TWI624899B - 手部構件及手部 - Google Patents

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Abstract

一種構成移載半導體晶圓的機器人臂的手部的手部構件，前述手部構件是供載置前述半導體晶圓的U字形的構件，前述手部構件在其內周緣部和外周緣部配備有嵌合部，保持前述半導體晶圓的摩擦保持構件從側方與前述嵌合部嵌合。

Description

手部構件及手部
本發明係關於移載半導體晶圓的機器人臂的手部。
在半導體製造過程中，為了在處理裝置之間搬運半導體晶圓而使用基板搬運裝置。基板搬運裝置配備有機器人臂，利用機器人臂前端的手部來支承晶圓(日本特開2001-223252號公報，日本特許第4038653號公報，日本特許第4740188號公報，日本特許第5548163號公報)。
在有的情況下，由於處理的結果，晶圓會產生變形。例如，在有的情況下，由於加熱處理中的熱的影響，會產生翹曲或撓曲等。當在晶圓上產生變形時，在有的情況下，手部和晶圓會在非預定的部位接觸而對晶圓造成損傷，或者晶圓的位置產生偏移。因此，提出了在構成手部本體的手部構件上設置橡膠等的摩擦保持構件的方案(日本特開2001-223252號公報，日本特許第4038653號公報，日本特許第4740188號公報)。
摩擦保持構件是消耗品，希望能夠容易地進行更換。
本發明的目的在於提高摩擦保持構件的更換容易性。
根據本發明，提供一種手部構件，前述手部構件構成移載半導體晶圓的機器人臂的手部，其特徵在於，前述手部構件是供載置前述半導體晶圓的U字形的構件，前述手部構件在其內周緣部及外周緣部配備有嵌合部，保持前述半導體晶圓的摩擦保持構件從側方與前述嵌合部嵌合。
另外，根據本發明，提供一種手部構件，前述手部構件構成移載半導體晶圓的機器人臂的手部，其特徵在於，前述手部構件是供載置前述半導體晶圓且用難切削材料構成的U字形的構件，前述手部構件在其內周緣部及外周緣部配備有嵌合部，保持前述半導體晶圓的摩擦保持構件從側方與前述嵌合部嵌合，前述嵌合部是比其周圍厚度薄的部位， 至少形成三個前述嵌合部。
另外，根據本發明，提供一種手部，前述手部是移載半導體晶圓的機器人臂的手部，其特徵在於，配備有：供載置前述半導體晶圓的U字形的手部構件；以及 保持前述半導體晶圓的多個摩擦保持構件，前述手部構件在其內周緣部及外周緣部配備有嵌合部，前述多個摩擦保持構件從側方與前述嵌合部嵌合。
本發明的進一步的特徵藉由參照附圖的以下列舉的實施方式的說明會變得更加清楚。
1、1A‧‧‧手部構件
1a‧‧‧內周緣部
1b‧‧‧外周緣部
2、2A、2B‧‧‧摩擦保持構件
11‧‧‧安裝部
11a‧‧‧孔
12‧‧‧手指部
13、14‧‧‧限制構件
15‧‧‧吸附部
16、16A、16B‧‧‧嵌合部
16a、16b、16c‧‧‧凹部
21、21A、21B‧‧‧嵌合構件
22、22A、22B‧‧‧摩擦構件
211、211A、211B‧‧‧上側壁部
211Aa、211Ba‧‧‧突起
212、212A、212B‧‧‧下側壁部
213、213A、213B‧‧‧側壁部
A‧‧‧手部
C‧‧‧晶圓的中心位置
W‧‧‧晶圓
圖1是根據本發明的一種實施方式的手部的立體圖。
圖2A是摩擦保持構件和嵌合部的分解立體圖，圖2B是圖1的I-I線剖視圖，圖2C是將摩擦保持構件和嵌合部分離的狀態的剖視圖。
圖3是圖1的手部的俯視圖。
圖4A及圖4B是表示彎曲的半導體晶圓的載置狀態的例子的圖。
