叶片结构和机械臂

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是指一种叶片结构和机械臂。

背景技术

外延晶圆一般是通过化学气相沉积的方式在硅晶圆上生长一层外延薄膜得到。在外延生长装置内，将硅晶圆暴露于反应气体中，通过化学气相反应，在硅晶圆表面沉积一层硅单晶薄膜。

硅片的外延生长是半导体制造过程中的一个重要环节，然而，在现有的硅片外延生长工艺中，在通过机械臂上的叶片转运硅片的过程中，比如将硅片由工艺腔室外转运至工艺腔室内后，会发生由冷态到热态的温度转变，在温度转变过程中，由于温度的不均一性导致硅片产生形变，在硅片发生形变时硅片与叶片的接触位置会发生摩擦导致硅片产生颗粒(particle)，并且particle容易达到硅片的正面(即硅片不与叶片接触的一面)，使得particle在硅片正面聚集，影响硅片外延生长质量。

发明内容

本发明实施例提供一种叶片结构和机械臂，用以解决现有硅片外延生长工艺中，叶片和硅片的接触位置会导致硅片正面产生颗粒聚集的问题。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下：

本发明实施例提供一种叶片结构，应用于用于转运硅片的机械臂，所述叶片结构包括：

叶片本体，包括连接的连接片和支撑片；

其中，所述连接片与所述机械臂的转动轴连接；

所述支撑片的上表面设置多个支撑点，所述支撑点相对于所述支撑片的上表面向上凸出，多个所述支撑点用于支撑所述硅片；

在通过所述支撑点支撑所述硅片时，每个所述支撑点与所述硅片边缘之间的最短距离小于所述硅片半径的一半。

一些实施例中，所述支撑片包括边缘区和中心区；

所述中心区相对于所述边缘区向下凹陷；

所述边缘区上设置所述多个支撑点，多个所述支撑点相对于所述边缘区的上表面向上凸出。

一些实施例中，所述支撑片设为矩形；

所述支撑点的数量为四个，两个所述支撑点为一组，每组所述支撑点中的两个所述支撑点相对于所述支撑片上的目标中心线对称分布；

其中，所述目标中心线为所述支撑片上第一边的中心点与所述支撑片上第二边的中心点连接形成的线，所述第一边为所述支撑片与所述连接片连接的一边，所述第二边为所述支撑片上与所述第一边相对的一边。

一些实施例中，在所述支撑片的上表面为长方形的情况下，

在所述支撑片的长边方向上，每组所述支撑点中的两个所述支撑点之间的距离为230mm-240mm；

在所述支撑片的短边方向上，两组所述支撑点中相对的支撑点之间的距离为140mm-160mm。

一些实施例中，所述支撑片设为圆形；

多个所述支撑点沿所述支撑片的周向均匀分布。

一些实施例中，在通过所述支撑点支撑所述硅片时，每个所述支撑点与所述硅片边缘之间的最短距离在5mm-15mm。

一些实施例中，所述中心区开设有多个通气孔。

一些实施例中，所述连接片上开设有多个连接孔，通过所述连接孔，所述连接片与所述转动轴活动连接。

一些实施例中，在所述支撑片远离所述连接片的一端，开设有避让区，所述避让区用于避让所述硅片的加工设备。

本发明实施例还提供一种机械臂，所述机械臂包括转动轴以及如上中任一项所述的叶片结构。

本发明的实施例具有以下有益效果：

本发明实施例提供的叶片结构，通过连接片连接机械臂的转动轴，使机械臂能够带动叶片结构转动，实现对硅片的转运，通过支撑片上的支撑点支撑硅片，由于该支撑点相对于支撑片的上表面向上凸出，即在对硅片进行支撑时，只有支撑点与硅片接触，使得叶片本体与硅片的接触面积尽可能减少，也就是减少了硅片发生形变时硅片与叶片的接触位置的接触面积，在减少面积的情况下，可以减少由于摩擦产生的颗粒的数量，进一步地，设置每个所述支撑点与所述硅片边缘之间的最短距离小于所述硅片半径的一半，即可以理解为每个支撑点在所述硅片的外半径对应的圆环上进行支撑，既保证了支撑的稳定性，也便于调节接触点与硅片边缘之间的最短距离，增加产生的颗粒到达硅片正面的难度，减少硅片正面的颗粒聚集，使硅片正面的颗粒更加均匀，提高硅片的质量。

