CN112018024A - 机械手 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供的机械手，用于传输晶圆，其包括手指结构和承载组件；其中，承载组件包括多个支撑部件，多个支撑部件设置于手指结构上，且在同一圆周上间隔分布，每个支撑部件用于与晶圆的边缘接触以支撑晶圆，且使晶圆避免与手指结构相接触。本发明实施例提供的机械手，可以避免晶圆与手指结构相接触，从而避免晶圆表面产生划痕及接触痕迹。

Description

机械手
技术领域
本发明实施例涉及半导体加工技术领域，具体而言，本发明实施例涉及一种机械手。
背景技术
目前，在半导体工艺设备中，需要把晶圆从大气环境中逐步传送到工艺腔室中进行工艺处理。在此过程中，晶圆的传输需要借助由一系列的大气设备和真空设备等组成的传输模块来实现。传输模块中通常设置有机械手，用以通过伸缩、升降等运动来实现将晶圆传输到工艺腔室中。
对于某些需要对晶圆背面进行处理的工艺，例如背金工艺，其是在晶圆背面沉积铝(Al)、钛(Ti)、镍(Ni)、银(Ag)等金属，这种工艺需要将晶圆以背面朝上、正面朝下的状态传入工艺腔室进行工艺。但是，在现有的机械手运载晶圆的过程中，由于晶圆正面与机械手相接触，很容易造成晶圆正面产生划痕或者接触痕迹，而且完成背金工艺的晶圆往往会产生很大程度地翘曲，这也会增加晶圆与机械手的接触面积，导致晶圆正面划伤程度加剧，从而对后续工艺造成影响，大幅降低了产品良率。
发明内容
本发明实施例针对现有方式的缺点，提出一种机械手，其可以避免晶圆与手指结构相接触，从而避免晶圆表面产生划痕及接触痕迹。
本发明实施例提供了一种机械手，用于传输晶圆，包括手指结构和承载组件；其中，所述承载组件包括多个支撑部件，多个所述支撑部件设置于所述手指结构上，且在同一圆周上间隔分布，每个所述支撑部件用于与所述晶圆的边缘接触以支撑所述晶圆，且使所述晶圆避免与所述手指结构相接触。
可选的，每个所述支撑部件均包括用于支撑所述晶圆的支撑面，所述支撑面为相对于水平面倾斜的斜面，且所述斜面相对于所述水平面的高度，在所述圆周的径向上沿远离所述圆周的中心的方向逐渐增大。
可选的，所述斜面与所述水平面之间的夹角为1°-60°。
可选的，所述夹角为5.75度。
可选的，每个所述支撑部件均包括支撑本体和设置在所述支撑本体上的防滑柔性件，其中，所述防滑柔性件上形成有所述支撑面。
可选的，所述防滑柔性件呈环状，且被设置为使所述支撑面与所述晶圆为点接触。
可选的，在所述支撑本体上形成有安装槽，所述防滑柔性件的一部分设置于所述安装槽的内部，另一部分设置于所述安装槽的外部。
可选的，在每个所述支撑部件的所述支撑面上设置有至少一个标记线，每个所述标记线用于标识其中一种尺寸的晶圆边缘在所述支撑面上的位置。
可选的，所述手指结构包括间隔设置两个手指,两个所述手指之间具有一预设间距，以避免所述手指与所述晶圆相接触。
可选的，所述机械手还包括定位件和紧固件，其中，所述定位件设置于所述手指结构上，用于限定所述支撑部件在所述手指结构上的位置；所述紧固件用于将所述支撑部件与所述手指结构固定连接。
本发明实施例的有益效果：
本发明实施例提供的机械手，其承载组件包括设置在手指结构上，且在同一圆周上间隔分布的多个支撑部件，每个支撑部件用于与晶圆的边缘接触以支撑晶圆，且使该晶圆避免与手指结构相接触。由于多个支撑部件仅接触晶圆的边缘，这可以在保证晶圆的支撑的前提下，避免与晶圆表面接触，从而可以避免因机械手与晶圆表面接触而造成的晶圆表面产生划痕及接触痕迹。同时，上述多个支撑部件还可以使晶圆避免与手指结构相接触，从而可以在一定程度上减少因晶圆发生翘曲而造成的与手指结构接触摩擦产生划痕。由此，本发明实施例提供的机械手可以减少对后续工艺造成的影响，提高产品良率，而且可以应用于诸如背金工艺等的需要保护晶圆表面的工艺的半导体工艺设备。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1A为本发明实施例提供的机械手支撑晶圆的俯视图；
