CN108666251B - 硅片吸附装置、硅片传送装置、硅片传输系统及传送方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种硅片吸附装置、硅片传送装置、硅片传输系统及传送方法，所述硅片吸附装置安装在所述硅片传送装置上，所述硅片吸附装置包括吸附装置本体和第一吸盘装置，其中：所述吸附装置本体具有第一开口；所述第一吸盘装置包括第一裙边结构，所述第一裙边结构位于所述吸附装置本体的一侧，并与所述第一开口相连接，所述第一裙边结构与所述第一开口的连接处具有一凹槽结构，所述凹槽结构位于所述第一裙边结构的外侧。本发明通过所述第一裙边结构与所述第一开口的外侧连接处具有一凹槽结构，释放了第一裙边结构变形时第一吸盘装置根部的应力。

Description

硅片吸附装置、硅片传送装置、硅片传输系统及传送方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种硅片吸附装置、硅片传送装置、硅片传输系统及传送方法。
背景技术
在半导体领域，硅片通过机械手带动片叉吸附固定后，进行硅片的移动和传送。随着半导体技术的发展，硅片厚度不断减薄，以及增加了硅片键合工艺，导致硅片自身存在程度不同的翘曲。由于硅片存在翘曲，在硅片翘曲处和片叉吸附面表面形成了间隙，从而当片叉吸附面抽真空时会出现漏气，导致现有的片叉不能理想地吸附翘曲硅片。
因此，需要设计一种可有效吸附翘曲硅片的硅片吸附装置、硅片传送装置、硅片传输系统及传送方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硅片吸附装置、硅片传送装置、硅片传输系统及传送方法，以解决现有的硅片吸附装置无法吸附翘曲硅片的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种硅片吸附装置，所述硅片吸附装置包括吸附装置本体和第一吸盘装置，其中：
所述吸附装置本体具有第一开口；
所述第一吸盘装置包括第一裙边结构，所述第一裙边结构位于所述吸附装置本体的一侧，并与所述第一开口相连接，所述第一裙边结构与所述第一开口的连接处具有一凹槽结构，所述凹槽结构位于所述第一裙边结构的外侧。
可选的，在所述的硅片吸附装置中，所述第一开口的形状为圆形，所述吸附装置本体的外形为圆柱形。
可选的，在所述的硅片吸附装置中，所述第一开口的直径的范围为8.2mm～9.0mm之间。
可选的，在所述的硅片吸附装置中，所述吸附装置本体的外直径的范围为13.0mm～17.0mm之间，所述吸附装置本体的高度的范围为0.4mm～0.6mm之间。
可选的，在所述的硅片吸附装置中，所述第一裙边结构的外形为圆台形，所述凹槽结构在所述吸附装置本体表面形成的形状为圆环形。
可选的，在所述的硅片吸附装置中，所述第一裙边结构的外直径的范围为15.0mm～17.0mm之间。
可选的，在所述的硅片吸附装置中，所述第一裙边结构的高度的范围为0.8mm～1.6mm之间。
可选的，在所述的硅片吸附装置中，所述第一裙边结构的外侧面与所述吸附装置本体的顶面之间的角度的范围为18°～24°之间。
可选的，在所述的硅片吸附装置中，所述第一裙边结构的内侧面与所述吸附装置本体的顶面之间的角度的范围为16°～23°之间。
可选的，在所述的硅片吸附装置中，所述凹槽结构的深度的范围为0.2mm～0.3mm之间。
可选的，在所述的硅片吸附装置中，所述凹槽结构的内直径的范围为9.8mm～10.6mm之间。
可选的，在所述的硅片吸附装置中，所述凹槽结构的底面宽度的范围为0.3mm～0.5mm之间。
可选的，在所述的硅片吸附装置中，所述凹槽结构包括第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁靠近所述第一开口，所述第二侧壁远离所述第一开口。
可选的，在所述的硅片吸附装置中，所述第一侧壁的中心区域向所述第一开口的方向凹陷，形成环面外侧表面的形状。
可选的，在所述的硅片吸附装置中，所述第二侧壁向远离所述第一开口的方向倾斜，倾斜的角度为90°～180°。
本发明还提供一种硅片传送装置，所述硅片传送装置包括传送装置本体和多个如上文所述的硅片吸附装置，多个所述硅片吸附装置均固定于所述传送装置本体上。
可选的，在所述的硅片传送装置中，所述第一开口的形状为圆形；所述吸附装置本体的外形为圆柱形；所述第一裙边结构的外形为圆台形；所述凹槽结构在所述吸附装置本体表面形成的形状为圆环形。
可选的，在所述的硅片传送装置中，所述硅片传送装置还包括多个硅片支撑装置和密封装置，其中：
所述传送装置本体上具有多个形状为圆形的第一类孔，所述传送装置本体的底面上具有沟槽结构，所述沟槽结构与多个所述第一类孔贯通；
所述传送装置本体具有顶面和底面，所述硅片支撑装置为中心带有第二类孔的圆柱状体，每个所述第一类孔中塞入一个所述硅片支撑装置，所述硅片支撑装置从所述传送装置本体的顶面漏出，所述硅片吸附装置的所述第一开口套在各个所述硅片支撑装置上，以使所述第一裙边结构位于所述硅片支撑装置之上；
所述密封装置扣合于所述传送装置本体的底面上，所述沟槽结构与所述第二类孔以及所述第一裙边结构中的空间构成一气体通道。
