CN217239422U - 一种晶圆处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种晶圆处理装置，包括：腔室：操作平台，设置在所述腔室内，所述操作平台上设置有研磨单元和清洗单元；烘干单元，设置在所述腔室内；输送单元，设置在所述腔室内，且所述输送单元包括推动件，所述推动件一端与晶圆贴合。通过本实用新型提供的晶圆处理装置，提高晶圆处理效率和晶圆处理良率。

Description

一种晶圆处理装置

技术领域

本实用新型涉及半导体设备技术领域，特别涉及一种晶圆处理装置。

背景技术

在晶圆制造中，随着制程技术的升级以及半导体器件体积的缩小，在进行光刻时，对晶圆表面的平坦程度的要求越来越高。化学机械研磨(Chemical MechanicalPolishing，CMP)是实现晶圆表面平坦化的一种较佳的工艺过程，尤其是在半导体制作工艺进入亚微米领域后，化学机械研磨已成为一项不可或缺的工艺技术。在平坦化后，晶圆表面残留有研磨液和研磨颗粒等，需要对晶圆进行清洗和烘干，晶圆在不同操作工序间进行运转。

但是，在晶圆处理装置中，晶圆在运转过程中易出现位移或划伤等问题。因此，如何获得高效且晶圆低损耗的处理装置已经成为亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种晶圆处理装置，可以提高晶圆处理效率，并提升晶圆处理良率。

本实用新型提供一种晶圆处理装置，至少包括：

腔室：

操作平台，设置在所述腔室内，所述操作平台上设置有研磨单元和清洗单元；

烘干单元，设置在所述腔室内；以及

输送单元，设置在所述腔室内，所述输送单元包括推动件，所述推动件一端与晶圆贴合。

在本实用新型的一实施例中，所述推动件包括推动杆和推动头，所述推动头与所述推动杆可拆卸连接。

在本实用新型的一实施例中，所述推动头包括承载部，所述承载部与所述晶圆的侧边贴合。

在本实用新型的一实施例中，所述推动头包括限位部，所述限位部位于所述承载部的两侧。

在本实用新型的一实施例中，所述限位部上设置有凹槽，所述晶圆的侧边与所述承载部贴合时，所述晶圆的边缘位于所述凹槽内。

在本实用新型的一实施例中，所述限位部的顶部至所述承载部的底部的距离为所述晶圆直径的三分之一至二分之一。

在本实用新型的一实施例中，所述输送单元设置在所述操作平台相对于所述烘干单元的一侧，且允许所述推动件相对于所述操作平台上下运动。

在本实用新型的一实施例中，所述研磨单元包括研磨转盘，所述研磨转盘与所述清洗单元并列设置在所述操作平台上。

在本实用新型的一实施例中，所述晶圆处理装置还包括传输通道，所述传输通道与所述烘干单元和所述清洗单元连接。

在本实用新型的一实施例中，所述晶圆处理装置还包括动力单元，所述动力单元与所述输送单元电性连接。

如上所述，本实用新型提供一种晶圆处理装置，提高了晶圆处理效率，降低生产成本。在晶圆转移过程中，设置与晶圆匹配的弧形推动头，提高晶圆处理装置的适用性。同时，减少晶圆传输过程中的晃动、划伤以及裂纹等问题，提高晶圆处理良率。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述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实用新型的一些实施例，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为一实施例中处理装置结构示意图。

图2为一实施例中研磨转盘结构示意图。

图3为一实施例中输送单元结构图。

图4为图3的侧视图。

标记说明：

10、处理装置；11、腔室；12、操作平台；13、研磨单元；14、研磨转盘；141、研磨垫；142、钻石碟；15、研磨头；16、支撑件；17、检测装置；18、供液系统；19、清洗单元；20、输送单元；21、推动件；211、推动杆；212、推动头；2121、承载部；2122、限位部；22、晶圆；23、传输通道；24、烘干单元；25、动力单元；26、控制装置。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本方案可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本方案所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本方案所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本方案可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本方案可实施的范畴。

