[发明专利]一种晶圆传输机械手

说明书

本发明公开了一种晶圆传输机械手及其晶圆翻转方法，该晶圆传输机械手包括：横向传输轴，仅位于所述清洗单元的一侧；横向传输拖板，设置在所述横向传输轴上，并能够沿所述横向传输轴做横向运动；第一垂直升降轴，设置在所述横向传输拖板上，并能够在所述横向传输拖板上做竖直运动；旋转台，设置在所述第一垂直升降轴上；第一卡爪夹持臂，与所述旋转台相连，并由所述旋转台驱动做旋转运动。本发明可以满足晶圆在水平和竖直两种状态的自由转换；横向传输拖板不会运行到干燥单元的正上方，从而排除在干燥工艺中将晶圆传输机械手运动部件上的杂质颗粒散落到晶圆上的可能性。

此申请为申请号为2019108427084，名称为《一种晶圆传输机械手及其晶圆翻转方法》的分案申请

技术领域

本发明涉及半导体集成电路芯片制造的设备领域，具体涉及一种晶圆传输机械手。

背景技术

随着半导体产业的迅速发展，集成电路特征尺寸不断趋于微细化，半导体晶片不断地朝小体积、高电路密集度、快速、低耗电方向发展，集成电路现已进入超大规模集成电路(Ultra-Large-scale integration，ULSI)亚微米级的技术阶段。伴随着硅晶片直径的逐渐增大，元件内刻线宽度逐步缩小，金属层数的增多，因此半导体薄膜表面的高平坦化对器件的高性能、低成本、高成品率有着重要的影响，这导致对硅晶片表面的平整度要求将日趋严格。

目前，作为唯一能获得全局平面化效果的平整化技术化学机械抛光技术，化学机械平坦化(Chemical Mechanical Planarization，CMP)已经发展成集在线量测、在线终点检测、清洗等技术于一体的化学机械抛光技术，是集成电路向微细化、多层化、薄型化、平坦化工艺发展的产物。在晶圆进行CMP 加工后，会在晶圆表面残留加工的移除物和抛光液，为了及时去除晶圆表面的污染物，CMP设备需要搭配清洗设备使用。在干燥晶圆的工艺中，一个基本要求就是使晶圆干燥，并且杜绝原来附着在溶液中的任何颗粒重新附着至晶圆的可能。

为了使整个清洗模块达到较好的清洗效果，可以采用干燥单元是水平放置而其他几个清洗单元均是竖直放置的配置。在此种配置下，为了使晶圆从竖直状态转换成水平状态，晶圆传输机械手需提供翻转功能以配合完成这一工作。现有的清洗机械手中，一些是卡爪夹持臂未有旋转功能，只能有Z轴上下运动的单个自由度，通过晶圆卡爪端实现晶圆的翻转。但是此种实现方法需将机械手整体移动到干燥设备上方，卡爪夹持臂才能将已经经晶圆卡爪翻转的晶圆置入干燥设备中，这种晶圆传输机械手整体位于干燥设备上方的置入过程，较易给最后道干燥工艺引入杂质颗粒，降低晶圆的洁净度。且晶圆传输机械手的横向行程贯穿整个清洗模块，长行程传输对传输效率也有一定的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种晶圆传输机械手及其晶圆翻转方法，以通过实现晶圆在水平和竖直两种状态的转换来满足化学机械平坦化的工艺要求，并排除在干燥工艺中将晶圆传输机械手运动部件上的杂质颗粒散落到晶圆上的可能性。

为达到上述目的，本发明提供了一种晶圆传输机械手，用于化学机械平坦化设备的清洗模块中的晶圆传输，以将晶圆以竖直状态在清洗模块的清洗单元中完成清洗后取出，再通过翻转后以水平状态置入清洗模块的干燥单元，其包括：

横向传输轴，仅位于所述清洗单元的一侧；

横向传输拖板，设置在所述横向传输轴上，并能够沿所述横向传输轴做横向运动；

第一垂直升降轴，设置在所述横向传输拖板上，并能够在所述横向传输拖板上做竖直运动；

旋转台，设置在所述第一垂直升降轴上；

第一卡爪夹持臂，与所述旋转台相连，并由所述旋转台驱动做旋转运动，用于对晶圆进行取放。

上述的晶圆传输机械手，其中，所述清洗单元和所述干燥单元安装有可开关的门，用于所述晶圆传输机械手对晶圆进行取放时的自动打开或关闭。