CN109037101A - 晶圆加工设备 - Google Patents

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许振杰
王剑
王国栋
陈映松
王同庆
赵德文
沈攀
郭振宇
李昆
路新春
裴召辉
贾弘源
郑家旺
庞伶伶
刘卫国
王春龙
韩宏飞
甄辉
时亚秋
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Abstract

本发明公开了一种晶圆加工设备，晶圆加工设备包括：晶圆缓存模块和两个晶圆加工***，两个晶圆加工***相对设置且可独立工作，每个晶圆加工***包括：抛光单元、第一机械手、传输单元、第二机械手和清洗单元，抛光单元和清洗单元相邻设置，清洗单元邻近晶圆缓存模块，第一机械手在晶圆缓存模块和传输单元之间以及传输单元和清洗单元之间运动，传输单元在第一机械手和第二机械手之间传输，第二机械手用于为抛光单元传输晶圆。由此，通过晶圆缓存模块和两个晶圆加工***配合，两个晶圆加工***能够独立工作，互不影响，可以提高生产效率，并且，该晶圆加工设备的工艺更灵活，生产出的晶圆适应性更强。

Description

晶圆加工设备
技术领域
本发明涉及机械设备领域，尤其是涉及一种晶圆加工设备。
背景技术
相关技术中，现有的晶圆加工设备，通常有一组晶圆抛光单元和一组晶圆清洗单元，穿行生产，效率比较低。个别晶圆加工设备具有两组抛光单元或者两组清洗单元，但无法形成两组完全独立的生产晶圆的***。
其中，具有两组抛光单元或者两组清洗单元的晶圆加工设备，无法形成完全独立生产的***，智能抛光或者清洗效率提高，但对整机产率提高不多，并且，两组***不完全独立，无论是抛光单元还是清洗单元都未达到两组，一旦抛光单元或者清洗单元出问题，整个晶圆加工设备都要停机，影响生产效率。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种晶圆加工设备，该晶圆加工设备可以提高生产效率。
根据本发明的晶圆加工设备包括：晶圆缓存模块和两个晶圆加工***，两个所述晶圆加工***相对设置且可独立工作，每个所述晶圆加工***包括：抛光单元、第一机械手、传输单元、第二机械手和清洗单元，所述抛光单元和所述清洗单元相邻设置，所述清洗单元邻近所述晶圆缓存模块，所述第一机械手在所述晶圆缓存模块和所述传输单元之间以及所述传输单元和所述清洗单元之间运动，所述传输单元在所述第一机械手和所述第二机械手之间传输，所述第二机械手用于为所述抛光单元传输晶圆。
根据本发明的晶圆加工设备，通过晶圆缓存模块和两个晶圆加工***配合，两个晶圆加工***能够独立工作，互不影响，可以提高生产效率，并且，该晶圆加工设备的工艺更灵活，生产出的晶圆适应性更强。
在本发明的一些实施例中，每个所述晶圆加工***包括两个所述抛光单元，两个抛光单元共用一个所述第二机械手。
在本发明的一些实施例中，每个所述抛光单元包括：抛光盘、抛光头和装卸平台，两个所述抛光单元的所述装卸平台均邻近所述第二机械手设置。
在本发明的一些实施例中，两个所述晶圆加工***的所述抛光单元之间形成有传输通道，两个所述晶圆加工***的所述传输单元均设置在所述传输通道内。
在本发明的一些实施例中，两个所述晶圆加工***的所述抛光单元关于所述传输通道对称布置。
在本发明的一些实施例中，每个所述清洗单元包括：清洗模块、干燥模块、竖直缓存模块和翻转模块，所述清洗模块、所述干燥模块、所述竖直缓存模块和所述翻转模块并排布置。
在本发明的一些实施例中，所述竖直缓存模块的侧向设置有供晶圆进出的开口。
在本发明的一些实施例中，每个所述清洗单元还包括：第三机械手和第四机械手，所述第三机械手在所述清洗模块和所述竖直缓存模块的上方移动，所述第四机械手在所述清洗模块、所述干燥模块和所述翻转模块的上方移动。
