一种晶圆取片的控制系统及方法与流程

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种晶圆取片的控制系统及方法。

背景技术：

在晶圆磨削过程中，由于晶圆较薄且易碎，因此需要使用下片机械手取片。然而，在全自动晶圆减薄机的控制系统中，下片机械手的取片方式和取片时序是一个保证晶圆顺利运输的关键问题。由此可以看出，下片机械手取片方式和取片时序直接影响成品晶圆磨削的成品率。

技术实现要素：

为了克服现有技术中因下片机械手的取片方式和取片时序不合理而导致的成品晶圆取片的成品率较低的问题，本发明的实施提供了一种晶圆取片的控制系统及方法。

为了解决上述技术问题，本发明的实施例采用如下技术方案：

依据本发明实施例的一个方面，提供了一种晶圆取片的控制系统，所述控制系统包括：

取片装置，所述取片装置包括固定件、安装于所述固定件上的下片机械手、与所述下片机械手连接的旋转连杆和升降滑块；

设置于所述固定件上、用于检测所述下片机械手是否到达预设基准位置的检测装置；

驱动所述旋转连杆转动以带动所述下片机械手在同一水平面上旋转的第一驱动装置；

驱动所述升降滑块滑动以带动所述下片机械手在竖直方向上升降的第二驱动装置；

与所述检测装置、所述第一驱动装置以及所述第二驱动装置电连接的控制装置；

其中，所述控制装置用于：当所述下片机械手到达所述预设基准位置时，分别向所述第一驱动装置和所述第二驱动装置发送控制信号，控制所述第一驱动装置与所述第二驱动装置工作，以驱动所述下片机械手依次到达多个预设工位以进行取片；

所述多个预设工位包括：

所述下片机械手的垂直投影的中心点与承片台的中心点相重合，且所述下片机械手的下表面与承片台的上表面相贴合的第一工位；

由所述第一工位升高预设高度的第二工位；

由所述第二工位旋转预设角度的第三工位。

可选地，所述控制装置还用于当所述下片机械手到达所述第三工位时，分别向所述第一驱动装置和所述第二驱动装置发送控制信号，控制所述第一驱动装置和所述第二驱动装置工作，以驱动所述下片机械手上升并旋转。

可选地，所述检测装置包括：第一传感器、第二传感器、第三传感器和第四传感器，其中，所述第一传感器、所述第二传感器、第三传感器与所述第四传感器分别与所述控制装置电连接，且所述第一传感器用于对所述下片机械手逆时针转动时的最大角度进行限位；所述第二传感器用于对所述下片机械手顺时针转动时的最大角度进行限位；所述第三传感器用于对所述下片机械手上升的最大高度进行限位；所述第四传感器用于对所述下片机械手下降的最大高度进行限位。

可选地，所述控制系统还包括：

设置于所述旋转连杆上的第一遮光片，以及设置于所述升降滑块上的第二遮光片；

所述检测装置检测所述第一遮光片与所述第二遮光片的位置信息并发送给所述控制装置，所述控制装置接收所述第一遮光片与所述第二遮光片的位置信息，判断所述下片机械手是否到达所述预设基准位置，其中，所述预设基准位置为所述第一遮光片位于逆时针转动时的最大角度，且所述第二遮光片位于上升的最大高度。

可选地，所述控制系统还包括：

设置于所述第一驱动装置上、读取所述下片机械手旋转角度的第一采集装置；

设置于所述第二驱动装置上、读取所述下片机械手升降高度的第二采集装置；

所述第一采集装置与所述第二采集装置分别与所述控制装置电连接，并将各自读取的所述下片机械手旋转角度和所述下片机械手升降高度发送给所述控制装置。

可选地，所述控制装置还用于根据所述下片机械手旋转角度以及所述下片机械手升降高度，计算出所述下片机械手到达所述预设工位的移动路径，并控制所述第一驱动装置与所述第二驱动装置根据所述移动路径驱动所述下片机械手依次到达对应的预设工位。

