CN115625619A - 中间载具、双面抛光系统和上下料方法 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及用于双面抛光设备的上下料的中间载具、双面抛光系统和上下料方法，该中间载具包括：上料缓存部分，其构造成能够在上料时每次暂存待抛光的多片硅片；以及下料缓存部分，其构造成能够在下料时每次暂存已抛光的所述多片硅片，其中，所述多片硅片的数目与双面抛光设备单次能够加工硅片的数目相同。通过该中间载具，消除了因硅片上料及下料时在移转操作的衔接处发生的干涉而造成的等待，由此缩短了上下料的时间并提高了上下料的效率。
Description
技术领域
本公开涉及半导体加工制造技术领域，具体地，涉及用于双面抛光设备的上下料的中间载具、包括该中间载具的双面抛光系统和使用该中间载具进行的上下料方法。
背景技术
对于常规的双面抛光（DSP）设备，其具有圆形基台和放置在该圆形基台上的5个承载件，每个承载件均具有3个孔，且每个孔用于容置一片待抛光的硅片。这5个承载件沿圆形基台的周向方向均匀分布并根据行星齿轮的方式在圆形基台上运动，以通过设置在上下定盘上的抛光垫实现硅片的双面抛光。
通常，硅片在双面抛光设备中的上料及下料可以通过以下两种方式自动进行。一种方式为单片上下料，即，在上料时，先由第一自动机械从上料口将一片硅片移至中间载具，再由第二自动机械将该片硅片从中间载具移至双面抛光设备的承载件的一个孔，如此，将硅片按一次一片的方式从中间载具移至各个孔；而在下料时，先由第二自动机械从承载件的一个孔将一片硅片移至中间载具，再由第一自动机械将该片硅片从中间载具移至下料口，如此，将硅片按一次一片的方式从各个孔移至中间载具。
另一种方式为三片同时上下料，即，中间载具设置成可一次承载三片硅片且第二自动机械一次可抓取三片硅片，这样，在上料时，先由第一自动机械从上料口将三片硅片补至中间载具，再由第二自动机械将这三片硅片从中间载具一次性全部移至双面抛光设备的承载件的三个孔，如此，将硅片按一次三片的方式从中间载具移至各个承载件的孔；而在下料时，先由第二自动机械从承载件的三个孔将三片硅片一次性全部移至中间载具，再由第一自动机械将这三片硅片从中间载具移至下料口，如此，将硅片按一次三片的方式从各个承载件的孔移至中间载具。
然而，对于第一种方式，由于是一片一片进行上下料的，因此节奏较慢，花费的时间较长；而对于第二种方式，尽管相较于第一种方式而言节奏更快，但每次在上料中从中间载具向承载件移转硅片时都必须等待中间载具上要被上料的三片硅片全部补齐后才能进行，且每次在下料中从承载件向中间载具移转硅片时都必须等待中间载具上之前要被下料的三片硅片全部从中间载具移出后才能进行，导致整体节奏仍不够紧凑，上下料的效率仍不高。
此外，目前上下料是在一个中间载具（单工位/多工位）上进行的，或者更具体地是在中间载具的一个部分或部位中进行的，因此存在下料时硅片表面的硅渣等杂质留在中间载具的该部分或部位处并在下次上料时污染或沾染至硅片表面并由此进入双面抛光设备中的可能性，由此存在进入的杂质在抛光过程中对硅片表面造成损伤的风险。
另外，由于硅片在中间载具上等待上料或下料时通常暴露于外部环境中，因此存在污染物例如颗粒杂质沾染到硅片表面上从而在抛光过程中对硅片表面造成损伤的风险。
发明内容
本部分提供了本公开的总体概要，而不是对本公开的全部范围或所有特征的全面公开。
本公开的一个目的在于提供一种能够加快上下料的整体节奏的用于双面抛光设备的上下料的中间载具。
本公开的另一目的在于提供一种能够避免下料时引入的杂质污染上料时的硅片的用于双面抛光设备的上下料的中间载具。
本公开的又一目的在于提供一种能够避免暂存于中间载具的硅片暴露于外部环境中的用于双面抛光设备的上下料的中间载具。
