CN109732474A - 一种化学机械抛光设备及其晶圆交换机构和晶圆传输方法 - Google Patents
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Abstract
一种化学机械抛光设备及其晶圆交换机构和晶圆传输方法，化学机械抛光设备包含前端晶圆存储设备，抛光单元和清洗单元，晶圆交换机构设置在清洗单元中，晶圆交换机构包含在竖直方向叠加设置的至少一个待抛光晶圆存储盒和至少一个待清洗晶圆存储盒，待抛光晶圆存储盒水平设置。前端机械手将水平设置的前端晶圆存储盒中的晶圆水平取出后，水平放置到清洗单元的晶圆交换机构中的待抛光晶圆存储盒中，传输湿晶圆机械手将水平放置的待抛光晶圆存储盒中的晶圆水平取出后，水平放置到抛光单元的抛光模块上等待进行抛光处理。本发明增加了晶圆传输的稳定性，减少了前端晶圆存储设备中机械手和抛光单元中传输湿晶圆机械手的自由度，降低了成本，节约了存储空间。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种化学机械抛光设备及其晶圆交换机构和晶圆传输方法。
背景技术
现有CMP(Chemical Mechanical Planarization，化学机械抛光)设备中，为了节省空间，清洗单元中的待清洗晶圆存储盒和待抛光晶圆存储盒是竖直并列分布的。在CMP设备的传片流程中，先用前端晶圆存储设备中的机械手将晶圆从水平晶圆存储盒中水平抓取后竖直放到清洗单元的临时待抛光晶圆存储盒中，从水平到竖直的存放，需要前端晶圆存储设备中的机械手有翻转的功能，将晶圆从水平翻转成为竖直的。因传输机械手的自由度增加，前端晶圆存储设备的成本较高。而且翻转过程需要一定的空间，在本来就比较狭隘的空间内为了避让其他设备，机械手将产生附加的避让动作，从而增加了机械手的出错概率和工作时间。
发明内容
本发明提供一种化学机械抛光设备及其晶圆交换机构和晶圆传输方法，增加了晶圆传输的稳定性，减少了前端晶圆存储设备中机械手和抛光单元中传输湿晶圆机械手的自由度，降低了成本，节约了存储空间。
为了达到上述目的，本发明提供一种用于化学机械抛光设备的晶圆交换机构，所述的化学机械抛光设备包含前端晶圆存储设备，抛光单元和清洗单元，所述的晶圆交换机构设置在清洗单元中，用于实现晶圆在前端晶圆存储设备、抛光单元和清洗单元之间的转移和交换；
所述的晶圆交换机构包含在竖直方向叠加设置的至少一个待抛光晶圆存储盒和至少一个待清洗晶圆存储盒，所述的待抛光晶圆存储盒水平设置。
所述的待抛光晶圆存储盒设置在待清洗晶圆存储盒的上方或下方。
所述的待清洗晶圆存储盒水平设置或者竖直设置。
所述的待抛光晶圆存储盒中至少可存放一片晶圆，所述的待清洗晶圆存储盒中至少可存放一片晶圆。
本发明还提供一种化学机械抛光设备，包含前端晶圆存储设备，抛光单元、传输湿晶圆机械手和清洗单元；
所述的前端晶圆存储设备包含至少一个前端机械手和至少一个前端晶圆存储盒；所述的前端晶圆存储盒水平设置；
所述的传输湿晶圆机械手设置在抛光单元和清洗单元之间；
所述的清洗单元包含至少一个清洗模块，以及晶圆交换机构；
所述的抛光单元包含至少一个晶圆装载模块和至少一个抛光模块。
所述的晶圆交换机构包含在竖直方向叠加设置的至少一个待抛光晶圆存储盒和至少一个待清洗晶圆存储盒，所述的待抛光晶圆存储盒水平设置。
所述的待抛光晶圆存储盒设置在待清洗晶圆存储盒的上方或下方。
所述的待清洗晶圆存储盒水平设置或者竖直设置。
