CN102768977B - 机械手、大气传输单元和晶片传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械手、大气传输单元和晶片传输方法。该机械手包括机械手臂、驱动装置、终端受动器和旋转电机；终端受动器和驱动装置分别连接于机械手臂，终端受动器用于承载晶片，驱动装置用于驱动机械手臂进行伸缩运动以实现对晶片进行传输；旋转电机连接于所述终端受动器，旋转电机用于驱动终端受动器旋转以带动所承载的晶片旋转进而使晶片的表面与水平面呈预设吹扫角度。本发明中当将机械手应用于大气传输单元中时，机械手在传输晶片的过程中晶片的表面与水平面呈预设吹扫角度，极大的减少了随气体沉积到晶片表面的颗粒以及使晶片表面附着的颗粒更加有效的被去除，从而提高了去除晶片表面颗粒的效果。

Description

机械手、大气传输单元和晶片传输方法

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，特别涉及一种机械手、大气传输单元和晶片传输方法。

背景技术

在半导体的制程工艺中，需要将待处理的晶片从大气环境中逐步传送到反应腔室中进行工艺处理，例如：刻蚀工艺(Etch)处理、物理气相沉积(PVD)处理等。把晶片传送到反应腔室的过程，需要一个由一系列的设备组成的晶片传输系统来完成。晶片传输系统包括大气传输单元(Equipment Frond-End Module，以下简称：EFEM)和与大气传输单元连接的传输腔室(Transport Chamber)，大气传输单元将晶片从晶片盒中取出并传输至传输腔室中，传输腔室将晶片传输至工艺腔室中，并由工艺腔室对晶片进行工艺处理；而后传输腔室将工艺处理后的晶片回传至大气传输单元，并由大气传输单元将工艺处理后的晶片传回晶片盒中。

大气传输单元中存在多种机械结构，例如：机械手、定位器等，机械手用于传输晶片。晶片在大气传输单元传输过程中，大气传输单元中的机械结构在进行机械运动时会产生微小的颗粒，这些颗粒会附着到晶片表面；在工艺腔室对晶片进行处理过程中也会有产生颗粒，这些颗粒也会附着到晶片上。这些附着到晶片表面的颗粒会污染晶片，从而增大晶片产生缺陷的可能性。为解决上述晶片表面附着的颗粒污染晶片的问题，可在大气传输单元的顶部设置过滤器(Fan Filter Unit)，该过滤器可确保大气传输单元这个微环境不受外界的污染以及该大气传输单元中的颗粒能被迅速有效地排到大气传输单元外。具体地，过滤器将大气传输单元外的颗粒过滤掉，并向下方吹出均匀的气体，该气体最终从大气传输单元的底部流出，从而在大气传输单元内部形成一个自上而下的气流并在大气传输单元中产生稍大于大气压的正压。

过滤器产生的自上而下的气体可对晶片进行吹扫，以去除晶片表面附着的颗粒。但是，由于在大气传输单元中晶片被水平传输，因此大气传输单元中的颗粒会随自上而下的气体沉积到晶片的表面；并且由于晶片被水平传输，因此气体在到达晶片表面后必然产生发散，发散的气体使晶片上中心区域的颗粒难以被从晶片上吹走，并且中心区域上气体产生反射的现象使颗粒更加难以被从晶片上吹走。这将不利于气体对晶片的吹扫，使晶片表面附着的颗粒难以被完全去除。综上所述，晶片被水平传输会降低去除晶片表面颗粒的效果。

