TWI739048B - 可撓性的拋光裝卸部件模組及晶圓傳輸的方法 - Google Patents
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Abstract
本發明公開了一種可撓性的拋光裝卸部件模組,包含一個裝卸模組和兩個拋光模組。裝卸模組居中,兩個拋光模組位於其兩側,裝卸模組在與裝卸模組和兩個拋光模組排列方向相垂直的方向上有兩個裝卸台模組,兩個裝卸台模組的兩個裝卸位置分別對應所述兩個拋光模組。裝卸模組包含固定架、水槽、第一裝卸台模組、第二裝卸台模組、第一裝卸台固定塊、第二裝卸台固定塊、第一隔離罩、第二隔離罩。本發明藉由將裝卸部分和拋光部分進行模組化,拼接成一個拋光裝卸整體模組,這種佈局簡化了設備結構,提高了設備的製造效率,並且縮小設備的占地空間。藉由兩個拋光頭對應兩個裝卸台模組進行晶圓的傳遞節省了晶圓傳輸時間,也顯著提高了機械平坦化的效率。
Description
本發明屬磨削或拋光裝置技術領域,具體涉及一種半導體積體電路晶片製造過程中使用的化學機械平坦化設備的一種可撓性的拋光裝卸部件模組。
目前,積體電路工業作為現代訊息社會的基石,在各行各業中都發揮著越來越非常重要的作用。隨著半導體技術的飛速發展,積體電路特徵尺寸不斷趨於微細化。半導體製程是一項複雜的製作流程,先進的IC所需要的製作程序達一千個以上的步驟,因此半導體薄膜表面的高平坦化對元件的高性能、低成本、高成品率有著重要的影響。
化學機械平坦化(CMP)設備是積體電路製造領域的七大關鍵設備之一。其原理是利用拋光液化學蝕刻和拋光墊機械摩擦的綜合平衡作用,對晶圓表面材料進行精細去除。在積體電路製造中,CMP首先被用於晶片製造前道製程的平坦化、元件隔離、元件構造,其次在晶片製造後道製程的金屬互連也需使用。同時,CMP在積體電路3D封裝TSV製程中也是關鍵的製程手段。正是因為具有相對多樣且關鍵的應用,CMP已經成為積體電路製造中的標準製程和核心裝備。
目前,化學機械拋光技術已經發展成集在線量測、在線終點檢測、清洗等技術於一體的化學機械拋光技術是積體電路向微細化、多層化、薄型化、平坦化製程發展的產物。同時也是晶圓由200mm向300mm乃至更大直徑過渡、提高生產率、降低製造成本、基板全域平坦化所必需的製程技術。
一個典型的化學機械平坦化設備通常包括多個拋光單元以及清洗、晶圓運輸、乾燥等輔助裝置。拋光單元通常包括工作台、拋光盤、拋光頭、拋光臂、修整器、拋光液臂等,拋光盤、拋光頭、拋光臂、修整器、拋光液臂按照製程加工位置佈置在工作台上。實際的晶圓加工過程中發現,拋光單元與清洗、晶圓運輸等模組的空間佈置對於化學機械平坦化設備整體的拋光產出有極大的影響。晶圓在拋光單元與外部以及在拋光單元之間的傳輸通常依靠裝卸台或起類似作用的裝置來實現。關於裝卸台與拋光單元的空間佈局,有的採用裝卸台與三個拋光單元為正方形佈局的形式。由於一個裝卸台需要給三個拋光單元提供裝卸服務,因此這種技術佈局的缺點是製程過程複雜。另有採用將四個拋光單元並排排列,晶圓傳輸由位於平坦化設備端部的裝卸區和沿拋光單元排列方向設置的兩個線性運輸機構完成,線性運輸機構的另一側為清洗區。上述每一個線性運輸機構為兩個拋光單元提供服務,並為每個拋光單元設置兩個傳輸工位,拋光單元的拋光頭可以從其中一個傳輸工位裝卸晶圓。但這種佈局的缺點是每個拋光單元雖然設置兩個傳輸工位,但拋光過程中拋光單元只從其中一個直接裝卸晶圓,因此從晶圓傳輸效率的角度分析還有需要改進的餘地。
本發明目的在於針對現有化學機械平坦化設備中存在的晶圓傳輸效率低、傳輸機構結構複雜的問題提出一種化學機械平坦化設備用的可撓性的拋光裝卸部件模組,可以簡化了設備結構,提高設備的製造效率,縮小設備的占地空間。