可选的，在所述的硅片传送装置中，所述硅片吸附装置和所述硅片支撑装置的数量大于3个且数量相同，多个所述硅片支撑装置的连线形成一多边形。
可选的，在所述的硅片传送装置中，所述硅片传送装置传送硅片时，多个所述第一裙边结构共同承载一硅片，所述硅片的重心位于所述多边形的内侧。
可选的，在所述的硅片传送装置中，所述硅片传送装置还包括抽排气装置，所述硅片传送装置传送硅片时，所述抽排气装置将所述气体通道中的气体抽出，使所述气体通道形成真空空间。
可选的，在所述的硅片传送装置中，每个所述硅片支撑装置均包括第一端部和第二端部，所述第一端部的直径大于所述第一类孔的直径，所述第二端部的直径小于所述第一类孔的直径，所述第一开口套在所述第一端部上；从所述第一类孔的侧壁上部向下俯视，所述第一端部的顶面高于所述传送装置本体的表面，所述第二端部的底面高于所述传送装置本体的表面。
可选的，在所述的硅片传送装置中，所述气体通道形成真空空间后，所述硅片通过所述第一裙边结构的形变以接触所述硅片支撑装置。
可选的，在所述的硅片传送装置中，所述硅片接触所述硅片支撑装置时，所述硅片的重量大于所述第一裙边结构对所述硅片的支撑力。
可选的，在所述的硅片传送装置中，所述硅片吸附装置还包括第一固定装置，多个所述硅片吸附装置均通过所述第一固定装置固定于所述传送装置本体上，所述吸附装置本体具有正面和背面，所述第一裙边结构位于所述吸附装置本体的正面，所述第一固定装置位于所述吸附装置本体的背面。
可选的，在所述的硅片传送装置中，所述第一固定装置包括第二裙边结构和第三裙边结构，其中：
所述第二裙边结构与所述第三裙边结构均与所述吸附装置本体连接，所述第二裙边结构围绕在所述第一开口的四周，所述第三裙边结构围绕在所述第二裙边结构的四周，所述第二裙边结构和所述第三裙边结构形成一“V”形槽结构。
可选的，在所述的硅片传送装置中，所述第一固定装置还包括吸盘底面，所述吸盘底面位于所述第二裙边结构和所述第三裙边结构之间，所述硅片传送装置传送硅片时，所述第二裙边结构、所述第三裙边结构和所述吸盘底面贴在所述传送装置本体上。
可选的，在所述的硅片传送装置中，所述吸附装置本体的形状为片状。
可选的，在所述的硅片传送装置中，所述传送装置本体还包括围绕在所述第一类孔周围的吸附面和本体面，所述吸附面的高度小于所述本体面的高度，所述吸附面的形状为圆环形，所述第二裙边结构、所述第三裙边结构和所述吸盘底面贴在所述吸附面上。
可选的，在所述的硅片传送装置中，所述第二裙边结构吸附在所述吸附面时，其内直径大于所述第一端部的直径；所述第三裙边结构吸附在所述吸附面时，其外直径小于所述吸附面的外直径。
可选的，在所述的硅片传送装置中，多个所述硅片吸附装置通过第二固定装置固定于所述传送装置本体上，所述第二固定装置包括一压片结构，所述压片结构上具有第二开口，所述第二开口套在所述第一开口的外侧，所述压片结构将所述吸附装置本体按压在所述传送装置本体上。
可选的，在所述的硅片传送装置中，所述第二固定装置还包括多个螺钉，多个所述螺钉将所述压片结构固定在所述传送装置本体上。
可选的，在所述的硅片传送装置中，所述硅片吸附装置的材料为硅橡胶，所述硅片吸附装置的表面经过降低颗粒度的处理。
可选的，在所述的硅片传送装置中，所述硅片吸附装置的材料的肖式硬度为45HS～55HS。
本发明还提供一种硅片传输系统，所述硅片传输系统包括如上文所述的硅片传送装置、机械手和硅片存储器，其中：
所述硅片传送装置固定在所述机械手上，所述机械手带动所述硅片传送装置进入所述硅片存储器，进行硅片的取放，所述机械手带动所述硅片传送装置传送所述硅片。
可选的，在所述的硅片传输系统中，所述硅片存储器包括多个片槽，所述片槽用于存放所述硅片。
可选的，在所述的硅片传输系统中，所述硅片传送装置的厚度、所述硅片的厚度、所述硅片传送装置低位进入所述硅片存储器的距离和所述硅片传送装置高位离开所述硅片存储器的距离相加，小于所述片槽的槽间距。
本发明还提供一种硅片传送方法，所述硅片传送方法包括：
通过按压第一固定装置，将硅片吸附装置固定到硅片传送装置上；
将所述硅片传送装置放在硅片下方，使硅片吸附装置朝上，将硅片放置在硅片吸附装置的第一裙边结构上；
将所述硅片传送装置中的气体通道中的气体抽出，使所述气体通道形成真空空间；
所述第一裙边结构发生形变，所述第一裙边结构在其外侧根部的凹槽结构处继续形变，直至所述硅片接触到硅片支撑装置。
在本发明提供的硅片吸附装置、硅片传送装置、硅片传输系统及传送方法中，首先通过所述第一裙边结构与所述第一开口的外侧连接处具有一凹槽结构，释放了第一裙边结构变形时第一吸盘装置根部的应力，使具有凹槽结构的硅片吸附装置对比不具有凹槽结构的硅片吸附装置，采用相同厚度的第一裙边结构，却可以得到更大的裙边变形量，或可以在相同的裙边变形量的前提下采用更厚的第一裙边结构。采用相同厚度的第一裙边结构而得到更大的裙边变形量，可以使硅片吸附装置适应更大的硅片翘曲量，防止硅片吸附面抽真空时漏气。而在相同的裙边变形量的前提下第一裙边结构厚度的增加，可以提高第一裙边结构的强度，减少第一裙边结构在使用过程中的破损，延长了第一裙边结构甚至硅片吸附装置的使用时间，无须经常更换硅片吸附装置，提高生产效率。
