一种晶圆抛光研磨系统及方法与流程

本发明涉及晶圆生产设备及其周边配套设施，特别是涉及一种晶圆抛光研磨系统及方法。

背景技术：

1、晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆，在晶圆的生产过程中，有一项工艺是对晶圆的双面进行抛光研磨，晶圆抛光研磨的技术众多，现代半导体工业中普遍采用的抛光研磨方法为化学-机械抛光研磨法(cmp)，利用化学机械研磨方式，将晶圆的蚀刻面平整化为纳米级平滑度，并兼顾硅片的翘曲度、平坦度等各项指标，避免硅片在高端用途中微影蚀刻制程中遭遇到问题，因此，晶圆抛光研磨是半导体加工工艺中的重要一环。

2、对于双面加工单元来讲，晶圆抛光研磨时需要将晶圆放入承载件的凹槽中，在现有技术中，这一工序由人工来完成，生产效率较低，操作人员劳动强度大，且易影响晶圆品质。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种晶圆抛光研磨系统及方法，以解决上述现有技术存在的问题，提高晶圆抛光研磨加工效率，保证晶圆加工品质，同时降低操作人员劳动强度。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种晶圆抛光研磨系统，包括机架和设置于所述机架上的：

4、上料单元，所述上料单元能够存储多片叠放的晶圆；

5、中转单元，所述中转单元能够承载并对单片的晶圆进行定位；

6、加工单元，所述加工单元能够对晶圆进行抛光研磨；

7、拾取单元，所述拾取单元包括机械臂和机械手，所述机械臂设置于所述机架上，所述机械手与所述机械臂相连，所述机械臂能够带动所述机械手在空间内移动；所述机械手包括第一拾取部和第二拾取部，所述第一拾取部为扁平结构，以拾取所述上料单元存储的晶圆，所述第一拾取部还能够拾取所述中转单元中待定位的晶圆；所述第二拾取部包括多个拾取头，以拾取所述中转单元定位后的晶圆，并将拾取的多片晶圆放入所述加工单元的加工位，在晶圆加工结束后，所述第二拾取部还能够将加工后的晶圆取出。

8、优选地，所述第一拾取部包括外夹持板和内夹持板，所述外夹持板以及所述内夹持板均具有与晶圆相适配的夹持槽，且所述外夹持板以及所述内夹持板的所述夹持槽相对设置，所述内夹持板可滑动地与所述外夹持板相连，所述内夹持板连接有夹持驱动器，所述外夹持板为v形板且开口方向朝向远离所述内夹持板的一侧。

9、优选地，所述第一拾取部为y形板状结构，所述第一拾取部设置有多个吸附元件，以吸附晶圆，所述吸附元件与外部吸附驱动器相连通。

10、优选地，所述第二拾取部包括安装基板，所述安装基板以及所述第一拾取部均与所述机械臂相连，所述拾取头与所述安装基板相连，所述拾取头上设置有多个吸盘，所述吸盘与外部吸附驱动器相连通，所述安装基板与所述拾取头连接的一端倾斜设置。

11、优选地，所述安装基板为星型结构，所述安装基板包括多个支板，所述拾取头与所述支板相连且二者一一对应。

12、优选地，所述中转单元包括定位机构，所述定位机构设置于所述机架上，所述定位机构包括翻转工位、定位工位以及存储工位，所述翻转工位能够固定并带动晶圆翻转；

13、所述定位工位的数量为多个，每一所述定位工位均包括呈圆周状均布的定位销，所述定位工位上还设置有检测传感器，以检测所述定位工位上是否承载有晶圆以及晶圆是否倾斜、偏移，所述第二拾取部能够拾取所述定位工位上的晶圆；

14、所述存储工位设置于所述定位工位的下方且二者一一对应，所述存储工位用于存储待定位的晶圆，所述第一拾取部能够拾取所述存储工位上的晶圆。

15、优选地，所述中转单元还包括缓存机构，所述缓存机构包括缓存座、运动机构和缓存台，所述缓存座设置于所述机架上，所述缓存台利用所述运动机构与所述缓存座相连，所述运动机构能够带动所述缓存台在三维空间内运动；