在集成电路制造中，为获得表面平整的功能层，需对功能层进行平坦化处理。其中，化学机械研磨是获得全局平坦化的一种超精密表面加工工艺。在化学机械研磨过程中，采用研磨液和研磨垫对晶圆进行研磨。研磨后，需要对晶圆进行清洗和烘干，再进入后续程序。为减少晶圆在转运过程中，由于出现位移或划伤而造成的晶圆处理良率低的问题。本实用新型提供一种晶圆处理装置，可对晶圆进行平坦化、清洗及烘干处理等，能够高效处理晶圆。且在处理过程中，晶圆不易出现位移或划伤等问题，提高晶圆处理良率，可广泛应用在集成电路的各制作工序中。

请参阅图1所示，图1为本申请在一实施例中的晶圆处理装置结构示意图。在本实施例中，处理装置10包括腔室11、操作平台12、研磨单元13、清洗单元19以及烘干单元24。其中，操作平台12设置在腔室11内，研磨单元13和清洗单元19设置在操作平台12上。晶圆22经研磨单元13和清洗单元19后，进入烘干单元24进行烘干。且通过输送单元20将晶圆22送入烘干单元24，输送单元20包括推动件21，推动件21一端与晶圆22贴合，可减少输送过程中晶圆22的位移和划伤。本申请提供的晶圆处理装置结构简单，且能够提高晶圆处理效率，并提高晶圆处理良率。

请参阅图1至图2所示，在本实用新型一实施例中，研磨单元13包括研磨转盘14，且研磨转盘14设置在操作平台12上，且研磨转盘14例如设置为圆形。其中，研磨转盘14上设置有研磨垫141，且研磨垫141例如通过贴片(图中未显示)粘附在研磨转盘14上，在研磨结束后可以方便移动或者更换研磨垫141，以在研磨不同材料时，更换匹配的研磨垫141。在本实施例中，研磨垫141例如设置为圆形，且研磨垫141的直径大于或等于研磨转盘14的直径，即研磨垫141的尺寸大于或等于研磨转盘14的尺寸。在研磨过程中，研磨转盘14进行旋转，带动设置在研磨转盘14上方的研磨垫141旋转，对晶圆22进行研磨。

请参阅图1至图2所示，在本实用新型一实施例中，研磨单元13还包括研磨头15，研磨头15设置在研磨转盘14的上方，且设置在研磨垫141的一侧。在研磨过程中，晶圆22顶面朝向研磨垫141固定在研磨头15上，调节研磨头15与研磨垫141之间的距离，将晶圆22的顶面压在研磨垫141上。在研磨过程中，研磨头15进行旋转，研磨转盘14进行旋转，带动研磨垫141旋转，对晶圆22进行研磨。

请参阅图1至图2所示，在本实用新型一实施例中，研磨单元13还包括钻石碟142及其固定以及控制单元、供液系统18及其固定以及控制装置26。其中，供液系统18设置在研磨转盘14的一侧，供液系统18固定在支撑件16上，并由支撑件16向研磨垫141的上方延伸，通过控制装置26将研磨液经由供液系统18释放到研磨垫141上，研磨垫141旋转，带动研磨液对晶圆22进行研磨。钻石碟142位于供液系统18与研磨头15之间，由于研磨垫141的多孔性，研磨垫141可沿晶圆22的表面输送研磨浆并促进均匀研磨，当研磨垫141对晶圆22进行研磨时，研磨垫141的表面变得平坦和光滑，导致研磨垫141产生一种镜面化的状态，降低研磨速率。此时，使用钻石碟142刮去研磨垫141的表层，使研磨垫141的表面恢复之前的粗糙程度，以便对晶圆22进行研磨。

请参阅图1至图2所示，在本实用新型一实施例中，研磨单元13还包括检测装置17，检测装置17设置在研磨头15和研磨垫141之间，对研磨垫141和研磨头15的位置关系进行检测。当研磨垫141和研磨头15之间的距离小于预定值时，增加滴入研磨垫141上的研磨液，当研磨垫141和研磨头15之间的距离大于预定值时，减少滴入研磨垫141上的研磨液。通过检测装置17，确保研磨的顺利进行，提高研磨质量，同时节约研磨液，降低成本。

