多功能晶圆传输装置、晶圆加工装置、晶圆加工方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多功能晶圆传输装置、晶圆加工装置、晶圆加工方法，所述多功能晶圆传输装置包括：抓取机构，用于对晶圆进行抓取；翻转机构，用于带动晶圆在XZ平面内进行翻转；旋转机构，用于带动晶圆绕Z轴旋转；Z向传输机构，设置有滑动端和固定端，Z向传输机构的滑动端与旋转机构的固定端相连接；X向传输机构，设置有滑动端和固定端，X向传输机构的滑动端与Z向传输机构的固定端相连接。本发明专利技术采用将抓取机构、翻转机构、旋转机构、Z向传输机构和X向传输机构一体结合的方式，在具备对晶圆抓取功能的同时，还能够实现晶圆的翻转、旋转及移动，进而能够满足晶圆的清洗、单面抛光、双面抛光等加工工序，提高了晶圆抛光的速度。提高了晶圆抛光的速度。提高了晶圆抛光的速度。

【技术实现步骤摘要】
多功能晶圆传输装置、晶圆加工装置、晶圆加工方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，具体涉及一种多功能晶圆传输装置、晶圆加工装置、晶圆加工方法。

技术介绍

[0002]晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片，其原始材料是硅。高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种，然后慢慢拉出，形成圆柱形的单晶硅。硅晶棒在经过研磨、抛光、切片后，形成硅晶圆片，也就是晶圆。在集成电路的制造过程中，晶圆经过清洗、抛光工序，此时需要运用到晶圆传输装置。
[0003]当今绝大多数晶圆传输装置只可以进行干晶圆的传输或者只可以进行湿晶圆的传输，又或者只可以将晶圆水平传输或者竖直传输，不具备进行翻转或者翻面的功能，可使用的设备和可实现的功能局限性比较大。导致在进行晶圆抛光时无法翻转后对另一面进行抛光，仅能够进行单面抛光。并且需要在不同制成设备间进行晶圆盒的转换时，不同的工艺设备对晶圆的加工面有上下区分，需要搬运机器人在更换晶圆盒时将晶圆运送至专用翻转结构进行翻转后，再放入新的晶元盒，为此需要单独额外增加一个翻转结构，无疑增加了成本，抛光效率低下，在进行晶圆搬运时的工序更为复杂。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中在进行晶圆双面抛光时需要单独额外增加一个翻转结构，而抛光效率低下的缺陷，从而提供一种多功能晶圆传输装置、晶圆加工装置、晶圆加工方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0006]多功能晶圆传输装置，包括：
[0007]抓取机构，用于对晶圆进行抓取；
[0008]翻转机构，与所述抓取机构相连接，用于带动晶圆在XZ平面内进行翻转，以实现晶圆的状态切换；
[0009]旋转机构，与所述翻转机构相连接，用于带动晶圆绕Z轴旋转，以实现晶圆的翻面；
[0010]Z向传输机构，所述Z向传输机构上设置有滑动端和固定端，所述Z向传输机构的滑动端与旋转机构的固定端相连接，用于带动晶圆沿Z向移动；
[0011]X向传输机构，所述X向传输机构上设置有滑动端和固定端，所述X向传输机构的滑动端与Z向传输机构的固定端相连接；所述X向传输机构用于带动晶圆沿Z向移动。
[0012]进一步优化技术方案，所述旋转机构包括：
[0013]旋转臂，竖向设置并与翻转机构的顶端面相固定；
[0014]旋转台，与所述旋转臂同轴设置，用于带动旋转臂、翻转机构、抓取机构及晶圆进行双向各180