所述的清洗单元还包含移动组件，所述的晶圆交换机构设置在移动组件上，该移动组件实现晶圆交换机构在清洗单元中的移动。
所述的移动组件包含直线导向机构和直线驱动机构，晶圆交换机构设置在直线导向机构上，在直线驱动机构的驱动下，晶圆交换机构沿该直线导向机构做往复运动。
所述的移动组件包含旋转平台和旋转驱动机构，晶圆交换机构设置在旋转平台上，在旋转驱动机构的驱动下，晶圆交换机构沿该旋转平台做旋转运动。
本发明还提供一种化学机械抛光设备的晶圆传输方法，包含以下步骤：步骤1、前端机械手将水平设置的前端晶圆存储盒中的晶圆水平取出；步骤2、前端机械手将晶圆水平放置到清洗单元的晶圆交换机构中的待抛光晶圆存储盒中；步骤3、传输湿晶圆机械手将水平放置的待抛光晶圆存储盒中的晶圆水平取出；步骤4、传输湿晶圆机械手将晶圆水平放置到抛光单元的晶圆装载模块中等待进行抛光处理。
移动组件带动晶圆交换机构移动至前端机械手和传输湿晶圆机械手的可及范围内。
本发明具有以下优点：
1、将待抛光晶圆存储盒水平设置，减少了前端晶圆存储设备中机械手和抛光单元中传输湿晶圆机械手的自由度，降低了成本，且水平放置的晶圆在传输过程中比竖直放置的晶圆更稳定，方便了晶圆的传输；
2、将待抛光晶圆存储盒和待清洗晶圆存储盒叠加设置，节约了存储空间，压缩了传片空间，可以为其他更重要的机构留足空间；
3、待抛光晶圆存储盒和待清洗晶圆存储盒与清洗平台之间是固定或者可移动的，可移动的晶圆存储盒更加灵活，便于机械手抓取晶圆。
附图说明
图1是本发明提供的一种化学机械抛光设备的俯视结构示意图。
图2是晶圆交换机构的结构示意图。
图3是本发明的第一实施例的结构示意图。
图4是本发明的第二实施例的结构示意图。
图5是本发明的第三实施例的结构示意图。
图6是本发明的第四实施例的结构示意图。
图7是本发明的第五实施例的结构示意图。
图8是本发明的第六实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下根据图1～图8，具体说明本发明的较佳实施例。
如图1所示，本发明提供一种化学机械抛光设备，包含：
前端晶圆存储设备12，其用于存放待抛光的晶圆；
抛光单元21，其用于对晶圆进行抛光处理；
清洗单元9，其用于对抛光后的晶圆进行清洗处理；
传输湿晶圆机械手1，其设置在抛光单元和清洗单元之间，用于实现晶圆在抛光单元和清洗单元之间的转移和交换。
所述的前端晶圆存储设备12包含至少一个前端机械手10和至少一个前端晶圆存储盒11；所述的前端晶圆存储盒11水平设置，其中存放晶圆；所述的前端机械手10用于将前端晶圆存储盒11中存放的晶圆抓取至清洗单元9中的晶圆交换机构19中的待抛光晶圆存储盒1902。
所述的清洗单元9包含晶圆交换机构19和至少一个清洗模块20；所述的晶圆交换机构19包含在竖直方向叠加设置的至少一个待抛光晶圆存储盒1902和至少一个待清洗晶圆存储盒1901，所述的待抛光晶圆存储盒1902可以任意设置在待清洗晶圆存储盒1901的上方或下方，所述的待抛光晶圆存储盒1902水平设置，用于存放从前端晶圆存储设备12中抓取的晶圆，等待进入抛光单元21中进行抛光处理，所述的待抛光晶圆存储盒中至少可存放一片晶圆，所述的待清洗晶圆存储盒1901可以水平设置也可以竖直设置，用于存放经过抛光单元21进行抛光处理后的晶圆，等待进行清洗，所述的待清洗晶圆存储盒中至少可存放一片晶圆；所述的清洗模块20用于对经过抛光处理后的晶圆进行清洗处理。