请参阅图1至图2所示，在本实用新型一实施例中，研磨头15例如与机械手(图中未显示)连接，将晶圆22固定在研磨头15上，并转移到研磨垫141上进行研磨。研磨完成后，机械手控制研磨头15离开研磨垫141，并将晶圆22转移到清洗单元19上，将晶圆22置于清洗单元19中进行清洗。其中，清洗单元19设置在操作平台12上，且清洗单元19和研磨转盘14并列设置。其中，清洗单元19可以设置为循环淋洗装置。在其他实施例中，清洗单元19例如为清洗槽，且清洗槽内设置有清洗液。晶圆22在清洗单元19中经过例如清洗液、去离子水和异丙醇等进行清洗，去除研磨后晶圆22上残留的杂质。

请参阅图1所示，在本实用新型一实施例中，在晶圆22清洗完成后，需要对晶圆22进行烘干处理。在本实施例中，烘干单元24设置在清洗单元19的上方，烘干单元24与清洗单元19之间通过传输通道23连接。且传输通道23一端与清洗单元19连接，另一端与烘干单元24连接，将晶圆22由清洗单元19输送至烘干单元24进行烘干。其中，烘干单元24例如为紫外烘干设备、红外烘干设备、电磁烘干设备或热风烘干设备等。传输通道23例如为四周密闭的传输腔，传输通道23例如包括上下通透的立方体或圆柱体等。以避免清洗过的晶圆22在输送至烘干单元24的过程中，受到研磨单元13研磨液飞溅或研磨颗粒的影响，确保晶圆22的清洁度。传输通道23的尺寸大于晶圆22的之间，确保晶圆22的顺利通过。传输通道23也可以确保晶圆22在输送过程中的平稳性，防止晶圆晃动。

请参阅图1所示，在本实用新型一实施例中，晶圆22通过输送单元20由清洗单元19输送至烘干单元24进行烘干。输送单元20设置在操作平台12的下方，且输送单元20包括推动件21，推动件21的一端固定连接在输送单元20的底座上，推动件21的另一端向烘干单元24的方向延伸，且推动件21一端与晶圆22贴合，推动件21可进行上下运动，从而带动晶圆22运动。

请参阅图1所示，在本实用新型一实施例中，输送单元20与动力单元25电性连接。其中，动力单元25设置在腔室11的外部，动力单元25一端延伸至腔室11内，并与输送单元20电性连接。通过动力单元25，为输送单元20提供动力，从而带动推动件21上下运动。

请参阅图3至图4所示，在本实用新型一实施例中，图4为输送单元20与晶圆22的侧面图。在本实施例中，推动件21包括推动杆211和推动头212，推动头212设置在推动杆211上，且推动杆211和推动头212可拆卸连接。推动头212包括承载部2121和限位部2122，且承载部2121和限位部2122一体成型。其中，承载部2121设计为弧形，与晶圆22的侧边贴合，不同推动头212的承载部2121的半径不同，以匹配不同尺寸的晶圆22。限位部2122位于承载部2121的两侧，限位部2122中设置有凹槽，凹槽例如设置为“U”等，且凹槽侧壁之间的距离由下至上增大，即凹槽侧壁不直接接触晶圆22，但凹槽两侧的限位部2122遮盖部分晶圆22。在输送晶圆22的过程中，晶圆22位于限位部2122的凹槽中，且晶圆22的侧边与承载部2121贴合，防止晶圆22在输送过程中发生晃动，确保晶圆22的平稳运行。在实际生产过程中，依据晶圆22的尺寸不同，更换推动头212，避免由于推动头212的尺寸与晶圆22不匹配造成的晶圆22在推动件21上的滑动或掉落，提高处理装置10的适用性。