图1B为本发明实施例提供的机械手并示出晶圆位置的俯视图；
图1C为本发明实施例提供的机械手的俯视图；
图2A为本发明实施例提供的机械手的一种局部剖视图；
图2B为本发明实施例提供的机械手的另一种局部剖视图；
图3A为本发明实施例采用的手指结构的局部放大图；
图3B为本发明实施例采用的支撑部件与晶圆边缘配合的局部放大图。
具体实施方式
下面详细描述本发明实施例，本发明实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本发明实施例的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案以及本发明的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。
本发明实施例提供一种机械手，用于传输晶圆，如图1A至图1C所示，机械手包括手指结构2和承载组件；其中，手指结构2与机械手手臂1连接，且位于机械手手臂1的一侧，构成悬臂结构，该手指结构2能够随机械手手臂1运动，以实现晶圆100的传输。机械手手臂1及手指结构2均可以采用金属材质制成，或者也可以采用陶瓷或石英材质制成。此外，手指结构2与机械手本体1可以采用一体式结构，或者也可以采用分体式结构。
手指结构2的结构可以有多种，例如，在本实施例中，手指结构2包括间隔设置的两个手指22，两个手指22之间具有一预设间距以形成镂空部21，该镂空部21可以进一步避免手指22与晶圆100相接触，尤其针对发生翘曲的晶圆，因为翘曲晶圆通常是中心区域会相对于边缘朝下弯曲，即，边缘朝上翘曲，针对这种情况，通过在两个手指22之间形成镂空部21，该镂空部21与上述中心区域相对，从而可以避免手指22与晶圆100相接触，进而可以在一定程度上减少晶圆100与手指22接触摩擦产生划痕。
在一些实施例中，上述预设间距的数值范围为100毫米～290毫米，具体可以为120毫米、150毫米、180毫米、182毫米、200毫米、240毫米或280毫米等等。在实际应用中，可以根据晶圆100的不同规格选择相应的数值，具体来说，晶圆100的直径越大，该预设间距的数值越大；反之，则数值越小。
需要说明的是，在实际应用中，手指结构2还可以采用其他任意结构，例如环形结构或者形成能够与晶圆中心区域相对的凹陷部，这也能够避免手指22与晶圆100相接触；或者，手指结构2也可以为平板结构，而仅借助支撑部件3来避免手指结构2与晶圆100相接触。
上述承载组件包括多个支撑部件31，例如图1A至图1C中示出了四个支撑部件31，当然，在实际应用中，支撑部件31的数量还可以为三个或者五个以上，只要能够稳定地支撑晶圆100即可。多个支撑部件31设置于手指结构2上，且沿同一圆周方向间隔分布，每个支撑部件31用于与晶圆100的边缘接触以支撑晶圆100。由于多个支撑部件31仅接触晶圆100的边缘，这可以在保证稳定支撑晶圆的前提下，避免与晶圆表面接触，从而可以避免因机械手与晶圆表面接触而造成的晶圆表面产生划痕及接触痕迹。同时，上述多个支撑部件31还可以使晶圆不与手指结构相接触，从而可以在一定程度上减少因晶圆发生翘曲而造成的与手指结构接触摩擦产生划痕。
由此，本发明实施例提供的机械手可以减少对后续工艺造成的影响，提高产品良率，而且可以应用于诸如背金工艺等的需要保护晶圆表面的工艺的半导体工艺设备。
在一些实施例中，如图2A至图2B所示，每个支撑部件31均包括用于支撑晶圆100的支撑面32，该支撑面32为相对于水平面倾斜的斜面，且该斜面相对于水平面的高度，在支撑部件31所在圆周的径向上沿远离该圆周的中心的方向逐渐增大。换句话说，多个支撑部件31的内侧构成一圆形凹槽，晶圆100能够被放置在该圆形凹槽中，且多个支撑部件31的支撑面32共同构成该圆形凹槽的侧面，晶圆100的边缘与该侧面相接触，以实现对晶圆100的支撑。并且，该圆形凹槽的口径沿远离凹槽底部的方向逐渐增大，这样设置，既可以在晶圆100自身重力的作用下自动校正晶圆位置，又可以保证晶圆100的边缘与各个支撑面32的接触位置在同一高度，从而可以保证晶圆100能够水平放置。
