CN109590884B - 多载盘晶圆传送设备及传送系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及晶圆加工领域，旨在解决采用抛光头旋转和载台线性移动进行晶圆传输，不同抛光台之间工艺转换易带来沾污，线性移动的设计令传动灵活性受限，传输效率不高的问题，提供多载盘晶圆传送设备及传送系统，载盘晶圆传送设备中，驱动控制机构能够驱动控制圆形轨道将每个在清洗工位完成装载的晶圆载盘，依次传送停留至其中一个抛光工位，并在抛光工位完成卸载和完成装载；也能够驱动控制圆形轨道将每个在抛光工位完成装载的晶圆载盘传送停留至清洗工位，并完成卸载。这种传动方式可支持多步复杂工艺流程，实现每个晶圆分别独立在抛光工位完成抛光，且在不同传送工位之间的高效传输。多载盘晶圆传送系统包括多载盘晶圆传送设备。

Description

多载盘晶圆传送设备及传送系统

技术领域

本发明涉及晶圆加工领域，具体而言，涉及多载盘晶圆传送设备及传送系统。

背景技术

目前，晶圆在不同传送工位之间的传动方式和缺点：

1、利用抛光头旋转进行晶圆传动。传动与工艺绑定在一起，造成了抛光头与工作台之间多对多的工作模式，缺点是不同抛光台之间工艺转换容易带来沾污，以及抛光头之间的差异会最终体现在晶圆平坦化效果上。

2、通过载台线性移动的方式进行晶圆传输。线性移动的设计令传动灵活性受限，此外，该设计不易维护，错误发生率高。

发明内容

本发明旨在提供一种多载盘晶圆传送设备，以解决采用抛光头旋转和载台线性移动进行晶圆传输，不同抛光台之间工艺转换易带来沾污，线性移动的设计令传动灵活性受限，传输效率不高的问题。

本发明的另一目的在于提供一种具备上述多载盘晶圆传送设备的多载盘晶圆传送系统。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例提供的多载盘晶圆传送设备，

包括圆形轨道，沿着圆形轨道的圆周方向依次等间隔设置的清洗工位、多个抛光工位，以及多个依次等间隔设置于圆形轨道的多个晶圆载盘和驱动控制机构；

驱动控制机构能够驱动控制圆形轨道将每个在清洗工位完成装载的晶圆载盘，依次传送停留至其中一个抛光工位，并在抛光工位完成卸载和完成装载；驱动控制机构能够驱动控制圆形轨道将每个在抛光工位完成装载的晶圆载盘传送停留至清洗工位，并完成卸载。

晶圆载盘与圆形轨道固定连接，圆形轨道绕着其圆心转动，带动晶圆载盘沿着圆形轨道所限定的环形轨迹移动。晶圆载盘的设置数量不受限制，可以根据实际需要设置数量。

在本实施例中，晶圆载盘设置四个，四个晶圆载盘分别命名为第一载盘、第二载盘、第三载盘和第四载盘，圆形轨道转动，分别带动四个晶圆载盘转动至四个传送工作，包括一个清洗工位和三个抛光工位，其中清洗工位为第一工位，三个抛光工位分别为第二工位、第三工位和第四工位。

实际传送过程是这样的：

(1)初始状态，第一载盘对应第一工位，将晶圆装载至对应第一工位的第一载盘；

(2)圆形轨道及晶圆载盘沿逆时针运动，其中第一载盘携带晶圆运动至第二工位，转动至第一工位的第二载盘装载晶圆；

(3)圆形轨道及晶圆载盘沿逆时针运动，其中第一载盘携带晶圆运动至第三工位，第二载盘携带晶圆运动至第二工位，转动至第一工位的第三载盘装载晶圆；

(4)圆形轨道及晶圆载盘沿逆时针运动，其中第一载盘携带晶圆运动至第四工位，第二载盘携带晶圆运动至第三工位，第三载盘携带晶圆运动至第二工位，转动至第一工位的第四载盘装载晶圆；

