CN201613545U - 减小颗粒污染的机械手 - Google Patents
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Abstract
减小颗粒污染的机械手，包含手爪，所述手爪具有与晶圆相接触的第一表面和与第一表面相对的第二表面，以及位于第一表面和第二表面之间的侧面，所述第一表面位于所述第二表面和侧面在所述第一表面所在平面的投影范围内。本实用新型所述的手爪包含上部和下部，所述上部具有与晶圆接触的第一表面和与第一表面相对的第二表面，以及位于第一表面和第二表面之间的第一侧面，所述下部具有与上部第二表面至少部分接触的第三表面和与第三表面相对的第四表面，以及位于第三表面和第四表面之间的第二侧面，所述第一表面和第一侧面位于所述第三表面和第二侧面在所述第一表面所在平面的投影范围内。所述机械手减小了来自晶圆背面的污染。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体技术领域，更具体地，本实用新型涉及一种减小颗粒污染的机械手。
背景技术
由于集成电路的制造对晶圆的洁净度要求较高，因此，在半导体制造工厂中，晶圆的在工艺机台中的传输通常是通过机械手(robot)完成的。所述机械手包含机械臂(arm)、控制机械臂移动的驱动系统以及安装在机械臂一端用于承载晶圆的手爪三部分构成。所述手爪分为依靠真空吸附晶圆的手爪和依靠摩擦力吸附晶圆的手爪。所述依靠真空吸附晶圆的手爪包含真空吸盘，所述真空吸盘的作用是形成真空以吸附晶圆，防止晶圆从手爪上脱落。所述依靠摩擦力吸附晶圆的手爪，主要依靠手爪与晶圆背面的摩擦力稳定晶圆，防止晶圆从手爪上脱落。如申请号为200810089806.7的中国专利申请公开了一种手爪，所述手爪的上表面为经过粗加工的表面，使得所述晶圆在手爪上的位置稳定，不易脱落。如图1a所示，图1a为现有技术的手爪俯视结构示意图。所述手爪100的第一表面101上具有晶圆W，所述晶圆W为8英寸。所述第一表面101沿长度L的方向通过晶圆的中心，以保证晶圆W在手爪上位置稳定，不易脱落。所述第一表面101表面粗糙，加强了晶圆W背面与手爪上表面101的摩擦力。请参考图2，所述手爪具有第二表面102，所述第二表面102与第一表面101相对，所述第二表面102的面积与第一表面101的面积相同。
所述机械手传输晶圆的工作过程包括：先将手爪置于水平放置的晶圆背面的下方，手爪上的真空吸盘吸附住所述晶圆背面或者手爪直接托起所述晶圆，利用手爪与晶圆背面的摩擦力稳定晶圆；接着，机械臂在驱动系统的控制下，实现水平方向、垂直方向的平移或转动，带动手爪及晶圆移动；当晶圆移动到预定位置后，手爪上的真空吸盘解除真空并离开所述晶圆或所述手爪直接离开所述晶圆。
上述技术的缺点是：所述手爪离开晶圆时，晶圆背面的涂层(coating)会由于手爪的接触而脱落，造成颗粒污染。
实用新型内容
本实用新型解决的问题是提供一种机械手，防止机械手的手爪离开晶圆时，晶圆背面的涂层由于手爪的接触而脱落，造成颗粒污染的问题。
为解决上述问题，本实用新型提供一种减小颗粒污染的机械手，包含手爪，所述手爪具有与晶圆相接触的第一表面和与第一表面相对的第二表面，以及位于第一表面和第二表面之间的侧面，所述第一表面位于所述第二表面和侧面在所述第一表面所在平面的投影范围内。
可选地，所述手爪为四个侧面为梯形的六面体。
可选地，所述第一表面到第二表面的距离小于片架的用于容纳晶圆的相邻凹槽之间的间隙。
可选地，所述第一表面为长方形，所述长方形的伸长方向尺寸大于等于晶圆半径。
本实用新型提供的减小颗粒污染的机械手，包含手爪，所述手爪包含上部和下部，所述上部具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，以及位于第一表面和第二表面之间的第一侧面，所述下部具有与上部第二表面至少部分接触的第三表面和与第三表面相对的第四表面，以及位于第三表面和第四表面之间的第二侧面，所述第一表面和第一侧面在第一表面所在平面的投影位于所述第三表面和第二侧面在所述第一表面所在平面的投影范围内，所述第一表面与晶圆接触。
