CN204271057U - 新型晶圆搬运机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型晶圆搬运机械手，其特征在于，包括基板；所述基板上设有第一风道，所述第一风道设置有进风口和出风口；所述进风口与所述出风口通过所述第一风道连通；气体自所述进风口吹入所述第一风道后从所述出风口吹出；所述基板上设有多个沉孔，多个所述沉孔沿圆周方向分布；所述出风口开设于所述沉孔的侧壁上；每个沉孔的侧壁上设置至少一个所述出风口；所述基板上设有抽气槽；所述抽气槽凸出所述基板的表面，围绕所述多个沉孔。本实用新型提供的新型晶圆搬运机械手，当基板贴近晶圆时，利用沉孔侧壁吹出的气形成涡流，在沉孔中央形成负压。利用负压可吸附晶圆，将晶圆吸附在基板上。

Description

新型晶圆搬运机械手

技术领域

本实用新型涉及一种新型晶圆搬运机械手。

背景技术

晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆。晶圆是生产集成电路所用的载体，是最常用的半导体材料，按其直径分为6英寸、8英寸等规格，近来发展出12英寸甚至研发更大规格。晶圆越大，同一晶圆上可生产的IC就越多，但对晶圆生产技术的要求也就越高。在生产晶圆的过程当中，将晶圆从一个工作平台转移至另一个工作平台，多采用人工手持晶圆进行搬运，效率低，稳定性差，极易因工作人员的操作不当使晶圆划破或断裂，影响晶圆品质，严重时导致晶圆报废，降低晶圆生产的良品率。

如图1所示，晶圆01加工过程中，需要减薄处理。晶圆减薄后，其刚性降低，在后续的加工及搬运过程中容易损坏。常用的一种做法是，将中部区域012的厚度降低到需要的厚度，晶圆边缘012厚度比中部区域011稍厚，方便机械手拿取。但在加工完成后，晶圆边缘012无需再保留，需要与中部区域011切割分离。切割时，使用激光切割如完全将晶圆01切透，则需要较高的激光能量，能耗高。但如不切透，则后续需要专门工序将晶圆边缘012与中部区域011分离。但现有技术中没有专门的分离设备，人工分离容易损坏晶圆。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种具有裂片功能的新型晶圆搬运机械手。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

新型晶圆搬运机械手，其特征在于，包括基板；所述基板上设有第一风道，所述第一风道设置有进风口和出风口；所述进风口与所述出风口通过所述第一风道连通；气体自所述进风口吹入所述第一风道后从所述出风口吹出；所述基板上设有多个沉孔，多个所述沉孔沿圆周方向分布；所述出风口开设于所述沉孔的侧壁上；每个沉孔的侧壁上设置至少一个所述出风口；所述基板上设有抽气槽；所述抽气槽凸出所述基板表面，围绕所述多个沉孔。

优选地是，每个沉孔侧壁上设置的所述出风口数目为多个，所述多个出风口沿圆周方向分布。

优选地是，所述沉孔为圆形。

优选地是，所述第一风道包括出风孔；所述出风孔自所述出风口向所述基板内延伸；同一个沉孔内的出风孔的延伸方向与该沉孔的径向夹角α均大于等于90°、小于180°，或同一个沉孔内的出风孔的延伸方向与该沉孔的径向夹角α均大于0°、小于等于90°。

优选地是，所述沉孔的个数为偶数；沿圆周方向相邻的两个沉孔，其中一个沉孔内的出风孔的延伸方向与该沉孔的径向夹角α均大于等于90°、小于180°，另一个沉孔内出风孔的延伸方向与该沉孔的径向夹角α均大于0°、小于等于90°。

优选地是，所述基板包括基板本体和第一盖板；所述第一盖板与所述基板本体连接；所述基板本体上设置有第一凹槽；所述第一盖板将所述第一凹槽封住形成所述第一风道。

优选地是，所述沉孔设置于所述基板本体正表面，并自所述基板本体正表面向所述基板本体后表面延伸；所述第一凹槽设置于所述基板本体的后表面，并自所述基板本体后表面向所述基板本体正表面延伸；所述第一盖板安装于所述基板本体后表面上。

优选地是，还包括衬环，所述衬环侧壁设置有多个第一通孔；所述多个第一通孔沿圆周方向分布；所述衬环设置于所述沉孔内；所述第一通孔与所述出风口连通；所述风道内的风经所述出风口、所述第一通孔吹入所述沉孔内。

