CN108155126A - 晶圆转移装置及晶圆清洗装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种晶圆转移装置及晶圆清洗装置，属于传输设备领域。该晶圆转移装置包括横梁、水平移动装置、竖直移动装置及拾取装置，横梁设置在水平移动装置上，水平移动装置用于使横梁在水平方向上移动；竖直移动装置设置在横梁上，竖直移动装置用于使拾取装置在竖直方向上移动；拾取装置与竖直移动装置的数量均为n个，n个拾取装置一一对应安装在n个竖直移动装置上，n为大于等于2的整数；横梁上设置有n个或n‑1个第三移动装置，每个第三移动装置用于驱动一个拾取装置在水平方向上产生位移。该晶圆清洗装置包括上述晶圆转移装置及清洗槽，晶圆转移装置用于将晶圆转移到清洗槽里。可以看出，本发明减小了整体占位尺寸、降低了电气控制难度。

Description

晶圆转移装置及晶圆清洗装置

技术领域

本发明涉及传输设备技术领域，具体而言，涉及一种晶圆转移装置及转移方法。

背景技术

随着半导体集成电路的不断发展，对晶圆表面缺陷的要求越来越高，相应的清洗晶圆的难度越来越大，因而清洗晶圆的工艺也越来越重要。

一般情况下，晶圆清洗要经过多个清洗工艺流程，每个清洗工艺均在不同的清洗槽内进行。由于晶圆清洗对清洗效率及工艺的特殊要求，晶圆清洗时在不同清洗槽之间的转移需要多个拾取装置来完成。

现有的一种晶圆转移装置在水平方向上设置有多个晶圆拾取装置，多个晶圆拾取装置只能在水平方向或竖直方向上同时同步移动，且多个晶圆拾取装置之间等间距布置，该间距与多个清洗槽之间的等间距相等。如果每个槽位的清洗工艺时间各不相同，由于多个晶圆拾取装置只能在水平方向或竖直方向上同时同步移动，那么晶圆每传输一个槽位的时间间隔都将会是单个清洗槽工艺时间的最大值，易造成时间上的浪费，降低工作效率；由于所有的晶圆拾取装置在竖直方向上只能同时上下移动，导致所有的清洗工位对晶圆清洗方式必须一致，限制了清洗槽的设计布置方式，进而造成了晶圆清洗方式的单一性。而多个晶圆拾取装置之间的等间距与多个清洗槽之间的等间距的一致性，不仅会造成整个清洗装置占用的空间比较大还会对整个装置的装配、位置校对调整以及调试提出更高的技术要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶圆转移装置及晶圆清洗装置，以改善现有技术整体占位尺寸大、电气控制难的问题。

本发明提供一种晶圆转移装置，包括横梁、水平移动装置、竖直移动装置及拾取装置，所述横梁设置在所述水平移动装置上，所述水平移动装置用于使所述横梁在水平方向上移动；所述竖直移动装置设置在所述横梁上，所述竖直移动装置用于使所述拾取装置在竖直方向上移动；

