用于半导体处理设备的传输装置以及半导体处理设备的制作方法

1.本实用新型涉及半导体制造领域，并且更具体而言涉及一种多层式湿化学处理设备。


背景技术：

2.传统的用于半导体晶圆的湿化学处理设备通常由单层的链式清洗机形成，其处理效率即单位时间内的处理吞吐量较低，不能满足如今的高效率需求。
3.而根据行业技术发展要求，尤其湿法清洗设备的要求，越来越多化学药液需要组合运用，如何进行半导体设备布局满足不同客户需求成为需要解决的问题。而在传统设计之中，同一时刻，一套传输系统(通常为机器人系统)只能处理一个工艺腔体。虽然这么设计符合了传输系统的工艺要求，例如在洁净度/工艺前后片分离处理/正反双面工艺处理等方面，但是无法应对工艺处理时间较短的应用。此外，传统的湿法设备集成了多个工艺腔体的叠加，需要传输机器人具有更高的吞吐量，如何提高设备在处理晶圆时的吞吐量成为需要解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷中的至少一方面，即至少能够提高设备在处理晶圆时的吞吐量。针对该技术问题，本实用新型基于半导体湿法设备多化学药液组合以及多工艺腔体要求而开发出一种模块化半导体设备系统。依据本实用新型的模块化半导体设备系统采用模块化设计，保证了多化学药液组合。与此同时，采用具有升降装置的传输装置，其能够满足多层工艺腔体的叠加需求，保证设备系统能够实现晶圆处理的更高吞吐量。
5.具体而言，本实用新型提出了用于半导体处理设备的传输装置，所述半导体处理设备包括至少两层处于不同高度的工艺腔体，所述传输装置包括：
6.主体；
7.至少一个第一机械臂，所述第一机械臂被构造在所述主体上并且用于存取未经处理的晶圆；
8.至少一个第二机械臂，所述第二机械臂被构造在所述主体上并且用于存取经处理的晶圆，其中，所述第一机械臂和所述第二机械臂采用上下叠置的布局；以及
9.升降装置，所述升降装置被构造用于调节所述第一机械臂和所述第二机械臂在所述主体的纵向方向上的位置。
10.在依据本实用新型的传输装置之中，由于设置了被构造用于调节所述第一机械臂和所述第二机械臂在所述主体的纵向方向上的位置的升降装置，从而能够适配所述半导体处理设备所包括的至少两层处于不同高度的工艺腔体，进而能够提高依据本实用新型的传输装置能够实现晶圆处理的更高吞吐量。
11.在根据本实用新型的一个示例性的实施例之中，所述第一机械臂和所述第二机械
臂能够相互独立地进行运动。以这样的方式使得所述第一机械臂和所述第二机械臂不必同时对准同一方向的工艺腔体，而是能够独立地进行运动控制，例如第一机械臂对准第一方向的工艺腔体，与此同时，第二机械臂能够对准与第一方向不同的第二方向的工艺腔体，进而能够提高依据本实用新型的传输装置能够实现晶圆处理的更高吞吐量。
12.优选地，在根据本实用新型的一个示例性的实施例之中，所述第一机械臂和所述第二机械臂被构造为能够围绕所述主体做旋转运动，以对准相应的工艺腔体。更为优选地，在根据本实用新型的一个示例性的实施例之中，所述传输装置包括两个第一机械臂和两个第二机械臂，进而能够提高依据本实用新型的传输装置能够实现晶圆处理的更高吞吐量。进一步优选地，在根据本实用新型的一个示例性的实施例之中，所述传输装置包括四个第一机械臂和四个第二机械臂，进而能够进一步提高依据本实用新型的传输装置能够实现晶圆处理的更高吞吐量。
13.优选地，在根据本实用新型的一个示例性的实施例之中，所述第一机械臂和所述第二机械臂被构造为能够相较于所述主体的径向进行伸缩运动。更为优选地，在根据本实用新型的一个示例性的实施例之中，所述第一机械臂和所述第二机械臂被构造为能够相较于所述主体的径向进行翻转运动。
14.此外，本实用新型的第二方面提供了一种半导体处理设备，所述半导体处理设备包括：前端模块，所述前端模块被构造用于储存未经清洗的晶圆以及经清洗的晶圆；至少两层处于不同高度的工艺腔体；以及根据本实用新型的第一方面所提出的传输装置。