在本发明的一些实施例中，所述第一机械手从所述晶圆缓存模块拿取所述晶圆后，所述第一机械手翻转使所述晶圆正面朝下且将翻转后的所述晶圆放置在所述传输单元。
在本发明的一些实施例中，两个所述晶圆加工***的所述清洗单元之间留有布置空间，两个所述第一机械手和所述晶圆缓存模块设置在所述布置空间。
在本发明的一些实施例中，所述第二机械手设置有两个机械臂。
在本发明的一些实施例中，所述的晶圆加工设备还包括：前端模块，所述前端模块设置于一个所述晶圆加工***的一侧，所述前端模块向所述晶圆缓存模块供应晶圆。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的晶圆加工设备的示意图。
附图标记：
晶圆加工设备10；
晶圆缓存模块1；
晶圆加工***2；
抛光单元21；抛光盘211；抛光头212；装卸平台213；
第一机械手22；传输单元23；第二机械手24；
清洗单元25；清洗模块251；干燥模块252；竖直缓存模块253；翻转模块254；第三机械手255；第四机械手256；
传输通道3；布置空间4；前端模块5。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考图1描述根据本发明实施例的晶圆加工设备10。
如图1所示，根据本发明实施例的晶圆加工设备10包括：晶圆缓存模块1和两个晶圆加工***2。晶圆缓存模块1可以设置有多层，多层晶圆缓存模块1可以同时缓存多片晶圆，晶圆加工***2用于抛光晶圆，两个晶圆加工***2的其中一个可以位于晶圆加工设备10的左侧，两个晶圆加工***2的另一个可以位于晶圆加工设备10的右侧。
两个晶圆加工***2可以沿着左右方向相对设置，而且两个晶圆加工***2可以独立工作，每个晶圆加工***2都可以包括：抛光单元21、第一机械手22、传输单元23、第二机械手24和清洗单元25。抛光单元21和清洗单元25相邻设置，需要说明的是，抛光单元21和清洗单元25可以沿着前后方向相邻设置，清洗单元25邻近晶圆缓存模块1设置，晶圆缓存模块1的左侧可以设置有清洗单元25，晶圆缓存模块1的右侧也可以设置有清洗单元25。
第一机械手22在晶圆缓存模块1和传输单元23之间以及传输单元23和清洗单元25之间运动，也就是说，第一机械手22可以在晶圆缓存模块1和传输单元23之间传递晶圆，也可以在传输单元23和清洗单元25之间传递晶圆。位于左侧的晶圆加工***2的第一机械手22与位于右侧的晶圆加工***2的第一机械手22并排设置在左侧的清洗单元25和右侧的清洗单元25之间。
传输单元23可以在第一机械手22和第二机械手24之间传输晶圆，传输单元23可以设置一层或者多层传输机构，每层传输机构可以为长条形，最优的设置四层传输机构，每一层传输机构都可以具有两个工位，第二机械手24用于为抛光单元21传输晶圆，需要解释的是，传输单元23可以将第一机械手22处的晶圆传输至第二机械手24处，也可以将第二机械手24处的晶圆传输至第一机械手22处。
在本发明的一些示例中，如图1所示，晶圆加工设备10还可以包括：前端模块5，前端模块5可以设置于一个晶圆加工***2的一侧，需要说明的是，前端模块5可以设置在一个晶圆加工***2的最前方，两个晶圆加工***2的清洗单元25和晶圆缓存模块1并排设置在前端模块5的后方，前端模块5可以向晶圆缓存模块1供应晶圆。
当晶圆加工设备10工作时，首先前端模块5的机械手将晶圆从晶圆盒取出，然后机械手将晶圆放置在晶圆缓存模块1处，然后第一机械手22将晶圆从晶圆缓存模块1取出放置到传输单元23的其中一层传输机构上，然后传输单元23将晶圆传输至第二机械手24处，然后第二机械手24从传输单元23上取出晶圆，然后第二机械手24将晶圆传输至抛光单元21处，晶圆在抛光单元21内完成抛光后，第二机械手24重新从抛光单元21处取出晶圆，将晶圆放到传输单元23上，然后传输单元23将晶圆传输至第一机械手22，然后第一机械手22将传输单元23处的晶圆传输给清洗单元25，晶圆在清洗单元25内始终是正面朝前，背面朝后，然后抛光后的晶圆在清洗单元25内完成清洗工作，清洗完成后，机械手可以从清洗单元25内取出晶圆，最终机械手将晶圆放回到晶圆盒内。
