專利名稱：減小顆粒污染的機械手的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及半導體技術領域，更具體地，本實用新型涉及一種減小顆粒污染 的機械手。
背景技術：
由于集成電路的制造對晶圓的潔凈度要求較高，因此，在半導體制造工廠中，晶圓 的在工藝機臺中的傳輸通常是通過機械手(robot)完成的。所述機械手包含機械臂(arm)、 控制機械臂移動的驅動系統以及安裝在機械臂一端用于承載晶圓的手爪三部分構成。所述 手爪分為依靠真空吸附晶圓的手爪和依靠摩擦力吸附晶圓的手爪。所述依靠真空吸附晶圓 的手爪包含真空吸盤，所述真空吸盤的作用是形成真空以吸附晶圓，防止晶圓從手爪上脫 落。所述依靠摩擦力吸附晶圓的手爪，主要依靠手爪與晶圓背面的摩擦力穩定晶圓，防止晶 圓從手爪上脫落。如申請號為200810089806. 7的中國專利申請公開了一種手爪，所述手爪 的上表面為經過粗加工的表面，使得所述晶圓在手爪上的位置穩定，不易脫落。如圖Ia所 示，圖Ia為現有技術的手爪俯視結構示意圖。所述手爪100的第一表面101上具有晶圓W， 所述晶圓W為8英寸。所述第一表面101沿長度L的方向通過晶圓的中心，以保證晶圓W 在手爪上位置穩定，不易脫落。所述第一表面101表面粗糙，加強了晶圓W背面與手爪上表 面101的摩擦力。請參考圖2，所述手爪具有第二表面102，所述第二表面102與第一表面 101相對，所述第二表面102的面積與第一表面101的面積相同。所述機械手傳輸晶圓的工作過程包括先將手爪置于水平放置的晶圓背面的下 方，手爪上的真空吸盤吸附住所述晶圓背面或者手爪直接托起所述晶圓，利用手爪與晶圓 背面的摩擦力穩定晶圓；接著，機械臂在驅動系統的控制下，實現水平方向、垂直方向的平 移或轉動，帶動手爪及晶圓移動；當晶圓移動到預定位置后，手爪上的真空吸盤解除真空并 離開所述晶圓或所述手爪直接離開所述晶圓。上述技術的缺點是所述手爪離開晶圓時，晶圓背面的涂層(coating)會由于手 爪的接觸而脫落，造成顆粒污染。
實用新型內容本實用新型解決的問題是提供一種機械手，防止機械手的手爪離開晶圓時，晶圓 背面的涂層由于手爪的接觸而脫落，造成顆粒污染的問題。為解決上述問題，本實用新型提供一種減小顆粒污染的機械手，包含手爪，所述手 爪具有與晶圓相接觸的第一表面和與第一表面相對的第二表面，以及位于第一表面和第二 表面之間的側面，所述第一表面位于所述第二表面和側面在所述第一表面所在平面的投影 范圍內。可選地，所述手爪為四個側面為梯形的六面體。可選地，所述第一表面到第二表面的距離小于片架的用于容納晶圓的相鄰凹槽之 間的間隙。[0009]可選地，所述第一表面為長方形，所述長方形的伸長方向尺寸大于等于晶圓半徑。本實用新型提供的減小顆粒污染的機械手，包含手爪，所述手爪包含上部和下部， 所述上部具有第一表面和與第一表面相對的第二表面，以及位于第一表面和第二表面之間 的第一側面，所述下部具有與上部第二表面至少部分接觸的第三表面和與第三表面相對的 第四表面，以及位于第三表面和第四表面之間的第二側面，所述第一表面和第一側面在第 一表面所在平面的投影位于所述第三表面和第二側面在所述第一表面所在平面的投影范 圍內，所述第一表面與晶圓接觸。可 選地，所述第一表面到第二表面的距離小于片架的用于容納晶圓的相鄰凹槽之 間的間隙。可選地，所述第二表面的幾何中心與所述第三表面的幾何中心重合。可選地，所述第一表面至少有一個方向的尺寸大于所述晶圓半徑的尺寸。與現有技術相比，上述技術方案提供了一種新型機械手，所述機械手的與晶圓接 觸的第一表面位于所述第二表面和側面在所述第一表面所在平面的投影范圍內，以便所述 側面可以用于接收來自晶圓背面的顆粒，直接地減小了手爪離開晶圓背面造成顆粒污染， 提高了晶圓的良率；減少了因為顆粒污染引起的機臺故障(tool down)，提高了機臺的利用 率(uptime)。