CN116895596B - 一种晶圆搬运机器人吸盘手指和晶圆加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种晶圆搬运机器人吸盘手指和晶圆加工设备，一种晶圆搬运机器人吸盘手指包括：本体，机械手本体设有固定端和吸取端；吸取件，吸取件设有气孔，吸取件设于机械手本体；气道，气道设于机械手本体的内部；支撑部，支撑部设于机械手本体，支撑部围绕气孔设置；其中，支撑部设有支撑开口，支撑开口与气道相互连通。机械手本体的固定端固定在晶圆加工设备上，机械手本体的吸取端设置吸取件，吸取晶圆，在吸取件的底部设有支撑部，支撑部围绕气孔设置，同时支撑部设有支撑开口，在吸取件发生弹性形变时，支撑吸取件，同时支撑开口使得气道与气孔保持连通，避免堵塞气孔，从而保证了吸取件吸取晶圆时的稳定性，提高了晶圆的加工效率。

Description

一种晶圆搬运机器人吸盘手指和晶圆加工设备

技术领域

本发明涉及晶圆加工设备技术领域，具体而言，涉及一种晶圆搬运机器人吸盘手指和晶圆加工设备。

背景技术

随着半导体行业的不断发展，晶圆加工设备的自动化程度不断提高，现如今，越来越多的晶圆加工设备采用晶圆搬运机器人吸盘手指上料和卸料，来提高晶圆的产量，为了避免晶圆被硬物划伤，晶圆搬运机器人吸盘手指的上料和卸料通过吸取件吸取的方式转运晶圆，使得晶圆在不同的加工工位之间进行转移。但是，在实际施工过程中，存在这样一个问题：晶圆搬运机器人吸盘手指在吸取晶圆时，吸取件会发生弹性形变，气孔被吸取件堵住，导致吸取晶圆的效果不佳，影响了晶圆的加工效率。

发明内容

因此，本发明提供一种晶圆搬运机器人吸盘手指和晶圆加工设备，解决吸取晶圆效果不佳的问题，从而提高晶圆加工的效率。晶圆搬运机器人吸盘手指包括：机械手本体，机械手本体设有固定端和吸取端；吸取件，吸取件设有气孔，吸取件设于机械手本体；气道，气道设于机械手本体的内部；支撑部，支撑部设于机械手本体，支撑部围绕气孔设置；其中，支撑部设有支撑开口，支撑开口与气道相互连通。

与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：机械手本体的固定端固定在晶圆加工设备上，机械手本体的吸取端设置吸取件，吸取晶圆。吸取件吸取晶圆时，向机械手本体的内部发生弹性形变，会堵住气孔，在吸取件的底部设有支撑部，支撑部围绕气孔设置，同时支撑部设有支撑开口，使气孔和气道之间保持连通。吸取件吸取晶圆时，会发生弹性形变时，支撑部支撑吸取件，同时支撑开口使得气道与气孔保持连通，避免吸取件堵塞气孔，使气体通过气孔时阻力更小，减小气体的损耗，从而保证了吸取件吸取晶圆时的稳定性，使晶圆整体上受力更加均匀，避免晶圆断裂，提高了晶圆的加工效率和成品率。

进一步的，机械手本体包括：限位部，限位部靠近吸取端设置，限位部设有多个，并且，多个限位部阶梯式分布。

与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：限位部靠近吸取端设置，在晶圆搬运机器人吸盘手指吸取晶圆时，限位部限制了晶圆在机械手本体上的固定位置，使晶圆的重心靠近吸取件，进而使得吸取件吸取晶圆更加稳定，晶圆受力更加均匀，避免在上料和卸料时晶圆脱落而损坏。