所述拾取装置与所述竖直移动装置的数量均为n个，n个所述拾取装置一一对应安装在n个所述竖直移动装置上，n为大于等于2的整数；

所述横梁上设置有n个或n-1个第三移动装置，每个所述第三移动装置用于驱动一个所述拾取装置在水平方向上产生位移。

进一步的，所述第三移动装置的数量为n-1个，所述n-1个第三移动装置分别与沿晶圆移动方向的前n-1个所述拾取装置对应。

进一步的，所述第三移动装置为直线导轨。

进一步的，所述拾取装置上设置有翻转装置，所述翻转装置用于带动所述拾取装置以及所述拾取装置上的晶圆一起以所述翻转装置为中心，在竖直面内往复摆动。

进一步的，所述翻转装置设置在所述晶圆转移装置最末端的拾取装置上。

进一步的，所述拾取装置为机械手。

进一步的，所述拾取装置上设置有检测装置，所述检测装置包括晶圆检测装置，所述晶圆检测装置用于检测所述拾取装置上有晶圆或无晶圆。

进一步的，所述检测装置包括气爪检测装置，所述气爪检测装置用于检测所述拾取装置上的气爪打开或气爪闭合。

本实施例提供一种晶圆清洗装置，包括清洗槽及上述技术方案中任一项所述的晶圆转移装置，所述晶圆转移装置用于将晶圆转移到任一个所述清洗槽里。

进一步的，所述清洗槽上设置有检测装置，所述检测装置用于检测所述拾取装置与所述清洗槽的水平位置有偏差。

本发明所提供的晶圆转移装置及晶圆清洗装置能产生如下有益效果：

本发明提供的晶圆转移装置，包括横梁、水平移动装置、竖直移动装置及拾取装置，横梁设置在水平移动装置上，水平移动装置用于使横梁在水平方向上移动；竖直移动装置设置在横梁上，竖直移动装置用于使拾取装置在竖直方向上移动；拾取装置与竖直移动装置的数量均为n个，n个拾取装置一一对应安装在n个竖直移动装置上，n为大于等于2的整数；横梁上设置有n个或n-1个第三移动装置，每个第三移动装置用于驱动一个拾取装置在水平方向上产生位移。

本发明提供的晶圆转移装置，在转移n个晶圆时，首先由水平移动装置带动横梁及n个拾取装置在水平方向上移动至n个晶圆的上方；当n个拾取装置中的部分拾取装置对准晶圆后，对准晶圆处的竖直移动装置带动拾取装置向下移动至晶圆所在位置，拾取装置将晶圆拾起，竖直移动装置带动拾取装置及晶圆向上移动；同时其余没有对准晶圆的拾取装置，由与其对应的横梁上的第三移动装置驱动该未对准晶圆的拾取装置在水平方向上产生位移，产生的位移使未对准晶圆的拾取装置对准晶圆后，第三移动装置停止工作，竖直移动装置带动拾取装置向下移动至晶圆所在位置，拾取装置将晶圆拾起，再由竖直移动装置带动拾取装置及晶圆向上移动；经过上述过程，晶圆移动装置实现拾取晶圆过程。

晶圆移动装置拾取n个晶圆后，晶圆移动装置上的水平移动装置带动横梁、n个拾取装置及n个晶圆在水平方向上移动至下一清洗工位；当n个拾取装置中的部分拾取装置对准下一清洗工位后，对准晶圆处的竖直移动装置带动拾取装置及晶圆向下移动至下一清洗工位上方，拾取装置将晶圆放置在下一清洗工位的清洗装置上，竖直移动装置带动拾取装置向上移动；同时其余没有对准下一清洗工位的拾取装置及晶圆，由与其对应的横梁上设置的第三移动装置驱动该拾取装置及晶圆在水平方向上产生位移；产生的位移使拾取装置及晶圆对准下一清洗工位后，第三移动装置停止工作，竖直移动装置带动拾取装置及晶圆向下移动至下一清洗工位所在位置，拾取装置将晶圆放置在下一清洗工位的清洗装置上，竖直移动装置带动拾取装置向上移动；经过上述过程，晶圆移动装置实现放置晶圆过程。

重复上述拾取晶圆、放置晶圆的过程即可实现对晶圆的转移。可以看出，本发明提供的晶圆转移装置在转移晶圆的过程中，每个具有第三移动装置的拾取装置，均可以单独实现对晶圆的拾取或放置过程，与现有技术相比，本发明提供的晶圆转移装置改善了现有技术中拾取装置只能同时上下移动进而造成的晶圆清洗方式单一性的问题，增加了整体转移装置的灵活性，同时还改善了现有技术要求拾取装置及清洗工位等间距排列的问题，进而改善了现有技术整体占位尺寸大、电气控制难的问题，提高了工作效率。

本发明提供的晶圆清洗装置，包括清洗槽及上述晶圆转移装置，晶圆转移装置用于将晶圆转移到任一个清洗槽里。该晶圆清洗装置包括上述晶圆转移装置，因而具有与上述晶圆转移装置相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的晶圆转移装置结构示意图；

