CN210668300U - 晶圆寻心偏移监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及半导体领域，提供晶圆寻心偏移监测装置。晶圆寻心偏移监测装置包括晶圆运送机械手、安装在所述晶圆运送机械手上的由多个寻心传感器组成的寻心传感器组和分设于所述寻心传感器组外两侧的偏移监测传感器，所述寻心传感器包括光接收部和反光部，所述反光部用于将光反射给所述光接收部，所述反光部位于晶圆所在区域的内侧，所述偏移监测传感器位于所述晶圆所在区域的外侧。本实用新型能够有效的避免晶圆滑移掉落，确保晶圆产品的质量及成品率。

Description

晶圆寻心偏移监测装置

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及晶圆寻心偏移监测装置。

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，近年来为了满足半导体制造的需要，已经发展出12英寸甚至更大规格的晶圆。随着晶圆尺寸的不断增大，对晶圆制造工艺的要求也不断提高。晶圆匣是晶圆制造过程中必不可少的、用于存储和转移晶圆的装置。在晶圆制造过程中，需要多次将晶圆从晶圆匣中取出并送往加工位，加工完成之后再送入晶圆匣中进行存储或转移。机械手臂就是用于将晶圆从晶圆匣中取出、从加工位将晶圆送入晶圆匣、以及在不同加工位之间进行晶圆转移的装置。

采用机械手臂抓持晶圆并转移的过程中，机械手臂的末端执行器与晶圆之间的间隙非常狭小，从而极易造成晶圆从所述机械手臂滑移掉落，影响晶圆产品的质量和成品率。为了解决这一问题，目前的做法是采用夹持晶圆边缘和真空吸附的方式。但是，与晶圆接触的部分容易积累小的物质颗粒，导致晶圆因表面污染而报废的情况还是时有发生。

因此，如何有效的避免晶圆从所述机械手臂滑移掉落，确保晶圆产品的质量及成品率，是目前亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型实施例提出一种晶圆寻心偏移监测装置，能够有效的避免晶圆滑移掉落，确保晶圆产品的质量及成品率。

根据本实用新型实施例的晶圆寻心偏移监测装置，包括晶圆运送机械手、安装在所述晶圆运送机械手上的由多个寻心传感器组成的寻心传感器组和分设于所述寻心传感器组外两侧的偏移监测传感器，所述寻心传感器包括光接收部和反光部，所述反光部用于将光反射给所述光接收部，所述反光部位于晶圆所在区域的内侧，所述偏移监测传感器位于所述晶圆所在区域的外侧。

本实用新型实施例的晶圆寻心偏移监测装置，晶圆运送机械手抓取晶圆时使用多个寻心传感器进行寻心，确保晶圆处于晶圆运送机械手的中心位置，当晶圆在晶圆运送机械手运动过程中发生偏移时，触发偏移监测传感器报警，晶圆运送机械手停止运动，以有效的避免晶圆滑移掉落，确保晶圆产品的质量及成品率。

根据本实用新型的一个实施例，所述寻心传感器不少于两个，可以为三个，所述光接收部设于不同的安装平面，所述反光部为反光槽，所述光接收部分别对准各自的所述反光槽。

根据本实用新型的一个实施例，还包括设于所述晶圆运送机械手上的多个吸附单元，多个所述吸附单元间隔设于所述晶圆所在区域的圆周，每个所述吸附单元包括凸设在所述晶圆运送机械手上表面的摩擦凸柱，所述摩擦凸柱设有吸附孔，所述吸附孔位于所述晶圆运送机械手的下方连接有真空管路。

根据本实用新型的一个实施例，所述摩擦凸柱为复合橡胶摩擦凸柱，所述摩擦凸柱呈盘形圆柱体。

根据本实用新型的一个实施例，所述晶圆运送机械手包括手柄和设于所述手柄一端的环形托盘；

所述吸附单元为三个，三个所述吸附单元分布在所述环形托盘的圆周面。

根据本实用新型的一个实施例，两个所述偏移监测传感器关于所述手柄的中心轴线呈中心对称设置。

根据本实用新型的一个实施例，所述晶圆运送机械手上设置有摩擦凸柱安装孔和偏移监测传感器安装槽，所述摩擦凸柱安装在所述摩擦凸柱安装孔中，所述偏移监测传感器通过连接件安装在所述偏移监测传感器安装槽中。

根据本实用新型的一个实施例，所述偏移监测传感器的上表面不高出所述偏移监测传感器安装槽的上表面。

根据本实用新型的一个实施例，所述晶圆运送机械手为铝合金平板制成。

根据本实用新型的一个实施例，所述晶圆运送机械手与摩擦凸柱的总厚度不大于5毫米。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例晶圆寻心偏移监测装置的主视示意图；

