TWI773943B - 晶圓傳輸機械手及其晶圓翻轉方法 - Google Patents

晶圓傳輸機械手及其晶圓翻轉方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI773943B
TWI773943B TW108142780A TW108142780A TWI773943B TW I773943 B TWI773943 B TW I773943B TW 108142780 A TW108142780 A TW 108142780A TW 108142780 A TW108142780 A TW 108142780A TW I773943 B TWI773943 B TW I773943B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
wafer
drying unit
clamping arm
jaw clamping
vertical
Prior art date
Application number
TW108142780A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202111857A (zh
Inventor
沈凌寒
楊思遠
臧志城
Original Assignee
大陸商杭州眾硅電子科技有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=68667563&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=TWI773943(B) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 大陸商杭州眾硅電子科技有限公司 filed Critical 大陸商杭州眾硅電子科技有限公司
Publication of TW202111857A publication Critical patent/TW202111857A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI773943B publication Critical patent/TWI773943B/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67763—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations the wafers being stored in a carrier, involving loading and unloading
    • H01L21/67766—Mechanical parts of transfer devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67703—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations between different workstations
    • H01L21/67718—Changing orientation of the substrate, e.g. from a horizontal position to a vertical position
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68721—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by edge clamping, e.g. clamping ring

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

本發明公開了一種晶圓傳輸機械手及其晶圓翻轉方法，該晶圓傳輸機械手包括：橫向傳輸軸，僅位於所述清洗單元的一側；橫向傳輸拖板，設置在所述橫向傳輸軸上，並能夠沿所述橫向傳輸軸做橫向運動；第一垂直升降軸，設置在所述橫向傳輸拖板上，並能夠在所述橫向傳輸拖板上做垂直運動；旋轉台，設置在所述第一垂直升降軸上；第一卡爪夾持臂，與所述旋轉台相連，並由所述旋轉台驅動做旋轉運動。本發明可以滿足晶圓在水平和垂直兩種狀態的自由轉換；橫向傳輸拖板不會運行到乾燥單元的正上方，從而排除在乾燥製程中將晶圓傳輸機械手運動部件上的雜質顆粒散落到晶圓上的可能性。

Description

晶圓傳輸機械手及其晶圓翻轉方法
本發明涉及半導體積體電路晶片製造的設備領域，具體涉及一種晶圓傳輸機械手及其晶圓翻轉方法。
