TW202211368A - 機械手 - Google Patents

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Abstract

本發明實施例提供的機械手，用於傳輸晶圓，其包括手指結構和複數支撐部件，其中，複數支撐部件設置於手指結構上，且在同一圓周上間隔分佈，每個支撐部件用於與晶圓的邊緣接觸以支撐晶圓，且使晶圓避免與手指結構相接觸。本發明實施例提供的機械手，可以避免晶圓與手指結構相接觸，從而避免晶圓表面產生劃痕及接觸痕跡。

Description

機械手
本發明實施例涉及半導體加工技術領域，具體而言，本發明實施例涉及一種機械手。
目前，在進行半導體製程的過程中，需要把晶圓從大氣環境中逐步傳送到製程腔室中進行製程處理。在此過程中，晶圓的傳輸需要借助由一系列的大氣設備和真空設備等組成的傳輸模組來實現。傳輸模組中通常設置有機械手，用以藉由伸縮、升降等運動來實現將晶圓的傳輸。
對於某些需要對晶圓背面進行處理的製程，例如背金製程，其是在晶圓背面沉積鋁（Al）、鈦（Ti）、鎳（Ni）、銀（Ag）等金屬，這種製程需要將晶圓以背面朝上、正面朝下的狀態傳入製程腔室進行製程。但是，現有的機械手在傳輸晶圓的過程中，會與晶圓表面相接觸，這對於正面朝下的晶圓來說，很容易造成晶圓正面產生劃痕或者接觸痕跡，而且進行背金製程的晶圓往往會產生很大程度地翹曲，這也會增加晶圓與機械手的接觸面積，導致晶圓正面劃傷程度加劇，從而對後續製程產生不良影響，大幅降低了產品良率。
本發明實施例針對現有方式的缺點，提出一種機械手，其可以避免晶圓表面與手指結構相接觸，從而避免晶圓表面產生劃痕及接觸痕跡。
本發明實施例提供了一種機械手，用於傳輸晶圓，包括手指結構和複數支撐部件，其中，複數該支撐部件設置於該手指結構上，且在同一圓周上間隔分佈，每個該支撐部件用於與該晶圓的邊緣接觸以支撐該晶圓，且使該晶圓避免與該手指結構相接觸。
可選的，每個該支撐部件均包括用於支撐該晶圓的支撐面，該支撐面為相對於水平面傾斜的斜面，且該斜面相對於該水平面的高度，在該圓周的徑向上沿遠離該圓周的中心的方向逐漸增大。
可選的，該斜面為平面，且與該水平面之間的夾角為1°-60°。
可選的，該夾角為5.75°。
可選的，每個該支撐部件均包括支撐本體和設置在該支撐本體上的防滑柔性件，其中，該防滑柔性件上形成有該支撐面。
可選的，該防滑柔性件呈環狀，且該防滑柔性件的橫截面形狀滿足使該支撐面與該晶圓為點接觸。
可選的，在該支撐本體上形成有安裝槽，該防滑柔性件的一部分設置於該安裝槽的內部，另一部分設置於該安裝槽的外部。
可選的，在每個該支撐部件的該支撐面上設置有至少一個標記線，每個該標記線用於標識其中一種尺寸的晶圓邊緣在該支撐面上的位置。
可選的，該手指結構包括在平行於水平面的方向上間隔設置的兩個手指，兩個該手指之間的間隔被設置為使該晶圓避免與該手指相接觸。
可選的，該機械手還包括定位件和緊固件，其中，該定位件設置於該手指結構上，用於限定該支撐部件在該手指結構上的位置；該緊固件用於將該支撐部件與該手指結構固定連接。
本發明實施例的有益效果： 本發明實施例提供的機械手，其在手指結構上設置有在同一圓周上間隔分佈的複數支撐部件，每個支撐部件用於與晶圓的邊緣接觸以支撐晶圓，且使該晶圓避免與手指結構相接觸。由於複數支撐部件僅接觸晶圓的邊緣，這可以在保證對晶圓支撐的前提下，避免支撐部件與晶圓表面接觸，從而可以避免因機械手與晶圓表面接觸而造成的晶圓表面產生劃痕及接觸痕跡。同時，上述複數支撐部件還可以使晶圓避免與手指結構相接觸，從而可以在一定程度上減少因晶圓發生翹曲而造成的與手指結構接觸摩擦產生劃痕。由此，本發明實施例提供的機械手可以減少因晶圓表面產生劃痕而對後續製程造成的影響，提高產品良率，從而可以應用於諸如背金製程等的需要保護晶圓表面的製程的半導體製程設備。
