CN219419001U - 一种用于搬运晶圆的末端执行器、机器人和装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于搬运晶圆的末端执行器、机器人和装置，其中，末端执行器用于搬运多尺寸规格的晶圆，包括手臂和末端手指，所述末端手指位于手臂的末端，所述末端手指为圆台状，且圆台状的末端手指内部设置有M个不同直径的同心圆凹槽，M为大于1的整数；相邻的两个同心圆凹槽之间形成晶圆放置位。本实用新型提供的一种用于搬运晶圆的末端执行器、机器人和装置，用于解决半导体工艺设备对多种规格晶圆搬运需求的技术问题，适用于不允许夹持式、真空吸附式的多规格晶圆搬运场景。

Description

一种用于搬运晶圆的末端执行器、机器人和装置

技术领域

本实用新型涉及晶圆搬运领域，尤其涉及一种用于搬运晶圆的末端执行器、机器人和装置。

背景技术

随着高端集成电路晶圆制造的迅猛发展，应用于某些领域的激光退火(SLA)设备、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备等高温工艺设备对采用摩擦式搬运高温晶圆提出了急迫的需求。加之，在高压、高温领域以碳化硅和氮化镓为代表的第三代半导体晶圆材料市场规模占比逐渐增大，对不同尺寸规格高温晶圆片摩擦搬送的需求也随之增加。

目前半导体行业内洁净机器人对常温晶圆的搬送主要以采用夹持式、真空吸附式这两种方式为主，对于内部薄边缘厚的太鼓减薄晶圆、翘曲度大厚度薄的晶圆主要以采用伯努利式、被动摩擦式这两种方式为主，对于温度高、形变大、传送精度要求高、多种规格的晶圆搬送不允许采用边缘夹持式、真空吸附式和伯努利式搬运方式，因此，现有的搬运装置无法满足上述特殊的搬运要求。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的问题之一。为此，本实用新型的目的在于提供一种用于搬运晶圆的末端执行器、机器人和装置，用于解决半导体工艺设备对多种规格晶圆搬运需求的技术问题。

为了实现上述目的，本申请采用如下技术方案：一种用于搬运晶圆的末端执行器，用于搬运多尺寸规格的晶圆，包括手臂和末端手指，所述末端手指位于手臂的末端，所述末端手指为圆台状，且圆台状的末端手指内部设置有M个不同直径的同心圆凹槽，M为大于1的整数；相邻的两个同心圆凹槽之间形成晶圆放置位。

进一步的，所述凹槽的圆心与圆台状的末端手指的轴心线重合。

进一步的，所述手臂中靠近末端手指的一侧设置有隔热连接件，所述手臂远离末端手指的一侧设置有顶盖，所述顶盖和隔热连接件之间形成内凹腔。

进一步的，所述隔热连接件上设置有检测传感器。

进一步的，所述检测传感器为光纤传感器，所述光纤传感器连接光纤放大器，所述光纤放大器位于所述内凹腔的内部。

进一步的，所述内凹腔的内部还设置有光纤放大器固定钣金件，所述光纤放大器固定钣金件通过螺钉将光纤放大器固定在内凹腔的内部。

进一步的，所述手臂还包括盖板，所述盖板覆盖在所述内凹腔的顶部。

一种用于搬运晶圆的机器人，包括如上所述的用于搬运晶圆的末端执行器。

一种用于搬运晶圆的装置，包括如上所述的用于搬运晶圆的机器人。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：本申请末端手指位于手臂的末端，其中，末端手指为圆台状，且圆台状的末端手指内部设置有M个不同直径的同心圆凹槽，M为大于1的整数；相邻的两个同心圆凹槽之间形成晶圆放置位；本申请针对不同规格的晶圆片，末端手指采用了多层凹槽的圆台结构，使得相邻的两个同心圆凹槽之间形成对应尺寸晶圆的放置位，这种结构可以在搬送过程中很好地固定晶圆片，在手指厚度不限制的情况下，可以设计多个晶圆放置位，进而可以搬运多种规格的晶圆，适用于不允许夹持式、真空吸附式的多规格晶圆搬运场景。

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，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

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，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。