進一步地，所述第一表面與第二表面的距離小于片架的用于容納晶圓的相鄰凹槽 之間的間隙，防止手爪在取片和放片時發生撞片或碎片、以及手臂損壞的情況。上述技術方案的新型機械手包括上部和下部，所述上部的與晶圓接觸的第一表 面和第一側面在第一表面所在平面的投影位于下部的第三表面和第二側面在所述第一表 面所在平面的投影范圍內，所述下部第三表面和/或側面可以用于接收來自晶圓背面的顆 粒，直接地減小了手爪離開晶圓背面造成顆粒污染，提高了晶圓的良率；減少了因為顆粒污 染引起的機臺故障(tool down)，提高了機臺的利用率(uptime)。進一步地，所述上部第一表面到下部第四表面距離小于片架的用于容納晶圓的相 鄰凹槽之間的間隙，防止手爪在取片和放片時發生撞片或碎片、以及手臂損壞的情況。
圖Ia是現有技術的手爪俯視示意圖。圖Ib是現有技術的手爪的剖面示意圖(沿AA方向)。圖2a是本實用新型第一實施例的手爪俯視示意圖。圖2b是本實用新型第一實施例手爪剖面示意圖(沿AA方向)。圖3a是本實用新型第二實施例的手爪俯視示意圖。圖3b是本實用新型第二實施例手爪剖面示意圖(沿AA方向)。圖3c是本實用新型第三實施例手爪剖面示意圖。
具體實施方式
發明人發現，現有技術中被傳輸晶圓背面的涂層因為手爪的接觸而脫落會造成顆 粒污染，對此，發明人提出一種能夠減小顆粒污染的機械手。下面將通過實施例對本實用新型的技術方案進行說明。[0027]本實用新型首先提供一種減小顆粒污染的機械手，包含手爪，所述手爪具有與晶 圓相接觸的第一表面和與第一表面相對的第二表面，以及位于第一表面和第二表面之間的 側面，所述第一表面位于所述第二表面和側面在所述第一表面所在平面的投影范圍內。作為一個實施例，所述手爪為四個側面為梯形的六面體，所述手爪的形狀請參考 圖2a，圖2a是本實用新型第一實施例的手爪俯視示意圖。所述手爪200包含具有與晶圓W 接觸的第一表面201和與第一表面201相對的第二表面202，以及位于第一表面201和第二 表面202之間的側面203，所述第一表面201位于所述第二表面202和側面203在所述第一 表面201所在平面的投影范圍內。所述晶圓W為8英寸晶圓。請參考圖2b，圖2b是本實用新型第一實施例手爪剖面示意圖(沿AA方向)。所 述手爪200為具有的側面203可以采用表面粗糙處理，以便所述手爪200的側面203可以 接收來自晶圓W背面的顆粒。作為本實用新型的一個實施例，所述手爪200的側面203在 手爪200內部與第二表面202的角度不宜過大，應在15 75度，優選為30 50度，以提 高所述側面203接收顆粒的能力。請參考圖2a，所述第一表面201與第二表面202的形狀可以相同，也可以不同。作 為本實用新型的一個實施例，所述第一表面201與第二表面202的形狀相同，所述形狀均為 長方形。可替代的，所述手爪200a的第一表面201或第二表面202的形狀可以為正方形、 菱形等其他規則或不規則形狀。發明人考慮到，所述晶圓W的傳輸路徑包含從機臺作業腔體或中轉站到片架 (cassette)，也包含從片架到作業腔體或中轉站，所述手爪200第一表面201到第二表面 202的距離小于片架的用于容納晶圓W的相鄰凹槽之間間隙，防止所述手爪200在抓取晶圓 時將相鄰凹槽中的晶圓撞碎，減少因為撞擊造成的手臂損壞，提高了機臺的利用率。優選地，所述手爪200的第一表面201至少有一個方向的尺寸大于所述晶圓W半 徑的尺寸，以保證晶圓W在手爪200上的穩定，在所述手臂沿水平方向、垂直方向平移運動 或轉動的時候晶圓W不會脫落。作為一個實施例，所述手爪200第一表面201為沿一定方 向伸長的長方形，在獲取所述晶圓W時，所述手爪200第一表面201伸長方向尺寸大于等于 晶圓半徑，以便在手爪取晶圓時，所述手爪經過所述晶圓W的中心。所述手爪200在機械手做維護保養的時候定期清潔，這樣有利于提高設備的利用 率(uptime)。所述清潔為采用酒精或異丙醇擦洗手爪200的表面，以去除來自于晶圓背面 的顆粒。根據應用機臺的不同，所述手爪200的材質為特氟龍或者陶瓷。