CN108109951A - 一种可对中的晶圆传递装置 - Google Patents

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孙元斌
谷德君
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Abstract

本发明涉及一种可对中的晶圆传递装置，手臂本体的前部分为中间臂及位于中间臂两侧的分叉臂，中间臂及两侧的分叉臂上均设有多个柱状块，柔软型真空吸盘安装在中间臂上；中间臂的后端及两侧分叉臂的前端分别设有用于晶圆滑入对中的凸台，各凸台与晶圆的接触面均为斜面，晶圆进行手臂本体后通过斜面及凸台实现对中；反射型光纤传感器安装于中间臂的背面，通过中间臂上开设的缝隙照射激光到晶圆边缘的背面，反射回来的激光再通过反射型光纤传感器检测接收。本发明解决了现有真空吸附型手臂不能传递具有较大翘曲量变形的晶圆等问题，可避免真空吸附型手臂传递晶圆过程中频繁的真空异常报警等问题；同时兼容晶圆对中功能，可以使得晶圆加工工艺流程更加快捷流畅。

Description

一种可对中的晶圆传递装置
技术领域
本发明涉及集成电路芯片制造工艺中用于晶圆制造的装置，具体地地说是一种可对中的晶圆传递装置。
背景技术
目前，在半导体晶圆加工过程中，需频繁使用晶圆传递装置及对中装置。随着集成电路技术的快速发展，晶圆集成度逐渐提高，厚度在逐渐减薄。该类大尺寸晶圆在厚度减薄过程中，图层与研磨面粘合后应力分布不均匀，导致减薄后的晶圆翘曲度越来越大。普通真空吸附型手臂在传递晶圆过程中，由于真空孔位置均布于翘曲晶圆的边缘，且边缘处变形程度更高，进而导致真空孔与翘曲后的晶圆不能有效贴合接触；另一方面，由于晶圆翘曲严重，通常的真空吸附夹持对中及真空吸附光学对中都有无法顺利吸附晶圆的情况发生，进而严重影响半导体设备的工作状态和生产效率。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种可对中的晶圆传递装置。该可对中的晶圆传递装置适用于翘曲型晶圆，兼顾传递与对中两种功能。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明包括手臂本体、柔软型真空吸盘及反射型光纤传感器，其中手臂本体的前部分为中间臂及位于该中间臂两侧的分叉臂，所述中间臂及两侧的分叉臂上均设有多个柱状块，所述柔软型真空吸盘安装在中间臂上；所述中间臂的后端及两侧分叉臂的前端分别设有用于晶圆滑入对中的凸台，各凸台与晶圆的接触面均为斜面，晶圆进行手臂本体后通过所述斜面及凸台实现对中；所述反射型光纤传感器安装于中间臂的背面，通过中间臂上开设的缝隙照射激光到晶圆边缘的背面，反射回来的激光再通过所述反射型光纤传感器检测接收。
其中：所述手臂本体呈Y形，两侧所述分叉臂以手臂本体的中心线为轴对称设置，两侧所述分叉臂上的柱状块以手臂本体的中心线为轴对称布置，所述中间臂上的柱状块以手臂本体的中心线为轴对称布置；所述柱状块为椭圆形柱体，嵌套在所述手臂本体上的椭圆形孔槽内；所述中间臂后端的凸台为凸台B，该凸台B为弧形；两侧所述分叉臂前端的凸台为凸台A，该凸台A为弧形，与所述凸台B位于同一圆上、形成圆弧形凹槽，所述凸台A与凸台B所在圆的直径大于晶圆的外径；所述中间臂的前端设有真空通道，该真空通道内安装有所述柔软型真空吸盘，通过该柔软型真空吸盘配合所述反射型光纤传感器检测晶圆在传递时的滑移或偏转；所述柔软型真空吸盘的圆心位于手臂本体的中心线上；所述中间臂的背面设有凹槽，所述反射型光纤传感器容置于该凹槽内，并通过传感器压板固定于所述手臂本体上。
本发明的优点与积极效果为：
1.本发明手臂本体上的柱状块均匀地嵌套在手臂本体上，使晶圆与柱状块更好地紧密贴合接触，阻碍晶圆产生滑移或者偏转；手臂本体的中间臂及分叉臂上均设置了带斜面的凸台，便于晶圆沿着凸台上的斜面顺利滑入手臂本体上的圆弧形凹槽内对中。
2.由于常规对中过程需要占用较大空间及时间，而本发明通过将对中功能集成到手臂本体上，可有效提高半导体设备的空间利用率及工艺效率。
