CN102194727B

CN102194727B - 一种改进的机器人伸缩臂

Info

Publication number: CN102194727B
Application number: CN 201010124465
Authority: CN
Inventors: 沈祥江
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp; Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp; Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Priority date: 2010-03-11
Filing date: 2010-03-11
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2030-03-11
Also published as: CN102194727A

Abstract

本发明提供一种改进的机器人伸缩臂，其通过在机器人伸缩臂前端的探测面上形成透明保护层，从而防止在多晶硅刻蚀制程中，氢溴酸类的刻蚀残余物腐蚀到内置于机器人伸缩臂的光纤映射传感器的光纤探测单元。本发明简单易行，效果显著，有效地保护了光纤映射传感器的光纤探测单元，使其在多晶硅刻蚀制程中不受氢溴酸等刻蚀残余物的腐蚀，有利于增加机器人伸缩臂的使用寿命，降低晶片的制作成本。

Description

一种改进的机器人伸缩臂

技术领域

本发明涉及半导体芯片制造工艺中用于获取和传送晶片的改进的机器人伸缩臂，具体涉及可防止内置于机器人伸缩臂中的光纤映射传感器的光纤探测单元被刻蚀剂腐蚀的机器人伸缩臂。

背景技术

晶片的高速自动化生产要求在晶片的各个制造工序之间对晶片进行高效、高精度和高稳定性传输和定位。这种晶片在各个工序之间的传输和定位通常是由机器人(Robot)来完成，也就是说，机器人通过配置于其上的机器人伸缩臂(Blade)从盛放晶片的卡盒中取出晶片，并送入处理室(Chamber)进行相应处理。然后，又通过机器人伸缩臂将处理后的晶片从该处理室中取出来传送到下一个处理室进行下一道工序处理。可以说，机器人是晶片制作工序的关键设备之一，而机器人伸缩臂则是机器人的核心部件，其性能优劣决定了机器人的传送和定位精度，进而直接影响到晶片的生产效率和制造质量。

利用多晶硅刻蚀工具对晶片进行多晶硅刻蚀时，通常需要通过机器人伸缩臂将晶片从存放晶片的卡盒中取出来，然后送入刻蚀处理室进行刻蚀处理。此外，机器人伸缩臂通常通过内置于其中的光纤映射传感器的光纤探测单元发射的可见光束来扫描并检测晶片在卡盒中的存放位置以及统计出卡盒中所存放的晶片总个数。现有技术中光纤映射传感器的光纤探测单元往往内置于机器人伸缩臂中，优选地，该光纤探测单元为圆柱体形状。光纤探测单元通过机器人伸缩臂两侧臂前端的探测面上的透光孔直接暴露在刻蚀环境中。在采用溴化氢(HBr)气体进行多晶硅刻蚀环境中，机器人伸缩臂将晶片从卡盒中取出来送入刻蚀处理室，或者将刻蚀后的晶片从刻蚀处理室取出时，卡盒或刻蚀处理室以及晶片上残留的刻蚀残余物(如氢溴酸溶液)会逐渐侵蚀内置于机器人伸缩臂前端的光纤映射传感器的光纤探测单元。

图1示出了采用由LAM Research公司生产的一种机台进行多晶硅刻蚀时所用的传输和定位用机器人伸缩臂的结构示意图。如图1所示，光纤映射传感器200的光纤探测单元内置于该机器人伸缩臂100的两侧臂，即第一侧臂1011和第二侧臂1012，光纤探测单元包括光纤发射单元2011和光纤接收单元2012，光纤发射单元2011和光纤接收单元2012分别内置于第一侧臂1011和第二侧臂1012。第一侧臂1011和第二侧臂1012的前端分别具有第一探测面1021和第二探测面1022，第一探测面1021和第二探测面1022上分别具有第一透光孔1031和第二透光孔1032。图2A是根据现有技术的机器人伸缩臂100的第一侧臂1011前端部分俯视图的局部放大效果图。图2B是对应着图2A的第一侧臂1011前端部分主视图的局部放大效果图。结合图1、图2A和图2B以内置有光纤探测单元的机器人伸缩臂前端部分为例来说明现有技术的伸缩臂结构。