图2是本实用新型实施例晶圆寻心偏移监测装置的立体示意图。

附图标记：

1：晶圆运送机械手；11：手柄；12：环形托盘；2：摩擦凸柱；3：寻心传感器；31：光接收部；32：反光部；4：偏移监测传感器；5：晶圆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的晶圆寻心偏移监测装置，包括：晶圆运送机械手1、安装在所述晶圆运送机械手1上的由多个寻心传感器3组成的寻心传感器组和分设于所述寻心传感器组外两侧的偏移监测传感器4，所述寻心传感器3包括光接收部31和反光部32，所述反光部32用于将光反射给所述光接收部31，所述反光部32位于晶圆5所在区域的内侧，所述偏移监测传感器4位于所述晶圆5所在区域的外侧。

需要说明的是，本实施例所说的“内侧”和“外侧”是相对于晶圆5所在区域来定义的，位于晶圆5所在区域中为“内侧”，不在晶圆5所在区域为“外侧”，如图1所示，晶圆5托设在晶圆运送机械手1上，多个寻心传感器3的反光部32位于晶圆5的圆周内侧。

本实施例中，所述寻心传感器3不少于两个，可以为三个，三个所述光接收部31设于不同的安装平面，所述反光部32为反光槽，所述光接收部31分别对准各自的所述反光槽32。

本实施例中，以寻心传感器3为光传感器为例进行说明，每个光传感器包括光接收部31和反光部32。来自光源(图未示)的光照射在反光部32上，被反光部32反射到达光接收部31。如果光接收部31接收到光，则光传感器输出ON信号，该信号为提示信号。如果反光部32与光接收部31之间的光路被遮断(例如，如后所述，被晶圆遮断)，则光接收部31未接收到光，光传感器输出OFF信号。光传感器的输出信号反馈给控制机构。

光传感器的安装位置如下：当晶圆5与晶圆运送机械手1(具体来说是下文的环形托盘12)同心时，晶圆5的边缘刚好遮断全部光传感器。具体来说，在晶圆5与晶圆运送机械手1同心的状态下，光传感器沿着晶圆5的边缘而排列，并且从晶圆5的边缘径向向内略微偏移，从而当晶圆5与晶圆运送机械手1同心时，晶圆5使用其边缘遮断全部光传感器。

多个所述吸附单元间隔设于所述晶圆所在区域的圆周，当晶圆运送机械手1需要运送晶圆5时，晶圆运送机械手1用于托取晶圆5，并通过寻心传感器3寻找晶圆5的圆心，并通过吸附单元为晶圆5提供吸附力，将晶圆5保持在晶圆运送机械手1的中心位置；晶圆5在晶圆运送机械手1上所处的区域为所述的晶圆所在区域，当晶圆5朝向远离光接收部31移动至第一偏移监测传感器4外露时，寻心传感器3被触发并发送提示信号，当晶圆5朝向一侧偏移至遮挡其中一个偏移监测传感器4时，被遮挡的该偏移监测传感器4被触发并发送提示信号，从而能够监测晶圆5向各个方位的移动，达到实时监测的目的，晶圆运送机械手1自带的控制机构与寻心传感器3以及偏移监测传感器4均信号连接，寻心传感器3以及偏移监测传感器4发出的提示信号均发送给晶圆运送机械手1的控制机构，控制机构根据收到的提示信号控制晶圆运送机械手1停止运动，从而有效的避免晶圆5滑移掉落，确保晶圆产品的质量及成品率。

本实施例中，偏移监测传感器4可以为光电传感器。

本实用新型实施例的晶圆寻心偏移监测装置，在晶圆运送机械手1抓取晶圆5并托起晶圆5的过程中，通过寻心传感器3寻找晶圆5的圆心，确保晶圆5处于晶圆运送机械手1的中心，并通过寻心传感器3和偏移监测传感器4的反馈信号来判断晶圆5是否发生了偏移，从而达到实时监测晶圆5是否偏移的目的，当晶圆5在运动过程中发生偏移时，触发寻心传感器3或偏移监测传感器4报警，由控制机构控制晶圆运送机械手1停止运动，从而有效的避免晶圆5滑移掉落。

根据本实用新型的一个实施例，每个所述吸附单元包括凸设在所述晶圆运送机械手1上表面的摩擦凸柱2，所述摩擦凸柱2设有吸附孔，所述吸附孔位于所述晶圆运送机械手1的下方连接有真空管路，通过真空管路为吸附孔提供负压，从而为晶圆提供吸附力。每个摩擦凸柱2与晶圆背面均匀接触托起晶圆，摩擦凸柱2可以采用复合橡胶材料制成，形成复合橡胶摩擦凸柱2，复合橡胶摩擦凸柱2质软，可以保护晶圆表面不被损坏，而且复合橡胶材料更容易起到密封效果，使得摩擦凸柱2更容易与晶圆表面贴合，便于下一步的真空吸附。