可选地，所述第一表面到第二表面的距离小于片架的用于容纳晶圆的相邻凹槽之间的间隙。
可选地，所述第二表面的几何中心与所述第三表面的几何中心重合。
可选地，所述第一表面至少有一个方向的尺寸大于所述晶圆半径的尺寸。
与现有技术相比，上述技术方案提供了一种新型机械手，所述机械手的与晶圆接触的第一表面位于所述第二表面和侧面在所述第一表面所在平面的投影范围内，以便所述侧面可以用于接收来自晶圆背面的颗粒，直接地减小了手爪离开晶圆背面造成颗粒污染，提高了晶圆的良率；减少了因为颗粒污染引起的机台故障(tool down)，提高了机台的利用率(uptime)。
进一步地，所述第一表面与第二表面的距离小于片架的用于容纳晶圆的相邻凹槽之间的间隙，防止手爪在取片和放片时发生撞片或碎片、以及手臂损坏的情况。
上述技术方案的新型机械手包括上部和下部，所述上部的与晶圆接触的第一表面和第一侧面在第一表面所在平面的投影位于下部的第三表面和第二侧面在所述第一表面所在平面的投影范围内，所述下部第三表面和/或侧面可以用于接收来自晶圆背面的颗粒，直接地减小了手爪离开晶圆背面造成颗粒污染，提高了晶圆的良率；减少了因为颗粒污染引起的机台故障(tool down)，提高了机台的利用率(uptime)。
进一步地，所述上部第一表面到下部第四表面距离小于片架的用于容纳晶圆的相邻凹槽之间的间隙，防止手爪在取片和放片时发生撞片或碎片、以及手臂损坏的情况。
附图说明
图1a是现有技术的手爪俯视示意图。
图1b是现有技术的手爪的剖面示意图(沿AA方向)。
图2a是本实用新型第一实施例的手爪俯视示意图。
图2b是本实用新型第一实施例手爪剖面示意图(沿AA方向)。
图3a是本实用新型第二实施例的手爪俯视示意图。
图3b是本实用新型第二实施例手爪剖面示意图(沿AA方向)。
图3c是本实用新型第三实施例手爪剖面示意图。
具体实施方式
发明人发现，现有技术中被传输晶圆背面的涂层因为手爪的接触而脱落会造成颗粒污染，对此，发明人提出一种能够减小颗粒污染的机械手。
下面将通过实施例对本实用新型的技术方案进行说明。
本实用新型首先提供一种减小颗粒污染的机械手，包含手爪，所述手爪具有与晶圆相接触的第一表面和与第一表面相对的第二表面，以及位于第一表面和第二表面之间的侧面，所述第一表面位于所述第二表面和侧面在所述第一表面所在平面的投影范围内。
作为一个实施例，所述手爪为四个侧面为梯形的六面体，所述手爪的形状请参考图2a，图2a是本实用新型第一实施例的手爪俯视示意图。所述手爪200包含具有与晶圆W接触的第一表面201和与第一表面201相对的第二表面202，以及位于第一表面201和第二表面202之间的侧面203，所述第一表面201位于所述第二表面202和侧面203在所述第一表面201所在平面的投影范围内。所述晶圆W为8英寸晶圆。
请参考图2b，图2b是本实用新型第一实施例手爪剖面示意图(沿AA方向)。所述手爪200为具有的侧面203可以采用表面粗糙处理，以便所述手爪200的侧面203可以接收来自晶圆W背面的颗粒。作为本实用新型的一个实施例，所述手爪200的侧面203在手爪200内部与第二表面202的角度不宜过大，应在15～75度，优选为30～50度，以提高所述侧面203接收颗粒的能力。
请参考图2a，所述第一表面201与第二表面202的形状可以相同，也可以不同。作为本实用新型的一个实施例，所述第一表面201与第二表面202的形状相同，所述形状均为长方形。可替代的，所述手爪200a的第一表面201或第二表面202的形状可以为正方形、菱形等其他规则或不规则形状。
发明人考虑到，所述晶圆W的传输路径包含从机台作业腔体或中转站到片架(cassette)，也包含从片架到作业腔体或中转站，所述手爪200第一表面201到第二表面202的距离小于片架的用于容纳晶圆W的相邻凹槽之间间隙，防止所述手爪200在抓取晶圆时将相邻凹槽中的晶圆撞碎，减少因为撞击造成的手臂损坏，提高了机台的利用率。
