(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 CN 209496828 U(45)授权公告日 2019.10.15
(21)申请号 201920385903.4(22)申请日 2019.03.25
(73)专利权人 德淮半导体有限公司
地址 223300 江苏省淮安市淮阴区长江东
路599号(72)发明人 周亚勇 陈伏宏 刘家桦 叶日铨 (74)专利代理机构 上海盈盛知识产权代理事务
所(普通合伙) 31294
代理人 孙佳胤(51)Int.Cl.
H01L 21/67(2006.01)H01L 21/677(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图2页
(54)实用新型名称
机械手臂及晶圆处理设备(57)摘要
该实用新型涉及一种机械手臂及晶圆处理设备，其中所述机械手臂包括：手臂本体，设置有晶圆放置位，用于放置晶圆；冷却管，安装至所述手臂本体，并铺设至所述晶圆放置位上表面，用于冷却所述晶圆放置位上表面放置的晶圆；冷却液源，用于提供冷却液，并连通至所述冷却管。上述机械手臂及晶圆处理设备包括设置在手臂本体上的冷却管，在使用机械手臂传送或取拿晶圆的过程中，就可以实现对晶圆的冷却，简单方便，不用再使用单独的冷却站就可以实现对晶圆的冷却，大大缩短了晶圆的工艺时间，增加了机台的产能。CN 209496828 UCN 209496828 U
权 利 要 求 书
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1.一种机械手臂，其特征在于，包括：手臂本体，设置有晶圆放置位，用于放置晶圆；冷却管，安装至所述手臂本体，并铺设至所述晶圆放置位上表面，用于冷却所述晶圆放置位上表面放置的晶圆；
冷却液源，用于提供冷却液，并连通至所述冷却管。2.根据权利要求1所述的机械手臂，其特征在于，所述晶圆放置位上表面设置有凹槽，用于放置所述冷却管，使所述冷却管与所述晶圆放置位上表面齐平。
3.根据权利要求1所述的机械手臂，其特征在于，所述晶圆放置位的形状与晶圆形状相同，且所述晶圆放置位上表面安装的冷却管沿所述晶圆放置位的边缘设置，绕所述晶圆放置位一周，以均匀对放置于所述晶圆放置位的晶圆的冷却效果。
4.根据权利要求1所述的机械手臂，其特征在于，还包括：冷却液泵，安装至所述冷却管，用于将所述冷却液源中的冷却液泵入所述冷却管，使冷却液在所述冷却管内流动。
5.根据权利要求1所述的机械手臂，其特征在于，所述冷却管为金属管。6.根据权利要求1所述的机械手臂，其特征在于，所述冷却液为水。7.根据权利要求6所述的机械手臂，其特征在于，所述冷却液源包括：冷水机，连通至所述冷却液管，用于冷却水，使所述水的温度低于一预设值。8.一种晶圆处理设备，其特征在于，包括处理腔室，还包括机械手臂，设置在所述处理腔室外，用于向所述处理腔室内传送待处理的晶圆，且所述机械手臂包括：
手臂本体，设置有晶圆放置位，用于放置晶圆；冷却管，安装至所述手臂本体，并铺设至所述晶圆放置位上表面，用于冷却所述晶圆放置位上表面放置的晶圆；
冷却液源，用于提供冷却液，并连通至所述冷却管。
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说 明 书机械手臂及晶圆处理设备
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技术领域
[0001]本实用新型涉及晶圆冷却技术领域，具体涉及一种机械手臂及晶圆处理设备。背景技术
[0002]在半导造过程中，总是需要使用到半导体刻蚀技术，以在晶圆表面刻蚀出图形，制造出所需的薄层图案。晶圆刻蚀在半导体器件的生产过程中占有很重的比重，晶圆的刻蚀工艺耗费的时间也在一定意义上决定了半导体器件的生产时长。然而，现有技术中的晶圆刻蚀工艺的速度较慢，效率低下，已不能满足工艺生产的需要。实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于提供一种机械手臂及晶圆处理设备，能够减少晶圆的工艺时间，增加机台的产能。
