一种用于立式炉的传送系统及其控制方法

技术领域

本发明属于半导体设备技术领域，具体涉及一种用于立式炉的传送系统及其控制方法。

背景技术

信息产业的蓬勃发展极大地带动了集成电路行业的发展，炉管设备可用于集成电路制造过程中的氧化、扩散和合金等工艺，是集成电路生产线上最重要的工艺设备之一。立式炉管设备能够实现全自动化传输，承载晶圆的片盒从设备入料口进入，经过一系列的传输，最终实现晶圆进入反应室。这其中涉及片盒传输和晶圆传输，片盒传输由片盒传送机械手完成，晶圆传输由晶圆传送机械手完成，因此，要实现片盒到晶圆的传输需要一个中转传送系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、易于操作、传动稳定且定位精度高的用于立式炉的传送系统及其控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于立式炉的传送系统，包括：中转平台，所述中转平台两侧分别设有用于传送晶圆的晶圆传送机械手和用于传送片盒的片盒传送机械手；所述中转平台包括平台底座、立柱、底板和底座，所述平台底座上设有立柱，所述底板安装在立柱上，所述底座安装在底板上，所述片盒传送机械手将片盒抽离或插接到底座内，以实现片盒在中转平台上传送；所述立柱侧部设有第一升降组件和推杆组件，所述第一升降组件用于驱动推杆组件在竖直方向上往复升降，以到达片盒所在的位置，所述推杆组件用于将晶圆由水平方向推入片盒内，以完成晶圆理片。

作为本发明的进一步改进，所述推杆组件包括第一驱动组件和用于推动晶圆的推杆，所述第一驱动组件与第一升降组件连接，且第一驱动组件的输出端与推杆连接；在第一升降组件的驱动下，推杆沿着竖直方向往复移动，在第一驱动组件的驱动下，推杆沿着水平方向往复移动。

作为本发明的进一步改进，所述底座底部设有第二传感器，所述第二传感器用于检测片盒在底座上的放置状态。

作为本发明的进一步改进，所述底板底部设有缓冲器和第二驱动组件，所述第二驱动组件的输出端与缓冲器连接；当第二传感器检测到片盒进入底座后，第二驱动组件驱动缓冲器推动片盒进入底座的预设位置，实现片盒在底座内的二次定位。

作为本发明的进一步改进，所述底板侧部设有第一传感器，所述第一传感器用于检测晶圆在片盒内的放置状态。

作为本发明的进一步改进，所述晶圆传送机械手包括：安装基座、旋转基座、旋转平台和移动平台；所述安装基座的端部与旋转基座连接，所述旋转基座上设有旋转平台，所述旋转平台上设有移动平台，所述移动平台用于承载晶圆，所述旋转基座带动旋转平台旋转，用于实现晶圆在水平方向内往复移动，以完成晶圆在片盒的预设工位上取放。

作为本发明的进一步改进，所述移动平台包括第一移动平台和第二移动平台，所述第一移动平台和第二移动平台上均设有用于承接晶圆的陶瓷手指，所述第一移动平台用于承载单片晶圆，所述第二移动平台用于承载多片晶圆。

作为本发明的进一步改进，所述晶圆传送机械手还包括第二驱动组件和第三驱动组件，所述第二驱动组件的输出端与第一移动平台连接，所述第三驱动组件的输出端与第二移动平台连接；所述旋转平台顶部设有第一导轨和第二导轨；在第二驱动组件的驱动下，第一移动平台沿着第一导轨往复移动，以实现单片晶圆取放；在第三驱动组件的驱动下，第二移动平台沿着第二导轨往复移动，以实现多片晶圆取放。

作为本发明的进一步改进，所述移动平台上设有第三传感器和第四传感器，所述第三传感器用于检测移动平台上有无晶圆及晶圆在移动平台上前进方向的溢出，所述第四传感器用于检测晶圆在移动平台上后退方向的溢出。

作为一个总的技术构思，本发明还公开了基于上述传送系统的控制方法，包括以下步骤：

S1、片盒传送机械手将片盒放置于中转平台的底座上，实现片盒在底座内的第一次定位；

S2、第二传感器检测到片盒进入底座后发出到位信号，第二驱动组件驱动缓冲器推动片盒进入底座的预设位置，实现片盒在底座内的第二次定位；

S3、第一传感器检测片盒内是否有晶圆溢出；

S4、若片盒内无晶圆溢出，第一升降组件驱动第一驱动组件和推杆在竖直升降，以到达晶圆所在的位置，所述第一驱动组件驱动推杆水平运动，将晶圆推至片盒内的预设位置，实现晶圆理片；

