CN105428290B - 晶圆传输装置及其真空吸附机械手 - Google Patents

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Abstract

一种晶圆传输装置及其真空吸附机械手，该真空吸附机械手包括：手臂；固定在所述手臂上的吸附绝缘凸台；设置在所述手臂和吸附绝缘凸台内的真空气道；所述吸附绝缘凸台用于吸附待传送晶圆的背面，所述吸附绝缘凸台的硬度小于所述待传送晶圆的背面的硬度。由于吸附绝缘凸台的硬度小于待传送晶圆的背面的硬度，故利用真空吸附机械手将晶圆传送至所需位置之后，晶圆的背面中与真空吸附机械手接触的位置不会形成印记，提高了晶圆的合格率。

Description

晶圆传输装置及其真空吸附机械手
技术领域
本发明涉及半导体制造设备技术领域，特别是涉及一种晶圆传输装置及其真空吸附机械手。
背景技术
诸多半导体工艺过程中都需要利用晶圆传输装置来传送晶圆。现有晶圆传输装置均包括真空吸附机械手，其利用真空吸附的原理来吸附晶圆以将晶圆传送至所需位置。
结合图1至图2所示，现有晶圆传输装置的真空吸附机械手2包括手臂3和固定在手臂3上的吸附绝缘凸台4，吸附绝缘凸台4与手臂3一体成型。吸附绝缘凸台4沿垂直于手臂3的方向的投影面积小于手臂3，手臂3和吸附绝缘凸台4内设有真空气道5。
在传送晶圆1时，将晶圆1的背面置于吸附绝缘凸台4上，此时晶圆1的背面与手臂3不接触，利用抽真空装置(一般为抽气泵)抽走真空气道5内的空气，以在真空气道5内形成负压从而将晶圆1的背面吸附住。图1中真空吸附机械手2位于晶圆1的下方，故真空吸附机械手2中被晶圆1遮挡住的部分用虚线表示。然后，移动真空吸附机械手2以将晶圆1传送至所需位置。
但是，在使用过程中发现，当利用上述真空吸附机械手将晶圆传送至所需位置之后，如图3所示，晶圆1的背面中与真空吸附机械手接触的位置形成有印记6，造成形成有印记6的晶圆1不合格，降低了晶圆1的合格率。
发明内容
本发明要解决的问题是：现有真空吸附机械手将晶圆传送至所需位置之后，晶圆的背面中与真空吸附机械手接触的位置形成有印记，造成晶圆的合格率降低。
为解决上述问题，本发明提供了一种用于传送晶圆的真空吸附机械手，其包括：
手臂；
固定在所述手臂上的吸附绝缘凸台；
设置在所述手臂和吸附绝缘凸台内的真空气道；
所述吸附绝缘凸台用于吸附待传送晶圆的背面，所述吸附绝缘凸台的硬度小于所述待传送晶圆的背面的硬度。
可选地，所述吸附绝缘凸台的材料为刚性材料。
可选地，所述吸附绝缘凸台的材料为工程塑料。
可选地，所述工程塑料为特种工程塑料。
可选地，所述特种工程塑料为PEEK。
可选地，所述吸附绝缘凸台通过粘贴的方式固定在所述手臂上。
可选地，所述吸附绝缘凸台呈环形，所述吸附绝缘凸台所围成的空间构成所述真空气道的其中一段；
所述真空吸附机械手还包括：位于所述吸附绝缘凸台内的伪绝缘凸台，所述伪绝缘凸台与手臂一体成型，所述真空气道的其中一段位于所述伪绝缘凸台内；
在垂直于所述手臂的方向上，所述吸附绝缘凸台比所述伪绝缘凸台突出。
可选地，所述吸附绝缘凸台比所述伪绝缘凸台突出0.2mm至1mm。
可选地，所述伪绝缘凸台与手臂的材质均为陶瓷。
可选地，所述吸附绝缘凸台为实心柱状。
另外，本发明还提供了一种晶圆传输装置，其包括上述任一所述的真空吸附机械手。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
在传送晶圆时，将晶圆的背面置于吸附绝缘凸台上，利用抽真空装置抽走真空气道内的空气，以在真空气道内形成负压从而将晶圆的背面吸附住。然后，移动真空吸附机械手以将晶圆运送至所需位置。由于吸附绝缘凸台的硬度小于待传送晶圆的背面的硬度，故利用真空吸附机械手将晶圆传送至所需位置之后，晶圆的背面中与真空吸附机械手接触的位置不会形成印记，提高了晶圆的合格率。
附图说明
图1是利用现有真空吸附机械手传送晶圆的平面示意图，图中晶圆位于真空吸附机械手的上方；
图2是图1所示真空吸附机械手沿AA方向的剖面图；
图3是利用图1所示真空吸附机械手将晶圆传送至所需位置之后晶圆的背面形成有印记的示意图；
图4是本发明的第一实施例中真空吸附机械手沿垂直于手臂的方向看过去的平面示意图，图中虚线示出了内部的真空气道；
图5是图4所示真空吸附机械手沿BB方向的剖面图；
图6是本发明的第二实施例中真空吸附机械手沿垂直于手臂的方向看过去的平面示意图，图中虚线示出了内部的真空气道；
图7是图6所示真空吸附机械手沿CC方向的剖面图。
具体实施方式
如前所述，利用现有真空吸附机械手将晶圆传送至所需位置之后，晶圆的背面中与真空吸附机械手接触的位置形成有印记，造成形成有印记的晶圆不合格，降低了晶圆的合格率。
为了解决上述问题，本发明对造成晶圆的背面形成有印记的原因进行了大量研究。经对大量可能因素进行一一排除后，认为造成晶圆的背面形成有印记的原因很可能有二，分别为：真空机械手臂在传送晶圆的过程中发生抖动、真空机械手臂在传送晶圆的过程中施加的吸附力过大。但经对上述推测进行验证发现，上述推测并不成立。
鉴于此，本发明又做了进一步的研究，研究得知，如图1所示，真空吸附机械手2中吸附绝缘凸台4的材质为陶瓷，而陶瓷的硬度远大于晶圆1背面的硬度，从而造成在传送晶圆1的过程中在真空气道5的负压作用下晶圆1的背面会形成印记。