[0004]为解决上述技术问题，以下提供了一种机械手臂，包括：手臂本体，设置有晶圆放置位，用于放置晶圆；冷却管，安装至所述手臂本体，并铺设至所述晶圆放置位上表面，用于冷却所述晶圆放置位上表面放置的晶圆；冷却液源，用于提供冷却液，并连通至所述冷却管。
[0005]可选的，所述晶圆放置位上表面设置有凹槽，用于放置所述冷却管，使所述冷却管与所述晶圆放置位上表面齐平。[0006]可选的，所述晶圆放置位的形状与晶圆形状相同，且所述晶圆放置位上表面安装的冷却管沿所述晶圆放置位的边缘设置，绕所述晶圆放置位一周，以均匀对放置于所述晶圆放置位的晶圆的冷却效果。[0007]可选的，还包括：冷却液泵，安装至所述冷却管，用于将所述冷却液源中的冷却液泵入所述冷却管，使冷却液在所述冷却管内流动。[0008]可选的，所述冷却管为金属管。[0009]可选的，所述冷却液为水。[0010]可选的，所述冷却液源包括：冷水机，连通至所述冷却液管，用于冷却水，使所述水的温度低于一预设值。
[0011]为解决上述技术问题，以下还提供了一种晶圆处理设备，包括处理腔室，还包括机械手臂，设置在所述处理腔室外，用于向所述处理腔室内传送待处理的晶圆，且所述机械手臂包括：手臂本体，设置有晶圆放置位，用于放置晶圆；冷却管，安装至所述手臂本体，并铺设至所述晶圆放置位上表面，用于冷却所述晶圆放置位上表面放置的晶圆；冷却液源，用于提供冷却液，并连通至所述冷却管。
[0012]上述机械手臂及晶圆处理设备包括设置在手臂本体上的冷却管，在使用机械手臂传送或取拿晶圆的过程中，就可以实现对晶圆的冷却，简单方便，不用再使用单独的冷却站就可以实现对晶圆的冷却，大大缩短了晶圆的工艺时间，增加了机台的产能。
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附图说明
[0013]图1为本实用新型一种具体实施方式中机械手臂的结构示意图。[0014]图2为本实用新型一种具体实施方式中机械手臂的俯视示意图。[0015]图3为本实用新型一种具体实施方式中机械手臂的俯视示意图。[0016]图4为本实用新型一种具体实施方式中晶圆处理设备的结构示意图。
具体实施方式
[0017]以下结合附图和具体实施方式对本实用新型提出的一种机械手臂及晶圆处理设备作进一步详细说明。[0018]研究发现，在晶圆刻蚀过程中，在冷却站冷却晶圆所花费的时间占据了刻蚀半导体所花费的时间的一大部分。在冷却站冷却晶圆是在进行半导体刻蚀的后半段需要进行的一个流程，是为了降下去除光阻的过程中升高的晶圆表面温度而设置的一个流程。在为晶圆去除光阻的过程中，晶圆需要被放置到高温腔室中去除光阻，因此晶圆表面的温度在高温腔室的影响下会大大升高，容易影响下一道工艺的正常进行，因此，在进行下一道工艺之前，需要将晶圆放置到冷却站冷却晶圆，使晶圆表面的温度被冷却到下一道工艺所适宜的温度，从而防止影响到晶圆生产的良率。[0019]在一次冷却过程中，要冷却到适宜温度，所需要的冷却时间在数十秒。具体的，如使用麦特森施普玛XP(Mattson Suprema XP)机台去除光阻时，由于麦特森施普玛XP机台每一个去除光阻的工艺腔体内都设置有加热器，晶圆在去除光阻后表面温度也会大大增高，因此将晶圆传送出该高温的工艺腔体，送至一冷却站，凭借冷却站对晶圆进行冷却降温。在这种情况下，每一片晶圆都需要二十几秒的降温时间，大大拉长了晶圆刻蚀工艺所耗费的时间，严重影响了刻蚀机台的产能。[0020]因此，提出一种节省冷却晶圆所需的时间的技术势在必行。[0021]请参阅图1、2，其中图1为本实用新型一种具体实施方式中机械手臂的结构示意图，图2为本实用新型一种具体实施方式中机械手臂的俯视示意图。[0022]在该具体实施方式中，提供了一种机械手臂100，包括：手臂本体101，设置有晶圆放置位1011，用于放置晶圆103；冷却管102，安装至所述手臂本体101，并铺设至所述晶圆放置位1011上表面，用于冷却所述晶圆放置位1011表面放置的晶圆103；冷却液源104，用于提供冷却液，并连通至所述冷却管102。
