CN107591351B - 机械手及半导体加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机械手及半导体加工设备，其包括：承载部件，其包括用于承载晶片的中心区域的中心承载面；多个校准部件，环绕设置在承载部件的外围，用以通过推动晶片的边缘，来校准晶片的位置；联动机构，与多个校准部件连接，用以驱动多个校准部件同时沿中心承载面的径向靠近或远离中心承载面的中心。本发明提供的机械手，其可以校准晶片的位置，从而可以避免因晶片偏移触发报警造成整个设备停止作业，以及因晶片偏移较大造成碎片的问题。

Description

机械手及半导体加工设备

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种机械手及半导体加工设备。

背景技术

在半导体加工设备中，需要将待处理的晶片从大气环境中逐步传送到反应腔室内进行工艺处理，通常情况下，这一传送过程要依靠一系列大气设备和真空设备等组成的晶片传输系统来完成。现有的半导体加工设备主要包括多个功能腔室，例如装载腔室、传输腔室和工艺腔室等等，晶片在这些功能腔室之间的传输主要依靠机械手来完成。

图1为现有的机械手的俯视图。请参阅图1，机械手包括机械手指1，其包括用于承载晶片3的承载面，在该承载面上设置有多个摩擦垫2，摩擦垫2采用橡胶或石英等材料制作，用以增加与晶片3之间的摩擦力，以防止晶片3滑移。

上述机械手在实际应用中不可避免的存在以下问题：

由于卡盘或顶针升降等动作对晶片造成的影响，晶片在自卡盘或顶针传递至机械手之前，就有可能已经发生偏移，导致晶片在被传递至机械手上之后，相对于承载面的中心发生偏移。而上述机械手无法校正晶片3的偏移，容易发生因晶片偏移触发报警，造成整个设备停止作业的问题，而且如果晶片偏移较大，甚至可能导致碎片等情况的发生，严重影响了设备的生产效率。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种机械手及半导体加工设备，其可以校准晶片的位置，从而可以避免因晶片偏移触发报警造成整个设备停止作业，以及因晶片偏移较大造成碎片的问题。

为实现本发明的目的而提供一种机械手，包括：

承载部件，其包括用于承载晶片的中心区域的中心承载面；

多个校准部件，环绕设置在所述承载部件的外围，用以通过推动所述晶片的边缘，来校准所述晶片的位置；

联动机构，与所述多个校准部件连接，用以驱动所述多个校准部件同时沿所述中心承载面的径向靠近或远离所述中心承载面的中心。

优选的，所述校准部件包括：

承载部，环绕设置在所述承载部件的外围，且包括用于承载所述晶片的边缘区域的边缘承载面；

推动部，设置在所述承载部上，且相对于所述边缘承载面凸出，用以推动所述晶片的边缘。

优选的，所述推动部包括在推动所述晶片的边缘时，与之相接触的校准面；所述校准面为斜面，且与所述边缘承载面之间的夹角为钝角。

优选的，所述推动部包括在推动所述晶片的边缘时，与之相接触的校准面；所述校准面包括由上而下依次设置的斜面和垂直面，且所述斜面与所述边缘承载面之间的夹角为钝角。

优选的，所述边缘承载面与所述中心承载面相互平齐。

优选的，所述联动机构包括多个导轨、多个摇杆和旋转驱动部，其中，

所述导轨的数量与所述校准部件的数量一致，且环绕设置在所述承载部件的外围，每个导轨均沿所述中心承载面的径向设置，并与所述旋转驱动部连接，各个校准部件一一对应地设置在各个导轨上，且可沿所述导轨移动；

所述摇杆的数量与所述校准部件的数量一致，各个摇杆的一端一一对应地与各个校准部件铰接，各个摇杆的另一端与所述旋转驱动部铰接；

所述旋转驱动部用于驱动与之连接的所述多个摇杆的另一端同时围绕所述中心承载面的中心顺时针或逆时针旋转，以带动各个校准部件同时沿各个导轨靠近或远离所述中心承载面的中心。