发明内容

本发明提供一种机械手、大气传输单元和晶片传输方法，用以提高去除晶片表面颗粒的效果。

为实现上述目的，本发明提供了一种1、一种机械手，包括机械手臂、驱动装置、终端受动器和旋转电机；

所述终端受动器和所述驱动装置分别连接于所述机械手臂，所述终端受动器用于承载晶片，所述驱动装置用于驱动所述机械手臂进行伸缩运动以实现对晶片进行传输；

所述旋转电机连接于所述终端受动器，所述旋转电机用于驱动所述终端受动器旋转以带动所承载的晶片旋转进而使所述晶片的表面与水平面呈预设吹扫角度。

进一步地，机械手还包括：连轴器，用于使所述旋转电机和所述终端受动器连接，并在所述旋转电机的驱动下带动所述终端受动器旋转。

进一步地，所述终端受动器通过吸附所述晶片或者夹持所述晶片的方式以实现对所述晶片的承载。

进一步地，所述预设吹扫角度为90度。

为实现上述目的，本发明提供了一种机械手，包括机械手臂、用于驱动所述机械手臂的驱动装置和设置于所述机械手臂上的晶片承载装置，所述晶片承载装置用于承载晶片；

所述驱动装置用于驱动所述机械手臂旋转以带动所承载的晶片旋转进而使所述晶片的表面与水平面呈预设吹扫角度，并驱动所述机械手臂进行伸缩运动以对晶片进行传输。

进一步地，所述晶片承载装置通过吸附所述晶片或者夹持所述晶片的方式以实现对所述晶片的承载。

进一步地，所述预设吹扫角度为90度。

为实现上述目的，本发明提供了一种大气传输单元，包括腔体、过滤器和上述机械手，所述过滤器设置于所述腔体的顶部，所述机械手设置于腔体的内部；

所述过滤器用于向所述腔体内部提供用于对所述晶片进行吹扫的气体。

为实现上述目的，本发明提供了一种大气传输单元，包括腔体、过滤器和上述机械手，所述过滤器设置于所述腔体的顶部，所述机械手设置于腔体的内部；

所述过滤器用于向所述腔体内部提供用于对所述晶片进行吹扫的气体。

为实现上述目的，本发明提供了一种应用于上述大气传输单元的晶片传输方法，包括：

所述机械手将所述晶片水平传输至所述腔体内；

所述机械手将所述晶片进行旋转使所述晶片的表面与水平面呈预设吹扫角度；

所述过滤器向所述腔体内部提供气体，对所述晶片进行吹扫。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的机械手、大气传输单元和晶片传输方法中，机械手对晶片进行旋转使晶片的表面与水平面呈预设吹扫角度，并对晶片进行传输。当将机械手应用于大气传输单元中时，机械手在传输晶片的过程中晶片的表面与水平面呈预设吹扫角度，无需将晶片水平传输，极大的减少了随气体沉积到晶片表面的颗粒以及使晶片表面附着的颗粒更加有效的被去除，从而提高了去除晶片表面颗粒的效果。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种机械手的侧视图；

图2为图1中机械手的俯视图；

图3为实施例一中机械手的工作效果图之一；

图4为实施例一中机械手的工作效果图之二；

图5为本发明实施例三提供的一种大气传输单元的结构示意图；

图6为本发明中一种晶片传输系统的结构示意图；

图7为本发明实施例四提供的一种晶片传输方法的流程图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的机械手、大气传输单元和晶片传输方法进行详细描述。

图1为本发明实施例一提供的一种机械手的侧视图，图2为图1中机械手的俯视图，如图1和图2所示，该机械手包括：机械手臂11、驱动装置(图1和图2中未示意出)、终端受动器12和旋转电机14，终端受动器12和驱动装置分别连接于机械手臂11，终端受动器12用于承载晶片，驱动装置用于驱动机械手臂11进行伸缩运动以对晶片15进行传输。旋转电机14连接于终端受动器12，旋转电机14用于驱动终端受动器12旋转以带动所承载的晶片旋转，进而使晶片的表面与水平面呈预设吹扫角度。

本实施例中，旋转电机14可向终端受动器12输出动力，以驱动终端受动器12旋转。优选地，旋转电机14设置于机械手臂11上。优选地，终端受动器12通过连接于旋转电机14以实现连接于机械手臂11。

进一步地，该机械手还可以包括：连轴器13。连轴器13用于使旋转电机14和终端受动器12连接，并在旋转电机14的驱动下带动终端受动器12旋转。具体地，连轴器13可在旋转电机14输出的动力的驱动下带动终端受动器12旋转。换言之，旋转电机14可通过连轴器13和终端受动器12连接；旋转电机14可通过连轴器13向终端受动器12输出动力，以驱动终端受动器12旋转。具体地，旋转电机14向连轴器13输出动力，再由连轴器13带动终端受动器12旋转。

本实施例中，终端受动器12可通过吸附晶片的方式以实现对晶片15的承载。

或者，终端受动器12可通过夹持晶片15的方式以实现对晶片的承载。此种情况不再具体画出。

本实施例中，预设吹扫角度可以包括：45度至135度。优选地，预设吹扫角度为90度，即晶片的表面和水平面垂直。此时，晶片的表面平行于气体流动的方向，避免了气体中的颗粒沉积到晶片表面，并且使晶片表面附着的颗粒最大限度的被去除。