附图说明

图1表示本发明实施例提供的叶片结构的示意图；

图2表示本发明实施例提供的硅片正面的颗粒聚集结果示意图之一；

图3表示本发明实施例提供的硅片正面的颗粒聚集结果示意图之二。

附图标记：

1：连接片；11：连接孔；2：支撑片；21：支撑点；22：边缘区；；23：中心区；231：通气孔；24：避让区。

具体实施方式

为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为解决现有硅片外延生长工艺中，叶片和硅片的接触位置会导致硅片正面产生颗粒聚集的问题，本发明实施例提供一种叶片结构和机械臂。

如图1所示，本发明实施例提供一种叶片结构，应用于用于转运硅片的机械臂，所述叶片结构包括：

叶片本体，包括连接的连接片1和支撑片2；

其中，所述连接片1与所述机械臂的转动轴连接，即机械臂(blade)为叶片本体提供动力条件，通过机械臂的转动轴带动所述叶片本体转动，进而转运硅片。

可选地，所述连接片1和所述支撑片2可以为通过一体成型工艺制造而成，其中，一体成型工艺包括但不限于冲压工艺、注塑工艺、压铸工艺等，所述连接片1和所述支撑片2也可以分别制造后再将连接片1的一边和支撑片2的一边进行固定连接，形成所述叶片本体，其中，固定连接的方式包括但不限于焊接、铰接等。

所述支撑片2的上表面设置多个支撑点21，所述支撑点21相对于所述支撑片2的上表面向上凸出，多个所述支撑点21用于支撑所述硅片。

优选地，在本实施例中，为了保证对硅片的有效支撑，防止硅片在转运过程中发生掉落或者翻转，所述支撑点21的数量为大于或等于3个。

所述支撑片2的上表面可以理解为所述支撑片2上与硅片接触的一面，也可以称为支撑片2的正面。

在通过所述支撑点21支撑所述硅片时，每个所述支撑点21与所述硅片边缘之间的最短距离小于所述硅片半径的一半，也就是支撑点21在所述硅片外半径对应的圆环上对硅片进行支撑，保证了支撑的稳定性，且每一支撑点21在所述支撑片2上的位置以及支撑点21与硅片接触的位置可以进行调节，进而调节支撑点21与硅片边缘之间的最短距离，通过调节该最短距离，增加由于硅片形变产生的颗粒通过硅片边缘运动至硅片正面的距离，进而增加颗粒通过硅片边缘运动至硅片正面的难度，避免了颗粒在硅片正面发生聚集，使硅片正面的颗粒分布更加均匀。

需要说明的是，硅片背面可以理解为硅片与支撑点21接触的一面，对应的硅片正面即为硅片与支撑点21不接触的一面，硅片正面的颗粒的均匀性是体现硅片质量的重要指标，本实施例中，通过避免颗粒在硅片正面聚集，可以提高硅片的质量。

本发明实施例提供的叶片结构可以应用于硅片外延生长的工艺中，在硅片外延生长工艺中，在将硅片由于腔室外转运至工艺腔室时，会发生冷态到热态的转变，在这个转变过程中，由于温度的不均一导致硅片产生形变，在硅片形变后硅片与叶片结构的接触位置发生摩擦，产生颗粒，通过本发明实施例提供的叶片结构上的支撑点支撑硅片，可以减少硅片发生摩擦的面积，进而减少颗粒的产生，并且由于产生的颗粒容易转移至硅片正面，并在硅片正面发生聚集，而本发明实施例提供的支撑点与硅片边缘之间的最短距离是可以调节的，通过调节该最短距离，增加颗粒通过硅片边缘运动至硅片正面的难度，避免了颗粒在硅片正面发生聚集，使硅片正面的颗粒分布更加均匀，提高硅片外延生长的质量。

一些实施例中，所述支撑片2包括边缘区22和中心区23；

所述中心区23相对于所述边缘区22向下凹陷，即在转运硅片的过程中，中心区23与硅片背面并不接触，通过设置中心区23，增加硅片背面与叶片本体之间的距离，在硅片转运过程中发生温度变化的情况下，使得硅片与叶片本体之间能够容纳更多的发生温度变化后的气体，尽可能保证硅片正面与硅片背面的温度均一性，减少硅片的形变量，进而减少由于硅片形变摩擦产生的颗粒的数量。

所述边缘区22上设置所述多个支撑点21，多个所述支撑点21相对于所述边缘区22的上表面向上凸出。

需要说明的是，所述边缘区22和所述中心区23的面积可以根据需求进行设置，优选地，在所述支撑片2设计中心区23的面积尽可能大，比如中心区23的面积占据支撑片2全部面积的四分之三以上。

