CN217534475U - 一种晶圆传递装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种晶圆传递装置，包括：载片台，用于承载晶圆；固定座，用于带着载片台在晶圆传输通道内移动；对接机构，设于固定座和载片台之间，其包括第一部分和第二部分，第一部分与固定座相连，第二部分与载片台相连；当第一部分和第二部分对接时，载片台和固定座实现轴向限位，且该对接机构可带动载片台或固定座在X轴和Y轴所在平面移动。本实用新型可以有效保证载片台移动至目标位置，对接机构的移动板通过滑轨相对固定座的移动、通过上对接部和下对接部的轴向对接，在两个维度上叠加调整，实现载片台和固定座的对接，对接范围广，适应不同的使用场景，应用广泛，对接机构的结构相对简单，装配方便，驱动结构简单。

Description

一种晶圆传递装置

技术领域

本实用新型属于半导体集成电路芯片制造技术领域，尤其是涉及一种晶圆传递装置。

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。

随着CMP设备的更新换代，为了追求更大的抛光产出率，一台设备通常包含多个抛光单元，晶圆加工过程中，晶圆在各模组之间的传输对化学机械平坦化设备的整体抛光产出有极大影响。晶圆在抛光单元与外部及抛光单元之间的传输通常依靠载片台，机械手等装置实现。

机械手在不同工位抓取晶圆，载片台在不同工位之间传输晶圆，移动过程会产生各种误差，导致机械手在取放载片台上的晶圆时偏离设计状态，造成取片困难。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种在X轴和Y轴所在平面移动以消除机械手和载片台之间存在偏差的晶圆传递装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种晶圆传递装置，包括：

载片台，用于承载晶圆；

固定座，用于带着载片台在晶圆传输通道内移动；

对接机构，设于固定座和载片台之间，其包括第一部分和第二部分，所述第一部分与固定座相连，第二部分与载片台相连；

当第一部分和第二部分对接时，所述载片台和固定座实现轴向限位，且该对接机构可带动载片台或固定座在X轴和Y轴所在平面移动。

进一步的，所述第二部分为设于载片台的上对接部，所述第一部分包括通过滑轨可移动设置的移动板，及设于移动板的下对接部，所述上对接部和下对接部可轴向对接。

进一步的，所述上对接部至少包括同轴设置的第一段体和第二段体，所述第一段体的内径与下对接部的外径适配，所述第二段体的内径大于第一段体的内径，且第二段体靠近下对接部；

或者，所述下对接部至少包括同轴设置的第一段体和第二段体，所述第一段体的内径与上对接部的外径适配，所述第二段体的内径大于第一段体的内径，且第二段体靠近上对接部。

进一步的，所述第一部分还包括设于滑轨下方的第二移动板，及设于第二移动板和固定座之间的第二滑轨，该第二滑轨可相对固定座移动。

进一步的，所述载片台具有至少可在X轴方向和Y轴方向发生浮动的微动状态，所述载片台处于微动状态下通过对接机构与固定座实现限位，所述载片台由微动状态切换至止动状态。

进一步的，所述移动板上设有可与偏心凸轮相切的开槽，外力驱动偏心凸轮转动时，所述移动板沿X轴移动；所述第二移动板上设有可与第二偏心凸轮相切的第二开槽，外力驱动第二偏心凸轮转动时，所述第二移动板沿Y轴移动；

或者，

外力驱动偏心凸轮转动时，所述移动板沿Y轴移动；外力驱动第二偏心凸轮转动时，所述第二移动板沿X轴移动。

进一步的，还包括存储单元，其用于存储各个工作位所述偏心凸轮的转动角度。

进一步的，所述对接机构可带动载片台或固定座在X轴和Y轴所在平面移动至目标位置，该目标位置为载片台与夹爪的正对位置，以克服固定座沿X轴方向移动至不同工作位时、所述载片台在X轴和Y轴所在平面的偏移。

