CN115012019A - 一种晶圆传送装置和电镀系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种晶圆传送装置，该晶圆传送装置包括：传送盒，设有用于容纳晶圆的盒体；装载单元，设有用于装载所述传送盒的装载平台，且所述装载平台的高度固定；以及，转运单元，设置在所述装载平台与电镀系统的电镀腔室之间，用于获取所述传送盒内的所述晶圆并将所述晶圆转运至电镀系统的电镀腔室内。上述晶圆传送装置，装载单元的装载平台高度固定，在晶圆的传送过程中装载平台减少了上升动作，无需在装载单元中设置气缸等驱动装置，从而从根本上避免了气缸在驱动装载平台上升个过程中由于气缸故障导致的装载平台无法上升到准确位置，确保了转运单元对晶圆的抓取和转送，进而提高了电镀系统的转送效率和稳定性。

Description

一种晶圆传送装置和电镀系统

技术领域

本申请属于半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶圆传送装置和电镀系统。

背景技术

目前，在半导体制造中，晶圆(wafer)需要传送至各个对应的腔体(chamber)以进行电镀。在晶圆的传送过程中，用于承载晶圆的装载单元(load port)需要在气缸的驱动作用下上升以将晶圆承托至指定位置。在装载单元上升过程中，由于气缸会出现各种机械问题导致装载单元上升不到准确位置，影响转运机械臂对晶圆的抓取和转送，导致电镀系统的转送效率和稳定性较差。

发明内容

本申请旨在至少能够在一定程度上解决由于气缸出现各种机械问题导致装载单元上升不到准确位置，影响转运机械臂对晶圆的抓取和转送，导致电镀系统的转送效率和稳定性较差的技术问题。为此，本申请提供了一种晶圆传送装置和电镀系统。

本申请实施例提供的一种晶圆传送装置，所述晶圆传送装置包括：

传送盒，设有用于容纳晶圆的盒体；

装载单元，设有用于装载所述传送盒的装载平台，且所述装载平台的高度固定；以及，

转运单元，设置在所述装载平台与电镀系统的电镀腔室之间，用于获取所述传送盒内的所述晶圆并将所述晶圆转运至电镀系统的电镀腔室内。

在一些实施方式中，所述转运单元包括：

转运底座，设置在所述装载平台与所述电镀系统的电镀腔室之间；

转运导轨，设置在所述转运底座上；

转运机械臂，设置在所述转运导轨上并可沿所述转运导轨滑动；

转运抓手，设置在所述转运机械臂上且可相对于所述转运机械臂旋转，所述转运抓手用于抓放所述晶圆。

在一些实施方式中，所述转运单元还包括驱动装置，所述转运机械臂可在所述驱动装置的驱动下相对于所述转运导轨升降。

在一些实施方式中，所述驱动装置为气缸。

在一些实施方式中，所述装载平台的高度为116±5cm。

在一些实施方式中，所述晶圆传送装置处于基态时，所述转运机械臂与所述转运底座的总高度为136±5cm。

在一些实施方式中，所述装载平台设有定位固定部，所述定位固定部用于对所述传送盒在所述装载平台上的装载位置进行定位和固定。

本申请实施例提供的一种电镀系统，所述电镀系统包括上述的晶圆传送装置和设置在所述晶圆传送装置一侧的电镀装置。

在一些实施方式中，所述电镀装置包括：

电镀基座，设置在所述转运单元远离所述装载单元的一侧；和，

电镀腔室，设置在所述电镀基座上。

在一些实施方式中，所述电镀装置包括至少两个所述电镀腔室，所述电镀腔室依次设置在所述电镀基座上，且所述电镀腔室的设置方向与所述转运导轨的延伸方向相同。

本申请实施例至少具有如下有益效果：

上述晶圆传送装置，装载单元的装载平台高度固定，在晶圆的传送过程中装载平台减少了上升动作，无需在装载单元中设置气缸等驱动装置，从而从根本上避免了气缸在驱动装载平台上升个过程中由于气缸故障导致的装载平台无法上升到准确位置，确保了转运单元对晶圆的抓取和转送，进而提高了电镀系统的转送效率和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本申请实施例中的电镀系统的主视图；