附图中：

附图1为本申请末端执行器的俯视图；

附图2为本申请末端执行器中内凹腔的结构示意图；

附图3为本申请末端执行器搬运12英寸晶圆的示意图；

附图4为本申请末端执行器搬运8英寸晶圆的示意图；

附图5为本申请末端执行器搬运6英寸晶圆的示意图；

附图6为本申请末端执行器搬运4英寸晶圆的示意图；

附图7为图6中I区域的局部放大视图；

图中：1、手臂；2、盖板；3、顶盖；4、隔热连接件；5、放大器固定钣金件；6、光纤放大器；7、光纤传感器；8、末端手指；9、12英寸晶圆；10、8英寸晶圆；11、6英寸晶圆；12、4英寸晶圆。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。以下描述中，需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”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、以特定的方位构造和操作，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示所指的机构或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。当一个元件被称为在另一元件“上”或“下”时，该元件能够“直接地”或“间接地”位于另一元件之上，或者也可能存在一个或更多个居间元件。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅是为了便于描述本技术方案，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本实用新型实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本实用新型。在其它情况中，省略对众所周知的系统、机构、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。

实施例1

请参阅图1-图7，本申请提供的一种用于搬运晶圆的末端执行器，用于搬运多尺寸规格的晶圆，包括手臂1和末端手指8，末端手指8位于手臂1的末端，末端手指8为圆台状，且圆台状的末端手指8内部设置有M个不同直径的同心圆凹槽，M为大于1的整数；相邻的两个同心圆凹槽之间形成晶圆放置位。

本申请末端手指8位于手臂1的末端，其中，末端手指8为圆台状，且圆台状的末端手指8内部设置有M个不同直径的同心圆凹槽，M为大于1的整数；相邻的两个同心圆凹槽之间形成晶圆放置位；本申请针对不同规格的晶圆片，末端手指8采用了多层凹槽的圆台结构，使得相邻的两个同心圆凹槽之间形成对应尺寸晶圆的放置位，这种结构可以在搬送过程中很好地固定晶圆片，在手指厚度不限制的情况下，可以设计多个晶圆放置位，进而可以搬运多种规格的晶圆，适用于不允许夹持式、真空吸附式的多规格晶圆搬运场景。

实施例2

请参阅图1-图7，本申请提供的一种用于搬运晶圆的末端执行器，用于搬运多尺寸规格的晶圆，包括手臂1和末端手指8，末端手指8位于手臂1的末端，末端手指8为圆台状，且圆台状的末端手指8内部设置有M个不同直径的同心圆凹槽，M为大于1的整数；相邻的两个同心圆凹槽之间形成晶圆放置位。

本申请中末端手指8的上表面和下表面均为圆形结构，且下表面的圆形面积小于上表面的圆形面积，上表面和下表面的圆心连线形成末端周知的轴心线，且每一个凹槽的圆心与末端手指8的轴心线重合。需要注意的是，相邻两个凹槽的直径大于待放置晶圆的直径。

作为一种具体的实施例，假设待放置晶圆分别为4英寸晶圆12、6英寸晶圆11、8英寸晶圆10和12英寸晶圆9，则晶圆放置位设置为4个，如图3-图7所示，自上而下看，第一个晶圆放置位的顶端凹槽直径大于12英寸，底端凹槽直径小于12英寸且大于8英寸；如图3所示。

第二个晶圆放置位与第一个晶圆放置位之间保持一定的距离，同时，第二个晶圆放置位的顶端凹槽直径大于8英寸且小于第一晶圆放置位的底端凹槽半径，底端凹槽直径小于8英寸且大于6英寸；如图4所示。

第三个晶圆放置位与第二个晶圆放置位之间保持一定的距离，同时，第三个晶圆放置位的顶端凹槽直径大于6英寸且小于第二晶圆放置位的底端凹槽半径，底端凹槽直径小于6英寸且大于4英寸；如图5所示。

第四个晶圆放置位与第三个晶圆放置位之间保持一定的距离，同时，第四个晶圆放置位的顶端凹槽直径大于4英寸且小于第三晶圆放置位的底端凹槽半径，底端凹槽直径小于4英寸；如图6所示。

本申请中凹槽指的是在圆台状结构的内侧表面中的凹槽。

本申请中每个晶圆放置位的宽度可略大于待放置晶圆的宽度即可。这里宽度指的是在竖直方向上同一个晶圆放置位中两个同心圆凹槽之间的距离。每个晶圆放置位中两个同心圆凹槽之间形成椎体面，如图7所示；当晶圆位于晶圆放置位中时，晶圆的边缘位于椎体面中。

本申请在搬送过程中很好地固定晶圆片，在末端手指8厚度不限制的情况下，可以设计很多层凹槽结构，进而可以搬运多种规格的晶圆片。

本申请在其侧视图从上往下看，晶圆放置位的凹槽直径按照从大到小的顺序分布，同样的，每层对应的晶圆的直径也是从大到小的。对于这种采用圆台状结构固定晶圆片的方法，完全可以胜任不允许夹持式、真空吸附式的情形，同样的，对于高温晶圆的搬运，只需要将末端手指8采用耐高温的材质如陶瓷、石英等制备即可。