16、所述缓存台具有缓存工位，所述缓存工位包括缓存叉臂和缓存定位块，所述缓存叉臂为扁平状结构，所述缓存定位块可滑动地与所述缓存叉臂相连，所述缓存定位块连接有缓存驱动器，所述缓存叉臂以及所述缓存定位块均具有与晶圆相适配的缓存定位槽，所述缓存定位槽为u形，所述缓存叉臂以及所述缓存定位块的所述缓存定位槽的开口相对设置，多个所述缓存定位槽相配合能够固定晶圆，所述缓存工位与所述存储工位一一对应，以使所述缓存台固定所述存储工位的晶圆并带动晶圆移动至所述定位工位上。

17、优选地，所述的晶圆抛光研磨系统，还包括下料单元和下料对接单元，所述下料单元能够将所述加工单元中加工后的晶圆取出，并转移至所述下料对接单元；

18、所述下料对接单元包括缓存水槽和下料水槽，所述缓存水槽靠近所述加工单元设置，所述下料单元能够将所述加工单元内的晶圆取出并输送至所述缓存水槽内，所述下料单元还能够将所述缓存水槽内的晶圆转移至所述下料水槽内，所述下料水槽能够被输送至后续加工工序。

19、优选地，所述的晶圆抛光研磨系统，还包括控制单元，所述上料单元、所述中转单元、所述加工单元以及所述拾取单元均与所述控制单元通信连接；

20、所述加工单元还包括视觉定位机构，所述视觉定位机构能够采集所述加工位的位置信息。

21、本发明还提供一种晶圆抛光研磨方法，利用上述的晶圆抛光研磨系统，所述拾取单元的所述第一拾取部由所述上料单元拾取晶圆，所述机械臂带动所述机械手运动，以将晶圆放置于所述中转单元；

22、所述中转单元对晶圆进行定位，所述第二拾取部的多个所述拾取头拾取所述中转单元定位后的多片晶圆，所述机械臂带动所述机械手运动，以将晶圆转移至所述加工单元的加工位；

23、所述加工单元对晶圆进行抛光研磨加工。

24、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本发明的晶圆抛光研磨系统，包括机架和设置于机架上的上料单元、中转单元、加工单元、拾取单元，上料单元能够存储多片叠放的晶圆；中转单元能够承载并对单片的晶圆进行定位；加工单元能够对晶圆进行抛光研磨；拾取单元包括机械臂和机械手，机械臂设置于机架上，机械手与机械臂相连，机械臂能够带动机械手在空间内移动；机械手包括第一拾取部和第二拾取部，第一拾取部为扁平结构，以拾取上料单元存储的晶圆，第一拾取部还能够拾取中转单元中待定位的晶圆；第二拾取部包括多个拾取头，以拾取中转单元定位后的晶圆，并将拾取的多片晶圆放入加工单元的加工位，在晶圆加工结束后，第二拾取部还能够将加工后的晶圆取出。

25、本发明的晶圆抛光研磨系统，工作时，拾取单元的第一拾取部由上料单元拾取晶圆，机械臂带动机械手运动，以将晶圆放置于中转单元；中转单元对晶圆进行定位，第二拾取部的多个拾取头拾取中转单元定位后的多片晶圆，机械臂带动机械手运动，以将晶圆转移至加工单元的加工位；加工单元对晶圆进行抛光研磨加工。本发明的机械手包括第一拾取部和第二拾取部，从而使机械手能够拾取上料单元和中转单元的晶圆，提高拾取效率，且第二拾取部包括多个拾取头，可同时拾取多个晶圆，并与机械臂相配合将晶圆转移至加工单元的加工位，以实现加工单元多个加工位的同时供料，提高生产效率，且采用机械臂和机械手的组合拾取物料，有效避免了晶圆损伤，提升了晶圆品质。

