CN109300833B - 一种运输晶圆的末端执行器及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种运输晶圆的末端执行器及控制方法，末端执行器包括基板，基板的第一端连接至机械臂，基板上远离第一端的第二端设有开口，开口的凹陷方向朝基板的第一端延伸；开口周围设有若干个吸附机构；吸附机构包括至少一个凹槽，凹槽的侧壁上设有至少一个出风口；基板还设有吹风机构，吹风机构通过通风道与吸附机构的出风口连通；气体自吹风机构抽入，通过通风道从出风口吹出，在凹槽内产生气旋，气体在凹槽内形成的气旋而形成低压，将晶圆吸附于末端执行器上；末端执行器还包括夹持装置，夹持装置用于夹持晶圆。本发明在抓取晶圆时，末端执行器与晶圆表面无接触，减小了对晶圆的污染和破坏，同时夹持装置可防止晶圆在运输晶圆时脱落。

Description

一种运输晶圆的末端执行器及控制方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤指一种运输晶圆的末端执行器及控制方法。

背景技术

半导体行业的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)领域通常会使用超薄晶圆，对于特定耐压指标的IGBT器件，芯片厚度需要减薄到100-200μm，甚至到80μm。当晶圆磨到这么薄后，后续的加工处理比较困难，特别是对于8寸以上的大硅片，极易破碎，操作难度更大。

现有技术中，有的末端执行器采用真空吸附方式，将晶圆吸附在末端执行器上再进行运输，例如真空吸笔，真空吸笔由塑料或者橡胶壳体、真空发生器(气动型)、真空吸盘、弯头和卷管(气动型)组成，在传输晶圆时，晶圆真空吸笔前端能够从晶圆片盒中吸取晶圆，这种晶圆的运输方式对晶圆的接触面积大，容易对晶圆造成污染，对于大尺寸晶圆、超薄晶圆具有较大的破坏性；另外单纯用真空吸附方式运输晶圆时，可能会出现晶圆吸附不紧，出现晶圆脱落的情况。

为了在抓取晶圆时减小对晶圆的污染，以及对晶圆的破坏，同时保证晶圆在运输时不脱落于末端执行器，本发明提供了一种末端执行器及控制方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种运输晶圆的末端执行器及控制方法，在抓取晶圆时，末端执行器与晶圆表面无接触，减小了对晶圆的污染和破坏，同时夹持装置可防止晶圆在运输晶圆时脱落。

本发明提供的技术方案如下：

本发明提供了一种运输晶圆的末端执行器，所述末端执行器包括基板和机械臂：

所述基板的第一端连接至机械臂，所述基板上远离所述第一端的第二端设有开口，所述开口的凹陷方向朝所述基板的第一端延伸；

所述开口周围设有若干个吸附机构；所述吸附机构包括至少一个凹槽，所述凹槽的侧壁上设有至少一个出风口；所述基板上还设有吹风机构，所述吹风机构通过通风道与所述吸附机构的出风口连通；

气体自所述吹风机构抽入，通过所述通风道传输至所述出风口处，并从所述出风口吹出，在所述凹槽内产生气旋，然后从所述凹槽的侧壁边沿流出，所述气体在所述凹槽内形成的气旋而形成低压，将晶圆吸附于所述末端执行器上；

所述末端执行器还包括夹持装置，所述夹持装置用于夹持晶圆。

本方案在末端执行器上设置了多个吸附机构，在抓取晶圆时，吸附机构内会产生气旋而形成低压，利用大气压与吸附机构之间的气压差，将晶圆吸附在末端执行器上。由于气体从吸附机构上的出风口吹出，形成气旋后，气体会从吸附机构的凹槽侧壁边沿流出，使吸附机构与晶圆之间有气体流动，产生微小的间隙，从而使吸附机构与晶圆之间不直接接触，减小了对晶圆的污染，降低了在抓取晶圆时对晶圆的损坏。将晶圆吸附至末端执行器之后，末端执行器上的夹持装置可将晶圆夹持住，防止在运输晶圆时，晶圆滑落末端执行器。

优选的，所述基板上设有晶圆检测装置，所述晶圆检测装置包括第一晶圆检测传感器和第二晶圆检测传感器；

当所述末端执行器未抓取晶圆时，所述第一晶圆检测传感器和所述第二晶圆检测传感器之间有光信号传播；

当所述末端执行器抓取到晶圆时，所述晶圆阻断所述第一晶圆检测传感器和所述第二晶圆检测传感器之间光信号传播，从而检测晶圆是否被所述抓取装置抓取。

本方案中增加了晶圆检测装置，便于末端执行器判断是否已经靠近到达晶圆的放置区域，或是检测是否已经成功抓取到晶圆。

优选的，所述凹槽为圆形，所述出风口的出风方向与所述凹槽侧壁相切。

本方案中，圆形的凹槽形状更有利于气旋的形成，出风口的出风方向与凹槽侧壁相切，在单位时间出风量相同的情况下，产生气旋的旋转速度更快，能够带来更低的气压，反之，在达到固定低压的情况下，本方案设计可减少吹风机构在单位时间的送风量，从而降低吹风机构的能耗。

