用于传输晶圆的机械手以及半导体处理设备

技术领域

本公开内容涉及半导体制造领域，并且更具体而言涉及一种用于传输晶圆的机械手以及半导体处理设备。

背景技术

在现有技术之中，为了抓取晶圆中的脏片和净片，通常需要设计不同的机械手。例如，一个机械手用于抓取脏片，然后进行清洗。而另一个机械手则用于将干净的晶圆重新抓取并放置至期望的位置。

而两个独立设置的机械手虽然可以预防脏片对于净片的污染，但是这样的机械手的结构复杂，而且不利于高效处理。

发明内容

本公开内容的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷中的至少一方面，即至少能够提高半导体处理设备的传输效率并且精减机械手的数量。针对该技术问题，本公开内容基于如何复用机械手来提出一种新型的用于传输晶圆的机械手。

具体而言，本公开内容提出了一种用于传输晶圆的机械手，所述机械手包括：

第一手指，所述第一手指的第一端上设置有第一挡块和第二挡块；

至少两个第二手指，所述至少两个第二手指被设置在所述第一手指的两侧，所述至少两个第二手指分别包括设置在与所述第一端相对的第二端上的第三挡块和第四挡块；以及

驱动装置，所述驱动装置能够驱动所述第一手指和所述第二手指相向运动，

其中，所述第一挡块、所述第二挡块、所述第三挡块和所述第四挡块中的每个挡块均分别具有第一台阶面和第二台阶面，并且其中，所述第一挡块的第一台阶面、所述第二挡块的第一台阶面、所述第三挡块的第一台阶面和所述第四挡块的第一台阶面处于一个平面上，并且所述第一挡块的第二台阶面、所述第二挡块的第二台阶面、所述第三挡块的第二台阶面和所述第四挡块的第二台阶面处于一个平面上。

以这样的方式，依据本公开内容的机械手能够借助于不同的挡块的配合，利用第一手指和第二手指上设置的不同的部件来实现对于脏片和净片的抓取，其采用机械手上不同的部分，所以能够在复用同一个机械手的情况下采用不同的部件来接触脏片和净片，由此能够避免脏片对于净片的污染，此外依据本公开内容的机械手由于实现了复用，从而精减了机械手的数量。此外，由于机械手的数量减少了，从而能够节约工艺腔空间、减少机械设备成本、或者减少高精密机械臂使用。

在根据本公开内容的一个示例性的实施例之中，所述第一挡块和所述第二挡块、以及所述第三挡块和所述第四挡块关于所述第一手指的纵向轴线轴对称。以这样的方式能够使得依据本公开内容的机械手更稳固地抓取晶圆。

在根据本公开内容的一个示例性的实施例之中，所述驱动装置包括，第一驱动装置，所述第一驱动装置被设置用于将所述第一手指相对于所述第二手指移动，以在第一相对位置和第二相对位置之间切换。

在根据本公开内容的一个示例性的实施例之中，在所述第一相对位置处，所述第一挡块的第一台阶面、所述第二挡块的第一台阶面、所述第三挡块的第一台阶面以及所述第四挡块的第一台阶面位于同一个圆周上，所述圆周的直径相应于待夹持的晶圆的直径。优选地，在根据本公开内容的一个示例性的实施例之中，在所述第二相对位置处，所述第一挡块的第二台阶面、所述第二挡块的第二台阶面、所述第三挡块的第二台阶面以及所述第四挡块的第二台阶面位于同一个圆周上，所述圆周的直径相应于待夹持的晶圆的直径。以这样的方式实现对于第一手指和第二手指的相对位置的调节。

在根据本公开内容的一个示例性的实施例之中，所述驱动装置还包括：

第二驱动装置，所述第二驱动装置被设置用于将所述第一手指相对于所述第二手指移动。以这样的方式能够实现第一手指相对于第二手指的位置的微调，从而能够使得第一手指和第二手指共同作用，从而夹紧待抓取的晶圆。

