晶片装载装置及装载方法与流程

1.本发明涉及半导体晶圆加工技术领域，尤其涉及一种晶片装载装置及装载方法。


背景技术：

2.晶片以夹具(托盘、密封圈、盖板)为承载，然后进入icp工艺腔室进行刻蚀；夹具同时承载7—9个晶片；夹具底部保留有通道供通入氦气冷却晶片、提升工艺。
3.现有技术中，晶片装入夹具环节为纯人工操作，具体包括以下步骤：在托盘上方套上晶片定位器、真空吸笔吸取晶片放入定位器槽内、小心取下定位器、缓慢准确套上盖板、固定并翻转180度、在托盘底部打上螺丝(＞30个)、翻转180度取下夹具系统待用。此环节过程繁琐、效率低、易发生晶片偏移与污染、对操作者素质要求高。
4.所以，亟需一种晶片装载装置及装载方法，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.基于以上所述，本发明的目的在于提供一种晶片装载装置及装载方法，装载精度更好，效率更高，同时结构更加紧凑。
6.为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
7.晶片装载装置，包括：
8.装载固定系统，包括装载执行件和固定执行件，所述装载执行件能将晶片装载于载具组件，所述固定执行件能固定装载后的所述载具组件；
9.转换工作台，其上设置有与所述装载执行件对应的装载工位和与所述固定执行件对应的固定工位，所述转换工作台转动设置，以将置于所述装载工位和所述固定工位的所述载具组件转换位置；
10.传送系统，设置于所述转换工作台的一侧，包括承载架和传送执行件，所述传送执行件能将所述承载架上空载的所述载具组件放置于所述固定工位，并将所述固定工位装载后且固定后的所述载具组件放置于所述承载架；
11.晶片定位系统，被配置为能定位所述晶片，以为所述装载执行件提供定位后的所述晶片。
12.作为一种晶片装载装置的优选方案，所述载具组件包括载具本体和盖板，所述晶片装载装置还包括盖板取放系统，所述盖板取放系统能在装载所述晶片前取下所述盖板，并在装载后扣合所述盖板。
13.作为一种晶片装载装置的优选方案，所述晶片装载装置还包括固定件供给系统，设置于所述固定执行件的一侧，所述固定件供给系统能为所述固定执行件供给固定件。
14.作为一种晶片装载装置的优选方案，所述晶片装载装置还包括晶片供给系统，所述晶片供给系统包括晶片放置台和晶片取放件，所述晶片放置于所述晶片放置台，所述晶片取放件能在所述晶片放置台上取下所述晶片，并放置于所述晶片定位系统。
15.作为一种晶片装载装置的优选方案，所述转换工作台上设置有与所述装载工位和
所述固定工位对应的通孔，所述转换工作台升降设置，所述转换工作台升起以支撑所述载具组件，或下降以将所述载具组件放置于所述装载工位和所述固定工位。
16.作为一种晶片装载装置的优选方案，所述承载架设置有两个，两个所述承载架分别设置于所述传送执行件的两侧，其中一个所述承载架用于放置空载的所述载具组件，另一个所述承载架用于放置装载后的所述载具组件。
17.作为一种晶片装载装置的优选方案，所述装载工位和所述固定工位被配置为均能以预设角度旋转。
18.作为一种晶片装载装置的优选方案，所述晶片定位系统包括定位工位、背光件和定位相机，所述晶片放置于所述定位工位，所述背光件设置于所述定位工位的一侧，所述定位相机设置于所述定位工位远离所述背光件的一侧，所述定位相机被配置为能获取所述背光件经由所述晶片的定位边的光线。
19.作为一种晶片装载装置的优选方案，所述晶片定位系统还包括调节模块，所述调节模块被配置为能转动所述晶片，以将所述晶片的定位边朝向预设方向。
20.一种晶片装载方法，采用如上任一方案所述的晶片装载装置，所述晶片装载方法包括：
21.传送执行件将承载架上空载的载具组件放置于转换工作台的固定工位；
22.转换工作台转动，将置于固定工位空载的载具组件转换至装载工位；
23.装载执行件将晶片定位系统定位后的晶片装载于空载的载具组件；
24.转换工作台转动，将置于装载工位装载后的载具组件转换至固定工位；
