机械手片叉气路密封结构及其密封方法

技术领域

本发明涉及半导体设备制造技术领域，尤其是涉及一种机械手片叉气路密封结构及其密封方法。

背景技术

晶圆传输设备一般采用机械手实现晶圆在各工位之间的传输。机械手前端的片叉与晶圆直接接触。片叉内部设有真空气路，以保证片叉有效吸附晶圆。

现有机械手片叉气路密封方法为采用胶液密封，流动的胶液容易在密封的过程中进入气路，从而造成气路堵塞，导致密封失败且影响片叉传输晶圆的稳定性和可靠性，因此涂胶过程中对人员技术要求较高，费时费力；为提升密封性，通常在片叉主体与气路封盖的配合处表面涂抹胶液，使得片叉表面留下胶痕，而容易划伤晶圆表面，也影响美观性。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种机械手片叉气路密封结构及其密封方法，以解决现有用于传输晶圆的机械手片叉中的气路容易被胶液堵塞，导致气体流通不畅，从而影响晶圆传输的稳定性和可靠性的问题。

本发明第一方面提供了一种机械手片叉气路密封结构，其中，所述机械手片叉气路密封结构包括：

片叉主体，形成有凹陷的阶梯槽，所述阶梯槽包括堆叠设置的第一槽体、第二槽体和气体通道，所述第二槽体由部分的所述第一槽体的底壁向下凹陷形成，气体通道由部分的所述第二槽体的底壁向下凹陷形成；

密封件，盖设于所述第二槽体，以封闭所述气体通道；所述密封件和所述第一槽体围成注胶腔；

封压件，盖设于所述注胶腔。

优选地，所述气体通道设置在所述第二槽体的中部，所述密封件的底部的整周外缘贴附在所述第二槽体的底壁。

优选地，所述封压件的侧壁与所述第一槽体的内侧壁仿形贴合；所述密封件的侧壁与所述第二槽体的内侧壁仿形贴合。

优选地，所述注胶腔中填充有胶液，所述封压件压向所述胶液，使得部分的所述胶液充满于所述注胶腔，剩余的所述胶液流出所述注胶腔。

优选地，所述注胶腔中的部分胶液溢出至所述片叉主体的表面，使得部分的所述胶液填充在所述封压件的侧壁和所述第一槽体的内侧壁之间。

优选地，盖设于所述注胶腔的所述封压件的顶部与所述片叉主体的表面共面。

优选地，设置在所述阶梯槽中的所述密封件和所述封压件彼此平行。

优选地，所述阶梯槽形成为类“y”字形结构，所述密封件和所述封压件均形成为与所述阶梯槽形状相同的片状结构。

优选地，所述密封件与所述第二槽体过盈配合连接。

本发明第二方面提供了一种密封方法，应用于上述任一技术方案所述的机械手片叉气路密封结构的实施，所述密封方法包括：

S10、将密封件盖设于第二槽体，以封闭气体通道的上表面；

S20、将胶液灌封于注胶腔，使得胶液充满于注胶腔；

S30、施加预定压力将封压件压向胶液，直至部分的胶液溢出至片叉主体的表面，使得封压件的侧壁和第一槽体的内侧壁之间被胶液填充；

S40、去除片叉主体表面的溢出的胶液，待胶液凝固后撤除压力

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的机械手片叉气路密封结构，通过在阶梯槽内设置密封件使得注胶腔和气体通道被分隔为独立的腔体，如此保证气体通道的密封可靠，同时避免胶液流入气体通道中，从而保证气体通道通气顺畅且气体在气体通道中的流量均匀，使得机械手片叉传输晶圆的稳定性和可靠性得到提升，保证机械手片叉对晶圆吸附牢固且不会对晶圆造成损伤。此外，应用于机械手片叉气路密封结构的密封方法操作简单，省时省力，密封可靠，能够有效防止胶液进入气体通道，以实现气路密封。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例提供的机械手片叉气路密封结构中片叉主体的结构示意图；

图2为本发明的实施例提供的机械手片叉气路密封结构的结构爆炸图。

图标：10-片叉主体；11-第一槽体；12-第二槽体；13-气体通道；20-密封件；30-封压件。

具体实施方式

提供以下具体实施方式以帮助读者获得对这里所描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，这里所描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改及等同物将是显而易见的。例如，这里所描述的操作的顺序仅仅是示例，其并不限于这里所阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可做出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略本领域中已知的特征的描述。