本实施例中，所述摩擦凸柱2呈盘形圆柱体，结构简单，设置方便，便于制造。所述摩擦凸柱2可作为真空吸盘或伯努利吸盘。

根据本实用新型的一个具体实施例，所述晶圆运送机械手1包括手柄11和设于所述手柄11一端的环形托盘12，环形托盘12呈O型；

所述吸附单元为三个，三个所述吸附单元分布在所述环形托盘12的圆周面，优选可以均布在环形托盘12的圆周面，以便于为晶圆的圆周底面提供适宜的支撑吸附力。

根据本实用新型的一个优选实施例，两个所述偏移监测传感器4关于所述手柄11的中心轴线呈中心对称设置，从而保证晶圆移动方位的监测更加准确。

为了便于摩擦凸柱2和偏移监测传感器4安装，根据本实用新型的一个实施例，所述晶圆运送机械手1上设置有摩擦凸柱2安装孔和偏移监测传感器安装槽，所述摩擦凸柱2安装在所述摩擦凸柱2安装孔中，所述偏移监测传感器4通过连接件安装在所述偏移监测传感器安装槽中。

为了避免晶圆移动过程中与偏移监测传感器4发生干涉，根据本实用新型的一个实施例，所述偏移监测传感器4的上表面不高出所述偏移监测传感器安装槽的上表面。

本实施例中，如图1和图2所示，所述寻心传感器3为三个，所述光接收部31分别设于晶圆运送机械手1上表面具有不同安装平面的安装槽中，所述反光部32为晶圆运送机械手1靠近环形托盘12处的反光槽，所述光接收部31分别对准各自的所述反光槽。

需要说明的是，寻心传感器3的使用不限于使用反光片的反射型传感器，也可使用对射型、反射型或限定反射型的传感器。

根据本实用新型的一个实施例，所述晶圆运送机械手1为由铝合金平板制成，质轻，且方便成型。

晶圆匣中两片晶圆之间的距离为10毫米，为了避免晶圆运送机械手1刮伤晶圆，根据本实用新型的一个实施例，所述晶圆运送机械手1与摩擦凸柱2的总厚度不大于5毫米。

本实用新型在晶圆运送机械手1抓取晶圆，环形托盘12托起晶圆运动的过程中，首先通过寻心传感器3找到晶圆的圆心，将晶圆定位在晶圆运送机械手1的中心，通过寻心传感器3和偏移监测传感器4的反馈信号来判断晶圆是否发生了偏移，能够有效的避免晶圆滑移掉落，确保晶圆产品的质量及成品率。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而非对本实用新型的限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种晶圆寻心偏移监测装置，其特征在于，包括晶圆运送机械手、安装在所述晶圆运送机械手上的由多个寻心传感器组成的寻心传感器组和分设于所述寻心传感器组外两侧的偏移监测传感器，所述寻心传感器包括光接收部和反光部，所述反光部用于将光反射给所述光接收部，所述反光部位于晶圆所在区域的内侧，所述偏移监测传感器位于所述晶圆所在区域的外侧。

2.根据权利要求1所述的晶圆寻心偏移监测装置，其特征在于，所述寻心传感器为三个，所述反光部为反光槽，所述光接收部分别对准各自的所述反光槽。

3.根据权利要求1所述的晶圆寻心偏移监测装置，其特征在于，还包括设于所述晶圆运送机械手上的多个吸附单元，多个所述吸附单元间隔设于所述晶圆所在区域的圆周，每个所述吸附单元包括凸设在所述晶圆运送机械手上表面的摩擦凸柱，所述摩擦凸柱设有吸附孔，所述吸附孔位于所述晶圆运送机械手的下方连接有真空管路。

4.根据权利要求3所述的晶圆寻心偏移监测装置，其特征在于，所述摩擦凸柱为复合橡胶摩擦凸柱，所述摩擦凸柱呈盘形圆柱体。

5.根据权利要求3所述的晶圆寻心偏移监测装置，其特征在于，所述晶圆运送机械手包括手柄和设于所述手柄一端的环形托盘；

所述吸附单元为三个，三个所述吸附单元分布在所述环形托盘的圆周面。

6.根据权利要求5所述的晶圆寻心偏移监测装置，其特征在于，两个所述偏移监测传感器关于所述手柄的中心轴线呈中心对称设置。

7.根据权利要求3所述的晶圆寻心偏移监测装置，其特征在于，所述晶圆运送机械手上设置有摩擦凸柱安装孔和偏移监测传感器安装槽，所述摩擦凸柱安装在所述摩擦凸柱安装孔中，所述偏移监测传感器通过连接件安装在所述偏移监测传感器安装槽中。

8.根据权利要求7所述的晶圆寻心偏移监测装置，其特征在于，所述偏移监测传感器的上表面不高出所述偏移监测传感器安装槽的上表面。

9.根据权利要求1所述的晶圆寻心偏移监测装置，其特征在于，所述晶圆运送机械手为铝合金平板制成。

10.根据权利要求3所述的晶圆寻心偏移监测装置，其特征在于，所述晶圆运送机械手与所述摩擦凸柱的总厚度不大于5毫米。

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