晶圓抓取工具的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及半導體制造領域，尤其涉及一種晶圓抓取工具。通過對彈簧的拉伸和復位實現對晶圓的夾持和固定，結構簡單，便于操作，安全性高，且手柄處采用便于手指握持的設計，從而提高了操作的舒適度，并于晶圓接觸的地方采用圓弧過渡，且夾持塊和夾腳均采用倒梯形結構，從而能快速準確的固定晶圓，以實現晶圓的快速抓取。
【專利說明】晶圓抓取工具【技術領域】
[0001]本實用新型涉及半導體制造領域，尤其涉及一種晶圓抓取工具。
【背景技術】
[0002]20世紀70年代，多層金屬化技術被引入到集成電路制造工藝中，此技術使芯片的垂直空間得到有效的利用，并提高了器件的集成度。但這項技術使得硅片表面不平整度加劇，由此引發的一系列問題(如引起光刻膠厚度不均進而導致光刻受限)嚴重影響了大規模集成電路(LSI)的發展。針對這一問題，業界先后開發了多種平坦化技術，主要有反刻、玻璃回流、旋涂膜層等，但效果并不理想。80年代末，IBM公司將化學機械研磨法(Chemical-Mechanical Polishing,簡稱；CMP)技術進行了發展使之應用于娃片的平坦化。
[0003]CMP是表面全局平坦化技術中的一種，既可以認為是化學增強型機械拋光也可以認為是機械增強型濕法化學刻蝕。該工藝使用具有研磨性和腐蝕性的磨料，并配合使用拋光墊和支撐環。拋光墊的尺寸通常比硅片要大。拋光墊和硅片被一個可活動的拋光頭壓在一起，而塑料的支撐環則用于保持硅片的位置。硅片和拋光墊同時轉動(通常是以相反的方向轉)，但是它們的中心并不重合。在這個過程中硅片表面的材料和不規則結構都被除去，從而達到平坦化的目的。平面化后的硅片表面使得干法刻蝕中的圖樣的成型更加容易。平滑的硅片表面還使得使用更小的金屬圖樣成為可能，從而能夠提高集成度。
[0004]CMP在表面平坦化上的效果較傳統的平坦化技術有了極大的改善，從而使之成為了大規模集成電路制造中有關鍵地位的平坦化技術。
[0005]如圖1所示,在晶圓實際生產中，當CMP機臺清洗機(cleaner)出現報警，自身無法傳遞晶圓12，或者通過自身傳遞，工程師判斷可能會出現破片的時候，需要人工進行傳遞，目前工廠通常會使用真空筆進行晶圓的轉移，但是在CMP機臺清洗槽11 (cleaner tank)全是液體，無法使用真空筆，只能通過人手去傳遞。同時cleaner結構空間狹小，人工取放晶圓12困難。且通過手傳遞破片的風險概率一定程度上取決于工程師心里素質，同時用手傳遞可能會在晶圓12上留下手印，造成晶圓缺陷13，如圖2所示。
[0006]中國專利(CN102881560A)公開了一種晶圓控制方法以及晶圓控制設備。該實用新型的晶圓控制方法包括:晶圓位置檢測步驟，用于利用位置傳感器檢測期望位置處是否布置了晶圓或者晶圓位置偏差；檢測結果判斷步驟，用于根據晶圓位置檢測步驟的檢測結果判斷期望位置處是否布置了晶圓或者晶圓位置偏差；在檢測結果判斷步驟的判斷結果是肯定判定的情況下執行的傳輸工具抓取步驟，用于利用傳輸工具抓取期望位置處的晶圓；以及在檢測結果判斷步驟的判斷結果是否定判定的情況下執行的傳輸工具暫停步驟，用于使得傳輸工具暫停抓取晶圓。該發明的晶圓控制方法可及早地檢測到晶圓是否處于期望的適當位置，從而能夠有效地傳輸工具損壞晶圓，從而提高了傳輸工具抓取晶圓的成功率，提高了產率，并提高了處理工藝的效率。
[0007]中國專利(CN103264394A)公開了一種化學機械拋光傳輸機器人晶圓抓取自適應控制方法，包括以下步驟:紅外傳感器檢測工位上的晶圓位置，獲得工位上的晶圓位置值并存儲；對存儲的工位上的晶圓位置進行修正補償，獲得第一位置值；將第一位置值與上次的工位上的晶圓位置值進行相加，獲得工位上的晶圓位置的準確值，即第二位置值；紅外傳感器將第二位置值作為輸入值，傳輸給I/o板；1/0板再將輸入值送到主控器，執行抓取晶圓，并將輸入值存儲。該方法實現實時化學拋光傳輸機器人的機械手對工位上的晶圓抓取的自適應能力，且具有高效性，精確性與適用性。該發明還公開了一種化學機械拋光傳輸機器人晶圓抓取自適應控制裝置。
