专利名称：一种硅片交接装置及其硅片交接方法
技术领域：
本发明涉及半导体设备中的硅片台系统，尤其涉及硅片台系统中的硅片交接装置
及其硅片交接方法。
背景技术：
随着半导体工艺日益趋于精密化和生产力要求的不断膨胀，半导体制造设备的自
动化要求也不断提高。半导体设备中硅片传输系统通常是利用传输机械手直接传送到硅片
台，由硅片台承载硅片完成相关的半导体工艺。以用于完成光刻工艺的光刻设备为例，光刻
设备中的硅片台直接从传输机械手接收硅片，然后硅片台承载硅片在基台上沿基台上设有
的运动导轨移动，完成一系列的曝光动作，实现光罩图形到硅片的转移。 传统的硅片台的结构如图l所示，它包括用于承载硅片1的吸盘2，支撑腔3，气浮
面4以及位于支撑腔3的真空接片手5。该真空接片手5具有三个可伸縮的真空管501。硅
片台与传输机械手交接硅片时，真空接片手5的三个真空管501向上升起至预设高度，真空
管501打开真空从而吸附硅片，从传输机械手中接过硅片，三个真空管501再缓慢下降直到
硅片l被硅片台上的吸盘2吸住，将硅片l交接给硅片台的吸盘2。当硅片台承载硅片完成
一系列的曝光后，硅片台内的真空接片手5的三个真空管501再度升起，利用真空吸附硅片
并短暂支撑硅片，传输机械手接过硅片。可见，真空接片手5除了在上述硅片交接过程中短
暂支撑硅片外， 一直处于非工作状态。 为了尽可能提高硅片台的运动速度和同步运动精度满足半导体工艺生产率和精 密化需求，研究者们从减少硅片台运动阻力方面出发，在硅片台底部和各运动件之间设计 了气浮结构，以减少摩擦；其次，基于动量守恒原理的平衡块技术的成功运用，有效减少了 运动反力对硅片台的干扰；再者，采用陶瓷材料制作驱动硅片台运动的导轨，减少了运动件 的质量。上述各项技术措施大大有利于提高硅片台的运动速度和同步运动精度。然而，内 置有真空接片手5的硅片台，在承载硅片做气浮运动时，内置的真空接片手5会增加硅片台 的垂向尺寸和其质量，对硅片台的运动速度和同步精度有一定影响。在硅片曝光时，若相应 的传感器发生故障，真空接片手5误操作而向上伸出则可能破坏硅片甚至损坏投影物镜。
发明内容
本发明解决的问题是传统内置真空接片手的硅片台的垂向尺寸和质量大而影响 硅片台的运动速度和同步运动精度的问题。 为了解决上述问题，本发明提供了一种硅片交接装置包括硅片台和承载硅片台的 基台，其中，硅片交接装置还包括硅片接片手，基台设有硅片交接区；硅片接片手内置于所 述基台，且位于硅片交接区的下方；硅片接片手包括底座和对称分布于底座的若干可伸縮 真空柱；硅片交接区表面对应于可伸縮真空柱的位置开有通孔；硅片台内设有若干柱孔； 交接硅片时，硅片台位于硅片交接区，柱孔与通孔对接，可伸縮真空柱依次经由通孔和柱孔 向上延伸。
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进一步的，硅片接片手具有三个可伸縮真空柱，呈等边三角形分布于底座上。
进一步的，硅片台自下而上依次包括气浮面、中间支撑体和硅片吸盘，该柱孔位于 中间支撑体内并贯穿硅片吸盘和气浮面。气浮面为矩形气浮面。气浮面包括四个位于其四 角的矩形气足，气足开有若干节流孔；气浮面四边均开有真空孔。矩形气足两垂直边沿所在 的气浮面位置开有排气槽。该硅片台还设有定位孔。 进一步的，硅片交接区内设有与定位孔对应的定位销，用于将硅片台固定在硅片 交接区。
如上所述硅片交接装置的硅片交接方法，包括以下步骤硅片台承载着硅片运动
至基台的硅片交接区，使硅片台的柱孔与硅片交接区的通孔相对接；硅片接片手的可伸縮
真空柱穿过硅片交接区的通孔后，从硅片台的柱孔内向上延伸，直至接触到硅片台上的硅
片；开启可伸縮真空柱的真空，吸附硅片，通过继续向上延伸可伸縮真空柱将硅片升高至一
定高度；关闭可伸縮真空柱的真空，由传输机械手从可伸縮真空柱上接过硅片。 进一步地，该硅片交接方法还可包括以下步骤由传输机械手将硅片传输至可伸