15.优选地，在根据本实用新型的一个示例性的实施例之中，所述工艺腔体被构造在所述主体的周围。更为优选地，在根据本实用新型的一个示例性的实施例之中，所述半导体处理设备还包括：晶圆暂存装置，所述晶圆暂存装置被构造用于在所述前端模块和所述传输装置之间暂时存储未经清洗的晶圆以及经清洗的晶圆。
16.综上所述，在依据本实用新型所提出的用于半导体处理设备的传输装置之中，由于设置了被构造用于调节所述第一机械臂和所述第二机械臂在所述主体的纵向方向上的位置的升降装置，从而能够适配所述半导体处理设备所包括的至少两层处于不同高度的工艺腔体，进而能够提高依据本实用新型的传输装置能够实现晶圆处理的更高吞吐量。
附图说明
17.结合附图并参考以下详细说明，本公开的各实施例的特征、优点及其他方面将变得更加明显，在此以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施例，在附图中：
18.图1示出了依据本实用新型的用于半导体处理设备的传输装置100的侧视图；以及
19.图2示出了依据本实用新型的半导体处理设备200的俯视图。
具体实施方式
20.下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作出进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本实用新型实施方式的说明旨在对本实用新型的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本实用新型的一种限制。
21.本文所使用的术语“包括”、“包含”及类似术语应该被理解为是开放性的术语，即“包括/包含但不限于”，表示还可以包括其他内容。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”，等等。
22.如前所述，现有技术中的传输系统(通常为机器人系统)只能处理一个工艺腔体。虽然这么设计符合了传输系统的工艺要求，例如在洁净度/工艺前后片分离处理/正反双面工艺处理等方面，但是无法应对工艺处理时间较短的应用。
23.针对上述问题，本实用新型基于半导体湿法设备多化学药液组合以及多工艺腔体要求而开发出一种模块化半导体设备系统。与此同时，采用具有升降装置的传输装置，其能够满足多层工艺腔体的叠加需求，保证设备系统能够实现晶圆处理的更高吞吐量。概括性地讲，本实用新型提出了用于半导体处理设备的传输装置，所述半导体处理设备包括至少两层处于不同高度的工艺腔体，所述传输装置包括：主体；至少一个第一机械臂，所述第一机械臂被构造在所述主体上并且用于存取未经处理的晶圆；至少一个第二机械臂，所述第二机械臂被构造在所述主体上并且用于存取经处理的晶圆，其中，所述第一机械臂和所述第二机械臂采用上下叠置的布局；以及升降装置，所述升降装置被构造用于调节所述第一机械臂和所述第二机械臂在所述主体的纵向方向上的位置。在依据本实用新型的传输装置之中，由于设置了被构造用于调节所述第一机械臂和所述第二机械臂在所述主体的纵向方向上的位置的升降装置，从而能够适配所述半导体处理设备所包括的至少两层处于不同高度的工艺腔体，进而能够提高依据本实用新型的传输装置能够实现晶圆处理的更高吞吐量。
24.以下结合附图1至附图2来描述依据本实用新型的用于半导体处理设备的传输装置100以及相应的半导体处理设备200。