圖5A及圖5B是表示摩擦保持構件的配置狀態的其他例子的圖。
圖6A及圖6B是表示嵌合部的其他結構例的圖。
圖7A及圖7B是表示嵌合部的其他結構例的圖。
以下參照附圖對於根據本發明的一種實施方式的手部進行說明。另外，在各個圖中，箭頭X、Y表示相互正交的水平方向，箭頭Z表示上下方向。圖中的手部的各個方向，表示以水平姿勢被支承於機器人臂的狀態的方向的例 子。
圖1是根據本發明的一種實施方式的手部A的立體圖。手部A配備有手部構件1和多個摩擦保持構件2。圖2A是圖1的區域R中的摩擦保持構件2和手部構件1的分解圖，圖2B是圖1的I-I線剖視圖，圖2C是表示在圖2B中將摩擦保持構件2從嵌合部16分離開的狀態的圖。
手部構件1是供載置半導體晶圓的板狀的構件，例如，由難切削材料構成。作為難切削材料，例如，可以列舉出陶瓷材料或碳材料。
手部構件1是手部A的本體部，配備有固定到圖中未示出的機器人臂上的安裝部11，以水平姿勢被支承於機器人臂。在安裝部11，形成有多個為了固定於機器人臂上的孔11a。手部構件1配備有呈叉狀在X方向上延伸的一對手指部12，其整體構成為U字形。
在手部構件1的上表面形成有限制構件13、14。限制構件13、14將載置的半導體晶圓定位，防止移載時的脫落。限制構件13、14可以是與手部構件1成形為一體的構件，也可以是相對於手部構件1能夠裝卸自如的構件。
限制構件13是在俯視下呈圓弧形狀的構件，在本實施方式中，在手部構件1的上表面的一對手指部12與安裝部11之間的區域中設置有兩個。彎曲成圓弧形狀的限制構件13的內側側面與所載置的半導體晶圓的周緣相對向，在半導體晶圓的位置偏移的情況下，與該周緣抵接而 防止脫落。
限制構件14是在俯視下呈四邊形的構件，在本實施方式中，在各個手指部12的前端部分別設置一個。平面形狀的限制構件14的內側側面與所載置的半導體晶圓的周緣相對向，在半導體晶圓的位置偏移的情況下，與該周緣抵接而防止脫落。
另外，手部構件1配備有吸附部15。吸附部15由在手部構件1的上表面開口的孔和安裝到該孔中的抵接構件構成，與圖中未示出的空氣吸引裝置連通。在吸附部15，藉由吸引空氣，可以吸附保持所載置的半導體晶圓。藉此，即使高速地移載半導體晶圓仍能夠確實地保持半導體晶圓。
另外，在本實施方式中雖配備有限制構件13及14和吸附部15兩者，但是，也可以採用沒有吸附部15的結構。反之，也可以採用沒有限制構件13及14的結構。
摩擦保持構件2被從手部構件1的內周緣部1b及外周緣部1a的側方嵌合到內周緣部1b及外周緣部1a。摩擦保持構件2利用對於所載置的半導體晶圓的摩擦力來保持半導體晶圓。在手部構件1的內周緣部1b及外周緣部1a，在摩擦保持構件2的各個嵌合預定部位，如圖2A所示形成有嵌合部16。
在本實施方式的情況下，嵌合部16是比其周圍厚度薄的部位，包含上表面側的凹部16a和下表面側的凹部16b。在本實施方式的情況下，雖藉由在手部構件1的上 表面和下表面分別設置凹部來將嵌合部16形成為厚度薄的部位，但是，也可以只在上表面或者下表面的一方設置凹部做成厚度薄的部位。另外，如在圖2C中由二點鏈線所示，在手部構件1的側壁面也可以設置將上表面側的凹部16a和下表面側的凹部16b連接起來的凹部16c。藉由將嵌合部16做成比周圍厚度薄的部位，可以利用嵌合部16進行摩擦保持構件2的定位。
摩擦保持構件2包含嵌合構件21和摩擦構件22。嵌合構件21是與嵌合部16嵌合的構件，摩擦構件22是形成半導體晶圓的載置面的構件。摩擦保持構件2可以做成一個構件的結構，但是，如本實施方式那樣，藉由形成兩個構件的結構，易於兼顧嵌合力和半導體晶圓的保持力。