所述边缘区22的上表面可以理解为在对所述硅片进行支撑时，朝向所述硅片的表面。

其中，所述支撑点21相对于边缘区的上表面凸出的距离可以根据支撑点21的尺寸和硅片的尺寸进行设置，在本实施例中不作限定。

在本发明一可选实施例中，如图1所示，所述支撑片2设为矩形；

所述支撑点21的数量为四个，两个所述支撑点21为一组，每组所述支撑点21中的两个所述支撑点21相对于所述支撑片2上的目标中心线对称分布；

其中，所述目标中心线为所述支撑片2上第一边的中心点与所述支撑片2上第二边的中心点连接形成的线，所述第一边为所述支撑片2与所述连接片1连接的一边，所述第二边为所述支撑片2上与所述第一边相对的一边。

通过沿着目标中心线对称分布设置两组支撑点21，可以保证支撑点21对硅片的稳定支撑，避免通过叶片结构转运硅片时发生硅片掉落或翻转。

其中，在所述支撑片2为长方形的情况下，所述目标中心线可以理解为支撑片2上短边中心线。

还需要说明的是，在本实施例中，还可以设置两组以上(或称为多组)支撑点21，每组支撑点21包括两个支撑点，其中，每组支撑点21中的两个支撑点21均相对于所述目标中心线对称设置。具体地，设置支撑点21的组数可以根据支撑片2的尺寸和待转运的硅片的尺寸进行设置。

进一步地，在所述支撑片2的上表面为长方形的情况下，在所述支撑片2的长边方向(或者称为长度方向)上，每组所述支撑点21中的两个所述支撑点21之间的距离为230mm-240mm，优选地，为了匹配硅片的尺寸，在保证对硅片的转运稳定性的同时，尽可能增加硅片形变后与支撑点摩擦产生的颗粒移动至硅片正面的难度，在所述支撑片2的长边方向上，每组所述支撑点21中的两个所述支撑点21之间的距离为235mm。

还需要说明是，为了匹配不同的硅片尺寸，支撑片2的尺寸和支撑片2上的支撑点21的位置、长度距离等参数均可以根据需求进行设置。

在所述支撑片2的上表面为长方形的情况下，在所述支撑片2的短边方向(或者称为宽度方向)上，两组所述支撑点21中相对的支撑点21之间的距离为140mm-160mm，优选地，为了匹配硅片的尺寸，在保证对硅片的转运稳定性的同时，尽可能增加硅片形变后与支撑点摩擦产生的颗粒移动至硅片正面的难度，在支撑片2的短边方向上，两组所述支撑点21中相对的支撑点21之间的距离为150mm。

需要说明的是，两组支撑点21中相对的支撑点21可以理解为在所述目标中心线的方向上，两组支撑点21中的两个支撑点21，或者，称为通过所述目标中心线所在的方向能够连接的两组支撑点21中的两个支撑点21。

还需要说明的是，每组所述支撑点21中的两个所述支撑点21之间和两组所述支撑点21之间的距离可以根据需求或者转运的硅片的尺寸进行设置，也属于本发明实施例的保护范围。

在所述支撑片2上设置多组支撑点21的情况下，两组所述支撑点21中任意相邻的两组支撑点21中相对的支撑点21之间的距离为140mm-160mm。

还需说明的是，在支撑片2为正方形的情况下，在支撑片2上设置两组支撑点21的情况下，每组支撑点21中的两个支撑点21之间的距离和两组所述支撑点21中相对的支撑点21之间的距离相等，具体距离值可以根据需求或者转运的硅片的尺寸进行设置。

在所述支撑片2为矩形的情况下，优选地，中心区23的形状也设为矩形，边缘区22设为中心区23外部的区域，也可以设为矩形。

在本发明另一可选实施例中，所述支撑片2设为圆形；

多个所述支撑点21沿所述支撑片2的周向均匀分布。

需要说明的是，在本可选实施例中，在所述支撑片2为圆形的情况下，所述支撑点21的数量可以为奇数个，也可以为偶数个。

通过设置多个支撑点21沿支撑片2的周向均匀分布，可以保证对硅片支撑的稳定性，具体地，每两个相邻的支撑点21与支撑片2中心之间形成的角度可以根据支撑点21的数量确定。