隨著半導體產業的迅速發展，積體電路特徵尺寸不斷趨於微細化，半導體晶片不斷地朝小體積、高電路密集度、快速、低耗電方向發展，積體電路現已進入超大型積體電路（Ultra-Large-scale integration，ULSI）亞微米級的技術階段。伴隨著矽晶片直徑的逐漸增大，元件內刻線寬度逐步縮小，金屬層數的增多，因此半導體薄膜表面的高平坦化對器件的高性能、低成本、高成品率有著重要的影響，這導致對矽晶片表面的平整度要求將日趨嚴格。
目前，作為唯一能獲得全域平面化效果的平整化技術化學機械拋光技術，化學機械平坦化（Chemical Mechanical Planarization，CMP）已經發展成集線上量測、線上終點檢測、清洗等技術於一體的化學機械拋光技術，是積體電路向微細化、多層化、薄型化、平坦化製程發展的產物。在晶圓進行CMP加工後，會在晶圓表面殘留加工的移除物和拋光液，為了及時去除晶圓表面的污染物，CMP設備需要搭配清洗設備使用。在乾燥晶圓的製程中，一個基本要求就是使晶圓乾燥，並且杜絕原來附著在溶液中的任何顆粒重新附著至晶圓的可能。
為了使整個清洗模組達到較好的清洗效果，可以採用乾燥單元是水平放置而其他幾個清洗單元均是垂直放置的配置。在此種配置下，為了使晶圓從垂直狀態轉換成水平狀態，晶圓傳輸機械手需提供翻轉功能以配合完成這一工作。習知的清洗機械手中，一些是卡爪夾持臂未有旋轉功能，只能有Z軸上下運動的單個自由度，通過晶圓卡爪端實現晶圓的翻轉。但是此種實現方法需將機械手整體移動到乾燥設備上方，卡爪夾持臂才能將已經晶圓卡爪翻轉的晶圓置入乾燥設備中，這種晶圓傳輸機械手整體位於乾燥設備上方的置入過程，較易給最後道乾燥製程引入雜質顆粒，降低晶圓的潔淨度。且晶圓傳輸機械手的橫向行程貫穿整個清洗模組，長行程傳輸對傳輸效率也有一定的影響。
本發明的目的是提供一種晶圓傳輸機械手及其晶圓翻轉方法，以通過實現晶圓在水平和垂直兩種狀態的轉換來滿足化學機械平坦化的製程要求，並排除在乾燥製程中將晶圓傳輸機械手運動部件上的雜質顆粒散落到晶圓上的可能性。
為達到上述目的，本發明提供了一種晶圓傳輸機械手，用於化學機械平坦化設備的清洗模組中的晶圓傳輸，以將晶圓以垂直狀態在清洗模組的清洗單元中完成清洗後取出，再通過翻轉後以水平狀態置入清洗模組的乾燥單元，其包括： 橫向傳輸軸，僅位於所述清洗單元的一側； 橫向傳輸拖板，設置在所述橫向傳輸軸上，並能夠沿所述橫向傳輸軸做橫向運動； 第一垂直升降軸，設置在所述橫向傳輸拖板上，並能夠在所述橫向傳輸拖板上做垂直運動； 旋轉台，設置在所述第一垂直升降軸上； 第一卡爪夾持臂，與所述旋轉台相連，並由所述旋轉台驅動做旋轉運動，用於對晶圓進行取放。
上述的晶圓傳輸機械手，其中，所述清洗單元和所述乾燥單元安裝有可開關的門，用於所述晶圓傳輸機械手對晶圓進行取放時的自動打開或關閉。
上述的晶圓傳輸機械手，其中，所述清洗單元包括：乾燥前單元和清洗模組其他單元；所述乾燥單元和清洗模組其他單元位於所述乾燥前單元的兩側；所述乾燥前單元採用垂直方向作業；所述乾燥前單元內的晶圓由所述第一卡爪夾持臂傳輸至所述乾燥單元；所述清洗模組其他單元為晶圓過渡單元、兆聲清洗單元、刷洗單元中的一個或多個。
上述的晶圓傳輸機械手，其中，所述晶圓傳輸機械手還包括：至少一個第二垂直升降軸，設置在所述橫向傳輸拖板上，並能夠在所述橫向傳輸拖板上做垂直運動；所述第一垂直升降軸位於所述第二垂直升降軸和所述乾燥單元之間；每個所述第二垂直升降軸上還設置有第二卡爪夾持臂，用於與第一卡爪夾持臂配合進行清洗模組其他單元到乾燥前單元之間的晶圓傳送。
本發明還提供了一種上述晶圓傳輸機械手的晶圓翻轉方法，該方法包括晶圓置入步驟和機械手返回步驟； 所述晶圓置入步驟包括：所述第一卡爪夾持臂從所述清洗單元的乾燥前單元中取出晶圓後，通過橫向、垂直、旋轉三個運動方向的聯動或非聯動動作實現晶圓從垂直狀態翻轉為水平狀態，並將晶圓置入乾燥單元； 所述機械手返回步驟包括：第一卡爪夾持臂將晶圓放置於所述乾燥單元後，通過橫向、垂直、旋轉三個運動方向的聯動或非聯動動作由水平狀態恢復為垂直狀態，並返回原位置。
上述的晶圓傳輸機械手的晶圓翻轉方法，其中，所述晶圓置入步驟具體包括： 所述第一卡爪夾持臂從所述乾燥前單元中取出晶圓後，同時進行以下三個方向上的運動：橫向傳輸拖板帶動第一卡爪夾持臂向遠離所述乾燥單元的方向做橫向運動，旋轉台帶動第一卡爪夾持臂向靠近所述乾燥單元一側旋轉至晶圓達到水平狀態，第一垂直升降軸帶動第一卡爪夾持臂垂直運動至一定位置； 隨後橫向傳輸拖板帶動第一卡爪夾持臂向靠近所述乾燥單元的方向橫向運動至晶圓位於乾燥單元的上方；第一垂直升降軸帶動第一卡爪夾持臂垂直向下運動至晶圓位於乾燥單元內部指定機構；第一卡爪夾持臂鬆開晶圓，使晶圓位於乾燥單元內部指定機構上。