下面詳細描述本發明實施例，本發明實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的部件或具有相同或類似功能的部件。此外，如果已知技術的詳細描述對於示出的本發明實施例的特徵是不必要的，則將其省略。下面藉由參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。
本技術領域技術人員可以理解，除非另外定義，這裏使用的所有術語（包括技術術語和科學術語），具有與本發明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語，應該被理解為具有與現有技術的上下文中的意義一致的意義，並且除非像這裏一樣被特定定義，否則不會用理想化或過於正式的含義來解釋。
下面以具體地實施例對本發明的技術方案以及本發明的技術方案如何解決上述技術問題進行詳細說明。
本發明實施例提供一種機械手，用於傳輸晶圓，如圖1A至圖1C所示，機械手包括手指結構2，該手指結構2與機械手手臂1連接，且位於機械手手臂1的一側，構成懸臂結構，該手指結構2能夠在機械手手臂1的帶動下進行伸縮、升降等的運動，以實現晶圓100的傳輸。機械手手臂1及手指結構2均可以採用金屬材質製成，或者也可以採用陶瓷或石英材質製成。此外，手指結構2與機械手本體1可以採用一體式結構，或者也可以採用分體式結構。
手指結構2的結構可以有多種，例如，在本實施例中，手指結構2包括在平行於水平面的方向上間隔設置的兩個手指22，兩個手指22之間的間隔構成鏤空部21，該鏤空部21可以進一步避免手指22與晶圓100相接觸，尤其針對發生翹曲的晶圓，通常其中心區域會相對於邊緣區域朝向靠近手指22的一側彎曲，即，晶圓的中心朝下凹陷，而邊緣朝上翹曲，針對這種情況，藉由在兩個手指22之間形成鏤空部21，可以避讓晶圓朝下凹陷的中心部分，從而可以避免手指22與晶圓100的表面相接觸，進而可以在一定程度上減少晶圓100與手指22接觸摩擦產生劃痕。
在一些可選的實施例中，兩個手指22之間的間隔的數值範圍為100毫米～290毫米，具體可以為120毫米、150毫米、180毫米、182毫米、200毫米、240毫米或280毫米等等。在實際應用中，可以根據晶圓100的不同規格選擇相應的數值，具體來說，晶圓100的直徑越大，該間隔的數值越大；反之，則數值越小。
需要說明的是，在實際應用中，手指結構2也可以採用其他任意結構，例如能夠構成上述鏤空部21的環形結構，或者在手指結構2上設置有能夠避讓晶圓朝下凹陷的中心部分的凹部，這也能夠避免手指22與晶圓100的表面相接觸。
上述機械手還包括複數支撐部件31，例如圖1A至圖1C中示出了四個支撐部件31，當然，在實際應用中，支撐部件31的數量還可以為三個或者五個以上，只要能夠保持對晶圓100均勻、穩定地支撐即可。
複數支撐部件31設置於手指結構2上，且沿同一圓周方向間隔分佈，該圓周所在平面例如與水平面相互平行。並且，每個支撐部件31用於與晶圓100的邊緣接觸以支撐晶圓100。由於複數支撐部件31僅接觸晶圓100的邊緣，這可以在保證穩定支撐晶圓的前提下，避免與晶圓表面接觸，從而可以避免因機械手與晶圓表面接觸而造成的晶圓表面產生劃痕及接觸痕跡。同時，上述複數支撐部件31還可以避免晶圓與手指結構2相接觸，從而可以在一定程度上減少因晶圓發生翹曲而造成的與手指結構2接觸摩擦產生劃痕。
由此，本發明實施例提供的機械手可以減少因晶圓表面產生劃痕而對後續製程造成的影響，提高產品良率，從而可以應用於諸如背金製程等的需要保護晶圓表面的製程的半導體製程設備。