进一步的，机械手本体还包括：第二固定孔，第二固定孔设于机械手本体的吸取端，吸取件嵌入第二固定孔。

与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：机械手本体的吸取端设有第二固定孔，吸取件嵌入第二固定孔中，并且吸取晶圆。采用第二固定孔固定吸取件的方式，便于安装和更换吸取件，减少了晶圆搬运机器人吸盘手指维护的时间成本，同时，没有施加额外的固定装置来固定吸取件，减轻机械手本体的重量。晶圆搬运机器人吸盘手指通过电机驱动，机械手本体的重量越小，选取电机的功率越小，能耗就越低。机械手本体的重量小，还可以提高晶圆搬运机器人吸盘手指运行的速度，从而提高晶圆的加工效率。

进一步的，吸取件包括：第一组成部，第一组成部设于机械手本体中。

与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：吸取件的第一组成部嵌入机械手本体中，从而将吸取件固定在机械手本体上，使得晶圆搬运机器人吸盘手指在运行时，吸取件不会脱离第一固定孔，避免晶圆脱落。

进一步的，吸取件还包括：第二组成部，第二组成部与第一组成部相连，其中，机械手本体设有晶圆吸取面，第二组成部与晶圆吸取面相互接触。

与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：第二组成部设在机械手本体的外部，并与晶圆吸取面相互接触，吸取件在吸取晶圆时，吸取件会向机械手本体内部发生弹性形变，第二组成部与晶圆吸取面相互抵靠，防止吸取件在吸取晶圆时，被气道中的气体拉进气道中堵塞气孔，而影响了吸取晶圆的效果。

进一步的，吸取件还包括：嵌入部，嵌入部设于第一组成部与第二组成部之间，并且，嵌入部嵌入第二固定孔。

与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：第一组成部与第二组成部之间设有嵌入部，嵌入部嵌入第二固定孔中，以使得吸取件固定在机械手本体上，从而使得机械手本体带动晶圆运动，完成晶圆在不同加工工位上的转移。

进一步的，机械手本体还包括：第一固定孔，第一固定孔设于机械手本体远离第二固定孔的一端。

与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：第一固定孔设于机械手本体的固定端，机械手本体通过第一固定孔固定在晶圆加工设备上，配合晶圆加工设备运行。机械手本体与晶圆加工设备通过紧固件连接，紧固件穿过第一固定孔，进而将机械手本体固定在晶圆加工设备上。

进一步的，吸取端设有吸取端缺口，吸取件围绕吸取端缺口设置。

与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：吸取端设置缺口，极大程度的减轻了机械手本体的重量，提高了晶圆搬运机器人吸盘手指运动的速度和安全性。吸取件围绕吸取端缺口设置，便操作人员观察吸取件与晶圆的状态，从而判断晶圆是否与吸取件紧密贴合，同时也方便操作人员调试。

进一步的，机械手本体还包括：输气孔，输气孔设于固定端，并且输气孔与气道相互连通。

与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：输气孔与气源之间通过气管相互连通，输气孔设于固定端，方便操作人员对晶圆加工设备的布线，避免晶圆搬运机器人吸盘手指在运动时，夹住气管而影响气体不能进入气道中，而影响了晶圆搬运机器人吸盘手指的运行。气源通过输气孔，将气体送进气道中，控制吸取件能够吸取或放下晶圆，从而提高晶圆加工设备的生产效率。

本发明还提供了一种晶圆加工设备，晶圆加工设备包括晶圆搬运机器人吸盘手指。

与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：晶圆加工设备上设有晶圆搬运机器人吸盘手指，晶圆搬运机器人吸盘手指吸取晶圆，并将晶圆放置在对应的位置。提高晶圆加工设备的自动化程度，减少人工的成本，提高企业的利润。晶圆搬运机器人吸盘手指的运行精度更高，做重复的运动时，不容易犯错，从而提高了产品的合格率，同时晶圆搬运机器人吸盘手指的使用成本更低，提高了企业生产晶圆的利润。

