CN107481967A - 用于将尺寸不同的晶圆居中的可重构导销设计 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种装置，包括：机械臂、以及多个导销，该多个导销安装在机械臂上。多个导销中的每个都包括位于不同层上的多个晶圆支撑件，多个晶圆支撑件中的每个都配置为支撑和居中晶圆，剩下的多个晶圆支撑件配置为支撑和居中与上述晶圆尺寸不同的晶圆。本发明还公开了一种用于将尺寸不同的晶圆居中的可重构导销设计。

Description

用于将尺寸不同的晶圆居中的可重构导销设计
本申请是2011年11月23日提交的、申请号为201110381697.8的名称为“用于将尺寸不同的晶圆居中的可重构导销设计”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及半导体领域，更具体地，涉及一种可重构导销装置。
背景技术
在半导体制造工艺中，通常需要将半导体晶圆在旋转模块上加工，例如，在将光刻胶涂覆到半导体晶圆上以及将光刻胶显影时。在上述工艺步骤期间，需要在用于支撑和固定半导体晶圆的卡盘上将半导体晶圆准确地居中。
首先可以将半导体晶圆置于卡盘上，然后再进行居中。可选地，通过将晶圆置于可移动臂上，可以同时进行放置和居中，该可移动臂具有导销组，用于限定半导体晶圆的准确位置。对导销组的位置进行准确设置使得半导体晶圆能够位于其上并具有很小的公差，进而使得当被导销组限制时，晶圆不会移动。
然而，导销组的位置所需要的准确度使得当尺寸不同的晶圆在同一旋转模块上加工时，制造工艺的产量降低。例如，半导体晶圆和对应的载体晶圆的尺寸不同，而可能需要通过同一旋转模块加工。为了用同一旋转模块处理尺寸不同的晶圆，需要将导销的位置进行反复调整，从而适应于不同尺寸。这样，对于产量就产生了负面影响。
发明内容
为了解决现有技术所存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种装置，包括：机械臂；以及多个导销，安装在所述机械臂上，其中，所述多个导销中的每个都包括位于不同层上的多个晶圆支撑件，所述多个晶圆支撑件中的每个都配置为支撑和居中晶圆，剩下的所述多个晶圆支撑件配置为支撑和居中与所述晶圆尺寸不同的晶圆。
在该装置中，所述多个导销中的每个都包括倾斜部分和平行部分，所述平行部分不与所述倾斜部分垂直，所述水平部分附接至所述倾斜部分；或者所述多个晶圆支撑件中上部晶圆支撑件所支撑和居中的晶圆的直径比所述多个晶圆支撑件中下部晶圆支撑件所支撑和居中的晶圆的直径大。
在该装置中，所述机械臂是工艺机械臂(PRA)模块的一部分；或者所述机械臂包括弧形臂，并且，其中，所述多个导销中的两个固定在所述机械臂的所述弧形臂上。
根据本发明的另一方面，提供了一种装置，包括：机械臂；微型台，包括固定部分和可移动部分，其中，所述固定部分固定在所述机械臂上；以及多个导销，其中，所述多个导销中的一个安装在所述微型台的所述可移动部分上，并且，其中，所述多个导销配置为支撑晶圆。
在该装置中，所述机械臂包括底座和两个弧形臂，所述两个弧形臂附接至所述底座，其中，所述装置包括两个微型台，所述微型台是两个微型台中的一个，其中，所述两个微型台中的每个都安装在所述两个弧形臂中的一个上，并且，所述多个导销中的两个都安装在所述两个微型台的可移动部分上。
该装置进一步包括：附加微型台，所述附加微型台包括固定部分，所述固定部分安装在所述机械臂的所述底座上，所述多个导销中的一个安装在所述附加微型台的可移动部分上。
在该装置中，所述微型台是可电驱动的；或者所述微型台的所述可移动部分配置为朝着以及远离环的中心移动，所述环由所述多个导销限定出。
根据本发明的又一方面，提供了一种装置，包括：臂控机械臂，包括：底座；以及第一可移动部分和第二可移动部分，附接至所述底座，其中，所述第一可移动部分和所述第二可移动部分配置为相对于所述底座滑动；第一导销，安装在所述底座；以及第二导销和第三导销，分别安装在所述第一可移动部分和所述第二可移动部分上，其中，所述第一导销、所述第二导销、和所述第三导销配置为支撑晶圆。
在该装置中，所述第一可移动部分和所述第二可移动部分配置为在相互平行的方向上移动；或者所述第一可移动部分和所述第二可移动部分中的每个都包括弧形臂。
