CN115338705A - 一种连续式晶圆抛光*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种连续式晶圆抛光***，包括支架；抛光单元，包括抛光台及抛光臂；传输通道，与支架平行设置；晶圆载片装置，包括载片台，升降驱动机构，及横向驱动机构，升降驱动机构连接在载片台下方，横向驱动机构位于载片台的第一侧；支撑导轨，设于载片台的第二侧，其和第一侧相对设置；载片台在横向驱动机构和支撑导轨的共同作用下沿支架平移，以接受不同抛光臂从抛光台上传输过来的晶圆，或者，将晶圆提供给不同抛光臂以传输至不同抛光台。本发明晶圆载片装置可以在传输通道内移动，抛光工序可以连续进行，抛光效率提高，传输结构简化；横向驱动机构位于载片台的第一侧，布局设计合理；横向驱动机构和支撑导轨配合，传输结构更稳固。

Description

一种连续式晶圆抛光***
技术领域
本发明属于半导体集成电路芯片制造技术领域，尤其是涉及一种连续式晶圆抛光***。
背景技术
化学机械抛光平坦化(Chemical Mechanical Planarization，简称CMP)设备通常包括半导体设备前端模块(EFEM)、清洗单元和抛光单元。EFEM主要包括存放晶圆的片盒、传片机械手和空气净化***等；清洗单元主要包括数量不等的兆声波清洗部件、滚刷清洗部件、干燥部件和各部件之间传输晶圆的装置等；抛光单元主要包括抛光台、抛光头、抛光供液***和抛光垫修整***等。
中国专利CN 105479324公开了《研磨装置及处理方法，抛光处理装置及方法》，其在附图25中显示，抛光台一侧设置有载片台，通过机械手将晶圆传递至载片台，抛光臂从载片台上取走晶圆进行抛光处理。由于载片台固定设置在抛光台的侧边，因此载片台的数量与抛光台一致或者多于抛光台的数量。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种载片台可以在抛光台之间移动传输，且移动传输结构稳定，布局合理的连续式晶圆抛光***。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种连续式晶圆抛光***，包括：
支架；
抛光单元，包括设于支架一侧的抛光台，及连接在支架上的抛光臂；
传输通道，与所述支架平行设置；
晶圆载片装置，包括用于承载晶圆的载片台，用于驱动载片台升降的升降驱动机构，及用于驱动载片台平移的横向驱动机构，所述升降驱动机构连接在载片台下方，所述横向驱动机构位于载片台的第一侧；
支撑导轨，设于载片台的第二侧，该第二侧和第一侧相对设置；
所述载片台在横向驱动机构和支撑导轨的共同作用下沿支架平移，以接受不同抛光臂从抛光台上传输过来的晶圆，或者，将晶圆提供给不同抛光臂以传输至不同抛光台。
进一步的，所述晶圆载片装置的数量为多个，其载片台可独立控制平移。
进一步的，所述横向驱动机构设于载片台的第一侧和支架侧壁之间。
进一步的，所述横向驱动机构包括滑轨，驱动件，及可于滑轨内移动的传动件，所述滑轨设于传输通道的侧方。
进一步的，所述滑轨设于支架的侧壁，且具有侧方开口，所述驱动件位于滑轨内，所述传动件分别连接载片台第一侧的下表面和驱动件。
进一步的，所述横向驱动机构包括与支架相连的安装座，驱动件，及传动件，所述驱动件和传动件分别连接于所述载片台的下表面和安装座。
进一步的，所述驱动件为丝杠，所述传动件为移动螺帽；或者，所述驱动件为齿轮，所述传动件为直齿段；或者，所述驱动件为直线电机转子，所述传动件为直线电机定子。
进一步的，所述载片台的第一侧设有辅助支撑导轨，其至少部分与横向驱动机构一体设置，或者与横向驱动机构独立设置。
进一步的，所述支撑导轨，或辅助支撑导轨，或横向驱动机构的顶部齐平，以水平支承所述载片台。
进一步的，所述支撑导轨包括位于载片台第二侧的上部体，及位于支架的下部体，所述下部体沿传输通道连续延伸或间断设置。
进一步的，所述传输通道下方设有接水槽。
进一步的，所述抛光单元的数量为多个，其包括多个沿支架长度方向布设的抛光台。