在本實施方式的情況下，嵌合構件21包括：上側壁部211、下側壁部212、以及連接上側壁部211與下側壁部212的側壁部213，在側視下或者垂直剖面形狀是構成為U字形。上側壁部211、下側壁部212及側壁部213均呈板狀，上側壁部211與下側壁部212在Z方向上分離開，側壁部213是連接其等的橫方向上的一個端部的垂直壁。嵌合構件21用不銹鋼等金屬材料構成，例如，可以藉由將平坦的板狀金屬材料彎曲來形成。
上側壁部211的作用是作為摩擦構件22的支承部，摩擦構件22固定到其上面。摩擦構件22可以藉由壓接或黏著固定到上側壁部211。如圖2C所示，上側壁部211、下側壁部212及側壁部213形成被其等包圍的空間部S， 使空間部S嵌合於嵌合部16。利用上側壁部211和下側壁部212夾住嵌合部16，利用其夾持力將摩擦保持構件2固定於手部構件1。
在本實施方式的情況下，如圖2C所示，下側壁部212，在自然狀態下，以從與側壁部213連接的根部側朝向前端側(在該圖中從右側朝向左側)接近上側壁部211的方式傾斜設置。如圖2B所示，在摩擦保持構件2安裝到手部構件1上的狀態下，下側壁部212彈性變形而被往下側擴張，上側壁部211與下側壁部212變成平行狀態。在摩擦保持構件2被安裝到手部構件1上的狀態下，彈性恢復力始終作用於下側壁部212，藉此提高夾持嵌合部16的夾持力。
凹部16a具有對應於上側壁部211的形狀，凹部16b具有對應於下側壁部212的形狀。在摩擦保持構件2被安裝到手部構件1上的狀態下，上側壁部211沒有間隙地容納在凹部16a中，下側壁部212沒有間隙地容納在凹部16b中。藉此，不容易產生摩擦保持構件2的位置偏移或脫落。
摩擦構件22是形成半導體晶圓的載置面的帶狀構件，例如，用矽橡膠等橡膠或樹脂構成。在採用矽橡膠的情況下，能夠利用其黏著性提高保持性能。但是，在採用這樣的黏著構件的情況下，當黏著力過大時，會存在不能順暢地進行摩擦構件22與半導體晶圓的分離的情況。因此，例如對於黏著性高的黏著構件的表面，可以實施表面 粗化處理、壓花加工，或者利用雷射等進行的切削加工等，調整為使得摩擦構件22的黏著力落入規定的範圍內。
在本實施方式的情況下，摩擦構件22設置在上側壁部211的上表面的周緣部除外的部分上，以不突出的方式配置於上側壁部211的側方。藉此，可以防止摩擦構件22的周緣與外部的物體接觸而從上側壁部211剝離。摩擦構件22的俯視的形狀可以採用任意的形狀，但是，如本實施方式那樣，藉由形成矩形，可以使其與半導體晶圓的接觸面積變得比較大。另外，也可以在矩形的各個角部實施倒角加工等。藉此，可以進一步提高防止前述“剝離”的性能。
如上所述，在本實施方式的情況下，由於形成藉由將摩擦保持構件2從側方嵌合於嵌合部16來安裝到手部構件1上的結構，在屬於消耗品的摩擦保持構件2的更換時，不用使用工具等就能夠容易地卸下。亦即可以提高摩擦保持構件2的更換容易性。
另外，嵌合部16的加工是大範圍的減薄加工，與螺孔或燕尾槽等的微細加工相比，在手部構件1的加工部不容易產生應力集中。因而，即使手部構件1是難切削材料，仍可以不產生龜裂、缺陷地實施加工。
接著，對於摩擦保持構件2以及對應的嵌合部16的配置例進行說明。圖3是手部A的俯視圖，用二點鏈線表示被載置的圓形的半導體晶圓。點C表示半導體晶圓W 的中心位置。在本實施方式中，摩擦保持構件2及對應的嵌合部16在手部構件1的內周緣部1a配置四個，在外周緣部1b配置四個。
