CN218313596U - 一种机械手手指结构及传输装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种机械手手指结构及传输装置，机械手手指结构包括手指本体；至少三个限位结构，设置于所述手指本体的顶面，用于在传输晶圆时从至少三个方向对所述晶圆进行限位，以防止所述晶圆从所述手指本体的顶面滑脱，其中，所述晶圆的圆心位于所述限位结构依次连接围成的区域以内。本申请通过限位结构从至少三个方向对晶圆进行限位，可以防止晶圆从手指本体的顶面滑脱。

Description

一种机械手手指结构及传输装置

技术领域

本申请涉及半导体制造设备技术领域，具体涉及一种机械手手指结构及传输装置。

背景技术

晶圆传输流程如图1所示，由大气端的设备前端模块(Equipment Front EndModule，简称EFEM)经由装卸腔室(Load Lock下称LL)实现大气与真空转换，然后通过传输腔室(Transfer Chamber，下称TC)的真空机械手将晶圆由LLA工位取出放入工艺腔室(PM1～PM4)中进行刻蚀工艺。工艺完成后真空机械手将晶圆取出放入LLB工位，返回EFEM，并由天车取走进行下一工序。真空机械手的运动决定了整个机台的产能，真空机械手运动速度越快，工艺腔室闲置的时间就越少，刻蚀机单位时间内刻蚀的晶圆越多，从而效率越高。

相关技术中，机械手取放晶圆时，是靠设置在机械手的手指顶面的摩擦结构对晶圆进行固定的。但是当机械手传输速度过快时，摩擦结构的摩擦力可能不足以限制晶圆的滑移使得晶圆滑落在传输腔室内，导致晶圆破碎以及传输腔室的污染。

实用新型内容

针对上述技术问题，本申请提供一种机械手手指结构及传输装置，可以改善现有技术中晶圆可能会从机械手的手指顶面滑落污染传输腔室的问题。

为解决上述技术问题，第一方面，本申请实施例提供一种机械手手指结构，包括：

手指本体；

至少三个限位结构，设置于所述手指本体的顶面，用于在传输晶圆时从至少三个方向对所述晶圆进行限位，以防止所述晶圆从所述手指本体的顶面滑脱，其中，所述晶圆的圆心位于所述限位结构依次连接围成的区域以内。

可选的，所述手指本体上设置有与所述限位结构一一对应的通孔，所述通孔从所述手指本体的顶面贯穿至所述手指本体的底面；

所述限位结构包括：

导向轴，连接在所述通孔中，所述导向轴包括朝向所述手指本体的顶面的第一端，以及朝向所述手指本体的底面的第二端；

限位板，连接于所述第一端，并且在所述通孔至少一个径向方向上的长度大于所述通孔的直径；

固定板，连接于所述第二端，并且在所述通孔至少一个径向方向上的长度大于所述通孔的直径。

可选的，所述限位结构为弹性限位结构。

可选的，所述限位结构为一体化结构，并且不可转动地连接于所述通孔中；

所述固定板通过弹性变形穿过所述通孔，并位于所述手指本体的底面的一侧。

可选的，所述限位板包括：

支撑板，所述支撑板的底面连接于所述第一端；

凸台，设置于所述支撑板的顶面，当所述晶圆放置在所述支撑板的顶面时，所述凸台从侧面对所述晶圆进行限位。

可选的，所述手指本体的顶面设有与所述支撑板适配的第一凹槽，所述通孔位于所述第一凹槽中；

所述支撑板设置于所述第一凹槽中，并且所述支撑板的顶面凸出于所述手指本体的顶面。

可选的，所述凸台与所述支撑板构成L形。

可选的，所述手指本体的底面设有第二凹槽，所述通孔位于所述第二凹槽中；

所述固定板内嵌于所述第二凹槽中。

可选的，所述固定板为水滴形结构；

所述第二凹槽具有与所述固定板相适应的形状。

可选的，所述手指本体包括第一支撑部，以及由所述第一支撑部的一边向远离所述第一支撑部的方向延伸的第二支撑部和第三支撑部；

所述第一支撑部的顶面、所述第二支撑部的顶面和所述第三支撑部的顶面分别设置至少一个所述限位结构。

第二方面，本申请实施例还提供一种传输装置，包括机械手臂，所述机械手臂上连接有如上各实施例所述的机械手手指结构。

如上所述本申请的机械手手指结构，通过在手指本体的顶面设置至少三个限位板，并且晶圆的圆心位于限位结构依次连接围成的区域以内，从而可以在至少三个方向对晶圆进行限位，防止晶圆从手指本体的顶面滑脱。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的一种半导体设备整机的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种机械手手指结构的结构示意图；

