CN112614802A - 一种用于cmp清洗单元搬运晶圆的机械手及方法 - Google Patents

一种用于cmp清洗单元搬运晶圆的机械手及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112614802A
CN112614802A CN202110249046.7A CN202110249046A CN112614802A CN 112614802 A CN112614802 A CN 112614802A CN 202110249046 A CN202110249046 A CN 202110249046A CN 112614802 A CN112614802 A CN 112614802A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wafer
slide rail
axis slide
axis
cleaning unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110249046.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112614802B (zh
Inventor
沈凌寒
周智鹏
张志军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hangzhou Zhonggui Electronic Technology Co ltd
Original Assignee
Hangzhou Zhonggui Electronic Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hangzhou Zhonggui Electronic Technology Co ltd filed Critical Hangzhou Zhonggui Electronic Technology Co ltd
Priority to CN202110249046.7A priority Critical patent/CN112614802B/zh
Publication of CN112614802A publication Critical patent/CN112614802A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112614802B publication Critical patent/CN112614802B/zh
Priority to TW110133462A priority patent/TWI787998B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67739—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations into and out of processing chamber
    • H01L21/67742—Mechanical parts of transfer devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67739—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations into and out of processing chamber
    • H01L21/67748—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations into and out of processing chamber horizontal transfer of a single workpiece
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67739—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations into and out of processing chamber
    • H01L21/67751—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations into and out of processing chamber vertical transfer of a single workpiece
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67739—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations into and out of processing chamber
    • H01L21/6776—Continuous loading and unloading into and out of a processing chamber, e.g. transporting belts within processing chambers

Abstract

本发明公开一种用于CMP清洗单元搬运晶圆的机械手及方法，包括布置于清洗单元的上方或下方的X轴滑轨、至少一个Z轴滑轨、设置于Z轴滑轨的滑块上的搬取装置，Z轴滑轨设置于X轴滑轨的滑块上做水平方向移动，搬取装置带有旋转功能以实现将晶圆放置到清洗单元的旋转甩干机构上，通过X轴滑轨滑块带动Z轴滑轨水平移动，Z轴滑轨滑块带动搬运装置在垂直方向移动，使Z轴滑轨滑块上的搬取装置将晶圆在清洗单元的清洗机构进行搬运，并通过搬运装置的旋转功能对晶圆进行翻转，将晶圆放置到甩干机构，相比于现有技术当中直接通过机械手抓取晶圆进行搬运和翻转的方式，具有更高的搬运稳定性。