由图2A和图2B可以看出，光纤发射单元2011距离第一侧臂1011的探测面1021一定距离，光纤发射单元2011透过第一透光孔1031发射可见光束300(例如激光束)，该可见光束300扫描晶片边缘以检测卡盒中相应卡槽位置(未示出)有无晶片存在。光纤接收单元2012接收光纤发射单元2011发射的可见光束(如激光束)，并根据接收到的可见光束300信号来判断卡盒中的晶片是否存在于卡槽的相应位置。当机器人伸缩臂100对卡盒中的晶片进行检测时，残留在晶片上或卡盒中的氢溴酸残余物会渐渐侵蚀经由第一透光孔1031和第二透光孔1032暴露在外的光纤发射单元2011和光纤接收单元2012。此外，机器人伸缩臂100将晶片放入刻蚀处理室以进行多晶硅刻蚀处理，或者从刻蚀处理室中取出已经过多晶硅刻蚀处理的晶片时，内置于机器人伸缩臂中的光纤发射单元2011和光纤接收单元2012直接经由第一透光孔1031和第二透光孔1032暴露于多晶硅刻蚀处理室，多晶硅刻蚀处理室中残留的氢氟酸会腐蚀光纤发射单元2011和光纤接收单元2012，从而降低光纤探测单元的光探测性能，导致映射传感器的光纤探测单元错误定位晶片，进而减少机器人伸缩臂的使用寿命。为适应晶片传输任务高效、高精度和高稳定性要求，本发明对机器人伸缩臂进行工艺结构改进。

发明内容

为了克服现有技术中的上述不足，本发明提供一种改进的机器人伸缩臂，通过在机器人伸缩臂两侧臂前端的探测面上增加透明保护部件以防止内置于机器人伸缩臂中的光纤探测单元被刻蚀残余物腐蚀。

本发明的第一方案提供了一种改进的机器人伸缩臂，所述机器人伸缩臂具有第一侧臂和第二侧臂，所述第一侧臂和所述第二侧臂的前端分别具有第一探测面和第二探测面，所述第一探测面和所述第二探测面上分别具有第一透光孔和第二透光孔，所述机器人伸缩臂中内置有具有光纤探测单元的光纤映射传感器，其中，所述光纤探测单元包括内置于所述第一侧臂的光纤发射单元和内置于所述第二侧臂的光纤接收单元，所述光纤发射单元透过所述第一透光孔发射可见光束，所述光纤接收单元透过所述第二透光孔接收由所述光纤发射单元发射的所述可见光束，其特征在于，所述第一探测面和所述第二探测面上分别具有第一透明材料保护件和第二透明材料保护件，所述第一透明材料保护件和所述第二透明材料保护件分别覆盖所述第一透光孔和所述第二透光孔。

本发明的第二方案提供了如第一方案所述的机器人伸缩臂，其特征在于，所述第一透明材料保护件和/或所述第二透明材料保护件是石英玻璃片。

本发明的第三方案提供了如第二方案所述的机器人伸缩臂，其特征在于，所述石英玻璃片的厚度为0.80-1.20mm，且与所述第一探测面和/或所述第二探测面大小相同。

本发明的第四方案提供了如第二方案或第三方案所述的机器人伸缩臂，其特征在于，所述石英玻璃片是GE214型石英玻璃片或GE124型石英玻璃片。

本发明的第五方案提供了如第一方案所述的机器人伸缩臂，其特征在于，包括：分别在所述第一探测面和所述第二探测面上安装第一固定架和第二固定架，所述第一固定架和所述第二固定架是可拆卸的套入式结构，所述第一透明材料保护件和所述第二透明材料保护件分别镶嵌于所述第一固定架和所述第二固定架上。

本发明的第六方案提供了如第一方案所述的机器人伸缩臂，其特征在于，所述第一透明材料保护件和所述第二透明材料保护件用紧固螺丝固定在所述第一探测面和所述第二探测面上，或者用铆钉铆接在所述第一探测面和所述第二探测面上。

本发明的第七方案提供了如第一方案所述的机器人伸缩臂，其特征在于，所述第一透明材料保护件和所述第二透明材料保护件粘接或粘合在所述第一探测面和所述第二探测面上。

本发明装置及方法简单易行，效果明显，可有效防止了机器人的光纤探测单元被刻蚀残余物腐蚀，有利于增加机器人伸缩臂的使用寿命，降低晶片的制作成本。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