优选的，所述旋转驱动部包括转轮、固定部和驱动源，其中，

所述固定部设置在所述承载部件的底部，所述导轨的一端与所述固定部连接；

所述转轮可旋转的设置在所述固定部上，且所述转轮的旋转中心与所述中心承载面的中心相对应；所述多个摇杆的另一端与所述转轮的边缘处铰接；

所述驱动源用于驱动所述转轮围绕其旋转中心顺时针或逆时针旋转。

优选的，所述驱动源包括气缸、电机或者液压缸。

优选的，在所述导轨的一端与所述固定部之间还设置有角度调节部，用以调节相邻的两个所述导轨之间的夹角。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，其包括多个功能腔室以及机械手，所述机械手用于在各个功能腔室之间传输晶片，所述机械手采用本发明提供的上述机械手。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的机械手，其借助联动机构驱动多个校准部件同时沿中心承载面的径向靠近中心承载面的中心，在此过程中，校准部件通过推动发生偏移的晶片边缘，使之中心与中心承载面的中心重合，从而可以校准晶片的位置，避免因晶片偏移触发报警造成整个设备停止作业，以及因晶片偏移较大造成碎片的问题，进而可以提高设备的生产效率。

本发明提供的半导体加工设备，其通过采用本发明提供的上述机械手，可以校准晶片的位置，避免因晶片偏移触发报警造成整个设备停止作业，以及因晶片偏移较大造成碎片的问题，从而可以提高设备的生产效率。

附图说明

图1为现有的机械手的俯视图；

图2为本发明实施例提供的机械手的俯视图；

图3为本发明实施例提供的机械手的局部剖视图；

图4为本发明实施例采用的联动机构的结构图；

图5为本发明实施例提供的机械手与顶针之间的位置关系图。

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，下面结合附图来对本发明提供的机械手及半导体加工设备进行详细描述。

图2为本发明实施例提供的机械手的俯视图。请参阅图2，机械手，包括承载部件4、多个校准部件6和联动机构。其中，承载部件4包括用于承载晶片5的中心区域的中心承载面，该中心承载面的面积小于晶片5的面积，从而当晶片5置于该中心承载面上时，其中心区域与中心承载面接触，而外围的边缘区域悬空。这样，在机械手运动至顶针上方时，顶针能够穿过机械手，并托起晶片5的边缘区域，从而实现顶针与机械手之间的晶片传递。

多个校准部件6环绕设置在承载部件4的外围，用以通过推动晶片5的边缘，来校准晶片5的位置。具体地，图3为本发明实施例提供的机械手的局部剖视图。请一并参阅图2和图3，在本实施例中，校准部件6包括承载部62和推动部61，其中，承载部62环绕设置在承载部件4的外围，且包括用于承载晶片5的边缘区域的边缘承载面621，也就是说，当晶片5置于上述中心承载面上时，晶片5下表面的边缘区域与边缘承载面621相对。优选的，边缘承载面621与中心承载面相互平齐，以使晶片5下表面的边缘区域与边缘承载面621相接触，从而进一步提高承载晶片5的稳定性，避免晶片5发生倾斜或滑移。

推动部61设置在承载部62上，且相对于边缘承载面621凸出，用以推动晶片5的边缘。优选的，推动部61包括在推动晶片5的边缘时，与之相接触的校准面，该校准面包括由上而下依次设置的斜面611和垂直面621，且该斜面611与边缘承载面621之间的夹角为钝角。当晶片5发生偏移时，借助斜面611，可以使晶片5在自身重力的作用下，沿斜面611下滑至边缘承载面621，从而可以使晶片5自动校准其位置。垂直面612用于在晶片5自斜面611下滑至边缘承载面621之后，限定该晶片5的位置，以防止其因机械手的振动等原因再次发生偏移。在实际应用中，也可以省去上述垂直面612，即，上述校准面仅为一斜面，且与边缘承载面之间的夹角为钝角。

联动机构与多个校准部件6连接，用以驱动多个校准部件6同时沿中心承载面的径向靠近或远离中心承载面的中心41。在联动机构的驱动多个校准部件6同时沿中心承载面的径向靠近中心承载面的中心41的过程中，若晶片5存在偏移，即，晶片5的中心偏离中心承载面的中心41，相应的推动部61在靠近中心承载面的中心41的过程中，其校准面与晶片5的边缘相接触，并推动晶片5移动，使之中心朝向靠近中心承载面的中心41的方向移动，直至二者完全重合，从而完成对晶片位置的校准。当晶片5的中心与中心承载面的中心41重合之后，所有的推动部61的校准面均与晶片5的边缘相接触，从而起到了限定晶片5的位置的作用。