上述的晶圓傳輸機械手的晶圓翻轉方法，其中，所述晶圓置入步驟具體包括：所述第一卡爪夾持臂從所述乾燥前單元中取出晶圓後，橫向傳輸拖板帶動第一卡爪夾持臂向遠離所述乾燥單元的方向做橫向運動；然後旋轉台帶動第一卡爪夾持臂向靠近所述乾燥單元一側旋轉至晶圓達到水平狀態；接著第一垂直升降軸帶動第一卡爪夾持臂垂直運動至一定位置；隨後橫向傳輸拖板帶動第一卡爪夾持臂向靠近所述乾燥單元的方向橫向運動至晶圓位於乾燥單元的上方；第一垂直升降軸帶動第一卡爪夾持臂垂直向下運動至晶圓位於乾燥單元內部指定機構；第一卡爪夾持臂鬆開晶圓，使晶圓位於乾燥單元內部指定機構上。
上述的晶圓傳輸機械手的晶圓翻轉方法，其中，所述晶圓置入步驟具體包括：所述第一卡爪夾持臂從所述乾燥前單元中取出晶圓後，橫向傳輸拖板帶動第一卡爪夾持臂向遠離所述乾燥單元的方向做橫向運動；然後旋轉台帶動第一卡爪夾持臂向靠近所述乾燥單元一側旋轉至晶圓達到水平狀態；隨後橫向傳輸拖板帶動第一卡爪夾持臂向靠近所述乾燥單元的方向橫向運動至晶圓位於乾燥單元的上方；第一垂直升降軸帶動第一卡爪夾持臂垂直向下運動至晶圓位於乾燥單元內部指定機構；第一卡爪夾持臂鬆開晶圓，使晶圓位於乾燥單元內部指定機構上。
上述的晶圓傳輸機械手的晶圓翻轉方法，其中，所述晶圓置入步驟具體包括：所述第一卡爪夾持臂從所述乾燥前單元中取出晶圓後，旋轉台帶動第一卡爪夾持臂向靠近所述乾燥單元一側旋轉至晶圓達到水平狀態；隨後橫向傳輸拖板帶動第一卡爪夾持臂橫向運動至晶圓位於乾燥單元的上方；第一垂直升降軸帶動第一卡爪夾持臂垂直向下運動至晶圓位於乾燥單元內部指定機構；第一卡爪夾持臂鬆開晶圓，使晶圓位於乾燥單元內部指定機構上。
上述的晶圓傳輸機械手的晶圓翻轉方法，其中，所述機械手返回步驟具體包括：當晶圓被放置於乾燥單元後，同時進行以下三個方向上的運動：橫向傳輸拖板帶動第一卡爪夾持臂向遠離所述乾燥單元的方向做橫向運動；旋轉台帶動第一卡爪夾持臂向下旋轉至第一卡爪夾持臂呈垂直狀態；第一垂直升降軸帶動第一卡爪夾持臂垂直向上運動至一定位置。
上述的晶圓傳輸機械手的晶圓翻轉方法，其中，所述機械手返回步驟具體包括：當晶圓被放置於乾燥單元後，第一垂直升降軸帶動第一卡爪夾持臂垂直向上運動至一定位置；然後橫向傳輸拖板帶動第一卡爪夾持臂向遠離所述乾燥單元的方向橫向運動至一定位置；接著旋轉台帶動第一卡爪夾持臂向下旋轉至第一卡爪夾持臂呈垂直狀態。
上述的晶圓傳輸機械手的晶圓翻轉方法，其中，所述機械手返回步驟具體包括：當晶圓被放置於乾燥單元後，橫向傳輸拖板帶動第一卡爪夾持臂向遠離所述乾燥單元的方向橫向運動至一定位置；然後第一垂直升降軸帶動第一卡爪夾持臂垂直向上運動至一定位置；接著旋轉台帶動第一卡爪夾持臂向下旋轉至第一卡爪夾持臂呈垂直狀態。
相對於習知技術，本發明具有以下有益效果： 1. 本發明所提供的晶圓傳輸機械手設置於化學機械平坦化設備的清洗模組中，可以切實有效滿足晶圓在水平和垂直兩種狀態的轉換，符合實際生產需求，機械手翻轉過程無需增加空間以供翻轉，也不會對其他機構產生干擾，空間利用率高。 2. 本發明中晶圓傳輸機械手使乾燥單元能夠以作用效果最佳為目標來選擇晶圓放置模式（垂直或水平放置），無需為了便於晶圓傳輸而使乾燥單元的晶圓放置模式與清洗模組其餘各單元一致。 3. 由於晶圓傳輸機械手的橫向傳輸軸行程只到乾燥前單元為止，行程緊湊，機械手翻轉後向乾燥單元置入晶圓過程中，橫向傳輸拖板不會運行到乾燥單元一側，從而排除在乾燥製程中將晶圓傳輸機械手運動部件上的雜質顆粒散落到晶圓上的可能性。
以下結合附圖通過具體實施例對本發明作進一步的描述，這些實施例僅用於說明本發明，並不是對本發明保護範圍的限制。
在如圖1所示的較佳實施例中，本發明所提供的晶圓傳輸機械手，用於化學機械平坦化設備的清洗模組中的晶圓8傳輸，以將晶圓8以垂直狀態在清洗模組的清洗單元中完成清洗後取出，再通過翻轉後以水平狀態置入清洗模組的乾燥單元10。在一些較佳的實施例中，所述清洗單元和所述乾燥單元10安裝有可開關的氣動門，用於所述晶圓傳輸機械手對晶圓8進行取放時的自動打開或關閉。
清洗模組的清洗單元包括：乾燥前單元9和清洗模組其他單元；乾燥單元10和清洗模組其他單元位於乾燥前單元9的兩側；在一些較佳的實施例中，所述乾燥前單元9可以選擇刷洗單元，在該單元中晶圓8採用垂直方向作業；所述清洗模組其他單元可以為晶圓過渡單元、兆聲清洗單元、刷洗單元中的一個或複數個。清洗單元的具體設置可以根據實際生產的需要進行自由組合，以靈活適用各種情況。
在該實施例中，本發明所提供的晶圓傳輸機械手包括：橫向傳輸軸1、橫向傳輸拖板2、第一垂直升降軸3、第二垂直升降軸5、第一卡爪夾持臂7及第二卡爪夾持臂6。
