CN111958615A - 一种用于搬送晶圆的组件及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种用于搬送晶圆的组件及方法，属于晶圆生产技术领域，该组件可以包括：搬送手臂，所述搬送手臂构造成在空间中移动以将所述晶圆从一个位置搬送到另一位置，其中，所述搬送手臂具有夹持状态和松开状态，在所述夹持状态下，所述晶圆能够被夹紧在所述搬送手臂上，在所述松开状态下，所述晶圆能够相对于所述搬送手臂自由移动；惰性气体供应单元，所述惰性气体供应单元构造成在所述搬送手臂处于所述夹持状态时向所述晶圆供应惰性气体并且在所述搬送手臂处于所述松开状态时停止供应惰性气体，由此实现在搬送晶圆的同时对晶圆进行保护。

Description

一种用于搬送晶圆的组件及方法

技术领域

本发明涉及晶圆生产技术领域，尤其涉及一种用于搬送晶圆的组件及方法。

背景技术

在晶圆的生产过程中，通常需要将晶圆从空间中的一个位置搬送至另一位置，比如将晶圆从存储晶圆的片盒搬送至工作平台以对晶圆进行加工或处理，比如在不同类型的工作平台之间搬送晶圆以实现对晶圆进行不同类型的加工或处理。

在晶圆的生产过程中，通常利用机械手臂来搬送晶圆。机械手臂是机械人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造以及太空探索等领域都能见到它的身影。尽管这些机械手臂的形态各有不同，但它们都有一个共同的特点，就是能够精确地在三维(或二维)空间中的一个位置和另一位置之间移动以实现不同位置的作业。

然而，现有的用于搬送晶圆的机械手臂在搬送晶圆的过程中会产生以下问题：一方面，晶圆暴露在空气中，晶圆表面会被氧化并形成氧化物，而且搬送过程所需要的时间越长，晶圆暴露在空气中的时间越长，晶圆表面被氧化的程度越严重；另一方面，晶圆会受至环境因素的影响，比如环境中的颗粒、金属离子等会附着在晶圆表面，使晶圆品质恶化并对加工和处理过程产生影响。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例期望提供一种用于搬送晶圆的组件及方法，能够避免晶圆在被搬送的过程中的空气氧化影响和环境影响，从而避免晶圆因长时间停留在空气中而被氧化，避免颗粒、金属离子等污染晶圆。

本发明的技术方案是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种用于搬送晶圆的组件，所述组件包括：

搬送手臂，所述搬送手臂构造成在空间中移动以将所述晶圆从一个位置搬送到另一位置，其中，所述搬送手臂具有夹持状态和松开状态，在所述夹持状态下，所述晶圆能够被夹紧在所述搬送手臂上，在所述松开状态下，所述晶圆能够相对于所述搬送手臂自由移动；

惰性气体供应单元，所述惰性气体供应单元构造成在所述搬送手臂处于所述夹持状态时向所述晶圆供应惰性气体并且在所述搬送手臂处于所述松开状态时停止供应惰性气体。

第二方面，本发明实施例提供了一种用于搬送晶圆的方法，所述方法应用于根据第一方面所述的组件，所述方法包括：

使所述搬送手臂处于所述松开状态；

使所述晶圆相对于所述搬送手臂就位；

使所述搬送手臂从所述松开状态转换至所述夹持状态以将所述硅圆夹紧，同时所述惰性气体供应单元向所述晶圆供应惰性气体；

使所述搬送手臂在空间中移动以将所述晶圆从一个位置搬送到另一位置；

使所述搬送手臂从所述夹持状态转换至所述松开状态，同时所述惰性气体供应单元停止供应惰性气体；

将所述晶圆从所述搬送手臂移除。

本发明实施例提供了一种用于搬送晶圆的组件及方法，在利用搬送手臂将晶圆从一个位置搬送到另一位置的过程中，利用惰性气体供应单元向晶圆供应惰性气体，从而实现免于因硅圆暴露在空气中而被空气氧化以及因硅圆处于环境中而被颗粒、金属离子等污染的目的；而且惰性气体供应单元仅在搬送手臂夹持晶圆的作业过程中才向晶圆供应惰性气体，最大程度地节省了惰性气体的使用量，节省了成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种用于搬送晶圆的组件的示意图；