为了实现上述目的中的一个或多个，提供了一种用于双面抛光设备的上下料的中间载具，包括：
上料缓存部分，其构造成能够在上料时每次暂存待抛光的多片硅片；以及
下料缓存部分，其构造成能够在下料时每次暂存已抛光的所述多片硅片，
其中，所述多片硅片的数目与双面抛光设备单次能够加工硅片的数目相同。
在上述用于双面抛光设备的上下料的中间载具中，上料缓存部分和下料缓存部分中的每一者均可以根据双面抛光设备的用于承载硅片的承载件的数目对应地构造为多层，其中，每一层均能够暂存与每个承载件能够承载的硅片的数目相同数目的硅片。
在上述用于双面抛光设备的上下料的中间载具中，所述多层中的每一层均能够以抽屉的方式打开及关闭。
在上述用于双面抛光设备的上下料的中间载具中，所述多层中的每一层均可以设置有具有用于暂存硅片的多个容置孔的工装治具，其中，所述多个容置孔的相对位置与承载件的用于容置硅片的多个孔的相对位置相同。
在上述用于双面抛光设备的上下料的中间载具中，工装治具可以以可拆卸的方式安装在所述多层中的每一层中并且能够根据承载件的所述多个孔的相对位置的变化进行更换。
在上述用于双面抛光设备的上下料的中间载具中，上料缓存部分和下料缓存部分可以为上下布置的一体构件。
在上述用于双面抛光设备的上下料的中间载具中，下料缓存部分在其内部可以装载有清洗液体，以使得在下料时暂存于下料缓存部分中的所述多片硅片均能够浸入清洗液体中。
在上述用于双面抛光设备的上下料的中间载具中，所述多片硅片的数目可以为15，并且上料缓存部分和下料缓存部分中的每一者均可以构造为5层，其中，每一层能够暂存3片硅片。
根据本公开的另一方面，提供了一种双面抛光系统，其包括双面抛光设备和根据以上段落中的任一个所述的用于双面抛光设备的上下料的中间载具。
根据本公开的又一方面，提供了一种上下料方法，其使用根据以上段落中的任一个所述的用于双面抛光设备的上下料的中间载具来进行，其可以包括：
使数目与双面抛光设备单次能够加工硅片的数目相同的多片硅片从上料口一次性全部移转至并暂存于上料缓存部分中；
使所述多片硅片从上料缓存部分移转至双面抛光设备以进行双面抛光；
使已抛光的所述多片硅片从双面抛光设备一次性全部移转至并暂存于下料缓存部分中；以及
使所述多片硅片从下料缓存部分移转至下料口。
根据本公开，通过使中间载具在上下料时每次暂存的硅片的数目与双面抛光设备单次能够加工硅片的数目相同，来消除因硅片上料及下料时在移转操作的衔接处发生的干涉而造成的等待，由此缩短上下料的时间并提高上下料的效率。此外，通过使中间载具包括上料缓存部分和下料缓存部分以及使二者构造为多层且每一层均能够打开及关闭，降低甚至避免了下料时引入的杂质以及空气中的杂质污染上料的待抛光硅片并由此在抛光过程中对硅片表面造成损伤的风险。
通过以下结合附图对本公开的示例性实施方式的详细说明，本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点将更加清楚。
附图说明
图1为示出了根据本公开的实施方式的用于双面抛光设备的上下料的中间载具的示意性正视图；
图2为示出了每一层均处于打开位置的中间载具的示意性侧视图；
图3为示出了双面抛光设备的承载件的示意图；以及
图4为示出了安装在每一层中的根据本公开的实施方式的工装治具的示意图。
具体实施方式
下面参照附图、借助于示例性实施方式对本公开进行详细描述。要注意的是，对本公开的以下详细描述仅仅是出于说明目的，而绝不是对本公开的限制。
根据本公开的实施方式，提供了一种用于双面抛光设备的上下料的中间载具1，其包括：
上料缓存部分11，其构造成能够在上料时每次暂存待抛光的多片硅片；以及