图3是图2的机械手手指结构一种工作状态的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的一种手指本体顶面的结构示意图；

图5是沿图4中A-A线的剖视结构示意图；

图6是本申请实施例提供的一种限位结构的立体结构示意图；

图7是沿图3中B-B线的剖视结构示意图；

图8是本申请实施例提供的一种手指本体底面的结构示意图；

图9是本申请实施例提供的一种限位结构与手指本体装配过程示意图；

图10是本申请实施例提供的一种传输装置的结构示意图。

本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素，此外，本申请不同实施例中具有同样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。

应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。本申请使用的术语“或”、“和/或”、“包括以下至少一个”等可被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。例如，“包括以下至少一个：A、B、C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A和B和C”，再如，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C； A和B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

应当理解，尽管在本文可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本文范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。

应当理解的是，术语“顶”、“底”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”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申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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申请的限制。

请参阅图2和图3，图2是本申请实施例提供的一种机械手手指结构的结构示意图，图3是图2的机械手手指结构一种工作状态的结构示意图。该机械手手指结构包括手指本体10和至少三个限位结构20，限位结构20设置于手指本体10的顶面，并且晶圆101的圆心位于限位结构20依次连接(顺时针依次连接或者逆时针依次连接)围成的区域以内。在传输晶圆101时限位结构 20可以从至少三个方向对晶圆101进行限位，以防止晶圆101从手指本体10的顶面滑脱。

作为一个示例，请继续参阅图2，手指本体10可以包括第一支撑部14、第二支撑部15和第三支撑部16，第二支撑部15和第三支撑部16均由第一支撑部14的一边向远离第一支撑部14的方向延伸，比如，第二支撑部15和第三支撑部16构成通过第一支撑部14连接成V形。第一支撑部14的顶面、第二支撑部15的顶面和第三支撑部16的顶面分别设置至少一个限位结构20。图中，第一支撑部14上设置有两个限位结构20，第二支撑部15设置有一个限位结构20，第三支撑部16设置有一个限位结构20。

可以理解的是，限位结构20可以沿着晶圆101所在区域的边缘进行设置，从晶圆101的侧面对晶圆101进行限位，并且由于限位结构20设置有三个以上，晶圆101的圆心位于限位结构20依次连接围成的区域以内，从而可以在至少三个方向对晶圆101进行限位，防止晶圆101从手指本体10的顶面滑脱或者晶圆101移动超出允许的移动距离阈值导致设备报警停机。限位结构20 可以只设置三个，此时晶圆101的圆心则是位于三个限位结构20连线形成的三角形的内部，以形成稳定的夹持限位状态，限位结构20还可以设置四个、五个或者更多。本申请所有视图均以限位结构20设置四个为例进行说明，不应理解为对本申请的限制。

在一个实施例中，请参阅图4和图5，图4是本申请实施例提供的一种手指本体顶面的结构示意图，图5是沿图4中A-A线的剖视结构示意图，该手指本体10上设置有与限位结构20一一对应的通孔11，通孔11从手指本体10 的顶面贯穿至手指本体10的底面。比如，图4中设置有四个通孔11，分别对应四个限位结构20。限位结构20安装在通孔11中从四个方向对晶圆101进行限位，作为一个示例，请结合图3，四个限位结构20依次连接形成的四边形，其对角线的交点位于晶圆101的圆心。请参阅图6和图7，图6是本申请实施例提供的一种限位结构的立体结构示意图，图7是沿图3中B-B线的剖视结构示意图。限位结构20包括导向轴21、限位板22和固定板23。导向轴 21连接在通孔11中，导向轴21包括朝向手指本体10的顶面的第一端，以及朝向手指本体10的底面的第二端；限位板22连接于第一端，并且在通孔11至少一个径向方向上的长度大于通孔11的直径，固定板23连接于第二端，并且在通孔11至少一个径向方向上的长度大于通孔11的直径。

可以理解的是，限位板22从手指本体10的顶面一侧与导向轴21连接，固定板23从手指本体10的底面一侧与导向轴21连接，并且由于限位板22 和固定板23沿通孔11的径向至少有一个方向的长度大于通孔11的直径，使限位结构20形成了中间小两头大的结构，比如哑铃形，例如导向轴21的第一端在限位板22的底面的投影位于限位板22的底面区域以内，导向轴21的第二端在固定板23的顶面的投影位于固定板23的顶面区域以内，从而可以使限位板22和固定板23分别固定在手指本体10的顶面一侧和手指本体10的底面一侧。