进一步的，所述夹爪的数量为至少两个，至少一个夹爪用于取放抛光前的晶圆，至少一个夹爪用于取放抛光后的晶圆。

进一步的，所述夹爪设于支架，该支架包括沿X轴方向延伸的横向架体和沿Z轴方向延伸的竖向架体。

进一步的，所述上对接部和下对接部的数量相同，且为至少两个。

本实用新型的有益效果是：1)无论是固定座移动至不同工作位，还是在同一工作位上固定座和载片台的限位对接，都可以有效保证载片台移动至目标位置；2)对接机构通过移动板通过滑轨相对固定座的移动、通过上对接部和下对接部的轴向对接，在两个维度上叠加调整，实现载片台和固定座的对接，对接范围广，适应不同的使用场景，应用广泛；3)对接机构的结构相对简单，装配方便，驱动结构简单；4)对接机构之间的对接限位可以在不同过程中进行，应用灵活；5)在确保抛光头与晶圆传递装置对接没影响的前提下，叠加了晶圆传递装置与夹爪的精准对接，结构紧凑，实现在各个工位的精准双对接；

6)对接机构设置在晶圆传递装置上，可随着晶圆传递装置动态移动，可调节晶圆传递装置在各个工位的位置；7)对接机构在某个工位上也可多个位置的记忆，进行实时位置调整，以满足多个夹爪的工位偏差需求；8)适应机械手能力强，单个工位多个机械手、多个工位单个机械手、多工位多机械手的状况都能位置对准。

附图说明

图1为本实用新型实施例一中的晶圆传递装置与晶圆抛光***的配合结构示意图。

图2为图1中的A处结构放大图。

图3为本实用新型实施例一中的对接机构的示意图，此时对接机构的第一部分和第二部分未完成对接。

图4为本实用新型实施例一中的对接机构的示意图，此时对接机构的第一部分和第二部分完成对接。

图5为本实用新型实施例一中的对接机构的示意图，此时将偏心凸轮进行示意。

图6为本实用新型实施例一中的载片台和移动板之间的结构示意图，此时上对接部和下对接部未完成对接。

图7为本实用新型实施例一中的载片台和移动板之间的结构示意图，此时上对接部和下对接部完成对接。

图8为本实用新型实施例一中的上对接部和下对接部的对接过程结构示意图。

图9为本实用新型实施例一中的移动板的俯视结构示意图。

图10为本实用新型所克服偏差的示意图。

图11为本实用新型实施例二中对接机构的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

实施例一

如图2所示，一种晶圆传递装置，包括固定座11和用于承载晶圆2的载片台12，固定座11可以带着载片台12在晶圆传输通道3内移动。

结合图1所示，将上述的晶圆传递装置与晶圆抛光***配合，在晶圆传输通道3侧边设置抛光模组4，及带有夹爪6的夹持机构，抛光模组4，可以从载片台12上获取晶圆2进行抛光。如图1中坐标所示，定义晶圆传输通道3的长度延伸方向为X轴方向，定义晶圆传输通道3的宽度方向为Y轴方向，定义垂直X轴和Y轴所在平面的方向为Z轴方向。

在固定座11和载片台12之间设置有对接机构5，该对接机构5包括第一部分5a和第二部分5b，第一部分5a与固定座11相连，第二部分5b则与载片台12相连，在对接机构5的第一部分5a和第二部分5b完成对接时，载片台12和固定座11实现轴向限位，且该对接机构5可以在X轴和Y轴所在平面移动，从而带动载片台12或者带动固定座11在X轴和Y轴所在平面移动。

此处，载片台12和固定座11实现限位，指的是两者不会发生相对移动，特别是在X轴和Y轴所在平面上不会发生相对移动。在本实施例中，固定座11的位置相对固定，在对接机构5的第一部分5a和第二部分5b未完成对接时，固定座11和载片台12虽然也通过现有的结构相连，但是两者处于一个可以相对浮动的状态，两者会发生小幅度的相对移动。