下料缓存部分12，其构造成能够在下料时每次暂存已抛光的所述多片硅片，
其中，所述多片硅片的数目与双面抛光设备单次能够加工硅片的数目相同。
下面，参照图1和图2，以单次能够加工15片硅片并且具有5个承载件的常规的双面抛光设备为例进行说明。
在本公开的中间载具1中，上料缓存部分11能够一次性暂存全部的15片待抛光硅片，并且下料缓存部分12能够一次性暂存全部的15片已抛光硅片。
在这种情况下，当上料时，可以先例如通过第一自动机械比如机械手从上料口将15片待抛光硅片一次性全部移转至并暂存于中间载具1的上料缓存部分11中，然后再例如通过第二自动机械比如机械手将这15片待抛光硅片以一次3片的方式从上料缓存部分11移转至双面抛光设备，具体地移转至双面抛光设备的5个承载件20的各个孔21、22和23（见图3）中，以进行双面抛光。以此方式，在从中间载具1向双面抛光设备移转硅片时，由于待抛光硅片已全部移转并暂存于中间载具1，因此第二自动机械可以不停歇地将中间载具1上的待抛光硅片移转至双面抛光设备，而不用像现有技术那样必须在前一次移转之后等待后续的3片硅片在中间载具1上全部补齐后才能再次进行移转。
类似地，当下料时，可以先例如通过第二自动机械从双面抛光设备，具体地从5个承载件20的各个孔21、22和23将15片已抛光硅片以一次3片的方式一次性全部移转至并暂存于中间载具1的下料缓存部分12中，然后再例如通过第一自动机械将这15片硅片从中间载具1移转至下料口。以此方式，在从双面抛光设备向中间载具1移转硅片时，由于已抛光硅片可以全部移转并暂存于中间载具1，因此第二自动机械可以不停歇地将双面抛光设备上的待抛光硅片移转至中间载具1，而不用像现有技术那样必须在前一次移转之后等待中间载具1上的3片硅片全部从中间载具1移至下料口后才能再次进行移转。
通过这种方式，消除了因硅片上料及下料时在移转操作的衔接处发生的干涉而造成的等待，由此缩短了上下料的时间，提高了上下料的效率。
可以理解的是，对于单次加工能力少于或超过15片的双面抛光设备而言，根据本公开的实施方式的中间载具1也是适用的。而且，可以理解的是，在上料和下料时，第二自动机械和第一自动机械也可以同时进行硅片移转操作。
需要注意的是，上料缓存部分11和下料缓存部分12是分别用于上料缓存硅片和下料缓存硅片的不同的两个部分，也就是说，硅片的上料缓存和下料缓存被置于不同的部分进行，由此，例如在下料之前或下料时就可以将待下次抛光的硅片全部移转至上料缓存部分11，从而可以提高上下料的效率，而且由此也降低了下料时硅片表面的硅渣等杂质污染上料缓存部分11并在下次上料时沾染在硅片表面上继而进入双面抛光设备中并由此对硅片表面造成损伤的风险。
根据本公开的实施方式，上料缓存部分11和下料缓存部分12中的每一者均可以根据双面抛光设备的用于承载硅片的承载件20的数目对应地构造为多层，其中，每一层均能够暂存与每个承载件能够承载的硅片的数目相同数目的硅片。例如，参照图1和图2，上料缓存部分11和下料缓存部分12均构造为5层，即中间载具1具有10层，而且，每一层均能够暂存3片硅片。
以此方式，中间载具1在水平方向上占用的地方更小，由此缩短了硅片搬送机械臂的臂展，并因而降低了因机械臂臂展较大导致的取放片的重复精度下降、误差变大的风险。
可以设想的是，所述多层中的每一层均能够打开及关闭，例如，如图2中所示，以抽屉的方式打开及关闭。
在上料中，当从上料口向上料缓存部分11移转硅片时，上料缓存部分11的各层可以以抽屉的方式逐一打开以允许接纳硅片并在放置硅片后关闭，并且当从上料缓存部分11向双面抛光设备移转硅片时，上料缓存部分11的各层可以以抽屉的方式逐一打开以允许抓取硅片并在取走硅片后关闭。类似地，在下料中，下料缓存部分12的各层也可以以抽屉的方式逐一打开以允许接纳及抓取硅片并随后在放置及取走硅片后关闭。