需要说明的是，当限位结构20采用刚性材料制作时，由于晶圆101位于机械手手指结构上时，与限位结构20是存在一定的配合间隙的，当机械手传输速度过快时，晶圆101发生小位移时会与限位结构20产生一定的碰撞，冲击力过大时，可能会使晶圆破裂，因此，在一些实施例中，限位结构20为弹性限位结构，从而可以对碰撞产生的冲击力进行缓冲。作为一个示例，限位结构可以采用全氟橡胶(FFKM)进行制作，全氟橡胶不仅具有一定的弹性，而且结构稳定，耐腐蚀性强。

由于导向轴21、限位板22和固定板23三者形成了中间小两头大的结构，如果整体为刚性材料制作，则限位结构20与通孔11配合时限位板22和固定板23至少一个需要与导向轴21为可拆卸连接，不仅增加了零件数量，而且装配较为复杂。为了改善该缺陷，在一个实施例中，限位结构20可以是一体化结构，并且具有弹性以及不可转动地连接于通孔11中。固定板23通过弹性变形穿过通孔11，并位于手指本体10的底面的一侧。装配时，可以将固定板23 由手指本体10的顶面从通孔11中挤至手指本体10的底面，导向轴21则刚好配合在通孔11中，以完成限位结构20与手指本体10之间的安装，更换时直接将限位结构20从通孔11中拔除即可。本实施例的限位结构20不仅拆卸方便，并且加工成本低。需要说明的是，为了实现限位结构20不可转动地连接于通孔11中，作为一些示例，可以使导向轴21的直径大于通孔11的直径，两者过盈配合；还可以使导向轴21的长度小于通孔11的长度，使得限位板 22和固定板23从上下两侧将手指本体10夹紧；也可以将上述两种方法结合使用。

作为一个示例，请继续参阅图6和图7，限位板22可以包括支撑板222 和凸台221，支撑板222的底面连接于导向轴21的第一端；凸台221设置于支撑板222的顶面，当晶圆101放置在支撑板222的顶面时，凸台221从侧面对晶圆101进行限位。凸台221的形状以及在支撑板222上的设置位置不限，作为一个示例，凸台221与支撑板222构成L形。

进一步地，请继续参阅图4、图5和图7，还可以在手指本体10的顶面设置与支撑板222适配的第一凹槽12，通孔11位于第一凹槽12中；支撑板222 设置于第一凹槽12中，并且支撑板222的顶面凸出于手指本体10的顶面，换句话说，支撑板222的厚度大于第一凹槽12的深度，通过设置第一凹槽12 可以防止支撑板222随着导向轴21相对手指本体10发生旋转，同时可以提高对晶圆101限位的准确性。例如，支撑板222和第一凹槽12可以是跑道形，第一凹槽12的面积大于支撑板222的面积，以使支撑板222可以容置在第一凹槽12中。此外，请同时参阅图8，图8是本申请实施例提供的一种手指本体底面的结构示意图。手指本体10的底面也可以设置第二凹槽13，通孔11 同时位于第二凹槽13中，固定板23内嵌于第二凹槽13中，即固定板23的厚度小于第二凹槽13的深度，使固定板23隐藏在手指本体10的内部，使手指本体10的底面保持平面状态。固定板23内嵌于第二凹槽13，可以维持手指本体10本身的厚度，防止固定板23凸出于手指本体10的底面，给取放晶圆 101造成干涉。这是由于取放晶圆101时，需要保证安全距离。比如从静电卡盘取放晶圆101，需要使整个手指结构与静电卡盘的表面保持一定的距离。此外，第二凹槽13的形状与固定板23的形状相适配，可以进一步防止固定板 23随着导向轴21相对手指本体10发生旋转。