进一步的，变形量的增加，可以有效的使硅片与硅片支撑装置相接触，并且使硅片的重量大于所述第一裙边结构对所述硅片的支撑力，即硅片和硅片支撑装置紧密贴紧，可以提高硅片的交接精度，且硅片和硅片支撑装置之间的摩擦力大于零，硅片支撑装置的作用为支撑翘曲硅片并提供翘曲硅片移动过程中的摩擦力，防止硅片相对于传送装置本体发生位置移动，该摩擦力的存在可使硅片固定在硅片吸附装置上而不滑落。
更进一步的，本发明采用第一固定装置中的第二裙边结构和第三裙边结构挤压到一个光滑平面上，通过第一固定装置内外的压力差，使吸附装置本体固定在传送装置本体上，即真空吸嘴的方式将硅片吸附装置固定在硅片传送装置上，可以更简单高效的对硅片吸附装置进行安装和更换，只需简单的按压即可；而现有技术中对硅片吸附装置的固定是采用胶粘方式，采用橡胶材料的吸附装置在更换时，不易清除吸附装置本体和传送装置本体上的胶水，甚至需要采用刀具刮掉擦洗不掉的胶水，过程繁琐且时间较长，还会导致传送装置本体表面的损伤，另外，胶粘方式还会使吸附装置本体和传送装置本体之间必须存在胶水的空间余量，造成一定的交接精度误差；因此本发明提高了更换硅片吸附装置的效率，缩短了整个工艺过程的时间，还提高了交接精度。
本发明通过传送装置本体包括围绕在所述第一类孔周围的吸附面和本体面，所述吸附面的高度小于所述本体面的高度，所述第二裙边结构、所述第三裙边结构和所述吸盘底面紧紧贴在所述吸附面上，吸附面低于本体面可使整个传送装置本体的Z向高度更小。为了便于吸附装置本体的牢固安装，吸附面为光滑致密的平面，并且吸附面尺寸大于第二裙边结构和所述第三裙边结构压缩后的尺寸。
具体的，本发明通过所述硅片吸附装置和所述硅片支撑装置的数量大于3个且数量相同，多个所述硅片支撑装置的连线形成一多边形，所述硅片传送装置传送硅片时，所述第一裙边结构承载所述硅片，所述硅片的重心位于所述多边形的内侧，实现硅片的稳定吸附。
硅片吸附装置安装完成后，第一裙边结构的顶面和硅片支撑装置的顶面的Z向距离为该硅片吸附装置的硅片翘曲的适应量，由此也可得出，第一裙边结构的变形量越大，对硅片翘曲的适应性越好，裙边厚度越厚，使用时间越长。但是裙边加厚，变形量会降低，本发明通过环形凹槽结构，解决在厚度增加的情况下，同时具有大的变形量，或采用凹槽结构可使相同变形量的第一裙边结构的厚度更厚。由于硅片传送装置上多个吸附点的分布圆位置小于硅片直径，所以采用所述硅片吸附装置的硅片传送装置适应硅片的翘曲量大于硅片吸附装置自身所适应的硅片翘曲量。
本发明中的硅片吸附装置还可应用于硅片预对准装置中，在硅片预对准装置中，也需要对硅片进行固定或使硅片发生位移，本发明中的硅片吸附装置应用于硅片预对准装置中时，可有效的适应硅片的翘曲，提高交接精度，并使硅片的固定更加可靠。
附图说明
图1～2是本发明硅片吸附装置结构示意图；
图3～4是本发明硅片吸附装置结构剖面示意图；
图5～8是本发明硅片吸附装置中的第一裙边结构和凹槽结构尺寸图；
图9是本发明硅片传送装置示意图；
图10～14是本发明硅片吸附装置与硅片传送装置固定的剖面示意图；
图中所示：1-硅片吸附装置；11-吸附装置本体；111-第一开口；112-凹槽结构；1121-第一侧壁；1122-第二侧壁；12-第一吸盘装置；121-第一裙边结构；13-第一固定装置；131-第二裙边结构；132-第三裙边结构；133-吸盘底面；14-第二固定装置；141-压片结构；142-第二开口；143-螺钉；2-传送装置本体；21-第一类孔；22-沟槽结构；23-吸附面；24-本体面；3-硅片支撑装置；31-第二类孔；32-第一端部；33-第二端部；4-密封装置。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的硅片吸附装置、硅片传送装置、硅片传输系统及传送方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于提供一种硅片吸附装置、硅片传送装置、硅片传输系统及传送方法以解决现有的硅片吸附装置无法吸附翘曲硅片的问题。
为实现上述思想，本发明提供了一种硅片吸附装置、硅片传送装置、硅片传输系统及传送方法，所述硅片吸附装置安装在所述硅片传送装置上，所述硅片吸附装置包括吸附装置本体和第一吸盘装置，其中：所述吸附装置本体具有第一开口；所述第一吸盘装置包括第一裙边结构，所述第一裙边结构位于所述吸附装置本体的一侧，并与所述第一开口相连接，所述第一裙边结构与所述第一开口的连接处具有一凹槽结构，所述凹槽结构位于所述第一裙边结构的外侧。
<实施例一>
图1～2是本发明硅片吸附装置结构示意图，如图1～2所示，本实施例提供一种硅片吸附装置1，所述硅片吸附装置1包括吸附装置本体11和第一吸盘装置12，其中：所述吸附装置本体11具有第一开口111；所述第一吸盘装置12包括第一裙边结构121，所述第一裙边结构121位于所述吸附装置本体11的一侧，并与所述第一开口111相连接，图3～4是本发明硅片吸附装置结构剖面示意图，如图3～4所示，所述第一裙边结构121与所述第一开口111的连接处具有一凹槽结构112，所述凹槽结构112位于所述第一裙边结构121的外侧。