由此，当晶片被传递至机械手上之后，通过使用上述联动机构驱动多个校准部件同时沿中心承载面的径向靠近中心承载面的中心，可以对晶片位置的进行校准，从而可以避免因晶片偏移触发报警造成整个设备停止作业，以及因晶片偏移较大造成碎片的问题，进而可以提高设备的生产效率。

下面对联动机构的具体实施方式进行详细描述。图4为本发明实施例采用的联动机构的结构图。请参阅图4，联动机构包括多个导轨7、多个摇杆8和旋转驱动部9，其中，导轨7的数量与校准部件6的数量一致（例如，均为4个），且环绕设置在承载部件4的外围，每个导轨7均沿中心承载面的径向设置，并与旋转驱动部9连接，各个校准部件6一一对应地设置在各个导轨7上，且可沿导轨7移动。由于每个导轨7均沿中心承载面的径向设置，因而校准部件6沿导轨7移动的方向即为中心承载面的径向，从而可以靠近或远离中心承载面的中心41。

摇杆8的数量与校准部件6的数量一致，各个摇杆8的一端一一对应地与各个校准部件6铰接，各个摇杆的另一端81与旋转驱动部9铰接。旋转驱动部9用于驱动与之连接的多个摇杆8的另一端81同时围绕中心承载面的中心41顺时针或逆时针旋转，以带动各个校准部件6同时沿各个导轨7靠近或远离中心承载面的中心41。

在本实施例中，旋转驱动部9包括转轮91、固定部（图中未示出）和驱动源（图中未示出），其中，固定部设置在承载部件4的底部，导轨7的一端与该固定部连接。转轮91可旋转的设置在固定部上，且位于承载部件4的下方。并且，转轮91的旋转中心911与中心承载面的中心41相对应，多个摇杆8的另一端81与转轮91的边缘处铰接，如图4所示。驱动源用于驱动转轮91围绕其旋转中心911顺时针或逆时针旋转。该驱动源包括气缸、电机或者液压缸等等。

如图4所示，在驱动源的驱动下，转轮91围绕其旋转中心911顺时针旋转一定的角度，在此过程中，摇杆8的另一端81随转轮91运动至摇杆8的另一端81’所在位置处，同时摇杆8拉动与之铰接的校准部件6沿导轨7移动至校准部件6’所在位置处，从而实现使校准部件6更靠近中心承载面的中心41。

优选的，在导轨7的一端与固定部之间还设置有角度调节部（图中未示出），用以调节相邻的两个导轨7之间的夹角。图5为本发明实施例提供的机械手与顶针之间的位置关系图。如图5所示，在需要机械手与顶针10相配合来实现对晶片5的传递时，当机械手运动至顶针10的上方之后，可以通过角度调节部调节相邻的两个导轨7之间的夹角，以使各个导轨7及其上的校准部件6和摇杆8能够与顶针10相互错开，避免干扰顶针10的升降运动。在实际应用中，角度调节部例如可以采用螺钉和多个螺纹孔结构，多个螺纹孔设置在固定部上，且围绕中心承载面的中心41间隔分布，将导轨7通过螺钉安装在相应的位置的螺纹孔中即可确定该导轨7的位置，而在需要调节相邻的两个导轨7之间的夹角时，仅需将改变安装螺钉的螺纹孔即可。当然，角度调节部还可以采用其他任意结构，只要其能够调节相邻的两个导轨7之间的夹角即可。

需要说明的是，在本实施例中，校准部件6包括承载部62和推动部61，但是本发明并不局限于此，在实际应用中，也可以省去上述承载部62，即，校准部件不承载晶片，而仅具有推动晶片边缘的功能。