图2为本发明实施例提供的一种用于搬送晶圆的组件中的惰性气体供应单元的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种用于搬送晶圆的组件中的惰性气体供应单元的示意图，其中该惰性气体供应单元包括过滤器；

图4为本发明实施例提供的一种用于搬送晶圆的组件的示意图，其中惰性气体供应单元不随搬送手臂一起在空间中移动；

图5为本发明实施例提供的一种用于搬送晶圆的组件的示意图，其中该组件包括控制单元；

图6为本发明实施例提供的一种搬送手臂的示意图，其中该搬送手臂包括主体部和卡舌部；

图7为本发明实施例提供的一种搬送手臂的示意图，其中示出了卡舌部的驱动机构；

图8为本发明实施例提供的一种搬送手臂的卡舌部的示意图，其中示出了卡舌部的贯通通道；

图9为本发明实施例提供的一种用于搬送晶圆的组件的示意图，其中示出了卡舌部与惰性气体供应装置之间通过惰性气体输送管线连接；

图10为本发明实施例提供的一种用于搬送晶圆的方法的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

为了实现在手机械手臂将晶圆从一个位置搬送到另一位置的过程中对晶圆进行保护，免于因硅圆暴露在空气中而被空气氧化以及因硅圆处于环境中而被颗粒、金属离子等污染，参见图1，本发明实施例提供了一种用于搬送晶圆W的组件10，该组件10可以包括：搬送手臂100，搬送手臂100构造成在空间中移动以将晶圆W从一个位置搬送到另一位置，其中，搬送手臂100具有夹持状态和松开状态，在夹持状态下，晶圆W能够被夹紧在搬送手臂100上，在松开状态下，晶圆W能够相对于搬送手臂100自由移动，以便于例如在搬送作业的初始阶段将晶圆W放置在搬送手臂100上的利于搬送手臂100夹持的适当位置，或者例如在搬送作业的结束阶段将晶圆W从搬送手臂100取下或移除；惰性气体供应单元200，惰性气体供应单元200构造成在搬送手臂100处于夹持状态时向晶圆W供应惰性气体，其中图1中通过一系列箭头示出了惰性气体供应单元200供应的惰性气体的流动方向，并且惰性气体供应单元200构造成在搬送手臂100处于松开状态时停止供应惰性气体。

通过根据本发明的用于搬送晶圆W的组件10，在利用搬送手臂100将晶圆W从一个位置搬送到另一位置的过程中，能够利用惰性气体供应单元200向晶圆W供应惰性气体，从而实现免于因硅圆W暴露在空气中而被空气氧化以及因硅圆W处于环境中而被颗粒、金属离子等污染的目的；而且惰性气体供应单元200仅在搬送手臂100夹持晶圆W的作业过程中才向晶圆W供应惰性气体，由此最大程度地节省了惰性气体的使用量，节省了成本。

参见图2，惰性气体供应单元200例如可以包括：惰性气体存储器210，惰性气体存储器210中可以存储例如气压为0.1-0.2Mpa的高压惰性气体，比如氩气或生产过程中更为安全的氮气；以及与惰性气体存储器210流体连通的惰性气体输出接口220，惰性气体输出接口220上设置有阀门V，在阀门V打开的情况下，惰性气体存储器210中的高压惰性气体通过自身压力经由惰性气体输出接口220供应至图1中示出的晶圆W。可以理解的是，随着惰性气体存储器210中的惰性气体的不断消耗，惰性气体的气压会降低以致无法继续向晶圆W供应，需要将另外的惰性气体补充到惰性气体存储器210中，而此时上述惰性气体输出接口220也可以用作向惰性气体存储器210中补充惰性气体的输入接口。

