输系统中的装片机构，能将半导体衬底与托盘实现便捷稳定的装载组合。
7.为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种适用于半导体传输系统中的装片机构，包括装片室，所述装片室内设置有装片腔，所述装片腔内设置有托片台，所述托片台通过升降气缸驱动连接；所述装片室上还设置有若干个通路，若干个所述通路上分别设置有用于通断的真空闸阀；所述装片腔内还设置有旋转平台，所述装片室的下部还设置有所述升降气缸，所述升降气缸的升降杆活动穿设入所述装片腔内，且升降杆穿设入所述装片腔内的一端活动穿设过所述旋转平台以及定位盘后与托片台驱动连接；所述装片腔的上部还设置有能相对开合的限位机构。
8.本实用新型一个优选的实施方案中，限位机构包括设置在所述装片腔内的上部的滑轨，所述滑轨上滑动设置有至少一对滑块，至少一对所述滑块的外侧分别驱动连接有开合气缸；所述滑块上驱动设置有托片手指；一对所述托片手指通过开合气缸驱动设置在滑轨上相对位移开合。
9.本实用新型一个优选的实施方案中，限位机构与所述旋转平台之间预留有操作区域。
10.本实用新型一个优选的实施方案中，旋转平台通过设置在所述装片腔内的密封旋转部件驱动转动。
11.本实用新型一个优选的实施方案中，真空闸阀包括设置在传输腔和装片室之间的传输真空闸阀，以及装片室上与外部的装取片机械手对应的装片真空闸阀，和设置在装片室上与换盘机械手对应的换盘真空闸阀。
12.本实用新型一个优选的实施方案中，装片室内设置有与所述定位盘对应的摄像头。
13.本实用新型一个优选的实施方案中，装片室的外部还设置有能相对所述装片室动作位移的装取片机械手和换盘机械手；且所述装取片机械手的一侧还设置有下料片盒和上料片盒；所述换盘机械手的一侧还设置有托盘盒。
14.本实用新型一个优选的实施方案中，装片机构的装片室通过传输真空阀闸与设置在传输腔上的通槽连接，所述传输腔内设置有能相对装片室的装片腔动作的真空机械手。
15.具体的，传输腔内设置有真空机械手，所述传输腔外部设置有装取片机械手、换盘机械手，以及托盘盒、上料片盒、下料片盒。所述装取片机械手、换盘机械手能在所述传输腔和托盘盒以及上料片盒和下料片盒之间实现上料或下料。且，传输腔采用的是多面体结构，所述装片室设置在所述传输腔的一侧，且所述传输腔与所述装片室对应连接的一侧上设置有用于传输的通槽，所述通槽上设置有阀门，所述阀门内设置有用于通断所述通槽的传输真空闸阀。且，传输腔和装片室上分别设置有用于通气和排气的抽气阀门和充气阀门，实现传输腔和装片室内的气压调节，充入的气体采用惰性气体。惰性气体采用的是氮气或氩气。
16.本实用新型解决了技术背景中存在的缺陷，本实用新型有益的技术效果是：
17.本实用新型公开了一种操作便捷、稳定性高的适用于半导体传输系统中的装片机构，能将半导体衬底与托盘实现便捷稳定的装载组合。
18.1、提升了半导体器件在传输转移中的稳定性。提高了衬底放样速度。
19.2、能将托盘与衬底进行便捷组合放置。能对衬底与托盘进行相对位置的调整，利用旋转托盘的位置，将托盘和衬底进行旋转对位，进行稳定组合。
附图说明
20.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
21.图1是本实用新型的优选实施例的装片机构的正面剖视结构示意图；
22.图2是本实用新型的优选实施例的装片机构的侧面剖视结构示意图；
23.图3是本实用新型的优选实施例的装片机构的俯视结构示意图；
24.图4是本实用新型的优选实施例的装片机构的与传输腔组合应用的俯视结构示意图一；
25.图5是本实用新型的优选实施例的装片机构的与传输腔组合应用的俯视结构示意图二；
26.其中，1-传输腔、10-真空机械手、11-通槽、12-阀门、13-传输真空闸阀、2-装片室、21-装片真空闸阀、22-换盘真空闸阀、23-升降气缸、231-升降导轨、232-升降板、233-升降杆密封体、234-升降杆、235-托片台、236-托片手指、237-滑块、238-滑轨、25-旋转平台、251-密封旋转部件、252-定位盘、26-摄像头、27-角度位置传感器、41-托盘盒，42-下料片盒、43-上料片盒、44-对位器、45-衬底检测器、51-装取片机械手、52-换盘机械手、5-托盘、6-衬底。
