CN102299050A

CN102299050A - 一种晶圆位置探测装置

Info

Publication number: CN102299050A
Application number: CN2011102185935A
Authority: CN
Inventors: 周亮; 方果
Original assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Current assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority date: 2011-08-01
Filing date: 2011-08-01
Publication date: 2011-12-28

Abstract

一种晶圆位置探测装置，包括推动器和放置于所述推动器上的晶圆盒，所述晶圆盒具有供取放晶圆的第一侧和与所述第一侧相对的第二侧；所述晶圆位置校准装置还包括一探测传感器，所述探测传感器由信号发射器和信号接收器两部分组成，所述信号发射器和所述信号接收器分别位于所述晶圆盒的两端，且所述信号发射器和所述信号接收器的连线无限接近所述第二侧的边缘侧。本发明晶圆位置探测装置通过增加探测传感器，实时判断晶圆避免晶圆盒中的晶圆边缘是否与晶圆盒第二侧边缘发生碰撞，从而避免因撞击而损坏晶圆，提高晶圆的生产良率和节约生产成本。

Description

一种晶圆位置探测装置

技术领域

本发明涉及一种半导体技术领域，特别涉及一种晶圆位置探测装置。

背景技术

标准机械界面(SMIF，Standard Mechanical Interface)技术是以“隔离技术”概念为中心。隔离技术指在通过将晶圆封闭在一个超洁净的环境中，同时放宽对这个封闭环境以外的洁净度要求来防止产品被污染。SMIF由三部分组成，用来封闭在制造过程中存储和运输盒装半导体晶圆的集装箱，即标准机械界面晶圆盒(SMIF-Pod)；用来打开SMIF-Pod的输入输出装置，即装载端口；和通过工艺系统实现装载端口整合的超洁净封闭式小型环境。操作员通过人工将SMIF-Pod送至装载端口；装载端口自动打开SMIF-Pod，除去盒子，并将其置于小型环境中。然后，内建于小型环境中的一个晶圆处理装置就会移动每片晶圆，使其与制程工艺系统接触。一旦制程步骤完成，晶圆就被放回盒子和SMIF-Pod，操作员人工再将其送往下一个步骤。

美国MRC(Materials Research Corporation)公司的IV system仪器是在对晶圆采用物理气相沉积的溅射工艺中使用，并没有应用SMIF技术。因为，美国MRC公司的IV system仪器中包括传输系统，该传输系统的晶圆盒和标准机械界面中的晶圆盒结构是不同的，在该传输系统中使用开放式晶圆盒(opencassette)。美国MRC公司的IV system仪器中传输系统包括基座、机械臂(robot)、机械手(blade)、夹具(clamp)、推动器(pusher)和开放式晶圆盒(open cassette)。

图1是一种立式状态的开放式晶圆盒结构示意图，如图1所示，开放式晶圆盒10的两侧内部设有多个平行的插槽口可水平容置多个晶圆，开放式晶圆盒12的第一侧13、第二侧14和底部19均有暴露在空气中的开口，开放式晶圆盒12第一侧13的开口比第二侧14的开口大，可供晶圆11的载出和载入操作。

推动器设置在以基座为圆心的径向位置上，所述推动器可以是一个或者是若干个，一个推动器的上面可以放置一个开放式晶圆盒，此时的开放式晶圆盒的第二侧和底部同时被安装在所述推动器上，这样开放式晶圆盒可以随推动器的移动呈现两种状态，分别为躺式状态和立式状态。图1所示的开放式晶圆盒10呈立式状态，此状态为向该开放式晶圆盒10载出晶圆11时的状态，此时的开放式晶圆盒10的第一侧13开口与基座相对。躺式状态的开放式晶圆盒与立式状态的开放式晶圆盒互呈90度。所述躺式状态为向开放式晶圆盒载入晶圆时的状态，此时的开放式晶圆盒的第一侧开口朝上，向晶圆盒载入晶圆时，晶圆根据自身的重力作用导致晶圆的边缘抵到该晶圆盒的第二侧。

