CN114628312B - 防晶圆滑落的晶圆传输装置、半导体设备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种防晶圆滑落的晶圆传输装置、半导体设备及其使用方法，涉及半导体技术领域。该防晶圆滑落的晶圆传输装置包括传输手臂和防滑件，传输手臂的端部设置有手指，手指设置有安装面；防滑件包括嵌入部和防滑部，嵌入部和防滑部相连接，嵌入部至少部分嵌设于安装面内，防滑部至少部分凸出于安装面，以与晶圆接触从而阻止晶圆滑动；嵌入部的硬度大于防滑部的硬度，嵌入部和防滑部的硬度差为20‑40 ShoreA，使得防滑件嵌入的牢固程度较高的同时与晶圆之间也具有较大的静摩擦力。

Description

防晶圆滑落的晶圆传输装置、半导体设备及其使用方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种防晶圆滑落的晶圆传输装置、半导体设备及其使用方法。

背景技术

半导体晶圆加工工艺设备中，普遍采用传输手臂在真空腔室内及真空腔室间传输移动晶圆，传输手臂的手指上嵌入多个橡胶防滑件与晶圆背面接触，依靠防滑件与晶圆的静摩擦力带动晶圆同步移动。

橡胶防滑件一般采用嵌入式安装，但是在高温或者与晶圆背面微弱粘连作用，长时间工作中，会有橡胶防滑件从其嵌入的槽内脱落，或是橡胶防滑件与晶圆的接触面静摩擦力变弱造成晶圆的掉落，以上的橡胶防滑件的脱落，或晶圆因摩擦力变弱从橡胶防滑件掉落，在晶圆半导体制造工厂中，大量的设备，大量的晶圆产能情况下，发生的概率会比较高，每次发生都会造成晶圆在传输过程中摔碎、划伤等严重损失，设备也将停止生产，造成公司产能的降低。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种防晶圆滑落的晶圆传输装置，其能够使得防滑件嵌入的牢固程度较高的同时与晶圆之间也具有较大的静摩擦力，从而杜绝防滑件在高温或者与晶圆背面微弱粘连作用，长时间工作中的脱落以及杜绝防滑件与晶圆之间静摩擦力不足造成晶圆在传输过程中摔碎、划伤等严重损失，设备更为耐用、产能更高。

本发明的目的还包括，提供了一种半导体设备，其能够使得防滑件嵌入的牢固程度较高的同时与晶圆之间也具有较大的静摩擦力。

本发明的目的还包括，提供了一种半导体设备的使用方法，其能够使得防滑件嵌入的牢固程度较高的同时与晶圆之间也具有较大的静摩擦力。

本发明的实施例可以这样实现：

本发明的实施例提供了一种防晶圆滑落的晶圆传输装置，其包括传输手臂和防滑件，所述传输手臂的端部设置有手指，所述手指设置有安装面；

所述防滑件包括嵌入部和防滑部，所述嵌入部和所述防滑部相连接，所述嵌入部至少部分嵌设于所述安装面内，所述防滑部至少部分凸出于所述安装面，以与晶圆接触从而阻止所述晶圆滑动；