优选地是，同一个衬环上的第一通孔的延伸方向与该衬环的径向夹角β均大于等于90°、小于180°，或同一个衬环上的第一通孔的延伸方向与该衬环的径向夹角β均大于0°、小于等于90°。

优选地是，所述衬环的个数为偶数；沿圆周方向相邻的两个衬环，其中一个衬环上的第一通孔的延伸方向与该衬环的径向夹角β均大于等于90°、小于180°，另一个衬环上的第一通孔的延伸方向与该衬环的径向夹角β均大于0°、小于等于90°。

优选地是，所述第一通孔沿基板厚度方向的截面呈圆形。

优选地是，所述基板上设有第二通孔；所述多个沉孔围绕所述第二通孔设置。

优选地是，所述基板上还设有至少一个凸块；所述凸块凸出所述基板的表面。

优选地是，所述凸块设置于所述沉孔内；所述凸块与所述沉孔侧壁具有间隙。

优选地是，所述抽气槽的开口与所述凸块的端面处在不同的水平面上。

优选地是，所述基板还设有第二风道；所述抽气槽通过所述第二风道与抽气装置连通；所述基板包括基板本体和第二盖板；所述第二盖板与所述基板本体连接；所述基板本体上设置有第二凹槽；所述第二盖板将所述第二凹槽封住形成所述第二风道；所述抽气槽设置于所述基板本体正表面，并自所述基板本体正表面向所述基板本体后表面延伸；所述第二凹槽设置于所述基板本体的后表面，并自所述基板本体后表面向所述基板本体正表面延伸；所述第二盖板安装于所述基板本体后表面上。

优选地是，还包括检测装置；所述检测装置用于检测所述基板是否吸住晶圆。

优选地是，所述检测装置为光电检测器。

本实用新型提供的新型晶圆搬运机械手可用于搬运晶圆，当基板贴近晶圆时，利用沉孔侧壁吹出的气形成涡流，在沉孔中央形成负压。利用负压可吸附晶圆，将晶圆吸附在基板上。移动基板可搬运晶圆。本实用新型效率高，稳定性好。本实用新型提供的新型晶圆搬运机械手可代替传统手持晶圆搬运的方法，避免手工触碰晶圆，防止因人员操作不当损坏晶圆，防止晶圆报废，使搬运过程中的晶圆报废率降低或归零。

本实用新型提供的新型晶圆搬运机械手还可以用于将晶圆边缘与中部区域分离。首先利用激光切割晶圆，沿晶圆边缘与中部区域的交界处切割一圈，但不切透。然后通过抽气装置自抽气槽抽气，使抽气槽内形成负压，抽气槽将晶圆边缘吸住。然后使沉孔内形成负压，吸附晶圆的中部区域。抽气槽的开口高出基板表面或沉孔的开口，或是抽气槽的开口与凸块的端面处于不同水平面，形成高度差，利用高度差可使晶圆边缘与中部区域的交界处断裂，实现对晶圆边缘与中部区域的分离。分离完成后，利用沉孔形成的负压吸附中部区域，搬运至下一位置。

本实用新型中的新型搬运机械手，既可以用于搬运晶圆，还可以用于分离晶圆，用途多，使用方便。通过新型晶圆搬运机械手对晶圆进行搬运，效率高，稳定性好，有效避免晶圆搬运过程中破损，提高了晶圆的品质，降低了晶圆报废率。省去了传统分离步骤中将晶圆放至裂片装置进行裂片的工序，工艺得到了简化，进一步提高工作效率。

附图说明

图1为具有毛边区域的晶圆；

图2为实施例1中的新型晶圆搬运机械手的结构示意图；

图3为将图1所示的新型晶圆搬运机械手的盖板拆卸后的结构示意图；

图4为图2中的I放大图；

图5为将图1所示的新型晶圆搬运机械手翻转后的结构示意图；

图6为图4中的II放大图；

图7为实施例1中的一个沉孔内的子凹槽的结构主视图；

图8为实施例1中的另一个沉孔内的子凹槽的结构主视图；

图9为实施例2中的新型晶圆搬运机械手的结构示意图；

图10为实施例3中的新型晶圆搬运机械手的结构示意图；

图11为将图9中的新型晶圆搬运机械手的衬环拆卸后的结构示意图；

图12为实施例3中的一个衬环的结构示意图；

图13为图11所示的衬环的主视图；

图14为图12的A-A剖视图；

图15为实施例3中的另一个衬环的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细的描述：

实施例1

如图2-6所示，新型晶圆搬运机械手包括基板1。基板1包括基板本体11和第一盖板12。基板本体11上具有相对设置的正表面111和后表面112。基板本体11上设置有第一凹槽113。第一凹槽113设置于基板本体11的后表面112，并自基板本体11的后表面112向基板本体11的正表面111延伸。第一盖板12安装于基板本体11的后表面112上，用于将第一凹槽113封住形成第一风道。第一风道设置有进风口21和多个出风口22。进风口21与出风口22通过风道连通。气体自进风口21吹入风道11后从出风口22吹出。

