全自動(dòng)半導(dǎo)體清洗設(shè)備上下料技術(shù)方案研究摘要：在現(xiàn)代化半導(dǎo)體的生產(chǎn)階段，半導(dǎo)體的產(chǎn)品合格率主要是取決于產(chǎn)品的表面顆粒、金屬雜質(zhì)、化學(xué)物質(zhì)吸附。在IC制造中的關(guān)鍵尺寸不斷縮小，半導(dǎo)體的產(chǎn)品在實(shí)際生產(chǎn)階段的各工序都需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格多次的清洗步驟，濕法清洗技術(shù)是半導(dǎo)體IC行業(yè)的主要清洗技術(shù)，濕法清洗設(shè)備通常有槽式清洗和單晶圓的清洗方法。下面就對(duì)其全自動(dòng)的半導(dǎo)體清洗設(shè)備上下料技術(shù)方案進(jìn)行探討，希望對(duì)有關(guān)從業(yè)人員帶來(lái)幫助。

關(guān)鍵詞：全自動(dòng)化；半導(dǎo)體；清洗設(shè)備

前言：隨著IC制造行業(yè)對(duì)晶圓表面的高潔凈度的要求，半導(dǎo)體的清洗設(shè)備逐漸的向著自高自動(dòng)化和多功能的方向發(fā)展，對(duì)設(shè)備的上下料技術(shù)提出新的要求及其挑戰(zhàn)。本文主要分析IC制造行業(yè)的全自動(dòng)化半導(dǎo)體清洗設(shè)備發(fā)展的現(xiàn)狀，分析上下料的技術(shù)方案，希望為日后高端清洗設(shè)備的上下料技術(shù)方案提供出一定的參考。

1半導(dǎo)體的清洗設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀分析

在開(kāi)展生產(chǎn)半導(dǎo)體的時(shí)候，半導(dǎo)體的產(chǎn)品合格率主要是依據(jù)產(chǎn)品表面顆粒、金屬雜質(zhì)和化學(xué)雜質(zhì)的吸附性。隨著IC制造行業(yè)的關(guān)鍵尺寸縮小，半導(dǎo)體的產(chǎn)品生產(chǎn)階段，各工序都需經(jīng)過(guò)多次清洗，在當(dāng)前來(lái)講，濕法清洗技術(shù)是半導(dǎo)體IC行業(yè)的關(guān)鍵清洗技術(shù)，濕法清洗設(shè)備主要有槽式清洗方法、單晶圓的清洗方法。本文就分析槽式清洗設(shè)備上下料的技術(shù)方案。按照半導(dǎo)體的生產(chǎn)工藝需求、設(shè)備自動(dòng)化的程度，槽式清洗設(shè)備還分成手動(dòng)清洗機(jī)、半自動(dòng)的清洗機(jī)、全自動(dòng)的清洗機(jī)。手動(dòng)設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用階段，還存在著工藝一致性較差、效率的低下，不能適應(yīng)大批量生產(chǎn)的缺點(diǎn)。在當(dāng)前，性能可靠、功能的完善、自動(dòng)化程度高的全自動(dòng)化清洗機(jī)在半導(dǎo)體的制造行業(yè)所占據(jù)的市場(chǎng)份額也是越來(lái)越高。

2全自動(dòng)半導(dǎo)體清洗設(shè)備的工藝過(guò)程分析

2.1全自動(dòng)半導(dǎo)體清洗設(shè)備工藝流程圖

上料位

一號(hào)工藝槽

二號(hào)工藝槽

N號(hào)工藝槽

下料位

機(jī)械手

水槍氣槍

2.2全自動(dòng)半導(dǎo)體清洗設(shè)備的工藝過(guò)程及其原理分析

在設(shè)備左右兩側(cè)通常分別為該設(shè)備的生產(chǎn)工藝起始位置、結(jié)束位置，位于工藝起始位置的工位是上料位，處在工藝結(jié)束位置的工位則是下料位，處在上料位與下位之間的是工藝槽體的工位，所有槽體的工作在潔凈和全封閉的結(jié)構(gòu)中，設(shè)備正面則是有透明PVC觀察窗口。人工把清洗的片盒放置在上料位，系統(tǒng)檢測(cè)到上料位的片盒之后，由機(jī)械手依據(jù)預(yù)先所設(shè)定的工藝路徑，在工藝槽體之間傳輸片盒，在完成工藝流程之后，機(jī)械手就清洗好片盒放置在下料的位置，并且設(shè)備發(fā)出報(bào)警的指令，工作人員在接收到報(bào)警指令信號(hào)之后，在下料的位置人工手動(dòng)的取走清洗好的片盒。設(shè)備的工作臺(tái)左右兩側(cè)分別設(shè)置PTFE材質(zhì)的水汽槍，用于對(duì)設(shè)備臺(tái)面和工件的清洗。

3全自動(dòng)半導(dǎo)體清洗設(shè)備的上下料技術(shù)