优选的，所述开口朝所述基板的第一端延伸的延伸末端呈圆弧形；所述若干个吸附机构延所述开口延伸末端的圆周方向进行均匀排布；

所述吸附机构包括第一类吸附机构和第二类吸附机构；所述第一类吸附机构中产生的气旋呈顺时针方向旋转；所述第二类吸附机构中产生的气旋呈逆时针方向旋转，所述第一类吸附机构和第二类吸附机构间隔排布。

本方案中，将开口延伸末端的形状做成圆弧形，将吸附机构设于开口延伸末端的圆周方向，可使吸附机构的位置呈圆形排布，在抓取晶圆时，产生的吸附力在晶圆的分布更加均匀，提高了抓取晶圆的稳定性，防止晶圆因受力不均而导致晶圆脱落或损坏。另外本方案设有气旋旋转方向不同的两类吸附机构，防止在使用同一类吸附机构抓取晶圆时，由于气旋的旋转方向一致，在晶圆上形成同样方向的摩擦力，从而导致晶圆产生位置偏移甚至脱离晶圆抓取装置的情况发生。

优选的，所述基板的第二端设有晶圆扫描装置，所述晶圆扫描装置包括第一晶圆扫描传感器和第二晶圆扫描传感器，所述第一晶圆扫描传感器位于所述基板上开口的一侧，所述第二晶圆扫描传感器位于所述基板上开口的另一侧。

在晶圆加工的过程中，晶圆会装载在晶圆盒内，晶圆盒分为若干晶圆放置层，本方案中，末端执行器在晶圆盒中抓取晶圆前，可先通过晶圆扫描装置检测当前所取的晶圆放置层内是否有晶圆，若没有晶圆，则从另一晶圆放置层抓取晶圆，以此来提高末端执行器的工作效率，减少无用功。

优选的，所述夹持装置包括第一固定挡块和第二固定挡块，所述第一固定挡块设置在所述基板上开口的一端，所述第二固定挡块设置在所述基板上开口的另一端；

所述夹持装置还包括移动挡块和驱动装置，所述驱动装置设于所述机械臂靠近所述基板的第一端，用于驱动所述移动挡块，使所述移动挡块同所述第一固定挡块和所述第二固定挡块共同夹持住晶圆。

本方案中，当晶圆吸附到末端执行器上后，驱动装置可驱动移动挡块向晶圆方向移动，并推动晶圆，使其与第一固定挡块和第二固定挡块接触，从而使晶圆受到三个不同方向的夹持力，以此来防止晶圆脱落。

优选的，靠近所述基板的第一端，沿所述基板的轴线方向设有两个对称的腰型孔；所述腰型孔的长轴方向与所述基板的轴线方向平行；

所述移动挡块呈圆弧形，所述移动挡块的两端通过设置于所述腰型孔内的立柱与所述位移组件连接；

将移动挡块设为圆弧形，圆弧的半径可与所抓取晶圆的半径相同，这样能够契合晶圆的外部形状，让夹持装置夹持晶圆时，在晶圆上所产生的夹持力分布更加均匀，防止晶圆因夹持力过大而损坏。圆弧形半径也可小于所抓取晶圆的半径，此时圆弧形移动挡块的两端与晶圆接触，也可达到夹持晶圆的作用，且这种情况下，推动晶圆向基板第二端移动时，能够保证晶圆能沿着基板的轴线方向移动，避免出现移动挡块单点与晶圆接触时，推动晶圆向基板第二端移动时，出现偏移基板轴线方向的情况。

本发明还提供了一种末端执行器的控制方法，在上述末端执行器的结构基础上，末端执行器运输晶圆时执行步骤：

S1所述末端执行器接收控制信号；

S2所述末端执行器根据所述控制信号移动到晶圆的放置区域；

S3所述末端执行器开启吹风机构，使所述吹风机构抽入气体，气体自所述吹风机构抽入后，通过所述通风道传输至所述出风口处，并从所述出风口吹出，在所述凹槽内产生气旋，使所述凹槽内形成低压，将所述晶圆吸附于所述末端执行器上；

S4所述末端执行器通过所述夹持装置将晶圆夹持住。

本方案在末端执行器上设置了多个吸附机构，在抓取晶圆时，吸附机构内会产生气旋而形成低压，利用大气压与吸附机构之间的气压差，将晶圆吸附在末端执行器上。由于气体从吸附机构上的出风口吹出，形成气旋后，气体会从吸附机构的凹槽侧壁边沿流出，使吸附机构与晶圆之间有气体流动，产生微小的间隙，从而使吸附机构与晶圆之间不直接接触，减小了对晶圆的污染，降低了在抓取晶圆时对晶圆的损坏。将晶圆吸附至末端执行器之后，末端执行器上的夹持装置可将晶圆夹持住，防止在运输晶圆时，晶圆滑落末端执行器。

优选的，步骤S2具体包括：

S21所述晶圆抓取装置根据所述控制信号向晶圆的放置区域移动时，所述晶圆检测装置通过所述晶圆扫描装置在晶圆的放置区域对晶圆的侧面自上而下或自下而上进行扫描。判断晶圆的放置区域是否有晶圆存在；

