CN201685264U - 硅片机械手 - Google Patents

Abstract

一种硅片机械手，包括：机械臂，一端与滑动导轨相连；真空吸附式手爪，与机械臂的另一端相连；真空吸盘，位于真空吸附式手爪上；所述真空吸盘的数量大于1个。本实用新型的真空吸附式手爪上的真空吸盘的数量大于1个，加大了与硅片的接触面积，从而提高了真空吸附式手爪吸附硅片的效果，避免了因真空度较差而引起的吸力不足问题。

Description

硅片机械手

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用于传输硅片的硅片机械手。

背景技术

由于集成电路的制造对于硅片的洁净度有极高的要求，因此，在半导体制造工厂中，取放、传输硅片的工作通常由硅片机械手进行。所述硅片机械手包括机械臂、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硅片的手爪三部分构成。

目前，硅片机械手的手爪主要采用真空吸附式手爪结构，对于所述采用真空吸附式手爪的硅片机械手，其工作过程包括：先将手爪置于到水平放置的硅片下方，手爪上的真空吸盘吸附住硅片下方的表面；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，带动手爪及硅片移动；当硅片移动到预定位置后，手爪上的真空吸盘解除真空，硅片从硅片机械手上移开。

但是，在长时间使用的情况下，构成硅片机械手的机械部件会磨损变形，通常地，这种硅片机械手的移动通过步进马达来控制，缺少精确对准机构，硅片机械手容易定位不准而产生偏差，导致手爪上的真空吸盘无法有效吸附住硅片，导致硅片在传输过程中滑落、碎片，从而对大规模生产造成影响。

现有技术提供了一种用于光刻机的硅片传输系统，比如Nikon公司型号为NSR2205i11D的步进式光刻机的硅片传输系统，所述硅片传输系统包含硅片机械手，具体为步进式光刻机的后置机械手(Rear arm)。通常地，硅片光刻完成后，需要采用涂胶机进行清边，所述后置机械手用于在光刻机与涂胶机之间传输硅片，更具体地，所述后置机械手从光刻机的卸片机械手(Unloadslider)处接收曝光后的硅片，再将硅片传输到烘胶机；所述后置机械手采用了真空吸附式手爪的结构，手爪上包含有一个真空吸盘。

图1为现有技术硅片机械手的结构示意图。如图1所示，硅片机械手包括：机械臂101，所述机械臂101的一端与滑动导轨相连，图中未示出；真空吸附式手爪103，所述真空吸附式手爪103与机械臂101的另一端相连，所述真空吸附式手爪103的长度和宽度为2厘米左右；所述硅片机械手还包括真空吸盘105，所述真空吸盘105位于真空吸附式手爪103中心，所述真空吸盘105通过管道与气泵相连，图中未示出，通过气泵抽送空气，真空吸盘105实现真空的加载与解除。

图1还示出了硅片109，所述硅片109由真空吸附式手爪103承载，硅片109一侧的表面与真空吸盘105相接触，所述硅片109的直径为8英寸；图1还示出卸片机械手107，硅片109曝光后由卸片机械手107装载，卸片机械手107沿着图1中CD所示方向平移并传送出光刻机，与硅片机械手交接完成后，硅片109再由硅片机械手沿图1中AB所示方向平移并传送至烘胶机。

但是现有技术中，真空吸附式手爪的面积较小，而且手爪上通常仅有一个真空吸盘，当硅片109发生变形或翘曲时，若真空吸盘中的真空减弱，容易因吸力不足而引起掉片。

综上，需要改进现有技术的硅片机械手，解决硅片因真空吸盘吸力不足而引起的掉片问题。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是提供了一种硅片机械手，避免了在硅片传输过程中的因真空吸附不牢而引起的掉片问题。

为解决上述问题，本实用新型提供了一种硅片机械手，包括：机械臂，一端与滑动导轨相连；真空吸附式手爪，与机械臂的另一端相连；真空吸盘，位于真空吸附式手爪上；其特征在于，所述真空吸盘的数量大于1个。

可选的，所述真空吸附式手爪的面积为8至18平方厘米，所述真空吸盘的面积为0.5至1.5平方厘米。

可选的，所述真空吸盘之间相互分立，所述相互分立的真空吸盘通过分立的管道、气阀与气泵相连通。

可选的，所述真空吸附式手爪为矩形。

可选的，所述真空吸盘为椭圆形、圆形或条形。

可选的，真空吸附式手爪上包含有2个真空吸盘，所述真空吸盘对称分布于真空吸附式手爪上。

可选的，真空吸附式手爪上包含有3个真空吸盘，所述真空吸盘呈等腰三角形分布于真空吸附式手爪上，或者，所述真空吸盘并排分布于真空吸附式手爪上。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1.本实用新型的硅片机械手在真空吸附式手爪上增加了真空吸盘的数量，所述增加的真空吸盘加大了与硅片的接触面积，从而提高了真空吸附式手爪吸附硅片的效果，避免了因真空度较差而引起的吸力不足问题；