Description

一种用于CMP清洗单元搬运晶圆的机械手及方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种用于CMP清洗单元搬运晶圆的机械手及方法。
背景技术
在晶圆化学机械平坦化设备对晶圆的清洗工艺中，目前主流的清洗方法为槽式清洗，研磨处理完成的晶圆会被竖直地放到一个或者多个装有化学品的槽内，同时配合超声波清洗、刷洗等工艺进行清洗，最后一道工序通常为干燥工艺，通常使用水平旋转的方式将晶圆甩干，因此需要设计一种用于搬运晶圆在各个工序内传送的机械手。
现有机械手包含两个拾取装置，在超声波清洗、刷洗等工艺中通过晶圆拾取装置交替循环作业拾取晶圆，两个拾取装置都参与各个清洗槽内晶圆的拾取和放入工作，但是，传统的机械手只有X轴和Z轴两个方向上的自由度，被抓取的晶圆不能够做翻转运动，所以对清洗工艺中的晶圆摆放位置有要求，必须在同一个角度，晶圆夹取动作一般由装在拾取装置顶端的开闭机构来完成，此开闭机构的运动在晶圆的上方，运动产生的颗粒污染有掉落到晶圆上，影响晶圆清洗工艺效果的风险， 且每次开闭动作必然会导致拾取装置的轻微抖动，可能会使夹取动作失败，传统晶圆拾取装置交替循环作业的工作方式，将导致2个机械手都残留清洗液或杂质，在进入甩干区域之前，晶圆的洁净程度将受到影响。
因此，如何保证晶圆清洗工艺工程中抓取晶圆的稳定性以及高效性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于CMP清洗单元搬运晶圆的机械手及方法，通过设计旋转机构，并通过移动轴的运动来取放晶圆，增加了晶圆抓取过程的稳定性。
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于CMP清洗单元搬运晶圆的机械手，包括X轴滑轨、Z轴滑轨、旋转机构、拾取装置和抓持装置， Z轴滑轨设置于所述X轴滑轨的滑块上，所述旋转机构设置于所述Z轴滑轨的滑块上，且所述拾取装置设置于所述旋转机构上，所述抓持装置设置于所述Z轴滑轨的滑块上。
优选地，靠近所述旋转甩干机构一侧的Z轴滑轨的滑块上设置有旋转机构，所述搬取装置与所述旋转机构连接。
优选地，至少一个所述Z轴滑轨与对应的X轴滑轨的滑块独立设置或共享设置。
优选地，所述搬取装置包括拾取装置和/或抓持装置。
优选地，所述拾取装置上设有大弧面、小弧面和沟槽，所述大弧面的直径大于晶圆的直径，所述小弧面的直径小于晶圆的直径，所述沟槽用于装夹晶圆，所述沟槽的深度大于晶圆的厚度。
优选地，所述沟槽周向上设有弧形开口。
优选地，所述拾取装置的开口两侧均设有曲面。
优选地，所述曲面上设有角度向外张开的斜口。
优选地，所述曲面上方还设有弧形缺口。
本申请还公开了一种用于CMP清洗单元搬运晶圆的方法，应用于上述所述的机械手包括以下步骤：
S11：X轴滑轨的滑块带动远离旋转甩干机构一侧的Z轴滑轨滑动至最远侧工艺腔上方，Z轴滑轨上的滑块带动搬取装置将晶圆抓取并传输到清洗工艺区第一个工艺腔内；
S12：待第一道清洗工艺完成后，搬取装置向下移动，完成晶圆垂直方向上的取片，对应Z轴滑轨上的滑块带动搬取装置上升到预设位置，X轴滑轨上的滑块驱动对应Z轴滑轨上的搬取装置，将晶圆放到第二个工艺腔内；
S13：按照步骤S11至步骤S12在多个工艺腔内进行晶圆传送，直至完成最后一个工艺腔的清洗；
S14：紧邻旋转甩干机构一侧的Z轴滑轨上的滑块带动搬取装置向下移动至最后一个工艺腔，搬取装置完成对晶圆垂直方向上的取片，并利用搬取装置的旋转功能将晶圆水平放置到旋转甩干机构内，完成晶圆的清洗过程。
优选地，所述搬取装置的数量为1个，步骤S11中所述远离旋转甩干机构一侧的Z轴滑轨上的滑块带动的搬取装置和步骤S14中所述紧邻旋转甩干机构一侧的Z轴滑轨上的滑块带动的搬取装置为相同结构的搬取装置。
优选地，所述搬取装置的数量至少为3个，步骤S14由紧邻旋转甩干机构一侧的1个搬取装置执行，步骤S11至步骤S13由除了所述紧邻旋转甩干机构一侧的1个搬取装置外的其他搬取装置一起执行。
优选地，所述搬取装置为拾取装置，对晶圆的拾取过程如下：
S21：通过X轴滑轨上的滑块带动对应Z轴滑轨在水平方向移动至预设位置，Z轴滑轨上的滑块带动拾取装置沿垂直方向向下移动，使拾取装置的圆心与被放置在工艺腔内的晶圆圆心重合；