其中，橫向傳輸拖板2設置在所述橫向傳輸軸1上，並能夠沿所述橫向傳輸軸1做橫向運動；橫向傳輸軸1僅位於所述清洗單元一側，以使得橫向傳輸拖板2不會運行到乾燥單元10一側，從而排除在乾燥製程中晶圓傳輸機械手運動部件上的雜質顆粒散落到晶圓8上的可能性。需要說明的是：橫向傳輸軸1的位置僅需要滿足橫向傳輸拖板2不會運行到乾燥單元一側即可，至於橫向傳輸軸1與清洗單元的空間相對位置並不做特別限定。橫向傳輸軸1可以低於清洗單元，只需要滿足晶圓傳輸機械手能夠完成取放晶圓8即可。更佳地，橫向傳輸軸1佈置於清洗單元的上方，以實現更佳的佈置方式。
橫向傳輸拖板2上並排設置有第一垂直升降軸3和第二垂直升降軸5，能夠在所述橫向傳輸拖板2上各自單獨做垂直上下運動。其中所述第一垂直升降軸3上還設置有旋轉台4，用於驅動與其相連的第一卡爪夾持臂7做旋轉運動。所述旋轉台4的驅動形式為氣動或電動。而所述第二垂直升降軸5直接與第二卡爪夾持臂6相連。所述第一卡爪夾持臂7與所述第二卡爪夾持臂6相比更靠近於所述乾燥單元10，用於將晶圓8從所述乾燥前單元9傳輸至所述乾燥單元10。
而所述第二卡爪夾持臂6則用於將晶圓8從所述清洗模組其他單元傳輸至所述乾燥前單元9。該實施例設置第二卡爪夾持臂6是為了在第一卡爪夾持臂7從乾燥前單元9中取出晶圓8之後，立即可以有待加工的晶圓8進入乾燥前單元9內進行作業，以實現更高的生產效率。但在一些實施例中沒有該第二卡爪夾持臂6的設置，並不影響本發明所解決的技術問題以及所實現的技術效果，故本發明對第二卡爪夾持臂6的數量並沒有限制，可以根據實際生產情況進行配製。
橫向傳輸軸1佈置在乾燥前單元9的一側，清洗模組其他單元按圖1所示順序放置在橫向傳輸軸1下方。第二卡爪夾持臂6可以通過第二垂直升降軸5進行Z軸方向的升降，第一卡爪夾持臂7可以通過旋轉台4進行順時針或者逆時針旋轉，旋轉台4通過第一垂直升降軸3進行Z軸方向的升降，橫向傳輸拖板2通過橫向傳輸軸1進行X軸方向的移動。乾燥前單元9以及清洗模組其他單元都是乾燥晶圓8的前道製程單元，乾燥單元10的作用是將清洗好的晶圓8進行表面乾燥和潔淨。晶圓傳輸機械手的作用是通過夾持晶圓8後的橫向運動、垂直運動以及旋轉運動來運送晶圓8到清洗模組各個單元中。
本發明還提供了一種上述晶圓傳輸機械手的晶圓8翻轉方法，該方法包括晶圓8置入步驟和機械手返回步驟。
所述晶圓8置入步驟包括：所述第一卡爪夾持臂7從所述清洗單元中取出晶圓8後，通過橫向、垂直、旋轉三個運動方向的聯動或非聯動動作實現晶圓8從垂直狀態翻轉為水平狀態，並將晶圓8置入乾燥單元10。
所述機械手返回步驟包括：第一卡爪夾持臂7將晶圓8放置於所述乾燥單元10後，通過橫向、垂直、旋轉三個運動方向的聯動或非聯動動作由水平狀態恢復為垂直狀態，並返回原位置。
關於本發明所提供的基於上述晶圓傳輸機械手的晶圓8翻轉方法，將從以下7個實施例進行具體說明。當然地，能夠實現本發明上述晶圓8翻轉方法的具體實施方案並不局限於下述的7個實施例。
實施例1：
在第一卡爪夾持臂7沿Z軸方向運動從乾燥前單元9中取出晶圓8後（如圖2的①部分所示），如圖2的②部分所示，橫向傳輸拖板2向X+方向運動，同時旋轉台4帶動晶圓8沿A+順時針旋轉，以及第一垂直升降軸3攜第一卡爪夾持臂7向Z-方向向下運動，第一卡爪夾持臂7攜晶圓8在X+、A+、Z-三個方向上共同運動，共同協調完成晶圓8從垂直到水平的狀態轉換過程，如圖2的③部分所示，晶圓8已達到水平狀態。在晶圓8翻轉期間，乾燥單元10內部指定機構已做好晶圓8放入的準備。隨後橫向傳輸拖板2帶動第一卡爪夾持臂7向X-方向移動至晶圓8位於乾燥單元10的上方（如圖2的④部分所示）。第一卡爪夾持臂7在Z-方向向下運動至晶圓8位於乾燥單元10內部指定機構（如圖2的⑤部分所示），第一卡爪夾持臂7鬆開晶圓8，晶圓8位於乾燥單元10內部指定機構上。
實施例2：
在第一卡爪夾持臂7沿Z軸方向運動從乾燥前單元9中取出晶圓8後（如圖3的①部分所示），如圖3的②部分所示，橫向傳輸拖板2向X+方向移動一段距離，然後旋轉台4帶動第一卡爪夾持臂7沿A+順時針旋轉至一定角度使晶圓8達到水平狀態（如圖3的③和④部分所示）。接著第一垂直升降軸3攜第一卡爪夾持臂7向Z-方向向下運動一定的位置。在晶圓8翻轉期間，乾燥單元10內部指定機構已做好晶圓8放入的準備。隨後橫向傳輸拖板2帶動第一卡爪夾持臂7向X-方向移動至晶圓8位於乾燥單元10的上方（如圖3的⑤部分所示）。第一卡爪夾持臂7在Z-方向向下運動至晶圓8位於乾燥單元10內部指定機構（如圖3的⑥部分所示），第一卡爪夾持臂7鬆開晶圓8，晶圓8位於乾燥單元10內部指定機構上。以上步驟是各方向單獨運動組合的結果。
實施例3：
在第一卡爪夾持臂7沿Z軸方向運動從乾燥前單元9中取出晶圓8後（如圖4的①部分所示），如圖4的②部分所示，橫向傳輸拖板2向X+方向移動一段距離，然後旋轉台4帶動第一卡爪夾持臂7沿A+順時針旋轉至一定角度使晶圓8達到水平狀態（如圖4的③和④部分所示）。接著橫向傳輸拖板2帶動第一卡爪夾持臂7向X-方向運動（如圖4的⑤部分所示），隨後第一垂直升降軸3攜第一卡爪夾持臂7向Z-方向向下運動至晶圓8位於乾燥單元10內部指定機構（如圖4的⑥部分所示）。最後第一卡爪夾持臂7鬆開晶圓8，晶圓8位於乾燥單元10內部指定機構上。