图1是根据现有技术的多晶硅刻蚀制程中传输和定位用机器人伸缩臂的结构示意图；

图2A是根据现有技术的机器人伸缩臂的第一侧臂前端部分俯视图的局部放大效果图；

图2B是对应着图2A的第一侧臂前端部分主视图的局部放大效果图；

图3是根据本发明的改进的机器人伸缩臂的结构示意图；

图4是根据本发明的改进的机器人伸缩臂的第一侧臂前端部分俯视图的局部放大效果图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

在晶片制作工艺的多晶硅刻蚀制程中，通常需要使用机器人对晶片进行传输和定位。本发明揭示了一种改进的机器人伸缩臂，其通过在机器人伸缩臂两侧臂前端的探测面上增加透明保护部件，从而起到保护光纤探测单元不受氢溴酸等刻蚀残余物的腐蚀的作用。图3示出了根据本发明的改进的机器人伸缩臂100的结构示意图。图4是根据本发明的改进的机器人伸缩臂100的第一侧臂1011前端部分俯视图的局部放大效果图。下面结合图3和图4详细阐述本发明的具体实施方式。

机器人伸缩臂100具有第一侧臂1011和第二侧臂1012，第一侧臂1011和第二侧臂1012的前端分别具有第一探测面1021和第二探测面1022，第一探测面1021和第二探测面1022上分别具有第一透光孔1031和第二透光孔1032。机器人伸缩臂100中内置有具有光纤探测单元的光纤映射传感器200，其中，光纤探测单元包括内置于第一侧臂1011的光纤发射单元2011和内置于第二侧臂1012的光纤接收单元2012。光纤发射单元2011透过第一透光孔1031发射可见光束300，在一个实施例中，该可见光束300为激光束；光纤接收单元2012透过第二透光孔1032接收由光纤发射单元2011发射的可见光束300。在第一探测面1021和第二探测面1022上分别具有第一透明材料保护件1041和第二透明材料保护件1042，并且第一透明材料保护件1041和第二透明材料保护件1042分别覆盖第一透光孔1031和所述第二透光孔1032。

如图1和图3所示，光纤发射单元2011位于第一探测面1021一定距离处，该光纤发射单元2011透过第一透光孔1031发射可见光束300(例如激光束或LED光束))。该可见光束300透过该第一透光孔1031发射到盛装晶片的卡盒中的晶片边缘上以扫描晶片边缘，从而检测卡盒中相应卡位的晶片存在与否。

本发明在图1所示的机器人伸缩臂100的结构上进行了改进，如图3所示，本发明的改进的机器人伸缩臂100的第一探测面1021和第二探测面1022上分别具有第一透明材料保护件1041和第二透明材料保护件1042，以保护光纤发射单元2011和光纤接收单元2012不受氢溴酸等刻蚀残余物的腐蚀。

在一个实施例中，该第一透明材料保护件1041和第二透明材料保护件1042采用了纯度高、热稳定性能好、透光率高且具有耐氢溴酸腐蚀性的材质，可满足其对光纤发射单元2011发射的可见光束300和光纤接收单元2012接收的该可见光束300的透光率要求，并可在高温(例如50-500℃)下长期稳定使用。在一个优选的实施例中，第一透明材料保护件1041和第二透明材料保护件1042选用高纯度无气泡且具有可见光透光率大于93％的高透光性的石英玻璃片。高纯度的石英玻璃除了透光率高之外，其热稳定性非常好，透明石英玻璃的热膨胀系数低，能承受剧烈的温度变化。因其热稳定性能优良，能很好地适应多晶硅刻蚀制程的刻蚀处理室温度(一般大于60摄氏度)，此外，石英玻璃是良好的耐酸材料，不易被多晶硅刻蚀环境中腐蚀性极强的氢溴酸腐蚀，因此，优选地选择高纯度的石英玻璃片作为第一透明材料保护件1041和第二透明材料保护件1042。

在一个实施例中，第一透明材料保护件1041和第二透明材料保护件1042均为厚度为0.80-1.20mm的石英玻璃片，其大小加工成与机器人伸缩臂100的第一探测面1021和第二探测面1022的外表面大小相仿或相同。在一个实施例中，第一透明材料保护件1041和第二透明材料保护件1042均是厚度为1.2mm的GE214型石英玻璃片。在另一个实施例中，第一透明材料保护件1041和第二透明材料保护件1042均是厚度为1mm的GE124型石英玻璃片。GE214型和GE124型的石英玻璃片均为由美国GE公司制造的市售产品。