縮真空柱上方，再次开启可伸縮真空柱的真空，可伸縮真空柱吸附硅片；向下收縮吸附有硅
片的可伸縮真空柱，直至硅片与硅片台接触，并将硅片交接给硅片台吸附；关闭可伸縮真空
柱的真空，可伸縮真空柱收縮至基台内。 进一步地，该硅片交接方法还包括以下步骤，将可伸縮真空柱收回至基台内。
如上所述硅片交接装置的硅片交接方法，包括以下步骤硅片台运动至基台的硅 片交接区，使硅片台的柱孔与硅片交接区的通孔相对接；硅片接片手的可伸縮真空柱依次 穿过硅片交接区的通孔和硅片台的柱孔，从硅片台表面穿出；由传输机械手将硅片传输至 可伸縮真空柱上方，开启可伸縮真空柱的真空，吸附硅片；向下收縮吸附有硅片的可伸縮真 空柱，直至硅片与硅片台接触并将硅片交接给硅片台吸附；关闭可伸縮真空柱的真空，使可 伸縮真空柱收縮至基台内。 由以上公开技术方案可知，将硅片接片手内置于基台，位于硅片交接区下方固定 位置，可减小硅片台的垂向尺寸及其质量，利于提高硅片台的运动速度和同步运动精度。该 硅片接片手可很大程度简化硅片台的构。该装置还可有效避免在光刻工艺中硅片曝光时， 传统硅片台的真空接片手误操作而向外延伸破坏硅片甚至投影物镜的可能性。
图1为传统硅片台的结构示意图； 图2为本发明硅片交接装置布局示意图； 图3为本发明硅片交接装置硅片接片手结构示意图； 图4为本发明硅片交接装置硅片接片手的真空柱结构示意图； 图5为本发明硅片交接装置硅片接片手安装接口示意图； 图6为本发明硅片交接装置硅片台底部气浮面结构示意图； 图7和图8分别为本发明硅片交接方法的流程示意图。
具体实施例方式
为使本发明的技术特征更明显易懂，下面结合附图，对本发明所揭露的硅片交接
5装置及其交接方法进行进一步的描述。 本发明的硅片交接装置如图2所示，包括硅片台8和承载硅片台的基台7，该硅片 交接装置还包括硅片接片手6，基台7设有硅片交接区9。硅片接片手6，如图2虚线部分所 示，内置于基台7，位于硅片交接区9的下方。如图3所示硅片接片手6包括底座602和对 称分布于底座的若干可伸縮真空柱601。硅片交接区9表面对应于硅片接片手6的可伸縮 真空柱601的位置开有通孔901 ;硅片台8内设有若干柱孔804，交接硅片时，硅片台8位于 硅片交接区9，柱孔804与通孔901对接，可伸縮真空柱601依次经由通孔901和柱孔804 向上延伸。 将本发明图2中的硅片台8相对于图1中的传统硅片台进行比较，本发明将硅片 台的硅片接片手6从硅片台8中分离出来，有利于减小硅片台8的垂向高度及其质量。
如图3所示，硅片接片手具有三个可伸縮真空柱，呈等边三角形分布于底座上。硅 片接片手6具有三个可伸縮真空柱601，呈等边三角形分布于底座602上。如图4所示，可 伸縮的真空柱601分前端部分601a和后端部分601b，前端部分601a的直径相对后端部分 601b的直径要较小。真空柱前端部分601a可沿轴向相对于真空柱后端部分601b往复伸 縮。 如图2所示，对应于硅片接片手6的三个真空柱601的位置，硅片交接区9表面开 有通孔901。如图5所示，为便于硅片接片手6安装在基台7内部，基台7内对应于硅片接 片手6的位置开有与硅片接片手底座602形状相同的安装槽701。对应于图3所示的硅片 接片手6三角形底座602结构，硅片接片手6与基台7的安装接口的安装槽截面也呈三角 形，使得硅片台6刚好内置安装于基台7。 如图2所示，本发明硅片台8，与硅片接片手6的三个可伸縮的真空柱601分布位 置对应，该硅片台8设有三个呈等边三角形分布的柱孔804。硅片台8自下而上依次包括硅 片吸盘801，中间支撑体802，气浮面803，贯穿硅片吸盘801和气浮面803的柱孔804
