CN115415913A - 一种碳化硅晶圆单面抛光自动化产线 - Google Patents

一种碳化硅晶圆单面抛光自动化产线 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种碳化硅晶圆单面抛光自动化产线，包括以下步骤：步骤一，将上一工序检验合格并厚度分档好的SIC晶圆在贴片机上贴附，并冷却到40度后通过滚筒传到干式传送机，步骤二，干式传送机满盘后，通过移动式智能机器人搬运到相应的抛光机，抛光机包括粗抛机和精抛机，待粗抛机完成工艺制程后，通过移动式智能机器人从抛光机上抓取陶瓷盘，并在水槽中冲洗，然后放到相应的精抛机，步骤三，精抛工艺制程结束后，通过移动式智能机器人把陶瓷盘搬运到下片机上，晶圆与陶瓷盘分离后，陶瓷盘通过滚动传到湿式传送机，然后依次进入陶瓷盘清洗机，然后到贴片机，根据工艺流程形成循环工作的全自动化产线。

Description

一种碳化硅晶圆单面抛光自动化产线
技术领域
本发明涉及半导体碳化硅、蓝宝石、砷化镓等晶圆抛光领域，具体涉及一种碳化硅晶圆单面抛光自动化产线。
背景技术
CMP抛光技术结合了机械抛光和化学抛光，相对于其他平坦化技术而言有着极大的优势，它不但能够对硅片表面进行局部处理，同时也可以对整个硅片表面进行平坦化处理。半导体SI或SIC晶圆贴附在陶瓷盘上，然后通过CMP单面抛光获得良好的粗糙度及平坦度，但其抛光过程中使用的抛光液是强酸碱，生产制造人员长期接触易对皮肤造成损伤，因此尽可能减少操作人员接触抛光液以及实现全自动化生产是未来发展的趋势。现有的SI晶圆自动化抛光线是由抛光机侧面自带一个悬臂机械手来组合成自动化线，搬运陶瓷盘频率较高，基本上是10分钟需要搬运一次，但是SIC晶圆抛光在一个机台上基本需要4-5小时，搬运频次低；如按SI晶圆抛光线(五台抛光机与其余配套设备组成抛光线)的布局，其余配套设备(陶瓷盘清洗机、贴片机)的产能出现大量过剩，而且增加设备成本。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种碳化硅晶圆单面抛光自动化产线，以解决上述至少一种技术问题。
本发明的技术方案是：一种碳化硅晶圆单面抛光自动化产线，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将上一工序检验合格并厚度分档好的SIC晶圆在贴片机上贴附，并冷却到40度后通过滚筒传到干式传送机，
步骤二，干式传送机满盘后，通过移动式智能机器人搬运到相应的抛光机，所述抛光机包括粗抛机和精抛机，待粗抛机完成工艺制程后，通过移动式智能机器人从抛光机上抓取陶瓷盘，并在水槽中冲洗，然后放到相应的精抛机，
步骤三，精抛工艺制程结束后，通过移动式智能机器人把陶瓷盘搬运到下片机上，晶圆与陶瓷盘分离后，陶瓷盘通过滚动传到湿式传送机，然后依次进入陶瓷盘清洗机，然后到贴片机，根据工艺流程形成循环工作的全自动化产线。
本发明自动化产线，其满足SIC晶圆片的贴片，陶瓷盘的搬运，和SIC晶圆粗、精抛工序的自动化，抛光结束后还能在水槽冲洗晶圆表面残留的抛光液，提高工艺制程的稳定性。整体产线不仅提高产能，还能降低生产成本。下片机用于使贴附在陶瓷盘上的碳化硅晶圆分离，湿式传送机和干式传送机用于传输陶瓷盘，陶瓷盘清洗机用于去蜡清洗和烘干陶瓷盘，贴片机用于将碳化硅晶片贴附在陶瓷盘面上，并对压紧及冷却。
进一步优选，所述抛光机设有若干台，且沿两侧布置，一侧为粗抛机和一侧为精抛机，所述粗抛机与所述精抛机的数量配比为1∶1。也可以根据实际需求及工艺需求配置。
进一步优选，每5组粗抛机和精抛机组合成一套抛光机产线。
进一步优选，两套抛光机产线可构成一条全自动抛光产线，一条全自动抛光产由20台抛光机组成。根据实际和工艺需求以上组合的产线完全能匹配贴片机的产能，极大地降低了设备成本，提高了整体产量。
进一步优选，相邻两个抛光机之间放置一套全自动化冲洗槽，每个机台抛光制程工艺结束后可以采用大流量纯水冲洗晶圆表面残留抛光液。尽可能减少每个抛光机台之间的抛光液污染。用于陶瓷盘在不同机台转移时冲洗残留抛光液，尽可能减少机台之间的交叉污染。