(5)圆形轨道及晶圆载盘沿逆时针运动，其中第一载盘卸载晶圆，重复(1)——(4)步骤。

采用上述的传动方式可支持多步复杂工艺流程，实现晶圆在不同传送工位之间的高效传输。

在本实施例的一种实施方式中：

圆形轨道沿着周向方向依次等间隔设置有多个安装工位，每个安装工位对应设置有一个晶圆载盘；

每个安装工位设置有第一连接件；每个晶圆载盘的底部设置有第二连接件，第一连接件和第二连接件可拆卸连接。

在本实施例的一种实施方式中：

第一连接件设置有连接柱槽；

第二连接件设置有连接柱，连接柱嵌设于连接柱槽，连接柱和连接柱槽之间通过周向限位机构和轴向限位机构可拆卸连接。

在本实施例的一种实施方式中：

周向限位机构包括沿着连接柱槽的轴向方向依次设置的第一轴向槽和第二轴向槽，第一轴向槽和第二轴向槽沿着连接柱槽的周向方向等间隔设置，第一轴向槽的顶端贯穿连接柱槽的顶端端部；

轴向限位机构包括连通第一轴向槽的底端和第二轴向槽的顶端的周向延伸的弧形槽；

连接柱的外周壁设置有卡接块，卡接块能够依次滑动嵌设于第一轴向槽、弧形槽和第二轴向槽。

在本实施例的一种实施方式中：

周向限位机构包括沿着连接柱槽的轴向方向延伸设置的周向限位槽，周向限位槽的顶端贯穿连接柱槽的顶部端部；

轴向限位机构包括设置于周向限位槽且沿着连接柱槽的径向方向来回移动的弹性阻挡块；弹性阻挡块的一端为阻挡端且能够伸入连接柱槽；

连接柱的外壁设置有配合块；配合块能够抵压越过弹性阻挡块，并卡入和退出弹性阻挡块和周向限位槽的底部之间。

在本实施例的一种实施方式中：

周向限位槽设置有沿着连接柱槽的径向方向延伸且一端贯穿周向限位槽的底壁的安装槽；

安装槽内设置有压缩弹簧，弹性阻挡块的远离阻挡端的一端滑动嵌设于安装槽且抵压压缩弹簧。

在本实施例的一种实施方式中：

阻挡端的顶侧设置有上斜面，阻挡端的底侧设置有下斜面，配合块沿着周向限位槽作抵压上斜面和下斜面的移动时能够将弹性阻挡块抵压退回至安装槽内。

在本实施例的一种实施方式中：

晶圆载盘的顶部设置有阶梯放置槽；

阶梯放置槽沿着垂直于晶圆载盘的方向依次等间隔设置有多个环形凸缘，多个环形凸缘的外径从阶梯放置槽的底端到顶端逐渐增大；

位于最顶端的环形凸缘的周面设置有倾斜导向面。

一种多载盘晶圆传送系统，

多载盘晶圆传送系统包括装载总机构、卸载总机构、装载机构、卸载机构和多载盘晶圆传送设备；

清洗工位对应设置有装载总机构和卸载总机构，每个抛光工位对应设置有装载机构和卸载机构。

本发明的有益效果是：

多载盘晶圆传送设备，与利用抛光头旋转进行晶圆传动的传统方式相比，采用轨道与载盘在不同传送工位之间传送晶圆，分离了传动与工艺，每个晶圆能够分别独立在抛光工位完成抛光，有效减少抛光头被沾污的可能；每个对应抛光工位的晶圆的抛光由不同抛光头完成，降低了由于抛光头差异导致的晶圆平坦化效果差异的概率。与通过载台线性移动的方式进行晶圆传输的传统方法相比，圆形传动轨道与载盘固定，稳定性较高，可有效降低传动过程中出现错误的可能性，且设备更易维护。这种传动方式可支持多步复杂工艺流程，实现晶圆在不同传送工位之间的高效传输。

多载盘晶圆传送系统，在清洗工位利用装载总机构完成装载和利用卸载总机构完成卸载，在抛光工位利用卸载机构完成卸载和利用装载机构完成装载，再利用多载盘晶圆传送设备实现传送，显著提高晶圆在不同传送工位之间的传输效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例提供的多载盘晶圆传送设备的第一种工作状态示意图；

图2为本发明实施例提供的多载盘晶圆传送设备的主视图；

图3为本发明实施例提供的多载盘晶圆传送设备的第二种工作状态示意图；

图4为本发明实施例提供的多载盘晶圆传送设备的第三种工作状态示意图；

图5为本发明实施例提供的多载盘晶圆传送设备的第四种工作状态示意图；

图6为本发明实施例提供的多载盘晶圆传送设备的第一种结构的结构示意图；

图7为本发明实施例图6中的A的局部放大图；

图8为本发明实施例提供的多载盘晶圆传送设备的第一种结构中晶圆载盘的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的多载盘晶圆传送设备的第二种结构的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的图9中B的局部放大图；