一般地，所述手爪200分為利用真空吸附的手爪和利用摩擦力的手爪。當所述手 爪200為利用真空吸附的手爪時，所述手爪200還應包含真空吸盤，作為本領域內的公知技 術，在此不做詳述。當所述手爪為利用摩擦力的手爪時，所述上部200的上表面201可以采 用粗糙處理，以保證所述上表面201與晶圓背面的摩擦力，保證晶圓在手臂水平方向、垂直 方向的平移運動和旋轉運動中不會脫落。本實用新型還提供一種新型機械手，包含手爪，所述手爪包含上部和下部，所述上 部具有第一表面和與第一表面相對的第二表面，以及位于第一表面和第二表面之間的第一 側面，所述下部具有與上部第二表面至少部分接觸的第三表面和與第三表面相對的第四表 面，以及位于第三表面和第四表面之間的第二側面，所述第一表面和第一側面在第一表面 所在平面的投影位于所述第三表面和第二側面在所述第一表面所在平面的投影范圍內，所述第一表面與晶圓接觸。請參考圖3a，圖3a是本實用新型第二實施例的手爪俯視示意圖。所述手爪300 包含上部300a和下部300b。請參考圖3b，圖3b是本實用新型第二實施例手爪剖面示意圖 (沿AA方向)。所述上部300a為長方體，具有第一表面301和與第一表面301相對的第二 表面302，所述上部300a還具有第一側面305，位于第一表面301和第二表面302之間，所 述第一表面303與晶圓W接觸；所述下部300b為長方體，具有與第二表面302至少部分接 觸的第三表面303和與第三表面303相對的第四表面304，所述下部300b還包括第二側面 306，位于第三表面303和第四表面304之間。本實施例中，由于第一側面305垂直于第一表面301，因此第一側面305在第一表 面301所在平面內的投影為零；第二側面306垂直于第一表面301，因此第二側面306在第 一表面301所在平面內的投影也為零，而第一表面301范圍落入第三表面303的范圍內，因 此第一表面301和第一側面305在第一表面所在平面的投影位于所述第三表面303和第二 側面306在所述第一表面301所在平面的投影范圍內。所述手爪300可以采用一體成型的方式或采用焊接或其他連接方式將上部300a 第二表面302和下部300b第三表面303連接到一起，所述第二表面302與第三表面303具 有公共部分。作為本實用新型的優選實施例，所述第二表面302的幾何中心與所述第三表 面303的幾何中心重合。所述上部300a第一表面301和下部300b第四表面304的距離小于片架的用于容 納晶圓W的相鄰凹槽之間的間隙。在所述距離小于片架的用于容納晶圓w的相鄰凹槽之間 的間隙的前提下，所述第一表面301與第二表面302的距離、所述第三表面303與第四表面 304的距離可以根據實際情況進行設置，在此不做詳述。優選地，所述手爪300a的上部300a第一表面301至少有一個方向的尺寸大于所 述晶圓W半徑的尺寸，以保證晶圓W在手爪300上的穩定，在所述手臂沿水平方向、垂直方 向平移運動或轉動的時候晶圓W不會脫落。作為本實用新型的一個實施例，所述上部300a與下部300b的形狀相同，所述上部 300a為長方體結構，所述下部300b為長方體結構。可替代的，所述上部300a和下部300b 還可以為正方體結構、橢圓柱體結構、圓柱體結構、梯形結構、圓臺結構或者其他結構。所述 上部300a與下部300b的形狀也可以不同，例如，所述上部300a為圓柱體結構，所述圓柱體 的兩個底面為上部300a的第一表面301和第二表面302，所述下部300b為橢圓柱體結構， 所述橢圓柱體的兩個底面為第三表面303和第四表面304。所述上部形狀和下部形狀不同的組合，可以形成多種不同的實施例。請參考圖3c， 圖3c是本實用新型第三實施例手爪剖面示意圖。所述手爪400包含上部400a和下部400b。 