具体的，如图3～4，所述第一开口111的形状为圆形；所述吸附装置本体11的外形为圆柱形；所述第一裙边结构121的外形为圆台形；所述凹槽结构112在所述吸附装置本体11的表面形成的形状为圆环形，所述凹槽结构112包括第一侧壁1121和第二侧壁1122，所述第一侧壁1121靠近所述第一开口111，所述第二侧壁1122远离所述第一开口111，所述第一侧壁1121的中心区域向所述第一开口111的方向凹陷，形成环面外侧表面的形状，所述第二侧壁1122向远离所述第一开口111的方向倾斜，倾斜的角度为90°～180°；优选的，凹槽结构112基于矩形做边缘圆弧化设计，凹槽结构112也可采用其他的结构形式，如基于三角形做边缘圆弧化设计，为了能够满足裙边变形量，结构可以采用多种形式。
在本实施例提供的硅片吸附装置中，首先通过所述第一裙边结构121与所述第一开口111的外侧连接处具有一凹槽结构112，释放了第一裙边结构121变形时第一吸盘装置12根部的应力，使具有凹槽结构112的硅片吸附装置1对比不具有凹槽结构的硅片吸附装置，采用相同厚度的第一裙边结构，却可以得到更大的裙边变形量，或可以在相同的裙边变形量的前提下采用更厚的第一裙边结构。采用相同厚度的第一裙边结构121而得到更大的裙边变形量，可以使硅片吸附装置1适应更大的硅片翘曲量，防止硅片吸附面抽真空时漏气。而在相同的裙边变形量的前提下第一裙边结构121厚度的增加，可以提高第一裙边结构121的强度，减少第一裙边结构121在使用过程中的破损，延长了第一裙边结构121甚至硅片吸附装置1的使用时间，无须经常更换硅片吸附装置，提高生产效率。
图5～8是本发明硅片吸附装置中的第一裙边结构和凹槽结构尺寸图，其中图5～6适用于存满的6寸或8寸硅片的硅片存储器中的硅片的吸附，硅片翘曲量在±1mm以内，图7～8适用于存满的12寸硅片的硅片存储器中的硅片的吸附，或隔槽放置的6寸或8寸硅片的硅片存储器中的硅片的吸附，硅片翘曲量在±5mm以内，如图5～8所示，所述第一开口111的直径的范围为8.2mm～9.0mm之间，所述吸附装置本体11的外直径的范围为13.0mm～17.0mm之间；硅片吸附装置1和凹槽结构112设计时，需要具有一定的结构强度，因此吸附装置本体11需要一定的高度，所述吸附装置本体11的高度的范围为0.4mm～0.6mm之间；第一裙边结构121的裙边越厚，其强度越大，使用时间越长，但是裙边太厚，会导致裙边变形量减少，影响交接精度，最终导致硅片吸附装置1不能满足要求，因此所述第一裙边结构121的外直径的范围为15.0mm～17.0mm之间，所述第一裙边结构121的高度的范围为0.8mm～1.6mm之间，所述第一裙边结构121的外侧面与所述吸附装置本体11的顶面之间的角度的范围为18°～24°之间，所述第一裙边结构121的内侧面与所述吸附装置本体11的顶面之间的角度的范围为16°～23°之间；硅片吸附装置1的凹槽结构112越深越大，第一裙边结构121的裙边变形量越大。但是凹槽结构112的深度增加，会增加硅片吸附装置1的Z向尺寸，导致硅片吸附装置1变大，最终导致硅片吸附装置1不能满足要求，因此所述凹槽结构112的深度的范围为0.2mm～0.3mm之间，内直径的范围为9.8mm～10.6mm之间，底面宽度的范围为0.3mm～0.5mm之间。
本实施例中，硅片吸附装置1和凹槽结构112的设计需要考虑到硅片的尺寸、硅片存储器的尺寸、硅片的翘曲量、硅片传送装置的尺寸等等数据，硅片的翘曲量越大，需要第一裙边结构的裙边Z向尺寸越大。
<实施例二>
本实施例提供一种硅片传送装置，所述硅片传送装置用于传送硅片，所述硅片传送装置包括传送装置本体2和多个如上一实施例所述的硅片吸附装置1，其中：多个所述硅片吸附1装置安装在所述传送装置本体2上，所述硅片吸附装置1包括吸附装置本体11和第一吸盘装置12；所述吸附装置本体11具有第一开口111；所述第一吸盘装置12包括第一裙边结构121，所述第一裙边结构121位于所述吸附装置本体11的一侧，并与所述第一开口111相连接，所述第一裙边结构121与所述第一开口111的连接处具有一凹槽结构112，所述凹槽结构112位于所述第一裙边结构121的外侧。
具体的，所述第一开口111的形状为圆形；所述吸附装置本体11的外形为圆柱形；所述第一裙边结构121的外形为圆台形；所述凹槽结构112在所述吸附装置本体11表面形成的形状为圆环形；所述硅片传送装置还包括多个硅片支撑装置3和密封装置4，密封装置4为一个密封片结构，其中：所述传送装置本体2上具有多个形状为圆形的第一类孔21，所述传送装置本体2的底面上具有沟槽结构22，所述沟槽结构22与多个所述第一类孔21贯通；所述传送装置本体2具有顶面和底面，所述硅片支撑装置3为中心带有第二类孔31的圆柱状体，每个所述第一类孔21中塞入一个所述硅片支撑装置3，所述硅片支撑装置3从所述传送装置本体2的顶面漏出，所述硅片吸附装置1的第一开口111套在各个所述硅片支撑装置3上，以使所述第一裙边结构121位于所述硅片支撑装置3之上；所述密封装置4扣合于所述传送装置本体2的底面上，所述沟槽结构22与所述第二类孔31以及第一裙边结构121中的空间构成一气体通道。