所述的抛光单元21包含至少一个晶圆装载模块22和至少一个抛光模块2，所述的晶圆装载模块22用于存放抛光单元中待抛光的晶圆和抛光后的晶圆，所述的抛光模块2用于对晶圆进行抛光处理。
所述的传输湿晶圆机械手1用于将待抛光晶圆存储盒1902中存放的晶圆抓取至抛光单元21中的晶圆装载模块22，晶圆装载模块22中的晶圆被抛光头装载，与抛光模块2进行研磨，研磨完成后，抛光头将抛光后的晶圆卸载到晶圆装载模块22中，传输湿晶圆机械手1将晶圆装载模块22中经过抛光处理后的晶圆抓取至待清洗晶圆存储盒1901中存放。
前端机械手10将水平设置的前端晶圆存储盒11中的晶圆水平取出后，水平放置到待抛光晶圆存储盒1902中，传输湿晶圆机械手1将水平放置的待抛光晶圆存储盒1902中的晶圆水平取出后，水平放置到晶圆装载模块22中等待进行抛光处理。
进一步，为了使清洗单元9中的晶圆交换机构19可以更好地实现晶圆交换和转移的功能，可以通过设置一个移动组件，利用该移动组件将晶圆交换机构19设置在清洗单元9中，并通过该移动组件使晶圆交换机构19具有移动功能，可以进行直线移动或旋转运动。
如图3所示，在本发明的第一实施例中，前端晶圆存储设备12设置在整个机构的最前端，清洗单元9设置在中间，抛光单元21设置在清洗单元9的另一边。前端晶圆存储设备12内部包含前端机械手10和水平设置的前端晶圆存储盒11，前端机械手10靠近清洗单元9。传输湿晶圆机械手1被倒置安装在清洗单元9的顶板下部，晶圆交换机构固定设置在清洗单元9的清洗平台18上，晶圆交换机构包含一个待抛光晶圆存储盒7和待清洗晶圆存储盒8，待抛光晶圆存储盒7和待清洗晶圆存储盒8都是水平设置。抛光单元21的晶圆装载模块22和抛光模块2设置在抛光台面5上，抛光台面5设置在抛光底架4上，抛光台面5外部设置外壳3。
前端机械手10将水平设置的前端晶圆存储盒11中的晶圆6水平取出后，水平放置于待抛光晶圆存储盒7中，传输湿晶圆机械手1将水平放置的待抛光晶圆存储盒7中的晶圆6水平取出后，水平放置到晶圆装载模块22中，等待在抛光模块2中进行抛光处理，抛光完毕后的晶圆6被水平放置到晶圆装载模块22中，传输湿晶圆机械手1将晶圆6水平取出后，水平放置在水平设置的待清洗晶圆存储盒8中，等待其他机械手抓取进行清洗处理。
如图4所示，在本发明的第二实施例中，相比第一实施例，采用竖直设置的待清洗晶圆存储盒13。前端机械手10将水平设置的前端晶圆存储盒11中的晶圆6水平取出后，水平放置于待抛光晶圆存储盒7中，传输湿晶圆机械手1将水平放置的待抛光晶圆存储盒7中的晶圆6水平取出后，水平放置到晶圆装载模块22中，等待在抛光模块2中进行抛光处理，抛光完毕后的晶圆6被水平放置到晶圆装载模块22中，传输湿晶圆机械手1将晶圆6水平取出后，竖直放置在竖直设置的待清洗晶圆存储盒13中，等待其他机械手抓取进行清洗处理。
如图5所示，在本发明的第三实施例中，晶圆交换机构通过移动组件可移动地设置在清洗单元9的清洗平台18上，所述的移动组件包含直线导向机构15和直线驱动机构14，该直线导向机构15设置在清洗平台18上，晶圆交换机构设置在直线导向机构15上，并可沿该直线导向机构15移动，在直线驱动机构14的驱动下，晶圆交换机构沿该直线导向机构15做往复运动。所述的晶圆交换机构包含一个待抛光晶圆存储盒7和待清洗晶圆存储盒8，待抛光晶圆存储盒7和待清洗晶圆存储盒8都是水平设置。