以此方式，当硅片在中间载具1上等待上料或下料时会被封闭在中间载具1内，而不会暴露于外部环境中，由此降低了环境中的污染物例如颗粒杂质沾染到硅片表面上从而在抛光过程中对硅片表面造成损伤的风险，而且也降低了当硅片暴露于环境中时可能因意外碰撞导致硅片损伤的风险。
在本公开的实施方式中，所述多层中的每一层均设置有具有用于暂存硅片的多个容置孔的工装治具30，其中，所述多个容置孔的相对位置与承载件20的用于容置硅片的多个孔的相对位置相同。
参照图3和图4，工装治具30可以具有3个容置孔31、32和33，其对应于承载件20的3个孔21、22和23。当容置孔31、32和33的相对位置与孔21、22和23的相对位置相同时（例如，如图3和图4中所示，孔21与22的相对位置与容置孔31与32的相对位置相同，即，距离O1O2=距离O4O5；孔21与23的相对位置与容置孔31与33的相对位置相同，即，距离O1O3=距离O4O6；并且孔22与23的相对位置与容置孔32与33的相对位置相同，即，距离O2O3=O5O6），至少第二自动机械可以不用进行任何调整而直接将从工装治具30的3个容置孔抓取的3片硅片移转至承载件20的3个孔，或是直接将从承载件20的3个孔抓取的3片硅片移转至工装治具30的3个容置孔。
以此方式，硅片的移转取放能够完全满足精度要求，降低甚至避免了因放片位置不当导致的碎片风险，而且还使得不用进行复杂的相对位置调整，简化了设备的结构和操作。
然而，可以理解的是，容置孔的相对位置与孔的相对位置也可以是不同的，但这样就需要通过例如带自动调整功能的自动机械来在移转过程中进行硅片相对位置的调整。
进一步地，工装治具30可以以可拆卸的方式例如如图4中所示通过齿配合安装在所述多层中的每一层中，即对应的一层中，并且能够根据承载件20的所述多个容置孔的相对位置的变化进行更换。
在这种情况下，可以针对包括具有不同的相对位置的3个孔的承载件20，设计包括具有对应的相对位置的3个容置孔的专门的工装治具30，并且该工装治具能够借助于其在上料缓存部分11和下料缓存部分12的每一层中的可拆卸安装方式根据需要进行更换，由此，即便双面抛光设备更换承载件，也能够使自动机械抓取的3片硅片的相对位置精度满足变化的承载件20的3个孔的相对位置精度，从而避免3片同时上料及下料过程失败。
在本公开的实施方式中，如图1和图2中所示，上料缓存部分11和下料缓存部分12可以为上下布置的一体构件。
以此方式，可以进一步节省中间置具1的占用空间，缩短硅片搬送机械臂的臂展，并因而降低因机械臂臂展较大导致的取放片的重复精度下降、误差变大的风险。
然而，可以设想的是，上料缓存部分11和下料缓存部分12也可以是分离的两个构件。在这种情况下，上料缓存部分11和下料缓存部分12可以以上下关系布置，也可以以水平关系布置。
根据本公开的实施方式，下料缓存部分12在其内部可以装载有清洗液体（图2中以波浪虚线示出了清洗液体的液面），以使得在下料时暂存于下料缓存部分12中的所述多片硅片均能够浸入清洗液体中。
相比于对硅片进行喷淋的方式，硅片被全部浸入清洗液体中会使硅片在最终被移转至下料口之前能够不与空气接触，由此降低了因长时间暴露在空气中而导致硅片表面发生氧化的风险，从而提高了产品品质，而且，全部浸入清洗液体中也增强了对硅片的清洗效果。
可以设想的是，该清洗液体可以为纯水或超纯水（UPW），或者也可以是其他类型的清洗液体。
可以理解的是，当上料缓存部分11和下料缓存部分12为上下布置的一体构件时，上料缓存部分11可以处于下料缓存部分12的上方，以便允许下料缓存部分12内部装载清洗液体。然而，也可以设想上料缓存部分11与下料缓存部分12的内部空间彼此隔绝，在这种情况下，上料缓存部分11也可以处于下料缓存部分12的下方，而不会影响下料缓存部分12内部装载清洗液体。