S5、理片完成后，第一驱动组件驱动推杆收回原点，第一升降组件驱动第一驱动组件和推杆下降至原点，晶圆传送机械手到中转平台上抓取晶圆；

S6、取片时，晶圆传送机械手上升至第一个预设高度，旋转平台旋转至预设角度，移动平台将陶瓷手指移动至需要抓取的晶圆的正下方；

S7、晶圆传送机械手继续上升至第二个预设高度，使陶瓷手指与晶圆接触，第三传感器检测是否有晶圆信号，若有晶圆信号，则晶圆传送机械手再上升至第三个预设高度，完成陶瓷手指对晶圆的托举动作；

S8、移动平台收回原点，旋转平台旋转至预设的待放片工位，移动平台将晶圆传送至待放片工位的正上方，晶圆传送机械手下降，完成晶圆的放置。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明用于立式炉的传送系统，通过平台底座、立柱、底板和底座共同组成了结构简单、机械强度高的中转平台，中转平台两侧分别设置了片盒传送机械手和晶圆传送机械手，该中转平台是晶圆片盒到晶圆的交互平台，片盒传送机械手在此平台上取放晶圆片盒，晶圆传送机械手在此平台取放晶圆，完成了片盒到晶圆的传输，实现了立式炉的全自动化传输；进一步地，通过在中转平台侧部设置了升降组件和推杆组件，并利用升降组件带动推杆组件升降至片盒所在的位置，推杆组件再沿着水平方向将晶圆推入片盒内的预设工位，显著提高了晶圆在片盒内的定位精度，降低了晶圆在传送过程中的破损率，提高了立式炉设备的生产效率。

2、本发明用于立式炉的传送系统，通过在底座的底部设置第二传感器，实时监测片盒在底座上的放置状态，并且将片盒的状态信息与设置在底板底部的缓冲器和第二驱动组件相关联，当第二传感器检测到片盒进入底座后，第二驱动组件驱动缓冲器推动片盒进入底座的预设位置，实现了片盒在底座内的二次定位，提高了片盒的重复定位精度，增加了片盒传送的安全可靠性，实现了高精度的晶圆、片盒传输，很好地满足了立式炉的使用要求。

3、本发明用于立式炉的传送系统，通过在晶圆传送机械手的移动平台上同时设置了用于承载单片晶圆的第一移动平台和用于承载多片晶圆的第二移动平台，实现了同时传送单片晶圆和多片晶圆；进一步地，通过在移动平台上设置了传感器，对移动平台上的工作状态进行精准监测，同时也对晶圆在移动平台上前进和后退的方向进行精准监控，显著提高了晶圆传送的精准度和可靠性，大大提高了立式炉设备的自动化程度和生产效率。

4、本发明用于立式炉的传送系统的控制方法，通过片盒传送机械手将片盒放置于中转平台的底座上，实现了片盒在中转平台上的第一次定位，再通过第二传感器、第二驱动组件和缓冲器之间的配合，实现了片盒在中转平台上的第二次定位，完成了片盒的高精度传输；进一步地，利用第一传感器检测晶圆在片盒内的放置状态，再利用第一升降组件与推杆组件的配合，实现了片盒内的晶圆理片，完成了晶圆的高精度传输；再进一步地，利用晶圆传送机械手取片的过程中，通过第三传感器检测是否有晶圆信号，提高了取片的可靠性，通过旋转基座和旋转平台的配合，将移动平台旋转至任意的取放片角度，实现了多角度取放晶圆，提高了立式炉设备的工作效率。

附图说明

图1为本发明用于立式炉的传送系统的立体结构原理示意图。

图2为本发明用于立式炉的传送系统的侧视结构原理示意图。

图3为本发明中中转平台的结构原理示意图。

图4为本发明中片盒在中转平台上的安装结构原理示意图。

图5为本发明中晶圆传送机械手处于单片传输模式的结构原理示意图。

图6为本发明中晶圆传送机械手处于多片传输模式的结构原理示意图。

图7为本发明中晶圆传送机械手处于旋转模式的结构原理示意图。

图8为本发明中晶圆传送机械手的安装结构原理示意图。

图9为本发明中传送系统的控制流程示意图。

图例说明：1、中转平台；11、平台底座；12、立柱；13、底板；14、底座；15、第一传感器；16、第一升降组件；161、支架；17、安装板；18、第一驱动组件；19、推杆；110、压杆；111、弹簧；112、第二传感器；113、缓冲器；114、第二驱动组件；2、晶圆传送机械手；21、安装基座；22、旋转基座；23、旋转平台；231、第一导轨；232、第二导轨；24、第一移动平台；25、第二移动平台；26、陶瓷手指；27、第三传感器；28、第四传感器；29、第三驱动组件；210、第四驱动组件；211、滑块；212、第二升降组件；2121、支撑柱；2122、第五驱动组件；3、片盒传送机械手；100、晶圆；200、片盒。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例1