请参阅图3至图4所示，在本实用新型一实施例中，且凹槽的底部与承载部2121的底部具有预设距离H，将限位部2122顶部至承载部2121底部的垂直距离定义为距离S，其中距离S的数值例如为晶圆直径的三分之一至二分之一，预设距离H例如为距离S的30～50％。一方面可以稳定晶圆22，确保晶圆22在输送过程中稳定性，另一方面方便晶圆22的放置和取件。在本实施例中，推动头212采用弹性材料制备，例如采用聚四氟乙烯(PTFE)或热塑性聚酯弹性体(TPEE)等弹性材料制备，防止推动头212在推动晶圆22的过程中因受力产生缺角，从而避免推动头212因缺角等表面不平整问题在晶圆22的表面产生划伤。同时，推动头212与晶圆22贴合，扩大了推动头212与晶圆22的接触面积，在输送晶圆过程中，分散晶圆22的受力情况，防止晶圆22因受力不均匀出现裂纹等缺陷，同时弧形的推动头212可减少晶圆22划伤的现象，提高晶圆处理良率。

请参阅图1所示，在本实用新型一实施例中，晶圆22在推动件21的作用下进入烘干单元24中进行烘干，烘干后的晶圆22进入后续工序中进行生产和处理。处理装置10中的不同单元对晶圆22进行处理，可同时进行研磨、清洗和烘干等程序，各工序同步进行且互不干扰，从而提高晶圆处理效率，降低生产成本。

综上所述，本实用新型提供一种晶圆处理装置，处理装置包括腔室，在腔室内设置有研磨单元、清洗单元和烘干单元等，晶圆在清洗单元和烘干单元通过输送单元进行输送。输送单元包括推动件，推动件包括推动杆和推动头，推动头可拆卸连接在推动杆上，推动头与晶圆的接触面设置为平滑的弧形，且推动头的两侧设置有凹槽。能够提高晶圆处理的效率和良率。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明，本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案，例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本实用新型的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。

因而，尽管本实用新型在本文已参照其具体实施例进行描述，但是修改自由、各种改变和替换意在上述公开内，并且应当理解，在某些情况下，在未背离所提出实用新型的范围和精神的前提下，在没有对应使用其他特征的情况下将采用本实用新型的一些特征。因此，可以进行许多修改，以使特定环境或材料适应本实用新型的实质范围和精神。本实用新型并非意在限制到在下面权利要求书中使用的特定术语和/或作为设想用以执行本实用新型的最佳方式公开的具体实施例，但是本实用新型将包括落入所附权利要求书范围内的任何和所有实施例及等同物。因而，本实用新型的范围将只由所附的权利要求书进行确定。

Claims (10)

1.一种晶圆处理装置，其特征在于，包括：

腔室：

操作平台，设置在所述腔室内，所述操作平台上设置有研磨单元和清洗单元；

烘干单元，设置在所述腔室内；以及

输送单元，设置在所述腔室内，所述输送单元包括推动件，所述推动件一端与晶圆贴合。

2.根据权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述推动件包括推动杆和推动头，所述推动头与所述推动杆可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述推动头包括承载部，所述承载部与所述晶圆的侧边贴合。

4.根据权利要求3所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述推动头包括限位部，所述限位部位于所述承载部的两侧。

5.根据权利要求4所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述限位部上设置有凹槽，所述晶圆的侧边与所述承载部贴合时，所述晶圆的边缘位于所述凹槽内。

6.根据权利要求5所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述限位部的顶部至所述承载部的底部的距离为所述晶圆直径的三分之一至二分之一。

7.根据权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述输送单元设置在所述操作平台相对于所述烘干单元的一侧，且允许所述推动件相对于所述操作平台上下运动。

8.根据权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述研磨单元包括研磨转盘，所述研磨转盘与所述清洗单元并列设置在所述操作平台上。

9.根据权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述晶圆处理装置还包括传输通道，所述传输通道与所述烘干单元和所述清洗单元连接。

10.根据权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述晶圆处理装置还包括动力单元，所述动力单元与所述输送单元电性连接。

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