°
旋转；
[0015]驱动电机，用于带动旋转台转动。
[0016]晶圆加工装置，包括：
[0017]若干料盒，内部盛装有清洗液，用于对晶圆进行清洗；
[0018]所述的多功能晶圆传输装置，用于带动晶圆在各料盒之间进行移动清洗。
[0019]晶圆加工装置，包括：
[0020]若干料盒，内部盛装有清洗液，用于对晶圆进行清洗；
[0021]干燥装置，与料盒分隔设置，用于对清洗后的晶圆进行干燥；
[0022]所述的多功能晶圆传输装置，用于在晶圆清洗后带动晶圆移动至所述干燥装置进行干燥。
[0023]晶圆加工装置，包括：
[0024]若干料盒，用于对晶圆进行盛放；
[0025]抛光装置，与料盒分隔设置，用于对晶圆进行抛光；
[0026]所述的多功能晶圆传输装置，用于将料盒中的晶圆取出并进行单面抛光或双面抛光。
[0027]晶圆加工装置，包括：
[0028]若干料盒，用于对晶圆进行盛放；
[0029]抛光装置，与料盒分隔设置，用于对晶圆进行抛光；
[0030]若干中转工位盒，用于在晶圆进行双面抛光时作为晶圆的翻面工位；
[0031]所述的多功能晶圆传输装置，用于将料盒中的晶圆取出并通过中转工位盒进行中转，实现对晶圆的双面抛光。
[0032]晶圆加工方法，所述方法基于所述的晶圆加工装置进行，应用于CMP设备中的清洗区，包括以下步骤：
[0033]S1.在X向传输机构驱动下，抓取机构在X向方向上移动，停在料盒取片位置的上方；
[0034]S2.在Z向传输机构驱动下，抓取机构向下移动，抓取机构工作面与晶圆面平行，抓取机构移动到取片位置时，通过抓取机构进行取片；
[0035]S3.抓取机构取片动作完成后，晶圆随同抓取机构在Z向传输机构驱动下向上移动；当晶圆整体脱离料盒后，在X向传输机构驱动下向晶圆放置槽下一工位的料盒移动，移动到该料盒的上方放片位置时，停止X向移动，抓取机构在Z向传输机构的驱动下向下移动，移动到放片位置，抓取机构松开晶圆，晶圆滑入料盒；
[0036]S4.在Z向传输机构的驱动下，抓取机构上升，上升到与步骤S1提取晶圆时的相同高度，抓取机构完成一次取放片动作；
[0037]S5.重复步骤S1－S4，直到完成所有的工艺流程。
[0038]晶圆加工方法，所述方法基于所述的晶圆加工装置进行，应用于CMP设备中的清洗区与干燥区，包括以下步骤：
[0039]S10.放片动作：
[0040]当晶圆从料盒取出后，在X向传输机构的驱动下，向远离干燥工位的方向移动；
[0041]翻转机构带动抓取机构翻转90
°
，将晶圆由竖直状态翻转为水平状态，在X向传输机构驱动下移动到干燥工位的正上方，在Z向传输机构的驱动下晶圆向下移动，移动到距离干燥装置一定间距时，抓取机构松开晶圆，晶圆自由滑落在干燥装置上；
[0042]S20.干燥装置对晶圆进行干燥；
[0043]S30.返回动作：
[0044]干燥装置对晶圆完成干燥后，抓取机构对晶圆进行抓取，在Z向传输机构的驱动下抓取机构向上移动，翻转机构带动抓取机构由水平状态转变为竖直的取片状态，X向传输机构调整抓取机构位置，移动到取片位置；
[0045]S40.重复步骤S10－S30，直到完成所有的工艺流程。
[0046]晶圆加工方法，所述方法基于所述的晶圆加工装置进行，应用于CMP设备中的抛光区，包括以下步骤：
[0047]S100.抓取机构把晶圆从料盒中取出，翻转机构带动抓取机构翻转，将晶圆由竖直状态翻转为水平状态晶面向下；
[0048]S200.在X向传输机构的驱动下向靠近抛光装置的方向移动，在X向传输机构和旋转机构插补运动或者旋转机构的单独的旋转动作下，抓取机构移动至抛光装置的正上方，Z向传输机构驱动抓取机构及晶圆向下运动，抓取机构松开晶圆，晶圆滑入抛光装置；