在根据本公开内容的一个示例性的实施例之中，在所述第一相对位置处，所述第一挡块的第一台阶面、所述第二挡块的第一台阶面、所述第三挡块的第一台阶面以及所述第四挡块的第一台阶面所位于的圆周在第一高度上，并且其中，在所述第二相对位置处，所述第一挡块的第二台阶面、所述第二挡块的第二台阶面、所述第三挡块的第二台阶面以及所述第四挡块的第二台阶面所位于的圆周在第二高度上。

替代地或者可选地，在根据本公开内容的一个示例性的实施例之中，所述第一高度和所述第二高度不同，所述机械手包括第一夹块和第二夹块，其中，所述第一夹块用于在第一高度上夹紧晶圆，并且其中，所述第二夹块用于在第二高度上夹紧晶圆。

优选地，在根据本公开内容的一个示例性的实施例之中，所述第一夹块和所述第二夹块一体成型。

此外，依据本公开内容的第二方面提出了一种半导体处理设备，所述半导体处理设备包括依据本公开内容的第一方面所提出的机械手。

在根据本公开内容的一个示例性的实施例之中，所述半导体处理设备包括至少两个机械手，所述至少两个机械手处于不同的层中。

综上所述，依据本公开内容的机械手能够借助于不同的挡块的配合，利用第一手指和第二手指上设置的不同的部件来实现对于脏片和净片的抓取，其采用机械手上不同的部分，所以能够在复用同一个机械手的情况下采用不同的部件来接触脏片和净片，由此能够避免脏片对于净片的污染，此外依据本公开内容的机械手由于实现了复用，从而精减了机械手的数量。此外，由于机械手的数量减少了，从而能够节约工艺腔空间、减少机械设备成本、或者减少高精密机械臂使用。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本公开的各实施例的特征、优点及其他方面将变得更加明显，在此以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施例，在附图中：

图1A示出了依据本公开内容的用于传输晶圆的机械手在第一位置上的示意图；

图1B示出了依据本公开内容的用于传输晶圆的机械手在第二位置上的示意图；

图2A示出了依据本公开内容的用于传输晶圆的机械手的另一个实施例的示意图；

图2B示出了依据本公开内容的用于传输晶圆的机械手的夹块的示意图；以及

图3示出了依据本公开内容的用于半导体处理设备的机械手的另一个实施例的侧视图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作出进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

本文所使用的术语“包括”、“包含”及类似术语应该被理解为是开放性的术语，即“包括/包含但不限于”，表示还可以包括其他内容。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”，等等。

如前所述，本公开内容的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷中的至少一方面，即至少能够提高半导体处理设备的传输效率并且精减机械手的数量。针对该技术问题，本公开内容基于如何复用机械手来提出一种新型的用于传输晶圆的机械手。

概括而言，本公开内容提出了一种用于传输晶圆的机械手，所述机械手包括：第一手指，所述第一手指的第一端上设置有第一挡块和第二挡块；至少两个第二手指，所述至少两个第二手指被设置在所述第一手指的两侧，所述至少两个第二手指分别包括设置在与所述第一端相对的第二端上的第三挡块和第四挡块；以及驱动装置，所述驱动装置能够驱动所述第一手指和所述第二手指相向运动，其中，所述第一挡块、所述第二挡块、所述第三挡块和所述第四挡块中的每个挡块均分别具有第一台阶面和第二台阶面，并且其中，所述第一挡块的第一台阶面、所述第二挡块的第一台阶面、所述第三挡块的第一台阶面和所述第四挡块的第一台阶面处于一个平面上，并且所述第一挡块的第二台阶面、所述第二挡块的第二台阶面、所述第三挡块的第二台阶面和所述第四挡块的第二台阶面处于一个平面上。以这样的方式，依据本公开内容的机械手能够借助于不同的挡块的配合，利用第一手指和第二手指上设置的不同的部件来实现对于脏片和净片的抓取，其采用机械手上不同的部分，所以能够在复用同一个机械手的情况下采用不同的部件来接触脏片和净片，由此能够避免脏片对于净片的污染，此外依据本公开内容的机械手由于实现了复用，从而精减了机械手的数量。此外，由于机械手的数量减少了，从而能够节约工艺腔空间、减少机械设备成本、或者减少高精密机械臂使用。