在上述研究的基础上，本发明提供了一种改进的真空吸附机械手，其吸附绝缘凸台的硬度小于待传送晶圆的背面的硬度，故利用真空吸附机械手将晶圆传送至所需位置之后，晶圆的背面中与真空吸附机械手接触的位置不会形成印记，提高了晶圆的合格率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
第一实施例
结合图4至图5所示，本实施例提供了一种用于传送晶圆的真空吸附机械手10，其包括手臂11、以及固定在手臂11上的吸附绝缘凸台12和伪绝缘凸台13。其中，吸附绝缘凸台12呈环形，伪绝缘凸台13位于吸附绝缘凸台12内，并与手臂11一体成型，在垂直于手臂11的方向V上，吸附绝缘凸台12比伪绝缘凸台13突出。
手臂11、伪绝缘凸台13和吸附绝缘凸台12内设有真空气道14，根据空气在真空气道14内的流动方向，真空气道14依次由第一段子气道140(图中虚线所示)、第二段子气道141、第三段子气道142组成，其中，第一段子气道140设置在手臂11内，第二段子气道141设置在伪绝缘凸台13内，第三段子气道142设置在吸附绝缘凸台12内，并由呈环形的吸附绝缘凸台11所围成的空间构成。吸附绝缘凸台12用于吸附待传送晶圆20的背面，吸附绝缘凸台12的硬度小于待传送晶圆20的背面的硬度。
在传送晶圆20时，将晶圆20的背面置于吸附绝缘凸台12上，由于吸附绝缘凸台12比伪绝缘凸台13突出，故此时晶圆20的背面与伪绝缘凸台13、手臂11均不接触，利用抽真空装置(一般为抽气泵)抽走真空气道14内的空气，以在真空气道14内形成负压从而将晶圆20的背面吸附住。然后，移动真空吸附机械手10以将晶圆20运送至所需位置。由于吸附绝缘凸台12的硬度小于待传送晶圆20的背面的硬度，故利用真空吸附机械手20将晶圆20传送至所需位置之后，晶圆20的背面中与真空吸附机械手10接触的位置不会形成印记，提高了晶圆的合格率。
由上述分析可知，在真空吸附机械手10中，伪绝缘凸台13对于晶圆20的传送并无帮助，但是，由于其是与手臂11一体成型的，故直接通过在现有真空吸附机械手的基础上固定一吸附绝缘凸台12即可获得本实施例技术方案的真空吸附机械手，无需重新制作新的手臂，因而降低了真空吸附机械手的制造成本。在本实施例中，一体成型的伪绝缘凸台13和手臂11的材料为陶瓷。
在本实施例中，吸附绝缘凸台12的材料为刚性材料。在本发明的技术方案中，所述刚性材料是指：晶圆20牢靠地被吸附在吸附绝缘凸台12上时，吸附绝缘凸台12不会发生变形。通过将吸附绝缘凸台12的材料设置为刚性材料，能够实现在传送晶圆20的过程中保证吸附绝缘凸台12与晶圆20之间的相对位置始终不变，从而能够实现晶圆20的精确传送。
在本实施例中，吸附绝缘凸台12的材料为工程塑料。经测试得知，所述工程塑料的硬度小于现有任意一种材质的晶圆背面的硬度。在本发明的技术方案中，对所述晶圆的材质并不做限制，其可以为硅晶圆、锗晶圆、锗硅晶圆等常用晶圆。工程塑料具有优良的综合性能，其蠕变小、机械强度高、耐热性好、电绝缘性好，可在较苛刻的化学、物理环境中长期使用，不仅能够保证吸附绝缘凸台12具有较长的使用寿命，还能保证在吸附绝缘凸台12将晶圆20从半导体加工设备(如光刻机台、刻蚀机台)拿出的时候，不与该设备内的物质(如气体)发生化学反应以致衍生出新的污染物。
所述工程塑料分为通用工程塑料和特种工程塑料两种。在本实施例中，所述工程塑料为特种工程塑料，其与通用工程塑料相比，具有更佳地耐高温性能，更为适合真空吸附机械手20在高温使用环境下使用。
进一步地，在本实施例中，所述特种工程塑料为PEEK(聚醚醚酮)，其在众多种类的特种工程塑料中在下述性能上尤为突出：机械强度高、耐热性好、电绝缘性好，可在较苛刻的化学、物理环境中长期使用，价格便宜。需说明的是，在本发明的技术方案中，吸附绝缘凸台12的材料并不应仅局限于所给实施例，例如，其材料也可以为聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(PI)等特种工程塑料。
在本实施例中，吸附绝缘凸台12通过粘贴的方式固定在手臂11上，这种固定方式非常方便，另外，也非常方便吸附绝缘凸台12的更换。需说明的是，在本发明的技术方案中，吸附绝缘凸台12与手臂11也可以采用其它方式固定。
在本实施例中，吸附绝缘凸台12比伪绝缘凸台13突出为H，H为0.2mm至1mm，使得在传送晶圆20的过程中晶圆20的背面不会因与伪绝缘凸台13接触而产生印记，另外，也不会造成吸附绝缘凸台12上的晶圆20过高，以致出现下述问题：晶圆传输装置中的一个正将半导体设备内的晶圆拿出来的真空吸附机械手20、与另一个正将晶圆送入所述半导体设备内的真空吸附机械手20相遇时，两个机械手上的晶圆发生干涉。
第二实施例
结合图6至图7所示，第二实施例与第一实施例之间的区别在于：在第二实施例中，真空吸附机械手10中未设置伪吸附凸台，且吸附绝缘凸台12为实心柱状，真空气道14设置在手臂11和吸附绝缘凸台12上。
需说明的是，在本发明的技术方案中，吸附绝缘凸台、手臂、伪绝缘凸台均可以设置为任意形状，并不应局限于附图所示。
另外，本发明还提供了一种晶圆传输装置，其包括上述真空吸附机械手。
本发明中，各实施例采用递进式写法，重点描述与前述实施例的不同之处，各实施例中的相同部分可以参照前述实施例。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (9)

