CN105225995A - 晶片传输装置和工艺腔室 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种晶片传输装置，包括卡盘机构和卡爪机构，所述卡盘机构包括卡盘和卡盘升降机构，所述卡爪机构包括卡爪升降机构和相对设置的至少两个活动卡爪；所述活动卡爪包括凸台、转轴和摆动件，所述凸台固定在所述卡爪升降机构上，所述摆动件通过所述转轴固定在所述凸台上，所述摆动件能够以所述转轴为中心摆动；所述卡盘能够驱动所述摆动件摆动。本发明还提供一种包括上述晶片传输装置的工艺腔室。通过以上设计，达到精确定位卡盘上的晶片或托盘的目的。

Description

晶片传输装置和工艺腔室

技术领域

本发明涉及半导体加工领域，特别是涉及一种用于传输晶片的晶片传输装置和包括该晶片传输装置的工艺腔室。

背景技术

现有技术中，在半导体加工工艺中，需要通过机械手将晶片或托盘传输到各个反应腔室中，机械手将晶片放置在反应腔室中，加工结束后再将晶片或托盘从反应腔室中取出，工艺工程对晶片或托盘取放的精度有很高的要求。取放过程通常是通过机械手与位于腔室中的顶针或卡爪的配合来实现，传输的精度取决于机械手的取放精度及顶针或卡爪的定位精度。

一般情况下，通过机械手的精度来保证晶片或托盘的传输精度，但是当晶片或托盘在传输过程中在机械手上出现偏移时，极易导致晶片或托盘放置到腔室后也出现偏移，定位准确性不高。若晶片或托盘在腔室中的位置出现了偏差，轻则导致晶片或托盘无法满足加工工艺的需求，重则引起设备、晶片或托盘的损坏。

发明内容

针对上述晶片放置位置出现偏差的问题，本发明提供一种能调节晶片或托盘放置位置使其准确定位的晶片传输装置。

本发明的技术方案如下：

一种晶片传输装置，包括卡盘机构和卡爪机构，所述卡盘机构包括卡盘和卡盘升降机构，所述卡爪机构包括卡爪升降机构和相对设置的至少两个活动卡爪；

所述活动卡爪包括凸台、转轴和摆动件，所述凸台固定在所述卡爪升降机构上，所述摆动件通过所述转轴固定在所述凸台上，所述摆动件能够以所述转轴为中心摆动；所述卡盘能够驱动所述摆动件摆动。

作为一种可实施方式，所述卡盘上与所述活动卡爪相对应的位置上设置容纳部；当所述卡盘移动至所述活动卡爪的位置时，所述摆动件能够穿过所述容纳部，且当所述容纳部与所述摆动件接触时，所述容纳部的边缘能够驱动所述摆动件摆动。

作为一种可实施方式，所述活动卡爪还包括限位平台，所述凸台与所述限位平台之间设置有凹槽，所述凸台靠近所述卡盘的中心；所述摆动件通过所述转轴活动安装在所述凹槽内。

作为一种可实施方式，所述摆动件在所述卡盘上的投影面积大于等于所述容纳部的面积。

作为一种可实施方式，当所述摆动件与所述凸台接触时，所述摆动件的中心线与所述卡盘的中心线之间的角度小于10度。

作为一种可实施方式，所述摆动件的靠近所述凸台的一面为表面光滑的斜面，所述凸台与所述摆动件接触的表面与所述摆动件的斜面相适应。

作为一种可实施方式，所述摆动件的摆动角度为30度至100度。

作为一种可实施方式，所述活动卡爪的数量为三个，三个所述活动卡爪均匀分布在同一个圆上。

作为一种可实施方式，三个所述活动卡爪所在的圆的圆心与所述卡盘的圆心重合，三个所述活动卡爪所在的圆的直径小于所述卡盘的直径。

本发明还提供一种工艺腔室，包括腔体，还包括如上所述的晶片传输装置，所述晶片传输装置设置在所述腔体中。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：本发明的晶片传输装置的卡爪机构采用的是活动卡爪，该活动卡爪可以摆动，通过活动卡爪的摆动调节放置在其上的晶片的位置，使其准确定位；采用本发明的晶片传输装置后可以降低对机械手操作的准确性要求，实用性很强。