以下结合附图1A至附图3对本公开内容的用于传输晶圆的机械手进行介绍。其中，图1A示出了依据本公开内容的用于传输晶圆的机械手在第一位置上的示意图，图1B示出了依据本公开内容的用于传输晶圆的机械手在第二位置上的示意图，图2A示出了依据本公开内容的用于传输晶圆的机械手的另一个实施例的示意图，图2B示出了依据本公开内容的用于传输晶圆的机械手的夹块的示意图，而图3示出了依据本公开内容的用于半导体处理设备的机械手的另一个实施例的侧视图。

从图1A之中可以看出，依据本公开内容所提出的用于传输晶圆的机械手包括：第一手指1，所述第一手指1的第一端(例如左侧)上设置有第一挡块3.1和第二挡块3.2；至少两个第二手指2，所述至少两个第二手指2被设置在所述第一手指1的两侧，所述至少两个第二手指2分别包括设置在与所述第一端(例如左侧)相对的第二端(例如右侧)上的第三挡块4.1和第四挡块4.2；以及驱动装置(图中未示出)，所述驱动装置能够驱动所述第一手指1和所述第二手指2相向运动，其中，所述第一挡块3.1、所述第二挡块3.2、所述第三挡块4.1和所述第四挡块4.2中的每个挡块均分别具有第一台阶面(例如较低的台阶面)和第二台阶面(例如较高的台阶面)，并且其中，所述第一挡块的第一台阶面(例如较低的台阶面)、所述第二挡块的第一台阶面(例如较低的台阶面)、所述第三挡块的第一台阶面(例如较低的台阶面)和所述第四挡块的第一台阶面(例如较低的台阶面)处于一个平面上，并且所述第一挡块的第二台阶面(例如较高的台阶面)、所述第二挡块的第二台阶面(例如较高的台阶面)、所述第三挡块的第二台阶面(例如较高的台阶面)和所述第四挡块的第二台阶面(例如较高的台阶面)处于一个平面上。以这样的方式，依据本公开内容的机械手能够借助于不同的挡块3.1、3.2、4.1和4.2的配合，利用第一手指1和第二手指2上设置的不同的部件来实现对于脏片和净片的抓取，其采用机械手上不同的部分，所以能够在复用同一个机械手的情况下采用不同的部件来接触脏片和净片，由此能够避免脏片对于净片的污染，此外依据本公开内容的机械手由于实现了复用，从而精减了机械手的数量。此外，由于机械手的数量减少了，从而能够节约工艺腔空间、减少机械设备成本、或者减少高精密机械臂使用。

如图1A所示，此时挡块3.1和3.2的第一台阶面(例如较低的台阶面)以及挡块4.1和4.2的第一台阶面(例如较低的台阶面)共同支撑一个晶圆。

从图1B之中可以看出，依据本公开内容所提出的用于传输晶圆的机械手包括：第一手指1，所述第一手指1的第一端(例如左侧)上设置有第一挡块3.1和第二挡块3.2；至少两个第二手指2，所述至少两个第二手指2被设置在所述第一手指1的两侧，所述至少两个第二手指2分别包括设置在与所述第一端(例如左侧)相对的第二端(例如右侧)上的第三挡块4.1和第四挡块4.2；以及驱动装置(图中未示出)，所述驱动装置能够驱动所述第一手指1和所述第二手指2相向运动，其中，所述第一挡块3.1、所述第二挡块3.2、所述第三挡块4.1和所述第四挡块4.2中的每个挡块均分别具有第一台阶面(例如较低的台阶面)和第二台阶面(例如较高的台阶面)，并且其中，所述第一挡块的第一台阶面(例如较低的台阶面)、所述第二挡块的第一台阶面(例如较低的台阶面)、所述第三挡块的第一台阶面(例如较低的台阶面)和所述第四挡块的第一台阶面(例如较低的台阶面)处于一个平面上，并且所述第一挡块的第二台阶面(例如较高的台阶面)、所述第二挡块的第二台阶面(例如较高的台阶面)、所述第三挡块的第二台阶面(例如较高的台阶面)和所述第四挡块的第二台阶面(例如较高的台阶面)处于一个平面上。以这样的方式，依据本公开内容的机械手能够借助于不同的挡块3.1、3.2、4.1和4.2的配合，利用第一手指1和第二手指2上设置的不同的部件来实现对于脏片和净片的抓取，其采用机械手上不同的部分，所以能够在复用同一个机械手的情况下采用不同的部件来接触脏片和净片，由此能够避免脏片对于净片的污染，此外依据本公开内容的机械手由于实现了复用，从而精减了机械手的数量。此外，由于机械手的数量减少了，从而能够节约工艺腔空间、减少机械设备成本、或者减少高精密机械臂使用。