工业生产的惰性气体原气通常会含有比如硬质颗粒的杂质以及少量的氧气，如果将这样的惰性气体直接供应给晶圆W，一方面由于如上所述惰性气体具有一定的压力，因此会以相对于晶圆W的较高流速供应至晶圆W，而与气流具有相同速度的硬颗粒会撞击并划伤晶圆W，另一方面由于惰性气体仍含有少量的氧气，因此无法完全避免晶圆W的氧化。基于此，在本发明的优选实施方式中，惰性气体供应单元200可以设置有过滤器230，惰性气体经过过滤器230的过滤后供应给晶圆W，由此将惰性气体中含有的比如硬质颗粒的杂质以及少量的氧气过滤掉，避免晶圆W被划伤或者被氧化。过滤器230可以如图3所示设置在惰性气体输出接口220的上游，也可以设置在惰性气体输出接口220的下游，比如如图4所示设置在惰性气体输送管线L上。

惰性气体供应单元200可以如图1所示固定在搬送手臂100上并随搬送手臂100一起移动，在这种情况下，根据本发明的用于搬送晶圆W的组件10可以构成单个模块，由此便于作为整体组装至例如包括组件10的用于搬送晶圆W的装置中，并且惰性气体供应单元200与搬送手臂100之间也不需要用于将惰性气体供应单元200供应的惰性气体输送至夹持在搬送手臂100上的晶圆W的复杂的输送管路。

惰性气体供应单元200也可以如图4所示不随搬送手臂100一起在空间中移动，而是固定在例如上述的包括组件10的用于搬送晶圆W的装置的机座中。在这种情况下，不需要对惰性气体供应单元200提供移动的能量，因此能够提高整机效率。如在图4中示出的，惰性气体供应单元200供应的惰性气体可以经由惰性气体输送管线L输送至夹持在搬送手臂100上的晶圆W，惰性气体输送管线L能够在惰性气体供应单元200与搬送手臂100之间存在相对运动的情况下进行气体输送。

如上所述的惰性气体供应单元200在搬送手臂100处于夹持状态时向晶圆W供应惰性气体并且在搬送手臂100处于松开状态时停止供应惰性气体可以有多种实现方式，比如如图5所示组件10还可以包括控制单元300，控制单元300配置成发送第一控制指令以使搬送手臂100处于夹持状态、发送第二控制指令以使搬送手臂100处于松开状态、发送第三控制指令以使惰性气体供应单元200向晶圆W供应惰性气体、发送第四控制指令以使惰性气体供应单元200停止供应惰性气体，其中，控制单元300在发送第一控制指令的同时发送第三控制指令，并且控制单元300在发送第二控制指令的同时发送第四控制指令，由此通过电子控制的方式实现惰性气体供应单元200在搬送手臂100处于夹持状态时向晶圆W供应惰性气体并且在搬送手臂100处于松开状态时停止供应惰性气体。在这种情况下，惰性气体输出接口220上设置的阀门V可以为能够接收控制单元300发送的指令的电磁阀，该电磁阀在接收到上述第三控制指令时打开，以使惰性气体存储器210向晶圆W供应惰性气体，并且该电磁阀在接收到上述第四控制指令时关闭，以使惰性气体存储器210停止供应惰性气体。

参见图6，搬送手臂100可以包括主体部110和卡舌部120，其中，卡舌部120能够相对于主体部110在夹持位置和松开位置之间移动，在图6中，通过实线示出了处于夹持位置的卡舌部120，并且通过虚线示出了处于松开位置的卡舌部120，其中箭头示出了卡舌部120从夹持位置移动至松开位置进的移动方向。在夹持位置中，卡舌部120将晶圆W锁定至主体部110以使搬送手臂100处于夹持状态，在松开位置中，卡舌部120将晶圆W从主体部110释放以使搬送手臂100处于松开状态。更具体地，主体部110可以包括止挡件111，其中，止挡件111和卡舌部120在晶圆W的直径方向上相对地布置在晶圆W的两侧，在卡舌部120沿着晶圆W的直径方向从松开位置移动至夹持位置时，卡舌部120将晶圆W压靠至止挡件111，从而实现对晶圆W的夹持。

