一种硅片快速交接装置的制作方法

本发明涉及一种集成电路装备制造领域,尤其涉及一种光刻机硅片快速交接装置。

背景技术：

随着半导体工艺生产力要求的不断膨胀，半导体制造设备的产率要求也不断提高。半导体设备中，通常是用硅片传输的传输机械手将硅片传输到硅片台，然后硅片台承载硅片以设有的运动导轨移动，完成一系列的曝光动作，实现硅片的光刻工艺。在整个过程中，传输机械手从硅片台下载已曝光的硅片，上载新的硅片的动作称为硅片的交接，此时间不能作为光刻机的有效产能，如果能够尽量减少硅片交接时间，则对提高产率有很大贡献。

目前光刻设备中常用的硅片交接装置为关节臂式机械手，该机械手的点到点运动主要通过多关节实现极坐标系内运动。因此通过这种机械手与工件台进行硅片交接时，速度和精度就不能同时满足，虽然目前采用双臂机械手实现硅片交接，但在点到点运动重复性和径向速度方面仍然不能满足光刻机产能的需求。

中国专利CN102347261中描述的硅片传输系统布局，通过三个在平面内旋转和半径方向伸缩运动的真空机械手实现硅片在各工位间的传输。美国专利US20050095090A1中的硅片传输系统虽然也采用了直接旋转的方式与工件台交接，但其为了从片库中取片，机械手在水平向也需要运动，而且该硅片传输只负责硅片的传输，不进行硅片预对准功能。

技术实现要素：

本发明目的在于提出一种硅片交接机构，能够在保证上片重复性的前提下，尽可能减少硅片交接时间，提高硅片传输的效率。

为了实现上述发明目的，本发明公开一种硅片快速交接装置，在预对准单元，片库单元，下片缓存台和工件台之间传送硅片，包括硅片传输机械手以及硅片交接机构，其特征在于，所述硅片交接机构包括多个旋转套筒和多个片叉，所述多个旋转套筒的旋转中心相同，相互嵌套设置；每个所述旋转套筒顶端连接有一个所述片叉，用于吸附所述硅片；所述多个套筒可围绕所述旋转中心单独旋转；所述片叉呈U字型，两边的间距大于所述预对准单元、下片缓存台以及工件台上的硅片吸附顶针之间的最大距离。

其中，所述套筒的驱动方式为电机加齿轮传动，圆编码尺全闭环反馈控制。

其中，所述驱动电机位于旋转套筒外部。

其中，所述片叉内分布真空槽。

其中，所述片叉至少包括两个上片片叉，一个下片片叉。

其中，每个所述片叉包括片叉真空吸盘和片叉固定机构，且所述叉真空吸盘和片叉固定机构在垂向上存在空隙。

与现有技术相比较，本发明硅片快速交接装置在硅片交接过程中只存在旋转运动，片叉多点吸附，保证了硅片传输的高精度、重复性。硅片交接机构的单个交接片叉可以单独运动，通过流程控制，在交接过程中可实现并行动作，减小交接时间，提高产能。

附图说明

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

图1是本发明硅片快速交接装置传输布局图；

图2是本发明硅片快速交接装置硅片交接机构结构示意图；

图3是本发明硅片快速交接装置硅片交接流程图；

图4是本发明硅片快速交接装置片叉与预对准交接示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。

图1是本发明硅片快速交接装置传输布局图。如图1所示，硅片传输系统由预对准单元1，片库单元2，下片缓存台3，硅片传输机械手4，硅片交接机构5组成。预对准单元1主要实现硅片的定心，定向；片库单元2主要负责硅片的存储；下片缓存台3实现曝光后硅片的缓存；硅片传输机械手4实现硅片从片库单元2到预对准单元1，下片缓存台3到片库单元2之间的硅片移动。

如图1和图2所示，硅片交接机构5通过嵌套方式由内向外三组单独的套筒A1，A2，A3组成。三个单独的套筒A1，A2，A3与三个片叉B1，B2，B3相连。片叉B1，B2，B3内分布真空槽，用于硅片交接过程中吸附硅片。其中，负责从预对准单元1向工件台8上片的片叉B1，B2为上片片叉，负责从工件台下片到下片缓存台3的片叉B3为下片片叉。三个单独的套筒A1，A2，A3通过电机C1，C2，C3提供动力输出，同步带D1，D2，D3将电机C1，C2，C3的旋转力输出转化为转筒A1，A2，A3沿转筒中心线O1的旋转运动。此外，轴承末端连接测量装置E1，E2，E3进行全闭环控制，有效减小带轮传动引起的传动误差，实现转筒A1，A2，A3的单独旋转全闭环控制。此外，片叉B1，B2，B3上均布置片叉真空吸盘F1，F2，用以真空吸附硅片。

图1和图3是本发明硅片快速交接装置硅片交接流程图。在上片过程中，硅片传输机械手4首先从片库单元2取片，放到预对准单元1。经过预对准单元1预对准后，硅片交接机构5套筒A1旋转将上片片叉B1运动至预对准单元1上的预对准交接位，预对准单元1释放真空，套筒A1的上片片叉B1吸附硅片并顺时针运动到暂缓（Park）位6，准备交接。交接过程中工件台上的顶针（E-pin）运动到上片片叉B1的交接高度，顶针用于硅片的吸附支撑，上片片叉B1从Park位顺时针运动到工件台位，E-pin打开真空，上片片叉B1关闭真空，E-pin运动到高位，吸附硅片，机械手回到Park位6。在工件台承载硅片曝光过程中，硅片交接机构5的上片片叉B2将预对准后的硅片运送到Park位6等待上片。等待第一个硅片曝光完成后，硅片交接机构5的下片片叉B3逆时针运动到工件台位，E-pin将硅片交接到下片片叉B3上，同时硅片交接机构5的上片片叉B2顺时针旋转90度运动到工件台位，E-pin运动到上片片叉B2的交接高度，完成硅片交接。

图4是本发明硅片快速交接装置片叉与预对准交接示意图。为了保证硅片交接机构5与预对准单元1和工件台8的顺利交接，预对准单元1完成预对准功能后，定向旋转单元1A吸附将硅片7升高到交接高位，硅片交接机构5的片叉B1由于片叉真空吸盘5A与片叉固定机构5B在垂向上存在一定空隙，允许硅片交接机构5通过旋转运动穿过硅片7停留在交接位。此时，预对准单元1的定向旋转单元1A降低到预对准交接位，硅片交接机构5利用片叉吸盘4A吸附硅片7。同时，预对准单元1中的定向旋转单元1A释放真空，降低到交接低位，完成硅片交接。同理，硅片交接结构5与工件台完成硅片交接。

本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。