前端机械手10将水平设置的前端晶圆存储盒11中的晶圆6水平取出后，直线驱动机构14驱动直线导向机构15将晶圆交换机构直线移动至前端机械手10的可及范围内，前端机械手10将晶圆6水平放置于待抛光晶圆存储盒7中，直线驱动机构14驱动直线导向机构15将晶圆交换机构直线移动至传输湿晶圆机械手1的可及范围内，传输湿晶圆机械手1将水平放置的待抛光晶圆存储盒7中的晶圆6水平取出后，水平放置到晶圆装载模块22中，等待在抛光模块2中进行抛光处理，抛光完毕后的晶圆6被水平放置到晶圆装载模块22中，传输湿晶圆机械手1将晶圆6水平取出后，水平放置在水平设置的待清洗晶圆存储盒8中，等待其他机械手抓取进行清洗处理。
如图6所示，在本发明的第四实施例中，相比第三实施例，采用竖直设置的待清洗晶圆存储盒13。前端机械手10将水平设置的前端晶圆存储盒11中的晶圆6水平取出后，直线驱动机构14驱动直线导向机构15将晶圆交换机构直线移动至前端机械手10的可及范围内，前端机械手10将晶圆6水平放置于待抛光晶圆存储盒7中，直线驱动机构14驱动直线导向机构15将晶圆交换机构直线移动至传输湿晶圆机械手1的可及范围内，传输湿晶圆机械手1将水平放置的待抛光晶圆存储盒7中的晶圆6水平取出后，水平放置到晶圆装载模块22中，等待在抛光模块2中进行抛光处理，抛光完毕后的晶圆6被水平放置到晶圆装载模块22中，传输湿晶圆机械手1将晶圆6水平取出后，竖直放置在竖直设置的待清洗晶圆存储盒13中，等待其他机械手抓取进行清洗处理。
如图7所示，在本发明的第五实施例中，晶圆交换机构通过移动组件可移动地设置在清洗单元9的清洗平台18上，所述的移动组件包含旋转平台16和旋转驱动机构17，该旋转平台16设置在清洗平台18上，晶圆交换机构设置在旋转平台16上，并可沿该旋转平台16移动，在旋转驱动机构17的驱动下，晶圆交换机构沿该旋转平台16做旋转运动。所述的晶圆交换机构包含一个待抛光晶圆存储盒7和待清洗晶圆存储盒8，待抛光晶圆存储盒7和待清洗晶圆存储盒8都是水平设置。
前端机械手10将水平设置的前端晶圆存储盒11中的晶圆6水平取出后，旋转驱动机构17驱动旋转平台16将晶圆交换机构直线移动至前端机械手10的可及范围内，前端机械手10将晶圆6水平放置于待抛光晶圆存储盒7中，旋转驱动机构17驱动旋转平台16将晶圆交换机构直线移动至传输湿晶圆机械手1的可及范围内，传输湿晶圆机械手1将水平放置的待抛光晶圆存储盒7中的晶圆6水平取出后，水平放置到晶圆装载模块22中，等待在抛光模块2中进行抛光处理，抛光完毕后的晶圆6被水平放置到晶圆装载模块22中，传输湿晶圆机械手1将晶圆6水平取出后，水平放置在水平设置的待清洗晶圆存储盒8中，等待其他机械手抓取进行清洗处理。
如图8所示，本发明的第六实施例中，相比第五实施例，采用竖直设置的待清洗晶圆存储盒13。前端机械手10将水平设置的前端晶圆存储盒11中的晶圆6水平取出后，旋转驱动机构17驱动旋转平台16将晶圆交换机构直线移动至前端机械手10的可及范围内，前端机械手10将晶圆6水平放置于待抛光晶圆存储盒7中，旋转驱动机构17驱动旋转平台16将晶圆交换机构直线移动至传输湿晶圆机械手1的可及范围内，传输湿晶圆机械手1将水平放置的待抛光晶圆存储盒7中的晶圆6水平取出后，水平放置到晶圆装载模块22中，等待在抛光模块2中进行抛光处理，抛光完毕后的晶圆6被水平放置到晶圆装载模块22中，传输湿晶圆机械手1将晶圆6水平取出后，竖直放置在竖直设置的待清洗晶圆存储盒13中，等待其他机械手抓取进行清洗处理。
本发明具有以下优点：