具体实施方式
27.现在结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
28.需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、底、顶等)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
29.实施例一
30.如图1～图3所示，一种适用于半导体传输系统中的装片机构，包括装片室2，所述装片室2内设置有装片腔，装片腔内设置有托片台235，托片台235通过升降气缸23驱动连接；装片室2上还设置有若干个通路，若干个通路上分别设置有用于通断的真空闸阀。装片腔内还设置有旋转平台25，旋转平台25通过设置在装片腔内的密封旋转部件251驱动转动。装片室2内设置有与定位盘252对应的摄像头26。装片室2的下部还设置有升降气缸23，升降气缸23的升降杆234活动穿设入装片腔内，且升降杆234穿设入装片腔内的一端活动穿设过旋转平台25以及定位盘252后与托片台235驱动连接；装片腔的上部还设置有能相对开合的限位机构。限位机构与旋转平台25之间预留有操作区域。限位机构包括设置在装片腔内的上部的滑轨238，滑轨238上滑动设置有至少一对滑块237，至少一对滑块237的外侧分别驱动连接有开合气缸；滑块237上驱动设置有托片手指236；一对托片手指236通过开合气缸驱动设置在滑轨238上相对位移开合。
31.工作原理：将衬底6放入装片室2的托片台235上；将衬底6抬升悬空，打开托片手指236，通过升降气缸23抬升托片台235，使得衬底6至装片室2内的上方，驱动托片手指236夹持合拢，支撑住衬底6，托片台235复位；将托盘5放入装片室2，且托盘5位于悬空的衬底6的下方；将托盘5放入装片室2的旋转平台25上，通过旋转平台25调整姿态，调节托盘5与衬底6的相对位置。通过升降气缸23驱动托片台235抬升托盘5，托片手指236释放衬底6，将衬底6
对应放置入托盘5中，再通过托片台235下降将收纳有衬底6的托盘5放置在定位盘252上。
32.实施例二
33.如图1～图4所示，一种适用于半导体传输系统中的装片机构，包括还传输腔1,以及与传输腔1连接的若干个工序加工腔；若干个工序加工腔分别设置在传输腔1的外围，且若干个工序加工腔通过闸阀与传输腔1连接；若干个工序加工腔包括与传输腔1连接的装片室2；传输腔1内设置有真空机械手10；传输腔1外部设置有装取片机械手51、换盘机械手52和托盘盒41以及上料片盒43和下料片盒42；装取片机械手51和换盘机械手52能在传输腔1和托盘盒41以及上料片盒43和下料片盒42之间实现上料或下料。具体的，传输腔1采用的是多面体结构，且传输腔1与装片室2对应连接的一侧上设置有用于传输的通槽11，通槽11上设置有用于通断通槽11的传输真空闸阀13。
34.具体的，装片室2内设置有装片腔一，装片腔一内的下部设置有支撑底座，支撑底座上设置有旋转平台25，旋转平台25上驱动设置有定位盘252；装片腔一内还设置有位于定位盘252上方的至少一对能相对开合的托片手指236。托片手指236通过滑块237驱动设置在装片腔一上部的滑轨238上。且定位盘252与托片手指236之间预留有操作空间二；取片室上还分别设置有装片真空闸阀21和换盘真空闸阀22，装片真空闸阀21和换盘真空闸阀22分别与外部转移机构对应。装片室2的底部设置有驱动座二，驱动座二内设置有升降气缸23，升降气缸23驱动连接有穿设入装片腔一内的升降杆234；位于装片腔一内的升降杆234穿设过支撑底座、旋转平台25后驱动连接有托片台235。升降杆234通过升降杆234密封体233实现装片室2内与驱动座二之间的轴密封。装片室2内设置有与定位盘252对应的摄像头26。