在该装置中，所述第一导销、所述第二导销、和所述第三导销限定出环，所述环的尺寸与所述晶圆的尺寸基本相同。
附图说明
为了全面理解本实施例及其优点，现在将结合附图所进行的以下描述作为参考，其中：
图1A示出了在其上安装有导销的机械臂的立体图；
图1B示出了示例性导销的放大立体图；
图2示出了通过导销而居中的晶圆的俯视图；
图3A和图3B示出了导销、以及置于导销的不同晶圆支撑件上的晶圆的横截面图；
图4示出了通过导销控制的微型台的横截面图，该导销安装在微型台的可移动部分上；
图5A和图5B是安装在机械臂上的臂控(arm controlled)导销的立体图，其中一些导销的位置可以改变；
图6示出了用于驱动臂控导销的齿轮；以及
图7示出了机械臂中的定位件(guide)，其中，该定位件使得机械臂的可移动臂能够移动。
具体实施方式
下面，详细讨论本发明各实施例的制造和使用。然而，应该理解，本实施例提供了许多可以在各种具体环境中实现的可应用的概念。所讨论的具体实施例仅仅说明性的，而不用于限制本公开的范围。
根据实施例，提供了一种在其上安装有导销的新式机械臂，用于将晶圆定位和居中。论述了实施例的变化和操作。在各个附图和所示出的实施例中，相似的参考标号用于表示相似的部件。
图1A示出了机械臂20的立体图，该机械臂20可以是用于支撑、定位、居中、以及运送半导体晶圆的自动控制装置(未示出)的一部分。机械臂20可以是工艺机械臂(PRA)的一部分，该工艺机械臂可以配置成为了运送半导体晶圆而进行三维运动。一组导销22(例如，包括导销22A、22B、和22C)安装在机械臂20上。导销22可以包括三个或者更多导销，这些导销可以布置成环状(指的是图2中的环23)。在图1A所示的实施例中，导销22B和导销22C可以安装在机械臂20的弧形臂20B和弧形臂20C上，导销22A安装在机械臂20的底座20A。
图1B示出了导销22之一的示例性放大图。图2示出了导销22、以及通过导销22支撑和居中的晶圆24的俯视图。在所示实施例中，三个导销22形成环23，并且相互之间的距离基本相同，然而，这些导销还可以排列在环23的不同位置上。
图3A示出了通过图1A中的平面剖切线A-A’获得的横截面图，其中，示出了机械臂20和导销22。还示出了通过导销22支撑和居中的晶圆24A。导销22具有多层晶圆支撑件26(标记为26A和26B)，每层晶圆支撑件所在的层各不相同。每层晶圆支撑件26A和26B都配置为在其上分配有一个晶圆(比如图3A中的24A和图3B中的24B)。而且，每层晶圆支撑件26A和26B都包括底部水平部分26’和侧边部分26”，该底部水平部分26’用来支撑晶圆24A，该侧边部分26”用来限制晶圆24A在垂直于晶圆24A的主表面的方向(实例中所示的水平方向)上移动。在整个说明书中，当导销(和晶圆支撑件层)配置为支撑和居中晶圆时，说明晶圆可以置于导销(和晶圆支撑件层)上，在晶圆的侧边上留有最小公差S1(图2)，使得晶圆可以置于相应晶圆支撑件上，并且将不会在垂直于相应晶圆的主表面的方向上移动。参考图2，在示例性实施例中，例如，晶圆24A的直径D2为大约300mm，导销支撑件26A所形成的环23的直径为大约300.3mm，公差S1为大约0.3nm。
再次参考图3A，在示例性实施例中，相邻水平部分26’之间的高度差ΔH为大约10nm，然而，也可以使用不同的高度差。晶圆支撑件26’的厚度可以处于1mm和大约2mm之间，并且在一个实例中可以是1mm。导销22可以通过螺钉25固定在机械臂20上。导销22的顶部可以是部分22’，该部分22’被螺钉25穿透，该部分22’的厚度可以在大约1mm和大约2mm之间。
在可选实施例中，可以形成多于两个，比如三个、四个，甚至更多层的晶圆支撑件26。晶圆支撑件26的不同层可以附接到倾斜部分22”上，该倾斜部分22”不垂直于晶圆支撑件26的部分26’。因此，从每个导销22的底部到顶部，配制不同的晶圆支撑件26来支撑和居中直径越来越大的晶圆。