实施例3

请参阅图1-图7，本申请提供的一种用于搬运晶圆的末端执行器，用于搬运多尺寸规格的晶圆，包括手臂1和末端手指8，末端手指8位于手臂1的末端，末端手指8为圆台状，且圆台状的末端手指8内部设置有M个不同直径的同心圆凹槽，M为大于1的整数；相邻的两个同心圆凹槽之间形成晶圆放置位。

为了更好的实现高温晶圆的搬运，本申请手臂1中靠近末端手指8的一侧设置有隔热连接件4，隔热连接采用耐高温的材质如陶瓷、石英等制备而成，可以隔绝末端手指8的热量，避免高温传递至手臂1上。

手臂1远离末端手指8的一侧设置有顶盖3，顶盖3和隔热连接件4之间形成内凹腔。其中，顶盖3可以用于将手臂1固定在搬运装置中，例如将手臂1固定在机器人的第二手臂1中等等。即本申请中顶盖3可以作为机器人的其中一个关节。

具体的，本申请隔热连接件4上设置有检测传感器，检测传感器用于检测末端手指8中是否放置了晶圆。检测传感器位于隔热连接件4上靠近末端手指8的一端。检测传感器可以为现有技术中任意一种能够实现晶圆检测的传感器。检测传感器通过螺钉固定在隔热连接件4中。

例如，检测传感器为光纤传感器7，光纤传感器7属于反射型传感器，光纤传感器7会发射出一束光感，当在一定距离范围内有晶圆时，这束光感就会被反射回来并会被检测到，进而实现晶圆有无的判断。

光纤传感器7需要连接至光纤放大器6，以实现反射信号的精准检测，本申请中光纤放大器6位于内凹腔的内部。为了实现光纤放大器6的固定，本申请内凹腔的内部还设置有光纤放大器6固定钣金件5，光纤放大器6固定钣金件5通过螺钉将光纤放大器6固定在内凹腔的内部。

手臂1还包括盖板2，盖板2的尺寸与内凹腔的尺寸相适配，盖板2覆盖在内凹腔的顶部，用于盖住内凹腔中的零部件。

本申请中隔热连接件4将末端手指8中的晶圆盒手臂1隔离开，避免高温晶圆的热量传递至手臂1中，使得内凹腔中的光纤放大器6以及其他布线结构受到损坏。

本申请还提供了一种用于搬运晶圆的机器人，包括如上所述的用于搬运晶圆的末端执行器。

本申请还提供了一种用于搬运晶圆的装置，包括如上所述的用于搬运晶圆的机器人。

可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种用于搬运晶圆的末端执行器，用于搬运多尺寸规格的晶圆，包括手臂和末端手指，所述末端手指位于手臂的末端，其特征在于，所述末端手指为圆台状，且圆台状的末端手指内部设置有M个不同直径的同心圆凹槽，M为大于1的整数；相邻的两个同心圆凹槽之间形成晶圆放置位。

2.根据权利要求1所述的一种用于搬运晶圆的末端执行器，其特征在于，所述凹槽的圆心与圆台状的末端手指的轴心线重合。

3.根据权利要求1所述的一种用于搬运晶圆的末端执行器，其特征在于，所述手臂中靠近末端手指的一侧设置有隔热连接件，所述手臂远离末端手指的一侧设置有顶盖，所述顶盖和隔热连接件之间形成内凹腔。

4.根据权利要求3所述的一种用于搬运晶圆的末端执行器，其特征在于，所述隔热连接件上设置有检测传感器。

5.根据权利要求4所述的一种用于搬运晶圆的末端执行器，其特征在于，所述检测传感器为光纤传感器，所述光纤传感器连接光纤放大器，所述光纤放大器位于所述内凹腔的内部。

6.根据权利要求5所述的一种用于搬运晶圆的末端执行器，其特征在于，所述内凹腔的内部还设置有光纤放大器固定钣金件，所述光纤放大器固定钣金件通过螺钉将光纤放大器固定在内凹腔的内部。

7.根据权利要求3所述的一种用于搬运晶圆的末端执行器，其特征在于，所述手臂还包括盖板，所述盖板覆盖在所述内凹腔的顶部。

8.一种用于搬运晶圆的机器人，其特征在于，包括权利要求1-7任意一项所述的用于搬运晶圆的末端执行器。

9.一种用于搬运晶圆的装置，其特征在于，包括权利要求8所述的用于搬运晶圆的机器人。