[發明專利]一種用于CMP清洗單元搬運晶圓的機械手及方法

有效

• 申請號: 202110249046.7
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN112614802B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 沈凌寒;周智鵬;張志軍
• 申請（專利權）人: 杭州眾硅電子科技有限公司
• 主分類號: H01L21/677
• 分類號: H01L21/677
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 牛亭亭

本發明公開一種用于CMP清洗單元搬運晶圓的機械手及方法，包括布置于清洗單元的上方或下方的X軸滑軌、至少一個Z軸滑軌、設置于Z軸滑軌的滑塊上的搬取裝置，Z軸滑軌設置于X軸滑軌的滑塊上做水平方向移動，搬取裝置帶有旋轉功能以實現將晶圓放置到清洗單元的旋轉甩干機構上，通過X軸滑軌滑塊帶動Z軸滑軌水平移動，Z軸滑軌滑塊帶動搬運裝置在垂直方向移動，使Z軸滑軌滑塊上的搬取裝置將晶圓在清洗單元的清洗機構進行搬運，并通過搬運裝置的旋轉功能對晶圓進行翻轉，將晶圓放置到甩干機構，相比于現有技術當中直接通過機械手抓取晶圓進行搬運和翻轉的方式，具有更高的搬運穩定性。

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種用于CMP清洗單元搬運晶圓的機械手及方法。

背景技術

在晶圓化學機械平坦化設備對晶圓的清洗工藝中，目前主流的清洗方法為槽式清洗，研磨處理完成的晶圓會被豎直地放到一個或者多個裝有化學品的槽內，同時配合超聲波清洗、刷洗等工藝進行清洗，最后一道工序通常為干燥工藝，通常使用水平旋轉的方式將晶圓甩干，因此需要設計一種用于搬運晶圓在各個工序內傳送的機械手。

現有機械手包含兩個拾取裝置，在超聲波清洗、刷洗等工藝中通過晶圓拾取裝置交替循環作業拾取晶圓，兩個拾取裝置都參與各個清洗槽內晶圓的拾取和放入工作，但是，傳統的機械手只有X軸和Z軸兩個方向上的自由度，被抓取的晶圓不能夠做翻轉運動，所以對清洗工藝中的晶圓擺放位置有要求，必須在同一個角度，晶圓夾取動作一般由裝在拾取裝置頂端的開閉機構來完成，此開閉機構的運動在晶圓的上方，運動產生的顆粒污染有掉落到晶圓上，影響晶圓清洗工藝效果的風險， 且每次開閉動作必然會導致拾取裝置的輕微抖動，可能會使夾取動作失敗，傳統晶圓拾取裝置交替循環作業的工作方式，將導致2個機械手都殘留清洗液或雜質，在進入甩干區域之前，晶圓的潔凈程度將受到影響。

因此，如何保證晶圓清洗工藝工程中抓取晶圓的穩定性以及高效性，是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于CMP清洗單元搬運晶圓的機械手及方法，通過設計旋轉機構，并通過移動軸的運動來取放晶圓，增加了晶圓抓取過程的穩定性。

為解決上述技術問題，本發明提供一種用于CMP清洗單元搬運晶圓的機械手，包括X軸滑軌、Z軸滑軌、旋轉機構、拾取裝置和抓持裝置， Z軸滑軌設置于所述X軸滑軌的滑塊上，所述旋轉機構設置于所述Z軸滑軌的滑塊上，且所述拾取裝置設置于所述旋轉機構上，所述抓持裝置設置于所述Z軸滑軌的滑塊上。

優選地，靠近所述旋轉甩干機構一側的Z軸滑軌的滑塊上設置有旋轉機構，所述搬取裝置與所述旋轉機構連接。

優選地，至少一個所述Z軸滑軌與對應的X軸滑軌的滑塊獨立設置或共享設置。

優選地，所述搬取裝置包括拾取裝置和/或抓持裝置。

優選地，所述拾取裝置上設有大弧面、小弧面和溝槽，所述大弧面的直徑大于晶圓的直徑，所述小弧面的直徑小于晶圓的直徑，所述溝槽用于裝夾晶圓，所述溝槽的深度大于晶圓的厚度。

優選地，所述溝槽周向上設有弧形開口。

優選地，所述拾取裝置的開口兩側均設有曲面。

優選地，所述曲面上設有角度向外張開的斜口。

優選地，所述曲面上方還設有弧形缺口。

本申請還公開了一種用于CMP清洗單元搬運晶圓的方法，應用于上述所述的機械手包括以下步驟：

S11：X軸滑軌的滑塊帶動遠離旋轉甩干機構一側的Z軸滑軌滑動至最遠側工藝腔上方，Z軸滑軌上的滑塊帶動搬取裝置將晶圓抓取并傳輸到清洗工藝區第一個工藝腔內；