CN112060112A

CN112060112A - 用于晶圆翻转的机械手及机器人

Info

Publication number: CN112060112A
Application number: CN202010702501.XA
Authority: CN
Inventors: 金泰永; 曲扬; 张琦辉
Original assignee: Institute of Microelectronics of CAS; Zhenxin Beijing Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Institute of Microelectronics of CAS; Zhenxin Beijing Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2020-07-21
Filing date: 2020-07-21
Publication date: 2020-12-11

Abstract

本申请属于半导体技术领域，具体涉及一种用于晶圆翻转的机械手及机器人。本申请中的用于晶圆翻转的机械手包括基座、夹紧单元和翻转单元，夹紧单元与基座相连，用于对晶圆进行夹紧，翻转单元与基座相连，用于对基座进行翻转。根据申请中的用于晶圆翻转的机械手，通过移动机械手至晶圆的上方，夹紧单元对晶圆进行夹紧，翻转单元转动基座，基座翻转的同时带动夹紧单元和晶圆共同翻转，从而实现晶圆的抓取和翻转在同一机构上的共同操作，避免了晶圆由机械手转移至翻转机构的过程，从而减少了晶圆翻转过程的时间，提高了晶圆的检测效率。

Description

用于晶圆翻转的机械手及机器人

技术领域

本申请属于半导体技术领域，具体涉及一种用于晶圆翻转的机械手及机器人。

背景技术

随着晶圆的尺寸越来越大和关键尺寸越来越小，晶圆背面的缺陷越来越受到重视，因为晶圆背面的缺陷会对光刻机的工艺产生影响。现有技术中对于晶圆背面的检测需要采用机械手对晶圆进行夹取后并放置在翻转机构上，通过翻转机构将晶圆翻转后再进行背面的检测，从而在晶圆由机械手转移至翻转机构的过程中增加了额外时间，降低了晶圆的检测效率，影响产能。

发明内容

本申请的目的是至少解决晶圆由机械手转移至翻转机构的过程中增加了额外时间，降低了晶圆检测效率的问题。

本申请的第一方面提出了一种用于晶圆翻转的机械手，所述晶圆翻转的机械手包括：

基座；

夹紧单元，所述夹紧单元与所述基座相连，用于对晶圆进行夹紧；

翻转单元，所述翻转单元与所述基座相连，用于对所述基座进行翻转。

本申请的另一方面还提出了一种机器人，所述机器人具有上述任一项所述的用于晶圆翻转的机械手。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其它的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。其中：

图1为本申请一实施方式中机械手夹紧晶圆的部分结构示意图；

图2为图1中机械手的部分结构示意图；

图3为图2中夹紧单元与基座的部分结构示意图。

附图中各标号表示如下：

100：机械手；

10：基座、11：连接端、12：伸出端；

20：夹紧单元、21：第一固定件、211：第一限位槽、212：支撑面、213：夹紧面、22：第二固定件、221：第二限位槽；

30：翻转单元；

200：晶圆。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施方式。虽然附图中显示了本申请的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

结合图1和图2所示，本实施方式中的用于晶圆翻转的机械手100包括基座10、夹紧单元20和翻转单元30，夹紧单元20与基座10相连，用于对晶圆200进行夹紧，翻转单元30与基座10相连，用于对基座10进行翻转。其中，翻转单元30为电机，转角范围可达0～360°。

根据本实施方式中的用于晶圆翻转的机械手100，通过移动机械手100至晶圆200的上方，夹紧单元20对晶圆200进行夹紧，翻转单元30转动基座10，基座10翻转的同时带动夹紧单元20和晶圆200共同翻转，从而实现对晶圆200的抓取和翻转在同一机构上的共同操作，避免了晶圆200由机械手转移至翻转机构的过程，从而减少了晶圆200翻转过程的时间，提高了晶圆200的检测效率。

再结合图1、图2和图3所示，本实施方式中的基座10包括连接端11和两个伸出端12。夹紧单元20包括两个第一固定件21和一个第二固定件22。连接端11的一侧与翻转单元30相连，连接端11另一侧设有第二固定件22。伸出端12与连接端11的底部相连，两个伸出端12上分别设有一个第一固定件21。其中，第一固定件21的侧面设有第一限位槽211，第二固定件22滑动地设于基座10上，第二固定件22的朝向第一固定件21的侧面上设有第二限位槽221，第二限位槽221和第一限位槽211用于共同夹紧晶圆200。其中，第一固定件21可以作为伸出端12的一部分，与伸出端12一体成型，或将第一固定件21单独制成后，连接固定于伸出端12上。

当需要对晶圆200的背面进行检测时，使第二固定件22朝向远离第一固定件21的方向运动，直至第一固定件21和第二固定件22能够同时套设于晶圆200的外部。然后将第二固定件22朝向靠近第一固定件21的方向运动，并使晶圆200落入第一限位槽211和第二限位槽221中，使第一固定件21和第二固定件22同时对晶圆200进行夹紧定位，从而完成对晶圆200的夹紧过程。然后通过翻转单元30将基座10和晶圆200同时转动180°，以便对晶圆200的背面进行检测。

本实施方式中的两个伸出端12间隔设置，从而在两个伸出端之12间存在有间隔空间，在对晶圆200进行夹紧的过程中，能够通过该间隔空间观察晶圆200的位置，从而保证第一固定件21和第二固定件22能够对晶圆200进行有效的夹紧。