可选地，所述取片装置还包括：设置于所述下片机械手下表面的陶瓷吸盘。

可选地，所述第一采集装置与所述第二采集装置均为编码器。

可选地，所述第一驱动装置与所述第二驱动装置均为步进电机。

可选地，所述下片机械手由所述第一工位升高的预设高度为200微米～400微米，所述下片机械手由所述第二工位旋转的预设角度为25°～45°。

依据本发明实施例的另一个方面，还提供了一种晶圆取片的控制方法，应用于如上所述的晶圆取片的控制系统，所述控制方法包括：

检测下片机械手是否到达预设基准位置；

检测结果为是，则当所述下片机械手到达所述预设基准位置时，分别向第一驱动装置和第二驱动装置发送控制信号，控制所述第一驱动装置和所述第二驱动装置工作，以驱动所述下片机械手依次到达多个预设工位以进行取片。

可选地，所述控制方法还包括：

当所述下片机械手到达所述第三工位时，分别向所述第一驱动装置和所述第二驱动装置发送控制信号，控制所述第一驱动装置和所述第二驱动装置工作，以驱动所述下片机械手上升并旋转。

可选地，所述检测下片机械手是否到达预设基准位置的步骤具体为：

获取检测装置发送的第一遮光片与第二遮光片的位置信息，判断所述下片机械手是否到达所述预设基准位置。

可选地，所述控制所述第一驱动装置与所述第二驱动装置工作，以驱动所述下片机械手依次到达多个预设工位的步骤具体包括：

获取第一采集装置读取的下片机械手旋转角度，以及第二采集装置读取的下片机械手升降高度；

根据所述下片机械手旋转角度以及所述下片机械手升降高度，计算出所述下片机械手到达所述预设工位的移动路径；

控制所述第一驱动装置与所述第二驱动装置根据所述移动路径驱动所述下片机械手依次到达对应的预设工位。

本发明实施例的有益效果是：

在本发明实施例提供的晶圆取片的控制系统，首先判断下片机械手是否到达预设基准位置，当下片机械手到达预设基准位置时，计算出下片机械手依次到达各预设工位的移动路径，然后控制第一驱动装置和第二驱动装置工作，驱动下片机械手依次到达第一工位、第二工位、第三工位，并进行取片。其中，当下片机械手处于第一工位时，晶圆与承片台之间形成一层水膜，当下片机械手处于第二工位时，晶圆虽离开承片台，但晶圆与承片台之间的水膜依然存在，当下片机械手处于第三工位时，可使得晶圆与下方的水膜部分分离，从而减小了下方水膜对晶圆向下的拉力，提高了成品晶圆取片的成功率。

附图说明

图1表示本发明实施例中晶圆取片的控制系统的结构示意图；

图2表示本发明实施例中下片机械手处于第一工位的示意图；

图3表示本发明实施例中下片机械手处于第二工位的示意图；

图4表示本发明实施例中下片机械手处于第三工位的示意图。

其中图中：101、固定件；102、下片机械手；103、旋转连杆；104、升降滑块；2、第一驱动装置；3、第二驱动装置；4、承片台。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。

实施例一

依据本发明实施例的一个方面，提供了一种晶圆取片的控制系统，如图1所示，该控制系统包括：

取片装置，取片装置包括固定件101、安装于固定件101上的下片机械手102、与下片机械手102连接的旋转连杆103和升降滑块104；

设置于固定件101上、用于检测下片机械手102是否到达预设基准位置的检测装置；

驱动旋转连杆103转动以带动下片机械手102在同一水平面上旋转的第一驱动装置2；

驱动升降滑块104滑动以带动下片机械手102在竖直方向上升降的第二驱动装置3；

与检测装置、第一驱动装置2以及第二驱动装置3电连接的控制装置。

其中，控制装置用于：当下片机械手102到达预设基准位置时，分别向第一驱动装置2和第二驱动装置3发送控制信号，控制第一驱动装置2与第二驱动装置3工作，以驱动下片机械手102依次到达多个预设工位以进行取片。