如图1至图8所示，本发明的用于立式炉的传送系统，包括：中转平台1，中转平台1两侧分别设有用于传送晶圆100的晶圆传送机械手2和用于传送片盒200的片盒传送机械手3。中转平台1包括平台底座11、立柱12、底板13和底座14，平台底座11的四个顶点上设有立柱12，底板13安装在立柱12的顶部和中部，底座14安装在底板13的四个顶点处，片盒传送机械手3将片盒200抽离或插接到底座14内，以实现片盒200在中转平台1上传送；立柱12侧部设有第一升降组件16和推杆组件，第一升降组件16用于驱动推杆组件在竖直方向上往复升降，以到达片盒200所在的位置，推杆组件用于将晶圆100由水平方向推入片盒200内，以完成晶圆100理片。本实施例中，片盒传送机械手3的结构常规设置，在此不再赘述。

如图3所示，本实施例中，第一升降组件16通过安装板17安装在中转平台1的立柱12侧部，第一升降组件16由驱动组件(图中未示出)和带滑槽的支架161组成，驱动组件的输出端与推杆组件连接，在驱动组件的驱动下，推杆组件沿着支架161的滑槽往复升降。驱动组件可以采用伺服电机或气缸或油缸的形式，推杆组件与驱动组件的输出端之间可以采用齿轮啮合或是丝杠或是拉索等连接方式，只要能够带动推杆组件沿着支架161平稳地往复升降即可。

本实施例中，通过平台底座11、立柱12、底板13和底座14共同组成了结构简单、机械强度高的中转平台1，中转平台1两侧分别设置了片盒传送机械手3和晶圆传送机械手2，该中转平台1是晶圆片盒到晶圆的交互平台，片盒传送机械手3在此平台上取放晶圆片盒，晶圆传送机械手2在此平台取放晶圆，完成了片盒到晶圆的传输，实现了立式炉的全自动化传输。进一步地，通过在中转平台1侧部设置了升降组件16和推杆组件，并利用升降组件16带动推杆组件升降至片盒200所在的位置，推杆组件再沿着水平方向将晶圆100推入片盒内200的预设工位，显著提高了晶圆100在片盒200内的定位精度，降低了晶圆100在传送过程中的破损率，提高了立式炉设备的生产效率。

如图3所示，本实施例中，推杆组件包括第一驱动组件18和用于推动晶圆100的推杆19，第一驱动组件18与第一升降组件16连接，且第一驱动组件18的输出端与推杆19连接；在第一升降组件16的驱动下，推杆19沿着竖直方向往复移动，在第一驱动组件18的驱动下，推杆19沿着水平方向往复移动。本实施例中，第一驱动组件18可以采用伺服电机或气缸或油缸的形式，只要能够推动推杆19沿着水平方向平稳移动即可。

如图4所示，本实施例中，底座14底部设有压杆110，压杆110底部设有弹簧111，弹簧111底部设有第二传感器112，第二传感器112用于检测片盒200在底座14上的放置状态。具体地，片盒200放入底座14时，片盒200将压杆110压下，弹簧111压缩，第二传感器112发出片盒200到位的电信号；底座14上无片盒200时，弹簧111将压杆110顶起，第二传感器112无检测信号。

进一步地，底板13底部设有缓冲器113和第二驱动组件114，第二驱动组件114的输出端与缓冲器113连接。当第二传感器112检测到片盒200进入底座14后，第二驱动组件114驱动缓冲器113推动片盒200进入底座14的预设位置，实现片盒200在底座14内的二次定位。第二驱动组件114可以采用伺服电机或气缸或油缸的形式，只要能够带动缓冲器113推动片盒200进入底座14内的预设位置即可。