[0008]上述兩項專利均公開了一種晶圓的抓取工具及其操作方法，避免了工具因為定位不準而導致的誤操作造成晶圓的損傷，但并未涉及在機器故障時的晶圓抓取解決方案。
實用新型內容
[0009]鑒于上述問題，本實用新型提供一種晶圓抓取工具，以解決現有技術中手動傳遞晶圓以進行CMP工藝的過程中，發生晶圓破片，以及晶圓表面因徒手抓取晶圓而產生的損傷缺陷的問題。
[0010]本實用新型解決技術問題所采用的技術方案為:
[0011]一種晶圓抓取工具，其特征在于，所述工具包括:
[0012]手柄結構、支架臂和至少一個支架腿，所述手柄結構固定設置在所述支架臂的一端部，所述至少一支架腿的一端部均固定設置在所述支架臂的另一端部，所述至少一支架腿的另一端部上均設置有夾腳；
[0013]所述手柄結構包括支撐結構、活動手柄和彈性裝置，且所述活動手柄上設置有夾持塊，所述支撐結構與所述支架臂固定連接，所述活動手柄通過所述彈性裝置設置于所述支撐結構中；
[0014]其中，通過改變所述彈性裝置的拉伸狀態，將晶圓放置于所述支架臂上，并在釋放所述彈性裝置后，使得所述夾持塊與所述至少一個支架腿上的夾腳固定所述晶圓。
[0015]上述的晶圓抓取工具，其中，所述夾持塊和所述夾腳均為倒梯形結構。
[0016]上述的晶圓抓取工具，其中，所述夾持塊、所述夾腳與晶圓的接觸面均為圓弧。
[0017]上述的晶圓抓取工具，其中，所述活動手柄還通過一滑塊與所述支撐結構連接，且所述活動手柄通過所述滑塊沿彈性裝置拉伸或收縮方向滑動。
[0018]上述的晶圓抓取工具，其中，所述活動手柄上設置有四個凹槽。
[0019]上所述的晶圓抓取工具，其中，所述夾持塊與所述夾腳的材質為尼龍，所述手柄結構、支架臂以及支架腿的材質均為ABS塑料。
[0020]上述的晶圓抓取工具，其中，在所述彈性裝置為自然狀態時，所述夾持塊與所述夾腳所構成的圓的最小直徑小于300mm。
[0021]上述的晶圓抓取工具，其中，所述彈性裝置為彈簧。
[0022]上述技術方案具有如下優點或有益效果:
[0023]本實用新型公開的一種晶圓抓取工具，通過對彈簧的拉伸和復位實現對晶圓的夾持和固定，結構簡單，便于操作，安全性高，且手柄處采用便于手指握持的設計，從而提高了操作的舒適度，并于晶圓接觸的地方采用圓弧過渡，且夾持塊和夾腳均采用倒梯形結構，從而能快速準確的固定晶圓，以實現晶圓的快速抓取。【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]參考所附附圖，以更加充分的描述本實用新型的實施例。然而，所附附圖僅用于說明和闡述，并不構成對本實用新型范圍的限制。
[0025]圖1是現有技術中CMP清洗槽的結構示意圖；
[0026]圖2是現有技術中徒手抓取晶圓而廣生的晶圓表面損傷缺陷的結構不意圖；
[0027]圖3是本實用新型一種晶圓抓取工具的俯視結構示意圖；
[0028]圖4是本實用新型一種晶圓抓取工具的側視結構示意圖。
【具體實施方式】
[0029]本實用新型的核心思想是通過利用彈簧自動復位的結構原理設計的一個夾持機械機構，實現對晶圓的抓取與放置，從而避免了在人工傳遞晶圓過程中，人手對晶圓的直接接觸。
[0030]下面結合附圖對本實用新型方法進行詳細說明。
[0031]以下將對本實用新型的抓取工具作進一步的詳細描述，其中表示了本實用新型的優選實施例，應該理解本領域技術人員可以修改在此描述的本實用新型而仍然實現本實用新型的有益效果。因此，下列描述應當被理解為對于本領域技術人員的廣泛知道，而并不作為對本實用新型的限制。