进一步优选，所述移动式智能机器人包括AGV小车，所述移动式智能机器人由预埋在地面的导轨提供电源，所述AGV小车上安装有机械臂，所述机械臂上安装有上下升降旋转机构、伸缩翻转机构、真空吸盘和传感器。AGV自动导航小车负责转化电源，提供动力来源，信号接收处理以及程序控制。机械臂安装在AGV小车上并具备上下移动、前后移动、C轴转动以及吸盘的翻转等动作。
进一步优选，所述上下升降旋转机构的上下方向移动由模组控制，所述上下升降旋转机构的C轴转动以及伸缩翻转机构分别由两个谐波减速电机控制，所述AGV小车的前后移动分别由两个不用行程的气缸组合而成。
当移动式智能机器人收到设备信号后，根据信号判读需要移动到相应位置。当移动到指定位置后，机械臂升到最高位置，伸到最长位置(长行程、短行程都处于最大位置)，然后慢慢下降，下降过程中打开吸盘真空，下降到预定位置且传感器有信号输出时，说明以及吸住陶瓷盘，然后短行程气缸动作，收回一定距离后，陶瓷盘处于安全位置，上升机械臂。机械臂上升到最高位置后，移动到冲洗水槽位置，到指定位置后，冲洗水槽纯水打开，根据设定时间冲洗陶瓷盘上的晶圆。冲洗完成后，根据需求可以翻面待人工测量晶圆厚度，也可以搬运到相应的工序，执行下一工序。到工序指定位置后，机械臂伸到最长位置，开始下降，降到设定位置后，开始关闭真空，并通入压缩空气，便于吸盘与陶瓷盘分离，传感器检测没有信号后，上升机械臂，从而完成陶瓷盘的取放动作。
进一步优选，所述移动式智能机器人内部集成微型空气压缩机和微型真空泵，分别为气缸和洗盘提供动力源。
有益效果：
1、其更适合用于碳化硅晶片自动化产线的应用，有效的提升了配套设备如清洗机、贴片机的产能。
2、尽可能减少人为参与，实现全自动化管理，且降低了现场人员接触到工艺液体的概率，降低了风险性。
3、减低了生产成本(设备折旧成本)，最大地发挥出来设备的产能，提高了生产效率。
附图说明
图1是本发明自动化产线的整体结构示意图；
图2是本发明移动式智能机器人的立体结构示意图；
图3是本发明移动式智能机器人的侧面示意图。
图中：1、抛光机；2、移动式智能机器人；3、下片机；4、湿式传送机；5、陶瓷盘清洗机；6、贴片机；7、干式传送机；8、全自动化冲洗槽；9、AGV小车；10、上下升降旋转机构；11、伸缩翻转机构；12、真空吸盘；13、传感器；14、陶瓷盘。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
参照图1-图3所示，一种碳化硅晶圆单面抛光自动化产线，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将上一工序检验合格并厚度分档好的SIC晶圆在贴片机上贴附，并冷却到40度后通过滚筒传到干式传送机7，
步骤二，干式传送机满盘后，通过移动式智能机器人2搬运到相应的抛光机1，抛光机包括粗抛机和精抛机，待粗抛机完成工艺制程后，通过移动式智能机器人从抛光机上抓取陶瓷盘，并在水槽中冲洗，然后放到相应的精抛机，
步骤三，精抛工艺制程结束后，通过移动式智能机器人把陶瓷盘14搬运到下片机3上，晶圆与陶瓷盘分离后，陶瓷盘通过滚动传到湿式传送机4，然后依次进入陶瓷盘清洗机5，然后到贴片机6，根据工艺流程形成循环工作的全自动化产线。
本发明自动化产线，其满足SIC晶圆片的贴片，陶瓷盘的搬运，和SIC晶圆粗、精抛工序的自动化，抛光结束后还能在水槽冲洗晶圆表面残留的抛光液，提高工艺制程的稳定性。整体产线不仅提高产能，还能降低生产成本。下片机用于使贴附在陶瓷盘上的碳化硅晶圆分离，湿式传送机和干式传送机用于传输陶瓷盘，陶瓷盘清洗机用于去蜡清洗和烘干陶瓷盘，贴片机用于将碳化硅晶片贴附在陶瓷盘面上，并对压紧及冷却。
进一步优选，抛光机设有若干台，且沿两侧布置，一侧为粗抛机和一侧为精抛机，粗抛机与精抛机的数量配比为1∶1。也可以根据实际需求及工艺需求配置。
进一步优选，每5组粗抛机和精抛机组合成一套抛光机产线。
进一步优选，两套抛光机产线可构成一条全自动抛光产线，一条全自动抛光产由20台抛光机组成。根据实际和工艺需求以上组合的产线完全能匹配贴片机的产能，极大地降低了设备成本，提高了整体产量。
进一步优选，相邻两个抛光机之间放置一套全自动化冲洗槽8，每个机台抛光制程工艺结束后可以采用大流量纯水冲洗晶圆表面残留抛光液。尽可能减少每个抛光机台之间的抛光液污染。用于陶瓷盘在不同机台转移时冲洗残留抛光液，尽可能减少机台之间的交叉污染。