S22若晶圆的放置区域有晶圆存在，所述晶圆抓取装置则将抓取面朝向晶圆面并向晶圆靠近。当所述晶圆检测装置中所述第一晶圆检测传感器和所述第二晶圆检测传感器之间的光信号被阻断时，判断出所述晶圆检测装置移动到晶圆的放置区域处，所述晶圆抓取装置停止移动；

S23若所述放置区域无晶圆存在，所述末端执行器则移动到另一放置区域抓取晶圆。

晶圆会装载在晶圆盒内，晶圆盒分为若干晶圆放置层，可理解为一个晶圆盒中存在若干个放置区域，本方案中，末端执行器在晶圆盒中抓取晶圆前，可先通过晶圆扫描装置检测当前的放置区域内是否有晶圆，若没有晶圆，则从另一晶圆的放置区域抓取晶圆，以此来提高末端执行器的工作效率，减少无用功。

步骤S4具体包括：

S41所述驱动装置驱动所述移动挡块向所述基板的开口方向移动；

S42当所述移动挡块接触到所述晶圆后停止运动；

S43所述末端执行器判断所述移动挡块与晶圆之间的夹持力是否达到预设夹持力；

S44若未达到预设夹持力，所述驱动装置驱动所述移动挡块向所述基板的开口方向移动，直到所述移动挡块与晶圆之间的夹持力达到预设夹持力。

为了防止晶圆因夹持力过大而损坏，本方案中，移动挡块触碰到晶圆时，会对晶圆的夹持力进行判断，在对晶圆的夹持力未达到预设夹持力时，驱动装置则继续驱动移动挡块向所述基板的开口方向移动，直到夹持力达到预设夹持力。本方案在达到预设夹持力的同时，有效降低了晶圆的损坏率。

通过本发明提供的一种运输晶圆的末端执行器及控制方法，能够带来以下至少一种有益效果：

本方案在末端执行器上设置了多个吸附机构，在抓取晶圆时，吸附机构内会产生气旋而形成低压，利用大气压与吸附机构之间的气压差，将晶圆吸附在末端执行器上。由于气体从吸附机构上的出风口吹出，形成气旋后，气体会从吸附机构的凹槽侧壁边沿流出，使吸附机构与晶圆之间有气体流动，产生微小的间隙，从而使吸附机构与晶圆之间不直接接触，减小了对晶圆的污染，降低了在抓取晶圆时对晶圆的损坏。将晶圆吸附至末端执行器之后，末端执行器上的夹持装置可将晶圆夹持住，防止在运输晶圆时，晶圆滑落末端执行器。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种运输晶圆的末端执行器及控制方法的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明一种运输晶圆的末端执行器的一个实施例的结构示意图；

图2是本发明一种运输晶圆的末端执行器的另一个实施例的结构示意图；

图3是本发明一种末端执行器中驱动装置的结构示意图。

图4是本发明一种末端执行器中吸附机构的结构示意图；

图5是本发明一种末端执行器的控制方法的一个实施例的流程图；

图6是本发明一种末端执行器的控制方法的另一个实施例的流程图；

附图标号说明：

1a-第一固定挡块、1b-第二固定挡块、2-吸附机构、3-基板、4-移动挡块、5-吹风机构、6-控制器、7-驱动装置、8-晶圆检测装置、9-晶圆扫描装置、10-通风道、11-出风口，12-驱动电机、13-电机座、14-移动模块、15-位移传感组件、20-开口。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

【实施例一】

本发明提供了一种运输晶圆的末端执行器的一个实施例，如图1所示，所述末端执行器包括基板3：

所述基板3的第一端连接至机械臂，所述基板3上远离所述第一端的第二端设有开口，所述开口的凹陷方向朝所述基板3的第一端延伸；

所述开口周围设有若干个吸附机构2；如图4所示，所述吸附机构2包括至少一个凹槽，所述凹槽的侧壁上设有至少一个出风口11；所述基板3上还设有吹风机构5，所述吹风机构5通过通风道10与所述吸附机构2的出风口11连通；

气体自所述吹风机构5抽入，通过所述通风道10传输至所述出风口11处，并从所述出风口11吹出，在所述凹槽内产生气旋，然后从所述凹槽的侧壁边沿流出，所述气体在所述凹槽内形成的气旋而形成低压，将晶圆吸附于所述末端执行器上；

所述末端执行器还包括夹持装置，所述夹持装置用于夹持晶圆。

本实施例中，末端执行器上安装有一基板3，基板3形状为类矩形或类椭圆形都可，按照基板3的轴线方向(如图2所示，轴方向为基板3的对称轴所在方向)，将图2中基板3左侧一端称为第一端，右侧一端称为第二端。基板3的第一端上设有螺孔，连接到机械臂上。