其中，该晶圆加工设备10形成了完全独立工作的两个晶圆加工***2，每个晶圆加工***2都具有抛光单元21和清洗单元25，两个晶圆加工***2无论工艺加工还是晶圆传输，都可以互不影响，可以当做两台晶圆加工设备10使用，不仅提高了生产效率，并且，该晶圆加工设备10的抛光单元21和清洗单元25达到两组，如果抛光单元21或者清洗单元25出问题，整个晶圆加工设备10不需要停机，同时，也可以使工艺更灵活，还可以使生产出的晶圆适应性更强。
由此，通过晶圆缓存模块1和两个晶圆加工***2配合，两个晶圆加工***2能够独立工作，互不影响，可以提高生产效率，并且，该晶圆加工设备10的工艺更灵活，生产出的晶圆适应性更强。
在本发明的一些示例中，如图1所示，两个晶圆加工***2的抛光单元21之间可以形成有传输通道3，也就是说，两个晶圆加工***2的其中一个设置在传输通道3的左侧，两个晶圆加工***2的另一个设置在传输通道3的右侧，两个晶圆加工***2的传输单元23均可以设置在传输通道3内，如此设置能够使两个晶圆加工***2的传输单元23的设置位置更加合理，可以减小晶圆加工设备10的体积。
在本发明的一些示例中，如图1所示，每个晶圆加工***2可以包括：两个抛光单元21，两个抛光单元21共用一个第二机械手24，其中，左侧的晶圆加工***2的两个抛光单元21可以沿着前后方向相对设置，左侧的两个抛光单元21同时设置在传输通道3的左侧，右侧的晶圆加工***2的两个抛光单元21可以沿着前后方向相对设置，右侧的两个抛光单元21同时设置在传输通道3的右侧，这样设置能够使每个晶圆加工***2的抛光单元21设置更加合理，可以使每个晶圆加工***2的两个抛光单元21更好地共用一个第二机械手24。
并且，由于每个晶圆加工***2包括两个抛光单元21，也就是说，该晶圆加工设备10包括四个抛光单元21，当晶圆加工设备10工作时，晶圆可以进入四个抛光单元21中的任意一个进行抛光，完成一步抛光后，将晶圆送回传输单元23，晶圆也可以进入四个抛光单元21中的任意三个抛光单元21，完成三步抛光后将晶圆送回传输单元23，晶圆还可以进入四个抛光单元21，完成四步抛光后将晶圆送回传输单元23。
在本发明的一些示例中，如图1所示，每个抛光单元21可以包括：抛光盘211、抛光头212和装卸平台213，两个抛光单元21的装卸平台213均邻近第二机械手24设置。需要解释的是，位于传输通道3左侧的两个抛光单元21的装卸平台213靠近设置，并且，第二机械手24可以设置在两个装卸平台213之间。其中，当抛光单元21抛光晶圆时，第二机械手24从传输单元23取出晶圆后，第二机械手24将晶圆传输至装卸平台213上，晶圆在抛光单元21内完成抛光后，第二机械手24重新从装卸平台213取出晶圆放回到传输单元23，这样设置能够缩短第二机械手24在传输单元23和装卸平台213之间夹取晶圆的路程，可以更加方便地传输晶圆。
在本发明的一些示例中，两个晶圆加工***2的抛光单元21关于传输通道3对称布置，也就是说，位于传输通道3左侧的晶圆加工***2的抛光单元21和位于传输通道3右侧的晶圆加工***2的抛光单元21关于传输通道3对称，如此设置能够提升晶圆加工设备10左右两侧的结构统一性，可以提升晶圆加工设备10的结构强度。