2.本实用新型的硅片机械手采用了分立的真空吸盘，当对准偏差较大时，硅片不同时覆盖分立的真空吸盘的概率远小于不覆盖一个真空吸盘的概率，不易因漏气而无法加载真空，因此，所述改进的硅片机械手有较大的设计容差避免因对准偏差而引起的真空无法加载的问题。

附图说明

图1是现有技术硅片机械手的结构示意图。

图2是本实用新型实施例硅片机械手的结构示意图。

图3至图4是本实用新型实施例中真空吸盘的两种形状的布局示意图。

具体实施方式

现有技术用于传输硅片的机械手通常采用真空吸附式手爪，所述真空吸附式手爪上包含有真空吸盘，在硅片的传输过程中，利用真空吸盘的吸附作用，硅片可以固定在机械手上。

然而，真空吸附式手爪对工作环境要求较高，任何灰尘或污染物都会影响吸附的牢固度；特别地，现有技术的真空吸附式手爪仅采用单个真空吸盘的结构，硅片与真空吸附式手爪的接触面积小，如果传输过程中真空吸盘内的真空度减弱，或者硅片稍有变形、翘曲等情况出现，极有可能产生吸力不足的问题，从而使硅片从真空吸附式手爪上滑落而导致碎片。

此外，硅片机械手的移动主要是通过步进马达进行控制，驱动系统缺乏精确的对准机构；硅片机械手在长期使用后，经常会产生磨损变形，而所述磨损变形使得步进马达控制的对准精度降低，因此，在取放硅片的时候，很容易发生定位不准的情况；特别地，现有技术的光刻机系统同时兼容8英寸硅片和6英寸硅片，由于6英寸硅片的直径较小，可用于与真空吸附式手爪接触的面积要远小于8英寸硅片；而现有技术的真空吸附式手爪上只有一个真空吸盘，为了提高吸力，所述真空吸盘的面积相对较大，因此，如果硅片传输时产生了较大的对准偏差，硅片不能将真空吸盘完全覆盖，则会出现漏气现象，这导致真空吸盘中的真空无法加载。

针对上述问题，在不影响硅片交接操作的前提下，发明人加大了真空式吸附式手爪的面积，在真空吸附式手爪上设置了分立的多个真空吸盘的结构，同时还改进了真空吸附式手爪上真空吸盘的布局，解决了因真空吸附不牢而引起的掉片问题。

为了更好的理解本实用新型的硅片机械手，下面参照附图对本实用新型的具体实施例作进一步说明，在具体实施例中，以光刻机的后置机械手为例进行说明。但应认识到，本领域技术人员可以修改在此描述的本实用新型而仍然实现本实用新型的有利效果。因此，下列的描述应当被理解为对本领域技术人员的广泛教导，而并不作为对本实用新型的限制。

对于采用真空吸附式手爪的硅片机械手，其工作原理是：先将手爪置于水平放置硅片的下方，手爪上的真空吸盘吸附住硅片下方的表面；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，机械臂带动手爪及硅片移动；当硅片移动到预定位置后，手爪上的真空吸盘解除真空，硅片从硅片机械手上移开。

图2为本实用新型实施例的硅片机械手的结构示意图。

如图2所示，所述硅片机械手包括：机械臂201，所述机械臂201的一端与滑动导轨相连，图中未示出；真空吸附式手爪203，所述真空吸附式手爪203与机械臂201的另一端相连；第一真空吸盘205，所述第一真空吸盘205位于真空吸附式手爪203上；所述硅片机械手还包括第二真空吸盘208，所述第二真空吸盘208也位于真空吸附式手爪203上。硅片机械手的第一真空吸盘205与第二真空吸盘208对称的分布在真空吸附式手爪203上并相互分立，所述分立的真空吸盘通过分立的管道、气阀与气泵相连。

为了实现真空吸盘的密闭性，提高硅片的吸附效果，所述真空吸盘的表面设置有密封圈，所述密封圈由橡胶等具有弹性的材料制成；在具体实施例中，真空吸盘为椭圆形、圆形或条形，面积为0.5至1.5平方厘米；在优选的实施例中，真空吸盘均为椭圆形形状，所述椭圆形真空吸盘的长轴与真空吸附式手爪203的长边为同一方向，椭圆形真空吸盘的短轴与真空吸附式手爪203的短边为同一方向，所述椭圆形真空吸盘的面积为1.5平方厘米。特别地，可以采用与现有真空吸盘相同形状的真空吸盘，实现了与现有技术的兼容，节约了成本。

图2还示出了卸片机械手207，在具体实施例中，所述卸片机械手207为U型结构，U型结构的卸片机械手207包括第一臂202，所述第一臂202的一端也设置有手爪及真空吸盘，用于承载硅片；第二臂204，所述第二臂204用于连接卸片机械手207的滑动导轨；连接臂206，所述连接臂206的一端与第一臂202相连，另一端与第二臂204相连。卸片机械手207的第一臂202、第二臂204以及连接臂206均位于同一平面上。