示例性地，设置支撑点21的数量为三个，该三个支撑点21在支撑片2的周向均匀分布，相邻的两个支撑点21与支撑片圆心之间形成的夹角为120°，再示例性地，设置支撑点21的数量为四个，该四个支撑点21在支撑片2的周向均匀分布，相邻的两个支撑点21与支撑片圆心之间形成的夹角为90°。

在所述支撑片2为圆形的情况下，为了匹配硅片的尺寸，在保证对硅片的转运稳定性的同时，尽可能增加硅片形变后与支撑点21摩擦产生的颗粒移动至硅片的正面的难度，每个所述支撑点21与支撑片2的圆心之间的距离为150mm-170mm，优选地，每个所述支撑点21与支撑片2的圆心之间的距离为160mm。

在所述支撑片2为圆形的情况下，优选地，中心区23也设为圆形，边缘区22为设置于中心区23外的环形。

一些实施例中，在通过所述支撑点21支撑所述硅片时，每个所述支撑点21与所述硅片边缘之间的最短距离为5mm-15mm。

优选地，为了匹配硅片的尺寸，在保证对硅片的转运稳定性的同时，尽可能增加硅片形变后与支撑点摩擦产生的颗粒移动至硅片正面的难度，在通过支撑点21支持硅片时，每个所述支撑点21与所述硅片边缘之间的最短距离为10mm。

具体地，为了保证对硅片的稳定支撑，需要设计支撑点21与硅片边缘之间的距离尽可能小，但是在支撑点21与硅片边缘之间的距离过小的情况下，硅片形变与支撑点21摩擦产生的颗粒容易转移至硅片正面，因此，需要增加支撑点21与所述硅片边缘之间的最短距离，以增加颗粒转移至硅片正面的难度，减少颗粒聚集。因此，在本实施例中，设计支撑点21与所述硅片边缘之间的最短距离为10mm。

本实施例所述的支撑片2上每个所述支撑点21与所述硅片边缘之间的最短距离为5mm-15mm即适用于支撑片2为矩形的情况，也适用于支撑片2为圆形的情况。

还需要说明的是，每个所述支撑点21与所述硅片边缘之间的最短距离可以根据硅片的尺寸以及支撑点21的具体位置进行设置。

一些实施例中，所述中心区23开设有多个通气孔231。

优选地，多个通气孔231在所述中心区23中均匀分布，通过设置多个通气孔231，在转运硅片的过程中发生温度变化的情况下，该通气孔231可以保证硅片与叶片本体之间的气体与外界的接触更多，流通更快，尽可能保证硅片正面与硅片背面的温度均一性，减少硅片的形变量，进而减少由于硅片形变摩擦产生的颗粒的数量。

一些实施例中，所述连接片1上开设有多个连接孔11，通过所述连接孔11所述连接片1与所述转动轴活动连接，或者，通过所述连接孔11所述连接片1与转动轴可拆卸连接。

示例性地，通过螺栓穿设所述连接孔11与所述转动轴连接。

优选地，多个连接孔11相对于转动轴对称设置，保证连接的稳定性。具体地，所述连接孔11的位置和具体数量可以根据连接片1的尺寸进行设置，在本实施例中不作限定。

一些实施例中，所述支撑片2远离所述连接片1的一端，开设有避让区24，如图1所示，所述避让区24是朝向连接片1开设的，所述避让区24用于避让所述硅片的加工设备.

通过设置避让区24，可以避免在通过叶片结构支撑硅片并进行转运过程中受到硅片的加工设备阻挡，且避让区24的具体结构形状可以根据需要避让的加工设备的形状和尺寸进行设置。

一些实施例中，所述连接片1和所述支撑片2采用不锈钢材料制成，通过不锈钢材料制成的连接片1和支撑片2，使用时间长，强度高，耐热性强，不易损坏。

具体地，不锈钢材料的牌号等可以根据需求进行选择，在本实施例中不作限定。

需要说明的是，使用现有的叶片结构转运硅片时，硅片正面的颗粒聚集结果如图2所示，可以看出颗粒在硅片正面集中于某一区域，通过本发明实施例提供的叶片结构转运硅片时，硅片正面的颗粒聚集结果如图3所示，可以看出颗粒在硅片正面的分布较为均匀，并未出现聚集的现象。

本发明实施例还提供一种机械臂，所述机械臂包括转动轴以及如上中任一项所述的叶片结构。

需要说明的是，本发明实施例提供的机械臂包括如上中任一项所述的叶片结构，则上述的叶片结构的所有实施例均适用于该机械臂，且能够达到相同或者相似的技术效果。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。