26、本发明还提供一种晶圆抛光研磨方法，利用上述的晶圆抛光研磨系统，在提高生产效率的同时，保证晶圆加工质量，降低操作人员劳动负担。

技术特征：

1.一种晶圆抛光研磨系统，其特征在于，包括机架和设置于所述机架上的：

2.根据权利要求1所述的晶圆抛光研磨系统，其特征在于：所述第一拾取部包括外夹持板和内夹持板，所述外夹持板以及所述内夹持板均具有与晶圆相适配的夹持槽，且所述外夹持板以及所述内夹持板的所述夹持槽相对设置，所述内夹持板可滑动地与所述外夹持板相连，所述内夹持板连接有夹持驱动器，所述外夹持板为v形板且开口方向朝向远离所述内夹持板的一侧。

3.根据权利要求1所述的晶圆抛光研磨系统，其特征在于：所述第一拾取部为y形板状结构，所述第一拾取部设置有多个吸附元件，以吸附晶圆，所述吸附元件与外部吸附驱动器相连通。

4.根据权利要求2或3所述的晶圆抛光研磨系统，其特征在于：所述第二拾取部包括安装基板，所述安装基板以及所述第一拾取部均与所述机械臂相连，所述拾取头与所述安装基板相连，所述拾取头上设置有多个吸盘，所述吸盘与外部吸附驱动器相连通，所述安装基板与所述拾取头连接的一端倾斜设置。

5.根据权利要求4所述的晶圆抛光研磨系统，其特征在于：所述安装基板为星型结构，所述安装基板包括多个支板，所述拾取头与所述支板相连且二者一一对应。

6.根据权利要求1所述的晶圆抛光研磨系统，其特征在于：所述中转单元包括定位机构，所述定位机构设置于所述机架上，所述定位机构包括翻转工位、定位工位以及存储工位，所述翻转工位能够固定并带动晶圆翻转；

7.根据权利要求6所述的晶圆抛光研磨系统，其特征在于：所述中转单元还包括缓存机构，所述缓存机构包括缓存座、运动机构和缓存台，所述缓存座设置于所述机架上，所述缓存台利用所述运动机构与所述缓存座相连，所述运动机构能够带动所述缓存台在三维空间内运动；

8.根据权利要求1所述的晶圆抛光研磨系统，其特征在于：还包括下料单元和下料对接单元，所述下料单元能够将所述加工单元中加工后的晶圆取出，并转移至所述下料对接单元；

9.根据权利要求1所述的晶圆抛光研磨系统，其特征在于：还包括控制单元，所述上料单元、所述中转单元、所述加工单元以及所述拾取单元均与所述控制单元通信连接；

10.一种晶圆抛光研磨方法，其特征在于：利用权利要求1-9任一项所述的晶圆抛光研磨系统，所述拾取单元的所述第一拾取部由所述上料单元拾取晶圆，所述机械臂带动所述机械手运动，以将晶圆放置于所述中转单元；

技术总结
本发明公开了一种晶圆抛光研磨系统，包括机架和设置于机架上的上料单元、中转单元、加工单元、拾取单元，拾取单元的第一拾取部由上料单元拾取晶圆，机械臂带动机械手运动，以将晶圆放置于中转单元；中转单元对晶圆进行定位，第二拾取部的多个拾取头拾取中转单元定位后的多片晶圆，机械臂带动机械手运动，以将晶圆转移至加工单元的加工位；加工单元对晶圆进行抛光研磨加工。本发明的机械手能够拾取上料单元和中转单元的晶圆，且第二拾取部包括多个拾取头，可同时拾取多个晶圆，提高生产效率，提升了晶圆品质。本发明还提供一种晶圆抛光研磨方法，利用上述的晶圆抛光研磨系统，在提高生产效率的同时，保证晶圆加工质量，降低操作人员劳动负担。

技术研发人员：请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名
受保护的技术使用者：北京日扬弘创智能装备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5