当卸片机械手207与硅片机械手交接硅片时，硅片机械手的真空吸附式手爪203移至卸片机械手207的U型结构中间，与第一臂202上的手爪靠近但不接触。卸片机械手207的第一臂202与第二臂204对称分布于真空吸附式手爪203两侧且与真空吸附式手爪203平行，所述第一臂202、第二臂204以及真空吸附式手爪203均位于硅片下方。卸片机械手207的连接臂206与真空吸附式手爪203垂直，且位于硅片外。图1的现有技术真空吸附式手爪103面向连接臂206的一端与连接臂206的间隙较大，因此，在本实用新型实施例中，在不影响硅片交接的情况下，缩端了真空吸附式手爪203的面向连接臂206一端与连接臂206的间隙，增大了真空吸附式手爪203的面积，在具体实施例中，所述真空吸附式手爪203的面积为8至18平方厘米，在具体实施例中，所述真空吸附式手爪203为矩形或其他形状；在优选的实施例中，所述真空吸附式手爪203为矩形，面积为8平方厘米。

对于硅片机械手中的真空吸附式手爪，除了图2所示的技术方案之外，还可以采用有所变形，具体如图3至图4所示，真空吸盘还可以有多种布局形状。特别的，在最大化接触面积并且不影响硅片交接的情况下，真空吸附式手爪采用了矩形结构，在优选的实施例中，所述矩形的长边长度为4厘米，短边长度为2厘米，在下文的实施例中，真空吸附式手爪的形状均以与优选的实施例相同的形状进行说明。

图3至图4是本实用新型实施例中真空吸盘的两种形状的布局示意图。应该认识到，图3至图4所示的真空吸盘布局仅为示意，不应限制其范围。

如图3所示，真空吸附式手爪303上包含有三个形状相同且互相分立的真空吸盘。在具体实施例中，这三个真空吸盘均匀分布于真空吸附式手爪303上，三个真空吸盘沿着真空吸附式手爪303的长边并排分布；在具体实施例中，所述真空吸附式手爪303与图2中真空吸附式手爪203相同，为矩形或其他形状，面积为8至18平方厘米；所述真空吸盘为椭圆形、圆形或条形，面积为0.5至1.5平方厘米；在优选的实施例中，真空吸盘为椭圆形，所述椭圆形真空吸盘的长轴与真空吸附式手爪303的短边为同一方向，所述椭圆形真空吸盘的短轴与真空吸附式手爪303的长边为同一方向，所述真空吸盘的面积为1.5平方厘米。

如图4所示，真空吸附式手爪403上包含有三个形状相同且互相分立的真空吸盘。在具体实施例中，这三个真空吸盘呈等腰三角形排布在真空吸附式手爪403上，三个真空吸盘分别位于等腰三角形的三个顶点上；在具体实施例中，所述真空吸附式手爪403与图2中真空吸附式手爪203相同，为矩形或其他形状，面积为8至18平方厘米；所述真空吸盘为椭圆形、圆形或条形，面积为0.5至1.5平方厘米；在优选的实施例中，真空吸盘为椭圆形，所述椭圆形真空吸盘的长轴与真空吸附式手爪403的短边为同一方向，所述椭圆形真空吸盘的短轴与真空吸附式手爪403的长边为同一方向，所述真空吸盘的面积为1.5平方厘米。

与现有技术相比，本实用新型的硅片机械手在真空吸附式手爪上增加了真空吸盘的数量，所述增加的真空吸盘加大了与硅片的接触面积，从而提高了真空吸附式手爪吸附硅片的效果，避免了因真空度较差而引起的吸力不足问题；通过采用分立的真空吸盘，当对准偏差较大时，硅片不同时覆盖分立的真空吸盘的概率远小于不覆盖一个真空吸盘的概率，不易因漏气而无法加载真空，因此，所述改进的硅片机械手有较大的设计容差避免因对准偏差而引起的真空无法加载的问题。

应该理解，此处的例子和实施例仅是示例性的，本领域技术人员可以在不背离本申请和所附权利要求所限定的本实用新型的精神和范围的情况下，做出各种修改和更正。

Claims (7)

1.一种硅片机械手，包括：

机械臂，一端与滑动导轨相连；

真空吸附式手爪，与机械臂的另一端相连；

真空吸盘，位于真空吸附式手爪上；其特征在于，

所述真空吸盘的数量大于1个。

2.如权利要求1所述的硅片机械手，其特征在于，所述真空吸附式手爪的面积为8至18平方厘米，所述真空吸盘的面积为0.5至1.5平方厘米。

3.如权利要求1所述的硅片机械手，其特征在于，所述真空吸盘之间相互分立，所述相互分立的真空吸盘通过分立的管道、气阀与气泵相连通。

4.如权利要求1所述的硅片机械手，其特征在于，所述真空吸附式手爪为矩形。

5.如权利要求1所述的硅片机械手，其特征在于，所述真空吸盘为椭圆形、圆形或条形。

6.如权利要求1至5中任一项所述的硅片机械手，其特征在于，真空吸附式手爪上包含有2个真空吸盘，所述真空吸盘对称分布于真空吸附式手爪上。

7.如权利要求1至5中任一项所述的硅片机械手，其特征在于，真空吸附式手爪上包含有3个真空吸盘，所述真空吸盘呈等腰三角形分布于真空吸附式手爪上，或者，所述真空吸盘并排分布于真空吸附式手爪上。

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