CN208663864U - 机械手臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种机械手臂。所述机械手臂，包括手臂本体以及用于支撑所述手臂本体的底座；还包括位于所述底座上的喷嘴组件以及与所述喷嘴组件连通的主管道；离子风经所述主管道自所述喷嘴组件喷出，以除去所述手臂本体上的静电荷。本实用新型能够简单、自动的除去手臂本体上的静电，确保了晶圆产品的质量。

Description

机械手臂

技术领域

本实用新型涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种机械手臂。

背景技术

随着智能手机、平板电脑等移动终端向小型化、智能化、节能化的方向发展，芯片的高性能、集成化趋势明显，促使芯片制造企业积极采用先进工艺，对制造出更快、更省电的芯片的追求愈演愈烈。尤其是许多无线通讯设备的主要元件需用40nm以下先进半导体技术和工艺，因此对先进工艺产能的需求较之以往显著上升，带动集成电路厂商不断提升工艺技术水平，通过缩小晶圆水平和垂直方向上的特征尺寸以提高芯片性能和可靠性，以及通过3D结构改造等非几何工艺技术和新材料的运用来影响晶圆的电性能等方式，实现硅集成的提高，以迎合市场需求。然而，这些技术的革新或改进都是以晶圆的生成、制造为基础。

在半导体的制造工艺中，为了设置分立器件和集成电路，需要在晶圆表面沉积不同的膜层。而在各种沉积薄膜的方法中，低压化学气相沉积(Low Pressure ChemicalVapor Deposition，LPCVD)是一种常用的方法，已经被广泛的应用到各种薄膜的沉积工艺中。而炉管则是LPCVD工艺中的主流设备。

现有技术中通常是利用具有多个双股叉(Fork)的机械手臂将晶圆放置于炉管晶舟中或自所述炉管晶舟中取出晶圆，例如实现晶圆在炉管晶舟与FOUP(Front OpeningUnified Pod，前端开启式通用腔)之间的传输。但是，经过长时间的使用，由于晶圆与机械手臂之间的摩擦，会在机械手臂，尤其是机械手臂的双股叉上积累电荷，进而导致晶圆电性异常，影响产品质量。为了消除机械手臂上的静电荷，现有的做法是定期对机械手臂进行维护，人工手动对机械手臂进行擦拭。然而，人工擦拭的方式不仅操作繁琐，增加工作人员负担；而且，由于机械手臂的双股叉通常为陶瓷材质，人工擦拭的方式易对机械手臂造成损伤。

因此，如何简单、有效的除去机械手臂上的静电荷，同时避免对机械手臂的损伤，是目前亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种机械手臂，用以解决现有的机械手臂除静电操作繁琐的问题，以确保晶圆产品的质量。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种机械手臂，包括手臂本体以及用于支撑所述手臂本体的底座；还包括位于所述底座上的喷嘴组件以及与所述喷嘴组件连通的主管道；离子风经所述主管道自所述喷嘴组件喷出，以除去所述手臂本体上的静电荷。

优选的，所述喷嘴组件包括均与所述主管道连通的多个喷嘴，所述离子风经所述主管道自所述喷嘴喷出。

优选的，多个喷嘴呈直线型排列，且多个喷嘴的喷口口径互不相同。

优选的，还包括控制器和一一安装于多个喷嘴与所述主管道之间的多个调节阀；所述控制器连接多个调节阀，用于通过多个调节阀控制同时自多个喷嘴喷出的离子风流量相等。

优选的，还包括驱动器以及与所述喷嘴组件连接的转轴；所述驱动器连接所述转轴，用于驱动所述转轴带动所述喷嘴组件在预设角度范围内转动，以调整所述喷嘴的喷射方向。

优选的，所述主管道的一端为出风口、另一端为进气口；所述机械手臂还包括安装于所述出风口与所述进气口之间的高压发生器；所述高压发生器连通所述主管道，用于将自所述进气口输入的气体电离形成离子风。