在一些实施例中，如图1B所示，四个支撑部件31的支撑面32两两对称，具体来说，位于X轴一侧的两个支撑面32与位于X轴另一侧的两个支撑面32对称设置，同样地，位于Y轴一侧的两个支撑面32与位于Y轴另一侧的两个支撑面32对称设置，这样，可以使四个支撑部件31与晶圆100的接触位置分布地更均匀，从而可以提高支撑的稳定性。
在一些实施例中，如图2A及图2B所示，每个支撑部件31均包括支撑本体311和设置在该支撑本体311上的防滑柔性件312，其中，上述支撑本体311可以采用金属或者非金属材质制成，以保证支撑晶圆所需的刚度，例如支撑本体311可以采用不锈钢、铝、石英或者陶瓷等材质制成，但是本发明实施例并不以此为限。上述支撑本体311的设置，可以使晶圆200避免与手指结构2相接触，尤其适用于发生翘曲的晶圆。在实际应用中，可以根据具体需要自由设定支撑本体311的形状和尺寸，只要保证晶圆不与手指结构2相接触即可。
防滑柔性件312上形成有上述支撑面32，即，该防滑柔性件312用于支撑晶圆100，同时，防滑柔性件312还起到增大与晶圆边缘接触的摩擦力，以避免晶圆产生滑动的作用。防滑柔性件312可以采用诸如硅胶或者橡胶等的摩擦系数较大的防滑材质制成，但是本发明实施例并不以此为限。
防滑柔性件312的结构可以有多种，例如防滑柔性件312呈环状，且被设置为使支撑面32与晶圆为点接触。由于防滑柔性件312呈环状，晶圆边缘与防滑柔性件312相接触的接触点(即，晶圆边缘与环状防滑柔性件312的交点)最多为2个，这大大减小了防滑柔性件312与晶圆的接触面积，从而可以进一步减少晶圆产生划痕的可能性。上述防滑柔性件312例如为密封胶圈，其不仅取材方便，而且能有效降低应用及维护成本。
需要说明的是，本发明实施例不局限于采用环状的防滑柔性件312，除此之外，防滑柔性件312还可以采用其他任意形状，只要能够起到支撑晶圆，同时防止晶圆产生滑动的作用即可。
在一些实施例中，如图2A至图2B所示，在支撑本体311上形成有安装槽313，防滑柔性件312的一部分设置于该安装槽313的内部，另一部分设置于安装槽313的外部，以实现将防滑柔性件312固定在支撑本体311上。具体地，对于环状的防滑柔性件312，该安装槽313对应设置为环形凹槽，当然，不同形状的防滑柔性件312，安装槽313的形状也适应性地改变。并且可选的，为了避免防滑柔性件312从安装槽313中脱出，安装槽313为“燕尾槽”或者其他开口处尺寸较小的凹槽结构。
需要说明的是，本发明实施例并不限定防滑柔性件312的安装方式，例如防滑柔性件312也可以直接粘接于支撑本体311上。因此本发明实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
在一些实施例中，使支撑面32形成斜面的方式可以有多种，例如，如图2A至图2B所示，在支撑本体311上形成一斜面311a，在该斜面311a上形成的安装槽313同样倾斜，以使得在将防滑柔性件312安装在该安装槽313中时也是倾斜的，以实现防滑柔性件312上的支撑面32形成斜面。如图2B所示，以支撑本体311的下表面与水平面相互平行，支撑面32与支撑本体311上的斜面311a相互平行为例，斜面311a与支撑本体311的下表面之间的夹角A，即等于支撑面32与水平面之间的夹角，该夹角A可以为1°-60°，例如为5.75度，这样设置既可以保证能够稳定地支撑晶圆，避免晶圆产生滑动，又可以降低支撑本体311的加工难度和加工成本。在实际应用中，上述夹角A的具体数值可以为1度、15度、28度、35度、45度、50度或55度等等，可以根据不同规格的晶圆，自由选择夹角A的大小。