為實現上述目的,本發明採用的技術方案為一種可撓性的拋光裝卸部件模組,包含一個裝卸模組和兩個拋光模組,裝卸模組居中,兩個拋光模組位於其兩側,所述裝卸模組在與裝卸模組和兩個拋光模組排列方向相垂直的方向上有兩個裝卸台模組,兩個裝卸台模組的兩個裝卸位置分別對應所述兩個拋光模組。
拋光模組包含固定平台,拋光墊,拋光頭,拋光轉軸,拋光轉軸可帶動拋光頭旋轉至裝卸模組對應的裝卸位置。
裝卸模組包含固定架、水槽、第一裝卸台模組、第二裝卸台模組、第一裝卸台固定塊、第二裝卸台固定塊、第一隔離罩、第二隔離罩,所述第一裝卸台模組對應第一裝卸位置,第二裝卸台模組對應第二裝卸位置,水槽和第一裝卸台固定塊、第二裝卸台固定塊固定安裝在固定架上,兩個隔離罩分別固定在各自的裝卸台固定台上,使裝卸台模組下部與液體隔離,第一裝卸台模組和第二裝卸台模組分別固定在第一裝卸台固定塊和第二裝卸台固定塊上,對應第一裝卸位置和第二裝卸位置。
裝卸模組的兩個裝卸位置上分別設置有第一噴嘴模組和第二噴嘴模組,二者都固定在固定架上。
較佳地,上述第一噴嘴模組和第二噴嘴模組分別設置在第一裝卸位置和第二裝卸位置的邊緣。
裝卸台模組可在垂直方向上上升和下降,與拋光頭完成晶圓移轉。
本發明還進一步提出一種利用上述拋光裝卸部件模組進行晶圓傳輸的方法,包含以下步驟:S1:第一裝卸台模組在第一裝卸位置等待第一拋光頭將完成第一階段拋光的晶圓由第一拋光頭轉軸旋轉至第一裝卸位置;S2:拋光好的晶圓由第一拋光頭轉軸旋轉至第一裝卸位置時,第一裝卸台模組上升,裝載好已經完成第一階段拋光的晶圓;S3:然後第一拋光頭轉回到第一拋光墊上方,機械手開始取走第一裝卸台模組上的已經完成第一階段拋光的晶圓放到第二裝卸位置上的第二裝卸台模組,第一拋光頭轉回到第一裝卸位置開始清洗第一拋光頭;S4:清洗完畢後,第一拋光頭轉回第一拋光墊上。第二拋光頭轉回到第二裝卸位置,第二裝卸台模組上升,第二拋光頭取走完成第一階段拋光的晶圓,第二拋光頭轉回第二拋光墊上進行拋光,與此同時,機械手將未拋光的晶圓放置在第一裝卸位置的第一裝卸台模組上;S5:第一拋光頭旋轉至第一裝卸位置取走待拋光的晶圓然後開始拋光,當第二拋光頭拋光完成後,第二拋光頭旋轉至第二裝卸位置將完成第二階段拋光的晶圓放置在第二裝卸台模組上,第二拋光頭旋轉回第二拋光墊,機械手取走拋光好的晶圓;S6:第二拋光頭旋轉回第二裝卸位置開始清洗第二拋光頭,清洗完畢的第二拋光頭轉回第二拋光墊上,第一裝卸台模組在第一裝卸位置等待第一拋光頭將完成第一階段拋光的晶圓由第一拋光頭轉軸旋轉至第一裝卸位置;
S7:重複步驟2至6,直至全部晶圓拋光完畢。
與現有化學機械平坦化設備技術相比,本發明具有以下有益技術效果:
1、本發明藉由將裝卸部分和拋光部分進行模組化,拼接成一個拋光裝卸整體模組,這種佈局簡化了設備結構,提高了設備的製造效率,並且縮小設備的占地空間。
2、藉由兩個拋光頭對應兩個裝卸台模組進行晶圓的傳遞節省了晶圓傳輸時間,同時顯著提高了機械平坦化的整體效率。
3、拋光裝卸整體模組可以根據需要進行自由擴展,可以由三個以及更多的該模組進行拼接,進一步提高晶圓製造的可撓性,提高了製造效率,縮小了設備的空間,並增加了整個設備的產量。
1:第一裝卸位置
2:第一拋光頭轉軸
3:第一拋光頭
4:第一拋光墊
5:第一固定平台
6:第二裝卸位置
7:第二拋光頭轉軸
8:第二拋光頭
9:第二拋光墊
10:第二固定平台
11:水槽
12:第一隔離罩
13:第一噴嘴模組
14:第二裝卸台固定塊
15:第二裝卸台模組
16:第二噴嘴模組
17:第二隔離罩
18:第一裝卸台模組