参见图7，卡舌部120相对于主体部110在夹持位置和松开位置之间的移动可以通过驱动机构130进行致动，在组件10还包括控制单元300的情况下，或者说通过电子控制的方式实现惰性气体供应单元200在搬送手臂100处于夹持状态时向晶圆W供应惰性气体并且在搬送手臂100处于松开状态时停止供应惰性气体的情况下，驱动机构130可以构造成能够接收控制单元300发送的指令。具体地，驱动机构130在接收到上述第一控制指令时使卡舌部120移动至图6中通过实线示出的卡舌部120所处于的位置，即夹持位置，并且驱动机构130在接收到上述第二控制指令时使卡舌部120移动至图6中通过虚线示出的卡舌部120所处于的位置，即松开位置。该驱动机构130例如可以是通过供应驱动气体进行致动的气缸。

在本发明的优选实施方式中，参见图8和图9，卡舌部120中形成有贯通通道121，贯通通道121的第一端部121A接收惰性气体供应单元200供应的惰性气体，例如第一端部121A可以形成为与图9中示出的惰性气体输送管线L的一端相接的接口，其中惰性气体输送管线L的另一端与惰性气体供应单元200的惰性气体输出接口220相接，贯通通道121的第二端部121B将接收的惰性气体喷出至夹持在搬送手臂100上的晶圆W。通过这样的设置方式，惰性气体供应单元200可以经由卡舌部120喷出至晶圆W，而卡舌部120在对晶圆W进行夹持的同时始终靠近晶圆W，由此便于将惰性气体喷出至晶圆W，同时避免了使用另外的用于将惰性气体供应单元200供应的惰性气体供应至晶圆W的部件。

惰性气体在经由卡舌部120喷出的情况下可以以散射的方式喷出至晶圆W的整个正面。晶圆W的正面为目标使用表面，也就是说，对于晶圆W而言，只需要对正面进行保护以避免正面被空气氧化或被环境中的颗粒、金属离子等污染，而晶圆W的与上述正面相对的背面则不需要保护。为了实现上述目的，可以例如通过将卡舌部120中形成的贯通通道121的第二端部121B设置成特定的喷口形状，也可以例如在卡舌部120中形成的贯通通道121的第二端部121B处设置广角喷嘴，以使经由卡舌部120喷出的惰性气体以散射的方式喷出至晶圆W的整个正面。

在搬送手臂100包括可移动的卡舌部120的情况下，如上所述的惰性气体供应单元200在搬送手臂100处于夹持状态时向晶圆W供应惰性气体并且在搬送手臂100处于松开状态时停止供应惰性气体还可以通过机械控制的方式实现，比如使卡舌部120在从松开位置移动至夹持位置的同时机械地致动惰性气体供应单元200以向晶圆W供应惰性气体，并且使卡舌部120在从夹持位置移动至松开位置的同时机械地致动惰性气体供应单元200以停止供应惰性气体。在这种情况下，设置在惰性气体输出接口220上的阀门V可以为机械致动阀门而并非如前述实施例中描述的电磁阀。例如，可以通过连杆将卡舌部120与机械致动阀门上的致动部件相连接，使得卡舌部120在从松开位置移动至夹持位置时经由该连杆致动该致动部件以将该机械致动阀门打开，从而使惰性气体供应单元200向晶圆W供应惰性气体，并且使得卡舌部120在从夹持位置移动至松开位置时经由该连杆致动该致动部件以将该机械致动阀门关闭，从而使惰性气体供应单元200停止供应惰性气体。惰性气体供应单元200通过机械致动实现供应或停止供应惰性气体具有可靠、稳定、不易出现故障的优点。

在本发明的优选实施方式中，参见图9，主体部110包括止挡件111(图9中示出了两个卡挡件)，其中，止挡件111和所述卡舌部120在晶圆W的直径方向上相对地布置在晶圆W的两侧，以便沿着晶圆W的径向方向对晶圆W进行夹持，从而使晶圆W的整个正面露出，便于经由卡舌部120将惰性气体喷出至晶圆W的整个正面。