再次参考图3A，晶圆24A通过机械臂20运送，并且置于真空卡盘30上，该真空卡盘30支撑并且固定了晶圆24A。在运送晶圆24A之后，晶圆24置于导销22的晶圆支撑件26A(较低层)上。参考图2，由于通过晶圆支撑件26A形成的环23的直径D1等于晶圆24A的直径加上最小公差S1，因此，晶圆24A还被居中，并且无法移动。从而，当晶圆24A置于真空卡盘30上时，晶圆24A在真空卡盘30上还完成了居中。真空卡盘30可以是涂覆剂(coater)32的一部分(为了涂覆光刻胶)、显影剂(为了将光刻胶显影，同样示为32)等等。为了使真空卡盘30能够接收到晶圆24A，真空卡盘30可以从其初始位置(如实线所示)上升到位于晶圆24A正下方并且接触晶圆24A的位置(如虚线所示)，上升高度示为高度H1。然后，在接收到晶圆24A之后，真空卡盘30回到其初始位置。
图3B示出了通过机械臂20运送晶圆24B，并将该晶圆24B置于真空卡盘30上，该晶圆24B的直径与晶圆24A的直径不同。在示例性实施例中，晶圆24A是半导体晶圆，晶圆24B是为了附接到相应半导体晶圆并且支撑该半导体晶圆的载体晶圆(比如玻璃晶圆)。晶圆24B的直径大于晶圆24A的直径。因此，晶圆24B由导销22的晶圆支撑件26B接收并且支撑，该晶圆支撑件26B所在的层高于晶圆支撑件26A所在的层。而且，通过晶圆支撑件26B限定的环23(图2)大于通过晶圆支撑件26A限定的环。晶圆24B由晶圆支撑件26B的水平部分26’支撑。由于通过晶圆支撑件26B形成的环的直径等于晶圆24B的直径加上最小公差，因此，当晶圆24B置于真空卡盘30上时，晶圆24B在真空卡盘上还完成了居中。在实施例中，例如，晶圆24B的直径为大约301mm，晶圆26B所形成的环的直径为大约301.3mm，最小公差为大约0.3mm。为了使真空卡盘30能够接收到晶圆24B，真空卡盘30可以从其初始位置(如实线所示)上升到位于晶圆24B正下方并且接触晶圆24B的位置(如虚线所示)，上升高度示为高度H2。然后，在接收到晶圆24B之后，真空卡盘30回到其初始位置。
图4示出了可选实施例，其中，机械臂20包括导销22控制的微型台。每个导销22都包括晶圆支撑件26和微型台36，其中，晶圆支撑件26固定在微型台36的可移动部分36A上。微型台36A进一步包括固定在机械臂20上的固定部分。因此，当控制可移动部分36A相对于固定部分移动时，相应的晶圆支撑件26也沿着可移动部分36A移动。微型台36可以包括闭环线性电动机和码盘(未示出)，从而可以控制上部36A准确地经过预定距离。在实施例中，所有导销22(参考图1A)都包括微型台36。在可选实施例中，导销22B和导销22C分别位于弧形臂20B和弧形臂20C上，该导销22B和导销22C包括微型台36，导销22A直接安装在机械臂20的底座20A上，在该导销22A和该底座20A之间没有微型台。
每个微型台36都包括能够通过电信号驱动的电动机(未示出)，该电动机使得可移动部分36A移动。如图2和图4中的箭头37所示，当微型台36的可移动部分36A向外移动时，通过导销22限定的环的直径增大。相反，当微型台36的可移动部分36A向内移动时，通过导销22限定的环的直径减小。因此，微型台控制的导销22配制为支撑并且居中具有不同直径的晶圆，而不需要通过手动来调整导销22的位置。
图5A和图5B示出了根据可选实施例的臂控导销。参考图5A，机械臂20包括底座20A和可移动部分20B和20C，该可移动部分20B和20C配置为相对于该底座20A移动/滑动。在实施例中，底座20A包括每个可移动部分20B和20C的移动定位件(未在图5中示出，请参考图7中的定位件40)，使得可移动部分20B和20C可以滑动到对应的移动定位件40中。图5B的附图与图5A的附图相似，除了图5B中的可移动部分20B和20C相比于图5A中所示的可移动部分20B和20C相互靠近。图6示出了机械臂20的一部分的放大图。在示例性实施例中，为了移动可移动部分20B和20C，将固定在底座20A(未在图6中示出，请参考图5A和图5B)的电动机42配置为使齿轮43旋转，该齿轮43包括齿，这些齿用来驱动可移动部分20B或者20C滑动到相应的移动定位件40中。还可以使用其他机械机构来驱动可移动部分20B和20C。
图7示出了机械臂20的底座20A的横截面图，其中，图7中所示的横截面图可以通过图5A和图5B中的平面剖切线B-B’获得。因此，再次参考图5A和图5B，很明显，可移动部分20B和20C可以在相互平行地移动。当可移动部分20B和20C相互靠近时，通过导销22限定的环23的直径D1(参考图2)减小。相反，当可移动部件20B和20C相互远离时，环23的直径D1(参考图2)增大。因此，通过将导销22B和22C的位置调整到适当位置，环23的直径D1可以调整到等于将要通过机械臂20运送的晶圆的直径(可能带有最小公差S1)的值。因此，通过利用臂控导销22，机械臂20可以迅速得到调整，从而支撑和居中具有不同尺寸的晶圆。