综上所述，本发明实施例提供的机械手，其借助联动机构驱动多个校准部件同时沿中心承载面的径向靠近中心承载面的中心，在此过程中，校准部件通过推动发生偏移的晶片边缘，使之中心与中心承载面的中心重合，从而可以校准晶片的位置，避免因晶片偏移触发报警造成整个设备停止作业，以及因晶片偏移较大造成碎片的问题，进而可以提高设备的生产效率。

作为另一个技术方案，本发明实施例还提供一种半导体加工设备，其包括多个功能腔室（例如装载腔室、传输腔室和工艺腔室等等）以及机械手，该机械手用于在各个功能腔室之间传输晶片，机械手采用了本发明实施例提供的上述机械手。

本发明实施例提供的半导体加工设备，其通过采用本发明实施例提供的上述机械手，可以校准晶片的位置，避免因晶片偏移触发报警造成整个设备停止作业，以及因晶片偏移较大造成碎片的问题，从而可以提高设备的生产效率。

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，其特征在于，包括：

承载部件，其包括用于承载晶片的中心区域的中心承载面；

多个校准部件，环绕设置在所述承载部件的外围，用以通过推动所述晶片的边缘，来校准所述晶片的位置；

联动机构，与所述多个校准部件连接，用以驱动所述多个校准部件同时沿所述中心承载面的径向靠近或远离所述中心承载面的中心；

在所述联动机构驱动所述多个校准部件同时沿所述中心承载面的径向靠近所述中心承载面的中心时，所述校准部件推动所述晶片移动，使所述晶片的中心朝所述中心承载面的中心移动，直至所述晶片的中心与所述中心承载面的中心重合。

2.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述校准部件包括：

承载部，环绕设置在所述承载部件的外围，且包括用于承载所述晶片的边缘区域的边缘承载面；

推动部，设置在所述承载部上，且相对于所述边缘承载面凸出，用以推动所述晶片的边缘。

3.根据权利要求2所述的机械手，其特征在于，所述推动部包括在推动所述晶片的边缘时，与之相接触的校准面；所述校准面为斜面，且与所述边缘承载面之间的夹角为钝角。

4.根据权利要求2所述的机械手，其特征在于，所述推动部包括在推动所述晶片的边缘时，与之相接触的校准面；所述校准面包括由上而下依次设置的斜面和垂直面，且所述斜面与所述边缘承载面之间的夹角为钝角。

5.根据权利要求2所述的机械手，其特征在于，所述边缘承载面与所述中心承载面相互平齐。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的机械手，其特征在于，所述联动机构包括多个导轨、多个摇杆和旋转驱动部，其中，

所述导轨的数量与所述校准部件的数量一致，且环绕设置在所述承载部件的外围，每个导轨均沿所述中心承载面的径向设置，并与所述旋转驱动部连接，各个校准部件一一对应地设置在各个导轨上，且可沿所述导轨移动；

所述摇杆的数量与所述校准部件的数量一致，各个摇杆的一端一一对应地与各个校准部件铰接，各个摇杆的另一端与所述旋转驱动部铰接；

所述旋转驱动部用于驱动与之连接的所述多个摇杆的另一端同时围绕所述中心承载面的中心顺时针或逆时针旋转，以带动各个校准部件同时沿各个导轨靠近或远离所述中心承载面的中心。

7.根据权利要求6所述的机械手，其特征在于，所述旋转驱动部包括转轮、固定部和驱动源，其中，

所述固定部设置在所述承载部件的底部，所述导轨的一端与所述固定部连接；

所述转轮可旋转的设置在所述固定部上，且所述转轮的旋转中心与所述中心承载面的中心相对应；所述多个摇杆的另一端与所述转轮的边缘处铰接；

所述驱动源用于驱动所述转轮围绕其旋转中心顺时针或逆时针旋转。

8.根据权利要求7所述的机械手，其特征在于，所述驱动源包括气缸、电机或者液压缸。

9.根据权利要求7所述的机械手，其特征在于，在所述导轨的一端与所述固定部之间还设置有角度调节部，用以调节相邻的两个所述导轨之间的夹角。

10.一种半导体加工设备，其包括多个功能腔室以及机械手，所述机械手用于在各个功能腔室之间传输晶片，其特征在于，所述机械手采用权利要求1-9任意一项所述的机械手。

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