图11为本发明实施例提供的多载盘晶圆传送设备的第二种结构中晶圆载盘的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的晶圆载盘的第一种结构示意图。

图标：100-驱动控制机构；200-圆形轨道；210-安装工位；220-第一连接件；221-连接柱槽；300-晶圆载盘；310-第二连接件；311-连接柱；312-卡接块；313-配合块；320-阶梯放置槽；321-环形凸缘；322-倾斜导向面；330-吸附软毛；400-周向限位机构；410-第一轴向槽；420-第二轴向槽；430-周向限位槽；500-轴向限位机构；510-弧形槽；520-弹性阻挡块；521-阻挡端；522-上斜面；523-下斜面；010-安装槽；020-弹簧；001-第一载盘；002-第二载盘；003-第三载盘；004-第四载盘；005-第一工位；006-第二工位；007-第三工位；008-第四工位。

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中的附图，对本发明实施例中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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，本发明的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本发明的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，“连接”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。

实施例，参照图1至图12。

本发明实施例提供多载盘晶圆传送设备，

如图1和图2所示，包括圆形轨道200，沿着圆形轨道200的圆周方向依次等间隔设置的清洗工位、多个抛光工位，以及多个依次等间隔设置于圆形轨道200的多个晶圆载盘300和驱动控制机构100；

驱动控制机构100能够驱动控制圆形轨道200将每个在清洗工位完成装载的晶圆载盘300，依次传送停留至其中一个抛光工位，并在抛光工位完成卸载和完成装载；驱动控制机构100能够驱动控制圆形轨道200将每个在抛光工位完成装载的晶圆载盘300传送停留至清洗工位，并完成卸载。

晶圆载盘300与圆形轨道200固定连接，圆形轨道200绕着其圆心转动，带动晶圆载盘300沿着圆形轨道200所限定的环形轨迹移动。晶圆载盘300的设置数量不受限制，可以根据实际需要设置数量。

在本实施例中，晶圆载盘300设置四个，四个晶圆载盘300分别命名为第一载盘001、第二载盘002、第三载盘003和第四载盘004，圆形轨道200转动，分别带动四个晶圆载盘300转动至四个传送工作，包括一个清洗工位和三个抛光工位，其中清洗工位为第一工位005，三个抛光工位分别为第二工位006、第三工位007和第四工位008。

实际传送过程是这样的：

(1)如图1所示，初始状态，第一载盘001对应第一工位005，将晶圆装载至对应第一工位005的第一载盘001；

(2)如图3所示，圆形轨道200及晶圆载盘300沿逆时针运动，其中第一载盘001携带晶圆运动至第二工位006，转动至第一工位005的第二载盘002装载晶圆；

(3)如图4所示，圆形轨道200及晶圆载盘300沿逆时针运动，其中第一载盘001携带晶圆运动至第三工位007，第二载盘002携带晶圆运动至第二工位006，转动至第一工位005的第三载盘003装载晶圆；

(4)如图5所示，圆形轨道200及晶圆载盘300沿逆时针运动，其中第一载盘001携带晶圆运动至第四工位008，第二载盘002携带晶圆运动至第三工位007，第三载盘003携带晶圆运动至第二工位006，转动至第一工位005的第四载盘004装载晶圆；

(5)圆形轨道200及晶圆载盘300沿逆时针运动，其中第一载盘001卸载晶圆，重复(1)——(4)步骤。

采用上述的传动方式可支持多步复杂工艺流程，实现晶圆在不同传送工位之间的高效传输。

在本实施例的一种实施方式中：

如图6和图8所示，每个安装工位210设置有第一连接件220；

每个晶圆载盘300的底部设置有第二连接件310，第一连接件220和第二连接件310可拆卸连接。

晶圆载盘300和圆形轨道200通过第一连接件220和第二连接件310可拆卸连接，安装工位210设置数量不受限制，实际传送时，可以根据需求安装不同数量的晶圆载盘300，能够避免晶圆载盘300空转，减轻圆形轨道200的转动载荷。

在本实施例的一种实施方式中：

如图7所示，第一连接件220设置有连接柱槽221；

第二连接件310设置有连接柱311，连接柱311嵌设于连接柱槽221，连接柱311和连接柱槽221之间通过周向限位机构400和轴向限位机构500可拆卸连接。

第一连接件220和第二连接件310之间的连接采用连接柱311和连接柱槽221的方式连接。周向限位机构400用于限制连接柱311和连接柱槽221之间的周向转动，轴向限位机构500用于限制连接柱311和连接柱槽221的轴向移动，从而牢固地将连接柱311和连接柱槽221连接在一起。