图3为本实施例中机械手的工作效果图之一，图4为本实施例中机械手的工作效果图之二。如图3所示，终端受动器12上承载有晶片15，晶片15的表面与水平面平行。再如图4所示，旋转电机14通过连轴器13驱动终端受动器12旋转以带动所承载的晶片15旋转，进而使晶片15的表面与水平面呈预设吹扫角度，图4中的预设吹扫角度为90度，即使晶片15的表面与水平面垂直。综上所述，本实施例中的机械手可将晶片15从图3中表面与水平面平行的状态旋转为图4中表面与水平面呈预设吹扫角度的状态，并以表面与水平面呈预设吹扫角度的状态传输晶片15。

本实施例提供的机械手包括机械手臂、驱动装置、终端受动器和旋转电机，终端受动器和驱动装置分别连接于机械手臂，终端受动器用于承载晶片，驱动装置用于驱动机械手臂进行伸缩运动以实现对晶片进行传输；旋转电机连接于终端受动器，旋转电机用于驱动终端受动器旋转以带动所承载的晶片旋转进而使晶片的表面与水平面呈预设吹扫角度。当将本实施例中的机械手应用于大气传输单元中时，机械手在传输晶片的过程中晶片的表面与水平面呈预设吹扫角度，无需将晶片水平传输，极大的减少了随气体沉积到晶片表面的颗粒以及使晶片表面附着的颗粒更加有效的被去除，从而提高了去除晶片表面颗粒的效果。进一步地，当预设吹扫角度为90度时，晶片的表面平行于气体流动的方向，避免了气体中的颗粒沉积到晶片表面并且使晶片表面附着的颗粒最大限度的被去除，从而使去除晶片表面颗粒的效果达到最佳。

本发明实施例二提供了一种机械手，该机械手包括机械手臂、用于驱动机械手臂的驱动装置和设置于机械手臂上的晶片承载装置，晶片承载装置用于承载晶片。驱动装置用于驱动机械手臂旋转以带动所承载的晶片旋转进而使晶片的表面与水平面呈预设吹扫角度，并驱动机械手臂进行伸缩运动以对晶片进行传输。

本实施例中，晶片承载装置通过吸附晶片的方式以实现对晶片的承载。或者，晶片承载装置还可以通过夹持晶片的方式以实现对晶片的承载。

本实施例与上述实施例一的区别在于：本实施例是通过驱动装置驱动整个机械手臂旋转以带动晶片旋转。

本实施例中，预设吹扫角度可以包括：45度至135度。优选地，预设吹扫角度为90度，即晶片的表面和水平面垂直。

本实施例提供的机械手包括机械手臂、用于驱动机械手臂的驱动装置和设置于机械手臂上的晶片承载装置，晶片承载装置用于承载晶片，驱动装置用于驱动机械手臂旋转以带动所承载的晶片旋转进而使晶片的表面与水平面呈预设吹扫角度，并驱动机械手臂进行伸缩运动以对晶片进行传输。当将本实施例中的机械手应用于大气传输单元中时，机械手在传输晶片的过程中晶片的表面与水平面呈预设吹扫角度，无需将晶片水平传输，极大的减少了随气体沉积到晶片表面的颗粒以及使晶片表面附着的颗粒更加有效的被去除，从而提高了去除晶片表面颗粒的效果。进一步地，当预设吹扫角度为90度时，晶片的表面平行于气体流动的方向，避免了气体中的颗粒沉积到晶片表面并且使晶片表面附着的颗粒最大限度的被去除，从而使去除晶片表面颗粒的效果达到最佳。

图5为本发明实施例三提供的一种大气传输单元的结构示意图，如图5所示，该大气传输单元包括：腔体21、过滤器22和机械手23，过滤器22设置于腔体21的顶部，机械手23设置于腔体的内部，过滤器22用于向腔体21内部提供用于对晶片15进行吹扫的气体。

本实施例中的机械手可采用上述实施例一至或实施例二所述的机械手，具体结构此处不再赘述。进一步地，该机械手23还包括：底座16，机械手臂设置于该底座16上，底座16用于支撑机械手臂。