基板本体11上设有沉孔114，沉孔114设置于基板本体11的正表面111，并自基板本体11的正表面111向基板本体11的后表面112延伸，沉孔114为圆形。沉孔114的数量为多个，多个沉孔114沿圆周方向分布。出风口22开设于沉孔114的孔壁上，每个沉孔侧壁上设置的出风口22数目为多个，多个出风口22沿圆周方向分布。

第一凹槽113包括子凹槽3，盖板12封住子凹槽3形成出风孔。出风孔自出风口22向基板本体11内延伸。同一个沉孔114内的出风孔的延伸方向x与该沉孔114的径向y夹角α均大于等于90°、小于180°(如图7所示)，或同一个沉孔114内的出风孔的延伸方向x与该沉孔114的径向y夹角α均大于0°、小于等于90°(如图8所示)。从而使每个沉孔114的侧壁吹出的气体形成涡流，在沉孔114中央形成负压。利用负压吸附晶圆，将晶圆吸附在基板1上。

沉孔114的个数为偶数。沿圆周方向相邻的两个沉孔114，其中一个沉孔114内的出风孔的延伸方向x与该沉孔114的径向y夹角α均大于等于90°、小于180°，另一个沉孔114内出风孔的延伸方向x与该沉孔114的径向y夹角α均不小于90°均不大于90°。从而使沿圆周方向相邻的两个沉孔114内的涡流旋转方向相反，确保新型晶圆搬运机械手具有均衡的吸附力，避免晶圆转动或发生偏移，提高晶圆搬运的稳定性。

基板1还设有抽气槽9。抽气槽9凸出基板1的正表面，并围绕多个沉孔114地设置。抽气槽9的开口与凸块6的端面处于不同的水平面。抽气槽9内开设有抽气口91。基板1还包括第二盖板14。基板本体11上设置有第二凹槽115。第二凹槽115设置于基板本体11的后表面112，并自基板本体11的后表面112向基板本体11的正表面111延伸。第二盖板14安装于基板本体11的后表面112上，用于将第二凹槽115封住形成第二风道。抽气口91通过第二风道与抽气装置(图中未示出)连通。抽气装置自第二风道向外抽气，使抽气槽9内形成负压，利用负压实现吸取功能。

新型晶圆搬运机械手直接将出风口开设在基板1的沉孔侧壁，从出风口22吹出的气体形成的涡流，在沉孔114中央形成负压，利用负压吸附晶圆。大大降低了对基板1的厚度要求，可使基板1的最小厚度降低至2mm以下。从而减少新型晶圆搬运机械手的耗材，节省生产成本。

新型晶圆搬运机械手采用第一风道代替导气管将吹气装置与出风口22连通，避免导气管道对新型晶圆搬运机械手的工作产生干扰。

新型晶圆搬运机械手采用第二风道代替导气管将抽气装置与抽风口91连通，避免导气管道对新型晶圆搬运机械手的工作产生干扰。

采用切割刀具对基板本体11进行切割，在基板本体11上形成子凹槽3。为方便加工，一般采用常规切割工艺(如铣切)加工子凹槽3，使子凹槽3沿基板厚度方向的截面呈矩形。从而使出风孔沿基板厚度方向的截面也呈矩形。

基板1上设有第二通孔13。基板本体11上的多个沉孔114围绕第二通孔13设置。基板1上开设第二通孔13，可在不影响晶圆吸附效果的情况下，节省新型晶圆搬运机械手的耗材，节省生产成本。

新型晶圆搬运机械手还包括检测装置，检测装置用于检测基板1是否吸住晶圆。检测装置为光电检测器4。

将本实施例提供的新型晶圆搬运机械手应用于切除晶圆毛边区域的工序中，步骤如下：

将晶圆放置在激光切割装置上，采用激光在毛边区域011和有效区域012之间形成裂痕013。

将新型晶圆搬运机械手安装在行走装置上，通过行走装置驱动新型晶圆搬运机械手移动至待搬运晶圆的一侧，使基板1与晶圆保持平行。沉孔114与有效区域012对应，抽气槽9与毛边区域011对应。

