六英寸晶圆片自动倒片系统的设计与实现

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1、六英寸晶圆片自动倒片系统的设计与实现张孟莎，胡泓，刘凯(哈尔滨工业大学深圳研究生院机械工程与自动化学科部，广东深圳518055)ANovel6InchesWaferAuto——transferSystemZHANGMeng—sha，HUHong，LIUKai(MechanicalEngineeringandAutomationDepartment，HarbinInstituteofTechnologyShenzhenGraduateSchool，Shenzhen518055．China)摘要：介绍了六英寸晶圆片倒片系统的设计、及1系统设计其控制系统硬件构成和软件编程。运行结果表明，系统稳定性好

2、，可靠性高，满足实际的工业生产要1．1系统整体设计求。本文设计的是一个功能齐全的三工位型的倒片关键词：硅晶片倒片；PLC控制器；红外温度测系统，如图1所示。3个垂直工位并列排放实现上量下运动，工位1放置石英舟，工位2和3放置晶片花中图分类号：TP23篮，2个工位运动轴的顶端是开有不同齿数的晶圆文献标识码：A片托。后安装板在3个工位之间左右移动，其上装文章编号：i001—2257(2010)03—0010—03有一对平行放置、开有2组不同齿数的晶圆片梳。’Abstract：Inthispaper，anewautowafer晶圆片梳水平运动transfersystemfor6inchesisdes

3、ignedanda～取运动chieved．Detailsaboutmechanicaldesign，hardwareofcontrolsystem，andsoftwaredesignareintro—duced．Therunningresultshowsthatthesystem圆片托hasgoodstability，highreliability，andcanguaran—teetheon—linewafermanufactureprocedure．Keywords：wafertransfer；PLCcontroller；in—fraredtemperaturemeasurement图1晶圆

4、片倒片系统整体结构3个垂直运动和左右移动均采用平皮带传动，3个垂直工位中，皮带绕在电机输出轴上，工位的重力0引言依靠配重来平衡，保证晶圆片在运动中发生意外时，目前超过98的电子元件的材料全部是由单通过皮带打滑来缓冲和保护晶圆片。晶圆片梳旋转运动采用齿轮传动，结构紧凑，既保证传动比稳定又晶硅加工而成的晶圆片，晶圆片倒片系统是用于半使2个晶圆片梳同步运转，精确控制转动角度L3]。导体产业中晶圆片切磨区域的专用设备。在腐蚀片检测后，由于放置晶圆片的晶片花篮无法承受下一工位2或3处的晶圆片托在电机的带动下，由初始位置运动到放置晶片花篮的工作面，晶圆片托步工序管式退火时400500℃的高温，因此，必须将

5、晶圆片从晶片花篮中顶出，晶圆片梳水平运动到将晶圆片转移到石英舟中进行退火，当晶圆片完成该工位并正向旋转到合适的齿数将晶圆片整体夹退火工序后，石英舟中的晶圆片又被要求重新放置取，然后晶圆片托随轴下降到初始位置，后安装板在于晶片花篮中[1-2]。由于转移过程要求避免污染和电机的带动下将晶圆片移动到下一工位，晶圆片梳损伤晶圆片，所以整个转移过程必须全自动完成。反向旋转回到初始水平位置，将晶圆片平稳放下，实收稿日期：2009—12—03基金项目：深圳市科技计划资助项目(JC200903120188A)现晶圆片的转移。·10·《机械与电子3201O(3)，●●，●●●●●●‘●●●●●●●L．1．．z．

6、z．z．1．2三垂直工位动力学分析2控制系统组成和工作原理不考虑导向轴运动中的摩擦力以及皮带的形变，设工位l，2，3的质量分别为m，聊，。；配重质控制系统主要由3部分组成：以PLC、脉冲输量为；皮带轮质量为rn；半径为R；电机输出转矩出模块FX一10PG等组成的逻辑控制单元；以各为M(￡)；皮带轮瞬时转过的角度为(￡)；3个工位种传感器、手动按钮和显示屏等组成的信息输入输的位移为(￡)。由此可得三工位运动方程为：出单元，以5个驱动器、步进电机和运动轴等构成的ld(执行单元。系统组成原理如图2所示。mR-~-[mtg+一dld。z(mR一[mg+：一]R(1)d0ld(mR=[mIg+一g]Rd

7、￡0取状态变量：z1()=l(￡)2(￡)一l(￡)图2控制系统组成原理37．3()一Oz(￡)z4()一2(￡)PLC和输入扩展模块的输入端口，直接接收安5(￡)=3(￡)z6(￡)一3()装在各个轴或工作面相应位置的用于点位控制和安“l(￡)=M1()2(f)=Mz()(￡)一()全保护的光电传感器，以及操作面板上模式选择和手动开关、启停按钮等数字输入量，通过对这些输入得到状态方程：量的逻辑运