在一个实施例中，在机器人伸缩臂100的第一探测面1021和第二探测面1022上分别安装第一固定架和第二固定架(未画出)，其中该第一固定架和第二固定架是可拆卸的套入式结构，第一透明材料保护件1041和第二透明材料保护件1042均镶嵌于该第一固定架和第二固定架上。本领域的技术人员可以根据伸缩臂前端的探测面的形状，结合本领域公知常识设计第一固定架结构和第二固定架的结构，而且，本领域的技术人员还可以使用常规方式安装该第一固定架和第二固定架，在此不予以详述。在另一个实施例中，第一透明材料保护件1041和第二透明材料保护件1042分别用紧固螺丝固定在第一探测面1021和第二探测面1022上，或者直接在第一探测面1021和第二探测面1022上用铆钉铆住第一透明材料保护件1041和第二透明材料保护件1042。在另一实施例中，第一透明材料保护件1041和第二透明材料保护件1042分别粘接或粘合在第一探测面1021和第二探测面1022上。

本发明上述装置及方法简单易行，效果明显，有效地防止了机器人的光纤探测单元被刻蚀残余物腐蚀，显著延长机器人伸缩臂的使用寿命，降低晶片的制作成本。此外，该机器人伸缩臂既可适用于例如LAM Research公司生产的各种半导体刻蚀机台(例如

9400DSiETM系列)，亦可适用于使用具有相似构造的其他机器人伸缩臂的刻蚀机台，因而具有广泛的适用性。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims

1.一种改进的机器人伸缩臂，所述机器人伸缩臂（100）具有第一侧臂（1011）和第二侧臂（1012），所述第一侧臂（1011）和所述第二侧臂（1012）的前端分别具有第一探测面（1021）和第二探测面（1022），所述第一探测面（1021）和所述第二探测面（1022）上分别具有第一透光孔（1031）和第二透光孔（1032），所述机器人伸缩臂（100）中内置有具有光纤探测单元的光纤映射传感器（200），其中，所述光纤探测单元包括内置于所述第一侧臂（1011）的光纤发射单元（2011）和内置于所述第二侧臂（1012）的光纤接收单元（2012），所述光纤发射单元（2011）透过所述第一透光孔（1031）发射可见光束（300），所述光纤接收单元（2012）透过所述第二透光孔（1032）接收由所述光纤发射单元（2011）发射的所述可见光束（300），其特征在于，所述第一探测面（1021）和所述第二探测面（1022）上分别具有防止光纤探测单元被刻蚀残余物腐蚀的第一透明材料保护件（1041）和第二透明材料保护件（1042），所述具有防止光纤探测单元被刻蚀残余物腐蚀的第一透明材料保护件（1041）和所述具有防止光纤探测单元被刻蚀残余物腐蚀的第二透明材料保护件（1042）分别覆盖所述第一透光孔（1031）和所述第二透光孔（1032），所述具有防止光纤探测单元被刻蚀残余物腐蚀的第一透明材料保护件（1041）和/或所述具有防止光纤探测单元被刻蚀残余物腐蚀的第二透明材料保护件（1042）是石英玻璃片。

2.根据权利要求1所述的机器人伸缩臂，其特征在于，所述石英玻璃片的厚度为0.80-1.20mm，且与所述第一探测面（1011）和/或所述第二探测面（1022）大小相同。

3.根据权利要求2所述的机器人伸缩臂，其特征在于，所述石英玻璃片是GE214型石英玻璃片或GE124型石英玻璃片。

4.根据权利要求1所述的机器人伸缩臂，其特征在于，包括：分别在所述第一探测面（1011）和所述第二探测面（1012）上安装第一固定架和第二固定架，所述第一固定架和所述第二固定架是可拆卸的套入式结构，所述第一透明材料保护件（1041）和所述第二透明材料保护件（1042）分别镶嵌于所述第一固定架和所述第二固定架上。

5.根据权利要求1所述的机器人伸缩臂，其特征在于，所述第一透明材料保护件（1041）和所述第二透明材料保护件（1042）用紧固螺丝固定在所述第一探测面（1021）和所述第二探测面（1022）上，或者用铆钉铆接在所述第一探测面（1021）和所述第二探测面（1022）上。

6.根据权利要求1所述的机器人伸缩臂，其特征在于，所述第一透明材料保护件（1041）和所述第二透明材料保护件（1042）粘接或粘合在所述第一探测面（1021）和所述第二探测面上（1022）。