作为一个示例，请参阅图6、图8和图9，图9是本申请实施例提供的一种限位结构与手指本体装配过程示意图。固定板23可以是水滴形结构，即固定板23相对的两端，一端大另一端较小。比如，可以采用梯形对固定板23 的结构进行更为具体的描述。该梯形的上底231和下底232均为圆滑的弧形，比如，可以是圆弧。上底231的宽度小于通孔11的直径，下底232的宽度大于通孔11的直径。第二凹槽13具有与固定板23相适应的形状。对限位板22 进行安装时，可以首先将固定板23的上底231所在的一端按入通孔11，由于上底231的宽度小于通孔11的直径两者为间隙配合，可以对固定板23起到初步定位的作用，随着下底232逐步进入通孔11，由于下底232的宽度大于通孔11的直径，因而下底232在挤压变形的情况下通过通孔11安装至第二凹槽 13中，并且导向轴21与通孔11配合，支撑板222则刚好安装到第一凹槽12 中。拆卸时，可以将上底231先挤压至通孔11中以更方便地完成拆卸。

本申请实施例还提供了一种传输装置，请参阅图1和图10，图10是本申请实施例提供的一种传输装置的结构示意图，该传输装置可以安装在图1中的传输腔室(TC)中。该传输装置可以包括驱动部100、与驱动部100连接的机械手臂200和本申请上述各实施例所述的机械手手指结构300，机械手手指结构300与机械手臂200连接。例如，驱动部100可以驱动机械手臂200带动机械手手指结构300一起在平面内旋转，在装卸腔室与工艺腔室之间进行晶圆传输。作为一个示例，驱动部100上可以设置两个机械手臂200，每个机械手臂 200上连接一个机械手手指结构300。需要说明的是，本申请实施例对驱动部 100上连接的机械手臂200的数量不作限定。

以上对本申请所提供的一种机械手手指结构及传输装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述。需要说明的是，在本申请中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本申请技术方案的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本申请记载的范围。

以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种机械手手指结构，其特征在于，包括：

手指本体；

至少三个限位结构，设置于所述手指本体的顶面，用于在传输晶圆时从至少三个方向对所述晶圆进行限位，以防止所述晶圆从所述手指本体的顶面滑脱，其中，所述晶圆的圆心位于所述限位结构依次连接围成的区域以内。

2.根据权利要求1所述的机械手手指结构，其特征在于，所述手指本体上设置有与所述限位结构一一对应的通孔，所述通孔从所述手指本体的顶面贯穿至所述手指本体的底面；

所述限位结构包括：

导向轴，连接在所述通孔中，所述导向轴包括朝向所述手指本体的顶面的第一端，以及朝向所述手指本体的底面的第二端；

限位板，连接于所述第一端，并且在所述通孔至少一个径向方向上的长度大于所述通孔的直径；

固定板，连接于所述第二端，并且在所述通孔至少一个径向方向上的长度大于所述通孔的直径。

3.根据权利要求2所述的机械手手指结构，其特征在于，所述限位结构为弹性限位结构。

4.根据权利要求3所述的机械手手指结构，其特征在于，所述限位结构为一体化结构，并且不可转动地连接于所述通孔中；

所述固定板通过弹性变形穿过所述通孔，并位于所述手指本体的底面的一侧。

5.根据权利要求4所述的机械手手指结构，其特征在于，所述限位板包括：

支撑板，所述支撑板的底面连接于所述第一端；

凸台，设置于所述支撑板的顶面，当所述晶圆放置在所述支撑板的顶面时，所述凸台从侧面对所述晶圆进行限位。

6.根据权利要求5所述的机械手手指结构，其特征在于，所述手指本体的顶面设有与所述支撑板适配的第一凹槽，所述通孔位于所述第一凹槽中；

所述支撑板设置于所述第一凹槽中，并且所述支撑板的顶面凸出于所述手指本体的顶面。

7.根据权利要求5所述的机械手手指结构，其特征在于，所述凸台与所述支撑板构成L形。

8.根据权利要求4-7任一项所述的机械手手指结构，其特征在于，所述手指本体的底面设有第二凹槽，所述通孔位于所述第二凹槽中；

所述固定板内嵌于所述第二凹槽中。

9.根据权利要求8所述的机械手手指结构，其特征在于，所述固定板为水滴形结构；

所述第二凹槽具有与所述固定板相适应的形状。

10.根据权利要求8所述的机械手手指结构，其特征在于，所述手指本体包括第一支撑部，以及由所述第一支撑部的一边向远离所述第一支撑部的方向延伸的第二支撑部和第三支撑部；

所述第一支撑部的顶面、所述第二支撑部的顶面和所述第三支撑部的顶面分别设置至少一个所述限位结构。

11.一种传输装置，包括机械手臂，其特征在于，所述机械手臂上连接有权利要求1-10任一项所述的机械手手指结构。

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