基座上设置有可升降并且能够360度自由旋转的机械臂、在机械臂的顶端设置有可伸缩并且能够360度自由旋转的机械手，所述机械手在美国MRC公司的IVsystem仪器传输过程中起到承载晶圆的作用，图2A-图2C是本实施例MRC IVsystem仪器的传输装置中的机械手吸取晶圆的过程示意图，如图2A所示，机械手23的一面设置有多个气孔(图未示)，在机械手23吸取晶圆21的同时，气孔释放气体，在机械手23的不吸取晶圆21的一面还设置有可伸缩的夹具22。如图2B所示，机械手23主要以空气动力学的原理将晶圆21吸取至机械手23的一面，如图2C所示，当机械手23依靠空气动力学原理将晶圆21吸取后还需要夹具22向开放式晶圆盒的方向移动(如图2C箭头所示的方向)并将晶圆21夹住以进一步固定，可以使从开放式晶圆盒中载出的晶圆21在机械手23上更加稳定和牢固。

推动器将放置有晶圆的开放式晶圆盒由躺式状态移动至立式状态，此时的晶圆的边缘接触至开放式晶圆盒的第二侧，并且各晶圆的部分边缘已经从开放式晶圆盒的第二侧开口处露出(如图3所示)，当机械臂带动机械手伸入开放式晶圆盒中并将所述开放式晶圆盒中的某个晶圆载出之前，需要机械手上的夹具夹紧晶圆，夹具夹紧晶圆的时候会产生一个向开放式晶圆盒方向的水平推力来水平推动晶圆，使得该晶圆继续向开放式晶圆盒第二侧的方向移动，这样使原本边缘已接触开放式晶圆盒第二侧边缘的晶圆对开放式晶圆盒的第二侧边缘产生一个撞击力，此撞击力将会严重的损坏晶圆，并且使晶圆的杂质参数PD(particle)明显增大，造成晶圆的生产良率下降。所述杂质参数PD是衡量晶圆洁净度的参数，即以单位面积的晶圆最大允许的颗粒数即粒子计数浓度来衡量。理想洁净度的晶圆是在超真空中，粒子计数浓度为0，因此，晶圆的杂质参数PD越小，晶圆的洁净度就越好，晶圆越符合生产要求。

美国MRC公司的IV system的说明书《OEMGroup_MRC_Eclipse_Presentation》中，详细介绍了该仪器的传输系统操作的具体步骤，并不能解决当机械臂带动机械手伸入开放式晶圆盒中并将所述开放式晶圆盒中的晶圆载出之前，由于机械手上的夹具夹紧晶圆时会产生一个向开放式晶圆盒方向的水平推力来水平推动晶圆，使原本边缘已接触开放式晶圆盒第二侧边缘的晶圆对该开放式晶圆盒的第二侧边缘产生一个撞击力，此撞击力将会严重的损坏上述晶圆，并使晶圆的杂质参数PD(particle)明显增大，造成晶圆的生产良率下降的问题。

为了解决上述问题，现有技术提出了在晶圆盒的一侧增加晶圆位置校准件办法，使得在晶圆盒中放置有晶圆时，晶圆位置校准件放置在晶圆盒的一侧并推动晶圆盒的晶圆，以校准晶圆在晶圆盒中的位置。如图3所示，晶圆位置校准装置包括：推动器(图未示)、放置在所述推动器上的开放式晶圆盒32和晶圆位置校准件36。所述晶圆盒32具有供取放晶圆31的第一侧33和与所述第一侧33相对的第二侧34。该设计解决了当机械臂带动机械手伸入开放式晶圆盒中并将所述开放式晶圆盒中的晶圆载出之前，避免晶圆边缘与开放式晶圆盒第二侧边缘侧撞击而损坏晶圆，但是，实际操作中，推动和校准的过程需要操作员手工操作，而操作员很容易忘记推动开放式晶圆盒中放置好的晶圆，因此，依旧常常会因晶圆边缘与开放式晶圆盒第二侧边缘侧撞击而损坏晶圆。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种晶圆位置探测装置，避免晶圆和晶圆盒发生撞击而损坏晶圆，提高晶圆的生产良率。