图2示出了图1中的电镀系统的俯视图；

图3示出了图1中的晶圆传送装置处于基态时的左视图；

图4示出了图1中的晶圆传送装置的处于第一传送状态时的左视图；

图5示出了图1中的晶圆传送装置的处于第二传送状态时的左视图；

图6示出了相关技术中的电镀系统的主视图；

图7示出了图6中的电镀系统处于第一状态时的左视图；

图8示出了图6中的电镀系统处于第二状态时的左视图；

图9示出了图6中的电镀系统处于第三状态时的左视图；

图10示出了图6中的电镀系统处于第四状态时的左视图。

附图标记：

110、传送盒；120、装载单元；130、转运单元；131、转运底座；132、转运导轨；133、转运机械臂；134、转运抓手；210、电镀基座；220、电镀腔室；310、晶圆盒；320、装载机；331、底座；332、导轨；333、机械臂；334、抓手；410、基座；420、腔室。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

近些年半导体领域高速发展,电镀作为芯片制造过程中非常重要的一道工艺，电镀系统的效率和稳定性直接影响到芯片在生产过程中的效率和稳定性。随着电镀设备需求量的不断增大，各种电镀设备制造商持续的生产制造设备，在本领域中做的比较好的有美国的LAM和applied materials、澳地利的semsysco以及国产盛美电镀机台。晶圆在电镀过程中的传送直接影响到电镀的效率和稳定性，不同厂家生产的电镀机台的晶圆传送路径和方式大体相同。在相关技术中，一般是机械臂333从晶圆盒310(casstte)中抓取晶圆，然后通过机械臂333在导轨332上横向移动分别将晶圆传送到各个对应的腔室420内以进行电镀。在晶圆传送过程中有一些细节上的差异会导致传送效率差，进而导致电镀效率偏低。如图6至图10所示，在相关技术中的电镀机台包括传送装置和电镀装置，传送装置设置在电镀装置的一侧。

在该电镀机台的晶圆传送过程中，如图7所示，电镀机台处于第一状态时，此时装载机320的高度为86cm，用于转运的底座331、导轨332、机械臂333、抓手334的整体高度为156cm，在该电镀机台的晶圆传送前，需要将晶圆盒310放置在装载机320上，晶圆盒310放置在装载机320上面后的总高度为122cm。如图8所示，电镀机台处于第二状态，此时装载机320的高度上升至136cm，晶圆盒310在装载机320上的总高度上升至172cm。在电镀机台由第一状态转换至第二状态的过程中，转运装置的底座331、导轨332、机械臂333、抓手334的整体高度不变，装载机320需要上升50cm，从而使晶圆盒310上升至目标高度以便抓手334准确抓取其中的晶圆。如图9所示，电镀机台处于第三状态，转运装置中的机械臂333相对于导轨332上升，以便抓手334达到腔室420的高度。如图10所示，机械臂333在导轨332上滑动并且抓手334相对于机械臂333旋转，以便抓手334从而将抓取的晶圆放置在腔室420中进行电镀作业。

如上所述，在电镀机台的晶圆传送过程中，装载机320的上升是通过气缸驱动来实现的，根据目前电镀机台使用的实际情况和发声的各种故障来看，装载机320在上升过程中，气缸会出现各种机械上的问题导致装载机320上升不到准确位置。当装载机320未上升至准确位置时，机械臂333上的抓手334无法与装载机320上的晶圆盒310位置相对应，故而导致无法顺利抓取晶圆，导致晶圆的传送中断，进而晶圆电镀的整体效率和稳定性。此外，该电镀机台在晶圆传送过程中不仅装载机320需要上升动作，而且转运装置也需要上升动作，故而导致电镀机台的结构比较复杂，设备的成本较高。由于装载机320在上升过程中会出现各种问题以及上升需要一定的时间，当大量的晶圆需要传送、电镀时，电镀机台工作的效率和稳定性较差。