3.1單工位固定上下料位

這個(gè)技術(shù)方案有效的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)備上下料功能需求，該工位功能主要是料盒檢測(cè)及其存放，實(shí)現(xiàn)人工操作和設(shè)備自動(dòng)化的結(jié)合。在上下料過(guò)程中，操作人員的手動(dòng)操作是必不可少的，要求我們有關(guān)工作人員在上料的時(shí)候，把片盒準(zhǔn)確放置在機(jī)械手能夠抓取的位置，否之設(shè)備就會(huì)因?yàn)闄C(jī)械手不能準(zhǔn)確的抓取片盒而停止工作，并且發(fā)出警報(bào)的信號(hào)。因?yàn)槿斯げ僮鞴の弧C(jī)械手工作的工位處在同一個(gè)位置，設(shè)備不能做到和外部環(huán)境有效的隔離，而外部環(huán)境可能會(huì)造成設(shè)備和環(huán)境的污染，工作人員在操作階段，可能會(huì)遇到和機(jī)械手的相遇問(wèn)題，使得安全隱患問(wèn)題的存在。在正式施工階段，對(duì)于這個(gè)技術(shù)的方法應(yīng)用通常是在終端自動(dòng)清洗機(jī)中。

3.2單工位“回”字形上下料位

這個(gè)技術(shù)方案在正式的使用階段，采取晶圓抬升部件X、Z向的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)晶圓從料盒中抬升，利用料盒傳輸部件x、Y、z向的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)料盒在A、B、C、D不同位置的運(yùn)動(dòng)。晶圓在抬升部件X向運(yùn)動(dòng)采用電機(jī)、導(dǎo)軌絲桿結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)晶圓抬升的準(zhǔn)確定位，料盒在抬升部件x、Y、z方向分別安裝了三個(gè)氣缸，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)料盒在不同工位有效的傳輸。上下料的臺(tái)面部件分別安裝有晶圓抬升部件的x向運(yùn)行采用電機(jī)、導(dǎo)軌絲桿結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)晶圓抬升階段精準(zhǔn)的定位。在料盒的抬升部件在x、Y、Z方向分別安裝三個(gè)氣缸，實(shí)現(xiàn)料盒在不同工位的傳送。而上下料臺(tái)面的部件分別安裝有晶圓檢測(cè)傳感器、料盒檢測(cè)傳感器，以上料為例，操作人員在把載滿晶圓的料盒在A工位上料，在這個(gè)階段，料盒檢測(cè)傳感器就會(huì)檢測(cè)到工位A的料盒啟動(dòng)上料的程序，而料盒傳送部件把料盒傳送到C工位，C工位晶圓檢測(cè)傳感器就會(huì)檢測(cè)到料盒中的晶圓，啟動(dòng)晶圓抬升程序，把料盒內(nèi)部的晶圓抬升到機(jī)械手抓取的部位，機(jī)械手在工位C便可完成取料操作，在這個(gè)過(guò)程中，晶圓檢測(cè)傳感檢測(cè)到的料盒是空的，并且料盒檢測(cè)傳感器所檢測(cè)到的C工位有空料盒，啟動(dòng)料盒傳送部位，將其空料盒傳送到D工位，完成上料操作。

單工位的“回”字形上下料的技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)操作人員和機(jī)械手的工作區(qū)域隔離，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的上下料，進(jìn)而全面的提升運(yùn)行效率和人員的安全性，現(xiàn)已應(yīng)用在復(fù)雜地全自動(dòng)清洗設(shè)備中。

3.3多工位的上下料位

在應(yīng)用多工位的上下料位的時(shí)候，上下料傳輸部件的十字滑臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)料盒由人工上料A傳輸?shù)綑C(jī)械手上料位C，經(jīng)過(guò)上下料傳輸部件抬升機(jī)構(gòu)在機(jī)械手上料位的C處，抬升料盒，這個(gè)時(shí)候的機(jī)械手運(yùn)行至對(duì)應(yīng)的工位把料盒承載盤取出傳輸?shù)皆O(shè)備制定工位，在人工上料位和機(jī)械手的上料位B，人工把料盒放在托盤上，經(jīng)過(guò)上下料傳輸部件抬升機(jī)構(gòu)，將其料盒實(shí)現(xiàn)抬升，這個(gè)時(shí)候的機(jī)械手運(yùn)動(dòng)到對(duì)應(yīng)的工位將料盒中的承載盤取出傳輸?shù)皆O(shè)備制定工位。在下料階段和上料過(guò)程所對(duì)應(yīng)，料盒傳輸則是由料盒托盤激光傳感器實(shí)現(xiàn)檢測(cè)控制。

多工位的上下料技術(shù)方案中，設(shè)置兩組上下料的工位，使得同一臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行不同工藝路線變成了現(xiàn)實(shí)，進(jìn)而解決設(shè)備運(yùn)行單條工藝路線時(shí)的工藝槽體限制問(wèn)題。特別是價(jià)格高昂的高端設(shè)備，多工位的技術(shù)方案應(yīng)用價(jià)值較高，該方案現(xiàn)已應(yīng)用在有部分需求的客戶中。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，隨著IC制造行業(yè)不斷發(fā)展，對(duì)晶圓表面的高潔凈要求也是更高，半導(dǎo)體的清洗設(shè)備向多功能和高自動(dòng)化的方向發(fā)展，對(duì)設(shè)備上下料的技術(shù)方案則是提出新的挑戰(zhàn)。本文所提到的上下料技術(shù)方案現(xiàn)已在實(shí)際生產(chǎn)階段得到良好的應(yīng)用，并且有著顯著的效果。在未來(lái)的IC行業(yè)制造將要求在更加清潔的環(huán)境中生產(chǎn)，設(shè)備還需實(shí)現(xiàn)全面自動(dòng)化和無(wú)人化的生產(chǎn)，智能化制造就成為IC行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，自動(dòng)上下料的技術(shù)是設(shè)備智能化進(jìn)程中的關(guān)鍵技術(shù)。

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