如图6所示，硅片台8气浮面803为矩形气浮面。该气浮面803包括四个位于其 四角的矩形气足810a， 810b， 810c， 810d，气足810a 810d各开有若干节流孔807。气浮面 803四边均开有真空孔808。为增强中间支撑体802的气密性，三个柱孔804在气浮面803 的穿通处周围留有一定壁厚的凸台804a。矩形气足810a 810d两垂直边沿所在的气浮面 位置开有排气槽809。该气浮面803的结构利于硅片台8在如图2所示的基台上沿其导轨 702做精确定位气浮移动。 该硅片台8还设有定位孔，如图6所示，该定位孔806位于气浮面803同一边的两 气足810a，810b上。如图2所示，与硅片台8气足的定位孔806对应硅片交接区9内设有 定位销902，用于交接硅片时将硅片台8固定在硅片交接区9，对硅片台8起安全保护作用。
本发明的硅片交接装置通过将硅片接片手内置于基台，位于硅片交接区下方固定 位置，使得硅片台的垂向尺寸不再受内置真空接片手高度的限制，可有效减小硅片台的垂 向尺寸及其质量，利于提高硅片台的运动速度和同步运动精度。同时，该硅片交接装置中的 硅片接片手可很大程度简化硅片台的结构。若运用于光刻设备中的硅片平台与传输机械手 之间硅片的交接，还可避免在光刻工艺中硅片曝光时，传统硅片台的真空接片手误操作而 向外延伸破坏硅片甚至投影物镜的可能性。 本发明的硅片交接装置的实施例是以硅片台从机械手接收硅片和硅片台向机械
6手传出硅片在基台同一位置的硅片交接装置。对于硅片台接收硅片和传出硅片不在基台同 一位置的硅片交接装置，可分别在硅片台接收硅片和传出硅片的交接区的下方各设置一硅 片接片手实现硅片的交接。 本发明基于图2所示硅片交接装置的硅片交接方法可参阅图7，其显示了从硅片 台向传输机械手交接硅片的流程示意图，包括以下步骤 Sl、硅片台8承载着硅片运动至基台7的硅片交接区9，使硅片台的柱孔804与硅 片交接区9的通孔901相对接；S2、定位销902向上伸出，与销孔806配合，锁住硅片台8，硅 片接片手6的可伸縮真空柱601穿过硅片交接区9的通孔901后，从硅片台8的柱孔内804 向上延伸，直至接触到硅片台8上的硅片；S3、开启可伸縮真空柱601的真空，吸附硅片，通 过继续向上延伸可伸縮真空柱601将硅片带离硅片台8并升高至一定高度；S4、关闭可伸縮 真空柱601的真空，由传输机械手从可伸縮真空柱601上接过硅片。该种硅片交接仅为硅 片台单一的向传输机械手传送硅片。 若在传输机械手接收硅片完毕后，需向硅片台再次传送硅片。基于此种情况，该硅 片交接装置还可执行以下步骤由传输机械手将硅片传输至可伸縮真空柱601上方，再次 开启可伸縮真空柱601的真空，可伸縮真空柱601吸附硅片；向下收縮吸附有硅片的可伸縮 真空柱601，直至硅片与硅片台8接触；关闭可伸縮真空柱601的真空，可伸縮真空柱601收 縮至基台7内。 若在传输机械手接收硅片完毕后，无需向硅片台传送硅片。基于此种情况，该硅片 交接装置可执行以下步骤将可伸縮真空柱601收回至基台内7。这样可使可伸縮真空柱 601在非工作状态下得到较好的保护。 本发明基于图2所示硅片交接装置的硅片交接方法还可参阅图8，其显示了从传 输机械手向硅片台交接硅片的流程示意图，包括以下步骤Sla、硅片台8运动至基台7的硅 片交接区9，使硅片台的柱孔804与硅片交接区的通孔901相对接；S2b、定位销902向上伸 出，与销孔806配合，锁住硅片台8，硅片接片手的可伸縮真空柱601依次穿过硅片交接区的 通孔901和硅片台的柱孔804，从硅片台8表面穿出；S3c、由传输机械手将硅片传输至可伸 縮真空柱601上方，开启可伸縮真空柱601的真空，吸附硅片；S4d、向下收縮吸附有硅片的 可伸縮真空柱601，直至硅片与硅片台接触；S5e、关闭可伸縮真空柱601的真空，并将硅片 交接给硅片台吸附，使可伸縮真空柱601收縮至基台7内。该种硅片交接仅为硅片台单一 的从传输机械手接收硅片，在此动作之前，硅片台无需向传输机械手传送硅片。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，本发明并非限定于此。任何本领域技术人 员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当 以权利要求所限定的范围为准。