如图1A所示，此时挡块3.1和3.2的第一台阶面(例如较高的台阶面)以及挡块4.1和4.2的第一台阶面(例如较高的台阶面)共同支撑一个晶圆。

在此，第一手指1由气缸或电缸驱动，相对第二手指2可发生相对位移。第一手指1和第二手指2上安装有不同的挡块。

图2A示出了依据本公开内容的用于传输晶圆的机械手的另一个实施例的示意图，并且图2B示出了依据本公开内容的用于传输晶圆的机械手的夹块的示意图。从图2A和图2B之中可以看出，第一手指1的右侧端部有夹块5，夹块5也有和前述的第一台阶面(例如较低的台阶面)和第二台阶面(例如较高的台阶面)分别由不同气缸或电缸驱动。通过移动第一手指1至两个不同的位置(例如图1A和图1B所示出的位置)，可分别实现由挡块的不同的部分接触晶圆，以实现防止交叉污染，并且此方式具有的优点：晶圆夹持后自对心、可高速传输等。此外，优选地，在根据本公开内容的一个示例性的实施例之中，所述至少一个夹块5相对于所述第一手指的移动方向朝向所述圆周中心。以这样的方式使得夹持时的晶圆受力更为均匀，从而提高晶圆的质量稳定性。

如图2A和图2B所示，在依据本公开内容的机械手的状态1之下，第一手指1移动至图示位置时，第一手指1和第二手指2接触晶圆的部件为：挡块3.1的较低台阶面、挡块3.2的较低台阶面、挡块4.1的较低台阶面、挡块4.2的较低台阶面，以及夹块5的较低台阶面。夹块5由气缸或电缸驱动做图示水平运动，移动至左侧则夹紧晶圆，移动至右侧则松开晶圆。在依据本公开内容的机械手的状态2之下，第一手指1移动至图示位置时，手指接触晶圆的部件为：挡块3.1的较高台阶面、挡块3.2的较高台阶面、挡块4.1的较高台阶面、挡块4.2的较高台阶面，以及夹块5的较高台阶面。夹块5由气缸或电缸驱动做图示水平运动，移动至左侧则加紧晶圆，移动至右侧则松开晶圆。

在此，在根据本公开内容的一个示例性的实施例之中，所述第一挡块和所述第二挡块、以及所述第三挡块和所述第四挡块关于所述第一手指的纵向轴线轴对称。以这样的方式能够使得依据本公开内容的机械手更稳固地抓取晶圆。优选地，在根据本公开内容的一个示例性的实施例之中，所述驱动装置包括，第一驱动装置，所述第一驱动装置被设置用于将所述第一手指相对于所述第二手指移动，以在第一相对位置和第二相对位置之间切换。此外，在根据本公开内容的一个示例性的实施例之中，在所述第一相对位置处，所述第一挡块的第一台阶面、所述第二挡块的第一台阶面、所述第三挡块的第一台阶面以及所述第四挡块的第一台阶面位于同一个圆周上，所述圆周的直径相应于待夹持的晶圆的直径。优选地，在根据本公开内容的一个示例性的实施例之中，在所述第二相对位置处，所述第一挡块的第二台阶面、所述第二挡块的第二台阶面、所述第三挡块的第二台阶面以及所述第四挡块的第二台阶面位于同一个圆周上，所述圆周的直径相应于待夹持的晶圆的直径。以这样的方式实现对于第一手指和第二手指的相对位置的调节。再者，在根据本公开内容的一个示例性的实施例之中，所述驱动装置还包括：第二驱动装置，所述第二驱动装置被设置用于将所述第一手指相对于所述第二手指移动。以这样的方式能够实现第一手指相对于第二手指的位置的微调，从而能够使得第一手指和第二手指共同作用，从而夹紧待抓取的晶圆。