在本实施例的一种实施方式中：

如图6和图7所示，周向限位机构400包括沿着连接柱槽221的轴向方向依次设置的第一轴向槽410和第二轴向槽420，第一轴向槽410和第二轴向槽420沿着连接柱槽221的周向方向等间隔设置，第一轴向槽410的顶端贯穿连接柱槽221的顶端端部；

轴向限位机构500包括连通第一轴向槽410的底端和第二轴向槽420的顶端的周向延伸的弧形槽510；

如图8所示，连接柱311的外周壁设置有卡接块312，卡接块312能够依次滑动嵌设于第一轴向槽410、弧形槽510和第二轴向槽420。

连接柱311卡入连接柱槽221，卡接块312从第一轴向槽410的顶端卡入，卡接块312移动至第一轴向槽410的底端后，周向转动连接柱311，将卡接块312卡入弧形槽510，卡接块312转动至第二轴向槽420的顶端后，继续轴向移动卡接块312，将卡接块312卡入第二轴向槽420的底端，即卡入的过程是，依次卡入第一轴向槽410、弧形槽510和第二轴向槽420，而取出连接柱311的过程，即是卡接块312依次从第二轴向槽420、弧形槽510和第一轴向槽410退出。

第二轴向槽420限制了连接柱311和连接柱槽221的相对周向移动，弧形槽510限制了连接柱311相对于连接柱槽221的轴向移动，从而能够限制连接柱311和连接柱槽221的连接关系。

在本实施例的一种实施方式中：

如图9和图10所示，周向限位机构400包括沿着连接柱槽221的轴向方向延伸设置的周向限位槽430，周向限位槽430的顶端贯穿连接柱槽221的顶部端部；

轴向限位机构500包括设置于周向限位槽430且沿着连接柱槽221的径向方向来回移动的弹性阻挡块520；弹性阻挡块520的一端为阻挡端521且能够伸入连接柱槽221；

如图11所示，连接柱311的外壁设置有配合块313；配合块313能够抵压越过弹性阻挡块520，并卡入和退出弹性阻挡块520和周向限位槽430的底部之间。

连接柱311卡入连接柱槽221，配合块313从周向限位槽430的顶端开口卡入，在移动至弹性阻挡块520处，配合块313抵压弹性阻拦块，将弹性阻拦块抵压缩回，配合块313滑入弹性阻拦块和周向限位槽430的底部之间，弹性阻拦块恢复原状，将配合块313限位于弹性阻拦块和周向限位槽430的底部之间；连接柱311取出连接柱槽221的过程，配合块313从弹性阻拦块的下侧抵压弹性阻拦块，将弹性阻拦块再次抵压缩回，配合块313滑过弹性阻拦块，弹性阻拦块恢复原状，连接柱311从连接柱槽221取出。

在本实施例的一种实施方式中：

如图10所示，周向限位槽430设置有沿着连接柱槽221的径向方向延伸且一端贯穿周向限位槽430的底壁的安装槽010；

安装槽010内设置有压缩弹簧020，弹性阻挡块520的远离阻挡端521的一端滑动嵌设于安装槽010且抵压压缩弹簧020。

配合块313抵压阻挡端521，阻挡端521缩回的过程中按压弹簧020，弹簧020压缩，待配合块313滑过弹性阻拦块，弹性阻拦块的阻挡端521在弹簧020的作用下弹出恢复原状。

在本实施例的一种实施方式中：

如图10所示，阻挡端521的顶侧设置有上斜面522，阻挡端521的底侧设置有下斜面523，配合块313沿着周向限位槽430作抵压上斜面522和下斜面523的移动时能够将弹性阻挡块520抵压退回至安装槽010内。

配合块313沿着周向限位槽430上下移动，作用于上斜面522和下斜面523的过程中，对弹性阻拦块有沿连接柱槽221的径向方向的作用力，能够将弹性阻拦块抵压退回至安装槽010内，实现配合块313滑过弹性阻拦块。