25.固定执行件固定装载后的载具组件；
26.传送执行件将固定后的载具组件放置于承载架。
27.本发明的有益效果为：
28.本发明通过设置承载架用于盛放空载和装载后的载具组件；通过设置传送执行件，用于将承载架上空载的载具组件放置于转换工作台上的固定位；通过将转换工作台转动设置，能将装载工位和固定工位的载具组件转换位置；转换位置后空载的载具组件置于装载工位，装载执行件将晶片定位系统提供定位后的晶片依次放置于载具组件；放置完成后，转换工作台转动，此时装载后的载具组件转换至固定工位，固定执行件对装载后的载具组件进行固定；最后，再由传送执行件将装载后且固定后的载具组件传送回承载架。晶片装载装置的工作效率更高，装载和固定的精度更好，同时晶片装载装置的结构更加紧凑，有效地缩小了部件体积，进而缩小了整个装置的占用空间，以更加便于装置的运输以及车间内的空间利用。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
30.图1是本发明具体实施方式提供的晶片装载装置的示意图。
31.图中：
32.1、装载固定系统；11、装载执行件；12、固定执行件；
33.2、转换工作台；21、装载工位；22、固定工位；
34.3、传送系统；31、承载架；32、传送执行件；
35.4、晶片定位系统；
36.5、盖板取放系统；
37.6、固定件供给系统；
38.7、晶片供给系统；71、放置台；72、晶片取放件。
具体实施方式
39.下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
40.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，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。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
41.除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
42.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
43.如图1所示，本实施方式提供一种晶片装载装置，该晶片装载装置包括装载固定系统1、转换工作台2、传送系统3和晶片定位系统4，装载固定系统1包括装载执行件11和固定执行件12，装载执行件11能将晶片装载于载具组件，固定执行件12能固定装载后的载具组件；转换工作台2上设置有与装载执行件11对应的装载工位21和与固定执行件12对应的固定工位22，转换工作台2转动设置，以将置于装载工位21和固定工位22的载具组件转换位置；传送系统3设置于转换工作台2的一侧，包括承载架31和传送执行件32，传送执行件32能将承载架31上空载的载具组件放置于固定工位22，并将固定工位22装载后且固定后的载具组件放置于承载架31；晶片定位系统4被配置为能定位晶片，以为装载执行件11提供定位后的晶片。
44.通过设置承载架31用于盛放空载和装载后的载具组件；通过设置传送执行件32，用于将承载架31上空载的载具组件放置于转换工作台2上的固定位；通过将转换工作台2转动设置，能将装载工位21和固定工位22的载具组件转换位置；转换位置后空载的载具组件置于装载工位21，装载执行件11将晶片定位系统4提供定位后的晶片依次放置于载具组件；放置完成后，转换工作台2转动，此时装载后的载具组件转换至固定工位22，固定执行件12对装载后的载具组件进行固定；最后，再由传送执行件32将装载后且固定后的载具组件传
送回承载架31。晶片装载装置的工作效率更高，装载和固定的精度更好，同时晶片装载装置的结构更加紧凑，有效地缩小了部件体积，进而缩小了整个装置的占用空间，以更加便于装置的运输以及车间内的空间利用。