优选的，还包括安装于所述进气口与所述高压发生器之间的第一过滤器，用于过滤所述气体中的杂质颗粒。

优选的，还包括安装于所述出风口与所述高压发生器之间的第二过滤器，用于过滤所述离子风中的杂质粒子。

优选的，还包括副管道；所述副管道的一端与位于所述高压发生器和所述进气口之间的主管道连通、另一端与位于所述高压发生器和所述出风口之间的主管道连通；所述副管道中安装有控制阀，用于控制所述副管道是否导通。

优选的，所述控制器同时连接所述控制阀和所述高压发生器，用于检测所述高压发生器是否关闭，若是，则控制所述控制阀开启，使得所述气体经所述主管道和所述副管道后从所述喷嘴喷出。

本实用新型提供的机械手臂，通过用于支撑手臂本体的底座中安装喷嘴组件以及与所述喷嘴组件连通的管道，使得离子风经所述管道自所述喷嘴组件喷出，从而实现去除所述手臂本体上的静电，相较于人工擦拭的繁琐操作，本具体实施方式提供的机械手臂能够简单、自动的除去手臂本体上的静电，确保了晶圆产品的质量；而且通过自动喷射离子风的方式，避免了人手与手臂本体的直接接触，不易对手臂本体造成损伤。

附图说明

附图1是本实用新型具体实施方式中机械手臂的结构示意图；

附图2是本实用新型具体实施方式中底座内部的结构示意图；

附图3是本实用新型具体实施方式中机械手臂的结构框图；

附图4A是本实用新型具体实施方式中喷嘴组件对机械手臂本体除静电时的结构示意图；

附图4B是本实用新型具体实施方式中喷嘴组件吹扫晶舟时的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型提供的机械手臂的具体实施方式做详细说明。

本具体实施方式提供了一种机械手臂，附图1是本实用新型具体实施方式中机械手臂的结构示意图，附图2是本实用新型具体实施方式中底座内部的结构示意图，附图3是本实用新型具体实施方式中机械手臂的结构框图。

如图1-图3所示，本具体实施方式提供的机械手臂，包括手臂本体12以及用于支撑所述手臂本体12的底座11。其中，所述手臂本体12上具有一个或者多个双股叉121，用于在传输晶圆的过程中叉起晶圆。为了除去所述手臂本体12，尤其是所述手臂本体12上的双股叉121部分积累的静电荷，本具体实施方式提供的机械手臂还包括位于所述底座11上的喷嘴组件20以及与所述喷嘴组件20连通的主管道13；离子风经所述主管道13自所述喷嘴组件20喷出，以除去所述手臂本体12上的静电荷。

本具体实施方式通过在所述机械手臂的底座11上安装喷嘴组件20以及与所述喷嘴组件20连通的主管道13，将所述主管道13传输的离子风经所述喷嘴组件20喷出，以中和所述手臂本体12，尤其是所述手臂本体12上的双股叉121部分积累的静电荷，实现了对所述手臂本体12的自动化除静电，避免了所述手臂本体12上沉积的静电荷对晶圆电性的影响，确保了晶圆产品的质量。

在本具体实施方式中，所述喷嘴组件20与所述主管道13可以是嵌入所述底座11内部，也可以是位于所述底座11表面，本具体实施方式对此不作限定。

为了提高对所述手臂本体除静电的效率，优选的，所述喷嘴组件20包括均与所述主管道13连通的多个喷嘴201，所述离子风经所述主管道13自所述喷嘴201喷出。其中，所述喷嘴组件20与所述主管道13可以通过VCR(Vacuum Coupling Radius Seal，真空连接径向密封)接头27连接。所述VCR接头27的材质优选为聚四氟乙烯。具体来说，如图1所示，所述机械手臂中的多个所述喷嘴201可以沿X方向排列，所述主管道13可以沿与X方向垂直的Y方向延伸。