自进风口21向基板1内通气，气体沿风道流动。基体1内的气体最终会流经出风孔，并从出风口22吹出。从出风口22吹出的气体形成涡流，在沉孔114的中央形成负压，利用负压将晶圆吸住。有效区域012的晶圆与凸块6接触，实现对晶圆的搬运。

晶搬运过程中，采用抽气装置抽气，使抽气槽9内形成负压，利用负压吸附毛边区域011。由于凸块6的端面与抽气槽9的开口处于不同平面，形成高度差，利用高度差使晶圆在裂痕013处断裂，使晶圆的有效区域012和毛边区域011分离。分离后，沉孔114吸住晶圆的有效区域012，抽气槽9吸住晶圆的毛边区域011。

将裂片后的新型晶圆搬运机械手移至下一工序的加工装置。停止向进气口21吹入气体，沉孔114内负压消失，吸力也随即消失，晶圆的有效区域012与机械手分离。晶圆的毛边区域011则继续被机械手搬运至废料回收区。

通过新型晶圆搬运机械手对晶圆进行搬运，效率高，稳定性好，有效避免晶圆搬运过程中破损，提高了晶圆的品质，降低了晶圆报废率。搬运过程中，在新型晶圆搬运机械手上即可完成晶圆的有效区域和毛边区域的分离，省去了传统分离步骤中将晶圆放至裂片装置进行裂片的工序，工艺得到了简化，进一步提高工作效率。

实施例2

如图9所示，与实施例1不同，本实施例的新型晶圆搬运机械手不包括凸块6，同样可以实现对晶圆的搬运、裂片功能。

实施例3

如图10-13所示，与实施例1不同，本实施例中的新型晶圆搬运机械手的每个沉孔114上开设有一个出风口22。还包括八个与沉孔114相适应的衬环7。衬环7侧壁设置有多个第一通孔71。多个第一通孔71沿圆周方向分布。衬环7设置于沉孔114内。第一通孔71与出风口22连通。风道内的气体经出风口22、第一通孔71吹入沉孔114内。

同一个衬环7上的第一通孔71的延伸方向m与该衬环7的径向n夹角β均大于等于90°、小于180°(如图14所示)，或同一个衬环7上的第一通孔71的延伸方向m与该衬环7的径向n夹角β均大于0°、小于等于90°(如图15所示)。从而使每个衬环7吹出的气体形成涡流，在沉孔114中央形成负压。利用负压吸附晶圆，将晶圆吸附在基板1上。

衬环7的个数为偶数。沿圆周方向相邻的两个衬环7，其中一个衬环7上的第一通孔71的延伸方向m与该衬环7的径向y夹角β均大于等于90°、小于180°，另一个衬环7上的第一通孔71的延伸方向m与该衬环7的径向y夹角β均大于0°、小于等于90°。从而使沿圆周方向相邻的两个衬环7内的涡流旋转方向相反，确保新型晶圆搬运机械手具有均衡的吸附力，避免晶圆转动或发生偏移，提高晶圆搬运的稳定性。

实施例1中，为加工方便，一般采用常规切割工艺加工子凹槽3，使子凹槽3沿基板厚度方向的截面仅能呈矩形。而本实施例中的衬环7可拆卸安装在基板1上，采用常规的切割工艺即可在衬环7上加工出沿衬环厚度方向截面呈圆形、半圆形、椭圆形、矩形、三角形等各种形状的第一通孔71。本实施例中的优选方案，第一通孔71沿衬环厚度方向的截面呈圆形。

本实用新型中的实施例仅用于对本实用新型进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本实用新型保护范围内。

Claims (18)

1.新型晶圆搬运机械手，其特征在于，包括基板；所述基板上设有第一风道，所述第一风道设置有进风口和出风口；所述进风口与所述出风口通过所述第一风道连通；气体自所述进风口吹入所述第一风道后从所述出风口吹出；所述基板上设有多个沉孔，多个所述沉孔沿圆周方向分布；所述出风口开设于所述沉孔的侧壁上；每个沉孔的侧壁上设置至少一个所述出风口；所述基板上设有抽气槽；所述抽气槽凸出所述基板的表面，围绕所述多个沉孔。