45.作为一种晶片装载装置的可选方案，承载架31设置有两个，两个承载架31分别设置于传送执行件32的两侧，优选地，两个承载架31相对于传送执行件32对称设置。其中一个承载架31用于放置空载的载具组件，另一个承载架31用于放置装载后的载具组件，每个承载架31均上下依次设置有多个承载位，两个承载架31的承载位对应设置。进一步地，每个承载位均能放置一个载具组件，同时每个承载位还设置有承载感应器和防撞感应器等，仅有在多个感应器均状态正确时，才可以进行对载具组件的传送动作。
46.本实施例中，传送执行件32设置为机械手，机械手包括x轴模块、z轴模块和θ轴模块，在传送载具组件时，三轴相应的模块联动实现对载具组件的传送。示例性地，每轴均通过伺服电机驱动，并可以通过皮带或丝杠等结构传动。具体地，x轴模块包括x1轴和x2轴，其中x1轴可以实施可调试行程，x2轴可以实施固定行程。z轴分为z1轴和z2轴，z2轴按z1轴行走的行程比例运行，θ轴可实施360度旋转。这样设计实现了传送执行件32更小体积，同时使得传送执行件32的调试更加灵活。优选地，传送执行件32的执行末端还设置有载具固定模块和脱落检测模块，分别用于对载具组件的夹持固定以及检测，保证了对载具组件传送的可靠性，同时有效地防止载具组件的脱落。
47.作为一种晶片装载装置的可选方案，晶片装载装置还包括晶片供给系统7，晶片供给系统7被配置为能为晶片定位系统4供给晶片。具体地，晶片供给系统7包括晶片放置台71和晶片取放件72，晶片放置台71用于盛放晶片，晶片取放件72能在晶片放置台71上取下晶片，并放置于晶片定位系统4。
48.进一步地，晶片放置台71设置为弧形，晶片取放件72设置于弧形的晶片放置台71的内侧。如此设置，有利于减少晶片取放件72的取放距离和取放时间，有效地提高了取放晶片的效率。可选地，晶片放置台71设置有多层，每层均设置有多个放置位。示例性地，晶片放置台71设置有上下两层，每层10个放置位，共20个放置位。优选地，放置位可兼容多种尺寸的晶片，以提高晶片装载装置的适用范围和通用性。另外，每个放置位均有卡塞和位移感应器，避免晶片取放件72发生碰撞，进而保证晶片取放件72能正常取放晶片。
49.本实施例中，晶片取放件72设置为机械手，机械手包括x轴模块、z轴模块、θ轴模块和旋转模块，在取放晶片时，三轴相应的模块联动实现对晶片的取放，旋转模块用于晶片的反片。示例性地，每轴均通过伺服电机驱动，并可以通过皮带或丝杠等结构传动。
50.优选地，晶片取放件72还设置有扫描感应器，扫描感应器能用于扫描处于放置位的晶片的位置和晶片的数量，便于晶片装载装置整体的控制。示例性地，晶片取放件72设置有负压管道，通过负压实现对晶片的取放，有利于减少对晶片的损伤。
51.作为一种晶片装载装置的可选方案，晶片定位系统4包括定位工位、背光件和定位相机，晶片被晶片取放件72放置于定位工位，背光件设置于定位工位的一侧，定位相机设置于定位工位远离背光件的一侧，定位相机被配置为能获取背光件经由晶片的定位边的光线。由于晶片的定位边处光线可以透过，所以通过背光件和定位相机可以实现晶片的定位，相较于现有技术中对晶片的机械定位，一方面减少对晶片的损伤，另一方面定位精度更高，进而可以使用细密封圈(直径1200μm)，以提高晶片放置台71面积使用率。
52.进一步地，晶片定位系统4还包括调节模块，调节模块被配置为能转动晶片，以将晶片的定位边朝向预设方向。值得说明的是，晶片定位系统4还可以不设置调节模块，通过晶片取放件72或装载执行件11实现对晶片方向的调节。
53.作为一种晶片装载装置的可选方案，转换工作台2上的装载工位21和固定工位22对称设置，转换工作台2上还设置有与装载工位21和固定工位22对应的通孔，转换工作台2升降设置，转换工作台2升起以支撑载具组件，然后转换工作台2转动，以交换装载工位21和固定工位22上的载具组件的位置，接下来转换工作台2下降以将载具组件放置于装载工位21和固定工位22，以完成将置于装载工位21和固定工位22的载具组件转换位置。