附图说明

图1为本发明的晶片传输装置的一个实施例的整体结构示意图；

图2为图1所示的晶片传输装置在传片状态的俯视示意图；

图3为图1所示的晶片传输装置使用时晶片或托盘未校准状态的示意图；

图4为图1所示的晶片传输装置使用时晶片或托盘校准状态的示意图。

具体实施方式

为了解决晶片或托盘定位准确性不高的问题，提出了一种能精确定位晶片或托盘的晶片传输装置。

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1所示，其为本发明的晶片传输装置的一个实施例的整体示意图。该晶片传输装置100包括卡盘机构和卡爪机构，其中卡盘机构包括卡盘110和卡盘升降机构130，所述卡爪机构包括卡爪升降机构140和相对设置的至少两个活动卡爪120；参见图3，所述活动卡爪120包括凸台121、转轴122和摆动件123，所述凸台121固定在所述卡爪升降机构140上，所述摆动件123通过所述转轴122固定在所述凸台121上，所述摆动件123能够以所述转轴122为中心摆动；所述卡盘110能够驱动所述摆动件123摆动。

本实施例中的晶片传输位置用于晶片的放片取片过程，其工作过程如下，根据工艺设计使卡爪升降机构控制活动卡爪位于预设的传片位置，传片开始时首先机械手200将晶片300放置在位于传片位置的活动卡爪120上，接着卡盘110在卡盘控制机构130的控制下上升，当卡盘110到达传片位置(与活动卡爪接触时)，晶片300落于卡盘上，此时卡盘110带动晶片300继续上升直至到达工艺位置后进行工艺处理。工艺结束后，卡盘110下降，当下降至传片位置时晶片300落到活动卡爪120上，此后卡盘110继续下降，机械手200将落在活动卡爪120上的晶片300取走。

本实施例中的卡盘110呈平板状，卡盘的形状和大小与待加工的晶片或托盘相适应。且卡盘110在卡盘升降机构130的控制下做上下垂直运动。卡爪升降机构140是用于控制活动卡爪120使其移动至相应的传片位置，传片位置可以根据不同的工艺调节。

本实施例中的活动卡爪120为活动的，活动卡爪120中的摆动件能够摆动。活动卡爪120包括凸台121、转轴122和摆动件123，晶片300的准确放置位置应当是放置在凸台121上，一般的至少设置有两个活动卡爪120，晶片300放置在两个活动卡爪120的凸台121上；而当机械手200放置位置偏移时，晶片300则会被放置在两个活动卡爪120的摆动件123上；当卡盘110与活动卡爪120接触时，容纳部111的边缘会推动摆动件123摆动，此时晶片300沿着摆动件下滑至凸台121上，卡盘110与活动卡爪120相配合，对晶片或托盘进行准确定位最终使晶片放置在凸台上。这样实现了晶片的位置调节，不需要添加其他部件即可实现晶片300位置的校准，保证了后续工艺的进行。当采用活动卡爪120时，由于摆动件123可以摆动，因此摆动件123的调节晶片的偏移量大。

作为一种可实施方式，所述卡盘110上与所述活动卡爪120相对应的位置上设置容纳部111；当所述卡盘110移动至所述活动卡爪120的位置时，所述摆动件123能够穿过所述容纳部111，且当所述容纳部111与所述摆动件123接触时，所述容纳部111的边缘能够驱动所述摆动件123摆动。