当然，在其他实施例中，固定座11的位置也可以不固定，其通过外部结构带着整体的对接机构5和载片台12在X轴和Y轴所在平面移动。载片台12也可以是相对固定的，通过对接机构5带着固定座11在X轴和Y轴所在平面移动。

因此，在对接机构5的存在下，当载片台12不在目标位置时，此处的目标位置可以指的是与夹持机构的夹爪6相正对的位置，也可以是别的位置。固定座11的位置相对固定，对接机构5的第一部分5a和第二部分5b完成对接后，对接机构5和载片台12的位置相对固定，再通过对接机构5相对固定座11在X轴和Y轴所在平面的移动，使得载片台12移动至目标位置。或者，对接机构5的第一部分5a先在X轴和Y轴所在平面移动，使得其与固定座11的位置相对固定后，再通过对接机构5的第二部分5b完成对接，使得载片台12移动至目标位置。具体先后顺序不做限定。

如图2-图7所示，对接机构5的第二部分5b为设置在载片台12的上对接部53，对接机构5的第一部分5a包括移动板51，及下对接部54。移动板51通过滑轨52可移动地设置在固定座11上，即移动板51通过滑轨52实现与固定座11在X轴和Y轴所在平面的相对移动，该滑轨52的功能实现为现有技术，不再赘述。上对接部53在本实施例中具体是设置在载片台12的下表面，当然在其他实施例中也可以设置在载片台12的其他位置。下对接部54设置在移动板51上，在本实施例中具体是设置在移动板51的上表面，当然在其他实施例中也可以设置在移动板51的其他位置。

移动板51可以在X轴和Y轴所在平面移动，通过下对接部54和上对接部53的轴向对接，将载片台12移动至目标位置。如图8所示，而上对接部53至少包括同轴设置的第一段体531和第二段体532，第一段体531的内径与下对接部54的外径适配，此处的适配指的是当下对接部54为圆柱形时，第一段体531的内径与下对接部54的外径相等。第二段体532的内径大于第一段体531的内径，而且第二段体532靠近下对接部54。在本实施例中，下对接部54的顶端切削形成锥形面541，第一段体531和第二段体532之间还形成有缩口段533。从而，当上对接部53和下对接部54轴向对接时，下对接部54先***第二段体532，如图8中a所示，接着锥形面541抵着缩口段533内壁滑行，如图8中b所示，直至进入第一段体531内，如图8中c所示，实现上对接部53和下对接部54的轴向对接。

当然，在其他实施例中，也可以将缩口段533作为第二段体532，只要保证其内径大于第一段体531的内径，便于下对接部54的***即可。

又或者，上述结构可以互换，即下对接部至少包括同轴设置的第一段体和第二段体，第一段体的内径与上对接部的外径适配，第二段体的内径大于第一段体的内径，且第二段体靠近上对接部。

载片台12具有至少可以在X轴方向和Y轴方向发生浮动的微动状态，载片台12是在处于微动状态下通过对接机构5与固定座11实现限位，从而载片台12由微动状态切换至止动状态。此处载片台12的微动状态，即上述中固定座11和载片台12虽然通过现有的结构相连，但是两者会发生小幅度的相对移动。而止动状态，指的是载片台12至少和对接机构5不会发生相对移动。

如图6所示，当载片台12在上位时，上对接部53和下对接部54为分离状态，此时载片台12仍然处于微动状态。如图7所示，当载片台12沿Z轴下降到下位时，上对接部53和下对接部54进入轴向对接状态，载片台12切换至止动状态。

上对接部53和下对接部54的数量相同，且为至少两个，在本实施例中设置了三个，当然一个也可以完成对接的目的，具体数量不作限制。

对接机构5相对固定座11的移动通过外力实现，在本实施例中，移动板51上设置有开槽56，与电机551相连的偏心凸轮55伸入开槽56内，并与开槽56内壁相切，具体指的是如图9所示，偏心凸轮55的外径与开槽56的宽度相等，开槽56的长度大于偏心凸轮55的外径，电机551输出轴的轴心位于A点，偏心凸轮55和开槽56的切点位于法线B，A和B之间存在的偏差位于X轴方向。电机551的位置相对固定，当电机551驱动偏心凸轮55转动时，移动板51沿滑轨52在X轴和Y轴所在平面移动，特别是产生在X轴方向的移动。可以通过电机551转动角度控制移动板51在行程范围内任意停止。