所述手爪400上部400a為四個側面為梯形的六面體，具有第一表面401和與第一表面401 相對的第二表面402，所述上部400a還包括第一側面405，及位于第一表面401、第二表面 402之間，所述第一表面401與晶圓W接觸；所述下部400b為四個側面為梯形的六面體，具 有至少與第二表面402部分接觸的第三表面403和與所述第三表面403相對的第四表面 404，所述下部400b還包含第二側面406，位于第三表面403、第四表面404之間。本實施例中，所述第一表面401和第一側面405在第一表面401所在的平面的投 影恰為第三表面403的范圍，第三表面403和第二側面406在第一表面401所在的平面的投影恰為第四表面404的范圍，而第三表面403的范圍落入第四表面404的范圍內，因此第 一表面401和第一側面405在第一表面401所在的平面的投影位于第三表面403和第二側 面406在第一表面401所在的平面的投影范圍內。所述下部400b的未被第二表面402覆蓋的第三表面403部分與所述第二側面406 可以接收來自晶圓背面的顆粒，提高了所述機械手接收顆粒的能力。根據上部、下部形狀不 同的組合，本實用新型的手爪可以有更多的實施例，在此不做一一詳述。雖然本實用新型已以較佳實施例披露如上，但本實用新型并非限定于此。任何本 領域技術人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍內，均可作各種更動與修改，因此本實用 新型的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。
權利要求一種減小顆粒污染的機械手，包含手爪，所述手爪具有與晶圓相接觸的第一表面和與第一表面相對的第二表面，以及位于第一表面和第二表面之間的側面，其特征在于所述第一表面位于所述第二表面和側面在所述第一表面所在平面的投影范圍內。
2.根據權利要求1所述的機械手，其特征在于，所述手爪為四個側面為梯形的六面體。
3.根據權利要求2所述的機械手，其特征在于，所述第一表面到第二表面的距離小于 片架的用于容納晶圓的相鄰凹槽之間的間隙。
4.根據權利要求3所述的機械手，其特征在于，所述第一表面為長方形，所述長方形的 伸長方向尺寸大于等于晶圓半徑。
5.一種減小顆粒污染的機械手，包含手爪，其特征在于所述手爪包含上部和下部，所述上部具有第一表面和與第一表面相對的第二表面，以 及位于第一表面和第二表面之間的第一側面，所述下部具有與上部第二表面至少部分接觸 的第三表面和與第三表面相對的第四表面，以及位于第三表面和第四表面之間的第二側 面，所述第一表面和第一側面在第一表面所在平面的投影位于所述第三表面和第二側面在 所述第一表面所在平面的投影范圍內，所述第一表面與晶圓接觸。
6.根據權利要求1所述的機械手，其特征在于，所述第一表面到第二表面的距離小于 片架的用于容納晶圓的相鄰凹槽之間的間隙。
7.根據權利要求2所述的機械手，其特征在于，所述第二表面的幾何中心與所述第三 表面的幾何中心重合。
8.根據權利要求1或2所述的機械手，其特征在于，所述第一表面至少有一個方向的尺 寸大于所述晶圓半徑的尺寸。
專利摘要減小顆粒污染的機械手，包含手爪，所述手爪具有與晶圓相接觸的第一表面和與第一表面相對的第二表面，以及位于第一表面和第二表面之間的側面，所述第一表面位于所述第二表面和側面在所述第一表面所在平面的投影范圍內。本實用新型所述的手爪包含上部和下部，所述上部具有與晶圓接觸的第一表面和與第一表面相對的第二表面，以及位于第一表面和第二表面之間的第一側面，所述下部具有與上部第二表面至少部分接觸的第三表面和與第三表面相對的第四表面，以及位于第三表面和第四表面之間的第二側面，所述第一表面和第一側面位于所述第三表面和第二側面在所述第一表面所在平面的投影范圍內。所述機械手減小了來自晶圓背面的污染。
文檔編號B25J15/00GK201613545SQ20102011966
公開日2010年10月27日 申請日期2010年2月23日 優先權日2010年2月23日
發明者周維文, 顏明輝 申請人:上海宏力半導體制造有限公司