[0032]在下列描述中，不詳細描述公知的功能和結構，因為它們會使本實用新型由于不必要的細節而混亂。應當認為在任何實際實施例的開發中，必須作出大量實施細節以實現開發者的特定目標，例如按照有關系統或有關商業的限制，由一個實施例改變為另一個實施例。另外，應當認為這種開發工作可能是復雜和耗費時間的，但是對于本領域技術人員來說僅僅是常規工作。
[0033]為使本實用新型的目的、特征更明顯易懂，下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步的說明。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比率，僅用以方便、明晰地輔助說明本實用新型實施例的目的。
[0034]請參見圖3和圖4，圖3是本實用新型一種晶圓抓取工具的俯視結構示意圖；圖4是本實用新型一種晶圓抓取工具的側視結構示意圖。
[0035]本實用新型實施例中的一種晶圓抓取工具，包括:手柄結構、支架臂24和2個支架腿26,手柄結構固定設置在支架臂24的一端部,2個支架腿26的一端部均固定設置在支架臂24的另一端部，每個支架腿26的另一端部均設置有夾腳27。
[0036]優選的，本實施例中支架臂24和2個支架腿26為一體式結構，如圖3所示。
[0037]上述手柄結構包括支撐結構21、活動手柄22和彈性裝置23，且活動手柄22上設置有夾持塊28，支撐結構21與支架臂24固定連接，活動手柄22通過彈性裝置23設置于支撐結構中。
[0038]因在本發明的一個優選的實施例中，該支撐結構21的形狀為矩形框架，為更清楚的描述本實施例中支撐結構21的具體結構，將該支撐結構21視作一矩形框架，假設該矩形框架與支架臂24固定連接的一邊為矩形框架的第一邊，則支撐結構21中與該第一邊平行的另一條邊的結構為一圓柱形的固定把手，其結構如圖3-4所示。
[0039]進一步優選的，上述圓柱形的固定把手中間粗兩邊細，在手掌握持時以貼合手掌掌心，具體結構參數可根據實際需要靈活變化。
[0040]上述的活動手柄22、彈性裝置23和夾持塊28設置于支撐結構21形成的矩形框架內，且夾持塊28固定在上述活動手柄22的表面。
[0041]上述的活動手柄22具體還包括:活動把手221,夾持塊固定邊222和滑塊結構223。
[0042]優選的，活動手柄22為一六邊形框架，該六邊形框架為軸對稱圖形，上述對稱軸位于支架臂24的中分線上，活動手柄22與支撐結構21所構成的框架在同一平面內，且該六邊形框架中兩條對邊平行于支撐結構21的固定把手，具體的，該兩條對邊分別為活動把手邊221和彈性裝置邊222，如圖3所示。
[0043]進一步優選的，該活動把手邊221為帶有四個凹槽設計的圓桿，該四個凹槽等間距分布于該活動把手上，以貼合人手的四根手指，符合人體工程學。
[0044]上述夾持塊固定邊222上固定有夾持塊28，夾持塊28位于夾持塊固定邊222的中間位置，且上述的彈性裝置23 —端連接彈性裝置邊222，另一端與支撐結構21的第一邊相連接，且該彈性裝置23垂直于彈性裝置邊222和支撐結構21的第一邊，上述活動手柄22設置有滑塊結構223，且該活動手柄22通過滑塊結構223與支撐結構21連接，在抓取和放置晶圓時，該活動手柄22可通過滑塊結構223沿彈性裝置拉伸或收縮方向滑動，相應的，支撐結構21上設置有相匹配滑槽以便于該滑塊結構223滑動。
[0045]優選的，彈性裝置23為兩組彈簧，分別設置于夾持塊28的兩側。
[0046]進一步優選的，夾腳27和夾持塊28與所夾持的晶圓25的夾持接觸面形狀為圓弧，如圖3所示，該形狀結構有利于晶圓抓取工具貼合所抓取的晶圓25，從而增大晶圓25與夾腳27和夾持塊28之間的受力面積，提高了摩擦力以防止晶圓25掉落；另一方面，該結構也避免了晶圓抓取工具在抓取晶圓25時，夾腳27和夾持塊28與晶圓25接觸面上的應力集中于一點，而使被夾晶圓25發生破片，造成不必要的損失。