本实施例中，通过在底座14的底部设置第二传感器112，实时监测片盒200在底座14上的放置状态，并且将片盒200的状态信息与设置在底板13底部的缓冲器113和第二驱动组件114相关联，当第二传感器检测到片盒进入底座后，第二驱动组件114驱动缓冲器13推动片盒200进入底座14的预设位置，实现了片盒200在底座14内的二次定位，提高了片盒200的重复定位精度，增加了片盒200传送的安全可靠性，实现了高精度的晶圆、片盒传输，很好地满足了立式炉的使用要求。

如图3所示，本实施例中，底板13侧边中部设有第一传感器15，第一传感器15用于检测晶圆100在片盒200内的放置状态。缓冲器113和第二驱动组件114的动作完毕后，第一传感器15用于检测片盒200内是否有晶圆100溢出，以避免晶圆100溢出过多而导致理片过程中推杆19将晶圆100撞坏。

如图5至图8所示，本实施例中，为了提高晶圆传送机械手2的工作效率，将晶圆传送机械手2安装在第二升降组件212上。晶圆传送机械手2包括：安装基座21、旋转基座22、旋转平台23和移动平台。安装基座21的一端与第二升降组件212连接，安装基座21的另一端与旋转基座22连接，旋转平台23上设有移动平台，移动平台用于承载晶圆100，旋转基座22内的旋转电机带动旋转平台23围绕旋转基座22进行自转，以实现晶圆100在水平方向内往复移动，如图7所示。在第二升降组件212的驱动下，安装基座21带动旋转基座22和旋转平台23在竖直方向上往复移动，以实现晶圆100在竖直方向上往复移动，完成晶圆100在片盒200的预设工位上取放。

本实施例中，通过将安装基座21分别与第二升降组件212和旋转基座22连接，并且在旋转基座22上设置了旋转平台23，在旋转平台23上设置用于承接晶圆100的移动平台，在第二升降组件212的驱动下，安装基座21带动旋转基座22和旋转平台23在竖直方向上往复移动，即实现了晶圆100在竖直方向上的移动，在旋转基座22的带动下，旋转平台23带动移动平台在水平方向内旋转，即实现了晶圆100在水平方向的移动，最终实现了晶圆100在片盒200内的精准取放，具有结构简单、传动稳定、晶圆取放精准度高等优点，很好地满足了立式炉设备的自动化生产需求。

如图8所示，本实施例中，第二升降组件212包括支撑柱2121和第五驱动组件2122，第五驱动组件2122的输出端与安装基座21连接，在第五驱动组件2122的驱动下，安装基座21沿着支撑柱2121往复升降。

进一步地，安装基座21包括滑块211，支撑柱2121内侧设有滑槽，滑块211与第五驱动组件2122的输出端连接，在第五驱动组件2122的驱动下，滑块211沿着支撑柱2121的滑槽往复升降。可以理解，第五驱动组件2122可以采用伺服电机或气缸或油缸的形式，滑块211与第五驱动组件2122的输出端之间可以采用齿轮啮合或是丝杠或是拉索等连接方式，只要能够带动安装基座21沿着立柱1平稳地往复升降即可。

如图6所示，本实施例中，移动平台包括第一移动平台24和第二移动平台25，第一移动平台24用于承载单片晶圆，第二移动平台25用于承载多片晶圆。本实施例中，第二移动平台25可以一次承载四片晶圆。

如图5所示，本实施例中，第一移动平台24和第二移动平台25上均设有陶瓷手指26，陶瓷手指26用于承接晶圆100。第一移动平台24上设置了单片陶瓷手指26，第二移动平台25上设置了四片陶瓷手指26。第一移动平台24单独运行时，可实现单片晶圆传送；第二移动平台25单独运行时，可实现四片晶圆传送；第一移动平台24和第二移动平台25同时运行时，即可实现五片晶圆传送，可以最大化地实现立式炉设备高效率运行。

如图6所示，本实施例中，还包括第三驱动组件29，第三驱动组件29的输出端与第一移动平台24连接，旋转平台23顶部沿水平方向设有第一导轨231，在第三驱动组件29的驱动下，第一移动平台24沿着第一导轨231进行水平方向的往复移动，以实现单片晶圆100取放。

进一步地，本实施例中，还包括第四驱动组件210，第四驱动组件210的输出端与第二移动平台25连接，旋转平台23顶部沿水平方向设有第二导轨232，在第四驱动组件210的驱动下，第二移动平台25沿着第二导轨232进行水平方向的往复移动，以实现四片晶圆100取放。