所述嵌入部的硬度大于所述防滑部的硬度，所述嵌入部和所述防滑部的硬度差为20-40 ShoreA。

可选的，所述嵌入部的硬度为85±10 ShoreA，所述防滑部的硬度为50±10ShoreA。

可选的，所述安装面上开设有环形槽，所述嵌入部至少部分嵌入至所述环形槽内，所述防滑部至少部分位于所述环形槽以上；所述环形槽的端面的截面形状为燕尾形。

可选的，所述防滑部位于所述安装面之上，所述防滑部的厚度为0.4±0.05mm。

可选的，所述防滑件还包括结合部，所述结合部连接于所述嵌入部和所述防滑部之间；

所述结合部的硬度在所述防滑部至所述嵌入部的方向上逐渐增加。

可选的，所述结合部的硬度沿所述结合部的厚度方向的硬度变化速率为43shoreA/mm-220shoreA/mm。

可选的，所述防滑部位于所述安装面之上，所述防滑部的厚度为0.25±0.05mm；所述结合部的厚度为0.3±0.05mm。

可选的，所述嵌入部和所述防滑部之间具有分隔面，所述分隔面的截面形状为波浪形。

可选的，所述防滑件为椭圆形防滑件，所述椭圆形防滑件的长宽比为1.05:1-1.3:1。

本发明的实施例还提供了一种半导体设备，包括上述的防晶圆滑落的晶圆传输装置以及真空腔室，所述传输手臂用于带动晶圆移入所述真空腔室内或带动晶圆从所述真空腔室内移出。

本发明的实施例还提供了一种半导体设备的使用方法，应用于上述的半导体设备，所述使用方法包括：

控制所述传输手臂运动直至所述手指承接晶圆，并使所述防滑部与所述晶圆相接触；

控制所述传输手臂运动以将所述晶圆移动至所述真空腔室内放置；

控制所述传输手臂从所述真空腔室内退出。

本发明实施例的防晶圆滑落的晶圆传输装置、半导体设备及其使用方法的有益效果包括，例如：将防滑件设置为嵌入部和防滑部两部分，将硬度较大的嵌入部嵌入至手指的安装面内，将硬度较小的防滑部凸设于安装面上，并将防滑部与晶圆相接触以阻止晶圆滑动，将硬度较大的嵌入部嵌入安装面能够具有较强的稳固性，而硬度较小的防滑部具有较大的摩擦力，令防滑部与晶圆相接触，能够起到较好的防滑作用以阻止晶圆滑落，从而杜绝防滑件在高温或者与晶圆背面微弱粘连作用，长时间工作中的脱落以及杜绝防滑件与晶圆之间静摩擦力不足造成晶圆在传输过程中摔碎、划伤等严重损失，设备更为耐用、产能更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例一中用于展示晶圆承载于手指上的示意图；

图2为本申请实施例一中手指的结构示意图；

图3为本申请实施例一中防滑件的结构示意图；

图4为本申请实施例一中用于展示分隔面为平面的手指的局部剖视图；

图5为用于展示分隔面为波浪形面的手指的局部剖视图；

图6为本申请实施例一中半导体设备的使用方法的流程图；

图7为本申请实施例二中用于展示结合部的手指的局部剖视图。

图标：100-防滑件；110-嵌入部；120-防滑部；121-接触面；130-结合部；140-分隔面；200-手指；210-安装面；211-环形槽；300-晶圆。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

防滑件在高温或者与晶圆背面微弱粘连作用，长时间工作中，会有防滑件脱落，或是防滑件与晶圆的接触面静摩擦力变弱造成晶圆的掉落。在晶圆半导体制造工厂中，大量的晶圆产能的情况下，晶圆滑落发生的概率会比较高，每次发生都会造成晶圆在传输过程中摔碎、划伤等严重损失，设备甚至也将停止生产，从而造成公司产能的降低。

本申请的发明人发现，防滑件的硬度决定了防滑件的嵌入固定的牢固程度，防滑件的硬度越大越不易变形、嵌入的越牢固，但如果防滑件的硬度越大则与晶圆的静摩擦力就会越小，摩擦力不够则晶圆就容易掉落；而若防滑件的硬度较小防滑件则容易从传输手臂的手指上脱落。实施例提供了一种防晶圆滑落的晶圆传输装置，用以解决上述技术问题。

实施例一：

请参考图1-图3，本实施例提供的防晶圆滑落的晶圆传输装置包括传输手臂（图中未示出）和防滑件100，传输手臂的端部设置有手指200，手指200设置有安装面210；防滑件100包括嵌入部110和防滑部120，嵌入部110和防滑部120相连接，嵌入部110至少部分嵌设于安装面210内，防滑部120至少部分凸出于安装面210，以与晶圆300接触从而阻止晶圆300滑动；嵌入部110的硬度大于防滑部120的硬度，嵌入部110和防滑部120的硬度差为20-40ShoreA。

本实施例中，安装面210上开设有环形槽211，嵌入部110至少部分嵌入至环形槽211内，防滑部120至少部分位于环形槽211以上；环形槽211的端面的截面形状为燕尾形，嵌入部110嵌入至燕尾形的环形槽211内时，能够进一步提升嵌入部110卡接的稳定性。