25.从图1至图2可以看出，依据本实用新型的用于半导体处理设备的传输装置100可以包括晶圆存储盒，其既可以作为用于半导体处理设备的传输装置100的一部分，也可以作为一个附件附加至依据本实用新型的用于半导体处理设备的传输装置100之上。在晶圆未清洗之前，这些脏的晶圆都是存储在晶圆存储盒之中的。然后开始依据本实用新型的用于半导体处理设备的传输装置100的运作，此时，脏的晶圆会从晶圆存储盒传输至第一晶圆暂存区域134，例如一次传输16片晶圆。此时，第一晶圆暂存区域134例如具有16个卡槽。而所述传输装置100还包括例如一个主体150；至少一个第一机械臂120，所述第一机械臂120被构造在所述主体150上并且用于例如从第一晶圆暂存区域134存取未经处理的晶圆。此外，依据本实用新型的传输装置100还包括至少一个第二机械臂110，所述第二机械臂110也被构造在所述主体150上并且用于例如从工艺腔体中存取经处理的晶圆然后存放到第二晶圆暂存区域132处。在此，第二晶圆暂存区域132例如也可以具有16个卡槽。
26.在此，所述第一机械臂120和所述第二机械臂110采用上下叠置的布局。为了能够满足多层布局并同时挺高吞吐量或者效率，依据本实用新型的传输装置100还包括一个升降装置，其例如包括第一升降部件144和第二升降部件142，所述升降装置(具体而言是指其第一升降部件144和第二升降部件142)被构造用于调节所述第一机械臂120和所述第二机械臂110在所述主体150的纵向方向上的位置，即高低程度。具体而言，所述第一机械臂120例如能够对准晶圆暂存区域的脏片区域，然后移动对准相应的工艺腔体，在对准了相应的工艺腔体之时可能也需要第一升降部件144的动作。相应地，所述第二机械臂110例如能够
移动对准相应的工艺腔体，在对准了相应的工艺腔体之时可能也需要第二升降部件142的动作。在抓取了相应的干净的晶圆之后，所述第二机械臂110需要对准晶圆暂存区域的净片区域，在对准了相应的晶圆暂存区域的净片区域之时可能也需要第二升降部件142的动作。
27.概括而言，在依据本实用新型的传输装置100之中，由于设置了被构造用于调节所述第一机械臂120和所述第二机械臂110在所述主体150的纵向方向上的位置的升降装置(具体而言是指其第一升降部件144和第二升降部件142)，从而能够适配所述半导体处理设备所包括的至少两层处于不同高度的工艺腔体，进而能够提高依据本实用新型的传输装置100能够实现晶圆处理的更高吞吐量。
28.更为具体而言，第一升降部件144和第二升降部件142能够根据工艺腔体的不同的高度而调节至对应的高度，从而能够例如使得第一机械臂120处理将脏的未经清洗的晶圆从第一晶圆暂存区域134移入工艺腔体之中的同时所述第二机械臂110能够将经清洗的晶圆从相应的工艺腔体移至第二晶圆暂存区域132，这实现了未经清洗的晶圆和经过清洗的晶圆的同步处理，进而提高依据本实用新型的传输装置100能够实现晶圆处理的更高吞吐量。
29.为了能够进一步提高依据本实用新型的传输装置100能够实现晶圆处理的更高吞吐量，在依据本实用新型的传输装置100之中，所述第一机械臂120和所述第二机械臂110能够相互独立地进行运动。以这样的方式使得所述第一机械臂120和所述第二机械臂110不必同时对准同一方向的工艺腔体，而是能够独立地进行运动控制，例如第一机械臂120对准第一方向的工艺腔体，与此同时，第二机械臂110能够对准与第一方向不同的第二方向的工艺腔体，进而能够提高依据本实用新型的传输装置100能够实现晶圆处理的更高吞吐量。
30.为了能够适配不同方向处的工艺腔体的位置，所述第一机械臂120和所述第二机械臂110被构造为能够围绕所述主体150做旋转运动，以对准相应的工艺腔体。更为优选地，在根据本实用新型的一个示例性的实施例之中，所述传输装置100包括两个第一机械臂120和两个第二机械臂110，从而能够一次抓取两倍的未经清洗的晶圆，也能够一次抓取两倍的经过清洗的晶圆，进而能够提高依据本实用新型的传输装置100能够实现晶圆处理的更高吞吐量。进一步优选地，在根据本实用新型的一个示例性的实施例之中，所述传输装置100包括四个第一机械臂120和四个第二机械臂110，从而能够一次抓取四倍的未经清洗的晶圆，也能够一次抓取四倍的经过清洗的晶圆，进而能够进一步提高依据本实用新型的传输装置能够实现晶圆处理的更高吞吐量。
