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CN110752169B - 一种晶圆处理装置和上下料方法 - Google Patents

一种晶圆处理装置和上下料方法 Download PDF

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CN110752169B CN201911001569.9A CN201911001569A CN110752169B CN 110752169 B CN110752169 B CN 110752169B CN 201911001569 A CN201911001569 A CN 201911001569A CN 110752169 B CN110752169 B CN 110752169B
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Abstract

本发明提供一种晶圆处理装置和上下料方法，装置包括：承载结构，承载结构包括设有反射区域的承载盘；检测结构，检测结构用于向承载盘投射光线，承载盘上的反射区域接收到投射的光线后反射出反射光线，检测结构根据接收到的反射光线检测承载盘的位置信息；机械臂，机械臂用于从承载盘中拾取晶圆，或将晶圆放置到承载盘中；控制结构，控制结构用于根据位置信息控制机械臂拾取或放置晶圆。本发明的晶圆处理装置，通过承载盘上的反射区域反射出的反射光线，能准确地识别承载盘或晶圆的位置，控制结构根据位置信息控制机械臂拾取或放置晶圆，完成晶圆上料或卸载，避免操作人员对硅片边缘造成磕碰，提高硅片良率，减少人力消耗，提高作业效率。

Description

一种晶圆处理装置和上下料方法
技术领域
本发明涉及晶圆领域，具体涉及一种晶圆处理装置和上下料方法。
背景技术
研磨设备和抛光设备均由操作人员手动作业进行硅片的取放，该过程中操作人员可能对硅片边缘造成磕碰，影响硅片的良率，大大消耗人力资源，并影响作业效率，存在安全风险。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种晶圆处理装置和上下料方法，用以解决现有研磨设备和抛光设备均由操作人员手动作业进行硅片的取放，该过程中操作人员易对硅片边缘造成磕碰，影响硅片的良率，影响作业效率的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
第一方面，根据本发明实施例的晶圆处理装置，包括：
承载结构，所述承载结构包括设有反射区域的承载盘；
检测结构，所述检测结构用于向所述承载盘投射光线，所述承载盘上的所述反射区域接收到投射的光线后反射出反射光线，所述检测结构根据接收到的所述反射光线检测所述承载盘的位置信息；
机械臂，所述机械臂用于从所述承载盘中拾取晶圆，或者将晶圆放置到所述承载盘中；
控制结构，所述控制结构用于根据所述位置信息控制所述机械臂拾取或放置晶圆。
其中，所述承载结构还包括：
外销环和内销环，所述外销环与所述内销环同轴设置，所述外销环与所述内销环之间设有至少一个承载盘，所述外销环与所述内销环可旋转以驱动所述承载盘转动，每个所述承载盘上分别设有至少一个用于承载晶圆的内圆环。
其中，所述检测结构设置于所述承载盘的上方，且所述检测结构绕所述承载盘的轴线可旋转。
其中，所述检测结构包括：
激光发射器，用于向所述承载盘投射光线；
接收器，用于接收所述承载盘上的所述反射区域反射出的反射光线；
处理器，用于根据接收到的所述反射光线获取所述承载盘的位置信息。
其中，还包括：
第一储存结构，用于储存晶圆；
所述控制结构用于当一承载盘停至第一预设位置时，控制所述机械臂拾取所述第一储存结构中的晶圆并将拾取的晶圆放置于所述一承载盘中。
其中，所述机械臂包括：
夹取结构，用于夹取或放置所述晶圆，所述控制结构用于根据所述位置信息控制所述夹取结构夹取或放置晶圆；
吸附结构，用于吸附或放置所述晶圆，所述控制结构用于根据所述位置信息控制所述吸附结构拾取或放置晶圆。
其中，还包括：
第二储存结构，用于放置晶圆；
所述控制结构用于当一承载盘停至第二预设位置时，控制所述机械臂拾取所述一承载盘中的晶圆并将拾取的晶圆转移至所述第二储存结构中。
其中，还包括：
传输车，所述传输车内设有用于盛装水的储存槽；
所述控制结构用于控制所述机械臂拾取所述第二储存结构中的晶圆并将拾取的晶圆放置于所述储存槽中。