为解决电镀机台在晶圆传送过程中耗时较长以及稳定性较差的问题，从而大幅度的提高晶圆电镀生产的效率和稳定性。本申请提出了一种晶圆传送装置和电镀系统。

下面结合附图并参考具体实施例描述本申请：

请参阅图1至图5所示，本申请提出的一实施例的晶圆传送装置，该晶圆传送装置包括：

传送盒110，设有用于容纳晶圆的盒体；

装载单元120，设有用于装载所述传送盒110的装载平台，且所述装载平台的高度固定；以及，

转运单元130，设置在所述装载平台与电镀系统的电镀腔室220之间，用于获取所述传送盒110内的所述晶圆并将所述晶圆转运至电镀系统的电镀腔室220内。

上述晶圆传送装置，装载单元120的装载平台高度固定，在晶圆的传送过程中装载平台减少了上升动作，无需在装载单元120中设置气缸等驱动装置，从而从根本上避免了气缸在驱动装载平台上升个过程中由于气缸故障导致的装载平台无法上升到准确位置，确保了转运单元130对晶圆的抓取和转送，进而提高了电镀系统的转送效率和稳定性。并且由于装载单元120无需设置气缸等驱动装置，使晶圆传送装置的结构更为简单，制造成本也大大降低。

作为一种可选实施方式，如图3所示，本实施例的转运单元130包括转运底座131、转运导轨132、转运机械臂133以及转运抓手134。其中，转运底座131设置在所述装载平台与所述电镀系统的电镀腔室220之间，用于承载转运单元130的其他部件，该底座331内还可以设置气缸等驱动部件用于驱动转运机械臂133在转运导轨132上滑动；转运导轨132设置在所述转运底座131上，用于使转运机械臂133在该转运导轨132中沿既定路线滑动；转运机械臂133设置在所述转运导轨132上并可沿所述转运导轨132滑动；转运抓手134设置在所述转运机械臂133上且可相对于所述转运机械臂133旋转，所述转运抓手134用于抓放所述晶圆。在本实施例中，转运机械臂133可以沿转运导轨132滑动，从而可以使转运装置将晶圆从传送盒110传送至不同位置的电镀腔室220中。

作为一种可选实施方式，本实施例的转运单元130还包括驱动装置，所述转运机械臂133可在所述驱动装置的驱动下相对于所述转运导轨132升降。在本实施例中，由于装载平台的高度固定，若将装载平台的高度设置为与电镀腔室220的高度相适应，则不便于将传送盒110放置于该装载平台上。故而在本申请中，为了上料方便，装载平台的高度不宜过高，故而使转运机械臂133可在驱动装置的驱动下升降，从而可以使转运抓手134在抓取晶圆后可上升至电镀腔室220的高度，便于转运抓手134将晶圆置于电镀腔室220中。进一步可选的，在本实施例中，所述驱动装置可以为气缸。

作为一种可选实施方式，在本实施例的装载平台的高度为116±5cm。相对于传统的电镀机台，本实施例提升了装载平台的高度，在装载平台的高度为116±5cm时，以缩短装载平台与电镀气缸之间的高度差，减少了晶圆传送装置整体的升降范围和升降时间，从而提高了晶圆的传送效率。同时该装载平台的高度符合人体工程学原理，工作人员可方便地将传送盒110放置在装载单元120上，上料方便。

作为一种可选实施方式，本实施例的晶圆传送装置处于基态时，所述转运机械臂133与所述转运底座131的总高度为136±5cm。相对于传统的电镀机台，本实施例降低了转运单元130的总高度以适应装载平台的高度。

本实施例的晶圆传送装置的工作过程如下：

如图3所示，晶圆传送装置的处于第一传送状态时，装载平台的高度为116cm，转运机械臂133与转运底座131的总高度为136cm，传送盒110置于装载平台上后的高度为152cm。在该第一传送状态是，转运单元130的转运抓手134的高度与传送盒110的高度相适应，相对位置和高度固定，故而可以直接、准确地从传送盒110中抓取晶圆，无需在抓取晶圆前升降装载平台。

如图4所示，晶圆传送装置的处于第二传送状态时，转运机械臂133在驱动装置的驱动下上升至与电镀腔室220相适应的高度。

此外，针对不同位置的电镀腔室220，转运机械臂133还可以沿转运导轨132滑动以使转运机械臂133对应不同的电镀腔室220。

如图5所示，圆传送装置的处于第三传送状态时，转运抓手134相对于转运机械臂133旋转以调整转运抓手134的方向，使晶圆朝向电镀腔室220。

需要说明的是，在该实施例中，晶圆传送装置由第一传送状态转换为第二传送状态和第三传送状态时，可以分步进行，也可以同步进行。例如，在本实施例中，当晶圆传送装置的转运抓手134抓取晶圆后，转运机械臂133在上升的同时沿导轨332滑动，同时转运抓手134相对于转运机械臂133转动以调整晶圆的朝向，从而大大的缩短了晶圆的传送时间，提高了传送效率。