S22：X轴滑轨上的滑块带动对应Z轴滑轨在水平方向移动，使拾取装置贴近晶圆；
S23：Z轴滑轨上的滑块带动拾取装置在垂直方向上向上移动提起晶圆，完成整个竖直方向上的晶圆的拾取过程。
优选地，所述搬取装置为拾取装置，对晶圆的拾取过程之后的翻转过程如下：
S31：拾取装置带着晶圆，利用拾取装置的旋转功能翻转到水平位置；
S32：通过X轴滑轨上的滑块以及对应Z轴滑轨上的滑轨的配合移动，将晶圆移动到旋转甩干机构的正上方；
S33：Z轴滑轨上的滑轨向下移动，完成晶圆的放置。
本发明所提供的用于CMP清洗单元搬运晶圆的机械手，包括布置于清洗单元的上方或下方的X轴滑轨、至少一个Z轴滑轨、设置于Z轴滑轨的滑块上的搬取装置， Z轴滑轨设置于X轴滑轨的滑块上做水平方向移动，搬取装置带有旋转功能以实现将晶圆放置到清洗单元的旋转甩干机构上，通过X轴滑轨滑块带动Z轴滑轨水平移动，Z轴滑轨滑块带动搬运装置在垂直方向移动，使Z轴滑轨滑块上的搬取装置将晶圆在清洗单元的清洗机构进行搬运，并通过搬运装置的旋转功能对晶圆进行翻转，将晶圆放置到甩干机构，相比于现有技术当中直接通过机械手抓取晶圆进行搬运和翻转的方式，具有更高的搬运稳定性；通过本晶圆搬运方法，能够对晶圆进行稳定的搬运和翻转。
本发明所提供的用于CMP清洗单元搬运晶圆的方法，通过抓持装置将晶圆进行搬运；通过拾取装置将所述抓持装置搬运的晶圆进行抓取；将所述拾取装置所抓取的晶圆进行翻转至水平位置；再通过所述拾取装置将位于水平位置的晶圆进行搬运。相比于现有技术当中直接通过机械手抓取晶圆的方式，晶圆搬运整体稳定性更高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图；
图2为图1所示的搬取装置结构示意图；
图3为图2所示的拾取装置结构示意图；
图4为图2所示的拾取装置局部放大图；
图5为图1所示的拾取装置处于水平方向方片示意图；
图6为图5所示结构俯视图；
图7为图1所示整体结构的运动流程示意；
图8为本发明所提供的实施例一整体结构示意图；
图9为本发明所提供的实施例二整体结构示意图；
图10为本发明所提供的实施例三整体结构示意图；
图11为本发明所提供的一种通过移动轴的运动来取放晶圆的流程示意图；
图12为本发明所提供的拾取装置对晶圆拾取过程流程示意图；
图13为本发明所提供的拾取装置对晶圆拾取过程后翻转过程流程示意图；。
其中，图1-图10中：
X轴滑轨—1，Z轴滑轨—2，旋转机构—3，拾取装置—4，大弧面—401，小弧面—402，沟槽—403，弧形开口—404，曲面—405，弧形缺口—406，晶圆—5，旋转甩干机构—6，限位柱—7，支撑板—8，直线电机—9，工艺腔—10，旋转台—11，抓持装置—12。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
请参考图1至图8，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图；图2为图1所示的搬取装置结构示意图；图3为图2所示的拾取装置结构示意图；图4为图2所示的拾取装置局部放大图；图5为图1所示的拾取装置处于水平方向方片示意图；图6为图5所示结构俯视图；图7为图1所示整体结构的运动流程示意；图8为本发明所提供的实施例一整体结构示意图。
在本发明所提供的一种具体实施方式中，主要包括布置于清洗单元的上方或下方的X轴滑轨1、至少一个Z轴滑轨2、设置于Z轴滑轨2的滑块上的搬取装置，Z轴滑轨2设置于X轴滑轨1的滑块上做水平方向移动，搬取装置带有旋转功能以实现将晶圆放置到清洗单元的旋转甩干机构6上。
其中，至少一个Z轴滑轨2设置于X轴滑轨1的滑块上，X轴滑轨1的滑块用于带动Z轴滑轨2做水平方向上的运动，搬取装置设置于Z轴滑轨2的滑块上，Z轴滑轨2的滑块带动搬取装置在Z轴滑轨2上做竖直方向上的运动，搬取装置用于拾取晶圆5、搬运晶圆5以及对晶圆5进行翻转，甩干机构6则对清洗后的晶圆5进行甩干。
实施例一