作为一种可实施方式，所述的卡盘110的容纳部111是通孔。通孔的边缘与摆动件123接触，由于卡盘持续上升，因此通孔的边缘驱动摆动件123摆动。

作为一种可实施方式，参见图3和图4，所述活动卡爪120还包括限位平台124，所述凸台121与所述限位平台124之间设置有凹槽125，所述凸台121靠近所述卡盘110的中心；所述摆动件123通过所述转轴122活动安装在所述凹槽125内。本实施例中设置限位平台124的目的是为了限定摆动件123的摆动角度。摆动件123安装在凹槽125内，其摆动角度由凸台121和限位平台124确定。摆动件123顺时针摆动，直至与凸台121的边缘接触，此时晶片或托盘的位置被限定；摆动件123逆时针摆动，直至与限位平台124的边缘接触，这样限制了摆动件的最大向外摆动角度，避免摆动件摆动角度过大；摆动件摆动角度过大则对摆动件的高度有一定的要求，摆动角度越大，则摆动件摆动到最大角度时，摆动件的相对高度越低，而机械手的传片位置是一定的，这样对摆动件的长度有一定的要求以保证其相对高度。本实施例限定了摆动件的最大摆动角度，既能保证晶片落在摆动件上，又能降低摆动件的长度。本实施例中摆动件123的摆动运动的张角有利于晶片或托盘的放置，多个摆动件123形成坡度较大的斜面，便于机械手从任何方向放置晶片或托盘；而且坡度较大的斜面可以校准偏移范围较大的晶片或托盘，对机械手操作的准确性要求不高，实用性很强。

作为一种可实施方式，所述摆动件123在所述卡盘110上的投影面积大于等于所述容纳部111的面积。这是为了保证容纳部能够与摆动件接触。容纳部111的面积一方面应当大于等于摆动件垂直放置时在卡盘上的投影面积，这是为了保证摆动件123穿过容纳部，避免摆动件阻止卡盘上升，另一方面为了保证容纳部能够驱动摆动件摆动，则容纳部的面积应当小于摆动件倾斜时在卡盘上的投影面积，因此容纳部的面积最好略等于摆动件垂直放置(即摆动件的中心线与卡盘垂直)时的投影面积，一般的，容纳部的面积应当为摆动件垂直放置时在卡盘上的投影面积的105％至110％。

作为一种可实施方式，当所述摆动件123与所述凸台121接触时，所述摆动件123的中心线与所述卡盘110的中心线之间的角度小于10度。参见图4，此时正好保证晶片300放置在凸台121上。这样设置是为了对摆动件的摆动角度进一步限定，避免了机械手放置晶片时将晶片放置在摆动件的远离凸台的一面。摆动件向卡盘中心的摆动角度过大时，此时摆动件覆盖在凸台上，机械手放置晶片时可能会把晶片放置在摆动件的远离凸台的一面上。本实施例中容纳部111的面积应当是摆动件垂直放置时在卡盘上的投影面积的105％至110％。当卡盘取走晶片时，由于无其他外力作用，此时的摆动件123与凸台接触，这样当工艺完成后，卡盘110下将至工艺位置时，摆动件可以非常容易的穿过容纳部，摆动件不会阻碍卡盘110的运动。

作为一种可实施方式，参见图3，为了方便晶圆300的滑动，所述摆动件123的靠近所述凸台121的一面126为表面光滑的斜面；并且所述凸台121与所述摆动件123接触的表面与所述摆动件123的斜面相适应，这是为了保证当所述摆动件123的靠近所述凸台121的一面与所述凸台121接触时，所述摆动件123与所述卡盘110垂直。本实施例中斜面的倾斜角为30度至50度。这种斜面的设计保证晶片或托盘能正常滑落到凸台121上，且起到缓冲作用，避免晶片或托盘落下速度过快产生冲击。

作为一种可实施方式，所述摆动件的摆动角度为30度至100度。摆动件的摆动角度即图3中的摆动件123的靠近所述限位平台124的一面与水平面之间的夹角a为30度至100度。

作为一种可实施方式，参见图4，所述限位平台124的与所述摆动件123接触的表面为斜面。限位平台124的斜面决定了摆动件123的摆动角度，本实施例中限位平台123的斜面的倾斜度(即限位平台123的斜面与水平方向的较小的夹角)为10度至60度，优选为45度。本实施例中的限位平台124的斜面的倾斜度应当与容纳部的面积相适应，即容纳部111的面积应当小于摆动件摆动至最大倾斜度时摆动件在卡盘上的投影面积。