根据实施例，一种装置，包括：机械臂；以及多个导销，安装在机械臂上。多个导销中的每个都包括位于不同层上的多个晶圆支撑件，多个晶圆支撑件中的每个都配置为支撑和居中晶圆，剩下的多个晶圆支撑件配置为支撑和居中与上述晶圆尺寸不同的晶圆。
根据其他实施例，一种装置，包括：机械臂；微型台，该微型台包括固定部分和可移动部分，其中，固定部分固定在机械臂上；以及多个导销。多个导销中的一个安装在微型台的可移动部分上。多个导销配置为支撑晶圆。
根据其他实施例，一种装置，包括：臂控机械臂，该臂控机械臂包括：底座；以及第一可移动部分和第二可移动部分，附接至底座，其中，第一可移动部分和第二可移动部分配置为相对于底座滑动。该装置进一步包括：第一导销，安装在底座；以及第二导销和第三导销，分别安装在第一可移动部分和第二可移动部分，其中，第一导销、第二导销、和第三导销配置为支撑晶圆。
尽管已经详细地描述了本发明及其优势，但应该理解，可以在不背离所附权利要求限定的本发明主旨和范围的情况下，做各种不同的改变，替换和更改。而且，本申请的范围并不仅限于本说明书中描述的工艺、机器、制造、材料组分、装置、方法和步骤的特定实施例。作为本领域普通技术人员应理解，通过本发明，现有的或今后开发的用于执行与根据本发明所采用的所述相应实施例基本相同的功能或获得基本相同结果的工艺、机器、制造，材料组分、装置、方法或步骤根据本发明可以被使用。因此，所附权利要求应该包括在这样的工艺、机器、制造、材料组分、装置、方法或步骤的范围内。此外，每条权利要求构成单独的实施例，并且多个权利要求和实施例的组合在本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种装置，包括：
机械臂；
微型台，包括固定部分和可移动部分，其中，所述固定部分固定在所述机械臂上；以及
多个导销，其中，所述多个导销中的一个安装在所述微型台的所述可移动部分上，并且，其中，所述多个导销配置为支撑晶圆。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述机械臂包括底座和两个弧形臂，所述两个弧形臂附接至所述底座，其中，所述装置包括两个微型台，所述微型台是两个微型台中的一个，其中，所述两个微型台中的每个都安装在所述两个弧形臂中的一个上，并且，所述多个导销中的两个都安装在所述两个微型台的可移动部分上。
3.根据权利要求2所述的装置，进一步包括：附加微型台，所述附加微型台包括固定部分，所述固定部分安装在所述机械臂的所述底座上，所述多个导销中的一个安装在所述附加微型台的可移动部分上。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述微型台是可电驱动的。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述微型台的所述可移动部分配置为朝着以及远离环的中心移动，所述环由所述多个导销限定出。
6.一种装置，包括：
臂控机械臂，包括：
底座；以及
第一可移动部分和第二可移动部分，附接至所述底座，其中，所述第一可移动部分和所述第二可移动部分配置为相对于所述底座滑动；
第一导销，安装在所述底座；以及
第二导销和第三导销，分别安装在所述第一可移动部分和所述第二可移动部分上，其中，所述第一导销、所述第二导销、和所述第三导销配置为支撑晶圆。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述第一可移动部分和所述第二可移动部分配置为在相互平行的方向上移动。
8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述第一可移动部分和所述第二可移动部分中的每个都包括弧形臂。
9.根据权利要求6所述的装置，其中，所述第一导销、所述第二导销、和所述第三导销限定出环，所述环的尺寸与所述晶圆的尺寸基本相同。
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