需要說明的是，在採用上述複數支撐部件31的基礎上，手指結構2還可以採用平板結構，即，不設置上述鏤空部21，而僅借助複數支撐部件31來避免手指結構2與晶圓100的表面相接觸。
在一些可選的實施例中，如圖2A至圖2B所示，每個支撐部件31均包括用於支撐晶圓100的支撐面32，該支撐面32為相對於水平面傾斜的斜面，且該斜面相對於水平面的高度，在支撐部件31所在圓周的徑向上沿遠離該圓周的中心的方向逐漸增大。換句話說，複數支撐部件31在其內側構成一凹部，且複數支撐部件31的支撐面32共同構成該凹部的側面，該側面為在圓周方向上呈非連續的錐形環面，晶圓100的邊緣與該錐形環面相接觸，以實現對晶圓100的支撐。並且，該錐形環面的開口尺寸沿遠離凹部底部的方向逐漸增大，這樣設置，既可以保證各個支撐面32僅與晶圓100的邊緣接觸，而不會接觸晶圓100的表面，又可以在晶圓100自身重力的作用下自動校正晶圓位置，且保證晶圓100的邊緣與各個支撐面32的接觸位置在同一高度，從而可以保證晶圓100能夠水平放置。
在一些可選的實施例中，如圖1B所示，位於X軸一側的兩個支撐面32與位於X軸另一側的兩個支撐面32對稱設置，並且，位於Y軸一側的兩個支撐面32與位於Y軸另一側的兩個支撐面32對稱設置，這樣，可以使四個支撐部件31與晶圓100的接觸位置分佈地更均勻，從而可以提高支撐的穩定性。
在一些可選的實施例中，如圖2A及圖2B所示，每個支撐部件31均包括支撐本體311和設置在該支撐本體311上的防滑柔性件312，其中，上述支撐本體311可以採用金屬或者非金屬材質製成，以保證支撐晶圓所需的剛度，例如支撐本體311可以採用不銹鋼、鋁、石英或者陶瓷等材質製成，但是本發明實施例並不以此為限。上述支撐本體311的設置，可以增加晶圓100與手指結構2之間的間距，從而進一步避免晶圓100與手指結構2相接觸，尤其針對發生翹曲的晶圓，增加的間距更容易實現晶圓100與手指結構2的不接觸。在實際應用中，可以根據具體需要自由設定支撐本體311的形狀和尺寸，只要保證晶圓不與手指結構2相接觸即可。
防滑柔性件312上形成有上述支撐面32，即，該防滑柔性件312與晶圓100的邊緣相接觸以支持晶圓100，同時，防滑柔性件312還起到增大與晶圓邊緣接觸的摩擦力，以避免晶圓產生滑動的作用。防滑柔性件312可以採用諸如矽膠或者橡膠等的摩擦係數較大的防滑材質製成，但是本發明實施例並不以此為限。
防滑柔性件312的結構可以有多種，例如防滑柔性件312呈環狀，且防滑柔性件312的橫截面形狀滿足使支撐面32與晶圓為點接觸，該橫截面形狀例如為圓形、橢圓形等等。由於防滑柔性件312呈環狀，晶圓邊緣與防滑柔性件312相接觸的接觸點（即，晶圓邊緣與環狀防滑柔性件312的交點）最多為2個，這大大減小了防滑柔性件312與晶圓的接觸面積，從而可以進一步減少晶圓產生劃痕的可能性。上述防滑柔性件312例如為密封膠圈，其不僅取材方便，而且能有效降低應用及維護成本。
需要說明的是，本發明實施例不侷限於採用環狀的防滑柔性件312，除此之外，防滑柔性件312還可以採用其他任意形狀，只要能夠起到支撐晶圓，同時防止晶圓產生滑動的作用即可。
在一些可選的實施例中，如圖2A至圖2B所示，在支撐本體311上形成有安裝槽313，防滑柔性件312的一部分設置於該安裝槽313的內部，另一部分設置於安裝槽313的外部，以實現將防滑柔性件312固定在支撐本體311上。具體地，對於環狀的防滑柔性件312，該安裝槽313對應設置為環形凹槽，當然，根據不同形狀的防滑柔性件312，可以適應性調整安裝槽313的形狀。並且可選的，為了避免防滑柔性件312從安裝槽313中脫出，安裝槽313為“燕尾槽”或者其他開口處尺寸較小的凹槽結構。