在实际的应用过程当中，设置多个垂直工艺腔10，X轴滑轨1的滑块带动Z轴滑轨2水平向右移动至远离旋转甩干机构6一侧的工艺腔10上方， Z轴滑轨2上的滑块带动搬取装置垂直向下移动至工艺腔10，搬取装置将晶圆5抓取并传输到清洗工艺区第二个工艺腔10内，待第一道清洗工艺完成后，由Z轴滑轨2上的滑块带动搬取装置完成晶圆5垂直方向上的取片，Z轴滑轨2上的滑块带动搬取装置上升到预设高度位置，X轴滑轨1上的滑块带动Z轴滑轨2在水平方向移动至下一个工艺腔10上方，然后Z轴滑轨2上的滑块带动搬取装置向下移动，将晶圆5放到第三个工艺腔10内，依此类推，搬取装置在多个工艺腔10内进行晶圆5传送，待到晶圆5在最后一个工艺腔10清洗完成后，通过Z轴滑轨2上的滑块带动搬取装置垂直向下移动至最后一个工艺腔10，通过搬取装置完成对晶圆5垂直方向上的取片，待到达预设高度位置，搬取装置对晶圆5进行翻转，由X轴滑轨1的滑块带动Z轴滑轨2在水平方向进行移动，使搬取装置将晶圆5放置到旋转甩干机构6内，旋转甩干机构6则对清洗后的晶圆5进行甩干，完成晶圆5的清洗过程。
需要说明的是，本实施例中工艺腔10的数量不做限制，晶圆5在不同工艺腔10内可以完成不同工艺流程，会根据实际情况调整数量，此实施例内设置了5个。
还需要说明的是，搬取装置的旋转功能是通过设置于靠近旋转甩干机构6一侧的Z轴滑轨2的滑块上的旋转机构3实现的，搬取装置与旋转机构3连接，旋转机构3为常见的具有翻转功能的机构，在此不做赘述。进一步地，Z轴滑轨2与对应的X轴滑轨1的滑块独立设置或共享设置，在实施例一中，我们采用1个Z轴滑轨2进行晶圆5的搬运和翻转，也就是说Z轴滑轨2共享对应的X轴滑轨1的滑块，本实施例采用了两个独立Z轴滑轨2，Z轴滑轨2独立设置对应X轴滑轨1的滑块，所以此设计的X轴滑轨1的滑块优选为直线电机驱动，上面安装两个独立的滑块，两个独立Z轴滑轨2分别安装到两个滑块上，此方案的优势在于，两个独立Z轴滑轨2能够独立运动，避免了运动上的限制，可以同时对晶圆5进行在工艺腔内的转移清洗工艺，能够进一步提高传输效率。
具体为，在实际的晶圆5搬取过程当中，为了提高晶圆5的清洗工艺效率，此时，Z轴滑轨2则为2个，搬取装置分别通过不同的滑块安装于X轴滑轨1上，而不同的Z轴滑轨2对应的X轴滑轨1的滑块独立设置，此时搬运和翻转就会同时进行，大大提高晶圆5的清洗工艺效率。
需要说明的是，X轴滑轨1和Z轴滑轨2均为直线电机9驱动，还可以为丝杆配合电机驱动，还可以为同步带配合电机驱动，但不局限于以上结构。
还需要说明的是，用于搬运晶圆5的旋转机构3为电驱动的旋转电缸或气驱动的摆台，用于晶圆5的旋转作业。
进一步地，搬取装置包括拾取装置4和/或抓持装置12，搬取装置可以为拾取装置4与抓持装置12的组合，例如，拾取装置4与抓持装置12、拾取装置4与拾取装置12，需要说明的是，负责对晶圆5进行翻转的为拾取装置4；具体的工作流程则为，抓持装置12负责对晶圆5进行在工艺腔10内进行搬运，而拾取装置4则负责对晶圆5进行翻转和转移，而拾取装置4同样可以完成晶圆5的搬运作业以替代抓持装置12；当然拾取装置4为U型卡爪，抓持装置12为气动卡爪，根据设备使用需要，抓持装置12可以与拾取装置4为相同结构卡爪。在实际的晶圆搬运过程中，可以根据现场需求，来改变抓持装置12和拾取装置4的组合以满足现场搬运需求。
需要说明的是，抓持装置12运动方式与现有技术当中气爪抓取过程相同，在此不做赘述。下面对拾取装置4的拾取晶圆5过程进行详细描述，拾取装置4上设有大弧面401、小弧面402和沟槽403，大弧面401的直径大于晶圆5的直径，小弧面402的直径小于晶圆5的直径，沟槽403用于装夹晶圆5，沟槽403的深度大于晶圆5的厚度，具体过程为，Z轴滑轨2上的滑块带动拾取装置4做垂直方向上的移动，使大弧面401的圆心与被放置在工艺腔10内的晶圆5圆心重合，并且水平方向保持一段距离，接着，X轴滑轨1上的滑块带动Z轴滑轨2在水平方向移动，使拾取装置4的大弧面401、小弧面402和沟槽403装夹晶圆5，然后Z轴滑轨2上的滑块带动拾取装置4在垂直方向上向上移动提起晶圆5，完成整个竖直方向上的晶圆5抓取过程，拾取装置4带着晶圆5，由旋转机构3翻转到水平位置，再通过X轴滑轨1上的滑块以及Z轴滑轨2上的滑块的配合移动，将晶圆5移动到旋转甩干机构6的正上方，Z轴滑轨2上的滑块向下移动，完成晶圆5的放置。