在本实施例提供的硅片传送装置中，通过所述第一裙边结构121与所述第一开口111的外侧连接处具有一凹槽结构112，释放了第一裙边结构变形时第一吸盘装置根部的应力，使具有凹槽结构的硅片吸附装置对比不具有凹槽结构的硅片吸附装置，采用相同厚度的第一裙边结构，却可以得到更大的裙边变形量，变形量的增加，可以有效的使硅片与硅片支撑装置相接触，并且使硅片的重量大于所述第一裙边结构对所述硅片的支撑力，即硅片和硅片支撑装置紧密贴紧，可以提高硅片的交接精度，且硅片和硅片支撑装置之间的摩擦力大于零，硅片支撑装置的作用为支撑翘曲硅片并提供翘曲硅片移动过程中的摩擦力，防止硅片相对于传送装置本体发生位置移动，该摩擦力的存在可使硅片固定在硅片吸附装置上而不滑落。
图9是本发明硅片传送装置示意图，如图9所示，在所述的硅片传送装置中，所述硅片吸附装置1和所述硅片支撑装置3的数量大于3个且数量相同，多个所述硅片支撑装置3的连线形成一多边形，所述硅片传送装置传送硅片时，多个所述第一裙边结构121共同承载一硅片，所述硅片的重心位于所述多边形的内侧，所述硅片传送装置还包括抽排气装置，所述硅片传送装置传送硅片时，所述抽排气装置将所述气体通道中的气体抽出，使所述气体通道形成真空空间。
本实施例通过所述硅片吸附装置1和所述硅片支撑装置3的数量大于3个且数量相同，多个所述硅片支撑装置3的连线形成一多边形，所述硅片传送装置传送硅片时，所述第一裙边结构承载所述硅片，所述硅片的重心位于所述多边形的内侧，实现硅片的稳定吸附。
进一步的，在所述的硅片传送装置中，每个所述硅片支撑装置3均包括第一端部32和第二端部33，所述第一端部32的直径大于所述第一类孔21的直径，所述第二端部33的直径小于所述第一类孔21的直径，所述第一开口111套在所述第一端部32上；从所述第一类孔21的侧壁上部向下俯视，所述第一端部32的顶面高于所述传送装置本体2的表面，所述第二端部33的底面高于所述传送装置本体2的表面，所述气体通道形成真空空间后，所述硅片通过所述第一裙边结构121的形变以接触所述硅片支撑装置3，所述硅片接触所述硅片支撑装置3时，所述硅片的重量大于所述第一裙边结构121对所述硅片的支撑力。
另外，所述硅片吸附装置1还包括第一固定装置13，多个所述第一固定装置13的形状为圆环形，如图10所示，所述所述硅片吸附装置1均通过所述第一固定装置13固定于所述传送装置本体2上，所述吸附装置本体11具有正面和背面，所述第一裙边结构121位于所述吸附装置本体11的正面，所述第一固定装置13位于所述吸附装置本体11的背面，所述第一固定装置13包括第二裙边结构131和第三裙边结构132，其中：所述第二裙边结构131与所述第三裙边结构132均与所述吸附装置本体11连接，所述第二裙边结构131围绕在所述第一开口111的四周，所述第三裙边结构132围绕在所述第二裙边结构131的四周，所述第二裙边结构131和所述第三裙边结构132形成一“V”形槽结构，所述第一固定装置13还包括吸盘底面133，所述吸盘底面133位于所述第二裙边结构131和所述第三裙边结构132之间，如图12所示，所述硅片传送装置传送硅片时，所述第二裙边结构131、所述第三裙边结构132和所述吸盘底面133紧紧贴在所述传送装置本体2上，此时所述吸附装置本体11的形状为片状。
本实施例采用第一固定装置13中的第二裙边结构131和第三裙边结构132挤压到一个光滑平面上，通过第一固定装置131内外的压力差，使吸附装置本体11固定在传送装置本体2上，即真空吸嘴的方式将硅片吸附装置1固定在硅片传送装置上，可以更简单高效的对硅片吸附装置进行安装和更换，只需简单的按压即可；而现有技术中对硅片吸附装置的固定是采用胶粘方式，采用橡胶材料的吸附装置在更换时，不易清除吸附装置本体和传送装置本体上的胶水，甚至需要采用刀具刮掉擦洗不掉的胶水，过程繁琐且时间较长，还会导致传送装置本体表面的损伤，另外，胶粘方式还会使吸附装置本体和传送装置本体之间必须存在胶水的空间余量，造成一定的交接精度误差；因此本发明提高了更换硅片吸附装置的效率，缩短了整个工艺过程的时间，还提高了交接精度。
具体的，所述传送装置本体2还包括围绕在所述第一类孔21周围的吸附面23和本体面24，所述吸附面23的高度小于所述本体面24的高度，所述吸附面23的形状为圆环形，如图12所示，所述第二裙边结构131、所述第三裙边结构132和所述吸盘底面133紧紧贴在所述吸附面23上，所述第二裙边结构131吸附在所述吸附面23时，其内直径大于所述第一端部32的直径；所述第三裙边结构132吸附在所述吸附面23时，其外直径小于所述吸附面23的外直径。
本实施例通过传送装置本体2包括围绕在所述第一类孔21周围的吸附面23和本体面24，且所述吸附面23的高度小于所述本体面24的高度，所述第二裙边结构、所述第三裙边结构和所述吸盘底面紧紧贴在所述吸附面上，吸附面低于本体面可使整个传送装置本体的Z向高度更小。为了便于吸附装置本体的牢固安装，吸附面为光滑致密的平面，并且吸附面尺寸大于第二裙边结构和所述第三裙边结构压缩后的尺寸。