图2为图1中的拾取装置左视图；

图3为图1中的拾取装置右视图；

图4为图1中的晶圆转移流程示意图；

图5为本发明实施例二提供的晶圆清洗装置结构示意图。

图中：

1-水平移动装置；2-横梁；20-第三移动装置；3-竖直移动装置；30-拾取装置；300-翻转装置；301-气爪；302-前臂；303-后臂；304-夹爪；4-晶圆；5-晶圆检测装置；6-气爪检测装置；7-清洗槽。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供一种晶圆转移装置，下面结合附图对本发明提供的晶圆转移装置进行详细的描述：

实施例一：

请一并参照图1-4，如图1-4所示，在本实施例中，该晶圆转移装置包括水平移动装置1、横梁2、竖直移动装置3及拾取装置30，横梁2设置在水平移动装置1上，水平移动装置1用于使横梁2在水平方向上移动；竖直移动装置3设置在横梁2上，竖直移动装置3用于使拾取装置30在竖直方向上移动；拾取装置30的数量为n个，n个拾取装置30安装在横梁2上，n为大于等于2的整数；横梁2上设置有n个或n-1个第三移动装置20，每个第三移动装置20用于驱动一个拾取装置30在水平方向上产生位移。

在实际应用中，水平移动装置1可以带动横梁2及n个拾取装置30在水平方向上产生移动。当横梁2上设置有与n个拾取装置30对应的n个第三移动装置20时，首先移动水平移动装置1，使n个拾取装置30在水平方向上移动至n个晶圆4的上方，上述产生的水平移动可以使n个拾取装置30均不对准晶圆4，也可以使少于n个的拾取装置30不对准晶圆4。

当n个拾取装置30均不对准晶圆4时，由于n个拾取装置30处均设置有第三移动装置20，因而可以利用第三移动装置20对任意一个拾取装置30进行水平位移调整。利用第三移动装置20将n个拾取装置30全部调整至与晶圆4对准后，竖直移动装置3带动其上的拾取装置30向下移动至晶圆4所在位置，拾取装置30将晶圆4拾起，然后竖直移动装置3带动拾取装置30及晶圆4向上移动。

当少于n个的拾取装置30不对准晶圆4时，未对准晶圆4的拾取装置30利用第三移动装置20在水平方向上进行调整，调整至与晶圆4对准后，竖直移动装置3带动其上的拾取装置30向下移动至晶圆4所在位置，拾取装置30将晶圆4拾起，然后竖直移动装置3带动拾取装置30及晶圆4向上移动；同时其余已经对准晶圆4的拾取装置30，在竖直移动装置3的带动下，向下移动至晶圆4所在位置，拾取装置30将晶圆4拾起，然后竖直移动装置3带动拾取装置30及晶圆4向上移动。

当横梁2上设置有n-1个第三移动装置20时，移动水平移动装置1，使n个拾取装置30在水平方向上移动至n个晶圆4的上方，并使未设有第三移动装置20处的拾取装置30对准与其对应的晶圆4。此时其余拾取装置30可能对准与其对应的晶圆4，也可能未对准与其对应的晶圆4。对准晶圆4的拾取装置30可以在竖直移动装置3的带动下，向下移动至晶圆4所在位置，拾取装置30将晶圆4拾起，然后竖直移动装置3带动拾取装置30及晶圆4向上移动。同时，未与晶圆4对准的拾取装置30在第三移动装置20的作用下，在水平方向上进行位移调整，调整至与其对应的晶圆4对准后，竖直移动装置3带动拾取装置30向下移动至晶圆4所在位置，拾取装置30将晶圆4拾起，然后竖直移动装置3带动拾取装置30及晶圆4向上移动。

经过上述过程，本实施例完成对晶圆4的拾取过程。n个拾取装置30将n个晶圆4拾起后，横梁2、n个拾取装置30及n个晶圆4在水平移动装置1的带动下移动至下一清洗工位上方。放置晶圆4的过程与拾取晶圆4的过程相似，不同之处在于拾取晶圆4的过程是由拾取装置30将晶圆4从原清洗工位拾起，放置晶圆4的过程是由拾取装置30将晶圆4放置在下一清洗工位的清洗装置上。