优选地，所述手爪200的第一表面201至少有一个方向的尺寸大于所述晶圆W半径的尺寸，以保证晶圆W在手爪200上的稳定，在所述手臂沿水平方向、垂直方向平移运动或转动的时候晶圆W不会脱落。作为一个实施例，所述手爪200第一表面201为沿一定方向伸长的长方形，在获取所述晶圆W时，所述手爪200第一表面201伸长方向尺寸大于等于晶圆半径，以便在手爪取晶圆时，所述手爪经过所述晶圆W的中心。
所述手爪200在机械手做维护保养的时候定期清洁，这样有利于提高设备的利用率(uptime)。所述清洁为采用酒精或异丙醇擦洗手爪200的表面，以去除来自于晶圆背面的颗粒。根据应用机台的不同，所述手爪200的材质为特氟龙或者陶瓷。
一般地，所述手爪200分为利用真空吸附的手爪和利用摩擦力的手爪。当所述手爪200为利用真空吸附的手爪时，所述手爪200还应包含真空吸盘，作为本领域内的公知技术，在此不做详述。当所述手爪为利用摩擦力的手爪时，所述上部200的上表面201可以采用粗糙处理，以保证所述上表面201与晶圆背面的摩擦力，保证晶圆在手臂水平方向、垂直方向的平移运动和旋转运动中不会脱落。
本实用新型还提供一种新型机械手，包含手爪，所述手爪包含上部和下部，所述上部具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，以及位于第一表面和第二表面之间的第一侧面，所述下部具有与上部第二表面至少部分接触的第三表面和与第三表面相对的第四表面，以及位于第三表面和第四表面之间的第二侧面，所述第一表面和第一侧面在第一表面所在平面的投影位于所述第三表面和第二侧面在所述第一表面所在平面的投影范围内，所述第一表面与晶圆接触。
请参考图3a，图3a是本实用新型第二实施例的手爪俯视示意图。所述手爪300包含上部300a和下部300b。请参考图3b，图3b是本实用新型第二实施例手爪剖面示意图(沿AA方向)。所述上部300a为长方体，具有第一表面301和与第一表面301相对的第二表面302，所述上部300a还具有第一侧面305，位于第一表面301和第二表面302之间，所述第一表面303与晶圆W接触；所述下部300b为长方体，具有与第二表面302至少部分接触的第三表面303和与第三表面303相对的第四表面304，所述下部300b还包括第二侧面306，位于第三表面303和第四表面304之间。
本实施例中，由于第一侧面305垂直于第一表面301，因此第一侧面305在第一表面301所在平面内的投影为零；第二侧面306垂直于第一表面301，因此第二侧面306在第一表面301所在平面内的投影也为零，而第一表面301范围落入第三表面303的范围内，因此第一表面301和第一侧面305在第一表面所在平面的投影位于所述第三表面303和第二侧面306在所述第一表面301所在平面的投影范围内。
所述手爪300可以采用一体成型的方式或采用焊接或其他连接方式将上部300a第二表面302和下部300b第三表面303连接到一起，所述第二表面302与第三表面303具有公共部分。作为本实用新型的优选实施例，所述第二表面302的几何中心与所述第三表面303的几何中心重合。
所述上部300a第一表面301和下部300b第四表面304的距离小于片架的用于容纳晶圆W的相邻凹槽之间的间隙。在所述距离小于片架的用于容纳晶圆W的相邻凹槽之间的间隙的前提下，所述第一表面301与第二表面302的距离、所述第三表面303与第四表面304的距离可以根据实际情况进行设置，在此不做详述。
优选地，所述手爪300a的上部300a第一表面301至少有一个方向的尺寸大于所述晶圆W半径的尺寸，以保证晶圆W在手爪300上的稳定，在所述手臂沿水平方向、垂直方向平移运动或转动的时候晶圆W不会脱落。