采用本发明的技术方案后，能够达到如下技术效果：

（1）吸取件的底部设有支撑部，支撑部围绕气孔设置，在吸取件发生弹性形变时，支撑吸取件，避免堵塞气孔，使气体通过气孔时阻力更小，减小气体的损耗，从而保证了吸取件吸取晶圆时的稳定性，提高了晶圆的加工效率；

（2）吸取端设置缺口，极大程度的减轻了机械手本体的重量，提高了晶圆搬运机器人吸盘手指运动的速度。吸取件围绕吸取端缺口设置，便于操作人员观察吸取件与晶圆的贴合情况，从而判断晶圆是否与吸取件紧密贴合；

（3）限位部靠近吸取端设置，在晶圆搬运机器人吸盘手指吸取晶圆时，限位部限制了晶圆在机械手本体上的固定位置，使吸取件吸取晶圆更加稳定，晶圆受力更加均匀，避免在上料和卸料时脱落而损坏晶圆。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种晶圆搬运机器人吸盘手指的第一结构示意图。

图2为图1中A-A方向的剖视图。

图3为图2中区域A的放大图。

图4为晶圆搬运机器人吸盘手指的侧视图。

图5为图4中a-a方向的剖视图。

图6为机械手本体的结构示意图。

图7为吸取件的结构示意图。

图8为图3中支撑部的另一种结构示意图。

图9为机械手本体的第二结构示意图。

图10为图9中区域B的放大图。

附图标记说明：

100：机械手本体；100a：晶圆吸取面；101：固定端；101a：第一固定孔；102：吸取端；102a：第二固定孔；102b：吸取端缺口；103：限位部；103a：第一限位部；103b：第二限位部；103c：第三限位部；103d：第四限位部；103e：第五限位部；104：输气孔；105：底板；106：顶板；110：吸取件；111：气孔；112：第一组成部；113：第二组成部；114：嵌入部；120：气道；121：支撑部；121a：支撑开口；122：支撑件。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

本实施例提供了一种晶圆搬运机器人吸盘手指，晶圆搬运机器人吸盘手指包括：机械手本体100，机械手本体100设有固定端101和吸取端102；吸取件110，吸取件110设有气孔111，吸取件110设于机械手本体100；气道120，气道120设于机械手本体100内部；支撑部121，支撑部121设于机械手本体100，支撑部121围绕气孔111设置；其中，支撑部121设有支撑开口121a，支撑开口121a与气道120相互连通。

如附图1所示，机械手本体100分别设有固定端101和吸取端102，固定端101与晶圆加工设备相连，配合晶圆加工设备运行。吸取端102设有吸取件110，如附图3所示，吸取件110设有气孔111，并且，气孔111与气道120连通，如附图5所示，气道120设于机械手本体100的内部。在吸取件110吸取晶圆时，吸取件110会发生弹性形变，而堵住气孔111，支撑部121支撑吸取件110，避免吸取件110堵塞气孔111，同时，如附图9和附图10所示，支撑部121设有支撑开口121a，保证气孔111与气道120连通，从而稳定地吸取晶圆。

其中，通过吸取的方式转移晶圆，避免了晶圆由于受力不均而断裂，也有效的避免了在转移晶圆时，损坏晶圆。

具体的，机械手本体100设有底板105和顶板106，顶板106和底板105之间的空间形成气道120，如附图3所示，凹陷相对于底板105凹陷设置，并且凹陷与气孔111相对，从而形成了支撑部121，并且支撑吸取件110，凹陷向固定端101的方向延伸，从而形成了支撑开口121a，进而保证了气孔111与气道120之间连通，使气体源源不断的流向气孔111。

举例的，如附图8所示，在机械手本体100的内部设置支撑件122，支撑件122为圆弧形支撑件，并且支撑件122具有一定的厚度。支撑件122与吸取件110相对设置，并且，支撑件122靠近吸取端102设置。在吸取件110吸取晶圆时，支撑吸取件110，并且，支撑件122设有开口，保证了气道120中的气体进入气孔111中。