参见图10，本发明实施例还提供了一种用于搬送晶圆W的方法，该方法应用于如上所述的用于搬送晶圆W的组件10，该方法可以包括：

S101：使搬送手臂100处于松开状态；

S102：使晶圆W相对于搬送手臂100就位；

S103：使搬送手臂100从松开状态转换至夹持状态以将硅圆夹紧，同时惰性气体供应单元200向晶圆W供应惰性气体；

S104：使搬送手臂100在空间中移动以将晶圆W从一个位置搬送到另一位置；

S105：使搬送手臂100从夹持状态转换至松开状态，同时惰性气体供应单元200停止供应惰性气体；

S106：将晶圆W从所述搬送手臂100移除。

需要说明的是：本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于搬送晶圆的组件，其特征在于，所述组件包括：

搬送手臂，所述搬送手臂构造成在空间中移动以将所述晶圆从一个位置搬送到另一位置，其中，所述搬送手臂具有夹持状态和松开状态，在所述夹持状态下，所述晶圆能够被夹紧在所述搬送手臂上，在所述松开状态下，所述晶圆能够相对于所述搬送手臂自由移动；

惰性气体供应单元，所述惰性气体供应单元构造成在所述搬送手臂处于所述夹持状态时向所述晶圆供应惰性气体并且在所述搬送手臂处于所述松开状态时停止供应惰性气体。

2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述惰性气体供应单元设置有过滤器，惰性气体经过所述过滤器的过滤后供应给所述晶圆。

3.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述惰性气体供应单元不随所述搬送手臂一起在所述空间中移动。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的组件，其特征在于，所述组件还包括控制单元，所述控制单元配置成发送第一控制指令以使所述搬送手臂处于所述夹持状态、发送第二控制指令以使所述搬送手臂处于所述松开状态、发送第三控制指令以使所述惰性气体供应单元向所述晶圆供应惰性气体、发送第四控制指令以使所述惰性气体供应单元停止供应惰性气体，其中，所述控制单元在发送所述第一控制指令的同时发送所述第三控制指令，并且所述控制单元在发送所述第二控制指令的同时发送所述第四控制指令。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的组件，其特征在于，所述搬送手臂包括主体部和卡舌部，其中，所述卡舌部能够相对于所述主体部在夹持位置和松开位置之间移动，在所述夹持位置中，所述卡舌部将所述晶圆锁定至所述主体部以使所述搬送手臂处于所述夹持状态，在所述松开位置中，所述卡舌部将所述晶圆从所述主体部释放以使所述搬送手臂处于所述松开状态。

6.根据权利要求5所述的组件，其特征在于，所述卡舌部中形成有贯通通道，所述贯通通道的第一端部接收所述惰性气体供应单元供应的惰性气体，所述贯通通道的第二端部将接收的惰性气体喷出至所述晶圆。

7.根据权利要求6所述的组件，其特征在于，所述惰性气体以散射的方式喷出至所述晶圆的整个正面。

8.根据权利要求5所述的组件，其特征在于，所述卡舌部在从所述松开位置移动至所述夹持位置的同时机械地致动所述惰性气体供应单元以向所述晶圆供应惰性气体，并且所述卡舌部在从所述夹持位置移动至所述松开位置的同时机械地致动所述惰性气体供应单元以停止供应惰性气体。

9.根据权利要求5所述的组件，其特征在于，所述主体部包括止挡件，其中，所述止挡件和所述卡舌部在所述晶圆的直径方向上相对地布置在所述晶圆的两侧。

10.一种用于搬送晶圆的方法，其特征在于，所述方法应用于根据权利要求1-9中任一项所述的组件，所述方法包括：

使所述搬送手臂处于所述松开状态；

使所述晶圆相对于所述搬送手臂就位；

使所述搬送手臂从所述松开状态转换至所述夹持状态以将所述硅圆夹紧，同时所述惰性气体供应单元向所述晶圆供应惰性气体；

使所述搬送手臂在空间中移动以将所述晶圆从一个位置搬送到另一位置；

使所述搬送手臂从所述夹持状态转换至所述松开状态，同时所述惰性气体供应单元停止供应惰性气体；

将所述晶圆从所述搬送手臂移除。

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