35.工作原理：通过装取片机械手51从上料片盒43获取衬底6；将衬底6放入装片室2；调节装片室2内的气压至大气压，将衬底6放入装片室2的托片台235上；将衬底6抬升悬空，打开托片手指236，通过升降气缸23抬升托片台235，使得衬底6至装片室2内的上方，驱动托片手指236夹持合拢，支撑住衬底6，托片台235复位，装取片机械手51复位；换盘机械手52从托盘盒41中将托盘5放入装片室2，且托盘5位于悬空的衬底6的下方；将托盘5放入装片室2的旋转平台25上，通过旋转平台25调整姿态，将托片台235上，通过升降气缸23驱动托片台235抬升承接衬底6，再通过托片台235下降将衬底6放入托盘5中。下料片盒42用于收取最后加工好的的衬底6。
36.实施例三
37.进一步的，在其他实施例二的基础上，如图5所示，在传输腔1和装片室2的外部设置有对位器44在装取片机械手51上设置有衬底检测器45。对位器44和衬底检测器45采用现有技术中半导体加工生产中常用的设备和产品。对位器44作用是采集装取片机械手51与获取的衬底6之间的位置关系。便于后期的衬底6与托盘5组装时的位置调整。衬底检测器45采用的是图像采集装置，通过图像采集装置获取上料片盒43中装载的衬底6的状态和数量。
38.实施例四
39.在实施例一至实施例三中任一实施例的基础上，装片机构中放入托盘5时的装片流程：
40.步骤一，安装上料片盒43：将放置好新的衬底6的上料片盒43通过人工或机器人放到上料片盒43座。
41.步骤二，装取片机械手51从上料片盒43中取出一片衬底6，装取片机械手51将衬底
6叉起，同时打开装片室2的装片真空闸阀21，打开该闸阀前，需要确认装片室2气压达到大气压
±
0-10mbar范围，否则，开启充气阀门，往装片室2充入氮气、氩气或其他惰性气体，直到装片室2内气压达到大气压
±
0-10mbar范围。
42.步骤三，装取片机械手51将衬底6片送入装片室2，装片室2内2个托片手指236向外分开，升降气缸23向上动作将升降板232顶起，升降板232顺着设置在装片室22下部的升降导轨2311纵向位移带动升降杆234和托片台235一起动作，将衬底6顶起到托片手指236上方，2个托片手指236向内合拢，升降气缸23向下动作回到原位，装取片机械手51下降一个合理距离，此时衬底6被托片手指236托住，装取片机械手51缩回，退出装片室2并回到原位。
43.步骤四，第一次进行托盘5与衬底6的装载时，打开装片室2的换盘真空闸阀22，换盘机械手52将托盘盒41内的托盘5取出，送入装片室2的定位盘252上方，向下动作，直到托盘5跟定位盘252接触良好，继续向下动作换盘机械手52的手指离开托盘5底部至少1毫米，退出换盘机械手52，关闭换盘真空闸阀22。
44.步骤五，旋转平台25开始旋转，同时通过设置的角度位置传感器27检测托盘5下方设置的沉孔边缘，检测到沉孔边缘后，调整继续旋转的角度，使托盘5参考边跟衬底6参考边上下对应且平行。
45.步骤六，关闭装片真空闸阀21，启动装片室2抽气阀门将装片室2内气压抽至1-20mbar范围，然后关闭抽气阀门，打开充气阀门往装片室2充入氮气、氩气或其他惰性气体，如此反复抽充至少2次。
46.步骤七，最后一次充气时，将装片室2气压充至传输腔11气压
±
0-10mbar范围。
47.步骤八，升降气缸23向上动作将升降板232顶起带动升降杆234和托盘5台二一起动作，将衬底6顶起，2个托片手指236向外分开，升降气缸23向下动作，直到衬底6镶嵌到托盘5上预留的衬底6槽位置。
48.步骤九，打开装片室2传输真空闸阀13，真空机械手10臂伸入装片室2，到达托盘5的下方，向上动作将托盘5抬起并离开定位盘252一定高度即使托盘5与定位盘252分离，真空机械手10臂缩回到传输腔1，关闭装片室2传输真空闸阀13。真空机械手10将托盘5送入下一工序。
49.以上具体实施方式是对本实用新型提出的方案思想的具体支持，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在本技术方案基础上所做的任何等同变化或等效的改动，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围。