其中，支撑件122的一侧设有开口，避让气孔111，避免吸取件110发生弹性形变时堵塞气孔111，影响吸取件110吸取晶圆的效果。

优选的，吸取件110为橡胶件，橡胶的弹性更好，在吸取晶圆时，不会划伤晶圆的表面。橡胶密度较低，重量更轻，减轻了晶圆搬运机器人吸盘手指整体的重量。

其中，附图2为附图1中A-A方向的剖视图，附图2表现了机械手本体100的内部结构。

具体的，机械手本体100包括：限位部103，限位部103靠近吸取端102设置，限位部103设有多个，并且，多个限位部103阶梯式分布。

如附图6所示，限位部103包括：第一限位部103a、第二限位部103b、第三限位部103c、第四限位部103d和第五限位部103e，其中，第一限位部103a的厚度大于第二限位部103b的厚度，第二限位部103b的厚度大于第三限位部103c的厚度，第三限位部103c的厚度大于第四限位部103d的厚度。第四限位部103d的厚度大于第五限位部103e的厚度，使得晶圆搬运机器人吸盘手指能够适应更多型号的晶圆，其中，第一限位部103a的厚度小于吸取件110顶部的厚度，避免吸取件110吸取较大尺寸的晶圆时，发生位置干涉，从而影响吸取件110吸取晶圆的效果。

机械手本体100还包括：第二固定孔102a，第二固定孔102a设于机械手本体100的吸取端102，吸取件110嵌入第二固定孔102a。

具体的，如附图5所示，机械手本体100设有第二固定孔102a，用于固定吸取件110，固定方式更加简单，便于安装和更换吸取件110，同时，能够减轻机械手本体100的重量，晶圆搬运机器人吸盘手指采用电机驱动，晶圆搬运机器人吸盘手指的重量越小，选取电机的功率就越小，能耗就越低，晶圆搬运机器人吸盘手指本体的重量小，还可以提高晶圆搬运机器人吸盘手指的运行速度，从而提高晶圆的加工效率。

其中，附图5为附图4的B-B方向的剖视图。

具体的，吸取件110包括：第一组成部112，第一组成部112设于机械手本体100中。

如附图7所示，吸取件110包括第一组成部112，第一组成部112为圆台结构，第一组成部112的侧面向第二固定孔102a的圆心处倾斜，减小第一组成部112嵌入第二固定孔102a的阻力，方便维修人员进行安装。

如附图3所示，第一组成部112在机械手本体100中，限制了吸取件110向机械手本体100外部的移动，当吸取件110受到向机械手本体100外部的推力时，第一组成部112与机械手本体100内部相互抵靠，防止吸取件110脱离第二固定孔102a。

具体的，吸取件110还包括：第二组成部113，第二组成部113与第一组成部112相连；其中，机械手本体100设有晶圆吸取面100a，第二组成部113与晶圆吸取面100a相互接触。

如附图7所示，吸取件110设有第二组成部113。如附图3所示，第二组成部113与晶圆吸取面100a相互接触，第二组成部113设在机械手本体100的外部，并与晶圆吸取面100a相互接触，吸取件110在吸取晶圆时，吸取件110会向机械手本体100的内部发生弹性形变，第二组成部113与晶圆吸取面100a相互抵靠，防止吸取件110在吸取晶圆时，被气道120中的气体拉进气道120中堵塞气孔111，影响吸取件110的使用效果。其中，吸取件110为橡胶制品，具有一定的弹性，方便组装人员将吸取件110嵌入第二固定孔102a中。

具体的，吸取件110还包括：嵌入部114，嵌入部114设于第一组成部112和第二组成部113之间，并且，嵌入部114嵌入第二固定孔102a。

优选的，如附图7所示，嵌入部114设于第一组成部112和第二组成部113之间，并将第一组成部112与第二组成部113相连。如附图3所示，嵌入部114嵌入第二固定孔102a中，将吸取件110固定在机械手本体100上，从而使得晶圆搬运机器人吸盘手指带动晶圆运动，完成晶圆在不同加工工位上的转移。