19:第一裝卸台固定塊
20:固定架
第1圖為本發明拋光裝卸整體模組的立體效果圖;第2圖為第1圖所示模組中的裝卸模組的結構示意圖;
下面結合圖式對本發明作進一步詳細的說明。
本發明拋光裝卸整體模組的結構主要由1個裝卸模組和2個拋光模組組成。本發明拋光裝卸整體模組的佈局如第1圖所示,拋光裝卸整體模組包含由第一裝卸位置1,第一拋光頭轉軸2,第一拋光頭3,第一拋光墊4,第一固定平台5,第二裝卸位置6,第二拋光頭轉軸7,第二拋光頭8,第二拋光墊9,第二固定平台10組成。拋光墊,拋光轉軸及其他部件組成固定在固定平台上,拋
光頭固定在拋光轉軸上。拋光轉軸帶動拋光頭旋轉至裝卸位置,完成動作後,旋轉至拋光墊上方進行拋光。第一裝卸位置1對應第一拋光頭3,第二裝卸位置6對應第二拋光頭8。
第一裝卸位置1,第二裝卸位置6,水槽11,第一隔離罩12,第一噴嘴模組13,第二裝卸台固定塊14,第二裝卸台模組15,第二噴嘴模組16,第二隔離罩17,第一裝卸台模組18,第一裝卸台固定塊19,固定架20組成。其中第一裝卸台模組18對應第一裝卸位置1,第二裝卸台模組15對應第二裝卸位6。水槽11和第一裝卸台固定塊19,第二裝卸台固定塊14固定在固定架20上。隔離罩固定在裝卸固定台上使裝卸台下部與液體隔離。裝卸台模組固定在裝卸台固定塊上,在裝卸位置邊緣對應有噴嘴模組。噴嘴模組都固定在固定架20上。
現對利用本發明進行晶圓傳輸的過程給予詳細說明:開始時,第一裝卸台模組18在第一裝卸位置1等待第一拋光頭3將完成第一階段拋光的晶圓由第一拋光頭轉軸2旋轉至第一裝卸位置1。
隨後,拋光好的晶圓由第一拋光頭轉軸2旋轉至第一裝卸位置1時,第一裝卸台模組18上升,裝載好已經拋光的晶圓。
然後第一拋光頭3轉回到第一拋光墊4上方,機械手開始取走第一裝卸台模組18上的已經完成第一階段拋光的晶圓,放到第二裝卸位置6上的第二裝卸台模組15,第一拋光頭3轉回到第一裝卸位置1開始清洗第一拋光頭3。
清洗完畢後,第一拋光頭3轉回第一拋光墊4上。第二拋光頭8轉回到第二裝卸位置6,第二裝卸台模組15上升,第二拋光頭8取走完成第一階段拋光的晶圓,與此同時,機械手將未拋光的晶圓放置在第一裝卸位置1的第一裝卸台模組18上,藉由兩個拋光頭對應兩個裝卸台模組進行晶圓的傳遞節省了晶圓傳輸時間,提高了效率。
隨後,第二拋光頭8轉回到第二拋光墊9上方開始拋光,第一拋光頭3旋轉至第一裝卸位置1取走未拋光的晶圓然後開始拋光。當第二拋光頭8拋光完成後,旋轉至第二裝卸位置6,將完成第二階段拋光的晶圓放置在第二裝卸台模組15上,第二拋光頭8旋轉回第二拋光墊9。機械手取走拋光好的晶圓,第二拋光頭8旋轉回第二裝卸位置6開始清洗第二拋光頭8,清洗完畢的第二拋光頭8轉回第二拋光墊9上。第一裝卸台模組18在第一裝卸位置1等待第一拋光頭3上的晶圓開始循環。
本發明的晶圓裝載部件模組的優點:藉由將裝卸部分和拋光部分進行模組化,可以拼接成第1圖所示佈局。此佈局簡化了設備結構,提高設備的製造效率,縮小設備的占地空間。並且可以根據需要進行自由擴展,可以由3個以及更多的第1圖所示佈局的模組進行拼接,進一步提高晶圓製造的可撓性,提高設備的製造效率,縮小設備的空間,增加產量。
以上具體實施方式的描述並不用以限制本發明,凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發明的保護範圍之內。
1:第一裝卸位置
6:第二裝卸位置
11:水槽
12:第一隔離罩
13:第一噴嘴模組
14:第二裝卸台固定塊
15:第二裝卸台模組
16:第二噴嘴模組
17:第二隔離罩
18:第一裝卸台模組
19:第一裝卸台固定塊
20:固定架