所述喷嘴组件20中多个喷嘴201的喷口口径可以相同，也可以不同，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。多个喷嘴201的排布方式也可以根据实际需要进行设置。在本具体实施方式中，为了简化所述机械手臂的制造工艺，且便于灵活调节离子风的出风量，优选的，多个喷嘴201呈直线型排列，且多个喷嘴201的喷口口径互不相同。这样，用户可以根据需要选择多个喷嘴中的一个向所述手臂本体12喷射离子风，或者选择若干个喷嘴同时向所述手臂本体12喷射离子风，以满足不同的除静电需求。举例来说，通过多个喷嘴201同时向所述手臂本体12喷射所述离子风，可以增大所述离子风与所述手臂本体12的接触面积，使得静电去除效率大幅度提高。

由于所述离子风中包括带电荷的大量离子，因此，为了有效的除去所述手臂本体12上的静电荷，使得所述手臂本体12呈现电中性状态，优选的，本具体实施方式提供的机械手臂还包括控制器31和一一安装于多个喷嘴201与所述主管道13之间的多个调节阀32；所述控制器31连接多个调节阀32，用于通过多个调节阀32控制同时自多个喷嘴201喷出的离子风流量相等。

优选的，所述机械手臂还包括驱动器33以及与所述喷嘴组件20连接的转轴11；所述驱动器33连接所述转轴11，用于驱动所述转轴11带动所述喷嘴组件20在预设角度范围内转动，以调整所述喷嘴201的喷射方向。其中，所述驱动器33可以为气缸或者电机。具体来说，为了彻底的去除所述手臂本体12上的静电荷，工作人员可以通过所述控制器31向所述驱动器33发出控制指令，所述驱动器根据所述指令驱动所述转轴11在所述预设角度范围内转动，所述转轴11的转动带动与其连接的所述喷嘴组件20的转动，从而调整所述喷嘴201喷射的方向，增大离子风与所述手臂本体12的接触面积，实现对所述手臂本体12上静电荷的彻底清除。更优选的，所述机械手臂还包括锁定机构，用以将所述喷嘴组件20锁定在旋转终点位置。其中，所述转动包括所述喷嘴组件20围绕所述转轴11在所述预设角度范围内公转、以及所述喷嘴最贱20在所述转轴11的带动下在预设角度范围内自转。如图4A所示，所述转轴11带动所述喷嘴组件20在与X方向和Y方向均垂直的Z方向所在的平面内转动0°～90°，使得所述喷嘴组件20中多个喷嘴201的喷射方向朝向所述手臂本体12上的多个双股叉121。

本具体实施方式中的离子风可以是由外界直接通过所述主管道13传输至所述喷嘴201的，也可以是在所述底座11内电离产生的。为了提高除静电效率，且简化所述机械手臂的整体结构，优选的，所述主管道13的一端为出风口132、另一端为进气口131；所述机械手臂还包括安装于所述出风口132与所述进气口131之间的高压发生器21；所述高压发生器21连通所述主管道13，用于将自所述进气口131输入的气体电离形成离子风。为了使得所述气体均匀、稳定度的进入所述主管道13，优选的，所述进气口131与所述高压发生器21之间还设置有空气阀26。

为了提高离子风的洁净度，避免在除去所述手臂本体12上静电的同时对手臂本体12造成损伤，优选的，所述机械手臂还包括安装于所述进气口131与所述高压发生器21之间的第一过滤器23，用于过滤所述气体中的杂质颗粒。更优选的，所述机械手臂还包括安装于所述出风口132与所述高压发生器21之间的第二过滤器24，用于过滤所述离子风中的杂质粒子。

优选的，所述机械手臂还包括副管道22；所述副管道22的一端与位于所述高压发生器21和所述进气口131之间的主管道13连通、另一端与位于所述高压发生器21和所述出风口132之间的主管道13连通；所述副管道22中安装有控制阀25，用于控制所述副管道22是否导通。更优选的，所述控制器31同时连接所述控制阀25和所述高压发生器21，用于检测所述高压发生器21是否关闭，若是，则控制所述控制阀25开启，使得所述气体经所述主管道13和所述副管道22后从所述喷嘴201喷出。