为了解决上述问题，本发明提供一种晶圆位置探测装置，包括推动器和放置于所述推动器上的晶圆盒，所述晶圆盒具有供取放晶圆的第一侧和与所述第一侧相对的第二侧；所述晶圆位置校准装置还包括一探测传感器，所述探测传感器由信号发射器和信号接收器两部分组成，所述信号发射器和所述信号接收器分别位于所述晶圆盒的两端。

可选的，所述晶圆盒还具有相对的两侧面，以形成第一侧的开口和第二侧的开口，所述相对的两侧面分别设有多个插槽，以供放置对应数量的晶圆。

可选的，所述晶圆盒的第一侧的开口大于第二侧的开口。

可选的，所述信号发射器的发射窗口和所述信号接收器的接受窗口的连线无限接近所述第二侧的边缘侧。

可选的，所述晶圆盒为开放式晶圆盒。

与现有技术相比，本发明提供了一种晶圆位置探测装置，该装置所包含的信号发射器的发射窗口和信号接收器的接受窗口的连线无限接近晶圆盒的第二侧的边缘侧，在晶圆边缘靠近第二侧的边缘侧时，会被及时的发现，从而采取相应的措施，避免晶圆边缘与晶圆盒第二侧边缘侧撞击而损坏晶圆，提高晶圆的生产良率和节约生产成本。

附图说明

图1是现有的立式状态的开放式晶圆盒实施例的示意图；

图2A至图2C是现有的MRC IV system仪器的传输装置中的机械手吸取晶圆的过程实施例示意图；

图3是现有技术中采用晶圆位置校准装置校准开放式晶圆盒中晶圆位置前的状态示意图。

图4是本发明晶圆位置探测装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种晶圆位置探测装置，利用该装置来探测晶圆和开放式晶圆盒中的相对位置，避免了开放式晶圆盒中晶圆的边缘碰撞该开放式晶圆盒的第二侧边缘，解决了当机械臂带动机械手伸入开放式晶圆盒中并将所述开放式晶圆盒中的晶圆载出之前，晶圆受损的问题。

本发明实施例的晶圆位置探测装置包括：推动器和放置于所述推动器上的晶圆盒，所述晶圆盒具有供取放晶圆的第一侧和与所述第一侧相对的第二侧；所述晶圆位置校准装置还包括一探测传感器，所述探测传感器由信号发射器和信号接收器两部分组成，所述信号发射器和所述信号接收器分别位于所述晶圆盒的两端。所述信号发射器的发射窗口和所述信号接收器的接受窗口的连线无限接近所述第二侧的边缘侧，所述信号发射器的发射窗口和所述信号接收器的接受窗口的连线与所述晶圆盒中水平放置好的晶圆面垂直，所述放置在晶圆盒中的晶圆都平行。

下面结合附图来对实施例进行具体说明，图4是本发明晶圆位置探测装置的结构示意图，所述晶圆盒42具有供取放晶圆41的第一侧43和与所述第一侧43相对的第二侧44。探测传感器由信号发射器40和信号接收器45两部分组成，所述信号发射器40和所述信号接收器45分别位于所述晶圆盒42的两端。所述晶圆盒42还具有相对的两侧面，以形成第一侧43的开口和第二侧44的开口，所述相对的两侧面分别设有多个插槽，以供放置对应数量的晶圆41。所述晶圆盒的第一侧43的开口大于第二侧44的开口。所述信号发射器40的发射窗口和所述信号接收器45的接受窗口的连线无限接近所述第二侧的边缘侧48。所述晶圆盒42为开放式晶圆盒。