1.一种用于传送晶圆的真空吸附机械手，其特征在于，包括：
手臂；
固定在所述手臂上的吸附绝缘凸台；
设置在所述手臂和吸附绝缘凸台内的真空气道；所述吸附绝缘凸台呈环形，所述吸附绝缘凸台所围成的空间构成所述真空气道的其中一段；
位于所述吸附绝缘凸台内的伪绝缘凸台，所述伪绝缘凸台与手臂一体成型，所述真空气道的其中一段位于所述伪绝缘凸台内；在垂直于所述手臂的方向上，所述吸附绝缘凸台比所述伪绝缘凸台突出；
所述吸附绝缘凸台用于吸附待传送晶圆的背面，所述吸附绝缘凸台的硬度小于所述待传送晶圆的背面的硬度。
2.如权利要求1所述的真空吸附机械手，其特征在于，所述吸附绝缘凸台的材料为刚性材料。
3.如权利要求2所述的真空吸附机械手，其特征在于，所述吸附绝缘凸台的材料为工程塑料。
4.如权利要求3所述的真空吸附机械手，其特征在于，所述工程塑料为特种工程塑料。
5.如权利要求4所述的真空吸附机械手，其特征在于，所述特种工程塑料为PEEK。
6.如权利要求1所述的真空吸附机械手，其特征在于，所述吸附绝缘凸台通过粘贴的方式固定在所述手臂上。
7.如权利要求1所述的真空吸附机械手，其特征在于，所述吸附绝缘凸台比所述伪绝缘凸台突出0.2mm至1mm。
8.如权利要求1所述的真空吸附机械手，其特征在于，所述伪绝缘凸台与手臂的材质均为陶瓷。
9.一种晶圆传输装置，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的真空吸附机械手。
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