3.本发明通过位于中间臂的反射型光纤传感器结合中间臂前端的柔软型真空吸盘可以实时监测晶圆在陶瓷手臂本体上的状态，针对晶圆发生微量滑移或偏转都可以有效检测并提供报警。
4.本发明的柱状块为椭圆形，嵌套在手臂本体上的椭圆形孔槽内，椭圆形截面保证了更大的接触面积。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明的结构主视图；
图3为本发明的结构仰视图；
图4为图3中A处的局部放大图；
图5为本发明的结构后视图；
其中：1为手臂本体，2为柱状块，3为柔软型真空吸盘，4为反射型光纤传感器，5为传感器压板，6为中间臂，7为分叉臂，8为凸台A，9为凸台B，10为凹槽，11为缝隙。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1～5所示，本发明包括手臂本体1、柱状块2、柔软型真空吸盘3、反射型光纤传感器4及传感器压板，其中手臂本体1为陶瓷材料制成、呈Y形；手臂本体1的前部分为中间臂6及位于该中间臂6两侧的分叉臂7，两侧分叉臂7以手臂本体1的中心线为轴对称设置。中间臂6及两侧的分叉臂7上均设有多个柱状块2，两侧分叉臂7上的柱状块2以手臂本体1的中心线为轴对称布置，中间臂6上的柱状块2以手臂本体1的中心线为轴对称布置，以保证晶圆放置于手臂本体1后，可以均匀有效地与柱状块2紧密贴合接触。本发明的柱状块2为椭圆形柱体、材料为有机硅胶，每个柱状块2均平整地嵌套在手臂本体1上的椭圆形孔槽内。
中间臂6的前端设有单一的真空通道，柔软型真空吸盘3通过粘接固定在中间臂6前端的真空通道内，用于在较低真空值状态下配合反射型光纤传感器4检测晶圆落入手臂本体1后是否发生滑移或偏转，并且柔软型真空吸盘3的圆心位于手臂本体1的中心线上；该柔软型真空吸盘3在较低真空值(-30kpa)状态下使用，由于柔软型真空吸盘3所处位置对应晶圆居中的位置，翘曲型晶圆的边缘翘曲量较大(±4.5mm)、中间部分较为平整，故可以较好地被柔软型真空吸盘3吸住，并能有效检测到晶圆出现微小倾斜或偏转的情况。
中间臂6的后端及两侧分叉臂7的前端分别设有用于晶圆滑入对中的凸台，中间臂6后端的凸台为凸台B9，该凸台B9为弧形；两侧分叉臂7前端的凸台为凸台A8，该凸台A8为弧形，与凸台B9位于同一圆上、形成圆弧形凹槽，凸台A8与凸台B9所在圆的直径大于晶圆的外径。凸台A8与凸台B9与晶圆的接触面均为斜面，当晶圆滑入该手臂本体1内后，会沿着手臂本体1的凸台A8与凸台B9上的斜面顺利滑入手臂本体1上的圆弧形凹槽内，该圆弧形凹槽直径比晶圆规格大0.2mm，且凸台A8与凸台B9的结构边缘均设置有光滑圆角，保证晶圆顺利滑入，从而实现晶圆的精准对中功能。
中间臂6的背面设有凹槽10，反射型光纤传感器4容置于该凹槽10内，并通过传感器压板5固定于手臂本体1上，保证实时监测的稳定性。反射型光纤传感器4通过光纤与末端的反射型光纤放大器相连，由反射型光纤放大器激发并放大的激光通过光纤传导到反射型光纤传感器4前端，进而通过中间臂6上开设的缝隙11照射到传递过程中的晶圆边缘的背面，反射回来的激光再由反射型光纤传感器4检测接收。
本发明的反射型光纤传感器4为市购产品，购置于日本松下公司，型号为FD-V30。
本发明的工作原理为：
当使用本发明传递对中晶圆时，晶圆落入手臂本体1上带有斜面的凸台A8及凸台B9形成的圆弧形凹槽内，进而实现晶圆的对中功能。晶圆进入手臂本体1的圆弧形凹槽后，椭圆形的柱状块2与晶圆接触并以较大的接触面积形成足够大的阻力阻碍晶圆产生滑移或者偏转。
当使用本发明传递、对中晶圆时，由于非正常情况导致晶圆出现滑移或者偏转情况发生时，安装在中间臂6上的反射型光纤传感器4可以实时监测晶圆较大偏移情况或者晶圆没有顺利滑入手臂本体1的圆弧形凹槽内，当晶圆出现较小偏转或滑移时，位于中间臂6前端的柔软型真空吸盘3可以有效检测到真空值得变化。
本发明可以作为半导体设备上用于传递、对中晶圆的机械手臂装置，并针对传递、对中具有较大翘曲量变形的晶圆较为实用。本发明可以较为合理地解决现有真空吸附型手臂不能传递具有较大翘曲量变形的晶圆等问题，可避免真空吸附型手臂传递晶圆过程中频繁的真空异常报警等问题；同时兼容晶圆对中功能，可以使得晶圆加工工艺流程更加快捷流畅。