硅片吸附装置安装完成后，第一裙边结构的顶面和硅片支撑装置的顶面的Z向距离为该硅片吸附装置的硅片翘曲的适应量，由此也可得出，第一裙边结构的变形量越大，对硅片翘曲的适应性越好，裙边厚度越厚，使用时间越长。但是裙边加厚，变形量会降低，本发明通过环形凹槽结构，解决在厚度增加的情况下，同时具有大的变形量，或采用凹槽结构可使相同变形量的第一裙边结构的厚度更厚。由于硅片传送装置上多个吸附点的分布圆位置小于硅片直径，所以采用所述硅片吸附装置的硅片传送装置适应硅片的翘曲量大于硅片吸附装置自身所适应的硅片翘曲量。
本实施例还提供另一种硅片吸附装置与硅片传送装置的固定方式，图13～14是本发明硅片吸附装置与硅片传送装置通过压片结构和螺钉固定的剖面示意图，如图13～14所示，在所述的硅片传送装置中，多个所述硅片吸附装置1通过第二固定装置14固定于所述传送装置本体2上，所述第二固定装置14包括一压片结构141，所述压片结构141上具有第二开口142，所述第二开口142套在所述第一开口111的外侧，所述压片结构141将所述吸附装置本体11按压在所述传送装置本体2上，所述固定装置还包括多个螺钉143，多个所述螺钉143将压片结构141固定在所述传送装置本体2上。
具体的，所述硅片吸附装置1的材料为硅橡胶，可减轻异物黏着在硅片吸附装置1上，也可防止硅片吸附装置的材料成分粘在硅片传送装置上，并且，采用硅橡胶材料可以有效防静电，材料需要进一步作颗粒无痕处理，所述硅片吸附装置1的表面经过降低颗粒度的处理；另外，第一固定结构13吸附的吸附面23优选为光滑度高、致密性好的表面；硅片吸附装置1的材料需要具有一定的硬度，可以承受自身的重力，因此所述硅片吸附装置1的材料的肖式硬度为45HS～55HS。
综上，上述实施例对硅片传送装置的不同构型进行了详细说明，当然，本发明包括但不局限于上述实施中所列举的构型，任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容，均属于本发明所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。
<实施例三>
本实施例提供一种硅片传输系统，所述硅片传输系统包括如上一实施例所述的硅片传送装置、机械手和硅片存储器，其中：所述硅片传送装置固定在所述机械手上，所述机械手带动所述硅片传送装置进入所述硅片存储器，进行硅片的取放，所述机械手带动所述硅片传送装置传送所述硅片。
具体的，所述硅片存储器包括多个片槽，所述片槽用于存放所述硅片，所述硅片传送装置的厚度、所述硅片的厚度、所述硅片传送装置低位进入所述硅片存储器的距离和所述硅片传送装置高位离开所述硅片存储器的距离相加，小于所述片槽的槽间距。
目前在行业内，有褶皱式吸盘、碗型吸盘等各种橡胶吸盘可用于翘曲硅片的吸附，但是目前行业内使用的橡胶吸盘垂向占用空间较大。由于硅片存储在硅片存储器中，这些硅片存储器符合半导体行业标准，一个硅片存储器一般有25个槽，每个槽存放一片硅片。硅片存储器的槽间距也有半导体行业的标准规定，如12寸硅片存储器的槽间距为10mm，8寸硅片存储器的槽间距为6.35mm，6寸硅片存储器的槽间距仅为4.76mm。在硅片存储器满槽放置25张硅片的情况下，槽间距这一Z向空间内有如下尺寸占用：硅片的厚度+硅片翘曲量+传送装置本体的厚度+硅片吸附装置的厚度+硅片传送装置低位进入硅片存储器的距离+硅片传送装置高位离开硅片存储器的距离+取放片余量。这就要求在能够适应处理硅片翘曲量的前提下，硅片吸附装置的Z向尺寸越小越好。行业内褶皱式吸盘、碗型吸盘等各种橡胶吸盘占用Z向空间较大，不适用于吸附翘曲硅片的工况，目前行业内用于适应硅片翘曲多采用环形橡胶圈，但是环形橡胶圈的方式能够适应的硅片翘曲量较少。
本实施例提出一种适应多种工艺类型硅片的硅片传输系统中提出了一种适应翘曲硅片的硅片吸附装置结构。所述硅片吸附装置可以有效的适应硅片的翘曲，同时Z向占用空间较少。在此结构中，为了增加裙边的变形量，提高硅片的交接精度，采用凹槽结构来提高第一裙边结构的变形量。为了验证本实施例中硅片吸附装置1对硅片交接的影响，借用硅片传输系统中的预对准装置作为检测设备，进行交接精度影响分析。其中，预对准装置中硅片有两组承载和固定件，表中的P指预对准装置中硅片的第一组承载和固定件，C指预对准装置中硅片的第二组承载和固定件，采用预对准装置对硅片进行P-C之间的交接，本实验采用CCD作为交接误差检测元件。
Figure BDA0001260876090000151
Figure BDA0001260876090000161
表1采用标准硅片且未安装硅片吸附装置1时的交接误差
Figure BDA0001260876090000162
表2采用标准硅片且安装硅片吸附装置1时的交接误差
如表1～2所示，ΔX为本次交接位置与上一次交接位置在X方向上的距离差值，ΔY为本次交接位置与上一次交接位置在Y方向上的距离差值。表1为硅片传输系统上未安装本实施例中的硅片吸附装置1，采用标准硅片时的19组P-C交接误差值，19组误差的平均值为ΔX＝0.00071046mm，ΔY＝0.003547124。表2为硅片传输系统上安装本实施例中的硅片吸附装置1，采用标准硅片时的19组P-C交接误差值，19组误差的平均值为ΔX＝0.001304mm，ΔY＝0.003605599。在同样的条件下，相对于安装所述硅片吸附装置1前，安装所述硅片吸附装置1后P-C交接误差差值为ΔΔX＝0.000593mm，ΔΔY＝0.00005847mm，相差均不到1μm。从以上检测分析可知，本实施例中的橡胶吸盘在增加吸盘寿命的基础上，交接误差增加很小。