Claims (5)
- 一種可撓性的拋光裝卸部件模組,其包含一個裝卸模組和兩個拋光模組,該裝卸模組居中,該兩個拋光模組位於其兩側,該裝卸模組在與該裝卸模組和該兩個拋光模組排列方向相垂直的方向上有兩個裝卸台模組,該兩個裝卸台模組的兩個裝卸位置分別對應該兩個拋光模組;其中,該裝卸模組包含固定架(20)、水槽(11)、第一裝卸台模組(18)、第二裝卸台模組(15)、第一裝卸台固定塊(19)、第二裝卸台固定塊(14)、第一隔離罩(12)、第二隔離罩(17),該第一裝卸台模組(18)對應第一裝卸位置(1),該第二裝卸台模組(15)對應第二裝卸位置(6),該水槽(11)和該第一裝卸台固定塊(19)、該第二裝卸台固定塊(14)固定安裝在該固定架(20)上,兩個隔離罩分別固定在對應的裝卸台固定台上,使該裝卸台模組下部與液體隔離,該第一裝卸台模組(18)、該第二裝卸台模組(15)分別固定在該第一裝卸台固定塊(19)和該第二裝卸台固定塊(14)上,對應該第一裝卸位置(1)和該第二裝卸位置(6),該裝卸模組的該兩個裝卸位置上分別設置有第一噴嘴模組(13)和第二噴嘴模組(16),該第一噴嘴模組(13)和該第二噴嘴模組(16)都固定在該固定架(20)上;該拋光模組包含拋光頭以及拋光轉軸,其中該拋光轉軸帶動該拋光頭旋轉至該裝卸模組對應的該裝卸位置,且該拋光轉軸鄰近對應的該裝卸位置。
- 如請求項1所述的拋光裝卸部件模組,其中該拋光模組還包 含固定平台及拋光墊,其中該拋光墊位於固定平台上。
- 如請求項1所述的拋光裝卸部件模組,其中該第一噴嘴模組(13)和該第二噴嘴模組(16)分別設置在該第一裝卸位置(1)和該第二裝卸位置(6)的邊緣。
- 如請求項2所述的拋光裝卸部件模組,其中該裝卸台模組可在垂直方向上上升和下降,與該拋光頭完成晶圓移轉。
- 一種如請求項1至4中之任意一項所述的拋光裝卸部件模組進行晶圓傳輸的方法,其包含以下步驟:S1:該第一裝卸台模組(18)在該第一裝卸位置(1)等待第一拋光頭(3)將完成第一階段拋光的晶圓由第一拋光頭轉軸旋轉至該第一裝卸位置(1);S2:拋光好的晶圓由該第一拋光頭轉軸(2)旋轉至該第一裝卸位置(1)時,該第一裝卸台模組(18)上升,裝載好已經完成第一階段拋光的晶圓;S3該第一拋光頭(3)轉回到第一拋光墊上方,機械手開始取走該第一裝卸台模組上的已經完成第一階段拋光的晶圓放到該第二裝卸位置上的該第二裝卸台模組(15),該第一拋光頭(3)轉回到該第一裝卸位置(1)開始清洗該第一拋光頭(3);S4:清洗完畢後,該第一拋光頭(3)轉回該第一拋光墊上,第二拋光頭(8)轉回到該第二裝卸位置(6),該第二裝卸台模組(15)上升,該第二拋光頭(8)取走完成第一階段拋光的晶圓,該第二拋光頭(8)轉回第二拋光墊上進行拋光,與此同時機械手將未拋光的晶圓放置在該第一裝卸位置的該第一裝卸台模組(18)上; S5:該第一拋光頭(3)旋轉至該第一裝卸位置(1)取走待拋光的晶圓然後開始拋光,當該第二拋光頭(8)拋光完成後,該第二拋光頭旋轉至該第二裝卸位置(6)將完成第二階段拋光的晶圓放置在該第二裝卸台模組(15)上,該第二拋光頭(8)旋轉回該第二拋光墊(9),機械手取走拋光好的晶圓;S6:該第二拋光頭(8)旋轉回該第二裝卸位置(6)開始清洗該第二拋光頭(8),清洗完畢的該第二拋光頭(8)轉回該第二拋光墊9上,該第一裝卸台模組(18)在該第一裝卸位置等待該第一拋光頭將完成第一階段拋光的晶圓由該第一拋光頭轉軸旋轉至該第一裝卸位置;S7:重複步驟2至6,直至全部晶圓拋光完畢。
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