CN208923075U - 晶圆传输机构及半导体生产设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种晶圆传输机构及半导体生产设备，晶圆传输机构包括晶圆传输末端执行器，晶圆传输末端执行器包括：主体，主体具有支撑手臂，支撑手臂的自由端的内侧面及主体的闭合端的内侧面具有与主体的水平面垂直的垂直面，且垂直面围成凹槽，凹槽的直径大于晶圆的直径；连接部，连接部的一端与主体的闭合端连接。通过垂直面，可消除晶圆侧壁与晶圆传输末端执行器接触产生微粒，有效拉长晶圆传输机构的清洁周期，减小晶圆的损伤；另外，通过在晶圆传输末端执行器内部设置连通的真空管路，使用抽真空的方式吸附晶圆，可实现晶圆的快速传输且进一步减少微粒产生。

Description

晶圆传输机构及半导体生产设备

技术领域

本实用新型属于半导体制造技术领域，特别是涉及一种晶圆传输机构及半导体生产设备。

背景技术

在科技日新月异的今天，集成电路(Integrated Circuit，IC)制造是电子信息产业的核心，是推动国民经济和社会信息化发展最主要的高新技术之一，全球90％以上的IC都采用硅片。IC的发展遵循“Moore定律”，每隔3年芯片的集成度翻两倍，特征尺寸缩小三分之一。

晶圆作为当前集成电路的基础半成品，晶圆的加工处理的好坏快慢也是影响集成电路发展重要的因素之一。在晶圆的加工过程中，晶圆的传输一般均通过机械手臂，譬如晶圆在晶圆盒与晶圆盒之间的传送，晶圆在晶圆盒与晶舟之间的传送，以及晶圆在晶圆盒与反应腔室之间的传输等等，而机械手臂又是通过晶圆传输末端执行器获取和传输晶圆。

晶圆传输末端执行器系指任何一个连接在机器人边缘(关节)处并具有一定功能的工具。晶圆传输机器人是先进电子制造装备中的关键部件之一，是IC设备中使用最多的机器人设备，它主要承担着晶圆的精确定位与快速平稳地搬运任务。

目前现有的晶圆传输末端执行器主要依靠晶圆侧壁与执行器之间的摩擦来传输，由于晶圆的品质(晶圆的纯净度、晶圆的掺杂浓度、晶圆的材料等等)不同，当晶圆在高加速度传输时，会在晶圆与执行器接触的接触面产生严重或轻微的微粒，产生的微粒会对产品质量产生影响，所以需要不定期清洁晶圆传输机构以降低产生的微粒对产品质量的影响，但是不定期清洁晶圆传输机构会影响机台使用率，尤其是当晶圆传输机构为反应腔室共同使用时，清洁时，所有的反应腔室都要停止工作，这将严重影响机台的使用率，拉长产品的制程周期，从而提高制造成本。

因此，如何提供一种晶圆传输机构及半导体生产设备，以解决现有技术中所存在的上述问题实属必要。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种晶圆传输机构及半导体生产设备，用于解决现有技术中当晶圆在传输时，会在晶圆与晶圆传输末端执行器的接触面产生微粒，从而需要不定期清洁晶圆传输机构，导致机台使用率降低等的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种晶圆传输机构，所述晶圆传输机构包括晶圆传输末端执行器，所述晶圆传输末端执行器包括：

主体，所述主体具有支撑手臂，所述支撑手臂的自由端的内侧面及所述主体的闭合端的内侧面具有与所述主体的水平面垂直的垂直面，且所述垂直面围成凹槽，所述凹槽的直径大于晶圆的直径；

连接部，所述连接部的一端与所述主体的闭合端连接。

可选地，所述凹槽的直径比晶圆的直径大3mm～5mm。

可选地，所述晶圆传输末端执行器内部设置有连通的真空管路，所述支撑手臂上设有与所述真空管路连通的真空孔。

可选地，所述主体呈U形状，所述主体的U形开口端具有两个所述支撑手臂，每个所述支撑手臂上设有两个所述真空孔，且两个所述支撑手臂上的所述真空孔对称设置。

进一步地，所述真空孔与其最接近的所述垂直面之间的距离介于100mm～104mm。

可选地，所述晶圆传输机构还包括传输基座、连接手臂及开关，所述连接手臂的一端与所述传输基座连接，所述连接手臂的另一端与所述晶圆传输末端执行器的所述连接部的另一端相连，所述晶圆传输末端执行器内部的所述真空管路延伸至所述传输基座及所述连接手臂中，所述开关设置于所述真空管路中，用于控制所述真空管路开启或停止抽真空。