如已經描述過的那樣，摩擦保持構件2構成所載置的半導體晶圓W的支承面。由於平面是由三點決定的，在半導體晶圓W所抵接的位置(圖3中表示半導體晶圓W的二點鏈線的圓及其內側)至少配置三個摩擦保持構件2即可。不過，在摩擦構件22的面積大的情況下，配置兩個摩擦保持構件2即可的情況也是可能的。
在有的情況下，半導體晶圓W會因熱處理而彎曲變形。藉由在手部構件1的內周緣部1a和外周緣部1b分別配置摩擦保持構件2，不用說是筆直的半導體晶圓W，連半導體晶圓W彎曲了也能夠保持。圖4A及圖4B是其說明圖。
圖4A表示半導體晶圓W呈凸起翹曲的情況。在這種情況下，配置在外周緣部1b的摩擦保持構件2與半導體晶圓W抵接。圖4B表示半導體晶圓W呈凹陷翹曲的情況。在這種情況下，配置在內周緣部1a的摩擦保持構件2與半導體晶圓W抵接。
因此，藉由分別在手部構件1的內周緣部1a和外周緣部1b配置摩擦保持構件2，即使半導體晶圓W彎曲，並且，不管彎曲的翹曲方向如何，都能夠確實地保持半導體晶圓W。由於平面由三點來決定，較佳為在半導體晶圓W所抵接的位置(圖3的表示半導體晶圓W的二點鏈線 的圓及其內側)，在內周緣部1a配置至少三個摩擦保持構件2，在外周緣部1b配置至少三個摩擦保持構件2。在本實施方式的情況下，配置在內周緣部1a的四個摩擦保持構件2和配置在外周緣部1b的四個摩擦保持構件2均配置在半導體晶圓W所抵接的位置。另外，由於配置在外周緣部1b的各個摩擦保持構件2配置在通過以點C為中心的假想圓CE1的位置，能夠確實地支承圖4A所示的呈凸起翹曲地彎曲的半導體晶圓W。同樣地，由於配置在內周緣部1a的各個摩擦保持構件2配置在通過以點C為中心的假想圓CE2的位置，能夠確實地支承圖4B所示的呈凹陷翹曲地彎曲的半導體晶圓W。
<其他實施方式>
摩擦保持構件2以及對應的嵌合部16的配置和數量可以根據手部構件1的形狀、預想的半導體晶圓的彎曲狀態等適當地進行設計。
圖5A的例子，是將圖3所示的配置在內周緣部1a的四個摩擦保持構件2形成為一體的例子。另外，同樣地，將圖3所示的配置在外周緣部1b的四個摩擦保持構件2當中左右兩個分別形成為一體。共計設置三個摩擦保持構件2，與之對應地也配置三個嵌合部16。
圖5B的例子表示代替手部構件1而採用形狀不同的手部構件1A的例子。U字形的手部構件1A的內周緣部1a的輪廓形狀與手部構件1相比更有稜角。在內周緣部 1a，摩擦保持構件2分別配置在三個邊上，共計配置三個。配置在外周緣部1b的摩擦保持構件2與手部構件1一樣為四個。與之對應地，在手部構件1A上也配置七個嵌合部16。
圖6及圖7表示摩擦保持構件2及嵌合部16的其他例子。該圖的例子設想為，內周緣部1a及外周緣部1b的厚度在整個區域成為摩擦保持構件2能夠嵌合的厚度，亦即與手部構件1同樣的厚度。
圖6A的嵌合部16A，表示將規定摩擦保持構件2的上側壁部211的位置的一對突起16c形成於手部構件1的上表面的例子。一對突起16c設置成隔著上側壁部211的橫向寬度(圖6A中的X方向上的長度)，有助於摩擦保持構件2的橫向寬度方向上的定位。作為規定下側壁部212的位置的構件，在手部構件1的下表面也形成一對突起16c亦可。
圖6B的嵌合部16B，表示在手部構件1的上表面形成規定摩擦保持構件2的上側壁部211的位置的突起16d的例子。突起16d設置成與外周緣部1b的端面隔著上側壁部211的縱向寬度(圖6B中的Y方向上的長度)，有助於摩擦保持構件2的縱向寬度方向上的定位(嵌入深度)。作為規定下側壁部212的位置的構件，在手部構件1的下表面也形成突起16d亦可。