具体来说，在对所述机械手臂的手臂本体12进行除静电时，关闭所述控制阀25，使得所述副管道22不导通，同时所述高压发生器21开启，气体自所述进气口131进入所述主管道13后，在所述高压发生器21中电离形成离子风，最终自所述喷嘴201喷出的是离子风。在对晶舟中用于承载晶圆的沟槽进行吹扫时，所述机械手臂整体在XY平面内旋转180°，同时所述转轴11带动所述喷嘴组件20围绕所述转轴11公转并自转，使得所述喷嘴组件20中的多个所述喷嘴的喷射方向朝向所述晶舟，如图4B所示。所述高压发生器21关闭，所述控制阀25开启，所述副管道22导通，气体自所述进气口131进入所述主管道13后，由于所述主管道13中的高压发生器21阻断了气体在所述主管道13中的部分路径，所述气体绕过所述高压发生器21自所述副管道22传输，最终自所述喷嘴201喷出的是气体，从而实现对所述晶舟的吹扫，避免晶舟沟槽中的污染物颗粒对晶圆的影响。

本具体实施方式提供的机械手臂，通过用于支撑手臂本体的底座中安装喷嘴组件以及与所述喷嘴组件连通的管道，使得离子风经所述管道自所述喷嘴组件喷出，从而实现去除所述手臂本体上的静电，相较于人工擦拭的繁琐操作，本具体实施方式提供的机械手臂能够简单、自动的除去手臂本体上的静电，确保了晶圆产品的质量；而且通过自动喷射离子风的方式，避免了人手与手臂本体的直接接触，不易对手臂本体造成损伤。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种机械手臂，包括手臂本体以及用于支撑所述手臂本体的底座；其特征在于，还包括位于所述底座上的喷嘴组件以及与所述喷嘴组件连通的主管道；离子风经所述主管道自所述喷嘴组件喷出，以除去所述手臂本体上的静电荷。

2.根据权利要求1所述的机械手臂，其特征在于，所述喷嘴组件包括均与所述主管道连通的多个喷嘴，所述离子风经所述主管道自所述喷嘴喷出。

3.根据权利要求2所述的机械手臂，其特征在于，多个喷嘴呈直线型排列，且多个喷嘴的喷口口径互不相同。

4.根据权利要求3所述的机械手臂，其特征在于，还包括控制器和一一安装于多个喷嘴与所述主管道之间的多个调节阀；所述控制器连接多个调节阀，用于通过多个调节阀控制同时自多个喷嘴喷出的离子风流量相等。

5.根据权利要求4所述的机械手臂，其特征在于，还包括驱动器以及与所述喷嘴组件连接的转轴；所述驱动器连接所述转轴，用于驱动所述转轴带动所述喷嘴组件在预设角度范围内转动，以调整所述喷嘴的喷射方向。

6.根据权利要求5所述的机械手臂，其特征在于，所述主管道的一端为出风口、另一端为进气口；所述机械手臂还包括安装于所述出风口与所述进气口之间的高压发生器；所述高压发生器连通所述主管道，用于将自所述进气口输入的气体电离形成离子风。

7.根据权利要求6所述的机械手臂，其特征在于，还包括安装于所述进气口与所述高压发生器之间的第一过滤器，用于过滤所述气体中的杂质颗粒。

8.根据权利要求7所述的机械手臂，其特征在于，还包括安装于所述出风口与所述高压发生器之间的第二过滤器，用于过滤所述离子风中的杂质粒子。

9.根据权利要求6所述的机械手臂，其特征在于，还包括副管道；所述副管道的一端与位于所述高压发生器和所述进气口之间的主管道连通、另一端与位于所述高压发生器和所述出风口之间的主管道连通；所述副管道中安装有控制阀，用于控制所述副管道是否导通。

10.根据权利要求9所述的机械手臂，其特征在于，所述控制器同时连接所述控制阀和所述高压发生器，用于检测所述高压发生器是否关闭，若是，则控制所述控制阀开启，使得所述气体经所述主管道和所述副管道后从所述喷嘴喷出。