實施例4：
在第一卡爪夾持臂7沿Z軸方向運動從乾燥前單元9中取出晶圓8後（如圖5的①部分所示），緊接著第一卡爪夾持臂7直接沿A+順時針旋轉至一定角度使晶圓8達到水平狀態（如圖5的②部分所示），然後再根據不同卡爪夾持臂的實際長短，將橫向傳輸拖板2進行X+或X-方向移動（微調），使晶圓8處於乾燥單元10的正上方，隨後第一垂直升降軸3攜第一卡爪夾持臂7向Z-方向向下運動至晶圓8位於乾燥單元10內部指定機構。最後第一卡爪夾持臂7鬆開晶圓8，晶圓8位於乾燥單元10內部指定機構上。
當晶圓8被放置於乾燥單元10內部指定機構後，機械手接著將返回原狀態，可以採用以下實施例5-7的方案，以完成整個迴圈。
實施例5：
放置晶圓8的動作可以選擇應用實施例1-4中的任一方案，當晶圓8被放置於乾燥單元10內部指定機構後，機械手接著將返回原狀態，橫向傳輸拖板2向X+方向運動，旋轉台4帶動晶圓8沿A-順時針旋轉，第一垂直升降軸3攜第一卡爪夾持臂7向Z+方向上升，第一卡爪夾持臂7在X+、A-、Z+三個方向上共同運動，共同協調完成從水平到垂直狀態的過程。
實施例6：
放置晶圓8的動作可以選擇應用實施例1-4中的任一方案，當晶圓8被放置於乾燥單元10內部指定機構後，機械手接著將返回原狀態，被橫置的第一卡爪夾持臂7先往Z+方向上升到一定高位，然後往X+方向移動一定距離後，第一卡爪夾持臂7向A-方向旋轉直至恢復成垂直狀態，完成整個迴圈。
實施例7：
放置晶圓8的動作可以選擇應用實施例1-4中的任一方案，當晶圓8被放置於乾燥單元10內部指定機構後，機械手接著將返回原狀態，被橫置的第一卡爪夾持臂7先往X+方向移動一定距離後，再往Z+方向上升到一定高位，然後第一卡爪夾持臂7向A-方向旋轉直至恢復成垂直狀態，完成整個迴圈。
總之，晶圓8置入可以是聯動或非聯動，機械手返回可以是聯動或非聯動，關於晶圓8置入的實施例1-4和關於機械手返回的實施例5-7可根據實際需要自由組合使用，以適應各種實際生產環境。
綜上所述，本發明所提供的晶圓傳輸機械手設置於化學機械平坦化設備的清洗模組中，可以切實有效滿足晶圓在水平和垂直兩種狀態的轉換，符合實際生產需求，機械手翻轉過程無需增加空間以供翻轉，也不會對其他機構產生干擾，空間利用率高。本發明中晶圓傳輸機械手使乾燥單元能夠以作用效果最佳為目標來選擇晶圓放置模式（垂直或水平放置），無需為了便於晶圓傳輸而使乾燥單元的晶圓放置模式與清洗模組其餘各單元一致。由於晶圓傳輸機械手的橫向傳輸軸行程只到乾燥前單元為止，行程緊湊，機械手翻轉後向乾燥單元置入晶圓過程中，橫向傳輸拖板不會運行到乾燥單元一側，從而排除在乾燥製程中晶圓傳輸機械手運動部件上的雜質顆粒散落到晶圓上的可能性。
儘管本發明的內容已經通過上述較佳實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在所屬技術領域中具有通常知識者閱讀了上述內容後，對於本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護範圍應由所附的申請專利範圍來限定。
1:橫向傳輸軸 2:橫向傳輸拖板 3:第一垂直升降軸 4:旋轉台 5:第二垂直升降軸 6:第二卡爪夾持臂 7:第一卡爪夾持臂 8:晶圓 9:乾燥前單元 10:乾燥單元
圖1為本發明晶圓傳輸機械手一較佳實施例的結構示意圖； 圖2為本發明晶圓翻轉方法中晶圓置入步驟實施例1的流程示意圖； 圖3為本發明晶圓翻轉方法中晶圓置入步驟實施例2的流程示意圖； 圖4為本發明晶圓翻轉方法中晶圓置入步驟實施例3的流程示意圖； 圖5為本發明晶圓翻轉方法中晶圓置入步驟實施例4的流程示意圖。
1:橫向傳輸軸
2:橫向傳輸拖板
3:第一垂直升降軸
4:旋轉台
5:第二垂直升降軸
6:第二卡爪夾持臂
7:第一卡爪夾持臂
8:晶圓
9:乾燥前單元
10:乾燥單元

Claims (10)