具体地，上述多个预设工位包括：下片机械手102的垂直投影的中心点与承片台4的中心点相重合，且下片机械手102的下表面与承片台4的上表面相贴合的第一工位，其中，下片机械手102处于第一工位的示意图如图2所示；由第一工位升高预设高度的第二工位，其中，下片机械手102处于第二工位的示意图如图3所示；由第二工位旋转预设角度的第三工位，其中，下片机械手102处于第三工位的示意图如图4所示。

在本发明实施例中，第一驱动装置2与第二驱动装置3根据控制装置发送的控制指令以及控制装置计算的移动路径，驱动下片机械手102依次到达第一工位、第二工位、第三工位，进行取片。其中，当下片机械手102处于第一工位时，晶圆与承片台4之间形成一层水膜，当下片机械手102处于第二工位时，晶圆虽离开承片台4，但晶圆与承片台4之间的水膜依然存在，当下片机械手102处于第三工位时，可使得晶圆与下方的水膜部分分离，从而减小了下方水膜对晶圆向下的拉力，不会使晶圆在取片过程中碎裂，提高了成品晶圆取片的成功率。

其中，当下片机械手102达到第三工位时，控制装置分别向第一驱动装置2与第二驱动装置3发送控制信号，控制第一驱动装置2与第二驱动装置3工作，驱动下片机械手102上升并旋转，使得下片机械手102与承片台4彻底分离，完成取片。

具体地，在本发明实施例中，测装置包括：第一传感器、第二传感器、第三传感器和第四传感器，其中，第一传感器、第二传感器、第三传感器与第四传感器分别与控制装置电连接，第一传感器用于对下片机械手102逆时针转动时的最大角度进行限位；第二传感器用于对下片机械手102顺时针转动时的最大角度进行限位；第三传感器用于对下片机械手102上升的最大高度进行限位；第四传感器用于对下片机械手102下降的最大高度进行限位。通过第一传感器、第二传感器对下片机械手102的转动角度，以及第三传感器、第四传感器对下片机械手102的升降高度同时进行检测，可判断下片机械手102是否处于预定基准位置。

其中，在对下片机械手102进行检测时，主要通过检测装置对设置于旋转连杆103上的第一遮光片与设置于升降滑块104上的第二遮光片进行检测，并将当第一传感器检测到第一遮光片位于逆时针转动时的最大角度，且第四传感器检测到第二遮光片位于上升的最大高度时，设定为预设基准位置。

具体地，在本发明实施例中，该控制系统还包括：

设置于第一驱动装置2上、读取下片机械手102旋转角度的第一采集装置；设置于第二驱动装置3上、读取下片机械手102升降高度的第二采集装置。

其中，第一采集装置与第二采集装置分别与控制装置电连接，并对下片机械手102旋转角度和下片机械手102升降高度进行实时采集，然后将各自读取的下片机械手102旋转角度和下片机械手102升降高度发送给控制装置。控制装置在获取下片机械手102旋转角度以及下片机械手102升降高度后，可计算出下片机械手102到达预设工位的移动路径，并控制第一驱动装置2与第二驱动装置3根据移动路径驱动下片机械手102依次到达对应的预设工位。