[0049]S300.抓取机构在Z向传输机构的驱动下向上运动，在X向传输机构和旋转机构插补运动或者旋转机构的单独的旋转动作下，抓取机构向远离抛光装置的方向旋转；
[0050]S400.晶圆进入抛光工艺流程，抛光装置对晶圆进行抛光；在X向传输机构和旋转机构插补运动或者旋转机构的单独的旋转动作下，抓取机构向靠近抛光装置的方向移动，直到抓取机构处在抛光装置的正上方，Z向传输机构驱动抓取机构向下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.多功能晶圆传输装置，其特征在于，包括：抓取机构，用于对晶圆进行抓取；翻转机构，与所述抓取机构相连接，用于带动晶圆在XZ平面内进行翻转，以实现晶圆的状态切换；旋转机构，与所述翻转机构相连接，用于带动晶圆绕Z轴旋转，以实现晶圆的翻面；Z向传输机构，所述Z向传输机构上设置有滑动端和固定端，所述Z向传输机构的滑动端与旋转机构的固定端相连接，用于带动晶圆沿Z向移动；X向传输机构，所述X向传输机构上设置有滑动端和固定端，所述X向传输机构的滑动端与Z向传输机构的固定端相连接；所述X向传输机构用于带动晶圆沿Z向移动。2.根据权利要求1所述的多功能晶圆传输装置，其特征在于，所述旋转机构包括：旋转臂(6)，竖向设置并与翻转机构的顶端面相固定；旋转台(5)，与所述旋转臂(6)同轴设置，用于带动旋转臂(6)、翻转机构、抓取机构及晶圆进行双向各180
°
旋转；驱动电机，用于带动旋转台(5)转动。3.晶圆加工装置，其特征在于，包括：若干料盒，内部盛装有清洗液，用于对晶圆进行清洗；如权利要求1至2任意一项所述的多功能晶圆传输装置，用于带动晶圆在各料盒之间进行移动清洗。4.晶圆加工装置，其特征在于，包括：若干料盒，内部盛装有清洗液，用于对晶圆进行清洗；干燥装置(15)，与料盒分隔设置，用于对清洗后的晶圆进行干燥；如权利要求1至2任意一项所述的多功能晶圆传输装置，用于在晶圆清洗后带动晶圆移动至所述干燥装置(15)进行干燥。5.晶圆加工装置，其特征在于，包括：若干料盒，用于对晶圆进行盛放；抛光装置(18)，与料盒分隔设置，用于对晶圆进行抛光；如权利要求1至2任意一项所述的多功能晶圆传输装置，用于将料盒中的晶圆取出并进行单面抛光或双面抛光。6.晶圆加工装置，其特征在于，包括：若干料盒，用于对晶圆进行盛放；抛光装置(18)，与料盒分隔设置，用于对晶圆进行抛光；若干中转工位盒(19)，用于在晶圆进行双面抛光时作为晶圆的翻面工位；如权利要求1至2任意一项所述的多功能晶圆传输装置，用于将料盒中的晶圆取出并通过中转工位盒(19)进行中转，实现对晶圆的双面抛光。7.晶圆加工方法，其特征在于，所述方法基于权利要求3所述的晶圆加工装置进行，应用于CMP设备中的清洗区，包括以下步骤：S1.在X向传输机构驱动下，抓取机构在X向方向上移动，停在料盒取片位置的上方；S2.在Z向传输机构驱动下，抓取机构向下移动，抓取机构工作面与晶圆面平行，抓取机构移动到取片位置时，通过抓取机构进行取片；
S3.抓取机构取片动作完成后，晶圆随同抓取机构在Z向传输机构驱动下向上移动；当晶圆整体脱离料盒后，在X向传输机构驱动下向晶圆放置槽下一工位的料盒移动，移动到该料盒的上方放片位置时，停止X向移动，抓取机构在Z向传输机构的驱动下向下移动，移动到放片位置，抓取机构松开晶圆，晶圆滑入料盒；S4.在Z向传输机构的驱动下，抓取机构上升，上升到与步骤S1提取晶圆时的相同高度，抓取机构完成一次取放片动作；S5.重复步骤S1－S4，直到完成所有的工艺流程。8.晶圆加工方法，其特征在于，所述方法基于权利要求4所述的晶圆加工装置进行，应用于CMP设备中的清洗区与干燥区，包括以下步骤：S10.放片动作：当晶圆从料盒取出后，在X向传输机构的驱动下，向远离干燥工位的方向移动；翻转机构带动抓取机构翻转90