在本发明的一些示例中，如图1所示，每个清洗单元25可以包括：清洗模块251、干燥模块252、竖直缓存模块253和翻转模块254，清洗模块251、干燥模块252、竖直缓存模块253和翻转模块254并排布置，需要解释的是，每个清洗单元25还可以包括：另一个清洗模块251，也就是说，每个清洗单元25可以包括两个清洗模块251，在从前向后的方向上，翻转模块254、干燥模块252、清洗模块251、竖直缓存模块253、清洗模块251依次并排平行布置在一起，翻转模块254、干燥模块252、清洗模块251、竖直缓存模块253、清洗模块251的箱体顶面均可以设置有晶圆进口和出口，每个清洗单元25的两个清洗模块251和竖直缓存模块253之间的工位位置可以互换。
在本发明的一些示例中，竖直缓存模块253的侧向可以设置有供晶圆进出的开口，需要说明的是，竖直缓存模块253的侧开口朝向第一机械手22设置，第一机械手22可沿清洗单元25内各模块的排列方向平移，平移行程靠近翻转模块254的一端设置晶圆缓存模块1，平移行程靠近竖直缓存模块253的一端设置有传输单元23，这样设置能够更加方便第一机械手22将晶圆传输至竖直缓存模块253，可以提升晶圆加工设备10清洗晶圆的效率。
在本发明的一些示例中，如图1所示，每个清洗单元25还可以包括：第三机械手255和第四机械手256，第三机械手255在清洗模块251和竖直缓存模块253的上方移动，第四机械手256在清洗模块251、干燥模块252和翻转模块254的上方移动。其中，第一机械手22将晶圆传输至竖直缓存模块253后，清洗单元25清洗晶圆时，首先第三机械手255将晶圆从竖直缓存模块253取出依次放入每个清洗单元25的两个清洗模块251内，清洗模块251进行晶圆清洗，清洗完成后，第四机械手256将晶圆从清洗模块251中取出，第四机械手256将晶圆放置到干燥模块252中干燥，干燥后的晶圆取出放置到翻转模块254内，翻转模块254将晶圆由竖直翻转成水平，晶圆正面向上，然后机械手从翻转模块254中取出晶圆，机械手将晶圆放回到晶圆盒，从而可以实现晶圆加工设备10对晶圆的清洗工作。
在本发明的一些示例中，第一机械手22从晶圆缓存模块1拿取晶圆后，第一机械手22翻转180°，使晶圆正面朝下，而且第一机械手22将翻转后的晶圆放置在传输单元23上，其中，第一机械手22至少具有一条可水平翻转180°的手臂，该可以水平翻转180°的手臂用来从晶圆缓存模块1拿取晶圆，从而可以实现将晶圆翻转180°的工作目的。
在本发明的一些示例中，两个晶圆加工***2的清洗单元25之间留有布置空间4，两个第一机械手22和晶圆缓存模块1设置在布置空间4内，需要说明的是，左侧晶圆加工***2的第一机械手22、右侧晶圆加工***2的第一机械手22、晶圆缓存模块1设置在布置空间4内，这样设置能够将两个第一机械手22和晶圆缓存模块1更好地装配在晶圆加工设备10上，可以防止两个第一机械手22和晶圆缓存模块1在工作时与其它零部件产生干涉，从而可以保证晶圆加工设备10的工作可靠性。
在本发明的一些示例中，第二机械手24可以设置有两个机械臂，其中，一个机械臂从抛光单元21取出晶圆，另一个机械臂随后向抛光单元21放置晶圆，如此设置可以保证第二机械手24从抛光单元21取出晶圆和第二机械手24向抛光单元21放置晶圆的工作同时进行，从而可以保证抛光单元21内随时都有晶圆，进而可以进一步提升生产效率。
下面根据图1详细描述根据本发明实施例的晶圆加工设备10的工作流程。