具体的，机械手本体100还包括：第一固定孔101a，第一固定孔101a设于机械手本体100远离第二固定孔102a的一端。

如附图5所示，第一固定孔101a设于固定端101，机械手本体100通过第一固定孔101a固定在晶圆加工设备上，具体的，机械手本体100通过紧固件固定在晶圆加工设备上，紧固件穿过第一固定孔101a和晶圆加工设备的安装孔，并且通过螺母锁紧，其中，紧固件为通用型号零件，更容易获得替换件，方便维修人员拆卸，紧固件占用的空间较小，不会发生位置干涉，同时，紧固件更加可靠，避免晶圆搬运机器人吸盘手指在长时间运行后而发生位置偏移，影响了晶圆加工设备的工艺精度。

具体的，第一固定孔101a为通孔，通孔更容易加工，降低了机械手本体100的加工难度，而且，通孔在加工时，不易残留切屑，避免在固定机械手本体100时，螺杆受到切屑的影响而发生倾斜，进而影响了晶圆的加工精度。

优选的，吸取端102设有吸取端缺口102b，吸取件110围绕吸取端缺口102b设置。

具体的，如附图6所示，吸取端缺口102b设于吸取端102，极大程度的减轻了机械手本体100的重量，从而提高了晶圆搬运机器人吸盘手指的运行速度。吸取件110围绕吸取端缺口102b设置，便于操作人员观察并判断晶圆与吸取件110的贴合情况。

其中，机械手本体100的重量越大，在选取电机时，电机的功率越大，导致电机能耗更高，其次，机械手本体100为了满足晶圆加工设备的运行节拍，同时提高工作效率，机械手本体100的运行速度会增大，机械手本体100的重量过大时，高速的长时间的运行，极易导致晶圆搬运机器人吸盘手指发生位置偏移，影响了晶圆搬运机器人吸盘手指的运行精度，同时，晶圆搬运机器人吸盘手指重量过大，极易发生危险，对现场的工作人员是巨大的安全隐患，因此，需要减小机械手本体100的重量，不仅保证了运行精度，同时也减少工伤事故的发生。

优选的，吸取件110围绕吸取端缺口102b设置，并且，吸取件110设有三个，通用的晶圆为圆形，圆形的重心与圆心位置一致，吸取件110围绕晶圆的重心设置，使得在运送晶圆时，从整体上对晶圆施加相对平衡的吸附力，避免晶圆掉落，同时，晶圆受力均匀，极大程度上的避免了晶圆断裂的情况，提高了晶圆的成品率。

其中，吸取件110设有多个，并且，吸取件110对称的设置在吸取端缺口102b周围，如附图1所示，吸取件110设有三个，并且，设置在机械手本体100两侧的吸取件110对称设置，在吸取晶圆时，可以从整体上对晶圆施加相对平衡的吸附力，在转运晶圆时，能够有效的避免晶圆脱落。

机械手本体100还包括：输气孔104，输气孔104设于固定端101，并且，输气孔104与气道120相互连通。

如附图5所示，输气孔104靠近固定端101设置。输气孔104与气源之间通过气管连接，输气孔104靠近固定端101设置，便于操作人员布线，晶圆搬运机器人吸盘手指在运行中，运动范围较大，为了避免晶圆搬运机器人吸盘手指在运行时夹断气管，输气孔104要远离晶圆搬运机器人吸盘手指的运动范围，因此，输气孔104靠近固定端101设置。气源中的气体通过输气孔104进入气道120中，进而控制吸取件110吸取或放下晶圆，配合晶圆加工设备的运行。