由于在加工或制造晶圆的过程中，有时会将晶圆放置在装夹台(chucktable，一种承载晶圆的装置，由支撑杆、与支撑杆连接的支撑台、支撑台上的突起件组成，)上，为防止装夹台污染晶圆，晶圆一般都是正面(有元器件一面)朝上，背面(无元器件一面)朝下，对于超薄晶圆而言，若是从正面抓取晶圆，一旦触碰到晶圆，极有可能对晶圆中的电路造成破坏和污染。本发明在末端执行器上基板3的第二端设置了朝基板3第一端延伸的开口，开口大于装夹台上的支撑台的大小，而小于晶圆的大小，在上述情况下，末端执行器可将开口对准装夹台的支撑杆，并向支撑杆移动，当末端执行器移动到晶圆的正下方后，末端执行器竖直抬起，使晶圆脱离装夹台，而吸附在末端执行器上，完成晶圆抓取。因此在整个晶圆制造、加工中，在基板3上设置开口非常必要。

本实施例中抓取晶圆时所产生的吸附力由若干个吸附机构2提供，这些吸附机构2设于开口的周围，优选的，可规则排布于开口凹陷末端的周围，其排布范围需小于晶圆的大小。吸附机构2上设有至少一个凹槽，凹槽的侧壁上设有至少一个出风口11，基板3上的吹风机构5通过风道与出风口11连通。

末端执行器在工作时，吹风机构5将空气抽入，气体通过风道被传送到出风口11处，并从出风口11吹出，在吸附机构2的凹槽内产生气旋并形成低压，由于凹槽内的大气压强低于外部的大气压强，使得大气在晶圆上形成一朝向吸附机构2的压力，换言之，吸附机构2产生了一个朝向凹槽内部的吸附力，将晶圆吸附在末端执行器上。

气体在凹槽内部产生气旋后，气体会从凹槽的侧壁边沿流出，使得晶圆与末端执行器之间形成了微小的间隙，避免了晶圆与末端执行器的直接接触，降低了末端执行器在抓取晶圆时对晶圆产生的污染及破坏。

本实施例中，吸附机构2上可设多个凹槽，可使吸附晶圆时，在晶圆上的着力点分布更加均匀，从而降低对晶圆的破坏。凹槽上也可设置多个出风口11，使凹槽内气旋的生成更加容易，能够迅速在凹槽中形成低压。

由于只通过若干个吸附机构2吸附晶圆，在移动晶圆时，晶圆可能产生晃动从而脱离末端执行器，因此本发明中还提供了夹持装置，可将晶圆夹持住，防止晶圆在移动时滑落末端执行器。

例如，夹持装置可包括两个夹持臂，夹持臂的一端可固定在基板3的第一端(图2中基板的左边端)，夹持臂的另一端连接两个弧形夹持端，两个弧形夹持端分别位于基板3上沿轴线方向的两侧，且两个弧形夹持端之间的距离大于晶圆的直径。弧形夹持端的两端上设有两个固定挡块，当晶圆被吸附到末端执行器上时，夹持装置控制两个夹持臂向晶圆靠拢，使两个弧形夹持端与晶圆的两端相接处，即通过四个固定挡块夹持住晶圆，完成夹持动作。

再例如，夹持装置包括两个固定挡块，两个固定挡块分别位于基板3开口的两端，且两个固定挡块以基板3的轴线方向对称。在机械臂上设置一个驱动装置7，驱动装置7的一端连接一个推杆，推杆沿基板3的轴线方向朝向基板3的开口，在晶圆被吸附至末端执行器时，驱动装置7驱动推杆沿基板3的轴线向基板3的开口方向移动，推杆即可推动晶圆向基板3开口方向移动，使晶圆接触到位于开口的两个固定挡块后，完成夹持动作。

又例如，在基板3上靠近第一端，且沿基板3轴线的两侧可设置两个活动臂，活动臂的一端与基板3铰接，另一端(称为活动端)上设有转动件，所述转动件为两端粗中间细的鼓状器件。基板3开口的两端分别设有对称的固定挡块。当晶圆吸附在末端执行器上后，末端执行器控制活动臂旋转，使活动臂的活动端朝晶圆靠拢，转动件的中间会接触到晶圆，活动臂的活动端继续向内挤压(转动件会沿晶圆的边缘滚动)，迫使晶圆向开口方向移动，直到晶圆与基板3开口处的两个固定挡块接触，两个活动臂停止工作，完成夹持动作。

本方案在末端执行器上设置了多个吸附机构2，在抓取晶圆时，吸附机构2内会产生气旋而形成低压，利用大气压与吸附机构2之间的气压差，将晶圆吸附在末端执行器上。由于气体从吸附机构2上的出风口11吹出，产生气旋后，气体会从吸附机构2的凹槽侧壁边沿流出，在吸附晶圆时，吸附机构2与晶圆之间有气体流动，产生微小的间隙，从而使吸附机构2与晶圆之间不直接接触，减小了对晶圆的污染，降低了在抓取晶圆时对晶圆的损坏。将晶圆吸附至末端执行器之后，末端执行器上的夹持装置可将晶圆夹持住，防止在运输晶圆时，晶圆滑落末端执行器。

【实施例二】

本发明提供了一种运输晶圆的末端执行器的一个实施例，如图1所示，在实施例一中末端执行器的结构基础上，本实施例中末端执行器的基板3上设有晶圆检测装置8，所述晶圆检测装置8包括第一晶圆检测传感器和第二晶圆检测传感器；