采用晶圆位置探测装置后，美国MRC公司的IV system仪器中传输系统的工作过程分为七个步骤，分别为，

(1)该传输系统中其中一个空的开放式晶圆盒随推动器的移动至躺式状态，所述“空的开放式晶圆盒”是指在开放式晶圆盒两侧的卡槽中没有晶圆。

(2)在所述晶圆盒的两端分别设置探测传感器的信号发射器和信号接收器，所述信号发射器的发射窗口和所述信号接收器的接受窗口的连线无限接近所述第二侧的边缘侧。

(3)机械臂带动机械手将需要进行物理气相沉积工艺的晶圆放入所述开放式晶圆盒中指定插槽处。具体过程为当机械臂带动着承载晶圆的机械手将晶圆移至所述开放式晶圆盒指定插槽处后，再次依据空气动力学原理使机械手释放晶圆，与此同时夹具松开晶圆，此时的晶圆受重力的影响其边缘接触至开放式晶圆盒的第二侧，并且所有晶圆的部分边缘已经从开放式晶圆盒的第二侧开口处露出。

(4)当符合要求的晶圆都被机械手载入至该开放式晶圆盒的指定插槽处后，推动器将该开放式晶圆盒由躺式状态移动至立式状态。

(5)信号发射器发射信号，信号接收器接收信号发射器发射出的信号，当信号接收器接收不到信号时，说明晶圆盒中部分晶圆边缘即将碰到晶圆盒的第二侧边缘，此时通过警报或者提示，操作员会及时发现该情况，从而停止操作，对晶圆的位置进行修正，从而确保开放式晶圆盒中的部分晶圆边缘不会接触开放式晶圆盒的第二侧边缘，并且晶圆的部分边缘也不会从开放式晶圆盒的第二侧开口处露出，这样开放式晶圆盒的晶圆边缘对开放式晶圆盒的第二侧面也不会产生一个撞击力，避免了晶圆的损坏。

(6)将晶圆位置校准件从推动器上移走。

(7)机械臂再次带动机械手将所述开放式晶圆盒中指定插槽处的晶圆载出至物理气相沉积工艺处，直到该开放式晶圆盒中的晶圆都被载出至物理气相沉积的工艺当中。

具体过程为当机械臂带动着没有承载晶圆的机械手移至所述开放式晶圆盒的指定插槽处的上方后，依据空气动力学原理使机械手吸取放置在指定插槽处的晶圆，然后夹具夹紧晶圆，夹具夹紧晶圆的过程首先为该夹具产生一个水平向开放式晶圆盒方向的推力来水平推动晶圆，再将该晶圆夹紧。此时的晶圆在机械手上更加稳定和牢固。由于晶圆位置校准件对晶圆位置进行了校准，因此避免了晶圆因边缘对开放式晶圆盒的第二侧边缘产生撞击力而造成损坏。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明的技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种晶圆位置探测装置，包括推动器和放置于所述推动器上的晶圆盒，所述晶圆盒具有供取放晶圆的第一侧和与所述第一侧相对的第二侧；其特征在于：所述晶圆位置校准装置还包括一探测传感器，所述探测传感器由信号发射器和信号接收器两部分组成，所述信号发射器和所述信号接收器分别位于所述晶圆盒的两端。

2.如权利要求1所述的晶圆位置探测装置，其特征在于，所述晶圆盒还具有相对的两侧面，以形成第一侧的开口和第二侧的开口，所述相对的两侧面分别设有多个插槽，以供放置对应数量的晶圆。

3.如权利要求2所述的晶圆位置探测装置，其特征在于，所述晶圆盒的第一侧的开口大于第二侧的开口。

4.如权利要求1所述的晶圆位置探测装置，其特征在于，所述信号发射器的发射窗口和所述信号接收器的接受窗口的连线无限接近所述第二侧的边缘侧。

5.如权利要求1所述的晶圆位置探测装置，其特征在于，所述晶圆盒为开放式晶圆盒。