在本实施例的一种实施方式中：

如图12所示，晶圆载盘300的顶部设置有阶梯放置槽320；

阶梯放置槽320沿着垂直于晶圆载盘300的方向依次等间隔设置有多个环形凸缘321，多个环形凸缘321的外径从阶梯放置槽320的底端到顶端逐渐增大；

位于最顶端的环形凸缘321的周面设置有倾斜导向面322。。

阶梯放置槽320能够放置不同直径大小的晶圆，便于传送不同类型的晶圆。设置倾斜导向面322，可以导向晶圆进入阶梯放置槽320内。

本实施例还提供了一种多载盘晶圆传送系统，

多载盘晶圆传送系统包括装载总机构、卸载总机构、装载机构、卸载机构和多载盘晶圆传送设备；

清洗工位对应设置有装载总机构和卸载总机构，每个抛光工位对应设置有装载机构和卸载机构。

圆形轨道200带动每个晶圆载盘300移动停留在清洗工位，装载总机构装载晶圆，然后圆形轨道200带动该晶圆从清洗工位传送至其中一个抛光工位并停留，在抛光工位，利用卸载机构卸载晶圆进行抛光，抛光完成后，利用装载机构完成晶圆装载，最后圆形轨道200带动该晶圆从抛光工位传送至清洗工位进行清洗，再利用卸载总机构完成卸载，完成晶圆的抛光加工。

每个抛光工位对应设置一个抛光头，移动至抛光工位的每个晶圆单独进行抛光，不易被相互玷污。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种多载盘晶圆传送系统，其特征在于：

所述多载盘晶圆传送系统包括装载总机构、卸载总机构、装载机构、卸载机构、多载盘晶圆传送设备以及多个抛光头；

所述多载盘晶圆传送设备包括圆形轨道，沿着所述圆形轨道的圆周方向依次等间隔设置的清洗工位、多个抛光工位，以及多个依次等间隔设置于所述圆形轨道的多个晶圆载盘和驱动控制机构；

所述清洗工位对应设置有所述装载总机构和所述卸载总机构，每个所述抛光工位对应设置有所述装载机构和所述卸载机构，每个所述抛光工位对应设置一个所述抛光头，所述抛光头用于对从所述抛光工位卸载的晶圆进行抛光；

所述驱动控制机构能够驱动控制所述圆形轨道将每个在所述清洗工位完成装载的所述晶圆载盘，依次传送停留至其中一个所述抛光工位，并在所述抛光工位完成卸载和完成装载；所述驱动控制机构能够驱动控制所述圆形轨道将每个在所述抛光工位完成装载的所述晶圆载盘传送停留至所述清洗工位，并完成卸载；

所述圆形轨道沿着周向方向依次等间隔设置有多个安装工位，每个所述安装工位对应设置有一个所述晶圆载盘；每个所述安装工位设置有第一连接件；每个所述晶圆载盘的底部设置有第二连接件，所述第一连接件和所述第二连接件可拆卸连接；

所述第一连接件设置有连接柱槽；所述第二连接件设置有连接柱，所述连接柱嵌设于所述连接柱槽，所述连接柱和所述连接柱槽之间通过周向限位机构和轴向限位机构可拆卸连接；

所述周向限位机构包括沿着所述连接柱槽的轴向方向延伸设置的周向限位槽，所述周向限位槽的顶端贯穿所述连接柱槽的顶部端部；所述轴向限位机构包括设置于所述周向限位槽且沿着所述连接柱槽的径向方向来回移动的弹性阻挡块；所述弹性阻挡块的一端为阻挡端且能够伸入所述连接柱槽；

所述连接柱的外壁设置有配合块；所述配合块能够抵压越过所述弹性阻挡块，并卡入和退出所述弹性阻挡块和所述周向限位槽的底部之间。

2.根据权利要求1所述的多载盘晶圆传送系统，其特征在于：

所述周向限位槽设置有沿着所述连接柱槽的径向方向延伸且一端贯穿所述周向限位槽的底壁的安装槽；

所述安装槽内设置有压缩弹簧，所述弹性阻挡块的远离所述阻挡端的一端滑动嵌设于所述安装槽且抵压所述压缩弹簧。

3.根据权利要求2所述的多载盘晶圆传送系统，其特征在于：

所述阻挡端的顶侧设置有上斜面，所述阻挡端的底侧设置有下斜面，所述配合块沿着所述周向限位槽作抵压所述上斜面和所述下斜面的移动时能够将所述弹性阻挡块抵压退回至所述安装槽内。

4.根据权利要求1所述的多载盘晶圆传送系统，其特征在于：

所述晶圆载盘的顶部设置有阶梯放置槽；

所述阶梯放置槽沿着垂直于所述晶圆载盘的方向依次等间隔设置有多个环形凸缘，多个所述环形凸缘的外径从所述阶梯放置槽的底端到顶端逐渐增大；

位于最顶端的所述环形凸缘的周面设置有倾斜导向面。

Images