<实施例四>
本实施例提供一种硅片传送方法，所述硅片传送方法包括：通过按压第一固定装置13，将硅片吸附装置1固定到硅片传送装置上；将所述硅片传送装置放在硅片下方，使硅片吸附装置1朝上，将硅片放置在硅片吸附装置1的第一裙边结构121上；将所述硅片传送装置中的气体通道中的气体抽出，使所述气体通道形成真空空间；所述第一裙边结构121发生形变，所述第一裙边结构121在其外侧根部的凹槽结构112处继续形变，直至所述硅片接触到硅片支撑装置3。
上述实施例为采用上述硅片吸附装置的硅片传送装置对翘曲硅片传送方法，在硅片和工件台交接过程中，由于工件台行程有限，该硅片传送装置和方法同样可以用于工件台装置中。
上述实施例中的翘曲硅片吸附用硅片吸附装置也可以用于基板传输。由于基板的尺寸大，厚度薄，基板的变形量较大，该硅片吸附装置也可以用于适应基板的变形，实现基板的真空吸附。
本发明中的硅片吸附装置还可应用于硅片预对准装置中，在硅片预对准装置中，也需要对硅片进行固定或使硅片发生位移，本发明中的硅片吸附装置应用于硅片预对准装置中时，可有效的适应硅片的翘曲，提高交接精度，并使硅片的固定更加可靠。任何在本发明中的硅片吸附装置、硅片传送装置及硅片传输系统的构型基础上进行变换的内容，均属于本发明所保护的范围。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (38)

1.一种硅片吸附装置，其特征在于，所述硅片吸附装置包括吸附装置本体和第一吸盘装置，其中：
所述吸附装置本体具有第一开口；
所述第一吸盘装置包括第一裙边结构，所述第一裙边结构位于所述吸附装置本体的一侧，并与所述第一开口相连接，所述第一裙边结构与所述第一开口的连接处具有一凹槽结构，所述凹槽结构位于所述第一裙边结构的外侧。
2.如权利要求1所述的硅片吸附装置，其特征在于，所述第一开口的形状为圆形，所述吸附装置本体的外形为圆柱形。
3.如权利要求2所述的硅片吸附装置，其特征在于，所述第一开口的直径的范围为8.2mm～9.0mm之间。
4.如权利要求2所述的硅片吸附装置，其特征在于，所述吸附装置本体的外直径的范围为13.0mm～17.0mm之间，所述吸附装置本体的高度的范围为0.4mm～0.6mm之间。
5.如权利要求1所述的硅片吸附装置，其特征在于，所述第一裙边结构的外形为圆台形，所述凹槽结构在所述吸附装置本体表面形成的形状为圆环形。
6.如权利要求5所述的硅片吸附装置，其特征在于，所述第一裙边结构的外直径的范围为15.0mm～17.0mm之间。
7.如权利要求5所述的硅片吸附装置，其特征在于，所述第一裙边结构的高度的范围为0.8mm～1.6mm之间。
8.如权利要求5所述的硅片吸附装置，其特征在于，所述第一裙边结构的外侧面与所述吸附装置本体的顶面之间的角度的范围为18°～24°之间。
9.如权利要求5所述的硅片吸附装置，其特征在于，所述第一裙边结构的内侧面与所述吸附装置本体的顶面之间的角度的范围为16°～23°之间。
10.如权利要求5所述的硅片吸附装置，其特征在于，所述凹槽结构的深度的范围为0.2mm～0.3mm之间。
11.如权利要求5所述的硅片吸附装置，其特征在于，所述凹槽结构的内直径的范围为9.8mm～10.6mm之间。
12.如权利要求5所述的硅片吸附装置，其特征在于，所述凹槽结构的底面宽度的范围为0.3mm～0.5mm之间。
13.如权利要求5所述的硅片吸附装置，其特征在于，所述凹槽结构包括第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁靠近所述第一开口，所述第二侧壁远离所述第一开口。
14.如权利要求13所述的硅片吸附装置，其特征在于，所述第一侧壁的中心区域向所述第一开口的方向凹陷，形成环面外侧表面的形状。
15.如权利要求14所述的硅片吸附装置，其特征在于，所述第二侧壁向远离所述第一开口的方向倾斜，倾斜的角度为90°～180°。
16.一种硅片传送装置，其特征在于，所述硅片传送装置包括传送装置本体和多个如权利要求1～15中任一项所述的硅片吸附装置，多个所述硅片吸附装置均固定于所述传送装置本体上。
17.如权利要求16所述的硅片传送装置，其特征在于，所述第一开口的形状为圆形；所述吸附装置本体的外形为圆柱形；所述第一裙边结构的外形为圆台形；所述凹槽结构在所述吸附装置本体表面形成的形状为圆环形。
18.如权利要求17所述的硅片传送装置，其特征在于，所述硅片传送装置还包括多个硅片支撑装置和密封装置，其中：
所述传送装置本体上具有多个形状为圆形的第一类孔，所述传送装置本体的底面上具有沟槽结构，所述沟槽结构与多个所述第一类孔贯通；
所述传送装置本体具有顶面和底面，所述硅片支撑装置为中心带有第二类孔的圆柱状体，每个所述第一类孔中塞入一个所述硅片支撑装置，所述硅片支撑装置从所述传送装置本体的顶面露出，所述硅片吸附装置的所述第一开口套在各个所述硅片支撑装置上，以使所述第一裙边结构位于所述硅片支撑装置之上；