进一步的，所述支架包括平行设置的左部体和右部体，及中间部体，所述传输通道位于左部体和右部体之间，且传输通道内设有并列的两组或多组晶圆载片装置。
本发明的有益效果是：1)晶圆载片装置可以在传输通道内移动，分别与不同的抛光臂配合，将晶圆传输给不同抛光台进行不同工序或相同工序的抛光工艺，整个抛光工序可以连续或同步进行，提高了抛光效率，同时简化了传输结构，甚至可以仅仅使用一个晶圆载片装置就能实现多个抛光台抛光工艺的连续或同步进行，使用成本降低，机台抛光产出速度提高；2)载片台在工作过程中需要与抛光头、机械手等装置对接，需要通过升降驱动机构驱动器沿竖直方向移动，而晶圆载片装置下方存在接水槽，横向驱动机构位于载片台的第一侧解决了晶圆载片装置的横向驱动机构的安装问题，布局设计合理；3)横向驱动机构和支撑导轨的配合，使得其可以承受晶圆载片装置的自身重力，以及抛光头与晶圆载片装置对接的过程中数百牛的接触力，在长时间使用后不会发生结构形变，保证晶圆的准确位置，以及抛光头与晶圆载片装置对接效果；4)横向驱动机构只是改变设置位置就能解决布局问题，不会增加晶圆载片装置的重量，简化整体结构，对使用寿命和运动精度都不会产生不利影响。
附图说明
图1为本发明实施例一中的主视结构示意图。
图2为本发明实施例一中的立体结构示意图。
图3为本发明实施例一中晶圆载片装置和支撑导轨的配合主视结构示意图。
图4为本发明实施例一中支架之间设置两组晶圆载片装置的立体结构示意图。
图5为本发明实施例一中支架之间设置两组晶圆载片装置的主视结构示意图。
图6为本发明实施例一中局部立体结构示意图。
图7为本发明实施例一中驱动机构的结构示意图。
图8为本发明实施例一中局部主视结构示意图。
图9为本发明实施例二中的立体结构示意图。
图10为本发明实施例二中的主视结构示意图。
图11为本发明实施例三中的主视结构示意图。
图12为本发明实施例三中的立体结构示意图一。
图13为本发明实施例三中的立体结构示意图二，此时传输通道内有两个晶圆载片装置。
图14为本发明实施例四中局部主视结构示意图。
图15为本发明实施例四中局部立体结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1-图5所示，一种连续式晶圆抛光***，包括支架1，抛光单元，与支架1平行设置的传输通道3，晶圆载片装置5，及支撑导轨6。
抛光单元包括设置在支架1一侧、沿着支架1的长度方向布设的多个抛光台22，及连接在支架1上的多个抛光臂21，抛光台22和传输通道3分布在支架1的两侧。当然，在其他实施例中，抛光单元的数量可以是一个，此时抛光台22和抛光臂21的数量为一个。
晶圆载片装置5包括用于承载晶圆的载片台51，用于驱动载片台51升降的升降驱动机构52，及用于驱动载片台51平移的横向驱动机构7，升降驱动机构52连接在载片台51的下方，横向驱动机构7则位于载片台51的第一侧。
连续式晶圆抛光***还包括至少部分位于传输通道3下方的接水槽4，接水槽4用于接住由于抛光工艺需要喷出的各种液体，晶圆载片装置5的升降驱动机构52朝着接水槽4的顶部开口设置，甚至有部分会从开口伸入接水槽4内。当然，也可以不设置接水槽4。
支撑导轨6设置在载片台51的第二侧，该第二侧和第一侧相对设置，换句话说，第一侧和第二侧分别位于升降驱动机构52的两侧。
载片台51在横向驱动机构7和支撑导轨6的共同作用下，沿着支架1平移，从而接受不同抛光臂21从抛光台22上传输过来的晶圆；或者，将晶圆提供给不同抛光臂21，从而传输至不同抛光台22进行抛光。
具体的，支架1包括平行、固定设置的左部体11和右部体12，传输通道3位于左部体11和右部体12之间。载片台51的第一侧为靠近右部体12的一侧，其第二侧为靠近左部体11的一侧。因此，以图1所示方向为例进行说明，支撑导轨6设置在左部体11和载片台51之间，横向驱动机构7设置在右部体12和载片台51之间。