其中，还包括：
研磨结构，用于研磨所述承载盘上的晶圆。
第二方面，根据本发明实施例的晶圆的上下料方法，应用于上述实施例中所述的装置，包括以下步骤：
当承载盘停止时，控制所述检测结构绕所述承载盘的轴线可旋转并向所述承载盘投射光线；
根据所述承载盘上的所述反射区域反射出的反射光线获取所述承载盘的位置信息；
根据所述位置信息控制所述机械臂从所述承载盘中拾取晶圆，或者将晶圆放置到所述承载盘中。
其中，装置还包括：第一储存结构，用于储存晶圆；所述控制结构用于当一承载盘停至第一预设位置时，控制所述机械臂拾取所述第一储存结构中的晶圆并将拾取的晶圆放置于所述一承载盘中；
当一承载盘停至第一预设位置时，控制所述机械臂拾取所述第一储存结构中的晶圆并将拾取的晶圆放置于所述一承载盘中。
其中，晶圆处理装置还包括：
第二储存结构，用于放置晶圆；
所述控制结构用于当一承载盘停至第二预设位置时，控制所述机械臂拾取所述一承载盘中的晶圆并将拾取的晶圆转移至所述第二储存结构中；
当一承载盘停至第二预设位置时，控制所述机械臂拾取所述一承载盘中的晶圆并将拾取的晶圆转移至所述第二储存结构中。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
根据本发明的晶圆处理装置，承载结构包括设有反射区域的承载盘；检测结构用于向承载盘投射光线，承载盘上的反射区域接收到投射的光线后反射出反射光线，检测结构根据反射光线检测承载盘的位置信息；控制结构根据位置信息控制机械臂拾取或放置晶圆。通过承载盘上的反射区域接收到投射的光线后反射出反射光线，能够准确地识别承载盘的位置，进而识别晶圆的位置，然后，通过控制结构根据位置信息控制机械臂拾取或放置晶圆，从而实现晶圆的拾取、放置以使得晶圆得到转移，可以完成晶圆的上料或卸载，该过程中不需要操作人员操作，避免操作人员对硅片边缘造成磕碰，提高硅片的良率，减少人力资源的消耗，提高作业效率。
附图说明
图1为本发明实施例的晶圆处理装置的一个工作示意图；
图2为本发明实施例的晶圆处理装置的另一个工作示意图；
图3为本发明实施例的晶圆处理装置中承载盘的一个示意图。
附图标记
承载盘10；反射区域11；外销环12；内销环13；
盘牙检测器14；盘牙15；
机械臂20；夹取结构21；吸附结构22；
激光发射器30；晶圆31；
第一储存结构40；
第二储存结构50；
传输车60。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面具体描述根据本发明实施例的晶圆处理装置。
如图1至图3所示，根据本发明实施例的晶圆处理装置包括：承载结构，承载结构包括设有反射区域11的承载盘10；检测结构，所述检测结构用于向承载盘10投射光线，承载盘10上的反射区域11接收到投射的光线后反射出反射光线，所述检测结构根据接收到的所述反射光线检测承载盘10的位置信息；机械臂20，机械臂20用于从承载盘10中拾取晶圆，或者将晶圆放置到承载盘10中；控制结构，所述控制结构用于根据所述位置信息控制机械臂20拾取或放置晶圆。
也就是说，晶圆处理装置主要由承载结构、检测结构、机械臂20和控制结构构成，承载结构可以包括设有反射区域11的承载盘10，反射区域11可以为圆形、三角形或正方形等，可以为圆形的反射点，反射区域11可以为内部涂有反射涂层的有机透明材料(比如聚氯乙烯、聚乙烯)层，然后将有机透明材料层内嵌至承载盘上，承载盘上可以有多个(比如，3个以上)圆形反射点。承载盘10可以具有多个，比如三个或五个，每个承载盘10上可以对应设有一个反射区域11；检测结构可以用于向承载盘10投射光线，承载盘10上的反射区域11能够接收到投射的光线，承载盘10上的反射区域11接收到投射的光线后反射出反射光线，检测结构能够接收到反射光线，通过接收到的反射光线可以获取反射区域11的位置，由于反射区域11在承载盘10上位置固定，反射区域11和承载盘10之间对应的位置关系，可以根据反射区域11的位置获取承载盘10的位置。
晶圆在承载盘10上的位置也固定，晶圆与承载盘10之间也存在对应的位置关系，因此，检测结构可以根据反射光线检测承载盘10的位置，也可以获取承载盘10上晶圆的位置；机械臂20可以用于从承载盘10中拾取晶圆，或者将晶圆放置到承载盘10中；控制结构可以用于根据位置信息控制机械臂20拾取或放置晶圆。通过位置信息可以准确地获取承载盘或晶圆的位置，使得控制结构可以根据位置信息控制机械臂20拾取或放置晶圆，以便于转移晶圆。