作为本实用新型的一个实施例，所述上部300a与下部300b的形状相同，所述上部300a为长方体结构，所述下部300b为长方体结构。可替代的，所述上部300a和下部300b还可以为正方体结构、椭圆柱体结构、圆柱体结构、梯形结构、圆台结构或者其他结构。所述上部300a与下部300b的形状也可以不同，例如，所述上部300a为圆柱体结构，所述圆柱体的两个底面为上部300a的第一表面301和第二表面302，所述下部300b为椭圆柱体结构，所述椭圆柱体的两个底面为第三表面303和第四表面304。
所述上部形状和下部形状不同的组合，可以形成多种不同的实施例。请参考图3c，图3c是本实用新型第三实施例手爪剖面示意图。所述手爪400包含上部400a和下部400b。所述手爪400上部400a为四个侧面为梯形的六面体，具有第一表面401和与第一表面401相对的第二表面402，所述上部400a还包括第一侧面405，及位于第一表面401、第二表面402之间，所述第一表面401与晶圆W接触；所述下部400b为四个侧面为梯形的六面体，具有至少与第二表面402部分接触的第三表面403和与所述第三表面403相对的第四表面404，所述下部400b还包含第二侧面406，位于第三表面403、第四表面404之间。
本实施例中，所述第一表面401和第一侧面405在第一表面401所在的平面的投影恰为第三表面403的范围，第三表面403和第二侧面406在第一表面401所在的平面的投影恰为第四表面404的范围，而第三表面403的范围落入第四表面404的范围内，因此第一表面401和第一侧面405在第一表面401所在的平面的投影位于第三表面403和第二侧面406在第一表面401所在的平面的投影范围内。
所述下部400b的未被第二表面402覆盖的第三表面403部分与所述第二侧面406可以接收来自晶圆背面的颗粒，提高了所述机械手接收颗粒的能力。根据上部、下部形状不同的组合，本实用新型的手爪可以有更多的实施例，在此不做一一详述。
虽然本实用新型已以较佳实施例披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (8)
1.一种减小颗粒污染的机械手，包含手爪，所述手爪具有与晶圆相接触的第一表面和与第一表面相对的第二表面，以及位于第一表面和第二表面之间的侧面，其特征在于：所述第一表面位于所述第二表面和侧面在所述第一表面所在平面的投影范围内。
2.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述手爪为四个侧面为梯形的六面体。
3.根据权利要求2所述的机械手，其特征在于，所述第一表面到第二表面的距离小于片架的用于容纳晶圆的相邻凹槽之间的间隙。
4.根据权利要求3所述的机械手，其特征在于，所述第一表面为长方形，所述长方形的伸长方向尺寸大于等于晶圆半径。
5.一种减小颗粒污染的机械手，包含手爪，其特征在于：
所述手爪包含上部和下部，所述上部具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，以及位于第一表面和第二表面之间的第一侧面，所述下部具有与上部第二表面至少部分接触的第三表面和与第三表面相对的第四表面，以及位于第三表面和第四表面之间的第二侧面，所述第一表面和第一侧面在第一表面所在平面的投影位于所述第三表面和第二侧面在所述第一表面所在平面的投影范围内，所述第一表面与晶圆接触。
6.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述第一表面到第二表面的距离小于片架的用于容纳晶圆的相邻凹槽之间的间隙。
7.根据权利要求2所述的机械手，其特征在于，所述第二表面的几何中心与所述第三表面的几何中心重合。
8.根据权利要求1或2所述的机械手，其特征在于，所述第一表面至少有一个方向的尺寸大于所述晶圆半径的尺寸。
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