Claims (7)

1.一种可对中的晶圆传递装置，其特征在于：包括手臂本体(1)、柔软型真空吸盘(3)及反射型光纤传感器(4)，其中手臂本体(1)的前部分为中间臂(6)及位于该中间臂(6)两侧的分叉臂(7)，所述中间臂(6)及两侧的分叉臂(7)上均设有多个柱状块(2)，所述柔软型真空吸盘(3)安装在中间臂(6)上；所述中间臂(6)的后端及两侧分叉臂(7)的前端分别设有用于晶圆滑入对中的凸台，各凸台与晶圆的接触面均为斜面，晶圆进行手臂本体(1)后通过所述斜面及凸台实现对中；所述反射型光纤传感器(4)安装于中间臂(6)的背面，通过中间臂(6)上开设的缝隙(11)照射激光到晶圆边缘的背面，反射回来的激光再通过所述反射型光纤传感器(4)检测接收。
2.根据权利要求1所述的可对中的晶圆传递装置，其特征在于：所述手臂本体(1)呈Y形，两侧所述分叉臂(7)以手臂本体(1)的中心线为轴对称设置，两侧所述分叉臂(7)上的柱状块(2)以手臂本体(1)的中心线为轴对称布置，所述中间臂(6)上的柱状块(2)以手臂本体(1)的中心线为轴对称布置。
3.根据权利要求1或2所述的可对中的晶圆传递装置，其特征在于：所述柱状块(2)为椭圆形柱体，嵌套在所述手臂本体(1)上的椭圆形孔槽内。
4.根据权利要求1所述的可对中的晶圆传递装置，其特征在于：所述中间臂(6)后端的凸台为凸台B(9)，该凸台B(9)为弧形；两侧所述分叉臂(7)前端的凸台为凸台A(8)，该凸台A(8)为弧形，与所述凸台B(9)位于同一圆上、形成圆弧形凹槽，所述凸台A(8)与凸台B(9)所在圆的直径大于晶圆的外径。
5.根据权利要求1所述的可对中的晶圆传递装置，其特征在于：所述中间臂(6)的前端设有真空通道，该真空通道内安装有所述柔软型真空吸盘(3)，通过该柔软型真空吸盘(3)配合所述反射型光纤传感器(4)检测晶圆在传递时的滑移或偏转。
6.根据权利要求1或5所述的可对中的晶圆传递装置，其特征在于：所述柔软型真空吸盘(3)的圆心位于手臂本体(1)的中心线上。
7.根据权利要求1所述的可对中的晶圆传递装置，其特征在于：所述中间臂(6)的背面设有凹槽(10)，所述反射型光纤传感器(4)容置于该凹槽(10)内，并通过传感器压板(5)固定于所述手臂本体(1)上。
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