本发明实施例还提供了一种晶圆加工设备，晶圆加工设备包括晶圆搬运机器人吸盘手指。

优选的，晶圆加工设备能够规范加工流程，加工参数都需要进行标准化，管理并记录每一个加工的步骤，不会出现加工混淆的情况，减少了生产的错误，更加可靠。晶圆加工设备替代了人力的劳动，并且将所有的工作流程实现了统一。

具体的，晶圆搬运机器人吸盘手指吸取晶圆，并将晶圆放置在对应的位置，便于晶圆加工设备运行。晶圆搬运机器人吸盘手指的运行精度更高，做重复的运动不容易犯错，进而提高了产品的合格率。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种晶圆搬运机器人吸盘手指，其特征在于，所述晶圆搬运机器人吸盘手指包括：

机械手本体（100），所述机械手本体（100）设有固定端（101）和吸取端（102）；

吸取件（110），所述吸取件（110）设有气孔（111），所述吸取件（110）设于所述机械手本体（100）；

气道（120），所述气道（120）设于所述机械手本体（100）内部；

支撑部（121），所述支撑部（121）设于所述机械手本体（100），所述支撑部（121）围绕所述气孔（111）设置；

其中，所述支撑部（121）设有支撑开口（121a），所述支撑开口（121a）与所述气道（120）相互连通；

所述机械手本体（100）包括：

限位部（103），所述限位部（103）靠近所述吸取端（102）设置，所述限位部（103）设有多个，并且，多个所述限位部（103）阶梯式分布；

所述吸取端（102）设有吸取端缺口（102b），所述吸取件（110）围绕所述吸取端缺口（102b）设置；

所述吸取件（110）吸取晶圆时，向所述机械手本体（100）的内部发生弹性形变，会堵住所述气孔（111），在所述吸取件（110）的底部设有所述支撑部（121），所述支撑部（121）围绕所述所述气孔（111）设置，同时所述支撑部（121）设有所述支撑开口（121a），使所述气孔（111）和所述气道（120）之间保持连通；

所述机械手本体（100）还包括：

第二固定孔（102a），所述第二固定孔（102a）设于所述机械手本体（100）的所述吸取端（102），所述吸取件（110）嵌入所述第二固定孔（102a）；

所述吸取件（110）包括：

第一组成部（112），所述第一组成部（112）设于所述机械手本体（100）中；

第二组成部（113），所述第二组成部（113）与所述第一组成部（112）相连；

其中，所述机械手本体（100）设有晶圆吸取面（100a），所述第二组成部（113）与所述晶圆吸取面（100a）相互接触；

嵌入部（114），所述嵌入部（114）设于所述第一组成部（112）与第二组成部（113）之间，并且，所述嵌入部（114）嵌入所述第二固定孔（102a）；

所述机械手本体（100）设有底板（105）和顶板（106），所述顶板（106）和所述底板（105）之间的空间形成所述气道（120），凹陷相对于所述底板（105）凹陷设置，并且所述凹陷与所述气孔（111）相对，从而形成了所述支撑部（121），并且支撑所述吸取件（110），所述凹陷向所述固定端（101）的方向延伸，从而形成了所述支撑开口（121a），进而保证了所述气孔（111）与所述气道（120）之间连通，使气体源源不断的流向所述气孔（111）；

所述吸取件（110）为橡胶件。

2.根据权利要求1所述的晶圆搬运机器人吸盘手指，其特征在于，所述机械手本体（100）还包括：

第一固定孔（101a），所述第一固定孔（101a）设于所述机械手本体（100）远离所述第二固定孔（102a）的一端。

3.根据权利要求1所述的晶圆搬运机器人吸盘手指，其特征在于，所述机械手本体（100）还包括：

输气孔（104），所述输气孔（104）设于所述固定端（101），并且，所述输气孔（104）与所述气道（120）相互连通。

4.一种晶圆加工设备，其特征在于，所述晶圆加工设备包括如权利要求1-3任一项所述的晶圆搬运机器人吸盘手指。