[0023]在手臂本体101上安装冷却管102，在使用机械手臂100传送或取拿晶圆103的过程中，就可以实现对晶圆103的冷却作用。[0024]在一种具体实施方式中，所述冷却液为水。实际上，所述冷却液还可以为盐水等不易冻、阻燃或难燃的具有较大比热容的液体，例如车用防冻液等。实际上，可以根据实际需要来选择具体的冷却液。在该具体实施方式中，选择水作为冷却液，价格较低，且水的比热容较大，具有更好的冷却效果。[0025]在一种具体实施方式中，所述冷却管102为金属管。实际上，可根据需要选择其他具有较高导热率的金属来作为金属管的材料，如铜、铝等。使用导热率较高的金属来作为金属管的材料，才可以将晶圆103的热传递给所述冷却管102内流淌的冷却液，完成晶圆103的冷却。
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在一种具体实施方式中，所述冷却管102表面涂覆有涂层，防止所述冷却管102与
晶圆103接触时，造成晶圆103的金属污染。在一种具体实施方式中，所述涂层为特氟龙涂层，实际上，也可根据需要选择其他涂料涂布至所述冷却管102表面形成相应涂层。[0027]在一种具体实施方式中，所述晶圆放置位1011上表面设置有凹槽，用于放置所述冷却管102，使所述冷却管102与所述晶圆放置位1011上表面齐平。保持冷却管102与所述晶圆放置位1011上表面齐平，使得冷却管102不会影响到机械手臂100取拿晶圆103。[0028]在一种具体实施方式中，所述晶圆放置位1011的形状与晶圆103形状相同，以便放置晶圆103。所述晶圆放置位1011上表面安装的冷却管102沿所述晶圆放置位1011的边缘设置，绕所述晶圆放置位1011一周，以均匀对放置于所述晶圆放置位1011的晶圆103的冷却效果。在该具体实施方式中，所述晶圆放置位1011还设置有供取拿晶圆103的顶针通过的槽道201，此时，所述冷却管102沿所述槽道201边缘设置，以免阻碍晶圆103的取拿。[0029]实际上，也可根据需要设置不与晶圆103形状相同的晶圆放置位1011。如图3所示，为本实用新型一种具体实施方式中机械手臂的俯视示意图。在该具体实施方式中，所述晶圆放置位1011的形状为叉型。在该具体实施方式中，所述冷却管102仍贴合于所述晶圆放置位1011的边缘设置，绕所述晶圆放置位1011一周。在该具体实施方式中，冷却管102对放置于所述晶圆放置位1011上表面的晶圆103的冷却作用较为均匀，具有较好的冷却效果。[0030]实际上，也可加宽放置于所述晶圆放置位1011上表面的冷却管102外露于所述晶圆放置位1011的面积，以增加冷却管102与晶圆103的接触面积，获取到更佳的冷却效果。[0031]在一种具体实施方式中，所述机械手臂还包括：冷却液泵105，安装至所述冷却管102，用于将所述冷却液源104中的冷却液泵入所述冷却管102，使冷却液在所述冷却管102内流动。
[0032]所述冷却液泵105包括叶轮、泵壳、泵轴、电机和液体吸管，其中叶轮安装在泵壳内，并紧固在泵轴上，泵轴由电机直接带动，液体吸管设置在泵壳。[0033]在冷却液泵105启动前，泵壳内灌满被输送的液体；启动后，叶轮由泵轴带动高速转动，叶片间的液体也必须随着转动。在离心力的作用下，液体从叶轮中心被抛向外缘并获得能量，以高速离开叶轮外缘进入泵壳。所述泵壳为蜗型泵壳，在该蜗型泵壳中，液体由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分动能转变为静压能，最后以较高的压力流入排出泵壳，进入该泵壳所连接到的冷却管102，送至需要场所。液体由叶轮中心流向外缘时，在叶轮中心形成了一定的真空，与冷却液源104之间存在压力差，冷却液自冷却液源104被连续压入叶轮中，持续不断的向冷却管102输送冷却液。