此时，如果抛光台22的数量为多个，则可以在支架1的右部体12上连接相应数量的抛光臂21，而晶圆载片装置5的数量可以是一个，其沿着支架1的长度方向在传输通道3内连续平移，从而可以将晶圆在不同抛光台22之间传递。
当然在其他实施例中，晶圆载片装置5的数量可以为多个，每个晶圆载片装置5的载片台51可以独立控制平移或升降。
如图4、图5所示，也可以在传输通道3内设置有并列的两组晶圆载片装置5，此时，支架1包括平行、固定设置的左部体11、右部体12，和位于两者之间的中间部体13，可以在左部体11远离右部体12的一侧设置一个或多个抛光台，在左部体11上连接相应数量的抛光臂，在右部体12远离左部体11的一侧设置一个或多个抛光台，在右部体12上连接相应数量的抛光臂。传输通道3被分为两部分，左部体11和中间部体13之间的部分传输通道内设置有一个或多个晶圆载片装置5，用于左侧抛光台晶圆的传输，右部体12和中间部体13之间的部分传输通道内设置有一个或多个晶圆载片装置5，用于右侧抛光台晶圆的传输。
具体的，如图6-图8所示，此时未示出左部体11，横向驱动机构7设置在载片台51的第一侧和支架1右部体12的侧壁之间，其包括滑轨71，驱动件72，及可以在滑轨71内移动的传动件73，滑轨71设置在传输通道3的侧方，更具体地说设置在接水槽4的侧方。
滑轨71设置在支架1右部体12的侧壁上，且具有侧方开口，即滑轨71开口朝向水槽4所在一侧，驱动件72位于滑轨71内，具体为丝杠，传动件73分别连接载片台51第一侧的下表面和驱动件72。换句话说，传动件73在驱动件72丝杠的驱动下沿着滑轨71平移，且由于受到滑轨71的限制，其不会产生偏移，平稳性较高。
再配合支撑导轨6，晶圆载片装置5的平移非常平稳，支撑导轨6和横向驱动机构7的顶部齐平，从而可以水平支承载片台51。具体的，如图3所示，支撑导轨6包括位于载片台51第二侧的上部体62，及位于支架1左部体11的下部体63，下部体63沿着传输通道3的长度方向设置，其可以是连续延伸，也可以是间断设置，具体根据实际应用场景设置。
实施例二
如图9、图10所示，在本实施例中，横向驱动机构7包括与支架1右部体12相连的安装座74，驱动件72，及传动件73，驱动件72和传动件73分别连接载片台51的下表面和安装座74。
具体的，驱动件72为设置在载片台51下方的齿轮，当有多个晶圆载片装置5时，每个载片台51下方均设置齿轮，实现其独立控制的功能，传动件73为设置在安装座74上表面的直齿段，直齿段沿着支架1的长度方向延伸，齿轮在动力源的驱动下旋转，从而通过齿轮和直齿段的啮合，实现晶圆载片装置5在传输通道3内的移动传输。
本实施例与实施例一的不同之处还在于，载片台51的第一侧除了设置有横向驱动机构7，还设置有辅助支撑导轨61，其结构与支撑导轨6的结构相同，只不过下部体设置在安装座74上表面。
上述结构中，横向驱动机构7和辅助支撑导轨61相互独立设置，横向驱动机构7只起到驱动作用，不起支撑作用。当然，在其他实施例中，辅助支撑导轨61和横向驱动机构7还可以部分一体设置，换句话说，横向驱动机构7既起到驱动作用，还起到支撑作用。
此时，支撑导轨6、横向驱动机构7、辅助支撑导轨61的顶部齐平，从而可以水平支承载片台51。
其他结构与实施例一相同，不再赘述。
实施例三
如图11-图13所示，本实施例与实施例二结构基本相同，不同之处在于，驱动件72为设置在安装座74上表面的丝杠，传动件73为安装在载片台51下方的移动螺帽，当有多个晶圆载片装置5时，每个载片台51下方均设置移动螺帽，丝杠转动时，多个移动螺帽可以实现同步运动，既多个载片台51同步平移。驱动件72丝杠沿着支架1的长度方向延伸，丝杠可以转动，从而通过丝杠和移动螺帽的配合，实现晶圆载片装置5在传输通道3内的移动传输。
其他结构与实施例二相同，不再赘述。
实施例四
如图14、图15所示，本实施例与实施例二结构基本相同，不同之处在于，驱动件72为设置在载片台51下方的直线电机转子，当有多个晶圆载片装置5时，每个载片台51下方均设置直线电机转子，实现其独立控制的功能，传动件73为设置在安装座74上表面的直线电机定子，直线电机定子沿着支架1的长度方向延伸，从而通过直线电机定子和直线电机转子的配合，对直线电机转子位置进行控制，实现晶圆载片装置5在传输通道3内的移动传输。