进一步地，所述真空管路中还设置有真空压力侦测器。

进一步地，所述晶圆传输机构还包括控制模块，所述控制模块控制所述开关和所述真空压力侦测器。

本实用新型还提供一种半导体生产设备，所述半导体生产设备包括：

半导体生产机台；

如上述任一方案中所述的晶圆传输机构，位于所述半导体生产机台内。

可选地，所述半导体生产机台包括：

装载台，用于装载晶圆；

设备前端模块，用于转移所述装载台中的所述晶圆；

第一晶圆传输腔室，连接至所述设备前端模块；

第二晶圆传输腔室，连接至所述第一晶圆传输腔室，所述晶圆传输机构位于所述第二晶圆传输腔室内；

反应腔室模组，连接至所述第二晶圆传输腔室。

如上所述，本实用新型的一种晶圆传输机构及半导体生产设备，通过将晶圆传输末端执行器上的所述支撑手臂的自由端的内侧面及所述主体的闭合端的内侧面设置为垂直面，以消除晶圆侧壁与晶圆传输末端执行器接触，从而减少微粒产生，有效拉长晶圆传输机构的清洁周期，减小对晶圆的损伤，提高机台使用率和产品品质；另外，通过在所述晶圆传输末端执行器内部设置连通的真空管路，改变以往通过摩擦力固定晶圆的方式，使用抽真空的方式吸附晶圆，可实现晶圆的快速传输且进一步减少微粒产生，缩短晶圆的制程周期，降低生产成本。

附图说明

图1显示为现有技术中晶圆传输末端执行器的俯视结构示意图。

图2显示为沿图1中A-A剖线的纵向剖面图。

图3显示为本实用新型实施例一中提供的晶圆传输机构的晶圆传输末端执行器的俯视结构示意图。

图4显示为沿图3中B-B剖线的纵向剖面图。

图5显示为本实用新型实施例二中提供的晶圆传输机构的晶圆传输末端执行器的俯视结构示意图。

图6显示为沿图5中C-C剖线的纵向剖面图。

图7显示为本实用新型实施例三中提供的晶圆传输机构的结构示意图。

图8显示为本实用新型实施例四中提供的半导体生产设备的俯视结构示意图。

元件标号说明

10 晶圆

11 主体

111 第一U形臂

112 第二U形臂

12 凹槽

13 斜切面

14 连接部

20 主体

201 支撑手臂

21 凹槽

22 垂直面

23 连接部

24 真空管路

25 真空孔

26 传输基座

27 连接手臂

28 开关

31 装载台

32 设备前端模块

321 机械手臂

33 第一晶圆传输腔室

34 第二晶圆传输腔室

35 反应腔室模组

36 晶圆冷却装置

37 阀门

38 反应腔室

D1 真空孔与其最接近的垂直

面之间的距离

D2 真空管路的横截面直径

D3 支撑手臂的长度

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图8。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

在集成电路制造过程中，晶圆通过机器人设备进行传输，其中连接在机器人边缘处的晶圆传输末端执行器实现晶圆的获取和传输，现有的晶圆传输末端执行器主要依靠晶圆与执行器之间的摩擦来传输。如图1及图2，示出了现有技术中一种晶圆传输末端执行器的结构，所述晶圆传输末端执行器包括呈U形的主体11、与主体11的U形闭合端连接的连接部14，其中，主体11包括第一U形臂111及第二U形臂112，主体11沿竖直方向具有凹槽12，第一U形臂111的自由端的内侧面、第二U形臂112的自由端的内侧面以及主体11的闭合端的内侧面具有与主体11的水平面呈一定角度(例如15°)的斜切面13。在工作时，晶圆传输末端执行器将晶圆10放置于凹槽12中，此时放置于凹槽12中的晶圆10会与斜切面13接触，当晶圆传输末端执行器传输晶圆10时，晶圆10通过与斜切面13之间的摩擦力实现晶圆10与晶圆传输末端执行器之间的相对静止，但是，实际中由于晶圆10的品质不同，例如晶圆10经过前端不同的工艺制程后纯净度不同、晶圆的掺杂浓度不同及晶圆的材料不同等等，会在晶圆10与斜切面13的接触面产生不同程度的微粒；另外，由于晶圆10与斜切面13之间的接触面相对较小，相对施加在晶圆10上的摩擦力较大，所以产生的微粒会比较多。产生的微粒掉落在晶圆10上会对后续工艺产生影响，影响后续的产品质量；另外，产生微粒，说明在传输过程中会对晶圆10产生损伤，这也会影响晶圆的品质。所以需要不定期清洁晶圆传输末端执行器以降低产生的微粒对产品质量的影响，但是不定期清洁会影响机台使用率，这将会拉长产品的制程周期，提高制造成本。所以，本领域中存在保证产品质量的同时不断缩短工艺制程，以降低制造成本的需求，因此也存在各种各样的技术来改进传统的晶圆传输机构。