[0047]進一步優選的，夾腳27和夾持塊28采用倒梯形結構，且兩個夾腳27與夾持塊28形成的三個點所構成的圓的直徑小于300mm，如圖4所示，該設計結構能有效抓取晶圓25，防止晶圓25在抓取過程中掉落，提高了晶圓在傳遞過程中的安全性。
[0048]其中，夾腳27和夾持塊28的材質選用尼龍，這是由于尼龍具有很高的機械強度，且磨擦系數低，耐磨損，自潤滑性，耐油，耐弱酸，耐堿和一般溶劑，尤其是CMP清洗槽內具有腐蝕性的化學研磨液，從而大大提高了本實用新型的晶圓抓取工具的使用壽命，并有效地保護了晶圓25。
[0049]使用本實施例的晶圓抓取工具抓取晶圓時，先通過拉動活動把手邊221使彈性裝置23的處于拉伸狀態，再將晶圓25放置于所述支架臂上，并在釋放所述彈性裝置23后，使夾持塊28與至少一個支架腿26固定所述晶圓25，從而完成晶圓的抓取。
[0050]優選的，本實用新型晶圓抓取工具除夾腳27與夾持塊28材質為尼龍，手柄結構21、支架臂24以及支架腿26的材質都為ABS工程塑料，ABS工程塑料具有耐酸、耐堿、耐腐蝕等特點，適合在具有腐蝕性的化學研磨液的條件下工作，能有效延長所制作的工具的壽命O
[0051]綜上所述，本實用新型的一種晶圓抓取工具通過三點固定一圓的設計，利用彈簧的自動復位原理，設計了具有晶圓抓取和放置功能的抓取工具。且該晶圓抓取工具結構簡單，便于操作，對晶圓的抓取與放置安全性高，另外，該晶圓抓取工具的結構設計符合人體工程學原理，操作舒適度好，能有效減少晶圓在手動傳遞過程中的破片和由于手指接觸造成缺陷損傷的幾率，縮短了故障處理時間，提高了生產效率。
[0052]對于本領域的技術人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權利要求書應看作是涵蓋本實用新型的真實意圖和范圍的全部變化和修正。在權利要求書范圍內任何和所有等價的范圍與內容，都應認為仍屬本實用新型的意圖和范圍內。
【權利要求】
1.一種晶圓抓取工具，其特征在于，所述工具包括: 手柄結構、支架臂和至少一個支架腿，所述手柄結構固定設置在所述支架臂的一端部，所述至少一支架腿的一端部均固定設置在所述支架臂的另一端部，所述至少一支架腿的另一端部上均設置有夾腳； 所述手柄結構包括支撐結構、活動手柄和彈性裝置，且所述活動手柄上設置有夾持塊，所述支撐結構與所述支架臂固定連接，所述活動手柄通過所述彈性裝置設置于所述支撐結構中； 其中，通過改變所述彈性裝置的拉伸狀態，將晶圓放置于所述支架臂上，并在釋放所述彈性裝置后，使得所述夾持塊與所述至少一個支架腿上的夾腳固定所述晶圓。
2.如權利要求1所述的晶圓抓取工具，其特征在于，所述夾持塊和所述夾腳均為倒梯形結構。
3.如權利要求1所述的晶圓抓取工具，其特征在于，所述夾持塊、所述夾腳與晶圓的接觸面均為圓弧。
4.如權利要求1所述的晶圓抓取工具，其特征在于，所述活動手柄還通過一滑塊結構與所述支撐結構連接，且所述活動手柄通過所述滑塊結構沿彈性裝置拉伸或收縮方向滑動。
5.如權利要求1所述的晶圓抓取工具，其特征在于，所述活動手柄上設置有四個凹槽。
6.如權利要求1所述的晶圓抓取工具，其特征在于，所述夾持塊與所述夾腳的材質為尼龍，所述手柄結構、支架臂以及支架腿的材質均為ABS塑料。
7.如權利要求1所述的晶圓抓取工具，其特征在于，在所述彈性裝置為自然狀態時，所述夾持塊與所述夾腳所構成的圓的最小直徑小于300mm。
8.如權利要求1所述的晶圓抓取工具，其特征在于，所述彈性裝置為彈簧。
【文檔編號】B24B37/27GK203792153SQ201420149283
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年3月28日 優先權日:2014年3月28日
【發明者】王力 申請人:武漢新芯集成電路制造有限公司