圖7A的摩擦保持構件2A及嵌合部16A，表示在上側壁部211A的下表面形成一對突起211Aa、在手部構件 1的上表面形成一對槽16c的例子。一對突起211Aa，是在上側壁部211A的下表面的橫向寬度方向(圖7A中的X方向)的兩側部沿著縱向寬度方向(圖7A中的Y方向)設置，一對槽16c設置在與嵌合部16A的一對突起211Aa相對向的位置。一對突起211Aa和一對槽16c有助於摩擦保持構件2A的橫向寬度方向上的定位。作為規定下側壁部212A位置的構件，也可以在下側壁部212A形成一對突起212Aa，在手部構件1的下表面形成一對槽16c。
圖7B的摩擦保持構件2B及嵌合部16B，表示在上側壁部211B的下表面形成突起211Ba、在手部構件1的上表面形成槽16d的例子。突起211Ba沿著橫向寬度方向(圖7B中的X方向)設置在上側壁部211B的前端側，槽16d設置在與嵌合部16B的突起211Ba相對向的位置。突起211Ba和槽16d有助於摩擦保持構件2B的縱向寬度方向上的定位(嵌入深度)。作為規定下側壁部212B的位置的構件，也可以在下側壁部212B形成突起212Ba，在手部構件1的下表面形成槽16d。
雖然與所例示的實施方式相關聯地對本發明進行了說明，但是，應當理解，本發明並不被所揭示的例示性的實施方式所限制。對於申請專利範圍應當給予最廣泛的解釋而包括結構及功能的全部變形例及均等物。

Claims (11)

  1. 一種手部構件，前述手部構件構成移載半導體晶圓的機器人臂的手部，其特徵在於，前述手部構件是供載置前述半導體晶圓的U字形的構件，前述手部構件在其內周緣部及外周緣部配備有嵌合部，保持前述半導體晶圓的摩擦保持構件相對前述手部構件從側方與前述嵌合部嵌合；前述嵌合部包含：設置在前述手部構件的上表面的第1凹部、設置在前述手部構件的下表面的第2凹部、及設置在前述手部構件側面且將前述第1凹部與前述第2凹部連接的第3凹部。
  2. 如請求項1所述的手部構件，其中，在前述外周緣部形成至少三個前述嵌合部，在前述內周緣部形成至少三個前述嵌合部。
  3. 如請求項1所述的手部構件，其中，進一步配備有吸附部。
  4. 一種手部，前述手部是移載半導體晶圓的機器人臂的手部，其特徵在於，配備有：供載置前述半導體晶圓的U字形的手部構件；以及保持前述半導體晶圓的多個摩擦保持構件，前述手部構件在其內周緣部及外周緣部配備有嵌合部，前述多個摩擦保持構件從側方與前述嵌合部嵌合；前述摩擦保持構件包括：上側壁部、下側壁部及將前述上側壁部與前述下側壁部連接起來的側壁部，前述下側壁部，是以從前述側壁部側朝向前端側接近前述上側壁部的方式傾斜設置，使由前述上側壁部、前述下側壁部及前述側壁部包圍的空間部嵌合於前述嵌合部。
  5. 如請求項4所述的手部，其中，前述摩擦保持構件，係在前述上側壁部的上表面配備有保持前述半導體晶圓的摩擦構件。
  6. 如請求項5所述的手部，其中，前述摩擦構件設置在前述上側壁部的上表面中之除了前述上側壁部的周緣部以外的部分。
  7. 如請求項4所述的手部，其中，前述嵌合部是比其周圍厚度薄的部位。
  8. 如請求項4所述的手部，其中，前述嵌合部形成為至少三個。
  9. 如請求項4所述的手部，其中，在前述手部構件的前述外周緣部形成至少三個前述嵌合部，在前述手部構件的前述內周緣部形成至少三個前述嵌合部。
  10. 如請求項4所述的手部，其中，由難切削材料構成前述手部構件。
  11. 如請求項4所述的手部，其中，進一步配備有設置在前述手部構件上的吸附部。
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