需要說明的是，本發明實施例並不限定防滑柔性件312的安裝方式，例如防滑柔性件312也可以直接黏貼在支撐本體311上，本發明實施例並不以此為限，本領域技術人員可以根據實際情況自行調整設置。
在一些可選的實施例中，使支撐面32形成斜面的方式可以有多種，例如，如圖2A至圖2B所示，在支撐本體311上形成一斜面311a，在該斜面311a上形成的安裝槽313同樣傾斜，以使得在將防滑柔性件312安裝在該安裝槽313中時也是傾斜的，以實現防滑柔性件312上的支撐面32形成斜面。如圖2B所示，以支撐本體311的下表面與水平面相互平行，支撐面32與支撐本體311上的斜面311a相互平行為例，斜面311a為平面，且與支撐本體311的下表面之間的夾角A，即等於支撐面32與水平面之間的夾角，該夾角A可以為1°-60°，例如為5.75°，這樣設置既可以保證能夠穩定地支撐晶圓，避免晶圓產生滑動，又可以降低支撐本體311的加工難度和加工成本。在實際應用中，上述夾角A的具體數值可以為1°、15°、28°、35°、45°、50°或55°等等，可以根據不同規格的晶圓，自由選擇夾角A的大小。
需要說明的是，在本實施例中，斜面311a為平面，但是，本發明並不侷限於此，在實際應用中，上述斜面311a還可以圓弧凸面或者其他任意形狀的斜面，本發明實施例並不以此為限，本領域技術人員可以根據實際情況自行調整設置。
在一些可選的實施例中，如圖3A及圖3B所示，在每個支撐部件31的支撐面32上設置有至少一個標記線314，每個標記線314用於標識其中一種尺寸的晶圓邊緣在支撐面32上的位置。當對應尺寸的晶圓正確地放置在支撐部件31上時，該標記線314與晶圓邊緣重合。上述標記線314可以為在支撐面32上繪製的二維標記，或者也可以由在支撐面32上設置的三維結構構成，例如，在支撐面32上設置圓弧形的溝槽或者凸臺。
在一些可選的實施例中，如圖2A及圖2B所示，機械手還包括定位件4和緊固件5，其中，定位件4設置於手指結構2上，用於限定支撐部件31在手指結構2上的位置，該定位件4例如為定位銷，該定位銷的兩端分別位於支撐部件31與手指結構2上同軸的兩個定位孔中；緊固件5用於將支撐部件31與手指結構2固定連接，該緊固件5例如為緊固螺釘。
本發明實施例提供的機械手，其在手指結構上設置有在同一圓周上間隔分佈的複數支撐部件，每個支撐部件用於與晶圓的邊緣接觸以支撐晶圓，且使該晶圓避免與手指結構相接觸。由於複數支撐部件僅接觸晶圓的邊緣，這可以在保證對晶圓支撐的前提下，避免支撐部件與晶圓表面接觸，從而可以避免因機械手與晶圓表面接觸而造成的晶圓表面產生劃痕及接觸痕跡。同時，上述複數支撐部件還可以使晶圓避免與手指結構相接觸，從而可以在一定程度上減少因晶圓發生翹曲而造成的與手指結構接觸摩擦產生劃痕。由此，本發明實施例提供的機械手可以減少因晶圓表面產生劃痕而對後續製程造成的影響，提高產品良率，從而可以應用於諸如背金製程等的需要保護晶圓表面的製程的半導體製程設備。
可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發明的原理而採用的示例性實施方式，然而本發明並不侷限於此。對於本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發明的保護範圍。
在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“上”、“下”、“前”、“後”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