可以理解，本实施例中，第三驱动组件29和第四驱动组件210均为伺服电机。在其他实施例中，第三驱动组件29和第四驱动组件210也可以采用气缸或油缸的形式，只要能够驱动第一移动平台24和第二移动平台25在旋转平台23上平稳的往复移动即可。

如图5所示，本实施例中，移动平台上设有第三传感器27，第三传感器27用于检测移动平台上有无晶圆100及晶圆100在移动平台上前进方向的溢出。具体地，每一片陶瓷手指26上均设有用于检测晶圆到位的第三传感器27，通过对晶圆100的到位状态进行精准把控，以提高晶圆100的取放效率。

进一步地，移动平台上设有第四传感器29，第四传感器29用于检测晶圆100在移动平台上后退方向的溢出。具体地，每一片陶瓷手指26上均设有用于检测晶圆溢出的第四传感器29，当任意一片晶圆100向后偏移则给出晶圆偏移信号。

本实施例中，通过在移动平台上同时设置了用于承载单片晶圆的第一移动平台24和用于承载多片晶圆的第二移动平台25，实现了同时传送单片晶圆和多片晶圆。进一步地，通过在移动平台上设置了传感器，对移动平台上的工作状态进行精准监测，同时也对晶圆在移动平台上前进和后退的方向进行精准监控，显著提高了晶圆传送的精准度和可靠性，大大提高了立式炉设备的自动化程度和生产效率。

实施例2

如图9所示，本发明的基于实施例1中的用于立式炉的传送系统的控制方法，包括以下步骤：

S1、片盒传送机械手3将片盒200放置于中转平台1的底座14上，片盒200压下压杆110，实现片盒200在底座14内的第一次定位。

S2、第二传感器112检测到片盒200进入底座14后发出到位信号，第二驱动组件114驱动缓冲器113推动片盒200进入底座14的预设位置，实现片盒200在底座14内的第二次定位。

S3、第一传感器15检测片盒200内是否有晶圆100溢出，以避免晶圆100溢出过多，推杆19理片过程中将撞坏晶圆100。

S4、若片盒200内有晶圆100溢出，则依据常规的处理方式进行处理；若片盒200内无晶圆100溢出，第一升降组件16驱动第一驱动组件18和推杆19在竖直升降，以到达晶圆100所在的位置，推杆19到达晶圆100前方后，第一驱动组件18驱动推杆19水平运动，将晶圆100推至片盒200内的预设位置，实现晶圆100理片。

S5、理片完成后，第一驱动组件18驱动推杆19沿水平方向收回原点，第一升降组件16驱动第一驱动组件18和推杆19沿竖直方向下降至原点，晶圆传送机械手2到中转平台1上抓取晶圆100。

S6、取片时，第二升降组件212驱动安装基座21上升至预设高度，例如陶瓷手指26比需要抓取的晶圆100的高度低2mm，旋转平台23旋转至预设角度，例如陶瓷手指26的中心与需要抓取的晶圆100的中心连线与移动平台平行，移动平台将陶瓷手指26移动至需要抓取的晶圆100的正下方。

S7、第二升降组件212驱动安装基座21上升2mm，使陶瓷手指26与晶圆100接触，第三传感器27检测是否有晶圆信号，若有晶圆信号，则第二升降组件212再驱动安装基座21上升2mm，完成陶瓷手指26对晶圆100的托举动作。

S8、移动平台收回原点，旋转基座22驱动旋转平台23旋转至预设的待放片工位，旋转平台23旋转到位后，移动平台将晶圆100传送至待放片工位的正上方2mm处，然后第二升降组件212驱动安装基座21下降4mm，完成晶圆100的放置。

本实施例中，通过片盒传送机械手3将片盒200放置于中转平台1的底座14上，实现了片盒200在中转平台1上的第一次定位，再通过第二传感器112、第二驱动组件114和缓冲器13之间的配合，实现了片盒200在中转平台1上的第二次定位，完成了片盒的高精度传输。进一步地，利用第一传感器15检测晶圆100在片盒200内的放置状态，再利用第一升降组件16与推杆组件的配合，实现了片盒200内的晶圆100理片，完成了晶圆的高精度传输。再进一步地，利用晶圆传送机械手2取片的过程中，通过第三传感器27检测是否有晶圆信号，提高了取片的可靠性，通过旋转基座22和旋转平台23的配合，将移动平台旋转至任意的取放片角度，实现了多角度取放晶圆，提高了立式炉设备的工作效率。

虽然本发明以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做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、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。