31.为了能够更为高效地进行晶圆的传输，优选地，在根据本实用新型的一个示例性的实施例之中，所述第一机械臂120和所述第二机械臂110被构造为能够相较于所述主体150的径向进行伸缩运动。例如，为了抓取未经清洗的晶圆，所述第一机械臂120需要能够向前伸长。而在抓取了未经清洗的晶圆之后，所述第一机械臂120需要能够向后收缩。同理，为了抓取经清洗的晶圆，所述第二机械臂110需要能够向前伸长。而在抓取了经清洗的晶圆之后，所述第二机械臂110需要能够向后收缩。
32.更为优选地，在根据本实用新型的一个示例性的实施例之中，所述第一机械臂120和所述第二机械臂110被构造为能够相较于所述主体150的径向进行翻转运动。例如，为了抓取未经清洗的晶圆，所述第一机械臂120需要能够水平放置；而在抓取了未经清洗的晶圆之后，所述第一机械臂120需要能够翻转，进而将未经清洗的晶圆放置进入对应的工艺腔体
之中。同理，为了抓取经清洗的晶圆，所述第二机械臂110需要能够竖直设置。而在抓取了经清洗的晶圆之后，所述第二机械臂110需要能够翻转，进而将经清洗的晶圆放置进入对应的第二晶圆暂存区域132之中。
33.在此，依据本实用新型的半导体处理设备例如能够被构造为用于清洗晶圆的设备，例如能够包括多层式湿化学处理设备，其包括的位于下层的清洗单元和位于上层的清洗单元，这些清洗单元能够以上下叠置的方式进行布置，这一方面提高了清洗效率另一方面也减小了湿化学处理设备的占用面积，降低场地成本。在此，所述多层式湿化学处理设备例如能够是一种应用于太阳能行业的多层链式湿化学处理设备，包括但不限于水平酸刻蚀机(抛光、制绒)，碱刻蚀机(抛光、制绒)，链式水平电化学刻蚀机，链式单面双面清洗机，链式水平电镀机，光诱导电镀机，化学镀设备等湿化学处理设备。
34.此外，上述的传输装置能够作为半导体处理设备的一部分，也就是说，本实用新型还提供了一种半导体处理设备。图2示出了依据本实用新型的半导体处理设备200的俯视图。从图2之中可以看出，所述半导体处理设备200包括：前端模块efem，所述前端模块efem被构造用于储存未经清洗的晶圆以及经清洗的晶圆；至少两层处于不同高度的工艺腔体(ch-xu/d，其中，x代表工艺腔体的编号)；以及根据本实用新型的第一方面所提出的传输装置100。
35.如前所述，在根据本实用新型的一个示例性的实施例之中，所述工艺腔体(ch-xu/d，其中，x代表工艺腔体的编号)被构造在所述主体150的周围。更为优选地，在根据本实用新型的一个示例性的实施例之中，所述半导体处理设备200还包括：晶圆暂存装置buffer，所述晶圆暂存装置buffer被构造用于在所述前端模块efem和所述传输装置100之间暂时存储未经清洗的晶圆以及经清洗的晶圆。从图2之中可以看出，所述传输装置100包括八个第一机械臂120和八个第二机械臂110。此时，这八个第一机械臂120能够和两个晶圆暂存装置buffer-01c/d和buffer-02c/d进行配合，每次例如取两片未经清洗的晶圆，然后经过旋转再取两片未经清洗的晶圆，直至去了八片片未经清洗的晶圆，然后经过旋转对准八个工艺腔体ch-1u/d、ch-2u/d、ch-3u/d、ch-4u/d、ch-5u/d、ch-6u/d、ch-7u/d以及ch-8u/d，并将未经清洗的晶圆送入对应的工艺腔体之中，此时也能够例如通过旋转运动将晶圆竖立起来，以便进行清洗。当有晶圆清洗完毕之后，则能够借助于第二机械臂110对其进行抓取并送入相应的晶圆暂存装置buffer-01c/d或buffer-02c/d之中，进而能够进一步提高依据本实用新型的传输装置100能够实现晶圆处理的更高吞吐量。