当晶圆5放置到旋转甩干机构6时，旋转甩干机构6中间设有用于固定晶圆5的旋转台11，旋转台11上设有与晶圆5外周相抵的限位柱7，旋转甩干机构6中间为一个由电机驱动的旋转台11，配有三个在旋转时用于固定晶圆5的限位柱7，然后X轴滑轨1上的滑块继续向左侧移动，使晶圆5的上端面不再被曲面405阻挡，随后左侧Z轴滑轨2上的滑轨带动拾取装置4向下移动，拾取装置4与晶圆5分离，将晶圆5放置在转台上，随后左侧Z轴滑轨2上的滑轨继续带动拾取装置4向下移动到水平方向无干涉的位置，最后抽出拾取装置4。
进一步地，沟槽403周向上设有与限位柱7配合的弧形开口404，弧形开口404用于避开水平方向取放晶圆5时的晶圆5托架，此设计方式不固定，会因水平方向上的结构设计而改变位置、形状与数量，大弧面401直径会比所需抓取晶圆5的直径大，小弧面402直径比晶圆5的直径小，保证晶圆5被固定在拾取装置4中时的接触面，防止晶圆5倾覆；需要说明的是，弧形开口404的数量为1至3个或更多，根据甩旋转甩干机构6的限位柱7个数以及与拾取装置的位置关系而变化。
需要说明的是，沟槽403的深度大于晶圆5的厚度，以保证晶圆5的正常拾取。
进一步地，拾取装置4的开口两侧均设有曲面405，曲面405上设有角度向外张开的斜口，曲面405上方还设有弧形缺口406，曲面405为一定角度向外张开的斜口，用于避免晶圆5在垂直方向向前倾覆，同时在垂直方向取片时允许晶圆5有一定的倾斜，起到一个导向作用，弧形缺口406是为了在水平方向放下晶圆5时缩短晶圆5需要避开前遮挡曲面405，从而晶圆5需要向后退的行程。
需要说明的是，用于搬运晶圆的机械手还包括用于固定安装X轴滑轨1的支撑板8，支撑板8用于本装置的固定安装。
请参考图9，图9为本发明所提供的实施例二整体结构示意图。
为了进一步提高本装置的传输效率，设计了三个Z轴滑轨2， 此实施例的Z轴滑轨2装在X轴滑轨1的底部滑块上，此方案X轴滑轨1的驱动优选为带有两个滑块的双电机直线电机，这样Z轴滑轨2可以独立运动，带旋转机构3的Z轴滑轨2独立安装在一个滑块上，负责垂直方向运动的Z轴滑轨2安装在另一个滑块上，使得晶圆5传输效率提高。
请参考图10，图10为本发明所提供的实施例三整体结构示意图。
将Z轴滑轨2采用吊装的方式，即Z轴滑轨2安装在X轴滑轨1顶部滑块上，此方案X轴滑轨1的驱动优选为带有两个滑块的双电机直线电机，这样Z轴滑轨2可以独立运动，带旋转机构3的Z轴滑轨2独立安装在一个滑块上，负责垂直方向运动的Z轴滑轨2安装在另一个滑块上，使得晶圆5传输效率提高。
需要说明的是，X轴滑轨1数量、Z轴滑轨2数量以及拾取装置4的数量都可以根据实际需求调整，还需要说明的是，Z轴滑轨2的滑块以及X轴滑轨1的滑块运动方式和上述实施例中的过程相同，在此不做赘述。
请参考图11，图11为本发明所提供的一种通过移动轴的运动来取放晶圆的流程示意图。
本申请公开了一种用于CMP清洗单元搬运晶圆的方法，包括：
S11：X轴滑轨1的滑块带动远离旋转甩干机构6一侧的Z轴滑轨2滑动至最远侧工艺腔10上方，Z轴滑轨2上的滑块带动搬取装置将晶圆抓取并传输到清洗工艺区第一个工艺腔10内；
S12：待第一道清洗工艺完成后，搬取装置向下移动，完成晶圆5垂直方向上的取片，对应Z轴滑轨2上的滑块带动搬取装置上升到预设位置，X轴滑轨1上的滑块驱动对应Z轴滑轨2上的搬取装置，将晶圆5放到第二个工艺腔10内；
Z轴滑轨2上的滑块带动搬取装置垂直向下移动至第一个工艺腔10，由Z轴滑轨2上的滑块带动搬取装置完成晶圆5垂直方向上的取片，Z轴滑轨2上的滑块带动搬取装置上升到预设高度位置，X轴滑轨1上的滑块带动Z轴滑轨2在水平方向移动至第二个工艺腔10上方，然后Z轴滑轨2上的滑块带动搬取装置向下移动，将晶圆5放到第二个工艺腔10内。
S13：按照步骤S11至步骤S12在多个工艺腔10内进行晶圆传送，直至完成最后一个工艺腔10的清洗；
搬取装置在多个工艺腔10内进行晶圆5传送，待到晶圆5在最后一个工艺腔10清洗完成后，进行步骤S14。
S14：紧邻旋转甩干机构6一侧的Z轴滑轨2上的滑块带动搬取装置向下移动至最后一个工艺腔10，搬取装置完成对晶圆5垂直方向上的取片，并利用搬取装置的旋转功能将晶圆5水平放置到旋转甩干机构6内，完成晶圆的清洗过程；