重复上述拾取晶圆4、放置晶圆4的过程即可实现对晶圆4的转移。4本实施例在转移晶圆4的过程中，每个具有第三移动装置20的拾取装置30，均可以单独实现对晶圆4的拾取或放置过程，与现有技术相比，本实施例改善了现有技术中拾取装置30只能同时上下移动进而造成的晶圆清洗方式单一性的问题，同时还改善了现有技术要求拾取装置30及清洗槽7等间距排列的问题，进而改善了现有技术整体占位尺寸大、电气控制难的问题。本实施例在改善了电气控制难的问题的同时，还通过只设置一个水平移动装置1将转移过程的编程难度控制在一定范围内，在提升晶圆4转移装置的灵活性的同时，降低了电气和编程控制的难度。

其中，本实施例中的n个拾取装置30之间具有一定的距离，该n-1个距离使n个拾取装置30之间不发生碰撞，该n-1个距离可以相等也可以不相等。

其中，第三移动装置20的数量可以是n个，也可以是n-1个，为降低电气控制难度，在实际应用中，优选第三移动装置20的个数为n-1个，同时优选n-1个第三移动装置20分别与沿晶圆4移动方向的前n-1个拾取装置30对应。

在实际应用中，n个晶圆4之间的间距不会太大，拾取装置30未对准与其对应的晶圆4时，第三移动装置20驱动拾取装置30在水平方向上产生较短位移即可使拾取装置30对准与其对应的晶圆4。在本实施例中，第三移动装置20可以是直线导轨，上述直线导轨可以用于驱动拾取装置30。在水平方向上产生较短的位移。

本实施例可用于需要转移晶圆4的操作过程中，以清洗晶圆4为例，本实施例中的拾取装置30上可以设置有翻转装置300，翻转装置300用于带动拾取装置30以及拾取装置30上的晶圆4一起以翻转装置300为中心，在竖直面内往复摆动，翻转装置300可以使在清洗过程中晶圆4表面上沾有的清洗液通过离心运动脱离晶圆4，进而达到干燥晶圆4的目的。在将本实施例应用于清洗晶圆4时，在拾取装置30上设置有翻转装置300可以在清洗晶圆4后立即对晶圆4进行干燥处理，而不需将清洗后的晶圆4从装置中取出再单独对晶圆4进行干燥处理。因而在实际应用中，优选在拾取装置30上设置翻转装置300。

其中，翻转装置300可以设置多个，也可以设置一个，可以设置在任意拾取装置30上。仍以清洗晶圆4为例，在清洗晶圆4的过程中，考虑到节约成本、简化电气控制过程以及干燥晶圆4的目的，优选设置一个翻转装置300设置在清洗过程中最末端晶圆4对应的拾取装置30上。

在实际应用中，拾取装置30可以有多种选择，本实施例优选拾取装置30为机械手，机械手包括气爪301、前臂302、后臂303以及夹爪304。夹爪304设置在前臂302和后臂303上；前臂302和后臂303与气爪301连接，气爪301用于控制前臂302和后臂303打开或闭合，进而带动夹爪304夹取或松开晶圆4。

其中，拾取装置30上可以设置有检测装置，检测装置包括晶圆检测装置5，晶圆检测装置5可以是称重传感器，称重传感器用于检测拾取装置30整体的重量。当拾取装置30没有拾取到晶圆5时，称重传感器检测到的拾取装置30的重量不包括晶圆5的重量，进而可以判断出拾取装置30没有拾取到晶圆；当拾取装置30拾取到晶圆时，称重传感器检测到的拾取装置30的重量包括有晶圆5的重量，进而可以判断出拾取装置30拾取到了晶圆5。可以看出，晶圆检测装置5用于检测拾取装置30上有晶圆或无晶圆。以机械手为例，晶圆检测装置5设置在气爪301上，设置在气爪301上的晶圆检测装置5可以检测出夹爪304是否夹取到晶圆4。当在拾取晶圆4的过程中，晶圆检测装置5检测出夹爪304未夹取到晶圆4时，可以预设编程程序控制夹爪304不断拾取晶圆4，拾取到晶圆4后，再被竖直移动装置3带动与晶圆4一起向上移动。当在放置晶圆4的过程中，晶圆检测装置5检测出夹爪304仍旧夹有晶圆4时，可以预设编程程序控制夹爪304将晶圆4松开，松开晶圆4后，再被竖直移动装置3带动向上移动。