°
，将晶圆由竖直状态翻转为水平状态，在X向传输机构驱动下移动到干燥工位的正上方，在Z向传输机构的驱动下晶圆向下移动，移动到距离干燥装置一定间距时，抓取机构松开晶圆，晶圆自由滑落在干燥装置(15)上；S20.干燥装置(15)对晶圆进行干燥；S30.返回动作：干燥装置(15)对晶圆完成干燥后，抓取机构对晶圆进行抓取，在Z向传输机构的驱动下抓取机构向上移动，翻转机构带动抓取机构由水平状态转变为竖直的取片状态，X向传输机构调整抓取机构位置，移动到取片位置；S40.重复步骤S10－S30，直到完成所有的工艺流程。9.晶圆加工方法，其特征在于，所述方法基于权利要求5所述的晶圆加工装置进行，应用于CMP设备中的抛光区，包括以下步骤：S100.抓取机构把晶圆从料盒中取出，翻转机构带动抓取机构翻转，将晶圆由竖直状态翻转为水平状态晶面向下；S200.在X向传输机构的驱动下向靠近抛光装置(18)的方向移动，在X向传输机构和旋转机构插补运动或者旋转机构的单独的旋转动作下，抓取机构移动至抛光装置的正上方，Z向传输机构驱动抓取机构及晶圆向下运动，抓取机构松开晶圆，晶圆滑入抛光装置；S300.抓取机构在Z向传输机构的驱动下向上运动，在X向传输机构和旋转机构插补运动或者旋转机构的单独的旋转动作下，抓取机构向远离抛光装置的方向旋转；S400.晶圆进入抛光工艺流程，抛光装置对晶圆进行抛光；在X向传输机构和旋转机构插补运动或者旋转机构的单独的旋转动作下，抓取机构向靠近抛光装置的方向移动，直到抓取机构处在抛光装置的正上方，Z向传输机构驱动抓取机构向下移动；抓取机构抓取从抛光装置流出的晶圆；S500.在Z向传输机构的驱动下晶圆向上移动到，旋转机构带动抓取机构向远离抛光装置的方向旋转；Z向传输机构驱动抓取机构向上移动，翻转机构的带动抓取机构由水平状态转变为竖直的取片状态；X向传输机构调整位置，移动到放片位置，在Z向传输机构的驱动下向下运动，将从抛光装置流出的晶圆放在料盒位置上；S600.重复步骤S100－S500，直到完成所有的工艺流程。10.根据权利要求9所述的晶圆加工方法，其特征在于，还包括以下步骤：
S1000.旋转机构把经过单片从抛光装置流出的晶圆从料盒中取出，在旋转机构的驱动下晶圆竖直状态旋转180
°
，在Z向传输机构驱动下晶圆重新放回料盒中；S2000.Z向传输机构驱动下旋转机构向上移动，在旋转机构的驱动下，抓取机构逆向旋转180
°
，恢复竖直取片状态；在Z向传输机构驱动下旋转机构向下移动，抓取晶圆；S3000.在Z向传输机构的驱动下向上移动，翻转机构带动旋转机构翻转，将晶圆由竖直状态翻转为水平状态，晶背向下；X向传输机构驱动晶圆向靠近抛光装置的方向移动，在X向传输机构和旋转机构插补运动或者旋转机构的单独的旋转动作下，抓取机构向靠近抛光装置的方向移动，使得晶圆位于抛光装置的正上方；旋转机构在Z向传输机构的驱动下向下运动，抓取机构松开晶圆，晶圆滑入抛光装置上；S4000.抓取机构在Z向传输机构的驱动下向上运动，在X向传输机构和旋转机构...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘福强，尹影，史霄，李伟，舒福璋，杨宽，
申请(专利权)人：北京晶亦精微科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：