所述密封装置扣合于所述传送装置本体的底面上，所述沟槽结构与所述第二类孔以及所述第一裙边结构中的空间构成一气体通道。
19.如权利要求18所述的硅片传送装置，其特征在于，所述硅片吸附装置和所述硅片支撑装置的数量大于3个且数量相同，多个所述硅片支撑装置的连线形成一多边形。
20.如权利要求19所述的硅片传送装置，其特征在于，所述硅片传送装置传送硅片时，多个所述第一裙边结构共同承载一硅片，所述硅片的重心位于所述多边形的内侧。
21.如权利要求20所述的硅片传送装置，其特征在于，所述硅片传送装置还包括抽排气装置，所述硅片传送装置传送硅片时，所述抽排气装置将所述气体通道中的气体抽出，使所述气体通道形成真空空间。
22.如权利要求21所述的硅片传送装置，其特征在于，每个所述硅片支撑装置均包括第一端部和第二端部，所述第一端部的直径大于所述第一类孔的直径，所述第二端部的直径小于所述第一类孔的直径，所述第一开口套在所述第一端部上；从所述第一类孔的侧壁上部向下俯视，所述第一端部的顶面高于所述传送装置本体的表面，所述第二端部的底面高于所述传送装置本体的表面。
23.如权利要求22所述的硅片传送装置，其特征在于，所述气体通道形成真空空间后，所述硅片通过所述第一裙边结构的形变以接触所述硅片支撑装置。
24.如权利要求23所述的硅片传送装置，其特征在于，所述硅片接触所述硅片支撑装置时，所述硅片的重量大于所述第一裙边结构对所述硅片的支撑力。
25.如权利要求22所述的硅片传送装置，其特征在于，所述硅片吸附装置还包括第一固定装置，多个所述硅片吸附装置均通过所述第一固定装置固定于所述传送装置本体上，所述吸附装置本体具有正面和背面，所述第一裙边结构位于所述吸附装置本体的正面，所述第一固定装置位于所述吸附装置本体的背面。
26.如权利要求25所述的硅片传送装置，其特征在于，所述第一固定装置包括第二裙边结构和第三裙边结构，其中：
所述第二裙边结构与所述第三裙边结构均与所述吸附装置本体连接，所述第二裙边结构围绕在所述第一开口的四周，所述第三裙边结构围绕在所述第二裙边结构的四周，所述第二裙边结构和所述第三裙边结构形成一“V”形槽结构。
27.如权利要求26所述的硅片传送装置，其特征在于，所述第一固定装置还包括吸盘底面，所述吸盘底面位于所述第二裙边结构和所述第三裙边结构之间，所述硅片传送装置传送硅片时，所述第二裙边结构、所述第三裙边结构和所述吸盘底面贴在所述传送装置本体上。
28.如权利要求27所述的硅片传送装置，其特征在于，所述吸附装置本体的形状为片状。
29.如权利要求28所述的硅片传送装置，其特征在于，所述传送装置本体还包括围绕在所述第一类孔周围的吸附面和本体面，所述吸附面的高度小于所述本体面的高度，所述吸附面的形状为圆环形，所述第二裙边结构、所述第三裙边结构和所述吸盘底面贴在所述吸附面上。
30.如权利要求29所述的硅片传送装置，其特征在于，所述第二裙边结构吸附在所述吸附面时，其内直径大于所述第一端部的直径；所述第三裙边结构吸附在所述吸附面时，其外直径小于所述吸附面的外直径。
31.如权利要求16所述的硅片传送装置，其特征在于，多个所述硅片吸附装置通过第二固定装置固定于所述传送装置本体上，所述第二固定装置包括一压片结构，所述压片结构上具有第二开口，所述第二开口套在所述第一开口的外侧，所述压片结构将所述吸附装置本体按压在所述传送装置本体上。
32.如权利要求31所述的硅片传送装置，其特征在于，所述第二固定装置还包括多个螺钉，多个所述螺钉将所述压片结构固定在所述传送装置本体上。
33.如权利要求16～32中任一项所述的硅片传送装置，其特征在于，所述硅片吸附装置的材料为硅橡胶，所述硅片吸附装置的表面经过降低颗粒度的处理。
34.如权利要求16～32中任一项所述的硅片传送装置，其特征在于，所述硅片吸附装置的材料的肖式硬度为45HS～55HS。
35.一种硅片传输系统，其特征在于，所述硅片传输系统包括如权利要求16～34中任一项所述的硅片传送装置、机械手和硅片存储器，其中：
所述硅片传送装置固定在所述机械手上，所述机械手带动所述硅片传送装置进入所述硅片存储器，进行硅片的取放，所述机械手带动所述硅片传送装置传送所述硅片。
36.如权利要求35所述的硅片传输系统，其特征在于，所述硅片存储器包括多个片槽，所述片槽用于存放所述硅片。
37.如权利要求36所述的硅片传输系统，其特征在于，所述硅片传送装置的厚度、所述硅片的厚度、所述硅片传送装置低位进入所述硅片存储器的距离和所述硅片传送装置高位离开所述硅片存储器的距离相加，小于所述片槽的槽间距。
38.一种硅片传送方法，其特征在于，所述硅片传送方法包括：
通过按压第一固定装置，将硅片吸附装置固定到硅片传送装置上；
将所述硅片传送装置放在硅片下方，使硅片吸附装置朝上，将硅片放置在硅片吸附装置的第一裙边结构上；
将所述硅片传送装置中的气体通道中的气体抽出，使所述气体通道形成真空空间；
所述第一裙边结构发生形变，所述第一裙边结构在其外侧根部的凹槽结构处继续形变，直至所述硅片接触到硅片支撑装置。
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