通过Z轴滑轨2上的滑块带动搬取装置垂直向下移动至最后一个工艺腔10，通过搬取装置完成对晶圆5垂直方向上的取片，待到达预设高度位置，搬取装置对晶圆5进行翻转，由X轴滑轨1的滑块带动Z轴滑轨2在水平方向进行移动，使搬取装置将晶圆5放置到旋转甩干机构6内，旋转甩干机构6则对清洗后的晶圆5进行甩干，完成晶圆5的清洗过程。
进一步地，搬取装置的数量为1个，步骤S11中远离旋转甩干机构6一侧的Z轴滑轨2上的滑块带动的搬取装置和步骤S14中紧邻旋转甩干机构6一侧的Z轴滑轨2上的滑块带动的搬取装置为相同结构的搬取装置。
需要说明的是，当搬取装置数量为1个时，晶圆5的搬运和翻转均是由搬取装置完成的，而此时的搬取装置为且只能为拾取装置4，才能够达到搬运和翻转相对稳定的优点。
进一步地，当搬取装置的数量至少为3个时，步骤S14由紧邻旋转甩干机构6一侧的1个搬取装置执行，步骤S11至步骤S13由除了紧邻旋转甩干机构6一侧的1个搬取装置外的其他搬取装置一起执行。
需要说明的是，当搬取装置的数量至少为3个时，晶圆5的搬运可以通过拾取装置4完成，也可以通过抓取装置12完成，但是，晶圆5的翻转只能通过拾取装置4完成，具体搬运和翻转过程如上述拾取装置4和抓取装置12工作过程，在此不做赘述。
请参考图12，图12为本发明所提供的拾取装置对晶圆拾取过程流程示意图。
当搬取装置为拾取装置4，对晶圆的拾取过程如下：
S21：通过X轴滑轨1上的滑块带动对应Z轴滑轨2在水平方向移动至预设位置，Z轴滑轨2上的滑块带动拾取装置4沿垂直方向向下移动，使拾取装置4的圆心与被放置在工艺腔10内的晶圆圆心重合；
Z轴滑轨2上的滑块带动拾取装置4做垂直方向上的移动，使大弧面401的圆心与被放置在工艺腔10内的晶圆5圆心重合，并且水平方向保持一段距离。
S22：X轴滑轨1上的滑块带动对应Z轴滑轨2在水平方向移动，使拾取装置4贴近晶圆；
X轴滑轨1上的滑块带动Z轴滑轨2在水平方向移动，使拾取装置4的大弧面401、小弧面402和沟槽403装夹晶圆5。
S23：Z轴滑轨2上的滑块带动拾取装置4在垂直方向上向上移动提起晶圆，完成整个竖直方向上的晶圆的拾取过程。
Z轴滑轨2上的滑块带动拾取装置4在垂直方向上向上移动提起晶圆5，大弧面401、小弧面402和沟槽403对晶圆5进行限制，完成整个竖直方向上的晶圆5抓取过程。
请参考图13，图13为本发明所提供的拾取装置对晶圆拾取过程后翻转过程流程示意图。
当搬取装置为拾取装置4，对晶圆的拾取过程之后的翻转过程如下：
S31：拾取装置4带着晶圆，利用拾取装置4的旋转功能翻转到水平位置；
通过与拾取装置4连接的旋转机构3对拾取装置4进行翻转，从而实现晶圆5的翻转。
S32：通过X轴滑轨1上的滑块以及对应Z轴滑轨2上的滑轨的配合移动，将晶圆移动到旋转甩干机构6的正上方；
S33：Z轴滑轨2上的滑轨向下移动，完成晶圆的放置。
当晶圆5放置到旋转甩干机构6时，旋转甩干机构6中间设有用于固定晶圆5的旋转台11，旋转台11上设有与晶圆5外周相抵的限位柱7，旋转甩干机构6中间为一个由电机驱动的旋转台11，配有三个在旋转时用于固定晶圆5的限位柱7，然后X轴滑轨1上的滑块继续向左侧移动，使晶圆5的上端面不再被曲面405阻挡，随后左侧Z轴滑轨2上的滑轨带动拾取装置4向下移动，拾取装置4与晶圆5分离，将晶圆5放置在转台上，随后左侧Z轴滑轨2上的滑轨继续带动拾取装置4向下移动到水平方向无干涉的位置，最后抽出拾取装置4。
上述晶圆搬运方法，通过结合U型卡爪结构特点，能够实现晶圆的搬运和翻转。
综上所述，本申请公开的用于搬运晶圆的机械手，通过X轴滑轨上的滑块带动Z轴滑轨在水平方向移动以及Z轴滑轨上的滑轨带动拾取装置垂直方向上的移动，使大弧面的圆心与被放置在工艺腔内的晶圆圆心重合，X轴滑轨上的滑块带动Z轴滑轨在水平方向移动，使拾取装置的大弧面、小弧面和沟槽装夹晶圆，然后Z轴滑轨上的滑轨带动拾取装置在垂直方向上向上移动提起晶圆，完成整个竖直方向上的晶圆抓取过程，拾取装置带着晶圆，由旋转机构翻转到水平位置，再通过X轴滑轨上的滑块以及Z轴滑轨上的滑轨的配合移动，将晶圆移动到甩干工艺机构中，相比于现有技术当中直接通过机械手抓取晶圆的方式，具有更高的搬运稳定性；通过本晶圆搬运方法，能够对晶圆进行稳定的搬运和翻转。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (14)