晶圆传递装置还包括存储单元，其用于存储各个工作位上述偏心凸轮55的转动角度，从而可以根据存储单元记录的数值迅速转动至目标位置。上述中，对接机构5的第二部分5b先在X轴和Y轴所在平面移动，使得其与固定座11的位置相对固定后，再通过对接机构5的第一部分5a和第二部分5b完成对接，使得载片台12移动至目标位置，即为利用存储单元先将移动板51移动至目标位置，再将对接机构5的第一部分5a和第二部分5b对接。存储单元的设置可以实现夹爪在不同位置的自动调节，也可以实现一个载片台对应多个夹爪的情况。

当载片台12的目标位置指的是与夹持机构的夹爪6相正对的位置时，由于现有的夹爪6结构只能沿着X轴方向平移和沿着Z轴方向升降，无法在Y轴方向移动，在Z轴方向上具有两个工位，当夹爪在上位时，配合X轴方向的移动可以实现晶圆在不同区域的传输，当夹爪在下位时，实现从载片台上取晶圆或放晶圆。因此主要是克服固定座11沿着X轴方向移动至晶圆传输通道3的不同工作位时，如对应两个抛光模组的抛光头的取放晶圆位置时，载片台12在X轴和Y轴所在平面的偏移，使得载片台12无法与夹爪6正对。

如图1所示，夹爪6设置在支架61上，该支架61包括沿X轴方向延伸的横向架体62，及沿Z轴方向延伸的竖向架体63。

为了保证夹爪6不会对晶圆2造成污染，夹爪6的数量为至少两个，至少一个夹爪用于取放抛光前的晶圆，至少一个夹爪用于取放抛光后的晶圆，即放片夹爪负责将待抛光晶圆放置在载片台上，取片夹爪负责从载片台中取走已抛光完毕的晶圆，两个夹爪分别位于晶圆传输通道3的两侧。当然，在其他实施例中，夹爪6的数量也可以为一个。

实施例二

如图10所示，本实施例中与实施例一的不同之处在于，第一部分5a还包括设置在滑轨52下方的第二移动板051，及设置在第二移动板051和固定座11之间的第二滑轨052，该第二滑轨052可以相对固定座11移动。

在本实施例中，第二移动板051上设置有第二开槽056，与第二电机0551相连的第二偏心凸轮055伸入第二开槽056内，并与第二开槽056内壁相切，第二电机0551的位置相对固定，当第二电机0551驱动第二偏心凸轮055转动时，第二移动板051通过第二滑轨052在Y轴方向移动。而此时，移动板51通过滑轨52相对第二移动板051在X轴方向移动。

当然在其他实施例中，也可以是外力驱动偏心凸轮55转动时，所述移动板51沿Y轴移动；外力驱动第二偏心凸轮055转动时，所述第二移动板051沿X轴移动。

当然在其他实施例中，还可以是滑轨52相对第二移动板051在X轴和Y轴所在平面移动，第二滑轨052相对固定座11在X轴和Y轴所在平面移动。

又或者，第一部分5a还可以设置第三移动板和第三滑轨。

第二部分5b结构相同，不再赘述。

如图11所示，本实施例的应用可以消除抛光设备的生产与组装过程中，不可避免存在着的各种误差，防止因为误差的存在导致实际夹爪6、固定座11沿X轴方向的移动路线不平行，进一步导致夹爪6在X轴方向上的不同位置取放载片台12上的晶圆2的时候，夹爪6与载片台12的配合在X轴方向和Y轴方向，特别是Y轴方向上具有不同的配合状态。以图11为例说明，理想晶圆取放位置为d位置，误差导致实际晶圆取放位置为e位置，两者在Y轴方向上存在偏差Δy，本实施例消除了该偏差Δy，实现了夹爪6和载片台12的精准配合。