根据本公开的另一方面，还提供了一种双面抛光系统，其包括双面抛光设备和中间载具1。
此外，根据本公开的有一方面，还提供了一种上下料方法，其使用中间载具1来进行，并且可以包括：
使数目与双面抛光设备单次能够加工硅片的数目相同的多片硅片从上料口一次性全部上料至并暂存于上料缓存部分11中；
使所述多片硅片从上料缓存部分11上料至双面抛光设备以进行双面抛光；
使已抛光的所述多片硅片从双面抛光设备一次性全部下料至并暂存于下料缓存部分12中；以及
使所述多片硅片从下料缓存部分12下料至下料口。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种用于双面抛光设备的上下料的中间载具，其特征在于，包括：
上料缓存部分，其构造成能够在上料时每次暂存待抛光的多片硅片；以及
下料缓存部分，其构造成能够在下料时每次暂存已抛光的所述多片硅片，
其中，所述多片硅片的数目与所述双面抛光设备单次能够加工硅片的数目相同。
2.根据权利要求1所述的用于双面抛光设备的上下料的中间载具，其特征在于，所述上料缓存部分和所述下料缓存部分中的每一者均根据所述双面抛光设备的用于承载所述硅片的承载件的数目对应地构造为多层，其中，每一层均能够暂存与每个承载件能够承载的所述硅片的数目相同数目的所述硅片。
3.根据权利要求2所述的用于双面抛光设备的上下料的中间载具，其特征在于，所述多层中的每一层均能够以抽屉的方式打开及关闭。
4.根据权利要求2或3所述的用于双面抛光设备的上下料的中间载具，其特征在于，所述多层中的每一层均设置有具有用于暂存所述硅片的多个容置孔的工装治具，其中，所述多个容置孔的相对位置与所述承载件的用于容置所述硅片的多个孔的相对位置相同。
5.根据权利要求4所述的用于双面抛光设备的上下料的中间载具，其特征在于，所述工装治具以可拆卸的方式安装在所述多层中的每一层中并且能够根据所述承载件的所述多个孔的相对位置的变化进行更换。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的用于双面抛光设备的上下料的中间载具，其特征在于，所述上料缓存部分和所述下料缓存部分为上下布置的一体构件。
7.根据权利要求1至3中的任一项所述的用于双面抛光设备的上下料的中间载具，其特征在于，所述下料缓存部分在其内部装载有清洗液体，以使得在下料时暂存于所述下料缓存部分中的所述多片硅片均能够浸入所述清洗液体中。
8.根据权利要求2或3所述的用于双面抛光设备的上下料的中间载具，其特征在于，所述多片硅片的数目为15，并且所述上料缓存部分和所述下料缓存部分中的每一者均构造为5层，其中，每一层能够暂存3片所述硅片。
9.一种双面抛光系统，其特征在于，包括双面抛光设备和根据权利要求1至8中的任一项所述的用于双面抛光设备的上下料的中间载具。
10.一种上下料方法，其特征在于，所述上下料方法使用根据权利要求1至8中的任一项所述的用于双面抛光设备的上下料的中间载具来进行，所述上下料方法包括：
使数目与所述双面抛光设备单次能够加工硅片的数目相同的多片硅片从上料口一次性全部移转至并暂存于所述上料缓存部分中；
使所述多片硅片从所述上料缓存部分移转至所述双面抛光设备以进行双面抛光；
使已抛光的所述多片硅片从所述双面抛光设备一次性全部移转至并暂存于所述下料缓存部分中；以及
使所述多片硅片从所述下料缓存部分移转至下料口。
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