1.一种用于CMP清洗单元搬运晶圆的机械手，其特征在于，包括布置于清洗单元的上方或下方的X轴滑轨（1）、至少一个Z轴滑轨（2）、设置于Z轴滑轨（2）的滑块上的搬取装置，所述Z轴滑轨（2）设置于所述X轴滑轨（1）的滑块上做水平方向移动，所述搬取装置带有旋转功能以实现将晶圆放置到清洗单元的旋转甩干机构（6）上。
2.根据权利要求1所述的用于CMP清洗单元搬运晶圆的机械手，其特征在于，靠近所述旋转甩干机构（6）一侧的Z轴滑轨（2）的滑块上设置有旋转机构（3），所述搬取装置与所述旋转机构（3）连接。
3.根据权利要求1所述的用于CMP清洗单元搬运晶圆的机械手，其特征在于，至少一个所述Z轴滑轨（2）与对应的X轴滑轨（1）的滑块独立设置或共享设置。
4.根据权利要求1所述的用于CMP清洗单元搬运晶圆的机械手，其特征在于，所述搬取装置包括拾取装置（4）和/或抓持装置（12）。
5.根据权利要求4所述的用于CMP清洗单元搬运晶圆的机械手，其特征在于，所述拾取装置（4）上设有大弧面（401）、小弧面（402）和沟槽（403），所述大弧面（401）的直径大于晶圆（5）的直径，所述小弧面（402）的直径小于晶圆（5）的直径，所述沟槽（403）用于装夹晶圆（5），所述沟槽（403）的深度大于晶圆（5）的厚度。
6.根据权利要求5所述的用于CMP清洗单元搬运晶圆的机械手，其特征在于，所述沟槽（403）周向上设有弧形开口（404）。
7.根据权利要求5所述的用于CMP清洗单元搬运晶圆的机械手，其特征在于，所述拾取装置（4）的开口两侧均设有曲面（405）。
8.根据权利要求7所述的用于CMP清洗单元搬运晶圆的机械手，其特征在于，所述曲面（405）上设有角度向外张开的斜口。
9.根据权利要求8所述的用于CMP清洗单元搬运晶圆的机械手，其特征在于，所述曲面（405）上方还设有弧形缺口（406）。
10.一种用于CMP清洗单元搬运晶圆的方法，应用于权利要求1至9所述的机械手，其特征在于，包括以下步骤：
S11：X轴滑轨（1）的滑块带动远离旋转甩干机构（6）一侧的Z轴滑轨（2）滑动至最远侧工艺腔（10）上方，Z轴滑轨（2）上的滑块带动搬取装置将晶圆抓取并传输到清洗工艺区第一个工艺腔（10）内；
S12：待第一道清洗工艺完成后，搬取装置向下移动，完成晶圆垂直方向上的取片，对应Z轴滑轨（2）上的滑块带动搬取装置上升到预设位置，X轴滑轨（1）上的滑块驱动对应Z轴滑轨（2）上的搬取装置，将晶圆放到第二个工艺腔（10）内；
S13：按照步骤S11至步骤S12在多个工艺腔（10）内进行晶圆传送，直至完成最后一个工艺腔（10）的清洗；
S14：紧邻旋转甩干机构（6）一侧的Z轴滑轨（2）上的滑块带动搬取装置向下移动至最后一个工艺腔（10），搬取装置完成对晶圆垂直方向上的取片，并利用搬取装置的旋转功能将晶圆水平放置到旋转甩干机构（6）内，完成晶圆的清洗过程。
11.根据权利要求10所述的用于CMP清洗单元搬运晶圆的方法，其特征在于，所述搬取装置的数量为1个，步骤S11中所述远离旋转甩干机构（6）一侧的Z轴滑轨（2）上的滑块带动的搬取装置和步骤S14中所述紧邻旋转甩干机构（6）一侧的Z轴滑轨（2）上的滑块带动的搬取装置为相同结构的搬取装置。
12.根据权利要求10所述的用于CMP清洗单元搬运晶圆的方法，其特征在于，所述搬取装置的数量至少为3个，步骤S14由紧邻旋转甩干机构（6）一侧的1个搬取装置执行，步骤S11至步骤S13由除了所述紧邻旋转甩干机构（6）一侧的1个搬取装置外的其他搬取装置一起执行。
13.根据权利要求10至12任意一项所述的用于CMP清洗单元搬运晶圆的方法，其特征在于，所述搬取装置为拾取装置（4），对晶圆的拾取过程如下：
S21：通过X轴滑轨（1）上的滑块带动对应Z轴滑轨（2）在水平方向移动至预设位置，Z轴滑轨（2）上的滑块带动拾取装置（4）沿垂直方向向下移动，使拾取装置（4）的圆心与被放置在工艺腔（10）内的晶圆圆心重合；
S22：X轴滑轨（1）上的滑块带动对应Z轴滑轨（2）在水平方向移动，使拾取装置（4）贴近晶圆；
S23：Z轴滑轨（2）上的滑块带动拾取装置（4）在垂直方向上向上移动提起晶圆，完成整个竖直方向上的晶圆的拾取过程。
14.根据权利要求10至12任意一项所述的用于CMP清洗单元搬运晶圆的方法，其特征在于，所述搬取装置为拾取装置（4），对晶圆的拾取过程之后的翻转过程如下：
S31：拾取装置（4）带着晶圆，利用拾取装置（4）的旋转功能翻转到水平位置；
S32：通过X轴滑轨（1）上的滑块以及对应Z轴滑轨（2）上的滑轨的配合移动，将晶圆移动到旋转甩干机构（6）的正上方；
S33：Z轴滑轨（2）上的滑轨向下移动，完成晶圆的放置。
CN202110249046.7A 2021-03-08 2021-03-08 一种用于cmp清洗单元搬运晶圆的机械手及方法 Active CN112614802B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110249046.7A CN112614802B (zh) 2021-03-08 2021-03-08 一种用于cmp清洗单元搬运晶圆的机械手及方法
TW110133462A TWI787998B (zh) 2021-03-08 2021-09-08 一種用於cmp清洗單元搬運晶圓的機械手及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110249046.7A CN112614802B (zh) 2021-03-08 2021-03-08 一种用于cmp清洗单元搬运晶圆的机械手及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112614802A true CN112614802A (zh) 2021-04-06
CN112614802B CN112614802B (zh) 2021-07-06