在本申请的其他实施方式中，也可以在连接端11的底部仅设置一个伸出端12或同时设置多个伸出端12，并在任一个伸出端12上均设置第一固定件21，同样能够通过第一固定件21和第二固定件22对晶圆200进行夹紧，并最终完成对晶圆200的翻转检测过程。

本实施方式中的机械手100还包括伸缩单元(图中未示出)，如伸缩气缸。其中，伸缩气缸的气缸座固定设于连接端11上，伸缩气缸的气缸杆与第二固定件22相连，从而通过气缸杆的伸缩运动控制第二固定件22朝向或远离第一固定件21运动，实现对晶圆200的夹紧和松开过程。在本申请的其他实施方式中，还可以在基座10上设置其他滑动机构控制第二固定件22的运动，在此不再进行赘述。

本实施方式中的第一限位槽211和第二限位槽221均为V型槽，且第一限位槽211的槽底和第二限位槽221的槽底处于同一高度。通过V型槽对晶圆200进行夹紧固定，能够在对晶圆200进行夹紧的过程中使晶圆200自动滑落至V型槽的槽底，能够避免由于晶圆200的厚度误差造成夹紧的不牢靠，同时有效地防止在对晶圆200的夹紧过程中第一限位槽211和第二限位槽221发生错位，造成夹紧不当。

其中第一限位槽211和第二限位槽221均包括支撑面212和夹紧面213，夹紧面213与支撑面212成夹角设置，且支撑面212与水平方向形成的锐角夹角小于夹紧面213与水平方向形成的锐角夹角。即第一固定件21和第二固定件22的顶部夹紧面213的开口角度大于底部支撑面212的开口角度，从而便于第一固定件21和第二固定件22套设于晶圆200的外部并对晶圆200进行夹紧，同时有利于晶圆200翻转后支撑面212对晶圆200的进行支撑固定。

其中，为防止晶圆200的在翻转过程中发生掉落，第一限位槽211和第二限位槽221各自形成的夹角均小于等于90°。

本实施方式中的第一限位槽211和第二限位槽221内还设有缓冲件(图中未示出)，缓冲件能够有效地减少晶圆200在被夹紧过程中受到的应力，从而防止晶圆200碎裂，本实施方式中的缓冲件为橡胶垫。在本申请的其他实施方式中，还可以将第一固定件21和第二固定件22由缓冲材料直接制成，如橡胶材料。

本申请的还提出了一种机器人，该机器人具有上述任一项实施方式中的用于晶圆翻转的机械手100。

通过移动机械手100至晶圆200的上方，夹紧单元20对晶圆200进行夹紧，翻转单元30转动基座10，基座10翻转的同时带动夹紧单元20和晶圆200共同翻转，从而实现对晶圆200的抓取和翻转在同一机构上的共同操作，避免了晶圆200由机械手转移至翻转机构的过程，从而减少了晶圆200翻转过程的时间，提高了晶圆200的检测效率。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种用于晶圆翻转的机械手，其特征在于，包括：

基座；

2.根据权利要求1所述的用于晶圆翻转的机械手，其特征在于，所述夹紧单元包括：

至少一个第一固定件，所述第一固定件设于所述基座上，所述第一固定件的侧面设有第一限位槽；

第二固定件，所述第二固定件滑动设于所述基座上，所述第二固定件的朝向所述第一固定件的侧面上设有第二限位槽，所述第二限位槽和所述第一限位槽用于共同夹紧所述晶圆。

3.根据权利要求2所述的用于晶圆翻转的机械手，其特征在于，所述第一限位槽和所述第二限位槽为V型槽，且所述第一限位槽的槽底和所述第二限位槽的槽底处于同一高度。

4.根据权利要求3所述的用于晶圆翻转的机械手，其特征在于，所述V型槽包括：

支撑面；

夹紧面，所述夹紧面与所述支撑面成夹角设置，且所述支撑面与水平方向形成的锐角夹角小于所述夹紧面与水平方向形成的锐角夹角。

5.根据权利要求3所述的用于晶圆翻转的机械手，其特征在于，所述V型槽所形成的夹角小于等于90°。

6.根据权利要求2所述的用于晶圆翻转的机械手，其特征在于，所述基座包括：

连接端，所述连接端的一侧与所述翻转单元相连，所述连接端的另一侧设有所述第二固定件；

至少一个伸出端，所述伸出端与所述连接端的底部相连，所述伸出端上设有所述第一固定件。

7.根据权利要求6所述的用于晶圆翻转的机械手，其特征在于，所述伸出端的数量为两个，两个所述伸出端相互间隔设置，两个所述伸出端上分别设有所述第一固定件。

8.根据权利要求2所述的用于晶圆翻转的机械手，其特征在于，所述机械手还包括伸缩单元，所述伸缩单元设于所述基座上，所述伸缩单元的伸出端与所述第二固定件相连，用于控制所述第二固定件朝向或远离所述第一固定件运动。

9.根据权利要求2所述的用于晶圆翻转的机械手，其特征在于，所述第一限位槽和所述第二限位槽内设有缓冲件，或所述第一固定件和所述第二固定件为缓冲件。

10.一种机器人，其特征在于，具有根据权利要求1至9中任一项所述的用于晶圆翻转的机械手。