进一步优选，移动式智能机器人包括AGV小车9，移动式智能机器人由预埋在地面的导轨提供电源，AGV小车上安装有机械臂，机械臂上安装有上下升降旋转机构10、伸缩翻转机构11、真空吸盘12和传感器13。AGV自动导航小车负责转化电源，提供动力来源，信号接收处理以及程序控制。机械臂安装在AGV小车上并具备上下移动、前后移动、C轴转动以及吸盘的翻转等动作。
进一步优选，上下升降旋转机构的上下方向移动由模组控制，上下升降旋转机构的C轴转动以及伸缩翻转机构分别由两个谐波减速电机控制，AGV小车的前后移动分别由两个不用行程的气缸组合而成。
当移动式智能机器人收到设备信号后，根据信号判读需要移动到相应位置。当移动到指定位置后，机械臂升到最高位置，伸到最长位置(长行程、短行程都处于最大位置)，然后慢慢下降，下降过程中打开吸盘真空，下降到预定位置且传感器有信号输出时，说明以及吸住陶瓷盘，然后短行程气缸动作，收回一定距离后，陶瓷盘处于安全位置，上升机械臂。机械臂上升到最高位置后，移动到冲洗水槽位置，到指定位置后，冲洗水槽纯水打开，根据设定时间冲洗陶瓷盘上的晶圆。冲洗完成后，根据需求可以翻面待人工测量晶圆厚度，也可以搬运到相应的工序，执行下一工序。到工序指定位置后，机械臂伸到最长位置，开始下降，降到设定位置后，开始关闭真空，并通入压缩空气，便于吸盘与陶瓷盘分离，传感器检测没有信号后，上升机械臂，从而完成陶瓷盘的取放动作。
进一步优选，移动式智能机器人内部集成微型空气压缩机和微型真空泵，分别为气缸和洗盘提供动力源。
有益效果：
1、其更适合用于碳化硅晶片自动化产线的应用，有效的提升了配套设备如清洗机、贴片机的产能。
2、尽可能减少人为参与，实现全自动化管理，且降低了现场人员接触到工艺液体的概率，降低了风险性。
3、减低了生产成本(设备折旧成本)，最大地发挥出来设备的产能，提高了生产效率。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种碳化硅晶圆单面抛光自动化产线，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将上一工序检验合格并厚度分档好的SIC晶圆在贴片机上贴附，并冷却到40度后通过滚筒传到干式传送机，
步骤二，干式传送机满盘后，通过移动式智能机器人搬运到相应的抛光机，所述抛光机包括粗抛机和精抛机，待粗抛机完成工艺制程后，通过移动式智能机器人从抛光机上抓取陶瓷盘，并在水槽中冲洗，然后放到相应的精抛机，
步骤三，精抛工艺制程结束后，通过移动式智能机器人把陶瓷盘搬运到下片机上，晶圆与陶瓷盘分离后，陶瓷盘通过滚动传到湿式传送机，然后依次进入陶瓷盘清洗机，然后到贴片机，根据工艺流程形成循环工作的全自动化产线。
2.根据权利要求1所述的一种碳化硅晶圆单面抛光自动化产线，其特征在于，所述抛光机设有若干台，且沿两侧布置，一侧为粗抛机和一侧为精抛机，所述粗抛机与所述精抛机的数量配比为1∶1。
3.根据权利要求2所述的一种碳化硅晶圆单面抛光自动化产线，其特征在于，每5组粗抛机和精抛机组合成一套抛光机产线，两套抛光机产线可构成一条全自动抛光产线，一条全自动抛光产由20台抛光机组成。
4.根据权利要求1所述的一种碳化硅晶圆单面抛光自动化产线，其特征在于，相邻两个抛光机之间放置一套全自动化冲洗槽，每个机台抛光制程工艺结束后可以采用大流量纯水冲洗晶圆表面残留抛光液。
5.根据权利要求1所述的一种碳化硅晶圆单面抛光自动化产线，其特征在于，所述移动式智能机器人包括AGV小车，所述移动式智能机器人由预埋在地面的导轨提供电源，所述AGV小车上安装有机械臂，所述机械臂上安装有上下升降旋转机构、伸缩翻转机构、真空吸盘和传感器。
6.根据权利要求5所述的一种碳化硅晶圆单面抛光自动化产线，其特征在于，所述上下升降旋转机构的上下方向移动由模组控制，所述上下升降旋转机构的C轴转动以及伸缩翻转机构分别由两个谐波减速电机控制，所述AGV小车的前后移动分别由两个不用行程的气缸组合而成。
7.根据权利要求5所述的一种碳化硅晶圆单面抛光自动化产线，其特征在于，所述移动式智能机器人内部集成微型空气压缩机和微型真空泵，分别为气缸和洗盘提供动力源。
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