2.根据权利要求1所述的新型晶圆搬运机械手，其特征在于，每个沉孔侧壁上设置的所述出风口数目为多个，所述多个出风口沿圆周方向分布。

3.根据权利要求1所述的新型晶圆搬运机械手，其特征在于，所述沉孔为圆形。

4.根据权利要求1、2或3所述的新型晶圆搬运机械手，其特征在于，所述第一风道包括出风孔；所述出风孔自所述出风口向所述基板内延伸；同一个沉孔内的出风孔的延伸方向与该沉孔的径向夹角α均大于等于90°、小于180°，或同一个沉孔内的出风孔的延伸方向与该沉孔的径向夹角α均大于0°、小于等于90°。

5.根据权利要求4所述的新型晶圆搬运机械手，其特征在于，所述沉孔的个数为偶数；沿圆周方向相邻的两个沉孔，其中一个沉孔内的出风孔的延伸方向与该沉孔的径向夹角α均大于等于90°、小于180°，另一个沉孔内出风孔的延伸方向与该沉孔的径向夹角α均大于0°、小于等于90°。

6.根据权利要求1、2或3所述的新型晶圆搬运机械手，其特征在于，所述基板包括基板本体和第一盖板；所述第一盖板与所述基板本体连接；所述基板本体上设置有第一凹槽；所述第一盖板将所述第一凹槽封住形成所述第一风道。

7.根据权利要求6所述的新型晶圆搬运机械手，其特征在于，所述沉孔设置于所述基板本体正表面，并自所述基板本体正表面向所述基板本体后表面延伸；所述第一凹槽设置于所述基板本体的后表面，并自所述基板本体后表面向所述基板本体正表面延伸；所述第一盖板安装于所述基板本体后表面上。

8.根据权利要求1所述的新型晶圆搬运机械手，其特征在于，还包括衬环，所述衬环侧壁设置有多个第一通孔；所述多个第一通孔沿圆周方向分布；所述衬环设置于所述沉孔内； 所述第一通孔与所述出风口连通；所述风道内的风经所述出风口、所述第一通孔吹入所述沉孔内。

9.根据权利要求8所述的新型晶圆搬运机械手，其特征在于，同一个衬环上的第一通孔的延伸方向与该衬环的径向夹角β均大于等于90°、小于180°，或同一个衬环上的第一通孔的延伸方向与该衬环的径向夹角β均大于0°、小于等于90°。

10.根据权利要求9所述的新型晶圆搬运机械手，其特征在于，所述衬环的个数为偶数；沿圆周方向相邻的两个衬环，其中一个衬环上的第一通孔的延伸方向与该衬环的径向夹角β均大于等于90°、小于180°，另一个衬环上的第一通孔的延伸方向与该衬环的径向夹角β均大于0°、小于等于90°。

11.根据权利要求8所述的新型晶圆搬运机械手，其特征在于，所述第一通孔沿基板厚度方向的截面呈圆形。

12.根据权利要求1所述的新型晶圆搬运机械手，其特征在于，所述基板上设有第二通孔；所述多个沉孔围绕所述第二通孔设置。

13.根据权利要求1所述的新型晶圆搬运机械手，其特征在于，所述基板上还设有至少一个凸块；所述凸块凸出所述基板的表面。

14.根据权利要求13所述的新型晶圆搬运机械手，其特征在于，所述凸块设置于所述沉孔内；所述凸块与所述沉孔侧壁具有间隙。

15.根据权利要求14所述的新型晶圆搬运机械手，其特征在于，所述抽气槽的开口与所述凸块的端面处在不同的水平面上。

16.根据权利要求1所述的晶圆机搬运机械手，其特征在于，所述基板还设有第二风道；所述抽气槽通过所述第二风道与抽气装置连通；所述基板包括基板本体和第二盖板；所述第二盖板与所述基板本体连接；所述基板本体上设置有第二凹槽；所述第二盖板将所述第二凹槽封住形成所述第二风道；所述抽气槽设置于所述基板本体正表面，并自所述基板本体正表面向所述基板本体后表面延伸；所述第二凹槽设置于所述基板本体的后表面，并自所述基板本体后表面向所述基板本体正表面延伸；所述第二盖板安装于所述基板本体后表面上。

17.根据权利要求1所述的新型晶圆搬运机械手，其特征在于，还包括检测装置；所述检测装置用于检测所述基板是否吸住晶圆。

18.根据权利要求17所述的新型晶圆搬运机械手，其特征在于，所述检测装置为光电检测器。