如图1所示，以位于传输通道3左侧的晶圆加工***2为例，晶圆加工设备10的前端模块5的机械手将晶圆从晶圆盒取出放置在晶圆缓存模块1，晶圆正面向上，第一机械手22将晶圆从晶圆缓存模块1取出后翻转180°，使晶圆正面向下，放置到传输单元23的其中一层传输机构上，传输单元23在传输通道3内移动，将晶圆传送到第二机械手24，第二机械手24从传输单元23上取出晶圆，第二机械手24将晶圆依次传输到抛光单元21的装卸平台213上，晶圆在抛光单元21内完成抛光后，第二机械手24重新从装卸平台213上取出晶圆，将晶圆放回到传输单元23上，然后传输单元23会将晶圆传输至第一机械手22，第一机械手22将晶圆从传输单元23取出后，第一机械手22将晶圆翻转90°，使晶圆的正面朝前，背面朝后，然后第一机械手22将晶圆放置到竖直缓存模块253处，然后第三机械手255将晶圆从竖直缓存模块253取出依次放入每个清洗单元25的两个清洗模块251内进行晶圆清洗，清洗完成后，第四机械手256将晶圆从清洗模块251中取出放置到干燥模块252中干燥，干燥后的晶圆取出放置到翻转模块254，翻转模块254将晶圆由竖直翻转成水平，使晶圆正面向上，然后机械手从翻转模块254中取出晶圆，放回到晶圆盒，完成对晶圆的整个加工过程。
其中，位于传输通道3右侧的晶圆加工***2与位于传输通道3左侧的晶圆加工***2的工作过程相同，在此就不做描述。
另外，现有的晶圆加工设备虽然设置两个清洗模块，但是只设置一个唯一的传输路线，而本申请的晶圆加工设备10设置的清洗模块251配置独立的传输装置，可以独立工作，与现有技术相比，生产效率更高。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种晶圆加工设备，其特征在于，包括：
晶圆缓存模块；
两个晶圆加工***，两个所述晶圆加工***相对设置且可独立工作，每个所述晶圆加工***包括：抛光单元、第一机械手、传输单元、第二机械手和清洗单元，所述抛光单元和所述清洗单元相邻设置，所述清洗单元邻近所述晶圆缓存模块，所述第一机械手在所述晶圆缓存模块和所述传输单元之间以及所述传输单元和所述清洗单元之间运动，所述传输单元在所述第一机械手和所述第二机械手之间传输，所述第二机械手用于为所述抛光单元传输晶圆。
2.根据权利要求1所述的晶圆加工设备，其特征在于，每个所述晶圆加工***包括两个所述抛光单元，两个抛光单元共用一个所述第二机械手。
3.根据权利要求2所述的晶圆加工设备，其特征在于，每个所述抛光单元包括：抛光盘、抛光头和装卸平台，两个所述抛光单元的所述装卸平台均邻近所述第二机械手设置。
4.根据权利要求1所述的晶圆加工设备，其特征在于，两个所述晶圆加工***的所述抛光单元之间形成有传输通道，两个所述晶圆加工***的所述传输单元均设置在所述传输通道内。
5.根据权利要求4所述的晶圆加工设备，其特征在于，两个所述晶圆加工***的所述抛光单元关于所述传输通道对称布置。
6.根据权利要求1所述的晶圆加工设备，其特征在于，每个所述清洗单元包括：清洗模块、干燥模块、竖直缓存模块和翻转模块，所述清洗模块、所述干燥模块、所述竖直缓存模块和所述翻转模块并排布置。
7.根据权利要求6所述的晶圆加工设备，其特征在于，所述竖直缓存模块的侧向设置有供晶圆进出的开口。
8.根据权利要求6所述的晶圆加工设备，其特征在于，每个所述清洗单元还包括：第三机械手和第四机械手，所述第三机械手在所述清洗模块和所述竖直缓存模块的上方移动，所述第四机械手在所述清洗模块、所述干燥模块和所述翻转模块的上方移动。
9.根据权利要求1所述的晶圆加工设备，其特征在于，所述第一机械手从所述晶圆缓存模块拿取所述晶圆后，所述第一机械手翻转使所述晶圆正面朝下且将翻转后的所述晶圆放置在所述传输单元。
10.根据权利要求1所述的晶圆加工设备，其特征在于，两个所述晶圆加工***的所述清洗单元之间留有布置空间，两个所述第一机械手和所述晶圆缓存模块设置在所述布置空间。
11.根据权利要求1所述的晶圆加工设备，其特征在于，所述第二机械手设置有两个机械臂。
12.根据权利要求1所述的晶圆加工设备，其特征在于，还包括：前端模块，所述前端模块设置于一个所述晶圆加工***的一侧，所述前端模块向所述晶圆缓存模块供应晶圆。
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