  1. 一種晶圓傳輸機械手，用於化學機械平坦化設備的一清洗模組中的晶圓傳輸，以將晶圓以垂直狀態在該清洗模組的一清洗單元中完成清洗後取出，再通過翻轉後以水平狀態置入該清洗模組的一乾燥單元，其中，包括：一橫向傳輸軸，僅位於該清洗單元的一側；一橫向傳輸拖板，設置在該橫向傳輸軸上，並能夠沿該橫向傳輸軸做橫向運動；一第一垂直升降軸和一第二垂直升降軸，並排設置在該橫向傳輸拖板上，且能夠在該橫向傳輸拖板上各自單獨進行垂直運動；一旋轉台，設置在該第一垂直升降軸上以通過該第一垂直升降軸進行該垂直運動；一第一卡爪夾持臂，設置在該第一垂直升降軸上且與該旋轉台相連以通過該旋轉台進行旋轉運動；以及一第二卡爪夾持臂，設置在該第二垂直升降軸上，該第二卡爪夾持臂直接與該第二垂直升降軸相連以通過該第二垂直升降軸進行該垂直運動，其中該第一卡爪夾持臂通過向遠離該乾燥單元的方向做橫向、垂直、旋轉三個運動方向的聯動或非聯動動作實現晶圓從垂直狀態翻轉為水平狀態， 其中該旋轉運動帶動該第一卡爪夾持臂沿順時針或逆時針旋轉，以將晶圓從該垂直狀態翻轉為該水平狀態並從一第一水平高度移動到與該第一水平高度不同的一第二水平高度，其中該清洗單元包括：一乾燥前單元和一清洗模組其他單元；該乾燥單元和該清洗模組其他單元位於該乾燥前單元的兩側；該乾燥前單元採用垂直方向作業；該乾燥前單元內的晶圓由該第一卡爪夾持臂傳輸至該乾燥單元；該清洗模組其他單元為晶圓過渡單元、兆聲清洗單元、刷洗單元中的一個或複數個，其中該第一卡爪夾持臂與該第二卡爪夾持臂相比更靠近該乾燥單元，使得該第一卡爪夾持臂能夠將晶圓從該乾燥前單元傳輸至該乾燥單元，該第二卡爪夾持臂能夠與該第一卡爪夾持臂配合進行該清洗模組其他單元到該乾燥前單元之間的晶圓傳送。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的晶圓傳輸機械手，其中，該清洗單元和該乾燥單元安裝有可開關的門，用於該晶圓傳輸機械手對晶圓進行取放時的自動打開或關閉。
  3. 一種如申請專利範圍第1項所述的晶圓傳輸機械手的晶圓翻轉方法，其中，該晶圓翻轉方法包括一晶圓置入步驟和一機械手返回步驟；該晶圓置入步驟包括：該第一卡爪夾持臂從該清洗單元的該乾燥前單元中取出晶圓後，通過向遠離該乾燥單元的方向做橫向、垂直、旋轉三個運動方向的聯動或非聯動動作實現晶圓從垂直狀態翻轉為水平狀態，並將晶圓置入該乾燥單元； 該機械手返回步驟包括：該第一卡爪夾持臂將晶圓放置於該乾燥單元後，通過橫向、垂直、旋轉三個運動方向的聯動或非聯動動作由水平狀態恢復為垂直狀態，並返回原位置。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的晶圓傳輸機械手的晶圓翻轉方法，其中，該晶圓置入步驟具體包括：該第一卡爪夾持臂從該乾燥前單元中取出晶圓後，同時進行以下三個方向上的運動：該橫向傳輸拖板帶動該第一卡爪夾持臂向遠離該乾燥單元的方向做橫向運動，該旋轉台帶動該第一卡爪夾持臂向靠近該乾燥單元一側旋轉至晶圓達到水平狀態，該第一垂直升降軸帶動該第一卡爪夾持臂垂直運動至一定位置；隨後該橫向傳輸拖板帶動該第一卡爪夾持臂向靠近該乾燥單元的方向橫向運動至晶圓位於該乾燥單元的上方；該第一垂直升降軸帶動該第一卡爪夾持臂垂直向下運動至晶圓位於該乾燥單元內部指定機構；該第一卡爪夾持臂鬆開晶圓，使晶圓位於該乾燥單元內部指定機構上。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的晶圓傳輸機械手的晶圓翻轉方法，其中，該晶圓置入步驟具體包括：該第一卡爪夾持臂從該乾燥前單元中取出晶圓後，該橫向傳輸拖板帶動該第一卡爪夾持臂向遠離該乾燥單元的方向做橫向運動；然後該旋轉台帶動該第一卡爪夾持臂向靠近該乾燥單元一側旋轉至晶圓達到水平狀態；接著該第一垂直升降軸帶動該第一卡爪夾持臂垂直運動至一定位置；隨後該橫向傳輸拖板帶動該第一卡爪夾持臂向靠近 該乾燥單元的方向橫向運動至晶圓位於該乾燥單元的上方；該第一垂直升降軸帶動該第一卡爪夾持臂垂直向下運動至晶圓位於該乾燥單元內部指定機構；該第一卡爪夾持臂鬆開晶圓，使晶圓位於該乾燥單元內部指定機構上。
  6. 如申請專利範圍第3項所述的晶圓傳輸機械手的晶圓翻轉方法，其中，該晶圓置入步驟具體包括：該第一卡爪夾持臂從該乾燥前單元中取出晶圓後，該橫向傳輸拖板帶動該第一卡爪夾持臂向遠離該乾燥單元的方向做橫向運動；然後該旋轉台帶動該第一卡爪夾持臂向靠近該乾燥單元一側旋轉至晶圓達到水平狀態；隨後該橫向傳輸拖板帶動該第一卡爪夾持臂向靠近該乾燥單元的方向橫向運動至晶圓位於該乾燥單元的上方；該第一垂直升降軸帶動該第一卡爪夾持臂垂直向下運動至晶圓位於該乾燥單元內部指定機構；該第一卡爪夾持臂鬆開晶圓，使晶圓位於該乾燥單元內部指定機構上。
  7. 如申請專利範圍第3項所述的晶圓傳輸機械手的晶圓翻轉方法，其中，該晶圓置入步驟具體包括：該第一卡爪夾持臂從該乾燥前單元中取出晶圓後，該旋轉台帶動該第一卡爪夾持臂向靠近該乾燥單元一側旋轉至晶圓達到水平狀態；隨後該橫向傳輸拖板帶動該第一卡爪夾持臂橫向運動至晶圓位於該乾燥單元的上方；該第一垂直升降軸帶動該第一卡爪夾持臂垂直向下運動至晶圓位於該乾燥單元內部指定機構；該第一卡爪夾持臂鬆開晶圓，使晶圓位於該乾燥單元內部指定機構上。
  8. 如申請專利範圍第3項所述的晶圓傳輸機械手的晶圓翻轉方法，其中，該機械手返回步驟具體包括：當晶圓被放置於該乾燥單 元後，同時進行以下三個方向上的運動：該橫向傳輸拖板帶動該第一卡爪夾持臂向遠離該乾燥單元的方向做橫向運動；該旋轉台帶動該第一卡爪夾持臂向下旋轉至該第一卡爪夾持臂呈垂直狀態；該第一垂直升降軸帶動該第一卡爪夾持臂垂直向上運動至一定位置。