当所述末端执行器未抓取晶圆时，所述第一晶圆检测传感器和所述第二晶圆检测传感器之间有光信号传播；

当所述末端执行器抓取到晶圆时，所述晶圆阻断所述第一晶圆检测传感器和所述第二晶圆检测传感器之间光信号传播，从而检测晶圆是否被所述抓取装置抓取。

当所述末端执行器未抓取晶圆时，所述第一晶圆检测传感器和所述第二晶圆检测传感器之间有光信号传播；

当所述末端执行器靠近晶圆或抓取到晶圆时，所述晶圆阻断所述第一晶圆检测传感器和所述第二晶圆检测传感器之间光信号传播，从而检测晶圆是否被所述抓取装置抓取。

具体的，如图1所示，第一晶圆检测传感器可以设置在基板3的表面，第二晶圆检测传感器可设置在高于基板3表面的平面，且靠近基板3第一端的位置。第一晶圆传感器和第二晶圆传感器之间有光信号传播，传播直线与基板3平面呈锐角，例如第一晶圆传感器向第二晶圆传感器发射红外线，或第二晶圆传感器向第一晶圆传感器发射光线。当晶圆抓取传感器没有靠近晶圆，或没有抓取晶圆时，第一晶圆传感器和第二晶圆传感器之间可进行光信号传播，而当末端执行器靠近晶圆或抓取到晶圆时，由于晶圆覆盖住了第一晶圆检测传感器，使得第一晶圆检测传感器和第二晶圆检测传感器之间的光信号传播被晶圆阻断，利用此原理，可用晶圆检测装置8检测末端执行器是否靠近晶圆或已经成功抓取到晶圆。

【实施例三】

本实施例提供了一种末端执行器的另一个实施例，末端执行器包括：

基板3，所述基板3的第一端连接至机械臂，所述基板3上远离所述第一端的第二端设有开口，所述开口的凹陷方向朝所述基板3的第一端延伸；所述开口朝所述基板3的第一端延伸的延伸末端呈圆弧形；

所述开口周围设有若干个吸附机构2；且所述若干个吸附机构2延所述开口延伸末端的圆周方向进行均匀排布。

所述吸附机构2包括至少一个凹槽，所述凹槽的侧壁上设有至少一个出风口11；所述凹槽为圆形，所述出风口11的出风方向与所述凹槽侧壁相切；所述基板3上还设有吹风机构5，所述吹风机构5通过通风道10与所述吸附机构2的出风口11连通；所述通风道10设置于所述基板3的内部。

气体自所述吹风机构5抽入，通过所述通风道10传输至所述出风口11处，并从所述出风口11吹出，在所述凹槽内产生气旋，然后从所述凹槽的侧壁边沿流出，所述气体在所述凹槽内形成的气旋而形成低压，将晶圆吸附于所述末端执行器上。

所述末端执行器还包括夹持装置，所述夹持装置用于夹持晶圆。

具体的，本实施例在实施例一的基础上，将吸附机构2上凹槽的形状设定为圆形，圆形的凹槽相对于其他形状的凹槽更有利于气旋的形成。同时本实施例中出风口11的出风方向与凹槽侧壁相切，同圆形的凹相配合，更容易在凹槽内产生气旋。另外，出风方向与凹槽侧壁相切的情况相对于出风方向与凹槽侧壁的其他位置关系，前者在单位时间出风量相同的情况下，产生气旋的旋转速度相对于后者更快，能够带来更低的气压。反之，在达到固定低压的情况下，本方案设计(出风方向与凹槽侧壁相切)可减少吹风机构5在单位时间的送风量，从而降低吹风机构5的能耗。

本实施例中，所述开口朝所述基板3的第一端延伸的延伸末端呈圆弧形；若干个吸附机构2延所述开口延伸末端的圆周方向进行均匀排布。这种设计方案能够结合晶圆的形状，使吸附机构2在晶圆上产生的吸附力分布更加均匀，能够更加平稳地抓取晶圆，防止晶圆因吸附力分布不均而滑落。

【实施例四】

本实施例提供了一种末端执行器的另一个实施例，在实施例一或实施例二或实施例三中末端执行器的结构基础上，末端执行器上，基板3的第二端设有晶圆扫描装置9，所述晶圆扫描装置9包括第一晶圆扫描传感器和第二晶圆扫描传感器，所述第一晶圆扫描传感器位于所述基板3上开口的一侧，所述第二晶圆扫描传感器位于所述基板3上开口的另一侧。

在晶圆加工的过程中(例如晶圆的涂胶、显影等加工流程)，晶圆通常会装载在晶圆盒内，晶圆盒分为若干晶圆放置层，可理解为晶圆盒内分为若干个放置区域。每个放置区域可放置一个晶圆。

本方案中，更优的，晶圆扫描装置9可设于开口两侧的最前端(即图2中的最右端)，由于晶圆扫描装置9安装在末端执行器的最前端，末端执行器在晶圆盒中抓取晶圆时，可通过晶圆扫描装置9检测当前所取的晶圆放置层内是否有晶圆，若没有晶圆，则从另一晶圆放置层抓取晶圆，以此来提高末端执行器的工作效率，减少无用功。