权利要求
一种硅片交接装置，包括硅片台和承载硅片台的基台，其特征在于，所述硅片交接装置还包括硅片接片手，所述基台设有硅片交接区；所述硅片接片手内置于所述基台，且位于所述硅片交接区的下方；所述硅片接片手包括底座和对称分布于底座的若干可伸缩真空柱；所述硅片交接区表面对应于所述可伸缩真空柱的位置开有通孔；所述硅片台内设有若干柱孔；交接硅片时，所述硅片台位于所述硅片交接区，所述柱孔与所述通孔对接，所述可伸缩真空柱依次经由通孔和柱孔向上延伸。
2. 如权利要求1所述的硅片交接装置，其特征在于，所述硅片接片手具有三个可伸縮真空柱，呈等边三角形分布于底座上。
3. 如权利要求1所述的硅片交接装置，其特征在于，所述硅片台自下而上依次包括气浮面、中间支撑体和硅片吸盘，所述柱孔位于所述中间支撑体内并贯穿所述硅片吸盘和气浮面。
4.如权利要求3所述的硅片交接装置，其特征在于，所述气浮面包括气足、节流孔、真空孔和排气槽，所述气浮面为矩形气浮面，所述气浮面包括四个位于其四角的矩形气足，所述气足开有若干节流孔；所述气浮面四边均开有真空孔。所述矩形气足两垂直边沿所在的气浮面位置开有排气槽。
5. 如权利要求1所述的硅片交接装置，其特征在于，所述硅片台还设有定位孔。
6. 如权利要求1所述的硅片交接装置，其特征在于，所述硅片交接区内设有与所述定位孔对应的定位销，用于将所述硅片台固定在硅片交接区。
7. —种如权利要求1所述硅片交接装置的硅片交接方法，其特征在于，包括以下步骤硅片台承载着硅片运动至基台的硅片交接区，使硅片台的柱孔与硅片交接区的通孔相对接；硅片接片手的可伸縮真空柱穿过硅片交接区的通孔后，从硅片台的柱孔内向上延伸，直至接触到硅片台上的硅片；开启可伸縮真空柱的真空，吸附硅片，通过继续向上延伸可伸縮真空柱将硅片升高至一定高度；关闭可伸縮真空柱的真空，由传输机械手从可伸縮真空柱上接过硅片。
8. 如权利要求7所述的硅片交接方法，其特征在于，还可包括以下步骤由传输机械手将硅片传输至可伸縮真空柱上方，再次开启可伸縮真空柱的真空，可伸縮真空柱吸附硅片；向下收縮吸附有硅片的可伸縮真空柱，直至硅片与硅片台接触，并将硅片交接给硅片台吸附；关闭可伸縮真空柱的真空，使可伸縮真空柱收縮至基台内。
9. 如权利要求7所述的硅片交接方法，其特征在于，还包括以下步骤将可伸縮真空柱收回至基台内。
10. —种如权利要求1所述硅片交接装置的硅片交接方法，其特征在于，包括以下步骤硅片台运动至基台的硅片交接区，使硅片台的柱孔与硅片交接区的通孔相对接；硅片接片手的可伸縮真空柱依次穿过硅片交接区的通孔和硅片台的柱孔，从硅片台表面穿出；由传输机械手将硅片传输至可伸縮真空柱上方，开启可伸縮真空柱的真空，吸附硅片；向下收縮吸附有硅片的可伸縮真空柱，直至硅片与硅片台接触，并将硅片交接给硅片台吸附；关闭可伸縮真空柱的真空，可伸縮真空柱收縮至基台内。
全文摘要
本发明提供了一种硅片交接装置及其硅片交接方法。所述装置包括硅片台和承载硅片台的基台，它还包括硅片接片手，基台设有硅片交接区；硅片接片手内置于基台，且位于硅片交接区的下方；硅片接片手包括若干可伸缩真空柱；硅片交接区表面对应于可伸缩真空柱的位置开有通孔；硅片台内设有若干柱孔，供可伸缩真空柱贯穿其中。交接硅片时，硅片台位于硅片交接区，可伸缩真空柱穿过硅片交接区的通孔后继续从硅片台的柱孔向上延伸，直至接触到硅片台上的硅片，开启真空，吸附硅片后将其升高至一定高度，传输机械手从真空柱上接过硅片。该交接装置利于减小硅片台的垂向尺寸和质量，提高硅片台的运动速度和同步运动精度。
文档编号H01L21/677GK101702404SQ20091019835
公开日2010年5月5日 申请日期2009年11月5日 优先权日2009年11月5日
发明者王天明, 秦磊, 袁志扬 申请人:上海微电子装备有限公司