基于以上所述，本实用新型提供一种晶圆传输机构以及基于该晶圆传输机构的半导体生产设备，该结构通过改变晶圆与晶圆传输末端执行器的接触方式，使晶圆与晶圆传输末端执行器的内侧面不接触，以防止微粒的产生，从而拉长清洁周期，提高机台的使用率。

下面结合附图详细阐述本实用新型的晶圆传输机构及半导体生产设备。

实施例1

请参阅图3及图4，本实施例提供一种晶圆传输机构，所述晶圆传输机构包括晶圆传输末端执行器，所述晶圆传输末端执行器包括：

主体20，所述主体20具有支撑手臂201，所述支撑手臂201的自由端的内侧面及所述主体20的闭合端的内侧面具有与所述主体20的水平面垂直的垂直面22，且所述垂直面22围成凹槽21，所述凹槽21的直径大于晶圆10的直径；

连接部23，所述连接部23的一端与所述主体20的闭合端连接。

这里需要说明的是，所述主体20具有两端，其中自由端定义为沿所述支撑手臂201的长度方向延伸的一端，闭合端定义为与所述连接部23连接的一端。所以所述主体20的自由端即为所述支撑手臂201的自由端。

如图3所示，作为示例，所述主体20呈U形状，所述主体20的U形开口端具有两个所述支撑手臂201。

本实施例的晶圆传输机构通过将所述支撑手臂201的自由端的内侧面及所述主体20的闭合端的内侧面设置为垂直面22，当使用所述晶圆传输末端执行器抓取晶圆10时，晶圆10被放置于所述凹槽21内，晶圆10的侧壁不会与所述垂直面22接触，传输时，不会有微粒产生，所以可以有效拉长晶圆传输机构的清洁周期，减小对所述晶圆10的损伤，提高机台使用率和产品品质。

这里需要说明的是，如图4所示，所述支撑手臂201的长度D3定义为从所述支撑手臂201的自由端的外侧面延伸至所述主体20的U形闭合端的内侧面。

作为示例，所述凹槽21的直径比所述晶圆10的直径大3mm～5mm。需要说明的是，所述凹槽21的直径比所述晶圆10的直径也可以大于5mm，也可以小于3mm，本示例中是针对晶圆10的尺寸为12寸时，确定两者之间的差值在3mm～5mm之间效果较佳。所以针对不同的晶圆尺寸，可以根据具体情况选择两者之间的差值。

作为示例，所述垂直面22的边角设置为倒圆角。有效防止晶圆10与所述垂直面22接触时产生微粒。

作为示例，所述主体20与所述连接部23一体成型，以减少部件的连接，从而减少微粒产生。

作为示例，所述晶圆传输末端执行器的材料包括陶瓷。

实施例2

请参阅图5及图6，本实施例还提供一种晶圆传输机构，本实施例中的晶圆传输机构与实施例1大致相同，两者的区别在于：所述晶圆传输末端执行器内部设置有连通的真空管路24，所述支撑手臂201内部设有所述真空管路24，且所述支撑手臂201上设有与所述真空管路24连通的真空孔25。具体地，以所述主体20呈U形状，所述主体20具有两个所述支撑手臂201为例，每个所述支撑手臂201的内部分别设有所述真空管路24，且每个所述支撑手臂201上设有与所述真空管路24连通的所述真空孔25，除此之外，本实施例中所述晶圆传输机构的其他结构与实施例1中的所述晶圆传输机构相同。

这里需要说明的是，所述真空孔25可以是自所述真空管路24向上延伸至所述支撑手臂201的表面的真空孔，也可以是自所述真空管路24向上延伸至所述支撑手201的表面并继续延伸从而凸起于表面的真空孔。