【实施例五】

本实施例提供了一种末端执行器的另一个实施例，在上述任一实施例中末端执行器的结构基础上，本实施例中的所述夹持装置包括第一固定挡块1a和第二固定挡块1b，所述第一固定挡块1a设置在所述基板3上开口的一端，所述第二固定挡块1b设置在所述基板3上开口的另一端；

所述夹持装置还包括移动挡块4和驱动装置7，所述驱动装置7设于所述机械臂靠近所述基板3的第一端，用于驱动所述移动挡块4，使所述移动挡块4同所述第一固定挡块1a和所述第二固定挡块1b共同夹持住晶圆。

本方案中，的驱动装置7如图3所示，包括驱动电机12、与驱动电机配套的电机座13，驱动移动挡块4移动的移动模块14，位移传感组件15。

在夹持晶圆时，驱动电机12开始工作，为移动模块14提供动力源，移动模块14沿着基板3的轴线向基板3的开口方向移动，从而推动移动挡块4也沿着基板3的轴线向基板3的开口方向移动，此时，位移传感组件15会记录移动挡块4的移动距离，当移动挡块4接触到晶圆后，会停止移动，此时位移传感组件15会将移动挡块4的位移变化信息发送到控制器6，控制器6会根据检测到的移动挡块4与晶圆之间的夹持力，重新调整输出位移，控制移动模块14推动移动挡块4移动，直到移动挡块4与晶圆之间的夹持力达到理想值。

优选的，本实施例靠近所述基板3的第一端，沿所述基板3的轴线方向设有两个对称的腰型孔；所述腰型孔的长轴方向与所述基板3的轴线方向平行；所述移动挡块4呈圆弧形，所述移动挡块4的两端通过设置于所述腰型孔内的立柱与所述位移组件连接；

本方案中将移动挡块4设为圆弧形，圆弧形的半径可与所抓取晶圆的半径相同，这样能够契合晶圆的外部形状，让夹持装置夹持晶圆时，在晶圆上所产生的夹持力分布更加均匀，防止晶圆因夹持力过大而损坏。圆弧形半径也可小于所抓取晶圆的半径，此时圆弧形移动挡块4的两端与晶圆接触，也可达到夹持晶圆的作用，且这种情况下，推动晶圆向基板3第二端移动时，能够保证晶圆能沿着基板3的轴线方向移动，避免出现移动挡块4单点与晶圆接触时，推动晶圆向基板3第二端移动时，出现偏移基板3轴线方向的情况。

【实施例六】

本发明还提供了一种末端执行器的控制方法的一个实施例，如图5所示，在上述实施例中末端执行器所有结构基础上，末端执行器运输晶圆时执行步骤：

S1所述末端执行器接收控制信号；(在需要抓取晶圆时，电脑会向末端执行器发送控制信号。)

S2所述末端执行器根据所述控制信号移动到晶圆的放置区域；

S3所述末端执行器开启吹风机构，使所述吹风机构抽入气体，气体自所述吹风机构抽入后，通过所述通风道传输至所述出风口处，并从所述出风口吹出，在吸附机构的凹槽内产生气旋，使所述凹槽内形成低压，将所述晶圆吸附于所述末端执行器上；

S4所述末端执行器通过所述夹持装置将晶圆夹持住。

具体的，在晶圆加工的过程中(例如晶圆的涂胶、显影等加工流程)，晶圆通常会装载在晶圆盒内，晶圆盒分为若干晶圆放置层，可理解为晶圆盒内分为若干个放置区域。每个放置区域可放置一个晶圆。机器人末端执行器接收到控制信号后，会移动到晶圆盒中的某一放置区域，开启吹风机构，吹风机构将空气抽入，并从出风口将空气吹出，在吸附机构的凹槽内产生气旋，形成低压。

由于凹槽内的大气压强低于外部的大气压强，从而使得大气在晶圆上形成一朝向吸附机构的压力，换言之，吸附机构产生了一个朝向凹槽内部的吸附力，将晶圆吸附在末端执行器上。

气体在凹槽内部形成气旋后，气体会从凹槽的侧壁边沿流出，使得晶圆与末端执行器之间形成了微小的间隙，避免了晶圆与末端执行器的直接接触，降低了末端执行器在抓取晶圆时对晶圆产生的污染及破坏。

然后末端执行器会控制夹持装置将晶圆夹持住，防止在移动过程中晶圆滑落末端执行器。夹持装置的具体结构可参照上述实施例，此处不再赘述。

【实施例七】

本发明还提供了一种末端执行器的控制方法的一个实施例，如图6所示，在上述实施例中末端执行器所有结构基础上，末端执行器运输晶圆时执行步骤：

S1所述末端执行器接收控制信号；

S21所述晶圆抓取装置根据所述控制信号向晶圆的放置区域移动时，所述晶圆检测装置通过所述晶圆扫描装置在晶圆的放置区域对晶圆的侧面自上而下或自下而上进行扫描。判断晶圆的放置区域是否有晶圆存在；

晶圆扫描装置可设于开口两侧的最前端，由于晶圆扫描装置安装在末端执行器的最前端，末端执行器在晶圆盒中抓取晶圆时，可通过晶圆扫描装置检测当前所取的晶圆放置层内是否有晶圆，若没有晶圆，则从另一晶圆放置层抓取晶圆，以此来提高末端执行器的工作效率，减少无用功。