上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种晶圆传递装置，其特征在于，包括：

载片台(12)，用于承载晶圆(2)；

固定座(11)，用于带着载片台(12)在晶圆传输通道(3)内移动；

对接机构(5)，设于固定座(11)和载片台(12)之间，其包括第一部分(5a)和第二部分(5b)，所述第一部分(5a)与固定座(11)相连，第二部分(5b)与载片台(12)相连；

当第一部分(5a)和第二部分(5b)对接时，所述载片台(12)和固定座(11)实现轴向限位，且该对接机构(5)可带动载片台(12)或固定座(11)在X轴和Y轴所在平面移动。

2.根据权利要求1所述的晶圆传递装置，其特征在于：所述第二部分(5b)为设于载片台(12)的上对接部(53)，所述第一部分(5a)包括通过滑轨(52)可移动设置的移动板(51)，及设于移动板(51)的下对接部(54)，所述上对接部(53)和下对接部(54)可轴向对接。

3.根据权利要求2所述的晶圆传递装置，其特征在于：所述上对接部(53)至少包括同轴设置的第一段体(531)和第二段体(532)，所述第一段体(531)的内径与下对接部(54)的外径适配，所述第二段体(532)的内径大于第一段体(531)的内径，且第二段体(532)靠近下对接部(54)；

或者，所述下对接部至少包括同轴设置的第一段体和第二段体，所述第一段体的内径与上对接部的外径适配，所述第二段体的内径大于第一段体的内径，且第二段体靠近上对接部。

4.根据权利要求2所述的晶圆传递装置，其特征在于：所述第一部分(5a)还包括设于滑轨(52)下方的第二移动板(051)，及设于第二移动板(051)和固定座(11)之间的第二滑轨(052)，该第二滑轨(052)可相对固定座(11)移动。

5.根据权利要求1所述的晶圆传递装置，其特征在于：所述载片台(12)具有至少可在X轴方向和Y轴方向发生浮动的微动状态，所述载片台(12)处于微动状态下通过对接机构(5)与固定座(11)实现限位，所述载片台(12)由微动状态切换至止动状态。

6.根据权利要求4所述的晶圆传递装置，其特征在于：所述移动板(51)上设有可与偏心凸轮(55)相切的开槽(56)，外力驱动偏心凸轮(55)转动时，所述移动板(51)沿X轴移动；所述第二移动板(051)上设有可与第二偏心凸轮(055)相切的第二开槽(056)，外力驱动第二偏心凸轮(055)转动时，所述第二移动板(051)沿Y轴移动；

或者，

外力驱动偏心凸轮(55)转动时，所述移动板(51)沿Y轴移动；外力驱动第二偏心凸轮(055)转动时，所述第二移动板(051)沿X轴移动。

7.根据权利要求6所述的晶圆传递装置，其特征在于：还包括存储单元，其用于存储各个工作位所述偏心凸轮(55)的转动角度。

8.根据权利要求1所述的晶圆传递装置，其特征在于：所述对接机构(5)可带动载片台(12)或固定座(11)在X轴和Y轴所在平面移动至目标位置，该目标位置为载片台(12)与夹爪(6)的正对位置，以克服固定座(11)沿X轴方向移动至不同工作位时、所述载片台(12)在X轴和Y轴所在平面的偏移。

9.根据权利要求8所述的晶圆传递装置，其特征在于：所述夹爪(6)的数量为至少两个，至少一个夹爪用于取放抛光前的晶圆，至少一个夹爪用于取放抛光后的晶圆。

10.根据权利要求2所述的晶圆传递装置，其特征在于：所述上对接部(53)和下对接部(54)的数量相同，且为至少两个。

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