[发明专利]一种半导体硅晶片全自动边缘抛光装置及方法

说明书

本发明属于半导体硅晶片的边缘抛光领域，具体涉及一种半导体硅晶片全自动边缘抛光装置及方法。装置包括柜体，柜体内部在进料口和出料口旁侧对应设有硅晶片上料机械手和下料水槽，柜体外右侧部设有晶圆传送盒、空中行走式无人搬送车和AGV小车；柜体内部侧边上设有直线运动机构，直线运动机构上设有多个硅晶片前后夹持机械手和硅晶片左右夹持机械手；柜体内部的进料口后方的依次设有V‑Notch和平边粗抛装置、V‑Notch和平边精抛装置，下料水槽后方依次设有下料清洗装置、边缘精抛装置和边缘粗抛装置。本发明同时满足两种不同类型的半导体硅晶片的边缘抛光需求，解决硅晶片边缘抛光表面粗糙度一致的问题，同时能够有效保护硅晶片正反表面不受损坏，提升抛片合格率。

技术领域

本发明属于半导体硅晶片的边缘抛光领域，具体涉及一种半导体硅晶片全自动边缘抛光装置及方法。

背景技术

半导体硅晶片是制造超大规模集成电路的主要衬底材料，随着半导体产业的飞速发展，对衬底材料的精度要求也越来越高，一般在衬底加工时是需要对硅晶片的外圆周表面进行抛光处理的，从而确保在后续处理时硅晶片的边缘不产生缺陷，减少应力集中，降低碎片率，进而提高成品率。硅片的边缘抛光一般需要专门的抛光设备上完成，大都采用机械化学抛光的方法，使用抛光液和抛光布，在一定压力和转速的工艺条件下实现边缘抛光。硅晶片抛光后要求表面粗糙度要一致，如果外圆表面的某一部分抛光不充分或者有划痕等缺陷，在后序的处理中将很容易形成多晶粒聚集的问题。目前国内外的硅晶片抛光设备大多自动化程度不高，抛光过程中清洗不到位，且抛光时硅晶片的夹持方式也很容易对硅晶片的正反面造成二次损坏，从而影响了硅晶片的最终抛光质量。因此开发出一种能对半导体硅晶片进行全自动边缘抛光的装置及方法将会对国内半导体行业的发展起到积极的推动作用。

发明内容

本发明需要解决半导体硅晶片的边缘抛光表面粗糙度一致的问题，保护硅晶片边缘抛光时的非抛光面，实现半导体硅晶片抛光过程全自动化，减少人工干预，提升抛片质量和效率。

为解决半导体硅晶片的边缘抛光表面粗糙度一致的问题，保护非抛光面，本发明采用的解决方案是：

提供一种半导体硅晶片全自动边缘抛光装置，包括操作面板、柜体、上下料装置、机械手装置和抛光装置；

柜体为立方形箱体结构，上下料装置包括空中行走式无人搬送车和AGV小车；柜体右侧壁上对称开有进料口和出料口，柜体内部在进料口和出料口旁侧对应设有硅晶片上料机械手和下料水槽，柜体外右侧部设有晶圆传送盒、空中行走式无人搬送车和AGV 小车；空中行走式无人搬送车用于装置上料，AGV小车用于装置下料；

机械手装置包括设于柜体内部除右侧其三个侧边上的直线运动机构，直线运动机构上设有多个硅晶片前后夹持机械手和硅晶片左右夹持机械手。

抛光装置包括柜体内部依次设于进料口后方的硅晶片校准器、V-Notch和平边粗抛装置、V-Notch和平边精抛装置和中间清洗装置，V-Notch和平边粗抛装置、V-Notch 和平边精抛装置结构相同，均包括设于同一个工位上的抛光机构和硅晶片外圆周夹持式机械手。

抛光机构包括抛头旋转主轴，抛头旋转主轴下端连接同步带轮，顶端可拆卸连有V-Notch抛光轮或平边抛光轮，抛光轮上覆设有抛光布。同步带轮通过同步带与电机相连，电机能驱动同步带轮正反转，从而带动抛头正反转；

硅晶片外圆周夹持式机械手包括手爪固定基座和夹持手爪，手爪固定基座底部通过滑块设于手爪进给导轨上，手爪进给导轨上设有手爪进给驱动电机；手爪固定基座底部还设有硅晶片加压气缸和同步带轮，手爪固定基座内顶部设有水平翻转轴，翻转轴一端通过翻转臂连接夹持手爪，另一端通过同步带与同步带轮相连，同步带轮与驱动电机相连；