这里所描述的特征可以以不同的形式实施，并且不应被解释为局限于这里所描述的示例。更确切地说，已经提供了这里所描述的示例仅用于示出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的实现这里描述的方法、设备和/或系统的诸多可行方式中的一些方式。

在整个说明书中，当元件(诸如，层、区域或基板)被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件时，其可直接“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件、“直接结合到”另一元件、“直接在”另一元件“之上”或“直接覆盖”另一元件时，可不存在介于它们之间的其他元件。

如在此所使用的，术语“和/或”包括所列出的相关项中的任何一项和任何两项或更多项的任何组合。

尽管可在这里使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各个构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语所限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分相区分。因此，在不脱离示例的教导的情况下，这里所描述的示例中所称的第一构件、组件、区域、层或部分也可被称为第二构件、组件、区域、层或部分。

为了易于描述，在这里可使用诸如“在……之上”、“上部”、“在……之下”和“下部”的空间关系术语，以描述如附图所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间关系术语意图除了包含在附图中所描绘的方位之外，还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为相对于另一元件位于“之上”或“上部”的元件随后将相对于另一元件位于“之下”或“下部”。因此，术语“在……之上”根据装置的空间方位而包括“在……之上”和“在……之下”两种方位。所述装置还可以以其他方式定位(例如，旋转90度或处于其他方位)，并将对在这里使用的空间关系术语做出相应的解释。

在此使用的术语仅用于描述各种示例，并非用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指明，否则单数的形式也意图包括复数的形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在的所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。

由于制造技术和/或公差，可出现附图中所示的形状的变化。因此，这里所描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括在制造期间出现的形状上的改变。

这里所描述的示例的特征可按照在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的各种方式进行组合。此外，尽管这里所描述的示例具有各种各样的构造，但是如在理解本申请的公开内容之后将显而易见的，其他构造是可能的。

根据本发明提供一种机械手片叉气路密封结构，其包括片叉主体10、密封件20以及封压件30。

在下文中，将描述根据本实施例的机械手片叉气路密封结构的上述部件的具体结构。

在本实施例中，如图1所示，片叉主体10形成有凹陷的阶梯槽，片叉主体10形成为板状结构，阶梯槽由片叉主体10的一侧表面向下凹陷形成，阶梯槽包括沿阶梯槽在片叉主体10的表面的凹陷方向层层堆叠设置的第一槽体11、第二槽体12和气体通道13，气体通道13即为机械手片叉的气路，即第一槽体11位于阶梯槽的顶部，气体通道13位于阶梯槽的底部，第二槽体12位于第一槽体11和气体通道13之间。

具体地，第二槽体12由部分的第一槽体11的底壁向下凹陷形成，气体通道13由部分的第二槽体12的底壁向下凹陷形成，如此使得阶梯槽的槽壁形成为阶梯式结构。

在本实施例中，如图1和2所示，密封件20盖设于第二槽体12，密封件20形成为覆盖在第二槽体12的底部的片状结构，密封件20的底部侧对气体通道13进行封闭，如此实现对气路的密封；具体地，密封件20的顶部侧和第一槽体11围成用于填充胶液的注胶腔，如此使得密封件20将气体通道13和注胶腔分隔成两个独立的腔体，从而在密封件20和胶液对气体通道13进行双重密封的基础上，密封件20也能够避免注胶腔中的胶液流入气体通道13中，进而保证气体在气体通道13中流通顺畅且流量均匀，使得机械手片叉传输晶圆的稳定性和可靠性得到提升。

在本实施例中，如图1和2所示，封压件30盖设于注胶腔，封压件30形成为片状结构，以对注胶腔进行封闭，使得胶液能够凝固在封压件30和密封件20之间，避免凝固的胶液外露导致机械手片叉在工作的过程中产生微尘，而不满足晶圆传输的洁净度要求。

在本实施例中，如图1和图2所示，阶梯槽在片叉主体10表面上的投影形成为类“y”字形结构，使其与机械手片叉的结构形状近似，从而保证机械手片叉运输平稳，晶圆吸附可靠。此外，在本实施例中，密封件20和封压件30均形成为与阶梯槽形状相同，以保证密封件20和封压件30均与阶梯槽装配紧密可靠，避免出现气体通道13不密封和/或胶液流进气体通道13中的情况。

在本实施例中，如图1和图2所示，气体通道13设置在第二槽体12的中部，使得密封件20的底部侧的整周外缘贴附在第二槽体12的底壁，如此提升避免胶液流入气体通道13中的可靠性。