  9. 如申請專利範圍第3項所述的晶圓傳輸機械手的晶圓翻轉方法，其中，該機械手返回步驟具體包括：當晶圓被放置於該乾燥單元後，該第一垂直升降軸帶動該第一卡爪夾持臂垂直向上運動至一定位置；然後該橫向傳輸拖板帶動該第一卡爪夾持臂向遠離該乾燥單元的方向橫向運動至一定位置；接著該旋轉台帶動該第一卡爪夾持臂向下旋轉至該第一卡爪夾持臂呈垂直狀態。
  10. 如申請專利範圍第3項所述的晶圓傳輸機械手的晶圓翻轉方法，其中，該機械手返回步驟具體包括：當晶圓被放置於該乾燥單元後，該橫向傳輸拖板帶動該第一卡爪夾持臂向遠離該乾燥單元的方向橫向運動至一定位置；然後該第一垂直升降軸帶動該第一卡爪夾持臂垂直向上運動至一定位置；接著該旋轉台帶動該第一卡爪夾持臂向下旋轉至該第一卡爪夾持臂呈垂直狀態。
TW108142780A 2019-09-06 2019-11-25 晶圓傳輸機械手及其晶圓翻轉方法 TWI773943B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910842708.4 2019-09-06
CN201910842708.4A CN110534472B (zh) 2019-09-06 2019-09-06 一种晶圆传输机械手及其晶圆翻转方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202111857A TW202111857A (zh) 2021-03-16
TWI773943B true TWI773943B (zh) 2022-08-11

Family

ID=68667563

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW108142780A TWI773943B (zh) 2019-09-06 2019-11-25 晶圓傳輸機械手及其晶圓翻轉方法

Country Status (2)

Country Link
CN (2) CN110534472B (zh)
TW (1) TWI773943B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115241103A (zh) * 2020-05-06 2022-10-25 杭州众硅电子科技有限公司 一种晶圆传输装置、传输方法及cmp设备清洗模块
CN111604810B (zh) * 2020-07-24 2020-11-03 杭州众硅电子科技有限公司 一种晶圆传输设备、化学机械平坦化装置及晶圆传输方法
CN112086394A (zh) * 2020-07-30 2020-12-15 北京烁科精微电子装备有限公司 一种晶圆转移传输装置及晶圆转移传输方法
CN112614802B (zh) * 2021-03-08 2021-07-06 杭州众硅电子科技有限公司 一种用于cmp清洗单元搬运晶圆的机械手及方法
CN115706035A (zh) * 2021-08-12 2023-02-17 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体清洗设备及其晶圆翻转装置
CN114220748B (zh) * 2022-02-23 2022-06-21 杭州众硅电子科技有限公司 一种动态检测装置及化学机械平坦化设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW523822B (en) * 2000-10-12 2003-03-11 Lam Res Corp Substrate processing in an immersion, scrub and dry system
TW201814813A (zh) * 2016-09-29 2018-04-16 日商斯庫林集團股份有限公司 姿勢變更裝置
CN108155126A (zh) * 2017-12-26 2018-06-12 北京半导体专用设备研究所（中国电子科技集团公司第四十五研究所） 晶圆转移装置及晶圆清洗装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100445457B1 (ko) * 2002-02-25 2004-08-21 삼성전자주식회사 웨이퍼 후면 검사 장치 및 검사 방법
US7408615B2 (en) * 2004-06-21 2008-08-05 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