防滑件100的数量包括多个，环形槽211的数量也包括多个，多个防滑件100与多个环形槽211一一对应，每个嵌入部110至少部分嵌设于对应的环形槽211内，利用多个防滑部120与晶圆300相接触，能够进一步提升防滑的效果。

请参考图4，嵌入部110与防滑部120的之间具有分隔面140，分隔面140为平面，分隔面140与安装面210相齐平或者在安装面210之上，以保证嵌入环形槽211内的全为嵌入部110，凸出于安装面210的全为防滑部120，能够使得嵌入部110卡接的稳定性更高。

在其他实施例中，请参考图5，分隔面140为波浪形面，通过设置波浪形的分隔面140，使得嵌入部110与防滑部120之间结合得更加紧密，形成了类似弹簧的效果，增加弹性缓冲能力，避免使用中开裂问题的出现。

需要说明的是，硬度较大的嵌入部110表面摩擦力较小，硬度较小的防滑部120具有较大的摩擦力，将硬度较大的嵌入部110嵌入至环形槽211内稳固性较强，而将硬度较小的防滑部120凸设于安装面210上，并将防滑部120与晶圆300相接触能够阻止晶圆300滑动，起到较好的防滑作用以阻止晶圆300滑落，从而防滑件100既不容易从手指200上脱落，晶圆300也不易从手指200上滑落。

本实施例中，嵌入部110的硬度为85±10 ShoreA，是将嵌入部110的硬度限定在合理的范围内，嵌入部110的硬度过高不易安装；嵌入部110的硬度过低也不易安装，固定不牢高温或长时间工作下易于脱落。

防滑部120的硬度为50±10 ShoreA，是将防滑部120的硬度限定在合理的范围内，防滑部120的硬度过高，静摩擦力小，晶圆易于甩落；防滑部120的硬度过低，静摩擦力虽大，但易于磨损，消耗量大。

防滑部120位于所述安装面之上，防滑部120的厚度用参数a指代，参数a为0.4±0.05mm，嵌入部110的厚度用参数b指代，参数b根据环形槽211的深度等实际要求确定;需要指出的是，在晶圆300承载于手指200上的情况下，防滑件100的厚度方向指的是垂直于晶圆300表面的方向。

可选的，嵌入部110的硬度为80±3 ShoreA，防滑部120的硬度为55±3 ShoreA。

将嵌入部110和防滑部120的硬度差控制在20-40 ShoreA内，能够较好地减轻分隔面140结合力不足导致开裂的情况。嵌入部110和防滑部120的硬度差大于40 ShoreA，嵌入部110和防滑部120的硬度相差过大，二者具有较大的性能差异，大大降低分隔面140结合力导致开裂，嵌入部110和防滑部120的硬度差小于20 ShoreA，嵌入部110和防滑部120的硬度相差过小，二者性能相近，虽然分隔面140结合力较大，但是，与改进前采用同一材质的防滑件的性能接近，仍存在上述问题。

可选的，嵌入部110为硬度较高的Viton材质，防滑部120为硬度较低的Viton材质。

传统的防滑件100的硬度偏硬，则在晶圆300的落压情况下，形变的幅度小，与晶圆300接触面121小；本实施例的防滑件100的嵌入部110为硬度高的橡胶材质，挤压嵌入燕尾槽，能固定很牢不会轻易脱落，上部的防滑部120为硬度较小的橡胶材质，在则在晶圆300的落压情况下，形变的幅度会比较大，与晶圆300接触面121大，如此与晶圆300的静摩擦力就大，晶圆300在手指200上就不会轻易甩落。

本实施例中，防滑件100为椭圆形防滑件。椭圆形防滑件的长宽比为1.05:1-1.3:1，由于在相同面积下椭圆的周长大于圆的周长，因此将防滑件100设置为椭圆形，能够进一步增加防滑部120与晶圆300的接触面121积，增大防滑部120与晶圆300之间的摩擦力。