进一步地，在本实施例中，如图1和图2所示，封压件30的侧壁与第一槽体11的内侧壁仿形贴合(内侧壁即槽体内的周向侧壁)；密封件20的侧壁与第二槽体12的内侧壁仿形贴合，如此保证气体通道13的密封性，且避免胶液流入气体通道13。在优选的实施方式中，密封件20与第二槽体12过盈配合连接，从而进一步地保证气体通道13的密封性且避免胶液流入气体通道13。

在本实施例中，如图1和图2所示，注胶腔中填充有胶液，封压件30在封盖注胶腔时会压向胶液，使得部分的胶液留在并充满于注胶腔，且剩余的胶液在封压件30挤压的作用下流出注胶腔，如此保证注胶腔中充满胶液，从而保证对气体通道13密封可靠。此外，封压件30与第一槽体11间隙配合连接，以保证封压件30压向胶液时，部分的胶液能够在封压件30挤压的作用下流出注胶腔，如此保证主注胶腔中充满胶液。

进一步地，在优选的实施方式中，如图1和图2所示，注胶腔中的部分胶液溢出至片叉主体10的表面，使得封压件30的侧壁和第一槽体11的内侧壁之间填充有胶液，如此进一步提升密封效果且保证封压件30与片叉主体10装配牢固可靠。

在本实施例中，如图1和图2所示，盖设于注胶腔的封压件30的顶部与片叉主体10的表面共面，如此保证封压件30盖设施力均匀，从而保证封压件30的整周侧壁与第一槽体11的内侧壁之间填充胶液可靠，避免出现空胶的情况。在本实施例中，片叉主体10和封压件30均为陶瓷材料，而片状结构的封压件30较薄，封压件30盖设施力均匀能够避免其出现断裂。

进一步地，在本实施例中，如图1和图2所示，设置在阶梯槽中的密封件20和封压件30彼此平行，如此保证胶液在注胶腔内填充均匀，从而保证密封可靠。

此外，在优选的实施方式中，机械手片叉还包括保护膜，保护膜包括设置在片叉主体10设置有阶梯槽表面侧的第一保护膜，第一保护膜贴附在片叉主体10表面，保护膜还包括设置在封压件30背向注胶腔一侧的第二保护膜，第二保护膜贴附在封压件30的表面，保护膜可以为塑料材质或玻璃材质，当在封压件30压向胶液并使得部分的胶液溢出片叉主体10后，溢出的胶液粘在保护膜上，待胶液凝固后，仅需将保护膜撕除即可，如此避免胶液残留在在叉片主体以及封压件30表面，从而避免外露的胶液产生微尘，以保证晶圆传输的洁净度要求，且使得胶液清除简单方便。

根据本发明的机械手片叉气路密封结构，通过在阶梯槽内设置密封件使得注胶腔和气体通道被分隔为独立的腔体，如此保证气体通道的密封可靠，同时避免胶液流入气体通道中，从而保证气体通道通气顺畅且气体在气体通道中的流量均匀，使得机械手片叉传输晶圆的稳定性和可靠性得到提升，保证机械手片叉对晶圆吸附牢固且不会对晶圆造成损伤。

根据本发明第二方面提供的一种密封方法，应用于上述机械手片叉气路密封结构实施。

具体地，在本实施例中，密封方法包括如下步骤：

S10、将密封件盖设于第二槽体，以封闭气体通道的上表面，使得气体通道和注胶腔被密封件隔绝，从而避免胶液侵入气体通道内。

S20、将胶液灌封于注胶腔，使得胶液充满于注胶腔，胶液需要保证在盖设封压件时，部分的胶液能够溢出。

S30、施加预定压力将封压件压向胶液，直至部分的胶液溢出至片叉主体的表面，使得封压件的侧壁和第一槽体的内侧壁之间被胶液填充，以保证胶液分布均匀且密封可靠。

S40、去除片叉主体表面的溢出的胶液，从而保证片叉主体表面洁净，满足晶圆传输需求；并且待胶液凝固后撤除压力，以保证密封可靠。

在步骤S40中，还包括S41、胶液溢出后，将第一保护膜和第二保护膜分别从片叉主体和封压件的表面撕除，如此带走溢出的胶液，从而避免胶液在片叉主体或封压件表面出现在视觉上难以察觉的残留，进而避免凝固后的胶痕在机械手片叉的运动工作中产生微尘，影响晶圆传输，且具有除胶方便、可靠的优势。

根据本发明的应机械手片叉气路密封结构的密封方法操作简单，省时省力，如此降低对涂胶人员的操作技术和熟练度的需求。此外还能够实现密封可靠，有效防止胶液进入气体通道，以实现气路密封。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。