[0034]为了能让冷却液在晶圆放置位1011和冷却液源104之间不断流动，在一种具体实施方式中，所述冷却管102上设置有两个冷却液泵105，一个不断的向所述冷却管102内泵入冷却液，一个不断的从所述冷却管102泵出冷却液。在一种更优的具体实施方式中，被泵出的冷却液也流入至所述冷却液源104，以实现冷却液的循环使用。[0035]在一种具体实施方式中，所述冷却液源104包括：冷水机，连通至所述冷却液管，用于冷却水，使所述水的温度低于一预设值。实际上，即使所述冷却液并非是水，也可以使用所述冷水机进行冷却，使被循环使用的冷却液能始终低于所述预设温度。[0036]在一种具体实施方式中，所述冷水机为常温冷水机，控制冷却液的温度为0°至35°之间，以获取较好的晶圆103冷却效果。在一种具体实施方式中，所述冷却液的温度被控制
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在0°至5°，在此范围内的冷却液具有最佳的晶圆103冷却效果。[0037]请参阅图4，为本实用新型一种具体实施方式中晶圆处理设备的结构示意图。在该具体实施方式中，还提供了一种晶圆处理设备，包括处理腔室401，还包括机械手臂100，设置在所述处理腔室401外，用于向所述处理腔室401内传送待处理的晶圆103，且所述机械手臂100包括：手臂本体101，设置有晶圆放置位1011，用于放置晶圆103；冷却管102，安装至所述手臂本体101，并铺设至所述晶圆放置位1011上表面，用于冷却所述晶圆放置位1011表面放置的晶圆103；冷却液源104，用于提供冷却液，并连通至所述冷却管102。[0038]由于使用具有冷却管102的机械手臂100来搬运晶圆103，因此在搬运晶圆103的过程中就可以实现对晶圆103的冷却，不用再使用单独的冷却站来冷却晶圆103，简单方便，大大缩短了晶圆103的工艺时间，提高了该晶圆处理设备的产能。[0039]在一种具体实施方式中，所述冷却液为水。实际上，所述冷却液还可以为盐水等不易冻、阻燃或难燃的具有较大比热容的液体，例如车用防冻液等。实际上，可以根据实际需要来选择具体的冷却液。在该具体实施方式中，选择水作为冷却液，价格较低，且水的比热容较大，具有更好的冷却效果。[0040]在一种具体实施方式中，所述冷却管102为金属管。实际上，可根据需要选择其他具有较高导热率的金属来作为金属管的材料，如铜、铝等。使用导热率较高的金属来作为金属管的材料，才可以将晶圆103的热传递给所述冷却管102内流淌的冷却液，完成晶圆103的冷却。
[0041]在一种具体实施方式中，所述晶圆放置位1011上表面设置有凹槽，用于放置所述冷却管102，使所述冷却管102与所述晶圆放置位1011上表面齐平。保持冷却管102与所述晶圆放置位1011上表面齐平，使得冷却管102不会影响到机械手臂100取拿晶圆103。[0042]在一种具体实施方式中，所述晶圆处理设备为晶圆103刻蚀装置中的去除光阻设备，用于对去除了光阻、将要进行下一道工艺的晶圆103进行冷却。所述机械手臂100设置在去除光阻设备的去除光阻腔室之外。所述去除光阻腔室内设置有加热器，在去除光阻的过程中，晶圆103持续处在高温的环境下，晶圆103表面温度较高，在进行下一道工艺前，要对晶圆103进行冷却，此时，使用设置有冷却管102的机械手臂100搬运晶圆103，可以在搬运晶圆103的过程中就完成对晶圆103的冷却，使晶圆103的温度降至适宜于下一道工艺的温度。[0043]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
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