S22若晶圆的放置区域有晶圆存在，所述晶圆抓取装置则将抓取面朝向晶圆面并向晶圆靠近。当所述晶圆检测装置中所述第一晶圆检测传感器和所述第二晶圆检测传感器之间的光信号被阻断时，判断出所述晶圆检测装置移动到晶圆的放置区域处，所述晶圆抓取装置停止移动；

S23若所述放置区域无晶圆存在，所述末端执行器则移动到另一放置区域抓取晶圆。

S3所述末端执行器开启吹风机构，使所述吹风机构抽入气体，气体自所述吹风机构抽入后，通过所述通风道传输至所述出风口处，并从所述出风口吹出，在所述凹槽内产生气旋，使所述凹槽内形成低压，将所述晶圆吸附于所述末端执行器上；

第一晶圆检测传感器可以设置在基板的表面，当末端执行器抓取到晶圆时，晶圆能够覆盖住第一晶圆检测传感器；第二晶圆检测传感器可设置在高于基板表面的平面，且靠近基板第一端的位置。第一晶圆传感器和第二晶圆传感器之间有光信号传播，传播直线与基板平面呈锐角，例如第一晶圆传感器向第二晶圆传感器发射红外线，或第二晶圆传感器向第一晶圆传感器发射光线。当晶圆抓取传感器没有靠近晶圆时，第一晶圆传感器和第二晶圆传感器之间可进行光信号传播，而当末端执行器移动到晶圆上方时，由于晶圆覆盖住了第一晶圆检测传感器，使得第一晶圆检测传感器和第二晶圆检测传感器之间的光信号传播被晶圆阻断，利用此原理，可用晶圆检测装置检测末端执行器是否已经移动到晶圆的放置区域。

S41所述驱动装置驱动所述移动挡块向所述基板的开口方向移动；

S42当所述移动挡块接触到所述晶圆后停止运动；

S43所述末端执行器判断所述移动挡块与晶圆之间的夹持力是否达到预设夹持力；

S44若未达到预设夹持力，所述驱动装置驱动所述移动挡块向所述基板的开口方向移动，直到所述移动挡块与晶圆之间的夹持力达到预设夹持力。

在夹持晶圆时，驱动电机开始工作，为移动模块提供动力源，移动模块沿着基板的轴线向基板的开口方向移动，从而推动移动挡块也沿着基板的轴线向基板的开口方向移动，此时，位移传感组件会记录移动挡块的移动距离，当移动挡块接触到晶圆后，会停止移动，此时位移传感组件会将移动挡块的位移变化信息发送到控制器，控制器会根据检测到的移动挡块与晶圆之间的夹持力，重新调整输出位移，控制移动模块推动移动挡块移动，直到移动挡块与晶圆之间的夹持力达到理想值。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种运输晶圆的末端执行器，其特征在于，所述末端执行器包括：

基板，所述基板的第一端连接至机械臂，所述基板上远离所述第一端的第二端设有开口，所述开口的凹陷方向朝所述基板的第一端延伸；

所述开口周围设有若干个吸附机构；所述吸附机构包括至少一个凹槽，所述凹槽的侧壁上设有至少一个出风口；所述基板上还设有吹风机构，所述吹风机构通过通风道与所述吸附机构的出风口连通；

气体自所述吹风机构进入，通过所述通风道传输至所述出风口处，并从所述出风口吹出，在所述凹槽内产生气旋，然后从所述凹槽的侧壁边沿流出，所述气体在所述凹槽内形成的气旋而形成低压，将晶圆吸附于所述末端执行器上；

所述末端执行器还包括夹持装置，所述夹持装置用于夹持晶圆；

所述夹持装置包括第一固定挡块和第二固定挡块，所述第一固定挡块设置在所述基板上开口的一端，所述第二固定挡块设置在所述基板上开口的另一端；

所述夹持装置还包括移动挡块和驱动装置，所述驱动装置设于所述机械臂靠近所述基板的第一端，用于驱动所述移动挡块，使所述移动挡块同所述第一固定挡块和所述第二固定挡块共同夹持住晶圆。

2.根据权利要求1所述的一种运输晶圆的末端执行器，其特征在于：

所述基板上设有晶圆检测装置，所述晶圆检测装置包括第一晶圆检测传感器和第二晶圆检测传感器；

当所述末端执行器未抓取晶圆时，所述第一晶圆检测传感器和所述第二晶圆检测传感器之间有光信号传播；

当所述末端执行器抓取到晶圆时，所述晶圆阻断所述第一晶圆检测传感器和所述第二晶圆检测传感器之间光信号传播，从而检测晶圆是否被所述抓取装置抓取。

3.根据权利要求1所述的一种运输晶圆的末端执行器，其特征在于：

所述凹槽为圆形，所述出风口的出风方向与所述凹槽侧壁相切。

4.根据权利要求1所述的一种运输晶圆的末端执行器，其特征在于：

所述开口朝所述基板的第一端延伸的延伸末端呈圆弧形；

所述若干个吸附机构延所述开口延伸末端的圆周方向进行均匀排布；

所述吸附机构包括第一类吸附机构和第二类吸附机构；所述第一类吸附机构中产生的气旋呈顺时针方向旋转；所述第二类吸附机构中产生的气旋呈逆时针方向旋转，所述第一类吸附机构和第二类吸附机构间隔排布。