本实施例的晶圆传输机构通过在所述晶圆传输末端执行器内部设置连通的真空管路24，通过所述真空管路24抽真空实现对晶圆10的吸附，有效解决在高速传输晶圆10的情况下，保证晶圆10与所述晶圆传输末端执行器之间的相对静止，实现在保证不降低传输速度的情况下减少微粒产生的效果，从而提高机台的生产效率，缩短晶圆的制程周期，降低生产成本。

作为示例，每个所述支撑手臂201上设有两个所述真空孔25，且两个所述支撑手臂201上的所述真空孔25对称设置。需要说明的是，每个所述支撑手臂201上设置的所述真空孔25的数目也可以是1个、3个、4个或者更多个，本示例中是针对晶圆10的尺寸为12寸时，确定每个所述支撑手臂201上设置2个所述真空孔25效果较佳。所以针对不同的晶圆尺寸，可以根据具体情况选择所述真空孔25的个数。

作为示例，所述真空孔25与其最接近的所述垂直面22之间的距离D1介于其所在的所述支撑手臂201的长度的1/5～2/5处。较佳地，如图6所示，所述真空孔25与其最接近的所述垂直面22之间的距离D1介于其所在的所述支撑手臂201的长度的1/3处。当所述晶圆10是12寸晶圆时，所述真空孔25与其最接近的所述垂直面22之间的距离介于100mm～104mm之间。

作为示例，述真空管路24的横截面直径D2介于0.8mm～1.2mm。

实施例3

请参阅图7，本实施例还提供一种晶圆传输机构，本实施例中的晶圆传输机构与实施例2大致相同，两者的区别在于：所述晶圆传输机构还包括传输基座26、连接手臂27及开关28，所述连接手臂27的一端与所述传输基座26连接，所述连接手臂27的另一端与所述晶圆传输末端执行器的所述连接部23的另一端相连，所述晶圆传输末端执行器内部的所述真空管路24延伸至所述传输基座26及所述连接手臂27中，所述开关28设置于所述真空管路24中，用于控制所述真空管路24的开启或者停止。作为示例，所述晶圆传输机构还包括控制模块，所述控制模块与所述开关28连接，控制所述开关的开启或停止。较佳地，开关28采用电磁开关，相应的所述控制模块可以采用电磁控制模块。更优地，所述控制模块中还可集成更多功能，例如控制所述晶圆传输机构的开启或停止。本实施例中通过在所述晶圆传输机构中设置开关28，优选地，设置与所述开关28连接的控制模块，以实现自动控制晶圆10的真空吸附和真空解除吸附，提高工作效率。

作为示例，所述真空管路24中设置有真空压力侦测器，且所述控制模块控制所述真空压力侦测器。通过所述真空压力侦测器可以精确保证在传输晶圆10的过程中，所述晶圆10处于规定范围内的真空吸附状态，从而提高晶圆10的真空吸附精度，避免高速传输时，晶圆10移动甚至被甩出的风险。

实施例4

请参阅图8，本实施例还提供一种半导体生产设备，所述半导体生产设备包括：半导体生产机台；如实施例1至3中所述的晶圆传输机构，所述晶圆传输机构位于所述半导体生产机台内，所述晶圆传输机构的具体结构请参阅实施例1至3，此处不再赘述。

作为示例，所述半导体生产机台包括：装载台31，所述装载台31用于装载晶圆，置于所述装载台31中的晶圆可以是直接放置在所述装载台31中，也可以是将晶圆放置于晶圆盒中，然后将晶圆盒放置于所述装载台31中；设备前端模块32，用于转移所述装载台31中的所述晶圆；第一晶圆传输腔室33，连接至所述设备前端模块32；第二晶圆传输腔室34，连接至所述第一晶圆传输腔室33，所述晶圆传输机构位于所述第二晶圆传输腔室34内；反应腔室模组35，连接至所述第二晶圆传输腔室34。