进一步的，请参考图3，防滑部120背离嵌入部110的一侧设置有接触面121，接触面121用于与晶圆300接触。

通过设置接触面121，能够更好地保证晶圆300与防滑部120接触时的稳定性，另外也能进一步增大晶圆300与防滑部120之间的摩擦力，提升晶圆300的稳定性。

可选的，嵌入部110和防滑部120通过3D打印相连接，能够一定程度地提升嵌入部110和防滑部120之间的结合的紧密型。

本实施例还提供了一种半导体设备，包括上述的晶圆传输装置以及真空腔室，传输手臂用于带动晶圆300移入真空腔室内或带动晶圆300从真空腔室内移出，技术效果同上述的晶圆传输装置大致相同，在此不再赘述。

请参考图6，本实施例还提供了一种半导体设备的使用方法，应用于上述的半导体设备，使用方法包括：

步骤S100、控制传输手臂运动直至手指200承接晶圆300，并使防滑部120与晶圆300相接触。

此步骤中，使多个防滑部120的接触面121与晶圆300相接触，能够较大程度地提升晶圆300的稳定性，以防止晶圆300滑落。

步骤S200、控制传输手臂运动以将晶圆300移动至真空腔室内放置。

此步骤中，由于晶圆300和防滑部120之间的摩擦力的限制，晶圆300能够较为稳定地移入真空腔室内放置，也能够在一定程度上确保晶圆300放置的精度。

步骤S300、控制传输手臂从真空腔室内退出。

此步骤中，在放置好晶圆300后，直接控制传输手臂从真空腔室内退出；或是需要拿取真空腔室内的晶圆300时，利用手指200承接晶圆300，随后再移动传输手臂将晶圆300从真空腔室内取出，晶圆300承接于防滑部120上能够较为稳定地从真空腔室内取出。

本实施例提供的防晶圆滑落的晶圆传输装置、半导体设备及其使用方法的有益效果至少包括：

1.将防滑件100分成两部分设计，采用嵌入部110和防滑部120不同硬度的两部分的设计，既能够保证防滑件100的稳固性，也能够对晶圆300起到较好的防滑效果。

2.从根本上解决半导体设备传输手臂的手指200上的防滑件100脱落的问题，以及晶圆300因摩擦力不足而滑落的问题，从而避免此类晶圆300破碎划伤等报废昂贵产品的风险、减少设备停机的概率和时间，避免产能受损。

3.减少了晶圆300损失，带来了经济效益。

实施例二：

请参考图7，本实施例也提供了一种防晶圆滑落的晶圆传输装置，本实施例与实施例一的不同之处在于：防滑件100还包括结合部130，结合部130连接于嵌入部110和防滑部120之间；结合部130的硬度在防滑部120至嵌入部110的方向上逐渐增加。

可选的，结合部130顶部的硬度等于防滑部120的硬度，结合部130底部的硬度等于嵌入部110的硬度，结合部130相当于连接于防滑部120和嵌入部110之间的过渡层, 结合部130的一部分位于安装面210以上，结合部130的另一部分位于安装面210以下，结合部130与环形槽211的顶部边缘相贴合。

进一步的，结合部130的硬度沿结合部130的厚度方向的硬度变化速率为43shoreA/mm-220shoreA/mm；结合部130的厚度用参数y指代，参数y为0.3±0.05mm。

可选的，当结合部130位于安装面210上下两侧的厚度相等、且当参数y为0.3mm时，结合部130位于安装面210上下两侧的厚度均为0.15mm，此时参数a可以是0.25mm，参数b作适应性调整。

需要说明的是，结合部130的硬度变化速率=（嵌入部110的硬度-防滑部120的硬度）/结合部130的厚度。

例如，当嵌入部110的硬度为95 shoreA、防滑部120的硬度为40 shoreA以及结合部130的厚度为0.25mm的情况下，结合部130的硬度变化速率为220 shoreA/mm；而当嵌入部110的硬度为75 shoreA、防滑部120的硬度为60 shoreA以及结合部130的厚度为0.35 mm的情况下，结合部130的硬度变化速率为43 shoreA/mm。

