[发明专利]一种用于CMP清洗单元搬运晶圆的机械手及方法有效

申请号：	202110249046.7	申请日：	2021-03-08
公开（公告）号：	CN112614802B	公开（公告）日：	2021-07-06
发明（设计）人：	沈凌寒;周智鹏;张志军	申请（专利权）人：	杭州众硅电子科技有限公司
主分类号：	H01L21/677	分类号：	H01L21/677
代理公司：	北京集佳知识产权代理有限公司 11227	代理人：	牛亭亭
地址：	311305 浙江省杭州***	国省代码：	浙江;33
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摘要：
搜索关键词：	一种用于 cmp 清洗单元搬运机械手方法
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【说明书】：

本发明公开一种用于CMP清洗单元搬运晶圆的机械手及方法，包括布置于清洗单元的上方或下方的X轴滑轨、至少一个Z轴滑轨、设置于Z轴滑轨的滑块上的搬取装置，Z轴滑轨设置于X轴滑轨的滑块上做水平方向移动，搬取装置带有旋转功能以实现将晶圆放置到清洗单元的旋转甩干机构上，通过X轴滑轨滑块带动Z轴滑轨水平移动，Z轴滑轨滑块带动搬运装置在垂直方向移动，使Z轴滑轨滑块上的搬取装置将晶圆在清洗单元的清洗机构进行搬运，并通过搬运装置的旋转功能对晶圆进行翻转，将晶圆放置到甩干机构，相比于现有技术当中直接通过机械手抓取晶圆进行搬运和翻转的方式，具有更高的搬运稳定性。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种用于CMP清洗单元搬运晶圆的机械手及方法。

背景技术

在晶圆化学机械平坦化设备对晶圆的清洗工艺中，目前主流的清洗方法为槽式清洗，研磨处理完成的晶圆会被竖直地放到一个或者多个装有化学品的槽内，同时配合超声波清洗、刷洗等工艺进行清洗，最后一道工序通常为干燥工艺，通常使用水平旋转的方式将晶圆甩干，因此需要设计一种用于搬运晶圆在各个工序内传送的机械手。

现有机械手包含两个拾取装置，在超声波清洗、刷洗等工艺中通过晶圆拾取装置交替循环作业拾取晶圆，两个拾取装置都参与各个清洗槽内晶圆的拾取和放入工作，但是，传统的机械手只有X轴和Z轴两个方向上的自由度，被抓取的晶圆不能够做翻转运动，所以对清洗工艺中的晶圆摆放位置有要求，必须在同一个角度，晶圆夹取动作一般由装在拾取装置顶端的开闭机构来完成，此开闭机构的运动在晶圆的上方，运动产生的颗粒污染有掉落到晶圆上，影响晶圆清洗工艺效果的风险，且每次开闭动作必然会导致拾取装置的轻微抖动，可能会使夹取动作失败，传统晶圆拾取装置交替循环作业的工作方式，将导致2个机械手都残留清洗液或杂质，在进入甩干区域之前，晶圆的洁净程度将受到影响。

因此，如何保证晶圆清洗工艺工程中抓取晶圆的稳定性以及高效性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于CMP清洗单元搬运晶圆的机械手及方法，通过设计旋转机构，并通过移动轴的运动来取放晶圆，增加了晶圆抓取过程的稳定性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于CMP清洗单元搬运晶圆的机械手，包括X轴滑轨、Z轴滑轨、旋转机构、拾取装置和抓持装置， Z轴滑轨设置于所述X轴滑轨的滑块上，所述旋转机构设置于所述Z轴滑轨的滑块上，且所述拾取装置设置于所述旋转机构上，所述抓持装置设置于所述Z轴滑轨的滑块上。

优选地，靠近所述旋转甩干机构一侧的Z轴滑轨的滑块上设置有旋转机构，所述搬取装置与所述旋转机构连接。

优选地，至少一个所述Z轴滑轨与对应的X轴滑轨的滑块独立设置或共享设置。

优选地，所述搬取装置包括拾取装置和/或抓持装置。

优选地，所述拾取装置上设有大弧面、小弧面和沟槽，所述大弧面的直径大于晶圆的直径，所述小弧面的直径小于晶圆的直径，所述沟槽用于装夹晶圆，所述沟槽的深度大于晶圆的厚度。

优选地，所述沟槽周向上设有弧形开口。

优选地，所述拾取装置的开口两侧均设有曲面。

优选地，所述曲面上设有角度向外张开的斜口。

优选地，所述曲面上方还设有弧形缺口。