进一步地，该大气传输单元还可以包括：缓存器24。缓存器24用于放置机械手23从晶片盒中获取的晶片15。

进一步地，该大气传输单元还可以包括：导轨25，导轨25可用于带动机械手整体运动。具体地，底座16设置于导轨25上并在驱动装置的驱动下沿导轨25运动，以实现机械手的整体运动。

进一步地，该大气传输单元还可以包括：晶片位置校准器26。该晶片位置校准器26用于对晶片15在机械手23上的位置进行校准。

进一步地，该大气传输单元还可以包括：槽阀(Slot Value)27。槽阀27用于连接大气传输单元和负载锁闭器。当槽阀27打开后，机械手23伸入到负载锁闭器中，并将机械手23上的晶片15放置到负载锁闭器中。

下面结合图6对本实施例的技术方案进行详细描述。图6为本发明中一种晶片传输系统的结构示意图，结合图5和如图6所示，该晶片传输系统包括依次连接的前端开启装置(FOUP)1、大气传输单元2、负载锁闭器(Load Lock)3、传输腔室4和反应腔室5。其中，大气传输单元2的具体结构可如图4所示。前端开启装置1开启晶片盒的门，大气传输单元2中的机械手23从晶片盒中取出晶片15并将该晶片15传输至大气传输单元2内，对晶片15进行旋转使晶片15的表面与水平面呈90度，即晶片15的表面与水平面垂直。过滤器2向大气传输腔室2的腔体21提供气体，该气体自上而下流动。机械手23将表面与水平面垂直的晶片15传输至晶片位置校准器26，在传输过程中过滤器2提供的气体可对晶片15的表面进行吹扫，此时由于晶片15的表面平行于气体流动的方向，从而避免了气体中的颗粒沉积到晶片表面，并且使晶片表面附着的颗粒最大限度的被去除。机械手23对晶片15进行旋转使晶片15的表面与水平面平行(例如：可参见图3中所示的情况)。晶片位置校准器26对晶片15在机械手23上的位置进行校准。机械手23对晶片15进行旋转使晶片15的表面与水平面垂直，将表面与水平面垂直的晶片15传输至负载锁闭器3与大气传输单元2之间的槽阀27，对晶片15进行旋转使晶片15的表面与水平面平行。待槽阀27打开后，机械手23伸入到负载锁闭器3中并将晶片15放置于负载锁闭器3内，而后待机械手23缩回后槽阀27关闭。传输腔室4中的真空机械手将晶片15从负载锁闭器3中取出，并传输至反应腔室5中。反应腔室5对晶片15进行工艺处理。完成工艺处理后，传输腔室4中的真空机械手将晶片15从反应腔室5中取出，并将晶片15放入负载锁闭器3中。并由大气传输单元2中的机械手23将晶片15回传至晶片盒中。其中，机械手23将晶片15回传至晶片盒的过程中，在对晶片15进行传输时仍然需要对晶片15进行旋转使晶片15的表面与水平面垂直，以便于过滤器2提供的气体可对晶片15的表面进行吹扫，从而避免了气体中的颗粒沉积到晶片15表面，并且使晶片15表面附着的颗粒最大限度的被去除。进一步地，本实施例中，大气传输单元2中的机械手23从晶片盒中取出晶片15并将该晶片15传输至大气传输单元2内之后，还可以先将晶片15放置入缓存器24中。待需要将晶片15传输至传输腔室4中时，再将晶片15从缓存器24中取出，并采用本实施例提供的技术方案对晶片15进行传输。进一步地，在大气传输单元2中的机械手将晶片15回传至晶片盒的过程中，大气传输单元2中的机械手23将晶片15从负载锁闭器3中取出后，可先将晶片15放置入缓存器24中，待需要将晶片15回传至晶片盒中时，再采用本实施例提供的技术方案对晶片15进行传输。

本实施例提供的大气传输单元包括腔体、过滤器和机械手，过滤器设置于腔体的顶部，机械手设置于腔体的内部，过滤器用于向腔体内部提供用于对晶片进行吹扫的气体。机械手在传输晶片的过程中晶片的表面与水平面呈预设吹扫角度，无需将晶片水平传输，极大的减少了随气体沉积到晶片表面的颗粒以及使晶片表面附着的颗粒更加有效的被去除，从而提高了去除晶片表面颗粒的效果。

图7为本发明实施例四提供的一种晶片传输方法的流程图，如图7所示，该方法应用于大气传输单元，该大气传输单元可采用上述实施例三中的大气传输单元，此处不再赘述。则该方法包括：