根据本发明的晶圆处理装置，通过承载盘上的反射区域接收到投射的光线后反射出反射光线，能够准确地识别承载盘的位置，进而识别晶圆的位置，然后，通过控制结构根据位置信息控制机械臂拾取或放置晶圆，从而实现晶圆的拾取、放置以使得晶圆得到转移，可以完成晶圆的上料或卸载，该过程中不需要操作人员操作，避免操作人员对硅片边缘造成磕碰，提高硅片的良率，减少人力资源的消耗，提高作业效率。
在本发明的一些实施例中，如图3所示，承载结构还可以包括外销环12和内销环13，外销环12与内销环13同轴设置，外销环12与内销环13之间设有至少一个承载盘，外销环12与内销环13可旋转以驱动承载盘10转动，每个承载盘10上分别设有至少一个用于承载晶圆的内圆环。也即是，承载结构还可以包括外销环12和内销环13，外销环12与内销环13可以同轴设置，外销环12与内销环13之间可以设有至少一个承载盘10，比如，可以设有三个承载盘10，外销环12与内销环13可旋转，以驱动承载盘10转动，进而可以实现晶圆的研磨或抛光，每个承载盘10上可以分别设有至少一个用于承载晶圆的内圆环，可以将晶圆放置于内圆环上，内圆环与识别标识11、承载盘10之间的位置关系确定。可以在一个承载盘10上设有多个内圆环，每个内圆环可以对应设有一个反射区域，每个反射区域与对应的内圆环的位置关系确定，通过反射区域可以获取对应的内圆环的位置。
在本发明的另一些实施例中，如图1和图2所示，检测结构可以设置于承载盘10的上方，且检测结构绕承载盘10的轴线可旋转，通过检测结构的旋转可以向反射区域投射光线，以便能够获取反射区域的位置。承载盘10上具有多个反射区域11时，可以设有多个检测结构，当承载盘10和检测结构都停止转动时，一个承载盘10在预定位置时，该承载盘10上的每个反射区域11分别对应一个检测结构，以便准确快速地检测反射区域11的位置信息，进而准确地获取承载盘或晶圆的位置。一个承载盘10上可以设有多个反射区域，多个反射区域可以沿承载盘10的周向均匀间隔开设置，每个反射区域可以对应一个用于放置晶圆的内圆环。可以将多个检测结构设在一个支架上，每个检测结构对应一个反射区域，通过支架带动检测结构绕一个承载盘10的轴线旋转，当一个检测结构旋转到一个反射区域的正上方时，反射区域能够接收到检测结构发出的光线并反射出反射光线，进而获取承载盘或晶圆的位置。
当一承载盘10停至预定位置时，可以通过检测结构向该承载盘10投射光线，承载盘10上的反射区域11接收到投射的光线后反射出反射光线，检测结构根据接收到的反射光线检测承载盘10的位置；机械臂20，机械臂20用于从承载盘10中拾取晶圆，或者将晶圆放置到承载盘10中；控制结构，所述控制结构用于根据位置信息控制机械臂20拾取或放置晶圆。当承载盘10上的反射区域11与检测结构不对应时，反射区域11不能接收到检测结构投射的光线，此时，检测结构可以绕承载盘10的轴线旋转，当旋转到检测结构与反射区域11对应的位置时，反射区域11能够接收到检测结构向反射区域11投射光线，进而能够根据接收到的反射光线获取反射区域的位置。
如图3所示，晶圆处理装置还可以包括盘牙检测器14，盘牙检测器14可以邻近承载盘10的外周设置，盘牙检测器14可以用于当检测到一承载盘10的盘牙15时确定该承载盘10停至预定位置，摄像结构31可以获取该承载盘10的图像。为了更加准确定判定承载盘10的位置，可以通过盘牙检测器14来检测指定盘牙，进而准确判断承载盘的位置。
在一些实施例中，检测结构可以包括激光发射器30、接收器和处理器，其中，接收器和处理器可以集成在激光发射器30上，激光发射器30可以用于向承载盘10投射光线，激光发射器30绕承载盘10的轴线可旋转，接收器可以用于接收承载盘10上的反射区域11反射出的反射光线，激光发射器30可以与接收器一起绕承载盘10的轴线旋转，处理器可以根据反射光线获取承载盘10的位置。
在另一些实施例中，如图1所示，晶圆处理装置还可以包括第一储存结构40，第一储存结构40可以用于储存晶圆；控制结构用于当一承载盘10停至第一预设位置时，控制机械臂20拾取第一储存结构40中的晶圆，并将拾取的晶圆放置于该承载盘10中。也即是，可以先将晶圆放置于第一储存结构40中，当需要研磨晶圆时，可以通过检测结构检测承载盘10上的反射区域11的位置信息，可以根据位置信息来获取该承载盘10的位置，从而使得控制结构控制机械臂20从第一储存结构40中拾取晶圆，并将拾取的晶圆准确地放置于承载盘10中。