作为一种可实施方式，参见图2，所述活动卡爪120的数量为三个，三个所述活动卡爪120均匀分布在同一个圆上，相对应的，卡盘110的容纳部111也为三个。这样设置能够保证晶圆放置的平稳，不会产生倾斜。本实施例中，三个活动卡爪120的凸台121均设置在内侧，即靠近卡盘中心。三个活动卡爪之间相差120度。

作为一种可实施方式，参见图2，三个所述活动卡爪120所在的圆的圆心与所述卡盘110的圆心重合，三个所述活动卡爪120所在的圆的直径小于所述卡盘110的直径。这是为了保证卡盘能够准确取走放置在活动卡爪上的晶片。

如图3所示，在初始状态，机械手200将待加工的晶片300或托盘放置在摆动件123上，而未放置在凸台121上，当卡盘110向上运动与摆动件123接触时，此时摆动件123按图3中箭头所示的方向顺时针摆动，摆动件123摆动进而推动待加工的晶片300或托盘沿着摆动件123的一面126向下滑动，使晶片300滑落至凸台121上。如图4所示，晶片或托盘平整地放置在凸台121上，，晶片300或托盘被放置在多个活动卡爪120的凸台121上，此时卡盘110将晶片300取走。

作为一种较佳的应用，本发明还提供一种包括上述任一实施例的晶片传输装置的工艺腔室。工艺腔室可以是预清洗工艺腔室、刻蚀腔室溅射腔室或LED设备。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种晶片传输装置，包括卡盘机构和卡爪机构，所述卡盘机构包括卡盘和卡盘升降机构，其特征在于，所述卡爪机构包括卡爪升降机构和相对设置的至少两个活动卡爪；

所述活动卡爪包括凸台、转轴和摆动件，所述凸台固定在所述卡爪升降机构上，所述摆动件通过所述转轴固定在所述凸台上，所述摆动件能够以所述转轴为中心摆动；

所述卡盘能够驱动所述摆动件摆动。

2.根据权利要求1所述的晶片传输装置，其特征在于，所述卡盘上与所述活动卡爪相对应的位置上设置容纳部；当所述卡盘移动至所述活动卡爪的位置时，所述摆动件能够穿过所述容纳部，且当所述容纳部与所述摆动件接触时，所述容纳部的边缘能够驱动所述摆动件摆动。

3.根据权利要求1所述的晶片传输装置，其特征在于，所述活动卡爪还包括限位平台，所述凸台与所述限位平台之间设置有凹槽，所述凸台靠近所述卡盘的中心；所述摆动件通过所述转轴活动安装在所述凹槽内。

4.根据权利要求1所述的晶片传输装置，其特征在于，所述摆动件在所述卡盘上的投影面积大于等于所述容纳部的面积。

5.根据权利要求1所述的晶片传输装置，其特征在于，当所述摆动件与所述凸台接触时，所述摆动件的中心线与所述卡盘的中心线之间的角度小于10度。

6.根据权利要求1所述的晶片传输装置，其特征在于，所述摆动件的靠近所述凸台的一面为表面光滑的斜面，所述凸台与所述摆动件接触的表面与所述摆动件的斜面相适应。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的晶片传输装置，其特征在于，所述摆动件的摆动角度为30度至100度。

8.根据权利要求7所述的晶片传输装置，其特征在于，所述活动卡爪的数量为三个，三个所述活动卡爪均匀分布在同一个圆上。

9.根据权利要求8所述的晶片传输装置，其特征在于，三个所述活动卡爪所在的圆的圆心与所述卡盘的圆心重合，三个所述活动卡爪所在的圆的直径小于所述卡盘的直径。

10.一种工艺腔室，包括腔体，其特征在于，还包括权利要求1至9任意一项所述的晶片传输装置，所述晶片传输装置设置在所述腔体中。