1、将待抛光晶圆存储盒水平设置，减少了前端晶圆存储设备中机械手和抛光单元中传输湿晶圆机械手的自由度，降低了成本，且水平放置的晶圆在传输过程中比竖直放置的晶圆更稳定，方便了晶圆的传输；
2、将待抛光晶圆存储盒和待清洗晶圆存储盒叠加设置，节约了存储空间，压缩了传片空间，可以为其他更重要的机构留足空间；
3、待抛光晶圆存储盒和待清洗晶圆存储盒与清洗平台之间是固定或者可移动的，可移动的晶圆存储盒更加灵活，便于机械手抓取晶圆。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种用于化学机械抛光设备的晶圆交换机构，所述的化学机械抛光设备包含前端晶圆存储设备，抛光单元、传输湿晶圆机械手和清洗单元，其特征在于，所述的晶圆交换机构设置在清洗单元中，用于实现晶圆在前端晶圆存储设备、抛光单元和清洗单元之间的转移和交换；
所述的晶圆交换机构包含在竖直方向叠加设置的至少一个待抛光晶圆存储盒和至少一个待清洗晶圆存储盒，所述的待抛光晶圆存储盒水平设置。
2.如权利要求1所述的用于化学机械抛光设备的晶圆交换机构，其特征在于，所述的待抛光晶圆存储盒设置在待清洗晶圆存储盒的上方或下方。
3.如权利要求2所述的用于化学机械抛光设备的晶圆交换机构，其特征在于，所述的待清洗晶圆存储盒水平设置或者竖直设置。
4.如权利要求1所述的用于化学机械抛光设备的晶圆交换机构，其特征在于，所述的待抛光晶圆存储盒中至少可存放一片晶圆，所述的待清洗晶圆存储盒中至少可存放一片晶圆。
5.一种化学机械抛光设备，包含前端晶圆存储设备，抛光单元、传输湿晶圆机械手和清洗单元，其特征在于，
所述的前端晶圆存储设备包含至少一个前端机械手和至少一个前端晶圆存储盒；所述的前端晶圆存储盒水平设置；
所述的传输湿晶圆机械手设置在抛光单元和清洗单元之间；
所述的清洗单元包含至少一个清洗模块，以及如权利要求1-4中任意一项所述的晶圆交换机构；
所述的抛光单元包含至少一个晶圆装载模块和至少一个抛光模块。
6.如权利要求5所述的化学机械抛光设备，其特征在于，所述的清洗单元还包含移动组件，所述的晶圆交换机构设置在移动组件上，该移动组件实现晶圆交换机构在清洗单元中的移动。
7.如权利要求6所述的化学机械抛光设备，其特征在于，所述的移动组件包含直线导向机构和直线驱动机构，晶圆交换机构设置在直线导向机构上，在直线驱动机构的驱动下，晶圆交换机构沿该直线导向机构做往复运动。
8.如权利要求6所述的化学机械抛光设备，其特征在于，所述的移动组件包含旋转平台和旋转驱动机构，晶圆交换机构设置在旋转平台上，在旋转驱动机构的驱动下，晶圆交换机构沿该旋转平台做旋转运动。
9.一种如权利要求5或7或8所述的化学机械抛光设备的晶圆传输方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤1、前端机械手将水平设置的前端晶圆存储盒中的晶圆水平取出；
步骤2、前端机械手将晶圆水平放置到清洗单元的晶圆交换机构中的待抛光晶圆存储盒中；
步骤3、传输湿晶圆机械手将水平放置的待抛光晶圆存储盒中的晶圆水平取出；
步骤4、传输湿晶圆机械手将晶圆水平放置到抛光单元的晶圆装载模块中等待进行抛光处理。
10.如权利要求9所述的化学机械抛光设备的晶圆传输方法，其特征在于，移动组件带动晶圆交换机构移动至前端机械手和传输湿晶圆机械手的可及范围内。
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