在本实施例的晶圆传送装置中，晶圆的传送需要的时间更短，且更不容易产生因为晶圆传送装置发生故障导致晶圆传送停止的问题，提高了晶圆传送装置的稳定性。

作为一种可选实施方式，本实施例的装载平台设有定位固定部，所述定位固定部用于对所述传送盒110在所述装载平台上的装载位置进行定位和固定。在本实施例中，通过在装载平台上设有定位固定部，可以使传送盒110在装载平台上的位置更为准确，便于转运抓手134从中抓取晶圆，同时还可以对传送盒110进行一定的固定，避免其偏移位置。可选的，该定位固定部可以是设置在装载平台上与传送盒110相适应的凹槽，以便将传送盒110的底部置于该凹槽中，即实现了传送盒110的定位，又限制了传送盒110在装载平台上的移动。

基于同样的发明构思，本申请的第二大方面还提出了一种电镀系统，如图1和图2所示，该电镀系统包括上述的晶圆传送装置和设置在所述晶圆传送装置一侧的电镀装置。

因本发明提供的电镀系统包括了上述技术方案的晶圆传送装置，因此本发明提供的电镀系统具备上述晶圆传送装置的全部有益效果，在此不做赘述。

作为一种可选实施方式，如图1和图2所示，本实施例的电镀装置包括电镀基座210和电镀腔室220。其中，电镀基座210设置在所述转运单元130远离所述装载单元120的一侧；电镀腔室220设置在所述电镀基座210上。

作为一种可选实施方式，电镀装置包括至少两个所述电镀腔室220，所述电镀腔室220依次设置在所述电镀基座210上，且所述电镀腔室220的设置方向与所述转运导轨132的延伸方向相同。如图1和图2所示，本实施例的电镀装置设有四个电镀腔室220，四个电镀腔室220依次设置在电镀基座210上。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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申请和简化描述，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申请的限制。

需要说明的是，本申请实施例中所有方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，在本申请中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

尽管已经示出和描述了本申请的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种晶圆传送装置，其特征在于，所述晶圆传送装置包括：

传送盒，设有用于容纳晶圆的盒体；

装载单元，设有用于装载所述传送盒的装载平台，且所述装载平台的高度固定；以及，

转运单元，设置在所述装载平台与电镀系统的电镀腔室之间，用于获取所述传送盒内的所述晶圆并将所述晶圆转运至电镀系统的电镀腔室内。

2.如权利要求1所述的晶圆传送装置，其特征在于，所述转运单元包括：

转运底座，设置在所述装载平台与所述电镀系统的电镀腔室之间；

转运导轨，设置在所述转运底座上；

转运机械臂，设置在所述转运导轨上并可沿所述转运导轨滑动；

转运抓手，设置在所述转运机械臂上且可相对于所述转运机械臂旋转，所述转运抓手用于抓放所述晶圆。

3.如权利要求2所述的晶圆传送装置，其特征在于，所述转运单元还包括驱动装置，所述转运机械臂可在所述驱动装置的驱动下相对于所述转运导轨升降。

4.如权利要求3所述的晶圆传送装置，其特征在于，所述驱动装置为气缸。

5.如权利要求3所述的晶圆传送装置，其特征在于，所述装载平台的高度为116±5cm。

6.如权利要求5所述的晶圆传送装置，其特征在于，所述晶圆传送装置处于基态时，所述转运机械臂与所述转运底座的总高度为136±5cm。

7.如权利要求1至6任意一项所述的晶圆传送装置，其特征在于，所述装载平台设有定位固定部，所述定位固定部用于对所述传送盒在所述装载平台上的装载位置进行定位和固定。

8.一种电镀系统，其特征在于，所述电镀系统包括如权利要求1至7任意一项所述的晶圆传送装置和设置在所述晶圆传送装置一侧的电镀装置。

9.如权利要求8所述的电镀系统，其特征在于，所述电镀装置包括：

电镀基座，设置在所述转运单元远离所述装载单元的一侧；和，

电镀腔室，设置在所述电镀基座上。

10.如权利要求9所述的电镀系统，其特征在于，所述电镀装置包括至少两个所述电镀腔室，所述电镀腔室依次设置在所述电镀基座上，且所述电镀腔室的设置方向与所述转运导轨的延伸方向相同。

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