根据一些实施例中，机械臂20可以包括夹取结构21和吸附结构22，其中，夹取结构21可以用于夹取或放置所述晶圆，控制结构用于根据位置信息控制夹取结构21夹取或放置晶圆；吸附结构22可以用于吸附或放置晶圆，控制结构用于根据位置信息控制吸附结构22拾取或放置晶圆。
也就是说，机械臂20可以包括夹取结构21和吸附结构22，夹取结构21可以用于夹取或放置晶圆，控制结构可以用于根据位置信息控制夹取结构21拾取或放置晶圆，比如，夹取结构21可以从第一储存结构40中夹取晶圆，通过机械臂20将夹取的晶圆转移至指定位置时，控制结构可以控制夹取结构21放置晶圆于指定位置。吸附结构22可以用于吸附或放置晶圆，控制结构可以用于根据位置信息控制吸附结构22拾取或放置晶圆，比如，晶圆在承载盘10中时，晶圆不易被夹取，可以通过吸附来拾取晶圆，可以通过真空吸附，吸附结构22可以包括吸附盘，吸附盘可以与真空装置连通，通过吸附盘来吸附晶圆，便于将晶圆从承载盘10上拾取，避免由于夹取晶圆导致的对晶圆的损伤。
根据另一些实施例，如图2所示，晶圆处理装置还可以包括第二储存结构50，第二储存结构50可以用于放置晶圆；控制结构可以用于当一承载盘10停至第二预设位置时，控制机械臂20拾取该承载盘10中的晶圆，并将拾取的晶圆转移至第二储存结构50中。比如，晶圆研磨结束后，承载盘10停止转动，承载盘10转动预定的位置后可以通过机械臂20拾取承载盘10中的晶圆，使得机械臂20能够准确地拾取晶圆，并将拾取的晶圆转移至第二储存结构50中。
在本发明的一些实施例中，如图2所示，晶圆处理装置还可以包括传输车60，传输车60内设有用于盛装水的储存槽；控制结构用于控制机械臂20拾取第二储存结构50中的晶圆并将拾取的晶圆放置于储存槽中。可以在晶圆研磨结束后，承载盘10停止转动，可以通过机械臂20拾取承载盘10中的晶圆，然后将拾取的晶圆转移至第二储存结构50中，再通过控制结构控制机械臂20拾取第二储存结构50中的晶圆，并将拾取的晶圆放置于储存槽中，储存槽中可以装有水或溶液，以便将晶圆置于水或溶液中，防止晶圆受到污染或损害，避免晶圆表面干燥。
可选地，晶圆处理装置还可以包括研磨结构，研磨结构可以用于研磨承载盘10上的晶圆，研磨结构可以设置于承载盘10的上方。
本发明实施例还提供一种晶圆的上下料方法，应用于上述实施例所述的装置，包括以下步骤：当承载盘10停止时，控制检测结构绕承载盘10的轴线旋转并向承载盘10投射光线；根据承载盘10上的反射区域11反射出的反射光线获取承载盘10的位置信息；根据所述位置信息控制机械臂20从承载盘10中拾取晶圆，或者将晶圆放置到承载盘10中。
当承载盘10停止时，可以控制检测结构绕承载盘10的轴线旋转并向承载盘10投射光线，承载盘10上的反射区域11能够接收到投射的光线，承载盘10上的反射区域11接收到投射的光线后反射出反射光线，检测结构能够接收到反射光线，通过反射光线可以获取反射区域11的位置，由于反射区域11在承载盘10上位置固定，反射区域11和承载盘10之间对应的位置关系，可以根据反射区域11的位置获取承载盘10的位置，晶圆在承载盘10上的位置也固定，晶圆与承载盘10之间也存在对应的位置关系，因此，可以通过检测结构根据反射光线检测承载盘10的位置，也可以获取承载盘10上晶圆的位置，机械臂20可以拾取或放置晶圆；控制结构可以根据位置信息控制机械臂20拾取或放置晶圆。
通过位置信息可以准确地获取承载盘或晶圆的位置，使得控制结构可以根据位置信息控制机械臂20拾取或放置晶圆，以便于转移晶圆。通过承载盘上的反射区域接收到投射的光线后反射出反射光线，能够准确地识别承载盘的位置，进而识别晶圆的位置，然后，通过控制结构根据位置信息控制机械臂拾取或放置晶圆，从而实现晶圆的拾取、放置以使得晶圆得到转移，可以完成晶圆的上料或卸载，该过程中不需要操作人员操作，避免操作人员对硅片边缘造成磕碰，提高硅片的良率，减少人力资源的消耗，提高作业效率。
在本发明的一些实施例中，晶圆处理装置还可以包括第一储存结构40，第一储存结构40用于储存晶圆，控制结构用于当一承载盘10停至第一预设位置时，控制机械臂拾取第一储存结构40中的晶圆并将拾取的晶圆放置于该承载盘10中。也即是，当一承载盘10停至第一预设位置时，控制机械臂20拾取第一储存结构40中的晶圆并将拾取的晶圆放置于该承载盘10中。