步骤101、机械手将晶片水平传输至腔体内。

步骤102、机械手将晶片进行旋转使晶片的表面与水平面呈预设吹扫角度。

本实施例中，预设吹扫角度可以包括：45度至135度。优选地，该预设吹扫角度为90度。

步骤103、过滤器向腔体内部提供气体，对晶片进行吹扫。

本实施例中，可在机械手在腔体内对晶片进行传输的过程中执行步骤103。

进一步地，该方法还可以包括：

步骤104、机械手对晶片进行旋转使晶片的表面与水平面平行。

本实施例中，当执行对晶片在机械手上的位置进行校准以及将晶片放置于负载锁闭器等操作之前，需要执行步骤104。

本实施例提供的晶片传输方法包括：机械手将晶片水平传输至腔体内，机械手将晶片进行旋转使晶片的表面与水平面呈预设吹扫角度，过滤器向腔体内部提供气体，对晶片进行吹扫。机械手在传输晶片的过程中晶片的表面与水平面呈预设吹扫角度，无需将晶片水平传输，极大的减少了随气体沉积到晶片表面的颗粒以及使晶片表面附着的颗粒更加有效的被去除，从而提高了去除晶片表面颗粒的效果。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种机械手，设置在大气传输单元中，其特征在于，用于在大气环境传输过程中对晶片进行旋转使晶片的表面与水平面呈预设吹扫角度，以减少随气体沉积到晶片表面的颗粒以及使晶片表面附着的颗粒更加有效的被去除；所述机械手，包括机械手臂、驱动装置、终端受动器和旋转电机，其中：

所述终端受动器和所述驱动装置分别连接于所述机械手臂，所述终端受动器用于承载晶片，所述驱动装置用于驱动所述机械手臂进行伸缩运动以实现对晶片进行传输；

所述旋转电机连接于所述终端受动器，所述旋转电机用于驱动所述终端受动器旋转以带动所承载的晶片旋转进而使所述晶片的表面与水平面呈预设吹扫角度。

2.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，还包括：

连轴器，用于使所述旋转电机和所述终端受动器连接，并在所述旋转电机的驱动下带动所述终端受动器旋转。

3.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述终端受动器通过吸附所述晶片或者夹持所述晶片的方式以实现对所述晶片的承载。

4.根据权利要求1至3任一所述的机械手，其特征在于，所述预设吹扫角度为90度。

5.一种机械手，设置在大气传输单元中，其特征在于，用于在大气环境传输过程中对晶片进行旋转使晶片的表面与水平面呈预设吹扫角度，以减少随气体沉积到晶片表面的颗粒以及使晶片表面附着的颗粒更加有效的被去除；所述机械手，包括机械手臂、用于驱动所述机械手臂的驱动装置和设置于所述机械手臂上的晶片承载装置；

所述晶片承载装置用于承载晶片；

所述驱动装置用于驱动所述机械手臂旋转以带动所承载的晶片旋转进而使所述晶片的表面与水平面呈预设吹扫角度，并驱动所述机械手臂进行伸缩运动以对晶片进行传输。

6.根据权利要求5所述的机械手，其特征在于，所述晶片承载装置通过吸附所述晶片或者夹持所述晶片的方式以实现对所述晶片的承载。

7.根据权利要求5或6所述的机械手，其特征在于，所述预设吹扫角度为90度。

8.一种大气传输单元，其特征在于，包括腔体、过滤器和如上述权利要求1至4任一所述的机械手，所述过滤器设置于所述腔体的顶部，所述机械手设置于腔体的内部；

所述过滤器用于向所述腔体内部提供用于对所述晶片进行吹扫的气体。

9.一种大气传输单元，其特征在于，包括腔体、过滤器和如上述权利要求5至7任一所述的机械手，所述过滤器设置于所述腔体的顶部，所述机械手设置于腔体的内部；

所述过滤器用于向所述腔体内部提供用于对所述晶片进行吹扫的气体。

10.一种应用于权利要求8或9所述的大气传输单元的晶片传输方法，其特征在于，包括：

所述机械手将所述晶片水平传输至所述腔体内；

所述机械手将所述晶片进行旋转使所述晶片的表面与水平面呈预设吹扫角度；

所述过滤器向所述腔体内部提供气体，对所述晶片进行吹扫。