54.具体地，转换工作台2升降和旋转分别通过x轴模块和θ轴模块实现，x轴模块可以为皮带和丝杠传动，θ轴模块可以为直驱电机带减速装置运行。转换工作台2的360度旋转能快速循环切换载具组件，实现了流水自动化晶片装载过程。
55.作为一种晶片装载装置的可选方案，载具组件包括载具本体和盖板，载具本体用于放置晶片，盖板扣合于载具本体上。相应地，晶片装载装置还包括盖板取放系统5，当空载的载具组件被转换至装载工位21后，盖板取放系统5取下盖板，便于装载执行件11向载具本体内放置晶片；待载具本体上的多个晶片均放置完成后，盖板取放系统5扣合盖板。再盖板取放系统5扣合后盖板后，转换工作台2再转动，以将转载完晶片和扣合盖板后的载具组件转换至固定工位22，以将盖板和载具本体固定。
56.具体地，盖板取放系统5包括升降轴模块和平移轴模块，分别用于驱动负压吸盘升降以及平移，以实现对盖板的取下和扣合。示例性地，每轴均通过伺服电机驱动，并可以通过皮带或丝杠等结构传动。盖板取放系统5还包括负压吸盘，负压吸盘用于吸附盖板。优选地，盖板取放系统5还包括取放盖识别模块，具体包括ccd相机，在取下盖板前采集、定位和标定位置信息，在需要扣合盖板后再次采集位置信息，通过两次位置信息的对比，以保证扣合盖板的准确性。
57.作为一种晶片装载装置的可选方案，装载工位21和固定工位22被配置为均能以预设角度旋转。旋转可以通过直驱电机，以实现置于装载工位21或固定工位22上的载具组件360度旋转。进一步地，每次旋转预设角度与载具组件上的放片位置以及待固定的位置相关，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。
58.进一步地，装载工位21上设置有负压固定模块，通过设置负压固定模块，用于固定载具本体，便于盖板取放系统5对盖板的取放，同时在转载执行件执行转载晶片以及固定执行件12固定盖板时保证载具本体的稳定。
59.优选地，装载工位21还设置有定位模块，定位模块包括ccd相机和背光组件，背光组件可以设置光强。在盖板取放系统5取下盖板之前，ccd相机采集载具组件的影像并进行分析定位，随后盖板取放系统5取下盖板；在装载执行件11装载晶片时，ccd相机采集每个放片位置的影像并进行分析定位，以实现更加精准的装载晶片；另外在转载扣合盖板后，ccd相机还能采集盖板的影响并分析定位，以便后续固定执行件12固定盖板时的准确性。
60.本实施例中，晶片装载装置还包括固定件供给系统6，设置于固定执行件12的一侧，固定件供给系统6能为固定执行件12供给固定件。示例性地，固定件为螺钉，固定件供给系统6内存储有大量螺钉，同时固定件供给系统6在供给螺钉时还可以对螺钉进行排列、定位。优选地，固定件供给系统6还包括计数器和不足感应器，分别对安装的螺钉数以及剩余
的螺钉进行监测，以保证供给螺钉的可靠性。
61.具体地，固定工位22设置有对中模块，以将载具组件定位于固定工位22。可选地对中模块通过三爪定位气缸定位，三爪定位气缸一方面可以将载具组件对中设置，另一方面用于固定载具组件，便于在固定时载具组件的稳定，有效地避免了载具组件发生位置导致装载或固定的失败。
62.本实施方式还公开一种晶片装载方法，采用如上任一方案所述的晶圆装载装置，晶片装载方法包括：传送执行件32将空载的载具组件由承载架31传送至转换工作台2的固定工位22；转换工作台2转动，将该空载的载具组件转换至装载工位21；盖板取放系统5取下载具组件的盖板；晶片供给系统7向晶片定位系统4供给晶片，晶片定位系统4对晶片进行定位；装载执行件11将定位后的晶片放置于载具本体；盖板取放系统5扣合载具组件的盖板；转换工作台2转动，将该装载后的载具组件转换至固定工位22；固定件供给系统6为固定执行件12供给固定件，固定执行件12固定载具组件的盖板；最后传送执行件32装载后且固定好的载具组件由转换工作台2的固定工位22传送至承载架31。
63.以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。