5.根据权利要求1所述的一种运输晶圆的末端执行器，其特征在于：

所述基板的第二端设有晶圆扫描装置，所述晶圆扫描装置包括第一晶圆扫描传感器和第二晶圆扫描传感器，所述第一晶圆扫描传感器位于所述基板上开口的一侧，所述第二晶圆扫描传感器位于所述基板上开口的另一侧。

6.根据权利要求2所述的一种运输晶圆的末端执行器，其特征在于：

靠近所述基板的第一端，沿所述基板的轴线方向设有两个对称的腰型孔；所述腰型孔的长轴方向与所述基板的轴线方向平行；

所述移动挡块呈圆弧形，所述移动挡块的两端通过设置于所述腰型孔内的立柱与位移组件连接。

7.一种末端执行器的控制方法，其特征在于：

所述末端执行器包括基板和机械臂：

基板，所述基板的第一端连接至机械臂，所述基板上远离所述第一端的第二端设有开口，所述开口的凹陷方向朝所述基板的第一端延伸；

所述开口周围设有若干个吸附机构；所述吸附机构包括至少一个凹槽，所述凹槽的侧壁上设有至少一个出风口；所述基板上还设有吹风机构，所述吹风机构通过通风道与所述吸附机构的出风口连通；

气体自所述吹风机构抽入，通过所述通风道传输至所述出风口处，并从所述出风口吹出，在所述凹槽内产生气旋，然后从所述凹槽的侧壁边沿流出，所述气体在所述凹槽内形成的气旋而形成低压，将晶圆吸附于所述末端执行器上；

所述末端执行器还包括夹持装置，所述夹持装置用于夹持晶圆；其中，所述夹持装置包括第一固定挡块和第二固定挡块，所述第一固定挡块设置在所述基板上开口的一端，所述第二固定挡块设置在所述基板上开口的另一端；

所述夹持装置还包括移动挡块和驱动装置，所述驱动装置设于所述机械臂靠近所述基板的第一端，用于驱动所述移动挡块，使所述移动挡块同所述第一固定挡块和所述第二固定挡块共同夹持住晶圆；

所述末端执行器运输晶圆时执行步骤：

S1所述末端执行器接收控制信号；

S2所述末端执行器根据所述控制信号移动到晶圆的放置区域；

S3所述末端执行器开启吹风机构，使所述吹风机构吹入气体，气体自所述吹风机构吹入后，通过所述通风道传输至所述出风口处，并从所述出风口吹出，在所述凹槽内产生气旋，使所述凹槽内形成低压，将所述晶圆吸附于所述末端执行器上；

S4所述末端执行器通过所述夹持装置将晶圆夹持住。

8.根据权利要求7所述的一种末端执行器的控制方法，其特征在于：

所述基板上设有晶圆检测装置，所述晶圆检测装置包括第一晶圆检测传感器和第二晶圆检测传感器；

当所述末端执行器未抓取晶圆时，所述第一晶圆检测传感器和所述第二晶圆检测传感器之间有光信号传播；

当所述末端执行器抓取到晶圆时，所述晶圆阻断所述第一晶圆检测传感器和所述第二晶圆检测传感器之间光信号传播，从而检测晶圆；

步骤S2具体包括：

S21所述晶圆抓取装置根据所述控制信号向晶圆的放置区域移动时，所述晶圆检测装置通过所述晶圆扫描装置在晶圆的放置区域对晶圆的侧面自上而下或自下而上进行扫描，判断晶圆的放置区域是否有晶圆存在；

S22若晶圆的放置区域有晶圆存在，所述晶圆抓取装置则将抓取面朝向晶圆面并向晶圆靠近，当所述晶圆检测装置中所述第一晶圆检测传感器和所述第二晶圆检测传感器之间的光信号被阻断时，判断出所述晶圆检测装置移动到晶圆的放置区域处，所述晶圆抓取装置停止移动；

S23若所述放置区域无晶圆存在，所述末端执行器则移动到另一放置区域抓取晶圆。

9.根据权利要求7所述的一种末端执行器的控制方法，其特征在于：

所述基板上靠近第一端处，沿所述基板的轴线方向设有两个对称的腰型孔；所述腰型孔的长轴方向与所述基板的轴线方向平行；

所述移动挡块呈圆弧形，所述移动挡块的两端通过设置于所述腰型孔内的立柱与位移组件连接；

步骤S4具体包括：

S41所述驱动装置驱动所述移动挡块向所述基板的开口方向移动；

S42当所述移动挡块接触到所述晶圆后停止运动；

S43所述末端执行器判断所述移动挡块与晶圆之间的夹持力是否达到预设夹持力；

S44若未达到预设夹持力，所述驱动装置驱动所述移动挡块向所述基板的开口方向移动，直到所述移动挡块与晶圆之间的夹持力达到预设夹持力。

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