所述半导体生产机台可以应用于集成电路制备中的半导体扩散设备中，尤其适用于原子层沉积氧化硅工艺设备中。

所述半导体生产设备的工作过程如下：所述设备前端模块32通过其中设置的机械手321将所述装载台31中的晶圆传输至所述第一晶圆传输腔室33中，所述设备前端模块32与所述第一晶圆传输腔室33之间通过阀门37隔开，打开所述阀门37，晶圆被传输至所述第一晶圆传输腔室33中，然后所述阀门37关闭，接着将所述第一晶圆传输腔室33抽真空至一定的真空度(例如小于1.5Torr)，然后打开所述第一晶圆传输腔室33与所述第二晶圆传输腔室34之间的所述阀门37，通过上述实施例中所述的晶圆传输机构将晶圆传输至所述第二晶圆传输腔室34中，然后关闭所述阀门37，将所述第二晶圆传输腔室34抽真空至一定的真空度(例如小于1.0Torr)，接着打开所述第二晶圆传输腔室34与所述反应腔室模组35之间的所述阀门37，通过上述实施例中所述的晶圆传输机构将晶圆传输至所述反应腔室模组35中，然后关闭所述阀门37，将所述反应腔室模组35抽真空至一定的真空度(例如小于1.0Torr)，最后于所述反应腔室模组35中实施沉积工艺。

作为示例，所述设备前端模块32包括晶圆冷却装置36，所述反应腔室模组35包括两个反应腔室38。

综上所述，本实用新型提供一种晶圆传输机构及半导体生产设备，通过将晶圆传输末端执行器上的所述支撑手臂201的自由端的内侧面及所述主体20的闭合端的内侧面设置为垂直面，以消除晶圆侧壁与晶圆传输末端执行器接触，从而减少微粒产生，有效拉长晶圆传输机构的清洁周期，减小对晶圆的损伤，提高机台使用率和产品品质；另外，通过在所述晶圆传输末端执行器内部设置连通的真空管路，改变以往通过摩擦力固定晶圆的方式，使用抽真空的方式吸附晶圆，可实现晶圆的快速传输且进一步减少微粒产生，缩短晶圆的制程周期，降低生产成本。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种晶圆传输机构，其特征在于，所述晶圆传输机构包括晶圆传输末端执行器，所述晶圆传输末端执行器包括：

主体，所述主体具有支撑手臂，所述支撑手臂的自由端的内侧面及所述主体的闭合端的内侧面具有与所述主体的水平面垂直的垂直面，且所述垂直面围成凹槽，所述凹槽的直径大于晶圆的直径；

连接部，所述连接部的一端与所述主体的闭合端连接。

2.根据权利要求1所述的晶圆传输机构，其特征在于：所述凹槽的直径比晶圆的直径大3mm～5mm。

3.根据权利要求1所述的晶圆传输机构，其特征在于：所述晶圆传输末端执行器内部设置有连通的真空管路，所述支撑手臂上设有与所述真空管路连通的真空孔。

4.根据权利要求3所述的晶圆传输机构，其特征在于：所述主体呈U形状，所述主体的U形开口端具有两个所述支撑手臂，每个所述支撑手臂上设有两个所述真空孔，且两个所述支撑手臂上的所述真空孔对称设置。

5.根据权利要求4所述的晶圆传输机构，其特征在于：所述真空孔与其最接近的所述垂直面之间的距离介于100mm～104mm。

6.根据权利要求3所述的晶圆传输机构，其特征在于：所述晶圆传输机构还包括传输基座、连接手臂及开关，所述连接手臂的一端与所述传输基座连接，所述连接手臂的另一端与所述晶圆传输末端执行器的所述连接部的另一端相连，所述晶圆传输末端执行器内部的所述真空管路延伸至所述传输基座及所述连接手臂中，所述开关设置于所述真空管路中，用于控制所述真空管路开启或停止抽真空。

7.根据权利要求6所述的晶圆传输机构，其特征在于：所述真空管路中还设置有真空压力侦测器。

8.根据权利要求7所述的晶圆传输机构，其特征在于：所述晶圆传输机构还包括控制模块，所述控制模块控制所述开关和所述真空压力侦测器。

9.一种半导体生产设备，其特征在于，所述半导体生产设备包括：

半导体生产机台；

如权利要求1至8中任一项所述的晶圆传输机构，位于所述半导体生产机台内。

10.根据权利要求9所述的半导体生产设备，其特征在于：所述半导体生产机台包括：

装载台，用于装载晶圆；

设备前端模块，用于转移所述装载台中的所述晶圆；

第一晶圆传输腔室，连接至所述设备前端模块；

第二晶圆传输腔室，连接至所述第一晶圆传输腔室，所述晶圆传输机构位于所述第二晶圆传输腔室内；

反应腔室模组，连接至所述第二晶圆传输腔室。