其中，上述检测装置还可以包括气爪检测装置6，气爪检测装置6用于检测拾取装置30上的气爪301是否打开。气爪检测装置6可以是位置传感器，位置传感器的数量为两个，两个位置传感器分别用于检测气爪301的上止点和下止点位置，通过判断气爪301的上止点和下止点位置进而可以判断出气爪301是打开或者闭合。而根据气爪301打开还是闭合可以进一步的判断出夹爪304是夹取晶圆4还是松开晶圆4。

在实际应用中，考虑到提升转移过程的准确性以及高效性，优选在n个拾取装置30上对应设置n个晶圆检测装置5和n个气爪检测装置6。

本发明提供一种晶圆清洗装置，下面结合附图对本发明提供的晶圆清洗装置进行详细的描述：

实施例二：

图5为本发明实施例二提供的晶圆清洗装置结构示意图，如图5所示，该晶圆清洗装置包括清洗槽7及实施例一提供的晶圆转移装置，晶圆转移装置用于将晶圆4转移到任一个清洗槽7里。在本实施例中，由于设置有第三移动装置20，各清洗槽7之间的间距可以等间距布置，也可以不等间距布置，还可以紧密排列布置。

其中，清洗槽7上可以设置有检测装置(图中未示出)，上述检测装置用于检测拾取装置30与清洗槽7的水平位置有偏差。上述检测装置可以是激光传感器，激光传感器可以检测出拾取装置30与清洗槽7之间的距离，将测出的距离与预设的拾取装置30与清洗槽7对准后的距离进行对比后，可以进一步判断出拾取装置30与清洗槽7在水平位置上是否有偏差。

由于本实施例提供的晶圆清洗装置包括有实施例一提供的晶圆转移装置，因而本实施例提供的晶圆清洗装置与实施例一提供的晶圆转移装置能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种晶圆转移装置，包括横梁、水平移动装置、竖直移动装置及拾取装置，其特征在于，所述横梁设置在所述水平移动装置上，所述水平移动装置用于使所述横梁在水平方向上移动；所述竖直移动装置设置在所述横梁上，所述竖直移动装置用于使所述拾取装置在竖直方向上移动；

所述拾取装置与所述竖直移动装置的数量均为n个，n个所述拾取装置一一对应安装在n个所述竖直移动装置上，n为大于等于2的整数；

所述横梁上设置有n个或n-1个第三移动装置，每个所述第三移动装置用于驱动一个所述拾取装置在水平方向上产生位移。

2.根据权利要求1所述的晶圆转移装置，其特征在于，所述第三移动装置的数量为n-1个，所述n-1个第三移动装置分别与沿晶圆移动方向的前n-1个所述拾取装置对应。

3.根据权利要求1所述的晶圆转移装置，其特征在于，所述第三移动装置为直线导轨。

4.根据权利要求1所述的晶圆转移装置，其特征在于，所述拾取装置上设置有翻转装置，所述翻转装置用于带动所述拾取装置以及所述拾取装置上的晶圆一起以所述翻转装置为中心，在竖直面内往复摆动。

5.根据权利要求4所述的晶圆转移装置，其特征在于，所述翻转装置设置在所述晶圆转移装置最末端的拾取装置上。

6.根据权利要求1所述的晶圆转移装置，其特征在于，所述拾取装置为机械手。

7.根据权利要求1-6任一项所述的晶圆转移装置，其特征在于，所述拾取装置上设置有检测装置，所述检测装置包括晶圆检测装置，所述晶圆检测装置用于检测所述拾取装置上有晶圆或无晶圆。

8.根据权利要求7所述的晶圆转移装置，其特征在于，所述检测装置包括气爪检测装置，所述气爪检测装置用于检测所述拾取装置上的气爪打开或气爪闭合。

9.一种晶圆清洗装置，其特征在于，包括清洗槽及权利要求1-8任一项所述的晶圆转移装置，所述晶圆转移装置用于将晶圆转移到任一个所述清洗槽里。

10.根据权利要求9所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述清洗槽上设置有检测装置，所述检测装置用于检测所述拾取装置与所述清洗槽的水平位置有偏差。