优选的，结合部130的硬度沿结合部130的厚度方向的硬度变化速率为71shoreA/mm-100shoreA/mm。

当嵌入部110的硬度为80 shoreA、防滑部120的硬度为55shoreA以及结合部130的厚度为0.25mm的情况下，结合部130的硬度变化速率为100 shoreA/mm；当嵌入部110的硬度为80 shoreA、防滑部120的硬度为55shoreA以及结合部130的厚度为0.35mm的情况下，结合部130的硬度变化速率为71shoreA/mm。

通过设置限定硬度变化速率，避免结合部130的硬度变化过大可能导致的层间结合力变差、弹性不佳、开裂等问题，结合部130作为过渡层能够有效地增加弹性缓冲，增强层间结合，避免使用中开裂问题出现。

综上所述，本发明实施例提供了一种防晶圆滑落的晶圆传输装置、半导体设备及其使用方法，通过将防滑件100设计为防滑部120和嵌入部110两部分，通过限定防滑部120和嵌入部110各自的硬度大小，使嵌入部110与手指200上的环形槽211相配合以固定，防滑部120用于与晶圆300相接触以阻止晶圆300滑落，从而既能够保证防滑件100的稳固性，也能够对晶圆300起到较好的防滑效果。

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，可轻易想到的变化或替换，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)

1.一种防晶圆滑落的晶圆传输装置，其特征在于，包括传输手臂和防滑件，所述传输手臂的端部设置有手指，所述手指设置有安装面；

所述防滑件包括嵌入部和防滑部，所述嵌入部和所述防滑部相连接，所述嵌入部至少部分嵌设于所述安装面内，所述防滑部至少部分凸出于所述安装面，以与晶圆接触从而阻止所述晶圆滑动；

所述嵌入部的硬度大于所述防滑部的硬度，所述嵌入部和所述防滑部的硬度差为20-40 ShoreA。

2.根据权利要求1所述的防晶圆滑落的晶圆传输装置，其特征在于，所述嵌入部的硬度为85±10 ShoreA，所述防滑部的硬度为50±10 ShoreA。

3.根据权利要求1所述的防晶圆滑落的晶圆传输装置，其特征在于，所述安装面上开设有环形槽，所述嵌入部至少部分嵌入至所述环形槽内，所述防滑部至少部分位于所述环形槽以上；所述环形槽的端面的截面形状为燕尾形。

4.根据权利要求1所述的防晶圆滑落的晶圆传输装置，其特征在于，所述防滑部位于所述安装面之上，所述防滑部的厚度为0.4±0.05mm。

5.根据权利要求1所述的防晶圆滑落的晶圆传输装置，其特征在于，所述防滑件还包括结合部，所述结合部连接于所述嵌入部和所述防滑部之间；

所述结合部的硬度在所述防滑部至所述嵌入部的方向上逐渐增加；

所述结合部的硬度沿所述结合部的厚度方向的硬度变化速率为43shoreA/mm-220shoreA/mm。

6.根据权利要求5所述的防晶圆滑落的晶圆传输装置，其特征在于，所述防滑部位于所述安装面之上，所述防滑部的厚度为0.25±0.05mm；所述结合部的厚度为0.3±0.05mm。

7.根据权利要求1所述的防晶圆滑落的晶圆传输装置，其特征在于，所述嵌入部和所述防滑部之间具有分隔面，所述分隔面的截面形状为波浪形。

8.根据权利要求1所述的防晶圆滑落的晶圆传输装置，其特征在于，所述防滑件为椭圆形防滑件，所述椭圆形防滑件的长宽比为1.05:1-1.3:1。

9.一种半导体设备，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的防晶圆滑落的晶圆传输装置以及真空腔室，所述传输手臂用于带动晶圆移入所述真空腔室内或带动晶圆从所述真空腔室内移出。

10.一种半导体设备的使用方法，其特征在于，应用于权利要求9所述的半导体设备，所述使用方法包括：

控制所述传输手臂运动直至所述手指承接晶圆，并使所述防滑部与所述晶圆相接触；

控制所述传输手臂运动以将所述晶圆移动至所述真空腔室内放置；

控制所述传输手臂从所述真空腔室内退出。

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