在根据本公开内容的一个示例性的实施例之中，在所述第一相对位置处，所述第一挡块的第一台阶面、所述第二挡块的第一台阶面、所述第三挡块的第一台阶面以及所述第四挡块的第一台阶面所位于的圆周在第一高度上，并且其中，在所述第二相对位置处，所述第一挡块的第二台阶面、所述第二挡块的第二台阶面、所述第三挡块的第二台阶面以及所述第四挡块的第二台阶面所位于的圆周在第二高度上。替代地或者可选地，在根据本公开内容的一个示例性的实施例之中，所述第一高度和所述第二高度不同，所述机械手包括第一夹块和第二夹块，其中，所述第一夹块用于在第一高度上夹紧晶圆，并且其中，所述第二夹块用于在第二高度上夹紧晶圆。优选地，在根据本公开内容的一个示例性的实施例之中，所述第一夹块和所述第二夹块一体成型。本公开内容所提供的解决方案可由不同的部件接触晶圆以传输晶圆，防止晶圆之间的交叉污染。此外，本公开内容所提供的解决方案在区分接触的基础上采用夹持设计，具有夹持牢固，晶圆不易掉落，夹持后晶圆自对心，以及可高速传送等优点

此外，如图3所示，该方案可以拓展为多层手指301、302、303、304和305的设计，不同层数的相同移动部件可由同一或不同气缸、电缸驱动。此外，该方案的前挡块与后垫块可以设置不同高度，即挡块3.1的较低台阶面、挡块3.2的较低台阶面、挡块4.1的较低台阶面、挡块4.2的较低台阶面接触晶圆时，晶圆的高度为高度1，而挡块3.1的较高台阶面、挡块3.2的较高台阶面、挡块4.1的较高台阶面、挡块4.2的较高台阶面接触晶圆时，晶圆的高度为高度2。此时夹块5可以变形为同一夹块的不同高度区域，同一夹块的不同区域分别接触两种状态下的晶圆。

此外，依据本公开内容的第二方面提出了一种半导体处理设备，所述半导体处理设备包括依据本公开内容的第一方面所提出的机械手。优选地，在根据本公开内容的一个示例性的实施例之中，所述半导体处理设备包括至少两个机械手，所述至少两个机械手处于不同的层中。

综上所述，依据本公开内容的机械手能够借助于不同的挡块的配合，利用第一手指和第二手指上设置的不同的部件来实现对于脏片和净片的抓取，其采用机械手上不同的部分，所以能够在复用同一个机械手的情况下采用不同的部件来接触脏片和净片，由此能够避免脏片对于净片的污染，此外依据本公开内容的机械手由于实现了复用，从而精减了机械手的数量。此外，由于机械手的数量减少了，从而能够节约工艺腔空间、减少机械设备成本、或者减少高精密机械臂使用。

以上仅为本公开的实施例可选实施例，并不用于限制本公开的实施例，对于本领域的技术人员来说，本公开的实施例可以有各种更改和变化。凡在本公开的实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等效替换、改进等，均应包含在本公开的实施例的保护范围之内。

虽然已经参考若干具体实施例描述了本公开的实施例，但是应该理解，本公开的实施例并不限于所公开的具体实施例。本公开的实施例旨在涵盖在所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。所附权利要求的范围符合最宽泛的解释，从而包含所有这样的修改及等同结构和功能。