具体地，在本发明实施例中，取片装置还包括：设置于下片机械手102下表面的陶瓷吸盘，由于陶瓷吸盘具有耐磨、耐腐蚀、耐高温的特性，因此可用于从承片台4上拾取晶圆。

具体地，在本发明实施例中，第一采集装置与第二采集装置均为编码器。第一驱动装置2与第二驱动装置3均为步进电机。

具体地，在本发明实施例中，进行取片的过程如下：

首先，控制装置根据第一传感器、第二传感器、第三传感器以及第四传感器检测到的第一遮光片与第二遮光片的位置信息，判断下片机械手102是否处于预设基准位置；

然后，当下片机械手102处于基准位置时，控制装置向第一驱动装置2与第二驱动装置3发送控制命令，驱动下片机械手102由预设基准位置依次移动至第一工位、第二工位、第三工位，其中，当下片机械手102处于第一工位时，其示意图如图2所示，此时，下片机械手102与承片台4完全贴实，并在晶圆与承片台4之间形成水膜；当下片机械手102处于第二工位时，其示意图如图3所示，一般地，下片机械手102由第一工位升高的预设高度为200微米～400微米，优选地，在本发明实施例中，下片机械手102由第一工位升高的预设高度设定为300微米，此时，下片机械手102虽离开承片台4，但是晶圆与承片台4之间的水膜依然存在，当然可以理解的是，在本发明实施例中，对下片机械手102由第一工位升高的预设高度并不进行具体限定；当下片机械手102处于第三工位，其示意图如图4所示，下片机械手102由第二工位旋转的预设角度为25°～45°，此时，下片机械手102相对承片台4旋转一定角度，晶圆背面的水膜与承片台4部分分离，当然可以理解的是，在本发明实施例中，对下片机械手102由第二工位旋转的预设角度并不进行具体限定；

最后，控制装置向第一驱动装置2与第二驱动装置3发送控制命令，驱动下片机械手102由第三工位上升并旋转，使得晶圆与承片台4完全分离，取片完成。

综上所述，通过本发明实施例提供的晶圆取片的控制系统，可减小了下方水膜对晶圆向下的拉力，不会使晶圆在取片过程中碎裂，提高了成品晶圆取片的成功率。

实施例二

依据本发明实施例的另一个方面，还提供了一种晶圆取片的控制方法，应用于如实施例一中所述的晶圆取片的控制系统，该控制方法包括：

检测下片机械手102是否到达预设基准位置；

检测结果为是，则当下片机械手102到达预设基准位置时，分别向第一驱动装置2和第二驱动装置3发送控制信号，控制第一驱动装置2和第二驱动装置3工作，以驱动下片机械手102依次到达多个预设工位以进行取片。

其中，当下片机械手102处于第一工位时，晶圆与承片台4之间形成一层水膜，而当下片机械手102由第二工位移动至第三工位时，可使得晶圆与下方的水膜部分分离。因此通过采用该晶圆取片的控制方法，可减小下方水膜对晶圆向下的拉力，不会使晶圆在取片过程中碎裂，提高了成品晶圆取片的成功率。

具体地，在本发明实施例中，该控制方法还包括：

当下片机械手102到达第三工位时，分别向第一驱动装置2和第二驱动装置3发送控制信号，控制第一驱动装置2和第二驱动装置3工作，以驱动下片机械手102上升并旋转，使得下片机械手102与承片台4彻底分离，完成取片。

具体地，在本发明实施例中，检测下片机械手102是否到达预设基准位置的步骤具体为：

获取检测装置发送的第一遮光片与第二遮光片的位置信息，判断下片机械手102是否到达预设基准位置。

其中，测装置包括：第一传感器、第二传感器、第三传感器和第四传感器，其中，第一传感器、第二传感器、第三传感器与第四传感器分别与控制装置电连接，第一传感器用于对下片机械手102逆时针转动时的最大角度进行限位；第二传感器用于对下片机械手102顺时针转动时的最大角度进行限位；第三传感器用于对下片机械手102上升的最大高度进行限位；第四传感器用于对下片机械手102下降的最大高度进行限位。第一遮光片设置于旋转连杆103上，第二遮光片设置于升降滑块104上。

在对下片机械手102进行检测时，主要通过检测装置对设置于旋转连杆103上的第一遮光片与设置于升降滑块104上的第二遮光片进行检测，并将当第一传感器检测到第一遮光片位于逆时针转动时的最大角度，且第四传感器检测到第二遮光片位于上升的最大高度时，设定为预设基准位置。

具体地在，在本发明实施例中，控制第一驱动装置2与第二驱动装置3工作，以驱动下片机械手102依次到达多个预设工位的步骤具体包括：

获取第一采集装置读取的下片机械手102旋转角度，以及第二采集装置读取的下片机械手102升降高度；

根据下片机械手102旋转角度以及下片机械手102升降高度，计算出下片机械手102到达预设工位的移动路径；

控制第一驱动装置2与第二驱动装置3根据移动路径驱动下片机械手102依次到达对应的预设工位。

综上，通过本发明实施例提供的晶圆取片的控制方法，减小了在拾取晶圆过程中下方水膜对晶圆向下的拉力，不会使晶圆在取片过程中碎裂，提高了成品晶圆取片的成功率。

以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。