其他结构与实施例二相同，不再赘述。
当然，横向驱动机构7也可以是现有技术中别的结构，只要能实现横向移动就行。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种连续式晶圆抛光***，其特征在于，包括：
支架(1)；
抛光单元，包括设于支架(1)一侧的抛光台(22)，及连接在支架(1)上的抛光臂(21)；
传输通道(3)，与所述支架(1)平行设置；
晶圆载片装置(5)，包括用于承载晶圆的载片台(51)，用于驱动载片台(51)升降的升降驱动机构(52)，及用于驱动载片台(51)平移的横向驱动机构(7)，所述升降驱动机构(52)连接在载片台(51)下方，所述横向驱动机构(7)位于载片台(51)的第一侧；
支撑导轨(6)，设于载片台(51)的第二侧，该第二侧和第一侧相对设置；
所述载片台(51)在横向驱动机构(7)和支撑导轨(6)的共同作用下沿支架(1)平移，以接受不同抛光臂(21)从抛光台(22)上传输过来的晶圆，或者，将晶圆提供给不同抛光臂(21)以传输至不同抛光台(22)。
2.根据权利要求1所述的连续式晶圆抛光***，其特征在于：所述晶圆载片装置(5)的数量为多个，其载片台(51)可独立控制平移。
3.根据权利要求1所述的连续式晶圆抛光***，其特征在于：所述横向驱动机构(7)设于载片台(51)的第一侧和支架(1)侧壁之间。
4.根据权利要求1或3所述的连续式晶圆抛光***，其特征在于：所述横向驱动机构(7)包括滑轨(71)，驱动件(72)，及可于滑轨(71)内移动的传动件(73)，所述滑轨(71)设于传输通道(3)的侧方。
5.根据权利要求4所述的连续式晶圆抛光***，其特征在于：所述滑轨(71)设于支架(1)的侧壁，且具有侧方开口，所述驱动件(72)位于滑轨(71)内，所述传动件(73)分别连接载片台(51)第一侧的下表面和驱动件(72)。
6.根据权利要求1所述的连续式晶圆抛光***，其特征在于：所述横向驱动机构(7)包括与支架(1)相连的安装座(74)，驱动件(72)，及传动件(73)，所述驱动件(72)和传动件(73)分别连接于所述载片台(51)的下表面和安装座(74)。
7.根据权利要求6所述的连续式晶圆抛光***，其特征在于：所述驱动件(72)为丝杠，所述传动件(73)为移动螺帽；或者，所述驱动件(72)为齿轮，所述传动件(73)为直齿段；或者，所述驱动件(72)为直线电机转子，所述传动件(73)为直线电机定子。
8.根据权利要求1所述的连续式晶圆抛光***，其特征在于：所述载片台(51)的第一侧设有辅助支撑导轨(61)，其至少部分与横向驱动机构(7)一体设置，或者与横向驱动机构(7)独立设置。
9.根据权利要求8所述的连续式晶圆抛光***，其特征在于：所述支撑导轨(6)，或辅助支撑导轨(61)，或横向驱动机构(7)的顶部齐平，以水平支承所述载片台(51)。
10.根据权利要求1所述的连续式晶圆抛光***，其特征在于：所述支撑导轨(6)包括位于载片台(51)第二侧的上部体(62)，及位于支架(1)的下部体(63)，所述下部体(63)沿传输通道(3)连续延伸或间断设置。
11.根据权利要求1所述的连续式晶圆抛光***，其特征在于：所述传输通道(3)下方设有接水槽(4)。
12.根据权利要求1所述的连续式晶圆抛光***，其特征在于：所述抛光单元的数量为多个，其包括多个沿支架(1)长度方向布设的抛光台(22)。
13.根据权利要求1所述的连续式晶圆抛光***，其特征在于：所述支架(1)包括平行设置的左部体(11)和右部体(12)，及中间部体(13)，所述传输通道(3)位于左部体(11)和右部体(12)之间，且传输通道(3)内设有并列的两组或多组晶圆载片装置(5)。
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