在本发明的另一些实施例中，晶圆处理装置还可以包括第二储存结构50，第二储存结构50可以用于放置晶圆；控制结构用于当一承载盘10停至第二预设位置时，控制机械臂20拾取该承载盘10中的晶圆，并将拾取的晶圆转移至第二储存结构50中。也即是，当一承载盘10停至第二预设位置时，控制机械臂20拾取该承载盘10中的晶圆并将拾取的晶圆转移至第二储存结构50中，使得晶圆能够通过机械臂20自动从承载盘10中转移至第二储存结构50中，不需要人工操作，效率高。
除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
以上所述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技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种晶圆处理装置，其特征在于，包括：
承载结构，所述承载结构包括设有反射区域的承载盘；
检测结构，所述检测结构用于向所述承载盘投射光线，所述承载盘上的所述反射区域接收到投射的光线后反射出反射光线，所述检测结构根据接收到的所述反射光线检测所述承载盘的位置信息；
机械臂，所述机械臂用于从所述承载盘中拾取晶圆，或者将晶圆放置到所述承载盘中；
控制结构，所述控制结构用于根据所述位置信息控制所述机械臂拾取或放置晶圆；
所述检测结构设置于所述承载盘的上方，且所述检测结构绕所述承载盘的轴线可旋转；
每个所述检测结构对应一个所述反射区域。
2.根据权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述承载结构还包括：
外销环和内销环，所述外销环与所述内销环同轴设置，所述外销环与所述内销环之间设有至少一个承载盘，所述外销环与所述内销环可旋转以驱动所述承载盘转动，每个所述承载盘上分别设有至少一个用于承载晶圆的内圆环。
3.根据权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述检测结构包括：
激光发射器，用于向所述承载盘投射光线；
接收器，用于接收所述承载盘上的所述反射区域反射出的反射光线；
处理器，用于根据接收到的所述反射光线获取所述承载盘的位置信息。
4.根据权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，还包括：
第一储存结构，用于储存晶圆；
所述控制结构用于当一承载盘停至第一预设位置时，控制所述机械臂拾取所述第一储存结构中的晶圆并将拾取的晶圆放置于所述一承载盘中。
5.根据权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述机械臂包括：
夹取结构，用于夹取或放置所述晶圆，所述控制结构用于根据所述位置信息控制所述夹取结构夹取或放置晶圆；
吸附结构，用于吸附或放置所述晶圆，所述控制结构用于根据所述位置信息控制所述吸附结构拾取或放置晶圆。
6.根据权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，还包括：
第二储存结构，用于放置晶圆；
所述控制结构用于当一承载盘停至第二预设位置时，控制所述机械臂拾取所述一承载盘中的晶圆并将拾取的晶圆转移至所述第二储存结构中。
7.根据权利要求6所述的晶圆处理装置，其特征在于，还包括：
传输车，所述传输车内设有用于盛装水的储存槽；
所述控制结构用于控制所述机械臂拾取所述第二储存结构中的晶圆并将拾取的晶圆放置于所述储存槽中。
8.根据权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，还包括：
研磨结构，用于研磨所述承载盘上的晶圆。
9.一种晶圆的上下料方法，应用于如权利要求1-8中任一项所述的装置，其特征在于，包括以下步骤：
当承载盘停止时，控制检测结构绕所述承载盘的轴线可旋转并向所述承载盘投射光线；
根据所述承载盘上的所述反射区域反射出的反射光线获取所述承载盘的位置信息；
根据所述位置信息控制所述机械臂从所述承载盘中拾取晶圆，或者将晶圆放置到所述承载盘中。
10.根据权利要求9所述的方法，应用于如权利要求4所述的装置，其特征在于，当一承载盘停至第一预设位置时，控制所述机械臂拾取所述第一储存结构中的晶圆并将拾取的晶圆放置于所述一承载盘中。
11.根据权利要求9所述的方法，应用于如权利要求6所述的装置，其特征在于，当一承载盘停至第二预设位置时，控制所述机械臂拾取所述一承载盘中的晶圆并将拾取的晶圆转移至所述第二储存结构中。
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