DE102008010401A1 (de) * 2008-02-21 2009-10-01 Eisenmann Anlagenbau Gmbh & Co. Kg Hängebahnsystem und Tauchbehandlungsanlage mit einem solchen
JP6865613B2 (ja) * 2017-03-28 2021-04-28 株式会社荏原製作所 基板搬送装置、基板搬送装置の制御装置、基板搬送装置における変位補償方法、当該方法を実施するプログラムおよび当該プログラムが記録された記録媒体
CN108198770B (zh) * 2017-12-27 2020-04-28 北京半导体专用设备研究所（中国电子科技集团公司第四十五研究所） 传输晶圆方法及装置
WO2020077649A1 (zh) * 2018-10-15 2020-04-23 杭州众硅电子科技有限公司 一种cmp晶圆清洗设备
CN209133483U (zh) * 2019-01-15 2019-07-19 上海福赛特机器人有限公司 一种晶圆类产品的翻转和水平搬运装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW523822B (en) * 2000-10-12 2003-03-11 Lam Res Corp Substrate processing in an immersion, scrub and dry system
TW201814813A (zh) * 2016-09-29 2018-04-16 日商斯庫林集團股份有限公司 姿勢變更裝置
CN108155126A (zh) * 2017-12-26 2018-06-12 北京半导体专用设备研究所（中国电子科技集团公司第四十五研究所） 晶圆转移装置及晶圆清洗装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN113113339B (zh) 2024-04-05
CN113113339A (zh) 2021-07-13
CN110534472B (zh) 2021-05-25
TW202111857A (zh) 2021-03-16
CN110534472A (zh) 2019-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI773943B (zh) 晶圓傳輸機械手及其晶圓翻轉方法
US11908720B2 (en) CMP wafer cleaning equipment, wafer transfer robot and wafer flipping method
TWI806931B (zh) 化學機械研磨設備
KR100963361B1 (ko) 기판처리장치
US10040102B2 (en) Substrate processing method
TWI695422B (zh) Cmp晶圓清洗設備
KR100957912B1 (ko) 기판처리장치
WO2016188371A1 (zh) 硅片传输系统
WO2020077649A1 (zh) 一种cmp晶圆清洗设备
JP4683241B2 (ja) 枚葉式基板洗浄設備
CN110815035B (zh) 一种结合研磨和单晶圆清洗模组的化学机械平坦化设备
WO2020056818A1 (zh) 一种包含可移动装卸模块的抛光装卸部件模块
US20090025749A1 (en) Method for vertical transfer of semiconductor substrates in a cleaning module
CN111524847A (zh) 一种晶圆传输装置、传输方法及cmp设备清洗模块
TWI823623B (zh) 一種晶圓拋光系統、其裝載方法及使用方法
US8322963B2 (en) End effector for a cluster tool
TW202115500A (zh) 塗膠顯影設備
JP7114456B2 (ja) 基板処理装置および基板搬送方法
WO2020057330A1 (zh) 一种抛光装卸部件模块
WO2024002312A1 (zh) 一种化学机械平坦化设备及晶圆传输方法
TWI787998B (zh) 一種用於cmp清洗單元搬運晶圓的機械手及方法
JP2001035909A (ja) ウェーハの向きを変えることができるグリッパ
TWI717119B (zh) 化學機械平坦化晶圓傳輸設備及其使用方法
CN218658378U (zh) 一种化学机械抛光系统
KR20040103935A (ko) 반도체 기판 처리용 통합 시스템