Family

ID=75254527

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110249046.7A Active CN112614802B (zh) 2021-03-08 2021-03-08 一种用于cmp清洗单元搬运晶圆的机械手及方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN112614802B (zh)
TW (1) TWI787998B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117549327A (zh) * 2024-01-08 2024-02-13 无锡星微科技有限公司杭州分公司 大行程晶圆搬运机器人

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108155126A (zh) * 2017-12-26 2018-06-12 北京半导体专用设备研究所（中国电子科技集团公司第四十五研究所） 晶圆转移装置及晶圆清洗装置
CN108198770A (zh) * 2017-12-27 2018-06-22 北京半导体专用设备研究所（中国电子科技集团公司第四十五研究所） 传输晶圆方法及装置
CN109075115A (zh) * 2016-05-06 2018-12-21 应用材料公司 用于改进的基板运送组件的系统、设备及方法
CN110534472A (zh) * 2019-09-06 2019-12-03 杭州众硅电子科技有限公司 一种晶圆传输机械手及其晶圆翻转方法
CN111524847A (zh) * 2020-05-06 2020-08-11 杭州众硅电子科技有限公司 一种晶圆传输装置、传输方法及cmp设备清洗模块

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101390197B (zh) * 2006-02-22 2011-02-23 株式会社荏原制作所 基板处理装置、基板搬运装置、基板把持装置以及药液处理装置
CN109148341A (zh) * 2018-10-16 2019-01-04 杭州众硅电子科技有限公司 一种cmp晶圆清洗设备

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109075115A (zh) * 2016-05-06 2018-12-21 应用材料公司 用于改进的基板运送组件的系统、设备及方法
CN108155126A (zh) * 2017-12-26 2018-06-12 北京半导体专用设备研究所（中国电子科技集团公司第四十五研究所） 晶圆转移装置及晶圆清洗装置
CN108198770A (zh) * 2017-12-27 2018-06-22 北京半导体专用设备研究所（中国电子科技集团公司第四十五研究所） 传输晶圆方法及装置
CN110534472A (zh) * 2019-09-06 2019-12-03 杭州众硅电子科技有限公司 一种晶圆传输机械手及其晶圆翻转方法
CN111524847A (zh) * 2020-05-06 2020-08-11 杭州众硅电子科技有限公司 一种晶圆传输装置、传输方法及cmp设备清洗模块

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117549327A (zh) * 2024-01-08 2024-02-13 无锡星微科技有限公司杭州分公司 大行程晶圆搬运机器人
CN117549327B (zh) * 2024-01-08 2024-04-02 无锡星微科技有限公司杭州分公司 大行程晶圆搬运机器人

Also Published As

Publication number Publication date
CN112614802B (zh) 2021-07-06
TW202236482A (zh) 2022-09-16
TWI787998B (zh) 2022-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100927301B1 (ko) 기판처리장치 및 기판처리방법
CN102310410B (zh) 夹持装置、输送装置、处理装置和电子设备的制造方法
KR20080076754A (ko) 기판처리장치
CN111604810B (zh) 一种晶圆传输设备、化学机械平坦化装置及晶圆传输方法
US7775222B2 (en) Single substrate cleaning apparatus and method for cleaning backside of substrate
JP2007318134A (ja) 半導体移送装備（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｍａｔｅｒｉａｌｈａｎｄｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍ）
JP2009260087A (ja) 基板処理装置
WO2021223365A1 (zh) 一种晶圆传输装置、传输方法及cmp设备清洗模块
CN110281134B (zh) 一种高效的自动化抛光机装置
TW201524717A (zh) 具有可變機械手的四臂搬運機器人
CN112614802B (zh) 一种用于cmp清洗单元搬运晶圆的机械手及方法
KR200480692Y1 (ko) 판재의 가공 장치
CN209561360U (zh) 太阳能电池硅片高效流转系统
CN210435942U (zh) 一种化学机械抛光平坦化晶圆传输设备
CN112475838A (zh) 一种产品的扣合设备
JP5279554B2 (ja) 基板処理装置
TWI717119B (zh) 化學機械平坦化晶圓傳輸設備及其使用方法
KR101172590B1 (ko) 화학 기계식 연마시스템의 기판 이송 장치
JP4947675B1 (ja) 研磨システム
KR101527898B1 (ko) 지지 유닛, 기판 처리 장치, 기판 처리 설비, 그리고 기판 처리 방법
CN114791691A (zh) 一种全自动曝光机
JP2003053645A (ja) ウェハ外周部研磨装置
CN114300385A (zh) 运料机构、清洗系统和片材的转运方法
CN115648035A (zh) 一种工件表面处理设备
CN116435235A (zh) 用于半导体处理设备的传输装置以及半导体处理设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant