CN221254739U - 晶圆电镀设备的前端装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及的晶圆电镀设备的前端装置，其包括具有窗口的机架、与窗口对接并用于装载晶圆盒的装载机、分别设置在机架内的取放机械手和校准器，前端装置还包括设置在机架内的暂存架。本实用新型一方面通过设置靠栅部和吸盘，便于机械手精准定位和抓取晶圆，有效避免晶圆变形或损坏，同时不会对晶圆边缘造成遮挡，有效提高晶圆的校准精度；另一方面通过设置暂存架，能够同时存放多片完成校准并待加工的晶圆，便于后续加工工序直接取用，从而提升晶圆在各工序之间转载的衔接度，有效提升加工效率。

Description

晶圆电镀设备的前端装置

技术领域

本实用新型属于半导体设备领域，具体涉及一种晶圆电镀设备的前端装置。

背景技术

晶圆电镀设备一般包括前端装置、电镀装置、清洗烘干装置，其中前端装置用于晶圆在晶圆电镀加工前后的自动化处理，具体的，前端装置用于自动自晶圆盒中逐片取出晶圆并寻边校准后送入各工序中进行加工，也用于将完成电镀加工的晶圆逐片寻边校准后再存入晶圆盒中。

目前，现有的前端装置一般包括形成有窗口的机架、与窗口相对接且用于装载晶圆盒的装载机、设置在机架内并用于移动晶圆的机械手、设置在机架内的校准器，加工时，机械手通过窗口自晶圆盒内逐片取出晶圆并送入校准器进行寻边校准，然后机械手将完成校准的晶圆送入电镀装置中进行电镀加工。

然而，在实际加工过程中，上述前端装置存在以下缺陷：

1、在机械手移动晶圆或者校准器对晶圆进行寻边校准中，通常采用多个夹爪在晶圆周向上形成夹持，因此晶圆会受到周向的夹紧力，容易导致晶圆边缘的变形或者损坏；同时，在校准中，夹爪容易对晶圆边缘造成遮挡，影响校准器的检测，导致晶圆校准精度低；

2、每次需要将一片晶圆送入电镀装置中以后，机械手才能进行下一片晶圆的取料和校准，效率低，难以匹配批量生产的需求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的晶圆电镀设备的前端装置。

为解决以上技术问题，本实用新型采取如下技术方案：

一种晶圆电镀设备的前端装置，其包括具有窗口的机架、与窗口对接并用于装载晶圆盒的装载机、分别设置在机架内的取放机械手和校准器，前端装置还包括设置在机架内的暂存架，其中暂存架上形成有多个晶圆暂存区，多片晶圆能够对应放置在多个暂存区内；校准器包括寻边模组、定位座，其中定位座的顶部设有第一吸盘，晶圆水平定位在定位座的顶部时，第一吸盘吸附在晶圆的底面；取放机械手具有取放端部，其中取放端部上设有与晶圆边缘相切的靠栅部、第二吸盘，晶圆水平放置在取放端部上时，晶圆自边缘抵靠靠栅部，第二吸盘吸附在晶圆的底面，且取放机械手能够在定位座、暂存区、装载机之间转载晶圆。

根据本实用新型的一个具体实施和优选方面，多个暂存区上下对齐设置，每片晶圆能够自暂存架的一侧水平插入对应的暂存区内。在此，保证晶圆能够以平移姿态在各个位置之间平稳移动，操作简单、方便。

优选地，暂存架包括上下间隔设置的架板、连接在上下架板之间的侧架、上下间隔分布在侧架上的多个支撑模块，其中每相邻两个支撑模块、侧架之间形成单个暂存区。

具体的，侧架包括多根竖直延伸的架杆，每个支撑模块包括对应固定设置在多根架杆上的多个支撑块，暂存时，每片晶圆自边缘抵靠架杆上、自底面支撑在对应的多个支撑块上。在此，暂存时，能够减少暂存架与晶圆之间的接触面积，避免晶圆存入或取出时表面磨损。

根据本实用新型的又一个具体实施和优选方面，前端装置还包括升降调节部件，升降调节部件连接在暂存架的底部并用于驱动暂存架升降调节。在此，可以根据实际晶圆的取放料需求设置暂存架的高度，这样一来，更有利于晶圆在前端装置与电镀装置或者清洗装置之间转载的衔接度，保证晶圆高效、平稳移动。

根据本实用新型的又一个具体实施和优选方面，定位座能够绕着竖直中心线转动设置，寻边模组设置在定位座的一侧并形成有寻边缺口，晶圆吸附在第一吸盘上时，晶圆的中心线与定位座的竖直中心线重合，且晶圆的边缘位于寻边缺口内。

优选地，寻边模组能够沿着晶圆的径向往复运动设置。在此，能够适用不同规格的晶圆的寻边校准。

根据本实用新型的又一个具体实施和优选方面，取放机械手包括具有取放端部的本体、用于驱动本体水平运动的第一驱动件、用于驱动本体升降运动的第二驱动件。

优选地，定位座呈圆柱状，本体上形成避让定位座的弧形避让口，晶圆转载至定位座上时，定位座的顶部自下而上插入避让口并与本体的上表面齐平。在此，晶圆自机械手转载至定位座上时，能够便于晶圆中心线与定位座中心线的对位，从而提升寻边校准的精度。

优选地，第二驱动件为竖直延伸的升降气缸，第一驱动件包括自一端转动连接在升降气缸伸缩端部的第一驱动臂、转动连接在第一驱动臂另一端的第二驱动臂，本体转动连接在第二驱动臂上。

此外，第一吸盘和第二吸盘分别有多个，且分别圆周阵列分布。在此，能够有效提升晶圆的吸附稳定性。

由于以上技术方案的实施，本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

现有技术的晶圆电镀设备前端装置存在晶圆在外力夹持下容易变形或损坏、以及加工效率低的缺陷，而本申请对前端装置的结构进行整体设计，巧妙解决现有技术的不足，采取该前端装置后，取放机械手通过窗口自晶圆盒上逐片取晶圆，其中由取放机械手的取放端部上的靠栅部抵靠晶圆的边缘、第二吸盘吸附在晶圆的底面实现晶圆的抓取；取放机械手将抓取的晶圆转载至定位座上，由第一吸盘实现晶圆的吸附定位，并由寻边模组对晶圆实施寻边校准；完成校准的晶圆再由取放机械手转载至暂存架上逐片暂存，以供后续加工工序取用，因此，与现有技术相比，本实用新型一方面通过设置靠栅部和吸盘，便于机械手精准定位和抓取晶圆，有效避免晶圆变形或损坏，同时不会对晶圆边缘造成遮挡，有效提高晶圆的校准精度；另一方面通过设置暂存架，能够同时存放多片完成校准并待加工的晶圆，便于后续加工工序直接取用，从而提升晶圆在各工序之间转载的衔接度，有效提升加工效率。

附图说明

下面结合附图和具体的实施例，对本实用新型做进一步详细的说明：

图1为本实用新型晶圆电镀设备的前端装置的立体结构示意图；

图2为本实用新型晶圆电镀设备的前端装置局部结构分解示意图；

图3为图2中局部结构放大示意图；

附图中：1、机架；q 1、气体净化区；q2、处理区；q3、设备安装区；

2、装载机；

3、校准器；30、底座；31、寻边模组；310、寻边缺口；32、定位座；p 1、第一吸盘；

4、取放机械手；40、本体；b、靠栅部；p2、第二吸盘；k、避让口；41、第一驱动件；411、第一驱动臂；412、第二驱动臂；42、第二驱动件；

5、暂存架；50、架板；51、侧架；510、架杆；52、支撑模块；520、支撑块；q4、暂存区；

6、升降调节部件。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

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”、“轴向”、“径向”、“周向”等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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，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。

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“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

如图1至图3所示，本实施例的晶圆电镀设备的前端装置，其包括机架1、装载机2、校准器3、取放机械手4、暂存架5。

具体的，机架1的内腔形成自上而下依次分布的气体净化区q 1、处理区q2、设备安装区q3，其中气体净化区q 1安装有气体净化装置；校准器3、取放机械手4、暂存架5均设置在处理区q2内，设备安装区q3安装有各类电气装置。

机架1的一侧设有三个窗口，装载机2有三个且与三个窗口一一对接，其中各装载机2分别装载有晶圆盒。每个装载机2可以是任意常规结构的晶圆盒装载机，这里不做赘述。

本例中，校准器3包括底座30、分别设置在底座30上的寻边模组31和定位座32，其中定位座32的顶部设有第一吸盘p 1，晶圆水平定位在定位座32的顶部时，第一吸盘p 1吸附在晶圆的底面。

具体的，定位座32为柱状座体，且定位座32通过电机驱动能够绕着竖直中心线转动设置，第一吸盘p 1有三个；寻边模组31设置在定位座32的一侧并形成有寻边缺口310，晶圆吸附在第一吸盘p 1上时，晶圆的中心线与定位座32的竖直中心线重合，且晶圆的边缘位于寻边缺口310内，三个第一吸盘p 1绕着晶圆的中心线圆周阵列分布。

为了方便实施，定位座32能够升降运动设置，其升降驱动机构可以是任意常规结构的升降动力件；寻边模组31能够沿着晶圆的径向往复运动设置，在一些具体实施方式中，底座30上设有沿着晶圆的径向延伸的滑槽，寻边模组31插设在滑槽内，并在电机的驱动下沿着滑槽往复运动。

本例中，取放机械手4包括水平延伸并具有取放端部的本体40、用于驱动本体40水平运动的第一驱动件41、用于驱动本体40升降运动的第二驱动件42，其中取放端部上设有与晶圆边缘相切的靠栅部b、第二吸盘p2，其中靠栅部b自取放端部的顶面向上凸起设置，晶圆水平放置在取放端部上时，晶圆自边缘抵靠靠栅部b，第二吸盘p2吸附在晶圆的底面。

为了进一步方便实施，本体40上形成避让定位座32的弧形避让口k，第二吸盘p2有三个并沿着避让口k边缘呈圆周阵列分布，晶圆转载至定位座32上时，定位座32的顶部自下而上插入避让口k并与本体40的上表面齐平；第二驱动件42为竖直延伸的升降气缸，第一驱动件41包括自一端转动连接在升降气缸伸缩端部的第一驱动臂411、转动连接在第一驱动臂411另一端的第二驱动臂412，本体40转动连接在第二驱动臂412上。

本例中，暂存架5包括上下间隔设置的架板50、连接在上下架板50之间的侧架51、上下间隔分布在侧架51上的多个支撑模块52，其中每相邻两个支撑模块52、侧架51之间形成单个晶圆暂存区q4，多个暂存区q4上下对齐设置；取放机械手4能够在定位座32、暂存区q4、装载机2之间转载晶圆，且取放机械手4向暂存区q4转载晶圆时，每片晶圆能够自暂存架5的一侧水平插入对应的暂存区q4内。

具体的，侧架51包括三根竖直延伸的架杆510，每个支撑模块52包括对应固定设置在三根架杆510上的三个支撑块520，暂存时，每片晶圆自边缘抵靠架杆510上、自底面支撑在对应的三个支撑块520上。

此外，本实施例还包括升降调节部件6，升降调节部件6连接在暂存架5的底部并用于驱动暂存架5升降调节。在一些具体实施方式中，升降调节部件6采用多根竖直延伸的伸缩杆。

综上，采取该前端装置后，取放机械手通过窗口自晶圆盒上逐片取晶圆，其中由取放机械手的取放端部上的靠栅部抵靠晶圆的边缘、第二吸盘吸附在晶圆的底面实现晶圆的抓取；取放机械手将抓取的晶圆转载至定位座上，由第一吸盘实现晶圆的吸附定位，并由寻边模组对晶圆实施寻边校准；完成校准的晶圆再由取放机械手转载至暂存架上逐片暂存，以供后续加工工序取用，因此，与现有技术相比，本实用新型一方面通过设置靠栅部和吸盘，便于机械手精准定位和抓取晶圆，有效避免晶圆变形或损坏，同时不会对晶圆边缘造成遮挡，有效提高晶圆的校准精度；另一方面通过设置暂存架，能够同时存放多片完成校准并待加工的晶圆，便于后续加工工序直接取用，从而提升晶圆在各工序之间转载的衔接度，有效提升加工效率；第三方面，保证晶圆能够以平移姿态在各个位置之间平稳移动，操作简单、方便；第四方面，暂存时，能够减少暂存架与晶圆之间的接触面积，避免晶圆存入或取出时表面磨损；第五方面，可以根据实际晶圆的取放料需求设置暂存架的高度，这样一来，更有利于晶圆在前端装置与电镀装置或者清洗装置之间转载的衔接度，保证晶圆高效、平稳移动；第六方面，能够适用不同规格的晶圆的寻边校准；第七方面，晶圆自机械手转载至定位座上时，能够便于晶圆中心线与定位座中心线的对位，从而提升寻边校准的精度。

以上对本实用新型做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种晶圆电镀设备的前端装置，其包括具有窗口的机架、与所述窗口对接并用于装载晶圆盒的装载机、分别设置在所述机架内的取放机械手和校准器，其特征在于：所述前端装置还包括设置在所述机架内的暂存架，其中所述暂存架上形成有多个晶圆暂存区，多片晶圆能够对应放置在多个所述暂存区内；所述校准器包括寻边模组、定位座，其中所述定位座的顶部设有第一吸盘，晶圆水平定位在所述定位座的顶部时，所述第一吸盘吸附在所述晶圆的底面；所述取放机械手具有取放端部，其中所述取放端部上设有与晶圆边缘相切的靠栅部、第二吸盘，所述晶圆水平放置在所述取放端部上时，所述晶圆自边缘抵靠所述靠栅部，所述第二吸盘吸附在所述晶圆的底面，且所述取放机械手能够在所述定位座、所述暂存区、所述装载机之间转载晶圆。

2.根据权利要求1所述的晶圆电镀设备的前端装置，其特征在于：多个所述暂存区上下对齐设置，每片所述晶圆能够自所述暂存架的一侧水平插入对应的所述暂存区内。

3.根据权利要求2所述的晶圆电镀设备的前端装置，其特征在于：所述暂存架包括上下间隔设置的架板、连接在上下所述架板之间的侧架、上下间隔分布在所述侧架上的多个支撑模块，其中每相邻两个所述支撑模块、所述侧架之间形成单个所述暂存区。

4.根据权利要求3所述的晶圆电镀设备的前端装置，其特征在于：所述侧架包括多根竖直延伸的架杆，每个所述支撑模块包括对应固定设置在多根所述架杆上的多个支撑块，暂存时，每片晶圆自边缘抵靠所述架杆上、自底面支撑在对应的所述多个支撑块上。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的晶圆电镀设备的前端装置，其特征在于：所述前端装置还包括升降调节部件，所述升降调节部件连接在所述暂存架的底部并用于驱动所述暂存架升降调节。

6.根据权利要求1所述的晶圆电镀设备的前端装置，其特征在于：所述定位座能够绕着竖直中心线转动设置，所述寻边模组设置在所述定位座的一侧并形成有寻边缺口，所述晶圆吸附在所述第一吸盘上时，所述晶圆的中心线与所述定位座的竖直中心线重合，且所述晶圆的边缘位于所述寻边缺口内。

7.根据权利要求6所述的晶圆电镀设备的前端装置，其特征在于：所述寻边模组能够沿着所述晶圆的径向往复运动设置。

8.根据权利要求1所述的晶圆电镀设备的前端装置，其特征在于：所述取放机械手包括具有所述取放端部的本体、用于驱动所述本体水平运动的第一驱动件、用于驱动所述本体升降运动的第二驱动件。

9.根据权利要求8所述的晶圆电镀设备的前端装置，其特征在于：所述定位座呈圆柱状，所述本体上形成避让所述定位座的弧形避让口，所述晶圆转载至所述定位座上时，所述定位座的顶部自下而上插入所述避让口并与所述本体的上表面齐平；和/或，所述第二驱动件为竖直延伸的升降气缸，所述第一驱动件包括自一端转动连接在所述升降气缸伸缩端部的第一驱动臂、转动连接在所述第一驱动臂另一端的第二驱动臂，所述本体转动连接在所述第二驱动臂上。

10.根据权利要求6-9中任一项所述的前端装置，其特征在于：所述第一吸盘和第二吸盘分别有多个，且分别圆周阵列分布。