在一些实施例中，如图3A及图3B所示，在每个支撑部件31的支撑面32上设置有至少一个标记线314，每个标记线314用于标识其中一种尺寸的晶圆边缘在支撑面32上的位置。当对应尺寸的晶圆正确地放置在支撑部件31上时，该标记线314与晶圆边缘重合。上述标记线314可以为在支撑面32上绘制的二维标记，或者也可以由在支撑面32上设置的三维结构构成，例如，在支撑面32上设置圆弧形的沟槽或者凸台。
在一些实施例中，如图2A及图2B所示，机械手还包括定位件4和紧固件5，其中，定位件4设置于手指结构2上，用于限定支撑部件31在手指结构2上的位置，该定位件4例如为定位销，该定位销的两端分别位于支撑部件31与手指结构2上同轴的两个定位孔中；紧固件5用于将支撑部件31与手指结构2固定连接，该紧固件5例如为紧固螺钉。
本发明实施例提供的机械手，其承载组件包括设置在手指结构上，且在同一圆周上间隔分布的多个支撑部件，每个支撑部件用于与晶圆的边缘接触以支撑晶圆，且使该晶圆避免与手指结构相接触。由于多个支撑部件仅接触晶圆的边缘，这可以在保证晶圆的支撑的前提下，避免与晶圆表面接触，从而可以避免因机械手与晶圆表面接触而造成的晶圆表面产生划痕及接触痕迹。同时，上述多个支撑部件还可以使晶圆避免与手指结构相接触，从而可以在一定程度上减少因晶圆发生翘曲而造成的与手指结构接触摩擦产生划痕。由此，本发明实施例提供的机械手可以减少对后续工艺造成的影响，提高产品良率，而且可以应用于诸如背金工艺等的需要保护晶圆表面(即晶圆正面)的工艺的半导体工艺设备。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，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 (10)

1.一种机械手，用于传输晶圆，其特征在于，包括手指结构和承载组件；其中，所述承载组件包括多个支撑部件，多个所述支撑部件设置于所述手指结构上，且在同一圆周上间隔分布，每个所述支撑部件用于与所述晶圆的边缘接触以支撑所述晶圆，且使所述晶圆避免与所述手指结构相接触。
2.如权利要求1所述的机械手，其特征在于，每个所述支撑部件均包括用于支撑所述晶圆的支撑面，所述支撑面为相对于水平面倾斜的斜面，且所述斜面相对于所述水平面的高度，在所述圆周的径向上沿远离所述圆周的中心的方向逐渐增大。
3.如权利要求2所述的机械手，其特征在于，所述斜面与所述水平面之间的夹角为1°-60°。
4.如权利要求3所述的机械手，其特征在于，所述夹角为5.75度。
5.如权利要求2-4任意一项所述的机械手，其特征在于，每个所述支撑部件均包括支撑本体和设置在所述支撑本体上的防滑柔性件，其中，所述防滑柔性件上形成有所述支撑面。
6.如权利要求5所述的机械手，其特征在于，所述防滑柔性件呈环状，且被设置为使所述支撑面与所述晶圆为点接触。
7.如权利要求6所述的机械手，其特征在于，在所述支撑本体上形成有安装槽，所述防滑柔性件的一部分设置于所述安装槽的内部，另一部分设置于所述安装槽的外部。
8.如权利要求2-4任意一项所述的机械手，其特征在于，在每个所述支撑部件的所述支撑面上设置有至少一个标记线，每个所述标记线用于标识其中一种尺寸的晶圆边缘在所述支撑面上的位置。
9.如权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述手指结构包括间隔设置两个手指,两个所述手指之间具有一预设间距，以避免所述手指与所述晶圆相接触。
10.如权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述机械手还包括定位件和紧固件，其中，所述定位件设置于所述手指结构上，用于限定所述支撑部件在所述手指结构上的位置；所述紧固件用于将所述支撑部件与所述手指结构固定连接。
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