術語“第一”、“第二”僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更複數該特徵。在本發明的描述中，除非另有說明，“複數”的含義是兩個或兩個以上。
在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以藉由中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
在本說明書的描述中，具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或複數實施例或示例中以合適的方式結合。
以上所述僅是本發明的部分實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
1:機械手手臂、機械手本體 2:手指結構 4:定位件 5:緊固件 21:鏤空部 22:手指 31:支撐部件 32:支撐面 100:晶圓 311:支撐本體 311a:斜面 312:防滑柔性件 313:安裝槽 314:標記線 A:夾角
本發明上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中： 圖1A為本發明實施例提供的機械手在支撐晶圓時的俯視圖； 圖1B為本發明實施例提供的機械手並示出晶圓位置的俯視圖； 圖1C為本發明實施例提供的機械手的俯視圖； 圖2A為本發明實施例提供的機械手的一種局部剖視圖； 圖2B為本發明實施例提供的機械手的另一種局部剖視圖； 圖3A為本發明實施例採用的手指結構的局部放大圖； 圖3B為本發明實施例採用的支撐部件與晶圓邊緣配合的局部放大圖。
1:機械手手臂、機械手本體
2:手指結構
21:鏤空部
22:手指
31:支撐部件

Claims (10)

  1. 一種機械手，用於傳輸一晶圓，其特徵在於，包括一手指結構和複數支撐部件，其中，複數該支撐部件設置於該手指結構上，且在一同一圓周上間隔分佈，每個該支撐部件用於與該晶圓的邊緣接觸以支撐該晶圓，且使該晶圓避免與該手指結構相接觸。
  2. 如請求項1所述的機械手，其中，每個該支撐部件均包括用於支撐該晶圓的一支撐面，該支撐面為相對於一水平面傾斜的一斜面，且該斜面相對於該水平面的高度，在該圓周的徑向上沿遠離該圓周的中心的方向逐漸增大。
  3. 如請求項2所述的機械手，其中，該斜面為平面，且與該水平面之間的一夾角為1°-60°。
  4. 如請求項3所述的機械手，其中，該夾角為5.75°。
  5. 如請求項2至求項4中任一項所述的機械手，其中，每個該支撐部件均包括一支撐本體和設置在該支撐本體上的一防滑柔性件，其中，該防滑柔性件上形成有該支撐面。
  6. 如請求項5所述的機械手，其中，該防滑柔性件呈環狀，且該防滑柔性件的橫截面形狀滿足使該支撐面與該晶圓為點接觸。
  7. 如請求項5所述的機械手，其中，在該支撐本體上形成有一安裝槽，該防滑柔性件的一部分設置於該安裝槽的內部，另一部分設置於該安裝槽的外部。
  8. 如請求項2至求項4中任一項所述的機械手，其中，在每個該支撐部件的該支撐面上設置有至少一個標記線，每個該標記線用於標識其中一種尺寸的晶圓邊緣在該支撐面上的位置。
  9. 如請求項1所述的機械手，其中，該手指結構包括在平行於水平面的方向上間隔設置的兩個手指，兩個該手指之間的間隔被設置為使該晶圓避免與該手指相接觸。
  10. 如請求項1所述的機械手，其中，該機械手還包括一定位件和一緊固件，其中，該定位件設置於該手指結構上，用於限定該支撐部件在該手指結構上的位置；該緊固件用於將該支撐部件與該手指結構固定連接。
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