36.综上所述，在依据本实用新型所提出的用于半导体处理设备200的传输装置100之中，由于设置了被构造用于调节所述第一机械臂120和所述第二机械臂110在所述主体150的纵向方向上的位置的升降装置144和142，从而能够适配所述半导体处理设备200所包括的至少两层处于不同高度的工艺腔体(ch-xu/d，其中，x代表工艺腔体的编号)，进而能够提高依据本实用新型的传输装置100能够实现晶圆处理的更高吞吐量。
37.以上仅为本公开的实施例可选实施例，并不用于限制本公开的实施例，对于本领域的技术人员来说，本公开的实施例可以有各种更改和变化。凡在本公开的实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等效替换、改进等，均应包含在本公开的实施例的保护范围之内。
38.虽然已经参考若干具体实施例描述了本公开的实施例，但是应该理解，本公开的
实施例并不限于所公开的具体实施例。本公开的实施例旨在涵盖在所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。所附权利要求的范围符合最宽泛的解释，从而包含所有这样的修改及等同结构和功能。

技术特征：
1.一种用于半导体处理设备的传输装置，所述半导体处理设备包括至少两层处于不同高度的工艺腔体，其特征在于，所述传输装置包括：主体；至少一个第一机械臂，所述第一机械臂被构造在所述主体上并且用于存取未经处理的晶圆；至少一个第二机械臂，所述第二机械臂被构造在所述主体上并且用于存取经处理的晶圆，其中，所述第一机械臂和所述第二机械臂采用上下叠置的布局；以及升降装置，所述升降装置被构造用于调节所述第一机械臂和所述第二机械臂在所述主体的纵向方向上的位置。2.根据权利要求1所述的传输装置，其特征在于，所述第一机械臂和所述第二机械臂能够相互独立地进行运动。3.根据权利要求1或2所述的传输装置，其特征在于，所述第一机械臂和所述第二机械臂被构造为能够围绕所述主体做旋转运动，以对准相应的工艺腔体。4.根据权利要求1或2所述的传输装置，其特征在于，所述传输装置包括两个第一机械臂和两个第二机械臂。5.根据权利要求1或2所述的传输装置，其特征在于，所述传输装置包括四个第一机械臂和四个第二机械臂。6.根据权利要求1或2所述的传输装置，其特征在于，所述第一机械臂和所述第二机械臂被构造为能够相较于所述主体的径向进行伸缩运动。7.根据权利要求1或2所述的传输装置，其特征在于，所述第一机械臂和所述第二机械臂被构造为能够相较于所述主体的径向进行翻转运动。8.一种半导体处理设备，其特征在于，所述半导体处理设备包括：前端模块，所述前端模块被构造用于储存未经清洗的晶圆以及经清洗的晶圆；至少两层处于不同高度的工艺腔体；以及根据权利要求1至7中任一项所述的传输装置。9.根据权利要求8所述的半导体处理设备，其特征在于，所述工艺腔体被构造在所述主体的周围。10.根据权利要求8所述的半导体处理设备，其特征在于，所述半导体处理设备还包括：晶圆暂存装置，所述晶圆暂存装置被构造用于在所述前端模块和所述传输装置之间暂时存储未经清洗的晶圆以及经清洗的晶圆。

技术总结
本实用新型公开了用于半导体处理设备的传输装置，所述半导体处理设备包括至少两层处于不同高度的工艺腔体，所述传输装置包括：主体；至少一个第一机械臂，所述第一机械臂被构造在所述主体上并且用于存取未经处理的晶圆；至少一个第二机械臂，所述第二机械臂被构造在所述主体上并且用于存取经处理的晶圆，其中，所述第一机械臂和所述第二机械臂采用上下叠置的布局；以及升降装置，所述升降装置被构造用于调节所述第一机械臂和所述第二机械臂在所述主体的纵向方向上的位置。所述主体的纵向方向上的位置。所述主体的纵向方向上的位置。


技术研发人员：金浩 黄允文 高飞翔
受保护的技术使用者：上海普达特半导体设备有限公司
技术研发日：2023.05.10
技术公布日：2023/10/20